JP3231655B2 - 前方照明装置およびこれを備えた反射型液晶表示装置 - Google Patents

前方照明装置およびこれを備えた反射型液晶表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被照明物と観察者
との間に配置されて使用され、被照明物に光を照射する
と共に、被照明物からの反射光を観察者が視認できるよ
うに該反射光を透過させるべく構成された前方照明装置
と、この前方照明装置を補助光源として備えた反射型液
晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は、ＣＲＴ(Cathode Ray T
ube)、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、あるいはＥＬ(E
lectro Luminescence)といった他のディスプレイとは異
なり、液晶そのものは発光せずに、特定の光源からの光
の透過光量を調節することによって文字や画像を表示す
る。
【０００３】従来の液晶表示装置（以下、ＬＣＤ：Liqu
id Crystal Displayと称する）は、透過型ＬＣＤと、反
射型ＬＣＤとに大別することが可能である。透過型ＬＣ
Ｄは、液晶セルの背面に、光源（バックライト）として
の、蛍光管やＥＬ等の面発光光源が配置される。
【０００４】一方、反射型ＬＣＤは、周囲光を利用して
表示を行うため、バックライトを必要とせず、消費電力
が少ないという利点がある。さらに、直射日光の当たる
ような非常に明るい場所では、発光型ディスプレイや透
過型ＬＣＤは表示がほとんど見えなくなるのに対し、反
射型ＬＣＤではより鮮明に見える。このため、反射型Ｌ
ＣＤは、近年益々需要が高まっている携帯情報端末やモ
バイルコンピュータに適用されている。
【０００５】ただし、反射型ＬＣＤは、以下のような問
題点を有している。つまり、反射型ＬＣＤは周囲光を利
用するので、表示輝度が周辺環境へ依存する度合いが非
常に高く、特に、夜間などの暗闇では、表示が全く認識
できないこともある。特に、カラー化のためにカラーフ
ィルタを用いた反射型ＬＣＤや、偏光板を用いた反射型
ＬＣＤにおいて、上述の問題は大きく、十分な周囲光が
得られない場合に備えて補助照明が必要となる。
【０００６】しかし、反射型ＬＣＤは液晶セルの背面に
反射板が設置されており、透過型ＬＣＤのようなバック
ライトを用いることはできない。反射板としてハーフミ
ラーを用いた半透過型ＬＣＤと呼ばれる装置も提案され
ているが、その表示特性は透過型とも反射型ともいえな
い中途半端なものとなり、実用化は難しいと考えられ
る。
【０００７】そこで、周囲が暗い場合の反射型ＬＣＤの
補助照明として、液晶セルの前面に配置するためのフロ
ントライトシステムが、従来から提案されている。この
フロントライトシステムは、一般的に、導光体と、導光
体の側面に配置された光源とを備える。導光体側面から
入射した光源光は導光体内部を進行し、導光体表面につ
くられた形状で反射して液晶セル側へ出射する。出射し
た光は、液晶セルを透過しながら表示情報に応じて調光
され、液晶セルの背面側に配置された反射板で反射され
ることによって、再び導光体を透過して観察者側へ出射
される。これにより、観察者は、周囲光量が不十分なと
きでも、表示の認識が可能となる。
【０００８】なお、このようなフロントライトは、例え
ば特開平５−１５８０３４号公報、SID DIGEST P.375(1
995)等に開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ここで、SID DIGEST
P.375(1995)に開示されたフロントライトシステムの動
作原理について、図２６を参照しながら簡単に説明す
る。上記フロントライトシステムにおいて、平坦部１０
１ａおよび傾斜部１０１ｂから形成される界面１０１を
有する導光体１０４の一方の側面を、光源１０６からの
光が入射する入射面１０５とする。すなわち、光源１０
６は、導光体１０４の入射面１０５に対向する位置に配
置されている。
【００１０】光源１０６から入射面１０５を通って導光
体１０４に入射した光のうち、あるものは直進し、ある
ものは導光体１０４とその周辺媒質との界面１０１・１
０８に入射する。このとき、導光体１０４の周辺媒質が
空気であるものとし、導光体１０４の屈折率が１．５程
度であるとすると、スネルの法則（式１）から、界面１
０１・１０８に対する入射角が約４１．８°以上の光
は、界面１０１・１０８で全反射することが分かる。
【００１１】 ｎ1 ・ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ・ｓｉｎθ2 θc ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ2 ／ｎ1 ） ・・・（式１） ただし、ｎ1 は第１の媒質（ここでは導光体１０４）の
屈折率、 ｎ2 は第２の媒質（ここでは空気）の屈折率、 θ1 は導光体１０４から界面１０１への入射角、 θ2 は界面１０１から第２の媒質への出射角、 θc は臨界角、である。
【００１２】界面１０１・１０８に入射した光の中で、
反射面である傾斜部１０１ｂで全反射した光と、界面１
０８で全反射した後、界面１０１の傾斜部１０１ｂで反
射した光は、液晶セル１１０に入射する。液晶セル１１
０に入射した光は、図示しない液晶層により調光された
後、液晶セル１１０の背面に設けられた反射板１１１に
より反射され、導光体１０４に再び入射して平坦部１０
１ａを透過し、観察者１０９側へ出射される。
【００１３】また、光源１０６から入射面１０５を通
り、傾斜部１０１ｂではなく平坦部１０１ａに入射した
光は、界面１０１と界面１０８との間で、傾斜部１０１
ｂに到達するまで全反射を繰り返しつつ伝搬する。な
お、観察者１０９側から見た傾斜部１０１ｂの面積は、
平坦部１０１ａの面積に比べて、十分に小さく形成され
ている。
【００１４】上記従来のフロントライトシステムは、以
下の問題を有する。 （１）図２７に示すように、全反射を繰り返しても傾斜
部１０１ｂに到達できない光や、入射面１０５に対して
ほぼ垂直に入射した光は、入射面１０５に対向する面１
０７から導光体１０４の外へ出射する光１１４となり、
表示に利用され得ない。すなわち、光の利用効率が悪
い。 （２）傾斜部１０１ｂと平坦部１０１ａとから構成され
る界面１０１の形状は、ちょうどプリズムシートの頂点
を平らにした形状に似ており、図２７に示すように、周
囲光１１５が観察者１０９側へ反射され易く、表示品位
の低下につながる。
【００１５】これらの問題は、従来のフロントライトシ
ステムの大半に共通しており、光源光の利用効率の向上
が望まれている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の前方照明装置は、光源および導光
体を備え、被照明物の前方に配置されて使用される前方
照明装置において、上記導光体が、光源から光を入射す
る入射面と、被照明物へ向けて光を出射する第１の出射
面と、上記第１の出射面に対向する第２の出射面とを含
む多面体であり、上記第１および第２の出射面が、互い
に略平行に、または入射面から遠ざかるほど間隔が狭く
なるように配置され、上記入射面が、第１の出射面の法
線に対して傾斜して配置され、上記入射面と第１の出射
面とがなす角が鈍角である一方、上記導光体を第１の導
光体とすると、上記第１の導光体の第１の出射面の外側
に、上記第１の出射面からの出射光を透過させつつ、上
記第１の出射面からの出射光に比べ、第１の出射面の法
線方向に近い方向に光を出射する第２の導光体をさらに
備えると共に、上記第２の導光体が、入射光の進行方向
側へのみ散乱させる機能を有する前方散乱板であり、所
定の角度範囲から入射した光のみを散乱させ、所定の角
度範囲以外からの入射光を完全に透過する異方性散乱体
であり、さらに、第１の導光体からの出射光が第２の導
光体へ入射する角度範囲の少なくとも一部が、上記所定
の角度範囲に含まれることを特徴とする。
【００１７】上記の前方照明装置は、入射面から取り込
んだ光源光を第１の出射面から被照明物へ出射し、被照
明物からの反射光を第１の出射面を介して第２の出射面
から観察者側へ出射するようになっており、被照明物の
前方の配置されて使用されるものである。
【００１８】上記の構成によれば、入射面を第１の出射
面の法線に対して傾斜して配置すると共に、第１および
第２の出射面を、互いに略平行に、または入射面から遠
ざかるほど間隔が狭くなるように配置することにより、
第１の出射面に対して入射面が垂直に形成された構成と
比較して、第１の出射面からの導光体の最大高さを増加
させることなく、入射面の面積を大きくとることができ
る。これにより、より多くの光源光を取り込むことがで
き、光源光を有効利用した明るい前方照明装置を提供す
ることが可能となる。
【００１９】特に、第１の出射面に対する第２の出射面
の傾き角が０°に近い場合、すなわち第１の出射面と第
２の出射面が平行に近い場合には、上記の構成は次のよ
うな利点も有する。つまり、上記の場合には、第１の出
射面に対して入射面が垂直に配置されているとすると、
この入射面に垂直入射した光の中には、入射面に対向す
る面から導光体外部へ漏れ出るものも存在する。このよ
うな漏れ光が存在すると、光源光の利用効率が低下して
しまう。しかし、本発明の前方照明装置では、入射面が
第１の出射面の法線に対して傾斜して配置されたことに
より、入射面から垂直入射した光は、第１の出射面また
は第２の出射面のいずれかに入射することとなるので、
入射面からの垂直入射光の利用効率を向上させることが
可能であるという利点がある。
【００２０】
【００２１】また、入射面と第１の出射面とが鋭角をな
す場合、入射面から直接第１の出射面へ入射する成分が
存在する。この成分は、第１の出射面に対して非常に大
きな入射角で入射し、さらに光源光の広がりも考慮すれ
ば、第１の出射面へ９０°に近い入射角で入射する成分
も含む。これらの成分は、第１の出射面で反射し、迷光
となって第２の出射面から観察者側へ出射するので、被
照明物の像の表示品位を劣化させるという問題を生じ
る。
【００２２】これに対して、本発明の構成では、入射面
が第１の出射面に対して鈍角をなすことにより、入射面
から直接第１の出射面へ入射して迷光となる成分を減ら
すことが可能である。この結果、光源光の利用効率が高
く、且つ、鮮明な被照明物の像を得ることが可能な前方
照明装置を提供できる。また、第２の導光体を備えたこ
とにより、前方照明装置からの光の出射方向を、第１の
出射面の法線方向に近づけることができる。これによ
り、被照明物へ照射した光の反射光が第１の出射面に戻
り易くなるので、光源光を無駄なく照明に利用すること
ができ、より明るい被照明物像を実現する前方照明装置
を提供できる。また、上記第２の導光体が前方照明装置
からの光の出射方向を第１の出射面の法線方向に近づけ
ることにより、反射モード（前方照明装置を使用しない
場合）において観察者が表示確認を行う視角範囲と、前
方照明装置を用いた場合の観察者の視角範囲とが、おお
むね一致するという利点もある。 また、上記第２の導光
体が、入射光の進行方向側へのみ散乱させる機能を有す
る前方散乱板であり、所定の角度範囲から入射した光の
みを散乱させ、所定の角度範囲以外からの入射光を完全
に透過する異方性散乱体であり、さらに、第１の導光体
からの出射光が第２の導光体へ入射する角度範囲の少な
くとも一部が、上記所定の角度範囲に含まれる。 このた
め、前方照明装置からの光の出射方向を、第１の出射面
の法線方向に近づけることができると共に、散乱光によ
って被照明物をむらなく照明することができる。この結
果、光源光を無駄なく照明に利用することができ、より
明るく鮮明な被照明物像を実現する前方照明装置を提供
できる。 また、第２の導光体としての光散乱体が、第１
の導光体から入射した光を、この光の進行方向側へのみ
散乱させる前方散乱体であることにより、第１の導光体
から入射した光の後方散乱がなくなる。これにより、光
の利用効率がさらに向上すると共に、後方散乱光によっ
て被照明物の像が劣化することが防止される。この結
果、明るく、且つ、被照明物の鮮明な像を実現する前方
照明装置を提供することが可能となる。 さらに、第２の
導光体としての光散乱体が散乱させる入射光の角度範囲
に、第 １の導光体からの出射光が入射することにより、
例えば観察者の方向へ出力する光など、上記所定の角度
範囲以外の入射光には、上記の異方性散乱体は作用しな
いので、不要な散乱光によって被照明物の像が劣化する
ことが防止される。また、第１の導光体からの出射光を
効率的に散乱させることができ、光の利用効率がさらに
向上する。この結果、明るく、且つ、被照明物の鮮明な
像を実現する前方照明装置を提供することが可能とな
る。
【００２３】請求項２記載の前方照明装置は、請求項１
記載の構成において、導光体の、入射面および第１の出
射面に垂直な平面における断面形状が、三角形であるこ
とを特徴とする。
【００２４】上記の構成は、導光体が完全な楔型に形成
されたことにより、光源から導光体へ入射した光の内、
第１の出射面に平行な成分が、導光体の外へ抜けること
がない。これにより、光源光の利用効率がさらに向上す
るという利点がある。
【００２５】請求項３記載の前方照明装置は、請求項１
記載の構成において、第１および第２の出射面が互いに
略平行に配置されると共に、入射面と第１の出射面の法
線とのなす角をβ、導光体に入射した後の光の広がり角
を±γ、第２の出射面の臨界角をθc2とすると、下記の
不等式が満たされることを特徴とする。 θc2≦９０°−β−γ
【００２６】上記の不等式を満足するようにβおよびγ
の値を設定することにより、第２の出射面に入射した光
がこの第２の出射面で全反射し、観察者側へ漏れること
がない。この結果、光源光を無駄なく被照明物へ出射さ
せることが可能となり、光源光の利用効率が向上すると
共に、観察者側へ無駄な光が漏れることが防止されるの
で、鮮明な被照明物像を得ることができる。
【００２７】請求項４記載の前方照明装置は、請求項１
記載の構成において、上記第１および第２の出射面が、
入射面から遠ざかるほど間隔が狭くなるように配置され
ると共に、第１の出射面に対する第２の出射面の傾き角
をα、入射面と第１の出射面の法線とのなす角をβ、導
光体に入射した後の光の広がり角を±γ、第２の出射面
の臨界角をθc2とすると、下記の不等式が満たされるこ
とを特徴とする。 θc2≦９０°−β−α−γ
【００２８】上記の不等式を満足するようにα、β、γ
の値を設定することにより、第２の出射面に入射した光
がこの第２の出射面で全反射し、観察者側へ漏れること
がない。この結果、光源光を無駄なく被照明物へ出射さ
せることが可能となり、光源光の利用効率が向上すると
共に、観察者側へ無駄な光が漏れることが防止されるの
で、鮮明な被照明物像を得ることができる。
【００２９】請求項５記載の前方照明装置は、請求項１
記載の構成において、光源と入射面との間に、光源から
の光の広がりを制限する光制御手段をさらに備えたこと
を特徴とする。
【００３０】光源からの光のほとんどは第２の出射面に
て反射するが、この第２の出射面にて全反射せずに導光
体外部へ漏れる成分を少なくするためには、光源からの
光にある程度の指向性を持たせて、第２の出射面へ臨界
角よりも小さい角度で入射する成分を少なくすることが
好ましい。このため、上記の構成は、光源からの光の広
がりを制限する光制御手段を備えたことにより、第２の
出射面からの漏れ光が少なくなり、光の利用効率がさら
に向上すると共に、被照明物の像のにじみやボケが防止
される。この結果、明るく且つ鮮明な被照明物像を実現
する前方照明装置を提供することが可能となる。
【００３１】請求項６記載の前方照明装置は、請求項５
記載の構成において、第１および第２の出射面が互いに
略平行に配置されると共に、入射面と第１の出射面の法
線とのなす角をβ、導光体の屈折率をｎ1 、上記光制御
手段によって制限された光の広がり角を±δとすると、
下記の不等式が満たされることを特徴とする。 ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎδ）／ｎ1 ）＜β
【００３２】上記不等式の左辺は、光制御手段によって
広がりが制限された光が導光体へ入射した後の広がり角
γである。上記の不等式が満足されたとき、入射面から
入射した光の全てが、一旦、第２の出射面で反射され、
一定の入射角で第１の出射面へ入射する。これにより、
入射面から直接第１の出射面へ入射して迷光となる成分
を減らすことが可能である。この結果、光源光の利用効
率が高く、且つ、鮮明な被照明物の像を実現する前方照
明装置を提供できる。
【００３３】請求項７記載の前方照明装置は、請求項５
記載の構成において、第１および第２の出射面が、入射
面から遠ざかるほど間隔が狭くなるように配置されると
共に、第１の出射面に対する第２の出射面の傾き角を
α、入射面と第１の出射面の法線とのなす角をβ、導光
体の屈折率をｎ1 、上記光制御手段によって制限された
光の広がり角を±δ、第２の出射面の臨界角をθc2とす
ると、下記の不等式が満たされることを特徴とする。 ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎδ）／ｎ1 ）＜β＋２α
【００３４】上記不等式の左辺は、光制御手段によって
広がりが制限された光が導光体へ入射した後の広がり角
γである。上記の不等式が満足されたとき、入射面から
入射した光の全てが、一旦、第２の出射面で反射され、
一定の入射角で第１の出射面へ入射する。これにより、
入射面から直接第１の出射面へ入射して迷光となる成分
を減らすことが可能である。この結果、光源光の利用効
率が高く、且つ、鮮明な被照明物の像を実現する前方照
明装置を提供できる。
【００３５】請求項８記載の前方照明装置は、請求項１
記載の構成において、光源からの光を、導光体の入射面
のみへ集光する集光手段をさらに備えたことを特徴とし
ている。
【００３６】上記の構成によれば、光源光の損失をさら
に少なくできるので、光源光の利用効率がさらに向上
し、より明るい前方照明装置が実現される。
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】請求項９記載の前方照明装置は、請求項１
記載の構成において、第１の導光体と第２の導光体との
間に、これらの導光体の間に存在する光学的界面での屈
折率差を緩和する充填剤が満たされていることを特徴と
する。
【００５１】上記の構成によれば、第１の導光体と第２
の導光体との間に空気層が存在する場合と比較して、第
１の導光体と第２の導光体との間に存在する光学的界面
での屈折による光の減衰が抑制される。この結果、光源
光の利用効率がさらに向上し、より明るい面光源として
の前方照明装置が実現される。なお、第１の導光体およ
び第２の導光体の少なくとも一方の屈折率と、充填剤の
屈折率とを等しくすれば、第１の導光体と第２の導光体
との間の光学的界面の数を減らすことができるので、よ
り効果的である。
【００５２】請求項１０記載の前方照明装置は、請求項
９記載の構成において、第１の導光体における第１およ
び第２の出射面が互いに略平行に配置されると共に、第
１の導光体において入射面と第１の出射面の法線とがな
す角をβ、第１の導光体に入射した後の光の広がり角を
±γ、第１の導光体における第１の出射面の臨界角をθ
c1とすると、下記の不等式が満たされることを特徴とす
る。 θc1＞９０°−β＋γ
【００５３】上記の不等式が満足されたとき、第１の出
射面に導かれた光が、この第１の出射面で反射すること
なく出力される。これにより、第２の出射面方向すなわ
ち観察者方向に生じる迷光を減少させることができる。
この結果、被照明物の鮮明な像を実現する前方照明装置
を提供することが可能となる。
【００５４】請求項１１記載の前方照明装置は、請求項
９記載の構成において、第１の導光体における第１およ
び第２の出射面が、入射面から遠ざかるほど間隔が狭く
なるように配置されると共に、第１の導光体において第
１の出射面に対する第２の出射面の傾き角をα、第１の
導光体において入射面と第１の出射面の法線とがなす角
をβ、第１の導光体に入射した後の光の広がり角を±
γ、第１の導光体における第１の出射面の臨界角をθc1
とすると、下記の不等式が満たされることを特徴とす
る。 θc1＞９０°−β−２α＋γ
【００５５】上記の不等式が満足されたとき、第１の出
射面に導かれた光が、この第１の出射面で反射すること
なく出力される。これにより、第２の出射面方向すなわ
ち観察者方向に生じる迷光を減少させることができる。
この結果、被照明物の鮮明な像を実現する前方照明装置
を提供することが可能となる。
【００５６】請求項１２記載の反射型液晶表示装置は、
反射板を有する反射型液晶素子を備えると共に、上記反
射型液晶素子の前面に、請求項１記載の前方照明装置が
配置されたことを特徴とする。
【００５７】上記の構成は、例えば日中の屋外等のよう
に十分な周囲光量がある場合には、前方照明装置を消灯
した状態で使用する一方、十分な周囲光量が得られない
ときには、前方照明装置を点灯して使用することができ
る。この結果、周囲環境に関わらず、常に明るい高品位
な表示を実現し得る反射型液晶表示装置を提供すること
が可能となる。
【００５８】請求項１３記載の反射型液晶表示装置は、
請求項１２記載の構成において、反射型液晶素子と前方
照明装置との間に、上記反射型液晶素子と前方照明装置
との間に存在する光学的界面での屈折率差を緩和する充
填剤が満たされていることを特徴とする。
【００５９】上記の構成によれば、反射型液晶素子と前
方照明装置との間に空気層が存在する場合と比較して、
反射型液晶素子と前方照明装置との間に存在する光学的
界面での屈折による光の減衰が抑制される。この結果、
光源光の利用効率がさらに向上し、より明るい表示が可
能な反射型液晶表示装置が実現される。
【００６０】請求項１４記載の反射型液晶表示装置は、
請求項１３記載の構成において、前方照明装置の導光体
における第１および第２の出射面が互いに略平行に配置
されると共に、前方照明装置の導光体における入射面と
第１の出射面の法線とのなす角をβ、上記導光体に入射
した後の光の広がり角を±γ、第１の出射面の臨界角を
θc1とすると、下記の不等式が満たされることを特徴と
する。 θc1＞９０°−β＋γ
【００６１】上記の不等式が満足されたとき、第１の出
射面に導かれた光が、この第１の出射面で反射すること
なく、液晶素子へ出力される。これにより、光源光の利
用効率を向上させると共に、第２の出射面方向すなわち
観察者方向に生じる迷光を減少させることができる。こ
の結果、明るく、且つ、表示品位の優れた反射型液晶表
示装置を提供することが可能となる。
【００６２】請求項１５記載の反射型液晶表示装置は、
請求項１３記載の構成において、前方照明装置の導光体
における第１および第２の出射面が、入射面から遠ざか
るほど間隔が狭くなるように配置されると共に、前方照
明装置の導光体における第１の出射面に対する第２の出
射面の傾き角をα、上記導光体の入射面と第１の出射面
の法線とのなす角をβ、上記導光体に入射した後の光の
広がり角を±γ、第１の出射面の臨界角をθc1とする
と、下記の不等式が満たされることを特徴としている。 θc1＞９０°−β−２α＋γ
【００６３】上記の不等式が満足されたとき、第１の出
射面に導かれた光が、この第１の出射面で反射すること
なく、液晶素子へ出力される。これにより、光源光の利
用効率を向上させると共に、第２の出射面方向すなわち
観察者方向に生じる迷光を減少させることができる。こ
の結果、明るく、且つ、表示品位の優れた反射型液晶表
示装置を提供することが可能となる。
【００６４】請求項１６記載の反射型液晶表示装置は、
請求項１２記載の構成において、光源からの光を、導光
体の入射面のみへ集光する集光手段をさらに備えたこと
を特徴とする。
【００６５】上記の構成によれば、光源光の損失をさら
に少なくできるので、光源光の利用効率がさらに向上
し、より明るい表示が可能な反射型液晶表示装置を提供
することが可能となる。さらに、光源光が、液晶素子の
電極基板等の他の屈折率体に直接入射することを防止で
きるので、迷光や、観察者方向に散乱する成分等を減少
させることができる。この結果、鮮明な画像の表示が可
能な反射型液晶表示装置を提供することができる。
【００６６】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕本発明の実施の一形態について図１な
いし図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００６７】本実施の形態に係る反射型ＬＣＤは、図１
に示すように、反射型液晶セル１０（反射型液晶素子）
の前面にフロントライト２０（前方照明装置）を備えた
構成である。フロントライト２０は、主として光源２６
および導光体２４によって構成されている。光源２６
は、例えば蛍光管等の線状光源であり、導光体２４の側
面（入射面２５）に沿って配置される。導光体２４は、
液晶セル１０側の界面２８（第１の出射面）と、上記界
面２８に対向する界面２３（第２の出射面）とが、共に
平坦に形成されている。また、界面２３と界面２８と
は、互いに平行に配置されている。
【００６８】光源２６からの光を入射する入射面２５
は、界面２８に対して鈍角をなすように傾斜して設けら
れている。光源２６と導光体２４の入射面２５との間に
は、光源２６から入射面２５へ入射する光の広がり角を
制限するための光制御手段として、プリズムシート８１
および拡散板８２が設けられている。
【００６９】導光体２４は、例えばＰＭＭＡ(polymethy
lmetacrylate) 等を用いて射出成形により形成すること
ができる。より具体的には、この実施形態に係る導光体
２４は、厚さ５ｍｍ、長さ４０ｍｍ、幅４０ｍｍに形成
されている。入射面２５が、界面２８の法線に対してな
す角βは、２２°である。すなわち、入射面２５と界面
２８とのなす角は、１１２°である。なお、入射面２５
および界面２３に光学研磨を施すことが好ましい。
【００７０】次に、液晶セル１０の構成およびその製造
方法について説明する。液晶セル１０は、図１に示すよ
うに、基本的に、一対の電極基板１１ａ・１１ｂが液晶
層１２を挟持した構成である。電極基板１１ａは、光透
過性を有するガラス基板１４ａ上に、透明電極１５ａが
設けられ、この透明電極１５ａを覆うように液晶配向膜
１６ａが形成されてなる。
【００７１】上記ガラス基板１４ａは、例えばコーニン
グ社製のガラス基板（商品名：７０５９）で実現され
る。透明電極１５ａは、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxid
e)を材料とする。液晶配向膜１６ａは、例えば、日本合
成ゴム社製の配向膜材料（商品名：ＡＬ−４５５２）
を、透明電極１５ａが形成されたガラス基板１４ａの上
にスピンコータで塗布し、配向処理としてラビング処理
を施すことにより作成される。
【００７２】電極基板１１ｂも、上記電極基板１１ａと
同様に、ガラス基板１４ｂ、透明電極１５ｂ、および液
晶配向膜１６ｂを順次積層することにより作成される。
なお、電極基板１１ａ・１１ｂに対し、必要に応じて絶
縁膜等を形成しても良い。
【００７３】電極基板１１ａ・１１ｂは、液晶配向膜１
６ａ・１６ｂが対向するように、かつ、ラビング処理の
方向が平行かつ逆向き（いわゆる反平行）になるように
配置され、接着剤を用いて貼り合わされる。このとき、
電極基板１１ａ・１１ｂの間には、粒径４．５μｍのガ
ラスビーズスペーサ（図示せず）が予め散布されたこと
により、均一な間隔で空隙が形成されている。
【００７４】この空隙に、真空脱気により液晶を導入す
ることにより、液晶層１２が形成される。なお、液晶層
１２の材料としては、例えばメルク社製の液晶材料（商
品名：ＺＬＩ−３９２６）を用いることができる。な
お、この液晶材料のΔｎは０．２０３０である。ただ
し、液晶材料はこれに限られるものではなく、種々の液
晶を用いることができる。
【００７５】さらに、ガラス基板１４ｂの外面に、反射
板１７として、ヘアーライン加工を施したアルミ板を、
例えばエポキシ系の接着剤により接着すると共に、ガラ
ス基板１４ａの外面に、液晶層１２の液晶の配向方向と
４５°をなすように偏光軸が設定された偏光板１８を設
置する。なお、ガラス基板１４ａと偏光板１８との間に
は、屈折率をマッチングさせる充填剤（図示せず）が満
たされている。
【００７６】以上の工程により、反射型の液晶セル１０
が製造される。この液晶セル１０に、下記のとおりにフ
ロントライト２０を組み合わせることにより、前方照明
装置付の反射型ＬＣＤが製造される。まず、液晶セル１
０の偏光板１８上に、導光体２４を積層する。このと
き、液晶セル１０の偏光板１８と導光体２４との間に
は、これらの屈折率をマッチングさせる充填剤１９が満
たされる。
【００７７】充填剤１９は、偏光板１８と導光体２４と
の間に存在する光学的界面における屈折率差を緩和し、
光の干渉や上記光学的界面での反射による表示品位の劣
化などの問題を解決する。また、充填剤１９として、導
光体２４と同じ屈折率を有するものを用いれば、液晶セ
ル１０と導光体２４との間の光学的界面の数を減らすこ
とができるので、より好ましい。なお、充填剤１９とし
ては、例えばＵＶ硬化性樹脂や、サリチル酸メチル等を
用いることができる。
【００７８】次に、導光体２４の入射面２５に対向する
ように、プリズムシート８１と拡散板８２とを順次配置
し、さらに、光源２６として例えば蛍光管を設置し、こ
れらを反射鏡２７で囲む。反射鏡２７は、光源２６から
の光を入射面２５のみに集光させる集光手段として機能
する。なお、反射鏡２７としては、例えばアルミテープ
等を用いることができる。
【００７９】以上の工程により、補助照明としてのフロ
ントライト２０を備えた反射型ＬＣＤが完成する。この
反射型ＬＣＤは、周囲光が不十分なときは、フロントラ
イト２０を点灯した照明モードで使用し、十分な周囲光
が得られるときは、フロントライト２０を消灯した反射
モードで使用することができる。
【００８０】上記反射型ＬＣＤにおいて、導光体２４
は、ガラス基板１４ａとほぼ等しい屈折率を有すると共
に、導光体２４とガラス基板１４ａとの間に空隙部（空
気層）が存在しない。これにより、上記反射型ＬＣＤ
は、フロントライト２０を消灯した反射モードで使用さ
れる場合でも、導光体２４が表示に悪影響を与えること
はない。
【００８１】ここで、フロントライト２０において、入
射面２５が界面２８の法線に対して傾いて形成されたこ
とによる効果について、図２（ａ）および（ｂ）を参照
しながら説明する。図２（ａ）は、入射面２５および界
面２８に垂直な断面における導光体２４の構成を示す断
面図である。図２（ｂ）は、上記導光体２４との比較例
としての導光体１８４の構成を同様に示す断面図であ
る。この導光体１８４は、導光体２４と同じ厚みを有
し、互いに平行な界面１８３および界面１８８と、これ
らの界面に垂直な入射面１８５とを有している。
【００８２】まず、図２（ａ）および（ｂ）を比較する
ことから明らかなように、本実施形態の導光体２４は、
入射面２５が界面２８の法線に対して傾斜していること
により、同じ厚みを有する導光体１８４の入射面１８５
と比較して、入射面２５の面積を大きくとることができ
る。すなわち、本実施形態の導光体２４は、最大厚みを
増加させることなく、入射面２５の面積を大きくとれる
ので、より多くの光源光を取り入れることができる。こ
れにより、光源光の利用効率が向上する。
【００８３】さらに、図２（ｂ）に示す構成の場合、入
射面１８５から入射した光源光の内、入射面１８５に垂
直な成分は、図２（ｂ）に示すように、入射面１８５に
対向する面１８６から抜けてしまう。すなわち、図２
（ｂ）に示す構成では、光源光の損失が非常に大きい。
これに対して、導光体２４は、図２（ａ）に示すよう
に、入射面２５が界面２８に対して鈍角をなすことによ
り、入射面２５に対して垂直に入射する成分は、界面２
３に対して入射角θ2 で入射する光となる。従って、導
光体２４は、入射面２５から垂直入射する成分の損失が
少ないので、光源光の利用効率が向上する。
【００８４】次に、光制御手段としての拡散板８２およ
びプリズムシート８１の作用について説明する。光源２
６からの出力光は、拡散板８２で一旦拡散されてプリズ
ムシート８１へ入射する。プリズムシート８１は、拡散
板８２からの拡散光の広がりを、所定の角度範囲に制限
する機能を有する。本実施形態では、プリズムシート８
１は、プリズムの頂角が１００°に形成されており、図
３に示すように、約±４０°の角度範囲内に拡散光の広
がりが制限される。約±４０°の角度範囲に集光された
光は、導光体２４へ入射するときに、入射面２５での屈
折によってさらに集光されることにより、約±２５．４
°の範囲の広がり光となる。
【００８５】この結果、図４に示すように、入射面２５
が界面２３の法線に対してなす角をβ、プリズムシート
８１から入射面２５へ入射した後の光の広がり角の範囲
を±をγとすると、導光体２４の界面２３への入射角θ
2 の取り得る範囲は、９０°−β−γ≦θ2 ≦９０°−
β＋γと表される。なお、拡散板８２およびプリズムシ
ート８１によって制限された光源光の広がり範囲を±
δ、導光体２４の屈折率をｎ1 とすると、 γ＝ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎδ）／ｎ1 ） である。
【００８６】ここで、導光体２４を構成するＰＭＭＡの
屈折率が約１．５であることを考慮すれば、界面２３の
臨界角θc2は約４２°である。すなわち、入射角θ2 が
４２°以下の光は、界面２３からの漏れ光となる。しか
し、上述のように、この実施形態では、β＝２２°、γ
＝±２５．４°であるので、界面２３への入射角θ
2は、入射光が全反射する範囲に収まっている。すなわ
ち、本実施形態の導光体２４においては、界面２３から
の漏れ光は発生しない。
【００８７】また、導光体２４において、界面２８への
入射角θ1 の取り得る範囲は、 ９０°−β−γ≦θ1 ≦９０°−β＋γ と表される。
【００８８】フロントライト２０が前方照明装置として
良好に機能するためには、導光体２４において、界面２
８の臨界角をθc1、界面２３の臨界角をθc2とすると、 （イ）界面２３への入射光が全反射すること、すなわち
θ 2 ≧θc2 （ロ）界面２８への入射光が反射しないこと、すなわち
θ 1 ＜θc1 の二つの条件が満たされることが好ましい。
【００８９】これにより、 θc2≦９０°−β−γ θc1＞９０°−β＋γ が満たされることが好ましいことが導かれる。
【００９０】さらに、 γ＝ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎδ）／ｎ1 ）＜β が満足されたとき、入射面２５から入射した光の全て
が、一旦、界面２３により反射され、一定の入射角で界
面２８へ入射する。これにより、光源光が入射面２５か
ら液晶セル１０へ直接入射することを防止できる。
【００９１】ここで、フロントライト２０の照明光強度
の測定結果について説明する。フロントライト２０の照
明光強度を測定するために、図５に示すような測定系を
用いた。つまり、フロントライト２０の界面２８の法線
方向を０°とし、０°から±９０°の範囲における光強
度を、検出器３４にて測定した。なお、この測定は、導
光体２４と等しい屈折率を有するマッチング剤で満たさ
れた容器（例えばオイルバス等）内で行われた。
【００９２】測定結果を図６に示す。図６から明らかな
ように、フロントライト２０において、光源２６から導
光体２４へ入射した光は、導光体２４の作用により、概
ね４０°ないし９０°の方向へ出射されており、反射型
液晶セル１０の補助光源として使用できることが分か
る。
【００９３】なお、本実施形態に係る反射型ＬＣＤは、
透過型ＬＣＤやＣＲＴ、ＰＤＰ等の自発光型のディスプ
レイと比較して、より明るい表示が可能であるという利
点がある。すなわち、図７（ａ）に示すように、自発光
型のディスプレイ３５からの光３６ａは、周囲光３７に
対して進行方向が逆向きとなる。このため、光３６ａか
ら周囲光３７を差し引いた成分３６ｂが、観察者に認識
される。
【００９４】これに対して、本実施形態の反射型ＬＣＤ
では、照明モードで使用する場合、図７（ｂ）に示すよ
うに、フロントライト２０からの補助光３９ａと、周囲
光３７とが、液晶セル１０の反射板（図示せず）にて反
射され、補助光３９ａと周囲光３７との和に相当する成
分３９ｂが、観察者に認識される。これにより、暗い場
所だけでなく例えば日中の屋外のような明るい場所で
も、より明るい表示が実現される。
【００９５】なお、本実施形態では、光源光の広がりを
制限する光制御手段として拡散板８２およびプリズムシ
ート８１を用いたが、同様の効果が得られるのであれば
これに限定されず、例えばコリメータ等を用いても良
い。また、図８（ａ）に示すように、光源２６の周囲を
楕円体ミラー９８で覆い、この楕円体ミラー９８の焦点
に光源２６を設置した構成によっても同様の効果が得ら
れる。さらに、SID DIGEST P.375(1995)に記載されてい
るように、図８（ｂ）に示すようなライトパイプ９９を
用いて、光源２６からの照射光の広がりを制御しても良
い。
【００９６】〔実施の形態２〕本発明の実施に係る他の
形態について、図９ないし図１４に基づいて説明すれば
以下のとおりである。なお、前記した実施の形態１で説
明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号
を付記し、その説明を省略する。
【００９７】本実施形態に係る反射型ＬＣＤは、図９に
示すように、液晶セル１０の前面に、前記した実施の形
態１で説明した均一な厚みの導光体２４を含むフロント
ライト２０の代わりに、光源２６から遠ざかるほど厚み
が小さくなるよう形成された導光体４４を含むフロント
ライト４０を備えたことを特徴とする。
【００９８】導光体４４は、液晶セル１０側の界面４８
と、この界面４８に対向する界面４３と、界面４８と鈍
角をなし、光源２６からの光を入射する入射面４５とを
有する。界面４３と界面４８とは、入射面から遠ざかる
ほど間隔が狭くなるように配置されている。
【００９９】上記導光体４４は、例えばＰＭＭＡ(polym
ethylmetacrylate) 等を用いて射出成形により形成する
ことができる。より具体的には、導光体４４は、最も厚
い部分の厚さ（界面４３の光源２６側の端部から界面４
８を含む平面への垂線の長さ）が６ｍｍ、最も薄い部分
の厚さ１ｍｍ、長さ４０ｍｍ、幅４０ｍｍに形成されて
いる。入射面４５が、界面４８の法線に対してなす角β
は、１４°である。また、界面４３の界面４８に対する
傾き角（界面４３と界面４８に平行な面とのなす角）α
は、７．１３°とする。なお、入射面４５および界面４
３には、光学研磨を施すことが好ましい。
【０１００】上記の導光体４４は、液晶セル１０の前面
に積層される。なお、前記した実施の形態１と同様に、
液晶セル１０において、電極基板１１ａのガラス基板１
４ａと偏光板１８との間には図示しない充填剤が満たさ
れている。また、偏光板１８と導光体４４との間には、
偏光板１８と導光体４４との屈折率をマッチングさせる
充填剤１９が満たされている。
【０１０１】充填剤１９は、偏光板１８と導光体４４と
の間に存在する光学的界面における屈折率差を緩和し、
光の干渉や上記光学的界面での反射による表示品位の劣
化などの問題を解決する。また、充填剤１９として、導
光体４４と同じ屈折率を有するものを用いれば、液晶セ
ル１０と導光体４４との間の光学的界面の数を減らすこ
とができるので、より好ましい。
【０１０２】本実施形態の反射型ＬＣＤも、周囲光が不
十分なときは、フロントライト４０を点灯した照明モー
ドで使用し、十分な周囲光が得られるときは、フロント
ライト４０を消灯した反射モードで使用することができ
る。
【０１０３】上記反射型ＬＣＤにおいて、導光体４４
は、ガラス基板１４ａとほぼ等しい屈折率を有すると共
に、導光体４４と上記ガラス基板１４ａとの間に空隙部
（空気層）が存在しない。これにより、フロントライト
４０を消灯した反射モードで使用される場合でも、導光
体４４が表示に悪影響を与えることはない。
【０１０４】ここで、フロントライト４０において、入
射面４５が界面４８の法線に対して傾いて形成されたこ
とによる効果について、図１０（ａ）および（ｂ）を参
照しながら説明する。図１０（ｂ）に示すように、界面
１９８に垂直な入射面１９５を有する導光体１９４を想
定すると、この場合、入射面１９５へ垂直に入射した光
の、界面１９３への入射角θ2 は、 θ2 ＝９０°−α となる。そして、上記の光が界面１９３で反射された場
合の界面１９８への入射角θ1 は、 θ1 ＝θ2 −α＝９０°−２α となる。すなわち、液晶セル１０への入射角θ1 を小さ
く（垂直入射に近く）しようとすると、図１０（ｂ）に
おいて二点鎖線で示すように、導光体１９４における界
面１９８に対する界面１９３の傾斜角αの値を大きくす
る必要が生じる。しかしながら、αの値を大きくするこ
とは、すなわち導光体の厚みが増すこととなるので、好
ましくない。
【０１０５】これに対して、本実施形態の導光体４４
は、図１０（ａ）に示すように、入射面４５が界面４８
の法線に対してβだけ傾いて形成されていることによ
り、入射面４５へ垂直に入射した光の、界面４３への入
射角θ2 は、 θ2 ＝９０°−α−β となり、上記の光が界面４３で反射された場合の界面４
８への入射角θ1 は、 θ1 ＝９０°−２α−β となる。従って、αの値を大きくすることなく、液晶セ
ル１０への入射角θ1 を小さくし、液晶セル１０への照
射光を垂直入射へ近づけることができる。
【０１０６】さらに、前記実施の形態１と同様に、導光
体４４は、入射面４５が界面４８の法線に対して傾斜し
ていることにより、入射面４５の面積を大きくとること
ができる。すなわち、導光体４４では、最大厚みを増加
させることなく、入射面４５の面積を大きくとれるの
で、より多くの光源光を取り入れることができる。これ
により、光源光の利用効率が向上する。
【０１０７】次に、本実施形態の導光体４４において、
入射面４５と界面４８とが鈍角をなすことによる作用に
ついて説明する。まず、比較のために、図１１（ｂ）に
基づいて、界面２０８と鋭角をなす入射面２０５を有す
る導光体２０４における光の挙動を説明する。この場
合、図１１（ｂ）に示すように、入射面２０５から界面
２０８へ直接入射する成分２０１ａが存在する。この成
分２０１ａは、界面２０８へ非常に大きな入射角で入射
し、光源光の広がりも考慮すれば、界面２０８へ９０°
に近い入射角で入射する成分も含む。界面２０８で反射
した成分２０１ｂは、迷光となって観察者側へ出射する
ので、表示品位の低下を招来する。
【０１０８】これに対して、本実施形態の導光体４４で
は、図１１（ａ）に示すように、光源光のほとんどの成
分が、入射面４５からまず界面４３へ入射するので、界
面４８へ直接入射して迷光となる成分を減らすことが可
能である。
【０１０９】本実施の形態においても、光源２６と入射
面４５との間には、拡散板８２および頂角１００°のプ
リズムシート８１が設置されている。光源２６からの出
力光は、拡散板８２で一旦拡散されてプリズムシート８
１へ入射する。プリズムシート８１は、拡散板８２から
の拡散光の広がりを、所定の角度範囲に制限する機能を
有する。本実施形態では、プリズムシート８１は、プリ
ズムの頂角が１００°に形成されており、約±４０°の
角度範囲内に拡散光の広がりが制限される。約±４０°
の角度範囲に集光された光は、導光体４４へ入射すると
きに、入射面４５での屈折によってさらに集光されるこ
とにより、約±２５．４°の範囲の広がり光となる。
【０１１０】この結果、図１２に示すように、入射面４
５が界面４３の法線に対してなす角をβ、プリズムシー
ト８１から入射面４５へ入射した後の光の広がり角の範
囲を±γ、界面４８に対する界面４３の傾斜角をαとす
ると、界面４３への入射角θ2 の取り得る範囲は、 ９０°−α−β−γ≦θ2 ≦９０°−α−β＋γ と表される。なお、拡散板８２およびプリズムシート８
１によって制限された光源光の広がり範囲を±δ、導光
体４４の屈折率をｎ1 とすると、 γ＝ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎδ）／ｎ1 ） である。
【０１１１】ここで、導光体４４を構成するＰＭＭＡの
屈折率が約１．５であることを考慮すれば、界面４３の
臨界角θc2は約４２°である。すなわち、入射角θ2 が
４２°以下の光は、界面４３からの漏れ光となる。しか
し、上述のように、この実施形態では、α＝７．１３
°、β＝１４°、γ＝２５．４°であるので、界面２３
への入射角θ2 は、入射光が全反射する範囲に収まって
いる。すなわち、本実施形態の導光体４４においては、
界面４３からの漏れ光は発生しない。
【０１１２】また、導光体４４において、界面４８への
入射角θ1 の取り得る範囲は、 ９０°−β−２α−γ≦θ1 ≦９０°−β−２α＋γ と表される。
【０１１３】フロントライト４０が前方照明装置として
良好に機能するためには、導光体４４において、界面４
８の臨界角をθc1、界面４３の臨界角をθc2とすると、 （イ）界面４３への入射光が全反射すること、すなわち
θ 2 ≧θc2 （ロ）界面４８への入射光が反射しないこと、すなわち
θ 1 ＜θc1 の二つの条件が満たされることが好ましい。
【０１１４】これにより、 θc2≦９０°−β−α−γ θc1＞９０°−β−２α＋γ が満たされることが好ましいことが導かれる。
【０１１５】さらに、 γ＝ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎδ）／ｎ1 ）＜β＋２α が満足されたとき、入射面４５から入射した光の全て
が、一旦、界面４３により反射され、一定の入射角で界
面４８へ入射する。これにより、光源光が入射面４５か
ら液晶セル１０へ直接入射することを防止できる。
【０１１６】ここで、フロントライト４０の界面４８か
らの照明光強度を測定した結果について説明する。な
お、測定には、実施の形態１で使用したものと同様の測
定系を用いた。測定の結果を図１３に示す。図１３と、
前記実施の形態１で示した図６とを比較することから明
らかなように、本実施形態のフロントライト４０は、実
施の形態１のフロントライト２０と比較して、３０°な
いし７５°の範囲の光強度が向上しており、より垂直入
射に近い光を液晶セル１０へ照射することが可能である
ことが分かる。
【０１１７】なお、上記では、導光体４４は完全な楔型
ではなく、光源２６の長手方向に垂直な断面における形
状が四辺形である構成を例に挙げて説明した。しかしな
がら、導光体４４の代わりに、図１４に示すように、完
全な楔型の導光体５４を備えた構成としても良い。な
お、ここで言う「完全な楔型」とは、入射面５５および
界面５８の両方に垂直な断面における形状が三角形であ
ることを指す。完全な楔型の導光体５４では、光源２６
からの光の内、界面５８に平行な成分が導光体５４の外
へ抜けることがないので、光源光の利用効率がさらに向
上するという利点がある。
【０１１８】〔実施の形態３〕本発明の実施に係る他の
形態について、図１５ないし図１８に基づいて説明すれ
ば以下のとおりである。なお、前述の各実施形態で説明
した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を
付記し、その説明を省略する。
【０１１９】本実施形態に係る反射型ＬＣＤは、図１５
に示すように、完全な楔型、すなわち光源２６の長手方
向に垂直な断面における形状が三角形をなす導光体５４
（第１の導光体）と、液晶セル１０との間に、液晶セル
１０へ垂直に入射する成分を増加させるために、導光体
５４からの光を散乱させる第２の導光体５１を備えたこ
とを特徴とする。すなわち、本実施形態に係る反射型Ｌ
ＣＤは、光源２６、反射鏡２７、拡散板８２、プリズム
シート８１、導光体５４、および第２の導光体５１から
なるフロントライトシステム５０を、液晶セル１０の前
面に備えた構成である。
【０１２０】第２の導光体５１は、導光体５４からの入
射光を、図１６に示すように、その進行方向側へのみ散
乱させる機能を有する前方散乱板であると共に、図１８
に示すような所定の角度範囲（−５°ないし−６０°）
から入射した光のみを散乱させ、上記角度範囲以外から
の入射光を完全に透過する性質を有する異方性散乱板で
もある。このような条件を満たす材料として、例えば住
友化学株式会社製の視角制御板（商品名：ルミスティ
ー）等が、市販品として入手可能である。
【０１２１】第２の導光体５１が前方散乱板であること
により、液晶セル１０にて調光される以前に後方散乱す
る成分、すなわち観察者方向へ散乱する成分を無くすこ
とができ、表示品位の向上が図れる。なお、図１６で
は、第２の導光体５１と充填剤１９との界面から散乱光
が出射する様子を模式的に示したが、実際には、第２の
導光体５１が、導光体５４からの出射光を透過させつつ
散乱させる。
【０１２２】導光体５４から第２の導光体５１への出射
光が、第２の導光体５１へ入射する角度範囲の少なくと
も一部は、第２の導光体５１が光を散乱させる範囲に含
まれる。これにより、第２の導光体５１は、第１の導光
体としての導光体５４から導かれた光のみを散乱させ、
それ以外の光に対しては何ら作用を及ぼさずに透過させ
る。これにより、反射モードで使用したときの周囲光や
液晶セル１０からの反射光は、第２の導光体５１をその
まま透過するので、第２の導光体５１が反射モードでの
表示品位に悪影響を及ぼすような不都合がない。
【０１２３】なお、前記した実施の形態１と同様に、液
晶セル１０において、電極基板１１ａのガラス基板１４
ａと偏光板１８との間には図示しない充填剤が満たされ
ている。また、偏光板１８と第２の導光体５１との間に
は、偏光板１８と第２の導光体５１との屈折率をマッチ
ングさせる充填剤１９が満たされている。さらに、第１
の導光体としての導光体５４と第２の導光体５１との間
にも、図示しない充填剤が満たされている。
【０１２４】これらの充填剤は、導光体５４とガラス基
板１４ａとの間に存在する光学的界面における屈折率差
を緩和し、光の干渉や上記光学的界面での反射による表
示品位の劣化などの問題を解決する。また、充填剤とし
て、導光体５４およびガラス基板１４ａと同じ屈折率を
有するものを用いれば、光学的界面の数を減らすことが
できるので、より好ましい。
【０１２５】本実施の形態においても、光源２６と入射
面５５との間には、拡散板８２および頂角１００°のプ
リズムシート８１が設置されている。光源２６からの出
力光は、拡散板８２で一旦拡散されてプリズムシート８
１へ入射する。プリズムシート８１は、拡散板８２から
の拡散光の広がりを、所定の角度範囲に制限する機能を
有する。本実施形態では、プリズムシート８１は、プリ
ズムの頂角が１００°に形成されており、約±４０°の
角度範囲内に拡散光の広がりが制限される。約±４０°
の角度範囲に集光された光は、導光体５４へ入射すると
きに、入射面５５での屈折によってさらに集光されるこ
とにより、約±２５．４°の範囲の広がり光となる。
【０１２６】導光体５４において、界面５３により導か
れた光の、界面５８に対する入射角θ1 は、界面５８に
対する界面５３の傾斜角をα、プリズムシート８１から
入射面５５へ入射した後の光の広がり角の範囲を±γと
すると、 ９０°−２α−β−γ＜θ1 ＜９０°−２α−β＋γ と表される。ここで、α＝７．１３°、β＝１４°、γ
＝２５．４°であることから、上記の入射角θ1 のほと
んどが、第２の導光体５１が光を散乱させる角度範囲に
含まれていることが分かる。
【０１２７】ここで、第２の導光体５１の底面（液晶セ
ル１０側の面）からの照明光強度の測定結果について説
明する。なお、測定には、実施の形態１で使用したもの
と同様の測定系を用いた。測定の結果を図１７に示す。
図１７と、実施の形態１で示した図６および実施の形態
２で示した図１３をそれぞれ比較することから明らかな
ように、本実施形態のフロントライトシステム５０は、
第２の導光体５１を備えたことにより、第１の導光体と
しての導光体５４からの出射光を、より垂直入射に近い
光として液晶セル１０へ照射することが可能である。
【０１２８】また、本実施形態の反射型ＬＣＤは、図１
８に示すように、第２の導光体５１の散乱角度範囲であ
る−５°ないし−６０°の方向から観察されることはほ
とんど無い。従って、通常に使用する範囲では、第２の
導光体５１による光の散乱が、液晶セル１０の表示に影
響を及ぼすことはない。
【０１２９】なお、上記では、完全な楔型の導光体５４
を用いたが、これに限らず、実施の形態１または２でそ
れぞれ説明した導光体２４または導光体４４を、導光体
５４の代わりに用いることも可能である。
【０１３０】〔実施の形態４〕本発明の実施に係る他の
形態について、図１９ないし図２１に基づいて説明すれ
ば以下のとおりである。なお、前述の各実施形態で説明
した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を
付記し、その説明を省略する。
【０１３１】本実施形態に係る反射型ＬＣＤは、前記し
た実施の形態３で説明した反射型ＬＣＤにおける第２の
導光体５１として、導光体５４からの光を散乱させる異
方性散乱板の代わりに、導光体５４からの光を回折させ
るホログラムを用いたことを特徴とする。
【０１３２】ホログラムは、光回折の原理に基づいて、
光の反射・屈折を操作する効果を持つ上、１つのホログ
ラムに複数種類の光学特性を持たせることが可能であ
る。まず、一般的なホログラムの作成方法について、図
１９を参照しながら簡単に説明する。
【０１３３】図１９に示すように、基体の表面に塗布し
た感光性ポリマー１２４へ、光源１２７から光を照射す
る。光源１２７からの照射光１２７ａは、ビームスプリ
ッタ１２３にて２つの光１２７ｃ・１２７ｄに分光され
る。光１２７ｃは物体１２８にて散乱され、物体光１２
６として感光性ポリマー１２４へ入射する。光１２７ｄ
は、ミラー１２９にて反射され、参照光１２５として、
所定の角度で感光性ポリマー１２４へ入射する。参照光
１２５と物体光１２６との干渉により、感光性ポリマー
１２４に、屈折率の高い層と屈折率の低い層とが、サブ
ミクロンオーダーで形成され、ホログラムとなる。この
ように、書き込みの終わったホログラムに、参照光１２
５が入射された方向から光を入射すると、物体光１２６
として、書き込んだ像が再構築される。
【０１３４】光源１２７としては、コヒーレント光を発
生するものとして、例えばレーザを用いる。光源１２７
からの光の波長や強度等の諸条件を調整することによ
り、上記物体光１２６が、希望する出力光の方向および
広がり角を実現するように、ホログラムを作成すること
ができる。
【０１３５】以下、図２０（ａ）ないし（ｄ）を参照し
ながら、本実施形態において、第２の導光体５１として
ホログラムを備えたフロントライトシステム５０を作成
する方法について説明する。まず、図２０（ａ）に示す
ように、基体としてのポリエステルフィルム６９の表面
に、感光性ポリマー６４を塗布する。なお、この感光性
ポリマー６４としては、例えば、ポラロイド社製のフォ
トポリマー（商品名：ＤＭＰ−１２８）を用いることが
できる。
【０１３６】次に、ポリエステルフィルム６９におい
て、感光性ポリマー６４を塗布した面と反対側の面に、
前記実施の形態３で説明した導光体５４を、図２０
（ｂ）に示すように設置する。そして、図２０（ｃ）に
示すように、導光体５４の入射面５５に対向するように
光源６５を配置し、入射面５５に対して参照光６５ａを
照射する。これと同時に、導光体５４の界面５８の法線
方向から１０°傾いた方向に光源６６を配置して、感光
性ポリマー６４に対して物体光６６ａを照射する。この
実施形態では、物体光６６ａを感光性ポリマー６４の法
線方向から１０°傾いた角度から入射し、参照光６５ａ
を、導光体５４によって導かれる光と同じ入射角で、第
２の導光体５１としての感光性ポリマー６４へ入射させ
る。
【０１３７】このような参照光６５ａおよび物体光６６
ａの照射を、Ｒ・Ｇ・Ｂの成分ごとに行うことにより、
図２０（ｄ）に示すように、Ｒ・Ｇ・Ｂの成分にそれぞ
れ対応して、赤用ホログラム６４Ｒ、緑用ホログラム６
４Ｇ、および青用ホログラム６４Ｂが、層状に形成され
る。これらのホログラム６４Ｒ・６４Ｇ・６４Ｂが第２
の導光体５１となる。
【０１３８】次に、導光体５４の入射面５５に対向する
ように、プリズムシート８１、拡散板８２、および光源
２６としての蛍光管（三波長管）を順次配置し、これら
を反射鏡２７で覆う。
【０１３９】本実施の形態においても、光源２６と入射
面５５との間には、拡散板８２および頂角１００°のプ
リズムシート８１が設置されている。光源２６からの出
力光は、拡散板８２で一旦拡散されてプリズムシート８
１へ入射する。プリズムシート８１は、拡散板８２から
の拡散光の広がりを、所定の角度範囲に制限する機能を
有する。本実施形態では、プリズムシート８１は、プリ
ズムの頂角が１００°に形成されており、約±４０°の
角度範囲内に拡散光の広がりが制限される。約±４０°
の角度範囲に集光された光は、導光体５４へ入射すると
きに、入射面５５での屈折によってさらに集光されるこ
とにより、約±２５．４°の範囲の広がり光となる。
【０１４０】以上の工程により作成されたフロントライ
ト５０を、液晶セル１０上に設置することで、周囲光に
よらず安定した表示が可能な反射型ＬＣＤが実現され
る。
【０１４１】ここで、本実施形態のフロントライトシス
テム５０における第２の導光体５１（ホログラム）の底
面からの照明光強度の測定結果について説明する。な
お、測定には、実施の形態１で使用したものと同様の測
定系を用いた。測定の結果を図２１に示す。図２１と、
実施の形態１で示した図６および実施の形態２で示した
図１３をそれぞれ比較することから明らかなように、本
実施形態のフロントライトシステム５０は、第２の導光
体５１を備えたことにより、第１の導光体としての導光
体５４からの出射光（第２の導光体５１への入射角が約
７０°）を、より垂直入射に近い光として液晶セル１０
へ照射することが可能である。
【０１４２】以上のように、本実施形態の反射型ＬＣＤ
は、第２の導光体５１として、前記した実施の形態３で
説明した異方性散乱板の代わりにホログラムを備えた構
成である。ホログラムは、異方性散乱板よりも、出力光
を特定の出力範囲に精度よく制御できるという利点があ
る。
【０１４３】なお、上記では、感光性ポリマーを用いて
ホログラムを作成したが、同様の効果が得られるのであ
れば、これに限定されない。また、書き込み時の物体光
の入射方向も、上述の方向に限定されるものではない。
また、上記では、参照光６５ａの入射方向を、導光体５
４によって光源光が第２の導光体５１へ導かれる方向と
一致させるために、参照光６５ａを導光体５４の入射面
５５から入射させたが、この他に、同等の効果が得られ
るのであれば、例えば、事前に像の書き込みが終了した
ホログラム板を導光体５４に接着する方法等を採用して
も良い。
【０１４４】また、上記では、完全な楔型の導光体５４
を使用したが、実施の形態１または実施の形態２でそれ
ぞれ説明した導光体２４または導光体４４を用いること
も可能である。
【０１４５】〔実施の形態５〕 本発明の実施に係る他の形態について、図１５、図２２
ないし図２５に基づいて説明すれば以下のとおりであ
る。なお、前述の各実施形態で説明した構成と同様の機
能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を
省略する。
【０１４６】本実施形態に係る反射型ＬＣＤは、図１５
に示すように、第１の導光体としての完全な楔型の導光
体５４と第２の導光体５１とを含むフロントライトシス
テム５０が、充填剤１９を介して液晶セル１０の前面に
積層された構成である。つまり、本実施形態の反射型Ｌ
ＣＤの基本的な構成は前記実施の形態４の反射型ＬＣＤ
と同様である。
【０１４７】但し、本実施の形態に係る反射型ＬＣＤの
導光体５４は、最も厚い部分の厚さ（界面５３の光源２
６側の端部から界面５８を含む平面への垂線の長さ）が
３ｍｍ、長さ９０ｍｍ、幅１１０ｍｍに形成されてい
る。また、界面５３の界面５８に対する傾斜角αは１．
９１°である。また、入射面５５の界面５８の法線に対
する傾斜角βは２６．６°である。界面５３および入射
面５５には、光学研磨を施すことが好ましい。
【０１４８】本実施の形態においても、光源２６と入射
面５５との間には、拡散板８２およびプリズムシート８
１が設置されている。ただし、本実施形態のプリズムシ
ート８１の頂角は７０°である。光源２６からの出力光
は、拡散板８２で一旦拡散されてプリズムシート８１へ
入射する。プリズムシート８１は、拡散板８２からの拡
散光の広がりを、所定の角度範囲に制限する機能を有す
る。
【０１４９】本実施形態では、プリズムシート８１は、
プリズムの頂角が７０°に形成されているので、図２２
に示すように、約±３０°の角度範囲内に拡散光の広が
りを制限する。約±３０°の角度範囲に集光された光
は、導光体５４へ入射するときに、入射面５５での屈折
によってさらに集光されることにより、約±１９．５°
の範囲の広がり光となる。
【０１５０】この結果、入射面５５が界面５８の法線に
対してなす角をβ、プリズムシート８１から入射面５５
へ入射した後の光の広がり角の範囲を±をγ、界面５８
に対する界面５３の傾斜角をαとすると、界面５３への
光の入射角θ2 の取り得る範囲は、 ９０°−α−β−γ≦θ2 ≦９０°−α−β＋γ と表される。なお、拡散板８２およびプリズムシート８
１によって制限された光源光の広がり範囲を±δ、導光
体５４の屈折率をｎ1 とすると、 γ＝ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎδ）／ｎ1 ） である。
【０１５１】ここで、導光体５４を構成するＰＭＭＡの
屈折率が約１．５であることを考慮すれば、界面５３の
臨界角θc2は約４２°である。すなわち、入射角θ2 が
４２°以下の光は、界面５３からの漏れ光となる。しか
し、上述のように、この実施形態では、α＝１．９１
°、β＝２６．６°、γ＝１９．５°であるので、界面
５３への入射角θ2 は、入射光が全反射する範囲に収ま
っている。すなわち、本実施形態の導光体５４において
は、界面５３からの漏れ光は発生しない。
【０１５２】また、第２の導光体５１としては、実施の
形態４で説明したものと同様の工程により作成されたホ
ログラムを使用する。ただし、第１の導光体としての導
光体５４の設計条件を考慮して、４０°〜８０°の範囲
で入射する光を拡散するように上記ホログラムを設計す
る。このホログラムは、屈折率１．５１と屈折率１．５
４の積層構造からなり、第１の導光体としての導光体５
４と第２の導光体５１との間の界面となる界面５８の臨
界角θc1は８０°程度である。
【０１５３】フロントライトシステム５０が前方照明装
置として良好に機能するためには、導光体５４におい
て、界面５８の臨界角をθc1、界面５３の臨界角をθc2
とすると、 （イ）界面５３への入射光が全反射すること、すなわち
θ 2 ≧θc2 （ロ）界面５８への入射光が反射しないこと、すなわち
θ 1 ＜θc1 の二つの条件が満たされることが好ましい。
【０１５４】すなわち、 θc2≦９０°−β−α−γ θc1＞９０°−β−２α＋γ が満たされることが好ましい。
【０１５５】この実施形態では、上述のように、界面５
３の臨界角θc2は約４２°、界面５８の臨界角θc1は約
８０°、α＝１．９１°、β＝２６．６°、γ＝１９．
５°であることから、上記の条件がいずれも満たされて
いることが分かる。
【０１５６】以上の条件で作成されたフロントライトシ
ステム５０を液晶セル１０の前面に配置すれば、周囲光
によらず、常に明るい表示が可能な反射型ＬＣＤが実現
される。
【０１５７】ここで、本実施形態のフロントライトシス
テム５０における第２の導光体５１（ホログラム）の底
面からの照明光強度の測定結果について説明する。な
お、測定には、実施の形態１で使用したものと同様の測
定系を用いた。測定の結果を図２３に示す。図２３と、
実施の形態１で示した図６、実施の形態２で示した図１
３、および実施の形態３で示した図１７とそれぞれ比較
することから明らかなように、本実施形態のフロントラ
イトシステム５０によれば、出力光を発生させないよう
に設計した角度範囲（−９０°〜０°）における漏れ光
をほとんど完全になくすことができる。これにより、表
示品位のさらなる向上と、フロントライトシステム５０
の補助光源としての特性の向上を図ることができる。
【０１５８】なお、本実施形態のフロントライトシステ
ム５０は、上記した各実施形態と同様に、図２４に示す
ように、光源２６からの光を入射面５５のみへ集光する
集光手段としての反射鏡２７を備えている。この反射鏡
２７は、光源２６からの光を無駄なく入射面５５へ集め
ることにより、光源光の利用効率を向上させる効果を奏
すると共に、下記の点においても効果を奏する。
【０１５９】すなわち、比較のために、図２５に示すよ
うに、光源２６の周囲を、入射面５５のみならず液晶セ
ル１０の側面にも光を入射させる反射鏡２１７によって
囲んだ構成を想定する。この構成では、図２５に示すよ
うに、液晶セル１０の側面から入射した光は、液晶セル
１０のガラス基板１４ａ等の屈折率体によって形成され
る光学的界面において不必要な屈折や散乱を生じる。こ
の結果、迷光２２０となって観察者側へ出射する光が発
生する。
【０１６０】これに対して、本実施形態のフロントライ
トシステム５０は、反射鏡２７が、光源２６からの光を
入射面５５のみへ集光することにより、上記のような迷
光を減少させることができる。この結果、光源光の利用
効率が向上すると共に、表示品位に優れた反射型ＬＣＤ
が実現される。
【０１６１】なお、図２４および図２５では、前記した
拡散板８２およびプリズムシート８１の図示を省略した
が、拡散板８２およびプリズムシート８１を備えた構成
においても、反射鏡２７は上記と同様の効果を奏する。
また、反射鏡２７は、前記した実施の形態１のフロント
ライト２０や、実施の形態２のフロントライト４０にお
いても、上記と同様の効果を奏する。
【０１６２】上記した各実施の形態は本発明を限定する
ものではなく、発明の範囲で種々の変更が可能である。
例えば、フロントライトの導光体の材料として、具体的
にＰＭＭＡを例示したが、均一に減衰無く導光でき、屈
折率が適当な値であれば、例えばガラス、ポリカーボネ
イト、ポリ塩化ビニル、またはポリエステル等の材料を
用いても構わない。
【０１６３】さらに、液晶セルとしては、単純マトリク
ス型ＬＣＤ、アクティブマトリクス型ＬＣＤ等の種々の
ＬＣＤを用いることができる。また、上記では、偏光子
と検光子とを兼ねた偏光板を一枚使用したＥＣＢモード
（単偏光板モード）の液晶セルを使用したが、その他
に、偏光板を使用しないＰＤＬＣやＰＣ−ＧＨ等を適用
しても良い。
【０１６４】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の前方照明
装置は、導光体が、光源から光を入射する入射面と、被
照明物へ向けて光を出射する第１の出射面と、上記第１
の出射面に対向する第２の出射面とを含む多面体であ
り、上記第１および第２の出射面が、互いに略平行に、
または入射面から遠ざかるほど間隔が狭くなるように配
置され、上記入射面が、第１の出射面の法線に対して傾
斜して配置され、上記入射面と第１の出射面とがなす角
が鈍角である一方、上記導光体を第１の導光体とする
と、上記第１の導光体の第１の出射面の外側に、上記第
１の出射面からの出射光を透過させつつ、上記第１の出
射面からの出射光に比べ、第１の出射面の法線方向に近
い方向に光を出射する第２の導光体をさらに備えると共
に、上記第２の導光体が、入射光の進行方向側へのみ散
乱させる機能を有する前方散乱板であり、所定の角度範
囲から入射した光のみを散乱させ、所定の角度範囲以外
からの入射光を完全に透過する異方性散乱体であり、さ
らに、第１の導光体からの出射光が第２の導光体へ入射
する角度範囲の少なくとも一部が、上記所定の角度範囲
に含まれる構成である。
【０１６５】これにより、第１の出射面に対して入射面
が垂直に形成された構成と比較して、第１の出射面から
の導光体の最大高さを増加させることなく、入射面の面
積を大きくとることができる。また、入射面から垂直入
射した成分が第１の出射面または第２の出射面のいずれ
かに入射するので、光源光が照明に寄与することなく導
光体外部に漏れることを抑制することができる。この結
果、光源光を有効利用した明るい前方照明装置を提供す
ることができるという効果を奏する。
【０１６６】
【０１６７】また、上記入射面と第１の出射面とがなす
角が鈍角に形成された構成であることにより、第１の出
射面に対して非常に大きな入射角で入射して第１の出射
面で反射し、迷光となって第２の出射面から観察者側へ
出射する成分を減らすことが可能である。この結果、光
源光の利用効率が高く、且つ、鮮明な被照明物の像を得
ることが可能な前方照明装置を提供できるという効果を
奏する。また、上記導光体を第１の導光体とすると、上
記第１の導光体の第１の出射面の外側に、上記第１の出
射面からの出射光を透過させつつ、上記第１の出射面か
らの出射光に比べ、第１の出射面の法線方向に近い方向
に光を出射する第２の導光体をさらに備えた構成であ
る。 これにより、前方照明装置からの光の出射方向を、
第１の出射面の法線方向に近づけることができるので、
被照明物へ照射した光の反射光が第１の出射面に戻り易
くなる。この結果、光源光を無駄なく照明に利用するこ
とができ、より明るい被照明物像を実現する前方照明装
置を提供できるという効果を奏する。また、反射モード
（前方照明装置を使用しない場合）において観察者が表
示確認を行う視角範囲と、前方照明装置を用いた場合の
観察者の視角範囲とが、おおむね一致するという利点も
ある。 また、第２の導光体が、光を散乱させる光散乱体
である構成であるので、これにより、前方照明装置から
の光の出射方向を、第１の出射面の法線方向に近づける
ことができると共に、散乱光によって被照明物をむらな
く照明することができる。この結果、光源光を無駄なく
照明に利用することができ、より明るく鮮明な被照明物
像を実現する前方照明装置を提供できるという効果を奏
する。 また、光散乱体が、前方散乱体であるので、これ
により、第１の導光体から入射した光がこの光の進行方
向側へのみ散乱され、第１の導光体から入射した光の後
方散乱がなくなる。この結果、明るく、且つ、被照明物
の鮮明な像を実現する前方照明装置を提供できるという
効果を奏する。 また、光散乱体が、所定の角度範囲から
入射した光のみを散乱させ、所定の角度範囲以外からの
入射光を完全に透過する異方性散乱体であり、第１の導
光体からの出射光が第２の導光体へ入射する角度範囲の
少なくとも一部が、上記所定の 角度範囲に含まれる構成
である。 これにより、不要な散乱光によって被照明物の
像が劣化することが防止されると共に、第１の導光体か
らの出射光を無駄なく散乱させることができる。この結
果、明るく、且つ、被照明物の鮮明な像を実現する前方
照明装置を提供できるという効果を奏する。
【０１６８】請求項２記載の前方照明装置は、導光体
の、入射面および第１の出射面に垂直な平面における断
面形状が、三角形である構成である。
【０１６９】これにより、光源から導光体へ入射した光
の内、第１の出射面に平行な成分が、導光体の外へ抜け
ることがない。この結果、光源光の利用効率がさらに向
上し、明るい前方照明装置を提供することができるとい
う効果を奏する。
【０１７０】請求項３記載の前方照明装置は、第１およ
び第２の出射面が互いに略平行に配置されると共に、入
射面と第１の出射面の法線とのなす角をβ、導光体に入
射した後の光の広がり角を±γ、第２の出射面の臨界角
をθc2とすると、下記の不等式が満たされる構成であ
る。 θc2≦９０°−β−γ
【０１７１】上記の不等式を満足するようにβおよびγ
の値を設定することにより、第２の出射面に入射した光
がこの第２の出射面で全反射し、観察者側へ漏れること
がない。これにより、光源光を無駄なく被照明物へ出射
させることができると共に、観察者側へ無駄な光が漏れ
ることが防止される。この結果、光源光の利用効率が高
く、且つ、鮮明な被照明物の像を得ることが可能な前方
照明装置を提供できるという効果を奏する。
【０１７２】請求項４記載の前方照明装置は、第１およ
び第２の出射面が、入射面から遠ざかるほど間隔が狭く
なるように配置されると共に、第１の出射面に対する第
２の出射面の傾き角をα、入射面と第１の出射面の法線
とのなす角をβ、導光体に入射した後の光の広がり角を
±γ、第２の出射面の臨界角をθc2とすると、下記の不
等式が満たされる構成である。 θc2≦９０°−β−α−γ
【０１７３】上記の不等式を満足するようにα、β、γ
の値を設定することにより、第２の出射面に入射した光
がこの第２の出射面で全反射し、観察者側へ漏れること
がない。これにより、光源光を無駄なく被照明物へ出射
させることができると共に、観察者側へ無駄な光が漏れ
ることが防止される。この結果、光源光の利用効率が高
く、且つ、鮮明な被照明物の像を得ることが可能な前方
照明装置を提供できるという効果を奏する。
【０１７４】請求項５記載の前方照明装置は、光源と入
射面との間に、光源からの光の広がりを制限する光制御
手段をさらに備えた構成である。
【０１７５】これにより、光源からの光にある程度の指
向性を持たせることができるので、第２の出射面からの
漏れ光が少なくなり、光の利用効率がさらに向上すると
共に、被照明物の像のにじみやボケが防止される。この
結果、明るく且つ鮮明な被照明物像を実現する前方照明
装置を提供できるという効果を奏する。
【０１７６】請求項６記載の前方照明装置は、第１およ
び第２の出射面が互いに略平行に配置されると共に、入
射面と第１の出射面の法線とのなす角をβ、導光体の屈
折率をｎ1 、上記光制御手段によって制限された光の広
がり角を±δとすると、下記の不等式が満たされる構成
である。 ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎδ）／ｎ1 ）＜β
【０１７７】上記の不等式が満足されたとき、入射面か
ら入射した光の全てが、一旦、第２の出射面で反射さ
れ、一定の入射角で第１の出射面へ入射する。これによ
り、入射面から直接第１の出射面へ入射して迷光となる
成分を減らすことができる。この結果、光源光の利用効
率が高く、且つ、鮮明な被照明物の像を実現する前方照
明装置を提供できるという効果を奏する。
【０１７８】請求項７記載の前方照明装置は、第１およ
び第２の出射面が、入射面から遠ざかるほど間隔が狭く
なるように配置されると共に、第１の出射面に対する第
２の出射面の傾き角をα、入射面と第１の出射面の法線
とのなす角をβ、導光体の屈折率をｎ1 、上記光制御手
段によって制限された光の広がり角を±δ、第２の出射
面の臨界角をθc2とすると、下記の不等式が満たされる
構成である。 ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎδ）／ｎ1 ）＜β＋２α
【０１７９】上記の不等式が満足されたとき、入射面か
ら入射した光の全てが、一旦、第２の出射面で反射さ
れ、一定の入射角で第１の出射面へ入射する。これによ
り、入射面から直接第１の出射面へ入射して迷光となる
成分を減らすことができる。この結果、光源光の利用効
率が高く、且つ、鮮明な被照明物の像を実現する前方照
明装置を提供できるという効果を奏する。
【０１８０】請求項８記載の前方照明装置は、光源から
の光を、導光体の入射面のみへ集光する集光手段をさら
に備えた構成である。
【０１８１】これにより、光源光の損失をさらに少なく
できる。この結果、より明るい前方照明装置を提供でき
るという効果を奏する。
【０１８２】
【０１８３】
【０１８４】
【０１８５】
【０１８６】
【０１８７】
【０１８８】
【０１８９】
【０１９０】
【０１９１】
【０１９２】
【０１９３】
【０１９４】
【０１９５】請求項９記載の前方照明装置は、第１の導
光体と第２の導光体との間に、これらの導光体の間に存
在する光学的界面での屈折率差を緩和する充填剤が満た
された構成である。
【０１９６】これにより、第１の導光体と第２の導光体
との間に空気層が存在する場合と比較して、第１の導光
体と第２の導光体との間に存在する光学的界面での屈折
による光の減衰が抑制される。この結果、光源光の利用
効率がさらに向上し、より明るい面光源としての前方照
明装置を提供できるという効果を奏する。
【０１９７】請求項１０記載の前方照明装置は、第１の
導光体における第１および第２の出射面が互いに略平行
に配置されると共に、第１の導光体において入射面と第
１の出射面の法線とがなす角をβ、第１の導光体に入射
した後の光の広がり角を±γ、第１の導光体における第
１の出射面の臨界角をθc1とすると、下記の不等式が満
たされる構成である。 θc1＞９０°−β＋γ
【０１９８】上記の不等式が満足されたとき、第１の出
射面に導かれた光が、この第１の出射面で反射すること
なく出力される。これにより、第２の出射面方向すなわ
ち観察者方向に生じる迷光を減少させることができる。
この結果、被照明物の鮮明な像を実現する前方照明装置
を提供できるという効果を奏する。
【０１９９】請求項１１記載の前方照明装置は、第１の
導光体における第１および第２の出射面が、入射面から
遠ざかるほど間隔が狭くなるように配置されると共に、
第１の導光体において第１の出射面に対する第２の出射
面の傾き角をα、第１の導光体において入射面と第１の
出射面の法線とがなす角をβ、第１の導光体に入射した
後の光の広がり角を±γ、第１の導光体における第１の
出射面の臨界角をθc1とすると、下記の不等式が満たさ
れる構成である。 θc1＞９０°−β−２α＋γ
【０２００】上記の不等式が満足されたとき、第１の出
射面に導かれた光が、この第１の出射面で反射すること
なく出力される。これにより、第２の出射面方向すなわ
ち観察者方向に生じる迷光を減少させることができる。
この結果、被照明物の鮮明な像を実現する前方照明装置
を提供できるという効果を奏する。
【０２０１】請求項１２記載の反射型液晶表示装置は、
液晶素子の前面に請求項１記載の前方照明装置が配置さ
れた構成である。
【０２０２】上記の構成は、例えば日中の屋外等のよう
に十分な周囲光量がある場合には、前方照明装置を消灯
した状態で使用する一方、十分な周囲光量が得られない
ときには、前方照明装置を点灯して使用することができ
る。この結果、周囲環境に関わらず、常に明るい高品位
な表示を実現し得る反射型液晶表示装置を提供できると
いう効果を奏する。
【０２０３】請求項１３記載の反射型液晶表示装置は、
液晶素子と前方照明装置との間に、上記液晶素子と前方
照明装置との間に存在する光学的界面での屈折率差を緩
和する充填剤が満たされた構成である。
【０２０４】これにより、液晶素子と前方照明装置との
間に空気層が存在する場合と比較して、液晶素子と前方
照明装置との間に存在する光学的界面での屈折による光
の減衰が抑制される。この結果、光源光の利用効率がさ
らに向上し、より明るい面光源としての反射型液晶表示
装置を提供できるという効果を奏する。
【０２０５】請求項１４記載の反射型液晶表示装置は、
前方照明装置の導光体における第１および第２の出射面
が互いに略平行に配置されると共に、前方照明装置の導
光体における入射面と第１の出射面の法線とのなす角を
β、上記導光体に入射した後の光の広がり角を±γ、第
１の出射面の臨界角をθc1とすると、下記の不等式が満
たされる構成である。 θc1＞９０°−β＋γ
【０２０６】上記の不等式が満足されたとき、第１の出
射面に導かれた光が、この第１の出射面で反射すること
なく、液晶素子へ出力される。これにより、光源光の利
用効率を向上させると共に、第２の出射面方向すなわち
観察者方向に生じる迷光を減少させることができる。こ
の結果、明るく、且つ、被照明物の鮮明な像を実現する
反射型液晶表示装置を提供できるという効果を奏する。
【０２０７】請求項１５記載の反射型液晶表示装置は、
前方照明装置の導光体における第１および第２の出射面
が、入射面から遠ざかるほど間隔が狭くなるように配置
されると共に、前方照明装置の導光体における第１の出
射面に対する第２の出射面の傾き角をα、上記導光体の
入射面と第１の出射面の法線とのなす角をβ、上記導光
体に入射した後の光の広がり角を±γ、第１の出射面の
臨界角をθc1とすると、下記の不等式が満たされる構成
である。 θc1＞９０°−β−２α＋γ
【０２０８】上記の不等式が満足されたとき、第１の出
射面に導かれた光が、この第１の出射面で反射すること
なく、液晶素子へ出力される。これにより、光源光の利
用効率を向上させると共に、第２の出射面方向すなわち
観察者方向に生じる迷光を減少させることができる。こ
の結果、明るく、且つ、被照明物の鮮明な像を実現する
反射型液晶表示装置を提供できるという効果を奏する。
【０２０９】請求項１６記載の反射型液晶表示装置は、
光源からの光を、導光体の入射面のみへ集光する集光手
段をさらに備えた構成である。
【０２１０】上記の構成によれば、光源光の損失をさら
に少なくできるので、光源光の利用効率がさらに向上す
る。さらに、光源光が、液晶素子の電極基板等の他の屈
折率体に直接入射することを防止できるので、迷光や、
観察者方向に散乱する成分等を減少させることができ
る。この結果、明るく、且つ、鮮明な画像の表示が可能
な反射型液晶表示装置を提供できるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る反射型ＬＣＤの構
成を示す断面図である。
【図２】同図（ａ）は、上記反射型ＬＣＤのフロントラ
イトが備える導光体における光の挙動を示す説明図であ
り、同図（ｂ）は、導光体との比較例として、第１の出
射面に垂直な入射面を有する構成における光の挙動を示
す説明図である。
【図３】上記反射型ＬＣＤのフロントライトが備えるプ
リズムシートの集光特性を示すグラフである。
【図４】上記プリズムシートによって集光された光の、
導光体に入射した後の挙動を示す説明図である。
【図５】上記フロントライトの照明光強度を測定するた
めに用いた測定系を示す説明図である。
【図６】図５に示す測定系によって測定された照明光強
度を示すグラフである。
【図７】同図（ａ）は、発光型ディスプレイからの出射
光と周囲光との関係を示す模式図であり、同図（ｂ）
は、上記反射型ＬＣＤからの出射光と周囲光との関係を
示す模式図である。
【図８】同図（ａ）および（ｂ）は、入射光の広がりを
制限するために、上記拡散板およびプリズムシートの代
わりに適用できる他の構成例を示す説明図である。
【図９】本発明に係る他の実施形態としての反射型ＬＣ
Ｄの構成を示す断面図である。
【図１０】同図（ａ）は、図９に示す反射型ＬＣＤが備
える導光体における光の挙動を示す説明図であり、同図
（ｂ）は、比較例としての導光体における光の挙動を示
す説明図である。
【図１１】同図（ａ）は、図９に示す反射型ＬＣＤが備
える導光体における光の挙動を示す説明図であり、同図
（ｂ）は、比較例としての導光体における光の挙動を示
す説明図である。
【図１２】プリズムシートによって集光された光の、導
光体に入射した後の挙動を示す説明図である。
【図１３】図９に示す反射型ＬＣＤが備えるフロントラ
イトの照明光強度を示すグラフである。
【図１４】図９に示す反射型ＬＣＤの変形例の構成を示
す断面図である。
【図１５】本発明に係るさらに他の実施形態としての反
射型ＬＣＤの構成を示す断面図である。
【図１６】図１５に示す反射型ＬＣＤにおける光の挙動
を示す説明図である。
【図１７】図１５に示す反射型ＬＣＤが備えるフロント
ライトシステムであって、第２の導光体として異方性散
乱板を用いたフロントライトシステムの照明光強度を示
すグラフである。
【図１８】図１５に示す反射型ＬＣＤにおいて、第１の
導光体から第２の導光体への光の入射範囲を示す説明図
である。
【図１９】一般的なホログラムの作成方法を示す説明図
である。
【図２０】同図（ａ）ないし（ｄ）は、図９に示す反射
型ＬＣＤの第２の導光体として用いられるホログラムの
製造工程の主要部を示す説明図である。
【図２１】図１５に示す反射型ＬＣＤが備えるフロント
ライトシステムであって、第２の導光体としてホログラ
ムを用いたフロントライトシステムの照明光強度を示す
グラフである。
【図２２】本発明に係るさらに他の実施形態としての反
射型ＬＣＤに適用されるプリズムシートの集光特性を示
すグラフである。
【図２３】上記反射型ＬＣＤが備えるフロントライトシ
ステムの照明光強度を示すグラフである。
【図２４】上記反射型ＬＣＤに設けられた反射鏡によっ
て導光体の入射面のみに集光された光の挙動を示す説明
図である。
【図２５】図２４との比較のために、導光体の入射面お
よび液晶セルの側面の両方に入射した光の挙動を示す説
明図である。
【図２６】従来の補助照明付き反射型ＬＣＤの概略構成
と共に、この反射型ＬＣＤにおける光の挙動を示す説明
図である。
【図２７】上記従来の反射型ＬＣＤにおける光の挙動を
示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 液晶セル（反射型液晶素子） １２ 液晶層 １７ 反射板 １９ 充填剤 ２０ フロントライト（前方照明装置） ２３ 界面（第２の出射面） ２４ 導光体 ２５ 入射面 ２８ 界面（第１の出射面） ２６ 光源 ２７ 反射鏡（集光手段） ５１ 第２の導光体 ８１ プリズムシート（光制御手段） ８２ 拡散板（光制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−144581（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−158033（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−152625（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−294921（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−160640（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−95019（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−179303（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−174929（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−254617（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−152381（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−4515（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−59405（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−8805（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/13357 F21V 8/00 601

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光源および導光体を備え、被照明物の前方
    に配置されて使用される前方照明装置において、 上記導光体が、光源から光を入射する入射面と、被照明
    物へ向けて光を出射する第１の出射面と、上記第１の出
    射面に対向する第２の出射面とを含む多面体であり、 上記第１および第２の出射面が、互いに略平行に、また
    は入射面から遠ざかるほど間隔が狭くなるように配置さ
    れ、 上記入射面が、第１の出射面の法線に対して傾斜して配
    置され、 上記入射面と第１の出射面とがなす角が鈍角である一
    方、 上記導光体を第１の導光体とすると、上記第１の導光体
    の第１の出射面の外側に、上記第１の出射面からの出射
    光を透過させつつ、上記第１の出射面からの出射光に比
    べ、第１の出射面の法線方向に近い方向に光を出射する
    第２の導光体をさらに備えると共に、 上記第２の導光体が、入射光の進行方向側へのみ散乱さ
    せる機能を有する前方散乱板であり、所定の角度範囲か
    ら入射した光のみを散乱させ、所定の角度範囲以外から
    の入射光を完全に透過する異方性散乱体であり、さら
    に、 第１の導光体からの出射光が第２の導光体へ入射する角
    度範囲の少なくとも一部が、上記所定の角度範囲に含ま
    れること を特徴とする前方照明装置。
  2. 【請求項２】導光体の、入射面および第１の出射面に垂
    直な平面における断面形状が、三角形であることを特徴
    とする請求項１記載の前方照明装置。
  3. 【請求項３】上記第１および第２の出射面が互いに略平
    行に配置されると共に、 入射面と第１の出射面の法線とのなす角をβ、導光体に
    入射した後の光の広がり角を±γ、第２の出射面の臨界
    角をθ c2 とすると、下記の不等式が満たされることを特
    徴とする請求項１記載の前方照明装置。 θ c2 ≦９０°−β−γ
  4. 【請求項４】上記第１および第２の出射面が、入射面か
    ら遠ざかるほど間隔が狭くなるように配置されると共
    に、 第１の出射面に対する第２の出射面の傾き角をα、入射
    面と第１の出射面の法線とのなす角をβ、導光体に入射
    した後の光の広がり角を±γ、第２の出射面の臨界角を
    θ c2 とすると、下記の不等式が満たされることを特徴と
    する請求項１記載の前方照明装置。 θ c2 ≦９０°−β−α−γ
  5. 【請求項５】光源と入射面との間に、光源からの光の広
    がりを制限する光制御手段をさらに備えたことを特徴と
    する請求項１記載の前方照明装置。
  6. 【請求項６】上記第１および第２の出射面が互いに略平
    行に配置されると共に、 入射面と第１の出射面の法線と
    のなす角をβ、導光体の屈折率をｎ 1 、上記光制御手段
    によって制限された光の広がり角を±δとすると、下記
    の不等式が満たされることを特徴とする請求項５記載の
    前方照明装置。 ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎδ）／ｎ 1 ）＜β
  7. 【請求項７】上記第１および第２の出射面が、入射面か
    ら遠ざかるほど間隔が狭くなるように配置されると共
    に、 第１の出射面に対する第２の出射面の傾き角をα、入射
    面と第１の出射面の法線とのなす角をβ、導光体の屈折
    率をｎ 1 、上記光制御手段によって制限された光の広が
    り角を±δ、第２の出射面の臨界角をθ c2 とすると、下
    記の不等式が満たされることを特徴とする請求項５記載
    の前方照明装置。 ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎδ）／ｎ 1 ）＜β＋２α
  8. 【請求項８】光源からの光を、導光体の入射面のみへ集
    光する集光手段をさらに備えたことを特徴とする請求項
    １記載の前方照明装置。
  9. 【請求項９】第１の導光体と第２の導光体との間に、こ
    れらの導光体の間に存在する光学的界面での屈折率差を
    緩和する充填剤が満たされていることを特徴とする請求
    項１記載の前方照明装置。
  10. 【請求項１０】第１の導光体における第１および第２の
    出射面が互いに略平行に配置されると共に、 第１の導光体において入射面と第１の出射面の法線とが
    なす角をβ、第１の導光体に入射した後の光の広がり角
    を±γ、第１の導光体における第１の出射面の臨界角を
    θ c1 とすると、下記の不等式が満たされることを特徴と
    する請求項９記載の前方照明装置。 θ c1 ＞９０°−β＋γ
  11. 【請求項１１】第１の導光体における第１および第２の
    出射面が、入射面から遠ざかるほど間隔が狭くなるよう
    に配置されると共に、 第１の導光体において第１の出射面に対する第２の出射
    面の傾き角をα、第１の導光体において入射面と第１の
    出射面の法線とがなす角をβ、第１の導光体に入射した
    後の光の広がり角を±γ、第１の導光体における第１の
    出射面の臨界角をθ c1 とすると、下記の不等式が満たさ
    れることを特徴とする請求項９記載の前方照明装置。 θ c1 ＞９０°−β−２α＋γ
  12. 【請求項１２】反射板を有する反射型液晶素子を備える
    と共に、 上記反射型液晶素子の前面に、請求項１記載の前方照明
    装置が配置されたことを特徴とする反射型液晶表示装
    置。
  13. 【請求項１３】反射型液晶素子と前方照明装置との間
    に、上記反射型液晶素子と前方照明装置との間に存在す
    る光学的界面での屈折率差を緩和する充填剤が満たされ
    ていることを特徴とする請求項１２記載の反射型液晶表
    示装置。
  14. 【請求項１４】前方照明装置の導光体における第１およ
    び第２の出射面が互いに略平行に配置されると共に、 前方照明装置の導光体における入射面と第１の出射面の
    法線とのなす角をβ、上記導光体に入射した後の光の広
    がり角を±γ、第１の出射面の臨界角をθ c1 とすると、
    下記の不等式が満たされることを特徴とする請求項１３
    記載の反射型液晶表示装置。 θ c1 ＞９０°−β＋γ
  15. 【請求項１５】前方照明装置の導光体における第１およ
    び第２の出射面が、入射面から遠ざかるほど間隔が狭く
    なるように配置されると共に、 前方照明装置の導光体における第１の出射面に対する第
    ２の出射面の傾き角をα、上記導光体の入射面と第１の
    出射面の法線とのなす角をβ、上記導光体に入射した後
    の光の広がり角を±γ、第１の出射面の臨界角をθ c1 と
    すると、下記の不等式が満たされることを特徴とする請
    求項１３記載の反射型液晶表示装置。 θ c1 ＞９０°−β−２α＋γ
  16. 【請求項１６】光源からの光を、導光体の入射面のみへ
    集光する集光手段をさらに備えたことを特徴とする請求
    項１２記載の反射型液晶表示装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101803979B1 (ko) * 2011-09-19 2017-12-05 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치

Families Citing this family (99)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7907319B2 (en) * 1995-11-06 2011-03-15 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and device for modulating light with optical compensation
JPH11194339A (ja) * 1998-01-07 1999-07-21 Seiko Epson Corp 液晶装置及び電子機器
JP3625642B2 (ja) * 1998-03-26 2005-03-02 アルプス電気株式会社 液晶表示装置
WO1999052006A2 (en) 1998-04-08 1999-10-14 Etalon, Inc. Interferometric modulation of radiation
US8928967B2 (en) 1998-04-08 2015-01-06 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and device for modulating light
JP3559460B2 (ja) * 1998-04-17 2004-09-02 シャープ株式会社 液晶表示装置及びそれを用いた電子機器
JP3644476B2 (ja) * 1998-04-30 2005-04-27 松下電器産業株式会社 携帯用電子機器
US6295104B1 (en) * 1998-05-26 2001-09-25 Minebea Co., Ltd. Front illuminating system with layer between light guide and LCD
US6618104B1 (en) * 1998-07-28 2003-09-09 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical device having reverse mode holographic PDLC and front light guide
US6819393B1 (en) 1998-07-28 2004-11-16 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical device and display apparatus using light diffraction and light guide
JP2002533892A (ja) * 1998-12-29 2002-10-08 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 側方に斜めの光入力結合部を有する光源素子
KR100661884B1 (ko) * 1998-12-31 2007-12-04 삼성전자주식회사 반사형 액정표시장치
DE19908961A1 (de) * 1999-03-02 2000-09-07 Valeo Beleuchtung Deutschland Leuchte, insbesondere für Kraftfahrzeuge
JP2000251514A (ja) * 1999-03-03 2000-09-14 Nec Corp 被照明体の反射形照明装置
JP2000268622A (ja) * 1999-03-16 2000-09-29 Minebea Co Ltd 面状照明装置
JP3669682B2 (ja) * 1999-06-15 2005-07-13 シャープ株式会社 反射型液晶表示装置および携帯電子機器
JP2001060409A (ja) * 1999-08-23 2001-03-06 Minebea Co Ltd 面状照明装置
US6421104B1 (en) 1999-10-22 2002-07-16 Motorola, Inc. Front illuminator for a liquid crystal display and method of making same
KR100649851B1 (ko) * 1999-11-23 2006-11-24 엘지전자 주식회사 액정 표시 장치의 백라이트 시스템
JP4197572B2 (ja) * 2000-05-12 2008-12-17 日東電工株式会社 反射型液晶表示装置
US6352350B1 (en) * 2000-06-01 2002-03-05 Agilent Technologies, Inc. High efficiency flat illuminator for liquid crystal micro-display
KR100706752B1 (ko) * 2000-08-09 2007-04-11 삼성전자주식회사 반사형 액정표시장치
KR100408194B1 (ko) * 2000-11-03 2003-12-01 차동호 액정 표시 장치의 도광판 모듈
US6648485B1 (en) * 2000-11-13 2003-11-18 International Business Machines Corporation Highly collimating tapered light guide for uniform illumination of flat panel displays
KR20030075153A (ko) * 2001-01-31 2003-09-22 제온 코포레이션 도광판 및 조명유닛
JP4653326B2 (ja) * 2001-03-05 2011-03-16 オリンパス株式会社 照明装置
KR100769922B1 (ko) * 2001-03-26 2007-10-24 삼성전자주식회사 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치
JP4059692B2 (ja) 2001-04-24 2008-03-12 シャープ株式会社 照明装置およびそれを備える表示装置ならびに導光板
KR100807296B1 (ko) * 2001-07-19 2008-02-28 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정 표시 장치용 백라이트
US7030945B2 (en) * 2001-08-22 2006-04-18 Nitto Denko Corporation Liquid-crystal display device
JP2005504413A (ja) * 2001-09-26 2005-02-10 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ 導波器、エッジ照射型照明装置及びそのような導波器又は装置を有する表示装置
KR100764592B1 (ko) * 2001-10-30 2007-10-08 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정 표시 장치용 백라이트
TWI312892B (ja) * 2002-04-10 2009-08-01 Au Optronics Corp
KR100499133B1 (ko) * 2002-11-04 2005-07-04 삼성전자주식회사 백라이트 유닛
TWI289708B (en) 2002-12-25 2007-11-11 Qualcomm Mems Technologies Inc Optical interference type color display
US7190425B2 (en) * 2003-03-13 2007-03-13 Lg.Philips Lcd Co., Ltd. Liquid crystal display module
JP4307126B2 (ja) * 2003-03-31 2009-08-05 シャープ株式会社 液晶表示装置
CN100370338C (zh) * 2003-08-03 2008-02-20 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 背光系统
KR100962662B1 (ko) * 2003-08-13 2010-06-11 삼성전자주식회사 액정표시장치
US7342705B2 (en) 2004-02-03 2008-03-11 Idc, Llc Spatial light modulator with integrated optical compensation structure
US7706050B2 (en) 2004-03-05 2010-04-27 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Integrated modulator illumination
US20050231934A1 (en) * 2004-04-19 2005-10-20 Kuo-Yen Lai Double reflection backlight module
JP2006032020A (ja) * 2004-07-13 2006-02-02 Sharp Corp 液晶表示装置
US7750886B2 (en) * 2004-09-27 2010-07-06 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Methods and devices for lighting displays
US7508571B2 (en) * 2004-09-27 2009-03-24 Idc, Llc Optical films for controlling angular characteristics of displays
US20060132383A1 (en) * 2004-09-27 2006-06-22 Idc, Llc System and method for illuminating interferometric modulator display
US7630123B2 (en) * 2004-09-27 2009-12-08 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and device for compensating for color shift as a function of angle of view
US7813026B2 (en) * 2004-09-27 2010-10-12 Qualcomm Mems Technologies, Inc. System and method of reducing color shift in a display
JP4655605B2 (ja) * 2004-12-02 2011-03-23 日立化成工業株式会社 面光源装置及び面光源装置の組み立て方法
JP2006339320A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Omron Corp 発光光源及び発光光源における光の出射方法
CN100395623C (zh) * 2005-06-10 2008-06-18 清华大学 背光模组
GB2433799B (en) * 2005-12-29 2008-11-05 Motorola Inc Mobile computing apparatus
US7916980B2 (en) 2006-01-13 2011-03-29 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Interconnect structure for MEMS device
TW200728855A (en) * 2006-01-23 2007-08-01 Au Optronics Corp Backlight structure
US7603001B2 (en) * 2006-02-17 2009-10-13 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and apparatus for providing back-lighting in an interferometric modulator display device
JP4525612B2 (ja) * 2006-02-28 2010-08-18 カシオ計算機株式会社 表示装置
JP5042531B2 (ja) * 2006-06-02 2012-10-03 シチズンホールディングス株式会社 表示装置
US7766498B2 (en) 2006-06-21 2010-08-03 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Linear solid state illuminator
US7845841B2 (en) * 2006-08-28 2010-12-07 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Angle sweeping holographic illuminator
EP2366942A1 (en) 2006-10-06 2011-09-21 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Optical loss layer integrated in an illumination apparatus of a display
EP2069838A2 (en) * 2006-10-06 2009-06-17 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination device with built-in light coupler
WO2008045207A2 (en) 2006-10-06 2008-04-17 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light guide
US8107155B2 (en) * 2006-10-06 2012-01-31 Qualcomm Mems Technologies, Inc. System and method for reducing visual artifacts in displays
US7855827B2 (en) * 2006-10-06 2010-12-21 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Internal optical isolation structure for integrated front or back lighting
EP1946162A2 (en) * 2006-10-10 2008-07-23 Qualcomm Mems Technologies, Inc Display device with diffractive optics
US7864395B2 (en) * 2006-10-27 2011-01-04 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light guide including optical scattering elements and a method of manufacture
US7777954B2 (en) * 2007-01-30 2010-08-17 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Systems and methods of providing a light guiding layer
KR20080085242A (ko) * 2007-03-19 2008-09-24 삼성전자주식회사 도광판 및 이를 이용하는 백라이트 어셈블리
KR101318253B1 (ko) * 2007-03-30 2013-10-18 삼성디스플레이 주식회사 도광판 및 이를 갖는 표시 장치
US7733439B2 (en) * 2007-04-30 2010-06-08 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Dual film light guide for illuminating displays
JP5010527B2 (ja) * 2007-06-04 2012-08-29 住友化学株式会社 導光板ユニット、面光源装置及び液晶表示装置
JP5003763B2 (ja) * 2007-08-09 2012-08-15 Ｎｅｃライティング株式会社 照明装置
JP5060910B2 (ja) * 2007-10-31 2012-10-31 五洋紙工株式会社 面光源
US8068710B2 (en) 2007-12-07 2011-11-29 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Decoupled holographic film and diffuser
US8721149B2 (en) 2008-01-30 2014-05-13 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination device having a tapered light guide
JP2011512006A (ja) 2008-01-30 2011-04-14 デジタル オプティクス インターナショナル，リミティド ライアビリティ カンパニー 薄型照明システム
WO2009102731A2 (en) 2008-02-12 2009-08-20 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Devices and methods for enhancing brightness of displays using angle conversion layers
KR20100127775A (ko) * 2008-02-12 2010-12-06 퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크. 이중층 박막 홀로그래픽 태양광 집중장치/집광장치
US8049951B2 (en) 2008-04-15 2011-11-01 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light with bi-directional propagation
US20090323144A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination device with holographic light guide
EP2161600A1 (en) * 2008-09-09 2010-03-10 TPO Displays Corp. Liquid crystal display device containing a light guide
CN102160196A (zh) * 2008-09-18 2011-08-17 高通Mems科技公司 增加太阳能收集器/集中器中的光收集角度范围
CN102177398B (zh) * 2008-10-10 2015-01-28 高通Mems科技公司 分布式照明系统
KR20110081270A (ko) * 2008-10-10 2011-07-13 퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크. 분산 조명 제어 시스템
US20100135038A1 (en) * 2008-11-30 2010-06-03 Handschy Mark A Frontlights for reflective displays
WO2010082952A1 (en) 2009-01-13 2010-07-22 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Large area light panel and screen
US20100302218A1 (en) 2009-05-29 2010-12-02 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination devices and methods of fabrication thereof
RU2012106129A (ru) * 2009-07-31 2013-09-10 Шарп Кабусики Кайся Электродная подложка, способ изготовления электродной подложки и устройство отображения изображений
US8402647B2 (en) 2010-08-25 2013-03-26 Qualcomm Mems Technologies Inc. Methods of manufacturing illumination systems
US8902484B2 (en) 2010-12-15 2014-12-02 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Holographic brightness enhancement film
US20140022812A1 (en) * 2011-02-25 2014-01-23 Lumitex, Inc. Display front lighting device
JP5730081B2 (ja) * 2011-03-08 2015-06-03 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
US20130215639A1 (en) * 2012-02-08 2013-08-22 Entire Technology Co., Ltd. Light Guide Device, Front-Light Module And Reflective Display Apparatus
JP5320495B2 (ja) * 2012-08-02 2013-10-23 五洋紙工株式会社 面光源
US9030627B1 (en) * 2012-09-05 2015-05-12 Amazon Technologies, Inc. Liquid crystal display with light guide
KR20160072603A (ko) 2014-12-15 2016-06-23 삼성전자주식회사 백라이트 장치 및 이를 갖는 디스플레이 장치
US10397557B2 (en) * 2015-03-26 2019-08-27 Koninklijke Philips N.V. Display device with directional control of the output, and a backlight for such a display device and a light direction method
JP7373292B2 (ja) * 2019-04-05 2023-11-02 株式会社小糸製作所 光学素子および画像表示装置
CN112048942A (zh) * 2020-09-07 2020-12-08 安徽天翔高新特种包装材料集团有限公司 一种抗菌香烟接装纸及其印刷工艺

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2761056A (en) * 1953-02-13 1956-08-28 Lazo John Instrument illuminating means
US3500034A (en) * 1967-12-29 1970-03-10 Herbert D Bissell Illuminated reading device
US4124279A (en) * 1977-07-18 1978-11-07 Hughes Aircraft Company Reflector focused light trap for a liquid crystal display
US4212048A (en) * 1978-06-16 1980-07-08 General Electric Company Illuminator for reflective dichroic liquid crystal displays
JP3007735B2 (ja) * 1991-12-03 2000-02-07 シャープ株式会社 液晶表示装置
JPH06174929A (ja) * 1992-05-15 1994-06-24 Fujitsu Ltd バックライト装置及び集光器
BE1007482A3 (nl) * 1993-09-08 1995-07-11 Philips Electronics Nv Beeldweergaveinrichting voorzien van een elektro-optisch medium.
US5485354A (en) * 1993-09-09 1996-01-16 Precision Lamp, Inc. Flat panel display lighting system
DE19521254A1 (de) * 1994-06-24 1996-01-04 Minnesota Mining & Mfg Anzeigesystem mit Helligkeitsverstärkungsfilm
US5772305A (en) * 1994-08-11 1998-06-30 Enplas Corporation Surface illuminant device
JPH08201810A (ja) * 1995-01-27 1996-08-09 Sharp Corp 照明装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101803979B1 (ko) * 2011-09-19 2017-12-05 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR100295079B1 (ko) 2001-07-12
CN1195120A (zh) 1998-10-07
TW496991B (en) 2002-08-01
JPH10268307A (ja) 1998-10-09
US6048071A (en) 2000-04-11
KR19980080804A (ko) 1998-11-25
CN1120995C (zh) 2003-09-10

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