專利名稱：照明裝置、照明元件、前燈以及液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用于信息顯示系統(tǒng)及OA(辦公自動化)設(shè)備等的圖像顯示中的薄型、量輕、低耗電的液晶顯示裝置(例如反射型液晶顯示裝置、透射型液晶顯示裝置)以及保證顯示質(zhì)量能有效地進行照明的照明裝置(例如，前燈以及背景燈)以及它們采用的照明元件，尤其，涉及保證具備照明裝置的液晶顯示裝置其薄型、量輕、低耗電的特征并且能夠進行高效率照明的前燈以及采用前燈的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display)與CRT(Cathode Ray Tube陰極射線管)、PDP(Plasma Display Panel等離子顯示面板)或者EL(ElectroLuminescence電致發(fā)光)等的其他顯示裝置不同，液晶這類物質(zhì)本身不會發(fā)光，而是通過調(diào)節(jié)、控制由特定光源照射的透過光量或者反射光量來顯示文字及圖像。
這種以往的液晶顯示裝置能夠大致分為透過型液晶顯示裝置以及反射型液晶顯示裝置。
首先，對于透過型液晶顯示裝置，在光的入射側(cè)及出射側(cè)上設(shè)有偏振片，以液晶層來調(diào)制通過入射側(cè)偏振片而入射的線性偏振光的偏振狀態(tài)，通過控制透過出射側(cè)的偏振片的光量來顯示圖像。因此，在透過型液晶顯示裝置的光的入射側(cè)上，一般設(shè)有稱為從后方(入射側(cè))照明液晶顯示裝置的背景燈而作為照明手段的熒光管或EL等的光源。
另一方面，反射型液晶顯示裝置具備一片偏振片與反射片，由反射片反射通過該偏振片而入射的線性偏振光，在再次到達偏振片的過程中，通過以液晶層調(diào)制所述線性偏振光的偏振狀態(tài)而控制射出偏振片的光量。因此，由于能夠利用周圍的光線進行顯示，而可以不需要背景燈，而且它具有量輕、薄型、低耗電的特性。
再者，在受到照射陽光照射那樣的非常明亮的環(huán)境下，發(fā)光型顯示裝置及透過型液晶顯示裝置使得圖像的視覺識別性顯著下降，相對于此，反射型液晶顯示裝置具有能夠顯示更加鮮明的圖像的特點。
因此，隨著近年來需要的不斷增加，趨于將反射型液晶顯示裝置廣泛地使用于移動信息終端以及移動計算機等之中。
然而，這類反射型液晶顯示裝置存在下述的問題。即反射型液晶顯示裝置如上所述利用周圍光線來進行顯示，顯示輝度非常依賴于周圍的環(huán)境，在夜間等的昏暗環(huán)境下，不能夠完全看清顯示。特別地，對于為了顯示彩色圖像而采用了彩色濾色片的反射型液晶顯示裝置以及采用了偏振片的反射型液晶顯示裝置，上述問題變等更加嚴重，當不能夠獲得充分的周圍光線時，必須要輔助照明手段。
然而，在反射型液晶顯示裝置的背面，由于配置著由金屬薄膜等形成的反射片，不能夠?qū)⑹褂糜谕高^型液晶顯示裝置中的背景燈作為反射型液晶顯示裝置的照明手段。
因此，作為周圍光線較暗時的輔助照明手段，提出了幾個從前方照明反射型液晶顯示裝置的方法。
即使在這種情況下，為了保留量輕、薄型、低耗電這些反射型液晶顯示的優(yōu)點，作為所采用的輔助照明手段要求是低耗電并且是量輕、體積小的輔助照明手段。
例如，對于在輔助照明手段的光源中使用熒光管的情況，要使得熒光管發(fā)光必須要高頻電流。而，特別地，由于移動設(shè)備等作為電源是采用蓄電池等的直流電源，故還需要將直流電變換為交流電的逆變器。因此，在耗電增加的同時需要配置高頻電源的空間，很難獲得低耗電、輕量化以及小型化的反射型液晶顯示裝置。
對此，在輔助照明手段的光源中采用LED等可以通過直流電點亮發(fā)光的光源時，能夠省去逆變器，因此，這對于獲得低耗電化、輕量化以及小型化是有利的。
作為這種輔助照明手段，能夠采用例如，日本國公開專利公報“特開平10-260405號公報(
公開日1998年9月29日)”以及美國專利“專利號5,506,929(Ping-Kaung Tai Clio Technologies Inc.)(
公開日1996年4月9日)”等所揭示的照明系統(tǒng)。在其中揭示了一種將點光源高效地變換為線發(fā)光狀態(tài)的手段以及將該變換手段與導光體組合的照明系統(tǒng)。
又，在美國專利“專利號5,608,550(發(fā)行日1997年3月4日)”中，揭示了一種將從點光源發(fā)出的光變換為良好分布的線發(fā)光狀態(tài)并且通過使得該變換后的線發(fā)光狀態(tài)的光相對于面狀導光體的表面傾斜入射而變換為面發(fā)光狀態(tài)的輔助照明系統(tǒng)。
與以往的在導光體端面上配置多個點光源的情況相比，上述照明系統(tǒng)能夠減少光源數(shù)目，具有能夠提供價廉的輔助照明系統(tǒng)的優(yōu)點，又，可以推測它還具有能夠減少將多個點光源配置在導光體端面時所產(chǎn)生的輝度的明暗差別的優(yōu)點。
這里，用于液晶顯示裝置的照明系統(tǒng)所必要的條件如下所述。對于液晶顯示裝置，由于通過照亮液晶顯示元件來進行顯示，因此，最好均勻地并且明亮地照射形成液晶顯示元件的象素區(qū)域(顯示圖面)。為了進行這樣的照明，首先，必須要將從點光源出射的點狀發(fā)光的光變換成良好分布且高效的線發(fā)光狀態(tài)?？傊?，變換為線發(fā)光狀態(tài)的光在該發(fā)光狀態(tài)之下，相對于線方向的輝度的不均盡量小并且才能夠高效率地利用從點光源射出的光，由此要求出射輝度明亮的液晶顯示裝置。
特別，作為背景燈使用輔助照明手段時，必須要將線發(fā)光狀態(tài)變換為面發(fā)光狀態(tài)，這里，要求變換成面狀發(fā)光的光線不會對于顯示質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。例如，因形成用于將線發(fā)光狀態(tài)變換為面發(fā)光狀態(tài)的面狀導光體的物質(zhì)與形成液晶顯示元件的象素之間的干涉而產(chǎn)生的莫爾干涉條紋會對顯示質(zhì)量帶來明顯的不良影響，必須要防止這種情況的產(chǎn)生。
因此，通過研究液晶顯示元件與面狀導光體之間的配置關(guān)系等，最好使得用于將點狀發(fā)光的光變換為線發(fā)光狀態(tài)的線狀導光體出射的光適合于面狀導光體。因此，重要的是將點狀發(fā)光的光變換成分布均勻、高效率的線發(fā)光狀態(tài)以及面發(fā)光狀態(tài)。
然而，上述的輔助照明手段具有下述種種問題。
首先，在上述日本國公開專利公報“特開平10-260405號公報”所記載的照明系統(tǒng)中，該專利所揭示的是將點光源變換成線性發(fā)光并且使得入射到面狀導光體，對于該線性發(fā)光的狀態(tài)(例如，出射方向以及分布等等)，在該專利中并沒有具體地說明。這一點與上述說明的美國專利“專利號5,506,929”相同。
這里，在圖42(a)中表示上述美國專利“專利號5,506,929”所揭示的照明系統(tǒng)的示例。
該照明系統(tǒng)如圖42(a)所示，在點光源2101附近配置著導光體2102，該導光體2102通過傳遞部分2102b將受到角度限制的入射光變換為線發(fā)光狀態(tài)，通過出射面2102c而射出，由此完成導向?qū)Ч怏w2104的動作。然后，該結(jié)果是入射光通過導光體2104變換成面狀的發(fā)光狀態(tài)，可以照明沒有進行圖示的反射型顯示裝置。
然而，對于該構(gòu)造的照明系統(tǒng)，由于使得導光體2102的出射面2102c的長度與導光體2104的入射面2104a的有效發(fā)光長度大致相等，當觀察顯示圖面時，并沒有足夠的光入射到導光體2104的輸入端面的邊角部分，而產(chǎn)生如圖42(b)所示的陰影2103，該陰影使得顯示質(zhì)量下降。
又，在輔助照明非點燈的情況下，形成在導光體2104上的周期結(jié)構(gòu)2104f與形成在反射型液晶顯示裝置上的象素的反復方向相互干涉形成莫爾干涉條紋，該莫爾干涉條紋的產(chǎn)生使得顯示質(zhì)量下降。
再者，在上述照明系統(tǒng)中的導光體2104的入射端面2104a上直接配置多個點光源2101時，從多個點光源2101發(fā)出的入射光直接在導光體2104中傳遞，產(chǎn)生對應(yīng)于點光源2101數(shù)目的輝線，因此，在顯示圖像輝度上產(chǎn)生明暗相差而使得顯示質(zhì)量下降。
又，對于在上述美國專利“專利號5,608,550”中所記載的照明系統(tǒng)，當前燈非點燈時，即僅以周圍光(從各種方向入射的外部光線)進行顯示時，圖像變得模糊并且產(chǎn)生莫爾干涉條紋，顯示質(zhì)量下降。又，在上述照明系統(tǒng)中，由于使得光與面狀導光體的表面傾斜地入射，則沒有利用使得出射到面狀導光體方向以外的光，而導致光利用效率的降低。
而且，在上述照明系統(tǒng)中，為了提高亮度而配置了多個點光源時，例如，當在線狀導光體的兩端上分別配置點光源時，從點光源發(fā)出的光被變換為不均勻的線發(fā)光狀態(tài)。對此，通過如上述公報等中所揭示對稱地配置2個線狀導光體，可以推測能夠獲得分布均勻的線發(fā)光狀態(tài)，而對于這種構(gòu)造可見，由于光源部分體積較大而攜帶性較差并且會提高成本。
又，在上述任意的公報等中都沒有充分研究線狀導光體的光的利用效率方面。通過線狀導光體時所損失的光較多，導致照明系統(tǒng)整體上光的利用效率降低。
具體地說，對于上述各公報中所揭示的技術(shù)，很難在維持線發(fā)光狀態(tài)的光的分布的均勻性的同時形成較大的用于變換成線發(fā)光狀態(tài)的反射面。因此，從線狀導光體向適當方向出射的光的量較少，參與面狀導光體的面狀發(fā)光的光量也變少，導致光的利用效率降低。
如上所述，要求一種沒有如以往那樣從光源產(chǎn)生的陰影及莫爾干涉條紋、輝度的明暗相差并且能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度、低價格、低耗電的照明裝置以及液晶顯示裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述各種問題，目的在于提高必須具備光源的圖像顯示裝置的顯示質(zhì)量。具體地，提供了一種照明裝置(例如，前燈以及背景燈等)以及它所使用的照明元件，它們保持了低耗電、小型的特性并且在與顯示元件進行組合時能夠防止對圖像質(zhì)量產(chǎn)生的不良影響以及莫爾條紋等的產(chǎn)生，通過將從光源發(fā)出的光良好分布且高效地變換成線發(fā)光狀態(tài)以及面發(fā)光狀態(tài)，由此，能夠以均勻明亮的光照射顯示元件。而且，還提供了一種采用它們的液晶顯示裝置(例如，反射型液晶顯示裝置以及透過型顯示裝置等)。
本發(fā)明的照明裝置為了實現(xiàn)上述目的，對于利用出射光照亮圖像顯示元件的象素的照明裝置，具備將從光源發(fā)出的光變換成線發(fā)光狀態(tài)的線狀導光體以及形成了用于將從所述線狀導光體發(fā)出的光變換成面發(fā)光狀態(tài)而出射的周期結(jié)構(gòu)的面狀導光體，從所述線狀導光體發(fā)出的光以所述線狀導光體的出射面的法線方向為基準，在與所述周期結(jié)構(gòu)的周期方向垂直的方向側(cè)上的第1出射方向上顯示輝度的峰值。
又，而且，最好所述第1出射方向是在所述面狀導光體內(nèi)使得光在與所述周期方向垂直的方向上傳遞的方向。
在上述的構(gòu)造中，將從點光源等的光源部分發(fā)出的光變換成線發(fā)光狀態(tài)的線狀導光體以其出射面的法線方向為基準在與面狀導光體的周期方向垂直的方向側(cè)的第1出射方向上顯示輝度的峰值。而且，最好設(shè)定第1出射方向使得從該方向出射的光在面狀導光體內(nèi)在與周期方向垂直的方向上傳遞。
這里，對于面狀導光體，越接近與周期結(jié)構(gòu)垂直的方向而入射的光能夠越高效地被變換成面發(fā)光狀態(tài)。因此，通過高效地將光變換成面發(fā)光狀態(tài)，可以有效地照射圖像顯示元件，能夠顯示明亮的圖像。
因此，對于上述構(gòu)造，即使作為光源部分采用以直流電源容易發(fā)光的點光源等的情況下，由于能夠高效地將來自光源部分的光變換成面發(fā)光狀態(tài)，因此，能夠以明亮的光高效地照明圖像顯示元件。
對于上述構(gòu)造，該結(jié)果是能夠提供一種保持低耗電、小型特性并且以明亮的光照射圖像顯示元件的照明裝置。因此，通過采用該照明裝置可以形成圖像顯示裝置，可以提高顯示圖像的質(zhì)量。
而且，在本發(fā)明的照明裝置中，所述周期構(gòu)造的周期方向相對于所述象素的反復方向傾斜。
在上述的構(gòu)造中，形成在將線發(fā)光狀態(tài)的光變換成面發(fā)光狀態(tài)的面狀導光體上的周期結(jié)構(gòu)與需要該照明裝置進行照射的圖像顯示元件的象素反復方向傾斜。因此，能夠防止周期結(jié)構(gòu)與象素發(fā)生干涉而產(chǎn)生的莫爾干涉條紋。結(jié)果是能夠防止圖像顯示裝置中莫爾條紋的產(chǎn)生并且可以提高圖像的顯示質(zhì)量。
又，對于本發(fā)明的照明裝置，從所述線狀導光體發(fā)出的光在與所述第1出射方向不同的第2出射方向上顯示輝度的峰值。
又，最好所述第1出射方向與所述第2出射方向相對于所述線狀導光體的出射面的法線方向?qū)ΨQ。
在上述的構(gòu)造中，由向第2出射方向出射并在面狀導光體內(nèi)傳遞的光來輔助性地照射向第1出射方向出射并在面狀導光體內(nèi)傳遞的光所直接照射的區(qū)域之外的區(qū)域。由此，能夠使得從面狀導光體出射的面發(fā)光狀態(tài)的光其輝度分布更加均勻。
特別地，當設(shè)定使得第1出射方向與第2出射方向?qū)ΨQ時，向第2出射方向出射且由面狀導光體的側(cè)面反射的光在與向第1出射方向出射的光相同的方向上在面狀導光體內(nèi)進行傳遞，與上述相同地能夠高效地變換成面發(fā)光狀態(tài)。
又，對于本發(fā)明的照明裝置，最好從所述線狀導光體向所述第1出射方向出射的光在所述線狀導光體的線方向上的輝度分布的最大值與最小值之比小于3。
或者，從所述線狀導光體向所述第2出射方向出射的光在所述線狀導光體的線方向上的輝度分布的最大值與最小值之比小于3。
對于上述構(gòu)造，使得輝度分布小于3的線發(fā)光狀態(tài)的光入射到面狀導光體。由此，從面狀導光體出射的面發(fā)光狀態(tài)的光的輝度分布變得更加均勻。因此，通過以從該面狀導光體出射的均勻的光照明圖像顯示元件，能夠顯示均勻的、質(zhì)量高的圖像。
又，對于本發(fā)明的照明裝置，最好形成在所述面狀導光體的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與所述象素的反復方向的角度為大于10°小于80°。
對于上述的構(gòu)造，能夠特別有效地防止莫爾干涉條紋的產(chǎn)生并且能夠更進一步地提高顯示圖像的質(zhì)量。
最好，在本發(fā)明的照明裝置中對于所述線狀導光體，在與其出射面相對的面上反復形成傳遞部分與反射部分。
在上述構(gòu)造中，具備所述線狀導光體的光的出射面以及與該出射面相對的面。因此，在與該出射面相對的面上交替反復地形成傳遞部分與反射部分，由此，從光源(例如，點光源)發(fā)出的入射光被多個反射部分反射，能夠變換成線發(fā)光狀態(tài)而出射，并且能夠有效地使得光入射到所述面狀導光體。
又，由于利用傳遞部分能夠使得從光源發(fā)出的入射光在線狀導光體的線方向上高效地傳遞，因此，能夠提高光的利用效率并且能夠使得線發(fā)光狀態(tài)的輝度均勻。
最好，在本發(fā)明的照明裝置的所述線狀導光體的周圍設(shè)置擴散反射層。
在上述構(gòu)造中，通過在所述線狀導光體的周圍配置擴散反射層，能夠利用擴散反射層對于從形成在該線狀導光體上的出射面以外出射的漏光進行擴散反射，由此，能夠使得光有效地入射到面狀導光體，能夠更進一步地提高光的利用效率。
本發(fā)明的照明裝置還具備使得光入射到所述線狀導光體的光源部分，在所述光源部分與所述線狀導光體之間設(shè)有光學匹配手段。
在上述的構(gòu)造中，通過使得所述光源部分與所述線狀導光體之間進行光學匹配，能夠降低隔著空氣層配置光源部分(例如，點光源)與線狀導光體時所產(chǎn)生的界面反射，由此，能夠降低入射光的損失。
本發(fā)明的照明裝置中所述光學匹配手段最好是折射率n大于1.4小于1.7的粘接樹脂。
在上述的構(gòu)造中，通過采用折射率大于1.4小于1.7以下的粘接樹脂能夠?qū)崿F(xiàn)上述光學匹配，能夠提供一種價廉、生產(chǎn)性優(yōu)良并且能夠?qū)墓庠窗l(fā)出的足夠的出射光量導向線狀導光體的光學匹配手段。
在本發(fā)明的照明裝置中，最好所述線狀導光體的出射面的厚度t2與所述面狀導光體的入射面的厚度t1大致相等，并且所述線狀導光體的側(cè)端面與出射面的法線方向所成的角度θ5在0°＜θ5≤20°的范圍中。
在上述構(gòu)造中，所述線狀導光體的出射面的厚度t2與所述面狀導光體的入射面的厚度t1大致相等，實施錐削(tapering)處理使得所述線狀導光體的側(cè)端面與出射面的法線方向所成的角度θ5在0°＜θ5≤20°的范圍中，由此能夠使得從所述光源部分(例如點光源)發(fā)出的入射光有效地入射到該線狀導光體并且能夠使得有效地入射到該面狀導光體的入射面，可以提供一種明亮的照明裝置。
又，將所述線狀導光體以與該出射面垂直的面進行切斷時的切口成為從出射面向與出射面相對的面?zhèn)葦U張的楔形。
由此，作為光源部分，即使采用具有比面狀導光體的入射面厚度更大的直徑的光源時，也能夠使得來自光源部分的光有效地入射到線狀導光體并且有效地入射到面狀導光體的入射面。
而且，對于所述切口，最好形成所述楔形的側(cè)面與所述線狀導光體的出射面的法線方向所成的角度為大于0°小于20°。
由此，到達形成線狀導光體的楔形的側(cè)面的光很容易被該面進行全反射而不會向外部泄漏，故能夠提高光的利用效率。
最好，在本發(fā)明的照明裝置中，在所述線狀導光體的入射面上形成將從所述光源部分(例如，點光源)發(fā)出的光反射到形成在所述線狀導光體的周期結(jié)構(gòu)的方向上的反射面。
在上述構(gòu)造中，在所述線狀導光體的入射面上形成將從所述光源部分(例如，點光源)發(fā)出的光反射到形成在所述線狀導光體的周期結(jié)構(gòu)的方向上的反射面，由此，可以配置多個點光源，故能夠提供更加明亮的照明裝置。
又，對于本發(fā)明的照明裝置，將所述面狀導光體的入射面長度設(shè)為L1、所述線狀導光體的出射面長度設(shè)為L2時，最好滿足0mm＜(L2-L1)≤10mm。
在上述構(gòu)造中，將所述面狀導光體的入射面長度設(shè)為L1、所述線狀導光體的出射面長度設(shè)為L2時，通過使得滿足0mm＜(L2-L1)≤10mm，能夠使得光有效地入射到面狀導光體入射面的邊角部分，并且能夠防止導光體邊角部分出現(xiàn)陰影，不會影響便攜性并且能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量高的照明裝置。
又，在本發(fā)明的照明裝置中，將形成在所述面狀導光體上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與所述象素的反復方向所成的角度設(shè)為θ、將所述面狀導光體的入射面的長度設(shè)為L1、所述線狀導光體的出射面的長度設(shè)為L2、所述面狀導光體的入射面與所述線狀導光體的出射面的距離設(shè)為g時，最好滿足g×tanθ≤(L2-L1)≤10mm。
在上述構(gòu)造中，將形成在所述面狀導光體上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與所述象素的反復方向所成的角度設(shè)為θ、將所述面狀導光體的入射面的長度設(shè)為L1、所述線狀導光體的出射面的長度設(shè)為L2、所述面狀導光體的入射面與所述線狀導光體的出射面的距離設(shè)為g時，通過使得g×tanθ≤(L2-L1)≤10mm，能夠使得光有效地入射到入射面的邊角部分，能夠防止導光體邊角部分產(chǎn)生的陰影并且能夠?qū)崿F(xiàn)顯示質(zhì)量高的照明裝置。
又，在本發(fā)明的照明裝置中，將形成在所述面狀導光體上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與所述象素的反復方向所成的角度設(shè)為θ、將所述面狀導光體的折射率設(shè)為n時，最好在從所述線狀導光體出射的光的角度θ1為θ1＝sin-1(n×sinθ)或者-θ1的角度方向上具有大致的峰值。
在上述構(gòu)造中，將形成在所述面狀導光體上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與所述象素的反復方向所成的角度設(shè)為θ、將所述面狀導光體的折射率設(shè)為n時，通過使得在從所述線狀導光體出射的光的角度θ1為θ1＝sin-1(n×sinθ)或者-θ1的角度方向上具有大致的峰值，由此，能夠使得光有效地入射到形成在面狀導光體上的周期結(jié)構(gòu)(傳遞部分與反射部分)，能夠?qū)崿F(xiàn)更加明亮的照明裝置。
又，在本發(fā)明的照明裝置中，將形成在所述面狀導光體上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與所述面狀導光體的入射面所成的角度設(shè)為θ、將所述面狀導光體的折射率設(shè)為n時，最好所述線狀導光體的出射面的法線方向與所述第1出射方向所成的角度為sin-1(n×sinθ)。
在上述構(gòu)造中，從第1出射方向出射的光在面狀導光體內(nèi)在與形成于面狀導光體上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向相垂直的方向上進行傳遞。因此，由于上述原因，能夠?qū)⒕€狀導光體發(fā)出光有效地變換成面發(fā)光狀態(tài)，能夠顯示明亮的圖像。
本發(fā)明的照明裝置，為了達到上述目的，具備光源部分以及入射來自所述光源部分的光的入射面并且由將入射到所述入射面的線發(fā)光狀態(tài)的光變換成面發(fā)光狀態(tài)的面狀導光體構(gòu)成，包含至少一部分向著所述光源部分、至少一部分向著所述面狀導光體的入射面并且將從所述光源部分發(fā)出的光變換成線發(fā)光狀態(tài)的面狀變換手段。
在上述的構(gòu)造中，通過至少一部分與光源部分及面狀導光體的入射面相對的面狀變換手段，將來自光源部分的光變換成線發(fā)光狀態(tài)并且使得入射到面狀導光體。這樣，入射到面狀導光體的光由面狀導光體變換成面發(fā)光狀態(tài)。
這里，由于將光源部分與面狀變換手段相對配置，作為光源部分，例如當采用點光源等的情況下，能夠避免裝置的大型化以及結(jié)構(gòu)的復雜化，并且可以增加光源的數(shù)目。
因此，能夠容易地增加照明裝置的光量。該結(jié)果是通過采用本照明裝置來構(gòu)成圖像顯示裝置，能夠提供顯示圖像明亮的圖像顯示裝置。
又，作為面狀變換手段，例如，能夠采用擴散反射層以及反射片等。
又，在本發(fā)明的照明裝置中，最好所述光源部分由至少一個以上的點光源構(gòu)成并且所述變換手段是設(shè)置在所述點光源附近的擴散手段。
在上述構(gòu)造中，所述光源部分由至少一個以上的點光源構(gòu)成，從該點光源發(fā)出的光在入射到所述面狀導光體的入射面的過程中由設(shè)置在該點光源附近的擴散手段變換成線發(fā)光狀態(tài)，由此，能夠減少構(gòu)成用部件的數(shù)目，能夠提供價廉的照明裝置，并且由于使得來自點光源的入射光發(fā)生散射，能夠?qū)崿F(xiàn)輝度明暗相差少的照明裝置。
又，在本發(fā)明的照明裝置中，最好將所述至少一個以上的點光源配置在形成于所述面狀導光體的入射面的下面并且隔著所述面狀導光體而與所述擴散手段相對，所述點光源與所述擴散手段之間的距離L與面狀導光體的入射面的厚度te滿足0≤(L-te)≤10mm。
在上述的構(gòu)造中，通過使得將所述至少一個以上的點光源配置在形成于所述面狀導光體的入射面的下面并且使得所述點光源與所述擴散手段之間的距離L與面狀導光體的入射面的厚度te滿足0≤(L-te)≤10mm，由此，不會影響便攜性而能夠在光量變換較少的狀態(tài)下使得來自點光源的入射光發(fā)生擴散，并且能夠?qū)崿F(xiàn)輝度明暗相差較小的明亮的照明裝置。
又，在本發(fā)明的照明裝置中，最好所述至少一個以上的點光源配置形成在所述面狀導光體的入射面的下面，并且將從所述點光源發(fā)出的光的出射方向設(shè)定為在所述面狀導光體的入射面的法線方向上從所述面狀導光體的內(nèi)部指向外部的方向，所述點光源與所述擴散手段的距離L’滿足0≤L’≤10mm。
在上述的構(gòu)造中，使得所述至少一個以上的點光源配置在形成于所述面狀導光體的入射面之下，并且將從所述點光源發(fā)出的光的出射方向設(shè)定為從所述面狀導光體的內(nèi)部指向外部的方向，使得所述點光源與所述擴散手段的距離L’滿足0≤L’≤10mm，由此，不會影響便攜性，在光量變化較少的狀態(tài)能夠使得來自點光源的入射光發(fā)生散射，并且可以實現(xiàn)輝度相差少的明亮的照明裝置。
又，對于本發(fā)明的照明裝置，最好，所述光源部分由至少一個以上的點光源構(gòu)成并且所述點光源配置在與所述面狀導光體的入射面相對的面上，所述變換手段是配置在所述面狀導光體的入射面上的擴散手段。
在上述構(gòu)造中，使得所述至少一個以上的點光源配置在與所述面狀導光體的入射面相對的面上并且所述擴散手段是配置在所述面狀導光體的入射面上，由此，由于能夠有效地使得從多個點光源發(fā)出的光發(fā)生擴散，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)輝度的明暗相差更小的照明裝置。
又，在本發(fā)明的照明裝置中，最好，所述光源部分由至少一個以上的點光源構(gòu)成并且所述點光源配置在與所述面狀導光體的入射面相對的面上，所述變換手段是配置在所述面狀導光體的入射面上的反射手段。
在上述構(gòu)造中，將所述至少一個以上的點光源配置在與所述面狀導光體的入射面相對的面上并且在該面狀導光體的入射面上形成反射手段，由此，能夠使得來自多個點光源的光有效地在面狀導光體的入射面上擴展，并且能夠?qū)崿F(xiàn)輝度明暗相差較少的明亮的照明裝置。
又，在本發(fā)明的照明裝置中，構(gòu)成所述光源部分的至少一個以上的點光源最好由LED元件形成。
在所述構(gòu)造中，通過由LED元件形成構(gòu)成所述光源部分的至少一個以上的點光源，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)價廉、便攜性良好的照明裝置。
又，本發(fā)明的照明裝置為了達到上述目的，由光源部分與具備入射從光源部分發(fā)出的光的相對的2個入射面以及將所述入射的光變換為面發(fā)光狀態(tài)而出射的出射面的面狀導光體構(gòu)成，最好，所述光源部分由LED陣列形成，所述LED陣列由配置在所述面狀導光體一方入射面上的第1LED陣列與配置所述面狀導光體另一方入射面上的第2LED陣列形成并且所述第1LED陣列與第2LED陣列交替地進行點燈。
在所述構(gòu)造中，由于所述多個點光源由LED陣列形成并且所述LED由配置在所述面狀導光體一方入射面上的第1LED陣列與配置所述面狀導光體另一方入射面上的第2LED陣列形成而且所述第1LED陣列與第2LED陣列交替地進行點燈，通過相互交替為發(fā)光狀態(tài)，能夠提供改善了輝度明暗相差的線發(fā)光狀態(tài)。
又，在本發(fā)明的照明裝置中，所述第1LED陣列與第2LED陣列交替點燈的頻率f最好在60Hz≤f≤10KHz的范圍內(nèi)反復發(fā)光。
在上述構(gòu)造中，由于所述第1LED陣列與第2LED陣列交替點燈的頻率f在60Hz≤f≤10kHz的范圍內(nèi)反復發(fā)光，提供了一種能夠抑制閃爍產(chǎn)生(亮滅)的照明裝置，并且同時能夠降低消耗電能。
本發(fā)明的液晶顯示裝置為了達到上述目的，具備所述的本發(fā)明的照明裝置以及對于每個象素控制從所述面狀導光體的出射面出射的光并且顯示圖像的液晶顯示元件，由此可以實現(xiàn)上述目的。
即，在上述構(gòu)造中，能夠?qū)崿F(xiàn)明亮的、輝度相差較少、顯示質(zhì)量高的液晶顯示裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的液晶顯示裝置具備由光源部分與具有入射從所述光源部分發(fā)出的光的入射面及出射所述入射的光的出射面的面狀導光體構(gòu)成并且所述光源部分的光至少入射到所述面狀導光體所具有的入射面時呈線發(fā)光狀態(tài)的前燈；對于每個象素控制從所述面狀導光體的出射面出射的光并且顯示圖像的反射型液晶顯示元件，在與所述面狀導光體的出射面相對的面上，形成了傳遞部分與反射部分反復形成的周期結(jié)構(gòu)，并且形成在所述面狀導光體的對向面上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與形成在所述反射型液晶顯示元件上的象素的反復方向成為10°～80°的角度θ。
在上述構(gòu)造中，在與所述面狀導光體的出射面相對的面上形成了傳遞部分與反射部分反復形成的周期結(jié)構(gòu)，并且形成在所述面狀導光體的對向面上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與形成在所述反射型液晶顯示元件上的象素的反復方向成為10°～80°的角度θ，由此，能夠防止周期結(jié)構(gòu)的相互干涉所產(chǎn)生的莫爾干涉條紋。因此，能夠提高液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量。
上述本發(fā)明的照明裝置即使在作為前燈使用時，或者在與反射型液晶顯示元件組合構(gòu)成反射型液晶顯示裝置的情況下，也能夠獲得上述效果。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的照明元件由具備入射來自光源部分的光的入射面與出射入射的光的出射面的線狀導光體形成，所述入射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向的端面上，所述出射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向上，在與所述線狀導光體的所述出射面相對的面上在長方向以一定的間距排列設(shè)置反射入射光的I(I為2以上的整數(shù))個切入部分，對于從所述入射面?zhèn)绕鸬贗切入部分，當將切入部分的寬度設(shè)定為pwi時，以差分＝(pwi+1-pwi)定義的差分的所述I個切入部分的平均值大于0。
或者，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的照明元件由具備入射來自光源部分的光的入射面以及出射入射光的出射面的柱狀的線狀導光體形成，所述入射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向的端面上，所述出射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向上，在與所述線狀導光體的所述出射面相對的面上在長方向上設(shè)置反射入射光的I(I為2以上的整數(shù))個切入部分，對于從所述入射面?zhèn)绕鸬趇(i為1～I的整數(shù))個切入部分，當將到所述入射面的距離設(shè)定為xi、切入深度設(shè)定為di時，以傾斜度＝(di+1-di)/(xi+1-xi)定義的傾斜度的所述I個切入部分的平均值大于0。
在上述構(gòu)造中，柱狀的線狀導光體在長方向的至少一方的端面上具備入射面并且在長方向上具備出射面。又，在與出射面相對的面上，在長方向上排列設(shè)有反射入射光的切入部分。因此，設(shè)定使得該切入部分的切入寬度或者切入深度隨著遠離入射面而平均地增大。
因此，對于遠離入射面的切入部分，能夠反射更多的光，能夠補償光源部分的光量的下降。因而能夠增加從線狀導光體出射的光量并且同時在線狀導光體的長方向上能夠使得出射光的輝度分布變得更加均勻。
又，上述的構(gòu)造與楔形的線狀導光體等的有所不同，由于在長方向上能夠形成寬度恒定的線狀導光體，能夠形成在長方向上容易地傳遞來自入射面的光的結(jié)構(gòu)。因此，能夠更進一步地提高光的利用效率以及出射輝度的均勻性。
而且，在上述構(gòu)造中，由于能夠使得切入部分間距為恒定，在與出射面相對的面上，能夠確保沒有形成切入部分的部分(平面部分)。由此，與上述相同地，能夠形成在長方向上容易地傳遞來自入射面的光的結(jié)構(gòu)。
結(jié)果是在上述構(gòu)造的照明元件中，在線狀導光體的長方向上能夠形成均勻明亮的線發(fā)光狀態(tài)。又，通過將上述構(gòu)造的照明元件與面狀導光體等進行組合，能夠提供一種以均勻明亮的光照明圖像顯示元件等的照明裝置。
而且，在本發(fā)明的照明元件中，最好，所述傾斜度的所述I個切入部分的平均值大于0.0001小于0.05。
在上述的構(gòu)造中，能夠?qū)木€狀導光體出射的光的輝度分布(出射光的輝度的最大值與最小值之比)設(shè)定為1～3的范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)使得光入射到面狀導光體的線發(fā)光狀態(tài)。
又，在本發(fā)明的照明元件中，最好所述傾斜度的值對于所述I個切入部分為恒定。
在上述的構(gòu)造中，由于切入部分的深度為恒定的傾斜度，能夠獲得更加均勻的出射光的輝度分布。
又，在本發(fā)明的照明元件中，最好，在所述線狀導光體的所述出射面相對的面上，所述切入部分的長方向的寬度的合計為所述切入部分的長方向的寬度合計以及夾在所述切入部分中的平面部分的長方向的寬度的合計的5％以上、80％以下。
在上述構(gòu)造中，將所述切入部分的長方向的寬度的合計設(shè)定為所述切入部分的長方向的寬度合計以及平面部分的長方向的寬度的合計的5％以上。因此，能夠充分地確保切入部分所占的比例。故能夠有效地將來自光源部分的入射光變換成線發(fā)光狀態(tài)，能夠提高光的利用效率。
又，在上述的構(gòu)造中，將所述切入部分的長方向的寬度的合計設(shè)定為所述切入部分的長方向的寬度合計以及平面部分的長方向的寬度的合計的80％以下。因此，能夠確保平面部分所占的比例。故在線狀導光體的長方向上能夠有效地傳遞來自光源部分的入射光，并且能夠?qū)碜怨庠床糠值娜肷涔庾儞Q成均勻的線發(fā)光狀態(tài)。
此結(jié)果是能夠提供均勻明亮的照明元件。
又，在本發(fā)明的照明元件中，最好與所述線狀導光體的所述出射面相對的面中所述切入部分長方向的寬度與夾持所述切入部分以及與所述切入部分一方相鄰的切入部分的平面部分長方向的寬度的和為大于0.05mm小于2mm。
在上述的構(gòu)造中，由于將切入部分的寬度與與該切入部分一方相鄰的平面部分的寬度之和設(shè)定為2mm以下。因此，在線狀導光體的出射面上，能夠確保明亮部分(亮部)的連續(xù)性并且能夠防止出射面上的光的明暗相差。故在上述的構(gòu)造中能夠形成更加均勻的線發(fā)光狀態(tài)。
又，在上述的構(gòu)造中，由于將切入部分的寬度與與該切入部分一方相鄰的平面部分的寬度之和設(shè)定為0.05mm以上，因此，在制作線狀導光體中能夠較容易地形成切入部分。
又，最好，本發(fā)明的照明元件在與所述線狀導光體的所述入射面相對的端面上設(shè)置第2入射面，反射入射光的J個(J為2以上的整數(shù))切入部分排列設(shè)置在與所述線狀導光體的所述出射面相對的面的長方向上，對于所述第2入射面?zhèn)鹊趈(j為1～J的整數(shù))個切入部分，當將到所述入射面的距離設(shè)定為xi、切入深度射入為dj時，以傾斜度＝(dj+1-dj)/(xj+1-xj)定義的傾斜度的所述J個切入部分的平均值大于0。
在上述構(gòu)造中，入射面設(shè)置在線狀導光體的長方向的兩端面上，設(shè)定為隨著遠離各入射面設(shè)置在與出射面相對的面上的切入部分平均地變深。即，在上述構(gòu)造中，也包括使得上述傾斜度與線狀導光體的中央部分對稱而形成的情況。因此，在上述的構(gòu)造中，在各入射面上設(shè)置光源部分并且隨著增加光量，能夠獲得上述各種效果。
又，為了實現(xiàn)上述目的，最好，本發(fā)明的照明元件由具備入射來自光源部分的光的入射面以及出射入射光的出射面的柱狀線狀導光體形成，所述入射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向的端面上，所述出射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向上，在與所述線狀導光體的所述出射面相對的面的長方向上排列設(shè)置反射入射光的多個切入部分，所述切入部分是由2個平面形成的V字型溝，所述多個切入部分的所述各平面與所述出射面形成相互不同的2個以上的角度。
在上述的構(gòu)造中，從入射面例如使得入射點光源發(fā)出的光時，在與出射面相對的面上，利用排列設(shè)置在長方向上的多個切入部分能夠?qū)⑷肷涔庾儞Q成線發(fā)光狀態(tài)。這里，所述多個切入部分是由2個平面形成的V字型溝，由于將其各平面與出射面形成的角度設(shè)定為2種類型以上的相互不同的角度，能夠使得從相同光源發(fā)出的光向不同方向反射。因此，能夠設(shè)定使得從本照明元件出射的線發(fā)光狀態(tài)的光在多個出射方向上顯示峰值。
又，當研究在線狀導光體的兩端上設(shè)置入射面并且使得光從兩側(cè)入射的情況時，上述各平面與出射面所成的角度為一個時，相對于線狀導光體在對稱的方向上顯示出射光的峰值。
對此，在上述構(gòu)造中，可以進行設(shè)定使得相對于線狀導光體在非對稱的方向上顯示出射光峰值的配置。此時，特別地，也能夠設(shè)定使得在與出射面的法線方向略傾斜的方向上顯示出射光的峰值。
因此，采用本照明元件，例如為了防止莫爾干涉條紋的產(chǎn)生，通過照射相對于入射面而非對稱地形成的面狀導光體等，能夠獲得光利用效率更高、更加均勻的面發(fā)光狀態(tài)的光。結(jié)果是能夠提供一種明亮、顯示圖像輝度分布均勻的圖像顯示裝置。
又，最好，在本發(fā)明的照明元件中，所述切入部分是由2個平面形成的V字型溝，所述各平面與所述出射面所成的角度大于30°小于60°。
在所述構(gòu)造中，由與出射面成大于30°小于60°的角度的平面來反射入射光并且變換成線發(fā)光狀態(tài)，由此，能夠形成在與出射面法線方向成0°～45°的方向上具有出射輝度峰值的線發(fā)光狀態(tài)。因此，采用本照明元件，例如，當照射具有形成了與入射面傾斜的周期結(jié)構(gòu)的面狀導光體等的情況下，能夠?qū)?yīng)于周期結(jié)構(gòu)的多個傾斜角。
又，在本發(fā)明的照明元件中，最好在所述線狀導光體的周圍設(shè)有擴散手段。
在上述構(gòu)造中，通過在線狀導光體的周圍設(shè)置擴散手段，能夠利用擴散手段擴散反射從形成在線狀導光體的出射面以外泄漏的出射光，由此，能夠更進一步地提高光的利用效率。
本發(fā)明的其他目的、特點以及優(yōu)點通過下述說明而十分明顯。又，參照附圖進行下述說明，能夠明白本發(fā)明的有益之處。
附圖簡述
圖1表示本發(fā)明實施形態(tài)1的由前燈與反射型液晶顯示元件構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置的構(gòu)造。
圖2(a)以及圖2(b)表示本發(fā)明實施形態(tài)1的反射型液晶顯示元件的顯示動作原理。
圖3(a)以及圖3(b)表示本發(fā)明實施形態(tài)1的反射型液晶顯示元件的象素排列圖案。
圖4(a)以及圖4(b)表示本發(fā)明實施形態(tài)1的前燈的構(gòu)造。
圖5(a)以及圖5(b)表示本發(fā)明實施形態(tài)1的線狀導光體的形狀及其配置。
圖6表示從本發(fā)明實施形態(tài)1的線狀導光體發(fā)出的光的發(fā)光狀態(tài)的測定。
圖7表示本發(fā)明實施形態(tài)1的線狀導光體中在出射面中央的出射光角度所對應(yīng)的發(fā)光狀態(tài)。
圖8表示從本發(fā)明實施形態(tài)1的前燈的線狀導光體發(fā)出的光的發(fā)光狀態(tài)。
圖9表示本發(fā)明實施形態(tài)1的線狀導光體與導光體的配置關(guān)系。
圖10表示本發(fā)明實施形態(tài)2的由前燈與反射型液晶顯示元件構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置的構(gòu)造。
圖11表示本發(fā)明實施形態(tài)2的前燈的構(gòu)造。
圖12表示本發(fā)明實施形態(tài)2的線狀導光體與導光體的配合關(guān)系。
圖13表示本發(fā)明實施形態(tài)2的前燈的線狀導光體發(fā)出的光的發(fā)光狀態(tài)。
圖14表示本發(fā)明實施形態(tài)2的線狀導光體中在出射面中央的出射光的角度所對應(yīng)的發(fā)光狀態(tài)。
圖15表示本發(fā)明實施形態(tài)2的線狀導光體與導光體的配合關(guān)系。
圖16表示本發(fā)明實施形態(tài)3的由前燈與反射型液晶顯示元件所構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置的構(gòu)造。
圖17(a)表示本發(fā)明實施形態(tài)3的前燈的構(gòu)造圖，圖17(b)表示本發(fā)明實施形態(tài)3的LED陣列與導光體的配置關(guān)系。
圖18表示本發(fā)明實施形態(tài)3的LED陣列與導光體的配置剖面。
圖19表示本發(fā)明實施形態(tài)3的點光源與擴散反射層的配置距離與經(jīng)面板反射后的亮度之間的關(guān)系。
圖20(a)以及圖20(b)表示本實施形態(tài)3的在導光體的入射面直接配置3個點光源的構(gòu)造。
圖21表示本發(fā)明實施形態(tài)3的由前燈與反射型液晶顯示元件構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置的其他構(gòu)造。
圖22表示本發(fā)明實施形態(tài)3的前燈的形狀以及配置位置與發(fā)光狀態(tài)。
圖23表示本發(fā)明實施形態(tài)3的點光源與擴散反射層的配置距離與經(jīng)面板反射后的亮度的關(guān)系。
圖24表示本發(fā)明實施形態(tài)4的由前燈與反射型液晶顯示元件構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置的構(gòu)造。
圖25(a)表示本發(fā)明實施形態(tài)4的前燈的構(gòu)造，圖25(b)表示本發(fā)明實施形態(tài)4的LED陣列與導光體之間的配置關(guān)系。
圖26(a)表示本發(fā)明實施形態(tài)4的前燈的其他構(gòu)造，圖26(b)表示本發(fā)明實施形態(tài)4的LED陣列與導光體其他配置關(guān)系。
圖27表示本發(fā)明實施形態(tài)5的反射型液晶顯示元件與前燈的構(gòu)造。
圖28表示本發(fā)明實施形態(tài)5的前燈的構(gòu)造。
圖29(a)是表示本發(fā)明實施形態(tài)5的前燈用導光體的平面圖，圖29(b)是表示本發(fā)明實施形態(tài)5的前燈用導光體的側(cè)面圖。
圖30用于說明本發(fā)明實施形態(tài)5所采用的樹脂的折射率與從線狀導光體出射的光量。
圖31(a)是表示本發(fā)明實施形態(tài)5的線狀導光體的側(cè)面圖，圖31(b)詳細地表示本發(fā)明實施形態(tài)5的線狀導光體的傳遞部分與反射部分。
圖32表示從本發(fā)明實施形態(tài)5的線狀導光體出射的光的發(fā)光狀態(tài)。
圖33表示本發(fā)明實施形態(tài)6的反射型液晶顯示元件與前燈的構(gòu)造。
圖34表示本發(fā)明實施形態(tài)6的前燈的構(gòu)造。
圖35(a)是表示本發(fā)明實施形態(tài)6的線狀導光體的立體圖，圖35(b)是表示本發(fā)明實施形態(tài)6的前燈用導光體的平面圖。
圖36(a)是表示本發(fā)明實施形態(tài)6的線狀導光體的主視圖，圖36(b)是表示本發(fā)明實施形態(tài)6的線狀導光體的側(cè)視圖。
圖37表示本發(fā)明實施形態(tài)7的反射型液晶顯示元件與前燈的構(gòu)造。
圖38(a)表示本發(fā)明實施形態(tài)7的前燈的構(gòu)造，圖38(b)詳細地表示本發(fā)明實施形態(tài)7的導光體的傳遞部分與反射部分。
圖39(a)是表示本發(fā)明實施形態(tài)7的導光體與光源的配置的平面圖，圖39(b)表示本發(fā)明實施形態(tài)7的光源的布線，圖39(c)表示向本發(fā)明實施形態(tài)7的光源輸入的信號。
圖40表示測定從導光體發(fā)出的光的發(fā)光狀態(tài)。
圖41表示從前燈的線狀導光體發(fā)出的光的發(fā)光狀態(tài)。
圖42(a)表示以往技術(shù)的照明系統(tǒng)，圖42(b)表示表示以往技術(shù)中在照明系統(tǒng)中產(chǎn)生陰影的情況。
圖43表示由實施形態(tài)8的前燈與反射型液晶顯示元件構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置。
圖44(a)表示圖43的反射型液晶顯示裝置中的前燈部分的立體圖，圖44(b)表示前燈的導光體的一部分的放大圖。
圖45(a)、圖45(b)以及圖45(c)是分別表示線狀導光體的構(gòu)造的平面圖、正視圖以及側(cè)面圖。圖45(d)是線狀導光體的棱柱狀的部分的放大圖。
圖46是線狀導光體的平面圖。
圖47表示相對于棱柱高度的傾斜輝度分布發(fā)生的變化的曲線圖。
圖48是表示相對于棱柱占有率的光利用效率的變化的曲線圖。
圖49是表示線狀導光體光的傳遞情況的模式圖。
圖50(a)～圖50(d)是表示線狀導光體的單位寬度與出射面的光分布的關(guān)系的概念圖。
圖51(a)以及圖51(b)是表示棱柱高度的傾斜狀態(tài)的模式圖。
圖52是表示實施形態(tài)9的反射型液晶顯示裝置的構(gòu)造的立體圖。
圖53(a)是表示圖52的反射型液晶顯示裝置的前燈部分的立體圖，圖53(b)是前燈的導光體部分的放大圖。
圖54(a)、圖54(b)以及圖54(c)分別是表示線狀導光體構(gòu)造的平面圖、正視圖以及側(cè)視圖，圖54(d)是線狀導光體的棱柱狀部分的放大圖，圖54(e)是說明反射部分光反射狀態(tài)的模式圖。
圖55是實施形態(tài)10的反射型液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)立體圖。
圖56(a)是圖55的反射型液晶顯示裝置的前燈部分的立體圖，圖56(b)是前燈導光體部分的放大圖。
圖57(a)、圖57(b)以及圖57(c)分別表示線狀導光體構(gòu)造的平面圖，正視圖以及側(cè)面圖，圖57(d)是線狀導光體的棱柱部部分的放大圖。
圖58是從對面?zhèn)扔^察前燈時的平面圖。
圖59是對于線狀導光體以每個棱柱角度表示出射方向?qū)?yīng)的輝度分布的曲線圖。
圖60(a)以及圖60(b)是表示各實施形態(tài)中反射型液晶顯示裝置的詳細構(gòu)造的剖視圖。
量佳實施形態(tài)以下，參照附圖對于實施本發(fā)明的最佳形態(tài)進行說明。
圖1表示由本發(fā)明第1實施形態(tài)的照明裝置(照明手段，以下記作前燈)100與反射型液晶顯示元件(圖像顯示元件)105所構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置的構(gòu)造。
該反射型液晶顯示裝置由圖1所示的前燈100以及反射型液晶顯示元件105構(gòu)成，該前燈100由點光源(光源部分)101、線狀導光體(照明元件)102、擴散反射層(擴散手段)103以及導光體(面狀導光體、面導光體)104構(gòu)成，該反射型液晶顯示元件105具備偏振片106、夾持在玻璃基板107a與玻璃基板107b之間的液晶層108以及反射片109。
這里，點光源101配置在線狀導光體102的端部，由點光源101照射出的點狀發(fā)光的光通過入射到線狀導光體102而變換為線發(fā)光狀態(tài)的光。線狀導光體102配置在導光體104的一側(cè)面，由線狀導光體102變換成線發(fā)光狀態(tài)的光通過再次入射到導光體104而變換為面發(fā)光狀態(tài)的光。
又，擴散反射層(例如，銀反射層)103配置在線狀導光體102的周圍(除了導光體104側(cè)的一側(cè)面)，從線狀導光體102泄漏到導光體104之外的光通過被反射而返回到線狀導光體102，由此，能夠提高光的利用效率。
在玻璃基板(相對的玻璃基板)107a上形成濾色鏡以及相對的電極等(沒有圖示)，在玻璃基板(TFT玻璃基板)107b上形成薄膜晶體管(TFT)元件以及象素電極等(沒有圖示)。又，在玻璃基板107a與玻璃基板107b之間夾持著液晶層108以及反射片109。從導光體104側(cè)起依次疊層偏振片106、玻璃基板107a、液晶層108、反射片109、玻璃基板107b。
圖2(a)、圖2(b)表示本實施形態(tài)的反射型液晶顯示的動作原理圖。
圖2(a)以及圖2(b)中的帶有箭頭的點劃線表示光與各層的光的偏振方向，各層的直線表示直線性偏振光，橢圓表示橢圓偏振光。
如圖2(a)以及圖2(b)所示，偏振片106由偏振層106a與1/4波片106b構(gòu)成，在通過偏振層106a以及1/4波片106b入射的照明光50由反射片109進行反射的過程中，由液晶層108調(diào)制該照明光50的偏振狀態(tài)，利用反射型液晶顯示元件105控制被反射的光量并且顯示圖像。
具體地，使得偏振層106a的透過軸或吸收軸與1/4波片106b的遲相軸或進相軸幾乎成45°的角度，照明光50中透過偏振層106a的直線性偏振光由1/4波片106b變換為圓偏振光并且入射反射型液晶顯示元件105。然后，反射型液晶顯示元件105的液晶層108沒有調(diào)制圓偏振光時，在由反射片109進行反射時圓偏振光的旋轉(zhuǎn)方向反向，在再次透過1/4波片106b時，成為與偏振層106a的透過軸相垂直的線性偏振光(反射光51)而被吸收，此時顯示黑色。
另一方面，當反射型液晶顯示元件105的液晶層108進行調(diào)制使得保持入射的圓偏振光原樣并進行反射時，在透過1/4波片106b之后，成為與偏振層106a的透過軸一致的線性偏振光(反射光51)而射出，此時顯示白色。
又，根據(jù)液晶材料、取向方向以及可見角的特性來決定偏光層106a的透過軸以及1/4波片106b的遲相軸的方向。
又，在本實施形態(tài)中，為了進行彩色顯示，在各個象素中配置了紅(R)、綠(G)、藍(B)的濾色鏡，使得光透過并帶有顏色。作為該R、G、B的象素的排列圖案有多種多樣的，而作為代表例可以例舉，例如圖3(a)以及圖3(b)所示的△排列以及條狀排列等，象素反復地排列在水平方向以及垂直方向上而形成上述圖案。又，此時的象素數(shù)目以及象素的的尺寸也可以是各種各樣的，在本實施形態(tài)中，采用2.5型的反射型液晶顯示元件105(參照圖1)，采用以Δ排列的水平象素數(shù)×垂直象素數(shù)為6.1萬個象素、象素間距的水平方向Ph約為180μm、垂直方向Pv約為169μm的反射型液晶顯示元件105。
又，圖3(a)所示的排列圖案為Δ排列，顯示面的橫方向(水平方向)上依次反復線狀地排列著R、G、B象素。并且，在顯示面的縱方向(垂直方向即象素反復的方向，如圖3(a)以及圖3(b)的箭頭Pvd所示的方向)上相鄰的線上的同色象素配置在橫方向上相差1.5個象素的位置上。又，如圖3(b)所示的排列圖案是條狀排列，在橫方向上R、G、B象素依次反復地排列成線狀，在縱方向上同色的象素排列成條狀。
圖4(a)以及圖4(b)表示本發(fā)明的前燈100的構(gòu)造。
如圖4(a)以及圖4(b)所示，在本實施形態(tài)中，作為點光源101采用白色LED(發(fā)光二極管)(日亞化學工業(yè)株式會社NSCW100)，將它配置在下述的線狀導光體102的入射面102a(參照圖5(a))上。又，在該線狀導光體102的周圍，作為擴散反射層103配置著3M公司制造的#4596。通過這樣的配置，能夠?qū)Ⅻc光源發(fā)出的光變換成線發(fā)光狀態(tài)。
其次，參照圖4(a)以及圖4(b)對于本實施形態(tài)1的導光體104進行說明。
如圖4(a)以及圖4(b)所示，本實施形態(tài)1的導光體104將線發(fā)光狀態(tài)的入射光變換成面狀發(fā)光而完成照亮上述反射型液晶顯示元件105(參照圖1)的動作。
配置該導光體104而使得線狀導光體102的下述的出射面102b(參照圖5(a))與入射面104a相對。
在本實施形態(tài)中，作為導光體104，可以采用聚甲基丙烯酸甲酯注射模塑成形制成，該導光體104具有入射面104a、在與入射面104a幾乎垂直的方向上的出射面104b以及與出射面104b相對的對向面104c。在該對向面104上，形成間距Pd的具有傳遞部分104d以及反射部分104e的棱柱狀的周期結(jié)構(gòu)104f。又，此時使得入射面104a的厚度tin＝1.2mm、與入射面104a相對的面104g的厚度tout＝0.8mm。
以下，對于周期結(jié)構(gòu)104f，將形成傳遞部分104d的面與形成反射部分104e的面的交線方向作為周期方向Rhd。
又，在本實施形態(tài)中，通過對該導光體104的出射面104b實施防反射處理(沒有圖示)，提高了導光體104的透過率。作為具體的防反射處理，交替地形成膜厚約為0.1μm的MgF2以及SiO2等的薄膜，利用薄膜的干涉作用，使得降低反射能量的反射防止膜通過蒸鍍而直接形成于出射面104b。由此，能夠使得約4％的表面反射為1％以下，則提高了導光體104的透過率并且能夠進行明亮的顯示。
又，設(shè)定周期結(jié)構(gòu)104f的具體形狀使得從點光源101出射、由線狀導光體102變換為線狀發(fā)光狀態(tài)并且射入導光體104的光能夠有效地出射到反射型液晶顯示元件105(參照圖1)側(cè)。這里，將作為周期結(jié)構(gòu)104f的周期的間距設(shè)為Pd、傳輸部分104d的間距設(shè)備P1、將反射部分104e的間距設(shè)為P2、將由傳遞部分104d以及反射部分104e形成的棱柱的高度設(shè)為h。又，上述各間距(Pd、P1、P2)是與形成傳遞部分104d的面與形成反射部分104e的面的交線方向垂直并且與出射面104b平行方向上的距離。又，棱柱的高度h是在與出射面104b相垂直的方向上的高度，又，設(shè)計周期結(jié)構(gòu)104f使得避免與反射型液晶顯示元件105(以下，參照圖1、圖3(a)以及圖3(b))的象素圖案的干涉所產(chǎn)生的莫爾條紋而降低顯示質(zhì)量的情況。在本實施形態(tài)中，使得作為該周期的間距Pd為390μm并且使得與反射型液晶顯示元件105象素圖案的垂直方向(象素的反復方向)Pvd成14°的角度。
又，對于防止莫爾干涉條紋并不僅限于本實施形態(tài)中所說明的方法，例如，如表1所示，相對于形成在導光體104表面上的周期結(jié)構(gòu)104f的間距Pd(傳遞部分104d的間距P1與反射部分104e的間距P2之和)以及形成在反射型液晶顯示元件105上的象素的反復方向間距P1c(在本實施形態(tài)中形成象素垂直方向的間距Pv的方向(象素圖案的垂直方向Pvd))，必須適當?shù)貨Q定防止產(chǎn)生莫爾干涉條紋的角度(莫爾防止角度)θ。
表1 表中的(-)表示任意角度都會產(chǎn)生莫爾條紋。
根據(jù)表1，隨著形成在反射型液晶顯示元件105上的象素排列以及該象素間距P1c與導光體間距Pd，用于防止產(chǎn)生莫爾條紋的角度θ其角度范圍有所不同，而通過決定反射型液晶顯示元件105的間距P1c能夠決定形成在導光體104表面上的周期結(jié)構(gòu)104f的間距Pd所對應(yīng)的角度。
例如，作為反射型液晶顯示元件105，當采用Δ排列的2.0型(水平象素數(shù)×垂直象素數(shù)為280×220)以及2.5型(水平象素數(shù)×垂直象素數(shù)為280×220)時，在10°～25°以及55°～80°的角度范圍內(nèi)能夠防止莫爾條紋。
又，作為反射型液晶顯示元件105，當采用條狀排列的3.9型(水平象素數(shù)×垂直象素為320×240)、8.4型(水平象素數(shù)×垂直象素為640×480)以及11.3型(水平象素數(shù)×垂直象素為600×800)時，在15°到75°的角度范圍內(nèi)能夠防止莫爾條紋。又，對于反射型液晶顯示裝置，最好研究組裝時的組裝角度來決定該角度θ。
又，這里，使得線狀導光體102的出射面102b以及導光體104的入射面104a與反射型液晶顯示元件105的象素反復方向Pvd平行，相對于該象素的反復方向Pvd，形成周期結(jié)構(gòu)104f的周期方向Rhd使得構(gòu)成上述莫爾防止角度。
然而，不僅限于此，使得線狀導光體102的出射面102b以及導光體104的入射面104a與周期結(jié)構(gòu)104f的周期方向Rhd平行，相對于該周期方向Rhd，可以形成象素的反復方向Pvd使得構(gòu)成上述莫爾防止角度。即，只要周期方向Rhd與象素的反復方向Pvd能夠使得構(gòu)成上述莫爾防止角度即可。
又，作為導光體104的材料，并不僅限于本本實施形態(tài)中所采用的材料，作為該導光體104，可以適當?shù)夭捎糜删奂谆┧峒柞サ鹊谋┧犷悩渲?、聚碳酸酯類樹脂、環(huán)氧類樹脂等所代表的透明樹脂以及玻璃等，通過注射模塑成型等的加工方法而進行成型制造。
又，在本實施形態(tài)中，使得形成在導光體104的相對面104c上的周期結(jié)構(gòu)104f為棱柱狀(三角狀)，而也可以為梯形、雙凸透鏡狀、球形等的凹凸結(jié)構(gòu)。
圖5(a)以及圖(b)表示本發(fā)明實施形態(tài)的線狀導光體102的形狀及其配置。
如圖5(a)以及圖5(b)所示，本實施形態(tài)中的線狀導光體102與導光體104(參照圖4(a))同樣地可以采用將聚甲基丙烯酸甲酯注射模塑成型制成，使得此時的入射面102a的ta＝2.0mm(ta相對于出射面102的垂直方向的厚度)、tb＝1.2mm(tb出射面102b方向的厚度)以及相對面102g的tc＝1.0mm(tc相對于出射面102b的垂直方向的厚度)，同時將點光源101配置在入射面102a上。
又，在與線狀導光體102的出射面102b相對的面102c上形成周期結(jié)構(gòu)102f。在與入射面102a大致平行的方向上反復地形成該周期結(jié)構(gòu)102f，使其間距Pd為500μm。又，設(shè)計該周期結(jié)構(gòu)102f的形狀使得從線狀導光體102的入射面102a入射的點光源101的光能夠以線發(fā)光狀態(tài)有效地從出射面102b出射。具體地，在500μm的周期結(jié)構(gòu)之中，設(shè)計傳遞部分102d的間距P4為490μm、反射部分102e的間距P3為10μm、由傳遞部分102d與反射部分102e作成的棱柱的高度為10μm。
其次，利用圖6所示的測定器測定了所述線狀導光體102的輝度分布。圖6是表示測定線狀導光體102的輝度分布的測定器的立體圖。
該測定器如下述這樣構(gòu)成。在離開固定的線狀導光體102的出射面102b的測定距離Lm＝300mm的位置上設(shè)置亮度計(Topcon公司制造BM5A、受射角為0.2°)。然后，通常使得該亮度計的光軸與出射面102b相交。又，在該測定器中，在線狀導光體102的長方向(線方向即圖6中X方向)上亮度計能夠移動，并且將亮度計的光軸與出射面102b的交點作為中心，能夠改變光軸方向與出射面102b的法線方向所成的角度(出射角度)θ1。
又，對于角度θ1，在組合線狀導光體102與導光體104的狀態(tài)(參照圖4(a))下，將指向?qū)Ч怏w104的相對面104c而逆時針旋轉(zhuǎn)的方向(圖6中的箭頭方向)作為正方向。
這樣設(shè)計的線狀導光體102中出射面102b中央的出射光的角度分布如圖7所示。
又，對于圖6所示的測定器通過改變角度θ1來進行該測定。
如圖7所示，從線狀導光體102出射燈光在θ1約為20°的方向(第1出射方向)上具有峰值(極大值)，并且出射與形成在導光體104(折射率n＝1.49)上的周期結(jié)構(gòu)104f(參照圖4(a))的角度θ＝14°大致垂直的光。
這是由于當在線狀導光體102(參照圖5(a))的出射面102b與導光體104(參照圖4(a))的入射面104a之間隔有空氣層(折射率n0＝1)時，從線狀導光體102出射的光的出射角θ1與導光體104內(nèi)光前進方向相對于導光體104的入射面104a的法線方向所成的角度θ2形成式1的關(guān)系。
n0×sinθ1＝n×sinθ2…式1因此，當θ1＝20°時，θ2＝13.3°，導光體104內(nèi)光前進方向與形成在導光體104上的周期結(jié)構(gòu)104f的角度θ＝14°大致垂直。
即，對于從線狀導光體102出射的光，最好設(shè)定出射輝度顯示峰值的方向為滿足式2關(guān)系的θ1的方向(第1出射方向)。
θ1＝sin-1(n×sinθ)…式2通過這樣的設(shè)定，能夠使得光有效地入射到形成在導光體104上的周期結(jié)構(gòu)104f上。
如此，通過使得光出射而能夠提高傳遞、反射導光體104中的光的利用效率，能夠獲得明亮的前燈系統(tǒng)。
這是由于當設(shè)定使得導光體104(參照圖4(a))內(nèi)光前進方向與形成在導光體104上的周期結(jié)構(gòu)104f的角度θ大致垂直時，通過適當?shù)卣{(diào)整導光體104的反射部分104e，能夠使得從導光體104出射的光從與出射面104b大致垂直的方向出射，即因此能夠從垂直方向照明反射型液晶顯示元件105(參照圖1)。
又，第1出射方向并不僅限于上式2中θ1的方向，只要是比與導光體104的入射面104a垂直的方向更加接近上式2中的θ1的方向就行。
圖8表示由于以上述構(gòu)造而獲得線發(fā)光狀態(tài)，在該圖中，橫軸表示線狀導光體102(參照圖5(a))的出射面長度方向，縱軸表示出射面法線方向以及峰值的出射光輝度(相對值)。在本實施形態(tài)中，出射面102b上的輝度分布若法線方向以及峰值方向上為(max/min)＝1.7以下時，能夠獲得良好的線發(fā)光狀態(tài)。又，該測定如圖6所示是采用Topcon株式會社的亮度計BM-5A來進行。又，通過在相對于測定線狀導光體102的出射面法線方向在角度θ1的范圍中測定輝度能夠求得出射光的峰值。
又，圖8的法線方向的數(shù)據(jù)是指對于圖6所示的測定器以將亮度計的光軸保持在與線狀導光體102(參照圖5(a))的出射面102b相垂直的狀態(tài)(θ1＝0°的狀態(tài))下在X軸方向上使得亮度計進行掃描時的輝度分布。又，峰值方向的數(shù)據(jù)是指以將亮度計的光軸保持在線狀導光體102的出射光的峰值方向的狀態(tài)(θ1＝20°的狀態(tài))下在X軸方向(線狀導光體102的長方向、線方向)上使得亮度計進行掃描時的輝度分布。又，在下述中，也可以根據(jù)測定范圍內(nèi)輝度的最大值與最小值之比(max/min)來定義輝度分布。
這里，研究線狀導光體102的出射光的出射輝度分布對于實際的圖像顯示帶來的影響。又，作為裝置構(gòu)造，如圖1所示，而參照圖60(a)以及圖60(b)進行更加詳細地說明。圖60(a)以及圖60(b)是表示本實施形態(tài)的反射型液晶顯示裝置的詳細構(gòu)造的剖視圖。
雖然在上述說明省略了一部分，而如圖60(a)以及圖60(b)所示，在玻璃基板107b上設(shè)有作為反射片109的反射電極，在玻璃基板107a上設(shè)有作為相對電極的透明導電膜(例如，ITO膜)110。然后，通過在反射片109以及透明導電膜110之間對于每個像素施加電壓，由上述的液晶層108來調(diào)制光的偏振狀態(tài)。又，顯示模式不僅限于偏振模式，也可以是客主模式(Guest Hostmode)等等。
這里，當實際圖像顯示時，從導光體104出射的面發(fā)光狀態(tài)的光通過到反射片109為止的各層(光學部件)時，受到各層的擴散作用而使得輝度分布變得更加均勻。又，為了使得輝度分布更加地均勻，最好設(shè)置擴散層。在圖60(a)中，設(shè)有與偏振片106鄰接的擴散層111a。又，在圖60(b)中，在反射片109的液晶層108側(cè)上設(shè)有擴散層111b。無論擴散層111a還是擴散層111b都是通過使得從導光體104出射的光產(chǎn)生擴散而使輝度分布變得更加均勻。
由上述的反射型液晶顯示元件105與前燈100構(gòu)成反射型液晶顯示裝置并且實際地顯示圖像。作為這里所采用的前燈100是如圖4(a)所示的物體，在圖60(a)以及圖60(b)中，對于相同構(gòu)造的元件采用同樣符號并且省略對其的說明。
又，線狀導光體102是如圖5(a)所示的物體，通過改變輝度分布(峰值方向(θ1＝+20°的方向))，而采用具有圖2所示的各輝度分布的各線狀導光體102。
其次，通過目視觀察實際的圖像顯示，將顯示狀態(tài)分為非常良好(◎)、良好(○)、實用上沒有問題(△)、以及不均勻明顯(×)。結(jié)果如表2所示。
表2
根據(jù)表2，作為線狀導光體102的輝度分布，最好小于3，更進一步地最好小于2。
再者，研究如圖40所示的一般的線狀導光體2202的出射光其出射輝度分布的影響。線狀導光體2202將從光源2201射出的光變換為線發(fā)光狀態(tài)并且從出射面2201c出射。該線狀導光體2202的出射光在出射面2201c的法線方向上顯示出射輝度的峰值。又，圖40表示用于測定線狀導光體2202的輝度的構(gòu)造，與圖6的情況相同。
該線狀導光體2202的輝度分布如圖41所示，采用該線狀導光體2202與上述相同地來研究輝度分布的影響。又，作為相當于所述導光體104(參照圖4(a))的導光體，研究線狀導光體2202的出射輝度的峰值的方向并且采用莫爾防止角度θ＝0的導光體。又，這里，沒有采用反射型液晶顯示元件105(參照圖1)而直接觀察從導光體射出的面發(fā)光狀態(tài)的光，將發(fā)光狀態(tài)分為非常良好(◎)、良好(○)、實用上沒有問題(△)、以及不均勻明顯(×)。結(jié)果如表3所示。
表3
根據(jù)表3，作為線狀導光體2202的輝度分布，在該情況下，最好也小于3，更進一步地最好小于2。
又，即使在這種情況下，通過與反射型液晶顯示元件105(參照圖1)組合而構(gòu)成反射型液晶顯示裝置，通過上述反射型液晶顯示元件105的擴散作用，對于實際的圖像顯示能夠更進一步地提高顯示狀態(tài)。
其次，對于線狀導光體102與導光體104的配置關(guān)系進行說明。
圖9表示本實施形態(tài)的線狀導光體102與導光體104之間的配置關(guān)系。
如圖9所示，使得線狀導光體102的出射面102b相對導光體104的入射面104a而配置，它們之間的距離g為0.5mm。又，線狀導光體102的出射面(出射端面)102b的長度L2相對于導光體104的入射面(入射端面)104a的長度L1左端(點光源101側(cè)的端部、光源側(cè)端部)長0.12mm。
通過這樣的構(gòu)造，在本實施形態(tài)中，能夠有效地使得光入射到導光體104的入射面的左端部(光源側(cè)端部)，能夠使得從邊角部分產(chǎn)生的陰影(暗部，圖9中的粗線部分)的寬度小于1mm，并且能夠防止圖像的劣化。
如上所述，根據(jù)本實施形態(tài)，作為點光源101采用LED，通過線狀導光體102將從點光源101放出的入射光變換為線形發(fā)光并且使得入射到104，能夠高效率地使得入射到導光體104，能夠獲得明亮的前燈100以及反射型液晶顯示裝置(參照圖1、圖4(a)、圖5(a))。
又，使得形成在導光體104上的周期結(jié)構(gòu)104f與形成在反射型液晶顯示元件105上的象素的反復方向成14°的角度，由此能夠防止由于相互的周期結(jié)構(gòu)發(fā)生的干涉而產(chǎn)生的莫爾條紋。又，在本實施形態(tài)中，使得上述的角度為14°，本發(fā)明并不僅限于此，而可以在10°～80°的范圍中。具體地，若為Δ排列，則在10°～25°或55°～80°的范圍，若為條狀排列，則在15°～75°的范圍中，能夠防止上述莫爾條紋的產(chǎn)生。
又，使得線狀導光體102的出射面102b的長度比導光體104的入射面a的長度要長而進行配置，具體地通過使得(L2-L1)＝0.12mm，即使在使形成在導光體104上的周期結(jié)構(gòu)104f傾斜的情況下，也能夠有效地使得光射入到入射端面的邊角部分，能夠減輕在導光體104的邊角部分產(chǎn)生陰影的情況。又，通過使得(L2-L1)的長度更長，能夠減輕在該邊角部分產(chǎn)生陰影的程度，而這樣可能會影響到電子設(shè)備的便攜性，因此，最好使得該長度小于10mm。
再者，對于形成在導光體104上的周期結(jié)構(gòu)104f的角度θ以及線狀導光體102的出射面102b與導光體104的入射面104a之間的距離g，最好將(L2-L1)的長度設(shè)定為g×tanθ。這樣，能夠有效地減輕導光體104邊角部分產(chǎn)生陰影的情況。
又，在使得線狀導光體102產(chǎn)生的線發(fā)光狀態(tài)與形成在導光體104上的周期結(jié)構(gòu)104f的角度θ相垂直的方向上射出光，具體地，通過在角度θ1＝20°的方向上接近峰值，能夠有效地使得光入射到形成在導光體104上的周期結(jié)構(gòu)104f(傳遞部分104d與反射部分104e)，能夠獲得更加明亮的前燈100以及反射型液晶顯示裝置。
又，在本實施形態(tài)中，對于作為前燈100采用了線狀導光體102以及導光體104的反射型液晶顯示裝置進行了說明，但并不僅限于線狀導光體102以及導光體104，而可以采用多種的照明裝置。例如，通過在液晶層108的背面配置導光體104，也可以作為采用在透過型液晶顯示裝置中的背景燈而使用。
如上所述，本實施形態(tài)的前燈100由光源部分與具備來自光源部分的光入射到的入射面104a及入射后的光出射的出射面104b的導光體104構(gòu)成，其特點在于，從光源部分射出的光至少在射入導光體104所具備的入射面104a時為線發(fā)光狀態(tài)，因此，能夠使得光源部分發(fā)出的光有效地入射到導光體104，能夠?qū)崿F(xiàn)明亮的前燈100。
這里，作為本發(fā)明的線發(fā)光狀態(tài)，如圖40、圖41所示，從光源2201發(fā)出的光從導光體2202的出射面2201c法線方向出射時，相對于其有效發(fā)光長度x，出射光輝度的最大值與最小值之比的值最好為大于1小于3，更進一步地最好為大于1小于2。
由此，能夠使得從導光體104出射的面發(fā)光狀態(tài)的光的輝度分布更加均勻，能夠減輕反射型液晶顯示裝置的顯示的不均勻。
例如，作為理想的線發(fā)光狀態(tài)，如冷陰極管那樣相對于有效發(fā)光長度輝度的分布最好接近于1。然而，當采用冷陰極管時，點燈時必須要逆變器，這樣存在消耗電能以及成本上的問題。
與此相對，對于上述前燈100，并不需要逆變器而能夠采用LED等的點光源101，能夠使得前燈100耗電低、體積小。
而且，上述前燈100光源部分是由至少一個以上的點光源101構(gòu)成，從該點光源101發(fā)出的光在射入到該導光體104的入射面104a的過程中，被配置在導光體104的入射面104a附近至少一個以上的線狀導光體102變換成線發(fā)光狀態(tài)，能夠獲得更加明亮的前燈100。
又，本實施形態(tài)的前燈100具備將從點光源101發(fā)出的光變換成線發(fā)光狀態(tài)的線狀導光體102以及形成了用于將從線狀導光體102射出的光變換成面發(fā)光狀態(tài)的周期結(jié)構(gòu)104f的導光體4。又，周期結(jié)構(gòu)104f的周期方向Rhd相對于要照明的反射型液晶顯示元件105的象素反復方向Pvd(與線狀導光體102的出射面102b以及導光體104的入射面104a平行的方向)傾斜。而且，從線狀導光體102射出的光以線狀導光體102的出射面102b的法線方向為基準而在位于與周期方向Rhd垂直的方向的第1出射方向上顯示了輝度的峰值。即，在形成相對于周期方向Rhd比線狀導光體102的出射面b的法線方向所成的角度更加接近垂直的角度的方向上，顯示從線狀導光體102出射的光的輝度的峰值。
特別地，第1出射方向是在導光體104內(nèi)使得光在與周期方向Rhd垂直的方向上前進的方向。
由此，能夠防止因周期結(jié)構(gòu)104f與象素干涉所產(chǎn)生的莫爾條紋。又，作為點光源101，即使在采用能夠以直流電源容易地被點亮的LED等的情況下，也由于能夠有效地將從點光源發(fā)出的光變換成面發(fā)光狀態(tài)，故能夠以明亮的光線來有效地照亮反射型液晶顯示元件105。
(實施形態(tài)2)以下，參照附圖對于本發(fā)明的第2實施形態(tài)進行說明。
又，對于與在實施形態(tài)1中所說明的結(jié)構(gòu)部件具有相同構(gòu)造的部分，這里采用相同的符號并且省略對其的說明。
如圖10所示，本發(fā)明形態(tài)的由前燈(照明裝置)150與反射型液晶顯示元件105構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置的構(gòu)造具備基本上與上述實施形態(tài)1相同，不同點在于，在本實施形態(tài)中作為點光源(光源部分)151·161，采用配置了2個LED以及2條線狀導光體(照明元件)152·162。
圖11表示本實施形態(tài)的前燈的構(gòu)造。
如圖11所示，在本實施形態(tài)中，作為點光源151·161采用2個白色LED，并且分別配置在線狀導光體152·162的入射面152a·162a上。又，在該線狀導光體152·162的邊角上，配置了擴散反射層103(沒有圖示)。根據(jù)這樣的配置，能夠?qū)狞c光源151·161發(fā)出的光變換成線發(fā)光狀態(tài)。又，作為導光體104，仍采用上述實施形態(tài)1中采用的導光體104。
其次，參照圖12對于本實施形態(tài)的線狀導光體152·162的形狀以及配置位置進行說明。
如圖12所示，本實施形態(tài)的線狀導光體152·162是將上述實施形態(tài)1中采用的線狀導光體102左右對稱重疊構(gòu)成，并且使得各個出射面152b·162b相對著導光體104的入射面104a而配置(參照圖4(a))。
即，點光源151·161相當于上述的點光源101，線狀導光體152·162相當于上述的線狀導光體102。然后，相對于導光體104，與上述點光源101以及線狀導光體102同樣地配置點光源151以及線狀導光體152。又，在線狀導光體152的背面?zhèn)?與出射面152b相對的面?zhèn)?，相對于導光體104與點光源151以及線狀導光體152對稱地配置點光源161以及線狀導光體162。
圖13表示上述這樣的構(gòu)造所獲得的線發(fā)光狀態(tài)，在圖13中，橫軸表示線狀導光體152·162的出射面長度方向(X軸方向)，縱軸表示出射面法線方向以及峰值的出射光輝度(相對值)。在本實施形態(tài)中，當法線方向以及峰值方向上為(max/min)＝1.54以下時，對于出射面152b上的輝度分布，能夠獲得良好的線發(fā)光狀態(tài)。
上述這樣設(shè)計的線狀導光體152·162上出射面152b中央的出射光的角度分布如圖14所示。
如圖14所示，從線狀導光體152·162射出的光，在接近20度的方向(第1出射方向)以及-20度(第2出射方向)的方向上具有峰值，并且射出與形成在導光體104(折射率n＝1.49)上的周期構(gòu)造104f的角度幾乎垂直的光。
即，在從線狀導光體152·162出射的光中，對于滿足上式2關(guān)系的θ1最好將顯示出射輝度峰值的方向為設(shè)定為+θ1的方向(第1出射方向)以及-θ1的方向(第2出射方向)。通過這樣進行設(shè)定，能夠使得光有效地入射到形成在導光體104(參照圖4(a))上的周期結(jié)構(gòu)104f，而且，即使對于與導光體的入射面104a成對于滿足上式2關(guān)系的+θ1方向區(qū)域之外的區(qū)域，也能夠使得光有效地入射。
對此，再次根據(jù)圖12進行說明。又，在圖12中，模式性地表示了從線狀導光體152·162出射的光的一部分。
從線狀導光體152射出的在出射角度對于滿足上式2關(guān)系的θ1＝+20°方向上具有輝度峰值的光90(圖12中點劃線所示)在導光體104內(nèi)由于在與周期方向Rhd垂直的方向上傳遞，因此，由反射部分104e(參照圖4(b))，向反射型液晶顯示元件105反射(參照圖10)，并且有效地照射反射型液晶顯示元件105。即，由于光90的存在而提高了光的利用效率。
另一方面，從線狀導光體162射出的在出射角度對于滿足上式2關(guān)系的θ1＝-20°的方向上具有輝度峰值的光91(如圖12中二點劃線所示)在導光體104內(nèi)在與周期方向Rhd接近平行的方向上傳遞，因此，很難由反射部分104e(參照圖4(b))進行反射。因此，該光達到導光體104的側(cè)面104h(這里是指點光源151a側(cè)的側(cè)面)并且被該側(cè)面104h反射。然后，由側(cè)面104h反射來的光91變?yōu)榕c周期方向Rhd垂直的方向。
這里，即使在上述光90沒能直接到達的區(qū)域(圖12中虛線所包圍的三角形區(qū)域)中，被側(cè)面104h反射來的光91也進行傳遞，能夠?qū)τ诠?0進行補償。因此，能夠使得由導光體104出射的面發(fā)光狀態(tài)的光的分布更加均勻。
因此，從線狀導光體162射出的在出射角度對于滿足上式2關(guān)系的θ1＝-20°的方向上具有輝度峰值的光91是由導光體104的側(cè)面104h的的反射光所形成，由此，能夠以更加均勻的光照射導光體104的整體，這是使得從導光體104出射的面發(fā)光狀態(tài)的光的分布更加均勻的原因。
又，上述光90主要成為從導光體104的入射面104a在出射角θ1＝+20°的方向上傳遞，而實際上在導光體104內(nèi)部反復地進行反射等而在導光體104的整體中傳遞。因而，利用所述光90也能夠使得由導光體104出射的面發(fā)光狀態(tài)的光的分布均勻，而由于上述光91的存在，能夠使得光的分布更加均勻。
又，通過在側(cè)面104h設(shè)置反射膜，能夠提高對于光91的反射效率，因此這是合適的。
如上所述，使得第2出射方向為相對于導光體104的入射面104a與第1出射方向?qū)ΨQ的方向，而不僅限定于此，只要是與第1出射方向不同的方向就可以。
這里，與實施形態(tài)1相同，研究了線狀導光體152·162的出射光的出射輝度分布對于實際圖像顯示的影響。這里，組合前燈150與反射型液晶顯示元件105構(gòu)成反射型液晶顯示裝置(參照圖10)，進行圖像顯示。
又，線狀導光體152·162如圖11(a)所示，而將線狀導光體152的輝度分布(峰值方向(θ1＝+20°的方向))作為恒定值，而改變線狀導光體162的輝度分布(峰值方向(θ1＝-20°的方向))。
然后，以目視觀察實際的圖像顯示，將顯示狀態(tài)分為非常良好(◎)、良好(○)、實用上沒有問題(△)、以及不均勻明顯(×)。結(jié)果如表4所示。
表4
根據(jù)表4，作為線狀導光體152·162的輝度分布，任何情況下最好都小于3。
在本實施形態(tài)中，利用線狀導光體152·162在-20度方向上也有出射光，由此，能夠?qū)⒂蓪Ч怏w104的側(cè)端面104h(設(shè)有點光源151側(cè)的側(cè)面，參照圖12)反射來的光有效地導向?qū)Ч怏w104的周期結(jié)構(gòu)104f，能夠獲得輝度分布良好且更加明亮的前燈系統(tǒng)。
又，對于線狀導光體152與導光體104，使得它們之間的距離g為0.5mm，又，線狀導光體152的出射面(出射端面)152b的長度L2相對于導光體104的入射面(入射端面)104a的長度L1左端增長2mm。
由于這樣的構(gòu)造，在本實施形態(tài)中，能夠使得光有效地入射到導光體104的入射面左端部分(側(cè)端面104h側(cè)的部分)，能夠防止從邊角部分產(chǎn)生的陰影(暗部)。
又，在本實施形態(tài)中，對于采用了2條線狀導光體(線狀導光體152·162)的構(gòu)造進行了說明，而本發(fā)明并不限定于此，例如，也可以采用如圖15所示的線狀導光體(照明元件)172等來構(gòu)成。該線狀導光體172在與出射面172b的相對面172c上形成等腰三角形的反射部分，該形狀是間距為20μm、高度9μm。對于這樣設(shè)計的線狀導光體172，通過在其兩端配置點光源151·161，從線狀導光體172出射的光在約20度的方向以及-20度的方向上具有峰值，可以獲得小型明亮的前燈系統(tǒng)。
如上所述，根據(jù)本實施形態(tài)，采用2個LED作為點光源(151·161)，又通過采用2條線狀導光體(線狀導光體152·162)，能夠獲得優(yōu)良的高輝度分布的前燈150以及反射型液晶顯示元件。
又，使得線狀導光體(線狀導光體152·172)的出射面(出射面152b·172b)的長度比導光體104的入射面104a的長度要長。具體地，通過使得(L2-L1)＝2mm，即使當形成在導光體104上的周期結(jié)構(gòu)104傾斜時，也能夠有效地使得光入射到入射端面的邊角部分，能夠降低導光體104的邊角部分陰影的發(fā)生。
又，從線狀導光體(線狀導光體152·172)出射的線發(fā)光狀態(tài)的光在相互不同的第1以及第2出射方向上存在輝度的峰值。而且，最好相對于線狀導光體152的出射面152b的法線方向第1出射方向與第2出射方向?qū)ΨQ。
具體地，形成在導光體104上的周期結(jié)構(gòu)104f的角度θ為14°時，使得在角度θ1＝20°與-20°的方向上接近峰值，能夠有效地使得光入射到形成在導光體104上的周期結(jié)構(gòu)(傳遞部分104d與發(fā)生部分104e)104f上，能夠獲得良好的高輝度分布的前燈150以及反射型液晶顯示裝置。
而且，最好從第1以及第2出射方向上出射的光的輝度分布小于3。由此，能夠使得從導光體104出射的面發(fā)光狀態(tài)的光的輝度分布更加均勻。
(實施形態(tài)3)以下，對于本發(fā)明第3實施形態(tài)，參照附圖進行說明。
又，對于具有實施形態(tài)1或2中所說明的構(gòu)造部件相同功能的構(gòu)造部件，采用相同的符號并且省略對它們的說明。
如圖16所示，本實施形態(tài)的由前燈(照明裝置)200以及反射型液晶顯示元件105構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置的構(gòu)造基本上與上述實施形態(tài)1的構(gòu)造相同，與上述實施形態(tài)1的不同點在于，在本實施形態(tài)中，作為點光源(光源部分201)采用3個LED的陣列(參照圖17(b))以及變換為線發(fā)光狀態(tài)。
圖17(a)、(b)表示本實施形態(tài)中所使用的前燈200的構(gòu)造。
如圖17(a)、(b)所示，在本實施形態(tài)中，作為點光源201采用了3個LED，將它們分別粘結(jié)在基本213上之后而配置在導光體(面狀導光體)204的出射面204b的下端(入射面之下)。又，在該多個點光源201的邊角上配置著擴散反射層(變換手段、擴散手段)203。通過這樣的配置，能夠?qū)狞c光源201發(fā)出的光變換成線狀的發(fā)光狀態(tài)。又，該點光源210配置在將反射型液晶顯示裝置的有效區(qū)域(橫50.2mm×縱37.1mm)的橫方向進行4等分的位置上(約10mm)。
又，本實施形態(tài)的導光體204相對于反射型液晶顯示元件105(參照圖16)縱方向較長，在導光體204的出射面204b從反射型液晶顯示元件105起突出的部分上配置著基板213。又，擴散層203也配置在導光體204從反射型液晶顯示元件105起突出的部分上。因此，點光源201隔著導光體204而與擴散層203相對(參照下述圖18)。
又，導光體204的出射面204b以及周期結(jié)構(gòu)204f對應(yīng)于實施形態(tài)1中的導光體104的出射面104b以及周期結(jié)構(gòu)104f(參照圖4(a))。
圖18表示本實施形態(tài)中線狀導光體202的形狀、配置位置以及發(fā)光狀態(tài)。
如圖18所示，在本實施形態(tài)中，將點光源201的發(fā)光部分到擴散反射層203的距離設(shè)為L、導光體204的入射面204a的厚度設(shè)為te。
又，線狀導光體202是導光體204的一部分，它是由反射型液晶顯示元件105(參照圖16)的突出部分形成。
這里，參照圖19對于本實施形態(tài)中點光源201同擴散反射層203的配置關(guān)系(距離L與厚度te的差)與經(jīng)面板反射后的亮度及線發(fā)光狀態(tài)下輝度的明暗相差的關(guān)系進行說明。對于本結(jié)構(gòu)可知，雖然距離L越接近te會變得越亮，而明暗相差變大。又，可知當增大該L與te的差(L-te)時，輝度的明暗相差變大。特別地，當該相差超過10mm，則裝置體積變大，故最好該相差在0mm到10mm的范圍內(nèi)。又，為了進一步提高顯示質(zhì)量，如圖19所示，最好在0mm到5mm的范圍中。由此，在本實施形態(tài)中，將點光源201與擴散反射層203的距離L設(shè)定為與導光體204的入射面204a的厚度te相同。
又，如圖18所示，從點光源201發(fā)出的光55在入射到導光體204的過程中，被擴散反射層203多次擴散反射而成為光56。在本實施形態(tài)中，當導光體204的入射面204a的輝度分布在法線方向上(max/min)＝2.0以下時，能夠獲得良好的線發(fā)光狀態(tài)。
又，作為與本實施形態(tài)進行比較的比較例，在圖20(a)、(b)中表示了直接將3個點光源(LED)1501配置在導光體1504的入射面1504a的構(gòu)造。如圖20(a)、(b)所示，在本構(gòu)造中，在配置了點光源1501的位置上高輝度部分(圖20(a)虛線所示)出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的現(xiàn)象，顯示質(zhì)量顯著下降。
即使對于本比較例，點光源201配置在基板1500上，點光源1501以及基板1500被擴散反射層1503覆蓋。
如上所述，根據(jù)本實施形態(tài)，從點光源201(參照圖17(b))發(fā)出的光能夠變換成較均勻的線發(fā)光狀態(tài)，能夠獲得小型的輝度明暗相差小的前燈系統(tǒng)。
又，在本實施形態(tài)中，對于采用3個LED作為點光源201的構(gòu)造進行了說明，而本發(fā)明并不僅限于此，可以隨著顯示圖像的增大來增加使用的點光源201的數(shù)目，由此可增加顯示裝置的亮度。此時，由于消耗電能也會增加，故最好點光源201以盡可能少的數(shù)目構(gòu)成前燈200。
又，在本實施形態(tài)中，對于隔著導光體204配置LED陣列(由多個點光源201組成)與擴散反射層203的構(gòu)造進行了說明，而本發(fā)明并不僅限于此，也可以隔著空氣層而配置。
這里，參照圖21，對于本實施形態(tài)的由前燈(照明裝置)240與反射型液晶顯示元件105構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置的其他構(gòu)造進行說明。
如圖21所示，在本構(gòu)造中相同點在于，在導光體104的入射面下面配置LED陣列，而使得面板的橫方向上發(fā)光的點與上述構(gòu)造不同。又，在本構(gòu)造中，點光源201的發(fā)光部分與擴散反射層(變換手段、擴散手段)223的距離L(參照圖22)約為2.0mm。
即，將從點光源201起光出射的方向在導光體104的入射面104a的法線方向上設(shè)定為從導光體104的內(nèi)部指向外部。
圖22表示實施形態(tài)3的構(gòu)造中前燈240的線狀、配置位置、發(fā)光狀態(tài)。
如圖22所示，在實施形態(tài)3的構(gòu)造中，采用3個LED作為點光源201并且將它們分別粘結(jié)在基板213上之后而配置在導光體104的出射面104b的下方。又，這樣配置使得此時的發(fā)光方向60是在面板側(cè)面?zhèn)?與反射型液晶顯示裝置的顯示面相垂直的方向)。而且，在該多個點光源201的周圍部分配置了擴散反射層223。通過這樣的配置，能夠?qū)狞c光源201發(fā)出的光變換成線發(fā)光狀態(tài)(光61)。
這里，參照圖23，對于該構(gòu)造中點光源201與擴散反射層223的配置距離L’與經(jīng)面板反射后的亮度線發(fā)光狀態(tài)下輝度明暗相差之間的關(guān)系進行說明。
如圖23所示，對于本構(gòu)造可知，點光源201與擴散反射層223的距離L’越小則越明亮，而輝度的明暗相差變大。又，當增大距離L’時，輝度的明暗相差減小，亮度減小，特別地當超過10mm時裝置體積變大，從這方面考慮該距離L’最好在0mm到10mm的范圍內(nèi)，為了更進一步地提高顯示質(zhì)量，最好在1mm到3mm的范圍。
對于實施形態(tài)3的該構(gòu)造，當導光體104的出射面104b的輝度分布在法線方向上(max/min)＝1.5以下時，能夠獲得良好的發(fā)光狀態(tài)。
如上所述，即使對于實施形態(tài)3的上述構(gòu)造，能夠?qū)狞c光源201發(fā)出的光變換成較均勻的線發(fā)光狀態(tài)，能夠獲得小型、輝度明暗相差小的前燈系統(tǒng)。
即，在本實施形態(tài)的前燈200·240上具備將從點光源201發(fā)出的光變換成線發(fā)光狀態(tài)的面狀變換手段(擴散反射層203·223)。這樣，設(shè)置該面狀變換手段使得一部分對向點光源201、一部分對向?qū)Ч怏w204·104的入射面204a·104a。
由此，能夠減少構(gòu)成裝置的部件數(shù)目并且能夠?qū)狞c光源201發(fā)出的光變換成較均勻的線發(fā)光狀態(tài)，能夠形成小型的輝度的明暗相差少的前燈。又，能夠避免裝置的大型化以及構(gòu)造的復雜化，并且由于能夠增加光源的數(shù)目，故能夠容易地增加光量。
又，上述面狀變換手段也可以配置在點光源201的附近。此時，能夠防止從點光源201出射的光發(fā)生衰減并且能夠提高光的利用效率。
在本實施形態(tài)中，對于采用了擴散反射層203、223(分別參照圖18、圖22)的構(gòu)造進行說明，而本發(fā)明不限定于此，例如，也可以采用反射層構(gòu)成。
(實施形態(tài)4)以下，參照附圖對于本發(fā)明第4實施形態(tài)進行說明。
又，對于與實施形態(tài)1～3具有相同功能的構(gòu)造部分，采用相同的符號并且省略對其的說明。
圖24表示本實施形態(tài)中由前燈(照明裝置)250與反射型液晶顯示元件105構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置的構(gòu)造。
如圖24所示，在本實施形態(tài)中，與上述實施形態(tài)相同的點在于，作為光源采用配置了點光源(光源部分、LED陣列)251(相對于點光源201參照圖17(b))的基板263(相當于基板213參照圖17(b))，而不同點在于，將點光源251配置在與導光體(面狀導光體)254的入射面254a相對的面254g上、在導光體254的入射面254a上配置擴散反射層(變換手段、擴散手段)253、使得與導光體254的入射面254a對向的面254g的厚度為1.2mm。
圖25(a)、圖25(b)表示本發(fā)明實施形態(tài)中前燈250的形狀以及配置位置。
如圖25(a)以及圖25(b)所示，在本實施形態(tài)中，在基板263上粘結(jié)著多個作為點光源251的LED，配置在對向著導光體254的入射面254a的面254g上。又，在導光體254的入射面254a上，配置擴散反射層253，這樣構(gòu)成前燈250。
又，使得導光體254的入射面254a的厚度tin＝1.2mm，與入射面254a相對的面254g的厚度tout＝1.2mm。
由于這樣的構(gòu)造，在本實施形態(tài)中，從多個點光源251發(fā)出的光65在入射到擴散反射層253時成為足夠?qū)挾鹊墓?，在擴散反射層253反射光被變換成更加接近完全擴散的光并且能夠再次入射到導光體254。在本實施形態(tài)中，通過這樣的構(gòu)造，當導光體254的出射面254b上的輝度分布在其面法線方向上(max/min)＝1.6時，可以獲得良好的輝度分布。
如上所述，根據(jù)本實施形態(tài)，將多個點光源251配置在與導光體254的入射面(入射面254a)相對的端面(面254g)上，利用配置在入射面254a上的擴散手段(擴散反射層253)使得再次入射，能夠變換成較均勻的線發(fā)光狀態(tài)，可以獲得小型的明暗相差較少的前燈系統(tǒng)。
又，在本實施形態(tài)中，對于在導光體254的入射面254a上配置了擴散反射層253的構(gòu)造進行了說明，而本發(fā)明并不僅限于此，例如，如圖26(a)、圖26(b)所示，在導光體254的入射面254a上配置反射片(變換手段、反射手段)273的的情況下也能夠獲得相同的效果。
在該導光體254的入射面254a上配置反射片273的情況如圖26(a)、圖26(b)所示，從多個點光源251發(fā)出的光70由反射片273進行反射的過程中，變換成具有足夠?qū)挾鹊娜肷涔?，能夠使得再次入射到導光體254的入射面254a上。
對于這樣的構(gòu)造，與在導光體254的入射面254a上配置擴散手段的構(gòu)造進行比較，由于反射光量的衰減較少，輝度的明暗相差(max/min)＝1.4以下，能夠獲得更加明亮的前燈系統(tǒng)。
如上所述，根據(jù)本實施形態(tài)，在將多個點光源251配置在與導光體254的入射端面(入射面254a)相對的端面(面254g)上的同時，通過在導光體254的入射端面上配置擴散手段(擴散反射層253，參照圖25(a))或者反射手段(反射片273，參照圖25(a))，能夠使得從多個點光源251發(fā)出的光高效地進行散射，并且能夠獲得高輝度、明暗相差小的前燈250以及反射型液晶顯示裝置。
(實施形態(tài)5)以下，對于本實施形態(tài)，參照附圖進行說明。
又，對于與實施形態(tài)1～4中所說明的構(gòu)造部分具有相同的功能的構(gòu)造部分，采用相同的符號并且省略對它們的所說明。
圖27表示本實施形態(tài)中由前燈(照明裝置)300與反射型液晶顯示元件105構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置。
如圖27所示，本實施形態(tài)的反射型液晶顯示裝置的基本構(gòu)造也與上述實施形態(tài)1相同，而在本實施形態(tài)中，線狀導光體(照明元件)302的形狀與點光源(白色LED、光源部分)301a·301b的配置方法不同于實施形態(tài)1。
圖28表示本實施形態(tài)中的前燈300的形狀以及配置位置。該前燈300如圖28所示，由點光源301a·301b、線狀導光體302、擴散反射層(擴散手段)303、導光體104構(gòu)成。
其次，采用圖29(a)、圖29(b)，對于本實施形態(tài)中的前燈300進行詳細地說明。如圖29所示，在本實施形態(tài)中，作為點光源301a·301b采用白色LED(日亞化學工業(yè)株式會社制NSCW100)，并且將它配置在下述的線狀導光體302的入射面上。又，在該線狀導光體302與點光源301a·301b之間，為了光學上的匹配，填充了紫外線硬化樹脂(光學匹配手段、匹配手段、粘接樹脂)305a·305b。具體地，在線狀導光體302與點光源301a·301b之間滴下該紫外線硬化樹脂(日本Loctite株式會社；L0-812)，通過照射1J/cm2的紫外線使得硬化。又，此時的紫外線硬化樹脂305a與305b的折射率n為1.52。
這里，圖30中表示從線狀導光體302(參照圖29(a))出射的出射光量的紫外線硬化樹脂305a·305b(參照圖29(a))的折射率n1的關(guān)系。
如圖30更明顯地可知，當進行光學匹配處理時，與沒有配置紫外線硬化樹脂305a·305b的情況(隔著空氣層(Air)n＝1.00而配置)相比，可知出射光量增加。又，在本實施形態(tài)中，作為光學匹配手段，為了使得出射效率最大，采用了折射率n1＝1.52的紫外線硬化樹脂305a·305b。這里，本發(fā)明并不僅限于此，隨著線狀導光體302的種類不同，雖然出射光量的最大值發(fā)生變化，而若是折射率n1＝1.40～n1＝1.70的紫外線硬化樹脂305a·305b，則即使線狀導光體302的種類發(fā)生變化，也能夠獲得足夠需要的出射光量。此時，作為紫外線硬化樹脂305a·305，當采用折射率小于n1＝1.40或大于n＝1.70的物質(zhì)時，紫外線硬化樹脂305a·305b與線狀導光體302間的界面引起的表面反射變大，出射光量減少。
如此，通過使得進行光學上的匹配處理，當隔著空氣層配置點光源301a·301b與線狀導光體302時，能夠降低4％的界面反射。
又，作為光學匹配處理，可以通過采用折射率n大于1.4小于1.7的粘接樹脂來實現(xiàn)，由此在生產(chǎn)上具有價廉的優(yōu)點，并且能夠從點光源301a·301b將足夠的出射光量導向線狀導光體302的導光體。
其次，參照上述的圖29(b)，對于本實施形態(tài)的線狀導光體302的入射面302a的形狀進行說明。
又，圖29是從點光源301a(參照圖29(a))側(cè)觀察線狀導光體302以及導光體104的側(cè)視圖。又，對于，線狀導光體302，將與點光源301a的入射面302a相對的面即配置點光源301b一側(cè)的面也作為入射面302a。
如圖29(b)所示，在實施形態(tài)5中，通過使得該線狀導光體302的入射面302a為梯形而實施了錐削(tapering)處理302h。具體地，使得線狀導光體302的出射面302b的厚度為1.2mm，以與導光體104的入射面104a的厚度幾乎相同的厚度而形成。又，為了使得與線狀導光體302的出射面302b相對的面的厚度為2.0mm并且角度θ5為7.6°而實施錐削處理0302h。
又，角度θ5是線狀導光體302的出射面302b的法線方向與實施了錐削處理302的面所成的角度。
如此，通過對于線狀導光體302的入射面320a實施錐削處理302h，即使在配置了比線狀導光體302的入射面更大尺寸的點光源301a·301b(參照圖29(a))的情況下，也能夠有效地使得從點光源301a·301b發(fā)出的光導向出射面302b，能夠提供更加明亮的前燈300。
即，通過形成在線狀導光體302上的入射面302a能夠擴大受光角度，并且能夠降低入射光的損失。
又，在本實施形態(tài)5中，通過對于線狀導光體302的入射端面的兩側(cè)實施錐削處理302h，而在存在外形尺寸限制等的情況下，可以僅對于一側(cè)實施錐削處理302h。又，對于此時錐削處理302h的角度θ5，并沒有限定于本實施形態(tài)中的θ角度，只要大于0°小于20°，則能夠有效地將光導向線狀導光體302的出射面302b。
然而，當角度θ5大于20°時，由于線狀導光體302的周期結(jié)構(gòu)302f所反射的光在錐削部分(實施例錐削處理302h的部分)超過了全反射的角度，因此，降低了使得光有效地導向出射面302b的效果。
如此，線狀導光體302的出射面302b的厚度與導光體104的入射面104a的厚度幾乎相等，通過使得角度θ5在0°＜θ≤20°的范圍內(nèi)實施錐削處理302h，能夠使得從點光源301a·301b發(fā)出的光有效地入射到線狀導光體302并且同時能夠有效地使得入射到導光體104的入射面104a。
其次，參照圖31(a)、圖31(b)，對于本實施形態(tài)中的前燈300(參照圖28)的線狀導光體302的形狀進行說明。
如圖31(a)、圖31(b)所示，本實施形態(tài)的線狀導光體302形成在與出射面302b相對的面上而使得傳遞部分302d與反射部分302e為周期性地交替(形成周期結(jié)構(gòu)302f)，該形狀設(shè)計為間距Pd″為200μm并且使得入射面302a附近的反射部分302e的傾斜角度較大而中央部分傾斜角度較小。具體地，在入射面302a附近使得成為反射部分302e的寬度P5與寬度P6為15μm(而傳遞部分302d的寬度P7為170μm)高度為15μm的等腰三角形，在中央部分使得P5與P6為18μm(而使得寬度P7為164μm)、高度為15μm的等腰三角形。如此，使得越接近中央部分，反射部分302e的傾斜角度越小，由此，能夠使得從線狀導光體302出射的光更加均勻地出射。
對于上述的線狀導光體302，出射面302b中央的出射光的角度分布如圖32所示。
如圖32更加明顯地可知，從線狀導光體302出射的光在θ1大致為15度的方向(第1出射方向)上具有峰值，并且與形成在導光體104(折射率n＝1.49)上的周期結(jié)構(gòu)104f的角度θ＝14°幾乎垂直地出射。又，此時的線狀導光體302的出射面302b上的輝度分布在法線方向以及峰值方向上(max/min)＝1.5以下時，能夠獲得良好的線發(fā)光狀態(tài)。
又，嚴格地說，從上述線狀導光體302出射的光的峰值方向(θ1為15度的方向)多少會偏離與形成在導光體104上的周期構(gòu)造104f的角度θ＝14°相垂直的方向。然而，峰值方向不必嚴格地是與周期結(jié)構(gòu)104f的角度θ＝14°相垂直的方向，即使從該方向起發(fā)生多少偏離(±10°)，也可以獲得足夠的效果。
如上所述，在本實施形態(tài)中，通過在線狀導光體302(以下，適當?shù)貐⒄請D29(a)、圖29(b)、圖31(a)、圖31(b))上形成周期結(jié)構(gòu)302f，能夠有效地將從點光源301a·301b發(fā)出的光變換為線發(fā)光狀態(tài)。通過在線狀導光體302的入射面302a與點光源301a·301b之間配置紫外線硬化樹脂(光學匹配手段)305a·305b，能夠提高入射效率并且增加出射量，并且能夠提供明亮的前燈300。
又。通過對于線狀導光體302的入射面302a實施錐削處理302h，即使在配置了比線狀導光302的入射面302a更大的點光源301a·301b時，也能夠?qū)⒂芍芷诮Y(jié)構(gòu)302反射來的光有效地導向出射面302b。
(實施形態(tài)6)以下，參照附圖對于本發(fā)明的實施形態(tài)6進行說明。
又，對于具有與實施形態(tài)1～5中所說明的構(gòu)造部分相同功能的構(gòu)造部分，采用相同的符號并且省略說明。
圖33表示本實施形態(tài)的由前燈(照明裝置)350與反射型液晶顯示元件105構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置。
如圖33所示，本實施形態(tài)的反射型液晶顯示裝置基本上構(gòu)造與上述的實施形態(tài)5相同，在本實施形態(tài)中不同點在于，線狀導光體(照明元件)352的形狀與點光源(白色LED、光源部分)351的配置位置。
圖34表示本實施形態(tài)中前燈350的形狀以及配置位置。該前燈350如圖34所示，由點光源351、線狀導光體352、擴散反射層103、導光體104構(gòu)成。又，本實施形態(tài)中，采用反射型液晶顯示元件105(參照圖33)的厚度1.5mm并且將點光源351配置在線狀導光體352的下面。通過這樣的配置，能夠提供一種小型的前燈350。
其次，參照圖35(a)、圖35(b)、圖36(a)、圖36(b)，對于本實施形態(tài)的前燈350進行詳細地說明。圖35(a)是表示本實施形態(tài)的線狀導光體352與點光源351的配置立體圖，在本實施形態(tài)中在線狀導光體352的下面(入射面352a)配置3個點光源351(點光源351a·351b·351c)。又，圖35(b)是表示本實施形態(tài)的線狀導光體352與導光體104的配置平面圖，圖36(b)是其側(cè)視圖，在與線狀導光體352的出射面352b相對的面352c上，反復交替地形成傳遞部分352d與反射部分352e(周期結(jié)構(gòu)352f)。又，該形狀與上述實施形態(tài)5中的反射部分302e與傳遞部分302d(參照圖31(b))反復情況(周期結(jié)構(gòu)302f)相同。
又，在本實施形態(tài)中，如圖36(a)所示，在線狀導光體352的剖面部分形成錐削形狀。具體地，使得線狀導光體352的出射面352b的厚度t4為2mm并且在其兩端上形成角度θ6＝45°的錐削部分(反射面)352g。又，在中央部分上為了使得點光源351b的光軸與錐削部分352g的中心一致而形成角度θ6＝45°的錐削部分352g。如此，通過形成錐削部分352g，從配置在線狀導光體352下面的點光源351發(fā)出的入射光被錐削部分352g反射并且能夠有效地導向傳遞部分352d與反射部分352e。
又，通過增加線狀導光體352的錐削部分352的數(shù)目，即使圖像尺寸變大的情況下，也能夠隨此提供增加了光源數(shù)目的明亮的前燈350。
又，在形成上述錐削的面上通過形成金屬反射膜，能夠更有效地使得從點光源351發(fā)出的光入射到線狀導光體352。
如上所述，在本實施形態(tài)中，在線狀導光體352的入射面352a上，為了使得從點光源351發(fā)出的入射光反射到形成在線狀導光體352上的周期構(gòu)造352f側(cè)上而形成反射面(錐削部分352g)，到此只配置了2個點光源的點光源351的數(shù)目可以隨著圖像尺寸而增加，并且能夠提供明亮的前燈350。
(實施形態(tài)7)以下，參照附圖對于本發(fā)明實施形態(tài)7進行說明。
又，對于具有與實施形態(tài)1～6所說明的構(gòu)造部分相同功能的構(gòu)造部分，采用相同的符號并且省略對它們的說明。
圖37表示本實施形態(tài)的由前燈(照明裝置)400與反射型液晶顯示元件105構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置。
如圖38(a)所示，本實施形態(tài)的前燈400是在點光源部分中將配置了3個LED的第1LED陣列401a以及同樣地配置了3個LED的第2LED陣列401b配置在導光體(面狀導光體)404的入射面404a以及與入射面404a相對的面404g上。又，此時的第1LED陣列401a與第2LED陣列401b如圖39(a)所示使得各LED403a·403b部分相互交替而配置。
即，導光體404通過入射面404a以及入射面404a相對的面404g形成相互相對的2個入射面。
其次，參照圖38(a)以及圖38(b)對于本實施形態(tài)的導光體404的傳遞部分404d與反射部分404e的形狀(周期結(jié)構(gòu)404f的形狀)進行說明。如圖38(a)以及圖38(b)所示，對于傳遞部分404d與反射部分404e，使其間距Pd為390μm并且形成反射部分404e的寬度P8與寬度P9為5μm、高度h為5μm的等腰三角形。如此通過使得導光體404的反射部分404e形狀為等腰三角形，能夠?qū)娜肷涿?04a側(cè)入射的光以及從與入射面相對的面404g側(cè)入射的光均勻地導向反射型液晶顯示元件105(參照圖37)側(cè)。
又，對于導光體404，與形成了傳遞部分404d與反射部分404的面相對的面是出射面。
這里，對于上述的LED陣列401a·401b的驅(qū)動方法進行說明。
圖39(b)是第1LED陣列401a與第2LED陣列401b的接線圖。如圖39(b)所示，第1LED陣列401a與第2LED陣列401b相互極性相反地連接。又，在各LED陣列401a·401b上施加如圖39(c)所示的信號。
在本實施形態(tài)中，作為輸入信號施加頻率f＝120Hz、電壓Vin為±5V的電壓，使得第1LED陣列401a與第2LED陣列401b交替發(fā)光。
如此，通過交替地點亮配置在導光體404(參照圖38(a))的入射面404a以及與入射面404a相對的面404g上的LED陣列401a·401b，能夠抑制由于LED403a·403b發(fā)出的光引起的不均勻的產(chǎn)生。
又，通過以60Hz以上的頻率進行點亮，能夠防止發(fā)光的閃爍。又，通過提高點燈頻率能夠防止點燈的閃爍，而提高頻率會導致消耗電能的增大，所以最好為10kHz以下。
如上所述，根據(jù)本實施形態(tài)，在將LED陣列401a·401b配置在導光體404的入射面404a與以及與入射面404a相對的面404g上，交替地點亮第1LED陣列401a與第2LED陣列401b并且通過相互地補償發(fā)光狀態(tài)，能夠提供一種改善了輝線的明暗相差的線發(fā)光狀態(tài)。
又，此時與通常點亮相同數(shù)目的LED的情況比較，能夠減低消耗電能，并且同時使得點燈頻率為60Hz≤f≤10kHz的范圍中反復地進行發(fā)光，由此能夠提供一種抑制閃爍產(chǎn)生(亮滅的識別)的前燈400。
(實施形態(tài)8)以下，參照附圖對于本發(fā)明第8實施形態(tài)進行說明。
又，對于具有與實施形態(tài)1～7所說明的構(gòu)造部分相同功能的構(gòu)造部分，采用相同的符號并且省略對其的說明。
圖43表示本實施形態(tài)的前燈(照明裝置)450與反射型液晶顯示元件(圖像顯示元件)455構(gòu)成的反射型液晶顯示裝置。
如圖43所示，本發(fā)明實施形態(tài)的反射型液晶顯示裝置基本的構(gòu)造與上述實施形態(tài)1相同，而本實施形態(tài)中線狀導光體(照明元件)452以及導光體454的形狀不同。
又，在本實施形態(tài)中，作為反射型液晶顯示元件455是3.9型·條狀排列，采用對于各R、G、B象素水平象素數(shù)為320象素、垂直象素數(shù)為240象素、象素間距水平方向Ph為0.826mm、垂直方向Pv為0.248mm。反射型液晶顯示元件455中除了上述外的構(gòu)造與實施形態(tài)1的反射型液晶顯示元件105(參照圖1)相同。
首先，參照圖44(a)以及圖44(b)對于上述前燈450的詳細情況進行說明。圖44(a)是上述反射型液晶顯示裝置的前燈450部分的立體圖，圖44(b)是前燈450的導光體454的一部分的放大圖。
在本實施形態(tài)中，作為點光源(光源部分)451a·451b，在線狀導光體452的下述入射面(入射端面)上配置白色LED(Light Emitting Diode)(日亞化學工業(yè)株式會社NSCW100)。又，在線狀導光體452的周圍配置擴散反射層103。
導光體454將由線狀導光體452變換為線發(fā)光狀態(tài)而產(chǎn)生的光變換成面狀發(fā)光。由該導光體454變換成面發(fā)光狀態(tài)的光照明反射型液晶顯示元件455(參照圖43)。配置該導光體454使得線狀導光體452的下述出射面與入射面454a相對。
導光體454例如是通過將聚甲基丙烯鹽甲酯注射模塑成形作成。并且，導光體454具備入射面454a、出射面454b以及對向面454c。這里，出射面454b與入射面454a幾乎垂直，對向面454c與出射面454b相對。又，在對向面454c上形成由傳遞部分454d與反射部分454e構(gòu)成的棱柱狀的周期結(jié)構(gòu)454f。對于導光體454的出射面454b與實施形態(tài)1相同地實施了防止反射處理。
又，周期結(jié)構(gòu)454f的形狀是為了適合于使得從點光源451a·451b出射并且被線狀導光體452變換成線發(fā)光狀態(tài)而入射到導光體454的光能夠有效地入射到反射型液晶顯示元件455(參照圖43)側(cè)。具體地，設(shè)定周期結(jié)構(gòu)454f的周期即間距Pd為0.16mm、傳遞部分454d的間距P1為0.15mm、反射部分454e的間距P2為0.01mm、由傳遞部分454d與反射部分454e形成的棱柱的高度為0.01mm。
這里，本實施形態(tài)的導光體454與實施形態(tài)1的導光體104(參照圖4(a))的不同點在于，平行地形成象素圖案的垂直方向Pvd與周期結(jié)構(gòu)454f的周期方向Rhd(角度θ＝0度)。因此，周期結(jié)構(gòu)454f的周期方向Rhd與入射面454a平行。又，與實施形態(tài)1相同地，入射面454a的厚度tin＝1.2mm，與入射面454a相對的面454g的厚度tout＝0.8mm。
其次，參照圖45(a)～如45(d)，對于本實施形態(tài)的線狀導光體452的詳細構(gòu)造進行說明。圖45(a)、圖45(b)以及圖45(c)分別是表示線狀導光體452構(gòu)造的平面圖、正視圖以及側(cè)視圖，圖45(d)是線狀導光體452的棱柱狀部分的放大圖。
又，點光源451a·451b配置在線狀導光體452的兩端部，從點光源451a·451b照射出的點狀光通過入射到線狀導光體452而變換成線狀發(fā)光的光。線狀導光體452配置在導光體454的入射面454a(參照圖4(a))，由線狀導光體452變換成線狀發(fā)光的光通過再次入射到導光體454而變換成面狀發(fā)光的光。
線狀導光體452例如通過將聚甲基丙烯鹽甲酯注射模塑成形而作成，其尺寸是長度La為80mm、寬度W為3mm、厚度t為1mm，通過對于折射率為1.49的長方體材料進行適當?shù)募庸ざ鞒上率稣f明的形狀。
該線狀導光體452具有入射面452a、入射面(第2入射面)452b、出射面452c以及對向面452d。這里，入射面452a與入射面452b是相互平行的面。出射面452c是分別與入射面452a、452b垂直的面，對向面452d是與出射面452c平行的面。在線狀導光體452的入射面452a與452b的兩側(cè)上分別配置上述點光源451a與451b。又，在圖45(a)～圖45(d)中，僅在圖45(a)中表示了點光源451a與451b，在其他圖中省略。
又，在線狀導光體452的對向面452d上，形成由傳遞部分(平面部分)452e以及反射部分(傾斜部分)452f、452g構(gòu)成的棱柱狀周期結(jié)構(gòu)452h。該周期結(jié)構(gòu)452h由形成在對向面452d上的多個切入部分以及對向面452d上相鄰的切入部分之間的部分(上述傳遞部分452e)構(gòu)成。
該反射部分452f、452g通過使得從點光源451a、451b出射且入射到入射面452a、452b而在線狀導光體452中傳遞的光的一部分進行反射，具有使得光從出射面452c方向以適當方向出射的功能。
而且，切入部分的剖面形狀(與入射面452a、452b以及出射面452c相垂直的剖面形狀)是底邊位于包含傳遞部分452e的平面內(nèi)且相對于該平面頂點位于出射面452c側(cè)的等腰三角形。又，該等腰三角形除了底邊以外的兩邊(長度相等的兩邊)分別相當于形成上述反射部分452f、452g的面。
這里，對于各切入部分，接近點光源451a側(cè)的面是反射部分452f，接近點光源451b側(cè)的面是反射部分452g。以下，將由反射部分452f、452g形成的切入部分稱為棱柱452p。又，將相當于棱柱(切入部分)452p的上述剖面形狀中的等腰三角形其頂點位置的部分稱為棱柱452的谷部452i。
又，上述多個棱柱452p并不必須如以下說明那樣為完全相同的形狀，嚴格地說明并不是周期結(jié)構(gòu)，而這里為了說明的簡便而稱為周期結(jié)構(gòu)452h。
這里，定義下述方面。首先，將X軸作為線狀導光體452的長方向(連接點光源451a與點光源451b的方向、線方向)，并且將從點光源451a指向點光源451b的方向作為正方向。又，從點光源451a側(cè)起依次將上述各棱柱452p作為第i(i＝1，2，3，…)個棱柱452p，并且以下進行說明的各標號添加的i與第i棱柱452p相對應(yīng)。
圖45(a)以及(d)的各標號如下。首先，將反射部分452f、452g分別與對向面452d以及出射面452c所成的角度作為棱柱角度θ11、θ12。又，將形成上述棱柱452p的間距(相鄰棱柱452p的谷部452i的間隔)作為pt，從點光源451a側(cè)起的第i棱柱的位置作為(棱柱452p的谷部452i的位置)xi。又，xi的起算點是線狀導光體452的點光源451a側(cè)的位置(這里是線狀導光體452的端部)，將該位置作為x0，則x0為從x1起向X軸的負方向側(cè)距離pt的位置。
然后，對于第i棱柱452p，將棱柱的高度(切入深度，包含傳遞部分452e的平面到谷部452i的距離)作為di，棱柱的寬度(切入寬度，對向面452d的切入部分X軸方向的寬度)作為pwi。并且，在棱柱的寬度pwi中將反射部分452f的寬度(X軸方向的寬度)作為pw1i，將反射部分452g的寬度(X軸方向的寬度)作為pw2i。又，將第i棱柱452p以及第(i+1)棱柱452p之間的傳遞部分452e的X軸方向的寬度與第i棱柱的452p的棱柱寬度pwi的和作為單位寬度twi。
這里，參照圖59對于線狀導光體452的棱柱角度以及從線狀導光體452出射的光的峰值(極大值)方向進行說明。圖59是表示了在線狀導光體中每個棱柱角度的出射角度θ1相對的輝度的曲線圖。又，在圖59中，棱柱角度θ11與棱柱角度θ12是等同的線狀導光體452所相關(guān)的數(shù)據(jù)。
在本實施形態(tài)中，由于角度θ＝0°，通過增加從與導光體454(參照圖44(a))的入射面454a相垂直的方向入射的光的輝度，能夠提高導光體454中的光的利用效率。即，在從線狀導光體452出射的光中，最好增加從出射角θ1＝0°的方向出射的光的輝度。這里，如圖59所示，作為出射角度θ1＝0°時顯示峰值的棱柱角度，采用棱柱角度θ11、θ12＝43°。
即，使得反射部分452f、452g分別與對向面452d成的角度相等，將棱柱角度θ11、θ12都設(shè)定為43°。
該線狀導光體452因折射率為1.49，光從線狀導光體452內(nèi)部向外部(空氣層)出射時的臨界角約為42°。這里，當考慮到棱柱角度θ11、θ12＝43°時點光源451a、451b與反射部分452f、452g之間的位置關(guān)系，則認為多數(shù)情況是從點光源451a、451b出射的光相對于反射部分452f、452g以大于臨界角的入射角入射。然而，入射到反射部分452f、452g的大部分的光被反射部分452f、452g全反射。該結(jié)果是能夠減少從線狀導光體452向外泄漏的光量，能夠提高光的利用效率。
又，棱柱間距pt都相等，并且設(shè)定為pt＝0.5mm。
這里，線狀導光體452在X軸方向上相對于中央部分(距離端部40mm的位置)成對稱。然而，以下，除了特別情況僅對于中央部分到點光源451a側(cè)進行說明。
棱柱高度di隨著棱柱位置xi而變化。具體地，設(shè)定為接近于入射面452a的棱柱452p的棱柱高度di較小、接近于線狀導光體452中央的棱柱高度di較大。即，對于線狀導光體452的全部，設(shè)定為使得在其兩端棱柱高度di較小而越接近中央棱柱di越大。然而，只要平均上可以滿足上述條件即可(例如，在X軸方向上每隔5mm平均后的棱柱高度di滿足下述條件的情況等)，在各棱柱間并不需要嚴格地滿足上述條件。
這里，并且對于第(i+1)以及第i(i為自然數(shù))的棱柱452p，設(shè)定相對于棱柱位置的棱柱高度的傾斜(傾斜度)為下述關(guān)系。
傾斜度＝(di+1-di)/(xi+1-xi)＝0.0011又，將包含各棱柱452p的谷部452i的平面與對向面452d所成的角度作為棱柱高度的傾斜角θd，則上述關(guān)系也能夠表示為，tanθd＝0.0011因此，棱柱高度的傾斜角度θd約為0.063°。
實際上，為了成為滿足上述條件的形狀而制作了線狀導光體452。實際上作成的線狀導光體452的形狀如表5所示。又，表5中表示的數(shù)值是通過KLA-Tencor公司制造的α-STEP(步驟)300來測定實際作成的線狀導光體452的形狀的結(jié)果，其單位為mm。又，在表5中表示了直到位于線狀導光體452的中央部分的第80棱柱452p的一部分。
表5
這里，參照圖46，對于線狀導光體452的對向面452d的棱柱452p的占有率(棱柱占有率)即相對于對向面452d的面積(沒有形成棱柱452p情況下的面積)形成棱柱452p的部分的面積的比例進行說明。圖46是線狀導光體452的平面圖。這里，能夠?qū)個(I是自然數(shù))棱柱452p的棱柱占有率定義為式3。
這樣，對于此時的線狀導光體452棱柱占有率為21.4％。
其次，通過如圖6所示的方法來測定上述線狀導光體452的輝度分布。又，這里，在將亮度計設(shè)定在出射角度θ1＝0的方向的狀態(tài)下(亮度計的光軸與出射面452c垂直的狀態(tài)下)，使得設(shè)置在線狀導光體452上的點光源451a、451b發(fā)光，在線狀導光體452的長方向(X軸方向)上以10mm間隔地移動亮度計，求出在各位置上從線狀導光體452出射的光的輝度。
結(jié)果是對于上述線狀導光體452作為全部長度上輝度的最大值與最小值之比的輝度分布為(max/min)1.8。從線狀導光體452射出的線狀發(fā)光的光其輝度分布越小即越均勻，則在導光體454上能夠形成均勻的面發(fā)光狀態(tài)并且能夠形成均勻照明光。而且，若其輝度分布大于1小于3，則適于實用。因此，對于本線狀導光體452，可以形成實用上不存在問題的均勻的線發(fā)光狀態(tài)。
其次，參照圖47對于改變棱柱高度的傾斜時的輝度分布的變化進行說明。圖47是表示相對于棱柱高度的傾斜((di+1-di)/(xi+1-xi))的輝度分布(max/min)變化的曲線圖。
由圖47可見，棱柱高度傾斜在0.0001時，輝度分布為3，棱柱高度傾斜在0.0001～0.03范圍內(nèi)時，通過棱柱高度傾斜加大，從線狀導光體452出射的光的輝度分布變小，即改善了輝度分布。
另一方面，當棱柱高度的傾斜超過約0.003時，則輝度分布呈增大趨勢，當超過0.05時，則輝度分布超過3。這里，如上所述，線狀導光體452的輝度分布若小于3，則在實用上不存在問題?？紤]到這一點，最好將棱柱高度的傾斜設(shè)定在大于0.0001小于0.05的范圍內(nèi)。
其次，參照圖48對于改變棱柱占有率后光利用效率的變化進行說明。圖48是表示相對于棱柱占有率光利用效率的變化的曲線圖。這里，作為光利用效率是指以百分比表示相對于從點光源451a、451b入射到線狀導光體452的光的光束總和由線狀導光體452變換成線狀發(fā)光狀態(tài)的光束的總和的比例。
又，從點光源451a、451b入射到線狀導光體452的光的光束總和是指遮蓋了點光源451a、451b的出射面的有效部分以外部分之后將點光源451a、451b放置在積分球內(nèi)進行測定的結(jié)果。同樣地，由線狀導光體452變換成線發(fā)光狀態(tài)的光的光束總和是指遮蓋了線狀導光體452的出射面452c以外部分之后將線狀導光體452放置在積分球內(nèi)進行測定的結(jié)果。
參照圖48，當棱柱占有率為5％以上的情況下，光利用效率約為30％以上。
這里，采用棱柱占有率為5％以及9.8％的線狀導光體452，分別形成如圖44(a)所示構(gòu)造的前燈450，對于該前燈450的面發(fā)光狀態(tài)的光的亮度進行測定，分別為1cd/m2以及1.4cd/m2。很顯然它們作為輔助照明手段在實用上都不存在問題。
如上所述，通過將棱柱占有率設(shè)定在5％以上，則線狀導光體452的光利用效率為30％以上、前燈450的面發(fā)光狀態(tài)的光的亮度為1cd/m2以上，這些都適用于實用。
另一方面，當棱柱占有率變大時，則線狀導光體452的傳遞部分452e(參照圖45(d))的面積變小。這里，參照圖49對于該傳遞部分452e的功能進行說明。圖49是表示線狀導光體452的傳遞情況的模式圖。對于從入射面452a入射并射到棱柱452p的光，一部分的光從點光源451a直接達到反射部分452f，而其他的光(圖49中的點劃線)反復地被傳遞部分452e以及出射面452c反射而射入反射部分452f。即，傳遞部分452e具有使得從點光源451a發(fā)出的光在線狀導光體452的長方向上進行傳遞的功能。
因此，當棱柱占有率變大、傳遞部分452e的面積變小時，使得光在線狀導光體452長方向進行傳遞的能力下降。結(jié)果是隨著在線狀導光體452的長方向遠離點光源451a而從線狀導光體452的出射面452c出射的光量減少，輝度分布變差。
如上所述，由于必須要確保傳遞部分452e的面積，最好將棱柱占有率設(shè)定為80％以下。
其次，參照圖50(a)～圖50(d)對于單位寬度twi進行說明。圖50(a)～圖50(d)是表示線狀導光體452的單位寬度twi與出射面452c的光的分布的關(guān)系的概念圖，圖50(a)～圖50(b)分別是單位寬度twi相對較大時的平面圖以及正視圖，圖50(c)～圖50(d)分別是單位寬度twi相對較小時的平面圖以及正視圖，圖50(b)以及圖50(d)的斜線部分是表示由線狀導光體452的光進行照射時在出射面452c上輝度較大的部分即較明亮的部分(亮部)。
如圖50(c)以及圖50(d)所示，對于單位寬度twi較小時(例如，單位寬度twi＝2.0mm時)產(chǎn)生在亮部與亮部之間的輝度較小的部分即較暗的部分(暗部)的寬度相對于亮部的寬度較小，或者由于沒有產(chǎn)生暗部而線發(fā)光狀態(tài)的輝度分布較小。
另一方面，如圖50(a)以及圖50(b)所示，當單位寬度twi較大時(例如單位寬度twi＝3.0mm時)，由于相對于亮部的寬度暗部的寬度不能夠忽視，故即使在線發(fā)光狀態(tài)下，暗部引起的輝度分布變得較大。
具體地，當單位寬度twi超過2.0mm時，由于如上所述那樣容易產(chǎn)生在線發(fā)光狀態(tài)的輝度不均勻，最好單位寬度twi在2.0mm以下。然而，當使得單位寬度twi比0.05小時，由于棱柱452p很難自體形成，故單位寬度最好大于0.05mm。
在本實施形態(tài)中，將線狀導光體452的棱柱角度θ11、θ12(參照圖45(d))都設(shè)定為43°，然而棱柱角度θ11、θ12并不僅限于該角度。
這里，棱柱角度θ11、θ12會對線狀導光體452(參照圖45(a))的出射光其輝度達到峰值的方向產(chǎn)生影響。如上所述，當棱柱角度θ11、θ12都為43°時，輝度的峰值為出射面452c的法線方向。這種情況適合于導光體454(參照圖44(a))的周期方向454f與線狀導光體452的出射面452c平行的情況。
這里，通過使得棱柱452p的棱柱角度為43°，能夠獲得在法線方向上具有峰值的出射光，能夠使得光有效地入射到形成在導光體454上的周期結(jié)構(gòu)454f，而能夠提供一種高亮度的照明手段。
又，最好將棱柱角度θ11、θ12設(shè)定為出射光的峰值在導光體454內(nèi)與周期結(jié)構(gòu)454f相適應(yīng)的方向(與周期方向垂直的方向)。
如此，在與線狀導光體452的出射面452c相對的對向面452d上形成多個棱柱452p，將出射面452c的長方向的任意點xi的棱柱高度作為di并且將(di+1-di)/(xi+1-xi)所示的傾斜度作為0.0011時，通過使得出射面452c長方向上的中央部分為中心對稱，能夠?qū)呐渲迷诰€狀導光體452兩側(cè)上的導光體451a、451b發(fā)出的入射光變換成輝度分布良好的線發(fā)光狀態(tài)并且能夠提供輝度均勻的照明裝置。
又，棱柱高度的傾斜并不必恒定地為((di+1-di)/(xi+1-xi))。對此，參照圖51(a)以及圖51(b)進行說明。圖51(a)以及圖51(b)是表示棱柱高度傾斜狀態(tài)的模式圖。
上述的線狀導光體452如圖51(a)所示，棱柱高度的傾斜度為恒定。因此，各棱柱452p的谷部452i位于傾斜線(圖51(a)中的點劃線)上。
本實施形態(tài)的線狀導光體452并不僅限于此，例如，也可以將棱柱452p設(shè)定為圖51(b)所示的那樣。對于圖51(b)所示的線狀導光體452，對于相鄰的第(i+1)以及第i棱柱452p，有時棱柱高度di+1與棱柱高度di會相等，棱柱高度的傾斜平均(圖51(b)中的點劃線)與圖51(a)所示的情況相同。
又，本實施形態(tài)的線狀導光體452不一定必須為對稱的構(gòu)造，將圖45(a)的光源僅作為點光源451a，也可以從線狀導光體452的一方端面(入射面452a)向另一方端面一方地設(shè)定棱柱高度的傾斜度。
又，在上述中，對于棱柱高度di設(shè)定了棱柱高度的傾斜度，而也可以改變棱柱寬度pwi。即，隨著逐漸遠離光源而將棱柱寬度pwi設(shè)定得較大。即便對于這樣的構(gòu)造，由于隨著遠離光源反射部分452f、452g(參照圖45(d))變大，也能夠獲得與上述相同的效果。
如上所述，如圖45(a)～圖45(d)所示，本實施形態(tài)的線狀導光體452具備設(shè)置在柱狀的線狀導光體4521其長方向(X軸方向)的一個端面上且入射來自點光源451a的光的入射面452a以及設(shè)置在線狀導光體452的長方向上且出射入射來的光的出射面452c。
這樣，在與出射面452c相對的對向面452d上其在長方向上排列設(shè)置反射入射光的棱柱452p。
而且，對于從入射面452a側(cè)起到第i棱柱452p，將從入射面452a起的距離作為xi、棱柱高度作為di時，將以下式定義的傾斜度在各棱柱452p間的平均值設(shè)定為大于0的值。
傾斜度＝(di+1-di)/(xi+1-xi)或者，將第i棱柱452p的棱柱寬度pwi以下式定義的差分在各棱柱452p間的平均值設(shè)定為比0更大的值。
差分＝(pwi+1-pwi)對于這種構(gòu)造，設(shè)定棱柱452p的棱柱高度di或者棱柱寬度pwi，使得隨著遠離入射面452a而平均地變大。
因此，對于遠離入射面452a的棱柱452p，能夠反射更多的光，能夠補償點光源451a出射光量的下降。因此，能夠增加線狀導光體452的出射光量并且同時在線狀導光體452的長方向上能夠使得出射光的輝度分布為更加均勻的狀態(tài)。
又，這種構(gòu)造與楔形的導光體等不同，由于能夠形成與長方向垂直、寬度恒定的導光體，因此，能夠形成使得來自入射面452的光容易地在長方向上傳遞的構(gòu)造。因此，能夠更進一步地提高光的利用效率以及使得出射輝度更加均勻。
并且對于上述構(gòu)造，由于能夠保持棱柱452p的間距pt恒定，在與出射面452c相對的對向面452d能夠確保沒有形成棱柱452p的傳遞部分452e。由此，與上述相同地，能夠獲得在長方向上可容易地傳遞來自入射面452a的光的構(gòu)造。
又，最好，本實施形態(tài)的線狀導光體452在與上述入射面452a相對的入射面452b側(cè)起也形成滿足上述條件的棱柱452p。由此，通過在各入射面452a、452b設(shè)置點光源451a、451b并且增加光量，能夠獲得上述各效果。
(實施形態(tài)9)以下，參照附圖對于本發(fā)明第9實施形態(tài)進行說明。
又，對于具有與實施形態(tài)1～8所說明的構(gòu)造部分相同功能的構(gòu)造部分采用相同的符號并且省略對其的說明。
首先，參照圖52以及圖53(a)以及圖53(b)來說明本實施形態(tài)的反射型液晶顯示裝置。圖52是表示本實施形態(tài)的反射型液晶顯示裝置的構(gòu)造的立體圖。又，圖53(a)是上述反射型液晶顯示裝置的前燈(照明裝置)500部分的立體圖，圖53(b)是前燈500的導光體104部分的放大圖。
如圖52所示，本實施形態(tài)的反射型液晶顯示裝置基本的構(gòu)造與上述實施形態(tài)1相同，而在本實施形態(tài)中，線狀導光體(照明元件)502的形狀有所不同。又，對于反射型液晶顯示元件105以及導光體104采用與實施形態(tài)1相同的元件。
如上所述，由于導光體104的周期結(jié)構(gòu)104f的周期方向Rhd相對于象素的反復方向Pvd傾斜，因此，導光體104的周期方向Rhd即使與線狀導光體502的X軸以及出射面502c(參照下述的圖54(a))也呈θ＝14°的角度而傾斜。因此，在導光體104內(nèi)為了提高與周期方向Rhd垂直的方向上光的輝度，最好根據(jù)上述2將由線狀導光體502變換成線發(fā)光狀態(tài)的出射光的輝度的峰值方向設(shè)定為出射角θ約為20°。
其次，參照圖54(a)～圖54(e)對于適合于該導光體104的線狀導光體502的構(gòu)造進行說明。圖54(a)、圖54(b)以及圖54(c)分別是表示線狀導光體502的構(gòu)造的平面圖、正視圖以及側(cè)視圖，圖54(d)是線狀導光體502的棱柱狀部分的放大圖，圖54(e)是說明在反射部分502f、502g中光被反射的狀態(tài)的模式圖。又，僅在圖54(a)中圖示了點光源451a、451b，在其他圖中省略。
該線狀導光體502與實施形態(tài)8中的線狀導光體452(參照圖45(a))相比，棱柱(切入部分)502p的形狀有所不同。在本線狀導光體502中，如上所述，最好將出射光的輝度的峰值方向設(shè)定為出射角度θ1約為20°(第1出射方向)。
這里，如圖54(e)所示，假定光75是從線狀導光體452內(nèi)平行地傳遞到出射面452c的光，為了使得該光75以出射角度θ1約為20°而出射，求取棱柱角度θ11、θ12，則棱柱角度θ11＝38°、棱柱角度θ12＝52°。又，實際上從線狀導光體452內(nèi)傳遞出來的光并不僅是光75，由于上述光75所占比例較大，故通過上述的設(shè)定能夠使得出射光的峰值大致在出射角度θ1約為20°。
這里，入射到反射部分502g的入射光75由于入射角小而不能夠滿足全反射的條件，光75的一部分透過反射部分502g。為了防止這種情況，在反射部分112g上例如，最好配置通過蒸鍍或噴鍍鋁而成膜的反射膜502j。
如此，通過將線狀導光體502的棱柱角度θ11、θ12設(shè)定為相互不同角度，能夠改變從線狀導光體502出射的出射光的輝度的峰值方向。
又，線狀導光體502的棱柱角度θ11、θ12根據(jù)莫爾條紋防止角度θ(例如10°～80°)在30°～60°的范圍內(nèi)采用最適當?shù)慕嵌取?br>
對于線狀導光體502的其他形狀，除了以下的具體數(shù)值，其他與實施形態(tài)8的線狀導光體452(參照圖45(a))相同。
這里，棱柱間距pt整體上均勻，這里，并且設(shè)定為pt＝1.5mm。又，線狀導光體502在X軸方向上相對于中央部分呈對稱。因此，以下，除了特別情況外僅對于中央部分到點光源451a側(cè)進行說明。然而，對于棱柱502p的傾斜方向，在線狀導光體502的X軸方向上并不對于中央部位對稱，而是向一方傾斜。即，對于線狀導光體502整體棱柱角度θ11、θ12為恒定。
棱柱高度dI與實施形態(tài)8相同，隨著棱柱位置xi而進行變化，對于線狀導光體502整體，在兩端棱柱高度di較小、越接近于中央的棱柱高度di較大。
這里，并且對于第(i+1)以及第i(i為自然數(shù))的棱柱502p，設(shè)定相對于棱柱位置的棱柱高度的傾斜為下述關(guān)系。
(di+1-di)/(xi+1-xi)＝0.005又，棱柱高度的傾斜角θd可以表示為，tanθd＝0.005因此，棱柱高度的傾斜角度θd約為0.286°。
實際上，為了成為滿足上述條件的形狀而制作了線狀導光體502。實際上作成的線狀導光體502的形狀如表6所示。又，表6的數(shù)值其單位為mm，在表6中表示了直到位于線狀導光體502的中央部分的第40棱柱502p的一部分。
表6
以該線狀導光體502的式3所定義的棱柱占有率為25.9％。
又，通過與實施形態(tài)8相同的方法測定上述線狀導光體502的出射光的峰值方向的輝度分布，其輝度分布為1.8。因此，對于本線狀導光體502，能夠獲得實用上不存在問題的均勻的線發(fā)光狀態(tài)。
而且，利用與實施形態(tài)8相同的方法，測定上述線狀導光體502的光利用效率，其光利用效率約為70％。因此，本線狀導光體502能夠大幅度地提高光利用效率。
對于由本線狀導光體502、上述導光體104以及擴散反射層103構(gòu)成的前燈500(參照圖53(a))的面發(fā)光狀態(tài)的光的亮度進行測量，為2.5cd/m2。顯然它作為輔助照明手段在實用上不存在問題。
如上所述，將周期方向Rhd與形成在液晶顯示元件105上的象素圖案的反復方向所成的角度設(shè)定為14°并且使得形成在線狀導光體502上的棱柱502p的棱柱角度為2個不同的角度，由此，能夠防止莫爾條紋產(chǎn)生并且能夠有效地使得光入射到傾斜形成的導光體104的周期結(jié)構(gòu)194f，能入射效率更高的光，能夠提供一種照明均勻性良好的明亮的照明裝置。
又，通過在線狀導光體502的周圍配置擴散反射層(擴散手段)103，能夠提供效率更高的照明手段。
如此，通過設(shè)定線狀導光體502的棱柱角度θ11、θ12為相互不同的角度，能夠使得從線狀導光體502出射的出射光的輝度的峰值方向發(fā)生變化。
又，在上述說明中，對于線狀導光體502的整體，將各棱柱502p的棱柱角度θ11、θ12設(shè)定為恒定，而也可以隨著線狀導光體502位置的不同而不同。由此，能夠靈活地設(shè)定從線狀導光體502出射的光呈現(xiàn)輝度峰值的方向。
例如，使得棱柱角度θ11不為恒定的值，而將它設(shè)定為相互不同的多個角度，由此能夠使得從同一點光源501a發(fā)出的光向不同方向反射、出射。由此，能夠設(shè)定多個呈現(xiàn)出射輝度的峰值方向。因此，能夠使得從導光體104射出的面發(fā)光狀態(tài)的出射光輝度更加均勻并且能夠提高光的利用效率。
如上所述，本實施形態(tài)的線狀導光體502如圖54(a)～圖54(e)所示，它是具備入射從點光源451a、451b發(fā)出的光的入射面502a、入射面(第2入射面)502b以及出射入射的光的出射面502c的柱狀線狀導光體502。
并且，入射面502a、502b設(shè)置在線狀導光體502的長方向的端面上，出射面502c設(shè)置在線狀導光體502的長方向上。
而且，反射入射光的多個棱柱502p設(shè)置排列在與線狀導光體502的出射面502c相對的面502d的長方向上。
該棱柱502p是由2個平面(反射部分502f、502g)形成的V字型溝，并且這2個平面與出射面502c成相互不同的2種以上的角度。
對于這樣的構(gòu)造，這里，能夠使得從相同光源(例如，點光源451a)出射的光向不同的方向反射，能夠進行設(shè)定使得在多個出射方向上顯示峰值。
又，研究使得光從線狀導光體502兩端入射的情況，能夠進行設(shè)定使得在與線狀導光體502非對稱的方向上呈現(xiàn)出出射光的峰值。
根據(jù)上述說明，采用本線狀導光體502例如為了防止莫爾條紋的產(chǎn)生，通過向相對于入射面非對稱地形成的導光體104等進行照射，能夠提高光的利用效率并且可以獲得更加均勻的面發(fā)光狀態(tài)的光。
(實施形態(tài)10)以下，參照附圖對于本發(fā)明第10實施形態(tài)進行說明。
又，對于具有與實施形態(tài)1～9所說明的構(gòu)造部分相同的功能的構(gòu)造部分，采用相同的符號并且省略對它們的說明。
首先，參照圖55、圖56(a)以及圖56(b)，對于本實施形態(tài)的反射型液晶顯示裝置進行說明。圖55是表示本實施形態(tài)的反射型液晶顯示裝置的構(gòu)造的立體圖。又，圖56(a)是上述反射型液晶顯示裝置的前燈(照明裝置)550部分的立體圖，圖56(b)是前燈550的導光體(面狀導光體)554部分的放大圖。
本實施形態(tài)的反射型液晶顯示裝置基本構(gòu)造與上述實施形態(tài)8相同，而在本實施形態(tài)中，導光體554以及線狀導光體(照明元件)552的形狀不同。又，反射型液晶顯示元件455與實施形態(tài)8中采用的元件相同。
這里，對于導光體554，為了使得從點光源451a、451b出射而從入射面552a、入射面(第2入射面)552b入射到線狀導光體552并且使得由線狀導光體552變換成線發(fā)光狀態(tài)而入射到導光體554的光有效地出射到反射型液晶顯示元件455側(cè)，形成間距Pd為0.39mm、傳遞部分554d的間距P1為0.38mm、反射部分554e的間距P2為0.01mm、由傳遞部分554d與反射部分554e形成的棱柱高度為0.01mm的周期結(jié)構(gòu)554f。
這樣，導光體554的周期結(jié)構(gòu)554f的周期方向Rhd與象素反復方向Pvd傾斜并且設(shè)定該角度θ為23°。如此，由于導光體554的周期方向Rhd與象素反復方向Pvd傾斜，導光體554的周期方向Rhd與線狀導光體552的X軸以及出射面552c(參照下述圖57(a))也成θ＝23°的角度。
這里，在導光體554內(nèi)為了提高與周期方向Rhd垂直方向上的光的輝度，根據(jù)上式2，最好將由線狀導光體552變換成線發(fā)光狀態(tài)的出射光的輝度的峰值方向設(shè)定為出射角度θ1＝35°。
其次，參照圖57(a)～圖57(b)對于適合于該導光體554的線狀導光體552的構(gòu)造進行說明。圖57(a)、57(b)以及圖57(c)分別是表示線狀導光體552的構(gòu)造的平面圖、正視圖以及側(cè)視圖，圖57(d)是線狀導光體552的棱柱狀部分的放大圖。又，僅在圖57(a)中圖示了點光源451a、451b，而在其他圖中省略其圖示。
該線狀導光體552與實施形態(tài)8的線狀導光體452(參照圖45(a))進行比較，棱柱(切入部分)552p的形狀有所不同。對于本線狀導光體552，如上所述，最好將出射光的輝度的峰值方向設(shè)定為出射角度θ1＝35°。
這里，根據(jù)圖59，當出射角度θ1＝35°時作為顯示出峰值的棱柱角度，使得棱柱角度θ11、θ12＝30°即，反射部分552f、552g與對向面452d分別成相等的角度，將棱柱角度θ11、θ12都設(shè)定為30°。
又，這里，由于將棱柱角度θ11、θ12設(shè)定為相等，故線狀導光體552的出射光的輝度峰值出現(xiàn)在出射角度θ1＝±35°上。參照圖58來解釋進行這樣設(shè)定的原因。圖58是從導光體554的對向面554c側(cè)觀察前燈550時的平面圖。又，在圖58中，模式性地表示了從線狀導光體552出射的光的一部分。
從線狀導光體552出射在出射角度θ1＝+35°的方向(第1出射方向)上具有輝度的峰值的光80(圖58中的點劃線)在導光體554內(nèi)由于在與周期方向Rhd相垂直的方向上進行傳遞，由反射部分554e(參照圖56(b))反射到反射型液晶顯示元件455(參照圖55)并且能夠有效地照射反射型液晶顯示元件455。即，由于光80的存在，能夠有效地提高利用效率。
另一方面，從線狀導光體552出射在出射角度θ1＝-35°的方向(第1出射方向)上具有輝度的峰值的光81(圖58中的二點劃線)在導光體554內(nèi)由于在與周期方向Rhd相平行的方向上進行傳遞，很難被反射部分554e(參照圖56(b))反射。因此，光81達到導光體554的側(cè)面554h(這里是點光源451a側(cè)的側(cè)面)并且被該側(cè)面554h反射。這樣，由側(cè)面554h反射的光81在與周期方向Rhd相垂直的方向上傳遞。
這里，由側(cè)面554h反射的光81即使在上述光80不能直接到達的區(qū)域中(圖58中虛線所圍的三角形區(qū)域)也進行傳遞，故能夠?qū)?0進行補償。因此，能夠使得從導光體554出射的面發(fā)光狀態(tài)的光的分布更加均勻。
又，上述光80主要在與導光體554的入射面554a成出射角度θ1＝+35°的方向上進行傳遞，實際上由于導光體554內(nèi)部反復地進行反射等而向?qū)Ч怏w554的整體擴大。因此，通過上述光80也能夠使得從導光體554出射的面發(fā)光狀態(tài)的光的分布均勻，而由于上述光81的存在，能夠使得光的分布更加均勻。
又，通過在側(cè)面554h上設(shè)置反射膜，由于提高了對光81的反射效率，故而適用。
對于上述說明的線狀導光體552的其他線狀，除了下述具體的數(shù)值與實施形態(tài)8的線狀導光體452(參照圖45(a))相同。以下，再次參照圖57(a)～(b)對于線狀導光體552進行更加具體地說明。
線狀導光體552的棱柱間距pt都相等，這里設(shè)定為pt＝1.5mm。又，線狀導光體502在X軸方向上相對于中央部分呈對稱。因此，以下，除了特別情況外僅對于中央部分到點光源451a側(cè)進行說明。
棱柱高度di與實施形態(tài)8相同地，隨著棱柱位置xi而進行變化，對于線狀導光體502整體，在兩端棱柱高度di較小，越接近于中央棱柱高度di越大。
這里，實際上第(i+1)以及第i(i為自然數(shù))的棱柱552p，與實施形態(tài)9的情況相同地設(shè)定相對于棱柱位置的棱柱高度的傾斜為下述關(guān)系。
(di+1-di)/(xi+1-xi)＝0.005實際上，為了成為滿足上述條件的形狀而制作了線狀導光體552。實際上作成的線狀導光體552的形狀如表7所示。又，表7的數(shù)值其單位為mm，在表7中表示了直到位于線狀導光體552的中央部分的第40棱柱552p的一部分。
表7
以該線狀導光體552的式3所定義的棱柱占有率為43.5％。
又，通過與實施形態(tài)8相同的方法測定上述線狀導光體502的光的利用效率，其光利用效率約為78％。又，導光體554的出射面554b的輝度分布小于1.8，能夠產(chǎn)生非常均勻的面發(fā)光狀態(tài)的光。
因此，對于本前燈550，能夠形成均勻的面發(fā)光狀態(tài)的同時，能夠提高光利用效率。
并且，用于實施本發(fā)明的最佳形態(tài)的具體實施形態(tài)或者實施例只是揭示了本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，本發(fā)明并不限于上述具體實施例，在按照本發(fā)明精神而記載的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，能夠進行種種變換。
工業(yè)利用性根據(jù)本發(fā)明的照明裝置以及照明元件，如上所述，能夠提高必須需要光源的圖像顯示裝置的顯示質(zhì)量。更加具體地，能夠采用低耗電小型的點光源作為光源并且能夠使得從該光源發(fā)出的光分布更加均勻并且高效地變換成線發(fā)光狀態(tài)以及面發(fā)光狀態(tài)，由此，能夠以均勻明亮的光來照射顯示元件。
再者，根據(jù)本發(fā)明的照明裝置以及照明元件，當組合圖像顯示元件時，能夠防止圖像質(zhì)量的劣化的莫爾條紋等的產(chǎn)生，并且還能夠獲得上述的各種效果。
特別地，通過由上述照明裝置以及照明元件與液晶顯示元件構(gòu)成液晶顯示裝置，由此，能夠提供小型、低耗電并且能夠抑制莫爾條紋的產(chǎn)生以及顯示均勻明亮的圖像的液晶顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，利用出射光照亮圖像顯示元件的象素，其特征在于，具備將從光源發(fā)出的光變換成線發(fā)光狀態(tài)的線狀導光體以及形成周期結(jié)構(gòu)用于將從所述線狀導光體發(fā)出的光變換成面發(fā)光狀態(tài)而出射的面狀導光體，從所述線狀導光體發(fā)出的光以所述線狀導光體的出射面的法線方向為基準，在與所述周期結(jié)構(gòu)的周期方向垂直的方向側(cè)上的第1出射方向上顯示輝度的峰值。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述周期結(jié)構(gòu)的周期方向相對于所述象素的反復方向傾斜。
3.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述第1出射方向是在所述面狀導光體內(nèi)使得光在與所述周期方向垂直的方向上傳遞的方向。
4.如權(quán)利要求1～3任意一項所述的照明裝置，其特征在于，從所述線狀導光體發(fā)出的光在與所述第1出射方向不同的第2出射方向上顯示輝度的峰值。
5.如權(quán)利要求4所述照明裝置，其特征在于，所述第1出射方向與所述第2出射方向相對于所述線狀導光體的出射面的法線方向?qū)ΨQ。
6.如權(quán)利要求1～5任意一項所述的照明裝置，其特征在于，從所述線狀導光體向所述第1出射方向出射的光在所述線狀導光體的線方向上的輝度分布的最大值與最小值之比小于3。
7.如權(quán)利要求4或5所述的照明裝置，其特征在于，從所述線狀導光體向所述第2出射方向出射的光在所述線狀導光體的線方向上的輝度分布的最大值與最小值之比小于3。
8.如權(quán)利要求1～7任意一項所述的照明裝置，其特征在于，形成在所述面狀導光體的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與所述象素的反復方向的角度為大于10°小于80°。
9.如權(quán)利要求1～8任意一項所述的照明裝置，其特征在于，在與所述線狀導光體的出射面相對的面上反復形成傳遞部分與反射部分。
10.如權(quán)利要求1～9任意一項所述的照明裝置，其特征在于，在所述線狀導光體的周圍設(shè)有擴散反射層。
11.如權(quán)利要求1～10任意一項所述的照明裝置，其特征在于，具備使得光入射到所述線狀導光體的光源部分，在所述光源部分與所述線狀導光體之間設(shè)有光學匹配手段。
12.如權(quán)利要求11所述的照明裝置，其特征在于，所述光學匹配手段是折射率大于1.4小于1.7的粘接樹脂。
13.如權(quán)利要求1～12任意一項所述的照明裝置，其特征在于，所述線狀導光體的出射面的厚度t2與所述面狀導光體的入射面的厚度t1大致相等，并且所述線狀導光體的側(cè)端面與出射面的法線方向所成的角度θ5在0°＜θ5≤20°的范圍中。
14.如權(quán)利要求1～12任意一項所述的照明裝置，其特征在于，將所述線狀導光體以與所述出射面垂直的面進行切斷時的切口形成為從出射面向與出射面相對的面?zhèn)葦U張的楔形。
15.如權(quán)利要求14所述的照明裝置，其特征在于，對于所述切口，形成所述楔形的側(cè)面與所述線狀導光體的出射面的法線方向所成的角度為大于0°小于20°。
16.如權(quán)利要求1～15任意一項所述的照明裝置，其特征在于，在所述線狀導光體的入射面上形成將從所述光源部分發(fā)出的光反射到形成在所述線狀導光體的周期結(jié)構(gòu)的方向上的反射面。
17.如權(quán)利要求1～16任意一項所述的照明裝置，其特征在于，將所述面狀導光體的入射面長度設(shè)為L1、所述線狀導光體的出射面長度設(shè)為L2時，滿足0mm＜(L2-L1)≤10mm。
18.如權(quán)利要求17所述的照明裝置，其特征在于，將形成在所述面狀導光體上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與所述象素的反復方向所成的角度設(shè)為θ、將所述面狀導光體的入射面的長度設(shè)為L1、所述線狀導光體的出射面的長度設(shè)為L2、所述面狀導光體的入射面與所述線狀導光體的出射面的距離設(shè)為g時，滿足g×tanθ≤(L2-L1)≤10mm。
19.如權(quán)利要求1～18任意一項所述的照明裝置，其特征在于，將形成在所述面狀導光體上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與所述象素的反復方向所成的角度設(shè)為θ、將所述面狀導光體的折射率設(shè)為n時，在從所述線狀導光體出射的光的角度θ1為θ1＝sin-1(n×sinθ)或者-θ1的角度方向上具有大致的峰值。
20.如權(quán)利要求1～18任意一項所述的照明裝置，其特征在于，將形成在所述面狀導光體上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與所述面狀導光體的入射面所成的角度設(shè)為θ、將所述面狀導光體的折射率設(shè)為n時，所述線狀導光體的出射面的法線方向與所述第1出射方向所成的角度為sin-1(n×sinθ)。
21.一種照明裝置，結(jié)合上包含光源部分以及備有入射來自所述光源部分的光的入射面并且由將入射到所述入射面的線發(fā)光狀態(tài)的光變換成面發(fā)光狀態(tài)的面狀導光體，其特征在于，還包含至少一部分向著所述光源部分、至少一部分向著所述面狀導光體的入射面設(shè)置并且將從所述光源部分發(fā)出的光變換成線發(fā)光狀態(tài)的面狀變換手段。
22.如權(quán)利要求21所述的照明裝置，其特征在于，所述光源部分由至少一個以上的點光源構(gòu)成，所述變換手段是設(shè)置在所述導光體附近的擴散手段。
23.如權(quán)利要求22所述的照明裝置，其特征在于，將所述至少一個以上的點光源配置在形成于所述面狀導光體的入射面的下面并且隔著所述面狀導光體而與所述擴散手段相對，所述點光源與所述擴散手段之間的距離L與面狀導光體的入射面的厚度te滿足0≤(L-te)≤10mm。
24.如權(quán)利要求22所述的照明裝置，其特征在于，所述至少一個以上的點光源配置形成在所述面狀導光體的入射面的下面，將從所述點光源發(fā)出的光的出射方向設(shè)定為在所述面狀導光體的入射面的法線方向上從所述面狀導光體的內(nèi)部指向外部的方向，所述點光源與所述擴散手段的距離L’滿足0≤L’≤10mm。
25.如權(quán)利要求21所述的照明裝置，其特征在于，所述光源部分由至少一個以上的點光源構(gòu)成，所述點光源配置在與所述面狀導光體的入射面相對的面上，所述變換手段是配置在所述面狀導光體的入射面上的擴散手段。
26.如權(quán)利要求21所述的照明裝置，其特征在于，所述光源部分由至少一個以上的點光源構(gòu)成，所述點光源配置在與所述面狀導光體的入射面相對的面上，所述變換手段是配置在所述面狀導光體的入射面上的反射手段。
27.如權(quán)利要求22～26任意一項所述的照明裝置，其特征在于，構(gòu)成所述光源部分的至少一個以上的點光源由LED元件形成。
28.一種照明裝置，由光源部分與具備入射從光源部分發(fā)出的光的相對的2個入射面以及將所述入射的光變換為面發(fā)光狀態(tài)而出射的出射面的面狀導光體構(gòu)成，其特征在于，所述光源部分由LED陣列形成，所述LED陣列由配置在所述面狀導光體一方入射面上的第1LED陣列與配置所述面狀導光體另一方入射面上的第2LED陣列形成并且所述第1LED陣列與第2LED陣列交替地進行點燈。
29.如權(quán)利要求28所述的照明裝置，其特征在于，所述第1LED陣列與第2LED陣列在交替點燈的頻率f在60Hz≤f≤10kHz的范圍內(nèi)反復發(fā)光。
30.一種液晶顯示裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1～29任意一項所述的照明裝置以及對于每個象素控制從所述面狀導光體的出射面出射的光并且顯示圖像的液晶顯示元件。
31.一種液晶顯示裝置，具備由光源部分與具有入射從所述光源部分發(fā)出的光的入射面及出射所述入射的光的出射面的面狀導光體構(gòu)成并且所述光源部分的光至少入射到所述面狀導光體所具有的入射面時呈線發(fā)光狀態(tài)的前燈、對于每個象素控制從所述面狀導光體的出射面出射的光并且顯示圖像的反射型液晶顯示元件，其特征在于，在與所述面狀導光體的出射面相對的面上，形成傳遞部分與反射部分反復形成的周期結(jié)構(gòu)，并且形成在所述面狀導光體的對向面上的周期結(jié)構(gòu)的周期方向與形成在所述反射型液晶顯示元件上的象素的反復方向成10°～80°的角度θ。
32.一種前燈，其特征在于，由權(quán)利要求1～29任意一項所述的照明裝置構(gòu)成。
33.如權(quán)利要求30所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述液晶顯示元件為反射型液晶顯示元件。
34.一種照明元件，由具備入射來自光源部分的光的入射面與出射入射的光的出射面的線狀導光體形成，其特征在于，所述入射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向的端面上，所述出射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向上。在與所述線狀導光體的所述出射面相對的面上在長方向以一定的間距排列設(shè)置反射入射光的I(I為2以上的整數(shù))個切入部分，對于從所述入射面?zhèn)绕鸬趇(i為1~I的整數(shù))個切入部分，當將切入部分的寬度設(shè)定為pwi時，以差分＝(pwi+1-pwi)定義的差分的所述I個切入部分的平均值大于0。
35.一種照明元件，由具備入射來自光源部分的光的入射面以及出射入射光的出射面的柱狀的線狀導光體形成，其特征在于，所述入射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向的端面上，所述出射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向上；在與所述線狀導光體的所述出射面相對的面上在長方向排列設(shè)置反射入射光的I(I為2以上的整數(shù))個切入部分，對于從所述入射面?zhèn)绕鸬趇(i為1～I的整數(shù))切入部分，當將到所述入射面的距離設(shè)定為xi、切入深度設(shè)定為di時，以傾斜度＝(di+1-di)/(xi+1-xi)定義的傾斜度的所述I個切入部分的平均值大于0。
36.如權(quán)利要求35所述的照明元件，其特征在于，所述傾斜度的所述I個切入部分的平均值大于0.0001小于0.05。
37.如權(quán)利要求35或36所述的照明元件，其特征在于，所述傾斜度的值對于所述I個切入部分為恒定。
38.如權(quán)利要求34～37任意一項所述的照明元件，其特征在于，在所述線狀導光體的所述出射面相對的面上所述切入部分的長方向的寬度的合計為所述切入部分的長方向的寬度合計以及夾在所述切入部分中的平面部分的長方向的寬度的合計的5％以上、80％以下。
39.如權(quán)利要求34～38任意一項所述的照明元件，其特征在于，與所述線狀導光體的所述出射面相對的面中所述切入部分長方向的寬度與夾持所述切入部分以及與所述切入部分一方相鄰的切入部分的平面部分長方向的寬度的和為大于0.05mm小于2mm。
40.如權(quán)利要求34～39任意一項所述的照明元件，其特征在于，在與所述線狀導光體的所述入射面相對的端面上設(shè)置第2入射面，反射入射光的J個(J為2以上的整數(shù))切入部分排列設(shè)置在與所述線狀導光體的所述出射面相對的面的長方向上，對于所述第2入射面?zhèn)鹊趈(j為1～J的整數(shù))個切入部分，當將到所述入射面的距離設(shè)定為xj、切入深度射入為dj時，以傾斜度＝(dj+1-dj)/(xj+1-xj)定義的傾斜度的所述J個切入部分的平均值大于0。
41.一種照明元件，由具備入射來自光源部分的光的入射面以及出射入射光的出射面的柱狀線狀導光體形成，其特征在于，所述入射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向的端面上，所述出射面設(shè)置在所述線狀導光體的長方向上，在與所述線狀導光體的所述出射面相對的面的長方向上排列設(shè)置反射入射光的多個切入部分，所述切入部分是由2個平面形成的V字型溝，所述多個切入部分的所述各平面與所述出射面形成相互不同的2個以上的角度。
42.如權(quán)利要求34～41任意一項所述的照明元件，其特征在于，所述切入部分是由2個平面形成的V字型溝，所述各平面與所述出射面所成的角度大于30°小于60°。
43.如權(quán)利要求34～42任意一項所述的照明元件，其特征在于，在所述線狀導光體的周圍設(shè)有擴散手段。
全文摘要
本發(fā)明的前燈(100)及反射型液晶顯示裝置由點光源(101)及具備入射從該點光源(101)發(fā)出的光的入射面(104)以及出射該入射光的出射面(104)的導光體(104)構(gòu)成,從點光源(101)發(fā)出的光當入射到至少導光體(104)所具備的入射面(104b)時為線發(fā)光狀態(tài)。由此,能夠防止從點光源(101)發(fā)出的光產(chǎn)生的陰影與莫爾干涉條紋以及輝度的明暗相差,能夠提供明亮、價廉、低耗電的前燈(100)及反射型液晶顯示裝置。
文檔編號G02F1/13357GK1334910SQ99815877
公開日2002年2月6日 申請日期1999年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月27日
發(fā)明者角田行廣, 增田岳志, 海老毅 申請人:夏普株式會社