JP2006079852A

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Publication number: JP2006079852A
Application number: JP2004259965A
Authority: JP
Inventors: Manuel Murijomora Luis; ルイス・マヌエル・ムリジョーモラ
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】光源から入射された光の利用効率を更に高めるとともに、強い光を出射することが可能な導光板を提供すること。
【解決手段】本発明の導光板２によれば、光源１０から内側に入射された光Ｒを導光する導光部３と、導光部３の内部に、光Ｒが導光される導光方向Ｆに対してほぼ直交する面を含むように導光部３の一部を置き換えるように配置された複屈折率部材６とを備えている。導光部３の内側表面に導光方向Ｆに沿って配置され、導光部３によって導光された光Ｒが、導光部３の内側から外側へ出射されるように、導光された光Ｒを回折反射させる回折格子４を備えている。
【選択図】図１A light guide plate capable of further increasing the efficiency of use of light incident from a light source and emitting strong light.
According to a light guide plate of the present invention, a light guide part that guides light R incident inside from a light source and a light guide that guides the light R inside the light guide part. And a birefringence member 6 disposed so as to replace a part of the light guide 3 so as to include a surface substantially orthogonal to the light direction F. The light R disposed along the light guide direction F on the inner surface of the light guide 3 and guided by the light guide 3 is guided so as to be emitted from the inside of the light guide 3 to the outside. A diffraction grating 4 that diffracts and reflects the light R is provided.
[Selection] Figure 1

Description

Translated fromJapanese

本発明は、光源からの光を導光する導光板、およびこの導光板から出射される光を照明光として用いるディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a light guide plate that guides light from a light source, and a display device that uses light emitted from the light guide plate as illumination light.

ＬＣＤを用いたディスプレイ装置は、軽量かつコンパクトな設計が可能となることから、パソコンやテレビ等に広く利用されている。この種のディスプレイ装置は、マトリクス内に配置された複数のピクセルからなり、マトリクス内の各ピクセルは、制御信号に応答して、光がディスプレイ内を通過できるようにする光バルブを備えている。このディスプレイを照明するために、ディスプレイの背面にバックライトが配置されている。 Display devices using LCDs are widely used in personal computers and televisions because they can be designed to be lightweight and compact. This type of display device consists of a plurality of pixels arranged in a matrix, and each pixel in the matrix includes a light valve that allows light to pass through the display in response to a control signal. In order to illuminate the display, a backlight is disposed on the back of the display.

このようなバックライトには、平面状の導光板が用いられているものがある。図６は、このようなバックライトを適用したディスプレイ装置の一般的な構成を示す概念図である。すなわち、光源１０から、例えば白色光のようなランダムな光Ｒが照射されると、この光Ｒは、導光板１２内を導光方向Ｆに沿って導光される。そして、その導光途中において、導光板１２の外部に漏れ出た光Ｉが拡散フィルム１４によって拡散され、その後プリズムシート１６を介した後にＬＣＤ１８に入射する。 Some backlights use a planar light guide plate. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a general configuration of a display device to which such a backlight is applied. That is, when random light R such as white light is irradiated from thelight source 10, the light R is guided along the light guide direction F in thelight guide plate 12. In the middle of the light guide, the light I leaked to the outside of thelight guide plate 12 is diffused by thediffusion film 14 and then enters theLCD 18 after passing through theprism sheet 16.

すなわち、拡散フィルム１４は、この光Ｉを拡散して、ＬＣＤ１８の表面全体を等しく照明するために用いられている。また、プリズムシート１６は、ＬＣＤ１８の輝度を増加させるために用いられている。 That is, thediffusion film 14 is used for diffusing the light I and equally illuminating the entire surface of theLCD 18. Theprism sheet 16 is used to increase the brightness of theLCD 18.

このような構成によって、ＬＣＤ１８の輝度をある程度増加することはできるが、光源１０からの光Ｒの利用率はさほど高い訳ではない。というのも、光源１０からの光Ｒは、その６０〜７０％程度のみが光ＩとしてＬＣＤ１８の照明に用いられ、３０〜４０％程度は、導光板１２の終端部１１まで導光され、そこからそのまま光Ｌとしてリークしてしまうからである。 With such a configuration, the luminance of theLCD 18 can be increased to some extent, but the utilization rate of the light R from thelight source 10 is not so high. This is because only about 60 to 70% of the light R from thelight source 10 is used as the light I for illumination of theLCD 18, and about 30 to 40% is guided to theend portion 11 of thelight guide plate 12. This is because the light L leaks as it is.

しかも、ＬＣＤ１８は、光Ｉに含まれる偏光光のうち、直線的なＳ偏光光を必要とするので、光Ｉに含まれるＰ偏光光を遮光し、光Ｉに含まれるＳ偏光光のみを取り出す図示しない偏光子が含まれている。この偏光子によって、プリズムシート１６を介して入射する光Ｉのうちの、Ｐ偏光光は使用されず、残りの約半分であるＳ偏光光しかＬＣＤ１８の照明に使用されておらず、照明効率が高くない。この対策として、ＬＣＤ１８の表面を偏光板１９によって覆うことが一般的になった。 In addition, since theLCD 18 needs linear S-polarized light among the polarized light included in the light I, theLCD 18 blocks the P-polarized light included in the light I and extracts only the S-polarized light included in the light I. A polarizer (not shown) is included. With this polarizer, the P-polarized light out of the light I incident through theprism sheet 16 is not used, and only the remaining half of the S-polarized light is used to illuminate theLCD 18. not high. As a countermeasure, it has become common to cover the surface of theLCD 18 with a polarizingplate 19.

このような偏光板１９を用いることによって、Ｓ偏光光を再利用できるようになり、ＬＣＤ１８の輝度を若干増加させることができるようになった。しかしながら、依然として、光源１０からの光Ｒのうちの３０〜４０％程度は、終端部１１からリークしてしまい、ＬＣＤ１８の照明に全く寄与しておらず、光Ｒの利用効率は低い。 By using such a polarizingplate 19, the S-polarized light can be reused, and the brightness of theLCD 18 can be slightly increased. However, about 30 to 40% of the light R from thelight source 10 still leaks from theterminal end 11 and does not contribute to the illumination of theLCD 18 at all, and the utilization efficiency of the light R is low.

光源１０からの光Ｒの利用効率の向上を図るためになされた発明としては、下記特許文献１に記載された導光板がある。この導光板２０は、図７に示すように、複屈折率を有する複屈折材からなる基材２１を、コーティング材２４でコーティングすることによって形成されている。また、基材２１とコーティング材２４との境界には、透過型の回折格子２３が設けられている。 As an invention made to improve the utilization efficiency of the light R from thelight source 10, there is a light guide plate described inPatent Document 1 below. As shown in FIG. 7, thelight guide plate 20 is formed by coating abase material 21 made of a birefringent material having a birefringence with acoating material 24. A transmissiontype diffraction grating 23 is provided at the boundary between thebase material 21 and thecoating material 24.

この場合も同様に、光源から例えば白色光のようなランダムな光Ｒが照射されると、この光Ｒは、導光板２０内をほぼ導光方向Ｆに沿って導光される。そして、その導光途中において、回折格子２３の透過時に回折された光Ｉが、導光板２０の外部に出射される。 In this case as well, when random light R such as white light is irradiated from the light source, the light R is guided along the light guide direction F in thelight guide plate 20. In the middle of the light guide, the light I diffracted when passing through the diffraction grating 23 is emitted to the outside of thelight guide plate 20.

例えば、図７に示すように、回折された光Ｉが出射されるような場合、その回折効率は、入力光である光Ｒの偏光状態に依存し、図８（ａ）に示すようにＰ偏光光が出射されるＴＭモードに対するよりも、図８（ｂ）に示すようにＳ偏光光が出射されるＴＥモードに対する方が高い。 For example, when the diffracted light I is emitted as shown in FIG. 7, the diffraction efficiency depends on the polarization state of the light R that is the input light, and P as shown in FIG. It is higher for the TE mode in which S-polarized light is emitted as shown in FIG. 8B than in the TM mode in which polarized light is emitted.

したがって、図７に示すような構成とすることによって、導光板２０から出射される光Ｉに含まれるＳ偏光光の割合を高めることができる。これによって、光Ｉの出射後に導光板２０に残った光Ｒには、Ｐ偏光光が多く残るようになるものの、複屈折材は、光Ｒの偏光状態を変化させる作用を有しているので、Ｐ偏光光がＳ偏光光に変化させられ、逆にＳ偏光光の割合が多くなる。これによって、次の回折出射時には、Ｓ偏光光の光の割合が高い光Ｉが、効率良く導光板２０から出射するようになる。 Therefore, with the configuration shown in FIG. 7, the proportion of S-polarized light included in the light I emitted from thelight guide plate 20 can be increased. As a result, a large amount of P-polarized light remains in the light R remaining on thelight guide plate 20 after the emission of the light I, but the birefringent material has an action of changing the polarization state of the light R. , P-polarized light is changed to S-polarized light, and conversely, the proportion of S-polarized light increases. As a result, the light I having a high proportion of S-polarized light is efficiently emitted from thelight guide plate 20 at the next diffraction emission.

このようなメカニズムが導光板２０の導光方向Ｆに沿って繰り返されることによって、導光板２０の終端部１１からリークする光Ｌの量が減少し、光源１０からの光Ｒの利用効率の向上が図られている。
特開平９−２９２５３０号公報By repeating such a mechanism along the light guide direction F of thelight guide plate 20, the amount of light L leaking from theend portion 11 of thelight guide plate 20 is reduced, and the utilization efficiency of the light R from thelight source 10 is improved. Is planned.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-292530

しかしながら、このような従来の導光板は、以下のような問題がある。 However, such a conventional light guide plate has the following problems.

すなわち、上記特許文献１の発明の導光板２０は、図７に示すように、基材２１とコーティング材２４との２層によって構成され、両層の境界線上に回折格子２３が設けられている。 That is, as shown in FIG. 7, thelight guide plate 20 of the invention ofPatent Document 1 is composed of two layers of abase material 21 and acoating material 24, and adiffraction grating 23 is provided on the boundary line between both layers. .

このような構成では、導光板２０内を導光される光Ｒは、基材２１の部位でのみ偏光作用がなされ、コーティング材２４の部位では偏光されないために、偏光効率は必ずしも高い訳ではなく、光Ｒの利用効率の更なる向上を図る余地が残されている。 In such a configuration, the light R guided through thelight guide plate 20 is polarized only at the portion of thebase material 21 and is not polarized at the portion of thecoating material 24. Therefore, the polarization efficiency is not necessarily high. There is still room for further improvement in the utilization efficiency of the light R.

また、構成が複雑であるので、光Ｒを回折出射させるために必要な基材２１とコーティング材２４との屈折率差を大きく取ることが困難であること、更に、回折格子２３は透過型であることから、回折格子２３にて生じる回折の効率が低く、さほど強い光を出射できないという問題がある。 Further, since the configuration is complicated, it is difficult to obtain a large difference in refractive index between thebase material 21 and thecoating material 24 necessary for diffracting and emitting the light R, and thediffraction grating 23 is a transmission type. For this reason, there is a problem that the efficiency of diffraction generated in the diffraction grating 23 is low, and so strong light cannot be emitted.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、光源から入射された光の利用効率を更に高めるとともに、強い光を出射することが可能な導光板および、この導光板をバックライトとして用いたディスプレイ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and further improves the utilization efficiency of the light incident from the light source and can emit strong light, and the light guide plate as a backlight. An object of the present invention is to provide a display device used.

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.

すなわち、本発明の導光体は、光源から内側に入射された光を導光する導光部と、導光部の内部に、光が導光される導光方向に対してほぼ直交する面を含むように導光部の一部を置き換えるように配置された複屈折率部材と、導光部の内側表面に導光方向に沿って配置され、導光部によって導光された光が、導光部の内側から外側へ出射されるように、導光された光を回折反射させる回折格子とを備えている。複屈折率部材は、好ましくは、導光部の導光方向長さに対するほぼ中央に配置する。また、複数備えていても良い。 That is, the light guide of the present invention has a light guide portion that guides light incident inward from the light source, and a surface that is substantially orthogonal to the light guide direction in which light is guided inside the light guide portion. A birefringent member arranged so as to replace a part of the light guide unit so as to include, and the light guided by the light guide unit arranged along the light guide direction on the inner surface of the light guide unit, A diffraction grating for diffracting and reflecting the guided light is provided so as to be emitted from the inside to the outside of the light guide unit. The birefringent member is preferably arranged at the approximate center with respect to the length of the light guide portion in the light guide direction. A plurality of them may be provided.

また、この回折格子は、ボリュームタイプ、あるいはレリーフタイプの何れのタイプのものも適用することができる。また、好ましくは、回折格子の格子間隔を０．１μｍ以上２μｍ以下とする。０．１μｍ未満では製造が困難となり、逆に２μｍよりも大きくなると回折格子の数が少なくなってしまい、十分な効果が得られなくなるからである。 In addition, the diffraction grating can be applied to either a volume type or a relief type. Preferably, the grating interval of the diffraction grating is 0.1 μm or more and 2 μm or less. If the thickness is less than 0.1 μm, manufacturing becomes difficult. Conversely, if the thickness is larger than 2 μm, the number of diffraction gratings decreases, and a sufficient effect cannot be obtained.

このような手段を講じることにより、構成を簡素化し、更に、透過型の回折格子よりも強い光を出射することができる。また、導光部の内部には複屈折率部材を、導光方向長さのほぼ中央に配置するか、または複数配置していることから、複屈折率部材に到達する前に既に回折格子によってＳ偏光光が出射しておりＰ偏光光が多く含まれている光を、Ｓ偏光光に効率良く偏光することができる。これによって、その後の出射において出射光に含まれるＳ偏光光の割合を高めることができるとともに、導光部から出射されずにそのままリークする光を低減することができるようになり、光源からの光の利用効率を高めることが可能となる。 By taking such means, the configuration can be simplified, and more intense light than that of the transmission type diffraction grating can be emitted. In addition, since the birefringence member is arranged in the middle of the light guide direction length or a plurality of birefringence members are arranged in the inside of the light guide unit, the diffraction grating is already used before reaching the birefringence member. Light that is emitted from S-polarized light and contains a large amount of P-polarized light can be efficiently polarized into S-polarized light. As a result, the ratio of the S-polarized light contained in the emitted light in the subsequent emission can be increased, and the light leaking without being emitted from the light guide unit can be reduced, and the light from the light source can be reduced. It becomes possible to increase the use efficiency of the.

また、回折格子を導光部と同一材料で形成してもよい。これによって、本発明の導光板を一体的に製造することが可能となる。 Further, the diffraction grating may be formed of the same material as the light guide. This makes it possible to manufacture the light guide plate of the present invention integrally.

以上のような導光板と、光源と、導光板から出射された光によって照明されるＬＣＤとを備えたディスプレイ装置を構成することによって、このディスプレイ装置は、より高性能となり、例えば、従来と同じ性能の光源を使っても、従来よりも明るく表示することが可能となる。あるいは、従来よりも暗い能力の低い光源を用いても、従来と同程度の明るさで表示することができることから、必要電力の低減化、光源の小型化、光学素子の減少等により低廉化を図ることが可能となる。 By configuring a display device including the light guide plate, the light source, and the LCD illuminated by the light emitted from the light guide plate, the display device has higher performance. Even if a light source with high performance is used, it is possible to display brighter than before. Alternatively, even if a light source with a darker capacity than before is used, it is possible to display with the same level of brightness as in the past. It becomes possible to plan.

本発明の導光板によれば、構成を簡素化し、透過型の回折格子よりも強い光を出射することができる。また、導光部の導光方向に対する中央に一つ、あるいは導光方向に沿って複数複屈折率部材を配置していることから、複屈折率部材に到達する前に既に回折格子によってＳ偏光光が出射しておりＰ偏光光が多く含まれている光を、Ｓ偏光光に効率良く偏光することができる。これによって、その後の出射において出射光に含まれるＳ偏光光の割合を高めることができるとともに、導光部から出射されずにそのままリークする光を低減することができるようになり、光源からの光の利用効率を高めることが可能となる。 According to the light guide plate of the present invention, the configuration can be simplified and light stronger than that of the transmission type diffraction grating can be emitted. In addition, one birefringence member is arranged in the center of the light guide portion with respect to the light guide direction, or a plurality of birefringence members are arranged along the light guide direction. Light that is emitted and contains a large amount of P-polarized light can be efficiently polarized into S-polarized light. As a result, the ratio of the S-polarized light contained in the emitted light in the subsequent emission can be increased, and the light leaking without being emitted from the light guide unit can be reduced, and the light from the light source can be reduced. It becomes possible to increase the use efficiency of the.

また、以上のような導光板と、光源と、導光板から出射された光によって照明されるＬＣＤとを備えたディスプレイ装置を構成することによって、このディスプレイ装置は、より高性能となり、例えば、従来と同じ性能の光源を使っても、従来よりも明るく表示することが可能となる。あるいは、従来よりも暗い能力の低い光源を用いても、従来と同程度の明るさで表示することができることから、必要電力の低減化、光源の小型化、光学素子の減少等により低廉化を図ることが可能となる。 In addition, by configuring a display device including the light guide plate, the light source, and the LCD illuminated by the light emitted from the light guide plate, the display device has higher performance. Even if a light source with the same performance is used, it is possible to display brighter than before. Alternatively, even if a light source with a darker capacity than before is used, it is possible to display with the same level of brightness as in the past. It becomes possible to plan.

以下に、本発明を実施するための最良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.

なお、以下の実施の形態の説明に用いる図中の符号は、図６乃至図８と同一部分については同一符号を付して示すことにする。 In addition, the code | symbol in the figure used for description of the following embodiment attaches | subjects and shows the same code | symbol about the same part as FIG. 6 thru | or FIG.

図１は、本発明の実施の形態に係る導光板の構成例を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a light guide plate according to an embodiment of the present invention.

すなわち、同実施の形態に係る導光板２は、光源１０から内側に入射された光Ｒを導光する導光部３と、導光部３の内部に、光Ｒが導光される導光方向Ｆに対してほぼ直交する面を含むように導光部３の一部を置き換えるように配置された複屈折率部材６とを備えている。この複屈折率部材６は、導光部３の導光方向Ｆ長さに対するほぼ中央に配置する。同実施の形態では、複屈折率部材６よりも導光方向Ｆに対して上流側の導光部３を前半部３ａ、下流側を後半部３ｂと称するものとする。複屈折率部材６としては、ＰＥＴ、ＰＣＢ、アクリル等の多くのタイプのプラスチック材を使用することが可能である。 That is, thelight guide plate 2 according to the embodiment includes alight guide 3 that guides the light R incident inside from thelight source 10, and a light guide that guides the light R into thelight guide 3. And abirefringence member 6 disposed so as to replace a part of thelight guide 3 so as to include a surface substantially orthogonal to the direction F. Thebirefringence member 6 is disposed at substantially the center with respect to the length of thelight guide portion 3 in the light guide direction F. In the embodiment, thelight guide section 3 on the upstream side with respect to the light guide direction F with respect to thebirefringence member 6 is referred to as afront half section 3a, and the downstream side is referred to as arear half section 3b. As thebirefringent member 6, many types of plastic materials such as PET, PCB, and acrylic can be used.

また、導光部３の内側表面に導光方向Ｆに沿って配置され、導光部３によって導光された光Ｒが、導光部３の内側から外側へ出射されるように回折反射させる反射型の回折格子４を備えている。 Further, the light R disposed along the light guide direction F on the inner surface of thelight guide 3 and diffracted and reflected so that the light R guided by thelight guide 3 is emitted from the inside of thelight guide 3 to the outside. Areflective diffraction grating 4 is provided.

図１に示す回折格子４は、レリーフタイプのものを示しているが、このような導光板２に代えて、図２に示すように、ボリュームタイプの回折格子４’を用いた導光板２’を用いることも可能である。 Thediffraction grating 4 shown in FIG. 1 shows a relief type, but instead of such alight guide plate 2, alight guide plate 2 ′ using a volumetype diffraction grating 4 ′ as shown in FIG. It is also possible to use.

回折格子４の格子間隔としては、好ましくは、０．１μｍ以上２μｍ以下とする。０．１μｍ未満では製造が困難となり、逆に２μｍよりも大きくなると回折格子の数が少なくなってしまい、十分な効果が得られなくなるからである。回折格子４と導光部３とは、同一材料で形成してもよい。これによって、導光板２を一体的に製造することが可能となる。また、回折格子４の外側（非導光部３側）に、回折格子４を透過した光を導光部３側に戻すために、反射体５を配置するようにしても良い。 The grating interval of thediffraction grating 4 is preferably 0.1 μm or more and 2 μm or less. If the thickness is less than 0.1 μm, manufacturing becomes difficult. Conversely, if the thickness is larger than 2 μm, the number of diffraction gratings decreases, and a sufficient effect cannot be obtained. Thediffraction grating 4 and thelight guide 3 may be formed of the same material. This makes it possible to manufacture thelight guide plate 2 integrally. In addition, thereflector 5 may be disposed outside the diffraction grating 4 (on thenon-light guide portion 3 side) in order to return the light transmitted through thediffraction grating 4 to thelight guide portion 3 side.

次に、以上のように構成した同実施の形態に係る導光板２の作用について説明する。 Next, the operation of thelight guide plate 2 according to the embodiment configured as described above will be described.

すなわち、光源１０から、例えば白色光のようなランダムな光Ｒが導光部３の内部に入射すると、この光Ｒは、導光部３内を導光方向Ｆに沿って導光される。そして、その導光途中において、導光部３の内側表面に、導光方向Ｆに沿って配置された反射型の回折格子４によって回折反射された光Ｒ’は、導光部３の外部へと出射される。 That is, when random light R such as white light enters thelight guide 3 from thelight source 10, the light R is guided along the light guide direction F in thelight guide 3. In the middle of the light guide, the light R ′ diffracted and reflected by thereflective diffraction grating 4 arranged along the light guide direction F on the inner surface of thelight guide 3 is directed to the outside of thelight guide 3. Is emitted.

図３は、同実施の形態に係る導光板２の前半部３ａにおける回折格子４による１次回折反射光の回折効率を示すグラフである。 FIG. 3 is a graph showing the diffraction efficiency of the first-order diffracted reflected light by thediffraction grating 4 in thefront half 3a of thelight guide plate 2 according to the same embodiment.

横軸が、導光部３の内側表面に対する光Ｒの入射角度であり、縦軸は回折効率を示す。このグラフは、回折格子４として２０００ライン／ｍｍのブレーズドレリーフ型回折格子、導光部３の屈折率として１．５、入射光Ｒの波長として５００ｎｍの条件において、光ＲのうちのＳ偏光光が回折されるＴＥモードと、光ＲのうちのＰ偏光光が回折されるＴＭモードとのそれぞれについて計算した結果である。なお、αｃは臨界角である。図３に示すように、ＴＥモードの回折効率は、ＴＭモードの数倍であるので、前半部３ａでは、Ｓ偏光光がＰ偏光光よりも数倍多く出射される。 The horizontal axis represents the incident angle of the light R with respect to the inner surface of thelight guide unit 3, and the vertical axis represents the diffraction efficiency. This graph shows a blazed relief type diffraction grating of 2000 lines / mm as thediffraction grating 4, 1.5 as the refractive index of thelight guide 3, and 500 nm as the wavelength of the incident light R. It is the result calculated about each of TE mode in which light is diffracted, and TM mode in which P polarized light of light R is diffracted. Αc is a critical angle. As shown in FIG. 3, since the diffraction efficiency of the TE mode is several times that of the TM mode, S-polarized light is emitted several times more than P-polarized light in thefirst half 3a.

一方、このように、一度の光Ｉの出射によって、Ｓ偏光光がＰ偏光光よりも数倍多く出射されることから、複屈折率部材６に到達する光Ｒには、Ｐ偏光光が多く含まれるようになる。しかしながら、複屈折率部材６では光Ｒが偏光されることから、後半部３ｂにおいては、光ＲにはＳ偏光光が多く含まれるようになる。 On the other hand, since the S-polarized light is emitted several times more than the P-polarized light by the emission of the light I at this time, the light R reaching thebirefringence member 6 has a large amount of P-polarized light. To be included. However, since the light R is polarized in thebirefringent member 6, the light R contains a lot of S-polarized light in thelatter half 3b.

図３に示すように、Ｓ偏光光は、導光部３から効率良く出射されるので、Ｓ偏光光が多く含まれる後半部３ｂでは、回折格子４によって光Ｒがより効率良く出射される。その結果、導光部３の終端部１１からリークする光Ｌが減り、逆に光源１０からの光Ｒのほとんどが導光部３の外へと出射される。しかも、この出射光Ｉは、Ｓ偏光光の割合が高められている。 As shown in FIG. 3, since the S-polarized light is efficiently emitted from thelight guide unit 3, the light R is more efficiently emitted by thediffraction grating 4 in thelatter half 3 b where a large amount of S-polarized light is contained. As a result, the light L leaking from theterminal end 11 of thelight guide 3 is reduced, and conversely, most of the light R from thelight source 10 is emitted out of thelight guide 3. Moreover, the outgoing light I has a higher proportion of S-polarized light.

なお、回折格子４の表面で回折した光Ｒの一部は、そのまま回折格子４を透過して導光部３の外部へ漏れ出る恐れがある。しかしながら、回折格子４の外側（非導光部３側）に、反射体５を配置することによって、回折格子４を透過した光を反射し、導光部３内に戻すことによって、導光部３の外部に光が漏れ出ることが阻止される。 A part of the light R diffracted on the surface of thediffraction grating 4 may pass through thediffraction grating 4 as it is and leak out of thelight guide 3. However, by disposing thereflector 5 on the outside of the diffraction grating 4 (on thenon-light guide portion 3 side), the light transmitted through thediffraction grating 4 is reflected and returned to thelight guide portion 3 to thereby return the light guide portion. 3 is prevented from leaking outside.

図４に示すように、導光板２に、更に拡散フィルム１４、プリズムシート１６、ＬＣＤ１８を付加してディスプレイ装置を構成した場合、前述したようにＬＣＤ１８ではＳ偏光光のみが照明光として使用される。したがって、このようなディスプレイ装置は、同実施の形態に係る導光板２から出射されるＳ偏光光の割合が高い光Ｉを、照明光として用いることから、ＬＣＤ１８が極めて効率良く照明される。 As shown in FIG. 4, when the display device is configured by further adding thediffusion film 14, theprism sheet 16, and theLCD 18 to thelight guide plate 2, as described above, only the S-polarized light is used as the illumination light in theLCD 18. . Therefore, such a display device uses the light I having a high proportion of S-polarized light emitted from thelight guide plate 2 according to the embodiment as illumination light, so that theLCD 18 is illuminated very efficiently.

上述したように、同実施の形態に係る導光板２においては、上記のような作用により、構成を簡素化し、更に、透過型の回折格子よりも強い光を出射することができる。また、導光部３の前半部３ａと後半部３ｂとの間に複屈折率部材６を配置していることから、Ｐ偏光光が多く含まれた状態で複屈折率部材６に入射した光Ｒを、Ｓ偏光光が多く含まれる光Ｒに変換した後に後半部３ｂに導くことができる。 As described above, in thelight guide plate 2 according to the embodiment, the configuration is simplified by the above-described operation, and more intense light than that of the transmission type diffraction grating can be emitted. Further, since thebirefringence member 6 is disposed between thefront half 3a and therear half 3b of thelight guide 3, the light incident on thebirefringence member 6 in a state in which a large amount of P-polarized light is contained. R can be guided to thesecond half 3b after being converted into light R containing a large amount of S-polarized light.

これによって、後半部３ｂからの出射光Ｉに含まれるＳ偏光光の割合を高めることができるとともに、導光部３から出射されずにそのまま終端部１１からリークする光Ｌを低減することができるようになり、光源１０からの光の利用効率を高めることが可能となる。 As a result, the ratio of the S-polarized light contained in the outgoing light I from thelatter half 3b can be increased, and the light L leaking from theterminal part 11 without being emitted from thelight guide part 3 can be reduced. As a result, it is possible to increase the utilization efficiency of the light from thelight source 10.

また、以上のような導光板２と、光源１０と、導光板２から出射された光Ｉによって照明されるＬＣＤ１８とを備えたディスプレイ装置を構成することによって、このディスプレイ装置は、より高性能となり、例えば、従来と同じ性能の光源を使っても、従来よりも明るく表示することが可能となる。あるいは、従来よりも暗い能力の低い光源を用いても、従来と同程度の明るさで表示することができることから、必要電力の低減化、光源の小型化、光学素子の減少等により低廉化を図ることが可能となる。 In addition, by configuring the display device including thelight guide plate 2, thelight source 10, and theLCD 18 illuminated by the light I emitted from thelight guide plate 2, the display device has higher performance. For example, even if a light source having the same performance as the conventional one is used, it is possible to display brighter than the conventional one. Alternatively, even if a light source with a darker capacity than before is used, it is possible to display with the same level of brightness as in the past. It becomes possible to plan.

以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such a configuration. Within the scope of the invented technical idea of the scope of claims, a person skilled in the art can conceive of various changes and modifications. The technical scope of the present invention is also applicable to these changes and modifications. It is understood that it belongs to.

たとえば、導光板２を、図１に示す構成の代わりに、図５に示す構成としても良い。図５に示す導光板２では、導光部３の内部に、導光方向Ｆに対してほぼ直交する面を含むように導光部３の一部を置き換えるように、複数の複屈折率部材６（＃１〜＃５）を、好ましくは等間隔で備えている。 For example, thelight guide plate 2 may have the configuration shown in FIG. 5 instead of the configuration shown in FIG. In thelight guide plate 2 shown in FIG. 5, a plurality of birefringence members are provided so that a part of thelight guide 3 is replaced inside thelight guide 3 so as to include a surface substantially orthogonal to the light guide direction F. 6 (# 1 to # 5) are preferably provided at equal intervals.

このような構成とすることによって、導光部領域３（＃１）においてＳ偏光光が多く出射され、Ｐ偏光光の割合が高められた状態で複屈折率部材６（＃１）に入射した光Ｒは、複屈折率部材６（＃１）によってＳ偏光光の割合が高められた後に導光部領域３（＃２）に入射する。従って、導光部領域３（＃２）では、効率良く光Ｉが出射される。 With this configuration, a large amount of S-polarized light is emitted from the light guide region 3 (# 1) and is incident on the birefringence member 6 (# 1) in a state where the proportion of P-polarized light is increased. The light R is incident on the light guide region 3 (# 2) after the ratio of S-polarized light is increased by the birefringence member 6 (# 1). Accordingly, the light I is emitted efficiently in the light guide region 3 (# 2).

同様に、導光部領域３（＃２）においてＳ偏光光が多く出射され、Ｐ偏光光の割合が高められた状態で複屈折率部材６（＃２）に入射した光Ｒは、複屈折率部材６（＃２）によってＳ偏光光の割合が高められた後に導光部領域３（＃３）に入射する。従って、導光部領域３（＃３）では、効率良く光Ｉが出射される。 Similarly, a large amount of S-polarized light is emitted from the light guide region 3 (# 2), and the light R incident on the birefringence member 6 (# 2) in a state where the ratio of P-polarized light is increased is birefringent. After the ratio of the S-polarized light is increased by the index member 6 (# 2), the light enters the light guide region 3 (# 3). Therefore, the light I is efficiently emitted from the light guide region 3 (# 3).

このようなメカニズムが繰り返されることによって、各導光部領域３（＃１〜＃５）の何れから出射されるＩに含まれるＳ偏光光の割合をも高めることができるとともに、導光部３から出射されずにそのまま終端部１１からリークする光Ｌを低減することができるようになり、光源１０からの光の利用効率を高めることが可能となる。 By repeating such a mechanism, the ratio of S-polarized light contained in I emitted from any of the light guide region 3 (# 1 to # 5) can be increased, and thelight guide 3 It becomes possible to reduce the light L leaked from theterminal end 11 as it is without being emitted from the light source, and to improve the utilization efficiency of the light from thelight source 10.

本発明の実施の形態に係る導光板の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of the light-guide plate which concerns on embodiment of this invention.ボリュームタイプの回折格子を用いた導光板の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of the light-guide plate using a volume type diffraction grating.同実施の形態に係る導光板の回折格子による１次回折反射光の回折効率を示すグラフ。The graph which shows the diffraction efficiency of the primary diffraction reflected light by the diffraction grating of the light-guide plate which concerns on the embodiment.同実施の形態に係る導光板を用いたディスプレイ装置の構成例を示す概念図。The conceptual diagram which shows the structural example of the display apparatus using the light-guide plate which concerns on the embodiment.同実施の形態に係る別の導光板の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of another light-guide plate which concerns on the embodiment.従来技術の導光板を用いたディスプレイ装置の一般的な構成を示す概念図。The conceptual diagram which shows the general structure of the display apparatus using the light guide plate of a prior art.従来技術の導光板内で行われる光の偏光作用を示す概念図。The conceptual diagram which shows the polarization effect of the light performed within the light guide plate of a prior art.導光板から出射する光の偏光状態を示す概念図。The conceptual diagram which shows the polarization state of the light radiate | emitted from a light-guide plate.

符号の説明Explanation of symbols

Ｆ…導光方向、２…導光板、３…導光部、４…回折格子、５…反射体、６…複屈折率部材、１０…光源、１１…終端部、１２…導光板、１４…拡散フィルム、１６…プリズムシート、１８…ＬＣＤ、１９…偏光板、２０…導光板、２１…基材、２３…回折格子、２４…コーティング材 F ... Light guide direction, 2 ... Light guide plate, 3 ... Light guide part, 4 ... Diffraction grating, 5 ... Reflector, 6 ... Birefringence member, 10 ... Light source, 11 ... Termination part, 12 ... Light guide plate, 14 ... Diffusion film, 16 ... Prism sheet, 18 ... LCD, 19 ... Polarizing plate, 20 ... Light guide plate, 21 ... Base material, 23 ... Diffraction grating, 24 ... Coating material

Claims

Translated fromJapanese

光源から内側に入射された光を導光する導光部と、
前記導光部の内部に、前記光が導光される導光方向に対してほぼ直交する面を含むように前記導光部の一部を置き換えるように配置された複屈折率部材と、
前記導光部の内側表面に前記導光方向に沿って配置され、前記導光部によって導光された光が、前記導光部の内側から外側へ出射されるように、前記導光された光を回折反射させる回折格子と
を備えた導光板。A light guide for guiding light incident inward from the light source;
A birefringence member disposed inside the light guide so as to replace a part of the light guide so as to include a surface substantially orthogonal to the light guide direction in which the light is guided;
The light that is disposed along the light guide direction on the inner surface of the light guide and guided by the light guide is emitted from the inside to the outside of the light guide. A light guide plate comprising a diffraction grating that diffracts and reflects light.

請求項１に記載の導光板において、
前記複屈折率部材を、前記導光部の前記導光方向長さに対するほぼ中央に配置した導光板。The light guide plate according to claim 1,
A light guide plate in which the birefringence member is disposed substantially at the center of the light guide portion with respect to the length of the light guide direction.

請求項１に記載の導光板において、
前記複屈折率部材を複数備えた導光板。The light guide plate according to claim 1,
A light guide plate comprising a plurality of the birefringence members.

請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の導光板において、
前記回折格子を、ボリュームタイプの回折格子とした導光板。The light guide plate according to any one of claims 1 to 3,
A light guide plate in which the diffraction grating is a volume type diffraction grating.

請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の導光板において、
前記回折格子を、レリーフタイプの回折格子とした導光板。The light guide plate according to any one of claims 1 to 3,
A light guide plate in which the diffraction grating is a relief type diffraction grating.

請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の導光板において、
前記回折格子の格子間隔を０．１μｍ以上２μｍ以下とした導光板。The light guide plate according to any one of claims 1 to 5,
A light guide plate in which a grating interval of the diffraction grating is 0.1 μm or more and 2 μm or less.

請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の導光板において、
前記回折格子を前記導光部と同一材料で形成した導光板。The light guide plate according to any one of claims 1 to 6,
A light guide plate in which the diffraction grating is formed of the same material as the light guide.

請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の導光板と、
前記導光板に備えられた導光部の内側に入射される光を照射する光源と、
前記導光部から出射された光によって照明されるＬＣＤと
を備えたディスプレイ装置。The light guide plate according to any one of claims 1 to 7,
A light source for irradiating light incident on the inside of the light guide provided in the light guide plate;
A display device comprising: an LCD that is illuminated by light emitted from the light guide unit.