專利名稱：照明裝置及液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明裝置及液晶顯示裝置，特別涉及即使用1個(gè)燈的光源，也可以對較大面積進(jìn)行均勻且明亮照明的照明裝置以及使用它的液晶顯示裝置。
圖23A是表示這種構(gòu)成的液晶顯示裝置的立體結(jié)構(gòu)圖，圖23B是圖23A所示的液晶顯示裝置的俯視圖。這些圖所示的液晶顯示裝置由液晶顯示單元120、和設(shè)置在該液晶顯示單元120的前面?zhèn)鹊那爸脽?10構(gòu)成。液晶顯示單元120的詳細(xì)情況圖中沒有示出，它是通過使從其前面一側(cè)入射的光產(chǎn)生反射而實(shí)現(xiàn)顯示的反射型的液晶顯示單元，其構(gòu)成是在相互對向設(shè)置的上基板121與下基板122之間夾置液晶層，通過控制該液晶層的液晶取向狀態(tài)，使光的透過狀態(tài)產(chǎn)生變化而實(shí)現(xiàn)顯示。
前置燈110包括平板狀的導(dǎo)光板112、配設(shè)在該導(dǎo)光板112的側(cè)端面112a上的棒狀的中間導(dǎo)光體113、以及配設(shè)在該中間導(dǎo)光體113的一端面部的發(fā)光元件115，在導(dǎo)光板112的上面?zhèn)?，形成有截面呈楔狀的多個(gè)凸部114相互平行地形成的棱柱體形狀。另外，為了防止波紋圖形，這些凸部114相對于導(dǎo)光板側(cè)端面112a呈稍稍傾斜的狀態(tài)。
并且，所述前置燈110使自發(fā)光元件115射出的光，經(jīng)中間導(dǎo)光體113照射到導(dǎo)光板112的側(cè)端面112a上并進(jìn)入導(dǎo)光板112內(nèi)，通過形成有棱柱體形狀的導(dǎo)光板112上面使該光產(chǎn)生反射從而改變光的傳播方向，形成從導(dǎo)光板112的(圖23)下面朝向液晶顯示單元120進(jìn)行照射的狀態(tài)。
在便攜式信息終端或便攜式游戲機(jī)等便攜式電子機(jī)器中，由于電池的驅(qū)動(dòng)時(shí)間對其實(shí)用性會(huì)產(chǎn)生較大影響，所以在用作它們的顯示部的液晶顯示裝置中為了降低前置燈的電力消耗，如圖23A所示的前置燈110那樣，到目前為止采用了只具有1個(gè)燈的發(fā)光元件的1個(gè)燈型前置燈。也就是說，通過減少發(fā)光元件來實(shí)現(xiàn)低電力消耗。另外，隨著便攜式電子機(jī)器的小型化，還需要將前置燈110的板厚減薄到1mm左右。
但是，在這種1個(gè)燈型的前置燈中，通過薄型導(dǎo)光板和1個(gè)燈的發(fā)光元件的組合，幾乎不可能對顯示畫面大于幾英寸的大面積進(jìn)行均勻且明亮的照明。也就是說，在圖23A所示的前置燈110中，若是在單側(cè)設(shè)置發(fā)光元件115，則為了將來自該發(fā)光元件115的光均勻地引導(dǎo)至導(dǎo)光板112，首先需要通過中間導(dǎo)光體113在導(dǎo)光板112的側(cè)端面112a長度方向上使入射光均勻，但由于通過中間導(dǎo)光體113使向?qū)Ч獍?12的入射光均勻本身較難，所以在導(dǎo)光板112的前面獲得均勻的出射光就極其困難。因此，在特別明顯時(shí)，會(huì)在導(dǎo)光板112的發(fā)光元件115側(cè)的邊端部(圖23左側(cè)邊端部)上，產(chǎn)生像圖23B所示的俯視觀察為三角形的暗部118的問題，從而造成使液晶顯示裝置的視認(rèn)性產(chǎn)生下降。
這樣，雖然對使用1個(gè)燈的發(fā)光元件作為光源的前置燈的需求較高，但至今仍沒有既薄，又可以對大面積進(jìn)行均勻且明亮照明的前置燈。
另外，本發(fā)明的另一目的在于，提供一種具有所述照明裝置，高亮度且顯示質(zhì)量優(yōu)良的液晶顯示裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下的構(gòu)成。
本發(fā)明的照明裝置，其特征在于包括光源、和使該光源的光從一側(cè)端面導(dǎo)入并使在內(nèi)部傳播的所述光從一面?zhèn)壬涑龅膶?dǎo)光板，導(dǎo)入所述光的側(cè)端面為入光面，在所述導(dǎo)光板的一面?zhèn)?，形成有俯視觀察呈條紋狀的由緩斜面部和具有比該緩斜面部陡的傾斜角度的陡斜面部所形成的多個(gè)棱柱體槽，所述棱柱體槽的緩斜面部的傾斜角度θ1為1°以上10°以下，所述陡斜面部的傾斜角度θ2為41°以上45°以下，所述反射面的所述陡斜面部的寬度，離開所述入光面的位置越遠(yuǎn)變得越大，當(dāng)使所述入光面的最近位置的陡斜面部的寬度為1.0時(shí)，使最遠(yuǎn)位置的所述陡斜面部的寬度為1.1以上1.5以下。
依據(jù)上述構(gòu)成，通過將形成在導(dǎo)光板的反射面?zhèn)鹊睦庵w槽的形狀及尺寸設(shè)定在上述范圍，可以得到在導(dǎo)光射出面內(nèi)的射出光量均勻一致，且光源的利用效率高的高亮度照明裝置。當(dāng)所述緩斜面部的傾斜角度θ1的范圍不足1°時(shí)，得不到作為照明裝置的足夠的亮度，而超過10°時(shí)，由導(dǎo)光板的射出面的射出光量的均勻性會(huì)降低，因而是不希望的。另外，所述陡斜面部的傾斜角度θ2不足41°以及超過45°時(shí)，因照明裝置的亮度會(huì)下降所以是不希望的。
另外，所述陡斜面部的寬度是指，向與所述棱柱體槽的延伸方向正交的方向的所述斜面部的寬度，該陡斜面部的寬度越大，通過棱柱體槽向下反射的光的比例越大。因此，在本構(gòu)成的照明裝置中，該陡斜面部的寬度是根據(jù)離開導(dǎo)光板的入光面的距離形成了適當(dāng)?shù)膶挾取８唧w地說，在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光量相對較大的入光面附近使陡斜面部的寬度相對較窄從而減小向下反射的光的比例，反過來在遠(yuǎn)離入光面的位置通過增大陡斜面部的寬度使向下反射的光的比例增大，從而使導(dǎo)光板整體的的射出光量的分布均勻一致。并且，本發(fā)明的陡斜面部的寬度，當(dāng)形成在最靠近入光面的的陡斜面部的寬度為1.0時(shí)，通過使形成在離入光面最遠(yuǎn)的位置的陡斜面部的寬度處于1.1～1.5的范圍內(nèi)，可以使射出光量的分布均勻一致。此外，本發(fā)明人通過后面的實(shí)施例證明了上述斜面部的傾斜角度及陡斜面部的寬度的設(shè)定范圍的正確性。
其次，本發(fā)明的照明裝置的構(gòu)成可以是，所述多個(gè)棱柱體槽的陡斜面部，沿該棱柱體槽的延伸方向具有大致相同的寬度，離開所述入光面的平均距離越遠(yuǎn)的棱柱體槽，所述陡斜面部的寬度越大。
也就是說，本構(gòu)成的照明裝置，形成有從最靠近導(dǎo)光板的入光面的棱柱體槽開始具有逐漸增大寬度的陡斜面部的寬度的棱柱體槽，離入光面最遠(yuǎn)的棱柱體槽的陡斜面部的寬度，是所述最近位置的陡斜面部的寬度的1.1～1.5倍。通過這種構(gòu)成，由于離導(dǎo)光板的入光面越遠(yuǎn)位置的棱柱體槽，由其陡斜面部向下反射的光的比例越多，所以可以使導(dǎo)光射出內(nèi)的射出光量均勻一致。
其次，本發(fā)明的照明裝置的構(gòu)成可以是，所述棱柱體槽的延伸方向是與所述入光面交叉的方向。
通過這種構(gòu)成，當(dāng)由該照明裝置照明的被照明物具有所定間隔的周期性形狀或模樣時(shí)，可以抑制導(dǎo)光板的棱柱體槽與所述被照明物的形狀或模樣產(chǎn)生光學(xué)干涉而出現(xiàn)的波紋圖形。例如，當(dāng)被照明物為液晶顯示單元時(shí)，有時(shí)會(huì)帶來形成矩陣狀的像素的排列與所述棱柱體槽之間產(chǎn)生光學(xué)干涉的問題，但通過上述構(gòu)成，可以抑制這種波紋圖形的發(fā)生，而得到優(yōu)良的視認(rèn)性。
其次，本發(fā)明的照明裝置的構(gòu)成也可以是，所述棱柱體槽中的每一個(gè)的陡斜面部的寬度，從所述入光面的近側(cè)開始向遠(yuǎn)側(cè)在棱柱體槽的延伸方向上連續(xù)地增大。
通過這種構(gòu)成，當(dāng)所述棱柱體槽的方向與入光面交叉時(shí)，可以使離入光面越遠(yuǎn)位置的陡斜面部具有越大的寬度，因而可以加大離開入光面越遠(yuǎn)位置的向下反射的光的比例，從而可以使在導(dǎo)光射出內(nèi)的射出光量均勻一致。
其次，在本發(fā)明的照明裝置中，最好使所述棱柱體槽的延伸方向與所述入光面的長度方向所構(gòu)成的棱柱體槽的傾斜角α在0°～15°的范圍。處于6.5°～8.5°的范圍更好。
通過這種構(gòu)成，可以提高在導(dǎo)光射出方向的射出光量的均勻性。另外，可以更有效地抑制被照明物與導(dǎo)光板之間的光學(xué)干涉。特別是，當(dāng)被照明物的周期性形狀或模樣是包括與導(dǎo)光板的入光面平行的直線部的形狀或模樣，該周期性反復(fù)的方向是與所述導(dǎo)光板的入光面正交的方向時(shí)可以起到更加顯著的效果。
當(dāng)棱柱體槽的傾斜角α超出0°～15°時(shí)，得不到上述效果。另外，通過使所述棱柱體槽的傾斜角α處于6.5°～8.5°的范圍，可以得到射出光量分布更加均勻且與被照明物之間不易產(chǎn)生波紋圖形的照明裝置。
其次，本發(fā)明的照明裝置可以是，所述光源包括由沿所述導(dǎo)光板的入光面和與該入光面鄰接的導(dǎo)光板側(cè)端面而配置的俯視觀察呈L字形的2根導(dǎo)光部組成的中間導(dǎo)光體、和配設(shè)在所述2根導(dǎo)光部中的至少1根的基端部上的發(fā)光元件。
通過這種構(gòu)成，可以由導(dǎo)光板的二側(cè)端面供給光，在現(xiàn)有的1個(gè)燈型照明裝置中的容易發(fā)生射出光量降低的發(fā)光元件側(cè)的導(dǎo)光板端部上，可以供給更多的光，因而可以提高在導(dǎo)光射出內(nèi)的射出光量的均勻性。
其次，本發(fā)明的照明裝置的構(gòu)成也可以是，所述光源包括沿所述導(dǎo)光板的入光面配設(shè)的中間導(dǎo)光體、和配設(shè)在該中間導(dǎo)光體的端面部上的發(fā)光元件，在與所述導(dǎo)光板的入光面鄰接的側(cè)端面上，形成有金屬反射膜。
依據(jù)上述構(gòu)成的照明裝置，通過在與入光面鄰接的導(dǎo)光板側(cè)端面上配設(shè)反射膜，特別是，可以防止從發(fā)光元件側(cè)的導(dǎo)光板側(cè)端面向外部的光的泄漏，并且，通過該反射膜所反射的光返回導(dǎo)光板側(cè)，因而特別是可以有效地防止發(fā)光元件側(cè)的導(dǎo)光板端部的射出光量的降低，從而可以得到優(yōu)良的射出光量的均勻性。
其次，本發(fā)明的照明裝置的構(gòu)成可以是，所述光源包括沿所述導(dǎo)光板的入光面配設(shè)的中間導(dǎo)光體、和配設(shè)在該中間導(dǎo)光體的端面部上的發(fā)光元件，在所述導(dǎo)光板面內(nèi)，透過顯示有由該照明裝置所照明的被照明物的區(qū)域?yàn)轱@示區(qū)域，所述導(dǎo)光板，在所述入光面的長度方向上，與所述顯示區(qū)域相比被延長。上述構(gòu)成的照明裝置，通過將在導(dǎo)光板面內(nèi)特別是射出光量容易偏低的位置的導(dǎo)光板的發(fā)光元件側(cè)部向中間導(dǎo)光體的延伸方向延長，從作為顯示區(qū)域利用的范圍中去除了所述射出光量較低的部分，從而提供實(shí)際上射出光量均勻的照明裝置。另外，本發(fā)明的照明裝置中的所謂顯示區(qū)域是指，配置在照明裝置背面?zhèn)鹊谋徽彰魑锿高^導(dǎo)光板所顯示的導(dǎo)光板面內(nèi)的區(qū)域，實(shí)際上是指所述被照明物的俯視外形或相對于被照明物的顯示區(qū)域的導(dǎo)光板上的區(qū)域。
其次，本發(fā)明的照明裝置的特征在于，所述導(dǎo)光板的延長寬度為ΔW，該延長寬度ΔW、所述棱柱體槽的傾斜角α、及與所述入光面鄰接的導(dǎo)光板側(cè)端面的長度L之間滿足ΔW≥L×tanα的關(guān)系。
上述構(gòu)成的照明裝置，通過將所述導(dǎo)光板的延長寬度設(shè)定為滿足上述關(guān)系式，可以將在導(dǎo)光板的發(fā)光元件側(cè)產(chǎn)生的暗部可靠地配置在導(dǎo)光板的顯示區(qū)域以外的外側(cè)，從而可以實(shí)現(xiàn)顯示區(qū)域的射出光量的均勻性優(yōu)良的照明裝置。
其次，在本發(fā)明的照明裝置中，最好使所述中間導(dǎo)光體的外側(cè)面為形成有多個(gè)剖面呈梳狀的槽的棱柱體面，在該棱柱體面上形成有金屬反射膜。
由所述發(fā)光元件入射到中間導(dǎo)光體中的光，在中間導(dǎo)光體內(nèi)部傳播，并經(jīng)所述棱柱體面的反射，從與棱柱體面對向的面射出，射入導(dǎo)光板。依據(jù)上述構(gòu)成，通過在所述棱柱體面上形成反射膜，可以提高棱柱體面的反射率，而增加向?qū)Ч獍宸较虻姆瓷涔饬?。這樣，增加了射入導(dǎo)光板中的光量，其結(jié)果可以提高照明裝置的亮度。
其次，本發(fā)明的液晶顯示裝置的特征在于，包括上述任一所述的照明裝置、和由該照明裝置照明的液晶顯示單元。
上述構(gòu)成的液晶顯示裝置，因具有在大面積內(nèi)均勻且可以以高亮度進(jìn)行照明的照明裝置，所以可以實(shí)現(xiàn)高亮度且亮度均勻的優(yōu)良顯示質(zhì)量。另外，即使照明裝置的發(fā)光元件為1個(gè)燈，因亮度的均勻性不會(huì)降低，所以可以得到優(yōu)良顯示質(zhì)量且低功耗的液晶顯示裝置。
其次，本發(fā)明的液晶顯示裝置，其特征在于在所述液晶顯示單元的前面?zhèn)扰湓O(shè)有所述照明裝置，所述導(dǎo)光板的棱柱體槽的間距P1，與所述液晶顯示單元的像素間距P0之間滿足(1/2)P0＜P1＜(3/4)P0的關(guān)系。
通過使液晶顯示單元的像素間距P0與棱柱體槽的間距P1滿足上述關(guān)系，可以抑制因它們的周期性結(jié)構(gòu)而引起的光學(xué)干涉，因而可以防止所述干涉的波紋圖形帶來的液晶顯示裝置的視認(rèn)性下降。
上述棱柱體槽的間距P1在(1/2)P0以下、或(3/4)P0以上時(shí)，容易產(chǎn)生兩者間的干涉而引起的波紋圖形。
其次，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，最好使所述棱柱體槽的延伸方向與沿所述導(dǎo)光板的入光面的液晶顯示單元的像素的配列方向所構(gòu)成的角度β在0°～15°的范圍。在6.5°～8.5°的范圍更好。
也就是說，所述角度β是相對于棱柱體槽的像素排列方向的傾斜角。傾斜角β為0°時(shí)，不易得到抑制波紋圖形的效果。另外，超過15°時(shí)，顯示亮度會(huì)下降，并存在照明裝置的導(dǎo)光板上的暗部對變大的缺點(diǎn)。另外，通過使所述傾斜角β在6.5°～8.5°的范圍，可以幾乎完全抑制光學(xué)干涉，從而可以實(shí)現(xiàn)視認(rèn)性極好的液晶顯示裝置。本構(gòu)成的棱柱體槽與液晶顯示單元的像素排列方向之間構(gòu)成的角度β，在液晶顯示單元的像素排列方向與照明裝置的導(dǎo)光板的入光面為平行配置時(shí)，與前面的棱柱體槽傾斜角α為相同角度。
其次，本發(fā)明的液晶顯示裝置的特征在于，所述液晶顯示單元包括對向配置的上基板及下基板、和夾持在所述上下基板之間的具有正向介電各向異性的液晶分子，在所述下基板的內(nèi)面?zhèn)?，疊加形成有反射層和彩色濾色膜，所述反射層，在相對于該液晶顯示單元的顯示面的法線的10°～40°的反射角度范圍內(nèi)，具有反射亮度大致一定的反射特性。
通過這種構(gòu)成，由于可以在較寬的視野角得到一定亮度的顯示，所以可以實(shí)現(xiàn)使用舒適的液晶顯示裝置。
其次，本發(fā)明的液晶顯示裝置的特征在于，所述反射層，以入射光的正反射角度為中心具有大致對稱的反射亮度分布的反射特性。
通過這種構(gòu)成，可以得到在從入射光的正反射方向的所定角度范圍內(nèi)反射光會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散的液晶顯示裝置。
其次，本發(fā)明的液晶顯示裝置的特征在于，所述反射層，相對于入射光的正反射角度具有非對稱的反射亮度分布的反射特性。
通過這種構(gòu)成，可以提高所定方向的反射光(顯示光)的亮度，例如，即使使用者不是處于正對液晶顯示裝置的正反射方向的狀態(tài)進(jìn)行使用，也可以確保向使用者的亮度，從而可以實(shí)現(xiàn)使用感更舒適的液晶顯示裝置。
其次，本發(fā)明的液晶顯示裝置的特征在于，所述液晶顯示單元為有源矩陣型液晶顯示單元。
其次，本發(fā)明的液晶顯示裝置的特征在于，所述液晶顯示單元為有無源矩陣型液晶顯示單元。
在上述任一構(gòu)成的液晶顯示裝置中，通過將本發(fā)明的照明裝置設(shè)置在液晶顯示單元的前面，可以得到在顯示區(qū)域的整個(gè)面具有均勻的亮度且沒有波紋圖形的高質(zhì)量顯示。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方案1的液晶顯示裝置的立體圖。
圖2是圖1所示的液晶顯示裝置的俯視圖。
圖3是圖1所示的液晶顯示裝置的剖面圖。
圖4是將圖2所示的中間導(dǎo)光體放大的俯視圖。
圖5是圖1所示的前置燈的局部剖面圖。
圖6是將圖2所示的液晶顯示單元的像素組放大的俯視圖。
圖7是圖3所示的反射層的立體圖。
圖8是表示圖7所示的凹部的剖面形狀的說明圖。
圖9是具有圖8所示的凹部的反射層的反射特性圖。
圖10是反射層的變形例1的凹部的立體圖。
圖11是沿圖10所示的縱向剖面X的剖面圖。
圖12是具有圖10、圖11所示的凹部的反射層的反射特性圖。
圖13是反射層的變形例2的凹部的立體圖。
圖14是沿圖13所示的縱向剖面X的剖面圖。
圖15是沿圖13所示的縱向剖面Y的剖面圖。
圖16是具有圖13～15所示的凹部的反射層的反射特性圖。
圖17是將有源矩陣形液晶顯示單元的像素放大的俯視圖。
圖18是沿圖17的18-18線的剖面圖。
圖19是本發(fā)明的實(shí)施方案2的液晶顯示裝置的俯視圖。
圖20是本發(fā)明的實(shí)施方案3的前置燈的俯視圖。
圖21是本發(fā)明的實(shí)施方案4的前置燈的俯視圖。
圖22是本發(fā)明的實(shí)施方案5的前置燈的俯視圖。
圖23A是現(xiàn)有的液晶顯示裝置的立體圖，圖23B是圖23A所示的前置燈的俯視圖。
其中10、40、50、60-前置燈(照明裝置)；20-液晶顯示單元(被照明物)；20c-像素；20D-顯示區(qū)域；12、42、52、62-導(dǎo)光板；12a-入光面(側(cè)端面)；12b-射出面；12c-反射面；13、43、53、63-中間導(dǎo)光體；14、44、54、64-棱柱體槽；15、45、55、65-發(fā)光元件；14a、64a-緩斜面部；14b、64b-陡斜面部；13b-槽；17-反射膜；25-反射層；43a、43b-導(dǎo)光部；57-反射膜。
(實(shí)施方案1)(液晶顯示裝置的整體構(gòu)成)圖1是本發(fā)明實(shí)施方案1的液晶顯示裝置的立體結(jié)構(gòu)圖，圖2是圖1所示的液晶顯示裝置的俯視結(jié)構(gòu)圖，圖3是圖1所示的液晶顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)圖。如圖1～3所示，本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的構(gòu)成包括前置燈(照明裝置)10和配置在其背面?zhèn)?圖1的下面?zhèn)?的反射型液晶顯示單元20。
如圖1所示，前置燈10的構(gòu)成包括近似平板狀的透明導(dǎo)光板12；沿其側(cè)端面12a配設(shè)的中間導(dǎo)光體13；配設(shè)在該中間導(dǎo)光體13的單側(cè)的端面部上的發(fā)光元件15；自中間導(dǎo)光體13側(cè)套裝并覆蓋所述中間導(dǎo)光體13、發(fā)光元件15及導(dǎo)光板12的側(cè)端部的殼體(遮光體)19。也就是說，在本實(shí)施方案的前置燈10中，發(fā)光元件1 5和中間導(dǎo)光體1 3為光源，導(dǎo)光板12的側(cè)端面12a為導(dǎo)光板12的入光面。另外，如圖2所示，在導(dǎo)光板12的外面?zhèn)?圖1的上面?zhèn)?，相對配設(shè)有中間導(dǎo)光體13的入光面12a，以傾斜角α傾斜地排列形成有多個(gè)棱柱體槽14。
液晶顯示單元20的構(gòu)成包括對向配置的上基板21和下基板22，圖1中以虛線所示的矩形狀區(qū)域20D為液晶顯示單元20的顯示區(qū)域，另外，如圖2所示，在顯示區(qū)域20D內(nèi)矩陣狀地形成有像素20c。
所述構(gòu)成的液晶顯示裝置，在液晶顯示單元20的顯示區(qū)域20D上配設(shè)導(dǎo)光板12，并可透過該導(dǎo)光板12視認(rèn)液晶顯示單元20的顯示。另外，在沒有外界光的暗處，使發(fā)光元件15點(diǎn)亮，從而使其光經(jīng)過中間導(dǎo)光體13從導(dǎo)光板12的入光面12a導(dǎo)入導(dǎo)光板12內(nèi)部，并從導(dǎo)光板12的圖1的下面12b朝著液晶顯示單元20射出，實(shí)現(xiàn)對液晶顯示單元20的照明。
其次，參照附圖對本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的各部分進(jìn)行詳細(xì)的說明。
(前置燈)前置燈10的導(dǎo)光板12，是配置在液晶顯示單元20的顯示區(qū)域20D上面、將自發(fā)光元件15射出的光向下射到液晶顯示單元20上的平板狀部件，它是由透明的丙稀樹脂等構(gòu)成的。如圖3的局部剖面圖所示，導(dǎo)光板12的上面(與液晶顯示單元20相反一側(cè)的面)，被加工成從剖面觀察呈相互平行的梳狀的棱柱體槽14而俯視觀察呈條紋狀的反射面12c，下面(與液晶顯示單元20構(gòu)成對向的面)是射出用于照亮液晶顯示單元20的照明光的射出面12b。所述棱柱體槽14由相對于反射面12c的基準(zhǔn)面N而言傾斜地形成的一對斜面部構(gòu)成，其中的斜面部的一方為緩斜面部14a，而另一方形成為具有比該緩斜面部14a陡的傾斜角度的陡斜面部14b。通過將該緩斜面部14a加工成導(dǎo)光板12的光傳播方向的長度越短則使傾斜角度越大，而所述長度越長則使傾斜角度越小的形狀，可以提高前置燈10的亮度均勻性。并且，使在導(dǎo)光板12內(nèi)部從圖3右側(cè)傳播至左側(cè)的光，通過反射面12c的陡斜面部14b反射向射出面12b側(cè)，并朝著配置在導(dǎo)光板12的背面?zhèn)鹊囊壕э@示單元20射出。
在本實(shí)施方案的前置燈10中，圖3所示的緩斜面部14a的傾斜角度θ1，以反射面12c的基準(zhǔn)面N為基準(zhǔn)則處于1°以上10°以下的范圍，所述陡斜面部14b的傾斜角度θ2為41°以上45°以下的范圍。通過設(shè)置這樣的范圍，可以使在導(dǎo)光板12內(nèi)傳播的光高效地向下射到液晶顯示單元20上，從而可以構(gòu)成可明亮顯示的液晶顯示裝置。因而可以得到在導(dǎo)光板12的射出面12b內(nèi)射出光量均勻、且光源的利用效率高的高亮度照明裝置。所述緩斜面部14a的傾斜角度θ1的范圍不到1°時(shí)，前置燈10的平均亮度低，而當(dāng)超過10°時(shí)，就無法使在導(dǎo)光板12的射出面12b內(nèi)的射出光量均勻。另外，當(dāng)所述陡斜面部14b的傾斜角度θ2不到41°及超過45°時(shí)，會(huì)使由陡斜面部14b反射的光的傳播方向與射出面12b的法線方向的偏差增大，從而使自射出面12b的射出光量(也就是前置燈10的亮度)降低，因而是不希望的。
另外，在本實(shí)施方案的前置燈10中，所述陡斜面部14b的寬度被加工成越遠(yuǎn)離所述入光面12a的位置越大的形狀，并且棱柱體槽14被加工成當(dāng)使所述入光面12a的最近位置處的陡斜面部14b的寬度為1.0時(shí)，則最遠(yuǎn)位置(與入光面12a對向的導(dǎo)光板12的端部)處的所述陡斜面部14b的寬度處于1.1以上1.5以下的范圍內(nèi)。該陡斜面部14b的寬度，在本實(shí)施方案的前置燈10中是指，與棱柱體槽14的延伸方向正交的方向的陡斜面部14b的寬度。
通過這種構(gòu)成，本實(shí)施方案的前置燈10在導(dǎo)光板12的射出面12b內(nèi)的射出光量的均勻性方面具有優(yōu)良的性能。更具體地說，在導(dǎo)光板12的內(nèi)部傳播的光量，在入光面12a處最大，在導(dǎo)光板12內(nèi)傳播的過程中它的一部分受到棱柱體槽14的反射而從射出面12b射出，因而越遠(yuǎn)離入光面12a在內(nèi)部傳播的光量越少。本實(shí)施方案的前置燈10，由于是相應(yīng)這種導(dǎo)光板12內(nèi)部光量的變化，使相對所傳播的光量的向下射出光量的比例相應(yīng)自入光面12a的距離而變化，所以可以使導(dǎo)光板12的射出面12b內(nèi)的射出光量的分布均勻一致，因而可以實(shí)現(xiàn)亮度分布均勻的液晶顯示裝置。
如上所述，所述棱柱體槽14雖然只要加工成相應(yīng)其陡斜面部14b離開入光面12a的距離而增加陡斜面部的寬度，從而使所述入光面12a的最近位置處的陡斜面部14b的寬度為1.0時(shí)，使最遠(yuǎn)位置(與入光面12a對向的導(dǎo)光板12的端部)處的所述陡斜面部14b的寬度處于1.1以上1.5以下的狀態(tài)即可，但在鄰接的棱柱體槽14之間，它們的陡斜面部14b的寬度被加工成離入光面12a較遠(yuǎn)側(cè)的陡斜面部14b一方具有較大寬度。更具體地說，沿著朝向與入光面12a對向的端部的方向，陡斜面部14b的寬度被加工成按規(guī)定的長度或長度的規(guī)定比例不斷增加。
另外，所述棱柱體槽14的間隔P1(棱柱體槽14的底頂部的間隔)，在導(dǎo)光板12的反射面12c面內(nèi)為恒定。也就是說，棱柱體槽14以規(guī)定的間隔形成為相互平行的狀態(tài)。并且，在本實(shí)施方案的前置燈10中，棱柱體槽14的深度(基準(zhǔn)面N與棱柱體槽14的底頂部之間的距離)在反射面12c的面內(nèi)為固定。
這樣，形成在反射面12c上的棱柱體槽14，其間隔P1和深度為固定，并且如上所述，由于距離導(dǎo)光板12的入光面12a越遠(yuǎn)的棱柱體槽14的陡斜面部14b的寬度越大，所以陡斜面部14b的傾斜角度θ2在入光面12a一側(cè)的棱柱體槽14處為最大，并相應(yīng)離開入光面12a的距離逐漸減小。
此外，所述棱柱體槽14的間隔P1及深度并不一定在反射面12c的面內(nèi)為固定，即使使其變化地形成棱柱體槽14也不算超出本發(fā)明的技術(shù)范圍。也就是說，也可以將各棱柱體槽14的傾斜角度θ1及θ2固定，通過調(diào)整間隔P1及深度來確定陡斜面部14b。
在本實(shí)施方案的前置燈10中，如圖1、2所示，其反射面12c的棱柱體槽14，被加工成具有其延伸方向與導(dǎo)光板12的側(cè)端面12a會(huì)相交的方向的傾斜狀態(tài)。更具體地說，如圖2所示，最好將棱柱體槽14加工成，通過由棱柱體槽14與導(dǎo)光板12側(cè)端面12a構(gòu)成的角度所形成的棱柱體槽14的傾斜角α在0°～15°的范圍。通過將其控制在這一范圍，可以使導(dǎo)光板12的射出面12b方向上的射出光量的分布均勻一致。另外，使所述傾斜角α在6.5°～8.5°的范圍更好，通過將其控制在這一范圍，可以實(shí)現(xiàn)不易產(chǎn)生波紋圖形且射出光均勻性優(yōu)良的前置燈。
作為構(gòu)成導(dǎo)光板12的材料，除了丙稀類樹脂之外，可以采用聚碳酸酯類樹脂、環(huán)氧樹脂等透明的樹脂材料或玻璃等。另外，若舉一具體的例子，雖然不是特別限定但作為適當(dāng)材料可以舉出AUTON(商品名，JSR公司制造)或ZEONOA(商品名，日本ZEON公司制造)等。
另外，由于越是加大導(dǎo)光板12的板厚就可以使導(dǎo)光板12整體的射出光量越均勻，所以最好使板厚為0.8mm以上，1.0mm以上更好。另外，由于板厚大于1.5mm后，與1.0mm～1.5mm的板厚時(shí)的亮度沒有很大區(qū)別，所以從前置燈10的薄型化的角度出發(fā)，使板厚的上限為1.5mm即可。
中間導(dǎo)光體13是沿導(dǎo)光板12的側(cè)端面(入光面)12a的四方柱形的透明部件，在它的一側(cè)的側(cè)端面上配設(shè)有發(fā)光元件15。圖4是表示將該中間導(dǎo)光體13放大的俯視圖。如圖4所示，中間導(dǎo)光體13的圖4下面(與導(dǎo)光板12對向的側(cè)面)，是相互平行地形成有多個(gè)俯視觀察呈梳狀的槽13b的棱柱體面13a，由發(fā)光元件15射出的光，在中間導(dǎo)光體13的內(nèi)部沿中間導(dǎo)光體13的長度方向傳播，并經(jīng)所述梳狀的槽13b的內(nèi)面反射，射向?qū)Ч獍?2一側(cè)。如圖4所示，所形成的該梳狀的槽13b是，越遠(yuǎn)離發(fā)光元件15所形成的槽越深，從而可以使均勻的光照射在導(dǎo)光板12的側(cè)端面12a上。
另外，在形成有所述梳狀的槽13b的中間導(dǎo)光體13的棱柱體面13a上，形成有由Al或Ag等高反射率的金屬薄膜組成的反射膜17，通過該反射膜17提高棱柱體面13a的反射率從而使射進(jìn)導(dǎo)光板12的光量增加。
所述中間導(dǎo)光體13除了丙稀類樹脂之外，可以采用聚碳酸酯類樹脂、環(huán)氧樹脂等透明的樹脂材料或玻璃等。另外，發(fā)光元件15若可以配置在中間導(dǎo)光體13的端面部，并不是作特別限定，可以采用白色LED(LightEmitting Diode)或有機(jī)EL元件等。
此外，當(dāng)然該發(fā)光元件15也可以設(shè)置在中間導(dǎo)光體13的兩端部，甚至，也可以根據(jù)需要沿導(dǎo)光板12的入光面12a直接并列設(shè)置一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件。
另外，如圖1所示，在前置燈10的中間導(dǎo)光體13一側(cè)，包覆有殼體19。圖5示出了包括該殼體19的前置燈10的剖面圖。如圖5所示，在殼體19的內(nèi)面?zhèn)壬闲纬捎杏葾l或Ag等高反射率的金屬薄膜組成的反射膜19a，通過用該反射膜19a使由中間導(dǎo)光體13及導(dǎo)光板12的側(cè)端部漏向外側(cè)的光產(chǎn)生反射，再次射入中間導(dǎo)光體13中，從而可以作為照明光進(jìn)行利用。通過這種結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方案前置燈10可以更有效地利用發(fā)光元件15的光，從而可以以高亮度照亮液晶顯示單元20。
此外，在圖5中是將反射膜19a設(shè)置在殼體19的內(nèi)側(cè)面，但并不局限于此，只要是具有能使從中間導(dǎo)光體13泄漏的光返回中間導(dǎo)光體13側(cè)的結(jié)構(gòu)，也可以采用其它結(jié)構(gòu)。例如，既可以用具有反射性的金屬材料構(gòu)成殼體19本身，也可以在中間導(dǎo)光體13的外面及導(dǎo)光板12的側(cè)端部面上，通過濺射法等的形成膜的方法形成反射性金屬薄膜，從而阻止光從中間導(dǎo)光體13或?qū)Ч獍?2側(cè)端部泄漏。
(液晶顯示單元)液晶顯示單元20是可以進(jìn)行彩色顯示的反射型的無源矩陣型液晶顯示單元，如圖3所示，在對向配置的上基板21與下基板22之間，夾持有液晶層23，在上基板21的內(nèi)面?zhèn)?，具有向圖3左右方向延伸的俯視呈薄長方形的多個(gè)透明電極26a和形成在該透明電極26a上的取向膜26b，在下基板22的內(nèi)面?zhèn)龋来涡纬捎蟹瓷鋵?5、彩色濾色層29、多個(gè)俯視呈薄長方形的透明電極28a、及取向膜28b。
上基板21的透明電極26a和下基板22的透明電極28a均為薄四方形的平面形狀，俯視觀察呈條紋狀排列。并且，透明電極26a的延伸方向與透明電極28a的延伸方向，俯視觀察為相互正交的配置。因此，在一個(gè)透明電極26a與一個(gè)透明電極28a相交叉的位置上形成有液晶顯示單元20的一個(gè)像點(diǎn)，對應(yīng)各個(gè)像點(diǎn)配置有后面將要敘述的3色(紅、綠、藍(lán))濾色膜中的1色濾色膜。并且，發(fā)出R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))顏色的3像點(diǎn)，如圖3所示，構(gòu)成了液晶顯示單元20的1像素20c。另外，如圖2所示，俯視觀察時(shí)，在顯示區(qū)域20D內(nèi)矩陣狀地配置有多個(gè)像素20c。
濾色膜層29具有將紅、綠、藍(lán)各濾色膜29R、29G、29B按周期排列的構(gòu)成，各濾色膜形成在各自對應(yīng)的透明電極28a的下側(cè)，各像素20c中的每一個(gè)配置有一組濾色膜29R、29G、29B。并且，通過驅(qū)動(dòng)控制與各濾色膜29R、29G、29B對應(yīng)的電極，控制像素20c的顯示顏色。
在本實(shí)施方案的液晶顯示裝置中，形成在前置燈10的導(dǎo)光板12上的棱柱體槽14的延伸方向，與液晶顯示單元20的像素的配列方向?yàn)橄嘟徊娴某?。也就是說，通過使在液晶顯示單元20上構(gòu)成周期性的模樣的濾色膜層29的RGB的重復(fù)方向，與棱柱體槽14的延伸方向不構(gòu)成平行，來防止因二者的光學(xué)干涉而引起的波紋圖形的發(fā)生。
圖6是表示將圖2所示的液晶顯示單元20的鄰接的像素組放大的俯視圖。如該圖所示，在液晶顯示單元20中，俯視觀察矩陣狀地形成有多個(gè)像素20c，各像素20c具有一組紅、綠、藍(lán)的濾色膜29R、29G、29B。并且，如圖6所示，本實(shí)施方案的液晶顯示裝置中，圖6中用兩點(diǎn)劃線表示的前置燈10的棱柱體槽14的延伸方向，與液晶顯示單元20的像素20c的配列方向(圖6的左右方向)構(gòu)成傾斜角β地傾斜配置。
該棱柱體槽14相對于像素20c的配列方向(圖6的左右方向)的傾斜角β，最好在0°～15°的范圍，6.5°～8.5°的范圍更好。通過使其處于這一范圍，可以防止與液晶顯示單元20的像素的周期性結(jié)構(gòu)產(chǎn)生光學(xué)干涉而造成波紋圖形。超出上述范圍時(shí)降低波紋圖形的效果變小。另外，使上述傾斜角β為6.5°～8.5°的范圍更佳。通過使其處于這一范圍，防止波紋圖形的效果更好。
在本實(shí)施方案的液晶顯示裝置中，如圖2所示，由于前置燈10的導(dǎo)光板12側(cè)端面12a，與液晶顯示單元20的像素配列方向配置成平行的狀態(tài)，所以所述棱柱體槽14的延伸方向與導(dǎo)光板12側(cè)端面12a構(gòu)成的角度α，與棱柱體槽14的延伸方向與像素20c的配列方向構(gòu)成的角度β是一致的，但當(dāng)所述導(dǎo)光板12側(cè)端面12a與像素20c的配列方向不是平行狀態(tài)時(shí)，所述傾斜角α與β為不同的角度。此時(shí)，為了降低波紋圖形使所述傾斜角β比傾斜角α優(yōu)先處于上述范圍較好。當(dāng)確定傾斜角β后，棱柱體槽14的延伸方向就被確定，因而，為了使導(dǎo)光板12的射出光量分布均勻一致，只要將導(dǎo)光板側(cè)端面12a的方向相對于棱柱體槽14的延伸方向調(diào)整到使所述傾斜角α處于上述的范圍內(nèi)即可。
另外，由于液晶顯示單元20的像素20c(及濾色膜)的配列呈周期性的重復(fù)模樣，所以與導(dǎo)光板12的棱柱體槽14有可能產(chǎn)生光學(xué)干涉。圖3及圖6所示的前置燈10的棱柱體槽14的間距，與像素20c的間距之間，具有緊密的關(guān)聯(lián)，通過將二者的間距控制在適當(dāng)?shù)姆秶?，可以更有效地抑制光學(xué)干涉。更具體地說，通過將圖6所示的棱柱體槽14的間距P1與像素20c的間距P0設(shè)定成使其二者的間距具有(1/2)P0＜P1＜(3/4)P0的關(guān)系，可以有效地降低波紋圖形。一般來說，由于液晶顯示單元20的像素間距P0，取決于安裝有液晶顯示裝置的電子機(jī)器的規(guī)格(屏幕的尺寸及清晰度)，所以通過將該像素間距和前置燈10的棱柱體槽14的間距P1一同設(shè)定在上述范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)不會(huì)產(chǎn)生波紋圖形且視認(rèn)性優(yōu)良的液晶顯示裝置。
其次，形成在圖3所示的下基板22的內(nèi)面?zhèn)鹊姆瓷鋵?5的構(gòu)成中，如圖7的立體圖所示，具有Al或Ag等高反射率的反射膜25b，和用于使該金屬反射膜25b形成規(guī)定的表面形狀的由丙稀樹脂材料等組成的有機(jī)膜25a。在反射層25的表面上，設(shè)置有多個(gè)在基材表面具有光反射性的多個(gè)凹部25c。
有機(jī)膜25a，可以通過在下基板22上平面狀地形成由感光性樹脂等組成的樹脂層后，在上述樹脂層的表面上壓接由與所需的有機(jī)膜25a的表面形狀具有相反凹凸的表面形狀的丙稀類樹脂等組成的復(fù)制模而形成，或者通過采用多層掩膜的多層曝光的光刻等而形成。這樣，通過這種加工，在表面上形成有凹部的有機(jī)膜25a上形成反射膜25b。反射膜25b可以通過對鋁或銀等具有高反射率的金屬材料進(jìn)行濺射法或真空蒸鍍法等的形成膜的方法來形成。
在本實(shí)施方案中，最好使反射層25具有以入射光的正反射角度為中心的大致對稱的反射亮度分布的反射特性。為了實(shí)現(xiàn)這種反射特性，在形成反射層25時(shí)，對形成在反射膜25b的表面的多個(gè)凹部25c的內(nèi)面形狀進(jìn)行控制。
在本實(shí)施方案中，最好使凹部25c的深度隨機(jī)地處于0.1μm～3μm的范圍中，使相鄰的凹部25c的間距隨機(jī)地處于5μm～100μm的范圍中，并將上述凹部25c內(nèi)面的傾斜角設(shè)定在-18°～+18°的范圍內(nèi)。
此外，在本說明書中，所謂“凹部25c的深度”是指從沒有形成凹部25c的部分的反射膜25b的表面到凹部25c的底部之間的距離，所謂“相鄰的凹部25c的間距”是指當(dāng)俯視觀察時(shí)圓形凹部25c的中心間的距離。另外，所謂“凹部內(nèi)面的傾斜角”是指，如圖8所示，在凹部25c的內(nèi)面的任意位置上取0.5μm寬的微小的范圍時(shí)，針對該微小范圍內(nèi)的斜面的水平面(基材表面)的角度θc。該角度θc的正負(fù)是以沒有形成凹部25c的部分的反射膜25b的表面上的法線為準(zhǔn)，例如將圖8的右側(cè)的斜面定義為正，而將左側(cè)的斜面定義為負(fù)。
在本實(shí)施方案中，尤其是將凹部25c的內(nèi)面的傾斜角分布設(shè)定在-18°～+18°的范圍內(nèi)這一點(diǎn)，以及將相鄰的凹部25c的間距隨機(jī)地配置在平面的全方位這一點(diǎn)非常重要。其原因是，如果相鄰的凹部25c的間距有規(guī)律，則會(huì)出現(xiàn)光的干涉色而造成使反射光帶有顏色的不利后果。另外，當(dāng)凹部25c內(nèi)面的傾斜角分布超過-18°～+18°的范圍時(shí)，會(huì)使反射光的擴(kuò)散角張得太大而使反射強(qiáng)度下降，造成無法得到明亮的顯示(反射光的擴(kuò)散角在空氣中55°以上)。
另外，凹部25c的深度不足0.1μm時(shí)，在反射層25的表面形成凹部25c的光擴(kuò)散效果不明顯，而當(dāng)凹部25c的深度超過3μm時(shí)，為了獲得足夠的光擴(kuò)散效果必須加大間距，這樣一來容易造成波紋的產(chǎn)生。
另外，相鄰的凹部25c的間距，從壓力加工成形的制作加工時(shí)間和光刻等的掩膜加工時(shí)間上考慮，實(shí)際上最好在5μm～100μm的范圍。
圖9是表示從本實(shí)施方案的液晶顯示單元20的顯示面(上面)側(cè)以入射角30°進(jìn)行光的照射，以顯示面的正反射方向的30°為中心，使受光角從垂直位置(0°；法線方向)開始擺到60°時(shí)的受光角(單位°)與亮度(反射率、單位％)之間的關(guān)系。如該圖所示，以正反射方向?yàn)橹行膶ΨQ地在大受光角范圍得到了大致均等的反射率。特別是，在正反射方向和中心的±10％的受光角范圍內(nèi)反射率近似恒定，這就說明在這個(gè)視角范圍內(nèi)，無論從哪個(gè)角度看都可以得到近似相同的亮度的顯示。
這樣，通過將圖7所示的凹部25c的深度和間距控制在上述范圍，并將凹部25c的內(nèi)面作成球面的一部分的形狀，可以在以正反射方向?yàn)橹行牡膶ΨQ的大受光角范圍內(nèi)使反射率大致恒定。也就是說，通過控制凹部25c的深度和間距，使決定光的反射角的凹部25c的內(nèi)面的傾斜角被控制在一定的范圍內(nèi)，因而能夠使反射膜25b的反射效率控制在一定的范圍。另外，通過使凹部25c的內(nèi)面為旋轉(zhuǎn)對稱的球面的一部分從而可以在反射膜25b的大反射角的范圍得到均勻的反射率。
(反射層的變形例1)替代上述實(shí)施方案的液晶顯示單元20中的以上述正反射方向?yàn)橹行木哂薪茖ΨQ的反射亮度分布的反射特性的反射層25，也可以使用反射亮度分布相對正反射方向?yàn)榉菍ΨQ的反射特性的反射層。下面，參照圖10及圖11對這種反射特性的反射層進(jìn)行說明。
具有上述反射特性的反射層可以通過改變圖7所示的凹部25c的內(nèi)面形狀而形成。也就是說，本例的反射層與圖7的立體圖所示的上一實(shí)施方案的反射層25同樣，在使反射膜側(cè)上的多個(gè)凹部25c相互重疊地鄰接形成的有機(jī)膜25a上，具有形成了高反射率的反射膜25b的構(gòu)成，而僅有所述凹部25c的內(nèi)面形狀不同。因此，也用圖7對構(gòu)成本例的反射層的各部分進(jìn)行說明。
圖10及圖11示出了在具有以正反射方向?yàn)榉菍ΨQ的反射亮度分布的本例的反射層上所形成的多個(gè)凹部25c中的一個(gè)，圖10是其立體圖，圖11是圖10所示的特定縱向剖面X的剖面圖。
如圖11所示，在凹部25c的特定縱向剖面X中，凹部25c的內(nèi)面形狀由從凹部25c的一個(gè)周邊部S 1開始至最深點(diǎn)D的第1曲線A，和與該第1曲線A連接、從最深點(diǎn)D開始至另一周邊部S2的第2曲線B組成。這兩條曲線A、B在最深點(diǎn)D處相對于反射膜表面S的傾斜角都成為0，并相互連接。
在此，所謂“傾斜角”是指在特定的縱向剖面上的凹部25c的內(nèi)面的任意的位置的連接線相對于水平面(在此是指沒有形成凹部25c的部分的反射膜表面S)的角度。
第1曲線A相對于反射膜表面S的傾斜角大于第2曲線B的傾斜角，最深點(diǎn)D處于由凹部25c的中心O偏向x方向的位置。也就是說，第1曲線A相對于反射膜表面S的傾斜角的絕對值的平均值，大于第2曲線B相對于反射膜表面S的傾斜角的絕對值的平均值。形成在擴(kuò)散性反射層的表面上的多個(gè)凹部25c的第1曲線A相對于反射膜表面S的傾斜角的絕對值的平均值，在1～89°的范圍呈不規(guī)則的離散狀態(tài)。另外，凹部25c的第2曲線B相對于反射膜表面S的傾斜角的絕對值的平均值，在0.5～88°的范圍呈不規(guī)則的離散狀態(tài)。
由于兩曲線A、B的傾斜角均為圓滑的變化，所以第1曲線A的最大傾斜角δa(絕對值)，大于第2曲線B的最大傾斜角δb(絕對值)。另外，第1曲線A和第2曲線B接觸的最深點(diǎn)D相對于基材表面的傾斜角為0，傾斜角為負(fù)值的第1曲線A與傾斜角為正值的第2曲線B之間為圓滑連接。
形成在反射層的表面的多個(gè)凹部25c中的各自的最大傾斜角δa，雖然在2～90°的范圍呈不規(guī)則的離散狀態(tài)，但大多數(shù)凹部25c的最大傾斜角δa在4～35°的范圍呈不規(guī)則的離散狀態(tài)。
另外，凹部25c的凹面具有單一的極小高度點(diǎn)(傾斜角為0的曲面上的點(diǎn))D。并且，該極小高度點(diǎn)D與基材的反射膜表面S之間的距離構(gòu)成了凹部25c的深度d，該深度d對多個(gè)凹部25c的每個(gè)來說在0.1μm～3μm的范圍呈不規(guī)則的離散狀態(tài)。
另外，在本變形例中，多個(gè)凹部25c中的每一個(gè)的特定縱向剖面X，均為相同的方向。另外，各第1曲線A配置成單一的方向。也就是說，在所有的凹部25c中圖10、11中用箭頭所示的x方向都朝向同一方向。
在相關(guān)構(gòu)成的反射層中，由于多個(gè)凹部25c的第1曲線A配置為單一的方向，所以從圖11中的x方向(第1曲線A側(cè))的斜上方入射到這種反射層上的光的反射光，會(huì)從正反射方向向反射膜表面S的法線方向側(cè)移動(dòng)。反之，從與圖11中的x方向相反方向(第2曲線B側(cè))的斜上方入射的光的反射光，會(huì)從正反射方向向反射膜表面S側(cè)移動(dòng)。
因此，作為特定縱向剖面X的綜合的反射特性，由第2曲線B周邊的面所反射的方向的反射率會(huì)增加，因而可以獲得有選擇地提高了特定方向的反射效率的反射特性。
圖12示出了在采用了本變形例的反射層的反射面(反射膜25b表面)上，從上述x方向以入射角30°進(jìn)行光的照射，并以反射面的正反射方向的30°為中心，使受光角從垂直位置(0°；法線方向)開始擺到60°時(shí)的受光角(單位°)與亮度(反射率、單位％)之間的關(guān)系。另外，在圖12中，還同時(shí)示出了形成圖8所示的剖面形狀的凹部25c時(shí)的受光角與反射率之間的關(guān)系。如圖12所示，在本例中相對于入射角為30°的正反射方向的反射角度30°而言，反射角度較小處的反射率變得最高，以該方向?yàn)樽畲笾灯涓浇姆瓷渎室沧兏摺?br> 因此，依據(jù)相關(guān)構(gòu)成的反射層，由于構(gòu)成其反射面的反射膜25b是上述的形狀，所以可以對從導(dǎo)光板12射出的光高效率地進(jìn)行反射、散射，同時(shí)，由于反射層具有在特定的方向上反射率較高這種指向性，所以不僅可以增大經(jīng)反射層射出的反射光的射出角度，還可以提高在特定的射出角度上的射出效率。
(反射層的變形例2)另外，作為相對于入射光的正反射方向?yàn)榉菍ΨQ的反射亮度分布，也可以采用以下的構(gòu)成。下面，作為反射層的變形例2對這種構(gòu)成進(jìn)行說明。
對于本例的反射層也與上述變形例1同樣，可以通過改變圖7所示的凹部25c的內(nèi)面形狀而形成。也就是說，本例的反射層與圖7的立體圖所示的實(shí)施方案1的反射層25同樣，在與反射面?zhèn)榷鄠€(gè)凹部25c重疊地鄰接形成的有機(jī)膜25a上，具有形成了高反射率的反射膜25b的構(gòu)成，只有所述凹部25c的內(nèi)面形狀不同。因此，也用圖7對構(gòu)成本例的反射層的各部分進(jìn)行說明。
圖13～15示出了形成在采用本變形例的反射層的反射膜25b的表面的1個(gè)凹部25c的內(nèi)面形狀。
圖13是凹部25c的立體圖，圖14示出了沿凹部25c的X軸的剖面(稱為縱向剖面X)，圖15示出了沿與凹部25c的X軸垂直的Y軸的剖面(稱為縱向剖面Y)。
如圖14所示，凹部25c的縱向剖面X的內(nèi)面形狀，由從凹部25c的一個(gè)周邊部S1開始至最深點(diǎn)D的第1曲線A’，和與該第1曲線連接并從最深點(diǎn)D開始至另一周邊部S2的第2曲線B’組成。在圖14中，向右下降的第1曲線A’與向右上升的第2曲線B’，在最深點(diǎn)D處與反射膜表面S的傾斜角均為0，相互呈圓滑連接。
在此，所謂“傾斜角”是指在特定的縱向剖面上的凹部25c的內(nèi)面的任意的位置的連接線相對于水平面(在此是指沒有形成凹部25c的部分的反射膜表面S)的角度。
第1曲線A’相對于反射膜表面S的傾斜角大于第2曲線B’的傾斜角，最深點(diǎn)D處于由凹部25c的中心O沿X軸偏向周邊部S1的方向(x方向)的位置。也就是說，第1曲線A’的傾斜角的絕對值的平均值，大于第2曲線B’的傾斜角的絕對值的平均值。形成在反射層的表面上的多個(gè)凹部25c的第1曲線A’的傾斜角的絕對值的平均值，在2°～90°的范圍呈不規(guī)則的離散狀態(tài)。另外，多個(gè)凹部25c的第2曲線B’的傾斜角的絕對值的平均值，也在1～89°的范圍呈不規(guī)則的離散狀態(tài)。
另一方面，如圖15所示，凹部25c的縱向剖面Y的內(nèi)面形狀以通過凹部25c中心O的垂直線為中心大致構(gòu)成左右對稱，凹部25c的最深點(diǎn)D的周邊曲率半徑大，也就是說，呈近似直線的淺形曲線E。另外，淺形曲線E的左右為曲率半徑小的深形曲線F、G，形成在反射層25的表面上的多個(gè)凹部25c的所述淺形曲線E的傾斜角的絕對值約為10°以下。另外，這些多個(gè)凹部25c的深形曲線F、G的傾斜角的絕對值也呈不規(guī)則的離散狀態(tài)，如2°～90°。另外，最深點(diǎn)D的深度d在0.1μm～3μm的范圍內(nèi)呈不規(guī)則的離散狀態(tài)。
在本例中，形成在反射層的表面上的多個(gè)凹部25c，所述縱向剖面X均為同一方向，且所述縱向剖面Y也均為同一方向，同時(shí)，配置成從最深點(diǎn)D開始經(jīng)第1曲線A’朝著周邊部S1的方向均為同一方向。也就是說，形成在反射層表面上的所有凹部25c的圖13、14中箭頭所示的x方向均朝向同一的方向。
在本例中，由于形成在反射層表面上的各凹部25c的朝向被統(tǒng)一，從最深點(diǎn)D開始經(jīng)第1曲線A’朝向周邊部S1的方向都一樣，所以從圖13、14中的x方向(第1曲線A’側(cè))的斜上方入射到該反射層上的入射光的反射光，會(huì)從正反射方向偏移向反射膜表面S的法線方向側(cè)。
反之，從與圖13、14中的x方向的相反方向(第2曲線B’側(cè))的斜上方入射的入射光的反射光，會(huì)從正反射方向偏移向反射膜表面S的表面?zhèn)取?br> 另外，與縱向剖面X垂直的縱向剖面Y，由于由曲率半徑大的淺形曲線E和在淺形曲線E的兩側(cè)的曲率半徑小的深形曲線F、G構(gòu)成，所以反射層的反射面的正反射方向的反射率也被提高。
其結(jié)果，如圖16所示，作為縱向剖面X的綜合反射特性，可以得到既充分保證正反射方向的反射率，還使特定方向的反射光適當(dāng)?shù)丶械姆瓷涮匦?。圖16示出了在本變形例的反射層上，從比反射膜表面S的法線方向更靠近所述x方向的方向以入射角30°進(jìn)行光的照射，并使視角以相對反射面表面S的正反射方向的30°為中心，從垂直位置(0°)開始連續(xù)變化到60°時(shí)的視角(θ)與亮度(反射率)之間的關(guān)系。該曲線所示的反射特性，小于正反射的角度30°的反射角度范圍的反射率的積分值，比大于正反射的角度30°的反射角度范圍的反射率的積分值，反射方向具有從正反射方向偏向法線側(cè)的傾向。
因此，依據(jù)具有上述構(gòu)成的反射層的液晶顯示單元，由于構(gòu)成其反射面的反射膜25b是上述的形狀，所以可以對從導(dǎo)光板12射出的光高效率地進(jìn)行反射、散射，同時(shí)，由于反射層具有在特定的方向上反射率較高這種指向性，所以不僅可以增大經(jīng)反射層射出的反射光的射出角度，還可以提高在特定的射出角度上的射出效率。
(有源矩陣型液晶顯示單元)在上述實(shí)施方案中，采用了無源矩陣型液晶顯示單元20，但在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，也可以采用有源矩陣型的液晶顯示單元。此時(shí)，因液晶顯示單元的平面構(gòu)成與圖2所示的上述實(shí)施方案的液晶顯示單元20同樣，所以下面也采用圖2進(jìn)行說明。也就是說，本構(gòu)成的液晶顯示單元具有俯視觀察呈矩陣狀的多個(gè)像素20c。
圖17示出了本構(gòu)成的液晶顯示單元中形成的像素20c的俯視圖，圖18示出了圖17中沿18-18線的剖面圖。圖17、18所示的液晶顯示單元具有在對向配置的上基板31與下基板32之間夾置有液晶層33的結(jié)構(gòu)，在上基板31的內(nèi)面?zhèn)?，具有俯視觀察呈矩陣狀排列的多個(gè)近似長方形的透明電極36，和形成在這些透明電極36的每一個(gè)上的像素開關(guān)用的晶體管元件T，在下基板32的內(nèi)面?zhèn)?，具有反射?5、形成在該反射層35上的彩色濾色膜層39、以及形成在該彩色濾色膜層39的整個(gè)面上的透明電極38。并且，形成有與R、G、B對應(yīng)的3個(gè)透明電極36的區(qū)域，對應(yīng)于1個(gè)像素20c。此外，在圖17中，為了便于理解而采用了晶體管元件T的等效電路圖。
用于控制上述透明電極36開關(guān)的晶體管元件T的一端側(cè)，與透明電極36連接，而晶體管元件T的另外兩端，連接在透明電極36之間的沿圖17左右方向延伸的掃描線G1～G3中的一條、以及沿圖17的上下方向延伸的信號線S1上。另外，在與下基板32的所述透明電極36對應(yīng)的位置的彩色濾色膜層39上，分別配置有彩色濾色膜39R、39G、39B，在鄰接的彩色濾色膜39R、39G、39B之間，形成有俯視觀察呈柵格狀的黑矩陣M。另外，圖18中雖未示出但在上基板31的內(nèi)面?zhèn)壬?，也形成有俯視觀察呈柵格狀的圍住透明電極36的黑矩陣，使由上面?zhèn)热肷涞墓獠粫?huì)入射到晶體管元件T或與其連接的掃描線及信號線上。
另外，作為本例的液晶顯示單元的反射層35，可以采用在上述實(shí)施方案及變形例中所說明的構(gòu)成中的任一種反射層。
上述構(gòu)成的液晶顯示單元，通過晶體管元件T控制透明電極36的電位，從而控制透明電極36與下基板32的透明電極38之間的液晶層33的透光狀態(tài)，來實(shí)現(xiàn)顯示。
在有源矩陣型液晶顯示單元中，形成有俯視觀察呈柵格狀的圍住透明電極36的遮光性的BM(黑矩陣)，另外，因可以提高顯示的對比度，所以具有使像素20c的周期性條紋比無源矩陣型液晶顯示單元更加清楚的傾向。也就是說，具有使像素20c的周期性配列與前置燈10的棱柱體槽14之間的光學(xué)干涉易于產(chǎn)生的傾向，但在本變形例的液晶顯示裝置中，通過使棱柱體槽14在與像素20c的配列方向交叉的朝向延伸，可以抑制所述干涉，并有效地防止因波紋圖形而引起的視認(rèn)性下降。這樣，在采用有源矩陣形液晶顯示單元而構(gòu)成本發(fā)明的液晶顯示裝置時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)在其顯示區(qū)域不會(huì)產(chǎn)生波紋圖形且能以均勻明亮的顯示的具有高顯示質(zhì)量的液晶顯示裝置。
此外，在圖18中雖然示出了在反射層35側(cè)上形成彩色濾色膜層的情況，但也可以在下基板32側(cè)形成相對開關(guān)用的電極，并使該電極兼有反射層的作用，在上基板31側(cè)形成彩色濾色膜層。
(實(shí)施方案2)下面，參照圖19對本發(fā)明的實(shí)施方案2的液晶顯示裝置進(jìn)行說明。圖19是本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的俯視圖。圖19所示的液晶顯示裝置的構(gòu)成中包括前置燈10A、和設(shè)置在其背面?zhèn)鹊姆瓷湫鸵壕э@示單元20。前置燈10A的構(gòu)成中包括導(dǎo)光板12A、沿其側(cè)端面(入光面)12B而配設(shè)的中間導(dǎo)光體13A、以及配設(shè)在中間導(dǎo)光體13A的圖19左側(cè)端面部的發(fā)光元件15，液晶顯示單元20是與圖1及圖3所示的液晶顯示單元相同的，在其顯示區(qū)域20D內(nèi)矩陣狀地形成有多個(gè)像素20c。
如圖19所示，本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的特點(diǎn)是，前置燈10A的導(dǎo)光板12A大于液晶顯示單元20的顯示區(qū)域20D，并且，俯視觀察導(dǎo)光板12A配置成比液晶顯示單元20更向發(fā)光元件15側(cè)突出的狀態(tài)，除了以上構(gòu)成之外，因與圖2所示的前置燈10同樣，所以略其說明。
如圖19所示，在本實(shí)施方案的液晶顯示裝置中，導(dǎo)光板12的圖19左右方向的長度，具有比向液晶顯示單元20的顯示區(qū)域20D的中間導(dǎo)光體13A延伸方向的長度大的寬度W，配置成比顯示區(qū)域20D向外側(cè)延伸圖19所示的延長寬度ΔW。通過這種構(gòu)成，可以提高向液晶顯示單元20的顯示區(qū)域20D的照明光的均勻性，從而提供視認(rèn)性優(yōu)良的液晶顯示裝置。
也就是說，僅設(shè)置一個(gè)發(fā)光元件15，在棱柱體槽14對入光面12B傾斜形成的前置燈上，導(dǎo)光板12的發(fā)光元件15側(cè)的側(cè)端部側(cè)的射出光量具有容易下降的傾向，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生圖19所示的俯視觀察呈三角形的暗部18。因此，在本實(shí)施方案的前置燈10A中，產(chǎn)生在導(dǎo)光板12A的發(fā)光元件15側(cè)的暗部(射出光量比周圍少的區(qū)域)18，不會(huì)與液晶顯示單元20的顯示區(qū)域20D重疊，在顯示中僅利用導(dǎo)光板12A的照明光為均勻的區(qū)域，從而可以實(shí)現(xiàn)均勻且明亮的顯示。
圖19所示的1個(gè)燈型前置燈10A的暗部18，沿導(dǎo)光板12A的側(cè)方側(cè)端部呈中間導(dǎo)光體13A側(cè)窄而向著與中間導(dǎo)光體13A相反側(cè)的導(dǎo)光板12A端面變大的三角形狀。因此，為了不使該暗部18與液晶顯示單元20的顯示區(qū)域20D重疊，最好使上述導(dǎo)光板12A的延長寬度ΔW，在導(dǎo)光板12A的圖19上側(cè)側(cè)端部(暗部18的寬度最大的位置)，至少是大于暗部18的寬度的長度。但前置燈10A大多個(gè)部12A的延長寬度ΔW，從液晶顯示裝置的小型化和制造成本出發(fā)，應(yīng)盡可能地小。若用導(dǎo)光板12A的棱柱體槽14的傾斜角α和導(dǎo)光板12A的長度L來表示，則最好使本發(fā)明的導(dǎo)光板12A的延長寬度ΔW的下限值為L×tanα的長度。
也就是說，上述暗部18的寬度與導(dǎo)光板12A的棱柱體槽14的傾斜角α成正的相關(guān)關(guān)系，使傾斜角α越大暗部18的寬度也越寬。這是因?yàn)樵趯?dǎo)光板12A內(nèi)部傳播的光比在與棱柱體槽14垂直的方向容易傳播的緣故。由此可以認(rèn)為，暗部18的寬度大致等于采用棱柱體槽14的傾斜角α和圖示上下方向(導(dǎo)光方向)的導(dǎo)光板12A的長度L的L×tanα，只要使上述導(dǎo)光板12A的延長寬度ΔW至少大于L×tanα，則暗部18就會(huì)處于液晶顯示單元20的顯示區(qū)域20D的外側(cè)，從而可以在顯示中僅利用導(dǎo)光板12A的照明光為均勻的區(qū)域。
(實(shí)施方案3)
下面，作為本發(fā)明的照明裝置的實(shí)施方案3，對圖20所示的前置燈進(jìn)行說明。
圖20是作為本發(fā)明的照明裝置的實(shí)施方案3的前置燈的俯視圖。圖20所示的前置燈40的構(gòu)成中包括導(dǎo)光板42、沿其兩側(cè)端面配設(shè)的俯視觀察呈L形的中間導(dǎo)光體43、以及配設(shè)在該中間導(dǎo)光體43的端面部的發(fā)光元件45。
導(dǎo)光板42是與圖1～圖3所示的實(shí)施方案1的導(dǎo)光板12大致相同的近似平板狀，在其一面?zhèn)刃纬捎懈┮曈^察呈相互平行的多個(gè)棱柱體槽44，而另一面?zhèn)葹槠教姑?。并且，具有使從其?cè)端面42a、42b導(dǎo)入的光經(jīng)所述棱柱體槽44反射而射出照明光的結(jié)構(gòu)。另外，上述棱柱體槽44與導(dǎo)光板42的側(cè)端面42a構(gòu)成傾斜狀態(tài)，使從僅1個(gè)燈的發(fā)光元件45射出的光，在導(dǎo)光板42面內(nèi)均勻地傳播，并防止與被照明物(液晶顯示單元等)的光學(xué)干涉。該棱柱體槽44的傾斜角度最好與上述實(shí)施方案1的棱柱體槽14的傾斜角α相同。
中間導(dǎo)光體43具有將棒狀的導(dǎo)光部43a、43b配置成L字形的結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)光部43a的與導(dǎo)光部43b的連接部側(cè)的端面部上，配設(shè)有發(fā)光元件45。并且，導(dǎo)光部43a沿導(dǎo)光板42的側(cè)端面42a配置，而導(dǎo)光部43b沿導(dǎo)光板42的側(cè)端面42b配置。另外，圖20中雖未示出，但在與導(dǎo)光板42對向的導(dǎo)光部43a、43b的側(cè)面的相反側(cè)的側(cè)面上，形成有多個(gè)與圖4所示的中間導(dǎo)光體13同樣形狀的俯視觀察呈梳狀的槽。另外，在形成有該槽的面上，也可以視需要形成反射膜。
在上述構(gòu)成的本實(shí)施方案的前置燈40中，由發(fā)光元件45射出的光的大部分，在配設(shè)有發(fā)光元件45的導(dǎo)光部43a內(nèi)傳播，并從導(dǎo)光板42的側(cè)端面42a導(dǎo)入導(dǎo)光板42。并且，入射到導(dǎo)光部43a內(nèi)的光的一部分，從導(dǎo)光部43b的基端部側(cè)的端面部43c導(dǎo)入導(dǎo)光部43b內(nèi)，并從導(dǎo)光板42的側(cè)端面42b導(dǎo)入導(dǎo)光板42。通過這種構(gòu)成，本實(shí)施方案的前置燈40，對在1個(gè)燈型的前置燈40中的射出光量容易偏低的發(fā)光元件45側(cè)的側(cè)端部，可以通過與導(dǎo)光部43a正交配置的導(dǎo)光部43b導(dǎo)入光。因此，即使是1個(gè)燈型也可以在導(dǎo)光板42的整個(gè)射出面上獲得均勻的射出光量。
(實(shí)施方案4)下面，作為本發(fā)明的照明裝置的實(shí)施方案4，對圖21所示的前置燈進(jìn)行說明。
圖21是本發(fā)明實(shí)施方案4的前置燈的俯視圖。圖21所示的前置燈50的構(gòu)成中包括導(dǎo)光板52、沿其側(cè)端面52a配設(shè)的棒狀的中間導(dǎo)光體53、以及配設(shè)在該中間導(dǎo)光體53的端面部的發(fā)光元件55。本實(shí)施方案的前置燈50的特點(diǎn)是，在配設(shè)有發(fā)光元件55的一側(cè)的導(dǎo)光板52的側(cè)端面52b上，形成有由Al或Ag等高反射率的金屬薄膜組成的反射膜57。
導(dǎo)光板52是與圖1～圖3所示的實(shí)施方案1的導(dǎo)光板12大致相同的近似平板狀，在其一面?zhèn)刃纬捎懈┮曈^察呈相互平行的多個(gè)棱柱體槽54，而另一面?zhèn)葹槠教姑妗２⑶?，具有使從其?cè)端面52a經(jīng)中間導(dǎo)光體53而導(dǎo)入的光，通過所述棱柱體槽54進(jìn)行反射而射出照明光的結(jié)構(gòu)。另外，所述棱柱體槽54與導(dǎo)光板52的側(cè)端面52a構(gòu)成傾斜狀態(tài)，使從僅1個(gè)燈的發(fā)光元件55射出的光，在導(dǎo)光板52面內(nèi)均勻地傳播，并防止與被照明物(液晶顯示單元等)的光學(xué)干涉。該棱柱體槽54相對于入光面52a的傾斜角度最好與上述實(shí)施方案1的棱柱體槽14的傾斜角α相同。
另外，作為本實(shí)施方案的中間導(dǎo)光體53及發(fā)光元件55，因可以采用與上述實(shí)施方案1的中間導(dǎo)光體13及發(fā)光元件15相同的構(gòu)成，所以在此省略其詳細(xì)說明。
依據(jù)上述構(gòu)成的本實(shí)施方案的前置燈50，通過對在1個(gè)燈型的前置燈50中的射出光量容易偏低的發(fā)光元件55側(cè)的側(cè)端部，在該側(cè)端部側(cè)的側(cè)端面52b上形成反射膜57，就可以防止從側(cè)端面52b在導(dǎo)光板52內(nèi)部傳播的光的泄漏，另外，由于經(jīng)反射膜57反射的光作為照明光被利用，所以可以提高射出光量容易偏低的部分的亮度。因此，通過本實(shí)施方案的前置燈50，即使是1個(gè)燈型也可以在導(dǎo)光板52的整個(gè)射出面上獲得均勻的射出光量。
(實(shí)施方案5)下面，作為本發(fā)明的照明裝置的實(shí)施方案5，對圖22所示的前置燈進(jìn)行說明。
圖22是本發(fā)明說是反5的前置燈的俯視圖。圖22所示的前置燈60的構(gòu)成包括導(dǎo)光板62、沿其側(cè)端面(入光面)62a配設(shè)的棒狀的中間導(dǎo)光體63、以及配設(shè)在該中間導(dǎo)光體63的端面部上的發(fā)光元件65。本實(shí)施方案的前置燈60的特點(diǎn)是，形成在其反射面上的棱柱體槽64的陡斜面部64b的寬度，隨著遠(yuǎn)離導(dǎo)光板62的入光面62a而變大。
導(dǎo)光板62是與圖1～圖3所示的實(shí)施方案1的導(dǎo)光板12大致相同的近似平板狀，在其一面?zhèn)刃纬捎懈┮曈^察呈相互平行的多個(gè)棱柱體槽64，而另一面?zhèn)葹槠教姑?。并且，具有使從其?cè)端面(入光面)62a經(jīng)中間導(dǎo)光體63而導(dǎo)入的光，通過所述棱柱體槽64進(jìn)行反射而射出照明光的結(jié)構(gòu)。另外，所述棱柱體槽64的延伸方向與導(dǎo)光板62的側(cè)端面62a構(gòu)成傾斜狀態(tài)，使從僅1個(gè)燈的發(fā)光元件65射出的光，在導(dǎo)光板62面內(nèi)均勻地傳播，并防止與被照明物(液晶顯示單元等)的光學(xué)干涉。該棱柱體槽64相對于入光面62a的傾斜角度最好與上述實(shí)施方案1的棱柱體槽14的傾斜角α相同。
另外，作為本實(shí)施方案的中間導(dǎo)光體63及發(fā)光元件65，因可以采用與上述實(shí)施方案1的中間導(dǎo)光體13及發(fā)光元件15相同的構(gòu)成，所以在此省略其詳細(xì)說明。
形成在本實(shí)施方案的導(dǎo)光板62上的棱柱體槽64，包括剖面觀察呈梳狀配置的緩斜面部64a、和以比該緩斜面部64a陡的傾斜角度而形成的陡斜面部64b，在一個(gè)棱柱體槽64中，陡斜面部64b配置在比緩斜面部64a更靠近導(dǎo)光板62的入光面62a側(cè)。另外，所述緩斜面部64a及陡斜面部64b的傾斜角度，處于與上述實(shí)施方案1的緩斜面部14a及陡斜面部14b同樣的傾斜角度的范圍。
并且，如圖22所示，在本實(shí)施方案的前置燈60中，棱柱體槽64以固定的間距形成為條紋狀，但構(gòu)成該棱柱體槽64的緩斜面部64a與陡斜面部64b的寬度之比，在反射面內(nèi)連續(xù)地變化。更具體地說，在相對于導(dǎo)光板62的入光面62a而言傾斜形成的棱柱體槽64的延伸方向上，隨著逐漸遠(yuǎn)離入光面62a，陡斜面部64b的寬度連續(xù)地變大(緩斜面部64a的寬度變小)。通過這種構(gòu)成，本實(shí)施方案的前置燈60，通過相應(yīng)逐漸遠(yuǎn)離入光面62a而增加由陡斜面部64b向下射出的光的比例，從而可以使射出光量在導(dǎo)光板62的射出面內(nèi)均勻一致。
另外，在本實(shí)施方案的前置燈60中，在離入光面62a的距離相等的位置上的棱柱體槽64的陡斜面部64b的寬度，在多個(gè)棱柱體槽64中為一定。也就是說，在圖22所示的直線D1與棱柱體槽64相交叉的位置的陡斜面部64b的寬度為一定。通過這種構(gòu)成，可以抑制在圖22左右方向上的射出光量的離散。
下面，通過實(shí)施例對本發(fā)明作更詳細(xì)的說明。但下面的實(shí)施例并不是對本發(fā)明的限定。
(實(shí)施例1)在本實(shí)施例中，分別制作在圖1～圖3所示的構(gòu)成中，對入光面12a的最近位置的陡斜面部14b的寬度，與最遠(yuǎn)位置的陡斜面部的寬度之間的比進(jìn)行各種變化的前置燈，并測量導(dǎo)光板12射出面內(nèi)的亮度分布。
首先，通過對樹脂材料進(jìn)行注射成形來制作中間導(dǎo)光體和導(dǎo)光板。中間導(dǎo)光體的材料采用丙稀樹脂，形成36.3mm×3.0mm×1.0mm的四方柱狀，并在其一側(cè)面上形成多個(gè)間距為0.24μm的110°角的V字狀槽。該V字狀槽越靠近配設(shè)有中間導(dǎo)光體的發(fā)光元件側(cè)的端面部越淺，更具體地說，被形成的槽的深度從發(fā)光元件側(cè)開始在12μm～71μm的范圍依次變深。另外，在形成有該V字狀的槽的中間導(dǎo)光體側(cè)面上，形成有由Ag組成的膜厚為200nm的反射膜。其次，在上述中間導(dǎo)光體的一側(cè)的端面部上，配設(shè)了LED。該LED采用了NSCW215T(商品名日亞化學(xué)公司制造)。
導(dǎo)光板制作了36.3mm(寬度)×50.2mm(長度)×1.0mm(厚度)的大小，在一面?zhèn)壬闲纬捎卸鄠€(gè)棱柱體槽的圖1所示的構(gòu)成。作為成形材料采用了ATON(商品名JSR公司制造)。此時(shí)，設(shè)棱柱體槽的延伸方向與配設(shè)有中間導(dǎo)光體的側(cè)端面之間的角度(傾斜角α)為0°，棱柱體槽的間距為0.16mm。另外，制作了使構(gòu)成棱柱體槽的兩斜面部的傾斜角度的陡斜面部為43°緩斜面部為2.3°且一致，使入光面12a的最近位置的陡斜面部14b的寬度與最遠(yuǎn)位置的陡斜面部的寬度之比，按表1所示進(jìn)行各種變化的5種導(dǎo)光板。更具體地說，例如在表1所示的No.1-3的導(dǎo)光板的情況下，使入光面12a的最近位置的陡斜面部的寬度為7.91μm，使最遠(yuǎn)位置的陡斜面部的寬度為10.29μm，對于形成在中間的陡斜面部是將所述兩者之間按正比分配后形成的。也就是說，陡斜面部的寬度與離開入光面12a的距離成正比。另外，對于其它的導(dǎo)光板，使入光面2a的最近位置的陡斜面部的寬度與上述No.1-3相同，使除此之外的棱柱體槽的陡斜面部相應(yīng)表1所示的陡斜面寬度比進(jìn)行變化。
接著，在通過上述方法所得到的各導(dǎo)光板的側(cè)端面上配設(shè)棒狀的中間導(dǎo)光體而得到本例的前置燈。
其次，使通過上述方法制作的各前置燈點(diǎn)亮，測量其亮度分布。此時(shí)，亮度的測量位置各導(dǎo)光板相同，若參照圖2進(jìn)行說明時(shí)，是將導(dǎo)光板12按圖2的上下方向分割成3區(qū)域，以各區(qū)域的中心點(diǎn)為測量點(diǎn)。因此，表1所示的測量點(diǎn)2相對于導(dǎo)光板12的中心，測量點(diǎn)1是從所述測量點(diǎn)2開始向圖2的上方向離開約12.5mm的位置，測量點(diǎn)3是從所述測量點(diǎn)2開始向圖2的下方向離開約12.5mm的位置。
上述亮度測量的結(jié)果也記入表1中。如表1所示，在各前置燈中，陡斜面寬度比在1.0∶1.1～1.0∶1.5的范圍內(nèi)，測量點(diǎn)間的亮度差小于22％，是實(shí)際使用中可視為亮度分布均勻的范圍。
當(dāng)用作反射型液晶顯示裝置的前置燈時(shí)，實(shí)際使用中不會(huì)感到有問題的亮度差的上限是25％左右，若在導(dǎo)光板12的射出面內(nèi)產(chǎn)生大于該上限的亮度差時(shí)，亮度太高(或太低)的位置的視認(rèn)性會(huì)顯著下降。因此，陡斜面寬度比為1∶1的No.1-1的前置燈，在測量點(diǎn)1的亮度不夠。另外，具有使最遠(yuǎn)位置的陡斜面寬度越大測量點(diǎn)1的亮度越高的傾向，在No.1-5中由于測量點(diǎn)1與測量點(diǎn)3之間的亮度差已經(jīng)達(dá)到20％，所以表示陡斜面寬度比的上限是1∶1.5。
(表1) 單位(％)

(實(shí)施例2)其次，為了搞清形成在導(dǎo)光板的反射面上的棱柱體槽的陡斜面部的傾斜角度的適當(dāng)范圍，制作具有由表2所示的傾斜角度θ1、θ2的緩斜面部及陡斜面部組成的棱柱體槽的7種導(dǎo)光板，并構(gòu)成前置燈后測量其平均亮度。此外，本實(shí)施例的各前置燈的制作工藝，與上述實(shí)施例1的前置燈基本相同，但在各前置燈中使陡斜面寬度比在1.0∶1.3一致，棱柱體槽的緩斜面部的傾斜角度θ1也在2.3°一致。
在表2中也記入上述平均亮度的測量結(jié)果。如表2所示，陡斜面部的傾斜角度θ2在41°～45°的范圍內(nèi)，可以得到約15cd/cm2以上的平均亮度，當(dāng)超過所述范圍時(shí)平均亮度具有下降的傾向。因此，從表中可以看出，為了使光源(發(fā)光元件)的利用效率最大而構(gòu)成高亮度的前置燈，就應(yīng)使陡斜面部的傾斜角度處于41°～45°。
(表2)

(實(shí)施例3)在本實(shí)施例中，制作圖1～圖3所示結(jié)構(gòu)的前置燈，并制作在液晶顯示單元的前面?zhèn)扰渲糜性撉爸脽舻囊壕э@示裝置。從而驗(yàn)證了依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)成不易產(chǎn)生波紋圖形且可以得到均勻的亮度顯示。
首先，通過對樹脂材料進(jìn)行注射成形來制作中間導(dǎo)光體和導(dǎo)光板。中間導(dǎo)光體的材料采用丙稀樹脂，形成73.5mm×4.8mm×1.0mm的四方柱狀，并在其一側(cè)面上形成多個(gè)間距為0.24μm的110°角的V字狀槽。該V字狀槽越靠近配設(shè)有中間導(dǎo)光體的發(fā)光元件側(cè)的端面部越淺，更具體地說，被形成的槽的深度從發(fā)光元件側(cè)開始在12μm～71μm的范圍依次變深。另外，在形成有該V字狀的槽的中間導(dǎo)光體側(cè)面上，形成有由Ag組成的膜厚為200nm的反射膜。
其次，在上述中間導(dǎo)光體的一側(cè)的端面部上，配設(shè)了LED。該LED采用了NSCW215T(商品名日亞化學(xué)公司制造)。
按照73.5mm(寬度)×50mm(長度)×1.0mm(厚度)的尺寸，制作了在一面?zhèn)壬闲纬捎卸鄠€(gè)棱柱體槽的圖1所示結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板。作為成形材料采用了ATON(商品名JSR公司制造)。此時(shí)，對棱柱體槽的間距進(jìn)行各種變化使其成為圖3所示的間距地進(jìn)行制作。此外，在本實(shí)施例中，由于與導(dǎo)光板組合使用的液晶顯示單元(后面敘述)的像素的配列方向，與導(dǎo)光板的側(cè)端面配置為大致平行的狀態(tài)，所以上述傾斜角α與棱柱體槽的延伸方向與液晶顯示單元的像素配列方向之間所構(gòu)成的角度(傾斜角β)相同。
另外，在這些導(dǎo)光板中，構(gòu)成棱柱體槽的二斜面部的傾斜角度使陡斜面部在43°緩斜面部在2.3°一致。
其次，在通過上述方法所制成的導(dǎo)光板的側(cè)端面上配設(shè)棒狀的中間導(dǎo)光體而構(gòu)成前置燈。
其次，將上述前置燈配設(shè)在液晶顯示單元的前面?zhèn)榷鴺?gòu)成液晶顯示裝置，并使該液晶顯示裝置動(dòng)作，對波紋圖形和配設(shè)有發(fā)光元件側(cè)的導(dǎo)光板的暗部進(jìn)行目測。對于導(dǎo)光板的暗部，測量了向?qū)Ч獍宓膶挾确较?圖2左右方向)的暗部的寬度。這些分析結(jié)果也記入表3。
此外，液晶顯示單元采用了像素間距0.255mm的有源矩陣形彩色液晶顯示單元。另外，該有源矩陣形液晶顯示單元的彩色濾色膜的配列為圖6所示的縱向條紋型。
從表3中可以看出，在使棱柱體槽的傾斜角α為7.5°時(shí)的試樣中，棱柱體槽的間距在超過0.12mm不到0.2mm的范圍(試樣No.3-2～3-4)中可以得到良好的結(jié)果，對于液晶顯示單元的像素間距為0.255mm而言，超過像素間距的1/2不足3/4的間距為好。
(表3)

如以上的詳細(xì)說明所述，本發(fā)明的照明裝置包括光源和將該光源的光從一側(cè)端面導(dǎo)入并使在內(nèi)部傳播的所述光從一面?zhèn)壬涑龅膶?dǎo)光板，導(dǎo)入所述光的側(cè)端面為入光面，在所述導(dǎo)光板的一面?zhèn)?，連續(xù)地形成有俯視觀察呈條紋狀的由緩斜面部和具有比該緩斜面部陡的傾斜角度的陡斜面部所形成的多個(gè)棱柱體槽，所述棱柱體槽的緩斜面部的傾斜角度θ1為1°以上10°以下，所述陡斜面部的傾斜角度θ2為41°以上45°以下，所述反射面的所述陡斜面部的寬度，離開所述入光面的位置越遠(yuǎn)變得越大，當(dāng)使所述入光面的最近位置的陡斜面部的寬度為1.0時(shí)，通過使最遠(yuǎn)位置的所述陡斜面部的寬度為1.1以上1.5以下，可以使所述棱柱體槽的結(jié)構(gòu)最佳，提高配置在照明裝置上的光源的利用效率，能進(jìn)行高亮度的照明，并且可以提高導(dǎo)光板射出面內(nèi)的射出光量的均勻性。
其次，本發(fā)明的液晶顯示裝置，因具有本發(fā)明的照明裝置和配設(shè)在該照明裝置的導(dǎo)光板射出面?zhèn)鹊囊壕э@示單元，因而可以實(shí)現(xiàn)高亮度且亮度均勻的優(yōu)良的顯示質(zhì)量。另外，即使使照明裝置的發(fā)光元件為1個(gè)燈，因亮度的均勻性不會(huì)下降，所以可以得到具有優(yōu)良的顯示質(zhì)量且消耗功率低的液晶顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括光源、和從一側(cè)端面導(dǎo)入該光源的光并把在其內(nèi)部傳播的所述光從一面?zhèn)壬涑龅膶?dǎo)光板，其特征在于導(dǎo)入所述光的側(cè)端面為入光面，在所述導(dǎo)光板的一面?zhèn)龋纬捎杏删徯泵娌亢途哂斜仍摼徯泵娌慷傅膬A斜角度的陡斜面部所形成的俯視觀察呈條紋狀的多個(gè)棱柱體槽，所述棱柱體槽的緩斜面部的傾斜角度為1°以上10°以下，所述陡斜面部的傾斜角度為41°以上45°以下，所述反射面的所述陡斜面部的寬度，隨著遠(yuǎn)離所述入光面而展寬，當(dāng)使所述入光面的最近位置的陡斜面部的寬度為1.0時(shí)，使最遠(yuǎn)位置的所述陡斜面部的寬度為1.1以上1.5以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述多個(gè)棱柱體槽的陡斜面部，沿該棱柱體槽的延伸方向具有大致相同的寬度，自所述入光面的平均距離越遠(yuǎn)的棱柱體槽，所述陡斜面部的寬度越寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述棱柱體槽的延伸方向是與所述入光面交叉的方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其特征在于所述棱柱體槽中的每一個(gè)的陡斜面部的寬度，從所述入光面的近側(cè)開始向遠(yuǎn)側(cè)在棱柱體槽的延伸方向上連續(xù)地增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其特征在于所述棱柱體槽的延伸方向與所述入光面的長度方向所構(gòu)成的棱柱體槽的傾斜角α在0°～15°的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，其特征在于所述棱柱體槽的傾斜角α在6.5°～8.5°的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述光源包括由沿所述導(dǎo)光板的入光面和與該入光面鄰接的導(dǎo)光板側(cè)端面而配置的俯視觀察呈L字形的2根導(dǎo)光部組成的中間導(dǎo)光體、和配設(shè)在所述2根導(dǎo)光部中的至少1根的基端部上的發(fā)光元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述光源包括沿所述導(dǎo)光板的入光面配設(shè)的中間導(dǎo)光體、和配設(shè)在該中間導(dǎo)光體的端面部上的發(fā)光元件，在與所述導(dǎo)光板的入光面鄰接的側(cè)端面上，形成有金屬反射膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述光源包括沿所述導(dǎo)光板的入光面配設(shè)的中間導(dǎo)光體、和配設(shè)在該中間導(dǎo)光體的端面部上的發(fā)光元件，在所述導(dǎo)光板面內(nèi)，把透射顯示由該照明裝置所照明的被照明物的區(qū)域作為顯示區(qū)域，所述導(dǎo)光板，在所述入光面的長度方向上比所述顯示區(qū)域長。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明裝置，其特征在于設(shè)所述導(dǎo)光板的延長寬度為ΔW，使該延長寬度ΔW、所述棱柱體槽的傾斜角α及與所述入光面鄰接的導(dǎo)光板側(cè)端面的長度L之間滿足ΔW≥L×tanα的關(guān)系。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明裝置，其特征在于把與所述中間導(dǎo)光體的一方的導(dǎo)光部的導(dǎo)光板入光面對向的側(cè)面相反一側(cè)的側(cè)面構(gòu)成形成有多個(gè)棱柱體狀的槽的棱柱體面，在該棱柱體面上形成有金屬反射膜。
12.一種液晶顯示裝置，其特征在于包括權(quán)利要求1所述的照明裝置和由該照明裝置照明的液晶顯示單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶顯示裝置，其特征在于在所述液晶顯示單元的前面?zhèn)扰湓O(shè)有所述照明裝置，設(shè)定所述導(dǎo)光板的棱柱體槽的間距(P1)，相對所述液晶顯示單元的像素間距(P0)，在(1/2)P0＜P1＜(3/4)P0的范圍內(nèi)。
14.一種液晶顯示裝置，包括權(quán)利要求3所述的照明裝置、和配設(shè)在照明裝置的在背面?zhèn)鹊囊壕э@示單元，其特征在于所述棱柱體槽的延伸方向與沿所述導(dǎo)光板的入光面的液晶顯示單元的像素的配列方向所構(gòu)成的角度(β)在0°～15°的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述角度(β)在6.5°～8.5°的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶顯示裝置，所述液晶顯示單元包括對向配置的上基板及下基板、和夾持在所述上下基板之間的具有正向介電各向異性的液晶分子，其特征在于在所述下基板的內(nèi)面?zhèn)龋B加形成有反射層和彩色濾色膜，所述反射層，在相對于該液晶顯示單元的顯示面的法線的10°～40°的反射角度范圍內(nèi)，具有反射亮度大致一定的反射特性。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述反射層具有以入射光的正反射角度為中心呈大致對稱的反射亮度分布的反射特性。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述反射層具有相對于入射光的正反射角度呈非對稱反射亮度分布的反射特性。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶顯示單元為有源矩陣型液晶顯示單元。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶顯示單元為無源矩陣型液晶顯示單元。
全文摘要
一種照明裝置及液晶顯示裝置，在導(dǎo)光板(12)的一面?zhèn)壬?，形成有由緩斜面?14a)和陡斜面部(14b)組成的俯視觀察呈波紋狀的多個(gè)棱柱體槽(14)，所述緩斜面部(14a)的傾斜角度為1°～10°，所述陡斜面部(14b)的傾斜角度為41°～45°，在導(dǎo)光板面上的所述陡斜面部(14b)的寬度，隨遠(yuǎn)離導(dǎo)光板的入光面而展寬，當(dāng)使所述入光面的最近位置的陡斜面部(14b)的寬度為1.0時(shí)，使最遠(yuǎn)位置的所述陡斜面部(14b)的寬度為1.1～1.5。從而實(shí)現(xiàn)了可以在大面積進(jìn)行均勻且明亮照明的低功耗的照明裝置以及具有該照明裝置的高亮度且顯示質(zhì)量優(yōu)良的液晶顯示裝置。
文檔編號F21V8/00GK1437059SQ03104239
公開日2003年8月20日 申請日期2003年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月5日
發(fā)明者杉浦琢郎, 大泉滿夫, 山下龍麿 申請人:阿爾卑斯電氣株式會(huì)社