JP2002277643A - 導光体及びこれを用いた面光源装置と液晶ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的効率に優れ、構造が簡単で且つ組立て
性に優れた安価な導光体及びこれを用いた面光源装置と
液晶ディスプレイ装置を提供すること。 【解決手段】 面光源装置に用いられ且つ一表面を光出
射面とする導光体２１に、照明光線を選択的に光出射面
２１ｂと対向する面２１ｃの側に出射する光取り出し機
構２９０が設けられ、且つ光出射面２１ｂ内の各場所に
おける出射方向選択率がほぼ一定であることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導光体及びこれを用
いた面光源装置と液晶ディスプレイ装置に関し、更に詳
細には、例えばパーソナルコンピュータ向けモニターや
薄型ＴＶ等の表示装置に利用するのに適する面光源装置
及びこれに用いられる導光体、並びにこの面光源装置を
バックライト光学系として用いた液晶ディスプレイ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、パーソナルコンピュータ向けモニ
ターや薄型ＴＶ等の表示装置として透過型の液晶表示
（ディスプレイ）装置が多用されており、このような液
晶表示装置では、通常、液晶素子の背面に面状の照明装
置即ちバックライト（面光源装置）が配設されている。
この面光源装置は、例えば冷陰極放電管等の線状光源を
面状の光に変換する機構とされている。

【０００３】具体的には、液晶素子の背面直下に光源を
配設する方法や、側面に光源を設置し、アクリル板等の
透光性の導光体を用いて面状に光を変換して面光源を得
る方法（サイドライト方式）が代表的であり、光出射面
にはプリズムアレー等からなる光学素子を配設して所望
の光学特性を得る機構とされている。

【０００４】従来のサイドライト方式の面光源装置は、
図２２に示されるように透光性の平板からなる基板即ち
導光体１の一側端１ａに当該側端面に沿うように線状光
源２を配設し、この線状光源２を覆うようにリフレクタ
３が取り付けられ、線状光源２による直接光とリフレク
タ３で反射された反射光とが導光体１に、光入射端面で
ある一側端１ａから内部に入射する機構とされている。

【０００５】導光体１の一表面は光出射面１ｂとされ、
この光出射面１ｂの上方にはほぼ三角プリズム状のアレ
ー４を形成した調光シート５が頂角を観察者側に向けて
配設され、他方、導光体１における光出射面１ｂとは反
対側の面１ｃには光散乱性インキにより多数のドット６
ａを所定のパターンで印刷形成してなる光取り出し機構
６が設けられている。

【０００６】このような光取り出し機構６が形成されて
いる導光体１における光出射面１ｂとは反対側の面１ｃ
側には、この面１ｃに近接して反射シート７が配設され
ている。また、従来のこの種の面光源装置の別な代表例
としては、図２３に示されるようにほぼ三角プリズム状
のアレー４を形成した調光シート５が頂角を導光体１の
光出射面１ｂ側に向けて光出射面１ｂの上方に配設され
ている。

【０００７】そして、導光体１の光出射面１ｂとは反対
側の面１ｃに設けられる光取り出し機構６は、各表面が
粗面に形成されている多数のドット６ｂで形成される粗
面パターンから構成されている。このようなサイドライ
ト方式の面光源装置は、軽量、薄型という液晶表示装置
の一般的特徴をより有効に引き出すことができることか
ら、携帯用パーソナルコンピュータ等の液晶表示装置の
バックライトとして多く使用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の透過型液晶ディスプレイ装置は、構造が依然とし
て複雑であるという問題があった。その理由は、特に面
光源装置において所望の光学特性を得ることのできる構
造簡素で光の利用効率に優れた照明光学系が得られてい
なかったために当該面光源装置の構造を複雑化せざるを
得ず、その結果コストが高くなる等、この種の液晶ディ
スプレイ装置の普及の妨げになっている。

【０００９】すなわち、図２２及び図２３に示される、
例えば透過型液晶ディスプレイ装置のバックライト光学
系として用いる従来の面光源装置では、面光源装置から
の照明光を可能な限り有効に利用するためプリズムシー
ト等の光学シート類を多用していた。そのため、照明光
学系の構造が複雑となり、その結果組立て性が悪く、し
かも歩留まりも低いことから、高コスト化を招いていた
のである。

【００１０】そこで、本発明者は上記の問題を解決する
方策として、図２４に示されるような面光源装置を１０
を提案した。この面光源装置１０は、一表面である光出
射面に例えばプリズムアレー等からなる集光素子１２を
一体的に形成した導光体１１を用い、この導光体１１の
一側端１１ａにはリフレクタ３で覆われた線状光源２を
従来と同様に配設し、さらに光出射面１１ｂとは反対側
の面１１ｃ側には、傾斜した光反射面１３ａからなるほ
ぼ同一形状の基本ユニット１３を多数配設した光反射シ
ート１４を配設して構成されたものである。

【００１１】この面光源装置１０によると、導光体１１
からの出射光線の大部分が一旦は光反射シート１４の側
に選択的に向かうように導光体１１の構造設計がなさ
れ、尚かつ傾斜した光反射面１３ａからなるほぼ同一形
状の基本ユニット１３を光反射シート１４の表面に多数
配設した光学系を構成することにより、プリズムシート
等の効果で構造を複雑化する調光シートを用いずとも、
光学的な効率に優れた面光源装置を得ることが可能であ
ることを見出した。

【００１２】特に、導光体１１の面１１ｃに、図２５に
示されるように幅に対して十分に大きな高さを有した平
滑面からなる凸状突起１５ａからなる光取り出し機構１
５を形成し、この光取り出し機構１５を用いて光の出射
方向をコントロールすることで、導光体１１からの出射
光線を集中的に光反射シート１４側に向かわせることが
容易となり、尚かつ、大型化した場合にも金型制作等が
容易であるため、極めて実用性に富んだ面光源装置が得
られることを見出した。

【００１３】また、同時に、前述したように導光体１１
の光出射面１１ｂに三角プリズムアレー等に代表される
集光素子１２を設けることで、より集光性に優れた極め
て効率的な光学系を得ることが可能であることを見出し
た。すなわち、導光体１１から出射する照明光は、図２
４及び図２５（ｂ）に符号１６で示されるように、一
旦、光反射シート１４の側に集中的に出射され、光反射
シート１４で反射した後に導光体１１に再入射して照明
光１７（図２４）として利用されることとなるため、導
光体自身がプリズムシートとしての作用を果たすことが
可能となり、従来型の面光源装置に見られる光路８（図
２２）とは本質的に異なる、極めて優れた集光特性を実
現することが可能となるのである。

【００１４】しかしながら、このように、上記の光学系
は極めて優れた利点を有するものの、大型液晶ディスプ
レイのバックライトとして実用化しようとすると、光取
り出し機構１５として従来型の面光源装置では一般的と
なっている、光源２から離れるにしたがって多数の凸状
突起１５ａからなるパターンの面積が増大する単純なパ
ターン設計（図２５（ａ）及び図２６参照）では光出射
面内での照明ムラを均一化することが極めて困難とな
り、また、光出射面１１ｂ内の場所によって出射角度特
性が異なることから、斜めから見た場合に照明ムラが極
めて目立ち易くなるため、画像の品質が劣るという問題
があった。

【００１５】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、本発明者が提案したシン
プルな構造で且つ照明効率の優れた面光源装置につい
て、大型液晶ディスプレイ装置のバックライトとして用
いるに十分な光学特性を賦与すべく光学的効率に優れ且
つ組立て性に優れた安価な導光体及びこれを用いた面光
源装置とこれをバックライト光学系として用いる液晶デ
ィスプレイ装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は導光体であり、
前述した技術的課題を解決するために以下のように構成
されている。すなわち、本発明は、面光源装置に用いら
れ且つ一表面を光出射面とする導光体であって、この導
光体には照明光線を選択的に光出射面と対向する面の側
に出射する光取り出し機構が設けられ、且つ光出射面内
の各場所における出射方向選択率がほぼ一定であること
を特徴とする。

【００１７】＜本発明における具体的構成＞本発明の導
光体は、前述した必須の構成要素からなるが、その構成
要素が具体的に以下のような場合であっても成立する。
その具体的構成要素とは、光出射面内の各場所における
出射方向選択率が６０％〜１００％であり、且つ出射方
向選択率の変動範囲が平均値に対して±３０％以内であ
ることを特徴とする。

【００１８】また、本発明の導光体では、選択的に照明
光線を出射する光取り出し機構として、光出射面と対向
する面に設けられた平滑面からなる凸状突起で構成され
ていることが好ましい。この場合、平滑面からなる凸状
突起は、突起量が３００μｍ以下、また深さｈと有効開
口幅Ｗで定義される値ｈ／Ｗが０．３〜１．５の範囲と
され、且つ光源から離れるにしたがって一軸方向に長さ
が増加して多数配列され、長さが増加する一軸方向と
は、光源が配設された導光体の側端部にほぼ平行な方向
であることを特徴とする。

【００１９】また、本発明は面光源装置であり、前述し
た技術的課題を解決するために以下のように構成されて
いる。すなわち、本発明は、一表面を光出射面とする導
光体と、この導光体に設けられた光取り出し機構と、導
光体の側端部に配設された光源と、導光体の光出射面と
対向する面側に配置された光反射シートとを含み、この
光反射シートの表面には傾斜した光反射面からなるほぼ
同一及び／又はほぼ相似形の基本ユニットがピッチ５０
００μｍ以下にて多数配列して形成されてなる面光源装
置において、光取り出し機構は光反射シートの側に選択
的に照明光線を出射する機構とされ、且つ光出射面内の
各場所における出射方向選択率はほぼ一定であることを
特徴とする。

【００２０】本発明の面光源装置は前述した必須の構成
要素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような
場合であっても成立する。その具体的構成要素とは、光
出射面内の各場所における出射方向選択率が６０％〜１
００％であり、且つ出射方向選択率の変動範囲がは平均
値に対して±３０％以内であることを特徴とする。ま
た、選択的に照明光線を出射する光取り出し機構として
は、光出射面と対向する面に設けられた平滑面からなる
凸状突起であることが好ましい。

【００２１】この場合、平滑面からなる凸状突起は、突
起量が３００μｍ以下、また深さｈと有効開口幅Ｗで定
義される値ｈ／Ｗが０．３〜１．５の範囲とされ、且つ
光源から離れるにしたがって一軸方向に長さが増加して
多数配列され、長さが増加する一軸方向とは、光源が配
設された導光体の側端部にほぼ平行な方向とされている
ことを特徴とする。

【００２２】更に、本発明の面光源装置では、平滑面か
らなる凸状突起は、突起量が３００μｍ以下及び深さｈ
と有効開口幅Ｗで定義される値ｈ／Ｗが０．３〜１．５
の範囲とされ、且つほぼ同一形状の凸状突起を光源から
離れるにしたがって分布密度が増加するように多数配列
することも好ましい。

【００２３】更にまた、本発明の面光源装置において
は、稜線を光源の配設された側端部にほぼ垂直な方向と
した、ピッチ１〜５００μｍ、頂角１５０〜６０度の範
囲とする三角プリズムアレーを導光体の光出射面に設け
ることも好ましい。本発明は、前述した各特徴を備える
面光源装置をバックライト光学系に用いて従来の技術的
課題を解決した液晶ディスプレイ装置でもある。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の導光体及びこれを
用いた面光源装置と液晶ディスプレイ装置を図に示され
る実施形態について更に詳細に説明する。図１及び図２
はそれぞれ本発明の好適な２つの実施形態に係る面光源
装置２０の主要部を概略的に示している。

【００２５】これらの実施形態に係る面光源装置２０
は、ほぼ透明な平板からなる基板即ち導光体２１を含ん
でいる。この導光体２１は、例えば、板厚が約２〜４ｍ
ｍ程度の四角形状をした透光性の薄板であり、その一側
端部が光入射面２１ａとされ、この一側端部に沿って光
源２２が配設されている。

【００２６】また、この導光体２１の一表面（図１又は
図２で見て上面）は光出射面２１ｂであり、これとは反
対側の他表面（図１又は図２で見て下面）は光出射面と
対向する面２１ｃである。図１又は図２において、符号
２３は導光体１１の光出射面２１ｂに垂直な線即ち導光
体２１の法線を示している。

【００２７】本発明の面光源装置２０における導光体２
１としては、図１に示される実施形態のように導光体２
１の光入射面２１ａに対する法線方向にほぼ平行な稜線
２４ａを備える三角プリズムアレー２４が集光素子２４
０として光出射面２１ｂに形成され、また図２に示され
る実施形態ように導光体２１の光入射面２１ａに対する
法線方向にほぼ平行な稜線２５ａを備えるレンチキュラ
ーレンズアレー２５が集光素子２４０として光出射面２
１ｂに形成され、集光作用を高める構造とされている。
これら三角プリズムアレー２４における各プリズム部２
４ｂの配列ピッチＰ１やレンチキュラーレンズアレー２
５における各レンズ部２５ｂの配列ピッチＰ１は、視認
できない程度に微細化されていることが望ましい。

【００２８】この導光体２１の一側端には当該側端面２
１ａに沿うように光源２２が配置されている。この光源
２２としては、蛍光管又はＬＥＤアレー等の線状光源を
用いることができるが、特にこれらに限定されるもので
はない。光源２２としては、発光効率に優れ、小型化の
容易な冷陰極管の利用が最も好適である。

【００２９】また、光源２２の配置形態としては、この
態様に限定されるものではなく、この他にも、一側端部
にのみ冷陰極管が配設された１灯式の態様、一側端部に
２本の冷陰極管が配設された２灯式の態様、１灯又は２
灯の冷陰極管が一側端部に配設され、これが対向する側
端部にも設けられ、合計２灯又は４灯となっている態様
等が代表的である。

【００３０】また、光源２２の態様として、本発明にお
いてはなにも線状光源に限定されるものではなく、例え
ば小型の面光源装置では図３に示されるようにＬＥＤ等
の点光源を用いることもできる。すなわち、図３（ａ）
は、導光体２１のコーナー部を平面で見て三角形状にカ
ットして形成されたコーナーカット面２１ｄに、点光源
であるＬＥＤ２２ａを配置した例を示している。また、
図３（ｂ）は、導光体２１の一側端部に光学ロッド２２
ｂを近接配置し、この光学ロッド２２ｂの端面に点光源
であるＬＥＤ２２ａを配置した例を示している。

【００３１】この導光体２１の一側端には、光源２２を
覆うようにランプリフレクタ２６が取り付けられ、光源
２２による直接光とランプリフレクタ２６で反射された
反射光とが導光体２１に、光入射端面である一側端面２
１ａから内部に入射する機構とされている。このランプ
リフレクタ２６に用いられる材質としては光線反射率の
高いものであれば特に限定はされないが、例えば、Ａｇ
蒸着層を有する金属板、白色のプラスチックフィルム等
が好適に用いられる。

【００３２】更に、本発明における面光源装置２０の特
徴として、導光体２１の光出射面２１ｂとは反対側の面
２１ｃ側に近接して光反射シート２７が配設されてい
る。光反射シート２７は、尾根線２８ｂを導光体２１の
光入射面２１ａと略平行に且つ傾斜した反射面（傾斜
面）２８ａからなる略相似形の多数の基本ユニット２８
が微細なピッチＰ２で基材の表面に形成されて構成され
ている。

【００３３】ここで、基本ユニット２８とは、図１及び
図４〜図１０に示されるようにほぼ同一及び／又はほぼ
相似形状の傾斜した傾斜面２８ａの集合体として得られ
る光反射シート２７の基本形状単位を意味する。すなわ
ち、基本ユニット２８とは、それ以上分割すると同一性
もしくは相似性が消失してしまう最少の形状単位、所謂
ユニットセルである。また、ピッチＰ２とは、図４〜図
１０に示されるように、これら基本ユニット２８の配列
によって作られる基本周期の内、最小の長さとして定め
られる。

【００３４】ところで、このような光学系では、導光体
２１からの出射光線はできる限り光反射シート２７の方
向に向かうようにしなければならない。そのために、導
光体２１の光出射面２１ｂに対向する面２１ｃには、不
要な光拡散（散乱）現象を発生しない平滑面から構成さ
れた多数の方向性光出射素子２９を適切な形状に制御し
てなる光取り出し機構２９０が配設されている。

【００３５】この光取り出し機構２９０は、導光体２１
に入射した光線を選択的に光反射シート２７の側に出射
させるように構成され、照明光線を集中的に、一旦、光
反射シート２７の側に出射させる構造とされている。す
なわち、導光体２１に設けられる光取り出し機構２９０
は方向選択性光出射素子として機能するものであり、従
来型の面光源装置に見られる粗面パターンやインキ印刷
パターンによる単純な光散乱によって光を取り出す態様
とは本質的に異なるものである。

【００３６】より具体的には、出射方向の選択性を示す
指標（出射方向選択率）を用いて定義した、光反射シー
ト２７方向に照明光線が選択的に出射する割合が、好ま
しくは６０〜１００％、より好ましくは７０〜１００
％、さらに好ましくは７５〜１００％とされ、照明光線
が光反射シート２７による光学作用を十分に受けるよ
う、選択的に光反射シート２７の側に出射する構造とさ
れるのである。

【００３７】ここで、出射方向選択率の測定方法は次の
通りである。先ず、図１２に示されるように光反射シー
ト２７の代わりに植毛紙等のほぼ完全に光を吸収する黒
色のシート３０を配設し、導光体２１を通常の向きにセ
ットして光源２２の配設される側端部２１ａに直角に交
わり且つ法線２３に平行な仮想の平面内における任意の
方向１０１への出射角度分布を輝度計を用いて測定す
る。

【００３８】そして、この時に得られた出射角度に対す
る輝度変化を示すグラフの積分値（図１３（ａ）に斜線
で示される部分の面積）をＬａとする。次に、導光体２
１を通常の向きとは裏返しに（本来、光出射面２１ｂと
なるべき面が黒色シート３０の側に来る向き）にセット
して、同様に、方向１０１への出射角度分布を輝度計を
用いて測定する。この時に得られた出射角度に対する輝
度変化を示すグラフの積分値Ｌｂ（図１３（ｂ）に斜線
で示される部分の面積）を求め、これらから算出される
Ｌｂ／（Ｌａ＋Ｌｂ）の値が前述の出射方向選択率（光
反射シート方向へ選択的に光線を出射する割合）となる
のである。

【００３９】このようにして得られた出射方向選択率の
値が、前述したように好ましくは６０〜１００％、より
好ましくは７０〜１００％、さらに好ましくは７５〜１
００％とされ、光反射シート２７の方向へ選択的に照明
光線を出射することによって、光反射シート２７表面に
設けられた基本ユニット２８の効果によって、光学的集
光作用や光学的変角作用を果たし、好ましい光学特性を
得ることが出来るのである。なお、出射方向選択率の測
定位置は光出射面２１ｂのほぼ中心付近とされる。

【００４０】上述したように、一旦、集中的に光反射シ
ート２７の側に照明光線を出射させる光学設計を行った
ことの効果は、特に、導光体２１の光出射面２１ａにプ
リズムアレー等の集光素子２４０が設けられた場合に発
揮されるものである。すなわち、図１４に示されるよう
な光路１６、３１、３２を経ることが可能となるため、
導光体自体がプリズムシートとして機能することができ
るようになるのであり、光出射面２１ｂにプリズムを賦
形した従来型の面光源装置に見られる光線経路８（図２
２）とは本質的に異なった、極めて優れた集光特性を実
現することが可能となるのである。

【００４１】ここで、出射方向選択率を好ましくは６０
％以上に保ち、集中的に光反射シート１７側へ照明光線
を出射させる光取り出し機構２９０の具体的構造は、各
種の態様が考えられ特に限定はされない。しかしなが
ら、最も好適な態様としては、導光体２１における光出
射面２１ｂとは反対側の面２１ｃ（光出射シート側の
面）に、図２５に示される凸状突起１５ａと同じような
平滑な表面からなる凸状突起２９ａを多数形成してなる
光取り出し機構２９０を挙げることができる。

【００４２】この他にも、図１５〜図１７に示されるよ
うに、各種の表面形状設計によって、導光体２１から出
射する大部分の出射光線が光反射シート２７の方向に向
かうように設計することが可能となるのである。すなわ
ち、図１５に示される態様は、導光体２１における光出
射面２１ｂとは反対側に断面三角形状の多数の突起２９
ｂを所定のパターンで形成して光取り出し機構２９０と
したものである。

【００４３】また、図１６に示される態様は、導光体２
１における光反射シート２７側の面２１ｃに凹状のへこ
みを形成することで相対的に突出部２９ｃを形成して光
取り出し機構２９０としたものである。更に、図１７に
示される態様は、導光体２１における光反射シート２７
側の面２１ｃに断面Ｖ字状の多数の溝部２９ｄを所定の
間隔で形成し、これにより光取り出し機構２９０とした
ものである。

【００４４】これら各種態様の他にも、特定方向に対し
て前方散乱性を有する散乱体を導光体２１内に設ける態
様、ホログラム素子、表面レリーフ素子等の回折光学素
子を導光体２１の表面に設ける態様等、前述したように
出射方向選択率を好ましくは６０％以上を保ち、集中的
に光反射シートの側へ照明光線を出射することができる
光取り出し機構であれば、特に限定されるものではな
い。

【００４５】ところで、大型液晶ディスプレイ装置のバ
ックライト光源手段として十分な照明光線を得るために
は、単純に出射方向選択率を上記に示される範囲に留め
たのみでは、不十分であることが明らかとなった。すな
わち、上述したタイプの光学系では、正面から見たとき
に十分に実用的な輝度ムラを得ていたとしても、斜め方
向から見たときに輝度ムラが極めて悪化する現象が発生
するのである。

【００４６】これは、図２４に示される光線成分１２１
のように光反射シート１４の側に出射せず、導光体１１
の光出射面１１ｂから斜め前方に直接出射してしまう光
線成分が存在するためである。すなわち、このような光
線成分１２１の分量が発光エリア内の場所の違いによっ
て変化してしまっている場合には、図２４に示される如
く、発光エリア内の場所によって面光源装置全体として
見た出射光の角度分布特性が異なってしまうため、こう
した状況では、たとえ発光エリアを正面から見た場合に
十分に均一な照明強度が得られている状態であっても、
斜め方向から面光源装置を見た場合には輝度ムラが劣悪
な状態となり、実用に支障をきたすのである。

【００４７】これは本質的には、照明光束が、一旦、光
反射シート２７の方向へ集中的に出射するようにした光
学系であるため必然的に発生する問題なのであり、従来
型の単純な粗面やインキを光取り出し機構（図２２や図
２３に符号６で示される光取り出し機構）とした面光源
装置では問題にならなかった現象である。

【００４８】従って、本発明においては、導光体２１の
光出射面２１ｂ内の各場所において前述した出射方向選
択率を測定した際に、該出射方向選択率はほぼ一定の値
となるように導光体２１の光取り出し機構２９０は工夫
されているのである。より具体的には、光出射面２１ｂ
内の各ポイントで測定した出射方向選択率は、光出射面
２１ｂ内各場所における平均値を基準として、変動範囲
が±３０％以内、好ましくは±２５％以内、さらに好ま
しくは±２０％以内とされるのである。

【００４９】ここで、光出射面２１ｂ内の各ポイントと
は、光出射面２１ｂ内を一様にサンプリングするように
定められる５〜５０点程度の測定点を意味するが、代表
的には、図１８に示される如く、光出射面２１ｂ内の領
域を均等に分割した２５点が測定ポイントとして用いら
れる。すなわち、この２５点の各点について上述の出射
方向選択率を測定し、該２５点分の測定値について変動
範囲を求めた値が前記範囲となっていることが好ましい
のである。

【００５０】上記要件を満たすのに好適であり且つ実用
性に富んだ光取り出し機構２９０の態様として、図１に
示される如く突起量３００μｍ以下程度の平滑面からな
る凸状突起２９ａが多数配列し且つ該凸状突起２９ａは
図１９（ａ）に示されるように光源２２から離れるにし
たがって光源２２が配設された側端部１１ａにほぼ平行
な方向のみに一軸的に長さが変化するパターン形状とさ
れている態様が挙げられる。

【００５１】この状況について説明する。まず、凸状突
起２９ａを光取り出し機構２９０とする導光体２１にお
いて、光反射シート２７の側に出射する光線の割合を主
として決定しているのは、図２０（ａ）や図２０（ｂ）
に示される如く、光源２２が配された側端部２１ａに垂
直な方向に対する断面で見た凸状突起２９ａの幅Ｗ（有
効開口幅）に対する深さｈの比である。すなわち、深さ
ｈが有効開口幅Ｗに対して深くなればなるほど、図２５
（ｂ）の光線経路１６に見られるように、光反射シート
２７の側に出射する光線量が多くなり、図２４に光線経
路１２１として見られるような突起底面での全反射を経
て光反射シートの側に向かうことのない光線量が減少す
るのである。

【００５２】したがって、図２５（ａ）及び図２６に示
されるように、従来型の導光体に良く見られるような光
源から離れるにしたがってドット直径が徐々に増大する
ようにした単純なパターンでは、光源から離れるにした
がって凸状突起の有効開口幅Ｗに対する深さｈの比（ｈ
／Ｗ）が変化してしまうため、光源に近い領域と光源か
ら遠い領域とで光反射シートの方向に出射する光線量の
比率が大きく異なり、その結果出射光の角度分布特性が
場所によって異なってしまう状況に陥り、外観に悪影響
を及ぼすこととなるのである。

【００５３】ゆえに、本発明の面光源装置において好ま
しい外観を得るためには、光源２２が配設された側端部
２１ａに垂直な方向（図２０に矢印３３で示される方
向）に対する断面で見た凸状突起２９ａの有効開口幅Ｗ
に対する深さｈの比（ｈ／Ｗ）が光源２２からの距離に
関わらず―定となるように凸状突起２９ａのパターン形
状を定めるべきであり、これには、図１９（ａ）に示さ
れるような、光源２２が配設された側端部２１ａにほぼ
平行な方向のみに一軸的に長さが変化するパターン形状
が有効になるのである。

【００５４】また、図１９（ｂ）に示されるようなほぼ
同一形状の凸状突起２９ａが光源２２から離れるにした
がって分布密度が増加して多数配列している態様であっ
ても、同様にｈ／Ｗを―定に保つことが出来るため、こ
のようなパターンも本発明には好適である。

【００５５】加えて、凸状突起２９ａの表面は、不要な
光散乱を発生して光反射シート２７の側に出射光を光反
射シート２７方向に絞り込めなくなってしまうことのな
いように、出来る限り平滑な表面から形成されているこ
とが好ましい。具体的には、凸状突起２９ａの表面はＪ
ＩＳ Ｂ０６０１に定める算術平均粗さＲａの値が好ま
しくは０．０１〜１０μｍの範囲、より好ましくは０．
０２〜４μｍの範囲、さらに好ましくは０．０５〜２μ
ｍの範囲とされる。ここで、凸状突起２９ａの表面の粗
面を計測する際には凸状突起２９ａのサイズに対して十
分に小さなサンプリング領域をもって測定を行わなけれ
ばならないことは言うまでもない。

【００５６】ところで、本発明の面光源装置では前述し
たように光反射シート２７の側に選択的に出射させた光
線を、光反射シート２７に設けられた傾斜した反射面２
８ａからなるほぼ同―及び／又はほぼ相似形の基本ユニ
ット２８により所望の光学特性を有する照明光線に変換
するのであるが、しかしながら、集光性という観点で
は、これだけの過程ではまだ不十分である場合も多い。
特に、ノート型パーソナルコンピュータに用いられる液
晶ディスプレイパネルでは、パネルに正対して使用して
いる使用者の方向にのみ強い出射光線が出力として得ら
れれば良いのであり、更に集光性を高める必要性が出て
くるのである。

【００５７】そのため、本発明では、図１及び図２に示
される各実施形態の面光源装置２０のように導光体２１
の少なくとも一方の面には、三角プリズムアレー２４又
はレンチキュラーレンズアレー２５等に代表される波板
状の凹凸かなる集光素子２４０が集光性等の光学特性を
高めるべく形成されるのであり、前述した光反射シート
２７に設けられた傾斜した反射面２８ａからなるほぼ同
一及び／又はほぼ相似形の基本ユニット２８の効果と複
合して、極めて高い集光性を実現することが可能となる
のである。

【００５８】この状況についてさらに詳細に説明する
と、本発明においては、平滑面からなる凸状突起２９ａ
に代表されるような光取り出し機構２９０の効果によっ
て、図２４に示されるように、―旦、導光体２１からの
出射光線の大部分１６が光反射シート２７の側に出射さ
れる。そして、光反射シート２７に設けられた傾斜した
反射面２８ａからなるほぼ同―／又はほぼ相似形の基本
ユニット２８の効果によって、出射光線の方向は導光体
２１の法線２３方向に変角され、再度、導光体２１に入
射して導光体２１に設けられた、三角プリズムアレー等
の波板状の凹凸からなる集光素子２４０によって集光さ
れるのである。

【００５９】そのため、図２２や図２３に示されるよう
な従来型の面光源装置においても三角プリズムアレー等
を導光体１に―体的に形成して集光性を向上させるとの
提案（図２７）はあったが、これらと比べて、本発明の
面光源装置は、光学的観点からみた状況が全く異なるの
であり、集光性という点で本質的に有利な光学系を得る
ことができるのである。この状況は、図１４に示されて
いる。

【００６０】すなわち、図２７に示される面光源装置で
は導光体１から直接的に導光体１の光出射面１ｂに向か
おうとする光線成分８が多かったため、図２７に示す光
線の軌跡に見られるように、導光体１と空気層との界面
を一回しか経由しないため、十分な集光を呆たすことが
できなかったのである。

【００６１】しかしながら、本発明の面光源装置では、
図１４に示されるように導光体２１からの出射光線の大
部分１６が、一旦、光反射シート２７の側に出射される
ため、図１４に示す光線の軌跡に見られるように、導光
体２１と空気層との界面を２度も経ることが可能となる
ため、導光体２１自体が厚みの厚いレンズアレーシート
として機能することになり、集光性という観点で格段に
優れた性能を得ることが可能となるのである。

【００６２】波板状の凹凸からなる集光素子２４０とし
ては、集光性を増大させる等の光学的機能を実現させる
という観点で、適宜、形状設計されるものであり、表面
構造は特段限定されるものではない。しかしながら、導
光体２１に本来必要とされる、側端から入射した光線を
全反射条件に基づいて損失なく伝搬させるという機能を
損なってしまっては、面光源装置として機能を果たさな
くなる。

【００６３】そのため、少なくとも、波板状の凹凸から
なる集光素子２４０の尾根線２４ｂ、２５ｂは入射光線
が主として伝搬する方向に対してほば平行になるように
設けられる。このようにすることで、波板状の凹凸から
なる集光素子２４０によって全反射条件が乱され、導光
体２１中を光線が伝搬しなくなることはなくなるのであ
る。すなわち、図１に示されるように、波板状の凹凸か
らなる集光素子２４０は光源２２の配設された側端部２
１ａにほぼ垂直な方向とされる。

【００６４】また、導光体２１に設けられる、三角プリ
ズムアレー２４又はレンチキュラーレンズアレー２５等
に代表される波板状の凹凸のピッチＰ１は、前述したよ
うに視認できない程度にできる限り微細化されているの
が望ましく、少なくとも５００μｍ以下、好ましくは３
００ミクロン以下、更に好ましくは２００μｍ以下とさ
れる。このような波板状の凹凸の具体的な形状として
は、図１に示されるような三角プリズムアレー２４、図
２に示されるようなレンチキュラーレンズアレー２５、
或いは図示してはいないが断面正弦波状の凹凸からなる
アレー状素子を挙げることができる。

【００６５】特に、集光性、加工の容易性の観点から好
ましいのは図１に示されるような三角プリズムアレー２
４を用いる態様であり、図１４に示されるように、導光
体２１の光出射面側に登頂角δが６０〜１５０度、好ま
しくは７０度〜１２０度、さらに好ましくは８０度〜１
１０度なる三角プリズムアレー２４が設けられ、光源２
２の配設された側端部２１ａに対してプリズムアレー２
４の尾根線２４ａがほぼ垂直となるようにした態様が用
いられる。

【００６６】このように導光体２１の光出射面２１ｂに
三角プリズムアレー２４を一体的に形成したことによ
り、前述したように導光体自体が厚みの厚いプリズムシ
ートとして機能することになるため、非常に単純な構成
でありながら、従来型の光学系に比較して格段に優れた
光学特性を実現することが可能となるのである。

【００６７】本発明において用いられる光反射シート２
７は屈曲性を有した厚み５０〜１０００μｍ、好ましく
は７０〜５００μｍ、特に好ましくは１００〜２５０μ
ｍ程度の基材が好ましいが、厚み等の形態は応用対象に
よって適宜選択され、必ずしもこれに限定されるもので
はない。また、導光体２１を収納する面光源装置のフレ
ーム部分に―体的に成型を行うことによって光反射シー
ト２７の効果を得ることも可能である。

【００６８】また、光反射シート２７に設けられる光反
射面２８ａの反射率は、高効率化の観点から、言うまで
もなく高反射率であることが望ましく、好ましくは反射
率７０％以上、より好ましくは７５％以上、さらに好ま
しくは８５％以上とされる。

【００６９】ここで、本発明において反射率７０％以上
とは、表示用途に用いられることから、可視光線スペク
トル領域において前述の反射率が達成されることを意味
することは言うまでもない。すなわち、ＪＩＳ−Ｚ８１
２０に定められる如く、可視光線スペクトル領域におい
て入射光束エネルギ―に対する反射光束エネルギ―の比
が前記の値となるのである。

【００７０】また、本発明において、光反射シ―ト２７
で色調が変化することは避けるべきであり、可視光線ス
ペクトルの範囲において出来る限りフラットな反射特性
を有することが好ましい。したがって、可視スペクトル
のほぼ中心に位置する５５０ｎｍにおける分光反射率の
値を用いて反射率とし、好ましい値の範囲を規定するこ
とも出来る。

【００７１】加えて、上述の反射率は反射を実質的に起
こす傾斜面の表面に位置する材質の反射率を意味するの
であり、具体的には傾斜面２８ａの表面部に銀やアルミ
ニウムに代表されるように、高い反射率を有し、色調変
化が少ない材質が設けられることが好ましい。また、反
射面の上にコ―ト層等を設ける場合があるが、ここで云
う反射率はコ―ト層等のない、金属材質等の反射に実質
的に寄与する材質自体の表面の反射率を意味するのであ
る。

【００７２】また、基本ユニット２８の配列が画面上で
認識できなくなるようにするため、ほぼ同一及び／又は
ほぼ相似形の基本ユニット２８の配列ピッチＰ２はでき
る限り微細化されていることが重要であり、具体的には
５０００μｍ以下、好ましくは１０００μｍ以下、より
好ましくは５００μｍ以下とされる。

【００７３】光反射シート２７の表面に設けられる反射
率７０％以上の傾斜した反射面２８ａからなるほぼ同一
及び／又はほぼ相似形の基本ユニット２８として、代表
的には図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように基本
ユニット２８が断面鋸歯状とされるか、或いは図５
（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように基本ユニット２
８が山形状とされ、ピッチ３０００μｍ以下、好ましく
は８００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下で、
光反射シート２７を上方から見た際に尾根線２８ｂが平
行に配列した、平行直線状で且つ平坦な傾斜反射面２８
ａからなる基本ユニット２８の配列が用いられている態
様が挙げられる。

【００７４】これは、図４（ａ）及び図４（ｂ）や図５
（ａ）及び、図５（ｂ）に示されるように傾斜した平坦
な反射面２８ａの尾根線２８ｂがほぼ平行配列した態様
では、ダイヤモンドバイトやエンドミルを用いた切削加
工が適用し易いため、賦形のための金型製作が容易であ
り、微細化が行い易く、量産性も極めて高いためであ
る。

【００７５】このような平行直線状で且つ平坦な傾斜反
射面２８ａが多数配列した光反射シート２７を用いるこ
とで、前述の凸状突起２９からなるパターンを光取り出
し機構２９０とし且つ導光体２１から出射する光束の大
部分が光反射シート２７の配設側に向かうよう設計され
た導光体２１からの出射光線が、平行直線状で且つ平坦
な傾斜反射面２８ａの効果によって導光体２１の法線２
３方向に反射され、しかも導光体２１の少なくとも一方
の表面には集光性等の光学特性を改良すべく設けられた
波板状の凹凸からなる集光素子２４０が存在するため、
非常に簡素な構成であるにもかかわらず、面光源装置２
０として極めて品質の高い照明光線を得ることができる
のである。

【００７６】図１１に示されるように、ほぼ同―及び／
又はほぼ相似形の基本ユニット２８に用いられる傾斜面
２８ａの傾斜角度αとして好適な範囲は、用いる光取り
出し機構２９０の形態によって様々であり、導光体２１
からの出射光線の方向を光出射面２１ｂの法線２３方向
に変換するという観点で、適宜決められるべきものであ
る。

【００７７】例えば、本発明において好適に用いられる
平滑面からなる凸状突起２９ａを光取り出し機構２９０
とする態様では、傾斜した反射面２８ａの傾斜角度αが
好ましくは５０度〜７度の範囲、より好ましくは４０度
〜１０度の範囲、さらに好ましくは３４度〜１５度の範
囲が好適に用いられる。

【００７８】また、各基本ユニット２８を構成する傾斜
した反射面２８ａの断面は、図１１（ｂ）に示されるよ
うに凹状となっていることが集光性の観点からは好まし
い。これは、本発明において好適に用いられる平行直線
状で且つ傾斜した反射面２８ａが多数配列した態様のみ
ならず、図６〜図１０に示されるように凹面鏡状の基本
ユニット２８を配列した態様等においても好適に用いら
れる。

【００７９】この際にも、傾斜した反射面２８ａの傾斜
角度αとして好適に用いられる範囲は導光体２１からの
出射光線の方向を光出射面２１ｂの法線２３方向に変換
するという観点で決定されるべきであり、例えば、前述
の平滑面からなる凸状突起２９ａを光取り出し機構２９
０とする態様では、図１１（ｂ）に示されるように凹状
断面の中心部での接線の傾斜角度αが好ましくは５０度
〜７度の範囲、より好ましくは４０度〜１０度の範囲、
さらに好ましくは３４度〜１５度の範囲とされる。

【００８０】このような断面凹状の反射面２８ａからな
る基本ユニット２８を反射素子として光反射シート２７
に設けることによって、図１４に示されるように導光体
２１に設けられた光取り出し機構２９０から出射するブ
ロードな拡がりを有する光束１６を、よりシャープな角
度特性を持つ光束３１(より平行光束に近い光束)に変換
しながら、導光体２１の法線２３方向に出射させること
ができるようになるのであり、言い換えれば、凹面鏡ミ
ラーの集光効果によって導光体２１からの出射光線をよ
りコリメートされた導光体２１の法線２３方向に対して
極めて輝度の高い出射光線に変換することができるので
ある。

【００８１】従って、従来型の面光源装置では、プリズ
ムアレー等の製造が困難で高価な部材を用いて実現して
いた集光効果を、このような部材を用いずとも実現可能
になるのであり、ほぼ同等な光学特性を保ちながら、面
光源装置を極めて簡略化された構成にすることができる
ようになり、組立て工程数の低減、歩留まりの向上、ゴ
ミ混入確率の低減、低コスト化等、実用的な面光源装置
として極めて多くの利点を備えているのである。

【００８２】また、従来型の面光源装置では、図２２に
示されるように光源２が配設される導光体の側端部１ａ
において輝線９と呼ばれる外観を悪化させる現象が発生
していた。しかし、これは導光体１の側端部１ａ近傍で
導光体１の上下面に反射シート７を介して入射する光線
が最大の原因であり、この輝線９を除去するためにリフ
レクタ配置を変更したり、或いは反射シート７に光吸収
性の印刷を施す等して対策を施していたが、これがさら
なる構造の複雑化、高コスト化を招いていた。

【００８３】しかしながら、本発明の面光源装置におい
ては、前述のように光反射シート２７には傾斜した反射
面２８ａからなるほぼ同一及び/又はほぼ相似形の基本
ユニット２８が用いられるため、従来型の面光源装置に
おいては輝線成分となるべく入射した光線も、図２１に
示されるように傾斜した反射面２８ａからなる基本ユニ
ット２８によって跳ね返され、輝線として導光体２１上
に出射することはもはやないため、面光源としての外観
品質も極めて優れたものとなるのである。

【００８４】ところで、本発明における面光源装置の集
光性の観点からは、断面凹状なる傾斜した反射面２８ａ
が基本ユニット２８に用いられる態様が好ましいこと
は、前述した通りであるが、傾斜した反射面２８ａから
なるほぼ同―及び/又はほぼ相似形の基本ユニット２８
の別な態様として、図９及び図１０に示されるように最
大径３０００μm以下、好ましくは８００μm以下、さら
に好ましくは３００μm以下なる凹面鏡状の反射面１９
ａが配列した構造が用いられている態様を挙げることも
出来る。このような態様では、照明光の制御性をさらに
向上させることが可能となるため、高い集光性を得るこ
とが可能になるのである。

【００８５】本発明において光反射シート２７に用いら
れる反射材質については特に限定されるものではない
が、銀もしくはアルミニウムを表面にコーテイングして
反射面２８ａを形成するのが製造の容易性から最も好適
である。光反射率の面では銀を用いることが好ましく、
製造の容易性や低コストの面からはアルミニウムを用い
ることが好ましい。また、これらの光反射性金属物質の
コーティングには真空蒸着、スパッタリング、及びイオ
ンプレーティング等のドライプロセスを用いて薄膜形成
する方法が代表的である。

【００８６】また、例えば銀による真空蒸着をする以前
に、傾斜した反射面２８ａからなるほぼ同―及び／又は
ほぼ相似形状の基本ユニット２８が賦形された基材シー
ト表面をサンドブラスト加工する等して、マット処理を
施すこともできる。このように処理することで、正反射
性の反射面に適度の光拡散性を持たせることができるよ
うになり、出射光線の角度分布特性の拡大、照明光線の
ぎらつき抑制、或いは液晶セルのゲートアレーとの干渉
に由来するモアレ模様の発生防止等の効果を得ることが
可能となる。

【００８７】また、銀反射層等の光沢性金属表面は非常
に傷つき易く、また酸化劣化等も発生しやすい状態にあ
るため、表面には保護層として紫外線硬化性アクリル樹
脂塗料を塗布する等して傷つき等による光学特性の悪化
を防止するのが好ましい。さらには、保護層としてガラ
スビーズ等に代表される光透過性ビーズのコーティング
層を設けることによって前述の傾斜した反射面からなる
ほぼ同―及び／又はほぼ相似形状の基本ユニットにマッ
ト処理を施したのと同―の効果を得ることもできるよう
になる。

【００８８】加えてこの透明コート層(保護層)に光学薄
膜としての機能を持たせ、入射光線の制御性をさらに高
度化することもできる。例えば、λ／４板、λ／２板等
の光学薄膜を設けることもできるし、これらの光学薄膜
をさらに積層することによってビームスプリッター機能
や偏光変換機能等の入射光線の偏光状態を制御する機能
をも有した光反射シートを得ることも可能である。

【００８９】また、反射層はなにも正反射性の金属材質
による反射層のみに制限されるものではなく、例えばチ
タニア等の白色顔料を混練したポリエステル樹脂による
拡散反射性の反射層を用いることもできる。この場合に
は入射光線は拡散反射性の反射面によって色々な方向に
散乱されるため、反射光の指向性を拡大することが可能
となり、照明光線の視野角度特性をＡｇ薄膜等の正反射
性反射面を用いた場合よりもさらに拡大することが可能
となるのである。

【００９０】拡散反射層の形成法としてはこの他にも、
発泡性ポリエステル樹脂、発泡性ポリオレフイン樹脂、
発泡性ＡＢＳ樹脂等から拡散反射性の反射層を得る態
様、基材表面に白色顔料からなる塗料をコーテイングす
る態様等が挙げられる。

【００９１】本発明の好ましい態様においては、光反射
シート２７は樹脂材料によって形成される。特にポリエ
ステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、又は環状ポリオレフイン系樹脂が好適に用いられ、
凹状反射面アレーの形成には熱プレス成形による賦形、
もしくは光硬化性樹脂による賦形が好適に用いられる。

【００９２】本発明において、液晶ディスプレイ装置と
は液晶分子の電気光学効果、即ち光学異方性（屈折率異
方性）、配向性等を利用し、任意の表示単位に電界印加
或いは通電して液晶の配向状態を変化させ、光線透過率
や反射率を変えることで駆動する、光シャッタの配列体
である液晶セルを用いて表示を行うものをいう。

【００９３】具体的には、透過型単純マトリクス駆動ス
ーパーツイステッドネマチックモード、透過型アクティ
ブマトリクス駆動ツイステッドネマチックモード、透過
型アクティブマトリクス駆動インプレーンスイッチング
モード、透過型アクティブマトリクス駆動マルチドメイ
ンヴァーチカルアラインドモード等の液晶表示素子が挙
げられる。

【００９４】本発明により、構造がシンプルで照明効率
が優れていながら、照明光線の実用的な品質（発光面内
での出射角度分布のバラツキ）の点で不十分であった前
述の面光源装置について、必要十分な特性を賦与するこ
とが可能となった。本面光源装置を液晶表示素子のバッ
クライト光源手段として液晶ディスプレイ装置を構成す
ることにより、光学的効率に優れ、構造が簡単で且つ組
立て性に優れた安価な液晶ディスプレイ装置を提供する
ことが可能となる。

【００９５】

【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下
の実施例に限定されるものではない。 (実施例1)導光体２１として２８９．６×２１６．８ｍ
ｍ、厚みが厚肉部２．０ｍｍ、薄肉部０．６ｍｍなる、
短辺方向に厚みが変化する、楔形状の環状ポリオレフィ
ン系樹脂（日本ゼオン製、ゼオノア）を使用し、厚肉側
の長辺部に管径１．８ｍｍの冷陰極管（ハリソン東芝ラ
イティング製）からなる線状光源２２を配設し、さらに
該冷陰極管の周囲をＡｇ蒸着層を光反射面とするリフレ
クター板（三井化学製シルバーリフレクタープレート）
にて覆い、導光体２１の光入射面２１ｂに効率良く線状
光源２２からの出射光線が入射するようにした。導光体
２１の光出射面２１ｂと対向する面２１ｃには、線状光
源２２から離れるにしたがって導光体２１の光入射面２
１ａに平行な方向への長さＬが徐々に長くなり、有効開
口幅Ｗが略―定とされた、平滑面からなる凸状突起２９
ａをパターニングした。図２０に示されるように、凸状
突起２９ａの深さｈは５０．０μｍとし、凸状突起２９
ａの有効開口幅Ｗは７２．０μｍとされている。また、
長さＬは８５μｍから２７０μｍの間で変化している。

【００９６】ここで、凸状突起２９ａの形成に用いる金
型は、厚さ５０μｍなるドライフィルムレジストをＳＵ
Ｓ基板上にラミネートし、フォトリソグラフィーによっ
てパターンを形成し、該ドライフィルムレジストによる
パターニングを施したＳＵＳ基板上にＮｉ電極を蒸着
し、これを母型としてニッケル電鋳法によって得てい
る。このようにして得た平滑面からなる凸状突起が多数
形成された金型を用いて、射出成型機(東芝機械製)を用
いて定法の射出成型を行い導光体を成型した。

【００９７】また、図１に示されるように、導光体２１
の光出射面２１ｂ側には頂角９０度の三角プリズム状ア
レー２４のような波板状の凹凸からなる集光素子２４０
が、その稜線２４ａを光入射面である導光体２１の側端
部２１ａに垂直となるように設けられている。このよう
に平滑面の凸状突起２９ａからなるパターンを光取り出
し機構２９０とし、凸状突起２９ａの有効開口幅が―定
であるように光取り出し機構２９０の形状を定めたた
め、光反射シート２７の方向に選択的に照明光線が出射
し、尚かつ、光出射面２１ｂ内の各位置で光反射シート
２７方向ヘの照明光線の選択性が略―定に保たれた導光
体２１を得ることが可能となった。

【００９８】該導光体２１の出射方向選択率を測定する
ため、図１２に示される如く、光反射シート２７が本来
配設される位置に光反射率２％以下なる黒色のシート３
０を配設し、光源２２の配設される側端部２１ａに直角
に交わり且つ法線２３に平行な仮想の面内における任意
の方向１０１への出射角度分布を輝度計（トプコム製Ｂ
Ｍ−７）を用いて測定した。中心位置での測定結果を図
１３（ａ）に示す。

【００９９】次に、導光体２１を前記とは逆の向きに
（本来、光出射面２１ｂとなるべき面が黒色シート３０
の側に来る向きに）セットして、同様に中心位置で光源
２２の配設される側端部２１ａに直角に交わり且つ法線
２３に平行な仮想の面内における任意の方向１０１への
出射角度分布を測定した。測定結果を図１３（ｂ）に示
す。これらの測定曲線３４、３５に関しそれぞれの０度
〜１８０度までの積分値を求め、前記Ｌａ、Ｌｂ値を算
出し、これにより光出射面の中心位置での出射方向選択
率Ｌｂ／（Ｌａ＋Ｌｂ）を求めた結果、７８％が得ら
れ、光反射シート２７の方向に十分選択的に照明光線が
出射する光学系が得られていることが確認された。

【０１００】さらに、図１８に示される有効発光エリア
内の２５点について同様の測定を行った結果を表１に示
す。

【表１】 上述の様に平滑面からなる凸状突起２９ａの形状を出射
方向選択率があまり変動しないようにに定めたことの効
果によって、光出射面２１ｂ内での変動範囲は平均値を
基準として−１２．１〜１１．１％となり、光反射シー
ト２７方向への照明光線の選択性が場所に依らず安定し
た、本発明の面光源装置に用いるに極めて好適な導光体
が得られていることが確認された。

【０１０１】光反射シート２７としては、図４に示され
る形状で且つ尾根線２９ｂが略平行に配列した直線状で
断面鋸歯状の反射面２９ａを基本ユニット２８とする光
反射シート２７が用いられた。ピッチＰ２は１００μｍ
とされ、反射層にはアルミニウムの蒸着層が用いられ、
このアルミニウム蒸着層表面にはシリカがスパッタリン
グによってコーテイングされている。

【０１０２】反射面２８ａの傾斜角度αは３１度とさ
れ、導光体２１から光反射シート２７の側に選択的に出
射する光線が、光反射シート２７の作用によって方向変
換され、さらには導光体２１の光出射面２１ｂ側に設け
られた三角プリズムアレー２４の効果によって集光を果
たしながら、導光体２１の法線２３方向に照明光線を出
射する光学系を得た。

【０１０３】インバーターを介して冷陰極管光源２２を
高周波点灯し、面光源装置を得た。管電流５ｍＡとし、
輝度測定装置（トプコム製、ＢＭ−７）を用いて面内５
点の平均輝度を測定した結果、平均輝度１８７３ｎｉｔ
が得られ、輝度性能及び輝度ムラとも、液晶ディスプレ
イパネルのバックライト光源として実用に十分な光学特
性であることが確認された。

【０１０４】また、照明光線の特性は、水平方向及び垂
直方向共に十分に集光が果たされているため、特にノー
ト型パーソナルコンピュータやハンドへルド型コンピュ
ータに用いる液晶ディスプレイ装置のバックライトとし
て極めて好適な特性を有していた。加えて、通常配設さ
れるプリズムシートを用いていないため、シート間への
ゴミの混入等による不良も極めて発生しづらく、組立て
性が高く、歩留まりも極めて良好であった。

【０１０５】さらに、従来型の面光源装置で発生してい
た光源近傍に現れる輝線の発生も少なく、画像品質に極
めて優れたものであり、尚かつ、平滑面からなる凸状突
起２９ａによる光取り出し機構２９０の配置パターンは
容易に修正可能であったため、外観の調整も短期間に成
し遂げることが出来るため実用性に優れていた。加え
て、光出射面２１ｂ内で光反射シート２７方向に出射す
る照明光線の比率がほぼ―定に保たれていたため、発光
面を斜めから見た際にも輝度ムラが大きく変化せず、液
晶ディスプレイ装置の面光源装置として非常に有用であ
った。

【０１０６】（実施例２）実施例１記載の導光体と同一
の外形を有する導光体２１を用い、平滑面からなる凸状
突起２９ａとして略同―形状の凸状突起が、線状光源２
２から離れるにしたがって、図１９（ｂ）に示される如
く、配置密度が徐々に増加して多数配列した光取り出し
機構２９０を用いた。該凸状突起２９ａの有効開口幅Ｗ
は略―定で７５．０μｍとされ、開口形状は図２０
（ｂ）の如く正方形であり、凸状突起２９ａの深さｈは
５０．０μｍとされている。

【０１０７】その他、光出射面２１ｂに配設される三角
プリズムアレー２４は実施例１と同一とし、光出射面内
２５点での出射方向選択率を測定した結果を表２に示
す。中心位置での出射方向選択率は８１％であり、光出
射面内での変動範囲は平均値を基準として−９．６〜１
０．２％となり、光反射シート２７向ヘの照明光線の選
択性が場所に依らず安定し、本発明の面光源装置に用い
るに極めて好適な導光体が得られていることが確認され
た。

【表２】

【０１０８】光反射シート２７や冷陰極管等は実施例１
と同―として、インバーターを介して冷陰極管光源２２
を高周波点灯し、面光源装置を得た。管電流５ｍＡにお
いて輝度測定を行った結果、平均輝度１９４５ｎｉｔが
得られ、輝度性能及び輝度ムラとも、液晶ディスプレイ
パネルのバックライト光源として十分に実用的な光学特
性であることが確認された。

【０１０９】実施例１と同様に、光出射面内で光反射シ
ート方向に出射する照明光線の比率がほぼ一定に保たれ
ていたため、発光面を斜めから見た際にも輝度ムラが大
きく変化せず、液晶ディスプレイ装置の面光源装置とし
て非常に有用であり、通常配設されるプリズムシートを
用いていないため、シート間へのゴミの混入等による不
良も極めて発生しづらく、組立て性が高く、歩留まりも
極めて良好であった。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の面光源装
置によれば、前述した優れた光学特性を備え、構造が簡
単で且つ組立て性に優れた安価な面光源装置を得ること
ができ、特に、本発明にかかる光学系では問題となり易
い、斜め方向から見た場合に輝度ムラが現れる現象を解
消し、大型液晶ディスプレイ装置のバックライトとして
用いるに十分な光学特性を賦与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る面光源装置の主要部
を概略的に示す斜視図である。

【図２】本発明の他の実施形態に係る面光源装置の主要
部を概略的に示す斜視図である。

【図３】本発明の面光源装置において導光体の側端部に
配設される光源の構成例を概略的に示す平面図である。

【図４】本発明の面光源装置に用いられる光反射シート
であって、稜線が平行に配列した、平行直線状で且つ傾
斜した平坦な反射面からなる基本ユニットが多数表面に
形成された光反射シートの部分的な平面図及び４ｂ−４
ｂ線で切断して示す断面図である。

【図５】本発明の面光源装置に用いられる光反射シート
であって、稜線が平行に配列した、平行直線状で且つ傾
斜した平坦な反射面からなる基本ユニットが多数表面に
形成された他の態様の光反射シートの部分的な平面図及
び５ｂ−５ｂ線で切断して示す断面図である。

【図６】本発明の面光源装置に用いられる光反射シート
であって、稜線が平行に配列した、平行直線状で且つ凹
状の傾斜反射面からなる基本ユニットが多数表面に形成
された更に他の態様の光反射シートの部分的な平面図及
び６ｂ−６ｂ線で切断して示す断面図である。

【図７】本発明の面光源装置に用いられる光反射シート
であって、凹状の傾斜反射面からなる基本ユニットが多
数表面に形成された更に他の態様の光反射シートの部分
的な平面図及び７ｂ−７ｂ線で切断して示す断面図であ
る。

【図８】本発明の面光源装置に用いられる光反射シート
であって、凹状の傾斜反射面からなる基本ユニットが多
数表面に形成された更に他の態様の光反射シートの部分
的な平面図及び８ｂ−８ｂ線で切断して示す断面図であ
る。

【図９】本発明の面光源装置に用いられる光反射シート
であって、凹状の傾斜反射面からなる基本ユニットが多
数表面に形成された更に他の態様の光反射シートの部分
的な平面図及び９ｂ−９ｂ線で切断して示す断面図であ
る。

【図１０】本発明の面光源装置に用いられる光反射シー
トであって、凹状の傾斜反射面からなる基本ユニットが
多数表面に形成された更に他の態様の光反射シートの部
分的な平面図及び１０ｂ−１０ｂ線で切断して示す断面
図である。

【図１１】図４に示される光反射シートに形成された基
本ユニットの傾斜した平坦な反射面を部分的に拡大し、
傾斜した平坦な反射面の傾斜角度を示す断面図、及び図
６に示される光反射シートに形成された基本ユニットの
凹状の傾斜反射面を部分的に拡大し、凹状の傾斜反射面
の傾斜角度を示す断面図である。

【図１２】本発明における導光体の光束の方向選択性の
測定法示す構成説明図である。

【図１３】図１２に示される測定法で本発明における導
光体の光束の方向選択性を測定した際に、光源の配設さ
れる側端部に対向する方向への出射角度分布を示す導光
体の特性図である。

【図１４】本発明の面光源装置において導光体から出射
して光反射シートで反射されて光出射面についての法線
方向に出射する光線の軌跡を示す構成説明図である。

【図１５】本発明の面光源装置において導光体の光出射
面とは反対側の面に形成された多数の凸状突起からなる
光取り出し機構の一態様を、導光体の一部を拡大して概
略的に示す断面図である。

【図１６】本発明の面光源装置において導光体の光出射
面とは反対側の面に形成された多数の凸状突起からなる
光取り出し機構の他の態様を、導光体の一部を拡大して
概略的に示す断面図である。

【図１７】本発明の面光源装置において導光体の光出射
面とは反対側の面に形成された多数の凸状突起からなる
光取り出し機構の更に他の態様を、導光体の一部を拡大
して概略的に示す断面図である。

【図１８】本発明の導光体における出射方向選択率を測
定する場合の表面の２５点の測定点を示す導光体の平面
図である。

【図１９】導光体に設けられる光取り出し機構を構成す
る凸状突起の好適な配列パターン例を概略的に示す平面
図である。

【図２０】導光体に設けられる光取り出し機構を構成す
る凸状突起について深さｈと最小開口幅Ｗｍｉｎ及び最
大開口幅Ｗｍａｘとの定義を示す概略的な構成説明図で
ある。

【図２１】本発明の面光源装置の場合に光源配設近傍の
導光体に輝線が発生しづらいことを示す構成説明図であ
る。

【図２２】従来の面光源装置の一例を概略的に示す断面
図である。

【図２３】従来の面光源装置の他の例を概略的に示す断
面図である。

【図２４】本発明者が以前に提案した面光源装置の一例
についてその主要部を概略的に示す斜視図である。

【図２５】図２４に示される面光源装置を構成する導光
体に光取り出し機構として設けられた凸状突起が光源か
ら離れるにしたがってその直径が大きくなる状態を概略
的に示す構成説明図である。

【図２６】図２４に示される面光源装置を構成する導光
体に光取り出し機構としてドット状に設けられた凸状突
起が光源から離れるにしたがってその直径が大きくなる
パターンを概略的に示す導光体の平面図である。

【図２７】従来の面光源装置おける導光体の光出射面に
集光素子を一体的に形成した場合の光線の軌跡を概略的
に示す構成説明図である。

【符号の説明】

２０ 面光源装置 ２１ 導光体 ２１ａ 光入射面 ２１ｂ 光出射面 ２１ｃ 光出射面とは反対側の面 ２２ 光源 ２３ 光出射面についての法線 ２４ 三角プリズムアレー ２５ レンチキュラーレンズアレー ２６ ランプリフレクター ２７ 光反射シート ２８ 基本ユニット ２８ａ 傾斜した反射面 ２８ｂ 尾根線 ２９ 方向性光出射素子 ２９ａ 凸状突起 ３０ 黒色のシート ３１，３２、３３ 光線の軌跡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H091 FA11Z FA14Z FA21Z FA23Z FA28Z FA29Z FA41Z FB02 FB08 FC10 KA10 LA12 LA18

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面光源装置に用いられ且つ一表面を光出
   射面とする導光体であって、 前記導光体には照明光線を選択的に前記光出射面と対向
   する面の側に出射する光取り出し機構が設けられ、且つ
   前記光出射面内の各場所における出射方向選択率がほぼ
   一定であることを特徴とする導光体。
2. 【請求項２】 前記光出射面内の各場所における出射方
   向選択率が６０％〜１００％であり、且つ出射方向選択
   率の変動範囲が平均値に対して±３０％以内であること
   を特徴とする請求項１に記載の導光体。
3. 【請求項３】 選択的に照明光線を出射する前記光取り
   出し機構が、前記光出射面と対向する前記面に設けられ
   た平滑面からなる凸状突起であることを特徴とする請求
   項１又は２に記載の導光体。
4. 【請求項４】 平滑面からなる前記凸状突起は、突起量
   が３００μｍ以下、また深さｈと有効開口幅Ｗで定義さ
   れる値ｈ／Ｗが０．３〜１．５の範囲とされ、且つ前記
   光源から離れるにしたがって一軸方向に長さが増加して
   多数配列され、長さが増加する前記一軸方向は、前記光
   源が配設された前記導光体の前記側端部にほぼ平行な方
   向とされていることを特徴とする請求項３に記載の導光
   体。
5. 【請求項５】 一表面を光出射面とする導光体と、前記
   導光体に設けられた光取り出し機構と、前記導光体の側
   端部に配設された光源と、前記導光体の前記光出射面と
   対向する面側に配置された光反射シートとを含み、前記
   光反射シートの表面には傾斜した光反射面からなるほぼ
   同一及び／又はほぼ相似形の基本ユニットがピッチ５０
   ００μｍ以下にて多数配列して形成されてなる面光源装
   置において、 前記光取り出し機構は前記光反射シートの側に選択的に
   照明光線を出射する機構とされ、且つ前記光出射面内の
   各場所における出射方向選択率はほぼ一定であることを
   特徴とする面光源装置。
6. 【請求項６】 前記光出射面内の各場所における出射方
   向選択率が６０％〜１００％であり、且つ出射方向選択
   率の変動範囲は平均値に対して±３０％以内であること
   を特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
7. 【請求項７】 選択的に照明光線を出射する前記光取り
   出し機構が、前記光出射面と対向する面に設けられた平
   滑面からなる凸状突起であることを特徴とする請求項５
   又は６に記載の面光源装置。
8. 【請求項８】 平滑面からなる前記凸状突起は、突起量
   が３００μｍ以下、また深さｈと有効開口幅Ｗで定義さ
   れる値ｈ／Ｗが０．３〜１．５の範囲とされ、且つ前記
   光源から離れるにしたがって一軸方向に長さが増加して
   多数配列され、長さが増加する前記一軸方向は、前記光
   源が配設された前記導光体の前記側端部にほぼ平行な方
   向とされていることを特徴とする請求項７に記載の面光
   源装置。
9. 【請求項９】 平滑面からなる前記凸状突起は、突起量
   が３００μｍ以下及び深さｈと有効開口幅Ｗで定義され
   る値ｈ／Ｗが０．３〜１．５の範囲とされ、且つほぼ同
   一形状の前記凸状突起が前記光源から離れるにしたがっ
   て分布密度を増加させて多数配列されていることを特徴
   とする請求項７に記載の面光源装置。
10. 【請求項１０】 前記光出射面には、稜線を前記光源の
    配設された前記側端部にほぼ垂直な方向とした、ピッチ
    １〜５００μｍ、頂角１５０〜６０度の範囲とする三角
    プリズムアレーが設けられていることを特徴とする請求
    項８又は９に記載の面光源装置。
11. 【請求項１１】 請求項５〜１０のいずれかに記載の面
    光源装置がバックライト光学系に用いられた液晶ディス
    プレイ装置。