专利名称：面光源及使用该面光源的液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可改变射出光的束散角范围的面光源，以及使用该面光源且可改变视场角的液晶显示装置。
背景技术：
液晶显示装置的构成是，在与具有画面区域的液晶显示元件的观察侧相反的一侧，配置对上述液晶显示元件的几乎整个表面射出实质上同等强度的光的面光源，其中，在该画面区域以矩阵状排列了控制光的透过的多个像素。该面光源包括导光板，由板状的透明部件制成，在至少一个端面形成使光入射的入射端面，在两个板面中的一个板面形成使从上述入射端面入射的光射出的射出面，在另一个板面形成将从上述入射端面入射的光向上述射出面反射的反射面；和发光元件，与上述导光板的入射端面相向配置，朝着该入射端面发光(特开200-113706号公报)。
但是，由于液晶显示装置被设计成获得较宽的视场角，所以有可能被第三者从相对于正面方向(液晶显示元件的法线方向)倾斜的方向窥视其显示。
为此，提出了一种液晶显示装置，其通过在上述液晶显示元件的一个表面侧，配置用于降低相对于其正面方向倾斜的方向上的可见性的视场角限制用液晶元件，能够进行较宽视场角的显示和不用担心被第三者窥视的安全性高的窄视场角显示(特开2004-13334号公报)。
该视场角限制用液晶元件的结构是，在一对基板的相互对置的内表面上分别设置对应于上述各区分区域的预定形状的电极；在这些各区分区域中，使封入到一对基板间的液晶层的液晶分子按如下的取向状态进行取向，即在相对于上述液晶显示元件的法线方向朝一个方向倾斜的方向上具有视场角的取向状态，和在朝该方向的相反方向倾斜的方向上具有视场角的取向状态。
该液晶显示装置通过向上述视场角限制用液晶元件的电极间施加电压，降低斜方向上的可见性，限制上述液晶显示元件的显示图像的视场角。
即，在不向上述视场角限制用液晶元件的电极间施加电压时，上述视场角限制用液晶元件成为无显示状态，能够以较宽的视场角观看上述液晶显示元件的显示图像。相反，当在上述视场角限制用液晶元件的电极间施加了电压时，从相对于上述正面方向向一个方向倾斜的方向、和向其相反方向倾斜的方向观看时，上述液晶显示元件的显示图像被上述视场角限制用液晶元件的显示遮挡。即，上述液晶显示元件的显示图像，通过上述视场角限制用液晶元件的在朝一个方向倾斜的方向上具有视场角的各区分区域的显示，以及在朝相反方向倾斜的方向上具有视场角的其它各区分区域的、与上述预定形状的电极对应的显示，被遮挡。因此，从朝上述一个方向及相反方向倾斜的方向不能够看见上述液晶显示元件的显示图像，在表观上限制上述显示图像的视场角，使上述显示图像的视场角变狭窄。
但是，对于在将对应于液晶显示元件的画面的区域划分成多个的各区分区域中，使液晶分子以不同的取向状态取向的视场角限制用液晶元件来说，由于必须对其一对基板的内表面分别实施在上述各个区分区域中具有不同方向的复杂取向处理(取向膜的摩擦处理)，所以制造困难。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可改变射出光的束散角范围的面光源。
此外，本发明的目的在于，提供一种液晶显示装置，使用可改变射出光的束散角的范围的面光源，能够改变视场角。
为了实现上述目的，本发明涉及的面光源，包括产生光的第1及第2光源；以及光变向元件，将上述第1光源发出的光转换成第1照明光射出，将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，其中，该第1照明光在与面光源的法线平行的方向上存在射出光的强度的最大值，且具有预定束散角的范围，在上述法线方向上具有强定向性，该第2照明光在相对于上述面光源的法线以预定角度倾斜的方向上存在射出光的强度的最大值，且具有比上述第1照明光更宽的束散角度的范围。
此外，本发明涉及的液晶显示装置，包括液晶显示元件，具有以矩阵状排列了控制光透过的多个像素的画面区域，对上述多个像素分别施加图像信号，显示对应该图像信号的图像；以及面光源，配置在上述液晶显示元件的观察侧的相反侧，该面光源包括产生光的第1及第2光源；以及光变向元件，将上述第1光源发出的光转换成第1照明光射出，将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，其中，该第1照明光在与面光源的法线平行的方向上存在射出光的强度的最大值，且具有预定的束散角的范围，并在上述法线方向上具有强定向性，该第2照明光在相对于上述面光源的法线以预定角度倾斜的斜方向上存在射出光的强度的最大值，且具有比上述第1照明光更宽的束散角度的范围。
此外，本发明涉及的第二个液晶显示装置，包括液晶显示元件，具有以矩阵状排列了控制光透过的多个像素的画面区域，对上述多个像素分别施加图像信号，显示对应该图像信号的图像；以及面光源，配置在上述液晶显示元件的观察侧的相反侧，该面光源包括产生光的第1及第2光源；和光变向元件，将上述第1光源发出的光转换成第1照明光射出，将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，其中，该第1照明光在与面光源的法线平行的方向上存在射出光的强度的最大值，且具有预定的束散角的范围，并在上述法线方向上具有强定向性，该第2照明光在相对于上述面光源的法线以预定角度倾斜的斜方向上存在射出光的强度的最大值，且具有比上述第1照明光更宽的束散角度的范围；以及控制装置，包括显示驱动电路，向液晶显示元件的各像素供给图像信号，将图像在上述液晶显示元件中显示；和光源驱动电路，根据显示在上述液晶显示元件中的图像，控制上述第1、第2光源的点亮状态。
根据第一个发明涉及的面光源，能够改变光的射出光的束散角的范围。
根据第二个发明涉及的液晶显示装置，能够改变视场角。
根据第三个发明涉及的液晶显示装置，能够改变视场角。
图1是表示本发明的第1实施例的液晶显示装置的分解立体图。
图2是从上述液晶显示装置的面光源的射出侧看过去的正视图。
图3是沿图2的III-III线的剖面图。
图4表示点亮面光源的第1及第2发光元件时的光线图，图4A是表示点亮第1发光元件时的射出光的光线图，图4B是表示点亮第2发光元件时的射出光的光线图。
图5表示上述面光源的照射光的强度分布，图5A是点亮第1发光元件时的照射光的强度分布，图5B是点亮第2发光元件时的照射光的强度分布，图5C是同时点亮第1及第2发光元件时的照射光的强度分布。
图6是上述液晶显示装置的窄视场显示时的射出光线图。
图7是上述液晶显示装置的宽视场显示时的射出光线图。
图8表示场序液晶显示装置中的液晶显示元件和面光源的驱动时序，图8A是窄视场显示时的驱动时序图，图8B是宽视场显示时的驱动时序图。
图9是表示本发明的第2实施例的驱动装置的电路框图。
图10表示在第2实施例中使用了场序液晶显示装置时的液晶显示元件和面光源的驱动时序，图10A是窄视场显示时的驱动时序图，图10B是宽视场显示时的驱动时序图。
图11表示在第2实施例中使用了具有红、绿、蓝三色滤色片的液晶显示装置时的液晶显示元件和面光源的驱动时序，图11A是窄视场显示时的驱动时序图，图11B是宽视场显示时的驱动时序图。
图12表示在第2实施例的液晶显示装置中进行窄视场显示时的观察图像的例子，图12A是表示从正面方向看的显示例的说明图，图12B是表示从左方向观看的显示例的说明图，图12C是表示从朝右方向倾斜的方向观看的显示例的说明图。
图13表示在第2实施例的液晶显示装置中进行宽视场显示时的观察图像的例子，图13A是表示从正面方向看的显示例的说明图，图13B是表示从左方向看的显示例的说明图，图13C是表示从朝右方向倾斜的方向看的显示例的说明图。
图14是从表示本发明的第3实施例的面光源的射出侧看过去的正视图。
图15是沿图14的XV-XV线的剖面图。
具体实施例方式
(第1实施例)图1～图8表示本发明的第1实施例，图1是液晶显示装置的分解立体图。
如图1所示，该液晶显示装置包括液晶显示元件1，具有以矩阵状排列了控制光透过的多个像素的画面区域1a，并显示与对上述多个像素分别供给的图像信号对应的图像；面光源9，配置在此液晶显示元件1的观察侧(图1中左侧)的相反侧；和控制装置27，控制上述液晶显示面板1及上述面光源9。
上述面光源朝着上述液晶显示元件1照射第1照明光和第2照明光，该第1照明光的向与上述液晶显示元件1的法线平行的方向(下面称为法线方向)射出的正面光的强度高，具有预定束散角的范围、且在上述法线方向上具有强定向性；该第2照明光在相对于上述面光源的法线以预定角度倾斜的方向上存在射出光强度的最大值，且具有比上述第1照明光更宽的束散角范围。
虽然未图示上述液晶显示元件的内部结构，但其包括一对透明基板2、3，通过围绕上述画面区域1a的框状的密封材料4接合；透明电极，分别设置在这些基板2、3的相对置的内表面上，且通过彼此对置的区域形成排列成矩阵状的多个像素；液晶层，被封入到由上述一对基板2、3间的上述密封材料4包围的区域；一对偏振片5、6，分别配置在上述一对基板2、3的外表面；相差片7，配置在上述一对基板2、3中的某一个例如观察侧的基板3和该侧的偏振片6之间，用于提高显示的对比度。
此液晶显示元件1是一种有源矩阵型液晶显示元件，在一个基板、例如与观察侧相反的一侧的像素基板2的内表面上，在行方向及列方向上将多个像素电极排列设置成矩阵状；在另一个观察侧的基板即对置基板3的内表面上，设置与上述多个像素电极的排列区域相对置的一片膜状的对置电极。在上述像素基板2的内表面，设置有由分别与上述多个像素电极连接的TFT构成的有源元件；对各行的TFT供给栅极信号的多个扫描线；以及对各列的TFT供给数据信号的多个数据线。
再有，上述像素基板2具有向上述对置基板3的外侧伸出的驱动器搭载部2a，上述多个栅极线及数据线与由搭载在上述驱动器搭载部2a的LSI构成的显示驱动器8连接。
再者，在上述一对基板2、3的内表面覆盖着上述电极而设有取向膜，上述液晶层的液晶分子在上述一对基板2、3间通过上述取向膜被取向为规定的取向状态。
该液晶显示元件1是使液晶分子扭曲(twist)取向的TN或STN型、使液晶分子相对于基板2、3面实质上进行垂直取向的垂直取向型、不使液晶分子扭曲而将其相对于基板2、3面实质上平行地进行取向的水平取向型、和使液晶分子弯曲(bend)取向的弯曲取向型中的某一种液晶显示元件，或者是使用了强电介质特性或反强电介质性液晶的液晶显示元件中的某一种。而且，将上述一对偏振片5、6配置成，其各个透过轴的方向朝着使上述液晶显示元件的显示对比度提高的方向。
再有，该液晶显示元件1不限于在一对基板2、3的内表面分别设置的电极间产生纵向电场(液晶层的厚度方向的电场)来改变液晶分子的取向状态的纵向电场控制型，也可以是在一对基板2、3的某一个内表面上设置形成多个像素的例如梳状的第1和第2电极，在这些电极间生成横向电场(沿基板面的方向的电场)来改变液晶分子的取向状态的横向电场控制型。
再者，上述液晶显示元件1既可以是标准白模式的显示元件，也可以是标准黑模式的显示元件。
在与上述液晶显示元件1的观察侧相反的一侧配置的面光源9，包括光变向机构10、第1发光元件25a和第2发光元件25b、25c。上述光变向机构10包括光入射端面12，在从上述液晶显示元件1的画面的观察者看与上下边(图1中的上边或下边)的某一个对应的一侧，具有与上述液晶显示面板1的左右方向(图1中的左右方向)实质上平行地形成，使光入射；导光板，具有与上述光入射端面12交叉的光射出面和与上述光射出面对置的对置面。在与该导光板的上述液晶显示面板1相对置的面和其相反面的某一个面中，沿着成为同心圆状的一部分的圆弧，设置有相对于其径向以实质上相等的角度倾斜形成且用于改变从上述光入射端面12入射的光的方向使其在上述液晶显示面板1侧射出的多个圆弧状倾斜面14，其中，该同心圆以与上述光入射端面12的上述光射出面交叉的边的长度方向的实质上的中央位置为中心12a。第1发光元件25a与上述光变向机构10的光入射端面12的中央位置12a相对置地配置，将从上述圆弧状倾斜面14的曲率中心(中央位置12a)放射状地扩散的光朝着上述光变向机构10的光入射端面12射出。上述第2发光元件25b配置在从上述光变向机构10的光入射端面12的中央位置25a向左右方向分别实质上具有相等距离的位置12b、12c上，从仅离开上述圆弧状倾斜面14的曲率中心预定距离的位置12b、12c向上述光变向机构10的光入射端面12射出以放射状扩散的光。
此实施例的面光源9中，在夹着第1发光元件25a的位置、且离上述光变向机构10的光入射端面12的中央位置12a在上述光入射端面12的长度方向(上边的左右方向)具有等距离间隔的两个位置12b、12c上，分别配置有两个第2发光元件25b、25c。
该面光源9通过上述第1发光元件25a的点亮，向上述液晶显示元件照射在与上述面光源的法线(液晶显示元件1的法线)平行的方向上存在射出光强度的最大值、且具有预定的束散角范围、在上述法线方向上具有很强定向性的第1照明光。此外，通过上述两个第2发光元件25b、25c的点亮，向上述液晶显示元件1照射在相对于上述面光源的法线以预定角度倾斜的方向上存在射出光强度的最大值、且具有比上述第1照明光更宽的束散角度的范围的第2照明光。
图2是从上述面光源9的射出面侧观看过去的正视图，图3是沿图2的III-III线的剖面图。例如，上述光变向机构10包括导光板11，导光板11具有光入射端面12，在丙烯酸树脂板等的板状透明部件的周面中的、上述液晶显示元件1的上边侧的端面上形成，使光入射；光射出面13，在与上述透明部件的上述液晶显示元件1对置的板面上形成，使从上述光入射端面12入射的光射出；以及多个圆弧状倾斜面14，在其相反侧的板面上沿着以上述光入射端面12的长度方向(图2中的左右方向)的中央位置12a为中心的半圆按照同心圆状形成，且相对于其径向以实质上相等的角度倾斜。此导光板11使从上述光入射端面12入射的光在上述多个圆弧状倾斜面14被反射而改变其方向，从上述光射出面13向上述液晶显示元件1射出。
上述导光板11的多个圆弧状倾斜面14的反射面由以预定角度倾斜的倾斜面构成，使得其反射面朝向上述半圆的中心，并且以与上述液晶显示元件1的像素间距同程度或比其小的间距形成为同心圆状。
如图3中的箭头线所示，此导光板11通过上述多个的圆弧状倾斜面14对(由与外界交界面全反射)从其光入射端面12入射的光进行内面反射而改变方向，将此光从上述光射出面13向上述液晶显示元件1侧射出。上述多个圆弧状倾斜面14的倾斜角被设定成如下角度在从上述圆弧状倾斜面14的曲率中心向沿着与上述导光板11的板面实质上平行的面的方向入射以放射状扩散的光时，能够使在上述液晶显示元件1的法线方向上存在射出光强度的峰值的强度分布的光，从上述导光板11的射出面13射出。
再有，本实施例中，在上述导光板11的后侧(形成了圆弧状变向面14的面的外侧)配置有反射板15，该反射板15反射从上述导光板11的入射端面12入射的光中的、透过上述圆弧状倾斜面14与外界的交界面泄漏到上述导光板11后侧的光。
此外，上述第1和第2发光元件25a、25b、25c的结构未图示出，但它们是用透明树脂铸模了LED(发光二极管)的固体发光元件，在其出射侧，具有用于使来自上述LED的发光点的射出光向沿实质上与上述导光板11的板面平行的面的方向扩散放射的透镜部。
并且，将上述第1发光元件25a配置成LED的发光点与上述圆弧状倾斜面14的曲率中心(参照图4的中央位置12a)相对置。将上述两个第2发光元件25b、25c配置成，使上述两个第2发光元件25b、25c各自的LED的发光点分别与在上述导光板11的光入射端面12的长度方向上分别离上述圆弧状倾斜面14的曲率中心等距的两个点12b、12c相对置。
图4是表示在点亮面光源9的第1发光元件25a时和点亮第2发光元件25b、25c时，从上述导光板11射出的光的前进方向的光线图，图4A表示点亮第1发光元件25a时的射出光线，图4B表示点亮第2发光元件25b、25c时的射出光线。
如图4A所示，上述面光源9在点亮上述第1发光元件25a时，自此第1发光元件25a射出、在上述导光板11上从其光入射端面12入射的光，自上述圆弧状倾斜面14的曲率中心12a沿实质上与导光板11的板面平行的面，以放射状扩散的方向前行，通过上述多个圆弧状倾斜面14内面反射此光，从上述导光板11的射出面13向上述液晶显示元件1的法线方向100射出。
如图4B所示，上述面光源9在点亮上述两个第2发光元件25b、25c时，自这些第2发光元件25b、25c射出、在上述导光板11上从其光入射端面12入射的光，以距离上述圆弧状倾斜面14的曲率中心12a等距离的两个点12b、12c为中心沿实质上与导光板11的板面平行的面，以放射状扩散的方向前行，通过上述多个圆弧状倾斜面14内面反射改变方向，从上述导光板11的射出面13向在以对应于与上述液晶显示元件1的法线方向100在一个方向及其相反方向上距离以上述圆弧状倾斜面14的曲率半径为曲率中心线12a的点12b、12c的距离的角度θ向斜方向射出。
即，如图4B所示，在将与上述光射出面13和上述光入射端面12分别正交的面作为垂直基准面200，含有上述光射出面的法线且与上述垂直基准面200正交的面作为水平基准面300时，从这些第2发光元件25b、25c中的、上述液晶显示元件1的观察侧观看来自右侧的第2发光元件25b的射出光，借助于上述多个圆弧状倾斜面，以对应距上述曲率中心的距离的角度θ，相对于上述垂直基准面200从上述观察侧观看向左方向倾斜，且向与上述水平基准面300正交的面平行的方向(相对于法线方向100向左仅倾斜角度θ的方向)内面反射，作为第2照明光102(用图4的实线表示)从上述射出面13射出。从上述观察侧观看来自左侧的第2发光元件25c的射出光，借助于上述多个圆弧状倾斜面14，以对应距上述曲率中心的距离的角度θ，相对于垂直基准面200从上述观察侧观看向右方向倾斜，且向与和上述水平基准面300正交的面平行的方向(相对于法线方向100向右仅倾斜角度θ的方向)内面反射，作为第2照明光103(用图4的虚线表示)从上述光射出面13射出。
如此，上述面光源9借助于上述第1发光元件25a的点亮，向上述液晶显示元件1照射在上述液晶元件1的法线方向100上射出的正面光的强度最高、且具有束散角度窄的定向性的第1照明光101，即在上述法线方向100上具有射出光强度的峰值且出射角度范围窄的强度分布的第1照明光101。而且，借助于上述两个第2发光元件25b、25c的点亮，向上述液晶显示元件1照射在相对上述法线方向100以一个方向及其相反方向倾斜的方向上射出的斜光的强度表示出最大值、且具有束散角度宽的强度分布的第2照明光102、103，即相对上述法线方向100在图4B上分别在左右方向仅倾斜角度θ的方向上具有射出光强度的最大值、且具有出射角度的范围比上述第1照明光更宽的束散角度的范围的强度分布的第2照明光102、103。
在此实施例中，面向上述液晶显示元件1的画面的上下方向的某一个方向的边缘部侧(图中是上边缘侧)，配置上述导光板11的入射端面12。因此，点亮上述两个第2发光元件25b、25c时，从上述面光源9向上述液晶显示元件1射出在相对于上述垂直基准面200在上述画面的左方向及右方向上倾斜的方向上具有射出光的束散角的上述第2照明光102、103。
此外，如图1所示，上述面光源9还包括各相异性扩散板26，该各相异性扩散板26配置在上述导光板11的射出侧，在从上述导光板11的射出面13射出的光中，使相对于包含上述液晶显示元件1的法线方向100的上述垂直基准面200倾斜的面及平行的方向的光扩散。
上述各相异性扩散板26是一种在上述水平基准面上相对于上述垂直基准面，在各个预定角度倾斜的方向的预定角度范围中散射从上述光射出面射出的光的扩散板。例如，由住友化学株式会社制造的ルミステイ一(商品名)，本实施例中，使用使从相对于包含扩散板的法线方向的面与以30°～80°的范围的角度在一个方向及其相反方向倾斜的面平行的扩散方向入射的光扩散特性的扩散板。
将该各相异性扩散板26配置成，以便使其扩散方向从上述液晶显示元件1的观察侧观看在左右方向上一致，扩散向上述液晶显示元件1的画面的左方向和右方向倾斜的方向的光。
图5是具有上述各相异性扩散板26的面光源9的照射光的强度分布图，图5A表示点亮第1发光元件25a时的照射光的强度分布，图5B表示点亮第2发光元件25b、25c时的照射光的强度分布，图5C表示同时点亮第1及第2发光元件25a、25b、25c时的照射光的强度分布。在该图5中，负角度是相对于上述液晶显示元件1的法线方向100(0°的方向)从观察侧观看向左方向倾斜的倾斜角度，正角度是相对于上述法线方向100从上述观察侧观看向右方向倾斜的倾斜角度。
如图5A、5B所示，上述面光源9借助于第1发光元件25a的点亮，照射在上述液晶显示元件1的法线方向100具有射出光强度的峰值、特别是约-20°～20°的窄的角度范围内的正面光的强度高的第1照明光101。优选上述第1照明光101的-10°～10°的窄的角度范围的正面光的强度高，且此角度范围以外的斜光的射出光的强度为上述正面光的强度的约10％以下的强度分布。此外，通过第2发光元件25b、25c的点亮，照射在相对于上述法线方向100约-20°及约20°倾斜的方向上具有射出光强度的峰值，且比其各峰值方向更倾斜方向的射出光强度通过约-80°～80°的宽的角度范围接近上述峰值方向的射出光强度2/3～1/3左右的平面的强度分布的第2照明光102、103。
此外，如图5C所示，上述面光源9借助于上述第1和第2的发光元件25a、25b、25c的同时点亮，照射上述第1照明光101和第2照明光102、103重叠的、在上述液晶显示元件1的法线方向100的方向上具有射出光强度的峰值，且相对于上述法线方向100倾斜的方向的射出光强度在约-80°～80°的宽的角度范围内成为上述峰值方向的射出光强度的2/3～1/5左右的强度分布的合成照明光104。
通过控制上述第1和第2发光元件25a、25b、25c的点亮，该面光源能够选择地射出束散角宽的照明光和上述束散角窄的定向性强的光。
图6示上述液晶显示装置窄视场显示时的射出光线路，此时，点亮上述面光源9的第1发光元件25a，由于从上述面光源9向液晶显示元件1照射图5A那样的强度分布的第1照明光101，所以从相对于正面方向倾斜的方向就不能够看到对应于上述显示图像数据的显示图像。因此，能够执行在正面方向上限制上述显示图像的视场的窄视场显示。
图7是上述液晶显示装置的宽视场显示时的射出光线路。此时，同时点亮上述面光源9的第1和第2发光元件25a、25b、25c，由于从上述面光源9像液晶显示元件1照射图5C那样的强度分布的合成104，所以能够执行从正面方向和从相对于上述正面方面在上述左方向及右方向倾斜的方向观察对应于图像信号的显示图像的宽视场显示。并且，能够以低成本获得此液晶显示装置。
如上所述，本实施例的面光源包括产生光的第1及第2光源；以及光变向元件，将上述第1光源发出的光转换成第1照明光射出，将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，其中，该第1照明光在与面光源的法线平行的方向上存在射出光的强度的最大值，且具有预定束散角的范围，在上述法线方向上具有强定向性，该第2照明光在相对于上述面光源的法线以预定角度倾斜的方向上存在射出光的强度的最大值，且具有比上述第1照明光更宽的束散角度的范围。
优选在此面光源中，上述光变向元件包括导光板，该导光板具有光入射端面，设置在板状的透明部件的1个端面上，入射从相隔预定距离配置的上述第1光源和上述第2光源发出的光；光射出面，设置在与上述板状的透明部件的上述光入射端面交叉的板面上，使从上述光入射端面入射并被导入到上述透明部件内部的光朝预定方向射出；对置面，设置在与上述光射出面对置的另一个板面上；和至少一个反射面，设置在上述光射出面和上述对置面的某一个上，用于改变上述第1光源发出的光的方向并将其作为上述第1照明光从上述光射出面射出，改变上述第2光源发出的光的方向并将其作为上述第2照明光从上述光射出面射出。
并且，优选在此面光源中，上述第1光源配置在上述导光板的光入射端面上的、与上述光射出面交叉的边的长度方向上的实质上中央的位置；上述第2光源分别配置在距上述入射端面的上述中央位置仅预定距离的两侧的至少两个位置；上述导光板的上述反射面由排列成同心圆状的多个的圆弧状倾斜面构成，该圆弧状倾斜面是沿着以配置了上述第1光源的光入射端面的上述中央位置为中心的圆的一部分的圆弧状，当以分别正交于上述光射出面和上述光入射端面的面作为垂直基准面、以包含上述光射出面的法线且与上述垂直基准面正交的面作为水平基准面时，将从上述光入射端面的上述中央位置入射的来自上述第1光源的光反射到实质上与上述光射出面的法线平行的方向，并且将从距上述入射端面的上述中央位置在其两侧具有仅预定距离的至少两个位置入射的来自上述第2光源的两个光，反射到以对应于距上述中央位置的距离的各个角度相对于上述垂直基准面倾斜、且与同上述水平基准面正交的各个面平行的方向。此情况下，优选上述圆弧状倾斜面形成在上述导光板的上述对置面上。而且，优选上述圆弧状倾斜面形成在上述导光板的上述光射出面上；还包括与上述光射出面的外侧相对置地配置、且将从上述光射出面射出的光聚光的棱镜片。
此外，优选在此面光源中，上述光变向元件包括导光板，该导光板具有光入射端面，设置在板状的透明部件的1个端面上，入射从相隔预定距离配置的上述第1光源和上述第2光源发出的光；光射出面，设置在与上述板状的透明部件的上述光入射端面交叉的板面上，使从上述光入射端面入射并被导入到上述透明部件内部的光朝预定方向射出；对置面，设置在与上述光射出面对置的另一个板面上；和多个圆弧状倾斜面，设置在上述光射出面和上述对置面的某一个上，形成沿圆的一部分的圆弧状，该圆以配置了上述第1光源的光入射端面上的、与上述光射出面交叉的边的长度方向的实质上的中央位置为中心，并且，按照以上述中央位置为中心的同心圆状排列了多个，用于将来自上述第1光源的光向与上述光射出面的法线实质上平行的方向反射。
此外，优选此面光源中，在上述导光板的对置面的外侧还设有反射板，该反射板将透过上述导光板的内部并从上述对置面射出的光向上述对置面反射，使其再次返回上述导光板的内部。
此外，优选此面光源中，还包括各向异性扩散板，该各向异性扩散板与上述导光板的上述光射出面的外侧相对置地配置，在上述水平基准面上的、相对于上述垂直基准面分别以预定角度倾斜的方向上的预定角度范围，使从上述光射出面射出的光散射。根据该结构，能够进一步扩展上述宽视场显示的视场。
在此面光源中，上述光变向元件将上述第1光源发出的光转换为第1照明光射出，该第1照明光具有强定向性，向相对于上述面光源的法线在其两侧分别以20°的角度倾斜的斜方向射出的射出光的强度，成为向与上述法线平行的方向射出的射出光的强度的10％以下。还优选，上述光变向元件将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，该第2照明光具有如下的强度分布在相对于上述面光源的法线以一定倾斜角倾斜的斜方向上存在射出光的强度的最大值，上述一定倾斜角是使上述第1照明光的射出光的强度成为其最大值的10％以下的角度。
再者，本实施例的液晶显示装置包括液晶显示元件，具有以矩阵状排列了控制光透过的多个像素的画面区域，对上述多个像素分别施加图像信号，显示对应该图像信号的图像；以及面光源，配置在上述液晶显示元件的观察侧的相反侧，该面光源包括产生光的第1及第2光源；以及光变向元件，将上述第1光源发出的光转换成第1照明光射出，将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，其中，该第1照明光在与面光源的法线平行的方向上存在射出光的强度的最大值，且具有预定的束散角的范围，并在上述法线方向上具有强定向性，该第2照明光在相对于上述面光源的法线以预定角度倾斜的斜方向上存在射出光的强度的最大值，且具有比上述第1照明光更宽的束散角度的范围。此液晶显示装置结构简单，且容易制造。
也可以是，在此液晶显示装置中，上述光变向元件包括导光板，该导光板具有光入射端面，设置在板状的透明部件的1个端面上，使从相隔预定距离配置的上述第1光源和上述第2光源发出的光入射；光射出面，设置在与上述板状的透明部件的上述光入射端面交叉的板面上，使从上述光入射端面入射、且被导入到上述透明部件的内部的光，向预定方向射出；对置面，设置在与上述光射出面对置的另一板面上；和多个圆弧状倾斜面，设置在上述光射出面和上述对置面中的某一个上，形成沿着圆的一部分的圆弧状，该圆以配置了上述第1光源的光入射端面上的、与上述光射出面交叉的边的长度方向的实质上的中央位置为中心，且按照以上述中央位置为中心的同心圆状排列了多个，用于将来自上述第1光源的光向与上述光射出面的法线实质上平行的方向反射；上述第1光源配置在上述导光板的光入射端面的上述中央位置；上述第2光源分别配置在距上述入射端面的上述中央位置具有预定距离的两侧的至少两个位置。
此外，优选上述导光板的圆弧状倾斜面具有倾斜角，当以分别正交于上述光射出面和上述光入射端面的面作为垂直基准面，以包含上述光射出面的法线且与上述垂直基准面正交的面作为水平基准面时，该倾斜角用于将从上述光入射端面的上述中央位置入射的来自上述第1光源的光实质上反射到与上述光射出面的法线平行的方向，并且将从距上述入射端面的上述中央位置在其两侧具有仅预定距离的至少两个位置入射的来自上述第2光源的两个光，反射到以对应于距上述中央位置的距离的各个角度相对于上述垂直基准面倾斜、且与同上述水平基准面正交的各个面实质上平行的方向。
此外，优选上述光变向元件将上述第1光源发出的光转换为第1照明光射出，该第1照明光具有强定向性，向相对于上述面光源的法线在其两侧分别以20°的角度倾斜的斜方向射出的射出光的强度，成为向与上述法线平行的方向射出的射出光的强度的10％以下；并且，上述光变向元件将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，该第2照明光具有如下的强度分布在相对于上述面光源的法线以一定倾斜角倾斜的斜方向上存在射出光的强度的最大值，上述一定倾斜角是使上述第1照明光的射出光的强度成为其最大值的10％以下的角度。
另一方面，驱动上述液晶显示元件1和面光源9的控制装置27包括显示驱动电路27a，向上述液晶显示元件1的各像素供给与从外部供给的图像数据相对应的图像信号Sd；光源驱动电路27b，根据从外部供给的视场选择信号，在输入选择窄视场显示的视场选择信号时，与上述图像信号的施加同步地点亮上述面光源9的第1发光元件25a，在输入选择宽视场显示的视场选择信号时，与上述图像信号的施加同步地同时点亮上述面光源9的第1发光元件25a和两个第2发光元件25b、25c；以及控制电路27c，控制上述显示驱动电路27a和光源驱动电路27b。
再有，上述窄视场选择信号通过设置在安装液晶显示装置的携带电话机等的电子设备上的视场选择键的操作等从上述电子设备的电路部供给到上述控制装置27。
图8是表示上述液晶显示元件1由不具有滤色片的显示元件构成，分别由红、绿、蓝三原色的LED构成上述面光源9的第1和第2发光元件25a、25b、25c的场序液晶显示装置时的液晶显示元件1和面光源9的驱动顺序图，图8A表示窄视场显示时的驱动顺序，图8B表示宽视场显示时的驱动顺序。
在此场序液晶显示装置的情况下，将1帧分割成3场f1～f3，窄视场显示时，如图8A所示，在第1～第3的各场f1、f2、f3的每一场期间，对上述液晶显示元件1的各像素顺序施加红的单位色的图像信号Sr、绿的单位色的图像信号Sg和蓝的单位色的图像信号Sb。与所施加的这些各单位色的图像信号Sr、S g、Sb同步，顺序选择上述第1发光元件25a的红、绿、蓝的LED，将它们点亮，由此从上述面光源9顺序射出红的第1照明光Lr1、绿的第1照明光Lg1和蓝的第1照明光Lb1。
此外，如图8B所示，宽视场显示时，在上述第1～第3的各场f1、f2、f3的每一场期间，对液晶显示元件1的各像素顺序施加红的单位色的图像信号Sr、绿的单位色的图像信号Sg和蓝的单位色的图像信号Sb。与所施加的这些各单位色的图像信号Sr、Sg、Sb同步地同时点亮上述第1和第2发光元件25a、25b、25c的同色LED，从上述面光源9顺序射出红的第1和第2照明光Lr1、Lr2，绿的第1和第2照明光Lg1、Lg2以及蓝的第1和第2照明光Lb1、Lb2。
再有，此液晶显示装置也可以是在上述液晶显示元件1中包括分别与其多个像素相对的红、绿、蓝三原色的滤色片，能够从上述面光源9照射出白色的第1照明光和第2照明光的液晶显示装置，此情况下，在每一帧期间，对分别对应于液晶显示元件1的红、绿、蓝的滤色片的各像素施加红、绿、蓝的各色的图像信号Sr、Sg、Sb，在窄视场显示时从上述面光源9射出白的第1照明光Lr1、Lg1、Lb1，在宽视场显示时从上述面光源9射出白的第1照明光Lr1、Lg1、Lb1及第2照明光Lr2、Lg2、Lb2。
由此，本实施例的液晶显示装置通过上述控制装置27，对上述液晶显示元件1的各像素施加显示图像信号Sd，与所施加的上述图像信号Sd同步地点亮上述面光源9的第1发光元件25a，由此从上述面光源9照射在上述液晶显示元件1的法线方向上具有强定向性的第1照明光101进行窄视场显示。此外，对上述液晶显示元件1的各像素施加显示图像信号Sd，与施加的上述图像信号的Sd同步地同时点亮上述面光源9的第1发光元件25a和两个第2发光元件25b、25c，由此，从上述面光源9照射出重叠了上述第1照明光101、和在斜方向上具有定向性的第2照明光102、103的合成照明光104，进行宽视场显示。由此，能够窄视场和宽视场地控制显示的视场角。
上述的第1实施例的液晶显示装置在窄视场显示时，借助于第1发光元件25a的点亮，能够从上述面光源9照射出在上述法线方向上具有窄的束散角度的定向性的第1照明光101。代替上述结构，也可以如图8A所示，在上述液晶显示元件1的各像素中，对每一场交替施加图像信号和与预先登记的图形的固定图像对应的固定图像信号Sfix，与所施加的上述图像信号同步，点亮上述面光源9的第1发光元件25a，与所施加的上述固定图像信号Sfix同步，点亮上述面光源9的第2发光元件25b、25c，由此进行窄视场显示。
此外，上述第1实施例的液晶显示装置在宽视场显示时，借助于第1和第2的发光元件25a、25b、25c的同时点亮，能够从上述面光源9同时照射出上述第1照明光101和在上述斜方向上具有定向性的第2照明光102、103；但也可以在上述液晶显示元件1的各像素中施加图像信号，与所施加的上述图像信号同步，交替点亮上述面光源9的第1发光元件25a和第2发光元件25b、25c，由此进行宽视场显示。
(第2实施例)图9～图13表示本发明的第2实施例，图9是驱动液晶显示元件1和面光源9的控制装置27的方框电路图。
此实施例的液晶显示装置中，上述控制装置包括固定图像数据产生部28，产生与预先登记的固定图像对应的固定图像数据；第1和第2图像数据存储器29、30；存储器写入控制部31，将与从外部供给的图像数据对应的显示图像数据写入上述第1和第2图像数据存储器29、30中的第1存储器29，将上述显示图像数据和上述固定图像数据按照视场选择信号选择地写入第2存储器30；存储器读取控制部32，交替读出写入上述第1存储器29和第2存储器30的图像数据并供给到搭载在上述液晶显示元件1的显示驱动器8的数据线驱动部8a；光源驱动部33，选择地点亮上述面光源9的第1和第2发光元件25a、25b、25c；驱动控制部34，控制上述存储器写入控制部31和存储器读取控制部32和光源驱动部33及上述显示驱动器8的扫描线驱动部8b。
当此控制装置27输入选择窄视场显示的视场选择信号时，将上述显示图像数据写入上述第1存储器29，将从上述固定图像数据产生部28供给的固定图像数据写入上述第2存储器30。此后，在将用于显示1画面的图像的1帧分割为2份的两个子帧的一个期间，从上述第1存储器29读出上述显示图像数据供给到上述数据线驱动部8a，对上述液晶显示元件1的各像素施加对应于此显示图像数据的图像信号。同步于向各像素供给此图像信号，点亮上述面光源9的第1发光元件25a。在上述子帧的另一个期间，从上述第2存储器30读出上述固定图像数据并将此固定图像数据供给到上述数据线驱动部8a，对上述液晶显示元件1的各像素施加对应于此固定图像数据的固定图像信号。同步于向各像素供给此固定图像信号，点亮上述面光源9的第2发光元件25b、25c。
此外，当此控制装置27输入选择宽视场显示的视场选择信号时，将对应于上述图像信号的显示图像数据写入上述第1存储器29和第2存储器30，在上述两个子帧的一个期间，从上述第1存储器29读出上述显示图像数据并供给到上述数据线驱动部8a，对上述液晶显示元件1的各像素施加对应于此显示图像数据的图像信号。同步于向各像素供给的此图像信号，点亮上述面光源9的第1发光元件25a。在上述两个子帧的另一子帧期间，将从上述第2存储器30读出上述显示图像数据供给到数据线驱动部，对上述液晶显示元件1的各像素施加对应于此图像数据的图像信号。同步于向各像素供给的此固定图像信号，点亮上述面光源9的第2发光元件25b、25c。
图10是使用场序液晶显示装置的情况的液晶显示元件1和面光源9的驱动顺序图，图10A表示窄视场显示时的驱动顺序，图10B表示宽视场显示时的驱动顺序。
此场序液晶显示装置的驱动方法是，将1帧1F分割为两个子帧f1、f2，并且将各子帧f1、f2分割为3个场f11～f13，f21～f23。窄视场显示时，如图10A所示，例如，在将上述1帧1F分成2份的各子帧f1、f2之一作为前子帧f1的上述第1～第3的各场f11～f13的每一场期间，对上述液晶显示元件1的各像素顺序施加红的单位色的图像信号Sr、绿的单位色的图像信号Sg和蓝的单位色的图像信号Sb。所施加的这些各单位色的图像信号Sr、S g、Sb同步，借助于上述第1发光元件25a的红、绿、蓝的LED的选择点亮，从上述面光源9顺序照射出图5A的强度分布的红、绿、蓝的的第1照明光101。在上述分割的1帧1F的后子帧f2的上述第4～第6的各场f21～f23期间，对上述液晶显示元件1的各像素顺序施加红的单位色的固定图像信号Srfix、绿的单位色的固定图像信号Sgfix和蓝的单位色的固定图像信号Sbfix。与所施加的这些各单位色的固定图像信号Sfix同步，借助于上述第2发光元件25b、25c的红、绿、蓝的LED的选择点亮，从上述面光源9顺序照射出图5B的强度分布的红、绿、蓝的的第2照明光102、103。
此外，如图10B所示，宽视场显示时，例如，在将上述1帧分成2份的分割期间之一作为前子帧f1的上述第1～第3的各场f11～f13的每一场期间，对液晶显示元件1的各像素顺序施加红的单位色的图像信号Sr、绿的单位色的图像信号Sg和蓝的单位色的图像信号Sb。所施加的这些各单位色的图照射信号Sr、Sg、Sb同步，从上述面光源9顺序射出红、绿、蓝的第1照明光101。在上述分割的1帧1F的后子帧f2的第4～第6的各场f21～f23的每一场期间，对上述液晶显示元件1的各像素顺序施加红的单位色的图像信号Sr、绿的单位色的图像信号Sg和蓝的单位色的图像信号Sb。与所施加的这些各单位色的图像信号Sr、Sg、Sb同步，从上述面光源9顺序照射出上述红、绿、蓝的第2照明光102、103。
再有，在图10中，虽然示出交替进行红、绿、蓝的单位色的图像信号Sr、Sg、Sb的顺序施加和红、绿、蓝的单位色的固定图像信号Sfix的顺序施加的驱动顺序，但不限于此，也可以是例如交替施加红、绿、蓝中的1个单位色的图像信号并施加红、绿、蓝中的1个单位色的固定图像信号，与所施加的上述图像信号同步，照射此单位色的彩色的第1照明光101，与所施加的固定图像信号同步，照射此单位色的彩色的第2照明光102、103。
图11是使用在上述液晶显示元件1中包括分别对应于此多个像素的红、绿、蓝三色滤色片的液晶显示装置的情况的液晶显示元件1和面光源9的驱动顺序图，图11A表示窄视场显示时的驱动顺序，图11B表示宽视场显示时的驱动顺序。
此液晶显示装置的情况下，将上述1帧1F分割成两个场f1、f2，窄视场显示时，如图11A所示，例如，在上述第1场f1期间，对分别对应于上述液晶显示元件1的红、绿、蓝的滤色片各像素施加红、绿、蓝的各色的图像信号Sd。同步于此图像信号sd，借助于上述第1发光元件25a的点亮，从上述面光源9照射出图5A的强度分布的白的第1照明光101。在上述第2场f2期间，向上述液晶显示元件1的各像素施加红、绿、蓝各色的固定图像信号Sfix，与所施加的此固定图像信号Sfix同步，通过点亮上述第2发光元件25b、25c，从上述面光源9照射出图5B所示的强度分布的白色第2照明光102、103。此外，宽视场显示时，如图11B所示，例如在第1场f1期间，向分别对应于液晶显示元件1的红、绿、蓝的滤色片的各像素施加红、绿、蓝各色的图像信号Sd。与所施加的此图像信号同步，从上述面光源9照射出上述白的第1照明光101。在第2场f2期间也相同，向上述液晶显示元件1的各像素施加红、绿、蓝各色的图像信号Sd。与所施加的此图像信号同步，从上述面光源9照射出上述白的第2照明光102、103。
即，本实施例的液晶显示装置根据视场角选择信号在连续的多个f1、f2期间，选择地显示上述显示图像的连续的显示，及上述显示图像和上述固定图像的交替显示。与这些图像的显示同步，从上述面光源9对场f1照射在上述液晶显示元件1的法线方向上具有强定向性的第1照明光101，由此在正面方向显示上述显示图像。在后续的场f2期间，通过从上述面光源9照射在上述斜方向上具有定向性的第2照明光102、103，选择地显示对应于选择出的上述图像数据的图像和上述固定图像。
因此，如图11A所示，在连续的多个f1、f2期间交替地显示上述显示图像和上述固定图像时，能够从正面方向观察上述显示图像。但是，由于第1照明光在正面方向上具有强定向性，所以从相对于上述正面方向倾斜的方向不能够目视上述显示图像。而且，由于在相对于上述正面方向倾斜方向中，可观察预先登记的图形的上述固定图像，由于借助于上述固定图像隐蔽在相对于上述正面方向倾斜的方向泄漏的光引起的上述显示图像，所以就不能完全目视上述显示图像，能够进行在正面方向上限制显示图像的视场的窄视场显示。
图12A～C表示各个窄视场显示液4的观察图像的例子。图12A表示从正面方向观看的显示例，图12B表示左方向的显示例，图12C表示从倾斜于右方向的方向观看的显示例。在此，表示交替显示对应于上述图像数据的显示图像和方格状的固定图像时的例子。
再有，上述方格状的固定图像既可以是在行方向及列方向上交替排列红、绿、蓝或其混色的黄、浓紫红色、蓝绿色及黑中的多个颜色的方形模样的图形的图像，也可以是在行方向及列方向上交替排列通过上述红、绿、蓝的混色的白和黑二色的方形模样的图形的图像。并且，上述固定图像不限于方格状，也可以是条纹状和标记或符号等的图像。
另一方面，如图11B所示，在连续的多个场f1、f2期间连续显示上述显示图像时，交替显示对应于上述图像数据的显示图像，从正面方向和从相对于上述正面方向在上述左方向及右方向倾斜的方向都能够进行可观察对应于图像信号的显示图像的宽视场显示。
图13A～C表示各个宽视场显示时的观察图像的例子。图13A表示从正面方向观看的显示例，图13B表示左方向的显示例，图13C是表示从倾斜于右方向的方向观看的显示例。
如此，本实施例的液晶显示装置通过上述控制装置27，选择窄视场显示时，对上述液晶显示元件1的各像素交替施加显示图像信号和对应于预先登记的图形的固定图像对应的固定图像信号，与所施加的上述图像信号同步，点亮上述面光源9的第1发光元件25a，与所施加的上述固定图像信号同步，点亮上述面光源9的第2发光元件25b、25c。因此，从相对于上述正面方向倾斜的方向不能目视显示图像，而且，此图像由于被对应于上述固定图像数据的图形的固定图像隐藏而不能看到。因此，能够进行在正面方向更有效地限制对应于上述图像信号的图像的视场的窄视场显示。
如上所述，本实施例的液晶显示装置，包括液晶显示元件，具有以矩阵状排列了控制光透过的多个像素的画面区域，对上述多个像素分别施加图像信号，显示对应该图像信号的图像；以及面光源，配置在上述液晶显示元件的观察侧的相反侧，该面光源包括产生光的第1及第2光源；和光变向元件，将上述第1光源发出的光转换成第1照明光射出，将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，其中，该第1照明光在与面光源的法线平行的方向上存在射出光的强度的最大值，且具有预定的束散角的范围，并在上述法线方向上具有强定向性，该第2照明光在相对于上述面光源的法线以预定角度倾斜的斜方向上存在射出光的强度的最大值，且具有比上述第1照明光更宽的束散角度的范围；以及控制装置，包括显示驱动电路，向液晶显示元件的各像素供给图像信号，将图像在上述液晶显示元件中显示；和光源驱动电路，根据显示在上述液晶显示元件中的图像，控制上述第1、第2光源的点亮状态。
优选在此液晶显示装置中，上述光源驱动电路根据从外部供给的视场选择信号，选择地控制仅上述第1光源点亮的点亮状态和上述第1及第2光源同时点亮的点亮状态。而且，优选显示驱动电路根据从外部供给的视场选择信号，选择地向上述液晶显示元件供给与从外部供给的图像数据对应的显示图像信号、和与预定的固定图像对应的固定图像信号，显示各个图像；上述光源驱动电路根据从外部供给的视场选择信号，按照与上述液晶显示元件的显示图像信号对应的显示图像的显示来点亮上述第1发光元件，按照与上述液晶显示元件的固定图像信号对应的固定图像的显示来点亮上述第2发光元件。
并且，优选此液晶显示装置中的上述控制装置进行如下控制在通过从外部供给的视场选择信号选择了宽视场显示时，通过显示驱动电路向液晶显示元件的各像素供给对应图像数据的显示图像信号，在上述液晶显示元件中显示显示图像；通过上述光源驱动电路，与对上述各像素的上述显示图像信号的供给同步地，按照彼此相等的比例点亮上述第1光源和第2光源；在通过从外部供给的视场选择信号选择了窄视场显示时，通过显示驱动电路，向液晶显示元件的各像素交替地供给对应图像数据的显示图像信号和与预定图形的固定图像对应的固定图像信号，在上述液晶显示元件中显示各个图像；通过上述光源驱动电路，与对上述各像素的上述显示图像信号的供给同步地点亮上述第1发光元件，与对上述各像素的上述固定图像信号的供给同步地点亮上述第2发光元件。
此外，优选此液晶显示装置中的显示驱动电路，显示驱动电路在将由用于供给显示1个图像的图像信号的期间构成的1帧分割成2个的第1子帧中，对上述液晶显示元件的各像素供给用于显示上述显示图像的显示图像信号，在将上述1帧分割成2份的第2子帧中，根据从外部供给的视场选择信号，对上述液晶显示元件的各像素选择地供给上述显示图像信号和由上述预定图形的图像构成的固定图像信号；上述光源驱动电路在上述第1子帧中，与对上述各像素的显示图像信号的供给同步地点亮上述第1光源；在上述第2子帧中，与对上述各像素的上述显示图像信号的供给同步地点亮上述第1光源，与向上述各像素的上述固定图像信号的供给同步地点亮上述第2光源。此情况下，液晶显示元件包括不带滤色片而控制光的透射率的场序驱动用的液晶显示面板；第1、第2光源由选择地分别产生红、绿、蓝的各色光的多个发光元件构成；上述控制装置在将上述第1子帧分别分割成3个的各个场中，向上述液晶显示元件的各像素供给与上述显示图像的红、绿、蓝的各色对应的显示图像信号，在将上述第2子帧分割成3个的各个场中，供给根据上述视场选择信号选择的上述显示图像信号和与上述固定图像信号中的某一个的红、绿、蓝各色对应的固定图像信号；上述光源驱动电路在上述第1子帧的各个场中，与对上述各像素的各色显示图像信号的供给同步地，从上述第1发光元件产生对应色的光；在第2子帧的各个场中，与对上述各像素的上述各色显示图像信号的供给同步地，从上述第1发光元件产生对应色的光，与对上述各像素的上述各色固定图像信号的供给同步地，从上述第2发光元件产生对应色的光。
(第3实施例)图14及图15表示本发明的第3实施例的面光源90，图14是从与上述液晶显示元件的观察侧相反的一侧的面对置配置的面光源90的射出侧观看的正面图，图15是沿图14的XV-XV线的剖面图。再有，与第1实施例相同的部件赋予相同的符号，并省略说明。
与图1所示的液晶显示装置相同，与液晶显示元件1的观察侧的相反侧面相对配置本实施例的面光源90。此面光源由以下构成丙烯酸树脂板等的板状透明部件制成的导光板91；使从此到导光板91射出的光向上述液晶显示元件1射出的棱镜片92；以及使光入射上述导光板91的第1发光元件25a及第2发光元件25b、25c。
上述导光板91由以下构成围绕上述板状透明部件的周围的端面中，在从液晶显示元件1的观察侧观看对应于1个边缘部例如上述液晶显示元件1的画面的上下方向的任意一个方向的边缘部侧(图中上边缘侧)的端面形成且使光入射的光入射端面93；在与上述透明部件的上述液晶显示元件1相对的板面上沿以上述入射端面93的长度方向的中央位置93a为中心的半圆，以同心圆状形成且以相对于其径方向实质上相等的角度倾斜并改变从上述入射端面93入射的光的方向使其向上述液晶显示元件1侧射出的多个圆弧状倾斜面94；以及在上述板状透明部件的相反侧板面上形成并向上述多个圆弧状倾斜面94反射从上述入射端面93入射的光的反射面95。
棱镜片92配置在上述导光板91的出射侧，在与上述导光板91相对的面上，形成沿以对应于导光板91的圆弧状倾斜面94的曲率中心的中央位置93a为中心的同心圆状的半圆的圆弧状，来形成棱镜片92，棱镜片92由以下构成将来自上述导光板91的多个圆弧状倾斜面94的射出光向相对于上述液晶显示元件1的法线方向100角度变小的方向(正面方向)折射的多个圆弧状棱镜95，和在与上述液晶显示元件1相对的面，将由上述多个圆弧状棱镜折射的光向上述液晶显示元件1侧射出的射出面96。通过这些导光板91和棱镜片92构成光变向机构110。
与导光板91的入射端面93的中央位置93a的中央部相对配置上述第1发光元件25a，以使从上述圆弧状倾斜面94的曲率中心放射状扩散的光向上述导光板91的入射端面93射出。此外，在分别距上述导光板91的端面93的长度方向的中央位置93a左右方向实质上相等距离的位置配置上述第2发光元件25b、25c。
上述导光板91的多个圆弧状倾斜面由面向上述半圆的中心以预定角度倾斜的各个倾斜面构成，以与上述液晶显示元件1的像素间距同程度或比其小的间距形成为同心圆状。
此外，上述棱镜片92的多个圆弧状棱镜95分别具有等腰三角形形状的剖面形状，按比上述导光板91的多个圆弧状倾斜面94的间距小的间距形成为同心圆状。
再有，在本实施例中，在上述导光板91的圆弧状棱镜95的相反侧反射面97上设置形成反射膜95，但此导光板91的反射面97可以是通过导光板91的板面和外界的交界面将来自上述入射端面93的入射光全反射的内面反射面。
如图15中箭头线所示，此面光源90通过上述多个圆弧状倾斜面94改变从上述光变向机构110的导光板91的入射端面93入射上述光变向机构110的导光板91的光的方向，使其从上述导光板91射出。通过上述棱镜片92的多个圆弧状棱镜95折射此光使其从此棱镜片92的射出面96向上述液晶显示元件1侧射出。设定上述导光板91的多个圆弧状倾斜面94的倾斜角和上述棱镜片92的多个圆弧状棱角95的两个倾斜面的倾斜角，以便从上述圆弧状倾斜面94的曲率中心向上述导光板92入射在沿与上述导光板91的板面实质上平行的面的方向上以放射状扩散的光时，能够从上述棱镜片92的射出面96射出在上述液晶显示元件1的法线方向上具有强定向性的光。
此面光源90借助于上述第1发光元件25a的点亮，向上述液晶显示元件1照射在上述液晶显示元件1的法线方向100上存在射出光强度的峰值，且在窄的束散角的正面方向具有强定向性的第1照明光。此外，借助于上述两个第2发光元件25b、25c的点亮，向上述液晶显示元件1照射相对应上述法线方向100倾斜的斜光的强度比上述正面光的强度更高强度分布的第2照明光。
因此，将此面光源90配置在上述液晶显示元件1的观察侧的相反侧，与上述第1或第2实施例相同，通过控制装置27对上述液晶显示元件1的各像素施加对应图像数据的图像信号，根据视场选择信号，选择窄视场显示时，同步于上述图像信号的施加点亮上述面光源90的第1发光元件25a。此外，选择宽视场显示，同步于上述图像信号的施加同时或交替点亮上述面光源90的第1发光元件25a和第2发光元件25b、25c。由此，能够窄视场和宽视场地控制显示的视场。
并且，由于本实施例的液晶显示元件在上述液晶显示元件1的观察侧的相反侧配置由光变向机构110和第1及第2发光元件25a、25b、25c构成的面光源90，该变向装置110由上述导光板91和棱镜片92构成，所以能够简化液晶显示装置的结构。
再有，在本实施例中，优选上述面光源90还包括配置在上述光变向机构110的出射侧，在从上述光变向机构110射出的光中，使相对于上述液晶显示元件1的法线方向100倾斜方向的光扩散的各相异性扩散板26。通过这样，就能够在更有效地使窄视场显示的视场变窄的同时，进一步扩展宽视场显示的视场。
(其它实施例)在本发明的液晶显示装置中，配置在上述液晶显示元件1的观察侧的相反侧的面光源的光变向机构不限于上述第1实施例的导光板11或第3实施例的导光板91及棱镜片92，也可以是其它结构。
此外，上述实施例的面光源9、90包括1个第1发光元件25a和两个第2发光元件25b、35c，但也可以在上述入射端面12、93的长度方向上，在分别离开上述光变向机构10、110的入射端面12、93的中央位置的位置处配置多个上述第2发光元件25b、25c。
权利要求
1.一种面光源，其特征在于，包括第1及第2光源，具有产生光的至少一个发光元件；以及光变向元件，将上述第1光源发出的光转换成第1照明光射出，将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，其中，该第1照明光在与面光源的法线平行的方向上存在射出光的强度的最大值，且具有预定束散角的范围，在上述法线方向上具有强定向性，该第2照明光在相对于上述面光源的法线以预定角度倾斜的方向上存在射出光的强度的极大值，且具有比上述第1照明光宽的束散角度的范围。
2.根据权利要求1所述的面光源，其特征在于，上述光变向元件包括导光板，该导光板具有光入射端面，设置在板状的透明部件的1个端面上，入射从相隔预定距离配置的上述第1光源和上述第2光源发出的光；光射出面，设置在与上述板状的透明部件的上述光入射端面交叉的板面上，使从上述光入射端面入射并被导入到上述透明部件内部的光朝预定方向射出；对置面，设置在与上述光射出面对置的另一个板面上；和至少一个反射面，设置在上述光射出面和上述对置面的某一个上，用于改变上述第1光源发出的光的方向并将其作为上述第1照明光从上述光射出面射出，改变上述第2光源发出的光的方向并将其作为上述第2照明光从上述光射出面射出。
3.根据权利要求2所述的面光源，其特征在于，上述第1光源配置在上述导光板的光入射端面的、与上述光射出面交叉的边的长度方向上的实质上中央的位置；上述第2光源分别配置在距上述入射端面的上述中央位置预定距离的两侧的至少两个位置；上述导光板的上述反射面由排列成同心圆状的多个的圆弧状倾斜面构成，该圆弧状倾斜面形成沿着以配置了上述第1光源的光入射端面的上述中央位置为中心的圆的一部分的圆弧状，当以分别正交于上述光射出面和上述光入射端面的面作为垂直基准面、以包含上述光射出面的法线且与上述垂直基准面正交的面作为水平基准面时，将从上述光入射端面的上述中央位置入射的来自上述第1光源的光反射到实质上与上述光射出面的法线平行的方向，并且将从距上述入射端面的上述中央位置预定距离的两侧的至少两个位置入射的来自上述第2光源的两个光，反射到以对应于距上述中央位置的距离的各个角度相对于上述垂直基准面倾斜、且与同上述水平基准面正交的各个面平行的方向。
4.根据权利要求3所述的面光源，其特征在于，上述圆弧状倾斜面形成在上述导光板的上述对置面上。
5.根据权利要求3所述的面光源，其特征在于，上述圆弧状倾斜面形成在上述导光板的上述光射出面上；还包括与上述光射出面的外侧相对置地配置、且将从上述光射出面射出的光聚光的棱镜片。
6.根据权利要求1所述的面光源，其特征在于，上述光变向元件包括导光板，该导光板具有光入射端面，设置在板状的透明部件的1个端面上，入射从相隔预定距离配置的上述第1光源和上述第2光源发出的光；光射出面，设置在与上述板状的透明部件的上述光入射端面交叉的板面上，使从上述光入射端面入射并被导入到上述透明部件内部的光朝预定方向射出；对置面，设置在与上述光射出面对置的另一个板面上；和多个圆弧状倾斜面，设置在上述光射出面和上述对置面的某一个上，形成沿圆的一部分的圆弧状，该圆以配置了上述第1光源的光入射端面上的、与上述光射出面交叉的边的长度方向的实质上的中央位置为中心，并且，按照以上述中央位置为中心的同心圆状排列了多个上述圆弧状倾斜面，用于将来自上述第1光源的光向与上述光射出面的法线实质上平行的方向反射。
7.根据权利要求1所述的面光源，其特征在于，在上述导光板的对置面的外侧还设有反射板，该反射板将透过上述导光板的内部并从上述对置面射出的光向上述对置面反射，使其再次返回上述导光板的内部。
8.根据权利要求1所述的面光源，其特征在于，还包括各向异性扩散板，该各向异性扩散板与上述导光板的上述光射出面的外侧相对置地配置，在上述水平基准面上的、相对于上述垂直基准面分别以预定角度倾斜的方向的预定角度范围，使从上述光射出面射出的光散射。
9.根据权利要求1所述的面光源，其特征在于，上述光变向元件将上述第1光源发出的光转换为第1照明光射出，该第1照明光具有强定向性，其向相对于上述面光源的法线在其两侧分别以20°的角度倾斜的斜方向射出的射出光的强度，为向与上述法线平行的方向射出的射出光的强度的10％以下。
10.根据权利要求1所述的面光源，其特征在于，上述光变向元件将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，该第2照明光具有如下的强度分布在相对于上述面光源的法线以一定倾斜角倾斜的斜方向上存在射出光的强度的极大值，上述一定倾斜角是使上述第1照明光的射出光的强度成为其最大值的10％以下的角度。
11.一种液晶显示装置，其特征在于，包括液晶显示元件，具有以矩阵状排列了控制光透过的多个像素的画面区域，对上述多个像素分别施加图像信号，显示对应该图像信号的图像；以及面光源，配置在上述液晶显示元件的观察侧的相反侧，该面光源包括产生光的第1及第2光源；以及光变向元件，将上述第1光源发出的光转换成第1照明光射出，将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，其中，该第1照明光在与面光源的法线平行的方向上存在射出光的强度的最大值，且具有预定的束散角的范围，并在上述法线方向上具有强定向性，该第2照明光在相对于上述面光源的法线以预定角度倾斜的斜方向上存在射出光的强度的极大值，且具有比上述第1照明光宽的束散角度的范围。
12.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于，上述光变向元件包括导光板，该导光板具有光入射端面，设置在板状的透明部件的1个端面上，入射从相隔预定距离配置的上述第1光源和上述第2光源发出的光；光射出面，设置在与上述板状的透明部件的上述光入射端面交叉的板面上，使从上述光入射端面入射、且被导入到上述透明部件的内部的光，向预定方向射出；对置面，设置在与上述光射出面对置的另一板面上；和多个圆弧状倾斜面，设置在上述光射出面和上述对置面中的某一个上，形成沿着圆的一部分的圆弧状，该圆以配置了上述第1光源的光入射端面上的、与上述光射出面交叉的边的长度方向的实质上的中央位置为中心，且按照以上述中央位置为中心的同心圆状排列了多个上述圆弧状倾斜面，用于将来自上述第1光源的光向与上述光射出面的法线实质上平行的方向反射；上述第1光源配置在上述导光板的光入射端面的上述中央位置；上述第2光源分别配置在距上述入射端面的上述中央位置具有预定距离的两侧的至少两个位置。
13.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于，上述导光板的圆弧状倾斜面具有倾斜角，当以分别正交于上述光射出面和上述光入射端面的面作为垂直基准面，以包含上述光射出面的法线且与上述垂直基准面正交的面作为水平基准面时，该倾斜角用于将从上述光入射端面的上述中央位置入射的来自上述第1光源的光实质上反射到与上述光射出面的法线平行的方向，并且将从距上述入射端面的上述中央位置在其两侧具有仅预定距离的至少两个位置入射的来自上述第2光源的两个光，反射到以对应于距上述中央位置的距离的各个角度相对于上述垂直基准面倾斜、且与同上述水平基准面正交的各个面实质上平行的方向。
14.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于，上述光变向元件将上述第1光源发出的光转换为第1照明光射出，该第1照明光具有强定向性，其向相对于上述面光源的法线在其两侧分别以20°的角度倾斜的斜方向射出的射出光的强度，为向与上述法线平行的方向射出的射出光的强度的10％；并且，上述光变向元件将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，该第2照明光具有如下的强度分布在相对于上述面光源的法线以一定倾斜角倾斜的斜方向上存在射出光的强度的极大值，上述一定倾斜角是使上述第1照明光的射出光的强度成为其最大值的10％以下的角度。
15.一种液晶显示装置，其特征在于，包括液晶显示元件，具有以矩阵状排列了控制光透过的多个像素的画面区域，对上述多个像素分别施加图像信号，显示对应该图像信号的图像；以及面光源，配置在上述液晶显示元件的观察侧的相反侧，该面光源包括产生光的第1及第2光源；和光变向元件，将上述第1光源发出的光转换成第1照明光射出，将上述第2光源发出的光转换成第2照明光射出，其中，该第1照明光在与面光源的法线平行的方向上存在射出光的强度的最大值，且具有预定的束散角的范围，并在上述法线方向上具有强定向性，该第2照明光在相对于上述面光源的法线以预定角度倾斜的斜方向上存在射出光的强度的极大值，且具有比上述第1照明光宽的束散角度的范围；以及控制装置，包括显示驱动电路，向液晶显示元件的各像素供给图像信号，将图像在上述液晶显示元件中显示；和光源驱动电路，根据显示在上述液晶显示元件中的图像，控制上述第1、第2光源的点亮状态。
16.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，上述光源驱动电路根据从外部供给的视场选择信号，选择地控制仅上述第1光源点亮的点亮状态和上述第1及第2光源同时点亮的同时点亮状态。
17.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，显示驱动电路根据从外部供给的视场选择信号，选择地向上述液晶显示元件供给与从外部供给的图像数据对应的显示图像信号、和与预定的固定图像对应的固定图像信号，显示各个图像；上述光源驱动电路根据从外部供给的视场选择信号，按照与上述液晶显示元件的显示图像信号对应的显示图像的显示来点亮上述第1发光元件，按照与上述液晶显示元件的固定图像信号对应的固定图像的显示来点亮上述第2发光元件。
18.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，上述控制装置进行如下控制在通过从外部供给的视场选择信号选择了宽视场显示时，通过显示驱动电路向液晶显示元件的各像素供给对应图像数据的显示图像信号，在上述液晶显示元件中显示显示图像；通过上述光源驱动电路，与对上述各像素的上述显示图像信号的供给同步地，按照彼此相等的比例点亮上述第1光源和第2光源；在通过从外部供给的视场选择信号选择了窄视场显示时，通过显示驱动电路，向液晶显示元件的各像素交替地供给对应图像数据的显示图像信号和与预定图形的固定图像对应的固定图像信号，在上述液晶显示元件中显示各个图像；通过上述光源驱动电路，与对上述各像素的上述显示图像信号的供给同步地点亮上述第1发光元件，与对上述各像素的上述固定图像信号的供给同步地点亮上述第2发光元件。
19.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，显示驱动电路在将由用于供给显示1个图像的图像信号的期间构成的1帧分割成2个的第1子帧中，对上述液晶显示元件的各像素供给用于显示上述显示图像的显示图像信号，在将上述1帧分割成2个的第2子帧中，根据从外部供给的视场选择信号，对上述液晶显示元件的各像素选择地供给上述显示图像信号和由上述预定图形的图像构成的固定图像信号；上述光源驱动电路在上述第1子帧中，与对上述各像素的显示图像信号的供给同步地点亮上述第1光源；在上述第2子帧中，与对上述各像素的上述显示图像信号的供给同步地点亮上述第1光源，并且与向上述各像素的上述固定图像信号的供给同步地点亮上述第2光源。
20.根据权利要求19所述的液晶显示装置，其特征在于，液晶显示元件包括不带滤色片而控制光的透射率的场序驱动用的液晶显示面板；第1、第2光源由选择地分别产生红、绿、蓝的各色光的多个发光元件构成；上述控制装置在将上述第1子帧分别分割成3个的各个场中，向上述液晶显示元件的各像素供给与上述显示图像的红、绿、蓝的各色对应的显示图像信号，在将上述第2子帧分割成3个的各个场中，供给根据上述视场选择信号选择的上述显示图像信号和与上述固定图像信号中的某一个的红、绿、蓝各色对应的固定图像信号；上述光源驱动电路在上述第1子帧的各个场中，与对上述各像素的各色显示图像信号的供给同步地，从上述第1发光元件产生对应色的光；在第2子帧的各个场中，与对上述各像素的上述各色显示图像信号的供给同步地，从上述第1发光元件产生对应色的光，与对上述各像素的上述各色固定图像信号的供给同步地，从上述第2发光元件产生对应色的光。
全文摘要
提供一种可改变射出光的束散角范围的面光源，以及使用该面光源且可改变视场角的液晶显示装置。该面光源包括光变向机构、第1发光元件和第2发光元件。上述光变向机构包括导光板，该导光板具有使光入射的光入射端面、射出光的光射出面和与该光射出面对置的对置面。在上述导光板的对置面上设有多个圆弧状倾斜面，该圆弧状倾斜面沿着形成以上述光入射端面的长度方向的中央位置为中心的同心圆状的半圆形的圆弧形成，且以预定角度倾斜。第1发光元件1配置在上述导光板的光入射端面的中央位置，在与上述中央位置具有规定距离的位置至少配置了两个上述第2发光元件。
文档编号G02F1/1335GK101029998SQ20061017123
公开日2007年9月5日 申请日期2006年12月21日 优先权日2005年12月21日
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