特開 2023-159617 サイドエッジ型面発光装置及びこれを用いた液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023159617

(43)【公開日】2023-11-01

(54)【発明の名称】サイドエッジ型面発光装置及びこれを用いた液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20231025BHJP

   F21V 9/40 20180101ALI20231025BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20231025BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20231025BHJP

   G02F 1/1514 20190101ALI20231025BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20231025BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 431

F21V9/40 400

G02F1/13357

G02F1/1335 520

G02F1/1514

F21Y115:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022069421

(22)【出願日】2022-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100011

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 省三

(72)【発明者】

【氏名】川合 佑弥

【テーマコード（参考）】

2H291

2H391

2K101

3K244

【Ｆターム（参考）】

2H291FA13Z

2H291FA31Z

2H291FA74X

2H291FA85Z

2H291FD13

2H291GA21

2H291LA11

2H291LA25

2H291LA26

2H291LA31

2H291NA73

2H291NA76

2H291NA78

2H391AA13

2H391AB04

2H391AC25

2H391AC32

2H391AC42

2H391AD35

2H391AD38

2H391AD44

2H391AD46

2H391CB32

2H391CB41

2H391EA14

2H391FA05

2K101AA04

2K101AA22

2K101BC02

2K101BC03

2K101BD61

2K101DA01

2K101EK01

3K244AA01

3K244BA07

3K244BA15

3K244BA16

3K244BA26

3K244CA03

3K244DA01

3K244EA02

3K244EA12

3K244GA01

3K244GA02

3K244GA05

3K244GA06

3K244GA10

3K244GB02

3K244GB08

3K244GB13

3K244GB14

(57)【要約】

【課題】広視野角特性／狭視野角特性が切替可能なサイドエッジ型面発光装置及びこれを用いた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】サイドエッジ型面発光装置は、上側に出射面Ｓ_ｅ、下側に配光制御面Ｓ_ｄ、出射面Ｓ_ｅ及び配光制御面Ｓ_ｄの一方側の入射面Ｓ_ｉｎを有する導光板１と、導光板１の入射面Ｓ_ｉｎ側に設けられた複数のＬＥＤ素子２と、導光板１の出射面Ｓ_ｅ側に対向して入射面Ｓ_ｉｎの平行方向（Ｙ方向）に沿って下側に設けられた複数のプリズム及び上側に出射面を有する下向きプリズムシート３と、導光板１の配光制御面Ｓ_ｄに対向して設けられた電子ペーパ４を備えている。Ｉ_０は正面輝度、Ｉ_１、Ｉ_２は視野角θ＝±３５°、±４５°における絶対輝度を示す。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上側に出射面、下側に配光制御面、前記出射面と前記配光制御面とを繋ぐ側面に入射面を有する導光板と、
前記導光板の前記入射面側に設けられた光源と、
前記導光板の前記出射面側に対向して前記導光板の前記入射面の平行方向に沿って下側に設けられた複数のプリズム及び上側に出射面を有するプリズムシートと、
前記導光板の前記配光制御面側に対向して白表示／黒表示切替可能な白表示／黒表示切替シートと
を具備するサイドエッジ型面発光装置。

【請求項2】

前記白表示／黒表示切替シートは電子ペーパである請求項１に記載のサイドエッジ型面発光装置。

【請求項3】

前記白表示／黒表示切替シートは、
前記導光板の前記配光制御面側に対向して設けられたエレクトロクロミック層と、
前記エレクトロクロミック層の前記導光板の前記配光制御面の反対側に設けられた白反射シートと
を具備する請求項１に記載のサイドエッジ型面発光装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載のサイドエッジ型面発光装置と、
前記サイドエッジ型面発光装置の前記プリズムシート側に設けられた液晶表示パネルとを具備し、
前記液晶表示パネルは、液晶層と、前記液晶層を挟む１対の偏光板と
を有する液晶表示装置。

【請求項5】

前記サイドエッジ型面発光装置の前記１対の偏光板の少なくとも１つは反射型である請求項４に記載の液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は広視野角特性／狭視野角特性が切替可能なサイドエッジ型面発光装置及びこれを用いた液晶表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

サイドエッジ型面発光装置は、導光板及びその一方側に設けられた光源たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）素子よりなり、薄型化及び軽量化の点で優れているので、表示装置たとえば液晶表示（ＬＣＤ）装置のバックライトとして用いられている。このような表示装置が公共の場所で使用されると、他者による覗き見を防止するために狭配光特性つまり狭視角特性が要求される。これはバックライトのプライバシ特性（効果）と呼ばれる。

【0003】

広視野角特性／狭視野角特性が切替可能な従来のサイドエッジ型面発光装置は、上側に出射平面、下側に斜面、出射平面と斜面とを繋ぐ側面に入射面を有する導光板と、導光板の入射面に設けられた光源と、導光板の出射面側に設けられた円錐体及び上側に設けられた平面を有する円錐シートと、円錐シートの平面上に設けられ、光を集光するためのルーバと、ルーバ上に設けられた透明／散乱切替素子とを備えている（参照：特許文献１）。

【0004】

上述の従来のサイドエッジ型面発光装置においては、透明／散乱切替素子が透明状態のときに、ルーバで集光した光を集光状態を保持したまま集光させて狭視野角特性を実現する。他方、透明／散乱切替素子が散乱状態のときに、ルーバで集光した光を散乱させて広視野角特性を実現する。

【0005】

尚、導光板と電子ペーパとの組合せは公知である。たとえば、電子ペーパの白表示を散乱反射板として用いるもの（参照：特許文献２）、また、電子ペーパの白表示／黒表示切替を２次元表示／３次元表示の切替に用いるもの（参照：特許文献３）がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６－２７７９９９号公報

【特許文献2】ＷＯ２０１９／１８２０９１

【特許文献3】特開２０１２－１５５２１１号公報（特許５６７４０２３号公報）

【特許文献4】特開２００７－１９９６２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上述の従来のサイドエッジ型面発光装置においては、利用可能な光の最大値はルーバ通過後の全光束である。従って、ルーバ自身の透過率がたとえば８０％であれば、光の利用効率は２０％程度低下している（参照：特許文献４）。これは、ルーバに使用される樹脂材料の透明性及び表面反射によるもので、ルーバを用いている限り回避できない。さらに、透明／散乱切替素子の透明状態／散乱状態によって狭視野角／広視野角を切替えるので、このときの狭視野角の全光束と広視野角の全光束とはルーバ通過後の全光束とほぼ一致する。従って、広視野角の場合には、大きい視野角たとえば±４５°の相対輝度が増大した分、狭視野角の場合に比較して正面輝度が低下するという課題がある。尚、広視野角時に高い正面輝度を確保するためには、光源に追加電力を供給する等の対策が必要となる。

【0008】

また、光を集光するためのルーバ及び広視野角特性／狭視野角特性が切替のための透明／散乱切替素子を設けているので、サイドエッジ型面発光装置の大型化及び高製造コストを招くという課題もある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述の課題を解決するために、本発明に係るサイドエッジ型面発光装置は、上側に出射面、下側に配光制御面、出射面と配光制御面とを繋ぐ側面に入射面を有する導光板と、導光板の入射面側に設けられた光源と、導光板の出射面側に対向して導光板の入射面の平行方向に沿って下側に設けられた複数のプリズム及び上側に出射面を有するプリズムシートと、導光板の配光制御面側に対向して設けられた白表示／黒表示切替可能な白表示／黒表示切替シートとを具備するものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、白表示／黒表示切替シートによって広視野角の全光束は狭視野角の全光束より大きくなる。つまり、広視野角において、大きい視野角たとえば視野角±４５°の相対輝度を大きくできると共に、正面輝度も狭視野角の場合より増大できる。また、サイドエッジ型面発光装置の小型化及び低製造コストを図れる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係るサイドエッジ型面発光装置の実施の形態を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は横方向（Ｙ方向）断面図、（Ｃ）は縦方向（Ｘ方向）断面図である。

【図2】図１の導光板の斜視図である。

【図3】図２の上側プリズムの１つの断面図である。

【図4】図２の下側プリズムを示し、（Ａ）は底面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分断面図である。

【図5】図２の導光板の動作を説明するための断面図である。

【図6】図１の下向きプリズムシートの詳細を示す断面図である。

【図7】図１のサイドエッジ型面発光装置の動作を説明するための断面図であって、（Ａ）－１は電子ペーパ白表示時横方向（Ｙ方向）動作を示す断面図、（Ａ）－２は電子ペーパ白表示時縦方向（Ｘ方向）動作を示す断面図、（Ｂ）－１は電子ペーパ黒表示時横方向（Ｙ方向）動作を示す断面図、（Ｂ）－２は電子ペーパ黒表示時縦方向（Ｘ方向）動作を示す断面図である。

【図8】図７の（Ａ）－１、（Ａ）－２の横方向（Ｙ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は横方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度、横方向プライバシ効果を示す表である。

【図9】図７の（Ｂ）－１、（Ｂ）－２の縦方向（Ｘ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は縦方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度、縦方向プライバシ効果を示す表である。

【図10】図１のサイドエッジ型面発光装置を用いた第１の液晶表示装置を示す断面図である。

【図11】図１０の液晶表示装置の横方向（Ｙ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は横方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度、横方向プライバシ効果を示す表である。

【図12】図１０の液晶表示装置の縦方向（Ｘ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は縦方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度、縦方向プライバシ効果を示す表である。

【図13】図１のサイドエッジ型面発光装置を用いた第２の液晶表示装置を示す断面図である。

【図14】図１３の液晶表示装置の横方向（Ｙ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は横方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度、横方向プライバシ効果を示す表である。

【図15】図１３の液晶表示装置の縦方向（Ｘ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は縦方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度、縦方向プライバシ効果を示す表である。

【図16】図１のサイドエッジ型面発光装置の変更例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は白表示動作を説明するためのＸ方向断面図、（Ｃ）は黒表示動作を説明するためのＸ方向断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は本発明に係るサイドエッジ型面発光装置の実施の形態を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は横方向（Ｙ方向）断面図、（Ｃ）は縦方向（Ｘ方向）断面図である。

【0013】

図１において、サイドエッジ型面発光装置は、上側に出射面Ｓ_ｅ、下側に配光制御面Ｓ_ｄ、出射面Ｓ_ｅ及び配光制御面Ｓ_ｄの一方側の入射面Ｓ_ｉｎを有する導光板１と、導光板１の入射面Ｓ_ｉｎ側に設けられた光源たとえば複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）素子２と、導光板１の出射面Ｓ_ｅ側に対向して入射面Ｓ_ｉｎの平行方向（Ｙ方向）に沿って下側に設けられた複数のプリズム及び上側に出射面を有する下向きプリズムシート３と、導光板１の配光制御面Ｓ_ｄに対向して設けられた電子ペーパ４を備えている。また、サイドエッジ型面発光装置を液晶表示装置に用いる場合、下向きプリズムシート３の表示方向（Ｚ方向）側には図示しないＬＣＤパネルが設けられる。尚、Ｉ_０は正面輝度、Ｉ_１、Ｉ_２は横方向（Ｙ軸方向）及び縦方向（Ｘ方向）の視野角θ＝±３５°、±４５°における絶対輝度を示す。

【0014】

電子ペーパ４は白表示（散乱反射）／黒表示（光吸収状態）切替可能なシートであり、たとえば１対の基板間の溶液中に粒子を分散させる電気泳動方式、１対の基板間の気体中に粒子を分散させる電子粉流体方式による粒子移動型ディスプレイ表示ユニットによって構成される。電子ペーパ４に用いられる当該粒子は、例えば白色顔料と黒色顔料を混合したものを封止したマイクロカプセル（マクロカプセル方式）を用いることができる。この場合、電場が与えられると、白色顔料と黒色顔料が逆の方向に移動し、白または黒を表示することができる（参照：特許文献３）。尚、電子ペーパ４の切替動作時には電力消費があるが、白表示又は黒表示状態の保持には電力消費はほとんどない。また、電子ペーパはマイクロカプセル方式に問わず、白表示時に散乱反射、黒表示時に光吸収状態となるものであればよい。

【0015】

以下、図１のサイドエッジ型面発光装置の各部を詳細に説明する。

【0016】

図２は図１の導光板１の斜視図である。

【0017】

図２において、導光板１は、両面プリズム構造であって、ベース部１０、入射面Ｓ_ｉｎの直角方向（Ｘ方向）に沿って出射面Ｓ_ｅ上に設けられた複数の上側プリズム１１及び入射面Ｓ_ｉｎの平行方向（Ｙ方向）に沿って配光制御面Ｓ_ｄ上に設けられた複数の下側プリズム１２よりなる。ベース部１０は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料よりなり、上側プリズム１１及び下側プリズム１２はＵＶ硬化樹脂の透光性材料たとえばポリマー型アクリレートよりなる。図１のＬＥＤ素子２から入射面Ｓ_ｉｎに光が入射すると、光は導光板１内部を伝播し、下側プリズム１２によって反射されて上側プリズム１１に向い、出射面Ｓ_ｅから出射される。

【0018】

図３は図２の上側プリズム１１の１つの断面図である。

【0019】

図３に示すように、上側プリズム１１はＺ方向に突出しており、従って、凸状をなしている。すなわち、上側プリズム１１の各プリズムは、頂角βが８０～１１０°かつ曲率半径Ｒが０～２５μｍの丸み先端１１ａを有する。尚、このような複数の連続した凸状のパターンはレンチキュラー形状と称される。

【0020】

尚、上側プリズム１１の各プリズムの断面形状は、他の形状たとえば半円状、台形形状、二等辺三角形状でもよい。また、半球状の突起、半球状の凹部をＸ方向、Ｙ方向に配列してもよく、さらに、半円柱状の凹部をＸ方向に延在させてもよく、四角錘状の凸部をＸ方向、Ｙ方向に配列してもよい。

【0021】

図４は図２の下側プリズム１２の詳細を示し、（Ａ）は底面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分断面図である。

【0022】

図４の（Ａ）の底面図に示すように、複数の平坦鏡面部１３が配光制御面Ｓ_ｄ上にＸ方向に沿って配置されている。平坦鏡面部１３は光を奥まで均一にするためのものであり、平坦鏡面部１３のＹ方向幅は入射面Ｓ_ｉｎから遠ざかるにつれて小さくされている。他方、下側プリズム１２の各プリズムは入射面Ｓ_ｉｎから遠ざかるにつれて大きくなっている。これにより、奥に行く光をより多く均一に面発光させるようにする。また、図４の（Ｂ）の部分断面図に示すように、下側プリズム１２の各プリズムは非対称の傾斜角度γ１の上り傾斜面１２－１及び傾斜角度γ２（＜γ１）の下り傾斜面１２－２よりなる。この場合、入射面Ｓ_ｉｎから入射する光の配光制御は主に下り傾斜面１２－２によって行われる。

【0023】

図５は図２の導光板１の動作を説明するための断面図である。

【0024】

図５において、ある光は出射面Ｓ_ｅと配光制御面Ｓ_ｄとの間で全反射を繰返し、次いで、出射面Ｓ_ｅ又は下側プリズム１２の下り傾斜面１２－２を屈折出射する。この場合、平坦鏡面部１３及び下側プリズム１２の各プリズムのＹ方向幅はＸ方向に沿って変化しているので、出射面Ｓ_ｅから出射される光Ｌ１は出射面Ｓ_ｅ内で均一にできる。このようにして、出射面Ｓ_ｅから出射される光Ｌ１は出射面Ｓ_ｅの法線に対して一定角度で出射し、他方、配光制御面Ｓ_ｄから漏れる光Ｌ２は図１の電子ペーパ４に漏れることになる。

【0025】

図６は図１の下向きプリズムシート３の詳細を示す断面図である。

【0026】

図６において、下向きプリズムシート３は、ベース部３０と、変形三角プリズム３１とで構成される。下向きプリズムシート３は、下側に入射面Ｓ_ｉｎ（図１）と平行であって等距離に配された複数の変形三角プリズム３１と、上側に平坦面Ｓ_ｅ３とを有する。各変形三角プリズム３１は入射面Ｓ_ｉｎ側に直線状傾斜面３１－１及び入射面Ｓ_ｉｎの反対側に曲線状傾斜面３１－２を有する。下向きプリズムシート３は、ベース部３０がポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートの透光性樹脂からなる。変形三角プリズム３１は、ＵＶ硬化性樹脂の透光性樹脂たとえばポリマー型アクリレートからなる。下向きプリズムシート３では、ベース部３０にポリエチレンテレフタレート、三角プリズム３１にＵＶ硬化されたポリマー型アクリレートを用いている。各変形三角プリズム３１は導光板１の出射面Ｓ_ｅ（図１）に対向している。各変形三角プリズム３１においては、幅Ｗ_Ｕはたとえば１８～２５μｍであり、高さＨ_Ｕはたとえば１５～１８μｍである。各変形三角プリズム３１の幅Ｗ_Ｕ又は高さＨ_Ｕは、サイドエッジ型面発光装置とＬＣＤパネルとを組み合わせた時に発生するモアレを解消するために、必要に応じて変更しても良い。この場合、各変形三角プリズム３１は、直線状傾斜面３１－１の角δ１、曲線状傾斜面３１－２の角δ２及び曲線状傾斜面３１－２の半径によって決定される。但し、曲線状傾斜面３１－２は直線状、スプライン曲線、放物線等の任意の曲線でもよい。導光板１の出射面Ｓ_ｅからの傾斜した光Ｌ１が下向きプリズムシート３の変形三角プリズム３１に入射すると、光Ｌ１は直線状傾斜面３１－１で屈折入射し、次いで、曲線状傾斜面３１－２で全反射する。この結果、下向きプリズムシート３の平坦面Ｓ_ｅ３から該平坦面Ｓ_ｅ３の法線方向の光Ｌ１が出射される。

【0027】

図７は図１のサイドエッジ型面発光装置の動作を説明するための断面図であって、（Ａ）－１は電子ペーパ白表示時横方向（Ｙ方向）動作を示す断面図、（Ａ）－２は電子ペーパ白表示時縦方向（Ｘ方向）動作を示す断面図、（Ｂ）－１は電子ペーパ黒表示時横方向（Ｙ方向）動作を示す断面図、（Ｂ）－２は電子ペーパ黒表示時縦方向（Ｘ方向）動作を示す断面図である。

【0028】

図７の（Ａ）－１、（Ａ）－２に示すように、電子ペーパ４が白表示時には、導光板１の裏面で反射した光Ｌ１は導光板１の表面から出射して下向きプリズムシート３の裏面から入射する。この結果、下向きプリズムシート３の表面から法線方向へ出射する。プリズムシートのプリズム部分が下向き（導光板１に対向する構造）であることによって、図７の（Ａ）―１のようにプリズム部分の内面で反射された光が下向きプリズムシート３の表面から法線方向に出射する光が増加する。従って、狭い配光を実現する点で、プリズムシートは下向きであることが好ましい。また同時に、導光板１の裏面から漏れた光Ｌ２は電子ペーパ４の白表示によって反射されるが、その際、正反射成分以外に拡散反射成分も反射される。この結果、正面方向以外の光成分にもなる。従って、光Ｌ２によって正面輝度Ｉ_０も増加すると共に、視野角が拡がる。

【0029】

他方、図７の（Ｂ）－１、（Ｂ）－２に示すように、電子ペーパ４が黒表示時にも、導光板１の裏面で反射した光Ｌ１は導光板１の表面から出射して下向きプリズムシート３の裏面から入射する。この結果、下向きプリズムシート３の表面から法線方向へ出射する。しかし、導光板１の裏面から漏れた光Ｌ２は電子ペーパ４の黒表示によって吸収され、反射成分自体が小さくなる。この結果、視野角が広い成分の輝度が低下する。

【0030】

図８は図７の（Ａ）－１、（Ａ）－２の横方向（Ｙ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は横方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度Ｉ_０及び横方向プライバシ効果を示す表である。以後の説明において、輝度配向分布は、Ｒａｄｉａｎｔ ＩｍａｇｉｎｇのＩｍａｇｉｎｇ Ｓｐｈｅｒｅを用いて測定した。また、特に断りのない限り、下向きプリズムシート３は、各変形三角プリズム３１の幅Ｗ_Ｕを２１μｍ、高さＨ_Ｕを１7μｍとする。導光板１は、全て図５に示した導光板１を用いて検討している。

【0031】

白表示の正面輝度を１００とすると、黒表示の正面輝度は９８．８であり、電子ペーパ４にかかわらず、同等の正面輝度を実現している。しかも、白表示の正面輝度は黒表示の正面輝度よりやや大きい。つまり、白表示において、導光板１の裏面から漏れた光Ｌ２は、白表示の電子ペーパ４を拡散反射して後に下向きプリズムシート３を介して出射する際、正面輝度の増加にほとんど影響せず広視野角に大きく影響している。また、白表示の正面輝度と黒表示の正面輝度とはほとんど同一であること及び図８の相対輝度配光分布から、白表示の全光束が黒表示の全光束より大きいことが分る。換言すれば、正面輝度は光Ｌ１が比較的大きく影響し、広視野角の輝度は光Ｌ２が比較的大きく影響している。つまり、黒表示の場合は、光Ｌ２が吸収されるため正面輝度がほぼ変化することなく、広視野角の輝度が減少している。

【0032】

また、白表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値２．３１％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値１．１７％である。従って、白表示において、広視野角を実現できる。他方、黒表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値１．５３％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値０．５４％である。従って、黒表示において、狭視野角のプライバシ効果を十分発揮できる。

【0033】

図９は図７の（Ｂ）－１、（Ｂ）－２の縦方向（Ｘ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は縦方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度Ｉ_０及び縦方向プライバシ効果を示す表である。

【0034】

図９においても、白表示においては、導光板１の裏面から漏れた光Ｌ２は、白表示の電子ペーパ４を拡散反射して後に導光板１及び下向きプリズムシート３を介して出射する際、正面輝度の増加にほとんど影響せず広視野角に大きく影響している。また、白表示の正面輝度と黒表示の正面輝度とはほとんど同一であること及び図９の相対輝度配光分布から、白表示の全光束が黒表示の全光束より大きいことが分る。換言すれば、図９においても正面輝度は光Ｌ１が比較的大きく影響し、広視野角の輝度は光Ｌ２が比較的大きく影響している。つまり、黒表示の場合は、光Ｌ２が吸収されるため正面輝度がほぼ変化することなく、広視野角の輝度が減少している。

【0035】

また、白表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値２．４９％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値２．００％である。従って、白表示において、広視野角を実現できる。他方、黒表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値０．８３％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値０．５７％である。従って、黒表示において、狭視野角のプライバシ効果を十分発揮できる。

【0036】

従って、サイドエッジ型面発光装置は、白表示から黒表示に切り替えた時に正面輝度を維持しつつ、プライバシ効果を発揮することができる。

【0037】

図１０は図１のサイドエッジ型面発光装置を用いた第１の液晶表示（ＬＣＤ）装置を示す断面図である。

【0038】

図１０においては、図１のサイドエッジ型面発光装置上にＬＣＤパネル５を設ける。ＬＣＤパネル５は交差角９０°の２つの偏光板５１、５２を有し、偏光板５１、５２間には電極、液晶層等（図示せず）が設けられている。この場合、偏光板５１、５２は輝度向上フィルムを有していない。従って、偏光板５１はＰ波、Ｓ波の一方のみたとえばＰ波を透過し、他方のＳ波を吸収する。従って、サイドエッジ型面発光装置の輝度に比較して第１のＬＣＤ装置の輝度は小さくなると予想される。

【0039】

図１１は図１０の横方向（Ｙ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は横方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度、横方向プライバシ効果を示す表である。

【0040】

第１のＬＣＤ装置において、白表示の正面輝度を１００とすると、黒表示の正面輝度は９７．８であり、電子ペーパ４にかかわらず、同等の正面輝度を実現している。しかも、白表示の正面輝度は黒表示の正面輝度よりやや大きい。つまり、第１のＬＣＤ装置の白表示において、導光板１の裏面から出射する光は、電子ペーパ４を拡散反射して導光板１及び下向きプリズムシート３を介してＬＣＤパネル５を通過して出射する際、正面輝度の増加にほとんど影響せず広視野角に大きく影響している。また、第１のＬＣＤ装置の白表示の正面輝度と黒表示の正面輝度とはほとんど同一であること及び図１１の相対輝度配光分布から、白表示の全光束が黒表示の全光束より大きいことが分る。換言すれば、広視野角の輝度は、電子ペーパ４を拡散反射して導光板１及び下向きプリズムシート３を介してＬＣＤパネル５を通過する光が比較的大きく影響している。つまり、黒表示の場合、電子ペーパ４へ入射した光は、吸収されて、正面輝度がほぼ変化することなく広視野角の輝度が比較的大きく減少している。

【0041】

また、第１のＬＣＤ装置の白表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値２．９５％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値１．２３％である。従って、白表示において、広視野角を実現できる。他方、第１のＬＣＤ装置の黒表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値２．１７％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値０．６９％である。従って、第１のＬＣＤ装置の黒表示において、狭視野角のプライバシ効果を十分発揮できる。

【0042】

図１２は図１０の縦方向（Ｘ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は縦方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度Ｉ_０及び縦方向プライバシ効果を示す表である。

【0043】

図１２においても、第１のＬＣＤ装置の白表示においては、導光板１の裏面から電子ペーパ４を反射して導光板１を介して下向きプリズムシート３に戻ってＬＣＤパネル５を通過する光は正面輝度の増加にほとんど影響せず、従って、広視野角に実質的に貢献している。また、第１のＬＣＤ装置の白表示の正面輝度と黒表示の正面輝度とはほとんど同一であること及び図１２の相対輝度配光分布から白表示の全光束が黒表示の全光束より大きいことが分る。

【0044】

また、第１のＬＣＤ装置の白表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値３．１０％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値２．４６％である。従って、第１のＬＣＤ装置の白表示において、広視野角を実現できる。他方、第１のＬＣＤ装置の黒表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値１．１９％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値０．７４％である。従って、第１のＬＣＤ装置の黒表示において、狭視野角のプライバシ効果を十分発揮できる。

【0045】

従って、サイドエッジ型面発光装置上にＬＣＤパネル５を設けた第１のＬＣＤ装置は、白表示から黒表示に切り替えた時に正面輝度を維持しつつ、プライバシ効果を発揮することができる。

【0046】

図１３は図１のサイドエッジ型面発光装置を用いた第２の液晶表示（ＬＣＤ）装置を示す断面図である。

【0047】

図１３においては、図１０のＬＣＤパネル５の代りにＬＣＤパネル５’を設け、ＬＣＤパネル５’において、偏光板５１の代りに反射型偏光板５１’を設けてある。反射型偏光板５１’は輝度向上フィルム（ＡＰＣＦ）を有し、Ｐ波、Ｓ波の一方のみたとえばＰ波を透過し、他方のＳ波を反射する。このＳ波はサイドエッジ型面発光装置に戻る。白表示のサイドエッジ型面発光装置に戻ったＳ波はサイドエッジ型面発光装置内部で偏光を解消しつつ白表示の電子ペーパ４で反射を繰返し再びサイドエッジ型面発光装置からＬＣＤパネル５’へ出光し、一部は再びサイドエッジ型面発光装置内に戻る。このようなプロセスを繰返すことによってＬＣＤパネル５’に出光される拡散成分に追加され、白表示の広視野角を実現できる。

【0048】

図１４は図１３の横方向（Ｙ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は横方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度、横方向プライバシ効果を示す表である。

【0049】

図１３の第２のＬＣＤ装置において、白表示の正面輝度を１００とすると、黒表示の正面輝度は９５．４であり、電子ペーパ４にかかわらず、同等の正面輝度を実現している。尚、第１のＬＣＤ装置と比較して、白表示と黒表示の正面輝度の輝度率の差が大きい。これは、反射型偏光板で反射された反射光が、サイドエッジ型面発光装置の下向きプリズムシート３又は導光板１又は下向きプリズムシート３又は電子ペーパ４で反射され、偏光が変化して出射されたことによるものである。つまり、第１のＬＣＤ装置においては偏光板５１に光が吸収されていたが、第２のＬＣＤ装置においては反射型偏光板５１’で反射された光が正面輝度の光に寄与したことによるものである。すなわち、反射型偏光板を用いることによって正面輝度が増加し、輝度率の差が大きくなっている。また、第１のＬＣＤ装置の白表示において、導光板１の裏面から出射する光は、電子ペーパ４を拡散反射して導光板１及び下向きプリズムシート３を介してＬＣＤパネル５’を通過して出射する際、正面輝度の増加にほとんど影響せず広視野角に大きく影響している。また、第２のＬＣＤ装置の白表示の正面輝度と黒表示の正面輝度とはほとんど同一であること及び図１４の相対輝度配光分布から、白表示の全光束が黒表示の全光束より大きいことが分る。換言すれば、広視野角の輝度は、電子ペーパ４を拡散反射して導光板１及び下向きプリズムシート３を介してＬＣＤパネル５’を通過する光が比較的大きく影響している。つまり、黒表示の場合は、電子ペーパ４へ入射した光は、吸収されて、正面輝度がほぼ変化することなく広視野角の輝度が比較的大きく減少している。

【0050】

また、第２のＬＣＤ装置の白表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値６．５９％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値３．１６％である。従って、白表示において、広視野角を実現できる。他方、第２のＬＣＤ装置の黒表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値４．７２％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値１．７７％である。従って、第２のＬＣＤ装置の黒表示において、狭視野角のプライバシ効果を十分発揮できる。

【0051】

図１５は図１３の縦方向（Ｘ方向）の動作結果を示し、（Ａ）は縦方向相対輝度配光分布を示すグラフ、（Ｂ）は正面輝度Ｉ_０及び縦方向プライバシ効果を示す表である。

【0052】

図１５においても、第２のＬＣＤ装置の白表示においては、導光板１の裏面から電子ペーパ４を反射して導光板１を介して下向きプリズムシート３に戻ってＬＣＤパネル５’を通過する光は正面輝度の増加にほとんど影響せず、従って、広視野角に実質的に貢献している。また、第２のＬＣＤ装置の白表示の正面輝度と黒表示の正面輝度とはほとんど同一であること及び図１５の相対輝度配光分布から、白表示の全光束が黒表示の全光束より大きいことが分る。

【0053】

また、第２のＬＣＤ装置の白表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値７．０８％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値４．８９％である。従って、第２のＬＣＤ装置の白表示において、広視野角を実現できる。他方、第２のＬＣＤ装置の黒表示において、視野角θ＝±３５°での相対輝度Ｉ_１／Ｉ_０は平均値３．７４％であり、また、θ＝±４５°での相対輝度Ｉ_２／Ｉ_０は平均値１．８９％である。従って、第２のＬＣＤ装置の黒表示において、狭視野角のプライバシ効果を十分発揮できる。

【0054】

従って、サイドエッジ型面発光装置上にＬＣＤパネル５’を設けた第２のＬＣＤ装置は、白表示から黒表示に切り替えた時に正面輝度を維持しつつ、プライバシ効果を発揮することができる。尚、図１３においては、反射型偏光板５１’の代りに偏光板５２を反射型偏光板にしてもよく、また、両偏光板を反射型にしてもよい。

【0055】

図１６は図１のサイドエッジ型面発光装置の変更例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は白表示動作を説明するためのＸ方向断面図、（Ｃ）は黒表示動作を説明するためのＸ方向断面図である。

【0056】

図１６においては、図１の電子ペーパ４の代りに、エレクトロクロミック層６－１及び白反射シート６－２を設けてある。エレクトロクロミック層６－１においては、電圧非印加時には透明状態（白表示状態）となり、電圧印加時には、有色状態（黒表示状態）となる。白反射シート６－２は、例えば、多層膜反射フィルムや、白色ＰＥＴフィルムの表面に拡散作用をもたらす加工を施したもの等の、拡散反射機能を有するフィルムで構成され、拡散反射層として作用する。尚、エレクトロクロミック層６－１が拡散作用を有しているので、白反射シート６－２は多層膜ミラーでもよい。また、エレクトロクロミック層６－１の白表示／黒表示の切替には電力消費を必要とするが、白表示又は黒表示の保持には電力消費はほとんど必要ない。

【0057】

図１６の（Ｂ）に示すように、エレクトロクロミック層６－１が透明状態時には、導光板１の裏面で反射した光Ｌ１は導光板１の表面から出射して下向きプリズムシート３の裏面から入射する。この結果、下向きプリズムシート３の表面から法線方向へ出射する。また同時に、導光板１の裏面から漏れた光Ｌ２は白反射シート６－２の拡散反射作用によって反射されるが、その際、正反射成分以外に拡散反射成分も反射される。この結果、正面方向以外の光成分にもなる。従って、光Ｌ２によって正面輝度Ｉ_０も増加すると共に、視野角が拡がる。

【0058】

他方、図１６の（Ｃ）に示すように、エレクトロクロミック層６－１が有色状態時にも、導光板１の裏面で反射した光Ｌ１は導光板１の表面から出射して下向きプリズムシート３の裏面から入射する。この結果、下向きプリズムシート３の表面から法線方向へ出射する。しかし、導光板１の裏面から漏れた光Ｌ２はエレクトロクロミック層６－１の有色状態によって吸収され、反射成分自体が小さくなる。この結果、正面輝度Ｉ_０も減少すると共に、視野角が狭くなる。

【0059】

このように、電子ペーパ４の代りに、エレクトロクロミック層６－１及び白反射シート６－２の組合せを用いることもできる。

【0060】

尚、本発明は、上述の実施の形態の自明の範囲内でいかなる変更にも適用し得る。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明に係るサイドエッジ型面発光装置は、ノートパソコン用のＬＣＤ装置、ＡＴＭや公共機関で使用するモニターディスプレイ装置、配光特性を切り替えることが可能な照明装置、カーナビ用ＬＣＤ装置、車インテリアディスプレイ装置等に利用できる。

【符号の説明】

【0062】

１：導光板
１１：上側プリズム
１２：下側プリズム
Ｓ_ｉｎ：入射面
Ｓ_ｅ：出射面
Ｓ_ｄ：配光制御面
１３：平坦鏡面部
２：ＬＥＤ素子
３：下向きプリズムシート
４：電子ペーパ
５、５’：ＬＣＤパネル
５１、５２：偏光板
５１’：反射型偏光板
６－１：エレクトロクロミック層
６－２：白反射シート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】