(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板に液晶を挟持して成る液晶パネルと、該液晶パネルに光を供給する照明装置とを有する液晶装置において、
前記照明装置は、発光素子と、該発光素子からの光を光取込み面から受光する導光体とを有し、反射抑制膜が前記光取り込み面に設けられてなり、
前記発光素子は、発光点と、該発光点と前記導光体の光取り込み面とが対向する箇所以外の部分に設けられてなるとともに、前記発光点の両側に設けられてなる複数の位置決め用凸部と、を有し、
前記導光体の光取込み面は、該光取り込み面の前記液晶パネルに沿う方向に配列されてなる複数の位置決め用凹部を有し、
複数の前記位置決め用凸部と複数の前記位置決め用凹部が嵌合し、前記発光素子と前記導光体が位置決めされてなることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記光取込み面はレンズ形状であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
一対の基板に液晶を挟持して成る液晶パネルと、該液晶パネルに光を供給する照明装置とを有する液晶装置において、
前記照明装置は、発光素子と、該発光素子からの光を光取込み面から受光する導光体と、前記光取込み面に固着されてなるレンズ部材と、該レンズ部材に設けられた反射抑制膜と、を有し、
前記発光素子は、発光点と、該発光点と前記レンズ部材とが対向する箇所以外の部分に設けられてなるとともに、前記発光点の両側に設けられてなる複数の位置決め用凸部と、を有し、
前記レンズ部材は、該レンズ部材の前記液晶パネルに沿う方向に配列されてなる複数の位置決め用凹部を有し、
複数の前記位置決め用凸部と複数の前記位置決め用凹部が嵌合し、前記発光素子と前記導光体が位置決めされてなることを特徴とする液晶装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つにおいて、前記発光素子と前記反射抑制膜との間の媒体の屈折率をｎ０、前記反射抑制膜の屈折率をｎ１、そして前記導光体の屈折率をｎ２とするとき、
ｎ０＜ｎ１＜ｎ２
であることを特徴とする液晶装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つにおいて、前記反射抑制膜の反射率は０．１％〜５％であることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
前記位置決め用凸部は、ピン又は三角柱状の突起であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から出た光を導光体の光取込み面から取り込んで該導光体の光出射面へ導いて外部へ出射する照明装置に関する。また、本発明は、該照明装置を用いて構成される液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気光学的な表示装置として液晶装置が広く知られている。この液晶装置は、一般に、電極を備えた一対の基板によって液晶を挟持し、電極間に電圧を印加して液晶の配向を制御し、これにより、液晶を通過する光を変調して像の表示を行う。
【０００３】
液晶装置を液晶への光の供給の仕方に基づいて区別すると、一方の基板の外面又は内面に設けた反射板によって外光を反射する構造の反射型液晶装置や、一方の基板の外側に設けた照明装置によって液晶へ光を平面的に供給する構造の透過型液晶装置や、外光がある場合には反射型として機能すると共に外光が不十分な場合には透過型として機能する半透過半反射型液晶装置等といった各種の液晶装置が知られている。
【０００４】
透過型液晶装置や半透過半反射型液晶装置等で用いられる照明装置は、従来、例えば図１１に示すように、ＬＥＤ、冷陰極管等といった発光源７１を導光体７４の光取込み面７４ａに対向させて配置し、発光源７１からの光を導光体７４の光取込み面７４ａから取り込んで反射板７８で反射しつつ光出射面７４ｂへ導き、該光出射面７４ｂから外部へ出射する。光出射面７４ｂには光を平面的に利用する機器、例えば液晶パネル（図示せず）が配置され、光出射面７４ｂから平面的に出射される光がその機器に供給される。なお、符号Ｒは光の進行経路を概念的に示すものであるが、これは実際の光の進行経路を示すものではないことに注意を要する。
【０００５】
ところで、最近では、液晶装置等によってカラー表示が行われることが多くなっており、このカラー表示において見栄えの良い表示を行うためには、液晶パネルを照明するための光が高輝度であることが必要となっている。具体的には、白黒表示において２ｎｔ程度が必要であるのに対し、カラー表示では５ｎｔ以上の高輝度が必要となっている。このような高輝度化の要求があるにも拘らず、上記従来の照明装置に関しては、光源から導光板への光入射効率が低く、照明装置から出射する光の輝度が低いという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この問題点を解消するため、特開平９−２１１２３２号広報によれば、導光体による集光機能を高めるために導光体の光取込み面をレンズ形状や傾斜形状に設定するという技術が開示されている。しかしながら、このように導光体の光取込み面の形状に変化を持たせた場合でも、照明装置の光強度を十分満足できる程度に上げることは難しかった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、光源から導光体への光入射効率を高めることにより照明装置の発光輝度を高めることを第１の目的とする。また、本発明は、光源の発光能力を高めることなく液晶装置の表示の明るさを高めることを第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）  上記第１の目的を達成するため、本発明は、一対の基板に液晶を挟持して成る液晶パネルと、該液晶パネルに光を供給する照明装置とを有する液晶装置において、前記照明装置は、発光素子と、該発光素子からの光を光取込み面から受光する導光体とを有し、反射抑制膜が前記光取り込み面に設けられてなり、前記発光素子は、発光点と、該発光点と前記導光体の光取り込み面とが対向する箇所以外の部分に設けられてなるとともに、前記発光点の両側に設けられてなる複数の位置決め用凸部と、を有し、前記導光体の光取込み面は、該光取り込み面の前記液晶パネルに沿う方向に配列されてなる複数の位置決め用凹部を有し、複数の前記位置決め用凸部と複数の前記位置決め用凹部が嵌合し、前記発光素子と前記導光体が位置決めされてなることを特徴とする。
本発明に係る液晶装置は、前記光取込み面はレンズ形状であることを特徴とする。
本発明は、一対の基板に液晶を挟持して成る液晶パネルと、該液晶パネルに光を供給する照明装置とを有する液晶装置において、前記照明装置は、発光素子と、該発光素子からの光を光取込み面から受光する導光体と、前記光取込み面に固着されてなるレンズ部材と、該レンズ部材に設けられた反射抑制膜と、を有し、前記発光素子は、発光点と、該発光点と前記レンズ部材とが対向する箇所以外の部分に設けられてなるとともに、前記発光点の両側に設けられてなる複数の位置決め用凸部と、を有し、前記レンズ部材は、該レンズ部材の前記液晶パネルに沿う方向に配列されてなる複数の位置決め用凹部を有し、複数の前記位置決め用凸部と複数の前記位置決め用凹部が嵌合し、前記発光素子と前記導光体が位置決めされてなることを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記発光素子と前記反射抑制膜との間の媒体の屈折率をｎ０、前記反射抑制膜の屈折率をｎ１、そして前記導光体の屈折率をｎ２とするとき、
ｎ０＜ｎ１＜ｎ２
であることを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記反射抑制膜の反射率は０．１％〜５％であることを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記位置決め用凸部は、ピン又は三角柱状の突起であることを特徴とする。
本発明に係る照明装置は、発光素子と、該発光素子からの光を光取込み面から受光する導光体とを有する照明装置において、反射抑制膜を前記光取り込み面に設け、前記発光素子は、発光点と、該発光点と前記導光体の光取り込み面とが対向する箇所以外の部分に設けられてなる位置決め用凸部と、を有し、前記導光体の光取込み面は、位置決め用凹部を有し、前記位置決め用凸部と前記位置決め用凹部が嵌合し、前記発光素子と前記導光体が位置決めされてなることを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る照明装置は、光源と、該光源からの光を光取込み面から受光する導光体とを有する照明装置において、反射抑制膜を前記光取り込み面に設けたものである。
【０００９】
上記構成の照明装置によれば、光源から出た光が反射抑制膜の働きにより導光体へ効率良く取り込まれることになり、この結果、光源の発光能力を高めることなく照明装置の光出射面から出射される光の発光輝度を高めることができる。
【００１０】
上記第１の照明装置において反射抑制膜は、光源と前記反射抑制膜との間の媒体の屈折率をｎ０、前記反射抑制膜の屈折率をｎ１、そして前記導光体の屈折率をｎ２とするとき、
ｎ０＜ｎ１＜ｎ２
に設定されることが望ましい。また、上記構成の反射抑制膜は、その反射率が０．１％〜５％であることが望ましい。
【００１１】
（２）  次に、上記第１の目的を達成するため、本発明に係る照明装置の前記光取込み面はレンズ形状であることを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る照明装置は、光源と、該光源からの光を光取込み面から受光する導光体とを有する照明装置において、前記光取込み面はレンズ形状であり、さらに、反射抑制膜を前記光取り込み面に設けたものである。
【００１２】
また、本発明に係る照明装置は、発光素子と、該発光素子からの光を光取込み面から受光する導光体とを有する照明装置において、前記光取込み面に固着されてなるレンズ部材と、該レンズ部材に設けられた反射抑制膜と、を有し、前記発光素子は、発光点と、該発光点と前記レンズ部材とが対向する箇所以外の部分に設けられてなる位置決め用凸部と、を有し、前記レンズ部材は、位置決め用凹部を有し、前記位置決め用凸部と前記位置決め用凹部が嵌合し、前記発光素子と前記導光体が位置決めされてなることを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る照明装置は、光源と、該光源からの光を光取込み面から受光する導光体とを有する照明装置において、レンズ部を前記光取込み面に有し、さらに、反射抑制膜を前記レンズ部に設けたものである。この第３の照明装置が前記第２の照明装置と異なる点は、導光体の光取り込み面それ自体をレンズ形状に形成することに代えて、導光体とは別体のレンズ部を導光体に組み付けたことである。
【００１３】
上記構成の第２及び第３の照明装置によれば、光源から出た光が反射抑制膜の働きにより導光体へ効率良く取り込まれることになり、この結果、光源の発光能力を高めることなく照明装置の光出射面から出射される光の発光輝度を高めることができる。また、導光体の光取込み面に形成したレンズ形状又は該光取込み面に組み付けたレンズ部の働きにより、光源からの光を集光して導光体へ取り込むことができるので、単に反射抑制膜だけを用いる場合に比べて、導光体への光の入射効率をより一層高めることができる。
【００１４】
上記第２及び第３の照明装置において反射抑制膜は、発光素子と前記反射抑制膜との間の媒体の屈折率をｎ０、前記反射抑制膜の屈折率をｎ１、そして前記導光体の屈折率をｎ２とするとき、
ｎ０＜ｎ１＜ｎ２
に設定されることが望ましい。また、上記構成の反射抑制膜は、その反射率が０．１％〜５％であることが望ましい。
本発明に係る照明装置の前記位置決め用凸部は、ピン又は三角柱状の突起であることを特徴とする。
【００１５】
（３）  次に、上記第２の目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、一対の基板に液晶を挟持して成る液晶パネルと、該液晶パネルに光を供給する照明装置とを有する液晶装置において、前記照明装置は上記第１、第２又は第３の照明装置によって構成されることを特徴とする。
【００１６】
この液晶装置によれば、光源からの光を反射抑制膜やレンズ形状等によって効率良く導光体へ取り込むことができるので、光源の発光能力を高めることなく液晶装置の表示の明るさを高めることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
液晶装置を液晶の駆動方式によって区別すると、画素電極をスイッチング素子（すなわち、非線形素子）によって駆動する方式であるアクティブマトリクス方式の液晶装置と、スイッチング素子を用いない単純なマトリクス配列によって構成されるパッシブマトリクス方式の液晶装置とが考えられる。両者を比べると、コントラストやレスポンス等が良好であり、且つ、高精細な表示が容易に達成できる点においてアクティブマトリクス方式の方が有利であると考えられる。
【００１８】
また、アクティブマトリクス方式の液晶装置としては、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等といった３端子型素子を用いる方式と、薄膜ダイオード（ＴＦＤ：Thin Film Diode）等といった２端子型素子を用いる方式とが知られている。これらのうちＴＦＤ等を用いた液晶装置は、配線の交差部分がないために配線間の短絡不良が原理的に発生しないこと、成膜工程及びフォトリソグラフィ工程を短縮できること等といった利点を有している。
【００１９】
以下、ＴＦＤを画素電極のためのスイッチング素子として用いる構造のアクティブマトリクス方式の液晶装置に上述した第１発明及び第２発明を適用する場合を例に挙げて、本発明の実施形態を説明する。また、本実施形態の液晶装置は、外光がある場合には反射型として機能すると共に外光が不十分な場合には透過型として機能する半透過半反射型の液晶装置であるものとする。
【００２０】
図１はその実施形態に係る液晶装置１を示している。この液晶装置１は、液晶パネル２にＦＰＣ(Flexible Printed Circuit：可撓性基板)３ａ及びＦＰＣ３ｂを接続し、さらに、液晶パネル２の非表示面側（図１の下面側）に導光体４を取り付けることによって形成される。導光体４の光取込み面４ａはレンズ形状、すなわち、光取込み面４ａに到達した光を導光体４の内部へ屈折させることができる形状に形成されている。
【００２１】
このようにレンズ形状に形成された光取込み面４ａの表面には、光の反射を抑えるための反射抑制膜１０が設けられている。この反射抑制膜１０は、例えば、シールとして形成された反射抑制膜１０を光取込み面４ａへ貼着したり、蒸着によって光取込み面４ａの表面に成膜したり、光取込み面４ａを反射抑制材料に浸漬、いわゆるディップさせることによって反射抑制膜１０を成膜する等といった各種の手法によって光取込み面４ａの表面に形成することができる。
【００２２】
導光体４の周囲、通常は空気、の屈折率をｎ０、そして導光体４の屈折率をｎ２とするとき、反射抑制膜１０の屈折率ｎ１は、
ｎ０＜ｎ１＜ｎ２
の関係となるように設定される。これにより、光取込み面４ａに向かう光の反射を確実に抑えることができる。そして、この反射抑制により導光体４への光入射効率を上げることができる。
【００２３】
上記のような屈折率の関係は、例えば、導光体４をアクリル系樹脂、ポリカーバイト系樹脂、ガラス等で形成すると共に、反射抑制膜１０を光学膜（フッ化マグネシウム等）を単層もしくは多層に形成することによって実現できる。
【００２４】
導光体４の液晶パネル２の反対側には制御基板５が設けられる。この制御基板５は、場合に応じて、液晶装置を構成する要素として用いられたり、あるいは、液晶装置が装着される電子機器、例えばモバイルコンピュータ、携帯電話機等を構成する要素として用いられたりする。ＦＰＣ３ａ及びＦＰＣ３ｂは、本実施形態の場合、液晶パネル２と制御基板５とを電気的に接続するために用いられる。
【００２５】
液晶パネル２は、環状のシール材６によって互いに貼り合わされた一対の基板７ａ及び７ｂを有する。第１基板７ａのうち第２基板７ｂから張出す部分の表面にはＡＦＣ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電膜）９によって液晶駆動用ＩＣ８ａが実装される。また、第２基板７ｂのうち第１基板７ａから張出す部分の表面（図１の下側表面）にはＡＣＦ９によって液晶駆動用ＩＣ８ｂが実装される。
【００２６】
本実施形態の液晶装置はスイッチング素子としてＴＦＤを用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置であり、第１基板７ａ及び第２基板７ｂのいずれか一方は素子基板であり、他方が対向基板である。本実施形態では、第１基板７ａを素子基板と考え、第２基板７ｂを対向基板と考えることにする。
【００２７】
図２に示すように、素子基板としての第１基板７ａの内面には画素電極６６が形成され、その外面には偏向板１２ａが貼着される。また、対向基板としての第２基板７ｂの内面にはデータ線５２が形成され、その外面には偏向版１２ｂが貼着される。そして、第１基板７ａ、第２基板７ｂ及びシール材６によって囲まれる間隙、いわゆるセルギャップ内に液晶Ｌが封入される。
【００２８】
図２には示されていないが、第１基板７ａ及び第２基板７ｂには必要に応じて上記以外の各種の光学要素が設けられる。例えば、液晶Ｌの配向を揃えるための配向膜が各基板の内面に設けられる。これらの配向膜は、例えば、ポリイミド溶液を塗布した後に焼成することによって形成される。このポリイミドのポリマー主鎖がラビング処理によって所定の方向へ延伸され、セルギャップ内に封入された液晶Ｌ内の液晶分子が配向膜の延伸方向に沿って方向配位するといわれている。
【００２９】
また、カラー表示を行う場合には、素子基板に形成された画素電極に対向する部分の対向基板に、Ｒ（レッド）、Ｇ(グリーン）、Ｂ（ブルー）の各原色のカラーフィルタが所定の配列で形成され、画素電極に対向しない領域にはＢｋ（ブラック）のブラックマトリクスが形成される。さらに、カラーフィルタ及びブラックマトリクスの表面の平滑化及び保護のために平滑化層がコーティングされる。対向基板側に設けられる対向電極は上記の平滑化層の上に形成される。
【００３０】
図３は、液晶パネル２の電気的構成を模式的に示している。図示のように、液晶パネル２には複数本の走査線５１が行方向（Ｘ方向）に形成され、さらに、複数本のデータ線５２が列方向（Ｙ方向）に形成され、走査線５１とデータ線５２との各交差点に画素５３が形成される。各画素５３は、液晶層５４とＴＦＤ（Thin Film Diode）５６との直列接続によって形成される。
【００３１】
各走査線５１は走査線駆動回路５７によって駆動され、また、各データ線５２はデータ線駆動回路５８によって駆動される。本実施形態の場合、走査線駆動回路５７は図１の液晶駆動用ＩＣ８ａに含まれ、データ線駆動回路５８は図１の液晶駆動用ＩＣ８ｂに含まれる。
【００３２】
図３において、走査線５１及びＴＦＤ５６は図２の素子基板７ａの内面に形成され、また、素子基板７ａの内面に形成される画素電極６６は走査線５１につながる。一方、図３において、データ線５２は図２の対向基板７ｂの内面にストライプ状の電極として形成される。素子基板７ａと対向基板７ｂは、１列分の画素電極６６と１本のデータ線５２とが互いに対向する位置関係となるように、互いに貼り合わされる。このため、液晶層５４は、データ線５２と画素電極６６とこれらの間に挟持される液晶Ｌによって構成されることになる。
【００３３】
データ線５２は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明導電材によって形成される。また、画素電極６６は、Ａｌ（アルミニウム）等といった反射性材料によって形成される。なお、図３では、ＴＦＤ５６が走査線５１の側に接続され、液晶層５４がデータ線５２の側に接続されているが、これとは逆に、ＴＦＤ５６をデータ線５２の側に接続し、液晶層５４を走査線５１の側にすることもできる。
【００３４】
次に、図４は、素子基板７ａにおける１画素分の構成を示している。特に図４(ａ）はその１画素分の平面的な構造を示し、図４（ｂ）は図４(ａ）のＡ−Ａ線に従った断面構造を示している。これらの図において、ＴＦＤ５６は、素子基板７ａの表面に成膜された絶縁膜６１の上に形成された第１ＴＦＤ５６ａ及び第２ＴＦＤ５６ｂという２つのＴＦＤ部分によって構成されている。絶縁膜６１は、例えば、酸化タンタル（ＴＡ2Ｏ5）によって５０〜２００ｍｍ程度の厚さに形成される。
【００３５】
ＴＦＤ５６ａ及び５６ｂは、それぞれ、第１金属膜６２と、この第１金属膜６２の表面に形成されて絶縁体として作用する酸化膜６３と、そして、酸化膜６３の表面に互いに離間して形成された第２金属膜６４ａ及び６４ｂとによって構成されている。酸化膜６３は、例えば、陽極酸化法によって第１金属膜６２の表面を酸化することによって形成された酸化タンタル（ＴＡ2Ｏ5）によって構成される。なお、第１金属膜６２を陽極酸化したときには、走査線５１の基礎となる部分の表面も同時に酸化されて、同様に酸化タンタルから成る酸化膜が形成される。
【００３６】
酸化膜６３の膜厚はその用途に応じて好ましい値が選択され、例えば、１０〜３５ｎｍ程度である。この膜厚は、１つの画素について１個のＴＦＤを用いる場合と比べて半分の厚さである。また、陽極酸化に用いられる化成液としては、特定のものに限定されることはないが、例えば、０．０１〜０．１重量％のクエン酸水溶液を用いることができる。
【００３７】
第２金属膜６４ａ及び６４ｂは、例えば、Ａｌ（アルミニウム）等といった反射性材料をスパッタリング法等といった成膜技術を用いて成膜した上で、フォトリソグラフィ及びエッチング技術によってパターニングして、最終的に５０〜３００ｎｍ程度の厚さに形成される。一方の第２金属膜６４ａはそのまま走査線５１となり、他方の第２金属膜６４ｂは画素電極６６に接続される。
【００３８】
ここで、第１ＴＦＤ５６ａは、走査線５１の側から見ると順番に、第２金属膜６４ａ／酸化膜６３／第１金属膜６２の積層構造、すなわち金属／絶縁体／金属のサンドイッチ構造を採るため、その電流−電圧特性は正負双方向にわたって非線形となる。他方、第２ＴＦＤ５６ｂは、走査線５１の側から見ると順番に、第１金属膜６２／酸化膜６３／第２金属膜６４ｂとなって、第１ＴＦＤ５６ａとは反対の電流−電圧特性を有することになる。従って、ＴＦＤ５６は２つの素子を互いに逆向きに直列接続させた形となり、このため、１つの素子を用いる場合に比べて、電流−電圧の非線形特性が正負双方向にわたって対称化されることになる。
【００３９】
第１金属膜６２は、例えば、タンタル単体、タンタル合金等によって形成される。また、その第１金属膜６２の膜厚は、ＴＦＤ５６の用途に応じて好適な値が選択されるが、通常は、１００〜５００ｎｍ程度である。なお、第１金属膜６２としてタンタル合金を用いる場合には、主成分のタンタルに、例えば、タングステン、クロム、モリブデン、レニウム、イットリウム、ランタン、ディスプロリウム等といった周期律表において第６〜第８族に属する元素が添加される。この際、添加元素としてはタングステンが好ましく、その含有割合は、例えば０．１〜６重量％が望ましい。
【００４０】
ところで、素子基板７ａを構成する基台１７ａは、対向基板７ｂを構成する基台１７ｂ（図２参照）と共に、例えば、石英、ガラス、プラスチック等によって形成される。ここで、単純な反射型の場合には素子基板基台１７ａが透明であることは必須要件ではないが、本実施形態のように反射型及び透過型の両方として用いる場合には、素子基板基台１７ａは透明であることが必須の要件となる。
【００４１】
また、素子基板７ａの表面に絶縁膜６１を設けるのは次の理由による。すなわち第１に、第２金属膜６４ａ及び６４ｂの堆積後における熱処理により、第１金属膜６２が下地から剥離しないようにするためである。また第２に、第１金属膜６２に不純物が拡散しないようにするためである。従って、これらの点が問題にならないのであれば、絶縁膜６１は省略可能である。
【００４２】
なお、ＴＦＤ５６は、２端子型非線形素子としての一例であり、他にＭＳＩ（Metal Semi-Insulator）等のようなダイオード索子構造を用いた素子や、これらの素子を逆向きに直列接続又は並列接続したもの等を用いることもできる。さらに、電流−電圧特性を正負双方向で厳密に対称化する必要がない場合には、１つの素子だけによってＴＦＤを構成できる。
【００４３】
図４において、第２金属膜６４ｂから延長された形で形成される画素電極６６は、Ａｌ（アルミニウム）等といった反射率の大きな金属膜によって形成されている。また、画素電極６６には図４(ａ）に示すように斜め方向に開口するスリット状の開口部６７が設けられる。本液晶装置が透過型として機能するときには、これらの開口部６７を通過する光が液晶層５４（図３参照）に進入する。なお、画素電極６６には、反射光が散乱するように微妙な起伏を設けることが望ましい。
【００４４】
さて、液晶パネル２（図１参照）は、素子基板７ａと対向基板７ｂとが互いに一定の間隔を保持した状態で貼り付けられ、この間隙に液晶Ｌ（図２参照）が封入される。そして、液晶Ｌに配向性を持たせるためのラビング方向は、液晶パネルの視覚特性を考慮して、素子基板７ａの場合が図４(ａ）に矢印ＲAで示す方向に、そして対向基板７ｂの場合が矢印ＲBで示す方向にそれぞれ設定される。  つまり、電圧無印加時における液晶分子の配向方位を定めるラビング方向は、両基板を貼り合せた状態のときに対向基板７ｂの側から透視すると、手前側に位置する対向基板７ｂでは左斜め上方へ４５°の方向ＲBであり、背面側に位置する素子基板７ａでは、左斜め下方へ４５°の方向ＲAである。従って、素子基板７ａにおける開口部６７のスリット方向は、ラビング方向ＲAに一致して形成される。
【００４５】
なお、ラビング処理は、一般に、ローラに巻き回されたバフ布を一定方向に擦ることによって行われるため、静電気の発生や各種ダストの発生等、製造プロセスにおいて好ましくない事態が発生し易い。本実施形態では、ラビング処理においてバフ布の進行方向が開口部６７のスリット方向と一致するため、画素電極６６の段差による影響が低減され、この結果、静電気の発生や各種ダストの発生を抑えることができる。
【００４６】
なお、上記説明では第２金属膜６４ａ，６４ｂと画素電極６６との組成を同一としたが、第２金属膜６４ａ，６４ｂとして、クロム、チタン、モリブデン等といった非反射性金属をパターニングによって形成し、この後画素電極６６としてＡｌ等といった反射性金属をパターニングによって形成しても良い。
【００４７】
ところで、画素電極６６とこれに対向するデータ線５２とによって発生する電界方向は、図５に示すように、開口部６７以外では両基板に対して垂直方向となるので、その強度も一様となる。これに対し、開口部６７には電極が存在しないので画素電極６６の開口端からの漏れによって電界が発生するに過ぎない。このため、開口部６７近傍での電界強度は開口端から距離が大きくなるにつれて弱くなり、一様ではない。逆に言えば、画素電極６６に形成された開口部６７の辺端から等距離の点、すなわち図６(ａ）において破線で示す点では電界強度がほぼ等しいことを意味する。
【００４８】
一方、画素電極６６が形成された素子基板７ａのラビング方向と、そこに形成される開口部６７のスリット方向とは一致しているので、電圧無印加時において素子基板７ａ側での液晶分子Ｍは、開口部６７の辺端に沿って平行に配向方位することになる。従って、画素電極６６とデータ線５２との間に電位差が発生した場合、そして特にこの電位差が小さい場合、液晶分子Ｍの一端と他端とにおいて電界強度が等しくなるので、開口部６７に位置する液晶分子Ｍは、電極が存在する領域、すなわち反射型として機能する際に表示に寄与する領域、に位置する液晶分子と同様にチルトすることとなる。このため、開口部６７を通過する光と、画素電極６６で反射する反射光との旋光方向が互いにほぼ等しくなるので、透過型と反射型との表示品質の差を少なくすることができる。
【００４９】
以上のように開口部６７のスリット方向とラビング方向とは互いに一致することが望ましいが、両者が±１５°以内の角度範囲内であれば、上記の表示品質の差を実用上支障のない程度にすることができると考えられる。
【００５０】
なお、ラビング方向と開口部６７のスリット方向とが互いに一致しない場合には、図６（ｂ）に示すように、開口部６７に位置する液晶分子Ｍが電圧無印加時において開口部６７の辺端と交差する方向に配向方位する。このため、画素電極６６とデータ線５２との間に電位差が発生しても、特にこの電位差が小さい場合には、液晶分子Ｍの一端と他端との電界強度が異なるので、反射型として用いる際に表示に寄与する領域に位置する液晶分子と同様にチルトしない。この結果、開口部６７を通過する光と画素電極６６で反射する反射光とでは旋光方向が異なってしまうので、透過型と反射型との表示品質に差が生じることになる。
【００５１】
次に、画素電極６６に形成される開口部６７の幅及び面積について検討する。一般に、一対の基板間に封入される液晶がＴＮ（Twisted Nematic）型である場合、基板間隔は数μｍであり、この場合、例えばノーマリーホワイトであれば、両基板の電極が交差する領域の端部から１．５μｍ程度はなれた点でも、電圧を印加すれば電極の外周の一端から漏れる電界の影響によって黒表示が行われる。これを根拠とすると、図４(ａ）においてスリット状の開口部６７の幅が１．５μｍの倍である３μｍ程度以下であれば、開口部６７の両側端部から漏れる電界によって、当該開口部６７の液晶分子は電極の存在領域と同様にチルトする。逆に言えば、スリット状の開口部６７の幅Ｗを３μｍ以上にすると、反射型においても透過型においても電界に応じて液晶分子Ｍがチルトしないデッドスペースが画素電極６６に形成されるということである。従って、開口部６７の幅Ｗは３μｍ以下であることが望ましいと考えられる。
【００５２】
さて、開口部６７の幅Ｗを３μｍ以下とした場合、画素電極６６のサイズによっては複数の開口部６７を設けないと、透過型として機能させるに足るだけの十分な光量が得られないことが想定される。反面、開口部６７を多数設けてその総面積を増やすと、透過型とした場合の透過光量は増加するが、それだけ反射光量が減少するので、反射型として用いる場合の表示画面が暗くなる。実験によれば、開口部６７の面積を画素電極６６の面積に対して１０〜２５％に設定した場合に、透過型表示と反射型表示とがバランス良く表示されることがわかった。なお、ここでいう画素電極６６の面積とは、厳密に言えば、画素電極６６とデータ線５２との交差領域であって、ブラックマトリクス等によって遮光されない有効表示領域の面積のことである。
【００５３】
図１に戻って、素子基板としての第１基板７ａの張出し部分には複数の端子１３ａが形成される。これらの端子は、対向基板としての第２基板７ｂに対向する領域の第１基板７ａの表面に画素電極６６を形成する際に同時に形成される。また、第２基板７ｂの張出し部分にも複数の端子１３ｂが形成される。これらの端子は、第１基板７ａに対向する領域の第２基板７ｂの表面にデータ線５２を形成する際に同時に形成される。
【００５４】
ＦＰＣ３ａ及びＦＰＣ３ｂは、ポリイミドその他の材料から成る可撓性ベース層に金属膜パターンを希望のパターン形状に形成することによって作製されている。ＦＰＣ３ｂの辺端部には複数の端子２２が設けられ、ＡＣＦ等といった導電接着要素を用いてそれらの端子が第２基板７ｂの端子１３ｂに導電接続される。ＦＰＣ３ｂの他の辺端部に形成された複数の端子２３は制御基板５の適所に設けた端子（図示せず）に接続される。
【００５５】
一方、ＦＰＣ３ａに関しては、液晶パネル２側の辺端部の裏側（図１の下側面）に複数のパネル側端子１４が形成され、液晶パネル２と反対側の辺端部の表面（図１の上側面）に複数の制御基板側端子１６が形成される。また、ＦＰＣ３ａの表面の広い範囲に適宜の配線パターン１８が形成され、この配線パターン１８は一方で制御基板側端子１６に直接につながり、他方でスルーホール１９を介して裏側のパネル側端子１４につながっている。
【００５６】
また、ＦＰＣ３ａの裏面すなわち配線パターン１８と反対側の面には、導光体４と協働して照明装置を構成する発光素子としての複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）２１が互いに適当な間隔を開けて１列に装着すなわち実装されている。これらのＬＥＤ２１のための配線は、例えば、スルーホールを介して制御基板側端子１６に接続される。ＬＥＤ２１は、例えば、図７(ａ）に示すように、発光点Ｆを備えた平面状の発光面２４の両側に位置決め手段としてのピン２６を有し、これらの発光面２４及びピン２６は図１において、矢印Ｂで示す方向、すなわちＦＰＣ３ａの反対方向を向くようになっている。
【００５７】
導光板４の液晶パネル２側の表面、すなわち導光板４の光出射面には拡散板２７が貼着等によって装着され、導光板４の液晶パネル２と反対側の表面には反射板２８が貼着等によって装着される。反射板２８は、導光体４の光取込み面４ａから取込んだ光を液晶パネル２の方向へ反射する。また、拡散板２７は、導光体４から液晶パネル２へ向けて出射する光を平面的に一様な強度となるように拡散する。
【００５８】
導光体４の光取込み面４ａには、ＦＰＣ３ａに装着されたＬＥＤ２１の発光面２４に設けられたピン２６の数に対応した数の位置決め用凹部３１が設けられる。これらの位置決め用凹部３１は、ＬＥＤ２１のピン２６がガタツキなく挿入できる大きさ及び位置関係で形成されている。
【００５９】
図２に示すように、導光体４はゴム、プラスチック等によって形成された緩衝材３２を挟んで液晶パネル２の非表示面側に取り付けられる。また、制御基板５は導光体４の反射板２８が装着された面に対向して配設される。この制御基板５は、液晶装置１を構成する要素として導光体４の非表示側表面に装着されることもあるし、あるいは、本液晶装置１が用いられる電子機器を構成する構成要素となる場合もある。制御基板５の辺端部には外部回路との接続をとるための端子３３が形成される。
【００６０】
図１に分解状態で示す液晶装置１の各構成部分を組み付ける際には、図２に示すように、ＦＰＣ３ａの液晶パネル２側の辺端部をＡＣＦ３４によって第１基板７ａの張出し部分に接着する。この接着により、第１基板７ａの端子１３ａとＦＰＣ３ａの端子１４とがＡＣＦ３４内の導電粒子によって導電接続される。その後、ＦＰＣ３ａは導光体４の光取込み面４ａに沿って曲げられ、この曲げ状態においてＦＰＣ３ａの辺端部が制御基板５の辺端部に重ねられる。そして、ＦＰＣ３ａ側の端子１６が制御基板５側の端子３３に半田付け、あるいはその他の導電接続手法によって接続される。
【００６１】
導電接続のためにＦＰＣ３ａを上記のように曲げるとき、ＦＰＣ３ａの表面に装着した複数のＬＥＤ２１はその発光面２４が導光体４の光取込み面４ａに対向する位置に配置され、さらにＬＥＤ２１の発光面２４に設けたピン２６が位置決め用凹部３１に嵌合する。以上の作業により、図２に示すように、導光体４の光取込み面４ａに対向する所定位置にＬＥＤ２１が置かれて、液晶パネル２へ光を供給するための照明装置が構成される。図１に示すもう一方のＦＰＣ３ｂも同様にして、端子２３を形成した辺端部が制御基板５の適所に形成した制御基板側の端子に導電接続される。
【００６２】
以上により形成された液晶装置１に関して、図２において、ＬＥＤ２１が発光すると、発光面２４から出射された光が導光体４へ導入され、その導入された光が反射板２８で反射して液晶パネル２の方向へ進行し、拡散板２７によって平面内で一様な強度となるように拡散された状態で液晶パネル２へ供給される。供給された光は導光体側の偏向板１２ａを通過した成分が液晶層へ供給され、さらに画素電極６６とデータ線５２との間に印加される電圧の変化に応じて画素毎に配向が制御された液晶によって画素毎に変調され、さらにその変調光を表示側の偏向板１２ｂに通すことにより、外部に像を表示する。
【００６３】
以上に説明したように本実施形態では、発光素子としてのＬＥＤ２１と導光体４とによって構成される照明装置において、導光体４の光取込み面４ａの表面に反射抑制膜１０を設けたので、光源から出た光がその反射抑制膜１０の働きにより導光体４へ効率良く取り込まれることになり、この結果、光源としてのＬＥＤ２１の発光能力を高めることなく照明装置の光出射面から出射される光の発光輝度を高めることができる。
【００６４】
また、上記実施形態では、導光体４の光取込み面４ａをレンズ形状に形成してあるので、導光体４への光入射効率がより一層高められ、よって、照明装置の光出射面から出射される光の発光輝度をより一層高めることができる。
【００６５】
また、本実施形態の液晶装置１では、液晶パネル２と制御基板５との間の電気的な接続を司るＦＰＣ３ａによってＬＥＤ２１を支持するようにして、ＬＥＤ２１を支持するための専用の基板を排除したので、ＬＥＤ２１のための支持構造が非常に簡略化された。それ故、液晶装置のコスト低減及び小型化を達成することができた。
【００６６】
また、ＬＥＤ２１は、ピン２６と凹部３１との嵌合によって導光体４の光取込み面４ａに対して常に一定の位置に位置決めされ、さらに、液晶装置１の使用時に導光体４に対して位置ズレすることを防止される。従って、液晶パネル２の表示の明るさが製品毎にばらつくことがなくなって、一様な表示特性の液晶装置１を安定して多数製造することができる。なお、導光体４に対するＬＥＤ２１の位置を正確に位置決めしなくて良い場合には、ＬＥＤ２１に位置決め手段としてのピン２６を設けなくても良い。
【００６７】
また、本実施形態では、ＬＥＤ２１がＦＰＣ３ａの液晶パネル２側の端子１４と同じ面に装着され、ＦＰＣ３ａの配線パターン１８はスルーホール１９を介してその端子１４に接続されることにより、ＬＥＤ２１と反対側の面に設けられている。従って、配線パターン１８はＬＥＤ２１に邪魔されることなく自由にパターン設計することができる。
【００６８】
なお、本発明者が行った実験によれば、反射抑制膜１０の反射率を０．１％〜５％の範囲内に設定したところ、照明装置を構成する導光体４からの出射光の輝度を高めることに関して効果的であることが分かった。
【００６９】
（第２実施形態）
図８は、本発明に係る照明装置及び液晶装置の他の実施形態を示している。この実施形態において、図１及び図２に示した実施形態の場合と同じ部材は同じ符号によって示すことにしてそれらについての説明は省略する。また、図８に示されていない部分の構成は図１及び図２に示した実施形態と同じである。
【００７０】
本実施形態が図１及び図２に示した実施形態と異なる点は、ＬＥＤ２１を可撓性基板であるＦＰＣ３ａによって支持するのではなく、ガラスエポキシ樹脂等によって形成された非可撓性のＬＥＤ基板３８によってＬＥＤ２１を導光体４の光取込み面４ａに対する所定位置に配置したことである。ＬＥＤ基板３８は、例えば液晶パネル２を支持するフレーム（図示せず）によって支持したり、導光体４によって支持したり、その他種々の支持方法によって支持できる。
【００７１】
なお、非可撓性のＬＥＤ基板３８を用いる場合には、ＬＥＤ２１を位置決めするためのピン２６及びそれが嵌合する凹部３１は必ずしも用いなくても良いと考えられる。
【００７２】
（第３実施形態）
図９は、本発明に係る液晶装置のさらに他の実施形態の要部を示している。この実施形態において、図１及び図２に示した実施形態の場合と同じ部材は同じ符号によって示すことにしてそれらについての説明は省略する。また、図９に示されていない部分の構成は図１及び図２に示した実施形態と同じである。
【００７３】
本実施形態が図１及び図２に示した実施形態と異なる点は、導光体４の光取込み面４ａそれ自体をレンズ形状に形成するのではなく、その光取込み面４ａにレンズ部材３７を接着その他の固着手法によって密着状態で固着したことである。反射抑制膜１０はそのレンズ部材３７の表面に設けられる。この実施形態によれば、光取込み面４ａに設けるレンズ形状を変更する必要が生じた場合に好都合である。
【００７４】
（第４実施形態）
図１０は、本発明に係る液晶装置のさらに他の実施形態の要部を示している。この実施形態において、図１及び図２に示した実施形態の場合と同じ部材は同じ符号によって示すことにしてそれらについての説明は省略する。また、図１０に示されていない部分の構成は図１及び図２に示した実施形態と同じである。
【００７５】
本実施形態が図１及び図２に示した実施形態と異なる点は、導光体４の光取込み面４ａの形状がレンズ形状ではなくて、単なる平面形状に形成されていることである。このように、本発明の照明装置ではレンズ形状以外の形状に形成された導光体４の光取込み面４ａに対しても反射抑制膜１０を設けて、光入射効率を向上させることができる。
【００７６】
（第５実施形態）
図７（ｂ）は発光素子としてのＬＥＤの変形例２１Ａを示している。このＬＥＤ２１Ａは、位置決め手段としてピン２６に代えて三角柱状の突起３６を用いることに関して図７(ａ）に示したＬＥＤ２１と異なっている。
【００７７】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【００７８】
例えば、図１に示す実施形態では半透過半反射型でＴＦＤを用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置に本発明を適用したが、本発明はその他各種の方式の液晶装置、例えば反射型の液晶装置、透過型の液晶装置、ＴＦＤ以外のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置、スイッチング素子を用いないパッシブマトリクス方式の液晶装置等に対して適用することもできる。
【００７９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る照明装置によれば、光源から出た光が反射抑制膜の働きにより導光体へ効率良く取り込まれることになり、この結果、照明装置の光出射面から出射される光の発光輝度を光源の発光能力を高めることなく高めることができる。また、本発明に係る液晶装置によれば、光源の発光能力を高めることなく、液晶表示の明るさを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る照明装置及び液晶装置のそれぞれの一実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図２】図１に示す照明装置及び液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図３】図１に示す液晶装置を構成する液晶パネルの電気的構成を模式的に示す図である。
【図４】図３の液晶パネルにおける１画素分の構造を示す図であり、(ａ）は平面図であり、（ｂ）は(ａ）のＡ−Ａ線に従った断面図である。
【図５】素子基板における電界方向を示す断面図である。
【図６】素子基板における電界強度と液晶分子の配列との関係を模式的に示す図である。
【図７】発光素子のいくつかの実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る照明装置及び液晶装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明に係る照明装置及び液晶装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る照明装置及び液晶装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】従来の照明装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１            液晶装置
２            液晶パネル
３ａ          ＦＰＣ
４            導光体
５            制御基板
７ａ          第１基板（素子基板）
７ｂ          第２基板（対向基板）
８ａ，８ｂ    液晶駆動用ＩＣ
９            ＡＣＦ
１３ａ，１３ｂ  端子
１４            端子
１６            端子
１７ａ，１７ｂ  基台
２１            ＬＥＤ（発光素子）
２６            位置決め用ピン
３１            位置決め用凹部
３３            端子
３６            三角柱状突起
Ｆ            発光点
Ｌ            液晶
Ｍ            液晶分子
Ｗ            スリット幅
【図１】
0003780821.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003780821.tif 000008
【図８】
0003780821.tif 000009
【図９】
0003780821.tif 000010
【図１０】
0003780821.tif 000011
【図１１】
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