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JP4311366B2 - 光源装置、表示装置、端末装置及び光学部材 - Google Patents

光源装置、表示装置、端末装置及び光学部材 Download PDF

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Description

本発明は、照射角度範囲を切替可能な光源装置、この光源装置を備え視認角度範囲を切替可能な表示装置、この表示装置を搭載した端末装置及び前記光源装置に使用する光学部材に関する。
近時、薄型、軽量、小型、低消費電力等の利点から、液晶を使用した表示装置は、モニタ及びテレビジョン(TV:Television)等の大型の端末装置から、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ及び自動販売機等の中型の端末装置、またパーソナルTV、PDA(Personal Digital Assistance:個人用情報端末)、携帯電話及び携帯ゲーム機等の小型の端末装置にまで広く搭載され、使用されている。これらの液晶表示装置は、使用する光源の種類に応じて、透過型、反射型、透過光と反射光とを併用する半透過型に大別できる。反射型は、表示に外光を利用できるため低消費電力化が可能であるが、透過型と比較するとコントラスト等の表示性能が劣るため、現在では透過型及び半透過型が液晶表示装置の主流となっている。透過型及び半透過型の液晶表示装置では、液晶パネルの背面に光源装置を設置し、その光源装置が発する光を利用して表示を実現している。即ち、現在主流の液晶表示装置では、液晶パネルの他に光源装置が必須となっている。
液晶表示装置の主要構成部品である液晶パネルは、液晶分子の配向状態を電界により制御して情報を表示するが、液晶分子の種類、初期配向状態及び電界の方向等の組み合わせにより多数のモードが提案されている。これらのモードのうち、従来の端末装置に最も良く使用されるモードには、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。
この階調反転の問題は、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電話等の端末装置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、端末装置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、徐々に端末装置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、中小型の端末装置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。
一方で、中小型の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。このとき、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、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。
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、一つの端末装置がこれらの二種類の表示を切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ために、液晶表示装置に必須である光源装置に工夫を施し、視認角度範囲を変更可能にした表示装置が提案されている。
図35は、特許文献1に記載されている従来の視野角制御型液晶表示装置を模式的に示す断面図であり、図36は、この視野角制御型液晶表示装置に使用される照明装置を模式的に示す斜視図である。図35に示すように、従来の視野角制御型液晶表示装置1101は、液晶表示素子1102と、散乱性制御素子(散乱性制御手段)1103と、照明装置(バックライト)1104とから構成されている。散乱性制御素子1103は、液晶表示素子1102と照明装置1104との間に配置されている。図36に示すように、照明装置1104は、遮光スリット付シート(透光性シート体)1120、及び照射部1121を備えている。照射部1121には、蛍光管等の光源1122が設けられると共に、光出射面1123と対向する面に配置され光源1122からの光を反射させるための反射シート1124が設けられており、遮光スリット付シート1120側の表面が、光源1122からの光を出射させて遮光スリット付シート1120に導くための光出射面1123となっている。遮光スリット付シート1120においては、透光性を有するシートの一方の面に、一方向に延びる線状の遮光材が互いに平行に多数配置されている。遮光材が延設される方向は、表示部の垂直方向に一致している。
このように構成された特許文献1に記載の従来の視野角制御型液晶表示装置においては、光源1122から発した光は、遮光スリット付シート1120を介して散乱性制御素子1103に照射される。光出射面1123より出射する光がこの遮光スリット付シート1120を透過するときに、遮光スリット付シート1120が透過光の平行度を高めるために、散乱性制御素子1103には、その光入射面に垂直な方向に対して大きく傾斜した角度で光が入射することがない。即ち、この遮光スリット付シート1120の面と垂直な方向に平行度が高い透過光が得られる。次に、照明装置1104から出射された光は、散乱性制御素子1103に入射する。散乱性制御素子1103は、印加電圧の有無に応じて入射した光線の散乱性を制御する。散乱制御素子1103が散乱状態にある場合には、照明装置1104からの光は散乱制御素子1103により散乱され、散乱制御素子1103が透明状態にある場合には、照明装置1104からの光は散乱されない。
上記構成の視野角制御型液晶表示装置1101では、散乱性制御素子1103が散乱状態であるとき、照明装置1104から出射された平行度が高い光は、散乱性制御素子1103により散乱されて液晶表示素子1102に入射する。この結果、液晶表示素子1102を通過した光は、表示部の全視角方向に抜けて行き、表示部に正対する位置以外の位置からも表示内容の認識が可能となる。これに対して、散乱性制御素子1103が透明状態であるとき、照明装置1104から出射した平行度が高い光は、散乱性制御素子1103によって散乱されず、高い平行度を維持したまま液晶表示素子1102に入射する。この結果、表示部を水平方向の左右より斜めに見る位置には液晶表示素子1102の透過光が到達せず、このような位置から見ると画面が真っ暗になり、表示内容の認識が不可能となる。これにより、表示部に正対する観察者だけが表示内容を認識できる。
以上のように、上記構成の視野角制御型液晶表示装置1101では、散乱性制御素子1103によって光の散乱性を制御できるので、表示内容の視野角特性を制御できる。即ち、照明装置1104によって平行度が高い光を液晶表示素子1102に向けて出射することができるので、散乱性制御素子1103が透過状態におかれるとき、表示部に正対する観察者だけが表示内容を認識できる視野角特性を確実に得ることができる。従って、視野角依存性が少なく全視角方向にわたって表示特性が均一に保たれる状態と、表示部に正対する位置からのみ表示内容を認識できる状態とに任意に切換可能な液晶表示装置を得ることができる。
一方、従来より、指向性を高めた光源装置が検討されている。図37は、非特許文献1に記載されている第1の従来の高指向性光源装置を模式的に示す斜視図である。図37に示すように、第1の従来の高指向性光源装置は、光源2101と、光源2101が発する光を伝搬して面状に出射する導光板2102と、導光板2102の光出射面側に配置された拡散シート2103と、拡散シート2103の上に配置された2枚のプリズムシート2104及び2105と、プリズムシートの上に配置された拡散シート2106と、導光板2102の光出射面と反対側に配置された反射シート2107とから構成されている。導光板2102の表面にはドット形状が印刷されている。2枚のプリズムシート2104及び2105には、一方向に延び一次元配列されたプリズム形状が夫々形成されている。このプリズム形状の頂角は90度である。また、プリズムシート2104及び2105は、プリズムシート2104に形成されたプリズム形状が延びる方向と、プリズムシート2105に形成されたプリズム形状が延びる方向とが、相互に直交するように配置されている。更に、プリズムシート2104及び2105は、プリズム面が上側(導光板と反対側)に向くように配置されている。
このように構成された非特許文献1に記載の第1の従来の高指向性光源装置においては、光源2101から発した光は導光板2102に入射し、導光板2102中を伝搬する。この際に、印刷されたドット形状により一部の光が散乱され、導光板2102の出射面から出射される。導光板2102から出射した光は、導光板2102とプリズムシート2104との間に配置された拡散シート2103により均斉度が向上し、プリズムシート2104及び2105に入射する。プリズムシート2104及び2105はその頂角が90度であるために、正面から30度の方位付近の光線が正面方向に屈折して進行し、結果として正面方向に集光され、正面輝度が向上することになる。
図38は、非特許文献1に記載されている第2の従来の高指向性光源装置を模式的に示す斜視図である。図38に示すように、第2の従来の高指向性光源装置は、線状の光源3101と、光源3101の発する光を伝搬して面状に出射する導光板3102と、導光板3102の光出射面側に配置されたプリズムシート3103と、導光板3102の光出射面と反対側に配置された反射シート3104とから構成されている。導光板3102は、その光出射面にマット形状(図示せず)が形成され、その反対側の面である反射シート3104側の面に光源3101が延びる方向に垂直な方向(以下、光源に垂直な方向という)に延びるプリズム列が形成されたマットプリズム導光板である。また、プリズムシート3103は、プリズム面を導光板側に向けて配置され、プリズム列が延びる方向が、光源が延びる方向に平行な方向(以下、光源に平行な方向という)となっている。
このように構成された非特許文献1に記載の第2の従来の高指向性光源装置においては、光源3101から発した光は導光板3102に入射し、導光板3102中を伝搬する。この際に、導光板3102のプリズムシート側の面である光出射面に形成されたマット形状により、一部の光が全反射条件から外れ、導光板3102から出射することになる。導光板3102から出射した光は、導光板3102の全反射条件をわずかに外れた条件であるため、光源に垂直な方向において、出射面の法線から65度付近にピークを有する指向性が高い光となっている。この光はプリズムシート3103に入射するが、入射側のプリズム斜面で屈折した後に、反対側のプリズム斜面で全反射して正面方向に出射する。
前述のように、プリズムシート3103に入射する光は、光源に垂直な方向の指向性が高いため、プリズムシートから出射する光も光源に垂直な方向に対して指向性が高い。一方で、光源に平行な方向に関する指向性については、導光板3102の反射シート3104側の面に、光源に垂直な方向に延びるプリズム列を形成することで対応している。
図39(a)及び(b)は、横軸に出射角度をとり、縦軸に光度をとって、第2の従来の高指向性光源装置の指向特性と第1の従来の高指向性光源装置の指向特性とを比較した結果を示すグラフ図であり、(a)は垂直方向の指向性を示し、(b)は水平方向の指向性を示す。図39(a)及び(b)は、非特許文献1中の図14に記載のものである。図39(a)及び(b)に示すように、第2の従来の高指向性光源装置では、光源に垂直な方向のみならず、平行な方向においても指向性が高められており、第1の従来の高指向性光源装置よりも指向性が高められている。
図40は、特許文献2に記載されている第3の従来の高指向性光源装置を模式的に示す斜視図であり、図41はその断面図である。図40に示すように、第3の従来の高指向性光源装置は、主として導光板4132、発光部4133、反射板4134、拡散プリズムシート4135からなる。導光板4132は、ポリカーボネイト樹脂又はメタクリル樹脂等の透明樹脂によって四角平板状に形成されており、裏面には光拡散パターン4136が形成されている。また、導光板4132のコーナー部の一箇所には、平面視でコーナー部を斜めにカットすることによって光入射面4137が形成されている。発光部4133は、1個又は数個のLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)を透明なモールド樹脂中に封止し、モールド樹脂の正面以外の面を白色樹脂で覆ったものであり、LEDから出射された光は、直接又はモールド樹脂と白色樹脂との界面で反射した後、発光部4133の前面から出射される。
この発光部4133は、その前面が導光板4132の光入射面4137と対向する位置に配置されている。導光板4132の下面に形成されている光拡散パターン4136は、発光部4133(特に、内部のLED)を中心とする同心円状をした円弧の上に配列されており、各光拡散パターン4136は導光板4132の裏面を非対称な断面三角形状に凹設することによって曲線状に形成されている。また、各光拡散パターン4136は、発光部4133を中心とする円弧の円周方向に沿って広がっており、各光拡散パターン4136の反射面は、平面視で発光部4133と光拡散パターン4136とを結ぶ方向と直交している。また、光拡散パターン4136は、発光部4133から遠くなるに従ってパターン密度が次第に大きくなるように形成されている。反射板4134は、表面にAgメッキによる鏡面加工が施されたものであり、導光板4132の裏面全体に対向するように配置されている。拡散プリズムシート4135は、透明なプラスチックシート4138の表面に透明な凹凸拡散板4139を形成し、プラスチックシート4138の裏面に透明なプリズムシート4140を形成したものである。
このように構成された特許文献2に記載の第3の従来の高指向性光源装置においては、図41に示すように、発光部4133から出射された光pは、光入射面4137から導光板4132内に入光する。光入射面4137から導光板4132に入射した光pは、導光板4132内で放射状に広がって進むが、このとき導光板4132内で広がる光pの各方位の光量は各方位における導光板4132の面積に比例するように、光入射面4137に形成された光学素子4144は設計されている。導光板4132内に入射した光pは、導光板4132の上面と下面とで全反射を繰り返しながら導光板4132内を発光部4133から遠ざかる方向へ進んでいく。導光板4132の下面に入射する光pは、断面三角形状をした光拡散パターン4136で反射する度に導光板4132の上面(光出射面4145)への入射角が小さくなり、光出射面4145に全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射した光pは、光出射面4145を透過して導光板4132の外部へ出射される。いずれの光拡散パターン4136も、発光部4133と各光拡散パターン4136を結ぶ方向と直交するように配置されているので、導光板4132内を伝搬している光pが光拡散パターン4136で拡散されても、その光pは発光部4133と光拡散パターン4136とを結ぶ方向を含む導光板4132に垂直な平面内では拡散されるが、光拡散パターン4136の接線に平行な平面内では拡散されることなく直進する。なお、導光板4132の下面で反射されることなく下面を透過した光pは、導光板4132の下面に対向している反射板4134で正反射されて導光板4132内に戻り、再び導光板4132内を伝搬する。導光板から出射した広がりが小さくて指向性が高い光は、拡散プリズムシート4135のプリズムシート4140を透過することによって光出射面4145に垂直な方向へ曲げられ、ついで拡散プリズムシート4135の凹凸拡散板4139によって適度に拡散させられた上で、正面方向に指向性高く出射されるため、高指向性が実現されている。
特開平9−244018号公報 特開2003−215584号公報 2004年4月発行の月刊ディスプレイ4月号、第14乃至21頁
しかしながら、前述の従来の視野角制御型液晶表示装置には、以下に示すような問題点がある。即ち、特許文献1に記載の従来の視野角制御型液晶表示装置においては、照明装置の照射部から出射された光は、光入射面に対して一定角度以上の角度で傾斜して入射する成分が遮光スリット付シートにより遮断されることにより、指向性が高められる。このため、この従来の表示装置においては、光源から出射した光の利用効率が低い。そして、遮光スリット付シートから出射した指向性が高い光は、散乱制御素子に入射し、広視野角表示の場合には、散乱制御素子を散乱状態にし、高指向性の光を広い角度範囲に散乱させる。このように、この表示装置においては、遮光スリット付シートを選択的に透過した正面方向に指向性が高い光を広い角度範囲に広げるため、遮光スリット付シートを持たない通常の照明装置と比較すると、全ての角度の輝度が大幅に低下し、表示の視認性が大幅に低下してしまう。
本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、光源装置(照明装置の照射部)から出射される光の指向性を高めることにより、遮光スリット付シート(以下、光線方向規制素子)を透過する光束を増加させることが有効であることを見出した。光線方向規制素子の透過率角度依存性に着目すると、透過率は正面方向が最も高く、角度が大きくなるに従って徐々に低下する。これは、角度が大きくなるに従い、遮光スリットの見かけの開口率が低下するからである。即ち、光源装置から出射される光の指向性を高め、光線方向規制素子の透過率が高い正面方向に光束を集めることにより、光線方向規制素子を透過する光束を増加させることができる。光源装置から出射される光の指向性は、光線方向規制素子の面内方向において、二次元状に高められている方が望ましいが、少なくとも遮光スリットの配列方向の指向性を高めることにより、透過光束を増加できる。これにより、散乱制御素子を散乱状態にしても、あらゆる方位の輝度を向上することができる。
この得られた知見に基づいて、本発明者らは従来の視野角制御型液晶表示装置の広視野角表示時の輝度を向上すべく、従来の高指向性光源装置と組み合わせて検討を行った。その結果、従来の高指向性光源装置を使用しても輝度向上は十分でないことが判明した。
非特許文献1に記載の第1の従来の高指向性光源装置は、導光板から出射され、拡散シートにより均斉度が向上した光束が、2枚の直交配置されたプリズムシートにより屈折される。この結果、正面方向の指向性が高められるが、2枚のプリズムシートは法線方向から30度方位付近の光線を正面方向に屈折するものの、それ以外の角度の光線は正面と異なる方向に屈折又は全反射するため、その指向特性を高めるには限界がある。この結果、光線方向規制素子を透過する光束は十分増加せず、広視野角表示時の輝度を十分向上できない。
また、非特許文献1に記載の第2の従来の高指向性光源装置においては、光源に垂直な方向に対しては、導光板から出射した高指向性の光束を、プリズムシートの全反射を使用して正面方向に出射しているため、第1の従来の光源装置よりも高い指向性が実現できる。一方で、光源に平行な方向に対しては、導光板の反射シート側に設けられた光源に垂直な方向のプリズム列により指向性を高めているが、光源に垂直な方向よりは指向性が低く、二次元状に集光性を高めるには限界がある。従って、この光源装置を携帯電話の表示装置に搭載する場合は、指向性が高い光源に垂直な方向を表示画面の左右方向とすることが好ましい。このとき、光源装置の光源は、表示画面の左右に配置されることになる。しかしながら、通常の携帯電話では、筐体を細身化するため、表示画面の左右に光源を配置するのは不可能である。このため、第2の従来の高指向性光源装置を携帯電話に適用すると、光源を表示画面の上下に配置することになるが、このとき左右方向の指向性を高めることはできない。この結果、光線方向規制素子を透過する光束は十分増加せず、広視野角表示時の輝度を十分向上できない。
更に、特許文献2に記載の第3の従来の高指向性光源装置においては、光源を点光源化し、光源を中心とする同心円状のパターンを配置した導光板と拡散プリズムシートを使用することにより、二次元状に集光性を高めることができる。これにより光線方向規制素子を透過する光束の割合を増やすことができる。しかし、光源を1箇所に集中する必要があり、通常のLEDでは光源の光度が不足する。1パッケージに複数個のLEDを内蔵した光源を使用すれば光源の光度を高められるが、放熱の問題があるため光源の集積化には限界がある。この結果、光線方向規制素子を透過する光束は十分増加せず、広視野角表示時の輝度を十分向上できない。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、照射角度範囲が切替可能な光源装置であって、指向性が高く、輝度が高く、光源の配設位置が制約されない光源装置、この光源装置を備え、表示輝度が高く、視認角度範囲が切替可能な表示装置、この表示装置を搭載した端末装置、及び前記光源装置に組み込まれる光学部材を提供することを目的とする。
本発明に係る光源装置は、拡散光を出射する光源と、前記光源から出射された光が側面から入射し、この入射した光を一主面である光出射面から出射する導光板であって、前記光源から前記導光板に向かう方向をX方向とし、前記X方向と直交し、前記光出射面の反対側の主面である光拡散面から前記光出射面に向かう方向をZ方向とし、前記X方向及び前記Z方向と直交する方向をY方向とした場合に、前記X方向に向かうに従って前記導光板を薄くする傾斜部が前記光拡散面に形成されている導光と、前記導光板の前記光出射面に対向する平面に、先端部を前記出射面に向けて二次元的に配置された複数の凸部を有し、前記導光板から出射された光が前記凸部に入射して、該凸部の側面に到達した光を全反射して前記凸部の基部方向に導いて出射する光学部材と、前記光学部材の前記複数の凸部の基部に対向して配置され、前記光学部材から入射した光のうち、前記Y方向に拡散した光線を規制して一主面から出射する光線方向規制素子と、前記光線方向規制素子から出射された光が入射する光入射面が前記光線方向規制素子の前記一主面に対向して配置され、前記光線方向規制素子から入射した光を透過させる状態と散乱させる状態とに切替可能な透明・散乱切替素子と、を備え、前記光源は光が入射する前記導光側面に沿って配置されており、前記凸部が内部に入射して側面に到達した光を全反射することで、前記光学部材は前記Y方向における光の出射角度範囲を狭めることを特徴とする。
本発明においては、導光部材が入射方向及び第1の方向を含む平面内における光の指向性を高め、光学部材が前記平面に直交する方向における光の指向性を高めるため、光源から出射した光の指向性を、二次元的に高めて出射することができる。また、光線方向規制素子を有するため、光の指向性をより一層高めることができる。更に、光源から出射した光の大部分を光学部材から第2の方向に出射することができるため、光の利用効率が高く、輝度が高い。更にまた、光源の配設位置の自由度が高い。更にまた、光学部材に光学要素が二次元的に配列されているため、一つの光学部材により、第1の方向に入射された光を第2の方向に出射すると共に、前記平面に直交する方向における指向性を高めることができる。更にまた、透明・散乱切替素子を透明状態として光を透過させることにより、表示装置から出射される光の照射角度を狭くし、透明・散乱切替素子を散乱状態として光を散乱させることにより、表示装置から出射される光の照射角度を広くすることにより、表示装置の画像を視認できる視認角度範囲を2段階に切替えることができる。
また、前記光学部材は、透明材料からなる平板部を有し、前記凸部は前記平板部上に形成され透明材料からなる複数の円錐体であり、前記円錐体は前記平板部における前記導光板の前記光出射面に対向する面上に形成されており、その中心軸が相互に平行であってもよい。
このとき、前記光学部材において、前記円錐体の頂点からなる一の列の位相が、他の列の位相と異なっていることが好ましく、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が好ましい。これにより、表示パネルと組み合わせて使用した場合に、モアレの発生を抑制することができる。
また、前記光学部材が出射する光の方向が前記平板部の表面に垂直になるように、前記円錐体の中心軸が前記平板部の表面に垂直な方向に対して傾斜していることが好ましい。これにより、光源装置から出射する光の強度分布の中心を、円錐シートの平板部に垂直な方向とすることができる。
更に、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く、前記光源が点光源からなり、前記導光の前記点光源から光が入射する面にこの光を拡散させる拡散パターンが形成されていてもよい。これにより、点光源を均一に線光源化でき、光源装置の出射光面内分布の均一性を向上できる。
更にまた、本発明に係る光源装置は、前記導光から見て前記光学部材が配置されている側の反対側に配置された反射シートを有することが好ましい。これにより、光の輝度を更に向上させることができる。
このとき、前記光線方向規制素子において、前記光を透過する透明領域と前記光を吸収する吸収領域とが交互に配列されており、前記光線方向規制素子はその配列方向において光の角度範囲を規制するものであってもよい。
また、前記光線方向規制素子は、相互に積層された第1及び第2の層を有し、前記第1の層における前記透明領域と吸収領域との配列方向は、前記第2の層における前記透明領域と吸収領域との配列方向に直交していてもよい。これにより、光の指向性を二次元的により一層向上させることができる。
又は、前記光線方向規制素子において、前記光の入射方向から見て、前記光を吸収する吸収領域中に前記光を透過する透明領域がマトリクス状に配列されていてもよい。このとき、前記透明領域の形状は、前記光の入射方向から見て、円形、楕円形、正方形又は長方形であってもよい。
また、前記透明領域と前記吸収領域との境界面が、前記方向に平行であることが好ましい。これにより、光の透過効率が向上する。
更に、前記透明領域の配列方向が、前記凸部の配列方向に対して傾斜していることが好ましい。これにより、光線方向規制素子と光学部材とにより発生するモアレを低減できる。
更にまた、前記光線方向規制素子が前記光学部材と一体的に形成されていてもよい。これにより、表示装置の厚さを低減できる。
本発明に係る表示装置は、前記光源装置と、この光源装置から出射した光を透過させることによりこの光に画像を付加する表示パネルと、を有することを特徴とする。
本発明によれば、光源装置の輝度が高いため、視認角度範囲が切替可能で輝度が高い表示装置を得ることができる。
更にまた、前記表示パネルの画素配列方向が、前記凸部の配列方向に対して傾斜していることが好ましい。これにより、表示パネルと光学部材とにより発生するモアレを低減できる。
更にまた、前記表示パネルが液晶パネルであってもよい。このとき、この液晶パネルは、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が好ましい。これにより、透明・散乱切替素子が散乱状態であるときに、表示の階調反転を抑制でき、視認性が向上する。
本発明に係る端末装置は、前記表示装置を有することを特徴とする。また、この端末装置は、携帯電話、個人用情報端末、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ又は自動販売機であってもよい。
前記端末装置が携帯電話であるとき、前記光源が表示画面の上側又は下側に配置されていることが好ましい。これにより、この携帯電話において、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とを両立させることができる。
本発明に係る光学部材は、入射された光のうち拡散した光線を規制して、規制した光を一主面から出射する光線方向規制素子と、透明材料からなり前記光線方向規制素子の前記一主面の反対側の主面二次元的に配され、前記光線方向規制素子と一体形成された複数の円錐体と、を有し、前記円錐体に入射した光が該円錐体の側面に到達し、前記円錐体は、前記側面に到達した光を全反射することで、光の出射角度範囲を狭めて前記光線方向規制素子に向けて出射することを特徴とする
本発明によれば、導光部材が入射方向及び第1の方向を含む平面内における光の指向性を高め、光学部材が前記平面に直交する方向における光の指向性を高めることにより、指向性が高く、輝度が高く、光源の配設位置が制約されず、照射角度範囲を切替可能な光源装置を実現することができる。また、この光源装置を使用することにより、表示輝度が高く、視認角度範囲を切替可能な表示装置を得ることができる。
以下、本発明の実施形態に係る光源装置、表示装置、端末装置及び光学部材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、表示装置、端末装置及び光学部材について説明する。図1は本実施形態の表示装置を示す断面図であり、図2はその表示装置の光源部を示す斜視図であり、図3は本実施形態の表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図であり、図4は本実施形態の光源装置に使用する円錐シートを示す斜視図である。
図1に示すように、本第1実施形態に係る表示装置2においては、光源部1が設けられており、光源部1の上にはルーバ112(光線方向規制素子)が設けられている。ルーバ112の上には透明・散乱切替素子122が設けられており、透明・散乱切替素子122上には透過型液晶パネル7が設けられている。光源部1、ルーバ112及び透明・散乱切替素子122により、本実施形態に係る照射角度切替型の光源装置が構成されている。
図1及び図2に示すように、光源部1においては、導光板3と、この導光板3の前面側、即ち、視聴者側に配置された円錐シート6と、導光板3の側面に配置された光源51とが設けられている。また、導光板3の前面、即ち円錐シート6側の面は光出射面43となっており、その反対面、即ち背面は光拡散面44となっている。光出射面43は平坦である。一方、光拡散面44には、光出射面43に対して光源51側に傾斜した斜面41が形成されている。これにより、斜面41は、光源51から出射して導光板3に入射した光により直接照射されるようになっている。光源51は、導光板3の光入射面となる側面に沿って複数個のLEDがほぼ等間隔で配置されて構成されている。
なお、本明細書においては、便宜上、以下のようにXYZ直交座標系を設定する。光源51から導光板3に向かう方向を+X方向とし、その反対方向を−X方向とする。+X方向及び−X方向を総称してX軸方向という。また、導光板3の光出射面43に平行な方向のうち、X軸方向に直交する方向をY軸方向とする。更に、X軸方向及びY軸方向の双方に直交する方向をZ軸方向とし、このZ軸方向のうち、光拡散面44から光出射面43に向かう方向を+Z方向とし、その反対方向を−Z方向とする。+Z方向は前方、即ち、視聴者に向かう方向である。そして、+Y方向は、右手座標系が成立する方向とする。即ち、人の右手の親指を+X方向、人差指を+Y方向に向けたとき、中指は+Z方向を向くようにする。
上述の如く、XYZ直交座標系を設定すると、導光板3の光出射面43はXY平面となり、光源51は導光板3から見て−X方向に配置され、円錐シート6は+Z方向に配置されていることになる。また、光源51は拡散性の光源であり、光源51から出射した光は導光板3の内部において、少なくともXY方向に拡散する。
ルーバ112は、例えば光を透過する透明領域112a(図19参照)と、光を吸収する吸収領域112b(図19参照)とが、ルーバ112の表面に平行な方向に交互に配置されて形成されている。透明領域112a及び吸収領域112bは、例えはX軸方向に延びる帯状の領域であり、その側面はZ軸方向に対して平行になっている。透明領域112aと吸収領域112bとが交互に配置されている配列方向は、図1に示すY方向である。
また、透明・散乱切替素子122においては、相互に平行に配置された1対の透明基板109が設けられており、各透明基板における他方の透明基板に対向する表面を覆うように、電極110が設けられている。そして、電極110間には、高分子マトリクス111aの中に液晶分子111bが分散してなるPDLC(Polymer Dispersed Liquid-Crystal:ポリマー分散液晶)層111が設けられている。1対の電極110によって、その間に挟まれているPDLC層111に電圧を印加することにより、PDLC層中の液晶分子の配向状態が変化するようになっている。PDLC層111は、例えば光硬化性樹脂と液晶材料の混合物を露光して硬化させることにより形成される。透明・散乱切替素子122は、ルーバ112から入射された光を散乱又は透過して透過型液晶パネル7に出射する。
図1に示すように、導光板3の光拡散面44には、+X方向に向かって斜面41、平坦面40がこの順に繰り返し配列されている。なお、図1においては、図を簡略化するために、斜面41は一ヶ所しか示されていないが、前述の如く、実際には斜面41は複数ヶ所に形成されている。斜面41は、光源51側、即ち、光源51から出射され導光板3の内部を+X方向に透過してきた光に照射される方向に傾斜している。斜面41の傾斜角の絶対値は例えば6度である。+X方向に向かうときに斜面41から平坦面40に移行する境界部は、Z軸方向の段差となっている。また、平坦面40、斜面41は、Y軸方向に沿って導光板3の全長に亘って延びている。
図1及び図4に示すように、円錐シート6においては、透明材料からなる平板部63が設けられており、複数の円錐体64が平板部63の背面上に形成されている。平坦部63はXY平面に平行に配置されており、円錐体64は−Z方向に、即ち、導光板3に向かって突出している。即ち、円錐体64の中心軸は相互に平行であり、Z軸方向に平行である。円錐体64の頂点は、Y軸方向及びXY平面内におけるY軸方向に対して60度傾斜した2つの方向に沿って配列されている。即ち、円錐体64は平板部63の光入射面に二次元的に配列されており、円錐体64の頂点を結ぶ仮想的な直線が延びる方向は、Y軸方向及びXY平面内におけるY軸方向に対して60度傾斜した2方向の合計3方向である。これにより、相互に隣り合う3つの円錐体64の頂点を結ぶと、その一辺がY軸方向に延びる仮想的な正三角形が形成されるようになっている。
一例では、円錐体64の頂点は、Y軸方向に50μmの間隔を隔てて等ピッチに配列し、円錐体の頂点が形成する正三角形の一辺は50μmとなっている。円錐体64の頂角は70度であり、円錐体の高さは36μmである。なお、頂角とは、円錐体64の中心軸を含む断面において、2本の側辺がなす角度である。導光板3と円錐シート6の材料には、加工性の容易さから透明樹脂が好適に使用されるが、本実施形態においては、屈折率が1.5であるポリメチルメタクリレート(PMMA:polymethyl-methacrylate)が使用されている。
図3に示すように、本実施形態に係る表示装置2は、例えば、携帯電話9に搭載される。表示装置2は、携帯電話9の横方向及び縦方向が、夫々光源装置のY軸方向及びX軸方向となるように配置されている。即ち、携帯電話9において、光源51(図1参照)は、表示画面の上側に配置されている。なお、光源51は表示画面の下側に配置してもよい。
次に、上述の如く構成された本実施形態の表示装置2の動作について説明するが、先ず、光源部1の動作について説明する。図5は光源51が点灯した場合を示す光学モデルの斜視図であり、図6は図5に示すA−A線による断面図であり、図7は図5に示すB−B線による断面図である。A−A線はX軸方向に延びており、B−B線はXY平面内において、X軸方向から30度の角度をなす方向に延びている。なお、図6及び図7においては、図を簡略化するために、斜面41は一ヶ所のみ示されている。
図6に示すA−A線による断面での光の挙動について説明する。光源51が発した光は導光板3に入射するが、空気と導光板3を形成する樹脂材料との屈折率の違いにより、導光板3に入射した後の光の進行方向と+X方向とがZ軸方向になす角度は、スネルの法則に基づき、41.8度より小さくなる。そこで、+X方向に対して+Z方向に41.8度傾斜した光線について考えることにする。
光源51から出射され、導光板3に入射した光線は、導光板3の光出射面43に到達するが、Z軸方向に対する角度が48.2度であり、臨界角41.8度より大きいため、導光板3から出射せずに全反射する。同様に、光拡散面44においても、斜面41以外の領域に入射した場合には同じ角度で全反射するので、光出射面43と光拡散面44との間で全反射を繰り返しつつ、光源51から離れる方向に伝搬することになる。この伝搬中に、光が、X軸方向に対する傾斜角が6度の斜面41に入射すると、斜面41の法線からの角度が42.2度となるが、この値は臨界角41.8度より大きいので、斜面41から導光板3外に光は出射せず全反射する。全反射後の光のZ軸方向に対する角度は36.2度となり、臨界角より小さいため、光出射面43に到達した光は導光板3から外部に出射し、出射後の角度はZ軸方向に対して62.4度となる。
前述の如く、導光板3に入射した光は、必ず入射後のX軸方向に対する角度が41.8度以下となる。このため、この入射光が導光板3の光出射面43又は光拡散面44に到達したときのZ軸方向に対する角度は48.2度以上となり、全反射する。そして、この光が光出射面43及び光拡散面44において全反射して導光板3中を伝搬する課程で、傾斜角が6度の斜面41で全反射する度に、Z軸方向に対する光の進行方向の角度が臨界角に近づくことになり、この角度が臨界角より小さくなった時点で、光出射面43又は光拡散面44の平坦面から出射する。この結果、導光板3から出射した光は、XZ平面内においては、+Z方向から60度傾斜した方向に強い指向性を有することになる。
導光板3からZ軸方向に対して62.4度傾斜して出射した光は、円錐シート6に入射するが、円錐体64の頂角は70度であるため、円錐体64に入射する角度は7.4度であり、円錐体64の内部に入射した光線の進行方向と円錐体入射面の法線との間の角度は4.9度となる。その後、円錐体64の反対側の側面に光は到達するが、この側面に対する角度は面法線から65.1度となるため全反射し、Z軸から11.1度の方向に進行する。その後、円錐シート6から出射する光の角度は、スネルの法則により、Z軸から16.8度の方向となる。即ち、円錐シート6から出射した光は、XZ平面内においては、Z軸から16.8度の方向に強い指向性を有することになる。
次に、図7に示すB−B線による断面での光の挙動について説明する。前述のように、光源51は少なくともXY平面内に拡散するため、B−B線による断面でもA−A線による断面の場合と全く同様の理論が成立する。この結果、円錐シート6から出射する光は強い指向性を有し、その角度は+Z方向から16.8度となる。この結果は、B−B線だけでなく、XY平面内の他の角度についても同様に発生するため、円錐シート6から出射する光は+Z方向から16.8度傾斜した方向に強い指向性を有することになる。即ち、光源部1の照射範囲としては狭い角度範囲に限定される。
上述の設計の妥当性を検討するために、市販の光線追跡シミュレータを使用して計算機シミュレーションを行った。図8はこのシミュレーションに使用する光学モデルを示す図である。図8に示すように、導光板3のX軸方向の長さ、Y軸方向の幅、Z軸方向の高さは、夫々60mm、40mm、0.6mmに設定し、導光板3の−X方向側のYZ平面に、入射方向が+X方向になるように光源として発光面53を配置した。発光面53のY軸方向の幅は40mmとし、Z軸方向の高さは0.5mmとした。発光面はランベルト光を発するものとした。
また、導光板3の−Z方向側のXY平面には斜面41を形成した。斜面41は、+X方向から+Z方向に向かって6度の傾斜角を有し、Y軸方向に斜面が連続配置されている。また、斜面41におけるZ軸方向の深さの最大値を10μmに設定し、X軸方向におけるピッチを0.2mmに設定した。
導光板3から見て+Z方向側には、多数の円錐体が頂点を−Z方向に向けた下向きの円錐シート6を設けた。−Z方向から見た場合に円錐体の頂点が正三角形を形成するように円錐体を配列し、その一辺がY軸方向に平行となるように配置した。円錐体頂点のY軸方向におけるピッチは50μmとし、円錐体の頂点が形成する正三角形の一辺を50μmとした。円錐体の頂角は70度、高さは36μmに設定した。円錐シート6の厚さは円錐体部分も含めて0.1mmとし、円錐シート6の+Z方向側に、X軸方向の長さが10mm、Y軸方向の幅が10mmの受光面55を設置した。また、導光板3からの出射光光度分布を観察する目的として、導光板3と円錐シート6の間にも同じ大きさの受光面55を設置した。なお、導光板3と円錐シート6の材質は、屈折率が1.5であるポリメチルメタクリレートとした。
次に、光源を点灯した場合の光度分布について説明する。図9は、光源を点灯した場合の導光板出射時の光度分布を示す極座標図であり、図にX方向及びY方向を示す。図10は、横軸にX軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図9に示す光度分布におけるX軸方向の光度分布を示すグラフ図である。また、図11は、光源を点灯した場合の円錐シート出射時の光度分布を示す極座標図であり、図にX方向及びY方向を示す。図12は、横軸にX軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図11に示す光度分布におけるX軸方向の光度分布を示すグラフ図であり、図13は、横軸にY軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図11に示す光度分布におけるY軸方向の光度分布を示すグラフ図である。図9及び図11においては、明るさが等しい点を実線で結び、この実線で囲まれる領域を、明るい順に領域a、b、c及びdとした。即ち、最も明るい領域を領域aとし、最も暗い領域を領域dとした。後述する他の極座標図においても同様である。
図9及び図10に示すように、導光板出射時の光度分布は、Z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11乃至図13に示すように、円錐シート出射時の光度分布は、X軸方向、Y軸方向ともに30度以内に集光している。即ち、光源を点灯した場合には、光源装置の照射範囲は狭い角度範囲に限定され、二次元状に集光されていることがわかる。
上述の如く、光源部1においては、厚さ方向、即ち、Z軸方向には導光板3及び円錐シート6が配置されているだけであるため、光源部1の薄型化が可能である。また、円錐シート6の集光作用により、光源部1から出射される出射光について、出射方向、即ち、+Z方向に対して、X軸方向及びY軸方向の双方について照射角度範囲を狭めることができる。即ち、出射光の指向性を二次元的に高めることができる。
次に、本実施形態の表示装置2の動作について説明する。先ず、広視野角表示の場合について説明する。図1に示すように、光源部1からから出射した指向性が高い光は、ルーバ112に入射する。Y方向の角度が大きい成分の光線はルーバ112により吸収され、Y方向の指向性がより高められた光が出射される。この際、光源装置2から出射された光は、Y方向においても指向性が十分高められているため、ルーバ112により吸収される光は、光源装置の散乱等で発生する光のみであり、その量は少ない。即ち、ルーバ112による光束の減少は少なく抑えられている。
図1に示すように、ルーバ112から出射された指向性が高い分布の光は、透明・散乱切替素子122に入射される。広視野角表示の場合においては、PDLC層111に電圧は印加されない。そのため、PDLC層111は、高分子マトリクス111aの中に液晶分子111bがランダムに分散した状態であり、入射された光は散乱される。従って、高指向性の光はPDLC層111によって均一に散乱されて、広い角度範囲に分散される。即ち、ルーバ112によって指向性が高くなった光は、透明・散乱切替素子122によって散乱されて指向性が低下し、広角の光となる。この広範囲に広がった分布の光は、図1に示すように、透過型液晶パネル7に入射し、広角の光のまま出射する。このようにして、広視野角で画像が表示される。前述のように、本発明では光源装置から出射される光は出射面に対して二次元状に指向性が高められており、ルーバ112により吸収される光は少量に抑えられているため、広視野角表示時の輝度を向上させることができる。更に、光源を点光源配置する必要がなく、導光板の光入射面に多数の光源を配置することができるため、光源の光量を増やすことが可能であり、これによって広視野角表示時の輝度を一層向上できる。
次に、狭視野角表示の場合について説明する。狭視野角表示の場合でも、光が透明・散乱切替素子122に入射されるまでは、広視野角表示の場合と同様である。狭視野角表示の場合においては、PDLC層111に所定の電圧が印加される。これによりPDLC層111は、高分子マトリクス111aの中に分散された液晶分子111bが配向して透明状態になる。即ち、入射された指向性が高い光をそのまま透過するようになる。即ち、ルーバ112によってY軸方向の指向性が高められた光は、高指向性を保った分布の状態で透明・散乱切替素子122から出射される。この指向性が高い分布の光は、図1に示すように、透過型液晶パネル7に入射し、高指向性のまま出射する。このようにして、狭視野角で画像が表示される。
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態に係る光源装置は、その光源部において、光源から出射した光の大部分を+Z方向を中心軸とした一定角度範囲に高い指向性で出射することができるため、輝度が高い。図12及び図13を図39(a)及び(b)と比較すればわかるように、本実施形態に係る光源装置の光源部は、特にY軸方向に関する指向性が、従来の光源装置よりも高くなっている。このため、本実施形態に係る光源装置は照射光度が高く、本実施形態に係る表示装置は表示輝度が高い。
また、本実施形態に係る光源装置においては、光源は導光板のいずれか一辺に沿って配置されていればよいため、光源の配設位置に対する制約が少なく、設計自由度が高い。例えば、光源を点光源化する必要がなく、多数の点光源又は線光源を設けることができるため、光源装置全体の輝度を向上させることができる。また、本実施形態に係る光源装置を形態端末装置に搭載した場合に、光源を表示画面の左右に配置する必要がなく、表示画面の上側又は下側に配置できるため、形態端末装置の筐体を細身化できる。
更に、本実施形態においては、光源部から出射する光の指向性がXY平面に関して二次元状に高められているため、光源装置がX軸方向だけでなくY軸方向にも照射角度範囲を切替えることができる。このため、本実施形態に係る表示装置は、画面の左右方向だけでなく上下方向にも狭視野角表示と広視野角表示との切替機能を持つことができる。
更にまた、本実施形態に係る表示装置においては、Y軸方向、即ち画面の左右方向に沿って光線方向規制素子の透明領域と吸収領域とが交互に配置されているため、光源装置から出射した光が、光線方向規制素子を透過することにより、Y軸方向の指向性をより一層向上させることができる。
更にまた、本実施形態においては、円錐シートに円錐体が二次元的に配列されているため、1枚の円錐シートにより、+Z方向から+X方向に60度傾斜した方向に入射した光を、+Z方向から+X方向に16.8度傾斜した方向に出射すると共に、この光のY軸方向における指向性を高めることができる。このため、複数枚の円錐シートを設ける必要がなく、光源装置を薄型化できる。
なお、本発明における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他の数値を選択することができる。また、導光板の材質も前述の材料に限定されるものではない。更に、斜面の深さ及びピッチも前述の数値に限定されるものではなく、導光板内で異なる値であってもよいし、斜面の傾斜角も導光板内で分布を有していてもよい。導光板内で光源に近い斜面のピッチを大きくすることにより、光源装置の出射光面内における輝度分布を均一にできる。更にまた、導光板は出射面の法線方向から60度方位に光を出射できればよいため、第2の従来の光源装置のように、出射面にマット形状が印刷された導光板を使用することもできる。更に、第3の従来の光源装置のように、楔状の散乱型導光板を使用することもできる。
円錐シートの頂角、高さ、ピッチ、厚さ等も前述の数値に限定されるものではなく、同様の効果を発揮すれば異なる数値を選択することができる。また、円錐シートの材質も前出の材料に限定されるものではない。更にまた、円錐体の頂点配置は正三角形としたが、これに限定されるものではなく、正三角形以外でもよいし、三角形の一辺がY軸と完全に平行でなくてもよい。表示パネルとの間のモアレを防止する目的で、Y軸に対して角度を付けて配置することもできる。但し、円錐体の頂点位置は、Y軸方向に関してX軸方向の位相が均一でないことが好ましい。これにより、Y軸方向に関してX軸方向の位相が均一である場合と比較して、光源点灯時に導光板より出射した光を効率良くZ軸方向に集光することができる。更にまた、円錐シートにおける円錐体が形成された面の反対側の面には、拡散パターンを設けてもよい。これにより、ルーバ又は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。
光源は冷陰極管等の線光源を使用することもできるし、LED等の点光源を使用することもできる。特にLEDを使用する場合には、光源の薄型化が可能となるが、点光源を均一に線光源化するため、図14に示すように、導光板の光入射面に拡散パターン31を設けることが有効である。また、図15に示すように、導光板3の光出射面43に二次元状パターン32を形成してもよい。二次元状パターン32は、例えば半円領域内に分布された複数の凹部である。二次元状パターン32は特に光源付近に設置した場合に、光源からの光を均一化する上で有効である。前述の如く、LEDは導光板の光入射面に複数個配置されていてもよい。
また、透過型液晶パネルの正面輝度が、狭視野角表示と広視野角表示で同様の値となるように光源の光量を調整してもよい。これにより、透過型液晶パネルの正面輝度を一定に保つことができ、狭視野角表示と広視野角表示の切替時の違和感を低減できる。なお、光源が白色LEDから構成され、白色LEDが、青色LEDと黄色蛍光体とから構成される場合には、電流のパルス幅変調により、白色LEDの光量を調整してもよい。青色LEDと黄色蛍光体とから構成される白色LEDでは、青色LEDの発する青色光の一部により黄色蛍光体が励起されて黄色光を発し、青色光及び黄色光が混合されて白色光が発生する。狭視野角表示の場合における透過型液晶パネルの正面輝度が、広視野角表示の場合と同等の値となるように電流量を調整した場合には、青色光及び黄色光の発光比率が変動するため、透過型液晶パネルの色度変化が発生する。これに対して、パルス変調により光量を調整した場合には、発光する時間の割合を調整することにより光量の調整が実現されるため、透過型液晶パネルの色度変化を抑制できる。
本発明において使用する表示パネルは、液晶パネルに限定されず、光源装置を使用する表示パネルであれば使用可能である。また、液晶パネルは透過型に限定されず、各画素に透過領域を有するパネルであれば使用可能であり、各画素の一部に反射領域を有する半透過型液晶パネル、微透過型液晶パネル、微反射型液晶パネルでも使用可能である。また、液晶パネルは、視野角依存性が少ないものが好適であり、広視野角表示時の階調反転を抑制できる。そのような液晶パネルのモードの例としては、横電界モードではIPS(インプレインスイッチング)方式、FFS(フリンジ・フィールド・スイッチング)方式、AFFS(アドヴァンスト・フリンジ・フィールド・スイッチング)方式等が挙げられる。また、垂直配向モードではマルチドメイン化され視野角依存性が低減されたMVA(マルチドメイン・ヴァーティカル・アライメント)方式、PVA(パターンド・ヴァーティカル・アライメント)方式、ASV(アドヴァンスト・スーパー・ヴイ)方式等が挙げられる。更に、フィルム補償TNモードの液晶表示パネルも好適に使用することができる。
本発明の光源装置と組み合わせて使用する透明・散乱切替素子は、PDLC層を有するものに限定されず、透明状態と散乱状態をスイッチングできる素子であれば好適に使用できる。一例として、ポリマーネットワーク液晶(PNLC)を使用した素子や、ダイナミック・スキャッタリング(DS)を使用した素子を挙げることができる。また、前述のPDLC層においては、電圧を印加していないときは散乱状態であり、電圧印加時には透明状態であるものを使用している。これにより、前記透明・散乱素子は、入射された光を散乱する状態のときに電力を消費しないため、バックライト光源にその分の電力を割り当てられるため、散乱状態時の光源装置の明るさを向上できる。また、電圧を印加していないときは透明状態であり、電圧印加時には散乱状態であるPDLC層を使用してもよい。このようなPDLC層は、光硬化性樹脂と液晶材料の混合物を、電圧を印加しながら露光して硬化させることにより得られる。これにより、携帯情報端末において、使用頻度が高い狭視野表示において、PDLC層に電圧を印加する必要がなく、電力消費を抑制することができる。更に、PDLC層に使用する液晶分子としてコレステリック液晶又は強誘電性液晶等を用いてもよい。これらの液晶は、印加電圧をオフにしても電圧を印加していたときの配向状態のままであり、メモリー性がある。このようなPDLC層を使用することにより、消費電力を低減することが可能となる。
本実施形態においては、ルーバにおいて透明領域と吸収領域とが交互に配置される方向はY方向であるものとして説明したが、XY平面内で回転配置されていてもよい。これにより、ルーバと表示パネルで発生するモアレを目立ちにくくでき、表示品質を向上できる。また、透明領域と吸収領域とが交互に配置される方向を円錐シートの円錐の配列方向と異なる方向に設定することにより、ルーバと円錐シートで発生するモアレを目立ちにくくでき、表示品質を向上できる。
本発明の光源装置に使用される円錐シートの円錐体の先端部は、二次元の集光効果を著しく減じない程度において丸められていてもよい。また、その形状は円錐に限定されるものではなく、微細な二次元パターンが繰り返し配置されており、二次元に集光作用を有する形状であれば同様に適用可能である。
本実施形態の表示装置は、携帯電話等の携帯端末装置に好適に搭載することができる。携帯端末装置としては携帯電話のみならず、PDA、ゲーム機、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の各種の携帯端末装置に搭載することができる。また、携帯端末装置のみならず、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ、自動販売機等の各種の端末装置に搭載することができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係る光源装置、表示装置、端末装置及び光学部材について説明する。図16は本実施形態の表示装置を示す断面図であり、図17は本実施形態の光源装置の光源部を示す斜視図であり、図18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り、図19は本実施形態のルーバを示す斜視図である。図17乃至図18に示すように、本実施形態の光源部11は、前述の第1の実施形態に係る光源部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の中心軸が、−Z方向から+X方向に10度だけ傾斜している。
また、本実施形態に係る表示装置21においては、前述の第1の実施形態におけるルーバ112(図1参照)の替わりに、ルーバ212が設けられている。図19に示すように、本実施形態のルーバ212は、前述の第1の実施形態に係るルーバ112を二層積層したものである。各ルーバ112においては、一方向に延びる帯状の透明領域112aと吸収領域112bとが交互に配列されている。そして、ルーバ212の下層を構成するルーバ112における透明領域112aと吸収領域112bとの配列方向は、ルーバ212の上層を構成するルーバ112における配列方向に対して直交している。また、上述の相互に直交する2つの配列方向は、いずれもXY平面内にあり、+X方向に対して例えば45度傾斜している。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と同様である。
次に、上述の如く構成された本実施形態の表示装置21の動作について説明するが、先ず、光源部11の動作について説明する。本実施形態において、光源51から出射された光が導光板3を出射するまでの動作は、前述の第1の実施形態と同様である。本実施形態においては、円錐シート61の動作が前述の第1の実施形態とは異なっている。そこで、傾斜した円錐体を有する円錐シート61の動作に着目する。図20(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20において、矢印が付いた2本の二点鎖線は入射する光束の外縁を示し、矢印のない実線は出射する光線を示す。
図20(a)乃至(g)より、入射光の入射角度を変化させると、出射光は様々な方向に進行することがわかるが、特に、入射角がZ軸から60度及び70度の光線は、正面方向に偏向することがわかる。
上述の設計をより詳しく検討するため、前述の第1実施形態と同様に、市販の光線追跡シミュレータを使用して計算機シミュレーションを行った。光学モデルは、円錐体が+X方向に10度傾斜している点以外は、前述の第1実施形態と同様である。図21は、光源を点灯した場合の円錐シート出射時の光度分布を示す極座標図であり、図にX方向及びY方向を示す。図22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21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23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21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21乃至図23に示すように、円錐シート出射時の光度分布は、X軸方向、Y軸方向ともに30度以内に集光しており、特にその中心を正面に近づけることができる。なお、円錐体の傾斜角は10度に限定されるものではなく、同様の効果を発揮すれば異なる数値を選択することができる。
次に、本実施形態の表示装置21の動作について説明する。光源部11から正面方向に指向性高く出射した光は、ルーバ212に入射する。ルーバ212では、Y方向の角度が大きい成分の光線だけでなく、ルーバ212の光入射面に対する入射方向が、この光入射面の法線方向から大きな角度で傾斜した成分の光線が吸収され、二次元状に指向性がより高められた光が出射される。この際、光源部11から出射された光は、二次元状に指向性が十分高められているため、ルーバ212により吸収されるのは、光源装置の散乱等で発生するごく少量の光のみである。即ち、ルーバ212による光束の減少は小さく抑えられている。ルーバ212から出射された指向性が高い分布の光は透明・散乱切替素子122に入射するが、ここから後の動作は前述の第1の実施形態と同じである。
上述の如く構成された本第2実施形態では、ルーバが二層構成となっており、各層における透明領域と吸収領域との配列方向が相互に直交するように配置されているため、光源部11から出射される光の指向性を、X軸方向及びY軸方向の双方に関して高くすることができる。即ち、光の指向性を二次元状に高めることができる。この結果、透明・散乱切替素子122を透明状態としたときに表示画面から出射される光は、表示画面の左右方向だけでなく、上下方向に関しても指向性が高くなる。また、透明・散乱切替素子122を散乱状態としたときは、表示画面から出射される光は、表示画面の左右方向及び上下方向の双方について二次元状に広角となる。このため、本実施形態に係る表示装置においては、表示画面に対して二次元状に視野角を変更できる。このとき、光源装置から出射する光線は正面方向に二次元状に指向性が高められているため、ルーバによる光の損失を最低限に抑制でき、広視野角表示時の輝度を大幅に向上させることができる。
なお、本実施形態のように、二層直交配置されたルーバを使用する場合には、正面方向に二次元状に指向性高く光を出射する光源装置を使用することが特に重要である。光源装置から出射される光の方向が正面方向(+Z方向)からずれると、ルーバで吸収される光束が増加し、光利用効率が低下してしまうからである。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
なお、本実施形態で使用するルーバは二層が直交配置されるものとしたが、その交差角度、即ち上層と下層において透明領域と吸収領域が交互に配置される方向のなす角度は、直交に限定されるものではなく、必要に応じて異なる角度を設定してもよい。但し、直交配置すると、X−Y平面内において最も等方的な指向性を実現できる。また、ルーバは二層から形成されるものとしたが、図24に示すように、吸収領域112bの中に円形の透明領域112aがマトリクス状に配置されているものでもよい。更に、図25に示すように、吸収領域112bの中に正方形の透明領域112aがマトリクス状に配置されているものでもよい。これにより、ルーバ層を二層使用する場合と比較して、一層で二次元状に指向性を高めることができるため、薄型化が可能になる。なお、透明領域がマトリクス状に配置される方向は、X−Y軸に対して異なる角度に設定されていてもよい。これにより、表示パネルとの間で発生するモアレを低減できる。また、光の入射方向から見て、透明領域の形状は円形及び正方形以外の形状であってもよく、例えば、楕円形又は長方形であってもよい。
次に、本発明の第3の実施形態に係る光源装置、表示装置、端末装置及び光学部材について説明する。図26は本実施形態の表示装置を示す断面図であり、図27は本実施形態の光源装置の光源部を示す斜視図である。図27に示すように、本実施形態の光源部12においては、導光板3から見て−Z方向に、導光板3の光拡散面44に対向するように、反射板8が設置されている。反射板8は、散乱等の要因により導光板3の光拡散面44から出射した光を、導光板3に向けて反射するものである。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第2の実施形態と同様である。
上述の設計の妥当性を検討するため、前述の第1の実施形態と同様に、市販の光線追跡シミュレータを使用して計算機シミュレーションを行った。光学モデルは、導光板3の−Z方向側に反射板8が設置されている点以外は、第1の実施形態と同様である。図28及び図29は、光源を点灯した場合の導光板出射時及び円錐シート出射時の光度分布を示す極座標図であり、図にX方向及びY方向を示す。また、図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に示す円錐シート出射時の光度分布におけるY軸方向の輝度分布を示すグラフ図である。
図28に示すように、導光板出射時の光度分布は、Z軸から65度方向にピークが発生し、本発明の第1実施形態と比較しても指向性の低下はない。また、図30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、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、高くなっている。即ち、指向性を損なうことなく、光源の光をより有効に利用することができる。これにより、ルーバによる光の損失を最低限に抑制でき、広視野角表示時の輝度を大幅に向上することができる。なお、本発明の第1実施形態に記載の一次元タイプのルーバを適用した場合でも、同様に輝度向上の効果を享受できる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第2の実施形態と同様である。
次に、本発明の第4の実施形態に係る光源装置、表示装置、端末装置及び光学部材について説明する。図32は本実施形態の表示装置を示す断面図である。図32に示すように、本実施形態の表示装置23においては、光源部13において、ルーバ212に円錐体64が直接形成されている。即ち、ルーバと円錐シートとが一体的に形成されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第3の実施形態と同様である。
上述の如く構成された本第4実施形態においては、本第3実施形態の表示装置と同様に広視野角表示時の輝度を大幅に向上できるだけでなく、円錐体がルーバに直接形成されているため、光源装置、表示装置、端末装置を薄型化することができる。また、円錐シートとルーバを近接配置した際に発生する干渉縞の発生を防止することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第3の実施形態と同様である。
次に、本発明の第5の実施形態に係る光源装置、表示装置、端末装置及び光学部材について説明する。図33は本実施形態の表示装置を示す断面図であり、図34は本実施形態のルーバを示す斜視図である。図33に示すように、本実施形態の表示装置24においては、光源部14において、ルーバ213に円錐体64が直接形成されており、円錐体64は本発明の第1実施形態と同様に傾斜していない。また、図34に示すように、ルーバ213の各層に設けられた帯状の吸収領域112bの側面は、Z軸方向に対して傾斜しており、その傾斜角はZ軸から11度である。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。
上述の如く構成された本第5実施形態においては、円錐体64の母線(中心軸)がZ軸方向と平行に配置されているため、導光板から出射し円錐シートで屈折、全反射した光線の進行方向は、Z軸方向から約11度の方向となる。一方で、ルーバの吸収領域の側面がZ軸方向から11度傾斜している。このように、ルーバにおける透明領域と吸収領域との境界面が円錐シートから出射する光の方向と実質的に一致しているため、ルーバは円錐シートから出射した光、即ち、Z軸方向から11度傾斜した方向に進行する光を最大透過させることができる。これにより、ルーバによる光の損失をより抑制でき、広視野角表示時の輝度を大幅に向上することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第4の実施形態と同様である。
本発明は、携帯電話、PDA、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ及びビデオプレーヤ等の携帯端末装置の表示装置、並びにノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ、自動販売機等の端末装置の表示装置に好適に利用することができる。
本発明の第1の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る光源装置の光源部を示す斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る光源装置に使用する円錐シートを示す斜視図である。 光源が点灯した場合の光学モデルの斜視図である。 図4に示すA−A線による断面の光学モデル図である。 図4に示すB−B線による断面の光学モデル図である。 本発明の第1の実施形態において、計算機シミュレーションを行うための光学モデル図である。 本発明の第1の実施形態において、光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に導光板出射時の光度分布を示す。 横軸にX軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図9に示す光度分布におけるX軸方向の光度分布を示すグラフ図である。 本発明の第1の実施形態において、光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に円錐シート出射時の光度分布を示す。 横軸にX軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図11に示す光度分布におけるX軸方向の光度分布を示すグラフ図である。 横軸にY軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図11に示す光度分布におけるY軸方向の光度分布を示すグラフ図である。 光入射面に拡散パターンを設けた導光板を示す斜視図である。 光出射面に二次元状のパターンを設けた導光板を示す斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る光源装置の光源部を示す斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る光源装置に使用する円錐シートのXZ平面による断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る表示装置に使用するルーバの斜視図である。 (a)乃至(g)は、傾斜角が10度の円錐体を備えた円錐シートの光学的な動作を示すため、円錐シートに入射する光線の方向を変えて出射光の様子をシミュレーションした結果であり、(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)は夫々入射角をZ軸から10度、20度、30度、40度、50度、60度、70度とした結果である。 本発明の第2の実施形態において、光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に円錐シート出射時の光度分布を示す。 横軸にX軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図21に示す光度分布におけるX軸方向の光度分布を示すグラフ図である。 横軸にY軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図21に示す光度分布におけるY軸方向の光度分布を示すグラフ図である。 本発明の第2の実施形態に係る表示装置に使用するルーバを示す平面図である。 本発明の第2の実施形態に係る表示装置に使用するルーバを示す平面図である。 本発明の第3の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。 本発明の第3の実施形態に係る光源装置の光源部を示す斜視図である。 本発明の第3の実施形態において、光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に導光板出射時の光度分布を示す。 本発明の第3の実施形態において、光源点灯時のシミュレーション結果を示した図であり、特に円錐シート出射時の光度分布を示す。 横軸にX軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図29に示す円錐シート出射時の光度分布におけるX軸方向の輝度分布を示すグラフ図である。 横軸にY軸方向の視野角をとり、縦軸に光度をとって、図29に示す円錐シート出射時の光度分布におけるY軸方向の輝度分布を示すグラフ図である。 本発明の第4の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。 本発明の第5の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。 本発明の第5の実施形態に係る表示装置に使用するルーバを示す斜視図である。 特許文献1に記載の従来の視野角制御型液晶表示装置を模式的に示す断面図である。 特許文献1に記載の従来の視野角制御型液晶表示装置に使用される照明装置を模式的に示す斜視図である。 非特許文献1に記載の第1の従来の高指向性光源装置を示す斜視図である。 非特許文献1に記載の第2の従来の高指向性光源装置を示す斜視図である。 (a)及び(b)は、横軸に出射角度をとり、縦軸に光度をとって、第2の従来の高指向性光源装置の指向特性と第1の従来の高指向性光源装置の指向特性とを比較した結果を示すグラフ図であり、(a)は垂直方向の指向性を示し、(b)は水平方向の指向性を示す。 特許文献2に記載の第3の従来の高指向性光源装置を示す斜視図である。 特許文献2に記載の第3の従来の高指向性光源装置を示す断面図である。
符号の説明
1、11、12、13、14;光源部
2、21、22、23、24;表示装置
3;導光板
31;拡散パターン
32;二次元状パターン
40;平坦面
41;斜面
43;光出射面
44;光拡散面
51;光源
53;発光面
55;受光面
6、61;円錐シート
63;平板部
64;円錐体
7;透過型液晶パネル
8;反射板
9;携帯電話
122;透明・散乱切替素子
109;透明基板
110;電極
111;PDLC層
111a;高分子マトリクス
111b;液晶分子
112、212、213;ルーバ
112a;透明領域
112b;吸収領域
1101;視野角制御型液晶表示装置
1102;液晶表示装置
1103;散乱性制御素子
1104;照明装置(バックライト)
1120;遮光スリット付シート(透光性シート体)
1121;照射部
1122;光源
1123;光出射面
1124;反射シート
2101;光源
2102;導光板
2103;拡散シート
2104、2105;プリズムシート
2106;拡散シート
2107;反射シート
3101;光源
3102;導光板
3103;プリズムシート
3104;反射シート
4132;導光板
4133;発光部
4134;反射板
4135;拡散プリズムシート
4136;光拡散パターン
4137;光入射面
4138;透明なプラスチックシート
4139;凹凸拡散板
4140;プリズムシート
4144;光学素子
4145;光出射面
a、b、c、d;領域

Claims (27)

  1. 拡散光を出射する光源と、前記光源から出射された光が側面から入射し、この入射した光を一主面である光出射面から出射する導光板であって、前記光源から前記導光板に向かう方向をX方向とし、前記X方向と直交し、前記光出射面の反対側の主面である光拡散面から前記光出射面に向かう方向をZ方向とし、前記X方向及び前記Z方向と直交する方向をY方向とした場合に、前記X方向に向かうに従って前記導光板を薄くする傾斜部が前記光拡散面に形成されている導光と、前記導光板の前記光出射面に対向する平面に、先端部を前記出射面に向けて二次元的に配置された複数の凸部を有し、前記導光板から出射された光が前記凸部に入射して、該凸部の側面に到達した光を全反射して前記凸部の基部方向に導いて出射する光学部材と、前記光学部材の前記複数の凸部の基部に対向して配置され、前記光学部材から入射した光のうち、前記Y方向に拡散した光線を規制して一主面から出射する光線方向規制素子と、前記光線方向規制素子から出射された光が入射する光入射面が前記光線方向規制素子の前記一主面に対向して配置され、前記光線方向規制素子から入射した光を透過させる状態と散乱させる状態とに切替可能な透明・散乱切替素子と、を備え、前記光源は光が入射する前記導光側面に沿って配置されており、前記凸部が内部に入射して側面に到達した光を全反射することで、前記光学部材は前記Y方向における光の出射角度範囲を狭めることを特徴とする光源装置。
  2. 前記光学部材は、透明材料からなる平板部を有し、前記凸部は前記平板部上に形成され透明材料からなる複数の円錐体であり、前記円錐体は前記平板部における前記導光板の前記光出射面に対向する面上に形成されており、その中心軸が相互に平行であることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
  3. 前記光学部材において、前記円錐体の頂点からなる一の列の位相が、他の列の位相と異なっていることを特徴とする請求項2に記載の光源装置。
  4. 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2又は3に記載の光源装置。
  5. 前記光学部材が出射する光の方向が前記平板部の表面に垂直になるように、前記円錐体の中心軸が前記平板部の表面に垂直な方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の光源装置。
  6. 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2乃至5のいずれか1項に記載の光源装置。
  7. 前記光源が点光源からなり、前記導光の前記点光源から光が入射する面にこの光を拡散させる拡散パターンが形成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光源装置。
  8. 前記導光から見て前記光学部材が配置されている側の反対側に配置された反射シートを有することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光源装置。
  9. 前記光線方向規制素子において、前記光を透過する透明領域と前記光を吸収する吸収領域とが交互に配列されており、前記光線方向規制素子はその配列方向において光の角度範囲を規制するものであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光源装置。
  10. 前記光線方向規制素子は、相互に積層された第1及び第2の層を有し、前記第1の層における前記透明領域と吸収領域との配列方向は、前記第2の層における前記透明領域と吸収領域との配列方向に直交していることを特徴とする請求項に記載の光源装置。
  11. 前記光線方向規制素子において、前記光の入射方向から見て、前記光を吸収する吸収領域中に前記光を透過する透明領域がマトリクス状に配列されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光源装置。
  12. 前記透明領域の形状は、前記光の入射方向から見て、円形、楕円形、正方形又は長方形であることを特徴とする請求項11に記載の光源装置。
  13. 前記透明領域と前記吸収領域との境界面が、前記方向に平行であることを特徴とする請求項乃至12のいずれか1項に記載の光源装置。
  14. 前記透明領域の配列方向が、前記凸部の配列方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項乃至13のいずれか1項に記載の光源装置。
  15. 前記光線方向規制素子が前記光学部材と一体的に形成されていることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の光源装置。
  16. 前記導光の光入射面に沿って配置された光源は、複数個の発光ダイオードであることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の光源装置。
  17. 前記導光の光入射面に沿って配置された光源は、冷陰極管であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の光源装置。
  18. 請求項1乃至17のいずれか1項に記載の光源装置と、この光源装置から出射した光を透過させることによりこの光に画像を付加する表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
  19. 前記表示パネルの画素配列方向が、前記凸部の配列方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項18に記載の表示装置。
  20. 前記表示パネルが液晶パネルであることを特徴とする請求項18又は19に記載の表示装置。
  21. 前記液晶パネルが、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20に記載の表示装置。
  22. 請求項18乃至21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。
  23. 携帯電話、個人用情報端末、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ又は自動販売機であることを特徴とする請求項22に記載の端末装置。
  24. 携帯電話であり、光源が表示画面の上側又は下側に配置されていることを特徴とする請求項23に記載の端末装置。
  25. 入射された光のうち拡散した光線を規制して、規制した光を一主面から出射する光線方向規制素子と、透明材料からなり前記光線方向規制素子の前記一主面の反対側の主面二次元的に配され、前記光線方向規制素子と一体形成された複数の円錐体と、を有し、前記円錐体に入射した光が該円錐体の側面に到達し、前記円錐体は、前記側面に到達した光を全反射することで、光の出射角度範囲を狭めて前記光線方向規制素子に向けて出射することを特徴とする光学部材。
  26. 前記円錐体の頂点からなる一の列の位相が、他の列の位相と異なっていることを特徴とする請求項25に記載の光学部材。
  27. 前記円錐体の頂点を結ぶ仮想的な直線が延びる方向が、前記光線方向規制素子の前記一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25又は26に記載の光学部材。
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