(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
該光源からの光が入射する光入射端面と、該光入射端面にほぼ垂直な第１の広面と、該第１の広面に対向する第２の広面とを有し、前記光入射端面から入射した光が、前記第２の広面にて反射されて前記第１の広面から出射されるとともに、反射型表示素子にて反射された光が前記第１の広面から入射される導光体と、
前記導光体の表面反射を防止するために、該導光体の前記第１の広面に貼り合わせられた反射防止フィルムと、
該光源の外周に沿って配置され、前記導光体の前記光入射端面に対向する開口部を有するリフレクタとを備え、
前記導光体の前記第２の広面に凹凸が形成されており、該凹凸部が、前記導光体の内部に入射した光を全反射するように前記第１の広面に平行状態になった伝搬部と、該導光体の内部に入射した光を前記第１の広面に向かって反射させるように前記伝搬部に対して傾斜状態になった反射部とを有し、
前記リフレクタは、前記開口部の両側に、前記導光体の前記第１の広面および前記第２の広面のそれぞれに接して重なる第１の側部および第２の側部を備え、該第１の側部および該第２の側部によって前記導光体に固定されており、
前記リフレクタの開口部の幅ｔと、前記導光体の前記光入射端面の厚さａとが、ｔ＝ａの関係を満たし、
前記リフレクタの前記第２の側部は、該第２の側部での反射光が前記光学フイルム内に入射して該光学フイルムにおける前記開口部に近接した端面において反射されるように、該光学フィルムの該端面よりも前記開口部の遠方側に延出して、前記導光体を介して前記反射防止フィルムと重なっていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記反射防止フィルムが偏光板とλ／４板との組み合わせからなるか、または偏光板とλ／２板とλ／４板との組み合わせからなる請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の照明装置と、
該照明装置の背面側に配置され、該照明装置から出射される光を受けて、画素毎に反射率を制御して前面側に反射させる反射型液晶表示素子とを備えている反射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報表示システムやＯＡ機器等の画像表示に用いられる反射型液晶表示素子と照明装置から構成される反射型液晶表示装置、およびその表示品位を低下させることなく効率良く照明することが可能な照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、外部から照射された光の透過光量を制御することによって文字や画像を表示する透過型液晶表示装置と、反射光量を制御して文字や画像を表示する反射型液晶表示装置とに大別することができる。
【０００３】
このうち、透過型液晶表示素子は、一般に、背面にバックライトと称される照明装置が配置されて使用される。これに対して、反射型液晶表示素子は、周囲光を利用して表示を行うことが可能であるが、表示輝度が周囲環境に依存する度合いが非常に高く、夜間等の暗環境下では表示が充分に認識できないこともある。
【０００４】
そこで、充分な周囲光が得られない場合に備えて、フロントライトと称される照明装置を用いて反射型液晶表示素子の前面側から光を照射することが従来から提案されている。
【０００５】
図１０に従来の反射型液晶表示装置の一例を示す。
【０００６】
この反射型液晶表示装置において、反射型液晶表示素子９０は一対のガラス基板９１ａ、９１ｂの間に液晶層９２が挟持され、液晶層９２の背面側に反射電極９３が設けられている。その反射型液晶表示素子９０の前面側には偏光板９４とλ／４板９５とが配置され、偏光板９４の透過軸（又は吸収軸）とλ／４板９５の遅相軸（又は進相軸）とが４５゜の角度をなすように配置されている。
【０００７】
照明光のうち、偏光板９４を透過した直線偏光はλ／４板９５で円偏光に変換されて反射型液晶表示素子９０の液晶層９２に入射する。そして、反射型液晶表示素子９０の液晶層９２が円偏光を変調しない場合には、反射電極９３で反射される際に円偏光の回転方向が逆転するので、再びλ／４板９５を透過した後は偏光板９４の透過軸と直交する直線偏光になって偏光板９４で吸収される。これにより黒色が表示される。
【０００８】
一方、反射型液晶表示素子９０の液晶層９２が、入射した円偏光をその偏光状態を保存したまま反射されるように変調する場合には、再びλ／４板９５を透過した後は偏光板９４の透過軸と一致する直線偏光になって偏光板９４を透過する。これにより白色が表示される。
【０００９】
このときの偏光板の透過軸やλ／４板の遅相軸の方向は、液晶材料や配向の方向、視野角の特性等を考慮して決定される。さらに、λ／４板の光の波長に対する位相遅れの公差を補償するために、偏光板とλ／４板との間にλ／２板を配置することもある。
【００１０】
このように、反射型液晶表示装置においては、液晶層による光の変調を画素毎に制御することにより文字や画像が表示される。さらに、各画素に配置された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色のカラーフィルタ層を透過させて着色光を得ることによりカラー表示を行うことができる。このＲ、Ｇ、Ｂの配列パターンは種々あるが、代表的なものとしては図１１（ａ）に示すようなデルタ配列や図１１（ｂ）に示すようなストライプ配列等が挙げられ、画素が垂直方向及び水平方向に繰り返されて構成される。
【００１１】
画素数や画素サイズについても様々であり、例えば、デルタ配列の反射型液晶表示素子の場合には、２．０型では水平画素数×垂直画素数が２８０×２２０、画素サイズが水平方向１４５．５μｍ、垂直方向１３８．５μｍであり、２．５型では水平画素数×垂直画素数が２８０×２２０、画素サイズが水平方向１７９．５μｍ、垂直方向１６８．５μｍという仕様が採用されている。また、ストライプ配列では、例えば３．８型ＱＶＧＡの反射型液晶表示素子では、水平画素数×垂直画素数が９６０×２４０、画素サイズは水平方向が８１μｍ、垂直方向が２３４．５μｍという仕様が採用されている。
【００１２】
ところで、上述のフロントライトは従来から提案されており、例えば”月刊  ＦＰＤ  ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ  １９９８年９月号”のｐ．２３には図１２に示すようなフロントライトが開示されている。
【００１３】
このフロントライト１０は、光源１１、リフレクタ１２、導光体１３および導光体１３に貼り合わせられた偏光選択透過フィルム１４で構成され、反射型液晶表示素子２０の前面に配置されている。
【００１４】
上記導光体１３は、光源１１からの光が入射する入射面１３ａと照明光を出射する出射面１３ｂと出射面１３ｂに対向する対向面１３ｃを有している。対向面１３ｃには、出射面１３ｂと略平行な伝搬部１３ｅと傾斜した反射部１３ｆを有する凹凸１３ｄが形成されている。
【００１５】
従って、光源１１から入射面１３ａを介して導光体１３内部に入射した光は、出射面１３ｂに貼り合わせられた偏光選択透過フィルム１４の表面や凹凸１３ｄにおける伝搬部１３ｅで全反射を繰り返しながら導光体１３の内部を伝搬し、反射部１３ｆに到達すると出射面１３ｂに向かって反射されて照明光が出射する。
【００１６】
上記リフレクタ１２は、光源１１の外周に沿って配置されて導光体１３の入射面１３ａ近傍に固定され、入射面１３ａに対して開口部が設けられている。従って、光源１１からの光はリフレクタ１２によって反射し、効率良く導光体１３の入射面１３ａに導かれる。
【００１７】
上記偏光選択透過フィルム１４は、偏光板１４ａ及びλ／４板１４ｂで構成され、偏光板１４ａの透過軸（又は吸収軸）とλ／４板１４ｂの遅相軸（又は進相軸）とが４５゜の角度をなすように配置されている。この偏光選択透過フィルム１４は、入射角０゜付近で入射して偏光選択透過フィルム１４を透過した後に反射され、再び偏光選択透過フィルム１４に入射した光を吸収する。従って、フロントライト１０の照明光や周囲光が偏光選択透過フィルム１４の表面や反射型液晶表示素子２０の表面において反射されても偏光選択透過フィルム１４で吸収されるので、表面反射によるコントラスト低下を防いで表示品位に優れた反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００１８】
同様に、導光体１３の出射面１３ｂに偏光選択透過フィルム１４を設ける代わりに反射防止処理を施しても、出射面１３ｂでの表面反射を低減させることができ、コントラストの高い反射型液晶表示装置を実現することができる。ここで、反射防止処理は透明フィルム上に反射防止膜を設けた反射防止フィルムを導光体１３の出射面１３ｂに貼り合わせることにより簡単に行うことができる。さらに、この場合には、反射型液晶表示素子の表面にも反射防止処理を施すことが望ましい。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したフロントライト１０は、以下のような課題を有していた。
【００２０】
上述のように、導光体１３は、内部を伝搬した光が対向面１３ｃに形成された凹凸１３ｄの反射部１３ｆに到達し、出射面１３ｂに向かって反射することにより照明光を出射する。
【００２１】
従って、出射面１３ｂの全域から均一に照明光を出射させるためには、全ての反射部１３ｆに一様に光が到達する必要がある。換言すれば、リフレクタ１２の開口部の全域から導光体１３の入射面１３ａを介して内部に一様に光が入射する必要がある。
【００２２】
この理由について、図１３および図１４を参照しながら説明する。
【００２３】
図１３に示すように、入射面１３ａから導光体１３の内部に入射角φで入射する光に着目すると、この光が入射面１３ａの全域から入射した場合には、全反射を繰り返しながら導光体１３の内部を伝搬して凹凸１３ｄの反射部１３ｆに一様に到達し、反射されて出射面１３ｂから出射角ψで出射する。従って、出射角がψの照明光は出射面１３ｂの全域から均一に照明される。
【００２４】
しかし、入射面１３ａの一部から入射角φで入射する光が存在しない場合には、この部分が対向面１３ｃに投影されて反射部１３ｆに光が到達しない部分ができるため、出射光がψの照明光が生じないことになる。従って、均一な照明光を得ることができない。
【００２５】
上記従来のフロントライト１０は、リフレクタ１２の開口部を導光体１３の入射面１３ａ近傍に固定しているため、光源１１からの光はリフレクタ１２に反射されて効率良く均一に入射面１３ａに入射する。
【００２６】
ところが、図１４に示すように、導光体１３の出射面１３ｂに偏光選択透過フィルム１４が貼り合わせられていると、この部分に対応する端面からは光が入射せず、この部分が対向面１３ｃに投影される。従って、照明光の到達しない領域が発生し、偏光選択透過フィルム１４によって均一な照明が妨げられる。このことは、導光体の表面反射を防止する反射防止フィルムを設けた場合にも同様である。
【００２７】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、光学フィルムを貼り合わせた導光体を備え、ムラの無い均一な照明光を出射させることができる照明装置およびそれを用いた良好な表示品位の反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明の照明装置は、光源と、該光源からの光を端面から入射して該端面にほぼ垂直な第１の広面から出射させる導光体と、該導光体の第１の広面およびそれに対向する対向面のうちの少なくとも一方に貼り合わせられた光学フィルムと、該光源の外周に沿って配置され、該導光体の光入射端面に対して開口部を有するリフレクタとを備え、該リフレクタの開口部の幅ｔと、該導光体の光入射端面の厚さａと、該光学フィルムの厚さｂとがｔ≧ａ＋ｂの関係を満たし、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
本発明の照明装置は、光源と、該光源からの光を端面から入射して該端面にほぼ垂直な第１の広面から出射させる導光体と、該導光体の第１の広面およびそれに対向する第２の広面のうちの少なくとも一方に貼り合わせられた光学フィルムと、該光源の外周に沿って配置され、該導光体の光入射端面に対して開口部を有するリフレクタとを備え、該リフレクタの開口部が、該光学フィルムと重なるように固定されており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３０】
前記光学フィルムが導光体の表面反射を防止する反射防止フィルムであってもよく、偏光板とλ／４板との組み合わせからなるか、または偏光板とλ／２板とλ／４板との組み合わせからなっていてもよい。
【００３１】
前記導光体の第２の広面に、前記光源から入射端面を介して導光体内部に入射した光を伝搬する伝搬部と、光を第１の広面に向けて反射する反射部とから構成される凹凸を備え、前記光学フィルムが該第１の広面に貼り合わせられているのが好ましい。
【００３２】
本発明の反射型液晶表示装置は、本発明の照明装置と、該照明装置の背面側に配置され、該照明装置から出射される光を受けて、画素毎に反射率を制御して前面側に反射させる反射型液晶表示素子とを備えており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３３】
以下、本発明の作用について説明する。
【００３４】
本発明にあっては、リフレクタの開口部幅ｔと、導光体の光入射端面の厚さａと光学フィルムの厚さｂとがｔ≧ａ＋ｂの関係を満たすので、後述する実施形態１に示すように、リフレクタの開口部から一様に出射された光が導光体の端面および光学フィルムの端面に入射し、導光体の出射面から均一な照明光が出射される。
【００３５】
また、他の本発明にあっては、リフレクタの開口部が光学フィルムと重なるように固定されているので、導光体の出射面から均一な照明光が出射される。
【００３６】
導光体に貼り合わせる光学フィルムとして、反射防止フィルムを用いれば、導光体の表面反射を低減することが可能である。または、偏光板とλ／４板とを組み合わせた偏光選択透過フィルムや、偏光板とλ／２板とλ／４板とを組み合わせた偏光選択透過フィルムによれば、表面反射を吸収して低減することが可能である。
【００３７】
ところで、現状のフロントライトには、導光体の出射面に凹凸が形成されたものと、対向面に凹凸が形成されたものとがあり、光学フィルムは凹凸が形成されていない面（導光体の光出射面と対向面のいずれか一方または両方）に貼り合わせることができる。しかし、導光体の対向面に凹凸が形成され、光出射側に光学フィルムが貼り合わされたものの方が、フロントライトの性能としては高い性能が得られる。
【００３８】
上記導光体の光出射面（第１の広面）に対向する対向面（第２の広面）に、光源から入射端面を介して導光体内部に入射した光を伝搬する伝搬部と、光を出射面に向けて反射する反射部とから構成される凹凸を設けることにより、光源からの光を効率良く利用することが可能である。
【００３９】
本発明の反射型液晶表示装置にあっては、本発明の照明装置を反射型液晶表示装置の前面側に配置することにより、外部から充分な照明光を得ることができない環境においても、照明装置からの明るく均一な照明光を受けて良好な表示品位の画像を実現することが可能である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の反射型液晶表示装置の構成を示す図である。
【００４２】
この反射型液晶表示装置において、照明装置１１０は、光源１１１、リフレクタ１１２、導光体１１３および導光体１１３に貼り合わせられた偏光選択透過フィルム１１４から構成されている。また、反射型液晶表示素子１２０は、一対のガラス基板１２１ａ、１２１ｂと、両基板の間に挟持された液晶層１２２と、液晶層１２２の背面側に配置された反射電極１２３から構成されている。
【００４３】
本実施形態では、光源１１１として蛍光管を用いた。また、リフレクタ１１２としては住友３Ｍ（株）製の拡散反射シートＮｏ．４５９６を用いた。
【００４４】
導光体１１３としては、屈折率が１．４９のポリメチルメタクリレートを射出成型して作製したものを用いた。この導光体１１３は、光源１１１からの光が入射する入射面１１３ａと、入射面１１３ａにほぼ直交し、照明光を出射する出射面３ｂと、光出射面１１３ｂに対向する対向面１１３ｃを有しており、対向面１１３ｃには伝搬部１１３ｅと反射部１１３ｆを有する周期的な凹凸３ｄが形成されている。
【００４５】
偏光選択透過フィルム１１４は、偏光板１１４ａ、λ／２板１１４ｂ及びλ／４板１１４ｃからなり、粘着層（図示せず）を介してこの順に一体化されて導光体１１３の光出射面１１３ｂに貼り合わせられている。
【００４６】
偏光選択透過フィルム１１４に入射した光は偏光板１１４ａによって直線偏光のみが選択され、λ／２板１１４ｂによってλ／４板１１４ｃの遅相軸と４５゜の角度をなす直線偏光に旋光され、λ／４板１１４ｃによって円偏光に変換される。
【００４７】
さらに、偏光選択透過フィルム１１４は、その表面と反射型液晶表示素子１２０の表面における表面反射を吸収する機能も有し、表面反射による表示装置のコントラスト低下を防いで表示品位の良好な画像を実現する。
【００４８】
反射型液晶表示素子１２０は、偏光選択透過フィルム１１４を通過した円偏光を、画素毎に液晶層１２２で変調すると共に反射電極１２３で反射させて、再び偏光選択透過フィルム１１４を通過する光の光量を制御することにより画像を表示する。本実施形態では、反射型液晶表示素子１２０として３．８型のＱＶＧＡ、ストライプ配列で画素数が９６０×２４０、画素サイズが８１μｍ×２３４．５μｍのものを使用した。
【００４９】
図２は、本実施形態の照明装置について、特に、光源と導光体の入射面近傍およびリフレクタの関係を示す図である。
【００５０】
リフレクタ１１２は、光源１１１の外周に沿うように配置され、導光体１１３の入射面１１３ａに面した開口部が設けられている。従って、光源１１１からの光は直接、またはリフレクタ１１２で反射されてリフレクタ１１２の開口部から一様に出射する。
【００５１】
一方、導光体１１３は、その出射面１１３ｂに偏光選択透過フィルム１１４が貼り合わせられているため、均一な照明光を出射するためには導光体１１３の入射面１１３ａおよび偏光選択透過フィルム１１４の端面に一様に光を入射する必要がある。
【００５２】
従って、リフレクタ１１２の開口部の幅ｔと、導光体１１３の入射面１１３ａの厚さａと、偏光選択透過フィルム１１４の厚さｂとがｔ≧ａ＋ｂの関係を満たすことによって、リフレクタ１１２の開口部から一様に出射された光が導光体１１３の入射面１１３ａおよび偏光選択透過フィルム１１４の端面に入射し、導光体１１３の出射面１１３ｂから均一な照明光が出射される。なお、ｔがａ＋ｂよりも大きくなるに従って、リフレクタの開口部からの光のうち、導光体の入射面と偏光選択等価フィルムの端面に入射しない光が多くなるため、ｔ＝ａ＋ｂであるのが最適である。
【００５３】
本実施形態では、リフレクタ１１２の開口部の幅ｔが、導光体１１３の入射面１１３ａの厚さａと偏光選択透過フィルム１１４の厚さｂとの和（ａ＋ｂ）に等しくなるように設定した。
【００５４】
さらに、リフレクタ１１２の開口部と導光体１１３に貼り合わせられた偏光選択透過フィルム１１４の重なりを変化させて、照明装置から出射する照明光の均一性を観察した結果を下記表１に示す。
【００５５】
【表１】
0003894466.tif 000002
【００５６】
この表１において、図３（ａ）に示すようにリフレクタの開口部と偏光選択透過フィルムとが離れている場合には重なりを（−）で示し、図３（ｂ）に示すように重なっている場合には重なりを（＋）で示している。また、○は照明光にムラが観察されずに均一であることを示し、△は照明光にわずかにムラが観察されることを示し、×は照明光にムラが観察されることを示す。
【００５７】
この表１から、リフレクタ１１２の開口部と偏光選択透過フィルム１１４の重なりが−１ｍｍ以下、すなわち１ｍｍ以上離れている場合には照明装置１１０の照明光にムラが観察される。ここで、照明光のムラとは照明光が出射される領域と出射されない領域とが存在することを示し、偏光選択透過フィルム１１４の端面に光が入射していない影響が観察されている。しかし、リフレクタ１１２の開口部と偏光選択透過フィルム１１４の重なりが０ｍｍ以上である場合には、照明装置１１０の照明光にムラは観察されない。従って、リフレクタ１１２の開口部が偏光選択透過フィルム１１４と重なるように固定することによって、リフレクタ１１２の開口部から導光体１１３の入射面１１３ａと同様に偏光選択透過フィルム１１４の端面にも効率良く光が入射し、導光体１１３の出射面１１３ｂから均一な照明光が出射されることがわかる。なお、重なり幅が大きくなると、装置が大きくなるため、重なり幅の上限については装置の設計や生産上の観点から決定される。
【００５８】
本実施形態では、リフレクタ１１２の開口部を偏光選択透過フィルム１１４と１ｍｍ重なるように固定した。従って、導光体１１３の入射面１１３ａと偏光選択透過フィルム１１４の端面に一様に効率良く光が入射し、均一な照明光が出射される照明装置１１０を実現することができた。
【００５９】
このように構成された照明装置１１０を反射型液晶表示素子１２０の前面に配置することにより、反射型液晶表示素子１２０が外部から充分な照明光を受けることができない環境においても、照明装置１１０の明るく均一な照明光を受けて良好な表示品位の画像を提供することができる。従って、周囲環境に依存せず、常に表示品位に優れた表示装置を実現することができる。
【００６０】
なお、導光体１１３については、光源１１１からの光を受けて照明光を出射できるものであればいずれも用いることができるが、本実施形態のように、光出射面１１３ｂに対向する対向面１１３ｃに、光源１１１から入射面１１３ａを介して導光体１１３内部に入射した光を伝搬する伝搬部１１３ｅと、光を出射面１１３ｂに向けて反射する反射部１１３ｆとから構成される凹凸１１３ｄを設けることにより、光源１１１からの光を効率良く利用して出射面１１３ｂから照明光を出射することができる。
【００６１】
ところで、このように導光体１１３に周期的な凹凸１１３ｄが形成されている場合には、この照明装置を反射型液晶表示素子の前面に配置するとモアレ縞と称される明暗縞が発生して表示品位を著しく低下させることがある。しかし、この導光体に形成された周期的な凹凸の筋の方向と、反射型液晶表示素子の画素パターンの間に角度を与えることによってモアレ縞の周期が短くなり、やがて認識されなくなるという現象が生じる。
【００６２】
図４（ａ）に、画素パターンがデルタ配列の場合について、上記モアレ縞が認識されない角度範囲を示す。ここでは、２．０型と２．５型のデルタ配列の反射型液晶表示素子の前面に照明装置を配置した場合について、その導光体の周期的凹凸の筋の方向と反射型液晶表示素子の画素パターンの繰り返しの水平方向との間に角度を与えてモアレ縞を観察した結果を、２．０型の場合を実線で示し、２．５型の場合を点線で示す。
【００６３】
この図４（ａ）から、凹凸の周期によっては角度範囲にばらつきが見られるものの、ほぼ１０゜以上２５゜以下、又は５５゜以上８０゜以下でモアレ縞が観察されないことがわかる。
【００６４】
同様に、図４（ｂ）に、画素パターンがストライプ配列の場合について、上記モアレ縞が認識されない角度範囲を示す。ここでは、３．８型ＱＶＧＡのストライプ配列の反射型液晶表示素子の前面に照明装置を配置した場合について、その導光体の周期的凹凸の筋の方向と反射型液晶表示素子の画素パターンの繰り返しの水平方向との間に角度を与えてモアレ縞を観察した結果を示す。
【００６５】
この図４（ｂ）から、凹凸の周期によっては角度範囲にばらつきが見られるものの、ほぼ１５゜以上７５゜以下でモアレ縞が観察されないことがわかる。
【００６６】
従って、本発明の照明装置においては、反射型液晶表示素子の画素パターンと所定の角度をなすように導光体の周期的凹凸を配置することにより、モアレ縞の発生を防いで表示品位の良好な反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００６７】
本実施形態では、反射型液晶表示素子１２０が３．８型のストライプ配列であるので、凹凸１１３ｄの周期Ｐを３９０μｍとし、図５に示すように、反射型液晶表示素子１２０の画素パターンの水平方向と２３゜の角度をなすように形成した。従って、周期的な凹凸１１３ｄと反射型液晶表示素子１２０の画素パターンとの干渉によるモアレ縞の周期が短くなって観察者に認識されず、反射型液晶表示素子１２０の表示品位を損なうことはなかった。
【００６８】
さらに、導光体に形成された凹凸の伝搬部の長さ（Ｐ１）に対する反射部の長さ（Ｐ２）の割合（Ｐ２／Ｐ１）が大きすぎると、反射部を通過して観察者に到達する光によって二重像が観察されることがある。
【００６９】
下記表２に、凹凸の伝搬部と反射部の比率（Ｐ２／Ｐ１）と二重像との関係を調べた結果を示す。
【００７０】
【表２】
0003894466.tif 000003
【００７１】
この表２中、○は二重像が観察されず、良好な表示品位が得られていることを示す。△は二重像がやや発生するものの、画像の認識には支障の無いことを示す。×は二重像が顕著であり、表示品位に悪影響を及ぼしていることを示す。
【００７２】
この表２から、凹凸の伝搬部の長さ（Ｐ１）に対する反射部の長さ（Ｐ２）の割合（Ｐ２／Ｐ１）が０．２以下であれば二重像に対して効果があり、さらに、０．０５以下であれば良好な表示品位を得ることができることがわかる。
【００７３】
これは、凹凸の伝搬部の長さを０より大きく、かつ、０．２以下にすることにより、観察者が反射型液晶表示素子の表示を主として凹凸の伝搬部を通して見ることになるので、反射部を通過して観察者に到達する光によって生じる二重像を抑制することができるためと考えられる。
【００７４】
本実施形態では、図５に示すように、周期的な凹凸１１３ｄの周期Ｐ３９０μｍのうち、伝搬部１１３ｅの長さＰ１を平均３８０μｍ、反射部１１３ｆの長さＰ２を平均１０μｍ、伝搬部１１３ｅと反射部１１３ｆとで構成される凹凸の高さｈを１０μｍとした。また、反射部１１３ｆの長さＰ２は、導光体１１３の出射面１１３ｂ内で均一な照明光が出射されるように、入射面１１３ａに近いほど１０μｍより短く、遠いほど１０μｍより長く設定した。従って、伝搬部１１３ｅに対する反射部１１３ｆの比率（Ｐ２／Ｐ１）は０．０５以下であり、観察者は反射型液晶表示素子１２０の表示を主として伝搬部１１３ｅを通して見ることになるので、反射部１１３ｆを通過して観察者に到達する光によって生じる二重像を防止して、良好な表示品位を得ることができた。
【００７５】
なお、本実施形態では光源として蛍光管を用いたが、他にもＥＬやＬＥＤ、ＬＥＤと棒状導光体との組み合わせ等、導光体の入射面に均一に光を照射する光源であれば、いずれも用いることができる。
【００７６】
導光体の材質としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂に代表される透明樹脂等を適宜用いることができる。
【００７７】
本実施形態においては、光学フィルムとして偏光板とλ／２板とλ／４板とを組み合わせた偏光選択透過フィルムを用いたが、偏光板とλ／４板とを組み合わせた偏光選択透過フィルムを用いても、表面反射を吸収して低減する効果を有する。さらに、光学フィルムとして反射防止フィルムを用いて導光体の表面反射を低減させてもよい。この反射防止フィルムは、例えば反射防止膜が形成された透明フィルムであり、反射防止膜は、例えば蒸着やスパッタリング等の方法により形成した膜厚が約０．１μｍのＭｇＦ2やＳｉＯ2等からなる多層膜であって、薄膜の干渉作用によって反射エネルギーを低下させるものである。
【００７８】
さらに、反射型液晶表示素子は、偏光選択透過フィルムを透過した円偏光を利用して画像を表示する方式の他にも様々な実施形態の表示素子を用いることができる。
【００７９】
（実施形態２）
図６は、実施形態２の反射型液晶表示装置の構成を示す図である。
【００８０】
この反射型液晶表示装置において、照明装置２１０は、光源２１１、リフレクタ２１２、導光体２１３および導光体２１３に貼り合わせられた偏光選択透過フィルム１１４から構成されている。また、反射型液晶表示素子２２０は、一対のガラス基板２２１ａ、２２１ｂと、両基板の間に挟持された液晶層２２２と、液晶層２２２の背面側に配置された反射電極２２３から構成されている。
【００８１】
本実施形態では、光源２１１、リフレクタ２１２、導光体２１３、偏光選択透過フィルム２１４および反射型液晶表示素子２２０として、実施形態１と同様のものを用いた。
【００８２】
図７は、本実施形態の照明装置について、特に、光源と導光体の入射面近傍およびリフレクタの関係を示す図である。
【００８３】
リフレクタ２１２は、光源２１１の外周に沿うように配置され、導光体２１３の入射面２１３ａに面した開口部が設けられている。従って、光源２１１からの光は直接、またはリフレクタ２１２で反射されてリフレクタ２１２の開口部から一様に出射する。
【００８４】
本実施形態では、リフレクタ２１２の開口部の幅ｔが導光体２１３の入射面２１３ａの厚さａと等しくなるように設定した。
【００８５】
このように、リフレクタ２１２の開口部の幅ｔが導光体２１３の入射面２１３ａの厚さａおよび光学フィルム２１４の厚さｂの和よりも小さい場合、すなわち、ｔ＜ａ＋ｂの場合であっても、リフレクタ２１２の開口部を導光体２１３に貼り合わせられた光学フィルム２１４と重なるように固定することによって、導光体２１３の出射面２１３ｂから均一な照明光を出射することができる。
【００８６】
ここで、リフレクタ２１２の開口部と導光体２１３に貼り合わせられた偏光選択透過フィルム２１４の重なりを変化させて、照明装置から出射する照明光の均一性を観察した結果を下記表３に示す。ここでは、図８に示すように、リフレクタ２１２の開口部を導光体２１３の対向面２１３ｃ側で偏光選択透過フィルム２１４と重なるように配置した。
【００８７】
【表３】
0003894466.tif 000004
【００８８】
この表３において、○は照明光にムラが観察されずに均一であることを示し、×は照明光にムラが観察されることを示す。
【００８９】
この表３から、リフレクタ２１２の開口部と偏光選択透過フィルム２１４の重なりが１ｍｍ以下では照明装置２１０の照明光にムラが観察される。しかし、リフレクタ２１２の開口部と偏光選択透過フィルム２１４の重なりが２ｍｍ以上である場合には、照明装置２１０の照明光にムラは観察されない。なお、重なり幅が大きくなると、装置が大きくなるため、重なり幅の上限については装置の設計や生産上の観点から決定される。
【００９０】
この結果について、図９を参照しながら説明する。
【００９１】
上述のように、リフレクタ２１２の開口部の幅ｔを導光体２１３の入射面２１３ａの厚さａと等しくした場合、入射面２１３ａと偏光選択透過フィルム２１４の端面の全域に光が入射されることはなく、照明装置２１０からの照明光にはムラが生じる。しかし、導光体２１３の対向面２１３ｃ側のリフレクタ２１２の開口部を偏光選択透過フィルム２１４と重なるように固定することによって、リフレクタ２１２で散乱反射された光が偏光選択透過フィルム２１４の端面に到達し、あたかも偏光選択透過フィルム２１４の端面に光が入射したような状態が得られる。従って、導光体２１３の入射面２１３ａと同様に、偏光選択透過フィルム２１４の端面からも光が進行して照明装置２１０から均一な照明光が出射する。
【００９２】
本実施形態では、リフレクタ２１２の開口部を、導光体２１３の対向面２１３ｃ側の部分が偏光選択透過フィルム１１４と３ｍｍ重なるように固定した。従って、導光体２１３の入射面１１３ａおよび偏光選択透過フィルム１１４の端面から一様に効率良く一様に光が導光体内に進行し、均一な照明光が出射される照明装置２１０を実現することができた。
【００９３】
このように構成された照明装置２１０を反射型液晶表示素子２２０の前面に配置することにより、反射型液晶表示素子２２０が外部から充分な照明光を受けることができない環境においても、照明装置２１０の明るく均一な照明光を受けて良好な表示品位の画像を提供することができる。従って、周囲環境に依存せず、常に表示品位に優れた表示装置を実現することができる。
【００９４】
なお、実施形態２では、開口部の対向面側の部分を光学フィルムと重ならせたが、開口部の出射面側を光学フィルムと重ならせてもよい。但し、実施形態１および実施形態２のいずれにおいても、リフレクタの開口部の幅ｔと、導光体の光入射端面の厚さａと、光学フィルムの厚さｂとがｔ≧ａ＋ｂの関係を満たした上で、リフレクタの開口部の出射面側と光学フィルムを重ねることが装置の設計および生産の点で望ましい。また、実施形態１および実施形態２のいずれにおいても、光学フィルムを導光体の出射面側に貼り合わせているので、リフレクタの開口部の出射面側で光学フィルムと重ねる方が、重なりの幅を小さくすることができるので好ましい。リフレクタの開口部の対向面側で、導光体の出射面側に貼り合わせられた光学フィルムと重ねる場合には、重なりの幅をそれよりも多く取る必要がある。
【００９５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、導光体が光源からの光を受けて面状の照明光を出射する照明装置において、導光体に光学フィルムが貼り合わせられている場合でも、導光体の入射面と同様に光学フィルムの端面にも光源からの光が入射するように工夫されているので、均一な照明光を出射する照明装置を実現することができる。
【００９６】
具体的には、光源の外周に沿って配置されたリフレクタの開口部幅ｔを導光体の光入射端面の厚さａおよび光学フィルムの厚さｂを合わせたもの以上にすることにより、リフレクタの開口部から一様に出射された光が導光体の端面および光学フィルムの端面の両方に一様に入射し、導光体の出射面から均一な照明光を出射することができる。
【００９７】
また、他の本発明によれば、リフレクタの開口部を導光体に貼り合わせられた光学フィルムと重なるように固定することによっても、導光体の出射面から均一な照明光を出射することができる。
【００９８】
従って、本発明の照明装置を反射型液晶表示装置の前面側に配置することにより、外部から充分な照明光を得ることができない環境においても、照明装置からの明るく均一な照明光を受けて良好な表示品位の画像を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の反射型液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態１の照明装置の一部を示す断面図である。
【図３】実施形態１の照明装置について、リフレクタの開口部と光学フィルムとの重なりを説明するための断面図である。
【図４】導光体の周期的な凹凸と反射型液晶表示素子の画素パターンとのなす角度について、モアレ縞が観察されない範囲を示すグラフである。
【図５】実施形態１の照明装置について、導光体に形成された凹凸を説明するための斜視図である。
【図６】実施形態２の反射型液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図７】実施形態２の照明装置の一部を示す断面図である。
【図８】実施形態２の照明装置について、リフレクタの開口部と光学フィルムとの重なりを説明するための断面図である。
【図９】実施形態２の照明装置について、光の進行状態を説明するための断面図である。
【図１０】反射型液晶表示装置における基本的な光の偏光状態の変化を説明するための斜視図である。
【図１１】画素配列の代表的な例を示す平面図である。
【図１２】従来の反射型液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図１３】照明装置において、均一な照明光が出射されない理由を説明するための断面図である。
【図１４】従来の照明装置において、均一な照明光が出射されない理由を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１１０、２１０  照明装置
１１１、２１１  光源
１１２、２１２  リフレクタ
１１３、２１３  導光体
１１３ａ、２１３ａ  入射面
１１３ｂ、２１３ｂ  出射面
１１３ｃ、２１３ｃ  対向面
１１３ｄ、２１３ｄ  凹凸
１１３ｅ、２１３ｅ  伝搬部
１１３ｆ、２１３ｆ  凹凸
１１４、２１４  偏光選択透過フィルム
１１４ａ、２１４ａ  偏光板
１１４ｂ、２１４ｂ  λ／２板
１１４ｃ、２１４ｃ  λ／４板
１２０、２２０  反射型液晶表示素子
１２１ａ、１２１ｂ、２２１ａ、２２１ｂ  ガラス板
１２２、２２２  液晶層
１２３、２２３  反射電極
【図１】
0003894466.tif 000005
【図２】
0003894466.tif 000006
【図３】
0003894466.tif 000007
【図４】
0003894466.tif 000008
【図５】
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【図６】
0003894466.tif 000010
【図７】
0003894466.tif 000011
【図８】
0003894466.tif 000012
【図９】
0003894466.tif 000013
【図１０】
0003894466.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
0003894466.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
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