JP4741866B2 - 光源装置及びそれを用いた表示装置、端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、出射光の指向性を高めた光源装置、それを用いた表示装置及び端末装置に関する。

近時、薄型、軽量、小型、低消費電力等の利点から、液晶を使用した表示装置は、モニタ及びテレビジョン（ＴＶ：Television）等の大型の端末装置から、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ及び自動販売機等の中型の端末装置、またパーソナルＴＶ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance：個人用情報端末）、携帯電話及び携帯ゲーム機等の小型の端末装置にまで広く搭載され、使用されている。これらの液晶表示装置は、使用する光源の種類に応じて、透過型、反射型、透過光と反射光とを併用する半透過型に大別できる。反射型は、表示に外光を利用できるため低消費電力化が可能である反面、透過型と比較するとコントラスト等の表示性能が劣るため、現在では透過型及び半透過型が液晶表示装置の主流となっている。透過型及び半透過型の液晶表示装置では、液晶パネルの背面に光源装置を設置し、その光源装置が発する光を利用して表示を行っている。

大型の端末装置に搭載される表示装置は、同時に多人数の視聴者が視認することが多いため、それに使用される光源装置は、広範囲において均一な輝度分布を実現するものであることが好ましい。これに対して、中型及び小型の端末装置に搭載される表示装置は、同時に少人数又は一人の視聴者が視認する頻度が高いため、それに使用される光源装置は、正面方向のみに光を照射すればよい。このため、中型及び小型の端末装置に搭載される光源装置においては、正面方向における指向性を高めて低電力化を図る試みが行われており、そのうちの一部が実用化されている。

図２８は、非特許文献１に記載されている第１の従来の光源装置を模式的に示す斜視図である。図２８に示すように、第１の従来の光源装置は、光源１１０１と、光源１１０１が発する光を伝搬して面状に出射する導光板１１０２と、導光板１１０２の光出射面側に配置された拡散シート１１０３と、拡散シート１１０３上に配置された２枚のプリズムシート１１０４及び１１０５と、プリズムシートの上に配置された拡散シート１１０６と、導光板１１０２の光出射面の反対側に配置された反射シート１１０７とから構成されている。導光板１１０２の表面にはドット形状が印刷されている。２枚のプリズムシート１１０４及び１１０５には夫々、一方向に延び一次元的に配列されたプリズム形状が形成されている。このプリズム形状の頂角は９０度である。また、プリズムシート１１０４及び１１０５は、プリズムシート１１０４に形成されたプリズム形状が延びる方向と、プリズムシート１１０５に形成されたプリズム形状が延びる方向とが、相互に直交するように配置されている。更に、プリズムシート１１０４及び１１０５は、プリズム面が上側（導光板と反対側）に向くように配置されている。

このように構成された非特許文献１に記載の第１の従来の光源装置においては、光源１１０１から発した光は導光板１１０２にその側面から入射し、導光板１１０２中を伝搬する。この際に、印刷されたドット形状により一部の光が散乱され、導光板１１０２の光出射面から出射される。導光板１１０２から出射した光は、導光板１１０２とプリズムシート１１０４との間に配置された拡散シート１１０３により均斉度が向上し、プリズムシート１１０４及び１１０５に入射する。プリズムシート１１０４及び１１０５はその頂角が９０度であるため、正面から３０度の方位付近の光線が正面方向に屈折して進行し、結果として正面方向に集光され、正面輝度が向上することになる。

図２９は、非特許文献１に記載されている第２の従来の光源装置を模式的に示す斜視図である。図２９に示すように、第２の従来の光源装置は、光源２１０１と、光源２１０１の発する光を伝搬して面状に出射する導光板２１０２と、導光板２１０２の光出射面側に配置されたプリズムシート２１０３と、導光板２１０２の光出射面の反対側に配置された反射シート２１０４とから構成されている。導光板２１０２は、その光出射面にマット形状（図示せず）が形成され、その反対側の面である反射シート２１０４側の面に光源が延びる方向に直交する方向に延びるプリズム列が形成されたマットプリズム導光板である。また、プリズムシート２１０３は、プリズム面を導光板側に向けて配置されており、プリズム列が延びる方向は線状の光源が延びる方向に平行となり、プリズム列の配列方向は光源が延びる方向に直交する方向となっている。

このように構成された非特許文献１に記載の第２の従来の光源装置においては、光源２１０１から発した光は導光板２１０２に入射し、導光板２１０２中を伝搬する。この際に、導光板２１０２のプリズムシート側の面である光出射面に形成されたマット形状により、一部の光が全反射条件から外れ、導光板２１０２から出射することになる。導光板２１０２から出射した光は、導光板２１０２の全反射条件をわずかに外れた条件であるため、光源に垂直な方向において、出射面の法線から６５度付近にピークを有する指向性が高い光となっている。この光はプリズムシート２１０３に入射するが、入射側のプリズム斜面で屈折した後に、反対側のプリズム斜面で全反射して正面方向に出射する。

前述のように、プリズムシート２１０３に入射する光は、光源に垂直な方向の指向性が高いため、プリズムシートから出射する光も光源に垂直な方向に対して指向性が高い。一方で、光源が延びる方向に平行な方向に関する指向性については、導光板２１０２の反射シート２１０４側の面に、光源に垂直な方向に延びるプリズム列を形成することで対応している。図３０（ａ）及び（ｂ）は、横軸に出射角度をとり、縦軸に光度をとって、第２の従来の光源装置の指向特性と第１の従来の光源装置の指向特性を比較した結果を示すグラフ図であり、（ａ）は垂直方向の指向性を示し、（ｂ）は水平方向の指向性を示す。図３０（ａ）及び（ｂ）は、非特許文献１中の図１４に記載のものである。図３０（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の従来の光源装置では、光源に垂直な方向のみならず、平行な方向においても指向性が高められており、第１の従来の光源装置よりも指向性が高められている。

図３１は、特許文献１に記載されている第３の従来の光源装置を模式的に示す斜視図であり、図３２は、図３１に示す領域Ａを示す一部拡大図である。図３１に示すように、第３の従来の光源装置は、光源３１０１と、光源３１０１が発する光を伝搬して面状に出射する導光板３１０２と、導光板３１０２の光出射面側に配置され、光出射方向を修正する伝播方向特性修正素子３１１４と、導光板３１０２と伝播方向特性修正素子３１１４との間に配置され、伝播方向特性修正素子３１１４に入射する光線を限定的に透過させる反射パターンシート３１１６と、導光板３１０２の光出射面の反対側に配置された反射体３１０３とから構成されている。導光板３１０２は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるマトリックス中に異屈折率物質としてシリコーン系樹脂材料を一様に混入分散させた散乱性の導光体であり、その形状は光源から遠ざかるに伴って厚みが連続的に減少する楔状になっている。また、光源３１０１は、導光板３１０２の厚さが厚い側の側方に配置されている。

図３２に示すように、伝播方向特性修正素子３１１４は、複数の円錐柱状突起３１１４ｃを備えており、円錐柱状突起３１１４ｃは二次元アレイを形成する凸部要素となっている。各円錐柱状突起３１１４ｃの先端部には平坦領域３１１４ｇが形成されている。各平坦領域３１１４ｇは、導光板３１０２の光出射面と平行になっている。反射パターンシート３１１６は、例えばＰＭＭＡ等の透明樹脂材料により形成されており、伝播方向特性修正素子３１１４側の面に、Ａｇ膜又はＡｌ膜からなる正反射性の反射膜３１１６ａが設けられている。反射膜３１１６ａには、夫々円形又は楕円形の開口部が形成されており、窓部３１１６ｗとなっている。また、反射膜３１１６ａにおける窓部３１１６ｗ以外の部分、即ち、Ａｇ膜又はＡｌ膜が形成されている部分は、反射部３１１６ｒとなっている。反射パターンシート３１１６における窓部３１１６ｗの配列周期は、伝播方向特性修正素子３１１４の凸部要素３１１４ｃの配列周期と等しくなっている。また、反射部３１１６ｒの寸法と凸部要素（円錐柱状突起）３１１４ｃとの二次元的相対的位置関係は、各平坦領域３１１４ｇへの光入射を妨げず、且つ、各平坦領域３１１４ｇ間の谷部への光入射を阻止するようになっている。

このように構成された特許文献１に記載の第３の従来の光源装置においては、光源３１０１から発した光は導光板３１０２に入射してその内部を伝搬し、導光板３１０２の光出射面から指向性を持った光束が、この光出射面の法線に対して６０乃至８０度程度の傾斜角で出射される。この光束の伝播方向には、ランプ直交方向断面、ランプ平行方向断面のいずれに関しても、ある程度の拡がりがある。導光板３１０２から出射した光束は、反射パターンシート３１１６の内部を透過した後、反射部３１１６ｒ又は窓部３１１６ｗに入射する。反射部３１１６ｒに入射した光束は、反射パターンシート３１１６の内部に向けて反射される。この反射光及び窓部３１１６ｗからの少量の反射光は、反射パターンシート３１１６内側面による反射、導光板３１０２の光出射面による反射、導光板３１０２内への再入射、光出射面からの再出射等を経て、再度窓部３１１６ｗに入射する機会が与えられる。このように反射光はリサイクル的に利用される。

窓部３１１６ｗに直接入射するか又は上述のリサイクル過程を経て窓部３１１６ｗに入射した光の大部分は、窓部３１１６ｗを通過して、円錐柱状突起３１１４ｃの平坦領域３１１４ｇに斜めに入射する。平坦領域３１１４ｇへの斜入射時には、光束の伝播方向の平行度が改善される。平坦領域３１１４ｇ間の谷部（無効領域）への入射は、反射パターンシート３１１６によって抑止されている。伝播方向特性修正素子３１１４の平坦領域３１１４ｇに斜入射した光束は、円錐柱状突起３１１４ｃの周面３１１４ｓのいずれかの部分で反射され、ほぼ正面方向へ偏向される。この反射による光束の平行度の劣化は起らない。ほぼ正面方向へ偏向された光束は、伝播方向特性修正素子３１１４の光出射面から略垂直に出射する。これにより、出射光に二次元的な指向性を持たせることができる光源装置が実現される。

２００４年４月発行の月刊ディスプレイ４月号、第１４乃至２１頁 特開平９−２６５０９２号公報（図２１）

しかしながら、前述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。非特許文献１に記載の第１の従来の光源装置においては、導光板１１０２から出射され、拡散シート１１０３により均斉度が向上した光束は、２枚の直交配置されたプリズムシート１１０４及び１１０５により屈折される。この結果、正面方向の指向性は高められるが、２枚のプリズムシートは法線方向から３０度方位付近の光線については正面方向に屈折させるものの、それ以外の角度の光線については、正面方向とは異なる方向に屈折させるか又は全反射するため、その指向性を高めるには限界がある。また、二次元状に指向性を高めるためには、複数枚のプリズムシートが必要となるため、光源装置の厚さが増大する。特に、携帯端末装置に搭載する場合には、厚さの増加は大きな問題となる。

また、非特許文献１に記載の第２の従来の光源装置においては、前述の第１の従来の光源装置とは異なり、使用するプリズムシートは一枚であるため、光源装置の薄型化が可能である。また、光源に垂直な方向に対しては、導光板から出射した高指向性の光束を、プリズムシートの全反射を使用して正面方向に出射しているため、第１の従来の光源装置よりも高い指向性が実現できる。一方で、光源に平行な方向に対しては、導光板の反射シート側に設けられた光源に垂直な方向のプリズム列により指向性を高めているが、光源に垂直な方向よりは指向性が低く、二次元状に指向性を高めるには限界がある。

更に、特許文献１に記載の第３の従来の光源装置においては、円状の開口部が多数設けられた反射パターンシート３１１６と、円錐柱状突起が多数設けられた伝播方向特性修正素子３１１４により、二次元状の指向性が実現されている。この方式は、前述の第２の従来の光源装置において、光源と垂直な方向の高指向化を実現する全反射の原理を二次元的に使用するものであるため、高い指向性を実現できる。しかし、伝播方向特性修正素子と反射パターンシートが必要になるため、光源装置の厚さが増大する点が大きな問題となる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、出射光の指向性を二次元的に高めることができ、薄型化が可能な光源装置、それを用いた表示装置及び端末装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光源装置は、光源と、この光源から入射した光をこの光の入射方向とは異なる第１の方向に出射する導光部材と、この導光部材から入射した光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する光学部材と、を有し、前記光学部材は、透明材料からなる平板部と、透明材料からなり前記平板部における前記導光部材に対向する面上に形成された複数の円錐体と、を有し、前記円錐体の中心軸は相互に平行であり、前記導光部材はその側面から前記光が入射する導光板であって、前記平板部は、前記導光板における前記光学部材に対向する光出射面に平行に形成され、前記導光板における前記光出射面に対向する光拡散面に、前記光出射面に対して前記光源側に傾斜した傾斜面が形成され、前記傾斜面は、前記光出射面に平行な平坦面と交互に繰り返し配列されたものであり、前記傾斜面の傾斜角度は、当該傾斜面で前記光源からの光が全反射するように、かつ、その全反射光が前記光出射面に対して入射する入射角が、スネルの法則により算出される臨界角よりも小さい角度になるように設定されており、かつ、前記円錐体の中心軸を含む断面において、２本の側辺がなす角度である頂角の角度は、前記導光板から前記光学部材に入射した光の入射角がスネルの法則により算出される臨界角よりも大きい角度で前記円錐体の側面に入射することで当該側面にて全反射する範囲に設定され、前記導光板から前記光学部材に入射した光を前記円錐体の中心軸方向に集光することを特徴とする。

本発明においては、導光部材が入射方向及び第１の方向を含む平面内における光の指向性を高め、光学部材が前記平面に直交する方向における光の指向性を高めるため、光源から出射した光の指向性を、二次元的に高めて出射することができる。また、光源から出射した光の大部分を光学部材から第２の方向に出射することができるため、光の利用効率が高く、輝度が高い。更に、導光部材及び光学部材により構成されているため、薄型化が可能である。

また、前記円錐体の中心軸は、前記光出射面に垂直な方向に平行であり、前記円錐体の頂点は、前記光出射面内における一の方向、及び、前記一の方向に対して６０度傾斜した２つの方向に沿って配列されていることが好ましい。これにより、表示パネルと組み合わせて使用した場合にモアレの発生を低減することができる。

更に、前記第２の方向が前記平板部の表面に垂直になるように、前記円錐体の中心軸が前記平板部の表面に垂直な方向に対して傾斜していることが好ましい。これにより、出射光の輝度分布の中心を正面方向に位置させることができる。

更にまた、前記平板部における前記円錐体が形成されていない側の面に透過光を拡散させる拡散パターンが形成されていることが好ましい。これにより、出射光の均一性が向上する。また、前記光源が点光源からなり、前記導光部材の前記点光源から光が入射する面にこの光を拡散させる拡散パターンが形成されていてもよい。これにより、点光源を均一に線光源化でき、光源装置の出射光面内分布の均一性を向上できる。

更にまた、本発明に係る光源装置は、前記導光部材から見て前記光学部材が配置されている側の反対側に配置された反射シートを有していてもよい。これにより、出射光の輝度をより一層向上させることができる。

本発明に係る表示装置は、光を透過させることによりこの光に画像を付加する表示パネルを備えた表示装置に、前記光学部材から出射した光が前記表示パネルに入射するように組み込まれるものであってもよい。
本発明に係る表示装置は、前記光源装置と、この光源装置から出射した光を透過させることによりこの光に画像を付加する表示パネルと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、光源装置から出射される光の指向性が高いため、表示装置の指向性を高めて、消費電力を低減することができる。また、光源装置を薄型化できるため、表示装置を薄型化することができる。

また、前記表示パネルの画素配列方向が、前記円錐体の配列方向に対して傾斜していることが好ましい。これにより、光源装置と表示パネルとの間で、モアレが発生することを防止できる。

本発明に係る端末装置は、前記表示装置を有することを特徴とする。また、この端末装置は、携帯電話、個人用情報端末、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ又は自動販売機であってもよい。

更に、本発明に係る端末装置が携帯電話である場合に、前記光源が表示画面の上側又は下側に配置されていることが好ましい。これにより、携帯電話において、表示画面の左右に光源を配置するスペースを確保する必要がなくなり、携帯電話の筐体の細身化と画面の大型化とを両立させることができる。

本発明によれば、出射光の指向性が高く、薄型化が可能な光源装置を実現することができる。これにより、消費電力が低く、薄型化が可能な表示装置及び端末装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態に係る光源装置、それを用いた表示装置及び端末装置について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係る光源装置、それを用いた表示装置及び端末装置について説明する。図１は本実施形態に係る光源装置を示す斜視図であり、図２は図１に示す光源装置を用いた表示装置を示す断面図であり、図３は図２に示す表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図であり、図４は本実施形態の光源装置に使用する円錐シートを示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、本第１実施形態に係る光源装置１においては、導光板３と、この導光板３の前面側、即ち、視聴者側に配置された円錐シート６と、導光板３の側面に配置された光源５１とが設けられている。また、導光板３の前面、即ち円錐シート６側の面は光出射面４３となっており、その反対面、即ち背面は光拡散面４４となっている。光出射面４３は平坦である。一方、光拡散面４４には、光出射面４３に対して光源５１側に傾斜した斜面４１が形成されている。これにより、斜面４１は、光源５１から出射して導光板３に入射した光により直接照射されるようになっている。光源５１は、導光板３の光入射面となる側面に沿って複数個のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）がほぼ等間隔で配置されて構成されている。

なお、本明細書においては、便宜上、以下のようにＸＹＺ直交座標系を設定する。光源５１から導光板３に向かう方向を＋Ｘ方向とし、その反対方向を−Ｘ方向とする。＋Ｘ方向及び−Ｘ方向を総称してＸ軸方向という。また、導光板３の光出射面４３に平行な方向のうち、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。更に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向とし、このＺ軸方向のうち、光拡散面４４から光出射面４３に向かう方向を＋Ｚ方向とし、その反対方向を−Ｚ方向とする。＋Ｚ方向は前方、即ち、視聴者に向かう方向である。そして、＋Ｙ方向は、右手座標系が成立する方向とする。即ち、人の右手の親指を＋Ｘ方向、人差指を＋Ｙ方向に向けたとき、中指は＋Ｚ方向を向くようにする。

上述の如く、ＸＹＺ直交座標系を設定すると、導光板３の光出射面４３はＸＹ平面となり、光源５１は導光板３から見て−Ｘ方向に配置され、円錐シート６は＋Ｚ方向に配置されていることになる。また、光源５１は拡散性の光源であり、光源５１から出射した光は導光板３の内部において、少なくともＸＹ方向に拡散する。

そして、図１及び図２に示すように、導光板３の光拡散面４４には、＋Ｘ方向に向かって斜面４１、平坦面４０がこの順に繰り返し配列されている。なお、図２においては、図を簡略化するために、斜面４１は一ヶ所しか示されていない。斜面４１は、光源５１側、即ち、光源５１から出射され導光板３の内部を＋Ｘ方向に透過してきた光に照射される方向に傾斜している。斜面４１の傾斜角の絶対値は例えば６度である。＋Ｘ方向に向かうときに斜面４１から平坦面４０に移行する境界部は、Ｚ軸方向の段差となっている。また、平坦面４０、斜面４１は、Ｙ軸方向に沿って導光板３の全長に亘って延びている。

図４に示すように、円錐シート６においては、透明材料からなる平板部６３が設けられており、複数の円錐体６４が平板部６３の背面上に形成されている。平坦部６３はＸＹ平面に平行に配置されており、円錐体６４は−Ｚ方向に、即ち、導光板３に向かって突出している。即ち、円錐体６４の中心軸は相互に平行であり、Ｚ軸方向に平行である。円錐体６４の頂点は、Ｘ軸方向及びＸＹ平面内におけるＸ軸方向に対して６０度傾斜した２つの方向に沿って配列されている。即ち、円錐体６４は平板部６３の光入射面に二次元的に配列されており、円錐体６４の頂点を結ぶ仮想的な直線が延びる方向は、Ｙ軸方向及びＸＹ平面内におけるＹ軸方向に対して６０度傾斜した２方向の合計３方向である。これにより、相互に隣り合う３つの円錐体６４の頂点を結ぶと、その一辺がＹ軸方向に延びる仮想的な正三角形が形成されるようになっている。

一例では、円錐体６４の頂点は、Ｙ軸方向に５０μｍの間隔を隔てて等ピッチに配列し、円錐体の頂点が形成する正三角形の一辺は５０μｍとなっている。円錐体６４の頂角は７０度であり、円錐体の高さは３６μｍである。なお、頂角とは、円錐体６４の中心軸を含む断面において、２本の側辺がなす角度である。導光板３と円錐シート６の材料には、加工性の容易さから透明樹脂が好適に使用されるが、本実施形態においては、屈折率が１．５であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：polymethyl-methacrylate）が使用されている。

図２に示すように、本第１実施形態に係る光源装置１を用いた表示装置２においては、円錐シート６から見て導光板３が配置された側の反対側、即ち＋Ｚ方向側に、透過型液晶パネル７が設けられている。

図３に示すように、この表示装置２は、例えば、携帯電話９に搭載される。携帯電話の横方向及び縦方向は、夫々光源装置のＹ軸方向及びＸ軸方向となるように配置されている。即ち、携帯電話９において、光源５１（図２参照）は、表示画面の上側に配置されている。なお、光源５１は表示画面の下側に配置してもよい。

次に、上述の如く構成された本実施形態の光源装置１の動作について説明する。図５は光源５１が点灯した場合を示す光学モデルの斜視図であり、図６は図５に示すＡ−Ａ線による断面図であり、図７は図５に示すＢ−Ｂ線による断面図である。Ａ−Ａ線はＸ軸方向に延びており、Ｂ−Ｂ線はＸＹ平面内において、Ｘ軸方向から３０度の角度をなす方向に延びている。なお、図６及び図７においては、図を簡略化するために、斜面４１は一ヶ所のみ示されている。

図６に示すＡ−Ａ線による断面での光の挙動について説明する。光源５１が発した光は導光板３に入射するが、空気と導光板３を形成する樹脂材料との屈折率の違いにより、導光板３に入射した後の光の進行方向と＋Ｘ方向とがＺ軸方向になす角度は、スネルの法則に基づき、４１．８度より小さくなる。そこで、＋Ｘ方向に対して＋Ｚ方向に４１．８度傾斜した光線について考えることにする。

光源５１から出射され、導光板３に入射した光線は、導光板３の光出射面４３に到達するが、Ｚ軸方向に対する角度が４８．２度であり、臨界角４１．８度より大きいため、導光板３から出射せずに全反射する。同様に、光拡散面４４においても、斜面４１以外の領域に入射した場合には同じ角度で全反射するので、光出射面４３と光拡散面４４との間で全反射を繰り返しつつ、光源５１から離れる方向に伝搬することになる。この伝搬中に、光が、Ｘ軸方向に対する傾斜角が６度の斜面４１に入射すると、斜面４１の法線からの角度が４２．２度となるが、この値は臨界角４１．８度より大きいので、斜面４１から導光板３外に光は出射せず全反射する。全反射後の光のＺ軸方向に対する角度は３６．２度となり、臨界角より小さいため、光出射面４３に到達した光は導光板３から外部に出射し、出射後の角度はＺ軸方向に対して６２．４度となる。

前述の如く、導光板３に入射した光は、必ず入射後のＸ軸方向に対する角度が４１．８度以下となる。このため、この入射光が導光板３の光出射面４３又は光拡散面４４に到達したときのＺ軸方向に対する角度は４８．２度以上となり、全反射する。そして、この光が光出射面４３及び光拡散面４４において全反射して導光板３中を伝搬する課程で、傾斜角が６度の斜面４１で全反射する度に、Ｚ軸方向に対する光の進行方向の角度が臨界角に近づくことになり、この角度が臨界角より小さくなった時点で、光出射面４３又は光拡散面４４の平坦面から出射する。この結果、導光板３から出射した光は、ＸＺ平面内においては、＋Ｚ方向から６０度程度傾斜した方向に強い指向性を有することになる。

導光板３からＺ軸方向に対して６２．４度傾斜して出射した光は、円錐シート６に入射するが、円錐体６４の頂角は７０度であるため、円錐体６４に入射する角度は７．４度であり、円錐体６４の内部に入射した光線の進行方向と円錐体入射面の法線との間の角度は４．９度となる。その後、円錐体６４の反対側の側面に光は到達するが、この側面に対する角度は面法線から６５．１度となるため全反射し、Ｚ軸から１１．１度の方向に進行する。その後、円錐シート６から出射する光の角度は、スネルの法則により、Ｚ軸から１６．８度の方向となる。即ち、円錐シート６から出射した光は、ＸＺ平面内においては、Ｚ軸から１６．８度の方向に強い指向性を有することになる。

次に、図７に示すＢ−Ｂ線による断面での光の挙動について説明する。前述のように、光源５１は少なくともＸＹ平面内に拡散するため、Ｂ−Ｂ線による断面でもＡ−Ａ線による断面の場合と全く同様の理論が成立する。この結果、円錐シート６から出射する光は強い指向性を有し、その角度は＋Ｚ方向から１６．８度となる。この結果は、Ｂ−Ｂ線だけでなく、ＸＹ平面内の他の角度についても同様に発生するため、円錐シート６から出射する光は＋Ｚ方向から１６．８度傾斜した方向に強い指向性を有することになる。即ち、光源装置１の照射範囲としては狭い角度範囲に限定される。

次に、本実施形態に係る表示装置２の動作について説明する。図２に示すように、光源装置１からから＋Ｚ方向に出射した指向性が高い光は、透過型液晶パネル７に入射し、透過型液晶パネル７を透過する。このとき、透過型液晶パネル７が駆動することにより、この透過光に画像が付加される。これにより、画像が表示される。

上述の設計の妥当性を検討するために、市販の光線追跡シミュレータを使用して計算機シミュレーションを行った。図８はこのシミュレーションに使用する光学モデルを示す図である。図８に示すように、導光板３のＸ軸方向の長さ、Ｙ軸方向の幅、Ｚ軸方向の高さは、夫々６０ｍｍ、４０ｍｍ、０．６ｍｍに設定し、導光板３の−Ｘ方向側のＹＺ平面に、入射方向が＋Ｘ方向になるように光源として発光面５３を配置した。発光面５３のＹ軸方向の幅は４０ｍｍとし、Ｚ軸方向の高さは０．５ｍｍとした。発光面はランベルト光を発するものとした。

また、導光板３の−Ｚ方向側のＸＹ平面には斜面４１を形成した。斜面４１は、＋Ｘ方向から＋Ｚ方向に向かって６度の傾斜角を有し、Ｙ軸方向に斜面が連続配置されている。また、斜面４１におけるＺ軸方向の深さの最大値を１０μｍに設定し、Ｘ軸方向におけるピッチを０．２ｍｍに設定した。

導光板３から見て＋Ｚ方向側には、多数の円錐体が頂点を−Ｚ方向に向けた下向きの円錐シート６を設けた。−Ｚ方向から見た場合に円錐体の頂点が正三角形を形成するように円錐体を配列し、その一辺がＹ軸方向に平行となるように配置した。円錐体頂点のＹ軸方向におけるピッチは５０μｍとし、円錐体の頂点が形成する正三角形の一辺の長さを５０μｍとした。円錐体の頂角は７０度、高さは３６μｍに設定した。円錐シート６の厚さは円錐体部分も含めて０．１ｍｍとし、円錐シート６の＋Ｚ方向側に、Ｘ軸方向の長さが１０ｍｍ、Ｙ軸方向の幅が１０ｍｍの受光面５５を設置した。また、導光板３からの出射光光度分布を観察する目的として、導光板３と円錐シート６の間にも同じ大きさの受光面５５を設置した。なお、導光板３と円錐シート６の材質は、屈折率が１．５であるポリメチルメタクリレートとした。

次に、光源を点灯した場合の光度分布について説明する。図９は、光源を点灯した場合の導光板出射時の光度分布を示す極座標図であり、図にＸ方向及びＹ方向を示す。図１０は、横軸にＸ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図９に示す光度分布におけるＸ軸方向の光度分布を示すグラフ図である。また、図１１は、光源を点灯した場合の円錐シート出射時の光度分布を示す極座標図であり、図にＸ方向及びＹ方向を示す。図１２は、横軸にＸ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図１１に示す光度分布におけるＸ軸方向の光度分布を示すグラフ図であり、図１３は、横軸にＹ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図１１に示す光度分布におけるＹ軸方向の光度分布を示すグラフ図である。図９及び図１１においては、明るさが等しい点を実線で結び、この実線で囲まれる領域を、明るい順に領域ａ、ｂ、ｃ及びｄとした。即ち、最も明るい領域を領域ａとし、最も暗い領域を領域ｄとした。後述する他の極座標図においても同様である。

図９及び図１０に示すように、導光板出射時の光度分布は、＋Ｚ方向からＸ軸方向に−６５度傾斜した方向にピークが発生する。また、Ｙ軸方向の傾斜角は比較的均等に分布している。更に、図１１乃至図１３に示すように、円錐シート出射時の光度分布は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向共に３０度以内に集光している。即ち、光源を点灯した場合には、光源装置の照射範囲は狭い角度範囲に限定され、二次元状に集光されていることがわかる。

次に、本実施形態の効果について説明する。上述の如く、本実施形態に係る光源装置１においては、厚さ方向、即ち、Ｚ軸方向には導光板３及び円錐シート６が配置されているだけであるため、光源装置１の薄型化が可能である。また、円錐シート６の集光作用により、光源装置１から出射される出射光について、出射方向、即ち、＋Ｚ方向に対して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方について指向性を高めることができる。即ち、出射光の指向性を二次元的に高めることができる。

また、本実施形態に係る表示装置においては、光源として上述の光源装置１を内蔵しているため、薄型化が可能である。また、正面方向のみに光を照射して、指向性が高い表示を行うことができる。これにより、正面方向から視認する視聴者に対して画面の輝度を維持したまま、消費電力を低減することができる。更に、本実施形態に係る携帯端末装置においては、表示装置として上述の表示装置２を搭載しているため、薄型化及び低消費電力化を図ることができる。

なお、導光板３の斜面４１の傾斜角は、前述の数値に限定されるものではなく、同様の効果を発揮すれば異なる数値を選択することができる。また、導光板の材質も前述の材料に限定されるものではない。更に、斜面の深さ及びピッチも前述の数値に限定されるものではなく、導光板内で異なる値であってもよいし、斜面の傾斜角も導光板内で分布を有していてもよい。導光板内で光源に近い斜面のピッチを大きくすることにより、光源装置の出射光面内における輝度分布を均一にできる。更にまた、導光板は出射面の法線方向から６０度方位に光を出射できればよいため、第２の従来の光源装置のように、出射面にマット形状が印刷された導光板を使用することもできる。更に、第３の従来の光源装置のように、楔状の散乱型導光板を使用することもできる。

円錐シートの頂角、高さ、ピッチ、厚さ等も前述の数値に限定されるものではなく、同様の効果を発揮すれば異なる数値を選択することができる。また、円錐シートの材質も前出の材料に限定されるものではない。更にまた、円錐体の頂点配置は正三角形としたが、これに限定されるものではなく、正三角形以外でもよいし、三角形の一辺がＹ軸と完全に平行でなくてもよい。表示パネルとの間のモアレを防止する目的で、Ｙ軸に対して角度を付けて配置することもできる。但し、円錐体の頂点位置は、Ｙ軸方向に関してＸ軸方向の位相が均一でないことが好ましい。これにより、Ｙ軸方向に関してＸ軸方向の位相が均一である場合と比較して、光源点灯時に導光板より出射した光を効率良くＺ軸方向に集光することができる。更にまた、円錐シートにおける円錐体が形成された面の反対側の面には、拡散パターンを設けてもよい。これにより、表示パネルとの間でモアレが発生することを防止できる。

本発明の光源装置に使用される円錐シートの円錐体の先端部は、二次元の集光効果を著しく減じない程度において丸められていてもよい。また、その形状は円錐に限定されるものではなく、微細な二次元パターンが繰り返し配置されており、二次元に集光作用を有する形状であれば同様に適用可能である。

光源は冷陰極管等の線光源を使用することもできるし、ＬＥＤ等の点光源を使用することもできる。特にＬＥＤを使用する場合には、光源の薄型化が可能となるが、点光源を均一に線光源化するため、図１４に示すように、導光板の光入射面に拡散パターン３１を設けることが有効である。また、図１５に示すように、導光板の光出射面４３に二次元状パターン３２を形成してもよい。二次元状パターン３２は、例えば半円領域内に分布された複数の凹部である。二次元状パターン３２は特に光源付近に設置した場合に、光源からの光を均一化する上で有効である。前述の如く、ＬＥＤは導光板の光入射面に複数個配置されていてもよい。

本発明において使用する表示パネルは、液晶パネルに限定されず、光源装置を使用する表示パネルであれば使用可能である。また、液晶パネルは透過型に限定されず、各画素に透過領域を有するパネルであれば使用可能であり、各画素の一部に反射領域を有する半透過型液晶パネル、微透過型液晶パネル、微反射型液晶パネルでも使用可能である。

本実施形態の表示装置は、携帯電話等の携帯端末装置に好適に適用することができる。前述の如く、本実施形態に係る表示装置は、出射光の指向性が二次元的に高められているため、低消費電力化が可能になる。携帯端末装置としては携帯電話のみならず、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の各種の携帯端末装置に適用することができる。また、携帯端末装置のみならず、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ、自動販売機等の各種の端末装置に適用することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る光源装置について説明する。図１６は本実施形態の光源装置を示す斜視図であり、図１７は本実施形態の光源装置に使用する円錐シートのＸＺ平面による断面図である。図１６及び図１７に示すように、本実施形態の光源装置１１は、前述の第１の実施形態に係る光源装置１（図１参照）における円錐シート６の替わりに、円錐シート６１が設けられている。円錐シート６１においては、円錐体６４が、＋Ｘ方向に１０度だけ傾斜している。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。

次に、上述の如く構成された本実施形態の光源装置１１の動作について説明する。本実施形態において、光源５１から出射された光が導光板３を出射するまでの動作は、前述の第１の実施形態と同様である。本実施形態においては、円錐シート６１の動作が前述の第１の実施形態とは異なっている。そこで、傾斜した円錐体を有する円錐シート６１の動作に着目する。図１８（ａ）乃至（ｇ）は、本実施形態で使用する傾斜した円錐体を有する円錐シート６１の光学的な動作を示すため、円錐シートに入射する光線の方向を変えて出射光の様子をシミュレーションした結果であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は夫々入射角をＺ軸から１０度、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度、７０度とした結果である。図１８において、矢印が付いた２本の二点鎖線は入射する光束の外縁を示し、矢印のない実線は出射する光線を示す。

図１８（ａ）乃至（ｇ）より、入射光の入射角度を変化させると、出射光は様々な方向に進行することがわかるが、特に、入射角がＺ軸から６０度及び７０度の光線は、正面方向に偏向することがわかる。

上述の設計をより詳しく検討するため、前述の第１実施形態と同様に、市販の光線追跡シミュレータを使用して計算機シミュレーションを行った。光学モデルは、円錐体が＋Ｘ方向に１０度傾斜している点以外は、前述の第１実施形態と同様である。図１９は、光源を点灯した場合の円錐シート出射時の光度分布を示す極座標図であり、図にＸ方向及びＹ方向を示す。図２０は、横軸にＸ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図１９に示す光度分布におけるＸ軸方向の光度分布を示すグラフ図であり、図２１は、横軸にＹ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図１９に示す光度分布におけるＹ軸方向の光度分布を示すグラフ図である。図１９乃至図２１に示すように、円錐シート出射時の光度分布は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向ともに３０度以内に集光しており、特にその中心を正面に近づけることができる。なお、円錐体の傾斜角は１０度に限定されるものではなく、同様の効果を発揮すれば異なる数値を選択することができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る光源装置について説明する。図２２は本実施形態の光源装置を示す斜視図である。図２２に示すように、本実施形態の光源装置１２においては、導光板３から見て−Ｚ方向に、導光板３の光拡散面４４に対向するように、反射板８が設置されている。反射板８は、散乱等の要因により導光板３の光拡散面４４から出射した光を、導光板３に向けて反射するものである。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第２の実施形態と同様である。

上述の設計の妥当性を検討するため、前述の第１の実施形態と同様に、市販の光線追跡シミュレータを使用して計算機シミュレーションを行った。光学モデルは、導光板３の−Ｚ方向側に反射板８が設置されている点以外は、第１の実施形態と同様である。図２３及び図２４は、光源を点灯した場合の導光板出射時及び円錐シート出射時の光度分布を示す極座標図であり、図にＸ方向及びＹ方向を示す。また、図２５は、横軸にＸ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図２４に示す円錐シート出射時の光度分布におけるＸ軸方向の輝度分布を示すグラフ図であり、図２６は、横軸にＹ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図２４に示す円錐シート出射時の光度分布におけるＹ軸方向の輝度分布を示すグラフ図である。

図２３に示すように、導光板出射時の光度分布は、Ｚ軸から６５度方向にピークが発生し、本発明の第１実施形態と比較しても指向性の低下はない。また、図２５及び図２６に示すように、円錐シート出射時の光度分布は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向共に３０度以内に集光し、且つ、その光度は反射板を設けない本発明の第１実施形態と比較して、高くなっている。即ち、指向性を損なうことなく、光源の光をより有効に利用することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第２の実施形態と同様である。

次に、本発明の第４の実施形態に係る光源装置及びそれを用いた表示装置について説明する。図２７は本第４実施形態に係る表示装置を示す断面図である。本実施形態における光源装置２２は、本発明の第３実施形態で説明した光源装置１２の上、即ち円錐シートの＋Ｚ側に透明・散乱切替素子１２２が設けられている。透明・散乱切替素子１２２においては、相互に平行に配置された１対の透明基板１０９が設けられており、各透明基板における他方の透明基板に対向する表面を覆うように、電極１１０が設けられている。そして、電極１１０間には、高分子マトリクス１１１ａの中に液晶分子１１１ｂが分散してなるＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid-Crystal：ポリマー分散液晶）層１１１が設けられている。１対の電極１１０によって、その間に挟まれているＰＤＬＣ層１１１に電圧を印加することにより、ＰＤＬＣ層中の液晶分子の配向状態が変化するようになっている。ＰＤＬＣ層１１１は、例えば光硬化性樹脂と液晶材料の混合物を露光して硬化させることにより形成される。透明・散乱切替素子１２２は、光源装置１２から入射された光を散乱又は透過して液晶パネル７に出射する。

上述の如く形成された表示装置においては、前述のように光源装置１２から二次元状に指向性高い光が出射され、この分布の光が透明状態にある透明・散乱切替素子１２２に入射すると、指向性が高い光はそのまま透明・散乱切替素子１２２を透過して指向性が高い光を出射する。この光が液晶パネル７を透過して、正面付近のみでの視認が可能な狭視野角表示となる。一方で、透明・散乱切替素子１２２が散乱状態にある場合には、入射した光は透明・散乱切替素子１２２によって散乱されて指向性が低下し、広角の光となる。この広範囲に広がった分布の光は、液晶パネル７を透過した後も広い分布の状態で出射するため、広視野角で画像が表示される。

このように、本実施形態においては、光源装置１２から出射される指向性が高い光を、透明・散乱切替素子１２２によって透過又は散乱させることにより、狭視野表示と広視野表示とを切替えることができる。これにより、表示装置の視野角を可変とすることができる。

本発明の表示装置において使用する表示パネルは、透過型液晶パネルに限定されず、光源装置を使用する表示パネルであれば使用可能であるが、特に視野角依存性が少ない液晶パネルを好適に使用することができる。そのような液晶パネルのモードの例としては、横電界モードではＩＰＳ（インプレインスイッチング）方式、ＦＦＳ(フリンジ・フィールド・スイッチング)方式、ＡＦＦＳ(アドヴァンスト・フリンジ・フィールド・スイッチング)方式等が挙げられる。また、垂直配向モードではマルチドメイン化され視野角依存性が低減されたＭＶＡ(マルチドメイン・ヴァーティカル・アライメント)方式、ＰＶＡ(パターンド・ヴァーティカル・アライメント)方式、ＡＳＶ(アドヴァンスト・スーパー・ヴイ)方式等が挙げられる。更に、フィルム補償ＴＮモードの液晶表示パネルも好適に使用することができる。

本発明の表示装置において使用する透明・散乱切替素子は、ＰＤＬＣ層を有するものに限定されず、透明状態と散乱状態とをスイッチングできる素子であれば好適に使用できる。一例として、ポリマーネットワーク液晶（ＰＮＬＣ）を使用した素子、及びダイナミック・スキャッタリング（ＤＳ）を使用した素子を挙げることができる。また、前述のＰＤＬＣ層においては、電圧を印加していないときは散乱状態であり、電圧印加時には透明状態であるものを使用している。これにより、前記透明・散乱素子は、入射された光を散乱する状態のときに電力を消費しないため、バックライト光源にその分の電力を割り当てられるため、散乱状態時の光源装置の明るさを向上できる。また、電圧を印加していないときは透明状態であり、電圧印加時には散乱状態であるＰＤＬＣ層を使用してもよい。このようなＰＤＬＣ層は、電圧を印加しながら露光して硬化させることにより得られる。これにより、携帯情報端末において、使用頻度が高い狭視野表示において、ＰＤＬＣ層に電圧を印加する必要がなく、電力消費を抑制することができる。

本実施形態の光源装置は、携帯電話等の携帯端末装置に好適に適用することができ、携帯端末装置に搭載する表示装置の視野角切替表示が可能になる。特に本実施形態の光源装置を携帯電話に搭載する場合には、携帯電話の横方向及び縦方向を夫々光源装置のＹ軸方向及びＸ軸方向に設定することにより、光源を表示画面の上下方向に配置した上で、横方向の指向性を制御することができる。一般的に、携帯電話の横幅は手に持ちやすい大きさにするため限定されるが、文字情報を表示するには表示領域の横幅を大きくする方が好ましいため、携帯電話の横幅における非表示領域を小さくする傾向にある。本発明の光源装置では、表示画面の左右に光源を配置する必要がないため、表示画面の左右の非表示領域の幅を低減する上で有利である。

また、本実施形態の表示装置においては、透明・散乱切替素子の厚さの分だけ総厚が増加するが、本実施形態においては光源装置を薄型化できるため、表示装置の厚さを従来の表示装置の厚さと同等かそれ以下とすることができる。本実施形態に係る携帯端末装置としては、携帯電話のみならず、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ及びビデオプレーヤ等の各種の携帯端末装置に適用することができる。また、端末装置としては、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ、自動販売機等の各種の端末装置に適用することができる。

なお、透明・散乱切替素子と組み合わせて使用する光源装置は、本発明の第３実施形態に限定されるものではなく、本発明の第１又は第２の実施形態に記載の光源装置を使用してもよい。

本発明は、携帯電話、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ及びビデオプレーヤ等の携帯端末装置の表示装置や、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ、自動販売機等の端末装置の表示装置に好適に利用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る携帯端末装置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態における円錐シートを示す斜視図である。 光源が点灯した場合を示す光学モデルの斜視図である。 図５に示すＡ−Ａ線による断面の光学モデル図である。 図５に示すＢ−Ｂ線による断面の光学モデル図である。 本発明の第１の実施形態において、計算機シミュレーションを行うための光学モデル図である。 本発明の第１の実施形態において、光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、導光板出射時の光度分布を示す。 横軸にＸ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図９に示す光度分布におけるＸ軸方向の光度分布を示すグラフ図である。 本発明の第１の実施形態において、光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、円錐シート出射時の光度分布を示す。 横軸にＸ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図１１に示す光度分布におけるＸ軸方向の光度分布を示すグラフ図である。 り、図１３は、横軸にＹ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図１１に示す光度分布におけるＹ軸方向の光度分布を示すグラフ図である。 光入射面に拡散パターンを設けた導光板を示す斜視図である。 光出射面に二次元状のパターンを設けた導光板を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態における円錐シートのＸＺ平面による断面図である。 （ａ）乃至（ｇ）は、傾斜角が１０度の円錐体を備えた円錐シートの光学的な動作を示すため、円錐シートに入射する光線の方向を変えて出射光の様子をシミュレーションした結果であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は夫々入射角をＺ軸から１０度、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度、７０度とした結果である。 本発明の第２の実施形態において、光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、円錐シート出射時の光度分布を示す。 横軸にＸ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図１９に示す光度分布におけるＸ軸方向の光度分布を示すグラフ図である。 横軸にＹ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図１９に示す光度分布におけるＹ軸方向の光度分布を示すグラフ図である。 本発明の第３の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態において、光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、導光板出射時の光度分布を示す。 本発明の第３の実施形態において、光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に円錐シート出射時の光度分布を示す。 横軸にＸ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図２４に示す円錐シート出射時の光度分布におけるＸ軸方向の輝度分布を示すグラフ図である。 横軸にＹ軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図２４に示す円錐シート出射時の光度分布におけるＹ軸方向の輝度分布を示すグラフ図である。 本第４実施形態に係る表示装置を示す断面図である。 非特許文献１に記載の第１の従来の光源装置を示す斜視図である。 非特許文献１に記載の第２の従来の光源装置を示す斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、横軸に出射角度をとり、縦軸に光度をとって、第２の従来の光源装置の指向特性と第１の従来の光源装置の指向特性を比較した結果を示すグラフ図であり、（ａ）は垂直方向の指向性を示し、（ｂ）は水平方向の指向性を示す。 特許文献１に記載されている第３の従来の光源装置を模式的に示す斜視図である。 図３１に示す領域Ａを示す一部拡大図である。

符号の説明

１、１１、１２；光源装置
２、２１、２２；表示装置
３；導光板
３１；拡散パターン
３２；二次元状パターン
４０；平坦面
４１；斜面
４３；光出射面
４４；光拡散面
５１；光源
５３；発光面
５５；受光面
６、６１；円錐シート
６３；平板部
６４；円錐体
７；透過型液晶パネル
８；反射板
９；携帯電話
１２２；透明・散乱切替素子
１０９；透明基板
１１０；電極
１１１；ＰＤＬＣ層
１１１ａ；高分子マトリクス
１１１ｂ；液晶分子
１１０１；光源
１１０２；導光板
１１０３；拡散シート
１１０４、１１０５；プリズムシート
１１０６；拡散シート
１１０７；反射シート
２１０１；光源
２１０２；導光板
２１０３；プリズムシート
２１０４；反射シート
３１０１；光源
３１０２；導光板
３１０３；反射体
３１１４；伝播方向特性修正素子
３１１４ｃ；円錐柱状突起
３１１４ｇ；平坦領域
３１１４ｓ；円錐柱状突起の周面
３１１６；反射パターンシート
３１１６ａ；反射膜
３１１６ｒ；反射パターンシートの反射部
３１１６ｗ；反射パターンシートの窓部
ａ、ｂ、ｃ、ｄ；領域

Claims (13)

1. 光源と、この光源から入射した光をこの光の入射方向とは異なる第１の方向に出射する導光部材と、この導光部材から入射した光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する光学部材と、を有し、
   前記光学部材は、透明材料からなる平板部と、透明材料からなり前記平板部における前記導光部材に対向する面上に形成された複数の円錐体と、を有し、前記円錐体の中心軸は相互に平行であり、
   前記導光部材はその側面から前記光が入射する導光板であって、前記平板部は、前記導光板における前記光学部材に対向する光出射面に平行に形成され、
   前記導光板における前記光出射面に対向する光拡散面に、前記光出射面に対して前記光源側に傾斜した傾斜面が形成され、前記傾斜面は、前記光出射面に平行な平坦面と交互に繰り返し配列されたものであり、前記傾斜面の傾斜角度は、当該傾斜面で前記光源からの光が全反射するように、かつ、その全反射光が前記光出射面に対して入射する入射角が、スネルの法則により算出される臨界角よりも小さい角度になるように設定されており、かつ、
   前記円錐体の中心軸を含む断面において、２本の側辺がなす角度である頂角の角度は、前記導光板から前記光学部材に入射した光の入射角がスネルの法則により算出される臨界角よりも大きい角度で前記円錐体の側面に入射することで当該側面にて全反射する範囲に設定され、
   前記導光板から前記光学部材に入射した光を前記円錐体の中心軸方向に集光することを特徴とする光源装置。
2. 前記円錐体の中心軸は、前記光出射面に垂直な方向に平行であり、
   前記円錐体の頂点は、前記光出射面内における一の方向、及び、前記一の方向に対して６０度傾斜した２つの方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第２の方向が前記平板部の表面に垂直になるように、前記円錐体の中心軸が前記平板部の表面に垂直な方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記平板部における前記円錐体が形成されていない側の面に透過光を拡散させる拡散パターンが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 前記光源が点光源からなり、前記導光部材の前記点光源から光が入射する面にこの光を拡散させる拡散パターンが形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記導光部材から見て前記光学部材が配置されている側の反対側に配置された反射シートを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光源装置。
7. 光を透過させることによりこの光に画像を付加する表示パネルを備えた表示装置に、前記光学部材から出射した光が前記表示パネルに入射するように組み込まれるものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光源装置と、この光源装置から出射した光を透過させることによりこの光に画像を付加する表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
9. 前記表示パネルの画素配列方向が、前記円錐体の配列方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記表示パネルが液晶パネルであることを特徴とする請求項８又は９に記載の表示装置。
11. 請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の表示装置を有することを特徴とする端末装置。
12. 携帯電話、個人用情報端末、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ又は自動販売機であることを特徴とする請求項１１に記載の端末装置。
13. 携帯電話であり、前記光源が表示画面の上側又は下側に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の端末装置。

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