专利名称：照明装置和液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及向液晶板照射光的照明装置以及使用该照明装置的液晶显示装置。
背景技术：
液晶显示装置由于重量轻并且薄，且消耗电力低等，而被广泛应用为便携型信息终端的显示器。液晶显示装置由于作为其构成要素的液晶显示板不是自发光型元件，所以需要照明装置。照明装置具有配置在液晶板的背面侧即观察者的相反方所谓背照光、配置在液晶板前面侧即观察者侧的所谓前照光。在液晶板是透过型的情况下，使用背照光，在反射型的情况下，使用前照光。反射型液晶板基本上是不需要照明装置的元件，但在光少的状况下观察比较困难，最近，在前面配置前照光的情况多起来了。
在用于便携型信息终端的液晶显示装置中，由于照明装置也必须是薄型的，所以使用所谓侧光型(也称为边光型)的照明装置，它在由透明构件构成的平板状的导光板的侧面与反射器(反射板)一起配置冷阴极管等线状光源。在这样的侧光型照明装置中，从线状光源射出的光直接或通过反射器反射间接地从导光板的侧面射入。射入导光板的光一边在导光板内传播，一边在背照光的情况下，从平板状的导光板的上面侧射出，射入配置在作为照明装置的导光板的上面侧的液晶板。在前照光的情况下，从平板状的导光板的下面侧射出，射入配置在作为照明装置的导光板的下面侧的液晶板。
从冷阴极管等光源射出的光通常由于是随机偏振光，即是无偏振光的光，所以从导光板射出的光也是随机偏振光。但是，在液晶板上，通常只在入射方或入射方和出射侧设置起偏镜，使只有规定的直线偏振光入射到液晶板内。所以，在射出导光板射入液晶板的随机偏振光中，实际上只有约一半的光射入液晶板内而被用于显示，光利用效率差。在便携型信息终端的显示器中要求高亮度化。
为了用现有的结构谋求高亮度化，可以增大冷阴极管等光源的发光量，但如果这样则消耗电力增加，特别不适合于作为电池驱动的便携型信息终端等的显示器。
作为解决这样的问题的手段，有以下技术使从导光板射出射入液晶板的光成为直线偏振光，使从照明装置射出的光几乎都射入液晶板而加以利用。
例如，在特开平9-73083号公报中，揭示了在侧光型照明装置中，在光源和导光板之间从光源侧配置由辅助导光板、胆旒醇型液晶膜构成的偏振光分离装置和由聚乙烯醇(PVA)构成的相位转换装置而构成。在该现有技术中，通过由胆旒醇型液晶膜构成的偏振光分离装置透过第1圆偏振光、反射第2圆偏振光，通过相位转换装置将透过的第1圆偏振光转换为直线偏振光，并使之射入导光板。另外，为了防止基于偏振光分离装置的入射角依存性的影响，配置使射入偏振光分离装置的光的角度集中的辅助导光板。另一方面，反射的第2圆偏振光返回光源侧，通过光源表面或反射器等反射，成为极性反转了的圆偏振光，即第1圆偏振光，而透过偏振光分离装置。
所以，在该现有的照明装置中，能将来自光源的光的一半以上导入导光板加以利用。
但是，在上述现有的照明装置中，为了防止基于分离圆偏振光的偏振光分离装置的入射角依存性的影响，而有必要设置控制到偏振光分离装置的入射角的辅助导光板那样的辅助构件。在上述文献中，也揭示了不设置这样的辅助构件(辅助导光板)的结构，但在实用上，如果不设置辅助构件，则无法获得提高光源光的利用效率的所希望效果。
所以，在上述现有技术中，部件品种多，不能实现小型轻型化，进而还有难以廉价地制造的问题。
发明内容
鉴于上述问题点，本发明的目的就是提供一种光源光的利用效率高、能由较少的部件品种构成的照明装置以及提高了明亮度(亮度)的液晶显示装置。
图1是本发明的原理图。从光源部件2射出的光L1是无偏振光的光。光L1透过相位调制元件4成为无偏振光的光L2，射入到透过第1偏振光方向的光，并反射与第1偏振光方向垂直的第2偏振光方向的光的偏振光分离元件6。偏振光分离元件6透过第1直线偏振光L3，反射偏振光方向与直线偏振光L3垂直的第2直线偏振光L4。直线偏振光L3射向未图示的导光板。直线偏振光L4射入相位调制元件4并被转换为圆偏振光L5，圆偏振光L5返回光源部件2。
返回到光源部件2的光L5循环地在光源部件2的内部进行反射等，再次成为无偏振光L1从光源部件2射出。然后，如上所述通过偏振光分离元件6一半的光即第1直线偏振光L3透过而射向导光板，剩下的光即第2直线偏振光再次返回光源部件2。通过这样地循环，从光源部件2射出的光几乎都射入到导光板而能利用。
并且，在圆偏振光L5通过光源部件2被一次反射而从光源部件2射出的情况下，由于成为了相反的圆偏振光，所以通过相位调制元件4被转换为作为直线偏振光的第1直线偏振光，并保持原样地透过偏振光分离元件6。
另外，在上述说明中，只在光源部件2和偏振光分离元件6之间设置了相位调制元件4，但也可以省略相位调制元件4。
所以，通过以下的照明装置和使用它的液晶显示装置解决上述课题，其特征在于具备平板状的导光板；配置在导光板的侧面的光源部件；配置在导光板和光源部件之间，透过第1偏振光方向的直线偏振光，反射与第1偏振光方向垂直的偏振光方向的直线偏振光的偏振光分离元件。
图1是说明本发明的原理的图。
图2是表示本发明的实施例1的图。
图3是表示本发明的实施例2的图。
图4是表示本发明的实施例3的图。
图5是表示本发明的实施例4的图。
图6是表示本发明的实施例5的图。
图7是表示本发明的实施例6的图。
图8是表示本发明的实施例7的图。
图9是表示本发明的实施例8的图。
图10是表示本发明的实施例9的图。
图11是表示本发明的实施例10的图。
图12是表示具备冷阴极管的光源部件的图。
图13是表示具备LED的光源部件的图。
图14是说明柱状导光体内的光的图。
图15是说明柱状导光体内的光的图。
图16是说明偏振光分离膜的反射光的图。
图17是说明偏振光分离膜的反射光的图。
图18是说明导光体内的光的图。
图19是说明导光板的出射光和起偏镜的透光轴的图。
图20是表示光学元件的结构例子的图。
图21是表示直线偏振光的偏振光方向和起偏镜的光学轴的角度的关系的图。
图22是表示偏振光分离元件的出射光和导光板的出射光的偏振光方向的图。
具体实施例方式
参照
本发明的实施例。并且对具有相同功能的部件附加了相同的符号，并省略其详细说明。
(实施例1)图2是表示作为本发明的实施例1的照明装置110的图。照明装置110是前照光型的照明装置，具备平板状的导光板30、配置在导光板30的一个侧面的成为偏振光分离元件的偏振光分离膜20和线状的光源部件10。偏振光分离膜20被配置在光源部件10和导光板30之间。线状的光源部件10例如如图12所示，由作为线状的发光源的冷阴极管12和作为反射构件的反射器14构成。反射器14例如由铝形成，被配置成除了光的射出侧以外，包围冷阴极管12。并且，在图1和以后的图中，将光源部件10简化而只图示冷阴极管12。
来自冷阴极管12的光一般是无偏振光的光，通过反射器14反射的光也是无偏振光的光。射出冷阴极管12的光如图12B所示，直接或通过反射器14反射而射出光源部件10，射入偏振光分离膜20。并且，在图12B中表示了后述实施例中揭示的相位调制元件(4分之1波长膜40)。
作为偏振光分离膜20可以使用市卖的膜，例如3M公司制的D-BEF(商品名)。对于射入偏振光分离膜20的光，具有规定偏振光方向的直线偏振光的光透过，与其垂直的偏振光方向的直线偏振光的光反射。上述规定方向即透过的直线偏振光的偏振光方向由偏振光分离膜的光学轴的配置方向决定。在通过偏振光分离膜20反射的其他直线偏振光的光中，返回光源部件10的一部分射向冷阴极管12，剩余的射向反射器14。射入冷阴极管12的光通过冷阴极管12的荧光体进行2次发光，再次成为无偏振光的光射入到偏振光分离膜20，只有希望的直线偏振光的光透过，而与其垂直的直线偏振光的光被反射再次返回光源部件10。
通过循环进行上述动作，几乎所有的光都透过偏振光分离膜20射向导光板30。在此，所谓“几乎所有”是指在实际上有在界面的损失、反射时的损失、2次发光时的损失等，是由于不能无限次地进行循环。
透过了偏振光分离膜20的直线偏振光的光射入导光板30。偏振光板30是前照光型照明装置的导光板，例如如图18所示，在上面侧即同时被用于反射型液晶板的情况下的观察侧上形成由倾斜角度不同的2种斜面32和34构成的棱镜面，下面侧即被用为反射型液晶板的情况下的液晶板侧成为平坦面36。
在图中，在光从左方入射的情况下，在射入导光板30的光中射入倾斜角度小的斜面32的光通过全反射而在导光板中传播，射入倾斜角度大的斜面34的光反射，通过下面36射出到导光板30的外部。如果射入导光板30的光是直线偏振光，则由于在导光板30内被维持为偏振光状态，所以来自导光板30出射光同样成为直线偏振光的光。
所以，如上述实施例1那样，只在光源部件和导光板之间配置偏振光分离元件，能再利用偏振光分离元件的反射光，使射入到导光板的入射光直线偏振光化。由此，由于能使来自导光板的出射光成为直线偏振光，所以能用少的部件品种构成光利用效率高的照明装置。
(实施例2)图3是表示作为本发明的实施例2的照明装置120的图。是与上述实施例1的照明装置110类似的结构，不同点是光源部件50的结构。
图13表示了光源部件50的详细结构。如图13A所示的那样，光源部件50具备由大致为四角柱形状的透明构件构成的柱状导光体52、配置在其两端部分的点状的成为发光部件的点状发光部件51。点状发光部件51由例如能廉价地获得的发光二极管(LEDlightemitting diod e)构成。在柱状导光体52中，4个侧面中的一个侧面成为平坦的出射面54，与出射面54相对的另一个侧面成为棱镜面53。剩下的两个侧面成为平坦面。
另外，如图14所示，在棱镜面53上设置了作为反射构件的由金属膜或多层膜等构成的反射层57。由此，从点状发光部件51射入到柱状导光体52的光如图14A～图14C所示，由于与到棱镜面53的入射角无关地通过设置在棱镜面53上的反射层57被反射，所以光不会无效地从出射面54射出，而射向偏振光分离膜20。由于从点状发光部件51的LED射出的光一般是无偏振光的光，所以从柱状导光体52射出的光也成为无偏振光的光。
对于从柱状导光体52射出的无偏振光的光，在偏振光分离膜20只有规定的直线偏振光的光透过，如图16所示，垂直的直线偏振光的光返回柱状导光体52。返回柱状导光体52的光射入棱镜面53，如图16A所示，一部分光由反射层57反射而转换为无偏振光的光，再次从出射面54射出并射入偏振光分离膜20。然后，在偏振光分离膜20只透过规定的直线偏振光的光，反射垂直的直线偏振光的光。循环进行该动作。
另外，返回柱状导光体52的光的另一部分如图16B所示，在反射层57反射，进而在出射面54全反射，一边在柱状导光体52内传播，一边射入点状发光部件51，通过2次发光成为无偏振光的光，一边在柱状导光体52内传播，一边从出射面54射出而射入偏振光分离膜20。然后，在偏振光分离膜20只有规定的直线偏振光的光透过，反射垂直的直线偏振光的光。循环上述动作。
这样，在本实施例的光源部件50中，从点状发光部件51射出的光几乎所有都通过柱状导光体52和偏振光分离膜20被转换为直线偏振光，射入导光板30。然后，在偏振光板30维持射入的光的偏振光状态，原样保持直线偏振光而射出。所以，本实施例的照明装置120具有与上述实施例1相同的作用、效果。
并且，作为点状发光部件51，也可以适用其他结构。例如，如图13B所示，可以是以下结构向柱状导光体52的端面涂抹荧光体55，在其上配置LED56等点光源。进而，也可以是以下结构如图13C所示，在柱状导光体52的一个端面配置多个LED56等点光源。另外，在图13C的结构的情况下，多个点光源的波长可以是相同的，也可以是不同的波长。
另外，作为柱状导光体52，并不仅限于四角柱形状，也可以适用其他的多角柱形状。在这种情况下，可以将至少一个侧面作为出射面，在至少一个的另一个侧面设置反射构件或棱镜面、或在两方的侧面上设置反射构件或棱镜面。
(实施例3)图4是表示作为本发明的实施例3的液晶显示装置140的图。液晶显示装置140是反射型液晶显示装置，具有具备反射型液晶板70、配置其前面的光源部件10、偏振光分离膜20和导光板30的作为上述实施例1的前照光型照明装置110。照明装置110从液晶板70的前面照射光，在液晶板70反射的光透过照明装置110的导光板30。所以，经由导光板30能看到液晶板70的显示。
在此，在液晶板70的前面侧(入射方)设置起偏镜，将起偏镜的偏振光轴设置为液晶板70的长度方向，即线状光源部件10的长度方向。所以，有必要组合射出导光板30射入液晶板70的直线偏振光的偏振光方向、起偏镜的透过轴方向。
图21是表示直线偏振光的偏振光方向和起偏镜的光学轴的角度关系的图。横轴表示射入起偏镜的直线偏振光的偏振光方向的角度，90度方向与起偏镜的遮光轴方向对应，180度方向即本实施例中的液晶板的长度方向(线状光源部件的长度方向)与起偏镜的透过轴方向对应。纵轴表示用最大透过光量规格化了来自液晶板的射出光(透过光和反射光)的透过光量的消光比。根据该图可以知道，在直线偏振光的偏振光方向与起偏镜的透过轴几乎一致时成为最大透过光量。换一种说法，如果起偏镜的透过轴与直线偏振光的偏振光方向偏离，则会产生基于起偏镜的吸收的损失。
所以，在本实施例中，通过调整透过偏振光分离膜20的直线偏振光的偏振光方向，使液晶板70前面的起偏镜的透过轴与射出导光板30的光的偏振光方向大致一致。即，在从很大的膜切出偏振光分离膜20时，为了使该透过光的偏振光方向成为规定的方向，例如进行切取使偏振光分离膜20的长度方向与透过光的偏振光方向大致平行。在此，规定的方向是指在透过了偏振光分离膜20的直线偏振光通过导光板30，射入液晶板70的起偏镜时，直线偏振光的偏振光方向与起偏镜的透过轴大致一致那样的方向。
图22是表示偏振光分离元件(偏振光分离膜20)的出射光、导光板(导光板30)的出射光的偏振光方向的图。横轴表示各出射光的角度，用相对于起偏镜的透过轴的角度表示。起偏镜的透过轴的配置方向如上所述的那样。纵轴表示用最大透过光量规格化了来自液晶板(液晶板70)的出射光(透过光和反射光)的透过光量的消光比。根据该图可以知道，在本实施例中，来自导光板30的出射光的偏振光特性与来自偏振光分离膜20的出射光的偏振光特性几乎一致。即，可以知道维持了在导光板30入射的直线偏振光的偏振光状态。
如上所述的那样，在本实施例的液晶显示装置140中，由于使用光利用率良好的照明装置110，进而设置偏振光分离膜20的光的透过方向和液晶板70的起偏镜的透过轴方向，使来自照明装置110的光无损失地、高效率地射入液晶板70，而能实现明亮的液晶显示装置。
并且，在本实施例中，作为照明装置也可以使用上述实施例2所示照明装置120。另外，作为反射型液晶板70，可以使用TN(Twisted Nematic绞合向列)模式液晶板、VA(Vertically Aligned垂直校准)模式液晶板等其他各种模式的反射型液晶板。
(实施例4)图5是表示作为本发明的实施例4的液晶显示装置150的图。液晶显示装置150是透过型的液晶显示装置，具有透过型液晶板90、设置在其背面的将上述实施例2的照明装置120作为被照光型的照明装置。实施例2的照明装置120与光源部件50和偏振光分离膜20是共通的，但导光板80是不同的。
导光板80在背面形成使射入的光向上面(前面)扩散的扩散模式，进而在背面侧配置反射板。所以，导光板80的上面成为出射面而光射出，射出导光板80的光从透过型液晶板90的背面射入。
所以，可以从液晶板90的前面直接看到液晶板90的显示。导光板80的功能与上述实施例的导光板30相同，由光源部件50和偏振光分离膜20直线偏振光化了的光射入，并使之保持其偏振光状态而原样地射出。
在此，与上述实施例相同，在液晶板90的入射方(背面侧)设置起偏镜。所以，在本实施例中，在透过了偏振光分离膜20的直线偏振光通过导光板30射入液晶板70的起偏镜时，也确定偏振光分离膜20和液晶板90的入射方的起偏镜的配置方向，使直线偏振光的偏振光方向与起偏镜的透过轴大致一致。
如上所述，在本实施例的液晶显示装置150中，也与上述液晶显示装置140相同，使用光利用效率良好的照明装置，进而，设置偏振光分离膜20的光的透过方向和液晶显示板90的偏振光的透过轴方向，使来自照明装置的光无损失地高效率地射入液晶板90，因而能实现明亮的液晶显示装置。
并且，在本实施例中，作为照明装置，也可以使用将上述实施例1所示的照明装置110适用为被照光型的照明装置。另外，作为透过型液晶板90，可以使用与上述实施例一样的各种模式的透过型液晶板。
(实施例5)图6是表示作为本发明的实施例5的照明装置160的图。照明装置160是前照光型的照明装置，是与上述实施例1的照明装置110类似的结构，但不同点是在光源部件10和偏振光分离膜20之间配置成为相位调制元件的4分之1波长膜40。
在本实施例中，如图12B所示，射出冷阴极管12的无偏振光的光直接或在反射器14反射而射出光源部件10，射入并透过4分之1波长膜40，射入偏振光分离膜20。作为偏振光分离膜20，可以使用市卖的的膜，例如3M公司制的D-BEF(商品名)。
对于射入偏振光分离膜20的光，具有规定偏振光方向的直线偏振光的光透过，与其垂直的偏振光方向的直线偏振光的光反射。上述规定方向即透过的直线偏振光的偏振光方向由偏振光分离膜的光学轴的配置方向决定。通过偏振光分离膜20反射的直线偏振光的光射入4分之1波长膜40，被转换为圆偏振光而返回光源部件10。返回光源部件10的圆偏振光的光的一部分射向冷阴极管12，剩余的射向反射器14。
射入冷阴极管12的圆偏振光的光通过冷阴极管12的荧光体进行2次发光，再次成为无偏振光的光射出光源部件10。射出的无偏振光的光在透过4分之1波长膜40后，射入偏振光分离膜20，再次只有规定的直线偏振光的光透过，与其垂直的直线偏振光的光被反射，并再次返回光源部件10。
另外，射入反射器14的圆偏振光的光在反射器14被反射时，成为相反的圆偏振光的光，在该状态下射出光源部件10。射出光源部件10的相反的圆偏振光的光射入4分之1波长膜40并被转换为直线偏振光。该被转换了的直线偏振光的偏振光方向在偏振光分离膜20被反射，成为与返回的直线偏振光的偏振光方向垂直的方向。即，成为透过偏振光分离膜20的直线偏振光的光。所以，在4分之1波长膜40被转换了的直线偏振光的光保持原样地透过偏振光分离膜20，射向导光板30。
通过循环以上动作，射出光源部件10的几乎所有的光都透过偏振光分离膜20射向导光板30。在此，所谓“几乎所有”是指在实际上有在界面的损失、反射时的损失、2次发光时的损失等，是由于不能无限次地进行循环。
但是，在本实施例中，在光源部件和偏振光分离元件(偏振光分离膜20)之间配置相位调制元件(4分之1波长膜40)。因此，在偏振光分离元件反射而返回的直线偏振光的光中，在相位调制元件被转换为圆偏振光，在光源部件的反射器被反射而再次射入相位调制元件的光被转换为透过偏振光分离元件的直线偏振光，因而只有一次返回光源部件而射向导光板。所以，由于没有多次在各元件的反射和透过、2次发光等，所以因它们造成的损失少，提高了光的再利用效率。
所以，在光源部件和偏振光分离元件之间配置相位调制元件的本实施例中，与上述第1～第3实施例相比，进一步提高了光的利用效率，如果与液晶板组合，则还能实现明亮的液晶显示板。
(实施例6)图7是表示作为本发明的实施例6的照明装置170的图。照明装置170是前照光型的照明装置，是与上述实施例2的照明装置120类似的结构，但不同点是在光源部件50和偏振光分离膜20之间配置了成为相位调制元件的4分之1波长膜40。另外，也与上述实施例5的照明装置160类似，不同点是光源部件50的结构。对于光源部件50的结构，如上所述。
在本实施例中，如图17所示，从柱状导光体52射出的无偏振光的光射入和透过4分之1波长膜40，在偏振光分离膜20只有规定的直线偏振光的光透过，垂直的直线偏振光的光透过4分之1波长膜40返回柱状导光体52。
返回柱状导光体52的光通过透过4分之1波长膜40而成为圆偏振光的光。返回柱状导光体52的圆偏振光的光射入棱镜面53，如图17A所示，一部分光在反射层57被发射时，成为相反的圆偏振光的光，再从出射面54射出。
从出射面54射出的相反的圆偏振光的光透过4分之1波长膜40被转换为直线偏振光的光。该被转换了的直线偏振光的偏振光方向在偏振光分离膜20被反射，成为与返回的直线偏振光的偏振光方向垂直的方向。即，成为透过偏振光分离膜20的直线偏振光的光。所以，在4分之1波长膜40被转换了的直线偏振光的光保持原样地透过偏振光分离膜20而射向导光板30。
另外，返回柱状导光体52的圆偏振光的光的其他一部分如图17B所示，在反射层57反射，进而在出射面54全反射，一边在柱状导光体52内传播，一边射入点状发光部件51，通过2次发光成为无偏振光的光，一边在柱状导光体52内传播，一边再次从出射面54射出，透过4分之1波长膜40射入偏振光分离膜20。然后，在偏振光分离膜20只有规定的直线偏振光的光透过，反射垂直的直线偏振光的光。循环进行上述动作。
这样，在本实施例中，也与上述实施例5相同，在光源部件和偏振光分离元件(偏振光分离膜20)之间配置相位调制元件(4分之1波长膜40)。因此，在偏振光分离元件被反射返回的直线偏振光的光中，在相位调制元件被转换为圆偏振光，在光源部件被反射再次射入相位调制元件的光被转换为透过偏振光分离元件的直线偏振光，因而只有一次返回光源部件而射向导光板。所以，由于没有多次循环在各元件的反射和透过、2次发光等，所以因它们造成的损失少，提高了光的再利用效率。
所以，在本实施例中，与上述实施例1、2等相比，也进一步提高了光的利用效率，如果与液晶板组合，则还能实现明亮的液晶显示板。
(实施例7)图8是表示作为本发明的实施例7的液晶显示装置180的图。液晶显示装置180是反射型的液晶显示装置，是与上述实施例3的液晶显示装置140类似的结构，但不同点是作为前照光型的照明装置使用了实施例5的照明装置160。
在本实施例中，由于作为照明装置使用了实施例5的照明装置160，所以通过实施例3的液晶显示装置140也能进一步实现明亮的液晶显示装置。
并且，在本实施例中，作为照明装置还可以使用上述实施例6所示的照明装置170。另外，作为反射型液晶板70可以使用TN(Twisted Nematic绞合向列)模式液晶板、VA(Vertically Aligned垂直校准)模式液晶板等其他各种模式的反射型液晶板，这与上述实施例一样。
(实施例8)图9是表示作为本发明的实施例8的液晶显示装置190的图。液晶显示装置190是透过型的液晶显示装置，是与上述实施例4的液晶显示装置150类似的结构，但不同点是作为背照光型的照明装置使用了将实施例6的照明装置170作为照明装置。
在本实施例中，由于作为照明装置使用了实施例6的照明装置170，所以通过实施例4的液晶显示装置150也能进一步实现明亮的液晶显示装置。
并且，在本实施例中，作为照明装置还可以使用将上述实施例5所示的照明装置160适用于背照光型的照明装置。另外，作为透过型液晶板90可以使用各种模式的透过型液晶板，这与上述实施例一样。
(实施例9)图10是表示作为本发明的实施例9的液晶显示装置200的图。液晶显示装置200是透过型的液晶显示装置，是与上述实施例8的液晶显示装置190类似的结构，但不同点是在导光板80和透过型液晶板90之间配置了成为第2相位调制元件的2分之1波长膜。
另外，在液晶显示装置200中，设置在液晶板90的入射方的起偏镜的透过轴的方向与上述实施例不同。即，在到上述为止的实施例的液晶板中，透过轴的方向是液晶板的长度方向，即线状的光源部件的长度方向(图19A中的箭头24的方向)，但在本实施例的液晶板90中，配置为使透过轴的方向和液晶板的长度方向即线状的光源部件50的长度方向之间的角度大致为45度(图19A中的箭头92的方向)。一般，由于液晶板具有视角依存性，所以在使一对起偏镜的透过轴方向垂直的同时，分别设置为相对于液晶板的长度方向为45度角度的方向。
在使用这样的液晶板90的情况下，如图19B所示，可以考虑配置得使透过偏振光分离膜20的直线偏振光的偏振光方向成为箭头22的方向。但是，直线偏振光的偏振光方向以哪个角度射入导光板80，在直线偏振光在导光板80内传播过程中，如图19A所示，从导光板80射出的直线偏振光的偏振光方向都会成为平行于液晶板90(光源50)的长度方向的方向(箭头24)。如果这样，则在与液晶板90的入射方的起偏镜的透过轴方向(箭头92)之间产生偏差。
因此，在本实施例的液晶显示装置200中，配置2分之1波长膜100。另外，如图19C所示，配置2分之1波长膜100使得2分之1波长膜100的光学轴的方向(箭头102)成为在从导光板80射出的直线偏振光的偏振光方向(箭头24)和液晶板90的入射方的起偏镜的透过轴的方向(箭头92)的中间。通过这样进行配置，使射出导光板80的直线偏振光的偏振光方向旋转，而成为与液晶板90的入射方的起偏镜的透过轴的方向相同的方向，射入液晶板90(入射方的起偏镜)。所以，射出导光板80的直线偏振光不浪费地射入液晶板。
这样，在本实施例中，通过2分之1波长膜等相位调制元件使从照明装置(导光板)射出的直线偏振光的偏振光方向旋转，而与液晶板的入射方的起偏镜的透过轴方向配合，因而能降低在起偏镜的吸收损失等，能不浪费地高效率地利用来自照明装置的光，因而能实现明亮的液晶显示装置。
并且，在本实施例中，作为照明装置，也可以使用将上述实施例所示的照明装置适用于背照光型的照明装置。另外，作为透过型液晶板，可以使用各种模式的透过型液晶板，这与上述实施例相同。
(实施例10)图11是表示作为本发明的实施例10的照明装置130的图。是与上述实施例2的照明装置120类似的结构，但不同点是光源部件50的结构有一部分不同，和代替偏振光分离膜20而配置2分之1波长膜60。即，光源部件50如图15所示，成为在柱状导光体52的棱镜面53上不设置上述实施例2中那样的反射层的结构。
所以，从点状发光部件51射入柱状导光体52的光如图15A所示，只有在全反射条件下射入棱镜面53的光从出射面54射出。如图15B所示，不满足全反射条件而射入棱镜面53，并透过而从柱状导光体52射出的光、或如图15C所示，一旦从棱镜面53射出，就从其他的棱镜面53再次射入柱状导光体52，在柱状导光体52内传播而从相反方射出的光，不成为从出射面54射出射向2分之1波长膜60的光，是无效的光。
在光全反射的情况下，有在特定的角度条件下S偏振光成分成为很多的情况。所以，在本实施例这样的结构的情况下，通过将棱镜面53的角度设置为特定的角度条件，则在光循环进行在棱镜面53的射入·反射的过程中，柱状导光体52内的光的S偏振光成分成为很多。所以，从柱状导光体52射出的光即使不使用偏振光分离元件，也能获得直线偏振光的光。并且，在S偏振光成分、P偏振光成分被相同程度地全反射的条件下构成上述实施例所示的平板状的导光板30等。
所以，可以只通过2分之1波长膜60使射入导光板30的光成为规定方向的直线偏振光的光。通过2分之1波长膜60使之旋转为希望的偏振光方向的直线偏振光的光射入导光板30，在保持该偏振光状态的情况下从导光板30射出。
所以，如果将本实施例的照明装置130作为上述实施例9的液晶显示装置200的照明装置使用，则由于照明装置130的2分之1波长膜60可以兼有液晶显示装置200的2分之1波长膜100的功能，所以可以省略2分之1波长膜100。所以，如果使用本实施例的照明装置130，则能用更少的部件品种实现明亮的液晶显示装置。
(光学元件)图20是表示用于上述实施例的偏振光分离膜20、4分之1波长膜40、2分之1波长膜100的各光学元件的结构例子的图。
图20A是表面凹凸型元件，通过使凹凸的调制周期变细，能制作具有与波长膜相同的功能的元件。
图20B是介质内部的折射率周期性地变化的所谓体积型元件，通过使介质内部的折射率的调制周期变细，能制作具有与波长膜相同的功能的元件，另外，如图20B所示，通过使之几乎平行于基板面地具有折射率的周期，能制作具有与偏振光分离膜相同的功能的元件。
以上虽然说明了本发明，但本发明并不仅限于上述实施例，还可以有各种变形。
本发明适用于向液晶板照射光的照明装置和使用了该照明装置的液晶显示装置，适用于能廉价地制造且以部件数量少的结构提高照明装置的光源光的利用效率，进而提高液晶显示装置的亮度的照明装置和使用了该照明装置的液晶显示装置。
权利要求
1.一种照明装置，其特征在于包括平板状的导光板；配置在上述导光板的侧面的光源部件；和配置在上述导光板和上述光源部件之间，透过第1偏振光方向的直线偏振光，反射与上述第1偏振光方向垂直的偏振光方向的直线偏振光的偏振光分离元件。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于具备配置在上述光源部件和上述偏振光分离元件之间的相位调制元件。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于上述光源部件具有发光源和反射来自上述发光源的光的反射构件。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于上述发光源是线状的发光源，上述反射构件被配置成使其包围上述线状的发光源。
5.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于上述光源部件具有柱状的导光体；上述发光源是点状的发光源，上述点状的发光源被配置在上述柱状的导光体的端面，光从上述柱状的导光体的第1侧面射出，在与上述第1侧面相对的第2侧面设置上述反射构件。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于上述第2侧面是棱镜面。
7.一种照明装置，其特征在于包括平板状的导光板；配置在上述导光板的侧面的光源部件；和配置在上述导光板和上述光源部件之间的相位调制元件。
8.根据权利要求7所述的照明装置，其特征在于上述光源部件具有点状的发光源和柱状的导光体，在上述柱状的导光体的端面配置上述点状的发光源，光从上述柱状的导光体的第1侧面射出。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于与上述第1侧面相对的第2侧面是棱镜面。
10.一种液晶显示装置，其特征在于包括液晶板；和照明装置；该照明装置具有平板状的导光板；配置在上述导光板的侧面的光源部件；配置在上述导光板和上述光源部件之间，透过第1偏振光方向的直线偏振光，反射与上述第1偏振光方向垂直的偏振光方向的直线偏振光的偏振光分离元件。
11.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于具备配置在上述光源部件和上述偏振光分离元件之间的相位调制元件。
12.根据权利要求10或11所述的液晶显示装置，其特征在于具备设置在上述液晶板和上述照明装置之间的第2相位调制元件。
全文摘要
本发明公开了一种照明装置，从光源部件射出的光是无偏振光的光。光透过相位调制元件成为无偏振光的光，射入偏振光分离元件，它透过第1偏振光方向的光，反射与第1偏振光方向垂直的第2偏振光方向的光。偏振光分离元件第1直线偏振光，反射偏振光方向与直线偏振光垂直的第2直线偏振光。直线偏振光射向未图示的导光板。直线偏振光射入相位调制元件被转换为圆偏振光，圆偏振光返回到光源部件。返回光源部件的光在光源部件的内部循环进行反射等，再次成为无偏振光从光源部件射出。通过循环以上动作，从光源部件射出的光几乎全部被反射到导光板而能被利用。
文档编号F21Y103/00GK1516823SQ02812219
公开日2004年7月28日 申请日期2002年1月30日 优先权日2001年6月18日
发明者前田智司, 有竹敬和, 西尾千香良, 佐竹贵男, 和, 男, 香良 申请人:富士通株式会社