JP2007273091A - プリズム導光板、照明装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】表示パネルとの位置がずれても輝度低下が少なく品質の良い平面光源を提供する。
【解決手段】入光端３ｃから入射された光を反射する複数のプリズムＰが設けられたプリズム面３ａと、該プリズム面に対向し、前記入射された光を全反射して伝播すると共に、前記各プリズムで反射された出射光を出射する出射面３ｂと、を有するプリズム導光板３であって、前記出射光が高密度で出射する前記出射面の領域に該出射光を拡散して光の視野角を広げる拡散部３０を設けるように構成する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、プリズム導光板および照明装置に関し、特に、携帯電話やデジタルカメラ等の液晶表示装置に使用されるプリズム導光板および照明装置に関する。

従来、携帯電話，デジタルカメラ，パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などに多数使われている液晶表示装置の表示部は、液晶パネルおよび平面光源ユニットにより構成されている。

ところで、例えば、液晶パネルには発光能力が無いため、液晶パネルだけでは暗くて殆ど画像を認識することが困難である。そのため、液晶パネルに表示された画像を認識するためには、液晶パネルに対して照明装置（平面光源ユニット）からの光を透過もしくは反射させることが必要である。すなわち、平面光源ユニットは、大きく２つの形式に分かれている。

図１は本発明が適用される照明装置の一例であるバックライト方式の平面光源ユニットを概略的に示す斜視図であり、図２は本発明が適用される照明装置の他の例であるフロントライト方式の平面光源ユニットを概略的に示す斜視図である。図１および図２において、参照符号１は点状光源、２は導光部材、３は導光板（プリズム導光板）、４は透過型液晶パネル、そして、４’は反射型液晶パネルを示している。

図１に示されるように、一般的に多く使用されている照明装置（平面光源ユニット）は、バックライト方式のものであり、例えば、発光ダイオード等の点状光源１、点状光源からの光を線状光に変換する導光部材２、導光部材２により変換された線状光を面状光に変換するプリズム導光板３を備える。ここで、プリズム導光板３において、複数のプリズムが形成されたプリズム面３ａは図１中の下側となり、且つ、導光部材２からの線状光を全反射して伝える鏡面が設けられた出射面３ｂは図１中の上側となっている。

バックライト方式の平面光源ユニットは透過型液晶パネル４の裏面（図１における下側）に配置され、プリズム導光板３からの出射光Ｌ１１は透過型液晶パネル４を裏面から照射し、ユーザは透過型液晶パネル４を通った透過光Ｌ１２を表面（図１における上側）から観察して透過型液晶パネル４に表示された画像を認識する。なお、図１に示されるように、点状光源１の代わりに、線状光源１０を使用することもできる。

図２に示されるように、フロントライト方式の平面光源ユニットは、基本的にバックライト方式の平面光源ユニットと同様の構成を有し、フロントライト方式の平面光源ユニットは反射型液晶パネル４’の表面（図２における上側）に配置される。ここで、プリズム導光板３において、プリズム面３ａは図２中の上側となり、且つ、出射面３ｂは図２中の下側となっている。

プリズム導光板３からの出射光Ｌ２１は、反射型液晶パネル４’を表面から照射する。ユーザは、反射型液晶パネル４’（反射型液晶パネル４’の裏面）により反射された反射光Ｌ２２がプリズム導光板３を通過した透過光Ｌ２３を観察することにより反射型液晶パネル４’に表示された画像を認識する。

ところで、例えば、電子機器の一例である携帯電話機は、近年、カメラ付きのものが一般的になっている。そして、撮影パターンとしては、主に撮影者が他の対象を撮る場合と撮影者が自分自身を撮る場合の２通りあるが、それらの場合に応じて、例えば、二つ折り携帯電話機では、カメラが表裏両面を向くように回転可能なものや同様に表示パネルが回転するもの、或いは、可動側部の表裏両面に表示パネルが設けられたもの等が提供されている。

上述した可動側の表裏両面に表示パネルがある二つ折り携帯電話機において、表示部の基本構造としては、バックライトユニットと液晶パネルのモジュールを２つ背中合わせに構成するのが一般的であるが、高価格の液晶パネルを１枚にして、その両面に平面光源ユニットを設けるようにしたものが提案されている。

図３は本発明が適用される照明装置のさらに他の例を概略的に示す斜視図であり、１つ液晶パネル４０の表裏両方の面にそれぞれフロントライト方式の平面光源ユニット（プリズム導光板３１および３２）をバックライト方式の平面光源ユニットとして配置し、高価格の液晶パネル４０をその表裏両方から観察するようにしたものが提案されている。

すなわち、透過型液晶パネル４０に表示された画像を、図３における下側から観察する場合、透過型液晶パネル４０の表面（図３における上側）に配置された第１のフロントライト方式の平面光源ユニット（第１のプリズム導光板３１）からの出射光Ｌ３１を透過型液晶パネル４０の表面から照射する。透過型液晶パネル４０を通った透過光Ｌ３２は、さらに第２のフロントライト方式の平面光源ユニット（プリズム導光板３２）を通り、ユーザは、この第２のプリズム導光板３２を通った透過光Ｌ３３を裏面（図３における下側）から観察して透過型液晶パネル４０に表示された画像を認識する。

さらに、透過型液晶パネル４０に表示された画像を、図３における上側から観察する場合、透過型液晶パネル４０の裏面に配置された第２のプリズム導光板３２からの出射光Ｌ３４を透過型液晶パネル４０の裏面から照射する。透過型液晶パネル４０を通った透過光Ｌ３５は、さらに第１のプリズム導光板３１を通り、ユーザは、この第１のプリズム導光板３１を通った透過光Ｌ３６を表面から観察して透過型液晶パネル４０に表示された画像を認識する。

このような、フロントライト方式の平面光源ユニットで液晶パネルを挟み込み構造やフロントライト方式の平面光源ユニットを単なるバックライト方式のものとして利用する構造の場合には、プリズム導光板３１，３２による光強度（輝度）の低下が問題になる。

ところで、従来、光出射面に凸状ドットパターンを有し、高転写率で且つバラツキが少なく、高輝度でバックライトなどに好適な導光板を用いたバックライトとして、脂環式構造を有する樹脂を含む成形材料の導光板において、光出射面に底部の直径が１μｍ〜５０μｍで且つ高さが０.５μｍ〜３０μｍの凸部を複数個有する導光板の光反射面に反射シートを積層し、光出射面に下向きプリズムシートおよび光拡散シートを積層したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、輝度が高く、ドット見えが少ない導光板と下向きプリズムシートを備えるバックライトとして、熱可塑性樹脂を成形した導光板の光出射面に、平均底面積が０.８μｍ²〜７８μｍ²で平均高さが０.５μｍ以上５μｍ未満の凸部、または、平均開口部面積が０.８μｍ²〜７８μｍ²で平均深さが０.５μｍ以上５μｍ未満の凹部を設けた導光板の光反射面に反射シートを積層し、光出射面に下向きプリズムシートおよび拡散シートを積層したものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、従来、暗所等での利用を可能としながら表示部の厚みを薄くした照明装置として、光源からの光を側端面から内部に導入し、内部を伝搬する光を導光板により出射面から出射させ、導光板の表裏両面に出射面を形成して、各出射面に導光板内部の伝搬光を反射させて表面側の出射面および裏面側の出射面から光を出射させるためのプリズム部を形成したものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００５−２９３９４０号公報 特開２００５−２０９５５８号公報 特開２００４−１２７６２２号公報

図４はプリズム導光板における光の伝播を模式的に説明するための図であり、図５はプリズム導光板における光の収束を模式的に説明するための図であり、そして、図６はプリズム導光板における光の伝播位置と出射光の視野特性を説明するための図である。

図４に示されるように、例えば、フロントライト方式の平面光源ユニットとして使用されるプリズム導光板３は、薄さを求められる一方、光を面状に出射する機能が必要なため、概ね、その形状は薄い板状になる。導光部材２（光源１）からの光は、プリズム導光板３の中を鏡面（出射面３ｂ）で全反射されて伝播し、順次プリズム面３ａの各プリズムＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…で反射されて出射面３ｂからそれぞれ出射光Ｌ１１１，Ｌ１１２，Ｌ１１３，…として出射される。

図５に示されるように、この伝播光の特徴として、プリズム導光板３内を伝播するのに従って、すなわち、図５中の入光端３ｃから遠ざかる右側ほど、光の伝播方向が出射面３ｂと平行な方向に収束する。

そのため、図６に示されるように、プリズム導光板３の入光端３ｃに近い領域では、伝播光がまだ出射面３ｂと平行な方向に収束していないため視野特性が広い（ブロードな）出射光Ｌ１０１となり、また、プリズム導光板３の入光端３ｃに対向する反入光端３ｄに近い領域では、伝播光が出射面３ｂと平行な方向に収束しているため視野特性が狭い（ピーキーな）出射光Ｌ１０３となる。なお、プリズム導光板３の入光端３ｃと反入光端３ｄとの中間の領域では、ブロードな出射光Ｌ１０１とピーキーな出射光Ｌ１０３との間の視野特性を持った出射光Ｌ１０２となる。

図７はプリズム導光板における光出射エリアを微視的に見た図であり、図８はプリズム導光板における出射光を概略的に示す図である。

図７に示されるように、プリズム導光板３からの出射光は、出射面３ｂ全体から均一な分布で出射するのではなく、厳密に言えば、伝播光がプリズム面３ａの各プリズムＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…で反射され、プリズム導光板３の出射面３ｂから微細間隔の縞状（帯状）の出射光Ｌ１１１，Ｌ１１２，Ｌ１１３，…として出射される。そして、図８に示されるように、密集した微細間隔の帯状の出射光（Ｌ１１１，Ｌ１１２，Ｌ１１３，…）により擬似的な面状光ＬＰが構成される。

図９は液晶パネルの一例を拡大して示す図である。図９に示されるように、液晶パネル（例えば、透過型液晶４０）を拡大して画素４００のレベルで観察すると、１つの画素（ピクセル）４００は、例えば、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色）およびＢ（青色）のカラーフィルタを有するＲ用液晶部（サブピクセル）４０１，Ｇ用液晶４０２およびＢ用液晶４０３と、これら各液晶部４０１〜４０３を囲むブラックマトリックスＢＭで構成される。

図１０はプリズム導光板を使用した表示装置（液晶モジュール）の出射光を説明するための図であり、図９におけるＳＬ１−ＳＬ１に沿って切断した断面図を示している。ここで、図１０に示す液晶モジュールは、図９に示す液晶パネル（４０）およびプリズム導光板３（平面光源ユニット）で構成されるが、図１０では、Ｇ（緑色）用液晶４０２に対応するカラーフィルタＧおよびそれを囲むブラックマトリクスＢＭに注目して描いている。

液晶モジュールは、各カラーフィルタをプリズム導光板３からの面状白色光が透過すると、そのカラーフィルタに対応する着色光となってカラー画像に見えるようになっているが、透過する光量はカラーフィルタを囲むブラックマトリックスＢＭの開口率により変化する。

すなわち、図１０に示されるように、例えば、プリズム導光板３の入光端３ｃ側と反入光端３ｄ側とでは、ブラックマトリックスＢＭの位置による透過光量への影響は大きく異なり、反入光端３ｄ側に行くほど影響が大きくなる。これは、前述したように、導光板の反入光端３ｄ側ほど出射光の視野特性が狭くピーキーになるため（図６中の出射光Ｌ１０３を参照）、液晶のブラックマトリックスＢＭが帯状の出射エリア上に被さると、そこで遮光されるため急激に透過光量が低下する。

これに対して、入光端３ｃ側では、出射光の視野特性が広くブロードであるため（図６中の出射光Ｌ１０１を参照）、出射面に垂直な光だけではなく斜めからも或る程度の光が出ているため、ブラックマトリックスＢＭが出射エリア上に被さっても全ての出射光が遮られずに、例えば、斜めからカラーフィルタＧに入射する出射光も多くあるため、透過光量の低下は比較して小さい。フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）組立ての観点から考えて問題となるのは特に反入光端３ｄ側である。

図１１はプリズム導光板と液晶モジュールが適切な位置関係にある場合の出射光を説明するための図であり、図１２はプリズム導光板と液晶モジュールが不適切な位置関係にある場合の出射光を説明するための図である。

図１１に示されるように、ブラックマトリックスＢＭの開口部（カラーフィルタＧ）がプリズム導光板３（平面光源ユニット）から微細間隔で出射される出射光と適切な位置関係にある場合には、たとえプリズム導光板３の反入光端３ｄ側におけるピーキーな出射光Ｌ１０３に対してもそれなりに十分な透過光量を確保することができる。

しかしながら、図１２に示されるように、ブラックマトリックスＢＭの開口部がプリズム導光板３から微細間隔で出射される出射光と不適切な位置関係にある場合、すなわち、例えば、位置ずれによって液晶のブラックマトリックスＢＭが帯状の出射エリア上に被さるような場合、特に、プリズム導光板３の反入光端３ｄ側におけるピーキーな出射光Ｌ１０３では、殆どの光がブラックマトリックスＢＭに遮られて、十分な透過光量（輝度）を確保することが困難になる。

このように、ブラックマトリックスＢＭの開口部（カラーフィルタＧ）の位置とプリズム導光板３から微細間隔で出射される出射光の位置（≒プリズム導光板３のプリズム面３ａにおけるプリズム位置）とが不適切な位置関係にある場合、すなわち、例えば、位置ずれによって液晶のブラックマトリックスＢＭが帯状の微細間隔の出射光の位置に被さるような場合、カラーフィルタＧを透過する光量（輝度）は、プリズム導光板３の入光端３ｃ側と反入光端３ｄ側とでは大きく異なり、安定した輝度スペック（面内の輝度均一性）を保証することができない。

従って、例えば、液晶モジュールを組み立てる場合、平面光源ユニットと液晶パネルとの位置合わせを高精度に行うために、ＣＣＤカメラ等を利用して位置調整および組み立てを行う比較的大きな投資の設備が必要になり、或いは、部材寸法のバラツキ等をさらに低減させる等が必要になっていた。

本発明は、上述した従来技術の課題に鑑み、表示パネルとの位置がずれても輝度低下が少なく品質の良い平面光源を提供することができるプリズム導光板、照明装置および電子機器の提供を目的とする。

本発明の第１の形態によれば、入光端から入射された光を反射する複数のプリズムが設けられたプリズム面と、該プリズム面に対向し、前記入射された光を全反射して伝播すると共に、前記各プリズムで反射された出射光を出射する出射面と、を有するプリズム導光板であって、前記出射光が高密度で出射する前記出射面の領域に該出射光を拡散して光の視野角を広げる拡散部を設けたことを特徴とするプリズム導光板が提供される。

本発明の第２の形態によれば、光源、並びに、該光源からの線状光を面状光に変換する、入光端から入射された光を反射する複数のプリズムが設けられたプリズム面と、該プリズム面に対向し、前記入射された光を全反射して伝播すると共に、前記各プリズムで反射された出射光を出射する出射面と、を有するプリズム導光板であって、前記出射光が高密度で出射する前記出射面の領域に該出射光を拡散して光の視野角を広げる拡散部を設けたプリズム導光板と、を備えることを特徴とする照明装置が提供される。

本発明の第３の形態によれば、光源、並びに、該光源からの線状光を面状光に変換する、入光端から入射された光を反射する複数のプリズムが設けられたプリズム面と、該プリズム面に対向し、前記入射された光を全反射して伝播すると共に、前記各プリズムで反射された出射光を出射する出射面と、を有するプリズム導光板であって、前記出射光が高密度で出射する前記出射面の領域に該出射光を拡散して光の視野角を広げる拡散部を設けたプリズム導光板と、を有する照明装置と、該照明装置によって照明される表示パネルと、を備えることを特徴とする電子機器が提供される。

本発明によれば、表示パネルとの位置がずれても輝度低下が少なく品質の良い平面光源を提供することができるプリズム導光板、照明装置および電子機器を提供することができる。

以下、本発明に係るプリズム導光板、照明装置および電子機器の実施例を、添付図面を参照して詳述する。

図１３は本発明に係るプリズム導光板の第１実施例を説明するための図であり、図１４は図１３に対応する従来のプリズム導光板の一例を説明するための図である。図１３および図１４において、参照符号３はプリズム導光板、３ａはプリズム面、３ｂは出射面、３ｃは入光端、３０は拡散部、４０は液晶パネル（ＬＣＤ）、４１および４２はガラス基板、４３は偏向板、４４は液晶、Ｇは緑色のカラーフィルタ、そして、ＢＭはブラックマトリクスを示している。

図１３に示されるように、本第１実施例では、プリズム導光板３の出射面３ｂに拡散部３０が設けられている。拡散部３０は、プリズム導光板３のプリズム面３ａに設けられたプリズムＰで反射された出射光Ｌを高密度で出射するプリズム導光板３の出射面３ｂの領域に設けられ、この拡散部３０によって出射光Ｌを拡散して光の視野角を広げるようになっている。

すなわち、光源（導光部材２）からの光は、入光端３ｃの入光面から垂直に入射してプリズム導光板３内を矢印のように伝播し、プリズム面３ａに設けられたプリズムＰで反射され、出射面３ｂの方向に向かう。この出射面３ｂの方向に向かった出射光Ｌは、出射面３ｂに設けられた拡散部３０で拡散される。これにより、例えば、ブラックマトリックスＢＭがプリズムＰで反射された出射光Ｌを遮るような位置にある場合でも、拡散部３０によって出射光Ｌが拡散されることで、ブラックマトリックスＢＭの開口部（カラーフィルタＧ）に出射光（拡散された出射光）が照射され、十分な透過光量を確保することができるようになっている。

一方、図１４に示されるように、従来のプリズム導光板３は、その出射面３ｂに拡散部３０が設けられておらず、図１２を参照して説明したように、プリズムＰによって反射されて出射面３ｂの方向に向かった出射光Ｌは、そのままブラックマトリックスＢＭにより遮断され、特に、プリズム導光板３の反入光端３ｄ側においては、殆どの光がブラックマトリックスＢＭに遮断され、カラーフィルタＧには十分な出射光Ｌが照射されないことになる。

ここで、拡散部３０は、光を拡散させる機能を持っており、メカニズム的に入光端３ｃ側近傍の出射光の状態（ブロード）と似たような出射光にすることができる。また、出射面３ｂ上の拡散部３０は、図１３に示されるように、プリズムＰで反射された出射光Ｌが出射する範囲のみに形成されていて、例えば、フロントライト方式の平面光源ユニット等として使用する場合、このプリズム導光板３自体を透過して画像を見る場合でも表示画像（像）が歪まないようになされている。

図１５は本発明に係るプリズム導光板の第１実施例における拡散部を全体的に示す斜視図である。

図１５（ａ）に示されるように、拡散部３０は、プリズム導光板３の出射面３ｂに対して、プリズム面３ａに形成されたプリズムＰと同様に連続的に形成することもできるが、図１５（ｂ）に示されるように、プリズム導光板３の出射面３ｂに対して、不連続に形成することもできる。

図１６は本発明に係るプリズム導光板の第２実施例を模式的に示す図である。
図１６に示されるように、本第２実施例のプリズム導光板は、プリズム導光板３に対して拡散部３０を直接形成するのではなく、予め拡散部３０が形成された部材（拡散部形成シート）３００をプリズム導光板３の出射面３ｂ上に貼り合わせて一体化するようになっている。なお、プリズム導光板３と拡散部形成シート３００との密着方法は、接着，溶着或いは静電気力等の知られている様々な手法を適用することができる。

図１７は本発明に係るプリズム導光板の第３実施例を模式的に示す図である。
図１７に示されるように、本第３実施例のプリズム導光板は、プリズム導光板３の出射面３ｂ上に凸プリズム形状の拡散部３０を形成するようになっている。なお、凸プリズム形状の拡散部３０は、前述した図１５（ａ）のように、連続した帯状に形成してもよいが、図１５（ｂ）のように、不連続に形成してもよい。

図１８は本発明に係るプリズム導光板の第４実施例を模式的に示す図であり、る。
図１８に示されるように、本第４実施例のプリズム導光板は、プリズム導光板３の出射面３ｂに凹プリズム溝形状の拡散部３０を形成するようになっている。

図１９は本発明に係るプリズム導光板の第４実施例における拡散部を全体的に示す斜視図である。

図１９（ａ）に示されるように、凹プリズム溝形状の拡散部３０は、プリズム導光板３の出射面３ｂに対して、プリズム面３ａに形成されたプリズムＰと同様に連続的に形成することもできるが、図１９（ｂ）に示されるように、プリズム導光板３の出射面３ｂに対して、不連続に形成することもできるのはいうまでもない。

図２０は本発明に係るプリズム導光板の第５実施例を模式的に示す斜視図である。
図２０に示されるように、本第５実施例のプリズム導光板は、プリズム導光板３の出射面３ｂに凸円錐形状の拡散部３０を形成するようになっている。このように、拡散部３０を凸円錐形状とすることにより、凸プリズム形状よりも出射光を幅広く拡散することが可能になる。

図２１は本発明に係るプリズム導光板の第６実施例を模式的に示す斜視図である。
図２１に示されるように、本第６実施例のプリズム導光板は、プリズム導光板３の出射面３ｂに凹円錐形状の拡散部３０を形成するようになっている。このように、拡散部３０を凹円錐形状で、図２０に示す凸円錐形状とした第５実施例と同様に、凹プリズム溝形状（凸プリズム形状）よりも出射光を幅広く拡散することができる。

図２２は本発明に係るプリズム導光板の第７実施例を模式的に示す斜視図である。
図２２に示されるように、本第７実施例のプリズム導光板は、プリズム導光板３の出射面３ｂに形成する拡散部の形状を、該プリズム導光板３の入光端３ｃ側（領域Ｒ１）では小さな形状の拡散部３０ａとし、且つ、反入光端３ｄ側（領域Ｒ２）では大きな形状の拡散部３０ｂとするようになっている。すなわち、出射光の視野角がピーキーになるのはプリズム導光板３の反入光端３ｄ側であるため、反入光端３ｄ側の領域Ｒ２において出射光を広げる効果の大きい形状（大きな凸プリズム形状）の拡散部３０ｂとしている。

なお、図２２に示す第７実施例では、プリズム導光板３における光伝播方向の中心付近を境にして領域Ｒ１およびＲ２を設定し、領域Ｒ１では小さい形状の拡散部３０ａを形成し、且つ、領域Ｒ２では大きい形状の拡散部３０ｂを形成しているが、２つの領域ではなく、多段階的に（グラデーション的に）拡散部の大きさを変化させ、或いは、連続な形状や異なる形状の組み合わせ等により、プリズム導光板の入光端側からの距離が遠ざかるに従って出射光を大きく拡散するように構成することができる。

図２３は本発明に係るプリズム導光板の第８実施例を模式的に示す斜視図である。
図２３に示されるように、本第８実施例のプリズム導光板は、プリズム導光板３の出射面３ｂに形成する拡散部３０の分布密度を、該プリズム導光板３の入光端３ｃ側（領域Ｒ１）では低くし、且つ、反入光端３ｄ側（領域Ｒ２）では高くするようになっている。すなわち、出射光の視野角がピーキーになるのはプリズム導光板３の反入光端３ｄ側であるため、反入光端３ｄ側の領域Ｒ２において拡散部３０を多く（緻密に）形成するようになっている。

なお、図２３に示す第８実施例においても、拡散部３０の分布密度を変化させるのは、２つの領域Ｒ１，Ｒ２ではなく、多段階的に拡散部の分布密度を変化させてもよく、また、プリズム導光板の入光端側では、拡散部を省略することも可能である。

図２４は本発明に係る照明装置の一実施例を模式的に示す図である。
図２４に示されるように、本実施例の照明装置は、プリズム導光板３の上方に液晶パネル４０が配置され、たとえ拡散部３０の真上にブラックマトリックスＢＭが位置するような場合でも、プリズムＰで反射された出射光を拡散部３０によって拡散してブラックマトリックスＢＭの開口部（カラーフィルタＧ）に出射光（拡散された出射光）を斜め方向から照射するようになっている。ここで、液晶パネル４０は、ガラス基板４１，４２、偏向板４３、液晶４４、カラーフィルタ（Ｇ）およびブラックマトリクスＢＭで構成されている。なお、図２４では緑色のカラーフィルタＧだけを示しているが、実際には、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色）およびＢ（青色）のカラーフィルタが設けられているのはいうまでもない。

図２５は図２４に示す照明装置における拡散部３０を説明するための図である。
図２５に示されるように、カラーフィルタＧ（Ｂ，Ｒ）は、ブラックマトリクスＢＭの開口部に配置され、拡散部３０の形状は、各カラーフィルタ（ブラックマトリクスＢＭの開口部）Ｒ，Ｇ，Ｂより小さく形成されている。すなわち、例えば、拡散部３０の形状が各カラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂを１００％全て占拠してしまうような大きさだと、各カラーフィルタと拡散部３０との位置が一致したときに、真上に出射する光が減ってしまって好ましくないからである。

このように、本発明に係るプリズム導光板および照明装置によれば、プリズム導光板３のプリズムＰと液晶パネル（ＬＣＤ）のブラックマトリックスＢＭの開口部（カラーフィルタ）との組み立て上の相対的位置のミスマッチによる反入光端３ｄ側の輝度低下を小さく抑えることができ、液晶モジュールとして安定した面内輝度の均一性を確保することが可能になる。

図２６は本発明に係るプリズム導光板による光拡散を概略的に説明するための図である。

まず、図２６に示されるように、一般的に、光源からの光（導光部材２からの線状光）は、プリズム導光板３の入光端３ｃから垂直に入射し、プリズム導光板３内を矢印のように伝播し、その伝播光がプリズム面３ａに設けられたプリズムＰに反射されてその出射光Ｌが出射面３ｂの方向に向かう。出射光Ｌは、プリズム導光板３の出射面３ｂに設けられた凸プリズム形状の拡散部３０に入射し、屈折して出射面３ｂ（拡散部３０）から斜めに出射する。一方、凸プリズ形状の拡散部３０ではなく平らな出射面３ｂに入射した光は、矢印（破線）のように出射面３ｂに対して垂直に近い角度で出射する。

図２７は本発明に係るプリズム導光板による光拡散を論理的に説明するための図、図２８は本発明に係るプリズム導光板によるシミュレーションモデルを説明するための図、そして、図２９および図３０は図２８に示すシミュレーションモデルによる光度分布および出射角度を出力としたシミュレーション結果を示す図である。

図２７に示されるように、プリズム導光板３の出射面３ｂに形成された拡散部（凸プリズム形状）３０を、断面の頂角がＡの二等辺三角形であると仮定し、且つ、プリズム導光板３の屈折率をＮ，空気中の屈折率を１とし、さらに、図２８に示されるように、プリズム導光板３のプリズム面３ａに形成されたプリズムの形状、並びに、凸プリズム形状および凹プリズム溝形状の拡散部３０の形状を規定してシミュレーションを行った。なお、プリズム導光板３のプリズム面３ａにおける隣接するプリズム間のピッチは０．５ｍｍ，各プリズムの角度は、４４．５°および２．５°、さらに、プリズム導光板３は、例えば、幅が３０ｍｍ，入光端３ｃの厚みが１ｍｍ，反入光端３ｄの厚みが０．５ｍｍ，そして，入光端３ｃから反入光端３ｄまでの長さが４０ｍｍのものとしてシミュレーションを行った。

図２９および図３０において、縦軸は光度（ｃｄ）を示し、横軸は出射光の出射角度（度：deg）を示している。なお、出射面に垂直な角度は０°であり、図２９および図３０におけるシミュレーション曲線Ｓ１０およびＳ２０は平坦モデル（プリズム導光板３の出射面３ｂに拡散部３０が設けられていないもの）のものであり、０°（垂直）を中心にした幅１０°程の山なりの光度分布を示している。

まず、図２９に示されるように、凸プリズム形状の拡散部に関しては、例えば、拡散部３０の凸プリズム形状の頂角が１６０°のもの（シミュレーション曲線Ｓ１２）が適度に光を拡散して出射することができて適当なものと考えられる。もちろん、使用する液晶パネルの特性やブラックマトリクスＢＭの開口部のサイズ等の様々な条件によって、１７０°のもの（シミュレーション曲線Ｓ１１）や１５０°のもの（シミュレーション曲線Ｓ１３）が好ましい場合もあり得る。

また、図３０に示されるように、凹プリズム溝形状の拡散部に関しては、例えば、拡散部３０の凹プリズム溝形状の頂角（溝の先端の角度）が１７０°のもの（シミュレーション曲線Ｓ２１）或いは１６０°のもの（シミュレーション曲線Ｓ２２）が適度に光を拡散して出射することができて適当なものと考えられる。なお、凹プリズム溝形状の拡散部に関しても、条件によって他の角度のものが好ましい場合もあり得るのはいうまでもない。

以上のように、プリズム導光板３の出射面３ｂに凸プリズム形状または凹プリズム溝形状の拡散部３０を設けることによって、また、凸または凹プリズムの頂角を調整することによって、出射光Ｌを出射面３ｂに対して斜めに出射させることが光学的にも確認された。従って、たとえ照明装置（プリズム導光板）と表示装置（液晶パネル）との相対位置が最適位置からずれたとしても、或いは、プリズム導光板の反入光端に近いピーキーな出射光しか得られないような場合でも、出射光をブロードな光として出射することができ、ブラックマトリックスの出射光干渉（遮光）による輝度低下を小さく抑え、品質の良い平面光源を提供することが可能になる。

図３１は本発明に係るプリズム導光板の第９実施例を模式的に示す図であり、図３２は図３１に示すプリズム導光板における拡散部を拡大して示す図である。

図３０および図３１に示されるように、本第９実施例のプリズム導光板３の拡散部３０は、凸プリズム形状の頂部（先端部）が平面になっていて、プリズムＰで反射された出射光を分散することなく、そのまま出射するようになっている。すなわち、例えば、図２９に示す凸プリズム形状の拡散部によるシミュレーション結果では、例えば、凸プリズム形状の頂角が１６０°のもの（シミュレーション曲線Ｓ１２）では、拡散部の真上に出射される光の強度が少な過ぎる場合も考えられる。このような場合、拡散部３０の頂部を平坦化することによって、拡散部の真上に出射する光を強くすることができる。このとき、拡散部による拡散光の強度は多少弱くなる。なお、拡散部が凹形状の場合も凹形状の頂部（溝の先端部）を平坦化することによって同様の効果が得られるのはいうまでもない。

図３３は本発明が適用される電子機器の一例としての携帯電話を模式的に示す斜視図であり、図３４は図３３に示す携帯電話における可動側の外面を模式的に示す図である。

図３３および図３４に示されるように、本発明に係る照明装置は、例えば、二つ折り携帯電話機５００のディスプレイ５０１として適用することができる。ここで、二つ折り携帯電話機５００は、テンキー等の操作キーが設けられた本体側５１０と、ディスプレイ５０１が設けられた可動側５１１がヒンジ５１２で回転可能に取り付けられており、ディスプレイ５０１は、可動側５１１を開いた状態で各種の情報を表示すると共に、可動側５１１を閉じた状態で、例えば、カメラ（レンズ）５１３により操作者自身を撮影する場合に、そのカメラ５１３がとらえた画像を、可動側５１１を開いたときとは反対側のディスプレイ５０１’に表示させるようになっている。もちろん、可動側５１１を閉じたときのディスプレイ５０１’には時刻表示等の様々な表示を行わせることができるのはいうまでもない。

このような、二つ折り携帯電話機５００のディスプレイ５０１（５０１’）は、例えば、前述した図３に示されるような１つ液晶パネルの表裏両面にそれぞれフロントライト方式の平面光源ユニット（プリズム導光板）をバックライト方式の平面光源ユニットとして配置し、高価格の液晶パネルをその表裏両方から観察するようにしたものを適用することができる。

このとき、本発明に係るプリズム導光板３は、例えば、図３におけるプリズム導光板３１および３２の両方に適用されることになる。

（付記１）
入光端から入射された光を反射する複数のプリズムが設けられたプリズム面と、該プリズム面に対向し、前記入射された光を全反射して伝播すると共に、前記各プリズムで反射された出射光を出射する出射面と、を有するプリズム導光板であって、
前記出射光が高密度で出射する前記出射面の領域に該出射光を拡散して光の視野角を広げる拡散部を設けたことを特徴とするプリズム導光板。

（付記２）
付記１に記載のプリズム導光板において、前記プリズムは、前記プリズム面に対して所定の間隔で帯状に設けられることを特徴とするプリズム導光板。

（付記３）
付記２に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、前記プリズムが設けられる所定の間隔に対応して前記出射面に設けられることを特徴とするプリズム導光板。

（付記４）
付記３に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、表示ユニットのブラックマトリクスの開口部に対応して設けられることを特徴とするプリズム導光板。

（付記５）
付記４に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、前記表示ユニットのブラックマトリクスの開口部に対して少なくとも１つが含まれるように形成されることを特徴とするプリズム導光板。

（付記６）
付記３に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、凸プリズム形状であることを特徴とするプリズム導光板。

（付記７）
付記３に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、凸円錐形状であることを特徴とするプリズム導光板。

（付記８）
付記３に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、凹プリズム溝形状であることを特徴とするプリズム導光板。

（付記９）
付記３に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、凹円錐形状であることを特徴とするプリズム導光板。

（付記１０）
付記６〜９のいずれか１項に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、頂部が平面になっていることを特徴とするプリズム導光板。

（付記１１）
付記６〜１０のいずれか１項に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、該プリズム導光板の入光端側では形状が小さくなっており、且つ、反入光端側では形状が大きくなっていることを特徴とするプリズム導光板。

（付記１２）
付記６〜１０のいずれか１項に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、該プリズム導光板の入光端側では分布密度が低くなっており、且つ、反入光端側では分布密度が高くなっていることを特徴とするプリズム導光板。

（付記１３）
付記１〜１２のいずれか１項に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、前記プリズム導光板と一体的に形成されることを特徴とするプリズム導光板。

（付記１４）
付記１〜１２のいずれか１項に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、前記プリズム導光板と別体の拡散部形成シートに形成され、該拡散部形成シートを前記プリズム導光板に貼り合わせて該プリズム導光板と一体化することを特徴とするプリズム導光板。

（付記１５）
光源と、該光源からの線状光を面状光に変換する付記１〜１４のいずれか１項に記載のプリズム導光板と、を備えることを特徴とする照明装置。

（付記１６）
付記１５に記載の照明装置において、さらに、点光源である前記光源からの光を線状光に変換して前記プリズム導光板に供給する導光部材を備えることを特徴とする照明装置。

（付記１７）
付記１５または１６に記載の照明装置と、該照明装置によって照明される表示パネルと、を備えることを特徴とする電子機器。

（付記１８）
付記１７に記載の電子機器において、前記照明装置は、前記表示パネルの一方の表示面に設けられた第１の照明装置、および、前記表示パネルの他方の表示面に設けられた第２の照明装置を備え、
前記一方の表示面における画像は、前記第２の照明装置から出射する光により表示され、且つ、前記他方の表示面における画像は、前記第１の照明装置から出射する光により表示されることを特徴とする電子機器。

（付記１９）
付記１８に記載の電子機器において、前記表示パネルは、透過型の液晶表示パネルであることを特徴とする電子機器。

（付記２０）
付記１７〜１９のいずれか１項に記載の電子機器において、該電子機器は、二つ折り携帯電話機であり、前記表示パネルに表示される画像を前記第１および第２の照明装置を切り換えて可動側部の表裏いずれかで表示するようにしたことを特徴とする電子機器。

本発明は、液晶パネルを始めとして様々な表示装置の照明装置として適用することができ、特に、フロントライト方式の平面光源ユニット、或いは、バックライト方式として使用するフロントライト方式の平面光源ユニットとして好適なものである。

本発明が適用される照明装置の一例を概略的に示す斜視図である。 本発明が適用される照明装置の他の例を概略的に示す斜視図である。 本発明が適用される照明装置のさらに他の例を概略的に示す斜視図である。 プリズム導光板における光の伝播を模式的に説明するための図である。 プリズム導光板における光の収束を模式的に説明するための図である。 プリズム導光板における光の伝播位置と出射光の視野特性を説明するための図である。 プリズム導光板における光出射エリアを微視的に見た図である。 プリズム導光板における出射光を概略的に示す図である。 液晶パネルの一例を拡大して示す図である。 プリズム導光板を使用した表示装置（液晶モジュール）の出射光を説明するための図である。 プリズム導光板と液晶モジュールが適切な位置関係にある場合の出射光を説明するための図である。 プリズム導光板と液晶モジュールが不適切な位置関係にある場合の出射光を説明するための図である。 本発明に係るプリズム導光板の第１実施例を説明するための図である。 図１３に対応する従来のプリズム導光板の一例を説明するための図である。 本発明に係るプリズム導光板の第１実施例における拡散部を全体的に示す斜視図である。 本発明に係るプリズム導光板の第２実施例を模式的に示す図である。 本発明に係るプリズム導光板の第３実施例を模式的に示す図である。 本発明に係るプリズム導光板の第４実施例を模式的に示す図である。 本発明に係るプリズム導光板の第４実施例における拡散部を全体的に示す斜視図である。 本発明に係るプリズム導光板の第５実施例を模式的に示す斜視図である。 本発明に係るプリズム導光板の第６実施例を模式的に示す斜視図である。 本発明に係るプリズム導光板の第７実施例を模式的に示す斜視図である。 本発明に係るプリズム導光板の第８実施例を模式的に示す斜視図である。 本発明に係る照明装置の一実施例を模式的に示す図である。 図２４に示す照明装置における拡散部を説明するための図である。 本発明に係るプリズム導光板による光拡散を概略的に説明するための図である。 本発明に係るプリズム導光板による光拡散を論理的に説明するための図である。 本発明に係るプリズム導光板によるシミュレーションモデルを説明するための図である。 図２８に示すシミュレーションモデルによる光度分布および出射角度を出力としたシミュレーション結果を示す図（その１）である。 図２８に示すシミュレーションモデルによる光度分布および出射角度を出力としたシミュレーション結果を示す図（その２）である。 本発明に係るプリズム導光板の第９実施例を模式的に示す図である。 図３１に示すプリズム導光板における拡散部を拡大して示す図である。 本発明が適用される電子機器の一例としての携帯電話を模式的に示す斜視図である。 図３３に示す携帯電話における可動側の外面を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 点状光源
２ 導光部材
３；３１，３２ プリズム導光板
３ａ プリズム面
３ｂ 出射面
３ｃ 入光端
３ｄ 反入光端
４ 透過型液晶パネル
４’ 反射型液晶パネル
４０ 液晶パネル
５００ 二つ折り携帯電話機
５０１，５０１’ ディスプレイ
５１０ 本体側
５１１ 可動側
５１２ ヒンジ
５１３ カメラ（レンズ）

Claims (5)

1. 入光端から入射された光を反射する複数のプリズムが設けられたプリズム面と、該プリズム面に対向し、前記入射された光を全反射して伝播すると共に、前記各プリズムで反射された出射光を出射する出射面と、を有するプリズム導光板であって、
   前記出射光が高密度で出射する前記出射面の領域に該出射光を拡散して光の視野角を広げる拡散部を設けたことを特徴とするプリズム導光板。
2. 請求項１に記載のプリズム導光板において、前記プリズムは、前記プリズム面に対して所定の間隔で帯状に設けられることを特徴とするプリズム導光板。
3. 請求項２に記載のプリズム導光板において、前記拡散部は、前記プリズムが設けられる所定の間隔に対応して前記出射面に設けられることを特徴とするプリズム導光板。
4. 光源と、該光源からの線状光を面状光に変換する請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリズム導光板と、を備えることを特徴とする照明装置。
5. 請求項４に記載の照明装置と、該照明装置によって照明される表示パネルと、を備えることを特徴とする電子機器。

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