JP2004047364A

JP2004047364A - 照明装置及び液晶表示装置

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Publication number: JP2004047364A
Application number: JP2002205701A
Authority: JP
Inventors: Takuro Sugiura; 杉浦　琢郎
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-15
Also published as: US6906348B2; KR20040010188A; KR100574205B1; EP1385042A3; JP4212846B2; CN1495483A; EP1385042A2; CN1285960C; US20040012732A1

Abstract

【課題】大面積を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置の提供。
【解決手段】発光素子と中間導光体からなる光源と、該光源の光を入光面から導入し、内部を伝搬する上記光を出射面１２ｂ側から出射させる導光板１２とを備え、導光板１２の反射面１２ｃ側に、緩斜面部１４ａと、緩斜面部１４ａより急な傾斜角度を有する急斜面部１４ｂとで形成される複数のプリズム溝１４が平面視ストライプ状に形成されており、緩斜面部１４ａの傾斜角度をθ_１、急斜面部１４ｂの傾斜角度をθ_２としたとき、導光板１２は上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成され、上記θ_２係数は導光板１２の単位長さあたりの急斜面部１４ｂの数と急斜面部１４ｂの長さＬとの積である照明装置１０。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置及び液晶表示装置に係り、特に、１灯の光源でも広い面積を均一にかつ明るく照明できる照明装置、及びそれを用いた液晶表示装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、反射型液晶表示装置のフロントライトには、光源、中間導光体、導光板及びこれらを一体保持する内面を反射性にしたケース体などから構成されたユニットが用いられている。
図１５Ａは、従来の液晶表示装置を示す斜視構成図であり、図１５Ｂは、図１５Ａに示す液晶表示装置に備えられたフロントライトを観察側から見たときの平面図であり、図１６は、図１５に示す液晶表示装置の断面構成図である。これらの図に示す液晶表示装置は、液晶表示ユニット１２０と、この液晶表示ユニット１２０の前面側に配設されたフロントライト１１０とから構成されている。液晶表示ユニット１２０は、詳細は図示を省略したが、その前面側から入射した光を反射させて表示を行う反射型の液晶表示ユニットとされ、互いに対向して配置された上基板１２１、下基板１２２との間に液晶層１２３を挟持しており、この液晶層の配向状態を制御することで、光の透過状態を変化させて表示を行うようになっている。
【０００３】
フロントライト１１０は、平板状の導光板１１２と、この導光板１１２の側端面１１２ａに配設された棒状の中間導光体１１３と、この中間導光体１１３の一端面部に配設された発光素子１１５とを備えて構成されている。導光板１１２の上面側に、断面視くさび状の複数のプリズム溝１１４が互いに平行に平面視ストライプ状に形成された反射面１１２ｃとされており、下面は、液晶表示ユニット１２０を照明するための照明光が出射される出射面１１２ｂとされている。各プリズム溝１１４は、図１６に示すように、緩斜面部１１４ａと急斜面部１１４ｂとで形成されている。緩斜面部１１４ａの傾斜角度θ_１は、５°以上３５°以下の範囲の一定の値とされ、急斜面部１１４ｂの傾斜角度θ_２は緩斜面部１１４ａよりも急な傾斜角度で一定の値とされている。プリズム溝１１４のピッチＰ（プリズム溝１４の幅）は、反射面１１２ｃの面内で一定とされている。また、プリズム溝１１４の深さｄも反射面１１２ｃの面内で一定とされている。また、これらのプリズム溝１１４は、モアレ防止を目的として導光板側端面１１２ａに対して若干傾斜して形成されている。
【０００４】
そして、上記フロントライト１１０は、発光素子１５から出射された光を、中間導光体１１３を介して導光板１１２の側端面１１２ａへ照射して導光板１１２内へ導入し、この光をプリズム形状が形成された導光板１１２上面の内面側で反射させることにより光の伝搬方向を変え、導光板１１２の図示下面から液晶表示ユニット１２０へ向けて照射するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
携帯情報端末や携帯用ゲーム機などの携帯電子機器では、バッテリ駆動時間がその使い勝手に大きく影響するために、これらの表示部として用いられる液晶表示装置ではフロントライトの低消費電力化を目的として、図１５に示すフロントライト１１０のように、１灯の発光素子１１５のみを備えた１灯型のフロントライトが用いられるようになってきている。すなわち、発光素子の省略により低消費電力化を実現しようとするものである。また、携帯電子機器の小型化に伴い、フロントライト１１０の板厚を１ｍｍ程度にまで薄型化することも求められている。
【０００６】
しかしながら、このような１灯型のフロントライトでは、対角数インチ以上の広い面積を有する表示領域を、薄型の導光板と１灯の発光素子との組み合わせにより均一かつ明るく照明することはほとんど不可能であった。つまり、図１５に示すフロントライト１１０において、発光素子１１５が片側に設けられた構成とした場合には、この発光素子１１５からの光を導光板に均一に導くために、まず、中間導光体１１３により導光板１１２の側端面長さ方向で入射光を均一化する必要があるが、この中間導光体１１３により導光板１１２への入射光を均一化させること自体が困難で、また、上記構成の導光板１１２は発光素子１１５からの距離が大きくなるほど出射光量が低下するため、出射面１１２ｂの全面に渡って均一な出射光を得ることが困難で、液晶表示ユニット１２０の表示領域を輝度ムラなく均一に照射することが困難で、表示の視認性を低下させることがあった。このように、１灯の発光素子を光源として使用するフロントライトへの要求は高まっているものの、薄型でありながら、大きな面積を均一に、かつ明るく照明することができるフロントライトは実現されていなかった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、大面積を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置を提供することを目的の一つとする。
また本発明は、上記照明装置を備え、高輝度で表示品質に優れた液晶表示装置を提供することを目的の一つとする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明に係わる照明装置は、光源と、該光源の光を一側端面から導入し、内部を伝搬する上記光を一面側から出射させる導光板とを備え、
上記導光板は光が導入される側端面が入光面とされ、上記導光板の他の一面側には、緩斜面部と、該緩斜面部より急な傾斜角度を有する急斜面部とで形成される複数のプリズム溝が平面視ストライプ状に形成されており、
上記緩斜面部の傾斜角度をθ_１、上記急斜面部の傾斜角度をθ_２としたとき、上記導光板は上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成され、上記θ_２係数は上記プリズム溝のピッチＰに対する急斜面部の長さＬ又は上記導光板の単位長さあたりの上記急斜面部の数と上記急斜面部の長さＬとの積であることを特徴とする。
【０００９】
この照明装置によれば、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成された導光板が備えられたことで、導光板の一面側（出射面側）から出射される出射光量が導光板面内で均一であり、かつ光源の利用効率が高く高輝度の照明装置が得られる。より詳細には、導光板内部を伝搬する光量が相対的に大きくなる光源の近傍位置ではθ_２係数を小さくすること（言い換えれば、光源の近傍位置では光を出射面側から出射させるのに寄与する急斜面部の割合を少なくすること）で急斜面部によって出射面側に出射される光の割合を小さくし、導光板内部を伝搬する光量が相対的に小さくなる光源から離れた位置ではθ_２係数を大きくすること（言い換えれば、光源から離れた位置では光を出射面側から出射させるのに寄与する急斜面部の割合を多くすること）で急斜面部によって出射面側に出射される光の割合を大きくすることで、導光板全体としての出射光量の分布を均一化している。光源から離れた位置ほど、急斜面部によって出射面側に出射される光の割合が多くなるので、導光板面内における出射光量を均一化することができる。
従って、本発明の照明装置によれば、大面積を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置が得られる。
【００１０】
上記構成の本発明の照明装置において、上記導光板は、上記緩斜面部の傾斜角度θ_１、上記急斜面部の傾斜角度θ_２が変化させることで、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成されていてもよい。
また、上記構成の本発明の照明装置において、上記導光板は、上記緩斜面部の傾斜角度θ_１と上記急斜面部の傾斜角度θ_２との和が一定でなく、上記プリズム溝のピッチＰと上記急斜面部の長さＬとのうち少なくとも一方を変化させることで、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成されていてもよく、あるいは上記緩斜面部の傾斜角度θ_１と上記急斜面部の傾斜角度θ_２との和がほぼ一定とされ、上記プリズム溝のピッチＰ又は上記急斜面部の長さＬを変化させることで、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成されていてもよい。
また、上記構成の本発明の照明装置において、上記導光板は、上記緩斜面部の傾斜角度θ_１、上記急斜面部の傾斜角度θ_２、上記プリズム溝のピッチＰが一定とされ、上記急斜面部の長さＬを変化させ、さらにプリズム頂点高さＹを変化させることで、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成されていてもよい。
特に、θ_１とθ_２との和が一定で、上記プリズム溝のピッチＰを変化させることで、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成された導光板である場合にあっては、上記のようにθ_１とθ_２との和が一定であれば、バイトを用いる切削加工により鋳型用基材の一面側に上記プリズム溝と同様の形状の溝を形成する際、刃先の角度が１８０°−（θ_１＋θ_２）と同じ大きさのバイトを用いて一筋の溝を形成することで、緩斜面部と同様の傾斜角度の第一斜面部と急斜面部と同様の傾斜角度の第二斜面部との両方を同時に形成することができるので、一つの溝を形成するための作業工程が少なくて済み、有利であり、また、次の溝を形成するときは溝ピッチを変更し、バイトの中心軸角度を変えて溝を順次形成すれば、複数の溝がストライプ状に形成された鋳型を作製できる。そして、作製した鋳型からこの鋳型の溝が形成された面と逆の凹凸を有する射出成型用金型を作製し、この金型を用いる射出成形を行うことで導光板を作製できる。
なお、θ_１とθ_２との和が一定でなく、上記プリズム溝のピッチＰと上記急斜面部の長さＬとのうち少なくとも一方を変化させることで、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成された導光板である場合にあっては、バイトを用いる切削加工により鋳型用基材の一面側にプリズム溝と同様の形状の溝を形成する際、バイトの刃先の一方の面で緩斜面部と同様の傾斜角度の第一斜面部を形成後、バイトの中心軸角度を変えて、刃先の他方の面で急斜面部と同様の傾斜角度を有する第二斜面部を形成するため、一つの溝を形成するための作業工程が多くなってしまう。
【００１１】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記導光板は、上記θ_２係数が、上記導光板の単位長さあたりの上記急斜面部の数と上記急斜面部の長さＬとの積であるとき、上記θ_２係数は０．０４５以上０．０８５以下であることが好ましい。上記θ_２係数が０．０４５未満では、パネル面（液晶表示ユニット面）等の被照射面に落射する光成分が不足し、出射光の輝度が低下するため好ましくない。また、上記θ_２係数が０．０８５を越えると出射光量は増加するものの導光板の面内において輝度均一性が著しく低下するため好ましくない。また、上記θ_２係数が、上記プリズム溝のピッチＰに対する急斜面部の長さＬ（即ちＬ／Ｐ）であるとき、上記θ_２係数は０．０４５以上０．０８５以下であることが上記と同様の理由から好ましい。
【００１２】
また、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置において、上記導光板は、上記プリズム溝の緩斜面部の傾斜角度θ_１が１°以上５°以下とされ、上記急斜面部の傾斜角度θ_２が４０°以上４５°以下とされていることが好ましい。
上記緩斜面部の傾斜角度θ_１の範囲が、１°未満では、照明装置として十分な輝度が得られず、５°を越える場合には、導光板の出射面からの出射光量の均一性が低下するので好ましくない。また、上記急斜面部の傾斜角度θ_２が、４０°未満の場合、及び４５°を越える場合には、照明装置の輝度が低下するため好ましくない。
【００１３】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、上記のいずれかの構成の本発明の照明装置と、該照明装置により照明される液晶表示ユニットとを備えたことを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、大面積を均一に、高輝度で照明することができる照明装置を備えたことで、表示領域の全面にわたって高輝度で均一な明るさで照射されるので、優れた表示品質を得ることができる。また、照明装置の発光素子を１灯とした場合にも、明るさの均一性が低下することがないため、表示の視認性が良好であり、従って優れた表示品質でかつ低消費電力の液晶表示装置が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
［液晶表示装置の全体構成］
図１は、本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の斜視構成図であり、図２は、図１に示す液晶表示装置の平面構成図、図３は、図２に示す液晶表示装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。本実施形態の液晶表示装置は、図１から図３に示すように、フロントライト（照明装置）１０と、その背面側（図示下面側）に配置された反射型の液晶表示ユニット２０とを備えて構成されている。
【００１５】
フロントライト１０は、図１に示すように、略平板状の透明の導光板１２と、その側端面１２ａに沿って配設された中間導光体１３と、この中間導光体１３の片側の端面部に配設された発光素子１５と、上記中間導光体１３、発光素子１５及び導光板１２の側端部を覆うように中間導光体１３側から被着されたケース体（遮光体）１９とを備えて構成されている。
すなわち、本実施形態に係るフロントライト１０では、発光素子１５と中間導光体１３とが光源とされ、導光板１２の側端面（一側端面）１２ａが導光板の入光面とされている。また、図２に示すように、導光板１２の外面側（図示上面側）には、中間導光体１３が配設された入光面１２ａに対して傾斜角αだけ傾斜して複数のプリズム溝１４が配列形成されている。なお、図１と図２において符号１２ｄは、導光板１２の入光面１２ａと反対側の側端面（末端面）である。
【００１６】
液晶表示ユニット２０は、対向して配置された上基板２１と下基板２２とを備えて構成され、図１に点線で示す矩形状の領域２０Ｄが液晶表示ユニット２０の表示領域とされ、また図２に示すように、表示領域２０Ｄ内に画素２０ｃがマトリクス状に形成されている。
上記構成の液晶表示装置は、液晶表示ユニット２０の表示領域２０Ｄ上に導光板１２が配置され、この導光板１２を透過して液晶表示ユニット２０の表示を視認できるようになっている。また、外光が得られない暗所では、発光素子１５を点灯させ、その光を中間導光体１３を介して導光板１２の入光面１２ａから導光板内部へ導入し、導光板１２の図示下面（一面）１２ｂから液晶表示ユニット２０へ向けて出射させ、液晶表示ユニット２０を照明するようになっている。
【００１７】
次に、本実施形態の液晶表示装置の各部の構成について図面を参照して詳細に説明する。
［フロントライト］
フロントライト１０の導光板１２は、液晶表示ユニット２０の表示領域上に配置されて発光素子１５から出射された光を下面１２ｂ側から液晶表示ユニット２０に出射する平板状の部材であり、透明なアクリル樹脂などから構成されている。図３の部分断面図に示すように、導光板１２の図示上面（他の一面、言い換えれば液晶表示ユニット２０と反対側の面）は、断面視くさび状のプリズム溝１４が互いに平行に平面視ストライプ状に形成された反射面１２ｃとされており、図示下面（液晶表示ユニット２０と対向する面）は、液晶表示ユニット２０を照明するための照明光が出射される出射面１２ｂとされている。
【００１８】
プリズム溝１４は、反射面１２ｃの基準面Ｓに対して傾斜して形成された一対の斜面部により構成され、これらの斜面部の一方が緩斜面部１４ａとされ、他方がこの緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部１４ｂとされている。また、プリズム溝１４は、図１及び図２に示すように、その延在方向と、導光板１２の側端面１２ａとが交差する向きとなるように、傾斜して形成されている。
そして、導光板１２内部を図３では右側から左側へ伝搬する光を、反射面１２ｃの急斜面部１４ｂにより出射面１２ｂ側へ反射して導光板１２の背面側に配置された液晶表示ユニット２０に向けて出射させるようになっている。
【００１９】
本実施形態のフロントライト１０に備えられた導光板１２は、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きく形成されている（言い換えれば図３の導光板１２においてθ_２係数は入光面側よりも末端面側の方が大きくされている）ことで、フロントライト１０の輝度の均一性を高めることができる。上記θ_２係数は、導光板１２の単位長さ（例えば図２の上下方向に沿った方向あるいは図３の左右方向に沿った方向の導光板１ｍｍ）あたりの急斜面部１４ｂの数と急斜面部１４ｂの長さＬとの積である。上記θ_２係数は先に述べた理由から０．０４５以上０．０８５以下であることが好ましい。
【００２０】
上記光源から離れた位置ほどθ_２係数を大きくする手段としては、緩斜面部１４ａの傾斜角度θ_１、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ_２を変化させることで行っており、詳しくはこれら傾斜角度θ_１、傾斜角度θ_２は、光源から離れた位置ほど大きい角度とされている。さらに本実施形態では、図３に示すようにこれら緩斜面部１４ａの傾斜角度θ_１と急斜面部の傾１４ｂ斜角度θ_２との和は一定でなく、急斜面部１４ｂの長さＬはほぼ一定の大きさでも、プリズム溝１４のピッチ（プリズム溝の幅）Ｐが上記光源から離れた位置ほど小さくなるように形成するようにしている。詳しくは、図３の右側は中間導光体が設けられる入光面１２ａ側であるので光源に近い側であり、左側はこの入光面側と反対側、言い換えれば末端面１２ｄ側であるので光源から遠い側であるので、右側から左側にかけてプリズム溝１４のピッチＰが徐々に小さくなるように設けられており、言い換えれば、図１において隣接するプリズム溝１４、１４のうち発光素子１５に近いプリズム溝１４の方がピッチＰが大きく形成されている。
また、緩斜面部１４ａの長さＭは、上記光源から離れた位置ほど小さくなるように形成するようにしている。プリズム溝１４の深さ（基準面Ｓと、プリズム溝１４の底頂部との距離）ｄも反射面１２ｃの面内で一定とされている。
上記のように傾斜角度θ_１、θ_２を変化させているので、プリズム溝１４の底頂部の角度θ_３は一定でない。
【００２１】
また、このフロントライト１０では、図３に示す緩斜面部１４ａの傾斜角度θ_１は、反射面１２ｃの基準面Ｓに対して１°以上５°以下の範囲とされ、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ_２が４０°以上４５°以下の範囲とされている。このような範囲とされていることで、導光板１２面内を伝搬する光を効率よく液晶表示ユニット２０へ出射させることができ、明るい表示が可能な液晶表示装置を構成することができる。緩斜面部１４ａの傾斜角度θ_１の範囲が、１°未満では、フロントライトの平均輝度が低下し、５°を越える場合には、導光板面内での出射光量を均一化することができなくなる。また、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ_２が、４０°未満の場合、及び４５°を越える場合には、急斜面部１４ｂにより反射された光の伝搬方向と出射面１２ｂの法線方向とのずれか大きくなり、出射面１２ｂからの出射光量（すなわちフロントライト１０の輝度）が低下するため好ましくない。　反射面１２ｃの基準面Ｓとは、導光板１２の隣接するプリズム溝１４、１４間の頂部１４ｄを含む面である。
【００２２】
また、プリズム溝１４は、図２に示すように、プリズム溝１４と導光板側端面１２ａとが成す角度により与えられるプリズム溝１４の傾斜角αが、０°以上１５°以下の範囲となるように形成されることが好ましい。また上記傾斜角αは、６．５°以上８．５°以下とされることがより好ましく、このような範囲とすることで、モアレ模様が生じにくく、かつ出射光の均一性に優れるフロントライトとすることができる。
【００２３】
導光板１２を構成する材料としてはアクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの全光線透過率の高い樹脂材料や、ガラスなどを用いることができる。
また、導光板１２は、その板厚を大きくするほど導光板全体として出射光量を均一化することができるので、０．８ｍｍ以上の板厚とすることが好ましく、１．０ｍｍ以上とすることがより好ましい。また、板厚１．２ｍｍ以上では、１．０ｍｍ〜１．５ｍｍの板厚のものと輝度が大きく変わらないため、フロントライト１０の薄型化の点からも、板厚の上限は１．５ｍｍとするのがよい。
【００２４】
上記のような導光板１２の製造方法としては、例えば、バイトを用いる切削加工により鋳型用基材の一面側にプリズム溝１４と同様の形状の溝が形成された鋳型を作製した後、作製した鋳型からこの鋳型の溝が形成された面と逆の凹凸を有する射出成型用金型を作製し、この金型を用いる射出成形を行うことで導光板を作製できる。ここでの鋳型の作製方法としては、図１０Ａに示すようにステンレス鋼にＮｉメッキを施した平板状の鋳型用基材６０の表面を、バイト７０の刃先の一方の面７０ａで切削して、上記プリズム溝１４の緩斜面部１４ａと同様の傾斜角度の第一斜面部６４ａを形成後、図１０Ｂに示すようにバイト７０の中心軸Ｏの角度を変えて、刃先の他方の面７０ｂで鋳型用基材６０の表面を切削して、上記プリズム溝１４の急斜面部１４ｂと同様の傾斜角度を有する第二斜面部６４ｂを形成することで一つの溝６４を形成でき、このような工程を繰り返すことにより、複数の溝６４がストライプ状に形成された鋳型が得られる。
【００２５】
中間導光体１３は、導光板１２の側端面（入光面）１２ａに沿う四角柱状とされた透明部材であり、その一側の側端面に発光素子１５が配設されている。図４は、この中間導光体１３を拡大して示す平面構成図である。図４に示すように、中間導光体１３の図示下面（導光板１２と反対側面）は、複数の平面視くさび状の溝１３ｂが互いに平行に形成されたプリズム面１３ａとされており、発光素子１５から出射された光は、中間導光体１３内部を、中間導光体１３の長さ方向に伝搬され、上記くさび状の溝１３ｂ内面で反射されて導光板１２側へ出射されるようになっている。このくさび状の溝１３ｂは、図４に示すように、発光素子１５から離れて形成されたものほど深い溝に形成されており、導光板１２の側端面１２ａに均一に光を照射できるようになっている。
また、上記くさび状の溝１３ｂが形成された中間導光体のプリズム面１３ａには、ＡｌやＡｌ合金等のＡｌ系やＡｇやＡｇ合金等のＡｇ系などの高反射率の金属薄膜からなる反射膜１７が形成されており、この反射膜１７によりプリズム面１３ａの反射率を高めて導光板１２へ入射する光量を増加させるようになっている。
【００２６】
中間導光体１３は、　アクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂などの光線透過率の高い樹脂材料や、ガラスなどを用いることができる。また発光素子１５は、中間導光体１３の端面部に配設可能であれば、特に限定されず、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）や有機ＥＬ素子等を用いることができる。尚、この発光素子１５が中間導光体１３の両端部に設けられていても良いのは勿論であり、さらに、場合によっては一又は複数の発光素子を導光板１２の入光面１２ａに沿って直接並設してもよい。その場合にはＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）を用いる事も有効である。
【００２７】
また、図１に示すように、フロントライト１０の中間導光体１３側には、ケース体１９が被着されている。このケース体１９を含むフロントライト１０の断面構造を図５に示す。図５に示すように、ケース体１９の内面側には、Ａｌ系やＡｇ系等の高反射率の金属薄膜からなる反射膜１９ａが形成されており、中間導光体１３及び導光板１２の側端部から外側に漏洩する光をこの反射膜１９ａで反射させることで、再度中間導光体１３に入射させ、照明光として利用することができるようになっている。
【００２８】
このフロントライト１０は、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成された導光板１２が備えられたことで、導光板１２の出射面１２ｂから出射される出射光量が導光板面内で均一であり、かつ光源の利用効率が高く高輝度とすることができる。
より詳細には、導光板１２の内部を伝搬する光量は、入光面１２ａで最も大きく、導光板１２内を伝搬する間にその一部がプリズム溝１４により出射面１２ｂから出射されるようになっているので、入光面１２ａから離れるに従って、内部を伝搬する光量は少なくなるが、本実施形態のフロントライト１０は、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成することで、上記のような導光板１２内部の光量の変化に応じて、伝搬している光量に対する出射光量の割合を光源からの距離に応じて変化させるようになっているため（言い換えれば、光源から離れた位置ほど導光板１２内を伝搬する光量は少なくなるので、光源から離れた位置ほど、急斜面部によって出射面側に出射される光の割合が多くなるようになっているため）、導光板１２面内における出射光量の分布を均一化することができ、輝度分布が均一な液晶表示装置を実現することができる。
従って、本実施形態のフロントライト１０によれば、大面積を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力のものが得られる。
【００２９】
尚、上記実施形態のフロントライト１０においては、緩斜面部１４ａの傾斜角度θ_１、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ_２を変化させ、しかも緩斜面部１４ａの傾斜角度θ_１と急斜面部１４ｂの傾斜角度θ_２との和が一定でなく、急斜面部１４ｂの長さＬをほぼ一定とし、プリズム溝１４のピッチＰが光源から離れた位置ほど小さくなるように形成することで、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数を大きくする場合について説明したが、緩斜面部１４ａの傾斜角度θ_１、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ_２を変化させ、しかもθ_１とθ_２との和が一定でなく、しかもプリズム溝１４のピッチＰと急斜面部１４ｂの長さＬの両方を変化させるか、あるいは急斜面部１４ｂの長さＬ変化させる（例えば、急斜面部の長さＬが光源から離れた位置ほど大きくなるようにする）ことで、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数を大きくするようにしてもよい。
また、上記プリズム溝１４の深さｄは、必ずしも反射面１２ｃの面内で一定とする必要はなく、これらを変化させてプリズム溝１４を形成しても本発明の技術範囲を超えるものではない。
【００３０】
なお、導光板において入光面側から末端面側へのθ_２係数の変化のさせ方は、必ずしも均一である必要はなく、領域によってθ_２係数は任意に設定することができる。
例えば、導光板（この導光板はθ_２係数を設定する前のものである）がその面内において輝度特性が異なる領域Ａ、Ｂ、Ｃを有するものである場合、以下のようにθ_２係数を設定してもよい。
図１２Ａのグラフの曲線ａで示されるように入光面側から末端面側にかけて徐々に輝度が低くなるような輝度特性を有する領域Ａについては図１２Ｂのグラフの曲線ａ１で示すように入光面側から末端面側にかけてθ_２係数が徐々に大きくなるように変化させる。図１２Ａの曲線ｂで示されるように入光面側から中間部では輝度は均一であり、中間部から末端面側にかけて徐々に輝度が低くなるような輝度特性を有する領域Ｂについては図１２Ｂの曲線ｂ１で示すように入光面側から中間部ではθ_２係数は均一であり、中間部から末端面側にかけて徐々にθ_２係数が大きくなるように変化させる。図１２Ａの曲線ｃで示されるような輝度特性を有する領域Ｃについては図１２Ｂの曲線ｃ１で示すようにθ_２係数を変化させる。このようにすることで導光板の面内の輝度特性のバラツキをなくし、導光板の出射面側から出射される出射光量が導光板面内で均一にすることができる。
【００３１】
［液晶表示ユニット］
液晶表示ユニット２０は、カラー表示が可能な反射型のパッシブマトリクス型液晶表示ユニットであり、図３に示すように、対向して配置された上基板２１と下基板２２との間に、液晶層２３を挟持して構成され、上基板２１の内面側（液晶層２３側）に、図示左右方向に延在する平面視短冊状の複数の透明電極２６ａ、配向膜２６ｂが順次形成され、下基板２２の内面側（液晶層２３側）には、反射層２５、カラーフィルタ層２９、複数の平面視短冊状の透明電極２８ａ、及び配向膜２８ｂが順次形成されている。
上基板２１の透明電極２６ａと、下基板２２の透明電極２８ａは、いずれも短冊状の平面形状に形成されており、平面視ストライプ状に配列されている。そして、透明電極２６ａの延在方向と、透明電極２８ａの延在方向とは平面視において互いに直交するように配置されている。従って、一つの透明電極２６ａと一つの透明電極２８ａとが交差する位置に液晶表示ユニット２０の１ドットが形成され、それぞれのドットに対応して後述する３色（赤、緑、青）のカラーフィルタのうち１色のカラーフィルタが配置されるようになっている。そして、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に発色する３ドットが、図３に示すように、液晶表示ユニット２０の１画素２０ｃを構成している。また図２に示すように、その平面視においては、表示領域２０Ｄ内に多数の画素２０ｃがマトリクス状に配置された構成とされている。
【００３２】
カラーフィルタ層２９は、赤、緑、青のそれぞれのカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂが、周期的に配列された構成とされており、各カラーフィルタは、それぞれ対応する透明電極２８ａの下側に形成され、各画素２０ｃ毎にカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂの組が配置されている。そして、それぞれのカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂと対応する電極を駆動制御することで、画素２０ｃの表示色が制御されるようになっている。
【００３３】
本実施形態の液晶表示装置においては、フロントライト１０の導光板１２に形成されたプリズム溝１４の延在方向と、液晶表示ユニット２０の画素の配列方向とが交差する向きとされている。つまり、液晶表示ユニット２０に周期的な模様を与えるカラーフィルタ層２９のＲＧＢの繰り返し方向と、プリズム溝１４の延在方向とが平行とならないようにすることで、両者の光学的干渉によるモアレ模様の発生を防ぐようになっている。
【００３４】
図６は、図２に示す液晶表示ユニット２０の隣接する画素群を拡大して示す平面構成図である。この図に示すように、液晶表示ユニット２０には、平面視においてマトリクス状に複数の画素２０ｃが形成されており、それぞれの画素２０ｃは、一組の赤、緑、青のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを備えている。そして、図６に示すように、本実施形態の液晶表示装置では、図６に二点鎖線で示されるフロントライト１０のプリズム溝１４の延在方向が、液晶表示ユニット２０の画素２０ｃの配列方向（図示左右方向）に対して傾斜角βだけ傾斜して配置されている。
このプリズム溝１４の画素２０ｃの配列方向（図示左右方向）に対する傾斜角βは、０°を越えて１５°以下の範囲とされることが好ましく、より好ましくは６．５°以上８．５°以下の範囲である。このような範囲とすることで、液晶表示ユニット２０の画素の周期構造と光学的に干渉してモアレ模様が生じるのを防ぐことができる。上記範囲外ではモアレ模様を低減する効果が小さくなる傾向にある。また、上記傾斜角βは、６．５°以上８．５°以下の範囲とすることがより好ましい。このような範囲とすることで、よりモアレ模様を防止する効果が高くなる。
【００３５】
本実施形態の液晶表示装置では、図２に示すように、フロントライト１０の導光板側端面１２ａと、液晶表示ユニット２０の画素配列方向とが平行となるように配置されているため、上述のプリズム溝１４の延在方向と導光板側端面１２ａとの成す角度αと、プリズム溝１４の延在方向と画素２０ｃの配列方向との成す角度βとは一致しているが、上記導光板側端面１２ｃと画素２０ｃの配列方向とが平行とならない場合には、上記傾斜角αとβは異なる角度となる。この場合、モアレ模様を低減するために上記傾斜角βを傾斜角αよりも優先して上記範囲とするのがよい。傾斜角βを決定すると、プリズム溝１４の延在方向が決定されるので、導光板１２の出射光量分布を均一化するためにはプリズム溝１４の角度に対して導光板側端面１２ｃの角度を、上記傾斜角αの範囲となるように調整すればよい。
【００３６】
反射層２５は、アクリル樹脂材料などからなる有機膜と、この有機膜上に形成されたＡｌ系やＡｇ系等の高反射率の金属反射膜とからなり、この反射層２５の表面には、光反射性を有する複数の凹部が複数設けられている。上記有機膜は、上記金属反射膜に所定の表面形状を与えるためのものである。
【００３７】
本実施形態の液晶表示装置は、大面積を均一に、高輝度で照明することができるフロントライト１０を備えたことで、表示領域２０Ｄの全面にわたって高輝度で均一な明るさで照射されるので、優れた表示品質を得ることができる。また、照明装置の発光素子を１灯とした場合にも、明るさの均一性が低下することがないため、表示の視認性が良好であり、従って優れた表示品質でかつ低消費電力の液晶表示装置が得られる。
【００３８】
［アクティブマトリクス型液晶表示ユニット］
上述の実施形態では、液晶表示ユニット２０をパッシブマトリクス型としたが、本発明に係る液晶表示装置には、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットも適用することができる。この場合にも、液晶表示ユニットの平面構成は、図２に示す先の実施形態の液晶表示ユニット２０と同様であるので、以下の説明には図２も併用することとする。つまり、本構成の液晶表示ユニットは平面視マトリクス状に配列形成された複数の画素２０ｃを備えている。
【００３９】
本構成の液晶表示ユニットに形成された画素２０ｃの平面構成図を図７に示し、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面構成図を図８に示す。図７、８に示す液晶表示ユニットは、対向して配置された上基板３１と、下基板３２との間に液晶層３３を挟持して構成されており、上基板３１の内面側（液晶層３３側）に、平面視マトリクス状に配列形成された複数の略長方形状の透明電極３６と、これら透明電極３６毎に形成された画素スイッチング用のトランジスタ素子Ｔとを備えており、下基板３２の内面側（液晶層３３側）に、反射層３５と、この反射層３５上に形成されたカラーフィルタ層３９と、このカラーフィルタ層３９上の全面に形成された透明電極３８とを備えている。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する３つの透明電極３６が形成された領域が、１画素２０ｃに対応している。尚、図７では、図面を見易くするためにトランジスタ素子Ｔを等価回路図とした。
【００４０】
上記透明電極３６をスイッチングするためのトランジスタ素子Ｔの一端側は、透明電極３６に接続され、トランジスタ素子Ｔの他の二端は、透明電極３６の間の図示左右方向に延在する走査線Ｇ１〜Ｇ３及び、図示上下方向に延在する信号線Ｓ１に接続されている。また、下基板３２の上記透明電極３６と対応する位置のカラーフィルタ層３９には、それぞれカラーフィルタ３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂが配置され、隣接するカラーフィルタ３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂ間には、ブラックマトリクス３９Ｍが平面視格子状に形成されている。また、図示は省略したが、上基板３１の内面側にも、透明電極３６の周囲を取り囲むように平面視格子状のブラックマトリクスが形成されており、上面側から入射する光がトランジスタ素子Ｔや、これに接続された走査線や信号線に入射しないようになっている。
また、本例の液晶表示ユニットの反射層３５としては、先の実施形態で説明した構成と同様の反射層２５を適用することができる。
【００４１】
上記構成の液晶表示ユニットは、トランジスタ素子Ｔにより透明電極３６の電位を制御し、透明電極３６と下基板３２の透明電極３８との間の液晶層３３の光透過状態を制御することで、表示を行うようになっている。
【００４２】
アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットでは、透明電極３６を取り囲むように遮光性のブラックマトリクスが平面視格子状に形成され、また表示のコントラストを高くすることができるため、パッシブマトリクス型の液晶表示ユニットよりも、画素２０ｃの周期的な模様が明瞭になる傾向がある。すなわち、画素２０ｃの周期的配列と、フロントライト１０のプリズム溝１４との光学的干渉が生じやすくなる傾向となるが、本実施形態の液晶表示装置では、プリズム溝１４が画素２０ｃの配列方向と交差する向きに延在するように形成されていることで、上記干渉を抑制し、モアレ模様により視認性が低下するのを効果的に防止することができる。このように、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットを用いて本発明に係る液晶表示装置を構成した場合にも、その表示領域においてモアレ模様が生じることが無く、また均一で明るい表示が可能な表示品質に優れた液晶表示装置とすることができる。
【００４３】
尚、図８には、反射層３５側にカラーフィルタ層３９を形成した場合を示したが、下基板３２側に画素スイッチング用の電極を形成するとともに、この電極が反射層を兼ねる構成とし、上基板３１側にカラーフィルタ層を形成して構成することもできる。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の液晶表示装置について図９を参照して説明する。図９は、第２の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
第２の実施形態の液晶表示装置に備えられたフロントライト５０が、第１の実施形態で用いられたフロントライト１０と異なるところは、導光板において上記光源から離れた位置ほどθ_２係数を大きくする手段が異なる点であり、即ち、導光板５２の上面に形成されたプリズム溝５４の形成条件が異なる点であるので、上記以外の構成については、図１乃至図３に示すフロントライト１０と同様の構成であるため、以下ではその詳細な説明は省略することとする。また、液晶表示ユニット２０は、図１及び図３に示す液晶表示ユニットと同等のものであるので、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
本実施形態のフロントライト５０に備えられた導光板５２では、図９に示すように緩斜面部５４ａの傾斜角度θ_１は光源から離れた位置ほど大きい角度としており、急斜面部５４ｂの傾斜角度θ_２は、光源から離れた位置ほど小さい角度としており、さらに、これら緩斜面部５４ａの傾斜角度θ_１と急斜面部の傾５４ｂ斜角度θ_２との和はほぼ一定にしている。さらに本実施形態では、急斜面部５４ｂの長さＬはほぼ一定の大きさでも、プリズム溝５４のピッチ（プリズム溝の幅）Ｐを変化させており、具体的にはピッチＰが上記光源から離れた位置ほど小さくなるように形成するようにしている。
また、緩斜面部５４ａの長さＭは、上記光源から離れた位置ほど小さくなるように形成するようにしている。プリズム溝５４の深さ（基準面Ｓと、プリズム溝５４の底頂部との距離）ｄも反射面５２ｃの面内で一定とされている。
本実施形態のフロントライト５０に備えられる導光板５２は、上記のように傾斜角度θ_１とθ_２の和を略一定としているので、プリズム溝５４の底頂部の角度θ_３は略一定となっている。
【００４６】
上記のような導光板５２の製造方法としては、例えば、バイトを用いる切削加工により鋳型用基材の一面側にプリズム溝５４と同様の形状の溝が形成された鋳型を作製した後、作製した鋳型からこの鋳型の溝が形成された面と逆の凹凸を有する射出成型用金型を作製し、この金型を用いる射出成形を行うことで導光板５２を作製できる。ここでの鋳型の作製方法としては、図１１に示すようにステンレス鋼にＮｉメッキを施した平板状の鋳型用基材６０の表面を、刃先の角度θ_４が１８０°−（θ_１＋θ_２）と同じ大きさであるバイト８０（刃先の角度がプリズム溝５４の底頂部の角度θ_３同じ大きさであるバイト）を用いて切削することで、上記プリズム溝５４の緩斜面部５４ａと同様の傾斜角度の第一斜面部８４ａと上記プリズム溝１４の急斜面部１４ｂと同様の傾斜角度を有する第二斜面部８４ｂとの両方を同時に形成することで一つの溝８４を形成でき、次の溝を形成するときは溝ピッチを変更し、図１１Ｂに示すようにバイト８０の中心軸Ｏの角度を変えて上記方法と同様に溝８４を順次形成すれば、複数の溝８４がストライプ状に形成された鋳型が得られる。
【００４７】
本実施形態のフロントライト５０によれば、上記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成された導光板５２が備えられたことで、大面積を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力のものが得られる。
また、このフロントライト５０に備えられた導光板５２は、上記のようにプリズム溝５４のθ_１とθ_２との和が一定とされているので、バイトを用いる切削加工により鋳型用基材６０の一面側にプリズム溝５４と同様の形状の溝８４を形成する際、刃先の角度が１８０°−（θ_１＋θ_２）と同じ大きさのバイト８０を用いて一筋の溝を形成することで、緩斜面部５４ａと同様の傾斜角度の第一斜面部８４ａと急斜面部５４ｂと同様の傾斜角度の第二斜面部８４ｂとの両方を同時に形成することができるので、一つの溝を形成するための作業工程が少なくて済み、有利であり、導光板の製造工程を簡略化できる。
【００４８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実施例１）
本実施例では、図１乃至図３の液晶表示装置において、フロントライト１０の導光板１２として、反射面１２ｃに形成するプリズム溝１４のピッチＰ、緩斜面部１４ａの傾斜角度θ_１、長さＭ、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ_２　、長さＬを下記表１に示すように変化させることにより、光源から離れた位置ほどθ_２係数を大きくしたものが用いられ、発光素子１５として白色ＬＥＤ（日亜化学製のＮＳＣＷ２１５Ｔ）を用いた以外は第１の実施形態と同様の液晶表示装置を作製し、実施例１とした。実施例１のフロントライト１０を点灯させたときの表示面内における輝度分布を測定した。また、実施例１のフロントライトを備えた液晶表示装置の白表示／黒表示時の表示コントラスト（ＣＲ）を調べた。また、実施例１のフロントライトを備えた液晶表示装置の外観も目視により評価した。結果を表４に示す。
【００４９】
ここでのプリズム溝１４の深さｄは、６．０μｍと一定とし、急斜面部１４ｂの長さＬは略一定とした。また、ここでのθ_２係数は、導光板１２の単位長さ（図２の上下方向に沿った方向あるいは図３の左右方向に沿った方向の導光板１ｍｍ）あたりの急斜面部１４ｂの数と急斜面部１４ｂの長さＬとの積とした。導光板１２の材料には、アートン（商品名：ＪＳＲ社製）を用いた。また、中間導光体１３の材料にはアクリル樹脂を用いた。また、液晶表示ユニット２０としては、面方向のサイズが約７０ｍｍ×５０ｍｍのものを用いた。
【００５０】
ここでの輝度分布の測定は、図１３に示すようにこの実施例１のフロントライト１０を図８に示したアクティブマトリクス型（ＴＦＴ型）の反射型液晶表示ユニット３０の表示領域上に配置したものを液晶表示装置１とし、この液晶表示装置１を暗室内に配置し、さらに色彩輝度計（トプコン製　モデルＢＭ５Ａ）９０を受光部９０ａが液晶表示装置１の法線方向で、表示装置との距離ｈが約２００ｍｍとなるように配置し、発光素子１５に１５ｍＡ、３．２Ｖで通電してフロントライト１０を点灯させ、液晶表示装置１を表示させて表示面の輝度を１°視野で計測した。なお、表示面の観察方向は法線方向である。表示面の測定個所は、図１４に示すように液晶表示装置の表示面（即ち導光板の表面）を２５分割し、ｅ１〜ｅ２５の各エリア（一つのエリアのサイズは１３ｍｍ×９ｍｍ）の略中心を測定した。そして、ｅ１〜ｅ２５のエリアの輝度の最大値（ｍａｘ）、最小値（ｍｉｎ）、平均値を求め、輝度均一性（Ａ）＝｛輝度の最大値（ｍａｘ）／輝度の最小値（ｍｉｎ）｝×１００（％）と定義し、計算結果を表４に示した。なお、図１４においてｅ１〜ｅ５のエリアは、末端面１２ｄ側、ｅ２１〜ｅ２５のエリアが入光面１２ａ側であり、発光素子１５はｅ２１のエリアの近傍に配置されている。
【００５１】
【表１】

【００５２】
（実施例２）
図９の液晶表示装置において、フロントライト５０の導光板５２として、反射面５２ｃに形成するプリズム溝５４の緩斜面部５４ａの傾斜角度θ_１と急斜面部５４ｂの傾斜角度θ_２　の和は略一定のままで、プリズム溝ピッチＰ、緩斜面部５４ａの傾斜角度θ_１、長さＭ、急斜面部５４ｂの傾斜角度θ_２　、長さＬを下記表２に示すように変化させることにより、光源から離れた位置ほどθ_２係数を大きくしたものが用いられ、発光素子１５として白色ＬＥＤ（日亜化学製のＮＳＣＷ２１５Ｔ）を用いた以外は第２の実施形態と同様の液晶表示装置を作製し、実施例２とした。実施例２のフロントライト５０を図８に示したアクティブマトリクス型（ＴＦＴ型）の反射型液晶表示ユニット３０の表示領域上に配置したものを液晶表示装置とし、この液晶表示装置のフロントライト５０を点灯させたときの表示面内における輝度分布を先に述べた方法と同様にして測定した。また、実施例２のフロントライトを備えた液晶表示装置の白表示／黒表示時の表示コントラストを調べた。また、実施例２のフロントライトを備えた液晶表示装置の外観も目視により評価した。結果を表４に示す。
【００５３】
ここでのプリズム溝５４の深さｄは、６．０μｍと一定とし、急斜面部５４ｂの長さＬは略一定とした。また、ここでのθ_２係数は、導光板５２の単位長さ（図９の左右方向に沿った方向の導光板１ｍｍ）あたりの急斜面部５４ｂの数と急斜面部５４ｂの長さＬとの積とした。導光板５２の材料には、アートン（商品名：ＪＳＲ社製）を用いた。また、中間導光体１３の材料にはアクリル樹脂を用いた。また、液晶表示ユニット２０としては、面方向のサイズが約７０ｍｍ×５０ｍｍのものを用いた。
【００５４】
【表２】

【００５５】
（比較例１）
図１５乃至図１６の液晶表示装置において、フロントライト１１０の導光板１１２として、反射面１１２ｃに形成するプリズム溝１１４の形成条件は、下記表３に示すようにプリズム溝１１４のピッチＰ、深さｄ、緩斜面部１１４ａの傾斜角度θ_１、長さＭ、急斜面部１１４ｂの傾斜角度θ_２　、長さＬを一定とすることにより、光源からの位置の係わらずθ_２係数を一定としたものが用いられ、発光素子１５として白色ＬＥＤ（日亜化学製のＮＳＣＷ２１５Ｔ）を用いた以外は従来と同様の液晶表示装置を作製し、比較例１とした。比較例１のフロントライト１１０を図８に示したアクティブマトリクス型（ＴＦＴ型）の反射型液晶表示ユニット３０の表示領域上に配置したものを液晶表示装置とし、この液晶表示装置のフロントライト１１０を点灯させたときの表示面内における輝度分布を先に述べた方法と同様にして測定した。また、比較例１のフロントライトを備えた液晶表示装置の白表示／黒表示時の表示コントラストを調べた。また、比較例１のフロントライトを備えた液晶表示装置の外観も目視により評価した。結果を表４に示す。
【００５６】
また、ここでのθ_２係数は、導光板１１２の単位長さ（図１６の左右方向に沿った方向の導光板１ｍｍ）あたりの急斜面部１１４４ｂの数と急斜面部１１４ｂの長さＬとの積とした。導光板１１２の材料には、アートン（商品名：ＪＳＲ社製）を用いた。また、中間導光体１１３の材料にはアクリル樹脂を用いた。また、液晶表示ユニット１２０としては、面方向のサイズが約７０ｍｍ×５０ｍｍのものを用いた。
【００５７】
【表３】

【００５８】
【表４】

【００５９】
表４中の外観欄の×は、輝度ムラ、モアレなどの発生により見栄えが非常に悪い状態、△は輝度ムラもしくはモアレの一方が発生した状態、○は実使用上問題ない状態、○○は非常に見栄えが良い状態を示す。
【００６０】
表４に示した結果から、比較例１のフロントライトでは、プリズム溝１１４のピッチＰ、深さｄ、緩斜面部１１４ａの傾斜角度θ_１、長さＭ、急斜面部１１４ｂの傾斜角度θ_２　、長さＬを一定とした導光板が設けられたことにより、この比較例１のフロントライトが備えられた液晶表装置は、輝度ｍａｘと輝度ｍｉｎの差が大きく、輝度の均一度が低いことがわかる。また、比較例１のフロントライトを用いたものは、特に導光板の末端面に近いエリア（ｅ１、ｅ２、ｅ６）の輝度が低くなっており、また外観は輝度ムラが容易に目視でわかるレベルであった。
【００６１】
実施例１のフロントライトでは、プリズム溝深さｄは一定で、急斜面部１４ｂの長さＬは略一定のままで、プリズム溝１４の緩斜面部１４ａの傾斜角度θ_１、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ_２を随時変化させ、さらにプリズム溝ピッチＰを末端面に近づくにつれて随時小さくした（光源から離れた位置ほどプリズム溝ピッチＰを小さくした）導光板が設けられたことにより、このフロントライトが備えられた液晶表示装置は輝度ｍａｘと輝度ｍｉｎの差を小さくでき、輝度の均一度が高いことがわかる。
実施例１のフロントライトでは、導光板の内部を伝搬する光量が入光面側から末端面側にかけて減衰するのと逆に導光板の単位長さあたりの照光機能を増加させることで、導光板から出射される光の光量を均一化を計ることができる。具体的には導光板の内部を伝搬する光量が減衰するのと逆傾向にθ_２係数を設定すること、すなわち、光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるようにすることが、導光板の出射面から出射される出射光量が導光板面内で均一にでき、表示面の輝度ムラを防止できることがわかる。
【００６２】
実施例２のフロントライトでは、プリズム溝１４の緩斜面部１４ａの傾斜角度θ_１、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ_２の和、急斜面部１４ｂの長さＬは略一定、プリズム溝深さｄは一定のままで、傾斜角度θ_１、θ_２を随時変化させ、さらにプリズム溝ピッチＰを末端面に近づくにつれて随時小さくした（光源から離れた位置ほどプリズム溝ピッチＰを小さくした）導光板が設けられたことにより、このフロントライトが備えられた液晶表示装置は、輝度ｍａｘと輝度ｍｉｎの差を小さくでき、輝度の均一度を高くできることがわかる。従って、実施例２のフロントライトが備えられた液晶表示装置は、導光板の出射面から出射される出射光量が導光板面内で均一にでき、表示面の輝度ムラを防止できることがわかる。
【００６３】
（実施例３）
図１７に示すようなフロントライト１００を作製し、実施例３とした。このフロントライト１００は、導光板１０２として、反射面１０２ｃに形成するプリズム溝１０４のピッチＰ、緩斜面部１０４ａの傾斜角度θ_１、長さＭ、急斜面部１０４ｂの傾斜角度θ_２　については下記表５に示すように一定のままで、急斜面部１０４ｂの長さＬ、プリズム頂点高さＹ（隣接するプリズム溝１０４、１０４間の頂部１０４ｄの高さ）を下記表５に示すように変化させることにより、光源から離れた位置ほどθ_２係数を大きくしたものを用いた。また、発光素子として白色ＬＥＤ（日亜化学製のＮＳＣＷ２１５Ｔ）を用い、導光板１０２の材料には、アートン（商品名：ＪＳＲ社製）を用い、また、中間導光体１３の材料にはアクリル樹脂を用いた。また、プリズム溝１０４の傾斜角αは、０°とした。
また、ここでのθ_２係数は、プリズム溝１０４のピッチＰに対する急斜面部１０４ｂの長さＬ、即ち、Ｌ（μｍ）／Ｐ（μｍ）とした。
この実施例では急斜面部１０４ｂの長さＬを変化させるため図１８に示すように隣合う頂部１０４ｄ、１０４ｄの高さの差ｙ’を下記式１に示すように定めた。
【００６４】
ｙ’＝−Ｌｃｏｓθ_２・ｔａｎθ_２＋（Ｐ−Ｌｃｏｓθ_１）ｔａｎθ_２　　（式１）
（式１中、Ｌは急斜面部の長さ、Ｐはプリズム溝ピッチ、θ_１は緩斜面部の傾斜角度、θ_２は急斜面部の傾斜角度を表す。）
【００６５】
プリズム頂点高さＹは、ｙ’を導光板１０２の入光面側から順次累計したものであり、急斜面部１０４ｂの長さＬを線形変化させるとＹは導光板のプリズム加工開始位置からの距離Ｘの二次方程式で近似できる。なお、プリズム頂点高さＹの最大値は、加工上の制約により２６０μｍ程度である。プリズム頂点高さＹの最大値を小さくするためには、ｙ’＝０となる位置を導光板のプリズム加工領域の中央に設定することが好ましい。
【００６６】
実施例３のフロントライト１００を図８に示したアクティブマトリクス型（ＴＦＴ型）の反射型液晶表示ユニット３０の表示領域上に配置したものを液晶表示装置とし、この液晶表示装置のフロントライト１００を点灯させたときの表示面内における輝度分布を先に述べた方法と同様にして測定した。また、実施例３のフロントライトを備えた液晶表示装置の白表示／黒表示時の表示コントラストを調べた。また、実施例３のフロントライト１００を備えた液晶表示装置の外観も目視により評価した。結果を表４に合わせて示す。
【００６７】
【表５】

【００６８】
（実施例４）
導光板１０２として、反射面１０２ｃに形成するプリズム溝１０４のピッチＰ、緩斜面部１０４ａの傾斜角度θ_１、長さＭ、急斜面部１０４ｂの傾斜角度θ_２については下記表６に示すように一定のままで、急斜面部１０４ｂの長さＬ、プリズム頂点高さＹ（隣接するプリズム溝１０４、１０４間の頂部１０４ｄの高さ）を下記表６に示すように変化させることにより、光源から離れた位置ほどθ_２係数を大きくしたものを用いた以外は実施例３と同様のフロントライトを作製し、実施例４とした。
実施例４のフロントライトを図８に示したアクティブマトリクス型（ＴＦＴ型）の反射型液晶表示ユニット３０の表示領域上に配置したものを液晶表示装置とし、この液晶表示装置のフロントライトを点灯させたときの表示面内における輝度分布を先に述べた方法と同様にして測定した。また、実施例４のフロントライトを備えた液晶表示装置の白表示／黒表示時の表示コントラストを調べた。また、実施例４のフロントライトを備えた液晶表示装置の外観も目視により評価した。結果を表４に合わせて示す。
【００６９】
【表６】

【００７０】
（実施例５）
導光板１０２として、反射面１０２ｃに形成するプリズム溝１０４のピッチＰ、緩斜面部１０４ａの傾斜角度θ_１、長さＭ、急斜面部１０４ｂの傾斜角度θ_２については下記表７に示すように一定のままで、急斜面部１０４ｂの長さＬ、プリズム頂点高さＹ（隣接するプリズム溝１０４、１０４間の頂部１０４ｄの高さ）を下記表７に示すように変化させることにより、光源から離れた位置ほどθ_２係数を大きくしたものを用い、また、プリズム溝１０４の傾斜角αは７．５°とした以外は実施例３と同様のフロントライトを作製し、実施例５とした。
実施例５のフロントライトを図８に示したアクティブマトリクス型（ＴＦＴ型）の反射型液晶表示ユニット３０の表示領域上に配置したものを液晶表示装置とし、この液晶表示装置のフロントライトを点灯させたときの表示面内における輝度分布を先に述べた方法と同様にして測定した。また、実施例５のフロントライトを備えた液晶表示装置の白表示／黒表示時の表示コントラストを調べた。また、実施例５のフロントライトを備えた液晶表示装置の外観も目視により評価した。結果を表４に合わせて示す。
【００７１】
【表７】

【００７２】
実施例３〜５のフロントライトは、導光板に形成する緩斜面部の傾斜角度θ_１、急斜面部の傾斜角度θ_２を一定としているので、実施例１〜２のものより加工し易いものであった。また、実施例４〜５のものは、モアレがなく、非常に見栄えが良く外観が優れていることがわかる。
【００７３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明の照明装置によれば、光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成された導光板が備えられたことにより、大面積を均一に、かつ明るく照明することができる低消費電力の照明装置を提供できる。
また、本発明の液晶表示装置によれば、大面積を均一に、高輝度で照明することができる本発明の照明装置を備えたことで、表示領域の全面にわたって高輝度で均一な明るさで照射されるので、表示品質が優れた液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の斜視構成図。
【図２】図２は、図１に示す液晶表示装置の平面構成図。
【図３】図２に示す液晶表示装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図４】図４は、図２に示す中間導光体を拡大して示す平面構成図。
【図５】図５は、図１に示すフロントライトの部分断面図。
【図６】図６は、図２に示す液晶表示ユニットの画素群を拡大して示す平面構成図。
【図７】図７は、アクティブマトリクス型の液晶表示ユニットの画素を拡大して示す平面構成図。
【図８】図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図。
【図９】図９は、第２の実施形態の液晶表示装置の断面図。
【図１０】図１０は、図３のフロントライトに備えられた導光板の作製に用いる金型を作製するたの鋳型用基材の製造方法の説明図。
【図１１】図１１は、図９のフロントライトに備えられた導光板の作製に用いる金型を作製するたの鋳型用基材の製造方法の説明図。
【図１２】図１２は、導光板の領域が有する輝度特性に応じてθ_２係数を変化させる例の説明図。
【図１３】図１３は、液晶表示装置の輝度分布を測定する方法の説明図。
【図１４】図１４は、液晶表示装置の輝度分布を測定する際の表示面の各エリアを示す図。
【図１５】図１５Ａは、従来の構成の液晶表示装置を示す斜視図、図１５Ｂは、図１５Ａの液晶表示装置に備えられたフロントライトを示す平面図。
【図１６】図１６は、図１５の液晶表示装置を示す断面図。
【図１７】実施例３のフロントライトを示す断面図。
【図１８】図１７のフロントライトの導光板の部分断面図。
【符号の説明】
１０，５０，１００　フロントライト（照明装置）
２０　液晶表示ユニット（被照明物）
１２，５２，１０２　導光板
１２ａ　側端面（入光面、一側端面）
１２ｂ　下面（出射面、一面）
１２ｃ、５２ｃ、１０２ｃ　上面（反射面、他の一面）
１２ｄ　側端面（末端面、他の側端面）
１３　中間導光体
１４，５４，１０４　プリズム溝
１４ａ，５４ａ，１０４ａ　緩斜面部
１４ｂ，５４ｂ，１０４ｂ　急斜面部
１５　発光素子
１７　反射膜
２０　液晶表示ユニット
θ_１　緩斜面部の傾斜角度
θ_２急斜面部の傾斜角度
θ_３底頂部の角度
ｄ　プリズム溝の深さ
Ｐ　プリズム溝のピッチ
Ｌ　急斜面部の長さ
Ｍ　緩斜面部の長さ
Ｙ　プリズム頂点高さ

Claims

光源と、該光源の光を一側端面から導入し、内部を伝搬する前記光を一面側から出射させる導光板とを備え、
前記導光板は光が導入される側端面が入光面とされ、前記導光板の他の一面側には、緩斜面部と、該緩斜面部より急な傾斜角度を有する急斜面部とで形成される複数のプリズム溝が平面視ストライプ状に形成されており、
前記緩斜面部の傾斜角度をθ_１、前記急斜面部の傾斜角度をθ_２としたとき、前記導光板は前記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成され、前記θ_２係数は前記プリズム溝のピッチＰに対する急斜面部の長さＬ又は前記導光板の単位長さあたりの前記急斜面部の数と前記急斜面部の長さＬとの積であることを特徴とする照明装置。
前記導光板は、前記緩斜面部の傾斜角度θ_１、前記急斜面部の傾斜角度θ_２が変化させることで、前記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記導光板は、前記緩斜面部の傾斜角度θ_１と前記急斜面部の傾斜角度θ_２との和が一定でなく、前記プリズム溝のピッチＰと前記急斜面部の長さＬとのうち少なくとも一方を変化させることで、前記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
前記導光板は、前記緩斜面部の傾斜角度θ_１と前記急斜面部の傾斜角度θ_２との和がほぼ一定とされ、前記プリズム溝のピッチＰ又は前記急斜面部の長さＬを変化させることで、前記光源から離れた位置ほどθ_２係数が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
前記導光板は、前記θ_２係数が、前記導光板の単位長さあたりの前記急斜面部の数と前記急斜面部の長さＬとの積であるとき、前記θ_２係数は０．０４５以上０．０８５以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置。
前記導光板は、プリズム溝の緩斜面部の傾斜角度θ_１が１°以上５°以下とされ、前記急斜面部の傾斜角度θ_２が４０°以上４５°以下とされたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置。
請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置と、該照明装置により照明される液晶表示ユニットとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。