(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射面を有する線状光源と、
前記線状光源の前記出射面から出射された光を受ける第１側面と、前記第１側面に対向する第２側面と、前記第１側面と前記第２側面との間に位置し互いに対向する第３側面および第４側面と、前記第１、第２、第３および第４側面を介して互いに対向するプリズム面および対向面とを有する導光板と、
前記導光板に対して観察者とは反対側に配置された反射型液晶表示パネルとを備え、
前記導光板の前記プリズム面は、前記第１側面に対して傾斜した稜線を有し、前記稜線の垂線が前記第１側面と交差する点の前記第３側面からの距離は、前記垂線が前記稜線と交差する点の前記第３側面からの距離よりも短く、
前記線状光源は、前記第１側面に平行な方向に所定の幅を有し、且つ、前記第１側面と前記第３側面とによって形成された角部に前記線状光源から入射する光が、前記導光板内において前記稜線に対して略垂直に進行する光を含むと共に、前記第３側面を含む平面が前記線状光源を横切るように設けられており、
前記線状光源の前記出射面と前記第１側面との距離をＤ、前記稜線の前記第１側面に対する傾斜角をθ、前記角部の形状を近似的に表す曲率半径をＲ、前記線状光源と前記第１側面との間に位置する介在物の屈折率をｎ１、前記導光板の屈折率をｎ２とするとき、
前記所定の幅を規定する前記線状光源の両端のうち前記第３側面を含む前記平面に対して前記導光板とは反対側に位置する一端と、前記平面との距離ｄは、
ｄ≧（Ｄ＋Ｒ）・ｔａｎ［９０°−ｓｉｎ-1｛（ｎ２／ｎ１）・ｓｉｎ（９０°−θ）｝］
および
ｄ≧Ｄ・ｔａｎ［ｓｉｎ-1｛（ｎ２／ｎ１）・ｓｉｎθ｝］−Ｒ
の関係を満足する反射型液晶表示装置。
【請求項２】
前記線状光源は、前記導光板の前記第１側面に対向する出射面を有する線状導光体と、前記線状導光体に光を出射する点光源とを含む請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】
前記線状導光体は切り欠き部を有し、前記点光源は前記線状導光体の前記切り欠き部に設けられている請求項２に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項４】
前記線状導光体は、前記導光板の前記第１側面に光を出射しない非出射面を有し、
前記切り欠き部は、前記非出射面に設けられている請求項３に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項５】
出射面を有する線状光源と、
前記線状光源の前記出射面から出射された光を受ける第１側面と、前記第１側面に対向する第２側面と、前記第１側面と前記第２側面との間に位置し互いに対向する第３側面および第４側面と、前記第１、第２、第３および第４側面を介して互いに対向するプリズム面および対向面とを有する導光板とを備え、
前記導光板の前記プリズム面は、前記第１側面に対して傾斜した稜線を有し、前記稜線の垂線が前記第１側面と交差する点の前記第３側面からの距離は、前記垂線が前記稜線と交差する点の前記第３側面からの距離よりも短く、
前記線状光源は、前記第１側面に平行な方向に所定の幅を有し、且つ、前記第１側面と前記第３側面とによって形成された角部に前記線状光源から入射する光が、前記導光板内において前記稜線に対して略垂直に進行する光を含むと共に、前記第３側面を含む平面が前記線状光源を横切るように設けられており、
前記線状光源の前記出射面と前記第１側面との距離をＤ、前記稜線の前記第１側面に対する傾斜角をθ、前記角部の形状を近似的に表す曲率半径をＲ、前記線状光源と前記第１側面との間に位置する介在物の屈折率をｎ１、前記導光板の屈折率をｎ２とするとき、
前記所定の幅を規定する前記線状光源の両端のうち前記第３側面を含む前記平面に対して前記導光板とは反対側に位置する一端と、前記平面との距離ｄは、
ｄ≧（Ｄ＋Ｒ）・ｔａｎ［９０°−ｓｉｎ-1｛（ｎ２／ｎ１）・ｓｉｎ（９０°−θ）｝］
および
ｄ≧Ｄ・ｔａｎ［ｓｉｎ-1｛（ｎ２／ｎ１）・ｓｉｎθ｝］−Ｒ
の関係を満足する照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントライトを備える反射型液晶表示装置および反射型液晶表示装置のフロントライトに好適に用いられる照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置は、薄型、軽量および低消費電力などの特徴を有し、特に携帯性に優れた情報端末機器（ハンドヘルドＰＣやＰＤＡなど）などの表示装置として利用が進んでいる。反射型液晶表示装置のなかには、十分な強度の周囲光が得られない場合の表示品位を向上するための照明装置を備えたものが知られている。この照明装置は、透過型液晶表示装置の照明装置が「バックライト」と称されるのに対して、「フロントライト」と称される。フロントライトは、典型的には、光源と、光源からの光を反射型液晶表示パネルに向けて出射する導光板とを備えている。
【０００３】
図１４および図１５を参照しながら、フロントライトを備える従来の反射型液晶表示装置３００を説明する。図１４は、従来の反射型液晶表示装置３００を模式的に示す断面図であり、図１５は、従来の反射型液晶表示装置３００を模式的に示す上面図である。
【０００４】
反射型液晶表示装置３００は、反射型液晶表示パネル３１０と、反射型液晶表示パネル３１０の観察者側に配置されたフロントライト３２０とを有している。フロントライト３２０は、線状光源３２２と、導光板３２４とを有している。
【０００５】
導光板３２４は、線状光源３２２側の第１側面（入射側面）３２４ａと、第１側面３２４ａに対向する第２側面（対向側面）３２４ｂと、第１側面３２４ａと第２側面３２４ｂとの間に位置し互いに対向する第３側面３２４ｃおよび第４側面３２４ｄと、観察者側のプリズム面３２４ｅと、プリズム面３２４ｅに対向する対向面３２４ｆとを有している。導光板３２４の対向面３２４ｆ側に反射型液晶表示パネル３１０が配置される。プリズム面３２４ｅは、伝搬面３２４ｅ１と反射面３２４ｅ２とを有し、鋸歯状の断面形状を有する。
【０００６】
線状光源３２２から出射され第１側面３２４ａから導光板３２４内に入射した光は、伝搬面３２４ｅ１と対向面３２４ｆとで全反射を繰り返しながら、第２側面３２４ｂに向けて伝搬する。導光板３２４内を伝搬する光の一部は、反射面３２４ｅ２で反射され、対向面３２４ｆから反射型液晶表示パネル３１０に向けて出射される。反射型液晶表示パネル３１０によって反射された光は、対向面３２４ｆから再び導光板３２４に入射し、導光板３２４を通過した後、プリズム面３２４ｅから観察者側に出射され、表示に用いられる。
【０００７】
また、伝搬面３２４ｅ１と反射面３２４ｅ２とが接する稜線３２４ｒは、第１側面３２４ａに対して傾斜しており、反射型液晶表示パネル３１０に形成された画素パターンの繰り返し方向から１０°以上７５°以下の角度を有するように形成されている。ここで、稜線３２４ｒの垂線が第１側面３２４ａと交差する点の第３側面３２４ｃからの距離が、この垂線が稜線３２４ｒと交差する点の第３側面３２４ｃからの距離よりも短くなるように、稜線３２４ｒは傾斜している。
【０００８】
このように、稜線３２４ｒが傾斜したプリズム面３２４ｅを有する導光板１２４を用いると、特開平２０００−８９２２５号公報に開示されているように、周期的な画素パターンと、導光板３２４のプリズム面３２４ｅの周期構造とによるモアレの発生が抑制される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、傾斜した稜線３２４ｒを有する導光板３２４を備えた上述の反射型液晶表示装置３００においては、第１側面３２４ａと第３側面３２４ｃとが形成する角部３２４ｇを通って稜線３２４ｒにほぼ垂直な黒線が発生することがあり、そのために表示品位が低下するという問題があることを本願発明者は見出した。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、反射形液晶表示装置のフロントライトとして好適に用いられる照明装置およびそのような照明装置を備えた反射形液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による反射型液晶表示装置は、出射面を有する線状光源と、前記線状光源の前記出射面から出射された光を受ける第１側面と、前記第１側面に対向する第２側面と、前記第１側面と前記第２側面との間に位置し互いに対向する第３側面および第４側面と、前記第１、第２、第３および第４側面を介して互いに対向するプリズム面および対向面とを有する導光板と、前記導光板に対して観察者とは反対側に配置された反射型液晶表示パネルとを備え、前記導光板の前記プリズム面は、前記第１側面に対して傾斜した稜線を有し、前記稜線の垂線が前記第１側面と交差する点の前記第３側面からの距離は、前記垂線が前記稜線と交差する点の前記第３側面からの距離よりも短く、前記線状光源は、前記第１側面と前記第３側面とによって形成された角部に前記線状光源から入射する光が、前記導光板内において前記稜線に対して略垂直に進行する光を含むように設けられており、そのことによって上記目的が達成される。
【００１２】
前記線状光源は、前記第１側面に平行な方向に所定の幅を有し、且つ、前記第３側面を含む平面が前記線状光源を横切るように設けられており、前記線状光源の前記出射面と前記第１側面との距離をＤ、前記稜線の前記第１側面に対する傾斜角をθ、前記角部の形状を近似的に表す曲率半径をＲ、前記線状光源と前記第１側面との間に位置する介在物の屈折率をｎ１、前記導光板の屈折率をｎ２とするとき、前記所定の幅を規定する前記線状光源の両端のうち前記第３側面を含む前記平面に対して前記導光板とは反対側に位置する一端と、前記平面との距離ｄは、ｄ≧（Ｄ＋Ｒ）・ｔａｎ［９０°−ｓｉｎ-1｛（ｎ２／ｎ１）・ｓｉｎ（９０°−θ）｝］およびｄ≧Ｄ・ｔａｎ［ｓｉｎ-1｛（ｎ２／ｎ１）・ｓｉｎθ｝］−Ｒの関係を満足することが好ましい。
【００１３】
前記線状光源は、前記導光板の前記第１側面に対向する出射面を有する線状導光体と、前記線状導光体に光を出射する点光源とを含むことが好ましい。
【００１４】
前記線状導光体は切り欠き部を有し、前記点光源は前記線状導光体の前記切り欠き部に設けられていることが好ましい。
【００１５】
前記線状導光体は、前記導光板の前記第１側面に光を出射しない非出射面を有し、前記切り欠き部は、前記非出射面に設けられていることが好ましい。
【００１６】
本発明による照明装置は、出射面を有する線状光源と、前記線状光源の前記出射面から出射された光を受ける第１側面と、前記第１側面に対向する第２側面と、前記第１側面と前記第２側面との間に位置し互いに対向する第３側面および第４側面と、前記第１、第２、第３および第４側面を介して互いに対向するプリズム面および対向面とを有する導光板とを備え、前記導光板の前記プリズム面は、前記第１側面に対して傾斜した稜線を有し、前記稜線の垂線が前記第１側面と交差する点の前記第３側面からの距離は、前記垂線が前記稜線と交差する点の前記第３側面からの距離よりも短く、前記線状光源は、前記第１側面と前記第３側面とによって形成された角部に前記線状光源から入射する光が、前記導光板内において前記稜線に対して略垂直に進行する光を含むように設けられており、そのことによって上記目的が達成される。
【００１７】
前記線状光源は、前記第１側面に平行な方向に所定の幅を有し、且つ、前記第３側面を含む平面が前記線状光源を横切るように設けられており、前記線状光源の前記出射面と前記第１側面との距離をＤ、前記稜線の前記第１側面に対する傾斜角をθ、前記角部の形状を近似的に表す曲率半径をＲ、前記線状光源と前記第１側面との間に位置する介在物の屈折率をｎ１、前記導光板の屈折率をｎ２とするとき、前記所定の幅を規定する前記線状光源の両端のうち前記第３側面を含む前記平面に対して前記導光板とは反対側に位置する一端と、前記平面との距離ｄは、ｄ≧（Ｄ＋Ｒ）・ｔａｎ［９０°−ｓｉｎ-1｛（ｎ２／ｎ１）・ｓｉｎ（９０°−θ）｝］およびｄ≧Ｄ・ｔａｎ［ｓｉｎ-1｛（ｎ２／ｎ１）・ｓｉｎθ｝］−Ｒの関係を満足することが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本願発明者は、上述の黒線が発生するメカニズムを詳細に検討した結果、以下の知見を得た。なお、以下の説明においては、図１４および図１５に示した従来の反射型液晶表示装置３００を例として説明するが、説明の簡単のために、線状光源３２２から出射された光が導光板３２４内に入射する際には屈折が起こらないとして説明する。
【００１９】
伝搬面３２４ｅ１と反射面３２４ｅ２とからなるプリズム面３２４ｅを有する導光板３２４においては、主として稜線（伝搬面３２４ｅ１と反射面３２４ｅ２とが接する線）３２４ｒに対して垂直に進行（伝搬）する光が対向面３２４ｆから反射型液晶表示パネル３１０に出射されて表示に利用される。このように稜線３２４ｒに垂直に進行する光を主光線ともいう。
【００２０】
図１６、図１７および図１８は、角部３２４ｇ近傍における光の進行を模式的に示す図である。線状光源３２２から出射される光のうち、主光線となるのは、図１６に示すように導光板３２４内に入射した後第３側面３２４ｃで反射して稜線３２４ｒに対して垂直に進行する光Ａと、図１７に示すように導光板３２４内に入射した後直接（第３側面３２４ｃで反射されることなく）稜線３２４ｒに対して垂直に進行する光Ｂとである。一方、図１８に示すように導光板３２４内に入射した後角部３２４ｇで反射する光Ｃは、主光線とならない。これは以下の理由による。
【００２１】
導光板３２４は、例えば、金型を用いてアクリル樹脂を射出成形することによって形成されるので、第１側面３２４ａと第３側面３２４ｃとによって形成される角部３２４ｇの形状（２つの側面の法線方向における断面形状）は、厳密には直角ではなく、曲線で表され、この曲線は典型的には円弧である。従って、導光板３２４に入射した後角部３２４ｇで反射する光Ｃは、図１８に示したように、稜線３２４ｒに対して垂直に進行せず、主光線とならない。
【００２２】
上述のように、導光板３２４に入射した後角部３２４ｇで反射する光Ｃは主光線とならないので、導光板３２４と線状光源３２２との相対的な配置関係によっては、角部３２４ｇを通る主光線が存在しなくなり、黒線が発生することになる。
【００２３】
例えば、図１５に示したように、第１側面３２４ａに平行な方向における導光板３２４の幅と線状光源３２２の幅とがほぼ同じであって、線状光源３２２の一端３２２ａと導光板３２４の第３側面３２４ｃとが同一平面上にあるような配置においては、図１８に示すように、導光板３２４内に入射した後第３側面３２４ｃの角部３２４ｇに近接する部分で反射して稜線３２４ｒに対して垂直に進行する光Ａ’が通過する領域と、線状光源３２２の一端３２２ａから出射されて導光板３２４内に入射し、直接稜線３２４ｒに対して垂直に進行する光Ｂ’が通過する領域との間の領域には主光線が存在しない。つまり、上述の配置においては、角部３２４ｇを通る主光線が存在せず、線状光源３２２から出射される光は、導光板３２４の角部３２４ｇに入射した後稜線３２４ｒに対して略垂直に進行する光を含まない。従って、図１８に示したように黒線３５０が発生し、表示品位が低下する。
【００２４】
本発明は、本願発明者が得た上述の知見に基づいて想到されたものである。以下、図面を参照しながら本発明による反射型液晶表示装置および照明装置の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
（実施形態１）
本発明による実施形態１の反射型液晶表示装置１００を模式的に図１（ａ）、図１（ｂ）および図２に示す。図１（ａ）は、反射型液晶表示装置１００を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、反射型液晶表示装置１００を模式的に示す部分拡大断面図である。図２は、反射型液晶表示装置１００を模式的に示す上面図である。
【００２５】
反射型液晶表示装置１００は、反射型液晶表示パネル１１０と、照明装置（フロントライト）１２０とを有している。
【００２６】
反射型液晶表示パネル１１０は公知の反射型液晶表示パネルであり、典型的には、偏光板、λ／４板および反射型液晶表示セル（いずれも不図示）を有している。反射型液晶表示セルは、一対の基板間に液晶層を有し、液晶層を通過する光の偏光状態を変調するとともに、液晶層のフロントライト１２０とは反対側に反射層（不図示；典型的には反射電極）を有し、液晶層を通過した光をフロントライト１２０側に反射する。偏光板の透過軸（偏光軸）およびλ／４板の遅相軸の方向は、液晶材料や配向の方向、視野角の特性などを考慮して決定される。また、ここでは、反射型液晶表示パネル１１０として、３．９型、３２０×２４０画素、画素ピッチは８２．５μｍ×２４０μｍ、ストライプ配列のカラー反射型液晶表示パネルを用いる。
【００２７】
フロントライト１２０は、線状光源１２２と、導光板１２４とを備える。本実施形態においては、線状光源１２２として、冷陰極管（例えば、管径２．０ｍｍ、長さ９７．６ｍｍ、内圧１３．３ｋＰａ（１００Ｔｏｌｌ）の冷陰極管）を用いる。なお、本願明細書において線状光源の「出射面」とは、線状光源の出射面（出射側の表面）の物理的な形状によらず、線状光源の出射面が規定する平面を指す。例えば、円形の断面形状を有する冷陰極管を線状光源として用いる場合には、導光板１２４の第１側面１２４ａに平行であって冷陰極管の表面に接する仮想的な平面が線状光源１２２の出射面と規定される。
【００２８】
導光板１２４は、線状光源１２２の出射面から出射された光を受ける第１側面（入射側面）１２４ａと、第１側面１２４ａに対向する第２側面（対向側面）１２４ｂと、第１側面１２４ａと第２側面１２４ｂとの間に位置し互いに対向する第３側面１２４ｃおよび第４側面１２４ｄと、観察者側に配置されたプリズム面１２４ｅと、プリズム面１２４ｅに対向する対向面１２４ｆとを有する。導光板１２４は、図１（ａ）に示したように、第１側面１２４ａから第２側面１２４ｂに向かうにつれて、厚さが薄くなっており、光の伝搬方向に沿った断面がテーパ状である。このような形状の導光板１２４は、平行平板型の導光板よりも、出射光（対向面１２４ｄから出射される光）の強度分布が均一になる利点を有している。
【００２９】
プリズム面１２４ｅは、伝搬面１２４ｅ１と反射面１２４ｅ２とを有し、鋸歯状の断面形状を有する。線状光源１２２から出射され第１側面１２４ａから導光板１２４内に入射した光は、伝搬面１２４ｅ１と対向面１２４ｆとで全反射を繰り返しながら、第２側面１２４ｂに向けて伝搬する。導光板１２４内を伝搬する光の一部は、反射面１２４ｅ２で反射され、対向面１２４ｆから反射型液晶表示パネル１１０に向けて出射される。反射型液晶表示パネル１１０によって反射された光は、対向面１２４ｆから再び導光板１２４に入射し、導光板１２４を通過した後、プリズム面１２４ｅから観察者側に出射され、表示に用いられる。
【００３０】
伝搬面１２４ｅ１と反射面１２４ｅ２とが接する稜線１２４ｒは、第１側面１２４ａに対して傾斜角θで傾斜している。稜線１２４ｒの垂線が第１側面１２４ａと交差する点の第３側面１２４ｃからの距離が、この垂線が稜線１２４ｒと交差する点の第３側面１２４ｃからの距離よりも短くなるように、稜線１２４ｒは傾斜している。（言い換えると、上述の関係を有する側面を第３側面１２４ｃと定義している。）導光板１２４内を伝搬する光の主光線の伝搬方向は、稜線１２４ｒに垂直なので、主光線の伝搬方向を示すベクトルは、第１側面１２４ａの法線方向から第４側面１２４ｄ側に傾斜している。
【００３１】
このように、プリズム面１２４ｅが有する稜線１２４ｒが第１側面１２４ａに対して傾斜していると、特開平２０００−８９２２５号公報に記載されているように、モアレの発生を抑制することができる。傾斜角θは、約１０°〜約７５°であることが好ましい。
【００３２】
また、伝搬面１２４ｅ１の稜線１２４ｒに垂直な方向に沿った長さＰ１と、反射面１２４ｅ２の稜線１２４ｒに垂直な方向に沿った長さＰ２とが、Ｐ１＞Ｐ２の関係を満たしていることが好ましい。上述の関係を満たしていると、特開平２０００−８９２２５号公報に記載されているように、画像の２重化が防止される。
【００３３】
導光板１２４は、公知の材料を用いて公知の方法で形成される。本実施形態においては、アクリル樹脂を用いて形成された導光板１２４を用いる。本実施形態において用いる導光板１２４の厚さは、第１側面１２４ａ側が約１．２ｍｍ、第２側面１２４ｂ側が約０．８ｍｍであり、傾斜角θは約２３°であり、Ｐ１／Ｐ２＝３７／２である。
【００３４】
本発明による反射型液晶表示装置１００においては、線状光源１２２は、第１側面１２４ａと第３側面１２４ｃとによって形成された角部１２４ｇに線状光源１２２から入射する光が、導光板１２４内において稜線１２４ｒに対して略垂直に進行する光を含むように設けられている。つまり、線状光源１２２は、角部１２４ｇを通る主光線が存在するように設けられている。従って、黒線の発生が防止され、その結果、高品位の表示が実現される。
【００３５】
より具体的には、導光板１２４の第１側面１２４ａに平行な方向に所定の幅を有する線状光源１２２は、図２に示すように第３側面１２４ｃを含む平面（仮想的な平面）が線状光源１２２を横切るように設けられており、線状光源１２２の一端（線状光源の両端のうち第３側面１２４ｃを含む平面に対して導光板とは反対側に位置する一端）１２２ａと、導光板１２４の第３側面１２４ｃを含む平面との距離ｄは、本願発明者が見出した後述の知見に基づいて最適化されている。なお、本願明細書において線状光源の幅とは、線状光源の発光部として機能する部分の幅を指し、線状光源の実際の幅（非発光部を含む幅）と異なり得る。また、線状光源の両端は、線状光源の発光部として機能する部分の幅を規定する。
【００３６】
以下、本願発明者が見出した線状光源の最適な配置についての知見を図３を参照しながら説明する。
【００３７】
上述したように、角部１２４ｇの形状は典型的には円弧で表されるので、角部１２４ｇをレンズと見なすことができる。従って、レンズと見なすことができるこの角部１２４ｇの焦点から光が出射されるように線状光源１２２を設けることによって、角部１２４ｇを通る主光線を存在させることができる。
【００３８】
そのため、線状光源１２２の一端１２２ａと、導光板１２４の第３側面１２４ｃを含む平面との距離ｄの下限値は、図３に示すように線状光源１２２の一端１２２ａが角部１２４ｇの焦点に位置すると仮定することによって、以下のようにして求めることができる。
【００３９】
まず、傾斜角θの稜線１２４ｒを有する導光板１２４においては、主光線の伝搬ベクトルの第１側面に対する傾斜角θ’は次式（１）で表される。
【００４０】
θ’＝９０°−θ                    （１）
また、線状光源１２２の一端１２２ａから角部１２４ｇの第３側面１２４ｃに近接する端部１２４ｇ１に入射する光Ｌ１が、導光板１２４内において稜線１２４ｒに垂直に進行して主光線となるとすると、光Ｌ１の入射角θ１は、主光線の伝搬ベクトルの傾斜角θ’と次式（２）で与えられる関係を有している。
【００４１】
ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ’＝ｎ２／ｎ１            （２）
なお、ここでｎ１は、線状光源１２２と第１側面１２４ａとの間に位置する介在物（例えば、空気）の屈折率であり、ｎ２は、導光板１２４（導光板１２４を形成する材料）の屈折率である。
【００４２】
上記式（１）および式（２）より、次式（３）が得られる。
【００４３】
θ１＝ｓｉｎ-1｛（ｎ２／ｎ１）・ｓｉｎ（９０°−θ）｝      （３）
また、角部１２４ｇの形状を近似的に表す曲率半径をＲとし、線状光源の出射面と第１側面との距離をＤとすると、線状光源１２２の一端１２２ａから角部１２４ｇの第３側面１２４ｃに近接する端部１２４ｇ１に入射する光Ｌ１が、導光板１２４内において稜線１２４ｒに垂直に進行して主光線となるために必要な、線状光源１２２の一端１２２ａと第３側面１２４ｃを含む平面との距離ｄは、下式（４）で表される。
【００４４】
ｄ＝（Ｄ＋Ｒ）・ｔａｎ（９０°−θ１）            （４）
上記式（３）および（４）より、下式（５）が得られる。
【００４５】
0003779164.tif 000002
同様に、線状光源１２２の一端１２２ａから角部１２４ｇの第１側面１２４ａに近接する端部１２４ｇ２に入射する光Ｌ２が、導光板１２４内において稜線１２４ｒに垂直に進行して主光線となるとすると、光Ｌ２の入射角θ２は、主光線の伝搬ベクトルの傾斜角θ’と次式（６）で与えられる関係を有している。
【００４６】
ｓｉｎθ２／ｓｉｎ（９０°−θ’）＝ｎ２／ｎ１          （６）
上記式（１）および（６）より、下式（７）が得られる。
【００４７】
θ２＝ｓｉｎ−１｛（ｎ２／ｎ１）・ｓｉｎθ｝            （７）
そして、線状光源１２２の一端１２２ａから角部１２４ｇの第１側面１２４ａに近接する端部１２４ｇ２に入射する光Ｌ２が、導光板１２４内において稜線１２４ｒに垂直に進行して主光線となるために必要な、線状光源１２２の一端１２２ａと第３側面１２４ｃを含む平面との距離ｄは、下式（８）で表される。
【００４８】
ｄ＝Ｄ・ｔａｎθ２−Ｒ                          （８）
上式（７）および（８）より、下式（９）が与えられる。
【００４９】
ｄ＝Ｄ・ｔａｎ［ｓｉｎ-1｛（ｎ２／ｎ１）・ｓｉｎθ｝］−Ｒ  （９）従って、線状光源１２２の両端（第１側面１２４ａに平行な方向に所定の幅を規定する両端）のうち第３側面１２４ｃを含む平面に対して導光板とは反対側に位置する一端１２２ａと、第３側面１２４ｃを含む平面（仮想的な平面）との距離ｄが、下式（１０）および（１１）を満足するように線状光源１２２を設けることによって、第１側面１２４ａと第３側面１２４ｃとによって形成された角部１２４ｇに線状光源１２２から入射する光が、導光板１２４内において稜線１２４ｒに対して略垂直に進行する光を含むようにすることができる。
【００５０】
0003779164.tif 000003
上述したように、距離ｄが上式（１０）および（１１）を満足するように線状光源１２２を設けることによって黒線の発生が防止されるが、装置の小型化の観点からは、距離ｄは上式（１０）および（１１）を満たす範囲でできるだけ短いことが好ましい。上述の知見に基づいて距離ｄを最適化することによって、装置を不要に大きくすることなく、確実に黒線の発生を防止することができ、小型で、且つ、高品位の表示が可能な反射型液晶表示装置が容易に得られる。
【００５１】
本実施形態において、導光板１２４として、稜線１２４ｒの第１側面１２４ａに対する傾斜角θ＝２３°、角部の形状を近似的に表す曲率半径Ｒ＝０．２ｍｍ、屈折率ｎ２＝１．４９の導光板１２４を用い、線状光源１２２の出射面と第１側面との距離Ｄを１ｍｍ、線状光源１２２と第１側面との間に位置する介在物が空気（屈折率ｎ１＝１）であるとすると、上式（１０）および（１１）より、ｄ≧０．５２であれば、黒線の発生が防止され、高品位の表示が実現される。
【００５２】
なお、上述の説明においては、説明の簡単さのために、角部１２４ｇの形状が円弧で表され、角部１２４ｇをレンズと見なすことができるとして説明したが、円弧でない曲線や、鈍角化された多角形で表される場合についても、上述の知見に基づいて距離ｄを最適化することにより、実質的に黒線の発生を防止することができる。
【００５３】
また、本実施形態においては、プリズム面１２４ｅの全面に周期構造（伝搬部１２４ｅ１と反射部１２４ｅ２とからなる周期構造）が形成されている導光板１２４を用いる場合について説明したが、図４に示すように、周期構造が形成されていない平坦な縁部１２４ｅ３をプリズム面１２４ｅの外周部に有する導光板１２４’を用いる場合にも、上述した黒線の発生するメカニズムの説明に変わるところはなく、上述の知見に基づいて線状光源１２２を設けることによって、黒線の発生を防止することができる。
（実施形態２）
本発明による実施形態２の反射型液晶表示装置２００を模式的に図５、図６および図７に示す。図５は、反射型液晶表示装置２００を模式的に示す斜視図であり、図６は、反射型液晶表示装置２００を模式的に示す断面図であり、図７は、反射型液晶表示装置２００を模式的に示す上面図である。反射型液晶表示装置２００は、線状光源２２２が、線状導光体２２１と、線状導光体２２１に光を出射する点光源２２３とを含む点において、実施形態１の反射型液晶表示装置１００と異なる。以下の図面においては、実施形態１の反射型液晶表示装置１００の構成要素と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、その説明を省略する。
【００５４】
反射型液晶表示装置２００の線状光源２２２は、導光板１２４の第１側面１２４に対向する出射面２２１ａを有する線状導光体２２１と、線状導光体２２１に光を出射する点光源２２３とを有している。
【００５５】
線状導光体２２１は、導光板１２４の第１側面１２４ａに対向する出射面２２１ａと、出射面２２１ａに対向するプリズム面（図５、図６および図７においてはプリズムの形状は不図示）２２１ｂと、観察者側に設けられた観察者側面２２１ｃと、観察者側面２２１ｃに出射面２２１ａおよびプリズム面２２１ｂを介して対向する対向面２２１ｄと、出射面２２１ａ、プリズム面２２１ｂ、観察者側面２２１ｃおよび対向面２２１ｄを介して互いに対向する第１端面２２１ｅおよび第２端面２２１ｆとを有している。なお、図６に示したように導光板１２４の第１側面１２４ａに平行な出射面２２１ａを有する線状導光体２２１を備えた線状光源２２２においては、線状光源２２２の出射面は、線状導光体２２１の出射面２２１ａで規定される。
【００５６】
また、線状導光体２２１は、プリズム面２２１ｂ、対向面２２１ｄおよび第１端面２２１ｅを切り欠くように設けられた切り欠き部２２１ｇ１と、プリズム面２２１ｂ、対向面２２１ｄおよび第２端面２２１ｆを切り欠くように設けられた切り欠き部２２１ｇ２とを有しており、点光源２２３は線状導光体２２１の切り欠き部２２１ｇ１および２２１ｇ２に設けられている。点光源２２３から線状導光体２２３内に入射した光は、プリズム面２２１ｂで反射され、出射面２２１ａから導光体１２４の第１側面１２４ａに向けて出射される。
【００５７】
線状導光体２２３としては、本実施形態においては、透明なアクリル樹脂を用いて形成された線状導光体２２３を用いる。なお、線状導光体２２３の構造は上述の構造に限定されない。導光板１２４の第１側面１２４ａに対向する面（出射面）にプリズムが形成された線状導光体を用いると、導光板１２４の第１側面１２４ａで全反射された光を集光することができ、導光板１２４に効率よく光を入射することができるので好ましい。この場合、さらに、出射面に対向する面、観察者側に設けられた面および反射型液晶表示パネル側に設けられた面（それぞれ図６に示したプリズム面２２１ｂ、観察者側面２２１ｃおよび対向面２２１ｄに相当）は、拡散面であることが好ましい。また、線状導光体２２３としては、プリズムが形成されたプリズム面を有する上述のものに限られず、点光源２２３から出射された光を導光板１２４の第１側面１２４ａに所定の分布で出射する公知の線状導光体を用いることができる。
【００５８】
点光源２２３としては、本実施形態においては、ＬＥＤ（発光ダイオード；例えば、縦３ｍｍ、横１ｍｍ、厚さ１ｍｍの日亜化学社製サイドビュー仕様）を用いる。勿論、これに限定されず、放電ランプを用いてもよい。線状導光体に設けられる切り欠き部の大きさは、用いる点光源の大きさに応じて、ＬＥＤが収まるように設ければよい。また、本実施形態の反射型液晶表示装置２００が有する線状光源２２２は、線状導光体２２１の両側に点光源２２３を備えているが、点光源２２３の数および配置はこれに限定されず、例えば、線状導光体２２１の片側にのみ点光源２２３を設けてもよい。
【００５９】
本実施形態の反射型液晶表示装置２００においても、線状光源２２２は、線状光源２２２の一端（線状導光体２２１の一端）２２２ｓと、導光板１２４の第３側面１２４ｃを含む平面との距離ｄが、式（１０）および（１１）を満足するように設けられている。従って、実施形態１の反射型液晶表示装置１００と同様に、黒線の発生が防止され、その結果、高品位の表示が実現される。
【００６０】
本実施形態の反射型液晶表示装置２００においては、線状光源２２２は、点光源２２３と線状導光体２２１とから構成されているので、直流電源（例えばバッテリー）を備えた情報端末機器などの表示部として反射型液晶表示装置２００を用いる場合には、直流電力によって発光するＬＥＤなどを点光源２２３として用いることによって、インバータを搭載する必要がなく、装置の低消費電力化、小型化および軽量化が実現される。
【００６１】
また、本実施形態の反射型液晶表示装置２００においては、線状導光体２２１が切り欠き部２２１ｇ１および２２１ｇ２を有し、点光源２２３は線状導光体２２１の切り欠き部２２１ｇ１および２２１ｇ２に設けられている。このような構成を採用すると、線状光源２２２の発光部として機能する部分の幅、すなわち、線状導光体２２１の幅が線状光源２２２の実際の幅を規定するので、装置の小型化が実現される。
【００６２】
これに対して、切り欠き部を有しない線状導光体の両端に点光源を設けた場合には、線状光源の実際の幅は、線状導光体の幅に点光源の幅を加えたものとなるので、線状光源の実際の幅は、線状光源の発光部の幅よりも広い。また、線状光源として、例えば蛍光管を用いる場合、実際には図８に示すように、蛍光管４２２の発光部４２２ａの両端には非発光部（放電電極を保持するための封止部および放電電極近傍であるために効率よく発光が行われない部分）４２２ｂが設けられており、蛍光管４２２の両端はシリコーンなどで形成されたホルダー４２３によって保護されている。従って、この場合にも、線状光源の実際の幅は、線状光源の発光部の幅よりも広い。
【００６３】
本実施形態においては、切り欠き部２２１ｇ１（または切り欠き部２２１ｇ２）がプリズム面２２１ｂ、対向面２２１ｄおよび第１端面２２１ｅ（またはプリズム面２２１ｂ、対向面２２１ｄおよび第２端面２２１ｆ）を切り欠くように設けられている場合について説明したが、切り欠き部を設ける位置はこれに限定されない。以下、図９〜図１３を参照しながら、切り欠き部の他の配置を説明する。図９〜図１３は、線状導光体２２１が有する切り欠き部の他の配置を模式的に示す斜視図である。
【００６４】
図９に示すように、切り欠き部２２１ｇ１（または切り欠き部２２１ｇ２）は、プリズム面２２１ｂ、観察者側面２２１ｃおよび第１端面２２１ｅ（またはプリズム面２２１ｂ、観察者側面２２１ｃおよび第２端面２２１ｆ）を切り欠くように設けられていてもよいし、図１０に示すように、第１端面２２１ｅ（または第２端面２２１ｆ）を切り欠くように設けられていてもよい。また、図１１に示すように、プリズム面２２１ｂおよび第１端面２２１ｅ（またはプリズム面２２１ｂおよび第２端面２２１ｆ）を切り欠くように設けられていてもよいし、図１２に示すように、プリズム面２２１ｂ、観察者側面２２１ｃ、対向面２２１ｄおよび第１端面２２１ｅ（またはプリズム面２２１ｂ、観察者側面２２１ｃ、対向面２２１ｄおよび第２端面２２１ｆ）を切り欠くように設けられていてもよい。
【００６５】
図９、図１０、図１１および図１２に示した構成を採用すると、切り欠き部２２１ｇ１（または切り欠き部２２１ｇ２）は、導光板１２４の第１側面１２４ａに光を出射しない非出射面（線状導光体２２１のプリズム面２２１ｂ、観察者側面２２１ｃ、対向面２２１ｄ、第１端面２２１ｅまたは第２端面２２１ｆ）を切り欠くように設けられており、表示品位に寄与する出射面２２１ａが切り欠かれていないので、小型で、且つ、高品位の表示が可能な反射型液晶表示装置が得られる。
【００６６】
特に、図１２に示した構成を採用すると、切り欠き部２２１ｇ１（または切り欠き部２２１ｇ２）は、プリズム面２２１ｂ、観察者側面２２１ｃ、対向面２２１ｄおよび第１端面２２１ｅ（またはプリズム面２２１ｂ、観察者側面２２１ｃ、対向面２２１ｄおよび第２端面２２１ｆ）を切り欠くように設けられているので、切り欠き部２２１ｇ１（または切り欠き部２２１ｇ２）を大きくすることが容易である。従って、点光源２２３として、安価な比較的大型の点光源を用いることができ、製造コストを低下させることが可能となる。
【００６７】
勿論、図１３に示すように、出射面２２１ａを切り欠くように切り欠き部２２１ｇ１（または切り欠き部２２１ｇ２）が設けられていてもよいが、表示品位の観点からは、出射面２２１ａの切り欠かれる面積はできるだけ小さいことが好ましい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によると、反射型液晶表示装置のフロントライトとして好適に用いられる照明装置が提供される。
【００６９】
本発明による照明装置は、線状光源と導光板との相対配置が最適化されているので、本発明による照明装置をフロントライトとして用いることによって、小型で且つ高品位の表示が可能な反射型液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明による実施形態１の反射型液晶表示装置１００を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態１の反射型液晶表示装置１００を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図２】本発明による実施形態１の反射型液晶表示装置１００を模式的に示す上面図である。
【図３】線状光源の最適な配置を説明するための図である。
【図４】平坦な縁部を有する導光板を模式的に示す図である。
【図５】本発明による実施形態２の反射型液晶表示装置２００を模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明による実施形態２の反射型液晶表示装置２００を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明による実施形態２の反射型液晶表示装置２００を模式的に示す上面図である。
【図８】蛍光管４２２の実際の構造を模式的に示す図である。
【図９】反射型液晶表示装置２００が備える線状導光体２２１が有する切り欠き部の他の配置を模式的に示す斜視図である。
【図１０】反射型液晶表示装置２００が備える線状導光体２２１が有する切り欠き部の他の配置を模式的に示す斜視図である。
【図１１】反射型液晶表示装置２００が備える線状導光体２２１が有する切り欠き部の他の配置を模式的に示す斜視図である。
【図１２】反射型液晶表示装置２００が備える線状導光体２２１が有する切り欠き部の他の配置を模式的に示す斜視図である。
【図１３】反射型液晶表示装置２００が備える線状導光体２２１が有する切り欠き部の他の配置を模式的に示す斜視図である。
【図１４】従来の反射型液晶表示装置３００を模式的に示す断面図である。
【図１５】従来の反射型液晶表示装置３００を模式的に示す上面図である。
【図１６】従来の反射型液晶表示装置３００が備える導光板３２４の角部３２４ｇ近傍における光の進行を模式的に示す図である。
【図１７】従来の反射型液晶表示装置３００が備える導光板３２４の角部３２４ｇ近傍における光の進行を模式的に示す図である。
【図１８】従来の反射型液晶表示装置３００が備える導光板３２４の角部３２４ｇ近傍における光の進行を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１００    反射型液晶表示装置
１１０    反射型液晶表示パネル
１２０    フロントライト
１２２    線状光源
１２４、１２４’    導光板
１２４ａ    第１側面（入射側面）
１２４ｂ    第２側面（対向側面）
１２４ｃ    第３側面
１２４ｄ    第４側面
１２４ｅ    プリズム面
１２４ｅ１    伝搬面
１２４ｅ２    反射面
１２４ｆ    対向面
１２４ｇ    角部
２００    反射型液晶表示装置
２１０    反射型液晶表示パネル
２２０    フロントライト
２２１    線状導光体
２２１ａ    出射面
２２１ｂ    プリズム面
２２１ｃ    観察者側面
２２１ｄ    対向面
２２１ｅ    第１端面
２２１ｆ    第２端面
２２２    線状光源
２２３    点光源
【図１】
0003779164.tif 000004
【図２】
0003779164.tif 000005
【図３】
0003779164.tif 000006
【図４】
0003779164.tif 000007
【図５】
0003779164.tif 000008
【図６】
0003779164.tif 000009
【図７】
0003779164.tif 000010
【図８】
0003779164.tif 000011
【図９】
0003779164.tif 000012
【図１０】
0003779164.tif 000013
【図１１】
0003779164.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
0003779164.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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