JP2007234430A - 照明装置、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】車載用の電気光学パネルとして用いたときに運転席側及び助手席側などのビューポイントに対して表示輝度を大きくする照明装置等を提供する。
【解決手段】照明装置は、光源と導光板と、断面三角形状の線状プリズムを導光板の出光面側に有する第１のプリズムシートと、それの発光面側に配置され、断面三角形状の他の線状プリズムを第１のプリズムシートの出光面側に有する第２のプリズムシートとを備える。第１のプリズムシートの各線状プリズムの稜線の延在方向は光源の配置方向と同一の方向に規定され、第２のプリズムシートの各線状プリズムの稜線の延在方向は、第２のプリズムシートの正面視上下方向に規定されている。よって第１のプリズムシート側から出光された光を第２のプリズムシートの各線状プリズムの２つの傾斜面によって２つの方向に分けることができる。これにより運転席側と助手席側の２つの方向に対する輝度及び視野角を大きくすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車載用の電気光学装置に好適に用いることが可能な照明装置に関する。

従来より、透過型表示モードを有する液晶装置では、液晶パネルの背面側に照明装置としてのバックライトユニットが設けられている。この種のバックライトユニットとしては、透明性を有する導光板の側端面に配置される、冷陰極管や発光ダイオードなどからなる光源と、この光源からの光を平面状の光として液晶パネル側へ出射する導光板と、を備えて構成されるのが一般的である。

そして、この種の液晶装置の表示輝度を高めるために、液晶パネル側の導光板の上側に断面三角形状のプリズムが周期的に多数連続して形成されたプリズムシートを設けることで、バックライトユニットにおける光源からの光の利用効率を高める技術が、例えば特許文献１に記載されている。

なお、観察面側物質の屈折率を１.３０以上としたマイクロレンズアレイシートを２枚以上、液晶セルの観察面側に装着する、液晶ディスプレイの視野角拡大方法が知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特開平６−１８８７９号公報 特開平７−４３７０４号公報

上記のようなプリズムシートを有する液晶装置では、そのプリズムシートの有するプリズム形状により、表示輝度のピークが液晶パネルの表示面に対する法線方向（正面方向）に設定される。したがって、このような液晶装置をナビゲーションシステムなどの車載用の液晶パネルとして用い、その液晶装置を運転席側と助手席側の中央に位置するダッシュボード付近に設置した場合には、その液晶パネルの表示面に対する法線方向（正面方向）の表示輝度は大きいものの、搭乗者の存在する運転席側及び助手席側の表示輝度は小さくなってしまうという問題があった。このため、液晶装置を車載用の液晶パネルとして好適に用いることができないという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、車載用の電気光学パネルとして用いたときに運転席側及び助手席側などのビューポイントに対して表示輝度を大きくすることが可能な照明装置及びそれを用いた電気光学装置等を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、照明装置は、光源と、前記光源から出射された光を出光させる出光面を有する導光板と、前記導光板と対向してなり、前記導光板側を向く複数の第１の線状プリズムを備えた第１のプリズムパターンを有する第１のプリズムシートと、前記第１のプリズムシートと対向してなり、前記第１のプリズムシート側を向く複数の第２の線状プリズムを備えた第２のプリズムパターンを有する第２のプリズムシートと、を備える。

上記の照明装置は、例えば電気光学装置のバックライトユニットなどとして好適に使用することができ、光源と、その光源から出射された光を出光させる出光面を有する導光板と、その導光板と対向してなり、その導光板側を向く複数の第１の線状プリズムを備えた第１のプリズムパターンを有する第１のプリズムシートと、その第１のプリズムシートと対向してなり、その第１のプリズムシート側を向く複数の第２の線状プリズムを備えた第２のプリズムパターンを有する第２のプリズムシートと、を備えている。

ここで、第１のプリズムシートは、導光板側を向く複数の第１の線状プリズムを当該導光板と対向する側に有するので、導光板の出光面を通じて出光された光を当該導光板と逆側、即ち第２のプリズムシート側へ出光させることができる。また、第２のプリズムシートは、第１のプリズムシート側を向く複数の第２の線状プリズムを当該第１のプリズムシートと対向する側に有するので、第１のプリズムシート側から出光された光を、当該線状プリズムの２つの傾斜面によって２つの方向に分けることができる。よって、その２つの方向に対する輝度及び視野角を大きくすることができる。

好適な例では、前記光源は前記導光板の角部又は前記導光板の前記光源からの光が入射する辺の中央部に対向して配置され、前記第１のプリズムパターン又は前記第２のプリズムパターンは、前記光源を中心として同心円状に形成された複数の溝であり、前記溝を構成する２つの傾斜面のうち、前記光源側に位置する傾斜面は、前記導光板の前記出光面を通じて出光された前記光を前記出光面の法線方向に集光させる有効傾斜面であるのが好ましい。これにより、例えば、第２のプリズムシートを平面的に見たときに、第２のプリズムシートの短辺方向（正面視上下方向）に対する輝度及び視野角の大きさを抑制しつつ、第２のプリズムシートの長辺方向（正面視左右方向）の輝度及び視野角を大きくすることができる。また、前記第１のプリズムシートから出射される光は、前記第１の線状プリズムの稜線と交差する方向の輝度が、前記第１のプリズムシートの中央部よりも端部の方が高いのが好ましい。また、前記第２のプリズムシートから出射される光は、前記第２の線状プリズムの稜線と交差する方向の輝度が、前記第２のプリズムシートの中央部よりも端部の方が高いのが好ましい。

好適な例では、上記の照明装置と、前記第２のプリズムシートの出光面側に配置された電気光学パネルを備える電気光学装置を構成することができる。したがって、この電気光学装置をナビゲーションシステムなどの車載用の電気光学パネルとして用い、その電気光学装置を運転席側と助手席側の中央に位置するダッシュボード付近に設置して、その２つの方向を搭乗者の存在する運転席側と助手席側に設定した場合には、車両の種類に依存することなく、ダッシュボードの上側に位置するフロントガラス側に対する輝度及び視野角の大きさを抑制しつつ、運転席側及び助手席側の輝度及び視野角を大きくすることができる。よって、この照明装置を適用した電気光学装置によれば、車載用の電気光学パネルとして好適に用いることができる。

上記の電気光学装置用の照明装置の好適な例では、前記第１の線状プリズムの稜線と前記第２の線状プリズムの稜線とは交差しており、前記第１の線状プリズムの前記稜線と前記第２の線状プリズムの前記稜線との交差角は６０度〜９０度に規定されているのが好ましい。

上記の電気光学装置用の照明装置の他の好適な例では、前記第１の線状プリズムの稜線と前記第２の線状プリズムの稜線が並行となるように配置されているのが好ましい。言い換えれば、第１のプリズムシートの第１の線状プリズムの稜線の延在方向と、第２のプリズムシートの第２の線状プリズムの稜線の延在方向は同一の方向に規定されているのが好ましい。

上記の電気光学装置用の照明装置の他の態様では、前記第２の線状プリズムの頂角の大きさは、前記第１の線状プリズムの頂角より大きい。好適な例では、前記第１の線状プリズムの前記頂角は６０度〜７０度に規定することができる。これにより、導光板の出光面を通じて出光された光を第１のプリズムシートの第１の線状プリズムの傾斜面により屈折させて、当該出光面並びに第１及び第２のプリズムシートの法線方向に且つ第２のプリズムシート側へ集光させることができる。また、前記第２の線状プリズムの前記頂角は８０度〜１４０度、より好ましくは８０度〜１００度に規定することができる。

ここで、第２のプリズムシートの第２の線状プリズムの頂角が８０度より小さくなると、第２のプリズムシートを平面的に見たときに、その法線方向の輝度が極めて小さくなると共に、その第２のプリズムシートの長辺方向（正面視左右方向）の輝度が大きくなり過ぎてしまうことが実験的に判明している。よって、この場合、その照明装置を用いた電気光学装置を正面視したときに、その長辺方向（正面視左右方向）への輝度は十分であるが、その正面方向（鉛直方向）の輝度が不足してしまい、車載用の電気光学パネルとして好適に用いることが困難となってしまう。一方、第２のプリズムシートの第２の線状プリズムの頂角が１４０°より大きくなると、その照明装置を用いた電気光学装置を正面視したときに、その法線方向の輝度が大きくなり過ぎると共に、その電気光学装置の長辺方向（正面視左右方向）の輝度が小さくなり過ぎてしまうことが実験的に判明している。よって、この場合、その照明装置を用いた電気光学装置を正面視したときに、その正面方向への輝度は十分であるが、その電気光学装置の長辺方向（正面視左右方向）の輝度が不足してしまい、車載用の電気光学パネルとして好適に用いることが困難となってしまう。

そこで、この態様では、上記したように前記第２の線状プリズムの前記頂角は８０度〜１４０度、より好ましくは８０度〜１００度に規定するのが好ましい。これにより、第１のプリズムシートから出光された光を、第２のプリズムシートの第２の線状プリズムの２つの傾斜面により屈折させて２つの方向に分けることができ、その２つの方向に対する輝度及び視野角を大きくすることができる。よって、電気光学装置を正面視したときに、その電気光学装置の長辺方向（正面視左右方向）の輝度及び視野角の大きさを車両の種類に応じて適切な関係に設定することが可能となる。

好適な例では、相隣接する前記第２の線状プリズムの間の距離は、相隣接する前記第１の線状プリズムの間の距離より大きくなっていると共に、前記第１の線状プリズムの仮想底面から当該第１の線状プリズムの稜線までの鉛直方向の距離は、前記第２の線状プリズムの仮想底面から当該第２の線状プリズムの稜線までの鉛直方向の距離より大きくなっている。

本発明の他の観点では、電気光学装置は、上記の照明装置と、前記第２のプリズムシートの出光面側に配置された電気光学パネルを備える。

本発明の他の観点では、上記の電気光学装置を表示部に備える電子機器を構成することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

［第１実施形態］
（照明装置を含む液晶装置の構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る照明装置を適用した液晶装置１００の概略構成を示す正面図である。図２は、図１の切断線Ａ−Ａ’に沿った液晶装置１００の概略構成を示す断面図である。なお、図１では、紙面手前方向、即ち液晶装置１００の表示面に対する法線方向をＺ方向と、また、紙面右方向をＸ方向と、さらに紙面上方向をＹ方向とそれぞれ規定すると共に、これに対応して、図２では、紙面手前方向をＸ方向と、また、紙面右方向をＹ方向と、さらに紙面上方向をＺ方向とそれぞれ規定する。また、図２では説明の便宜上、各構成要素を間隔を開けて図示しているが、実際にはそれらは図中のＺ方向に重ねられた状態で液晶装置１００を構成している。

液晶装置１００は、光を反射させる機能を有する反射シート３１と、その反射シート３１の上側に配置された照明装置１と、その照明装置１の上側に配置された液晶表示パネル２０と、を備えて構成される。

照明装置１は、導光板１０と、その導光板１０の一端面（後述の入光端面１０ａに相当）に配置された光源部１５と、その導光板１０の上側に配置され、横長形状（矩形状）の平面形状を有する第１のプリズムシート１２と、その第１のプリズムシート１２の上側に配置され、横長形状（矩形状）の平面形状を有する第２のプリズムシート１３と、を有する。

導光板１０は、横長形状（矩形状）の平面形状を有し、透明のアクリル樹脂等からなる。光源部１５は、点光源としての複数のＬＥＤ１６を備える。各ＬＥＤ１６は、図１に示すように、Ｘ方向となる一方向に適宜の間隔を置いて配列されている。

第１のプリズムシート１２は、導光板１０の上側に配置されていることにより、当該導光板１０と第２のプリズムシート１３の間に位置している。第１のプリズムシート１２は、光源部１５から導光板１０の出光面１０ｂを通じて出光された光Ｌを、法線方向となるＺ方向へ集光する役割を有する。第１のプリズムシート１２は、断面三角形状の線状プリズム１２ｘを複数有する。各線状プリズム１２ｘはＹ方向となる一方向に周期的に且つ一定の間隔をおいて設けられ、相隣接する線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの間の距離はｄ１に設定されている。また、各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａは、Ｘ方向となる一方向に延在してなる。このため、各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの延在方向は、各ＬＥＤ１６の配列方向と平行な方向に且つ同一の方向に規定されている。なお、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの頂角及び高さは夫々所定の大きさに設定されているが、この点については後述する。

第２のプリズムシート１３は、第１のプリズムシート１２の上側に配置されていることにより、当該第１のプリズムシート１２と液晶表示パネル２０の間に位置している。第２のプリズムシート１３は、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘによって法線方向たるＺ方向へ出光された光を、その法線方向を基準として±Ｘ方向、即ち図１の紙面左側及び紙面右側の２つの方向へ分ける役割を有する（詳細は後述する）。第２のプリズムシート１３は、断面三角形状の線状プリズム１３ｘを複数有する。各線状プリズム１３ｘはＸ方向となる一方向に周期的に且つ一定の間隔をおいて設けられ、相隣接する線状プリズム１３ｘの稜線１３ａの間の距離はｄ２（＞ｄ１）に設定されている。よって、相隣接する線状プリズム１３ｘの稜線１３ａの間の距離ｄ２は、相隣接する線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの間の距離ｄ１より大きくなっている。また、各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａは、Ｙ方向となる一方向に延在してなる。このため、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａと、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａとは９０度の角度を以って交差している。即ち、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａと、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａとの交差角度θ３は９０度に規定されている。また、これにより、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａの延在方向は、各ＬＥＤ１６の配列方向と直交する方向に規定されている。なお、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角及び高さは夫々所定の大きさに設定されているが、この点については後述する。

液晶表示パネル２０は、片面表示型携帯電話の表示パネルとして好適に用いられ、導光板１０の発光面積とほぼ同一の表示面積を有する。液晶表示パネル２０は、ガラスや石英などの透明性及び絶縁性を有する一対の第１基板２１及び第２基板２２を枠状のシール材２３を介して貼り合わされ、そのシール材２３により区画される領域に液晶２４が封入されて構成される。なお、本発明では、液晶表示パネルの構造には特に限定はない。

以上の構成を有する液晶装置１００では、図２に示すように、光源部１５内の各ＬＥＤ１６から出射された光Ｌは、導光板１０、第１のプリズムシート１２、第２のプリズムシート１３及び液晶表示パネル２０を経由して外部へと出射される。この点について図３を参照して詳述する。

図３（ａ）は、図２における、第２のプリズムシート１３を除いた照明装置１の断面構成を示す。図３（ｂ）は、図１及び図２においてＸ方向に沿って第２のプリズムシート１３を切断したときの断面図である。

具体的には、各ＬＥＤ１６から出射された光Ｌ１は、図３（ａ）に示すように、光源部１５と対向する導光板１０の入光端面１０ａを通じて導光板１０の内部へ入射する。そして、導光板１０の内部へ入射した光Ｌ１は、第１のプリズムシート１２側に位置する、導光板１０の面１０ｂ（以下、「出光面１０ｂ」と称する）と、その出光面１０ｂと逆側に位置する、導光板１０の面１０ｃ（以下、「反射面１０ｃ」と称する）との間で反射を繰り返すことにより、導光板１０内部を入光端面１０ａと逆側のＹ方向へ伝播する。導光板１０の内部を伝播する光Ｌ１は、出光面１０ｂとのなす角が臨界角を超えると、出光面１０ｂを透過して第１のプリズムシート１２側へ出光する。一方、導光板１０の内部を伝播する光Ｌ１は、反射面１０ｃとのなす角が臨界角を超えて、反射面１０ｃを透過すると反射シート３１によって反射され、再度、導光板１０の内部へ戻される。

第１のプリズムシート１２側へ出光した光Ｌ１は、線状プリズム１２ｘの傾斜面１２ｂで屈折して法線方向となるＺ方向に進行方向が変えられ、当該法線方向に指向性を有する集光した光Ｌ２として第２のプリズムシート１３側へ出光する。このように、法線方向たるＺ方向に光を集光させるためには、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの頂角θ１は６０度〜７０度に規定されているのが好ましい。

第２のプリズムシート１３側へ出光した光Ｌ２は、線状プリズム１３ｘの２つの傾斜面１３ｂ及び１３ｃによって夫々屈折する。ここで、第２のプリズムシート１３側へ出光した光Ｌ２は、線状プリズム１３ｘの傾斜面１３ｂで屈折して、図３（ｂ）において線状プリズム１３ｘの稜線１３ａを通り法線方向に延在する直線Ｚ１を基準として、半時計回りに角度θ４（以下、便宜上、「角度（−θ４）」と呼ぶ）の方向に指向性を有する光Ｌ３として、図２に示す液晶表示パネル２０側へ出光すると共に、線状プリズム１３ｘの傾斜面１３ｃで屈折して、図３（ｂ）において直線Ｚ１を基準として、時計回りに角度θ４（以下、便宜上、「角度（＋θ４）」と呼ぶ）の方向に指向性を有する光Ｌ４として液晶表示パネル２０側へ出光する。

好適な例では、角度θ４は３０°＋α（例えば、０°≦α＜６０°）に規定されるのが好ましく、これを実現するために、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角θ２は８０°〜１４０°、より好ましくは８０°〜１００°に規定されているのが好ましい。これにより、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角θ２は、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの頂角θ１より大きく設定される。このため、第１のプリズムシート１２の線状プリズム１２ｘにおいて、その仮想底面１２ｓ（破線部分）から稜線１２ａまでの鉛直方向の距離ｄ３と、第２のプリズムシート１３の線状プリズム１３ｘにおいて、その仮想底面１３ｓ（破線部分）から稜線１３ａまでの鉛直方向の距離ｄ４との相対的な関係はｄ３＞ｄ４に規定されている。また、第１のプリズムシート１２において、相隣接する線状プリズム１２ｘの間の距離（ピッチ）、換言すれば相隣接する線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの間の距離ｄ５と、第２のプリズムシート１３において、相隣接する線状プリズム１３ｘの間の距離（ピッチ）、換言すれば相隣接する線状プリズム１３ｘの稜線１３ａの間の距離ｄ６との相対的な関係はｄ５＜ｄ６に規定されている。

また、各線状プリズム１３ｘの傾斜面１３ｂ及び１３ｃによって夫々屈折した光Ｌ３及びＬ４は、液晶表示パネル２０を経由して外部へと出光する。これにより、照明装置１は液晶表示パネル２０を背面から照明し、液晶装置１００による透過型表示を行うことが可能となる。

次に、第１実施形態に係る照明装置１を含む液晶装置１００の特有の作用効果について説明する。

まず、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの延在方向は、光源部１５内の各ＬＥＤ１６の配列方向と同一の方向に規定されているので、導光板１０の出光面１０ｂを通じて出光された光を、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの傾斜面１２ｂにより屈折させて第２のプリズムシート１３側へ出光させることができる。好適な例では、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの頂角θ１は６０度〜７０度に規定することができる。これにより、導光板１０の出光面１０ｂを通じて出光された光を第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの傾斜面１２ｂにより屈折させて、当該出光面１２ｂ並びに第１のプリズムシート１２及び第２のプリズムシート１３の法線方向に且つ第２のプリズムシート１３側へ集光させることができる。

また、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａの延在方向は、当該第２のプリズムシート１３を平面的に見たときに、第２のプリズムシート１３の稜線１３ａの延在方向は、第２のプリズムシート１３の短辺方向、即ち上下方向（図１の±Ｙ方向）に規定されているので、第２のプリズムシート１３を平面的に見たときに、第２のプリズムシート１３の短辺方向、即ち上下方向（図１の±Ｙ方向）に対する輝度及び視野角の大きさを抑制しつつ、第２のプリズムシート１３の長辺方向、即ち左右方向（図１の±Ｘ方向）の輝度及び視野角を大きくすることができる。つまり、第１のプリズムシート１２側から出光された光を、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの２つの傾斜面１３ｂ及び１３ｃによって２つの方向、即ち長辺方向｛左右方向（図１の±Ｘ方向）｝に分けることができる。よって、その２つの方向に対する輝度及び視野角を大きくすることができる。

この点について図４を参照して詳述する。図４（ａ）は、図１に係る液晶装置１００の輝度の測定方法を説明する図である。図４（ａ）に示すＸ、Ｙ、Ｚの各方向は、図１に示すＸ、Ｙ、Ｚの各方向に対応している。このため、図４（ａ）のＺ方向は、液晶装置１００の表示面に対する法線方向を示す。

この測定方法では、液晶装置１００の観察方向にその輝度を測定する輝度測定装置５００を設け、その輝度測定装置５００をＺ方向から±Ｘ方向へ角度θ（０°≦θ≦９０°）だけ傾いた位置で液晶装置１００の輝度を測定する。これにより、図４（ｂ）に示すように、液晶装置１００において、その±Ｘ方向に対応する角度θと強度（輝度）の関係を示すグラフが得られる。

図４（ｂ）において、実線で示すグラフＧ１は、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角θ２を１２０°〜１３０°に設定したときの液晶装置１００の±Ｘ方向に対応する角度θと強度（輝度）の関係を示すグラフである。二点鎖線で示すグラフＧ２は、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角θ２を８０°に設定したときの液晶装置１００の±Ｘ方向に対応する角度θと強度（輝度）の関係を示すグラフである。なお、図４（ｂ）では、第１のプリズムシート１２及び第２のプリズムシート１３を設けていない比較例に係る液晶装置の±Ｘ方向に対応する角度θと強度（輝度）の関係についてもグラフＧ３（一点鎖線のグラフ）として示す。

比較例に係る液晶装置の場合、グラフＧ３に示すように、その強度（輝度）のピークは法線方向に生じており、液晶装置の±Ｘ方向に対応する角度θの大きさが大きくなるに従い強度（輝度）が低下している。また、比較例に係る液晶装置の半値角は±Ｘ１となっている。ここで、「半値角」とは、図４（ｂ）に示すピーク輝度１００％に対して、その半値となる５０％の輝度に対応する角度をいう。このことから、比較例に係る液晶装置では、法線方向の強度（輝度）は高いが、液晶装置の±Ｘ方向に対応する角度θの大きさが大きくなるに従い強度（輝度）が低下することが分かる。例えば、比較例では、図１０（ａ）に示すグラフのようになる。ここで、図１０（ａ）において、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を示し、横軸は図１０（ｃ）において、運転席側と助手席側の中央部を通る直線Ｌ３０から、車両のダッシュボートの延在方向を通る直線Ｌ３１の方向への±角度（°）を示す。なお、図１０（ｃ）は、比較例に係る液晶装置をナビゲーションシステムなどの車載用の液晶パネルとして用い、その液晶装置を運転席側６００と助手席側６０１の中央に位置するダッシュボード６０２付近に設置（図１０（ｃ）の液晶装置１００に相当する位置に設置）した車両６０５の内部を示す概略平面図である。したがって、比較例に係る液晶装置をナビゲーションシステムなどの車載用の液晶パネルとして用い、その液晶装置を運転席側６００と助手席側６０１の中央に位置するダッシュボード６０２付近に設置した場合には、その液晶パネルの表示面の法線方向における輝度は大きいものの、搭乗者の存在する運転席側６００及び助手席側６０１の強度（輝度）及び視野角は小さくなってしまうという問題が生じ得る。

一方、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角θ２の大きさが１２０°〜１３０°に設定された液晶装置１００の場合（以下、便宜上、「実施例１」と称する）、グラフＧ１に示すように、比較例に係る液晶装置よりも法線方向の強度（輝度）は低いものの、その半値角（±Ｘ２）は、比較例に係る液晶装置の半値角（±Ｘ１）より大きくなっており、略半値角（±Ｘ２）における２つの方向の強度（輝度）が向上していることが分かる。他方、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角θ２の大きさが８０°に設定された液晶装置１００の場合（以下、便宜上、「実施例２」と称する）、グラフＧ２に示すように、実施例１と比較して法線方向の強度（輝度）は低いものの、その半値角（±Ｘ３）は、実施例１の半値角（±Ｘ２）より大きくなっており、略半値角（±Ｘ３）における２つの方向の強度（輝度）が向上していることが分かる。

以上の測定結果より、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角θ２の大きさが小さくなるに従い、液晶装置１００の法線方向に対する強度（輝度）は低下する一方、液晶装置１００の左右方向（±Ｘ方向）に対する強度（輝度）が高まることが理解される。

ここで、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角θ２が８０°より小さくなると、液晶装置１００を正面視したときに、その法線方向の強度（輝度）が極めて小さくなると共に、その左右方向（±Ｘ方向）の強度（輝度）が大きくなり過ぎてしまうことが実験的に判明している。よって、この場合、液晶装置１００を正面視したときに、その左右方向（±Ｘ方向）の強度（輝度）は十分であるが、その正面方向の強度（輝度）が不足してしまい、車載用の液晶パネルとして好適に用いることが困難となってしまう。一方、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角θ２が１４０°より大きくなると、液晶装置１００を正面視したときに、その法線方向の強度（輝度）が大きくなり過ぎると共に、その左右方向（±Ｘ方向）の強度（輝度）が小さくなり過ぎてしまうことが実験的に判明している。よって、この場合、液晶装置１００を正面視したときに、その正面方向への輝度は十分であるが、その左右方向（±Ｘ方向）の輝度が不足してしまい、車載用の液晶パネルとして好適に用いることが困難となってしまう。

したがって、本発明の第１実施形態では、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角θ２の大きさを８０°〜１４０°、より好ましくは８０°〜１００°の範囲内で変える。これにより、第１のプリズムシート１２から出光された光を、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの２つの傾斜面１３ｂ及び１３ｃにより屈折させて、２つの方向、即ち液晶装置１００の左右方向（±Ｘ方向）に分けることができ、その２つの方向に対する輝度及び視野角を大きくすることができる。例えば、第１実施形態では、図１０（ｂ）に示すグラフのようになる。ここで、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に対応する第１実施形態に係るグラフの一例を示す。よって、液晶装置１００を正面視したときに、その左右方向（±Ｘ方向）の強度（輝度）及び視野角の大きさを車両の種類に応じて適切な関係に設定することが可能となる。 その結果、図１０（ｃ）に示すように、第１実施形態に係る液晶装置１００をナビゲーションシステムなどの車載用の液晶パネルとして用い、その液晶装置１００を運転席側６００と助手席側６０１の中央に位置するダッシュボード６０２付近に設置して、上記した２つの方向を搭乗者の存在する運転席側６００及び助手席側６０１に設定した場合には、車両の種類に依存することなく、ダッシュボード６０２の上側に位置するフロントガラス側に対する輝度及び視野角の大きさを抑制しつつ、運転席側６００及び助手席側６０１の輝度及び視野角を大きくすることができ、上記した比較例の問題を解消することができる。よって、この照明装置１を適用した液晶装置１００によれば、車載用の液晶パネルとして好適に用いることができる。

また、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａと、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａとは交差しており、各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａと各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａとの交差角θ３は６０度〜９０度に規定されているのが好ましい。また、第１のプリズムシート１２から出射される光は、各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａと交差する方向の輝度が、第１のプリズムシート１２の中央部よりも端部の方が高いのが好ましい。また、第２のプリズムシート１３から出射される光は、各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａと交差する方向の輝度が、第２のプリズムシート１３の中央部よりも端部の方が高いのが好ましい。

[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態に係る照明装置を適用した液晶装置２００の構成等について説明する。なお、以下では、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は簡略化又は省略する。

図５は、図２に対応する正面図であり、本発明の第２実施形態に係る照明装置１１を適用した液晶装置２００の概略構成を示す正面図である。

第１実施形態と第２実施形態とを比較した場合、その両者は、主に、液晶表示パネル２０に対する、光源部１５と第２のプリズムシート１３との相対的な配置関係が異なっている。

具体的には、液晶装置２００を法線方向たるＺ方向から観察したときに、光源部１５は、紙面左側に位置する、導光板１０の左端面１０Ｌ側に配置されている。光源部１５内に設けられた各ＬＥＤ１６は、Ｙ方向となる一方向に適宜の間隔を置いて配列されている。これにより、光源部１５と対向する導光板１０の左端面１０Ｌは、各ＬＥＤ１６から出射された光Ｌを導光板１０内へ導くための入光端面となっている。

第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの延在方向は、各ＬＥＤ１６の配列方向と同一の方向に且つ平行な方向に規定されている。一方、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａの延在方向は、第１実施形態と同一であり、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの延在方向、及び、各ＬＥＤ１６の配列方向と、それぞれ同一の方向に且つ平行な方向に規定されている。これにより、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａと、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａとの交差角は０°に規定されている。言い換えれば、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの延在方向と、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａの延在方向は同一の方向に規定されている。なお、その他の構成は第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

以上の構成を有する第２実施形態では、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの延在方向が各ＬＥＤ１６の配列方向と同一の方向に規定されているので、各ＬＥＤ１６から出射された光Ｌは、上記した第１実施形態と同様の原理により導光板１０の内部を伝播して、さらに導光板１０の出光面１０ａを通じて第１のプリズムシート１２側へ出光し、さらに、その出光した光Ｌは第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの傾斜面１２ｂ（図２を参照）で屈折して紙面手前側、即ち法線方向たるＺ方向へ集光し、第２のプリズムシート１３側へ出光する。第２のプリズムシート１３側へ出光した光Ｌは、上記した第１実施形態と同様の原理により、図２に示すように、各線状プリズム１３ｘの傾斜面１３ｂ及び１３ｃによって夫々屈折し、直線Ｚ１を基準として、角度（±θ４）の方向に指向性を有する光Ｌ３及びＬ４として、液晶表示パネル２０側へ出光する。

よって、第２実施形態は、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができ、車載用の液晶パネルとして好適に用いることができる。

なお、第２実施形態では、光源部１５を、紙面左側に位置する、導光板１０の左端面１０Ｌ側に配置するように構成したが、これに限らず、本発明では、図中の一点鎖線で示すように、光源部１５を、紙面右側に位置する、導光板１０の右端面１０Ｒ側に配置するように構成しても構わない。この場合でも、上記した第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態に係る照明装置を適用した液晶装置３００の構成等について説明する。なお、以下では、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は簡略化又は省略する。

図６は、図２に対応する正面図であり、本発明の第３実施形態に係る照明装置１１１を適用した液晶装置３００の概略構成を示す正面図である。

第１実施形態と第３実施形態とを比較した場合、その両者は、主に、ＬＥＤ１６の設定数及び液晶表示パネル２０に対するＬＥＤ１６を含む光源部１５の相対的な位置、並びに第１のプリズムシート１２のプリズムパターンが異なっている。

具体的には、液晶装置３００を法線方向たるＺ方向から観察したときに、光源部１５は、紙面右側に位置する、導光板１０の右端面１０Ｒ側に配置されている。なお、本発明では、光源部１５は、導光板１０の光源部１５からの光が入射する辺の中央部に対向して配置されていてもよい。光源部１５側に位置する導光板１０の右端面１０Ｒの一つの角部は、その角部と対角に位置する角部とを結ぶ直線（対角線）に略直交するように、面取りが施され、面取り面１０Ｒａが形成されている。そして、その面取り面１０Ｒａと対向する位置には、１つのＬＥＤ１６が配置されている。第１のプリズムシート１２の底面（図６における下側の面）には、導光板１０の出光面１０ｂを通じて出光された光を第２のプリズムシート１３側に出光させるプリズムパターンを有し、そのプリズムパターンは複数の円弧状の溝１２ｐを有する。具体的には、第１のプリズムシート１２には、プリズムパターンとして、ＬＥＤ１６の位置を中心として同心円状に複数の円弧状の溝１２ｐが形成されている。このため、第１のプリズムシート１２の円弧状の各溝１２ｐとＬＥＤ１６とは、相対的に略対向する位置関係にある。また、第１のプリズムシート１２の各溝１２ｐを構成する２つの傾斜面（図示略）のうち、ＬＥＤ１６側の傾斜面が、ＬＥＤ１６から導光板１０を通じて出光される光を第２のプリズムシート１３側に且つ法線方向たるＺ方向に向かって反射し且つ集光する有効傾斜面となっている。第２のプリズムシート１３の構成は第１実施形態と同様である。よって、この照明装置１１１では、１つのＬＥＤ１６のみを点灯させて、そのＬＥＤ１６から出射される光のみにより液晶表示パネル２０を照明する。

以上の構成を有する第３実施形態では、１つのＬＥＤ１６から出射された光Ｌは、導光板１０の面取り面１０Ｒａを通じて当該導光板１０の内部に入射する。そして、導光板１０の内部に入射した光Ｌは、当該導光板１０の内部を、その各溝１２ｐと交差する方向に且つその面取り面１０Ｒａと逆側の方向に伝播して、さらに導光板１０の底面と逆側に位置する出光面を通じて第１のプリズムシート１２側へ出射される。第１のプリズムシート１２側へ出射した光は、第１のプリズムシート１２の各溝１２ｐを構成する２つの傾斜面のうち、ＬＥＤ１６側に位置する傾斜面によって反射され、さらに法線方向たるＺ方向に集光され第２のプリズムシート１３側に出射される。第２のプリズムシート１３側へ出射された光Ｌは、上記した第１実施形態と同様の原理により、図２に示すように、各線状プリズム１３ｘの傾斜面１３ｂ及び１３ｃによって夫々屈折し、直線Ｚ１を基準として、角度（±θ４）の方向に指向性を有する光Ｌ３及びＬ４として、液晶表示パネル２０側へ出光する。

よって、第３実施形態は、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができ、車載用の液晶パネルとして好適に用いることができる。

[変形例]
本発明では、上記の第１実施形態において、各ＬＥＤ１６の配列方向に対して、第１のプリズムシート１２の線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの延在方向と、第２のプリズムシート１３の線状プリズム１３ｘの稜線１３ａの延在方向とを第１実施形態の構成と逆の関係に規定しても構わない。以下、かかる構成について、以下、図７乃至図９を参照して、第１実施形態と構成上相違する点についてのみ説明する。なお、以下では、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は簡略化又は省略する。

図７は、図１に対応する、変形例に係る照明装置を適用した液晶装置４００の概略構成を示す正面図である。図８は、図７の切断線Ｂ−Ｂ’に沿った液晶装置４００の概略構成を示す断面図である。図９（ａ）は、第１のプリズムシート１２の機能を説明する、図７に対応する液晶装置４００の主要な要素を模式的に示す平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に対応する液晶装置４００の主要な要素を模式的に示す側面図である。図９（ｃ）は、第２のプリズムシート１３の機能を説明する、図７に対応する液晶装置４００の主要な要素を模式的に示す平面図である。図９（ｄ）は、図９（ｂ）に対応する液晶装置４００の主要な要素を模式的に示す側面図である。

即ち、以下に述べる変形例と、上記の第１実施形態とを比較した場合、その両者は、第１のプリズムシート１２と第２のプリズムシート１３の相対的な線状プリズムの稜線の延在方向のみが異なり、それ以外の点については変形例の構成は第１実施形態と同様である。

第１のプリズムシート１２は、断面三角形状の線状プリズム１２ｘを複数有し、各線状プリズム１２ｘはＸ方向となる一方向に周期的に且つ一定の間隔をおいて設けられ、相隣接する線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの間の距離はｄ１に設定されている。また、各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａは、Ｙ方向となる一方向に延在してなる。このため、各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａの延在方向は、各ＬＥＤ１６の配列方向と直交する方向に規定されている。なお、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの頂角及び高さは、上記した第１実施形態と同様の大きさに設定されている。

一方、第２のプリズムシート１３は、断面三角形状の線状プリズム１３ｘを複数有し、各線状プリズム１３ｘはＹ方向となる一方向に周期的に且つ一定の間隔をおいて設けられ、相隣接する線状プリズム１３ｘの稜線１３ａの間の距離はｄ２（＞ｄ１）に設定されている。また、各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａは、Ｘ方向となる一方向に延在してなる。このため、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａと、第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘの稜線１２ａとは９０度の角度を以って交差している。これにより、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの稜線１３ａの延在方向は、各ＬＥＤ１６の配列方向と平行な方向に規定されている。なお、第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘの頂角及び高さは、上記した第１実施形態と同様の大きさに設定されている。

以上の構成を有する照明装置では、第１のプリズムシート１２は、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、光源部１５から導光板１０の出光面１０ｂを通じて出光された光を、その法線方向（Ｚ方向）を基準として±Ｘ方向、即ち図９（ｂ）の矢印に示す紙面上側及び紙面下側の２つの方向へ分ける役割を有する。このため、導光板１０の出光面１０ｂから出光された光は第１のプリズムシート１２を通過することにより、当該第１のプリズムシート１２の各線状プリズム１２ｘによって、図９（ｂ）に特に示すように、その光はＬ５及びＬ６の方向に振り分けられる。一方、第２のプリズムシート１３は、図９（ｃ）及び（ｄ）に示すように、第１のプリズムシート１２を通じて出光された光Ｌ５及びＬ６を、その法線方向（Ｚ方向）へ立ち上げる機能を有する。このため、第１のプリズムシート１２から出光された光Ｌ５及びＬ６は第２のプリズムシート１３を通過することにより、当該第２のプリズムシート１３の各線状プリズム１３ｘによって、図９（ｃ）及び（ｄ）に示すように、その光Ｌ５及びＬ６は法線方向に光Ｌ７として立ち上がる。これにより、かかる変形例は、上記した第１実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。

また、上記の第２のプリズムシート１３は横長形状に且つ短辺及び長辺を有する矩形状に形成したが、本発明では、第２のプリズムシート１３の形状に限定はなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、例えば、第２のプリズムシート１３は正方形若しくは縦長形状に且つ短辺及び長辺を有する矩形状に形成するように構成しても構わない。

［電子機器］
次に、本発明の第１乃至第３実施形態に係る液晶装置１００、２００、３００を適用可能な電子機器の具体例について図１１を参照して説明する。

まず、本発明の第１乃至第３実施形態に係る液晶装置１００、２００、３００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図１１（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶装置１００、２００、３００をパネルとして適用した表示部７１３とを備えている。

続いて、本発明の第１乃至第３実施形態に係る液晶装置１００、２００、３００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図１１（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本発明の第１乃至第３実施形態に係る液晶装置１００、２００、３００を適用した表示部７２４を備える。

なお、本発明の第１乃至第３実施形態に係る液晶装置１００、２００、３００を適用可能な電子機器としては、図１１（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図１１（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。

第１実施形態に係る照明装置を含む液晶装置の概略構成を示す平面図。 図１の切断線Ａ−Ａ’に沿った照明装置を含む液晶装置の断面図。 第１及び第２のプリズムシートによる光の制御方法を説明する図。 液晶装置の左右方向の角度と輝度の関係を示すグラフ。 第２実施形態に係る照明装置を含む液晶装置の概略構成を示す平面図。 第３実施形態に係る照明装置を含む液晶装置の概略構成を示す平面図。 変形例に係る照明装置を含む液晶装置の概略構成を示す平面図。 図７の切断線Ｂ−Ｂ’に沿った照明装置を含む液晶装置の断面図。 変形例の第１及び第２のプリズムシートによる光の制御方法を説明する図。 比較例及び第１実施形態に係る液晶装置の左右方向の角度と輝度の関係の一例等を示すグラフ。 本発明の照明装置を有する液晶装置を適用した電子機器の斜視図。

符号の説明

１、１１、１１１ 照明装置、 １０ 導光板、 １２ 第１のプリズムシート、 １２ｘ、１３ｘ 線状プリズム、 １２ａ、１３ａ 稜線、 １２ｂ、１３ｂ、１３ｃ 傾斜面、 １２ｓ、１３ｓ 仮想底面、 １２ｐ 溝、 １５ 光源部、 １６ ＬＥＤ、 ２０ 液晶表示パネル、 １００、２００、３００、４００ 液晶装置

Claims (13)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光を出光させる出光面を有する導光板と、
   前記導光板と対向してなり、前記導光板側を向く複数の第１の線状プリズムを備えた第１のプリズムパターンを有する第１のプリズムシートと、
   前記第１のプリズムシートと対向してなり、前記第１のプリズムシート側を向く複数の第２の線状プリズムを備えた第２のプリズムパターンを有する第２のプリズムシートと、を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記第１のプリズムシートから出射される光は、前記第１の線状プリズムの稜線と交差する方向の輝度が、前記第１のプリズムシートの中央部よりも端部の方が高いことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第２のプリズムシートから出射される光は、前記第２の線状プリズムの稜線と交差する方向の輝度が、前記第２のプリズムシートの中央部よりも端部の方が高いことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記光源は、前記導光板の角部又は前記導光板の前記光源からの光が入射する辺の中央部に対向して配置され、
   前記第１のプリズムパターン又は前記第２のプリズムパターンは、前記光源を中心として同心円状に形成された複数の溝であり、
   前記溝を構成する２つの傾斜面のうち、前記光源側に位置する傾斜面は、前記導光板の出光面を通じて出光された前記光を前記出光面の法線方向に集光させる有効傾斜面であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
5. 前記第１の線状プリズムの稜線と前記第２の線状プリズムの稜線とは交差しており、
   前記第１の線状プリズムの前記稜線と前記第２の線状プリズムの前記稜線との交差角は６０度〜９０度に規定されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
6. 前記第１の線状プリズムの稜線と前記第２の線状プリズムの稜線とが並行となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
7. 前記第２の線状プリズムの頂角の大きさは、前記第１の線状プリズムの頂角より大きいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
8. 前記第１の線状プリズムの前記頂角は６０度〜７０度に規定されていると共に、前記第２の線状プリズムの前記頂角は８０度〜１４０度に規定されていることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
9. 相隣接する前記第２の線状プリズムの間の距離は、相隣接する前記第１の線状プリズムの間の距離より大きいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
10. 前記第１の線状プリズムの仮想底面から当該第１の線状プリズムの稜線までの鉛直方向の距離は、前記第２の線状プリズムの仮想底面から当該第２の線状プリズムの稜線までの鉛直方向の距離より大きいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
11. 前記光源は複数の点光源を有し、
    前記複数の点光源の配列方向は、前記第１の線状プリズムの前記稜線の延在方向と同一の方向に規定されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明装置と、
    前記第２のプリズムシートと対向する側に配置された電気光学パネルと、を備えることを特徴とする電気光学装置。
13. 請求項１２に記載の電気光学装置を表示部として備えることを特徴とする電子機器。

Images