JP4525527B2

JP4525527B2 - 面光源及び液晶表示装置

Info

Publication number: JP4525527B2
Application number: JP2005247728A
Authority: JP
Inventors: 哲也楠野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2025-08-29
Also published as: JP2007066556A

Description

この発明は、液晶表示素子に、狭視野角表示と広視野角表示とを行なわせることができる面光源及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、光の透過を制御する複数の画素をマトリックス状に配列した画面領域を有する液晶表示素子の観察側とは反対側に、板状の透明部材からなり、少なくとも１つの端面に光を入射させる入射端面が形成され、２つの板面の一方に前記入射端面から入射した光を出射する出射面が形成され、他方の板面に前記入射端面から入射した光を前記出射面に向けて反射する反射面が形成された導光板と、前記導光板の入射端面に対向させて配置され、その入射端面に向けて光を発する発光素子とからなる面光源を配置して構成されている（特許文献１参照）。

ところで、液晶表示装置は、広い視野角が得られるように設計されているため、その表示を、正面方向（液晶表示素子の法線付近の方向）に対して傾いた方向から第３者により覗き見されるおそれがある。

そのため、前記液晶表示素子の一方の面側に、前記液晶表示素子の画面に対応する領域を複数に区分した各区分領域毎に液晶分子を異なる配向状態に配向させた視野角制限用液晶素子を配置した、広視野角表示と、第３者により覗き見されるおそれの無いセキュリティ性の高い狭視野角表示とを行なうことができる液晶表示装置が提案されている（特許文献２参照）。

前記視野角制限用液晶素子は、一対の基板間に封入した液晶層の液晶分子を、前記液晶表示素子の画面に対応する領域を複数に区分した各区分領域毎に、前記液晶表示素子の法線方向に対して一方の方向に傾いた方向に視野角を有する配向状態と、その方向とは反対方向に傾いた方向に視野角を有する配向状態とに配向させ、前記一対の基板の互いに対向する内面それぞれに、前記各区分領域に対応させて、予め定めた形状の電極を設けた構成となっている。

この液晶表示装置は、前記視野角制限用液晶素子の電極間への電圧の印加により、斜め方向からの視認性を低下させて前記液晶表示素子の表示画像の視野角を制限するものであり、前記視野角制限用液晶素子の電極間に電圧を印加しないとき、つまり前記視野角制限用液晶素子が無表示状態のときは、前記液晶表示素子の表示画像が広い視野角で見える。

それに対し、前記視野角制限用液晶素子の電極間に電圧を印加すると、前記正面方向に対して一方の方向に傾いた方向及びその反対方向に傾いた方向から見たときに、前記液晶表示素子の表示画像が、前記視野角制限用液晶素子の一方の方向に傾いた方向に視野角を有する各区分領域の表示及び反対方向に傾いた方向に視野角を有する各区分領域の前記予め定めた形状の電極に対応する表示により隠されるため、前記一方の方向及び反対方向に傾いた方向からは前記液晶表示素子の表示画像を認識することができなくなり、前記表示画像の視野角が見かけ上制限され、前記表示画像の視野角が狭くなる。
特開２００３―１４９５９９号公報特開２０００―１３３３３４号公報

しかし、液晶表示素子の画面に対応する領域を複数に区分した各区分領域毎に液晶分子を異なる配向状態に配向させた視野角制限用液晶素子は、その一対の基板の内面にそれぞれ、前記各区分領域毎に方向を異ならせた複雑な配向処理（配向膜のラビング処理）を施さなければならないため、製造が難しい。

そのため、前記視野角制限用液晶素子により視野角を制限する従来の液晶表示装置は、コスト高であるという問題をもっている。

この発明は、製造の難しい視野角制限用液晶素子を用いずに、液晶表示素子に狭視野角表示と広視野角表示とを行なわせることができる面光源を提供するとともに、その面光源を備えた、低コストに得られる視野角可変型の液晶表示装置を提供することを目的としたものである。

請求項１に記載の発明は、透明な板状部材からなり、互いに対向する２つの端面が光の入射面とされ、２つの板面のうちの一方の板面が光の出射面とされた導光板と、前記２つの端面うちの一方の端面に向けて光を発する第１の発光素子と、前記２つの端面うちの他方の端面に向けて光を発する第２の発光素子と、を備え、前記導光板は、前記２つの板面のうちの他方の板面に、前記一方の端面から該導光板に入射された前記第１の発光素子からの光または前記他方の端面から該導光板に入射された前記第２の発光素子からの光を前記一方の板面に向けて反射させる反射部が形成され、前記反射部は、前記２つの端面の長さ方向に対して平行な複数の溝として形成され、前記各溝は、該溝における２つの側面のうち前記一方の端面側に位置する側面が前記一方の端面から前記導光板に入射された前記第１の発光素子からの光を鏡面反射させる鏡面反射部として形成されているとともに、該溝における２つの側面のうち前記他方の端面側に位置する側面が前記他方の端面から前記導光板に入射された前記第２の発光素子からの光を散乱反射させる散乱反射部として形成され、前記散乱反射部は、該側面が溝の深さ方向で湾曲した形状または少なくとも１箇所で屈曲した形状に形成されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の面光源において、前記散乱反射部は、該側面に凹凸が設けられた凹凸面として形成されていることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の面光源において、前記散乱反射部は、該側面が鑢掛け処理されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れかに記載の面光源において、前記散乱反射部は、該側面の形状が、前記第２の発光素子からの光を反射させた際の光の広がり角が、前記鏡面反射部が前記第１の発光素子からの光を反射させた際の光の広がり角よりも大きくなるように、形成されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、透明な板状部材からなり、互いに対向する２つの端面の一方に第１の入射端面が形成され、他方の端面に第２の入射端面が形成され、２つの板面の一方に前記第１及び第２の入射端面から入射した光を出射する出射面が形成され、他方の板面に、前記第１の入射端面から入射した光を前記出射面に向けて鏡面反射する鏡面反射部と前記第２の入射端面から入射した光を前記出射面に向けて散乱反射する散乱反射部とを有する反射面が形成された導光板と、前記導光板の第１の入射端面に対向させて配置され、前記第１の入射端面に向けて光を発する第１の発光素子と、前記導光板の第２の入射端面に対向させて配置され、前記第２の入射端面に向けて光を発する第２の発光素子と、を備え、前記導光板の反射面に、その全域にわたって、前記第１の入射端面及び前記第２の入射端面の長さ方向と平行な複数の細長溝が予め定めたピッチで形成され、これらの細長溝の前記第１の入射端面側の側面により、前記導光板の法線方向に対して前記反射面に向かって前記第１の入射端面とは反対方向に傾斜する傾斜面からなる前記鏡面反射部が形成され、前記複数の細長溝の前記第２の入射端面側の側面により、前記法線方向に対して前記反射面に向かって前記第２の入射端面とは反対方向に傾いた面に微小な凹凸が設けられた凹凸面からなる前記散乱反射部が形成され、前記散乱反射部は、細長溝の深さ方向に沿って少なくとも１箇所で屈曲した形状または湾曲した形状に形成されていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、光の透過を制御する複数の画素がマトリクス状に配列された液晶表示素子と、透明な板状部材からなり、互いに対向する２つの端面が光の入射面とされ、２つの板面のうちの一方の板面が前記液晶表示素子に向けて光を出射する光の出射面とされた導光板と、前記２つの端面うちの一方の端面に向けて光を発する第１の発光素子と、前記２つの端面うちの他方の端面に向けて光を発する第２の発光素子と、を備え、前記導光板は、前記２つの板面のうちの他方の板面に、前記一方の端面から該導光板に入射された前記第１の発光素子からの光または前記他方の端面から該導光板に入射された前記第２の発光素子からの光を前記一方の板面に向けて反射させる反射部が形成され、前記反射部は、前記２つの端面の長さ方向に対して平行な複数の溝として形成され、前記各溝は、該溝における２つの側面のうち前記一方の端面側に位置する側面が前記他方の端面から前記導光板に入射された前記第２の発光素子からの光を散乱反射させる散乱反射部として形成されているとともに、該溝における２つの側面のうち前記他方の端面側に位置する側面が前記一方の端面から前記導光板に入射された前記第１の発光素子からの光を鏡面反射させる鏡面反射部として形成され、前記散乱反射部は、該側面が溝の深さ方向で湾曲した形状または少なくとも１箇所で屈曲した形状に形成されていることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の液晶表示装置において、第１のモードが選択されたときに前記第２の発光素子を点灯させ、第２のモードが選択されたときに前記第２の発光素子を消灯させる光源駆動手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の液晶表示装置において、前記光源駆動手段は、前記第１のモードが選択されたときに前記第１の発光素子を消灯させ、前記第２のモードが選択されたときに前記第１の発光素子を点灯させることを特徴とする。

本発明によれば、製造の難しい視野角制限用液晶素子を用いずに、狭視野角表示と広視野角表示とを行なわせることができる。

図１〜図３はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の斜視図、図２は前記液晶表示装置を図１の左下方向から見た側面図である。

この液晶表示装置は、図１及び図２のように、光の透過を制御する複数の画素（図示せず）をマトリックス状に配列した画面領域１ａを有する液晶表示素子１と、前記液晶表示素子１の観察側（図１及び図２において上側）とは反対側に配置され、前記液晶表示素子１に向けて、図２に矢線で示したような広がり角の小さい第１の光Ａと、図２に破矢線で示したような広がり角の大きい第２の光Ｂとを選択的に出射する面光源８と、前記面光源８から前記第１の光Ａと第２の光Ｂとを選択的に出射させるための光源駆動手段１５とを備えている。

前記液晶表示素子１は、その内部構造は図示しないが、前記画面領域１ａを囲む枠状のシール材４を介して接合された一対の透明基板２，３と、これらの基板２，３の対向する内面それぞれに設けられ、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する透明電極と、前記一対の基板２，３間の前記シール材４で囲まれた領域に封入された液晶層と、前記一対の基板２，３の外面にそれぞれ配置された一対の偏光板５，６とからなっている。

この液晶表示素子１は、一方の基板２の内面に、複数の画素電極を行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて設け、他方の基板３の内面に、前記複数の画素電極の配列領域に対向する一枚膜状の対向電極を設けたアクティブマトリックス液晶表示素子であり、前記一方の基板２の内面には、前記複数の画素電極にそれぞれ接続されたＴＦＴからなるアクティブ素子と、各行のＴＦＴにそれぞれ接続された複数本のゲート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれ接続された複数本のデータ配線が設けられている。

なお、前記一方の基板２は、他方の基板３の外方に張出すドライバ搭載部２ａを有しており、前記複数本のゲート配線及びデータ配線は、前記ドライバ搭載部２ａに導出され、このドライバ搭載部２ａに搭載されたＬＳＩからなる表示ドライバ７に接続されている。

また、前記一対の基板２，３の内面には、前記電極を覆って配向膜が設けられており、前記液晶層の液晶分子は、前記一対の基板２，３間において、前記配向膜により規定される配向状態に配向している。

この液晶表示素子１は、液晶分子をツイスト配向させたＴＮまたはＳＴＮ型、液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に配向させた垂直配向型、液晶分子をツイストさせることなく基板２，３面に対して実質的に平行に配向させた水平配向型、液晶分子をベンド配向させるベンド配向型のいずれかの液晶表示素子、あるいは強誘電性または反強誘電性液晶表示素子であり、前記一対の偏光板５，６は、それぞれの透過軸の向きを、良好なコントラスト特性が得られるように設定して配置されている。

なお、この液晶表示素子１は、一対の基板２，３の内面それぞれに設けられた電極間に縦電界（液晶層の厚さ方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる縦電界制御型のものに限らず、一対の基板２，３のいずれか一方の内面に複数の画素を形成する例えば櫛状の第１と第２の電極を設け、これらの電極間に横電界（基板面に沿う方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる横電界制御型のものでもよい。

さらに、前記液晶表示素子１は、ノーマリーホワイトモードの表示素子でも、ノーマリーブラックモードの表示素子でもよい。

前記面光源８は、アクリル樹脂板等の透明な板状部材からなり、互いに対向する２つの端面の一方に第１の入射端面１０ａが形成され、他方の端面に第２の入射端面１０ｂが形成され、２つの板面の一方に前記第１及び第２の入射端面１０ａ，１０ｂから入射した光を出射する出射面１１が形成され、他方の板面に、前記第１の入射端面１０ａから入射した光を前記出射面１１に向けて鏡面反射する鏡面反射部１３ａと前記第２の入射端面１０ｂから入射した光を前記出射面１１に向けて散乱反射する散乱反射部１３ｂとを有する反射面１２が形成された導光板９と、前記導光板９の第１の入射端面１０ａに対向させて配置され、前記第１の入射端面１０ａに向けて光を発する第１の発光素子１４ａと、前記導光板９の第２の入射端面１０ｂに対向させて配置され、前記第２の入射端面１０ｂに向けて光を発する第２の発光素子１４ｂとを備えている。

前記導光板９の出射面１１は平坦面に形成されており、反射面１２には、その全域にわたって、前記第１及び第２の入射端面の長さ方向と実質的に平行な複数の細長溝１３が予め定めたピッチで形成されている。

なお、図１及び図２では前記細長溝１３及びそのピッチを大きく誇張して示しているが、前記細長溝１３は、１０〜３０μｍ程度の溝幅を有しており、前記液晶表示素子１の画素ピッチと同程度またはそれよりも小さいピッチで形成されている。

図３は前記面光源８の導光板９の反射面１２の一部分の拡大図であり、前記複数の細長溝１３は、前記反射面１２に向かって溝幅が広くなる三角形状の断面形状を有しており、これらの細長溝１３の前記第１の入射端面１０ａ側の側面、つまり前記反射面１２から前記出射面１１に向かって前記前記第１の入射端面１０ａとは反対方向（第２の入射端面１０ｂ方向）に傾いた、図において右上がりの傾斜面により鏡面反射部１３ａが形成され、前記第２の入射端面１０ｂ側の側面、つまり前記反射面１２から前記出射面１１に向かって前記第２の入射端面１０ｂとは反対方向（第１の入射端面１０ａ方向）に傾いた、図において左上がりの傾斜面により散乱反射部１３ｂが形成されている。

すなわち、前記複数の細長溝１３の導光板９の法線方向ｈに対して前記第１の入射端面１０ａとは反対方向方向に傾斜して前記第１の入射端面１０ａに対向する傾斜面が鏡面反射部１３ａを形成し、前記複数の細長溝１３の前記法線方向ｈに対して前記第２の入射端面１０ｂとは反対方向に傾斜して前記第２の入射端面１０ｂに対向する傾斜面が、その表面に微小な凹凸を設けた凹凸面からなる散乱反射部１３ｂを形成している。

前記導光板９の反射面１２及びその複数の細長溝１３の２つの側面に形成された鏡面反射部１３ａと散乱反射部１３ｂは、外気（空気）との界面で光を全反射する内面反射面であり、前記鏡面反射部１３ａは、前記第１の入射端面１０ａから入射した光を、前記導光板９の法線方向ｈを中心とする予め定めた広がり角範囲内の方向に反射し、前記散乱反射部１３ｂは、前記第２の入射端面１０ｂから入射した光を、前記鏡面反射部１３ａにより反射された光の広がり角よりも大きい広がり方向に反射する。

この実施例では、前記鏡面反射部１３ａの前記法線方向ｈに対する傾き角θを約４５°に設定し、前記第１の入射端面１０ａから入射した光を、前記鏡面反射部１３ａにより、前記法線方向ｈを中心として前記第１の入射端面１０ａ側と第２の入射端面１０ｂ側とにそれぞれ約５°ずつ傾いた広がり角範囲内の方向に反射させるようにしている。

また、この実施例では、前記散乱反射部１３ｂを、前記細長溝１３の長さ方向に沿った線状の凹部と凸部を形成した凹凸面とし、この散乱反射部１３ｂの前記法線方向ｈに対する傾き角を前記鏡面反射部１３ａの傾き角θと同程度に設定して、前記第２の入射端面１０ｂから入射した光を、前記鏡面反射部１３ａにより、前記法線方向ｈを中心として前記第１の入射端面１０ａ側と第２の入射端面１０ｂ側とにそれぞれ同程度の角度、例えば２０°〜６０°の角度ずつ傾いた広がり方向に散乱反射させるようにしている。

なお、前記散乱反射部１３ｂは、例えば、前記複数の細長溝１３の２つの側面をそれぞれ鏡面に形成した導光板９を成形し、その導光板９の各細長溝１３の一方の側面を、前記細長溝１３の長さ方向と平行な方向に鑢掛け処理して荒すか、あるいは、導光板成形金型の前記散乱反射部１３ｂに対応する型面を前記方向に鑢掛け処理して荒すことにより形成された凹凸面であり、その凹凸は、不規則な形状を有している。

また、前記第１と第２の発光素子１４ａ，１４ｂは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の固体発光素子からなっており、前記導光板９の第１の入射端面１０ａと第２の入射端面１０ｂにそれぞれ対向させて、これらの入射端面１０ａ，１０ｂの長さ方向に間隔をおいて複数個配置されている。

この面光源８は、前記第１の発光素子１４ａから出射し、前記導光板９にその第１の入射端面１０ａから入射した光を、前記導光板９の出射面１１面から小さい広がり角で出射し、前記第２の発光素子１４ｂから出射し、前記導光板９にその第２の入射端面１０ｂから入射した光を、前記導光板９の出射面１１面から大きい広がり角で出射するものであり、前記導光板９に前記第１の入射端面１０ａから入射した光は、図２及び図３に矢線で示したように、前記導光板９の出射面１１及び反射面１２の複数の細長溝１３の間の平坦面部により内面反射されて導光板９内を導かれる過程で、前記複数の細長溝１３の第１の入射端面１０ａ側の側面に形成された鏡面反射部１３ａにより、前記導光板９の法線方向ｈを中心とする予め定めた広がり角範囲内の方向に反射され、前記導光板９の出射面１１面から小さい広がり角で出射する。

また、前記導光板９に前記第２の入射端面１０ｂから入射した光は、図２及び図３に破矢線で示したように、前記導光板９の出射面１１及び反射面１２の複数の細長溝１３の間の平坦面部により内面反射されて導光板９内を導かれる過程で、前記複数の細長溝１３の第２の入射端面１０ｂ側の側面に形成された散乱反射部１３ｂにより、前記鏡面反射部により反射された光の広がり角よりも大きい広がり方向に反射され、前記導光板９の出射面１１面から大きい広がり角で出射する。

このように、前記面光源８は、２つの端面の一方に第１の入射端面１０ａが形成され、他方の端面に第２の入射端面１０ｂが形成され、２つの板面の一方に前記第１及び第２の入射端面１０ａ，１０ｂから入射した光を出射する出射面１１が形成され、他方の板面に、前記第１の入射端面１０ａから入射した光を前記出射面１１に向けて鏡面反射する鏡面反射部１３ａと前記第２の入射端面１０ｂから入射した光を前記出射面１１に向けて散乱反射する散乱反射部１３ｂとを有する反射面１２が形成された導光板９と、前記導光板９の第１の入射端面１０ａに対向させて配置され、前記第１の入射端面１０ａに向けて光を発する第１の発光素子１４ａと、前記導光板９の第２の入射端面１０ｂに対向させて配置され、前記第２の入射端面１０ｂに向けて光を発する第２の発光素子１４ｂとを備えているため、前記第１の発光素子１４ａと第２の発光素子１４ｂとを選択的に点灯させることにより、前記導光板９に前記第１の入射端面１０ａから入射し、この導光板９の反射面１２の前記鏡面反射部１３ａにより反射された広がり角の小さい第１の光Ａと、前記導光板９に前記第２の入射端面１０ｂから入射し、この導光板９の反射面１２の前記散乱反射部１３ｂにより反射された広がり角の大きい第２の光Ｂとを前記導光板９の出射面１１から選択的に出射することができる。

そのため、この面光源８を前記液晶表示素子１の観察側とは反対側に、前記導光板９の出射面１１を前記液晶表示素子１に対向させて配置することにより、製造の難しい視野角制限用液晶素子を用いずに、前記液晶表示素子１に狭視野角表示と広視野角表示とを行なわせることができる。

前記面光源８は、前記液晶表示素子の観察側とは反対側に、前記導光板９の出射面１１を前記液晶表示素子１に対向させ、且つ第１の発光素子１４ａの配置側と第２の発光素子１４ｂの配置側を前記液晶表示素子１の左右方向、つまり画面の横軸に沿った方向に向けて配置されている。

なお、この液晶表示装置は、携帯電話機等の電子機器の表示部に実装されるものであり、光源駆動手段１５は、例えば前記電子機器に設けられた視野角選択キー等による狭視野角と広視野角の選択に応じて、狭視野角が選択されたときに、前記面光源８の第２の発光素子２１を点灯させて前記面光源８から広がり角の小さい第１の光Ａを液晶表示素子１に向けて出射させ、広視野角が選択されたときに、前記面光源８の第２の発光素子１４ｂを点灯させて前記面光源８から広がり角の大きい第２の光Ｂを出射させるように構成されている。

また、この液晶表示装置は、前記液晶表示素子１の一対の基板２，３のいずれか一方の内面に複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタを設けたカラー画像表示装置でも、前記液晶表示素子１にカラーフィルタを設けずにカラー画像を表示するフィールドシーケンシャル液晶表示装置でもよく、フィールドシーケンシャル液晶表示装置の場合は、前記面光源８の第１と第２の発光素子１４ａ，１４ｂを、例えば赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤとを備えた固体発光素子とし、これらの発光素子１４ａ，１４ｂから赤、緑、青の３色の光を選択的に出射させるようにすればよい。

この液晶表示装置は、前記液晶表示素子１の観察側とは反対側に、前記面光源８を、前記導光板９の出射面１１を前記液晶表示素子１に対向させて配置し、前記光源駆動手段１５により、前記面光源８の第１の発光素子１４ａと第２の発光素子１４ｂとを選択的に点灯させることにより、前記液晶表示素子１に狭視野角表示と広視野角表示とを行なわせるようにしたものであり、前記面光源８の第１の発光素子１４ａを点灯させ、前記導光板９の出射面１１から広がり角の小さい第１の光Ａを出射させたときは、前記液晶表示素子１の表示の視野角が狭くなり、前記面光源８の第２の発光素子１４ｂを点灯させ、前記導光板９の出射面１１から広がり角の大きい第２の光Ｂを出射させたときは、前記液晶表示素子１の表示の視野角が広くなる。

また、この液晶表示装置は、前記面光源８を、前記第１の発光素子１４ａの配置側と第２の発光素子１４ｂの配置側を前記液晶表示素子１の左右方向（画面の横軸に沿った方向）に向けて配置しているため、前記液晶表示素子１の左右方向における表示の視野角を狭視野角と広視野角とに切替えることができる。

このように、前記液晶表示装置は、前記視野角制限用液晶素子を備えることなく前記液晶表示素子１の視野角を狭視野角と広視野角とに切替えることができるため、低コストに得ることができる。

また、前記面光源８は、前記導光板９にその第１の入射端面１０ａから入射した光を、前記導光板９の反射面１２の鏡面反射部１３ａにより、前記導光板９の法線方向ｈを中心とする予め定めた広がり角範囲（この実施例では、前記法線方向ｈを中心として第１の入射端面１０ａ側と第２の入射端面１０ｂ側とにそれぞれ約５°ずつ傾いた広がり角範囲）内の方向に反射して前記導光板９の出射面１１から出射し、前記導光板９にその第２の入射端面１０ｂから入射した光を、前記導光板９の反射面１２の散乱反射部１３ｂにより、前記鏡面反射部１３ａにより反射された光の広がり角よりも大きい広がり方向（前記法線方向ｈを中心として第１の入射端面１０ａ側と第２の入射端面１０ｂ側とにそれぞれ例えば２０°〜６０°の角度ずつ傾いた広がり方向）に反射して前記導光板９の出射面１１から出射するため、前記液晶表示素子１に、その正面方向（液晶表示素子１の法線付近の方向）を表示の観察方向とした狭視野角表示と、前記正面方向に対して斜め方向からも表示を観察することができる広視野角表示とを行なわせることができる。

また、前記面光源８は、前記導光板９の反射面１２に、その全域にわたって、前記第１及び第２の入射端面１０ａ，１０ｂの長さ方向と実質的に平行な複数の細長溝１３を予め定めたピッチで形成し、これらの細長溝１３の前記第１の入射端面１０ａ側の側面により、前記導光板９の法線方向ｈに対して前記反射面１２に向かって前記第１の入射端面１０ａとは反対方向に傾斜する傾斜面からなる鏡面反射部１３ａを形成し、前記複数の細長溝１３の前記第２の入射端面１０ｂ側の側面により、前記法線方向ｈに対して前記反射面１２に向かって前記第２の入射端面１０ｂとは反対方向に傾いた面に微小な凹凸が設けられた凹凸面からなる散乱反射部１３ｂを形成したものであるため、前記広がり角の小さい第１の光Ａと前記広がり角の大きい第２の光Ｂとをそれぞれ前記導光板９の出射面１１の全域から出射し、前記液晶表示素子１に、輝度むらの無い狭視野角表示と広視野角表示とを行なわせることができる。

なお、上記第１の実施例の面光源８は、前記導光板９の反射面１２の散乱反射部１３ｂを、前記導光板９の法線方向ｈに対して一定の角度（鏡面反射部１３ａの傾き角θと同程度の角度）で傾いた形状に形成しているが、前記散乱反射部１３ｂは、前記細長溝１３の深さ方向に沿って少なくとも１箇所で屈曲させた形状に形成するか、あるいは、前記細長溝１３の深さ方向に沿って湾曲した形状に形成するのが好ましい。

図４は、この発明の第２の実施例を示す面光源８の導光板９の反射面１２の一部分の拡大図である。

この面光源８は、前記導光板９の反射面１２の散乱反射部１３ｂを、前記細長溝１３の深さ方向に沿って、その深さ方向の中間部で屈曲させた形状に形成したものであり、この実施例では、前記導光板９の法線方向ｈに対する前記散乱反射部１３ｂの前記中間部から反射面１２側の部分の傾き角を約６０°、前記中間部から溝底側の部分の傾き角を約３０°に設定している。

この面光源８は、前記散乱反射部１３ｂを、前記細長溝１３の深さ方向に沿って屈曲した形状に形成しているため、前記広がり角の大きい第２の光Ｂの強度分布を均等にし、前記液晶表示素子１に、より輝度むらの無い広視野角表示を行なわせることができる。

なお、この実施例では、前記散乱反射部１３ｂを、前記細長溝１３の深さ方向の中間部の１箇所で屈曲した形状に形成しているが、前記散乱反射部１３ｂは、前記細長溝１３の深さ方向の複数箇所で屈曲した形状に形成してもよい。

図５は、この発明の第３の実施例を示す面光源８の導光板９の反射面１２の一部分の拡大図である。

この面光源８は、前記導光板９の反射面１２の散乱反射部１３ｂを、前記細長溝１３の深さ方向に沿って湾曲した形状に形成したものであり、この実施例では、前記散乱反射部１３ｂを、導光板９の内部方向に向かって凸面となる円弧状に形成している。

この面光源８は、前記散乱反射部１３ｂを、前記細長溝１３の深さ方向に沿って湾曲した形状に形成しているため、前記広がり角の大きい第２の光Ｂの強度分布をより均等にし、前記液晶表示素子１に、さらに輝度むらの無い広視野角表示を行なわせることができる。

なお、前記面光源８は、前記液表示素子装置に限らず、広がり角の広い光と広がり角の狭い光とを選択的に用いる他の光学装置等にも利用することができる。

この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の斜視図。前記液晶表示装置を図１の左下方向から見た側面図。第１の実施例の面光源の導光板の反射面の一部分の拡大図。この発明の第２の実施例を示す面光源の導光板の反射面の一部分の拡大図。この発明の第３の実施例を示す面光源の導光板の反射面の一部分の拡大図。

符号の説明

１…液晶表示素子、１ａ…画面領域、８…面光源、９…導光板、１０ａ，１０ｂ…入射端面、１１…出射面、１２…反射面、１３…細長溝、１３ａ…鏡面反射部、１３ｂ…散乱反射部、１４ａ，１４ｂ…発光素子、Ａ…第１の光、Ｂ…第２１の光、１５…光源駆動手段。

Claims

透明な板状部材からなり、互いに対向する２つの端面が光の入射面とされ、２つの板面のうちの一方の板面が光の出射面とされた導光板と、
前記２つの端面うちの一方の端面に向けて光を発する第１の発光素子と、
前記２つの端面うちの他方の端面に向けて光を発する第２の発光素子と、
を備え、
前記導光板は、前記２つの板面のうちの他方の板面に、前記一方の端面から該導光板に入射された前記第１の発光素子からの光または前記他方の端面から該導光板に入射された前記第２の発光素子からの光を前記一方の板面に向けて反射させる反射部が形成され、
前記反射部は、前記２つの端面の長さ方向に対して平行な複数の溝として形成され、
前記各溝は、該溝における２つの側面のうち前記一方の端面側に位置する側面が前記一方の端面から前記導光板に入射された前記第１の発光素子からの光を鏡面反射させる鏡面反射部として形成されているとともに、該溝における２つの側面のうち前記他方の端面側に位置する側面が前記他方の端面から前記導光板に入射された前記第２の発光素子からの光を散乱反射させる散乱反射部として形成され、
前記散乱反射部は、該側面が溝の深さ方向で湾曲した形状または少なくとも１箇所で屈曲した形状に形成されていることを特徴とする面光源。
前記散乱反射部は、該側面に凹凸が設けられた凹凸面として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面光源。
前記散乱反射部は、該側面が鑢掛け処理されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源。
前記散乱反射部は、該側面の形状が、
前記第２の発光素子からの光を反射させた際の光の広がり角が、前記鏡面反射部が前記第１の発光素子からの光を反射させた際の光の広がり角よりも大きくなるように、形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の面光源。
透明な板状部材からなり、互いに対向する２つの端面の一方に第１の入射端面が形成され、他方の端面に第２の入射端面が形成され、２つの板面の一方に前記第１及び第２の入射端面から入射した光を出射する出射面が形成され、他方の板面に、前記第１の入射端面から入射した光を前記出射面に向けて鏡面反射する鏡面反射部と前記第２の入射端面から入射した光を前記出射面に向けて散乱反射する散乱反射部とを有する反射面が形成された導光板と、
前記導光板の第１の入射端面に対向させて配置され、前記第１の入射端面に向けて光を発する第１の発光素子と、
前記導光板の第２の入射端面に対向させて配置され、前記第２の入射端面に向けて光を発する第２の発光素子と、
を備え、
前記導光板の反射面に、その全域にわたって、前記第１の入射端面及び前記第２の入射端面の長さ方向と平行な複数の細長溝が予め定めたピッチで形成され、これらの細長溝の前記第１の入射端面側の側面により、前記導光板の法線方向に対して前記反射面に向かって前記第１の入射端面とは反対方向に傾斜する傾斜面からなる前記鏡面反射部が形成され、前記複数の細長溝の前記第２の入射端面側の側面により、前記法線方向に対して前記反射面に向かって前記第２の入射端面とは反対方向に傾いた面に微小な凹凸が設けられた凹凸面からなる前記散乱反射部が形成され、
前記散乱反射部は、細長溝の深さ方向に沿って少なくとも１箇所で屈曲した形状または湾曲した形状に形成されていることを特徴とする面光源。
光の透過を制御する複数の画素がマトリクス状に配列された液晶表示素子と、
透明な板状部材からなり、互いに対向する２つの端面が光の入射面とされ、２つの板面のうちの一方の板面が前記液晶表示素子に向けて光を出射する光の出射面とされた導光板と、
前記２つの端面うちの一方の端面に向けて光を発する第１の発光素子と、
前記２つの端面うちの他方の端面に向けて光を発する第２の発光素子と、
を備え、
前記導光板は、前記２つの板面のうちの他方の板面に、前記一方の端面から該導光板に入射された前記第１の発光素子からの光または前記他方の端面から該導光板に入射された前記第２の発光素子からの光を前記一方の板面に向けて反射させる反射部が形成され、
前記反射部は、前記２つの端面の長さ方向に対して平行な複数の溝として形成され、
前記各溝は、該溝における２つの側面のうち前記一方の端面側に位置する側面が前記他方の端面から前記導光板に入射された前記第２の発光素子からの光を散乱反射させる散乱反射部として形成されているとともに、該溝における２つの側面のうち前記他方の端面側に位置する側面が前記一方の端面から前記導光板に入射された前記第１の発光素子からの光を鏡面反射させる鏡面反射部として形成され、
前記散乱反射部は、該側面が溝の深さ方向で湾曲した形状または少なくとも１箇所で屈曲した形状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
第１のモードが選択されたときに前記第２の発光素子を点灯させ、第２のモードが選択されたときに前記第２の発光素子を消灯させる光源駆動手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
前記光源駆動手段は、前記第１のモードが選択されたときに前記第１の発光素子を消灯させ、前記第２のモードが選択されたときに前記第１の発光素子を点灯させることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。