JP2002122743A - 導光板、面光源装置及び表示装置 - Google Patents

導光板、面光源装置及び表示装置

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JP2002122743A JP2001235414A JP2001235414A JP2002122743A JP 2002122743 A JP2002122743 A JP 2002122743A JP 2001235414 A JP2001235414 A JP 2001235414A JP 2001235414 A JP2001235414 A JP 2001235414A JP 2002122743 A JP2002122743 A JP 2002122743A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 点状光源を持つ複数の入力部に適合したマイ
クロリフレクタ配向を持つ導光板と、それを用いた面光
源装置と表示装置。 【解決手段】 導光板１５の背面は、発光ダイオード１
４Ａ〜１４Ｃを持つ各入力部を各々割り当てられた領域
ＡＲＡ〜ＡＲＣに区画される。各領域ＡＲＡ〜ＡＲＣ内
のマイクロリフレクタ１９は、各発光ダイオード１４Ａ
〜１４Ｃを向くように配向され、効率的な方向転換が行
なわれる。出射光は、光拡散シートを経て液晶表示パネ
ルへほぼ垂直に入射する。各領域ＡＲＡ〜ＡＲＣ内の一
部のマイクロリフレクタ１９は、隣接する領域に割り当
てられた入力部に向けて配置されて良い。マイクロリフ
レクタは、例えば四角錐突起状、円筒状凹部形状、Ｖ字
状凹部形状であって良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、側部から内部に導
入された光を内部で方向転換し、出射面から出射するた
めの導光板、並びに、同導光板を用いた面光源装置及び
表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】導光板の側部を通して光を導入し、導光
板の２つのメジャー面（端面に比して大面積の面）の内
の一方を出射面として用いる型の面光源装置は、例えば
液晶表示装置のライティングなどに広く使用されてい
る。この種の面光源装置における基本的な性能は使用す
る導光板に左右されるところが大きい。
【０００３】導光板の基本的な役割は、入射端面を通し
て内部に導入された光の進行方向（導光板の出射面にほ
ぼ平行）を転換して出射面から出射させることにある。
良く知られているように、導光板として単純な透明板を
そのまま用いたのでは方向転換が殆ど行なわれず、十分
な輝度が得られない。
【０００４】そこで、出射面からの出射を促進する手段
が必要になる。また、この促進手段は、いわゆるプリズ
ムシートのような方向修正部材の付加配置を特に必要と
せずに、所望の方向（通常はほぼ正面方向）に指向した
十分な照明出力光が得られるようなものであることが望
ましい。
【０００５】なお、プリズムシートに代表される方向修
正部材は、周知のように、出射面からの出射が前方に大
きく傾斜する出射特性を修正し、所望の方向（通常はほ
ぼ正面方向）に指向した照明出力光を得るために頻繁に
使用されるものである。
【０００６】このような背景の下で、本発明者は先に特
願平１１−３８９７７号及びＰＣＴ／ＪＰ００−００８
７１（ＷＯ００−４９４３２）において、いわゆるマイ
クロリフレクタを備えた導光板、並びにそれを用いた面
光源装置／液晶表示装置を提案した。
【０００７】この先の提案に従えば、導光板の背面に多
数のマイクロリフレクタが形成される。図１１は、それ
らの１つを例示して出射促進機能を説明する図である。
図１１に描かれているように、各マイクロリフレクタ
は、第１の反射面（内部反射面；以下、同じ）と第２の
反射面（内部反射面；以下、同じ）とを有し、これら傾
斜した一対の反射面によって内部に谷を提供する。導光
板内を伝搬する過程で光がマイクロリフレクタに到達し
てその谷に入ると、主として２回の内部反射により伝播
方向が変換される。この２回の内部反射は、先ず第１及
び第２の反射面の内の一方で起こり、次いで他方で起
る。
【０００８】この方向変換により、出射面へ向かう光が
生成され、出射面からの出射が促進される。各マイクロ
リフレクタについて方向転換後の光の進行方向は、主と
してマイクロリフレクタの第１及び第２の反射面の傾き
（空間的な方位）に依存する。従って、それら反射面の
方位の分布や、マイクロリフレクタ群の配列パターン、
分布等を調整することにより、導光板全体としての出射
角度特性をかなりの範囲で制御することが出来る。
【０００９】典型的なケースでは、導光板の出射面のほ
ぼ正面方向に最も強い光が出射されることを企図した設
計が採用される。導光板に光供給を行なう一次光源とし
ては、冷陰極管の如き線状光源、発光ダイオードの如き
点状光源のいずれも採用可能であり、いずれの場合で
も、改善された輝度の面光源が構成可能である。
【００１０】しかしながら、上記提案の技術において
も、複数の点状光源を一次光源として用いた場合に１つ
の問題を生じていた。これを図１２を参照して簡単に説
明する。図１２は、上記提案において示されている複数
の点状光源を使用した配置例を表わしている。
【００１１】この配置においては、点状光源（発光ダイ
オード）が一辺の２個所に形成された凹部（入力部）に
配置され、背面には多数のマイクロリフレクタが形成さ
れている。各マイクロリフレクタの形状は、図１１に示
した通りであり、その配向は第１及び第２の反射面が出
会って形成される稜線で代表される。この配置では、多
数のマイクロリフレクタの配向は次のようになってい
る。
【００１２】全体のほぼ半数のマイクロリフレクタは、
各稜線が一方の点状光源（入力部）を向くように配向し
ている。ここで、この「ほぼ半数のマイクロリフレク
タ」は、背面の全体にわたって分布している。一方、残
りのマイクロリフレクタは、各稜線が一方の点状光源
（入力部）を向くように配向している。ここで、この
「残りのマイクロリフレクタ」も、背面の全体にわたっ
て分布している。
【００１３】従って、場所によっては、そこに形成され
たマイクロリフレクタが非常に非合理的な配向を持つこ
とになる。例えば、「一方の点状光源」からの距離より
も「他方の点状光源」から距離がはるかに小さいような
マイクロリフレクタについても、多くのマイクロリフレ
クタが「一方の点状光源」に照準を合わせた状態にあ
り、「他方の点状光源」からの強い光を横方向から受け
ることになる。その結果、方向転換が非効率となり、ま
た望まない方向への方向転換が生じ、内部伝搬光の出射
に悪影響を及ぼすことも考え得る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の１つ
の目的は、複数の入力部から点状光源を用いて光入力を
行なう配置に適した導光板、同導光板を用いた面光源装
置並びに表示装置を提供することにある。別の観点から
言えば、本発明は、一次光源として複数の点状光源を用
いた場合でも、高い効率で照明光を出力出来る導光板及
び面光源装置を提供すること、並びに、それらを表示装
置に適用して明るい表示を実現することを企図してい
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は先ず、各々点状
光源からの照明光を入力するための複数の入力部を通し
て照明光を導入し、前記導入された照明光を内部伝搬さ
せながらメジャー面が提供する出射面より出射するよう
にした導光板に適用される。
【００１６】本発明に従った１つの改良によれば、導光
板は前記出射面に背を向けた背面を有し、この背面は複
数の領域に区画され、前記複数の領域の各々には前記複
数の入力部のいずれかが割り当てられているとともに、
内部反射によって内部伝播光の進行方向を前記出射面に
向かうように変換するための多数のマイクロリフレクタ
が形成されている。そして、前記複数の領域において、
前記多数のマイクロリフレクタは、前記割り当てられた
入力部に向けて配向されている。
【００１７】これにより、区画された各領域の事情を考
慮に入れてマイクロリフレクタの配向を定め得る。即
ち、各領域毎に、いずれの入力部に照準を合わせるのが
望ましいかに応じてマイクロリフレクタの配向を定める
ことが可能になる。その結果、マイクロリフレクタによ
る所望方向（典型的にはほぼ正面方向）への方向転換が
効率的に行なわれる。
【００１８】マイクロリフレクタの形状は、例えばその
マイクロリフレクタの配向を代表する稜線を形成するよ
うに出会う１対の内部反射斜面を備えた四角錐突起形状
であって良い。ここで、前記稜線は、前記割り当てられ
た入力部を向き、且つ、前記割り当てられた入力部から
離れるに従って前記背面に近づいている。
【００１９】また、マイクロリフレクタの形状は、その
マイクロリフレクタの配向を代表する内部反射曲面を備
えた円筒状凹部形状であっても良い。ここで、前記内部
反射曲面は、前記割り当てられた入力部を向いている。
更に、マイクロリフレクタの形状は、そのマイクロリフ
レクタの配向を代表する内部反射斜面を備えたＶ字状凹
部形状であっても良い。ここで、前記内部反射斜面は、
前記割り当てられた入力部を向いている。
【００２０】本発明に従ったもう１つの改良によれば、
導光板は出射面に背を向けた背面を有し、この背面は複
数の領域に区画されており、前記複数の領域の各々には
多数のマイクロリフレクタが形成されているとともに、
前記複数の入力部のいずれかが割り当てられている。こ
こで、前記複数の領域の各々には、前記割り当てられた
入力部に向けて配向されている第１群のマイクロリフレ
クタと、隣接する領域に割り当てられた別の入力部に向
けて配向されている第２群のマイクロリフレクタとが混
在している。
【００２１】そして、前記第２群のマイクロリフレクタ
の被覆密度の、前記第１群のマイクロリフレクタの被覆
密度に対する割合は、前記隣接する領域に近付くに従っ
て増大している。
【００２２】これにより、区画された各領域の事情に加
えて、各領域間の境界周辺における事情をも考慮に入れ
てマイクロリフレクタの配向を定め得る。即ち、各領域
間の境界周辺で配向状態が急変することによる影響を回
避し、より効率的で均一な出射促進が可能になる。
【００２３】マイクロリフレクタの形状は、例えばその
マイクロリフレクタの配向を代表する稜線を形成するよ
うに出会う１対の内部反射斜面を備えた四角錐突起形状
であって良い。ここで、前記第１群のマイクロリフレク
タの稜線は、前記割り当てられた入力部を向き、且つ、
前記割り当てられた入力部から離れるに従って前記背面
に近づいており、前記第２群のマイクロリフレクタの稜
線は、前記別の入力部を向き、且つ、前記別の入力部か
ら離れるに従って前記背面に近づいている。
【００２４】また、マイクロリフレクタの形状は、その
マイクロリフレクタの配向を代表する内部反射曲面を備
えた円筒状凹部形状であっても良い。ここで、前記第１
群のマイクロリフレクタの内部反射曲面は、前記割り当
てられた入力部を向いており、前記第２群のマイクロリ
フレクタの内部反射曲面は、前記別の入力部を向いてい
る。
【００２５】更に、マイクロリフレクタの形状は、その
マイクロリフレクタの配向を代表する内部反射斜面を備
えたＶ字状凹部形状であっても良い。ここで、前記第１
群のマイクロリフレクタの内部反射斜面は、前記割り当
てられた入力部を向いており、前記第２群のマイクロリ
フレクタの内部反射斜面は、前記別の入力部を向いてい
る。
【００２６】次に、本発明は、導光板と、前記導光板の
前記複数の入力部に対応して設けられた点光源とを備え
た面光源装置に適用される。また、液晶表示パネルを同
面光源装置で照明する表示装置にも適用される。本発明
の特徴に従い、導光板としては上記いいずれかの改良が
なされたものが採用される。改良された導光板の利点
は、当然、これら面光源装置及び表示装置に反映され
る。
【００２７】即ち、特にプリズムシートのような方向修
正部材を付加しなくとも、所望方向（通常はほぼ正面方
向）へ効率的な照明出力が得られる面光源装置と、それ
によって効率的に液晶表示パネルが照明される表示装置
が提供される。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について詳述する。なお、図面における描
示において、理解を容易にするために、一部が誇張して
描かれている。
【００２９】（１）第１の実施形態 図２は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を
示す分解斜視図である。液晶表示装置１１は例えば携帯
電話に適用されるもので、面光源装置１３とそれにより
バックライティングされる液晶表示パネル１２を備え
る。面光源装置１３は導光板１５を有している。導光板
１５は、点状光源からの光を入力する入力部が１つの端
面に沿った３個所に設けられ、各入力部にそれぞれ点状
光源である発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが配
置されている。
【００３０】導光板の一方のメジャー面が出射面１５Ａ
を提供し、それに沿って光拡散シート１７が配置されて
いる。出射面１５Ａに背を向けた背面１５Ｂに沿って反
射シート１６が配置される。反射シート１６は白色のシ
ート材からなり、背面１５Ｂより漏れ出す照明光を反射
して導光板１５に戻す。これにより、照明光のロスが防
止される。
【００３１】光拡散シート１７は、出射面１５Ａより出
射される照明光を弱く散乱して透過するシート材であ
る。この弱い散乱により、後述するマイクロリフレクタ
等の要素を目立たなくする。また、導光板１５の傷等に
よる異常発光が生じてしまった場合に、それを目立たな
くする。光拡散シート１７には更に微細な輝度ムラを緩
和する機能や、出射面１５Ａを損傷から保護する機能も
ある。
【００３２】導光板１５は、例えばアクリル（ＰＭＭＡ
樹脂等）、シクロオレフィン系ポリマー等のような透明
樹脂を射出成形して作成された均一厚の透明部材であ
る。導光板１５の１つの端面（側面）が入射面１５Ｃに
設定され、この入射面１５Ｃに沿って所定ピッチで発光
ダイオード１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが配置される。
【００３３】各発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ
の放射光は、各入力部（入射面１５Ｃの一部）から導光
板１５内に導入され、内部伝搬光となる。
【００３４】内部伝播光は、出射面１５Ａと背面１５Ｂ
で繰り返し内部反射されながら、全体としては入射面１
５Ｃから離れるように伝搬する。背面１５Ｂには、詳し
く後述するマイクロリフレクタが多数形成されている。
内部伝播光のかなりの部分は内部伝播の過程でいずれか
のマイクロリフレクタに遭遇し、そのマイクロリフレク
タに内部入力される。内部入力された光は、前述した作
用（主として２回内部反射）によって光路が折り曲げら
れ、出射面１５Ａからほぼ正面方向に出射される。
【００３５】図３は、第１の実施形態で採用される導光
板の背面に形成されるマイクロリフレクタを示す側面図
（Ａ）及び平面図（Ｂ）に、代表的な光路を付記したも
のである。同図に描かれているように、マイクロリフレ
クタ１９は、導光板１５の内部を伝搬する照明光Ｌを主
として２回の反射により出射面１５Ａの正面方向に出射
する１対の斜面１９Ａ及び１９Ｂと、これらの斜面１９
Ａ及び１９Ｂに向かう照明光Ｌを遮らないように形成さ
れた１対の斜面１９Ｃ及び１９Ｄとを有している。
【００３６】これら２対の斜面は、直接接続され、導光
板１５の背面１５Ｂ側に突出する四角錐形状の突起を形
成している。斜面１９Ａ及び１９Ｂは、所定の頂角を成
すように出会って稜線１９Ｅを形成している。導光板１
５内部から見れば、マイクロリフレクタ１９は谷を形成
し、稜線１９Ｅを谷底に持つ。斜面１９Ａ及び１９Ｂ
は、稜線１９Ｅを通り出射面１５Ａと垂直な面に関して
対称的に傾斜し、且つ、稜線１９Ｅに沿って徐々に浅く
なる谷を形成している。換言すれば、稜線１９Ｅは徐々
に背面１５Ｂ（マイクロリフレクタの麓の水準面）に近
付いている。
【００３７】図示されているように、背面１５Ｂ側より
見て、稜線１９Ｅの方向を中心にして所定の角度範囲で
谷に向かって到来する照明光Ｌは、一方の斜面１９Ａ
（又は１９Ｂ）で内部反射された後、他方の斜面１９Ｂ
（又は１９Ａ）で内部反射される。その結果、出射面１
５Ａのほぼ正面方向への出射光が生成される。
【００３８】これに対して斜面１９Ｃ及び１９Ｄは、斜
面１９Ａ及び１９Ｂと同様にそれぞれ平坦で、稜線１９
Ｆを形成するように出会っている。斜面１９Ａ及び１９
Ｂは、稜線１９Ｆを通り出射面１５Ａに垂直な面に関し
て面対称に形成されている。稜線１９Ｅ、１９Ｆの背面
１５Ｂ上への射影は、ほぼ一直線となる。このような斜
面１９Ｃ及び１９Ｄは、斜面１９Ａ及び１９Ｂへの内部
入射を妨げないだけでなく、一部の光は斜面１９Ｃ又は
斜面１９Ｄで内部反射されて、斜面１９Ａ又は１９Ｂへ
好ましい角度でガイドし得る。
【００３９】このように、各マイクロリフレクタ１９
は、光の到来方向が稜線１９Ｅの延在方向とほぼ一致
し、且つ、到来方向に沿って徐々に背面に近付くように
配向された時にその機能が良好に発揮される。従って、
マイクロリフレクタ１９の配向は稜線１９Ｅで代表可能
である。
【００４０】次に、多数のマイクロリフレクタ１９の配
向の定め方について、図１を参照して説明する。図１に
示すように、導光板１５の背面１５Ｂは、発光ダイオー
ド１４Ａ〜１４Ｃが並ぶ方向にほぼ等分に、３つの領域
ＡＲＡ、ＡＲＢ、ＡＲＣに区画分けされている。
【００４１】この区分けは、各領域の一端に対応する辺
の（入射面１５Ｃの一部）のほぼ中央にそれぞれ発光ダ
イオード１４Ａ〜１４Ｃが位置するように設定されてい
る。これにより、領域ＡＲＡには発光ダイオード１４Ａ
に対応する入力部が割り当てられ、領域ＡＲＢには発光
ダイオード１４Ｂに対応する入力部が割り当てられる。
更に、領域ＡＲＣには発光ダイオード１４Ｃに対応する
入力部が割り当てられる。
【００４２】これに応じて、領域ＡＲＡ内のマイクロリ
フレクタ１９は、各マイクロリフレクタ１９が発光ダイ
オード１４Ａに対応する入力部に向くように配向されて
いる。換言すれば、各マイクロリフレクタ１９の稜線１
９Ｅは発光ダイオード１４Ａに対応する入力部を向く方
向に沿って延在し、且つ、同入力部から離れるに従って
背面１５Ｂに近付いている。更に別の言い方をすれば、
領域ＡＲＡ内のマイクロリフレクタ１９は、領域同入力
部から離れるに従って谷が浅くなるように配向してい
る。
【００４３】同様の態様で、領域ＡＲＢ内のマイクロリ
フレクタ１９は、発光ダイオード１４Ｂに対応する入力
部を向くように配向され、領域ＡＲＣ内のマイクロリフ
レクタ１９は、発光ダイオード１４Ｃに対応する入力部
を向くように配向されている。
【００４４】上記区分けの意味を考察して見ると、上記
３つの領域ＡＲＡ〜ＡＲＣは、３個の入力部（発光ダイ
オード）のいずれからの光供給を最も強く受け易いかを
考慮して定められていることが判る。概して言えば、領
域ＡＲＡ内のマイクロリフレクタ１９は発光ダイード１
４Ａからの光供給を最も強く受け易い。同様に、領域Ａ
ＲＢ内のマイクロリフレクタ１９は発光ダイオード１４
Ｂからの光供給を最も強く受け易く、領域ＡＲＣ内のマ
イクロリフレクタ１９は発光ダイオード１４Ｂからの光
供給を最も強く受け易いと言うことが出来る。
【００４５】従って、各領域内ＡＲＡ〜ＡＲＣ内で、マ
イクロリフレクタ１９の配向は、近似的に最適化されて
いると言っても良い。少なくとも、前述した配置（図１
２参照）に比較して、効率的な方向転換による出射促進
がなされていることは明白である。従って、従来より少
ないマイクロリフレクタ１９の個数でも、明るさが劣ら
ない面光源装置が提供される。これにより、成形に使用
する金型を安価にすることも可能になる。
【００４６】また、マイクロリフレクタ１９の配向方向
に対して大きな角度をもって強い光が入射することも抑
制されるので、それによって内部伝搬光の出射に悪影響
が出ることも防止される。
【００４７】なお、各マイクロリフレクタ１９のサイズ
は肉眼で知覚困難な程度に小さい。また、各マイクロリ
フレクタ１９は同一サイズであって良い。更に、マイク
ロリフレクタ１９の被覆密度（単位面積に占めるマイク
ロリフレクタ１９の占拠面積）は、各入力部から遠ざか
るに従って、且つ、発光ダイオード１４Ａ〜１４Ｃの正
面方向からの傾きが大きい程、程増大するように設計さ
れている。
【００４８】これにより、出射面１５Ａにおける輝度
（出射強度）が位置に依存して変化することが防止され
る。ここで、「被覆密度」は、背面１５Ｂ上で単位面積
に占めるマイクロリフレクタ１９の占拠面積で定義され
る。
【００４９】第１の実施形態の動作をまとめれば、次の
ようになる。
【００５０】３個の発光ダイオード１４Ａ〜１４Ｃが点
灯されると、発光ダイオード１４Ａ〜１４Ｃからの光が
各対応する入力部（入射面１５Ｃの一部）を通して導光
板１５内に導入される。発光ダイオード１４Ａからの光
の多くは、主として領域ＡＲＡ内を内部伝播する。同様
に、発光ダイオード１４Ｂからの光の多くは、主として
領域ＡＲＢ内を内部伝播し、発光ダイオード１４Ｃから
の光の多くは、主として領域ＡＲＣ内を内部伝播する。
【００５１】このような割り当てに対応して、各領域Ａ
ＲＡ、ＡＲＢ、ＡＲＣ内のマイクロリフレクタ１９は、
それぞれ主として発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂ、１４
Ｃからの光をその谷に受け入れ、出射面１５Ａへ向かう
光を効率的に生成する。その結果、出射面１５Ａのほぼ
正面方向への光出射が促進される。出射面１５Ａから出
射された光は、光拡散シート１７で弱く散乱された後、
液晶表示パネル１２へほぼ垂直に入射する。液晶表示パ
ネル１２は周知の原理に従って、画像を表示する。
【００５２】（２）第２の実施形態 図４は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置に
適用される面光源装置について、図１と同様の描示方式
により導光板の背面を示す平面図である。この実施形態
に係る液晶表示装置では、この導光板２５が導光板１５
（図１参照）に代えて採用される点を除き、第１の実施
形態と特に構成上の差異はない。従って、冗長な説明の
繰り返しは省略する。
【００５３】導光板２５は、導光板１５の背面１５Ｂと
異なったマイクロリフレクタ配向で特徴付けられた背面
２５Ｂを有する。他の点では、導光板２５は導光板１５
と特に差異はない。そこで、主として背面１５上におけ
るマイクロリフレクタの配向について説明する。
【００５４】第２の実施形態は、第１の実施形態（導光
板１５）を更に改良したものに相当する。即ち、前述の
区分け（領域ＡＲＡ〜ＡＲＣ）を採用した場合、領域Ａ
ＲＡとこれに隣接する領域ＡＲＢとの境界付近で出射光
の特性が急変する傾向が生じる。これにより、観察方向
によってはそれら境界周辺が不自然に発光するというこ
とが判明した。
【００５５】また、各発光ダイオード１４Ａ〜１４Ｃが
各領域ＡＲＡ〜ＡＲＣへの光供給をほぼ独立して担うた
め、発光ダイオード１４Ａ〜１４Ｃで光量のばらつきが
あると、各領域ＡＲＡ〜ＡＲＣ間で輝度の差異が発生
し、それが容易に知覚されることが判った。
【００５６】そこで、第２の実施形態では、区分けした
各領域と入力部との担当関係の独立性を若干緩和して上
記問題を抑制している。
【００５７】図４に示すように、先ず入力部の配置は第
１の実施形態と同様である。即ち、導光板２５の１つの
端面が入射面２５Ｃとされ、それに沿ってほぼ等間隔で
３個所に発光ダイード１４Ａ〜１４Ｃが設けられる。そ
して、各入力部（各発光ダイード１４Ａ〜１４Ｃ）に対
応して、領域ＡＲＡ、ＡＲＢ、ＡＲＣを設定する。
【００５８】ここで、領域ＡＲＡについて、これを発光
ダイオード１４Ａの真正面を基準に上下の下位領域ＡＲ
Ａ１、ＡＲＡ２に分割して各発光ダイオード１４Ａ〜１
４Ｃから到来する内部伝搬光について考察してみる。先
ず領域ＡＲＡ１においては、領域ＡＲＡに割り当てられ
た発光ダイオード１４Ａから直進する内部伝搬光が最も
光量が大きく、続いて隣接する領域ＡＲＢに割り当てら
れた発光ダイオード１４Ｂから直進する内部伝搬光が大
きな光量となる。
【００５９】そこで、本実施形態では、領域ＡＲＡ１内
のマイクロリフレクタの多くを発光ダイオード１４Ａに
向けて配向する一方、残りのマイクロリフレクタ１９に
ついては、隣接する領域ＡＲＢに割り当てられた発光ダ
イオード１４Ｂに向けて配向する。
【００６０】この後者のマイクロリフレクタ１９を図４
において、黒色に塗り潰して示した。また、後者（１４
Ｂ指向）の被覆密度（ここでは個数密度）に対する前者
（１４Ａ指向）の被覆密度（ここでは個数密度）の割合
を、領域ＡＲＢに近づくに従って増大するように、下位
領域ＡＲＡ１内でマイクロリフレクタ１９を配置する。
【００６１】これに対して領域ＡＲＡ２では、発光ダイ
オード１４Ａから直進する内部伝搬光が最も光量が大き
く、続いて側面２５Ｄで反射した発光ダイオード１４Ａ
からの内部伝搬光が大きな光量となる。そこで、領域Ａ
ＲＡ２では、発光ダイオード１４Ａを向くマイクロリフ
レクタ１９に対して、発光ダイオード１４Ａの側面２５
Ｄによる虚像位置を向くマイクロリフレクタ１９を混在
させている。図４において、それらが縦縞のハッチング
で示されている。この混在の程度は、側面２５Ｄに近づ
くに従って増大するように、領域ＡＲＡ１内のマイクロ
リフレクタ１９が配置される。
【００６２】次に、中央の領域ＡＲＢについては、発光
ダイオード１４Ｂの真正面を基準に、２つの下位領域Ａ
ＲＢ１及びＡＲＢ２に分割して内部伝搬光について考察
する。領域ＡＲＢ１においては、領域ＡＲＢに割り当て
られた発光ダイオード１４Ｂから直進する内部伝搬光が
最も光量が大きく、続いて隣接する領域ＡＲＣの発光ダ
イオード１４Ｃから直進する内部伝搬光が大きな光量と
なる。
【００６３】そこで、領域ＡＲＢ１においては、発光ダ
イオード１４Ｂを向くマイクロリフレクタ１９に対し
て、隣接する領域ＡＲＣに割り当てられた発光ダイオー
ド１４Ｃに向くマイクロリフレクタ１９を混在させる。
そこれらは、図４において、横縞のハッチングで示され
ている。さらにこの混在の程度が領域ＡＲＣに近づくに
従って増大するように、下位領域ＡＲＢ１内でマイクロ
リフレクタ１９を配置する。
【００６４】下位領域ＡＲＢ２においては、領域ＡＲＢ
に割り当てられた発光ダイオード１４Ｂから直進する内
部伝搬光が最も光量が大きく、続いて隣接する領域ＡＲ
Ａに割り当てられた発光ダイオード１４Ａから直進する
内部伝搬光が大きな光量となる。そこで、下位領域ＡＲ
Ｂ２においては、発光ダイオード１４Ｂを向くマイクロ
リフレクタ１９に対して、発光ダイオード１４Ａに向く
マイクロリフレクタ１９を混在させる。それらを図４に
おいて、縦縞のハッチングで示した。
【００６５】更に、この混在の程度が領域ＡＲＡに近づ
くに従って増大するように、下位領域ＡＲＢ２でマイク
ロリフレクタ１９を配置する。
【００６６】同様にして、領域ＡＲＣにおいても、下側
及び上側の下位領域ＡＲＣ１及びＡＲＣ２で各方向のマ
イクロリフレクタ１９を混在させ、さらにこの混在の程
度がそれぞれ側面及び領域ＡＲＢに近づくに従って増大
するように、マイクロリフレクタ１９を配置する。
【００６７】具体的な設計にあたっては、例えば次のよ
うな手法が採用される。この手法では、主配置パターン
と副配置パターンの考え方が用いれられる。ここで、主
配置パターンは、第１の実施形態と同等のルールで配向
を定められたマイクロリフレクタ１９の配列である（図
１参照）。
【００６８】次に、例えば図５に示すように、隣接する
領域の発光ダイオード又は側面２５Ｄによる発光ダイオ
ードの虚像位置を向くように配向させたマイクロリフレ
クタ１９の配置パターンを定める。これを副配置パター
ンと言う。そして、混在させる程度（主配置パターンの
修正の度合）に応じた割合で、主配置パターンによるマ
イクロリフレクタ１９の一部を、副配置パターンによる
配置に置き換える。このようにして得られた配列の一例
が、図４に示されているマイクロリフレクタ配列であ
る。
【００６９】なお、図４に示された配置では、混在させ
る程度（割合）を位置の関数で定義しておき、この関数
を用いて乱数処理することにより、主配置パターンが副
配置パターンで修正され、且つ、マイクロリフレクタ１
９が不規則性を伴って混在させている。
【００７０】これにより、この実施形態においては、各
領域ＡＲＡ〜ＡＲＣの境界周辺で出射特性が急激に変化
することが回避されている。その結果、それら境界は目
立たなくなっている。また、発光ダイオード１４Ａ〜１
４Ｃの発光量に多少の差異があっても、領域ＡＲＡ〜Ａ
ＲＣ間の差異は目立たない。
【００７１】ここで本実施形態における各領域ＡＲＡ〜
ＡＲＣの境界周辺での主配置パターンと副配置パターン
との置き換えは、着目しているマイクロリフレクタが、
それぞれ属している領域に割り当られた発光ダイオード
と、当該領域に隣接する領域に割当られた発光ダイオー
ドのどちらに相対的に近いかに応じて決定されても良
い。但し、後者に近い場合に必ず置き換えがなされるわ
けではない。
【００７２】即ち、先ずマイクロリフレクタの形成位置
や、上記各発光ダイオードとの相対的な位置関係等をパ
ラメータとすると共に乱数処理して得られた確率因子に
よって不規則性が確保される。その上で、着目している
マイクロリフレクタが隣接領域に割り当られた発光ダイ
オードに近い程、主配列パターンから副配列パターンへ
置き換えられる傾向が強く現れるように、上記確率因子
を加味して実際の配置パターンの置き換えの肯否の割合
が調整されている。
【００７３】（３）他の実施形態 以上説明した実施形態は、本発明を制限する趣旨のもの
ではない。本発明の範囲を逸脱することなく例えば次の
ようなモディフィケーションが許容される。
【００７４】（ａ）マイクロリフレクタの形状は、その
機能、即ち、内部反射によって出射面へ向かう内部伝播
光を生成するものであれば、特に制限されない。典型的
なマイクロリフレクタの形状としては、上記実施形態で
説明した四角錐突起形状の他に、円筒状凹部形状、Ｖ字
状凹部形状（横臥三角柱凹部形状）がある。
【００７５】これら変形例について、図９（ａ）〜図９
（ｄ）及び図１０（ａ）〜図１０（ｄ）を参照して内部
伝播光の方向転換の様子を簡単に説明する。
【００７６】先ず図９（ａ）〜図９（ｄ）の変形例で
は、円筒状凹部形状のマイクロリフレクタ６０を背面４
２上に多数形成した導光板４０が採用される。内部伝播
光は代表光線Ｐで代表されている。また、図９におい
て、座標系Ｏ−ＸＹＺは方向を指定するための便宜的な
ものである。ここでは、Ｙ軸が光の主たる到来方向に対
応し、Ｚ軸が出射面に垂直な方向に対応している。そし
て、代表光線Ｐについて、＋Ｚ、＋Ｘ、＋Ｙに対応する
各方向から見た光路が、図９（ｂ）〜図９（ｄ）にそれ
ぞれ示した。
【００７７】図９（ａ）他に示したように、内部伝播光
Ｐは、入射面４３から直接、または出射面４１あるいは
背面４２での内部反射を経験してから、マイクロリフレ
クタ６０の手前側の円筒状曲面（内部反射曲面）に到達
する。同円筒状面に到達した光の多くは内部反射され、
出射面４１へ向かう内部伝播光が生成される。この光が
出射面４１から出射して導光板４０の出力光Ｑとなる。
このような光の挙動は、代表光線Ｐについて３方向から
光路を示した図９（ｂ）〜図９（ｄ）からより良く理解
されるであろう。
【００７８】マイクロリフレクタ６０の配列と配向は、
上述の実施形態（図１又は図４参照）と同様であり、マ
イクロリフレクタの形状が変わっただけである。但し、
マイクロリフレクタの配向は、内部反射作用を担う円筒
状曲面の向く方向（円筒状凹部の谷底線に直交する線の
方向）で代表される。
【００７９】上記第１及び第２の実施形態のいずれの導
光板におけるマイクロリフレクタ１９をこのようなマイ
クロリフレクタ６０で置き換えても、マイクロリフレク
タ６０がマイクロリフレクタ１９と同様の方向転換を行
なう。従って、第１及び第２の実施形態と同様の作用に
より、効率的な照明出力が得られることは改めて説明す
るまでもないことである。
【００８０】次に図１０（ａ）〜図１０（ｄ）の変形例
では、Ｖ字状凹部形状のマイクロリフレクタ７０を背面
５２上に多数形成した導光板５０が採用される。内部伝
播光は代表光線Ｐで代表されている。また、Ｙ軸が光の
主たる到来方向に対応し、Ｚ軸が出射面に垂直な方向に
対応している。そして、代表光線Ｐについて、＋Ｚ、＋
Ｘ、＋Ｙに対応する各方向から見た光路が、図１０
（ｂ）〜図１０（ｄ）にそれぞれ示した。
【００８１】図１０（ａ）他に示したように、内部伝播
光Ｐは、入射面５３から直接、または出射面５１あるい
は背面５２での内部反射を経験してから、マイクロリフ
レクタ７０の手前側のＶ字状斜面（内部反射斜面）に到
達する。同斜面に到達した光の多くは内部反射され、出
射面５１へ向かう内部伝播光が生成される。この光が出
射面５１から出射して導光板５０の出力光Ｑとなる。こ
のような光の挙動は、代表光線Ｐについて３方向から光
路を示した図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）からより良く理
解されるであろう。
【００８２】マイクロリフレクタ７０の配列と配向は、
上述の実施形態（図１又は図４参照）と同様であり、マ
イクロリフレクタの形状が変わっただけである。但し、
マイクロリフレクタの配向は、内部反射作用を担う斜面
の向く方向（Ｖ字状凹部の谷底線に直交する線の方向）
で代表される。
【００８３】上記第１及び第２の実施形態のいずれの導
光板におけるマイクロリフレクタ１９をこのようなマイ
クロリフレクタ７０で置き換えても、マイクロリフレク
タ７０がマイクロリフレクタ１９と同様の方向転換を行
なう。従って、第１及び第２の実施形態と同様の作用に
より、効率的な照明出力が得られることは改めて説明す
るまでもないことである。
【００８４】（ｂ）上述の実施形態においては、背面を
平行にほぼ３等分して領域ＡＲＡ〜ＡＲＣを設定し、各
領域にそれぞれ点光源を持つ入力部を割り当てた。しか
し、本発明はこれに限定されない。例えば背面を２等分
あるいは４区画以上に等分し、各領域に入力部を割り当
てても良い。
【００８５】（ｃ）上述の実施形態においては、側面に
点光源が配置されているが、本発明はこれに限定されな
い。例えば図６及び図７に示すように、コーナーを切り
落とした形状を用意し、そこに点光源を配置して入力部
を形成し、各点光源を領域１、２（図６）あるいは領域
１〜４（図７）に各々割り当てても良い。また、図８に
断面を示したように、コーナー又は側面を斜めに切り取
った形状を用意し、その背面側又は出射面側の近傍に点
状光源を配置して入力部を形成しても良い。
【００８６】（ｄ）四角錐形状のマイクロリフレクタに
も変形が許容される。即ち、１対の斜面による主として
２回の内部反射による方向転換が可能であり、且つ、そ
れら内部反射斜面への入射が遮られるようなことが無い
限り、他の突起形状が採用されても良い。
【００８７】また、各マイクロリフレクタにおいて、１
対の斜面は直接接続されていなくても良い。実用上十分
な特性を確保できる限り、１対の斜面を曲面を介して接
続して突起形状を形成しても良い。更に、１対の斜面自
体が曲面であっても良い。これらの場合、出射面側より
見て、この曲面の頂部が配向を代表する稜線を形成す
る。
【００８８】（ｅ）上述の実施形態においては、マイク
ロリフレクタの数の調整により出射光量を均一化してい
る。本発明はこれに限らず、数の調整に代えて、又は数
の調整に加えて、マイクロリフレクタの大きさ、形状の
調整により光量分布を均一化しても良い。
【００８９】（ｆ）上述の実施形態においては、導光板
の厚さは一定である。しかし、本発明はこれに限定され
ない。例えば、楔断面形状を持つ導光板が採用されても
良い。
【００９０】（ｇ）上記実施形態では、携帯電話への適
用について言及している。しかし本発明はこれに限ら
ず、面状の照明光を必要とする種々の機器に広く適用可
能である。
【００９１】（ｈ）その他、本発明の特徴を損なわない
範囲で、又は本発明の効果をより一層良好ならしめるた
めに、面光源装置あるいは表示装置に関連する種々の技
術を適用することが許容される。
【００９２】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、複数の入
力部から点状光源を用いて光入力を行なう配置に適した
導光板、同導光板を用いた面光源装置並びに表示装置が
提供される。また、本発明によれば、一次光源として複
数の点状光源を用いた場合でも、高い効率で照明光を出
力出来る導光板及び面光源装置を提供し、それらを表示
装置に適用して明るい表示を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置に
適用される面光源装置の導光板を示す平面図である。
【図２】第１の実施形態に係る液晶表示装置を示す分解
斜視図である。
【図３】第１の実施形態で採用される導光板の背面に形
成されるマイクロリフレクタを示す側面図（Ａ）及び平
面図（Ｂ）に、代表的な光路を付記したものである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置に
適用される面光源装置で採用される導光板を示す平面図
である。
【図５】図４に示した導光板におけるマイクロリフレク
タの配置に適用される副配置パターンを示す平面図であ
る。
【図６】本発明の他の実施形態で採用される導光板と光
源の配置を示す平面図である。
【図７】本発明の更に別の実施形態で採用される導光板
と光源の配置を示す平面図である。
【図８】背面の一部に入射面を設けた導光板を示す部分
断面図である。
【図９】円筒状凹部形状のマイクロリフレクタを備えた
変形例の導光板について、マイクロリフレクタの１つを
抽出して、内部伝播光の方向転換の様子を、（ａ）斜視
図、（ｂ）＋Ｚに対応する方向から見た光路図、（ｃ）
＋Ｘに対応する方向から見た光路図、（ｄ）＋Ｙに対応
する方向から見た光路図でそれぞれ示したものである。
【図１０】Ｖ字状凹部形状のマイクロリフレクタを備え
た変形例の導光板について、マイクロリフレクタの１つ
を抽出して、内部伝播光の方向転換の様子を、（ａ）斜
視図、（ｂ）＋Ｚに対応する方向から見た光路図、
（ｃ）＋Ｘに対応する方向から見た光路図、（ｄ）＋Ｙ
に対応する方向から見た光路図でそれぞれ示したもので
ある。
【図１１】特顧平１１−３８９７７号で提案されたマイ
クロリフレクタについて説明する斜視図である。
【図１２】特顧平１１−３８９７７号で提案されてい
る、複数の点状光源を配置した例を示す平面図である。
【符号の説明】
１１……液晶表示装置 １２……液晶表示パネル １３……面光源装置 １４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ……発光ダイオード １５、２５、４０、５０、……導光板 １９、６０、７０……マイクロリフレクタ １９Ａ〜１９Ｄ……斜面

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々点状光源からの照明光を入力するた
    めの複数の入力部を通して照明光を導入し、前記導入さ
    れた照明光を内部伝搬させながらメジャー面が提供する
    出射面より出射するようにした導光板において：前記出
    射面に背を向けた背面は複数の領域に区画されており；
    前記複数の領域の各々には前記複数の入力部のいずれか
    が割り当てられているとともに、内部反射によって内部
    伝播光の進行方向を前記出射面に向かうように変換する
    ための多数のマイクロリフレクタが形成されており；前
    記複数の領域において、前記多数のマイクロリフレクタ
    は、前記割り当てられた入力部に向けて配向されてい
    る、前記導光板。
  2. 【請求項２】 前記マイクロリフレクタの各々は、前記
    マイクロリフレクタの配向を代表する稜線を形成するよ
    うに出会う１対の内部反射斜面を備えた四角錐突起形状
    を有し、 前記稜線は、前記割り当てられた入力部を向き、且つ、
    前記割り当てられた入力部から離れるに従って前記背面
    に近づいている、請求項１に記載の導光板。
  3. 【請求項３】 前記マイクロリフレクタの各々は、前記
    マイクロリフレクタの配向を代表する内部反射曲面を備
    えた円筒状凹部形状を有し、 前記内部反射曲面は、前記割り当てられた入力部を向い
    ている、請求項１に記載の導光板。
  4. 【請求項４】 前記マイクロリフレクタの各々は、前記
    マイクロリフレクタの配向を代表する内部反射斜面を備
    えたＶ字状凹部形状を有し、 前記内部反射斜面は、前記割り当てられた入力部を向い
    ている、請求項１に記載の導光板。
  5. 【請求項５】 各々点状光源からの照明光を入力するた
    めの複数の入力部を通して照明光を導入し、前記導入さ
    れた照明光を内部伝搬させながらメジャー面が提供する
    出射面より出射するようにした導光板において：前記出
    射面に背を向けた背面は複数の領域に区画されており；
    前記複数の領域の各々には多数のマイクロリフレクタが
    形成されているとともに、前記複数の入力部のいずれか
    が割り当てられており；前記複数の領域の各々には、前
    記割り当てられた入力部に向けて配向されている第１群
    のマイクロリフレクタと、隣接する領域に割り当てられ
    た別の入力部に向けて配向されている第２群のマイクロ
    リフレクタとが混在しており、且つ、前記第２群のマイ
    クロリフレクタの被覆密度の、前記第１群のマイクロリ
    フレクタの被覆密度に対する割合は、前記隣接する領域
    に近付くに従って増大している、前記導光板。
  6. 【請求項６】 前記マイクロリフレクタの各々は、前記
    マイクロリフレクタの配向を代表する稜線を形成するよ
    うに出会う１対の内部反射斜面を備えた四角錐突起形状
    を有し、 前記第１群のマイクロリフレクタの稜線は、前記割り当
    てられた入力部を向き、且つ、前記割り当てられた入力
    部から離れるに従って前記背面に近づいており、前記第
    ２群のマイクロリフレクタの稜線は、前記別の入力部を
    向き、且つ、前記別の入力部から離れるに従って前記背
    面に近づいている、請求項５に記載の導光板。
  7. 【請求項７】 前記マイクロリフレクタの各々は、前記
    マイクロリフレクタの配向を代表する内部反射曲面を備
    えた円筒状凹部形状を有し、 前記第１群のマイクロリフレクタの内部反射曲面は、前
    記割り当てられた入力部を向いており、前記第２群のマ
    イクロリフレクタの内部反射曲面は、前記別の入力部を
    向いている、請求項５に記載の導光板。
  8. 【請求項８】 前記マイクロリフレクタの各々は、前記
    マイクロリフレクタの配向を代表する内部反射斜面を備
    えたＶ字状凹部形状を有し、 前記第１群のマイクロリフレクタの内部反射斜面は、前
    記割り当てられた入力部を向いており、前記第２群のマ
    イクロリフレクタの内部反射斜面は、前記別の入力部を
    向いている、請求項５に記載の導光板。
  9. 【請求項９】 導光板と、前記導光板の前記複数の入力
    部に対応して設けられた点光源とを備えた面光源装置で
    あって、前記導光板は、請求項１〜請求項４のいずれか
    １項に記載された導光板である、前記面光源装置。
  10. 【請求項１０】 導光板と、前記導光板の前記複数の入
    力部に対応して設けられた点光源とを備えた面光源装置
    であって、前記導光板は、請求項５〜請求項８のいずれ
    か１項に記載された導光板である、前記面光源装置。
  11. 【請求項１１】 液晶表示パネルを面光源装置で照明す
    る表示装置であって、前記面光源装置は、導光板と、前
    記導光板の前記複数の入力部に対応して設けられた点光
    源とを備え、前記導光板は、請求項１〜請求項４のいず
    れか１項に記載された導光板である、前記表示装置。
  12. 【請求項１２】 液晶表示パネルを面光源装置で照明す
    る表示装置であって、前記面光源装置は、導光板と、前
    記導光板の前記複数の入力部に対応して設けられた点光
    源とを備え、前記導光板は、請求項５〜請求項８のいず
    れか１項に記載された導光板である、前記表示装置。
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