(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面と第２の表面との間に所定の厚みを有し、所定の方向に延伸する複数の第１の溝が前記第１の表面に形成された第１の導光板と、
第３の表面と第４の表面との間に所定の厚みを有し、前記第３の表面が前記第２の表面と向き合うようにして前記第１の導光板に対向配置され、前記第３の表面に前記第１の溝の延伸方向と直交する方向に複数の第２の溝が形成された第２の導光板と、
前記第１の溝の延伸方向に対して平行になっている前記第１の導光板の端面に向けて光を発する第１の発光素子と、
前記第２の溝の延伸方向に対して平行になっている前記第２の導光板の端面に向けて光を発する第２の発光素子と、
を備え、
前記第１の導光板と前記第２の導光板は、互いの長辺方向が平行に配置され、
前記第１の溝は、前記第１の導光板の短辺方向に沿うように延伸されているとともに、該第１の溝の断面形状が矩形形状に形成され、
前記第２の溝は、前記第２の導光板の長辺方向に沿うように延伸されているとともに、該第２の溝の断面形状が、頂角を挟む２辺の長さが互い異なるＶ字形状に形成されていることを特徴とする面光源。
【請求項２】
前記第２の発光素子は、前記第２の溝の延伸方向に対して平行になっている前記第２の導光板の端面のうち、前記頂角を挟む２辺のうちの短辺側に位置する端面にのみ向けて光を照射することを特徴とする請求項１に記載の面光源。
【請求項３】
前記第２の溝は、前記２辺のうちの一方の辺が前記第４の表面に対して５〜１０°傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の面光源。
【請求項４】
前記第１の導光板と前記第２の導光板との間に配置され、前記第２の溝の延伸方向と平行な方向に延伸する複数のプリズム部が形成された第１のプリズムシートを備えていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の面光源。
【請求項５】
前記第１の導光板と前記第１のプリズムシートとの間に配置され、前記第１の溝の延伸方向と平行な方向に延伸する複数のプリズム部が形成された第２のプリズムシートを備えていることを特徴とする請求項４に記載の面光源。
【請求項６】
前記第１の表面と向き合うようにして前記第１の導光板に対向配置され、前記第１の導光板を通過してきた光を反射する反射板を備えていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の面光源。
【請求項７】
前記第１の導光板は、該第１の導光板に入射された前記第１の発光素子からの光を前記第２の表面から出射し、
前記第２の導光板は、該第２の導光板に入射された前記第２の発光素子からの光を前記第４の表面から出射することを特徴とする請求項１から６の何れかにに記載の面光源。
【請求項８】
前記第４の表面から出射される前記第２の発光素子からの光は、前記第２の表面から出射される前記第１の発光素子からの光よりも高い指向性を有していることを特徴とする請求項７に記載の面光源。
【請求項９】
第１の表面と第２の表面との間に所定の厚みを有し、所定の方向に延伸する複数の第１の溝が前記第１の表面に形成された第１の導光板と、
第３の表面と第４の表面との間に所定の厚みを有し、前記第３の表面が前記第２の表面と向き合うようにして前記第１の導光板に対向配置され、前記第３の表面に前記第１の溝の延伸方向と直交する方向に複数の第２の溝が形成された第２の導光板と、
複数の画素が形成され、前記第１の導光板との間に前記第２の導光板が介在するように配置された液晶表示素子と、
前記第１の溝の延伸方向に対して平行になっている前記第１の導光板の端面に向けて光を発する第１の発光素子と、
前記第２の溝の延伸方向に対して平行になっている前記第２の導光板の端面に向けて光を発する第２の発光素子と、
を備え、
前記第１の導光板と前記第２の導光板と前記液晶表示素子は、互いの長辺方向が平行に配置され、
前記第１の溝は、前記第１の導光板の短辺方向に沿うように延伸されているとともに、該第１の溝の断面形状が矩形形状に形成され、
前記第２の溝は、前記第２の導光板の長辺方向に沿うように延伸されているとともに、該第２の溝の断面形状が、頂角を挟む２辺の長さが互い異なるＶ字形状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
第１のモードが選択されたときに前記第２の発光素子を点灯させ、第２のモードが選択されたときに前記第２の発光素子を消灯させる光源駆動手段を備えたことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記光源駆動手段は、前記第１のモードが選択されたときに前記第１の発光素子を消灯させ、前記第２のモードが選択されたときに前記第１の発光素子を点灯させることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示素子に、広視野角表示と狭視野角表示とを行なわせることができる面光源及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、光の透過を制御する複数の画素をマトリックス状に配列した画面領域を有する液晶表示素子の観察側とは反対側に、板状の透明部材からなり、その少なくとも１つの端面に光を入射させる入射端面が形成され、２つの板面の一方に前記入射端面から入射した光を出射する出射面が形成され、他方の板面に前記入射端面から入射した光を前記出射面に向けて反射する反射面が形成された導光板と、前記導光板の入射端面に対向させて配置され、その入射端面に向けて光を発する発光素子とからなる面光源を配置して構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、液晶表示装置は、広い視野角が得られるように設計されているため、その表示を、正面方向（液晶表示素子の法線付近の方向）に対して傾いた方向から第３者により覗き見されるおそれがある。
【０００４】
そのため、前記液晶表示素子の一方の面側に、前記液晶表示素子の画面に対応する領域を複数に区分した各区分領域毎に液晶分子を異なる配向状態に配向させた視野角制限用液晶素子を配置した、広視野角表示と、第３者により覗き見されるおそれの無いセキュリティ性の高い狭視野角表示とを行なうことができる液晶表示装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
前記視野角制限用液晶素子は、一対の基板間に封入した液晶層の液晶分子を、前記液晶表示素子の画面に対応する領域を複数に区分した各区分領域毎に、前記液晶表示素子の法線方向に対して一方の方向に傾いた方向に視野角を有する配向状態と、その方向とは反対方向に傾いた方向に視野角を有する配向状態とに配向させ、前記一対の基板の互いに対向する内面それぞれに、前記各区分領域に対応させて、予め定めた形状の電極を設けた構成となっている。
【０００６】
この液晶表示装置は、前記視野角制限用液晶素子の電極間への電圧の印加により、斜め方向からの視認性を低下させて前記液晶表示素子の表示画像の視野角を制限するものであり、前記視野角制限用液晶素子の電極間に電圧を印加しないとき、つまり前記視野角制限用液晶素子が無表示状態のときは、前記液晶表示素子の表示画像が広い視野角で見える。
【０００７】
それに対し、前記視野角制限用液晶素子の電極間に電圧を印加すると、前記正面方向に対して一方の方向に傾いた方向及びその反対方向に傾いた方向から見たときに、前記液晶表示素子の表示画像が、前記視野角制限用液晶素子の一方の方向に傾いた方向に視野角を有する各区分領域の表示及び反対方向に傾いた方向に視野角を有する各区分領域の前記予め定めた形状の電極に対応する表示により隠されるため、前記一方の方向及び反対方向に傾いた方向からは前記液晶表示素子の表示画像を認識することができなくなり、前記表示画像の視野角が見かけ上制限され、前記表示画像の視野角が狭くなる。
【特許文献１】特開２００３―１４９５９９号公報
【特許文献２】特開２０００―１３３３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、液晶表示素子の画面に対応する領域を複数に区分した各区分領域毎に液晶分子を異なる配向状態に配向させた視野角制限用液晶素子は、その一対の基板の内面にそれぞれ、前記各区分領域毎に方向を異ならせた複雑な配向処理（配向膜のラビング処理）を施さなければならないため、製造が難しい。
【０００９】
そのため、前記視野角制限用液晶素子により視野角を制限する従来の液晶表示装置は、コスト高であるという問題をもっている。
【００１０】
この発明は、製造の難しい視野角制限用液晶素子を用いずに、液晶表示素子に広視野角表示と狭視野角表示とを行なわせることができる面光源を提供するとともに、その面光源を備えた、低コストに得られる視野角可変型の液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、第１の表面と第２の表面との間に所定の厚みを有し、所定の方向に延伸する複数の第１の溝が前記第１の表面に形成された第１の導光板と、第３の表面と第４の表面との間に所定の厚みを有し、前記第３の表面が前記第２の表面と向き合うようにして前記第１の導光板に対向配置され、前記第３の表面に前記第１の溝の延伸方向と直交する方向に複数の第２の溝が形成された第２の導光板と、前記第１の溝の延伸方向に対して平行になっている前記第１の導光板の端面に向けて光を発する第１の発光素子と、前記第２の溝の延伸方向に対して平行になっている前記第２の導光板の端面に向けて光を発する第２の発光素子と、を備え、前記第１の導光板と前記第２の導光板は、互いの長辺方向が平行に配置され、前記第１の溝は、前記第１の導光板の短辺方向に沿うように延伸されているとともに、該第１の溝の断面形状が矩形形状に形成され、前記第２の溝は、前記第２の導光板の長辺方向に沿うように延伸されているとともに、該第２の溝の断面形状が、頂角を挟む２辺の長さが互い異なるＶ字形状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の面光源において、前記第２の発光素子は、前記第２の溝の延伸方向に対して平行になっている前記第２の導光板の端面のうち、前記頂角を挟む２辺のうちの短辺側に位置する端面にのみ向けて光を照射することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の面光源において、前記第２の溝は、前記２辺のうちの一方の辺が前記第４の表面に対して５〜１０°傾斜していることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れかに記載の面光源において、前記第１の導光板と前記第２の導光板との間に配置され、前記第２の溝の延伸方向と平行な方向に延伸する複数のプリズム部が形成された第１のプリズムシートを備えていることを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の面光源において、前記第１の導光板と前記第１のプリズムシートとの間に配置され、前記第１の溝の延伸方向と平行な方向に延伸する複数のプリズム部が形成された第２のプリズムシートを備えていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れかに記載の面光源において、前記第１の表面と向き合うようにして前記第１の導光板に対向配置され、前記第１の導光板を通過してきた光を反射する反射板を備えていることを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６の何れかに記載の面光源において、前記第１の導光板は、該第１の導光板に入射された前記第１の発光素子からの光を前記第２の表面から出射し、前記第２の導光板は、該第２の導光板に入射された前記第２の発光素子からの光を前記第４の表面から出射することを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の面光源において、前記第４の表面から出射される前記第２の発光素子からの光は、前記第２の表面から出射される前記第１の発光素子からの光よりも高い指向性を有していることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明は、第１の表面と第２の表面との間に所定の厚みを有し、所定の方向に延伸する複数の第１の溝が前記第１の表面に形成された第１の導光板と、第３の表面と第４の表面との間に所定の厚みを有し、前記第３の表面が前記第２の表面と向き合うようにして前記第１の導光板に対向配置され、前記第３の表面に前記第１の溝の延伸方向と直交する方向に複数の第２の溝が形成された第２の導光板と、複数の画素が形成され、前記第１の導光板との間に前記第２の導光板が介在するように配置された液晶表示素子と、前記第１の溝の延伸方向に対して平行になっている前記第１の導光板の端面に向けて光を発する第１の発光素子と、前記第２の溝の延伸方向に対して平行になっている前記第２の導光板の端面に向けて光を発する第２の発光素子と、を備え、前記第１の導光板と前記第２の導光板と前記液晶表示素子は、互いの長辺方向が平行に配置され、前記第１の溝は、前記第１の導光板の短辺方向に沿うように延伸されているとともに、該第１の溝の断面形状が矩形形状に形成され、前記第２の溝は、前記第２の導光板の長辺方向に沿うように延伸されているとともに、該第２の溝の断面形状が、頂角を挟む２辺の長さが互い異なるＶ字形状に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の液晶表示装置において、第１のモードが選択されたときに前記第２の発光素子を点灯させ、第２のモードが選択されたときに前記第２の発光素子を消灯させる光源駆動手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の液晶表示装置において、前記光源駆動手段は、前記第１のモードが選択されたときに前記第１の発光素子を消灯させ、前記第２のモードが選択されたときに前記第１の発光素子を点灯させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、製造の難しい視野角制限用液晶素子を用いずに、広視野角表示と狭視野角表示とを行なうことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１〜図６はこの発明の一実施例を示しており、図１及び図２は液晶表示装置の斜視図及び側面図である。
【００２４】
この液晶表示装置は、図１及び図２のように、光の透過を制御する複数の画素（図示せず）をマトリックス状に配列した画面領域１ａを有する液晶表示素子１と、前記液晶表示素子１の観察側（図１及び図２において上側）とは反対側に配置され、前記液晶表示素子１に向けて、図２に矢線で示したような広がり角の大きい第１の光Ａと、図２に破矢線で示したような広がり角の小さい第２の光Ｂとを選択的に出射する面光源８と、前記面光源８から前記第１の光Ａと第２の光Ｂとを選択的に出射させるための光源駆動手段２５とを備えている。
【００２５】
前記液晶表示素子１は、その内部構造は図示しないが、前記画面領域１ａを囲む枠状のシール材４を介して接合された一対の透明基板２，３と、これらの基板２，３の対向する内面それぞれに設けられ、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する透明電極と、前記一対の基板２，３間の前記シール材４で囲まれた領域に封入された液晶層と、前記一対の基板２，３の外面にそれぞれ配置された一対の偏光板５，６とからなっている。
【００２６】
この液晶表示素子１は、一方の基板２の内面に、複数の画素電極を行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて設け、他方の基板３の内面に、前記複数の画素電極の配列領域に対向する一枚膜状の対向電極を設けたアクティブマトリックス液晶表示素子であり、前記一方の基板２の内面には、前記複数の画素電極にそれぞれ接続されたＴＦＴからなるアクティブ素子と、各行のＴＦＴにそれぞれ接続された複数本のゲート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれ接続された複数本のデータ配線が設けられている。
【００２７】
なお、前記一方の基板２は、他方の基板３の外方に張出すドライバ搭載部２ａを有しており、前記複数本のゲート配線及びデータ配線は、前記ドライバ搭載部２ａに導出され、このドライバ搭載部２ａに搭載されたＬＳＩからなる表示ドライバ７に接続されている。
【００２８】
また、前記一対の基板２，３の内面には、前記電極を覆って配向膜が設けられており、前記液晶層の液晶分子は、前記一対の基板２，３間において、前記配向膜により規定される配向状態に配向している。
【００２９】
この液晶表示素子１は、液晶分子をツイスト配向させたＴＮまたはＳＴＮ型、液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に配向させた垂直配向型、液晶分子をツイストさせることなく基板２，３面に対して実質的に平行に配向させた水平配向型、液晶分子をベンド配向させるベンド配向型のいずれかの液晶表示素子、あるいは強誘電性または反強誘電性液晶表示素子であり、前記一対の偏光板５，６は、それぞれの透過軸の向きを、良好なコントラスト特性が得られるように設定して配置されている。
【００３０】
なお、この液晶表示素子１は、一対の基板２，３の内面それぞれに設けられた電極間に縦電界（液晶層の厚さ方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる縦電界制御型のものに限らず、一対の基板２，３のいずれか一方の内面に複数の画素を形成する例えば櫛状の第１と第２の電極を設け、これらの電極間に横電界（基板面に沿う方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる横電界制御型のものでもよい。
【００３１】
さらに、前記液晶表示素子１は、ノーマリーホワイトモードの表示素子でも、ノーマリーブラックモードの表示素子でもよい。
【００３２】
前記面光源８は、第１の板状透明部材からなり、その１つの端面に光を入射させる入射端面１０が形成され、２つの板面の一方に前記入射端面１０から入射した光を出射する出射面１１が形成され、他方の板面に前記入射端面１０から入射した光を前記出射面１１に向けて反射する反射面１２が形成され、前記入射端面１０から入射した光を前記出射面１１の法線方向を中心とする予め定めた広がり角度の第１の角度範囲内に拡散して前記出射面１１から出射する第１の導光板９と、前記第１の導光板９の出射側に配置された第２の板状透明部材からなり、１つの端面に光を入射させる入射端面１６が形成され、前記第１の導光板９に対向する側とは反対側の板面に前記入射端面１６から入射した光を出射する出射面１７が形成され、前記第１の導光板９に対向する側の板面に前記入射端面１６から入射した光を、外気（空気）との界面での全反射により前記出射面１７に向けて内面反射する反射面１８が形成され、前記入射端面１６から入射した光を、前記出射面１７から、前記出射面１７の法線方向を中心とする予め定めた第２の角度範囲内であって、前記第１の角度範囲より狭い広がり角度の角度範囲内に出射し、且つ、前記第１の導光板９から出射し、前記反射面１８から入射した光を透過させて前記出射面１７から出射する第２の導光板１５と、前記第１の導光板９の入射端面１０に対向させて配置され、その入射端面１０に向けて光を発する第１の発光素子２０と、前記第２の導光板１５の入射端面１６に対向させて配置され、その入射端面１６に向けて光を発する第２の発光素子２１とを備えている。
【００３３】
前記第１の導光板９と第２の導光板１５はそれぞれ例えばアクリル樹脂板からなっており、図３で示すように、第１の導光板９の出射面１１は平坦面に形成され、反射面１２には、この第１の導光板９にその入射端面１０から入射した光を、この第１の導光板９の出射面１１に向けて拡散反射する複数の拡散反射部１３が、前記入射端面１０から入射した光の進行方向に間隔をおいて予め定めたピッチで形成されている。
【００３４】
この第１の導光板９の反射面１２の複数の拡散反射部１３は、例えば、第１の導光板９の入射端面１０の長さ方向と平行な板幅方向に沿わせて前記板幅の全長に形成された、矩形状の断面形状を有する細溝からなっており、前記反射面１２の各拡散反射部１３の間の部分は、前記出射面１１と実質的に平行な平坦面に形成されている。
【００３５】
なお、前記第１の導光板９の反射面１２及びその複数の拡散反射部１３は、前記入射端面１０から入射した光を、外気との界面で全反射する内面反射面であり、前記導光板９の反射面１２の外側には、前記反射面１２及びその複数の拡散反射部１３から漏れた光を前記第１の導光板９に再入射させるための反射板１４が配置されている。
【００３６】
また、図４で示すように、前記第２の導光板１５の出射面１７は平坦面に形成され、反射面１８には、この第２の導光板１５にその入射端面１６から入射した光を、この第２の導光板１５の出射面１７の法線方向を中心とする予め定めた広がり角範囲、例えば前記法線方向に対して２０°〜１０°以下の広がり角範囲内の方向に反射する複数の反射部１９が、前記入射端面１６から入射した光の進行方向に間隔をおいて予め定めたピッチで形成されている。
【００３７】
この第２の導光板１５の反射面１８の複数の前記反射部１９は、例えば、第２の導光板１５の入射端面１６の長さ方向と平行な板幅方向に沿わせて前記板幅の全長に形成された、前記出射面１７の法線に対して、前記反射面１８から前記出射面１７方向に向かって前記入射端面１６側とは反対方向に２０°〜４０°程度の角度で傾斜する細幅の傾斜面からなっており、前記反射面１８の各反射部１９の間の部分は、前記入射端面１６側の反射部１９の出射面１７側の底縁と、前記入射端面１６側とは反対側の反射部１９の反射面１８側の頂縁とを通る直線に沿った、前記出射面１７に対して５°〜１０°程度の角度で傾斜する傾斜面に形成されている。
【００３８】
なお、図には、第１の導光板９の反射面１２の複数の拡散反射部１３のピッチと、第２の導光板１５の反射面１８の複数の前記反射部１９のピッチとを大きく誇張して示したが、これらの拡散反射部１３及び反射部１９はそれぞれ、前記液晶表示素子１の画素ピッチと同程度またはそれよりも小さいピッチで形成されている。
【００３９】
そして、前記第１の導光板９は、その入射端面１０を、前記液晶表示素子１の一側縁、例えば観察側から見て下側縁に対応させ、出射面１１を前記液晶表示素子１に向けて配置されており、前記第２の導光板１５は、前記第１の導光板９の出射側、つまり前記第１の導光板９と前記液晶表示素子１との間に、この第２の導光板９の入射端面１６を、前記液晶表示素子１の一側縁、例えば前記観察側から見て右側縁に対応させ、出射面１７を前記液晶表示素子１に向けて配置されている。
【００４０】
また、前記第１の発光素子２０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の固体発光素子からなっており、前記第１の導光板９の入射端面１０に対向させて、前記入射端面１０の長さ方向に間隔をおいて複数個配置されている。
【００４１】
一方、前記第２の発光素子２１は、複数の固体発光素子（例えばＬＥＤ）を直線状に並べた固体発光素子アレイからなっており、前記第２の導光板１５の入射端面１６に対向させて、前記入射端面１０の長さ方向と平行に配置されている。
【００４２】
さらに、前記面光源８は、前記第１の導光板９と第２の導光板１５との間に配置され、前記第１の導光板９により拡散されてその出射面１１から出射した光の広がり角を調整する光学手段２２を備えている。
【００４３】
この光学手段２２は、第１の透明樹脂フィルムからなり、その一方の面に、前記第１の導光板９の出射面１１に沿った互いに直交する２つの方向の一方、例えば前記液晶表示素子１の画面の左右方向と平行な方向に沿う複数の細長プリズム部２３ａを形成した第１のプリズムシート２３と、第２の透明樹脂フィルムからなり、その一方の面に、前記２つの方向の他方、例えば前記液晶表示素子１の画面の上下方向と平行な方向に沿う複数の細長プリズム部２４ａを有し、前記第１のプリズムシート２３の一方の面側、例えば前記第１の導光板９に対向する側とは反対側に配置された第２のプリズムシート２４とからなっており、これらのプリズムシート２３，２４の複数の細長プリズム部２３ａ，２４ａは、前記第１の導光板９の反射面１２の複数の拡散反射部１３のピッチよりも小さいピッチで形成されている。
【００４４】
そして、前記第１のプリズムシート２３は、前記第１の導光板９の出射側に、前記細長プリズム部２３ａの形成面またはその反対側の平坦面（この実施例では平坦面）を前記第１の導光板９の出射面１１に対向させて配置され、前記第２のプリズムシート２４は、前記第１のプリズムシート２３の一方の面側、例えば前記第１のプリズムシート２３の出射面（第１の導光板９に対向する面とは反対の面）側に、前記細長プリズム部２４ａの形成面またはその反対側の平坦面（この実施例では平坦面）を前記プリズムシート２３の出射面に対向させて配置されている。
【００４５】
また、前記光源駆動手段２５は、前記面光源８の第１の発光素子２０と第２の発光素子２１とを選択的に点灯させる発光素子点灯回路を備えている。
【００４６】
なお、この液晶表示装置は、携帯電話機等の電子機器の表示部に実装されるものであり、前記光源駆動手段２５は、例えば前記電子機器に設けられた視野角選択キー等による広視野角と狭視野角の選択に応じて、広視野角が選択されたときに前記面光源８の第１の発光素子２０を点灯させ、狭視野角が選択されたときに前記面光源８の第２の発光素子２１を点灯させるように構成されている。
【００４７】
また、この液晶表示装置は、前記液晶表示素子１の一対の基板２，３のいずれか一方の内面に複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタを設けたカラー画像表示装置でも、前記液晶表示素子１にカラーフィルタを設けずにカラー画像を表示するフィールドシーケンシャル液晶表示装置でもよく、フィールドシーケンシャル液晶表示装置の場合は、前記面光源８の第１の発光素子２０と第２の発光素子２１を、例えば赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤとを備えた固体発光素子とし、これらの発光素子２０，２１から赤、緑、青の３色の光を選択的に出射させるようにすればよい。
【００４８】
前記面光源８は、第１の板状透明部材からなり、その１つの端面に光を入射させる入射端面１０が形成され、２つの板面の一方に前記入射端面１０から入射した光を出射する出射面１１が形成され、他方の板面に前記入射端面１０から入射した光を前記出射面１１に向けて反射する反射面１２が形成され、前記入射端面１０から入射した光を前記出射面１１の法線方向を中心とする予め定めた第１の角度範囲内に拡散して前記出射面１１から出射する第１の導光板９と、前記第１の導光板９の出射側に配置された第２の板状透明部材からなり、その１つの端面に光を入射させる入射端面１６が形成され、前記第１の導光板９に対向する側とは反対側の板面に前記入射端面１６から入射した光を出射する出射面１７が形成され、前記第１の導光板９に対向する側の板面に前記入射端面１６から入射した光を前記出射面１７に向けて内面反射する反射面１８が形成され、前記入射端面１６から入射した光を、前記出射面１７から、前記第１の角度範囲より狭い広がり角度の第２の角度範囲内に出射し、且つ、前記第１の導光板９から出射し、前記反射面１８から入射した光を透過させて前記出射面１７から出射する第２の導光板１５と、前記第１の導光板９の入射端面１０に対向させて配置された第１の発光素子２０と、前記第２の導光板１５の入射端面１６に対向させて配置された第２の発光素子２１とを備えているため、前記第１の発光素子２０と第２の発光素子２１とを選択的に点灯させることにより、前記第１の導光板９にその入射端面１０から入射し、この前記第１の導光板９により前記第１の角度範囲内に拡散されてその出射面１１から出射し、さらに前記第２の導光板１５を透過してその出射面１７から出射する広がり角の大きい第１の光Ａと、前記第２の導光板１５にその入射端面１６から入射し、この第２の導光板１５の出射面１７から前記第１の角度範囲より狭い広がり角度の第２角度範囲内に出射する広がり角の小さい第２の光Ｂとを選択的に出射することができる。
【００４９】
そして、前記液晶表示素子１の表示画像の視野角は、この液晶表示素子１にその観察側とは反対側から入射する光の広がり角に対応するため、前記面光源８を前記液晶表示素子１の観察側とは反対側に、前記第２の導光板１５の出射面１７を前記液晶表示素子１に対向させて配置することにより、製造の難しい視野角制限用液晶素子を用いずに、前記液晶表示素子１に広視野角表示と狭視野角表示とを行なわせることができる。
【００５０】
しかも、前記面光源８は、前記第１の導光板９の反射面１２に、この第１の導光板９にその入射端面１０から入射した光を、この第１の導光板９の出射面１１に向けて拡散反射する複数の拡散反射部１３を形成しているため、前記第１の導光板９にその入射端面１０から入射した光を、複数の拡散反射部１３により拡散反射して前記第１の導光板９の出射面１１から出射し、前記液晶表示素子１に、視野角が充分に広い画像を表示させることができる。
【００５１】
また、前記面光源８は、前記第１の導光板９と前記第２の導光板１５との間に、前記第１の導光板９により拡散されてその出射面１１から出射した光の広がり角を調整する光学手段２２を配置しているため、前記第１の導光板９の出射面１１から出射した前記第１の光Ａの広がり角を調整し、前記液晶表示素子１に、視野角が充分に広く、しかもその視野角内の観察輝度が充分に高い画像を表示させることができる。
【００５２】
さらに、前記面光源８は、前記光学手段２２を、前記第１の導光板９の出射面１１に沿った互いに直交する２つの方向の一方に沿う複数の細長プリズム部２３ａを有する第１のプリズムシート２３と、前記２つの方向の他方に沿う複数の細長プリズム部２４ａを有し、前記第１のプリズムシート２３の一方の面側に配置された第２のプリズムシート２４とにより構成しているため、前記液晶表示素子１に、前記２つの方向の視野角が充分に広く、しかもその２つの方向の視野角内の観察輝度が充分に高い画像を表示させることができる。
【００５３】
図３は、前記第１の導光板９にその入射端面１０から入射した光の出射経路を示す光線図であり、前記第１の導光板９の入射端面１０から入射した光は、前記導光板９の出射面１１及び反射面１２の複数の拡散反射部１３の間の平坦面部により内面反射されて導光板９内を導かれる過程で、前記複数の拡散反射部１３により図に矢線で示したように拡散反射され、その散乱反射光のうち、出射面１１と外気との界面に対して全反射臨界角よりも小さい（出射面１１に対して垂直に近い）角度で入射した光が前記界面を透過して前記出射面１１から出射する。
【００５４】
なお、前記複数の拡散反射部１３により散乱反射された光のうち、前記出射面１１と外気との界面に対して全反射臨界角よりも大きい角度で入射して前記出射面１１により内面反射された光は、再び前記反射面１２の複数の拡散反射部１３の間の平坦面部及び前記出射面１１により内面反射されて導光板９内を導かれ、前記複数の拡散反射部１３により散乱反射されて前記出射面１１から出射する。
【００５５】
すなわち、前記第１の導光板９にその入射端面１０から入射した光は、前記第１の導光板９により拡散され、この第１の導光板９の出射面１１から大きい広がり角で出射する。
【００５６】
そして、前記第１の導光板９の出射面１１から出射した広がり角の大きい第１の光（拡散光）Ａは、前記第１のプリズムシート２３の複数の細長プリズム部２３ａにより、これらの細長プリズム部２３ａの長さ方向と直交する方向、つまり前記液晶表示素子１の画面の上下方向と平行な方向の広がり角を調整され、さらに、前記第２のプリズムシート２４の複数の細長プリズム部２４ａにより、これらの細長プリズム部２４ａの長さ方向と直交する方向、つまり前記液晶表示素子１の画面の左右方向と平行な方向の広がり角を調整されて、前記第２のプリズムシート２４から前記液晶表示素子１に向かって出射する。
【００５７】
図５は、前記第１の導光板９の出射面１１から出射し、前記第１のプリズムシート２３と第２のプリズムシート２４とからなる光学手段２２により広がり角を調整されて出射した第１の光Ａの強度分布図であり、（ａ）は前記液晶表示素子１の画面の左右方向と平行な方向における光強度分布を示し、（ａ）は前記画面の上下方向と平行な方向の光強度分布を示している。なお、図５（ａ）において、正の角度は前記第２のプリズムシート２４の法線方向（０°の方向）に対して前記画面の右方向の傾き角、負の角度は前記第２のプリズムシート２４の法線方向に対して前記画面の左方向の傾き角であり、図５（ｂ）において、正の角度は前記第２のプリズムシート２４の法線方向（０°の方向）に対して前記画面の上方向の傾き角、負の角度は前記第２のプリズムシート２４の法線方向に対して前記画面の下方向の傾き角である。
【００５８】
図５のように、前記第１の導光板９の出射面１１から出射し、前記光学手段２２により広がり角を調整されて出射した前記第１の光Ａは、前記液晶表示素子１の画面の左右方向及び上下方向と平行な２つの方向における予め定めた光強度以上、例えば出射光強度比が５０％以上の出射光の広がり角範囲がそれぞれ、前記出射面１１の法線方向に対して３０°〜３７°の範囲である広がり角が充分に広い光であり、この前記第１の光Ａが、前記第２の導光板１５を透過して前記液晶表示素子１に入射する。
【００５９】
そして、前記第１の光Ａを前記液晶表示素子１に入射させたときの表示画像の視野角は、前記第１の光Ａの広がり角に対応するため、前記液晶表示素子１に、前記画面の左右方向と上下方向の２つの方向の視野角が充分に広く、しかもその２つの方向の視野角内の観察輝度が充分に高い画像を表示させることができる。
【００６０】
また、前記面光源８は、前記第２の導光板１５の反射面１８に、この第２の導光板１５にその入射端面１６から入射した光を、この第２の導光板１５の出射面１７の法線方向を中心とする予め定めた広がり角範囲内の方向に反射する複数の反射部１９を形成しているため、前記第２の導光板１５にその入射端面１６から入射した光を、前記複数の反射部１９により反射して前記第２の導光板１５の出射面１７からその出射面１７の法線方向を中心とする予め定めた広がり角範囲内の方向に出射し、前記液晶表示素子１に、視野角が充分に狭く、しかもその視野角内の観察輝度が充分に高い画像を表示させることができる。
【００６１】
図４は、前記第２の導光板１５にその入射端面１６から入射した光の出射経路を示す光線図であり、前記第２の導光板１５の入射端面１０から入射した光は、前記導光板１５の出射面１７及び反射面１８の複数の反射部１９の間の傾斜面部により内面反射されながら導光板１５内を導かれる過程で、前記反射面１８の複数の反射部１９により、図に破矢線で示したように、前記出射面１７の法線方向を中心とする予め定めた広がり角範囲内の方向に反射され、出射面１７と外気との界面を透過して前記出射面１７から出射する。
【００６２】
図６は、前記第２の導光板１５の出射面１７から出射した第２の光Ｂの強度分布図であり、（ａ）は前記液晶表示素子１の画面の左右方向と平行な方向における光強度分布を示し、（ａ）は前記画面の上下方向と平行な方向の光強度分布を示している。なお、図６（ａ）において、正の角度は前記第２のプリズムシート２４の法線方向（０°の方向）に対して前記画面の右方向の傾き角、負の角度は前記第２のプリズムシート２４の法線方向に対して前記画面の左方向の傾き角であり、図６（ｂ）において、正の角度は前記第２のプリズムシート２４の法線方向（０°の方向）に対して前記画面の上方向の傾き角、負の角度は前記第２のプリズムシート２４の法線方向に対して前記画面の下方向の傾き角である。
【００６３】
図６のように、前記第２の導光板１５の出射面１７から出射した前記第２の光Ｂは、前記液晶表示素子１の画面の左右方向及び上下方向と平行な２つの方向における予め定めた光強度以上、例えば出射光強度比が５０％以上の出射光の広がり角範囲が、前記左右方向において前記出射面１７の法線方向に対して１０°以下、前記上下方向において前記法線方向に対して２０°以下である、広がり角が充分に狭い光であり、この前記第２の光Ｂが前記液晶表示素子１に入射する。
【００６４】
そして、前記第２の光Ｂを前記液晶表示素子１に入射させたときの表示画像の視野角は、前記第２の光Ｂの広がり角に対応するため、前記液晶表示素子１に、視野角が充分に狭く、しかもその視野角内の観察輝度が充分に高い画像を表示させることができる。
【００６５】
前記液晶表示装置は、前記液晶表示素子１の観察側とは反対側に、前記面光源８を、その第２の導光板１５の出射面を前記液晶表示素子１に対向させて配置し、前記光源駆動手段２５により、前記面光源８の第１の発光素子２０と第２の発光素子２１のいずれかを選択的に点灯させるようにしたものであり、この液晶表示装置によれば、製造の難しい視野角制限用液晶素子を用いずに、前記液晶表示素子１に広視野角表示と狭視野角表示とを行なわせることができる。
【００６６】
なお、上記実施例の面光源８は、第１の導光板９及び第２の導光板１５をそれぞれ、１つの端面に入射端面１０，１６を形成したものとしているが、前記第１の導光板９は、互いに向き合う２つの端面にそれぞれ入射端面１０を形成し、反射面１２に、この第１の導光板９にその２つの入射端面１０から入射した光をそれぞれ、この第１の導光板９の出射面１１に向けて拡散反射する複数の拡散反射部１３を形成したものでもよく、また前記第２の導光板１５は、互いに向き合う２つの端面にそれぞれ入射端面１６を形成し、反射面１８に、この第２の導光板１５にその２つの入射端面１６から入射した光をそれぞれ、この第２の導光板１５の出射面１７の法線方向を中心とする予め定めた広がり角範囲内の方向に反射する複数の反射部を形成したものでもよい。
【００６７】
また、前記第１の導光板９は、その反射面１２に、入射端面１０から入射した光を拡散反射する複数の拡散反射部１３を形成したものに限らず、前記入射端面１０から入射した光を拡散して出射面１１から出射するものであれば、他の構成のものでもよい。
【００６８】
さらに、上記実施例の面光源８は、前記第１の導光板９と第２の導光板１５との間に配置され、前記第１の導光板９により拡散されてその出射面１１から出射した光の広がり角を調整する光学手段２２を、第１のプリズムシート２３と第２のプリズムシート２４とにより構成しているが、前記光学手段２２は、前記第１と第２のプリズムシート２３，２４のいずれか一方だけで構成してもよい。また、前記光学手段２２は、前記プリズムシート２３，２４に限らず、例えばサーキュラフレネルレンズ等としてもよい。さらに、前記光学手段２２は省略してもよい。
【００６９】
また、上記実施例の面光源８は、第２の導光板１５の反射面１８に、この第２の導光板１５にその入射端面１６から入射した光を、この第２の導光板１５の出射面１７の法線方向を中心とする予め定めた広がり角範囲内の方向に反射する複数の反射部１９を形成したものであるが、前記第２の導光板１５は、その入射端面１６から入射した光を、前記出射面１７から、前記出射面１７の法線方向を中心とする予め定めた広がり角範囲内の方向に出射し、且つ、前記第１の導光板９から出射し、前記反射面１８から入射した光を透過させて前記出射面１７から出射するものであれば、他の構成のものでもよい。
【００７０】
さらに、前記面光源８は、前記液表示素子装置に限らず、広がり角の広い光と広がり角の狭い光とを選択的に用いる他の光学装置等にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の一実施例を示す液晶表示装置の斜視図。
【図２】前記液晶表示装置の側面図。
【図３】前記液晶表示装置の面光源の第１の導光板にその入射端面から入射した光の出射経路を示す光線図。
【図４】前記面光源の第２の導光板にその入射端面から入射した光の出射経路を示す光線図。
【図５】前記面光源の第１の導光板の出射面から出射し、第１のプリズムシートと第２のプリズムシートとからなる光学手段により広がり角を調整されて出射した第１の光の強度分布図。
【図６】前記面光源の第２の導光板の出射面から出射した第２の光の強度分布図。
【符号の説明】
【００７２】
１…液晶表示素子、１ａ…画面領域、８…面光源、９…第１の導光板、１０…入射端面、１１…出射面、１２…反射面、１３…拡散反射部、１４…反射板、１５…第２の導光板、１６…入射端面、１７…出射面、１８…反射面、１９…反射部、２０，２１…発光素子、Ａ…第１の光、Ｂ…第２１の光。
【図１】
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【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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