专利名称：导光体、照明装置以及液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明装置、导光体以及液晶显示装置。
背景技术：
在液晶显示装置等中使用的前光等照明装置，以导光体和设置在其侧端面的光源为基本构成，通过使从导光体侧端面导入的光从导光体的出射面出射和被相反侧的面上形成的棱镜形状反射后从出射面出射，而对液晶面板等被照明体进行照明(例如专利文献1)。
图20为表示具有这种现有的照明装置的液晶显示装置的截面构造的图。图21和图22为说明图20所示的前光的导光状态的说明图。
图20所示的液晶显示装置由液晶面板120、和在其前面侧依次设置的前光110以及前光罩130构成，在前光110中，符号112为导光体，符号113为棒导光体，符号115为LED(发光二极管)。而且，在导光体112的上面，连续形成有由平缓斜面部114a和陡峭斜面部114b构成的截面呈三角形的突条114。而且，在液晶面板120中，符号121为上基板，符号122为下基板，符号123为液晶层，符号124为密封材料。另外，在液晶面板120中，未图示的反射板设置在下基板122的外面侧或者内面侧。而且前光罩130为保护导光体的突条114的部件、配置在导光体112的上方，由透明材料、介质层等构成。前光罩130从导光体112略微离开配置，由此而在前光罩130和导光体112之间形成空气层131。
专利文献特开平11-109347号公报在如图20所示的前光110中，如图21所示，从棒导光体113导入导光体112内部的光源光，在导光体112内部一面反复全反射一面传播，主要向陡峭斜面部114b入射的光源光从导光体112的出射面112b出射(图21所示的光A、B)。但是，即使与光A、B同样地向陡峭斜面部114b入射的光，如图21所示的光C、D那样以比光A、B浅的入射角向斜面部入射的光，有时也会透过陡峭斜面部114b而向液晶显示装置的上面侧漏出。这是由于光C、D的入射角变浅并超过了导光体112和空气的临界角的缘故。这样的光C、D不能作为照明光利用，所以造成前光110的亮度降低，相对于透过导光体2的显示反差下降。
并且，如图22所示，从导光体112的出射面112b出射的光源光，被内装在液晶面板120内的反射板反射，透过导光体112、空气层131和前光罩130出射到观察者侧(图22所示的光E)。但是，出射光E透过前光罩130时，有时会在前光罩130和空气层131的界面产生反向散射光(图22中的光E)，或出射光E的一部分被前光罩130吸收。这样，也有透过前光罩130时，出射光E衰减，前光110的亮度降低的情况。
并且，如图22所示，也有时外部光从液晶显示装置的外部入射，该外部光透过前光罩130和导光体112，被内装在液晶面板120内的反射板反射，并再次透过导光体112和前光罩130出射到观察者侧(图22所示的光G)。但是，外部光G向前光罩130入射时，有时会产生反向散射光(图22中的光H)，有时由于该散射光H而使黑色显示的反差降低。
并且，在液晶显示装置的制造工艺中，有在导光体112和前光罩130之间混入异物，损害液晶显示装置的外观的情况。
而且，需要分别单独设置前光罩130和导光体112，使构成液晶显示装置的部件数量增加，部件成本提高的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而进行的，目的在于提供一种反差高、亮度高且漏光得以降低，且最好能够实现薄型化的照明装置。
而且本发明的目的还在于提供一种能够将从入光面导入的光高效率且均匀地传播到出射面的导光体。
并且本发明的目的还在于提供一种具有上述照明装置，反差高、亮度高且显示品质良好的液晶显示装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的构成。
本发明的导光体，从一方的侧端面向内部导入从光源照射的光，一面使该光朝向另一方的侧端面传播，一面反射该传播光并使之从出射面出射的导光体，其特征在于前述传播光的行进方向与该传播光的反射光的行进方向之间形成的角度为钝角。
通过该构成，能够有效防止向突条的斜面部入射的光成为透过前述斜面部而漏出的光，能够增加由前述斜面部反射而对被照明体照明的光量，从而能够提供高亮度的照明装置。
另外，本发明的照明装置，其特征在于具有光源，和从侧端面向内部导入该光源的光、并使在内部传播的前述光从出射面出射的导光体，在前述导光体的出射面上形成反射该导光体内部的传播光并使之从前述反射面侧出射的棱镜形状，在与前述导光体的出射面相反的一侧的面上层叠有保护层。
根据该照明装置，在与导光体的出射面相反的一侧的面上层叠有保护层，所以导光体不会损伤。而且，通过层叠保护层，能够省略前光罩，从而能够减少部件数量。
并且，由于在导光体上直接层叠有保护层，所以不会在导光体和保护层之间形成空气层，因此现有的反向散射光的产生得以减少，能够提高亮度。
另外，因为保护层与现有的前光罩相比较，较薄地形成，所以能够减少保护层自身的光吸收，能够提高亮度。
而且，通过在出射面侧形成棱镜形状，能够有效防止在导光体内部传播的光从与出射面相反的一侧的面漏出，例如如果采用上述构成的照明装置作为显示装置的前光，那么就可以显著降低向显示装置正面方向的漏光，能够得到高反差的显示。而且，由于能够使与导光体的出射面相反的一侧的面为平坦面，所以可以得到如下的优点即，在应用于显示装置的前光时，能够在显示面侧配置前述平坦面，保护前述棱镜形状。
另外，本发明的照明装置，为前面所述的照明装置，其特征在于，前述保护层为防反射层。
通过该构成，外部光向导光体入射时产生的反向散射光减少，从而能够提高反差比。
另外，本发明的照明装置，为前面所述的照明装置，其特征在于前述保护层由透明材料层构成。
通过该构成，能够减少保护体自身的光吸收，能够提高亮度。
另外，本发明的照明装置，为前面所述的照明装置，其特征在于前述保护层由透明有机材料或者以介质层形成的多层膜构成。
通过该构成，多层膜的各层为由膜厚10～150nm(100～1500)左右的SiO2、TiO2、ZrO2等金属氧化物或者Arton(光学用耐热透明树脂，日本合成橡胶公司制)、聚碳酸酯、聚氨酯、丙烯酸、脂环状树脂构成的多层膜，能够形成由单层层叠多层的构成。
另外，本发明的照明装置，为前面所述的照明装置，其特征在于，前述棱镜形状由在前述出射面上形成的多个突条构成，前述突条的前述传播光的行进方向侧形成有斜面部。
通过该构成，能够容易地构成使前述传播光从出射面出射的导光体。前述突条只要具有前述斜面部即可，并不特别限定其形状。
另外，在本发明的照明装置中，优选向前述斜面部入射的传播光的行进方向与该传播光的反射光的行进方向之间形成的角度为90°以上、150°以下。
通过该构成，能够进一步有效地减少透过前述斜面部泄漏的光量，能够提供高亮度的照明装置。
另外，在本发明的照明装置中，优选前述斜面部的内面朝向前述出射面的外面侧形成。
通过该构成，可以得到能够利用前述斜面部使前述传播光高效率地向导光体的出射面侧出射的照明装置。
前述传播光从光源导入导光体后，一面由导光体的上下面反复进行全反射一面行进，所以成为在一定程度上散射的光，相对于传播光的水平面的角度分布根据导光体内部的传播距离而变化，例如在1mm厚的丙烯酸树脂制的导光体中，在光源附近为±40°左右的角度分布，在从光源离开大约50mm的位置为±20°左右的角度分布。因此，通过根据该传播光的角度分布设定斜面部的倾斜角度，能够得到更加均匀的照明光。
另外，本发明的照明装置也可以为在前述突条的顶部形成有平坦部的截面呈大致梯形形状的构成。
通过该构成，通过使突条的顶部构成平坦部，向前述两斜面部以外的出射面入射的传播光不易向外侧漏出，所以能够增加由前述斜面部反射而沿所希望的方向行进的光的比例，能够实质上提高照明装置的亮度。而且，本发明的照明装置也可以为前述突条形成为截面呈楔形的构成。
在本发明的照明装置中，优选前述斜面部的倾斜角度为40°以上、60°以下。
上述倾斜角度为前述导光体的水平基准面和前述斜面部之间形成的角度。通过该构成，能够高效率地反射入射到前述斜面部的光，能够得到高亮度的照明装置，同时能够减少前述斜面部的漏光，在使用前光的情况下，容易得到高反差的显示。
本发明的照明装置，可以为前述光源具有沿前述导光体的侧端面设置的棒导光体、和在该棒导光体的端面部设置的发光元件的构成。
通过该构成，利用前述棒导光体沿其延伸方向均匀地传播光，所以，向导光体侧端面入射的光在前述侧端面内成为均匀分布的状态，其结果，能够使导光体的出射面内的光量分布均匀化。
本发明的导光体，其特征在于具有用于向内部导入光的侧端面、和使从该侧端面导入并在内部传播的前述光出射的出射面，前述侧端面和出射面在相互交叉的方向形成，在前述出射面上形成多个用于反射该导光体内部的传播光并使之从前述出射面侧出射的突条，前述突条在其传播光行进方向侧具有斜面部，在与前述导光体的出射面相反的一侧的面上层叠有保护层。根据该导光体，能够使从侧端面导入的光高效率地从出射面出射，作为使用点光源面发光的元件，能够提供适宜的导光体。上述导光体如果将光源的设置面和出射面沿交叉方向配置，则能够适用于平板状、棒状等各种形状。
而且，因为与导光体的出射面相反的一侧的面上层叠有保护层，所以不会损伤导光体。而且，通过层叠保护层，可以省略前光罩，能够减少部件数量。并且，由于保护层在导光体上直接层叠，所以不会在导光体和保护层之间形成空气层，因此减少了现有的反向散射光的产生，能够提高亮度。
而且，因为保护层与现有的前光罩相比较，较薄地形成，所以能够减少保护层自身的光吸收，能够提高亮度。
本发明的液晶显示装置，其特征在于，将前面任一项所述的照明装置设置在液晶面板的前面或者背面。
通过该构成，能够提供可以得到高亮度的显示的液晶显示装置，特别是，如果将前述照明装置设置在液晶面板前面，则能够提供与现有相比可以得到高反差的显示的液晶显示装置。
另外，在本发明中，提供一种导光体，从一方的侧端面向内部导入从光源照射的光，一面使该光朝向另一方的侧端面传播，一面使之从出射面出射，其特征在于在前述出射面上形成多个截面呈楔形的突条，在该导光体内部传播的光被前述突条反射并从前述出射面侧出射，其中上述突条具有相对于基准面向前述光的传播方向倾斜的第1斜面，相对于基准面向前述光的传播方向以比前述第1斜面陡峭的角度倾斜的第2斜面，和连接前述第1斜面和前述第2斜面的第3斜面。
根据这种导光体，能够使第2斜面的反射光的一部分朝向导光体再反射而泄漏的光，向从垂直于基准面的方向远离的角度反射。由此，例如在将导光体适用于液晶显示装置时，能够大幅度提高液晶面板的可视性。
优选将前述第1斜面相对于前述基准面的倾斜角度设定在0.5°～5.0°的范围内，将前述第2斜面相对于前述基准面的倾斜角度设定在40°～60°的范围内，将前述第3斜面相对于前述基准面的倾斜角度设定在-5°～10°的范围内。如果将各斜面的倾斜角度设定在该范围内，则能够使在导光体内传播的光高效率地出射，能够出射明亮的照明光，并且能够使漏光向从垂直于基准面的方向远离的角度反射。
根据具有上述的导光体和光源的照明装置，能够提供一种照明装置，能够朝向被照明物出射明亮的照明光，并且将妨碍可视性的漏光抑制到最小限度。前述光源只要由沿前述导光体的侧端面设置的棒导光体、和设置在该棒导光体的端面部的发光元件构成即可。
根据具有前述照明装置和液晶面板的液晶显示装置，可以提供一种亮度高、且与现有相比反差高、可视性良好的液晶显示装置。
而且，根据本发明，提供一种光源模组，具有光源、和从侧端的入射面向内部导入该光源的光、以均匀的照度从出射面出射的棒导光体，向与该出射面相邻配置并照射被照明物的导光体供给光，其特征在于在前述棒导光体的出射面上形成有用于反射以及出射该棒导光体内部的传播光的棱镜形状。
根据这种光源模组，能够使导入棒导光体内传播的光，利用几乎100％的全反射无损耗地出射。能够大幅度提高从出射面照射的光的照度。
优选前述棱镜形状由在前述出射面上形成的多个突条构成，在前述突条的前述传播光的行进方向侧形成斜面部。而且，优选向前述斜面部入射的传播光的行进方向和该传播光的行进方向之间构成的角度为钝角。根据这种光源模组，能够增加由前述斜面部反射的光量，增加从出射面出射的光量。
也可前述突条越远离前述光源、前述斜面部的倾斜角度越大地形成，而且，也可前述突条越远离前述光源、形成尺寸越大地形成。根据这种光源，能够使从出射面出射的光在出射面的整个范围内照度均匀，可以消除亮度不均匀。
也可前述斜面部的内面朝向前述出射面的外面侧形成，而且也可前述突条为在其顶部形成有平坦部的截面呈大致梯形的形状。并且，也可前述突条截面呈楔形形状。根据这种光源模组，成为不容易从前述斜面部以外的面漏出光的构造，能够提高光源的利用效率，提高照明光的亮度。优选将该斜面部的倾斜角度设定为40°以上、60°以下。
如果将上述光源模组应用于具有传播从光源模组出射的光并照射被照明物的导光体的照明装置，则可以大幅度提高从照明装置出射的光的照度。而且，如果将该照明装置应用于液晶显示装置，则可以减少液晶面板的照明不均匀，实现可视性良好的、可以进行清晰的显示的液晶显示装置。
图1是表示作为本发明的一实施方式的液晶显示装置的立体构造图。
图2是图1所示的液晶显示装置的截面构造图。
图3是用于说明图2所示的前光的导光状态的局部截面构造图。
图4是用于说明基于图3所示的突条14的传播光的反射状态的局部截面构造图。
图5是用于说明图2所示的前光的导光状态的局部截面构造图。
图6是表示本发明的前光的其他形态的局部截面构造图。
图7是表示具有本发明的导光体的液晶显示装置的立体图。
图8是图7所示的液晶显示装置的截面构造图。
图9是将本发明的导光体的突条的形态放大表示的局部立体图。
图10是用于说明本发明的导光体的导光状态的局部截面图。
图11是用于说明基于本发明的导光体的突条的传播光的反射状态的局部截面图。
图12是表示具有本发明的光源模组的液晶显示装置的立体图。
图13是图12所示的液晶显示装置的截面构造图。
图14是用于说明图13所示的光源模组的截面图。
图15是用于说明图14所示的光源模组导光状态的局部截面图。
图16是用于说明基于图15所示的突条的传播光的反射状态的放大截面图。
图17是表示本发明的光源模组的第2实施方式的截面图。
图18是表示本发明的光源模组的第3实施方式的截面图。
图19是表示本发明的光源模组的第4实施方式的截面图。
图20是表示具有现有的照明装置的液晶显示装置的截面构造的图。
图21是用于说明图20所示的前光的导光状态的说明22是用于说明图20所示的前光的导光状态的说明中10、30-前光，12、32-导光体，12b-出射面，14、34-突条，14b-平缓斜面部(第1斜面部)，14a-陡峭斜面部(第2斜面部)，14c-第3斜面部，13-棒导光体，13a-出射面，13c-入射面，16-突条，16a-平缓斜面部(斜面部)，16b-陡峭斜面部(斜面部)，25、35-保护层，15-发光元件，20-液晶面板，9-液晶显示装置，11-光源模组。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施方式。
图1是作为本发明的一实施方式的、具有前光的液晶显示装置的立体构造图。图2是图1所示的液晶显示装置的截面构造图。图3是用于说明图2所示的前光的导光状态的局部截面构造图。本实施方式的液晶显示装置，如图1和图2所示，具有前光(照明装置)10和设置在其背面侧(图示下面侧)的液晶面板20。
如图1所示，前光10具有大致平板状的透明的导光体12、沿着其侧端面设置12a的棒导光体13、和设置在该棒导光体13的长度方向的至少一方的端面的发光元件15。即、在本实施方式的前光10中，发光元件15和棒导光体13构成光源，导光体12的侧端面12a构成导光体的入光面。
而且，如图2所示，导光体12的液晶面板侧面(图示下面)12b为排列形成有与导光体12的侧端面12a大致平行地延伸的多个突条14的、截面呈大致锯齿形的形状。
并且，如图2所示，在导光体12的与液晶面板侧面相反的一侧的面(图示上面)12c上，层叠有保护层25。
液晶面板20为具有对向配置的上基板21和下基板22而构成的反射型的液晶显示装置，图1中虚线所示的矩形形状的区域20D为液晶面板20的显示区域，在显示区域20D内以矩阵状形成未图示的象素。
上述构成的液晶显示装置，在液晶面板20的显示区域20D上配置导光体12，能够透过该导光体12可视液晶面板20的显示区域。而且，在不能得到外部光的暗处，使发光元件15点亮，将从该发光元件15出射的光经由棒导光体13从导光体12的入光面12a导入导光体内部，使在导光体内部传播的光(传播光)从导光体12的图示下面(出射面)12b一侧朝向液晶面板20出射，对液晶面板20进行照明。
前光10的导光体12，如图2和图3所示，为配置在液晶面板20的显示区域上并将从发光元件15出射的光从出射面12b一侧向液晶面板20出射的平板状的部件，由透明的丙烯酸树脂等构成。如图2的局部截面图所示，在导光体12的出射面12b上，多个突条14相互平行地形成为俯视条纹状，并构成棱镜形状，与出射面12b相反的一侧的面(对向面)12c，形成为平坦面。
如图3所示，在出射面12b上形成的突条14为由相对于出射面12b的水平基准面z倾斜形成的一对斜面部构成的纵截面呈楔状的结构，这些斜面部中的一方为平缓斜面部14a，另一方为以比该平缓斜面部14a陡峭的倾斜角度形成的陡峭斜面部(斜面部)14b。而且，前述平缓斜面部14a相对于出射面12b的水平基准面z具有倾斜角θ1而形成，陡峭斜面部14b具有倾斜角θ2而形成，两者的倾斜方向相对于水平基准面z的法线方向而言处于同一方向。即、陡峭斜面部14b的外面朝向导光体12的对向面12c侧，内面朝向出射面12b的外侧。
这样，在图3中，在导光体12内部从左侧(棒导光体13侧)向右侧传播的光，通过出射面12b的陡峭斜面部14b向出射面12b侧反射，并朝向配置在导光体12的背面侧的液晶面板20出射。
而且，如图2所示，层叠在导光体12的对向面12c上的保护层25，在对向面12c的整个面上层叠。该保护层25由比导光体12硬的材质构成，一般选择至少在可见光区域内不具有吸收性的高分子材料或者介质层。具体而言，由Arton(光学用耐热透明树脂，日本合成橡胶公司制)、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氨酯树脂、脂环状树脂等透明树脂、或者SiO2、TiO2、ZrO2等氧化物膜、以及其复合体形成。
而且，该保护层25兼作防反射层，抑制从外部向导光体12入射的外部光的反向散射，提高液晶显示装置的反差。
优选保护层25的厚度处于0.05μm以上、100μm以下的范围，更优选处于0.1μm以上、10μm以下的范围。如果保护层25的厚度比0.05μm薄，则容易在导光体12上产生损伤，故不理想，如果厚度超过100μm，则保护层25的光吸收量增加，液晶显示装置的亮度降低，故不理想。
下面，参照图3和图4说明前述陡峭斜面部14b对传播光的反射作用。图4是将图3所示的陡峭斜面部14b放大表示的局部截面构造图。如图4所示，在本实施方式的前光10中，前述陡峭斜面部14b具有倾斜角θ2，以使从导光体12内部向陡峭斜面部14b入射的传播光Lin、和陡峭斜面部14b对前述传播光Lin的反射光Lout之间形成的角度θ4构成钝角。即、在形成该陡峭斜面部14b(突条14)的位置，传播光Lin相对于陡峭斜面部14b以超过45°的入射角入射。由此，可以最大限度地防止入射到陡峭斜面部14b的传播光Lin透过，其结果，可以增加由陡峭斜面部14b反射的光量，提高前光10的亮度。
并且，本发明人验证了通过上述陡峭斜面部14b的倾斜角的最佳化，可以增加前光10的照明光量，这一点将在后述的实施例中详细说明。
在前光10中，优选图3所示的平缓斜面部14a的倾斜角θ1相对于水平基准面z处于0.5°以上5°以下的范围，陡峭斜面部14b的倾斜角θ2处于40°以上60°以下的范围。如果处于该范围内，就能够使在导光体12面内传播的光高效率地向液晶面板20出射，能够构成可以实现明亮的显示的液晶显示装置。在平缓斜面部14a的倾斜角θ1不足0.5°时，前光的平均亮度降低，在超过5°时，不能使导光体面内的出射光量均匀化。而且，在陡峭斜面部14b的倾斜角θ2不足40°时、以及超过60°时，透过陡峭斜面部14b而漏出的光量增加，从出射面12b出射的光量(即前光10的亮度)降低，故不理想。
而且，在本实施方式的前光10中，突条14的节距P(棱镜槽14的顶点部的间隔、或者槽底顶部的间隔)在导光体的出射面12b面内保持固定。并且，在本实施方式的前光10的情况下，突条14的高度h(水平基准面z和突条14的槽底顶部的距离)也在出射面12b的面内保持固定。
并且，突条14的节距P和高度h不需要一定在出射面12b的面内保持固定，即使使其变化而形成突条14，也不超出本发明的技术范围。而且，即使改变各突条14的倾斜角度θ1和θ2而形成突条14，也不超出本发明的技术范围。
然后，如图5所示，从导光体12出射的出射光(图5中的光I)被未图示的液晶显示面板中内装的反射板反射，成为反射光(图5中的光J)并再度向导光体12入射。入射到导光体12的反射光J，透过保护层25而向观察者侧出射。由于保护层25与导光体12紧贴在一起，所以保护层25和导光体12的界面处的反射光J的反向散射光少，反射光J的衰减得以抑制。而且保护层25的厚度比现有的前光罩薄，所以保护层对反射光J的光吸收少，反射光J的衰减得以抑制。
并且，如图5所示，在本实施方式的液晶显示装置中，有时通过利用液晶显示面板的反射板反射从液晶显示装置的外部入射的外部光(图5中的光K)，而将该外部光K作为照明光利用。因为本实施方式中的保护层25兼作防反射层，所以在外部光K入射到保护层25时，在保护层25和外部的空气的界面处的外部光K的反向散射少，外部光K的衰减得以抑制。
这样，通过在导光体12上层叠保护层25，能够减少反射光J、外部光K的反向散射光，能够提高液晶显示装置的亮度。而且由于保护层25的光吸收少，也能够提高液晶显示装置的亮度。
并且，因为导光体12的观察者侧的面上层叠有保护层25，所以不会使导光体12受到损伤等。而且，能够通过层叠保护层25，省略现有的前光罩，能够减少部件数量。
棒导光体13为由透明的丙烯酸树脂等材料构成的棒状的部件，沿着导光体12的侧端面12a配置。在该棒导光体13的背面(与导光体12相反的一侧的面)上，加工有未图示的棱镜形状，能够将从端面导入并沿棒导光体13的长度方向传播的光向导光体12的侧端面12a均匀地照射。
液晶面板20的构造为，在对向配置的上基板21和下基板22之间夹持液晶层23，该液晶层23沿着基板21、22的内面侧周边部以平面画框状设置的密封材料24密封。在上基板21的内面侧(下基板22侧)，形成有液晶控制层26，在下基板22的内面侧(上基板21侧)，形成具有用于反射前光10的照明光或外部光的金属薄膜的反射层27，在该反射层27上形成有液晶控制层28。
液晶控制层26、28包括用于驱动控制液晶层23的电极、取向膜等，也包括用于开关上述电极的半导体元件等。而且，根据情况也可以具有用于彩色显示的彩色滤光片。
反射层27具有反射膜，并优选具有光散射机构，其中上述反射膜用于反射入射到液晶面板20中的外部光或前光10的照明光，由铝或银等高反射率的金属薄膜构成，上述光散射机构用于防止反射光在特定的方向变强而液晶显示装置的可视性降低。作为该光散射机构，可以采用在赋予反射膜凹凸形状的结构，或在树脂膜中分散有与构成树脂膜的材料折射率不同的树脂球(beads)的散射膜等。
在具有上述构成的本实施方式的液晶显示装置中，在设置在液晶面板20的前面的前光10的导光体12的出射面12b上形成棱镜形状，出射面12b的突条14的陡峭斜面部14b使从导光体12内部入射的传播光产生钝角的反射光，由此能够提高向陡峭斜面部14b入射的传播光的反射率，因而能够提高照明光的亮度。而且，通过如上所述提高陡峭斜面部14b的反射率，液晶显示装置正面方向(前光10上方)的漏光量得以减少。并且，因为前述棱镜形状在与液晶面板20对向的面上形成，所以突条14不会破损，与现有的前光相比较，耐久性良好。
因此，根据本发明的液晶显示装置，在使前光10点亮的反射显示中，可以得到高亮度、高反差的高品质的显示。
而且，由于观察侧的最上面为平坦面，所以有如下的优点，即在配置输入装置时，光的透过性良好，可以进行稳定的设置。
另外在本实施方式中，作为保护层25，举例说明了由单一膜构成的结构，但是本发明的保护层并不局限于此，也可以为由金属氧化物等介质层构成的多层膜。作为这种场合的多层膜，优选将透明材料层叠大约2层～10层。而且构成多层膜的透明材料的种类，可以用相同的透明材料构成所有层，也可以每层都更换透明材料的材质。作为这里使用的透明材料的材质，可以举出Arton(光学用耐热透明树脂，日本合成橡胶公司制)、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氨酯树脂、脂环状树脂等透明树脂、或者SiO2、TiO2、ZrO2等氧化物膜等。通过形成这种构成，与单一材料相比较，更容易发挥作为防反射层的效果，可以减少反向散射，在提高反差和提高表面的耐损伤性方面发挥巨大的效果。
(照明装置的其他方式)上述实施方式中，对作为导光体出射面12b的棱镜形状，具有使突条14呈截面楔形、使出射面12b呈截面锯齿形的形状的前光进行了说明，但是该出射面12b的棱镜形状不限定于前述形状，若具有能够利用前述陡峭斜面部并高效率地出射照明光的构造即可。图6是表示本发明的照明装置的其他实施方式的、设置着具有排列形成多个截面呈大致梯形形状的突条而构成的截面呈大致矩形波状的出射面12b的导光体的前光的局部截面构造的图。
图6所示的前光30，取代图1和图2所示的前光10的导光体12，而设置着具有图6所示的局部截面构造的导光体32，其整体外观与图1所示的前光10大致相同。
导光体32以其下面侧为出射面32b，与出射面32b相反的一侧的面为对向面32c，在出射面32b上排列形成有沿纸面垂直方向延伸的多个突条34，对向面32c为平坦面。而且在与出射面相反的一侧的对向面32c上层叠有与上述实施方式的保护层25构造相同的保护层35。
上述突条34为以平坦部34a为顶部，其宽度方向两侧形成有第1斜面部(斜面部)34b和第2斜面部(斜面部)34c的截面为大致梯形的形状，前述第1斜面部34b相对于水平基准面z具有倾斜角θ2而倾斜，第2斜面部34c具有倾斜角θ3而倾斜。而且，第1斜面部34b和第2斜面部34c相对于导光体32的法线向同一侧倾斜。
相邻的突条34、34之间为形成为平坦面的底面部34d，在本实施方式的前光中，前述第1、第2斜面部34b、34c以外的出射面32b的平面区域，和突条34的平坦部34a一起形成与水平基准面z平行的平坦面。
上述第1斜面部34b的倾斜角θ2与图3所示的陡峭斜面部14b的倾斜角θ2同样，为使向第1斜面部34b入射的传播光产生钝角(θ4)的方向的反射光的构造，突条34的节距P和高度h也与图3所示的突条14同样地在出射面32b内保持固定。
优选上述第2斜面部34c的倾斜角θ3处于40°以上60°以下的范围。通过处于上述范围，从第1斜面部34b漏出的光减少，能够提高前光的亮度。
根据具有上述构成的本实施方式的前光30，也可以使向第1斜面部34b入射的光高效率地反射并构成照明光，所以可以得到高亮度的照明光。而且，因为能够减少透过前述第1斜面部34b而向对向面32c侧出射的光量，所以在设置在显示装置的前面时，不会降低反差，能够得到高品质的显示。
另外，通过使斜面部34b、34c以外的出射面32b的平面区域为平坦面，构成在导光体32内部传播的光不易向斜面部以外的面漏出的构造，能够提高光源的利用效率，提高照明光的亮度。
并且，在上述实施方式中，对将本发明的照明装置作为前光使用的情况进行了说明，但是即使作为设置在液晶面板的背面的背光，本发明也可以适宜地采用。这时，使形成有前述棱镜形状的导光体面与液晶面板的背面对向配置即可，根据该构成，与现有的背光相比较，可以得到高亮度的照明光，能够提供显示明亮的液晶显示装置。
下面，说明本发明的其他实施方式。
本发明的导光体12，如图8和图9所示，为配置在液晶面板20的显示区域上、将从发光元件15朝向光传播方向L出射的光从出射面12b侧向液晶面板20出射的大致平板状的部件，例如由透明的丙烯酸树脂等形成。如图8的局部截面图所示，在导光体12的出射面12b上，多个突条14相互平行地形成为俯视条纹状，并构成棱镜形状，与出射面12b相反的一侧的面(对向面)12c，形成为平坦面。
如图9和图10所示，在出射面12b上形成的突条14为由相对于出射面12b的水平基准面z倾斜形成的3个斜面部构成的纵截面呈楔状的结构，为第1斜面(平缓斜面部)14a、第2斜面(陡峭斜面部)14b、和第3斜面(顶端斜面部)14c。第1斜面(平缓斜面部)14a相对于水平基准面z以倾斜角θ1向光传播方向L的方向倾斜，第2斜面(陡峭斜面部)14b相对于水平基准面z以倾斜角θ2向光传播方向L的方向倾斜。第3斜面(顶端斜面部)14c以连接第1斜面和第2斜面的形态构成突条14的前端部分，相对于水平基准面z以倾斜角θ3向光传播方向L的方向倾斜。
这些第1斜面14a、第2斜面14b、和第3斜面14c的倾斜方向相对于水平基准面z的法线处于同一方向。即、以第2斜面14b的外面朝向导光体12的对向面12c一侧、内面朝向出射面12b的外侧的方式形成。而且，第1斜面14a和第3斜面14c以外面朝向导光体12的出射面12b的外侧、内面朝向对向面12c一侧的方式形成。这样，就利用出射面12b的第2斜面14b将导光体12内部在图10中从左侧(棒导光体13侧)向右侧传播的光向出射面12b侧反射，并朝向配置在导光体12的背面侧的液晶面板20出射。
这里，参照图10和图11对前述第2斜面14b的传播光的反射作用进行说明。图11是将图10所示的第2斜面14b放大表示的局部截面构成图。在本实施方式的导光体12中，如图11所示，以倾斜角θ2形成前述第2斜面14b，以使从导光体12内部向第2斜面14b入射的传播光Lin和第2斜面14b对前述传播光Lin的反射光Lout之间构成的角度θ4为钝角。即、在形成有该第2斜面14b(突条14)的位置，传播光Lin相对于第2斜面14b以超过45°的入射角入射。由此，可以最大限度地防止入射到第2斜面14b的传播光Lin透过，其结果，可以增加由第2斜面14b反射的光量，提高前光10的亮度。
此时，在由第2斜面14b反射的传播光Lin反射光Lout从导光体12的出射面12b出射时，反射光Lout的一部分在出射面12b的内侧朝向导光体12再反射，从而产生漏光LR。但是，通过在第1斜面14a的顶端侧形成的第3斜面14c，该漏光LR向远离水平基准面z的垂直方向y、即远离液晶面板20的显示面的垂直方向的角度反射，从而防止向液晶面板20的显示面的垂直方向y反射。因此，能够显著减少造成液晶面板20的反差降低的原因、即朝向水平基准面z的垂直方向y(液晶面板20的显示面的垂直方向y)的漏光，大幅度提高液晶面板20的可视性。并且，本发明人验证了可以通过上述第3斜面14c的作用提高LCD的反差的事实，将在后面的实施例中予以详细说明。
在本发明的导光体12中，图9、图10所示的第1斜面14a的倾斜角θ1，相对于水平基准面z处于0.5°以上、5°以下的范围内较适宜，第2斜面14b的倾斜角θ2，处于40°以上、60°以下的范围内较适宜。如果处于该范围内，则能够使在导光体12面内传播的光高效率地向液晶面板20出射，能够构成可以进行明亮的显示的液晶显示装置。若第1斜面14a的倾斜角θ1不足0.5°，则前光的平均亮度降低，当超过5°时，则无法使导光体面内的出射光量均匀化。而且，当第2斜面14b的倾斜角θ2低于40°时、以及超过60°时，透过第2斜面14b而漏出的光量增加，从出射面12b出射的光量(即前光10的亮度)降低，故不理想。
而且，在本发明的导光体12中，图9、图10所示的第3斜面14c的倾斜角θ3，相对于水平基准面z处于-5°以上、10°以下的范围内较适宜。如果使第3斜面14c的倾斜角θ3处于该范围，则能够通过反射光Lout的一部分朝向导光体12再反射而使漏光LR向远离水平基准面z的垂直方向y、即远离液晶面板20的显示面的垂直方向的角度反射，从而能够大幅度提高液晶面板20的可视性。
在具有上述构成的本实施方式的液晶显示装置9中，形成于在液晶面板20的前面设置的前光10的导光体12的出射面12b上的突条14的第2斜面14b，相对于从导光体12内部入射的传播光产生钝角的反射光，所以能够提高向第2斜面14b入射的传播光的反射率，进而能够提高照明光的亮度。这样，因为通过在出射面12b上形成的突条14的第3斜面14c使该反射光出射时的漏光向远离液晶面板20的显示面的垂直方向的角度反射，所以能够提高液晶面板20的反差、大幅度提高可视性。因此，根据本发明的液晶显示装置9，在点亮前光10的反射显示中，能够得到高亮度、高反差的高品质的显示。
并且，在上述实施方式中，对将本发明的照明装置作为前光使用的情况进行了说明，但是即使作为设置在液晶面板的背面的背光，本发明也可以适宜地采用。这时，使形成有前述突条的导光体面与液晶面板的背面对向配置即可，根据该构成，与现有的背光相比较，可以得到高亮度的照明光，能够提供显示明亮的液晶显示装置。
另外，图12是表示具有本发明的棒导光体的液晶显示装置的概略的立体图，图13是图12所示的液晶显示装置的箭头2的位置处的截面图。液晶显示装置9如图12和图13所示，具有前光(照明装置)10、和设置在其背面侧(图示下面侧)的液晶面板20。
图14是表示光源模组的构成的截面图。朝向导光体12出射光的光源模组11由棒导光体13和发光元件(光源)15构成。棒导光体13例如为由透明的丙烯酸树脂等构成的方棒状的透明部件。发光元件(光源)15由1个或者多个LED构成，为例如照射白色光的点光源。这种白色光可以通过白色LED得到，也可以将R、G、B的三原色的LED排列并使之在棒导光体13内混合得到。
棒导光体13如图14和图15所示，其与导光体12的入射面12a对向的一侧构成出射面13a，该出射面13a的相反侧形成反射面13b。在棒导光体13的出射面13a上，多个突条16相互平行地形成为俯视条纹状，并构成棱镜形状，与出射面13a相反的一侧的反射面13b形成为平坦面。而且，与发光元件(光源)15相接的端面构成入射面13c，发光元件(光源)15的光从该入射面13c导入棒导光体13内。
在棒导光体13的出射面13a上形成的突条16为由相对于出射面13a的水平基准面z倾斜形成的一对斜面部构成的纵截面呈楔状的结构，这些斜面部中的一方为平缓斜面部16a，另一方为以比该平缓斜面部16a陡峭的倾斜角度形成的陡峭斜面部(斜面部)16b。而且，前述平缓斜面部16a相对于出射面13a的水平基准面z具有倾斜角θ1而形成，陡峭斜面部16b具有倾斜角θ2而形成，两者的倾斜方向相对于水平基准面z的法线方向而言处于同一方向。即、陡峭斜面部16b的外面朝向棒导光体13的反射面13b侧，内面朝向出射面13a的外侧。
这样，在图15中，在棒导光体13内部从左侧(发光元件15侧)向右侧传播的光，通过出射面13a的陡峭斜面部16b向出射面13a侧反射，并朝向导光体12的入射面12a出射。
在此，参照图15和图16对前述陡峭斜面部16b对传播光的反射作用进行说明。图16是将图15所示的陡峭斜面部16b放大显示的局部截面构成图。在本实施方式的光源模组11中，如图16所示，以倾斜角θ2形成前述陡峭斜面部16b，以使从棒导光体13内部向陡峭斜面部16b入射的传播光Lin和陡峭斜面部16b对前述传播光Lin的反射光Lout之间构成的角度θ4为钝角。即、在形成有该陡峭斜面部16b(突条16)的位置，传播光Lin相对于陡峭斜面部16b以超过45°的入射角入射。
由此，可以最大限度地防止入射到陡峭斜面部16b的传播光Lin透过，其结果，可以增加由陡峭斜面部16b反射的光量，增加从出射面13a向导光体12出射的光量。并且，本发明人验证了可以通过上述陡峭斜面部16b的倾斜角的最佳化来增加光源模组11的出射光量的事实，将在后面的实施例中予以详细说明。
在光源模组11中，优选图15所示的平缓斜面部16a的倾斜角θ1，相对于水平基准面z处于0.5°以上、5°以下的范围内，陡峭斜面部16b的倾斜角θ2处于40°以上、60°以下的范围内。若平缓斜面部16a的倾斜角θ1不足0.5°，则光源模组11的平均亮度降低，当超过5°时，则无法使棒导光体13面内的出射光量均匀化。而且，当陡峭斜面部16b的倾斜角θ2低于40°时、以及超过60°时，透过陡峭斜面部16b而漏出的光量增加，从出射面13a出射的光量(即光源模组11的亮度)降低，故不理想。并且，优选突条16的形成节距P为0.1mm以上、0.4mm以下。
如果在上述范围内形成构成棒导光体13的突条16，则能够使在棒导光体13内传播的光，利用几乎100％的全反射无损耗的向导光体12出射，能够大大有助于实现可以进行明亮清晰的显示的液晶显示装置。
如上所述，在具有本发明的光源模组11的本实施方式的液晶显示装置中，在向设置在液晶面板20的前面的导光体12供给光的光源11的棒导光体13的出射面13a上形成棱镜形状，出射面13a的突条16的陡峭斜面部16b使在导光体13内部传播的光产生钝角的反射光，由此能够提高向陡峭斜面部16b入射的传播光的反射率，因而能够提高照明光的亮度。而且，通过如上所述提高陡峭斜面部16b的反射率，能够减少无助于液晶显示面板20的照明的无用的漏光光量。并且，因为前述棱镜形状在与导光体12的入射面12a对向的面上形成，所以突条16不会破损。
因此，根据本发明的光源模组和具有该光源模组的照明装置，可以得到高亮度、且均匀的照明光，根据具有该光源模组和照明装置的液晶显示装置，可以得到高反差的高品质的显示。
上述实施方式中，对作为在光源模组11的棒导光体13的出射面13a上形成的棱镜形状，具有使突条16呈截面楔形、使出射面13a呈截面锯齿形的形状的光源模组进行了说明，但是该出射面13a的棱镜形状不限定于前述的形状，只要具有能够利用前述陡峭斜面部高效率地出射照明光的构造即可。图17是表示作为本发明的光源模组的其他实施方式的、设置着具有排列形成有多个截面呈大致梯形形状的突条的、截面呈大致矩形波状的出射面的导光体的前光的局部截面构造的图。
图17所示的光源模组30，取代图12和图13所示的光源模组11的棒导光体13，而设置着具有图17所示的局部截面构造的棒导光体32，其整体外观与图12所示的光源模组11大致相同。
棒导光体32以其下面侧为出射面32b，与出射面32b相反的一侧的面为对向面32c，在出射面32b上排列形成有沿纸面垂直方向延伸的多个突条34，对向面32c为平坦面。上述突条34为以平坦部34a为顶部、其宽度方向两侧形成有第1斜面部(斜面部)34b和第2斜面部(斜面部)34c的截面为大致梯形的形状，前述第1斜面部34b相对于水平基准面z具有倾斜角θ2而倾斜，第2斜面部34c具有倾斜角θ3而倾斜。而且，第1斜面部34b和第2斜面部34c相对于棒导光体32的法线向同一侧倾斜。相邻的突条34、34之间为以平坦面形成的底面部34d，在本实施方式的光源模组30中，前述第1、第2斜面部34b、34c以外的出射面32b的平面区域，和突条34的平坦部34a一起形成与水平基准面z平行的平坦面。
上述第1斜面部34b的倾斜角θ2与图15所示的陡峭斜面部16b的倾斜角θ2同样，为使向第1斜面部34b入射的传播光产生钝角(θ4)的方向的反射光的构造。优选上述第2斜面部34c的倾斜角θ3处于40°以上60°以下的范围。通过处于上述范围，从第1斜面部34b漏出的光减少，能够提高光源模组30的亮度。而且，优选突条34的形成节距P为0.1mm以上、0.4mm以下。
如果在上述范围内形成构成棒导光体32的突条34，则能够使在棒导光体32内传播的光，利用几乎100％的全反射无损耗地向导光体出射，能够大大有助于实现可以进行明亮清晰的显示的液晶显示装置。
根据具有上述构成的本实施方式的光源模组30，也可以使向第1斜面部34b入射的光高效率地反射并构成照明光，所以可以得到高亮度的照明光。而且，因为能够减少透过前述第1斜面部34b而向对向面32c侧出射的光量，所以将具有这种光源模组30的照明装置应用于液晶显示装置，则不会降低反差，从而能够得到高品质的显示。另外，通过使斜面部34b、34c以外的出射面32b的平面区域为平坦面，构成在棒导光体32内部传播的光不易向斜面部以外的面漏出的构造，能够提高光源的利用效率，提高照明光的亮度。
虽然在上述各实施方式的光源模组11、30中，图15、17所示的棒导光体13、32中的厚度T(突条16、34的顶点部、顶点部和反射面13b、32c的间隔)在棒导光体13、32的长度方向上保持固定，突条16、34的陡峭斜面部16b和第1、第2斜面部34b、34c的宽度L也在出射面13a、32b的面内保持固定，但是如果使这些T和L根据离开光源的距离而变化，则能够使从棒导光体的出射面出射的光的照度在面内更加均匀、消除不均匀，因而更加理想。
图18是表示使上述棒导光体的厚度T根据距光源的距离而变化的实施方式的光源模组的截面图。例如朝向与液晶显示面板相邻设置的导光体40出射光的光源41，与前述实施方式同样地由棒导光体42和发光元件(光源)43构成。棒导光体42例如为由透明的丙烯酸树脂等构成的方棒状的透明部件。发光元件(光源)43由1个或者多个LED构成，为例如照射白色光的点光源。
棒导光体42与导光体40的入射面40a对向的一侧构成出射面42a，该出射面42a的相反侧形成反射面42b。在棒导光体40的出射面42a上，多个突条44相互平行地形成为俯视条纹状，并构成棱镜形状，与出射面42a相反的一侧的反射面42b形成为平坦面。
在棒导光体42的出射面42a上形成的突条44，与前述实施方式同样，为由相对于出射面42a的水平基准面z倾斜形成的一对斜面部构成的纵截面呈楔状的结构，这些斜面部中的一方为平缓斜面部44a，另一方为以比该平缓斜面部44a陡峭的倾斜角度形成的陡峭斜面部(斜面部)44b。并且，用突条44的顶点部和反射面42b的间隔表现的棒导光体42的厚度随着棒导光体42的长度方向A的位置而变化。即、在棒导光体42的长度方向A的两端侧，形成最小厚度T1，从该处朝向棒导光体42的长度方向A的中央部位形成最大厚度T2。
这种棒导光体42的长度方向A的厚度的变化，例如将T1设定为约2.8mm，T2设定为约3.0mm，其间平缓地隆起形成即可。这样，如果使棒导光体42的长度方向A的厚度根据离开发光元件(光源)43的距离而变化，则能够使从出射面42a向导光体40出射的光在出射面42a的整个范围内照度均匀，可以消除亮度不均匀。
如果使用这种光源模组41从导光体40对液晶面板进行照明，则能够使在棒导光体42内传播的光通过几乎100％的全反射无损耗地向导光体40出射，所以大大有助于提高液晶面板的可视性。并且，本发明人验证了通过使上述棒导光体42的厚度在长度方向A变化，可以利用光源模组41的出射光量的均匀化防止亮度不均匀，这一点将在后述的实施例中详细说明。
图19是表示使棒导光体的突条的陡峭斜面部的宽度L随着从光源离开的距离而变化的实施方式的光源模组的截面图。例如朝向与液晶显示面板相邻设置的导光体50出射光的光源模组51，与前述实施方式相同，由棒导光体52和发光元件(光源)53构成。棒导光体53例如为由透明的丙烯酸树脂等构成的方棒状的透明部件，发光元件(光源)43由1个或者多个LED构成，为例如照射白色光的点光源。
棒导光体52与导光体50的入射面50a对向的一侧构成出射面52a，该出射面52a的相反侧形成反射面52b。在棒导光体52的出射面52a上，多个突条54相互平行地形成为俯视条纹状，并构成棱镜形状，与出射面52a相反的一侧的反射面52b形成为平坦面。
在棒导光体52的出射面52a上形成的突条54，与前述实施方式同样，为由相对于出射面52a的水平基准面z倾斜形成的一对斜面部构成的纵截面呈楔状的结构，这些斜面部中的一方为平缓斜面部54a，另一方为以比该平缓斜面部54a陡峭的倾斜角度形成的陡峭斜面部(斜面部)54b。
并且，在本实施方式中，陡峭斜面部(斜面部)54b的宽度随着棒导光体52的长度方向A的位置而变化。即、在棒导光体52的发光元件(光源)53侧，陡峭斜面部54b的宽度形成最小宽度L1，在最远离发光元件53的一侧的陡峭斜面部(斜面部)54b的宽度形成最大宽度L2，陡峭斜面部54b的宽度从L1向L2逐渐增大地形成。由此，越远离发光元件(光源)53，陡峭斜面部54b的宽度越大。
这种棒导光体52的长度方向A的陡峭斜面部54b的宽度变化，例如将L1设定为约10μm，L2设定为约50μm，其间形成的突条54的陡峭斜面部54b的宽度逐渐增大地成型即可。这样，如果使陡峭斜面部54b的宽度根据离开发光元件(光源)53的距离增加而逐渐增大，则能够使从出射面52a向导光体50出射的光在出射面52a的整个范围内照度均匀，可以消除亮度不均匀。
如果使用这种光源模组51从导光体50对液晶面板进行照明，则能够使在棒导光体52内传播的光通过几乎100％的全反射无损耗地向导光体50出射，所以大大有助于提高液晶面板的可视性。并且，本发明人验证了通过使突条54的陡峭斜面部54b的宽度变化，可以利用光源模组51的出射光量的均匀化防止亮度不均匀，这一点将在后述的实施例中详细说明。
实施例
下面，利用实施例进一步说明本发明的效果，但是以下的实施例并不限定本发明的技术范围。
(实施例1)在本例中，对于图1～图3所示的新颖形状的导光体、和图20所示的现有形状的导光体进行了如下的比较，即进行了将出射传播光的斜面部的倾斜角对于传播光的入射角最佳化的情况下的出射光量和漏光量的比较。
表1为将本例中比较的导光体的各部分的参数归纳表示的表，在该表中，新颖形状表示图3所示的导光体，现有形状表示图20所示的导光体。而且，新颖形状中的θ1、θ2分别表示图3所示的倾斜角，现有形状中的θ1、θ2分别表示图20所示的倾斜角。而且，导光体的大小均为70mm W×50mm L×1.0mm t，材质均为丙烯酸树脂(折射率为1.48)。
其次，将在以上述条件从各形状的导光体的入光面入射1Lumen的光束时，向LCD侧(液晶面板侧)出射的光束和向观察者侧出射的光束的计算结果一并记载在表1中。如从表1看到的那样，确认了具有本发明的构成的新颖形状的导光体，向LCD侧出射的光束与现有形状相比大幅度增加，并且向观察者侧漏出的光束显著减少。特别是确认了如果陡峭斜面部14b的倾斜角θ2为45°～50°的范围，则可以得到照明亮度高、漏光量少的导光体。
表1
(实施例2)
其次，对在图3所示的本发明的导光体12的出射面12b上形成的突条14、和在图20所示的现有的导光体112的上面形成的突条114的对于从导光体内部入射的传播光的反射特性进行了比较。比较结果用以下的表2～表5表示。表2和表3为本发明的导光体、即新颖形状的突条的反射特性，表4和表5为现有形状的突条的反射特性。另外，表2和表4为导光体的构成材料为Arton(商品名JSR公司制)的情况下的结果，表3和表5为导光体的构成材料为丙烯酸树脂的情况下的结果。
在这些表中，入光角在表2、3中相当于图4所示的图中的角度θ6，表示从导光体12内部侧向陡峭斜面部14b入射的光相对于水平基准面z的角度。而且，入光角的正负以从导光体内部向陡峭斜面部14b行进的光的入光角为正，即使新颖形状和现有形状的入光角的正负相同，在新颖形状中表示从导光体的上面朝向下面的光的角度，在现有形状中表示从导光体的下面朝向上面的光的角度。在本实施例中，使上述入光角在0°～8°的范围内变化。
倾斜角在表2、3中表示陡峭斜面部14b的倾斜角θ2，在表4、5中表示图20所示的陡峭斜面部114b的倾斜角θ2，在本例中为使以上述各入光角入射的光向导光体的垂直方向(水平基准面z法线方向)反射的倾斜角。
在设定陡峭斜面部的倾斜角θ2以使相对于上述入光角产生导光体垂直方向的反射光时，余角表示向陡峭斜面部入射的传播光的入射角和导光体的临界角的差，若余角为负值，则入射角比临界角浅，透过陡峭斜面部而成为漏光。
表2(新颖形状1)
材料Arton/折射率1.52/临界角41.14°
表3(新颖形状2)
材料丙烯酸/折射率1.48/临界角42.51°表4(现有形状1)
材料Arton/折射率1.52/临界角41.14°表5(现有形状2)
材料丙烯酸/折射率1.48/临界角42.51°如上述表2～表5所示，具有本发明的构成的新颖形状的导光体，余角为正值的入光角范围比现有形状的导光体宽。也就是说，新颖形状的导光体，在向陡峭斜面部入射的传播光的角度分布中，能够反射更宽的角度范围的传播光，由此可以提高照明亮度。
(实施例3)在本例中，对采用了图1～图3所示的新颖形状的本发明的导光体、和图20所示的现有形状的导光体的液晶显示装置，进行了亮度和反差的比较。
作为新颖形状3的导光体，使图3所示的倾斜角θ1为2.8°，θ2为45°，导光体的大小为70mm W×50mm L×1.0mm t，材质为丙烯酸树脂(折射率为1.48)，在导光体上层叠的保护层采用将厚度500(50nm)的尿烷丙烯酸酯系硬涂覆剂紫外线硬化的材料。
而且，作为现有形状3的导光体，使图20所示的倾斜角θ1为2.8°，θ2为45°，导光体的大小为70mm W×50mm L×1.0mm t，材质为丙烯酸树脂(折射率为1.48)，并使用省略了前光罩的结构。
而且，作为现有形状4的导光体，使图20所示的倾斜角θ1为2.8°，θ2为45°，导光体的大小为70mm W×50mm L×1.0mm t，材质为丙烯酸树脂(折射率为1.48)，使用厚度1.2mm的丙烯酸板作为前光罩。
然后在上述条件下比较了液晶显示装置的亮度和反差。反差在有外部光、且使前光电亮的状态下进行了测定。另外，亮度表示以现有形状3的亮度为100时的值。并且，反差表示以液晶显示装置单独的反差为100时的值。结果如表6所示。
表6
如表6所示，使用新颖形状3的导光体的液晶显示装置，亮度、反差两方面都比现有形状3、4好。这样，新颖形状3的导光体不需要前光罩，从而能够使照明装置自身薄型化。
(实施例4)另外，作为本发明的其他实施例，准备了图10所示的构成的导光体12。作为本发明的样品，准备了将导光体12的第1斜面14a的倾斜角θ1设定为2.3°，将第2斜面14b的倾斜角θ2分别设定为35°～45°，并将第3斜面14c的θ3分别设定为-3°、0°、5°的6个测定样品。
另外，作为比较例，作为实施例的样品准备了特开2001-126494号公报所示的导光体。
从相同亮度的光源向这样准备的本发明的实施例的6个测定样品、和现有的测定样品分别入射光，测定了出射的光的亮度和反差。表7表示上述的实施例4的亮度和反差测定的结果。并且，亮度的项目表示以从现有的实施例的导光体出射的光的亮度为100时的、各测定样品的亮度的比率。
表7
从表7可知，确认了通过如本发明的导光体那样，在突条14上形成第3斜面14c，能够提高出射光的亮度。而且判明了反差也得到大幅度地改善的情况。
(实施例5)另外，作为本发明的其他实施例，准备了与图12、图13所示的第1实施方式相同的构成的棒导光体13。作为本发明的样品，准备了将棒导光体13的平缓斜面部16a的倾斜角θ1设定为2.3°，使陡峭斜面部16b的倾斜角θ2在35°～55°、每5°变化的5个测定样品，和使倾斜角θ2为65°的测定样品。
另外，作为比较例，作为现有的实施例的样品准备了特开2002-324424号公报所示的、在与靠近导光体的侧端面(入射面)的出射面相反的一侧的面上形成有截面呈V字型的槽的棒导光体。
从相同亮度的光源向这样准备的本发明的实施例的6个棒导光体13、和现有的棒导光体分别入射光，测定了出射的光的亮度。表8表示上述的第1实施例的亮度测定的结果。并且，亮度的项目表示以从现有的实施例的棒导光体出射的光的亮度为100时的、各测定样品的亮度的比率。
表8
从表8可知，确认了通过如本发明的前光(照明装置)那样，将陡峭斜面部16b的倾斜角θ2设定为40°～55°，与现有的构成的前光相比较，能够提高出射光的亮度。特别是，判明了如果将倾斜角θ2设定为45°～50°，则与现有的构成的前光相比较，可以得到1.2倍的亮度的出射光。
(实施例6)另外，作为其他实施例，准备了与图17所示的第2实施方式相同的构成的棒导光体32。作为本发明的样品，准备了将棒导光体32的第1斜面部34b的倾斜角θ2以及第2斜面部34c的倾斜角θ3分别在35°～55°、每5°变化的5个测定样品，和使倾斜角θ2、θ3为65°的测定样品。
另外，作为比较例，作为现有的实施例的样品，准备了与第1实施例同样地在特开2002-324424号公报上所示的、在与靠近导光体的侧端面(入射面)的出射面相反的一侧的面上形成有截面呈V字型的槽的棒导光体。
从相同亮度的光源向这样准备的本发明的实施例的6个棒导光体32、和现有的棒导光体分别入射光，测定了出射的光的亮度。表9表示上述的第6实施例的亮度测定的结果。并且，亮度的项目表示以从现有的实施例的棒导光体出射的光的亮度为100时的、各测定样品的亮度的比率。
表9
从表9可知，确认了通过如本发明的前光(照明装置)那样，将棒导光体32的第1斜面部34b的倾斜角θ2以及第2斜面部34c的倾斜角θ3分别设定为40°～55°，与现有的构成的前光相比较，能够提高出射光的亮度。特别是，判明了如果将倾斜角θ2、θ3设定为45°～50°，则与现有的构成的前光相比较，可以得到约1.2倍的亮度的出射光。
(实施例7)另外，作为其他实施例，准备了与图18所示的第3实施方式相同的构成的棒导光体42。作为本发明的样品，准备了将棒导光体42的最大厚度T2设定为3.0mm、最小厚度T1分别设定为2.95mm、2.80mm、2.50mm的3个测定样品。
另外，作为比较例，如上述各实施例那样，准备了在特开2002-324424号公报上所示的形成有截面呈V字型的槽的棒导光体作为现有的实施例的样品。
从相同亮度的光源向这样准备的本发明的实施例的3个棒导光体42、和现有的棒导光体分别入射光，测定了出射的光的亮度及亮度不均匀。表10表示上述的第7实施例的亮度及亮度不均匀测定的结果。并且，亮度的项目表示以从现有的实施例的棒导光体出射的光的亮度为100时的、各测定样品的亮度的比率，亮度不均匀的项目表示将出射光的亮度的最小值除以最大值并乘以100的百分率。
表10
(θ1＝2.3°，θ2＝50°)从表10可知，确认了通过如本发明的前光(照明装置)那样，使棒导光体42的厚度变化，与现有的构成的前光相比较，能够提高出射光的亮度，并且能够减小亮度不均匀。特别是，判明了使最大厚度T2为3.0mm时，将最小厚度设定为2.80mm～2.50mm，则与现有的构成的前光相比较，可以得到1.1倍的亮度的出射光。而且，判明了最小厚度T1在2.80mm附近时，亮度不均匀得以大幅度地改善。
(实施例8)另外，作为其他实施例，准备了与图19所示的第4实施方式相同的构成的棒导光体52。作为本发明的样品，准备了将棒导光体52的陡峭斜面部54b的最小宽度L1设定为10μm、将陡峭斜面部的最大宽度L2分别设定为30μm、50μm、70μm的3个测定样品。
另外，作为比较例，如上述各实施例那样，准备了在特开2002-324424号公报上所示的形成有截面呈V字型的槽的棒导光体来作为现有的实施例的样品。
从相同亮度的光源向这样准备的本发明的实施例的3个棒导光体52、和现有的棒导光体分别入射光，测定了出射的光的亮度及亮度不均匀。表11表示上述的第8实施例的亮度及亮度不均匀测定的结果。并且，亮度的项目表示以从现有的实施例的棒导光体出射的光的亮度为100时的、各测定样品的亮度的比率，亮度不均匀的项目表示将出射光的亮度的最小值除以最大值并乘以100的百分率。
表11
(θ1＝2.3°，θ2＝50°)从表11可知，确认了通过如本发明的前光(照明装置)那样，使棒导光体52的陡峭斜面部54b的宽度随着远离光源而增大，与现有的构成的前光相比较，能够提高出射光的亮度，并且能够减小亮度不均匀。特别是，判明了将陡峭斜面部54b的最大宽度L2设定地越大，则与现有的构成的前光相比较，亮度也越大。而且，判明了陡峭斜面部54b的最大宽度L2为50μm附近时，亮度不均匀得以大幅度地改善。
(发明的效果)如以上详细说明的那样，根据本发明的导光体，其特征在于传播光的行进方向和该传播光的反射光的行进方向之间构成的角度为钝角，所以能够有效地防止透过导光体而漏出的光，能够增加由前述斜面部反射并对被照明体进行照明的光量，能够提供高亮度的照明装置。
而且，根据本发明的照明装置，在与导光体的出射面相反的一侧的面上层叠有保护层，所以导光体不会损伤。而且，通过层叠保护层，能够省略前光罩，从而能够减少部件数量。
并且，由于在导光体上直接层叠有保护层，所以不会在导光体和保护层之间形成空气层，因此现有的反向散射光的产生得以减少，能够提高亮度。
另外，因为保护层与现有的前光罩相比较，较薄地形成，所以能够减少保护层自身的光吸收，能够提高亮度。
而且，通过在出射面侧形成棱镜形状，能够有效防止在导光体内部传播的光从与出射面相反的一侧的面漏出，例如如果采用上述构成的照明装置作为显示装置的前光，那么就可以显著降低向显示装置正面方向的漏光，能够得到高反差的显示。而且，由于能够使与导光体的出射面相反的一侧的面为平坦面，所以可以得到如下的优点，即，在应用于显示装置的前光时，能够在显示面侧配置前述平坦面，保护前述棱镜形状。
而且，根据本发明的导光体，能够使第2斜面的反射光的一部分朝向导光体再反射而泄漏的光，向从垂直于基准面的方向远离的角度反射。由此，例如在将导光体适用于液晶显示装置时，能够大幅度提高液晶面板的可视性。而且，本发明的导光体未在表面(观察)侧形成微细的形状的棱镜，所以可以避免由于接触或碰到该表面(观察)侧而破坏微细的形状的棱镜。
将前述第1斜面相对于前述基准面的倾斜角度设定在0.5°～5.0°的范围内，将前述第2斜面相对于前述基准面的倾斜角度设定在40°～60°的范围内，将前述第3斜面相对于前述基准面的倾斜角度设定在-5°～10°的范围内，则能够使在导光体内传播的光高效率地出射，能够出射明亮的照明光，并且能够使漏光向从垂直于基准面的方向远离的角度反射。
另外，根据具有上述的导光体和光源的照明装置，能够提供一种照明装置，能够朝向被照明物出射明亮的照明光，并且将妨碍可视性的漏光抑制到最小限度。而且，根据具有前述照明装置和液晶面板的液晶显示装置，可以提供一种亮度高、且与现有相比反差高、可视性良好的液晶显示装置。本发明的导光体，不仅可以适用于简单矩阵型的液晶显示元件，而且也可以适用于有源矩阵型的液晶显示元件。
另外，根据本发明的光源模组，能够使导入棒导光体内传播的光，利用几乎100％的全反射无损耗地出射。能够大幅度提高从出射面照射的光的照度。前述棱镜形状由在前述出射面上形成的多个突条构成，在前述突条的前述传播光的行进方向侧形成斜面部，或者，向前述斜面部入射的传播光的行进方向和该传播光的行进方向之间构成的角度为钝角，则能够增加由前述斜面部反射的光量，增加从出射面出射的光量。
如果随着离开前述光源、前述斜面部的倾斜角度增大地形成，或者，随着离开前述光源、前述突条的形成尺寸增大地形成，则能够使从出射面出射的光在出射面的整个范围内照度均匀，可以消除亮度不均匀。
而且，使前述斜面部的内面朝向前述出射面的外面侧形成，或构成在前述突条的顶部形成有平坦部的截面呈大致梯形的形状，或者，使前述突条形成截面呈楔形形状，则构成不容易从前述斜面部以外的面漏出光的构造，能够提高光源的利用效率，提高照明光的亮度。优选将该斜面部的倾斜角度设定为40°以上、60°以下。
如果将上述光源模组应用于具有传播从光源模组出射的光并照射被照明物的导光体的照明装置，则可以大幅度提高从照明装置出射的光的照度。而且，如果将该照明装置应用于简单矩阵型或者有源矩阵型的液晶显示装置，则可以减少液晶面板的照明不均匀，实现可视性良好的、可以进行清晰的显示的液晶显示装置。
权利要求
1.一种导光体，从一方的侧端面向内部导入从光源照射的光，并且一面使该光朝向另一方的侧端面传播、一面反射该传播光而使之从出射面出射，其特征在于前述传播光的行进方向与该传播光的反射光的行进方向之间形成的角度为钝角。
2.一种照明装置，其特征在于具有光源，和从侧端面向内部导入该光源的光、并使在内部传播的前述光从出射面出射的导光体，在前述导光体的出射面上，形成用于反射该导光体内部的传播光而使之在前述反射面侧出射的棱镜形状，在与前述导光体的出射面相反的一侧的面上层叠有保护层。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于前述保护层为防反射层。
4.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于前述保护层由透明材料层构成。
5.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于前述保护层由包含介质层的多层膜构成。
6.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于前述棱镜形状由在前述出射面上形成的多个突条构成，前述突条的前述传播光的行进方向侧形成有斜面部。
7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于向前述斜面部入射的传播光的行进方向与该传播光的反射光的行进方向之间形成的角度为90°以上、150°以下。
8.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于前述斜面部的内面朝向前述出射面的外面侧形成。
9.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于前述突条为在其顶部形成平坦部的截面呈大致梯形的形状。
10.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于前述突条形成为截面呈楔形形状
11.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于前述斜面部的倾斜角度为40°以上、60°以下。
12.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于前述光源具有沿前述导光体的侧端面设置的棒导光体、和在该棒导光体的端面部设置的发光元件。
13.一种导光体，其特征在于具有用于向内部导入光的侧端面、和使从该侧端面导入并在内部传播的前述光出射的出射面，前述侧端面和出射面在相互交叉的方向形成，在前述出射面上形成多个用于反射该导光体内部的传播光而使之在前述出射面侧出射的突条，前述突条在其传播光行进方向侧具有斜面部，在与前述导光体的出射面相反的一侧的面上层叠有保护层。
14.一种液晶显示装置，其特征在于将权利要求2所述的照明装置设置在液晶面板的前面或者背面。
15.一种导光体，从一方的侧端面向内部导入从光源照射的光，并一面使该光朝向另一方的侧端面传播、一面使之从出射面出射，其特征在于在前述出射面上形成多个截面呈楔形的突条，在该导光体内部传播的光被前述突条反射而从前述出射面侧出射，其中上述突条具有相对于基准面向前述光的传播方向倾斜的第1斜面，相对于基准面向前述光的传播方向以比前述第1斜面陡峭的角度倾斜的第2斜面，和连接前述第1斜面和前述第2斜面的第3斜面。
16.根据权利要求15所述的导光体，其特征在于将前述第1斜面相对于前述基准面的倾斜角度设定在0.5°～5.0°的范围内，将前述第2斜面相对于前述基准面的倾斜角度设定在40°～60°的范围内，将前述第3斜面相对于前述基准面的倾斜角度设定在-5°～10°的范围内。
17.一种照明装置，其特征在于具有权利要求15所述的导光体和光源。
18.根据权利要求17所述的照明装置，其特征在于前述光源具有沿前述导光体的侧端面设置的棒导光体、和设置在该棒导光体的端面部的发光元件。
19.一种液晶显示装置，其特征在于具有权利要求15所述的照明装置、和液晶面板。
20.一种光源模组，具有光源、和从侧端的入射面向内部导入该光源的光并以均匀的照度从出射面出射的棒导光体，朝向与该出射面相邻配置并照射被照明物的导光体供给光，其特征在于在前述棒导光体的出射面上形成用于反射及出射该棒导光体内部的传播光的棱镜形状。
21.根据权利要求20所述的光源模组，其特征在于前述棱镜形状由在前述出射面上形成的多个突条构成，在前述突条的前述传播光的行进方向侧形成斜面部。
22.根据权利要求20所述的光源模组，其特征在于向前述斜面部入射的传播光的行进方向和该传播光的行进方向之间构成的角度为钝角。
23.根据权利要求21所述的光源模组，其特征在于前述突条越远离前述光源、前述斜面部的倾斜角度越变大。
24.根据权利要求21所述的光源模组，其特征在于前述突条越远离前述光源、其形成尺寸越变大。
25.根据权利要求21所述的光源模组，其特征在于前述斜面部的内面朝向前述出射面的外面侧形成。
26.根据权利要求21所述的光源模组，其特征在于前述突条为在其顶部形成平坦部的截面呈大致梯形的形状。
27.根据权利要求21所述的光源模组，其特征在于前述突条以截面呈楔形形状形成。
28.根据权利要求21所述的光源模组，其特征在于将前述斜面部的倾斜角度设定为40°以上、60°以下。
29.一种照明装置，其特征在于具有权利要求20所述的光源模组、和传播从该光源模组出射的光并照射被照明物的导光体。
30.一种液晶显示装置，其特征在于具有权利要求29所述的照明装置、和液晶显示面板。
全文摘要
一种导光体、照明装置以及液晶显示装置，该照明装置，具有光源、和从侧端面向内部导入该光源的光并使在内部传播的前述光从出射面出射的导光体(12)，其特征在于在导光体(12)的出射面上，形成有反射导光体(12)内部的传播光并使之向前述出射面侧出射的棱镜形状。由此，可以提供一种反差高、亮度高且漏光降低、较为理想地实现薄型化的照明装置。
文档编号F21V8/00GK1550847SQ20041004219
公开日2004年12月1日 申请日期2004年5月10日 优先权日2003年5月12日
发明者鹿野满, 大泉满夫, 宫田裕安, 夫, 安 申请人:阿尔卑斯电气株式会社