JP2005332717A - 導光板及び面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出射部における輝度ムラが生じにくい導光板を提供することを目的とする。別の目的は、前記導光板を用いた面光源装置を提供することである。
【解決手段】、導光板１４は、光を出射する出射部１８と、出射部１８と対向する反射部１９と、出射部１８と反射部１９との間に光を入射させる複数の平面形状の入射面２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄとを有する。出射部１８は、複数の突条２２を平行に配列して構成されている。入射面２０Ａ，２０Ｃは、それらの法線２０１が、突条２２の長さ方向Ｑ１と突条２２の配列方向Ｑ２とで規定される平面Ｈ１に平行で、かつ端面１４３側を向くように形成されている。平面形状の入射面２０Ｂ，２０Ｄは、それらの法線２０２が平面Ｈ１に平行で、かつ端面１４１側を向くように形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入射面から入射された光を反射部で出射部に向けて反射させる導光板、及びこのような導光板を用いた面光源装置に関する。

点状光源（例えば、発光ダイオード）から出射された光を導光板の端面（入射面）から導光板内に入射させ、導光板の出射面から光を出射させるようにした面光源装置は、例えば特許文献１，２に開示されている。面光源装置は、例えば液晶表示装置のバックライトとして用いられる。

特許文献１に開示の装置では、導光板の反射面に対向する出射面が端面（入射面）と略直交する方向に延長するストライプ状の凹部を複数配列して構成されている。複数のストライプ状の凹部からなる光拡散パターンは、端面（入射面）と平行な方向（光の入射方向と垂直な方向）への拡散をもたらす。つまり、発光ダイオードから出射されて端面（入射面）から導光板内に入射された光束は、導光板の出射面に形成された光拡散パターンによって、入射された光の入射方向と垂直な方向へ拡散されて出射面から出射される。

特許文献２に開示の装置では、導光板の側面（入射面）に対して角度の異なる方向に延びる第１、第２及び第３プリズムが出射面と対向する対向面に形成されている。発光ダイオードは、第１、第２及び第３プリズムが入射面で交差する交差部に対向するように配置されている。発光ダイオードから出射された光は、第１、第２及び第３プリズムが入射面で交差する交差部及びその周囲の領域から入射される。第１、第２及び第３プリズムは、入射面から入射してきた光をそれぞれ異なる方向に反射して出射面から出射させ、出射面における輝度のばらつきを少なくしている。
特開２００３−２３４００４号公報 特開２００３−２７９７５３号公報

しかし、特許文献１に開示の装置では、発光ダイオードから出射される光束の主な出射方向が光拡散パターンを形成する複数のストライプ状の溝の長さ方向に一致する場合には、輝線が発生し易い。

特許文献２に開示の装置では、導光板の入射面に対して角度の異なる方向に延びる第１、第２及び第３プリズムが交差する交差部が出射面に対向する対向面の全体にわたって多数存在している。この多数の交差部は、入射面から導光板内へ入射された光束を入射面とは反対側の側面の方まで拡散させ難くする。そのため、入射面側における出射面の領域の輝度と、入射面と反対側の側面側における出射面の領域の輝度とに差が生じやすい。

本発明は、光出射部における輝度ムラが生じにくい導光板を提供することを目的とする。本発明の別の目的は、前記導光板を用いた面光源装置を提供することである。

請求項１乃至請求項５の発明は、光を出射する出射部と、出射部と対向する反射部と、出射部と反射部との間に光を入射させる入射面とを有し、入射面から入射された光を反射部で出射部に向けて反射させる導光板を対象とし、請求項１の発明では、凹条を複数配列して反射部を構成し、複数の凹条の配列方向に延びる突条を複数配列して出射部を構成し、入射面の法線の方向が突条の長さ方向に対して傾くように、入射面を形成した。ここで、入射面の法線が突条の長さ方向に対して傾くとは、入射面の法線の方向が突条の長さ方向に一致しないことを意味する。

この構成では、入射面から入射した光束が複数の突条の配列方向（突条が隣り合う方向）へ大きく拡散して出射部から出射し、輝線が生じにくい。又、突条同士が交差しないため、入射面から導光板内へ入射された光束が入射面と反対側の端面の方まで拡散し易い。

請求項２の発明では、請求項１において、入射面の法線が、突条の長さ方向と突条の配列方向で規定される平面に平行となるように前記入射面を形成した。ここで、突条の長さ方向と突条の配列方向で規定される平面とは、両方向のどちらにも平行である平面を指す。本明細書では、以下、突条の長さ方向と突条の配列方向とで規定される平面を「平面Ｈ１」と記す。

このような構成では、入射面の法線を突条の長さ方向に一致させた構成に比べ、光束の突条の配列方向への拡散が大きい。
請求項３の発明では、請求項１において、入射面の法線の方向が、突条の配列方向に垂直になるように入射面を形成した。本明細書では、以下、突条の配列方向と垂直な平面を「平面Ｈ２」と記す。

このような構成では、入射面の法線を突条の長さ方向に一致させた構成に比べ、光束の突条の配列方向への拡散が大きい。
請求項４の発明では、請求項１において、入射面の法線の方向が、前記突条の長さ方向と前記突条の配列方向で規定される平面に平行でなく、かつ突条の配列方向に垂直でないように入射面を形成した。言い換えると、入射面の法線の方向が、平面Ｈ１にも平面Ｈ２にも平行でない。

このような構成では、入射面の法線を突条の長さ方向に一致させた構成に比べ、光束の突条の配列方向への拡散が大きい。
請求項５の発明では、請求項１乃至請求項２のいずれか１項においては、入射面が２組あり、それぞれの組に属する入射面の法線の方向が一致するとともに、一方の組に属する入射面の法線の方向と他方の組に属する入射面の法線の方向とは異なる。そして、一方の組に属する入射面と他方の組に属する入射面の両方に垂直な平面が、突条の配列方向に平行である。

このような構成では、異なる２方向に光が進むため、輝度ムラが更に小さくなる。
請求項６の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項の導光板と、導光板の入射面に対向するように配置した点状光源とを備えた面光源装置を構成した。

このように構成することで、点状光源を用いながらも輝度ムラを小さくできる。
請求項７の発明では、請求項６において、点状光源の主出射方向が導光板の入射面の法線の方向に一致するようにした。ここで、主出射方向とは、点状光源から出射される光の量が最も多い方向を意味する。

このように構成することで、点状光源を用いた場合に、本発明の効果を最大にすることができる。

本発明によれば、出射部における輝度ムラが生じにくい導光板を提供することができる。又、このような導光板を用いた面光源装置を提供することができる。

以下、本発明を液晶表示装置のバックライトに使用される面光源装置の導光板に具体化した第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図３に示すように、液晶表示装置１１は、液晶パネル１２と、液晶パネル１２の背面（表示面とは反対側の面）に配置された面光源装置１３とを備えている。バックライトとしての面光源装置１３は、導光板１４と、複数の点状光源１５（本実施形態では４つ）とを備えている。導光板１４は、透明性の高い材質（例えばアクリル樹脂）で形成されている。点状光源１５としては発光ダイオードが用いられている。液晶パネル１２と導光板１４との間には散乱シート１６が設けられており、導光板１４を挟んで液晶パネル１２と反対側には反射シート１７が設けられている。

次に、導光板１４について説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、導光板１４は、光を出射する出射部１８と、出射部１８と対向する反射部１９と、出射部１８と反射部１９との間に光を入射させる複数の平面形状の入射面２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ（本実施形態では４つ）とを有する。図２（ａ）に示すように、導光板１４は、出射部１８の周りに３つの端面１４１，１４２，１４３を有する。隣り合う端面１４１と端面１４２とは直角をなし、隣り合う端面１４２と端面１４３とは直角をなす。端面１４１と端面１４３とは対向しており、平面形状の入射面２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは、端面１４２に対向している。

図３に示す反射シート１７は、反射部１９及び端面１４１〜１４３を被覆している。反射シート１７は、導光板１４から洩れた光を導光板１４に戻す役割を果たす。
図１（ｂ）に示すように、反射部１９は、複数の直線状の凹条２１を平行に配列して構成されている。各凹条２１の長さ方向〔図１（ｂ）に矢印Ｒ２で図示〕は、端面１４２に対して平行であり、複数の凹条２１の配列方向〔図１（ｂ）に矢印Ｒ１で示す〕は、凹条２１の長さ方向Ｒ２と直交する。凹条２１は、配列方向Ｒ１（凹条２１が隣り合う方向）において入射面２０から離れるにしたがって出射部１８側へ近づくように傾斜する採光面２１１と、配列方向Ｒ１において入射面２０から離れるにしたがって出射部１８から離れるように傾斜する傾斜面２１２とを連ねて形成されている。図２（ｃ）に示すように、複数の凹条２１は、採光面２１１と傾斜面２１２との接続部２１３（出射部１８から遠い方の接続部）が全て同一の仮想平面Ｐ１上に位置するように配置されており、各凹条２１の深さは、一定である。仮想平面Ｐ１と採光面２１１とのなす角度θ１は、例えば３５°〜５０°の範囲で設定されており、仮想平面Ｐ１と傾斜面２１２とのなす角度θ２は、例えば０．３°〜２．５°の範囲で設定されている。複数の凹条２１のピッチは、例えば１５０μｍ〜３００μｍの範囲で設定されており、凹条２１の深さ（仮想平面Ｐ１から最深部位までの距離）は、例えば３μｍ〜１０μｍの範囲で設定されている。

図１（ａ）に示すように、出射部１８は、複数のプリズム状の突条２２を平行に配列して構成されている。各突条２２の長さ方向〔図１（ａ）に矢印Ｑ１で図示〕は、端面１４１，１４３に対して平行である。突条２２の長さ方向Ｑ１は、複数の凹条２１の配列方向Ｒ１に延び、かつ複数の凹条２１の長さ方向Ｒ２と直交する方向に延びるように設定されている。つまり、突条２２の長さ方向Ｑ１と凹条２１の配列方向Ｒ１とは一致する。

図２（ｂ）に示すように、突条２２は、一対の平面形状の斜面２２１，２２２を連ねて形成されている。突条２２は、斜面２２１，２２２の接続部２２３（反射部１９から遠い方の接続部）が全て同一の仮想平面Ｐ２上に位置するように配置されており、全ての突条２２の高さは、同じである。本実施形態では、仮想平面Ｐ２は、仮想平面Ｐ１と平行である。斜面２２１，２２２が形成する頂角（接続部２２３における頂角）は、各突条２２において同一にしてあり、各突条２２は、その長さ方向Ｑ１と直交する平面で切断した断面形状が全て同形同大の二等辺三角形となっている。突条２２の高さは、例えば１０μｍ〜１００μｍの範囲で設定されており、突条２２の頂角は、例えば９０°〜１２０°の範囲で設定されている。複数の突条２２のピッチは、例えば３０μｍ〜２５０μｍの範囲で設定されている。

入射面２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの平面は、いずれも仮想平面Ｐ１，Ｐ２と直交するようにしてある。図２（ａ）に示すように、平面形状の入射面２０Ａ，２０Ｃは、それらの法線２０１が平面Ｈ１に平行で、かつ端面１４３側を向くように形成されている。従って、入射面２０Ａ，２０Ｃの法線２０１の方向は、突条２２の長さ方向Ｑ１に対して傾いている。

平面形状の入射面２０Ｂ，２０Ｄは、それらの法線２０２が平面Ｈ１に平行で、かつ端面１４１側を向くように形成されている。従って、入射面２０，２０Ｄの法線２０２の方向は、突条の長さ方向Ｑ１に対して傾いている。

以上より、入射面は２組あり、一方の組に属する入射面２０Ａと２０Ｃとは、その法線の方向が一致し、他方の組に属する入射面２０Ｂと２０Ｄとは、その法線の方向が一致している。また、一方の組に属する入射面（２０Ａ，２０Ｃ）の法線の向きと、他方の組に属する入射面（２０Ｂ，２０Ｄ）の法線の向きとは異なっている。そして、一方の組に属する入射面（２０Ａ，２０Ｃ）と他方の組に属する入射面（２０Ｂ，２０Ｄ）の両方に垂直な平面（平面Ｈ１）は、突条の配列方向Ｑ２に平行である。

入射面２０Ａ，２０Ｃの法線２０１と突条２２の長さ方向Ｑ１とのなす角度θ３〔〔図１（ａ）に図示〕〕と、入射面２０Ｂ，２０Ｄの法線２０２と突条２２の長さ方向Ｑ１とのなす角度θ４〔図１（ａ）に図示〕とは、同一（θ３＝θ４）にしてある。従って、隣り合う入射面２０Ａと入射面２０Ｂとのなす角度θ５〔図２（ａ）に図示〕、及び隣り合う入射面２０Ｃと入射面２０Ｄとのなす角度θ６〔図２（ａ）に図示〕は、２×（９０°−θ３）となる。角度θ３（＝θ４）は、例えば１５°〜４５°の範囲で設定されている。

図２（ａ）に示すように、点状光源１５は、導光板１４の入射面２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄに対向して配置されている。入射面２０Ａ，２０Ｃに対向する点状光源１５の主出射方向〔図２（ａ）に矢印Ｓ１で示す〕は、入射面２０Ａ，２０Ｃの法線２０１の方向と一致させてある。入射面２０Ｂ，２０Ｄに対向する点状光源１５の主出射方向〔図２（ａ）に矢印Ｓ２で示す〕は、入射面２０Ｂ，２０Ｄの法線２０２の方向と一致させてある。主出射方向Ｓ１，Ｓ２とは、点状光源１５から出射される光の量が最も多い出射方向のことを意味する。

次に、第１の実施形態の面光源装置１３の作用について説明する。
入射面２０Ａ，２０Ｃに対向する点状光源１５から出射された光は、入射面２０Ａ，２０Ｃから導光板１４内へ入射し、入射面２０Ｂ，２０Ｄに対向する点状光源１５から出射された光は、入射面２０Ｂ，２０Ｄから導光板１４内へ入射する。導光板１４内へ入射して採光面２１１に到達した光が採光面２１１で出射部１８に向けて全反射〔（例えば、図２（ｃ）に矢印Ｔで図示）されると、この全反射された光は、突条２２の斜面２２１，２２２にて屈折されて出射部１８から出射したり、斜面２２１，２２２にて全反射される。

採光面２１１に到達する光には、点状光源１５から直接採光面２１１に向かって進行する光や、傾斜面２１２や出射部１８で全反射しながら導光板１４内を進行した後、採光面２１１に到達する光がある。傾斜面２１２は、入射面２０Ａ〜２０Ｄ側から端面１４２側へ向かうにつれて平面Ｈ１に近づくように形成されている。そのため、点状光源１５から直接採光面２１１に向かって進行する光以外の光は、傾斜面２１２や出射部１８で全反射しながら平面Ｈ１と平行な方向に近づき、採光面２１１で出射部１８の方向に効率良く反射される。

入射面２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄからそれらの法線２０１，２０２の方向に向けて導光板１４内に入射された光束は、突条２２の配列方向Ｑ２へ拡散して出射部１８から出射する。出射部１８から出射した光は、散乱シート１６を通って液晶パネル１２に入射される。液晶表示装置１１の使用者は、液晶パネル１２の表示を面光源装置１３からの出射光（つまり、導光板１４からの出射光）によって視認する。

導光板１４内に入射された光束が、突条２２の配列方向Ｑ２へ拡散する様子を調べるために、以下のような実験をした。
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、複数の突条２２によって構成された出射部１８を有する導光板１４Ａの入射面に対して一定幅のレーザー光を出射した場合の出射部１８における正面輝度分布を写真撮影した実験結果を模式的に表す。導光板１４の厚み（平面Ｐ１と平面Ｐ２との間隔）は０．４ｍｍ〜１．０ｍｍに設定されている。突条２２の高さは１００μｍに設定されており、突条２２の頂角は１０５°に設定されている。複数の突条２２のピッチは２５０μｍに設定されている。

図４（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、複数の突条２２がない平面形状の出射面を有する導光板１４Ｂの入射面に対して一定幅のレーザー光を出射した場合の出射面における正面輝度分布を写真撮影した実験結果を模式的に表す。導光板１４の厚み（平面Ｐ１と平面形状の出射面の間隔）は０．４ｍｍ〜１．０ｍｍに設定されている。

図４（ａ）〜（ｆ）のいずれの導光板１４Ａ，１４Ｂにおいても、出射部と対向する反射部が複数の凹条２１を平行に配列して構成されている。平面Ｐ１と採光面２１１とのなす角度θ１は４３°に設定されており、平面Ｐ１と傾斜面２１２とのなす角度θ２は０．７°に設定されている。複数の凹条２１のピッチは２４０μｍに設定されており、凹条２１の深さは３μｍ〜７μｍに設定されている。

図４（ａ）〜（ｆ）のいずれにおいても、レーザー光の幅（レーザー光束の太さ）は、同一であって１ｍｍに設定されている。図４（ａ）〜（ｆ）に示す矢印Ｓｏは、レーザー光の主出射方向を表す。図４（ａ）〜（ｆ）に示す破線は、入射面から入射された光束が凹条２１の長さ方向Ｒ２へ拡散した具合を模式的に表している。

図４（ａ），（ｄ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏは、凹条２１の配列方向Ｒ１に一致させてある。図４（ｂ），（ｅ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏと、凹条２１の配列方向Ｒ１とは、角度θ４１（＝１５°）＞０をなすようにしてある。図４（ｃ），（ｆ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏと、凹条２１の配列方向Ｒ１とは、角度θ４２（＝３０°）＞θ４１をなすようにしてある。角度θ４１，θ４２は、図１（ａ）に示す角度θ４に相当する角度である。つまり、図４（ａ）〜（ｆ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏは、いずれも図１（ａ）に示す平面Ｈ１と平行な関係にある。

図４（ｄ）〜（ｆ）の実験結果は、レーザー光の主出射方向Ｓｏと凹条２１の配列方向Ｒ１との角度が０°，θ４１，θ４２のいずれにおいても、入射面から入射した光束が凹条２１の長さ方向Ｒ２へほとんど拡散しないで出射面から出射することを示している。つまり、出射面が平面形状の場合には、輝線が生じる。

レーザー光の主出射方向Ｓｏと突条２２の長さ方向Ｑ１との角度が０°である図４（ａ）の実験結果は、入射面から入射した光束が突条２２の配列方向Ｑ２へほとんど拡散しないで出射部１８から出射することを示している。つまり、出射部が複数の突条２２を平行に配列して構成されている場合にも、レーザー光の主出射方向Ｓｏと突条２２の長さ方向Ｑ１とが一致している場合には、輝線の発生を抑制することが難しい。

一方、図４（ｂ），（ｃ）の実験結果は、入射面から入射した光束が突条２２の配列方向Ｑ２（凹条２１の長さ方向Ｒ２）へ大きく拡散して出射部１８から出射することを示している。つまり、出射部が複数の突条２２を平行に配列して構成されている場合、突条２２の長さ方向Ｑ１に対して傾く方向へ光を出射して導光板１４Ａ内へ入射させた場合には、輝線のような輝度ムラが生じにくい。

第１の実施の形態では、以下のような効果が得られる。
（１−１）入射面２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの法線が、突条２２の長さ方向Ｑ１に対して傾いている。このため、入射面から導光板１４に入射した光束は、入射面と対向する端面１４２に進むに従って、突条２２の配列方向Ｑ２へ拡散する。その結果、輝度ムラが小さくなる。

（１−２）入射面が２組あり、一方の組に属する入射面（２０Ａ，２０Ｃ）の法線の向きと他方の組に属する入射面（２０Ｂ，２０Ｄ）の向きとは異なり、互いに突条２２の長さ方向Ｑ１に対して対称となっている。このため、導光板１４内における光束の進む方向の対称性が高くなり、輝度ムラが更に低減される。

（１−３）入射面の法線が全て、突条２２の長さ方向Ｑ１と突条２２の配列方向Ｑ２とで規定される平面Ｈ１に平行になっている。このため、点状光源としての発光ダイオードの主出射方向を入射面の法線方向に一致させる場合に、発光ダイオードを入射面に対して配置しやすい。

（１−４）突条２２同士が交差しないため、入射面２０Ａ〜２０Ｄから導光板１４内へ入射された光が入射面２０Ａ〜２０Ｄとは反対側の端面１４２の方まで拡散し易い。従って、入射面２０Ａ〜２０Ｄ側の出射部１８の領域における輝度と端面１４２側の出射部１８の領域における輝度とに大きな差は生じない。つまり、入射面２０Ａ〜２０Ｄ側の出射部１８の領域から端面１４２側の出射部１８の領域へ向かうにつれて輝度が変化してしまうような輝度ムラは生じにくい。

（１−５）出射部１８から液晶パネル１２に向けて出射した光は、散乱シート１６を通過して液晶パネル１２に到達する。散乱シート１６は、輝線のような輝度ムラを判別し難くする。

次に、図５〜図７に基づいて第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
図５（ａ），（ｂ）に示すように、導光板１４は、出射部１８と反射部１９との間に光を入射させる平面形状の入射面２０を有する。平面形状の入射面２０は、端面１４２に対向している。平面形状の入射面２０は、その法線２０３が、突条２２の配列方向Ｑ２に垂直になり、かつ、法線２０３の方向が突条２２の長さ方向Ｑ１とは一致しないように形成されている。従って、入射面２０の法線２０３の方向は、平面Ｈ２と平行である。

入射面２０の法線２０３と突条２２の長さ方向Ｑ１とのなす角度θ７〔図５（ａ），（ｃ）に図示〕は、例えば１５°〜４５°の範囲で設定されている。
図５（ｂ），（ｃ）及び図６に示すように、点状光源１５は、導光板１４の入射面２０に対向するように配置されている。入射面２０に対向する点状光源１５の主出射方向〔図５（ａ），（ｃ）に矢印Ｓ３で示す〕は、入射面２０の法線２０３の方向と一致させてある。主出射方向Ｓ３とは、点状光源１５から出射される光の量が最も多い出射方向のことを意味する。

次に、第２の実施形態の面光源装置１３の作用について説明する。
入射面２０に対向する点状光源１５から出射された光は、入射面２０から導光板１４内へ入射する。主出射方向Ｓ３が出射部１８と交差するため、突条２２の斜面２２１，２２２に到達する光には、点状光源１５から直接斜面２２１，２２２に向かって進行する光が多いが、採光面２１１や傾斜面２１２で全反射しながら導光板１４内を進行した後に斜面２２１，２２２に到達する光もある。突条２２の斜面２２１，２２２に到達した光は、斜面２２１，２２２にて屈折されて出射部１８から出射したり、斜面２２１，２２２にて全反射される。入射面２０からその法線２０３の方向に向けて導光板１４内に入射された光束は、突条２２の配列方向Ｑ２へ拡散して出射部１８から出射する。

導光板１４内に入射された光束が、突条２２の配列方向Ｑ２へ拡散する様子を調べるために、以下のような実験をした。
図７（ａ），（ｂ）は、複数の突条２２によって構成された出射部１８を有する導光板１４Ａの入射面に対して一定幅のレーザー光を出射した場合の出射部１８における正面輝度分布を写真撮影した実験結果を模式的に表す。図７（ｃ），（ｄ）は、複数の突条２２がない平面形状の出射面を有する導光板１４Ｂの入射面に対して一定幅のレーザー光を出射した場合の出射面における正面輝度分布を写真撮影した実験結果を模式的に表す。図７（ａ）〜（ｄ）のいずれの導光板１４Ａ，１４Ｂにおいても、出射部（出射面）と対向する反射部が複数の凹条２１を平行に配列して構成されている。図７（ａ）〜（ｄ）に示す矢印Ｓｏは、レーザー光の主出射方向を表す。図７（ａ）〜（ｄ）に示す破線は、入射面から入射された光束が凹条２１の長さ方向Ｒ２へ拡散した具合を模式的に表している。

図７（ａ）〜（ｄ）に実験における導光板１４Ａ，１４Ｂの各種条件（凹条２１のピッチや深さ等、突条２２のピッや頂角等、導光板の厚み）は、第１の実施形態の場合と同じ第１の実施形態の場合と同じであり、レーザーの幅も第１の実施形態の場合と同じ第１の実施形態の場合と同じである。

図７（ａ），（ｃ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏと、凹条２１の配列方向Ｒ１とは、図７（ｅ）に示すように角度θ７１（＝１５°）＞０をなすようにしてある。図７（ｂ），（ｄ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏと、凹条２１の配列方向Ｒ１とは、図７（ｆ）に示すように角度θ７２（＝３０°）＞θ７１をなすようにしてある。角度θ７１，θ７２は、図５（ｃ）に示す角度θ７に相当する角度である。つまり、図７（ａ）〜（ｄ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏは、いずれも図５（ａ）に示す平面Ｈ２と平行な関係にある。

図７（ｃ），（ｄ）の実験結果は、レーザー光の主出射方向Ｓｏと凹条２１の配列方向Ｒ１との角度がθ４１，θ４２のいずれにおいても、入射面から入射した光束が凹条２１の長さ方向Ｒ２へあまり拡散しないで出射部１８から出射することを示している。つまり、出射面が平面の場合には、輝線が生じる。

一方、図７（ａ），（ｂ）の実験結果は、入射面から入射した光束が突条２２の配列方向Ｑ２（凹条２１の長さ方向Ｒ２）へ大きく拡散して出射部１８から出射することを示している。つまり、出射部が複数の突条２２を平行に配列して構成されている場合、突条２２の長さ方向Ｑ１に対して出射部１８側に傾く方向へ光を出射して導光板１４Ａ内へ入射させた場合には、輝線のような輝度ムラが生じにくい。

第２の実施の形態では、第１の実施の形態における効果（１−４）、（１−５）の他に、以下のような効果が得られる。
（２−１）入射面２０の法線が、突条２２の長さ方向Ｑ１に対して傾いている。このため、入射面２０から導光板１４に入射した光束は、入射面２０と対向する端面１４２に進むに従って、突条２２の配列方向Ｑ２へ拡散する。その結果、輝度ムラが小さくなる。

（２−２）入射面２０の法線が、平面Ｈ２と平行になる範囲内で、突条２２の長さ方向Ｑ１に対して傾いている。このため、突条２２の配列方向Ｑ２への光束の拡散の効果を維持しつつ、導光板１４のＱ１方向の長さを必要最小限にすることが可能となる。

次に、図８〜図１０に基づいて第３の実施形態を説明する。第１、第２の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
図８（ａ），（ｂ）に示すように、導光板１４は、出射部１８と反射部１９との間に光を入射させる複数の平面形状の入射面２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ（本実施形態では４つ）を有する。平面形状の入射面２０Ｅ〜２０Ｈの法線２０４，２０５は、平面Ｈ１にも平面Ｈ２にも平行ではない。すなわち、入射面２０Ｅ〜２０Ｈの法線２０４，２０５は、突条２２の長さ方向Ｑ１と突条２２の配列方向Ｑ２とで規定される平面（平面Ｈ１）に平行ではなく、かつ突条２２の配列方向Ｑ２に垂直ではない。当然のことながら、入射面２０Ｅ〜２０Ｈの法線２０４，２０５の方向はともに、突条２２の長さ方向Ｑ１に対して傾いている。

また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、入射面２０Ｅ，２０Ｇの法線２０４の方向は同一であり、端面１４３側及び突条２２側を向いている。入射面２０Ｆ，２０Ｈの法線２０５の方向も同一であり、端面１４１側及び突条２２側を向いている。

法線２０４，２０５を平面Ｈ１に投影した投影線２０４１，２０５１〔図８（ｃ）に図示〕と突条２２の長さ方向Ｑ１とのなす角度は同一である〔図８（ｃ）にθ８として図示〕。法線２０４，２０５を平面Ｈ２に投影した投影線２０４２，２０５２〔図８（ｃ）に図示〕と突条２２の長さ方向Ｑ１とのなす角度は同一である〔図８（ｃ）にθ９として図示〕。角度θ８は、例えば１５°〜４５°の範囲で設定されており、角度θ９は、例えば１５°〜４５°の範囲で設定されている。

従って、法線の方向が互いに異なる入射面の組が２組あり、一方の組に属する入射面（２０Ｅ，２０Ｇ）と、他方の組に属する入射面（２０Ｆ，２０Ｈ）との両方に垂直な平面（法線２０４と法線２０５とで規定される平面）は、突条２２の配列方向Ｑ２と平行となる。また、法線２０４と法線２０５とは、平面Ｈ２に対して対称である。

次に、第３の実施形態の面光源装置１３の作用について説明する。
入射面２０Ｅ〜２０Ｈに対向する点状光源１５から出射された光は、入射面２０Ｅ〜２０Ｈから導光板１４内へ入射する。突条２２の斜面２２１，２２２に到達する光には、点状光源１５から直接斜面２２１，２２２に向かって進行する光が多いが、採光面２１１や傾斜面２１２で全反射しながら導光板１４内を進行した後に斜面２２１，２２２に到達する光もある。入射面２０Ｅ〜２０Ｈからそれらの法線２０４，２０５の方向に向けて導光板１４内に入射された光束は、複数の突条２２の配列方向Ｑ２へ拡散して出射部１８から出射する。

導光板１４内に入射された光束が、突条２２の配列方向Ｑ２へ拡散する様子を調べるために、以下のような実験をした。
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、複数の突条２２によって構成された出射部１８を有する導光板１４Ａの入射面に対して一定幅のレーザー光を出射した場合の出射部１８における正面輝度分布を写真撮影した実験結果を模式的に表す。図１０（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）は、複数の突条２２がない平面形状の出射面を有する導光板１４Ｂの入射面に対して一定幅のレーザー光を出射した場合の出射面における正面輝度分布を写真撮影した実験結果を模式的に表す。図１０（ａ）〜（ｈ）のいずれの導光板１４Ａ，１４Ｂにおいても、出射部（出射面）と対向する反射部が複数の凹条２１を平行に配列して構成されている。図１０（ａ）〜（ｈ）に示す矢印Ｓｏは、レーザー光の主出射方向を表す。図１０（ａ）〜（ｈ）に示す破線は、入射面から入射された光束が凹条２１の長さ方向Ｒ２へ拡散した具合を模式的に表している。

図１０（ａ）〜（ｈ）に実験における導光板１４Ａ，１４Ｂの各種条件（凹条２１のピッチや深さ等、突条２２のピッチや頂角等、導光板の厚み）は、第１の実施形態の場合と同じ第１の実施形態の場合と同じであり、レーザーの幅も第１の実施形態の場合と同じ第１の実施形態の場合と同じである。

図１０（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏの線を平面Ｈ１に投影（正射影）した線（投影線２０５１に相当）と、凹条２１の配列方向Ｒ１とは、角度θ８１（＝１５°）＞０をなすようにしてある。図１０（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏの線を平面Ｈ１に投影（正射影）した線（投影線２０５１に相当）と、凹条２１の配列方向Ｒ１とは、角度θ８２（＝３０°）＞θ８１をなすようにしてある。

図１０（ａ），（ｂ），（ｅ），（ｆ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏの線を平面Ｈ２に投影（正射影）した線（投影線２０５２に相当）と、凹条２１の配列方向Ｒ１とは、角度θ９１（＝１５°）＞０〔図１０（ｉ）に図示〕をなすようにしてある。図１０（ｃ），（ｄ），（ｇ），（ｈ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏの線を平面Ｈ２に投影（正射影）した線（投影線２０５２に相当）と、凹条２１の配列方向Ｒ１とは、角度θ９２（＝３０°）（＞θ９１）〔図１０（ｊ）に図示〕をなすようにしてある。

角度θ８１，θ８２は、図８（ｃ）に示す角度θ８に相当する角度であり、角度θ９１，θ９２は、図８（ｃ）に示す角度θ９に相当する角度である。つまり、図１０（ａ）〜（ｈ）におけるレーザー光の主出射方向Ｓｏは、いずれも図８（ｃ）に示す平面Ｈ１，Ｈ２と平行にならない関係にある。

図１０（ｅ）〜（ｈ）の実験結果は、入射面から入射した光束が凹条２１の長さ方向Ｒ２へほとんど拡散しないで出射部１８から出射することを示している。つまり、出射面が平面形状の場合には、輝線が生じる。

一方、図１０（ａ）〜（ｄ）の実験結果は、入射面から入射した光束が突条２２の配列方向Ｑ２（凹条２１の長さ方向Ｒ２）へ大きく拡散して出射部１８から出射することを示している。つまり、出射部が複数の突条２２を平行に配列して構成されている場合、突条２２の長さ方向Ｑ１に対して傾いた方向へ光を出射して導光板１４Ａ内へ入射させた場合には、輝線のような輝度ムラが生じにくい。

第３の実施の形態では、第１の実施の形態における効果（１−１），（１−４），（１−５）、第２の実施の形態における効果（２−１）を奏するほか、以下の効果が得られる。

（３−１）入射面が２組あり、一方の組に属する入射面（２０Ｅ，２０Ｇ）の法線の向きと他方の組に属する入射面（２０Ｆ，２０Ｈ）の向きとは異なり、互いに平面Ｈ２に対して対称となっている。このため、導光板１４内における光束の進む方向の対称性が高くなり、輝度ムラが更に低減される。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
（１）第１の実施形態において、角度θ３と角度θ４とが異なってもよい。
（２）第１の実施形態において、入射面を４つ以外の複数個にしてもよい。

（３）第１の実施形態において、端面１４１に一番近い入射面に対向する点状光源の主出射方向が端面１４１を指向するようにしたり、端面１４３に一番近い入射面に対向する点状光源の主出射方向が端面１４２を指向するようにしてもよい。

（４）採光面２１１と平面Ｐ１とのなす角度θ１と、傾斜面２１２と平面Ｐ１とのなす角度θ２とが同一角度なるような突条によって反射部を構成してもよい。
（５）第２及び第３の実施形態において、入射面の法線が反射部１９側を向くようにしてもよい。

（６）プリズム状の突条の頂角が異なる複数種類の突部を平行に配列して出射部を構成してもよい。
（７）出射部を構成する突条として、僅かに曲がった突条を採用してもよい。つまり、曲率半径が非常に大きい曲線の形状の複数の突条を平行に配列して出射部を構成するようにしてもよい。本明細書では、突条は、平面で構成される突条以外にも、曲率半径が非常に大きい曲線の形状の突条も含むものとする。

（８）反射部を構成する凹条として、僅かに曲がった凹条を採用してもよい。つまり、曲率半径が非常に大きい曲線の形状の複数の凹条を平行に配列して反射部を構成するようにしてもよい。本明細書では、凹条は、平面で構成される凹条以外にも、曲率半径が非常に大きい曲線の形状の凹条も含むものとする。

（９）点状光源の主出射方向が第１〜第３の実施形態における入射面の法線に対して若干傾くようにしてもよい。
（１０）複数の突条を平行に近い状態に配列してもよい。

（１１）複数の凹条を平行に近い状態に配列してもよい。
（１２）出射部を構成する突条として、プリズム状の突条の代わりに、レンズ状の突条を採用してもよい。レンズ状の突条は、プリズム状の突条２２における平面の斜面２２１，２２２の代わりに、導光板の内部側へ凹む一対の凹面を連ねて形成されるか、又は導光板の外部側へ膨らむ一対の凸面を連ねて形成される。突条の長さ方向と直交する平面によってレンズ状の突条を切断したときの前記凹面の断面は、導光板の内部側へ凹む一対の曲線を連ねた形状となる。突条の長さ方向と直交する平面によってレンズ状の突条を切断したときの前記凸面の断面は、導光板の外部側へ膨らむ一対の曲線を連ねた形状となる。

（１３）第１〜第３の実施形態において、散乱シート１６を省略してもよい。
（１４）第１〜第３の実施形態において、反射部１９に設けられた凹条の深さを、入射面２０から遠ざかるほど深くなるようにしてもよい。この場合、採光面２１１と傾斜面２１２との接続部２１３は平面上には位置せず、導光板１４の外側に向かって凸となる曲面上に位置する。また、導光板１４の、突条２２と垂直な平面による断面は、巨視的に楔形となる。

前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
〔１〕前記突条は、プリズム状又はレンズ状の突条である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導光板。

第１の実施形態を示し、（ａ），（ｂ）は、導光板の斜視図。 （ａ）は、導光板の平面図。（ｂ）は、要部拡大断面図。（ｃ）は、要部拡大断面図。 液晶表示装置の簡略図。 （ａ）〜（ｆ）は、実験結果を説明するための模式図。 第２の実施形態を示し、（ａ）は、導光板の斜視図。（ｂ）は、導光板の底面図。（ｃ）は、要部拡大断面図。 液晶表示装置の簡略図。 （ａ）〜（ｆ）は、実験結果を説明するための模式図。 第３の実施形態を示し、（ａ）は、導光板の斜視図。（ｂ）は、導光板の底面図。（ｃ）は、斜視図。 液晶表示装置の簡略図。 （ａ）〜（ｊ）は、実験結果を説明するための模式図。

符号の説明

１３…面光源装置。１４…導光板。１５…点状光源。１８…出射部。１９…反射部。２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ…入射面。２０１，２０２，２０３，２０４，２０５…法線。２１…凹条。２２…突条。Ｒ１…凹条の配列方向。Ｒ２…凹条の長さ方向。Ｑ１…突条の長さ方向。Ｑ２…凹条の配列方向。Ｈ１，Ｈ２…平面。Ｓｏ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…主出射方向。２０１，２０２，２０３，２０４，２０５…法線。

Claims (7)

1. 光を出射する出射部と、前記出射部と対向する反射部と、前記出射部と前記反射部との間に光を入射させる入射面とを有し、前記入射面から入射された光を前記反射部で前記出射部に向けて反射させる導光板において、
   前記反射部は、凹条を複数配列して構成されており、前記出射部は、前記複数の凹条の配列方向に延びる突条を複数配列して構成されており、前記入射面は、前記入射面の法線の方向が前記突条の長さ方向に対して傾くように形成されている導光板。
2. 前記入射面は、前記入射面の法線の方向が、前記突条の長さ方向と前記突条の配列方向で規定される平面に平行となるように形成されている請求項１に記載の導光板。
3. 前記入射面は、前記入射面の法線の方向が、前記突条の配列方向に垂直になるように形成されている請求項１に記載の導光板。
4. 前記入射面は、前記入射面の法線の方向が、前記突条の長さ方向と前記突条の配列方向で規定される平面に平行でなく、かつ前記突条の配列方向に垂直でないように形成されている請求項１に記載の導光板。
5. 前記入射面が２組あり、それぞれの組に属する入射面の法線の方向が一致するとともに、一方の組に属する入射面の法線の方向と他方の組に属する入射面の法線の方向とは異なり、前記一方の組に属する入射面と前記他方の組に属する入射面の両方に垂直な平面が、前記突条の配列方向に平行である、請求項１乃至請求項２のいずれか一項に記載の導光板。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導光板と、前記導光板の入射面に対向するように配置した点状光源とを備えた面光源装置。
7. 前記点状光源の主出射方向が、前記導光板の入射面の法線の方向に一致する請求項６に記載の面光源装置。

Images