(57)【要約】【課題】大面積を均一かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置、及びこれを備え、高輝度で表示品質に優れた液晶表示装置を提供する。【解決手段】光源と、該光源の光を一側端面から導入し、内部を伝搬する上記光を一面側から出射させる導光板１２とを備え、導光板１２は、光が導入される側端面が入光面１２ａとされ、導光板１２の一面側には、複数のプリズム溝１４が平面視ストライプ状に形成されており、上記光源は、導光板１２の入光面１２ａに沿って配設された中間導光体１３と、中間導光体１３の端面部に配設された発光素子１５とを備えており、導光板１２の入光面１２ａは、発光素子１５が導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜している構成とした照明装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源の光を一側端面から導入し、内部を伝搬する前記光を一面側から出射させる導光板とを備え、
前記導光板は、光が導入される側端面が入光面とされ、前記導光板の一面側には、複数のプリズム溝が平面視ストライプ状に形成されており、
前記光源は、前記導光板の入光面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の端面部に配設された発光素子とを備えており、
前記導光板の入光面は、前記発光素子が導光板の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記導光板の入光面の長さ方向の端部のうち前記発光素子側の端部が他端部より外側に突出していることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記導光板の幅方向と、前記入光面の長さ方向とがなす傾斜角γが１°以上５°以下の範囲とされたことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
前記導光板の幅方向と、前記入光面の長さ方向とがなす傾斜角γが１°以上３°以下の範囲とされたことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源が、前記導光板の入光面と、該入光面と隣接する導光板側端面とに沿って２本の導光部が平面視略Ｌ型に配置された中間導光体と、前記２本の導光部の基端部に配設された発光素子とを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記導光板の入光面の長さ方向の両端部は外側に突出しており、前記光源は、前記導光板の入光面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の両端面部にそれぞれ配設された発光素子とを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記導光板の入光面と隣接する側端面に、金属反射膜が形成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記導光板の厚みが０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記導光板の厚みは、入光面側から該入光面と反対側の端面側にかけて徐々に小さく形成されていることを特徴とする請求項１から５、請求項６から８のうちいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記導光板面内において、前記被照明物が透過表示される領域が表示領域とされており、
前記導光板は、前記発光素子側の中間導光体延在方向に、前記表示領域よりも延長形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記導光板の延長幅がΔＷとされており、該延長幅ΔＷと、前記プリズム溝の傾斜角αと、前記入光面と隣接する導光板側端面のうち発光素子側の側端面の長さＬとが、ΔＷ≧Ｌ×ｔａｎαなる関係を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記プリズム溝は、緩斜面部と、該緩斜面部より急な傾斜角度を有し、前記緩斜面部の傾斜角度が１°以上１０°以下とされ、前記急斜面部の傾斜角度が４１°以上４５°以下とされたことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記プリズム溝の延在方向が、前記入光面と交差する向きとされたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記プリズム溝の延在方向と、前記導光板の幅方向とが成すプリズム溝の傾斜角αが、０°を越えて１５°以下の範囲とされたことを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記中間導光体の導光板入光面と対向する側面が、複数のプリズム状の溝が形成されたプリズム面とされており、該プリズム面上に金属反射膜が形成されたことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記プリズム溝は前記導光板の一面側の少なくとも表示領域に形成されていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記プリズム溝は前記導光板の一面側の全域にわたって形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の照明装置。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の照明装置と、該照明装置により照明される液晶表示ユニットとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１９】
前記液晶表示ユニットの前面側に前記照明装置が配設されており、
前記導光板のプリズム溝のピッチＰ１が、前記液晶表示ユニットの画素ピッチＰ０に対して、（１／２）Ｐ０＜Ｐ１＜Ｐ０の範囲とされたことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
前記液晶表示ユニットが、対向して配置された上基板及び下基板と、前記上下基板間に挟持された正の誘電異方性を有する液晶分子とを備え、
前記下基板の内面側に、反射層と、カラーフィルタとが積層形成されており、前記反射層が、当該液晶表示ユニットの表示面の法線に対して２０°以上４０°以下の反射角度範囲において、反射輝度がほぼ一定となるように制御された反射特性を備えたことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
前記液晶表示ユニットが、対向して配置された上基板及び下基板と、前記上下基板間に挟持された正の誘電異方性を有する液晶分子とを備え、
前記下基板の内面側に、反射層と、カラーフィルタとが積層形成されており、前記反射層が、入射光の正反射角度を中心にほぼ対称な反射輝度分布となる反射特性を備えたことを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項２２】
前記液晶表示ユニットが、対向して配置された上基板及び下基板と、前記上下基板間に挟持された正の誘電異方性を有する液晶分子とを備え、
前記下基板の内面側に、反射層と、カラーフィルタとが積層形成されており、前記反射層が、入射光の正反射角度に対して非対称の反射輝度分布となる反射特性を備えたことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の液晶表示装置。
【請求項２３】
前記液晶表示ユニットが、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットとされたことを特徴とする請求項１８から２２のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項２４】
前記液晶表示ユニットが、パッシブマトリクス型の液晶表示ユニットとされたことを特徴とする請求項１８から２２のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置及び液晶表示装置に係り、特に、１灯の光源でも広い面積を均一にかつ明るく照明できる照明装置、及びそれを用いた液晶表示装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、反射型液晶表示装置のフロントライトには、光源、中間導光体、導光板及びこれらを一体保持する内面を反射性にしたケース体などから構成されたユニットが用いられている。
図２８Ａは、このような構成の液晶表示装置を示す斜視構成図であり、図２８Ｂは、図２８Ａに示す液晶表示装置を観察側から見たときの平面図である。これらの図に示す液晶表示装置は、液晶表示ユニット１２０と、この液晶パネル１２０の前面側に配設されたフロントライト１１０とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。液晶表示ユニット１２０は、詳細は図示を省略したが、その前面側から入射した光を反射させて表示を行う反射型の液晶表示ユニットとされ、互いに対向して配置された上基板１２１、下基板１２２との間に液晶層を挟持しており、この液晶層の配向状態を制御することで、光の透過状態を変化させて表示を行うようになっている。
【０００３】
フロントライト１１０は、平板状の導光板１１２と、この導光板１１２の側端面１１２ａに配設された棒状の中間導光体１１３と、この中間導光体１１３の一端面部に配設された発光素子１１５とを備えて構成されており、導光板１１２の上面側に、断面視くさび状の複数の凸部１１４が互いに平行に形成されたプリズム形状が形成されている。また、これらの凸部１１４は、モアレ防止を目的として導光板側端面１１２ａに対して若干傾斜して形成されている。
そして、上記フロントライト１１０は、発光素子１５から出射された光を、中間導光体１１３を介して導光板１１２の側端面１１２ａへ照射して導光板１１２内へ導入し、この光をプリズム形状が形成された導光板１１２上面の内面側で反射させることにより光の伝搬方向を変え、導光板１１２の図示下面から液晶表示ユニット１２０へ向けて照射するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特願平１０−１９２１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
携帯情報端末や携帯用ゲーム機などの携帯電子機器では、バッテリ駆動時間がその使い勝手に大きく影響するために、これらの表示部として用いられる液晶表示装置ではフロントライトの低消費電力化を目的として、図２８Ａに示すフロントライト１１０のように、１灯の発光素子１１５のみを備えた１灯型のフロントライトが用いられるようになってきている。すなわち、発光素子の省略により低消費電力化を実現しようとするものである。また、携帯電子機器の小型化に伴い、フロントライト１１０の板厚を１ｍｍ程度にまで薄型化することも求められている。
【０００６】
しかしながら、このような１灯型のフロントライトでは、表示画面が数インチ以上の広い面積を、薄型の導光板と１灯の発光素子との組み合わせにより均一かつ明るく照明することはほとんど不可能であった。つまり、図２８Ａに示すフロントライト１１０のように中間導光体１１３の片側に発光素子１１５が設けられた構成とした場合には、この発光素子１１５からの光を導光体に均一に導くために、まず、中間導光体１１３により導光板１２の側端面長さ方向で入射光を均一化する必要があるが、この中間導光体１１３により導光板１１２への入射光を均一化させること自体が困難であるため、導光板１１２の全面に渡って均一な出射光を得ることが極めて困難になる。そのために、特に顕著な場合には、図２８Ｂに示すような平面視三角形上の暗部１１８が、導光板１１２の発光素子１１５側の辺端部（図示左側辺端部）に生じてしまうという問題が生じ、液晶表示装置の視認性を低下させることがあった。
また、携帯電子機器の薄型化、小型化のために導光板１１２を薄型化すると、導光板１１２の内部を伝搬する光が導光板の内面で反射される際に、導光板１１２の外側へ漏洩し易くなり、発光素子からの距離が大きくなるほど光量の低下が顕著になるという問題があった。
このように、１灯の発光素子を光源として使用するフロントライトへの要求は高まっているものの、薄型でありながら、大きな面積を均一に、かつ明るく照明することができるフロントライトは実現されていなかった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、大面積を均一かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置を提供することを目的の一つとする。
また本発明は、上記照明装置を備え、高輝度で表示品質に優れた液晶表示装置を提供することを目的の一つとする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明に係わる照明装置は、光源と、該光源の光を一側端面から導入し、内部を伝搬する上記光を一面側から出射させる導光板とを備え、
上記導光板は、光が導入される側端面が入光面とされ、上記導光板の一面側には、複数のプリズム溝が平面視ストライプ状に形成されており、
上記光源は、上記導光板の入光面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の端面部に配設された発光素子とを備えており、
上記導光板の入光面は、上記発光素子が導光板の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜していることを特徴とする。
このような構成とすることで、従来１灯型の照明装置において出射光量の低下が生じやすかった発光素子側の導光板端部に、より多くの光が供給されるようになるので、導光板面内における出射光量の均一性を高めることができる。より詳細には、上記の構成とすることで、上記光源を傾斜させることとなり、出射光量が低下している光源から遠い側の導光板端部の光量を向上させることができ、それによって導光板全体としての出射光量の分布を均一化している。
従って、本発明の照明装置によれば、光源が１灯であっても大面積を均一かつ明るく照明することができ、消費電力化が可能である。
【０００９】
上記構成の本発明の照明装置において、上記導光板の入光面の長さ方向の端部のうち上記発光素子側の端部が他端部より外側に突出する構成であってもよい。
【００１０】
上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記導光板の幅方向と、上記入光面の長さ方向とがなす傾斜角γが１°以上５°以下の範囲とされていることが好ましく、さらに好ましくは１°以上３°以下の範囲とされる。
上記構成によれば、上記導光板の幅方向と、上記入光面の長さ方向とがなす傾斜角γが上記範囲に設定されたことで、従来１灯型の照明装置において出射光量の低下が生じやすかった発光素子側の導光板端部に、多くの光が効率良く供給されるようになるので、導光板面内における出射光量の均一性を高める効果がさらに向上できる。上記傾斜角γが１°未満では、発光素子側の導光板端部に出射光量の低下した暗部が発生してしまい、５°を越えると発光素子側と反対側の導光板端部に出射光量の低下した暗部が発生するため好ましくない。
【００１１】
次に、本発明に係る照明装置は、上記光源が、上記導光板の入光面と、該入光面と隣接する導光板側端面とに沿って２本の導光部が平面視略Ｌ型に配置された中間導光体と、上記２本の導光部の基端部に配設された発光素子とを備えることができる。
このような構成とすることで、導光板の二側端面から光を供給することができるようになり、従来１灯型の照明装置において出射光量の低下が生じやすかった発光素子側の導光板端部に、より多くの光が供給されるようになるので、導光板面内における出射光量の均一性を高めることができる。
【００１２】
次に、本発明に係る照明装置は、上記導光板の入光面の長さ方向の両端部は外側に突出しており、上記光源は、上記導光板の入光面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の両端面部にそれぞれ配設された発光素子とを備えた構成であってもよい。
このような構成とすることで、１灯型に比べて低消費電力化についての効果はあまり期待できないが、従来１灯型の照明装置において出射光量の低下が生じやすかった発光素子側の導光板端部に、より多くの光が供給されるようになるので、導光板面内における出射光量の均一性を高めることができる。
【００１３】
次に、本発明に係る照明装置は、上記導光板の入光面と隣接する側端面に、金属反射膜が形成された構成としてもよい。
上記構成の照明装置によれば、入光面と隣接する導光板側端面に金属反射膜が配設されていることで、特に、発光素子側の導光板側端面から外部へ光が漏洩するのを防ぐとともに、この金属反射膜で反射された光が導光板側へ戻るので、特に発光素子側の導光板端部における出射光量の低下を効果的に防止することができ、優れた出射光量の均一性を得ることができる。
【００１４】
次に、本発明に係る照明装置は、上記導光板の厚みが０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である構成としてもよい。
上記構成の照明装置によれば、従来の導光板より厚さを厚くすることで、導光板の導光作用を高めており、これによって導光板面内における出射光量の均一性を高めることができる。導光板の厚みが０．５ｍｍ未満であると導光作用が小さくなり、導光板面内における出射光量の均一性の向上効果が小さく、１．５ｍｍを越えて厚くしても導光板面内における出射光量の均一性の向上効果がそれほど増大せず、また、照明装置の厚みが厚くなり、小型化や軽量化の障害になってしまう。
上記構成の照明装置においては、上記導光板の厚みが、入光面側から該入光面と反対側の端面側にかけて徐々に小さく形成されていてもよい。
このような構成とすることで、導光板内部を伝搬する光量が相対的に多くなる入光面近傍では導光板の厚みを厚くすることで上記導光板の一面側から出射される光の割合を小さくし、反対に入光面から離れた位置では導光板の厚みを薄くすることで上記一面側から出射される光の割合を大きくすることで、導光板全体としての出射光量の分布を均一化することができる。
【００１５】
次に、本発明に係る照明装置は、上記導光板面内において、上記被照明物が透過表示される領域が表示領域とされており、上記導光板は、上記発光素子側の中間導光体延在方向に、上記表示領域よりも延長形成されていることを特徴とする。  上記構成の照明装置は、導光板面内において特に出射光量が低下しやすい位置である導光板の発光素子側端部を、中間導光体の延在方向に延長することで、表示領域として利用される範囲から、上記出射光量が低下する部分を確実に除外し、実質的に出射光量の均一な照明装置を提供するものである。
尚、本発明の照明装置における表示領域とは、照明装置の背面側（導光板の下側）に配置された被照明物が、導光板を透過して表示される導光板面内における領域であり、実質的には上記被照明物の平面視外形又は被照明物の表示領域に相当する導光板上の領域を指す。
【００１６】
上記の構成の照明装置では、導光板の入光面が発光素子が導光板の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜した構成としたことにより、出射光量の低下が生じやすかった発光素子側の導光板端部により多くの光が供給されるようにしているが、上記傾斜角γの大きさによっては発光素子側の導光板端部に出射光量の低下した暗部が残ってしまう場合がある。
さらに本発明の照明装置においては、上記導光板の延長幅がΔＷとされており、該延長幅ΔＷと、上記プリズム溝の傾斜角αと、上記入光面と隣接する導光板側端面のうち発光素子側の側端面の長さＬとが、ΔＷ≧Ｌ×ｔａｎαなる関係を満たすことが好ましい。
上記導光板の延長長さを上記関係式を満たすように設定することで、導光板の発光素子側に発生する暗部を、確実に導光板の表示領域より外側に配置することができ、表示領域における出射光量の均一性に優れた照明装置とすることができる。
上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記プリズム溝の延在方向と、入光面の延在方向とが平行あるいは平行に近づけるようにしても良く、このようにした場合には、上記プリズム溝と上記中間導光体（光源）とが平行あるいは平行に近くなり、光の利用効率が良く、中間導光体から導光板に入射した光を均一に導光板内を伝搬させることができる。
【００１７】
次に、本発明の照明装置においては、前記プリズム溝は、緩斜面部と、該緩斜面部より急な傾斜角度を有し、前記緩斜面部の傾斜角度が１°以上１０°以下とされ、前記急斜面部の傾斜角度が４１°以上４５°以下とされたことを特徴とする。
上記構成によれば、導光板の一面側に形成されたプリズム溝の形状及び寸法が、上記範囲に設定されたことで、導光板面内で出射光量が均一であり、かつ光源の利用効率が高く高輝度の照明装置が得られる。前記緩斜面部の傾斜角度θ１の範囲が、１°未満では、照明装置として十分な輝度が得られず、１０°を越える場合には、導光板の出射面からの出射光量の均一性が低下するので好ましくない。また、前記急斜面部の傾斜角度θ２が、４１°未満の場合、及び４５°を越える場合には、照明装置の輝度が低下するため好ましくない。
【００１８】
次に、本発明の照明装置においては、前記プリズム溝の延在方向が、前記入光面と交差する向きとされたことを特徴とすることができる。
このような構成とすることで、当該照明装置により照明される被照明物が所定の間隔の周期的な形状又は模様を有している場合に、導光板のプリズム溝と上記被照明物の形状又は模様が光学的に干渉してモアレ模様が生じるのを抑えることができる。例えば、被照明物が液晶表示ユニットである場合には、マトリクス状に形成された画素の配列と、上記プリズム溝との光学的干渉が問題となる場合があるが、上記構成によれば、このようなモアレ模様の発生を抑え、優れた視認性を得ることができる。
【００１９】
上記の構成の本発明の照明装置においては、前記プリズム溝の延在方向と、前記導光板の幅方向とが成すプリズム溝の傾斜角αが、０°を越えて１５°以下の範囲とされていることが好ましい。
このような構成とすることで、導光板面方向における出射光量の均一性を高めることができる。また、被照明物と導光板との光学的干渉をより効果的に抑制することができる。特に、被照明物の周期的な形状又は模様が、導光板の入光面に平行な直線部を含む形状又は模様であり、この周期的な繰り返しの方向が、上記導光板入光面と直交する方向とされている場合により顕著な効果を奏することができる。
プリズム溝の傾斜角αが、０°以下又は１５°を越える場合には、上記効果を得ることができない。
【００２０】
次に、本発明に係る照明装置においては、前記中間導光体の導光板入光面と対向する側面が、複数のプリズム状の溝が形成されたプリズム面とされており、該プリズム面上に金属反射膜が形成されたことを特徴とする。
上記発光素子から中間導光体に入射した光は、中間導光体内部を伝搬し、上記プリズム面により反射されて、プリズム面と対向する面から出射され、導光板へ入射するようになっている。上記構成によれば、上記プリズム面に反射膜が形成されていることで、プリズム面における反射率を高め、導光板方向へ反射する光量を増加させることができる。これにより、導光板に入射される光量が増加し、結果として照明装置の輝度を高めることができる。
【００２１】
次に、本発明に係る照明装置においては、前記プリズム溝は前記導光板の一面側の少なくとも表示領域に形成されているものであってもよい。
前記プリズム溝は前記導光板の一面側の全域にわたって形成されていることが導光板面内における出射光量の均一性の向上効果をさらに高めることができる点で好ましい。
【００２２】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、先のいずれかに記載の照明装置と、該照明装置により照明される液晶表示ユニットとを備えたことを特徴とする。
上記構成の液晶表示装置は、大面積を均一に、高輝度で照明することができる照明装置を備えたことで、高輝度で明るさが均一な優れた表示品質を得ることができる。また、照明装置の発光素子を１灯とした場合にも、明るさの均一性が低下することがないため、優れた表示品質でかつ低消費電力の液晶表示装置が得られる。
【００２３】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、前記液晶表示ユニットの前面側に前記照明装置が配設されており、
前記導光板のプリズム溝のピッチＰ１が、前記液晶表示ユニットの画素ピッチＰ０に対して、（１／２）Ｐ０＜Ｐ１＜Ｐ０の範囲とされたことを特徴とする。液晶表示ユニットの画素ピッチＰ０と、プリズム溝のピッチＰ１とを、上記関係を満たすように設定することで、これらの周期構造による光学的な干渉を抑制することができるので、上記干渉によるモアレ模様により液晶表示装置の視認性が低下するのを防ぐことができる。
上記プリズム溝のピッチＰ１が、（１／２）Ｐ０以下、又はＰ０以上の場合には、両者の干渉によるモアレ模様が生じやすくなる。
【００２４】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、前記液晶表示ユニットが、対向して配置された上基板及び下基板と、前記上下基板間に挟持された正の誘電異方性を有する液晶分子とを備え、
前記下基板の内面側に、反射層と、カラーフィルタとが積層形成されており、前記反射層が、当該液晶表示ユニットの表示面の法線に対して２０°以上４０°以下の反射角度範囲において、反射輝度がほぼ一定となるように制御された反射特性を備えたことを特徴とする。
このような構成とすることで、幅広い視野角で一定の輝度の表示が得られるので、使用感に優れる液晶表示装置を実現することができる。
【００２５】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、前記液晶表示ユニットが、対向して配置された上基板及び下基板と、前記上下基板間に挟持された正の誘電異方性を有する液晶分子とを備え、
前記下基板の内面側に、反射層と、カラーフィルタとが積層形成されており、上記反射層が、入射光の正反射角度を中心にほぼ対称な反射輝度分布となる反射特性を備えたことを特徴とする。
このような構成とすることで、入射光の正反射方向から所定の角度範囲で反射光が拡散される液晶表示装置とすることができる。
【００２６】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、前記液晶表示ユニットが、対向して配置された上基板及び下基板と、前記上下基板間に挟持された正の誘電異方性を有する液晶分子とを備え、
前記下基板の内面側に、反射層と、カラーフィルタとが積層形成されており、上記反射層が、入射光の正反射角度に対して非対称の反射輝度分布となる反射特性を備えたことを特徴とする。
このような構成とすることで、所定の方向の反射光（表示光）の輝度を高めることができ、例えば、使用者が液晶表示装置の正反射方向と正対しない状態で使用される場合にも、使用者方向への輝度を確保することができ、より使用感に優れる液晶表示装置とすることができる。
【００２７】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、上記液晶表示ユニットが、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットとされたことを特徴とする。
次に、本発明に係る液晶表示装置は、上記液晶表示ユニットが、パッシブマトリクス型の液晶表示ユニットとされたことを特徴とする。
上記いずれの構成の液晶表示装置においても、本発明に係る照明装置を液晶表示ユニットの前面に備えたことで、表示領域の全面にわたって均一な明るさで高品質の表示を得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
［液晶表示装置の全体構成］
図１は、本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の斜視構成図であり、図２は、図１に示す液晶表示装置の平面構成図、図３は、図１に示す液晶表示装置の断面構成図である。本実施形態の液晶表示装置は、図１から図３に示すように、フロントライト（照明装置）１０と、その背面側（図示下面側）に配置された反射型の液晶表示ユニット２０とを備えて構成されている。
フロントライト１０は、図１に示すように、略平板状の透明の導光板１２と、その側端面１２ａに沿って配設された中間導光体１３と、この中間導光体１３の片側の端面部に配設された発光素子１５と、上記中間導光体１３、発光素子１５及び導光板１２の側端部を覆うように中間導光体１３側から被着されたケース体（遮光体）１９とを備えて構成されている。すなわち、本実施形態に係るフロントライト１０では、発光素子１５と中間導光体１３とが光源とされ、導光板１２の側端面１２ａが導光板の入光面とされている。導光板１２は入光面１２ａが発光素子１５が導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜した構成とされている。また、図２に示すように、導光板１２の上面側（一面側）には、複数のプリズム溝１４が平面視ストライプ状に形成されている。
液晶表示ユニット２０は、対向して配置された上基板２１と下基板２２とを備えて構成され、図１に点線で示す矩形状の領域２０Ｄが液晶表示ユニット２０の表示領域とされ、また図２に示すように、表示領域２０Ｄ内に画素２０ｃがマトリクス状に形成されている。
上記構成の液晶表示装置は、液晶表示ユニット２０上に導光板１２が配置され、この導光板１２を透過して液晶表示ユニット２０の表示を視認できるようになっている。また、外光が得られない暗所では、発光素子１５を点灯させ、その光を中間導光体１３を介して導光板１２の入光面１３から導光板内部へ導入し、導光板１２の図示下面１２ｂから液晶表示ユニット２０へ向けて出射させ、液晶表示ユニット２０を照明するようになっている。
【００２９】
次に、本実施形態の液晶表示装置の各部の構成について図面を参照して詳細に説明する。
［フロントライト］
フロントライト１０の導光板１２は、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄ上に配置されて発光素子１５から出射された光をこの導光板１２内で伝搬方向を変え、さらにこの光を液晶表示ユニット２０に出射する平板状の部材であり、透明なアクリル樹脂などから構成されている。導光板１２は入光面１２ａが発光素子１５が導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜した構成とするために、入光面１２ａの長さ方向の端部のうち発光素子１５側の端部が他端部１２ｆより外側に突出している。従って、導光板１２の平面視形状は台形状とされている。導光板１２の平面形状は、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄより大きくなっている。導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬方向は、図３では右側（入光面１２ａ）から左側である。この導光板１２面内において液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄと対応する領域が表示領域であり、フロントライト１０は液晶表示ユニット（被照明物）の表示領域２０Ｄを透過表示されるようになっている。
【００３０】
また、図３の部分断面図に示すように、導光板１２の図示上面（液晶表示ユニット２０と反対側の面）は、断面視くさび状のプリズム溝１４が互いに平行に平面視ストライプ状に形成された反射面１２ｃとされており、図示下面（液晶表示ユニット２０と対向する面）は、液晶表示ユニット２０を照明するための照明光が出射される出射面１２ｂとされている。断面視くさび状のプリズム溝１４は、導光板１２の上面１２ｃの全域にわたって形成されている。
導光板１２の幅方向Ｗと、入光面１２ａの長さ方向とがなす傾斜角γは、先に述べた理由により１°以上５°以下の範囲とされていることが好ましく、さらに好ましくは１°以上３°以下の範囲とされる。
【００３１】
上記プリズム溝１４は、反射面１２ｃの基準面Ｎに対して傾斜して形成された一対の斜面部により構成され、これらの斜面部の一方が緩斜面部１４ａとされ、他方がこの緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部１４ｂとされている。この緩斜面部１４ａは、導光板１２の光伝搬方向の長さが短いほど傾斜角度を大きく、また上記長さが長いほど傾斜角度を小さく形成することで、フロントライト１０の輝度の均一性を高めることができる。そして、導光板１２内部を伝搬する光（図３では右側から左側へ伝搬する光）を、反射面１２ｃの急斜面部１４ｂにより出射面１２ｂ側へ反射して導光板１２の背面側に配置された液晶表示ユニット２０に向けて出射させるようになっている。
【００３２】
本実施形態のフロントライト１０では、図３に示す緩斜面部１４ａの傾斜角度θ１は、反射面１２ｃの基準面Ｎに対して１°以上１０°以下の範囲とされていることが先に述べた理由により好ましく、上記急斜面部の傾斜角度θ２が４１°以上４５°以下の範囲が先に述べた理由により好ましい。
【００３３】
また、本実施形態のフロントライト１０では、導光板入光面１２ａにおける上記急斜面部１４ｂの幅が、上記入光面１２ａから離れた位置ほど大きくなるように形成され、上記入光面１２ａの最近位置における急斜面部１４ｂの幅を１．０としたとき、最遠位置（入光面１２ａと対向する導光板辺端部）における上記急斜面部１４ｂの幅が１．１以上１．５以下となるように各プリズム溝１４が形成されている。この急斜面部１４ｂの幅は、本実施形態のフロントライトにおいては、プリズム溝１４の延在方向と直交する方向の急斜面部１４ｂの幅を示している。このような構成とすることで、本実施形態のフロントライト１０は、導光板１２面内での出射光量の均一性に優れるフロントライトを実現している。
【００３４】
上記プリズム溝１４の急斜面部１４ｂの幅は、入光面１２ａの最近位置における幅を１．０とした場合に、入光面１２ａから最も離れた位置（入光面１２ａと対向する導光板辺端部）における急斜面部１４ｂの幅が１．１〜１．５の範囲内となるように入光面１２ａからの距離に応じて急斜面部の幅が増加されるように形成されていればよいが、相隣接するプリズム溝１４同士では、それらの急斜面部１４ｂの幅は、入光面１２ａから遠い側の急斜面部１４ｂの方が大きい幅を有するように形成される。より具体的には、入光面１２ａから対向する辺端部に向かう方向に沿って、急斜面部１４ｂの幅は、所定長さ毎又は所定割合毎に増加するように形成される。
【００３５】
また、上記プリズム溝１４のピッチＰ１（プリズム溝１４の底頂部の間隔）は、導光板反射面１２ｃ面内で一定とされている。すなわち、プリズム溝１４は互いに平行に所定の間隔で形成されている。さらに、本実施形態のフロントライト１０の場合はプリズム溝１４の深さ（基準面Ｎと、プリズム溝１４の底頂部との距離）も反射面１２ｃの面内で一定とされている。
このように、反射面１２ｃに形成されるプリズム溝１４はそのピッチＰ１と深さが固定されており、また上述したように、導光板の入光面１２ａから離れた位置のプリズム溝ほど急斜面部１４ｂの幅が大きくなるように形成されているので、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ２は、入光面１２ａ側のプリズム溝１４で最も大きくなり、入光面１２ａから離れるに従って順次小さくなるように形成されている。  尚、上記プリズム溝１４のピッチＰ１及び深さは、必ずしも反射面１２ｃの面内で一定とする必要はなく、これらを変化させてプリズム溝１４を形成しても本発明の技術範囲を超えるものではない。つまり、それぞれのプリズム溝１４の傾斜角度θ１及びθ２を固定し、ピッチと深さの調整により急斜面部１４ｂの幅を決定しても良い。
【００３６】
本実施形態のフロントライト１０においては、図１，２に示すように、その反射面１２ｃのプリズム溝１４は、その延在方向と入光面１２ａとが交差する向きとなるように、傾斜して形成されている。図２に示すように、プリズム溝１４と導光板１２の幅方向Ｗとが成す角度により与えられるプリズム溝１４の傾斜角αが、０°を越えて１５°以下の範囲となるように、プリズム溝１４が形成されることが好ましい。このような範囲とすることで、導光板１２面方向における出射光量の分布を均一化することができる。また上記傾斜角αは、６．５°以上８．５°以下とされることがより好ましく、さらに好ましくは７．５°とされる。傾斜角αを上記範囲とすることで、モアレ模様が生じにくく、かつ出射光の均一性に優れるフロントライトとすることができる。
【００３７】
導光板１２を構成する材料としてはアクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂などの透明な樹脂材料や、ガラスなどを用いることができる。また、具体的な例を挙げるならば、特に限定されるものではないが、アートン（商品名：ＪＳＲ社製）や、ゼオノア（商品名：日本ゼオン社製）などを好適なものとして挙げることができる。
【００３８】
また、導光板１２は、その板厚を大きくするほど導光板全体として出射光量を均一化することができるので、０．５ｍｍ以上の板厚とすることが好ましく、より好ましくは先に述べた理由により０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされる。
また、導光板１２の板厚は上記板厚の範囲内であれば、図２２に示すように入光面１２ａ側から該入光面１２ａと反対側の端面１２ｈ側にかけて徐々に小さく形成されていてもよく、言い換えれば、出射面１２ｂは傾斜面とされていてもよい。
【００３９】
中間導光体１３は、導光板１２の側端面（入光面）１２ａに沿う四角柱状とされた透明部材であり、その一側の側端面に発光素子１５が配設されている。図４は、この中間導光体１３を拡大して示す平面構成図である。図４に示すように、中間導光体１３の図示下面（導光板１２と反対側面、言い換えれば導光板１２の入光面１２ａと対向する側面）は、複数の平面視くさび状の溝１３ｂが互いに平行に形成されたプリズム面１３ａとされており、発光素子１５から出射された光は、中間導光体１３内部を、中間導光体１３の長さ方向に伝搬され、上記くさび状の溝１３ｂ内面で反射されて導光板１２側へ出射されるようになっている。このくさび状の溝１３ｂは、図４に示すように、発光素子１５から離れて形成されたものほど深い溝に形成されており、導光板１２の側端面１２ａに均一に光を照射できるようになっている。
また、上記くさび状の溝１３ｂが形成された中間導光体のプリズム面１３ａには、ＡｌやＡｇ等の高反射率の金属薄膜からなる反射膜１７が形成されており、この反射膜１７によりプリズム面１３ａの反射率を高めて導光板１２へ入射する光量を増加させるようになっている。
【００４０】
上記中間導光体１３は、  アクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂などの透明な樹脂材料や、ガラスなどを用いることができる。また発光素子１５は、中間導光体１３の端面部に配設可能であれば、特に限定されず、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や有機ＥＬ素子等を用いることができる。尚、この発光素子１５が中間導光体１３の両端部に設けられていても良いのは勿論であり、さらに、場合によっては一又は複数の発光素子を導光板１２の入光面１２ａに沿って直接並設してもよい。
【００４１】
また、図１に示すように、フロントライト１０の中間導光体１３側には、ケース体１９が被着されている。このケース体１９を含むフロントライト１０の断面構造を図５に示す。図５に示すように、ケース体１９の内面側には、ＡｌやＡｇ等の高反射率の金属薄膜からなる反射膜１９ａが形成されており、中間導光体１３及び導光板１２の側端部から外側に漏洩する光をこの反射膜１９ａで反射させることで、再度中間導光体１３に入射させ、照明光として利用することができるようになっている。このような構造により、本実施形態のフロントライト１０は、発光素子１５の光をより有効に利用することができ、高輝度で液晶表示ユニット２０を照明できるようになっている。
尚、図５には、ケース体１９の内面側に反射膜１９ａを設けた構成としたが、これに限らず、中間導光体１３から漏洩する光を中間導光体１３側へ戻し得る構造を備えていれば、他の構成も適用することができる。例えば、ケース体１９自体を反射性の金属材料で構成しても良く、あるいは中間導光体１３の外面及び導光板１２の側端部面（導光板１２の入光面以外の側端部面）に、スパッタ法などの成膜法により反射性の金属薄膜を成膜し、中間導光体１３や導光板側端部から光が漏洩しないようにしても良い。
本実施形態のフロントライト１０においては、導光板１２の入光面１２ａは、上記発光素子１５が導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜する構成としたことで、従来１灯型の照明装置において出射光量の低下が生じやすかった発光素子側の導光板端部に、より多くの光が供給されるようになるので、導光板面内における出射光量の均一性を高めることができる。
なお、上記実施形態のフロンフロントライト１０においては、複数のプリズム溝１４の形成領域が導光板１２の上面１２ｃの全域である場合について説明したが、図２３に示すように導光板１２の入光面１２ａを発光素子１５が導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜させるために導光板１２を突出させた部分１２ｋにはプリズム溝１４が形成されていないもの、即ち、
導光板１２の上面１２で表示領域より一回り大きい領域２０Ｅにプリズム溝１４を形成したものであってもよい。
【００４２】
［液晶表示ユニット］
液晶表示ユニット２０は、カラー表示が可能な反射型のパッシブマトリクス型液晶表示ユニットであり、図３に示すように、対向して配置された上基板２１と下基板２２との間に、液晶層２３を挟持して構成され、上基板２１の内面側に、図示左右方向に延在する平面視短冊状の複数の透明電極２６ａとこの透明電極２６ａ上に形成された配向膜２６ｂとを備え、下基板２２の内面側には、反射層２５、カラーフィルタ層２９、複数の平面視短冊状の透明電極２８ａ、及び配向膜２８ｂが順次形成されている。
上基板２１の透明電極２６ａと、下基板２２の透明電極２８ａは、いずれも短冊状の平面形状に形成されており、平面視ストライプ状に配列されている。そして、透明電極２６ａの延在方向と、透明電極２８ａの延在方向とは平面視において互いに直交するように配置されている。従って、一つの透明電極２６ａと一つの透明電極２８ａとが交差する位置に液晶表示ユニット２０の１ドットが形成され、それぞれのドットに対応して後述する３色（赤、緑、青）のカラーフィルタのうち１色のカラーフィルタが配置されるようになっている。そして、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に発色する３ドットが、図３に示すように、液晶表示ユニット２０の１画素２０ｃを構成している。また図２に示すように、その平面視においては、表示領域２０Ｄ内に多数の画素２０ｃがマトリクス状に配置された構成とされている。
【００４３】
カラーフィルタ層２９は、赤、緑、青のそれぞれのカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂが、周期的に配列された構成とされており、各カラーフィルタは、それぞれ対応する透明電極２８ａの下側に形成され、各画素２０ｃ毎にカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂの組が配置されている。そして、それぞれのカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂと対応する電極を駆動制御することで、画素２０ｃの表示色が制御されるようになっている。
また、液晶表示ユニット２０の上基板２１上には、図示略の偏光板と、１枚又は複数のの位相差板が備えられている。
【００４４】
本実施形態の液晶表示装置においては、フロントライト１０の導光板に形成されたプリズム溝１４の延在方向と、液晶表示ユニット２０の画素の配列方向とが交差する向きとされている。つまり、液晶表示ユニット２０に周期的な模様を与えるカラーフィルタ層２９のＲＧＢの繰り返し方向と、プリズム溝１４の延在方向とが平行とならないようにすることで、両者の光学的干渉によるモアレ模様の発生を防ぐようになっている。
【００４５】
図６は、図２に示す液晶表示ユニット２０の隣接する画素群を拡大して示す平面構成図である。この図に示すように、液晶表示ユニット２０には、平面視においてマトリクス状に複数の画素２０ｃが形成されており、それぞれの画素２０ｃは、一組の赤、緑、青のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを備えている。そして、図６に示すように、本実施形態の液晶表示装置では、図６に二点鎖線で示されるフロントライト１０のプリズム溝１４の延在方向が、液晶表示ユニット２０の画素２０ｃの配列方向（図示左右方向）に対して傾斜角βだけ傾斜して配置されている。
このプリズム溝１４の画素２０ｃの配列方向（図示左右方向）に対する傾斜角βは、０°を越えて１５°以下の範囲とされることが好ましく、より好ましくは６．５°以上８．５°以下の範囲であり、さらに好ましくは７．５°である。このような範囲とすることで、液晶表示ユニット２０の画素の周期構造と光学的に干渉してモアレ模様が生じるのを防ぐことができる。上記範囲外ではモアレ模様を低減する効果が小さくなる傾向にある。また、上記傾斜角βは、６．５°以上８．５°以下の範囲とすることがより好ましい。このような範囲とすることで、よりモアレ模様を防止する効果が高くなる。
【００４６】
なお、フロントライト１０の導光板側端面１２ｈと液晶表示ユニット２０の画素２０ｃの配列方向とが平行とならない場合や、導光板の幅方向Ｗと画素２０ｃの配列方向とが平行とならない場合には、上記傾斜角αとβは異なる角度となる。この場合、モアレ模様を低減するために上記傾斜角βを傾斜角αよりも優先して上記範囲とするのがよい。
【００４７】
また、液晶表示ユニット２０は、その画素２０ｃ（及びカラーフィルタ）の配列が周期的な繰り返し模様を呈するため、導光板１２のプリズム溝１４と光学的に干渉する場合がある。すなわち、図３及び６に示すフロントライト１０のプリズム溝１４のピッチと、画素２０ｃのピッチとの間には、密接な関係が有り、両者のピッチを適切な範囲内に制御することで、より効果的に光学的な干渉を抑えることができる。より詳細には、図６に示すプリズム溝１４のピッチＰ１と、画素２０ｃのピッチＰ０とが、（１／２）Ｐ０＜Ｐ１＜Ｐ０なる関係となるように両者のピッチを設定することで、効果的にモアレ模様を低減することができる。一般には、液晶表示ユニット２０の画素ピッチＰ０は、液晶表示装置が搭載される電子機器の仕様（パネルのサイズ及び解像度）により決定されるため、この画素ピッチに併せてフロントライトＰ０のプリズム溝１４のピッチを上記範囲となるように設定することで、モアレ模様の生じない、視認性に優れた液晶表示装置とすることができる。
【００４８】
次に、図３に示す下基板２２の内面側に形成された反射層２５は、図７の斜視構成図に示すように、ＡｌやＡｇ等の高反射率の反射膜２５ｂと、この金属反射膜２５ｂに所定の表面形状を与えるためのアクリル樹脂材料などからなる有機膜２５ａとを備えて構成されている。反射層２５の表面には、基材の表面に光反射性を有する複数の凹部２５ｃが複数設けられている。
有機膜２５ａは、下基板２２上に感光性樹脂などからなる樹脂層を平面形状に形成した後、得ようとする有機膜２５ａの表面形状とは逆凹凸の表面形状を有するアクリル系樹脂などからなる転写型を上記樹脂層の表面に圧着して形成したり、あるいは多数枚のマスクを用いた多段階露光によるフォトリソグラフィ等で形成することができる。そして、このようにして表面に凹部が形成された有機膜２５ａ上に反射膜２５ｂが形成される。反射膜２５ｂは、アルミニウムや銀などの高い反射率を有する金属材料をスパッタ法や真空蒸着などの成膜法により形成することができる。
【００４９】
本実施形態において、反射層２５は、上記反射層が、入射光の正反射角度を中心にほぼ対称に反射輝度が分布する反射特性を備えていることが好ましい。このような反射特性とするために、反射層２５は、反射膜２５ｂの表面に多数形成される凹部２５ｃの内面形状が制御されて形成されている。
本実施形態において、凹部２５ｃは、その深さを０．１μｍ〜３μｍの範囲でランダムに形成し、隣接する凹部２５ｃのピッチを５μｍ〜１００μｍの範囲でランダムに配置し、上記凹部２５ｃ内面の傾斜角を−１８°〜＋１８°の範囲に設定することが望ましい。
なお、本明細書において「凹部の深さ」とは、凹部が形成されていない部分の反射膜２５ｂの表面から凹部の底部までの距離をいい、「隣接する凹部のピッチ」とは平面視したときに円形となる凹部の中心間の距離のことである。また、「凹部内面の傾斜角」とは、図８に示すように、凹部２５ｃの内面の任意の箇所において０．５μｍ幅の微小な範囲をとったときに、その微小範囲内における斜面の水平面（基材表面）に対する角度θｃのことである。この角度θｃの正負は、凹部が形成されていない部分の反射膜２５ｂの表面に立てた法線に対して、例えば図８における右側の斜面を正、左側の斜面を負と定義する。
【００５０】
本実施形態において、特に、凹部２５ｃ内面の傾斜角分布を−１８°〜＋１８°の範囲に設定する点、隣接する凹部２５ｃのピッチを平面全方向に対してランダムに配置する点が特に重要である。なぜならば、仮に隣接する凹部２５ｃのピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。また、凹部２５ｃ内面の傾斜角分布が−１８°〜＋１８°の範囲を超えると、反射光の拡散角が広がりすぎて反射強度が低下し、明るい表示が得られない（反射光の拡散角が空気中で５５°以上になる）からである。
また、凹部２５ｃの深さが０．１μｍに満たないと、反射面（反射層の表面）に凹部を形成したことによる光拡散効果が十分に得られず、凹部２５ｃの深さが３μｍを超えると、十分な光拡散効果を得るためにピッチを大きくしなければならず、そうするとモアレが発生するおそれが生じる。
【００５１】
また、隣接する凹部２５ｃのピッチは、押圧加工用型の作製の加工時間や、フォトリソグラフィ等の加工マスクの加工時間の都合上、現実的には５μｍ〜１００μｍとすることが望ましい。
【００５２】
図９は本実施形態の液晶表示ユニット２０の表示面（上面）側から入射角３０°で光を照射し、受光角を、表示面に対する正反射の方向である３０゜を中心として、垂線位置（０°；法線方向）から６０°まで振ったときの受光角（単位：°）と明るさ（反射率、単位：％）との関係を示したものである。この図に示されるように、正反射方向を中心として対称に、広い受光角範囲でほぼ均等な反射率が得られる。特に、正反射方向と中心として±１０°の受光角範囲で反射率がほぼ一定となっており（正反射方向と中心として±１０°の受光角範囲で反射輝度がほぼ一定となっており）、この視野角範囲内においては、どの方向から見てもほぼ同じ明るさの表示が得られることが示唆される。
【００５３】
このように、正反射方向を中心として対称な広い受光角範囲で反射率をほぼ一定にすることができるのは、図７に示す凹部２５ｃの深さやピッチが上記に示す範囲に制御されていることと、凹部２５ｃの内面が球面の一部を成す形状とされていることによる。すなわち、凹部２５ｃの深さとピッチが制御されて形成されていることにより、光の反射角を支配する凹部２５ｃの内面の傾斜角が一定の範囲に制御されるので、反射膜２５ｂの反射効率を一定の範囲に制御することが可能になる。また、凹部２５ｃの内面が全ての方向に対して対称な球面であることから反射膜２５ｂの広い反射方向において均等な反射率が得られる。
本実施形態の液晶表示装置は、上記構成のフロントライト１０を液晶表示ユニット２０の前面に備えたことで、表示領域の全面にわたって均一な明るさで、かつ高輝度で高品質の表示を得ることができる。また、上記構成の反射層２５を備えているので、入射光の正反射方向から±１０°の角度範囲で反射光が拡散される液晶表示装置とすることができる。
【００５４】
［反射層の第１変形例］
本実施形態に係る液晶表示ユニット２０においては、上記正反射方向を中心にほぼ対称の反射輝度分布となる反射特性を備えた反射層に加え、反射輝度分布が正反射方向に対して非対称となる反射特性の反射層も適用可能である。このような反射特性の反射層について、図１０及び図１１を参照して以下に説明する。
【００５５】
上記の反射特性を備えた反射層は、図７に示す凹部２５ｃの内面形状を変化させることにより形成することができる。すなわち、本例の反射層は、図７の斜視構成図に示す先の実施形態の反射層２５と同様に、反射面側に多数の凹部２５ｃ重なり合うように隣接して形成された有機膜２５ａ上に、高反射率の反射膜２５ｂが成膜された構成を備えており、上記凹部２５ｃの内面形状のみが異なるものである。従って、本例に係る反射層を構成する各部の説明に図７を併用することとする。
【００５６】
図１０及び図１１は、正反射方向に対して非対称の反射輝度分布を呈する本例の反射層に形成される多数の凹部２５ｃの１つを示したもので、図１０は、その斜視構成図であり、図１１は、図１０に示す特定縦断面Ｘにおける断面構成図である。
図１０に示す凹部２５ｃの特定縦断面Ｘにおいて、凹部２５ｃの内面形状は、凹部２５ｃの一の周辺部Ｓ１から最深点Ｄに至る第１曲線Ａと、この第１曲線Ａに連続して、凹部の最深点Ｄから他の周辺部Ｓ２に至る第２曲線Ｂとからなっている。これら両曲線は、最深点Ｄにおいて共に反射膜表面Ｓに対する傾斜角がゼロとなり、互いにつながっている。
ここでの「傾斜角」とは、特定の縦断面において凹部の内面の任意の箇所における接線の、水平面（ここでは凹部が形成されていない部分の反射膜表面Ｓ）に対する角度のことである。
【００５７】
第１曲線Ａの反射膜表面Ｓに対する傾斜角は第２曲線Ｄの傾斜角よりも急であって、最深点Ｄは凹部２５ｃの中心Ｏからｘ１方向にずれた位置にある。すなわち、第１曲線Ａの反射膜表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値は、第２曲線Ｂの反射膜表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値より大きくなっている。拡散性反射体の表面に形成されている複数の凹部２５ｃにおける、第１の曲線Ａの反射膜表面Ｓに対する傾斜角は、１〜８９°の範囲で不規則にばらついている。また、凹部２５ｃにおける第２曲線Ｂの反射膜表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値は０．５〜８８°の範囲で不規則にばらついている。
両曲線の傾斜角は、いずれもなだらかに変化しているので、第１曲線Ａの最大傾斜角δａ（絶対値）は、第２曲線Ｂの最大傾斜角δｂ（絶対値）よりも大きくなっている。また、第１曲線Ａと第２曲線Ｂとが接する最深点Ｄの基材表面に対する傾斜角はゼロとなっており、傾斜角が負の値である第１曲線Ａと傾斜角が正の値である第２曲線Ｂとは、なだらかに連続している。
反射層２５の表面に形成されている複数の凹部２５ｃにおけるそれぞれの最大傾斜角δａは、２〜９０°の範囲内で不規則にばらついているが、多くの凹部は最大傾斜角δａが４〜３５°の範囲内で不規則にばらついている。
【００５８】
また凹部２５ｃは、その凹面が単一の極小点（傾斜角がゼロとなる曲面上の点）Ｄを有している。そしてこの極小点Ｄと基材の反射膜表面Ｓとの距離が凹部２５ｃの深さｄを形成し、この深さｄは、複数の凹部２５ｃについてそれぞれ０．１μｍ〜３μｍの範囲内で不規則にばらついている。
また、本実施形態において、複数の凹部２５ｃのそれぞれにおける特定断面Ｘは、いずれも同じ方向となっている。また各々の第１曲線Ａが単一の方向に配向するように形成されている。すなわち、いずれの凹部でも、図１０，１１に矢印で示すｘ１方向が同一方向を向くように形成されている。
【００５９】
かかる構成の反射層２５にあっては、複数の凹部２５ｃにおける第１曲線Ａが単一の方向に配向されているので、このような反射層２５に対して、図１１中のｘ１方向（第１曲線Ａ側）の斜め上方から入射した光の反射光は、正反射方向よりも反射膜表面Ｓの法線方向側にシフトする。
逆に、図１１中のｘ１方向と反対方向（第２曲線Ｂ側）の斜め上方から入射した光の反射光は、正反射方向よりも反射膜表面Ｓの表面側にシフトする。
したがって、特定縦断面Ｘにおける総合的な反射特性としては、第２曲線Ｂ周辺の面によって反射される方向の反射率が増加することになるので、これにより、特定の方向における反射効率を選択的に向上させた反射特性を得ることができる。
【００６０】
本実施形態で用いられている反射層２５の反射面（反射膜２５ｂ表面）に、上記ｘ１方向から入射角３０°で光を照射し、受光角を、反射面に対する正反射の方向である３０゜（反射面の法線方向からの角度が３０°）を中心として、垂線位置（０°；法線方向）から６０°まで振ったときの受光角（単位：°）と明るさ（反射率、単位：％）との関係を図１２に示す。また図１２には、図８に示す断面形状の凹部２５ｃを形成した場合の受光角と反射率の関係も併記する。図１２に示すように、第１変形例の構成とされた反射層では、入射角度である３０°の正反射方向である反射角度３０°よりも、小さい反射角度における反射率が最も高くなり、その方向をピークとして近傍の反射率も高くなる。
【００６１】
従って、かかる構成の反射層２５によれば、その反射面をなす反射膜が上記のような形状とされているので、導光板１２から出射された光を効率よく反射、散乱できるとともに、反射層２５で反射される反射光は、特定の方向において反射率が高くなるという指向性を有しているので、これにより反射層２５を経由して出射される反射光の出射角度が広くなるとともに、特定の出射角度において出射効率を向上させることができる。
【００６２】
［反射層の第２変形例］
また、入射光の正反射方向に対して非対称の反射輝度分布としては、以下の構成の反射層も適用することができる。この構成を反射層の第２変形例として以下に説明する。
本例における反射層についても、上記第１変形例と同様に、図７に示す凹部２５ｃの内面形状を変化させることにより形成することができる。すなわち、本例の反射層は、図７の斜視構成図に示す先の実施形態の反射層２５と同様に、反射面側に多数の凹部２５ｃ重なり合うように隣接して形成された有機膜２５ａ上に、高反射率の反射膜２５ｂが成膜された構成を備えており、上記凹部２５ｃの内面形状のみが異なるものである。従って、本例に係る反射層を構成する各部の説明に図７を併用することとする。
【００６３】
図１３〜図１５は、本実施形態で用いられる反射層２５の反射膜２５ｂの表面に形成される１つの凹部２５ｃの内面形状を示したものである。
図１３は、凹部２５ｃの斜視図であり、図１４は、凹部２５ｃのＸ軸に沿う断面（縦断面Ｘという）、図１５は、凹部２５ｃのＸ軸と直交するＹ軸に沿う断面（縦断面Ｙという）をそれぞれ示している。
図１４に示すように、凹部２５ｃの縦断面Ｘにおける内面形状は、凹部２５ｃの一つの周辺部Ｓ１から最深点Ｄに至る第１曲線Ａ’と、この第１曲線に連続して、凹部の最深点Ｄから他の周辺部Ｓ２に至る第２曲線Ｂ’とからなるものである。図１４において右下がりの第１曲線Ａ’と右上がりの第２曲線Ｂ’とは、最深点Ｄにおいて共に反射膜表面Ｓに対する傾斜角がゼロとなり、互いに滑らかに連続している。
ここでの「傾斜角」とは、特定の縦断面において凹部の内面の任意の箇所における接線の、水平面（ここでは凹部が形成されていない部分の反射膜表面Ｓ）に対する角度のことである。
【００６４】
第１曲線Ａ’の反射膜表面Ｓに対する傾斜角は、第２曲線Ｂ’の傾斜角よりも急であって、最深点Ｄは、凹部２５ｃの中心ＯからＸ軸に沿って周縁に向かう方向（ｘ１方向）にずれた位置にある。すなわち、第１曲線Ａ’の傾斜角の絶対値の平均値は、第２曲線Ｂ’の傾斜角の絶対値の平均値よりも大きくなっている。反射層の表面に形成されている複数の凹部２５ｃにおける第１曲線Ａ’の傾斜角の絶対値の平均値は、２°〜９０°の範囲で不規則にばらついており、また複数の凹部２５ｃにおける第２曲線Ｂ’の傾斜角の絶対値の平均値も１°〜８９°の範囲で不規則にばらついている。
【００６５】
一方、図１５に示すように、凹部２５ｃの縦断面Ｙにおける内面形状は、凹部２５ｃの中心Ｏに対してほぼ左右均等の形状を成しており、凹部２５ｃの最深点Ｄの周辺は、曲率半径の大きい、すなわち、直線に近い浅型曲線Ｅとなっている。また、浅型曲線Ｅの左右は、曲率半径の小さい深型曲線Ｆ，Ｇとなっており、反射層２５の表面に形成されている複数の凹部２５ｃにおける上記浅型曲線Ｅの傾斜角の絶対値は、概ね１０°以下である。また、これら複数の凹部２５ｃにおける深型曲線Ｆ，Ｇの傾斜角の絶対値も不規則にばらついているが、例えば２°〜９０°である。また、最深点Ｄの深さｄは、０．１μｍ〜３μｍの範囲内で不規則にばらついている。
【００６６】
本例において、反射層２５の表面に形成されている複数の凹部２５ｃは、上記の縦断面Ｘの形状を与える断面方向がいずれも同一方向となり、かつ上記の縦断面Ｙの形状を与える断面方向がいずれも同一方向となるとともに、最深点Ｄから第１曲線Ａ’を経て周辺部Ｓ１へ向かう方向がいずれも同一方向となるように配向されている。すなわち、反射層の表面に形成されている全ての凹部２５ｃは、図１３，１４中に矢印で示したｘ１方向が同一方向を向くように形成されている
。
【００６７】
本例においては、反射層２５の表面に形成されている各凹部２５ｃの向きが揃っており、最深点Ｄから第１曲線Ａ’を経て周辺部Ｓ１へ向かう方向がいずれも同一であるので、この反射層２５に対して、図１３，１４中のｘ１方向（第１曲線Ａ’側）の斜め上方から入射した光の反射光は、正反射方向よりも反射膜表面Ｓの法線方向側にシフトする。
逆に、図１３，１４中のｘ１方向と反対方向（第２曲線Ｂ’側）の斜め上方から入射した光の反射光は、正反射方向よりも反射膜表面Ｓの表面側にシフトする。  また、縦断面Ｘと直交する縦断面Ｙは、曲率半径の大きい浅型曲線Ｅと、浅型曲線Ｅの両側にあって曲率半径の小さい深型曲線Ｆ，Ｇとを有するように形成されているので、これにより反射層２５の反射面において正反射方向の反射率も高められる。
【００６８】
その結果、図１６に示すように、縦断面Ｘにおける総合的な反射特性としては、正反射方向の反射率を十分に確保しつつ、特定の方向に反射光を適度に集中させた反射特性とすることができる。図１６は、本変形例に係る反射層に、反射膜表面Ｓの法線方向よりも上記ｘ１方向寄りの方向から入射角３０°で光を照射し、視角を反射膜表面Ｓに対する正反射の方向である３０°を中心として、垂線位置（０°）から６０°まで連続的に変化させた場合の視角（θ°）と明るさ（反射率高さ）との関係を示したものである。このグラフで表される反射特性は、正反射の角度３０゜より小さい反射角度範囲の反射率の積分値が、正反射の角度より大きい反射角度範囲の反射率の積分値より大きくなっており、反射方向が正反射方向よりも法線側にシフトする傾向にある。
【００６９】
従って、上記構成の第１又は第２の変形例の反射層２５を備えた液晶表示ユニットによれば、反射層２５の反射面をなす反射膜が上記のような形状とされているので、導光板１２から出射された光を効率よく反射、散乱できるとともに、反射層２５で反射される反射光は、特定の方向において反射率が高くなるという指向性を有しているので、これにより反射層２５を経由して出射される反射光の出射角度が広くなるとともに、特定の出射角度において出射効率を高くすることができる。
【００７０】
［液晶表示ユニットの変形例］
上述の実施形態では、液晶表示ユニット２０をパッシブマトリクス型としたが、本発明に係る液晶表示装置には、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットも適用することができる。この場合にも、液晶表示ユニットの平面構成は、図２に示す先の実施形態の液晶表示ユニット２０と同様であるので、以下の説明には図２も併用することとする。つまり、本構成の液晶表示ユニットは平面視マトリクス状に配列形成された複数の画素２０ｃを備えている。
本構成の液晶表示ユニットに形成された画素２０ｃの平面構成図を図１７に示し、図１７のＨ−Ｈ線に沿う断面構成図を図１８に示す。図１７、１８に示す液晶表示ユニットは、対向して配置された上基板３１と、下基板３２との間に液晶層３３を挟持して構成されており、上基板３１の内面側に、平面視マトリクス状に配列形成された複数の略長方形状の透明電極３６と、これら透明電極３６毎に形成された画素スイッチング用のトランジスタ素子Ｔとを備えており、下基板３２の内面側に、反射層３５と、この反射層３５上に形成されたカラーフィルタ層３９と、このカラーフィルタ層３９上の全面に形成された透明電極３８とを備えている。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する３つの透明電極３６が形成された領域が、１画素２０ｃに対応している。尚、図１７では、図面を見易くするためにトランジスタ素子Ｔを等価回路図とした。
上記透明電極３６をスイッチングするためのトランジスタ素子Ｔの一端側は、透明電極３６に接続され、トランジスタ素子Ｔの他の二端は、透明電極３６の間の図示左右方向に延在する走査線Ｇ１〜Ｇ３及び、図示上下方向に延在する信号線Ｓ１に接続されている。また、下基板３２の上記透明電極３６と対応する位置のカラーフィルタ層３９には、それぞれカラーフィルタ３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂが配置され、隣接するカラーフィルタ３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂ間には、ブラックマトリクス３９Ｍが平面視格子状に形成されている。また、図示は省略したが、上基板３１の内面側にも、透明電極３６の周囲を取り囲むように平面視格子状のブラックマトリクスが形成されており、上面側から入射する光がトランジスタ素子Ｔや、これに接続された走査線や信号線に入射しないようになっている。
また、本例の液晶表示ユニットの反射層３５としては、先の実施形態で説明した構成の反射層のいずれも適用することができる。
【００７１】
上記構成の液晶表示ユニットは、トランジスタ素子Ｔにより透明電極３６の電位を制御し、透明電極３６と下基板３２の透明電極３８との間の液晶層３３の光透過状態を制御することで、表示を行うようになっている。
アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットでは、透明電極３６を取り囲むように遮光性のＢＭ（ブラックマトリクス）が平面視格子状に形成され、また表示のコントラストを高くすることができるため、パッシブマトリクス型の液晶表示ユニットよりも、画素２０ｃの周期的な模様が明瞭になる傾向がある。すなわち、画素２０ｃの周期的配列と、フロントライト１０のプリズム溝１４との光学的干渉が生じやすくなる傾向となるが、本実施形態の液晶表示装置においては、プリズム溝１４が画素２０ｃの配列方向と交差する向きに延在するように形成されていることで、上記干渉を抑制し、モアレ模様により視認性が低下するのを効果的に防止することができる。このように、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットを用いて本発明に係る液晶表示装置を構成した場合にも、その表示領域においてモアレ模様が生じることが無く、表示領域の全面にわたって均一な明るさで、かつ高輝度で高品質の表示を得ることができる。
【００７２】
尚、図１８には、反射層３５側にカラーフィルタ層３９を形成した場合を示したが、下基板３２側に画素スイッチング用の電極を形成するとともに、この電極が反射層を兼ねる構成とし、上基板３１側にカラーフィルタ層を形成して構成することもできる。
【００７３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の液晶表示装置について図１９を参照して説明する。図１９は、本実施形態の液晶表示装置の平面構成図である。この図に示す液晶表示装置は、フロントライト１０Ａと、その背面側に配設された反射型の液晶表示ユニット２０とを備えて構成されている。フロントライト１０Ａは、導光板１２Ａとその側端面（入光面）１２Ｂに沿って配設された中間導光体１３Ｂと、中間導光体１３Ｂの図示左側端面部に配設された発光素子１５とを備えて構成されており、液晶表示ユニット２０は、図１及び図３に示す液晶表示ユニットと同等のものであり、その表示領域２０Ｄ内に複数の画素２０ｃがマトリクス状に形成されている。
本実施形態の液晶表示装置の特徴的な点は、図１９に示すように、フロントライト１０Ａの構成である。このフロントライト１０Ａが、図２に示すフロントライト１０と特に異なるところは、導光板１２Ａが平面的に見て発光素子１５側に液晶表示ユニット２０より突出するように配置されている点である。
【００７４】
図１９に示すように本実施形態の液晶表示装置に備えられた導光板１２Ａの図示左右方向の長さ（幅）Ｗ１は、図１及び図２に示す導光板１２の図示左右方向の長さ（幅）Ｗを、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄの中間導光体１３の延在方向の長さよりもΔＷだけ大きい長さ（幅）とされており、図１９に示す延長幅ΔＷだけ表示領域２０Ｄよりも外側に配置されるようになっている。このような構成とされていることで、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄへの照明光の均一性を高め、視認性に優れる液晶表示装置を提供することができる。
すなわち、発光素子１５が一つのみ設けられ、プリズム溝１４が入光面１２Ｂに対して傾斜して形成されたフロントライトにおいては、導光板１２の発光素子１５側の側端部側の出射光量が低下しやすい傾向があり、場合によっては図１９に示すような平面視三角形状の暗部１８が形成される場合がある。第１の実施形態のフロントライト１０では入光面１２ａが発光素子１５が導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜した構成としたことにより、出射光量の低下が生じやすかった発光素子側の導光板端部により多くの光が供給されるようにしているが、導光板１２の幅方向と入光面１２ａの長さ方向とがなす傾斜角γの大きさによっては発光素子側の導光板端部に出射光量の低下した暗部が残ってしまう場合がある。そこで、本実施形態のフロントライト１０Ａでは、導光板１２Ａの発光素子１５側の側端部側に暗部（出射光量が周囲よりも少ない領域）１８が残っても、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄと重ならないようにし、導光板１２の照明光が均一になる領域を表示に利用し、均一で明るい表示が得られるようにしている。すなわち、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄが導光板１２の照明光が均一になる領域で覆われるようになっている。
【００７５】
図１９に示す１灯型のフロントライト１０Ａにおける暗部１８は、導光板１２の側方側端部（入光面と隣接する端部のうち一方の端部）に沿って、中間導光体１３側は狭く、中間導光体１３Ｂと反対側の導光板１２Ａ端面１２ｈに向かって広くなる三角形状となる。従って、この暗部１８が液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄと重ならないようにするためには、少なくとも、上記導光板の延長長さΔＷが、導光板１２Ａの図示上側側端部（暗部１８の幅が最も広くなる位置）において、暗部１８の幅以上の長さとされることが好ましい。ただし、フロントライト１０Ａの導光板１２Ａの延長幅は、液晶表示装置の小型化や、製造コストの点から、可能な限り小さくすることが好ましい。本発明に係る導光板１２Ａの延長幅ΔＷの下限値は、導光板のプリズム溝１４の傾斜角αと、導光板１２の長さＬとを用いて、Ｌ×ｔａｎαなる長さとすることが好ましい。ここでの導光板１２の長さＬは、入光面１２Ｂと隣接する導光板側端面のうち発光素子１５側の側端面の長さである。
すなわち、上記暗部１８は、導光板１２Ａのプリズム溝１４の傾斜角αとほぼ相関関係にあり、傾斜角αを大きくするほど暗部１８の幅も広くなる。これは、導光板内部を伝搬する光が、プリズム溝１４と直交する方向に伝搬しやすいことによる。このことから、暗部１８の幅は、プリズム溝１４の傾斜角αと、図示上下方向（導光方向）の導光板１２の長さＬとを用いた（式）Ｌ×ｔａｎαにほぼ等しくなると考えられ、上記導光板の延長幅ΔＷを、少なくともＬ×ｔａｎα以上とすれば、暗部１８は液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄより外側に確実に配置され、導光板１２の照明光が均一な領域を表示に利用することができることになる。
なお、上記実施形態では、上記プリズム溝１４の延在方向と入光面１２Ｂの延在方向が交差する場合について説明したが、図２９に示すようにプリズム溝１４の延在方向と入光面１２Ｂの延在方向とが平行あるいは平行に近づけるようにしても良く、このようにした場合には、上記プリズム溝１４と上記中間導光体（光源）１３Ａとが平行あるいは平行に近くなり、光の利用効率が良く、中間導光体から導光板に入射した光を均一に導光板内を伝搬させることができる。
【００７６】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る照明装置の第３の実施形態として、図２０に示すフロントライトについて説明する。
図２０は、本発明に係る照明装置の第３の実施形態としてのフロントライトの平面構成図である。この図に示すフロントライト４０は、導光板４２と、その二側端面に沿って配設された平面視略Ｌ型の中間導光体４３と、この中間導光体４３の端面部に配設された発光素子４５とを備えて構成されている。
導光板４２は、図１〜図３に示す先の実施形態の導光板１２とほぼ同等の平面視台形状とされており、その一面側に、平面視互いに平行に複数のプリズム溝４４が形成されており、他面側は平坦面とされている。そして、その側端面（入光面）４２ａ、４２ｂから導入された光を、上記プリズム溝４４により反射させて照明光を出射する構造とされている。また、入光面４２ａは、発光素子４５が導光板１２の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜した構成とされている。また、上記プリズム溝４４は、導光板４２の側端面４２ａに対して傾斜して形成されており、１灯のみの発光素子４５から出射された光を、導光板４２面内で均一に伝搬させるようにするとともに、被照明物（液晶表示ユニットなど）との光学的干渉を防止するようになっている。
この導光板４２の幅方向Ｗと、入光面４２ａの長さ方向とがなす傾斜角は、先の第１の実施形態における入光面１２ａの傾斜角γと同様とすることが好ましい。このプリズム溝４４の傾斜角度は、先の第１の実施形態におけるプリズム溝１４の傾斜角αと同様とすることが好ましい。
【００７７】
中間導光体４３は、棒状の導光部４３ａ、４３ｂが、Ｌ字形に配置されて構成されており、導光部４３ａの導光部４３ｂとの接続部側の端面部に、発光素子４５が配設されている。そして、導光部４３ａは、導光板４２の側端面４２ａに沿って配置され、導光部４３ｂは、導光板４２の側端面４２ｂに沿って配設されている。また、図示を省略したが、導光部４３ａ、４３ｂの側面のうち導光板４２側と反対側の側面（入光面４２ａと対向する側面）には、図４に示す中間導光体１３と同様の形状の平面視くさび状の溝が複数形成されている。また、この溝が形成された面には、必要に応じて反射膜を形成することもできる。
【００７８】
上記構成の本実施形態のフロントライト４０では、発光素子４５から出射された光の大部分は、発光素子４５が配設されている導光部４３ａ内を伝搬し、導光板４２の入光面４２ａから導光板４２へ導入されるようになっている。そして、導光部４３ａに入射した光の一部が、導光部４３ｂの基端部側の端面部４３ｃから導光部４３ｂ内へ導入され、導光板４２の側端面４２ｂから導光板４２へ導入されるようになっている。
本実施形態のフロントライト４０では、導光板４２の発光素子側の側端面４２ｂに導光部４３ｂを設けたので、１灯型のフロントライトにおいて出射光量の低下が生じやすい発光素子側の側端部に対して、導光部４３ａと直交して配置された導光部４３ｂにより光を導入することができる。従って、１灯型であっても導光板４２の全面に渡って均一な出射光量を得ることができる。
【００７９】
（第４の実施形態）
次に、本発明に係る照明装置の第４の実施形態として、図２１に示すフロントライトについて説明する。
図２１は、本発明の第４の実施形態であるフロントライトの平面構成図である。この図に示すフロントライト５０は、導光板５２と、その側端面（入光面）５２ａに沿って配設された棒状の中間導光体５３と、この中間導光体５３の端面部に配設された発光素子５５とを備えて構成されている。本実施形態のフロントライト５０の特徴的な点は、発光素子５５が配設された側の導光板側端面５２ｂに、ＡｌやＡｇ等の高反射率の金属薄膜からなる反射膜５７が形成されている点にある。
【００８０】
導光板５２は、図１〜図３に示す先の実施形態の導光板１２とほぼ同等の略平板状とされており、その一面側に、平面視互いに平行に複数のプリズム溝５４が形成されており、他面側は平坦面とされている。また、入光面５２ａは、発光素子５５が導光板５２の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜した構成とされている。そして、その側端面５２ａから中間導光体５３を介して導入された光を、上記プリズム溝５４により反射させて照明光を出射する構造とされている。また、上記プリズム溝５４は、導光板５２の側端面５２ａに対して傾斜して形成されており、１灯のみの発光素子５５から出射された光を、導光板５２面内で均一に伝搬させるようにするとともに、被照明物（液晶表示ユニットなど）との光学的干渉を防止するようになっている。この導光板５２の幅方向Ｗと、入光面５２ａの長さ方向とがなす傾斜角は、先の第１の実施形態における入光面１２ａの傾斜角γと同様とすることが好ましい。このプリズム溝５４の入光面５２ａに対する傾斜角度は、先の第１の実施形態におけるプリズム溝１４の傾斜角αと同様とすることが好ましい。
また、本実施形態に係る中間導光体５３及び発光素子５５としては、上記第１の実施形態に係る中間導光体１３及び発光素子１５と同一の構成のものを適用することができるので、その詳細な説明はここでは省略する。
【００８１】
上記構成の本実施形態のフロントライト５０によれば、１灯型のフロントライトにおいて出射光量の低下が生じやすい発光素子側の側端部に対して、当該側端部側の側端面５２ｂ上に反射膜５７が形成したことで、側端面５２ｂから導光板５２内部を伝搬する光が漏洩することが無く、また、反射膜５７で反射された光は照明光として利用されるため、出射光量が低下しやすい部分の輝度を高めることができる。
従って、本実施形態のフロントライト５０によっても、１灯型であっても導光板５２の全面に渡って均一な出射光量を得ることができる。
【００８２】
（第５の実施形態）
次に、本発明に係る照明装置の第５の実施形態として、図２４に示すフロントライトについて説明する。
図２４は、本発明に係る照明装置の第５の実施形態としてのフロントライトの平面構成図である。この図に示すフロントライト７０は、導光板７２と、その入光面に沿って配設された平面視略逆Ｖ字型の中間導光体７３と、この中間導光体７３の両端面部に配設された発光素子７５、７５とを備えて構成されている。
導光板７２は、その入光面７２ａを、発光素子７５、７５が導光板７２の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に傾斜するようにするために、入光面７２ａの長さ方向の両端部は外側に突出している。この導光板７２の一面側に、平面視互いに平行に複数のプリズム溝７４が形成されており、他面側は平坦面とされている。導光板７２の幅方向Ｗと、入光面７２ａの長さ方向とがなす傾斜角γは、先の第１の実施形態における入光面１２ａの傾斜角γと同様とすることが好ましい。また、プリズム溝７４の入光面７２ａに対する傾斜角度は、先の第１の実施形態におけるプリズム溝１４の傾斜角αと同様とすることが好ましい。
【００８３】
上記構成のフロントライト７０では、複数の発光素子７５が設けられているので、１灯型に比べて低消費電力化についての効果はあまり期待できないが、従来１灯型の照明装置において出射光量の低下が生じやすかった発光素子側の導光板端部に、より多くの光が供給されるようになるので、導光板面内における出射光量の均一性を高めることができる。
【００８４】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実験例１）
本実験例では、図１〜図３に示す構成において、入光面１２ａの最近位置における急斜面部１４ｂの幅と、最遠位置における急斜面部の幅との比率を種々に変化させたフロントライトをそれぞれ作製し、導光板面内における輝度分布を測定した。なお、この実験例１で用いた導光板の平面形状は台形状でなく、長方形状としているので、入光面の傾斜角度γは０°とした。
【００８５】
まず、樹脂材料を射出成形することにより、中間導光体と、導光板を作製した。中間導光体の材料にはアクリル樹脂を用い、３６．３ｍｍ×３．０ｍｍ×１．０ｍｍの四角柱状に成形するとともに、その一側面に先端角１１０°のＶ字状の溝を、０．２４μｍピッチで多数形成した。このＶ字状の溝は、中間導光体の発光素子が配設される側の端面部に近い溝ほど浅く形成し、より詳細には溝の深さが発光素子側から１２μｍ〜７１μｍの範囲で順次深くなるように形成した。また、このＶ字状の溝が形成された中間導光体側面に、Ａｇ薄膜からなる反射膜を、膜厚２００ｎｍとなるように形成した。次いで、上記中間導光体の一側の端面部に、ＬＥＤを配設した。このＬＥＤには、ＮＳＣＷ２１５Ｔ（商品名：日亜化学社製）を用いた。
【００８６】
導光板は、３６．３ｍｍ（Ｗ）×５０．２ｍｍ（Ｌ）×１．０ｍｍ（ｔ）の大きさで、一面側に複数のプリズム溝が形成された図１に示す構成のものを作製した。成形材料としてはアートン（商品名：ＪＳＲ社製）を用いた。その際、プリズム溝の延在方向と、導光板の幅方向との角度（傾斜角α）は７．５°とし、プリズム溝のピッチは０．１６ｍｍとした。また、プリズム溝を構成する二斜面部の傾斜角度は急斜面部を４３°、緩斜面部を２．３°で共通とし、入光面１２ａの最近位置における急斜面部１４ｂの幅と、最遠位置における急斜面部の幅との比率を表１に示すように種々に変化させた５種類の導光板を作製した。より具体的には、例えば表１に示すＮｏ．１−３の導光板の場合には、入光面の最近位置における急斜面部の幅を７．９１μｍとし、最遠位置の急斜面部の幅を１０．２９μｍとし、その間に形成される急斜面部については、上記両者の間を比例配分して形成した。すなわち、急斜面部の幅は入光面からの距離に比例するようにした。また、そのほかの導光板については、入光面の最近位置の急斜面部の幅は上記Ｎｏ．１−３のものと同じとし、それ以外のプリズム溝の急斜面部は表１に示す急斜面幅比に応じて変化させた。
次いで、上記にて得られたそれぞれの導光板の側端面（入光面）に、上記のＬＥＤを設けた棒状の中間導光体を配設して本例のフロントライトを得た。
【００８７】
次に、上記にて作製された各フロントライトを点灯させて、その輝度分布を測定した。その際、輝度の測定位置は各導光板で共通とし、図２のように導光板を平面視したときに導光板を図示上下方向に３領域に分割し、それぞれの領域の中心点を測定点とした。従って、表１に示す測定点２が導光板の中心に相当し、測定点１は、上記測定点２から上方向に約１２．５ｍｍ離れた位置であり、測定点３は、上記測定点２から下方向に約１２．５ｍｍ離れた位置である。
上記輝度測定の結果を表１に併記する。表１に示すように、各フロントライトのうち、急斜面幅比が、１．０：１．１〜１．０：１．５の範囲において、測定点間の輝度差は、２２％以内に収まっており、実用上輝度分布が均一と見なせる範囲であった。
反射型の液晶表示装置のフロントライトとして用いた場合に、実用上問題ないとされる輝度分布は、２５％程度であり、これ以上の輝度差が導光板面内で生じると、輝度が高すぎる（又は低すぎる）位置における視認性が著しく低下する。従って、急斜面幅比が１：１とされたＮｏ．１−１のフロントライトは、測定点１における輝度が明らかに不足している。また、最遠位置の急斜面幅を大きくするほど測定点１の輝度が高くなる傾向にあり、Ｎｏ．１−５ではすでに測定点１と測定点３との輝度差が２０％に到達しているため、急斜面幅比は１：１．５が上限であることが示唆される。
【００８８】
【表１】
2004192827.tif 000003
【００８９】
（実験例２）
次に、導光板の反射面に形成されるプリズム溝の急斜面部の傾斜角度による効果を明らかにするために、表２に示す傾斜角度θ１、θ２の緩斜面部及び急斜面部からなるプリズム溝を有する７種類の導光板を作製し、フロントライトを構成してその平均輝度を測定した。尚、本実験例の各フロントライトの作製工程は、上記実験例１のフロントライトと基本的には同様としたが、各フロントライトにおいて急斜面幅比を１．０：１．３で共通とし、プリズム溝の緩斜面部の傾斜角度θ１も２．３°で共通とした。
表２に、上記平均輝度の測定結果を併記する。表２に示すように、急斜面部の傾斜角度θ２が４１°〜４５°の範囲において、約１５ｃｄ／ｃｍ２以上の平均輝度が得られており、上記範囲を超えると平均輝度が低下する傾向にある。従って、光源（発光素子）の利用効率を最大にし、高輝度のフロントライトを構成するには、急斜面部の傾斜角度を４１°〜４５°にするのが良いことが確認された。
【００９０】
【表２】
2004192827.tif 000004
【００９１】
（実験例３）
本実験例では、入光面の傾斜角度γを０°とした以外は図１〜図３の構成と同様のフロントライトを作製し、液晶表示ユニットの前面側に配設して液晶表示装置を作製した。そして、本発明の構成によればモアレ模様が生じにくく、かつ均一な明るさの表示を得られることを検証した。
【００９２】
まず、中間導光体の形状を７３．５ｍｍ×４．８ｍｍ×１．０ｍｍの四角柱状とした以外は実験例１と同様にして中間導光体を作製した。次いで、上記中間導光体の一側の端面部に実験例１と同様のＬＥＤを配設した。
次いで、導光板は、７３．５ｍｍ（Ｗ）×５０ｍｍ（Ｌ）×１．０ｍｍの大きさで、一面側に複数のプリズム溝が形成された図１に示す構成のものを作製した（プリズム溝の延在方向と、導光板の幅方向との角度（傾斜角α）は７．５°）。成形材料としてはアートン（商品名：ＪＳＲ社製）を用いた。その際、プリズム溝のピッチを、表３に示すピッチとなるように種々に変えて形成したものを作製した。尚、本実験例では導光板と組み合わせて用いる液晶表示ユニット（後述する）の画素の配列方向と、導光板の側端面とはほぼ平行に配置したので、上記傾斜角αは、プリズム溝の延在方向と液晶表示ユニットの画素配列方向との成す角度（傾斜角β）と同一である。
また、これらの導光板において、プリズム溝を構成する二斜面部の傾斜角度は急斜面部を４３°、緩斜面部を２．３°で共通とした。
【００９３】
次に、上記にて得られた導光板の側端面（入光面）に、上記のＬＥＤを設けた棒状の中間導光体を配設してフロントライトを構成した。
次いで、上記フロントライトを液晶表示ユニットの前面側に配設して液晶表示装置を構成し、この液晶表示装置を動作させて、モアレ模様の目視観察と、発光素子が配設された側の導光板の暗部の目視観察を行った。導光板の暗部については、導光板の幅方向（図２左右方向）への暗部の幅を計測した。これらの評価結果も表３に併記する。
尚、液晶表示ユニットは、画素ピッチ０．２５５ｍｍのアクティブマトリクス型カラー液晶表示ユニットを用いた。また、このアクティブマトリクス型の液晶表示ユニットにおけるカラーフィルタの配列は、図６に示す縦ストライプ型のものとした。
【００９４】
表３に示すように、プリズム溝の傾斜角αを７．５°とした試料において、プリズム溝のピッチが、０．１２ｍｍを越えて、０．２ｍｍ未満とされたもの（試料Ｎｏ．３−２〜３−４）において良好な結果が得られており、また、プリズム溝のピッチは、液晶表示ユニットの画素ピッチが０．２５５ｍｍに対して、画素ピッチの１／２を越えて１未満のピッチとするのが良いことが確認された。
【００９５】
【表３】
2004192827.tif 000005
【００９６】
（実験例４）
本実験例では、入光面の傾斜角度γを０°〜７．５°の範囲で変更した以外は図１〜図３の構成と同様のフロントライトを作製し、導光板面内における輝度分布を測定した。そして、本発明の構成によれば発光素子側の導光板端部に出射光量の低下した暗部が生じにくく、導光板面内における出射光量の均一性を高めることを検証した。
まず、中間導光体の形状を７３．５ｍｍ×４．８ｍｍ×１．０ｍｍの四角柱状とし、また、Ｖ字状の溝が形成された中間導光体側面に形成するＡｇ薄膜からなる反射膜の膜厚１００ｎｍとした以外は実験例１と同様にして中間導光体を作製した。次いで、上記中間導光体の一側の端面部に実験例１と同様のＬＥＤを配設した。
次いで、導光板は、７３．５ｍｍ（Ｗ）×５０ｍｍ（Ｌ）×１．０ｍｍの大きさを基準の大きさとした。本実験例での導光板は、入光面の傾斜角γが０°のとき導光板は上記基準の大きさであり、傾斜角γが０°より大きくなると図１に示すように平面視台形状となる。また、本実験例の導光板は図１と同様に一面側に複数のプリズム溝が形成されている。成形材料としてはアートン（商品名：ＪＳＲ社製）を用いた。その際、プリズム溝の延在方向と、導光板の幅方向との角度（傾斜角α）は７．５°とし、プリズム溝のピッチは０．１６ｍｍとし、プリズム溝を構成する二斜面部の傾斜角度は急斜面部を４３°、緩斜面部を２．３°で共通とし、入光面１２ａの長さ方向と導光板の幅方向とがなす傾斜角γを０°から７．５°の範囲で種々に変化させた３種類の導光板を作製した。導光板の下面（液晶表示ユニット側の面）には、防反射性の膜を成膜することにより、コントラストが上がるようにした。
【００９７】
次に、上記にて得られた導光板の側端面に棒状の中間導光体を配設してフロントライトを構成した。なお、このフロントライトでは、図１と同様にＬＥＤ（発光素子）及び導光板の側端部を覆うように金属製ケース体（遮光体）が中間導光体側から被せた。
【００９８】
次に、上記にて作製された各フロントライトを点灯させて、導光板の面内方向の白表示輝度分布を測定した。その結果を図２５〜図２７に示す。図２５は、傾斜角γ＝０°の導光板を用いたフロントライトの輝度分布を示す図、図２６は傾斜角γ＝２°の導光板を用いたフロントライトの輝度分布を示す図、図２７は傾斜角γ＝７．５°の導光板を用いたフロントライトの輝度分布を示す図である。なお、図２５〜図２７中の数値は、測定した輝度の最大値を１００とし、規格化した値である。
また、輝度分布の測定際、輝度の測定位置は各導光板で共通とし、導光板を平面視したときに上記基準の大きさ部分を上下方向に３領域及び左右方向に３領域に分割（すなわち、基準の大きさ部分を９領域に分割）し、それぞれの領域の中心点を測定した。その結果を表４乃至表６に示す。また、各フロントライトにおいて測定点▲１▼〜▲９▼の輝度の分布の平均値と、輝度均一性（％）についても調べた。ここでの輝度均一性は輝度の最高値に対する最小値の割合であり、値が大きいほど輝度ムラが小さいことを示すものである。これらの結果を表４乃至表６に合わせて示す。
従って、表４、表５、表６に示す測定点▲５▼が導光板の中心に相当（図２５、図２６、図２７の中心に相当）し、測定点▲４▼は測定点▲５▼から上方向に約１６．６ｍｍ離れた位置であり、測定点▲６▼は、測定点▲５▼から下方向に約１６．６ｍｍ離れた位置である。また、測定点▲２▼は測定点▲５▼から左方向に約３６．７５ｍｍ離れた位置であり、測定点▲８▼は、測定点▲５▼から右方向に約３６．７５ｍｍ離れた位置である。測定点▲１▼は測定点▲２▼から上方向に約１６．６ｍｍ離れた位置であり、測定点▲３▼は、測定点▲２▼から下方向に約１６．６ｍｍ離れた位置である。測定点▲７▼は測定点▲８▼から上方向に約１６．６ｍｍ離れた位置であり、測定点▲９▼は、測定点▲８▼から下方向に約１６．６ｍｍ離れた位置である。
【００９９】
【表４】
2004192827.tif 000006
【０１００】
【表５】
2004192827.tif 000007
【０１０１】
【表６】
2004192827.tif 000008
【０１０２】
図２５と表４に示すように、導光板の幅方向と入光面の長さ方向とがなす傾斜角γを０°とした場合には、測定点▲１▼の輝度が３．９ｃｄ／ｍ２と小さく、輝度均一性も５３％であり、ＬＥＤ側の導光板端部（図２５の左上の領域）に輝度の低い暗部が生じており、導光板面内における出射光量にバラツキがあることがわかる。
また、図２７と表６に示すように、傾斜角γを７．５°とした場合には、測定点▲７▼、▲８▼の輝度が３．０〜３．５ｃｄ／ｍ２と小さく、輝度均一性も３５％であり、ＬＥＤ側と反対側の導光板端部（図２７の右側の領域）に輝度の低い暗部が生じており、導光板面内における出射光量にバラツキが大きいことがわかる。
【０１０３】
これに対して傾斜角γを２°とした場合には、図２６と表５に示すように測定点▲１▼の輝度が４．８ｃｄ／ｍ２と十分明るく、輝度均一性も５８％であり、ＬＥＤ側の導光板端部に輝度の低い暗部が生じておらず、導光板面内における出射光量のバラツキが小さいことが分かる。なお、傾斜角γを１°と５°にした場合にも上記と同様にして導光板の輝度分布を測定したところ、傾斜角γを２°とした場合と同等あるいはそれ以上に測定点▲１▼の輝度が十分明るく、導光板面内における出射光量のバラツキが小さいことがわかった。
従って傾斜角γを１°〜５°とした場合には、従来１灯型の照明装置において出射光量の低下が生じやすかった発光素子側の導光板端部に、多くの光を供給でき、導光板面内における出射光量の均一性を高めるに効果的であることを確認した。
【０１０４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の照明装置においては、上記発光素子が導光板の内部を伝搬する光の伝搬方向から遠くなる方向に導光板の入光面を傾斜させたことにより、従来１灯型の照明装置において出射光量の低下が生じやすかった発光素子側の導光板端部に、より多くの光が供給されるようになるので、導光板面内における出射光量の均一性を高めることができる。
また、本発明に係る液晶表示装置は、本発明の照明装置と、該照明装置により照明される液晶表示ユニットとを備えたことにより、低消費電力であり、高輝度で明るさが均一な優れた表示品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の斜視構成図である。
【図２】図２は、図１に示す液晶表示装置の平面構成図である。
【図３】図３は、図１に示す液晶表示装置の断面構成図である。
【図４】図４は、図２に示す中間導光体を拡大して示す平面構成図である。
【図５】図５は、図１に示すフロントライトの部分断面図である。
【図６】図６は、図２に示す液晶表示ユニットの画素群を拡大して示す平面構成図である。
【図７】図７は、図３に示す反射層の斜視構成図である。
【図８】図８は、図７に示す凹部の断面形状を示す説明図である。
【図９】図９は、図８に示す凹部を備えた反射層の反射特性を示す図である。
【図１０】図１０は、反射層の第１変形例における凹部を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す縦断面Ｘに沿う断面図である。
【図１２】図１２は、図１０，１１に示す凹部を備えた反射層の反射特性を示す図である。
【図１３】図１３は、反射層の第２変形例における凹部を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す縦断面Ｘに沿う断面図である。
【図１５】図１５は、図１３に示す縦断面Ｙに沿う断面図である。
【図１６】図１６は、図１３〜１５に示す凹部を備えた反射層の反射特性を示す図である。
【図１７】図１７は、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットの画素を拡大して示す平面構成図である。
【図１８】図１８は、図１７のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の第２の実施形態のフロントライトの平面構成図である。
【図２０】図２０は、本発明の第３の実施形態のフロントライトの平面構成図である。
【図２１】図２１は、本発明の第４の実施形態のフロントライトの平面構成図である。
【図２２】図２２は、図１に示すフロントライトに備えられる導光板の他の例を示す部分断面図である。
【図２３】図２３は、図１に示すフロントライトの他の例を示す平面構成図である。
【図２４】図２４は、本発明の第５の実施形態のフロントライトの平面構成図である。
【図２５】図２５は傾斜角γ＝０°の導光板を用いたフロントライトの輝度分布を示す図である。
【図２６】図２６は傾斜角γ＝２°の導光板を用いたフロントライトの輝度分布を示す図である。
【図２７】図２７は傾斜角γ＝７．５°の導光板を用いたフロントライトの輝度分布を示す図である。
【図２８】従来の構成の液晶表示装置を説明する図であり、Ａは、従来の構成の液晶表示装置の斜視図であり、Ｂは、Ａに示す液晶表示装置を観察側から見たときの平面図である。
【図２９】本発明に係わるフロントライトの他の実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，４０，５０，７０  フロントライト（照明装置）
２０  液晶表示ユニット（被照明物）
２０ｃ  画素
２０Ｄ  表示領域
１２，４２，５２，７２  導光板
１２ａ，１２Ｂ，４２ａ，４２ｂ，５２ａ，７２ａ  入光面（側端面）
１２ｂ  出射面
１２ｃ  反射面
１３，１３Ｂ，４３，５３  中間導光体
１４，４４，５４，７４  プリズム溝
１５，４５，５５，７５  発光素子
１４ａ  緩斜面部
１４ｂ  急斜面部
１３ａ  プリズム面
１３ｂ  溝
１７  反射膜
２５  反射層
４３ａ、４３ｂ  導光部
５７  反射膜
【図１】
2004192827.tif 000009
【図２】
2004192827.tif 000010
【図３】
2004192827.tif 000011
【図４】
2004192827.tif 000012
【図５】
2004192827.tif 000013
【図６】
2004192827.tif 000014
【図７】
2004192827.tif 000015
【図８】
2004192827.tif 000016
【図９】
2004192827.tif 000017
【図１０】
2004192827.tif 000018
【図１１】
2004192827.tif 000019
【図１２】
2004192827.tif 000020
【図１３】
2004192827.tif 000021
【図１４】
2004192827.tif 000022
【図１５】
2004192827.tif 000023
【図１６】
2004192827.tif 000024
【図１７】
2004192827.tif 000025
【図１８】
2004192827.tif 000026
【図１９】
2004192827.tif 000027
【図２０】
2004192827.tif 000028
【図２１】
2004192827.tif 000029
【図２２】
2004192827.tif 000030
【図２３】
2004192827.tif 000031
【図２４】
2004192827.tif 000032
【図２５】
2004192827.tif 000033
【図２６】
2004192827.tif 000034
【図２７】
2004192827.tif 000035
【図２８】
2004192827.tif 000036
【図２９】
2004192827.tif 000037