JP2009224175A - 導光板、照明装置及び電気光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明装置に好適に用いられる導光板において、入射面と対向する反入射面からの光の損失を抑制する。
【解決手段】照明装置は、導光板及び光源を有する。導光板は、略板状の透光性素材にて形成され、光源より出射された光が入射する入射面と、入射面に対向する反入射面とを備える。反入射面には、入射面側とは逆側に突出する頂角を形成する三角柱形状のプリズムが少なくとも１つ設けられる。プリズムの稜線は入射面と略平行な方向に延在しており、プリズムの頂角は入射面を通じて入射した光を入射面側に向けて全反射させる角度を有する。これにより、入射面と対面する位置に配置される光源の数に依存することなく、光源より入射面を通じて入射した光を入射面側に向けて全反射させることができる。これにより、導光板の反入射面から外部への光漏れを抑制でき、光の損失を抑制できる。その結果、反入射面側の輝度を高めることが可能な照明装置が得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気光学装置用の照明装置に好適に用いられる導光板の構造に関する。

従来より、携帯電話機、携帯情報端末機等といった各種の電子機器において、画像情報を表示するために電気光学装置が用いられている。このような電気光学装置の一例として、透過型表示を行う為に、画像情報を表示する媒体としての電気光学パネルと、その観察側と逆側の背面側に配置された照明装置と、を備えるものが既知である。かかる照明装置としては、現在、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光源を導光板の一側面に配置してなるエッジライト方式が主流である。

このような照明装置では、光源より発光された光が、導光板の入射面を通じて導光板の内部へ入射する。導光板の内部に入射した光は、導光板の出射面（上面）と反射面（下面）との間で反射を繰り返し、その反射光と、出射面の法線とのなす角度が臨界角より小さくなると、その反射光が出射面を透過して電気光学パネルに向けて出射される。

ところで、このような導光板では、一般的に、入射面と逆側に位置する反入射面が平坦性を有するので、光源から出射された光のうち、入射面に対し直交する方向に出射される平行光又は反入射面への入射角が臨界角より小さい光は、それぞれ反入射面側からそのまま外部へ出射されてしまい、光の損失が生じる。

この点に関し、特許文献１には、光の損失を抑えることが可能な導光板を備える面光源装置が記載されている。かかる導光板では、その光入射面の中央部に１つの点光源が配置されていると共に、導光板の外周面に略９０度のプリズム部が設けられている。これによれば、点光源から出射され、導光板内部を外周面まで達した光は、プリズム部で２回全反射されて元の方向に回帰反射される。これによって、導光板の外周面から光が漏れて損失となることがなく、導光板を高輝度化することができるとされている。

特開平１１−２６０１３２号公報

上記した特許文献１に記載の面光源装置において、光の損失を抑えるためには、導光板の外周部に設けられた各プリズム部の２辺が、いずれも１つの点光源の方向に対してそれぞれ略４５度の傾きを有し、互いに略９０度の角度をなすことが条件とされる。

したがって、このような導光板の光入射面に対して複数の点光源を配置した場合には、光入射面の中央部に配置された１つの点光源と各プリズム部との関係は上記の条件を満たすものの、他の点光源と各プリズム部との関係は上記の条件を満たさなくなる。このため、かかる構成の下では、当該他の点光源から導光板の外周部に向けて出射された光の損失を抑制することは困難であるといった課題がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、入射面と対向する反入射面からの光の損失を抑制することが可能な導光板、それを用いた照明装置及び電気光学装置、並びに電子機器を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、照明装置は、光を入射する入射面、及び前記入射面と対向する位置にある反入射面を有する導光板と、前記入射面と対面する位置に配置された少なくとも１つの光源と、を備え、前記反入射面には、頂角を形成する三角柱形状のプリズムが少なくとも１つ設けられており、前記プリズムの稜線は前記入射面と略平行な方向に延在していると共に、前記プリズムの前記頂角は前記入射面を通じて入射した光を前記入射面側に向けて全反射させる角度を有する。好適な例では、前記頂角は、前記入射面とは逆側に突出してなる。また、前記プリズムは、第１の傾斜面と、第２の傾斜面と、を備え、前記プリズムの前記頂角は、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とのなす角度である。

上記の照明装置は、光を入射する入射面、及び入射面と対向する位置にある反入射面を有する導光板と、入射面と対面する位置に配置された少なくとも１つの光源（例えばＬＥＤ）と、を備える。反入射面には、頂角を形成する三角柱形状のプリズムが少なくとも１つ設けられている。ここで、プリズムは、導光板と一体的に形成されていてもよいし、或いは導光板と別途独立の部材により形成されていてもよい。プリズムの稜線は前記入射面と略平行な方向に延在していると共に、プリズムの頂角は入射面を通じて入射した光を入射面側に向けて全反射させる角度を有する。

これにより、入射面と対面する位置に配置する光源の数に依存することなく、言い換えれば入射面に対面する位置に１つの光源或いは複数の光源を配置した場合の何れにおいても、少なくとも１つの光源より入射面を通じて入射した光を入射面側に向けて全反射させることができる。よって、導光板の反入射面から外部への光漏れを抑制することができ、光の損失を抑制することができる。その結果、反入射面側の輝度を高めることができる。また、導光板内に戻された光は再利用されることにより高輝度な照明装置が得られる。

好適な例では、前記プリズムの頂角は略９０[°]であることが好ましい。また、前記プリズムは頂角が略９０[°]である断面直角二等辺三角形状を有することが更に好ましい。ここで、略９０[°]とは、９０[°]及びその前後付近の角度を含む意である。

他の好適な例では、光の屈折率が１.５９であると共に臨界角が３９[°]である素材にて形成され、前記プリズムの頂角θは、８６[°]≦θ≦１０２[°]を満足することが好ましい。更に他の好適な例では、光の屈折率が１.４８〜１.５０であると共に臨界角が４２.５[°]〜４１.８[°]である素材にて形成され、前記プリズムの頂角θは、８８.３４[°]〜８７.８８[°]≦θ≦９５[°]〜９６.４[°]を満足することが好ましい。

本発明の他の観点では、一対の基板間に電気光学物質を挟持する電気光学パネルと、前記電気光学パネルの一方の面側に配置された上記の何れかの照明装置と、を備える電気光学装置を構成することができる。また、上記の電気光学装置を表示部として備える電子機器を構成することができる。

本発明の更に他の観点では、導光板は、光を入射する入射面と、前記入射面と対向する位置にある反入射面と、を備え、前記反入射面には、頂角を形成する三角柱形状のプリズムが少なくとも１つ設けられており、前記プリズムの稜線は前記入射面と略平行な方向に延在していると共に、前記プリズムの前記頂角は前記入射面を通じて入射した光を前記入射面側に向けて全反射させる角度を有する。好適な例では、前記頂角は、前記入射面とは逆側に突出してなる。また、前記プリズムは、第１の傾斜面と、第２の傾斜面と、を備え、前記プリズムの前記頂角は、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とのなす角度である。

上記の導光板は、光を入射する入射面と、入射面と対向する位置にある反入射面と、を備える。反入射面には、頂角を形成する三角柱形状のプリズムが少なくとも１つ設けられている。ここで、プリズムは、導光板と一体的に形成されていてもよいし、或いは導光板と別途独立の部材により形成されていてもよい。プリズムの稜線は前記入射面と略平行な方向に延在していると共に、プリズムの頂角は入射面を通じて入射した光を入射面側に向けて全反射させる角度を有する。

これにより、入射面と対面する位置に配置される光源の数に依存することなく、言い換えれば入射面に対面する位置に１つの光源或いは複数の光源を配置した場合の何れにおいても、その光源より入射面を通じて入射した光を入射面側に向けて全反射させることができる。よって、導光板の反入射面から外部への光漏れを抑制することができ、光の損失を抑制することができる。その結果、反入射面側の輝度を高めることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

（液晶装置の構成）
以下、図１及び図２（ａ）を参照して、本発明の実施形態に係る電気光学装置の一例としての液晶装置１００の構成について説明する。図１は、液晶装置１００の断面図を示す。図２（ａ）は、本実施形態に係る照明装置５１を、その要素である導光板６の出射面６ｂ側から見た平面図を示す。なお、図２（ａ）では、反射面６ｃ上に設けられるドットパターン６ｅの図示を省略している。

液晶装置１００は、主に、電気光学パネルの一例としての液晶表示パネル５０と、液晶表示パネル５０の観察側とは逆側に配置された照明装置５１と、液晶表示パネル５０と照明装置５１との間に配置された光学シート５２と、を備える。ここで、観察側とは、液晶装置１００において観察者によって視認される側を指す。

液晶表示パネル５０は、ガラスなどの透光性材料により形成された第１の基板１と、第１の基板１と同様の材料により形成された第２の基板２とを枠状のシール材３を介して貼り合わせ、その枠状のシール材３で区画される領域に電気光学物質の一例としての液晶層４を挟持してなる。液晶表示パネル５０の液晶層４側の内面上には、例えば、ブラックマトリクス、カラーフィルタ、電極その他の多くの構成要素がマトリクス状（格子状）又はストライプ状（線状）に形成されるが、図１ではそれらの要素の図示を省略している。なお、本発明では、液晶表示パネル５０は、特定の構成に限定されず、周知の種々の構成を採り得る。

照明装置５１は、少なくとも１つ（本例では複数）の光源５と、光源５から出射された光Ｌを液晶表示パネル５０に向けて導く導光板６と、を備える。

光学シート５２としては、例えばプリズムシートや拡散シートなど既知の各種の光学シートが挙げられる。なお、本発明では、これらの各光学シートを組み合わせて使用してもよく、或いはこれらの光学シートのうち少なくとも１つを使用してもよく、或いは照明装置５１に対して光学シート５２を全く設けなくても良い。

光源５は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、後述する導光板６の入射面６ａと対面する位置に且つ相互に一定の間隔をおいて複数配置される。ここで、照明装置５１において光源５から導光板６内に導入される光Ｌの入射効率を高める為には、光源５の厚さｔ１と導光板６の厚さｔ２との関係が、光源５の厚さｔ１≦導光板６の厚さｔ２を満たすことが好ましい。但し、本発明では、液晶装置１００の小型化又は軽量化等の観点から導光板６の厚さｔ２を敢えて厚くする必要もないので、光源５の厚さｔ１＝導光板６の厚さｔ２とすることが好ましい。なお、光源５の厚さｔ１と導光板６の厚さｔ２との関係を、光源５の厚さｔ１＞導光板６の厚さｔ２とした場合には、光源５からの光漏れによる不具合が生じたり、或いは輝度の低下などが生じる可能性があるため好ましくない。

導光板６は、透明樹脂などの透光性素材にて略板状に形成され、液晶表示パネル５０と対向する位置に配置されている。導光板６は、例えば略矩形状の平面形状を有し、光源５より出射された光Ｌが入射する入射面（複数の側面のうち一つの側面）６ａと、入射面６ａから入射された光Ｌを液晶表示パネル５０に向けて出射させる出射面（上面）６ｂと、入射面６ａから入射された光Ｌ及び出射面６ｂ等にて反射された光Ｌを出射面６ｂに向けて反射させる反射面（下面）６ｃと、入射面６ａに対向する反入射面６ｄと、入射面６ａに隣接すると共に相互に対向する右側面６Ｒ及び左側面６Ｌと、を備える。反射面６ｃ及び出射面６ｂは略平坦性を有し、反射面６ｃと出射面６ｂとは相互に対向している。反射面６ｃ上には、導光板６内に入射された光Ｌを出射面６ｂに向けて拡散させるための複数のドットパターン６ｅが形成されている。各ドットパターン６ｅは、出射面６ｂ側に突出する形状を有し、入射面６ａから離れるに従ってその密度が高くなっている。これにより、導光板６の略全領域に亘って輝度の均一化が図られている。なお、本発明では、反射面６ｃに形成されるドットパターン６ｅは凹形状を有していても良いし、また、ドットパターン６ｅの平面形状はどのような形状であっても良い。また、本発明では、ドットパターン６ｅに代えて、反射面６ｃ上から出射面６ｂ側に突出する三角柱状のプリズムを設けても良い。その他、導光板６の詳細な構成については後述する。

以上の構成を有する液晶装置１００では、光源５より出射された光Ｌが、導光板６の入射面６ａを通じて導光板６の内部へ入射する。導光板６の内部に入射した光Ｌは、導光板６の出射面６ｂと反射面６ｃとの間で反射を繰り返し、その反射光Ｌと、出射面６ｂの法線とのなす角度が臨界角より小さくなると、その反射光Ｌは出射面６ｂより液晶表示パネル５０に向けて出射する。そして、その出射された光Ｌが液晶表示パネル５０を透過する際に液晶層４内の液晶分子の配向が制御され、所望の表示画像が観察者によって視認される。

（導光板の反入射面の構成）
次に、図２（ｂ）を参照して、本実施形態に係る導光板６の反入射面６ｄの構成について説明する。図２（ｂ）は、図１の破線領域Ａ１を拡大した導光板６の反入射面６ｄの要部拡大断面図を示す。

図２（ｂ）に示すように、導光板６の反入射面６ｄには、入射面６ａとは逆側に突出する頂角βを形成する三角柱形状のプリズム６ｐが複数設けられている。各プリズム６ｐの稜線６ｐｓは、入射面６ａと略平行な方向に延在していると共に、導光板６の厚さ方向（反射面６ｃ及び出射面６ｂの法線方向）と直交する方向と平行な方向に延在している。即ち、各プリズム６ｐの稜線６ｐｓは、導光板６の左側面６Ｌから右側面６Ｒ（又は右側面６Ｒから左側面６Ｌ）に向かって延在している。なお、本例では、反入射面６ｄの基準をなす基準面ｓ１から、その法線方向における各プリズム６ｐの稜線６ｐｓまでの高さｈは全てのプリズム６ｐにおいて同一である。なお、これに限らず、本発明では、図３（ａ）に示すように、反入射面６ｄの基準面ｓ１から、その法線方向における各プリズム６ｐの稜線６ｐｓまでの高さｈは同一でなくても良い。ここで、図３（ａ）は、図１の破線領域Ａ１に対応する要部拡大断面図であり、特に、各プリズム６ｐにおいて稜線６ｐｓの高さｈが非同一の構成を有する、変形例に係る導光板６ｘの反入射面６ｄの断面構成を示す。図２（ｂ）に戻り、各プリズム６ｐは、第１の傾斜面６ｐａ及び第２の傾斜面６ｐｂを有すると共に、入射面６ａとは逆側に上記した頂角βを有する。ここで、頂角βは、第１の傾斜面６ｐａと第２の傾斜面６ｐｂとのなす角であり、その角度は略９０[°]である。ここで、略９０[°]とは、９０[°]及びその前後付近の角度を含む意である。即ち、各プリズム６ｐは、頂角βが略９０[°]であり、尚且つ第１の傾斜面６ｐａと第２の傾斜面６ｐｂの相対的な長さが等しい断面直角二等辺三角形状を有する。

次に、図２（ｂ）及び（ｃ）を参照して、各光源５から導光板６のプリズム６ｐに向けて出射された光Ｌの光路について説明する。図２（ｃ）は、図２（ｂ）の破線領域Ａ２を拡大した導光板６の１つのプリズム６ｐの要部拡大断面図を示す。

各光源５から出射された光Ｌのうち、入射面６ａ及び出射面６ｂと平行をなす光（以下、「平行光」と称する）Ｌが各プリズム６ｐの第１の傾斜面６ｐａに対して入射角αで入射した場合、その入射光Ｌは第１の傾斜面６ｐａによって進行方向が変えられ、反射角αにて第２の傾斜面６ｐｂに向けて全反射する。ここで、入射角αは、光Ｌと第１の傾斜面６ｐａの法線Ｌ１とのなす角であり、略４５[°]である。また、反射角αは略４５[°]である。続いて、第１の傾斜面６ｐａに当たることによって全反射された光Ｌは、第２の傾斜面６ｐｂに対し入射角αで入射する。ここで、当該入射角αは、第１の傾斜面６ｐａにより全反射された光Ｌと第２の傾斜面６ｐｂの法線Ｌ２とのなす角であり、略４５[°]である。続いて、その入射した光Ｌは第２の傾斜面６ｐｂによって進行方向が変えられ、反射角α（＝略４５[°]）にて導光板６内に向けて全反射する。

以上のように、各光源５から出射された平行光Ｌは、各プリズム６ｐに当たることによって２回全反射して導光板６内に戻される。これにより、導光板６の反入射面６ｄから外部へ光Ｌの漏れを抑制することができ、光の損失を抑制することができる。その結果、ドットパターン６ｅの密度調整、その形状の工夫などだけでは輝度を高めることが難しい反入射面６ｄ側の輝度を高めることができる。また、導光板６内に戻された光Ｌは、反射面６ｃと出射面６ｂとの間で反射を繰り返し、さらには各ドットパターン６ｅ等に当たるなどして再利用され、最終的に出射面６ｂから液晶表示パネル５０に向けて出射されるため、高輝度な導光板６が得られる。

なお、上記の実施形態では、導光板６の入射面６ａに対面する位置に複数の光源５を配置したが、これに限らず、本発明では、導光板６の入射面６ａに対面する位置に１つの光源５を配置することとしてもよい。これによっても、上述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

[変形例]
本発明では、導光板の反入射面６ｄの断面構成は、上記した実施形態等に限定されない。例えば、図３（ｂ）は、図１の破線領域Ａ１に対応する、本発明の他の変形例に係る導光板６ｙの反入射面６ｄの要部拡大断面図を示す。以下、図３（ｂ）を参照して、他の変形例に係る導光板６ｙの反入射面６ｄの断面構成について説明する。なお、以下では、上記した実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。

導光板６ｙの反入射面６ｄには、入射面６ａ側に窪む凹部６ｐｄが少なくとも２つ設けられている。そして、隣り合う凹部６ｐｄの間には、入射面６ａとは逆側に向けて突出する頂角β（＝略９０[°]）を形成する、上記した三角柱形状のプリズム６ｐが設けられている。このように、かかる導光板６ｙでは、反入射面６ｄに対して、入射面６ａ側に窪む凹部６ｐｄを少なくとも２つ設けることによって、隣り合う凹部６ｐｄの間に、頂角β（＝略９０[°]）を有する三角柱形状のプリズム６ｐを形成することができる。なお、かかる導光板６ｙでは、上記した本実施形態と同様に、各光源５から出射された平行光Ｌは、各プリズム６ｐに当たることによって２回全反射して導光板６内に戻される。このため、変形例に係る導光板６ｙによれば、上記した本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

その他、本発明では、各プリズム６ｐの頂角βが入射面６ａを通じて入射した光Ｌを入射面６ａ側に向けて全反射させる角度を有するものであれば、三角柱形状の各プリズム６ｐは、断面二等辺三角形状を有していてもよいし、或いは断面不二等辺三角形状を有していてもよい。また、本発明では、各プリズム６ｐは、導光板６と一体的に形成されていてもよいし、或いは導光板６と別途独立の部材により形成されていてもよい。

また、上記した実施形態では、導光板６の反入射面６ｄに設けられたプリズム６ｐの頂角βの角度は略９０[°]であった。しかし、これに限定されず、本発明では、導光板６を形成する素材との関係でプリズム６ｐの頂角βの角度を９０[°]から若干ずらしてもよい。

この点について、図４（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。

図４（ａ）は、図２（ｃ）に対応する、本発明の他の変形例に係る導光板６ｚの１つのプリズム６ｐｘの要部拡大断面図を示す。図４（ａ）の一点鎖線にて示す直線Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８は、それぞれ、入射面６ａ及び出射面６ｂと平行をなす平行光Ｌと平行な補助線を示す。図４（ｂ）は、図１の破線領域Ａ３に対応する、変形例に係る導光板６ｚの出射面６ｂ付近の要部拡大断面図を示す。なお、図４（ｂ）において、紙面左側は導光板６ｚの入射面６ａ側に対応している。

図４（ａ）では、上記した本実施形態のプリズム６ｐの外形を破線にて示している。即ち、プリズム６ｐは、破線で示す第１の傾斜面６ｐａと、破線で示す第２の傾斜面６ｐｂと、略９０[°]の頂角（破線で示す第１の傾斜面６ｐａと破線で示す第２の傾斜面６ｐｂとのなす角）と、を備える。一方、導光板６ｚのプリズム６ｐｘは、実線で示す第１の傾斜面６ｐａと、実線で示す第２の傾斜面６ｐｂと、頂角β１（実線で示す第１の傾斜面６ｐａと実線で示す第２の傾斜面６ｐｂとのなす角）と、を備える。このプリズム６ｐｘにおいて、第１の傾斜面６ｐａ及び第２の傾斜面６ｐｂは、それぞれ、プリズム６ｐｘの稜線６ｐｓを基点として、破線で示す第１の傾斜面６ｐａ及び第２の傾斜面６ｐｂの各々から外側に角度θ１（以下、「振り角θ１」とも称する）だけずらした位置にある。なお、振り角θ１が負である場合には、プリズム６ｐｘにおいて、第１の傾斜面６ｐａ及び第２の傾斜面６ｐｂは、それぞれ、プリズム６ｐｘの稜線６ｐｓを基点として、破線で示す第１の傾斜面６ｐａ及び第２の傾斜面６ｐｂの各々から内側に振り角θ１だけずらした位置となる。

次に、各光源５から導光板６ｚのプリズム６ｐｘに向けて出射された光Ｌの光路について説明する。

各光源５から出射された光Ｌのうち、入射面６ａ及び出射面６ｂと平行をなす平行光Ｌが第２の傾斜面６ｐｂに対して入射角α１にて入射したとする。ここで、入射角α１は、平行光Ｌと第２の傾斜面６ｐｂの法線Ｌ４とのなす角であり、その入射角α１は次のように算出される。入射角α１＝９０[°]−γ。ここで、角度γは、プリズム６ｐｘの第２の傾斜面６ｐｂと平行光Ｌとのなす角であり、γ＝４５[°]＋θ１である。よって、入射角α１＝９０[°]−（４５[°]＋θ１）＝４５[°]−θ１。この場合、その入射光Ｌは第２の傾斜面６ｐｂに当たることによって進行方向が変えられ、反射角α１（＝入射角α１）にて第１の傾斜面６ｐａに向けて反射する。この場合、入射角α１が臨界角以上であれば、その反射光Ｌを第１の傾斜面６ｐａに向けて全反射させることができる。即ち、その反射光Ｌを全反射させることが可能な入射角α１は、次式、
入射角α１＝４５[°]−θ１≧臨界角 （式１）
を満たすことが条件となる。

続いて、第２の傾斜面６ｐｂに当たることによって全反射された反射光Ｌは、第１の傾斜面６ｐａに対し入射角ξで入射する。ここで、入射角ξは、第２の傾斜面６ｐｂにより全反射された反射光Ｌと、第１の傾斜面６ｐａの法線Ｌ５とのなす角であり、その入射角ξは次のように算出される。入射角ξ＝９０[°]−η。ここで、角度ηは、プリズム６ｐｘの第１の傾斜面６ｐａと、第２の傾斜面６ｐｂにより全反射された反射光Ｌとのなす角であり、次のように算出される。η＝１８０[°]−（β１＋γ）。ここで、角度β１はプリズム６ｐｘの頂角であり、次のように算出される。頂角β１＝２（４５[°]＋θ１）＝９０[°]＋２θ１。また、角度γは上記した通り、γ＝４５[°]＋θ１である。よって、η＝１８０[°]−｛（９０[°]＋２θ１）＋（４５[°]＋θ１）｝＝４５[°]−３θ１。よって、入射角ξ＝９０[°]−η＝９０[°]−（４５[°]−３θ１）＝４５[°]＋３θ１。

続いて、入射角ξにて第１の傾斜面６ｐａに入射した光Ｌは、第１の傾斜面６ｐａに当たることによって進行方向が変えられ、反射角ξ（＝入射角ξ）にて導光板６ｚ内に向けて反射する。この場合、入射角ξが臨界角以上であれば、その反射光Ｌを導光板６ｚ内に向けて全反射させることができる。即ち、その反射光Ｌを全反射させることが可能な入射角ξは、次式、
入射角ξ＝４５[°]＋３θ１≧臨界角 （式２）
を満たすことが条件となる。

続いて、導光板６ｚ内に向けて全反射した光Ｌは、図４（ｂ）に示すように、導光板６ｚの出射面６ｂに対し入射角δで入射する。ここで、入射角δは、第１の傾斜面６ｐａにより全反射された光Ｌと出射面６ｂの法線Ｌ６とのなす角であり、その入射角δは次のように算出される。入射角δ＝９０[°]−ε。ここで、角度εは、図４（ａ）に示すように、第１の傾斜面６ｐａにより全反射された光Ｌと、出射面６ｂと平行をなす直線Ｌ８又は直線Ｌ８に平行な直線Ｌ７とのなす角であり、ε＝ψ−ηである。ここで、角度ψは、プリズム６ｐｘの第１の傾斜面６ｐａと直線Ｌ７とのなす角であり、ψ＝４５[°]＋θ１である。よって、ε＝４５[°]＋θ１−（４５[°]−３θ１）＝４θ１。よって、入射角δ＝９０[°]−４θ１。

この場合、入射角δが臨界角以上であれば、出射面６ｂに対する反射光Ｌを導光板６ｚ内に向けて全反射させることができる。即ち、その反射光Ｌを全反射させることが可能な入射角δは、次式、
入射角δ＝９０[°]−４θ１≧臨界角 （式３）
を満たすことが条件となる。但し、上記の式３において、θ１＜０である場合には、入射角δ＝９０[°]＋４θ１≧臨界角を満たすことが条件となる。

以上のように、変形例に係る導光板６ｚでは、上記した式１〜式３を満たすことを条件として、各光源５から出射された平行光Ｌが、各プリズム６ｐｘに当たることによって２回全反射して、さらにその全反射した光Ｌが出射面６ｂに当たることによって全反射して、導光板６ｚ内に戻されることになる。

なお、各光源５から出射された平行光Ｌが上記した光の経路と逆の順序を辿る場合、即ち、各光源５から出射された平行光Ｌが、まず各プリズム６ｐｘの第１の傾斜面６ｐａに当たって全反射し、その全反射した光Ｌが各プリズム６ｐｘの第２の傾斜面６ｐｂに当たって全反射する場合には、その第２の傾斜面６ｐｂにて全反射された光Ｌは、反射面６ｃに対して上記した入射角δで入射することになる。このため、入射角δで入射した光Ｌは反射面６ｃに当たることによって全反射し、導光板６ｚ内に戻されることになる。

次に、上記した式１〜式３に基づいて、導光板６ｚを形成する素材との関係でプリズム６ｐｘの頂角β１の角度を９０[°]からどの程度ずらすことができるか、この点について図５を参照して説明する。

図５は、導光板６ｚの素材と、導光板６ｚの光の屈折率と、導光板６ｚの臨界角[°]と、プリズム６ｐの傾斜面（第１の傾斜面６ｐａ又は第２の傾斜面６ｐｂ）に対する振り角θ１[°]の角度範囲と、プリズム６ｐｘの頂角β１[°]の角度範囲との関係の一例を示す図表である。

導光板６ｚの素材として光の屈折率が１.５９を有するポリカーボネート樹脂を用いた場合には、導光板６ｚから空気への臨界角は、スネルの法則に従い３９.０[°]と算出される。但し、この場合、導光板６ｚの入射面６ａから反入射面６ｄに向かう方向の長さを２０ｍｍ以上とし、また、導光板６ｚの厚さを０.３〜１.０ｍｍとしている。かかる条件の下で、各光源５から出射された平行光Ｌを導光板６ｚ内へ全反射させることが可能なプリズム６ｐｘの頂角β１の角度範囲は、図４に示す例では次のように導出される。

まず、上記した式１〜式３の各右項の臨界角に３９.０[°]を夫々代入して、上記した式１〜式３を満たす振り角θ１[°]の角度範囲を求めると、−２.０[°]≦θ１≦６.０[°]と算出される。そして、ポリカーボネート樹脂よりなる導光板６ｚの各プリズム６ｐｘの頂角β１は、上記したように９０[°]＋２θ１であるため、この式に、算出された振り角θ１[°]の角度範囲を代入すると、その頂角β１の角度範囲は、８６[°]≦β１≦１０２[°]と算出される。これにより、ポリカーボネート樹脂よりなる導光板６ｚの反入射面６ｄから外部への光Ｌの漏れを抑制することができ、光の損失を抑制することができる。その結果、反入射面６ｄ側の輝度を高めることができる。

また、導光板６ｚの素材として光の屈折率が１.４８〜１.５０を有するアクリル樹脂を用いた場合には、導光板６ｚから空気への臨界角は、スネルの法則に従い４２.５[°]〜４１.８[°]と算出される。但し、この場合、導光板６ｚの入射面６ａから反入射面６ｄに向かう方向の長さを２０ｍｍ以上とし、また、導光板６ｚの厚さを０.３〜１.０ｍｍとしている。かかる条件の下で、各光源５から出射された平行光Ｌを導光板６ｚ内へ全反射させることが可能なプリズム６ｐｘの頂角β１の角度範囲は、図４に示す例では次のように導出される。

まず、上記した式１〜式３の各右項に臨界角４２.５[°]〜４１.８[°]を夫々代入して、上記した式１〜式３を満たす振り角θ１[°]の角度範囲を求めると、凡そ、−０.８３[°]〜−１.０６[°]≦θ１≦２.５[°]〜３.２[°]と算出される。そして、アクリル樹脂よりなる導光板６ｚの各プリズム６ｐｘの頂角β１は、上記したように９０[°]＋２θ１であるため、この式に、算出された振り角θ１[°]の角度範囲を代入すると、その頂角β１の角度範囲は、８８.３４[°]〜８７.８８[°]≦θ≦９５[°]〜９６.４[°]と算出される。これにより、アクリル樹脂よりなる導光板６ｚの反入射面６ｄから外部への光Ｌの漏れを抑制することができ、光の損失を抑制することができる。その結果、反入射面６ｄ側の輝度を高めることができる。

[電子機器]
次に、上記した実施形態に係る導光板６、及び各種変形例に係る導光板６ｘ、６ｙ、６ｚのうち何れかの導光板を有する照明装置５１を備えた液晶装置（以下、代表して「液晶装置１０００」と称する）を備える電子機器の具体例について図６を参照して説明する。

まず、本発明に係る液晶装置１０００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図６（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶装置１０００を適用した表示部７１３とを備えている。

続いて、本発明に係る液晶装置１０００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図６（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本発明に係る液晶装置１０００を適用した表示部７２４を備える。

なお、本発明に係る液晶装置１０００を適用可能な電子機器としては、図６（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図６（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。

本発明の実施形態に係る液晶装置の断面図。 本実施形態に係る照明装置の平面図、導光板の反入射面に設けられるプリズムの構成を示す断面図、及びプリズムと光の入射角及び反射角との関係を示す図。 各種変形例に係る導光板の反入射面側の構成を示す要部拡大断面図。 他の変形例に係る導光板のプリズム等の構成を示す要部拡大断面図。 導光板の素材と屈折率と臨界角とプリズムの頂角との関係を示す図表。 本発明の液晶装置を備える電子機器の斜視図。

符号の説明

５ 光源、 ６、６ｘ、６ｙ、６ｚ 導光板、 ６ａ 入射面、 ６ｂ 出射面、 ６ｃ 反射面、 ６ｄ 反入射面、 ６ｐ、６ｐｘ プリズム、 ６ｐａ 第１の傾斜面、 ６ｐｂ 第２の傾斜面、 ６ｐｄ 凹部、 ６ｐｓ 稜線、 ５０ 液晶表示パネル、 ５１ 照明装置、 １００、１０００ 液晶装置

Claims (9)

1. 光を入射する入射面、及び前記入射面と対向する位置にある反入射面を有する導光板と、 前記入射面と対面する位置に配置された少なくとも１つの光源と、を備え、
   前記反入射面には、頂角を形成する三角柱形状のプリズムが少なくとも１つ設けられており、
   前記プリズムの稜線は前記入射面と略平行な方向に延在していると共に、前記プリズムの前記頂角は前記入射面を通じて入射した光を前記入射面側に向けて全反射させる角度を有することを特徴とする照明装置。
2. 前記頂角は、前記入射面とは逆側に突出してなることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記プリズムは、第１の傾斜面と、第２の傾斜面と、を備え、
   前記プリズムの前記頂角は、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とのなす角度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記プリズムの頂角は略９０[°]であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 光の屈折率が１.５９であると共に臨界角が３９[°]である素材にて形成され、
   前記プリズムの頂角θは、８６[°]≦θ≦１０２[°]を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 光の屈折率が１.４８〜１.５０であると共に臨界角が４２.５[°]〜４１.８[°]である素材にて形成され、
   前記プリズムの頂角θは、８８.３４[°]〜８７.８８[°]≦θ≦９５[°]〜９６.４[°]を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 一対の基板間に電気光学物質を挟持する電気光学パネルと、前記電気光学パネルの一方の面側に配置された請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置と、を備えることを特徴とする電気光学装置。
8. 請求項７に記載の電気光学装置を表示部として備えることを特徴とする電子機器。
9. 光を入射する入射面と、
   前記入射面と対向する位置にある反入射面と、を備え、
   前記反入射面には、頂角を形成する三角柱形状のプリズムが少なくとも１つ設けられており、
   前記プリズムの稜線は前記入射面と略平行な方向に延在していると共に、前記プリズムの前記頂角は前記入射面を通じて入射した光を前記入射面側に向けて全反射させる角度を有することを特徴とする導光板。

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