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【発明の名称】 面発光体及び表示装置
【発明者】 【氏名】杭迫 真奈美

【氏名】大森 滋人

【要約】 【課題】光の利用効率を高効率にしながら光輝度分布を変更することができる面発光体及びこの面発光体を備えた表示装置を提供する。

【構成】面発光素子および該面発光素子の出射面側に配置された調光素子を備えてなる面発光体において、前記調光素子は、面発光素子が発光する光を透過する2枚の透明板と、前記透明板に挟まれて配列された断面形状が前記出射面側に向けて狭まっている台形状の前記光を透過する透明な弾性部材の複数個と、前記透明板の間隔を変えるための間隔可変手段と、を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
面発光素子および該面発光素子の出射面側に配置された調光素子を備えてなる面発光体において、
前記調光素子は、面発光素子が発光する光を透過する2枚の透明板と、
前記透明板に挟まれて配列された断面形状が前記出射面側に向けて狭まっている台形状の前記光を透過する透明な弾性部材の複数個と、
前記透明板の間隔を変えるための間隔可変手段と、を有することを特徴とする面発光体。
【請求項2】
面発光素子および該面発光素子の出射面側に配置された調光素子を備えてなる面発光体において、
前記調光素子は、面発光素子が発光する光を透過する2枚の透明板と、
前記透明板に挟まれて配列された断面形状が前記出射面側に向けて狭まっている台形状の前記光を透過する透明な弾性部材の複数個と、
前記台形状の弾性部材により形成される空間に充填された該弾性部材の屈折率より小さな屈折率を有する前記光を透過する透明物質と、
前記透明板の間隔を変えるための間隔可変手段と、
前記透明物質が待避されて蓄積されるための蓄積部と、
前記空間と前記蓄積部との間で前記透明物質が移動するための通路と、を有することを特徴とする面発光体。
【請求項3】
面発光素子および該面発光素子の出射面側に配置された調光素子を備えてなる面発光体において、
前記調光素子は、面発光素子が発光する光を透過する2枚の透明板と、
前記透明板に挟まれて配列された断面形状が前記出射面側に向けて広がっている台形状の前記光を透過する透明な弾性部材の複数個と、
前記台形状の弾性部材により形成される空間に充填された該弾性部材の屈折率より大きな屈折率を有する前記光を透過する透明物質と、
前記透明板の間隔を変えるための間隔可変手段と、
前記透明物質が待避されて蓄積されるための蓄積部と、
前記空間と前記蓄積部との間で前記透明物質が移動するための通路と、を有することを特徴とする面発光体。
【請求項4】
面発光素子および該面発光素子の出射面側に配置された調光素子を備えてなる面発光体において、
前記調光素子は、面発光素子が発光する光を透過する2枚の透明板と、該透明板に挟まれて配列された断面形状が前記出射面側に向けて狭まっている台形状の前記光を透過する透明部材の複数個と、を含み、
前記台形状の前記透明部材により形成される空間に液晶が充填され、前記液晶に前記透明板が対峙する方向に電圧を印加するための電極を前記液晶が接する前記空間を形成する面に備え、前記透明部材の屈折率は電圧印加時の前記液晶の屈折率と同じとすることを特徴とする面発光体。
【請求項5】
面発光素子および該面発光素子の出射面側に配置された調光素子を備えてなる面発光体において、
前記調光素子は、面発光素子が発光する光を透過する2枚の透明板と、該透明板に挟まれて配列された断面形状が前記出射面側に向けて広がっている三角形状又は台形状の前記光を透過する透明部材の複数個と、を含み、
前記台形状の前記透明部材により形成される空間に液晶が充填され、前記液晶に前記透明板が対峙する方向に電圧を印加するための電極を前記液晶が接する前記空間を形成する面に備え、電圧印加時の前記液晶の屈折率は前記透明部材の屈折率より大きいことを特徴とする面発光体。
【請求項6】
前記透明部材の屈折率は電圧無印加時の前記液晶の屈折率と同じとすることを特徴とする請求項5に記載の面発光体。
【請求項7】
表示素子と請求項1乃至6の何れか一項に記載の面発光体とを備え、前記面発光体を前記表示素子のバックライトとして用いることを特徴とする表示装置。
【請求項8】
請求項1乃至6の何れか一項に記載の面発光体を備え、前記面発光体を構成する面発光素子が、平面状にマトリクス配置された複数の画素を備えていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、面発光体及び表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示デバイスは、軽量で低消費電力であり、カラー対応が可能で高解像度化が進むことで用途が拡大し急速に普及している。液晶表示デバイスにより、あらゆるシーンで必要な情報が視覚情報として容易に得られるようになり、大画面を有するテレビ等の表示装置や携帯電話、ノートパソコン、PDAといった高度な表示性能を有する装置の需要が急拡大している。
【0003】
液晶表示デバイスは、大画面の液晶テレビのように複数人数で観察する場合が有り、任意の位置から良好な観察が行えるような広視野角性能が重要である。一方、小型表示デバイスを用いる携帯電話やPDA(個人携帯情報端末)は、それを用いる周囲環境によって必要な視野角が異なる場合がある。一般的には、任意の位置から良好な観察が行えるような広視野角特性とすることが、固定された位置からの観察を強いられないため観察者にとって好ましい。しかし、公共交通機関や公共の場での表示観察時、周囲に観察者以外の人が居る場合が多く、また表示内容もプライベートな情報である場合も多く、観察者のみが表示内容を観察できるように視野角を限定することが望まれている。
【0004】
この視野角を限定する要望に対して、表示デバイスの視野角を制限する方法として、ライトコントロールフィルム(商品名、住友スリーエム(株))を液晶等の表示デバイス表面に貼り付ける方法(非特許文献1)、視野角を電気的に変更できる液晶板を表示デバイス表面に貼り付けた液晶ディスプレイであるベールビュー液晶(商品名、シャープ(株))(非特許文献2)、とがある。
【0005】
また、視野角を変える機能を有する液晶表示装置の例として以下がある。
(1)バックライトユニットと、このバックライトユニットからの光を透過させる広視野角得性の液晶表示パネルとを備える液晶表示装置において、前記バックライトユニットは、その輝度を可変できる構成となっているとともに、前記バックライトユニットと液晶表示パネルとの間に光学素子が配置され、この光学素子は、該バックライトユニットから液晶表示パネルへの光の散乱度合を可変できる構成を備えた液晶表示装置がある(特許文献1参照)。
(2)対向配置された少なくとも一方に画素選択用の電極を有する一対の透明基板の間に液晶層を挟持してなる液晶パネルと、前記液晶パネルを挟んで配置された上偏光板および下偏光板と、前記電極に表示信号に応じた電圧を印加するための駆動手段と、前記液晶パネルの背面に設置されたバックライトとを上フレームおよびこの上フレームと連接する下フレームにより固定してなり、前記バックライトと前記液晶パネルの間に、前記バックライトからの出射光を集光する集光素子と、この集光素子の前記液晶パネル側に積層して前記集光素子からの光の透過光の散乱度合いを可変とした光散乱素子を具備した液晶表示装置がある(特許文献2参照)。
【特許文献1】特開平9−105907号公報
【特許文献2】特開平11−142819号公報
【非特許文献1】3M Optical System Products 視野角調整フィルム ライトコントロールフィルム、〔online〕、住友スリーエム(株) Home Page、〔平成18年5月19日検索〕、インターネット〔URL:http://www.mmm.co.jp/display/light/index.html〕
【非特許文献2】視野角を切り替える「ベールビュー液晶」を量産、〔online〕、2005年7月14日、シャープ(株) Home Page、ニュースリリース、〔平成18年5月19日検索〕、インターネット〔URL:http://www.sharp.co.jp/corporate/news/050714−a.html〕
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、ライトコントロールフィルム(商品名)に対してベールビュー液晶(商品名)は視野角を可変にすることができるため周囲環境に応じた表示形態とすることができる点で優れているものの、両者とも表示デバイスより発せられる光を遮光することにより視野角を変えるため、遮光される光エネルギーの損失が生じ表示デバイス本来の明るさが損なわれ、光の利用効率の点で問題である。
【0007】
また、視野角を可変する特許文献1に記載の光学素子又は特許文献2に記載の光散乱素子に入射する光の拡散性が大きい場合、例えば、有機ELなどの大きな拡散特性を持つ光源デバイスを用いる場合には、上記の光学素子又は光散乱素子により散乱性を小さくすることができないため、視野角は小さくできないこととなる。これに対応するため、特許文献2においては、バックライトからの出射光を一旦集光するための集光素子を設け、集光した光を光散乱素子に入射する構成としているため構造が複雑となる。
【0008】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光の利用効率を高効率にしながら光輝度分布を変更することができる面発光体及びこの面発光体を備えた表示装置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】
【0009】
上記の課題は、以下の構成により解決される。
【0010】
1. 面発光素子および該面発光素子の出射面側に配置された調光素子を備えてなる面発光体において、
前記調光素子は、面発光素子が発光する光を透過する2枚の透明板と、
前記透明板に挟まれて配列された断面形状が前記出射面側に向けて狭まっている台形状の前記光を透過する透明な弾性部材の複数個と、
前記透明板の間隔を変えるための間隔可変手段と、を有することを特徴とする面発光体。
【0011】
2. 面発光素子および該面発光素子の出射面側に配置された調光素子を備えてなる面発光体において、
前記調光素子は、面発光素子が発光する光を透過する2枚の透明板と、
前記透明板に挟まれて配列された断面形状が前記出射面側に向けて狭まっている台形状の前記光を透過する透明な弾性部材の複数個と、
前記台形状の弾性部材により形成される空間に充填された該弾性部材の屈折率より小さな屈折率を有する前記光を透過する透明物質と、
前記透明板の間隔を変えるための間隔可変手段と、
前記透明物質が待避されて蓄積されるための蓄積部と、
前記空間と前記蓄積部との間で前記透明物質が移動するための通路と、を有することを特徴とする面発光体。
【0012】
3. 面発光素子および該面発光素子の出射面側に配置された調光素子を備えてなる面発光体において、
前記調光素子は、面発光素子が発光する光を透過する2枚の透明板と、
前記透明板に挟まれて配列された断面形状が前記出射面側に向けて広がっている台形状の前記光を透過する透明な弾性部材の複数個と、
前記台形状の弾性部材により形成される空間に充填された該弾性部材の屈折率より大きな屈折率を有する前記光を透過する透明物質と、
前記透明板の間隔を変えるための間隔可変手段と、
前記透明物質が待避されて蓄積されるための蓄積部と、
前記空間と前記蓄積部との間で前記透明物質が移動するための通路と、を有することを特徴とする面発光体。
【0013】
4. 面発光素子および該面発光素子の出射面側に配置された調光素子を備えてなる面発光体において、
前記調光素子は、面発光素子が発光する光を透過する2枚の透明板と、該透明板に挟まれて配列された断面形状が前記出射面側に向けて狭まっている台形状の前記光を透過する透明部材の複数個と、を含み、
前記台形状の前記透明部材により形成される空間に液晶が充填され、前記液晶に前記透明板が対峙する方向に電圧を印加するための電極を前記液晶が接する前記空間を形成する面に備え、前記透明部材の屈折率は電圧印加時の前記液晶の屈折率と同じとすることを特徴とする面発光体。
【0014】
5. 面発光素子および該面発光素子の出射面側に配置された調光素子を備えてなる面発光体において、
前記調光素子は、面発光素子が発光する光を透過する2枚の透明板と、該透明板に挟まれて配列された断面形状が前記出射面側に向けて広がっている三角形状又は台形状の前記光を透過する透明部材の複数個と、を含み、
前記台形状の前記透明部材により形成される空間に液晶が充填され、前記液晶に前記透明板が対峙する方向に電圧を印加するための電極を前記液晶が接する前記空間を形成する面に備え、電圧印加時の前記液晶の屈折率は前記透明部材の屈折率より大きいことを特徴とする面発光体。
【0015】
6. 前記透明部材の屈折率は電圧無印加時の前記液晶の屈折率と同じとすることを特徴とする5に記載の面発光体。
【0016】
7. 表示素子と1乃至6の何れか一つに記載の面発光体とを備え、前記面発光体を前記表示素子のバックライトとして用いることを特徴とする表示装置。
【0017】
8. 1乃至6の何れか一つに記載の面発光体を備え、前記面発光体を構成する面発光素子が、平面状にマトリクス配置された複数の画素を備えていることを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【0018】
請求項1に記載の発明によれば、面発光体が備える面発光素子から出射され調光素子に入る光は、台形状の透明な弾性部材と空気との界面において、それぞれの屈折率の差により反射、屈折される。この反射、屈折され調光素子から出射する光は、面発光素子から出射され調光素子に入る光の光輝度分布に対して正面輝度が大きい光強度分布となる。
【0019】
更に、間隔可変手段により2つの透明板の間隔を縮めることで、2つの透明板の間は台形状が変形した透明な弾性部材がほぼ占めることができる。このため2つの透明板の間の屈折率の差をほとんど無くすことができる。この場合、調光素子に入射する光は、上記の反射、屈折されることがないため、調光素子から出射される光は面発光素子の出射光の光輝度分布とほぼ同じとなり、上記の様な正面輝度が大きい光強度分布とならない。
【0020】
よって、間隔可変手段により2つの透明板の間隔を変えることで面発光体から出射される光の光輝度分布を変化させることができる。また、面発光素子より出射される光は、調光素子に入射し、透明板、透明な弾性部材及び空気を通過して、遮光されることなく反射、屈折により進路が変更され調光素子より出射されるため光効率の良い面発光体とすることができる。
【0021】
請求項2及び3に記載の発明によれば、面発光体が備える面発光素子から出射され調光素子に入る光は、台形状の透明な弾性部材と空間に充填された透明物質との界面において、それぞれの屈折率の差により反射、屈折される。この反射、屈折され調光素子から出射する光は、面発光素子から出射され調光素子に入る光の光輝度分布に対して正面輝度が大きい光強度分布となる。
【0022】
更に、空間に充填された透明物質は通路を通って蓄積部に自由に行き来することができる。このため、間隔可変手段により2つの透明板の間隔を縮めると、透明物質は調光素子の外に漏れることなく蓄積部に移動し、2つの透明板の間は台形状が変形した透明な弾性部材がほぼ占めることができる。このため2つの透明板の間の屈折率の差をほとんど無くすことができる。この場合、調光素子に入射する光は、上記の反射、屈折されることがないため、調光素子から出射される光は面発光素子の出射光の光輝度分布とほぼ同じとなり、上記の様な正面輝度が大きい光強度分布とならない。また、透明板の間隔を元に戻すと蓄積部に移動していた透明物質は、変形した台形状が元に戻ることで広がる空間に戻ることができる。
【0023】
よって、間隔可変手段により2つの透明板の間隔を変えることで面発光体から出射される光の光輝度分布を変化させることができる。また、面発光素子より出射される光は、調光素子に入射し、透明板、透明な弾性部材及び透明物質を通過して、遮光されることなく反射、屈折により進路が変更され調光素子より出射されるため光効率の良い面発光体とすることができる。
【0024】
請求項4又は5に記載の発明によれば、面発光素子から出射され調光素子に入る光は、台形状の透明な部材と空間に充填された液晶との界面において、面発光素子の出射面に向けて狭まっている台形状の透明な部材を備え、この透明な部材の屈折率が電圧印加時の液晶の屈折率と同じとする場合は電圧無印加とする、又は、面発光素子の出射面に向けて広がっている台形状の透明な部材を備え、電圧印加時の液晶の屈折率が透明な部材の屈折率より大きい場合はこの状態とすると、それぞれの透明な部材と液晶との屈折率の差により反射、屈折される。この反射、屈折され調光素子から出射する光は、面発光素子から出射され調光素子に入る光の光輝度分布に対して正面輝度が大きい光強度分布となる。
【0025】
更に、上記のそれぞれの場合において、液晶に電圧を印加する、又は、印加しないで、液晶の屈折率を相対的に大きく、又は、小さくして、液晶と透明な部材との屈折率との差を少なくし界面で生じる反射、屈折作用を小さくすることで、調光素子から出射される光は面発光素子の出射光の光輝度分布とほぼ同じとなり、上記の様な正面輝度が大きい光強度分布とならない。
【0026】
よって、液晶に印加する電圧を変えることで面発光体から出射される光の光輝度分布を変化させることができる。また、面発光素子より出射される光は、調光素子に入射し、透明板、透明な部材及び液晶を通過して、遮光されることなく反射、屈折により進路が変更され調光素子より出射されるため光効率の良い面発光体とすることができる。
【0027】
請求項7又は8に記載の発明によれば、表示装置と上記の効果を有する面発光体を表示素子のバックライトとして用いて表示装置を構成することができ、また、上記の効果を有する面発光体を構成する面発光素子が平面状にマトリクス配置された複数の画素を備えている表示装置を構成することができる。よって、光効率の良い表示装置を構成することができる。
【0028】
従って、光の利用効率を高効率にしながら光輝度分布を変更することができる面発光体及びこの面発光体を備えた表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
本発明に係わる面発光素子に調光素子が取り付けられた面発光体と、表示素子を液晶表示デバイスとして備え、面発光体をバックライトとする液晶表示装置を例にして説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、面発光体2をバックライトとする調光素子を備えた液晶表示装置10Aの断面を模式的に示している。LEDなどの点光源(図示しない)もしくは冷陰極管などの線状光源に導光板を用いて成る、あるいは、透明電極を有する透明な基板と対向電極との間に発光層を含む有機または無機EL素子などからなる面発光素子である面光源1より光が射出される面側に調光素子3を設けてある。必要に応じて、例えば、面光源1の光射出面と調光素子3の光入射面との間に十分な視野角を得るために拡散性を有するシート(図示しない)等、あるいは表示の明るさ向上のために十分な視野角を得るために複屈折性材料等よりなる輝度向上シート(図示しない)を設けてもよい。
【0030】
さらに調光素子3より光が射出される面側に表示素子である液晶表示デバイス5を設ける。必要に応じて、例えば、表示明るさ向上のために調光素子3の光射出面と液晶表示デバイス5の光入射面との間に複屈折性材料等よりなる輝度向上シート(図示しない)を設けてもよい。7は間隔可変手段である透明板駆動装置である。
【0031】
面発光体が備える調光素子は、例えば、プリズム形状の変形を利用するもの、又は、液晶の屈折率変化を利用するものがある。まず、プリズム形状の変形を利用する調光素子に関して説明する。
【0032】
図3に、プリズム形状の変形を利用する調光素子を備えた面発光体2をバックライトとする液晶表示装置10Aの断面を模式的に示している。1は導光板からなる面光源、3は調光素子、5は液晶表示デバイス、7は透明板駆動装置である。調光素子3は、面光源1が発する光を透過する透明板3a及び3bと、同じ光を透過する透明なシリコーン等の弾性を有する材料からなるプリズム3cとから構成されている。
【0033】
プリズム3cの形状は、断面が略台形の短冊状で、観察者Aに対して水平方向に複数個のプリズム3cが並ぶ一次元周期配列の構成を成している。このプリズム3cが成す台形の、面光源1からの射出光が調光素子3へ入射する面側を上底3c−2、調光素子3から射出する面側を下底3c−3とした場合、プリズム3cは、上底3c−2の辺の長さが下底3c−3の辺の長さより短い、発光素子である面光源1の出射面側である調光素子3の入射面に向けて狭まっている台形状である。
【0034】
ここで、上記のプリズム3cが一次元配列している水平方向をX方向、これに垂直で入・出射面内方向をY方向、X方向及びY方向が成す面(X−Y面)に垂直な方向をZ方向とする。以降、X、Y、Zの各方向は上記に従う。
【0035】
プリズム3cはシリコーンなどの透明な弾性を有する材料で構成され、プリズム3cの上底と下底は2枚の透明板3a及び3bに接着等で固定されている。間隔可変手段である透明板駆動装置7により2枚の透明板3a及び3bの距離(間隔)を変えることができる。面光源1からの光の出射角度と同じである調光素子3へ入射する光の入射角度は、Z方向に対して−90°から+90°に渡って広く分布している。以降、面光源1からの光出射輝度分布は、上記と同じZ方向に対して−90°から+90°に渡って広く分布しているとする。
【0036】
透明板駆動装置7により2枚の透明板3a及び3bにプリズム3cを高さ方向(Z方向)に圧縮する力が加わらない無負荷状態の場合、プリズム3cの台形を成す斜面が直線の形状であるため、台形形状が並んだ方向であるX方向はプリズムが有する斜面による反射作用により観察者Aと向き合うZ−X面内のZ方向付近に強度が集中する射出光となる。
【0037】
このZ−X面内のZ方向付近に強度が集中する射出光となる原理を調光素子3のプリズム3c近傍を拡大して示す図4を用いて説明する。
【0038】
図4に示す調光素子3は、上記の通り透明板3a及び3bに挟持された断面が略台形の短冊状の透明な弾性を有する材料でなるプリズム3cを有している。透明板3a及び3bに挟まれプリズム3c以外の空間部3dは、プリズム3cの屈折率より屈折率の小さい空気がある。
【0039】
調光素子3のプリズム3cの上底(3c−2)側に設けた面光源1を発光させると、図4に示すように、透明板3bに入射した光は、プリズム3cの上底(3c−2)面が接着された部分においては、全反射されずにプリズム3c内に導かれる。そして、調光素子3内に導かれた光の多くは、プリズム3cと空間部3dとの界面である傾斜面3c−1において反射され、この反射された光が調光素子3の透明板3aの出射面に導かれて出射されるようになる。また、図4に示すように、プリズム3cの上底(3c−2)部が接触していない部分から入射する光であっても、Z方向へ出射しようとする光は、プリズム3cの傾斜面3c−1で進行方向が傾斜面3c−1の界面前後の屈折率差で変わり、よりZ方向へ出射され、更に、薄板3bに沿うように入射する光はそのままプリズム3c内へと進入し傾斜面3c−1で反射されてやはりZ方向へ出射される。
【0040】
従って、プリズムが、図4で示すプリズム3cの様に、光の入射面に向けて狭まっている台形状(ほぼ三角形状としても良い。)で、台形状のプリズムの屈折率がプリズムが形成する空間部の屈折率より大きい場合、プリズムのZ−X面内のZ方向付近に強度が集中する射出光となる。
【0041】
尚、Y−Z面内で調光素子3に入射する光は、概ね空気またはプリズム3cを成す媒体中のみを進むことから両者の屈折率の変化の影響を受けることが少なく、上記のような光が集中するといった光強度分布とはならず、面光源1の光輝度分布と同じ、Z方向に対して−90°から+90°に渡って広く分布する。
【0042】
上記の無負荷状態のプリズム3cの場合、Z−X面内及びY−Z面内での調光素子3から出射される光強度分布を模式的に図5(a)に示す。図5(a)において、Z−X面内の光強度分布を実線で示し、Y−Z面内の光強度分布を点線で示す。この光強度分布を有する面発光体2から出射する光により照明される液晶表示デバイス5は、Z−X面内においては、狭い視野角となり、Y−Z面内においては広い視野角を有することとなる。すなわち、液晶表示装置10Aを観察者Aから見ると、水平方向は狭視野角で垂直方向は広視野角となる。
【0043】
次に、透明板駆動装置7により2枚の透明板3a及び3bでもってプリズム3cの高さ方向(Z方向)を圧縮する力が加わる場合、図3(b)に示すようにプリズム3cが変形してプリズムとなり、空間部3dは空間部が占める割合が少なくなる。このため、調光素子3は、2枚の透明板3a及び3bの間にプリズム3cを成す物質のみがある状態に近い状態となる。従って、上記で説明した反射、屈折現象が生じないため、調光素子3からの出射光は、面光源1の出射光の強度分布と同じように、Z方向に対して−90〜90°に渡って広く分布する射出光となる。この場合、Z−X面内の光輝度分布もY−Z面内とほぼ同等である。調光素子3から出射されるZ−X面内及びY−Z面内の光強度分布を模式的に図5(b)に示す。この光強度分布を有する出射光により照明される液晶表示デバイス5は、Z−X面内においては、透明板駆動装置7により2枚の透明板にプリズムの高さ方向(Z方向)を圧縮する力が加わらない無負荷状態での視野角に比較して広い視野角を有することとなる。すなわち、液晶表示装置10Aを観察者Aから見ると、水平、垂直両方向は広視野角となる。
【0044】
従って、透明板駆動装置7により2枚の透明板3a及び3bの間隔を変えることでもってプリズム3cが変形されて、面発光体から出射される光の光輝度分布を変化させることで、液晶表示装置10Aの視野角を変化させることができる。
【0045】
調光素子3を用いた視野角変更のための光の進行方向の角度変換の際の光損失は、薄い透明板3a及び3bやプリズム3cを成すシリコーン等の媒体による光吸収等が考えられるが、光の一部を遮光することがなく、問題となる大きさとならないため高い効率の光の角度変換を成すことができ、面光源1から発せられる光を視野角を変更しても効率良く液晶表示デバイス5に導くことができる。
【0046】
プリズム3cの変形方法は、プリズム3cの上底3c−2および下底3c−3に接した2枚の透明板3a、3b間の距離を伸び縮みさせることで行う。プリズム部材に圧縮力又は伸張力を加える方法として、例えば、2枚の透明板に枠を設け、この枠にモーター、圧電素子等による駆動力を加える方法、2枚の透明板それぞれに透明電極を設けて電圧をかけることで電気的な引力又は斥力を加える方法等がある。
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、図3(a)に示すように、空間部3dには空気があるとしているが、空気に代わりプリズム3cより屈折率の小さい流動性を有する透明物質を充填しても良い。例えば、図6(a)に示す様に、空間部6dには透明物質が充填され、透明物質が流出しないようにプリズム6cと同様な弾性を有する部材6e(図6(b)に示す。他端は図示しない。)で封止してある。図6(b)は、図6(a)のX−X’の位置での断面の一部の状態を模式的に示している。1は導光板からなる面光源、63は調光素子、5は液晶表示デバイス、7は透明板駆動装置である。調光素子63は、面光源1が発する光を透過する透明板6a及び6bと、同じ光を透過する透明なシリコーン等の弾性を有する材料からなるプリズム6cとから構成されている。プリズム6cは、発光素子である面光源1の出射面側である調光素子63の入射面に向けて狭まっている台形状である。
【0047】
第1の実施の形態と同様に、透明板駆動装置7を用いて2枚の透明板6a及び6bの間隔を圧縮して空間部6dの占める体積を小さくするため、透明基板6aには空間部6dそれぞれが透明基板6aの液晶表示デバイス5の上部に設ける通路6gに通じる穴6fが設けてあり、通路6gの端部に透明物質を待避することができる蓄積部6hを設けてある。蓄積部6hは、例えば、注射器のシリンダー部や風船(風船の開口部が通路6gに通じ、風船自体は筐体内部に格納してあっても良い。)のような、その内部の容積が蓄積される透明物質の量に応じて変化できる構造を有している。こうした穴6f、通路6g及び蓄積部6hを備えることで、透明板駆動装置7により2枚の透明板6a及び6bでもってプリズム6cの高さ方向(Z方向)を圧縮する力が加わる場合、空間部6dに充填されている透明物質は、穴6f、通路6gを通り蓄積部6hに待避することができ、また、その後に無負荷状態にした場合、蓄積部6hに待避していた透明物質を通路6g、穴6fを通じてそれぞれの元の体積に戻る空間部6dに戻すことができる。
【0048】
空間部に空気に代わり流動性を有する透明物質とし、これに伴う上記で説明した穴6f、通路6g及び蓄積部6hを備えていること以外は、第1の実施の形態において説明した内容と同じである。
【0049】
従って、第1の実施の形態と同様に、透明板駆動装置7により2枚の透明板6a及び6bの間隔を変えることでもってプリズム6cが変形されて、面光源1及び調光素子63からなる面発光体64から出射される光の光輝度分布を、図5に示す様に、変化させることで、液晶表示装置60Aの視野角を変化させることができる。尚、2枚の透明板6a及び6bの間隔が狭くなっていないプリズム6cが無負荷の状態で、蓄積部6hに適量の透明物質を予め保有せておくことで、無負荷状態の2枚の透明板6a及び6bの間隔から伸ばして空間部6dの体積が増加することに対応することができる。
(第3の実施の形態)
第2の実施の形態で調光素子のプリズムの形状を面発光源の光の出射面に向けて狭まっている台形状として説明したが、図7に示すように、プリズム7cを面発光源1の光の出射面に向けて広がっている台形状とすることが出来る。プリズム7cが成す台形の、面光源1からの射出光が調光素子73へ入射する面側を上底7c−2、調光素子73から射出する面側を下底7c−1とした場合、プリズム7cは、上底7c−2の辺の長さが下底7c−1の辺の長さより長い、調光素子73の入射面側に広がっている台形状である。この場合、プリズム7cと空間部7dにある流動性を有する透明物質の屈折率の大きさの関係を第2の実施の形態の場合と逆として、空間部7dにある物質はプリズム7cを成す材料の屈折率より大きい屈折率で流動性を有する透明物質である。
【0050】
上記のプリズム6cの形状と透明物質との屈折率の大小関係以外は、第2の実施の形態と同じである。
【0051】
従って、透明板駆動装置7により2枚の透明板7a及び7bの間隔を変えることでもってプリズム7cが変形されて、面光源1及び調光素子73からなる面発光体74から出射される光の光輝度分布を、図5に示す様に、変化させることで、液晶表示装置70Aの視野角を変化させることができる。尚、2枚の透明板7a及び7bの間隔が狭くなっていないプリズム7cが無負荷の状態で、蓄積部7hに適量の透明物質を予め保有せておくことで、無負荷状態の2枚の透明板7a及び7bの間隔から伸ばして空間部7dの体積が増加することに対応することができる。
(第4の実施の形態)
液晶に電圧を印加すると電圧を印加しない場合に比較して液晶の屈折率が大きくなる性質がある。この液晶の屈折率変化を利用する調光素子に関して説明する。図8に、液晶の屈折率変化を利用する調光素子83を備えた面発光体84をバックライトとする液晶表示装置80Aの断面を模式的に示している。1は導光板からなる面光源、83は調光素子、5は液晶表示デバイス、77は液晶駆動装置である。調光素子83は、透明板8a及び8bと、透明な材料からなるプリズム8cと、透明板8aと8bとが挟んで成し、プリズム8cが占める以外の空間にある液晶85とから構成されている。液晶85に透明板8aと8bが対峙する方向に電圧を印加するための電極(図示しない)を液晶85が接する空間を形成する面に設けてある。各電極は液晶駆動装置77に接続されている。
【0052】
プリズム8cは、第1の実施の形態で示した図3の様に、断面が略台形の短冊状で、観察者Aに対して水平方向に複数個のプリズム8cが並んだ一次元周期配列の構成を成している。このプリズム8cが成す台形の、面光源1からの射出光が調光素子83へ入射する面側を上底、調光素子83から射出する面側を下底とした場合、プリズム8cは、上底の辺の長さが下底の辺の長さより短い、調光素子83の入射面に対して狭まっている台形状である。
【0053】
プリズム8cの上底と下底は2枚の透明板8a及び8bに接着等で固定され、2枚の透明板8a及び8bとプリズム8cとの隙間には液晶85が充填、封入されており、2枚の透明板8a及び8bの液晶85が接する面には透明電極が設けてある。面光源1から調光素子83への光の入射角度は、Z方向に対して−90〜90°に渡って広く分布している。
【0054】
電圧印加状態の液晶85の屈折率が、プリズム8cの屈折率と比較して大き過ぎる場合、調光素子83から出射する光の量が減少することから、プリズム8cの屈折率は、電圧印加状態の液晶85の屈折率と同程度とするのが好ましい。このため、液晶駆動装置77により液晶85に電界が加わらない電圧無印加時の場合、プリズム8cの屈折率は液晶85の屈折率に比べて大きい状態である。このため、第1の実施の形態で図3(a)を示して説明したように、プリズム8cの台形形状が並んだ方向であるX方向はプリズムの斜面による反射、屈折作用により観察者Aと向き合うZ−X面内のZ方向付近に強度が集中する射出光となる。
【0055】
Y−Z面内で調光素子83に入射する光は、概ね液晶またはプリズム8cを成す媒体中のみを進むことから両者の屈折率の変化の影響を受けることが少なく、上記のような光が集中するといった光の強度分布とはならず、面光源1のZ方向に対して−90°から+90°に渡って広く分布する。
【0056】
上記の液晶85が電圧無印加状態の場合、Z−X面内及びY−Z面内での調光素子73から出射される光の強度分布を模式的に図9(a)に示す。図9(a)において、Z−X面内の光強度分布を実線で示し、Y−Z面内の光強度分布を点線で示す。この光強度分布を有する面発光体84の出射光により照明される液晶表示デバイス5は、Z−X面内においては、狭い視野角となり、Y−Z面内においては広い視野角を有することとなる。すなわち、液晶表示装置80Aを観察者Aから見ると、水平方向は狭視野角で垂直方向は広視野角となる。
【0057】
次に、液晶駆動装置77により液晶85に電界が加わる電圧印加状態の場合は、液晶85の屈折率は大きくなりプリズム8cが有する屈折率と同程度となる。このため、屈折率差によるプリズム作用が小さくなるため、調光素子83の2枚の透明板8a及び8bの間は同じ屈折率を有する媒体が充填され屈折率変化がほとんどない状態となる。従って、反射、屈折現象が生じないため、調光素子83からの出射光は、面光源1の出射光の強度分布と同じように、Z方向に対して−90〜90°に渡って広く分布する射出光となる。調光素子83から出射されるZ−X面内及びY−Z面内の光強度分布を図9(b)に示す。この光強度分布を有する面発光体84の出射光により照明される液晶表示デバイス5は、Z−X面内においては、液晶駆動装置77により液晶85に電圧無印加状態での視野角に比較して広い視野角を有することとなる。すなわち、液晶表示装置80Aを観察者Aから見ると、水平、垂直両方向は広視野角となる。
【0058】
従って、液晶駆動装置77により液晶85に印加する電圧を変えることで液晶85の屈折率を変え面発光体84から出射される光の光輝度分布を変化させることで、液晶表示装置80Aの視野角を変化させることができる。
【0059】
プリズム8c及び液晶85による光の進行方向の角度変換による光の損失は、透明板8a、8bやプリズム8cを成すガラス等の物質及び液晶85による光吸収が考えられるが、光の一部を遮光することがなく、問題となる大きさとならないため高い効率の光の角度変換を成すことができ、視野角を変更しても面光源1から発せられる光を効率良く液晶表示デバイス5に導くことができる。
(第5の実施の形態)
第4の実施の形態で調光素子のプリズムの形状を面発光源の光の出射面に向けて狭まっている台形状として説明したが、図10に示すように、プリズム9cを面発光源1の光の出射面に向けて広がっている台形状とすることが出来る。プリズム9cが成す台形の、面光源1からの射出光が調光素子93へ入射する面側を上底、調光素子93から射出する面側を下底とした場合、プリズム9cは、上底の辺の長さが下底の辺の長さより長い、調光素子93の入射面側に広がっている台形状である。
【0060】
プリズム9cと空間部にある液晶95の屈折率の大きさの関係は、第4の実施の形態の場合と異なり、液晶駆動装置77により液晶95に電界が加わる電圧印加時の場合、液晶95の屈折率はプリズム9cの屈折率に比べて大きいことが好ましく、また、電圧無印加時の場合、液晶95の屈折率がプリズム9cの屈折率より小さい場合調光素子83から出射する光の量が減少することから、液晶95の屈折率はプリズム9cの屈折率とほぼ同じとするのが好ましい。
【0061】
液晶駆動装置77により液晶95に電界が加わる電圧印加時の場合、液晶85の屈折率はプリズム9cの屈折率に比べて大きい状態である。このため、第1の実施の形態で図3(a)を示して説明したように、プリズム9cの台形形状が並んだ方向であるX方向はプリズムの斜面による反射、屈折作用により観察者Aと向き合うZ−X面内のZ方向付近に強度が集中する射出光となる。
【0062】
Y−Z面内で調光素子93に入射する光は、概ね液晶またはプリズム9cを成す媒体中のみを進むことから両者の屈折率の変化の影響を受けることが少なく、上記のような光が集中するといった光の強度分布とはならず、面光源1のZ方向に対して−90°から+90°に渡って広く分布する。
【0063】
また、液晶95が電圧印加状態の場合、Z−X面内及びY−Z面内での調光素子93から出射される光の強度分布は、第4の実施の形態で示した、図9(a)と同じとなる。この光強度分布を有する面発光体94の出射光により照明される液晶表示デバイス5は、Z−X面内においては、狭い視野角となり、Y−Z面内においては広い視野角を有することとなる。すなわち、液晶表示装置90Aを観察者Aから見ると、水平方向は狭視野角で垂直方向は広視野角となる。
【0064】
次に、液晶駆動装置77により電界が加わる電圧無印加状態の場合は、液晶95の屈折率は大きくなりプリズム9cが有する屈折率と同程度となる。このため、屈折率差によるプリズム作用が小さくなるため、調光素子93の2枚の透明板9a及び9bの間は同じ屈折率を有する媒体が充填され屈折率変化がほとんどない状態となる。従って、反射、屈折現象が生じないため、調光素子93からの出射光は、面光源1の出射光の強度分布と同じように、Z方向に対して−90〜90°に渡って広く分布する射出光となる。調光素子93から出射されるZ−X面内及びY−Z面内の光強度分布は、第4の実施の形態で示した、図9(b)と同じとなる。この光強度分布を有する面発光体94の出射光により照明される液晶表示デバイス5は、Z−X面内においては、液晶駆動装置77により液晶95に電圧無印加状態での視野角に比較して広い視野角を有することとなる。すなわち、液晶表示装置90Aを観察者Aから見ると、水平、垂直両方向は広視野角となる。
【0065】
従って、液晶駆動装置77により液晶95に印加する電圧を変えることで液晶95の屈折率を変え面発光体94から出射される光の光輝度分布を変化させることで、液晶表示装置90Aの視野角を変化させることができる。また、視野角を変更しても面光源1から発せられる光を効率良く液晶表示デバイス5に導くことができる。
【0066】
上記のこれまでの例では面発光体が備える調光素子は、プリズムを一次元配列することで構成しているが、プリズムを四角錐もしくは円錐の先端を欠いて平坦とし断面が台形を有する形状とし、光透過面(透明板面)に2次元配列する構成としても良い。
【0067】
プリズムを2次元配列する構成とすることで、光強度分布は、観察者に向かうZ方向に対してZ−X面内およびY−Z面内のどちらに大きく偏ること無く視野角を変更できる。尚、面発光素子、液晶表示デバイスに関しては、これまで説明した内容と同じとして良いことから、以下では説明は省略する。
(第6の実施の形態)
プリズム形状を図11に示すような円錐台状として2次元配列し、円錐台が占める以外の空間に液晶を導入し、液晶の印加電圧による屈折率変化を利用する調光素子に関しての例を説明する。図11(a)の調光素子101は、図8に示す調光素子83のプリズム8cを1次元配列した断面台形の短冊状から2次元配列した断面台形の円錐台状に置き換えた調光素子101を面光源側から見た状態を示している。また、図11(a)のW−W’の位置における断面の様子を図11(b)に示す。液晶105に透明板10aと10bが対峙する方向に電圧を印加するための電極(図示しない)を液晶105が接する空間を形成する面に設けてある。各電極は液晶駆動装置(図示しない)に接続されている。
【0068】
プリズム10cは、例えば、屈折率1.7の材料により構成され、円錐頂角θを55度、円錐配列距離(ピッチ)をa、円錐台の高さHは0.56×a、電圧を印加しない液晶105の屈折率は1.5とする場合、調光素子101の透明板10aから出射される光の強度分布は、屈折率差によるプリズム作用が2次元に作用することで、図12(a)に示すZ−X面内及びY−Z面内が同じZ方向に光の強度が集中する特性を有するものとなる。このZ−X面内及びY−Z面内のZ方向に強度が集中する射出光により液晶表示デバイス5が照明されることにより、Z−X面内及びY−Z面内のZ方向は狭視野角となる。
【0069】
次に、電極に電圧を印加して屈折率を、例えば、1.7とした場合、プリズム10cと液晶105との屈折率差がなくなることでプリズム作用がほとんどなく、光強度分布は図12(b)に示すZ−X面内及びY−Z面内が同じ特性を有するものとなり、図12(a)に比較してZ方向への光の強度集中が軽減される。この光強度分布で持って調光素子81から出射される光で液晶表示デバイスが照明されることにより、Z−X面内及びY−Z面内のZ方向は電圧無印加時に比べて広視野角となる。
【0070】
尚、図12には調光素子101の光射出角度がZ方向の相対的光強度を併せて示しており、図12(b)を0.1とすると、図12(a)は0.34となる。従って、液晶105に電圧を印加しない状態では、光の強度分布がZ方向に集中し光強度が強くなり、電圧を印加した場合は、強度分布が広がりZ方向の光強度が弱くなる。
【0071】
尚、図12(a)、(b)に示す強度分布特性は、観察者は共に紙面上の下から上向き(図12中の矢印方向)に観察する場合としている。これは、以降に示す図14、図16、図18に対しても同じとする。
【0072】
従って、液晶駆動装置(図示しない)により液晶105に印加する電圧を変えることで液晶105の屈折率を変え調光素子101を備える面発光体(図示しない)から出射される光の光輝度分布を変化させることで、液晶表示装置(図示しない)の視野角を変化させることができる。
(第7の実施の形態)
プリズム形状を第6の実施の形態の円錐台に替えて、図13(a)に示すような縦横比を2:1とする角錐台として2次元配列し、角錐台は底面側に隙間部分がないように密に配列した調光素子の例を説明する。図13(a)に示す調光素子101のM−M’の位置における断面の様子を図13(b)に示す。
【0073】
液晶115に透明板11aと11bが対峙する方向に電圧を印加するための電極(図示しない)を液晶115が接する空間を形成する面に設けてある。各電極は液晶駆動装置(図示しない)に接続されている。
【0074】
プリズム11cは、例えば、屈折率1.7の材料により構成され、縦横方向について角錐頂角θを55度、角錐配列距離(ピッチ)をb、角錐台の高さHは0.74×b、導入した液晶115に電圧を印加しない場合、液晶115の屈折率は、例えば、1.5とする場合、調光素子111の透明板11aから出射される光強度分布は、屈折率差によるプリズム作用が2次元に作用することで、光強度分布は図14(a)に示す様な特性を有する。図14(a)において、Z−X面内の光強度分布を実線で示し、Y−Z面内の光強度分布を破線で示す。プリズム11cがX(横)方向に対してY(縦)方向に長いことから、Z−X面内の光強度分布(光強度分布図の実線)の幅Wd1を1とするとY−Z面内の光強度分布(光強度分布図の破線)の幅Wd2は約2となる。この様な光強度分布を有する射出光により液晶表示デバイスが照明されることにより、Z方向は狭視野となり、またY−Z面内よりZ−X面内がより狭い視野角を有するものとなる。
【0075】
次に、電極に電圧を印加して屈折率を、例えば、1.7とした場合、プリズム11cと液晶115との屈折率差がなくなることでプリズム作用がほとんどなく、光強度分布は図14(b)に示すZ−X面内及びY−Z面内が同じ特性を有するものとなり、図14(a)に比較してZ方向への光の強度集中が軽減されZ−X面内及びY−Z面内のZ方向の光強度分布がほぼ同じとなる。この様な光強度分布を有する射出光により液晶表示デバイス5が照明されることにより、電圧無印加時に比べてZ−X面内及びY−Z面内のどちらにおいても広視野角となる。
【0076】
尚、図14には調光素子111の光射出角度がZ方向の相対的光強度を併せて示しており、図14(b)を0.1とすると、図14(a)は0.2となる。従って、液晶115に電圧を印加しない状態では、光の強度分布がZ方向に集中し光強度が強くなり、電圧を印加した場合は、強度分布が広がり光強度が弱くなる。
【0077】
従って、液晶駆動装置(図示しない)により液晶115に印加する電圧を変えることで液晶115の屈折率を変え調光素子111を備える面発光体(図示しない)から出射される光の光輝度分布を変化させることで、液晶表示装置(図示しない)の視野角を変化させることができる。
(第8の実施の形態)
プリズム形状を図15に示すような円錐台状として2次元配列し、プリズム形状の変形を利用する調光素子に関しての例を説明する。図15(a)に示す調光素子121のK−K’の位置における断面の様子を図15(b)に示す。
【0078】
円錐台状のプリズム12cは、例えば、屈折率1.5の弾性を有する材料により構成され、空間部125は、空気がある。プリズム12cに対して圧縮力を印加してない無負荷状態において、円錐頂角θを50度、円錐配列距離(ピッチ)をc、円錐台の高さHは0.56×cとすると、光強度分布は屈折率差によるプリズム作用が2次元に作用することで、図16(a)に示すZ−X面内及びY−Z面内が同じZ方向に光の強度が集中する特性を有するものとなる。このZ−X面内及びY−Z面内のZ方向に強度が集中する射出光により液晶表示デバイス5が照明されることにより、Z−X面内及びY−Z面内方向は狭視野角となる。
【0079】
この調光素子121の2つの透明板12a、12b間の間隔Hを図示しない駆動装置にて0.56×cより小さくして円錐台の傾斜部が直線から曲線へとなり2つの透明板12a、12b間が挟む空間の多くを変形した円錐台が占め、光強度分布を上記のプリズムを円錐台状として液晶を用いた例と同様となる状態にした。光強度分布は図16(b)に示すZ−X面内及びY−Z面内が同じ特性を有するものとなり、図16(a)に比較してZ方向への光の強度集中が軽減される。この光強度分布で持って調光素子121から出射される光で液晶表示デバイスが照明されることにより、Z−X面内及びY−Z面内方向は無負荷状態に比べて広視野角となる。
【0080】
尚、図16には調光素子の光射出角度がZ方向の相対的光強度を示しており、図16(b)を0.1とすると、図16(a)は0.34となる。従って、無負荷状態では、光強度分布がZ方向に集中し光強度が強くなり、負荷をかけプリズム12cを変形させると、光強度分布が広がり光強度が弱くなる。
【0081】
従って、駆動装置(図示しない)により2枚の透明板12a及び12bの間隔を変えることでもってプリズム12cが変形されて、面発光体から出射される光の光輝度分布を変化させることで、液晶表示装置(図示しない)の視野角を変化させることができる。
(第9の実施の形態)
プリズム形状を上記の円錐台に替えて、図17(a)に示すような縦横比を2:1とする角錐台として2次元配列し、角錐台は底面側に隙間部分がないように密に配列した調光素子の例を説明する。図17(a)に示す調光素子131のL−L’の位置における断面の様子を図17(b)に示す。
【0082】
角錐台状のプリズム13cは、例えば、屈折率1.5の弾性を有する材料により構成され、空間部135は、空気がある。プリズム13cに対して圧縮力を印加してない無負荷状態において、角錐頂角θを50度、角錐配列距離(ピッチ)をd、角錐台の高さHは0.74×dとすると、光強度分布は屈折率差によるプリズム作用が2次元に作用することで、図18(a)に示す様な特性を有する。図18(a)において、Z−X面内の光強度分布を実線で示し、Y−Z面内の光強度分布を破線で示す。プリズム13cがX(横)方向に対してY(縦)方向に長いことから、Z−X面内の光強度分布(光強度分布図の実線)の幅Wd1を1とするとY−Z面内の光強度分布(光強度分布図の破線)の幅Wd2は約2となる。この様な光強度分布を有する射出光により液晶表示デバイス5が照明されることにより、Z方向は狭視野となり、またY−Z面内よりZ−X面内がより狭い視野角を有するものとなる。
【0083】
次に、調光素子131の2つの透明板間の間隔Hを0.74×dより小さくして角錐の傾斜部が直線から曲線となり2つの透明板間が成す空間の多くを変形した角錐台が占めるような状態にした場合、光強度分布は図18(b)に示す様な特性を有する。図18(b)において、Z−X面内の光強度分布を実線で示し、Y−Z面内の光強度分布を破線で示す。プリズム13cがX(横)方向に対してY(縦)方向に長い形状であったことから、圧縮した状態においてもこの形状の影響が残った、Z−X面内の光強度分布(光強度分布図の実線)の幅Wd1を1とするとY−Z面内の光強度分布(光強度分布図の破線)の幅Wd2は約0.75となる。図18(a)に比較してZ方向への光の強度集中が軽減されている。この光強度分布で持って調光素子131から出射される光で液晶表示デバイス(図示しない)が照明されることにより、Z−X面内及びY−Z面内方向は無負荷状態に比べて広視野角となる。
【0084】
尚、図18には調光素子131の光射出角度がZ方向の相対的光強度を併せて示しており、図18(b)を0.1とすると、図18(a)は0.2となる。従って、無負荷状態では、光強度分布がZ方向に集中し光強度が強くなり、負荷をかけプリズム13cを変形させると、光強度分布が広がり光強度が弱くなる。
【0085】
従って、駆動装置(図示しない)により2枚の透明板13a及び13bの間隔を変えることでもってプリズム13cが変形されて、面発光体から出射される光の光輝度分布を変化させることで、液晶表示装置(図示しない)の視野角を変化させることができる。
【0086】
これまで説明した実施の形態では、バックライトとなる面光源、調光素子及び表示素子の液晶表示デバイスの順に重ねた構成を有する表示装置を例にして説明したが、図2に示す様に、有機あるいは無機のEL表示デバイス9に調光素子3を設けた表示装置20Aとする構成とすることもできる。
【0087】
EL表示デバイス9は、平面状にマトリクス配置された複数の画素を備え面発光機能を有する表示デバイスである。7は間隔可変手段である透明板駆動装置であり、これに関しては上記と同じで良い。EL表示デバイス9の光射出面に調光素子を設けることでこれまで説明した内容と同様に視野角を変えることができる。図2に示す表示装置20Aは、必要に応じて、例えば、EL表示デバイス9の射出面と調光素子の間に十分な視野角を得るために拡散性を有するシート等、あるいは表示明るさ向上のために複屈折性材料等よりなる輝度向上シートを設けてもよい。
【0088】
更に、9をEL表示デバイスの代わりに、図1で示す面光源1に液晶表示デバイス5を重ねて構成する表示デバイスとしてもよい。
【0089】
また、これまで説明したプリズムの台形状(ほぼ三角形状としても良い。)の傾斜部は直線である必要はなく曲線でも良く、より好ましくは屈折率の大きい側から屈折率が小さい側に膨らんだ曲線とすることで、光輝度分布がZ方向により強くなる。
【図面の簡単な説明】
【0090】
【図1】調光素子を備えた液晶表示装置の断面を模式的に示す図である。
【図2】調光素子を備えた有機あるいは無機EL表示装置の断面を模式的に示す図である。
【図3】プリズム形状の変形を利用する調光素子を備えた液晶表示装置の例を断面で模式的に示す図である。
【図4】調光素子の原理を説明する図である。
【図5】光強度分布の例を模式的に示す図である。
【図6】プリズム形状の変形を利用する面発光体を備えた液晶表示装置の例を断面で模式的に示す図である。
【図7】プリズム形状の変形を利用する面発光体を備えた液晶表示装置の例を断面で模式的に示す図である。
【図8】液晶の屈折率変化を利用する面発光体を備えた液晶表示装置の断面を模式的に示す図である。
【図9】光強度分布の例を模式的に示す図である。
【図10】液晶の屈折率変化を利用する面発光体を備えた液晶表示装置の断面を模式的に示す図である。
【図11】調光素子のプリズム形状を円錐台状とし、プリズムの配置の様子を模式的に示す図である。
【図12】光強度分布の例を示す図である。
【図13】調光素子のプリズム形状を角錐台状とし、プリズムの配置の様子を模式的に示す図である。
【図14】光強度分布の例を示す図である。
【図15】調光素子のプリズム形状を円錐台状とし、プリズムの配置の様子を模式的に示す図である。
【図16】光強度分布の例を示す図である。
【図17】調光素子のプリズム形状を角錐台状とし、プリズムの配置の様子を模式的に示す図である。
【図18】光強度分布の例を示す図である。
【符号の説明】
【0091】
1 面光源
2、64、74、84、94 面発光体
3、63、73、83、93、101、111、121、131 調光素子
3a、3b、6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b、13a、13b 透明板
3c、6c、7c、8c、9c、10c、11c、12c、13c プリズム
3d、6d、7d、125、135 空間部
6f、7f 穴
6g、7g 通路
6h、7h 蓄積部
5 液晶表示デバイス
7 透明板駆動装置
9 EL表示デバイス
77 液晶駆動装置
85、95、105、115 液晶
20A 表示装置
10A、60A、70A、80A、90A 液晶表示装置
A 観察者
【出願人】 【識別番号】000001270
【氏名又は名称】コニカミノルタホールディングス株式会社
【出願日】 平成18年6月21日(2006.6.21)
【代理人】
【公開番号】 特開2008−3206(P2008−3206A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−171172(P2006−171172)