JP2011154998A - 面光源装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光利用効率を向上させて、装置の薄型化、低コスト化、省電力化を図る。
【解決手段】その側端面の一部が光を入射する入射面３ａとされた導光板３と、入射面３ａに沿って設けられ、該入射面３ａに向けて光を出射する光源２とを備える面光源装置である。光源２から出射される光の導光板３の厚み方向（Ｚ方向）への発散を制限するように、該光を入射面３ａに導く反射面４ａ，５ａを有する反射部材４，５を設け、反射面４ａ，４ａの全部または導光板３側の一部を正反射面とする。反射面４ａ，５ａの導光板３側の一部を正反射面とした場合には、残りの部分４ｂ，５ｂを拡散反射面とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、被照明体を照明する面光源装置、および該面光源装置を備える液晶表示装置に関する。

液晶表示装置に用いられるバックライトとして、光源からの光を導光板の側端面から導入して、導光板の出射面から出射させるサイドライド型のバックライトが知られている。サイドライト型のバックライトは、直下型のバックライトと比較して薄型に構成できるという利点を有している。

このようなサイドライト型のバックライトにおいては、装置のさらなる薄型化の要請に応えるため、フィルム導光板のような、より薄い導光板の採用が検討されている。一方、光源についても同様に小型化（薄型化）が図られてはいるものの、フィルム導光板のような薄さには対応できないのが現状である。

このような要請に応える技術としては、特許文献１、特許文献２に記載されているような技術が知られている。特許文献１に記載の技術では、光源と導光板との間にライトガイドを配置して、光源からの光を導光板に導くようにしている。特許文献１におけるライトガイドの内壁には拡散要素が付与されている。特許文献２に記載の技術では、光源と導光板との間に反射層を配置して、光源からの光を導光板に導くようにしている。特許文献２に記載の反射層は白色または銀色とされている。

特開２００６−３２４１６９号公報 特開２００８−６５９９７号公報

しかしながら、上述した特許文献１や特許文献２に記載の技術では、ライトガイドや反射層を設けない構成と比較して、光利用効率を高くすることが可能ではあるが、未だ十分と言うことはできず、改善の余地がある。なお、光利用効率とは、本願明細書においては、光源から出射される全光束を１００％としたときの導光板内に入射された全光束の割合を言うものとする。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、光利用効率を向上させることができる面光源装置、およびこれを備える液晶表示装置を提供することを目的とする。

本願発明者らは、鋭意研究した結果、光源から出射された光の発散を制限して導光板の側端面に導く反射部材を設けるとともに、該反射部材の反射面の全部または一部を正反射面とすることによって、光利用効率を向上できることを見いだし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の第１の観点に係る面光源装置は、その側端面の一部が光を入射する入射面とされた導光板と、前記入射面に沿って設けられ、該入射面に向けて光を出射する光源とを備える面光源装置であって、前記光源から出射される光の前記導光板の厚み方向への発散を制限するように、該光を前記入射面に導く反射面を有する反射部材を設け、前記反射面は正反射面を有する面光源装置である。

本発明の第１の観点に係る面光源装置において、前記正反射面の反射率が９６％以上となるように設定することができる。

本発明の第１の観点に係る面光源装置において、前記反射部材は、前記導光板の厚み方向に離間して配置された第１反射面を有する第１反射部材および第２反射面を有する第２反射部材を有し、前記第１反射面と前記第２反射面とは、互いに５〜７０°の角度をなすように配置され、好ましくは１５°〜６０°、より好ましくは２５°〜３５°に配置される。前記光源と前記入射面との離間距離が０〜２０ｍｍの範囲内で設定することができる。

本発明の第１の観点に係る面光源装置において、前記反射部材は、前記第１反射部材および前記第２反射部材の間に配置された第３反射部材を有し、前記第３反射部材は、前記反射面として、前記第１反射面に対向する第３反射面および前記第２反射面に対向する第４反射面を有することができる。

本発明の第１の観点に係る面光源装置において、前記光源を、複数の点光源を前記入射面に沿うように配列して構成し、各点光源の配光特性を、前記導光板の厚み方向における半値角をθとして、θ≦１２０°に設定することができる。なお、本願明細書においては、半値角とは半値全角を意味するものとする。

本発明の第１の観点に係る面光源装置において、前記反射面の前記光源側の一部を、光を拡散反射させる性質を有する材質からなる拡散反射面とし、または光を拡散反射させる凹凸構造からなる拡散反射面とすることができる。

本発明の第２の観点に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、前記本発明の第１の観点に係る面光源装置とを備えて構成される。

本発明の第１の観点に係る面光源装置によれば、従来よりも光利用効率を向上させることができ、装置の薄型化、低コスト化、省電力化を図ることができる。

本発明の第２の観点に係る液晶表示装置によれば、本発明の第１の観点に係る面光源装置を備えているので、装置の薄型化、低コスト化、省電力化を図ることができる。

本発明の実施形態の面光源装置の平面図である。 本発明の実施形態の面光源装置の要部を示す側面図である。 本発明の実施形態の一部を変更した面光源装置の要部を示す平面図である。 本発明の実施形態におけるシミュレーション結果としての反射部材の反射面の反射率と光利用効率との関係を示す図である。 本発明の実施形態の一部を変更した面光源装置の要部（実施例５−１）を示す側面図である。 本発明の実施形態の一部を変更した面光源装置の要部（実施例５−２）を示す側面図である。 本発明の実施形態の一部を変更した面光源装置の要部（実施例５−３）を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態に係る面光源装置について、図面を参照して説明する。なお、以下では、後述する平面視矩形状の導光板の厚み方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する面内において、該矩形状の導光板の１辺に沿う方向をＸ方向、該Ｘ方向に直交する方向をＹ方向としたＸＹＺ正規直交座標系を用いて説明する。

この面光源装置は、液晶表示装置の液晶パネルを被照明体として照明するバックライトに用いて特に好適なものである。但し、被照明体としては、そのような液晶パネルに限られず、店頭等に配置される看板の照明として、ショーウィンドウ等の照明として、その他のあらゆる照明として、用いることもできる。以下では、液晶表示装置のバックライトとして用いられる場合を例に説明する。

この実施形態の面光源装置１は、図１および図２に示されているように、光源２と、光源２からの光を導く矩形板状のフィルムからなる導光板（フィルム導光板）３とを備えている。

光源２としては、この実施形態では、複数の点光源としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）２ａを所定の配列ピッチでＹ方向に沿って配列してなるものを用いている。この実施形態では、各ＬＥＤ２ａは、その長手方向が入射面３ａの長手方向（Ｙ方向）に沿うように配置された細長い矩形状の基板２ｂに実装されている。ＬＥＤ２ａとしては、青黄色系擬似白色発光ダイオードや３色（ＲＧＢ）方式の白色発光ダイオード等を用いることができる。但し、点光源としては、このようなＬＥＤ２ａに限られず、例えば、半導体レーザー等を用いてもよい。また、光源２としては、このような点光源を配列してなるものにも限られず、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）等の線状光源を用いてもよい。

各ＬＥＤ２ａは、その軸線（出射する光の主光線の方向）が概略＋Ｘ方向を指向するように配置されている。ここで光源２（ＬＥＤ２ａ）の軸線は前記導光板３の入射面３ａ内を通過するように配置することが好ましい。ＬＥＤ２ａとしては、砲弾型ＬＥＤを用いることができ、その幅（Ｙ方向の寸法）をａ、厚み（Ｚ方向の寸法）をｂとして、例えばａ＝ｂ＝３ｍｍに設定されたものを用いることができる。但し、ＬＥＤ２ａの幅ａおよび厚みｂは一致している必要はなく、ＬＥＤ２ａに付与する配光特性に応じて、その断面を楕円形または長円形等に設定する場合には、互いに異なる寸法のものを用いることができる。

一般的なハイドーム型のＬＥＤは配光がランバーシアンであり、半値角（半値全角）が１２０°程度の比較的に大きい発散光を出射する。この実施形態で用いるＬＥＤ２ａとしては、このような一般的な配光のＬＥＤを用いることができる。但し、光利用効率を高くする観点から、少なくともＺ方向における半値角θが、１２０°以下に設定されたものを用いることが好ましい。この半値角θは、４０°以下に設定することがより好ましく、３５°以下に設定することがさらに好ましく、可能な限り、平行光に近い光（以下、単に平行光という）であることが最も好ましい。Ｙ方向の半値角φについては、Ｚ方向の半値角θと同じでもよいが、それよりも大きいものを用いることが好ましい。各ＬＥＤ２ａの数または配列ピッチは、導光板３のＹ方向の寸法、ＬＥＤ２ａの最大発光量、Ｙ方向の半値角φ等との関係において適宜な数または値が選定される。

光源２と導光板３の入射面３ａとの離間距離（Ｘ方向の寸法）ｄは、０〜２０ｍｍの範囲内で設定することが好ましい。但し、この離間距離ｄが０、すなわち光源２が入射面３ａに接している場合、または近接している場合には、光源２の発熱による導光板３に対する影響が無視できないことがあるため、その影響がない程度離間させることが好ましい。

なお、Ｙ方向の半値角θが上記のような好ましい範囲よりも大きい値に設定されたＬＥＤ、または上記のような好ましい範囲内に設定されたＬＥＤを用い、当該ＬＥＤの＋Ｘ方向に隣接して（すなわち、ＬＥＤ２ａと導光板３の入射面３ａとの間に）レンズ等の光学素子を設けることにより、上記のような好ましい範囲の発散光または平行光に変換するようにしてもよい。

導光板３は、透明樹脂により構成されている。該透明樹脂としては、特に限定されないが、プロピレン−エチレン共重合体、ポリスチレン、（メタ）アクリル酸エステル−芳香族ビニル化合物共重合体、ポリエチレンテレフタレート、テレフタル酸−エチレングリコール−シクロヘキサンジメタノール共重合体、ポリカーボネート、メタクリル樹脂、脂環式構造を有する樹脂などを挙げることができる。なお、導光板３はガラスで構成してもよい。

これらの中で、脂環式構造を有する樹脂、メタクリル樹脂および（メタ）アクリル酸エステル−芳香族ビニル化合物共重合体樹脂を好適に用いることができ、脂環式構造を有する樹脂を特に好適に用いることができる。脂環式構造を有する樹脂は、溶融樹脂の流動性が良好なので、射出成形の場合は低い射出圧力で金型のキャビティを充填することができ、またウエルドラインが発生しにくく、押し出し成形の場合、成形時の厚みムラが少なく、成形後の形状付与が容易である。また、吸湿性が極めて低いので、寸法安定性に優れ、導光板に反りを生ずることがなく、比重が小さいので導光板を軽量化することができる。また、脂環式構造を有する樹脂としては、主鎖または側鎖に脂環式構造を有する重合体樹脂を挙げることができる。主鎖に脂環式構造を有する重合体樹脂は、機械的強度と耐熱性が良好なので、特に好適に用いることができる。脂環式構造は、飽和環状炭化水素構造であることが好ましく、その炭素数は、４〜３０であることが好ましく、５〜２０であることがより好ましく、５〜１５であることがさらに好ましい。脂環式構造を有する重合体樹脂中の脂環式構造を有する繰り返し単位の割合は、５０重量％以上であることが好ましく、７０重量％以上であることがより好ましく、９０重量％以上であることがさらに好ましい。

脂環式構造を有する樹脂としては、例えば、ノルボルネン系単量体の開環重合体若しくは開環共重合体またはそれらの水素添加物、ノルボルネン系単量体の付加重合体若しくは付加共重合体またはそれらの水素添加物、単環の環状オレフィン系単量体の重合体またはその水素添加物、環状共役ジエン系単量体の重合体またはその水素添加物、ビニル脂環式炭化水素系単量体の重合体若しくは共重合体またはそれらの水素添加物、ビニル芳香族炭化水素系単量体の重合体または共重合体の芳香環を含む不飽和結合部分の水素添加物などを挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン系単量体の重合体の水素添加物およびビニル芳香族炭化水素系単量体の重合体の芳香環を含む不飽和結合部分の水素添加物は、機械的強度と耐熱性に優れるので、特に好適に用いることができる。メタクリル樹脂は、透明性に優れ、強靭でひびが入りにくいので、好適に用いることができる。メタクリル樹脂としては、ＪＩＳＫ６７１７に規定されるメタクリル酸メチル重合物を８０％以上含むメタクリル樹脂成形材料を挙げることができる。この規格に規定されるメタクリル樹脂の中で、ビカット軟化点温度９６〜１００℃、メルトフローレート８〜１６の指定分類コード１００−１２０のメタクリル樹脂は、適度な流動性と強度を有するので、好適に用いることができる。

本実施形態において用いる成形材料には、成形時における酸化劣化や熱劣化を防止するために、酸化防止剤を添加することができる。また、成形品の耐光性などを向上させるために、耐光安定剤を添加することができる。酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などを挙げることができる。これらの酸化防止剤は、１種を単独で用いることができ、あるいは、２種以上を組みあわせて用いることができる。これらの中で、フェノール系酸化防止剤、特にアルキル置換酸化防止剤を好適に用いることができる。酸化防止剤の添加量は、樹脂成分１００重量部に対して、０．０１〜２重量部であることが好ましく、０．０２〜１重量部であることがより好ましい。

耐光安定剤としては、例えば、ヒンダードアミン系耐光安定剤（ＨＡＬＳ）、ベンゾエート系耐光安定剤などを挙げることができる。これらの耐光安定剤は、１種を単独で用いることができ、あるいは、２種以上を組み合わせて用いることもできる。これらの中で、ヒンダードアミン系耐光安定剤を特に好適に用いることができる。耐光安定剤の添加量は、樹脂成分１００重量部に対して、０．０１〜２重量部であることが好ましく、０．０２〜１重量部であることがより好ましく、０．０５〜０．５重量部であることがさらに好ましい。

該成形材料には、必要に応じて、さらに他の添加剤を添加することができる。他の添加剤としては、例えば、熱安定剤、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤などの安定剤；滑剤、可塑剤などの樹脂改質剤；染料、顔料などの着色剤；帯電防止剤、光拡散剤などを挙げることができる。

ところで、樹脂からなる導光板３は吸湿により寸法変化（伸びや反り）を生じ、特に導光板３の寸法が大きい場合（例えば、４０インチ）には、当該寸法変化により光源１２と入射端部１４との相対位置関係が変化し、光利用効率が低下する。そこで、導光板３の吸水率は、０．２５％以下に設定することが好ましく、０．１％以下がより好ましく、０．０５％以下がさらに好ましい。この実施形態では、吸水率０．０１％に設定している。なお、本願明細書中における吸水率は、ＪＩＳ Ｋ７２０９ Ａ法に準拠して、厚さ３ｍｍで、直径５０ｍｍの円板形または一辺５０ｍｍの正方形の試験片を５０℃で２４時間乾燥したのちデシケーター中で放冷し、２３℃の水に２４時間浸漬したときの重量増から求めることができる。

導光板３は矩形状の板状体からなり、Ｘ方向およびＹ方向の寸法は、これが用いられる液晶表示装置の液晶パネルの有効面のサイズに応じて設定される。導光板３の厚み（Ｚ方向の寸法）ｈは、光源２の厚み（Ｚ方向の寸法）ｂよりも小さい値とすることができ、例えば、ｈ＝１．０ｍｍに設定することができる。ここで導光板３の厚みｈは、製造と取り扱いを容易にできることから、０．０２ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることがより好ましく、薄型化と軽量化を実現できることから、５ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。導光板３としては、その屈折率が、例えば、１．５３３（臨界角４０．７°）のものを用いることができる。

導光板３は、当該導光板３内を伝搬する光を反射する裏面３ｂと、この裏面３ｂに対向し、裏面３ｂで反射されまたは反射されずに導光板３内を伝搬される光を出射する出射面３ｃとを備えている。この実施形態では、裏面３ｂおよび出射面３ｃ（裏面３ｂ、出射面３ｃに凹凸がある場合にはそれぞれの平均面）はＸ−Ｙ平面に実質的に平行な面となっている。

導光板３の裏面３ｂは、この実施形態では、一様な平面からなる反射面となっている。裏面３ｂは導光板３を構成する樹脂板の裏面側表面に反射金属を蒸着し、あるいは白色散乱板（白色反射板）を密着配置して構成することができる。なお、裏面３ｂを、入射面３ａに近い側から遠い側に向かって（＋Ｘ方向に向かって）、出射面３ｃに対する厚み（Ｚ方向の寸法）が次第に小さくなるように、Ｘ−Ｙ平面に対して傾斜した傾斜面としてもよい。

また、裏面３ｂには、導光板３内を伝搬する光を高効率的に出射させるとともに、出射光を均一にする等のため、条列等の凹凸が配置されていてもよい。この場合の条列としては、例えば、裏面３ｂのＹ方向に沿うようにその長手方向が設定されるとともに、その断面が三角形状の条をＸ方向に複数配列してなる条列（プリズム条列）を用いることができる。同様に、裏面３ｂのＸ方向に沿うようにその長手方向が設定されるとともに、その断面が三角形状の条をＹ方向に複数配列してなる条列（プリズム条列）を用いてもよい。また条列の頂角や条を構成する一対の斜面のＸ−Ｙ平面に対する傾斜角、条の配列のピッチ、高さ等が互いに異なるものを用いてもよい。さらに隣接する各条が同一の形状でなくてもよく、条の形状は、その断面が三角形のものに限定されず、その他の多角形または半円弧や楕円弧等の曲線形状であってもよい。これらを混在させたものであってもよい。さらに、条列は、裏面３ｂのＹ方向に渡って一様に形成されたもののみならず、その途中で分断し配列的にまたは離散的に形成されたものであってもよい。また、Ｙ方向に対して僅かに斜交していてもよい。裏面３ｂは、不定形な粗面（ランダムに微小な凹凸を形成した面）にしてもよい。また、点状に形成されたものであってもよく、同一または異なる形状の複数の突起または窪みを配列的にまたは離散的に形成したものであってもよい。この場合の突起または窪みの形状としては、球形、円錐形、多角錐形等を採用することができる。また、白色インクの印刷や金属蒸着等により形状を形成してもよい。

また、表面の傷付きを防ぐ観点から、線状か点状かを問わず、凸構造であることが好ましい。この場合、凸の高さは同観点から１μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがさらに好ましい。

導光板３の出射面３ｃは、導光板３内を伝搬される光を出射させる面であり、この実施形態では、一様な平坦面となっている。導光板３内を伝搬する光を高効率的に出射させるとともに、出射光を均一にする等のため、条列等の凹凸が配置されていてもよい。この場合の条列としては、例えば、出射面３ｃのＹ方向に沿うようにその長手方向が設定されるとともに、その断面が三角形状の条をＸ方向に複数配列してなる条列（プリズム条列）を用いることができる。同様に、出射面３ｃのＸ方向に沿うようにその長手方向が設定されるとともに、その断面が三角形状の条をＹ方向に複数配列してなる条列（プリズム条列）を用いてもよい。条列の頂角や条を構成する一対の斜面のＸ−Ｙ平面に対する傾斜角、条の配列のピッチ、高さ等が互いに異なるものを用いてもよい。さらに隣接する各条が同一の形状でなくてもよく、条の形状は、その断面が三角形のものに限定されず、その他の多角形または半円弧や楕円弧等の曲線形状であってもよい。これらを混在させたものであってもよい。さらに、条列は、出射面３ｃのＹ方向に渡って一様に形成されたもののみならず、その途中で分断し配列的にまたは離散的に形成されたものであってもよい。また、Ｙ方向に対して僅かに斜交していてもよい。出射面３ｃは、不定形な粗面（ランダムに微小な凹凸を形成した面）にしてもよい。また、点状に形成されたものであってもよく、同一または異なる形状の複数の突起または窪みを配列的にまたは離散的に形成したものであってもよい。この場合の突起または窪みの形状としては、球形、円錐形、多角錐形等を採用することができる。また、白色インクの印刷（スクリーン印刷やインクジェット印刷）や金属蒸着等により形状を形成してもよい。

また、表面の傷付きを防ぐ観点から、線状か点状かを問わず、凸構造であることが好ましい。この場合、凸の高さは同観点から１μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがさらに好ましい。

本実施形態の導光板３の製造において、その表面に前記特定形状の突起形状を形成する方法に特に制限はない。例えば、プリズム条列を形成する場合、平板状の導光板表面に形成することができ、あるいは、導光板の成形と同時にプリズム条列を形成することもできる。平板状の導光板の表面にプリズム条列を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、所望の形状の線状プリズムを形成できる工具を用いた切削加工によることができ、あるいは、光硬化樹脂を塗布し、所望の形状の型を転写した状態で硬化させることもできる。導光板を押出成形で作製し、同時にプリズム条列を形成する場合は、所望のプリズム条列形状を有する異形ダイを用いて異形押出することができ、あるいは、押出後にエンボス加工によりプリズム条列を形成することもできる。導光板をキャスティングにより作製し、同時にプリズム条列を形成する場合は、所望のプリズム条列の形状を形成できるキャスティング型を用いることができる。導光板を射出成形により作製し、同時にプリズム条列を形成する場合は、所望のプリズム条列の形状を形成できる金型を用いることができる。光硬化樹脂への型形状転写、異形ダイによる押出し加工、エンボス加工、キャスティング、もしくは射出成形により、プリズム条列を形成する場合に使用する型は、所望の線状プリズムを形成できる工具を用いた型の金属部材への切削加工、もしくは所望の形状が形成された部材上への電鋳加工により得ることができる。

導光板３の出射面３ｃ側には、この面光源装置１による照明光が一様で均一となるように、空気層を挟んで光拡散シートを、また、輝度を高められるようにプリズムシート等の光学シートが配置されることが好ましい。光学シートとしては、透明樹脂、透明樹脂に光拡散剤その他の添加剤を添加した板状体、板状体の一方または両方の面に複数の突起や条列等のパターンを形成したもの等を用いることができる。

光源２から出射される光の導光板３の厚み方向（Ｚ方向）への発散を制限するように、該光を導光板３の入射面３ａに導く反射部材として、反射面（第１反射面）４ａを有する反射板（第１反射部材）４および反射面（第２反射面）５ａを有する反射板（第２反射部材）５が設けられている。この実施形態では、一対の反射板４，５は反射面４ａ，５ａが互いに対向するように、導光板３の厚み方向（Ｚ方向）に離間して、Ｘ−Ｙ平面に関して八の字状となるように互いに対称に配置されている。

図２において、上側の反射板４は、その右端縁（＋Ｘ方向側の端縁）が導光板３の入射面３ａの上辺（＋Ｚ方向側の辺）に、その左端縁（−Ｘ方向側の端縁）がＬＥＤ２ａが実装された基板２ｂの上辺（＋Ｚ方向側の辺）にそれぞれ接続または近傍に位置するように配置することができる。同様に、下側の反射板５は、その右端縁（＋Ｘ方向側の端縁）が導光板３の入射面３ａの下辺（−Ｚ方向側の辺）に、その左端縁（−Ｘ方向側の端縁）がＬＥＤ２ａが実装された基板２ｂの下辺（−Ｚ方向側の辺）に接続または近傍に位置するように配置することができる。

反射板４，５（反射面４ａ，５ａ）の互いのなす角度は、７０°以下であることが好ましく、６０°以下であることがより好ましい。この実施形態では、反射板４，５（反射面４ａ，５ａ）のＸ−Ｙ平面に対する角度を、それぞれ１５°に設定することにより、互いのなす角度を３０°に設定している。但し、反射板４，５（反射面４ａ，５ａ）のそれぞれのＸ−Ｙ平面に対する角度は、互いに異なっていてもよい。即ち、反射板４の反射面４ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をα、反射板５の反射面５ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をβとして、α≠βとしてもよい（図５参照）。角度αまたは角度βはそれぞれ３５°以下が好ましく、１０°以下がさらに好ましい。一例として、反射板４，５（反射面４ａ，５ａ）の互いのなす角度（α＋β）を３０°とする場合において、α＝２２．５°、β＝７．５°とすることができる。この場合において、角度αまたは角度βを略０°（即ち、反射面４ａまたは反射面５ａをＸ−Ｙ平面に略平行）に設定してもよい（図６参照）。なお、図６では、α＝３０°、β＝０°に設定している。反射板４（反射面４ａ）または反射板５（反射面５ａ）のＸ−Ｙ平面に対する傾きを小さくすると（角度αまたは角度βを小さくすると）、バックライトに導光板３を設置した際、導光板３の裏面３ｂとバックライトフレーム間の間隔が小さくなるため、運搬中や使用中の導光板３の撓み、位置ずれを抑制することができるとともに、組立作業を容易化することができる。このように、角度αと角度βとを異ならせる場合において、図７に示すように、光源２（ＬＥＤ２ａ）の軸線（出射する光の主光線の方向）が導光板３の入射面３ａの方向に向くように、角度αと角度βとの比率に応じて、光源２（ＬＥＤ２ａ）の軸線の導光板３の入射面３ａ（Ｙ−Ｚ平面）に対する傾きを変化させてもよい。例えば、図７において、α＝３０°、β＝０°とする場合において、光源２（ＬＥＤ２ａ）の軸線と入射面３ａの法線とのなす角度をγとして、γ＝１５°に設定することができる。

各反射板４，５の反射面４ａ，５ａは、その全面において正反射面（鏡面）となっている。反射板４，５は、例えば、銀板（銀シート）の一方の面（反射面４ａ，５ａとなるべき面）を鏡面仕上げすることにより製造することができる。反射面の面粗度を小さくすることで反射率を上げることが出来る。反射面４ａ，５ａの反射率は、９６％以上であることが好ましい。反射面４ａ，５ａの全面を正反射面とすることにより、全面を拡散反射面とした場合と比較して、光利用効率を向上することができる。

但し、反射面４ａ，５ａの光源２側の一部４ｂ，５ｂのみを、光を拡散反射（ランバート散乱）させる性質を有する材質からなる拡散反射面とすることができる。このような光を拡散反射させる材料としては、硫酸バリウムを例示することができる。この場合、反射板４，５の正反射面となるべき部分を鏡面仕上げし、その余の部分（拡散反射面となるべき部分４ｂ，５ｂ）に、このような光を拡散反射させる材料をコーティングすることにより製造することができる。

また、反射面４ａ，５ａの光源２側の一部４ｂ、５ｂのみを、光を拡散反射させる凹凸構造からなる拡散反射面とすることもできる。この場合、反射板４，５は、反射面４ａ，５ａの正反射面となるべき部分を鏡面仕上げし、その余の部分（拡散反射面となるべき部分４ｂ、５ｂ）に、このような光を拡散反射させる凹凸構造を付与することにより製造することができる。

凹凸構造としては、その断面が三角形状の条を複数配列してなる条列を例示することができる。この場合、条列を構成する各条は、反射板４，５の板面において、その長手方向が概略Ｙ方向となるように配置される。各条の断面形状は、三角形状に限られず、多角形、円弧形状、その他の曲線形状であってもよい。なお、このような凹凸構造からなる拡散反射面は、条列ではなく、複数の突起を配列的にまたは離散的に形成したものであってもよい。この場合の突起の形状としては、球形、円錐形、多角錐形等を採用することができる。凹凸構造からなる拡散反射面は、不定形な粗面（ランダムに微小な凹凸を形成した面）であってもよい。

反射面４ａ，５ａの導光板３側の一部を構成する正反射面と、その余の部分（光源２側の一部４ｂ，５ｂ）を構成する拡散反射面との割合としては、反射面４ａ，５ａの全領域のうち、２／３以上を正反射面、残りの１／３以内を拡散反射面とすることができる。反射板の互いのなす角度が６０°のときは１／３以内で、１５°のときは１／１２以内とすることができる。

このように反射面４ａ，５ａの導光板３側の一部を正反射面とし、その余の部分（光源２側の一部４ｂ，５ｂ）を拡散反射面としたのは、光源２から出射された上述した配光の光は、その多くは反射面４ａ，５ａにおいて適宜な角度で、例えば１〜２回程度反射されることにより、入射面３ａから導光板３内へ導かれるが、その一部（例えば、３回程度以上反射された光）は光源２側に戻ってしまい、損失になると考えられる。従って、反射面４ａ，５ａの光源２側の一部４ｂ，５ｂを拡散反射面とすることにより、このような光源２側に戻ってしまう光を拡散反射させることで、戻り光の一部を導光板３側にさらに戻すことが可能となり、光利用効率を向上させることができる。また、拡散反射することにより、その一部の光が入射面３ａ側に向かうため、入光効率が上がると考えられる。

次に、上述した構成の変更例を、図３を参照して説明する。図３の構成においては、反射部材は、上述した反射板４，５に加えて、反射板（第３反射部材）６を備えている。反射板６は、反射板４と反射板５の中間に設けられており、その一方の反射面６ａが反射板４の反射面４ａに所定の第１角度をもって対向するとともに、他方の反射面６ｂが反射板５の反射面５ａに所定の第２角度をもって対向した状態で、Ｘ−Ｙ平面に平行するように配置されている。ここでは、第１角度と第２角度とは互いに一致しており、反射面４ａと反射面５ａとのなす角度の半分に設定されている。但し、第１角度と第２角度とは、必ずしも一致している必要はなく、また、反射板６はＸ−Ｙ平面に対して傾斜していてもよい。

反射板６の反射面６ａ，６ｂは、それぞれ正反射面となっているのは、反射面４ａ，５ａの場合と同様である。反射板６は、例えば、銀板（銀シート）の両面を鏡面仕上げすることにより製造することができる。反射板４，５の光源２側の一部に拡散反射面４ｂ，５ｂを設ける場合には、反射板６のこれらに対応する部分を同様な拡散反射面とすることができる。このような反射板６を追加することにより、光利用効率をさらに向上することが可能である。

上述したように構成した面光源装置１により、被照明体としての液晶パネルの全領域を照明する面光源装置を構成することができる。また、上述したように構成した面光源装置１を、１つのユニットとして、複数のユニットを適宜に配列することにより、被照明体としての液晶パネルの全領域を照明する面光源装置を構成することもできる。

液晶表示装置は、液晶層を挟んで、配向膜、透明電極、カラーフィルタ、ガラス板、偏光板等を適宜に積層配置してなる液晶パネルの裏面側に、上述した面光源装置１が所定の位置関係で配置されるように、それぞれを筐体等に固定して構成される。

次に、本発明の実施例について説明する。図２および図３に示した面光源装置１について、ソフトウエアによる光学シミュレータを用いて、光学モデルを作成し、適宜に諸元を設定・変更しつつ、光利用効率（％）を算出して、その高低を評価する。光学シミュレータとしては、照明設計解析ソフトウエアＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ（開発元：ＯＲＡ社）を用いた。

（実施例１−１）
図２に示した構成を用いた。ＬＥＤ２ａの配光（Ｚ方向の半値角θ）は３０°、ＬＥＤ高さ（反射板４，５のＬＥＤ２ａの配置される側のＺ方向の寸法）ｂは３ｍｍ、離間距離（ＬＥＤ２ａと導光板３の入射面３ａとの間のＸ方向の寸法）ｄは３ｍｍとした。反射面（反射面４ａ，５ａ）は全面に渡って正反射面とし、その反射率は９６％とした。導光板材質（導光板３の材質）としては、ノルボルネン樹脂（ＺＥＯＮＯＲ１０６０Ｒ（商品名、日本ゼオン社製））、屈折率１．５３３）を用いるものとした。導光板厚み（導光板３のＺ方向の寸法）ｈは０．２ｍｍとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表１に示す通り、７５％であった。

（実施例１−２）
図２に示した構成において、反射板４，５の反射面４ａ，５ａの光源２側の一部（３分の１）を拡散反射面とした以外は、実施例１−１と同じとした。なお、反射面４ａ，５ａの拡散反射面とした以外の部分（正反射面）の反射率は９６％とした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表１に示す通り、７７％であった。

（実施例１−３）
図３に示した反射板３枚の構成（中間の反射板６を追加した構成）を用い、反射板６の反射面６ａ，６ｂを全面に渡って正反射面（反射率９６％）とした以外は、実施例１−１と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表１に示す通り、７９％であった。

（結論１）
上記実施例１−１から明らかなように、反射面４ａ，５ａを正反射面とすることにより、光利用効率を大幅に向上することができる。

上記実施例１−１と実施例１−２との対比から明らかなように、反射面４ａ，５ａの光源２側の一部のみを拡散反射面とすることにより、僅かではあるが、光利用効率をさらに向上することができる。

上記実施例１−１と実施例１−３との対比から明らかなように、反射面４ａ，５ａの中間に反射板６を追加することにより、僅かではあるが、光利用効率をさらに向上することができる。

（実施例２−１）
図２に示した構成を用いた。ＬＥＤ２ａの配光（Ｚ方向の半値角θ）は４０°、ＬＥＤ高さ（反射板４，５のＬＥＤ２ａの配置される側のＺ方向の寸法）ｂは４ｍｍ、離間距離（ＬＥＤ２ａと導光板３の入射面３ａとの間のＸ方向の寸法）ｄは９．３ｍｍとした。反射面（反射面４ａ，５ａ）は全面に渡って正反射面とし、その反射率は９８％とした。導光板材質（導光板３の材質）としては、ノルボルネン樹脂（ＺＥＯＮＯＲ１０６０Ｒ（商品名、日本ゼオン社製））、屈折率１．５３３）を用いるものとした。導光板厚み（導光板３のＺ方向の寸法）ｈは１ｍｍとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表１に示す通り、６９％であった。

（実施例２−２）
反射板４，５の反射面４ａ，５ａの反射率を９７％とした以外は、実施例２−１と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表２に示す通り、６０％であった。

（実施例２−３）
反射板４，５の反射面４ａ，５ａの反射率を９６％とした以外は、実施例２−１と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表２に示す通り、５５％であった。

（実施例２−４）
反射板４，５の反射面４ａ，５ａの反射率を９５％とした以外は、実施例２−１と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表２に示す通り、５０％であった。

（実施例２−５）
反射板４，５の反射面４ａ，５ａの反射率を９４％とした以外は、実施例２−１と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表２に示す通り、４９％であった。

（実施例２−６）
反射板４，５の反射面４ａ，５ａの反射率を９３％とした以外は、実施例２−１と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表２に示す通り、４７％であった。

（結論２）
上記実施例２−１〜実施例２−６の結果について、横軸に反射率（正反射率）（％）を、縦軸に光利用効率（％）をとったグラフを図４に示す。同図から、反射率が９３％から大きくなるに従って、光利用効率は比較的に小さい傾斜で上昇し、９６％付近を変曲点として、９６％からさらに大きくなるに従って、比較的に大きい傾斜で上昇していることがわかる。従って、反射率を９６％以上の値に設定することにより、高い光利用効率を実現することができる。

（実施例３−１）
導光板材質として、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：ポリメタクリル酸メチル樹脂、屈折率１．４９）を用いることとした以外は、実施例２−１と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表３に示す通り、６９％であった。

（実施例３−２）
導光板材質として、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：ポリメタクリル酸メチル樹脂、屈折率１．４９）を用いることとした以外は、実施例２−２と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表３に示す通り、６０％であった。

（実施例３−３）
導光板材質として、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：ポリメタクリル酸メチル樹脂、屈折率１．４９）を用いることとした以外は、実施例２−３と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表３に示す通り、５５％であった。

（実施例３−４）
導光板材質として、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：ポリメタクリル酸メチル樹脂、屈折率１．４９）を用いることとした以外は、実施例２−４と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表３に示す通り、５０％であった。

（実施例３−５）
導光板材質として、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：ポリメタクリル酸メチル樹脂、屈折率１．４９）を用いることとした以外は、実施例２−５と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表３に示す通り、４９％であった。

（結論３）
上記実施例３−１〜実施例３−５の結果から、上記結論２と同じ結論が得られた。

（実施例４−１）
図２に示した構成を用いた。ＬＥＤ２ａの配光（Ｚ方向の半値角θ）は３０°、ＬＥＤ高さ（反射板４，５のＬＥＤ２ａの配置される側のＺ方向の寸法）ｂは３ｍｍ、離間距離（ＬＥＤ２ａと導光板３の入射面３ａとの間のＸ方向の寸法）ｄは１４ｍｍとした。反射面角度（反射面４ａ，５ａの互いのなす角度）は１５°（反射面４ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をα、反射面５ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をβとして、α＝β＝７．５°）とした。反射面（反射面４ａ，５ａ）は全面に渡って正反射面とし、その反射率は９６％とした。導光板材質（導光板３の材質）としては、ノルボルネン樹脂（ＺＥＯＮＯＲ１０６０Ｒ（商品名、日本ゼオン社製））、屈折率１．５３３）を用いるものとした。導光板厚み（導光板３のＺ方向の寸法）ｈは１ｍｍとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表４に示す通り、５６％であった。

（実施例４−２）
離間距離（ＬＥＤ２ａと導光板３の入射面３ａとの間のＸ方向の寸法）ｄを９ｍｍ、反射面角度（反射面４ａ，５ａの互いのなす角度）を２５°（反射面４ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をα、反射面５ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をβとして、α＝β＝１２．５°）とした以外は、実施例４−１と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表４に示す通り、６１％であった。

（実施例４−３）
離間距離（ＬＥＤ２ａと導光板３の入射面３ａとの間のＸ方向の寸法）ｄを７．４ｍｍ、反射面角度（反射面４ａ，５ａの互いのなす角度）を３０°（反射面４ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をα、反射面５ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をβとして、α＝β＝１５°）とした以外は、実施例４−１と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表４に示す通り、６８％であった。

（実施例４−４）
反射面角度（反射面４ａ，５ａの互いのなす角度）を３５°（反射面４ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をα、反射面５ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をβとして、α＝β＝１７．５°）とした以外は、実施例４−３と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表４に示す通り、６１％であった。

（実施例４−５）
反射面角度（反射面４ａ，５ａの互いのなす角度）を４０°（反射面４ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をα、反射面５ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をβとして、α＝β＝２０°）とした以外は、実施例４−３と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表４に示す通り、５９％であった。

（実施例４−６）
反射面角度（反射面４ａ，５ａの互いのなす角度）を６０°（反射面４ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をα、反射面５ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をβとして、α＝β＝３０°）とした以外は、実施例４−３と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表４に示す通り、５８％であった。

（比較例４−１）
反射面角度（反射面４ａ，５ａの互いのなす角度）を９０°（反射面４ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をα、反射面５ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をβとして、α＝β＝４５°）とした以外は、実施例４−３と同じとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表４に示す通り、４５％であった。

（結論４）
上記実施例４−１〜実施例４−３の結果から、ＬＥＤ２ａと導光板３の入射面３ａとの離間寸法ｄが、１４ｍｍ〜７．４ｍｍの範囲では、小さくなるにつれて、光利用効率が向上することがわかる。

また、上記実施例４−１〜実施例４−６の結果から、反射面４ａ，５ａの互いのなす角度は、１５〜６０°の範囲が好ましく、２５〜３５°の範囲がより好ましく、３０°程度が最も好ましいことがわかる。

（実施例５−１）
図５に示した構成を用い、反射面４ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をα＝２２．５°、反射面５ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をβ＝７．５°とした以外は、実施例４−３と同じとした。なお、光源２（ＬＥＤ２ａ）の軸線（出射する光の主光線の方向）と導光板３の入射面３ａの法線方向とのなす角度（γ）は、実施例４−３と同様に、０°（即ち、平行）とした。また、離間距離ｄ（図５参照）は７．４ｍｍとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表５に示す通り、６６％であった。

（実施例５−２）
図６に示した構成を用い、反射面４ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をα＝３０°、反射面５ａのＸ−Ｙ平面に対する角度をβ＝０°とした以外は、実施例４−３と同じとした。なお、光源２（ＬＥＤ２ａ）の軸線（出射する光の主光線の方向）と導光板３の入射面３ａの法線方向とのなす角度（γ）は、実施例４−３と同様に、０°（即ち、平行）とした。また、離間距離ｄ（図６参照）は７．４ｍｍとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表５に示す通り、６３％であった。

（実施例５−３）
図７に示した構成を用い、光源２（ＬＥＤ２ａ）の軸線（出射する光の主光線の方向）と導光板３の入射面３ａの法線方向とのなす角度を、γ＝１５°とした以外は、実施例５−２と同じとした。なお、離間距離ｄ（図７参照）は７．４ｍｍとした。シミュレーションの結果、光利用効率（％）は、表５に示す通り、６５％であった。

（結論５）
上記実施例４−３、実施例５−１、実施例５−２の結果から、反射板５ａのＸ−Ｙ平面に対する傾斜角度（β）を小さくすることで傾斜角度が大きい場合と同等の光利用効率を維持したまま、導光板３の撓み、位置ずれを抑制し、組み立てを容易にできることがわかる。また、実施例５−２、実施例５−３の結果より、反射面４ａ，５ａのＸ−Ｙ平面に対する角度にあわせて、光源２（ＬＥＤ２ａ）の軸線を導光板３の入射面３ａの方向に向けるように入射面３ａ（Ｙ−Ｚ平面）に対する傾きを変化させることで、光利用効率が上がっていることがわかる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上述した実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…面光源装置
２…光源
２ａ…ＬＥＤ
３…導光板
３ａ…入射面
３ｃ…出射面
４，５，６…反射板
４ａ，５ａ，６ａ，６ｂ…反射面

Claims (8)

1. その側端面の一部が光を入射する入射面とされた導光板と、前記入射面に沿って設けられ、該入射面に向けて光を出射する光源とを備える面光源装置であって、
   前記光源から出射される光の前記導光板の厚み方向への発散を制限するように、該光を前記入射面に導く反射面を有する反射部材を設け、
   前記反射面は、前記導光板の厚み方向に離間して配置された第１反射面を有する第１反射部材および第２反射面を有する第２反射部材を有し、
   前記第１反射面と前記第２反射面とは、互いに５°〜７０°の角度をなすように配置され、正反射面を有することを特徴とする面光源装置。
2. 前記正反射面の反射率が９６％以上となるように設定された請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記光源と前記入射面との離間距離が０〜２０ｍｍの範囲内で設定された請求項１または２に記載の面光源装置。
4. 前記反射部材は、前記第１反射部材および前記第２反射部材の間に配置された第３反射部材を有し、
   前記第３反射部材は、前記反射面として、前記第１反射面に対向する第３反射面および前記第２反射面に対向する第４反射面を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源装置。
5. 前記光源は、複数の点光源を前記入射面に沿うように配列して構成され、
   各点光源の配光特性が、前記導光板の厚み方向における半値角をθとして、
   θ≦１２０°に設定した請求項１〜４のいずれか一項に記載の面光源装置。
6. 前記反射面の前記光源側の一部を、光を拡散反射させる性質を有する材質からなる拡散反射面とした請求項１〜５のいずれか一項に記載の面光源装置。
7. 前記反射面の前記光源側の一部を、光を拡散反射させる凹凸構造からなる拡散反射面とした請求項１〜５のいずれか一項に記載の面光源装置。
8. 液晶パネルと、請求項１〜７のいずれか一項に記載の面光源装置とを備える液晶表示装置。

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