(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、該導光板の一側端面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の端面部に配設された発光素子とを備え、
前記発光素子の光を、前記中間導光体を介して前記導光板の側端面から導光板内部に導入し、前記導光板内部を伝搬する光を前記導光板の出射面から出射させて前記導光板の背面側に配置された被照明物を照明する照明装置であって、
前記導光板の出射面と対向する面が、前記導光板の内部を伝搬する光を反射させる反射面とされており、該反射面の全面に断面視くさび状の複数のプリズム溝が互いに平行に形成されており、前記プリズム溝の延在方向が、前記中間導光体が配設された導光板側端面と交差する向きとされ、
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、
前記導光板が、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、前記導光板の発光素子側への延長幅がΔＷとされており、前記延長幅ΔＷと、前記プリズム溝の傾斜角αと、前記中間導光体の延在方向と直交する方向の導光板長さＬとが、ΔＷ≧Ｌ×ｔａｎαなる関係を満たしており、
前記反射面の全面に前記プリズム溝が形成されることで、前記導光板の延長形成されている部分にも前記プリズム溝が形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記プリズム溝の延在方向と、前記中間導光体が配設された導光板側端面との成す角度である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１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記プリズム溝の傾斜角αが、６．５°以上１３°以下の範囲とされたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記プリズム溝が、前記反射面に対して傾斜して形成された一対の斜面部からなり、前記一対の斜面部のうち一方が、前記中間導光体側に形成されて他方の斜面部より急な傾斜角度に形成された急斜面部とされ、他方の斜面部が、前記急斜面部より緩やかな傾斜角度に傾斜された緩斜面部とされており、
前記緩斜面部の傾斜角度θ１が、１．０°以上１０°以下とされ、前記急斜面部の傾斜角度θ２が、４２°以上４４°以下とされたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記中間導光体の外側面が、断面くさび状の溝が複数形成されたプリズム面とされており、前記プリズム面の表面に、反射膜が形成され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６】
前記中間導光体と、前記発光素子と、前記導光板の中間導光体側とを覆うように遮光体が被着され、前記遮光体の内面側に反射膜が形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置と、該照明装置の導光板出射面側に配設された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８】
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＜（３／４）Ｐ０の範囲とされたことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記プリズム溝の延在方向と、前記中間導光体延在方向に沿う液晶表示装置の画素の配列方向との成す角度βが、０°を越えて１０°以下の範囲とされたことを特徴とする請求項７又は８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記プリズム溝の延在方向と、前記中間導光体延在方向に沿う液晶表示装置の画素の配列方向との成す角度βが、６．５°以上８．５°以下の範囲とされたことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
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順に積層形成されており、
前記反射層が、１５°以上の反射角度範囲において、反射輝度がほぼ一定となる領域を含む反射特性を備えたことを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
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１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
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１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
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７から１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
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７から１３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２１Ａ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２１Ｂは、図２１Ａに示す液晶表示装置の断面構成図である。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。液晶表示装置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】
【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２１Ａ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。
【０００５】
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２１Ａに示すフロントライト１１０において、発光素子１１５が片側に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の前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２１Ｂ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。
【０００６】
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。
本発明に係る照明装置は、導光板と、該導光板の一側端面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の端面部に配設された発光素子とを備え、前記発光素子の光を、前記中間導光体を介して前記導光板の側端面から導光板内部に導入し、前記導光板内部を伝搬する光を前記導光板の出射面から出射させて前記導光板の背面側に配置された被照明物を照明する照明装置であって、前記導光板の出射面と対向する面が、前記導光板の内部を伝搬する光を反射させる反射面とされており、該反射面の全面に断面視くさび状の複数のプリズム溝が互いに平行に形成されており、前記プリズム溝の延在方向が、前記中間導光体が配設された導光板側端面と交差する向きとされ、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、前記導光板が、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、前記導光板の発光素子側への延長幅がΔＷとされており、前記延長幅ΔＷと、前記プリズム溝の傾斜角αと、前記中間導光体の延在方向と直交する方向の導光板長さＬとが、ΔＷ≧Ｌ×ｔａｎαなる関係を満たしており、前記反射面の全面に前記プリズム溝が形成されることで、前記導光板の延長形成されている部分にも前記プリズム溝が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明に係る照明装置は、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、前記出射光量が低下する部分を除外し、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、実質的には前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。
【００１１】
また、プリズム溝の延在方向が、中間導光体が配設された導光板側端面と交差する向きとされたことで、前記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前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、前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。
更に、ΔＷ≧Ｌ×ｔａｎαなる関係を満たすことで、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。
【００１２】
次に、本発明に係る照明装置においては、前記プリズム溝の延在方向と、前記中間導光体が配設された導光板側端面との成す角度であるプリズム溝の傾斜角αが、０°を越えて１５°以下の範囲とされることが好ましく、前記プリズム溝の傾斜角αが、６．５°以上１３°以下の範囲とされることがより好ましい。
【００１３】
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、中間導光体が配設された導光板側端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が、前記導光板側端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１０°を越える場合には、上記効果を得ることができない。また、前記プリズム溝の傾斜角αを６．５°以上８．５°以下とすることで、より出射光量分布が均一であり、かつ被照明物との間でモアレ模様が生じにくい照明装置とすることができる。
【００１５】
また、本発明に係る照明装置としては、導光板と、該導光板の側端面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体に設けられた発光素子とを備え、前記導光板の出射面と対向する面が、前記導光板の内部を伝搬する光を反射させる反射面とされ、該反射面に断面視くさび状の複数のプリズム溝が互いに平行に形成され、前記プリズム溝の延在方向が、前記中間導光体が配設された導光板側端面と交差する向きとされており、前記中間導光体が、前記導光板の互いに隣接する二側端面に沿う平面視Ｌ型に配置された２本の導光部と、前記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構成も適用することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
あるいはまた、本発明に係る照明装置として、導光板と、該導光板の側端面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の端面部に設けられた発光素子とを備え、前記導光板の出射面と対向する面が、前記導光板の内部を伝搬する光を反射させる反射面とされ、該反射面に断面視くさび状の複数のプリズム溝が互いに平行に形成され、前記プリズム溝の延在方向が、前記中間導光体が配設された導光板側端面と交差する向きとされており、前記中間導光体が配設された導光板側端面と隣接する側端面のうち、前記発光素子側の側端面に、反射膜が形成されたことを特徴とする構成も適用することができる。
【００１８】
上記構成の照明装置によれば、発光素子側の導光板側端面に反射膜が配設されていることで、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。
【００１９】
次に、本発明に係る照明装置は、前記プリズム溝が、前記反射面に対して傾斜して形成された一対の斜面部からなり、前記一対の斜面部のうち一方が、前記中間導光体側に形成されて他方の斜面部より急な傾斜角度に形成された急斜面部とされ、他方の斜面部が、前記急斜面部より緩やかな傾斜角度に傾斜された緩斜面部とされており、前記緩斜面部の傾斜角度θ１が、１．０°以上１５°以下とされ、前記急斜面部の傾斜角度θ２が、４２°以上４４°以下とされたことを特徴とする。
【００２０】
上記構成とすることで、導光板の出射面における出射光量の分布を均一にし、また、導光板内部を伝搬する光を効率よく出射面へ落射させることができるので、高輝度で、出射光量の均一性に優れた照明装置を構成することができる。上記緩斜面部の傾斜角度θ１が１．０°未満であると、照明装置の輝度が低下し、θ１が１５°を越えると、照明装置の輝度の均一性が低下する。また、上記急斜面部の傾斜角度θ２が４２°未満、又は４４°を越える範囲では、照明装置の輝度が低下する。
【００２１】
次に、本発明に係る照明装置においては、前記中間導光体の外側面が、断面くさび状の溝が複数形成されたプリズム面とされており、前記プリズム面の表面に、反射膜が形成されていることが好ましい。前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、前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、前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。
【００２２】
次に、本発明に係る照明装置においては、前記中間導光体と、前記発光素子と、前記導光板の中間導光体側とを覆うように遮光体が被着され、前記遮光体の内面側に反射膜が形成されていてもよい。このような構成とすることで、中間導光体の側端面や、導光板と中間導光体との接続部から外部に漏洩した光を、前記反射膜により中間導光体側へ戻すことができ、照明光として利用することができるので、光源の利用効率を高めて高輝度の照明光が得られる。
【００２３】
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、該照明装置の導光板出射面側に配設された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。
【００２４】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、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＜（３／４）Ｐ０の範囲とされたことを特徴とする。
【００２５】
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、前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（３／４）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。
【００２６】
次に、本発明に係る液晶表示装置においては、前記プリズム溝の延在方向と、前記中間導光体延在方向に沿う液晶表示装置の画素の配列方向との成す角度βが、０°を越えて１０°以下の範囲とされることが好ましく、前記角度βが、６．５°以上８．５°以下の範囲とされるのがより好ましい。
すなわち、前記角度βは、プリズム溝の画素配列方向に対する傾斜角である。傾斜角βが、０°以下又は１０°を越える場合には、モアレ模様を抑える効果を得にくくなる。また、前記傾斜角βを６．５°以上８．５°以下とすることで、ほぼ完全に光学的干渉抑えることができ、極めて視認性に優れる液晶表示装置を実現することができる。本構成におけるプリズム溝と、液晶表示ユニットの画素配列方向との成す角度βは、液晶表示ユニットの画素配列方向と、照明装置の導光板の入光面とが平行に配置されている場合には、先のプリズム溝傾斜角αと同角度となる。尚、上記傾斜角βの範囲が適切であることは、後述の実施例により検証されており、その詳細は（実施例）の項に記載する。
【００２７】
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順に積層形成されており、前記反射層が、１５°以上の反射角度範囲において、反射輝度がほぼ一定となる領域を含む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。
【００２８】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、前記反射層が、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。
【００２９】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、前記反射層が、入射光の正反射角度に対して非対称に反射輝度が分布す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。
【００３０】
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、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、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。
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、かつモアレ模様のない高品質の表示を得ることができる。
【００３１】
【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）
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、略平板状の導光板１２と、その側端面１２ａに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、前記中間導光体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。また、図２に示すように、導光板１２の外面側（図示上面側）には、中間導光体１３が配設された側端面１２ａに対して傾斜角αだけ傾斜して複数のプリズム溝１４が配列形成されている。
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、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。
【００３２】
本実施形態の液晶表示装置の特徴的な点は、図２に示すように、フロントライト１０の導光板１２が、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄよりも、発光素子１５側に大きく延長形成されている点にある。より詳細には、導光板１２の図示左右方向の長さが、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄの中間導光体１３延在方向への長さよりも大きい幅Ｗとされており、図２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。
このような構成とすることで、導光板１２の発光素子１５側に生じる暗部（出射光量が周囲よりも少ない領域）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なっている。
【００３３】
図１，２に示す１灯型のフロントライト１０では、出射光量の均一化、及び液晶表示ユニット２０の画素２０ｃの周期配列と、プリズム溝１４との光学的干渉によるモアレ模様の低減のために、導光板側端面１２ａに対してプリズム溝１４が傾斜して形成される。このようなフロントライト１０においては、発光素子１５近傍の導光板１２頂部から、導光板１２の対角線方向へ導光される傾向があるため、図示左右方向において導光板１２の発光素子１５側の出射光量が低下する傾向にある。これにより図２に示すような暗部１８が導光板１２に形成される。この暗部１８は、導光板１２の側方側端部に沿って、中間導光体１３側は狭く、中間導光体１３と反対側の導光板１２端面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、上記延長長さΔＷが、導光板１２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。
【００３４】
ただし、フロントライト１０の導光板１２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１２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。
上記暗部１８は、導光板１２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１２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。
【００３５】
以下、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。
【００３６】
［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の表示領域上に配置されて発光素子１５から出射された光を液晶表示ユニット２０に落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。図３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プリズム面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。前記プリズム溝１４は、プリズム面１２ｃの基準面Ｓ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急斜面部１４ａとされ、他方が急斜面部１４ａよりも緩やかな傾斜角度に形成された緩斜面部１４ｂとされている。そして、導光板１２内部を図示右側から左側へ伝搬する光を、プリズム面１２ｃの急斜面部１４ａ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を照明するようになっている。
【００３７】
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、そのプリズム面１２ｃのプリズム溝１４は、その延在方向と、導光板１２の側端面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。より詳細には、図２に示すように、プリズム溝１４と導光板側端面１２ａ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１０°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。また前記傾斜角αは、６．５°以上８．５°以下とされることがより好ましく、このような範囲とすることで、モアレ模様が生じにくく、かつ優れた出射光分布の均一性を得ることができる。
【００３８】
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。
また、導光板１２は、その板厚を大きくするほど内部を伝搬する光が外部に漏洩し難くすることができ、フロントライト１０の出射光量分布を均一化することができるので、０．８ｍｍ以上の板厚とすることが好ましく、１．０ｍｍ以上とすることがより好ましい。また、板厚１．５ｍｍ以上では、フロントライトの輝度が低下する傾向にあるので、フロントライト１０の薄型化の点からも、板厚の上限は１．５ｍｍとするのがよい。
【００３９】
中間導光体１３は、導光板１２の側端面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）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、前記くさび状の溝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、前記くさび状の溝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。
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。
【００４０】
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、中間導光体１３及び導光板１２の側端部に、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。
【００４１】
［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であり、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。
【００４２】
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，３９Ｇ，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。
【００４３】
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における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。
【００４４】
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、フロントライト１０のプリズム溝１４の延在方向（図６二点鎖線）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の配列方向に対する傾斜角βは、０°を越えて１０°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を、６．５°以上８．５°以下の範囲とすることで、よりモアレ模様を防止する効果が高くなる。
【００４５】
本実施形態の液晶表示装置では、図２に示すように、フロントライト１０の導光板側端面１２ａと、画素２０ｃの配列方向が平行となるように配置されているため、上述のプリズム溝１４の延在方向と導光板側端面１２ａとの成す角度αと、プリズム溝１４の延在方向と画素２０ｃの配列方向との成す角度βとは一致しているが、前記導光板側端面１２ｃと画素２０ｃの配列方向とが平行とならない場合には、前記傾斜角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前記傾斜角βを傾斜角αよりも優先して上記範囲とするのがよい。傾斜角βを決定すると、プリズム溝１４の延在方向が決定されるので、導光板１２の出射光量分布を均一化するためにはプリズム溝１４の角度に対して導光板側端面１２ｃの角度を、前記傾斜角αの範囲となるように調整すればよい。
【００４６】
液晶表示ユニット２０における周期的な模様は、図示上下方向の繰り返し模様よりも、より細かいピッチでカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂが配列された図示左右方向の繰り返し模様の方がより明瞭な繰り返し模様を呈する。従って、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５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＜（３／４）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。
【００４７】
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有機樹脂例えば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、樹脂層を硬化させることにより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。
【００４８】
本実施形態において、反射層２５は、前記反射層が、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。
【００４９】
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。
【００５０】
また、隣接する凹部２５ｃのピッチが５μｍ未満の場合、有機膜２５ａを形成するために用いる転写型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。また、隣接する凹部２５ｃのピッチは５μｍ〜１００μｍとすることが望ましい。
【００５１】
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、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。
【００５２】
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。
【００５３】
［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。
【００５４】
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、前記凹部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。
【００５５】
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６０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。
【００５６】
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ｘ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。
【００５７】
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ｘ方向が同一方向を向くように形成されている。
【００５８】
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ｘ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ｘ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。
【００５９】
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ｘ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゜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、本例の構成とされた入射角度である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。
【００６０】
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。
【００６１】
［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、前記凹部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。
【００６２】
図１３〜１５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。
【００６３】
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（ｘ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。
【００６４】
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における前記浅型曲線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。
【００６５】
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ｘ方向が同一方向を向くように形成されている。
【００６６】
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ｘ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ｘ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。
【００６７】
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の法線方向よりも前記ｘ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。
【００６８】
従って、上記構成の反射層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。
【００６９】
［アクティブマトリクス型液晶表示ユニット］
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の前記透明電極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。
【００７０】
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２６Ａ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では、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、前記干渉を抑制し、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。
【００７１】
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、また均一で明るい表示が可能な表示品質に優れた液晶表示装置とすることができる。
【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）
図１９は、本発明の第２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４２ａ、４２ｂから導入された光を、前記プリズム溝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、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。
【００７４】
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、導光板４２と対向する導光部４３ａ、４３ｂの側面と反対側の側面には、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。
【００７５】
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の側端面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。このような構成としたことで、本実施形態のフロントライト４０は、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により照明することができる。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。
【００７６】
（第３の実施形態）
図２０は、本発明の第３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。
【００７７】
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。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、前記プリズム溝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。このプリズム溝５４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。
また、本実施形態に係る中間導光体５３としては、上記第１の実施形態に係る中間導光体１３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。
【００７８】
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が形成されていることで、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。
【００７９】
【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。
本実施例では、図１〜図３に示す構成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。
【００８０】
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、７３．５ｍｍ×４．８ｍｍ×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の範囲と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、ＮＳＣＷ２１５Ｓ（商品名：日亜化学社製）を用いた。
【００８１】
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。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、中間導光体が配設される側端面との角度（傾斜角α）、及びプリズム溝のピッチを、表１に示す角度及び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、本実施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。
【００８２】
次に、上記にて得られた導光板の側端面に中間導光体を配設してフロントライトを構成した。
【００８３】
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１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。
【００８４】
【表１】
0004125016.tif 000002
【００８５】
表１に示すように、プリズム溝の傾斜角α（＝傾斜角β）を大きくする程、モアレは低減され、その一方で暗部の幅が大きくなる傾向にあることが確認された。従って、実用上問題ない程度にモアレが低減され、また、導光板を過度に大きくする必要がない範囲としては、上記傾斜角α（＝傾斜角β）を１０°以下とするのがよいと考えられ、より好ましくは６．５°以上８．５°以下の範囲とするのが良いと考えられる。
【００８６】
また、傾斜角αと、導光板の長さ（Ｌ）との積（Ｌ×ｔａｎα）は、傾斜角αが、７．５°の場合には、約６．５８ｍｍであり、表１に示すα＝７．５°の試料の暗部の幅が５．９ｍｍであるので、導光板の延長幅ΔＷをＬ×ｔａｎα以上に設定することで、導光板の暗部が表示領域外に配置されるようにすることができることが確認された。
【００８７】
また、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．１，２，４）において良好な結果が得られており、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３／４未満のピッチとするのが良いことが確認された。
【００８８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の照明装置は、導光板と、該導光板の一側端面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の端面部に配設された発光素子とを備え、前記発光素子の光を、前記中間導光体を介して前記導光板の側端面から導光板内部に導入し、前記導光板内部を伝搬する光を前記導光板の出射面から出射させて前記導光板の背面側に配置された被照明物を照明する照明装置であって、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、前記導光板が、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た構成としたことで、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、前記出射光量が低下する部分を除外し、表示領域における出射光量の均一性を実質的に高めることができる。
【００８９】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、本発明の照明装置と、該照明装置の導光板出射面側に配設された液晶表示ユニットとを備えたことで、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とすることができる。
【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２１Ａは、従来の構成の液晶表示装置の斜視図であり、図２１Ｂは、図２１Ａに示すフロントライトの平面図である。
【符号の説明】
１０，４０，５０  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  導光板
１２ｂ  出射面
１２ｃ  反射面
１３，４３，５３  中間導光体
１４，４４，５４  プリズム溝
１５，４５，５５  発光素子
１３ｂ  溝
１７  反射膜
１９  ケース体（遮光体）
１９ａ  反射膜
２５  反射層
４３ａ、４３ｂ  導光部
５７  反射膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004125016.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0004125016.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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