JP5539589B2 - バックライトおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Description
図1および図2は、実施の形態1の液晶表示装置を示すものであって、図1は液晶表示装置の構成を模式的に示す図、図2は図1の液晶表示装置の斜視図である。
図8は、実施の形態2の液晶表示装置の構成示す模式図である。実施の形態2の液晶表示装置は、光学部材107を構成する導光板81の背面に形成されている微細光学素子81aの単位面積当たりの数が、実施の形態1と比較して、周辺部側がより密になるように形成されている。なお、実施の形態2の液晶表示装置の構成は、微細光学素子81aの分布が異なること以外は実施の形態1と同様であるのでその説明を省略する。
図9および図10は、実施の形態3の液晶表示装置を示すものであって、図9は液晶表示装置の構成を模式的に示す図、図10(a)は図9における配光制御部材の中央部を拡大して示す断面図、図10(b)は図9における配光制御部材の中間部を拡大して示す断面図、図10(c)は図9における配光制御部材の周辺部を拡大して示す断面図である。
図11は実施の形態4の液晶表示装置を示すものであって、図11(a)は配光制御部材の中央部を拡大して示す断面図、図11(b)は配光制御部材の中間部を拡大して示す断面図、図11(c)は配光制御部材の周辺部を拡大して示す断面図である。実施の形態3においては、配光制御部材83から出射される光のピーク成分の方向が液晶表示パネル106の表示面106b中央部を通る法線を向くように、凹面109を表示面106bの法線に対して傾斜させたものを示したが、出射面83bに凹面109を設けるとともに、入射面83aにこの凹面109に対向する傾斜面116を設けるようにしてもよい。このようにしても、配光制御部材83から出射される光のピーク成分の方向が液晶表示パネル106の表示面106b中央部を向くようにすることができる。なお、配光制御部材83の形状以外は実施の形態3と同様であるのでその説明を省略する。
図12ないし図14は、実施の形態5の液晶表示装置を示すものであって、図12は液晶表示装置の構成を模式的に示す図、図13(a)は図12における配光制御部材の中間部を拡大して示す断面図、図13(b)は図12における配光制御部材の周辺部を拡大して示す断面図、図14は光学面の各面とXY平面とのなす角度を求める際の説明図である。
tan(π/2+ω−ω´)=d/l (1)
nsinω=sinω´ (2)
ここで、nは配光制御部材83の屈折率であり、空気の屈折率は1としている。
図15は、本発明に係る実施の形態6の液晶表示装置(透過型液晶表示装置)100の構成を模式的に示す図である。液晶表示装置100は、後述する視野角可変機能を有する液晶表示装置に、実施の形態1の配光制御部材83を適用したものである。図16は、図15の液晶表示装置100の構成の一部をY軸方向から見た構成を模式的に示す図である。図15および16に示されるように、液晶表示装置100は、透過型の液晶表示パネル10、光学シート9、第1バックライトユニット1、第2バックライトユニット2及び光反射シート8、配光制御部材83を備えており、これら構成要素10,9,1,2,8,83は、Z軸に沿って配列されている。液晶表示パネル10は、Z軸に直交するX軸及びY軸を含むX−Y平面と平行な表示面10aを有する。なお、X軸及びY軸は互いに直交している。以下、配光制御部材83を除く液晶表示装置について説明する。
図29は、本発明に係る実施の形態7の液晶表示装置(透過型液晶表示装置)200の構成を模式的に示す図である。液晶表示装置200は、視野角可変機能を有する液晶表示装置に、実施の形態1の配光制御部材83を適用したものである。図30は、図29の液晶表示装置200の構成の一部をY軸方向から見た構成を模式的に示す図である。図29及び図30の液晶表示装置200の構成要素のうち、図15の構成要素と同一符号を付された構成要素は同一機能を有するものとして、その詳細な説明を省略する。
以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。たとえば、図19(a)及び図19(b)に示したように微細光学素子50の形状は、三角プリズム形状であるが、これに限定されるものではない。上述したように、微細光学素子50の形状は、導光板4との組み合わせにより決定されるものである。導光板4の前面4bから放射され下向きプリズムシート5Dに入射する光の主光線が、微細光学素子50で内面全反射して狭角配光分布の照明光11に変換されるのであれば、三角プリズム形状の以外の形状を適用することができる。
図31は、実施の形態8の液晶表示装置における配光制御部材の一部を拡大して示す断面図であって、図31(a)は配光制御部材の中央部110を、図31(b)は配光制御部材83の中間部を、図31(c)は配光制御部材の周辺部を示している。実施の形態8の配光制御部材83は、実施の形態1の図5に示す凹面109を凸面209に置き換えたものである。なお、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
図32は、実施の形態9の液晶表示装置における配光制御部材の一部を拡大して示す断面図であって、図32(a)は配光制御部材の中央部を、図32(b)は配光制御部材の中間部を、図32(c)は配光制御部材の周辺部を示している。
図33は、実施の形態10の液晶表示装置における配光制御部材の一部を拡大して示す断面図であって、図33(a)は配光制御部材の中央部を、図33(b)は配光制御部材の中間部を、図33(c)は配光制御部材の周辺部を示している。実施の形態9においては、配光制御部材83から出射される光のピーク成分の方向が液晶表示パネル106の表示面106b中央部を通る法線を向くように、凸面209を表示面106bの法線に対して傾斜させたものを示したが、出射面83bに凸面209を設けるとともに、入射面83aに凸面209に対向する傾斜面216を設けるようにしてもよい。このようにしても、配光制御部材83から出射される光のピーク成分の方向が液晶表示パネル106の表示面106b中央部を向くようにすることができる。なお、配光制御部材83の形状以外は実施の形態9と同様であるのでその説明を省略する。
Claims (16)
- 光源と、
前記光源から出射された光を、液晶表示パネルの表示面の法線方向を中心とした所定の角度範囲内に所定強度以上の光が局在する狭角配光分布を持つ光に変換して前記液晶表示パネルの方向に放射する光学部材と、
前記光学部材から放射された前記狭角配光分布を持つ光を受け、前記液晶表示パネルの方向に出射する配光制御部材とを備え、
前記配光制御部材には、前記狭角配光分布を持つ光のうち前記液晶表示パネルの周辺部に入射する光を、前記液晶表示パネルの中央部に入射する光に比して前記狭角配光分布が広くなるように変換する複数の曲面が設けられ、
前記複数の曲面の曲率半径は、前記配光制御部材の周辺部に位置するものが、前記配光制御部材の中央部に位置するものに比して小さくなるように形成されているバックライト。 - 前記複数の曲面の曲率半径は、前記狭角配光分布が前記液晶表示パネルの中央部から周辺部に向かうにしたがって徐々に広くなるように、前記配光制御部材の周辺部側に位置するものほど小さく形成されていることを特徴とする請求項1に記載のバックライト。
- 前記複数の曲面は、前記配光制御部材から出射される光のピーク成分の方向が、前記液晶表示パネルの表示面中央部を通る法線を向くように、前記表示面の法線方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項1に記載のバックライト。
- 前記複数の曲面の傾斜角度は、前記配光制御部材の周辺部側に位置するものほど大きいことを特徴とする請求項3に記載のバックライト。
- 前記配光制御部材の入射面または出射面のいずれか一方の面に、前記複数の曲面が設けられるとともに、他方の面に、前記複数の曲面に対向する複数の傾斜面が設けられ、
前記複数の傾斜面は、前記配光制御部材から放射される光のピーク成分の方向が前記液晶表示パネルの表示面中央部を通る法線を向くように形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のバックライト。 - 前記複数の傾斜面の傾斜角度は、前記配光制御部材の周辺部側に位置するものほど大きいことを特徴とする請求項5に記載のバックライト。
- 前記曲面は、凹面または凸面で構成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載のバックライト。
- 光源と、
前記光源から出射された光を、液晶表示パネルの表示面の法線方向を中心とした所定の角度範囲内に所定強度以上の光が局在する狭角配光分布を持つ光に変換して前記液晶表示パネルの方向に放射する光学部材と、
前記光学部材から放射された前記狭角配光分布を持つ光を受けて前記液晶表示パネルの方向に出射する配光制御部材とを備え、
前記配光制御部材には、前記狭角配光分布を持つ光のピーク成分の方向を、少なくとも2つの視点の方向を向くように変換する複数の光学面が設けられ、
前記液晶表示パネルの表示面中央部を通る法線上に位置する視点を第1の視点、前記液晶表示パネルの表示面中央部を通る法線上に位置し、前記第1の視点とは異なる視点を第2の視点とし、
前記複数の光学面は、前記狭角配光分布を持つ光のピーク成分の方向が前記第1の視点の方向を向くように形成された第1の面、および前記狭角配光分布を持つ光のピーク成分の方向が前記第2の視点の方向を向くように形成された第2の面を有するバックライト。 - 前記第1の面および前記第2の面は、それぞれ平面で構成されていることを特徴とする請求項8に記載のバックライト。
- 前記第1の面および前記第2の面は、前記液晶表示パネルの前記表示面の平行方向に対して互いに異なる角度で傾斜していることを特徴とする請求項9に記載のバックライト。
- 前記第1の面および前記第2の面の傾斜角度は、それぞれ前記配光制御部材の周辺部側に位置するものほど大きいことを特徴とする請求項10に記載のバックライト。
- 前記光学面の幅は、前記液晶表示パネルの画素を構成する要素画素の幅以下であることを特徴とする請求項8ないし11のいずれか一項に記載のバックライト。
- 前記光学部材は、
前記光源から出射された光を、前記液晶表示パネル側とは反対側に有する背面で内面反射させて前記液晶表示パネルの方向に出射する導光板と、
前記導光板から前記液晶表示パネルの方向に出射された光を、前記狭角配光分布を持つ光に変換する光学シートとを備えたことを特徴とする請求項1ないし12のいずれか一項に記載のバックライト。 - 前記導光板の背面には、前記液晶表示パネル側とは反対側に突出し、前記光源から入射した光を内面反射させる微細光学素子が複数設けられ、
前記微細光学素子は、前記導光板から出射される光が、前記導光板の周辺部側から出射されるものほど多くなるように配置されていることを特徴とする請求項13に記載のバックライト。 - 背面と該背面の反対側の表示面とを有し、前記背面から入射した光を変調して画像光を生成し、前記画像光を前記表示面から出射する液晶表示パネルと、
請求項1ないし14のいずれか一項に記載のバックライトとを備えた液晶表示装置。 - 背面と該背面の反対側の表示面とを有し、前記背面から入射した光を変調して画像光を生成し、前記画像光を前記表示面から出射する液晶表示パネルと、
請求項1ないし14のいずれか一項に記載のバックライトと、
前記バックライトの背面に向けて光を放射する第2のバックライトと、
前記バックライトの発光量を制御する第1の光源駆動制御部と、
前記第2のバックライトの発光量を制御する第2の光源駆動制御部とを備え、
前記バックライトの前記光源は、前記第1の光駆動制御部によって制御され、
前記第2のバックライトユニットは、
前記第2の光源駆動制御部によって制御される第2の光源と、
前記第2の光源から出射された光を、前記狭角配光分布における前記所定の角度範囲よりも広い第2の角度範囲内に所定強度以上の光が局在する広角配光分布を持つ光に変換して前記バックライトの背面に向けて放射する第2の光学部材とを有し、
前記光学部材は、前記第2の光学部材から放射された光を、前記広角配光分布を狭めることなく透過させることを特徴とする液晶表示装置。
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