JP4801276B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置の表示画面を照射する照明装置に関し、特に点光源を面光源に変換する照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶電気光学装置は低消費電力、軽量、薄型の利点により広く用いられている。液晶電気光学装置には直視型の液晶電気光学装置と、投射型の液晶電気光学装置がある。直視型で透過型の液晶電気光学装置の場合、バックライトにより観測者が画像を認識する。直視型で反射型の液晶電気光学装置の場合、フロントライトにより観測者が画像を認識する。
【０００３】
光源が平板状の導光板の側面に配置されたエッジライト型のバックライトを図２２の斜視図に示す。平板状の導光板１０５の互いに対向する二つの側面に、線光源である冷陰極蛍光管等の光源１０４が設けられる。平板状の導光板の裏面に加工したインクドット１０６により、平板状の導光板１０５に入射した光が散乱されて透過型の液晶電気光学装置１０１の側に出射する。正面方向の輝度を高くするためにプリズムシート１０３を平板状の導光板の上方に用いても良い。平板状の導光板から出射し、プリズムシートによって指向性を持った光は拡散板１０２に入射し、拡散板により面内の輝度分布を均一にされる。インクドットにより散乱されて平板状の導光板から下方に漏れた光は反射板１０７により反射されて、液晶電気光学装置１０１の側へ戻る。
【０００４】
このように、バックライトのような照明装置は液晶電気光学装置の表示領域の下方に平板状の導光板を設け、平板状の導光板の側面に線光源を配置している。そして、光源が発光する光は平板状の導光板の内部で全反射を繰り返しながら、平板状の導光板の全域に行き渡る。図２０（Ａ）〜図２０（Ｂ）は平板状の導光板の内部での光の伝播を示す断面図であり、平板状の導光板１０５の厚み方向の断面を示している。なお、光の伝播を説明するにあたって平板状の導光板の六つの面を図１９（Ａ）の斜視図に定義する。観測者側の面を上面７３５とする。上面に対向する面を下面７３６とする。光源７３７から発光される光が入射する側面を端面７３８とする。端面に対し直交する面を側面７３９とする。残りの側面を、端面に平行な面７４０とする。
【０００５】
図２０（Ａ）は屈折率が１の空気１１２から屈折率が１．４９の平板状の導光板の端面１０９に沿って光が入射したときの光の伝播を示す。平板状の導光板の端面に沿って入射した光はスネルの法則に従って屈折し、平板状の導光板の端面の法線方向に対して４２°の角度で伝播し、平板状の導光板の下面１１０に４８°と臨界角を超える角度で入射し全反射される。さらに、光は平板状の導光板の上面１１１に４８°の角度で入射し全反射される。こうして、平板状の導光板の上面１１１と平板状の導光板の下面とで光は全反射を繰り返す。図２０（Ｂ）は屈折率が１の空気から、屈折率が１．４９の平板状の導光板１０５の端面１０９の法線方向に対し、９０°より小さな角度（θ1）で光が入射したときの光の伝播を示す。平板状の導光板の内部に入射した光は、平板状の導光板の上面１１１及び平板状の導光板の下面１１０に臨界角を超えた角度（θ2）で入射し、平板状の導光板の上面及び下面で全反射を繰り返し、端面１０９に平行な面からこの面の法線方向に対しθ1の角度の傾きをもって出射する。
【０００６】
このように、平板状の導光板の端面１０９にいずれの角度から光が入射しても、平板状の導光板の内部で光はすべて全反射される。よって、平板状の導光板の上面又は下面に構造物を設けない限り平板型導光板の上面と下面からは、光は全く出射しない。また、スネルの法則より計算すると空気から平板状の導光板の端面にいずれの角度で光が入射しても、平板状の導光板の内部を進行する光は平板状の導光板の端面の法線方向に対する傾きが４２°以下である。
【０００７】
平板状の導光板の上面から光を出射させたい場合は、平板状の導光板の下面に白色のインクドットを形成するとよい。図２３はエッジライト型バックライトの断面図である。図２２と同じ数字は同じ要素を示す。平板状の導光板の端面１０９の近傍に光源１０４が設けられており、ランプリフレクタ１０８が光源の周りに形成されている。光源から発光する光及びランプリフレクタにより反射された光は平板状の導光板１０５の端面から平板状の導光板の内部に入射する。平板状の導光板の内部で光は上面１１１及び下面１１０に入射し全反射されるが、平板状の導光板の下面には白いインクドット１０６が印刷されているため、インクドットに光が入射すると、インクドットの形状や屈折率に起因して光が散乱される。インクドットにより散乱され、臨界角よりも小さい角度で平板状の導光板の上面１１１に入射すれば、光は外部へ出射する。そこで、インクドットの大きさ、ピッチ、密度を最適化することにより、平板状の導光板から出る光の輝度を面内で均一にすることができる。
【０００８】
平板状の導光板の下面から光が出射する照明装置は反射型の液晶電気光学装置のフロントライトに適用することができる。直視型で反射型の液晶電気光学装置の場合、フロントライトの照明を反射型の液晶電気光学装置の表示領域に照射することにより観測者が画像を認識する。フロントライトは外光が少ないときに点灯して画像を見やすくするために用いられる。
【０００９】
図２４（Ａ）に、フロントライトの一例であるプリズム型のフロントライトの断面図を示す。反射型の液晶電気光学装置２０１の表示領域の上方にプリズム面が上面に形成された平板状の導光板２０２が配置されている。平板状の導光板の端面２１３の手前には光源２０３が配置されている。光源から出射される光を効率よく平板状の導光板の端面に導くためランプリフレクタ２０４がある。
【００１０】
図２４（Ｂ）の断面図にプリズム型のフロントライトの非点灯時の動作を示す。光源が点灯していないと、外光２０５が平板状の導光板２０２を透過した後、反射型の液晶電気光学装置２０１で反射し、画像情報を持った反射光が観測者側に出射する。
【００１１】
図２４（Ｃ）の断面図にプリズム型のフロントライトの点灯時の動作を示す。光源２０３が点灯していると、光源２０３を出射した光２０６が、ランプリフレクタ２０４で反射され、平板状の導光板２０２の端面２１３に入射する。そして平板状の導光板２０２に入射した光２０６は、プリズムの側面で表面反射されて反射型の液晶電気光学装置２０１に入射する。反射型の液晶電気光学装置により反射された光は、臨界角より小さい角度で平板状の導光板と空気との界面に入射し平板状の導光板の外に出る。
【００１２】
また、反射型の液晶電気光学装置のフロントライトの別形態として平板状の導光板の下面に突起を設けた例もある。図２５（Ａ）の断面図に突起型のフロントライトを示す。平板状の導光板２０７の下面には、断面が四角形の突起２０８が形成されている。突起の形状は四角形だけに関わらず、シボ状にしても良い。光源２０９から出射される光を効率よく平板状の導光板の端面に導くためランプリフレクタ２１０がある。平板状の導光板の下方に反射型の液晶電気光学装置２１２がある。
【００１３】
図２５（Ｂ）の断面図に非点灯時の突起型のフロントライトの動作を示す。光源が点灯していないと、外光２１１が平板状の導光板２０７を透過した後、反射型の液晶電気光学装置２１２で反射され、観測者側に出射する。
【００１４】
図２５（Ｃ）の断面図に点灯時の突起型のフロントライトの動作を示す。光源２０９が点灯していると、光源２０９を出射した光２１３が、ランプリフレクタ２１０で反射され、平板状の導光板２０７の端面に入射する。平板状の導光板の端面から入射した光が、平板状の導光板の内部を伝播する。平板状の導光板の下面に形成された突起２０８の底面に入射した場合は、光は全反射され平板状の導光板の内部を伝搬する。突起２０８の側面に光が入射すると、光が全反射する条件が破れて光が突起の側面で屈折する。屈折した光は、ほとんどが反射型の液晶電気光学装置に入射し、画像情報を持った反射光が観測者側に出射する。
【００１５】
このように、突起型のフロントライトでは導光板の下面に設けた突起の側面に入射した光は、光が全反射する条件が破れ反射型の液晶電気光学装置に入射する。反射型の液晶電気光学装置に光が均一に入射するために、突起形状は光源付近で低い密度で、光源から離れるにつれ高い密度で形成する。
【００１６】
液晶電気光学装置は非発光型であるため、表示の視認性を良くするためバックライト及びフロントライトから光を投射して用いられる。バックライト及びフロントライトの光源としては冷陰極蛍光管が一般的である。しかし、冷陰極蛍光管を光源として用いたときは、低消費電力の液晶表示装置にあって、バックライト及びフロントライトが液晶表示装置の電力消費の大半を占める。液晶表示装置の低消費電力化を図るため、最近は冷陰極蛍光管に変わり、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）が光源として用いられている。発光ダイオードにより冷陰極蛍光管の数分の一以下に電力消費を抑えることができる。
【００１７】
発光ダイオードは点光源のため、大きさを１ｍｍ角くらい、厚さを２〜３ｍｍくらいにできる。液晶表示装置を小型化するために発光ダイオードを用いることができる。発光ダイオードは点状の光源であるため、点状の光源を面内の輝度の均一性の高い面状の光源に変換するための手段が必要となる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
発光ダイオード等の点光源を一つ用いて面光源に変換し、広い面積で一様な明るさを得ようとしても輝度むらができてしまう。
【００１９】
図２１の上面図に示す点光源を面光源に変換する方法の例のように、発光ダイオード等の点光源３０１〜３０３を平板状の導光板３０４の側面に複数個配置すると、点光源から平板状の導光板へと入射した光が平板状の導光板の内部で面状に広がる。
【００２０】
しかし、複数個の点光源を平板状の導光板の側面に配置しても点光源を均一な面光源にすることはできない。すでに説明したように、平板状の導光板にアクリル樹脂を用いると屈折率が１の空気から屈折率が１．４９のアクリル樹脂に光が入射するため、媒質の屈折率の違いから屈折が起こる。スネルの法則から計算されるように平板状の導光板と空気との界面で屈折した光は平板状の導光板の入射面の法線方向に対し最大でも４２°の角度（θA）でしか広がらない。
【００２１】
このため、点光源の発光が平板状の導光板に入射しても平板状の導光板に光が広がる領域と光が行き渡らない領域３０５とができる。液晶電気光学装置用のフロントライトまたはバックライトとして照明光を用いる場合は、画面上の輝度を均一にする必要があり、輝度むらが大きいと著しく視認性が損なわれる。発光ダイオード等の点光源３０１〜３０３と平板導光板３０４との間に拡散板を用いても、拡散された光の均一性が悪く、バックライトまたはフロントライトから照射される照明光は面内で輝度むらができる。
【００２２】
また、一つの点光源と平板状の導光板を用いた照明装置として、特開平１０−１９９３１８号公報に記載された例がある。この照明装置は点光源が配置される場所が平板状の導光板の側面の中央部である。つまり、図３１の上面図のように平板状の導光板３０４と、平板状の導光板の側面の中央部にある点光源３０７だけの照明装置のため、平板状の導光板に広がる点光源の光が表示領域の全域に行き渡らず、表示領域の隅の部分３０６が暗くなる。
【００２３】
点光源から面光源への変換手段は、明るく面内輝度の均一性の良い面光源が得られる手段が望ましい。また、点光源を面光源化する照明装置はできるだけ小型化されることが好ましい。また、導光板の形状と導光板に点光源を配置する位置は光の利用効率を考慮して決められることが好ましい。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
なお、課題を解決するための手段を説明するにあたって導光板の六つの面を図１９（Ａ）の斜視図に定義する。観測者側の面を上面７３５とする。上面に対向する面を下面７３６とする。光源７３７からでる光が入射する側面を端面７３８とする。端面に対し直交する面を側面７３９とする。残りの側面を、端面に平行な面７４０とする。図１〜図３を用いた以下の説明はこの定義に基づいてされている。
【００２５】
本発明は点光源を線状の導光板により線光源に変換し、さらに平板状の導光板により面光源に変換する。これにより、点光源を用いても輝度むらの少ない面光源が形成される。
【００２６】
本発明を図１〜図３を用いて説明する。図１の斜視図は本発明の照明装置を示し、図２の斜視図は本発明の照明装置における光の伝播を説明するための切断面を示し、図３の断面図は本発明の照明装置を伝播する光の経路を示す。図２（Ａ）〜（Ｃ）と図１の構成要素は同じである。図１と図３において同じ要素を同じ数字で示している。
【００２７】
図１において、発光ダイオード４０１、ランプリフレクタ４０２、線状の導光板４０３、インクドット４０４により線光源が形成される。線状の導光板４０３の周囲には反射板４０５、４０８、４１５がある。図示してはいないが、線状の導光板の端面に平行な面に向かい合って反射板を設けても良い。発光ダイオードの発光する光が線状の導光板により線光源化され、平板状の導光板４０６に入射し、面光源に変換される。平板状の導光板の下面にはインクドット４０７が形成されている。インクドットにより平板状の導光板の下方に散乱された光を観測者の側に反射するため反射板４０８が平板導光板の下方にある。
【００２８】
ランプリフレクタは反射性を有する部材から形成され、発光ダイオードから発光される光を線状の導光板に効率良く集める機能を持つ。
【００２９】
光の伝播を図３を用いてさらに詳しく説明する。平板状の導光板の側面に対し垂直であり、かつ平板状の導光板の上面に対し平行な平面（図２(Ａ)の鎖線Ａ−Ａ'）で切断したときの断面面を図３（Ａ）に示す。線状の導光板の端面に対し垂直であり、かつ線状の導光板の上面に対し垂直な平面（図２(Ｂ)の鎖線Ｂ−Ｂ'）で切断したときの断面面を図３（Ｂ）に示す。平板状の導光板の上面に対し垂直であり、かつ平板状の導光板の側面に対し平行な平面（図２(Ｃ)の鎖線Ｃ−Ｃ'）で切断したときの断面面を図３（Ｃ）に示す。
【００３０】
図３（Ａ）の断面図は平板状の導光板及び線状の導光板の上方から見た光の伝播を示す。発光ダイオード４０１から発光した光がランプリフレクタ４０２により反射される。発光ダイオードから発光された光及びランプリフレクタにより反射された光は、線状の導光板４０３の端面４２９から線状の導光板の内部に入射し、線状の導光板の内部を全反射を繰り返しながら伝播する。
【００３１】
そして、線状の導光板４０３の長手方向の側面４３０に形成されたインクドット４０４に光が入射すると、インクドットにより光が散乱され、線状の導光板から平板状の導光板４０６の端面４１１へと光が出射する。インクドット４０４は発光ダイオードの近くで低い密度で形成し、発光ダイオードから遠いところでは高い密度で形成するようにして、線状の導光板４０３の側面４３１（光の出射面）から均一に光が出射するようにすると良い。
【００３２】
インクドットにより線状の導光板の外部へと散乱された光を有効に利用するため、インクドットが設けられた側面の後方に反射板４０５が配置されている。注意すべきことは、反射板４０５と線状の導光板４０３とを密着させてはいけないことである。つまり、線状の導光板４０３は空気と接している必要がある。なぜなら、線状の導光板の内部に入射した光は、全反射しながら線状の導光板の内部を進行させる必要があるからである。全反射の反射率はほぼ１００％であり、エネルギーの損失が無い。一方、銀などの金属面で光を反射させた場合、反射率は９０％程度である。光が金属面で反射すると、金属に微小電流が流れ熱に変わりエネルギーの損失がある。よって繰り返し、光が金属面で反射すると、大きくエネルギーが損失する。以上のことから、線状の導光板の内部で、光は全反射しながら伝播させる必要があり、線状の導光板に密着させずに反射板４０５を配置する。
【００３３】
図３（Ａ）において、平板状の導光板４０６の端面４１１に任意の角度で光が入射する。しかし、いずれの角度から入射しても、光は平板状の導光板４０６の端面に直交している平板状の導光板の側面４０９〜４１０で全反射される。このため、平板状の導光板の側面４０９〜４１０からほとんど光が出射しない。これは、平板状の導光板の側面４０９〜４１０にプリズム、突起、インクドットのような光が全反射する条件を破るものが形成されていないからである。
【００３４】
図３（Ａ）において、原理的に平板状の導光板の側面４０９〜４１０で全反射を繰り返した光は平板状の導光板の端面に平行な面４１２から出射する。しかし、実際の光は３次元的に平板状の導光板を進んでおり、平板状の導光板の下面に形成されたインクドットにより、観測者側に光が出射し、平板状の導光板の端面４１１から離れるにつれて、徐々に光の強度が低くなる。このため、平板状の導光板の端面に平行な面４１２に到達する光はごくわずかである。平板状の導光板の側面４０９〜４１０と平板状の導光板の端面に平行な面４１２からはほとんど光が出射しない。
【００３５】
図３（Ｂ）の断面図は、線状の導光板の光の出射する側面から見た光の伝播を示す。発光ダイオード４０１から出射する光がランプリフレクタ４０２により反射され、線状の導光板の端面４２９に入射する。線状の導光板４０３の端面に入射した光は、線状の導光板の上面と下面とで全反射する。つまり、基本的に線状の導光板の上面と線状の導光板の下面とからは光が出射しない。これは、線状の導光板の上面４１３と線状の導光板の下面４１４とにプリズム、突起、インクドットのような光が全反射する条件を破るものが形成されていないからである。
【００３６】
ただし、図３（Ａ）のインクドット４０４により散乱された光は、線状の導光板の上面４１３と線状の導光板の下面４１４とからも出射する。そこで、線状の導光板の上面と線状の導光板の下面とから漏れた光４１６を有効に利用するために、線状の導光板の周囲に反射板４０８や反射板４１５を設けると良い。また、インクドットにより光が散乱され、線状の導光板から平板状の導光板側へと光が出射するため、線状の導光板の端面から離れるにつれて、徐々に光の強度が低くなる。線状の導光板の端面に対し平行な面４１７に到達する光はごくわずかである。
【００３７】
図３（Ｃ）の断面図は線状の導光板の端面に平行な面及び平板状の導光板の側面から見た光の伝播を示す。線状の導光板４０３の側面に形成されたインクドット４０４により光は散乱し、線状の導光板の側面４３１（光の出射面）から光が出射して平板状の導光板４０６の端面４１１に入射する。インクドットにより散乱した光は線状の導光板の上面４１３と下面４１４とからも出射するため、線状の導光板の上方に空気層を介して設けられた反射板４１５と、線状の導光板の下方に空気層を介して設けられた反射板４０８とにより線状の導光板から出射した光を反射させて、線状の導光板の内部に戻す。
【００３８】
図３（Ｃ）において、平板状の導光板４０６の端面にいずれの角度から入射した光も、平板状の導光板の上面と平板状の導光板の下面とで全反射を繰り返して平板状の導光板４０６を進んでいく。ただし平板状の導光板の下面に形成されたインクドット４０７に光が入射したときは、インクドットにより光が散乱し、平板状の導光板４０６の観測者側の面（上面）に光が出射する。このとき、平板状の導光板の端面４１１から離れるにつれ徐々に光の強度が低くなる。このため平板状の導光板４０６の下面に形成されたインクドット４０７は、平板状の導光板の端面の近くで低い密度で形成し、平板状の導光板の端面から遠いところでは高い密度で形成するようにして、平板状の導光板側の上面から観測者側へと均一に光が出射するようにすると良い。
【００３９】
このようにして、発光ダイオードのような点光源が面光源に変換される。平板状の導光板の下面にインクドットが形成されているため光が出射する面は平板状の導光板の上面である。図１〜３の構成の照明装置は透過型の液晶電気光学装置のバックライトあるいは半透過型の液晶電気光学装置のバックライトとして用いることができる。
【００４０】
線状の導光板と平板状の導光板の材料としては、アクリル樹脂を用いると良い。
【００４１】
線状の導光板において光が全反射する条件を破るものとして、インクドットを用いて説明したが、線状の導光板の側面のうち平板状の導光板と反対側の面をプリズム状にしても良い。また、線状の導光板の側面のうち平板状の導光板側の面を突起状にしても良い。
【００４２】
本発明を反射型の液晶電気光学装置のフロントライトに用いるには、平板状の導光板の下面にインクドットを形成する代わりに、平板状の導光板の観測者側の面（上面）をプリズム状にすると良い。また、平板状の導光板の下面を突起状にしても良い。反射型の電気光学装置のフロントライトとして用いるときは液晶電気光学装置は平板状の導光板の下方に配置する。
【００４３】
また、光が全反射する条件を破る方法として、平板状の導光板に、平板状の導光板を形成する材料と屈折率の異なる材料を形成すると良い。あるいは、平板状の導光板の表面に凹凸を設け、光が全反射する角度より小さい角度で、凹凸面に光が入射するように調節すると良い。
【００４４】
本発明の別の例を図８のバックライトの斜視図を用いて説明をする。なお、図８に示されたバックライトの構成を説明するにあたり、平板状の導光板の面を、図１９（Ｂ）の斜視図のように定義する。観測者側の面を上面７４１とする。上面に対向する面を下面７４２とする。残りの面を側面７４３とする。
【００４５】
図８のように、発光ダイオード５０１のような点光源を平板状の導光板５０２の二つの側面が接してできる角のうち少なくとも一つに配置する。発光ダイオード等の点光源が発光する光は、点光源の周りに形成されたランプリフレクタ５０３により反射され、平板状の導光板の少なくとも二つの側面から入射することで平板状の導光板の全域に光が行き渡り、面光源に変換される。
【００４６】
平板状の導光板に入射した光を均一に観測者側に散乱するように平板状の導光板の下面にインクドット５０４が形成されている。インクドットにより平板状の導光板の下方に散乱する光は反射板５０５により観測者側に反射される。本発明により発光ダイオード等の点光源が一つでも面光源が作製される。本発明を透過型の液晶電気光学装置のバックライトとして用いることができる。図８において観測者側から見た面における光の伝播を示す断面図を図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示す。
【００４７】
図９（Ａ）は、点光源５０１の発光が平板状の導光板５０２の一つの側面（第１の側面５１３）にのみ入射したときに、平板状の導光板に光が広がる第１の領域５０６を示す。図９（Ｂ）は、点光源５０１の発光が第１の側面と隣接する側面（第２の側面５１４）にのみ入射したときに、平板状の導光板５０２に光が広がる第２の領域５０７を示す。
【００４８】
図２０（Ａ）〜図２０（Ｂ）を用いてすでに説明したように、光が伝播する媒質である空気の屈折率を１、平板状の導光板の屈折率を１．４９とする。スネルの法則から計算されるように空気から平板状の導光板の側面に入射した光は平板状の導光板の内部で広がるが、光の広がる領域は端面の法線方向に対し最大でも４２°の角度である。このため、図９（Ａ）と図９（Ｂ）に示すように、平板状の導光板の一つの側面のみから光が入射した場合、光が広がる領域と光が行き渡らない領域とができてしまう。
【００４９】
しかし、図９（Ｃ）のように本発明は、まず、発光ダイオード５０１から光が出射する。ランプリフレクタ５０３により、発光ダイオード５０１から出射した光が平板状の導光板５０２の角と、平板状の導光板５０２の少なくとも二つの側面（第１の側面及び第２の側面）から平板状の導光板の内部に入射する。このため、二つの側面から入射した光が広がる領域、つまり平板状の導光板に光が広がる第１の領域５０６と平板状の導光板に光が広がる第２の領域５０７とを合わせると、平板状の導光板５０２の全域に光が行き渡る。
【００５０】
図８のように平板状の導光板５０２の下面にはインクドット５０４が印刷されている。平板状の導光板５０２を全反射を繰り返しながら進む光がインクドットに入射すると、インクドット５０４により光が全反射を起こす条件が破れ、観測者側に光が出射する。光源から離れたところほどインクドットの密度を高くすると良い。また、図９（Ｃ）にある平板状の導光板に光が照射される第１の領域５０６及び平板状の導光板に光が照射される第２の領域５０７が重なる第３の領域はインクドットの密度を低くすると良い。
【００５１】
本発明では点光源として発光ダイオードを用いて説明したが、本発明は発光ダイオードだけに適用するものではない。点光源を面光源に変換する手段として本発明を広く使うことができる。また、本発明の平板状の導光板は直方体等の加工性の良い形状を使用すれば良く、安価にバックライトを生産することが可能となる。
【００５２】
本明細書における点光源の定義を図２６に示す。光源７０２から放射される光の照射面７０１を互いに直交する二方向の軸７０３〜７０６で分割する。第１の軸〜第２の軸は第３の軸〜第４の軸と直交する。すると点光源は、いずれの方向の軸で輝度分布を比較しても異なる輝度分布を有する。例えば、第１の軸（ａx）７０３、第２の軸（ｂx）７０４はそれぞれの輝度分布７０７、７０８が異なる。かつ、第３の軸（ａy）７０５、第４の軸（ｂy）７０６はそれぞれの輝度分布７０９、７１０が異なる。
【００５３】
本明細書における線光源の定義を図２７に示す。直交する二方向の軸７１１〜７１６で照射面７０１を分割する。第１の軸〜第３の軸は第４の軸〜第６の軸と直交する。すると線光源は、一方の方向の軸では均一な輝度分布を有し、他方の方向の軸では異なる輝度分布を有する。例えば、第１の軸（ａx）７１１、第２の軸（ｂx）７１２、第３の軸（ｃx）７１３はそれぞれの輝度分布７１７〜７１９が異なる。ただし、第４の軸（ａy）７１４、第５の軸（ｂy）７１５、第６の軸（ｃy）７１６はそれぞれの輝度分布７２０〜７２２が実用に問題のない範囲で均一になる。均一な輝度分布とは、第４の軸〜第６の軸においてＸが同座標のときの輝度を比較したときに、輝度は平均値±５％〜１０％の範囲であることをいう。
【００５４】
本明細書における面光源の定義を図２８の上面図に示す。直交する二方向の軸７２３〜７２８で照射面７０１を分割する。すると、面光源は、いずれの軸においても均一な輝度分布を有する。例えば、第１の軸（ａx）７２３、第２の軸（ｂx）７２４、第３の軸（ｃx）７２５、第４の軸（ａy）７２６、第５の軸（ｂy）７２７、第６の軸（ｃy）７２８ともそれぞれの輝度分布７２９〜７３４が実用に問題のない範囲で均一になる。この均一な輝度分布とは、照射面内において、輝度は平均値±５％〜１０％の範囲であることをいう。
【００５５】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
実施形態１は、本発明を透過型の液晶電気光学装置のバックライトに適用した例を示すものである。実施形態１を図１により説明する。
【００５６】
なお、実施形態１を説明するにあたり、なお、導光板の六つの面を図１９（Ａ）の斜視図に定義する。観測者側の面を上面７３５とする。上面に対向する面を下面７３６とする。光源７３７からでる光が入射する面を端面７３８とする。端面に対し直交する面を側面７３９とする。残りの側面を、端面に平行な面７４０とする。図１を用いた以下の説明はこの定義に基づいてされている。また、線状の導光板の端面を第１の端面、平板状の導光板の端面を第２の端面として区別する。
【００５７】
発光ダイオード４０１が線状の導光板（第１の導光板）４０３の第１の端面４３２に配置されている。発光ダイオードは線状の導光板４０３の両端（第１の端面及び第１の端面に平行な面）に一つずつ配置し、合計２個配置しても構わない。
【００５８】
フィールドシーケンシャル方式のように、バックライトの光源の発光色を高速に切り替えて、カラー表示をする場合は、赤色、緑色、青色の３個の発光ダイオード４０１を用意する。フィールドシーケンシャル方式を用いると、バックライトの光源の色を切り替えて、人間の眼の残像を利用してカラー表示ができる。このため、液晶電気光学装置に用いられているカラーフィルターが不要になり、明るい表示ができる。
【００５９】
透過型の液晶電気光学装置にカラーフィルターを用いてカラー表示をする場合は、光源に白色発光ダイオードを用いると良い。もちろん、赤色、緑色、青色の発光ダイオードを用いて色バランスを調節して同時に発光させることで白色の発光色とすることもできる。
【００６０】
本実施形態の発光ダイオード４０１の発光部の周囲は、ランプリフレクタ４０２で覆われている。よって、発光ダイオード４０１を出た光のほとんどが線状の導光板４０３の第１の端面を通って線状の導光板の内部に入射する。このため、ランプリフレクタ４０２の外に光は漏れない。また、線状の導光板４０３から発光ダイオード４０１の側に戻ってきた光も、ランプリフレクタ４０２で反射され、再び、線状の導光板４０３に戻る。
【００６１】
線状の導光板４０３の第１の端面を通って線状の導光板の内部に入射した光は、線状の導光板の内部を全反射を繰り返しながら伝搬していく。そして、線状の導光板４０３の側面のうち、平板状の導光板に対向する第１の側面４３３とは反対側の側面に印刷されたインクドット４０４により散乱される。そして、線状の導光板から出射し、平板状の導光板（第２の導光板）４０６の第２の端面４３４へと入射する。
【００６２】
線状の導光板の断面の形状は長方形が望ましい。なぜなら、その方が全反射しやすく製造も容易であるからである。ただし全反射可能であれば、別の形状例えば楕円などでも構わない。また、線状の導光板の材質はアクリルなど、全反射可能のものであればどのような材質でも構わない。
【００６３】
インクドット４０４により散乱され、線状の導光板から平板状の導光板とは反対側へと出射した光を有効に利用するため、インクドットが設けられた側面の後方に反射板４０５が配置されている。注意すべきことは、反射板４０５と線状の導光板４０３とを密着させてはいけないことである。つまり、線状の導光板４０３は空気と接している必要がある。
【００６４】
インクドット４０４により散乱された光は、線状の導光板の上面と下面とからも出射する。よって、線状の導光板４０３の周囲を反射板４０５、４０８、４１５で囲っても良い。
【００６５】
ここで、線状の導光板４０３の側面に設けられたインクドット４０４について述べる。インクドットは、均一に印刷してあると、発光ダイオード付近で明るく、遠くで暗い、というふうになってしまう。よって、均一な線光源にするため、インクドットの大きさや、密度を変える。つまり、発光ダイオード付近では、光が散乱されにくくするため、インクドットの大きさを小さくしたり、密度を低くしたりする。遠くなるほど、ドットの大きさを大きくし、密度を高くする。
【００６６】
また、線状の導光板４０３の側面に設けられたインクドット４０４は、全反射条件を破り、光を散乱させる機能があればよい。よって、インクドット以外のもの、つまり、プリズムを形成したり、ざらざらした面を作ったり、突起を形成したりしても良い。
【００６７】
さらに、点光源を拡散させ、より均一な線光源にするために、線状の導光板４０３と平板状の導光板４０６との間に、拡散シートやレンチキュラーレンズを配置しても良い。
【００６８】
また、線状の導光板４０３と発光ダイオード４０１との組み合わせは、平板状の導光板の最大４つの側面に配置しても良い。こうして点光源を用いても線状の導光板により線状光化することで均一な線光源ができる。
【００６９】
次に、平板状の導光板４０６についてのべる。ライティングシステムがバックライトのため、平板状の導光板に入射した光を観測者側に散乱させるために、平板状の導光板４０６の下面（観測者側の上面とは反対側）にインクドット４０７が印刷される。光を効率良く散乱させるためにインクドットの色は白とすることが望ましい。
【００７０】
平板状の導光板４０６の下面のインクドットについても、インクドットが均一に印刷してあると、面内で輝度むらができる。均一な面光源にするため、インクドットの大きさや、密度を変える。つまり、線状の導光板付近では、光が散乱されにくくするため、インクドットの大きさを小さくしたり、密度を低くしたりする。遠くなるほど、ドットの大きさを大きくしたり、密度を高くしたりする。以上のようにして、点光源が面光源に変換され、面内で輝度むらの少ない均一なバックライトができる。
【００７１】
点光源を線状の光源とする導光板の形状は、点光源から離れるにつれ横幅が狭くなるくさび形の形状とすることも可能である。図３０に本実施形態において点光源を線光源に変換する手段としてくさび形状の導光板を用いた照明装置の上面図を示す。くさび形の形状の導光板１１００、くさび形の導光板の側面から空気層を介して設けられた平板状の導光板１１０１及び点光源１１０３とが図示されている。
【００７２】
この照明装置によれば、点光源の発光がくさび形の形状の導光板により線状化され平板状の導光板に入射する。このため、点光源の光を直接平板導光板に入射させるより広い面積で一様な明るさを得ることができる。ただし、くさび形の形状の導光板は平板状の導光板の一辺が長くなるにつれ、平板導光板に直交する成分１１０４が長くなる。液晶表示装置は外形寸法のうち表示領域を除く周辺部分を額縁といい、近年額縁の面積を狭くする狭額縁化が進んでいる。くさび形の導光板が表示領域に対し大きな割合を占めると狭額縁化が困難となるため、できるだけ本実施形態で示した点光源を線光源に変換する導光板は横幅が一定である線状の導光板を用いることが好ましい。
【００７３】
[実施形態２]
実施形態２は、本発明を反射型液晶電気光学装置のフロントライトに適用した例を示すものである。発光ダイオードによる点光源を線状の導光板により線光源にするところが特徴である。
【００７４】
なお、実施形態２を説明するにあたり、導光板の六つの面を図１９（Ａ）の斜視図に定義する。観測者側の面を上面７３５とする。上面に対向する面を下面７３６とする。光源７３７からでる光が入射する側面を特に端面７３８とする。端面に対し直交する面を側面７３９とする。残りの側面を、端面に平行な面７４０とする。図４〜図７を用いた以下の説明はこの定義に基づいてされている。
【００７５】
実施形態１と異なる点のみ詳しく説明する。本実施形態は反射型の液晶電気光学装置に適用するため、平板状の導光板が実施形態１と異なる。発光ダイオードと線状の導光板を用いて、点光源を線光源に変換する点は実施形態１と同じである。
【００７６】
本実施形態の構成を図４〜７を用いて説明する。図４の斜視図は本実施形態のフロントライトを示す。発光ダイオード４０１から出射された光が、ランプリフレクタ４０２により反射され、線状の導光板４０３の端面に入射し、線状の導光板の側面に形成されたインクドット４０４により平板状の導光板４１９の側に散乱される。インクドット４０４により散乱された光は、線状の導光板４０３の上面と下面とからも出射する。このため反射板４２１〜４２２及び反射板４０５により線状の導光板を囲み、インクドットにより散乱されて線状の導光板の外部へと漏れた光を反射し、線状の導光板へと戻し光の利用効率を高くする。
【００７７】
線状の導光板の側面から出射し、平板状の導光板４１９の端面に入射した光は、平板状の導光板の端面に直交する平板状の導光板の側面で全反射され内部を広がる。ただし、平板状の導光板４１９の上面には特殊加工４１８がほどこされており、平板状の導光板の上面で表面反射された反射光が、反射型の液晶電気光学装置４２０に入射する。
【００７８】
特殊加工の効果の一例を図５（Ａ）〜図５（Ｂ）の断面図に説明する。図５（Ａ）〜図５（Ｂ）は平板状の導光板４１９の上面をプリズム状に特殊加工したプリズム型のフロントライトの例を示す。図５は図４を鎖線Ｄ−Ｄ’で切断したものである。
【００７９】
図５（Ａ）に非点灯時の動作を示す。平板状の導光板４１９に外光４２３が入射する。外光４２３は反射型の液晶電気光学装置４２０により反射され、画像情報を持った光が観測者に認識される。
【００８０】
図５（Ｂ）に点灯時の動作を示す。発光ダイオードから出射した光４２４が線状の導光板４０３を伝播し、インクドット４０４により散乱される。インクドットから散乱した光は、平板状の導光板４１９に入射する。このとき平板状の導光板に入射する光は線状の導光板により線光源となっている。そして、平板状の導光板の上面の特殊加工４１８つまりプリズム形状により、表面反射されて、反射型の液晶電気光学装置４２０に入射する。これにより、画像情報を持った光が観測者に認識される。
【００８１】
特殊加工を平板状の導光板の下面にほどこした例を図６〜７を用いて説明する。図６の斜視図は平板状の導光板４２５の下面を突起形状４２６に特殊加工した突起型のフロントライトの例である。図６の発光ダイオード４０１、ランプリフレクタ４０２、線状の導光板４０３、インクドット４０４、反射板４２１〜４２２及び反射板４０５の機能は図４を用いて説明されたものと同じである。
【００８２】
平板状の導光板の下方に反射型の液晶電気光学装置４２０がある。平板状の導光板４２５の端面に入射した光は、平板状の導光板の端面に直交する二つの側面で全反射されて、平板状の導光板の全域に広がる。平板状の導光板４２５の下面には特殊加工がされ、突起形状４２６が形成されている。
【００８３】
平板状の導光板の下面に設けられた突起形状に入射した光の伝播を図７（Ａ）〜図７（Ｂ）に示す。図７（Ａ）〜図７（Ｂ）の断面図は図６の斜視図を鎖線Ｅ−Ｅ’で切断したものである。図７（Ａ）〜図７（Ｂ）は平板状の導光板、線状の導光板及び反射型の液晶電気光学装置の側面から見た光の伝播を示す。
【００８４】
図７（Ａ）に光源が非点灯時の動作を示す。突起形状４２６が下面に形成された平板状の導光板４２５に外光４２７が入射する。外光４２７は反射型の液晶電気光学装置４２０により反射され、画像情報を持った光が観測者に認識される。
【００８５】
図７（Ｂ）に光源が点灯時の動作を示す。発光ダイオードから出射した光４２８が線状の導光板４０３を伝播し、線状の導光板の側面に形成されたインクドット４０４により散乱する。インクドットから散乱した光は、平板状の導光板４２５に入射する。そして、突起形状４２６により全反射条件が破れて、突起形状と空気との界面で屈折して反射型の液晶電気光学装置に入射する。これにより、反射型の液晶電気光学装置の表示領域で光が反射して画像情報を持った光が観測者に認識される。
【００８６】
以上により、実施形態２では本発明を反射型の液晶電気光学装置のフロントライトに適用した例を説明した。
【００８７】
[実施形態３]
本発明を実施形態３で説明する。本実施形態は平板状の導光板の形状に特徴がある。本実施例は平板状の導光板において光が入射する第１の側面を、平板導光板の他の側面に対し４５°の角度となるようにする。発光ダイオード等の点光源は第１の側面の手前にある。
【００８８】
なお、実施形態３を説明するにあたり、平板状の導光板の面を、図１９（Ｂ）の斜視図のように定義する。観測者側の面を上面７４１とする。上面に対向する面を下面７４２とする。残りの面を側面７４３とする。図１０〜図１１を用いた説明はこの定義に基づいてされている。
【００８９】
図１１（Ａ）〜図１１（Ｂ）は、観測者の側から見た本実施形態の照明装置の断面図を示す。図１１（Ａ）〜図１１（Ｂ）を用いて光の伝播を説明する。
【００９０】
図１１（Ａ）は本実施形態の構成で平板状の導光板に光が広がる領域５０９を示す。まず、平板状の導光板５０２の第１の側面５１３の手前に設けられた発光ダイオード５０１から光が出射し、かつ、ランプリフレクタ５０３により反射されて、発光ダイオード５０１から出射した光が平板状の導光板５０２の第１の側面に入射する。このとき、光が伝播する媒質が屈折率が１の空気から屈折率が１．４９の平板状の導光板に変わるため、空気から任意の角度で平板状の導光板の第１の側面に入射した光は、第１の側面の法線方向に対し４２°の角度の傾きを持つ領域の内側に広がる。平板状の導光板の内部において光が確実に照射される領域を５０９に示す。
【００９１】
図１１（Ｂ）は光が広がる領域５０９と表示領域５１２との関係を示す断面図である。光が確実に照射される領域５０９は矩形の表示領域５１２を包含する。このため図１１（Ｂ）に示すように、表示領域５１２の全域に光が広がる。
【００９２】
また、本実施形態の構成において、表示領域の外に広がる光の面積は微小であり光の利用効率が良い。また、平板状の導光板の側面に臨界角より小さい角度で入射する光は平板状の導光板の外部へと漏れてしまうため、全反射条件からはずれた光は平板状の導光板の周囲に設けられた反射板５１１により平板状の導光板に戻す必要がある。図１１（Ｂ）では反射板１１１は平板導光板と離しているが、アルミの蒸着してある反射性のテープを平板状の導光板に接するように貼っても良い。
【００９３】
本実施形態によれば、点光源を平板状の導光板の側面の中央部に設けるより表示領域を大きくする効果が得られ、表示領域外となる額縁の面積が低減し、表示装置の狭額縁化を図ることができる。また、本実施形態で用いる平板状の導光板は加工の容易な単純な構成のため、量産面でも高い生産性を持たせることができる。
【００９４】
図１０は本実施形態のバックライトの斜視図を示す。図１０のように平板状の導光板５０２の下面にはインクドット５０４が印刷されている。平板状の導光板５０２を全反射を繰り返しながら進む光が、インクドットに入射するとインクドットにより散乱され観測者側に光が出射する。光源から離れたところほどインクドットの密度を高くすると良い。平板状の導光板の内部で光が広がる領域５０８は、平板導光板のほぼ全域である。また、平板状の導光板の第１の面の手前に点光源５０１がありランプリフレクタ５０３が点光源の周囲を囲み第１の側面の周縁部に接して設けられている。
【００９５】
本発明では点光源として、発光ダイオードを用いて説明したが、本発明は発光ダイオードだけに適用するものではない。例えば点光源として豆電球を用いることも可能である。図１０の構造は本発明の照明装置を透過型の液晶電気光学装置のバックライトとして用いるものである。また、図１０の平板状の導光板の下面に形成されたインクドットを断面が直方形の突起に変えることで反射型の液晶電気光学装置のフロントライトとして本実施形態の照明装置を用いることもできる。
【００９６】
[実施形態４]
本実施形態では、点光源を線光源に変換し、線光源を面光源に変換する照明装置において実施形態１に比べて照明装置の小型化を図るものである。本実施形態を図２９を用いて説明をする。図２９は本実施形態のバックライトの光の伝播を説明する断面図である。
【００９７】
なお、実施形態４を説明するにあたり、なお、導光板の六つの面を図１９（Ａ）の斜視図に定義する。観測者側の面を上面７３５とする。上面に対向する面を下面７３６とする。光源７３７からでる光が入射する側面を特に端面７３８とする。端面に対し直交する面を側面７３９とする。残りの側面を、端面に平行な面７４０とする。図２９を用いた説明はこの定義に基づいてされている。
【００９８】
点光源１０００が第１の導光板（線状の導光板）１００１の第１の端面１００４の手前に配置される。第１の端面と直交する第１の導光板の第１の側面と第２の導光板（平板状の導光板）１００２の第２の端面とが接している。
【００９９】
第２の導光板は屈折率が１．４〜１．６のものを用いることができるが本実施形態では屈折率が１．４９のアクリル樹脂を用いる。第１の導光板の内部で光を全反射させるため、第１の導光板の屈折率は１．８以上とすることが好ましい。ただし、第１の導光板の屈折率が高すぎると、全反射により第１の導光板から出射し、第２の導光板の内部へと入射する光の量が減るため、第１の導光板の屈折率は３．０以下とすることが好ましい。本実施形態では第１の導光板の屈折率を２．０とする。
【０１００】
第１の導光板の光の出射面である第１の側面と対向する側面にインクドット１００７を設ける。インクドットに入射した光は散乱し、第１の導光板から出射し、第２の導光板の第２の端面を通過して第２の導光板の内部へと入射する。第２の導光板の下面には公知の方法でインクドット等を設け、第２の導光板の上面から面状光化された光を出射させる。
【０１０１】
点光源が発光する光１００３が第１の導光板の第１の端面１００４に任意の角度で入射し、スネルの法則により第１の端面の法線方向に対し最大で３０°の角度で広がる。さらに、第１の導光板と空気との界面１００５へと光は伝播するが、臨界角を超えた角度で第１の導光板と空気との界面に光が入射するため、第１の導光板と空気との界面で光は全反射する。
【０１０２】
さらに、第１の導光板と第２の導光板との界面１００６へと光は伝播するが、臨界角を超えた角度で第１の導光板と第２の導光板との界面に光が入射するため、第１の導光板と第２の導光板との界面に入射した光は全反射される。第１の導光板の内部を全反射を繰り返して伝播する光を第１の導光板から出射させ、第２の導光板へと入射させるために、第１の導光板と第２の導光板とが接する面に向かい合う面にインクドット１００７を設ける。点光源から離れるにつれてインクドットの密度を低くすると良い。
【０１０３】
なお、第１の導光板及び第２の導光板の外部に漏れた光を線状導光板又は第２の導光板に戻すために、第１の導光板及び第２の導光板の側面及び下面の周囲を囲んで反射板１００８を設けると良い。
【０１０４】
実施形態１では第１の導光板の内部を光が全反射させるため、第１の導光板と第２の導光板とを空気層を介して設ける必要があった。しかし、本実施形態では第１の導光板の屈折率を第２の導光板の屈折率に比べて高くしているため、第１の導光板と第２の導光板とが接していても、第１の導光板の内部で光が全反射を繰り返して伝播する。このため第２の導光板と第１の導光板との間に空気層を介した構成の実施形態１に比べて照明装置を小型化することができる。
【０１０５】
本実施形態の照明装置により、点光源１０００の光が第１の導光板に入射し、第１の導光板から第２の導光板へと線状光化された光が出射し、第２の導光板の上面から面状光化された光を出射させることができる。
【０１０６】
【実施例】
[実施例１]
本発明と組み合わせて用いられる透過型の液晶電気光学装置の作製方法を図１２〜図１６を参照して説明する。なお、図１２〜図１６において対応する部分には同じ符号を用いている。図１４の鎖線Ｆ−Ｆ’は図１６を鎖線Ｆ―Ｆ’で切断した断面図に対応している。
【０１０７】
アクティブマトリクス基板は、行方向に配置されたゲート配線と、列方向に配置されたソース配線と、ゲート配線とソース配線の交差部近傍の画素ＴＦＴを有する画素部と、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを有する駆動回路とを含む。ゲート配線は、行方向に配置されたゲート配線とゲート電極とがコンタクトホールにより電気的に接続したものを指している。
【０１０８】
図１６の上面図において、ソース配線８３９、ゲート電極８３６及びゲート電極８３８が同一層に形成される。ゲート電極８３６及びゲート電極８３８から延在する電極は容量電極をかねる。ソース配線８３９、ゲート電極８３６及びゲート電極８３８に接するように第一の層間絶縁膜（図１４の８６４）が形成される。第一の層間絶縁膜上に第二の層間絶縁膜（図１４の８６５）が形成されている。さらに、第二の層間絶縁膜のうえにゲート配線８７１、容量接続電極８７３、ドレイン電極８７２、ソース接続電極８７０が形成されている。
【０１０９】
透過型の液晶電気光学装置のため、ドレイン電極８７２に重なるように、画素電極８７４が形成されている。画素電極８７４は透明導電膜からなる。画素電極８７４は容量接続電極８７３、ドレイン電極８７２と重なるように形成される。
【０１１０】
ゲート配線８７１は、ゲート電極８３６及びゲート電極８３８に対し、第一の層間絶縁膜と第二の層間絶縁膜を介して設けられている。図１６における画素構造においては、このゲート電極８３６及びゲート電極８３８は島状のパターンであり、ゲート電極となるだけでなく、前述のように隣りあう画素の保持容量を構成する電極の一つとなる役目をも果たしている。
【０１１１】
つまり、画素電極８７４の保持容量は島状半導体膜８０５〜８０６を覆う絶縁膜を誘電体とする。画素電極８７４と容量接続電極８７３とが電気的に接続し、さらに容量接続電極８７３と島状半導体膜８０６とが電気的に接続する。これにより、島状半導体膜８０６が第一の容量電極として機能する。ゲート電極８３６及びゲート電極８３８が第二の容量電極として機能する。
【０１１２】
各画素間は、主に画素電極８７４の端部をソース配線８３９と重ね、遮光することが可能となる。
【０１１３】
本実施例のアクティブマトリクス基板の作製工程を図１２〜図１４の断面図を参照して説明する。
【０１１４】
図１２（Ａ）に示すように、コーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスから成る基板８００上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜８０１〜８０２を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜８０１を１０〜２００nm（好ましくは９０〜１００nm）形成し、同様にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜８０２を９０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１９０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では下地膜を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。
【０１１５】
島状半導体膜８０３〜８０６は、非晶質構造を有する半導体膜をレーザー結晶化法や公知の熱結晶化法を用いて作製した結晶質半導体膜で形成する。この島状半導体膜８０３〜８０６の厚さは２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。
【０１１６】
レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製するには、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザーを用いる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数３０Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜８００mJ/cm2(代表的には２００〜３００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザーを用いる場合にはその第二高調波を用いパルス発振周波数１〜１０ｋＨｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜６００mJ/cm2(代表的には３９０〜９００mJ/cm2)とすると良い。そして幅１００〜１０００μｍ、例えば８００μｍで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９８％として行う。
【０１１７】
アクティブマトリクス基板のＴＦＴの活性層を形成する結晶質半導体膜の他の作製方法については、結晶質半導体膜を特開平７−１３０６５２号公報で開示されている触媒元素を用いて結晶化する方法がある。
【０１１８】
次いで、島状半導体膜８０３〜８０６を覆うゲート絶縁膜８０７を形成する。ゲート絶縁膜８０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを８０〜１９０ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、１２０ｎｍの厚さの酸化窒化シリコン膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。例えば、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力８０Pa、基板温度３００〜８００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cm2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化シリコン膜は、その後８００〜９００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【０１１９】
そして、ゲート絶縁膜８０７上にゲート電極を形成するための第一の導電膜８０８と第二の導電膜８０９とを形成する。本実施例では、第一の導電膜８０８をＴａＮで９０〜１００ｎｍの厚さに形成し、第二の導電膜８０９をＷで１００〜３００ｎｍの厚さに形成する。
【０１２０】
Ｗ膜を形成する場合には、Ｗをターゲットとしたスパッタ法で形成する。その他に六フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。このことより、スパッタ法による場合、純度９９．９９９９％のＷターゲットを用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現することができる。
【０１２１】
なお、本実施例では、第一の導電膜８０８をＴａＮ、第二の導電膜８０９をＷとしたが、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。本実施例以外の組み合わせとしては、第一の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第二の導電膜をＡｌとする組み合わせ、第一の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第二の導電膜をＣｕとする組み合わせなどがある。
【０１２２】
次に、レジストによるマスク８１１〜８１６を形成し、電極及び配線を形成するための第一のエッチング処理（図１２（Ｂ））を行う。本実施例ではＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2を混合し、１Paの圧力でコイル型の電極に９００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して行う。基板側（試料ステージ）にも１００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した場合にはＷ膜及びＴａ膜とも同程度にエッチングされる。
【０１２３】
上記エッチング条件では、レジストによるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第一の導電層及び第二の導電層の端部がテーパー部の角度が１５〜８５°のテーパー形状となる。ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。Ｗ膜に対する酸化窒化シリコン膜の選択比は２〜４（代表的には３）であるので、オーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は２０〜９０nm程度エッチングされることになる。こうして、第一のエッチング処理により第一の導電層と第二の導電層から成る第一の形状の導電層８２０〜８２５（第一の導電層８２０ａ〜８２５ａと第二の導電層８２０ｂ〜８２５ｂ）を形成する。８１８はゲート絶縁膜であり、第一の形状の導電層８２０〜８２５で覆われない領域は２０〜９０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【０１２４】
次に、図１２（Ｃ）に示すように第二のエッチング処理を行う。同様にＩＣＰエッチング法を用い、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2を混合して、１Paの圧力でコイル型の電極に９００ＷのＲＦ電力(13.56MHz)を供給し、プラズマを生成して行う。基板側（試料ステージ）には９０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、第一のエッチング処理に比べ低い自己バイアス電圧を印加する。このような条件によりＷ膜を異方性エッチングし、かつ、それより遅いエッチング速度で第一の導電層であるＴａＮを異方性エッチングして第二の形状の導電層８３４〜８３９（第一の導電層８３４ａ〜８３９ａと第二の導電層８３４ｂ〜８３９ｂ）を形成する。８７５はゲート絶縁膜であり、第二の形状の導電層８３４〜８３９で覆われない領域はさらに２０〜９０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【０１２５】
そして、第一のドーピング処理を行い、ｎ型を付与する不純物元素を低濃度中加速で添加する。ドーピングの方法はイオンドープ法若しくはイオン注入法で行えば良い。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層８３４〜８３８がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第一の不純物領域８２８〜８３２が形成される。本明細書では、第一の導電層（８３４ａ〜８３８ａ）であるＴａＮに覆われている不純物領域を第一の不純物領域（８２８〜８３２）と明記し、第一の導電層（８３４ａ〜８３８ａ）であるＴａＮに覆われていない不純物領域を第二の不純物領域（８４１〜８４５）と明記する。第一の不純物領域（８２８〜８３２）の濃度は２×１０16〜５×１０19atoms/cm3となるようにする。
【０１２６】
図１３（Ｄ）に示すように第一の導電層（８３４ａ〜８３９ａ）であるＴａＮをマスクとして、ゲート絶縁膜をエッチングした。第一の導電層とゲート絶縁膜が重なり合っていない領域がエッチングにより除去される。その後ＮＭＰを主成分とする剥離液により図１２（Ｂ）に示すレジスト８１１〜８１６を剥離した。
【０１２７】
その後、図１３（Ｅ）に示すように、レジスト８４６〜８４８を形成し、第二のドーピング処理を行う。この場合、ｎ型を付与する不純物元素を低濃度高加速度で島状半導体膜に添加する。引き続きｎ型を付与する不純物元素を高濃度低加速度で島状半導体膜に添加する。これにより島状半導体膜に形成された第二の不純物領域（図１２（C）に示す８４１〜８４５）の端部に新たな不純物領域として、第三の不純物領域８５０〜８５８ができる。ゲート絶縁膜を介してｎ型の不純物元素が添加された領域は、第三の不純物領域より不純物濃度が低い第四の不純物領域（８６６〜８６７）が形成される。
【０１２８】
この段階で、第一の不純物領域（８２８、８３０、８３２）の濃度は２×１０16〜５×１０19atoms/cm3となるようにする。また第二の不純物領域（８４１、８４３、８４５）の濃度は１×１０16〜５×１０18atoms/cm3となるようにする。第三の不純物領域（８５０〜８５８）のｎ型不純物の濃度は１×１０20〜１×１０22atoms/cm3となるようにする。第四の不純物領域（８６６〜８６７）のｎ型不純物の濃度は第三の不純物領域の濃度より低く、第二の不純物領域の濃度より高くなる。
【０１２９】
そして、図１３（Ｆ）に示すように、レジスト８４６〜８４８を剥離後、レジスト８５９、レジスト８６０を形成する。レジスト８５９、レジスト８６０をマスクとして第三のドーピング処理をする。これにより、ｐ型を付与する不純物元素を島状半導体膜に注入し、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する。島状半導体膜８０３に第五の不純物領域（８６１、８７６）と第六の不純物領域８６２〜８６３が形成される。このとき、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層８０４〜８０６はレジスト８５９〜８６０をマスクとして全面を被覆しておく。第五の不純物領域（８６１、８７６）と第六の不純物領域８６２〜８６３は異なる濃度でｐ型を付与する不純物元素が添加されている。第三のドーピング処理はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法を用いる。ｐ型を付与する不純物元素の濃度はｎチャネル型の不純物領域をｐチャネル型の不純物領域に反転させるのに充分な量とする。
【０１３０】
以上の工程により、それぞれの島状半導体膜に不純物領域が形成される。島状半導体膜と重なる導電層８３４〜８３６、導電層８３８がＴＦＴのゲート電極として機能する。８３９はソース配線、８３７は容量電極として機能する。
【０１３１】
次に、図１４（Ｇ）に示すように、それぞれの島状半導体膜に添加された不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。熱アニール法では酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で８００〜７００℃、代表的には９００〜６００℃で行うものであり、本実施例では９００℃で４時間の熱処理を行う。ただし、８３４〜８３９に用いた配線材料が熱に弱い場合には、配線等を保護するため層間絶縁膜（シリコンを主成分とする）を形成した後で活性化を行うことが好ましい。
【０１３２】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜８９０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、島状半導体層を水素化する工程を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１３３】
次いで、図１４（Ｈ）に示すように、ゲート電極およびゲート絶縁膜上に第一の層間絶縁膜８６４を形成する。第一の層間絶縁膜は酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。いずれにしても第一の層間絶縁膜８６４は無機絶縁物材料から形成する。第一の層間絶縁膜８６４の膜厚は１００〜２００ｎｍとする。
【０１３４】
ここで、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法で、オルトケイ酸テトラエチル（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ：ＴＥＯＳ）とＯ2とを混合し、反応圧力８０Ｐａ、基板温度３００〜８００℃とし、高周波（１７６ＭＨｚ）電力密度０．５〜０．８Ｗ／ｃｍ2で放電させて形成することができる。酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3から作製される酸化窒化シリコン膜、またはＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力２０〜２００Ｐａ、基板温度３００〜８００℃とし、高周波（６０ＭＨｚ）電力密度０．１〜１．０Ｗ／ｃｍ2で形成することができる。また、ＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同様にプラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3から作製することが可能である。本実施例では第一の層間絶縁膜８６４を酸化窒化シリコン膜から１００〜２００ｎｍの厚さで形成する。
【０１３５】
その後、有機絶縁物材料からなる第二の層間絶縁膜８６５を１．０〜２．０μｍの平均厚を有して形成する。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。例えば、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用いる場合には、クリーンオーブンで３００℃で焼成して形成する。また、アクリルを用いる場合には、２液性のものを用い、主材と硬化剤を混合した後、スピナーを用いて基板全面に塗布した後、ホットプレートで８０℃で６０秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンで２９０℃で６０分焼成して形成することができる。
【０１３６】
このように、第二の層間絶縁膜を有機絶縁物材料で形成することにより、表面を良好に平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生容量を低減することができる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施例のように、第一の層間絶縁膜８６４として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜などと組み合わせて用いる必要がある。
【０１３７】
その後、フォトマスクを用い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの島状半導体膜に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形成はドライエッチング法により行う。この場合、エッチングガスにＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る第二の層間絶縁膜８６５をまずエッチングし、その後、続いてエッチングガスをＣＦ4、Ｏ2として第一の層間絶縁膜８６４をエッチングする。さらに、島状半導体層との選択比を高めるために、エッチングガスをＣＨＦ3に切り替えてゲート絶縁膜をエッチングすることにより、良好にコンタクトホールを形成することができる。
【０１３８】
そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、フォトマスクによりレジストをマスクとしてパターンを形成し、エッチングによってソース配線８６６〜８６７、ドレイン配線８６８〜８６９、ドレイン電極８７２、ソース接続電極８７０、容量接続電極８７３及びゲート配線８７１を形成する。
【０１３９】
ここで、ドレイン電極８７２は後述する画素電極８７４と電気的に接続して機能するものである。容量接続電極８７３は保持容量９０４の電極として機能する島状半導体層８０６に電位を与える。ゲート配線８７１は上面図の図１６で説明したが、ゲート電極８３６、ゲート電極８３８とコンタクトホールにより電気的に接続するものである。なお、本実施例の保持容量９０４は画素電極８７４と同一画素内にある。
【０１４０】
図１４では、導電性の金属膜としてＴｉ膜を９０〜１９０ｎｍの厚さで形成し、島状半導体膜のソース領域またはドレイン領域とコンタクトを形成し、Ｔｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜８００ｎｍの厚さで形成し、さらにＴｉ膜または窒化チタン（ＴｉＮ）膜を１００〜２００ｎｍの厚さで形成して３層構造とした。この構成にすると、後述する画素電極８７４はドレイン電極８７２、容量接続電極８７３を形成するＴｉ膜のみと接触することになる。その結果、透明導電膜とＡｌとが反応するのを防止できる。
【０１４１】
その後、透明導電膜を全面に形成し、フォトマスクを用いたパターニング処理およびエッチング処理により画素電極８７４を形成する。画素電極８７４は、層間絶縁膜８６５上に形成され、画素ＴＦＴ９０３のドレイン電極８７２と、保持容量９０４の容量接続電極８７３と重なる部分を設け、接続構造を形成している。これにより、保持容量９０４の電極として機能する島状半導体膜８０６と画素電極８７４とが電気的に接続する。
【０１４２】
透明導電膜の材料は、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）や酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＳｎＯ2；ＩＴＯ膜）などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成して用いることができる。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にＩＴＯ膜のエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）を用いても良い。酸化インジウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ、ＩＴＯ膜に対して熱安定性にも優れており、ドレイン配線８７２と容量接続配線８７３にＡｌを用いても、表面で接触するＡｌとの腐蝕反応を防止できる。同様に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）も適した材料であり、さらに可視光の透過率や導電率を高めるためにガリウム（Ｇａ）を添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｇａ）などを用いることができる。
【０１４３】
この状態で水素化処理を行うとＴＦＴの特性向上に対して好ましい結果が得られた。例えば、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜８９０℃で１〜１２時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効果が得られた。島状半導体膜８０３〜８０６中の欠陥密度を１０16／ｃｍ3以下とすることが望ましく、そのために水素を０．０１〜０．１ａｔｏｍｉｃ％程度付与すれば良かった。
【０１４４】
以上のようにして、ｐチャネル型ＴＦＴ９０１、ｎチャネル型ＴＦＴ９０２を有する駆動回路部９０５と、画素ＴＦＴ９０３、保持容量９０４とを有する画素部９０６とを同一基板上に形成することができる。本明細書中ではこのような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１４５】
本実施例で示す工程に従えば、アクティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数を７枚（島状半導体層パターン、第一配線パターン[ゲート電極、ソース配線、容量配線]、ｎチャネル領域のマスクパターン、ｐチャネル領域のマスクパターン、コンタクトホールパターン、第二配線パターン[ソース配線、ドレイン配線、ソース接続電極、ドレイン電極、容量接続電極、ゲート配線]、画素電極パターン）とすることができる。
【０１４６】
次に図１５のように透明絶縁性の基板９１０に透明導電膜としてＩＴＯ膜９０８を１２０ｎｍの厚さで形成する。寄生容量がつかないようにするために駆動回路部の上部のＩＴＯ膜はフォトマスクを用いたパターニング処理及びエッチング処理により除去する。ＩＴＯ膜９０８は対向電極として機能する。本明細書中ではこのような基板を対向基板と呼ぶ。
【０１４７】
カラー表示をするときは対向基板にカラーフィルターを形成する。赤、青、緑の加法混色の三原色を並列に配置する。これはシアン、マゼンダ、イエローの減法混色のカラーフィルターを並列に配置するより色純度が良い。
【０１４８】
配向膜９０７、配向膜９０９を８０ｎｍの厚さでアクティブマトリクス基板と対向基板に形成する。配向膜はＳＥ７７９２（日産化学）を用いる。
【０１４９】
スペーサー（図示しない）は湿式散布法、乾式散布法にて散布する。感光性の有機樹脂をパターニングにより所定の位置に形成し、スペーサーとしても良い。
スペーサーの高さは４μｍとする。
【０１５０】
その後、デイスペンス描写法を用いて、対向基板にシール材（図示しない）を設ける。シール材を塗布後、シール材を、９０℃、０．５時間程度で焼成する。
【０１５１】
以上の工程を経たアクティブマトリクス基板と対向基板を貼り合わせる。貼り合わせたときにアクティブマトリクス基板と対向基板のラビング方向が直交するようにする。貼り合わせた一対の基板に対し、０．３〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を基板平面に垂直な方向にかつ基板全面に加え、同時にクリーンオーブンにて１６０℃、２時間程度加熱してシール材を硬化してアクティブマトリクス基板と対向基板とを接着させる。
【０１５２】
そして、貼り合わせた一対の基板が冷却するのを待ってから、スクライバーとブレイカーによる分断を行う。
【０１５３】
真空注入法で液晶９１１を注入する。真空容器の中に分断後のパネルを準備し真空ポンプにより、真空容器内部を1．３３×１０-5〜1．３３×１０-7Ｐａ程度の真空状態にした後、注入口を液晶が盛られた液晶皿に浸漬させる。液晶はＺＬＩ４７９２（メルク）を用いる。
【０１５４】
次に、真空状態にある真空チャンバーを徐々に窒素でリークして大気圧に戻すとパネル内の気圧と大気圧との圧力差と液晶の毛細管現象の作用により液晶パネルの注入口から液晶が注入され、注入口側から徐々に反対側に液晶が進行し注入工程が完了する。
【０１５５】
シール材の内部が液晶で満たされたことを確認したら、液晶パネルの両面を加圧し、１５分後、余分な液晶材料をふきとり、加圧した状態で注入口（図示しない）に紫外線硬化型樹脂（図示しない）を塗布し、加圧を弱める。その際、紫外線硬化型樹脂が侵入する。この状態で紫外線照射（４〜１０ｍＷ／ｃｍ2、１２０秒間）により、紫外線硬化型樹脂を硬化させ、注入口封止をおこなった。
【０１５６】
次に、基板表面及び端面に付着した液晶を有機溶媒、例えば、アセトン及びエタノールで洗浄した。その後、１３０℃、０．５時間程度で液晶を再配向させた。
【０１５７】
その後、フレキシブルプリント配線板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ；ＦＰＣ）が接続されて、アクティブマトリクス基板と対向基板に偏光板が張り付けられ、ＴＮ方式の液晶電気光学装置が完成する。
【０１５８】
本実施例では透過型の液晶電気光学装置を作製した。さらに実施形態１で開示した本発明の照明装置であるバックライトを本実施例の透過型の液晶電気光学装置と組み合わせて用いることで、電力消費が少なく、面内の輝度分布が均一な画像が観測者に認識される。
【０１５９】
本実施例において、図１４（Ｈ）のドレイン電極８７２を画素電極として広い面積でパターニングすると、反射型の液晶電気光学装置が作製できる。実施形態２で開示した本発明の照明装置であるフロントライトを用いることで、電力消費が少なく、面内の輝度分布が均一な画像が観測者に認識される。
【０１６０】
［実施例２］
本発明を実施して作製された照明装置は様々な電気光学装置に用いることができる。そして、そのような電気光学装置を表示媒体として組み込んだ電子機器全てに本発明を適用することができる。電子機器としては、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、電子書籍など）、ナビゲーションシステムなどが上げられる。それらの一例を示す。
【０１６１】
図１７（Ａ）は携帯電話であり、本体９００１、音声出力部９００２、音声入力部９００３、表示装置９００４、操作スイッチ９００５、アンテナ９００６から構成されている。本願発明はアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９００４に適用することができる。
【０１６２】
図１７（Ｂ）はビデオカメラであり、本体９１０１、表示装置９１０２、音声入力部９１０３、操作スイッチ９１０４、バッテリー９１０５、受像部９１０６から成っている。本願発明は表示装置９１０２に適用することができる。
【０１６３】
図１７（Ｃ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カメラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装置９２０５で構成されている。本願発明は表示装置９２０５に適用することができる。
【０１６４】
図１７（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイであり、本体９３０１、表示装置９３０２、アーム部９３０３で構成される。本願発明は表示装置９３０２に適用することができる。
【０１６５】
図１７（Ｅ）はテレビであり、本体９４０１、スピーカー９４０２、表示装置９４０３、受信装置９４０４、増幅装置９４０５等で構成される。本願発明は表示装置９４０３に適用することができる。
【０１６６】
図１７（Ｆ）は携帯書籍であり、本体９５０１、表示装置９５０２、９５０３、記憶媒体９５０４、操作スイッチ９５０５、アンテナ９５０６から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。表示装置９５０２、９５０３は直視型の表示装置であり、本願発明は表示装置９５０２、９５０３に適用することができる。
【０１６７】
図１８（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。本願発明は表示装置９６０３に適用することができる。
【０１６８】
図１８（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本願発明は表示装置９７０２に適用することができる。
【０１６９】
図１８（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体９８０１、表示装置９８０２、接眼部９８０３、操作スイッチ９８０４、受像部（図示しない）で構成される。本願発明は表示装置９８０２に適用することができる。
【０１７０】
【発明の効果】
本発明は、発光ダイオードのような点光源を、線状の導光板により線光源にする。さらに線光源を面状の導光板により、面光源へと変換できる。このように二段階で点光源を面光源に変換することで均一な面光源ができる。このとき発光ダイオードを線状の導光板の端面に設ければ良いため、少数の発光ダイオードでも均一な面光源ができる。さらに、線状の導光板を用いて、光の伝播方向を設計することで、面内均一性の良い光源ができる。
【０１７１】
本発明は、点光源の光を平板導光板の少なくとも二つの側面に入射させることで、平板導光板一枚でも面光源ができる。
【０１７２】
また、電力の消費が少なく、小型の点光源である発光ダイオードを用いることで、より携帯端末用途に適した照明装置を作製することができる。
【０１７３】
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態１のバックライトの斜視図を示す。
【図２】 本発明のバックライトの斜視図を示す。
【図３】 本発明のバックライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図４】 実施形態２のプリズム型のフロントライトの斜視図を示す。
【図５】 実施形態２のプリズム型のフロントライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図６】 実施形態２の突起型のフロントライトの斜視図を示す。
【図７】 実施形態２の突起型のフロントライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図８】 本発明のバックライトの斜視図を示す。
【図９】 本発明に示すバックライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図１０】 実施形態３のバックライトの斜視図を示す。
【図１１】 実施形態３のバックライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図１２】 実施例１の画素部のＴＦＴ、駆動回路部のＴＦＴの作製工程の断面図を示す。
【図１３】 実施例１の画素部のＴＦＴ、駆動回路部のＴＦＴの作製工程の断面図を示す。
【図１４】 実施例１の画素部のＴＦＴ、駆動回路部のＴＦＴの作製工程の断面図を示す。
【図１５】 実施例１の液晶電気光学装置の断面図を示す。
【図１６】 実施例１の画素部のＴＦＴの上面図を示す。
【図１７】 実施例２の半導体装置の一例を説明する斜視図を示す。
【図１８】 実施例２の半導体装置の一例を説明する斜視図を示す。
【図１９】 本発明の導光板の面の定義を説明する斜視図を示す。
【図２０】 従来の平板状の導光板の光の伝播を説明する断面図を示す。
【図２１】 従来の点光源を用いた照明装置の上面図を示す。
【図２２】 従来のエッジ型のバックライトの斜視図を示す。
【図２３】 従来のエッジ型のバックライトの断面図を示す。
【図２４】 従来のプリズム型のフロントライトの断面図を示す。
【図２５】 従来の突起型のフロントライトの断面図を示す。
【図２６】 従来の点光源の定義を説明する上面図を示す。
【図２７】 従来の線光源の定義を説明する上面図を示す。
【図２８】 従来の面光源の定義を説明する上面図を示す。
【図２９】 実施形態４のバックライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図３０】 実施形態１のバックライトの斜視図を示す。
【図３１】 従来の点光源を用いた照明装置の上面図を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置の表示画面を照射する照明装置に関し、特に点光源を面光源に変換する照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶電気光学装置は低消費電力、軽量、薄型の利点により広く用いられている。液晶電気光学装置には直視型の液晶電気光学装置と、投射型の液晶電気光学装置がある。直視型で透過型の液晶電気光学装置の場合、バックライトにより観測者が画像を認識する。直視型で反射型の液晶電気光学装置の場合、フロントライトにより観測者が画像を認識する。
【０００３】
光源が平板状の導光板の側面に配置されたエッジライト型のバックライトを図２２の斜視図に示す。平板状の導光板１０５の互いに対向する二つの側面に、線光源である冷陰極蛍光管等の光源１０４が設けられる。平板状の導光板の裏面に加工したインクドット１０６により、平板状の導光板１０５に入射した光が散乱されて透過型の液晶電気光学装置１０１の側に出射する。正面方向の輝度を高くするためにプリズムシート１０３を平板状の導光板の上方に用いても良い。平板状の導光板から出射し、プリズムシートによって指向性を持った光は拡散板１０２に入射し、拡散板により面内の輝度分布を均一にされる。インクドットにより散乱されて平板状の導光板から下方に漏れた光は反射板１０７により反射されて、液晶電気光学装置１０１の側へ戻る。
【０００４】
このように、バックライトのような照明装置は液晶電気光学装置の表示領域の下方に平板状の導光板を設け、平板状の導光板の側面に線光源を配置している。そして、光源が発光する光は平板状の導光板の内部で全反射を繰り返しながら、平板状の導光板の全域に行き渡る。図２０（Ａ）〜図２０（Ｂ）は平板状の導光板の内部での光の伝播を示す断面図であり、平板状の導光板１０５の厚み方向の断面を示している。なお、光の伝播を説明するにあたって平板状の導光板の六つの面を図１９（Ａ）の斜視図に定義する。観測者側の面を上面７３５とする。上面に対向する面を下面７３６とする。光源７３７から発光される光が入射する側面を端面７３８とする。端面に対し直交する面を側面７３９とする。残りの側面を、端面に平行な面７４０とする。
【０００５】
図２０（Ａ）は屈折率が１の空気１１２から屈折率が１．４９の平板状の導光板の端面１０９に沿って光が入射したときの光の伝播を示す。平板状の導光板の端面に沿って入射した光はスネルの法則に従って屈折し、平板状の導光板の端面の法線方向に対して４２°の角度で伝播し、平板状の導光板の下面１１０に４８°と臨界角を超える角度で入射し全反射される。さらに、光は平板状の導光板の上面１１１に４８°の角度で入射し全反射される。こうして、平板状の導光板の上面１１１と平板状の導光板の下面とで光は全反射を繰り返す。図２０（Ｂ）は屈折率が１の空気から、屈折率が１．４９の平板状の導光板１０５の端面１０９の法線方向に対し、９０°より小さな角度（θ1）で光が入射したときの光の伝播を示す。平板状の導光板の内部に入射した光は、平板状の導光板の上面１１１及び平板状の導光板の下面１１０に臨界角を超えた角度（θ2）で入射し、平板状の導光板の上面及び下面で全反射を繰り返し、端面１０９に平行な面からこの面の法線方向に対しθ1の角度の傾きをもって出射する。
【０００６】
このように、平板状の導光板の端面１０９にいずれの角度から光が入射しても、平板状の導光板の内部で光はすべて全反射される。よって、平板状の導光板の上面又は下面に構造物を設けない限り平板型導光板の上面と下面からは、光は全く出射しない。また、スネルの法則より計算すると空気から平板状の導光板の端面にいずれの角度で光が入射しても、平板状の導光板の内部を進行する光は平板状の導光板の端面の法線方向に対する傾きが４２°以下である。
【０００７】
平板状の導光板の上面から光を出射させたい場合は、平板状の導光板の下面に白色のインクドットを形成するとよい。図２３はエッジライト型バックライトの断面図である。図２２と同じ数字は同じ要素を示す。平板状の導光板の端面１０９の近傍に光源１０４が設けられており、ランプリフレクタ１０８が光源の周りに形成されている。光源から発光する光及びランプリフレクタにより反射された光は平板状の導光板１０５の端面から平板状の導光板の内部に入射する。平板状の導光板の内部で光は上面１１１及び下面１１０に入射し全反射されるが、平板状の導光板の下面には白いインクドット１０６が印刷されているため、インクドットに光が入射すると、インクドットの形状や屈折率に起因して光が散乱される。インクドットにより散乱され、臨界角よりも小さい角度で平板状の導光板の上面１１１に入射すれば、光は外部へ出射する。そこで、インクドットの大きさ、ピッチ、密度を最適化することにより、平板状の導光板から出る光の輝度を面内で均一にすることができる。
【０００８】
平板状の導光板の下面から光が出射する照明装置は反射型の液晶電気光学装置のフロントライトに適用することができる。直視型で反射型の液晶電気光学装置の場合、フロントライトの照明を反射型の液晶電気光学装置の表示領域に照射することにより観測者が画像を認識する。フロントライトは外光が少ないときに点灯して画像を見やすくするために用いられる。
【０００９】
図２４（Ａ）に、フロントライトの一例であるプリズム型のフロントライトの断面図を示す。反射型の液晶電気光学装置２０１の表示領域の上方にプリズム面が上面に形成された平板状の導光板２０２が配置されている。平板状の導光板の端面２１３の手前には光源２０３が配置されている。光源から出射される光を効率よく平板状の導光板の端面に導くためランプリフレクタ２０４がある。
【００１０】
図２４（Ｂ）の断面図にプリズム型のフロントライトの非点灯時の動作を示す。光源が点灯していないと、外光２０５が平板状の導光板２０２を透過した後、反射型の液晶電気光学装置２０１で反射し、画像情報を持った反射光が観測者側に出射する。
【００１１】
図２４（Ｃ）の断面図にプリズム型のフロントライトの点灯時の動作を示す。光源２０３が点灯していると、光源２０３を出射した光２０６が、ランプリフレクタ２０４で反射され、平板状の導光板２０２の端面２１３に入射する。そして平板状の導光板２０２に入射した光２０６は、プリズムの側面で表面反射されて反射型の液晶電気光学装置２０１に入射する。反射型の液晶電気光学装置により反射された光は、臨界角より小さい角度で平板状の導光板と空気との界面に入射し平板状の導光板の外に出る。
【００１２】
また、反射型の液晶電気光学装置のフロントライトの別形態として平板状の導光板の下面に突起を設けた例もある。図２５（Ａ）の断面図に突起型のフロントライトを示す。平板状の導光板２０７の下面には、断面が四角形の突起２０８が形成されている。突起の形状は四角形だけに関わらず、シボ状にしても良い。光源２０９から出射される光を効率よく平板状の導光板の端面に導くためランプリフレクタ２１０がある。平板状の導光板の下方に反射型の液晶電気光学装置２１２がある。
【００１３】
図２５（Ｂ）の断面図に非点灯時の突起型のフロントライトの動作を示す。光源が点灯していないと、外光２１１が平板状の導光板２０７を透過した後、反射型の液晶電気光学装置２１２で反射され、観測者側に出射する。
【００１４】
図２５（Ｃ）の断面図に点灯時の突起型のフロントライトの動作を示す。光源２０９が点灯していると、光源２０９を出射した光２１３が、ランプリフレクタ２１０で反射され、平板状の導光板２０７の端面に入射する。平板状の導光板の端面から入射した光が、平板状の導光板の内部を伝播する。平板状の導光板の下面に形成された突起２０８の底面に入射した場合は、光は全反射され平板状の導光板の内部を伝搬する。突起２０８の側面に光が入射すると、光が全反射する条件が破れて光が突起の側面で屈折する。屈折した光は、ほとんどが反射型の液晶電気光学装置に入射し、画像情報を持った反射光が観測者側に出射する。
【００１５】
このように、突起型のフロントライトでは導光板の下面に設けた突起の側面に入射した光は、光が全反射する条件が破れ反射型の液晶電気光学装置に入射する。反射型の液晶電気光学装置に光が均一に入射するために、突起形状は光源付近で低い密度で、光源から離れるにつれ高い密度で形成する。
【００１６】
液晶電気光学装置は非発光型であるため、表示の視認性を良くするためバックライト及びフロントライトから光を投射して用いられる。バックライト及びフロントライトの光源としては冷陰極蛍光管が一般的である。しかし、冷陰極蛍光管を光源として用いたときは、低消費電力の液晶表示装置にあって、バックライト及びフロントライトが液晶表示装置の電力消費の大半を占める。液晶表示装置の低消費電力化を図るため、最近は冷陰極蛍光管に変わり、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）が光源として用いられている。発光ダイオードにより冷陰極蛍光管の数分の一以下に電力消費を抑えることができる。
【００１７】
発光ダイオードは点光源のため、大きさを１ｍｍ角くらい、厚さを２〜３ｍｍくらいにできる。液晶表示装置を小型化するために発光ダイオードを用いることができる。発光ダイオードは点状の光源であるため、点状の光源を面内の輝度の均一性の高い面状の光源に変換するための手段が必要となる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
発光ダイオード等の点光源を一つ用いて面光源に変換し、広い面積で一様な明るさを得ようとしても輝度むらができてしまう。
【００１９】
図２１の上面図に示す点光源を面光源に変換する方法の例のように、発光ダイオード等の点光源３０１〜３０３を平板状の導光板３０４の側面に複数個配置すると、点光源から平板状の導光板へと入射した光が平板状の導光板の内部で面状に広がる。
【００２０】
しかし、複数個の点光源を平板状の導光板の側面に配置しても点光源を均一な面光源にすることはできない。すでに説明したように、平板状の導光板にアクリル樹脂を用いると屈折率が１の空気から屈折率が１．４９のアクリル樹脂に光が入射するため、媒質の屈折率の違いから屈折が起こる。スネルの法則から計算されるように平板状の導光板と空気との界面で屈折した光は平板状の導光板の入射面の法線方向に対し最大でも４２°の角度（θA）でしか広がらない。
【００２１】
このため、点光源の発光が平板状の導光板に入射しても平板状の導光板に光が広がる領域と光が行き渡らない領域３０５とができる。液晶電気光学装置用のフロントライトまたはバックライトとして照明光を用いる場合は、画面上の輝度を均一にする必要があり、輝度むらが大きいと著しく視認性が損なわれる。発光ダイオード等の点光源３０１〜３０３と平板導光板３０４との間に拡散板を用いても、拡散された光の均一性が悪く、バックライトまたはフロントライトから照射される照明光は面内で輝度むらができる。
【００２２】
また、一つの点光源と平板状の導光板を用いた照明装置として、特開平１０−１９９３１８号公報に記載された例がある。この照明装置は点光源が配置される場所が平板状の導光板の側面の中央部である。つまり、図３１の上面図のように平板状の導光板３０４と、平板状の導光板の側面の中央部にある点光源３０７だけの照明装置のため、平板状の導光板に広がる点光源の光が表示領域の全域に行き渡らず、表示領域の隅の部分３０６が暗くなる。
【００２３】
点光源から面光源への変換手段は、明るく面内輝度の均一性の良い面光源が得られる手段が望ましい。また、点光源を面光源化する照明装置はできるだけ小型化されることが好ましい。また、導光板の形状と導光板に点光源を配置する位置は光の利用効率を考慮して決められることが好ましい。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
なお、課題を解決するための手段を説明するにあたって導光板の六つの面を図１９（Ａ）の斜視図に定義する。観測者側の面を上面７３５とする。上面に対向する面を下面７３６とする。光源７３７からでる光が入射する側面を端面７３８とする。端面に対し直交する面を側面７３９とする。残りの側面を、端面に平行な面７４０とする。図１〜図３を用いた以下の説明はこの定義に基づいてされている。
【００２５】
本発明は点光源を線状の導光板により線光源に変換し、さらに平板状の導光板により面光源に変換する。これにより、点光源を用いても輝度むらの少ない面光源が形成される。
【００２６】
本発明を図１〜図３を用いて説明する。図１の斜視図は本発明の照明装置を示し、図２の斜視図は本発明の照明装置における光の伝播を説明するための切断面を示し、図３の断面図は本発明の照明装置を伝播する光の経路を示す。図２（Ａ）〜（Ｃ）と図１の構成要素は同じである。図１と図３において同じ要素を同じ数字で示している。
【００２７】
図１において、発光ダイオード４０１、ランプリフレクタ４０２、線状の導光板４０３、インクドット４０４により線光源が形成される。線状の導光板４０３の周囲には反射板４０５、４０８、４１５がある。図示してはいないが、線状の導光板の端面に平行な面に向かい合って反射板を設けても良い。発光ダイオードの発光する光が線状の導光板により線光源化され、平板状の導光板４０６に入射し、面光源に変換される。平板状の導光板の下面にはインクドット４０７が形成されている。インクドットにより平板状の導光板の下方に散乱された光を観測者の側に反射するため反射板４０８が平板導光板の下方にある。
【００２８】
ランプリフレクタは反射性を有する部材から形成され、発光ダイオードから発光される光を線状の導光板に効率良く集める機能を持つ。
【００２９】
光の伝播を図３を用いてさらに詳しく説明する。平板状の導光板の側面に対し垂直であり、かつ平板状の導光板の上面に対し平行な平面（図２(Ａ)の鎖線Ａ−Ａ'）で切断したときの断面面を図３（Ａ）に示す。線状の導光板の端面に対し垂直であり、かつ線状の導光板の上面に対し垂直な平面（図２(Ｂ)の鎖線Ｂ−Ｂ'）で切断したときの断面面を図３（Ｂ）に示す。平板状の導光板の上面に対し垂直であり、かつ平板状の導光板の側面に対し平行な平面（図２(Ｃ)の鎖線Ｃ−Ｃ'）で切断したときの断面面を図３（Ｃ）に示す。
【００３０】
図３（Ａ）の断面図は平板状の導光板及び線状の導光板の上方から見た光の伝播を示す。発光ダイオード４０１から発光した光がランプリフレクタ４０２により反射される。発光ダイオードから発光された光及びランプリフレクタにより反射された光は、線状の導光板４０３の端面４２９から線状の導光板の内部に入射し、線状の導光板の内部を全反射を繰り返しながら伝播する。
【００３１】
そして、線状の導光板４０３の長手方向の側面４３０に形成されたインクドット４０４に光が入射すると、インクドットにより光が散乱され、線状の導光板から平板状の導光板４０６の端面４１１へと光が出射する。インクドット４０４は発光ダイオードの近くで低い密度で形成し、発光ダイオードから遠いところでは高い密度で形成するようにして、線状の導光板４０３の側面４３１（光の出射面）から均一に光が出射するようにすると良い。
【００３２】
インクドットにより線状の導光板の外部へと散乱された光を有効に利用するため、インクドットが設けられた側面の後方に反射板４０５が配置されている。注意すべきことは、反射板４０５と線状の導光板４０３とを密着させてはいけないことである。つまり、線状の導光板４０３は空気と接している必要がある。なぜなら、線状の導光板の内部に入射した光は、全反射しながら線状の導光板の内部を進行させる必要があるからである。全反射の反射率はほぼ１００％であり、エネルギーの損失が無い。一方、銀などの金属面で光を反射させた場合、反射率は９０％程度である。光が金属面で反射すると、金属に微小電流が流れ熱に変わりエネルギーの損失がある。よって繰り返し、光が金属面で反射すると、大きくエネルギーが損失する。以上のことから、線状の導光板の内部で、光は全反射しながら伝播させる必要があり、線状の導光板に密着させずに反射板４０５を配置する。
【００３３】
図３（Ａ）において、平板状の導光板４０６の端面４１１に任意の角度で光が入射する。しかし、いずれの角度から入射しても、光は平板状の導光板４０６の端面に直交している平板状の導光板の側面４０９〜４１０で全反射される。このため、平板状の導光板の側面４０９〜４１０からほとんど光が出射しない。これは、平板状の導光板の側面４０９〜４１０にプリズム、突起、インクドットのような光が全反射する条件を破るものが形成されていないからである。
【００３４】
図３（Ａ）において、原理的に平板状の導光板の側面４０９〜４１０で全反射を繰り返した光は平板状の導光板の端面に平行な面４１２から出射する。しかし、実際の光は３次元的に平板状の導光板を進んでおり、平板状の導光板の下面に形成されたインクドットにより、観測者側に光が出射し、平板状の導光板の端面４１１から離れるにつれて、徐々に光の強度が低くなる。このため、平板状の導光板の端面に平行な面４１２に到達する光はごくわずかである。平板状の導光板の側面４０９〜４１０と平板状の導光板の端面に平行な面４１２からはほとんど光が出射しない。
【００３５】
図３（Ｂ）の断面図は、線状の導光板の光の出射する側面から見た光の伝播を示す。発光ダイオード４０１から出射する光がランプリフレクタ４０２により反射され、線状の導光板の端面４２９に入射する。線状の導光板４０３の端面に入射した光は、線状の導光板の上面と下面とで全反射する。つまり、基本的に線状の導光板の上面と線状の導光板の下面とからは光が出射しない。これは、線状の導光板の上面４１３と線状の導光板の下面４１４とにプリズム、突起、インクドットのような光が全反射する条件を破るものが形成されていないからである。
【００３６】
ただし、図３（Ａ）のインクドット４０４により散乱された光は、線状の導光板の上面４１３と線状の導光板の下面４１４とからも出射する。そこで、線状の導光板の上面と線状の導光板の下面とから漏れた光４１６を有効に利用するために、線状の導光板の周囲に反射板４０８や反射板４１５を設けると良い。また、インクドットにより光が散乱され、線状の導光板から平板状の導光板側へと光が出射するため、線状の導光板の端面から離れるにつれて、徐々に光の強度が低くなる。線状の導光板の端面に対し平行な面４１７に到達する光はごくわずかである。
【００３７】
図３（Ｃ）の断面図は線状の導光板の端面に平行な面及び平板状の導光板の側面から見た光の伝播を示す。線状の導光板４０３の側面に形成されたインクドット４０４により光は散乱し、線状の導光板の側面４３１（光の出射面）から光が出射して平板状の導光板４０６の端面４１１に入射する。インクドットにより散乱した光は線状の導光板の上面４１３と下面４１４とからも出射するため、線状の導光板の上方に空気層を介して設けられた反射板４１５と、線状の導光板の下方に空気層を介して設けられた反射板４０８とにより線状の導光板から出射した光を反射させて、線状の導光板の内部に戻す。
【００３８】
図３（Ｃ）において、平板状の導光板４０６の端面にいずれの角度から入射した光も、平板状の導光板の上面と平板状の導光板の下面とで全反射を繰り返して平板状の導光板４０６を進んでいく。ただし平板状の導光板の下面に形成されたインクドット４０７に光が入射したときは、インクドットにより光が散乱し、平板状の導光板４０６の観測者側の面（上面）に光が出射する。このとき、平板状の導光板の端面４１１から離れるにつれ徐々に光の強度が低くなる。このため平板状の導光板４０６の下面に形成されたインクドット４０７は、平板状の導光板の端面の近くで低い密度で形成し、平板状の導光板の端面から遠いところでは高い密度で形成するようにして、平板状の導光板側の上面から観測者側へと均一に光が出射するようにすると良い。
【００３９】
このようにして、発光ダイオードのような点光源が面光源に変換される。平板状の導光板の下面にインクドットが形成されているため光が出射する面は平板状の導光板の上面である。図１〜３の構成の照明装置は透過型の液晶電気光学装置のバックライトあるいは半透過型の液晶電気光学装置のバックライトとして用いることができる。
【００４０】
線状の導光板と平板状の導光板の材料としては、アクリル樹脂を用いると良い。
【００４１】
線状の導光板において光が全反射する条件を破るものとして、インクドットを用いて説明したが、線状の導光板の側面のうち平板状の導光板と反対側の面をプリズム状にしても良い。また、線状の導光板の側面のうち平板状の導光板側の面を突起状にしても良い。
【００４２】
本発明を反射型の液晶電気光学装置のフロントライトに用いるには、平板状の導光板の下面にインクドットを形成する代わりに、平板状の導光板の観測者側の面（上面）をプリズム状にすると良い。また、平板状の導光板の下面を突起状にしても良い。反射型の電気光学装置のフロントライトとして用いるときは液晶電気光学装置は平板状の導光板の下方に配置する。
【００４３】
また、光が全反射する条件を破る方法として、平板状の導光板に、平板状の導光板を形成する材料と屈折率の異なる材料を形成すると良い。あるいは、平板状の導光板の表面に凹凸を設け、光が全反射する角度より小さい角度で、凹凸面に光が入射するように調節すると良い。
【００４４】
本発明の別の例を図８のバックライトの斜視図を用いて説明をする。なお、図８に示されたバックライトの構成を説明するにあたり、平板状の導光板の面を、図１９（Ｂ）の斜視図のように定義する。観測者側の面を上面７４１とする。上面に対向する面を下面７４２とする。残りの面を側面７４３とする。
【００４５】
図８のように、発光ダイオード５０１のような点光源を平板状の導光板５０２の二つの側面が接してできる角のうち少なくとも一つに配置する。発光ダイオード等の点光源が発光する光は、点光源の周りに形成されたランプリフレクタ５０３により反射され、平板状の導光板の少なくとも二つの側面から入射することで平板状の導光板の全域に光が行き渡り、面光源に変換される。
【００４６】
平板状の導光板に入射した光を均一に観測者側に散乱するように平板状の導光板の下面にインクドット５０４が形成されている。インクドットにより平板状の導光板の下方に散乱する光は反射板５０５により観測者側に反射される。本発明により発光ダイオード等の点光源が一つでも面光源が作製される。本発明を透過型の液晶電気光学装置のバックライトとして用いることができる。図８において観測者側から見た面における光の伝播を示す断面図を図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示す。
【００４７】
図９（Ａ）は、点光源５０１の発光が平板状の導光板５０２の一つの側面（第１の側面５１３）にのみ入射したときに、平板状の導光板に光が広がる第１の領域５０６を示す。図９（Ｂ）は、点光源５０１の発光が第１の側面と隣接する側面（第２の側面５１４）にのみ入射したときに、平板状の導光板５０２に光が広がる第２の領域５０７を示す。
【００４８】
図２０（Ａ）〜図２０（Ｂ）を用いてすでに説明したように、光が伝播する媒質である空気の屈折率を１、平板状の導光板の屈折率を１．４９とする。スネルの法則から計算されるように空気から平板状の導光板の側面に入射した光は平板状の導光板の内部で広がるが、光の広がる領域は端面の法線方向に対し最大でも４２°の角度である。このため、図９（Ａ）と図９（Ｂ）に示すように、平板状の導光板の一つの側面のみから光が入射した場合、光が広がる領域と光が行き渡らない領域とができてしまう。
【００４９】
しかし、図９（Ｃ）のように本発明は、まず、発光ダイオード５０１から光が出射する。ランプリフレクタ５０３により、発光ダイオード５０１から出射した光が平板状の導光板５０２の角と、平板状の導光板５０２の少なくとも二つの側面（第１の側面及び第２の側面）から平板状の導光板の内部に入射する。このため、二つの側面から入射した光が広がる領域、つまり平板状の導光板に光が広がる第１の領域５０６と平板状の導光板に光が広がる第２の領域５０７とを合わせると、平板状の導光板５０２の全域に光が行き渡る。
【００５０】
図８のように平板状の導光板５０２の下面にはインクドット５０４が印刷されている。平板状の導光板５０２を全反射を繰り返しながら進む光がインクドットに入射すると、インクドット５０４により光が全反射を起こす条件が破れ、観測者側に光が出射する。光源から離れたところほどインクドットの密度を高くすると良い。また、図９（Ｃ）にある平板状の導光板に光が照射される第１の領域５０６及び平板状の導光板に光が照射される第２の領域５０７が重なる第３の領域はインクドットの密度を低くすると良い。
【００５１】
本発明では点光源として発光ダイオードを用いて説明したが、本発明は発光ダイオードだけに適用するものではない。点光源を面光源に変換する手段として本発明を広く使うことができる。また、本発明の平板状の導光板は直方体等の加工性の良い形状を使用すれば良く、安価にバックライトを生産することが可能となる。
【００５２】
本明細書における点光源の定義を図２６に示す。光源７０２から放射される光の照射面７０１を互いに直交する二方向の軸７０３〜７０６で分割する。第１の軸〜第２の軸は第３の軸〜第４の軸と直交する。すると点光源は、いずれの方向の軸で輝度分布を比較しても異なる輝度分布を有する。例えば、第１の軸（ａx）７０３、第２の軸（ｂx）７０４はそれぞれの輝度分布７０７、７０８が異なる。かつ、第３の軸（ａy）７０５、第４の軸（ｂy）７０６はそれぞれの輝度分布７０９、７１０が異なる。
【００５３】
本明細書における線光源の定義を図２７に示す。直交する二方向の軸７１１〜７１６で照射面７０１を分割する。第１の軸〜第３の軸は第４の軸〜第６の軸と直交する。すると線光源は、一方の方向の軸では均一な輝度分布を有し、他方の方向の軸では異なる輝度分布を有する。例えば、第１の軸（ａx）７１１、第２の軸（ｂx）７１２、第３の軸（ｃx）７１３はそれぞれの輝度分布７１７〜７１９が異なる。ただし、第４の軸（ａy）７１４、第５の軸（ｂy）７１５、第６の軸（ｃy）７１６はそれぞれの輝度分布７２０〜７２２が実用に問題のない範囲で均一になる。均一な輝度分布とは、第４の軸〜第６の軸においてＸが同座標のときの輝度を比較したときに、輝度は平均値±５％〜１０％の範囲であることをいう。
【００５４】
本明細書における面光源の定義を図２８の上面図に示す。直交する二方向の軸７２３〜７２８で照射面７０１を分割する。すると、面光源は、いずれの軸においても均一な輝度分布を有する。例えば、第１の軸（ａx）７２３、第２の軸（ｂx）７２４、第３の軸（ｃx）７２５、第４の軸（ａy）７２６、第５の軸（ｂy）７２７、第６の軸（ｃy）７２８ともそれぞれの輝度分布７２９〜７３４が実用に問題のない範囲で均一になる。この均一な輝度分布とは、照射面内において、輝度は平均値±５％〜１０％の範囲であることをいう。
【００５５】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
実施形態１は、本発明を透過型の液晶電気光学装置のバックライトに適用した例を示すものである。実施形態１を図１により説明する。
【００５６】
なお、実施形態１を説明するにあたり、なお、導光板の六つの面を図１９（Ａ）の斜視図に定義する。観測者側の面を上面７３５とする。上面に対向する面を下面７３６とする。光源７３７からでる光が入射する面を端面７３８とする。端面に対し直交する面を側面７３９とする。残りの側面を、端面に平行な面７４０とする。図１を用いた以下の説明はこの定義に基づいてされている。また、線状の導光板の端面を第１の端面、平板状の導光板の端面を第２の端面として区別する。
【００５７】
発光ダイオード４０１が線状の導光板（第１の導光板）４０３の第１の端面４３２に配置されている。発光ダイオードは線状の導光板４０３の両端（第１の端面及び第１の端面に平行な面）に一つずつ配置し、合計２個配置しても構わない。
【００５８】
フィールドシーケンシャル方式のように、バックライトの光源の発光色を高速に切り替えて、カラー表示をする場合は、赤色、緑色、青色の３個の発光ダイオード４０１を用意する。フィールドシーケンシャル方式を用いると、バックライトの光源の色を切り替えて、人間の眼の残像を利用してカラー表示ができる。このため、液晶電気光学装置に用いられているカラーフィルターが不要になり、明るい表示ができる。
【００５９】
透過型の液晶電気光学装置にカラーフィルターを用いてカラー表示をする場合は、光源に白色発光ダイオードを用いると良い。もちろん、赤色、緑色、青色の発光ダイオードを用いて色バランスを調節して同時に発光させることで白色の発光色とすることもできる。
【００６０】
本実施形態の発光ダイオード４０１の発光部の周囲は、ランプリフレクタ４０２で覆われている。よって、発光ダイオード４０１を出た光のほとんどが線状の導光板４０３の第１の端面を通って線状の導光板の内部に入射する。このため、ランプリフレクタ４０２の外に光は漏れない。また、線状の導光板４０３から発光ダイオード４０１の側に戻ってきた光も、ランプリフレクタ４０２で反射され、再び、線状の導光板４０３に戻る。
【００６１】
線状の導光板４０３の第１の端面を通って線状の導光板の内部に入射した光は、線状の導光板の内部を全反射を繰り返しながら伝搬していく。そして、線状の導光板４０３の側面のうち、平板状の導光板に対向する第１の側面４３３とは反対側の側面に印刷されたインクドット４０４により散乱される。そして、線状の導光板から出射し、平板状の導光板（第２の導光板）４０６の第２の端面４３４へと入射する。
【００６２】
線状の導光板の断面の形状は長方形が望ましい。なぜなら、その方が全反射しやすく製造も容易であるからである。ただし全反射可能であれば、別の形状例えば楕円などでも構わない。また、線状の導光板の材質はアクリルなど、全反射可能のものであればどのような材質でも構わない。
【００６３】
インクドット４０４により散乱され、線状の導光板から平板状の導光板とは反対側へと出射した光を有効に利用するため、インクドットが設けられた側面の後方に反射板４０５が配置されている。注意すべきことは、反射板４０５と線状の導光板４０３とを密着させてはいけないことである。つまり、線状の導光板４０３は空気と接している必要がある。
【００６４】
インクドット４０４により散乱された光は、線状の導光板の上面と下面とからも出射する。よって、線状の導光板４０３の周囲を反射板４０５、４０８、４１５で囲っても良い。
【００６５】
ここで、線状の導光板４０３の側面に設けられたインクドット４０４について述べる。インクドットは、均一に印刷してあると、発光ダイオード付近で明るく、遠くで暗い、というふうになってしまう。よって、均一な線光源にするため、インクドットの大きさや、密度を変える。つまり、発光ダイオード付近では、光が散乱されにくくするため、インクドットの大きさを小さくしたり、密度を低くしたりする。遠くなるほど、ドットの大きさを大きくし、密度を高くする。
【００６６】
また、線状の導光板４０３の側面に設けられたインクドット４０４は、全反射条件を破り、光を散乱させる機能があればよい。よって、インクドット以外のもの、つまり、プリズムを形成したり、ざらざらした面を作ったり、突起を形成したりしても良い。
【００６７】
さらに、点光源を拡散させ、より均一な線光源にするために、線状の導光板４０３と平板状の導光板４０６との間に、拡散シートやレンチキュラーレンズを配置しても良い。
【００６８】
また、線状の導光板４０３と発光ダイオード４０１との組み合わせは、平板状の導光板の最大４つの側面に配置しても良い。こうして点光源を用いても線状の導光板により線状光化することで均一な線光源ができる。
【００６９】
次に、平板状の導光板４０６についてのべる。ライティングシステムがバックライトのため、平板状の導光板に入射した光を観測者側に散乱させるために、平板状の導光板４０６の下面（観測者側の上面とは反対側）にインクドット４０７が印刷される。光を効率良く散乱させるためにインクドットの色は白とすることが望ましい。
【００７０】
平板状の導光板４０６の下面のインクドットについても、インクドットが均一に印刷してあると、面内で輝度むらができる。均一な面光源にするため、インクドットの大きさや、密度を変える。つまり、線状の導光板付近では、光が散乱されにくくするため、インクドットの大きさを小さくしたり、密度を低くしたりする。遠くなるほど、ドットの大きさを大きくしたり、密度を高くしたりする。以上のようにして、点光源が面光源に変換され、面内で輝度むらの少ない均一なバックライトができる。
【００７１】
点光源を線状の光源とする導光板の形状は、点光源から離れるにつれ横幅が狭くなるくさび形の形状とすることも可能である。図３０に本実施形態において点光源を線光源に変換する手段としてくさび形状の導光板を用いた照明装置の上面図を示す。くさび形の形状の導光板１１００、くさび形の導光板の側面から空気層を介して設けられた平板状の導光板１１０１及び点光源１１０３とが図示されている。
【００７２】
この照明装置によれば、点光源の発光がくさび形の形状の導光板により線状化され平板状の導光板に入射する。このため、点光源の光を直接平板導光板に入射させるより広い面積で一様な明るさを得ることができる。ただし、くさび形の形状の導光板は平板状の導光板の一辺が長くなるにつれ、平板導光板に直交する成分１１０４が長くなる。液晶表示装置は外形寸法のうち表示領域を除く周辺部分を額縁といい、近年額縁の面積を狭くする狭額縁化が進んでいる。くさび形の導光板が表示領域に対し大きな割合を占めると狭額縁化が困難となるため、できるだけ本実施形態で示した点光源を線光源に変換する導光板は横幅が一定である線状の導光板を用いることが好ましい。
【００７３】
[実施形態２]
実施形態２は、本発明を反射型液晶電気光学装置のフロントライトに適用した例を示すものである。発光ダイオードによる点光源を線状の導光板により線光源にするところが特徴である。
【００７４】
なお、実施形態２を説明するにあたり、導光板の六つの面を図１９（Ａ）の斜視図に定義する。観測者側の面を上面７３５とする。上面に対向する面を下面７３６とする。光源７３７からでる光が入射する側面を特に端面７３８とする。端面に対し直交する面を側面７３９とする。残りの側面を、端面に平行な面７４０とする。図４〜図７を用いた以下の説明はこの定義に基づいてされている。
【００７５】
実施形態１と異なる点のみ詳しく説明する。本実施形態は反射型の液晶電気光学装置に適用するため、平板状の導光板が実施形態１と異なる。発光ダイオードと線状の導光板を用いて、点光源を線光源に変換する点は実施形態１と同じである。
【００７６】
本実施形態の構成を図４〜７を用いて説明する。図４の斜視図は本実施形態のフロントライトを示す。発光ダイオード４０１から出射された光が、ランプリフレクタ４０２により反射され、線状の導光板４０３の端面に入射し、線状の導光板の側面に形成されたインクドット４０４により平板状の導光板４１９の側に散乱される。インクドット４０４により散乱された光は、線状の導光板４０３の上面と下面とからも出射する。このため反射板４２１〜４２２及び反射板４０５により線状の導光板を囲み、インクドットにより散乱されて線状の導光板の外部へと漏れた光を反射し、線状の導光板へと戻し光の利用効率を高くする。
【００７７】
線状の導光板の側面から出射し、平板状の導光板４１９の端面に入射した光は、平板状の導光板の端面に直交する平板状の導光板の側面で全反射され内部を広がる。ただし、平板状の導光板４１９の上面には特殊加工４１８がほどこされており、平板状の導光板の上面で表面反射された反射光が、反射型の液晶電気光学装置４２０に入射する。
【００７８】
特殊加工の効果の一例を図５（Ａ）〜図５（Ｂ）の断面図に説明する。図５（Ａ）〜図５（Ｂ）は平板状の導光板４１９の上面をプリズム状に特殊加工したプリズム型のフロントライトの例を示す。図５は図４を鎖線Ｄ−Ｄ’で切断したものである。
【００７９】
図５（Ａ）に非点灯時の動作を示す。平板状の導光板４１９に外光４２３が入射する。外光４２３は反射型の液晶電気光学装置４２０により反射され、画像情報を持った光が観測者に認識される。
【００８０】
図５（Ｂ）に点灯時の動作を示す。発光ダイオードから出射した光４２４が線状の導光板４０３を伝播し、インクドット４０４により散乱される。インクドットから散乱した光は、平板状の導光板４１９に入射する。このとき平板状の導光板に入射する光は線状の導光板により線光源となっている。そして、平板状の導光板の上面の特殊加工４１８つまりプリズム形状により、表面反射されて、反射型の液晶電気光学装置４２０に入射する。これにより、画像情報を持った光が観測者に認識される。
【００８１】
特殊加工を平板状の導光板の下面にほどこした例を図６〜７を用いて説明する。図６の斜視図は平板状の導光板４２５の下面を突起形状４２６に特殊加工した突起型のフロントライトの例である。図６の発光ダイオード４０１、ランプリフレクタ４０２、線状の導光板４０３、インクドット４０４、反射板４２１〜４２２及び反射板４０５の機能は図４を用いて説明されたものと同じである。
【００８２】
平板状の導光板の下方に反射型の液晶電気光学装置４２０がある。平板状の導光板４２５の端面に入射した光は、平板状の導光板の端面に直交する二つの側面で全反射されて、平板状の導光板の全域に広がる。平板状の導光板４２５の下面には特殊加工がされ、突起形状４２６が形成されている。
【００８３】
平板状の導光板の下面に設けられた突起形状に入射した光の伝播を図７（Ａ）〜図７（Ｂ）に示す。図７（Ａ）〜図７（Ｂ）の断面図は図６の斜視図を鎖線Ｅ−Ｅ’で切断したものである。図７（Ａ）〜図７（Ｂ）は平板状の導光板、線状の導光板及び反射型の液晶電気光学装置の側面から見た光の伝播を示す。
【００８４】
図７（Ａ）に光源が非点灯時の動作を示す。突起形状４２６が下面に形成された平板状の導光板４２５に外光４２７が入射する。外光４２７は反射型の液晶電気光学装置４２０により反射され、画像情報を持った光が観測者に認識される。
【００８５】
図７（Ｂ）に光源が点灯時の動作を示す。発光ダイオードから出射した光４２８が線状の導光板４０３を伝播し、線状の導光板の側面に形成されたインクドット４０４により散乱する。インクドットから散乱した光は、平板状の導光板４２５に入射する。そして、突起形状４２６により全反射条件が破れて、突起形状と空気との界面で屈折して反射型の液晶電気光学装置に入射する。これにより、反射型の液晶電気光学装置の表示領域で光が反射して画像情報を持った光が観測者に認識される。
【００８６】
以上により、実施形態２では本発明を反射型の液晶電気光学装置のフロントライトに適用した例を説明した。
【００８７】
[実施形態３]
本発明を実施形態３で説明する。本実施形態は平板状の導光板の形状に特徴がある。本実施例は平板状の導光板において光が入射する第１の側面を、平板導光板の他の側面に対し４５°の角度となるようにする。発光ダイオード等の点光源は第１の側面の手前にある。
【００８８】
なお、実施形態３を説明するにあたり、平板状の導光板の面を、図１９（Ｂ）の斜視図のように定義する。観測者側の面を上面７４１とする。上面に対向する面を下面７４２とする。残りの面を側面７４３とする。図１０〜図１１を用いた説明はこの定義に基づいてされている。
【００８９】
図１１（Ａ）〜図１１（Ｂ）は、観測者の側から見た本実施形態の照明装置の断面図を示す。図１１（Ａ）〜図１１（Ｂ）を用いて光の伝播を説明する。
【００９０】
図１１（Ａ）は本実施形態の構成で平板状の導光板に光が広がる領域５０９を示す。まず、平板状の導光板５０２の第１の側面５１３の手前に設けられた発光ダイオード５０１から光が出射し、かつ、ランプリフレクタ５０３により反射されて、発光ダイオード５０１から出射した光が平板状の導光板５０２の第１の側面に入射する。このとき、光が伝播する媒質が屈折率が１の空気から屈折率が１．４９の平板状の導光板に変わるため、空気から任意の角度で平板状の導光板の第１の側面に入射した光は、第１の側面の法線方向に対し４２°の角度の傾きを持つ領域の内側に広がる。平板状の導光板の内部において光が確実に照射される領域を５０９に示す。
【００９１】
図１１（Ｂ）は光が広がる領域５０９と表示領域５１２との関係を示す断面図である。光が確実に照射される領域５０９は矩形の表示領域５１２を包含する。このため図１１（Ｂ）に示すように、表示領域５１２の全域に光が広がる。
【００９２】
また、本実施形態の構成において、表示領域の外に広がる光の面積は微小であり光の利用効率が良い。また、平板状の導光板の側面に臨界角より小さい角度で入射する光は平板状の導光板の外部へと漏れてしまうため、全反射条件からはずれた光は平板状の導光板の周囲に設けられた反射板５１１により平板状の導光板に戻す必要がある。図１１（Ｂ）では反射板１１１は平板導光板と離しているが、アルミの蒸着してある反射性のテープを平板状の導光板に接するように貼っても良い。
【００９３】
本実施形態によれば、点光源を平板状の導光板の側面の中央部に設けるより表示領域を大きくする効果が得られ、表示領域外となる額縁の面積が低減し、表示装置の狭額縁化を図ることができる。また、本実施形態で用いる平板状の導光板は加工の容易な単純な構成のため、量産面でも高い生産性を持たせることができる。
【００９４】
図１０は本実施形態のバックライトの斜視図を示す。図１０のように平板状の導光板５０２の下面にはインクドット５０４が印刷されている。平板状の導光板５０２を全反射を繰り返しながら進む光が、インクドットに入射するとインクドットにより散乱され観測者側に光が出射する。光源から離れたところほどインクドットの密度を高くすると良い。平板状の導光板の内部で光が広がる領域５０８は、平板導光板のほぼ全域である。また、平板状の導光板の第１の面の手前に点光源５０１がありランプリフレクタ５０３が点光源の周囲を囲み第１の側面の周縁部に接して設けられている。
【００９５】
本発明では点光源として、発光ダイオードを用いて説明したが、本発明は発光ダイオードだけに適用するものではない。例えば点光源として豆電球を用いることも可能である。図１０の構造は本発明の照明装置を透過型の液晶電気光学装置のバックライトとして用いるものである。また、図１０の平板状の導光板の下面に形成されたインクドットを断面が直方形の突起に変えることで反射型の液晶電気光学装置のフロントライトとして本実施形態の照明装置を用いることもできる。
【００９６】
[実施形態４]
本実施形態では、点光源を線光源に変換し、線光源を面光源に変換する照明装置において実施形態１に比べて照明装置の小型化を図るものである。本実施形態を図２９を用いて説明をする。図２９は本実施形態のバックライトの光の伝播を説明する断面図である。
【００９７】
なお、実施形態４を説明するにあたり、なお、導光板の六つの面を図１９（Ａ）の斜視図に定義する。観測者側の面を上面７３５とする。上面に対向する面を下面７３６とする。光源７３７からでる光が入射する側面を特に端面７３８とする。端面に対し直交する面を側面７３９とする。残りの側面を、端面に平行な面７４０とする。図２９を用いた説明はこの定義に基づいてされている。
【００９８】
点光源１０００が第１の導光板（線状の導光板）１００１の第１の端面１００４の手前に配置される。第１の端面と直交する第１の導光板の第１の側面と第２の導光板（平板状の導光板）１００２の第２の端面とが接している。
【００９９】
第２の導光板は屈折率が１．４〜１．６のものを用いることができるが本実施形態では屈折率が１．４９のアクリル樹脂を用いる。第１の導光板の内部で光を全反射させるため、第１の導光板の屈折率は１．８以上とすることが好ましい。ただし、第１の導光板の屈折率が高すぎると、全反射により第１の導光板から出射し、第２の導光板の内部へと入射する光の量が減るため、第１の導光板の屈折率は３．０以下とすることが好ましい。本実施形態では第１の導光板の屈折率を２．０とする。
【０１００】
第１の導光板の光の出射面である第１の側面と対向する側面にインクドット１００７を設ける。インクドットに入射した光は散乱し、第１の導光板から出射し、第２の導光板の第２の端面を通過して第２の導光板の内部へと入射する。第２の導光板の下面には公知の方法でインクドット等を設け、第２の導光板の上面から面状光化された光を出射させる。
【０１０１】
点光源が発光する光１００３が第１の導光板の第１の端面１００４に任意の角度で入射し、スネルの法則により第１の端面の法線方向に対し最大で３０°の角度で広がる。さらに、第１の導光板と空気との界面１００５へと光は伝播するが、臨界角を超えた角度で第１の導光板と空気との界面に光が入射するため、第１の導光板と空気との界面で光は全反射する。
【０１０２】
さらに、第１の導光板と第２の導光板との界面１００６へと光は伝播するが、臨界角を超えた角度で第１の導光板と第２の導光板との界面に光が入射するため、第１の導光板と第２の導光板との界面に入射した光は全反射される。第１の導光板の内部を全反射を繰り返して伝播する光を第１の導光板から出射させ、第２の導光板へと入射させるために、第１の導光板と第２の導光板とが接する面に向かい合う面にインクドット１００７を設ける。点光源から離れるにつれてインクドットの密度を低くすると良い。
【０１０３】
なお、第１の導光板及び第２の導光板の外部に漏れた光を線状導光板又は第２の導光板に戻すために、第１の導光板及び第２の導光板の側面及び下面の周囲を囲んで反射板１００８を設けると良い。
【０１０４】
実施形態１では第１の導光板の内部を光が全反射させるため、第１の導光板と第２の導光板とを空気層を介して設ける必要があった。しかし、本実施形態では第１の導光板の屈折率を第２の導光板の屈折率に比べて高くしているため、第１の導光板と第２の導光板とが接していても、第１の導光板の内部で光が全反射を繰り返して伝播する。このため第２の導光板と第１の導光板との間に空気層を介した構成の実施形態１に比べて照明装置を小型化することができる。
【０１０５】
本実施形態の照明装置により、点光源１０００の光が第１の導光板に入射し、第１の導光板から第２の導光板へと線状光化された光が出射し、第２の導光板の上面から面状光化された光を出射させることができる。
【０１０６】
【実施例】
[実施例１]
本発明と組み合わせて用いられる透過型の液晶電気光学装置の作製方法を図１２〜図１６を参照して説明する。なお、図１２〜図１６において対応する部分には同じ符号を用いている。図１４の鎖線Ｆ−Ｆ’は図１６を鎖線Ｆ―Ｆ’で切断した断面図に対応している。
【０１０７】
アクティブマトリクス基板は、行方向に配置されたゲート配線と、列方向に配置されたソース配線と、ゲート配線とソース配線の交差部近傍の画素ＴＦＴを有する画素部と、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを有する駆動回路とを含む。ゲート配線は、行方向に配置されたゲート配線とゲート電極とがコンタクトホールにより電気的に接続したものを指している。
【０１０８】
図１６の上面図において、ソース配線８３９、ゲート電極８３６及びゲート電極８３８が同一層に形成される。ゲート電極８３６及びゲート電極８３８から延在する電極は容量電極をかねる。ソース配線８３９、ゲート電極８３６及びゲート電極８３８に接するように第一の層間絶縁膜（図１４の８６４）が形成される。第一の層間絶縁膜上に第二の層間絶縁膜（図１４の８６５）が形成されている。さらに、第二の層間絶縁膜のうえにゲート配線８７１、容量接続電極８７３、ドレイン電極８７２、ソース接続電極８７０が形成されている。
【０１０９】
透過型の液晶電気光学装置のため、ドレイン電極８７２に重なるように、画素電極８７４が形成されている。画素電極８７４は透明導電膜からなる。画素電極８７４は容量接続電極８７３、ドレイン電極８７２と重なるように形成される。
【０１１０】
ゲート配線８７１は、ゲート電極８３６及びゲート電極８３８に対し、第一の層間絶縁膜と第二の層間絶縁膜を介して設けられている。図１６における画素構造においては、このゲート電極８３６及びゲート電極８３８は島状のパターンであり、ゲート電極となるだけでなく、前述のように隣りあう画素の保持容量を構成する電極の一つとなる役目をも果たしている。
【０１１１】
つまり、画素電極８７４の保持容量は島状半導体膜８０５〜８０６を覆う絶縁膜を誘電体とする。画素電極８７４と容量接続電極８７３とが電気的に接続し、さらに容量接続電極８７３と島状半導体膜８０６とが電気的に接続する。これにより、島状半導体膜８０６が第一の容量電極として機能する。ゲート電極８３６及びゲート電極８３８が第二の容量電極として機能する。
【０１１２】
各画素間は、主に画素電極８７４の端部をソース配線８３９と重ね、遮光することが可能となる。
【０１１３】
本実施例のアクティブマトリクス基板の作製工程を図１２〜図１４の断面図を参照して説明する。
【０１１４】
図１２（Ａ）に示すように、コーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスから成る基板８００上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜８０１〜８０２を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜８０１を１０〜２００nm（好ましくは９０〜１００nm）形成し、同様にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜８０２を９０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１９０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では下地膜を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。
【０１１５】
島状半導体膜８０３〜８０６は、非晶質構造を有する半導体膜をレーザー結晶化法や公知の熱結晶化法を用いて作製した結晶質半導体膜で形成する。この島状半導体膜８０３〜８０６の厚さは２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。
【０１１６】
レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製するには、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザーを用いる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数３０Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜８００mJ/cm2(代表的には２００〜３００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザーを用いる場合にはその第二高調波を用いパルス発振周波数１〜１０ｋＨｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜６００mJ/cm2(代表的には３９０〜９００mJ/cm2)とすると良い。そして幅１００〜１０００μｍ、例えば８００μｍで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９８％として行う。
【０１１７】
アクティブマトリクス基板のＴＦＴの活性層を形成する結晶質半導体膜の他の作製方法については、結晶質半導体膜を特開平７−１３０６５２号公報で開示されている触媒元素を用いて結晶化する方法がある。
【０１１８】
次いで、島状半導体膜８０３〜８０６を覆うゲート絶縁膜８０７を形成する。ゲート絶縁膜８０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを８０〜１９０ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、１２０ｎｍの厚さの酸化窒化シリコン膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。例えば、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力８０Pa、基板温度３００〜８００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cm2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化シリコン膜は、その後８００〜９００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【０１１９】
そして、ゲート絶縁膜８０７上にゲート電極を形成するための第一の導電膜８０８と第二の導電膜８０９とを形成する。本実施例では、第一の導電膜８０８をＴａＮで９０〜１００ｎｍの厚さに形成し、第二の導電膜８０９をＷで１００〜３００ｎｍの厚さに形成する。
【０１２０】
Ｗ膜を形成する場合には、Ｗをターゲットとしたスパッタ法で形成する。その他に六フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。このことより、スパッタ法による場合、純度９９．９９９９％のＷターゲットを用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現することができる。
【０１２１】
なお、本実施例では、第一の導電膜８０８をＴａＮ、第二の導電膜８０９をＷとしたが、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。本実施例以外の組み合わせとしては、第一の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第二の導電膜をＡｌとする組み合わせ、第一の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第二の導電膜をＣｕとする組み合わせなどがある。
【０１２２】
次に、レジストによるマスク８１１〜８１６を形成し、電極及び配線を形成するための第一のエッチング処理（図１２（Ｂ））を行う。本実施例ではＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2を混合し、１Paの圧力でコイル型の電極に９００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して行う。基板側（試料ステージ）にも１００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した場合にはＷ膜及びＴａ膜とも同程度にエッチングされる。
【０１２３】
上記エッチング条件では、レジストによるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第一の導電層及び第二の導電層の端部がテーパー部の角度が１５〜８５°のテーパー形状となる。ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。Ｗ膜に対する酸化窒化シリコン膜の選択比は２〜４（代表的には３）であるので、オーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は２０〜９０nm程度エッチングされることになる。こうして、第一のエッチング処理により第一の導電層と第二の導電層から成る第一の形状の導電層８２０〜８２５（第一の導電層８２０ａ〜８２５ａと第二の導電層８２０ｂ〜８２５ｂ）を形成する。８１８はゲート絶縁膜であり、第一の形状の導電層８２０〜８２５で覆われない領域は２０〜９０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【０１２４】
次に、図１２（Ｃ）に示すように第二のエッチング処理を行う。同様にＩＣＰエッチング法を用い、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2を混合して、１Paの圧力でコイル型の電極に９００ＷのＲＦ電力(13.56MHz)を供給し、プラズマを生成して行う。基板側（試料ステージ）には９０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、第一のエッチング処理に比べ低い自己バイアス電圧を印加する。このような条件によりＷ膜を異方性エッチングし、かつ、それより遅いエッチング速度で第一の導電層であるＴａＮを異方性エッチングして第二の形状の導電層８３４〜８３９（第一の導電層８３４ａ〜８３９ａと第二の導電層８３４ｂ〜８３９ｂ）を形成する。８７５はゲート絶縁膜であり、第二の形状の導電層８３４〜８３９で覆われない領域はさらに２０〜９０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【０１２５】
そして、第一のドーピング処理を行い、ｎ型を付与する不純物元素を低濃度中加速で添加する。ドーピングの方法はイオンドープ法若しくはイオン注入法で行えば良い。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層８３４〜８３８がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第一の不純物領域８２８〜８３２が形成される。本明細書では、第一の導電層（８３４ａ〜８３８ａ）であるＴａＮに覆われている不純物領域を第一の不純物領域（８２８〜８３２）と明記し、第一の導電層（８３４ａ〜８３８ａ）であるＴａＮに覆われていない不純物領域を第二の不純物領域（８４１〜８４５）と明記する。第一の不純物領域（８２８〜８３２）の濃度は２×１０16〜５×１０19atoms/cm3となるようにする。
【０１２６】
図１３（Ｄ）に示すように第一の導電層（８３４ａ〜８３９ａ）であるＴａＮをマスクとして、ゲート絶縁膜をエッチングした。第一の導電層とゲート絶縁膜が重なり合っていない領域がエッチングにより除去される。その後ＮＭＰを主成分とする剥離液により図１２（Ｂ）に示すレジスト８１１〜８１６を剥離した。
【０１２７】
その後、図１３（Ｅ）に示すように、レジスト８４６〜８４８を形成し、第二のドーピング処理を行う。この場合、ｎ型を付与する不純物元素を低濃度高加速度で島状半導体膜に添加する。引き続きｎ型を付与する不純物元素を高濃度低加速度で島状半導体膜に添加する。これにより島状半導体膜に形成された第二の不純物領域（図１２（C）に示す８４１〜８４５）の端部に新たな不純物領域として、第三の不純物領域８５０〜８５８ができる。ゲート絶縁膜を介してｎ型の不純物元素が添加された領域は、第三の不純物領域より不純物濃度が低い第四の不純物領域（８６６〜８６７）が形成される。
【０１２８】
この段階で、第一の不純物領域（８２８、８３０、８３２）の濃度は２×１０16〜５×１０19atoms/cm3となるようにする。また第二の不純物領域（８４１、８４３、８４５）の濃度は１×１０16〜５×１０18atoms/cm3となるようにする。第三の不純物領域（８５０〜８５８）のｎ型不純物の濃度は１×１０20〜１×１０22atoms/cm3となるようにする。第四の不純物領域（８６６〜８６７）のｎ型不純物の濃度は第三の不純物領域の濃度より低く、第二の不純物領域の濃度より高くなる。
【０１２９】
そして、図１３（Ｆ）に示すように、レジスト８４６〜８４８を剥離後、レジスト８５９、レジスト８６０を形成する。レジスト８５９、レジスト８６０をマスクとして第三のドーピング処理をする。これにより、ｐ型を付与する不純物元素を島状半導体膜に注入し、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する。島状半導体膜８０３に第五の不純物領域（８６１、８７６）と第六の不純物領域８６２〜８６３が形成される。このとき、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層８０４〜８０６はレジスト８５９〜８６０をマスクとして全面を被覆しておく。第五の不純物領域（８６１、８７６）と第六の不純物領域８６２〜８６３は異なる濃度でｐ型を付与する不純物元素が添加されている。第三のドーピング処理はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法を用いる。ｐ型を付与する不純物元素の濃度はｎチャネル型の不純物領域をｐチャネル型の不純物領域に反転させるのに充分な量とする。
【０１３０】
以上の工程により、それぞれの島状半導体膜に不純物領域が形成される。島状半導体膜と重なる導電層８３４〜８３６、導電層８３８がＴＦＴのゲート電極として機能する。８３９はソース配線、８３７は容量電極として機能する。
【０１３１】
次に、図１４（Ｇ）に示すように、それぞれの島状半導体膜に添加された不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。熱アニール法では酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で８００〜７００℃、代表的には９００〜６００℃で行うものであり、本実施例では９００℃で４時間の熱処理を行う。ただし、８３４〜８３９に用いた配線材料が熱に弱い場合には、配線等を保護するため層間絶縁膜（シリコンを主成分とする）を形成した後で活性化を行うことが好ましい。
【０１３２】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜８９０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、島状半導体層を水素化する工程を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１３３】
次いで、図１４（Ｈ）に示すように、ゲート電極およびゲート絶縁膜上に第一の層間絶縁膜８６４を形成する。第一の層間絶縁膜は酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。いずれにしても第一の層間絶縁膜８６４は無機絶縁物材料から形成する。第一の層間絶縁膜８６４の膜厚は１００〜２００ｎｍとする。
【０１３４】
ここで、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法で、オルトケイ酸テトラエチル（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ：ＴＥＯＳ）とＯ2とを混合し、反応圧力８０Ｐａ、基板温度３００〜８００℃とし、高周波（１７６ＭＨｚ）電力密度０．５〜０．８Ｗ／ｃｍ2で放電させて形成することができる。酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3から作製される酸化窒化シリコン膜、またはＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力２０〜２００Ｐａ、基板温度３００〜８００℃とし、高周波（６０ＭＨｚ）電力密度０．１〜１．０Ｗ／ｃｍ2で形成することができる。また、ＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同様にプラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3から作製することが可能である。本実施例では第一の層間絶縁膜８６４を酸化窒化シリコン膜から１００〜２００ｎｍの厚さで形成する。
【０１３５】
その後、有機絶縁物材料からなる第二の層間絶縁膜８６５を１．０〜２．０μｍの平均厚を有して形成する。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。例えば、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用いる場合には、クリーンオーブンで３００℃で焼成して形成する。また、アクリルを用いる場合には、２液性のものを用い、主材と硬化剤を混合した後、スピナーを用いて基板全面に塗布した後、ホットプレートで８０℃で６０秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンで２９０℃で６０分焼成して形成することができる。
【０１３６】
このように、第二の層間絶縁膜を有機絶縁物材料で形成することにより、表面を良好に平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生容量を低減することができる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施例のように、第一の層間絶縁膜８６４として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜などと組み合わせて用いる必要がある。
【０１３７】
その後、フォトマスクを用い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの島状半導体膜に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形成はドライエッチング法により行う。この場合、エッチングガスにＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る第二の層間絶縁膜８６５をまずエッチングし、その後、続いてエッチングガスをＣＦ4、Ｏ2として第一の層間絶縁膜８６４をエッチングする。さらに、島状半導体層との選択比を高めるために、エッチングガスをＣＨＦ3に切り替えてゲート絶縁膜をエッチングすることにより、良好にコンタクトホールを形成することができる。
【０１３８】
そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、フォトマスクによりレジストをマスクとしてパターンを形成し、エッチングによってソース配線８６６〜８６７、ドレイン配線８６８〜８６９、ドレイン電極８７２、ソース接続電極８７０、容量接続電極８７３及びゲート配線８７１を形成する。
【０１３９】
ここで、ドレイン電極８７２は後述する画素電極８７４と電気的に接続して機能するものである。容量接続電極８７３は保持容量９０４の電極として機能する島状半導体層８０６に電位を与える。ゲート配線８７１は上面図の図１６で説明したが、ゲート電極８３６、ゲート電極８３８とコンタクトホールにより電気的に接続するものである。なお、本実施例の保持容量９０４は画素電極８７４と同一画素内にある。
【０１４０】
図１４では、導電性の金属膜としてＴｉ膜を９０〜１９０ｎｍの厚さで形成し、島状半導体膜のソース領域またはドレイン領域とコンタクトを形成し、Ｔｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜８００ｎｍの厚さで形成し、さらにＴｉ膜または窒化チタン（ＴｉＮ）膜を１００〜２００ｎｍの厚さで形成して３層構造とした。この構成にすると、後述する画素電極８７４はドレイン電極８７２、容量接続電極８７３を形成するＴｉ膜のみと接触することになる。その結果、透明導電膜とＡｌとが反応するのを防止できる。
【０１４１】
その後、透明導電膜を全面に形成し、フォトマスクを用いたパターニング処理およびエッチング処理により画素電極８７４を形成する。画素電極８７４は、層間絶縁膜８６５上に形成され、画素ＴＦＴ９０３のドレイン電極８７２と、保持容量９０４の容量接続電極８７３と重なる部分を設け、接続構造を形成している。これにより、保持容量９０４の電極として機能する島状半導体膜８０６と画素電極８７４とが電気的に接続する。
【０１４２】
透明導電膜の材料は、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）や酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＳｎＯ2；ＩＴＯ膜）などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成して用いることができる。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にＩＴＯ膜のエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）を用いても良い。酸化インジウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ、ＩＴＯ膜に対して熱安定性にも優れており、ドレイン配線８７２と容量接続配線８７３にＡｌを用いても、表面で接触するＡｌとの腐蝕反応を防止できる。同様に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）も適した材料であり、さらに可視光の透過率や導電率を高めるためにガリウム（Ｇａ）を添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｇａ）などを用いることができる。
【０１４３】
この状態で水素化処理を行うとＴＦＴの特性向上に対して好ましい結果が得られた。例えば、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜８９０℃で１〜１２時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効果が得られた。島状半導体膜８０３〜８０６中の欠陥密度を１０16／ｃｍ3以下とすることが望ましく、そのために水素を０．０１〜０．１ａｔｏｍｉｃ％程度付与すれば良かった。
【０１４４】
以上のようにして、ｐチャネル型ＴＦＴ９０１、ｎチャネル型ＴＦＴ９０２を有する駆動回路部９０５と、画素ＴＦＴ９０３、保持容量９０４とを有する画素部９０６とを同一基板上に形成することができる。本明細書中ではこのような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１４５】
本実施例で示す工程に従えば、アクティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数を７枚（島状半導体層パターン、第一配線パターン[ゲート電極、ソース配線、容量配線]、ｎチャネル領域のマスクパターン、ｐチャネル領域のマスクパターン、コンタクトホールパターン、第二配線パターン[ソース配線、ドレイン配線、ソース接続電極、ドレイン電極、容量接続電極、ゲート配線]、画素電極パターン）とすることができる。
【０１４６】
次に図１５のように透明絶縁性の基板９１０に透明導電膜としてＩＴＯ膜９０８を１２０ｎｍの厚さで形成する。寄生容量がつかないようにするために駆動回路部の上部のＩＴＯ膜はフォトマスクを用いたパターニング処理及びエッチング処理により除去する。ＩＴＯ膜９０８は対向電極として機能する。本明細書中ではこのような基板を対向基板と呼ぶ。
【０１４７】
カラー表示をするときは対向基板にカラーフィルターを形成する。赤、青、緑の加法混色の三原色を並列に配置する。これはシアン、マゼンダ、イエローの減法混色のカラーフィルターを並列に配置するより色純度が良い。
【０１４８】
配向膜９０７、配向膜９０９を８０ｎｍの厚さでアクティブマトリクス基板と対向基板に形成する。配向膜はＳＥ７７９２（日産化学）を用いる。
【０１４９】
スペーサー（図示しない）は湿式散布法、乾式散布法にて散布する。感光性の有機樹脂をパターニングにより所定の位置に形成し、スペーサーとしても良い。
スペーサーの高さは４μｍとする。
【０１５０】
その後、デイスペンス描写法を用いて、対向基板にシール材（図示しない）を設ける。シール材を塗布後、シール材を、９０℃、０．５時間程度で焼成する。
【０１５１】
以上の工程を経たアクティブマトリクス基板と対向基板を貼り合わせる。貼り合わせたときにアクティブマトリクス基板と対向基板のラビング方向が直交するようにする。貼り合わせた一対の基板に対し、０．３〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を基板平面に垂直な方向にかつ基板全面に加え、同時にクリーンオーブンにて１６０℃、２時間程度加熱してシール材を硬化してアクティブマトリクス基板と対向基板とを接着させる。
【０１５２】
そして、貼り合わせた一対の基板が冷却するのを待ってから、スクライバーとブレイカーによる分断を行う。
【０１５３】
真空注入法で液晶９１１を注入する。真空容器の中に分断後のパネルを準備し真空ポンプにより、真空容器内部を1．３３×１０-5〜1．３３×１０-7Ｐａ程度の真空状態にした後、注入口を液晶が盛られた液晶皿に浸漬させる。液晶はＺＬＩ４７９２（メルク）を用いる。
【０１５４】
次に、真空状態にある真空チャンバーを徐々に窒素でリークして大気圧に戻すとパネル内の気圧と大気圧との圧力差と液晶の毛細管現象の作用により液晶パネルの注入口から液晶が注入され、注入口側から徐々に反対側に液晶が進行し注入工程が完了する。
【０１５５】
シール材の内部が液晶で満たされたことを確認したら、液晶パネルの両面を加圧し、１５分後、余分な液晶材料をふきとり、加圧した状態で注入口（図示しない）に紫外線硬化型樹脂（図示しない）を塗布し、加圧を弱める。その際、紫外線硬化型樹脂が侵入する。この状態で紫外線照射（４〜１０ｍＷ／ｃｍ2、１２０秒間）により、紫外線硬化型樹脂を硬化させ、注入口封止をおこなった。
【０１５６】
次に、基板表面及び端面に付着した液晶を有機溶媒、例えば、アセトン及びエタノールで洗浄した。その後、１３０℃、０．５時間程度で液晶を再配向させた。
【０１５７】
その後、フレキシブルプリント配線板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ；ＦＰＣ）が接続されて、アクティブマトリクス基板と対向基板に偏光板が張り付けられ、ＴＮ方式の液晶電気光学装置が完成する。
【０１５８】
本実施例では透過型の液晶電気光学装置を作製した。さらに実施形態１で開示した本発明の照明装置であるバックライトを本実施例の透過型の液晶電気光学装置と組み合わせて用いることで、電力消費が少なく、面内の輝度分布が均一な画像が観測者に認識される。
【０１５９】
本実施例において、図１４（Ｈ）のドレイン電極８７２を画素電極として広い面積でパターニングすると、反射型の液晶電気光学装置が作製できる。実施形態２で開示した本発明の照明装置であるフロントライトを用いることで、電力消費が少なく、面内の輝度分布が均一な画像が観測者に認識される。
【０１６０】
［実施例２］
本発明を実施して作製された照明装置は様々な電気光学装置に用いることができる。そして、そのような電気光学装置を表示媒体として組み込んだ電子機器全てに本発明を適用することができる。電子機器としては、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、電子書籍など）、ナビゲーションシステムなどが上げられる。それらの一例を示す。
【０１６１】
図１７（Ａ）は携帯電話であり、本体９００１、音声出力部９００２、音声入力部９００３、表示装置９００４、操作スイッチ９００５、アンテナ９００６から構成されている。本願発明はアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９００４に適用することができる。
【０１６２】
図１７（Ｂ）はビデオカメラであり、本体９１０１、表示装置９１０２、音声入力部９１０３、操作スイッチ９１０４、バッテリー９１０５、受像部９１０６から成っている。本願発明は表示装置９１０２に適用することができる。
【０１６３】
図１７（Ｃ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カメラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装置９２０５で構成されている。本願発明は表示装置９２０５に適用することができる。
【０１６４】
図１７（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイであり、本体９３０１、表示装置９３０２、アーム部９３０３で構成される。本願発明は表示装置９３０２に適用することができる。
【０１６５】
図１７（Ｅ）はテレビであり、本体９４０１、スピーカー９４０２、表示装置９４０３、受信装置９４０４、増幅装置９４０５等で構成される。本願発明は表示装置９４０３に適用することができる。
【０１６６】
図１７（Ｆ）は携帯書籍であり、本体９５０１、表示装置９５０２、９５０３、記憶媒体９５０４、操作スイッチ９５０５、アンテナ９５０６から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。表示装置９５０２、９５０３は直視型の表示装置であり、本願発明は表示装置９５０２、９５０３に適用することができる。
【０１６７】
図１８（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。本願発明は表示装置９６０３に適用することができる。
【０１６８】
図１８（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本願発明は表示装置９７０２に適用することができる。
【０１６９】
図１８（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体９８０１、表示装置９８０２、接眼部９８０３、操作スイッチ９８０４、受像部（図示しない）で構成される。本願発明は表示装置９８０２に適用することができる。
【０１７０】
【発明の効果】
本発明は、発光ダイオードのような点光源を、線状の導光板により線光源にする。さらに線光源を面状の導光板により、面光源へと変換できる。このように二段階で点光源を面光源に変換することで均一な面光源ができる。このとき発光ダイオードを線状の導光板の端面に設ければ良いため、少数の発光ダイオードでも均一な面光源ができる。さらに、線状の導光板を用いて、光の伝播方向を設計することで、面内均一性の良い光源ができる。
【０１７１】
本発明は、点光源の光を平板導光板の少なくとも二つの側面に入射させることで、平板導光板一枚でも面光源ができる。
【０１７２】
また、電力の消費が少なく、小型の点光源である発光ダイオードを用いることで、より携帯端末用途に適した照明装置を作製することができる。
【０１７３】
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態１のバックライトの斜視図を示す。
【図２】 本発明のバックライトの斜視図を示す。
【図３】 本発明のバックライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図４】 実施形態２のプリズム型のフロントライトの斜視図を示す。
【図５】 実施形態２のプリズム型のフロントライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図６】 実施形態２の突起型のフロントライトの斜視図を示す。
【図７】 実施形態２の突起型のフロントライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図８】 本発明のバックライトの斜視図を示す。
【図９】 本発明に示すバックライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図１０】 実施形態３のバックライトの斜視図を示す。
【図１１】 実施形態３のバックライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図１２】 実施例１の画素部のＴＦＴ、駆動回路部のＴＦＴの作製工程の断面図を示す。
【図１３】 実施例１の画素部のＴＦＴ、駆動回路部のＴＦＴの作製工程の断面図を示す。
【図１４】 実施例１の画素部のＴＦＴ、駆動回路部のＴＦＴの作製工程の断面図を示す。
【図１５】 実施例１の液晶電気光学装置の断面図を示す。
【図１６】 実施例１の画素部のＴＦＴの上面図を示す。
【図１７】 実施例２の半導体装置の一例を説明する斜視図を示す。
【図１８】 実施例２の半導体装置の一例を説明する斜視図を示す。
【図１９】 本発明の導光板の面の定義を説明する斜視図を示す。
【図２０】 従来の平板状の導光板の光の伝播を説明する断面図を示す。
【図２１】 従来の点光源を用いた照明装置の上面図を示す。
【図２２】 従来のエッジ型のバックライトの斜視図を示す。
【図２３】 従来のエッジ型のバックライトの断面図を示す。
【図２４】 従来のプリズム型のフロントライトの断面図を示す。
【図２５】 従来の突起型のフロントライトの断面図を示す。
【図２６】 従来の点光源の定義を説明する上面図を示す。
【図２７】 従来の線光源の定義を説明する上面図を示す。
【図２８】 従来の面光源の定義を説明する上面図を示す。
【図２９】 実施形態４のバックライトの光の伝播を説明する断面図を示す。
【図３０】 実施形態１のバックライトの斜視図を示す。
【図３１】 従来の点光源を用いた照明装置の上面図を示す。
Claims (5)
- 導光板と、点光源とを有し、
前記導光板は直方体であり、
前記導光板は互いに接する第１の側面及び第２の側面を有し、前記直方体の角である、前記第１の側面及び前記第２の側面により形成される角の近傍に前記点光源が設けられ、
前記点光源の発光は前記第１の側面及び前記第２の側面に入射し、
前記導光板から射出した光は、液晶電気光学装置の表示領域に照射されることを特徴とする照明装置。 - 請求項１において、
前記導光板は、前記第１の側面及び前記第２の側面に接する上面と、前記上面に対向し、前記第１の側面及び前記第２の側面に接する下面とを有し、
前記導光板の前記上面又は前記下面に構造物が設けられていることを特徴とする照明装置。 - 請求項２において、
前記構造物はインクドット、凹凸、三角形の断面を有するプリズム、又は直方形若しくは正方形の断面を有する突起であることを特徴とする照明装置。 - 請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記点光源は発光ダイオードであることを特徴とする照明装置。 - 請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記導光板の材料としてアクリル樹脂を用いたことを特徴とする照明装置。
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