JP2002277872A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外光を利用する反射表示のときの正面方向から
観察される表示を明るくし、しかも所定の角度範囲の方
向から入射する外光の強度が画面の向きに応じて変化す
ることによる出射光の正面輝度の変化を面光源からの照
明光の出射を制御することにより補償し、画面の向きに
よる表示の明るさの変化を小さくする。 【解決手段】液晶表示素子２と、その後側に配置され、
前側から入射した光を反射するとともに照明光を出射す
る面光源３と、前側から入射する外光の強度を測定する
光センサ１４と、前記光センサ１４の測定値に応じて面
光源３からの照明光の出射を制御する光源制御手段１５
とを備え、且つ、前記面光源３に、前側からの入射光の
うち、液晶表示素子２の画面の縦軸方向を中心とする所
定の角度範囲の方向から入射した光の反射光を高い強度
で正面方向に出射する指向性をもたせるとともに、前記
光センサ１４を、前側からの入射光のうち、前記面光源
３により反射されて高い強度で正面方向に出射する光の
入射方向に向けて配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、外光を利用する
反射表示と、照明光を利用する透過表示との両方の表示
を行なう液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置として、液晶表示素子の後
側に、前側から前記液晶表示素子を透過して入射した光
を前記液晶表示素子に向けて反射するとともに照明光を
前記液晶表示素子に向けて出射する面光源を配置したも
のがある。

【０００３】この液晶表示装置は、明るい環境下ではそ
の環境の光である外光を利用する反射表示を行ない、前
記反射表示では明るい表示が得られないときに、前記面
光源からの照明光を利用する透過表示を行なうものであ
り、前記面光源は、外光を利用する反射表示で充分な明
るさの表示が得られるときは消灯され、外光を利用する
反射表示では明るい表示が得られないときに点灯され
る。

【０００４】この表示装置の面光源は、例えば、入射端
面と前面および後面を有し、前記入射端面から入射して
光を前面全体から出射する導光板と、この導光板の入射
端面に対向させて配置された発光素子と、前記導光板の
前面の前側に配置された半透過反射板とからなってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の液
晶表示装置は、外光を利用する反射表示のときの表示の
明るさが、前側から入射する外光の明るさに比べて極端
に低いという問題をもっている。

【０００６】これは、外光を利用する反射表示を行なう
液晶表示装置は、表示の観察方向である正面方向に対し
て画面の上縁側に傾いた方向を使用環境のうちの最も明
るい方向に向けて使用されるのが普通であるため、外光
は主に前記正面方向に対して斜めに傾いた方向から入射
するからであり、従来の液晶表示装置は、前記面光源
が、前側からの入射光をその入射角に応じた反射角で反
射するため、前側から入射した光のほとんどが正面方向
に対して斜めに傾いた方向に出射する。

【０００７】そのため、従来の液晶表示装置は、外光を
利用する反射表示のときの出射光の正面輝度が低く、し
たがって、正面方向から観察される表示の明るさが、前
側から入射する外光の明るさに比べて極端に低い。

【０００８】この発明は、外光を利用する反射表示のと
きの出射光の正面輝度を高くして正面方向から観察され
る表示を明るくすることができる液晶表示装置を提供す
ることを目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
は、光の透過を制御して表示する液晶表示素子と、前記
液晶表示素子の後側に配置され、前記液晶表示素子の前
側から入射して前記液晶表示素子を透過した光を前記液
晶表示素子に向けて反射するとともに照明光を前記液晶
表示素子に向けて出射する面光源と、前記液晶表示素子
の前側から入射する外光の強度を測定する光センサと、
前記光センサの測定値に応じて前記面光源からの照明光
の出射を制御する光源制御手段とを備え、且つ、前記面
光源は、前側からの入射光のうち、前記液晶表示素子の
画面の縦軸方向を中心とする所定の角度範囲の方向から
入射した光の反射光を高い強度で正面方向に出射する指
向性を有しており、前記光センサは、前記前側からの入
射光のうち、前記面光源により反射されて高い強度で正
面方向に出射する光の入射方向に向けて配置されている
ことを特徴とするものである。

【００１０】この液晶表示装置は、その使用環境の光で
ある外光を利用する反射表示と、前記面光源からの照明
光を利用する透過表示との両方の表示を行なうものであ
り、前記面光源からの照明光の出射は、前記液晶表示素
子の前側から入射する外光の強度を測定する前記光セン
サの測定値に応じて前記光源制御手段により制御され
る。

【００１１】この液晶表示装置によれば、前記面光源
が、前側からの入射光のうち、前記液晶表示素子の画面
の縦軸方向を中心とする所定の角度範囲の方向から入射
した光の反射光を高い強度で正面方向に出射する指向性
を有しているため、主に前記正面方向に対して前記画面
の上縁側に傾いた方向から入射する外光を利用する反射
表示のときの出射光の正面輝度を高くし、正面方向から
観察される表示を明るくすることができる。

【００１２】しかも、この液晶表示装置は、前記液晶表
示素子の前側から入射する外光の強度を測定する光セン
サと、前記光センサの測定値に応じて前記面光源からの
照明光の出射を制御する光源制御手段とを備えるととも
に、前記光センサを、前記前側からの入射光のうち、前
記面光源により反射されて高い強度で正面方向に出射す
る光の入射方向に向けて配置しているため、前記角度範
囲の方向から入射する外光の強度が画面の向きに応じて
変化することによる出射光の正面輝度の変化を、前記光
センサの測定値に応じて前記面光源からの照明光の出射
を制御することにより補償し、画面の向きによる表示の
明るさの変化を小さくすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の液晶表示装置は、上記
のように、液晶表示素子と、前記液晶表示素子の前側か
ら入射して前記液晶表示素子を透過した光を前記液晶表
示素子に向けて反射するとともに照明光を前記液晶表示
素子に向けて出射する面光源と、前記液晶表示素子の前
側から入射する外光の強度を測定する光センサと、前記
光センサの測定値に応じて前記面光源からの照明光の出
射を制御する光源制御手段とを備え、且つ、前記面光源
に、前側からの入射光のうち、前記液晶表示素子の画面
の縦軸方向を中心とする所定の角度範囲の方向から入射
した光の反射光を高い強度で正面方向に出射する指向性
をもたせるとともに、前記光センサを、前記前側からの
入射光のうち、前記面光源により反射されて高い強度で
正面方向に出射する光の入射方向に向けて配置すること
により、外光を利用する反射表示のときの出射光の正面
輝度を高くして正面方向から観察される表示を明るく
し、しかも、前記所定の角度範囲の方向から入射する外
光の強度が画面の向きに応じて変化することによる出射
光の正面輝度の変化を、前記光センサの測定値に応じて
前記面光源からの照明光の出射を制御することにより補
償し、画面の向きによる表示の明るさの変化を小さくす
ることができるようにしたものである。

【００１４】この発明の液晶表示装置において、前記光
源制御手段は、前記面光源から出射する照明光の輝度
を、前記光センサの測定値に対応させて予め定められた
輝度範囲になるように制御する調光手段を備えているの
が望ましい。

【００１５】また、前記光センサは、緑の波長帯域の光
の強度を測定する緑色光測定センサであるのが好まし
い。

【００１６】さらに、前記面光源は、入射端面と前面お
よび後面を有し、前記前面に前記入射端面の長さ方向と
ほぼ平行な方向に沿う複数の細長出射面が間隔をおいて
形成された導光板と、前記導光板の前面の前記複数の細
長出射面の間の領域と前記導光板の後面との少なくとも
一方に設けられた反射膜と、前記導光板の前記入射端面
に対向させて配置された発光素子と、前記導光板の前面
の前側に配置され、前記導光板の前記複数の細長出射面
から出射した光および前記導光板の前側から入射して前
記反射膜により反射された光を正面方向に向けて屈折さ
せる光学手段とからなっているのが好ましい。

【００１７】

【実施例】図１〜図４はこの発明の一実施例を示してお
り、図１および図２は液晶表示装置の正面図および拡大
側面図、図３および図４は前記液晶表示装置の面光源の
側面図およびその一部分の拡大図である。

【００１８】この実施例の液晶表示装置は、図１および
図２に示すように、前面に表示窓が設けられたケース１
内に前記表示窓に対向させて配置された液晶表示素子２
と、前記液晶表示素子２の後側に配置された面光源３
と、前記液晶表示素子２の前側から入射する外光の強度
を測定する光センサ１４と、前記面光源３からの照明光
の出射を制御する光源制御手段１５とからなっている。

【００１９】なお、前記液晶表示素子２は、例えば、Ｔ
Ｎ（ツイステッドネマティック）型またはＳＴＮ（スー
パーツイステッドネマティック）型液晶表示素子、液晶
分子を一方向にホモジニアスさせたホモジニアス配向型
液晶表示素子、強誘電性または反強誘電性液晶表示素子
等のいずれかであり、その構造は図示しないが、液晶層
を挟んで対向する前後一対の透明基板の内面にそれぞれ
透明電極が設けられた液晶セルと、この液晶セルの前面
と後面とに配置された一対の偏光板とからなっている。

【００２０】前記面光源３は、図３および図４に示すよ
うに、入射端面４ａと前面および後面を有し、前面に前
記入射端面４ａの長さ方向とほぼ平行な方向に沿う複数
の細長出射面５が間隔をおいて形成された導光板４と、
前記導光板４の後面にその全面にわたって設けられた反
射膜７と、前記導光板４の入射端面４ａに対向させて配
置された発光素子８と、前記導光板４の前面の前側に配
置され、前記導光板４の複数の細長出射面５から出射し
た光および前記導光板４の前側から入射して前記反射膜
７により反射された光を正面方向（液晶表示素子２の画
面の法線付近の方向）に向けて屈折させる光学手段１０
とからなっている。

【００２１】前記導光板４は、一端面が入射端面４ａと
され、前面が、前記入射端面４ａ側から他端側に向って
順次低くなる階段形状面に形成されるとともに、後面が
平坦面に形成されたアクリル系樹脂等からなる透明板で
あり、その前面の階段形状面の複数の段差面がそれぞれ
前記細長出射面５とされている。なお、前記階段形状面
の前記複数の細長出射面（段差面）５の間の段面６は、
導光板後面とほぼ平行な面であり、前記細長出射面（段
差面）５は、前記段面６に対してほぼ垂直な面である。

【００２２】また、前記導光板４の後面に設けられた前
記反射膜７は、アルミニウム等の高反射金属の蒸着膜ま
たはメッキ膜からなる鏡面反射膜であり、この反射膜７
は、前記導光板４の後面全体にわたって形成されてい
る。

【００２３】さらに、前記導光板４の入射端面４ａに対
向させて配置された発光素子８は、例えば、冷陰極管、
ネオン管、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子、複数
のＬＥＤ（発光ダイオード）を整列したＬＥＤアレイ等
である。

【００２４】なお、図に示した発光素子８は、前記入射
端面４ａの全長にわたる長さの直管状の冷陰極管からな
っており、その背後に、この冷陰極管からの出射光を前
記導光板４の入射端面４ａに向けて反射するリフレクタ
９が配置されている。

【００２５】また、前記導光板２の前面の前側に配置さ
れた屈折手段１０は、前面が平坦面に形成され、後面
に、前記導光板４の複数の細長出射面５の長さ方向（導
光板４の幅方向）とほぼ平行な複数の横長プリズム部１
２が所定のピッチで形成されたプリズムシート１１から
なっている。なお、このプリズムシート１１は、アクリ
ル系樹脂等の成形品である。

【００２６】このプリズムシート１１の複数の横長プリ
ズム部１２は、その両側面のうち、一方の側面がプリズ
ムシート１１の前面の法線に対して５°〜１５°の角度
で傾斜し、他方の面が前記法線に対して前記一方の側面
とは反対方向に２０°〜５０°の角度で傾斜する不等辺
三角形状の断面形状を有しており、このプリズム部１２
の両側面のうち、前記法線に対する傾き角が小さい前記
一方の側面が、前記導光板４の細長出射面５からの出射
光を入射させる入射面１２ａとされ、前記法線に対する
傾き角が大きい他方の側面が、前記入射面１２ａから入
射した光を正面方向に屈折させる屈折面１２ｂとされて
いる。

【００２７】また、前記複数の横長プリズム部１２は、
所定の間隔を存して形成されており、プリズムシート１
１の後面の前記複数の横長プリズム部１２の間の領域
は、その両側の横長プリズム部１２のうち、一方（図に
おいて左側）のプリズム部１２の屈折面１２ｂの基部か
ら他方（図において右側）のプリズム部１２の入射面１
２ａの基部に向かい、プリズムシート１１の前面方向
に、プリズムシート前面に対して５°〜１５°の角度で
傾斜する横長の入出射面１３となっている。

【００２８】そして、前記導光板４は、前記プリズムシ
ート１１に対し、導光板前面の複数の細長出射面５を前
記プリズムシート１１の複数の横長プリズム部１２の入
射面１２ａに対向させるとともに、前記複数の細長出射
面５の上縁を通る仮想線が前記複数の横長プリズム部１
２の頂部を通る仮想線とほぼ平行になるように傾けた状
態で、導光板前面の複数の段面６の上面を前記プリズム
シート１１の複数の横長プリズム部１２の頂部にできる
だけ近接させて配置されており、前記プリズムシート１
１の複数の複数の横長プリズム部１２の入射面１２ａ
は、前記のように配置された導光板４の細長出射面５に
対し、ほぼ平行または平行に近い傾き角で対向してい
る。

【００２９】なお、前記プリズムシート１１の複数の横
長プリズム部１２は、前記導光板４の複数の細長出射面
５のピッチよりも小さいピッチで設けられており、した
がって、前記導光板４の複数の細長出射面５はそれぞ
れ、前記プリズムシート１１の少なくとも１つの横長プ
リズム部１２の入射面１２ａに対向している。

【００３０】また、図２および図３では、導光板４の前
面の階段形状面およびプリズムシート１１の複数の横長
プリズム部１２とその間の入出射面１３を大きく誇張し
て示しているが、前記プリズムシート１１の複数の横長
プリズム部１２と前記入出射面１３は、約５０μｍ〜約
１０００μｍの極く小さいピッチで形成されており、前
記導光板４の階段形状面の複数の細長出射面５は、前記
プリズムシート１１の横長プリズム部１２のピッチより
も若干大きいピッチで形成されている。

【００３１】このように構成された面光源３は、前記導
光板４の入射端面４ａ側（光源素子８の配置側）を前記
液晶表示素子２の画面の上縁方向に向けるとともに、前
記プリズムシート１１の前面を前記液晶表示素子２の後
面とほぼ平行にして、前記液晶表示素子２の後側に配置
されている。

【００３２】この面光源３は、前記液晶表示素子２の前
側から入射して前記液晶表示素子２を透過した光を前記
液晶表示素子２に向けて反射するとともに、照明光を前
記液晶表示素子２に向けて出射するものであり、前記光
源素子８は、照明光を出射するときに点灯される。

【００３３】まず、前記面光源３からの照明光の出射に
ついて説明すると、前記光源素子８から出射した照明光
は、その経路を図３および図４に実線で示したように、
導光板４にその入射端面４ａから入射し、導光板前面の
複数の段面６と外気（空気）との界面での全反射と、導
光板後面に設けられた反射膜７での反射の繰り返しによ
り導光板４内をその長さ方向に導かれ、導光板前面の複
数の細長出射面５から出射する。

【００３４】前記導光板４の複数の細長出射面５から出
射した光は、前記プリズムシート１１の後面の複数の横
長プリズム部１２にその入射面１２ａから入射し、前記
横長プリズム部１２の反対側の屈折面１２ｂと外気（空
気）との界面での全反射により正面方向に向けて屈折さ
れてプリズムシート１１の前面から出射する。

【００３５】すなわち、前記面光源３は、前記発光素子
８から出射した照明光を、前記導光板４により導いてそ
の前面の複数の細長出射面５から出射するとともに、そ
の光を前記プリズムシート１１により正面方向に向けて
屈折させ、正面方向の輝度が高い輝度分布の照明光とし
て前記プリズムシート１１の前面から出射する。

【００３６】そして、前記面光源３のプリズムシート１
１の前面から出射した照明光は、液晶表示素子２にその
後面から入射し、この液晶表示素子２により透過を制御
されて画像光となり、前記液晶表示素子２の前側に出射
する。

【００３７】次に、前記面光源３による前側からの入射
光の反射について説明すると、前記液晶表示素子２の前
側から入射する光は、液晶表示装置の使用環境の光であ
る外光であり、その外光が、前記液晶表示素子２により
透過を制御されて画像光となって液晶表示素子２の前側
に出射する。

【００３８】そして、前記液晶表示素子２の後側に出射
した光は、その経路を図３および図４に破線で示したよ
うに、前記面光源３のプリズムシート１１にその前面か
ら入射し、このプリズムシート１１の後面の複数の横長
プリズム部１２およびこれらのプリズム部１２の間の入
出射面１３から後側に出射する。

【００３９】前記プリズムシート１１の後側に出射した
光は、前記導光板４の前面の複数の段面６から導光板４
内に入射してこの導光板４の後面の反射膜７により反射
され、前記導光板４の前面の前記複数の段面６から出射
して、前記プリズムシート１１にその後面の複数のプリ
ズム部１２およびこれらのプリズム部１２の間の入出射
面１３から入射し、このプリズムシート１１の前面から
出射する。

【００４０】そして、前記プリズムシート１１の前面か
ら出射した照明光は、液晶表示素子２にその後面から入
射し、この液晶表示素子２を再び透過して前記液晶表示
素子２の前側に出射する。

【００４１】なお、前記プリズムシート１１は、前記反
射膜７により反射されてプリズムシート１１にその後面
から入射した反射光のほとんどを前面から出射するが、
このプリズムシート１１の後面の複数のプリズム部１２
は、横長のプリズム部であり、またこれらのプリズム部
１２の間の入出射面１３は、その両側の一方のプリズム
部１２の屈折面１２ｂの基部から他方のプリズム部１２
の入射面１２ａの基部に向かってプリズムシート１１の
前面方向に傾斜する横長面であるため、このプリズムシ
ート１１は、その後面から入射した前記反射光のうち、
前記横長プリズム部１２および横長の入出射面１３の長
さ方向（プリズムシート１１の幅方向）に対して交差す
る方向から入射した光を屈折させて前面から出射する。

【００４２】すなわち、前記プリズムシート１１は、そ
の後面から入射した前記反射光のうち、前記横長プリズ
ム部１２および横長入出射面１３の長さ方向に対して交
差する方向から入射した光を、前記横長プリズム部１２
の屈折面１２ｂおよび前記入出射面１３と外気との界面
で屈折させ、その光のうち、直接プリズムシート１１の
前面に向かう光をこのプリズムシート１１の前面から出
射するとともに、前記横長プリズム部１２の屈折面１２
ｂとは反対側の入射面１２ａに向かう光を、この入射面
１２ａと外気との界面での全反射により前面方向に屈折
させてプリズムシート１１の前面から出射する。

【００４３】このプリズムシート１１による反射光の主
な屈折方向は、プリズムシート１１に対する前記反射光
の入射方向によって異なり、前記横長プリズム部１２お
よび横長入出射面１３の長さ方向に対して直交する方向
に近い方向から入射する反射光ほど、より多く正面方向
に屈折される。

【００４４】前記反射光のプリズムシート１１による正
面方向への屈折量が充分多い反射光の入射方向は、前記
横長プリズム部１２および横長入出射面１３の長さ方向
に対して直交する方向を中心にして±約４５°の角度範
囲の方向であり、その角度範囲を越える方向から入射し
た反射光の正面方向への屈折量は極端に少ない。

【００４５】なお、前記反射膜７は鏡面反射膜であるた
め、前記液晶表示素子２の前側から入射し、前記反射膜
７により反射されて前記プリズムシート１１にその後面
から入射する反射光の入射方向は、前記液晶表示素子２
の前側から入射する光の入射方向に対して正反対の方向
である。

【００４６】そのため、前記面光源３は、前側からの入
射光のうち、正面方向に対して所定の角度範囲の方向、
つまり前記プリズムシート１１の横長プリズム部１２お
よび横長入出射面１３の長さ方向に対して直交する方向
を中心にして±約４５°の角度範囲の方向から入射した
光の反射光を高い強度で正面方向に屈折させる指向性を
有している。

【００４７】そして、この実施例では、上述したよう
に、前記面光源３を、前記導光板４の入射端面４ａ側を
液晶表示素子２の画面の上縁方向に向けて配置し、前記
プリズムシート１１を、前記横長プリズム部１２の入射
面１２ａを前記導光板４の前面に前記入射端面４ａの長
さ方向とほぼ平行に形成された前記細長出射面５に対向
させて配置しているため、前記プリズムシート１１の複
数の横長プリズム部１２およびその間の横長の入出射面
１３の長さ方向は前記液晶表示素子２の画面の縦軸ｙ
（図１参照）に対してほぼ直交する方向にあり、したが
って、前記面光源３は、前側からの入射光のうち、図１
に示したように前記画面の縦軸方向ｙを中心にして±約
４５°の角度範囲Ａの方向から入射した光の反射光を高
い強度で正面方向に出射する指向性を有している。

【００４８】次に、図１および図２に示した光センサ１
４と光源制御手段１５について説明する。

【００４９】前記光センサ１４は、可視光帯域の光のう
ち、人間の目に最も明るく見える緑の波長帯域の波長光
の強度を測定する緑色光測定センサであり、例えば、可
視光帯域の各波長光の平均的な強度を測定する光強度測
定素子の受光面に、緑の波長帯域以外の波長光を吸収す
る緑色フィルタを設けた構成のものである。

【００５０】この光センサ１４は、液晶表示素子２の近
傍、例えば前記液晶表示素子２の画面の上縁側の側方
に、前記液晶表示素子２の前側から入射する外光のう
ち、前記面光源３により反射されて高い強度で正面方向
に出射する光の入射方向に向けて配置され、前記ケース
１に固定されている。

【００５１】すなわち、上述したように、前記前側から
入射する光のうち、前記面光源３により反射されて高い
強度で正面方向に出射する光の入射方向は、正面面方向
に対し、前記画面の縦軸ｙに沿った方向を中心にして±
約４５°の角度範囲Ａの方向である。

【００５２】また、外光を利用する反射表示を行なう液
晶表示装置は、表示の観察方向である正面方向に対して
画面の上縁側に傾いた方向を使用環境のうちの最も明る
い方向に向けて使用されるのが普通であり、したがっ
て、外光は主に前記正面方向に対して前記画面の上縁側
に傾いた方向から入射するが、その外光のほとんどは、
図２に示したように、液晶表示素子２の画面の法線ｈに
対して約１０°〜５０°の傾き角範囲Ｂで入射する。

【００５３】そのため、この実施例では、前記光センサ
１４を、前記画面の縦軸ｙに沿った方向を中心にして±
約４５°の角度範囲Ａの方向で、且つ、前記画面の法線
ｈに対して前記画面の上縁側に約１０°〜５０°の傾き
角範囲Ｂで傾けた方向に向けて配置している。

【００５４】なお、前記面光源３により反射されて正面
方向に出射する光のうち、最も高い強度で正面方向に出
射する光の入射方向は、画面の縦軸ｙに沿った方向であ
るため、前記光センサ１４は、前記画面の縦軸ｙに沿っ
た方向に向けて配置するのが最も好ましい。

【００５５】また、前記光源制御手段１５は、前記光セ
ンサ１４の測定値に応じて前記面光源３からの照明光の
出射を制御するものであり、前記面光源３から出射する
照明光の輝度を、前記光センサ１４の測定値に対応させ
て予め定められた輝度範囲になるように制御する調光手
段を備えている。

【００５６】この光源制御手段１５は、図１に示したよ
うに、前記面光源３から出射させる照明光の輝度値を、
前記光センサ１４の測定値に対応させて予め定められた
輝度範囲になるように調整する調光回路１６と、前記面
光源３の発光素子８を、前記調光回路１６からの輝度値
に応じた輝度の照明光を出射させるように駆動する光源
駆動回路１７とからなっている。

【００５７】この液晶表示装置は、その使用環境の光で
ある外光を利用する反射表示と、前記面光源３からの照
明光を利用する透過表示との両方の表示を行なうもので
あり、前記面光源３からの照明光の出射は、液晶表示素
子２の前側から入射する外光の強度を測定する前記光セ
ンサ１４の測定値に応じて前記光源制御手段１５により
制御される。

【００５８】この液晶表示装置によれば、前記面光源３
が、前側からの入射光のうち、前記液晶表示素子２の画
面の縦軸方向ｙを中心とする所定の角度範囲（画面の縦
軸方向ｙを中心にして±約４５°の角度範囲）Ａの方向
から入射した光の反射光を高い強度で正面方向に出射す
る指向性を有しているため、主に前記正面方向に対して
前記画面の上縁側に傾いた方向から入射する外光を利用
する反射表示のときの液晶表示素子２の前側に出射する
出射光の正面輝度を高くし、正面方向から観察される表
示を明るくすることができる。

【００５９】しかも、この液晶表示装置は、前記液晶表
示素子２の前側から入射する外光の強度を測定する光セ
ンサ１４と、前記光センサ１４の測定値に応じて前記面
光源３からの照明光の出射を制御する光源制御手段１５
とを備えるとともに、前記光センサ１４を、前側からの
入射光のうちの前記面光源３により反射されて高い強度
で正面方向に出射する光の入射方向である前記角度範囲
Ａの方向に向けて配置しているため、前記角度範囲Ａの
方向から入射する外光の強度が画面の向きによって変化
することによる出射光（液晶表示素子２の前側に出射す
る光）の正面輝度の変化を、前記光センサ１４の測定値
に応じて前記面光源３からの照明光の出射を制御するこ
とにより補償し、画面の向きによる表示の明るさの変化
を小さくすることができる。

【００６０】すなわち、この液晶表示装置は、表示の観
察方向である正面方向に対して画面の上縁側に傾いた方
向を使用環境のうちの最も明るい方向に向けて使用され
るのが普通であるが、液晶表示装置の置き場所等の関係
で、画面を上記のような方向に向けて使用することがで
きない場合は、同じ照度の環境下でも、前記角度範囲Ａ
の方向から入射する外光の強度が低くなる。

【００６１】そして、前記面光源３は、前側からの入射
光のうち、前記角度範囲Ａの方向から入射した光の反射
光を高い強度で正面方向に出射する指向性を有している
ため、前記角度範囲Ａの方向から入射する外光の強度が
低くなると、液晶表示素子２の前側に出射する出射光の
正面輝度が低下し、正面方向から観察される表示の明る
さが暗くなる。

【００６２】しかし、この液晶表示装置では、前記光セ
ンサ１４を、前記面光源３の指向性に合わせて、前記角
度範囲Ａの方向に向けて配置しているため、前記角度範
囲Ａの方向から入射する外光の強度を前記光センサ１４
により測定し、その測定値に応じて前記光源制御手段１
５により前記面光源３からの照明光の出射を制御するこ
とにより、前記角度範囲Ａの方向から入射する外光の強
度低下による表示の明るさの低下を、前記面光源３から
照明光を出射させることにより補償し、画面の向きによ
る表示の明るさの変化を小さくすることができる。

【００６３】さらに、この実施例では、前記光源制御手
段１５を、図１に示したように、前記面光源３から出射
させる照明光の輝度値を、前記光センサ１４の測定値に
対応させて予め定められた輝度範囲になるように調整す
る調光回路１６と、前記面光源３の発光素子８を、前記
調光回路１６からの輝度値に応じた輝度の照明光を出射
させるように駆動する光源駆動回路１７とにより構成し
ているため、前記面光源から出射する照明光の輝度を、
前記光センサ１４の測定値に対応させて予め定められた
輝度範囲になるように制御し、画面の向きによる表示の
明るさの変化をより小さくすることができる。

【００６４】この液晶表示装置の正面方向から観察され
る表示の明るさは、前側から入射して前記面光源３によ
り反射された反射光のうちの正面方向に出射する光の強
度と、前記面光源３からの照明光のうちの正面方向に出
射する光の強度とによって決まり、外光だけを利用して
表示するときは、前記反射光のうちの正面方向に出射す
る光の強度に応じた明るさの表示が観察され、前記面光
源３から照明光を出射させたときは、前記反射光のうち
の正面方向に出射する光と、前記照明光のうちの正面方
向に出射する光との両方の強度に応じた明るさの表示が
観察され、外光がほとんど得られない暗い環境下で前記
面光源３から照明光を出射させて表示するときは、前記
照明光のうちの正面方向に出射する光の強度に応じた明
るさの表示が観察される。

【００６５】一方、液晶表示装置の好適な画面輝度は、
その使用環境の照度によって異なり、液晶表示装置の画
面輝度が一定である場合は、環境照度によって、観察さ
れる表示が眩しく見えたり暗く見えたりする。

【００６６】そのため、この実施例では、前記光源制御
手段１５の輝度調整回路１６を、前記光センサ１４の測
定値に基いて環境照度と正面方向に出射する反射光の強
度を判定し、その環境照度と反射光の強度に応じて前記
面光源３から出射させる照明光の輝度値を調整するよう
に構成し、前記正面方向に出射する反射光の強度（光が
ほとんど得られない暗い環境下では０）と正面方向に出
射する照明光の強度が、環境照度に応じた好適な画面輝
度が得られる強度になるようにしている。

【００６７】なお、環境照度に応じた好適な画面輝度
は、例えば夜間の街灯下のような５０ルクスの環境照度
で２０〜２００ニット、昼間や夜間の室内照明を点灯さ
せたときの室内のような１０００ルクスの環境照度で３
０〜３００ニット、晴天時の木陰のような３００００ル
クスの環境照度で４００〜４０００ニットである。

【００６８】したがって、前記面光源３から出射させる
照明光の輝度は、環境照度に対する画面輝度が、５０ル
クスの環境照度で２０〜２００ニット、１０００ルクス
の環境照度で３０〜３００ニット、３００００ルクスの
環境照度で４００〜４０００ニット の範囲をそれぞれ
満足する二次関数で表わされる輝度となるように制御す
ればよい。

【００６９】ただし、前記面光源３から出射させる照明
光の輝度値を調整するための環境照度と正面方向に出射
する反射光の強度は、前記光センサ１４の測定値を所定
の補正率で補正することにより判定することができる
が、前記光センサ１４により測定される外光の強度は、
様々な方向から入射する外光のうちの前記光センサ１４
が向いている方向から入射した光の強度であり、また環
境照度が同じでも、液晶表示装置の画面の向きによって
前記光センサ１４の測定値が変化するため、前記光セン
サ１４の測定値に基いて判定される環境照度と正面方向
に出射する反射光の強度は、実際の環境照度と正面方向
に出射する反射光の強度とは異なる。

【００７０】しかし、環境照度に応じた好適な画面輝度
の範囲は、上述したように、５０ルクスの環境照度で２
０〜２００ニット、１０００ルクスの環境照度で３０〜
３００ニット、３００００ルクスの環境照度で４００〜
４０００ニットというように比較的幅があるため、前記
光センサ１４の測定値に基いて判定した環境照度と正面
方向に出射する反射光の強度に応じて前記面光源３から
出射させる照明光の輝度を制御しても、充分環境照度に
応じた好適な画面輝度を得ることができる。

【００７１】しかも、この実施例では、前記光センサ１
４を緑色光測定センサとしているため、その測定値に応
じて前記面光源３からの照明光の出射を制御することに
より、入射する外光の色温度の違いによる表示の明るさ
の変化も少なくすることができる。

【００７２】すなわち、液晶表示装置に入射する外光
は、自然光や照明器具からの光等であり、その光には、
色温度の高い（青や緑の色味が強い）光や、色温度の低
い（赤の色味が強い）光等の様々な色温度の光がある
が、人間の目に最も明るく見えるのは、可視光帯域の光
のうちの緑の波長帯域の光であるため、同じ照度の環境
下でも、入射する外光の色温度の違いにより、表示が明
るく見えたり暗く見えたりする。

【００７３】そして、この液晶表示装置は、外光の強度
が画面の向きに応じて変化することによる出射光の正面
輝度の変化を、前記光センサ１４の測定値に応じて前記
面光源３からの照明光の出射を制御することにより補償
し、画面の向きによる表示の明るさの変化を小さくする
ようにしたものであるが、入射する外光の強度を例えば
可視光帯域の各波長光の平均的な強度を測定する光セン
サにより測定し、その測定値に応じて前記面光源３から
の照明光の出射を制御したのでは、入射する外光の色温
度の違いにより表示が明るく見えたり暗く見えたりする
のを補償することはできない。

【００７４】しかし、この実施例では、前記光センサ１
４を、人間の目に最も明るく見える緑の波長帯域の波長
光の強度を測定する緑色光測定センサとしているため、
その測定値に応じて前記面光源３からの照明光の出射を
制御することにより、入射する外光の色温度の違いによ
り表示が明るく見えたり暗く見えたりするのを補償する
ことができ、したがって、外光の色温度の違いによる表
示の明るさの変化も少なくすることができる。

【００７５】また、この実施例では、前記面光源３を、
入射端面４ａと前面および後面を有し、前記前面に前記
入射端面４ａの長さ方向とほぼ平行な方向に沿う複数の
細長出射面５が間隔をおいて形成された導光板４と、前
記導光板４の後面に設けられた反射膜７と、前記導光板
４の入射端面４ａに対向させて配置された発光素子８
と、前記導光板４の前面の前側に配置され、前記導光板
４の前記複数の細長出射面５から出射した光および前記
導光板４の前側から入射して前記反射膜７により反射さ
れた光を正面方向に向けて屈折させるプリズムシート１
１とにより構成しているため、この面光源３に、前側か
らの入射光のうちの所定の角度範囲Ａの方向から入射し
た光の反射光を高い強度で正面方向に出射する指向性を
もたせるとともに、この面光源３から、正面方向の輝度
が高い輝度分布の照明光を液晶表示素子２に向けて出射
し、前記照明光による表示の正面輝度を高くすることが
できる。

【００７６】なお、上記実施例では、面光源３の導光板
４の後面に、前記導光板４にその入射端面４ａから入射
した光を導光板４の長さ方向に導くためと、前側からの
入射光を反射させるための反射膜７を設けているが、前
側からの入射光を反射させるための反射膜は、前記導光
板４の前面の複数の細長出射面５の間の領域である複数
の段面６の上にそれぞれその全面にわたって設けてもよ
い。

【００７７】その場合、前記導光板４の後面の反射膜７
は、前記導光板４にその入射端面４ａから入射した光を
導光板４の長さ方向に導くための反射膜として利用して
もよく、また前記導光板４の後面の反射膜７を省略し、
前記導光板４にその入射端面４ａから入射した光を、導
光板前面の複数の段面６と外気との界面での全反射と、
導光板後面と外気との界面での全反射の繰り返しにより
導光板４の長さ方向に導くようにしてもよい。

【００７８】また、上記実施例の面光源３は、導光板４
の前面を階段形状面に形成し、前記複数の段差面をそれ
ぞれ細長出射面５としたものであるが、前記面光源３の
導光板は、その前面を、緩傾斜の広幅面と急傾斜の狭幅
面とからなる山形形状面が交互に並ぶ形状に形成し、そ
の各山形形状面の急傾斜の狭幅面をそれぞれ細長出射面
とし、前記緩傾斜の広幅面上と導光板後面との少なくと
も一方に反射膜を設けた構成としてもよい。

【００７９】さらに、前記面光源３の導光板は、例えば
平板状の透明板の前面に、入射端面とほぼ平行な方向に
沿う複数本の溝を所定のピッチで互いに平行に形成し、
その各溝をそれぞれ細長出射面とし、前記透明板の前面
の各溝の間の領域と導光板後面との少なくとも一方に反
射膜を設けた構成としてもよい。

【００８０】また、前記導光板の前側に配置する屈折手
段１０は、上記実施例のプリズムシート１１に限らず、
前記導光板の複数の細長出射面から出射した光および前
記導光板の前側から入射して前記反射膜により反射され
た光を正面方向に向けて屈折させる前記導光板の複数の
細長出射面から出射する光を前側方向に屈折させて出射
するものであればよい。

【００８１】

【発明の効果】この発明の液晶表示装置は、液晶表示素
子と、前記液晶表示素子の前側から入射して前記液晶表
示素子を透過した光を前記液晶表示素子に向けて反射す
るとともに照明光を前記液晶表示素子に向けて出射する
面光源と、前記液晶表示素子の前側から入射する外光の
強度を測定する光センサと、前記光センサの測定値に応
じて前記面光源からの照明光の出射を制御する光源制御
手段とを備え、且つ、前記面光源に、前側からの入射光
のうち、前記液晶表示素子の画面の縦軸方向を中心とす
る所定の角度範囲の方向から入射した光の反射光を高い
強度で正面方向に出射する指向性をもたせるとともに、
前記光センサを、前記前側からの入射光のうち、前記面
光源により反射されて高い強度で正面方向に出射する光
の入射方向に向けて配置したものであるため、外光を利
用する反射表示のときの出射光の正面輝度を高くして正
面方向から観察される表示を明るくし、しかも、前記所
定の角度範囲の方向から入射する外光の強度が画面の向
きに応じて変化することによる出射光の正面輝度の変化
を、前記光センサの測定値に応じて前記面光源からの照
明光の出射を制御することにより補償し、画面の向きに
よる表示の明るさの変化を小さくすることができる。

【００８２】この発明の液晶表示装置において、前記光
源制御手段は、前記面光源から出射する照明光の輝度
を、前記光センサの測定値に対応させて予め定められた
輝度範囲になるように制御する調光手段を備えているの
が望ましく、このようにすることにより、前記面光源か
ら出射する照明光の輝度を、前記光センサ１４の測定値
に対応させて予め定められた輝度範囲になるように制御
し、画面の向きによる表示の明るさの変化をより小さく
することができる。

【００８３】また、前記光センサは、緑の波長帯域の光
の強度を測定する緑色光測定センサであるのが好まし
く、この緑色光測定センサの測定値に応じて前記面光源
からの照明光の出射を制御することにより、入射する外
光の色温度の違いによる表示の明るさの変化も少なくす
ることができる。

【００８４】さらに、前記面光源は、入射端面と前面お
よび後面を有し、前記前面に前記入射端面の長さ方向と
ほぼ平行な方向に沿う複数の細長出射面が間隔をおいて
形成された導光板と、前記導光板の前面の前記複数の細
長出射面の間の領域と前記導光板の後面との少なくとも
一方に設けられた反射膜と、前記導光板の前記入射端面
に対向させて配置された発光素子と、前記導光板の前面
の前側に配置され、前記導光板の前記複数の細長出射面
から出射した光および前記導光板の前側から入射して前
記反射膜により反射された光を正面方向に向けて屈折さ
せる光学手段とからなっているのが好ましく、このよう
な構成とすることにより、前記面光源に、前側からの入
射光のうちの所定の角度範囲の方向から入射した光の反
射光を高い強度で正面方向に出射する指向性をもたせる
とともに、この面光源から、正面方向の輝度が高い輝度
分布の照明光を液晶表示素子に向けて出射し、前記照明
光による表示の正面輝度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す液晶表示装置の正面
図。

【図２】前記液晶表示装置の拡大側面図。

【図３】前記液晶表示装置の面光源の側面図。

【図４】前記面光源の一部分の拡大図。

【符号の説明】

２…液晶表示素子 ３…面光源 ４…導光板 ４ａ…入射端面 ５…細長出射面 ７…反射膜 ８…発光素子 １０…光学手段 １１…プリズムシート １４…光センサ １５…光源制御手段 １６…調光回路 １７…光源駆動回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶表示素子と、前記液晶表示素子の後側
   に配置され、前記液晶表示素子の前側から入射して前記
   液晶表示素子を透過した光を前記液晶表示素子に向けて
   反射するとともに照明光を前記液晶表示素子に向けて出
   射する面光源と、前記液晶表示素子の前側から入射する
   外光の強度を測定する光センサと、前記光センサの測定
   値に応じて前記面光源からの照明光の出射を制御する光
   源制御手段とを備え、且つ、前記面光源は、前側からの
   入射光のうち、前記液晶表示素子の画面の縦軸方向を中
   心とする所定の角度範囲の方向から入射した光の反射光
   を高い強度で正面方向に出射する指向性を有しており、
   前記光センサは、前記前側からの入射光のうち、前記面
   光源により反射されて高い強度で正面方向に出射する光
   の入射方向に向けて配置されていることを特徴とする液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】光源制御手段は、面光源から出射する照明
   光の輝度を、光センサの測定値に対応させて予め定めら
   れた輝度範囲になるように制御する調光手段を備えてい
   ることを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】光センサは、緑の波長帯域の光の強度を測
   定する緑色光測定センサであることを特徴とする請求項
   １または２に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】面光源は、入射端面と前面および後面を有
   し、前記前面に前記入射端面の長さ方向とほぼ平行な方
   向に沿う複数の細長出射面が間隔をおいて形成された導
   光板と、前記導光板の前面の前記複数の細長出射面の間
   の領域と前記導光板の後面との少なくとも一方に設けら
   れた反射膜と、前記導光板の前記入射端面に対向させて
   配置された発光素子と、前記導光板の前面の前側に配置
   され、前記導光板の前記複数の細長出射面から出射した
   光および前記導光板の前側から入射して前記反射膜によ
   り反射された光を正面方向に向けて屈折させる光学手段
   とからなっていることを特徴とする請求項１に記載の液
   晶表示装置。