JP2017134977A - 照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で広い視野角を実現することができる照明装置及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶層ＬＣを備える液晶表示装置ＤＳＰ−１に配置される照明装置ＢＬ−１であって、光源３１０を備える光源部３００と、光源部３００からの光が照射される導光部４００とを備える。導光部４００は、第１主面４１０と、光源部３００から照射された光の一部を反射する反射面とを備える。第１主面４１０は、プリズム面を構成する。光源部３００は、第１主面４１０に向けて、第１主面４１０に対して傾斜した平行光を照射する。前記反射面は、前記平行光の一部を反射し、反射光を前記プリズム面に照射する。前記プリズム面は、単位プリズムとしての第１プリズム４５０と第２プリズム４６０とを有する。第１プリズム４５０及び第２プリズム４６０は、前記平行光及び前記反射光を液晶層ＬＣに対して異なる角度で屈曲させる。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、照明装置及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置に使用される照明装置では、導光板への入射から出射まで、入射光の偏光を維持する必要がある。

偏光は反射によっても変化するため、入射光の導光板内での反射回数を極力減らす必要がある。これを実現するため、偏光した光を平行光として導光板内に入射させ、導光板内で繰り返しの反射をさせることなく、入射した光を、導光板の底部に配置されたプリズムによって、垂直に屈曲させて導光板から出射させることが知られている。

特開２００３−１７３７１１号公報

しかし、この場合、導光板の出射面から出射する光の方向は正面方向のみであり、表示の視野角が狭くなってしまう。

そこで、本発明の目的は、比較的簡単な構成で広い視野角を実現することができる照明装置及び液晶表示装置を提供することにある。

本実施形態によれば、液晶層を備える液晶表示装置に配置される照明装置であって、光源を備える光源部と、光源部からの光が照射される導光部とを備え、導光部は、第１主面と、光源部から照射された光の一部を反射する反射面とを備え、第１主面は、プリズム面を構成し、光源部は、第１主面に向けて、第１主面に対して傾斜した平行光を照射し、反射面は、平行光の一部を反射し、反射光をプリズム面に照射し、プリズム面は、単位プリズムとしての第１プリズムと第２プリズムとを有し、第１プリズムと第２プリズムは、平行光及び反射光を液晶層に対して異なる角度で屈曲させることを特徴とする照明装置が提供される。

図１は、第１実施形態に係る液晶表示装置を示す斜視図である。 図２は、画素の構成を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る液晶表示装置の概略断面図である。 図４は、照明装置の平面図である。 図５は、導光部の概略断面図である。 図６は、第１プリズム及び第２プリズムの概略断面図である。 図７は、第２実施形態に係る液晶表示装置の概略断面図である。 図８は、第３実施形態に係る液晶表示装置の概略断面図である。 図９は、第１プリズム及び第２プリズムの概略断面図である。

以下、いくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に包含されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、本明細書と各図において、先行する図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１の斜視図である。液晶表示装置ＤＳＰは、液晶表示パネルＰＮＬと、液晶表示パネルＰＮＬを駆動する駆動ドライバチップＩＣと、液晶表示パネルＰＮＬを照明する照明装置ＢＬと、液晶表示パネルＰＮＬ及び照明装置ＢＬの動作を制御する制御モジュールＣＭと、液晶表示パネルＰＮＬ及び照明装置ＢＬへ制御信号を伝達するフレキシブル回路基板ＦＰＣ１、ＦＰＣ２とを備えている。本実施形態においては、図１に示すように、第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、及び第３方向Ｄ３を定義する。第１方向Ｄ１は、例えば液晶表示パネルＰＮＬの短辺に沿う方向である。第２方向Ｄ２は、例えば液晶表示パネルＰＮＬの長辺に沿う方向である。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２と交差する方向である。図１において、各方向Ｄ１〜Ｄ３は互いに垂直に交わるが、各方向Ｄ１〜Ｄ３は他の角度で交わってもよい。

液晶表示パネルＰＮＬは、アレイ基板ＡＲ、対向基板ＣＴ、及び画像を表示する画像表示領域ＤＡを備えている。アレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴは、それらの間に配置された後述するシール材（接着剤層）により接着されている。液晶表示パネルＰＮＬは、例えば、画像表示領域ＤＡ内において第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２にマトリクス状に並んだ画素ＰＸを備えている。液晶表示パネルＰＮＬの詳細については後述する。

照明装置ＢＬ−１は、液晶表示パネルＰＮＬのアレイ基板ＡＲ側に対向するように配置されている。照射装置ＢＬ−１は、液晶表示パネルＰＮＬを背面側から光を照明する、いわゆるバックライトユニットに相当する。駆動ドライバチップＩＣは、液晶表示パネルＰＮＬのアレイ基板ＡＲに実装されている。フレキシブル回路基板ＦＰＣ１は、アレイ基板ＡＲに実装され、液晶表示パネルＰＮＬと制御モジュールＣＭとを接続している。フレキシブル回路基板ＦＰＣ２は、照明装置ＢＬ−１と制御モジュールＣＭとを接続している。

このような構成の液晶表示装置ＤＳＰ−１は、照明装置ＢＬ−１から液晶表示パネルＰＮＬに入射する光を各画素ＰＸで選択的に透過することによって画像を表示する透過表示機能を備えた、いわゆる透過型の液晶表示装置に相当する。但し、液晶表示装置は、外部から液晶表示パネルＰＮＬに向かって入射する外光を各画素ＰＸで選択的に反射することによって画像を表示する反射表示機能を兼ね備えた、いわゆる半透過型の液晶表示装置であってもよい。半透過型の液晶表示装置については、光源として、液晶表示パネルＰＮＬの観察者側に、フロントライトユニットが配置されていてもよい。

本実施形態において、液晶表示パネルＰＮＬは、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの主として横電界を利用するモードなどを適用可能に構成されているが、液晶表示パネルＰＮＬはＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｅｄ）モードなどの主として縦電界を利用するモードのものであってよい。

図２は、画素ＰＸの構成を示す図である。各画素ＰＸは、スイッチング素子ＰＳＷ、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥ、液晶層ＬＣ等を備えている。

スイッチング素子ＰＳＷは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で形成されている。スイッチング素子ＰＳＷは走査線Ｇ、信号線Ｓ、及び、画素電極ＰＥと電気的に接続されている。例えば、走査線Ｇは第１方向Ｄ１に延在し、信号線Ｓは第２方向Ｄ２に延在している。なお、走査線Ｇ及び信号線Ｓは、図２に示すように、直線状に形成されていてもよいし、それぞれの少なくとも一部が屈曲していてもよい。液晶層ＬＣは、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に生じる電界によって駆動される。保持容量ＣＳは、例えば、共通電極ＣＥと画素電極ＰＥとの間に形成される電気容量である。

図３は、液晶表示装置ＤＳＰ−１の概略断面図である。図３に示すように、液晶表示パネルＰＮＬは、アレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向する対向基板ＣＴと、アレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴの間に枠状に配置され、アレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴを接着するシール材ＳＥと、アレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴの間において、シール材ＳＥに囲まれた領域に配置された液晶層ＬＣとを備えている。アレイ基板ＡＲは、例えば、透光性を有したガラス基板である第１基板１００を備えている。同じく、対向基板ＣＴは、透光性を有したガラス基板である第２基板２００を備えている。なお、アレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴは、それぞれ第１基板１００及び第２基板２００以外の要素（例えば、配向膜、偏光板等）を備えているが、図３においては省略する。本実施形態では、第１基板１００及び第２基板２００がガラス基板であるが、これらの基板は透光性を有したアクリル樹脂等の材料によって形成することもできる。

シール材ＳＥは、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとをそれらの縁部において接着し、内側にセルギャップを規定している。このセルギャップは、アレイ基板ＡＲ又は対向基板ＣＴに形成された図示しない柱状スペーサによって保つことができる。シール材ＳＥは、アレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴの間に枠状に形成されている。

液晶層ＬＣは、アレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴの間において、シール材ＳＥによって囲まれた領域に保持されている。

照明装置ＢＬ−１は、液晶表示パネルＰＮＬのアレイ基板ＡＲ側に対向するように配置されている。また、照明装置ＢＬ−１は光源部３００と導光部４００とを備えている。

光源部３００は、光源３１０と、レンズ３２０と、レンズ３３０と、傾斜部材３４０とを備えている。光源３１０としては、例えば、偏光したレーザ光を導光部４００へ向けて放つ半導体レーザ素子を用いることができる。また、光源３１０は、平行光であれば発光ダイオード素子であってもよい。

レンズ３２０は、光源３１０と導光部４００の間に配置され、光源３１０から出射された光の広がりを拡張させる。なお、レンズ３２０は、光源３１０から出射される光の広がりが小さい場合には配置されることが望ましいが、光源３１０から出射される光の広がりが充分に拡張されている場合には、配置されていなくてもよい。

レンズ３３０は、レンズ３２０と導光部４００との間に配置される。レンズ３３０は、光源３１０からの光を平行光に変換する。変換された平行光は導光部４００に向けて出射される。このようなレンズ３３０としては、例えばフレネルレンズや回折レンズを用いることができるが、レンズ３３０の種類は特に限定されない。なお、レンズ３３０は、図３のように第２方向Ｄ２及び第３方向Ｄ３と平行な断面において光源３１０からの光を平行に変換するものであればよく、レンズ３３０を通過した光が平面視において広がりを有していてもよい。レンズ３２０及びレンズ３３０を通過する際、光源３１０から出射された光の偏光は維持される。

傾斜部材３４０は、レンズ３３０と導光部４００との間に配置されている。より詳しくは、図３に示すように、傾斜部材３４０は、第３方向Ｄ３から第２方向Ｄ２へ傾いた方向に延在する傾斜面３４１と、後述する導光部４００の第１端面４３０に対向する光出射面３４２とを備えている。そして、傾斜部材３４０の光出射面３４２と導光部４００の第１端面４３０とは接して固着されている。傾斜部材３４０に入射する光は、後述する導光部４００の第１主面４１０に対して平行な光である。そして、光は、傾斜面３４１を通過する際に屈曲され、偏光方向を維持したまま、第１主面４１０に対して傾斜した平行光として光出射面３４２から出射される。傾斜部材３４０は、光透過性を有する樹脂により形成されることができる。なお、図３及び図４では、導光部４００と傾斜部材３４０とが、別体として形成されている例を示したが、導光部４００と傾斜部材３４０とは一体的に形成されてもよい。

導光部４００は、光源部３００から出射された光を、液晶表示パネルＰＮＬに向けて導光する。導光部４００は、液晶表示パネルＰＮＬの背面側に、第１基板１００と対向するように配置されている。また、導光部４００は、液晶表示パネルＰＮＬの画像表示領域ＤＡに対応する領域の全体に亘って延在している。導光部４００は、例えば、光透過性を有する樹脂で形成されている。また、導光部４００の材料は、その内部を通過する光の偏光方向を維持する観点から、低い複屈折性を有することが望ましい。

導光部４００は、光源部３００と対向する側に位置する第１端面４３０と、第１端面４３０と対向し、第１端面４３０よりも光源部３００から遠い第２端面４４０とを備えている。また、導光部４００は、液晶表示パネルＰＮＬと対向する側に位置する第２主面４２０と、第２主面４２０と対向し、第２主面４２０よりも液晶表示パネルＰＮＬから遠い第１主面４１０とを備えている。光源部３００から出射された光は、第１端面４３０を通って導光部４００内に入射する。第１端面４３０から入射し導光部４００中を進行する光の一部は、第１主面４１０に照射され、残りの一部は第２端面４４０に照射される。なお、傾斜部材３４０と導光部４００が一体的に形成されている場合、導光部４００は第１端面４３０を有しない。

第２端面４４０は、光反射面を構成している。第１端面４３０から入射され、第２端面４４０に照射された光は、第２端面４４０によって第１主面４１０に向かって反射される。導光部４００は、第２端面４４０に到達した光を反射するために、例えば、第２端面４４０の表面を覆うように配置された光反射部材等（不図示）をさらに備えていてもよい。

第１主面４１０は、プリズム面を構成している。プリズム面は、単位プリズムとして第１プリズム４５０と第２プリズム４６０とを備えている。

図４は、照明装置ＢＬ−１の概略平面図である。図４に示すように、第１プリズム４５０及び第２プリズム４６０は、第１方向Ｄ１に延在しており、かつ、第２方向Ｄ２に交互に並んで配置されている。第１プリズム４５０及び第２プリズム４６０は、第１端面４３０から第１主面４１０に向かう光と、第２端面４４０から第１主面４１０に向かう光とを、液晶層ＬＣに対してそれぞれ異なる角度で屈曲させる。図３及び図４に示すように、第１プリズム４５０は、第１端面４３０から第１主面４１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して垂直に屈曲させる第１側面４７１と、第２端面４４０から第１主面４１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して斜めに屈曲させる第４側面４７４とを備えている。また、第２プリズム４６０は、第１端面４３０から第１主面４１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して斜めに屈曲させる第３側面４７３と、第２端面４４０から第１主面４１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して垂直に屈曲させる第２側面４７２とを備えている。導光部４００は、第１主面４１０の表面を覆うように配置され、照射された光を高い反射率で反射する、例えば、光反射膜等を備えてもよい。第１プリズム４５０及び第２プリズム４６０によって屈曲された光は、第２主面４２０を通過し液晶表示パネルＰＮＬへ向けて出射される。

図５は、導光部４００及び傾斜部材３４０の概略断面図である。図５に示されるように、傾斜部材３４０の傾斜面３４１は、第１主面４１０に対して角度θで傾斜している。また、第１端面４３０から導光部４００中に入射する光は、第１主面４１０に対して角度φで傾斜している。第２端面４４０から第１主面４１０に向かう光も同様に、第１主面４１０に対して角度φで傾斜している。ここで第２端面４４０から第１主面４１０に向かう光のうち、第１主面４１０の光源部３００側の縁部に到達する光の第２端面４４０における反射位置から第１主面４１０までの距離ｄと、第１端面４３０から第２端面４４０までの距離Ｌとから、角度φの計算値φ´を定めることができる。すなわち、角度φ´は、下記式（１）で表すことができる。
式（１）：φ´＝ｔａｎ^−１（ｄ／Ｌ）
また、実際の傾斜角度φは、液晶表示装置ＤＳＰ−１の額縁の領域を考慮すると、０．９５φ´＜φ＜１．０５φ´の範囲内にあることが好ましく、０．９９φ´＜φ＜１．０１φ´の範囲内にあることがより好ましい。

また、傾斜部材３４０の傾斜面３４１の第１主面４１０に対する傾斜角度θは、入射光の傾斜角度φ及び導光部４００の屈折率ｎにより一義的に定めることができる。すなわち、傾斜角度θは、下記式（２）で表すことができる。
式（２）：θ＝９０°−φ＋ｔａｎ^−１｛ｓｉｎφ／（ｃｏｓφ−ｎ）｝
図６は、第１プリズム４５０及び第２プリズム４６０の概略断面図である。図６に示すように、第１側面４７１の第２主面４２０に対する傾斜角度をαとする。また、図には示していないが、第２側面４７２の第２主面４２０に対する傾斜角度も、同様に、αとする。この角度αの計算値をα´とすると、角度α´は、入射光の傾斜角度φの計算値φ´により定めることができる。すなわち、角度α´は、下記式（３）で表すことができる。
式（３）：α´＝４５°−０．５φ´
ここで、第１端面４３０から第１主面４１０に向かう光の第１側面４７１への入射角度と、第２端面４４０から第１主面４１０に向かう光の第２側面４７２への入射角度とが、それぞれ全反射臨界角度より大きくなるように傾斜角度αを調整することが好ましい。第１端面４３０から第１主面４１０に向かう光及び第２端面４４０から第１主面４１０に向かう光が、それぞれ全反射臨界角度θ_ｃで第１側面４７１及び第２側面４７２に入射した場合、図６に示すようにα＋φ´＋θ_ｃ＝９０°となり、α＝９０°−φ´−θ_ｃが導き出せる。そのため、第１側面４７１及び第２側面４７２の傾斜角度αは、４５°−０．５φ≦α＜９０°−φ´−θ_ｃの範囲内であることが好ましい。

なお、全反射臨界角度θ_ｃは、導光部４００の屈折率をｎ１とし、導光部４００の外部の媒質の屈折率ｎ２とすると（ただし、ｎ２＜ｎ１）、下記式（４）で表すことができる。
式（４）：θ_ｃ＝ｓｉｎ^−１（ｎ２／ｎ１）
また、第１端面４３０から第１主面４１０に向かう光及び第２端面４４０から第１主面４１０に向かう光をそれぞれ液晶層ＬＣに対して斜めに屈曲させる第３側面４７３及び第４側面４７４の傾斜角度をβとすると、角度α及び角度βは下記式（４）に規定される条件を満足していることが好ましい。
式（５）：０°＜β＜α
また、第１端面４３０から入射し第２端面４４０に到達し、そして第２端面４４０から第１主面に向かって反射される光は、第１端面４３０から第１主面４１０に向かって照射される光と比べると光路長が長い。よって、導光部４００中の吸収等によって、それぞれの光の強度に差が出ることが考えられる。そのため、第１主面４１０に直接照射される光と、第２端面４４０を介して第１主面４１０に照射される光とを、それぞれ異なる光源部３００から出射してもよい。この場合、第２端面４４０を介して第１主面４１０に照射される光を出射する光源３１０のエネルギーを、第１主面４１０に直接照射される光を照射する光源３１０のエネルギーよりも、大きくすることによって、導光部４００から出射される光の強度を均一にすることができる。

本実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１によれば、第１プリズム４５０及び第２プリズム４６０が、第１端面４３０から第１主面４１０に向かう光と、第２端面４４０から第１主面４１０に向かう光とを、液晶層ＬＣに対して互いに異なる角度で屈曲させるため、視野角が広く、視野角特性が良好な液晶表示装置を提供することができる。

また、ＲＧＢの３色の光源３１０をそれぞれ用いた場合に、導光部４００内でカラーミキシングを行うことができる。さらに対向基板ＣＴを通過した光を拡散させる拡散板やプリズムシートを設けた場合、一層視野角が広い液晶表示装置を提供することが出来る。

（第２実施形態）
第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１では、導光部４００として、光源部３００から出射した光を導光部４００内に入射し、その入射した光を液晶表示パネルＰＮＬに導光する例を示した。しかし、導光部４００は、その内部に光を入射させる形態でなくてもよい。図７は、第２実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−２の概略断面図である。液晶表示装置ＤＳＰ−２は、導光部５００の構成が異なり、かつ光源部３００が傾斜部材を備えていないこと以外は、第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−1と同様の構成を備えている。

導光部５００は、光源部３００から出射された光を、液晶表示パネルＰＮＬに向けて導光する。導光部５００は、液晶表示パネルＰＮＬの背面側に、第１基板１００と対向するように配置されている。また、導光部５００は、液晶表示パネルＰＮＬの画像表示領域ＤＡに対応する領域の全体に亘って延在している。導光部５００は、少なくとも第１主面５１０と反射面５８０とを備えている。図６に示した例では、導光部５００は、第２主面５２０と、第１端面５３０と、第２端面５４０をさらに備えている。第１主面５１０は、液晶表示パネルＰＮＬと対向した面である。第２主面５２０は、第１主面５１０と対向して位置し、第１主面５１０よりも液晶表示パネルＰＮＬから遠い面である。第１端面５３０は、光源部３００側の端面である。第２端面５４０は、第１端面５３０と対向して位置し、第１端面５３０よりも光源部３００から遠い端面である。反射面５８０は、第２端面５４０を含む面に位置し、光源部３００と対向して配置されている。

光源３１０から出射された光は、一部は第１主面４１０に照射され、残りの一部は、反射面５８０に照射される。反射面５８０に照射された光は、第１主面５１０に向かって反射される。

第１主面５１０は、第１実施形態に係る照明装置ＢＬ−１と同様に、第１プリズム５５０及び第２プリズム５６０を備えている。第１プリズム５５０及び第２プリズム５６０は、光源部３００から第１主面５１０に向かう光と、反射面５８０から第１主面５１０に向かう光とを、液晶層ＬＣに対して互いに異なる角度で屈曲させる。図７に示した例では、第１プリズム５５０は、光源部３００から第１主面５１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して垂直に屈曲させる第１側面５７１と、反射面５８０から第１主面５１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して斜めに屈曲させる第４側面５７４とを備えている。また、第２プリズムは、光源部３００から第１主面５１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して斜めに屈曲させる第３側面５７３と、反射面５８０から第１主面５１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して垂直に屈曲させる第２側面５７２とを備えている。第１主面５１０の表面には、照射された光を高い反射率で反射する、例えば、光反射膜等を配置してもよい。

なお、光源部３００は、傾斜部材を備えてもよく、その場合には、光源３１０は、第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１と同様に、導光部５００に向けて第１主面５１０と平行な光を出射する。

第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１で説明した導光部４００は、その内部に入射した光が進行する光路を確保する分の厚みを有している必要がある。一方、第２実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−２に設けられる導光部５００は、その内部に光を入射させる必要はない。そのため。第２実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−２は、第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１ついて述べた利点に加え、導光部５００の厚みを薄くすることができるため、液晶表示装置ＤＳＰ−２全体として薄型化及び軽量化が期待される。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−３の概略断面図である。第３実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−３は、第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１とは、照明装置（ＢＬ−３）の構成が異なるが、液晶表示パネルＰＮＬの構成は同様である。

照明装置ＢＬ−３は、液晶表示パネルＰＮＬのアレイ基板ＡＲ側に対向するように配置されている。照明装置ＢＬ−３は、光源部３００と導光部６００とを備えている。

光源部３００は、光源３１０と、レンズ３２０と、レンズ３３０とを備えている。第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１と異なり、第３実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−３の光源部３００は、傾斜部材を備えていない。

導光部６００は、光源部３００から出射された光を、液晶表示パネルＰＮＬに向けて導光する。導光部６００は、液晶表示パネルＰＮＬのアレイ基板ＡＲ側に配置されている。また、導光部６００は、液晶表示パネルＰＮＬの画像表示領域ＤＡに対応する領域の全体に亘って延在している。導光部６００は、少なくとも、第１主面６１０と、反射面６８０とを備えている。図８に示した導光部６００は、第２主面６２０と、第１端面６３０と、第２端面６４０とをさらに備えている。第１主面６１０は、液晶表示装置ＤＳＰ−３の背面側に位置する面である。第２主面６２０は、第１主面６１０と対向して位置し、液晶表示パネルＰＮＬに密着して配置されている。第１端面６３０は、導光部６００の光源部３００側の端面である。第２端面６４０は、第１端面６３０と対向して位置し、第１端面６３０よりも光源部３００から遠い端面である。反射面６８０は、第２端面６４０を含む面に位置し、光源部３００と対向して配置されている。

光源３１０から出射された光は、一部は第１主面６１０に照射され、残りの一部の光は、反射面６８０に照射される。反射面６８０に照射された光は、第１主面６１０に向かって反射される。第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１の導光部６００と異なり、本実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−３の導光部６００は、光源部３００から第１主面６１０に向かう光及び反射面６８０から第１主面６１０に向かう光を、第１主面６１０から導光部６００中に入射する。

第１主面６１０は、第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１と同様に、第１プリズム６５０及び第２プリズム６６０を備えている。第１プリズム６５０及び第２プリズム６６０は、光源部３００及び反射面６８０から第１主面６１０に照射された光が導光部６００中に入射する際に、これらの光を液晶層ＬＣに対して互いに異なる角度で屈曲させる。図８に示した例では、第１プリズム６５０は、光源部３００から第１主面６１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して垂直に屈曲させる第１側面４７１と、反射面４８０から第１主面４１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して斜めに屈曲させる第４側面４７４とを備えている。また、第２プリズム６６０は、光源部３００から第１主面６１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して斜めに屈曲させる第３側面６７３と、反射面６８０から第１主面６１０に向かう光を液晶層ＬＣに対して垂直に屈曲させる第２側面６７２とを備えている。

なお、光源部３００は、傾斜部材を備えてもよく、その場合には、光源３１０は、第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１と同様に、導光部６００に向けて第１主面６１０と平行な光を出射する。

第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１で説明した導光部４００は、入射した光を導光部４００の内部で反射及び屈曲させ進行方向を変更し、かつその光の光路を確保するための厚みを有している必要がある。一方、第３実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−３に設けられる導光部６００は、内部に光を入射させるものの、入射した光を導光部６００の内部で反射及び屈曲させ進行方向を変更させる必要がない。よって、第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１の導光部４００と比べると、導光部６００の厚みを薄くすることができる。そのため、第３実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−３は、第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ−１ついて述べた利点に加え、導光部６００の厚みを薄くすることができるため、液晶表示装置ＤＳＰ−３全体として薄型化及び軽量化が期待される。

なお、上記の第１から第３実施形態では、プリズム面を構成する単位プリズムの側面が、断面視において直線である平面形状を例として示した。しかし、図９に示すように、単位プリズムの側面が、断面視において曲線である曲面形状としてもよい。図９は、第１プリズム７５０及び第２プリズム７６０の概略断面図である。図９に示した例では、第３側面７７３及び第４側面７７４が曲面形状を有している。単位プリズムの側面を曲面状にすることにより、単位プリズムの側面が平面である場合に比べて、より一層広い視野角を実現することができる。

また、上記の第１から第３実施形態では、プリズム面を構成する単位プリズムが、それぞれ同一の高さを有している例を示したが、単位プリズムの高さは同一でなくてもよい。単位プリズムの高さは、視野角の分布を均一にするように適宜調整することができる。例えば、単位プリズムの高さが同一であった場合、傾斜角度が小さい側面を有する単位プリズムほど幅方向に占める領域が大きくなり、視野角の分布が不均一になる可能性がある。そのため、傾斜角度が小さい側面を有する単位プリズムは、傾斜角度が大きい側面を有する単位プリズムよりも、高さを低い又は合計数が少ないことが好ましい。

以上に説明した実施形態によれば、入射光の偏光を維持しつつ、広い視野角を実現することができる照明装置及び液晶表示装置を提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＤＳＰ…液晶表示装置 ＰＮＬ…液晶表示パネル ＡＲ…アレイ基板 ＣＴ…対向基板 ＰＸ…画素 ＤＡ…画像表示領域 ＢＬ…照射装置 ＩＣ…駆動ドライバチップ ＦＰＣ…フレキシブル回路基板 ＣＭ…制御モジュール ＬＣ…液晶層 ＰＳＷ…スイッチング素子 Ｇ…走査線 Ｓ…信号線 ＰＥ…画素電極 ＣＥ…共通電極 ＣＳ…保持容量 ＳＥ…シール材 １００…第１基板 ２００…第２基板 ３００…光源部 ３１０…光源 ３２０…レンズ ３３０…レンズ ３４０…傾斜部材 ４００、５００、６００…導光部 ４１０、５１０、６１０…第１主面 ４２０、５２０、６２０…第２主面 ４３０、５３０、５４０…第１端面 ４４０、５４０、６４０…第２端面 ４５０、５５０、６５０…第１プリズム ４６０、５６０、６６０…第２プリズム ４７１、５７１、６７１、７７１…第１側面 ４７２、５７２、６７２、７７２…第２側面 ４７３、５７３、６７３、７７３…第３側面 ４７４、５７４、６７４、７７４…第４側面 ５８０、６８０…反射面

Claims (13)

1. 液晶層を備える液晶表示装置に配置される照明装置であって、
   光源を備える光源部と、
   前記光源部からの光が照射される導光部と
   を備え、
   前記導光部は、
   第１主面と、
   前記光源部から照射された光の一部を反射する反射面と
   を備え、
   前記第１主面は、プリズム面を構成し、
   前記光源部は、前記第１主面に向けて、前記第１主面に対して傾斜した平行光を照射し、
   前記反射面は、前記平行光の一部を反射し、反射光を前記プリズム面に照射し、
   前記プリズム面は、単位プリズムとしての第１プリズムと第２プリズムとを有し、
   前記第１プリズム及び前記第２プリズムは、前記平行光及び前記反射光を前記液晶層に対して異なる角度で屈曲させることを特徴とする照明装置。
2. 前記第１プリズムは第１側面又は第２側面を有し、
   前記第２プリズムは第３側面又は第４側面を有し、
   前記第１側面と前記第３側面とは、互いに異なる角度で前記平行光を屈曲させ、
   前記第２側面と前記第４側面とは、互いに異なる角度で前記反射光を屈曲させることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記導光部は、
   前記第１主面に対向する第２主面と、
   前記光源部に対向する第１端面と
   を備え、
   前記第１主面は、前記第２主面よりも前記液晶層から遠い面であり、
   前記平行光は、前記第１端面から前記導光部中に入射され、
   前記プリズム面によって屈曲された光は、前記第２主面を通って前記液晶層に出射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記導光部は、前記第１主面に対向する第２主面を備え、
   前記第１主面は、前記第２主面よりも前記液晶層から遠い面であり、
   前記平行光及び前記反射光は、前記第１主面から前記導光部中に入射され、
   前記第１主面から入射した光は前記第２主面から前記液晶層に出射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
5. 前記第１主面に対向する第２主面と、
   前記光源部と対向する第１端面と、
   前記第１端面と対向し、前記第１端面よりも前記光源部から遠い第２端面と
   を備える、請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記平行光の傾斜角度φは、下記式（１）に規定される範囲内にあることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の照明装置。
   式（１）：０．９５＊ｔａｎ^−１（ｄ／Ｌ）＜φ＜１．０５＊ｔａｎ^−１（ｄ／Ｌ）
   （式中、ｄは前記第１主面の前記光源部側の縁部に到達する前記反射光の前記反射面における反射位置から前記第１主面までの距離、Ｌは前記第１端面から前記第２端面までの距離）
7. 前記第１側面及び前記第２側面の傾斜角度αは、それぞれ下記式（２）及び下記式（３）を満足し、前記第３側面及び前記第４側面の傾斜角度βは、それぞれ下記式（３）を満足することを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
   式（２）：α＝４５°−０．５φ
   式（３）：０＜β＜α
8. 前記光源は、拡散光を出射し、
   前記光源部は、前記光源と前記導光部との間に配置され、前記拡散光を前記平行光にする光学素子を備えることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の照明装置。
9. 前記光源部は、前記光源及び前記導光部の間に配置された傾斜部材を備え、
   前記傾斜部材は、断面視において、前記第１主面に対して平行な光を、前記第１主面に対して傾斜するように屈曲させることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の照明装置。
10. 前記第１プリズムの側面は、断面視において直線形状であり、
    前記第２プリズムの側面は、断面視において曲線形状であることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の照明装置。
11. 前記光源からの前記平行光の出射方向に沿って前記第１プリズムと前記第２プリズムが並んでおり、
    前記第１プリズムの高さが、前記第２プリズムの高さよりも高いことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の照明装置。
12. 前記プリズム面は、複数の前記第１プリズムと複数の前記第２プリズムとを有しており、
    前記第１プリズムの合計数は、前記第２プリズムの合計数よりも多いことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の照明装置。
13. 第１基板と、
    前記第１基板と対向して配置された第２基板と、
    前記第１基板及び前記第２基板の間に配置された液晶層と、
    前記液晶層に光を照射する照明装置と
    を備え、
    前記照明装置は、請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の照明装置であることを特徴とする液晶表示装置。

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