(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射光により画像表示素子の画素を照明するための照明装置において、
光源部からの光を線状発光状態に変換する線状導光体と、
前記線状導光体からの光を面状発光状態に変換して出射するための周期構造が形成された面状導光体とを備え、
前記線状導光体からの光が、前記線状導光体の出射面の法線方向を基準として、前記周期構造の周期方向に垂直な方向側にある第１の出射方向に輝度のピーク値を示し、
前記周期構造の周期方向が、前記画素の繰り返し方向に対して傾斜していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１の出射方向は、前記面状導光体内において前記周期方向に垂直な方向に光を進行させる方向であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
出射光により画像表示素子の画素を照明するための照明装置において、
光源部からの光を線状発光状態に変換する線状導光体と、
前記線状導光体からの光を面状発光状態に変換して出射するための周期構造が形成された面状導光体とを備え、
前記線状導光体からの光が、前記線状導光体の出射面の法線方向を基準として、前記周期構造の周期方向に垂直な方向側にある第１の出射方向に輝度のピーク値を示し、
前記線状導光体からの光が、前記第１の出射方向とは異なる第２の出射方向に、輝度のピーク値を示すことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
前記第１の出射方向と前記第２の出射方向とが、前記線状導光体の出射面の法線方向に対して対称であることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記線状導光体から前記第１の出射方向に出射される光の、前記線状導光体の線方向における輝度分布が、輝度の最大値と最小値との比率において３以下であ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】
前記線状導光体から前記第２の出射方向に出射される光の、前記線状導光体の線方向における輝度分布が、輝度の最大値と最小値との比率において３以下であることを特徴とする請求項３または４に記載の照明装置。
【請求項７】
前記面状導光体に形成された周期構造の周期方向が、前記画素の繰り返し方向に対してなす角度が１０°以上、８０°以下である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】
前記線状導光体において、その出射面に対向する面には、伝搬部と反射部とが繰り返し形成され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】
前記線状導光体の周辺には、拡散反射シートが配置されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記線状導光体に光を入射させる光源部を備え、前記線状導光体の屈折率にほぼ等しい屈折率ｎを有し、前記光源部と前記線状導光体との間を充填する光学的マッチング手段が配置され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】
前記光学的マッチング手段は、屈折率ｎが１．４以上１．７以下の接着樹脂であることを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
出射光により画像表示素子の画素を照明するための照明装置において、
光源部からの光を線状発光状態に変換する線状導光体と、
前記線状導光体からの光を面状発光状態に変換して出射するための周期構造が形成された面状導光体とを備え、
前記線状導光体からの光が、前記線状導光体の出射面の法線方向を基準として、前記周期構造の周期方向に垂直な方向側にある第１の出射方向に輝度のピーク値を示し、
前記線状導光体は、出射面の厚さｔ２が前記面状導光体の入射面の厚さｔ１とほぼ等しくなるように形成されるとともに、該線状導光体の側端面と出射面の法線方向との成す角度θ５が、
０°＜θ５≦２０°
の範囲を満たすことを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
出射光により画像表示素子の画素を照明するための照明装置において、
光源部からの光を線状発光状態に変換する線状導光体と、
前記線状導光体からの光を面状発光状態に変換して出射するための周期構造が形成された面状導光体とを備え、
前記線状導光体からの光が、前記線状導光体の出射面の法線方向を基準として、前記周期構造の周期方向に垂直な方向側にある第１の出射方向に輝度のピーク値を示し、
前記線状導光体を、その出射面に垂直な面で切断したときの切り口が、出射面側から出射面に対向する面側に向かって広がるテーパ形状をなしていることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
前記切り口において、テーパ形状をなす側面が前記線状導光体の出射面の法線方向となす角度が、０°より大きく、２０°以下であることを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記線状導光体の入射面には、前記光源部からの光を該線状導光体に形成された周期構造の方向に反射する反射面が形成されることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項１６】
出射光により画像表示素子の画素を照明するための照明装置において、
光源部からの光を線状発光状態に変換する線状導光体と、
前記線状導光体からの光を面状発光状態に変換して出射するための周期構造が形成された面状導光体とを備え、
前記線状導光体からの光が、前記線状導光体の出射面の法線方向を基準として、前記周期構造の周期方向に垂直な方向側にある第１の出射方向に輝度のピーク値を示し、
前記面状導光体における入射面の長さをＬ１、前記線状導光体における出射面の長さをＬ２としたときに、
０ｍｍ＜（Ｌ２−Ｌ１）≦１０ｍｍ
の範囲を満たすことを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
前記面状導光体に形成された周期構造の周期方向と前記画素の繰り返し方向とのなす角度をθ、前記面状導光体における入射面の長さをＬ１、前記線状導光体における出射面の長さをＬ２、前記面状導光体の入射面と前記線状導光体の出射面との距離をｇとしたときに、
ｇ×ｔａｎθ≦（Ｌ２−Ｌ１）≦１０ｍｍ
の範囲を満たすことを特徴とする請求項１６に記載の照明装置。
【請求項１８】
出射光により画像表示素子の画素を照明するための照明装置において、
光源部からの光を線状発光状態に変換する線状導光体と、
前記線状導光体からの光を面状発光状態に変換して出射するための周期構造が形成された面状導光体とを備え、
前記線状導光体からの光が、前記線状導光体の出射面の法線方向を基準として、前記周期構造の周期方向に垂直な方向側にある第１の出射方向に輝度のピーク値を示し、
前記面状導光体に形成された周期構造の周期方向と前記画素の繰り返し方向とのなす角度をθ、前記面状導光体の屈折率をｎとしたときに、前記線状導光体から出射する光の角度θ１は、
θ１＝ｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎθ）、または−θ１の角度方向にほぼピーク値を持つように出射することを特徴とする照明装置。
【請求項１９】
出射光により画像表示素子の画素を照明するための照明装置において、
光源部からの光を線状発光状態に変換する線状導光体と、前記線状導光体からの光を面状発光状態に変換して出射するための周期構造が形成された面状導光体とを備え、
前記線状導光体からの光が、前記線状導光体の出射面の法線方向を基準として、前記周期構造の周期方向に垂直な方向側にある第１の出射方向に輝度のピーク値を示し、
前記面状導光体に形成された周期構造の周期方向と前記面状導光体の入射面とがなす角度をθ、前記面状導光体の屈折率をｎとしたときに、前記線状導光体の出射面の法線方向と前記第１の出射方向とがなす角度がｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎθ）であることを特徴とする照明装置。
【請求項２０】
少なくとも１つ以上の点状発光源により構成されてなる光源部と、
該光源部からの光を線状発光状態に変換する面状の拡散手段と、
線状発光状態の光を面状発光状態に変換する面状導光体と、
前記面状導光体の出射面から出射する光を画素毎に制御して画像を表示する液晶表示素子とを備え、
前記光源部は前記面状導光体の出射面が前記液晶表示素子から突出した部分の出射面の下端に配置され、
前記拡散手段は、少なくとも一部が前記面状導光体を介して前記光源部に対向し、少なくとも一部が前記面状導光体の液晶表示素子から突出した部分の端面に対向して設けられ、
前記点状発光源と前記拡散手段との距離Ｌと、前記面状導光体の液晶表示素子から突出した部分の端面の厚さｔｅは、０≦（Ｌ−ｔｅ）≦１０ｍｍの範囲を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２１】
少なくとも１つ以上の点状発光源により構成されてなる光源部と、該光源部からの光が入射する入射面を備え、該入射面に入射する線状発光状態の光を面状発光状態に変換する面状導光体とを備えた照明装置において、
前記点状発光源の近傍に配置され、少なくとも一部が前記光源部に対向し、少なくとも一部が前記面状導光体の入射面に対向して設けられ、前記光源部からの光を線状発光状態に変換する面状の拡散手段を含み、
前記少なくとも１つ以上の点状発光源は、前記面状導光体に形成された入射面下面に配置されており、
前記点状発光源から光が出射する向きは、前記面状導光体の入射面の法線方向において、前記面状導光体の内部から外部へ向かう向きに設定されており、
前記点状発光源と前記拡散手段との距離Ｌ´は、
０≦Ｌ´≦１０ｍｍ
の範囲を満たすことを特徴とする照明装置。
【請求項２２】
前記光源部を構成する少なくとも１つ以上の点状発光源は、ＬＥＤ素子により形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の液晶表示装置。
【請求項２３】
光源部からの光が再入射される入射端面と、該入射端面に対向する端面と、前記入射端面に略垂直な方向に設けられた出射面と、該出射面に対向する対向面とを有する面状導光体と、
前記入射端面に対向する端面に配置され、点状発光状態の光を発する光源部と、
前記入射端面に配置され、前記光源部からの点状発光状態の光を拡散させて前記入射端面に再入射させることにより線状発光状態に変換する拡散変換手段とを含み、
前記対向面には、伝搬部と反射部とが繰り返し形成され、各反射部が前記入射端面に対向するように設けられた、プリズム状周期構造が設けられており、
前記周期構造は、前記拡散変換手段にて線状発光状態に変換された光を、前記各反射部にて反射し面状発光状態に変換することを特徴とする照明装置。
【請求項２４】
前記光源部は、少なくとも１つ以上の点状発光源により構成されてなり、前記変換手段は、拡散手段であることを特徴とする請求項２３に記載の照明装置。
【請求項２５】
前記光源部は、少なくとも１つ以上の点状発光源により構成されてなり、前記変換手段は、反射手段であることを特徴とする請求項２３に記載の照明装置。
【請求項２６】
前記光源部を構成する少なくとも１つ以上の点状発光源は、ＬＥＤ素子により形成されていることを特徴とする請求項２１、２４、または２５に記載の照明装置。
【請求項２７】
光源部と、該光源部からの光が入射する互いに対向する２つの入射面、および該入射した光が面状発光状態に変換されて出射される出射面を備える面状導光体とで構成され、
前記光源部は、ＬＥＤアレイからなり、
該ＬＥＤアレイは前記面状導光体の一方の入射面に配置された第１のＬＥＤアレイと前記面状導光体の他方の入射面に配置された第２のＬＥＤアレイとからなるとともに、
該第１のＬＥＤアレイと第２のＬＥＤアレイとは交互に点灯することを特徴とする照明装置。
【請求項２８】
前記第１のＬＥＤアレイと第２のＬＥＤアレイとが交互に点灯する周波数ｆは、
６０Ｈｚ≦ｆ≦１０ｋＨｚ
の範囲内で繰り返し発光することを特徴とする請求項２７に記載の照明装置。
【請求項２９】
請求項１から１９、２１、２３から２８のいずれか１項に記載の照明装置と、前記面状導光体の出射面から出射する光を画素毎に制御して画像を表示する液晶表示素子とを備えてなる液晶表示装置。
【請求項３０】
請求項１から１９、２１、２３から２８のいずれか１項に記載の照明装置からなるフロントライト。
【請求項３１】
前記液晶表示素子が、反射型液晶表示素子である請求項２０または２９に記載の液晶表示装置。
【請求項３２】
光源部からの光が入射する入射面と、入射した光が出射する出射面とを備えた柱状の線状導光体からなる照明素子において、
前記入射面が、前記線状導光体の長手方向の端面に設けられており、
前記出射面が、前記線状導光体の長手方向に設けられており、 入射した光を反射するＩ個（Ｉは２以上の整数）の切り込み部が、前記線状導光体の前記出射面に対向する面に、長手方向に一定のピッチで配列されて設けられており、
前記入射面側から第ｉ番目（ｉは１からＩまでの整数）の切り込み部
について、切り込み幅をｐｗi としたとき、
差分＝（ｐｗi+1 −ｐｗi ）
で定義される差分の、前記Ｉ個の切り込み部での平均値が、０より大きい値となることを特徴とする照明素子。
【請求項３３】
光源部からの光が入射する入射面と、入射した光が出射する出射面とを備えた柱状の線状導光体からなる照明素子において、
前記入射面が、前記線状導光体の長手方向の端面に設けられており、
前記出射面が、前記線状導光体の長手方向に設けられており、
入射した光を反射するＩ個（Ｉは２以上の整数）の切り込み部が、前記線状導光体の前記出射面に対向する面に、長手方向に配列されて設けられており、
前記入射面側から第ｉ番目（ｉは１からＩまでの整数）の切り込み部について、前記入射面からの距離をｘi 、切り込み深さをｄi としたとき、
傾き＝（ｄi+1 −ｄi ）／（ｘi+1 −ｘi ）
で定義される傾きの、前記Ｉ個の切り込み部での平均値が、０より大きい値となることを特徴とする照明素子。
【請求項３４】
前記傾きの、前記Ｉ個の切り込み部での平均値が、０．０００１以上、０．０５以下であることを特徴とする請求項３３に記載の照明素子。
【請求項３５】
前記傾きの値が、前記Ｉ個の切り込み部で一定であることを特徴とする請求項３３または３４に記載の照明素子。
【請求項３６】
前記線状導光体の前記出射面に対向する面において、
前記切り込み部の長手方向の幅の合計と、前記切り込み部に挟まれた平坦部の長手方向の幅の合計との和に対する、前記切り込み部の長手方向の幅の合計の割合が、５％以上、８０％以下であることを特徴とする請求項３２から３５のいずれか１項に記載の照明素子。
【請求項３７】
前記線状導光体の前記出射面に対向する面における、前記切り込み部の長手方向の幅と、該切り込み部および該切り込み部の一方に隣接する切り込み部に挟まれた平坦部の長手方向の幅との和が、０．０５ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３２から３６のいずれか１項に記載の照明素子。
【請求項３８】
前記線状導光体の前記入射面に対向する端面に第２の入射面が設けられており、
入射した光を反射するＪ個（Ｊは２以上の整数）の切り込み部が、前記線状導光体の前記出射面に対向する面に、長手方向に配列されて設けられており、
前記第２の入射面側から第ｊ番目（ｊは１からＪまでの整数）の切り込み部について、前記入射面からの距離をｘj 、切り込み深さをｄj としたとき、
傾き＝（ｄj+1 −ｄj ）／（ｘj+1 −ｘj ）
で定義される傾きの、前記Ｊ個の切り込み部での平均値が、０より大きい値となることを特徴とする請求項３２から３７のいずれか１項に記載の照明素子。
【請求項３９】
光源部からの光が入射する入射面と、入射した光が出射する出射面とを備えた柱状の線状導光体からなる照明素子において、
前記入射面が、前記線状導光体の長手方向の端面に設けられており、
前記出射面が、前記線状導光体の長手方向に設けられており、入射した光を反射する複数の切り込み部が、前記線状導光体の前記出射面に対向する面に、長手方向に配列されて設けられており、
前記切り込み部が、２つの平面からなるＶ字型溝であり、
前記複数の切り込み部における前記各平面が、前記出射面に対し、互いに異なる２種類以上の角度をなして形成されていることを特徴とする照明素子。
【請求項４０】
前記切り込み部が、２つの平面からなるＶ字型溝であり、
前記各平面が前記出射面に対してなす角が、３０°以上、６０°以下であることを特徴とする請求項３２から３９のいずれか１項に記載の照明素子。
【請求項４１】
前記線状導光体の周辺には、拡散手段が配置されることを特徴とする請求項３２から４０のいずれか１項に記載の照明素子。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、情報表示システムやＯＡ機器などの画像表示に用いられる薄型、軽量、低消費電力である液晶表示装置（例えば、反射型液晶表示装置や透過型液晶表示装置など）と、その表示品位を低下させることなく効率よく照明することのできる照明装置（例えば、フロントライトやバックライトなど）およびそれに用いる照明素子に係り、特に、照明装置を備えた液晶表示装置の薄型、軽量、低消費電力の特徴を損なうこと無く、効率良く照明することができるフロントライト、およびこれを用いた液晶表示装置に関する。
背景技術
液晶表示装置（Liquid Crystal Display）は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、あるいはＥＬ（Electro Luminescence）といった他の表示装置とは異なり、液晶そのものは発光せずに、特定の光源から照射された光の透過光量、あるいは反射光量を調節、制御することによって文字や画像を表示するものである。
このような従来の液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置と反射型の液晶表示装置とに大別することができる。
まず、透過型の液晶表示装置は、光の入射側と出射側とに偏光板が配置されており、入射側の偏光板を介して入射した直線偏光の偏光状態を液晶層で変調し、出射側の偏光板を透過する光量を制御することにより画像を表示している。したがって、透過型の液晶表示装置の光の入射側には、液晶表示装置を後方（入射側）から照明するバックライトと呼ばれる照明手段である蛍光管やＥＬなどの発光源が配置されているのが一般的である。
一方、反射型の液晶表示装置は、１枚の偏光板と反射板とを備えており、この偏光板を介して入射した直線偏光が反射板で反射され、再び偏光板に到達する過程で、前記直線偏光の偏光状態が液晶層で変調されることによって偏光板を出射する光量が制御されている。したがって、周囲光を利用して表示を行うことが可能であるため、上述したようなバックライトを必要とせず、軽量、薄型、低消費電力を実現することができるという特徴を有するものである。
さらに、直射日光の当たるような非常に明るい環境下においては、発光型の表示装置や透過型の液晶表示装置が画像の視認性を著しく低下させてしまうのに対して、反射型の液晶表示装置は、より鮮明に画像を視認することが可能であるという特徴をも有するものである。
このため、反射型の液晶表示装置は、近年益々需要が高まっており、携帯情報端末やモバイルコンピュータなどに数多く適用される傾向にある。
しかしながら、このような反射型の液晶表示装置は、以下のような問題点も有している。すなわち反射型の液晶表示装置は、上述したように周囲光を表示に利用するため、表示輝度が周囲環境に依存する度合いが非常に高く、夜間などの暗い環境下では表示を十分に認識することができない。特に、画像のカラー化のためにカラーフィルターを用いた反射型の液晶表示装置や、偏光板を用いた反射型の液晶表示装置では、上述したような問題は大きく、十分な周囲光が得られない場合には、補助照明手段が必要になる。
ところが、反射型の液晶表示装置の背面には、金属薄膜などにより形成された反射板が配置されているため、透過型の液晶表示装置に用いられるバックライトを反射型の液晶表示装置の照明手段として適用することは不可能である。
そこで、周囲が暗い場合の補助照明手段として、反射型の液晶表示装置を前方から照明する方法が幾つか提案されている。
この場合においても、軽量、薄型、低消費電力という反射型液晶表示装置の利点を維持するために、用いられる補助照明手段としては、低消費電力であり、かつ軽量、小スペースであることが求められる。
例えば、補助照明手段の光源に蛍光管を用いた場合では、蛍光管を発光させるために高周波電力が必要となる。ところが、特に携帯機器などは、電源としてバッテリーなどの直流電源を備えているため、直流電力を交流電力に変換するためのインバータが必要になる。このため、消費電力が増大するとともに、高周波電源を配置するスペースが必要となり、低消費電力化、軽量化およびコンパクト化を図ることが困難になる。
これに対して、補助照明手段の光源にＬＥＤなど直流電力によって発光が可能な光源を用いた場合では、インバータを省くことが可能であるため、低消費電力化、軽量化および小スペース化を図るうえで有利である。
このような補助照明手段としては、例えば日本国公開特許公報「特開平１０−２６０４０５号公報（公開日１９９８年９月２９日）」やアメリカ合衆国特許「特許番号５，５０６，９２９（Ｐｉｎｇ−Ｋａｕｎｇ  Ｔａｉ  Ｃｌｉｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．）（発行日１９９６年４月９日）」などに記載されている照明システムを用いることができる。これらには、点状発光源を効率良く線状発光状態に変換する手段と、この変換手段と導光体とを組み合わせた照明システムが開示されている。
また、アメリカ合衆国特許「特許番号５，６０８，５５０（発行日１９９７年３月４日）」には、点状発光源からの光を分布よく線状発光状態に変換し、変換された線状発光状態の光を、面状導光体の表面に対して傾斜して入射させることで面状発光状態に変換する補助照明システムが開示されている。
このような照明システムは、複数の点状発光源を導光体端面に配置した場合に比べて、光源数を減少させることができるため、安価な補助照明システムを提供することができるという利点を有しており、また、複数の点状発光源を導光体の端面に配置した場合に生じる輝度の明暗差を低減することができるという利点を有することも推察できる。
ここで、液晶表示装置のための照明システムに必要とされる条件は、次の通りである。液晶表示装置では、液晶表示素子を照明することにより表示を行うため、液晶表示素子に形成された画素領域（表示画面）をムラ無く均一に、かつ明るく照明することが好ましい。このような照明を行うためには、まず、点光源から出射された点状発光の光を、分布よく、かつ効率よく線状発光状態に変換する必要がある。つまり、線状発光状態に変換された光は、その発光状態において、線方向に対する輝度ムラができる限り小さいものであり、かつ点光源からの光が効率よく利用されることによりその出射輝度が明るいものであることが求められる。
特に、補助照明手段をフロントライトとして使用する場合、線状発光状態を面状発光状態に変換する必要があり、ここで変換された面状発光の光は表示品位に悪影響を与えないことが求められる。例えば、線状発光状態を面状発光状態に変換するための面状導光体に形成された構造物と液晶表示素子に形成された画素との干渉により発生するモアレ縞は、表示品位に著しく悪影響を与えるため、その発生を防止することが求められる。
このためには、液晶表示素子と面状導光体との配置関係などを考慮したうえで、点状発光の光を線状発光状態に変換するための線状導光体から出射する光を面状導光体に適したものにすることが好ましい。そして、点状発光の光を分布よく、効率よく線状発光状態、さらに面状発光状態に変換することが重要である。
しかしながら、上述したような補助照明手段は、以下に示すような種々の問題を有している。
まず、上記日本国公開特許公報「特開平１０−２６０４０５号公報」に記載された照明システムでは、点状発光源を線状発光に変換して面状導光体へ入射させることが開示されているものの、その線状発光の状態（例えば、出射方向や分布など）に関しては、何ら具体的な開示も示唆もなされていない。このことは、次に説明する上記アメリカ合衆国特許「特許番号５，５０６，９２９」も同様である。
ここで、上記アメリカ合衆国特許「特許番号５，５０６，９２９」に記載されている照明システムの例を図４２（ａ）に示す。
この照明システムは、図４２（ａ）に示すように、点状発光源２１０１の近傍に導光体２１０２を配置した構成となっており、この導光体２１０２は、伝搬部２１０２ｂにより角度に制限を受けた入射光を線状発光状態に変換し、出射面２１０２ｃより出射することで導光体２１０４へ導く働きを成している。そして、この結果、入射光が導光体２１０４により面状の発光状態に変換されて、図示しない反射型表示装置を照明することが可能となっている。
しかしながら、このような構成の照明システムでは、導光体２１０２の出射端面２１０２ｃの長さと導光体２１０４の入射端面２１０４ａの有効発光長さとがほぼ等しくして配置されているため、表示画面を観察した際に、導光体２１０４の入射端面コーナー部分には十分に光が入射せず、図４２（ｂ）示すような影２１０３が発生してしまい、この影の発生により表示品位が低下してしまうという問題を有している。
また、補助照明が非点灯時には、導光体２１０４に形成された周期構造２１０４ｆと、反射型液晶表示装置に形成された画素の繰り返し方向（図示せず）とが互いに干渉してモアレ縞が発生し、このモアレ縞の発生により表示品位が著しく低下してしまうという問題も有している。
さらに、上述したような照明システムにおける導光体２１０４の入射端面２１０４ａに複数の点状発光源２１０１を直接配置した場合には、複数の点状発光源２１０１から発した入射光が導光体２１０４中を直接伝搬するため、点状発光源２１０１の数に応じた輝線が発生してしまい、このため表示画面輝度に明暗差が生じて表示品位が著しく低下してしまうという問題をも有している。
また、上記アメリカ合衆国特許「特許番号５，６０８，５５０」に記載された照明システムでは、フロントライトの非点灯時、すなわち周囲光（あらゆる方向から入射する外光）だけで表示を行う場合、画像のボケやモアレ縞が発生し、表示品位が低下する。また、上記照明システムでは、面状導光体の表面に対して傾斜して光を入射させるため、面状導光体方向へ出射される光以外は利用されず、光利用効率の悪化を招来する。
さらに、上記照明システムでは、明るさを向上するために点状発光源を複数配置する場合、例えば点状発光源を線状導光体の両端にそれぞれ配置する場合では、点状発光源からの光は不均一な線状発光状態に変換されることになる。これに対して、上記公報等に開示されている線状導光体を２本対称に配置することで、分布のよい線状発光状態を得ることも推測されるが、この構成では、光源部が大きくなり、携帯性が損なわれるとともにコストが増大することが予想される。
また、上記のいずれの公報等においても、線状導光体における光の利用効率に関する検討が十分なされていない。そのため、線状導光体での光のロスが大きく、照明システム全体の光利用効率の低下を招来する。
具体的には、上記各公報等に開示された技術では、線状発光状態における光の分布の均一性を維持しつつ、線状発光状態への変換を担う反射面を十分大きく形成することが困難である。そのため、線状導光体から適切な方向へ出射される光の光量が少なく、面状導光体における面状発光に寄与する光の量が少なくなり、光利用効率の低下を招来する。
以上のように、従来では、光源からの影やモアレ縞の発生、輝度の明暗差などがなく、明るく、低価格、低消費電力を実現することが可能な照明装置および液晶表示装置が求められている。
発明の開示
本発明は、上記の各問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、光源を必要とする画像表示装置の表示品位を向上させることにある。より具体的には、低消費電力、小スペースを維持し、かつ、表示素子と組み合わせた際に、画質に悪影響を及ぼすモアレ縞などの発生を防止しつつ、光源からの光を、分布よく、かつ、効率よく線状発光状態および面状発光状態に変換することで表示素子を均一で明るい光により照射することができる照明装置（例えば、フロントライトやバックライトなど）およびそれに用いる照明素子を提供する。また、さらに、これらを用いた液晶表示装置（例えば、反射型液晶表示装置や透過型液晶表示装置など）を提供する。
本発明の照明装置は、上記の目的を達成するために、出射光により画像表示素子の画素を照明するための照明装置において、光源部からの光を線状発光状態に変換する線状導光体と、前記線状導光体からの光を面状発光状態に変換して出射するための周期構造が形成された面状導光体とを備え、前記線状導光体からの光が、前記線状導光体の出射面の法線方向を基準として、前記周期構造の周期方向に垂直な方向側にある第１の出射方向に輝度のピーク値を示す構成である。
また、さらに、前記第１の出射方向は、前記面状導光体内において前記周期方向に垂直な方向に光を進行させる方向であることが望ましい。
上記の構成では、点状発光源などの光源部からの光を線状発光状態に変換する線状導光体は、その出射面の法線方向を基準として、面状導光体における周期方向に垂直な方向側にある第１の出射方向に輝度のピーク値を示すものである。さらに、好ましくは、第１の出射方向は、この方向に出射された光が、面状導光体内において周期方向に垂直な方向に進むように設定されているものである。
ここで、面状導光体においては、周期構造に対して、より垂直方向に近い角度で入射する光を、効率よく面状発光状態に変換することができる。そして、光が効率よく面状発光状態に変換されることで、画像表示素子が有効に照射されることになり、明るい画像表示が可能となる。
したがって、上記の構成では、光源部として直流電源で容易に発光させることが可能な点状発光源などを用いた場合であっても、光源部からの光を面状発光状態に効率よく変換することができるため、明るい光によって効率よく画像表示素子を照明することができる。
その結果、上記の構成では、低消費電力、小スペースを維持しつつ、明るい光により画像表示素子を照明する照明装置を提供することができる。そして、この照明装置を用いて画像表示装置を形成することにより、表示画像の画質の向上を図ることが可能になる。
本発明の照明装置は、さらに、前記周期構造の周期方向が、前記画素の繰り返し方向に対して傾斜している構成である。
上記の構成では、線状発光状態の光を面状発光状態に変換する面状導光体に形成された周期構造が、この照明装置により照射されるべき画像表示素子の画素の繰り返し方向に対して傾斜して配置されている。このため、周期構造と画素とが干渉することによって生じるモアレ縞の発生を防止することが可能になる。その結果、画像表示装置におけるモアレ縞の発生を防止し、表示画像の画質の向上を図ることが可能になる。
本発明の照明装置は、さらに、前記線状導光体からの光が、前記第１の出射方向とは異なる第２の出射方向に、輝度のピーク値を示すことが望ましい。
また、さらに、前記第１の出射方向と前記第２の出射方向とが、前記線状導光体の出射面の法線方向に対して対称であることが望ましい。
上記の構成では、第１の出射方向に出射されて面状導光体内を伝搬する光が直接照射する領域以外の領域を、第２の出射方向に出射されて面状導光体内を伝搬する光によって補助的に照射することができる。これにより、面状導光体から出射される面状発光状態の光の輝度分布をより均一にすることができる。
特に、第１の出射方向と第２の出射方向とが対称になるように設定されていると、第２の出射方向に出射され、面状導光体の側面で反射された光が、第１の出射方向に出射された光とほぼ同じ方向に面状導光体内を伝搬することになり、上記と同様にして効率よく面状発光状態に変換されることになる。
本発明の照明装置は、さらに、前記線状導光体から前記第１の出射方向に出射される光の、前記線状導光体の線方向における輝度分布が、輝度の最大値と最小値との比率において３以下であることが望ましい。
あるいは、さらに、前記線状導光体から前記第２の出射方同に出射される光の、前記線状導光体の線方向における輝度分布が、輝度の最大値と最小値との比率において３以下であることが望ましい。
上記の構成では、面状導光体へ、輝度分布が３以下である線状発光状態の光を入射させる。これにより、面状導光体から出射される面状発光状態の光の輝度分布がより均一になる。したがって、この面状導光体からの均一な光で画像表示素子を照明することで、表示ムラが少なく高画質な画像表示を行うことができる。
本発明の照明装置は、さらに、前記面状導光体に形成された周期構造の周期方向が、前記画素の繰り返し方向に対してなす角度が１０°以上、８０°以下であることが望ましい。
上記の構成では、モアレ縞の発生を防止する効果が特に有効であり、表示画像の画質をより向上させることができる。
本発明の照明装置は、さらに、前記線状導光体において、その出射面に対向する面には、伝搬部と反射部とが繰り返し形成されることが望ましい。
上記の構成では、前記線状導光体が光の出射面と、該出射面に対向する面とを備えている。そして、その出射面に対向する面に、伝搬部と反射部とを交互に繰り返して形成していることにより、光源（例えば、点状発光源）から発した入射光を複数の反射部で反射し、線状発光状態に変換して出射させることができ、前記面状導光体へ有効に光を入射させることができる。
また、伝搬部により、光源から発した入射光を線状導光体の線方向に効率よく伝搬させることができるため、光の利用効率を高め、線状発光状態の輝度の均一化を図ることができる。
本発明の照明装置における前記線状導光体の周辺には、拡散反射シートが配置されることが望ましい。
上記の構成では、前記線状導光体の周辺に拡散反射シートを配置していることにより、該線状導光体に形成された出射面以外から出射する漏れ光を拡散反射シートにより拡散反射することができ、これにより前記面状導光体へ有効に光を入射させることができ、より光の利用効率を向上させることができる。
本発明の照明装置は、さらに、前記線状導光体に光を入射させる光源部を備え、前記光源部と前記線状導光体との間には、光学的マッチング手段が配置されることが望ましい。
上記の構成では、前記光源部と前記線状導光体との間を光学的にマッチングさせることにより、空気層を介して光源部（例えば、点状発光源）と線状導光体とを配置した場合に発生する界面反射を低減させることがで、入射光の損失を低減させることができる。
本発明の照明装置における前記光学的マッチング手段は、屈折率ｎが１．４以上１．７以下の接着樹脂であることが望ましい。
上記の構成では、上述した光学的マッチングを屈折率ｎが１．４以上１．７以下の接着樹脂を用いて実現することにより、安価で生産性に優れ、光源から充分な出射光量を線状導光体に導くことができる光学的マッチング手段を提供することができる。
本発明の照明装置における前記線状導光体は、出射面の厚さｔ２が前記面状導光体の入射面の厚さｔ１とほぼ等しくなるように形成されるとともに、該線状導光体の側端面と出射面の法線方向との成す角度θ５が、０°＜θ５≦２０°の範囲を満たすことが望ましい。
上記の構成では、前記線状導光体の出射面の厚さｔ２と前記面状導光体の入射面の厚さｔ１とをほぼ等しく形成し、該線状導光体の側端面と出射面の法線方向との成す角度θ５を０°＜θ５≦２０°の範囲内でテーパ処理することにより、前記光源部（例えば、点状発光源）から発した入射光を有効に該線状導光体に入射させることができるとともに、該面状導光体の入射面に効率良く入射させることができ、明るい照明装置を提供することができる。
つまり、前記線状導光体を、その出射面に垂直な面で切断したときの切り口が、出射面側から出射面に対向する面側に向かって広がるテーパ形状をなしていることが望ましい。
これにより、光源部として、面状導光体の入射面の厚さより大きい直径を有する光源を用いた場合でも、光源部からの光を効率的に線状導光体に入射させることができるとともに、面状導光体の入射面に効率良く入射させることができる。
そして、さらに、前記切り口において、テーパ形状をなす側面が前記線状導光体の出射面の法線方向となす角度が、０°より大きく、２０°以下であることが望ましい。
これにより、線状導光体におけるテーパ形状をなす側面に達する光が、この面で全反射されやすくなるために外部に漏れにくくなり、光の利用効率が向上される。
本発明の照明装置は、さらに、前記線状導光体の入射面には、前記光源部（例えば、点状発光源）からの光を該線状導光体に形成された周期構造の方向に反射する反射面が形成されることが望ましい。
上記の構成では、前記線状導光体の入射面に、前記光源部（例えば、点状発光源）からの入射光を線状導光体に形成された周期構造方向（周期方向）に反射する反射面を形成することにより、複数の点状発光源を配置することが可能となり、より明るい照明装置を提供することができる。
本発明の照明装置は、さらに、前記面状導光体における入射面の長さをＬ１、前記線状導光体における出射面の長さをＬ２としたときに、０ｎｍ＜（Ｌ２−Ｌ１）≦１０ｍｍの範囲を満たすことが望ましい。
上記の構成では、前記面状導光体における入射面の長さをＬ１、前記線状導光体における出射面の長さをＬ２としたときに、０ｍｍ＜（Ｌ２−Ｌ１）≦１０ｍｍの範囲を満たすように構成することにより、面状導光体入射面のコーナー部分へ有効に光を入射させることができ、導光体コーナー部分からの影の発生を防止して、携帯性を損なわずに品位の高い照明装置を実現することが可能になる。
本発明の照明装置は、さらに、前記面状導光体に形成された周期構造の周期方向と前記画素の繰り返し方向とのなす角度をθ、前記面状導光体における入射面の長さをＬ１、前記線状導光体における出射面の長さをＬ２、前記面状導光体の入射面と前記線状導光体の出射面との距離をｇとしたときに、ｇ×ｔａｎθ≦（Ｌ２−Ｌ１）≦１０ｍｍ
の範囲を満たすことが望ましい。
上記の構成では、前記面状導光体に形成された周期構造の周期方向が、前記画素の繰り返し方向に対してなす角度をθ、前記面状導光体における入射面の長さをＬ１、前記線状導光体における出射面の長さをＬ２、前記面状導光体の入射面と前記線状導光体の出射面との距離をｇとしたときに、ｇ×ｔａｎθ≦（Ｌ２−Ｌ１）≦１０ｍｍの範囲を満たすことにより、入射面のコーナー部分に有効に光を入射させることができ、導光体コーナー部分からの影の発生を防止して表示品位の向上に寄与する照明装置を実現することが可能になる。
本発明の照明装置は、さらに、前記面状導光体に形成された周期構造の周期方向と前記画素の繰り返し方向とのなす角度をθ、前記面状導光体の屈折率をｎとしたときに、前記線状導光体から出射する光の角度θ１は、θ１＝ｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎθ）、または−θ１の角度方向にほぼピーク値を持つように出射することが望ましい。
上記の構成では、前記面状導光体に形成された周期構造の周期方向と前記画素の繰り返し方向とのなす角度をθ、前記面状導光体の屈折率をｎとしたときに、前記線状導光体から出射する光の角度θ１は、θ１＝ｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎθ）、または−θ１の角度方向にほぼピーク値を持つように出射することにより、面状導光体に形成された周期構造（伝搬部と反射部）に有効に光を入射させることができ、より明るい照明装置を実現することが可能になる。
本発明の照明装置は、さらに、前記面状導光体に形成された周期構造の周期方向と前記面状導光体の入射面とがなす角度をθ、前記面状導光体の屈折率をｎとしたときに、前記線状導光体の出射面の法線方向と前記第１の出射方向とがなす角度がｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎθ）であることが望ましい。
上記の構成では、第１の出射方向から出射された光が、面状導光体内において面状導光体に形成された周期構造の周期方向に垂直な方向に進むことになる。したがって、上述の理由により、線状導光体からの光を効率よく面状発光状態に変換することができ、明るい画像表示が可能となる。
本発明の照明装置は、上記の目的を達成するために、光源部と、該光源部からの光が入射する入射面を備え、該入射面に入射する線状発光状態の光を面状発光状態に変換する面状導光体とで構成される照明装置において、少なくとも一部が前記光源部に対向し、少なくとも一部が前記面状導光体の入射面に対向して設けられ、前記光源部からの光を線状発光状態に変換する面状の変換手段を含む構成である。
上記の構成では、少なくとも一部が光源部と面状導光体の入射面とに対向する面状の変換手段によって、光源部からの光が線状発光状態に変換されて面状導光体に入射される。そして、面状導光体に入射した光が、面状導光体によって面状発光状態に変換される。
ここで、光源部は、面状の変換手段に対向して配置されているため、光源部として、例えば点状発光源を用いる場合などでは、装置の大型化や構造の複雑化を避けつつ、光源数を増加させることができる。
したがって、照明装置の光量の増加を容易に図ることができる。その結果、本照明装置を用いて画像表示装置を形成することにより、表示画像が明るい画像表示装置を提供することが可能になる。
なお、面状の変換手段としては、例えば拡散反射シートや反射板などを用いることができる。
本発明の照明装置は、さらに、前記光源部は、少なくとも１つ以上の点状発光源により構成されてなり、前記変換手段は、前記点状発光源の近傍に配置された拡散手段であることが望ましい。
上記の構成では、前記光源部は、少なくとも１つ以上の点状発光源により構成されてなり、該点状発光源からの光は、該点状発光源の近傍に配置された拡散手段により、前記面状導光体の入射面に入射する過程で線状発光状態に変換されることにより、構成する部品点数を削減することができ、安価な照明装置を提供することができるとともに、点状発光源からの入射光が拡散されるため、輝度の明暗差が少ない照明装置を実現することが可能になる。
本発明の照明装置は、さらに、前記少なくとも１つ以上の点状発光源は、前記面状導光体に形成された入射面下面に配置されるとともに、前記面状導光体を介して前記拡散手段と対向しており、前記点状発光源と前記拡散手段との距離Ｌと面状導光体の入射面の厚さｔｅは、０≦（Ｌ−ｔｅ）≦１０ｍｍの範囲を満たすことが望ましい。
上記の構成では、前記少なくとも１つ以上の点状発光源が、前記面状導光体に形成された入射面下面に配置されるとともに、該光源と前記拡散手段との距離Ｌと面状導光体の入射面の厚さｔｅが、０≦（Ｌ−ｔｅ）≦１０ｍｍの範囲を満たすことにより、携帯性を損なうことなく点状発光源からの入射光を光量変化の少ない状態で拡散させることができ、輝度の明暗差が少なく明るい照明装置を実現することが可能になる。
本発明の照明装置は、さらに、前記少なくとも１つ以上の点状発光源は、前記面状導光体に形成された入射面下面に配置されており、前記点状発光源から光が出射する向きは、前記面状導光体の入射面の法線方向において、前記面状導光体の内部から外部へ向かう向きに設定されており、前記点状発光源と前記拡散手段との距離Ｌ′は、０≦Ｌ′≦１０ｍｍの範囲を満たすことが望ましい。
上記の構成では、前記少なくとも１つ以上の点状発光源が、前記面状導光体に形成された入射面下面に配置されるとともに、前記点状発光源から光が出射する向きは、前記面状導光体の入射面の内部から外部へ向かう向きに設定されており、該光源と前記拡散手段との距離Ｌ′は、０≦Ｌ′≦１０ｍｍの範囲を満たすことにより、携帯性を損なうことなく点状発光源からの入射光を光量変化の少ない状態で拡散させることができ、輝度の明暗差が少なく明るい照明装置を実現することが可能になる。
本発明の照明装置は、さらに、前記光源部は、少なくとも１つ以上の点状発光源により構成されてなり、該点状発光源は、前記面状導光体の入射面と対向する面に配置されてなり、前記変換手段は、前記面状導光体の入射面に配置された拡散手段であることが望ましい。
上記の構成では、前記少なくとも１つ以上の点状発光源は、前記面状導光体の入射面と対向する面に配置されてなり、前記拡散手段は、前記面状導光体の入射面に配置されていることにより、複数の点状発光源からの光をより効率良く拡散させることができるため、さらに輝度の明暗差が少ない照明装置を実現することが可能になる。
本発明の照明装置は、さらに、前記光源部は、少なくとも１つ以上の点状発光源により構成されてなり、該点状発光源は、前記面状導光体の入射面と対向する面に配置されてなり、前記変換手段は、前記面状導光体の入射面に配置された反射手段であることが望ましい。
上記の構成では、前記少なくとも１つ以上の点状発光源は、前記面状導光体の入射面と対向する面に配置されてなり、該面状導光体の入射面には反射手段が形成されていることにより、複数の点状発光源からの光を面状導光体入射面において効率良く広げることができ、輝度の明暗差が少なく明るい照明装置を実現することが可能になる。
本発明の照明装置は、さらに、前記光源部を構成する少なくとも１つ以上の点状発光源は、ＬＥＤ素子により形成されていることが望ましい。
上記の構成では、前記光源部を構成する少なくとも１つ以上の点状発光源がＬＥＤ素子により形成されていることにより、安価で携帯性に優れた照明装置を実現することが可能になる。
本発明の照明装置は、上記の目的を達成するために、光源部と、該光源部からの光が入射する互いに対向する２つの入射面、および該入射した光が面状発光状態に変換されて出射される出射面を備える面状導光体とで構成され、前記光源部は、ＬＥＤアレイからなり、該ＬＥＤアレイは前記面状導光体の一方の入射面に配置された第１のＬＥＤアレイと前記面状導光体の他方の入射面に配置された第２のＬＥＤアレイとからなるとともに、該第１のＬＥＤアレイと第２のＬＥＤアレイとは交互に点灯することが望ましい。
上記の構成では、複数の点状発光源をＬＥＤアレイにより構成し、第１のＬＥＤアレイを前記面状導光体の一方の入射面に、第２のＬＥＤアレイを前記面状導光体の他方の入射面に配置し、第１のＬＥＤアレイと第２のＬＥＤアレイとを交互に点滅させ、発光状態を互いに補間することにより、輝線の明暗差を改善した線状発光状態を提供することができる。
本発明の照明装置は、さらに、前記第１のＬＥＤアレイと第２のＬＥＤアレイとが交互に点灯する周波数ｆは、６０Ｈｚ≦ｆ≦１０ｋＨｚの範囲内で繰り返し発光することが望ましい。
上記の構成では、前記第１のＬＥＤアレイと第２のＬＥＤアレイとが交互に点灯される周波数ｆが、６０Ｈｚ≦ｆ≦１０ｋＨｚの範囲内で繰り返し発光していることにより、フリッカーの発生（点滅の認識）を抑えた照明装置を提供することができるとともに、低消費電力化を図ることが可能となる。
本発明の液晶表示装置は、上記の目的を達成するために、上述した本発明の照明装置と、前記面状導光体の出射面から出射する光を画素毎に制御して画像を表示する液晶表示素子とを備えてなることを特徴としており、そのことにより上記目的は達成される。
つまり、上記の構成では、明るく、輝度の明暗差が少なく、表示品位の高い液晶表示装置を実現することが可能になる。
本発明の液晶表示装置は、上記の目的を達成するために、光源部と、該光源部からの光が入射する入射面および該入射した光が出射する出射面を備える面状導光体とで構成され、前記光源部からの光が、少なくとも前記面状導光体に備えられた入射面に入射する際には線状発光状態であるフロントライトと、前記面状導光体の出射面から出射する光を画素毎に制御して画像を表示する反射型液晶表示素子とを備えてなる液晶表示装置において、前記面状導光体の出射面に対向する対向面には、伝搬部と反射部とが繰り返し形成された周期構造が形成されているとともに、前記面状導光体の対向面に形成された周期構造の周期方向は、前記反射型液晶表示素子に形成された画素の繰り返し方向から１０°〜８０°の角度θを有するように形成されている構成である。
上記の構成では、前記面状導光体の出射面に対向する対向面には、伝搬部と反射部とが繰り返し形成された周期構造が形成されているとともに、前記面状導光体の対向面に形成された周期構造の周期方向は、前記反射型液晶表示素子に形成された画素の繰り返し方向から１０°〜８０°の角度θを有するように形成されていることにより、互いの周期構造が干渉して発生するモアレ縞を防止することが可能になる。これにより、液晶表示装置の表示品位を向上させることができる。
上述した本発明の照明装置は、フロントライトとして用いた場合、または、反射型液晶表示素子と組み合わせて反射型液晶表示装置を構成した場合においても、上記各効果を奏することが可能であり、有効である。
本発明の照明素子は、上記の目的を達成するために、光源部からの光が入射する入射面と、入射した光が出射する出射面とを備えた柱状の線状導光体からなる照明素子において、前記入射面が、前記線状導光体の長手方向の端面に設けられており、前記出射面が、前記線状導光体の長手方向に設けられており、入射した光を反射するＩ個（Ｉは２以上の整数）の切り込み部が、前記線状導光体の前記出射面に対向する面に、長手方向に一定のピッチで配列されて設けられており、前記入射面側から第ｉ番目（ｉは１からＩまでの整数）の切り込み部について、切り込み幅をPWiとしたとき、
差分＝（PWi+I−PWi）
で定義される差分の、前記Ｉ個の切り込み部での平均値が、０より大きい値となる構成である。
あるいは、本発明の照明素子は、上記の目的を達成するために、光源部からの光が入射する入射面と、入射した光が出射する出射面とを備えた柱状の線状導光体からなる照明素子において、前記入射面が、前記線状導光体の長手方向の端面に設けられており、前記出射面が、前記線状導光体の長手方向に設けられており、入射した光を反射するＩ個（Ｉは２以上の整数）の切り込み部が、前記線状導光体の前記出射面に対向する面に、長手方向に配列されて設けられており、前記入射面側から第ｉ番目（ｉは１からＩまでの整数）の切り込み部について、前記入射面からの距離をｘi、切り込み深さをｄiとしたとき、
傾き＝（ｄi+I−ｄi）／（ｘi+I−ｘi）
で定義される傾きの、前記Ｉ個の切り込み部での平均値が、０より大きい値となる構成である。
上記の構成では、柱状の線状導光体が、長手方向の少なくとも一方の端面に入射面を備え、長手方向に出射面を備えている。また、出射面に対向する面には、入射した光を反射する切り込み部が、長手方向に配列されて設けられている。そして、この切り込み部の切り込み幅、あるいは切り込み深さが、入射面から遠ざかるにつれて平均的に大きくなるように設定されている。
このため、入射面から遠い位置にある切り込み部では、より多くの光を反射することが可能となり、光源部からの光量の低下を補うことができる。したがって、線状導光体からの出射光の光量を増加させることが可能になるとともに、線状導光体の長手方向において、出射光の輝度分布をより均一な状態にすることが可能になる。
また、上記の構成は、楔型の線状導光体などと異なり、長手方向に関して幅が一定である線状導光体を形成することが可能であるため、入射面からの光が長手方向に伝搬しやすい構造をとることができる。そのため、光の利用効率および出射輝度の均一化をより向上させることができる。
さらに、上記の構成では、切り込み部のピッチを一定に保つことが可能であるため、出射面に対向する面において、切り込み部が形成されていない部分（平坦部）を確保することができる。これにより、上記と同様に、入射面からの光を長手方向に伝搬しやすい構造をとることができる。
その結果、上記構成の照明素子では、線状導光体の長手方向において、均一で明るい線状発光状態を形成することが可能になる。また、上記構成の照明素子を、面状導光体などと組み合わせることにより、均一で明るい光により画像表示素子などを照明する照明装置を提供することが可能になる。
本発明の照明素子は、さらに、前記傾きの、前記Ｉ個の切り込み部での平均値が、０．０００１以上、０．０５以下であることが望ましい。
上記の構成では、線状導光体からの出射光の輝度分布（出射光の輝度の最大値と最小値の比）を１から３の範囲内に設定することが可能であり、面状導光体へ入射させる光に求められる線状発光状態を実現することができる。
本発明の照明素子は、さらに、前記傾きの値が、前記Ｉ個の切り込み部で一定であることが望ましい。
上記の構成では、切り込み部の深さが、一定の傾きをもって連続して形成されるため、より出射光の輝度分布の均一化を図ることができる。
本発明の照明素子は、さらに、前記線状導光体の前記出射面に対向する面において、前記切り込み部の長手方向の幅の合計と、前記切り込み部に挟まれた平坦部の長手方向の幅の合計との和に対する、前記切り込み部の長手方向の幅の合計の割合が、５％以上、８０％以下であることが望ましい。
上記の構成では、切り込み部の幅の合計と平坦部の幅の合計との和に対する切り込み部の幅の合計の割合が、５％以上に設定される。このため、切り込み部が占める割合を十分確保することができる。したがって、光源部からの入射光を効率よく線状発光状態に変換することができ、光の利用効率の向上を図ることができる。
また、上記の構成では、切り込み部の幅の合計と平坦部の幅の合計との和に対する切り込み部の幅の合計の割合が、８０％以下に設定される。このため、平坦部が占める割合をも確保することができる。したがって、光源部からの入射光を線状導光体の長手方向により効率的に導くことが可能となり、光源部からの入射光を均一に線状発光状態に変換することができる。
その結果、均一で明るい照明素子を提供することが可能になる。
本発明の照明素子は、さらに、前記線状導光体の前記出射面に対向する面における、前記切り込み部の長手方向の幅と、該切り込み部および該切り込み部の一方に隣接する切り込み部に挟まれた平坦部の長手方向の幅との和が、０．０５ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることが望ましい。
上記の構成では、切り込み部の幅とこの切り込み部の一方に隣接する平坦部の幅との和が２ｍｍ以下に設定される。このため、線状導光体の出射面において、明るい部分（明部）の連続性を確保することができ、出射面での光の明暗を防止することができる。したがって、上記の構成では、より均一な線状発光状態を形成することができる。
また、上記の構成では、切り込み部の幅とこの切り込み部の一方に隣接する平坦部の幅との和を０．０５ｍｍ以上に設定することで、線状導光体を作製する上で、切り込み部の形成が困難になることを回避することができる。
本発明の照明素子は、さらに、前記線状導光体の前記入射面に対向する端面に第２の入射面が設けられており、入射した光を反射するＪ個（Ｊは２以上の整数）の切り込み部が、前記線状導光体の前記出射面に対向する面に、長手方向に配列されて設けられており、前記第２の入射面側から第ｊ番目（ｊは１からＪまでの整数）の切り込み部について、前記入射面からの距離をｘj、切り込み深さをｄjとしたとき、
傾き＝（ｄj+1−ｄj）／（Ｘj+1−ｘj）
で定義される傾きの、前記Ｊ個の切り込み部での平均値が、０より大きい値となることが望ましい。
上記の構成では、入射面が線状導光体の長手方向の両端面に設けられており、出射面に対向する面に設けられた切り込み部が各入射面から遠ざかるにつれて平均的に深くなるように設定されている。つまり、上記の構成には、上記傾きを線状導光体の中央部に対して対称になるように形成する場合も含まれる。そして、上記の構成では、各入射面に光源部を設けて光量を増加させつつ、上述の各効果を奏することが可能である。
本発明の照明素子は、上記の目的を達成するために、光源部からの光が入射する入射面と、入射した光が出射する出射面とを備えた柱状の線状導光体からなる照明素子において、前記入射面が、前記線状導光体の長手方向の端面に設けられており、前記出射面が、前記線状導光体の長手方向に設けられており、入射した光を反射する複数の切り込み部が、前記線状導光体の前記出射面に対向する面に、長手方向に配列されて設けられており、前記切り込み部が、２つの平面からなるＶ字型溝であり、前記複数の切り込み部における前記各平面が、前記出射面に対し、互いに異なる２種類以上の角度をなして形成されている構成である。
上記の構成では、入射面から例えば点状発光の光を入射させたとき、出射面に対向する面に、長手方向に配列されて設けられた複数の切り込み部によって入射する光を線状発光状態に変換することができる。ここで、上記複数の切り込み部が、２つの平面からなるＶ字型溝であり、この各平面と出射面とがなす角が、２種類以上の互いに異なる角度に設定されているため、同じ光源部からの光を異なる方向に反射させることができる。したがって、本照明素子から出射する線状発光状態の光が、複数の出射方向においてピーク値を示すように設定することが可能である。
また、線状導光体の両端に入射面を設けて、両側から光を入射させる場合を考えると、上記各平面が出射面に対してなす角が、１つであるときは、線状導光体に対して対称な方向に出射光のピーク値が現れる。
これに対し、上記の構成では、線状導光体に対して非対称な方向に出射光のピーク値が現れるように設定することが可能である。この場合、特に、出射面の法線方向から傾いた一定の方向に、出射光のピーク値が現れるように設定することも可能である。
したがって、本照明素子を用いて、例えばモアレ縞の発生を防止するために、入射面に対して非対称に形成された面状導光体などを照射することにより、より光利用効率が高く、より均一な面状発光状態の光を得ることが可能である。その結果、明るく、表示画像の輝度分布が均一な画像表示装置を提供することが可能になる。
本発明の照明素子は、さらに、前記切り込み部が、２つの平面からなるＶ字型溝であり、前記各平面が前記出射面に対してなす角が、３０°以上、６０°以下であることが望ましい。
上記の構成では、出射面に対して３０°以上、６０°以下の角度をなす平面により入射した光を反射させて線状発光状態に変換することにより、出射面法線方向に対して０°から４５°の方同に出射輝度のピーク値を有する線状発光状態を形成することができる。したがって、本照明素子を用いて、例えば入射面に対して傾斜して形成された周期構造を有する面状導光体を照射する場合などでは、周期構造の多様な傾斜角に対応することができる。
本発明の照明素子は、さらに、前記線状導光体の周辺に拡散手段が配置されることが望ましい。
上記の構成では、線状導光体の周辺に拡散手段を配置していることにより、線状導光体に形成された出射面以外から出射する漏れ光を拡散手段により拡散反射することができ、これにより光の利用効率をより向上させることができる。
本発明のさらに他の目的、特徴、及び優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態１で用いたフロントライトと反射型液晶表示素子とで構成された反射型液晶表示装置の構成を示す図面である。
図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明の実施の形態１で用いた反射型液晶表示素子の表示動作原理を示す図面である。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、本発明の実施の形態１で用いた反射型液晶表示素子の画素配列パターンを示す図面である。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、本発明の実施の形態１で用いたフロントライトの構成を示す図面である。
図５（ａ）および図５（ｂ）は、本発明の実施の形態１で用いた線状導光体の形状およびその配置を示す図面である。
図６は、本発明で実施の形態１で用いた線状導光体からの発光状態の測定を示す図面である。
図７は、本発明の実施の形態１で用いた線状導光体における出射面中央での出射光の角度に対する発光状態を示す図面である。
図８は、本発明の実施の形態１で用いたフロントライトの線状導光体からの発光状態を示す図面である。
図９は、本発明の実施の形態１で用いた線状導光体と導光体との配置関係を示す図面である。
図１０は、本発明の実施の形態２で用いたフロントライトと反射型液晶表示素子とで構成された反射型液晶表示装置の構成を示す図面である。
図１１は、本発明の実施の形態２で用いたフロントライトの構成を示す図面である。
図１２は、本発明の実施の形態２で用いた線状導光体と導光体との配置関係を示す図面である。
図１３は、本発明の実施の形態２で用いたフロントライトの線状導光体からの発光状態を示す図面である。
図１４は、本発明の実施の形態２で用いた線状導光体における出射面中央での出射光の角度に対する発光状態を示す図面である。
図１５は、本発明の実施の形態２で用いた線状導光体と導光体との配置関係を示す図面である。
図１６は、本発明の実施の形態３で用いたフロントライトと反射型液晶表示素子とで構成された反射型液晶表示装置の構成を示す図面である。
図１７（ａ）は、本発明の実施の形態３で用いたフロントライトの構成を示す図面であり、図１７（ｂ）は、本発明の実施の形態３で用いたＬＥＤアレイと導光体との配置関係を示す図面である。
図１８は、本発明の実施の形態３で用いたＬＥＤアレイと導光体との配置断面を示す図面である。
図１９は、本発明の実施の形態３で用いた点状発光源と拡散反射シートとの配置距離とパネル反射後の明るさとの関係を示す図面である。
図２０（ａ）および図２０（ｂ）は、本実施の形態３で用いた３灯の点状発光源を直接導光体の入射面に配置した構成を示す図面である。
図２１は、本発明の実施の形態３で用いたフロントライトと反射型液晶表示素子とで構成された反射型液晶表示装置の別の構成を示す図面である。
図２２は、本発明の実施の形態３で用いたフロントライトの形状および配置位置と発光状態とを示す図面である。
図２３は、本発明の実施の形態３で用いた点状発光源と拡散反射シートとの配置距離とパネル反射後の明るさとの関係を示す図面である。
図２４は、本発明の実施の形態４で用いたフロントライトと反射型液晶表示素子とで構成された反射型液晶表示装置の構成を示す図面である。
図２５（ａ）は、本発明の実施の形態４で用いたフロントライトの構成を示す図面であり、図２５（ｂ）は、本発明の実施の形態４で用いたＬＥＤアレイと導光体との配置関係を示す図面である。
図２６（ａ）は、本発明の実施の形態４で用いたフロントライトの別の構成を示す図面であり、図２６（ｂ）は、本発明の実施の形態４で用いたＬＥＤアレイと導光体との別の配置関係を示す図面である。
図２７は、本発明の実施の形態５で用いた反射型液晶表示素子とフロントライトの構成を示す図面である。
図２８は、本発明の実施の形態５で用いたフロントライトの構成を示す図面である。
図２９（ａ）は、本発明の実施の形態５で用いたフロントライト用導光体を示す平面図であり、図２９（ｂ）は、本発明の実施の形態５で用いたフロントライト用導光体を示す側面図である。
図３０は、本発明の実施の形態５で用いた樹脂の屈折率と線状導光体からの出射光量との説明図である。
図３１（ａ）は、本発明の実施の形態５で用いた線状導光体を示す側面図であり、図３１（ｂ）は、本発明の実施の形態５で用いた線状導光体の伝搬部と反射部との詳細を示す図面である。
図３２は、本発明の実施の形態５で用いた線状導光体からの発光状態を示す図面である。
図３３は、本発明の実施の形態６で用いた反射型液晶表示素子とフロントライトとの構成を示す図面である。
図３４は、本発明の実施の形態６で用いたフロントライトの構成を示す図面である。
図３５（ａ）は、本発明の実施の形態６で用いた線状導光体の斜視図であり、図３５（ｂ）は、本発明の実施の形態６で用いたフロントライト用導光体の平面図であり、
図３６（ａ）は、本発明の実施の形態６で用いた線状導光体の正面図であり、図３６（ｂ）は、本発明の実施の形態６で用いた線状導光体の側面図である。
図３７は、本発明の実施の形態７で用いた反射型液晶表示素子とフロントライトとの構成を示す図面である。
図３８（ａ）は、本発明の実施の形態７で用いたフロントライトの構成を示す図面であり、図３８（ｂ）は、本発明の実施の形態７で用いた導光体の伝搬部と反射部との詳細を示す図面である。
図３９（ａ）は、本発明の実施の形態７で用いた導光体と光源との配置を示す平面図であり、図３９（ｂ）は、本発明の実施の形態７で用いた光源の配線を示す図面であり、図３９（ｃ）は、本発明の実施の形態７で用いた光源への入力信号を示す図面である。
図４０は、導光体からの発光状態の測定を示す図面である。
図４１は、フロントライトの線状導光体からの発光状態を示す図面である。
図４２（ａ）は、従来技術の照明システムを示す図面であり、図４２（ｂ）は、従来技術を照明システムにおける影の発生を示す図面である。
図４３は、実施の形態８で用いたフロントライトと反射型液晶表示素子とで構成された反射型液晶表示装置を示す図面である。
図４４（ａ）は、図４３の反射型液晶表示装置におけるフロントライトの部分の斜視図であり、図４４（ｂ）は、フロントライトの導光体の一部の拡大図である。
図４５（ａ）、図４５（ｂ）および図４５（ｃ）は、それぞれ線状導光体の構造を示す平面図、正面図および側面図であり、図４５（ｄ）は、線状導光体のプリズム状の部分の拡大図である。
図４６は、線状導光体の平面図である。
図４７は、プリズム高さの傾斜に対する輝度分布の変化を表すグラフである。
図４８は、プリズム占有率に対する光利用効率の変化を表すグラフである。
図４９は、線状導光体における光の伝搬の様子を表した模式図である。
図５０（ａ）から図５０（ｄ）は、線状導光体における単位幅と出射面での光の分布との関係を表す概念図である。
図５１（ａ）および図５１（ｂ）は、プリズム高さの傾斜の態様を表す模式図である。
図５２は、実施の形態９における反射型液晶表示装置の構成を示す斜視図である。
図５３（ａ）は、図５２の反射型液晶表示装置におけるフロントライトの部分の斜視図であり、図５３（ｂ）は、フロントライトの導光体の部分の拡大図である。
図５４（ａ）、図５４（ｂ）および図５４（ｃ）は、それぞれ線状導光体の構造を示す平面図、正面図および側面図であり、図５４（ｄ）は、線状導光体のプリズム状の部分の拡大図、図５４（ｅ）は、反射部において光が反射される状態を説明する模式図である。
図５５は、実施の形態１０における反射型液晶表示装置の構成を示す斜視図である。
図５６（ａ）は、図５５の反射型液晶表示装置におけるフロントライトの部分の斜視図であり、図５６（ｂ）は、フロントライトの導光体の部分の拡大図である。
図５７（ａ）、図５７（ｂ）および図５７（ｃ）は、それぞれ線状導光体の構造を示す平面図、正面図および側面図であり、図５７（ｄ）は、線状導光体のプリズム状の部分の拡大図である。
図５８は、フロントライトを対向面側から見たときの平面図である。
図５９は、線状導光体において、出射方向に対する輝度分布を、プリズム角度ごとに表したグラフである。
図６０（ａ）および図６０（ｂ）は、各実施の形態で用いた反射型液晶表示装置の詳細な構成を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
〔実施の形態１〕
図１は、本発明の第１の実施の形態における照明装置（照明手段、以下、フロントライトと記載）１００と反射型液晶表示素子（画像表示素子）１０５とで構成された反射型液晶表示装置の構成を示す図面である。
この反射型液晶表示装置は、図１に示すように点状発光源（光源部）１０１、線状導光体（照明素子）１０２、拡散反射シート（拡散手段）１０３、および導光体（面状導光体、面導光体）１０４で構成されたフロントライト１００と、偏光板１０６、ガラス基板１０７ａとガラス基板１０７ｂとの間に挾持された液晶層１０８、および反射板１０９を備えた反射型液晶表示素子１０５とで構成されている。
ここで、点状発光源１０１は、線状導光体１０２の端部に配置されており、点状発光源１０１から照射された点状発光の光は、線状導光体１０２に入射することにより線状発光状態の光に変換される。線状導光体１０２は、導光体１０４の一側面に配置されており、線状導光体１０２で線状発光状態に変換された光は、さらに導光体１０４に入射することによって面状発光状態の光に変換される。
また、拡散反射シート（例えば、銀反射シート）１０３は、線状導光体１０２の周囲（導光体１０４側の側面を除く）に配置されており、線状導光体１０２から導光体１０４以外に漏れ出す光を、反射させることにより線状導光体１０２に戻すことで光の利用効率の向上を図るものである。
ガラス基板（対向ガラス基板）１０７ａには、カラーフィルタや対向電極など（図示せず）が形成されており、ガラス基板（ＴＦＴガラス基板）１０７ｂには、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子や画素電極など（図示せず）が形成されている。また、ガラス基板１０７ａとガラス基板１０７ｂとの間には、液晶層１０８および反射板１０９が挟持されている。これらは、導光体１０４側から、偏光板１０６、ガラス基板１０７ａ、液晶層１０８、反射板１０９、ガラス基板１０７ｂの順に積層されて配置されている。
図２（ａ）、図２（ｂ）は、本実施の形態で用いる反射液晶表示素子の動作原理を示す図面である。
図２（ａ）および図２（ｂ）における矢印付き一点鎖線は、光と各層における光の偏光方向とを示しており、各層における直線は直線偏光、楕円は楕円偏光を表している。
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、偏光板１０６は、偏光層１０６ａとλ／４板１０６ｂとから構成されており、偏光層１０６ａおよびλ／４板１０６ｂを通過して入射する照明光５０が反射板１０９で反射する過程において、この照明光５０の偏光状態が液晶層１０８で変調されることによって、反射型液晶表示素子１０５により反射される光量が制御されて画像が表示される。
さらに詳しくは、偏光層１０６ａの透過軸または吸収軸がλ／４板１０６ｂの遅相軸または進相軸とほぼ４５°の角度をなすように配置されており、照明光５０のうち偏光層１０６ａを透過した直線偏光がλ／４板１０６ｂで円偏光に変換されて反射型液晶表示素子１０５に入射する。そして、反射型液晶表示素子１０５の液晶層１０８が円偏光を変調しない場合には、反射板１０９で反射する際に円偏光の回転方向が逆転し、再びλ／４板１０６ｂを透過した後、偏光層１０６ａの透過軸と直交した直線偏光（反射光５１）となって吸収され、黒色が表示される。
一方、反射型液晶表示素子１０５の液晶層１０８が入射した円偏光を保存したまま反射するように変調する場合には、λ／４板１０６ｂを透過した後、偏光層１０６ａの透過軸と一致した直線偏光（反射光５１）となって出射し、白色が表示される。
なお、偏光層１０６ａの透過軸およびλ／４板１０６ｂ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、本実施の形態では、カラーの表示を行うために、各画素（絵素）毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色のカラーフィルタを配置して、光を透過させて着色した。このＲ、Ｇ、Ｂの画素の配列パターンとしては種々あるが、代表例としては、例えば、図３（ａ）や図３（ｂ）に示すようなデルタ配列やストライプ配列などが挙げられ、画素が水平方向および垂直方向に繰り返して形成されている。また、このときの画素数や画素のサイズについても様々であり、本実施の形態では、２．５型の反射型液晶表示素子１０５（図１参照）を用い、デルタ配列で水平画素数×垂直画素数が６．１万画素、画素ピッチは水平方向Ｐｈがほぼ１８０μｍ、垂直方向Ｐｖがほぼ１６９μｍの反射型液晶表示素子１０５を用いた。
なお、図３（ａ）に示す配列パターンが、デルタ配列であり、表示面の横方向（水平方向）にＲ、Ｇ、Ｂ画素が順次繰返しライン状に配列されている。そして、表示面の縦方向（垂直方向、画素の繰り返し方向、図３（ａ）および図３（ｂ）において矢印Ｐｖｄの方向）に互いに隣接するラインにおける同色の画素は、横方向に１．５画素分ずれた位置に配置されている。また、図３（ｂ）に示す配列パターンが、ストライプ配列であり、横方向にＲ、Ｇ、Ｂ画素が順次繰返しライン状に配列されており、縦方向には、同色の画素がストライプ状に配列されている。
図４（ａ）、図４（ｂ）は、本実施の形態で用いるフロントライト１００の構成を示す図面である。
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、本実施の形態では、点状発光源１０１として白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）（日亜化学工業株式会社製：ＮＳＣＷ１００）を用い、後述する線状導光体１０２の入射面１０２ａ（図５（ａ）参照）に配置した。また、この線状導光体１０２の周辺には、拡散反射シート１０３として３Ｍ社製の＃４５９６を配置した。このような配置により、点状発光源１０１から発した光を線状の発光状態に変換することが可能である。
次に、図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて本実施の形態１における導光体１０４に関して説明する。
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、本実施の形態１における導光体１０４は、線状発光状態の入射光を面状発光に変換し、上述した反射型液晶表示素子１０５（図１参照）を照明する働きを成すものである。
この導光体１０４は、線状導光体１０２の後述する出射面１０２ｂ（図５（ａ）参照）が入射面１０４ａに対向するようにして配置されている。
本実施の形態では、導光体１０４として、ポリメチルメタクリレートを射出成形して作製したものを用い、この導光体１０４は、入射面１０４ａ、入射面１０４ａにほぼ垂直な方向に出射面１０４ｂ、および出射面１０４ｂに対向した対向面１０４ｃを有している。この対向面１０４ｃには、伝搬部１０４ｄと反射部１０４ｅとを有するプリズム状の周期構造１０４ｆがピッチＰｄで形成されている。なお、このときの入射面１０４ａの厚さｔｉｎ＝１．２ｍｍとし、入射面１０４ａと対向する面１０４ｇの厚さｔｏｕｔ＝０．８ｍｍとした。
以下では、周期構造１０４ｆにおいて、伝搬部１０４ｄを成す面と反射部１０４ｅを成す面との交線の方向を周期方向Ｒｈｄとする。
また、本実施の形態では、この導光体１０４の出射面１０４ｂに反射防止処理（図示せず）を施すことにより、導光体１０４の透過率を向上させた。具体的な反射防止処理としては、膜厚が約０．１μｍのＭｇＦ2やＳｉＯ2などといった薄膜を交互に形成し、薄膜の干渉作用によって反射エネルギーを低下させる反射防止膜を蒸着により出射面１０４ｂに直接形成した。これにより、約４％の表面反射を１％以下とすることができるため、導光体１０４の透過率が向上し、明るい表示が可能となる。
また、周期構造１０４ｆの詳細形状は、点状発光源１０１から出射され、線状導光体１０２により線状発光状態に変換されて導光体１０４に入射する光を、反射型液晶表示素子１０５（図１参照）側に有効に出射できるように設定されている。ここで、周期構造１０４ｆの周期であるピッチをＰｄ、伝搬部１０４ｄのピッチをＰ１、反射部１０４ｅのピッチをＰ２、伝搬部１０４ｄと反射部１０４ｅとにより形成されるプリズムの高さをｈとする。なお、上記各ピッチ（Ｐｄ、Ｐ１、Ｐ２）は、伝搬部１０４ｄを成す面と反射部１０４ｅを成す面との交線の方向に垂直であり、かつ、出射面１０４ｂに平行な方向に関するものである。また、プリズムの高さｈは、出射面１０４ｂに垂直な方向に関するものである。
また、周期構造１０４ｆは、反射型液晶表示素子１０５（以下、適宜図１、図３（ａ）および図３（ｂ）参照）の画素パターンと干渉し合って生じるモアレ縞によって表示品位が低下することがないように設計されている。本実施の形態では、その周期であるピッチＰｄを３９０μｍとし、反射型液晶表示素子１０５の画素パターンの垂直方向（画素の繰り返し方向）Ｐｖｄと１４°の角度をなすように形成した。
なお、モアレ縞の防止は、本実施の形態にて説明した手法に限定されるものではなく、例えば、表１に示すように、導光体１０４表面に形成された周期構造１０４ｆのピッチＰｄ（伝搬部１０４ｄのピッチＰ１と反射部１０４ｅのピッチＰ２の和）と、反射型液晶表示素子１０５に形成された画素の繰り返し方向ピッチＰｌｃ（本実施の形態においては画素の垂直方向のピッチＰｖが形成されている方向（画素パターンの垂直方向Ｐｖｄ））とに対して、モアレ縞の発生防止角度（モアレ防止角度）θを適宜決定する必要がある。
【表１】0003810636.tif 000002
この表１より、モアレ縞の発生を防止するための角度θは、反射型液晶表示素子１０５に形成された画素配列や、その画素ピッチＰｌｃと導光体ピッチＰｄとにより角度範囲は異なるが、反射型液晶表示素子１０５のピッチＰｌｃを決定することにより、導光体１０４表面に形成する周期構造１０４ｆのピッチＰｄに対する角度を決定することができる。
例えば、反射型液晶表示素子１０５としてデルタ配列の２．０型（水平画素数×垂直画素数が２８０×２２０）や２．５型（水平画素数×垂直画素数が２８０×２２０）のものを用いた場合には、１０°から２５°、および５５°から８０°の角度範囲でモアレ縞を防止することができる。
また、反射型液晶表示素子１０５としてストライプ配列の３．９型（水平画素数×垂直画素数が３２０×２４０）や８．４型（水平画素数×垂直画素数が６４０×４８０）および１１．３型（水平画素数×垂直画素数が６００×８００）のものを用いた場合には、１５°から７５°の角度範囲でモアレ縞を防止することができる。なお、この角度θは、反射型液晶表示装置として組み付ける場合の組み付け精度を考慮して決定することがより好ましい。
なお、ここでは、線状導光体１０２の出射面１０２ｂおよび導光体１０４の入射面１０４ａと反射型液晶表示素子１０５の画素の繰り返し方向Ｐｖｄとが平行になるように配置されており、この画素の繰り返し方向Ｐｖｄに対して、周期構造１０４ｆの周期方向Ｒｈｄが、上記モアレ防止角度をなすように形成されている。
ただし、これに限られるものではなく、線状導光体１０２の出射面１０２ｂおよび導光体１０４の入射面１０４ａと周期構造１０４ｆの周期方向Ｒｈｄとが平行になるように配置されており、この周期方向Ｒｈｄに対して、画素の繰り返し方向Ｐｖｄが、上記モアレ防止角度をなすように形成されていてもよい。つまり、周期方向Ｒｈｄと画素の繰り返し方向Ｐｖｄとが、上記モアレ防止角度をなしておればよい。
また、導光体１０４の材料としては、本実施の形態にて用いた材料に限定されるものではなく、該導光体１０４としてはポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂や、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂などに代表される透明樹脂やガラスなどを適宜用いて射出成型などの加工法によって成型して製造することができる。
また、本実施の形態では、導光体１０４の対向面１０４ｃに形成された周期構造１０４ｆをプリズム状（三角形状）としたが、他にも台形状、レンチキュラー形状、球状などの凹凸構造であってもよい。
図５（ａ）、図５（ｂ）は、本実施の形態で用いる線状導光体１０２の形状およびその配置を示す図面である。
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、本実施の形態における線状導光体１０２は、導光体１０４（図４（ａ）参照）と同様に、ポリメチルメタクリレートを射出成形して作製したものを用い、このときの入射面１０２ａは、ｔａ＝２．０ｍｍ（ｔａ：出射面１０２ｂに対して垂直方向の厚さ）、ｔｂ＝１．２ｍｍ（ｔｂ：出射面１０２ｂ方向の厚さ）の大きさとし、対向面１０２ｇは、ｔｃ＝１．０ｍｍ（ｔｃ：出射面１０２ｂに対して垂直方向の厚さ）の大きさとするとともに、点状発光源１０１を入射面１０２ａに配置した。
また、線状導光体１０２の出射面１０２ｂと対向する面１０２ｃには、周期構造１０２ｆを形成した。この周期構造１０２ｆは、入射面１０２ａとほぼ平行な方向に繰り返して形成されてなり、そのピッチＰｄ′は５００μｍとした。また、この周期構造１０２ｆの形状は、線状導光体１０２の入射面１０２ａから入射した点状発光源１０１の光を出射面１０２ｂから線状発光状態として有効に出射できるように設計した。具体的には、５００μｍの周期構造のうち、伝搬部１０２ｄのピッチＰ４を４９０μｍ、反射部１０２ｅのピッチＰ３を１０μｍ、伝搬部１０２ｄと反射部１０２ｅとで作られるプリズムの高さｈを１０μｍとして設計した。
次に、上記の線状導光体１０２における輝度分布を図６に示す測定器により測定した。図６は、線状導光体１０２の輝度分布を測定する測定器を示す斜視図である。
この測定器は、次のように構成されている。固定された線状導光体１０２の出射面１０２ｂから測定距離Ｌｍ＝３００ｍｍの位置に輝度計（トプコン社製ＢＭ５Ａ、受光角０．２°）が設置されている。そして、この輝度計の光軸は常に出射面１０２ｂと交わるようになっている。また、この測定器では、輝度計が線状導光体１０２の長手方向（線方向、図６中Ｘ方向）に移動でき、さらに、輝度計の光軸と出射面１０２ｂとの交点を中心にして、光軸方向と出射面１０２ｂの法線方向とがなす角度（出射角度）θ１を変化させることができる。
なお、角度θ１については、線状導光体１０２と導光体１０４とを組み合わせた状態（図４（ａ）参照）において、導光体１０４の対向面１０４ｃに向かって反時計回り（図６中矢印の向き）を正とする。
上述したような設計の線状導光体１０２における出射面１０２ｂ中央での出射光の角度分布を図７に示す。
なお、この測定は、図６に示した測定器において角度θ１を変化させて行った。
図７に示すように、線状導光体１０２からの出射光は、θ１がほぼ２０°の方向（第１の出射方向）にピーク値（極大値）を持ち、導光体１０４（屈折率ｎ＝１．４９）に形成された周期構造１０４ｆ（図４（ａ）参照）の角度θ＝１４°に対して、ほぼ直交する光が出射される。
なぜなら、線状導光体１０２（図５（ａ）参照）の出射面１０２ｂと導光体１０４（図４（ａ）参照）の入射面１０４ａとの間に空気層（屈折率ｎ０＝１）を介するとき、線状導光体１０２からの出射光の出射角θ１と導光体１０４内での光の進行方向が導光体１０４の入射面１０４ａの法線方向に対する角度θ２とは、式１の関係がある。
ｎ０×ｓｉｎθ１＝ｎ×ｓｉｎθ２  …  式１
したがって、θ１＝２０°のとき、θ２＝１３．３°となり、導光体１０４内での光の進行方向は、導光体１０４に形成された周期構造１０４ｆの角度θ＝１４°に対してほぼ直交することになる。
つまり、線状導光体１０２からの出射光における、出射輝度がピーク値を示す方向は、
θ１＝ｓｉｎ-1（ｎ×ｓｉｎθ）  …  式２
の関係を満たすθ１の方向（第１の出射方向）となるように設定されることが好ましい。このように設定することにより、導光体１０４に形成された周期構造１０４ｆに有効に光を入射させることができる。
このように、光を出射させることで導光体１０４中を伝搬、反射する光の利用効率を向上させることができ、明るいフロントライトシステムを得ることが可能となる。
なぜなら、導光体１０４（図４（ａ）参照）内での光の進行方向が導光体１０４に形成された周期構造１０４ｆの角度θに対してほぼ直交するように設定しておくと、導光体１０４の反射部１０４ｅを適切に調整することで、導光体１０４からの出射光を出射面１０４ｂに対して垂直方向に出射させることができる、すなわち、垂直方向から反射型液晶表示素子１０５（図１参照）を照明することができるからである。
なお、第１の出射方向は上記式２におけるθ１の方向に限らず、導光体１０４の入射面１０４ａに垂直な方向より、上記式２におけるθ１の方向に近い方向であればよい。
図８は、上述したような構成で得られた線状発光状態を示すものであり、図８において、横軸は線状導光体１０２（図５（ａ）参照）の出射面長さ方向を示し、縦軸は出射面法線方向およびピーク値の出射光輝度（相対値）を示している。本実施の形態では、出射面１０２ｂでの輝度分布は、法線方向およびピーク値方向で（ｍａｘ／ｍｉｎ）＝１．７以下と良好な線状発光状態が得られた。なお、この測定は、図６に示すように、トプコン株式会社製の輝度計ＢＭ−５Ａを用いて測定を行った。また、出射光のピーク値は、線状導光体１０２の出射面法線方向に対して、角度θ１の範囲に輝度測定を行うことにより求めた。
なお、図８の法線方向のデータは、図６に示した測定器において、輝度計の光軸を線状導光体１０２（図５（ａ）参照）の出射面１０２ｂに垂直に保った状態（θ１＝０°の状態）で輝度計をＸ軸方向に走査させたときの輝度分布である。また、ピーク値方向のデータは、輝度計の光軸を線状導光体１０２の出射光のピーク値方向に保った状態（θ１＝２０°の状態）で輝度計をＸ軸方向（線状導光体１０２の長手方向、線方向）に走査させたときの輝度分布である。また、以下においても、測定範囲内における輝度の最大値と最小値との比（ｍａｘ／ｍｉｎ）により輝度分布を定義する。
ここで、線状導光体１０２の出射光における出射輝度分布が実際の画像表示に与える影響を調べた。なお、装置構成としては、図１に示したものであるが、図６０（ａ）および図６０（ｂ）を用いてさらに詳細に説明する。図６０（ａ）および図６０（ｂ）は、本実施の形態の反射型液晶表示装置の詳細な構成を示す断面図である。
上述の説明では一部省略したが、図６０（ａ）および図６０（ｂ）に示すように、ガラス基板１０７ｂには、反射板１０９としての反射電極が設けられており、ガラス基板１０７ａには、対向電極としての透明導電膜（例えば、ＩＴＯ膜）１１０が設けられている。そして、反射板１０９および透明導電膜１１０の間に電圧が画素ごとに印加されることで、上述のように液晶層１０８により光の偏光状態が変調される。なお、表示モードは、偏光モードに限らず、ゲストホストモードなどであってもよい。
ここで、実際の画像表示を行う際には、導光体１０４から出射された面状発光状態の光は、反射板１０９に至るまでの各層（光学部材）を通過する際に、各層での拡散作用を受けて輝度分布がより均一化されることになる。また、さらに輝度分布の均一化を図るためには、拡散層を設けることが好ましい。図６０（ａ）では、偏光板１０６に隣接して拡散層１１１ａが設けられている。また、図６０（ｂ）では、反射板１０９の液晶層１０８側に拡散層１１１ｂが設けられている。これら拡散層１１１ａ・１１１ｂはいずれも、導光体１０４からの光を拡散させることにより、さらに輝度分布の均一化を図るものである。
上記の反射型液晶表示素子１０５とフロントライト１００とにより反射型液晶表示装置を構成し、実際に画像表示を行った。ここで用いたフロントライト１００としては、図４（ａ）に示したものであり、図６０（ａ）および図６０（ｂ）には、同一の構成要素に同一符号を付記し、その説明を省略する。
また、線状導光体１０２は、図５（ａ）に示したものであるが、輝度分布（ピーク値方向（θ１＝＋２０°の方向））を変化させることにより、表２に示す各輝度分布を有する各線状導光体１０２を用いた。
そして、実際の画像表示を目視によって観察することにより、表示状態を、極めて良好（◎）、良好（○）、実用上問題なし（△）およびムラが目立つ（×）に分類した。結果を表２に示す。
【表２】0003810636.tif 000003
表２より、線状導光体１０２の輝度分布としては、３以下であることが好ましく、２以下であればさらに好ましい。
さらに、図４０に示すような一般的な線状導光体２２０２の出射光における出射輝度分布の影響を調べた。線状導光体２２０２は、光源２２０１からの光を線状発光状態に変換し、出射面２２０１ｃから出射するものである。この線状導光体２２０２の出射光は、出射面２２０１ｃの法線方向に出射輝度のピーク値を示すものである。なお、図４０は、線状導光体２２０２の輝度分布を測定するための構成を示しており、図６の場合と同様である。
この線状導光体２２０２の輝度分布を図４１に示す。この線状導光体２２０２を用いて、上記と同様に輝度分布の影響を調べた。なお、上記導光体１０４（図４（ａ）参照）に相当する導光体としては、線状導光体２２０２の出射輝度のピーク値の方向を考慮して、モアレ防止角度θ＝０のものを用いた。また、ここでは、反射型液晶表示素子１０５（図１参照）を用いることなく、導光体からの面状発光状態の光を直接観察することにより、発光状態を、極めて良好（◎）、良好（○）、実用上問題なし（△）およびムラが目立つ（×）に分類した。結果を表３に示す。
【表３】0003810636.tif 000004
表３より、線状導光体２２０２の輝度分布としては、この場合においても、３以下であることが好ましく、２以下であればさらに好ましい。
なお、この場合においても、反射型液晶表示素子１０５（図１参照）と組み合わせて反射型液晶表示装置を構成することで、上述した反射型液晶表示素子１０５における拡散作用により、実際の画像表示ではさらに表示状態が向上される。
次に、線状導光体１０２と導光体１０４との配置関係について説明する。
図９は、本実施の形態で用いる線状導光体１０２と導光体１０４との配置関係を示す図面である。
図９に示すように、線状導光体１０２の出射面１０２ｂは、導光体１０４の入射面１０４ａと対向するように配置されてなり、それらの間の距離ｇを０．５ｍｍとした。また、線状導光体１０２の出射面（出射端面）１０２ｂの長さＬ２は、導光体１０４の入射面（入射端面）１０４ａの長さＬ１に対して左端（点状発光源１０１側の端部、光源側端部）が０．１２ｍｍ長くなるようにして構成した。
このような構成により、本実施の形態では、導光体１０４の入射面左端部（光源側端部）に光を有効に入射させることができ、コーナー部から発生する影（暗部、図９中太線部）の幅を１ｍｍ以下にすることができ、画質の劣化を防止できる。
以上のように、本実施の形態によれば、点状発光源１０１としてＬＥＤを用い、点状発光源１０１からの入射光を線状導光体１０２により線状発光に変換して導光体１０４に入射させていることにより、効率良く光を導光体１０４に入射させるとができ、明るいフロントライト１００および反射型液晶表示装置を得ることができる（適宜図１、図４（ａ）、図５（ａ）参照）。
また、導光体１０４に形成された周期構造１０４ｆを反射型液晶表示素子１０５に形成された画素の繰り返し方向に対して１４°の角度で形成していることにより、互いの周期構造が干渉することにより発生するモアレ縞を防ぐことができる。なお、本実施の形態では、上述の角度を１４°として形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１０°から８０°の範囲内であればよい。さらに詳しくは、デルタ配列であれば、１０°から２５°または５５°から８０°の範囲で、ストライプ配列であれば、１５°から７５°の範囲で形成すれば、上述したようなモアレ縞の発生を防止することができる。
また、線状導光体１０２の出射面１０２ｂの長さを導光体１０４の入射面１０４ａの長さより長くして配置している、具体的には、（Ｌ２−Ｌ１）＝０．１２ｍｍとしていることにより、導光体１０４に形成される周期構造１０４ｆに傾きを持たせた場合においても、入射端面のコーナー部分にまで有効に光を入射させることができ、導光体１０４のコーナー部分における影の発生を低減することができる。なお、このコーナー部分における影は、（Ｌ２−Ｌ１）の長さをさらに長くすることにより発生度合いを低減することができるが、電子機器としての携帯性を損なう恐れがあることから、好ましくは１０ｍｍ以下とすることが望ましい。
また、さらに、導光体１０４に形成された周期構造１０４ｆの角度θ、および線状導光体１０２の出射面１０２ｂと導光体１０４の入射面１０４ａとの間の距離ｇに関して、（Ｌ２−Ｌ１）の長さを、ｇ×ｔａｎθ以上に設定することが好ましい。これにより、導光体１０４のコーナー部分における影の発生を、より有効に低減させることができる。
また、線状導光体１０２から出射する線状発光状態を導光体１０４に形成された周期構造１０４ｆの角度θに対して直交する方向に光を出射する、具体的には、角度θ１＝２０°の方向にピーク値を近づけることにより、導光体１０４に形成された周期構造１０４ｆ（伝搬部１０４ｄと反射部１０４ｅ）に有効に光を入射させることができ、より明るいフロントライト１００および反射型液晶表示装置を得ることができる。
なお、本実施の形態では、線状導光体１０２および導光体１０４をフロントライト１００として用いた反射型液晶表示装置について説明したが、線状導光体１０２および導光体１０４はこれらに限らず種々の照明装置として用いることができる。例えば、導光体１０４を液晶層１０８の背面に配置することにより、透過型液晶表示装置におけるバックライトとしても用いることができる。
以上のように、本実施の形態におけるフロントライト１００は、光源部と、光源部からの光が入射する入射面１０４ａおよび入射した光が出射する出射面１０４ｂを備える導光体１０４とで構成され、光源部からの光は、少なくとも導光体１０４に備えられた入射面１０４ａに入射する際には線状発光状態であることを特徴としており、そのことにより、光源部からの光を導光体１０４に効率良く入射させることができ、明るいフロントライト１００を実現することが可能になる。
ここで、本発明の線状発光状態とは、図４０、図４１に示すように、光源２２０１からの光が導光体２２０２の出射面２２０１ｃ法線方向に出射する際に、その有効発光長さｘに対して、出射光輝度の最大値と最小値との比（以下、ｍａｘ／ｍｉｎ）の値が１以上３以下、さらに好ましくは、１以上２以下の状態を示すものである。
これにより、導光体１０４から出射される面状発光状態の光の輝度分布を、より均一にすることができ、反射型液晶表示装置における表示ムラを低減することができる。
例えば、理想的な線状発光状態としては、冷陰極管のように有効発光長さに対して輝度の分布が１に近い状態が望ましい。ただし、冷陰極管を用いる場合には、点灯時にインバータが必要となることから、消費電力やコストの面における課題を有している。
これに対して、上記フロントライト１００では、インバータを必要としないＬＥＤなどの点状発光源１０１を用いることができ、フロントライト１００の低消費電力・小スペースを実現することができる。
そして、さらに、上記フロントライト１００は、光源部が、少なくとも１つ以上の点状発光源１０１により構成されてなり、該点状発光源１０１からの光が、導光体１０４の入射面１０４ａ近傍に少なくとも１つ以上配置された線状導光体１０２により、該導光体１０４の入射面１０４ａに入射する過程で線状発光状態に変換されることにより、さらに明るいフロントライト１００を実現することが可能になる。
また、本実施の形態におけるフロントライト１００は、点状発光源１０１からの光を線状発光状態に変換する線状導光体１０２と、線状導光体１０２からの光を面状発光状態に変換して出射するための周期構造１０４ｆが形成された導光体１０４とを備えている。また、周期構造１０４ｆの周期方向Ｒｈｄが、照明すべき反射型液晶表示素子１０５の画素の繰り返し方向Ｐｖｄ（線状導光体１０２の出射面１０２ｂや導光体１０４の入射面１０４ａに平行な方向）に対して傾斜している。そして、線状導光体１０２からの光が、線状導光体１０２の出射面１０２ｂの法線方向を基準として、周期方向Ｒｈｄに垂直な方向側にある第１の出射方向に輝度のピーク値を示すものである。つまり、周期方向Ｒｈｄに対して、線状導光体１０２の出射面１０２ｂの法線方向がなす角度より垂直に近い角度をなす方向に、線状導光体１０２からの光が輝度のピーク値を示すものである。
特に、第１の出射方向は、導光体１０４内において周期方向Ｒｈｄに垂直な方向に光を進行させる方向であることが好ましい。
これにより、周期構造１０４ｆと画素とが干渉することによって生じるモアレ縞の発生を防止することが可能になる。また、点状発光源１０１として直流電源で容易に発光させることが可能なＬＥＤなどを用いた場合であっても、点状発光源１０１からの光を面状発光状態に効率よく変換することができるため、明るい光によって有効に反射型液晶表示素子１０５を照明することができる。
〔実施の形態２〕
以下に、本発明の第２の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施の形態１において説明した構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記しその説明を一部省略する。
図１０に示すように、本実施の形態におけるフロントライト（照明装置）１５０と反射型液晶表示素子１０５とで構成された反射型液晶表示装置の構成は、上述した実施の形態１と基本的には同じ構成であるが、本実施の形態では、点状発光源（光源部）１５１・１６１としてＬＥＤを２灯配置した点および線状導光体（照明素子）１５２・１６２を２本配置した点が上述の実施の形態１とは異なる。
図１１は、本実施の形態で用いるフロントライト１５０の構成を示す図面である。
図１１に示すように、本実施の形態では、点状発光源１５１・１６１として白色ＬＥＤを２灯用い、それぞれ後述する線状導光体１５２・１６２の入射面１５２ａ・１６２ａに配置した。また、この線状導光体１５２・１６２の周辺には、拡散反射シート１０３（図示せず）を配置した。このような配置により、点状発光源１５１・１６１から発した光を線状の発光状態に変換することが可能である。なお、導光体１０４としては、上述した実施の形態１で用いた導光体１０４をそのまま使用した。
次に、図１２を用いて本実施の形態における線状導光体１５２・１６２の形状および配置位置に関して説明する。
図１２に示すように、本実施の形態における線状導光体１５２・１６２は、上述した実施の形態１で用いた線状導光体１０２を左右対称に重ねることにより構成しており、それぞれの出射面１５２ｂ・１６２ｂが導光体１０４の入射面１０４ａと対向するように配置した（図４（ａ）参照）。
つまり、点状発光源１５１・１６１は、上記点状発光源１０１と同等のものであり、線状導光体１５２・１６２は、上記線状導光体１０２と同等のものである。そして、点状発光源１５１および線状導光体１５２は、導光体１０４に対して上記点状発光源１０１および線状導光体１０２と同様に配置されている。また、点状発光源１６１および線状導光体１６２は、線状導光体１５２の背面側（出射面１５２ｂと対向する面側）において、導光体１０４に対して点状発光源１５１および線状導光体１５２と対称となるようにして配置されている。
図１３は、上述したような構成で得られた線状発光状態を示すものであり、図１３において、横軸は線状導光体１５２・１６２の出射面長さ方向（Ｘ軸方向）を示し、縦軸は出射面法線方向およびピーク値の出射光輝度（相対値）を示している。本実施の形態では、出射面１５２ｂでの輝度分布は、法線方向およびピーク値方向で（ｍａｘ／ｍｉｎ）＝１．５４以下と良好な線状発光状態が得られた。
上述したような設計の線状導光体１５２・１６２における出射面１５２ｂ中央での出射光の角度分布を図１４に示す。
図１４に示すように、線状導光体１５２・１６２からの出射光は、ほぼ２０度の方向（第１の出射方向）と−２０度の方向（第２の出射方向）とにピーク値を持ち、導光体１０４（屈折率ｎ＝１．４９）に形成された周期構造１０４ｆの角度に対して、ほぼ直交する光が出射される。
つまり、線状導光体１５２・１６２からの出射光における、出射輝度がピーク値を示す方向は、上記式２の関係を満たすθ１について、＋θ１の方向（第１の出射方向）および−θ１の方向（第２の出射方向）となるように設定されることが好ましい。このように設定することにより、導光体１０４（図４（ａ）参照）に形成された周期構造１０４ｆに有効に光を入射させることができ、さらに、導光体１０４の入射面１０４ａから＋θ１の方向となる領域以外の領域についても、有効に光を入射させることができる。
このことについて、再び図１２に基づいて説明する。なお、図１２では、線状導光体１５２・１６２から出射される光の一部を模式的に表している。
線状導光体１５２から出射角度θ１＝＋２０度の方向に輝度のピーク値を有する光９０（図１２中一点鎖線）は、導光体１０４内において周期方向Ｒｈｄと直交する方向に伝搬するため、反射部１０４ｅ（図４（ｂ）参照）によって反射型液晶表示素子１０５（図１０参照）に向かって反射され、有効に反射型液晶表示素子１０５を照射する。すなわち、光９０の存在により光の利用効率が向上することになる。
一方、線状導光体１６２から出射角度θ１＝−２０°の方向に輝度のピーク値を有する光９１（図１２中二点鎖線）は、導光体１０４内において周期方向Ｒｈｄと平行に近い方向に伝搬するため、反射部１０４ｅ（図４（ｂ）参照）の反射作用を受けにくい。そのため、導光体１０４の側面１０４ｈ（ここでは、点状発光源１５１ａ側の側面）に到達し、この側面１０４ｈで反射される。そして、側面１０４ｈで反射された光９１は、周期方向Ｒｈｄと直交する方向に伝搬することになる。
ここで、側面１０４ｈで反射された光９１は、上記光９０が直接達しない領域（図１２中破線で囲んだ三角形の領域）にも、伝搬することになるため、光９０を補う働きを有している。したがって、導光体１０４により出射される面状発光状態の光の分布をより均一にすることができる。
したがって、線状導光体１６２から出射角度θ１＝−２０°の方向に輝度のピーク値を有する光９１は、導光体１０４の側面１０４ｈでの反射光を形成することにより、導光体１０４全体により均一に光を照射し、導光体１０４から出射される面状発光状態の光の分布をより均一にするためのものである。
なお、上記光９０は、主に導光体１０４の入射面１０４ａから出射角度θ１＝＋２０°の方向に伝搬するものの、実際には導光体１０４内部で反射などを繰り返して導光体１０４全体に広がるものである。したがって、上記光９０によっても、導光体１０４により出射される面状発光状態の光の分布の均一化を図ることはできるが、上記光９１の存在により、さらに光の分布を均一にすることができる。
また、側面１０４ｈに反射膜を設けることにより、光９１に対する反射効率を向上させることができるため、好適である。
上記では、第２の出射方向を、導光体１０４の入射面１０４ａに対して第１の出射方向と対称な方向としたが、これに限らず、第１の出射方向とは異なる方向であればよい。
ここで、実施の形態１と同様に、線状導光体１５２・１６２の出射光における出射輝度分布が、実際の画像表示に与える影響を調べた。ここでは、フロントライト１５０と反射型液晶表示素子１０５とを組み合わせて反射型液晶表示装置を構成し（図１０参照）、画像表示を行った。
また、線状導光体１５２・１６２は、図１１（ａ）に示したものであるが、線状導光体１５２の輝度分布（ピーク値方向（θ１＝＋２０°の方向））を一定値とし、線状導光体１６２の輝度分布（ピーク値方向（θ１＝−２０°の方向））を変化させた。
そして、実際の画像表示を目視によって観察することにより、表示状態を、極めて良好（◎）、良好（○）、実用上問題なし（△）およびムラが目立つ（×）に分類した。結果を表４に示す。
【表４】0003810636.tif 000005
表４より、線状導光体１５２・１６２の輝度分布としては、いずれも３以下であることが好ましい。
本実施の形態では、線状導光体１５２・１６２より、−２０度の方向にも光を出射させていることで、導光体１０４の側端面１０４ｈ（点状発光源１５１が設置されている側の側面、図１２参照）で反射する光を有効に導光体１０４の周期構造１０４ｆに導くことができ、輝度分布に優れ、より明るいフロントライトシステムを得ることが可能となる。
また、線状導光体１５２と導光体１０４とは、それらの間の距離ｇを０．５ｍｍで配置し、また、線状導光体１５２の出射面（出射端面）１５２ｂの長さＬ２は、導光体１０４の入射面（入射端面）１０４ａの長さＬ１に対して左端が２ｍｍ長くなるようにして構成した。
このような構成により、本実施の形態では、導光体１０４の入射面左端部（側端面１０４ｈ側の部分）に光を有効に入射させることができ、コーナー部から発生する影（暗部）を防止することができた。
なお、本実施の形態では、線状導光体（線状導光体１５２・１６２）を２本用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１５に示すような線状導光体（照明素子）１７２などを用いて構成してもよい。この線状導光体１７２は、出射面１７２ｂと対向する面１７２ｃに二等辺三角形状の反射部が形成されており、その形状は、ピッチを２０μｍとし、高さ９μｍとして形成した。このような設計の線状導光体１７２においても、点状発光源１５１・１６１を両端に配置をすることにより、線状導光体１７２からの出射光は、ほぼ２０度の方向と−２０度の方向とにピーク値を持ち、コンパクトで明るいフロントライトシステムを得ることが可能となる。
以上のように、本実施の形態によれば、点状発光源（点状発光源１５１・１６１）としてＬＥＤを２灯用い、また線状導光体（線状導光体１５２・１６２）を２本用いることにより、明るく輝度分布に優れたフロントライト１５０および反射型液晶表示装置を得ることができる。
また、線状導光体（線状導光体１５２・１７２）の出射面（出射面１５２ｂ・１７２ｂ）の長さを導光体１０４の入射面１０４ａの長さより長くして配置している。具体的には、（Ｌ２−Ｌ１）＝２ｍｍとしていることにより、導光体１０４に形成される周期構造１０４ｆに傾きを持たせた場合においても、入射端面のコーナー部分にまで有効に光を入射させることができ、導光体１０４のコーナー部分における影の発生を低減することができる。
また、線状導光体（線状導光体１５２・１７２）から出射する線状発光状態の光が、互いに異なる第１および第２の出射方向に輝度のピーク値を示す。さらに、好ましくは、第１の出射方向と第２の出射方向とが、線状導光体１５２の出射面１５２ｂの法線方向に対して対称となっている。
具体的には、導光体１０４に形成された周期構造１０４ｆの角度θが１４°である場合に、角度θ１＝２０°と−２０°との方向にピーク値を近づけることにより、導光体１０４に形成された周期構造（伝搬部１０４ｄと反射部１０４ｅ）１０４ｆに有効に光を入射させることができ、より明るく輝度分布に優れたフロントライト１５０および反射型液晶表示装置を得ることができる。
さらに、第１および第２の出射方向に出射される光の輝度分布が３以下であることが好ましい。これにより、導光体１０４から出射される面状発光状態の光の輝度分布をより均一にすることができる。
〔実施の形態３〕
以下、本発明の第３の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施の形態１または２において説明した構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記しその説明を一部省略する。
図１６に示すように、本実施の形態おけるフロントライト（照明装置）２００と反射型液晶表示素子１０５とで構成された反射型液晶表示装置の構成は、上述した実施の形態１と基本的には同じ構成であるが、本実施の形態では、点状発光源（光源部）２０１として３灯のＬＥＤアレイを配置した点（図１７（ｂ）参照）および線状発光状態に変換した点が上述の実施の形態１とは異なる。
図１７（ａ）、図１７（ｂ）は、本実施の形態で用いるフロントライト２００の構成を示す図面である。
図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示すように、本実施の形態では、点状発光源２０１としてＬＥＤを３灯用い、それぞれを基板２１３上にボンディングした後、導光体（面状導光体）２０４の出射面２０４ｂの下端（入射面下面）に配置した。また、この複数の点状発光源２０１の周辺には、拡散反射シート（変換手段、拡散手段）２０３を配置した。このような配置により、点状発光源２０１から発した光を線状の発光状態に変換することが可能である。なお、この点状発光源２０１は、反射型液晶表示装置の有効表示エリア（横：５０．２ｍｍ×縦：３７．１ｍｍ）の横方向を４等分する位置（約１０ｍｍ間隔）に配置した。
なお、本実施の形態における導光体２０４は、反射型液晶表示素子１０５（図１６参照〉に対して縦方向が長く、導光体２０４の出射面２０４ｂが反射型液晶表示素子１０５から突出した部分に基板２１３が配置されている。また、拡散シート２０３も、導光体２０４が反射型液晶表示素子１０５から突出した部分に配置されている。したがって、点状発光源２０１は、導光体２０４を介して拡散シート２０３と対向している（後述する図１８参照）。
なお、導光体２０４の出射面２０４ｂおよび周期構造２０４ｆは、実施の形態１における導光体１０４の出射面１０４ｂおよび周期構造１０４ｆに対応している（図４（ａ）参照）。
図１８は、本実施の形態における線状導光体２０２の形状および配置位置、発光状態を示す図面である。
図１８に示すように、本実施の形態では、点状発光源２０１の発光部と拡散反射シート２０３までの距離をＬ、導光体２０４の入射面２０４ａの厚さをｔｅとした。
なお、線状導光体２０２は、導光体２０４の一部であり、反射型液晶表示素子１０５（図１６参照）から突出した部分により形成されている。
ここで、図１９を用いて本実施の形態における点状発光源２０１と拡散反射シート２０３の配置（距離Ｌと厚さｔｅとの差）と、パネル反射後の明るさと線状発光状態での輝度の明暗差の関係に関して説明する。本構成では、距離Ｌをｔｅに近づけるほど明るくすることが可能であるものの明暗差が大きくなってしまうことが分かる。また、このＬとｔｅとの差（Ｌ−ｔｅ）を大きくした場合には輝度の明暗差が大きくなってしまうことが分かる。特にこの差が１０ｍｍを越えてしまうと装置も大型化してしまうことから、この差は０ｍｍから１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。また、表示品位をさらに向上させるためには、図１９より０ｍｍから５ｍｍの範囲が望ましいことも伺える。このことから、本実施の形態では、点状発光源２０１と拡散反射シート２０３との距離Ｌを導光体２０４の入射面２０４ａの厚さｔｅと同じに設定した。
また、図１８に示すように、点状発光源２０１から発した光５５は、導光体２０４に入射する過程において、拡散反射シート２０３により複数回拡散反射して光５６となる。本実施の形態では、導光体２０４の入射面２０４ａでの輝度分布は、法線方向で（ｍａｘ／ｍｉｎ）＝２．０以下と良好な線状発光状態が得られた。
なお、本実施の形態との比較例として、図２０（ａ）、図２０（ｂ）に、３灯の点状発光源（ＬＥＤ）１５０１を直接導光体１５０４の入射面１５０４ａに配置した構成について示す。図２０（ａ）、図２０（ｂ）に示すように、本構成では、点状発光源１５０１を配置した位置に輝度の高い部分（図２０（ａ）中破線で示す）が断続的に現れてしまい、表示品位が著しく低下した。
本比較例においても、点状発光源２０１は、基板１５００に設置されており、点状発光源１５０１および基板１５００は、拡散反射シート１５０３で覆われている。
以上のように、本実施の形態によれば、点状発光源２０１（図１７（ｂ）参照）から発した光は、光ムラの少ない線状発光状態に変換することができ、コンパクトで輝度の明暗差が少ないフロントライトシステムを得ることが可能となる。
なお、本実施の形態では、点状発光源２０１としてＬＥＤを３灯用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、表示画面の大きさによって点状発光源２０１の使用数を増加させることが可能で、これにより表示装置の明るさを増加させることが可能となる。但し、このような場合は、消費電力も増加することから、点状発光源２０１は可能な限り最小数でフロントライト２００を構成することが望ましい。
また、本実施の形態では、ＬＥＤアレイ（複数の点状発光源２０１からなる）と拡散反射シート２０３とが導光体２０４を介して配置された構成について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、空気層を介して配置した構成としてもよい。
ここで、図２１を用いて、本実施の形態におけるフロントライト（照明装置）２４０と反射型液晶表示素子１０５とで構成された反射型液晶表示装置の別の構成について説明する。
図２１に示すように、本構成ではＬＥＤアレイを導光体１０４の入射面下面に配置した点は同じであるが、パネルの横方向に発光させた点が上述の構成とは異なっている。また、本構成では、点状発光源２０１の発光部と拡散反射シート（変換手段、拡散手段）２２３までの距離Ｌ′（図２２参照）は、約２．０ｍｍの距離に配置した。
つまり、点状発光源２０１から光が出射する向きは、導光体１０４の入射面１０４ａの法線方向において、導光体１０４の内部から外部へ向かう向きに設定されている。
図２２は、実施の形態３の本構成におけるフロントライト２４０の形状および配置位置、発光状態を示す図面である。
図２２に示すように、実施の形態３における本構成では、点状発光源２０１としてＬＥＤを３灯用い、それぞれを基板２１３上にボンディングした後、導光体１０４の出射面１０４ｂの下方に配置した。また、このときの発光方向６０は、パネル側面側（反射型液晶表示装置の表示面に対して垂直方向）に発光するように構成して配置した。さらに、この複数の点状発光源２０１の周辺には、拡散反射シート２２３を配置した。このような配置により、点状発光源２０１から発した光を線状発光状態（光６１）に変換することが可能である。
ここで、図２３を用いて、本構成における点状発光源２０１と拡散反射シート２２３との配置距離Ｌ′と、パネル反射後の明るさ線状発光状態での輝度の明暗差との関係に関して説明する。
図２３に示すように、本構成では、点状発光源２０１と拡散反射シート２２３との距離Ｌ′は近接しているほど明るくすることが可能であるが、輝度の明暗差が大きくなることが分かる。また、距離Ｌ′を大きくした場合には、輝度の明暗差は減少するものの、明るさも減少してしまい、特に１０ｍｍを越えてしまうと装置も大型化してしまうことから、この距離Ｌ′は、０ｍｍから１０ｍｍの範囲が好ましく、さらに表示品位を向上させるためには、１ｍｍから３ｍｍの範囲がより好ましいといえる。
実施の形態３における本構成では、導光体１０４の出射面１０４ｂでの輝度分布は、法線方向で（ｍａｘ／ｍｉｎ）＝１．５以下と良好な線状発光状態が得られた。
以上のように、実施の形態３における上述の構成においても、点状発光源２０１から発した光を光ムラの少ない線状発光状態に変換することができ、コンパクトで輝度の明暗差が少ないフロントライトシステムを得ることが可能となる。
すなわち、本実施の形態のフロントライト２００・２４０には、点状発光源２０１からの光を線状発光状態に変換する面状の変換手段（拡散反射シート２０３・２２３）が備えられている。そして、この面状の変換手段は、一部が点状発光源２０１に対向し、一部が導光体２０４・１０４の入射面２０４ａ・１０４ａに対向して設けられている。
これにより、構成する部品点数を削減しつつ、点状発光源２０１から発した光を光ムラの少ない線状発光状態に変換することができ、コンパクトで輝度の明暗差が少ないフロントライトシステムを形成することができる。また、装置の大型化や構造の複雑化を避けつつ、光源数を増加させることができるので、容易に光量の増加を図ることができる。
なお、上記面状の変換手段は、点状発光源２０１の近傍に配置されていてもよい。この場合、点状発光源２０１からの光の減衰を防いで光利用効率の向上を図ることができる。
本実施の形態では、拡散反射シート２０３、２２３（それぞれ図１８、図２２参照）を用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば反射シートを用いた構成としてもよい。
〔実施の形態４〕
以下に、本発明の第４の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施の形態１から３において説明した構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記しその説明を一部省略する。
図２４は、本実施の形態で用いるフロントライト（照明装置）２５０と反射型液晶表示素子１０５とで構成された反射型液晶表示装置の構成を示す図面である。
図２４に示すように、本実施の形態では、光源として点状発光源（光源部、ＬＥＤアレイ）２５１（点状発光源２０１（図１７（ｂ）参照）に相当）を配置した基板２６３（基板２１３（図１７（ｂ）参照）に相当）を用いている点は、上述した実施の形態３と同じであるが、点状発光源２５１を導光体（面状導光体）２５４の入射面２５４ａと対向する面２５４ｇに配置した点、導光体２５４の入射面２５４ａに拡散反射シート（変換手段、拡散手段）２５３を配置した点、導光体２５４の入射面２５４ａと対向する面２５４ｇの厚さを１．２ｍｍにした点が異なる。
図２５（ａ）、図２５（ｂ）は、本発明の実施の形態で用いるフロントライト２５０の形状および配置位置を示す図面である。
図２５（ａ）および図２５（ｂ）に示すように、本実施の形態では、基板２６３上に複数の点状発光源２５１であるＬＥＤがボンディングされており、導光体２５４の入射面２５４ａと対向する面２５４ｇに配置される。また、導光体２５４の入射面２５４ａには、拡散反射シート２５３が配置されており、このようにしてフロントライト２５０が構成される。
なお、導光体２５４の入射面２５４ａの厚さｔｉｎ＝１．２ｍｍとし、入射面２５４ａと対向する面２５４ｇの厚さｔｏｕｔ＝１．２ｍｍとした。
このような構成により、本実施の形態では、複数の点状発光源２５１から発した光６５は、拡散反射シート２５３に入射する際に、十分に広がりを持った光となり、拡散反射シート２５３では、反射光６６は、より完全拡散に近い光に変換されて導光体２５４に再入射させることが可能となっている。本実施の形態では、このような構成により、導光体２５４の出射面２５４ｂでの輝度分布は、その面法線方向で（ｍａｘ／ｍｉｎ）＝１．６と良好な輝度分布が得られた。
以上のように、本実施の形態によれば、複数の点状発光源２５１を導光体２５４の入射端面（入射面２５４ａ）と対向する端面（面２４５ｇ）に配置し、入射面２５４ａに配置した拡散手段（拡散反射シート２５３）により拡散させて再入射させることにより、光ムラの少ない線状発光状態に変換することができ、コンパクトで輝度の明暗差が少ないフロントライトシステムを得ることが可能となる。
なお、本実施の形態では、導光体２５４の入射面２５４ａに拡散反射シート２５３を配置した構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図２６（ａ）、図２６（ｂ）に示すように、導光体２５４の入射面２５４ａに反射板（変換手段、反射手段）２７３を配置した場合にも同様の効果を得ることが可能である。
この導光体２５４の入射面２５４ａに反射板２７３を配置した場合には、図２６（ａ）、図２６（ｂ）に示すように、複数の点状発光源２５１から発した光７０は、反射板２７３で反射される過程において、十分に広がりを持った入射光に変換され、導光体２５４の入射面２５４ａに再入射させることが可能となっている。
このような構成では、導光体２５４の入射面２５４ａに拡散手段を配置した構成と比較して、反射光量の減衰が少ないため、輝度の明暗差が（ｍａｘ／ｍｉｎ）＝１．４以下となり、より明るいフロントライトシステムを得ることが可能となる。
以上のように、本実施の形態によれば、複数の点状発光源２５１を導光体２５４の入射端面（入射面２５４ａ）と対向する端面（面２５４ｇ）に配置するとともに、導光体２５４の入射端面に拡散手段（拡散反射シート２５３、図２５（ａ）参照）または反射手段（反射板２７３、図２５（ａ）参照）を配置することにより、複数の点状発光源２５１からの光をより効率良く拡散させることでき、明るく輝度の明暗差の少ないフロントライト２５０および反射型液晶表示装置を得ることができる。
〔実施の形態５〕
以下に、本発明の第５の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施の形態１から４において説明した構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記しその説明を一部省略する。
図２７は、本実施の形態で用いるフロントライト（照明装置）３００と反射型液晶表示素子１０５とで構成された反射型液晶表示装置を示す図面である。
図２７に示すように、本実施の形態における反射型液晶表示装置も、基本的な構成は上述した実施の形態１と同じであるが、本実施の形態では、線状導光体（照明素子）３０２の形状と点状発光源（白色ＬＥＤ、光源部）３０１ａ・３０１ｂの配置手法が上述した実施の形態１とは異なる。
図２８は、本実施の形態で用いるフロントライト３００の形状および配置位置を示す図面である。このフロントライト３００は、図２８に示すように、点状発光源３０１ａ・３０１ｂ、線状導光体３０２、拡散反射シート（拡散手段）３０３、導光体１０４で構成されている。
次に、図２９（ａ）、図２９（ｂ）を用いて、本実施の形態で用いるフロントライト３００の詳細について説明する。図２９（ａ）に示すように、本実施の形態では、点状発光源３０１ａ・３０１ｂとして白色ＬＥＤ（日亜化学工業株式会社製：ＮＳＣＷｌ００）を用い、後述する線状導光体３０２の入射端面に配置した。また、この線状導光体３０２と点状発光源３０１ａ・３０１ｂとの間には、光学的にマッチングを行うために紫外線硬化樹脂（光学的マッチング手段、マッチング手段、接着樹脂）３０５ａ・３０５ｂを充填した。具体的には、この紫外線硬化樹脂（日本ロックタイト株式会社製：ＬＯ−８１２）を線状導光体３０２と点状発光源３０１ａ・３０１ｂとの間に滴下し、紫外線を１Ｊ／ｃｍ2で照射することにより硬化させた。なお、このときの紫外線硬化樹脂３０５ａと３０５ｂとの屈折率ｎ１は１．５２であった。
ここで、図３０に紫外線硬化樹脂３０５ａ・３０５ｂ（図２９（ａ）参照）の屈折率ｎ１に対する線状導光体３０２（図２９（ａ）参照）から出射した出射光量についての関係を示す。
図３０より明らかなように、光学的マッチング処理を行った場合には、紫外線硬化樹脂３０５ａ・３０５ｂを配置しない（空気層（Ａｉｒ）ｎ０＝１．００を介して配置した構成）場合と比較して、出射光量が増加していることが分かる。なお、本実施の形態では、光学的マッチング手段として、出射効率が最大となるように屈折率ｎ１＝１．５２の紫外線硬化樹脂３０５ａ・３０５ｂを用いた。ここで、本発明はこれに限定されるものではなく、線状導光体３０２の種類によって出射光量の最大値は変化するものの、屈折率ｎ１＝１．４０からｎ１＝１．７０の紫外線硬化樹脂３０５ａ・３０５ｂであれば、線状導光体３０２の種類が変化しても実用に耐え得る出射光量が得られることを見いだした。このとき、紫外線硬化樹脂３０５ａ・３０５ｂとして屈折率ｎ１＝１．４０以下のもの、またはｎ１＝１．７０以上のものを用いると、紫外線硬化樹脂３０５ａ・３０５ｂと線状導光体３０２との界面による表面反射が大きくなり、出射光量が減少してしまう。
このように、光学的にマッチングさせることにより、空気層を介して点状発光源３０１ａ・３０１ｂと線状導光体３０２とを配置した場合に発生する約４％の界面反射を低減させることができる。
また、光学的マッチングとして、屈折率ｎが１．４以上１．７以下の接着樹脂を用いて実現することにより、安価で生産性に優れ、点状発光源３０１ａ・３０１ｂから充分な出射光量を線状導光体３０２の導光体に導くことができる。
次に、上述した図２９（ｂ）を用いて、本実施の形態で用いる線状導光体３０２の入射面３０２ａの形状について説明する。
なお、図２９（ｂ）は、線状導光体３０２および導光体１０４を点状発光源３０１ａ（図２９（ａ）参照）側から見た側面図である。また、線状導光体３０２において、点状発光源３０１ａ側の入射面３０２ａに対向する面、すなわち、点状発光源３０１ｂが設置されている側の面も入射面３０２ａとする。
図２９（ｂ）に示すように、本実施の形態５では、この線状導光体３０２の入射面３０２ａを台形形状とすることによりテーパ処理３０２ｈを施した。具体的には、線状導光体３０２の出射面３０２ｂの厚さを１．２ｍｍとし、導光体１０４の入射面１０４ａの厚さとほぼ同じ厚さで形成した。また、線状導光体３０２の出射面３０２ｂと対向する面の厚さを２．０ｍｍとし、角度θ５が７．６°となるようにテーパ処理３０２ｈを施した。
なお、角度θ５は、線状導光体３０２の出射面３０２ｂの法線方向とテーパ処理３０２ｈを施した面とがなす角度である。
このように、線状導光体３０２の入射面３０２ａにテーパ処理３０２ｈを施すことにより、線状導光体３０２の入射端面よりもサイズの大きい点状発光源３０１ａ・３０１ｂ（図２９（ａ）参照）を配置した場合であっても、点状発光源３０１ａ・３０１ｂから発した入射光を有効に出射面３０２ｂに導くことができ、これにより明るいフロントライト３００を提供することができる。
つまり、線状導光体３０２に形成された入射面３０２ａで受光される受光角度を広げることができ、入射光の損失を低減させることができる。
なお、本実施の形態５では、線状導光体３０２の入射端面の両側にテーパ処理３０２ｈを施したが、外形サイズに制約がある場合などには、片側のみにテーパ処理３０２ｈを施しても良い。また、このときのテーパ処理３０２ｈの角度θ５についても、本実施の形態のものに限定されるものではなく、０°より大きく２０°以下であれば線状導光体３０２の出射面３０２ｂに有効に光を導くことができる。
しかしながら、角度θ５が２０°より大きい場合には、線状導光体３０２の周期構造３０２ｆによって反射された光がテーパ部分（テーパ処理３０２ｈを施した部分）で全反射角度を超えてしまうため、出射面３０２ｂに有効に光を導く効果が低減される。
このように、線状導光体３０２の出射面３０２ｂの厚さと導光体１０４の入射面１０４ａの厚さとをほぼ等しく形成し、角度θ５を０°＜θ５≦２０°の範囲内でテーパ処理３０２ｈを施すことにより、点状発光源３０１ａ・３０１ｂから発した光を有効に線状導光体３０２に入射させることができるとともに、導光体１０４の入射面１０４ａに効率よく入射させることができる。
次に、図３１（ａ）、図３１（ｂ）を用いて、本実施の形態で用いるフロントライト３００（図２８参照）の線状導光体３０２の形状について説明する。
図３１（ａ）、図３１（ｂ）に示すように、本実施の形態で用いた線状導光体３０２は、出射面３０２ｂと対向する面に、伝搬部３０２ｄと反射部３０２ｅとが交互に周期的に形成されており（周期構造３０２ｆを形成）、この形状は、ピッチＰｄ′′を２００μｍとし、入射面３０２ａ近傍で反射部３０２ｅの傾斜角度を大きく、中央部で傾斜角度が小さくなるように設計されている。具体的には、入射面３０２ａ近傍において反射部３０２ｅの幅Ｐ５と幅Ｐ６とを１５μｍ（したがって伝搬部３０２ｄの幅Ｐ７を１７０μｍ）、高さｈを１５μｍの二等辺三角形状とし、中央部では幅Ｐ５とＰ６とを１８μｍ（したがって幅Ｐ７を１６４μｍ）、高さｈを１５μｍの二等辺三角形状とした。このように、反射部３０２ｅの傾斜角度を中央部に近づくほど小さく設計することにより、線状導光体３０２からの出射光を均一に出射させることが可能となっている。
上記設計の線状導光体３０２における、出射面３０２ｂ中央での出射光の角度分布を図３２に示す。
図３２より明らかなように、線状導光体３０２からの出射光は、ほぼθ１が１５度の方向（第１の出射方向）にピーク値を持っており、導光体１０４（屈折率ｎ＝１．４９）に形成された周期構造１０４ｆの角度θ＝１４°に対して、ほぼ直交する光が出射される。また、このときの線状導光体３０２の出射面３０２ｂでの輝度分布は、法線方向およびピーク値方向で（ｍａｘ／ｍｉｎ）＝１．５０以下と良好な線状発光状態が得られた。
なお、上記の線状導光体３０２からの出射光におけるピーク値の方向（θ１が１５度の方向）は、厳密には導光体１０４に形成された周期構造１０４ｆの角度θ＝１４°に対して直交する方向から多少ずれている。しかし、ピーク値の方向は、厳密に周期構造１０４ｆの角度θ＝１４°に対して直交する方向にある必要はなく、この方向から多少ずれた方向（±１０°）であっても十分な効果が得られる。
以上の説明のように、本実施の形態では、線状導光体３０２（以下、適宜図２９（ａ）、図２９（ｂ）、図３１（ａ）、図３１（ｂ）参照）に周期構造３０２ｆを形成することにより、点状発光源３０１ａ・３０１ｂから発した光を有効に線状発光状態に変換することが可能となっている。また、線状導光体３０２の入射面３０２ａと点状発光源３０１ａ・３０１ｂ間との間に紫外線硬化樹脂（光学的マッチング手段）３０５ａ・３０５ｂを配置したことにより、入射効率を向上させて出射光量を増加させることができ、明るいフロントライト３００を提供することができる。
また、線状導光体３０２の入射面３０２ａにテーパ処理３０２ｈを施すことにより、線状導光体３０２の入射面３０２ａよりも大きな点状発光源３０１ａ・３０１ｂが配置された場合であっても、周期構造３０２ｆで反射された光を有効に出射面３０２ｂに導くことが可能となっている。
〔実施の形態６〕
以下に、本発明の第６の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施の形態１から５において説明した構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記しその説明を一部省略する。
図３３は、本実施の形態で用いるフロントライト（照明装置）３５０と反射型液晶表示素子１０５とで構成された反射型液晶表示装置を示す図面である。
図３３に示すように、本実施の形態における反射型液晶表示装置は、基本的な構成は上述した実施の形態５と同じであるが、本実施の形態では、線状導光体（照明素子）３５２の形状と点状発光源（白色ＬＥＤ、光源部）３５１の配置位置が異なる。
図３４は、本実施の形態で用いたフロントライト３５０の形状および配置位置を示す図面である。このフロントライト３５０は、図３４に示すように、点状発光源３５１、線状導光体３５２、拡散反射シート１０３、導光体１０４で構成されている。また、本実施の形態では、点状発光源３５１を反射型液晶表示素子１０５（図３３参照）の厚み１．５ｍｍを利用して線状導光体３５２の下面に配置した。このように配置することでコンパクトなフロントライト３５０を提供することができる。
次に、図３５（ａ）、図３５（ｂ）、図３６（ａ）、図３６（ｂ）を用いて本実施の形態で用いたフロントライト３５０の詳細について説明する。図３５（ａ）は、本実施の形態で用いた線状導光体３５２と点状発光源３５１との配置斜視図であり、本実施の形態では点状発光源３５１を線状導光体３５２の下面（入射面３５２ａ）に３灯（点状発光源３５１ａ・３５１ｂ・３５１ｃ）配置している。また、図３５（ｂ）は、本実施の形態で用いた線状導光体３５２と導光体１０４との配置平面図であり、図３６（ｂ）はその側面図であり、線状導光体３５２の出射面３５２ｂと対向する面３５２ｃには、伝搬部３５２ｄと反射部３５２ｅが繰り返し交互に形成されている（周期構造３５２ｆ）。なお、この形状については、上述した実施の形態５で用いた反射部３０２ｅと伝搬部３０２ｄ（図３１（ｂ）参照）との繰り返し（周期構造３０２ｆ）と同様の形状とした。
また、本実施の形態では、図３６（ａ）に示すように、線状導光体３５２の断面部にテーパ形状を形成した。具体的には、線状導光体３５２の出射面３５２ｂの厚さｔ４を２ｍｍとし、その両端に角度θ６＝４５°のテーパ部（反射面）３５２ｇを形成した。また、中央部には点状発光源３５１ｂの光軸とテーパ部３５２ｇとの中心が一致するように角度θ６＝４５°のテーパ部３５２ｇを形成した。このようにテーパ部３５２ｇを形成することにより、線状導光体３５２の下面に配置された点状発光源３５１からの入射光をテーパ部３５２ｇで反射させて有効に伝搬部３５２ｄと反射部３５２ｅに導くことが可能となる。
また、線状導光体３５２のテーパ部３５２ｇの数を増加させることで、画面サイズが大きくなる場合にも、これに応じて光源数を増加した明るいフロントライト３５０を提供することが可能となる。
なお、上記のテーパを形成する面に、金属反射膜を形成することにより、点状発光源３５１からの光をより効率的に線状導光体３５２へ入射させることが可能になる。
以上の説明のように、本実施の形態では、線状導光体３５２の入射面３５２ａには、点状発光源３５１からの入射光を線状導光体３５２に形成された周期構造３５２ｆ側に反射する様に反射面（テーパ部３５２ｇ）を形成していることにより、これまで２灯までの配置しかできなかった点状発光源３５１の数を画面サイズに応じて増加することが可能となり、明るいフロントライト３５０を提供することができる。
〔実施の形態７〕
以下に、本発明の第７の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施の形態１から６において説明した構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記しその説明を一部省略する。
図３７は、本実施の形態で用いるフロントライト（照明装置）４００と反射型液晶表示素子１０５とで構成された反射型液晶表示装置を示す図面である。
図３８（ａ）に示すように、本実施の形態で用いたフロントライト４００は、点状発光源部に、３灯のＬＥＤを配置した第１のＬＥＤアレイ４０１ａと、同様に３灯のＬＥＤを配置した第２のＬＥＤアレイ４０１ｂを導光体（面状導光体）４０４の入射面４０４ａおよび入射面４０４ａと対向する面４０４ｇに配置している。なお、このときの第１のＬＥＤアレイ４０１ａと第２のＬＥＤアレイ４０１ｂとは、図３９（ａ）に示すように、各ＬＥＤ４０３ａ・４０３ｂ部分が交互に位置するように配置されている。
つまり、導光体４０４は、入射面４０４ａおよび入射面４０４ａと対向する面４０４ｇにより、互いに対向する２つの入射面を形成している。
次に、図３８（ａ）および図３８（ｂ）を用いて本実施の形態における導光体４０４の伝搬部４０４ｄと反射部４０４ｅとの形状（周期構造４０４ｆの形状）を説明する。図３８（ａ）および図３８（ｂ）に示すように、伝搬部４０４ｄと反射部４０４ｅとは、そのピッチＰｄ′′′を３９０μｍとし、反射部４０４ｅの幅Ｐ８と幅Ｐ９とを５μｍ、高さｈを５μｍの二等辺三角形状とした。このように導光体４０４の反射部４０４ｅ形状を二等辺三角形状とすることにより、入射面４０４ａ側から入射した光と、入射面と対向する面４０４ｇ側から入射した光とを均一に反射型液晶表示素子１０５（図３７参照）側に導くことが可能となる。
なお、導光体４０４における、伝搬部４０４ｄと反射部４０４ｅとが形成されている面に対向する面が、出射面４０４ｂである。
ここで、上述したＬＥＤアレイ４０１ａ・４０１ｂの駆動方法について説明する。
図３９（ｂ）は、第１のＬＥＤアレイ４０１ａと第２のＬＥＤアレイ４０１ｂとの結線図である。図３９（ｂ）に示すように、第１のＬＥＤアレイ４０１ａと第２のＬＥＤアレイ４０１ｂとは互いにその極性が逆方向を示すように接続した。また、各ＬＥＤアレイ４０１ａ・４０１ｂには、図３９（ｃ）に示すような信号を印加した。
本実施の形態では、入力信号としては、周波数ｆ＝１２０Ｈｚ、電圧Ｖｉｎに±５Ｖを印加し、第１のＬＥＤアレイ４０１ａと第２のＬＥＤアレイ４０１ｂとを交互に発光させた。
このように、導光体４０４（図３８（ａ）参照）の入射面４０４ａと、入射面４０４ａに対向する面４０４ｇとに配置されたＬＥＤアレイ４０１ａ・４０１ｂを交互に点灯させることにより、ＬＥＤ４０３ａ・４０３ｂからの発光によるムラの発生を抑制することができる。
また、点灯の周波数を６０Ｈｚ以上で点滅させることにより、発光のチラツキ（フリッカー）の発生を防止することができる。なお、点灯周波数を高くすることにより点灯のチラツキを防止することができるが、周波数を高くすることは消費電力を上げることになってしまうため、好ましくは１０ｋＨｚ以下とすることが望ましい。
以上説明のように、本実施の形態によると、ＬＥＤアレイ４０１ａ・４０１ｂを導光体４０４の入射面４０４ａと入射面４０４ａに対向する面４０４ｇに配置し、第１のＬＥＤアレイ４０１ａと第２のＬＥＤアレイ４０１ｂとを交互に点滅させ、発光状態を互いに補間することにより、輝線の明暗差を改善した線状発光状態を提供することが可能となる。
また、このとき同数のＬＥＤを常時点灯させる場合に比べて、低消費電力化を図ることができるとともに、点灯の周波数ｆを６０Ｈｚ≦ｆ≦１０ｋＨｚの範囲で繰り返し発光させることにより、フリッカーの発生（点滅の認識）を抑えたフロントライト４００を提供することが可能になる。
〔実施の形態８〕
以下に、本発明の第８の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施の形態１から７において説明した構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記しその説明を一部省略する。
図４３は、本実施の形態で用いるフロントライト（照明装置）４５０と反射型液晶表示素子（画像表示素子）４５５とで構成された反射型液晶表示装置を示す図面である。
図４３に示すように、本実施の形態における反射型液晶表示装置は、基本的な構成は上述した実施の形態１と同じであるが、本実施の形態では、線状導光体（照明素子）４５２および導光体（面状導光体）４５４の形状が異なる。
また、本実施の形態では、反射型液晶表示素子４５５として、３．９型・ストライプ配列であり、水平画素数が各Ｒ、Ｇ、Ｂ画素ごとに３２０画素、垂直画素数が２４０画素、画素ピッチは水平方向Ｐｈが０．０８２６ｍｍ、垂直方向Ｐｖが０．２４８ｍｍのものを用いた。反射型液晶表示素子４５５における上記以外の構成は、実施の形態１における反射型液晶表示素子１０５（図１参照）と同等である。
まず、上記フロントライト４５０の詳細について図４４（ａ）および図４４（ｂ）に基づいて説明する。図４４（ａ）は、上記反射型液晶表示装置におけるフロントライト４５０の部分の斜視図であり、図４４（ｂ）は、フロントライト４５０の導光体４５４の一部の拡大図である。
本実施の形態では、点状発光源（光源部）４５１ａ・４５１ｂとして、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）（日亜化学工業株式会社製：ＮＳＣＷ１００）が線状導光体４５２の後述する入射面（入射端面）に配置されている。また、線状導光体４５２の周辺には、拡散反射シート１０３が配置されている。
導光体４５４は、線状導光体４５２により線状発光状態に変換されて出射された光を面状発光に変換するものである。この導光体４５４により面状発光状態に変換された光によって、反射型液晶表示素子４５５（図４３参照）が照明される。この導光体４５４は、線状導光体４５２の後述する出射面が入射面４５４ａに対向するようにして配置されている。
導光体４５４は、例えば、ポリメチルメタクリレートを射出成形することにより作製されている。そして、導光体４５４は、入射面４５４ａ、出射面４５４ｂ、および対向面４５４ｃを備えている。ここで、出射面４５４ｂは、入射面４５４ａに対してほぼ垂直な面であり、対向面４５４ｃは、出射面４５４ｂに対向する面である。また、対向面４５４ｃには、伝搬部４５４ｄと反射部４５４ｅとからなるプリズム状の周期構造４５４ｆが形成されている。導光体４５４の出射面４５４ｂにも、実施の形態１と同様に反射防止処理が施されている。
また、周期構造４５４ｆの形状は、点状発光源４５１ａ・４５１ｂから出射され、線状導光体４５２により線状発光状態に変換されて導光体４５４に入射する光を、反射型液晶表示素子４５５（図４３参照）側に有効に出射できるように設定されている。具体的には、周期構造４５４ｆの周期であるピッチＰｄが０．１６ｍｍ、伝搬部４５４ｄのピッチＰ１が０．１５ｍｍ、反射部４５４ｅのピッチＰ２が０．０１ｍｍ、伝搬部４５４ｄと反射部４５４ｅとにより形成されるプリズムの高さｈが０．０１ｍｍと設定されている。
ここで、本実施の形態における導光体４５４は、実施の形態１における導光体１０４（図４（ａ）参照）に対して、画素パターンの垂直方向Ｐｖｄと周期構造４５４ｆの周期方向Ｒｈｄとが平行に形成されている（角度θ＝０度）点で異なっている。したがって、周期構造４５４ｆの周期方向Ｒｈｄは、入射面４５４ａに対して平行となる。また、実施の形態１と同様に、入射面４５４ａの厚さｔｉｎ＝１．２ｍｍであり、入射面４５４ａと対向する面４５４ｇの厚さｔｏｕｔ＝０．８ｍｍである。
次に、本実施の形態における線状導光体４５２の詳細構造について図４５（ａ）から図４５（ｄ）に基づいて説明する。図４５（ａ）、図４５（ｂ）および図４５（ｃ）は、それぞれ線状導光体４５２の構造を示す平面図、正面図および側面図であり、図４５（ｄ）は、線状導光体４５２のプリズム状の部分の拡大図である。
なお、点状発光源４５１ａ・４５１ｂは、線状導光体４５２の両端部に配置されており、点状発光源４５１ａ・４５１ｂから照射された点状発光の光は、線状導光体４５２に入射することにより線状発光の光に変換される。線状導光体４５２は、導光体４５４の入射面４５４ａ（図４４（ａ）参照）に配置されており、線状導光体４５２で線状発光に変換された光は、さらに導光体４５４に入射することによって面状発光の光に変換される。
線状導光体４５２は、例えば、ポリメチルメタクリレートを射出成形することにより作製された、長さＬａが８０ｍｍ、幅Ｗが３ｍｍ、厚さｔが１ｍｍの外形寸法を有し、屈折率が１．４９である直方体の素材に、適宜加工が施されることにより、以下に説明する形状とされたものである。
この線状導光体４５２は、入射面４５２ａ、入射面（第２の入射面）４５２ｂ、出射面４５２ｃおよび対向面４５２ｄを有している。ここで、入射面４５２ａ・４５２ｂは、互いに対向する平行な面である。出射面４５２ｃは、入射面４５２ａ・４５２ｂそれぞれに対して垂直な面であり、対向面４５２ｄは、出射面４５２ｃに対して平行な面である。線状導光体４５２の入射面４５２ａ・４５２ｂの両側には、それぞれ上記点状発光源４５１ａ・４５１ｂが配置される。なお、図４５（ａ）から図４５（ｄ）では、点状発光源４５１ａ・４５１ｂを図４５（ａ）にのみ図示し、他では省略している。
また、線状導光体４５２の対向面４５２ｄには、伝搬部（平坦部）４５２ｅおよび反射部（傾斜部）４５２ｆ・４５２ｇからなるプリズム状の周期構造４５２ｈが形成されている。この周期構造４５２ｈは、対向面４５２ｄに形成された複数の切り込み部と、対向面４５２ｄにおける隣接する切り込み部分の間の部分（上記伝搬部４５２ｅ）とから構成されている。
この反射部４５２ｆ・４５２ｇは、点状発光源４５１ａ・４５１ｂから出射され、入射面４５２ａ・４５２ｂに入射して線状導光体４５２を伝搬する光の一部を反射させることにより、出射面４５２ｃ方向から適切な方向に出射させる機能を有している。
そして、切り込み部の断面形状（入射面４５２ａ・４５２ｂおよび出射面４５２ｃに対して垂直な面における断面形状）は、伝搬部４５２ｅを含む平面内に底辺が位置し、この平面に対して出射面４５２ｃ側に頂点が位置する二等辺三角形となっている。また、この二等辺三角形における底辺以外の２辺（長さが等しい２辺）は、それぞれ上記反射部４５２ｆ・４５２ｇを形成する面に相当している。
ここで、各切り込み部において、点状発光源４５１ａに近い側の面が反射部４５２ｆであり、点状発光源４５１ｂに近い側の面が反射部４５２ｇである。以下では、反射部４５２ｆ・４５２ｇからなる切り込み部をプリズム４５２ｐと称する。また、プリズム（切り込み部）４５２ｐの上記断面形状における二等辺三角形の頂点の位置に相当する部分を、プリズム４５２ｐの谷部４５２ｉと称する。
なお、上記複数のプリズム４５２ｐは、以下に説明するように必ずしも全てが同じ形状となっているものではないため、厳密には周期的な構造ではないが、ここでは便宜的に周期構造４５２ｈと称している。
ここで、次の点について定義する。まず、線状導光体４５２の長手方向（点状発光源４５１ａと点状発光源４５１ｂとを結ぶ方向、線方向）にＸ軸をとり、点状発光源４５１ａから点状発光源４５１ｂに向かう向きを正とする。また、上記各プリズム４５２ｐを、点状発光源４５１ａ側から順に第ｉ番目（ｉ＝１，２，３，…）のプリズム４５２ｐとするとともに、以下に説明する各記号の添字ｉは第ｉ番目のプリズム４５２ｐに対応しているものとする。
図４５（ａ）および（ｄ）における各記号は、次の通りである。まず、反射部４５２ｆ・４５２ｇが、対向面４５２ｄおよび出射面４５２ｃに対して成す角度をそれぞれプリズム角度θ１１・θ１２とする。また、上記プリズム４５２ｐが形成されているピッチ（互いに隣接するプリズム４５２ｐの谷部４５２ｉの間隔）をｐｔとし、点状発光源４５１ａ側からの第ｉ番目のプリズム位置（プリズム４５２ｐの谷部４５２ｉの位置）をｘiとする。なお、ｘiの起算点は、線状導光体４５２の点状発光源４５１ａ側の位置（ここでは線状導光体４５２の端部）であり、この位置をｘ0とするとｘ0は、ｘiからＸ軸の負方向側にｐｔ離れた位置とする。
そして、第ｉ番目のプリズム４５２ｐにおいて、プリズム高さ（切り込み深さ、伝搬部４５２ｅを含む平面から谷部４５２ｉまでの距離）をｄi、プリズム幅（切り込み幅、対向面４５２ｄにおける切り込み部のＸ軸方向の幅）をｐｗiとする。さらに、プリズム幅ｐｗiのうち、反射部４５２ｆの幅（Ｘ軸方向の幅）をｐｗ１i、反射部４５２ｇの幅（Ｘ軸方向の幅）をｐｗ２iとする。また、第ｉ番目のプリズム４５２ｐおよび第（ｉ＋１）番目のプリズム４５２ｐの間における伝搬部４５２ｅのＸ軸方向の幅と、第ｉ番目のプリズム４５２ｐのプリズム幅ｐｗiとの和を単位幅ｔｗiとする。
ここで、線状導光体４５２におけるプリズム角度と、線状導光体４５２からの出射光のピーク値（極大値）方向について図５９を用いて説明する。図５９は、線状導光体において、出射角度θ１に対する輝度を、プリズム角度ごとに表したグラフである。なお、図５９では、プリズム角度θ１１とプリズム角度θ１２が等しい線状導光体４５２に関するデータである。
本実施の形態では、角度θ＝０°であるため、導光体４５４（図４４（ａ）参照）の入射面４５４ａに対して垂直方向から入射する光の輝度を増加させることによって導光体４５４での光の利用効率を向上させることができる。つまり、線状導光体４５２からの出射光のうち、出射角度θ１＝０°の方向に出射する光の輝度を増加させることが好ましい。そこで、図５９より、出射角度θ１＝０°においてピーク値を示すプリズム角度として、プリズム角度θ１１・θ１２＝４３°を採用する。
つまり、反射部４５２ｆ・４５２ｇが対向面４５２ｄに対してそれぞれなす角度を等しくし、プリズム角度θ１１・θ１２をいずれも４３°に設定する。
この線状導光体４５２は、屈折率が１．４９であるため、線状導光体４５２内部から外部（空気層）へ光が出射する際の臨界角は約４２°となる。ここで、プリズム角度θ１１・θ１２＝４３°と点状発光源４５１ａ・４５１ｂと反射部４５２ｆ・４５２ｇとの位置関係を考慮すると、点状発光源４５１ａ・４５１ｂからの光は、反射部４５２ｆ・４５２ｇに対して、臨界角より大きい入射角で入射する割合が大きいと考えられる。したがって、反射部４５２ｆ・４５２ｇに入射する光の多くは、反射部４５２ｆ・４５２ｇによって全反射されることになる。その結果、線状導光体４５２から外部へ漏れる光の量を小さくすることができ、光の利用効率を向上させることができる。
また、プリズムピッチｐｔは全体で均一であり、ｐｔ＝０．５ｍｍと設定されている。
ここで、線状導光体４５２は、Ｘ軸方向において、中央部（端部から４０ｍｍの位置）に対して対称になるように形成されている。したがって、以下では特に断らない限り中央部から点状発光源４５１ａ側に関してのみ説明する。
プリズム高さｄiは、プリズム位置Ｘiに応じて変化するように形成されている。具体的には、入射面４５２ａに近いプリズム４５２ｐのプリズム高さｄiが小さく、線状導光体４５２の中央に近づくにつれてプリズム高さｄiが大きくなるように設定されている。つまり、線状導光体４５２全体では、両端においてプリズム高さｄiが小さく、中央に近いほどプリズム高さｄiが大きくなるように設定されている。ただし、上記条件は、平均的に満たされておればよく（例えばＸ軸方向において５ｍｍ間隔毎に平均したプリズム高さｄiが下記条件を満たす場合など）、各プリズム間で厳密に上記条件を満たしていなくてもよい。
ここでは、さらに、第（ｉ＋１）番目および第ｉ番目（ｉは自然数）のプリズム４５２ｐにおいて、プリズム位置に対するプリズム高さの傾斜（傾き）が、
傾き＝（ｄi+1−ｄi）／（ｘi+1−ｘi）＝０．００１１
の関係となるように設定されている。また、各プリズム４５２ｐの谷部４５２ｉを含む平面と対向面４５２ｄとが成す角度をプリズム高さの傾斜角θｄとすると、上記関係は
ｔａｎθｄ＝０．００１１
のように表すこともできる。したがって、プリズム高さの傾斜角θｄは約０．０６３°となる。
実際に、上記条件を満たす形状となるように線状導光体４５２を作製した。実際に作製した線状導光体４５２の形状を表５に示す。なお、表５に示した値は、実際に作製した線状導光体４５２の形状を、ケーエル／テンコール社製のアルファーステップ３００により測定した結果であり、単位はｍｍである。また、表５には線状導光体４５２の中央部に位置する第８０番目のプリズム４５２ｐまでのものの一部を示している。
【表５】0003810636.tif 000006
ここで、線状導光体４５２の対向面４５２ｄにおけるプリズム４５２ｐの占有率（プリズム占有率）、すなわち対向面４５２ｄの面積（プリズム４５２ｐが形成されていない場合の面積）に対するプリズム４５２ｐが形成されている部分の面積の比率について図４６に基づいて説明する。図４６は、線状導光体４５２の平面図である。ここで、Ｉ個（Ｉは自然数）のプリズム４５２ｐにおけるプリズム占有率を式３のように定義するができる。
0003810636.tif 000007
そして、この場合の線状導光体４５２では、プリズム占有率が２１．４％となる。
次に、上記の線状導光体４５２における輝度分布を図６に示す方法により測定した。なお、ここでは、輝度計を出射角度θ１＝０の方向に設定した状態（輝度計の光軸が出射面４５２ｃに対して垂直となる状態）で、線状導光体４５２に設けた点状発光源４５１ａ・４５１ｂを発光させ、輝度計を線状導光体４５２の長手方向（Ｘ軸方向）に１０ｍｍ間隔で移動させて、各位置での線状導光体４５２からの出射光の輝度を求めた。
その結果、上記の線状導光体４５２では、全長における輝度の最大値と最小値との比である輝度分布（ｍａｘ／ｍｉｎ）は１．８であった。線状導光体４５２からの線状発光の光は、その輝度分布が小さい、すなわち均一であるほど、導光体４５４において均一な面状発光状態を形成することができ、ムラのない照明光を形成することができる。そして、この輝度分布は、１以上であり、３以下であれば実用的である。したがって、本線状導光体４５２では、実用上問題がない均一な線状発光状態が形成されていることになる。
次に、プリズム高さの傾斜を変更した場合の輝度分布の変化について図４７に基づいて説明する。図４７は、プリズム高さの傾斜（（ｄj+i−ｄi）／（Ｘi+1−ｘi））に対する輝度分布（ｍａｘ／ｍｉｎ）の変化を表すグラフである。
図４７より、プリズム高さの傾斜が０．０００１では輝度分布が３であり、プリズム高さの傾斜が０．０００１から約０．００３の範囲では、プリズム高さの傾斜を大きくすることで、線状導光体４５２からの出射光の輝度分布が小さくなる、すなわち輝度分布が改善されることになる。
一方、プリズム高さの傾斜が約０．００３を越えると、輝度分布は増大する傾向にあり、０．０５を越えると輝度分布が３を越えることになる。ここで、上述のように、線状導光体４５２の輝度分布は、３以下であれば実用上問題ない。このことを考慮すると、プリズム高さの傾斜は、０．０００１以上で、０．０５以下の範囲内に設定することが好ましい。
次に、プリズム占有率を変更した場合の光利用効率の変化を図４８に基づいて説明する。図４８は、プリズム占有率に対する光利用効率の変化を表すグラフである。ここで、光利用効率とは、点状発光源４５１ａ・４５１ｂから線状導光体４５２に入射する光の光束の総和に対する、線状導光体４５２により線状発光状態に変換された光の光束の総和の比率をパーセンテージで表したものである。
なお、点状発光源４５１ａ・４５１ｂから線状導光体４５２に入射する光の光束の総和は、点状発光源４５１ａ・４５１ｂの出射面の有効部分以外の部分を遮蔽したうえで、点状発光源４５１ａ・４５１ｂを積分球に設置して測定した。同様に、線状導光体４５２により線状発光状態に変換された光の光束の総和は、線状導光体４５２の出射面４５２ｃ以外の部分を遮蔽したうえで、線状導光体４５２を積分球に設置して測定した。
図４８より、プリズム占有率が５％以上では、光利用効率が約３０％以上となる。
ここで、プリズム占有率が５％および９．８％である線状導光体４５２を用いて、図４４（ａ）に示す構成のフロントライト４５０をそれぞれ形成し、そのフロントライト４５０による面状発光状態の光の明るさを測定したところ、それぞれ１ｃｄ／ｍ2および１．４ｃｄ／ｍ2であった。これらはいずれも補助照明手段として実用上問題がない十分な明るさである。
以上より、プリズム占有率を５％以上に設定することにより、線状導光体４５２での光利用効率が３０％以上、フロントライト４５０における面状発光状態の光の明るさが１ｃｄ／ｍ2以上と、いずれも実用的であり好適である。
一方、プリズム占有率が大きくなると、線状導光体４５２の伝搬部４５２ｅ（図４５（ｄ）参照）の面積が小さくなる。ここで、この伝搬部４５２ｅの機能について図４９に基づいて説明する。図４９は、線状導光体４５２における光の伝搬の様子を表した模式図である。入射面４５２ａから入射し、プリズム４５２ｐに達する光において、一部の光は、点状発光源４５１ａから直接反射部４５２ｆに達するが、他の光（図４９中一点鎖線）は、伝搬部４５２ｅおよび出射面４５２ｃでの反射を繰り返して反射部４５２ｆに達することになる。つまり、伝搬部４５２ｅは、点状発光源４５１ａからの光を線状導光体４５２の長手方向に伝搬させる機能を有しているものである。
したがって、プリズム占有率が大きくなり、伝搬部４５２ｅの面積が小さくなると、光を線状導光体４５２の長手方向に伝搬させる機能が低下する。その結果、点状発光源４５１ａから線状導光体４５２の長手方向に遠ざかるにつれて、線状導光体４５２の出射面４５２ｃからの出射光量が減少することになり、輝度分布が悪化する。
以上のように、伝搬部４５２ｅの面積を確保する必要があるため、プリズム占有率は８０％以下に設定することが好ましい。
次に、単位幅ｔＷiについて図５０（ａ）から図５０（ｄ）に基づいて説明する。図５０（ａ）から図５０（ｄ）は、線状導光体４５２における単位幅ｔｗiと出射面４５２ｃでの光の分布との関係を表す概念図であり、図５０（ａ）および図５０（ｂ）は、単位幅ｔｗiが相対的に大きい場合における、それぞれ平面図および正面図であり、図５０（ｃ）および図５０（ｄ）は単位幅ｔｗiが相対的に小さい場合における、それぞれ平面図および正面図である。図５０（ｂ）および図５０（ｄ）における斜線部は、線状導光体４５２による光の照射時に、出射面４５２ｃにおいて比較的輝度が大きい部分、すなわち明るい部分（明部）を示している。
図５０（ｃ）および図５０（ｄ）に示すように、比較的単位幅ｔｗiが小さい場合（例えば、単位幅ｔｗi＝２．０ｍｍの場合）では、明部と明部の間に生じる比較的輝度が小さい部分、すなわち暗い部分（暗部）の幅が、明部の幅に対して小さい、または暗部が生じないため、線状発光状態における輝度分布は小さい。
一方、図５０（ａ）および図５０（ｂ）に示すように、比較的単位幅ｔｗiが大きい場合（例えば単位幅ｔｗi＝３．０ｍｍの場合）では、暗部の幅が明部の幅に対して無視できない程度に大きくなるため、線状発光状態においても、暗部に起因する輝度分布が大きくなる。
具体的には、単位幅ｔｗiが２．０ｍｍを越える場合では上述のように線状発光状態における輝度ムラが生じやすくなるため、単位幅ｔｗiは２．０ｍｍ以下であることが好ましい。ただし、単位幅ｔｗiを０．０５より小さくすると、プリズム４５２ｐ自体の形成が困難になるため、単位幅ｔｗiは０．０５ｍｍ以上が好ましい。
本実施の形態では、線状導光体４５２のプリズム角度θ１１・θ１２（図４５（ｄ）参照）をいずれも４３°と設定したが、プリズム角度θ１１・θ１２はこれに限られるものではい。
ここで、プリズム角度θ１１・θ１２は、線状導光体４５２（図４５（ａ）参照）からの出射光の輝度がピーク値となる方向に影響を与えるものである。上述のように、プリズム角度θ１１・θ１２がいずれも４３°である場合は、輝度のピーク値が出射面４５２ｃの法線方向となる。これは、導光体４５４（図４４（ａ）参照）の周期方向４５４ｆが線状導光体４５２の出射面４５２ｃと平行に形成されている場合に適している。
ここでは、プリズム４５２ｐのプリズム角度を４３°とすることにより、法線方向へピーク値を持つ出射光を得ることができ、導光体４５４に形成された周期構造４５４ｆに効率よく光を入射でき、明るい照明手段を提供できる。
また、プリズム角度θ１１・θ１２は、出射光のピーク値が導光体４５４内において周期構造４５４ｆに適した方向（周期方向に対して直交する方向）になるように設定することが好ましい。
以上のように、線状導光体４５２の出射面４５２ｃと対向する対向面４５２ｄに複数のプリズム４５２ｐを形成し、出射面４５２ｃの長さ方向における任意の点ｘiでのプリズム高さをｄiとしたとき、（ｄi+1−ｄi）／（ｘi+1−ｘi）で示される傾きを０．００１１とするとともに、出射面４５２ｃの長手方向における中央部を中心に対称とすることにより、線状導光体４５２の両側に配置した点状発光源４５１ａ・４５１ｂからの入射光を輝度分布に優れた線状発光状態に変換でき、均一な照明装置を提供できる。
なお、プリズム高さの傾斜（（ｄi+1−ｄi）／（ｘi+1−ｘi））は、必ずしも一定である必要はない。このことについて図５１（ａ）および図５１（ｂ）に基づいて説明する。図５１（ａ）および図５１（ｂ）は、プリズム高さの傾斜の態様を表す模式図である。
上記の線状導光体４５２は図５１（ａ）に示すように、プリズム高さの傾斜が一定のものである。したがって、各プリズム４５２ｐの谷部４５２ｉは、傾斜線（図５１（ａ）中一点鎖線）上に位置している。
本実施の形態における線状導光体４５２は、これに限らず、例えばプリズム４５２ｐが図５１（ｂ）のように設定されていてもよい。図５１（ｂ）に示す線状導光体４５２では、互いに隣接する第（ｉ＋１）番目および第ｉ番目のプリズム４５２ｐにおいて、プリズム高さｄi+1とプリズム高さｄiとが等しい場合があり、プリズム高さの傾斜の平均（図５１（ｂ）中一点鎖線）は、図５１（ａ）の場合と同様になっている。
また、本実施の形態における線状導光体４５２は、必ずしも対称的な構造である必要はなく、図４５（ａ）における光源を点状発光源４５１ａのみとし、線状導光体４５２の一方の端面（入射面４５２ａ）から他方の端面に向かって一方的にプリズム高さの傾斜を設定してもよい。
なお、上記では、プリズム高さｄiについてプリズム高さの傾斜を設定したが、プリズム幅ｐｗiを変化させるようにしてもよい。つまり、光源から遠ざかるにつれてプリズム幅ｐｗiを大きくするように設定してもよい。このような構成でも、光源から遠ざかるにつれて反射部４５２ｆ・４５２ｇ（図４５（ｄ）参照）が大きくなるため、上記と同様の機能が得られる。
以上のように、本実施の形態における線状導光体４５２は、図４５（ａ）から図４５（ｄ）に示すように、柱状の線状導光体４５２の長手方向（Ｘ軸方向）の一端面に設けられ、点状発光源４５１ａからの光が入射する入射面４５２ａと、線状導光体４５２の長手方向に設けられ、入射した光が出射する出射面４５２ｃとを備えている。
そして、入射した光を反射するプリズム４５２ｐが、出射面４５２ｃと対向する対向面４５２ｄに、長手方向に配列されて設けられている。
さらに、入射面４５２ａ側から第ｉ番目のプリズム４５２ｐについて、入射面４５２ａからの距離をｘi、プリズム高さｄiとしたとき、
傾き＝（ｄi+1−ｄi）／（ｘi+1−ｘi）
で定義される傾きの、各プリズム４５２ｐ間における平均値が、０より大きい値に設定されているものである。
あるいは、第ｉ番目のプリズム４５２ｐのプリズム幅ｐｗiに関して、
差分＝（ｐｗi+1−ｐｗi）
で定義される差分の、各プリズム４５２ｐ間における平均値が、０より大きい値に設定されているものである。
この構成では、プリズム４５２ｐのプリズム高さｄi、あるいはプリズム幅ｐｗiが、入射面４５２ａから遠ざかるにつれて平均的に大きくなるように設定されることになる。
このため、入射面４５２ａから遠い位置にあるプリズム４５２ｐでは、より多くの光を反射することが可能となり、点状発光源４５１ａからの光量の低下を補うことができる。したがって、線状導光体４５２からの出射光の光量を増加させることが可能になるとともに、線状導光体４５２の長手方向において、出射光の輝度分布をより均一な状態にすることが可能になる。
また、この構成は、楔型の導光体などと異なり、長手方向に直交する幅が一定である導光体を形成することが可能であるため、入射面４５２ａからの光が長手方向に伝搬しやすい構造をとることができる。そのため、光の利用効率および出射輝度の均一化をより向上させることができる。
さらに、この構成では、プリズム４５２ｐのピッチｐｔを一定に保つことが可能であるため、出射面４５２ｃと対向する対向面４５２ｄにおいて、プリズム４５２ｐが形成されていない伝搬部４５２ｅを確保することができる。これにより、上記と同様に、入射面４５２ａからの光を長手方向に伝搬しやすい構造をとることができる。
なお、本実施の形態における線状導光体４５２は、上記入射面４５２ａに対向する入射面４５２ｂ側からも、上記条件を満たすようにプリズム４５２ｐが形成されていることが好ましい。これにより、各入射面４５２ａ・４５２ｂに点状発光源４５１ａ・４５１ｂを設けて光量を増加させつつ、上述の各効果を奏することが可能である。
〔実施の形態９〕
以下に、本発明の第９の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施の形態１から８において説明した構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記し、その説明を一部省略する。
まず、図５２および図５３（ａ）および図５３（ｂ）を用いて、本実施の形態における反射型液晶表示装置について説明する。図５２は、本実施の形態における反射型液晶表示装置の構成を示す斜視図である。また、図５３（ａ）は、上記反射型液晶表示装置におけるフロントライト（照明装置）５００の部分の斜視図であり、図５３（ｂ）は、フロントライト５００の導光体１０４の部分の拡大図である。
図５２に示すように、本実施の形態における反射型液晶表示装置は、基本的な構成は上述した実施の形態１と同じであるが、本実施の形態では、線状導光体（照明素子）５０２の形状が異なる。なお、反射型液晶表示素子１０５および導光体１０４は、実施の形態１で用いたものと同じものを用いている。
上述のように、導光体１０４の周期構造１０４ｆの周期方向Ｒｈｄが画素の繰り返し方向Ｐｖｄに対して傾斜しているため、導光体１０４の周期方向Ｒｈｄは線状導光体５０２のＸ軸および出射面５０２ｃ（後述する図５４（ａ）参照）に対しても、θ＝１４°の角度をなして傾斜することになる。そこで、導光体１０４内において周期方向Ｒｈｄに直交する方向の光の輝度を向上させるために、線状導光体５０２により線状発光状態に変換される出射光の輝度のピーク値方向を、上記式２に基づくことにより出射角度θ１を約２０°に設定することが好ましい。
次に、この導光体１０４に適合する線状導光体５０２の構造について、図５４（ａ）から図５４（ｅ）を用いて説明する。図５４（ａ）、図５４（ｂ）および図５４（ｃ）は、それぞれ線状導光体５０２の構造を示す平面図、正面図および側面図であり、図５４（ｄ）は、線状導光体５０２のプリズム状の部分の拡大図、図５４（ｅ）は、反射部５０２ｆ・５０２ｇにおいて光が反射される状態を説明する模式図である。なお、点状発光源４５１ａ・４５１ｂを図５４（ａ）にのみ図示し、他では省略している。
この線状導光体５０２は、実施の形態８における線状導光体４５２（図４５（ａ）参照）に対して、プリズム（切り込み部）５０２ｐの形状が異なっている。本線状導光体５０２では、上述したように、出射光の輝度のピーク値方向を出射角度θ１を約２０°（第１の出射方向）に設定することが好ましい。
そこで、図５４（ｅ）に示すように、線状導光体４５２内を出射面４５２ｃに平行に伝搬する光７５を想定し、この光７５が出射角度θ１約２０°の方向に出射するようなプリズム角度θ１１・θ１２を求めると、プリズム角度θ１１＝３８°、プリズム角度θ１２＝５２°となる。なお、実際に線状導光体４５２内を伝搬する光は、光７５のみではないものの、上記光７５の割合が大きいため、上記のように設定することで出射光のピーク値をほぼ出射角度θ１約２０°とすることができる。
ここで、反射部５０２ｇに入射する光７５は、入射角が小さく、全反射の条件を満たさないため、光７５の一部が透過することになる。これを防ぐために、反射部１１２ｇ上に、例えばアルミニウムを蒸着やスパッタにより成膜して形成した反射膜５０２ｊを配置することが好ましい。
このように、線状導光体５０２のプリズム角度θ１１・θ１２を互いに異なる角度に設定することによって、線状導光体５０２から出射する出射光の輝度のピーク値の方向を変更することができる。
なお、線状導光体５０２のプリズム角度θ１１・θ１２は、モアレ防止角度θ（例えば１０°から８０°）に応じて、３０°から６０°の範囲で最適化することが好ましい。
線状導光体５０２におけるその他の形状については、以下の具体的数値を除いて実施の形態８における線状導光体４５２（図４５（ａ）参照）と同等である。
ここで、プリズムピッチｐｔは全体で均一であり、ここではｐｔ＝１．０ｍｍに設定されている。また、線状導光体５０２は、Ｘ軸方向において、中央部に対してほぼ対称になるように形成されている。したがって、以下では特に断らない限り中央部から点状発光源４５１ａ側に関してのみ説明する。ただし、プリズム５０２ｐの傾斜方向に関しては、線状導光体５０２のＸ軸方向において中央部に対して対称ではなく、一方向に傾斜している。つまり、プリズム角度θ１１・θ１２は、線状導光体５０２全体において一定である。
プリズム高さｄiは、実施の形態８と同様に、プリズム位置ｘiに応じて変化するように形成されており、線状導光体５０２全体では、両端においてプリズム高さｄiが小さく、中央に近いほどプリズム高さｄiが大きくなるように形成されている。
ここでは、さらに、第（ｉ＋１）番目および第ｉ番目のプリズム５０２ｐにおいて、プリズム位置に対するプリズム高さの傾斜が、
（ｄi+1−ｄi）／（Ｘi+1−ｘi）＝０．００５
の関係となるようにされている。また、プリズム高さの傾斜角θｄは、
ｔａｎθｄ＝０．００５
と表すことができる。したがって、プリズム高さの傾斜角θｄは約０．２８６°となる。
実際に、上記条件を満たす形状となるように線状導光体５０２を作製した。実際に作製した線状導光体５０２の形状を表６に示す。なお、表６の数値の単位はｍｍであり、表６には線状導光体５０２の中央部に位置する第４０番目のプリズム５０２ｐまでのものを示している。
【表６】0003810636.tif 000008
この線状導光体５０２の式３で表定義されるプリズム占有率は、２５．９％となる。
また、上記の線状導光体５０２における出射光のピーク値方向の輝度分布を実施の形態８と同様の方法により測定したところ、輝度分布は１．８であった。したがって、本線状導光体５０２では、実用上問題がない均一な線状発光状態を得ることができた。
さらに、上記の線状導光体５０２における光利用効率を実施の形態８と同様の方法により測定したところ、光利用効率は約７０％であった。したがって、本線状導光体５０２では、光利用効率を大幅に向上させることができた。
本線状導光体５０２、上記導光体１０４および拡散反射シート１０３により構成されたフロントライト５００（図５３（ａ）参照）による面状発光状態の光の明るさを測定したところ、２．５ｃｄ／ｍ2であった。これは、補助照明手段として実用上問題ない十分な明るさである。
以上のように、周期方向Ｒｈｄと、液晶表示素子１０５に形成された画素パターンの繰り返し方向との成す角度を１４°とし、線状導光体５０２に形成されたプリズム５０２ｐのプリズム角度を異なる２つの角度で形成することにより、モアレ縞を防止できるとともに、傾斜して形成された導光体１０４の周期構造１０４ｆに対し、効率よく光を入射でき、照明の均一性に優れた明るい照明装置を提供できる。
また、線状導光体５０２の周辺に拡散反射シート（拡散手段）１０３を配置する事により、さらに効率の良い照明手段を提供できる。
このように、線状導光体５０２のプリズム角度θ１１・θ１２を互いに異なるように設定することで、線状導光体５０２から出射する出射光の輝度のピーク値の方向に変化を与えることができる。
なお、上記では、各プリズム５０２ｐのプリズム角度θ１１・θ１２は、線状導光体５０２全体で一定に設定したが、線状導光体５０２の位置によって異なるように設定してもよい。これにより、線状導光体５０２からの出射輝度のピーク値が現れる方向を、さらに柔軟に設定することが可能になる。
例えば、プリズム角度θ１１を一定値とせず、互いに異なる複数の角度に設定することにより、同じ点状発光源５０１ａからの光を異なる方向に反射させて、出射させることができる。これにより、出射輝度のピーク値が現れる方向を複数に設定することができる。これにより、さらに導光体１０４からの面状発光状態の出射光の輝度の均一化や、光利用効率の向上などを図ることが可能となる。
以上のように、本実施の形態の線状導光体５０２は、図５４（ａ）から図５４（ｅ）に示すように、点状発光源４５１ａ・４５１ｂからの光が入射する入射面５０２ａ、入射面（第２の入射面）５０２ｂと、入射した光が出射する出射面５０２ｃとを備えた柱状の線状導光体５０２である。
そして、入射面５０２ａ・５０２ｂが、線状導光体５０２の長手方向の端面に設けられており、出射面５０２ｃが、線状導光体５０２の長手方向に設けられている。
さらに、入射した光を反射する複数のプリズム５０２ｐが、線状導光体５０２の出射面５０２ｃに対向する面５０２ｄに、長手方向に配列されて設けられている。
このプリズム５０２ｐは、２つの平面（反射部５０２ｆ・５０２ｇ）からなるＶ字型溝であり、これらの各平面が、出射面５０２ｃに対し、互いに異なる２種類以上の角度をなして形成されている。
この構成では、ここで、同じ光源（例えば点状発光源４５１ａ）からの光を異なる方向に反射させることができ、複数の出射方向においてピーク値を示すように設定することも可能である。
また、線状導光体５０２の両端から光を入射させる場合を考えると、線状導光体５０２に対して非対称な方向に出射光のピーク値が現れるように設定することも可能である。
以上より、本線状導光体５０２を用いて、例えばモアレ縞の発生を防止するために、入射面に対して非対称に形成された導光体１０４などを照射することにより、より光利用効率が高く、より均一な面状発光状態の光を得ることが可能になる。
〔実施の形態１０〕
以下に、本発明の第１０の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施の形態１から９において説明した構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記し、その説明を一部省略する。
まず、図５５、図５６（ａ）および図５６（ｂ）を用いて、本実施の形態における反射型液晶表示装置について説明する。図５５は、本実施の形態における反射型液晶表示装置の構成を示す斜視図である。また、図５６（ａ）は、上記反射型液晶表示装置におけるフロントライト（照明装置）５５０の部分の斜視図であり、図５６（ｂ）は、フロントライト５５０の導光体（面状導光体）５５４の部分の拡大図である。
本実施の形態における反射型液晶表示装置は、基本的な構成は上述した実施の形態８と同じであるが、本実施の形態では、導光体５５４および線状導光体（照明素子）５５２の形状が異なる。なお、反射型液晶表示素子４５５は、実施の形態８で用いたものと同じものを用いている。
ここでは、導光体５５４は、点状発光源４５１ａ・４５１ｂから出射され、入射面５５２ａ、入射面（第２の入射面）５５２ｂから線状導光体５５２に入射し、線状導光体５５２により線状発光状態に変換されて導光体５５４に入射する光を、反射型液晶表示素子４５５側に有効に出射できるように、ピッチＰｄが０．３９ｍｍ、伝搬部５５４ｄのピッチＰ１が０．３８ｍｍ、反射部５５４ｅのピッチＰ２が０．０１ｍｍ、伝搬部５５４ｄと反射部５５４ｅとにより形成されるプリズムの高さｈが０．０１ｍｍである周期構造５５４ｆが形成されている。
そして、導光体５５４の周期構造５５４ｆの周期方向Ｒｈｄが画素の繰り返し方向Ｐｖｄに対して傾斜しており、その角度θが２３°に設定されている。このように、導光体５５４の周期方向Ｒｈｄが画素の繰り返し方向Ｐｖｄに対して傾斜しているため、導光体５５４の周期方向Ｒｈｄは線状導光体５５２のＸ軸および出射面５５２ｃ（後述する図５７（ａ）参照）に対しても、θ＝２３°の角度をなして傾斜することになる。
そこで、導光体５５４内において周期方向Ｒｈｄに直交する方向の光の輝度を向上させるために、線状導光体５５２により線状発光状態に変換される出射光の輝度のピーク値方向を、上記式２に基づくことにより出射角度θ１＝３５°に設定することが好ましい。
次に、この導光体５５４に適合する線状導光体５５２の構造について、図５７（ａ）から図５７（ｄ）を用いて説明する。図５７（ａ）、図５７（ｂ）および図５７（ｃ）は、それぞれ線状導光体５５２の構造を示す平面図、正面図および側面図であり、図５７（ｄ）は、線状導光体５５２のプリズム状の部分の拡大図である。なお、点状発光源４５１ａ・４５１ｂを図５７（ａ）にのみ図示し、他では省略している。
この線状導光体５５２は、実施の形態８における線状導光体４５２（図４５（ａ）参照）に対して、プリズム（切り込み部）５５２ｐの形状が異なっている。本線状導光体５５２では、上述したように、出射光の輝度のピーク値方向を出射角度θ１＝３５°に設定することが好ましい。
そこで、図５９に基づいて、出射角度θ１＝３５°においてピーク値を示すプリズム角度として、プリズム角度θ１１・θ１２＝３０°を採用する。
つまり、反射部５５２ｆ・５５２ｇが対向面４５２ｄに対してそれぞれ成す角度を等しくし、プリズム角度θ１１・θ１２をいずれも３０°に設定する。
なお、ここでは、プリズム角度θ１１・θ１２を等しく設定しているため、線状導光体５５２の出射光の輝度のピーク値が、出射角度θ１＝±３５°に現れることになる。このように設定している理由について図５８に基づいて説明する。図５８は、フロントライト５５０を導光体５５４の対向面５５４ｃ側から見たときの平面図である。なお、図５８では、線状導光体５５２から出射される光の一部を模式的に表している。
線状導光体５５２から出射角度θ１＝＋３５°の方向（第１の出射方向）に輝度のピーク値を有する光８０（図５８中一点鎖線）は、導光体５５４内において周期方向Ｒｈｄと直交する方向に伝搬するため、反射部５５４ｅ（図５６（ｂ）参照）によって反射型液晶表示素子４５５（図５５参照）に向かって反射され、有効に反射型液晶表示素子４５５を照射する。すなわち、光８０の存在により光の利用効率が向上することになる。
一方、線状導光体５５２から出射角度θ１＝−３５°の方向（第２の出射方向）に輝度のピーク値を有する光８１（図５８中二点鎖線）は、導光体５５４内において周期方向Ｒｈｄと平行に近い方向に伝搬するため、反射部５５４ｅ（図５６（ｂ）参照）の反射作用を受けにくい。そのため、導光体５５４の側面５５４ｈ（ここでは、点状発光源４５１ａ側の側面）に到達し、この側面５５４ｈで反射される。そして、側面５５４ｈで反射された光８１は、周期方向Ｒｈｄと直交する方向に伝搬することになる。
ここで、側面５５４ｈで反射された光８１は、上記光８０が直接達しない領域（図５８中破線で囲んだ三角形の領域）にも、伝搬することになるため、光８０を補う働きを有している。したがって、導光体５５４により出射される面状発光状態の光の分布をより均一にすることができる。
なお、上記光８０は、主に導光体５５４の入射面５５４ａから出射角度θ１＝＋３５°の方向に伝搬するものの、実際には導光体５５４内部で反射などを繰り返して導光体５５４全体に広がるものである。したがって、上記光８０によっても、導光体５５４により出射される面状発光状態の光の分布の均一化を図ることはできるが、上記光８１の存在により、さらに光の分布を均一にすることができる。
また、側面５５４ｈに反射膜を設けることにより、光８１に対する反射効率を向上させることができるため、好適である。
以上で説明した線状導光体５５２の他の形状については、以下の具体的数値を除いて実施の形態８における線状導光体４５２（図４５（ａ）参照）と同等である。以下で、再び図５７（ａ）から図５７（ｂ）を参照して、線状導光体５５２についてさらに具体的に説明する。
線状導光体５５２のプリズムピッチｐｔは全体で均一であり、ここではｐｔ＝１．０ｍｍに設定されている。また、線状導光体５５２は、Ｘ軸方向において、中央部に対して対称になるように形成されている。したがって、以下では特に断らない限り中央部から点状発光源４５１ａ側に関してのみ説明する。
プリズム高さｄiは、実施の形態８と同様に、プリズム位置ｘiに応じて変化するように形成されており、線状導光体５５２全体では、両端においてプリズム高さｄiが小さく、中央に近いほどプリズム高さｄiが大きくなるように形成されている。
ここで、実際に、第（ｉ＋１）番目および第ｉ番目のプリズム５５２ｐにおいて、プリズム位置に対するプリズム高さの傾斜は、実施の形態９の場合と同様に
（ｄi+1−ｄi）／（ｘi+1−ｘi）＝０．００５
と設定されている。
実際に、上記条件を満たす形状となるように線状導光体５５２を作製した。実際に作製した線状導光体５５２の形状を表７に示す。なお、表７の数値の単位はｍｍであり、表７には線状導光体５５２の中央部に位置する第４０番目のプリズム５５２ｐまでのものを示している。
【表７】0003810636.tif 000009
この線状導光体５５２の式３により定義されるプリズム占有率は、４３．５％となる。
さらに、上記の線状導光体５０２における光利用効率を実施の形態８と同様の方法により測定したところ、光利用効率は約７８％であった。また、導光体５５４の出射面５５４ｂにおける輝度分布が１．８以下となり、非常に均一な面状発光状態の光を発生させることができた。
したがって、本フロントライト５５０では、均一な面状発光状態を形成することができるとともに、光利用効率をさらに向上させることができる。
尚、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
産業上の利用可能性
本発明の照明装置および照明素子によれば、以上の説明のように、光源を必要とする画像表示装置の表示品位を向上させることができる。より具体的には、低消費電力、小スペースが実現可能な点状発光源を光源として用いつつ、この光源からの光を、分布よく、かつ、効率よく線状発光状態および面状発光状態に変換することで、表示素子を均一で明るい光により照射することができる。
また、さらに、本発明の照明装置および照明素子によれば、画像表示素子と組み合わせた際に、画質に悪影響を及ぼすモアレ縞などの発生を防止しつつ、上記の各効果を奏することができる。
特に、上記照明装置および照明素子と液晶表示素子とで液晶表示装置を構成することにより、小型・低消費電力であり、モアレ縞の発生を抑制し、かつ均一で明るい画像表示を実現することができる液晶表示装置を提供することが可能である。
【図１】
0003810636.tif 000010
【図２（ａ）】
0003810636.tif 000011
【図２（ｂ）】
0003810636.tif 000012
【図３（ａ）】
0003810636.tif 000013
【図３（ｂ）】
0003810636.tif 000014
【図４（ａ）】
0003810636.tif 000015
【図４（ｂ）】
0003810636.tif 000016
【図５（ａ）】
0003810636.tif 000017
【図５（ｂ）】
0003810636.tif 000018
【図６】
0003810636.tif 000019
【図７】
0003810636.tif 000020
【図８】
0003810636.tif 000021
【図９】
0003810636.tif 000022
【図１０】
0003810636.tif 000023
【図１１】
0003810636.tif 000024
【図１２】
0003810636.tif 000025
【図１３】
0003810636.tif 000026
【図１４】
0003810636.tif 000027
【図１５】
0003810636.tif 000028
【図１６】
0003810636.tif 000029
【図１７（ａ）】
0003810636.tif 000030
【図１７（ｂ）】
0003810636.tif 000031
【図１８】
0003810636.tif 000032
【図１９】
0003810636.tif 000033
【図２０（ａ）】
0003810636.tif 000034
【図２０（ｂ）】
0003810636.tif 000035
【図２１】
0003810636.tif 000036
【図２２】
0003810636.tif 000037
【図２３】
0003810636.tif 000038
【図２４】
0003810636.tif 000039
【図２５（ａ）】
0003810636.tif 000040
【図２５（ｂ）】
0003810636.tif 000041
【図２６（ａ）】
0003810636.tif 000042
【図２６（ｂ）】
0003810636.tif 000043
【図２７】
0003810636.tif 000044
【図２８】
0003810636.tif 000045
【図２９（ａ）】
0003810636.tif 000046
【図２９（ｂ）】
0003810636.tif 000047
【図３０】
0003810636.tif 000048
【図３１（ａ）】
0003810636.tif 000049
【図３１（ｂ）】
0003810636.tif 000050
【図３２】
0003810636.tif 000051
【図３３】
0003810636.tif 000052
【図３４】
0003810636.tif 000053
【図３５（ａ）】
0003810636.tif 000054
【図３５（ｂ）】
0003810636.tif 000055
【図３６（ａ）】
0003810636.tif 000056
【図３６（ｂ）】
0003810636.tif 000057
【図３７】
0003810636.tif 000058
【図３８（ａ）】
0003810636.tif 000059
【図３８（ｂ）】
0003810636.tif 000060
【図３９（ａ）】
0003810636.tif 000061
【図３９（ｂ）】
0003810636.tif 000062
【図３９（ｃ）】
0003810636.tif 000063
【図４０】
0003810636.tif 000064
【図４１】
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【図４２（ａ）】
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【図４２（ｂ）】
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【図４３】
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【図４４（ａ）】
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【図４４（ｂ）】
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【図４５（ａ）】
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【図４５（ｂ）】
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【図４５（ｃ）】
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【図４５（ｄ）】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０（ａ）】
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【図５０（ｂ）】
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【図５０（ｃ）】
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【図５０（ｄ）】
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【図５１（ａ）】
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【図５１（ｂ）】
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【図５２】
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【図５３（ａ）】
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【図５３（ｂ）】
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【図５４（ａ）】
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【図５４（ｂ）】
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【図５４（ｃ）】
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【図５４（ｄ）】
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【図５４（ｅ）】
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【図５５】
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【図５６（ａ）】
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【図５６（ｂ）】
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【図５７（ａ）】
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【図５７（ｂ）】
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【図５７（ｃ）】
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【図５７（ｄ）】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０（ａ）】
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【図６０（ｂ）】
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