JP2002133907A - 照明装置及びそれを用いた液晶装置 - Google Patents

照明装置及びそれを用いた液晶装置

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JP2002133907A
JP2002133907A JP2000326074A JP2000326074A JP2002133907A JP 2002133907 A JP2002133907 A JP 2002133907A JP 2000326074 A JP2000326074 A JP 2000326074A JP 2000326074 A JP2000326074 A JP 2000326074A JP 2002133907 A JP2002133907 A JP 2002133907A
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Hisatoku Kawakami
久徳 川上
Masanori Takemura
正範 竹村
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高輝度の平面発光を形成できる照明装置を提
供する。 【解決手段】 光源７からの光を光取込み面６ａで受光
して光出射面６ｂから出射する導光体６を有する照明装
置４である。導光体６の光取込み面６ａの反対面６ｃを
傾斜面とする。傾斜面６ｃに到達した光はその傾斜面６
ｃで角度を持って反射するので、導光体６の内部での光
の反射回数が増大し、このために拡散される頻度が増
え、この結果、光出射面６ｂからの出射光の輝度が向上
する。また、拡散シート９の拡散パターン１２の形状を
傾斜面６ｃからの距離に応じて変化させることにより、
平面光の強度を均一化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源から出た光を
導光体の光取込み面から取込んで該導光体の光出射面へ
導いて外部へ出射する照明装置に関する。また、本発明
は、該照明装置を用いて構成される液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気光学的な表示装置として液晶装置が
広く知られている。この液晶装置は、一般に、電極を備
えた一対の基板によって液晶を挟持し、電極間に電圧を
印加して液晶の配向を制御し、これにより、液晶を通過
する光を変調して像の表示を行う。
【０００３】液晶装置を液晶への光の供給の仕方に基づ
いて区別すると、一方の基板の外面又は内面に設けた反
射板によって外光を反射する構造の反射型液晶装置や、
一方の基板の外面に設けた照明装置によって液晶へ光を
平面的に供給する構造の透過型液晶装置や、外光がある
場合には反射型として機能すると共に外光が不十分な場
合には透過型として機能する半透過反射型液晶装置等と
いった各種の液晶装置が知られている。
【０００４】透過型液晶装置や半透過反射型液晶装置等
で用いられる照明装置は、基本的には、図８に示すよう
に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、冷陰極管等とい
った発光源７１を導光体７４の光取込み面７４ａに対向
させて配置し、発光源７１からの光を導光体７４の光取
込み面７４ａから取り込んで反射板７８で反射させつつ
光出射面７４ｂへ導き、該光出射面７４ｂから外部へ出
射する。光出射面７４ｂには光を平面的に利用する機
器、例えば液晶パネル（図示せず）が配置され、光出射
面７４ｂから平面的に出射される光がその機器に供給さ
れる。なお、符号Ｒは光の進行経路を概念的に示すもの
であるが、これは実際の光の進行経路を示すものではな
いことに注意を要する。
【０００５】ところで、最近では、液晶装置等によって
カラー表示が行われることが多くなっており、このカラ
ー表示において見栄えの良い表示を行うためには、液晶
パネルを照明するための光が高輝度であることが必要と
なっている。具体的には、白黒表示においては２ｎｔ程
度が必要であるのに対し、カラー表示では１０ｎｔ以上
の高輝度が必要となっている。また、カラー表示パネル
は光透過率が低い、例えば約２％程度であるので、この
面からも照明装置に高輝度が必要となっている。
【０００６】以上のように、近年の照明装置には高輝度
の出射光が要求されているにもかかわらず、図８に示し
た従来の基本的な照明装置は、導光体７４へ導入した光
を光出射面７４ｂから外部へ出射することに関する効率
が悪く、そのため、高輝度の出射光が得られないという
問題があった。
【０００７】また、従来、特開平６−０８２６３１号公
報に開示されたように、導光体の端面に拡散部材や光吸
収部材を設けることにより、照明装置の端面近傍に発光
ムラが発生することを防止するようにした照明装置が知
られている。また、特開平８−３２０４８６号公報に開
示されたように、発光源に対向する導光体の端面を傾斜
面とすることにより、導光体へ導入される光を多くする
ようにした照明装置も知られている。また、特開平８−
３３５０４８号公報に開示されたように、導光体の光取
込み面の反対面に反射シートを装着するという照明装置
も知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、導光体
の構造に工夫を加えることにより、発光ムラの解消を図
ったり、光強度の増大を図ったりした照明装置は種々提
案されているが、従来の照明装置では高輝度の平面発光
を得ることが難しいという問題があった。
【０００９】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであって、高輝度の平面発光を形成できる照明装置
を提供することを目的とする。また、本発明は、非常に
均一で明るい表示を行うことができる液晶装置を提供す
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】（１）上記の目的と達成
するため、本発明に係る第１の照明装置は、光源と、該
光源からの光を光取込み面で受光して光出射面から出射
する導光体とを有する照明装置において、前記導光体の
光取込み面の反対面を傾斜面としたことを特徴とする。
【００１１】この構成の照明装置によれば、導光体の光
取込み面から該導光体の内部へ導入された光であって該
導光体の光出射面から外部へ出射しないで、光取込み面
に対向する反対側の傾斜面に到達した光が真っ直ぐに反
射するのではなく、角度を持って反射する。この結果、
導光体内を伝播する光の反射回数が増えることになり、
拡散される頻度が増え、結果として光の出射効率が上が
って出射光の輝度が高くなる。また、導光体内を伝播す
る光の反射回数を増やすことにより、出射光の輝度ムラ
を低減することもできる。
【００１２】次に、上記第１の照明装置に関して前記傾
斜面の傾斜角度について検討する。今、図２（ａ）に示
すように、導光体６の光出射面６ｂの法線面Ｐｎ（紙面
垂直方向に延在する面）に対する傾斜面６ｃの角度をθ
とし、 出光効率（％）＝（出射光量／入射光量）×１００ 但し、出射光量＝光出射面６ｂから出る光量 入射光量＝光取込み面６ａに入射する光量 をシミュレーションによって求めたところ、図７（ａ）
に示す結果を得た。なお、図２（ａ）において、傾斜角
度θは図の正時計方向が＋（プラス）で、反時計方向が
−（マイナス）である。
【００１３】また、図７（ａ）に示す結果データをグラ
フで表すと図７（ｂ）に示すグラフが得られた。このグ
ラフから分かることは、図２（ａ）の導光体６の光入射
反対側端面６ｃの傾斜角度θが０°のときに出光効率が
低いことは従来の照明装置の通りであり、端面角度を徐
々に傾斜させていくと±約１０°までは出光効率が徐々
に大きくなるものの、端面傾斜角度が±約１０°を超え
ると出光効率が徐々に小さくなってしまうということで
ある。
【００１４】つまり、導光体６の光取込み面６ａの反対
面６ｃを傾斜面とする場合、その傾斜面６ｃの傾斜角度
θが適切な範囲であれば高い出射効率を得ることができ
るが、傾斜角度θが大き過ぎると出射効率の大きな向上
が得られないことがあるということであり、その適切な
角度範囲は±約１０°程度だということである。
【００１５】このように傾斜角度θが大き過ぎると導光
体６において光出射効率の大きな向上が得られない、と
いうことの理由は、種々あるかもしれないが、その１つ
には、入射反対側端面６ｃの傾斜角度θが大き過ぎる
と、該端面で反射した光はその端面近傍で直ぐに導光体
６の外側へ出てしまい、導光体６の内部での光の反射回
数を増加させることができないからである、ということ
が考えられる。以上の検討結果を考慮すると、上記第１
の照明装置において、前記導光体６の光出射面６ｂの法
線面Ｐｎに対する前記傾斜面６ｃの傾斜角度は±約１０
°であることが望ましい。
【００１６】次に、上記第１の照明装置において、前記
導光体の光出射面の反対面には反射部材を設けることが
望ましい。これにより、導光体に入射した光を効率良く
光出射面から外部へ出射することができる。なお、反射
部材としては、導光体とは別体の例えば白色の反射シー
ルを貼り付けることや、例えば白色の反射層を導光体の
表面に形成することや、その他任意の方法を採用でき
る。
【００１７】次に、上記第１の照明装置において、前記
導光体の光入射反対側の傾斜面にも反射部材を設けるこ
とが望ましい。これにより、一旦導光体へ入射した光が
反対側の傾斜面を通して外部へ漏れ出ることを防止で
き、それ故、出射効率をより一層向上できる。なお、反
射部材としては、導光体とは別体の例えば白色の反射シ
ールを貼り付けることや、例えば白色の反射層を導光体
の表面に形成することや、その他任意の方法を採用でき
る。
【００１８】（２）次に、本発明に係る第２の照明装置
は、光源と、該光源からの光を光取込み面で受光して光
出射面から出射する導光体と、該導光体の光出射面又は
その反対面に設けられた拡散パターンとを有する照明装
置において、前記導光体の光取込み面の反対面を傾斜面
とし、さらに前記拡散パターンは前記傾斜面から前記導
光体の中央部へ向かってパターン占有率が増加すること
を特徴とする。
【００１９】なお、パターン占有率というのは、導光体
における単位面積あたりに拡散パターンが占める面積の
割合のことである。例えば、パターン占有率を高めるた
めには、拡散パターンの形状を大きくしたり、パターン
形状は変化させないがパターンの存在密度を増加したり
することが考えられる。
【００２０】この第２の照明装置が上記第１の照明装置
と異なる点は、導光体の光取込み面の反対面を傾斜面と
することに加えて、光出射面又はその反対面に拡散パタ
ーンを設け、さらにその拡散パターンの模様を上記傾斜
面に関連させて決定したことである。
【００２１】導光体の光取込み面の反対面、すなわち光
入射反対面を傾斜面とすれば、該傾斜面に到達した光は
該傾斜面おいて角度を持って反射するので、導光体の光
出射面から外部へ出射する光の輝度は上記傾斜面、すな
わち導光体の入射反対側の端部が強くなる傾向にあり、
平面光の均一性が損なわれることがあるかもしれない。
これに対し、本第２の照明装置のように、拡散パターン
のパターン占有率を傾斜面すなわち導光体端面から導光
体中央部へ向かって増加するように設定すれば、導光体
端面側の出射光輝度を低減する一方で、導光体中央部側
の出射光輝度を高めることができるので、出射光の平面
的な輝度を均一化できる。
【００２２】今、照明装置の平面的模式図である図２
（ｂ）を参照して、上記第２の照明装置において、前記
光源７の近傍の拡散パターン１２ａのパターン占有率を
Ｓ０、入射反対側の傾斜面６ｃ近傍の拡散パターン１２
ｃのパターン占有率をＳ１、そして導光体６の中間部分
の拡散パターン１２ｂのパターン占有率をＳ２とすると
き、それらパターン占有率の関係は、 Ｓ０＜Ｓ１＜Ｓ２ とすることが望ましい。
【００２３】拡散パターンのパターン占有率を上記のよ
うに設定すれば、光源７に近い部分の光出射効率が最も
弱められ、擬似光源と考えられる傾斜面６ｃに近い部分
の光出射効率が次に弱められ、そして、中間部分の光出
射効率が最も大きく維持されることになり、その結果、
導光体６からの出射光の輝度が平面的に均一にされる。
【００２４】次に、導光体の光出射面又はその反対面に
対して設ける拡散パターンを傾斜端面との関連で上記の
ように構成した照明装置においては、図２（ｂ）におい
て、パターン占有率が最も小さいＳ０である拡散パター
ン１２ａであって光源７に最も近いものからパターン占
有率がＳ２である中間部拡散パターン１２ｂまでの距離
をＬ１とし、パターン占有率が中間値Ｓ１である拡散パ
ターン１２ｃであって傾斜面６ｃに最も近いものからパ
ターン占有率がＳ２である中間部拡散パターン１２ｂま
での距離をＬ２とするとき、 Ｌ１＞Ｌ２ であることが望ましい。
【００２５】この構成によれば、輝度が最も高くなる傾
向にある光源側の端部の輝度を最も小さくし、その次に
輝度が高くなる傾向にある擬似光源側すなわち傾斜面６
ｃ側の端部の輝度を中間程度に小さくし、そして輝度が
最も低くなる傾向にある中間部の輝度をできるだけ減衰
しないように調節できる。これにより、導光体６から出
る光の輝度を平面的に均一にすることができる。
【００２６】次に、上記第１及び第２の照明装置におい
て、前記光源はＬＥＤ（Light Emitting Diode）である
ことが望ましい。一般に、光源としては蛍光灯等といっ
た冷陰極線管や、ＬＥＤ等といった各種の発光源を用い
ることができる。これらの発光源のうちＬＥＤは指向性
が強いので、これを光源として用いる場合には、ＬＥＤ
から発光して導光体の光取込み面に取り込まれた光のう
ち導光体の外部へ出射することなく反対側端面に到達す
る成分が多くなる。
【００２７】この場合、従来の照明装置のように光取込
み面の反対面に特別な処理を施していないときには、上
記のように光取込み面の反対面に到達した光成分は真っ
直ぐに反射して再び光取込み面へ向かうことになり、導
光体の外側へなかなか出射しないことになる。これで
は、輝度の高い出射光を導光体の外部に取り出すことが
難しくなる。
【００２８】これに対し、本発明のように、光取込み面
の反対面を傾斜させておけば、当該反対面に到達した光
を角度を付けて反射することができ、従って、導光体の
内部で多数回反射させることができるので、特に指向性
の強いＬＥＤに関して輝度の高い出射光を得ることがで
きる。
【００２９】（３）次に、本発明に係る第１の液晶装置
は、一対の基板に液晶を挟持して成る液晶パネルと、該
液晶パネルに光を供給する照明装置とを有する液晶装置
において、前記照明装置は、光源と、該光源からの光を
光取込み面で受光して光出射面から出射する導光体とを
有し、さらに前記導光体の光取込み面の反対面を傾斜面
としたことを特徴とする。
【００３０】この構成の液晶装置によれば、照明装置に
おいて、導光体の光取込み面から該導光体の内部へ導入
された光であって該導光体の光出射面から外部へ出射し
ないで、光取込み面に対向する反対側の傾斜面に到達し
た光が真っ直ぐに反射するのではなく、角度を持って反
射する。この結果、導光体内を伝播する光の反射回数が
増えることになり、拡散される頻度が増え、結果として
光の出射効率が上がって出射光の輝度が高くなる。ま
た、導光体内を伝播する光の反射回数を増やすことによ
り、出射光の輝度ムラを低減することもできる。このよ
うに、照明装置からの光を高輝度で輝度ムラを少なくで
きるので、表示領域の全体に明るくてムラのない像を表
示することができる。
【００３１】（４）次に、本発明に係る第２の液晶装置
は、一対の基板に液晶を挟持して成る液晶パネルと、該
液晶パネルに光を供給する照明装置とを有する液晶装置
において、前記照明装置は、光源と、該光源からの光を
光取込み面で受光して光出射面から出射する導光体と、
該導光体の光出射面又はその反対面に関して設けられた
拡散パターンとを有し、前記導光体の光取込み面の反対
面を傾斜面とし、さらに前記拡散パターンは前記傾斜面
から前記導光体の中央部へ向かってパターン占有率が徐
々に増加することを特徴とする。
【００３２】この第２の液晶装置が上記第１の液晶装置
と異なる点は、それらに含まれる照明装置に関して改変
を加えたことであり、具体的には、導光体の光取込み面
の反対面を傾斜面とすることに加えて、光出射面又はそ
の反対面に拡散パターンを設け、さらにその拡散パター
ンの模様を上記傾斜面に関連させて決定したことであ
る。
【００３３】導光体の光取込み面の反対面を傾斜面とす
れば、該傾斜面に到達した光は該傾斜面おいて角度を持
って反射するので、導光体の光出射面から外部へ出射す
る光の輝度は上記傾斜面、すなわち導光体の入射反対側
の端部が強くなる傾向にあり、平面光の均一性が損なわ
れることがあるかもしれない。これに対し、本第２の液
晶装置で用いられる照明装置のように、拡散パターンの
パターン占有率を傾斜面すなわち導光体端面から導光体
中央部へ向かって増加するように設定すれば、導光体端
面側の出射光輝度を低減する一方で、導光体中央部側の
出射光輝度を高めることができるので、出射光の平面的
な輝度を均一化できる。これにより、液晶装置の表示領
域の全体に明るくてムラのない像を表示することができ
る。
【００３４】
【発明の実施の形態】液晶装置を液晶の駆動方式によっ
て区別すると、画素電極をスイッチング素子（すなわ
ち、非線形素子）によって駆動する方式であるアクティ
ブマトリクス方式の液晶装置と、スイッチング素子を用
いない単純なマトリクス配列によって構成されるパッシ
ブマトリクス方式の液晶装置とが考えられる。
【００３５】また、アクティブマトリクス方式の液晶装
置としては、スイッチング素子として薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等といった３端子型
素子を用いる方式と、薄膜ダイオード（ＴＦＤ：Thin F
ilm Diode）等といった２端子型素子を用いる方式とが
知られている。これらのうちＴＦＤ等を用いた液晶装置
は、配線の交差部分がないために配線間の短絡不良が原
理的に発生しないこと、成膜工程及びフォトリソグラフ
ィ工程を短縮できること等といった利点を有している。
【００３６】以下、本発明を、ＴＦＤをスイッチング素
子として用いる構造のアクティブマトリクス方式の液晶
装置に適用する場合を例に挙げて説明する。また、本実
施形態の液晶装置は、外光がある場合には反射型として
機能すると共に外光が不十分な場合には透過型として機
能する半透過反射型の液晶装置であるものとする。
【００３７】図１はその液晶装置１の側面断面構造を示
している。この液晶装置１は、液晶パネル２の非表示面
側（図１の下面側）に照明装置４を配置し、その照明装
置４の非発光面側（図１の下面側）に制御基板５を配置
し、さらに液晶パネル２と制御基板５とをＦＰＣ（Flex
ible Printed Circuit：可撓性プリント基板）３によっ
て電気的に接続することによって形成される。符号１４
は液晶パネル２と照明装置４との間に配置される緩衝部
材を示している。
【００３８】照明装置４は、導光体６と、光源としての
ＬＥＤ７とを有する。ＬＥＤ７はＬＥＤ基板１３に実装
されて導光体６の光取込み面６ａに対向する。ＬＥＤ基
板１３は、例えば、導光体６を樹脂成形する際に同時に
成形された基板支持部に装着されて導光体６に支持され
る。
【００３９】導光体６は、例えばアクリル系樹脂、ポリ
カーバイト系樹脂、ガラス等によって形成され、その非
発光面側すなわち液晶パネル２と反対側の面には反射部
材としての反射シート８が貼着等によって装着されてい
る。また、導光体６の光出射面６ｂには拡散シート９及
びプリズムシート１１がそれぞれ貼着等によって装着さ
れている。
【００４０】さらに、本実施形態に係る導光体６の光取
込み面６ａの反対面は、図２（ａ）に示すように、光出
射面６ｂの法線面Ｐｎに対して角度θだけ傾斜する傾斜
面６ｃとしてなっている。反射シート８はこの傾斜面６
ｃを覆う所まで延びている。反射シート８は、ＬＥＤ７
から出て導光体６の光取込み面６ａから取り込まれた光
を反射する作用を奏し、例えば、白色の発泡ポリエチレ
ンテレフタレート樹脂等によって形成される。また、拡
散シート９には、図２（ｂ）に示すように、発光面側
（図１の液晶パネル２を向く側）に多数の拡散パターン
１２が形成されている。
【００４１】これらの拡散パターン１２は光の屈折率を
異ならせることにより、導光体６の内部を伝播する光を
その導光体６の外部へ導出するものであり、例えば、シ
ート上に白色塗料を印刷することによって形成される。
なお、導光体６を樹脂成形するときに凸形状又は凹形状
の拡散パターン１２を導光体６と同時成形、すなわち一
体成形することもできる。また、プリズムシート１１
は、シート表面に凸部又は凹部のプリズムパターンを有
する光学要素であり、拡散シート９から出た光を中央部
へ向ける作用を奏する。
【００４２】図１において、液晶パネル２は、矢印Ａ方
向から見て環状のシール材１６によって互いに貼り合わ
された一対の基板１７ａ及び１７ｂを有する。そして、
第１基板１７ａ、第２基板１７ｂ及びシール材１６によ
って囲まれる間隙、いわゆるセルギャップ内に液晶Ｌが
封入される。シール材１６の中に分散された球状又は円
筒状のギャップ材１０と、少なくとも一方の基板１７ａ
又は１７ｂの内側表面に分散されてセルギャップ内に存
在する多数のスペーサ１５とは、セルギャップの間隔を
一定に維持するように機能する。
【００４３】第１基板１７ａのうち第２基板１７ｂから
張出す基板張出し部の表面にはＡＣＦ（Anisotropic Co
nductive Film：異方性導電膜）１８によって液晶駆動
用ＩＣ１９が実装される。また、図には示されていない
が、第２基板１７ｂも第１基板１７ａから張出す基板張
出し部を有しており、その基板張出し部にも液晶駆動用
ＩＣが実装される。
【００４４】本実施形態の液晶装置は、スイッチング素
子としてＴＦＤを用いたアクティブマトリクス方式の液
晶装置であり、第１基板１７ａ及び第２基板１７ｂのい
ずれか一方は素子基板であり、他方が対向基板である。
本実施形態では、第１基板１７ａを素子基板と考え、第
２基板１７ｂを対向基板と考える。
【００４５】素子基板としての第１基板１７ａは、ガラ
ス、プラスチック等によって形成された基材２４ａの内
側表面に矢印Ａ方向から見てドットマトリクス状に画素
電極２１を形成し、その上に配向膜２６ａを成膜し、さ
らに基材２４ａの外側表面に偏光板２２ａを例えば貼着
によって装着することによって形成される。単純な反射
型の場合には表示面側でない基材２４ａは透明であるこ
とは必須の要件ではないが、本実施形態のように反射型
及び透過型の両方として用いる場合には、基材２４ａは
透明であることが必要である。
【００４６】また、対向基板としての第２基板１７ｂ
は、ガラス、プラスチック等によって形成された基材２
４ｂの内側表面にカラーフィルタ２７を形成し、その上
に矢印Ａから見てストライプ状の対向電極２３を形成
し、その上に配向膜２６ｂを成膜し、さらに基材２４ｂ
の外側表面に偏光板２２ｂを例えば貼着によって装着す
ることにより形成される。
【００４７】配向膜２６ａ，２６ｂは、例えば、ポリイ
ミド溶液を塗布した後に焼成することによって形成され
る。このポリイミドのポリマー主鎖がラビング処理によ
って所定の方向へ延伸され、セルギャップ内に封入され
た液晶Ｌ内の液晶分子が配向膜の延伸方向に沿って方向
配位するといわれている。
【００４８】カラーフィルタ２７に関しては、第１基板
１７ａに形成された画素電極２１に対向する部分の対向
基板に、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）
の各原色の色要素が所定の配列で形成され、画素電極２
１に対向しない領域にはＢＫ（ブラック）のブラックマ
トリクスが形成される。
【００４９】図３は、液晶パネル２の電気的構成を模式
的に示している。図示のように、液晶パネル２には複数
の配線２８が行方向（Ｘ方向）に形成され、さらに、複
数本の対向電極２３が列方向（Ｙ方向）に形成され、配
線２８と対向電極２３との各交差点に画素２９が形成さ
れる。各画素２９は、液晶層Ｌ０とＴＦＤ（Thin Film
Diode）３１との直列接続によって形成される。図１の
画素電極２１は図３においてＴＦＤ３１を介して配線２
８に接続され、対向電極２３と協働して液晶Ｌを挟むこ
とにより、液晶層Ｌ０を形成する。図１において、第１
基板１７ａと第２基板１７ｂは、１列分の画素電極２１
と１本の対向電極２３とが互いに対向する位置関係とな
るように、互いに貼り合わされる。
【００５０】図３において、各配線２８は走査線駆動回
路３２によって駆動されて走査線として作用する。ま
た、各対向電極２３はデータ線駆動回路３３によって駆
動されてデータ線として作用する。これら走査線駆動回
路３２及びデータ線駆動回路３３は、図１に示した液晶
駆動用ＩＣ１９や図示しないもう一方の液晶駆動用ＩＣ
に回路構成要素として含まれる。
【００５１】対向電極２３は、例えば、ＩＴＯ（Indium
Tin Oxide）のような透明導電材によって形成される。
また、画素電極２１はＡｌ（アルミニウム）等といった
反射性材料によって形成される。ここで画素電極２１を
反射性材料によって形成するのは、画素電極２１それ自
体を反射要素として用いて反射型の表示を行うためであ
る。
【００５２】なお、図３では、ＴＦＤ３１が配線２８す
なわち走査線の側に接続され、液晶層Ｌ０が対向電極２
３すなわちデータ線の側に接続されているが、これとは
逆に、ＴＦＤ３１をデータ線の側に接続し、液晶層Ｌ０
を走査線の側に接続することもできる。
【００５３】ＴＦＤ３１は、例えば図４（ａ）及び図４
（ｂ）に示すように、第１基板１７ａの表面に成膜され
た絶縁膜３４の上に形成された第１ＴＦＤ３６ａ及び第
２ＴＦＤ３６ｂという２つのＴＦＤ部分によって構成さ
れている。絶縁膜３４は、例えば、酸化タンタル（Ｔａ
2Ｏ5）によって５０〜２００ｍｍ程度の厚さに形成され
る。
【００５４】この酸化膜３４を設けるのは、第１には、
第２金属膜３９ａ及び３９ｂの堆積後における熱処理に
より、第１金属膜３７が下地から剥離しないようにする
ためである。また、第２には、第１金属膜３７に不純物
が拡散しないようにするためである。従って、これらの
点が問題にならないのであれば、絶縁膜３４は省略する
ことができる。
【００５５】ＴＦＤ３６ａ及び３６ｂは、それぞれ、第
１金属膜３７と、この第１金属膜３７の表面に形成され
て絶縁体として作用する酸化膜３８と、そして酸化膜３
８の表面に互いに離間して形成された第２金属膜３９ａ
及び３９ｂとによって構成される。酸化膜３８は、例え
ば、化成液として０．０１〜０．１重量％のクエン酸水
溶液を用いて行われる陽極酸化法によって第１金属膜３
７の表面を酸化することによって形成された、例えば１
０〜３５ｎｍ程度の厚さの酸化タンタル（Ｔａ 2Ｏ5）に
よって構成される。なお、第１金属膜３７を陽極酸化し
たときには、配線２８の基礎となる部分の表面も同時に
酸化されて、同様に酸化タンタルから成る酸化膜が形成
される。
【００５６】第２金属膜３９ａ及び３９ｂは、例えばＡ
ｌ等といった反射性材料をスパッタリング法等といった
成膜技術を用いて成膜した上で、フォトリソグラフィ及
びエッチング技術によってパターニングして、最終的に
５０〜３００ｎｍ程度の厚さに形成される。一方の第２
金属膜３９ａはそのまま配線２８となり、他方の第２金
属膜３９ｂは画素電極２１に接続される。
【００５７】ここで、第１ＴＦＤ３６ａは、配線２８の
側から見ると順番に、第２金属膜３９ａ／酸化膜３８／
第１金属膜３７の積層構造、すなわち金属／絶縁体／金
属のサンドイッチ構造を採るため、その電流−電圧特性
は正負両方向にわたって非線形となる。他方、第２ＴＦ
Ｄ３６ｂは、配線２８の側から見ると順番に、第１金属
膜３７／酸化膜３８／第２金属膜３９ｂとなって、第１
ＴＦＤ３６ａとは反対の電流−電圧特性を有することに
なる。従って、ＴＦＤ３１は２つの素子を互いに逆向き
に直列接続させた形となり、このため、１つの素子を用
いる場合に比べて、電流−電圧の非線形特性が正負双方
向にわたって対称化されることになる。
【００５８】第１金属膜３７は、例えばタンタル単体、
タンタル合金等によって形成される。また、その第１金
属膜３７の膜厚は、ＴＦＤ３１の用途に応じて好適な値
が選択されるが、通常は、１００〜５００ｎｍ程度であ
る。
【００５９】なお、ＴＦＤ３１は２端子型非線形素子の
一例であり、他にＭＳＩ（Metal Semi-Insulator）等の
ようなダイオード素子構造を用いた素子や、これらの素
子を逆向きに直列接続又は並列接続したもの等を用いる
こともできる。さらに、電流−電圧特性を正負双方向で
厳密に対称化する必要がない場合には、１つの素子だけ
によってＴＦＤを構成できる。
【００６０】画素電極２１には、図４（ａ）に示すよう
に、斜め方向に開口するスリット状の開口４１が設けら
れる。本液晶装置が反射型として機能するときには画素
電極２１それ自体が反射要素として作用し、一方、透過
型として機能するときにはこれらの開口４１を通過する
光が液晶層Ｌ０に進入する。なお、画素電極２１が反射
要素として機能する場合にはその反射光は散乱すること
が望ましく、そのため、画素電極２１の表面には微妙な
起伏を設けておくことが望ましい。
【００６１】今、第１基板１７ａの配向膜２６ａ（図１
参照）に施されるラビング方向が左斜め下方へ４５°の
Ｒａ方向であり、それに対向する第２基板１７ｂの配向
膜２６ｂ（図１参照）が左斜め上方へ４５°のＲｂ方向
であるとすると、上記の開口４１の延在方向はラビング
方向Ｒａに一致して形成される。
【００６２】なお、上記説明では第２金属３９ａ，３９
ｂと画素電極２１との組成を同一としたが、第２金属膜
３９ａ，３９ｂとしてクロム等といった非反射性金属を
パターニングによって形成し、この後、画素電極２１と
してＡｌ等といった反射性金属をパターニングによって
形成しても良い。
【００６３】以上により形成された液晶装置１に関して
は、図１において、周囲が明るい場合には、液晶装置１
の周辺の外光が偏光板２２ｂを通して液晶パネル２内へ
入り、液晶Ｌを通過した後に画素電極２１で反射し、こ
の反射光が再び液晶Ｌを通過した後、偏光板２２ｂを通
して外部へ出る。このような経路で進行する光が液晶Ｌ
を通過するとき、液晶Ｌは走査信号とデータ信号とによ
って画素毎に電圧制御され、これにより、液晶Ｌを通過
する光が画素毎に変調され、偏光板２２ｂを選択的に通
過する光により外部へ文字その他の像が表示される。か
くして、反射型の表示が行われる。
【００６４】一方、液晶装置１の周辺が暗い場合には、
ＬＥＤ７が発光し、その発光が導光体６の光取込み面６
ａから導光体６の内部へ取り込まれる。取り込まれた光
は導光体６の非発光面６ｄ側において反射シート８で反
射し、さらに光取込み面６ａの反対側の傾斜面６ｃにお
いて反射しながら、特に本実施形態の場合は傾斜面６ｃ
において反射シート８によって反射を助長されながら、
光出射面６ｂから外部へ出て、拡散シート９によって拡
散され、さらにプリズムシート１１によって中央部へ集
められながら、液晶パネル２へ供給される。この供給光
に対して上記の反射型表示と同様な処理が行われること
により、液晶パネル２の外部に文字その他の像が表示さ
れる。これにより、透過型の表示が行われる。
【００６５】本実施形態の液晶装置１では、導光体６の
光取込み面６ａの反対側端面が傾斜面６ｃとなってい
る。今、図２（ａ）に示すように、導光体６の光出射面
６ｂの法線面Ｐｎに対する傾斜面６ｃの角度θを θ≒＋１０° に設定する。これにより、従来のようにθ＝０°に設定
されたときと比較して、導光体６の光出射面６ｂからの
光出射効率を高めること、すなわち輝度を高めることが
できる。
【００６６】また、本実施形態では、図２において、拡
散シート９に設ける拡散パターン１２に関して、導光体
６の光取込み面６ａの反対側傾斜面６ｃから導光体６の
中央部へ向かって拡散パターン１２のパターン占有率が
増加するようにパターンを形成してある。具体的には、
傾斜面６ｃ側の拡散パターン１２ｃに比べて導光体６の
中間部（必ずしも中央点ではない）の拡散パターン１２
ｂの径を大きく形成する。なお、パターン占有率を大き
くする手法としては、上記のように拡散パターンの大き
さを大きくすること以外に、拡散パターン自体の大きさ
は同じで配置密度を高くすることも考えられる。
【００６７】導光体６の光取込み面６ａの反対面６ｃを
傾斜面とすれば、該傾斜面６ｃに到達した光は該傾斜面
６ｃおいて角度を持って反射するので、導光体６の光出
射面６ｂから外部へ出射する光の輝度は傾斜面６ｃ、す
なわち導光体６の光入射反対側の端部が強くなる傾向に
あり、平面光の均一性が損なわれることがあるかもしれ
ない。これに対し、上記のように、拡散パターン１２の
パターン占有率を光入射反対側の傾斜面６ｃから導光体
６の中央部へ向かって増加するように設定すれば、導光
体端面６ｃ側の出射光輝度を低減する一方で、導光体中
央部側の出射光輝度を高めることができるので、出射光
の平面的な輝度を均一化できる。
【００６８】また、本実施形態では、ＬＥＤ７の近傍の
拡散パターン１２ａのパターン占有率をＳ０、導光体６
の光入射対向面である傾斜面６ｃ近傍の拡散パターン１
２ｃのパターン占有率をＳ１、そして導光体６の中間部
分の拡散パターン１２ｂのパターン占有率をＳ２とする
とき、それらパターン占有率の関係を、 Ｓ０＜Ｓ１＜Ｓ２ としてある。具体的には、各拡散パターン１２ａ，１２
ｂ，１２ｃの外径を変えることにより、上記のようなパ
ターン占有率の関係を実現している。
【００６９】なお、図２では、各拡散パターン１２ａ，
１２ｂ，１２ｃの大きさの関係を分かりやすく示すため
に、各拡散パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃを実際より
も大きく模式化して示し、それらの数も実際よりも少な
く示してあることに留意を要する。
【００７０】拡散パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃのパ
ターン占有率の関係を上記のように設定すれば、ＬＥＤ
７に近い部分の導光体６の光出射効率が最も弱められ、
擬似光源と考えられる光入射対向側の傾斜端面６ｃに近
い部分の光出射効率が次に弱められ、そして、導光体６
の中間部分の光出射効率が最も大きく維持されることに
なる。この結果、導光体６からの出射光の輝度が平面的
に均一にされる。
【００７１】また、本実施形態では、パターン占有率が
Ｓ０であって最もＬＥＤ７に近い拡散パターン１２ａか
らパターン占有率がＳ２である中間部拡散パターン１２
ｂまでの距離をＬ１とし、パターン占有率がＳ１であっ
て最も傾斜端面６ｃに近い拡散パターン１２ｃからパタ
ーン占有率がＳ２である中間部拡散パターン１２ｂまで
の距離をＬ２とするとき、 Ｌ１＞Ｌ２ と設定してある。
【００７２】こうすれば、輝度が最も高くなる傾向にあ
るＬＥＤ７側の端部の輝度を最も小さくし、その次に輝
度が高くなる傾向にある擬似光源側すなわち傾斜面６ｃ
側の端部の輝度を中間程度に小さくし、そして輝度が最
も小さくなる傾向にある中間部の輝度をできるだけ減衰
しないように調節できる。これにより、導光体６から出
る光の輝度を平面的に均一にすることができる。
【００７３】なお、照明装置４に用いる光源としては、
ＬＥＤ７以外に蛍光灯等といった冷陰極線管や、その他
の発光源を用いることができる。これらの発光源のうち
ＬＥＤ７は指向性が強いので、これを光源として用いる
場合には、ＬＥＤ７から発光して導光体６の光取込み面
６ａに取り込まれた光のうち導光体６の外部へ出射する
ことなく光入射反対側の端面６ｃに到達する成分が多く
なる。
【００７４】この場合、従来の照明装置のように光取込
み面６ａの反対面の角度に特別な処理を施していないと
きには、光取込み面の反対面に到達した光成分は真っ直
ぐに反射して再び光取込み面へ向かうことになり、導光
体の外側へなかなか出射しないことになる。これでは、
輝度の高い出射光を導光体の外部に取り出すことが難し
くなる。
【００７５】これに対し、本実施形態のように、光取込
み面６ａの反対面６ｃを傾斜させておけば、当該傾斜面
６ｃに到達した光を角度をつけて反射することができ、
従って、導光体６の内部で多数回反射させることができ
るので、特に指向性の強いＬＥＤ７に関して輝度の高い
出射光を得ることができる。
【００７６】図５は、本発明に係る照明装置の他の実施
形態を示している。この実施形態において、図２（ａ）
に示した実施形態と同じ部材は同じ符号を用いて示すこ
とにしてその部材についての説明は省略する。図５に示
す本実施形態が図２（ａ）に示した先の実施形態と異な
る点は、導光体６の光入射反対側の傾斜面６ｃには反射
シート８を設けないようにしたことである。このように
傾斜面６ｃに反射部材を設けない場合にも、傾斜面６ｃ
に到達した光はその傾斜面６ｃで角度を持って反射し、
これにより、導光体６の内部における光の反射回数が増
加して、光出射面６ｂからの光出射効率を高めることが
できる。
【００７７】図６は、本発明に係る照明装置のさらに他
の実施形態を示している。この実施形態においても、図
２（ａ）に示した実施形態と同じ部材は同じ符号を用い
て示すことにしてその部材についての説明は省略する。
図６に示す本実施形態が図５に示した先の実施形態と異
なる点は、図５に示す実施形態では傾斜面６ｃを光出射
面６ｂの法線面Ｐｎに対して＋側、すなわち正時計方向
に傾斜させたが、図６に示す本実施形態では−側、すな
わち反時計方向へ傾斜、望ましくはθ≒−１０°だけ傾
斜させたことである。このように、傾斜面６ｃを正負反
対方向へ傾斜させたとしても、同様にして、光出射面６
ｂからの光出射効率を高めることができる。
【００７８】（その他の実施形態）以上、好ましい実施
形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形
態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明
の範囲内で種々に改変できる。
【００７９】例えば、図１の実施形態では本発明に係る
照明装置をアクティブマトリクス方式の液晶装置に適用
したが、本発明の照明装置はその他の方式の液晶装置、
例えば単純マトリクス方式の液晶装置にも適用できる。
また、図１では、半透過反射方式の液晶装置を例示した
が、本発明の照明装置は反射型又は透過型の液晶装置に
も適用できる。
【００８０】図１において、拡散シート９は導光体６の
光出射面６ｂに限られず、その反対側の面すなわち非発
光面６ｄに設けることもできる。また、図２（ｂ）の拡
散パターン１２は拡散シート９の貼着によって導光体６
に設けることに限られず、導光体６を成形する際にその
導光体６と一体に成形によって形成することもできる。
【００８１】
【発明の効果】本発明に係る照明装置及び液晶装置によ
れば、導光体の光取込み面から該導光体の内部へ導入さ
れた光であって該導光体の光出射面から外部へ出射しな
いで光取込み面に対向する反対側の傾斜面に到達した光
が、真っ直ぐに反射するのではなくて角度を持って反射
する。この結果、導光体の内部を伝播する光の反射回数
が増えることになり、拡散される頻度が増え、結果とし
て光の出射効率が上がって出射光の輝度が高くなる。ま
た、導光体内を伝播する光の反射回数を増やすことによ
り、出射光の輝度ムラを低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る照明装置及び液晶装置の一実施形
態の側面断面構造を示す断面図である。
【図２】図１に示した照明装置で用いられる拡散パター
ンを示す図である。
【図３】図１に示す液晶装置を構成する液晶パネルの電
気的構成を模式的に示す図である。
【図４】図３の液晶パネルにおける１画素分の構造を示
す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）の
Ａ−Ａ線に従った断面図である。
【図５】本発明に係る照明装置の他の実施形態を示す側
面断面図である。
【図６】本発明に係る照明装置のさらに他の実施形態を
示す側面断面図である。
【図７】照明装置に関連するシミュレーション結果を示
すデータ及びグラフである。
【図８】従来の照明装置の一例を示す側面断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 液晶装置 ２ 液晶パネル ４ 照明装置 ６ 導光体 ６ａ 光取込み面 ６ｂ 光出射面 ６ｃ 傾斜面 ６ｄ 非発光面 ７ ＬＥＤ（光源） ８ 反射シート（反射部材） ９ 拡散シート １１ プリズムシート １２ 拡散パターン １７ａ，１７ｂ 基板 Ｌ０ 液晶層 Ｌ 液晶 Ｐｎ 法線面

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源と、該光源からの光を光取込み面で
    受光して光出射面から出射する導光体とを有する照明装
    置において、 前記導光体の光取込み面の反対面を傾斜面としたことを
    特徴とする照明装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記導光体の光出射
    面の法線面に対する前記傾斜面の傾斜角度は±約１０°
    であることを特徴とする照明装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、前記導
    光体の光出射面の反対面に反射部材を設けたことを特徴
    とする照明装置。
  4. 【請求項４】 請求項１から請求項３の少なくともいず
    れか１つにおいて、前記導光体の傾斜面に反射部材を設
    けたことを特徴とする照明装置。
  5. 【請求項５】 光源と、該光源からの光を光取込み面で
    受光して光出射面から出射する導光体と、該導光体の光
    出射面又はその反対面に設けられた拡散パターンとを有
    する照明装置において、 前記導光体の光取込み面の反対面を傾斜面とし、さらに
    前記拡散パターンのパターン占有率は前記傾斜面から前
    記導光体の中央部へ向かって増加することを特徴とする
    照明装置。
  6. 【請求項６】 請求項５において、前記光源の近傍の前
    記拡散パターンのパターン占有率をＳ０、前記傾斜面近
    傍の前記拡散パターンのパターン占有率をＳ１、そして
    前記導光体の中間部分の前記拡散パターンのパターン占
    有率をＳ２とするとき、 Ｓ０＜Ｓ１＜Ｓ２ であることを特徴とする照明装置。
  7. 【請求項７】 請求項６において、 パターン占有率がＳ０である拡散パターンであって前記
    光源に最も近いものからパターン占有率がＳ２である中
    間部拡散パターンまでの距離をＬ１とし、 パターン占有率がＳ１である拡散パターンであって前記
    傾斜面に最も近いものからパターン占有率がＳ２である
    中間部拡散パターンまでの距離をＬ２とするとき、 Ｌ１＞Ｌ２ であることを特徴とする照明装置。
  8. 【請求項８】 請求項１から請求項７の少なくともいず
    れか１つにおいて、前記光源はＬＥＤ（Light Emitting
    Diode）であることを特徴とする照明装置。
  9. 【請求項９】 一対の基板に液晶を挟持して成る液晶パ
    ネルと、該液晶パネルに光を供給する照明装置とを有す
    る液晶装置において、前記照明装置は、光源と、該光源
    からの光を光取込み面で受光して光出射面から出射する
    導光体とを有し、さらに前記導光体の光取込み面の反対
    面を傾斜面としたことを特徴とする液晶装置。
  10. 【請求項１０】 一対の基板に液晶を挟持して成る液晶
    パネルと、該液晶パネルに光を供給する照明装置とを有
    する液晶装置において、前記照明装置は、光源と、該光
    源からの光を光取込み面で受光して光出射面から出射す
    る導光体と、該導光体の光出射面又はその反対面に設け
    られた拡散パターンとを有し、 前記導光体の光取込み面の反対面を傾斜面とし、さらに
    前記拡散パターンのパターン占有率は前記傾斜面から前
    記導光体の中央部へ向かって増加することを特徴とする
    液晶装置。
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