JP2005107181A - バックライト装置、液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ素子を光源とするバックライト装置において、色ムラを無くして色再現性に優れたバックライト装置を実現できる。
【解決手段】光学ユニット６１には、緑色光Ｌｇと赤色光Ｌｒを透過し、青色光Ｌｂを反射するダイクロイックミラー（Ｂ）、青色光Ｌｂと赤色光Ｌｒを透過し、緑色光Ｌｇを反射するダイクロイックミラー（Ｇ）、および青色光Ｌｂと緑色光Ｌｇを透過し、赤色光Ｌｒを反射するダイクロイックミラー（Ｒ）が、ＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒから出射された光を透過、または反射することによって色混合し、白色光Ｌｗが形成されるように配置されている。またダイクロイックミラー（Ｂ）、（Ｇ）、（Ｒ）によって形成された白色光Ｌｗは、全反射を行うミラーによって導光板６２に入射されるようになされている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤ素子などを光源として面発光するバックライト装置およびそれを利用する液晶表示装置に関し、特に、高色再現性を得ることができるようにしたバックライト装置および液晶表示装置に関する。

図１は、コンピュータ端末、携帯電子機器、またはテレビジョン受像機などを構成する映像を表示する液晶表示装置の構成例を示している。

液晶表示パネル２は、２枚の偏光板（図示せず）の間に液晶を封入して構成されており、印加された電圧により液晶分子の向きを変え、光の透過率を変化させることで画像を表示する。バックライト装置１は、液晶表示パネル２の液晶自体は発光しないので、液晶表示パネル２の背後から面発光を出射する。

このバックライト装置１は、光源としてのＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ（以下、個々に区別する必要がない場合、単に、ＬＥＤ素子１１と称する。他の場合においても同様に称する）、並びに図中に示すようにそれぞれ積層される導光板１２、拡散シート１３、BEFシート１４、およびD-BEFシート１５からなり、液晶表示パネル２に対応配置され、液晶表示パネル２に向けて面発光する。

バックライト装置１のＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒは、面発光の光源として、それぞれ青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、赤色光Ｌｒを発光する。ＬＥＤ素子１１により発光された青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｒは、図２に示すように、導光板１２によって導かれる間に自然混合されて白色光Ｌｗとなる。

なお、図１の例では、簡単のために、青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、赤色光Ｌｒを発光するＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒがそれぞれ１つずつ設けられているが、実際には、所定の割合でそれぞれのＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒが複数個設けられている。

導光板１２は、図２に示すように、導光路１２Ａおよび反射路１２Ｂを経て入射された光を導光し、その上面に備えられた拡散シート１３に導く。

導光路１２Ａと反射路１２Ｂは、ＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒから出射された光が白色光Ｌｗに自然混合されるのに必要な空間が得られるように設計されている。例えば図２において、幅Ｗや経Ｒは、そのような空間が形成されるような所定の大きさとなっている。また導光路１２Ａと反射路１２Ｂの材質では、導光または反射が効率的に行われるのに適した屈折率で光が反射するように所定の材質となっている。

また導光板１２には、拡散シート１３の各部にできるだけ均一に出光されるように、例えば、底面部にドットが形成され、導光された光の一部がドットにより反射されることにより、拡散シート１３側に出光されるようになされている。

拡散シート１３は、例えば、厚さ０．２５ｍｍのポリカーボネイトフィルムからなり、導光板１２から入射された光を、不均一な部分を拡散することによって均一にし、BEFシート１４に透過させる。

BEF（Brightness Enhancement Firm）シート（Ｐ成分用輝度向上シート：ＢＥＦシリーズは住友３Ｍ社の商品名）１４は、拡散シート１３を介して入射された光のＰ成分の、液晶表示パネル２の液晶の視野角（液晶表示パネル２を透過した光のユーザが視認できる角度）外のものを、その視野角内に集光する。このように液晶表示パネル２を透過してもユーザには見えない液晶表示パネル２の視野角外の光（Ｐ成分）を、視野角内に集光するようにしたので、見た目の輝度を向上させることができる。なお、BEFシート１４に入射されたＳ成分の光は、そのままD-BEFシート１５に透過する。

D-BEFシート（Ｓ成分用輝度向上シート）１５は、BEFシート１４を介して入射された光のＳ成分をＰ成分に変換するとともに、BEFシート１４と同様に、Ｐ成分光の、液晶表示パネル２の視野角外のものを集光して、液晶表示パネル２に透過させる。

液晶表示パネル２（図１）は、本来偏光板によってＰ成分のみを透過させる構成となっており、図示せぬ信号線からの信号に基づいて、各画素単位で液晶の方向を制御し、導光板１２、拡散シート１３、BEFシート１４、およびD-BEFシート１５を介して入射された、ＬＥＤ素子１１から発生された光で形成された白色光Ｌｗの透過量を変化させることにより、映像を構成し表示する。

なお、図１の例の他、ＬＥＤ素子を光源とし、それらから発光された青色光、緑色光、および赤色光を自然混合するバックライト装置の例は、実公平７−３６３４７号公報や特表２００２−５４０４５８号公報に記載されている。

実公平７−３６３４７号公報，特表２００２−５４０４５８号公報

しかしながら、図１に示したように、ＬＥＤ素子１１からの光を自然混合する場合、それにより得られた光には、青色光Ｌｂ、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇの原色光の他、例えば、ＢＲ（マゼンタ）、ＲＧ（イエロー）、ＢＧ（シアン）、さらに、これらの混色光が出射されてしまうので、色ムラが発生する課題があった。ちなみに、液晶表示パネル２には、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の原色カラーフィルタが配置されている。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、ＬＥＤ素子を光源とするバックライト装置において、色ムラを無くして高色再現性を向上させることができるようにするものである。

請求項１に記載のバックライト装置は、ＢＧＲ原色光の色混合にリレーダイクロイックミラーを用いるものである。本発明は、第１の原色光（例えばＢ、以下同様）を発光する第１の光源（Ｂ）と、第２の原色光（例えば、Ｇ）を発光する第２の光源（Ｇ）と、第３の原色光（例えば、Ｒ）を発光する第３の光源（Ｒ）と、第１の原色光（Ｂ）を反射して他の原色光を透過する第１の鏡面体と、第２の原色光（Ｇ）を反射して他の原色光を透過する第２の鏡面体と、第３の原色光（Ｒ）を反射して他の原色光を透過する第３の鏡面体と、第１、第２、第３の鏡面体を透過した各原色光を混合して白色光を出射する色混合手段とを備えた光学ユニットを、少なくとも備えている。

請求項２記載のバックライト装置は、ＢＧＲ原色光の色混合にクロスダイクロイックミラーを用いるものである。本発明のバックライト装置は、第１の原色光（Ｂ）を発光する第１の光源（Ｂ）と、（第１の原色光（Ｂ）を反射する鏡面体と）、第２の原色光（Ｇ）を発光する第２の光源（Ｇ）と、第３の原色光（Ｒ）を発光する第３の光源（Ｒ）と、（第３の原色光（Ｒ）を反射する鏡面体と）、第１の原色光（Ｂ）を反射し第２の原色光（Ｇ）を透過する第１のダイクロイック膜と、第３の原色光（Ｒ）を反射し第２の原色光（Ｇ）を透過する第２のダイクロイック膜とをＸ字状に有し、第１、第２、第３の原色光を混合して白色光を出射するクロスダイクロイック素子とを備えた光学ユニットを、少なくとも有する。なお、（第１の原色光（Ｂ）を反射する鏡面体と）、（第３の原色光（Ｒ）を反射する鏡面体と）とは、必須要件ではないので請求項からは省かれている。

請求項３に記載のバックライト装置は、光学ユニットに偏光変換方式を採用し、出射する偏光方向を揃えるものである。本発明のバックライト装置は、白色光（Ｗ）を発光する光源（Ｗ）と、第１の偏光波（Ｐ）は透過し第２の偏光波（Ｓ）は反射する第１の鏡面体と、第１の鏡面体から反射された第２の偏光波（Ｓ）を反射する第２の鏡面体と、第２の鏡面体で反射した第２の偏光波（Ｓ）を第１の偏光波（Ｐ）に変換する偏光変換素子（λ／２位相差板）とを備え、出射される偏光波を第１の偏光波（Ｐ）に揃えて出射する光学ユニットを、少なくとも有するバックライト装置である。

請求項４に記載のバックライト装置は、色混合後に偏光変換を行うものである。すなわち、請求項３に記載のバックライト装置において、光源（Ｗ）は、第１の原色光（Ｂ）を発光する第１の光源（Ｂ）と、第２の原色光（Ｇ）を発光する第２の光源（Ｇ）と、第３の原色光（Ｒ）を発光する第３の光源（Ｒ）から発光された各原色光を混合して得られた白色光である。

なお、本発明のＢＧＲ原色光の色混合と、出射光の偏光方向を揃える偏光変換とは任意に組み合わせることができる。すなわち、請求項３の手法により、ＢＧＲ原色光毎に偏光変換を行った後、請求項１および請求項２の手法によりＢＧＲ原色光の色混合を行う場合も、本発明のバックライト装置の主旨に含まれる。

請求項５に記載の液晶表示装置は、第１の原色光（Ｂ）を発光する第１の光源（Ｂ）と、第２の原色光（Ｇ）を発光する第２の光源（Ｇ）と、第３の原色光（Ｒ）を発光する第３の光源（Ｒ）と、第１の原色光（Ｂ）を反射して他の原色光を透過する第１の鏡面体と、第２の原色光（Ｇ）を反射して他の原色光を透過する第２の鏡面体と、第３の原色光（Ｒ）を反射して他の原色光を透過する第３の鏡面体と、第１、第２、第３の鏡面体を透過した各原色光を混合して白色光を出射する色混合手段とを備えた光学ユニットを少なくとも有するバックライト装置と、このバックライト装置により面発光された光を利用して映像を表示する液晶表示パネルとを備えた液晶表示装置である。

請求項６に記載の液晶表示装置は、第１の原色光（Ｂ）を発光する第１の光源（Ｂ）と、第２の原色光（Ｇ）を発光する第２の光源（Ｇ）と、第３の原色光（Ｒ）を発光する第３の光源（Ｒ）と、第１の原色光（Ｂ）を反射し第２の原色光（Ｇ）を透過する第１のダイクロイック膜と、第３の原色光（Ｒ）を反射し第２の原色光（Ｇ）を透過する第２のダイクロイック膜とをＸ字状に有し、第１、第２、第３の原色光を混合して白色光を出射するクロスダイクロイックミラーとを備えた光学ユニットを少なくとも有するバックライト装置と、このバックライト装置により面発光された光を利用して映像を表示する液晶表示パネルとを備えた液晶表示装置である。

請求項７に記載の液晶表示装置は、白色光（Ｗ）を発光する光源（Ｗ）と、第１の偏光波（Ｐ）は透過し第２の偏光波（Ｓ）は反射する第１の鏡面体と、第１の鏡面体から反射された第２の偏光波（Ｓ）を反射する第２の鏡面体と、第２の鏡面体で反射した第２の偏光波（Ｓ）を第１の偏光波（Ｐ）に変換する偏光変換素子（λ／２位相差板）とを備え、出射される偏光波を第１の偏光波（Ｐ）に揃えて出射する光学ユニットを、少なくとも有するバックライト装置と、このバックライト装置により面発光された光を利用して映像を表示する液晶表示パネルとを備えた液晶表示装置である。

本発明によれば、発光ダイオード素子を光源とするバックライト装置においては、ダイクロイックミラーによって発光ダイオード素子から出射された青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｒを混合するようにしたため、純粋なＬｂ、Ｌｒ、Ｌｇ光のみが光学的に混色されるので色ムラが発生しない。従って、色純度の高い、高色再現性可能な白色光Ｌｗを液晶表示パネル２に面発光することができる。特に、画質が問われるテレビジョン受像機などのバックライト装置として有効である。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、この記載は本明細書に記載されている発明を確認するものである。従って、発明の実施の形態中には記載されていない実施例があったとしても、その実施例が本発明に対応しないことを意味するものではない。逆に、実施の形態としてここに記載されていたとしても、その発明以外の発明に対応しないことを意味するものではない。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

第１の実施の形態例
図３は、本発明を適用したバックライト装置５１の構成例を示している。本実施の形態例は、ＢＧＲ原色光の色混合にリレーダイクロイックミラー方式を採用した例である。このバックライト装置５１には、図１のバックライト装置１の導光路１２Ａおよび反射路１２Ｂに代えて、光学ユニット６１および導光板６２が設けられている。他の部分は、図１における場合と同様であるので、その説明は適宜省略する。

バックライト装置には、図１または図３に示すような、導光板の側面に、ＬＥＤ素子またはＣＣＦＬ（冷陰極線型蛍光管）などを配置したエッジライト型と、液晶表示パネルの直下に複数本のランプやＬＥＤ光源を配置した直下型（エリアライト型やバックライト型とも呼ばれる）とがある。ここではエッジライト型を例として説明するが、後述するように直下型でも同様に本発明を適用することができる。

光学ユニット６１には、ＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｒ、１１Ｇ、および導光板６２が接合されている。

光学ユニット６１の内部には、図４に示す光学ユニット６１の斜視構成図および図５に示す光学ユニット６１を上方から見た断面図に示されるように、緑色光Ｌｇと赤色光Ｌｒを透過し、青色光Ｌｂを反射するダイクロイックミラー７１Ｂ、青色光Ｌｂと赤色光Ｌｒを透過し、緑色光Ｌｇを反射するダイクロイックミラー７１Ｇ、および青色光Ｌｂと緑色光Ｌｇを透過し、赤色光Ｌｒを反射するダイクロイックミラー７１Ｒが、ＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒから出射された光を透過、または反射することによって混合し、白色光Ｌｗが形成されるように配置されている。またダイクロイックミラー７１Ｂ、７１Ｇ、７１Ｒによって形成された白色光Ｌｗが導光板６２に入射されるように全反射を行うミラー７２が配置されている。

すなわち、ダイクロイックミラー７１Ｂからは、ＬＥＤ素子１１Ｂから出射された青色光（Ｌｂ）が、ダイクロイックミラー７１Ｇに向かって反射される。

ダイクロイックミラー７１Ｇからは、透過したダイクロイックミラー７１Ｂにより反射された青色光Ｌｂと、ＬＥＤ素子１１Ｇから出射してダイクロイックミラー７１Ｇで反射された緑色光Ｌｇとが混合された（Ｌｂ+Ｌｇ）光が、ダイクロイックミラー７１Ｒに向かって出射される。

ダイクロイックミラー７１Ｒからは、透過したダイクロイックミラー７１Ｇにより入射された青・緑の混合光（Ｌｂ+Ｌｇ）と、ＬＥＤ素子１１Ｒから出射してダイクロイックミラー７１Ｒで反射された赤色光（Ｌｒ）とが混合された（Ｌｂ＋Ｌｇ+Ｌｒ）が、全反射ミラー７２に向かって出射される（すなわち白色光Ｌｗが全反射ミラー７２に向かって出射される）。

全反射ミラー７２からは、ダイクロイックミラー７１Ｒにより出射された青・緑・赤の混合光（Ｌｂ＋Ｌｇ+Ｌｒ＝Ｌｗ：白色光）が導光板６２に向かって出射される。

導光板６２は、光学ユニット６１から入射された白色光Ｌｗを導光し、所定の構成（例えば、その底面部にドットが形成され、導光された光の一部がドットにより反射されることにより出射光を均一化させる構成）によって、効率的に均一化された光を効率的に拡散シート１３に導く。

以上のように、従来のような自然混合ではなく、ダイクロイックミラー７１によって青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｒを強制的に混合するようにし、純粋な青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｒのみが光学的に混色されるようにしたので、ＬＥＤ素子を光源とするバックライト装置において、色ムラの発生を抑制し、高色再現性可能な（いわゆる色純度が高い）白色光Ｌｗを、液晶表示パネル２に面発光することができる。

なお、図３の例では、簡単のために、青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｒを発光するＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒがそれぞれ１つずつ設けられているが、所定の割合でそれぞれのＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒを複数個設けることができる。また光学ユニット６１の構成（ダイクロイックミラー７１や全反射ミラー７２の配置）を、ＬＥＤ素子１１の数や接合位置に応じて変更することができる。

また図３の例では、ＬＥＤ素子１１、光学ユニット６１、および導光板６２が、図６に示すように、水平方向に並んで接合されていたが、図７または図８に示すように接合することもできる。図７に示すように導光板６２の下面に光学ユニット６１が配置されている場合、ＬＥＤ素子１１、および光学ユニット６１のダイクロイックミラー（図示省略）７１は、図７の紙面の奥行き方向に向かって配置され、全反射ミラー７２は混合光（白色光Ｌｗ）が導光板６２内部に向かって導かれるように、導光板６２に配置されている。

また、図８の例の場合、光学ユニット６１は、導光板６２の下側に配置されている。すなわちこれは、前述の直下型バックライト装置に適用した場合の例である。この場合、ＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒは光学ユニット６１に接合される。ダイクロイックミラー７１（図示省略）は光学ユニット６１内部に、ダイクロイックミラー７１で混合された白色光Ｌｗが、直接的に導光板６２に入射するように配置されている。

また、ＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒは、光学ユニット６１下に配置する以外に、図９に示すように、チップ型のＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ、ダイクロイックミラー７１Ｂ、７１Ｇ、７１Ｒ、および全反射ミラー７２を面状に並べて直下型の平面ＬＥＤバックライト装置を構成することもできる。

第２の実施の形態例
図１０は、本発明を適用したバックライト装置１０１の構成例を示している。本実施の形態例は、ＢＧＲ原色光の色混合にクロスダイクロイックミラー方式を採用した例である。このバックライト装置１０１には、図３のバックライト装置５１の光学ユニット６１に代えて、光学ユニット１１１が設けられている。他の部分は、図３における場合と同様であるので、その説明は適宜省略する。

光学ユニット１１１には、光学ユニット６１と同様に、ＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ、および導光板６２が接合されている。光学ユニット１１１内部には、図１１に示す光学ユニット１１１を上方からみた断面図に示されるように、ダイクロイックミラー１２１Ｒ、ダイクロイックミラー１２１Ｂ、およびクロスダイクロイックミラー１２２が、ＬＥＤ素子１１Ｒ、１１Ｂ、１１Ｇに対応して配置されている。

ダイクロイックミラー１２１Ｒは、赤色光Ｌｒを反射して他の色を透過し、ダイクロイックミラー１２１Ｂは、青色光Ｌｂを反射して他の色を透過する。クロスダイクロイックミラー１２２は、赤色光Ｌｒを反射して他の色を透過するミラー（ａ）と、青色光Ｌｂを反射して他の色を透過するミラー（ｂ）とがクロスした構成を有している。

ＬＥＤ素子１１Ｒから出射した赤色光Ｌｒは、ダイクロイックミラー１２１Ｒで反射されてクロスダイクロイックミラー１２２方向へ向かう。ＬＥＤ素子１１Ｂから出射した青色光Ｌｂは、ダイクロイックミラー１２１Ｂで反射されてクロスダイクロイックミラー１２２方向へ向かう。ＬＥＤ素子１１Ｇから出射された緑色光Ｌｇは、直接クロスダイクロイックミラー１２２方向へ向かって出射される。

ダイクロイックミラー１２１Ｒから入射された赤色光Ｌｒおよびダイクロイックミラー１２１Ｂから入射された青色光Ｌｂは、クロスダイクロイックミラー１２２によって反射されて出射面に出光する。ＬＥＤ素子１１Ｇから出射された緑色光Ｌｇは、クロスダイクロイックミラー１２２を通過して出射面に出光する。

従って光学ユニット１１１（クロスダイクロイックミラー１２２）からは、青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｇが強制混合された白色光（Ｌｂ＋Ｌｇ+Ｌｒ＝Ｌｗ）が導光板６２に向かって出射される。

導光板６２は、光学ユニット１１１から入射された白色光Ｌｗを導光し、所定の構成によって、効率的に均一化された光を効率的に拡散シート１３に導く。

以上のように、ダイクロイックミラー１２１Ｒ、１２１Ｂ、およびクロスダイクロイックミラー１２２を利用して、青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｒを強制混合するようにしたので、図３に示した、全反射ミラー７２を利用した光学ユニット６１に比べ、光学ユニット１１１を小型化することができる（ミラーの数が１つ少ない）。また光学ユニット６１と同様に、純粋な青色光Ｌｂ、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇのみが光学的に混色されるので色ムラの発生を抑制することができる。

第３の実施の形態例
図１２は、本発明を適用したバックライト装置１５１の構成例を示している。本実施の形態例は、光学ユニットに偏光変換方式を採用し、出射する偏光方向を揃えるものである。このバックライト装置１５１には、図３のバックライト装置５１のＬＥＤ素子１１と光学ユニット６１に代えて、ＬＥＤ素子１６１および光学ユニット１６２が設けられている。また図３のバックライト装置５１のD-BEFシート１５が省かれている。

光学ユニット１６２には、白色光Ｌｗを発光するＬＥＤ素子１６１と、導光板６２が接合されている。光学ユニット１６２内部には、図１３に示す光学ユニット１６２を上方からみた断面図に示すように、偏光ビームスプリッタ１７１、反射ミラー１７２、およびλ／２位相差板１７３が、ＬＥＤ素子１６１に対応して配置されている。

偏光ビームスプリッタ１７１（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ ：ＰＢＳ ）は、ＬＥＤ素子１６１により出射された白色光ＬｗのＰ成分の光を集光して透過し、導光板６２に出射するとともに、Ｓ成分の光を反射ミラー１７２に向かって反射する。なお偏光ビームスプリッタ１７１は、偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光（ｐ偏光、ｓ偏光）に互いに強度が等しく偏光分離されている。

反射ミラー１７２は、偏向ビームスプリッタ１７１により反射されたＳ成分を反射してλ／２位相差板１７３に向かって出射する。

λ／２位相差板１７３は、反射ミラー１７２から出射されたＳ成分の光をＰ成分の光に偏光変換して、導光板６２に向かって出射する。

したがって光学ユニット１６２からは、ＬＥＤ素子１６１により出射された白色光ＬｗのＰ成分の光と、λ／２位相差板１７２によってそのＳ成分の光が変換されたＰ成分の光とが（２本のＰ成分光が）、導光板６２に向かって出射される。

以上のように、ＬＥＤ素子１６１が発光する白色光ＬｗのＰ成分の光と、そのＳ成分を変換したＰ成分の光（１個の光源から複数本の光）を導光板６２に出射するようにしたので、ＬＥＤ素子を光源とするバックライト装置において、１本の白色光Ｌｗを導光板６２に出射する場合に比べ、バックライトの光利用率を向上させることができる。すなわち、白色光Ｌｗから出射したＰ+Ｓ成分のうち、本来は捨てられていたＳ成分を、Ｐ成分に変換して再利用するようにしたので、バックライトの光利用率を倍増することができる。

また、導光板６２にはＰ成分の光しか入射されないので、前述のように、Ｓ成分をＰ成分に変換するために使用されていたD-BEFシートが不要となり、その分、バックライト装置１５１のコストダウンを図ることができ、バックライト装置１５１を薄くすることができる。

なお、図１２の例では、簡単のために、ＬＥＤ素子１６１、偏光ビームスプリッタ１７１、反射ミラー１７２、およびλ／２位相差板１７３がそれぞれ１つずつ設けられているが、所定の割合で複数個設けることができる。

その場合、図１３に示す構成を順に並べて構成してもよいが、図１４に示すように、ＬＥＤ素子１６１、偏光ビームスプリッタ１７１、反射ミラー１７２、およびλ／２位相差板１７３を対称的に配置することができる。図１４の例では、偏光ビームスプリッタ１７１、反射ミラー１７２、およびλ／２位相差板１７３が、２組み対照的に配置されている。このように対照的に設けることにより、光学ユニット１６２のコンパクト化が可能となるとともに、バックライト装置１５１における光均一化をさらに図ることができる。

第４の実施の形態例
図１５は、本発明を適用したバックライト装置２０１の構成例を示している。本実施の形態例は、ＢＧＲ原色光の色混合後に偏光変換を実施した例である。このバックライト装置２０１には、図１２のバックライト装置１５１のＬＥＤ素子１６１に代えて、ＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒからの光を強制混合する光学ユニット６１（図３）が設けられている。

この場合、光学ユニット１６２の偏光ビームスプリッタ１７１は、図１６に示すように、光学ユニット６１からの、ＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒが発光する青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、赤色光Ｌｒを強制混合して得られた白色光（Ｌｂ＋Ｌｇ+Ｌｒ＝Ｌｗ）のＰ成分の光を集光して透過し、導光板６２に出射するとともに、Ｓ成分の光を反射ミラー１７２に向かって反射する。

反射ミラー１７２は、偏向ビームスプリッタ１７１により反射されたＳ成分を反射してλ／２位相差板１７３に向かって出射される。λ／２位相差板１７３は、反射ミラー１７２から出射されたＳ成分の光をＰ成分の光に変換して、導光板６２に向かって出射する。

したがってこの例の場合、光学ユニット１６２からは、光学ユニット６１でＬＥＤ素子１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒが強制混合されて得られた白色光ＬｗのＰ成分の光と、そのＳ成分が変換されたＰ成分の光とが、導光板６２に向かって出射される。

以上のように、光学ユニット６１によってＬＥＤ素子１１から出射された青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｒを強制的に混合して白色光Ｌｗを形成し、光学ユニット１６２によって捨てられていたＳ成分の光を再利用するようにしたので、ＬＥＤ素子を光源とするバックライト装置において、色純度と光利用効率を向上させることができる。

なお図１５は、ダイクロイックミラー７１と全反射ミラー７２で光を強制混合する光学ユニット６１を利用したが、それに代えて、図１７に示すように、図１０に示したクロスダイクロイックミラー１２２で光を強制混合する光学ユニット１１１を利用することもできる。

第５の実施の形態例
図１８は、本発明を適用したバックライト装置２５１の構成例を示している。本実施の形態例は、偏光変換後にＢＧＲ原色光の色混合を実施した例である。このバックライト装置２５１には、図３のバックライト装置５１のＬＥＤ素子１１に代えて、ＬＥＤ素子１１Ｒ，１１Ｇ、１１Ｂに対応して、図１２のバックライト装置１５１の光学ユニット（Ｓ成分をＰ成分に変換するユニット）１６２Ｒ、１６２Ｇ、１６２Ｂが設けられている。

すなわちこの例の場合、光学ユニット６１からは、図１９に示すように、光学ユニット１６２Ｂから出射された青色光ＬｂのＰ成分とそのＳ成分が変換されたＰ成分、光学ユニット１６２Ｇから出射された緑色光ＬｇのＰ成分とそのＳ成分が変換されたＰ成分、および光学ユニット１６２Ｒから出射された赤色光ＬｒのＰ成分とその成分が変換されたＰ成分が、それぞれ光学ユニット６１で強制混合されて導光板６２に出射される。

以上のように、光学ユニット１６２によって、捨てられていたＳ成分の光をＰ成分の光に変換してさらに利用し、光学ユニット６１によって、Ｐ成分のみとなった青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｒを強制混合するようにしたので、ＬＥＤ素子を光源とするバックライト装置において、色純度を向上させることができる。

なお図１９は、ダイクロイックミラー７１と全反射ミラー７２で光を強制混合する光学ユニット６１を利用したが、それに代えて、図２０に示すように、図１０に示したクロスダイクロイックミラー１２２で光を強制混合する光学ユニット１１１を利用することもできる。

従来のバックライト装置の斜視構成を示す図である。 図１の導光板の断面図である。 本発明を適用したバックライト装置の斜視構成図である。 図３の光学ユニットの構成例を示す図である。 図３の光学ユニットの構成例を示す他の図である。 図３のＬＥＤ素子、光学ユニット、および導光板との接合関係を示す図である。 図３のＬＥＤ素子、光学ユニット、および導光板との他の接合関係を示す図である。 図３のＬＥＤ素子、光学ユニット、および導光板との他の接合関係を示す図である。 図３の光学ユニットの他の構成例を示す図である。 本発明を適用した他のバックライト装置の斜視構成図である。 図１０の光学ユニットの断面図である。 本発明を適用した他のバックライト装置の斜視構成図である。 図１２の光学ユニットの構成例を示す図である。 図１２の光学ユニットの他の構成例を示す図である。 本発明を適用した他のバックライト装置の斜視構成図である。 図１５の光学ユニットの構成例を示す図である。 図１５の光学ユニットの他の構成例を示す図である。 本発明を適用した他のバックライト装置の斜視構成図である。 図１８の光学ユニットの構成例を示す図である。 図１８の光学ユニットの他の構成例を示す図である。

符号の説明

１１ ＬＥＤ素子， ５１ バックライト装置， ６１ 光学ユニット， ７１ ダイクロイックミラー， ７２ 全反射ミラー， １０１ バックライト装置， １１１ 光学ユニット， １２１ ダイクロイックミラー， １２２ クロスダイクロイックミラー， １６１ ＬＥＤ素子， １６２ 光学ユニット， １７１ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）， １７２ 反射ミラー， １７３ λ／２位相差板， ２０１ バックライト装置， ２５１ バックライト装置

Claims (7)

1. 第１の原色光を発光する第１の光源と、
   第２の原色光を発光する第２の光源と、
   第３の原色光を発光する第３の光源と、
   前記第１の原色光を反射して他の原色光を透過する第１の鏡面体と、
   前記第２の原色光を反射して他の原色光を透過する第２の鏡面体と、
   前記第３の原色光を反射して他の原色光を透過する第３の鏡面体と、
   前記第１、第２、第３の鏡面体を透過した各原色光を混合して白色光を出射する色混合手段と
   を備えた光学ユニットを、少なくとも有するバックライト装置。
2. 第１の原色光を発光する第１の光源と、
   第２の原色光を発光する第２の光源と、
   第３の原色光を発光する第３の光源と、
   前記第１の原色光を反射して前記第２の原色光を透過する第１のダイクロイック膜と、前記第３の原色光を反射し前記第２の原色光を透過する第２のダイクロイック膜とをＸ字状に有し、前記第１、第２、第３の原色光を混合して白色光を出射するクロスダイクロイック素子と
   を備えた光学ユニットを、少なくとも有するバックライト装置。
3. 白色光を発光する光源と、
   第１の偏光波は透過し第２の偏光波は反射する第１の鏡面体と、
   前記第１の鏡面体から反射された前記第２の偏光波を反射する第２の鏡面体と、
   前記第２の鏡面体で反射した第２の偏光波を前記第１の偏光波に変換する偏光変換素子と
   を備え、出射される偏光波を前記第１の偏光波に揃えて出射する光学ユニットを、少なくとも有するバックライト装置。
4. 光源は、第１の原色光を発光する第１の光源と、第２の原色光を発光する第２の光源と、第３の原色光を発光する第３の光源から発光された各原色光を混合して得られた白色光である
   ことを特徴とする請求項３記載のバックライト装置。
5. 第１の原色光を発光する第１の光源と、
   第２の原色光を発光する第２の光源と、
   第３の原色光を発光する第３の光源と、
   前記第１の原色光を反射して他の原色光を透過する第１の鏡面体と、
   前記第２の原色光を反射して他の原色光を透過する第２の鏡面体と、
   前記第３の原色光を反射して他の原色光を透過する第３の鏡面体と、
   前記第１、第２、第３の鏡面体を透過した各原色光を混合して白色光を出射する色混合手段とを備えた光学ユニットを少なくとも有するバックライト装置と、
   前記バックライト装置により面発光された光を利用して映像を表示する液晶表示パネルと
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
6. 第１の原色光を発光する第１の光源と、
   第２の原色光を発光する第２の光源と、
   第３の原色光を発光する第３の光源と、
   前記第１の原色光を反射し前記第２の原色光を透過する第１のダイクロイック膜と、前記第３の原色光を反射し前記第２の原色光を透過する第２のダイクロイック膜とをＸ字状に有し、前記第１、第２、第３の原色光を混合して白色光を出射するクロスダイクロイック素子とを備えた光学ユニットを少なくとも有するバックライト装置と、
   前記バックライト装置により面発光された光を利用して映像を表示する液晶表示パネルと
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
7. 白色光を発光する光源と、
   第１の偏光波は透過し第２の偏光波は反射する第１の鏡面体と、
   第１の鏡面体から反射された第２の偏光波を反射する第２の鏡面体と、
   第２の鏡面体で反射した第２の偏光波を第１の偏光波に変換する偏光変換素子とを備え、出射される偏光波を前記第１の偏光波に揃えて出射する光学ユニットを、少なくとも有するバックライト装置と、
   前記バックライト装置により面発光された光を利用して映像を表示する液晶表示パネルと
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。

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