WO2000032981A1 - Illuminateur, dispositif eclairant, feu avant et afficheur a cristaux liquides - Google Patents

Description

明 細 書 照明装置、 照明素子、 フ ロ ン トライ トおよび液晶表示装置 技術分野

本発明は、 情報表示システムや 0 A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 卜や 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 Di splay)は、 C R T (Cathode Ray Tube) 、 P D P (Plasma Display Panel ) , あるいは E L ( 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。 ー

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 卜と呼ば れる照明手段である蛍光管や E Lなどの発光源が配置されているのがー 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 卜を必要とせず、 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、 携帯情報端末ゃ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 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一フィ 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 ンバー夕が必要になる。 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 L E D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 1 0 — 2 6 0 4 0 5号公報 （公開日 1 9 9 8年 9月 2 9 日） 」 ゃァメ リカ合衆国特許 「特許番号 5， 5 0 6 , 9 2 9 ( P i n g - K a u n g T a i C l i o T e c h n o l o g i e s I n c . ) (発订曰 1 9 9 6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、 ァメ リ力合衆国特許 「特許番号 5 , 6 0 8 , 5 5 0 (発行日 1 9 9 7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 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、 捕助照明手段をフロン トライ 卜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 1 0 - 2 6 0 4 0 5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， 5 0 6 , 9 2 9」 も同様である。

こ こで、 上記ァメ リ 力合衆国特許 「特許番号 5， 5 0 6一， "9—2 9」 に 記載されている照明システムの例を図 4 2 ( a ) に示す。

この照明システムは、 図 4 2 ( a ) に示すように、 点状発光源 2 1 0 1の近傍に導光体 2 1 0 2を配置した構成となっており、 この導光体 2 1 0 2 は、 伝搬部 2 1 0 2 b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 2 1 0 2 cより出射することで導光体 2 1 0 4 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 2 1 0 4 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 2 1 0 2 の出射端面 2 1 0 2 cの長さと導光体 2 1 0 4 の入射端面 2 1 0 4 a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 2 1 0 4の入射端面コーナー部分には十分に光が入射 せず、 図 4 2 ( b ) 示すような影 2 1 0 3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 2 1 0 4 に形成された周期構 造 2 1 0 4 f 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 2 1 0 4の入射 端面 2 1 0 4 aに複数の点状発光源 2 1 0 1 を直接配置した場合には、 複数の点状発光源 2 1 0 1から発した入射光が導光体 2 1 0 4中を直接 伝搬するため、 点状発光源 2 1 0 1 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。 - 一

また、 上記ァメ リ力合衆国特許 「特許番号 5， 6 0 8 , 5 5 0」 に記 載された照明システムでは、 フロ ン 卜ライ 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 ケゃモア 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 卜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^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伏態に 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。

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 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 1 0 ° 以上. 8 0 ° 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、 拡散反射シ一 卜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 れ光を拡散反射シ一 トにより拡散反射することができ、 これ 一ょ~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 t 2が前 記面状導光体の人射面の厚さ t 1 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 Θ 5が. 0 ° く Θ 5 ≤ 2 0 ° 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 t 2 と前記面状導光 体の入射面の厚さ t 1 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 0 5を 0 ° く 5 ≤ 2 0 ° 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士もに、 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つて広がるテーパ 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、 面状導光体の人射面に効率良く 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 、 2 0 ° 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、 前記線状導光体の人射面には、 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、 前記線状導光体の人射面に、 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人射面 長さ を L 1 、 前記線状導光体における出射面の長さを L 2 と したときに、 0 m mく ( L 2 - L 1 ) ≤ 1 0 m m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人射面の長さを L 1 、 前記 線状導光体における出射面の長さを L 2 と したときに、 O mmく ( L 2 一 L 1 ) ≤ 1 0 m m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 、 前記面状導光 体における人射面の長さを L 1 、 前記線状導光体における出射面の長さ を L 2、 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 x t a n 0 ≤ ( L 2 - L 1 ) ≤ 1 0 mm

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 0、 前記面状導光体におけ る人射面の長さを L l 、 前記線状導光体における出射面の長さを L 2、 前記面状導光体の人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 x t a n 6> ≤ ( L 2 - L 1 ) ≤ 1 0 m mの範囲を満たすこと により、 入射面のコーナ一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 0、 前 面状 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 0 1 は、 0 1 = s i n— ¹ ( n x s i n θ ) 、 または— 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 0、 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 0 1 は、 S 1 = s i n —¹ ( n x s i n θ ) 、 または— 0 1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 0、 前記面状導光 体の屈折率を _η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 s i n— ' ( n x s i n 0 ) 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 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 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つて、 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. 面状導光体によつ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。 - -一 *" 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 t eは、 O ( L 一 t e ) ≤ 1 O m m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 t e力 0 ≤ ( L - t e ) ≤ 1 0 m m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、 前記面状導光体の人射面の法線方向 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 ' ≤ 1 0 m m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 ' ≤ 1 O m m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- (三-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 人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、 L E D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 L E D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 2 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、 L E Dアレイからなり、 該 L E D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 L E D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 L E Dアレイとからな るとともに、 該第 1 の L E Dアレイと第 2の L E D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 L E Dアレイにより構成し、 第 1 の L E Dアレイを前記面状導光体の一方の入射面に、 第 2の L E Dァ レィを前記面状導光体の他方の人射面に配置し、 第 1 の L E Dアレイと 第 2の L E D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 L E Dアレイ と第 2の L E Dアレイ とが交互に点灯する周波数 f は、 6 0 H z ^ f ≤ 1 0 k H z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 L E Dアレイ と第 2の L E Dアレイ とが 交互に点灯される周波数 f 力 6 0 H z ≤ f ≤ 1 0 k H z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徼ニと 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 卜ライ 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 1 0 ° 〜 8 0 ° の 角度 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 1 0 ° 〜 8 0 ° の角度 0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 p W i と したとき、

差分 = k P W ί + - W i )

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、 人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、 前記人射面が、 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カヽら 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 X i 、 切り込み深さを d i と したとき、

傾き = ( d _{i + 1} - d i ) Z ( X _{i + l} — X _; )

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、 人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 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 . 0 0 0 1以上、 0 . 0 5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、 8 0 %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、 8 0 %以下に 4殳 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 . 0 5 m m以上、 2 m m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 2 m m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 . 0 5 m m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 X j 、 切り込み深さを d』 としたとき ：

傾き = ( d _{j + 1} 一 d ； ) / ( x _{j + 1} - j )

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 み部によつ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、 3 0 ° 以上、 6 0 ° 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 3 0 ° 以上、 6 0 ° 以下の角度をな す平面により人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 4 5 ° の方向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 卜ライ 卜と反射型液晶 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 卜の線状導光体 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 1 0 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 1 1 は、 本発明の実施の形態 2で用いたフ ロ ン トライ 卜の構成を示 す図面である。

図 1 2 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 1 3は、 本発明の実施の形態 2で用いたフ ロ ン トライ 卜の線状導光 体からの発光状態を示す図面である。

図 1 4 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 1 5 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 1 6 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 1 7 ( 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 1 7 ( b ) は、 本発明の実施の形態 3で用いた L E Dアレイと導光体との配置関係を示す図面である。

図 1 8 は、 本発明の実施の形態 3で用いた L E Dアレイと導光体との 配置断面を示す図面である。 - -一

図 1 9 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 2 0 ( a ) および図 2 0 ( 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 2 1 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 2 2 は、 本発明の実施の形態 3で用いたフ ロ ン トライ 卜の形状およ び配置位置と発光状態とを示す図面である。

図 2 3 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 卜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 2 4 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 _c 図 2 5 ( 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 2 5 ( b ) は、 本発明の実施の形態 4で用いた L E Dアレイと導光体との配置関係を示す図面である。

図 2 6 ( a ) は、 本発明の実施の形態 4で用いたフ ロ ン トライ 卜の別 の構成を示す図面であり、 図 2 6 ( b ) は、 本発明の実施の形態 4で用 いた L E Dアレイと導光体との別の配置関係を示す図面である。

図 2 7 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口 ン トライ 卜の構成を示す図面である。

図 2 8 は、 本発明の実施の形態 5で用いたフ ロ ン トライ 卜の構成を示 す図面である。

図 2 9 ( a ) は、 本発明の実施の形態 5で用いたフロン トラ^ ト用導 光体を示す平面図であり、 図 2 9 ( 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 3 0 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 3 1 ( 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 3 1 ( 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 3 2 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 3 3 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口 ン トライ トとの構成を示す図面である。

図 3 4 は、 本発明の実施の形態 6で用いたフ ロ ン トライ 卜の構成を示 す図面である。

図 3 5 ( 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 3 5 ( 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 3 6 ( 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 3 6 ( 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 3 7 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口 ン トライ 卜との構成を示す図面である。

図 3 8 ( 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 3 8 ( 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 3 9 ( 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 3 9 ( 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 3 9 ( 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 4 0 は、 導光体からの発光状態の測定を示す図面である。

図 4 1 は、 フロン トライ 卜の線状導光体からの発光状態を示す図面で ある。

図 4 2 ( a ) は、 従来技術の照明システムを示す図面であり、 図 4 2 ( 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 4 3 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 4 4 ( a ) は、 図 4 3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 4 4 ( b ) は、 フ ロ ン トライ 卜の導光体の 一部の拡大図である。

図 4 5 ( a ) 、 図 4 5 ( b ) および図 4 5 ( 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 4 5 ( d ) は. 線状導光体のプリ ズム状の部分の拡大図である。

図 4 6 は、 線状導光体の平面図である。

図 4 7 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 ある。

図 4 8 は、 プリ ズム占有率に対する光利用効率の変化を表すダラフで ある。

図 4 9 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 5 0 ( a ) から図 5 0 ( d ) は、 線状導光体における単位 ϋと出射 面での光の分布との関係を表す概念図である。

図 5 1 ( a ) および図 5 1 ( b ) は、 プリズム高さの傾斜の態様を表 す模式図である。

図 5 2 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 5 3 ( a ) は、 図 5 2 の反射型液晶表示装置におけるフ ロ ン ト ライ 卜の部分の斜視図であり、 図 5 3 ( b ) は、 フロン トライ 卜の導光体の 部分の拡大図である。

図 5 4 ( a ) 、 図 5 4 ( b ) および図 5 4 ( 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 5 4 ( d ) は. 線状導光体のプリ ズム状の部分の拡大図、 図 5 4 ( 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 5 5 は、 実施の形態 1 0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 5 6 ( a ) は、 図 5 5の反射型液晶表示装置におけるフロン トライ 卜の部分の斜視図であり 、 図 5 6 ( b ) は、 フ ロ ン トライ 卜の導光体の 部分の拡大図である。

図 5 7 ( a ) 、 図 5 7 ( b ) および図 5 7 ( 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 5 7 ( d ) は. 線状導光体のプリズム状の部分の拡大図である。

図 5 8 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 5 9 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 6 0 ( a ) および図 6 0 ( b ) は、 各実施の形態で用い ま 寸型液 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） 1 0 0 と反射型液晶表示素子 （画像表示素 子） 1 0 5 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） 1 0 1 、 線状導光体 （照明素子） 1 0 2、 拡散反射シー ト （拡散手段） 1 0 3、 および導光体 （面状導光体、 面導光体） 1 0 4 で構成されたフ ロン トライ ト 1 0 0 と、 偏光板 1 0 6、 ガラス基板 1 0 7 a とガラス基 板 1 0 7 b との間に挾持された液晶層 1 0 8、 および反射板 1 0 9を備 えた反射型液晶表示素子 1 0 5 とで構成されている。

こ こで、 点状発光源 1 0 1 は、 線状導光体 1 0 2 の端部に配置されて おり、 点状発光源 1 0 1から照射された点状発光の光は、 線状導光体 1 0 2 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 1 0 2 は、 導光体 1 0 4 の一側面に配置されており、 線状導光体 1 0 2 で線状発光状態に変換された光は、 さ らに導光体 1 0 4 に入射すること によつ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） 1 0 3 は、 線状導光 体 1 0 2の周囲 （導光体 1 0 4側の側面を除く） に配置されており、 線 状導光体 1 0 2から導光体 1 0 4以外に漏れ出す光を、 反射 - -ること により線状導光体 1 0 2 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） 1 0 7 aには、 カラ一フィ 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 （T F Tガラス基 板） 1 0 7 bには、 薄膜トランジスタ （T F T) 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 1 0 7 a とガラス基板 1 0 7 bとの間には、 液晶層 1 0 8および反射板 1 0 9が挟持されてい る。 これらは、 導光体 1 0 4側から、 偏光板 1 0 6、 ガラス基板 1 0 7 a、 液晶層 1 0 8、 反射板 1 0 9、 ガラス基板 1 0 7 b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 1 0 6 は、 偏光層 1 0 6 a と ； I Z 4板 1 0 6 b とから構成されており、 偏光層 1 0 6 aお よび； I Z 4板 1 0 6 bを通過して入射する照明光 5 0が反射板 1 0 9で 反射する過程において、 この照明光 5 0 の偏光状態が液晶層 1 0 8で変 調されることによって、 反射型液晶表示素子 1 0 5 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 1 0 6 aの透過軸または吸収軸が λ Z 4板 1

0 6 bの遅相軸または進相軸とほぼ 4 5 ° の角度をなすように配置され ており、 照明光 5 0 のうち偏光層 1 0 6 aを透過した直線偏光が — Z 4 板 1 0 6 bで円偏光に変換されて反射型液晶表示素子 1 0 5 に入射する そして、 反射型液晶表示素子 1 0 5 の液晶層 1 0 8が円偏光を変調しな い場合には、 反射板 1 0 9で反射する際に円偏光の回転方向が逆転し、 再び； I Z 4板 1 0 6 bを透過した後、 偏光層 1 0 6 aの透過軸と直交し た直線偏光 （反射光 5 1 ) 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 1 0 5 の液晶層 1 0 8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、 ス / 4板 1 0 6 bを透 過した後、 偏光層 1 0 6 aの透過軸と一致した直線偏光 （反射光 5 1 ) となって出射し、 白色が表示される。

なお、 偏光層 1 0 6 aの透過軸および λ / 4板 1 0 6 b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原色のカラ一フィ 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 1 0 5 (図 1参照） を用い、 デルタ配列で水 平画素数 X垂直画素数が 6 . 1万画素、 画素ピッチは水平方向 P hがほ ぼ 1 8 Q τη , 垂直方向 Ρ Vがほぼ 1 6 9 mの反射型液晶表示素子 1 0 5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 Tこ配列さ 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 P V d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 1

0 0 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 1 0 1 と して白色 L E D ( Light Emi tting Diode) (日亜化学ェ 業株式会社製 ： N S C W 1 0 0 ) を用い、 後述する線状導光体 1 0 2 の 入射面 1 0 2 a (図 5 ( a ) 参照） に配置した。 また、 この線状導光体 1 0 2の周辺には、 拡散反射シー 卜 1 0 3 と して 3 M社製の # 4 5 9 6 を配置した。 このような配置により、 点状発光源 1 0 1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 1 0 4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 1 0 4 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 1 0 5 (図 1参照） を照明する働きを成すものであ る。

この導光体 1 0 4は、 線状導光体 1 0 2 の後述する出射面 1 0 2 b ( 図 5 ( a ) 参照） が入射面 1 0 4 aに対向するようにして配置されてい o - 本実施の形態では、 導光体 1 0 4 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 1 0 4 は、 入射面 1 0 4 a、 入射面 1 0 4 aにほぼ垂直な方向に出射面 1 0 4 b、 および出射 面 1 0 4 bに対向した対向面 1 0 4 cを有している。 この対向面 1 0 4 cには、 伝搬部 1 0 4 dと反射部 1 0 4 e とを有するプリズム状の周期 構造 1 0 4 f がピッチ P dで形成されている。 なお、 このときの入射面 1 0 4 aの厚さ t i n = l . 2 m mと し、 入射面 1 0 4 a と対向する面 1 0 4 gの厚さ t o u t = 0 . 8 m mと した。

以下では、 周期構造 1 0 4 f において、 伝搬部 1 0 4 dを成す面と反 射部 1 0 4 eを成す面との交線の方向を周期方向 R h d とする。

また、 本実施の形態では、 この導光体 1 0 4の出射面 1 0 4 bに反射 防止処理 （図示せず） を施すことにより、 導光体 1 0 4 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 . 1 // mの M g F ₂ や S i 0 ₂ などといった薄膜を交互に形成し、 薄膜の干渉作用によつ 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 1 0 4 b 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 1 0 4 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 1 0 4 f の詳細形状は、 点状発光源 1 0 1から出射さ れ、 線状導光体 1 0 2 により線状発光状態に変換されて導光体 1 0 4 に 入射する光を、 反射型液晶表示素子 1 0 5 (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 1 0 4 f の周期である ピッチを P d、 伝搬部 1 0 4 dのピッチを P 1、 反射部 1 0 4 eのピッ チを P 2、 伝搬部 1 0 4 d と反射部 1 0 4 e とにより形成さね プリズ ムの高さを hとする。 なお、 上記各ピッチ （ P d、 P 1、 P 2 ) は、 伝 搬部 1 0 4 dを成す面と反射部 1 0 4 eを成す面との交線の方向に垂直 であり、 かつ、 出射面 1 0 4 b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 1 0 4 bに垂直な方向に関するものである, また、 周期構造 1 0 4 f は、 反射型液晶表示素子 1 0 5 (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つ て生じるモアレ縞によつ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 P dを 3 9 0 μ m と し、 反射型液晶表示素子 1 0 5の画素パターンの垂直方向 （画素の繰 り返し方向） P v dと 1 4 ° 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 1 0 4表面に形成 された周期構造 1 0 4 f のピッチ P d (伝搬部 1 0 4 dのピッチ P 1 と 反射部 1 0 4 eのピッチ P 2の和） と、 反射型液晶表示素子 1 0 5に形 成された画素の繰り返し方向ピッチ P 1 c (本実施の形態においては画 素の垂直方向のピッチ P vが形成されている方向 （画素パターンの垂直 方向 P v d ) ) とに対して、 モアレ縞の発生防止角度 （モアレ防止角度 ) 0を適宜決定する必要がある。

【表 1】

表中の （一） は、 角度によらずモアレ縞が発生。 この表 1 より、 モアレ縞の発生を防止するための角度 0は、 反射型液 晶表示素子 1 0 5に形成された画素配列や、 その画素ピッチ P 1 c と導 光体ピッチ P dとにより角度範囲は異なるが、 反射型液晶表示素子 1 0 5のピッチ P 1 cを決定することにより、 導光体 1 0 4表面に形成する 周期構造 1 0 4 ίのピッチ P d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 1 0 5 と してデルタ配列の 2 — 0^: (水 平画素数 X垂直画素数が 2 8 0 X 2 2 0 ) や 2. 5型 （水平画素数 X垂 直画素数が 2 8 0 X 2 2 0 ) のものを用いた場合には、 1 0 ° カヽら 2 5 ° 、 および 5 5 ° から 8 0 ° 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 1 0 5 と してス トライプ配列の 3. 9型 （ 水平画素数 X垂直画素数が 3 2 0 x 2 4 0 ) や 8. 4型 （水平画素数 x 垂直画素数が 6 4 0 X 4 8 0 ) および 1 1. 3型 （水平画素数 X垂直画 素数が 6 0 0 X 8 0 0 ) のものを用いた場合には、 1 5 ° カヽら 7 5 ° 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 0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 1 0 2 の出射面 1 0 2 bおよび導光体 1

0 4の入射面 1 0 4 a と反射型液晶表示素子 1 0 5の画素の繰り返し方 向 P v d 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 P v dに対して、 周期構造 1 0 4 f の周期方向 R h d力く、 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 1 0 2 の出射面 1

0 2 bおよび導光体 1 0 4 の人射面 1 0 4 a と周期構造 1 0 4 f の周期 方向 R h d とが平行になるように配置されており、 この周期方向 R h d に対して、 画素の繰り返し方向 P v d力 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 R h dと画素の繰り返し 方向 P V d 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 1 0 4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 1 0 4 と してはポリ メチ レーヌ タク リ レー トなどのァク リル系榭脂や、 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 の加工法によつ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 1 0 4の対向面 1 0 4 cに形成され た周期構造 1 0 4 f 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 1 0 2 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 1 0 2 は、 導光体 1 0 4 (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 1 0 2 aは、 t a = 2. 0 mm ( t a ： 出射面 1 0 2 bに対して垂 直方向の厚さ） 、 t b = l . 2 mm ( t b : 出射面 1 0 2 b方向の厚さ ) の大きさと し、 対向面 1 0 2 gは、 t c = l . O mm ( t c : 出射面 1 0 2 b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 1 0 1 を入射面 1 0 2 aに配置した。

また、 線状導光体 1 Q 2の出射面 1 0 2 b と対向する面 1 0 2 cには. 周期構造 1 0 2 f を形成した。 この周期構造 1 0 2 f は、 入射面 1 0 2 a 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 P d ' は 5 0 0 / mと した。 また、 この周期構造 1 0 2 f の形状は、 線状導光体 1 0 2の入射面 1 0 2 aから入射した点状発光源 1 0 1の光を出射面 1 0 2 b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、 5 0 0 / mの周期構造のうち、 伝搬部 1 0 2 dのピッチ P 4を 4 9 0 , m. 反射部 1 0 2 eのピッチ P 3を l O ^ m 伝搬部 0 2 d と反射部 1 0 2 e とで作られるプリ ズムの高さ hを 1 0 /z mと して設計 した。 次に、 上記の線状導光体 1 0 2 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 1 0 2 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 1 0 2 の出射面 1 0 2 bから測定距離 L m = 3 0 0 mmの位置に輝度計 （ トプコン社製 B M 5 A、 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 1 0 2 bと交わるようになつている。 ま た、 この測定器では、 輝度計が線状導光体 1 0 2 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 1 0 2 b と の交点を中心にして、 光軸方向と出射面 1 0 2 bの法線方向とがなす角 度 （出射角度） 0 1を変化させることができる。

なお、 角度 1 については、 線状導光体 1 0 2 と導光体 1 0 4 とを組 み合わせた状態 （図 4 ( a ) 参照） において、 導光体 1 0 4の対向面 1 0 4 c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 1 0 2 における出射面 1 0 2 b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 θ 1を変化させ て行つた。

図 7 に示すように、 線状導光体 1 0 2からの出射光は、 θ 1がほぼ 2 0 ° の方向 （第 1 の出射方向） にピーク値 （極大値） を持ち、 導光体 1

0 4 (屈折率 n - 1. 4 9 ) に形成された周期構造 1 0 4 f (図 4 ( a ) 参照） の角度 = 1 4 ° に対して、 ほぼ直交する光が出射さ る。

なぜなら、 線状導光体 1 0 2 (図 5 ( a ) 参照） の出射面 1 0 2 bと 導光体 1 0 4 (図 4 ( a ) 参照） の入射面 1 0 4 a との間に空気層 （屈 折率 n 0 == 1 ) を介するとき、 線状導光体 1 0 2からの出射光の出射角 θ 1 と導光体 1 0 4内での光の進行方向が導光体 1 0 4の入射面 1 0 4 aの法線方向に対する角度 0 2 とは、 式 1の関係がある。

n 0 x s i n ^ l = n x s i n ^ 2 … 式 1

したがって、 0 1 = 2 0 ° のとき、 0 2 = 1 3. 3 ° となり、 導光体 1

0 4内での光の進行方向は、 導光体 1 0 4に形成された周期構造 1 0 4 f の角度 0 = 1 4 ° に対してほぼ直交することになる。

つまり、 線状導光体 1 0 2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、

^ l = s i n ^{_ 1} ( n x s i n 0 ) ··· 式 2

の関係を満たす S 1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 1 0 4 に形成 された周期構造 1 0 4 f 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 1 0 4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 1 0 4 (図 4 ( a ) 参照） 内での光の進行方向が導 光体 1 0 4 に形成された周期構造 1 0 4 f 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 1 0 4の反射部 1 0 4 eを適切に調整 することで、 導光体 1 0 4からの出射光を出射面 1 0 4 b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 1 0 5 (図 1参照） を照明することができるからで —。 -- なお、 第 1の出射方向は上記式 2 における 0 1の方向に限らず、 導光 体 1 0 4の入射面 1 0 4 aに垂直な方向より、 上記式 2 における 0 1 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 1 0 2 (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 1 0 2 bでの輝度 分布は、 法線方向およびピーク値方向で （m a x /m i n ) = l . 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 B M— 5 A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 1 0 2の出射面法線方向に対し て、 角度 1 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 1 0 2 (図 5 ( a ) 参照） の出射面 1 0 2 bに 垂直に保った状態 Θ 1 = 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 1 0 2の出射光のピーク値方向に保つた状態 ( Θ 1 = 2 0 ° の状態） で輝度計を X軸方向 （線状導光体 1 0 2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 （m a xZm i n ) により 輝度分布を定義する。

ここで、 線状導光体 1 0 2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 6 0 ( a ) および図 6 0 ( b ) を用いてさ ^に—言羊細に 説明する。 図 6 0 ( a ) および図 6 0 ( 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 6 0 ( a ) および図 6 0 ( b ) に 示すように、 ガラス基板 1 0 7 bには、 反射板 1 0 9 と しての反射電極 が設けられており、 ガラス基板 1 0 7 aには、 対向電極と しての透明導 電膜 （例えば、 I T O膜） 1 1 0が設けられている。 そして、 反射板 1 0 9および透明導電膜 1 1 0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 1 0 8 により光の偏光伏態が変調される。 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 1 0 4から出射された 面状発光状態の光は、 反射板 1 0 9 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 6 0 ( a ) では、 偏光板 1 0 6 に隣接して拡散 層 1 1 1 aが設けられている。 また、 図 6 0 ( b ) では、 反射板 1 0 9 の液晶層 1 0 8側に拡散層 1 1 1 bが設けられている。 これら拡散層 1 1 1 a · 1 1 1 bはいずれも、 導光体 1 0 4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 1 0 5 とフロ ン トライ ト 1 0 0 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 1 0 0 と しては、 図 4 ( a ) に示したものであり、 図 6 0

( a ) および図 6 0 ( 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 1 0 2 は、 図 5 ( a ) に示したものであるが、 輝度 分布 （ピーク値方向 （ 0 1 - + 2 0 ° 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 1 0 2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 （〇） 、 実用上問題なし （△) およびム ラが目立つ （X ) に分類した。 結果を表 2 に示す。

【表 2】

表 2 より、 線状導光体 1 0 2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 4 0 に示すような一般的な線状導光体 2 2 0 2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 2 2 0 2 は、 光源 2 2 0 1からの光を線状発光状態に変換し、 出射面 2 2 0 1 cから出射する ものである。 この線状導光体 2 2 0 2の出射光は、 出射面 2 2 0 1 c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 4 0 は、 線 状導光体 2 2 0 2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 2 2 0 2 の輝度分布を図 4 1 に示す。 この線状導光体 2 2 0 2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 1 0 4 (図 4 ( a ) 参照） に相当する導光体と しては、 線状導光 体 2 2 0 2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 S = 0 のものを用いた。 また、 ここでは、 反射型液晶表示素子 1 0 5 (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 Tii妾観察 するこ とにより、 発光状態を、 極めて良好 （◎) 、 良好 （〇） 、 実用上 問題なし （△) およびムラが目立つ （X ) に分類した。 結果を表 3に示 す。

【表 3】

表 3 より、 線状導光体 2 2 0 2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 1 0 5 (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 1 0 5 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 1 0 2 と導光体 1 0 4 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 1 0 2 と導光体 1 0 4 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 1 0 2 の出射面 1 0 2 bは、 導光体 1

0 4の入射面 1 0 4 a 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 . 5 m mと した。 また、 線状導光体 1 0 2 の出射面 （出射端 面） 1 0 2 bの長さ L 2 は、 導光体 1 0 4 の入射面 （入射端面） 1 0 4 aの長さ L 1 に対して左端 （点状発光源 1 0 1側の端部、 光源側端部） 力く 0 . 1 2 m m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 1 0 4の入射面左 端部 （光源側端部） に光を有効に人射させることができ、 コ了チ二部か ら発生する影 （暗部、 図 9中太線部） の幅を 1 m m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 1 0 1 と して L E Dを用い、 点状発光源 1 0 1からの入射光を線状導光体 1 Q 2 により線 状発光に変換して導光体 1 0 4 に入射させていることにより、 効率良く 光を導光体 1 0 4に入射させるとができ、 明るいフロ ン トライ ト 1 0 0 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 1 0 4 に形成された周期構造 1 0 4 f を反射型液晶表示 素子 1 0 5 に形成された画素の繰り返し方向に対して 1 4 ° 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 1 4 ° 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 、 1 0 ° 力、ら 8 0 ° 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、 1 0 ° 力、ら 2 5。 または 5 5 ° 力、ら 8 0 ° の範囲で、 ス トライ プ配列であれば、 1 5 ° から 7 5 ° 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 1 0 2 の出射面 1 0 2 bの長さを導光体 1 0 4 の入 射面 1 0 4 aの長さより長く して配置している、 具体的には、 （ L 2 — L 1 ) = 0 . 1 2 m mと していることにより、 導光体 1 0 4 に形成され る周期構造 1 0 4 f に傾きを持たせた場合においても、 人射端面のコー ナ一部分にまで有効に光を入射させることができ、 導光体 1 0 4のコー ナ一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 一部分における影は、 （ L 2 一 L 1 ) の長さをさ らに長くするてとによ 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 1 0 m m以下とすることが望ま し い。

また、 さ らに、 導光体 1 0 4 に形成された周期構造 1 0 4 f の角度 0 および線状導光体 1 0 2 の出射面 1 0 2 b と導光体 1 0 4の入射面 1 0 4 a との間の距離 gに関して、 （ L 2 — L 1 ) の長さを、 g x t a n 0 以上に設定することが好ま しい。 これにより、 導光体 1 0 4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 1 0 2から出射する線状発光状態を導光体 1 0 4 に 形成された周期構造 1 0 4 f の角度 に対して直交する方向に光を出射 する、 具体的には、 角度 0 1 = 2 0 ° の方向にピーク値を近づけること により、 導光体 1 0 4 に形成された周期構造 1 0 4 f (伝搬部 1 0 4 d と反射部 1 0 4 e ) 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 卜 1 0 0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 1 0 2および導光体 1 0 4 をフ ロ ン トライ 卜 1 0 0 と して用いた反射型液晶表示装置について説明した 力く、 線状導光体 1 0 2および導光体 1 0 4 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 1 0 4を液晶層 1 0 8 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 卜と 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 1 0 0 は、 光源 部と、 光源部からの光が人射する入射面 1 0 4 aおよび入射した光が出 射する出射面 1 0 4 bを備える導光体 1 0 4 とで構成され、 光源部から の光は、 少なく とも導光体 1 0 4 に備えられた入射面 1 0 4 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 1 0 4 に効率良く人射させることができ、 明る いフロ ン 卜ライ ト 1 0 0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 4 0、 図 4 1 に示すように、 光源 2 2 0 1からの光が導光体 2 2 0 2の出射面 2 2 0 1 c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、 m a X 7 m i n ) 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 1 0 4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 ンバー夕が必要となることから、 消費電 力ゃコス 卜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 1 0 0では、 イ ンバータを必要と しない L E Dなどの点状発光源 1 0 1 を用いることができ、 フロ ン トラ ィ ト 1 0 0 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 1 0 0 は、 光源部が、 少なく と も 1つ以上の点状発光源 1 Q 1 により構成されてなり、 該点状発光源 1 0 1力、らの光が、 導光体 1 0 4の入射面 1 0 4 a近傍に少なく とも 1つ 以上配置された線状導光体 1 0 2 により、 該導光体 1 0 4の入射面 1 0 4 aに人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 卜 1 0 0を実現することが可能になる。 —一一 また、 本実施の形態におけるフロ ン トライ ト 1 0 0 は、 点状発光源 1 0 1からの光を線状発光状態に変換する線状導光体 1 0 2 と、 線状導光 体 1 0 2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 1 0 4 f が形成された導光体 1 0 4 とを備えている。 また、 周期構造 1 0 4 f の周期方向 R h dが、 照明すべき反射型液晶表示素子 1 0 5 の画素 の繰り返し方向 P v d (線状導光体 1 0 2 の出射面 1 0 2 bや導光体 1 0 4の入射面 1 0 4 aに平行な方向） に対して傾斜している。 そして、 線状導光体 1 0 2からの光が、 線状導光体 1 0 2 の出射面 1 0 2 bの法 線方向を基準と して、 周期方向 R h d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 R h dに対 して、 線状導光体 1 0 2 の出射面 1 0 2 b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 1 0 2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 1 0 4内において周期方向 R h d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 1 0 4 f 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 1 0 1 と して直流電源で容易に発光させることが可能な L E Dなどを用いた 場合であっても、 点状発光源 1 0 1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、 明るい光によつて有効に反射型液晶表示素 子 1 0 5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。 - 一 ^: " 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 1 0 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） 1 5 0 と反射型液晶表示素子 1 0 5 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） 1 5 1 · 1 6 1 と して L E D を 2灯配置した点および線状導光体 （照明素子） 1 5 2 · 1 6 2を 2本 配置した点が上述の実施の形態 1 とは異なる。

図 1 1 は、 本実施の形態で用いるフロ ン トライ 卜 1 5 0の構成を示す 図面である。

図 1 1 に示すように、 本実施の形態では、 点状発光源 1 5 1 * 1 6 1 と して白色 L E Dを 2灯用い、 それぞれ後述する線状導光体 1 5 2 · 1 6 2 の入射面 1 5 2 a · 1 6 2 a に配置した。 また、 この線状導光体 1 5 2 · 1 6 2 の周辺には、 拡散反射シー ト 1 0 3 (図示せず） を配置し た。 このような配置により、 点状発光源 1 5 1 · 1 6 1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 1 0 4 と し ては、 上述した実施の形態 1で用いた導光体 1 0 4をそのまま使用した ₍ 次に、 図 1 2 を用いて本実施の形態における線状導光体 1 5 2 * 1 6 2 の形状および配置位置に関して説明する。

図 1 2 に示すように、 本実施の形態における線状導光体 1 5 2 * 1 6 2 は、 上述した実施の形態 1で用いた線状導光体 1 0 2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 1 5 2 b · 1 6 2 bが 導光体 1 0 4の入射面 1 0 4 a と対向するように配置した （図 4 ( a ) 参照） 。 — ― 一一

つま り、 点状発光源 1 5 1 · 1 6 1 は、 上記点状発光源 1 0 1 と同等 のものであり、 線状導光体 1 5 2 · 1 6 2 は、 上記線状導光体 1 Q 2 と 同等のものである。 そ して、 点状発光源 1 5 1 および線状導光体 1 5 2 は、 導光体 1 Q 4に対して上記点状発光源 1 0 1 および線状導光体 1 0 2 と同様に配置されている。 また、 点状発光源 1 6 1 および線状導光体 1 6 2 は、 線状導光体 1 5 2 の背面側 （出射面 1 5 2 b と対向する面側 ) において、 導光体 1 0 4 に対して点状発光源 1 5 1 および線状導光体

1 5 2 と対称となるようにして配置されている。

図 1 3 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 1 3 において、 横軸は線状導光体 1 5 2 * 1 6 2 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 1 5 2 bで の輝度分布は、 法線方向およびピーク値方向で （m a x / m i n ) = l . 5 4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 1 5 2 · 1 6 2 における出射面 1 5 2 b中央での出射光の角度分布を図 1 4 に示す。

図 1 4 に示すように、 線状導光体 1 5 2 · 1 6 2力、らの出射光は、 ほ ぼ 2 0度の方向 （第 1 の出射方向） と一 2 0度の方向 （第 2の出射方向 ) とにピーク値を持ち、 導光体 1 0 4 (屈折率 n = 1 . 4 9 ) に形成さ れた周期構造 1 0 4 f 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 1 5 2 · 1 6 2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 θ 1 について、 + 0 1 の方向 （第 1 の出射方向） および— 1 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^:一とにより 導光体 1 0 4 (図 4 ( a ) 参照） に形成された周期構造 1 0 4 f に有効 に光を人射させることができ、 さ らに、 導光体 1 0 4 の入射面 1 0 4 a から + θ 1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 1 2 に基づいて説明する。 なお、 図 1 2で は、 線状導光体 1 5 2 · 1 6 2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 1 5 2から出射角度 0 1 = + 2 0度の方向に輝度のピーク 値を有する光 9 0 (図 1 2中一点鎖線） は、 導光体 1 0 4内において周 期方向 R h d と直交する方向に伝搬するため、 反射部 1 0 4 e (図 4 ( b ) 参照） によって反射型液晶表示素子 1 0 5 (図 1 0参照） に向かつ て反射され、 有効に反射型液晶表示素子 1 0 5を照射する。 すなわち、 光 9 0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 1 6 2から出射角度 1 = - 2 0 ° の方向に輝度の ピーク値を有する光 9 1 (図 1 2中二点鎖線） は、 導光体 1 0 4 内にお いて周期方向 R h d と平行に近い方向に伝搬するため、 反射部 1 0 4 e (図 4 ( b ) 参照） の反射作用を受けにく い。 そのため、 導光体 1 0 4 の側面 1 0 4 h (ここでは、 点状発光源 1 5 1 a側の側面） に到達し、 この側面 1 0 4 hで反射される。 そ して、 側面 1 0 4 hで反射された光 9 1 は、 周期方向 R h d と直交する方向に伝搬することになる。

ここで、 側面 1 0 4 hで反射された光 9 1 は、 上記光 9 0が直接達し ない領域 （図 1 2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 9 0を補う働きを有している。 したがって、 導光体 1 0 4 により出射される面状発光状態の光の分布をよ 均一にする ς ができ る。

したがって、 線状導光体 1 6 2から出射角度 1 =— 2 0 ° の方向に 輝度のピーク値を有する光 9 1 は、 導光体 1 0 4の側面 1 0 4 hでの反 射光を形成することにより、 導光体 1 0 4全体により均一に光を照射し、 導光体 1 0 4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 9 0 は、 主に導光体 1 0 4 の入射面 1 0 4 aから出射角 度 θ 1 = + 2 0 ° の方向に伝搬するものの、 実際には導光体 1 0 4内部 で反射などを繰り返して導光体 1 0 4全体に広がるものである。 したが つて、 上記光 9 0 によっても、 導光体 1 0 4 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 9 1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 1 0 4 hに反射膜を設けることにより、 光 9 1 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 1 0 4 の入射面 1 0 4 a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 1 5 2 · 1 6 2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 1 5 0 と反射型液晶表示素子 1 0 5 とを組み合わ せて反射型液晶表示装置を構成し （図 1 0参照） 、 画像表示を行った。

また、 線状導光体 1 5 2 · 1 6 2 は、 図 1 1 ( a ) に示したものであ るが、 線状導光体 1 5 2 の輝度分布 （ピーク値方向 （ 0 1 = + 2 0 ° の 方向） ） を一定値と し、 線状導光体 1 6 2 の輝—度分布 （ピー 値方向 （ Θ 1 = 一 2 0 ° 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 （〇） 、 実用上問題なし （△) およびム ラが目立つ （ X ) に分類した。 結果を表 4 に示す。

【表 4】

表 4 より、 線状導光体 1 5 2 · 1 6 2 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 1 5 2 · 1 6 2 より、 一 2 0度の方向 にも光を出射させていることで、 導光体 1 0 4の側端面 1 0 4 h (点状 発光源 1 5 1が設置されている側の側面、 図 1 2参照） で反射する光を 有効に導光体 1 0 4 の周期構造 1 0 4 f に導ぐことができ、 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 1 5 2 と導光体 1 0 4 とは、 それらの間の距離 gを

0 . 5 m mで配置し、 また、 線状導光体 1 5 2の出射面 （出射端面） 1 5 2 bの長さ L 2 は、 導光体 1 0 4 の人射面 （人射端面） 1 0 4 aの長 さ L 1 に対して左端が 2 m m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 1 0 4の入射面左 端部 （側端面 1 0 4 h側の部分） に光を有効に入射させることができ、 コーナ一部から発生する影 （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 1 5 2ノ- : Γ6 2 ) 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 1 5 に示すような線状導光体 （照明素子） 1 7 2 などを用いて構成してもよい。 この線状導光体 1 7 2 は、 出射面 1 7 2 b と対向する面 1 7 2 c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 2 0 〃 mと し、 高さ 9 / mとして形成した。 この ような設計の線状導光体 1 7 2 においても、 点状発光源 1 5 1 · 1 6 1 を両端に配置をするこ とにより、 線状導光体 1 7 2からの出射光は、 ほ ぼ 2 0度の方向と— 2 0度の方向とにピーク値を持ち、 コンパク 卜で明 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 1 5 1 · 1 6 1 ) と して L E Dを 2灯用い、 また線状導光体 （線状導光体 1 5 2 · 1 6 2 ) を 2本用いることにより、 明る く輝度分布に優れたフ口 ン トライ 卜 1 5 0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 1 5 2 * 1 7 2 ) の出射面 （出射面 1 5 2 b * 1 7 2 b ) の長さを導光体 1 0 4 の入射面 1 0 4 aの長さより 長く して配置している。 具体的には、 （ L 2 — L I ) = 2 mmと してい るこ とにより、 導光体 1 0 4 に形成される周期構造 1 0 4 f に傾きを持 たせた場合においても、 人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 1 0 4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 1 5 2 · 1 7 2 ) 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 1 5 2の出射面 1 5 2 bの法線方向に対して対称 ~¾つてい る。

具体的には、 導光体 1 0 4 に形成された周期構造 1 0 4 f の角度 0が 1 4 ° である場合に、 角度 θ 1 = 2 0 ° と— 2 0 ° との方向にピーク値 を近づけることにより、 導光体 1 0 4に形成された周期構造 （伝搬部 1 0 4 d と反射部 1 0 4 e ) 1 0 4 f 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 1 5 0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 1 0 4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 1 6 に示すように、 本実施の形態おけるフ ロ ン トライ 卜 （照明装置

) 2 0 0 と反射型液晶表示素子 1 0 5 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） 2 0 1 と して 3灯の L E Dァレ ィを配置した点 （図 1 7 ( 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 1 7 ( a ) 、 図 1 7 ( b ) は、 本実施の形態で用いるフ ロ ン トライ 卜 2 0 0の構成を示す図面である。 —一-一

図 1 Ί ( a ) 、 図 1 7 ( b ) に示すように、 本実施の形態では、 点状 発光源 2 0 1 と して L E Dを 3灯用い、 それぞれを基板 2 1 3上にボン ディ ングした後、 導光体 （面状導光体） 2 0 4の出射面 2 0 4 b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 2 0 1 の周辺 には、 拡散反射シー ト （変換手段、 拡散手段） 2 0 3を配置した。 この ような配置により、 点状発光源 2 0 1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 2 0 1 は、 反射型液 晶表示装置の有効表示ェリア （横 ： 5 0 . 2 m m x縦 ： 3 7 . 1 m m ) の横方向を 4等分する位置 （約 1 0 m m間隔） に配置した。

なお、 本実施の形態における導光体 2 0 4 は、 反射型液晶表示素子 1 0 5 (図 1 6参照） に対して縦方向が長く、 導光体 2 0 4の出射面 2 0 4 bが反射型液晶表示素子 1 0 5から突出した部分に基板 2 1 3が配置 されている。 また、 拡散シー ト 2 0 3 も、 導光体 2 0 4が反射型液晶表 示素子 1 0 5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 2 0 1 は、 導光体 2 0 4を介して拡散シー ト 2 0 3 と対向している (後述する図 1 8参照） 。

なお、 導光体 2 0 4 の出射面 2 0 4 bおよび周期構造 2 0 4 は、 実 施の形態 1 における導光体 1 0 4の出射面 1 0 4 bおよび周期構造 1 0 4 f に対応している （図 4 ( a ) 参照） 。

図 1 8 は、 本実施の形態における線状導光体 2 0 2の形状および配置 位置、 発光状態を示す図面である。

図 1 8 に示すように、 本実施の形態では、 点状発光源 2 0 1の発光部 と拡散反射シー ト 2 0 3 までの距離を L、 導光体 2 0 4の人射面 2 0 4 aの厚さを t e と した。 _ 一 " なお、 線状導光体 2 0 2 は、 導光体 2 0 4 の一部であり、 反射型液晶 表示素子 1 0 5 (図 1 6参照） から突出した部分により形成されている ここで、 図 1 9を用いて本実施の形態における点状発光源 2 0 1 と拡 散反射シー ト 2 0 3の配置 （距離 Lと厚さ t e 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 t e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 なつてしまう ことが分かる。 また、 この Lと t e との差 （ L 一 t e ) を大き く した場合には輝度の明暗差が大き く なつて しまう ことが分かる。 特にこの差が 1 O mm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 O mmから 1 0 mm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 1 9 より 0 mmから 5 mmの範囲が望ま しいことも伺える。 このこと力ヽら、 本実施の形態では、 点状発光源 2 0 1 と拡散反射シー 卜 2 0 3 との距離 Lを導光体 2 0 4 の入射面 2 0 4 aの厚さ t e と同じに設定した。

また、 図 1 8 に示すように、 点状発光源 2 0 1から発した光 5 5 は、 導光体 2 0 4 に入射する過程において、 拡散反射シー ト 2 0 3 により複 数回拡散反射して光 5 6 となる。 本実施の形態では、 導光体 2 0 4の入 射面 2 0 4 aでの輝度分布は、 法線方向で （m a x Zm i n ) = 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 2 0 ( a ) 、 図 2 0 ( b ) に、 3灯の点状発光源 （ L E D ) 1 5 0 1 を直接導光体 1 5 0 4の入射 面 1 5 0 4 aに配置した構成について示す。 図 2 0 ( a ) 、 図 2 0 ( b

) に示すように、 本構成では、 点状発光源 1 5 0 1を配置した位置に輝 度の高い部分 （図 2 0 ( a ) 中破線で示す） が断続的に現れ： 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 2 0 1 は、 基板 1 5 0 0に設置され ており、 点状発光源 1 5 0 1および基板 1 5 0 0 は、 拡散反射シー ト 1

5 0 3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 2 0 1 (図 1 7 ( 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 2 0 1 と して L E D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つて点状発光源 2 0 1 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 2

0 1 は可能な限り最小数でフロン トライ ト 2 0 0を構成することが望ま しい。

また、 本実施の形態では、 L E Dアレイ （複数の点状発光源 2 0 1か らなる） と拡散反射シー ト 2 0 3 とが導光体 2 0 4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 2 1を用いて、 本実施の形態におけるフロ ン トライ 卜 （照 明装置） 2 4 0 と反射型液晶表示素子 1 0 5 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 2 1 に示すように、 本構成では L E Dアレイを導光体 1 0 4 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 -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 2 0 1 の 発光部と拡散反射シー 卜 （変換手段、 拡散手段） 2 2 3 までの距離 L ' (図 2 2参照） は、 約 2 . O m mの距離に配置した。

つまり、 点状発光源 2 0 1から光が出射する向きは、 導光体 1 0 4の 入射面 1 0 4 aの法線方向において、 導光体 1 0 4 の内部から外部へ向 かう向きに設定されている。

図 2 2 は、 実施の形態 3の本構成におけるフロン トライ ト 2 4 0の形 状および配置位置、 発光状態を示す図面である。

図 2 2 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 2 0 1 と して L E Dを 3灯用い、 それぞれを基板 2 1 3上にボンディ ン グした後、 導光体 1 0 4 の出射面 1 0 4 bの下方に配置した。 また、 こ のときの発光方向 6 0 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 2 0 1 の周辺には、 拡散反射シー ト 2 2 3を配置した, このような配置により、 点状発光源 2 0 1から発した光を線状発光状態 (光 6 1 ) に変換することが可能である。

ここで、 図 2 3を用いて、 本構成における点状発光源 2 0 1 と拡散反 射シー ト 2 2 3 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 2 3に示すように、 本構成では、 点状発光源 2 0 1 と拡散反射シー ト 2 2 3 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、 距離し ' 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 1 0 m mを越えてしまう と装置も大型化してしまう こ がら、 この距離 L ' は、 0 m mから 1 0 m m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、 1 m mから 3 m m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 1 0 4の出射面 1 0 4 bで の輝度分布は、 法線方向で （m a X m i n ) 二 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 2 0 1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 2 0 0 · 2 4 0 には、 点状 発光源 2 0 1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 反射シ一 ト 2 0 3 · 2 2 3 ) 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 2 0 1 に対向し、 一部が導光体 2 0 4 - 1 0 4の入射面 2 0 4 a · 1 0 4 a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 2 0 1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 2 0 1の近傍に配置されて いてもよい。 この場合、 点状発光源 2 0 1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 2 0 3 、 2 2 3 (それ—そ'- ¾ 1 8 図 2 2参照） 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 。

図 2 4 は、 本実施の形態で用いるフ ロ ン トライ ト （照明装置） 2 5 0 と反射型液晶表示素子 1 0 5 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 4 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、 L E Dア レイ） 2 5 1 (点状発光源 2 0 1 (図 1 7 ( b ) 参照） に相当） を配置した基板 2 6 3 (基板 2 1 3 (図 1 7 ( 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 2 5 1 を導光体 （面状導光体） 2 5 4の入射面 2 5 4 a と対向する 面 2 5 4 gに配置した点、 導光体 2 5 4 の入射面 2 5 4 aに拡散反射シ 一 ト （変換手段、 拡散手段） 2 5 3を配置した点、 導光体 2 5 4 の入射 面 2 5 4 a と対向する面 2 5 4 gの厚さを 1 . 2 m mにした点が異なる, 図 2 5 ( a ) 、 図 2 5 ( b ) は、 本発明の実施の形態で用いるフロン トライ ト 2 5 0の形状および配置位置を示す図面である。

図 2 5 ( a ) および図 2 5 ( b ) に示すように、 本実施の形態では、 基板 2 6 3上に複数の点状発光源 2 5 1である L E Dがボンディ ングさ れており、 導光体 2 5 4 の入射面 2 5 4 a と対向する面 2 -gに E置 される。 また、 導光体 2 5 4 の入射面 2 5 4 a には、 拡散反射シー ト 2 5 3が配置されており、 このようにしてフロ ン トライ ト 2 5 0が構成さ れる。

なお、 導光体 2 5 4の入射面 2 5 4 8の厚さ 1 1 11 = 1. 2 mmと し- 入射面 2 5 4 a と対向する面 2 5 4 gの厚さ t o u t = l . 2 mm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 2 5 1 から発した光 6 5 は、 拡散反射シー ト 2 5 3 に人射する際に、 十分に広 がりを持った光となり、 拡散反射シー ト 2 5 3では、 反射光 6 6 は、 よ り完全拡散に近い光に変換されて導光体 2 5 4 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 2 5 4 の出射面 2 5 4 bでの輝度分布は、 その面法線方向で （m a x Zm i n ) = 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 2 5 1 を導 光体 2 5 4 の入射端面 （入射面 2 5 4 a ) と対向する端面 （面 2 4 5 g ) に配置し、 入射面 2 5 4 a に配置した拡散手段 （拡散反射シー ト 2 5 3 ) 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 卜で輝度の明暗差が少ないフ口 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 2 5 4の入射面 2 5 4 aに拡散反射 シー ト 2 5 3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 2 6 ( a ) 、 図 2 6 ( b ) に示すよう に、 導光体 2 5 4 の入射面 2 5 4 a に反射板 （変換手段、 反射手段） 2 7 3を配置した場合にも同様の効果を得るこどが可能である _s—

この導光体 2 5 4の人射面 2 5 4 aに反射板 2 7 3を配置した場合に は、 図 2 6 ( a ) 、 図 2 6 ( b ) に示すように、 複数の点状発光源 2 5 1から発した光 7 0 は、 反射板 2 7 3で反射される過程において、 十分 に広がりを持つた入射光に変換され、 導光体 2 5 4 の入射面 2 5 4 a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 2 5 4 の入射面 2 5 4 a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 ( m a x Z m i n ) = 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 2 5 1を導 光体 2 5 4の入射端面 （入射面 2 5 4 a ) と対向する端面 （面 2 5 4 g ) に配置するとともに、 導光体 2 5 4 の入射端面に拡散手段 （拡散反射 シー ト 2 5 3、 図 2 5 ( a ) 参照） または反射手段 （反射板 2 7 3、 図 2 5 ( a ) 参照） を配置することにより、 複数の点状発光源 2 5 1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 卜 2 5 0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 o

図 2 7 は、 本実施の形態で用いるフロン トライ ト （照明装置） 3 0 0 と反射型液晶表示素子 1 0 5 とで構成された反射型液晶表示装暖^示す 図面である。

図 2 7 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） 3 0 2 の形状と点状発光源 （白色 L E D、 光源部） 3 0 1 a · 3 0 1 bの配置手法が上述した実施の形態 1 とは異 なる。

図 2 8 は、 本実施の形態で用いるフロ ン トライ ト 3 0 0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 3 0 0 は、 図 2 8に示 すように、 点状発光源 3 0 1 a · 3 0 1 b、 線状導光体 3 0 2、 拡散反 射シー ト （拡散手段） 3 0 3、 導光体 1 0 4で構成されている。

次に、 図 2 9 ( a ) 、 図 2 9 ( b ) を用いて、 本実施の形態で用いる フロ ン トライ ト 3 0 0 の詳細について説明する。 図 2 9 ( a ) に示すよ うに、 本実施の形態では、 点状発光源 3 0 1 a * 3 0 1 b と して白色 L E D (日亜化学工業株式会社製 ： N S C W 1 0 0 ) を用い、 後述する線 状導光体 3 0 の入射端面に配置した。 また、 この線状導光体 3 0 2 と 点状発光源 3 0 1 a · 3 0 1 b 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） 3 0 5 a · 3 0 5 bを充塡した。 具体的には、 この紫外線硬化榭 脂 （日本ロックタイ ト株式会社製 ： L 0— 8 1 2 ) を線状導光体 3 0 2 と点状発光源 3 0 1 a · 3 0 1 bとの間に滴下し、 紫外線を 1 J / c m 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月

3 0 5 a と 3 0 5 b との屈折率 n l は 1. 5 2であった。

ここで、 図 3 0 に紫外線硬化樹脂 3 0 5 3 * 3 0 5 3 (図 2 9 ( 3 ) 参照） の屈折率 n 1 に対する線状導光体 3 0 2 (図 2 9 ( a 参照） か ら出射した出射光量についての関係を示す。

図 3 0 より明らかなように、 光学的マッチング処理を行つた場合には 紫外線硬化樹脂 3 0 5 a · 3 0 5 bを配置しない （空気層 （ A i r ) n 0 = 1 . 0 0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 n 1 = 1 . 5 2の紫外線 硬化樹脂 3 0 5 a · 3 0 5 b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 3 0 2の種類によつて出射光量の最大値 は変化するものの、 屈折率 n 1 = 1 . 4 0力、ら n 1 = 1 . 7 0 の紫外線 硬化樹脂 3 0 5 a · 3 0 5 bであれば、 線状導光体 3 0 2 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 3 0 5 a · 3 0 5 b と して屈折率 n 1 = 1 . 4 0以下の もの、 または n 1 = 1 . 7 0以上のものを用いると、 紫外線硬化樹脂 3 0 5 a · 3 0 5 b と線状導光体 3 0 2 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 3 0 1 a · 3 0 1 b と線状導光体 3 0 2 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 3 0 1 a · 3 0 1 bから充分な出射光量を線状導光体 3 0 2 の導光体 に導く ことができる。

次に、 上述した図 2 9 ( b ) を用いて、 本実施の形態で用いる線状導 光体 3 0 2 の入射面 3 0 2 aの形状について説明する。 ー一

なお、 図 2 9 ( b ) は、 線状導光体 3 0 2および導光体 1 0 4を点状 発光源 3 0 1 a (図 2 9 ( a ) 参照） 側から見た側面図である。 また、 線状導光体 3 0 2 において、 点状発光源 3 0 1 a側の入射面 3 0 2 aに 対向する面、 すなわち、 点状発光源 3 0 1 bが設置されている側の面も 入射面 3 0 2 a とする。

図 2 9 ( b ) に示すように、 本実施の形態 5では、 この線状導光体 3 0 2 の入射面 3 0 2 aを台形形状とすることによりテーパ処理 3 0 2 h を施した。 具体的には、 線状導光体 3 0 2 の出射面 3 0 2 bの厚さを 1 . 2 m mと し、 導光体 1 0 4の入射面 1 0 4 aの厚さとほぼ同じ厚さで 形成した。 また、 線状導光体 3 0 2の出射面 3 0 2 b と対向する面の厚 さを 2 . O m mと し、 角度 0 5が 7 . 6。 となるようにテーパ処理 3 0 2 hを施した。

なお、 角度 0 5 は、 線状導光体 3 0 2の出射面 3 0 2 bの法線方向と テーパ処理 3 0 2 hを施した面とがなす角度である。

このように、 線状導光体 3 0 2 の入射面 3 0 2 a にテーパ処理 3 0 2 hを施すことにより、 線状導光体 3 0 2の入射端面より もサイズの大き い点状発光源 3 0 1 a · 3 0 1 b (図 2 9 ( a ) 参照） を配置した場合 であっても、 点状発光源 3 0 1 a · 3 0 1 bから発した入射光を有効に 出射面 3 0 2 bに導く ことができ、 これにより明るいフロン トライ 卜 3 0 0を提供することができる。

つま り、 線状導光体 3 0 2 に形成された人射面 3 0 2 a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 3 0 2の入射端面の両側にテ ーパ処理 3 0 2 hを施したが、 外形サイズに制約がある場合プ 'Ίこは、 片側のみにテ一パ処理 3 0 2 hを施しても良い。 また、 このときのテー パ処理 3 0 2 hの角度 0 5 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 2 0 ° 以下であれば線状導光体 3 0 2 の出射面 3 0 2 bに有効に光を導く ことができる。

しかしながら、 角度 5が 2 0 ° より大きい場合には、 線状導光体 3 0 2 の周期構造 3 0 2 f によって反射された光がテーパ部分 （テ一パ処 理 3 0 2 hを施した部分） で全反射角度を超えてしまうため、 出射面 3 0 2 b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 3 0 2の出射面 3 0 2 bの厚さと導光体 1 0 4の入射面 1 0 4 aの厚さとをほぼ等しく形成し、 角度 0 5を 0 ° く Θ 5 ≤ 2 0 ° の範囲内でテーパ処理 3 0 2 hを施すことにより、 点状発光 源 3 0 1 a · 3 0 1 bから発した光を有効に線状導光体 3 0 2 に人射さ せることができるとと もに、 導光体 1 0 4 の入射面 1 0 4 aに効率よく 入射させることができる。

次に、 図 3 1 ( a ) 、 図 3 1 ( b ) を用いて、 本実施の形態で用いる フロ ン トライ ト 3 0 0 (図 2 8参照） の線状導光体 3 0 2 の形状につい て説明する。

図 3 1 ( a ) 、 図 3 1 ( b ) に示すように、 本実施の形態で用いた線 状導光体 3 0 2 は、 出射面 3 0 2 b と対向する面に、 伝搬部 3 0 2 d と 反射部 3 0 2 e とが交互に周期的に形成されており （周期構造 3 0 2 f を形成） 、 この形状は、 ピッチ P d ' ' を 2 0 0 111と し、 入射面 3 0 2 a近傍で反射部 3 0 2 e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 3 0 2 a近傍にお いて反射部 3 0 2 eの幅 P 5 と幅 P 6 とを 1 5 〃 m (した力 tつ ?去搬部 3 0 2 dの幅 P 7を 1 7 0 1!1 ) 、 高さ hを 1 5 / mの二等辺三角形状 と し、 中央部では幅 P 5 と P 6 とを 1 8 〃 m (したがつて幅 P 7を 1 6 A μ τα ) 、 高さ hを 1 5 μ mの二等辺三角形状と した。 このよう に、 反 射部 3 0 2 e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 3 0 2からの出射光を均一に出射させることが可能とな つている。

上記設計の線状導光体 3 0 2 における、 出射面 3 0 2 b中央での出射 光の角度分布を図 3 2 に示す。

図 3 2 より明らかなように、 線状導光体 3 0 2からの出射光は、 ほぼ θ 1が 1 5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 1 0 4 (屈折率 n = 1 . 4 9 ) に形成された周期構造 1 0 4 ί の角度 S = 1 4 ° 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 3 0 2 の出射面 3 0 2 bでの輝度分布は、 法線方向およびピ ーク値方向で （m a x Zm i n ) = 1 . 5 0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 3 0 2からの出射光におけるピーク値の方向 ( 0 1力く 1 5度の方向） は、 厳密には導光体 1 0 4に形成された周期構 造 1 0 4 f の角度 θ = 1 4。 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 1 0 4 f の角度 0 = 1 4 ° 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 ( ± 1 0 ° ) 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 3 0 2 (以下、 適宜図 2 9 ( a ) 、 図 2 9 ( b ) 、 図 3 1 ( a ) 、 図 3 1 ( b ) 参照） に周期構造 3 0 2 f を形成することにより、 点状発光源 3 0 l- a · 3 0 1 b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つて いる。 また、 線状導光体 3 0 2 の入射面 3 0 2 a と点状発光源 3 0 1 a • 3 0 1 b間との間に紫外線硬化樹脂 （光学的マッチング手段） 3 0 5 a ' 3 0 5 b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 3 0 0を提供することが できる。

また、 線状導光体 3 0 2 の入射面 3 0 2 aにテーパ処理 3 Q 2 hを施 すことにより、 線状導光体 3 0 2の入射面 3 0 2 aより も大きな点状発 光源 3 0 1 a · 3 0 1 bが配置された場合であっても、 周期構造 3 0 2 f で反射された光を有効に出射面 3 0 2 b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 3 3 は、 本実施の形態で用いるフ ロ ン トライ ト （照明装置） 3 5 0 と反射型液晶表示素子 1 0 5 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 3 3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） 3 5 2 の形状と点状発光源 （白色 L E D、 光源部） 3 5 1 の配置位置が異なる。 -——

図 3 4は、 本実施の形態で用いたフロン トライ ト 3 5 0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 3 5 0 は、 図 3 4 に示 すように、 点状発光源 3 5 1、 線状導光体 3 5 2、 拡散反射シー 卜 1 0 3、 導光体 1 0 4で構成されている。 また、 本実施の形態では、 点状発 光源 3 5 1を反射型液晶表示素子 1 0 5 (図 3 3参照） の厚み 1. 5 m mを利用して線状導光体 3 5 2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 3 5 0を提供することができる。 次に、 図 3 5 ( a ) 、 図 3 5 ( b ) 、 図 3 6 ( a ) 、 図 3 6 ( b ) を 用いて本実施の形態で用いたフロン トライ ト 3 5 0の詳細について説明 する。 図 3 5 ( a ) は、 本実施の形態で用いた線状導光体 3 5 2 と点状 発光源 3 5 1 との配置斜視図であり、 本実施の形態では点状発光源 3 5 1を線状導光体 3 5 2 の下面 （入射面 3 5 2 a ) に 3灯 （点状発光源 3 5 1 a - 3 5 1 b - 3 5 1 c ) 配置している。 また、 図 3 5 ( b ) は、 本実施の形態で用いた線状導光体 3 5 2 と導光体 1 0 4 との配置平面図 であり、 図 3 6 ( b ) はその側面図であり、 線状導光体 3 5 2 の出射面 3 5 2 b と対向する面 3 5 2 c には、 伝搬部 3 5 2 d と反射部 3 5 2 e が繰り返し交互に形成されている （周期構造 3 5 2 f ) 。 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 3 0 2 e と伝搬部 3 0 2 d (図 3 1 ( b ) 参照） との繰り返し （周期構造 3 0 2 f ) と同 様の形状と した。

また、 本実施の形態では、 図 3 6 ( a ) に示すように、 線状導光体 3 5 2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 3 5 2 の出射面 3 5 2 bの厚さ t 4を 2 mmと し、 その両端に角度 0 6 = 4 5 ° のテ一パ部 （反射面） 3 5 2 gを形成した。 また、 中央部にぽ点状発 光源 3 5 1 bの光軸とテーパ部 3 5 2 gとの中心が一致するように角度 Θ 6 = 4 5。 のテ一パ部 3 5 2 gを形成した。 このようにテ一パ部 3 5 2 gを形成することにより、 線状導光体 3 5 2 の下面に配置された点状 発光源 3 5 1からの入射光をテーパ部 3 5 2 gで反射させて有効に伝搬 部 3 5 2 d と反射部 3 5 2 e に導く ことが可能となる。

また、 線状導光体 3 5 2のテーパ部 3 5 2 g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 卜 3 5 0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 3 5 1からの光をより効率的に線状導光体 3 5 2へ人射 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 3 5 2の入射面

3 5 2 a には、 点状発光源 3 5 1 からの入射光を線状導光体 3 5 2 に形 成された周期構造 3 5 2 f 側に反射する様に反射面 （テーパ部 3 5 2 g ) 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つ た点状発光源 3 5 1 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 3 5 0 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 3 7 は、 本実施の形態で用いるフ ロ ン トライ ト （照明装置： Γ ~4 0 0 と反射型液晶表示素子 1 0 5 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 3 8 ( a ) に示すように、 本実施の形態で用いたフロン トライ ト 4 0 0 は、 点状発光源部に、 3灯の L E Dを配置した第 1 の L E Dアレイ 4 0 1 a と、 同様に 3灯の L E Dを配置した第 2の L E Dアレイ 4 0 1 bを導光体 （面状導光体） 4 0 4の入射面 4 0 4 aおよび入射面 4 0 4 a と対向する面 4 0 4 gに配置している。 なお、 このときの第 1 の L E

Dアレイ 4 0 1 a と第 2の L E Dアレイ 4 0 l b とは、 図 3 9 ( a ) に 示すように、 各 L E D 4 0 3 a * 4 0 3 b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 4 0 4 は、 入射面 4 0 4 aおよび入射面 4 0 4 a と対 向する面 4 0 4 g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 3 8 ( a ) および図 3 8 ( b ) を用いて本実施の形態におけ る導光体 4 0 4 の伝搬部 4 0 4 d と反射部 4 0 4 e との形状 （周期構造 4 0 4 f の形状） を説明する。 図 3 8 ( a ) および図 3 8 ( b ) に示す ように、 伝搬部 4 0 4 d と反射部 4 0 4 e とは、 そのピッチ P d ' ' ' を 3 9 0 〃 mと し、 反射部 4 0 4 e の幅 P 8 と幅 P 9 とを 5 // m、 高さ hを 5 mの二等辺三角形状と した。 このように導光体 4 0 4の反射部 4 0 4 e形状を二等辺三角形状とすることにより、 入射面 4 0 4 a側か ら入射した光と、 入射面と対向する面 4 0 4 g側から入射した光とを均 一に反射型液晶表示素子 1 0 5 (図 3 7参照） 側に導く ことが可能とな る。

なお、 導光体 4 0 4 における、 伝搬部 4 0 4 dと反射部 4 0 4 e とが 形成されている面に対向する面が、 出射面 4 0 4 bである。 " ―

ここで、 上述した L E Dアレイ 4 0 l a . 4 0 l bの駆動方法につい て説明する。 図 3 9 ( b ) は、 第 1 の L E Dアレイ 4 0 1 a と第 2の L E Dアレイ 4 0 1 b との結線図である。 図 3 9 ( b ) に示すように、 第 1 の L E D アレイ 4 0 1 a と第 2の L E Dアレイ 4 0 l b 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 L E Dアレイ 4 0 1 a · 4 0 l b には、 図 3 9 ( 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 = 1 2 0 H z、 電圧 V i nに ± 5 Vを印加し、 第 1 の L E Dア レイ 4 0 1 a と第 2の L E D アレイ 4 0 1 b とを交互に発光させた。

このように、 導光体 4 0 4 (図 3 8 ( a ) 参照） の入射面 4 0 4 a と . 入射面 4 0 4 aに対向する面 4 0 4 gとに配置された L E Dアレイ 4 0 1 a · 4 0 1 bを交互に点灯させることにより、 L E D 4 0 3 a * 4 0

3 b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 6 0 H z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つてしまうため、 好 ま し く は 1 0 k H z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、 L E Dアレイ 4 0 1 a ·

4 0 1 bを導光体 4 0 4の人射面 4 0 4 a と入射面 4 0 4 aに対向する 面 4 0 4 gに配置し、 第 1 の L E Dア レイ 4 0 1 a と第 2の L E Dァレ ィ 4 0 1 b 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-†T^:i₀ また、 このとき同数の L E D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 6 0 H z ≤ ΐ ≤ 1 0 k H z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 4 0 0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 4 3 は、 本実施の形態で用いるフロ ン トライ 卜 （照明装置） 4 5 0 と反射型液晶表示素子 （画像表示素子） 4 5 5 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 4 3 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） 4 5 2および導光体 （面状導光体） 4 5 4 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 4 5 5 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 3 2 0画素、 垂直画素数が 2 4 0画素、 画素ピッチは水平方向 P hが 0 . 0 8 2 6 m m、 垂直方向 P Vが 0 . 2 4 8 m mのものを用いた。 反射型液 晶表示素子 4 5 5 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 1 0 5 (図 1参照） と同等である。 . -—

まず、 上記フロン トライ ト 4 5 0の詳細について図 4 4 ( a ) および 図 4 4 ( b ) に基づいて説明する。 図 4 4 ( a ) は、 上記反射型液晶表 示装置におけるフロン トライ ト 4 5 0の部分の斜視図であり、 図 4 4 ( b ) は、 フロ ン 卜ライ ト 4 5 0の導光体 4 5 4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） 4 5 1 a · 4 5 1 b と して. 白色 L E D ( Light Emi tt i ng Di ode) (日亜化学工業株式会社製 ： N S C W 1 0 0 ) が線状導光体 4 5 2 の後述する人射面 （人射端面） に配置 されている。 また、 線状導光体 4 5 2 の周辺には、 拡散反射シー ト 1 0 3が配置されている。

導光体 4 5 4 は、 線状導光体 4 5 2 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 4 5 4 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 4 5 5 ( 図 4 3参照） が照明される。 この導光体 4 5 4 は、 線状導光体 4 5 2 の 後述する出射面が人射面 4 5 4 aに対向するようにして配置されている ₍ 導光体 4 5 4 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 4 5 4 は、 入射面 4 5 4 a . 出射面 4 5 4 b、 および対向面 4 5 4 cを備えている。 ここで、 出射面 4 5 4 bは、 入射面 4 5 4 aに対してほぼ垂直な面であり、 対向面 4 5 4 cは、 出射面 4 5 4 bに対向する面である。 また、 対向面 4 5 4 c に は、 伝搬部 4 5 4 d と反射部 4 5 4 e とからなるプリズム状の周期構造 4 5 4 f が形成されている。 導光体 4 5 の出射面 4 5 4 b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 4 5 4 f の形状は、 点状発光源 4 5 1 a · 4 5 1 bか ら出射され、 線状導光体 4 5 2により線状発光状態に変換さねて 光体 4 5 4 に人射する光を、 反射型液晶表示素子 4 5 5 (図 4 3参照） 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 4 5 4 f の周期であるピッチ P dが 0 . 1 6 m m、 伝搬部 4 5 4 dのピッチ P 1力く 0 . 1 5 mm , 反射部 4 5 4 eのピッチ P 2力く 0 . 0 1 mm. 伝搬 部 4 5 4 d と反射部 4 5 4 e とにより形成されるプリ ズムの高さ hが 0 . 0 1 mmと設定されている。

こ こで、 本実施の形態における導光体 4 5 4 は、 実施の形態 1 におけ る導光体 1 0 4 (図 4 ( a ) 参照） に対して、 画素パターンの垂直方向 P v d と周期構造 4 5 4 ίの周期方向 R h d とが平行に形成されている (角度 = 0度） 点で異なっている。 したがって、 周期構造 4 5 4 の 周期方向 R h dは、 入射面 4 5 4 aに対して平行となる。 また、 実施の 形態 1 と同様に、 入射面 4 5 4 aの厚さ t i n = 1 . 2 m mであり、 入 射面 4 5 4 a と対向する面 4 5 4 gの厚さ t o u t = 0 . 8 m mである（ 次に、 本実施の形態における線状導光体 4 5 2の詳細構造について図

4 5 ( a ) から図 4 5 ( d ) に基づいて説明する。 図 4 5 ( a ) 、 図 4

5 ( b ) および図 4 5 ( c ) は、 それぞれ線状導光体 4 5 2 の構造を示 す平面図、 正面図および側面図であり、 図 4 5 ( d ) は、 線状導光体 4

5 2のプリ ズム状の部分の拡大図である。

なお、 点状発光源 4 5 1 a · 4 5 1 bは、 線状導光体 4 5 2の両端部 に配置されており、 点状発光源 4 5 1 a · 4 5 1 bから照射された点状 発光の光は、 線状導光体 4 5 2 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 4 5 2 は、 導光体 4 5 4 の入射面 4 5 4 a (図 4 4 ( a ) 参照） に配置されており、 線状導光体 4 5 2で線状発光に変換 された光は、 さ らに導光体 4 5 4に入射することによつて面状発 の光 に変換される。

線状導光体 4 5 2 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 L a力く 8 O m m、 幅 Wが 3 m m、 厚さ tが 1 m mの外形寸法を有し、 屈折率が 1 . 4 9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 この線状導光体 4 5 2 は、 入射面 4 5 2 a、 入射面 （第 2 の入射面）

4 5 2 b、 出射面 4 5 2 cおよび対向面 4 5 2 dを有している。 こ こで. 入射面 4 5 2 a · 4 5 2 bは、 互いに対向する平行な面である。 出射面 4 5 2 じ ほ、 入射面 4 5 2 a · 4 5 2 bそれぞれに対して垂直な面であ り、 対向面 4 5 2 dは、 出射面 4 5 2 cに対して平行な面である。 線状 導光体 4 5 2 の入射面 4 5 2 a · 4 5 2 bの両側には、 それぞれ上記点 状発光源 4 5 1 a · 4 5 1 bが配置される。 なお、 図 4 5 ( a ) から図 4 5 ( d ) では、 点状発光源 4 5 1 a * 4 5 1 bを図 4 5 ( a ) にのみ 図示し、 他では省略している。

また、 線状導光体 4 5 2 の対向面 4 5 2 dには、. 伝搬部 （平坦部） 4 5 2 eおよび反射部 （傾斜部） 4 5 2 f . 4 5 2 gからなるプリズム状 の周期構造 4 5 2 hが形成されている。 この周期構造 4 5 2 hは、 対向 面 4 5 2 dに形成された複数の切り込み部と、 対向面 4 5 2 dにおける 隣接する切り込み部分の間の部分 （上記伝搬部 4 5 2 e ) とから構成さ れている。

この反射部 4 5 2 f · 4 5 2 gは、 点状発光源 4 5 1 a · 4 5 1 bか ら出射され、 入射面 4 5 2 a · 4 5 2 bに入射して線状導光体 4 5 2を 伝搬する光の一部を反射させることにより、 出射面 4 5 2 c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 4 5 2 a · 4 5 2 bおよび出 射面 4 5 2 cに対して垂直な面における断面形状） は、 伝搬部 4 5 2 e を含む平面内に底辺が位置し、 この平面に対して出射面 4 5 2 c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 4 5 2 f · 4 5 2 g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 4 5 1 aに近い側の面が 反射部 4 5 2 f であり、 点状発光源 4 5 1 bに近い側の面が反射部 4 5 2 gである。 以下では、 反射部 4 5 2 f · 4 5 2 gからなる切り込み部 をプリ ズム 4 5 2 p と称する。 また、 プリ ズム （切り込み部） 4 5 2 p 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 4 5 2 pの谷部 4 5 2 i と称する。

なお、 上記複数のプリズム 4 5 2 pは、 以下に説明するように必ずし も全てが同じ形状となつ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 4 5 2 h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 4 5 2の長手方 向 （点状発光源 4 5 1 a と点状発光源 4 5 1 b とを結ぶ方向、 線方向） に X軸をとり、 点状発光源 4 5 1 aから点状発光源 4 5 1 bに向かう向 きを正とする。 また、 上記各プリ ズム 4 5 2 pを、 点状発光源 4 5 1 a 側から順に第 i 番目 （ i = 1 ， 2， 3， …） のプリズム 4 5 2 p 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 4 5 2 Pに対応しているものとする。

図 4 5 ( 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 4 5 2 f · 4 5 2 g力 対向面 4 5 2 dおよび出射面 4 5 2 cに 対して成す角度をそれぞれプリズム角度 0 1 1 · θ 1 2 とする。 また、 上記プリズム 4 5 2 pが形成されているピッチ （互いに隣接するプリズ ム 4 5 2 pの谷部 4 5 2 i の間隔） を p t と し、 点状発光源 4 5 1 a側 からの第 i 番目のプリズム位置 （プリズム 4 5 2 pの谷部 4 5 2 i の位 置） を X i とする。 なお、 の起算点は、 線状導光体 4 5 2 の点状発 光源 4 5 1 a側の位置 （ここでは線状導光体 4 5 2の端部） であり、 こ の位置を X。 とすると X。 は、 X , から X軸の負方向側に p t離れた位 置とする。

そして、 第 i 番目のプリズム 4 5 2 pにおいて、 プリ ズム高さ （切り 込み深さ、 伝搬部 4 5 2 eを含む平面から谷部 4 5 2 i までの距離） を d _; 、 プリズム幅 （切り込み幅、 対向面 4 5 2 dにおける切り込み部の X軸方向の幅） を p w i とする。 さ らに、 プリ ズム幅 p w i のうち、 反 射部 4 5 2 f の幅 （X軸方向の幅） を p w 1 i 、 反射部 4 5 2 gの幅 （ X軸方向の幅） を p w 2 i とする。 また、 第 i 番目のプリ ズム 4 5 2 p および第 （ i + 1 ) 番目のプリズム 4 5 2 pの間における伝搬部 4 5 2 eの X軸方向の幅と、 第 i 番目のプリズム 4 5 2 pのプリ ズム幅 p w i との和を単位幅 t w i とする。

ここで、 線状導光体 4 5 2 におけるプリ ズム角度と、 線状導光体 4 5 2からの出射光のピーク値 （極大値） 方向について図 5 9を用いて説明 する。 図 5 9 は、 線状導光体において、 出射角度 0 1 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 5 9では、 プリ ズム 角度 0 1 1 とプリズム角度 1 2が等しい線状導光体 4 5 2 に関するデ —夕である。 ' 一:一 一 本実施の形態では、 角度 0 = 0 であるため、 導光体 4 5 4 (図 4 4 ( a ) 参照） の人射面 4 5 4 aに対して垂直方向から人射する光の輝度 を増加させることによって導光体 4 5 4 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 4 5 2からの出射光のうち、 出射角 度 0 1 = 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 5 9 より、 出射角度 0 1 = 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 0 1 1 · θ 1 2 = 4 3。 を採用する。 つま り、 反射部 4 5 2 f · 4 5 2 gが対向面 4 5 2 dに対してそれぞ れなす角度を等しく し、 プリズム角度 ₀ 1 1 · θ 1 2をいずれも 4 3 ° に設定する。

この線状導光体 4 5 2 は、 屈折率が 1 . 4 9 であるため、 線状導光体 4 5 2内部から外部 （空気層） へ光が出射する際の臨界角は約 4 2 ° と なる。 こ こで、 プリズム角度 0 1 1 . 0 1 2 = 4 3 ° と点状発光源 4 5 1 & * 4 5 1 13 と反射部 4 5 2 ' 4 5 2 ₈ との位置関係を考慮すると . 点状発光源 4 5 1 a · 4 5 l b力、らの光は、 反射部 4 5 2 f · 4 5 2 g 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 4 5 2 f · 4 5 2 gに入射する光の多く は、 反 射部 4 5 2 f · 4 5 2 gによつて全反射されることになる。 その結果、 線状導光体 4 5 2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 p t は全体で均一であり、 p t = 0 . 5 m mと 設定されている。

ここで、 線状導光体 4 5 2 は、 X軸方向において、 中央部 （端部から 4 0 m mの位置） に対して対称になるように形成されている，てたがつ て、 以下では特に断らない限り中央部から点状発光源 4 5 1 a側に関し てのみ説明する。 プリ ズム高さ d i は、 プリ ズム位置 X i 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 4 5 2 a に近いプリ ズム 4 5 2 pのプ リ ズム高さ d , が小さ く 、 線状導光体 4 5 2 の中央に近づく につれてプ リ ズム高さ d i が大き く なるように設定されている。 つま り、 線状導光 体 4 5 2全体では、 両端においてプリ ズム高さ d ； が小さ く 、 中央に近 いほどプリ ズム高さ d i 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 5 mm間隔毎に平均したプリ ズム高さ d ： 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 4 5 2 p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 = ( d _{i + 1} — d i ) Z ( x に _{X i} ) = 0. 0 0 1 1

の関係となるように設定されている。 また、 各プリ ズム 4 5 2 pの谷部 4 5 2 i を含む平面と対向面 4 5 2 d とが成す角度をプリ ズム高さの傾 斜角 d とすると、 上記関係は

t a n 0 d - 0. 0 0 1 1

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 0 dは 約 0. 0 6 3 ° 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 4 5 2 を作製 した。 実際に作製した線状導光体 4 5 2 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 4 5 2の形状を、 ーエル Zテンコ ール社製のアルフ ァ ーステップ 3 0 0 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 4 5 2 の中央部に位 置する第 8 0番目のプリズム 4 5 2 pまでのものの一部を示している 【表 5】

こで、 線状導光体 4 5 2の対向面 4 5 2 dにおけるプリズム 4 5 2 pの占有率 （プリズム占有率） 、 すなわち対向面 4 5 2 dの面積 （プリ ズム 4 5 2 pが形成されていない場合の面積） に対するプリズム 4 5 2 Pが形成されている部分の面積の比率について図 4 6 に基づいて説明す る。 図 4 6 は、 線状導光体 4 5 2の平面図である。 ここで、 I 個 （ I は 自然数） のプリズム 4 5 2 p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。 プリズム占有率： / p t…式 3

そして、 この場合の線状導光体 4 5 2では、 プリズム占有率が 2 1 . 4 %となる。

次に、 上記の線状導光体 4 5 2 における輝度分布を図 6 に示す方 に より測定した。 なお、 ここでは、 輝度計を出射角度 0 1 = 0め方向に設 定した状態 （輝度計の光軸が出射面 4 5 2 cに対して垂直となる状態） で、 線状導光体 4 5 2 に設けた点状発光源 4 5 1 a · 4 5 1 bを発光さ せ、 輝度計を線状導光体 4 5 2 の長手方向 （X軸方向） に 1 0 m m間隔 で移動させて、 各位置での線状導光体 4 5 2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 4 5 2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 （m a x Z m i n ) は 1 . 8であった。 線状導光体 4 5 2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 4 5 4 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 つて、 本線状導光体 4 5 2 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 4 7 に基づいて説明する。 図 4 7 は、 プリズム高さの傾斜 （ （ d _{i + 1} 一 d i ) / ( x _{i + 1} — x , ) ) に対する輝度分布 （m a X Z m i n ) の 変化を表すグラフである。

図 4 7 より、 プリズム高さの傾斜が 0 . 0 0 0 1では輝度分布が 3で あり、 プリ ズム高さの傾斜が 0 . 0 0 0 1力、ら約 0 . 0 0 3の範囲では プリ ズ厶高さの傾斜を大き くすることで、 線状導光体 4 5 2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 . 0 0 3を越えると、 輝度分布は増 大する傾向にあり、 0 . 0 5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 4 5 2の輝度分布は、 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 . 0 0 0 1以上で、 0 . 0 5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 4 8 に 基づいて説明する。 図 4 8 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 4 5 1 a • 4 5 l bから線状導光体 4 5 2 に人射する光の光束の総和に対する、 線状導光体 4 5 2 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 4 5 1 a · 4 5 1 bから線状導光体 4 5 2に人射す る光の光束の総和は、 点状発光源 4 5 1 a · 4 5 1 b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 4 5 1 a · 4 5 1 bを積分 球に設置して測定した。 同様に、 線状導光体 4 5 2 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 4 5 2の出射面 4 5 2 c以 外の部分を遮蔽したうえで、 線状導光体 4 5 2を積分球に設置して測定 した。

図 4 8 より、 プリズム占有率が 5 %以上では、 光利用効率が約 3 0 % 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 4 5 2を用いて、 図 4 4 ( a ) に示す構成のフロン トライ ト 4 5 0をそれぞ れ形成し、 そのフ ロ ン トライ ト 4 5 0 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 1 c d Z m ² および 1 . 4 c d / m ² であ つた。 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 、一 ^:έ状導 光体 4 5 2 での光利用効率が 3 0 %以上、 フ ロ ン トライ ト 4 5 0 におけ る面状発光状態の光の明るさが 1 c d Z m ² 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 4 5 2 の伝搬部 4 5 2 e (図 4 5 ( d ) 参照） の面積が小さ く なる。 こ こで、 この伝搬部 4 5 2 eの機能について図 4 9 に基づいて説明する。 図 4 9 は、 線状導 光体 4 5 2 における光の伝搬の様子を表した模式図である。 入射面 4 5

2 a力、ら入射し、 プリズム 4 5 2 pに達する光において、 一部の光は、 点状発光源 4 5 1 aから直接反射部 4 5 2 f に達するが、 他の光 （図 4 9中一点鎖線） は、 伝搬部 4 5 2 eおよび出射面 4 5 2 cでの反射を繰 り返して反射部 4 5 2 f に達することになる。 つまり、 伝搬部 4 5 2 e は、 点状発光源 4 5 1 aからの光を線状導光体 4 5 2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 4 5 2 e の面積が 小さ く なると、 光を線状導光体 4 5 2 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 4 5 1 aから線状導光体 4 5 2 の長手方 向に遠ざかるにつれて、 線状導光体 4 5 2の出射面 4 5 2 c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 4 5 2 eの面積を確保する必要があるため、 プ リ ズム占有率は 8 0 %以下に設定することが好ま しい。

次に、 単位幅 t w ί について図 5 0 ( a ) 力、ら図 5 0 ( d ) に基づい て説明する。 図 5 0 ( a ) から図 5 0 ( d ) は、 線状導光体 4 5 2 にお ける単位幅 t w i と出射面 4 5 2 cでの光の分布との関係を表す概念図 であり、 図 5 0 ( a ) および図 5 0 ( b ) は、 単位幅 t w , 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 5 0 ( c ) および図 5 0 ( d ) は単位幅 t W i 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 5 0 ( b ) および図 5 0 ( d ) における斜線部は、 線状導光体 4 5 2 による光の照射時に、 出射面 4 5 2 c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 5 0 ( c ) および図 5 0 ( d ) に示すように、 比較的単位幅 t w i が小さい場合 （例えば、 単位幅 t w = 2. O mm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 5 0 ( a ) および図 5 0 ( b ) に示すように、 比較的単位幅 t W i が大きい場合 （例えば単位幅 t W i 3. O mm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 t W i が 2. 0 mm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 t _{W i} は 2. 0 mm以下であることが好ま しい。 ただし、 単位幅 t w _; を 0. 0 5 より小さ くすると、 プリズム 4 5 2 p自体の形成が困難になるため. 単位幅 t W i は 0. 0 5 mm以上が好ま しい。

本実施の形態では、 線状導光体 4 5 2のプリ ズム角度 1 1 · 0 1 2 (図 4 5 ( d ) 参照） をいずれも 4 3 ° と設定したが、 プリズム角度 0

1 1 · θ 1 2 はこれに限られるものではい。

ここで、 プリ ズム角度 0 1 1 · θ 1 2 は、 線状導光体 4 5 2一 (図 4 5 ( 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 0 1 1 · θ 1 2がいずれも 4 3 ° である場合は、 輝度のピーク値が出射面 4 5 2 cの法線方向となる ( これは、 導光体 4 5 4 (図 4 4 ( a ) 参照） の周期方向 4 5 4 f が線状 導光体 4 5 2の出射面 4 5 2 c 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 4 5 2 pのプリズム角度を 4 3 ° 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 4 5 4 に形成された周期構造 4 5 4 f に効率よく光を人射でき、 明るい照明手 段を提供できる。

また、 プリ ズム角度 1 1 · 1 2 は、 出射光のピーク値が導光体 4 5 内において周期構造 4 5 4 ί 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 4 5 2の出射面 4 5 2 c と対向する対向面 4 5 2 dに複数のプリズム 4 5 2 pを形成し、 出射面 4 5 2 cの長さ方 向における任意の点 X i でのプリ ズム高さを d ； と したとき、 （ d i +！ 一 d i ) Z ( x _{i + 1} — X i ) で示される傾きを 0. 0 0 1 1 とするとと もに、 出射面 4 5 2 c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 4 5 2の両側に配置した点状発光源 4 5 1 a · 4 5 1 b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 （ （ d i + - d i ) / ( x _{i + 1} — x i ) ) は、 必ずしも一定である必要はない。 このことについて図 5 1 ( a ) お よび図 5 1 ( b ) に基づいて説明する。 図 5 1 ( a ) および図 · 1 ( 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 4 5 2 は図 5 1 ( 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 4 5 2 pの谷部 4 5 2 i は、 傾斜線 （図 5 1 ( 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 4 5 2 は、 これに限らず、 例えばプ リ ズム 4 5 2 pが図 5 1 ( b ) のように設定されていてもよい。 図 5 1 ( b ) に示す線状導光体 4 5 2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 4 5 2 pにおいて、 プリズム高さ d i ₊ , とプ リズム高さ d i とが等しい場合があり、 プリズム高さの傾斜の平均 （図 5 1 ( b ) 中一点鎖線） は、 図 5 1 ( a ) の場合と同様になつている。 また、 本実施の形態における線状導光体 4 5 2 は、 必ずしも対称的な 構造である必要はなく 、 図 4 5 ( a ) における光源を点状発光源 4 5 1 aのみと し、 線状導光体 4 5 2の一方の端面 （入射面 4 5 2 a ) 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 d i についてプリズム高さの傾斜を設 定したが、 プリズム幅 p _{W i} 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 p w , 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 4 5 2 f · 4 5 2 g (図 4 5 ( 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 4 5 2 は、 図 4 5 ( a ) 力、ら図 4 5 ( d ) に示すように、 柱状の線状導光体 4 5 2の長手方 向 （X軸方向） の一端面に設けられ、 点状発光源 4 5 1 aからの光が入 射する入射面 4 5 2 a と、 線状導光体 4 5 2 の長手方向に設け 、 入 射した光が出射する出射面 4 5 2 c とを備えている。

そして、 入射した光を反射するプリズム 4 5 2 pが、 出射面 4 5 2 c と対向する対向面 4 5 2 dに、 長手方向に配列されて設けられている。 さ らに、 入射面 4 5 2 a側から第 i 番目のプリ ズム 4 5 2 pについて 入射面 4 5 2 aからの距離を X i 、 プリ ズム高さ d i と したとき、 傾き = ( d _{i + 1} 一 d i ) / ( x _{i + 1} 一 _{X i} )

で定義される傾きの、 各プリ ズム 4 5 2 p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 4 5 2 pのプリ ズム幅 p w i に関して 差分 = ( w ί + 1 - w i )

で定義される差分の、 各プリ ズム 4 5 2 p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 4 5 2 pのプリ ズム高さ d i 、 あるいはプリ ズム幅 p w , 力く、 人射面 4 5 2 a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 4 5 2 a力、ら遠い位置にあるプリ ズム 4 5 2 p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 4 5 1 a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 4 5 2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 4 5 2 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 4 5 2 a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 o さ らに、 この構成では、 プリズム 4 5 2 pのピッチ p t を一定に保つ ことが可能であるため、 出射面 4 5 2 c と対向する対向面 4 5 2 dにお いて、 プリズム 4 5 2 pが形成されていない伝搬部 4 5 2 e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 4 5 2 a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 4 5 2 は、 上記入射面 4 5 2 aに対向する入射面 4 5 2 b側からも、 上記条件を満たすようにプリズ ム 4 5 2 pが形成されていることが好ま しい。 これにより、 各人射面 4 5 2 a · 4 5 2 bに点状発光源 4 5 1 a · 4 5 1 b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 5 2および図 5 3 ( a ) および図 5 3 ( 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 5 2 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 5 3 ( 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） 5 0 0の部分の斜視図であり、 図 5 3 ( b ) は、 フ ロ ン ト ライ ト 5 0 0の導光体 1 0 4の部分の拡大図である。 一—

図 5 2 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） 5 0 2 の形状が異なる。 なお、 反射型液晶 表示素子 1 0 5および導光体 1 0 4 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 1 0 4の周期構造 1 0 4 f の周期方向 R h dが 画素の繰り返し方向 P V dに対して傾斜しているため、 導光体 1 0 4の 周期方向 R h dは線状導光体 5 0 2 の X軸および出射面 5 0 2 c (後述 する図 5 4 ( a ) 参照） に対しても、 = 1 4 ° の角度をなして傾斜す ることになる。 そこで、 導光体 1 0 4内において周期方向 R h d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 5 0 2 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 0 1 を約 2 0 ° に設定することが好ま しい。

次に、 この導光体 1 0 4に適合する線状導光体 5 0 2 の構造について. 図 5 4 ( a ) から図 5 4 ( e ) を用いて説明する。 図 5 4 ( a ) 、 図 5

4 ( b ) および図 5 4 ( c ) は、 それぞれ線状導光体 5 0 2 の構造を示 す平面図、 正面図および側面図であり、 図 5 4 ( d ) は、 線状導光体 5

0 2のプリズム状の部分の拡大図、 図 5 4 ( e ) は、 反射部 5 0 2 f ·

5 0 2 g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 4 5 1 a · 4 5 1 bを図 5 4 ( a ) にのみ図示し、 他では省 略している。

この線状導光体 5 0 2 は、 実施の形態 8 における線状導光体 4 5 2 ( 図 4 5 ( a ) 参照） に対して、 プリズム （切り込み部） 5 0 2 pの形状 が異なっている。 本線状導光体 5 0 2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 6 1を約 2 0 ° (第 1の出射方向） に設 定することが好ま しい。 そこで、 図 5 4 ( e ) に示すように、 線状導光体 4 5 2内を出射面 4 5 2 cに平行に伝搬する光 7 5を想定し、 この光 7 5が出射角度 0 1約 2 0 ° の方向に出射するようなプリズム角度 0 1 1 · θ 1 2を求めると. プリズム角度 e 1 1 = 3 8 ° 、 プリズム角度 0 1 2 = 5 2 ° となる。 な お、 実際に線状導光体 4 5 2内を伝搬する光は、 光 7 5 のみではないも のの、 上記光 7 5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 0 1約 2 0 ° とすることができる。

ここで、 反射部 5 0 2 gに入射する光 7 5 は、 入射角が小さ く 、 全反 射の条件を満たさないため、 光 7 5の一部が透過することになる。 これ を防ぐために、 反射部 1 1 2 g上に、 例えばアルミニウムを蒸着ゃスパ ッタにより成膜して形成した反射膜 5 0 2 j を配置することが好ま しい, このように、 線状導光体 5 0 2 のプリズム角度 θ 1 1 · θ 1 2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 5 0 2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 5 0 2のプリズム角度 0 1 1 · 0 1 2 は、 モアレ防 止角度 （例えば 1 0。 から 8 0 ° ) に応じて、 3 0 ° から 6 0 ° の範 囲で最適化することが好ま しい。

線状導光体 5 0 2 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 4 5 2 (図 4 5 ( a ) 参照 ) と同等である。

ここで、 プリズムピッチ p t は全体で均一であり、 ここでは p t = 1 . 0 m mに設定されている。 また、 線状導光体 5 0 2 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。 したがつ て、 以下では特に断らない限り中央部から点状発光源 4 5 1 a側に関し てのみ説明する。 ただし、 プリ ズム 5 0 2 pの傾斜方向に関しては、 線 状導光体 5 0 2 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 θ 1 1 · θ 1 2 は、 線状導光 体 5 0 2全体において一定である。

プリ ズム高さ d i は、 実施の形態 8 と同様に、 プリ ズム位置 X i に応 じて変化するように形成されており、 線状導光体 5 0 2全体では、 両端 においてプリ ズム高さ d i が小さ く 、 中央に近いほどプリ ズム高さ d i 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 5 0 2 p において、 プリ ズム位置に対するプリ ズム高さの傾斜が、

( d _{i + 1} - d i ) / ( x _{i + 1} - , ) = 0 . 0 0 5

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 0 dは、 t a n ^ d = 0 . 0 0 5

と表すことができる。 したがって、 プリ ズム高さの傾斜角 0 dは約 0 . 2 8 6 ° 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 5 0 2 を作製 した。 実際に作製した線状導光体 5 0 2 の形状を表 6 に示す。 なお、 表 6の数値の単位は m mであり、 表 6 には線状導光体 5 0 2 の中央部に位 置する第 4 0番目のプリ ズム 5 0 2 p までのものを示している。 【表 6】

この線状導光体 5 0 2の式 3で表定義されるプリズム占有率は、 2 5 . 9 %となる。

また、 上記の線状導光体 5 0 2 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 5 0 2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 5 0 2 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 7 0 %であった。 したがって、 本線状導光体 5 0 2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 5 0 2、 上記導光体 1 0 4および拡散反射シー ト 1 0 3 により構成されたフロ ン トライ 卜 5 0 0 (図 5 3 ( 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 . 5 c d Z m ² 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ぁ ¾。

以上のように、 周期方向 R h d と、 液晶表示素子 1 0 5 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 1 4 ° と し、 線状導光体 5 0 2 に形成されたプリ ズム 5 0 2 p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 1 0 4 の周期構造 1 0 4 f 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 5 0 2 の周辺に拡散反射シー ト （拡散手段） 1 0 3 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 5 0 2 のプリ ズム角度 1 1 · θ 1 2を互い に異なるように設定することで、 線状導光体 5 0 2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 5 0 2 pのプリズム角度 0 1 1 . 0 1 2 は、 線状導光体 5 0 2全体で一定に設定したが、 線状導光体 5 0 2 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 5 0 2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 0 1 1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 5 0 1 a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 1 0 4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 5 0 2 は、 図 5 4 ( a ) か ら図 5 4 ( e ) に示すように、 点状発光源 4 5 1 a * 4 5 1 feからの光 が入射する入射面 5 0 2 a、 人射面 （第 2 の入射面） 5 0 2 bと、 入射 した光が出射する出射面 5 0 2 c とを備えた柱状の線状導光体 5 0 2で ある。

そ して、 入射面 5 0 2 a · 5 0 2 bが、 線状導光体 5 0 2 の長手方向 の端面に設けられており、 出射面 5 0 2 c力く、 線状導光体 5 0 2 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 5 0 2 pが、 線状導光 体 5 0 2の出射面 5 0 2 cに対向する面 5 0 2 dに、 長手方向に配列さ れて設けられている。

このプリ ズム 5 0 2 pは、 2つの平面 （反射部 5 0 2 f · 5 0 2 g ) からなる V字型溝であり、 これらの各平面が、 出射面 5 0 2 c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 4 5 1 a ) 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 一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 5 0 2 の両端から光を人射させる場合を考えると、 線状導光体 5 0 2 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 5 0 2を用いて、 例えばモアレ縞の発生を防 止するために、 人射面に対して非対称に形成された導光体 1 0 4 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 1 0〕

以下に、 本発明の第 1 0の実施の形態について、 図面を参照 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 5 5、 図 5 6 ( a ) および図 5 6 ( 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 5 5 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 5 6 ( 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） 5 5 0の部分の斜視図であり、 図 5 6 ( b ) は、 フロン トライ 卜 5 5 0の導光体 （面状導光体） 5 5 4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 5 5 4およ び線状導光体 （照明素子） 5 5 2 の形状が異なる。 なお、 反射型液晶表 示素子 4 5 5 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 5 5 4 は、 点状発光源 4 5 1 a · 4 5 1 b力、ら出射 され、 人射面 5 5 2 a、 入射面 （第 2 の入射面） 5 5 2 bから線状導光 体 5 5 2 に入射し、 線状導光体 5 5 2 により線状発光状態に変換されて 導光体 5 5 4 に入射する光を、 反射型液晶表示素子 4 5 5側に有効に出 射できるように、 ピッチ P d力く 0 . 3 9 m m , 伝搬部 5 5 4 dのピッチ P 1力く 0 . 3 8 m m、 反射部 5 5 4 eのピッチ P 2力 0 . 0 1 m m、 伝 搬部 5 5 4 d と反射部 5 5 4 e とにより形成されるプリ ズムの高さ hが 0 . 0 1 m mである周期構造 5 5 4 f が形成されている。

そして、 導光体 5 5 4の周期構造 5 5 4 f の周期方向 R h dが画素の 繰り返し方向 P V dに対して傾斜しており、 その角度 0が 2 3 ° —に設定 されている。 このように、 導光体 5 5 4 の周期方向 R h dが画素の繰り 返し方向 P V dに対して傾斜しているため、 導光体 5 5 4の周期方向 R h dは線状導光体 5 5 2 の X軸および出射面 5 5 2 c (後述する図 5 7 ( a ) 参照） に対しても、 0 = 2 3 ° の角度をなして傾斜することにな o

そこで、 導光体 5 5 4内において周期方向 R h d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 5 5 2 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 1 = 3 5 ° に設定することが好ま しい。

次に、 この導光体 5 5 4 に適合する線状導光体 5 5 2 の構造について 図 5 7 ( a ) から図 5 7 ( d ) を用いて説明する。 図 5 7 ( a ) 、 図 5 7 ( b ) および図 5 7 ( c ) は、 それぞれ線状導光体 5 5 2 の構造を示 す平面図、 正面図および側面図であり、 図 5 7 ( d ) は、 線状導光体 5 5 2のプリズム状の部分の拡大図である。 なお、 点状発光源 4 5 1 a · 4 5 1 bを図 5 7 ( a ) にのみ図示し、 他では省略している。

この線状導光体 5 5 2 は、 実施の形態 8 における線状導光体 4 5 2 ( 図 4 5 ( a ) 参照） に対して、 プリズム （切り込み部） 5 5 2 pの形状 が異なっている。 本線状導光体 5 5 2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 0 1 = 3 5 ° に設定することが好ま しい, そこで、 図 5 9 に基づいて、 出射角度 0 1 = 3 5 ° 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 0 1 1 · θ 1 2 = 3 0。 を採 用する。

つまり、 反射部 5 5 2 ί · 5 5 2 gが対向面 4 5 2 dに対してそれぞ れ成す角度を等しく し、 プリズム角度 1 1 · θ 1 2をいずれも 3 0 ° a 疋 る。

なお、 ここでは、 プリズム角度 0 1 1 · θ 1 2を等しく設定している ため、 線状導光体 5 5 2の出射光の輝度のピーク値が、 出射角度 1 = ± 3 5 ° 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 5 8 に基づいて説明する。 図 5 8 は、 フロ ン 卜ライ ト 5 5 0を導光体 5 5 4の対向面 5 5 4 c側から見たときの平面図である。 なお、 図 5 8で は、 線状導光体 5 5 2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 5 5 2から出射角度 0 1 = + 3 5 ° の方向 （第 1 の出射方 向） に輝度のピーク値を有する光 8 0 (図 5 8中一点鎖線） は、 導光体 5 5 4 内において周期方向 R h dと直交する方向に伝搬するため、 反射 部 5 5 4 e (図 5 6 ( b ) 参照） によって反射型液晶表示素子 4 5 5 ( 図 5 5参照） に向かって反射され、 有効に反射型液晶表示素子 4 5 5を 照射する。 すなわち、 光 8 0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 5 5 2から出射角度 0 1 = - 3 5 ° の方向 （第 2の 出射方向） に輝度のピーク値を有する光 8 1 (図 5 8中二点鎖線） は、 導光体 5 5 4内において周期方向 R h d と平行に近い方向に伝搬するた め、 反射部 5 5 4 e (図 5 6 ( b ) 参照） の反射作用を受けにく い。 そ のため、 導光体 5 5 4 の側面 5 5 4 h (ここでは、 点状発光源 4 5 1 a 側の側面） に到達し、 この側面 5 5 4 hで反射される。 そして、 側面 5 5 4 hで反射された光 8 1 は、 周期方向 R h d と直交する方向に伝搬す ることになる。

ここで、 側面 5 5 4 hで反射された光 8 1 は、 上記光 8 0が直接達し ない領域 （図 5 8中破線で囲んだ三角形の領域） にも、 伝搬才一ることに なるため、 光 8 0を捕う働きを有している。 したがって、 導光体 5 5 4 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 a

なお、 上記光 8 0 は、 主に導光体 5 5 4の入射面 5 5 4 aから出射角 度 0 1 = + 3 5 ° の方向に伝搬するものの、 実際には導光体 5 5 4内部 で反射などを繰り返して導光体 5 5 4全体に広がるものである。 したが つて、 上記光 8 0 によっても、 導光体 5 5 4 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 8 1 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 5 5 4 hに反射膜を設けることにより、 光 8 1 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 5 5 2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 4 5 2 (図 4 5 ( a ) 参照） と同等である。 以下で、 再び図 5 7 ( a ) から図 5 7 ( b ) を参 照して、 線状導光体 5 5 2 についてさ らに具体的に説明する。

線状導光体 5 5 2のプリ ズムピッチ p t は全体で均一であり、 ここで は p t = 1 . O m mに設定されている。 また、 線状導光体 5 5 2 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 4 5 1 a側 に関してのみ説明する。

プリ ズム高さ d i は、 実施の形態 8 と同様に、 プリズム位置 X , に応 じて変化するように形成されており、 線状導光体 5 5 2全体では、 両端 においてプリ ズム高さ d i が小さ く 、 中央に近いほどプリズム高さ d i が大き く なるように形成されている。 - 一」

ここで、 実際に、 第 （ i + 1 ) 番目および第 i番目のプリズム 5 5 2 p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

( d _{i + 1} - d i ) / ( x _{i + 1} - i ) = 0. 0 0 5

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 5 5 2を作製 した。 実際に作製した線状導光体 5 5 2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 5 5 2の中央部に位 置する第 4 0番目のプリズム 5 5 2 pまでのものを示している。

【表 7】

この線状導光体 5 5 2の式 3により定義されるプリ ズム占有率は、 4 3. 5 %となる。

さ らに、 上記の線状導光体 5 0 2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 7 8 %であった。 また、 導光体 5 5 4の出射面 5 5 4 b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 5 5 0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。

Claims

き主 求 の 範 囲

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すことを特徴とする照明装置。

2 . 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請求項 1 に記載の照明装置。

3 . 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 ま たは 2 に記載の照明装置。

4 . 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請求項 1 から 3 のいずれか 1項に記載の照明装置。

5 . 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 4 に記 載の照明装置。

6 . 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 5のいずれか 1 項に記載の照明装置。

7. 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 4 または 5 に記載の照 明装置。

8. 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 1 0 ° 以上、 8 0 ° 以下であることを 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。

9. 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 8のい ずれか 1項に記載の照明装置。

1 0. 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 9のいずれか 1項に記載の照明装置。

1 1. 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を 特徴とする請求項 1から 1 0のいずれか 1項に記載の照明装置。

1 2. 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 1 1 に記載の照明装置。

1 3. 前記線状導光体は、 出射面の厚さ t 2が前記面状導光体の入射 面の厚さ t 1 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 0 5力

0 ° < 0 5 ≤ 2 0 ° - " の範囲を満たすことを特徴とする請求項 1から 1 2のいずれか 1項に記 載の照明装置。

1 4. 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請求項 1から 1 2のいずれか 1項に記 載の照明装置。

1 5. 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、 2 0 ° 以下である ことを特徴とする請求項 1 4 に記載の照明装置。

1 6. 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 1から 1 5のいずれか 1項に記載の照明装置。

1 7. 前記面状導光体における入射面の長さを L 1、 前記線状導光体 における出射面の長さを L 2 と したときに、

0 m m < ( L 2 - L I ) ≤ 1 0 mm

の範囲を満たすことを特徴とする請求項 1から 1 6のいずれか 1項に記 載の照明装置。

1 8. 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 0、 前記面状導光体における入射面の長さ を L 1、 前記線状導光体における出射面の長さを L 2、 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 x t a n ^≤ ( L 2 - L 1 ) ≤ 1 0 mm

の範囲を満たすことを特徴とする請求項 1 7 に記載の照明装置。

1 9. 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 0、 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 0 1 は、 0 1 二 s i n "¹ ( n x s i n Θ ) 、 または一 0 1

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請求 項 1から 1 8のいずれか 1項に記載の照明装置。

2 0 . 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 s i n— ' ( n x s i n 0 ) であることを特徴とする請求項 1か ら 1 8のいずれか 1項に記載の照明装置。

2 1 . 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ことを特徴とする照明装置。

2 2 . 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 段であることを特徴とする請求項 2 1 に記載の照明装置。

2 3. 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 t eは、

0 ≤ ( L - t e ) ≤ 1 0 mm - の範囲を満たすことを特徴とする請求項 2 2 に記載の照明装置。

2 4. 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 ' ≤ 1 O m m

の範囲を満たすことを特徴とする請求項 2 2 に記載の照明装置。

2 5 . 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を特徴とする請求項 2 1 に記載の照明装置。

2 6 . 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を特徴とする請求項 2 1 に記載の照明装置。

2 7 . 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、 L

E D素子により形成されていることを特徴とする請求項 2 2から 2 6の いずれか 1項に記載の照明装置。

2 8 . 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、 L E Dアレイからなり、

該 L E Dアレイは前記面状導光体の一方の入射面に配置さ O?こ第 1の L E D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 L E Dアレイ とからなるとともに、 該第 1の L E Dアレイと第 2の L E Dアレイとは交互に点灯すること を特徴とする照明装置。

2 9. 前記第 1の L E Dアレイと第 2の L E Dアレイとが交互に点灯 する周波数 f は、

6 0 H z ≤ f ≤ 1 0 k H z

の範囲内で繰り返し発光することを特徴とする請求項 2 8に記載の照明

3 0. 請求項 1から 2 9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。

3 1. 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 1 0 ° 〜 8 0 ° の角度 0を有す るように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

3 2. 請求項 1から 2 9のいずれか 1項に記載の照明装置か一らなるフ ロ ン 卜 ライ 卜。

3 3. 前記液晶表示素子が、 反射型液晶表示素子である請求項 3 0に 記載の液晶表示装置。

3 4 . 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 〖 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 p w i と したとき、

差分 = P W _{i + i} 一 p W i )

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。

3 5 . 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力、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 X i 、 切り込み深さを —と したと さ、

傾き = ( d _{i + 1} - d _s ) / ( x _{i + 1} 一 _{X i} ) 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。

3 6 . 前記傾きの、 前記 I 個の切り込み部での平均値が、 0 . 0 0 0 1以上、 0 . 0 5以下であることを特徴とする請求項 3 5 に記載の照明 ¾ナ。

3 7 . 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 3 5 または 3 6に記載の照明素子。

3 8 . 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、 8 0 %以下であることを特徴とする 請求項 3 4から 3 7のいずれか 1項に記載の照明素子。

3 9 . 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 . 0 5 m m以上、 2 m m以下であることを特徴とする請求項 3 4から 3 8のい ずれか 1項に記載の照明素子。

4 0 . 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 X； 、 切り込み深さを d j と したとき、

傾き = ( d _{j + 1} — d j ) / ( x _{j + 1} - x j )

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 3 4から 3 9のいずれか 1項に記載 の照明素子。

4 1 . 光源部からの光が入射する入射面と、 人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。

4 2 . 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、 3 0 ° 以上、 6 0 ° 以下 であることを特徴とする請求項 3 4から 4 1のいずれか 1項に記載の照 明素子。

4 3 . 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 3 4から 4 2のいずれか 1項に記載の照明素子。