(57)【要約】    【課題】  照射光の角度範囲が切り替え可能で且つ薄型化が可能な光源装置、この光源装置を用いて視認できる角度範囲の切り替えを可能にした表示装置、この表示装置を搭載した端末装置、前記光源装置に組み込まれる光学部材及び光ユニットを提供する。    【解決手段】  光源装置１に導光板３を設け、この導光板３の前面側に円錐シート６を設け、導光板３の側面側に光源５１及び５２を設ける。導光板３の光拡散面４４に、光出射面４３に対する傾斜角が相互に異なる二種類の斜面４１及び４２を形成する。また、円錐シート６において、平板部６３を設け、この平板部６３の背面上に複数の円錐体６４を形成する。円錐体６４は導光板３に向かって突出させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の光源と、前記第１の光源から入射した光を第１の方向に出射し、前記第２の光源から入射した光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する導光部材と、この導光部材から前記第１の方向に出射した光を第１の角度範囲で出射し、前記導光部材から前記第２の方向に出射した光を前記第１の角度範囲よりも広い第２の角度範囲で出射する光学部材と、を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光学部材は、その光入射面に二次元的に配列された複数の光学要素を有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記導光部材はその表面が前記第１の光源から前記第２の光源に向かう第３の方向に平行な導光板であり、この導光板の一方の面に、前記第３の方向に対して傾斜しており前記第１の光源から入射した光に照射される第１の斜面と、前記第１の斜面よりも大きな傾斜角で前記第３の方向に対して傾斜しており前記第２の光源から入射した光に照射される第２の斜面と、が形成されており、前記光学部材が前記導光板の他方の面側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の斜面が、前記導光板の表面に平行であり且つ前記第３の方向に直交する第４の方向に延び、前記第３の方向に沿って交互に配列されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の斜面の配列周期が前記導光板内において不均一となっていることを特徴とする請求項３又は４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第２の斜面が曲面であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の光源のうち少なくとも一方が点光源からなり、前記導光板の一方及び他方の面のうち少なくとも１つの面における前記点光源から光が入射する面に接する領域に、前記導光板内を通過する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３乃至６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の光源のうち少なくとも一方が点光源からなり、前記導光部材における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６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記光学部材が、透明材料からなる平板部と、この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透明材料からなりその中心軸が相互に平行な複数の円錐体と、を有する円錐シートであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記円錐体の中心軸が、前記平板部から前記導光部材に向かう方向に延びていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記円錐体の中心軸が、前記平板部から前記導光部材に向かう方向に対して、前記第２の光源側に傾斜していることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記第１の光源から前記第２の光源に向かう第３の方向における前記円錐体の頂点の配列の位相は、前記平板部の表面に平行であり且つ前記第３の方向に直交する第４の方向において均一でないことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記円錐体の頂点を結ぶ仮想的な直線が延びる方向が、前記平板部の表面に平行であり且つ相互に異なる３つの方向であることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記３つの方向は、いずれも前記第４の方向とは異なることを特徴とする請求項１３に記載の光源装置。
【請求項１５】
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９乃至１４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記光学部材が、透明材料からなる平板部と、この平板部における前記導光部材に対向する面に形成され、その稜線が前記平板部の表面に平行であり前記第１の光源から前記第２の光源に向かう第３の方向に直交する第４の方向に延び、前記第３の方向に配列され、透明材料からなる複数の一次元プリズム体と、を有するプリズムシートであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記一次元プリズム体の側面を２等分する面に平行で且つ前記第４の方向に直交する方向は、前記平板部から前記導光部材に向かう方向と一致することを特徴とする請求項１６に記載の光源装置。
【請求項１８】
前記一次元プリズム体の側面を２等分する面に平行で且つ前記第４の方向に直交する方向は、前記平板部から前記導光部材に向かう方向に対して前記第２の光源側に傾斜していることを特徴とする請求項１６に記載の光源装置。
【請求項１９】
前記平板部における前記一次元プリズム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１６乃至１８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２０】
前記第１の光源と前記導光部材との間に配置され、前記第１の光源から出射した光における前記第４の方向の指向性を高める高指向化光学部材を有することを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２１】
前記高指向化光学部材がルーバ構造体であることを特徴とする請求項２０に記載の光源装置。
【請求項２２】
前記第１の光源が点光源であり、前記第１の光源と前記高指向化光学部材との間に配置され、前記第１の光源から出射した光を前記第４の方向に拡散させて前記高指向化光学部材に入射させる拡散導光部材を有することを特徴とする請求項２０又は２１に記載の光源装置。
【請求項２３】
前記第１の光源が点光源であり、前記高指向化光学部材がガイドロッドであることを特徴とする請求項２０に記載の光源装置。
【請求項２４】
前記ガイドロッドは、前記第１の光源から出射した光が入射されるガイドロッド導光板と、このガイドロッド導光部材と前記導光板との間に配置されたガイドロッド用一次元プリズム構造部材と、を有し、前記ガイドロッド用一次元プリズム構造部材には、その稜線が前記導光部材から前記光学部材に向かう方向に延び前記ガイドロッド導光板に向かって突出した複数の一次元プリズム体が形成されていることを特徴とする請求項２３に記載の光源装置。
【請求項２５】
前記ガイドロッドは、前記第１の光源から出射した光が入射されるガイドロッド導光板を有し、前記導光部材における前記ガイドロッド導光板に対向する面には、その稜線が前記導光部材から前記光学部材に向かう方向に延び前記ガイドロッド導光板に向かって突出した複数の一次元プリズム体が形成されていることを特徴とする請求項２３に記載の光源装置。
【請求項２６】
前記一次元プリズム体の突出方向が前記導光部材から前記ガイドロッド導光板に向かう方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項２４又は２５に記載の光源装置。
【請求項２７】
前記導光部材との間で前記ガイドロッド導光板を挟む位置に配置された反射板を有することを特徴とする請求項２４乃至２６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２８】
前記光学部材との間で前記導光部材を挟む位置に配置された反射板を有することを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２９】
前記第１の光源の光量が前記第２の光源の光量よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項３０】
前記第１の光源が１又は複数個の点光源からなり、前記第２の光源が複数個の点光源からなり、前記第１の光源を構成している点光源の数が前記第２の光源を構成している点光源の数よりも少ないことを特徴とする請求項２９に記載の光源装置。
【請求項３１】
前記第２の光源が点灯するときに前記第１の光源も点灯することを特徴とする請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項３２】
請求項１乃至３１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透過型表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３３】
前記透過型表示パネルが透過型液晶パネルであることを特徴とする請求項３２に記載の表示装置。
【請求項３４】
前記透過型液晶パネルが、横電界モード、マルチドメイン垂直配向モード、又はフィルム補償ＴＮモードの液晶パネルであることを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。
【請求項３５】
請求項３２乃至３４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。
【請求項３６】
携帯電話、個人用情報端末、ゲーム機、デジタルカメラ又はデジタルビデオであることを特徴とする請求項３５に記載の端末装置。
【請求項３７】
携帯電話であり、前記第１及び第２の光源が表示画面の上下に配置されていることを特徴とする請求項３６に記載の端末装置。
【請求項３８】
前記第１及び第２の光源の光量を相互に独立に調整する調整手段を有することを特徴とする請求項３６又は３７に記載の端末装置。
【請求項３９】
少なくとも前記第１及び第２の光源に電力を供給する電力蓄積手段と、この電力蓄積手段の電力残量を検出する電力残量検出手段と、この電力残量検出手段の検出結果に基づいて前記第１及び第２の光源の光量を制御する制御手段と、を有し、前記電力残量検出手段が検出した電力残量が所定値未満である場合には、前記制御手段が前記第１の光源のみを点灯させることを特徴とする請求項３５乃至３８のいずれか１項に記載の端末装置。
【請求項４０】
透明材料からなる平板部と、この平板部の一方の面上に形成され透明材料からなりその中心軸が相互に平行な複数の円錐体と、を有することを特徴とする光学部材。
【請求項４１】
前記円錐体の中心軸が、前記平板部の他方の面に垂直な方向に延びていることを特徴とする請求項４０に記載の光学部材。
【請求項４２】
前記円錐体の中心軸が、前記平板部の他方の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４０に記載の光学部材。
【請求項４３】
前記円錐体の頂点が一の方向に沿って配列されており、この一の方向における前記頂点の配列の位相は、前記平板部の他方の面に平行であり且つ前記一の方向に直交する他の方向において均一でないことを特徴とする請求項４０乃至４２のいずれか１項に記載の光学部材。
【請求項４４】
前記円錐体の頂点を結ぶ仮想的な直線が延びる方向は、前記平板部の他方の面に平行であり且つ相互に異なる３つの方向であることを特徴とする請求項４３に記載の光学部材。
【請求項４５】
前記平板部の他方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４０乃至４４のいずれか１項に記載の光学部材。
【請求項４６】
前記光学部材が、透明材料からなる平板部と、この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透明材料からなる凸部と、を有する出射光制御シートであり、前記凸部の頂部が前記導光部材に密着していることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４７】
前記凸部の側面のうち、前記第１の光源により照射される第１の部分の形状と前記第２の光源により照射される第２の部分の形状とが相互に異なることを特徴とする請求項４６に記載の光源装置。
【請求項４８】
前記第１の部分は前記導光部材に向かう方向に凸の曲面であり、前記第２の部分は前記導光部材から離れる方向に凸の曲面であることを特徴とする請求項４７に記載の光源装置。
【請求項４９】
前記第１の部分は前記導光部材に向かう方向に凸の曲面であり、前記第２の部分は粗面であることを特徴とする請求項４７に記載の光源装置。
【請求項５０】
前記導光部材はその表面が前記第１の光源から前記第２の光源に向かう第３の方向に平行な導光板であり、この導光板の一方の面に、前記第３の方向に対して傾斜しており前記第２の光源から入射した光に照射される第２の斜面が形成されており、前記光学部材が前記導光板の他方の面側に配置されていることを特徴とする請求項４６乃至４９のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５１】
前記第２の斜面の配列周期が前記導光板内において不均一となっていることを特徴とする請求項５０に記載の光源装置。
【請求項５２】
前記第２の斜面が曲面であることを特徴とする請求項５０又は５１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５３】
前記第２の斜面に隣接する垂直部が着色されていることを特徴とする請求項５０乃至５２のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５４】
前記第１及び第２の光源のうち少なくとも一方が点光源からなり、前記導光板の一方及び他方の面のうち少なくとも１つの面における前記点光源から光が入射する面に接する領域に、前記導光板内を通過する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４６乃至５２のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５５】
前記第１及び第２の光源のうち少なくとも一方が点光源からなり、前記導光部材における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４６乃至５２のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５６】
前記光学部材との間で前記導光部材を挟む位置に配置された反射板を有することを特徴とする請求項４６乃至５５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５７】
前記第１の光源の光量が前記第２の光源の光量よりも小さいことを特徴とする請求項４６乃至５６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５８】
前記第１の光源が１又は複数個の点光源からなり、前記第２の光源が複数個の点光源からなり、前記第１の光源を構成している点光源の数が前記第２の光源を構成している点光源の数よりも少ないことを特徴とする請求項５７に記載の光源装置。
【請求項５９】
前記第１の光源が前記導光部材の角部に配置されていることを特徴とする請求項４６乃至５８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６０】
前記第２の光源が点灯するときに前記第１の光源も点灯することを特徴とする請求項４６乃至５９のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６１】
前記第２の光源が点光源からなり、前記導光部材における前記第２の光源から光が入射する光入射面において、前記点光源に対向する領域以外の領域が着色されていることを特徴とする請求項１乃至３１及び請求項４６乃至６０のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６２】
請求項４６乃至６１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透過型表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項６３】
前記透過型表示パネルが透過型液晶パネルであることを特徴とする請求項６２に記載の表示装置。
【請求項６４】
前記透過型液晶パネルが、横電界モード、マルチドメイン垂直配向モード、又はフィルム補償ＴＮモードの液晶パネルであることを特徴とする請求項６３に記載の表示装置。
【請求項６５】
請求項６２乃至６４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。
【請求項６６】
携帯電話、個人用情報端末、ゲーム機、デジタルカメラ又はデジタルビデオであることを特徴とする請求項６５に記載の端末装置。
【請求項６７】
携帯電話であり、前記第１及び第２の光源が表示画面の上下に配置されていることを特徴とする請求項６６に記載の端末機器。
【請求項６８】
前記第１及び第２の光源の光量を相互に独立に調整する調整手段を有することを特徴とする請求項６６又は６７に記載の端末装置。
【請求項６９】
少なくとも前記第１及び第２の光源に電力を供給する電力蓄積手段と、この電力蓄積手段の電力残量を検出する電力残量検出手段と、この電力残量検出手段の検出結果に基づいて前記第１及び第２の光源の光量を制御する制御手段と、を有し、前記電力残量検出手段が検出した電力残量が所定値未満である場合には、前記制御手段が前記第１の光源のみを点灯させることを特徴とする請求項６５乃至６８のいずれか１項に記載の端末装置。
【請求項７０】
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３５又は６５に記載の端末装置。
【請求項７１】
入力動作を検出する入力検出手段と、一定時間を計測するタイマーと、前記第１及び第２の光源の光量を制御する制御手段と、を有し、前記タイマーが計測する前記一定時間に前記入力検出手段が入力動作を検出しなかった場合には、前記制御手段が前記第１の光源のみを点灯させることを特徴とする請求項３５乃至３９及び請求項６５乃至７０のいずれか１項に記載の端末装置。
【請求項７２】
第１の面から入射した光を第１の方向に出射し、前記第１の面とは異なる第２の面から入射した光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する導光部材と、この導光部材から前記第１の方向に出射した光を第１の角度範囲で出射し、前記導光部材から前記第２の方向に出射した光を前記第１の角度範囲よりも広い第２の角度範囲で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、この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透明材料からなる凸部と、を有し、前記凸部の頂部が前記導光部材に密着しており、前記凸部の側面が、前記導光部材に向かう方向に凸の曲面と、前記導光部材から離れる方向に凸の曲面と、を有することを特徴とする光ユニット。
【請求項７３】
第１の面から入射した光を第１の方向に出射し、前記第１の面とは異なる第２の面から入射した光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する導光部材と、この導光部材から前記第１の方向に出射した光を第１の角度範囲で出射し、前記導光部材から前記第２の方向に出射した光を前記第１の角度範囲よりも広い第２の角度範囲で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、この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透明材料からなる凸部と、を有し、前記凸部の頂部が前記導光部材に密着しており、前記凸部の側面が、前記導光部材に向かう方向に凸の曲面と、粗面と、を有することを特徴とする光ユニット。
【請求項７４】
第１の面から入射した光を第１の方向に出射し、前記第１の面とは異なる第２の面から入射した光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する導光部材と、この導光部材から前記第１の方向に出射した光を第１の角度範囲で出射し、前記導光部材から前記第２の方向に出射した光を前記第１の角度範囲よりも広い第２の角度範囲で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、この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透明材料からなる凸部と、を有し、前記凸部の頂部が前記導光部材に密着しており、前記導光部材における前記第１及び第２の面とは異なる第３の面には、前記第２の面から入射された光に照射される斜面が形成されていることを特徴とする光ユニット。
【請求項７５】
前記斜面の配列周期が前記導光部材内において不均一となっていることを特徴とする請求項７４に記載の光ユニット。
【請求項７６】
前記斜面が曲面であることを特徴とする請求項７４又は６５に記載の光ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射光の角度範囲を切替可能な光源装置、この光源装置を用いて視認できる角度範囲の切替を可能にした表示装置、この表示装置を搭載した端末装置、前記光源装置に組み込まれる光学部材及び光ユニットに関し、特に、薄型化を図った光源装置、表示装置、端末装置、光学部材及び光ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、小型、薄型、軽量、低消費電力等の利点から、液晶を使用した表示装置が携帯端末装置に広く搭載され、使用されている。従来の携帯端末装置に最も良く使用される液晶パネルのモードには、単純マトリクス構造によるＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード及びアクティブマトリクス構造によるＴＮ（Twisted Nematic）モードがあるが、これらのモードの液晶パネルは階調を正しく視認できる角度範囲が狭く、最適な観察位置から外れると階調反転が発生してしまう。
【０００３】
この階調反転の問題は、従来の表示内容が電話番号等の文字主体の内容であった頃の携帯端末では大きな問題とならなかった。しかし、近年の技術進展により、携帯端末が文字情報だけでなく画像情報も多く表示するようになったため、階調反転によって画像の視認性が著しく低下するようになった。このため、階調反転が発生せず階調を正しく視認できる角度範囲が広いモードの液晶パネルが、徐々に携帯端末へ搭載されつつある。このようなモードの液晶パネルは、一般に広視野角液晶パネルと総称され、インプレインスイッチング方式等の横電界モード及びマルチドメイン垂直配向モード等が実用化されている。これらの広視野角液晶パネルの使用により広い角度範囲で正しい階調が視認できるため、携帯端末は基本的にパーソナルツールでありながらも、複数人で同時に鑑賞し他人と情報を共有するアプリケーションが開発され、徐々に搭載されつつある。
【０００４】
一方で、携帯端末装置はその性格上、秘密保持が厳重になされた密室の中だけではなく公共の場でも使用される。この時、プライバシー情報及び秘密情報の表示に対しては、第三者の眼に触れない秘密保持が必要となる。特に近時、携帯端末装置の進展に伴い、プライバシー情報及び秘密情報を表示する機会が増加し、覗き見防止技術への要望が強まっている。そこで、表示を視認できる角度範囲を狭くすることにより使用者のみが視認でき、覗き見を防止できる技術の実現が望まれている。
【０００５】
上述の如く、視認角度範囲が広く複数人で同時に鑑賞できる表示と、視認角度範囲が狭く使用者のみが視認できる表示の実現が夫々望まれており、一つの携帯端末装置がこれらの二種類の表示を切り替えて実現できることが望ましい。そこで、このような要求を満たす液晶表示装置が提案されている。
【０００６】
図７５は、特許文献１（特許第３０８７８６１号公報）に記載されている第１の従来の視野角制御型表示装置を模式的に示す斜視図である。図７５に示すように、第１の従来の視野角制御型表示装置は、面光源１１０１と、複数の構成要素からなる光シャッター板１１０２と、光路制御板１１０３と、透過型表示装置１１０４とから構成されている。そして、光シャッター板１１０２は、光シャッター用第１の偏光板１１０５と、光シャッター用ツイストネマチック型液晶セル１１０６と、光シャッター用第２の偏光板１１０７とから構成されている。また、透過型表示装置１１０４は、表示用ツイストネマチック型液晶セル１１０８と、表示用第３の偏光板１１０９とから構成されている。光シャッター板１１０２は各シャッター領域が電気信号によって光透過領域と光遮断領域とに切替可能である。光路制御板１１０３は、面光源１１０１から出射されシャッター板１１０２の光透過領域を透過した光を所定の位置へ集光するものであり、一例ではマイクロレンズからなる。透過型表示装置１１０４は前記光路制御板１１０３からの光を光源として画像を表示するものである。
【０００７】
このように構成された特許文献１に記載の第１の従来の視野角制御型表示装置においては、シャッター板１１０２において一部の領域のみを光透過領域とし、残りの領域を光遮断領域とすれば、面光源１１０１から出射したあらゆる方向を持つ光のうちの一部のみが光シャッター板１１０２を通過し、あたかも光シャッター板１１０２が点光源又は線光源であるかのように作用する。また、光の経路にはマイクロレンズにより構成された光路制御板１１０３が設けられているため、光源から出射した光は光源とマイクロレンズとの位置関係によって決定される観察位置に集光されることになる。そして、透過型表示装置１１０４が光路制御板１１０３と観察位置との間の光経路上に介在しているため、観察位置には表示画像が付加された光が到達することになる。従って、観察者は集光領域においてのみ画像を観察することができる。一方、光シャッター板１１０２の全体を光透過領域として面光源として作用させると、広い領域で画像を観察できる。これにより、視認できる角度範囲を切り替えることが可能となる。
【０００８】
図７６（ａ）及び（ｂ）は、特許文献２（特開平６−５９２８７号公報）に記載されている第２の従来の視野角制御型表示装置である液晶表示装置を模式的に示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示す。図７６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の従来の視野角制御型表示装置である液晶表示装置においては、透明基板２１０２及び２１０８によって液晶材料（図示せず）が封止された液晶パネルが設けられている。液晶パネルの一方の表面上には偏光板２１０１が設けられており、他方の表面上には、表面に透明電極２１１０が設けられた２枚の透明基板２１１４によって、液晶分子２１３１ａ及び細長い色素分子２１３１ｂからなる液晶材料が封止されたゲストホスト液晶セル２１３１が設けられている。色素分子２１３１ｂは、分子の短軸方向における光の吸収量が、長軸方向における光の吸収量よりも大きい分子である。
【０００９】
ゲストホスト液晶セル２１３１に電圧を印加しない場合は、液晶分子２１３１ａ及び細長い色素分子２１３１ｂは、長手方向が透明基板２１１４の表面と平行になるように配列する。また、電圧印加時は、液晶分子２１３１ａ及び細長い色素分子２１３１は、長手方向が透明基板２１１４の表面と垂直なるように配列する。
【００１０】
このように構成された特許文献２に記載の第２の従来の視野角制御型表示装置である液晶表示装置においては、広い角度範囲の光が液晶パネルを通過してゲストホスト液晶セル２１３１に入射する。広視野角で画像を表示するときには、ゲストホスト液晶セル２１３１に電圧を印加せず、ゲストホスト液晶セル２１３１の光の吸収方位を偏光板２１０１の吸収方位と一致させることにより、光はそのままゲストホスト液晶セル２１３１を通過する。これにより、表示画面を広い角度範囲で視認することができる。
【００１１】
一方、狭視野角で画像を表示するときには、ゲストホスト液晶セル２１３１に電圧を印加すると、色素分子２１３１ｂは長手方向が透明基板２１１４の表面と垂直なるように配列し、入射角度が透明基板２１１４の表面に垂直な方向から大きくずれている光は、色素分子２１３１ｂに吸収されてゲストホスト液晶セル２１３１を通過しない。従って、表示装置への入射光の角度分布が広くても、ゲストホスト液晶の吸収により出射光の角度分布は狭くなる。これにより、視認可能な表示画面を狭くすることができる。これにより、視認できる角度範囲を切り替えることが可能となる。
【００１２】
図７７は、特許文献３（特開平９−７３０７０号公報）に記載されている第３の従来の視野角制御型表示装置である液晶表示装置を模式的に示す断面図である。図７７に示すように、第３の従来の視野角制御型表示装置である液晶表示装置においては、反射型のＴＮ型液晶表示装置３０１０の表示面側に、視野角制限装置３０２０が設けられている。視野角制限装置３０２０においては、相互に対向して配置された２枚の透明基板３０２１及び３０２５の内側面に、夫々透明電極３０２２及び３０２４が形成されており、これらの間に高分子分散型の液晶層３０２３が封入されている。高分子分散型の液晶層３０２３は、高分子前駆体と液晶とを混合して封入し、紫外線照射により高分子を硬化させると同時に液晶と高分子とを相分離させて形成されたものである。
【００１３】
このように形成した視野角制御装置３０２０は、電圧を印加しない状態では光透過率が高い透明状態であり、広い領域で画像を観察できる。一方、視野角制御装置３０２０に交流電圧を印加した状態では、液晶分子が電界方向に配向し、液晶と高分子との屈折率の差により光散乱状態となり白濁する。この散乱強度は特定の方位角範囲において特に強いため、この方位角範囲を所定方向に設定することにより、液晶表示装置３０１０から出射した光に指向性を与えることができる。これにより、液晶表示装置３０１０の表示内容を周囲の人から秘匿することができる。このように、視野角制御装置３０２０により、液晶表示装置３０１０を視認できる角度範囲を切り替えることが可能となる。
【００１４】
図７８は、特許文献４（特開平９−１０５９０７号公報）に記載されている第４の従来の視野角制御型表示装置である液晶表示装置を模式的に示す断面図である。図７８に示すように、第４の従来の視野角制御型表示装置である液晶表示装置においては、その輝度を調整できるバックライトユニット４３００と、このバックライトユニット４３００から出射された光を透過させる広視野角特性の液晶表示パネル４１００とが設けられている。バックライトユニット４３００は、その輝度を可変できる構成となっている。また、バックライトユニット４３００と液晶表示パネル４１００との間には光学素子４２００が配置されている。この光学素子４２００は互いに対向するように配置された２枚の透明基板の間にポリマ分散液晶が充填されており、各透明基板のポリマ分散液晶側に形成された１対の透明電極に電圧を印加することによって、ポリマ分散液晶の光散乱性が制御されるようになっている。このように、本液晶表示装置においては、バックライトユニット４３００の輝度及び光学素子４２００の光散乱性を変えられるようになっている。
【００１５】
このため、たとえば少数の観察者が移動しながら該液晶表示装置を観察する場合、あるいは、多数の観察者が移動せずに該液晶表示装置を観察する場合には、バックライトの輝度を大きくするとともに光学素子４２００の光散乱度合いを大きくすることによって、液晶表示装置を観察でき、その広視野角特性の有効性を充分に発揮できるようになる。
【００１６】
また、液晶表示装置の広視野角特性を特に必要としなくなる場合、たとえば少数の観察者が移動せずに該液晶表示装置を観察する場合には、バックライトの輝度を小さくするとともに光学素子４２００の光散乱度合いを小さくする。これにより、視認できる角度範囲を切り替えることが可能となる。
【００１７】
図７９は、特許文献５（特許第３２７１６９５号公報公報）に記載されている第５の従来の視野角制御型表示装置である液晶表示装置を模式的に示す断面図であり、図８０は本従来例のバックライト光源に使用する拡散導光板を示す斜視図である。図７９に示すように、第５の従来の視野角制御型表示装置である液晶表示装置においては、液晶表示素子５００４が設けられており、この液晶表示素子５００４の前面側及び背面側に夫々偏光板５０１２が設けられており、液晶表示素子５００４の背面側にバックライト光源が設けられている。バックライト光源は、拡散導光板を有するバックライト光源と、通常のバックライト光源が積層された二層構造になっている。通常のバックライト光源においては、導光板５００９の両側側面に各々光源として２つの蛍光管５００８が設けられており、導光板５００９の前面に散乱シート５００７が配置され、更にその前面に光を集光させるためのプリズムシート５００６が配置されている。即ち、この通常のバックライト光源は、特許文献５が出願される以前のバックライト光源の構成と何ら変わりなく、通常よく用いられる構成である。
【００１８】
更に、プリズムシート５００６の前面側には、可視角度が左右方向において１０゜〜２０°程度であり正面方向にしか光を透過しない遮光スリットフィルム５００５が設けられており、遮光スリットフィルム５００５の前面側には、拡散導光板５００１が設けられている。この拡散導光板５００１の両側側面には、各々光源としての蛍光管５００３が設けられている。図８０に示すように、拡散導光板５００１は例えばアクリル樹脂からなる透明板であり、その表面には微小な凹部５００２が多数形成されており、全体として梨地模様を形成している。
【００１９】
このように構成された特許文献５に記載の第５の従来の視野角制御型表示装置である液晶表示装置においては、蛍光管５００３をオフ、蛍光管５００８をオンにしたとき、蛍光管５００８からの出射光は、導光板５００９、散乱シート５００７及びプリズムシート５００６を順次通過し、遮光スリットフィルム５００５を通過する際に一部がカットされて左右方向に可視角度１０°から２０°に狭角化した光となる。この光は、真下から拡散導光板５００１を通過してもほとんど拡散せず、左右方向に可視角度４０゜〜５０°程度に狭角化した光のまま液晶表示素子４を透過して行く。このため、正面方向にしか光が抜けて行かず、結果として、左右方向において４０゜〜５０°程度しか画像認識ができない状態（狭視野角状態）となる。
【００２０】
一方、蛍光管５００３をオン、蛍光管５００８をオフにしたときは、拡散導光板５００１の凹部５００２にて光が拡散されるため、正面以外の方向にも液晶表示素子５００４を光が透過して行き、その結果、左右方向において８０°以上といった広い角度で画像認識が可能な状態（広視野角状態）となる。これにより、視認できる角度範囲を切り替えることが可能となる。
【００２１】
【特許文献１】特許第３０８７８６１号公報
【特許文献２】特開平６−５９２８７号公報
【特許文献３】特開平９−７３０７０号公報
【特許文献４】特開平９−１０５９０７号公報
【特許文献５】特許第３２７１６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
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。特許文献１に記載の第１の従来の視野角制御型表示装置においては、視野角制御型表示装置が、面光源、複数の構成要素からなる光シャッター板、光路制御板、及び透過型表示装置から構成されている。光シャッター板は構成要素としてツイストネマチック型液晶セルを備え、透過型表示装置は表示用ツイストネマチック型液晶セルを備えている。ツイストネマチック型液晶セルは表示用ツイストネマチック型液晶セルと同様に、その構成要素として透明基板を備えるため、視野角制御機能を備えない通常の液晶表示装置と比較して、装置の厚さが２倍以上となる。即ち、視野角制御機能の付加により厚みが増大し、薄型化が困難になる。特に、携帯端末装置に搭載する場合には、厚みの増加は大きな問題となる。
【００２３】
また、特許文献２に記載の視野角制御型表示装置である液晶表示装置においても、液晶表示装置は液晶パネルと偏光板とゲストホスト液晶セルが積層された構成となっている。ゲストホスト液晶セルは液晶パネルと同様に透明基板を構成要素として備えるため、液晶パネルのみの構成と比較して厚みが増大する。このため、特許文献１に記載の視野角制御型表示装置と同様の問題が発生する。
【００２４】
更に、特許文献３に記載の視野角制御型表示装置である液晶表示装置においても、反射型のＴＮ型液晶表示装置と視野角制限装置とが積層された構成となっている。視野角制限装置はＴＮ型液晶表示装置と同様に透明基板を構成要素として備えるため、液晶パネルのみの構成と比較して厚みが増大する。このため、特許文献１に記載の視野角制御型表示装置と同様の問題が発生する。
【００２５】
更にまた、特許文献４に記載の視野角制御型表示装置である液晶表示装置も、液晶パネルと光学素子とが積層された構成となっている。光学素子は液晶パネルと同様に透明基板を構成要素として備えるため、液晶パネルのみの構成と比較して厚みが増大する。このため、特許文献１に記載の視野角制御型表示装置と同様の問題が発生する。
【００２６】
更にまた、特許文献５に記載の視野角制御型表示装置である液晶表示装置は、液晶表示素子と、通常のバックライト光源と、拡散導光板を備えたバックライト光源とが積層された構成となっている。この従来の液晶表示装置は、上述の特許文献１乃至４に記載の液晶表示装置とは異なり、透明基板を備えた構成要素は液晶表示素子だけであるが、バックライト光源を二つ積層しているために、装置の厚みの総計は２倍以上となる。即ち、視野角制御機能の付加により厚みが増大し、薄型化が困難になり、特に携帯端末装置に搭載する場合には厚みの増加が大きな問題となる点については、特許文献１に記載の視野角制御型表示装置と同様の問題が発生する。
【００２７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、照射光の角度範囲が切り替え可能で且つ薄型化が可能な光源装置、この光源装置を用いて視認できる角度範囲の切り替えを可能にした表示装置、この表示装置を搭載した端末装置、前記光源装置に組み込まれる光学部材及び光ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明に係る光源装置は、第１及び第２の光源と、前記第１の光源から入射した光を第１の方向に出射し、前記第２の光源から入射した光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する導光部材と、この導光部材から前記第１の方向に出射した光を第１の角度範囲で出射し、前記導光部材から前記第２の方向に出射した光を前記第１の角度範囲よりも広い第２の角度範囲で出射する光学部材と、を有することを特徴とする。
【００２９】
本発明においては、第１の光源を点灯させることにより、この第１の光源から出射した光が導光部材から第１の方向に出射し、この光を光学部材が第１の角度範囲で出射する。また、第２の光源を点灯させることにより、この第２の光源から出射した光が導光部材から第２の方向に出射し、この光を光学部材が第２の角度範囲で出射する。このように、光学部材が導光部材からの入射光の角度によって、入射光に対して集光作用又は拡散作用を施すため、第１及び第２の光源を切り換えて点灯することにより、照射光の角度範囲を切り替えることができる。また、本発明の光源装置の厚さは、ほぼ導光部材の厚さとなるため、照射光の角度範囲を切り換えるために光源装置の厚さを増大させるような特別な部材を必要としないため、光源装置の薄型化が可能となる。更に、照射光の角度範囲が切替可能な光源装置を、少ない部材で低コストに実現できる。
【００３０】
また、前記光学部材は、その光入射面に二次元的に配列された複数の光学要素を有していてもよい。
【００３１】
更に、前記導光部材はその表面が前記第１の光源から前記第２の光源に向かう第３の方向に平行な導光板であり、この導光板の一方の面に、前記第３の方向に対して傾斜しており前記第１の光源から入射した光に照射される第１の斜面と、前記第１の斜面よりも大きな傾斜角で前記第３の方向に対して傾斜しており前記第２の光源から入射した光に照射される第２の斜面と、が形成されており、前記光学部材が前記導光板の他方の面側に配置されていてもよい。これにより、光源装置の厚さを低減することができる。
【００３２】
このとき、前記第１及び第２の斜面が、前記導光板の表面に平行であり且つ前記第３の方向に直交する第４の方向に延び、前記第３の方向に沿って交互に配列されていてもよい。また、前記第１及び第２の斜面の配列周期が前記導光板内において不均一となっていてもよい。これにより、前記導光板内で前記光源に近い斜面の配列周期を大きく配置でき、光源装置の出射光面内分布の均一性を向上できる。
【００３３】
更に、前記第２の斜面が曲面であってもよい。これにより、第２の斜面で反射する光の方向をより多様にすることができ、広い角度範囲を照射する場合の輝度分布を均一化できる。
【００３４】
更にまた、前記第１及び第２の光源のうち少なくとも一方が点光源からなり、前記導光板の一方及び他方の面のうち少なくとも１つの面における前記点光源から光が入射する面に接する領域に、前記導光板内を通過する光を拡散させる拡散パターンが形成されていてもよく、又は、前記第１及び第２の光源のうち少なくとも一方が点光源からなり、前記導光部材における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。
【００３５】
また、前記光学部材が、透明材料からなる平板部と、この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透明材料からなりその中心軸が相互に平行な複数の円錐体と、を有する円錐シートであってもよい。これにより、導光部材から出射した光を二次元的に集光又は拡散できる。
【００３６】
このとき、前記円錐体の中心軸が、前記平板部から前記導光部材に向かう方向に延びていてもよく、前記円錐体の中心軸が、前記平板部から前記導光部材に向かう方向に対して、前記第２の光源側に傾斜していてもよい。これにより、広い角度範囲を照射する場合の輝度分布を均一化できる。
【００３７】
また、前記第１の光源から前記第２の光源に向かう第３の方向における前記円錐体の頂点の配列の位相は、前記平板部の表面に平行であり且つ前記第３の方向に直交する第４の方向において均一でないことが好ましい。これにより、第１の光源が点灯しているときに導光部材から出射した光を効率良く光学部材に向かう方向に集光することができる。
【００３８】
このとき、前記円錐体の頂点を結ぶ仮想的な直線が延びる方向が、前記平板部の表面に平行であり且つ相互に異なる３つの方向であってもよく、前記３つの方向は、いずれも前記第４の方向とは異なっていてもよい。又は、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てもよい。これにより、この光源装置が表示パネルを照射する場合に、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。
【００３９】
又は、前記光学部材が、透明材料からなる平板部と、この平板部における前記導光部材に対向する面に形成され、その稜線が前記平板部の表面に平行であり前記第１の光源から前記第２の光源に向かう第３の方向に直交する第４の方向に延び、前記第３の方向に配列され、透明材料からなる複数の一次元プリズム体と、を有するプリズムシートであってもよい。これにより、第３の方向における照射光の角度範囲を切り換えることができる。また、その照射範囲の中心を正面にすることができる。更に、一次元プリズム体は、二次元構造を有する円錐シートより安価に製造できるため、光源装置を低コスト化できる。
【００４０】
このとき、前記一次元プリズム体の側面を２等分する面に平行で且つ前記第４の方向に直交する方向は、前記平板部から前記導光部材に向かう方向と一致していてもよく、又は、前記一次元プリズム体の側面を２等分する面に平行で且つ前記第４の方向に直交する方向は、前記平板部から前記導光部材に向かう方向に対して前記第２の光源側に傾斜していてもよい。また、前記平板部における前記一次元プリズム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てもよい。
【００４１】
更に、本発明の光源装置は、前記第１の光源と前記導光部材との間に配置され、前記第１の光源から出射した光における前記第４の方向の指向性を高める高指向化光学部材を有していてもよい。これにより、第３の方向における角度範囲の切り替えは、点灯させる光源を切り換えることにより、導光部材及びプリズムシートの作用により実現できる。一方、第４の方向における角度範囲の切り換えは、高指向化光学部材の有無により実現できる。この結果、光源装置は二次元的に照射光の角度範囲を可変できる。また、全ての部材を一次元構造により実現した上で二次元的に照射光角度範囲を切替できるため、高性能の光源装置を低コストで実現できる。更に、前記高指向化光学部材は、前記光源と前記導光板との間に設置するため、光源装置の厚さを増大させることはない。
【００４２】
更にまた、前記高指向化光学部材がルーバ構造体であってもよく、前記第１の光源が点光源であり、前記第１の光源と前記高指向化光学部材との間に配置され、前記第１の光源から出射した光を前記第４の方向に拡散させて前記高指向化光学部材に入射させる拡散導光部材を有していてもよい。これにより、点光源の位置に起因した明るさのむらを低減できる。
【００４３】
又は、前記第１の光源が点光源であり、前記高指向化光学部材がガイドロッドであってもよい。これにより、ルーバ構造体に起因する効率の低下を防止できる。また、ガイドロッドを使用することにより光源装置の大きさをコンパクトにできる。
【００４４】
このとき、前記ガイドロッドは、前記第１の光源から出射した光が入射されるガイドロッド導光板と、このガイドロッド導光部材と前記導光板との間に配置されたガイドロッド用一次元プリズム構造部材と、を有し、前記ガイドロッド用一次元プリズム構造部材には、その稜線が前記導光部材から前記光学部材に向かう方向に延び前記ガイドロッド導光板に向かって突出した複数の一次元プリズム体が形成されていてもよく、又は、前記ガイドロッドは、前記第１の光源から出射した光が入射されるガイドロッド導光板を有し、前記導光部材における前記ガイドロッド導光板に対向する面には、その稜線が前記導光部材から前記光学部材に向かう方向に延び前記ガイドロッド導光板に向かって突出した複数の一次元プリズム体が形成されていてもよい。これにより、構成部品点数を少なくでき、低コスト化が可能になる。また、前記一次元プリズム体の突出方向が前記導光部材から前記ガイドロッド導光板に向かう方向に対して傾斜していてもよい。
【００４５】
又は、本発明の光源装置は、前記導光部材との間で前記ガイドロッド導光板を挟む位置に配置された反射板を有していてもよい。これにより、ガイドロッドの効率を向上することができる。
【００４６】
また、本発明の光源装置は、前記光学部材との間で前記導光部材を挟む位置に配置された反射板を有することが好ましい。これにより、夫々の光源を点灯した場合の輝度を向上させることができ、特に狭視野用光源点灯時には高い指向性を保つことができる。また、広視野用光源点灯時には、より均一な輝度分布を実現できる。
【００４７】
更に、前記第１の光源の光量が前記第２の光源の光量よりも小さくてもよい。又は、前記第１の光源が１又は複数個の点光源からなり、前記第２の光源が複数個の点光源からなり、前記第１の光源を構成している点光源の数が前記第２の光源を構成している点光源の数よりも少なくてもよい。第１の斜面を照射した場合には、第１の光源からの光は狭い角度範囲に集光して出射されるため、第１の光源の光量を第２の光源の光量よりも小さくしても、光度は低下しない。このため、電力消費を抑えることができると共に、低コスト化が可能となる。
【００４８】
更にまた、前記第２の光源が点灯するときに前記第１の光源も点灯するようにしてもよい。
【００４９】
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透過型表示パネルと、を有することを特徴とする。
【００５０】
本発明においては、前述の光源装置により照射光の角度範囲を切り替えられるため、表示装置の視野角を切り替えることができる。また、本発明の表示装置では、画素に透過型の表示領域を有する表示パネルを使用でき、特に広視野角液晶表示パネルを使用した場合には、広視野用光源点灯時に視野角に依存した階調反転が発生せず、視認性を向上できる。
【００５１】
また、前記透過型表示パネルが透過型液晶パネルであってもよく、この透過型液晶パネルが、横電界モード、マルチドメイン垂直配向モード、又はフィルム補償ＴＮモードの液晶パネルであってもよい。
【００５２】
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。この端末装置は、携帯電話、個人用情報端末、ゲーム機、デジタルカメラ又はデジタルビデオであってもよい。
【００５３】
また、本発明に係る端末装置が携帯電話であり、前記第１及び第２の光源が表示画面の上下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、筐体の細身化と画面の大型化を両立させることができる。
【００５４】
更に、本発明に係る端末装置は、前記第１及び第２の光源の光量を相互に独立に調整する調整手段を有していてもよい。これにより、使用者が使用環境に合わせて、最適の視野角を設定できる。
【００５５】
更にまた、本発明の端末装置は、少なくとも前記第１及び第２の光源に電力を供給する電力蓄積手段と、この電力蓄積手段の電力残量を検出する電力残量検出手段と、この電力残量検出手段の検出結果に基づいて前記第１及び第２の光源の光量を制御する制御手段と、を有し、前記電力残量検出手段が検出した電力残量が所定値未満である場合には、前記制御手段が前記第１の光源のみを点灯させるものであってもよい。これにより、狭視野角表示時には広視野角表示時よりも電力を低減できるため、電池残量が少なくなった場合には狭視野角表示に自動で変更することで消費電力を低減し、端末装置の稼働時間を延長できる。
【００５６】
本発明に係る光学部材は、透明材料からなる平板部と、この平板部の一方の面上に形成され透明材料からなりその中心軸が相互に平行な複数の円錐体と、を有する。
【００５７】
また、本発明の光源装置は、前記光学部材が、透明材料からなる平板部と、この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透明材料からなる凸部と、を有する出射光制御シートであり、前記凸部の頂部が前記導光部材に密着していてもよい。出射光制御シートの凸部の頂部を導光部材に密着させることにより、出射光制御シートと導光部材間の隙間がなくなり、光源装置を薄型化できる。
【００５８】
このとき、前記凸部の側面のうち、前記第１の光源により照射される第１の部分の形状と前記第２の光源により照射される第２の部分の形状とが相互に異なっていてもよい。例えば、前記第１の部分は前記導光部材に向かう方向に凸の曲面であり、前記第２の部分は前記導光部材から離れる方向に凸の曲面であってもよく、又は、前記第１の部分は前記導光部材に向かう方向に凸の曲面であり、前記第２の部分は粗面であってもよい。これにより、光源を切り替えて点灯した際に、夫々の光源が凸部の内部から照射する凸部側面の形状が相互に異なるため、出射光の角度範囲を切り替えることができ、広視野用光源点灯時の散乱特性をより自由に設定できる。
【００５９】
また、前記導光部材はその表面が前記第１の光源から前記第２の光源に向かう第３の方向に平行な導光板であり、この導光板の一方の面に、前記第３の方向に対して傾斜しており前記第２の光源から入射した光に照射される第２の斜面が形成されており、前記光学部材が前記導光板の他方の面側に配置されていてもよい。これにより、前記第２の光源点灯時の導光板からの光取り出し効率を向上させることができる。
【００６０】
更に、前記第１の光源が前記導光部材の角部に配置されていてもよい。これにより、点光源を線光源化する必要がない。また、導光板の側面に点光源を配置した場合と比較して、光源装置の出射面内の均一化できる。
【００６１】
本発明に係る他の表示装置は、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透過型表示パネルと、を有することを特徴とする。
【００６２】
本発明に係る端末装置は、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。
【００６３】
本発明に係る端末装置は、入力動作を検出する入力検出手段と、一定時間を計測するタイマーと、前記第１及び第２の光源の光量を制御する制御手段と、を有し、前記タイマーが計測する前記一定時間に前記入力検出手段が入力動作を検出しなかった場合には、前記制御手段が前記第１の光源のみを点灯させるものであってもよい。これにより、端末装置が入力待ち状態になった場合に、自動的に狭視野表示に切り替わることで消費電力を低減でき、端末装置の稼働時間を延長できる。
【００６４】
本発明に係る光ユニットは、第１の面から入射した光を第１の方向に出射し、前記第１の面とは異なる第２の面から入射した光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する導光部材と、この導光部材から前記第１の方向に出射した光を第１の角度範囲で出射し、前記導光部材から前記第２の方向に出射した光を前記第１の角度範囲よりも広い第２の角度範囲で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、この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透明材料からなる凸部と、を有し、前記凸部の頂部が前記導光部材に密着しており、前記凸部の側面が、前記導光部材に向かう方向に凸の曲面と、前記導光部材から離れる方向に凸の曲面と、を有することを特徴とする。
【００６５】
本発明に係る他の光ユニットは、第１の面から入射した光を第１の方向に出射し、前記第１の面とは異なる第２の面から入射した光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する導光部材と、この導光部材から前記第１の方向に出射した光を第１の角度範囲で出射し、前記導光部材から前記第２の方向に出射した光を前記第１の角度範囲よりも広い第２の角度範囲で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、この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透明材料からなる凸部と、を有し、前記凸部の頂部が前記導光部材に密着しており、前記凸部の側面が、前記導光部材に向かう方向に凸の曲面と、粗面と、を有することを特徴とする。
【００６６】
本発明に係る更に他の光ユニットは、第１の面から入射した光を第１の方向に出射し、前記第１の面とは異なる第２の面から入射した光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する導光部材と、この導光部材から前記第１の方向に出射した光を第１の角度範囲で出射し、前記導光部材から前記第２の方向に出射した光を前記第１の角度範囲よりも広い第２の角度範囲で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、この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透明材料からなる凸部と、を有し、前記凸部の頂部が前記導光部材に密着しており、前記導光部材における前記第１及び第２の面とは異なる第３の面には、前記第２の面から入射された光に照射される斜面が形成されていることを特徴とする。
【００６７】
また、前記光ユニットにおいて、前記斜面の配列周期が前記導光部材内において不均一となっていてもよく、前記斜面が曲面であってもよい。
【発明の効果】
【００６８】
本発明によれば、第１及び第２の光源を切り換えて点灯させ、この第１及び第２の光源から出射した光を導光部材が相互に異なる方向に出射し、光学部材が集光又は拡散することにより、照射光の角度範囲が切り替え可能で且つ薄型化が可能な光源装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
以下、本発明の実施形態に係る光源装置及びそれを用いた表示装置、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及びそれを用いた表示装置、端末装置について説明する。図１は本実施形態の光源装置を示す斜視図であり、図２はその光源装置を用いた表示装置を示す断面図であり、図３は本実施形態の光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。
【００７０】
図１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の側面側のうち、相互に対向する２つの側面側に夫々配置された光源５１及び５２とが設けられている。また、光源５１は狭視野用光源であり、光源５２は広視野用光源である。更に、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、即ち背面を光拡散面４４と称する。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に対する傾斜角が相互に異なる二種類の斜面４１及び４２が形成されている。
【００７１】
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から光源５２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。
【００７２】
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、光源５２は＋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及び５２は拡散性の光源であり、光源５１及び５２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。
【００７３】
そして、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、斜面４２がこの順に繰り返し配列されている。＋Ｘ方向に対する斜面４１の傾斜の向きと斜面４２の傾斜の向きとは相互に逆になっており、斜面４１は、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が照射される方向に傾斜しており、斜面４２は、光源５２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が照射される方向に傾斜している。また、斜面４１の傾斜角の絶対値は斜面４２の傾斜角の絶対値よりも小さくなっている。斜面４１の傾斜角の絶対値は例えば６度であり、斜面４２の傾斜角の絶対値は例えば４５度である。斜面４１と斜面４２との境界線は−Ｚ方向に突出した凸部の稜線となっており、平坦面４０と斜面４１との境界部及び斜面４２と平坦面４０との境界部は、Ｚ軸方向の段差となっている。また、平坦面４０、斜面４１及び斜面４２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。
【００７４】
円錐シート６においては、透明材料からなる平板部６３が形成されており、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の頂点を結ぶ仮想的な直線が延びる方向は、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つの方向の合計３つの方向である。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。
【００７５】
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。
【００７６】
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、前記円錐シート６の前記導光板３の配置側とは反対側、即ち＋Ｚ方向側に、透過型液晶パネル７が設けられている。透過型液晶パネル７は、例えば、横電界モード、マルチドメイン垂直配向モード、又は補償ＴＮモードの液晶パネルである。なお、図２においては、図を簡略化するために、平坦面４０、斜面４１及び斜面４２は各一ヶ所のみ示されている。
【００７７】
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、二つの光源５１及び５２（図２参照）は、夫々表示画面の上下に配置されている。
【００７８】
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、即ち、光源装置１における照射光角度範囲の切替方法について説明する。先ず、光源装置１の照射範囲を狭くする場合の動作について説明する。図４は狭視野用光源５１が点灯した場合を示す光学モデルの斜視図であり、図５は図４に示すＡ−Ａ線による断面図であり、図６は図４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５及び図６においては、図を簡略化するために、平坦面４０、斜面４１及び斜面４２は各一ヶ所のみ示されている。
【００７９】
図５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。狭視野用光源である光源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。
【００８０】
狭視野用光源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及び４２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。
【００８１】
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軸方向から６０度傾斜した方向に強い指向性を有することになる。
【００８２】
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。
【００８３】
次に、図６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、狭視野用光源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軸から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軸から１６．８度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。
【００８４】
次に、光源装置１の照射範囲を広くする場合の動作について説明する。図７は広視野用光源である光源５２が点灯した場合を示す光学モデルの斜視図であり、図８は図７に示すＣ−Ｃ線による断面図である。Ｃ−Ｃ線はＸ軸方向に延びている。なお、図８においては、図を簡略化するために、平坦面４０、斜面４１及び斜面４２は各一ヶ所のみ示されている。
【００８５】
図８に示すように、図７のＣ−Ｃ線による断面では、広視野用光源５２が発した光は導光板３に入射し、導光板３中を伝搬する。この点は前述の狭視野用光源５１の点灯時と同様である。広視野用光源５２が点灯した場合には、光源５２の照らす斜面４２の傾斜角が４５度と大きい点が狭視野の場合と異なる。傾斜角が４５度の斜面４２の効果について説明するために、先ず、導光板３中を−Ｘ方向に伝搬し、斜面４２に入射する光について考える。この光の斜面４２に対する入射角は４５度となり、臨界角４１．８度より大きいので、斜面４２に入射した光は導光板３外に出射せず全反射する。全反射後の進行方向はＺ軸方向である。
【００８６】
そのため、導光板の光出射面４３からはＺ軸と平行に出射し、円錐シート６に入射する。円錐体６４の頂角は７０度であるため、円錐体６４に入射するときの入射角度は５５度であり、円錐体６４に入射した後の光線の円錐体入射面の法線からの角度は３３度となる。この角度は円錐体の反対側の側面の傾斜角３５度より小さいため、円錐体６４の反対側の側面には到達せずに平板部６３に入射し、円錐シート６の前面から出射し、Ｚ軸から３４度傾斜した方向に進行する。なお、図８に示すように、円錐シート６に入射する際に、反対側の円錐体側面に入射した光は、−３４度の方向に進行する。円錐体６４はＸＹ平面での断面が円となる二次元状の形状を有するため、円錐シート６から出射する光は、＋Ｚ方向から３４度傾斜した方向に、同心円状に出射することになる。このように、Ｘ軸方向に導光板中を伝搬した光は、円錐シート６から大きな角度で同心円状に拡散する。なお、Ｘ軸方向のみならず、ＸＹ平面内を法線から９０度方向に伝搬する光であれば、同様の理論が成立する。
【００８７】
図９及び図１０は導光板３を伝搬する光において、臨界角で伝搬する光が斜面４２に到達した場合を示す断面図である。なお、図９及び図１０においては、図を簡略化するために、平坦面４０、斜面４１及び斜面４２は各一ヶ所のみ示されている。前述のように導光板３の臨界角は４１．８度であるため、斜面４２の法線方向から３．２度傾斜した角度で斜面４２に入射する。この角度は臨界角より小さいため、導光板３の外に光は出射するが、大部分の光は隣接する垂直面、即ち、斜面４２と平坦面４０との境界部から導光板３内へ再入射する。この垂直面に入射する角度は法線方向から４０．２度傾斜しており、垂直面に入射した後の角度は２５．５度となる。従って、この光が平坦面４０に到達するときの入射角度は６４．５度となるため、全反射して導光板３内を伝搬する。このように、斜面４２に到達したときの入射角度が臨界角よりも小さな光は、一度導光板３の外部に出射した上で導光板３中に再入射し、より大きな角度となって導光板３中を伝搬することになる。
【００８８】
図１０に示すように、この過程で、Ｚ軸方向からの角度が５５．６度になった光が、導光板３の光拡散面４４で全反射した後に斜面４２に到達すると、法線方向から３４．４度の角度で光出射面４３に入射し、Ｚ軸方向から５７．８度の角度で導光板３から出射する。導光板３から出射した光は、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２２．８度であり、円錐体入射後の光線の円錐体入射面の法線からの角度は７５度となる。その後、光は円錐体６４の反対側の側面に入射するが、この面に対する角度は面法線から５５度となるため全反射し、平板部６３を通過し、円錐シート６から出射する。
【００８９】
即ち、広視野用光源５２が発し導光板３を伝搬した光は、傾斜角４５度の斜面４２により様々な角度方向に進行し、更に円錐シート６で散乱されるため、広い角度範囲を照射することができる。
【００９０】
上述の如く、狭視野用光源５１から出射した光は、導光板３内を全反射しながら伝搬する間に斜面４１において反射することによりその角度が変えられ、導光板３から第１の方向に指向性を持った状態で出射する。第１の方向は、例えば、＋Ｚ方向に対して、−Ｘ方向に６０度程度傾斜した方向である。一方、広視野用光源５２から出射した光は、導光板３内を全反射しながら伝搬する間に斜面４２において反射することによりその角度が変えられ、導光板３から第２の方向に指向性を持った状態で出射する。第２の方向は、例えば、＋Ｚ方向に対して、＋Ｘ方向に２０度程度傾斜した方向である。そして、円錐シート６においては、第１の方向で入射した光はＸＹ平面内で均一化されると共に集光され、ほぼ＋Ｚ方向を中心とした比較的狭い角度範囲で出射される。一方、第２の方向で入射した光はＸＹ平面内で均一化されると共に拡光され、ほぼ＋Ｚ方向を中心とした比較的広い角度範囲で出射される。
【００９１】
このように、傾斜角が異なる二種類の斜面が形成された導光板の相対する二辺に設けられた光源を切り替えて点灯することにより、照射光の角度範囲を切り替え可能な光源装置を実現することができる。そして、光源装置１の円錐シート６から＋Ｚ方向に出射した光が、透過型液晶パネル７を透過することにより画像が付加される。これにより、携帯電話９の表示装置２に画像を表示することができる。このとき、狭視野用光源５１を点灯させれば、画像を視認できる角度範囲を狭くして、携帯電話９の使用者のみがその画像を視認でき、周囲の人間による覗き見を防止することができる。一方、広視野用光源５２を点灯させれば、画像を視認できる角度範囲を広くして、複数の視聴者がその画像を同時に視認することができる。
【００９２】
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１１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１１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方向になるように狭視野用光源として発光面５３を配置した。また、導光板３の＋Ｘ方向側のＹＺ平面に、入射方向が−Ｘ方向になるように広視野用光源として発光面５４を配置した。発光面５３及び５４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。
【００９３】
また、導光板３の−Ｚ方向側のＸＹ平面には、傾斜角が相互に異なる二種類の斜面４１、４２を形成した。傾斜角が小さい方の斜面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。同様に、傾斜角が大きい方の斜面４２は、−Ｘ方向から＋Ｚ方向に向かって４５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。夫々の斜面４１、４２について、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。
【００９４】
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。
【００９５】
先ず、狭視野用光源を点灯した場合の光度分布について説明する。図１２は、狭視野用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１３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１２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１４は、狭視野用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１５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１４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１６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１４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１２及び図１４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。
【００９６】
図１２及び図１３に示すように、導光板出射時の光度分布は、Ｚ軸から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。また、図１４乃至図１６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度以内に集光している。即ち、狭視野用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ることがわかる。
【００９７】
次に、広視野用光源を点灯した場合の光度分布について説明する。図１７は、広視野用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１８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１７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１９は、広視野用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。
【００９８】
図１７及び図１８に示すように、導光板出射時の光度分布は、Ｚ軸からＸ軸方向に＋２０度程度傾斜した方向にピークが発生する。但し、このピークは、図１２に示す狭視野用光源を点灯したときの＋６５度のピークよりはブロードである。また、Ｙ軸方向の傾斜角は０度から９０度の範囲で広く分布している。また、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軸方向ともに広い範囲に分布している。即ち、広視野用光源を点灯した場合には、光源装置の照射範囲は広い角度範囲に分布することがわかる。
【００９９】
以上のように、傾斜角が異なる二種類の斜面を有する導光板の相対する二辺に設けられた光源を点灯切替することにより、照射光の角度範囲が切替可能な光源装置を実現できることが、計算機シミュレーションによっても確認できた。
【０１００】
本発明の光源装置によれば、光源の点灯切替のみで照射光の角度範囲を切替できる。また、厚み方向には導光板と円錐シートを有するだけであり、円錐シートが導光板からの入射光角度分布によって集光作用と拡散作用を切り替えられるため、特に厚み方向に集光と拡散を切り替えるための特別な部材を設ける必要がなく、従来の切替装置と比較して薄型化が可能である。
【０１０１】
前述のように、狭視野用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るため、表示装置の視野角としては狭い角度範囲となり、狭視野角表示が実現される。また、広視野用光源を点灯した場合には、光源装置の照射範囲は広い角度範囲に分布するため、表示装置の視野角としては広い角度範囲となり、広視野角表示が実現される。以上により、本発明の表示装置によれば、光源の点灯切替のみで視野角を切り替えることができる。また、前述のように、光源装置の厚みは従来の切替装置と比較して薄型化が可能であるため、表示装置の厚みも薄型化が可能である。
【０１０２】
なお、導光板斜面の傾斜角は、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使用することができる。また、広視野用光源が照射する斜面４２は曲面で構成されていても良い。これにより、散乱方向をより多様にすることができ、照射範囲の均一性を向上できる。更に、導光板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、二種類の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良いし、斜面の傾斜角も導光板内で分布を有していても良い。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分布を均一にできる。更にまた、二種類の斜面は結合した形状であっても良い。
【０１０３】
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使用することができる。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、正三角形以外でも良いし、三角形の一辺がＹ軸と完全に平行でなくても良い。表示パネルと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、狭視野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良い。これにより、表示パネルとのモアレを防止することができる。更にまた、円錐体の形状は、Ｙ軸方向の長さよりもＸ軸方向の長さの方が長い形状としてもよい。これにより、狭視野光源点灯時のＸ軸方向の集光性を低下させ、画面の左右方向にのみ視野角切替効果を持たせることができる。
【０１０４】
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（Light Emitting Diode：発光ダイオード）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２２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２３に示すように、導光板のＺ方向を垂線とする面に二次元状パターン３２を形成しても良い。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。ＬＥＤは導光板の光入射面に複数個配置してもよいが、特に狭視野用光源を点灯した場合には、光源からの光は狭い角度範囲に集光して出射されるため、広視野用光源より光源の光量を低減することができる。即ち、狭視野用光源のＬＥＤの個数は、広視野用光源の個数より少なくすることができ、低コスト化が可能である。また、狭視野時は広視野時よりも電力消費を小さくできるため、低消費電力化が可能である。なお、広視野用光源を点灯した場合には狭視野用光源を消灯するものとして説明したが、必ずしも消灯が必須ではなく点灯していても良い。また、広視野用光源と狭視野用光源の光量を夫々独立に調整できる調整手段を設けてもよく、両方の光源の発光比率を変えて使用しても良い。
【０１０５】
また、広視野用光源をＬＥＤ等の点光源によって構成する場合には、導光板における広視野用光源側の光入射面において、ＬＥＤに対向する領域以外の領域が着色されていてもよい。着色する色彩はこの領域での光の反射を低減できれば特に限定されるものではないが、無彩色、特に黒色が好適に使用できる。これにより、狭視野用光源が点灯するときに、この狭視野用光源から出射した光が、導光板の広視野用光源側の光入射面において反射することを抑制できる。このような反射は、広視野用光源が消灯しているにもかかわらず、広視野用光源が点灯した場合と同様に作用するため、狭視野時の指向性を低下させる要因となる。従って、広視野用光源側の光入射面における反射を低減することにより、狭視野時の指向性をより一層向上できる。
【０１０６】
本発明の光源装置と組み合わせ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、特に視野角依存性の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。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。
【０１０７】
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、二つの光源を表示画面の上下に配置することができる。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。本実施形態の光源装置を使用すれば、表示画面の左右に光源を搭載する必要がないため、より好適である。携帯端末装置としては携帯電話のみならず、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant：個人用情報端末）、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ及びノート型パーソナルコンピュータ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、キャッシュディスペンサ及び自動販売機等の各種の固定型の端末装置に適用することができる。
【０１０８】
更に、本実施形態の光源装置を搭載した携帯端末装置は、広視野用光源と狭視野用光源の光量を夫々独立に調整できる調整手段を備えていてもよく、また、この調整手段により両方の光源の発光比率を設定可能であっても良い。これにより、使用者が使用環境に合わせて、最適の視野角を設定できる。更にまた、携帯端末装置が電池残量を検出する手段を備え、検出した電池残量に応じて光源５１及び５２の光量を夫々調整し、又は光源５１及び５２の点灯／非点灯を夫々切り換え、視野角を自動で変更できる制御手段を備えていても良い。
【０１０９】
次に、本実施形態の第１の変形例について説明する。本変形例に係る携帯端末装置は、電池残量検出手段（図示せず）を備えており、この電池残量検出手段が電池の電力残量を検出し、電力残量が所定量未満である場合には狭視野角表示に自動的に切り替えるものである。以下、この携帯端末装置の動作を説明する。図２４は、本変形例に係る携帯端末装置の動作を示すフローチャート図である。
【０１１０】
初期状態においては、使用者（観察者）は携帯端末装置の電源をオフにしている。そして、図２４のステップＳ１に示すように、携帯端末装置の電源がオンにされると、電池残量検出手段は電池の電力残量を検出し、残量が所定量以上であるか、所定量未満であるかを検出する。そして、検出結果が所定量以上である場合、ステップＳ２に示すように、視野角制御手段が、広視野角表示及び狭視野角表示を使用者が選択できる状態になる。これにより、使用者は使用環境に応じて、自らの意志で広視野角表示又は狭視野角表示を選択して使用できる。その後、ステップＳ１に戻る。一方、電池残量検出手段の検出結果が所定量未満である場合、ステップＳ３に示すように、視野角制御手段は表示を狭視野角表示に設定し、光源５１のみを点灯するようにする。その後、ステップＳ１に戻る。
【０１１１】
前述のように、本実施形態の光源装置では、狭視野角表示時には広視野角表示時よりも電力を低減できるため、本変形例の携帯端末装置は、電池残量が少なくなった場合には狭視野角表示に自動で変更することで消費電力を低減し、携帯端末装置の稼働時間を延長することができる。
【０１１２】
次に、本実施形態の第２の変形例について説明する。本変形例に係る携帯端末装置は、入力動作を検出する入力検出手段（図示せず）と、一定時間を計測するタイマー（図示せず）と、入力検出手段の検出結果に基づいて視野角を制御する視野角制御手段（図示せず）とを備えており、広視野角表示時において、タイマーが計測する一定時間の間に入力動作が検出されない場合は、表示を狭視野角表示に自動的に切り替えるものである。以下、この携帯端末装置の動作を説明する。図２５は、本変形例に係る携帯端末装置の動作を示すフローチャート図である。
【０１１３】
初期状態においては、使用者（観察者）は携帯端末装置の電源をオフにしている。そして、図２５のステップＳ１１に示すように、携帯端末装置の電源がオンにされると、携帯端末装置は使用者が広視野角表示を選択しているか、狭視野角表示を選択しているかを検出する。そして、検出結果が狭視野角表示である場合、ステップＳ１１に戻り、狭視野角表示を継続する。一方、検出結果が広視野角表示である場合、ステップＳ１２に進み、携帯端末装置はタイマーを起動させる。そして、タイマーが計測している一定時間中に、入力検出手段が携帯端末装置に入力動作が行われるかどうかを検出する。一定時間中に入力動作が検出された場合は、ステップＳ１３に示すように、視野角制御手段は使用者が選択した広視野角表示状態にする。即ち、広視野角表示を継続する。その後、ステップＳ１１に戻る。一方、ステップＳ１２において、一定時間中に入力動作が検出されなかった場合には、ステップＳ１４に示すように、視野角制御手段が携帯端末装置の表示を狭視野角表示に切り替えて、光源５１のみを点灯させる。その後、ステップＳ１１に戻る。
【０１１４】
これにより、本変形例に係る携帯端末装置は、入力待ち状態になった場合に、自動的に狭視野表示に切り替わることで消費電力を低減でき、携帯端末装置の稼働時間を延長できる。また、入力動作が検出されない場合に、ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４からなるループを繰り返すことにより、狭視野角表示に自動切り替え後、入力検出手段が入力動作を検出した場合には、自動的に広視野角表示に復帰することができる。
【０１１５】
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２６は本実施形態の光源装置を示す斜視図であり、図２７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２６乃至図２７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、即ち広視野用光源５２側に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。
【０１１６】
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及び５２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２８（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２８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。
【０１１７】
図２８（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。特に、広視野用光源を点灯した場合には、円錐シート６１に入射する光線の分布は、本発明の第１実施形態に示したように、１０度から７０度に分布するので、出射光を様々な方向に進行させることができ、結果としてより均一な照射が可能となる。
【０１１８】
上述の設計の妥当性を検討するため、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２９は、狭視野用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３０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２９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３１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２９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２９乃至図３１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度以内に集光している。
【０１１９】
また、図３２は、広視野用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３３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３２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３４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３２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３２乃至図３４に示すように、円錐シート出射時の輝度分布は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向ともに広い範囲に分布し、特定の方向への大きな偏りは発生せず、より均一な結果が得られている。
【０１２０】
以上のように、円錐シート上の円錐体を傾斜させることにより、特に広視野用光源を点灯した場合の照射範囲の均一性を向上することができる。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使用することができる。
【０１２１】
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３５は本実施形態の光源装置を示す斜視図である。図３５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、導光板３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。
【０１２２】
次に、上述の如く構成された本実施形態の光源装置１２の動作について説明する。図３６及び図３７は、図３５に示すＤ−Ｄ線による断面図であり、特に狭視野用光源が点灯した場合を示す光学モデル図である。狭視野用光源５１が発した光は導光板３に入射し導光板３内を伝搬するが、傾斜角４５度の斜面４２と平坦面４０との間の垂直部に入射した光線は、その一部が導光板３外に出射するものの、図３６に示すように、斜面４２から導光板３内に再入射し、導光板３内を再伝搬する。一方、一部の光線は垂直部から出射した後に、図３７に示すように、４５度斜面から導光板３内に再入射せず、反射板８に向かって進行する。この光線の一例としては、導光板３内をＺ軸から７０．５度傾斜した方向に伝搬し、垂直部に入射する光線が挙げられる。垂直部に入射する角度は１９．５度になり、垂直部から３０度の角度で出射する。反射板８には、反射板法線方向から６０度の角度で入射し、６０度方向に正反射する。導光板３に再入射する角度はＺ軸から６０度であり、導光板入射後の角度はＺ軸から３５．３度になる。この角度は導光板の全反射角より小さいため導光板３より出射し、その角度はＺ軸から６０度となる。即ち、導光板３から出射し反射板８で正反射した光線は、ＸＺ平面内においてＺ軸から大きな角度で指向性高く導光板より出射する。この結果、光源装置の光効率を向上させ、光源５１及び５２の出力を増加させずに、画面の光度を高めることができる。
【０１２３】
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３８乃至図４０は、狭視野用光源を点灯した場合の反射板上、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４１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４０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４２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４０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。
【０１２４】
図３９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。この理由として、図３８に示すように、反射板上の光度分布がやはりＺ軸から６５度方向に高い光度ピークを有することが挙げられる。前述のように、反射板上の光度分布は、そのまま導光板出射時の光度分布に加算されるが、反射板上の光度分布の指向性が高いために、導光板出射時の光度分布の指向性が低下しないと考えられる。また、図４１乃至図４２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、か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、２倍程度高くなっている。即ち、狭視野用光源を点灯した場合、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。
【０１２５】
次に、広視野用光源を点灯した場合の反射板上の光度分布、及び導光板出射時の光度分布を夫々図４３及び図４４に示す。また、円錐シート出射時の光度分布を図４５に示す。図４６及び図４７は、図４５に示す円錐シート出射時の光度分布において、夫々Ｘ軸、Ｙ軸方向の光度分布を示すグラフ図である。図４４に示すように、導光板出射時の光度分布は、本発明の第１実施形態と比較して、Ｚ軸から６０度付近の光度が高くなっている。この理由として、図４３に示すように、反射板上の光度分布がやはりＺ軸から６０度方向に高いピークを有することが挙げられる。この６０度方向に進行する光は、円錐シート出射後はほぼＺ軸方向に進行し、本発明の第１実施形態では比較的低い値である正面付近の光度を向上させる効果を発揮する。この結果、図４６乃至図４７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軸方向ともに広い範囲に分布し、特定の方向への大きな偏りは発生せず、特に本発明の第１実施形態と比較してもより均一な結果となっている。また、狭視野用光源点灯時と同様に、２倍程度の光度が得られている。
【０１２６】
以上のように、斜面を設けた導光板の面に反射板を設置することにより、夫々の光源を点灯した場合の光度を向上させることができ、特に狭視野用光源点灯時には高い指向性を保つことができる。また、広視野用光源点灯時には、より均一な輝度分布を実現できる。なお、本発明の反射板としては、反射率が低減された反射シートや指向性反射シート等を使用しても良い。本実施形態の光源装置１２における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態の光源装置１と同様である。
【０１２７】
次に、本発明の参考例について説明する。図４８は本参考例の光源装置を示す斜視図であり、図４９はその光源装置を用いた表示装置のＸＺ平面による断面図であり、図５０は本実施形態の光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。図４８及び図４９に示すように、本参考例に係る光源装置１３は、前述の第１の実施形態と比較して、円錐シート６（図１参照）が省略されている。図４９に示すように、本参考例に係る光源装置１３を用いた表示装置２１においては、導光板３の光出射面４３側に、透過型液晶パネル７が設けられている。また、図５０に示すように、この表示装置２１は、例えば、ＰＤＡ９１に搭載される。ＰＤＡ９１の横方向及び縦方向は、夫々光源装置のＸ軸方向及びＹ軸方向となるように配置されている。即ち、二つの光源は夫々表示画面の横方向に配置されている。なお、本参考例の光源装置１３においては、上記以外の構成は、前述の第１の実施形態の光源装置１と同様である。なお、前述の第３の実施形態と同様に、導光板３の背面側に反射板を設けても良い。
【０１２８】
本参考例においては、前述の第１の実施形態において説明した導光板３の作用により、光源５１及び５２を切り替えて点灯することにより、光の照射方向を一次元的に切り換えることができる。即ち、狭視野用光源５１を点灯させたときの光度分布は図１２に示すような分布となり、広視野用光源５２を点灯させたときの光度分布は図１７に示すような分布となる。
【０１２９】
本参考例においては、照射光の出射方向を切替可能な光源装置を、少ない部材で低コストに実現できる。本参考例では、二つの光源を画面の左右両側に配置することになるが、画面の左右両側に光源配置用のスペースを容易に確保できる携帯端末装置、例えば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であれば、本参考例の表示装置を搭載することができる。しかしながら、本参考例においては、光の照射方向が正面、即ち、＋Ｚ方向を含む方向にはならず、切替効果も一次元的であり、角度範囲の大きさを変化させる効果がほとんど得られないという問題点がある。
【０１３０】
次に、本発明の第４の実施形態に係る光源装置について説明する。図５１は本実施形態の光源装置を示す斜視図であり、図５２はその光源装置を用いた表示装置のＸＺ平面による断面図であり、図５３は本実施形態の光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。図５１及び図５２に示すように、本実施形態の光源装置１４においては、前述の参考例に係る光源装置と比較して、導光板３の＋Ｚ方向側に、プリズムシート６２が設けられている点が異なっている。即ち、本実施形態は、前述の第１の実施形態において、円錐シート６（図１）の替わりにプリズムシート６２を設けた例である。プリズムシート６２は、平板部６３と、この平板部６３の導光板３に対向する面上に形成された複数の一次元プリズム体６５から構成されている。一次元プリズム体６５は、その稜線がＹ軸方向に延び、−Ｚ方向に突出したプリズム体であり、この一次元プリズム体６５がＸ軸方向に沿って複数個配列されている。一次元プリズム体６５の頂角は、前述の第１の実施形態における円錐シート６の円錐体６４の頂角と同様、例えば７０度に設定されている。また、一次元プリズム体６５の突出方向、即ち、一次元プリズム体６５の側面を２等分する面に平行で且つＹ軸方向に直交する方向は、Ｚ軸方向と一致する。
【０１３１】
また、図５２に示すように、本実施形態に係る表示装置２２においては、前述の光源装置１４と、透過型液晶パネル７が設けられている、本実施形態に係る表示装置の上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１３２】
更に、図５３に示すように、この表示装置２２は、例えば、ＰＤＡ９１に搭載されている。ＰＤＡ９１の横方向及び縦方向は、夫々光源装置のＸ軸方向及びＹ軸方向となるように配置されている。即ち、二つの光源は夫々表示画面の横方向に配置されている。
【０１３３】
本実施形態によれば、前述の第１実施形態において説明した動作と同様な動作により、Ｘ軸方向の照射角度範囲を変更することができる。これにより、携帯端末装置の横方向（左右方向）に照射光の角度範囲を変更可能な光源装置を実現できる。なお、本実施形態においては、携帯端末装置の上下方向には角度範囲を切り換えることができないが、実際の携帯端末装置の使用状況においては、照射光の角度範囲を左右方向に切り換えられるだけで、覗き見防止効果と複数の視聴者による同時視認効果とを両立させることができることが多い。また、本実施形態によれば、前述の参考例と比較して、照射方向を正面中心とすることができる。一次元プリズム体が形成されたプリズムシートは、二次元構造が形成された円錐シートよりも安価に製造できるため、光源装置を低コスト化できる。
【０１３４】
本実施形態においては、前述の参考例と同様に、二つの光源を画面両側に配置する必要があるため、画面の左右両側に光源配置用のスペースを容易に確保できる携帯端末装置、例えば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に好適に使用できる。また、前述の第３の実施形態と同様に、導光板３の光拡散面４４側に反射板を設けても良い。
【０１３５】
次に、本発明の第５の実施形態に係る光源装置について説明する。図５４は本実施形態の光源装置を示す斜視図であり、図５５はその光源装置を用いた表示装置のＸＺ平面による断面図であり、図５６は本実施形態の光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。図５４及び図５５に示すように、本実施形態の光源装置１５は、前述の第４の実施形態に係る光源装置１４（図５１参照）と比較して、狭視野用の光源５１と導光板３との間に、ルーバ構造体８１が設けられている点が異なっている。ルーバ構造体８１は例えば、ＸＺ平面に平行に配置された複数枚の板材が、Ｙ軸方向に沿って配列されたものであり、光源５１から出射した光に関して、Ｘ軸方向に対する指向性を高めるものである。ルーバ構造体８１の具体例としては、例えばルーバフィルムを用いることができる。
【０１３６】
図５５に示すように、本第５実施形態に係る光源装置１５を用いた表示装置２３においては、透過型液晶パネル７が設けられている。また、図５６に示すように、この表示装置２３は、例えば、携帯電話９に搭載される。携帯電話９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、二つの光源は夫々表示画面の上下方向に配置されている。
【０１３７】
本実施形態においては、携帯端末機器の上下方向となるＸ方向の照射光の角度範囲の切り替えは、前述の第２の実施形態において説明したように、光源５１及び５２を切り換えて点灯することにより、二種類の斜面４１及び４２とプリズムシート６２の光学的効果の違いを利用して実現する。また、携帯端末機器の横方向となるＹ方向の照射角度範囲の切り替えは、光源５１及び５２の点灯切り換えにより、光源からの光がルーバ構造体８１を通過するか否かによって異なる指向性が生じる効果を利用して実現する。即ち、狭視野用光源５１を点灯した場合、光源５１から出射した光はルーバ構造体８１によりＸ方向に指向性が高められた後、導光板３に入射する。導光板３及びプリズムシート６２は、夫々の構造がＹ方向に連続配置した一次元構造であるため、Ｙ軸方向への拡散効果はない。結果として、Ｘ方向とＹ方向に指向性を高めることができる。一方、広視野用光源５２を点灯した場合は、この光源５２から出射した光はルーバ構造体６２を介さずに導光板３にそのまま入射するため、ＸＹ平面内に拡散する。この結果、光源装置はＸ軸方向及びＹ軸方向の双方に関して広い範囲を照射できる。このように、本実施形態によれば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に二次元的に照射光の角度範囲を可変可能な光源装置を実現できる。
【０１３８】
本実施形態では、全ての部材を一次元構造により実現した上で二次元的に照射光角度範囲を切り替えることができるため、高性能の光源装置を低コストで実現できる。また、ルーバ構造体は狭視野用光源と導光板との間に配置されるため、光源装置の厚さを増大させることがない。更に、狭視野用光源が発した光線の一部はルーバ構造体により吸収され効率が低下するものの、狭視野用光源点灯時には光は狭い範囲に集光されるため、効率低下の影響は小さい。一方で、広視野用光源点灯時には光は広い範囲を照射するため効率が重要であるが、広視野用光源と導光板との間にはルーバ構造体が存在しないため、効率は低下しない。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るが、二つの光源を表示画面の上下に配置できるため、本発明の第１実施形態と同様、特に携帯電話に好適に使用できる。
【０１３９】
なお、狭視野用光源としてＬＥＤ等の点光源を使用する場合には、図５７に示すように、点光源を線光源化するための拡散導光板８２を、狭視野用光源５１とルーバ構造体８１との間に設置しても良い。これにより、点光源の位置に起因した明るさのむらを低減できる。また、本実施形態においても、前述の第３の実施形態と同様に、導光板３における光拡散面４４に対向するように、反射板を配置しても良い。本実施形態の光源装置１５における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態の光源装置１と同様である。
【０１４０】
次に、本発明の第６の実施形態に係る光源装置について説明する。図５８は本実施形態の光源装置を示す斜視図であり、図５９はその光源装置を用いた表示装置のＸＺ平面による断面図であり、図６０は本実施形態の光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。図５８及び図５９に示すように、本実施形態の光源装置１６は、前述の第４の実施形態に係る光源装置と比較して、狭視野用光源５１がＬＥＤ等の点光源であり、光源５１の光路上にガイドロッド８３が設けられている点が異なっている。
【０１４１】
光源５１は、導光板３から見て−Ｘ方向の側部における−Ｙ方向側の位置に配置されており、＋Ｙ方向に向けて光を出射するようになっている。そして、ガイドロッド８３は例えば、光源５１が光を照射する位置、即ち、光源５１から見て＋Ｙ方向に配置されたガイドロッド導光板８４と、このガイドロッド導光板８４から見て＋Ｘ方向、即ち、ガイドロッド導光板８４と導光板３との間に配置された一次元プリズム構造部材８５により構成されている。ガイドロッド導光板８４においては、−Ｘ方向側のＹＺ面にＹ軸方向に対する傾斜角が６度の斜面が複数ヶ所形成されており、この複数ヶ所の斜面がＹ軸方向に沿って配列されている。そして、この斜面が光源５１から出射した光に照射されるようになっている。また、一次元プリズム構造部材８５においては、ガイドロッド導光板８４に向かって−Ｘ方向に突出しその稜線がＺ軸方向に延びるプリズムが複数個、Ｙ軸方向に配列されている。
【０１４２】
図５９に示すように、本第６の実施形態に係る光源装置１６を用いた表示装置２４においては、透過型液晶パネル７が設けられている。また、図６０に示すように、この表示装置２４は、例えば、携帯電話９に搭載される。携帯電話９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、二つの光源は夫々表示画面の上下方向に配置されている。
【０１４３】
ガイドロッド８３の基本原理は、本発明の第１の実施形態において説明した狭視野用光源点灯時における高指向性化の原理と同じである。即ち、狭視野用光源５１からの光は、ガイドロッド導光板８４に入射し、全反射を繰り返しつつガイドロッド導光板８４内を伝搬するが、この伝搬中に傾斜角６度の斜面に入射した場合には、Ｘ軸方向に６０度傾斜した方向に強い指向性を持った状態でガイドロッド導光板８４より出射する。出射した光線は一次元プリズム構造部材８５に入射するが、プリズム構造により進行方向を変えられ、ほぼＸ軸方向に向かって強い指向性を有した状態で導光板３に入射する。これにより、狭視野用光源５１からの光は、Ｘ方向に強い指向性を有することになる。導光板３及びプリズムシート６２は、夫々の構造がＹ方向に連続配置した一次元構造であるため、Ｙ方向への拡散効果はない。結果として、Ｘ方向とＹ方向に指向性を高めることができる。広視野用光源５２を点灯した場合は、光の経路にガイドロッドが介在しないため、光源からの光はそのまま導光板３に入射し、本発明の第１実施形態で説明したようにＸＹ平面内に拡散する。この結果、光源装置はＸ方向とＹ方向で広い範囲を照射できる。このように、円錐シートを使用することなく、Ｘ方向とＹ方向に二次元的に照射光の角度範囲を可変可能な光源装置を実現できる。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１４４】
本実施形態では、全ての部材を一次元構造により実現した上で、二次元的に照射光角度範囲を切替できるため、高性能の光源装置を低コストで実現できる。また、前述の第５の実施形態に記載のルーバ構造体を有しないため、ルーバ構造体に起因する効率の低下は発生しない。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るが、二つの光源を表示画面の上下に配置できるため、本発明の第１実施形態と同様、特に携帯電話に好適に使用できる。特にガイドロッド導光板はＸ軸方向の厚みを小さくできるため、光源装置のＸ方向の大きさをコンパクトにできる。
【０１４５】
なお、本発明の第３実施形態と同様に、導光板３の光拡散面４４に対向する位置に反射板が設置されていても良い。また、ガイドロッド導光板８４の斜面を形成した面に対向するように、反射板を設けても良い。更に、一次元プリズム構造部材８５は、導光板３の狭視野用光源の光線入射側面に一体形成されていても良い。これにより、構成部品点数を少なくできるため、一層の低コスト化が可能になる。更にまた、本発明の第２実施形態と同様に、一次元プリズム構造部材のプリズム部分の突出方向が傾斜していても良い。更にまた、ガイドロッド８３の形態は本例に限定されるものではなく、指向性を高める効果を有する導光板であれば同様に使用可能である。更にまた、本発明の第４の実施形態と組み合わせてもよい。
【０１４６】
次に、本発明の第７の実施形態に係る光源装置について説明する。図６１は本実施形態の光源装置を示す斜視図であり、図６２は本実施形態に係る光源装置を搭載した表示装置のＸＺ平面による断面図であり、図６３は本実施形態に係る光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。
【０１４７】
図６１及び図６２に示すように、本実施形態の光源装置１７は、前述の第３の実施形態に係る光源装置１２（図３５参照）と比較して、導光板３の替わりに導光板３０１が設けられており、円錐シート６１の替わりに出射光制御シート６６０が設けられている。出射光制御シート６６０における導光板３０１側の面には、凸部６７０が形成されている。凸部６７０の形状は、球体又は楕円球体の一部を含む形状であり、その頂部６７０ｂは、導光板３０１の光出射面４３１と光学的に密着している。また、凸部６７０の頂部６７０ｂから裾にかけての側面は、導光板３０１の光出射面４３１から出射され頂部６７０ｂを通して凸部６７０内に入射した光を正面方向（＋Ｚ方向）に向けて反射する反射面６７０ａとなっている。ＸＹ平面で反射面６７０ａを切断したときの断面形状は円形をなしている。導光板３０１の光拡散面４４１には、広視野用光源５２から出射され導光板３０１の内部を−Ｘ方向に伝搬してきた光が照射される方向に傾斜した斜面４２のみが形成されており、斜面４１（図３５参照）は形成されていない。なお、導光板３０１及び出射光制御シート６６０により、光ユニットが構成されている。
【０１４８】
図６２に示すように、本第７実施形態に係る光源装置１７を用いた表示装置２５においては、光源装置１７の光出射面側に配置された透過型液晶パネル７が設けられている。また、図６３に示すように、この表示装置２５は、例えば、携帯電話９に搭載される。携帯電話９においては、表示装置２５は、携帯電話９の表示画面の横方向及び縦方向が夫々光源装置１７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、２つの光源５１及び５２は、夫々携帯電話９の表示画面の上下側に配置されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第３の実施形態と同様である。
【０１４９】
次に、上述の如く構成された本実施形態の光源装置１７の動作について説明する。図６４は狭視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図であり、図６５は狭視野用光源点灯時における凸部近傍の光の挙動を示す一部拡大断面図であり、図６６は凸部を示す斜視図であり、図６７は広視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図である。
【０１５０】
先ず、狭視野用光源が点灯した場合について説明する。図６４に示すように、狭視野用光源５１が発した光は導光板３０１に入射し導光板３０１内を伝搬する。導光板３０１内を伝搬する光が、光出射面４３１における出射光制御シート６６０の凸部６７０の頂部６７０ｂに接していない領域に照射された場合は、光出射面４３１において全反射して、引き続き導光板３０１内を伝搬する。一方、図６４及び図６５に示すように、導光板３０１内を伝搬する光が、光出射面４３１における頂部６７０ｂに接している領域に照射されると、この光は頂部６７０ｂを介して凸部６７０内に導入され、凸部６７０の内面である反射面６７０ａで反射されて、＋Ｚ方向に近い方向に出射する。反射面６７０ａにおける反射は、前述の第１の実施形態における円錐体の内面での反射と同様に、凸部６７０と大気との間の屈折率の違いを利用した全反射である。
【０１５１】
このとき、図６６に示すように、凸部６７０の反射面６７０ａは曲面となっており、ＸＹ平面による断面形状が円弧状となっているため、反射面６７０ａは、光源５１における相互に離隔した位置から出射された光線を、略同一の方向、即ち、＋Ｚ方向に向けて反射することができる。
【０１５２】
なお、前述の第３の実施形態と同様に、導光板３０１の光拡散面４４１における斜面４２と平坦面４０との間の垂直部に入射した光線は、その一部が導光板外に出射するものの、斜面４２から導光板内に再入射し、導光板内を再伝搬する。一方、垂直部に入射した光線の残部は、垂直部から導光板外に出射した後に、斜面４２から導光板内に再入射せず、反射板８に向かって進行するが、反射板８で反射された後、再び導光板３０１に入射し、導光板３０１内を伝搬することになる。このようにして、狭視野用光源５１が点灯した際の光源装置の出射特性は、正面方向に強い指向性を有し、照射範囲が狭い角度範囲に限定されることになる。
【０１５３】
次に、広視野用光源が点灯した場合について説明する。図６７に示すように、広視野用光源５２が発した光は導光板３０１に入射し、導光板３０１中を伝搬する。この点は前述の狭視野用光源５１の点灯時と同様である。但し、広視野用光源５２が点灯した場合には、狭視野用光源５１が点灯した場合と比較して、傾斜角が４５度と大きい斜面４２を光源５２が照らす点が異なる。前述の第１の実施形態と同様に、導光板３０１内に入射した光は、導光板３０１中を−Ｘ方向に伝搬し、斜面４２に照射され、斜面４２において全反射する。全反射後の進行方向は略＋Ｚ方向である。このとき、斜面４２に照射された光は、斜面４２から導光板３０１の外部には出射しない。
【０１５４】
導光板３０１から＋Ｚ方向に出射した光は、出射光制御シート６６０に入射する。このとき、この光は凸部６７０の反射面６７０ａにおいて屈折し、様々な方向に散乱される。このようにして、広視野用光源が点灯した際の光源装置の出射特性は、広い角度範囲を照射するものとなる。
【０１５５】
このように、本実施形態においては、光源を切り替えて点灯することにより、照射光の角度範囲を切り替え可能な光源装置を実現することができる。そして、光源装置１７の出射光制御シート６６０から出射した光が、透過型液晶パネル７を透過することにより画像が付加される。これにより、携帯電話９の表示装置２５に画像を表示することができる。このとき、狭視野用光源５１を点灯させれば、画像を視認できる角度範囲を狭くして、携帯電話９の使用者のみがその画像を視認でき、周囲の人間による覗き見を防止することができる。一方、広視野用光源５２を点灯させれば、画像を視認できる角度範囲を広くして、複数の視聴者がその画像を同時に視認することができる。
【０１５６】
また、本実施形態においては、出射光制御シート６６０の凸部６７０の頂部６７０ｂを導光板３０１の出射面４３１に密着させることにより、出射光制御シート６６０と導光板３０１間の隙間がなくなり、光源装置を薄型化できる。
【０１５７】
なお、斜面４２と平坦面４０との間の垂直部、即ち、斜面４２に隣接する垂直部は、着色されていてもよい。着色する色彩は垂直部での光の透過及び反射を低減できれば特に限定されるものではないが、無彩色、特に黒色が好適に使用できる。これにより、垂直部に起因する迷光を低減でき、狭視野用光源を点灯したときの光の指向性をより一層向上させることができる。
【０１５８】
次に、本発明の第８の実施形態に係る光源装置について説明する。図６８は本実施形態の光源装置を示す斜視図である。本実施形態の光源装置１８は、前述の第７の実施形態に係る光源装置と比較して、狭視野用光源５１がＬＥＤ等の点光源であり、導光板３０１の広視野用光源５２が配置された面に相対する面の角部に配置されている点が異なっている。本実施形態では、導光板３０１の広視野用光源５２が設置された面と相対する面の角部に夫々１個ずつ、合計２個のＬＥＤが配置されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第７の実施形態と同様である。
【０１５９】
次に、上述の如く構成された本実施形態の光源装置１８の動作について説明する。先ず、狭視野用光源が点灯した場合の動作について説明する。導光板３０１の角部に配置された狭視野用光源５１が発した光は導光板３０１に入射し導光板３０１内を伝搬する。このとき、狭視野用光源５１はＬＥＤであるため、出射光の角度範囲に広がりがあり、導光板３０１内をＸＹ平面内で二次元状に伝搬する。導光板３０１内を伝搬してきた光は、前述の第７の実施形態と同様に、出射光制御シート６６０の凸部６７０の密着部から凸部内に進行し、凸部６７０の内面で反射され、＋Ｚ方向に近い方向に出射する。このとき、出射光制御シート６６０の凸部は、断面形状の一部を円弧状としているため、導光板３０１の側面に互いに離間して配置された複数の光源の異なる方向からの光に対しても同じ反射機能をもつ。このようにして、狭視野用光源が点灯した際の光源装置の出射特性は、正面方向に強い指向性を有し、照射範囲が狭い角度範囲に限定されることになる。
【０１６０】
次に広視野用光源が点灯した場合の動作であるが、これは前述の第７の実施形態と全く同様である。このように、光源を切り替えて点灯することにより、照射光の角度範囲を切り替え可能な光源装置を実現することができる。
【０１６１】
本実施形態においては、狭視野用光源を導光板の角部に配置しているために、点光源を線光源化する必要がない。また、導光板の側面に点光源を配置した場合と比較して、光源装置の出射面内の均一性を向上できる。
【０１６２】
次に、本発明の第９の実施形態に係る光源装置について説明する。図６９は本発明の第９の実施形態に係る光源装置を示すＸＺ平面による断面図である。本実施形態の光源装置１９は、前述の第７の実施形態に係る光源装置と比較して、出射光制御シート６６１の凸部６７１の形状が異なっている。また、導光板３０２には、前述の第７の実施形態のように斜面４２（図６１参照）は設けられておらず、単なる平面となっている。更に、導光板３０２の光拡散面４４１側に反射シートは設けられていない。なお、導光板３０２及び出射光制御シート６６１により、光ユニットが構成されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第７の実施形態と同様である。
【０１６３】
図６９に示すように、本実施形態の出射光制御シート６６１の凸部６７１の形状は、凸部の頂部６７１ｂを含むＸＺ平面で凸部６７１を切断した場合の断面が、＋Ｘ側は、前述の第７の実施形態と同様に、下に凸の曲面から構成された反射面６７１ａとなっており、光源５１から出射した光に対して集光作用を持つ。一方、−Ｘ側は、前述の第７の実施形態とは異なり、上に凸の曲面から構成された散乱面６７１ｃとなっており、光源５２から出射した光に対して散乱作用を持つ。
【０１６４】
次に、上述の如く構成された本実施形態の光源装置１９の動作について説明する。図７０は狭視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図であり、図７１は広視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図である。図７０に示すように、狭視野用光源が点灯した場合の動作は、基本的に前述の第７の実施形態と同様である。但し、本実施形態の導光板３０２には斜面が形成されていないため、導光板３０２の光拡散面４４１からは、基本的に光が出射しない。このため、光拡散面４４１の−Ｚ方向側に反射シートを設ける必要がない。
【０１６５】
次に、広視野用光源が点灯した場合の動作について説明する。図７１に示すように、広視野用光源５２が発した光は導光板３０２に入射し導光板３０２内を−Ｘ方向に伝搬する。導光板３０２内を伝搬する光が、光出射面４３１における凸部６７１の頂部６７０ｂに接していない領域に照射されると、この光は光出射面４３１において全反射され、再び導光板３０１内を伝搬する。一方、導光板３０１内を伝搬する光が、光出射面４３１における頂部６７１ｂに接している領域に照射されると、この頂部６７１ｂを介して凸部６７１内に進行し、凸部６７１の内面の散乱面６７１ｃに照射され、この散乱面６７１ｃにおいて反射されることにより、散乱される。即ち、広視野用光源５２から発した光は、手前側に凸の曲面を照射することになり、この曲面により様々な方向に散乱される。これにより、広視野用光源が点灯した際の光源装置の出射特性は、広い角度範囲を照射するものとなる。
【０１６６】
本実施形態では、光源を切り替えて点灯した際に、夫々の光源が照射する出射光制御シートの凸部側面の形状を相互に異ならせることにより、出射光の角度範囲を切り替えることができる。この結果、広視野用光源点灯時の散乱特性をより自由に設定できる。
【０１６７】
なお、本実施形態の光源装置においては、導光板に狭視野用光源及び広視野用光源が照射する斜面が形成されておらず、また反射シートが設けられていない例を説明したが、本実施形態の特徴である非対称な形状を持つ凸部と、斜面が形成された導光板及び反射シートとを、適宜組み合わせて使用することもできる。特に、導光板に広視野用光源が照射する斜面を形成すると、広視野用光源点灯時の導光板からの光取り出し効率を向上させることができ、輝度を向上できる。
【０１６８】
次に、本発明の第１０の実施形態に係る光源装置について説明する。図７２は本発明の第１０の実施形態に係る光源装置を示すＸＺ平面による断面図である。本実施形態の光源装置１９１は、前述の第９の実施形態に係る光源装置と比較して、出射光制御シート６６１（図６９参照）の替わりに出射光制御シート６６２が設けられており、出射光制御シート６６２の凸部６７２の散乱面６７２ｃが粗面により構成されている点が異なっている。なお、導光板３０２及び出射光制御シート６６２により、光ユニットが構成されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第９の実施形態と同様である。
【０１６９】
図７２に示すように、本実施形態の出射光制御シート６６２の凸部６７２の形状は、頂部６７２ｂを含むＸＺ平面で凸部６７２を切断したときの断面が、＋Ｘ側と−Ｘ側とで相互に異なっている。＋Ｘ側は、前述の第９の実施形態と同様に集光作用がある下に凸の曲面から構成された反射面６７２ａとなっている。一方、−Ｘ側は、第９の実施形態とは異なり、粗面により構成された散乱面６７２ｃとなっている。
【０１７０】
次に、上述の如く構成された本実施形態の光源装置１９１の動作について説明する。図７３は狭視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図であり、図７４は広視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図である。図７３に示すように、狭視野用光源５１が点灯した場合の動作は、前述の第９実施形態と同様である。
【０１７１】
次に、広視野用光源５２が点灯した場合の動作について説明する。図７４に示すように、広視野用光源５２が発した光は導光板３０２に入射し、導光板３０２内を−Ｘ方向に伝搬する。導光板３０２内を伝搬してきた光は、出射光制御シート６６２の凸部６７２の密着部６７２ｂから凸部６７２内に進行し、凸部６７２の内面の散乱面６７２ｃに照射され、この散乱面６７２ｃにおいて反射されることにより、散乱される。即ち、広視野用光源５２から発した光は粗面を照射することになり、この粗面により光は様々な方向に散乱される。これにより、広視野用光源が点灯した際の光源装置の出射特性は、広い角度範囲を照射するものとなる。
【０１７２】
なお、上述の第１乃至第１０の実施形態は、相互に組み合わせることが可能である。例えば、第２乃至第８の実施形態において、斜面４２の配列周期を導光板内において不均一にしてもよく、斜面４２を曲面により形成してもよく、光源５１及び／又は光源５２を点光源により形成し、導光板における点光源から光が入射する部分に拡散パターンを形成してもよい。また、第２乃至第１０の実施形態において、光源５１の光量を光源５２の光量よりも小さくしてもよい。この場合、光源５１を１個又は複数個のＬＥＤ等の点光源により構成し、光源５２を複数個のＬＥＤ等の点光源により構成し、光源５１を構成する点光源の数を、光源５２を構成する点光源の数よりも少なくしてもよい。
【０１７３】
更に、第２乃至第１０の実施形態に係る携帯端末装置において、光源５１及び５２の光量を相互に独立に調整する調整手段を設けてもよい。更にまた、第７乃至第１０の実施形態に第１の実施形態の第１の変形例を組み合わせて、携帯端末装置の電池の残量が所定値未満である場合に、強制的に光源５１のみを点灯させて狭視野角表示とするようにしてもよい。更にまた、第７乃至第１０の実施形態に第１の実施形態の第２の変形例を組み合わせて、入力動作が一定時間行われなかったときに、自動的に狭視野角表示とするようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
本発明は、携帯電話、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ及びノート型パーソナルコンピュータ等の携帯端末装置、並びにキャッシュディスペンサ及び自動販売機等の固定型端末装置の表示装置に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明の第１の実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光源装置を搭載した表示装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。
【図４】狭視野用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】図４に示すＡ−Ａ線による断面の光学モデル図である。
【図６】図４に示すＢ−Ｂ線による断面の光学モデル図である。
【図７】広視野用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８】図７に示すＣ−Ｃ線による断面の光学モデル図である。
【図９】導光板中を伝搬する光の挙動を示す光学モデル図である。
【図１０】導光板中を伝搬する光の挙動を示す光学モデル図である。
【図１１】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。
【図１２】本発明の第１の実施形態において、狭視野用光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に導光板出射時の光度分布を示す。
【図１３】本発明の第１の実施形態において、狭視野用光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に導光板出射時の光度分布においてＸ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態において、狭視野用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。
【図１５】本発明の第１の実施形態において、狭視野用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においてＸ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態において、狭視野用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においてＹ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態において、広視野用光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に導光板出射時の光度分布を示す。
【図１８】本発明の第１の実施形態において、広視野用光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に導光板出射時の光度分布においてＸ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図１９】本発明の第１の実施形態において、広視野用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。
【図２０】本発明の第１の実施形態において、広視野用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においてＸ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図２１】本発明の第１の実施形態において、広視野用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においてＹ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図２２】導光板の光入射面に拡散パターンを設けた場合の斜視図である。
【図２３】導光板のＺ軸方向を垂線とする面に二次元状のパターンを設けた場合の斜視図である。
【図２４】第１の実施形態の第１の変形例に係る携帯端末装置の動作を示すフローチャート図である。
【図２５】第１の実施形態の第２の変形例に係る携帯端末装置の動作を示すフローチャート図である。
【図２６】本発明の第２の実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図２７】本発明の第２の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２８】（ａ）乃至（ｇ）は、傾斜角が１０度の円錐体を備えた円錐シート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２９】本発明の第２の実施形態において、狭視野用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。
【図３０】本発明の第２の実施形態において、狭視野用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においてＸ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図３１】本発明の第２の実施形態において、狭視野用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においてＹ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図３２】本発明の第２の実施形態において、広視野用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。
【図３３】本発明の第２の実施形態において、広視野用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においてＸ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図３４】本発明の第２の実施形態において、広視野用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においてＹ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図３５】本発明の第３の実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図３６】図３５に示すＤ−Ｄ線による断面図であり、特に狭視野用光源が点灯した場合に傾斜角４５度の斜面から導光板外に出射し、導光板内に再入射する光を示す光学モデル図である。
【図３７】図３５に示すＥ−Ｅ線による断面図であり、特に狭視野用光源が点灯した場合に傾斜角４５度の斜面から導光板外に出射し、反射板で反射した後に導光板内に再入射する光を示す光学モデル図である。
【図３８】本発明の第３の実施形態において、狭視野用光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に反射板上の光度分布を示す。
【図３９】本発明の第３の実施形態において、狭視野用光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に導光板出射時の光度分布を示す。
【図４０】本発明の第３の実施形態において、狭視野用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。
【図４１】本発明の第３の実施形態において、狭視野用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においてＸ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図４２】本発明の第３の実施形態において、狭視野用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においてＹ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図４３】本発明の第３の実施形態において、広視野用光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に反射板上の光度分布を示す。
【図４４】本発明の第３の実施形態において、広視野用光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に導光板出射時の光度分布を示す。
【図４５】本発明の第３の実施形態において、広視野用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。
【図４６】本発明の第３の実施形態において、広視野用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においてＸ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図４７】本発明の第３の実施形態において、広視野用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においてＹ軸方向の光度分布を示したグラフ図である。
【図４８】本発明の参考例に係る光源装置を示す斜視図である。
【図４９】本参考例に係る光源装置を搭載した表示装置のＸＺ平面による断面図である。
【図５０】本参考例に係る光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。
【図５１】本発明の第４の実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図５２】本発明の第４の実施形態に係る光源装置を搭載した表示装置のＸＺ平面による断面図である。
【図５３】本発明の第４の実施形態に係る光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。
【図５４】本発明の第５の実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図５５】本発明の第５の実施形態に係る光源装置を搭載した表示装置のＸＺ平面による断面図である。
【図５６】本発明の第５の実施形態に係る光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。
【図５７】点光源を線光源化するための拡散導光板を、狭視野用光源とルーバ構造体との間に設置した場合の斜視図である。
【図５８】本発明の第６の実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図５９】本発明の第６の実施形態に係る光源装置を搭載した表示装置のＸＺ平面による断面図である。
【図６０】本発明の第６の実施形態に係る光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。
【図６１】本発明の第７の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図６２】この光源装置を搭載した表示装置を示すＸＺ平面による断面図である。
【図６３】この光源装置を用いた表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。
【図６４】本発明の第７の実施形態において、狭視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図である。
【図６５】狭視野用光源点灯時における凸部近傍の光の挙動を示す一部拡大断面図である。
【図６６】凸部を示す斜視図である。
【図６７】本発明の第７の実施形態において、広視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図である。
【図６８】本発明の第８の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図６９】本発明の第９の実施形態に係る光源装置を示すＸＺ平面による断面図である。
【図７０】本発明の第９の実施形態において、狭視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図である。
【図７１】本発明の第９の実施形態において、広視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図である。
【図７２】本発明の第１０の実施形態に係る光源装置を示すＸＺ平面による断面図である。
【図７３】本発明の第１０の実施形態において、狭視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図である。
【図７４】本発明の第１０の実施形態において、広視野用光源点灯時の光の挙動を示す光学モデル図である。
【図７５】特許文献１に記載の視野角制御型表示装置を示す斜視図である。
【図７６】（ａ）及び（ｂ）は、特許文献２に記載の視野角制御型表示装置を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示す。
【図７７】特許文献３に記載の視野角制御型表示装置を示す断面図である。
【図７８】特許文献４に記載の視野角制御型表示装置を示す断面図である。
【図７９】特許文献５に記載の視野角制御型表示装置を示す断面図である。
【図８０】特許文献５に記載の視野角制御型表示装置における拡散導光板を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１７６】
１、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、１９１；光源装置
２、２１、２２、２３、２４、２５；表示装置
３、３０１、３０２；導光板
３１；拡散パターン
３２；二次元状パターン
４０；平坦面
４１、４２；斜面
４３、４３１；光出射面
４４、４４１；光拡散面
５１、５２；光源
５３；狭視野用発光面
５４；広視野用発光面
５５；受光面
６、６１；円錐シート
６２；プリズムシート
６３；平板部
６４；円錐体
６５；一次元プリズム体
６６０、６６１、６６２；出射光制御シート
６７０、６７１、６７２；凸部
６７０ａ、６７１ａ、６７２ａ；反射面
６７０ｂ、６７１ｂ、６７２ｂ；頂部
６７１ｃ、６７２ｃ；散乱面
７；透過型液晶パネル
８；反射板
８１；ルーバ構造体
８２；拡散導光板
８３；ガイドロッド
８４；ガイドロッド導光板
８５；一次元プリズム構造部材
９；携帯電話
９１；ＰＤＡ
１１０１；面光源
１１０２；光シャッター板
１１０３；光路制御板
１１０４；透過型表示装置
１１０５；光シャッター用第１の偏光板
１１０６；光シャッター用ツイストネマチック型液晶セル
１１０７；光シャッター用第２の偏光板
１１０８；表示用ツイストネマチック型液晶セル
１１０９；表示用第３の偏光板
２１０１；偏光板
２１０２、２１０８、２１１４；透明基板
２１１０；透明電極
２１２１；液晶パネル
２１３１ａ；液晶分子
２１３１ｂ；色素分子
２１３１；ゲストホスト液晶セル
３０１０；ＴＮ型液晶表示装置
３０２０；視野角制限装置
３０２１、３０２５；透明基板
３０２２、３０２４；透明電極
３０２３；高分子分散型の液晶層
４１００；液晶表示パネル
４２００；光学素子
４３００；バックライトユニット
５００１；拡散導光板
５００２；凹部
５００３、５００８；蛍光管
５００４；液晶表示素子
５００５；遮光スリットフィルム
５００６；プリズムシート
５００７；散乱シート
５００９；導光板
５０１２；偏光板
ａ、ｂ、ｃ、ｄ；領域
【図１】
2006140125.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
2006140125.tif 000073
【図７２】
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【図７３】
2006140125.tif 000075
【図７４】
2006140125.tif 000076
【図７５】
2006140125.tif 000077
【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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