JP2004171870A - 照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源側の導光板辺端面近傍に暗部が発生するのを防止でき、しかも輝線や虹状のモアレの発生を防止でき、被照明領域を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置の提供。
【解決手段】導光板１２と、導光板１２の一側端面１２ａに沿って配設された中間導光体１３と、中間導光体１３の長さ方向の端面１３ｇに配設された発光素子１５とを備え、導光板１２の入光面１２ａと対向する中間導光体１３の側面が導光板１２に光を出射するための出射面１３ｋとされ、出射面１３ｋと反対側の外側面１３ｊに発光素子１５から出射されて中間導光体内部を伝搬する光を拡散反射させるための微小凹凸部４０が形成され、該微小凹凸部４０は発光素子１５からの距離に応じて導光板１２の入光面１２ａに向けて反射する光の反射角度が制御されているフロントライト（照明装置）１０。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置及び液晶表示装置に係り、特に、１灯の光源でも導光板の輝度分布の均一性を向上できる照明装置、及びそれを用いた液晶表示装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、反射型液晶表示装置のフロントライトには、光源、中間導光体、導光板及びこれらを一体保持する内面を反射性にしたケース体などから構成されたユニットが用いられている。
図１６Ａは、従来の液晶表示装置を示す斜視構成図であり、図１６Ｂは、図１６Ａに示す液晶表示装置に備えられたフロントライトを観察側から見たときの平面図である。これらの図に示す液晶表示装置は、液晶表示ユニット１２０と、この液晶表示ユニット１２０の前面側に配設されたフロントライト１１０とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。液晶表示ユニット１２０は、詳細は図示を省略したが、その前面側から入射した光を反射させて表示を行う反射型の液晶表示ユニットとされ、互いに対向して配置された上基板１２１、下基板１２２との間に液晶層を挟持しており、この液晶層の配向状態を制御することで、光の透過状態を変化させて表示を行うようになっている。
【０００３】
フロントライト１１０は、平板状の導光板１１２と、この導光板１１２の側端面（入光面）１１２ａに配設された棒状の中間導光体１１３と、この中間導光体１１３の一端面（図示左側端面）１１３ｇに配設された白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）などの点光源からなる発光素子１１５とを備えて構成されている。導光板１１２の上面側に、断面視くさび状の複数のプリズム溝１１４が互いに平行に平面視ストライプ状に形成された反射面１１２ｃとされており、下面は、液晶表示ユニット１２０を照明するための照明光が出射される出射面１１２ｂとされている。各プリズム溝１１４は、緩斜面部１１４ａと、該緩斜面部１１４ａよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部１１４ｂとからなる。
これらのプリズム溝１１４は、モアレ防止を目的として導光板側端面１１２ａに対して若干傾斜して形成されている。
中間導光体１１３は、発光素子１１５からの光を導光板１１２の入光面に沿って均一に効率良く導光板１１２側に出射させるために設けられたもので、その外側面（導光板１１２側と反対側の側面）１１３ａには、外側面１１３ａの長さ方向に沿って（発光素子１１５側の端面１１３ｇ側からこれの反対側の端面１１３ｈ側にかけて）、プリズム面１１３ｆが形成されている。
プリズム面１１３ｆは、複数の平面視（横断面）くさび状の溝１１３ｂが互いに平行に形成されてなるものであり、これらくさび状の溝１１３ｂはピッチ及び深さが均一になるように設けられている。
【０００４】
このような構成のフロントライト１１０では、発光素子１１５から出射された光は、中間導光体１１３内部に導入され、プリズム面１１３ｆによりその伝搬方向を変化され、導光板１１２の入光面１１２ａから導光板１１２内へ導入され、この光をプリズム溝が形成された導光板１１２上面の反射面（内面）側で反射させることにより光の伝搬方向を変え、導光板１１２の出射面（下面）から液晶表示ユニット１２０へ向けて照射するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特願平１０−１９２１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
携帯情報端末や携帯用ゲーム機などの携帯電子機器では、バッテリ駆動時間がその使い勝手に大きく影響するために、これらの表示部として用いられる液晶表示装置ではフロントライトの低消費電力化を目的として、図１６に示すフロントライト１１０のように、１灯の発光素子１１５のみを備えた１灯型のフロントライトが用いられるようになってきている。すなわち、発光素子の省略により低消費電力化を実現しようとするものである。また、携帯電子機器の小型化に伴い、フロントライト１１０の板厚を１ｍｍ程度にまで薄型化することも求められている。
【０００７】
しかしながら、このような１灯型のフロントライトでは、対角数インチ以上の広い面積を有する表示領域（被照射領域）を、薄型の導光板と１灯の発光素子との組み合わせにより均一かつ明るく照明することはほとんど不可能であった。つまり、図１６に示すフロントライト１１０において、発光素子１１５が片側に設けられた構成とした場合には、この発光素子１１５からの光を導光板１１２に均一に導くために、まず、中間導光体１１３により導光板１１２の入光面長さ方向で入射光を均一化する必要があるが、この中間導光体１１３により導光板１１２への入射光を均一化させること自体が困難であるため、出射面１１２ｂの全面に渡って均一な出射光を得ることが困難で、液晶表示ユニット１２０の表示領域を輝度ムラなく均一に照射することが困難で、表示の視認性を低下させることがあった。そのために、特に顕著な場合には、図１６Ｂに示すような平面視三角形状の暗部１２８が、導光板１１２の発光素子１１５側の辺端面１１２ｇ（図示左側辺端部）付近に生じてしまうため出射光のバラツキの問題が生じ、液晶表示装置の視認性を低下させることがあった。
また、上記のように複数のくさび状の溝１１３ｂを規則的に形成したプリズム面１１３ｆを有する中間導光体１１３が備えられたフロントライト１１０においては、出射面１１２ｂの全面に渡って均一な出射光を得ることが困難で、くさび状の溝１１３ｂを構成する二つの斜面やその頂角で光分散によりプリズム効果が発現し、輝線や虹状のモアレがでてしまうことがあった。
【０００８】
なお、中間導光体１１３の他方の端面１１３ｈ側（図示右側）にも発光素子を設けた２灯式のフロントライトでは、端面１１３ｈ側の発光素子から出射された光により導光板１１２の左側辺端面１１２ｇ付近の光量が補われて明るくなるが、１灯式に比べて消費電力がかかってしまう。
このように、１灯の発光素子を光源として使用するフロントライトへの要求は高まっているものの、薄型でありながら、大きな面積を均一に、かつ明るく照明することができるフロントライトは実現されていなかった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光源から出射された光の利用効率が良好で、光源側の導光板辺端面近傍に暗部が発生するのを防止でき、しかも輝線や虹状のモアレの発生を防止でき、被照明領域を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置を提供することを目的の一つとする。
また本発明は、上記照明装置を備え、高輝度で表示品質に優れた液晶表示装置を提供することを目的の一つとする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明に係わる照明装置は、導光板と、該導光板の一側端面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の端面に配設された光源とを備え、
上記導光板は光が導入される側端面が入光面とされ、上記光源から出射された光を上記中間導光体を介して上記導光板の入光面から導光板内部に導入し、該導光板内部を伝搬する光を上記導光板の一面側から出射させる照明装置であって、
上記導光板の一側端面と対向する上記中間導光体の側面が導光板に光を出射するための出射面とされ、該出射面と反対側の外側面に上記光源から出射されて上記中間導光体内部を伝搬する光を拡散反射させるための微小凹凸部が形成され、該微小凹凸部は上記光源からの距離に応じて上記導光板の入光面に向けて反射する光の反射角度が制御されていることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成の照明装置によれば、上記中間導光体の外側面に形成する微小凹凸部の形成条件を上記光源からの距離に応じて変更することにより上記導光板の入光面に向けて反射する光の反射角度が上記光源からの距離に応じて制御されていることとなり、平面視したときの導光板の輝度分布を均一化することができ、導光板の一面側（出射面）から均一に出射光を出射することができる。
また、複数のくさび状の溝を規則的に形成したプリズム面が設けられた中間導光体が備えられた従来の照明装置では、各くさび状の溝を構成する二つの斜面の界面の不連続面が規則的に存在することとなり、これら不連続面に起因して輝線や虹状のモアレが生じてしまうが、本発明では中間導光体の外側面に形成する微小凹凸部の形成条件が上記光源からの距離に応じて変更されているので、微小凹凸部の凸部と凸部との間又は凹部と凹部との間の不連続面は不規則に存在することとなり、しかも中間導光体の外側面に形成される凹凸部は微小であるので連続拡散面として機能するので、輝線や虹状のモアレが生じるのを防止できる。
従って、本発明によれば、中間導光体の一方の端面に光源を設けた１灯型であっても、光源から出射された光の利用効率が良好であり、光源側の導光板辺端面近傍に暗部が発生するのを防止でき、しかも輝線や虹状のモアレの発生を防止できるので、導光板の輝度分布の均一性を向上でき、これによって導光板の一面（出射面）から出射される出射光の均一性を向上でき、被照明領域を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置の提供が可能である。
【００１２】
また、本発明に係わる照明装置は、導光板と、該導光板の一側端面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の端面に配設された光源とを備え、
上記導光板は光が導入される側端面が入光面とされ、上記光源から出射された光を上記中間導光体を介して上記導光板の入光面から導光板内部に導入し、該導光板内部を伝搬する光を上記導光板の一面側から出射させる照明装置であって、上記導光板の一側端面と対向する上記中間導光体の側面が導光板に光を出射するための出射面とされ、該出射面と反対側の外側面に複数の断面くさび状の溝からなるプリズム面が形成され、該プリズム面の表面に上記光源から出射されて上記中間導光体内部を伝搬する光を拡散反射させるための微小凹凸部が形成され、該微小凹凸部は上記光源からの距離に応じて上記導光板の入光面に向けて反射する光の反射角度が制御されていることを特徴とするものであってもよい。
【００１３】
かかる構成の照明装置によれば、特に、中間導光体の外側面に形成されたプリズム面の表面に上記のような微小凹凸部が形成されたことにより、このプリズム面による光の分散作用によって中間導光体から出射される光の輝度分布を概ね均一化でき、さらに上記微小凹凸部の拡散反射作用によってこの微小凹凸部で光が反射する際、拡散させることができる。
【００１４】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、中間導光体の長さ方向の端面のうち光源が設けられる端面と反対側の端面にも上記のような微小凹凸部が形成されていることが、光源から出射された光のロス防止効果がある。
【００１５】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記微小凹凸部は複数の凹部を有し、上記複数の凹部は各々が凹部の最深点を通過する特定縦断面を有し、上記各凹部は光源からの距離に応じて上記特定縦断面の断面曲線の傾斜角が制御されているものであってもよい。
【００１６】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記微小凹凸部は複数の凸部を有し、上記複数の凸部は各々が凸部の最頂部を通過する特定縦断面を有し、上記各凸部は光源からの距離に応じて上記特定縦断面の断面曲線の傾斜角が制御されているものであってもよい。
【００１７】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記微小凹凸部は複数の凸部又は凹部を有し、上記凸部又は凹部のピッチは、上記光源に遠い側の方が上記光源に近い側よりも小さくされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、また中間導光体から出射される光の均一性を高めることができ、これによって導光板の出射面から出射される光量と、その均一性を高めることができる点で好ましい。
【００１８】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記微小凹凸部は複数の凸部又は凹部を有し、上記凸部の高さ又は凹部の深さは、上記光源に遠い側の方が上記光源に近い側よりも大きくされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、また中間導光体から出射される光の均一性を高めることができ、これによって導光板の出射面から出射される光量と、その均一性を高めることができる点で好ましい。
【００１９】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の出射面から上記導光板の入光面に向けて出射される光の出光角度は、上記照明装置を平面視した場合、上記入光面と直交する方向に対し±１０度以内とされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、導光板の出射面から出射される光量と、その均一性を高めることができる点で好ましい。
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の出射面から上記導光板の入光面に向けて出射される光の出光角度は、上記照明装置を断面視した場合、上記入光面と直交する方向に対し±２０度以内とされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、導光板の出射面から出射される光量と、その均一性を高めることができる点で好ましい。
【００２０】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の出射面から上記導光板の入光面に向けて出射される光の出射方向は、上記照明装置を平面視した場合、上記光源の近傍側では上記入光面と直交する方向よりも光源側の方向、上記光源から遠い側では上記入光面と直交する方向に対して上記光源と反対側の方向、好ましくは後述する導光板のプリズム溝の延在方向と略直交する方向、上記光源の近傍側と遠い側の中間部分は上記入光面と略直交する方向とされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、導光板の出射面から出射される光量と、その均一性を高めることができる点で好ましい。
【００２１】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の上記出射面と該出射面と反対側の面（外側面）との間の厚みは、上記光源に遠い側の方が上記光源に近い側よりも小さくされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、導光板の出射面から出射される光量と、その均一性を高めることができる点で好ましい。
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の微小凹凸部と上記導光板の入光面の距離は、上記光源に遠い側の方が上記光源に近い側よりも小さくされていることが、中間導光体から出射される光を効率よく導光板に供給でき、導光板の出射面から出射される光量と、その均一性を高めることができる点で好ましい。
【００２２】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の微小凹凸部の表面に金属反射膜が形成されていることが、微小凹凸面における反射率を高め、中間導光体の出射面方向へ反射する光量を増加させることができる点で好ましい。
【００２３】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記中間導光体の長さ方向の端面に配設された光源は、発光素子等の略点状光源であってもよい。
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記導光板の他の一面側には、緩斜面部と、該緩斜面部より急な傾斜角度を有する急斜面部とで形成される複数のプリズム溝が平面視ストライプ状に形成されていることが、導光板面内で出射光量が均一であり、かつ光源の利用効率が高く高輝度の照明装置が得られる点で好ましい。
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記導光板のプリズム溝の延在方向が、上記入光面と交差する向きとされていてもよい。なお、当該照明装置により照明される被照明物が所定の間隔の周期的な形状又は模様（規則的パターン）を有している場合に、導光板のプリズム溝と上記被照明物の形状又は模様とが光学的に干渉してモアレ模様が生じるのを防止するために、被照明物における所定の間隔の周期的な形状又は模様（規則的パターン）のピッチに依存してプリズム溝の延在方向と入光面との交差角を設定し、プリズム溝の延在方向と被照明物の規則パターンの繰り返し方向とが平行にならないようにすることが好ましい。
【００２４】
次に、本発明の液晶表示装置は、上記のいずれの構成の本発明の照明装置と、該照明装置により照明される液晶表示ユニットとを備えたことを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、本発明の照明装置を備えたことで、照明装置の発光素子を１灯とした場合にも、表示領域（被照明領域）を均一に、かつ明るく照明できるので、表示の視認性が良好であり、従って高輝度で表示品質に優れ、低消費電力の液晶表示装置が得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
［液晶表示装置の全体構成］
図１は、本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の斜視構成図であり、図２は、図１に示す液晶表示装置の平面構成図、図３は、図２に示す液晶表示装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。また、図４は、図２に示す液晶表示装置に備えられたフロントライト（照明装置）を拡大して示す平面構成図、図５は図２に示す液晶表示装置に備えられたフロントライトのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
本実施形態の液晶表示装置は、図１から図３に示すように、フロントライト（照明装置）１０と、その背面側（図示下面側）に配置された反射型の液晶表示ユニット２０とを備えて構成されている。
【００２６】
フロントライト１０は、図１に示すように、略平板状の透明の導光板１２と、その側端面（一側端面）１２ａに沿って配設された中間導光体１３と、この中間導光体１３の長さ方向の一方の端面１３ｇに配設された発光素子（光源）１５と、中間導光体１３、発光素子１５及び導光板１２の一側端部を覆うように中間導光体１３側から被着されたケース体（遮光及び反射体）１９とを備えて構成されている。
すなわち、本実施形態に係るフロントライト１０では、導光板１２の側端面１２ａが導光板の入光面とされている。また、図２に示すように、導光板１２の上面側（他の一面側）には、中間導光体１３が配設された入光面１２ａに対して傾斜角αだけ傾斜して複数のプリズム溝１４が配列形成されている。なお、図１と図２において符号１２ｄは、導光板１２の入光面１２ａと反対側の側端面（他の側端面）である。
【００２７】
液晶表示ユニット２０は、対向して配置された上基板２１と下基板２２とを備えて構成され、図１に点線で示す矩形状の領域２０Ｄが液晶表示ユニット２０の表示領域とされ、また図２に示すように、表示領域２０Ｄ内に画素２０ｃがマトリクス状に形成されている。
上記構成の液晶表示装置は、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄ上に導光板１２が配置され、この導光板１２を透過して液晶表示ユニット２０の表示を視認できるようになっている。また、外光が得られない暗所では、発光素子１５を点灯させ、この発光素子１５から出射された光を中間導光体１３を介して導光板１２の入光面１２ａから導光板内部へ導入し、この光を該導光板内部を伝搬させ導光板１２の図示下面（一面）１２ｂ側から液晶表示ユニット２０へ向けて出射させ、表示領域（被照明領域）２０Ｄを照明するようになっている。
【００２８】
次に、本実施形態の液晶表示装置の各部の構成について図面を参照して詳細に説明する。
［フロントライト］
フロントライト１０の導光板１２は、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄ上に配置されて発光素子１５から出射された光を下面１２ｂ側から液晶表示ユニット２０に出射する平板状の部材であり、透明なアクリル樹脂などから構成されている。図３の部分断面図に示すように、導光板１２の図示上面（他の一面、言い換えれば液晶表示ユニット２０側と反対側の面）は、複数のプリズム溝１４が互いに平行に平面視ストライプ状に形成された反射面１２ｃとされており、図示下面（液晶表示ユニット２０側の面）１２ｂは、液晶表示ユニット２０を照明するための照明光が出射される出射面とされている。
【００２９】
プリズム溝１４は、反射面１２ｃの基準面Ｓａに対して傾斜して形成された一対の斜面部により構成された縦断面くさび状のもので、これらの斜面部の一方が緩斜面部１４ａとされ、他方がこの緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部１４ｂとされている。また、プリズム溝１４は、図１及び図２に示すように、その延在方向と、導光板１２の入光面１２ａとが交差する向きとなるように、傾斜して形成されている。そして、導光板１２内部を図３では右側から左側へ伝搬する光（入光面１２ａ側から他の側端面１２ｄ側へ伝搬する光）を、反射面１２ｃの急斜面部１４ｂにより出射面１２ｂ側へ反射して導光板１２の下面側に配置された液晶表示ユニット２０に向けて出射させるようになっている。
【００３０】
また、このフロントライト１０では、図３に示す緩斜面部１４ａの傾斜角度θ_１は、反射面１２ｃの基準面Ｓａに対して１°以上５°以下の範囲とされ、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ_２が４１°以上４５°以下の範囲とされている。このような範囲とされていることで、導光板１２面内を伝搬する光を効率よく液晶表示ユニット２０へ出射させることができ、明るい表示が可能な液晶表示装置を構成することができる。
反射面１２ｃの基準面Ｓａとは、導光板１２の隣接するプリズム溝１４、１４間の頂部１４ｄを含む面である。
【００３１】
また、本実施形態のフロントライト１０ではプリズム溝１４のピッチＰ（プリズム溝１４の頂部１４ｄの間隔あるいは底頂部の間隔）は、導光板の反射面１２ｃ面内で一定とされている。さらに、本実施形態のフロントライト１０の場合はプリズム溝１４の深さｄ（基準面Ｓａと、プリズム溝１４の底頂部との距離）も一定とされている。
尚、プリズム溝１４のピッチＰ及び深さｄは、必ずしも一定とする必要はなく、これらを変化させてプリズム溝１４を形成しても本発明の技術範囲を超えるものではない。また、それぞれのプリズム溝１４の傾斜角度θ_１及びθ_２を変化させてプリズム溝１４を形成しても本発明の技術範囲を超えるものではない。
【００３２】
また、プリズム溝１４は、図２に示すように、プリズム溝１４と入光面１２ａとが成す角度により与えられるプリズム溝１４の傾斜角αが、０°を越えて１５°以下の範囲となるように形成されることが好ましい。また上記傾斜角αは、６．５°以上８．５°以下とされることがより好ましく、このような範囲とすることで、モアレ模様が生じにくく、かつ出射光の均一性に優れるフロントライトとすることができる。
【００３３】
導光板１２を構成する材料としてはアクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂などの透明な樹脂材料や、ガラスなどを用いることができる。
また、導光板１２は、その板厚を大きくするほど導光板全体として出射光量を均一化することができるので、０．８ｍｍ以上の板厚とすることが好ましく、１．０ｍｍ以上とすることがより好ましい。また、板厚１．２ｍｍ以上では、１．０ｍｍ〜１．５ｍｍの板厚のものと輝度が大きく変わらないため、フロントライト１０の薄型化の点からも、板厚の上限は１．５ｍｍとするのがよい。
【００３４】
中間導光体１３は、導光板１２の入光面１２ａに沿う四角柱状とされた透明部材である。中間導光体１３の一方の端面１３ｇに発光素子１５が配設されている。
この中間導光体１３は、図１及び図４に示すように、導光板１２の入光面１２と対向する中間導光体１３の側端面が、発光素子１５から出射された光を導光板１２に出射するための出射面１３ｋとされている。
また、図４に示すように中間導光体１３の出射面１３ｋと反対側の外側面１３ｊには、発光素子１５から出射されてこの中間導光体内部を伝搬する光を拡散反射させるための微小凹凸部４０が形成されている。微小凹凸部４０は複数の凸部４１を有している。これら複数の凸部４１は、中間導光体１３の内側に凸になるに設けられている。複数の凸部４１は各々が凸部４１の最頂部４１ａを通過する特定縦断面を有している。本実施形態の微小凹凸部４０に採用可能な凸部の形状について後で詳しく述べる。また、この中間導光体１３の発光素子１５が設けられる端面１３ｇと反対側の端面１３ｈにも先に述べた理由により微小凹凸部４０が形成されている。
中間導光体１３の外側面１３ｊ及び端面１３ｈに形成された微小凹凸部４０の外側の表面には、先に述べた理由により、ＡｌやＡｇ等の高反射率の金属薄膜からなる金属反射膜４７が形成されていても良い。
【００３５】
外側面１３ｊに形成された微小凹凸部４０を構成する凸部４１のピッチＰ_２（隣接する凸部４１と凸部４１の頂部の間隔、あるいは隣接する凸部４１と凸部の中心の間隔）は、先に述べた理由により、発光素子１５から離れるにしたがって小さくされており、すなわち、凸部４１のピッチＰ_２は発光素子１５に遠い側の方が発光素子１５に近い側よりも小さくされている。また、凸部４１の高さｄ_２は、先に述べた理由により、発光素子１５から離れるにしたがって高くなっており、すなわち、凸部４１の高さｄ_２は、発光素子１５に遠い側の方が発光素子１５に近い側よりも大きくされている。また、中間導光体１３の微小凹凸部４０と導光板１２の入光面１２ａの距離（本実施形態では凸部４１の頂部と入光面１２ａの距離）は、発光素子１５に遠い側の方が発光素子１５に近い側よりも小さくなっていてもよい。
【００３６】
外側面１３ｊに形成された微小凹凸部４０は発光素子１５からの距離に応じて導光板１２の入光面１２ａに向けて反射する光の反射角度が制御されており、具体例については以下に述べる。
図４の点線ａで囲まれた領域は中間導光体１３の発光素子近傍側の領域、点線ｃで囲まれた領域は中間導光体１３の発光素子から遠い側の領域、点線ｂで囲まれた領域は中間導光体１３の発光素子近傍側の領域と遠い側の領域の中間領域である。また、図６は、中間導光体１３の外側面１３ｊの位置と、各位置に到達する発光素子からの光の角度の例を示す説明図である。なお、図６では微小凹凸部４０の図示は略した。
【００３７】
図６Ａに示すように外側面１３ｊの発光素子近傍側部分（図４の領域ａ内の外側面１３ｊ）に到達する光Ｌは、発光素子１５から出射された光が初期の段階で出射面１３ｋで反射したものが多い。これらの光Ｌは外側面１３ｊに９０度に近い角度θ_５で入射するため、図４の領域ａ内の凸部４１の最頂部４１ａを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、出射面１３ｋに向けて反射する光Ｒ（導光板１２の入光面１２ａに向けて反射する光）の反射角度を制御し、出射面１３ｋから入光面１２ａに出射される光Ｒの出光角度θ_６は、図４に示すようにフロントライト１０を平面視した場合、入光面１２ａと直交する方向Ｍに対し±１０度以内とされており、しかも光Ｒの出光角度θ_６は、図５に示すようにフロントライト１０を断面視した場合、入光面１２ａと直交する方向Ｍに対し±２０度以内とされている。
【００３８】
また、図６Ｃに示すように外側面１３ｊの発光素子から遠い側部分（図４の領域ｃ内の外側面１３ｊ）に到達する光Ｌは、発光素子１５から出射された光のうち水平方向のものが多い。これらの光Ｌは外側面１３ｊに小さな角度θ_５で入射するため、図４の領域ｃ内の凸部４１の最頂部４１ａを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、出射面１３ｋに向けて反射する光Ｒ（導光板１２の入光面１２ａに向けて反射する光）の反射角度を制御し、出射面１３ｋから入光面１２ａに出射される光Ｒの出光角度θ_６は、図４に示すようにフロントライト１０を平面視した場合、入光面１２ａと直交する方向Ｍに対し±１０度以内とされており、しかも光Ｒの出光角度θ_６は、図５に示すようにフロントライト１０を断面視した場合、入光面１２ａと直交する方向Ｍに対し±２０度以内とされている。
【００３９】
また、図６Ｂに示すように外側面１３ｊの発光素子近傍側と遠い側の中間部分（図４の領域ｂ内の外側面１３ｊ）に到達する光Ｌは、発光素子１５から出射された光がこの中間導光体１３内で繰り返し反射してくるものが多い。これらの光Ｌは外側面１３ｊに様々な角度（広い角度範囲）θ_５で入射するため、図４の領域ｂ内の凸部４１の最頂部４１ａを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、出射面１３ｋに向けて反射する光Ｒ（導光板１２の入光面１２ａに向けて反射する光）の反射角度を制御し、出射面１３ｋから入光面１２ａに出射される光Ｒの出光角度θ_６は、図４に示すようにフロントライト１０を平面視した場合、入光面１２ａと直交する方向Ｍに対し±１０度以内とされており、しかも光Ｒの出光角度θ_６は、図５に示すようにフロントライト１０を断面視した場合、入光面１２ａと直交する方向Ｍに対し±２０度以内とされている。
【００４０】
次に、発光素子１５からの距離に応じて微小凹凸部４０から出射から入光面に向けて反射する光の反射角度が制御された他の例について説明する。
図４の領域ａ内の凸部４１の最頂部４１ａを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、導光板１２の入光面１２ａに向けて反射する光Ｒの反射角度を制御し、図７Ａに示すように光Ｒの出光角度θ_７を上記方向Ｍよりも発光素子１５側の方向とされていてもよい。
また、図４の領域ｃ内の凸部４１の最頂部４１ａを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、導光板１２の入光面１２ａに向けて反射する光Ｒの反射角度を制御し、図７Ｃに示すように光Ｒの出光角度θ_７を上記方向Ｍよりも発光素子１５側と反対側の方向、好ましくは導光板１２のプリズム溝１４の延在方向と略直交する方向とされていてもよい。
また、図４の領域ｂ内の凸部４１の最頂部４１ａを通過する特定縦断面の断面曲線の傾斜角を制御することにより、導光板１２の入光面１２ａに向けて反射する光Ｒの反射角度を制御し、図７Ｂに示すように光Ｒの出光角度θ_７を略方向Ｍ（入光面１２ａと略直交する方向）とされている。
【００４１】
中間導光体１３は、 アクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂などの透明な樹脂材料や、ガラスなどを用いることができる。また発光素子（点光源）１５は、中間導光体１３の端面部に配設可能であれば、特に限定されず、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や有機ＥＬ素子等を用いることができる。
なお、中間導光体１３の端面１３ｈに形成された微小凹凸部４０は、中間導光体内を反射せず、断面視水平方向に伝搬する光成分が端面１３ｈから漏れるのを防止するようにされている。
【００４２】
本実施形態のフロントライト１０では、発光素子１５から出射された光は、中間導光体１３内部を、中間導光体１３の長さ方向に伝搬され、微小凹凸部４０の表面で拡散、反射するが、このとき微小凹凸部４０の表面で反射する光は、発光素子１５からの距離に応じて反射角度が制御されて導光板１２の入光面１２ａに向けて出射されるようになっている。
【００４３】
また、図１に示すように、フロントライト１０の中間導光体１３側には、ケース体１９が被着されている。このケース体１９の内面側には、ＡｌやＡｇ等の高反射率の金属薄膜からなる反射膜（図示略）が形成されており、中間導光体１３及び導光板１２から外側に漏洩する光があった場合、この光をこの反射膜で反射させることで、再度中間導光体１３に入射させ、照明光として利用することができるようになっている。
【００４４】
本実施形態のフロントライト１０では、中間導光体１３の外側面１３ｊに形成する微小凹凸部４０の形成条件を発光素子１５からの距離に応じて変更することにより、導光板１２の入光面１２ａに向けて反射する光の反射角度が発光素子１５からの距離に応じて制御されていることとなり、平面視したときの導光板１２の輝度分布を均一化することができ、導光板１２の出射面１２ｂから均一に出射光を出射することができる。また、微小凹凸部４０の凸部４１と凸部４１との間の不連続面は不規則に存在しており、しかも中間導光体１３の外側面１３ｊに形成される凹凸部は微小であるので連続拡散面として機能するので、輝線や虹状のモアレが生じるのを防止できる。
従って、本実施形態のフロントライト１０によれば、発光素子１５から出射された光の利用効率が良好で、発光素子１５側の導光板辺端面１２ｇの近傍に暗部が発生するのを防止でき、しかも輝線や虹状のモアレの発生を防止でき、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄを均一に、かつ明るく照明することができ、しかも低消費電力とすることができる。
【００４５】
尚、この本実施形態では、中間導光体１３の長さ方向の一方の端面に発光素子１５を設けた１灯型のフロントライトについて説明したが、中間導光体１３の両端部に発光素子１５が設けられていても良いのは勿論である。
また、中間導光体１３の外側面１３ｊ（微小凹凸部が形成されていない面、即ち、外側面１３ｊの基準面Ｓ）と出射面１３ｋとの間の厚みが均一である場合について説明したが、外側面１３ｊと出射面１３ｋとの間の厚み（距離）は、発光素子１５に遠い側の方が発光素子１５に近い側よりも小さくされていてもよく、その場合、微小凹凸部４０の凸部４１のピッチＰ_２ や高さｄ_２は一定であってもよい。
【００４６】
［液晶表示ユニット］
液晶表示ユニット２０は、カラー表示が可能な反射型のパッシブマトリクス型液晶表示ユニットであり、図３に示すように、対向して配置された上基板２１と下基板２２との間に、液晶層２３を挟持して構成され、上基板２１の内面側（液晶層２３側）に、図示左右方向に延在する平面視短冊状の複数の透明電極２６ａ、配向膜２６ｂが順次形成され、下基板２２の内面側（液晶層２３側）には、反射層２５、カラーフィルタ層２９、複数の平面視短冊状の透明電極２８ａ、及び配向膜２８ｂが順次形成されている。
上基板２１の透明電極２６ａと、下基板２２の透明電極２８ａは、いずれも短冊状の平面形状に形成されており、平面視ストライプ状に配列されている。そして、透明電極２６ａの延在方向と、透明電極２８ａの延在方向とは平面視において互いに直交するように配置されている。従って、一つの透明電極２６ａと一つの透明電極２８ａとが交差する位置に液晶表示ユニット２０の１ドットが形成され、それぞれのドットに対応して後述する３色（赤、緑、青）のカラーフィルタのうち１色のカラーフィルタが配置されるようになっている。そして、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に発色する３ドットが、図３に示すように、液晶表示ユニット２０の１画素２０ｃを構成している。また図２に示すように、その平面視においては、表示領域２０Ｄ内に多数の画素２０ｃがマトリクス状に配置された構成とされている。
【００４７】
カラーフィルタ層２９は、赤、緑、青のそれぞれのカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂが、周期的に配列された構成とされており、各カラーフィルタは、それぞれ対応する透明電極２８ａの下側に形成され、各画素２０ｃ毎にカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂの組が配置されている。そして、それぞれのカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂと対応する電極を駆動制御することで、画素２０ｃの表示色が制御されるようになっている。
【００４８】
本実施形態の液晶表示装置においては、フロントライト１０の導光板１２に形成されたプリズム溝１４の延在方向と、液晶表示ユニット２０の画素の配列方向とが交差する向きとされている。つまり、液晶表示ユニット２０に周期的な模様を与えるカラーフィルタ層２９のＲＧＢの繰り返し方向と、プリズム溝１４の延在方向とが平行とならないようにすることで、両者の光学的干渉によるモアレ模様の発生を防ぐようになっている。
【００４９】
図８は、図２に示す液晶表示ユニット２０の隣接する画素群を拡大して示す平面構成図である。この図に示すように、液晶表示ユニット２０には、平面視においてマトリクス状に複数の画素２０ｃが形成されており、それぞれの画素２０ｃは、一組の赤、緑、青のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを備えている。
そして、図８に示すように、本実施形態の液晶表示装置では、図８に二点鎖線で示されるフロントライト１０のプリズム溝１４の延在方向が、液晶表示ユニット２０の画素２０ｃの配列方向（図示左右方向）に対して傾斜角βだけ傾斜して配置されている。
このプリズム溝１４の画素２０ｃの配列方向（図示左右方向）に対する傾斜角βは、０°を越えて１５°以下の範囲とされることが好ましく、より好ましくは６．５°以上８．５°以下の範囲である。このような範囲とすることで、液晶表示ユニット２０の画素の周期構造と光学的に干渉してモアレ模様が生じるのを防ぐことができる。上記範囲外ではモアレ模様を低減する効果が小さくなる傾向にある。また、上記傾斜角βは、６．５°以上８．５°以下の範囲とすることがより好ましい。このような範囲とすることで、よりモアレ模様を防止する効果が高くなる。なお、モアレ模様が生じる恐れがない場合、上記傾斜角βは０°であってもよい。
【００５０】
本実施形態の液晶表示装置では、図２に示すように、フロントライト１０の導光板側端面１２ａと、液晶表示ユニット２０の画素配列方向とが平行となるように配置されているため、上述のプリズム溝１４の延在方向と導光板側端面１２ａとの成す角度αと、プリズム溝１４の延在方向と画素２０ｃの配列方向との成す角度βとは一致しているが、導光板側端面１２ｃと画素２０ｃの配列方向とが平行とならない場合には、傾斜角αとβは異なる角度となる。この場合、モアレ模様を低減するために傾斜角βを傾斜角αよりも優先して上記範囲とするのがよい。傾斜角βを決定すると、プリズム溝１４の延在方向が決定されるので、導光板１２の出射光量分布を均一化するためにはプリズム溝１４の角度に対して導光板側端面１２ｃの角度を、傾斜角αの範囲となるように調整すればよい。
【００５１】
反射層２５は、アクリル樹脂材料などからなる有機膜と、この有機膜上に形成されたＡｌやＡｇ等の高反射率の金属反射膜とからなり、この反射層２５の表面には、光反射性を有する複数の凹部が複数設けられている。上記有機膜は、上記金属反射膜に所定の表面形状を与えるためのものである。
【００５２】
本実施形態の液晶表示装置は、大面積を均一に、かつ明るく照明することができるフロントライト１０を備えたことで、表示領域２０Ｄの全面にわたって高輝度で均一な明るさで照射されるので、優れた表示品質を得ることができる。また、フロントライト１０の発光素子１５を１灯とした場合にも、明るさの均一性が低下することがないため、表示の視認性が良好であり、従って優れた表示品質でかつ低消費電力の液晶表示装置が得られる。
【００５３】
［アクティブマトリクス型液晶表示ユニット］
上述の実施形態では、液晶表示ユニット２０をパッシブマトリクス型としたが、本発明に係る液晶表示装置には、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットも適用することができる。この場合にも、液晶表示ユニットの平面構成は、図２に示す先の実施形態の液晶表示ユニット２０と同様であるので、以下の説明には図２も併用することとする。つまり、本構成の液晶表示ユニットは平面視マトリクス状に配列形成された複数の画素２０ｃを備えている。
【００５４】
本構成の液晶表示ユニットに形成された画素２０ｃの平面構成図を図９に示し、図９のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面構成図を図１０に示す。図９、１０に示す液晶表示ユニットは、対向して配置された上基板３１と、下基板３２との間に液晶層３３を挟持して構成されており、上基板３１の内面側（液晶層３３側）に、平面視マトリクス状に配列形成された複数の略長方形状の透明電極３６と、これら透明電極３６毎に形成された画素スイッチング用のトランジスタ素子Ｔとを備えており、下基板３２の内面側（液晶層３３側）に、反射層３５と、この反射層３５上に形成されたカラーフィルタ層３９と、このカラーフィルタ層３９上の全面に形成された透明電極３８とを備えている。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する３つの透明電極３６が形成された領域が、１画素２０ｃに対応している。尚、図９では、図面を見易くするためにトランジスタ素子Ｔを等価回路図とした。
【００５５】
上記透明電極３６をスイッチングするためのトランジスタ素子Ｔの一端側は、透明電極３６に接続され、トランジスタ素子Ｔの他の二端は、透明電極３６の間の図示左右方向に延在する走査線Ｇ_１〜Ｇ_３及び、図示上下方向に延在する信号線Ｓ_１〜Ｓ_２に接続されている。また、下基板３２の透明電極３６と対応する位置のカラーフィルタ層３９には、それぞれカラーフィルタ３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂが配置され、隣接するカラーフィルタ３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂ間には、ブラックマトリクス３９Ｍが平面視格子状に形成されている。また、図示は省略したが、上基板３１の内面側にも、透明電極３６の周囲を取り囲むように平面視格子状のブラックマトリクスが形成されており、上面側から入射する光がトランジスタ素子Ｔや、これに接続された走査線や信号線に入射しないようになっている。
また、本例の液晶表示ユニットの反射層３５としては、先の実施形態で説明した構成と同様の反射層２５を適用することができる。
【００５６】
上記構成の液晶表示ユニットは、トランジスタ素子Ｔにより透明電極３６の電位を制御し、透明電極３６と下基板３２の透明電極３８との間の液晶層３３の光透過状態を制御することで、表示を行うようになっている。
【００５７】
アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットでは、透明電極３６を取り囲むように遮光性のブラックマトリクスが平面視格子状に形成され、また表示のコントラストを高くすることができるため、パッシブマトリクス型の液晶表示ユニットよりも、画素２０ｃの周期的な模様が明瞭になる傾向がある。すなわち、画素２０ｃの周期的配列と、フロントライト１０のプリズム溝１４との光学的干渉が生じやすくなる傾向となるが、本実施形態の液晶表示装置では、プリズム溝１４が画素２０ｃの配列方向と交差する向きに延在するように形成されていることで、上記干渉を抑制し、モアレ模様により視認性が低下するのを効果的に防止することができる。このように、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットを用いて本発明に係る液晶表示装置を構成した場合にも、その表示領域においてモアレ模様が生じることが無く、また均一で明るい表示が可能な表示品質に優れた液晶表示装置とすることができる。
【００５８】
尚、図１０には、反射層３５側にカラーフィルタ層３９を形成した場合を示したが、下基板３２側に画素スイッチング用の電極を形成するとともに、この電極が反射層を兼ねる構成とし、上基板３１側にカラーフィルタ層を形成して構成することもできる。
【００５９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の液晶表示装置について図１１を参照して説明する。図１１は、第２の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライト（照明装置）を拡大して示す平面構成図である。
第２の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライト５０が、第１の実施形態で用いられたフロントライト１０と異なるところは、中間導光体１３の外側面１３ｊに形成される微小凹凸部の形状が異なる点であり、即ち、本実施形態で中間導光体１３の外側面１３ｊに形成される微小凹凸部８０は複数の凹部８１を有する点であるので、上記以外の構成については、図１乃至図３に示すフロントライト１０と同様の構成であるため、以下ではその詳細な説明は省略することとする。また、液晶表示ユニットの基本構造は、図１及び図３に示す液晶表示ユニットと同等のものであるので、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
上記微小凹凸部８０を構成する複数の凹部８１は、凹部が中間導光体１３の内側を向くように設けられている。上記微小凹凸部８０は、複数の凹部８１は各々が凹部８１の最深点８１ａを通過する特定縦断面を有している。本実施形態の微小凹凸部８０に採用可能な凹部の形状について後で詳しく述べる。また、この中間導光体１３の発光素子１５が設けられる端面１３ｇと反対側の端面１３ｈにも先に述べた理由により微小凹凸部８０が形成されている。
中間導光体１３の外側面１３ｊ及び端面１３ｈに形成された微小凹凸部８０の外側の表面には、先に述べた理由により、金属反射膜４７が形成されている。
【００６１】
外側面１３ｊに形成された微小凹凸部８０を構成する凹部８１のピッチＰ_３（隣接する凹部８１と凹部８１の頂部の間隔）は、先に述べた理由により、発光素子１５から離れるにしたがって小さくされており、すなわち、凹部８１のピッチＰ_３は発光素子１５に遠い側の方が発光素子１５に近い側よりも小さくされている。 また、凹部８１の深さｄ_３は、先に述べた理由により、発光素子１５から離れるにしたがって高くなっており、すなわち、凹部８１の深さｄ_３は、発光素子１５に遠い側の方が発光素子１５に近い側よりも大きくされている。
また、中間導光体１３の微小凹凸部８０と導光板１２の入光面１２ａの距離（本実施形態では凹部８１の底部と入光面１２ａの距離）は、発光素子１５に遠い側の方が発光素子１５に近い側よりも小さくなっていてもよい。
【００６２】
外側面１３ｊに形成された微小凹凸部８０は発光素子１５からの距離に応じて導光板１２の入光面１２ａに向けて反射する光の反射角度が制御されている。
本実施形態のフロントライト５０では、発光素子１５から出射された光は、中間導光体１３内部を、中間導光体１３の長さ方向に伝搬され、微小凹凸部８０の表面で拡散、反射するが、このとき微小凹凸部８０の表面で反射する光は、発光素子１５からの距離に応じて反射角度が制御されて導光板１２の入光面１２ａに向けて出射されるようになっている。
本実施形態のフロントライト５０においても、第１の実施形態のフロントライト１０と同様の効果が得られる。
【００６３】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態の液晶表示装置について説明する。
図１２は、第３の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライトの要部を拡大して示す平面構成図である。
第３の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライト６０が、第１の実施形態で用いられたフロントライト１０と異なるところは、中間導光体１３の外側面１３ｊにプリズム面１３ａが形成され、このプリズム面１３ａの表面に微小凹凸部４０が形成され、さらにこの微小凹凸部４０の外側の表面に、ＡｌやＡｇ等の高反射率の金属薄膜からなる金属反射膜（図示略）が形成されている点であるので、上記以外の構成については、図１乃至図３に示すフロントライト１０と同様の構成であるため、以下ではその詳細な説明は省略することとする。また、液晶表示ユニットは、図１及び図３に示す液晶表示ユニットと同等のものであるので、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
プリズム面１３ａは、複数の平面視（横断面）くさび状の溝１３ｂが互いに平行に形成されてなるものである。くさび状の溝１３ｂは光を反射させるための対になる斜面１３ｂ１、１３ｂ２を有している。
くさび状の溝１３ｂの深さｄ_４は、発光素子側と反対側に向かって指数関数的又は三次関数的に増加するように形成されており、本実施形態では、発光素子１５から離れて形成されたものほど深い溝（発光素子から離れた溝１３ｂほど中間導光体１３の内側に突出）に形成されており、導光板１２の側端面１２ａに均一に光を照射できるようになっている。
また、このくさび状の溝１３ｂのピッチＰ_４（あるいは溝１３の底頂部間の間隔）は、発光素子側と反対側に向かって指数関数的又は二次関数的に減少するように形成されているのが、導光板１２の出射面１３ｋから出射される光量と、その均一性を高めることができる点で好ましく、例えば、発光素子１５から離れるほどピッチＰ_４が小さく形成されていてもよい。
【００６５】
また、くさび状の溝１３ｂを構成する２つの斜面１３ｂ１、１３ｂ２のなす角度θａは１０５度以上１１５度以下とされていることが好ましい。斜面１３ｂ１の角度θｂ、斜面１３ｂ２の角度θｃは、それぞれ３７．５度以上３２．５度以下とされていることが好ましい。また、これら斜面１３ｂ１の角度θｂと斜面１３ｂ２の角度θｃとは同じ大きさであっても異なる大きさであってもよい。
【００６６】
本実施形態の微小凹凸部４０は、プリズム面１３ａの表面に設けられている以外は、第１の実施形態の微小凹凸部４０と同様であり、発光素子１５からの距離に応じて導光板１２の入光面１２ａに向けて反射する光の反射角度が制御されている。
【００６７】
本実施形態のフロントライト６０では、プリズム面１３ａによる光の分散作用によって中間導光体１３から出射される光の輝度分布を概ね均一化でき、さらに上記微小凹凸部４０の拡散反射作用によってこの微小凹凸部４０で光が反射する際、拡散させることができ、このとき微小凹凸部４０の表面で反射する光は、発光素子１５からの距離に応じて反射角度が制御されて導光板１２の入光面１２ａに向けて出射されるようになっている。
本実施形態のフロントライト６０においても、発光素子１５から出射された光の利用効率が良好で、発光素子側の導光板辺端面１２ｇの近傍に暗部が発生するのを防止でき、しかも輝線や虹状のモアレの発生を防止でき、液晶表示ユニットの表示領域を均一に、かつ明るく照明することができ、低消費電力のフロントライトとすることができる。
【００６８】
（微細凹凸部の凸部の実施形態）
第１又は第３の実施形態に係わる微細凹凸部に採用される多数の凸部４１の例について説明する。
図１３Ａは、上記多数の凸部４１として採用される第１の例の凸部１１９の一つを拡大して示す斜視図であり、凸部１１９の表面は、曲率の小さい第１曲面と曲率の大きい第２曲面とから構成されている。これらの第１曲面，第２曲面は、それぞれ図１３Ｂに示す特定縦断面Ｘにおいて、凸部１１９の一方の周辺部Ｓ１から頂部１１９ａに至る第１曲線Ａと、第１曲線Ａになだらかに連続して頂部１１９ａから他方の周辺部Ｓ２に至る第２曲線Ｂとで示される形状を有している。
【００６９】
この頂部１１９ａは平面視で凸部１１９の中心Ｏからｘ方向側にずれた位置にあり、第１曲線（第１断面曲線）Ａの基準面Ｓ（第１実施形態では中間導光体１３の外側面１３ｊで、微小凹凸部が形成されていない面、即ち中間導光体の基準面Ｓであり、第３実施形態ではプリズム面１３ａの表面で、微小凹凸部が形成されていない面）に対する傾斜角θ_ｈ及び第２曲線（第２断面曲線）Ｂの傾斜角θ_ｈの絶対値の平均値は例えばそれぞれ１°〜８９°，０．５°〜８８°の角範囲でばらついて設定され、第１曲線Ａの傾斜角θ_ｈの平均値は第２曲線Ｂのものに比べて大きくなっている。また、最大傾斜角を示す第１曲線Ａの周辺部Ｓ１における傾斜角δａは、各凸部１１９において例えば概ね４°〜３５°の範囲内でにばらついている。これにより、各凸部１１９の高さｄ_２（第１実施形態の中間導光体１３の基準面Ｓから凸部４１の頂部４１ａまでの高さ、第３実施形態のプリズム面１３ａの表面で微小凹凸部が形成されていない面から凸部４１の頂部４１ａまでの高さ）は例えば０．２５μｍ〜３μｍの範囲内でばらついて構成されている。
【００７０】
また、第１曲面，第２曲面は、図１３Ｃに示すＹ断面において共に略左右対称な形状を有しており、外周面の傾斜角θ_ｇは例えば−１８°〜＋１８°の範囲でばらついて設定されている。
なお、曲線や曲面の「傾斜角」とは、この曲線や曲面上の任意の箇所において例えば０．５μｍ幅の微小な範囲をとったときに、その微小範囲内における曲線又は曲面の基準面Ｓに対する角度のことをいう。
図４及び図５に示すように中間導光体１３の外側面１３ｊに複数の凸部４１として上記のような凸部１１９が複数形成されるが、その際、これらの凸部１１９は発光素子１５からの距離に応じて上記特定縦断面Ｘで断面したときの断面曲線Ａ及びＢの傾斜角が制御されている。
【００７１】
さらに、凸部１１９のピッチ（隣接する凸部１１９の中心Ｏの間隔）は図４に示すように発光素子１５に遠い側の方が発光素子１５に近い側よりも小さくされていてもよく、また、凸部１１９の高さｄ_２は、図４に示すようにフロントライト１０に発光素子１５に遠い側の方が発光素子１５に近い側よりも大きくされていてもよい。
【００７２】
図１４Ａは、上記多数の凸部４１として採用される第２の例の凸部２１９の一つを拡大して示す斜視図であり、本例は、図１３に示した凸部１１９の表面形状を変形し、指向性を変化させたものである。
この凸部２１９は先に述べた凸部１１９と同様に、曲率の小さい第１曲面と曲率の大きい第２曲面とから構成され、第１曲面及び第２曲面はそれぞれ図１４Ｂに示す特定縦断面Ｘにおいて、凸部２１９の一方の周辺部Ｓ１から頂部２１９ａに至る第１曲線（第１断面曲線）Ａ′と、第１曲線Ａ′になだらかに連続して凸部２１９の頂部２１９ａから他方の周辺部Ｓ２に至る第２曲線（第２断面曲線）Ｂ′とで示される形状を有している。
【００７３】
この頂部２１９ａは凸部２１９の中心Ｏからｘ方向側にずれた位置にあり、基準面Ｓに対する第１曲線Ａ′の傾斜角θ_ｈ及び第２曲線Ｂ′の傾斜角θ_ｈの絶対値の平均値は例えばそれぞれ２°〜９０°，１°〜８９°の各範囲でばらついて設定され、第１曲線Ａ′の傾斜角θ_ｈの平均値は第２曲線Ｂ′のものに比べて大きくなっている。また、最大傾斜角を示す第１曲線Ａ′の周辺部Ｓ１における傾斜角δａは、各凸部２１９において例えば概ね４°〜３５°の範囲内でばらついている。これにより、各凸部２１９の高さｄ_２は例えば０．２５μｍ〜３μｍの範囲内でばらついて構成されている。
【００７４】
一方、第１曲面及び第２曲面はいずれも図１４Ｃに示すＹ断面において中心Ｏに対して略左右対称な形状をなしている。このＹ断面の形状は、頂部２１９ａの周辺において曲率の大きい（即ち、直線に近いなだらかな）曲線Ｅとなっており、その基準面Ｓに対する傾斜角θ_ｇの絶対値は例えば概ね１０°以下に構成されている。また、深型の曲線Ｆ，Ｇの基準面Ｓに対する傾斜角θ_ｇの絶対値は、例えば２°〜９°の範囲内でばらついて構成されている。さらに、頂部２１９ａの高さｄ_２は例えば０．１μｍ〜３μｍの範囲内でばらついて構成されている。
図４及び図５に示すように中間導光体１３の外側面１３ｊに複数の凸部４１として上記のような凸部２１９が複数形成されるが、その際、これらの凸部２１９は発光素子１５からの距離に応じて上記特定縦断面Ｘで断面したときの断面曲線Ａ’及びＢ’の傾斜角が制御されている。
さらに、凸部２１９のピッチ（隣接する凸部２１９の中心Ｏの間隔）は図４に示すように発光素子１５に遠い側の方が発光素子１５に近い側よりも小さくされていてもよく、また、凸部２１９の高さｄ_２は、図４に示すようにフロントライト１０に発光素子１５に遠い側の方が発光素子１５に近い側よりも大きくされていてもよい。
【００７５】
図１５は、上記多数の凸部４１として採用される第３の例の凸部３１９の一つを特定縦断面Ｘで断面したときの拡大断面図である。
この凸部３１９の表面は、一つの曲面から構成されており、この曲面は特定縦断面Ｘにおいて、凸部３１９の一方の周辺部Ｓ１から頂部３１９ａを通って他方の周辺部Ｓ２に至るなだらかな曲線Ａで示される形状を有している。凸部は、その深さを０．１μｍ〜３μｍの範囲でばらついて設定され、隣接する凹部３１９のピッチ（隣接する凸部３１９の中心Ｏの間隔）を５μｍ〜１００μｍの範囲でばらついて設定され、上記凹部３１９内面の傾斜角θ_ｈの分布を−１８°〜＋１８°の範囲に設定されている。
図４及び図５に示すように中間導光体１３の外側面１３ｊに複数の凸部４１として上記のような凸部３１９が複数形成されるが、その際、これらの凸部３１９は発光素子１５からの距離に応じて上記特定縦断面Ｘで断面したときの断面曲線Ａの傾斜角が制御されている。
【００７６】
なお、図４及び図５に示すように中間導光体１３の外側面１３ｊに複数の凸部４１として採用される凸部としては、上記第１〜第３の例の凸部のうちの１種類に限らず、第１〜第３の凸部のうちの２種以上を採用してもよく、その際、これらの凸部は発光素子１５からの距離に応じて異なる種類のものを配置し、さらに発光素子１５からの距離に応じて上記特定縦断面Ｘで断面したときの断面曲線の傾斜角を制御するようにしてもよい。
また、上記の実施形態においては第１又は第３の実施形態に係わる微細凹凸部を構成する多数の凸部４１として第１〜第３の例の凸部１１９、２１９、３１９の１種以上を採用する場合について説明したが、第１〜第３の例の凸部１１９、２１９、３１９の１種以上をその凹部側が中間導光体１３の内側になるように外側面１３ｊに形成すれば、第２の実施形態に係わる微細凹凸部８０を構成する多数の凹部８１として採用することが可能である。その場合、第１〜第３の例の凸部の各最頂部は、最深点になる。
【００７７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、光源から出射された光の利用効率が良好で、光源側の導光板辺端面近傍に暗部が発生するのを防止でき、しかも輝線や虹状のモアレの発生を防止でき、被照明領域を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の斜視構成図。
【図２】図２は、図１に示す液晶表示装置の平面構成図。
【図３】図２に示す液晶表示装置をＩＩＩ−ＩＩＩ線で断面したときの部分断面図。
【図４】図２に示す液晶表示装置に備えられたフロントライト（照明装置）を拡大して示す平面構成図。
【図５】図２に示す液晶表示装置に備えられたフロントライトのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図６】図２に示す中間導光体の外側面の位置と、各位置に到達する発光素子からの光の角度の例を示す説明図。
【図７】図２に示す中間導光体の微小凹凸部の位置と、各位置の微小凹凸部で反射した光の入光面への出光方向の例を示す説明図。
【図８】図８は、図２に示す液晶表示ユニットの画素群を拡大して示す平面構成図。
【図９】図９は、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットの画素を拡大して示す平面構成図。
【図１０】図１０は、図９のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図。
【図１１】第２の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライトを拡大して示す平面構成図。
【図１２】第３の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライトを拡大して示す平面構成図。
【図１３】第１の実施形態に係わるフロントライトに備えられる中間導光体の微細凹凸部の凸部の第１の例を示す模式図であり、Ａはその斜視図、ＢはそのＸ断面図であり、ＣはそのＹ断面図。
【図１４】第１の実施形態に係わるフロントライトに備えられる中間導光体の微細凹凸部の凸部の第２の例を示す模式図であり、Ａはその斜視図、ＢはそのＸ断面図であり、ＣはそのＹ断面図。
【図１５】第１の実施形態に係わるフロントライトに備えられる中間導光体の微細凹凸部の第３の例の凸部を特定縦断面Ｘで断面したときの拡大断面図。
【図１６】Ａは、従来の構成の液晶表示装置の斜視図であり、Ｂは、Ａに示すフロントライトの平面図である。
【符号の説明】
１０，５０，６０…フロントライト（照明装置）、２０…液晶表示ユニット、１２…導光板、１２ａ…側端面（入光面、一側端面）、 １２ｂ…下面（出射面、一面）、１２ｃ…上面（反射面、他の一面）、１２ｄ…側端面（他の側端面）、 １２ｇ…辺端面、１２ｈ…辺端面、１３…中間導光体、１３ａ…プリズム面、 １３ｂ…さび状の溝、１３ｂ１、１３ｂ２…斜面、１３ｇ…端面、１３ｈ…端面、１３ｋ…出射面、１３ｊ…外側面、１４…プリズム溝、１４ａ…緩斜面部、１４ｂ…急斜面部、１５…発光素子（光源）、２０Ｄ…表示領域（被照明領域）、４０、８０…微小凹凸部、４１、１１９、２１９、３１９…凸部、４１ａ、１１９ａ、２１９ａ、３１９ａ…最頂部、４７…金属反射膜、８１…凹部、８１ａ…最深点、ｄ_２…高さ、ｄ_３…深さ、Ｌ…光、Ｍ…入光面と直交する方向、Ｒ…反射光、Ｐ_２、Ｐ_３…ピッチ、θ_ｈ…傾斜角

Claims (15)

1. 導光板と、該導光板の一側端面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の端面に配設された光源とを備え、
   前記導光板は光が導入される側端面が入光面とされ、前記光源から出射された光を前記中間導光体を介して前記導光板の入光面から導光板内部に導入し、該導光板内部を伝搬する光を前記導光板の一面側から出射させる照明装置であって、前記導光板の一側端面と対向する前記中間導光体の側面が導光板に光を出射するための出射面とされ、該出射面と反対側の外側面に前記光源から出射されて前記中間導光体内部を伝搬する光を拡散反射させるための微小凹凸部が形成され、該微小凹凸部は前記光源からの距離に応じて前記導光板の入光面に向けて反射する光の反射角度が制御されていることを特徴とする照明装置。
2. 導光板と、該導光板の一側端面に沿って配設された中間導光体と、該中間導光体の長さ方向の端面に配設された光源とを備え、
   前記導光板は光が導入される側端面が入光面とされ、前記光源から出射された光を前記中間導光体を介して前記導光板の入光面から導光板内部に導入し、該導光板内部を伝搬する光を前記導光板の一面側から出射させる照明装置であって、前記導光板の一側端面と対向する前記中間導光体の側面が導光板に光を出射するための出射面とされ、該出射面と反対側の外側面に複数の断面くさび状の溝からなるプリズム面が形成され、該プリズム面の表面に前記光源から出射されて前記中間導光体内部を伝搬する光を拡散反射させるための微小凹凸部が形成され、該微小凹凸部は前記光源からの距離に応じて前記導光板の入光面に向けて反射する光の反射角度が制御されていることを特徴とする照明装置。
3. 前記微小凹凸部は複数の凹部を有し、前記複数の凹部は各々が凹部の最深点を通過する特定縦断面を有し、前記各凹部は光源からの距離に応じて前記特定縦断面の断面曲線の傾斜角が制御されていることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
4. 前記微小凹凸部は複数の凸部を有し、前記複数の凸部は各々が凸部の最頂部を通過する特定縦断面を有し、前記各凸部は光源からの距離に応じて前記特定縦断面の断面曲線の傾斜角が制御されていることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
5. 前記微小凹凸部は複数の凸部又は凹部を有し、前記凸部又は凹部のピッチは、前記光源に遠い側の方が前記光源に近い側よりも小さくされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記微小凹凸部は複数の凸部又は凹部を有し、前記凸部の高さ又は凹部の深さは、前記光源に遠い側の方が前記光源に近い側よりも大きくされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記中間導光体の出射面から前記導光板の入光面に向けて出射される光の出光角度は、前記照明装置を平面視した場合、前記入光面と直交する方向に対し±１０度以内であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記中間導光体の出射面から前記導光板の入光面に向けて出射される光の出光角度は、前記照明装置を断面視した場合、前記入光面と直交する方向に対し±２０度以内であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 前記中間導光体の出射面から前記導光板の入光面に向けて出射される光の出射方向は、前記照明装置を平面視した場合、前記光源の近傍側では前記入光面と直交する方向よりも光源側の方向、前記光源から遠い側では前記入光面と直交する方向に対して前記光源と反対側の方向、前記光源の近傍側と遠い側の中間部分は前記入光面と略直交する方向であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 前記中間導光体の微小凹凸部と前記導光板の入光面の距離は、前記光源に遠い側の方が前記光源に近い側よりも小さくされていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明装置。
11. 前記中間導光体の微小凹凸部の表面に金属反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明装置。
12. 前記中間導光体の長さ方向の端面に配設された光源は、略点状光源であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明装置。
13. 前記導光板の他の一面側には、緩斜面部と、該緩斜面部より急な傾斜角度を有する急斜面部とで形成される複数のプリズム溝が平面視ストライプ状に形成されたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明装置。
14. 前記導光板のプリズム溝の延在方向が、前記入光面と交差する向きとされたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の照明装置と、該照明装置により照明される液晶表示ユニットとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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