JPH0962197A - 面光源素子 - Google Patents

面光源素子

Info

Publication number
JPH0962197A
JPH0962197A JP7220870A JP22087095A JPH0962197A JP H0962197 A JPH0962197 A JP H0962197A JP 7220870 A JP7220870 A JP 7220870A JP 22087095 A JP22087095 A JP 22087095A JP H0962197 A JPH0962197 A JP H0962197A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light source
source element
present
distribution
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.)
Pending
Application number
JP7220870A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Hoshi
宏明 星
Noritaka Mochizuki
則孝 望月
Takao Sasakura
孝男 笹倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP7220870A priority Critical patent/JPH0962197A/ja
Priority to US08/546,085 priority patent/US5929951A/en
Publication of JPH0962197A publication Critical patent/JPH0962197A/ja
Priority to US09/328,476 priority patent/US6633350B2/en
Priority to US10/465,232 priority patent/US20040046910A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 2次元光量分布を改善し、均一性の高い光量
分布を持った面光源素子の提供を目的としている。 【解決手段】 表面に拡散面20が形成された光源2
と、該拡散面20の端部に沿って立設され内面の少なく
ても一面が反射面11となっている反射枠3とを備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、面光源素子に関
し、特に液晶表示装置等の背面照明に用いるのに最適な
面光源素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の光源として、拡散面のみを有する
冷陰極管では、拡散面内での総合配光分布が不均一であ
り、光量ムラが生じ、液晶表示パネル等の表示装置の照
明光源として用いる場合、照明ムラによる画質の劣化の
原因となり問題があった。
【0003】特に、中央部に対して周辺光量が数10%
落ちるため、画像の注目点が中心からずれた画像や、パ
ノラマ的な広角で撮影した画像、特に空や海などの一様
な画像に対して、光量分布の不均一による見にくさ、汚
さ等の画質劣化が目立つという問題点を有していた。
【0004】それに対し、特開平4−86620号等の
ように、光量の多い領域の透過率を下げて少ない光量の
レベルに分布を均一化するための不均一透過率フィルタ
が提案はされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では表示装置の照明光量を低下させてしまうため、新
たに照明が暗いことによる画質の劣化が生じてしまう。
このため、電力効率が著しく低下してしまうという問題
点を有しており、実用上の大きな障害となっていた。
【0006】本発明は、2次元光量分布を改善し、均一
性の高い光量分布を持った面光源素子を提供することを
目的としている。
【0007】また、本発明は、2次元光量分布の特に1
次元方向の光量分布を改善し、特に1次元方向に均一性
が高い光量分布を持った面光源素子を提することを目的
としている。
【0008】また更に、本発明は、2次元光量分布が改
善され均一性が高い光量分布のうちのさらに均一性が高
い光量分布領域を選択した面光源素子を提供することを
目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、表面に拡散面が形成された光源と、該拡
散面の端部に沿って立設され内面の少なくても一面が反
射面となっている反射枠とを備えたことを特徴としてい
る。
【0010】また、本発明は、表面に拡散面が形成され
た光源と、該拡散面上に隣接して配置された三角プリズ
ムアレイと、該拡散面の端部に沿って立設され内面の少
なくても一面が反射面となっている枠とを備えたことを
特徴としている。
【0011】なお、この場合に、前記光源の2次元サイ
ズが照明対象の2次元サイズより大きく、かつ前記反射
枠の内側垂直方向に遮光板を有するとともに、該遮光板
は該照明対象の2次元サイズと略同一2次元サイズの開
口を有するようにしてもよい。
【0012】〔作用〕本発明は、上述のように構成され
ているので、反射枠は光源の周辺部の外側に向かう光束
を内側に反射して折り曲げ光量分布を均一にするように
作用する。
【0013】また、三角プリズムアレイが設けられてい
るものにあっては、アレイ配列方向の配向特性が改善さ
れ該方向の光量分布を均一にするように作用する。
【0014】また、遮光板の開口は均一性の良好な光量
分布領域を選択し面光源素子の光量分布をより均一にす
るように作用する。
【0015】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)図1は本発明の第1の実施の形態
であり、液晶ビューファインダの照明に本発明の面光源
素子を適用した表示装置の断面構成図である。
【0016】図1において、断面がyz平面となるよう
座標をとり、1は液晶表示装置であって、2は冷陰極管
からなる光源、3は内面反射枠、4と6は偏光板、5は
透過型液晶パネル(以下、LCDという。)、7は虚像
結像光学系、8は人間の眼、9は液晶表示装置1から眼
8に導かれる光束である。
【0017】冷陰極管2と内面反射枠3からなる面光源
素子からの拡散照明光はz方向に射出する白色光で、直
交ニコルに配置された2つの偏光板の一方の偏光板4に
より直線偏光のみ抽出され、LCD5に入射した光はx
y平面内に2次元に配列された画素により2次元画像に
応じた複屈折が与えられ、偏光板6を透過することで光
強度分布、すなわち2次元画像に変換される。
【0018】カラーLCDの場合はLCD5の各画素に
対応した不図示の色フィルタが配置されている。LCD
5を透過した光のうち、光学系7のLCD側NA(光学
系7の入射瞳と焦点距離で決まる開口率)内の光のみが
眼8に導かれる。
【0019】LCDの場合、液晶ダイレクタの配向の非
対称性によりコントラスト分布に非対称な角度特性(視
角特性)があるため、光学系7は図1に示したようにL
CD5面の法線方向(z方向)の主光線を導くテレセン
トリック系にしておくのが望ましい。
【0020】図1では全開き角(=2arcsinN
A)を2倍のNAとして表現してある。さらに人間の眼
8の網膜に到達する照度により人間の眼8の瞳孔の大き
さが変わり、それにより実質的に眼にはいる光束の径が
決まり、LCD5の射出光に対する実質NAが決まる。
画像ソースの内容により明るさが変化すること、及び光
学系7の光軸と眼8の光軸を一致させる調整を容易にす
るために、瞳孔1〜2mmに対して6〜8mmの光束径
を確保する必要があることから、照明用面光源素子に対
しては光学系7のNAに対応した光束で評価する。
【0021】図2は本発明の面光源素子の構成斜視図で
あり、同図において冷陰極管2に隣接して配置された内
面反射枠3の内面11は反射面になっており、可視域の
光を反射する反射膜が付いている。なお、拡散照明光1
0はz軸方向に射出される。内面反射枠3は、アクリル
やポリカーボネイト樹脂等のプラスチック材料をインジ
ェクション成形し、内面にアルミニュウム、クロム等の
金属膜あるいは誘電体多層膜等をミラー面として蒸着し
ている。このため、内面反射枠3は量産性がよく品質が
安定し低コストで作成することができる。
【0022】さらに、SiOやSiO2 等の保護膜を蒸
着すれば、プラスチック基板上の反射膜の強度、耐久性
を向上できる。また、冷陰極管2のプラスチック部材と
一体成形することにより、部品件数を減らし信頼性を向
上させ低コスト化できる。また、重量的には不利となる
がレーザービームプリンタのポリゴンミラーに使われて
いる真鍮や黄銅等の切削性の良好な金属を直接加工し、
内面の表面粗さをミラー面にまで抑えることにより内面
反射枠3を作成することも可能であり、熱等に対する耐
久性、寸法精度、面精度、経時変化に対して有利であ
る。
【0023】また、薄いプラスチック基板にアルミ箔を
接着したミラーを作成し、それらを切り出して液晶表示
装置の鏡筒も兼ねた内面反射枠3に組み立てれば、面精
度や寸法精度は不利であるがコスト的には有利である。
【0024】図3は本発明の面光源素子による光量分布
改善の原理を説明するための断面構成図である。図2の
zy平面内の断面図である。
【0025】図3において、冷陰極管2の上面は拡散面
20となっており、冷陰極管2の構造と拡散面20の拡
散特性により決まる配光分布をもって不図示のLCDが
ある方向、z方向に拡散光が射出される。
【0026】冷陰極管2からの拡散光のうち前述の図1
における光学系7の2NA内の光のみが眼8に導かれ
る。図3の冷陰極管2の中央領域では光線21と22に
挟まれた角度内の光線が眼に導かれる。実際には3次元
的に円錐内の光線であるが、以下説明を簡単にするため
2次元で説明する。
【0027】一方、周辺領域では、光線24と仮想光線
23との間の光線が眼8に導かれ得るが、仮想光線23
を射出するべき冷陰極管部は冷陰極管端部の外となり存
在しないので、内面反射枠3の無い従来の面光源素子で
は周辺領域で光量が著しく落ちる原因となっていた。
【0028】本実施の形態における面光源素子において
は内面反射枠3が存在するため、従来では2NAに入ら
ない光線26を内面反射枠3の反射により光線25とし
て2NA内に折り返し、周辺光量の落ちを回復すること
ができる。
【0029】内面反射枠3の内面反射面の高さをh、拡
散面20からLCDの位置までの距離をz0、中心光束
の法線の周辺部からの位置をy0 、拡散面の大きさをy
1 、各光束が法線となす角をα、θ=arcsinNA
とする。内面反射枠3が無い場合、周辺部y0 の位置に
おけるLCD入射光束のうち、光学系7のNA内に入る
光束は、 左周辺部; 0≦y0 ≦z0 ・tanθ 右周辺部; y1 −z0 ・tanθ≦y0 ≦y1 で、それぞれ、LCDの位置で法線を中心に時計回り方
向を正にとると、 左周辺部; −θ≦α≦arctan(y0 /z0 ) 右周辺部; −arctan((y1 −y0 )/z0
≦α≦θ となり、端部に近くなるほど光量が落ちることがわか
る。
【0030】本発明の内面反射枠3がある場合、 左周辺部; −θ≦α≦arctan(y0 /(z0
h))またはθ 右周辺部; −θまたは−arctan((y1 −y
0 )/(z0 −h))≦α≦θ の光束が光学系7のNA内に導かれるため、周辺光量落
ちを改善できることがわかる。この式から、光学系7の
NAに合わせてLCD位置z0 と反射枠高さhをなるべ
く近づけた方が光量落ちの改善効果が高いこともわか
る。
【0031】図4は本実施の形態による光量分布均一化
の効果を示す光量分布の模式図である。横軸はy軸座標
で面光源素子のy方向のサイズをy1 としている。縦軸
は光学系7のNA内(3次元円錐内)に導かれる光量I
を示す。破線31は内面反射枠3が無い場合の従来の光
量分布を示し、周辺光量は中央部に対して30%にまで
落ちている。実線30は本実施の形態により改善された
光量分布を示し、周辺部の光量は70%まで回復してい
る。
【0032】xz平面内でも同じ効果があるため、本実
施の形態により光量分布の均一化がy軸方向ばかりでな
く、x軸方向にもなされ、面光源の光量分布の2次元的
均一化が達成される。
【0033】(第2の実施の形態)次に、本発明に係る
第2の実施の形態について説明する。
【0034】本実施の形態は面光源素子に指向性制御素
子を設けることにより、指向性の改良を加えて均一性を
改善した面光源素子を提供することにある。
【0035】図5は面光源素子の断面構成図であって、
図3で説明したものと同一または相当する部分には同一
符号を付す。図5において、拡散面20の上に隣接して
プリズムアレイ40を設けることにより、y方向の拡散
光の配光特性を改善すると同時に内部反射枠3により光
量分布の均一化を達成している。つまりプリズムアレイ
40の配向制御による光量分布均一化効果と、第1の実
施の形態と同じ光量分布均一化効果により、さらに均一
性が改善される。
【0036】(第3の実施の形態)次に、本発明に係る
第3の実施の形態について説明する。
【0037】図6は第3の実施の形態を示したもので、
図1で説明したものと同一または相当する部分には同一
符号を付す。図6において、LCD7の画像表示サイズ
領域に対し面光源素子2、3を大きくし、その光量分布
の均一性の高い領域のみを照明として用いている。その
ため無駄な照明部分が増え電力効率が落ちかつ装置とし
ての大きさ・重量とも不利になるが、画質としては理想
的なレベルが得られる。なお不要の照明をカットするた
めの遮光板41は迷光対策として用いている。このよう
な構成により、光量分布の最も均一性が高い領域を遮光
板41の開口により選択できるようになり、きわめて良
質な画質が得られる。
【0038】なお、このように本発明の本質は、端部、
周辺部の光量落ちを回復できることであるから、以上説
明した3つの実施の形態のように4つの反射面を持つ反
射枠という実施形態に限定されるものではなく、たとえ
ば反射面が1面のみであっても、対応する端部、周辺部
の光量落ちを回復し、光量分布の均一化に効果があるこ
とはいうまでもない。
【0039】また、図3と数式を用いて説明したよう
に、本発明は適用する装置に合わせて反射面3の高さh
や反射面3のx軸方向、y軸方向の位置を最適化する事
ができ、実施の形態に示された配置に限定されるもので
はない。さらに、z軸方向に関しても拡散面2に反射面
3が接してなく、隙間が存在しても効果が無くなるわけ
ではない。
【0040】また、実施の形態では簡単のため反射面3
が拡散面2と略垂直の場合についてのみ説明したが、本
発明によれば、配光特性と必要なNAによっては、反射
面2を傾けることにより配光を制御し、より効率よく照
明光を所望の方向に導くことができ、広い意味での光量
分布の均一化が可能である。例えば本発明によれば4つ
の反射面の傾き角度が異なり、対面同士が平行、ハの
字、逆ハの字等の構成を、仕様に合わせて光量分布を均
一にするように自由に設定可能である。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
2次元光量分布を改善し、均一性の高い光量分布を持っ
た面光源素子を提供することができる。
【0042】また、本発明によれば、2次元光量分布の
特に1次元方向の光量分布を改善し、特に1次元方向に
均一性が高い光量分布を持った面光源素子を提供するこ
とができる。
【0043】また更に、本発明によれば、遮光板の開口
を均一性の良好な光量分布領域を選択するようにすれば
照射する光量分布をより均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る面光源素子を
用いた表示装置の構成断面図である。
【図2】本発明の第1実施の形態に係る面光源素子の斜
視図である。
【図3】本発明の第1実施の形態に係る面光源素子の原
理を説明する図である。
【図4】本発明の第1実施の形態に係る面光源素子の光
量分布図である。
【図5】本発明の第2実施の形態に係る面光源素子の断
面構成図である。
【図6】本発明の第3実施の形態に係る面光源素子を用
いた表示装置の断面構成図である。
【符号の説明】
1 液晶表示装置 2 冷陰極管 3 内面反射枠 5 透過型液晶パネル 20 拡散面

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に拡散面が形成された光源と、該拡
    散面の端部に沿って立設され内面の少なくても一面が反
    射面となっている反射枠とを備えたことを特徴とする面
    光源素子。
  2. 【請求項2】 表面に拡散面が形成された光源と、該拡
    散面上に隣接して配置された三角プリズムアレイと、該
    拡散面の端部に沿って立設され内面の少なくても一面が
    反射面となっている枠とを備えたことを特徴とする面光
    源素子。
  3. 【請求項3】 前記光源の2次元サイズが照明対象の2
    次元サイズより大きく、かつ前記反射枠の内側垂直方向
    に遮光板を有するとともに、該遮光板は該照明対象の2
    次元サイズと略同一2次元サイズの開口を有することを
    特徴とする請求項1又は2記載の面光源素子。
JP7220870A 1994-10-21 1995-08-29 面光源素子 Pending JPH0962197A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7220870A JPH0962197A (ja) 1995-08-29 1995-08-29 面光源素子
US08/546,085 US5929951A (en) 1994-10-21 1995-10-20 Illumination device and display apparatus including same
US09/328,476 US6633350B2 (en) 1994-10-21 1999-06-09 Illumination device and display apparatus including same
US10/465,232 US20040046910A1 (en) 1994-10-21 2003-06-20 Illumination device and display apparatus including same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7220870A JPH0962197A (ja) 1995-08-29 1995-08-29 面光源素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0962197A true JPH0962197A (ja) 1997-03-07

Family

ID=16757839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7220870A Pending JPH0962197A (ja) 1994-10-21 1995-08-29 面光源素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0962197A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100432793C (zh) * 2005-05-20 2008-11-12 爱普生映像元器件有限公司 显示装置
JP2012029641A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Toyo Seikan Kaisha Ltd 発酵方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6359356U (ja) * 1986-10-06 1988-04-20
JPH01241590A (ja) * 1988-03-23 1989-09-26 Fujitsu Ltd 面照明装置
JPH01272003A (ja) * 1988-04-21 1989-10-31 Fujitsu Ltd 導光パネル
JPH02285388A (ja) * 1989-04-27 1990-11-22 Mitsubishi Rayon Co Ltd 光源装置
JPH03282419A (ja) * 1990-03-30 1991-12-12 Hitachi Ltd 液晶表示装置
JPH0486620A (ja) * 1990-07-27 1992-03-19 Mitsubishi Electric Corp 液晶表示装置
JPH0764085A (ja) * 1993-08-27 1995-03-10 Asahi Glass Co Ltd 直視型表示素子用照明装置および液晶表示装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6359356U (ja) * 1986-10-06 1988-04-20
JPH01241590A (ja) * 1988-03-23 1989-09-26 Fujitsu Ltd 面照明装置
JPH01272003A (ja) * 1988-04-21 1989-10-31 Fujitsu Ltd 導光パネル
JPH02285388A (ja) * 1989-04-27 1990-11-22 Mitsubishi Rayon Co Ltd 光源装置
JPH03282419A (ja) * 1990-03-30 1991-12-12 Hitachi Ltd 液晶表示装置
JPH0486620A (ja) * 1990-07-27 1992-03-19 Mitsubishi Electric Corp 液晶表示装置
JPH0764085A (ja) * 1993-08-27 1995-03-10 Asahi Glass Co Ltd 直視型表示素子用照明装置および液晶表示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100432793C (zh) * 2005-05-20 2008-11-12 爱普生映像元器件有限公司 显示装置
JP2012029641A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Toyo Seikan Kaisha Ltd 発酵方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100388819B1 (ko) 헤드 마운트 디스플레이용 광학 시스템
US4941732A (en) Transmission type projection screen
TW321759B (ja)
US6633350B2 (en) Illumination device and display apparatus including same
US20030072077A1 (en) Rear projection display system
US20020015116A1 (en) Optical system for head mounted display
EP0609055B1 (en) Light valve apparatus and display system using same
KR20000032673A (ko) 배면투사형 액정 프로젝트장치
JPH10106327A (ja) 面光源素子およびそれを用いた表示装置
KR100781362B1 (ko) 백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이장치
JPH0962197A (ja) 面光源素子
KR100354149B1 (ko) 헤드 마운트 디스플레이용 광학 시스템
US7331679B2 (en) Reflection unit having a mirror array, and projection display system employing the same
JPH05323268A (ja) 照明光学系装置及びこれを用いた液晶表示装置
EP0711081A2 (en) A projection type image display apparatus
JPH09179113A (ja) 液晶表示装置
CN116030716B (zh) 一种显示装置
JP2025170457A (ja) 虚像方式映像表示装置
JP3323727B2 (ja) 液晶表示装置
KR0170985B1 (ko) 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조
JP2000131507A (ja) レンズアレイ板、ライトバルブ装置、投写型表示装置およびビューファインダ装置
JP2025170456A (ja) 光学システム
KR100786065B1 (ko) 액정 프로젝터의 광원
JPH1097805A (ja) ディスプレイ装置
JPH08201796A (ja) 液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040813

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040921

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050118

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050314

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050531

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050712

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20050808

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20050902