專利名稱：面光源裝置及顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種面光源裝置和顯示裝置。尤其是涉及一種在導光板的觀察側的面或光射出面上具有防止反射用的細微凹凸的面光源裝置。
背景技術：
專利文獻1特開2002-250917號公報專利文獻2WO02/29454專利文獻3特開2002-357825專利文獻4特開2004-133392在具有液晶顯示裝置等顯示器的便攜設備中，要求電池的長壽命化。由于反射型液晶顯示裝置可用自然光和光源進行畫面照明，功耗少，所以受到關注。
這里，對將面光源裝置用作前照燈(front light)的現(xiàn)有例進行說明。圖1是由前照燈2與反射型液晶顯示面板3構成的反射型液晶顯示裝置1的概略截面圖。在該前照燈2中，從光源4射出的光在導光板5內重復進行全反射而傳導，之后，由表面的偏轉圖案6反射后基本垂直地入射到光射出面7(背面)的光，從光射出面7射出。從前照燈2的光射出面7射出的光如圖1中實線箭頭所示，通過液晶顯示面板3的玻璃基板和液晶層，被反射面8反射后，再次通過液晶層等，回到原來的方向。這樣，在液晶顯示面板3內部反射的光在被液晶顯示面板3調制后，通過前照燈2，作為圖像光9射出到觀察者側。
另一方面，在導光板5內被偏轉圖案6反射后射向光射出面7的光的一部分，如圖1中的虛線箭頭所示，在光射出面7上進行菲涅耳反射，作為干擾光10直接射出到觀察者側。
通常，入射到光射出面7的光的約4％進行菲涅耳反射后變?yōu)楦蓴_光10，若產生該干擾光10，則如圖1所示，因為圖像光9與干擾光10向相同方向射出，所以白色光重疊在由液晶顯示面板3生成的圖像上，畫面的對比度降低，視認性變差。
圖2中示出的是防止上述的視認性降低的反射型液晶顯示裝置11的概略截面圖。在該反射型液晶顯示裝置11中，在導光板5的光射出面7上，設置有由按照小于等于光的波長的周期p排列的細微凹凸12構成的防止反射用圖案13。圖3是表示設置在導光板5的光射出面7上的防止反射用圖案13的局部輪廓的放大斜視圖，以一定周期(間距)p排列著角錐狀的細微凹凸12。具有這種防止反射用圖案或細微凹凸的前照燈記載于專利文獻1、專利文獻2中。
圖4是防止反射用圖案13的作用說明圖。圖4(a)表示折射率為n1(＞空氣的折射率n0)的導光板5的截面，防止反射用圖案13的各細微凹凸12越靠近下端部，寬度越逐漸變窄。在形成了防止反射用圖案13的區(qū)域中，折射率為n1的介質(導光板材料)與折射率為n0的介質(空氣)的體積比率在導光板5的厚度方向上逐漸變化，所以如圖4(b)所示，介質的有效折射率從上向下從導光板5的折射率n1逐漸變化到空氣的折射率n0。
這里，設細微凹凸12的周期為p、從光源4射出的光中波長最短的可視光波長為λmin時，為了降低反射光(干擾光)，優(yōu)選的是滿足條件p＜λmin若設λmin為真空中的波長，則考慮到在導光板中波長縮短為λmin/n1，進一步優(yōu)選的是將細微凹凸12的周期p的條件設為p＜λmin/n1。
但是，根據這種反射型液晶顯示裝置11，因為細微凹凸12是以小于等于光的波長的周期p形成的，在厚度方向上介質的(有效)折射率連續(xù)變化，所以如圖3中的實線箭頭所示，在光從上方垂直入射到防止反射用圖案13上的情況下、或光以比全反射的臨界角小的入射角入射到防止反射用圖案13上的情況下，在寬的波長區(qū)域中，光射出面7中的菲涅耳反射減少，圖像的對比度提高。圖2中表示此時的反射型液晶顯示裝置11中的光的動作。
通過如此在光射出面7上設置防止反射用圖案13來抑制菲涅耳反射而使圖像的對比度提高的方法是公知的。
但是，本發(fā)明的發(fā)明人為尋求液晶顯示裝置的更好圖像而進行了研究，發(fā)現(xiàn)由防止反射用圖案13產生的衍射光是使畫面的對比度降低的一個主要原因。即，在導光板5的光射出面7上設置防止反射用圖案13的情況下，雖可抑制菲涅耳反射，但因為把細微凹凸12按一定周期排列的防止反射用圖案13作為衍射光柵(grating)而作用，所以當導光板5內的光從光射出面7射出時，產生衍射光。這樣從導光板5的光射出面7射出的衍射光直接或漫反射后射向觀察者側，該衍射光與畫面的圖像光9重疊，使圖像的對比度降低，另外，導光板會稍稍帶有顏色，使液晶顯示裝置11的視認性變差。
并且，根據本發(fā)明的發(fā)明人的研究，可知在防止反射用圖案13上產生衍射光，如下所示，是由面光源裝置特有的功能而產生的。即，在一般用途的防止反射用圖案(細微凹凸)中，如圖3中實線箭頭所示，只要考慮來自基本垂直方向的入射光即足夠了。相反，對于設置于導光板5背面的防止反射用圖案13，如圖3中虛線箭頭所示，還必須考慮以大入射角入射到光射出面7的光。如圖5所示，面光源裝置2具有如下功能使從光源24射出的光在導光板5的的表面與背面上進行全反射而傳播、從整個面均勻射出。因此，大強度的光相對防止反射用圖案13以大于等于全反射的臨界角的大入射角度入射。另一方面，若從垂直于光射出面7的方向看防止反射用圖案13，則各細微凹凸12在厚度大的部分有效折射率變大，所以在各細微凹凸12的中心有效折射率最大，在細微凹凸12的周邊部，有效折射率變小，表現(xiàn)出圖6(a)所示的有效折射率的分布。因此，若從垂直方向看防止反射用圖案13，則防止反射用圖案13可視為圖6(b)所示的2維衍射光柵。因此，這里若入射與防止反射用圖案13基本平行的光，則被周期性地2維排列的細微凹凸12衍射，如圖5所示，從光射出面7射出衍射光14。該衍射光14直接或漫反射后射向觀察者側，所以該衍射光與畫面的圖像光重疊，另外，導光板會稍稍帶有顏色，使圖像的對比度降低，使液晶顯示裝置11的視認性變差。
另外，作為防止導光板的光射出面的光進行菲涅耳反射的方法，還考慮了在光射出面上成膜電介質多層膜的方法，但在該方法中，存在如下問題，即成膜工序變復雜，成本上升，環(huán)境耐性差。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述見解而提出的，其目的在于，在導光板的光射出面上具有防止反射用的細微凹凸的面光源裝置中，提供一種抑制該凹凸引起的衍射光的產生的單元或設計方法。
本發(fā)明的第1面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置防止反射用的多個細微凹部或凸部，與從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長、和導光板的折射率相關聯(lián)，算出入射到配置有所述凹部或凸部的面上的光產生衍射光時的、所述凹部或凸部的周期的下限值，并以比所述下限值小的周期形成了所述凹部或凸部。
根據本發(fā)明的第1面光源裝置，可抑制形成于導光板上的防止菲涅耳反射用凹部或凸部引起的衍射光的產生，并改善衍射光射出到觀察者側而使畫面的對比度降低的缺陷。
本發(fā)明的第2面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部的周期p滿足p<λminn1+n0]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率。
根據本發(fā)明的第2面光源裝置，衍射光不從導光板的配置了細微凹部或凸部的面射出。因此，通過防止衍射光的產生，可防止圖像光與衍射光兩者入射到觀察者的眼睛而使視認性變差。
本發(fā)明的第3面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，從所述光射出面射出的光的光度為最大的方向相對垂直于所述光射出面的法線傾斜，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部的周期p滿足p<λminn1+n0·cosθout]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率θout從所述導光板的光射出面射出的光的光度為最大的方向與垂直于所述光射出面的法線所成的角度。
根據本發(fā)明的第3面光源裝置，因為光從導光板的光射出面向傾斜方向射出，所以可防止被顯示裝置的玻璃基板等正反射后的干擾光被反射到觀察者側，可避免畫面的對比度降低。并且，通過使凹部或凸部的周期p滿足上式，即使衍射光從導光板的光射出面射出，該衍射光也難以到達觀察者側。
本發(fā)明的第4面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部的周期p滿足p<λmin2·n1]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率。
根據本發(fā)明的第4面光源裝置，在導光板的觀察側的面或光射出面上不會向導光板內部產生衍射光。射向導光板內部的衍射光有時會向觀察者方向射出，所以通過防止射向導光板內部的衍射光，可消除由于衍射光而使畫面的視認性變差的現(xiàn)象。
本發(fā)明的第5面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，使所述凹部或凸部的排列方向排列在相對傳導的光的行進方向最難以產生衍射的方向上。
根據本發(fā)明的第5面光源裝置，通過將細微凹部或凸部的方向最佳化，可將細微凹部或凸部的周期保持得盡量大，同時可抑制細微凹部或凸部引起的衍射。由此，可使衍射的抑制與凹部或凸部的成形性都變好。
本發(fā)明的第6面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部被配置成由相互所成角度為α(≥90°)、長度為di、dj的兩個光柵矢量定義的光柵狀，所述凹部或凸部是按滿足下式的方向定向的，djdi=sin(α-φ)sinφ]]>其中，φ與所述光射出面基本平行地傳導的光的行進方向、與長度di的光柵矢量所成的角度。
根據本發(fā)明的第6面光源裝置，通過使形成于導光板上的細微凹部或凸部的排列方向滿足上式，使衍射引起的衍射光難以產生。由此，通過抑制衍射光的產生，衍射光與圖像光不重疊，可得到視認性好的畫面。并且，根據本發(fā)明的第6面光源裝置，通過將細微凹部或凸部的方向最佳化，可將細微凹部或凸部的周期保持得盡量大，同時可抑制細微凹部或凸部引起的衍射。因此，使衍射的抑制與凹部或凸部的成形性都變好。
本發(fā)明的第7面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部被配置成由相互成90°角度、長度為di、dj的兩個光柵矢量定義的光柵狀，并且，由兩個所述光柵矢量的差表示的矢量的方向被配置在與所述光射出面基本平行地傳導的光的行進方向垂直的方向上，所述光柵矢量的長度di、dj滿足
di·djdi2+dj2<λmin2·n1]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率。
根據本發(fā)明的第7面光源裝置，將細微凹部或凸部排列成正交格子、特別是正方格子狀，可使細微凹部或凸部的排列最簡單。并且，通過如上式所示控制細微凹部或凸部的排列方向與周期，可得到不產生衍射光的面光源裝置。
本發(fā)明的第8面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部被配置成由相互成120°角度、長度相等的兩個光柵矢量定義的光柵狀，并且，由兩個所述光柵矢量中的任意一個或兩個光柵矢量的和表示的光柵矢量的方向被配置在與所述光射出面基本平行地傳導的光的行進方向平行的方向上，所述兩個光柵矢量的長度di、dj滿足di=dj<2·λmin3·n1]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率。
根據本發(fā)明的第8面光源裝置，因為可將細微凹部或凸部排列成六方格子狀，所以在細微凹部或凸部的底面形狀為圓形時，可最密集地排列細微的凹部或凸部。并且，通過如上式所示控制細微凹部或凸部的排列方向與周期，可得到不產生衍射光的面光源裝置。
本發(fā)明的第9面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，當對所述凹部或凸部獲取了相鄰的凹部彼此或凸部彼此的距離分布時，其頻度最大的距離K滿足K=λminn1+n0]]>
其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率。
根據本發(fā)明的第9面光源裝置，不會從導光板的配置了細微凹部或凸部的面射出衍射光。因此，通過防止衍射光的產生，可防止圖像光與衍射光兩者入射到觀察者的眼睛而使視認性變差。
本發(fā)明的第10面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，從所述光射出面射出的光的光度為最大的方向相對垂直于所述光射出面的法線傾斜，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，當對所述凹部或凸部獲取了相鄰的凹部彼此或凸部彼此的距離分布時，其頻度最大的距離K滿足K<λminn1+n0·cosθout]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率θout從所述導光板的光射出面射出的光的光度為最大的方向與垂直于所述光射出面的法線所成的角度。
根據本發(fā)明的第10面光源裝置，因為光從導光板的光射出面向傾斜方向射出，所以可防止被顯示裝置的玻璃基板等正反射后的干擾光被反射到觀察者側，可避免畫面的對比度降低。并且，通過使凹部彼此或凸部彼此的距離分布頻度為最大的距離K滿足上式，即使衍射光從導光板的光射出面射出，該衍射光也難以到達觀察者側。
本發(fā)明的第11面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，當對所述凹部或凸部獲取了相鄰的凹部彼此或凸部彼此的距離分布時，其頻度最大的距離K滿足
K<λmin2·n1]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率。
根據本發(fā)明的第11面光源裝置，在導光板的觀察側的面或光射出面上，不會向導光板內部產生衍射光。因為射向導光板內部的衍射光有時會向觀察者方向射出，所以通過防止射向導光板內部的衍射光，可消除由于衍射光而使畫面的視認性變差的現(xiàn)象。
本發(fā)明的第12面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，設所述凹部或凸部的寬度為W時，該寬度W滿足W<λminn1+n0]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率。
根據本發(fā)明的第12面光源裝置，不會從導光板的配置了細微凹部或凸部的面射出衍射光。因此，通過防止衍射光的產生，可防止圖像光與衍射光兩者入射到觀察者的眼睛而使視認性變差。
本發(fā)明的第13面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，從所述光射出面射出的光的光度為最大的方向相對垂直于所述光射出面的法線傾斜，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，設所述凹部或凸部的寬度為W時，該寬度W滿足W<λminn1+n0·cosθout]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率
n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率θout從所述導光板的光射出面射出的光的光度為最大的方向與垂直于所述光射出面的法線所成的角度。
根據本發(fā)明的第13面光源裝置，因為光從導光板的光射出面向傾斜方向射出，所以可防止被顯示裝置的玻璃基板等正反射后的干擾光被反射到觀察者側，可避免畫面的對比度降低。并且，通過使凹部或凸部的寬度W滿足上式，即使衍射光從導光板的光射出面射出，該衍射光也難以到達觀察者側。
本發(fā)明的第14面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，設所述凹部或凸部的寬度為W時，該寬度W滿足W<λmin2·n1]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率。
根據本發(fā)明的第14面光源裝置，在導光板的觀察側的面或光射出面上，不會向導光板內部產生衍射光。射向導光板內部的衍射光有時會向觀察者方向射出，所以通過防止射向導光板內部的衍射光，可消除由于衍射光而使畫面的視認性變差的現(xiàn)象。
本發(fā)明的第1到14的面光源裝置在某個實施方式中，設所述凹部的深度或所述凸部的高度為H時，其相對該凹部或凸部的寬度W之比H/W滿足H/W＞1.2通過將凹部或凸部的縱橫比設為H/W＞1.2，可充分降低第12到第14的面光源裝置中凹部或凸部的反射率。
本發(fā)明的第1到14的面光源裝置在另一實施方式中，從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長λmin為380nm。
因為波長最短的可視光在真空中的波長為380nm，所以為了求出凹部或凸部的周期，通過使用380nm作為λmin的值，可抑制可視光的衍射，可消除畫面的視認性變差的現(xiàn)象。但是，在LED等中，因為波長最短的可視光在真空中的波長為420nm，所以在用LED作為光源的情況下，也可使用420nm作為λmin的值。
本發(fā)明的第1到14的面光源裝置在再一實施方式中，將所述凹部或凸部轉印在所述導光板的觀察側的面和光射出面中的至少一個面上。因為通常通過注射成型等來制作導光板，所以難以同時成形細微凹部或凸部。另外，也可將具有細微凹部或凸部的薄膜粘貼到導光板上，但根據將細微凹部或凸部轉印到導光板上的方法，與將薄膜粘貼到導光板上的方法相比，因為其不會脫落，所以持久性變高。另外，轉印的方法由于工序少，所以制作容易。
另外，本發(fā)明的面光源裝置不限于與反射型顯示裝置的組合，也可與雙面型顯示裝置等組合，但在任一情況下，所謂本發(fā)明的面光源裝置的觀察側的面都是指觀察被顯示裝置反射后的圖像光的方向的面。
本發(fā)明的第1顯示裝置由第1到14面光源裝置中的任意一個、和使從所述面光源裝置射出的光反射并生成圖像的顯示面板構成。根據該顯示裝置，因為可在抑制菲涅耳反射的同時抑制衍射光的產生，所以可使畫面的對比度提高，使視認性變好。
本發(fā)明的第2顯示裝置由第1到14的面光源裝置中的任意一個、和使從所述面光源裝置射出的光透射并生成圖像、同時使從所述面光源裝置射出的光反射并生成圖像的顯示面板構成。在本顯示裝置中，因為也可在抑制菲涅耳反射的同時抑制衍射光的產生，所以可使反射側的畫面的對比度提高，使視認性變好。
另外，本發(fā)明的以上說明的結構要素可在可能的范圍內任意組合。
根據本發(fā)明的面光源裝置，不僅可防止菲涅耳反射，還可抑制衍射光的產生。


圖1是表示由前照燈與反射型液晶顯示面板構成的現(xiàn)有的反射型液晶顯示裝置的概略截面圖。
圖2是表示具有防止反射用圖案的另一現(xiàn)有的反射型液晶顯示裝置的概略截面圖。
圖3是表示設置在導光板的光射出面上的防止反射用圖案的輪廓的放大斜視圖。
圖4是上述防止反射用圖案的作用說明圖。
圖5是表示前照燈中的光的動作的圖。
圖6(a)是表示防止反射用圖案中的有效折射率的分布的平面圖，(b)是表示將防止反射用圖案的有效折射率的分布置換成光柵配置的狀態(tài)圖。
圖7是本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置的概略斜視圖。
圖8是本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置的概略截面圖。
圖9是表示反射型液晶顯示面板的反射面結構的放大截面圖。
圖10是表示使用點光源狀光源的前照燈的一例的概略平面圖。
圖11是說明本發(fā)明第1實施方式的細微凹凸的放大截面圖。
圖12是表示從導光板的光射出面垂直射出照明光的反射型液晶顯示裝置的截面圖。
圖13是用于說明本發(fā)明第2實施方式的反射型液晶顯示裝置的側面圖。
圖14是本發(fā)明的第2實施方式的作用說明圖。
圖15是說明本發(fā)明的第3實施方式的細微凹凸的放大截面圖。
圖16是說明本發(fā)明的第4實施方式中的布拉格衍射的圖。
圖17是表示本發(fā)明的第5實施方式中的衍射光柵中的大量光柵面的圖。
圖18是表示考慮布拉格衍射時成為問題的主光柵面S1、S2、S3、S4的圖。
圖19是說明基本矢量<d1>、<d2>、<d3>和入射角φ等的圖。
圖20是表示光柵面S1中的布拉格衍射的圖。
圖21是表示光柵面S2中的布拉格衍射的圖。
圖22是表示光柵面S3中的布拉格衍射的圖。
圖23是表示光柵面S4中的布拉格衍射的圖。
圖24是表示(8)-(11)式的曲線。
圖25是表示本發(fā)明的第6實施方式中、正交格子中的最佳入射光方向的圖。
圖26是表示本發(fā)明的第7實施方式中、六方格子中的最佳入射光方向的圖。
圖27是說明光源為點光源的情況下的防止反射用圖案的方向確定方法的圖。
圖28(a)是表示以隨機間隔配置隨機形狀和尺寸的細微凹凸的防止反射用圖案的概略圖，(b)是表示以隨機間隔配置形狀相同的細微凹凸的防止反射用圖案的概略圖。
圖29(a)是表示隨機的細微凹凸的一例的圖，(b)是表示該細微凹凸中凸部(凹部)彼此的距離k的分布的圖。
圖30(a)是表示具有隨機的形狀與配置的細微凹凸的圖案的概略圖，(b)是表示對細微凹凸的圖案進行傅立葉分解后的各周期成分的圖，(c)是表示各成分的周期與強度的關系的圖。
圖31是說明第9實施方式中的更好的實例的圖。
圖32(a)是表示將形狀、尺寸基本相同的凸狀細微凹凸進行了隨機排列的狀態(tài)的概略圖，圖32(b)是表示將形狀、尺寸基本相同的凹狀細微凹凸進行了隨機排列的狀態(tài)的概略圖。
圖33(a)是表示本發(fā)明的第15實施方式中、設置在導光板下面的凸狀細微凹凸的圖，(b)是表示設置在導光板下面的凹狀細微凹凸的圖。
圖34(a)-(f)是說明防止反射用圖案的成形方法的概略圖。
圖35(a)-(d)是表示各種細微凹凸的形狀的圖。
圖36是本發(fā)明第16實施方式的雙面型液晶顯示裝置的概略截面圖。
圖37是表示上述雙面型液晶顯示裝置的1個像素部分的結構的放大截面圖。
圖38是說明第16實施方式的雙面型液晶顯示裝置的作用效果的圖。
圖39是便攜電話的斜視圖。
圖40是便攜信息終端的斜視圖。
具體實施例方式圖7是將本發(fā)明的面光源裝置用作前照燈的反射型液晶顯示裝置21的概略斜視圖，圖8是其概略截面圖。該反射型液晶顯示裝置21由前照燈22與反射型液晶顯示面板23構成，前照燈22配置在反射型液晶顯示面板23的前面?zhèn)?觀察側)。
前照燈22由以下部分構成線狀光源等光源24、覆蓋光源24后方的反射體25、由聚碳酸脂或丙烯樹脂、合成樹脂等透明樹脂通過注射成型等方法所成形的導光板26。在線狀光源中，除冷陰極管等一個方向長的光源外，還包含使多個LED排列成一列來模擬地形成線狀光源的光源。光源24在導光板26的外部或者導光板26內部的有效射出區(qū)域外，與導光板26的光入射面27相對地配置。
在導光板26的表面上，形成多個用于使從光源24射出后在導光板26內部傳播的光向基本垂直于導光板背面的方向全反射的偏轉圖案28。偏轉圖案28沿與光源24的長度方向正交的方向排列，截面為鋸齒狀，各偏轉圖案28與光源24的長度方向平行地延伸。另外，為了使從導光板26的光射出面29(導光板背面)射出的光的強度分布在整個有效射出區(qū)域中均勻，偏轉圖案28在光源24附近的圖案面密度變小，隨著遠離光源24，圖案面密度逐漸變大。
另外，也可代替在導光板26的表面上形成這種偏轉圖案28，而將導光板26形成為厚度隨著遠離光源24而變薄的楔狀。
在導光板26的光射出面29上設置有防止反射用圖案31。防止反射用圖案31由成形在導光板26的整個背面上的多個細微凹部或凸部(以下稱為細微凹凸。)30構成，細微凹凸30以比從光源24射出的光中波長最短的可視光的波長λmin小的周期p排列成2維狀。
圖7中所示的反射型液晶顯示面板23是在形成有TFT電極的背面基板32與形成有透明電極的玻璃基板33之間密封液晶材料34而成的，在背面基板32上形成有反射面35。如圖9所示，在背面基板32上形成有絕緣材料層36，在絕緣材料層36上排列有形狀相同的多個傾斜圖案36a，通過在絕緣材料層36的表面上成膜鋁等金屬蒸鍍膜，形成有反射面35。另外，雖未圖示，但在玻璃基板33之上，設置有偏光板等。
但是，如圖8所示，若使該前照燈22的光源24點亮，則從光源24射出、入射到導光板26內的光(用箭頭表示。下面一樣)被密閉到導光板26內，邊在導光板26的偏轉圖案28(表面)與光射出面29(背面)之間重復進行全反射，邊向遠離光源24的方向傳播，同時，擴散到整個導光板26中。該光L若被偏轉圖案28全反射，則向導光板26的光射出面29行進，從光射出面29向液晶顯示面板23傾斜射出，對液晶顯示面板23進行照明。
另外，在不點亮光源24而由太陽光等外部光照明液晶顯示面板23的情況下，從導光板26的表面傾斜入射的外部光透過導光板26，從光射出面29傾斜射出，對液晶顯示面板23進行照明。
若來自光源24的光或外部光從導光板26的光射出面29傾斜射出，則射出的光L透過液晶顯示面板23的玻璃基板33和液晶材料34，被反射面35反射。反射面35以在從光射出面29射出的光L的入射方向上下降的狀態(tài)傾斜，所以從前照燈22傾斜入射的光L被反射面35向基本垂直的方向反射。被反射面35反射的圖像光基本垂直地透過液晶材料34、玻璃基板33、導光板26等，射出到反射型液晶顯示裝置21的畫面正面?zhèn)?，可提高畫面正面方向上的亮度?br> 這里，因為在導光板26的光射出面29上形成有防止反射用圖案31，所以可抑制導光板26背面的菲涅耳反射，可防止在導光板26的背面上進行了菲涅耳反射后的干擾光導致圖像對比度降低。
另外，在現(xiàn)有的反射型液晶顯示裝置中，由于在導光板背面設置防止反射用圖案而產生衍射光，使圖像的對比度降低，但在本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置21中，通過將防止反射用圖案31(細微凹凸30)的周期或配置最佳化，設計成使其不產生衍射光，或即使產生衍射光，也不會向觀察者側射出。
另外，在上述實施方式中，說明了使用冷陰極管等線狀光源作為光源24的情況，但也可使用LED等一個發(fā)光元件或由一些區(qū)域的多個發(fā)光元件構成的點狀光源來作為光源24。圖10是表示使用點光源狀的光源24的前照燈22的一例的概略平面圖。在該前照燈22中，將點光源狀的光源24配置在導光板26的某個邊的中央部或角部，導光板26表面的偏轉圖案28也離散地設置成以光源24為中心的同心圓形。
另外，構成上述防止反射用圖案31的細微凹凸30也可不設置在光射出面29上，而是設置在設置偏轉圖案28的導光板26的表面上。或者，也可以將細微凹凸30設置在導光板26的表面和背面兩面上。若在導光板26的表面(觀察側的面)上以小于等于可視光的最短波長的周期設置細微凹凸30，則可抑制外部光在導光板26的觀察側的面上進行反射，抑制周圍景色映入或由反射導致的對比度的降低。
下面，以上述反射型液晶顯示裝置21為例，對每個實施方式說明本發(fā)明的衍射光的抑制方法。第1-3實施方式說明與防止反射用圖案31的排列方向無關地抑制衍射光產生的方法，第4-7實施方式說明通過將防止反射用圖案31的排列方向最佳化來抑制衍射的方法。另外，下面，將平行于防止反射用圖案31的面稱為xy平面，將垂直于光源的方向稱為x軸方向，將平行于光源長度方向的方向稱為y軸方向，將垂直于光射出面29的方向稱為z軸方向。
第1實施方式中，與防止反射用圖案31的排列方向無關，使不產生衍射光。即，可以認為二維排列的細微凹凸30是將排列成一列的細微凹凸列進行周期性地重復排列而成的。使與垂直于該細微凹凸列和光射出面29的平面平行的光入射到防止反射用圖案31時，不進行衍射。圖11是說明第1實施方式的圖，對以垂直于細微凹凸列和光射出面29的平面剖切防止反射用圖案31時的截面進行放大表示。用圖11來說明第1實施方式。
如圖11所示，設入射到細微凹凸30的光L的入射角(從垂直于導光板26的方向測得的角度)為θ1，設衍射光14的衍射角(從垂直于導光板26的方向測得的衍射光的射出角度)為θ2，設導光板材料的折射率為n1，設空氣的折射率為n0，設細微凹凸30的周期為p。其中，入射光的入射角θ1在從光源側入射時取正值，衍射光14的衍射角θ2在向光源側射出時取正值。
現(xiàn)在，如圖11所示，在相鄰的細微凹凸30中，若求從光源側入射到細微凹凸30后向光源側射出的衍射光14的光程差，則由于光程差＝n1·psinθ1+n0·psinθ2所以真空中的波長為λ的光衍射后相互增強的條件如下式(1)所示。
p·(n1·sinθ1+n0·sinθ2)＝mλ ...(1)(其中，m＝±1、±2、...)為了使在導光板26內傳導的所有入射角為θ1的光不衍射，只要使上述式(1)左邊的絕對值的最大值不超過右邊絕對值的最小值即可。若設從光源24射出的光中波長最短的可視光的波長為λmin，則式(1)右邊的絕對值的最小值為λmin。另一方面，作為θ1＝θ2＝90°，左邊的絕對值的最大值為p·(n1+n0)。從而，可知為了使在導光板26內傳導所有方向的光不衍射，只要使其滿足下式(2)即可。
p＜λmin/(n0+n1) ...(2)因為人的視覺不能視認波長小于等于380nm的光，所以設λmin＝380nm，設導光板26的折射率n1＝1.5、空氣的折射率n0＝1時，上述式(2)變?yōu)閜＜152nm。
因此，在第1實施方式中，使構成防止反射用圖案31的細微凹凸30的周期(間距)p比由上述式(2)右邊確定的值小，結果，因為不從導光板26的光射出面29射出衍射光，所以衍射光不會射出到觀察者側，可提高畫面的對比度，使反射型液晶顯示裝置21的視認性提高。
另外，在第1實施方式中，對與垂直于細微凹凸列和光射出面29的平面平行的光入射到防止反射用圖案31時進行了計算，但與光的入射方向無關，只要細微凹凸30的周期p滿足上述關系式，則不會射出衍射光。另外，雖然有時間距因細微凹凸列的選擇方法不同而不同，但無論哪種選擇方法，只要使間距滿足上述式(2)即可。其中，在從垂直于光射出面29的方向看，光的入射方向基本恒定的情況下，就基本垂直于該入射方向的細微凹凸列而言，只要細微凹凸30的周期p滿足上述式(2)，則基本上不射出衍射光。
另外，該第1實施方式或上述式(2)如圖12所示，也可應用于從前照燈22的光射出面29垂直射出照明光37的情況。
第2實施方式中，使在規(guī)定方向上不產生衍射光，即使在該方向以外的方向上由防止反射用圖案31產生衍射光，也使其不向與圖像光相同的方向射出。圖13是說明第2實施方式的圖，是反射型液晶顯示裝置21的側面圖。用圖13來說明第2實施方式。
使畫面的對比度降低的干擾光不僅由于前照燈22的光射出面29上的菲涅耳反射、而且還由于反射型液晶顯示面板23的玻璃基板33表面或偏光板上的菲涅耳反射而產生。因此，在上述反射型液晶顯示裝置21中，使光L傾斜地從前照燈22的光射出面29射出，使該光L在反射型液晶顯示面板23的傾斜反射面35上垂直反射，使圖像光9射出到觀察者側。如圖14所示，若從前照燈22的光射出面29向反射型液晶顯示面板23傾斜地射出光L，則即使該光L被反射型液晶顯示面板23的玻璃基板33表面或偏光板反射，反射后的干擾光10也向傾斜方向反射，所以不向與圖像光9相同的方向射出干擾光10，不會使畫面的對比度降低。
此時，即使從防止反射用圖案31射出衍射光14，如圖13中虛線所示，若衍射光14的射出方向與照明光37構成大于等于90°的角度，則即使衍射光14入射到反射型液晶顯示面板23內，也會通過在反射面35上反射，而以大入射角入射到反射型液晶顯示面板23的玻璃基板33表面上進行全反射，使衍射光14難以從反射型液晶顯示面板23射出。
因此，當設從前照燈22的光射出面29射出的照明光37的光度最大的方向與光射出面29的法線所成角度為θout時，只要在與照明光37成小于等于90°的角度的方向上不產生衍射光14即可。即，當設衍射光14的衍射角為θ2時，在條件θ2+θout＜90°下，只要滿足上述式(1)即可。此時，因為sinθ2＜sin(90°-θout)＝cosθout所以若與第1實施方式同樣考慮，則在與照明光37成小于等于90°的角度的方向上不產生衍射光14的條件用下式(3)表示。
p＜λmin/(n1+n0·cosθout) ...(3)這里，p為細微凹凸30的周期，n1為導光板材料的折射率，n0為空氣的折射率，λmin為從光源24射出的可視光中波長最短的可視光的波長。
例如，當設λmin＝380nm、θout＝30°、導光板的折射率n1＝1.5、空氣的折射率n0＝1時，上述式(3)變?yōu)閜＜160nm。
因此，在第2實施方式中，使構成防止反射用圖案31的細微凹凸30的周期(間距)p比由上述式(3)右邊確定的值小，結果，在與照明光37成小于等于90°的角度的方向上不產生衍射光14，另外，即使在與照明光37成比90°大的角度的方向上射出衍射光14，也因為該衍射光14不射出到觀察者側，所以可提高畫面的對比度，使反射型液晶顯示裝置21的視認性提高。
另外，若上述式(3)中設θout＝0°(從光射出面29垂直射出的情況)，則上述式(3)與上述式(2)一致。
另外，光的入射方向不必與細微凹凸列和光射出面29垂直，與光的入射方向無關，只要使細微凹凸30的周期p滿足上述關系式，則在規(guī)定方向上不射出衍射光14。另外，雖然有時間距因細微凹凸列的選擇方法不同而不同，但無論哪種選擇方法，只要間距滿足上述式(3)即可。其中，在從垂直于光射出面29的方向看，光的入射方向基本恒定的情況下，就基本垂直于該入射方向的細微凹凸列而言，只要細微凹凸30的周期p滿足上述式(3)，則在規(guī)定方向上基本上不產生衍射光。

第3實施方式使得在導光板26的內部也不產生防止反射用圖案31引起的衍射光。圖15是說明第3實施方式的圖，其對防止反射用圖案31的部分截面(相鄰的兩個細微凹凸30的xz截面)進行放大表示。用圖15來說明第3實施方式。
如圖15所示，在相鄰的細微凹凸30中，若求導光板26內從光源側入射到細微凹凸30后在導光板26內向光源側射出的衍射光14的光程差，則有光程差＝n1·psinθ1+n1·psin(180°-θ2)＝n1·psinθ1+n1·psinθ2其中，θ1為在導光板26內從垂直于光射出面29的法線測得的入射角，θ2為在導光板26外從垂直于光射出面29的法線測得的衍射角(與第1實施方式一樣)。因此，真空中的波長為λ的光衍射后相互增強的條件如下式(4)所示。
p·n1(sinθ1+sinθ2)＝mλ ...(4)(其中，m＝±1、±2、...)為了在導光板26內不產生衍射光14，只要使上述式(4)左邊的絕對值的最大值不超過右邊絕對值的最小值即可。若設從光源24射出的光中波長最短的可視光的波長為λmin，則式(4)右邊的絕對值的最小值為λmin。另一方面，設θ1＝θ2＝90°，則左邊的絕對值的最大值為2p·n1。由此可知為了在導光板26內不產生衍射光14，只要滿足下式(5)即可。
p＜λmin/(2·n1) ...(5)這里，p為細微凹凸30的周期，n1為導光板材料的折射率。
例如，設λmin＝380nm、導光板26的折射率n1＝1.5，則式(5)變?yōu)閜＜127nm。
因此，在第3實施方式中，使構成防止反射用圖案31的細微凹凸30的周期(間距)p比由上述式(5)右邊確定的值小，結果，因為即使在導光板26內也不射出衍射光14，所以衍射光14不會射出到觀察者側，可提高畫面的對比度，可提高反射型液晶顯示裝置21的視認性。
并且，因為n1＞n0，所以有
p＜λmin/(2·n1)＜λmin/(n0+n1)因為若滿足上述式(5)，則也滿足第1實施方式的式(2)，所以可知即使在導光板26的外側也不產生衍射光。
另外，第3實施方式或上述式(5)與第1實施方式一樣，也可應用于從前照燈22的光射出面29垂直射出照明光37的情況。
另外，光的入射方向不必與細微凹凸列和光射出面29垂直，與光的入射方向無關，只要使細微凹凸30的周期p滿足上述關系式，則不產生衍射光。另外，雖然有時間距因細微凹凸列的選擇方法不同而不同，但無論哪種選擇方法，只要使間距滿足上述式(3)即可。其中，在從垂直于光射出面29的方向看，光的入射方向基本恒定的情況下，就基本垂直于該入射方向的細微凹凸列而言，只要細微凹凸30的周期p滿足上述式(3)，則基本上不產生衍射光。
在第4實施方式中，通過將防止反射用圖案31的排列方向最佳化，使得即使在大周期的細微凹凸30上也不產生衍射。這里，在基本平行于光射出面?zhèn)鲗У墓庠诜乐狗瓷溆脠D案31上衍射后基本平行于光射出面29向導光板26內部射出的條件下進行了計算。此時，因為衍射光的光程差最大，所以只要求出該條件下不產生衍射的細微凹凸的排列方向和細微凹凸的周期即可。在垂直于光射出面29的xz平面中，因為光柵的厚度(細微凹凸30的高度)小，所以如上所述，可作為一維的衍射光柵進行處理，但在平行于光射出面29的xy平面中，因為光柵的厚度(光射出面29的長度與寬度)大，所以必須作為布拉格衍射來處理。
在布拉格衍射中，通常假設入射到衍射光柵的光L的入射角與反射光的射出角相等。此時，如圖16所示，入射到光柵面之間的間隔為d的衍射光柵后被相鄰的光柵面反射的光的光程差變?yōu)?dsinφ。其中，設此時的入射角φ是從光柵面測得的。從而，在布拉格衍射中，當設光的波長為λ時，在滿足條件2·n1·dsinφ＝qλ(q＝±1、±2、...) ...(6)時，反射光相互增強(布拉格衍射條件)。這里，因為光L在導光板26內被衍射，所以考慮了導光板26的折射率n1。
為了抑制xy平面中的衍射光，只要使對于任意的入射角φ上述式(6)都不成立即可。因為式(6)右邊的最小值為λmin(在導光板26中傳播的光中波長最短的可視光的波長)，式(6)左邊的最大值為2·n1·p(p為細微凹凸30的周期，p≥d)，所以使式(6)不成立的條件變?yōu)閜＜λmin/(2·n1) ...(7)因此，在第4實施方式中，使構成防止反射用圖案31的細微凹凸30的周期(間距)p比由上述式(7)右邊確定的值小，結果，因為在導光板26的光射出面29上不引起布拉格衍射，所以衍射光不會射出到觀察者側，可提高畫面的對比度，使反射型液晶顯示裝置21的視認性提高。
在導光板26的與光射出面29平行的面內，若減小細微凹凸30的周期以滿足上述式(7)，則可以不使布拉格衍射引起的衍射光產生。但是，因為細微凹凸30的周期越小，越難形成防止反射用圖案31，所以在第5實施方式中，通過將防止反射用圖案31的方向最佳化，以盡量大的周期的細微凹凸30來抑制衍射光的產生。
圖17是把防止反射用圖案31的各細微凹凸30看作光柵點的圖(以下，用該圖來代替防止反射用圖案31)。另外，細微凹凸30不必排列成正方格子狀，也可是斜方格子狀或六方格子狀，所以為了進行更一般的說明，將光柵點描述成斜方格子狀。若考慮這種衍射光柵，則如圖17所示，考慮無數(shù)方向的光柵面。為了不使布拉格衍射引起的衍射光產生，只要使全部的光柵面不滿足布拉格的衍射條件即可。但是，實際上，只要使光柵面之間的間隔最大的圖18所示的4個主光柵面S1、S2、S3、S4不滿足布拉格衍射的條件，則不產生布拉格衍射引起的衍射光。因此，下面，求出在4個主光柵面上不產生布拉格衍射的條件。
首先，用圖19來說明這里所用的記號的定義。設在與防止反射用圖案31平行的平面內，光的入射方向用以與光柵面S1平行的方向為基準的角度φ表示。另外，設朝向與光柵面S1、S2平行的方向且相互所成的角度α1大于等于90°的基本光柵矢量為<d1>、<d2>。并且，設與光柵面S3平行的方向的光柵矢量為<d3>＝<d1>+<d2>，設光柵矢量<d1>與<d3>所成的角度為α2，設光柵矢量<d2>與<d3>所成的角度為α3＝α1-α2，設光柵矢量<d1>與(<d2>-<d1>)所成的角度為α4。另外，設矢量<d1>、<d2>、<d3>的大小(光柵常數(shù))分別為d1、d2、d3。
如圖20所示，若考慮光柵面S1上的布拉格衍射的條件，則因為光柵間間隔為d2·sinα1，所以有2·n1·(d2·sinα1)·sinφ＝qλ(q＝±1、±2、...)從而，為了在光柵面S1上不引起衍射，只要2·n1·(d2·sinα1)·|sinφ|＜λmin ...(8)即可。
同樣，若考慮如圖21所示的光柵面S2上的布拉格衍射，則因為光柵間間隔為d1·sinα1，所以2·n1·(d1·sinα1)·sin(α1-φ)＝qλ(q＝±1、±2、...)從而，在光柵面S2中不引起衍射的條件為2·n1·(d1·sinα1)·|sin(α1-φ)|＜λmin...(9)另外，若考慮如圖22所示的光柵面S3上的布拉格衍射，則因為光柵間間隔為d2·sinα3，所以2·n1·(d2·sinα3)·sin(α2-φ)＝qλ(q＝±1、±2、...)從而，在光柵面S3上不引起衍射的條件為2·n1·(d2·sinα3)·|sin(α2-φ)|＜λmnin...(10)另外，若考慮如圖23所示的光柵面S4上的布拉格衍射，則因為光柵間間隔為d1·sinα4，所以2·n1·(d1·sinα4)·sin(α4-φ)＝qλ(q＝±1、±2、...)從而，在光柵面S4上不引起衍射的條件為2·n1·(d1·sinα4)·|sin(α4-φ)|＜λmin ...(11)如上所述，為了使防止反射用圖案31不產生布拉格衍射，只要求出同時滿足下式(8)-(11)的入射角φ即可。
2·n1·(d2·sinα1)·|sinφ|＜λmin ...(8)2·n1·(d1·sinα1)·|sin(α1-φ)|＜λmin...(9)2·n1·(d2·sinα3)·|sin(α2-φ)|＜λmin...(10)
2·n1·(d1·sinα4)·|sin(α4-φ)|＜λmin ...(11)若使任意的入射角φ都滿足上述式(8)-(11)，則任意入射角的光都不產生布拉格衍射。但是，在反射型液晶顯示裝置21的情況下，可以認為光源24的位置固定，光以恒定的入射角φ入射到防止反射用圖案31。因此，若能確定式(8)-(11)左邊中最大的值取極小值的入射角φ，則可對規(guī)定的可視光最短波長λmin確定大的光柵常數(shù)d1、d2。即，通過確定防止反射用圖案31相對入射光的方向的最佳配置，可對規(guī)定的可視光最短波長λmin確定盡量大的光柵常數(shù)(周期)d1、d2?；蛘?，對于規(guī)定的光柵常數(shù)d1、d2，可使最小的可視光最短波長λmin的光不產生布拉格衍射。
圖24用曲線表示上述式(8)-(11)。圖24中，橫軸取入射角φ[度]，縱軸取各式子的光程差。另外，各光程差是設導光板介質的折射率n1＝1.5、光柵常數(shù)d1＝150nm、d2＝120nm、角度α1＝110°而計算的。
在α1＞90°的情況下，從圖24可知，若同時滿足上述式(8)和式(9)，則式(11)也成立，這可通過數(shù)學式子來證明。在式(8)與式(9)兩者成立的條件下光程差最小的時候是式(8)的左邊與式(9)的左邊相等的時候。此時，φ＝arctan[d1sinα1/(d2+d1cosα1)]成立，式(8)和式(9)的左邊如下式(12)所示。
2·n1·d1·d2·sin2α1d12+2d1·d2·cosα1+d22---(12)]]>比較式(12)的光程差與式(11)左邊的最大值(2·n1·d1·sinα4)，則變?yōu)橄率?13)，在α1＞90°的情況下，式(12)的光程差＞式(11)左邊的最大值。
=2·d1·d2·sin2α1(2·d1·sinα4)d12+2d1·d2·cosα1+d22---(13)]]>=d12+d22-2d1·d2·cosα1d12+d22+2d1·d2·cosα1>1]]>由于式(8)和式(9)的左邊在交點間為向上凸出的曲線，所以若滿足式(8)和式(9)，則在任意入射角φ下式(11)都成立。
因此，就不產生布拉格衍射的條件而言，僅考慮式(8)-(10)即可。
如上所述，在最大的光柵常數(shù)(周期)d1、d2下不產生布拉格衍射的條件是式(8)-(10)的左邊的最大值取極小值(或最小值)的點，所以從圖24可知，相當于式(8)-(10)的左邊的交點。
從下式可得到式(8)與式(9)的交點。
d2/d1＝|sin(α1-φ)/sinφ|...(14)另外，從下式可得到式(9)與式(10)的交點。
d3/d2＝|sin(α3-φ′)/sinφ′|...(15)其中，φ′＝α1-φ從下式可得到式(8)與式(10)的交點。
d1/d3＝|sin(α2-φ″)/sinφ″|...(16)其中，φ″＝α2-φ這里，使用了d1/sinα3＝d2/sinα2＝d3/sinα1。
光柵矢量<d1>與<d2>所成的角度為α1，光柵矢量<d2>與<d3>所成的角度為α3，光柵矢量<d3>與<d1>所成的角度為α2，若設相對與<d1>平行的光柵面的入射角為φ，則因為相對與<d2>平行的光柵面的入射角為φ′＝α1-φ，相對與<d3>平行的光柵面的入射角為φ″＝α2-φ，所以，若研究上述式(14)-(16)，則式(14)-(16)可一般地表示為dj/di＝|sin(α-φ)|/sinφ ...(17)這里，di、dj是任意方向的光柵矢量<di>、<dj>的大小(光柵常數(shù))，α是光柵矢量<di>與<dj>所成的角度，φ為光相對與光柵矢量<di>平行的光柵面的入射角，α-φ為光相對與光柵矢量<dj>平行的光柵面的入射角。
因此，選擇任意兩個(基本)光柵矢量，若配置防止反射用圖案31使得光相對光柵矢量<di>的方向以根據式(17)求出的角度φ入射，則可用盡量大的光柵常數(shù)di、dj的防止反射用圖案31來防止布拉格衍射，使防止反射用圖案31的成形變得容易。
例如，在具有相互所成的角度為α(其中，α≥90°)、長度為di、dj的光柵矢量<di>、<dj>的細微結構中，若設式(17)的解為φ0，則如圖24所示，以使光柵矢量<di>的方向與光源24的方向成φ0的角度，在導光板26的下面配置防止反射用圖案31，并且，若對可視光最短波長λmin設計成在滿足式(8)-(10)的范圍內使di、dj的值為盡量大的值，則可用周期大的圖案的防止反射用圖案31來防止布拉格衍射。
圖25表示矩形的光柵。此時，因為α＝90°，所以上述式(7)變?yōu)閐j/di＝1/tanφ...(18)這表示在α＝90°的矩形格子的情況下，若光的入射方向與光柵矢量<di>-<dj>的方向垂直，則可選擇大的值來作為光柵常數(shù)di、dj。
另外，當α＝90°時，上述式(8)變?yōu)?·n1·di·cosφ＜λmin上述式(9)變?yōu)?·n1·dj·sinφ＜λmin所以從兩個式子可得到下式(19)。
di·djdi2+dj2<λmini2·n1---(19)]]>尤其是，若設di＝dj＝p，則光L的傳導方向變?yōu)榕c光柵矢量<di>、<dj>成45°的方向，式(19)變?yōu)閜＜λmin/[(√2)·n1] ...(20)此時，例如設λmin＝380nm、n1＝1.5，則式(20)變?yōu)镻＜179nm。
從而，在矩形格子(α＝90°)的情況下，通過配置防止反射用圖案31使光的入射方向與光柵的對角線方向垂直，并確定滿足式(19)的光柵常數(shù)di、dj，則基本上不產生布拉格衍射，可使畫面的視認性變好。并且，在滿足式(19)的范圍內，通過設定盡量大的di、dj的值，可使防止反射用圖案31的成形也變得容易。另外，因為形成矩形格子或正方形格子狀，所以細微凹凸30的排列也非常簡化。
圖26表示di＝dj＝p、α＝120°的六方格子。此時，上述式(14)變?yōu)閟inφ＝sin(120°-φ)得到φ＝60°。這表示考慮到六方格子的對稱性，若光的入射方向為φ＝0°、60°、120°、180°的方向，則難以產生衍射，表示若平行于六方格子的3個基本光柵矢量中的任意一個來入射光，則可選擇大的值來作為光柵面間的間隔di、dj。
另外，當di＝dj＝p、α＝120°時，上述式(8)與式(9)變?yōu)閜＜(2·λmin)/(3·n1) ...(21)例如，若設λmin＝380nm、n1＝1.5，則上述式(21)變?yōu)閜＜169nm由此，在該情況下，通過配置防止反射用圖案31使光的入射方向與六方格子的3個基本光柵矢量的任意一個平行，則若設定滿足式(21)的光柵長度p，則基本上不產生布拉格衍射，可使畫面的視認性變好。并且，在滿足式(21)的范圍內，通過設定盡量大的p值，可使防止反射用圖案31的成形也變得容易。這種六方格子可使底面為圓形的細微凹凸30緊密排列。
第8實施方式說明如圖10所示的前照燈那樣使用點光源的情況。在使用點光源作為光源24的情況下，在導光板26內傳導的光的行進方向在面內不恒定。因此，若想沿難以產生衍射的方向排列細微凹凸30，則細微凹凸30被排列成同心圓形。這樣，要這樣在導光板26中將細微凹凸30排列成同心圓形，導光板26的制作變得困難。
因此，在使用點光源的情況下，優(yōu)選使用六方格子狀等旋轉對稱性高的光柵結構。另外，也可使用第5實施方式中使用的式(8)-(11)來如下求出難以產生衍射的射出角φ。
作為實例，考慮光柵矢量<di>、<dj>相互所成角度α為110°、各自的光柵常數(shù)為di＝150nm、dj＝120nm的衍射光柵，其具有接近六方格子的結構。這里，如圖10所示，若在前照燈22的角部設置光源24(點光源)，則因為在導光板26內傳導的光的行進方向的寬度具有90°的角度，所以在光的入射角φ為90°的范圍內，只要確定使式(8)-(11)左邊表示的光程差的最大值變?yōu)樽钚〉呐帕蟹较蚣纯?。如圖27所示，對于表示式(8)-(11)的曲線，若將光的入射角φ的寬度(90°)設定在φ＝57°-163°的范圍內，則光程差的最大值變?yōu)樽钚?。從而，只要長度為150nm的光柵矢量di與導光板26的一個邊所成的角度為57°-73°(163°-90°＝73°)之間的角度即可。
在前面的實施方式中，說明了周期性地配置細微凹凸的情況，但在以下的實施方式中，對隨機地配置小于等于光的波長的尺寸的細微凹凸的情況進行說明。從隨機形成細微凹凸的意義開始說明。
在導光板的內部，光在光射出面和其相反側的面上邊重復進行全反射邊向遠離光源的方向傳播。因此，如背景技術中所述，光以大的角度入射到設置在導光板的光射出面或其相反側的面上的細微凹凸上，并產生衍射光。尤其是在周期性地配置細微凹凸的情況下，由于各區(qū)域中的細微凹凸，波長相同的光向相同方向衍射，所以波長相同的衍射光相互干涉而相互增強，向特定方向射出強的衍射光。結果，導光板稍稍帶有顏色，從前照燈射出的光看上去帶色，所以使反射型液晶顯示裝置的畫面的視認性變差。
相反，若隨機地排列細微凹凸，則因為從各區(qū)域中的細微凹凸向相同方向衍射的光的波長各異，所以各種波長的光混合后，變?yōu)榘咨?。從而，通過隨機排列細微凹凸，可抑制導光板稍稍帶有顏色而從前照燈射出的光看上去帶色的現(xiàn)象，可改善反射型液晶顯示裝置的畫面的視認性。因此，在以下的實施方式中，對細微凹凸進行隨機排列。
細微凹凸的隨機配置可分為兩種。圖28(a)(b)都是示意性地表示將細微凹凸30隨機配置的防止反射用圖案31的截面圖。圖28(a)中所示的防止反射用圖案31以隨機的間隔來配置形狀和尺寸隨機的細微凹凸30。圖28(b)中所示的防止反射用圖案31以隨機間隔來配置相同形狀的細微凹凸30。另外，在圖28(a)(b)中，表示出僅在一個方向上的隨機配置，但細微凹凸30是被隨機地配置在兩個方向上的。
在如此使細微凹凸隨機排列的情況下，通過與第1-第3實施方式一樣使細微凹凸的間隔小于光的波長，可抑制衍射光的產生，或僅在特定方向上產生衍射光。但是，在隨機進行細微排列的情況下，因為不能直接應用第1-第3實施方式中說明的條件，所以在下面進行具體說明。
首先，在第9、10、11的實施方式中說明如圖28(a)所示的細微凹凸30的形狀、尺寸與配置全都隨機的情況。在第9實施方式中，設入射到細微凹凸30的光L的入射角為θ1，設衍射光14的衍射角為θ2，設導光板材料的折射率為n1，設空氣的折射率為n0，設從光源24射出的可視光中、波長最短的可視光的波長為λmin(參照圖11)，另外，當獲取了細微凹凸30的相鄰凹部彼此或凸部彼此的距離分布時，若設其出現(xiàn)頻度最大的距離為K，則只要滿足下式(22)即可。
K＜λmin/(n0+n1)...(22)這對應于第1實施方式中導出的式(2)。
圖29(a)(b)是說明上述式(22)的應用方式的圖，圖29(a)表示隨機的細微凹凸的一例，圖29(b)是表示該細微凹凸中凸部(凹部)彼此的距離k的分布的圖。設細微凹凸30的形狀是圖29(a)中表示的圖案，則根據該圖案來測量相鄰的凸部彼此(也可以是凹部彼此)的距離k，累計該距離k，得到各距離k的頻度。圖29(b)表示各距離k的頻度分布，橫軸表示相鄰的凸部彼此的距離k，縱軸表示各距離的出現(xiàn)頻度。圖29中，設頻度最大時的距離k為K。因此，在設計了圖29(a)的圖案的情況下，只要以頻度最大時的距離K滿足上述式(22)的縮小比例來在導光板26上制作防止反射用圖案31即可。
若光源24是LED，從光源24射出的光中、波長最短的可視光為420nm，則λmin＝420nm，設導光板26的折射率n1＝1.5，空氣的折射率n0＝1，則上述式(22)變?yōu)镵＜168nm優(yōu)選的是將其設為小于等于100nm。
根據該實施方式，因為細微凹凸30是隨機的，所以前照燈22難以帶色，另外，衍射光難以從導光板26的光射出面29射出，所以衍射光不會射出到觀察者側，結果，可提高畫面的對比度，使反射型液晶顯示裝置21的視認性提高。
另外，在該實施方式中，更優(yōu)選的是，距離k等于產生衍射光的最小值λmin/(n0+n1)時的頻度Pmin小于等于最大頻度Pmax的1/5。雖然在細微凹凸的距離k比λmin/(n0+n1)大的部分容易產生衍射光，但若滿足該條件，則可進一步減少衍射光的產生。
對第9實施方式的原理進行說明。隨機地配置有細微凹凸30的防止反射用圖案31可由周期不同的多個正弦波形的和來表現(xiàn)。通過圖30(a)(b)(c)對其進行說明。圖30(a)是表示具有隨機形狀與配置的細微凹凸的圖案的概略圖，圖30(b)是表示對細微凹凸30的圖案進行了傅立葉分解時的各周期成分的圖，圖30(c)是表示各成分的周期與強度的關系的圖。為了簡化說明，考慮二維防止反射用圖案31。當設防止反射用圖案31的高度為z，形成有防止反射用圖案31的區(qū)域長度為a，到形成有防止反射用圖案31的區(qū)域端部的距離為x時，圖30(a)的細微凹凸30的圖案可表示為z＝f(x)(0≤x≤a)因為它可擴展為周期a的周期函數(shù)，所以若進行傅立葉展開，則周期(不是時間周期，而是相當于波長的空間周期)可分解成Tn＝a/n(n＝1，2，3，...)的正弦波成分。圖30(b)表示這樣分成各成分后的正弦波的一部分。另外，圖30(c)中，橫軸取各成分的周期Tn，縱軸表示各成分的強度。
從前面的說明可知，在圖案周期與可視光的波長為相同程度的情況下，在可視光區(qū)域中產生衍射光，若圖案周期比可視光的波長帶中最短波長λmin小得多，則不產生衍射光。若將其應用于對細微凹凸30的圖案進行分解后的成分，則周期長的成分產生衍射光，但周期短的成分不產生衍射光。從而，若設產生衍射光的周期范圍為圖30(c)所示的范圍，則如果使對細微凹凸30的圖案進行了分解時的周期成分的大部分位于比產生該衍射光的周期范圍小的區(qū)域中，則可抑制衍射光的產生，可得到良好的視認性。上述式(22)表現(xiàn)出該情況。另外，第10、11實施方式也基于相同的理由。
在第10實施方式中，也與第9實施方式一樣，考慮細微凹凸30的凹部或凸部彼此的距離的出現(xiàn)頻度最大的距離K。即，根據圖29(a)的細微凹凸30的圖案，求出相鄰的凸部彼此的距離k，累計該距離k，如圖29(b)所示，求出出現(xiàn)頻度最大時的距離K。另外，在第10實施方式中，當設從光源24射出的可視光中、波長最短的可視光的波長為λmin時，出現(xiàn)頻度最大時的距離K滿足上式(23)。其中，n1是導光板材料的折射率，n0是空氣的折射率，θout是從前照燈22的光射出面29射出的照明光37的光度為最大的方向與光射出面29的法線所成的角度(參照圖13)。
K＜λmin/(n1+n0·cosθout) ...(23)該式(23)對應于第2實施方式的式(3)。
例如，當設λmin＝420nm(光源為LED的情況)、θout＝30°、導光板的折射率n1＝1.5、空氣的折射率n0＝1時，上述式(23)變?yōu)镵＜178nm優(yōu)選的是將其設為小于等于100nm。
因此，在實施方式10中，構成防止反射用圖案31的細微凹凸30以滿足上述式(23)的細微度來隨機配置。結果，在可抑制從前照燈22射出的光帶色的同時，在與照明光37成比90°大的角度的方向上，即使射出衍射光14，該衍射光14也不會射出到觀察者側，可提高畫面的對比度，使反射型液晶顯示裝置21的視認性提高。
在第11實施方式中，也與第9實施方式一樣，考慮細微凹凸30的凹部或凸部彼此的距離的出現(xiàn)頻度最大的距離K。即，根據圖29(a)的細微凹凸30的圖案，求出相鄰的凸部彼此的距離k，累計該距離k，如圖29(b)所示，求出出現(xiàn)頻度最大時的距離K。另外，在第11實施方式中，當設從光源24射出的可視光中、波長最短的可視光的波長為λmin，設導光板材料的折射率為n1時，出現(xiàn)頻度最大時的距離K滿足下式(24)。
K＜λmin/(2·n1)...(24)該式(24)對應于第3實施方式的式(5)。
例如，當設λmin＝420nm、導光板26的折射率n1＝1.5時，式(24)變?yōu)镵＜140nm優(yōu)選的是將其設為小于等于100nm。
因此，在實施方式11中，以使對應于最大出現(xiàn)頻度的細微凹凸彼此的距離K比由上述式(24)右邊確定的值小的狀態(tài)，以隨機的配置而形成細微凹凸。結果，可抑制從前照燈22射出的光的帶色，另外，即使在導光板26內也不射出衍射光14，衍射光14難以射出到觀察者側，所以可提高畫面的對比度，使反射型液晶顯示裝置21的視認性提高。
另外，在本實施方式中，也優(yōu)選的是，使距離k等于產生衍射光的最小值λmin/(2·n1)時的頻度Pmin小于等于最大頻度Pmax的1/5。
下面，在第12、13、14實施方式中說明如圖28(b)所示將相同形狀的細微凹凸30隨機地配置在導光板26下面(光射出面29)的情況。這里，如圖32(a)所示，將作為形狀、尺寸基本相同的凸狀細微凹凸30的凸部隨機地排列在導光板26的光射出面29或其相反側的面上?；蛘呷鐖D32(b)所示，也可隨機地排列作為形狀、尺寸基本相同的凹狀細微凹凸30的凹部。設這些形狀、尺寸基本相同的細微凹凸30的凸部或凹部的基端部的寬度(直徑)為W。
這樣，在隨機地配置了寬度為W的細微凹凸30(凸部或凹部)的情況下，在該細微凹凸30的圖案中包含很多周期為W的成分。因此，在這種實施方式中，只要將細微凹凸30的寬度W設為不產生衍射的尺寸即可。另外，為了去除無用的周期成分，優(yōu)選的是，使細微凹凸30的高度或深度基本恒定。
在第12實施方式中，若設入射到細微凹凸30的光L的入射角為θ1，設衍射光14的衍射角為θ2，設導光板材料的折射率為n1，設空氣的折射率為n0，設從光源24射出的可視光中、波長最短的可視光的波長為λmin(參照圖11)，則只要將細微凹凸30的寬度W設為滿足下式(25)的尺寸即可。
W＜λmin/(n0+n1) ...(25)其對應于第1實施方式中導出的式(2)。
若光源24是LED，從光源24射出的光中、波長最短的可視光為420nm，則λmin＝420nm，設導光板26的折射率n1＝1.5，空氣的折射率n0＝1，則上述式(25)變?yōu)閃＜168nm優(yōu)選的是將其設為小于等于100nm。
根據該實施方式，因為細微凹凸30被隨機配置，所以前照燈22難以帶色，另外，衍射光難以從導光板26的光射出面29射出，所以衍射光不會射出到觀察者側，結果，可提高畫面的對比度，使反射型液晶顯示裝置21的視認性提高。
在第13實施方式中，當設從光源24射出的可視光中、波長最短的可視光的波長為λmin時，細微凹凸30的寬度W滿足下式(26)。其中，n1為導光板材料的折射率，n0為空氣的折射率，θout為從前照燈22的光射出面29射出的照明光37的光度為最大的方向與光射出面29的法線所成的角度(參照圖13)。
W＜λmin/(n1+n0·cosθout)...(26)該式(26)對應于第2實施方式的式(3)。
例如，當設λmin＝420nm(光源為LED的情況)、θout＝30°、導光板的折射率n1＝1.5、空氣的折射率n0＝1時，上述式(26)變?yōu)閃＜178nm優(yōu)選的是將其設為小于等于100nm。
因此，在實施方式13中，構成防止反射用圖案31的細微凹凸30以滿足上述式(26)的細微寬度W來隨機配置。結果，在可抑制從前照燈22射出的光帶色的同時，即使在與照明光37成比90°大的角度的方向上射出衍射光14，該衍射光14也不會射出到觀察者側，可提高畫面的對比度，使反射型液晶顯示裝置21的視認性提高。
在第14實施方式中，當設從光源24射出的可視光中、波長最短的可視光的波長為λmin，設導光板材料的折射率為n1時，細微凹凸30的寬度W滿足下式(27)。
W＜λmin/(2·n1) ...(27)
該式(27)對應于第3實施方式的式(5)。
例如，當設λmin＝420nm、導光板26的折射率n1＝1.5時，式(24)變?yōu)閃＜140nm優(yōu)選的是將其設為小于等于100nm。
因此，在實施方式14中，使細微凹凸30的寬度W比由上述式(27)右邊確定的值小，以隨機的配置來形成細微凹凸。結果，可抑制從前照燈22射出的光帶色，另外，即使在導光板26內也不射出衍射光14，衍射光14難以射出到觀察者側，所以可提高畫面的對比度，使反射型液晶顯示裝置21的視認性提高。
圖33(a)(b)是對第15實施方式中的一個細微凹凸進行放大表示的斜視圖，圖33(a)表示設置在導光板26的下面(光射出面29)的凸部，圖33(b)表示設置在導光板26下面的凹部。在第15實施方式中的細微凹凸30中，當設凸部的高度或凹部的深度為H、其寬度為W時，其縱橫比H/W為H/W＞1.2這樣，若設細微凹凸30的縱橫比H/W大于等于1.2，則可充分減小防止反射用圖案31的反射率，可減小導光板26下面上的菲涅耳反射。另外，為了減小反射率，優(yōu)選的是，在可成形細微凹凸30的限度內，使高度或深度H盡量大，優(yōu)選的是，具有大于等于150nm的高度或深度。
(防止反射用圖案的形成方法)下面，說明在導光板26上形成上述防止反射用圖案31的方法。首先，開始，制作圖34(a)所示的防止反射用圖案31的原板(原盤)41。在制作具有小于等于光的波長的細微凹凸的原板41的方法中，有2光束干涉曝光法或電子束曝光法等。通過這種方法得到原板41后，如圖34(b)所示，通過電鑄法使Ni等壓模(スタンパ)材料堆積在原板41上，制作壓模42。一旦如圖34(c)所示將該壓模42從原板41上剝離而將與原板41分離，則在壓模42的下面，得到把原板41的細微凹凸的圖案反轉后的圖案。之后，如圖34(d)所示，邊加熱該壓模42，邊將其按壓在導光板26的背面或表面上，如圖34(e)所示，將細微凹凸30轉印到導光板26上。之后，將壓模42從導光板26剝離，則在導光板26的背面或表面上成形了細微凹凸30。
另外，除將細微凹凸30直接轉印在導光板26上外，也可在將細微凹凸30轉印在薄膜(未圖示)上后，將該薄膜粘貼到導光板26上。但是，將細微凹凸30直接轉印到導光板26上沒有脫落等問題，所以持久性高，工序也少。這里，設置在前照燈22中的細微凹凸30可以是設置有大量棱錐形狀的凸狀圖案的形狀，也可以是設置大量將其反轉后的凹狀圖案的形狀。但是，為了使衍射光不容易產生，優(yōu)選是凸狀的圖案。
作為如此成形的細微凹凸30，除棱錐形狀或圓錐形狀外，也可以是細微凹凸30的側面傾斜緩慢變化的形狀(尤其是朝向末端傾斜逐漸變大的凸形狀)。例如，可以是圖35(a)、(b)、(c)、(d)所示的各種形狀的細微凹凸30。另外，所謂細微凹凸30的周期是指相鄰的細微凹凸30的凸部末端與凸部末端之間的距離。另外，若細微凹凸30的形狀小于等于光的波長，則即使細微凹凸30的周期或排列有差異，也基本上不對反射率造成影響。此時，所謂細微凹凸30的周期是指相鄰的細微凹凸30的凸部與凸部之間的平均距離。
為了得到良好的防止反射效果，優(yōu)選的是，細微凹凸30的縱橫比大于等于1。另外，細微凹凸30的高度(深度)越高，在寬的入射角度和寬的波長區(qū)域內越可降低反射，但若考慮成形性，優(yōu)選為150nm左右。
下面，說明將具有上述各實施方式中說明的細微凹凸的面光源裝置用于可雙面顯示的雙面型液晶顯示裝置中的情況。這里所說的雙面型液晶顯示裝置是可通過一組液晶顯示面板和面光源裝置從雙面視認圖像的液晶顯示裝置。
圖36是表示雙面型液晶顯示裝置的結構的概略截面圖。該雙面型液晶顯示裝置43使本發(fā)明的面光源裝置44與半透射型液晶顯示面板45相對。該面光源裝置44是具有與上述任一實施方式中說明的前照燈22一樣結構的面光源裝置，或將上述任一實施方式中說明的細微凹凸30設置在導光板的觀察側的面或與觀察側相反的一側的面(即光射出面29)上的面光源裝置。這里，在雙面型液晶顯示裝置43的情況下，所謂觀察側的面是指對被液晶顯示面板45反射的圖像光進行觀察的方向的面。圖36中所示的面光源裝置44與圖7和圖8中所示的前照燈22除設置在導光板26上的偏轉圖案28的形狀不同、偏轉圖案28彼此不連續(xù)設置之外，具有與前照燈22一樣的結構。細微凹凸30在圖示實例中，僅設置在光射出面29上，但也可設置在與光射出面29相反的一側的面上。
圖37是僅取出1個像素部分的半透射型液晶顯示面板45來表示其結構的放大截面圖。該液晶顯示面板45在第1基板46與第2基板47之間密封有液晶材料48。在第2基板47與液晶材料48相對的內面上，隔著規(guī)定間隔，將多個透明電極50排列成矩陣狀，以分別電連接于各透明電極50上的狀態(tài)，設置有與各透明電極50相鄰配置的由金屬膜構成的反射電極51。各透明電極50占據1個像素部分的區(qū)域的約1/2的面積，反射電極51也占據1個像素部分的區(qū)域的約1/2的面積，反射電極51以比透明電極50突出的狀態(tài)設置。即，由一個透明電極50和一個反射電極51構成一個像素。
另外，在第1基板46的與液晶材料48相對的內面上，在顯示區(qū)域的整個面上設置有透明電極49。將面光源裝置44朝向該第1基板46的外面?zhèn)扰渲谩Ａ硗?，圖37中，僅示出點矩陣顯示的液晶顯示面板中的一個像素要素，省略了定向膜、光學薄膜、TFT等電路等。
然后，在該雙面型液晶顯示裝置43中，若從導光板26的光射出面29射出光L，則從導光板26射出的光L對液晶顯示面板45進行照明。在從導光板26射出的光L中，入射到設置有變?yōu)閷顟B(tài)的像素的透明電極50的區(qū)域的光L，透過透明電極49和50，在與觀察側的面相反的一側可識別圖像。另外，入射到設置有變?yōu)閷顟B(tài)的像素的反射電極51的區(qū)域的光L，在透過透明電極49并由反射電極51反射后，再次透過透明電極49，并透過導光板26，在觀察側可識別圖像。由此，通過由一塊液晶顯示面板45和一塊面光源裝置44構成的雙面型液晶顯示裝置43，可從雙面來識別圖像，可削減構成部件的部件個數(shù)。
另外，可減少功耗。
即使是具有這種結構的雙面型液晶顯示裝置43，在沒有面光源裝置44的導光板26上設置細微凹凸30的情況下，如圖38所示，若在導光板26內傳播的光在光射出面29上進行菲涅耳反射，則從觀察側的面射出。從該觀察側的面射出的光變?yōu)楦蓴_光10，向與圖像光相同的方向射出，所以與反射型液晶顯示裝置的情況一樣，白色光重疊在圖像上，畫面的對比度降低，觀察側的視認性變差。
另外，即使在為了防止上述菲涅耳反射而在導光板26上設置細微凹凸30的情況下，若由細微凹凸30引起衍射，則衍射光14直接或漫反射后射出。該衍射光14射出到觀察者側(對從液晶顯示面板45反射后的光進行觀察的一側)、和與觀察側相反的一側(對透過液晶顯示面板45的光進行觀察的一側)，所以該衍射光與畫面的圖像光重疊，在任一面上導光板都稍稍帶有顏色，使圖像的對比度降低，使視認性變差。
相反，在第16實施方式的雙面型液晶顯示裝置43中，因為在導光板26上設置有由本發(fā)明的細微凹凸30構成的防止反射用圖案31，所以可抑制上述干擾光10或由衍射光14引起的圖像的質量降低，可改善雙面型液晶顯示裝置43的圖像的視認性。
圖39表示組裝有本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置21的便攜電話61。該便攜電話61在具有數(shù)字鍵等的撥號部62上組裝有反射型液晶顯示裝置21，在上面設置有天線63。
圖40表示組裝有本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置21的PDA等便攜信息終端64。該便攜信息終端64在反射型液晶顯示裝置的旁邊設置有筆輸入等輸入部65，在上端部上樞接著蓋66。
通過如此在便攜電話或便攜信息終端等中使用本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置，可具有對比度高、視認性好的顯示部。
本發(fā)明的前照燈可用于反射型液晶裝置等反射型顯示裝置中。另外，該反射型顯示裝置可用作各種設備的顯示部，尤其適用于便攜電話或便攜手機等便攜設備中。
權利要求
1.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置防止反射用的多個細微凹部或凸部，與從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長、和導光板的折射率相關聯(lián)，算出入射到配置有所述凹部或凸部的面上的光產生衍射光時的、所述凹部或凸部的周期的下限值，并以比所述下限值小的周期形成了所述凹部或凸部。
2.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部的周期p滿足p<λminn1+n0]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率。
3.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，從所述光射出面射出的光的光度為最大的方向相對垂直于所述光射出面的法線傾斜，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部的周期p滿足p<λminn1+n0·cosθout]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率θout從所述導光板的光射出面射出的光的光度為最大的方向與垂直于所述光射出面的法線所成的角度。
4.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部的周期p滿足p<λmin2·n1]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率。
5.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，使所述凹部或凸部的排列方向排列在相對傳導的光的行進方向最難以產生衍射的方向上。
6.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部被配置成由相互所成角度為α(≥90°)、長度為di、dj的兩個光柵矢量定義的光柵狀，所述凹部或凸部是按滿足下式的方向定向的，djdi=sin(α-φ)sinφ]]>其中，φ與所述光射出面基本平行地傳導的光的行進方向、與長度為di的光柵矢量所成的角度。
7.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部被配置成由相互成90°角度、長度為di、dj的兩個光柵矢量定義的光柵狀，并且，由兩個所述光柵矢量的差表示的矢量的方向被配置在與所述光射出面基本平行地傳導的光的行進方向垂直的方向上，所述光柵矢量的長度di、dj滿足di·djdi2+dj2<λmin2·n1]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率。
8.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，周期性地配置多個細微凹部或凸部，所述凹部或凸部被配置成由相互成120°角度、長度相等的兩個光柵矢量定義的光柵狀，并且，由兩個所述光柵矢量中的任意一個或兩個光柵矢量的和表示的光柵矢量的方向被配置在與所述光射出面基本平行地傳導的光的行進方向平行的方向上，所述兩個光柵矢量的長度di、dj滿足di=dj<2·λmin3·n1]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率。
9.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，當對所述凹部或凸部獲取了相鄰的凹部彼此或凸部彼此的距離分布時，其頻度最大的距離K滿足K<λminn1+n0]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率。
10.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，從所述光射出面射出的光的光度為最大的方向相對垂直于所述光射出面的法線傾斜，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，當對所述凹部或凸部獲取了相鄰的凹部彼此或凸部彼此的距離分布時，其頻度最大的距離K滿足K<λminn1+n0·cosθout]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率θout從所述導光板的光射出面射出的光的光度為最大的方向與垂直于所述光射出面的法線所成的角度。
11.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，當對所述凹部或凸部獲取了相鄰的凹部彼此或凸部彼此的距離分布時，其頻度最大的距離K滿足K<λmin2·n1]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率。
12.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，設所述凹部或凸部的寬度為W時，該寬度W滿足W<λminn1+n0]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率。
13.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，從所述光射出面射出的光的光度為最大的方向相對垂直于所述光射出面的法線傾斜，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，設所述凹部或凸部的寬度為W時，該寬度W滿足W<λminn1+n0·cosθout]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率n0接觸所述導光板的配置有細微凹部或凸部的面的介質的折射率θout從所述導光板的光射出面射出的光的光度為最大的方向與垂直于所述光射出面的法線所成的角度。
14.一種面光源裝置，具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述觀察側的面或所述光射出面中的至少一個面上，隨機地配置多個細微凹部或凸部，設所述凹部或凸部的寬度為W時，該寬度W滿足W<λmin2·n1]]>其中，λmin從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長n1所述導光板的折射率。
15.根據權利要求1到14中任意一項所述的面光源裝置，其特征在于設所述凹部的深度或所述凸部的高度為H時，其相對該凹部或凸部的寬度W之比H/W滿足H/W＞1.2。
16.根據權利要求1到14中任意一項所述的面光源裝置，其特征在于從所述光源射出的波長最短的可視光在真空中的波長λmin為380nm。
17.根據權利要求1到14中任意一項所述的面光源裝置，其特征在于將所述凹部或凸部轉印在所述導光板的觀察側的面或光射出面至少之一上。
18.一種顯示裝置，由權利要求1到14中任意一項所述的面光源裝置和顯示面板構成，該顯示面板使從所述面光源裝置射出的光反射并生成圖像。
19.一種顯示裝置，由權利要求1到14中任意一項所述的面光源裝置和顯示面板構成，該顯示面板使從所述面光源裝置射出的光透射并生成圖像，同時使從所述面光源裝置射出的光反射并生成圖像。
20.一種電子設備，具有權利要求18或19所述的顯示裝置作為顯示器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種面光源裝置及顯示裝置，在導光板的光射出面上具有防止反射用的細微凹凸的前照燈中，提供一種抑制該凹凸引起的衍射光的產生的單元。該前照燈具有光源和導光板，該導光板傳導來自所述光源的光，把光從位于與觀察側的面相反的一側的光射出面射出，其中，在所述光射出面上形成由防止反射用的細微凹凸(30)構成的防止反射用圖案。設從光源24射出的光中、波長最短的可視光的波長為λmin、導光板的折射率為n1、空氣的折射率為n0，則細微凹凸(30)的周期p滿足下式p＜λmin/(n0+n1)由此，可防止從導光板的防止反射用圖案(光射出面)射出衍射光。
文檔編號G02B6/00GK1605909SQ200410083420
公開日2005年4月13日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權日2003年10月6日
發(fā)明者松井優(yōu)貴, 船本昭宏, 青山茂 申請人:歐姆龍株式會社