JP2006202703A - 面光源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光の利用効率が高く、高輝度な照明光を出射可能であって、安価な面光源装置を提供する。
【解決手段】光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃそれぞれに、偏光素子を設け、直線偏光の照明光を導光板１３に対して出射するようにする。また、導光板１３は、複屈折性の少ない材料を用いる。偏光素子は、光源部分にのみ配置することにより、面光源の表示面に対応する全面積を覆うために必要な量を使わなくて済み、高価な偏光素子の使用量を抑えることができる。
【選択図】図１
【解決手段】光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃそれぞれに、偏光素子を設け、直線偏光の照明光を導光板１３に対して出射するようにする。また、導光板１３は、複屈折性の少ない材料を用いる。偏光素子は、光源部分にのみ配置することにより、面光源の表示面に対応する全面積を覆うために必要な量を使わなくて済み、高価な偏光素子の使用量を抑えることができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、液晶表示装置等の透過型表示装置を背面から照明するバックライト等に使用される面光源装置に関するものである。
表示装置として液晶表示装置（ＬＣＤ）は、既存のＣＲＴ方式の表示装置に比較し、薄型軽量であり現在広く普及しつつある。ＬＣＤは、自発光型の表示装置ではないため、別途これを照明する光源を配置する必要がある。低消費電力化や、表示の明るさ向上といった要求が高まる中、この光源からの照明光をいかに効率よくＬＣＤに照射させるかが大きな課題となってきている。
ＬＣＤの低消費電力化の手段のひとつとして、照明光の内で偏光板により１／２以下に輝度を低下させている部分を、偏光板により光源側に戻して再利用し、照明光の利用効率を高めようとする技術が、例えば、特許文献１に記載されている。
ＬＣＤの低消費電力化の手段のひとつとして、照明光の内で偏光板により１／２以下に輝度を低下させている部分を、偏光板により光源側に戻して再利用し、照明光の利用効率を高めようとする技術が、例えば、特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の技術では、面光源光を出射する出射面の全面を覆う形態で偏光板を配置する必要がある。しかし、このような偏光板は、高価であり、したがって、面光源装置の価格が高額になってしまうという問題があった。
特開２００２−８２３３０号公報
本発明の課題は、光の利用効率が高く、高輝度な照明光を出射可能であって、安価な面光源装置を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、偏光状態が略直線偏光（位相差λ／１０以下）に揃った状態の照明光を出射する光源部（１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，３１１，４１１Ａ，４１１Ｂ）と、前記光源部が出射する前記照明光を入射部（１３８ａ〜１３８ｃ，２３８，２３９）から入射し、前記照明光を面光源光として出射部（１３ａ，２３ａ）から出射する導光部（１３，２３，３３Ａ，３３Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ）と、を備え、前記入射部は、前記出射部よりも面積が小さく、前記導光部は、前記入射部に入射した照明光の偏光状態を変えることなく前記出射部から出射する面光源装置である。
請求項１の発明は、偏光状態が略直線偏光（位相差λ／１０以下）に揃った状態の照明光を出射する光源部（１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，３１１，４１１Ａ，４１１Ｂ）と、前記光源部が出射する前記照明光を入射部（１３８ａ〜１３８ｃ，２３８，２３９）から入射し、前記照明光を面光源光として出射部（１３ａ，２３ａ）から出射する導光部（１３，２３，３３Ａ，３３Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ）と、を備え、前記入射部は、前記出射部よりも面積が小さく、前記導光部は、前記入射部に入射した照明光の偏光状態を変えることなく前記出射部から出射する面光源装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の面光源装置において、前記導光部（１３，２３，３３Ａ，３３Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ）は、複屈折の少ない（位相差λ／１０以下）材料により形成されていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の面光源装置において、前記導光部（１３，２３，３３Ａ，３３Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ）は、拡散及び散乱を起こさない材料により形成されていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記光源部（１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，３１１，４１１Ａ，４１１Ｂ）は、照明光を発光する発光部（１１２，３１２，４１２Ａ，４１２Ｂ）と、前記発光部と前記入射部（１３８ａ〜１３８ｃ，２３８，２３９）との間に設けられ、前記発光部が発光する照明光の偏光状態を略直線偏光に偏光させる偏光素子（１１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）と、を有すること、を特徴とする面光源装置である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の面光源装置において、前記偏光素子は、一方向の偏光方向の照明光のみを透過し、それ以外の偏光方向の照明光は吸収する光吸収型の偏光素子であること、を特徴とする面光源装置である。
請求項６の発明は、請求項４に記載の面光源装置において、前記偏光素子は、照明光の偏光方向に応じて選択的に反射光と透過光とに分離する偏光素子（１１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）であること、を特徴とする面光源装置である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の面光源装置において、前記光源部（１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，３１１，４１１Ａ，４１１Ｂ）は、前記偏光素子（１１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）により反射された照明光を再度反射するように覆う反射部（１１３，３１３，４１３Ａ，４１３Ｂ）を有すること、を特徴とする面光源装置である。
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７に記載の面光源装置において、前記偏光素子（１１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）は、屈折率異方性を持つ層と屈折率異方性を持たない層との多層積層体、又は、コレステリック液晶層と１／４波長板とを用いて円偏光の選択反射を行う素子、又は、誘電体と導体とを交互に面方向に並べて配置したワイヤグリッド偏光子、のいずれかであること、を特徴とする面光源装置である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の面光源装置において、前記導光部（１３，２３，３３Ａ，３３Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ）は、拡散及び散乱を起こさない材料により形成されていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記光源部（１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，３１１，４１１Ａ，４１１Ｂ）は、照明光を発光する発光部（１１２，３１２，４１２Ａ，４１２Ｂ）と、前記発光部と前記入射部（１３８ａ〜１３８ｃ，２３８，２３９）との間に設けられ、前記発光部が発光する照明光の偏光状態を略直線偏光に偏光させる偏光素子（１１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）と、を有すること、を特徴とする面光源装置である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の面光源装置において、前記偏光素子は、一方向の偏光方向の照明光のみを透過し、それ以外の偏光方向の照明光は吸収する光吸収型の偏光素子であること、を特徴とする面光源装置である。
請求項６の発明は、請求項４に記載の面光源装置において、前記偏光素子は、照明光の偏光方向に応じて選択的に反射光と透過光とに分離する偏光素子（１１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）であること、を特徴とする面光源装置である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の面光源装置において、前記光源部（１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，３１１，４１１Ａ，４１１Ｂ）は、前記偏光素子（１１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）により反射された照明光を再度反射するように覆う反射部（１１３，３１３，４１３Ａ，４１３Ｂ）を有すること、を特徴とする面光源装置である。
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７に記載の面光源装置において、前記偏光素子（１１４，３１４，４１４Ａ，４１４Ｂ）は、屈折率異方性を持つ層と屈折率異方性を持たない層との多層積層体、又は、コレステリック液晶層と１／４波長板とを用いて円偏光の選択反射を行う素子、又は、誘電体と導体とを交互に面方向に並べて配置したワイヤグリッド偏光子、のいずれかであること、を特徴とする面光源装置である。
請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記光源部（１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，３１１，４１１Ａ，４１１Ｂ）は、点光源光、又は、実質的に点光源からの点光源光とみなすことができる照明光を発光し、前記導光部は、前記照明光を線光源光に変換する第１の導光部（３３Ａ，４３Ａ）と、前記線光源光を面光源光に変換する第２の導光部（３３Ｂ，４３Ｂ）と、を有することを特徴とする面光源装置である。
請求項１０の発明は、請求項９に記載の面光源装置において、前記第１の導光部の線光源光を出射する面は、曲面であること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記光源部と前記導光部との間に、前記光源部が出射する照明光の少なくとも一軸方向について平行光線化するレンズを有すること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の面光源装置において、前記レンズは、リニアフレネルレンズであること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記光源部は、光の三原色毎に独立して配置されていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１４の発明は、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記導光板よりも観察側に、直線偏光を所定角度だけ旋光させる旋光層を有すること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１５の発明は、請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記導光部（１３，２３）、又は、前記第２の導光部（３３Ｂ，４３Ｂ）は、略直方体板形状の導光板であって、側端面（１３ｃ〜１３ｆ，２３ｃ〜２３ｆ）の内の少なくとも１つ（１３ｃ，１３ｄ，２３ｃ，２３ｄ）の面上、又は、その近傍に前記入射部（１３８ａ〜１３８ｃ，２３８，２３９）が形成されており、前記出射部と対向する面（１３ｂ，２３ｂ）には、複数の溝（１３１ａ〜１３７ａ，１３１ｂ〜１３７ｂ，２３１ａ〜２３７ａ，２３１ｂ〜２３７ｂ）からなる溝群（１３１〜１３７，２３１〜２３７）が複数形成されていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１６の発明は、請求項１５に記載の面光源装置において、前記出射部と対向する面（１３ｂ，２３ｂ）の近傍には、反射層（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）が前記導光部（１３，２３）と一体、及び／又は、別体で設けられていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１７の発明は、請求項１６に記載の面光源装置において、前記反射層（Ｈ３）は、前記導光板（１３，２３）との間に複屈折性が実質的にない間隔調整部材（Ｈ４）を挟んで配置されていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１８の発明は、請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記出射部よりも観察側に、再度偏光状態を揃える第２の偏光素子を設けたこと、を特徴とする面光源装置である。
請求項１０の発明は、請求項９に記載の面光源装置において、前記第１の導光部の線光源光を出射する面は、曲面であること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記光源部と前記導光部との間に、前記光源部が出射する照明光の少なくとも一軸方向について平行光線化するレンズを有すること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の面光源装置において、前記レンズは、リニアフレネルレンズであること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記光源部は、光の三原色毎に独立して配置されていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１４の発明は、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記導光板よりも観察側に、直線偏光を所定角度だけ旋光させる旋光層を有すること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１５の発明は、請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記導光部（１３，２３）、又は、前記第２の導光部（３３Ｂ，４３Ｂ）は、略直方体板形状の導光板であって、側端面（１３ｃ〜１３ｆ，２３ｃ〜２３ｆ）の内の少なくとも１つ（１３ｃ，１３ｄ，２３ｃ，２３ｄ）の面上、又は、その近傍に前記入射部（１３８ａ〜１３８ｃ，２３８，２３９）が形成されており、前記出射部と対向する面（１３ｂ，２３ｂ）には、複数の溝（１３１ａ〜１３７ａ，１３１ｂ〜１３７ｂ，２３１ａ〜２３７ａ，２３１ｂ〜２３７ｂ）からなる溝群（１３１〜１３７，２３１〜２３７）が複数形成されていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１６の発明は、請求項１５に記載の面光源装置において、前記出射部と対向する面（１３ｂ，２３ｂ）の近傍には、反射層（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）が前記導光部（１３，２３）と一体、及び／又は、別体で設けられていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１７の発明は、請求項１６に記載の面光源装置において、前記反射層（Ｈ３）は、前記導光板（１３，２３）との間に複屈折性が実質的にない間隔調整部材（Ｈ４）を挟んで配置されていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１８の発明は、請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記出射部よりも観察側に、再度偏光状態を揃える第２の偏光素子を設けたこと、を特徴とする面光源装置である。
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）偏光状態が略直線偏光に揃った状態の照明光を出射する光源部を備え、入射部は、出射部よりも面積が小さく、導光部は、入射部に入射した照明光の偏光状態を変えることなく出射部から出射するので、偏光素子の必要面積を少なくすることができ、直線偏光の面光源光を出射する面光源装置であっても、安価にすることができる。また、導光部よりも出射側に偏光素子を設ける必要がないので装置を薄型にすることができる。
（１）偏光状態が略直線偏光に揃った状態の照明光を出射する光源部を備え、入射部は、出射部よりも面積が小さく、導光部は、入射部に入射した照明光の偏光状態を変えることなく出射部から出射するので、偏光素子の必要面積を少なくすることができ、直線偏光の面光源光を出射する面光源装置であっても、安価にすることができる。また、導光部よりも出射側に偏光素子を設ける必要がないので装置を薄型にすることができる。
（２）導光部は、複屈折の少ない材料により形成されているので、複雑な構成を必要とすることなく、導光部に入射するときの偏光状態を変えることなく照明光を出射することができる。
（３）導光部は、拡散及び散乱を起こさない材料により形成されているので、拡散、散乱を起こすときに生じる偏光の乱れを防ぎ、直線偏光を維持したまま照明光を出射することができる。
（４）光源部は、発光部と、偏光素子とを有するので、どのような発光部を用いても、直線偏光の照明光を出射することができる。また、偏光素子の必要な面積を最小限にすることができる。
（５）偏光素子は、一方向の偏光方向の照明光のみを透過し、それ以外の偏光方向の照明光は吸収する光吸収型の偏光素子であるので、直線偏光を取り出すことができる。
（６）偏光素子は、照明光の偏光方向に応じて選択的に反射光と透過光とに分離する偏光素子であるので、直線偏光を取り出しながら、反射して戻る光の再利用を図ることができる。
（７）光源部は、前記偏光素子により反射された照明光を再度反射するように覆う反射部を有するので、偏光素子から戻る光を再利用することができ、照明光の利用効率を高めることができる。
（８）偏光素子は、屈折率異方性を持つ層と屈折率異方性を持たない層との多層積層体、又は、コレステリック液晶層と１／４波長板とを用いて円偏光の選択反射を行う素子、又は、誘電体と導体とを交互に面方向に並べて配置したワイヤグリッド偏光子、のいずれかであるので、直交方向の偏光を吸収することなく、直交方向の偏光を再度光源方向に戻して、この偏光素子と光源との間で多重反射させるうちに取り出せる偏光成分に旋光させることができ、光の利用効率を向上させることができる。
（９）光源部は、点光源光、又は、実質的に点光源からの点光源光とみなすことができる照明光を発光し、第１の導光部と、第２の導光部とを有するので、光源部の数を少なくしても、面光源光とすることができ、より安価に製造することができる。
（１０）第１の導光部の線光源光を出射する面は、曲面であるので、第２の導光部に入射する光の広がり角度、主光線方向などの光学特性を制御することができる。
（１１）光源部と導光部との間に、光源部が出射する照明光の少なくとも一軸方向について平行光線化するレンズを有するので、導光部より観察側に照明領域に対応した大型のレンズを設けることなく、照明光の拡散具合を調整することができる。
（１２）光源部と導光部との間に配置され、光源部が出射する照明光の少なくとも一軸方向について平行光線化するレンズは、リニアフレネルレンズであるので、大型化することなく、確実に一方向について拡散具合を調整することができる。
（１３）光源部は、光の三原色毎に独立して配置されているので、各色の発光量を独立して調整することができるので、色温度の調節を容易に行うことができ、バックライトとして使用したときに、表示される画像の色の再現性を高めることができる。
（１４）導光板よりも観察側に、直線偏光を所定角度だけ旋光させる旋光層を有するので、必要に応じてＬＣＤパネル等に入射する直線偏光の方向を変えることができる。
（１５）導光部、又は、第２の導光部は、略直方体板形状の導光板であって、側端面の内の少なくとも１つの面上、又は、その近傍に入射部が形成されており、出射部と対向する面には、複数の溝からなる溝群が複数形成されているので、入射部が小さくても、均一な面光源光とすることができる。また、入射部が小さくて済むので、偏光素子も小さくすることができる。
（１６）出射部と対向する面の近傍には、反射層が導光部と一体、及び／又は、別体で設けられているので、照明光の利用効率を高めることができる。
（１７）反射層は、導光板との間に複屈折性が実質的にない間隔調整部材を挟んで配置されているので、導光部からいったん裏面側へ出射して、反射層により反射して戻される光についても、偏光状態を保つことができる。
（１８）出射部よりも観察側に、再度偏光状態を揃える第２の偏光素子を設けたので、偏光特性をさらに揃えることができる。
光の利用効率が高く、高輝度な照明光を出射可能であって、安価な面光源装置とするという目的を、導光部の偏光特性、及び、光源部が出射する照明光の偏光状態について改良することにより実現した。
図１は、実施例１における面光源装置の主要部を模式的に示した斜視図である。なお、図１では、理解を容易にするために、面光源装置の裏面側（照明光の出射側を表面とした場合の裏面側）を上方にして示している。
本実施例における面光源装置は、光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃと、導光板１３とを有し、光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃが導光板１３の端部付近に配置された所謂サイドライト型（又は、エッジライト型）の面光源装置であって、対角２．６インチの大きさの液晶ディスプレイ装置のバックライトに利用される。
本実施例における面光源装置は、光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃと、導光板１３とを有し、光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃが導光板１３の端部付近に配置された所謂サイドライト型（又は、エッジライト型）の面光源装置であって、対角２．６インチの大きさの液晶ディスプレイ装置のバックライトに利用される。
光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃは、発光する照明光の広がり方から見ると、点光源とみなすことができる光源部であり、後述する導光板１３の側端面１３ｃの近傍に光源１１ａ〜１１ｃが配置され、側端面１３ｄの近傍に光源１２ａ〜１２ｃが配置されている。
図２は、光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃを拡大して示した断面図である。
光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃは、発光部１１２，反射部１１３，偏光素子１１４を有している。
発光部１１２は、白色のＬＥＤ（発光ダイオード）であり、略点光源となる照明光を発光する。発光部１１２が発光する照明光の偏光状態は、何ら制御されていない。
反射部１１３は、発光部１１２が発光する照明光のうち、後述の側端面１３ｃ方向以外の方向へ進む成分を反射して側端面１３ｃ方向へ向ける部分であり、回転楕円体形状を中空にして半分とした形状となっている。反射部１１３の内面には、高反射率の反射面が形成されており、反射された照明光がこの反射面で反射、散乱することで透過可能な偏光方向成分ができ、照明光の利用効率が高まる。反射部１１３の反射面としては、銀、アルミニウム、クロムのような高い反射率をもつ金属膜を蒸着したり、スパッタリング、ＣＶＤなどにより形成したり、あるいはメッキによって形成したりすることができる。又は、市販の液晶導光板用の高反射率フィルム、例えば、株式会社ツジデン製高反射フィルムＲＦシリーズ、株式会社きもと製レフホワイト、住友スリーエム株式会社製（ビキュイティ）ＥＳＲ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）反射フィルム、三井化学株式会社製シルバーリフレクター、東レ株式社製Ｅ６０Ｖなどを適宜貼付してもよい。
図２は、光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃを拡大して示した断面図である。
光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃは、発光部１１２，反射部１１３，偏光素子１１４を有している。
発光部１１２は、白色のＬＥＤ（発光ダイオード）であり、略点光源となる照明光を発光する。発光部１１２が発光する照明光の偏光状態は、何ら制御されていない。
反射部１１３は、発光部１１２が発光する照明光のうち、後述の側端面１３ｃ方向以外の方向へ進む成分を反射して側端面１３ｃ方向へ向ける部分であり、回転楕円体形状を中空にして半分とした形状となっている。反射部１１３の内面には、高反射率の反射面が形成されており、反射された照明光がこの反射面で反射、散乱することで透過可能な偏光方向成分ができ、照明光の利用効率が高まる。反射部１１３の反射面としては、銀、アルミニウム、クロムのような高い反射率をもつ金属膜を蒸着したり、スパッタリング、ＣＶＤなどにより形成したり、あるいはメッキによって形成したりすることができる。又は、市販の液晶導光板用の高反射率フィルム、例えば、株式会社ツジデン製高反射フィルムＲＦシリーズ、株式会社きもと製レフホワイト、住友スリーエム株式会社製（ビキュイティ）ＥＳＲ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）反射フィルム、三井化学株式会社製シルバーリフレクター、東レ株式社製Ｅ６０Ｖなどを適宜貼付してもよい。
偏光素子１１４は、照明光の偏光状態を直線偏光に偏光させる素子であり、本実施例では、誘電体と導体とを交互に面方向に並べて配置したワイヤグリッド偏光子を用いている。なお、偏光素子１１４には、偏光方向によって選択反射ないし透過させる屈折率異方性を持つ層と持たない層との多層積層体や、コレステリック液晶層と１／４波長板とを用いて円偏光の選択反射を行う構造の素子を用いることもできる。
これにより偏光条件の一致した照明光のみが透過し、その直交偏光成分は、偏光素子１１４により反射されて戻され、反射部１１３により反射するときに、偏光素子１１４を透過可能な偏光方向成分ができ、照明光を再利用することにより照明光の利用効率を高くすることができる。その結果、偏光素子１１４を通過した照明光は、位相差がλ／１０（λ：照明光の波長）以下に揃った略直線偏光となる。
これにより偏光条件の一致した照明光のみが透過し、その直交偏光成分は、偏光素子１１４により反射されて戻され、反射部１１３により反射するときに、偏光素子１１４を透過可能な偏光方向成分ができ、照明光を再利用することにより照明光の利用効率を高くすることができる。その結果、偏光素子１１４を通過した照明光は、位相差がλ／１０（λ：照明光の波長）以下に揃った略直線偏光となる。
ＬＥＤが発光する光を、導光板へ入射させた場合、導光板を上方から観察すると、ある角度範囲に扇状に広がりながら伝播していく。特にＬＥＤを導光板の両端部に配置するような場合は、この向かい合った扇状の光同士が少なくとも一部は重なるように位置を決めてＬＥＤを配置することが、輝度の均一性を確保するために望ましい。
図３は、実施例１における光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃの配置を説明する図である。なお、図３には、光源１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂについてのみ示し、さらに、光源が発光する照明光については、光源１１ｂ，１２ａが発光する光のみについて示している。
導光板１３の面内の輝度の均一性を高めるため、実施例１の光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃは、それぞれが発光する扇状の光同士の一部が重なるように配置している。
導光板１３の面内の輝度の均一性を高めるため、実施例１の光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃは、それぞれが発光する扇状の光同士の一部が重なるように配置している。
図１に戻って、導光板１３は、略直方体板形状をしており、光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃが発光して２つの対向する側端面１３ｃ，１３ｄから入射した照明光を、表面１３ａ方向へ出射させる実質的に透明な樹脂製の導光部である。本実施例の導光板１３は、ポリカーボネートを素材としている。ただし、本実施例の導光板１３に用いているポリカーボネートは、入射する照明光の偏光状態を保ったまま出射する様に複屈折が極めて小さい。具体的には、導光板１３を通過前後の照明光の位相差が、λ／１０（λ：照明光の波長）以下となっている。また、導光板１３は、拡散及び散乱を生じないものを使用している。
導光板１３の側端面１３ｃには、光源１１ａ〜１１ｃに対応する位置に入射部１３８ａ，１３８ｂ，１３８ｃが設けられている。入射部１３８ａ〜１３８ｃは、照明光が透過するのに十分な幅であって、かつ、必要以上に広くならないような幅に形成され、照明光が透過しやすいように、表面が滑らかになっている。また、この入射部１３８ａ〜１３８ｃに相当する入射部が反対側の側端面１３ｄにも設けられており、両側端面に３箇所、合計で１枚の導光板１３に６箇所設けられている。
導光板１３の側端面１３ｃには、光源１１ａ〜１１ｃに対応する位置に入射部１３８ａ，１３８ｂ，１３８ｃが設けられている。入射部１３８ａ〜１３８ｃは、照明光が透過するのに十分な幅であって、かつ、必要以上に広くならないような幅に形成され、照明光が透過しやすいように、表面が滑らかになっている。また、この入射部１３８ａ〜１３８ｃに相当する入射部が反対側の側端面１３ｄにも設けられており、両側端面に３箇所、合計で１枚の導光板１３に６箇所設けられている。
側端面１３ｃの入射部１３８ａ，１３８ｂ，１３８ｃ以外の部分は、導光板１３の内部方向へ光を反射する反射部１３９が設けられている。この反射部１３９は、銀、アルミニウム、クロムのような高い反射率をもつ金属膜を蒸着したり、スパッタリング、ＣＶＤなどにより形成したり、あるいはメッキによって形成することができる。又は、市販の液晶導光板用の高反射率フィルム、例えば、株式会社ツジデン製高反射フィルムＲＦシリーズ、株式会社きもと製レフホワイト、住友スリーエム株式会社製（ビキュイティ）ＥＳＲ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）反射フィルム、三井化学株式会社製シルバーリフレクター、東レ株式社製Ｅ６０Ｖなどを適宜貼付してもよい。この場合、さらに屈折率整合させた樹脂等を介在させて導光板１３とこれら反射板とを張り合わせてもよい。
また、図示していないが、側端面１３ｄには、側端面１３ｃと同様に光源１２ａ〜１２ｃに対応して入射部と反射部とが設けられている。
さらに、導光板１３の光源が配置されていない側端面１３ｅ，１３ｆには、全面に反射部１３９と同様な反射部が形成されている。
また、図示していないが、側端面１３ｄには、側端面１３ｃと同様に光源１２ａ〜１２ｃに対応して入射部と反射部とが設けられている。
さらに、導光板１３の光源が配置されていない側端面１３ｅ，１３ｆには、全面に反射部１３９と同様な反射部が形成されている。
導光板１３の裏面１３ｂには、多数の溝群が形成されている。本実施例では、溝群は、３５μｍの等間隔で並んで配置されている。なお、本実施例の説明では、簡単のため７組の溝群１３１〜１３７が形成されているものとして説明を行う。
溝群１３１〜１３７は、側端面１３ｃ，１３ｄに対して平行に延在する２本の溝の集合であり、光源からの距離に応じて、溝の形状を順次変更して形成している。
溝群１３１〜１３７は、側端面１３ｃ，１３ｄに対して平行に延在する２本の溝の集合であり、光源からの距離に応じて、溝の形状を順次変更して形成している。
図４は、光源１１ａ〜１１ｃに最も近い側に設けられている溝群１３１の断面形状を拡大して示した図である。
溝群１３１は、光源１１ａ〜１１ｃに近い側に設けられた第１の溝１３１ａと、第１の溝１３１ａに隣接して平行に設けられ第１の溝１３１ａよりも光源１１ａ〜１１ｃから遠い側に設けられた第２の溝１３１ｂとを有している。第１の溝１３１ａ及び第２の溝１３１ｂは、溝群１３１〜１３７の延在する方向に直交する断面において、いずれも断面形状が直角三角形の溝であり、その直角三角形の直角な頂点に相当する第１の頂点Ａと鋭角な頂点の内の一方に相当する第２の頂点Ｂとが略裏面１３ｂ上に位置している。また、第１の溝１３１ａ及び第２の溝１３１ｂの断面形状の三角形における第２の頂点Ｂは、同一の位置となるように形成されている。
図４中に示した第１及び第２の溝１３１ａ，１３１ｂの寸法は、ａ＝５μｍ，ａ’＝２μｍ，ｂ＝４μｍ，ｃ＝１．６μｍとなっている。
溝群１３１は、光源１１ａ〜１１ｃに近い側に設けられた第１の溝１３１ａと、第１の溝１３１ａに隣接して平行に設けられ第１の溝１３１ａよりも光源１１ａ〜１１ｃから遠い側に設けられた第２の溝１３１ｂとを有している。第１の溝１３１ａ及び第２の溝１３１ｂは、溝群１３１〜１３７の延在する方向に直交する断面において、いずれも断面形状が直角三角形の溝であり、その直角三角形の直角な頂点に相当する第１の頂点Ａと鋭角な頂点の内の一方に相当する第２の頂点Ｂとが略裏面１３ｂ上に位置している。また、第１の溝１３１ａ及び第２の溝１３１ｂの断面形状の三角形における第２の頂点Ｂは、同一の位置となるように形成されている。
図４中に示した第１及び第２の溝１３１ａ，１３１ｂの寸法は、ａ＝５μｍ，ａ’＝２μｍ，ｂ＝４μｍ，ｃ＝１．６μｍとなっている。
図５は、側端面１３ｃ及び側端面１３ｄまでの距離が等しい位置、すなわち側端面１３ｃと側端面１３ｄとの中間位置に設けられている溝群１３４の断面形状を拡大して示した図である。
溝群１３４は、上述の溝群１３１と同様に断面形状が直角三角形の第１及び第２の溝１３４ａ，１３４ｂの２本の互いに平行な溝により形成されている。ただし、溝群１３４は、上述の溝群１３１とは、溝の寸法が異なっている。図５中に示した第１及び第２の溝１３４ａ，１３４ｂの寸法は、ａ＝ａ’＝５μｍ，ｂ＝ｃ＝４μｍとなっている。
溝群１３４は、上述の溝群１３１と同様に断面形状が直角三角形の第１及び第２の溝１３４ａ，１３４ｂの２本の互いに平行な溝により形成されている。ただし、溝群１３４は、上述の溝群１３１とは、溝の寸法が異なっている。図５中に示した第１及び第２の溝１３４ａ，１３４ｂの寸法は、ａ＝ａ’＝５μｍ，ｂ＝ｃ＝４μｍとなっている。
図６は、光源１１ａ〜１１ｃから最も遠い側（光源１２ａ〜１２ｃに最も近い側）に設けられている溝群１３７の断面形状を拡大して示した図である。
溝群１３７は、上述の溝群１３１，１３４と同様に断面形状が直角三角形の第１及び第２の溝１３７ａ，１３７ｂの２本の互いに平行な溝により形成されており、溝群１３１，１３４とは、溝の寸法が異なっている。図６中に示した第１及び第２の溝１３７ａ，１３７ｂの寸法は、ａ＝２μｍ，ａ’＝５μｍ，ｂ＝１．６μｍ，ｃ＝４μｍとなっている。
溝群１３７は、上述の溝群１３１，１３４と同様に断面形状が直角三角形の第１及び第２の溝１３７ａ，１３７ｂの２本の互いに平行な溝により形成されており、溝群１３１，１３４とは、溝の寸法が異なっている。図６中に示した第１及び第２の溝１３７ａ，１３７ｂの寸法は、ａ＝２μｍ，ａ’＝５μｍ，ｂ＝１．６μｍ，ｃ＝４μｍとなっている。
図４〜６に示していない溝群１３２，１３３に設けられた各溝の形状は、溝群１３１の寸法と溝群１３４の寸法との間で滑らかに形状が変化するようになっており、同様に、溝群１３５，１３６に設けられた各溝の形状についても、溝群１３４の寸法と溝群１３７の寸法との間で滑らかに形状が変化するようになっている。
このように、溝群１３１〜１３７を断面形状の異なる２つの溝により形成し、入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）に近い側の第１の溝１３１ａ〜１３７ａは、入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）に最も近い位置に形成されている溝の深さが最も深く、入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）から離れるにしたがい溝の深さが浅くなっている。
また、入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）から遠い側の第２の溝１３１ｂ〜１３７ｂは、入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）に最も近い位置に形成されている溝の深さが最も浅く、入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）から離れるにしたがい溝の深さが深くなっている。
また、入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）から遠い側の第２の溝１３１ｂ〜１３７ｂは、入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）に最も近い位置に形成されている溝の深さが最も浅く、入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）から離れるにしたがい溝の深さが深くなっている。
図７は、光源１１ａ（ｂ，ｃ）が発光して入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）から入射した照明光の導光板１３内における進み方を示す図である。
照明光は、入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）に近い側から徐々に溝群により表面側へ向けられることにより、全体としては、均一な面光源として出射することができる。
照明光は、入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）に近い側から徐々に溝群により表面側へ向けられることにより、全体としては、均一な面光源として出射することができる。
上述した溝群１３１〜１３７の寸法関係は、光源１１ａ（ｂ，ｃ）のある入射部１３８ａ（ｂ，ｃ）側を基準として説明したが、溝群１３１〜１３７の寸法は、中央の溝群１３４を中心として対称の形状となっている。したがって、光源１１ａ（ｂ，ｃ）から発光される照明光に対する作用と同様に、光源１２ａ（ｂ，ｃ）から発光される照明光に対しても照明光を表面側へ向けるように作用する。
溝群を形成する２本の溝の中で光源１１ａ（ｂ，ｃ）から遠い側にある第２の溝１３１ｂ〜１３７ｂは、主に光源１１ａ（ｂ，ｃ）が発光した照明光を導光板法線方向へ出射させるために有効である。一方、溝群を形成する２本の溝の中で光源１１ａ（ｂ，ｃ）に近い側（光源１２ａ（ｂ，ｃ）から遠い側）にある第１の溝１３１ａ〜１３７ａは、主に光源１２ａ（ｂ，ｃ）が発光した照明光を導光板法線方向へ出射させるために有効である。
溝群を形成する２本の溝の中で光源１１ａ（ｂ，ｃ）から遠い側にある第２の溝１３１ｂ〜１３７ｂは、主に光源１１ａ（ｂ，ｃ）が発光した照明光を導光板法線方向へ出射させるために有効である。一方、溝群を形成する２本の溝の中で光源１１ａ（ｂ，ｃ）に近い側（光源１２ａ（ｂ，ｃ）から遠い側）にある第１の溝１３１ａ〜１３７ａは、主に光源１２ａ（ｂ，ｃ）が発光した照明光を導光板法線方向へ出射させるために有効である。
このように導光板１３の伝播方向で第１の溝１３１ａ〜１３７ａ、第２の溝１３１ｂ〜１３７ｂの寸法を除々に変えていくことで、面内の均一性を高め、非常に平行度の高い（出射光が導光板の法線方向に近い角度で出射する）バックライト導光板とすることが可能である。
ここで、例えば、最も光源１１ａ（ｂ，ｃ）に近い側においては、第２の溝１３１ｂの斜面に当たりそのまま垂直方向に立ち上がる成分と、それ以外に第２の溝１３１ｂの斜面で全反射せず伝播していく光成分とがある。いずれの場合においても、第２の溝１３１ｂの切込み部の寸法ａ’が大きければそれだけ全反射を起こして垂直方向に出射する光量が増える。この第２の溝１３１ｂ〜１３７ｂの寸法ａ’が伝播方向の光源近傍と遠方で同じならば近傍側でより多くの光が出射してしまい、均一な照明ができなくなってしまう。そこで、本実施例では、光源に近い側の第２の溝１３１ｂの寸法ａ’を最も小さくしておき、光源から離れるに従い順次大きくしていき最遠方端で最も大きくすることで均一な照明を達成している。また、第１の溝１３１ａ〜１３７ａの切込み深さ寸法ａは、この逆に光源に近い位置では大きくし、光源から最も遠い位置で最も小さくする。これにより導光板１３の側端面１３ｄ側に配置した光源１２ａ（ｂ，ｃ）からの光や、光源１１ａ（ｂ，ｃ）から発光して後述の反射部により反射して再度逆方向に伝播していく光に対しても、面内で均一に順次出射させていくことができる。
ここで、例えば、最も光源１１ａ（ｂ，ｃ）に近い側においては、第２の溝１３１ｂの斜面に当たりそのまま垂直方向に立ち上がる成分と、それ以外に第２の溝１３１ｂの斜面で全反射せず伝播していく光成分とがある。いずれの場合においても、第２の溝１３１ｂの切込み部の寸法ａ’が大きければそれだけ全反射を起こして垂直方向に出射する光量が増える。この第２の溝１３１ｂ〜１３７ｂの寸法ａ’が伝播方向の光源近傍と遠方で同じならば近傍側でより多くの光が出射してしまい、均一な照明ができなくなってしまう。そこで、本実施例では、光源に近い側の第２の溝１３１ｂの寸法ａ’を最も小さくしておき、光源から離れるに従い順次大きくしていき最遠方端で最も大きくすることで均一な照明を達成している。また、第１の溝１３１ａ〜１３７ａの切込み深さ寸法ａは、この逆に光源に近い位置では大きくし、光源から最も遠い位置で最も小さくする。これにより導光板１３の側端面１３ｄ側に配置した光源１２ａ（ｂ，ｃ）からの光や、光源１１ａ（ｂ，ｃ）から発光して後述の反射部により反射して再度逆方向に伝播していく光に対しても、面内で均一に順次出射させていくことができる。
このように導光板１３内で照明光の進む方向（伝播方向）で第１の溝１３１ａ〜１３７ａ及び第２の溝１３１ｂ〜１３７ｂの寸法を変えていくことにより、面内の輝度の均一性を高め、また、照明光の進む方向が導光板１３に対して垂直に近い面光源装置とすることができる。
ただし、このような導光板１３を用いた場合、設計により光源からの照明光は、逆側の側端面に到達するまでに均一に全ての照明光を表面から出射させることも可能であるが、一部が光源とは逆側の側端面に到達する場合もある。
そこで、本実施例では、側端面１３ｃの入射部１３８ａ〜１３８ｃ以外の部分に、反射部１３９を設けており、反射部１３９に到達した照明光を再度逆向きに進むようにしている。例えば、光源１２ａ（ｂ，ｃ）が発光してこの反射部１３９により反射された照明光は、光源１１ａ（ｂ，ｃ）が発光した照明光と同様にして表面１３ａから出射する。このように、反射部１３９を設けたことにより、光の利用効率がさらに高くなっている。なお、図示していないが、側端面１３ｄにおいても、反射部１３９と同様な反射部が形成されている。
そこで、本実施例では、側端面１３ｃの入射部１３８ａ〜１３８ｃ以外の部分に、反射部１３９を設けており、反射部１３９に到達した照明光を再度逆向きに進むようにしている。例えば、光源１２ａ（ｂ，ｃ）が発光してこの反射部１３９により反射された照明光は、光源１１ａ（ｂ，ｃ）が発光した照明光と同様にして表面１３ａから出射する。このように、反射部１３９を設けたことにより、光の利用効率がさらに高くなっている。なお、図示していないが、側端面１３ｄにおいても、反射部１３９と同様な反射部が形成されている。
次に、本実施例における導光板１３の製造方法について説明する。
まず、上述の溝形状に対応する形状を金型にダイヤモンドバイトを用いた精密ＮＣ旋盤によって切削し、金型を作製する。この金型を用いて樹脂成型により導光板１３を作製する。導光板１３の寸法は、５５×４０ｍｍ（対角≒２．６インチ）、厚み０．６ｍｍとし、材質は、先に述べたようにＰＣ（ポリカーボネート）材を用いた。なお、導光板には、ＰＣの他に、ＴＡＣ（セルローストリアセテート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等を用いてもよいが、複屈折の小さな種類、グレードを選択する必要がある。
導光板１３の作製には、紫外線硬化型樹脂を用いて賦形したが、他に射出成型法であってもよいし、異方性が生じたりして、複屈折性に問題が生じたりしなければ、押出し成形を用いてもよい。
このようにして作製した導光板１３を、白色ＬＥＤ光源である光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃを取り付けて照明した。この面光源装置を測定した結果、面内で均一に、法線方向から概ね±３０°以内に集中して照明光が出射し、また、偏光状態も揃っていることが確認できた。
まず、上述の溝形状に対応する形状を金型にダイヤモンドバイトを用いた精密ＮＣ旋盤によって切削し、金型を作製する。この金型を用いて樹脂成型により導光板１３を作製する。導光板１３の寸法は、５５×４０ｍｍ（対角≒２．６インチ）、厚み０．６ｍｍとし、材質は、先に述べたようにＰＣ（ポリカーボネート）材を用いた。なお、導光板には、ＰＣの他に、ＴＡＣ（セルローストリアセテート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等を用いてもよいが、複屈折の小さな種類、グレードを選択する必要がある。
導光板１３の作製には、紫外線硬化型樹脂を用いて賦形したが、他に射出成型法であってもよいし、異方性が生じたりして、複屈折性に問題が生じたりしなければ、押出し成形を用いてもよい。
このようにして作製した導光板１３を、白色ＬＥＤ光源である光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃを取り付けて照明した。この面光源装置を測定した結果、面内で均一に、法線方向から概ね±３０°以内に集中して照明光が出射し、また、偏光状態も揃っていることが確認できた。
本実施例によれば、光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃに偏光素子１１４を備えることにより、照明光を直線偏光として導光板１３に伝え、導光板１３は、複屈折が極めて小さいので、導光板１３から出射する照明光は、直線偏光状態を保ったまま出射することができる。そして、偏光素子１１４は、光源部分にのみ設ければよい。また、導光板１３の入射部１３８ａ〜１３８ｃ及びその対向する位置にある入射部の面積は、出射部である表面１３ａの面積よりも十分小さい。したがって、偏光素子１１４の使用量（面積）が少なくて済み、導光板１３の表面１３ａの全面に偏光素子を設ける場合に比べて、非常に安価に製造することができる。その上、光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃに反射部１１３を備えることにより、照明光を無駄なく再利用することができる。
また、溝群１３１〜１３７を光源からの距離に応じて深さを変えながら設けたので、導光板１３に対する法線方向付近の角度範囲に集中しながら均一に照明光を出射することができ、照明光の利用効率を向上させ、同時に安価で大面積で大量に生産することが可能な導光板を提供することができる。
さらに、原版に形成する溝群の形状は、精密ＮＣ加工機を用いて作製することができるので、従来の導光板のように破線状にレンズ部を形成したり、円弧状に配列したりする等の複雑な原版を用いる必要がなく、簡単かつ安価に原版を作製できるとともに、設計の自由度も高くなる。
さらにまた、側端面１３ｃ，１３ｄの入射部１３８ａ〜１３８ｃ以外の部分に反射部１３９を設けたので、さらに照明効率のよい面光源装置とすることができる。
さらに、原版に形成する溝群の形状は、精密ＮＣ加工機を用いて作製することができるので、従来の導光板のように破線状にレンズ部を形成したり、円弧状に配列したりする等の複雑な原版を用いる必要がなく、簡単かつ安価に原版を作製できるとともに、設計の自由度も高くなる。
さらにまた、側端面１３ｃ，１３ｄの入射部１３８ａ〜１３８ｃ以外の部分に反射部１３９を設けたので、さらに照明効率のよい面光源装置とすることができる。
図８は、実施例２における面光源装置の主要部を模式的に示した側面図である。
実施例２は、実施例１の導光板１３における溝群１３１〜１３７の断面形状を変更した導光板２３を複数並べて、大面積のバックライト用導光板とした例である。
したがって、前述した実施例１と同様の機能を果たす部分には、末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
実施例２は、実施例１の導光板１３における溝群１３１〜１３７の断面形状を変更した導光板２３を複数並べて、大面積のバックライト用導光板とした例である。
したがって、前述した実施例１と同様の機能を果たす部分には、末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図９は、導光板２３を１枚のみ示した斜視図である。
本実施例における導光板２３は、実施例１の導光板１３が側端面１３ｃ，１３ｄに入射部１３８ａ〜１３８ｃ等を有していたのに対し、裏面２３ｂの側端面２３ｃ，２３ｄに近い位置に入射部２３８，２３９を有している点が異なっている。入射部２３８，２３９は、裏面２３ｂに設けられた切り欠き形状であって、導光板２３の板面（表面２３ａ）に対して４５度の傾きを有した反射面２３８ａ，２３９ａを有している。また、この入射部２３８，２３９は、実施例１と同様に、両側端面付近に３箇所、合計で１枚の導光板２３に６箇所設けられている。さらに、導光板２３は、実施例１と同様に、入射する照明光の偏光状態を保ったまま出射する様に複屈折が極めて小さいポリカーボネートを素材としている。
本実施例における導光板２３は、実施例１の導光板１３が側端面１３ｃ，１３ｄに入射部１３８ａ〜１３８ｃ等を有していたのに対し、裏面２３ｂの側端面２３ｃ，２３ｄに近い位置に入射部２３８，２３９を有している点が異なっている。入射部２３８，２３９は、裏面２３ｂに設けられた切り欠き形状であって、導光板２３の板面（表面２３ａ）に対して４５度の傾きを有した反射面２３８ａ，２３９ａを有している。また、この入射部２３８，２３９は、実施例１と同様に、両側端面付近に３箇所、合計で１枚の導光板２３に６箇所設けられている。さらに、導光板２３は、実施例１と同様に、入射する照明光の偏光状態を保ったまま出射する様に複屈折が極めて小さいポリカーボネートを素材としている。
図８に戻って、本実施例では、導光板２３を照明光の伝播方向に２枚並べて配置している。そして、入射部２３８，２３９に対応した裏面２３ｂ側に光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃが配置されている。光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃは、実施例１と同様な光源であり、発光部，反射部，偏光素子を有して、直線偏光状態の照明光を出射する。光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃが発光する照明光は、反射面２３８ａ，２３９ａにより反射して伝播方向を変えられて、導光板２３の内部に入射する。
本実施例では、導光板を複数並べて配置することにより、より大型の面光源装置としているが、実施例１に示した面光源装置をそのまま並べたのでは、側端面側に配置された光源部分において隙間が生じて、輝度ムラの原因となるおそれがある。また、導光板に挟まる位置の光源をなくすことも考えられるが、そうすると、得られる照明光が減ってしまう。
そこで、本実施例では、反射面２３８ａ，２３９ａを有した入射部２３８，２３９を裏面側に設け、光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃを裏面２３ｂ側に配置することにより、導光板２３同士を極力隙間なく配置し、輝度ムラのない大型の面光源装置を実現している。
そこで、本実施例では、反射面２３８ａ，２３９ａを有した入射部２３８，２３９を裏面側に設け、光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃを裏面２３ｂ側に配置することにより、導光板２３同士を極力隙間なく配置し、輝度ムラのない大型の面光源装置を実現している。
本実施例における導光板２３は、上述した入射部２３８，２３９の他に、実施例１の導光板１３における溝群１３１〜１３７とは断面形状が異なる溝群２３１〜２３７を有している。
図１０は、光源２１１ａ〜２１１ｃに最も近い側に設けられている溝群２３１の断面形状を拡大して示した図である。
溝群２３１は、光源２１１ａ〜２１１ｃに近い側に設けられた第１の溝２３１ａと、第１の溝２３１ａに隣接して平行に設けられ第１の溝２３１ａよりも光源２１１ａ〜２１１ｃから遠い側に設けられた第２の溝２３１ｂとを有している。第１の溝２３１ａ及び第２の溝２３１ｂは、溝群２３１〜２３７の延在する方向に直交する断面において、いずれも断面形状が直角三角形の溝であり、その直角三角形の直角な頂点に相当する第１の頂点Ｃと鋭角な頂点の内の一方に相当する第２の頂点Ｄとが略裏面２３ｂ上に位置している。また、第１の溝２３１ａ及び第２の溝２３１ｂの断面形状の三角形における第１の頂点Ｃは、同一の位置となるように形成されている。
図１０は、光源２１１ａ〜２１１ｃに最も近い側に設けられている溝群２３１の断面形状を拡大して示した図である。
溝群２３１は、光源２１１ａ〜２１１ｃに近い側に設けられた第１の溝２３１ａと、第１の溝２３１ａに隣接して平行に設けられ第１の溝２３１ａよりも光源２１１ａ〜２１１ｃから遠い側に設けられた第２の溝２３１ｂとを有している。第１の溝２３１ａ及び第２の溝２３１ｂは、溝群２３１〜２３７の延在する方向に直交する断面において、いずれも断面形状が直角三角形の溝であり、その直角三角形の直角な頂点に相当する第１の頂点Ｃと鋭角な頂点の内の一方に相当する第２の頂点Ｄとが略裏面２３ｂ上に位置している。また、第１の溝２３１ａ及び第２の溝２３１ｂの断面形状の三角形における第１の頂点Ｃは、同一の位置となるように形成されている。
なお、第１の頂点Ｃが同一の位置となることにより、第１の溝２３１ａ及び第２の溝２３１ｂは、つながって１つの溝であるかのようになってしまい、第１の頂点Ｃは、現実には存在せずに、第１の溝２３１ａ及び第２の溝２３１ｂの各辺を延長した場合の交点として仮想的に与えられる頂点である。
図１０中に示した第１及び第２の溝２３１ａ，２３１ｂの寸法は、ａ＝２μｍ，ａ’＝５μｍ，ｂ＝１．６μｍ，ｃ＝４μｍとなっている。
図１０中に示した第１及び第２の溝２３１ａ，２３１ｂの寸法は、ａ＝２μｍ，ａ’＝５μｍ，ｂ＝１．６μｍ，ｃ＝４μｍとなっている。
図１１は、側端面２３ｃ及び側端面２３ｄまでの距離が等しい位置、すなわち側端面２３ｃと側端面２３ｄとの中間位置に設けられている溝群２３４の断面形状を拡大して示した図である。
溝群２３４は、上述の溝群２３１と同様に断面形状が直角三角形の第１及び第２の溝２３４ａ，２３４ｂの２本の互いに平行な溝により形成されている。ただし、溝群２３４は、上述の溝群２３１とは、溝の寸法が異なっている。図１１中に示した第１及び第２の溝２３４ａ，２３４ｂの寸法は、ａ＝ａ’＝５μｍ，ｂ＝ｃ＝４μｍとなっている。
溝群２３４は、上述の溝群２３１と同様に断面形状が直角三角形の第１及び第２の溝２３４ａ，２３４ｂの２本の互いに平行な溝により形成されている。ただし、溝群２３４は、上述の溝群２３１とは、溝の寸法が異なっている。図１１中に示した第１及び第２の溝２３４ａ，２３４ｂの寸法は、ａ＝ａ’＝５μｍ，ｂ＝ｃ＝４μｍとなっている。
図１２は、光源２１１ａ〜２１１ｃから最も遠い側（光源２１２ａ〜２１２ｃに最も近い側）に設けられている溝群２３７の断面形状を拡大して示した図である。
溝群２３７は、上述の溝群２３１，２３４と同様に断面形状が直角三角形の第１及び第２の溝２３７ａ，２３７ｂの２本の互いに平行な溝により形成されており、溝群２３１，２３４とは、溝の寸法が異なっている。図１２中に示した第１及び第２の溝２３７ａ，２３７ｂの寸法は、ａ＝５μｍ，ａ’＝２μｍ，ｂ＝４μｍ，ｃ＝１．６μｍとなっている。
溝群２３７は、上述の溝群２３１，２３４と同様に断面形状が直角三角形の第１及び第２の溝２３７ａ，２３７ｂの２本の互いに平行な溝により形成されており、溝群２３１，２３４とは、溝の寸法が異なっている。図１２中に示した第１及び第２の溝２３７ａ，２３７ｂの寸法は、ａ＝５μｍ，ａ’＝２μｍ，ｂ＝４μｍ，ｃ＝１．６μｍとなっている。
図１０〜１２に示していない溝群２３２，２３３に設けられた各溝の形状は、溝群２３１の寸法と溝群２３４の寸法との間で滑らかに形状が変化するようになっており、同様に、溝群２３５，２３６に設けられた各溝の形状についても、溝群１３４の寸法と溝群１３７の寸法との間で滑らかに形状が変化するようになっている。
このように、溝群２３１〜２３７を断面形状の異なる２つの溝により形成し、光源２１１ａ〜２１１ｃ（入射部２３８）に近い側の第１の溝２３１ａ〜２３７ａは、光源２１１ａ〜２１１ｃに最も近い位置に形成されている溝の深さが最も浅く、光源２１１ａ〜２１１ｃから離れるにしたがい溝の深さが深くなっている。
また、光源２１１ａ〜２１１ｃから遠い側の第２の溝２３１ｂ〜２３７ｂは、光源２１１ａ〜２１１ｃに最も近い位置に形成されている溝の深さが最も深く、光源２１１ａ〜２１１ｃから離れるにしたがい溝の深さが浅くなっている。
また、光源２１１ａ〜２１１ｃから遠い側の第２の溝２３１ｂ〜２３７ｂは、光源２１１ａ〜２１１ｃに最も近い位置に形成されている溝の深さが最も深く、光源２１１ａ〜２１１ｃから離れるにしたがい溝の深さが浅くなっている。
図１３は、光源２１１ａ（ｂ，ｃ）が発光して入射部２３８から入射した照明光の導光板１３内における進み方を示す図である。
照明光は、実施例１と同様に、入射部２３８ａ（ｂ，ｃ）に近い側から徐々に溝群により表面側へ向けられることにより、全体としては、均一な面光源として出射することができる。
照明光は、実施例１と同様に、入射部２３８ａ（ｂ，ｃ）に近い側から徐々に溝群により表面側へ向けられることにより、全体としては、均一な面光源として出射することができる。
上述した溝群２３１〜２３７の寸法関係は、光源２１１ａ（ｂ，ｃ）のある入射部２３８側を基準として説明したが、溝群２３１〜２３７の寸法は、中央の溝群２３４を中心として対称の形状となっている。したがって、光源２１１ａ（ｂ，ｃ）から発光される照明光に対する作用と同様に、光源２１２ａ（ｂ，ｃ）から発光される照明光に対しても照明光を表面側へ向けるように作用する。
溝群を形成する２本の溝の中で光源２１１ａ（ｂ，ｃ）に近い側にある第１の溝２３１ａ〜２３７ａは、主に光源２１１ａ（ｂ，ｃ）が発光した照明光を導光板法線方向へ出射させるために有効である。一方、溝群を形成する２本の溝の中で光源２１１ａ（ｂ，ｃ）から遠い側（光源２１２ａ（ｂ，ｃ）に近い側）にある第２の溝２３１ｂ〜２３７ｂは、主に光源２１２ａ（ｂ，ｃ）が発光した照明光を導光板法線方向へ出射させるために有効である。
溝群を形成する２本の溝の中で光源２１１ａ（ｂ，ｃ）に近い側にある第１の溝２３１ａ〜２３７ａは、主に光源２１１ａ（ｂ，ｃ）が発光した照明光を導光板法線方向へ出射させるために有効である。一方、溝群を形成する２本の溝の中で光源２１１ａ（ｂ，ｃ）から遠い側（光源２１２ａ（ｂ，ｃ）に近い側）にある第２の溝２３１ｂ〜２３７ｂは、主に光源２１２ａ（ｂ，ｃ）が発光した照明光を導光板法線方向へ出射させるために有効である。
このように導光板２３の伝播方向で第１の溝２３１ａ〜２３７ａ、第２の溝２３１ｂ〜２３７ｂの寸法を除々に変えていくことで、面内の均一性を高め、非常に平行度の高い（出射光が導光板の法線方向に近い角度で出射する）バックライト導光板とすることが可能である。
ここで、例えば、最も光源２１１ａ（ｂ，ｃ）に近い側においては、第１の溝２３１ａの斜面に当たりそのまま垂直方向に立ち上がる成分と、それ以外に第１の溝２３１ａの斜面で全反射せず伝播していく光成分とがある。いずれの場合においても、第１の溝２３１ａの切込み部の寸法ａが大きければそれだけ全反射を起こして垂直方向に出射する光量が増える。この第１の溝２３１ａ〜２３７ａの寸法ａが伝播方向の光源近傍と遠方で同じならば近傍側でより多くの光が出射してしまい、均一な照明ができなくなってしまう。そこで、本実施例では、光源に近い側の第１の溝２３１ａの寸法ａを最も小さくしておき、光源から離れるに従い順次大きくしていき最遠方端で最も大きくすることで均一な照明を達成している。また、第２の溝２３１ｂ〜２３７ｂの切込み深さ寸法ａ’は、この逆に光源に近い位置では大きくし、光源から最も遠い位置で最も小さくする。これにより導光板２３の側端面２３ｄ側に配置した光源２１２ａ（ｂ，ｃ）からの光や、光源２１１ａ（ｂ，ｃ）から発光して反射層により反射して再度逆方向に伝播していく光に対しても、面内で均一に順次出射させていくことができる。
ここで、例えば、最も光源２１１ａ（ｂ，ｃ）に近い側においては、第１の溝２３１ａの斜面に当たりそのまま垂直方向に立ち上がる成分と、それ以外に第１の溝２３１ａの斜面で全反射せず伝播していく光成分とがある。いずれの場合においても、第１の溝２３１ａの切込み部の寸法ａが大きければそれだけ全反射を起こして垂直方向に出射する光量が増える。この第１の溝２３１ａ〜２３７ａの寸法ａが伝播方向の光源近傍と遠方で同じならば近傍側でより多くの光が出射してしまい、均一な照明ができなくなってしまう。そこで、本実施例では、光源に近い側の第１の溝２３１ａの寸法ａを最も小さくしておき、光源から離れるに従い順次大きくしていき最遠方端で最も大きくすることで均一な照明を達成している。また、第２の溝２３１ｂ〜２３７ｂの切込み深さ寸法ａ’は、この逆に光源に近い位置では大きくし、光源から最も遠い位置で最も小さくする。これにより導光板２３の側端面２３ｄ側に配置した光源２１２ａ（ｂ，ｃ）からの光や、光源２１１ａ（ｂ，ｃ）から発光して反射層により反射して再度逆方向に伝播していく光に対しても、面内で均一に順次出射させていくことができる。
ここで、実施例１における導光板１３の溝群１３１〜１３７と、実施例２における導光板２３の溝群２３１〜２３７との相違点、及び、一致点について整理する。これらの溝群１３１〜１３７，２３１〜２３７は、いずれも、導光板の表面に略沿った方向に伝播する照明光を、導光板の表面の法線方向に均一に出射させるために設けられている点において共通している。そして光源に近い側に設けられている第１の溝１３１ａ〜１３７ａ，２３１ａ〜２３７ａが光源１１ａ〜１１ｃ，２１１ａ〜２１１ｃに近いほど浅いのか、深いのかという点において、一見異なっているようにも見える。しかし、これらの違いは、第１の溝１３１ａ〜１３７ａと、第１の溝２３１ａ〜２３７ａとが有している照明光を全反射する斜面部分が、溝の光源側に在るか否かによって生じている。
実施例１の第１の溝１３１ａ〜１３７ａでは、その斜面部分が光源１１ａ〜１１ｃ側から到達する照明光を全反射する方向に形成されておらず、その反対側から到達する照明光を全反射する方向に形成されている。一方、実施例２の第１の溝２３１ａ〜２３７ａでは、その斜面部分が光源２１１ａ〜２１１ｃ側から到達する照明光を全反射する方向に形成されている。すなわち、照明光を全反射する方向に形成された斜面を有した溝については、全反射する光を発光する光源に近い側にあるものほどその深さを浅くしているという観点において実施例１の第１の溝１３１ａ〜１３７ａと実施例２の第１の溝２３１ａ〜２３７ａとは共通しており、この構成により、実施例１，２のいずれの導光板においても、照明光を均一に出射させることができる。
また、本実施例では、側端面２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆの全面に、反射部２４０を設けており、各側端面に到達した光を、再度導光板２３内方向へ戻して再利用している。
本実施例における導光板２３の製造は、実施例１における導光板１３と同様な方法により行うことができる。そして、作製した導光板２３を、白色ＬＥＤ光源である光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃを取り付けて照明した。この面光源装置を測定した結果、面内で均一に、法線方向から概ね±３０°以内に集中して照明光が出射していることが確認できた。
本実施例によれば、実施例１における導光板２３と同様な効果を得ることができると共に、入射部２３８，２３９の形状を改良して、光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃを裏面側に配置することができるようにしたので、導光板２３を複数隙間なく並べることができ、より大型の面光源装置を、高輝度で、かつ、輝度ムラなく実現することができる。そして、面光源装置が大型化するほど、光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃに偏光素子を配置したことによる製造価格面での効果がより高いものとなる。
本実施例における導光板２３の製造は、実施例１における導光板１３と同様な方法により行うことができる。そして、作製した導光板２３を、白色ＬＥＤ光源である光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃを取り付けて照明した。この面光源装置を測定した結果、面内で均一に、法線方向から概ね±３０°以内に集中して照明光が出射していることが確認できた。
本実施例によれば、実施例１における導光板２３と同様な効果を得ることができると共に、入射部２３８，２３９の形状を改良して、光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃを裏面側に配置することができるようにしたので、導光板２３を複数隙間なく並べることができ、より大型の面光源装置を、高輝度で、かつ、輝度ムラなく実現することができる。そして、面光源装置が大型化するほど、光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃに偏光素子を配置したことによる製造価格面での効果がより高いものとなる。
図１４は、実施例３における面光源装置の主要部を模式的に示した斜視図である。
実施例３における面光源装置は、光源３１１，第１の導光部３３Ａ，第２の導光部３３Ｂを備えている。
光源３１１は、発光部３１２，反射部３１３，偏光素子３１４を備えており、実施例１における光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃと同様な光源部であり、偏光状態が直線偏光に揃えられた点光源光の照明光を第１の導光部３３Ａに出射する。なお、発光部３１２が発光する光は、白色光である。
第１の導光部３３Ａは、光源３１１から出射された点光源光である照明光を線光源光に変換して出射する。第１の導光部３３Ａの入射面と対向する面３３１には、反射層が形成されている。
第２の導光部３３Ｂは、第１の導光部３３Ａが出射した照明光を面光源光に変換する導光板である。なお、第２の導光部３３Ｂは、入射面となる側端面に反射部が形成されていない他は、実施例１における導光板１３と同様な形態となっている。
また、第１の導光部３３Ａ及び第２の導光部３３Ｂは、いずれも、複屈折の極めて小さな素材により形成されており、偏光素子３１４により直線偏光にされた照明光の偏光状態を変えることなく出射する。
本実施例によれば、偏光素子３１４を光源３１１に備え、しかも、第１の導光部３３Ａを設けることにより光源３１１を１つだけとしても、照明光を面光源光とすることができる。したがって、面光源装置をより安価にすることができる。
実施例３における面光源装置は、光源３１１，第１の導光部３３Ａ，第２の導光部３３Ｂを備えている。
光源３１１は、発光部３１２，反射部３１３，偏光素子３１４を備えており、実施例１における光源１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃと同様な光源部であり、偏光状態が直線偏光に揃えられた点光源光の照明光を第１の導光部３３Ａに出射する。なお、発光部３１２が発光する光は、白色光である。
第１の導光部３３Ａは、光源３１１から出射された点光源光である照明光を線光源光に変換して出射する。第１の導光部３３Ａの入射面と対向する面３３１には、反射層が形成されている。
第２の導光部３３Ｂは、第１の導光部３３Ａが出射した照明光を面光源光に変換する導光板である。なお、第２の導光部３３Ｂは、入射面となる側端面に反射部が形成されていない他は、実施例１における導光板１３と同様な形態となっている。
また、第１の導光部３３Ａ及び第２の導光部３３Ｂは、いずれも、複屈折の極めて小さな素材により形成されており、偏光素子３１４により直線偏光にされた照明光の偏光状態を変えることなく出射する。
本実施例によれば、偏光素子３１４を光源３１１に備え、しかも、第１の導光部３３Ａを設けることにより光源３１１を１つだけとしても、照明光を面光源光とすることができる。したがって、面光源装置をより安価にすることができる。
図１５は、実施例４における面光源装置の主要部を模式的に示した斜視図である。
実施例４における面光源装置は、光源４１１Ａ，４１１Ｂ，第１の導光部４３Ａ，第２の導光部４３Ｂを備えている。
光源４１１Ａは、実施例３と同様に発光部４１２Ａ，反射部４１３Ａ，偏光素子４１４Ａを備えており、偏光状態が直線偏光に揃えられた点光源光の照明光を第１の導光部４３Ａに出射する。ここで、光源４１１Ａの発光部４１２Ａが発光する光は、青色である。
光源４１１Ｂは、実施例３と同様に発光部４１２Ｂ，反射部４１３Ｂ，偏光素子４１４Ｂを備えており、偏光状態が直線偏光に揃えられた点光源光の照明光を第１の導光部４３Ａに出射する。ここで、光源４１１Ｂの発光部４１２Ｂが発光する光は、黄色である。
光源４１１Ａ，４１１Ｂは、第１の導光部４３Ａの対向する２つの入射面にそれぞれ分けて配置されており、上述のようにそれぞれ青色、黄色の照明光を発光する。しかし、第１の導光部４３Ａから出射する照明光は、これらの色が均一に混色して、白色の照明光となっている。第２の導光部４３Ｂは、実施例３における第２の導光部３３Ｂと同様な部材である。したがって、第２の導光部３３Ｂからは、白色であって、直線偏光に偏光状態が揃った照明光が均一な状態で出射される。
実施例４における面光源装置は、光源４１１Ａ，４１１Ｂ，第１の導光部４３Ａ，第２の導光部４３Ｂを備えている。
光源４１１Ａは、実施例３と同様に発光部４１２Ａ，反射部４１３Ａ，偏光素子４１４Ａを備えており、偏光状態が直線偏光に揃えられた点光源光の照明光を第１の導光部４３Ａに出射する。ここで、光源４１１Ａの発光部４１２Ａが発光する光は、青色である。
光源４１１Ｂは、実施例３と同様に発光部４１２Ｂ，反射部４１３Ｂ，偏光素子４１４Ｂを備えており、偏光状態が直線偏光に揃えられた点光源光の照明光を第１の導光部４３Ａに出射する。ここで、光源４１１Ｂの発光部４１２Ｂが発光する光は、黄色である。
光源４１１Ａ，４１１Ｂは、第１の導光部４３Ａの対向する２つの入射面にそれぞれ分けて配置されており、上述のようにそれぞれ青色、黄色の照明光を発光する。しかし、第１の導光部４３Ａから出射する照明光は、これらの色が均一に混色して、白色の照明光となっている。第２の導光部４３Ｂは、実施例３における第２の導光部３３Ｂと同様な部材である。したがって、第２の導光部３３Ｂからは、白色であって、直線偏光に偏光状態が揃った照明光が均一な状態で出射される。
本実施例によれば、単色発光する光源によって、白色の面光源とすることができるので、さらなる製造コストの低減を図ることができる。
（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）各実施例において、導光板１３，２３，３３，４３の裏面は、照明光が全反射されることを前提として、他の層などは設けていない例を示したが、これに限らず、裏面側にわずかに漏れてしまう光を表面の方向へ反射して戻す反射層を設けてもよい。例えば、裏面上に直接反射層Ｈ１を形成してもよいし（図１６（ａ））、裏面から離れた位置に反射層Ｈ２を設けてもよい（図１６（ｂ））。
さらに、裏面から離れた位置に反射層を設ける場合に、図１６（ｃ）に示すように三角形のプリズムシートＨ３の表面に反射面を形成したものを配置してもよい。この場合、実施例１（又は２）の導光板１３（又は２３）に使用するには、プリズムシートＨ３の頂部の角度は、１２０°の鈍角で、ピッチ１０μｍで形成するとよい。
本発明の導光板から裏面側へ漏れる光の多くは、導光板を基準として大きな出射角度で裏面側へ出射する（漏れる）が、反射層をプリズムシートの表面に形成することにより、反射光を導光板に対して垂直に近い角度で入射させることができる。
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）各実施例において、導光板１３，２３，３３，４３の裏面は、照明光が全反射されることを前提として、他の層などは設けていない例を示したが、これに限らず、裏面側にわずかに漏れてしまう光を表面の方向へ反射して戻す反射層を設けてもよい。例えば、裏面上に直接反射層Ｈ１を形成してもよいし（図１６（ａ））、裏面から離れた位置に反射層Ｈ２を設けてもよい（図１６（ｂ））。
さらに、裏面から離れた位置に反射層を設ける場合に、図１６（ｃ）に示すように三角形のプリズムシートＨ３の表面に反射面を形成したものを配置してもよい。この場合、実施例１（又は２）の導光板１３（又は２３）に使用するには、プリズムシートＨ３の頂部の角度は、１２０°の鈍角で、ピッチ１０μｍで形成するとよい。
本発明の導光板から裏面側へ漏れる光の多くは、導光板を基準として大きな出射角度で裏面側へ出射する（漏れる）が、反射層をプリズムシートの表面に形成することにより、反射光を導光板に対して垂直に近い角度で入射させることができる。
なお、図１６（ｃ）に示す三角形のプリズムシートＨ３を用いる場合、プリズムシートと導光板が密着してしまうと、漏れ光がプリズムシートで反射した後、導光板の溝群を再通過するので、垂直方向から大きく角度をずらして出射してしまい、最終的な照明光の平行度を落とす原因となる。したがって、プリズムシートと導光板との間隔を適正に保つ必要がある。この間隔は、溝群のピッチにも依存するが、上記実施例１，２では、溝群のピッチを３５μｍとしたので、８〜１０μｍ（空気中換算）の間隔とすることが望ましい。そこで、図１６（ｃ）に示す三角形のプリズムシートＨ３を用いる場合には、プリズムシートと導光板との間隔を一定に保つために、８〜１０μｍの厚さの透明なフィルムＨ４をプリズムシートと導光板との間に間隔調整部材として挟んでもよい（図１６（ｄ））。このプリズムシートと導光板との間に挟むフィルムとしては、例えば、１０μｍ厚のＴＡＣ（セルローストリアセテート）を用いてもよいし、その他、シクロオレフィンポリマー、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）など複屈折の少ない樹脂を適宜選択してもよい。
（２）各実施例において、光源にＬＥＤを用いる例を示したが、これに限らず、例えば、図１７に示すように、冷陰極管１０４１を用いてもよいし、ハロゲンランプ、高圧水銀灯、キセノンランプ、レーザ等、他の種類の光源としてもよい。
また、光源には、偏光素子を別体で設けることにより、直線偏光の照明光とする例を示したが、これに限らず、例えば、レーザダイオード（半導体レーザ）等の直接直線偏光の照明光を発光する発光部を用いてもよい。
また、光源には、偏光素子を別体で設けることにより、直線偏光の照明光とする例を示したが、これに限らず、例えば、レーザダイオード（半導体レーザ）等の直接直線偏光の照明光を発光する発光部を用いてもよい。
（３）実施例３，４において、第２の導光部の一端面にのみ第１の導光部を配置した例を示したが、これに限らず、例えば、図１８に示す第２の導光部５３Ｂ及び第１の導光部５３Ａ−１，５３Ｂ−２のように、第２の導光部５３Ｂの両側２方向に第１の導光部５３Ａ−１，５３Ｂ−２を配置してもよい。
（４）各実施例において、光源に近い側の第１の溝及び光源から遠い側の第２の溝は、光源からの位置に応じてその深さを徐々に変化させ、各溝群が等間隔に並んでいる例を示したが、これに限らず、例えば、必要に応じて面内でその形状、切込み量、それぞれの切込み部同士の配置間隔、傾斜角度、切込み部形成を連続的にではなく、断続的にし、その断続線の形成部と非形成部との間隔の比を変える等してもよい。
（５）各実施例において、光源を導光板の２つの対向する側端面の近傍に配置する例を示したが、これに限らず、例えば光源を一方の側端面近傍にのみ配置し、対向する側端面の全面を反射部としてもよい。
（６）各実施例において、側端面に形成された反射部は、導光板の表裏面に対して垂直に形成した例を示したが、これに限らず、例えば、所定の角度を設けてもよいし、平面ではなく反射して逆方向に伝播する光の主光線方向を制御するために、サイン波形状、のこぎり形状、三角形状、多次曲線形状などにしてもよい。これにより反射光を用いてより明るく照明したい領域に主に光を導くことができる。
（７）各実施例において、光源からの照明光が導光板に入射する入射部を平面とした例を示したが、これに限らず、例えば、入射部を円弧状の切り込み形状として照明光の扇状の広がり角度を制御してもよい。ＬＥＤからの照明光は、主にＬＥＤ発光点上部のレンズ形状の設計によって主に発散角度（導光板に入ったときの扇状の広がり角）は決まるが、入射部を円弧状の切り込み形状とすることにより、輝度の均一性、及び、光の利用効率を高めることができる。また、入射部を円弧状の切り込み形状とする以外にも、適宜入射部の形状を設計することにより、照明光の進み方を自由に制御することができる。
（８）実施例２において、入射部２３８，２３９は、ＬＥＤの光源２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃを取り付ける場所のみに形成した例を示したが、これに限らず、例えば、全範囲にわたって入射部としてもよいし、光源付近に中心を持つ円弧状に形成してもよい。
（９）実施例２において、複数の導光板を並べて配置して大型の面光源装置とする例を示したが、これに限らず、たとえば、大型の導光板を１枚で形成し、その一部にＬＥＤからの照明光入射用の切り欠き（入射部）を設けてもよい。また、これらの切り欠きは、先に述べたように、平面に限らず、入射する光の広がり角度、主光線方向などの光学特性を制御するために必要な曲面で構成してもよい。
（１０）実施例１において、導光板１３は、１枚を使用する例として説明を行ったが、これに限らず、例えば、実施例２と同様に裏面側に入射部を形成して、複数枚を並べて配置して使用してもよい。
（１１）実施例２において、導光板２３は、照明光の伝播方向に対して直列となるように並べて配置する形態を示したが、これに限らず、例えば、図１９に示すように、照明光の伝播方向に対して並列となるように導光板１０２３を並べて配置してもよい。その場合、導光板１０２３は、実施例１のように側端面に入射部を設けるとよい。また、この場合において、光源は、図１９に示す光源１０２１のようなＬＥＤ等の点光源としてもよいし、図２０に示す光源１０３１のような冷陰極管等の線光源としてもよい。
（１２）実施例１，２において、白色に発光するＬＥＤを光源に使用する例を示したが、これに限らず、例えば、３種類の別々のＬＥＤにより赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の発光を行うようにしてもよい。
図２１は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤを並べて配置した変形例を示す図である。図２１中で、ＲのＬＥＤが発光する照明光は一点鎖線で示し、ＧのＬＥＤが発光する照明光は破線で示し、ＢのＬＥＤが発光する照明光は実線で示している。
実施例１，２に示す導光板１３，２３等に対して異なる色の発光をするＬＥＤを使用する場合には、図２１に示すように、導光板を挟んで向かい合う同色のＬＥＤ同士の扇状の光同士が少なくとも一部重なるように位置を決めて配置することが望ましい。そうすることにより、ＲＧＢそれぞれの光が重なり合い、非常に均一に混色して白色光化することができる。また、各色の発光量を独立して調整することができるので、色温度の調節を容易に行うことができる。
図２１は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤを並べて配置した変形例を示す図である。図２１中で、ＲのＬＥＤが発光する照明光は一点鎖線で示し、ＧのＬＥＤが発光する照明光は破線で示し、ＢのＬＥＤが発光する照明光は実線で示している。
実施例１，２に示す導光板１３，２３等に対して異なる色の発光をするＬＥＤを使用する場合には、図２１に示すように、導光板を挟んで向かい合う同色のＬＥＤ同士の扇状の光同士が少なくとも一部重なるように位置を決めて配置することが望ましい。そうすることにより、ＲＧＢそれぞれの光が重なり合い、非常に均一に混色して白色光化することができる。また、各色の発光量を独立して調整することができるので、色温度の調節を容易に行うことができる。
（１３）各実施例において、光源から出射する照明光を直線偏光にして、導光板よりも観察側には、偏光板などを設けない例を示したが、これに限らず、例えば、ＬＣＤなどの表示パネル直前に再度偏光を揃える偏光板層を第２の偏光素子として設けて、偏光特性をより厳密に揃えてもよい。
（１４）各実施例において、導光板よりも観察側であって、表示パネル直前に直線偏光を所定角度だけ旋光させる層を配置して、ＬＣＤパネル等に入射する直線偏光の方向を変えてもよい。
（１５）各実施例において、偏光素子は、偏光条件の一致した照明光のみが透過し、その直交偏光成分は、偏光素子により反射されて戻される例を示したが、これに限らず、例えば、光吸収型の偏光素子を用いてもよい。
（１６）実施例３，４において、第１の導光部３３Ａ，４３Ａは、直方体形状であって、その出射面は、平面である例を示したが、これに限らず、例えば、出射面を曲面として、第２の導光部３３ｂ，４３ｂに入射する光の広がり角度、主光線方向などの光学特性を制御してもよい。
（１７）各実施例において、光源部と導光部との間に、光源部が出射する照明光の少なくとも一軸方向について平行光線化するレンズを配置して、照明光の拡散具合を調整してもよい。
図２２は、光源部と導光部との間にレンズを配置した変形例を示す図である。
図２２に示す例では、実施例１における光源部１１ａ〜１１ｃ（１２ａ〜１２ｃ）の直後にリニアフレネルレンズ１１５を配置している。リニアフレネルレンズを用いたことにより、大型化することなく、確実に一方向について拡散具合を調整することができる。
図２２は、光源部と導光部との間にレンズを配置した変形例を示す図である。
図２２に示す例では、実施例１における光源部１１ａ〜１１ｃ（１２ａ〜１２ｃ）の直後にリニアフレネルレンズ１１５を配置している。リニアフレネルレンズを用いたことにより、大型化することなく、確実に一方向について拡散具合を調整することができる。
（１８）各実施例において、導光板１３，１２及び第２の導光部３３Ｂ，４３Ｂに形成された溝群は、直角三角形形状を基本とした溝を２つ組み合わせている例を示したが、これに限らず、例えば、３つの溝を組み合わせてもよいし、１つの溝の断面形状についても、三角形に限らず、例えば、曲面形状であってもよい。
１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，２１１ａ〜２１１ｃ，２１２ａ〜２１２ｃ，３１１，４１１Ａ，４１１Ｂ 光源
１３，２３ 導光板
１３ａ，２３ａ 表面
１３ｂ，２３ｂ 裏面
１３ｃ〜１３ｆ，２３ｃ〜２３ｆ 側端面
１３１〜１３７，２３１〜２３７ 溝群
１３１ａ〜１３７ａ 第１の溝
１３１ｂ〜１３７ｂ 第２の溝
１３８ａ，１３８ｂ，１３８ｃ，２３８，２３９ 入射部
１３９ 反射部
２３８ａ，２３９ａ 反射面
３３Ａ，４３Ａ 第１の導光部
３３Ｂ，４３Ｂ 第２の導光部
１３，２３ 導光板
１３ａ，２３ａ 表面
１３ｂ，２３ｂ 裏面
１３ｃ〜１３ｆ，２３ｃ〜２３ｆ 側端面
１３１〜１３７，２３１〜２３７ 溝群
１３１ａ〜１３７ａ 第１の溝
１３１ｂ〜１３７ｂ 第２の溝
１３８ａ，１３８ｂ，１３８ｃ，２３８，２３９ 入射部
１３９ 反射部
２３８ａ，２３９ａ 反射面
３３Ａ，４３Ａ 第１の導光部
３３Ｂ，４３Ｂ 第２の導光部
Claims (18)
- 偏光状態が略直線偏光に揃った状態の照明光を出射する光源部と、
前記光源部が出射する前記照明光を入射部から入射し、前記照明光を面光源光として出射部から出射する導光部と、
を備え、
前記入射部は、前記出射部よりも面積が小さく、
前記導光部は、前記入射部に入射した照明光の偏光状態を変えることなく前記出射部から出射する面光源装置。 - 請求項１に記載の面光源装置において、
前記導光部は、複屈折の少ない材料により形成されていること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項１又は請求項２に記載の面光源装置において、
前記導光部は、拡散及び散乱を起こさない材料により形成されていること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
前記光源部は、照明光を発光する発光部と、
前記発光部と前記入射部との間に設けられ、前記発光部が発光する照明光の偏光状態を略直線偏光に偏光させる偏光素子と、
を有すること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項４に記載の面光源装置において、
前記偏光素子は、一方向の偏光方向の照明光のみを透過し、それ以外の偏光方向の照明光は吸収する光吸収型の偏光素子であること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項４に記載の面光源装置において、
前記偏光素子は、照明光の偏光方向に応じて選択的に反射光と透過光とに分離する偏光素子であること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項６に記載の面光源装置において、
前記光源部は、前記偏光素子により反射された照明光を再度反射するように覆う反射部を有すること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項６又は請求項７に記載の面光源装置において、
前記偏光素子は、屈折率異方性を持つ層と屈折率異方性を持たない層との多層積層体、又は、コレステリック液晶層と１／４波長板とを用いて円偏光の選択反射を行う素子、又は、誘電体と導体とを交互に面方向に並べて配置したワイヤグリッド偏光子、のいずれかであること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
前記光源部は、点光源光、又は、実質的に点光源からの点光源光とみなすことができる照明光を発光し、
前記導光部は、前記照明光を線光源光に変換する第１の導光部と、
前記線光源光を面光源光に変換する第２の導光部と、
を有することを特徴とする面光源装置。 - 請求項９に記載の面光源装置において、
前記第１の導光部の線光源光を出射する面は、曲面であること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
前記光源部と前記導光部との間に、前記光源部が出射する照明光の少なくとも一軸方向について平行光線化するレンズを有すること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項１１に記載の面光源装置において、
前記レンズは、リニアフレネルレンズであること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
前記光源部は、光の三原色毎に独立して配置されていること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
前記導光板よりも観察側に、直線偏光を所定角度だけ旋光させる旋光層を有すること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
前記導光部、又は、前記第２の導光部は、略直方体板形状の導光板であって、側端面の内の少なくとも１つの面上、又は、その近傍に前記入射部が形成されており、前記出射部と対向する面には、複数の溝からなる溝群が複数形成されていること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項１５に記載の面光源装置において、
前記出射部と対向する面の近傍には、反射層が前記導光部と一体、及び／又は、別体で設けられていること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項１６に記載の面光源装置において、
前記反射層は、前記導光板との間に複屈折性が実質的にない間隔調整部材を挟んで配置されていること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
前記出射部よりも観察側に、再度偏光状態を揃える第２の偏光素子を設けたこと、
を特徴とする面光源装置。
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| JP2005015991A JP2006202703A (ja) | 2005-01-24 | 2005-01-24 | 面光源装置 |
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- 2005-01-24 JP JP2005015991A patent/JP2006202703A/ja active Pending
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