JP2950219B2 - 面光源装置、当該面光源装置を用いた画像表示装置及び当該面光源装置に用いるプリズムアレイ - Google Patents

面光源装置、当該面光源装置を用いた画像表示装置及び当該面光源装置に用いるプリズムアレイ

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JP2950219B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は面光源装置、特にエ
ッジライト型の面光源装置に関する。さらに、本発明
は、当該面光源装置を用いた画像表示装置や当該面光源
装置に用いるプリズムシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶表示装置は、軽量かつ薄型と
いう特徴を有することから、ラップトップ型やブック型
等のパーソナルコンピュータ用やワードプロセッサ用の
ディスプレイを始めとして、電子手帳、携帯電話、液晶
テレビ、その他の携帯端末機器、ビデオカメラ等のディ
スプレイにも用いられている。さらには、タイマカウン
タ等の計測機器の表示部やバーチャルリアリティのオー
バーヘッドディスプレイ、液晶プロジェクタ等にも用い
られている。
【０００３】（直下型面光源装置）これらの液晶表示装
置には、液晶表示パネル（以下、ＬＣＤパネルという）
の背面に直下型面光源装置を配置したものと、エッジラ
イト型面光源装置を配置したものとがある。このうち、
前者の直下型面光源装置１の正面図及び断面図を図１
（ａ）（ｂ）に示す。直下型面光源装置１は、拡散板
２，３の背面に設けた冷陰極管（蛍光管）のような線状
光源４の後ろにリフレクタ５を配置した構造となってお
り、線状光源４から出射された光を拡散板２，３によっ
て拡散させることで面光源装置１の出射面から均一に拡
散光を出射させるようにしている。
【０００４】かかる直下型面光源装置を用いた液晶表示
装置にあっては、拡散板の背面に線状光源を複数本配列
することができるので、高い出射輝度を得ることができ
るという特徴がある。しかしながら一方では、面光源装
置全体で一様な輝度を得るためには、光源と拡散板との
距離をある程度離す必要があるので、面光源装置が厚く
なってしまい、その結果として液晶表示装置の特徴であ
る薄型化を阻害するという問題があった。
【０００５】（エッジライト型面光源装置）これに対
し、エッジライト型面光源装置では、線状光源は導光板
の側面に位置しているため、光源を薄型化できるという
特徴があり、最近では液晶表示装置の薄型化の要求がよ
り一層高まるにつれ、比較的薄型に構成できるエッジラ
イト型面光源装置を用いたものが主流となってきてい
る。
【０００６】図２は、このようなエッジライト型面光源
装置６の一部破断した分解斜視図を示す。エッジライト
型面光源装置６は、光学要素として、線状光源７、リフ
レクタ８、導光板９、反射板１０、拡散板１１および一
対の集光レンズ板１２，１３から構成される。線状光源
７とリフレクタ８は、光学的に透明な導光板９の入射側
面に配置されており、線状光源７から出た光は直接に、
あるいはリフレクタ８で反射された後に入射側面から導
光板９の内部に入射する。また、導光板９の入射側面以
外の側面には隙間を隔てて金属誘電体の粗面からなる側
面反射板１４（図５）が設けられている。ここで、線状
光源７としては、冷陰極管（蛍光管）が用いられてお
り、液晶表示装置６に必要とされる表示輝度に対応させ
て、直線状の単管あるいはＬ字管が使用される。
【０００７】導光板９の下面には拡散層１５が形成され
ており、その下方に反射板１０が設けられている。拡散
層１５は、例えばスクリーン印刷によって光拡散性の塗
料等をドット印刷したものであり、図３（ａ）もしくは
図３（ｂ）に示すように線状光源７から離れた側で拡散
層１５の面積が次第に大きくなっている。あるいは、拡
散層１５は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、導光板９
の下面に設けられた凹凸部でもよく、この場合にも線状
光源７から離れるほど拡散層１５が幅広になっている。
導光板９中の光は、導光板９の上面で全反射した後、あ
るいは導光板９下面の反射板１０及び導光板９上面で反
射した後、あるいは直接に拡散層１５に入射して拡散層
１５で拡散され、拡散層１５で反射された光のうち全反
射条件から外れた光だけが導光板９の上面から出射され
る。また、線状光源７から遠い側で拡散層１５の面積が
大きくなっているため、導光板９の全体で均一な輝度で
光が出射される。
【０００８】導光板９の上面には、拡散板１１と一対の
集光レンズ板１２，１３が重ねられている。この拡散板
１１は、表面に微細な凹凸加工（マット加工、シボ加
工、梨地加工）を施した合成樹脂製のシートもしくはフ
ィルムである。導光板９の上面から出た光は、拡散板１
１によって拡散される。集光レンズ板１２，１３は、断
面三角形状のプリズム部を平行に配列した構造となって
おり、上方の集光レンズ板１３と下方の集光レンズ板１
２とは、互いに９０゜回転させた向きに配置されてい
る。しかして、拡散板１１で拡散された光は、集光レン
ズ板１２，１３で２方向に集光され、導光板９の上面に
ほぼ垂直な光線として出射される。
【０００９】（導光板による導光効率）ここで、導光板
９により線状光源７の光を出射面（上面）へ導く効率に
ついて説明しておく。まず、導光板９の下面に拡散層１
５が存在しないと仮定して、導光板９内部での光の閉じ
込めを考える。図５に示す光線Ｆ１は、導光板９の入射
側面１６からその法線に対して９０゜の入射角で入射し
た光線を示している。すなわち、光線Ｆ１の屈折角θ1
は導光板９中での全反射の臨界角である。従って、空気
中の屈折率をｎ1、導光板９の屈折率をｎ2とすると、屈
折角θ1は次の式のように表わされる。 θ1＝sin-1（ｎ1／ｎ2） … また、導光板９下面への入射角θ2は、 θ2＝９０゜−θ1 … となる。ここで、導光板９の材質がポリカーボネイトで
あるとすると、ｎ2＝１.５９であるから、上記式及び
式の値は、 θ1＝３８.９７゜ θ2＝５１.０３゜ となる。この入射角θ2は全反射の臨界角であるθ1より
も大きいから、導光板９の下面に拡散層１５が存在しな
いとすると、光線Ｆ１は導光板９の下面で全反射する。
同じように、導光板９の上面でも全反射する。
【００１０】線状光源７から導光板９内に入射する他の
光線、例えば光線Ｆ２に対しては、屈折角θ３は屈折角
θ１よりも小さいから、導光板９の上面及び下面への入
射角θ ４ は前記入射角θ２よりも大きくなる。従って、
線状光源７から導光板９の内部へ入射した光線Ｆ２は、
導光板９の下面に拡散層１５がなければ、全て導光板９
の上面及び下面で全反射される。
【００１１】また、導光板９の入射側面１６以外の側面
には側面反射板１４が設けられているので、側面反射板
１４で反射した光はほとんど全てが導光板９内に再入射
する。この再入射によっても、導光板９の上面及び下面
への光の入射角は変化しないので、やはり全反射され
る。なお、金属誘電体からなる側面反射板１４による光
のロスはほとんどない。
【００１２】次に、光源側について考えると、線状光源
７としては冷陰極管が用いられている。冷陰極管のガラ
ス管表面には蛍光層が塗布されており、この蛍光層は外
部からの光に対して完全拡散機能を持つ。すなわち、線
状光源７に入射した光は再び線状光源７からロス無く反
射される。
【００１３】以上より、下面に拡散層１５を形成されて
いない導光板９では、線状光源７から導光板９の内部へ
入射した光は非常に高い効率で導光板９内部に閉じ込め
られることが分かる。しかし、光を閉じ込めるだけでは
光源とならず、この光を導光板９上面の出射面１７だけ
から取り出す必要がある。このために導光板９の下面に
は拡散層１５が形成されており、拡散層１５に入射した
導光板９内部の光は拡散し、そのうち全反射条件から外
れた角度の光が外部に取り出される。この光は、導光板
９上面の拡散板１１によってさらに拡散されることにな
る。
【００１４】よって、線状光源７からの光は、ほとんど
ロス無く液晶表示装置６の表示面方向へと非常に高い効
率で出射されることになる。さらに、表示面方向からの
入射光も、同様にして表示面方向へとロス無く再出射さ
れる。
【００１５】 （エッジライト型面光源装置における光の広がり） 上記のような構成のエッジライト型面光源装置６におい
て導光板９等から出射される光の広がりを図６に示す。
まず、導光板９下面の拡散層１５で拡散反射された光線
Ｆ３はランバート光として広がり、そのうち全反射条件
から外れたものが導光板９の上面から出射されるので、
導光板９の上面から出射される光線Ｆ４は１８０゜の範
囲で半球状に広がる。導光板９の上面から出射した光線
Ｆ４は拡散板１１に入射して拡散されるので、拡散板１
１の上面から出射された光線Ｆ５は再びランバート光と
なる。さらに、拡散板１１から出射された光は、２枚の
集光レンズ板１２，１３によって２方向に集光されて上
方へ出射される（光線Ｆ６）。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
（液晶表示装置の正面輝度の低下）しかしながら、この
ような高効率のバックライト型面光源装置６も液晶表示
装置のバックライト光源として用いた場合には、液晶表
示装置の表示面における輝度が低いという問題があっ
た。
【００１７】液晶表示装置の正面輝度を高くするために
は、もちろん面光源装置６からの光の出射方向が一方向
に揃っている必要があるが、これ以外にも正面輝度の低
下の原因としては、ＬＣＤパネルの開口率が低いという
ことがある。ＬＣＤパネル２１は、図７に示すように、
上面に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２や配線２３、ブ
ラックマトリックス２４等を形成されたガラス板２５
と、下面にカラーフィルタ２６及び透明電極２７を形成
されたガラス板２８との間に液晶２９を封止し、それら
の上下に偏光板３０，３１を配設したものである。ここ
で、ブラックマトリックス２４の部分は面光源装置６か
らの光を遮断し、ブラックマトリックス３４に囲まれた
開口部分３２でのみ光が透過するが、この開口率が低い
ために液晶表示装置における表示面の輝度が低下してい
る。特に、画質向上のためにＬＣＤパネル２１の画素を
微細化する場合、ブラックマトリックス２４の部分を小
さくすることには製造上限界があるので、開口部分３２
の面積が小さくなり、輝度が低下する。
【００１８】ブラックマトリックス２４によるこのよう
な輝度低下を小さくするには、図８に示すように、面光
源装置６から出た光をマイクロレンズアレイ３３によっ
てＬＣＤパネル２１の開口部分３２に集光させ、面光源
装置６から出た光がすべて開口部分３２を通過するよう
にすればよい。しかし、面光源装置６からの光の出射方
向にバラツキがあると、マイクロレンズアレイ３３を用
いても微小な開口部分３２に光を集めることができず、
輝度を十分に高くすることができない。
【００１９】（液晶表示装置の斜め方向輝度の低下）図
９は液晶表示装置の表示面と垂直な方向（０゜）を基準
とした出射角と輝度との関係を示す図である。但し、曲
線イはＴＦＴがオンしていて光透過状態となっている画
素部分の輝度、曲線ロはＴＦＴがオフとなっていて光遮
断状態となっている画素部分の輝度を表わし、出射角は
線状光源７側で負の角度としている。図９より分かるよ
うに、液晶表示装置の正面では明暗のコントラストが高
いが、斜め方向では光の透過率が悪くてコントラストが
低く、大きな角度で斜めから見ると明暗のコントラスト
が反転したり、カラーの表示色が異なる色に見えたりす
る。
【００２０】液晶表示装置がテレビのように複数人で使
用する機器のディスプレイとして使用される場合には、
表示画像が正面以外の方向からも見えるようにする必要
がある。液晶表示装置は上記のように斜め方向からは見
えにくいので、斜め方向からの視認性を改善するために
は、図８に想像線で示すように、ＬＣＤパネル２１の上
に拡散板３４を設け、ＬＣＤパネル２１から出た光を横
方向へ広がらせることが考えられる。
【００２１】しかしながら、ＬＣＤパネル２１の表面側
に拡散板３４を設けると、光の発光点が拡散板３４上と
なるため、光の出射方向にバラツキのある面光源装置を
用いると、図１０に示すように隣接した画素を通過した
光が拡散板３４上で重なって発光点となり、画像がぼや
けるという欠点があった。
【００２２】（カラーフィルタによる輝度の低下）ま
た、カラーフィルタを用いたカラー液晶表示装置では、
各画素には特定波長の光のみを選択的に透過させる結
果、透過光量は入射光量のせいぜい１／３となり、表示
面の輝度が低下する。
【００２３】この輝度低下を解消するため、図１１に示
すように、面光源装置６からの白色光を回折格子３５に
よって赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）に
分光し、各色の光をマイクロレンズアレイ３６で当該色
の画素に集光させることにより輝度の低下を防止する方
法がある。しかし、この方法を用いるためには、面光源
装置６から出射される光が一方向に揃っていることが前
提となる。
【００２４】（偏光板による輝度の低下）さらに、上下
に配設されている偏光板３０，３１によって一方向の偏
光はカットされるので、ＬＣＤパネル２１の透過光量は
入射光量のせいぜい１／２となり、液晶表示装置の表示
面の輝度が低下する。
【００２５】この輝度低下を解消する方法としては、下
の偏光板に代えて偏光分離板を用いる方法が提案されて
いる。偏光分離板３７を用いると、図１２に示すよう
に、面光源装置６から出た光のうち一方向に偏光した光
（Ｐ偏光という）は偏光分離板３７を透過し、さらに上
の偏光板３０を通過して出射されるが、これと直交する
方向に偏光した光（Ｓ偏光という）は偏光分離板３７で
反射されて面光源装置６内に戻る。面光源装置６内に戻
ったＳ偏光は面光源装置６内で拡散されて再び非偏光と
して面光源装置６から出射される。再度面光源装置６か
ら出射された光は、Ｐ偏光成分のみが偏光分離板３７を
透過し、Ｓ偏光成分は偏光分離板３７で反射されて面光
源装置６内に戻る。このような過程を繰り返すことによ
り、面光源装置６から出射される全ての光がＰ偏光とし
てＬＣＤパネル２１から取り出され、偏光板による輝度
の低下が解消される。
【００２６】しかし、このような方法を用いる場合に
も、面光源装置から出射される光が一方向に揃っている
ことが前提となる。
【００２７】（従来の面光源装置を用いた場合）以上述
べたように、液晶表示装置における正面輝度の低下、斜
め方向における輝度の低下、ＬＣＤパネルのブラックマ
トリックスによる輝度低下、カラーフィルタや偏光板に
よる輝度低下などを解決するためには、面光源装置から
出射される光の出射方向が揃っていることが前提とな
る。
【００２８】このためには面光源装置から出た光を集光
させてコリメート化する必要があり、従来のエッジライ
ト型面光源装置６では、図６に示したように一対の集光
レンズ板１２，１３によって導光板９から出た光を集光
させている。しかしながら、従来のエッジライト型面光
源装置６では、導光板９の出射面１７から全方位に出射
された光を拡散板１１でランバート光に変換し、これを
集光レンズ板１２，１３で集光させているため、光の集
光度が十分でなかった。
【００２９】また、従来のエッジライト型面光源装置に
おいては、導光板９の上に拡散板や集光レンズ板を重ね
ているので、この拡散板や集光レンズ板の部分でも光量
のロスが発生しており、面光源装置自体の輝度を低下さ
せていた。
【００３０】このため、液晶表示装置の輝度を向上させ
るために上記のような種々の方法を用いようとしても、
満足な効果をあげることができなかった。
【００３１】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、光出射方向
を一方向の狭い範囲に揃えることができる、出射光の指
向性の高い面光源装置を提供することにある。
【００３２】さらに、本発明は上記面光源装置を用いる
ことにより、無駄な光を有用な光に変換して液晶表示装
置の輝度を高くし、また、一方向に揃った光の出射方向
を制御することにより、液晶表示装置に用途に応じた視
認性を与えることにある。
【００３３】
【発明の開示】本発明による請求項１に記載の面光源装
置は、導光板と、該導光板の入射側面に近接配置された
光源とを備えた面光源装置において、導光板中の光線を
導光板の出射面に垂直な方向へ少しずつ偏向させるパタ
ーンと、導光板から出射する光線を前記入射側面及び前
記出射面に対して垂直な平面の方向へ集光させるパター
ンとが、いずれも導光板の前記出射面又はその対向面の
うち少なくとも一方の面に形成されていることを特徴と
している。
【００３４】しかして、導光板中の光線は、導光板の出
射面及びその対向面で全反射を繰り返しながら進行し、
偏向用のパターンが設けられている側の面で反射される
度に少しずつ出射面と垂直な方向へ偏向されて行く。そ
して、出射面で全反射の臨界角を越えた光は出射面から
外部へ出射される。ここで、偏向用のパターンによって
光は少しずつ方向を変えられているので、導光板の出射
面から出る光は臨界角に近い角度で出射面に入射し、出
射面と小さな角度を成してほぼ平行に出射する。こうし
て出射面から出る光は、出射面とほぼ平行な方向に広が
っているが、集光用のパターンによって入射側面及び出
射面と垂直な平面の方向へ集光させられるので、出射面
から出射する光は当該垂直な面内へ集められ、その結果
一方向に揃った指向性の高い光となる。
【００３５】従って、この面光源装置によれば、導光板
のほぼ全体から一方向に揃った光を出射させることがで
きる。また、光を揃えるために、従来のように拡散板や
集光レンズ板などを用いていないので、これらの光学素
子による光量のロスもなくなる。
【００３６】請求項２に記載の実施態様は、請求項１記
載の面光源装置において、前記光線を集光させるパター
ンを、断面三角形状としたことを特徴としている。
【００３７】また、請求項３に記載の実施態様は、請求
項１に記載の面光源装置において、前記光線を偏向させ
るパターンを、前記出射面の対向面において、前記入射
側面に垂直な方向に沿って複数列に形成し、前記集光パ
ターンを、該偏向パターン付近に焦点を持つシリンドリ
カルレンズ形状としたことを特徴としている。
【００３８】すなわち、請求項１の偏向用のパターンと
しては、断面三角形状のパターンとしてもよく、シリン
ドリカルレンズ形状としてもよい。シリンドリカルレン
ズ形状とする場合には、集光用のパターンは、当該シリ
ンドリカルレンズ形状の偏向パターンの焦点付近に設け
るのが好ましい。
【００３９】本発明による請求項４に記載の面光源装置
は、導光板と、該導光板の入射側面に近接配置された光
源とを備えた面光源装置において、導光板には、該導光
板の出射面又はその対向面のうち少なくとも一方の面に
パターンが形成され、前記入射側面と前記出射面に対し
て垂直な断面における前記出射面及びその対向面の平均
傾斜角の和よりも、前記入射側面と平行な断面における
前記出射面及びその対向面の平均傾斜角の和の方が大き
いことを特徴としている。
【００４０】ここで、平均傾斜角とは、パターンが出射
面もしくはその対向面となす傾斜角（絶対値）の、対応
する底辺の長さに関する平均値であって、パターンの各
部分の傾斜角をθk（ｋ＝１，２，…）、対応する底辺
の長さをΔＬkとするとき、 θ*＝Σ｜θk×ΔＬk｜／Σ｜ΔＬk｜ を平均傾斜角と呼ぶ。
【００４１】導光板の入射側面と出射面に対して垂直な
断面における出射面及びその対向面の平均傾斜角の和よ
りも、入射側面と平行な断面における出射面及びその対
向面の平均傾斜角の和の方が大きい場合には、導光板内
の光線がパターンで反射する度に、出射面と垂直な方向
となす角度が少しずつ小さくなり、その間に出射面と平
行な方向では激しく反射方向が変動し、そのため入射側
面とほぼ垂直な方向へ向けて光線が導光板の出射面から
出射される。この結果、一方向に揃った指向性の高い光
線が得られる。
【００４２】請求項５に記載の実施態様は、請求項４記
載の面光源装置において、前記入射側面と平行な方向に
おける、前記パターンの周期が導光板の厚みの１／１０
以下であることを特徴としている。
【００４３】入射側面と平行な方向におけるパターン周
期は十分に小さいことが望ましく、導光板の厚みの１／
１０以下にすれば、導光板における光のムラを防止する
ことができる。また、導光板の出射面から出射される光
が十分に一方向に揃わなくなるのを防止できる。
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】請求項６に記載の実施態様は、請求項４に
記載の面光源装置において、導光板の前記出射面に、前
記入射側面と垂直な方向に一様なパターンを設け、その
対向面に、前記入射側面と平行な方向に一様なパターン
を設けたことを特徴としている。
【００４９】入射方向に垂直な方向のパターンと平行な
方向のパターンを導光板の出射面と対向面に分けて設け
ることにより、導光板の製造を容易にすることができ
る。また、入射側面と平行な方向のパターンを出射面か
ら離れている対向面に設けることにより、上にプリズム
シート等を重ねた時にモアレ縞が発生するのを防止する
ことができる。
【００５０】請求項７に記載の実施態様は、請求項４記
載の面光源装置において、導光板の前記出射面には、前
記入射側面と垂直な方向に一様なパターンを設け、その
対向面には、任意方向の断面における平均傾斜角がほぼ
等しいパターンを設けたことを特徴としている。
【００５１】このような任意の方向における平均傾斜角
がほぼ等しいパターンはランダムで緩やな拡散パターン
として形成することができるので、対向面におけるパタ
ーン作製を容易にすることができる。
【００５２】請求項８に記載の実施態様は、請求項４に
記載の面光源装置において、前記パターンの前記入射側
面と前記出射面に対して垂直な断面における形状が三角
波状であることを特徴としている。
【００５３】当該断面における形状を三角波状にすれ
ば、Ｖ溝状や台形状とする場合と比較して、光を一方向
に揃えて導光板の出射面から出射させる効率が高くな
る。
【００５４】請求項９に記載の実施態様は、請求項４記
載の面光源装置において、導光板の前記出射面の対向面
に、大部分の光を正反射させる反射板が付設され、該反
射板に、前記入射側面に対して垂直な方向に一様なパタ
ーンが形成されていることを特徴としている。
【００５５】導光板の下面に反射板を設けると光の利用
効率を高くすることができる。また、正反射する反射板
を用いると、面光源装置の指向性を低下させるのを防止
できる。さらに、反射板に入射側面と垂直な方向に一様
なパターンを形成すれば、導光板の出射面との対向面か
ら出た光を反射板によって反射させる際、入射側面と平
行な方向における光線の拡散作用を大きくすることがで
き、導光板から出射される光線の方向を揃える効率を高
めることができる。
【００５６】請求項１０に記載の実施態様は、請求項４
に記載の面光源装置において、前記導光板が、前記入射
側面から遠ざかるにつれて厚みが減少していることを特
徴としている。
【００５７】導光板内の光は導光板内を全反射しながら
厚みの厚い側から厚みの薄い側へ移動するにつれ、出射
面の垂線となる角度が次第に小さくなるので、全反射の
臨界角を越えた時に導光板の出射面から出射され、出射
面から出る光の方向が一方向に揃えられる。
【００５８】請求項１１に記載の実施態様は、請求項４
記載の面光源装置において、導光板の前記入射側面と前
記出射面に対して垂直な断面における前記パターンの断
面形状は、斜辺が光源側を向いた鋸刃状となっているこ
とを特徴としている。
【００５９】パターンの断面形状を鋸刃状にして斜辺を
光源側に向ければ、三角波状のパターンに比べて光源か
ら入射した光線をより多く出射面から取り出すことがで
き、光の出射効率が向上する。
【００６０】
【００６１】
【００６２】請求項１２に記載の実施態様は、請求項４
に記載の面光源装置において、導光板の前記入射側面と
対向する側面に反射板を設置し、前記入射側面及び前記
出射面に垂直な断面における前記パターンの断面形状
は、左右対称な形状で並んでいることを特徴としてい
る。
【００６３】光源から導光板に入射した光だけでなく、
側面の反射板で反射されて再度導光板に入射した光もそ
の光線の方向を偏向させて出射面から一定方向へ出射さ
せることができる。よって、反射しながら光源側から離
れてゆく光と、光源側へ近づいてゆく光を揃えて取り出
すことができ、光の出射効率が向上する。
【００６４】請求項１３に記載の実施態様は、請求項４
記載の面光源装置において、導光板の前記入射側面に光
学パターンを設けたことを特徴としている。
【００６５】また、請求項１４に記載の実施態様は、請
求項４に記載の面光源装置において、導光板の前記入射
側面は、前記出射面と垂直でない面を少なくとも一部に
有していることを特徴としている。
【００６６】導光板の出射面において入射側面側の端に
光の出射されない暗部が生じるが、導光板の入射側面に
光学パターンを設けたり、出射面と垂直でない面を少な
くとも一部に設けたりすることにより、当該暗部の生じ
る領域を小さくすることができる。
【００６７】請求項１５に記載の実施態様は、請求項４
に記載の面光源装置において、前記光源が少なくとも２
本以上の線分上に配置されており、各線分上の光源に対
して１つの導光板が対応していることを特徴としてい
る。
【００６８】光源が２本以上の線分上に配置されていて
直線状でない場合でも、各線分上の光源に対して導光板
を１つずつ対応させることにより、請求項１や請求項４
のような構成をとることができ、各導光板毎に光の出射
方向を一方向に揃えることができる。
【００６９】請求項１６に記載の実施態様は、請求項１
５記載の面光源装置において、前記導光板の出射面にほ
ぼ垂直な側面が、前記入射側面に対してほぼ平行もしく
はほぼ垂直であることを特徴としている。
【００７０】光源の形状に対応して複数の導光板を用い
るとき、導光板の側面を入射側面に対して斜めにする
と、当該斜めの面で光線が反射した際に光線の方向が大
きく変わる。従って、この実施態様のように、各導光板
の側面はいずれも入射側面に対して平行もしくは垂直に
するのが好ましい。
【００７１】請求項１７に記載の実施態様は、請求項４
記載の面光源装置において、前記光源が少なくとも２本
以上の線分上に配置され、導光板は該各線分上の光源に
対して少なくとも一つの入射側面を備えており、導光板
の入射直後の光線方向の範囲が、該各入射側面によらず
ほぼ同一となるよう該入射側面上にパターンを形成した
ことを特徴としている。
【００７２】この実施態様にあっては、入射側面に設け
たパターンによって光線方向がほぼ一定方向に揃えてい
るので、光源が２本以上の線分上に配置されていて直線
状でない場合でも、１つの導光板によって光線を一方向
に揃えることができる。
【００７３】
【００７４】
【００７５】
【００７６】
【００７７】
【００７８】
【００７９】
【００８０】請求項１８に記載の実施態様は、請求項４
記載の面光源装置において、一方向に一様なパターンを
有し、前記パターンの底角が６０゜以上であるプリズム
シートを、導光板の出射面上に配設したことを特徴とし
ている。
【００８１】プリズムシートのパターンは、底角が６０
゜以上のものを用いれば、出射面からの出射方向が狭い
範囲になるように導光板を設計することができ、面光源
装置の指向性を高くすることができる。
【００８２】
【００８３】
【００８４】
【００８５】
【００８６】
【００８７】
【００８８】
【００８９】
【００９０】
【００９１】
【００９２】請求項１９に記載の画像表示装置は、請求
項４に記載の面光源装置と、その上方に配設された回折
格子と、その上方に配設されたマイクロレンズアレイ
と、その上方に配設されたカラー液晶表示パネルとから
なる画像表示装置であって、前記マイクロレンズアレイ
を構成する各微小レンズに対し、前記液晶表示パネルを
構成する画素が複数ずつ対応し、前記面光源装置からの
出射光は前記回折格子により色により異なる方向に回折
され、該微小レンズにより当該色により対応する画素に
集光させられることを特徴としている。
【００９３】この画像表示装置においては、面光源装置
から出射された光を色成分に分解した後、対応した色の
画素に集光されているので、カラー画素における光の損
失がない。従って、カラー画像表示装置における光量損
失を低減して表示面の輝度を向上させることができる。
特に、本発明の出射光が一方向に揃った面光源を用いて
いるので、その効果が高く、高輝度画面のカラー画像表
示装置を得ることができる。
【００９４】
【００９５】
【００９６】請求項２０に記載の画像表示装置は、請求
項４に記載の面光源装置と、その上方に配置された一方
向の偏光成分のみを透過し、残りの方向の光を反射させ
る素子と、その上方に配置された液晶表示パネルとから
なることを特徴としている。
【００９７】この実施態様にあっては、一方の偏光成分
を透過し、残りの光を反射させる素子を用いているが、
当該素子によって反射された光は面光源装置へ戻って非
偏光として再び出射される。従って、当該素子と面光源
装置との間で反射を繰り返すうちに全ての光が一方向の
偏光成分となって当該素子及び偏光板を通過する。
【００９８】従って、偏光板による光のロスなくし、面
光源から出射された大部分の光を偏光板に透過させるこ
とができ、画像表示装置の画面の輝度を高くすることが
できる。
【００９９】
【０１００】
【０１０１】
【０１０２】
【０１０３】請求項２１に記載の画像表示装置は、請求
項４に記載の面光源装置と、その上方に配置された液晶
表示パネルとからなる画像表示装置であって、前記液晶
表示パネルの観察側透明基板に直接拡散パターンが形成
されていることを特徴としている。
【０１０４】この画像表示装置にあっては、透明基板に
拡散パターンが形成されているので、画素開口と拡散パ
ターンないし拡散面との距離を一層短くでき、隣接する
画素のぼやけをより一層小さくできる。また、拡散シー
トが不要になって、部材点数を減らすことができる。
【０１０５】請求項２２に記載の画像表示装置は、請求
項４に記載の面光源装置と、その上方に配置された液晶
表示パネルと、前記面光源装置と前記液晶表示パネルと
の間に設けたマイクロレンズアレイとからなる画像表示
装置であって、液晶表示パネルを構成する２枚の透明基
板の間にブラックマトリックスを設けないことを特徴と
している。
【０１０６】請求項２３に記載の画像表示装置は、請求
項４に記載の面光源装置と、その上方に配置された液晶
表示パネルと、該液晶表示パネル観察面に近接して配置
された液晶表示パネル透過光拡散手段からなる画像表示
装置であって、前記液晶表示パネルを構成する２枚の透
明基板の間にブラックマトリックスを設けないことを特
徴としている。
【０１０７】請求項２２又は２３において、２枚の透明
基板の間にブラックマトリックスを設けないとは、ブラ
ックマトリックスを設けない場合と、ブラックマトリッ
クスを設けるが、透明基板の間でなく、透明基板の外側
に設ける場合とを含む。
【０１０８】面光源装置からの光を十分画素開口部分に
集光させることができる場合には、ブラックマトリック
スはなくしても差し支えない。また、素子開口部外に多
少光がはみ出る場合には、透明基板外にブラックマトリ
ックスを設ければよいが、その場合でも透明基板間にカ
ラーフィルタ等と同時にブラックマトリックスをパター
ニングする必要がなく、液晶表示パネルの生産性が向上
する。
【０１０９】請求項２４に記載の面光源装置は、請求項
４に記載の面光源装置と、その上方に配置された液晶表
示パネルと、該液晶表示パネル観察面に近接して配置さ
れた液晶表示パネル透過光拡散手段からなる画像表示装
置であって、ブラックマトリックスが、前記拡散手段と
前記液晶表示パネルの表面のうち少なくとも異なる２平
面上に画素開口に対応させて設けられていることを特徴
とする。
【０１１０】少なくとも２平面に画素開口に対応させて
ブラックマトリックスを設けているので、液晶表示パネ
ルに対して大きく傾いた方向の光線はブラックマトリッ
クスに当る。従って、ブラックマトリックスによって面
光源装置の光指向性を補うことができる。また、画素間
のぼやけを小さくすることができる。
【０１１１】
【０１１２】
【０１１３】請求項２５に記載の画像表示装置は、請求
項４に記載の面光源装置と、その上方に配置された液晶
表示パネルと、該液晶表示パネル観察面上に近接して配
置され、方向により拡散度合いが異なる液晶表示パネル
透過光拡散手段とからなることを特徴としている。
【０１１４】この画像表示装置にあっては、拡散手段の
拡散度合いが方向によって異なっているので、方向によ
って画像の見える範囲を異ならせることができる。
【０１１５】
【０１１６】
【０１１７】
【０１１８】
【０１１９】
【０１２０】
【０１２１】
【０１２２】
【０１２３】
【０１２４】
【０１２５】請求項２６に記載の画像表示装置は、請求
項４に記載の面光源装置と、その上方に配置された液晶
表示パネルとからなる画像表示装置であって、輝度ピー
クの方向から±３０゜以上離れた方向の光強度が輝度ピ
ークの方向の光強度の１／５以下であることを特徴とし
ている。
【０１２６】このような画像表示装置は、輝度ピークの
方向から３０以上離れると、光強度が急激にダウンする
ので、隣の位置などから画像表示装置の表示等を盗み見
される恐れがなくなる。
【０１２７】請求項２７に記載の画像表示装置は、請求
項４に記載の面光源装置と、その上方に配置された液晶
表示パネルとからなる画像表示装置であって、前記画像
表示装置の画像表示面上の各場所における出射光の輝度
ピークの方向が、前記画像表示面よりある距離離れた一
点に向いている画像表示装置。
【０１２８】この画像表示装置も、輝度ピークの方向が
ある一点に向いているので、輝度ピークの集中している
位置からは画像を見ることができるが、その位置から外
れると画像が見えにくくなる。従って、秘密性の高い内
容を表示する用途に好ましい。
【０１２９】
【０１３０】
【０１３１】
【０１３２】
【０１３３】
【０１３４】
【０１３５】
【０１３６】
【０１３７】
【０１３８】
【０１３９】請求項２８に記載の画像表示装置は、請求
項４に記載の面光源装置と、その上方に配置された液晶
表示パネルとからなる画像表示装置であって、 前記液晶
表示パネルの観察側表面上または前記液晶表示パネルに
付設したシート上にパターンが形成され、該パターン出
射光輝度ピークの方向が、該パターン入射光輝度ピーク
の方向と異なることを特徴としている。
【０１４０】請求項２９に記載の実施態様は、請求項２
８に記載の画像表示装置において、前記パターン出射光
輝度ピークの方向は、前記液晶表示パネルに垂直な方向
とは異なる所定の方向であることを特徴としている。
【０１４１】請求項２８及び２９に記載の画像表示装置
によれば、面光源装置から出た光を異なる方向（観察面
の正面以外の方向）に変換できるので、画像表示装置の
用途に応じた方向で画像が見え易くすることができる。
【０１４２】
【０１４３】
【０１４４】
【０１４５】
【０１４６】
【０１４７】
【０１４８】
【０１４９】
【０１５０】
【０１５１】
【０１５２】
【０１５３】
【０１５４】
【０１５５】
【０１５６】
【０１５７】
【０１５８】
【０１５９】
【０１６０】
【０１６１】
【０１６２】請求項３０に記載のプリズムシートは、単
位となるパターンの底角が６０゜以上であることを特徴
としている。
【０１６３】このプリズムシートによれば、プリズムシ
ートの裏面とほぼ平行に入射した光をプリズムシートに
垂直な方向の出射光に変換することができる。従って、
例えば請求項２３の面光源装置に用いることができ、面
光源装置から垂直な方向に揃った光を出射させることが
できる。
【０１６４】請求項３１に記載の実施態様は、請求項３
０に記載のプリズムシートにおいて、前記パターンの頂
点が平らに鈍っていることを特徴としている。
【０１６５】このようなプリズムシートによれば、プリ
ズムシートのプリズムパターンの頂点部分がないので破
損しにくく、特に底角の大きなプリズムパターンにおい
てプリズムシートに傷が付きにくくすることができる。
【０１６６】
【０１６７】
【０１６８】
【０１６９】
【０１７０】
【０１７１】
【０１７２】
【０１７３】
【０１７４】
【発明の実施の形態】図１３は本発明の第１の実施形態
によるエッジライト型の面光源装置５１を示す原理図で
ある。導光板５２は、光学的に透明で屈折率が大きな
（屈折率＞１）材質によって四角平板状に形成されてい
る。導光板５２の入射側面５３には冷陰極管のような線
状光源５４と線状光源５４を囲むように配置されたリフ
レクタ５５とが配置されており、導光板５２の上面が光
の出射面５６となっている。導光板５２の下面には偏向
パターン５７が設けられており、出射面５６（上面）に
は集光パターン５８が設けられている。ここで、偏向パ
ターン５７とは、導光板５２中の光線を反射させる際
に、少なくとも一部の反射光について導光板５２の出射
面５６もしくは対向する下面となす角度が反射前よりも
すこし大きくなるように、言い換えると、出射面５６も
しくは対向する下面に垂直な方向となす角度が少しだけ
小さくなるように光線を偏向させる光学的パターンであ
る。特に、導光板５２の入射側面５３及び出射面５６に
垂直な平面内への投影で出射面５６と垂直な方向との角
度が少しだけ小さくなる方向へ反射させるものが望まし
い。また、集光パターン５８とは、導光板５２から出射
する光線を入射側面５３及び出射面５６に対して垂直な
平面の方向へ集光させる光学的パターンである。なお、
以下の説明においては、導光板５２の入射側面５３と垂
直な方向をＸ軸方向、導光板５２の出射面５６と垂直な
方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＺ軸方向と垂直な方
向をＹ軸方向と呼ぶ。
【０１７５】図１４は上記面光源装置５１における偏向
パターン５７の作用説明図であって、導光板５２のＺＸ
平面と平行な断面における光線の挙動を示している。線
状光源５４から出た光線Ｆは、直接に、あるいはリフレ
クタ５５で反射した後、入射側面５３から導光板５２内
に入射する。図１４に示すように、全反射の臨界角φで
導光板５２の下面へ入射した光線Ｆは、偏向パターン５
７によって臨界角φよりも少しだけ小さな反射角φ−δ
で反射させられて導光板５２の上面へ入射する。全反射
の臨界角φよりも小さな角度φ−δで上面へ入射した光
は、導光板５２の上面とほぼ平行に小さな仰角で外部へ
出射される。また、導光板５２の下面で臨界角φ以上の
反射角で反射された光は導光板５２の上面で全反射さ
れ、再び導光板５２の下面へ向かう。そして、下面の偏
向パターン５７によって臨界角φよりも小さな角度φ−
δで反射された光線は、導光板５２の上面とほぼ平行に
小さな仰角で外部へ出射される。このような光学的動作
を繰り返すことにより、導光板５２の上面全体からは、
出射面５６とほぼ平行な狭い領域（図１４に斜線を施し
た領域）内に光が出射される。特に、偏向角δを小さく
すれば、導光板５２の上面から出射される光は殆ど導光
板５２上面の出射面５６と平行になる。
【０１７６】図１５（ａ）（ｂ）は偏向パターン５７に
より偏向された光線の導光板５２上面からの光出射方向
をＺＸ平面とＸＹ平面で示し、図１５（ｃ）はさらに集
光パターン５８により集光された光線の出射方向をＸＹ
平面で示している。上記のように、導光板５２下面の偏
向パターン５７で反射された光は、その一部が図１５
（ａ）に示すように導光板５２上面とほぼ平行に出射さ
れるが、ＸＹ平面で見ると図１５（ｂ）に示すように１
８０°の範囲に拡がっている。しかし、光が導光板５２
の上面から出射する際には、集光パターン５８を通過す
るので、図１５（ｂ）のように１８０°の範囲に拡がっ
ていた光はＺＸ平面（Ｘ軸方向）へ集光され、その結果
導光板５２上面からは、出射方向がＸ軸方向に揃った光
線だけが出射される。
【０１７７】なお、図１３では導光板５２の出射面５６
に集光パターン５８を設け、対向する下面に偏向パター
ン５７を設けているが、具体的な実施形態において後述
するように、出射面５６に偏向パターン５７を設け、対
向する下面に集光パターン５８を設けてもよい。また、
集光パターン５８と偏向パターン５７を一緒に導光板５
２の出射面５６又は対向する下面に形成してもよい。
【０１７８】図１６は別な構造の線状光源５４を備えた
面光源装置５９を示す概略斜視図である。この線状光源
５４は、発光ダイオードのような点光源５４ａを線状に
配列したものである。また、図１６では一列に配列して
いるが、点光源５４ａを複数列に配列していても差し支
えない。
【０１７９】従って、本発明の面光源装置における線状
光源５４は、図１３の面光源装置５１のように、冷陰極
線管のような一方向に長い光源を用いてもよく、図１６
の面光源装置５９のように、点光源を一方向に配列した
光源でもよい。
【０１８０】図１７は具体的な形状の集光パターン５８
と偏向パターン５７を備えた面光源装置６０を示す斜視
図である。この実施形態にあっては、集光パターン５８
はＸ軸方向に一様な断面三角形の三角プリズム状に形成
されており、導光板５２の出射面５６全体に設けられて
いる。偏向パターン５７はＹ軸方向に一様な断面三角形
状に形成されており、導光板５２の下面全体に形成され
ている。この偏向パターン５７は光源側を向いた斜面で
光線を反射することにより、図１４で説明したように出
射光線を出射面５６とほぼ平行な光線に変換する。図１
８は図１７のＣ２ーＣ２線に沿った断面の一部を示す拡
大図であって、光線が偏向パターン５７で反射されて出
射面５６から外部へ出射する様子を示している（実際に
は、図１４に示したようにＸ軸と小さな角度で出射して
いる光線である）。このように導光板５２から出射する
光線のうち一部は集光パターン５８を構成するプリズム
部５８ａによって屈折されてＺＸ平面と平行な平面へと
集光され、一方向（ほぼＸ軸方向）に揃った光が得られ
る。また、プリズム部５８ａから横方向へ出射された一
部の光は隣接するプリズム部５８ａから再び導光板５２
内部へ入射し、隣接するプリズム部５８ａの内面で全反
射して再び導光板５２の下面へ戻る。こうして導光板５
２へ戻った光は導光板５２内部で反射を繰り返しながら
再び出射面５６から出て行く。従って、このような三角
プリズム状の集光パターン５８によれば、出射面５６か
らほぼＸＹ平面と平行に出射された光をＺＸ平面へと集
光し、その結果ほぼＸ軸方向に揃った光を得ることがで
きる。また、集光されなかった光は再度導光板５２内へ
戻って再び出射されるので、光の利用効率も高い構成と
なっている。
【０１８１】なお、ここに示す三角形状の偏向パターン
５７からも明らかなように、偏向パターン５７は反射光
の全てを出射面５６に垂直な方向へ偏向させるものであ
る必要はなく、少なくとも一部について出射面５６と垂
直な方向へ偏向させるものであればよい。
【０１８２】図１９は集光パターン５８の別な具体的形
状を示す斜視図、図２０（ａ）（ｂ）は導光板５２の下
面の一部破断した拡大図及び一部破断した拡大断面図で
ある。この面光源装置６１にあっては、集光パターン５
８は導光板５２の出射面５６でＸ軸方向に一様なシリン
ドリカルレンズ形状に形成されており、偏向パターン５
７は導光板５２の下面でシリンドリカルレンズ形状をし
た集光パターン５８の焦点位置と一致するようにＸ軸方
向に沿って複数列設けられている。
【０１８３】前記のように導光板５２は光の閉じ込め効
果が高いので、導光板５２内の光は導光板５２内部で反
射を繰り返し、偏向パターン５７で反射されて全反射の
臨界角φを越えた時に出射面５６と小さな仰角で外部へ
出射される。このとき光線はシリンドリカルレンズ形状
をした集光パターン５８の焦点付近から反射されるの
で、集光パターン５８を通過して外部へ出射される光線
は、図２１（図１９のＣ３−Ｃ３線に沿った部分拡大断
面図）に示すように、ＺＸ平面へと集光され、結局導光
板５２の出射面５６からはほぼＸ軸方向に揃えられた光
が出射される。
【０１８４】（平均傾斜角）上記集光パターン５８と偏
向パターン５７とは、平均傾斜角を定義することによっ
て関係付けることができる。偏向パターン５７の平均傾
斜角θx*とは、図２２（ａ）に示すように、Ｘ軸方向を
基準とする各部分の傾斜角をθxi（ｉ＝１，２，…）と
し、対応する底辺の長さをΔＸiとするとき、 Σ｜θxi×ΔＸi｜／Σ｜ΔＸi｜ と定義される。但し、Σはｉに関する総和であって、絶
対値について総和を求める。
【０１８５】同様に、集光パターン５８の平均傾斜角θ
y*は、図２２（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向を基準とす
る各部分の傾斜角をθyj（ｊ＝１，２，…）とし、対応
する底辺の長さをΔＹjとするとき、 Σ｜θyj×ΔＹj｜／Σ｜ΔＹj｜ と定義される。このΣはｊに関する総和であって、絶対
値について総和を求める。
【０１８６】図２３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は種々の
パターンの平均傾斜角θ*を示している。図２３（ａ）
は傾斜角５゜の鋸刃状パターン、図２３（ｂ）は傾斜角
３゜の鋸刃状パターンであって、それぞれ平均傾斜角θ
*＝５゜、θ*＝３゜となる。また、図２３（ｃ）は傾斜
角５゜（底辺の長さ３Λ／８；Λは周期）と傾斜角３゜
（底辺の長さ５Λ／８）の三角波状パターンであって、
平均傾斜角θ*＝３.７５゜となる。さらに、図２３
（ｄ）のようなＶ溝ないし台形状のパターンでは、θ*
＝３゜となる。なお、平坦面では平均傾斜角θ*は０゜
である。
【０１８７】この偏向パターン５７の平均傾斜角θx*と
集光パターン５８の平均傾斜角θy*とを用いれば、偏向
パターン５７と集光パターン５８との関係は、集光パタ
ーン５８の平均傾斜角θy*の方が偏向パターン５７の平
均傾斜角θx*よりも大きいこと、すなわち、 集光パターンの平均傾斜角θy*＞偏向パターンの平均傾
斜角θx* であるということができる。
【０１８８】なお、この平均傾斜角は、上記のように平
面で構成された形状以外のパターンに拡張することがで
きる。例えば、任意の形状のパターンに内接又は外接す
る折れ線形状について平均傾斜角を求め、各折れ線の長
さをゼロに近づけてゆくときの平均傾斜角の極限値をそ
のパターンの平均傾斜角と定義することができる。ある
いは、図１９に示したようなシリンドリカルレンズ形状
のパターンのような場合には、その両側に引いた接線に
よって三角パターンで近似して平均傾斜角を求めてもよ
い。また、微細でランダムな拡散パターンの場合では、
その拡散面の粗さと平均傾斜角とを関係付けることがで
きる。
【０１８９】（偏向パターン及び集光パターンの一般
化）本発明による面光源装置の導光板に設けられるパタ
ーンは上記平均傾斜角の概念を用いて一般化することが
できる。特に、偏向パターン５７と集光パターン５８と
は、外観上似ていたり、導光板５２の同一面に形成され
ていたりして外観上区別しにくい場合があるので、平均
傾斜角により一般化する意味がある。
【０１９０】すなわち、本発明の面光源装置は、入射側
面５３と平行な断面（ＹＺ平面と平行な断面）における
出射面５６に設けられたパターンの平均傾斜角とその対
向面である下面に設けられたパターンの平均傾斜角の和
θy*（以下、Ｙ軸方向の平均傾斜角ということがある）
が、入射側面５３と出射面５６に対して垂直な断面（Ｚ
Ｘ平面と平行な断面）における出射面５６に設けられた
パターンの平均傾斜角と下面に設けられたパターンの平
均傾斜角の和θx*（以下、Ｘ軸方向の平均傾斜角という
ことがある）よりも大きいことで特徴付けられる。すな
わち、 Ｙ軸方向の平均傾斜角θy*＞Ｘ軸方向の平均傾斜角θx* である。
【０１９１】（一般化の原理）導光板５２のパターンを
上記のように一般化できる根拠を説明する。すなわち、
導光板５２からの出射光が一方向に揃うためには、線状
光源５４から入射した光線が導光板５２内でどのように
方向を変えるとよいかを示す。まず、図２４を説明す
る。図２４においては、導光板５２の左側側面（入射側
面５３）に線状光源５４が配置されているとする。線状
光源５４の任意の点Ｐ１から出る光線の方向の領域は、
右半球全てを含み、図のＲ１の領域となる。この光線が
導光板５２の左側側面上の点Ｐ２に入射すると、その光
線の方向はスネルの法則によりＲ２の領域に変換され
る。
【０１９２】一方、導光板５２の下面の点Ｑ１で反射さ
れる光線のうち、導光板５２の表面から出射可能な光線
の方向の領域はＲ３の領域となる。この光が導光板５２
の上面の点Ｑ２から出射されると、光線の取り得る方向
の領域はスネルの法則によりＲ４となる。
【０１９３】導光板５２から出射される光の方向が一方
向に揃うためには、点Ｑ２から出射される光線の方向は
斜線を施した領域ｒ４内でなくてはならない。これに対
応する点Ｑ１からの光線の方向は斜線を施したｒ３の領
域となる。すなわち、導光板５２中の光線の方向をＲ２
からｒ３に変換することにより、出射光は一方向に揃う
ことになる。ここで、領域Ｒ２とｒ３の関係を考えるた
め、各点Ｐ１，Ｐ２，Ｑ１を原点Ｏにとり、各領域Ｒ１
〜Ｒ３を重ね合わせた図２５を示す。導光板５２中で反
射を繰り返すことにより、導光板５２中の光線が図２５
の領域Ｒ２から領域ｒ３へ移動すればよい。以下におい
ては、このような図を用いて平均傾斜角と出射光の指向
性との関係を検討する。
【０１９４】図２６はＸ軸方向の平均傾斜角θx*が有限
値で、Ｙ軸方向の平均傾斜角θy*が０（θx*＞０、θy*
＝０）の面光源装置６２を示している。例えば、導光板
５２の下面にＹ軸方向に一様なパターン６５ａが形成さ
れ、上面が平滑な場合である。このような面光源装置６
２においては、図２５に対応する図（以下、このような
図を光線方向追跡図という）は図２７のようになる。図
２７においては光線の方向の変化する様子を黒丸で表わ
している。導光板５２中で初めに領域Ｒ２内にあった光
線は、Ｙ軸方向には拡散ないし偏向されないので、導光
板５２下面のパターンにより反射される度に図２７内で
Ｘ軸方向左側へ少しずつ移動し、領域Ｒ３内へ侵入した
時に導光板５２上面から出射される。従って、導光板５
２から出射される光線は領域Ｒ３内の斜線を施した領域
の光となり、Ｙ軸方向に集光機能が働かないので、導光
板５２から出射される光線は図２６に矢印で示すように
Ｙ軸方向に広がってしまう。
【０１９５】図２８はＸ軸方向の平均傾斜角θx*とＹ軸
方向の平均傾斜角θy*がほぼ等しい（θx*≒θy*＞０）
面光源装置６３を示している。例えば、導光板５２の下
面にランダムな拡散パターン６５ｂが形成され、上面が
平滑な場合である。このような面光源装置６３において
は、図２５に対応する光線方向追跡図は図２９で表わさ
れる。導光板５２中で初めに領域Ｒ２内にあった光線
は、図２９に示すようにランダムに方向を変え、領域Ｒ
３内へ侵入した時点で導光板５２上面から出射される。
このため光線はＸ軸方向及びＹ軸方向に広がってしま
い、パターンによる拡散の度合いが大きいと従来例の拡
散層のように領域Ｒ３の全体に広がってしまう。この結
果、導光板５２から出射される光線は図２８に矢印で示
すようにランダムに広がる。
【０１９６】図３０はＸ軸方向の平均傾斜角θx*よりも
Ｙ軸方向の平均傾斜角θy*が大きい（０＜θx*<<θy*）
面光源装置６４を示している。例えば、導光板５２の下
面にＸ軸方向よりもＹ軸方向で拡散が強いパターン６５
ｃが形成され、上面が平滑な場合である。このような面
光源装置６４においては、図２５に対応する光線方向追
跡図は図３１で表わされる。導光板５２中で初めに領域
Ｒ２内にあった光線は、図３１に示すようにＸ軸方向に
少し方向を変える間にＹ軸方向に激しく方向を変化させ
る。このため光線がＸ軸方向で領域ｒ３を通過する間に
光線の方向はＹ軸方向に何度も移動し、その間に領域ｒ
３内に落ち込む。従って、導光板５２中の光線は領域ｒ
３内に集められた状態で導光板５２上面から領域ｒ４へ
と出射され、導光板５２から出射される光線は図３０に
矢印で示すようにほぼＸ軸方向に揃えられる。
【０１９７】以上説明したように、導光板５２の上面及
び下面のうち少なくとも一方にパターンを設け、ＹＺ平
面と平行な断面における平均傾斜角θy*がＺＸ平面と平
行な断面における平均傾斜角θx*よりも大きくなるよう
にすれば（特に、平均傾斜角θx*を小さくすることによ
り）Ｘ軸方向に揃った光線を導光板５２の表面から出射
することができることが説明された。
【０１９８】（パターン周期と導光板の厚みとの関係）
また、導光板５２の入射側面５３と平行な断面における
導光板５２のパターン６６の周期Λは、導光板５２の厚
みＴ（最も厚い箇所の厚み）の１／１０以下にすること
が望ましい。図３２（ａ）はパターン周期Λが大きな導
光板５２の入射側面５３と平行な断面（ＹＺ平面と平行
な断面）を示している。このように導光板５２の厚みＴ
に比べてパターン周期Λが大きいと、図３２（ａ）に示
すように同じ場所で反射を繰り返す光線Ｆ７が生じ、場
所により光のムラを生じさせる。さらには、図３２
（ｂ）の光線方向追跡図に示すように、図３１に示した
ような光線のＹ軸方向における振動が正常に動作しなく
なり、光線が揃わなくなる。従って、ＹＺ方向における
パターン６６の周期Λは十分に小さくする必要がある。
この目安としては、導光板５２の厚みＴの１／１０以下
にすることが望ましく、その場合には、図３３に示すよ
うに光線がＹ方向に散らばって光のムラが発生しなくな
る。
【０１９９】（反射板）図３４は、偏向及び集光を行な
うパターンを形成された導光板５２の下面に大部分の光
を正反射させる反射板６８を付設した面光源装置６７を
示す。この面光源装置６７のように、導光板５２の下面
に反射板６８を付設すると、光の利用効率が高くなる。
また、反射板６８として拡散反射板を用いると、光線が
出射面５６の垂線となす角度が反射板６８へ入射する前
と反射板６８で反射した後とで変化するので、前記領域
ｒ３に入らない光が発生する。従って、反射板６８は光
を正反射するものを用いるのが良い。
【０２００】（導光板におけるパターンの配置）導光板
５２のパターンは、Ｘ軸方向の平均傾斜角θx*よりもＹ
軸方向の平均傾斜角θy*が大きくなっていれば、導光板
５２の上下両面に設けていても、導光板５２の上面の
み、もしくは下面のみに設けていてもよい。
【０２０１】しかし、Ｘ軸方向に一様なパターン（集光
パターン５８）とＹ軸方向に一様なパターン（偏向パタ
ーン５７）とを同一面に作製することは、２次元加工が
必要なため難しい（図３８参照）。従って、導光板５２
の製作を容易にし、加工コストを安価にするためには、
図１９や図３４に示したように上面に集光パターン５８
を設け、下面に偏向パターン５７を設けてもよく、ある
いは図３５に示す面光源装置６９のように上面に偏向パ
ターン５７を設け、下面に集光パターン５８を設けても
よい。
【０２０２】もっとも、導光板５２からＸ軸方向へ出射
された光線をＺ軸方向へ向けるため、図３６のように導
光板５２の上にプリズムシート７０を置くことが考えら
れる。このプリズムシート７０は偏向パターン５７と同
じくＹ軸方向に一様となっているため、プリズムシート
７０と偏向パターンの周期が近いとモアレ縞が発生する
恐れがある。この場合、偏向パターン５７とプリズムシ
ート７０の距離を大きくするとモアレ縞がぼやけて小さ
くなることが知られているので、図３６のように偏向パ
ターン５７を下面に設け、集光パターン５８を上面に設
けるのが好ましい。
【０２０３】また、図３７は導光板５２の下面に偏向パ
ターン５７と集光パターン５８を一緒にしたパターン７
２を形成した面光源装置７１を具体的に示す斜視図であ
る。このパターン７２は、ＺＸ方向の断面では平均傾斜
角θx*が小さな偏向パターン５７となっており、ＹＺ方
向の断面では平均傾斜角θy*が比較的大きな集光パター
ン５８となっている（下面のパターン形状については、
図３８参照）。
【０２０４】このようなパターン７２を導光板５２の一
面のみに形成する場合には、導光板５２の下面に設ける
のが好ましい。つまり、導光板５２の上にプリズムシー
トやＬＣＤパネル等を置く場合には、当該パターン７２
の周期がプリズムシートやＬＣＤパネルの周期に近いと
モアレ縞を発生する恐れがある。その場合、パターン７
２とプリズムシートやＬＣＤパネル等との距離を遠ざけ
るとモアレ縞がぼやけて小さくなることが知られている
から、当該パターン７２を導光板５２の下面に設けてプ
リズムシートやＬＣＤパネルとの距離を大きくし、モア
レ縞が発生しないようにすれば、画像表示装置等の画質
を向上させることができる。
【０２０５】また、図３８に示すように導光板５２の上
面に集光パターン５８と偏向パターン５７を一緒にした
パターン７２を形成してもよい。この場合には、導光板
５２の下面からの出射を防止するため、導光板５２の下
面に正反射する反射板６８を設けるのが望ましい。
【０２０６】また、導光板５２の上面にＸ軸方向のパタ
ーン（偏向パターン５７）が設けら 性能をあまり劣化させることはない。また、Ｙ軸方向パ
ターン（集光パターン５８）が上面にあると、当該パタ
ーンの傾きのために前記領域ｒ３の光は導光板５２の上
面では図３８（ａ）（ｂ）に示すように領域ｒ４と領域
ｒ５とに分れる。このうち領域ｒ５の光は導光板５２内
に再入射されるので、出射光は領域ｒ４の方向の光のみ
となる。
【０２０７】図４０に示すものは本発明のさらに別な実
施形態による面光源装置７４を示す斜視図である。この
面光源装置７４にあっては、導光板５２の上面にはＸ軸
方向に一様な集光パターン５８が形成されており、下面
には任意方向の断面における平均傾斜角がほぼ等しく
（θx*≒θy*）、かつ小さな拡散パターン７５が設けら
れている。この拡散パターン７５はランダムなパターン
であって、例えば導光板５２の下面に微細な凹凸加工を
施したり、光拡散性の塗料を塗布したりして容易に形成
することができるが、従来例の拡散層とは異なり、その
平均傾斜角は小さなものとなっている。すなわち、導光
板５２の下面はランダムではあるが、緩やかに（あるい
は、浅く）微細な凹凸加工等が施されている。
【０２０８】しかして、図４１に示すように、全反射の
臨界角φで導光板５２の下面へ入射した光線は、導光板
５２下面の拡散パターン７５によって臨界角φを中心と
して小さな散乱角で反射され、臨界角φを越えた光線は
出射面５６から導光板５２の上面とほぼ平行な方向へ出
射される。これに対し、従来の拡散層では、広い範囲に
光線を散乱させるので、導光板５２の上面からは１８０
゜の広がりであらゆる方位へ出射される。
【０２０９】また、平均傾斜角について言えば、下面の
Ｘ軸方向における平均傾斜角θxd*とＹ軸方向における
平均傾斜角θyd*は等しく（θxd*＝θyd*）、上面のＸ
軸方向における平均傾斜角θxu*＝０あるから、 上面と下面におけるＸ軸方向の平均傾斜角の和θx*＝θ
xd* 上面と下面におけるＹ軸方向の平均傾斜角の和θy*＝θ
yu*＋θyd* は、θx*＜θy*という関係を満足している。
【０２１０】（ＺＸ平面と平行な断面におけるパター
ン）導光板５２のＺＸ平面と平行な断面におけるパター
ン（Ｘ方向パターンという）７６は図４２に示すような
三角波状が好ましい。これは図１９等に示した三角波状
の偏向パターン５７と一致する。Ｘ方向パターン７６に
よる拡散度合いは、１回の反射による光線の方向変換の
平均値と考えることができる。従って、線状光源５４か
ら導光板５２中に入射した光をなるべく多く導光板５２
上面の出射面５６から出射させるためには、ある程度以
上の拡散度合いが必要となる。
【０２１１】ここで、同じ平均傾斜角θx*を有する三角
波状のＸ方向パターン７６（図４３）とＶ溝状（もしく
は台形状）のＸ方向パターン７７（図４５）とを考え
る。この２つのパターン７６，７７は等しい平均傾斜角
θx*＝θxを有しており、同じ拡散度合いのパターンで
あるが、三角波状のＸ方向パターン７６では図４３に示
すように１／２の光が２θxだけ方向を変えるのに対
し、Ｖ溝状のＸ方向パターン７７では図４５に示すよう
に１／４の光が４θxだけ方向を変える。従って、いず
れのＸ方向パターン７６，７７も同じ拡散度合いであっ
て、同程度の光量が導光板５２の上面から出射される。
しかし、三角波状のＸ方向パターン７６では図４４の光
線方向追跡図（丸数字は光線の方向の移動する順序を示
している）に示すように光線の方向はほぼ一定間隔で移
動するので、確実に領域ｒ３に入って、領域ｒ４の狭い
領域から出射される。これに対し、Ｖ溝状のパターンで
は図４６の光線方向追跡図に示すように、光線は移動し
なかったり大きく移動したりするため、領域ｒ３を飛び
越える場合がある。従って、三角波状のＸ方向パターン
７６の方が導光板５２から出射される光線の方向を揃え
る効果が高い。
【０２１２】図４７に示すものは本発明のさらに別な実
施形態による面光源装置７８を示す斜視図である。この
面光源装置７８は導光板５２の下面に反射板６８を備え
ており、当該反射板６８の上面には入射側面５３と垂直
なＸ軸方向に一様な拡散パターン７９が形成されてい
る。なお、拡散パターン７９の形状は任意のものでよ
い。
【０２１３】しかして、導光板５２の下面から出た光線
は反射板６８で反射されて導光板５２内に戻る際、反射
板６８の拡散パターン７９によってＹ軸方向に拡散され
る。よって、導光板５２内の光線のＹ軸方向の拡散をよ
り激しくすることができ、導光板５２中の光を領域ｒ４
内に集める効率が向上する（図３１参照）。
【０２１４】図４８に示すものは本発明のさらに別な実
施形態による面光源装置８０を示す斜視図である。この
面光源装置８０は、線状光源５４の配置されている入射
側面５３以外の側面に対向させて光を正反射する側面反
射板８１を設けたものである。
【０２１５】側面反射板８１を設ければ、図４９に示す
ように、導光板５２内を反射しながら側面に達し、導光
板５２の側面から外部へ漏れた光Ｆ８を側面反射板８１
で反射させることによって導光板５２内へ戻すことがで
きる。従って、出射面５６以外から漏れ出る光を減少さ
せることができ、出射面５６からより多くの光を取り出
すことができる。また、この側面反射板８１は光を正反
射するから、導光板５２の設計が容易になる。
【０２１６】また、側面反射板８１を設けた場合には、
図５０に示すように、Ｘ方向パターン８２（偏向パター
ン５７）はＸ軸方向において左右対称な形状にしておく
のが望ましい。左右対称な形状にしてあれば、線状光源
５４から出た光を出射面５６から一方向に揃えて出射さ
せられるだけでなく、側面反射板８１で反射して導光板
５２内に戻った光も一方向に揃えて出射面５６から出射
させられることができ、側面反射板８１で反射した光も
利用可能になって光の出射効率を向上させることができ
る。
【０２１７】図５１は本発明のさらに別な実施形態によ
る面光源装置８３を示す斜視図である。この面光源装置
８３にあっては、くさび形をした導光板５２を用いてい
る。導光板５２の上面にはＸ方向に一様な集光パターン
５８が形成されており、傾斜した下面は平滑に形成され
ている。このようなくさび形をした導光板の場合には、
その上面に対する下面のなす角度を平均傾斜角と考える
ことができる。この面光源装置８３にあっては、下面の
傾きによって光が全反射しながらＸ方向へ進行するに従
って出射面５６の垂線との角度が次第に小さくなり、全
反射の臨界角を越えると出射面５６から小さな仰角で光
が出射され、さらに集光パターン５８によりＹ方向に集
光される。従って、導光板５２の出射面５６からはＸ軸
方向に揃った光線が出射される。また、この導光板５２
は入射側面５３と対向する側面を持たないので、導光板
５２に入射した光は高い出射効率で出射面５６から出射
される。なお、この導光板５２の下面や側面に光を正反
射する反射板を設けてもよい。
【０２１８】図５２は本発明のさらに別な実施形態によ
る面光源装置８４を示す側面図である。この面光源装置
８４においては、導光板５２の下面に鋸刃状の偏向パタ
ーン５７を設け、その斜面５７ａを線状光源５４の方向
に向けている。このような形状の偏向パターン５７によ
れば、光源側からの光を反射させる面積が大きくなるの
で、より多くの光量を出射面５６から取り出すことがで
きる。特に、側面反射板を用いない場合に有効である。
【０２１９】（端の暗部の解消方法）導光板５２の入射
側面５３が出射面５６と垂直で平坦になっていると、図
５３に示すように、線状光源５４から導光板５２へ最も
大きな角度βで入射した光線が導光板５２の出射面５６
から出るまでの部分は光の出射されない暗部Ｄとなる。
【０２２０】この暗部Ｄを小さくするためには、図５４
に示すように、例えば導光板５２の入射側面５３をＶ溝
状カット８５を設けて入射側面５３を出射面５６と垂直
な方向から傾斜させるとよい。あるいは、図５５に示す
ように、入射側面５３に光学的なパターン８６を設けて
大きな角度で光線が入射側面５３から入射できるように
すれば、暗部Ｄを小さくできる。
【０２２１】（Ｌ型光源を用いた面光源装置）図５６は
本発明のさらに別な実施形態による面光源装置８７を示
す斜視図、図５７はその平面図である。この線状光源５
４は、２辺に沿ったＬ型をしている。従って、１枚の導
光板５２に本発明の条件に一致するようなパターンを形
成することができない。このため、直角三角形平板状を
した２枚の導光板５２ａ，５２ｂを組み合せて四角平板
状にしている。各導光板５２ａ，５２ｂの入射側面５３
は線状光源５４の対応する辺に対向しており、それぞれ
上面の集光パターン５８は各入射側面５３と垂直な方向
で一様なパターンとなっており、下面の偏向パターン５
７は各入射側面５３と平行な方向で一様なパターンとな
っている。
【０２２２】しかして、この面光源装置８７にあって
は、各導光板５２ａ，５２ｂ毎に入射側面５３から入射
した光線は出射面５６から一方向に揃えて出射されてお
り、図５６に示すように面光源装置８７全体としては、
直交する２方向にそれぞれ方向の揃った光線を出射して
いる。
【０２２３】しかし、この面光源装置８７のように各導
光板５２ａ，５２ｂを三角形板状にすると、導光板５２
ａ，５２ｂ同志を対向させている側面８８（境界面）が
いずれも入射側面５３に対して傾斜する。このように側
面８８が斜めになっていると、図５７に破線で示すよう
に当該側面８８で反射した時に光線が大きく方向を変え
ることになる。この結果、この反射光は前記領域ｒ３内
に入らなくなり、指向性が低下する。従って、導光板５
２ａ，５２ｂの間の境界面に位置する側面８８には光吸
収性の塗料などを塗布しておくのが好ましい。
【０２２４】また、図５８に示すものはＬ型の線状光源
５４を用いた別な実施形態の面光源装置８９である。こ
の実施形態では、導光板５２ａ，５２ｂどうしの境界面
を構成する側面８８を階段状にすることにより、全ての
側面が入射側面５３と平行もしくは垂直になるようにし
ている。従って、境界面の側面８８で反射して光線が大
きく方向を変えるのを防止でき、光の出射効率を高める
ことができる。なお、この境界面に位置する階段状の側
面８８は、鏡面加工して正反射面とするか、光吸収性塗
料や遮光性塗料等を塗布して、導光板５２ａ，５２ｂ間
で光線が行き来しないようにするとよい。
【０２２５】図５９に示すものはＬ型の線状光源５４を
用いた別な実施形態の面光源装置９０である。この実施
形態では、四角平板状をした導光板５２の対角線方向に
集光パターン５８と偏向パターン５７が設けられている
（図５９には偏向パターン５７は示していないが、集光
パターン５８と直交する方向に設けられている）。ま
た、導光板５２の線状光源５４と対向する入射側面５３
には光学的パターン９１が形成されている。しかして、
２つの入射側面５３から導光板５２内に入射する光線
は、光学的パターン９１により導光板５２内で重ね合わ
されて導光板５２内で対角方向の光線となる。従って、
Ｌ型の線状光源５４であっても、直線状の線状光源５４
と同様に出射光線を一方向に揃えることができる。
【０２２６】図６０に示すものはＬ型の線状光源５４を
用いた別な実施形態の面光源装置９２である。この実施
形態でも、四角平板状をした導光板５２の対角線方向に
集光パターン５８と偏向パターン５７が設けられてい
る。また、導光板５２の線状光源５４と対向する入射側
面５３には回折格子９３が貼着されている。しかして、
２つの入射側面５３から導光板５２内に入射する光線
の、回折格子９３による回折方向が導光板５２の対角方
向を向くようにしてある。従って、Ｌ型の線状光源５４
であっても、直線状の線状光源５４と同様に出射光線を
一方向に揃えることができる。
【０２２７】図６１に示すものはＬ型の線状光源５４を
用いた別な実施形態の面光源装置９４である。この実施
形態では、四角平板状をした導光板５２の入射側面５３
を三角波形状に形成し、入射側面５３の一方の向きの面
には反射ミラー９５を設けてあり、反射ミラー９５の設
けられていない透明な面９６は互いに平行になってい
る。しかして、線状光源５４から出た光線は、入射側面
５３の反射ミラー９５で反射された後、あるいは直接
に、入射側面５３の透明な面９６から導光板５２内へ入
射する。これによって、導光板５２内へ入射する光線は
導光板５２の対角線方向へ揃えられ、導光板５２の上面
からは対角方向に揃った光線が出射される。
【０２２８】（プリズムシートによる出射方向の変換）
図６２は導光板５２の出射面５６と対向させてプリズム
シート７０を配設した面光源装置９７を示す側面図であ
る。導光板５２の出射面５６からは、出射面５６とほぼ
平行にＸ軸方向に揃った光線が出射されるが、導光板５
２の上にプリズムシート７０を配置することにより、導
光板５２からほぼＸ軸方向へ出射された光線を面光源装
置９７と垂直なＺ軸方向へ方向変換することができる。
このプリズムシート７０は面光源装置９７からの光の出
射方向（Ｘ軸方向）に対してほぼ垂直な方向（Ｙ軸方
向）に一様なパターンを有している。
【０２２９】通常用いられているプリズムシート７０の
プリズムパターン７０ａの底角は４５゜から５０゜くら
いであるが、このプリズムシート７０を用いると、図６
３に示すように、プリズムシート７０通過後に光線がプ
リズムシート７０と垂直になるようにするためには、導
光板５２から出射される光線の出射面５６に対する仰角
が６０゜くらいに大きくなる。そこで、このような光を
出射させるように導光板５２を設計すると、前記領域ｒ
３及び領域ｒ４が大きくなって指向性が悪くなる。
【０２３０】そこで、図６４に示すように、プリズムシ
ート７０のプリズムパターン７０ａの底角を７０゜くら
いにすると、導光板５２から出射される光線の出射方向
が出射面５６となす仰角は３０゜くらいとなる。従っ
て、プリズムパターン７０ａの底角を特に７０゜くらい
にすることにより領域ｒ３及び領域ｒ４を小さくするこ
とができ、面光源装置９７から出射される光線の方向を
揃えることができる。
【０２３１】逆に、プリズムパターン７０ａの底角とし
て必要な値を求めてみると、６０゜以上必要なことが分
かる。つまり、本発明に用いられる導光板５２のように
出射光の方向が、プリズムシート７０の裏面に対して垂
直な方向より平行な方向に近い場合（導光板５２の上面
に対する出射光の仰角が４５゜以下）には、この光線を
垂直な方向に偏向させようとすれば、スネルの法則よ
り、プリズムパターン７０ａの底角は６０゜以上必要に
なる。すなわち、プリズムシート７０の屈折率が小さく
なると、スネルの法則よりプリズムパターン７０ａの底
角を大きくする必要があり、一方、プリズムシート材料
である紫外線硬化樹脂等の屈折率は１.５９が限度であ
るので、プリズムシートの屈折率を１.５９とすると、
上記のようにプリズムパターン７０ａの底角としては少
なくとも６０゜以上必要となる。
【０２３２】図６５は本発明の面光源装置に用いるプリ
ズムシート７０の別な構造を示す。上記のようにプリズ
ムパターン７０ａの底角を７０゜くらいにすると、プリ
ズムパターン７０ａの頂角は４０゜くらいになり、プリ
ズムシート７０に傷が付き易くなる。そこで、この実施
形態では、プリズムパターン７０ａの頂点を平らに鈍ら
せ、プリズムシート７０に傷が付きにくくしている。こ
のとき、図６５に示すように、プリズムパターン７０ａ
のうち光の通過しない領域だけを平らにすれば、プリズ
ムシート７０の光学特性を維持しつつプリズムシート７
０を丈夫にすることができる。
【０２３３】図６６は本発明のさらに別な実施形態によ
る面光源装置９８を示す概略側面図である。通常は導光
板５２からは、線状光源５４から遠ざかる方向に向けて
光線が出射されるので、垂直方向への偏向に用いるのは
プリズムシート７０の光源から遠い側の斜面である。従
って、このプリズムシート７０では、光源から遠い側の
斜面の底角γを４５゜以上、好ましくは６０゜以上の角
度とし、光源に近い側の斜面を小さな底角としている。
【０２３４】しかして、光線を曲げるために必要な側の
斜面は十分な大きさの底角γを有しているから、出射面
５６に対して小さな仰角で出射された光線を上方へほぼ
垂直に曲げることができる。それにも拘らず、図６６に
想像線で示したように等しい底角を持つ左右対称なプリ
ズムパターンと比較すると頂角が非常に小さくなるの
で、プリズムシート７０が破損しにくくなる。
【０２３５】また、図６７に示すものはプリズムシート
７０と共に側面反射板８１を有する面光源装置９９であ
る。この場合には、光源側から光が出射されるだけでな
く、側面反射板８１で反射された光線が光源側へ向けて
戻る。したがっ、この場合には、プリズムパターン７０
ａが左右対称な形状のプリズムシート７０を用いること
により、側面反射板８１で反射された後に導光板５２の
出射面５６から出射された光線も上方へ偏向させること
ができる。
【０２３６】なお、プリズムシート７０の周期は、導光
板５２のＸ方向パターンもしくは偏向パターンの周期の
整数倍又は整数分の１にならないようにすることによ
り、モアレ縞の発生を防止することができる。
【０２３７】（画像表示装置）図６８に示すものは本発
明の面光源装置を用いた画像表示装置１０１である。こ
れは線状光源５４、リフレクタ５５、導光板５２、反射
板６８、プリズムシート７０からなる面光源装置１０２
の上に、微小レンズからなるマイクロレンズアレイ１０
３を配置し、その上方に図７のＬＣＤパネルと同様な構
造のＬＣＤパネル１０４を配置したものである。マイク
ロレンズアレイ１０３を構成する微小レンズは、それぞ
れＬＣＤパネル１０４の各画素の開口部分１０５と１対
１に対応するように配列されている。
【０２３８】このような画像表示装置では、図６９に示
すように、面光源装置１０２から垂直に出射された光を
マイクロレンズアレイ１０３によって各画素の開口部分
１０５へ集光させることができ、面光源装置１０２の光
がＬＣＤパネル１０４のブラックマトリックス１０６に
よって遮蔽されるのを防止することができる。特に、本
発明の面光源装置１０２を用いているので、面光源装置
１０２から出射される光線は一方向に揃っており、従っ
てマイクロレンズアレイ１０３を用いて光を精度よく開
口部分１０５に集中させることができる。よって、従来
の画像表示装置と比較して、一層面光源装置１０２から
出射された光の利用効率が向上し、画像表示装置１０１
の正面輝度が向上する。
【０２３９】また、図７０に示すように、プリズムシー
トを備えていない面光源装置１０２を用い、面光源装置
１０２から出射された光を回折格子１０７で垂直な方向
へ曲げた後、マイクロレンズアレイ１０３で画素の開口
部分１０５へ集光させてもよい。
【０２４０】図７１は本発明による面光源装置を用いた
カラー画像表示装置１０８を示す概略正面図である。こ
の画像表示装置１０８にあっては、ＬＣＤパネル１０４
はカラーフィルタを有していて赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の各画素から構成されており、面光源装置１０２
とマイクロレンズアレイ１０３との間には回折格子１０
９が配設されている。
【０２４１】しかして、面光源装置１０２から垂直に出
射された光は、回折格子１０９により各色毎に異なる方
向へ回折させられ、マイクロレンズアレイ１０３により
対応する色の画素に集光される。この場合も本発明の面
光源装置１０２を用いれば、一方向に揃った光を回折格
子１０９へ入射させることができるので、カラーフィル
タによる輝度低下の防止を効果的に行える。
【０２４２】また、図７２に示すものは、カラー画像表
示装置の別な実施形態である。この画像表示装置１１０
では、プリズムシートのない面光源装置１０２を用いて
いる。面光源装置１０２はプリズムシートを備えていな
いので、面光源装置１０２から出射された光は大きな角
度で回折格子１０９に入射する。回折格子１０９の波長
による回折角の違いは、回折角が大きいほど大きくな
る。従って、この面光源装置１０２のように、面光源装
置１０２の光を回折格子１０９へ斜めに入射させること
により光の色分離が容易になる。また、部材点数も削減
することができる。
【０２４３】図７３に示すものは本発明のさらに別な画
像表示装置１１１を示す概略図である。この画像表示装
置１１１にあっては、面光源装置１０２とＬＣＤパネル
１０４との間に偏光分離素子１１２を配置している。し
かして、面光源装置１０２から偏光分離素子１１２へ垂
直に出射された光のうち、偏光分離素子１１２によって
一方向に偏光したＰ偏光は透過され、他の偏光方向のＳ
偏光は反射される。さらに、偏光分離素子１１２で反射
された光は面光源装置１０２の導光板へ戻って再び出射
される。よって、偏光板による画像表示装置１１１の輝
度低下を防止することができる。特に、本発明による面
光源装置１０２を用いているので、偏光分離素子１１２
に入射される光は一方向に揃っており、偏光分離素子１
１２を用いて偏光板による輝度低下を防止する効果を高
めることができる。
【０２４４】以上説明したように、本発明の面光源装置
を用いた画像表示装置によれば、ブラックマトリックス
やカラーフィルタ、偏光板等による光量低下防止を効果
的に行うことができ、画像表示装置の輝度を向上させ、
明るい表示面を得ることができる。特に、面光源装置か
らは一方向に揃った光を出射させることができるので、
画像表示装置の正面輝度を向上させ、正面からの視認性
を高める。また、正面方向に揃った光（画像）は後述の
ように用途に応じて容易に光線方向を変換、制御するこ
とができる。
【０２４５】（液晶テレビ等）図７４は本発明の画像表
示装置を用いた液晶テレビ１１３を示す斜視図である。
この液晶テレビ１１３内には、図７５に示すような構成
の画像表示装置１１４が用いられている。すなわち、プ
リズムシート７０を備えた面光源装置１０２の上にＬＣ
Ｄパネル１０４を配置し、ＬＣＤパネル１０４の上に拡
散板１１５を配置している。拡散板１１５は方向によっ
て拡散度合いが異なっている。すなわち、Ｙ軸方向に拡
散性が高く、Ｘ軸方向に拡散性が低くなっている。この
画像表示装置１１４は、Ｙ軸方向が水平方向となるよう
にして液晶テレビ１０３内に納められている。なお、拡
散板１１５は、図７５に示すような形状のものに限るも
のではなく、例えばＸ軸方向の断面とＹ軸方向の断面と
で平均傾斜角の異なるものであればよい。
【０２４６】しかして、この液晶テレビ１０３は、表面
の拡散板１１５によって水平方向には光が拡散され、上
下方向にはあまり拡散されないような構成となってい
る。従って、この液晶テレビ１１３では、従来のように
斜め方向から画面を見にくいといった不便が解消され
る。特に、複数人で液晶テレビ１１３を観賞することが
できるようになる。
【０２４７】このような構成の画像表示装置１１４は、
拡散板１１５によって広い範囲から画面を見ることがで
きるようになるので、図示しないが、液晶テレビ以外に
も、ビデオカメラのモニター用画面や、パーソナルコン
ピュータのディスプレイ等にも用いることができる。ま
た、用途によっては、水平方向及び上下方向に拡散を大
きくするような拡散板を用いて上下左右からも画面を見
易くすることもできる。
【０２４８】（拡散板の構成）図７５では、拡散板１１
５の上面を拡散面１１５ａとしているが、図７６に示す
ように拡散面１１５ａを下にしてＬＣＤパネル１０４の
上に配置しても良い。拡散面１１５ａを下にすると、Ｌ
ＣＤパネル１０４の画素開口部分１０５と拡散面１１５
ａとが近くなるので、図７７（ａ）（ｂ）に示すよう
に、拡散面１１５ａを上にした場合と比較して画素のぼ
やけを小さくすることができ、解像度が向上する。
【０２４９】さらには、図７８に示すように、拡散板を
用いることなく、ＬＣＤパネル１０４のガラス板の上面
に拡散面１１５ａを形成してもよい。このような構成に
よれば、拡散板が不要となって部品点数を削減すること
ができる。さらに、拡散面１１５ａが一層画素開口部分
１０５に近くなるので、画素のぼやけを小さくする効果
も顕著になる。
【０２５０】（ブラックマトリックスの位置）図７９に
示すように、従来のＬＣＤパネル１１６では、２枚のガ
ラス板の間にブラックマトリックス１０６を形成し、ブ
ラックマトリックス１０６で光を遮断し、配線付近のオ
ン、オフ特性の悪い液晶層やＴＦＴに光を当てないよう
にしてＬＣＤパネル１１６の光学特性を維持している。
本発明の面光源装置１０２のように、マイクロレンズア
レイ１０３を用いて画素開口部分１０５に光を精度良
く、確実に集光させることができる場合には、図８０に
示すように、ブラックマトリックス１０６は無くしても
差し支えない。
【０２５１】内部のガラス基板間にブラックマトリック
スを設けないことによって、画素開口部分の外側を通る
光線が多少とも発生した場合には、図８１に示すよう
に、ＬＣＤパネル１０４のガラス板上面にブラックマト
リックス１１７を設ければ、対処することができる。こ
の場合でも、ブラックマトリックスをＬＣＤパネル１０
４の内部に設けるよりも、ＬＣＤパネル１０４の外部に
設ける方が、カラーフィルタ等と同時にパターニングす
る必要がなくなるので、ブラックマトリックスの作製が
容易になる。
【０２５２】また、一方向に揃えた光のままでＬＣＤパ
ネル１０４に透過させる構造の場合には、図８２に示す
よう、ブラックマトリックス１１７をＬＣＤパネル１０
４のガラス板下面に設けてもよい。
【０２５３】また、図８３に示すものは、ＬＣＤパネル
１０４のブラックマトリックスと対向させて拡散板１１
５にもブラックマトリックス１１８を設けた実施形態で
ある。このような構成によれば、隣接する画素からの光
を発生する部分をブラックマトリックス１１８で覆うこ
とになり、画素どうしのぼやけを小さくすることができ
る。このようなブラックマトリックス１１８は、図８４
に示すように拡散板１１５の上下両面に設けてもよい。
【０２５４】さらに、図８５に示すものは、ＬＣＤパネ
ル１０４のガラス板間に設けられているブラックマトリ
ックス１０６と対向させて当該ガラス板の上面にもブラ
ックマトリックス１１７を設けた画像表示装置である。
このような構成によれば、角度の大きな出射方向の光を
ブラックマトリックス１１７でカットすることができる
ので、ＬＣＤパネル１０４により面光源装置１０２の一
方向指向性をより高めることができる。また、拡散板１
１５を用いる場合には、図８３の場合と同様の理由によ
り、画素どうしのぼやけを小さくすることができる。こ
のようなブラックマトリックス１１７は、図８６に示す
ようにＬＣＤパネルの上下両面に設けてもよい。ブラッ
クマトリックスを２面以上に設けると、１面に設けたの
と比較して、指向性が高くなり、画素の重なりが減少す
る。
【０２５５】（現金自動入出装置）図８７は本発明の画
像表示装置を用いた現金自動入出装置（ＡＴＭ装置）１
１９を示す斜視図である。このような現金自動入出装置
１１９の操作画面１２０は、隣の人からは見えないよう
にすることが望ましい。このため、この現金自動入出装
置１１９に用いる画像表示装置１２１では、出射する光
を使用者にだけ見えるようにするため、図８８に示すよ
うに使用者に向けて出射光を絞っている。
【０２５６】通常の人のサイズで考えると、図８９に示
すように、どれほど隣の人が近づいても、正面から見て
いる人（使用者）がいる限り、３０゜以上傾いた方向か
ら見ることになる。すなわち、操作画面１２０と使用者
との距離をＨ＝５５cmとし、隣の人との間隔をＥ＝３０
〜３５cmとすると、隣の人は操作画面１２０の正面から
３０゜以上傾いた方向から見ることになる。よって、こ
の範囲（−３０゜〜３０゜）外での光強度を正面の１／
５以下に落とすようにすれば、隣の人からはほとんど見
えなくなる。
【０２５７】図９０は、図８８に示したように画面から
の光を絞るための構成を示す図であって、ＬＣＤパネル
１０４の上にレンズ１２２を配置したものである。ま
た、レンズ１２２は図９１に示すようにＬＣＤパネルの
下側に配置してもよい。さらには、図９２に示すよう
に、レンズとして、フレネルレンズ１２３を用いれば、
レンズ部分を薄くすることができる。
【０２５８】しかして、図９０〜図９２のような構成に
よれば、画像表示面上における輝度ピークの方向が画像
表示面上の場所によって異なり、画像表示面よりある距
離離れた一点（例えば、使用者の頭部位置）に向くこと
になる。
【０２５９】本発明の画像表示装置１２１によれば、一
方向に光が出射されているので、レンズを用いることに
より、上記のように容易に光の出射方向を絞ることがで
きる。また、このような構成の画像表示装置は、現金自
動入出装置以外にも、他人から見られたくない用途、例
えば遊戯台やゲーム機などにも用いることができる。
【０２６０】（カーナビゲーションシステム）図９３は
カーナビゲーションシステムを搭載した車両１２４を示
している。通常、カーナビゲーションシステムのディス
プレイ１２５は運転席と助手席との間に設置されている
から、運転者は斜め方向から見ることになる。しかし、
従来の液晶ディスプレイは斜め方向からは見にくかっ
た。このため本発明のカーナビゲーションシステムにお
いては、ディスプレイ１２５が斜め方向から見え易いよ
うにしている。
【０２６１】すなわち、このカーナビゲーションシステ
ムに用いるディスプレイ１２５では、斜め方向へ向けて
光を出射している。図９４（ａ）はそのための画像表示
装置１２６の構成を示す図であって、ＬＣＤパネル１０
４の前面に回折格子１２７を設けることにより斜め方向
（運転席側）へ画面から光を出射するようにしている。
また、図９４（ｂ）に示す画像表示装置１２６では、Ｌ
ＣＤパネル１０４の前面にプリズム板１２８を配置し、
左右両側へ画面から光を分岐させて出射し（すなわち、
輝度ピーク方向が分岐して２方向になる）、運転席と助
手席と両側から見え易いようにしている。あるいは、図
９４（ｃ）はプリズムシートを用いない面光源装置から
の光をＬＣＤパネル１０４に斜めに透過させ、そのまま
画像として斜め方向へ出射させるようにした画像表示装
置１２６である。
【０２６２】しかして、図９４（ａ）や図９４（ｂ）の
方法では、回折格子１２７やプリズム板１２８からの出
射光輝度ピークの方向が、入射光輝度ピークの方向及び
パターン面垂直方向と異なる方向を向くことになる。こ
れに対し、図９４（ｃ）の方法では、ＬＣＤパネル１０
４からの出射光輝度ピークの方向は、パネル面垂直方向
とは異なるが、入射光輝度ピークの方向とはほぼ同じに
なっている。
【０２６３】（車両等の液晶表示器）最近では、電車等
の車両１２９の扉１３０の上の空間を利用して各種液晶
表示器１３１を設置している例がある。このような場
合、乗客は下方から斜めに見上げるようになり、しかも
液晶表示器１３１は設置の都合上から下向きになってい
ないことが多いため、非常に見づらい。従って、このよ
うな場合には、図９５のような構成によって上方へは余
り光を出射させず、主として斜め下方へ出射させること
により、車内からの視認性を高めることができる。その
ためには、ＬＣＤパネル１０４の前面に配置する光学的
シート（図示せず）、例えば回折格子やプリズムシート
等のパターンを上下方向で非対称にしておけばよい（図
９４（ａ）参照）。
【０２６４】この結果、ＬＣＤパネル１０４及び光学的
シートを通過した出射光は、光学的シートへの入射光に
比べ、画像表示面に垂直な方向より下方向の光量が大き
くなる。特に、水平線より下方へ出射される光量が、水
平線より上方へ出射される光量の３倍以上にすることに
より下方から見やすくなる。このとき下方向への光強度
は上方向の１.５倍となる。
【０２６５】また、このような下方へ強く光を出射する
画像表示装置を用いた液晶表示器は、図示しないが、飛
行機用、船舶用、室内用の液晶表示装置にも有用である
ことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は直下型面光源装置の正面図及び
断面図である。
【図２】エッジライト型面光源装置の一部破断した分解
斜視図である。
【図３】（ａ）（ｂ）はいずれも導光板に設けられた拡
散層のパターンを示す図である。
【図４】（ａ）は導光板に設けられた別な拡散層を示す
導光板の下面図、（ｂ）は（ａ）のＣ１−Ｃ１線断面図
である。
【図５】同上の導光板の作用説明図である。
【図６】同上の面光源装置から出射される光の指向特性
を示す図である。
【図７】液晶表示パネルの構造を示す分解斜視図であ
る。
【図８】画像表示装置においてブラックマトリックスに
よる輝度低下を防止する構造と、拡散板により斜め方向
での輝度を高くした構造を示す概略断面図である。
【図９】画像表示装置の表示面からの光の出射角と輝度
との関係を示す図である。
【図１０】拡散板を用いて画像表示装置の斜め方向への
輝度を高くした場合の問題点を説明する図である。
【図１１】カラーフィルタによる輝度低下を防止する方
法を示す概略図である。
【図１２】偏光板による輝度低下を防止する方法を示す
概略図である。
【図１３】本発明の一実施形態によるエッジライト型の
面光源装置の構成を示す概略斜視図である。
【図１４】同上の面光源装置における偏向パターンの作
用説明図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の面光源装置にお
ける偏向パターン及び集光パターンの作用説明図であ
る。
【図１６】別な形態の線状光源を備えた面光源装置を示
す斜視図である。
【図１７】具体的形状の集光パターン及び偏向パターン
を備えた面光源装置を示す斜視図である。
【図１８】図１７のＣ２−Ｃ２線に沿った断面の一部を
拡大した図であって、同上の集光パターンの作用説明図
である。
【図１９】別な具体的形状の集光パターンを備えた面光
源装置を示す斜視図である。
【図２０】（ａ）（ｂ）は同上の導光板の一部を拡大し
て示す下面図及び断面図である。
【図２１】図１９のＣ３−Ｃ３線に沿った断面の一部を
拡大した図であって、同上の集光パターンの作用説明図
である。
【図２２】（ａ）（ｂ）は偏向パターンの平均傾斜角と
集光パターンの平均傾斜角を説明するための図である。
【図２３】（ａ）〜（ｄ）は種々の形状をしたパターン
の平均傾斜角を示す図である。
【図２４】線状光源から出射された光線、導光板中に入
射した光線、導光板の下面で反射した出射可能な光線、
及び導光板の出射面から出射する光線の方向を示す図で
ある。
【図２５】線状光源から出射された光線の方向、導光板
中に入射した光線の方向、及び導光板の下面で反射した
出射可能な光線の方向を重ね合わせて示す図である。
【図２６】Ｙ軸方向の平均傾斜角が０のパターンを有す
る面光源装置を示す斜視図である。
【図２７】同上の面光源装置における光線方向追跡図で
ある。
【図２８】Ｘ軸方向の平均傾斜角とＹ軸方向の平均傾斜
角がほぼ等しいランダムなパターンを有する面光源装置
を示す斜視図である。
【図２９】同上の面光源装置における光線方向追跡図で
ある。
【図３０】Ｘ軸方向の平均傾斜角よりもＹ軸方向の平均
傾斜角が大きいパターンを有する面光源装置を示す斜視
図である。
【図３１】同上の面光源装置における光線方向追跡図で
ある。
【図３２】（ａ）は望ましくないパターン周期の導光板
における光線の挙動を示す図、（ｂ）はその光線方向追
跡図である。
【図３３】望ましいパターン周期の条件を備えた導光板
における光線の挙動を示す図である。
【図３４】下面に反射板を備えた面光源装置を示す斜視
図である。
【図３５】本発明のさらに別な実施形態による面光源装
置を示す斜視図である。
【図３６】上方にプリズムシートを重ねた面光源装置を
示す斜視図である。
【図３７】本発明のさらに別な実施形態による面光源装
置を示す斜視図である。
【図３８】本発明のさらに別な実施形態による面光源装
置を示す斜視図である。
【図３９】（ａ）（ｂ）は導光板の上面に集光パターン
が存在する場合における、上面から出射される光線の領
域を示す斜視図及び正面図である。
【図４０】本発明のさらに別な実施形態による面光源装
置を示す斜視図である。
【図４１】同上の面光源装置における拡散パターンの作
用説明図である。
【図４２】導光板の下面に設けられた三角波状の偏向パ
ターンを示す一部破断した拡大側面図である。
【図４３】同上の偏向パターンの作用説明図である。
【図４４】同上の偏向パターンを有する導光板の光線方
向追跡図である。
【図４５】導光板の下面に設けられたＶ溝状（もしくは
台形状）の偏向パターンの作用説明図である。
【図４６】同上の偏向パターンを有する導光板の光線方
向追跡図である。
【図４７】パターンを設けられた反射板を備えた面光源
装置の斜視図である。
【図４８】側面反射板を備えた面光源装置を示す斜視図
である。
【図４９】側面反射板の作用説明図である。
【図５０】側面反射板と偏向パターンとの関係を説明す
る図である。
【図５１】本発明のさらに別な実施形態による、くさび
形の導光板を備えた面光源装置を示す斜視図である。
【図５２】偏向パターンの別な形状を示す側面図であ
る。
【図５３】面光源装置の端に発生する暗部を説明する概
略図である。
【図５４】導光板の端に発生する暗部を小さくするため
の入射側面の構造を示す側面図である。
【図５５】導光板の端に発生する暗部を小さくするため
の入射側面の別な構造を示す側面図である。
【図５６】Ｌ型の線状光源を備えた面光源装置を示す斜
視図である。
【図５７】同上の平面図である。
【図５８】Ｌ型の線状光源を備えた別な面光源装置を示
す平面図である。
【図５９】Ｌ型の線状光源を備えたさらに別な面光源装
置を示す説明図である。
【図６０】Ｌ型の線状光源を備えたさらに別な面光源装
置を示す説明図である。
【図６１】Ｌ型の線状光源を備えたさらに別な面光源装
置を示す説明図である。
【図６２】プリズムシートを備えた面光源装置とその作
用を示す側面図である。
【図６３】プリズムシートのプリズムパターンの底角と
導光板からの出射光の仰角との関係を示す図である。
【図６４】プリズムパターンの底角と導光板からの出射
光の仰角との関係を示す別な図である。
【図６５】プリズムシートの別なプリズムパターンを示
す図である。
【図６６】別なプリズムパターンのプリズムシートを備
えた面光源装置を示す側面図である。
【図６７】プリズムシートと側面反射板を備えた面光源
装置を示す側面図である。
【図６８】本発明の一実施形態による画像表示装置を示
す分解斜視図である。
【図６９】同上の画像表示装置の作用説明図である。
【図７０】本発明の別な実施形態による画像表示装置を
示す概略図である。
【図７１】本発明のさらに別な実施形態によるカラー画
像表示装置を示す概略図である。
【図７２】本発明のさらに別な実施形態によるカラー画
像表示装置を示す概略図である。
【図７３】偏光分離素子を用いた、本発明のさらに別な
実施形態による画像表示装置を示す概略図である。
【図７４】本発明による液晶テレビを示す斜視図であ
る。
【図７５】同上の液晶テレビ内に納められている画像表
示装置を示す斜視図である。
【図７６】拡散板を備えた別な構造の画像表示装置を示
す概略図である。
【図７７】（ａ）（ｂ）は拡散面が下面にある拡散板と
上面にある拡散板の違いを説明する図である。
【図７８】ＬＣＤパネルに拡散面を形成された画像表示
装置を示す概略図である。
【図７９】従来のＬＣＤパネルを用いた画像表示装置を
説明する概略図である。
【図８０】本発明のさらに別な実施形態による画像表示
装置を示す概略図である。
【図８１】本発明のさらに別な実施形態による画像表示
装置を示す概略図である。
【図８２】本発明のさらに別な実施形態による画像表示
装置を示す概略図である。
【図８３】本発明のさらに別な実施形態による画像表示
装置を示す概略図である。
【図８４】本発明のさらに別な実施形態による画像表示
装置のＬＣＤパネル及び拡散板を示す概略図である。
【図８５】本発明のさらに別な実施形態による画像表示
装置のＬＣＤパネルを示す概略図である。
【図８６】本発明のさらに別な実施形態による画像表示
装置のＬＣＤパネルを示す概略図である。
【図８７】現金自動入出装置を示す概略斜視図である。
【図８８】同上の現金自動入出装置に用いられている画
像表示装置の光出射方向を示す図である。
【図８９】同上の操作画面（画像表示装置）の光出射方
向の算出基礎を説明する図である。
【図９０】同上の現金自動入出装置に用いられる画像表
示装置の一例を示す図である。
【図９１】同上の現金自動入出装置に用いられる画像表
示装置の他例を示す図である。
【図９２】同上の現金自動入出装置に用いられる画像表
示装置のさらに他例を示す図である。
【図９３】カーナビゲーションシステムを搭載した車両
を示す概略平面図である。
【図９４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上のカーナビゲーシ
ョンシステムのディスプレイに用いられる画像表示装置
の構成を示す概略図である。
【図９５】液晶表示器を備えた車両の内部の様子を示す
概略図である。
【符号の説明】
５２ 導光板 ５３ 導光板の入射側面 ５４ 線状光源 ５５ リフレクタ ５６ 導光板の出射面 ５７ 偏向パターン ５８ 集光パターン ６８ 反射板 ７０ プリズムシート ７５，７９ 拡散パターン ８１ 側面反射板 １０２ 面光源装置 １０３ マイクロレンズアレイ １０４ 液晶表示（ＬＣＤ）パネル １０６ ブラックマトリックス １０７，１０９ 回折格子
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/00 F21V 8/00 G02F 1/1335

Claims (31)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導光板と、該導光板の入射側面に近接配
    置された光源とを備えた面光源装置において、 導光板中の光線を導光板の出射面に垂直な方向へ少しず
    つ偏向させるパターンと、 導光板から出射する光線を前記入射側面及び前記出射面
    に対して垂直な平面の方向へ集光させるパターンとが、 いずれも導光板の前記出射面又はその対向面のうち少な
    くとも一方の面に形成されていることを特徴とする面光
    源装置。
  2. 【請求項２】 前記光線を集光させるパターンは、断面
    三角形状であることを特徴とする、請求項１に記載の面
    光源装置。
  3. 【請求項３】 前記光線を偏向させるパターンは、前記
    出射面の対向面において、前記入射側面に垂直な方向に
    沿って複数列に形成され、前記集光パターンは、該偏向
    パターン付近に焦点を持つシリンドリカルレンズ形状で
    あることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  4. 【請求項４】 導光板と、該導光板の入射側面に近接配
    置された光源とを備えた面光源装置において、 導光板には、該導光板の出射面又はその対向面のうち少
    なくとも一方の面にパターンが形成され、前記入射側面
    と前記出射面に対して垂直な断面における前記出射面及
    びその対向面の平均傾斜角の和よりも、前記入射側面と
    平行な断面における前記出射面及びその対向面の平均傾
    斜角の和の方が大きいことを特徴とする面光源装置。
  5. 【請求項５】 前記入射側面と平行な方向において、前
    記パターンの周期が導光板の厚みの１／１０以下である
    ことを特徴とする、請求項４に記載の面光源装置。
  6. 【請求項６】 導光板の前記出射面には、前記入射側面
    と垂直な方向に一様なパターンを設け、その対向面に
    は、前記入射側面と平行な方向に一様なパターンを設け
    たことを特徴とする、請求項４に記載の面光源装置。
  7. 【請求項７】 導光板の前記出射面には、前記入射側面
    と垂直な方向に一様なパターンを設け、その対向面に
    は、任意方向の断面における平均傾斜角がほぼ等しいパ
    ターンを設けたことを特徴とする、請求項４に記載の面
    光源装置。
  8. 【請求項８】 前記パターンの前記入射側面と前記出射
    面に対して垂直な断面における形状が三角波状であるこ
    とを特徴とする、請求項４に記載の面光源装置。
  9. 【請求項９】 導光板の前記出射面の対向面に、大部分
    の光を正反射させる反射板が付設され、該反射板に、前
    記入射側面に対して垂直な方向に一様なパターンが形成
    されていることを特徴とする、請求項４に記載の面光源
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記導光板は、前記入射側面から遠ざ
    かるにつれて厚みが減少していることを特徴とする、請
    求項４に記載の面光源装置。
  11. 【請求項１１】 導光板の前記入射側面と前記出射面に
    対して垂直な断面における前記パターンの断面形状は、
    斜辺が光源側を向いた鋸刃状となっていることを特徴と
    する、請求項４に記載の面光源装置。
  12. 【請求項１２】 導光板の前記入射側面と対向する側面
    に反射板を設置し、前記入射側面及び前記出射面に垂直
    な断面における前記パターンの断面形状は、左右対称な
    形状で並んでいることを特徴とする、請求項４に記載の
    面光源装置。
  13. 【請求項１３】 導光板の前記入射側面に光学パターン
    を設けたことを特徴とする、請求項４に記載の面光源装
    置。
  14. 【請求項１４】 導光板の前記入射側面は、前記出射面
    と垂直でない面を少なくとも一部に有していることを特
    徴とする、請求項４に記載の面光源装置。
  15. 【請求項１５】 前記光源が少なくとも２本以上の線分
    上に配置されており、各線分上の光源に対して１つの導
    光板が対応していることを特徴とする、請求項４に記載
    の面光源装置。
  16. 【請求項１６】 前記導光板の出射面にほぼ垂直な側面
    が、前記入射側面に対してほぼ平行もしくはほぼ垂直で
    あることを特徴とする、請求項１５に記載の面光源装
    置。
  17. 【請求項１７】 前記光源が少なくとも２本以上の線分
    上に配置され、導光板は該各線分上の光源に対して少な
    くとも一つの入射側面を備えており、導光板の入射直後
    の光線方向の範囲が、該各入射側面によらずほぼ同一と
    なるよう該入射側面上にパターンを形成したことを特徴
    とする、請求項４に記載の面光源装置。
  18. 【請求項１８】 一方向に一様なパターンを有し、前記
    パターンの底角が６０゜以上であるプリズムシートを、
    導光板の出射面上に配設した、請求項４に記載の面光源
    装置。
  19. 【請求項１９】 請求項４に記載の面光源装置と、その
    上方に配設された回折格子と、その上方に配設されたマ
    イクロレンズアレイと、その上方に配設されたカラー液
    晶表示パネルとからなる画像表示装置であって、 前記マイクロレンズアレイを構成する各微小レンズに対
    し、前記液晶表示パネルを構成する画素が複数ずつ対応
    し、前記面光源装置からの出射光は前記回折格子により
    色により異なる方向に回折され、該微小レンズにより当
    該色により対応する画素に集光させられる画像表示装
    置。
  20. 【請求項２０】 請求項４に記載の面光源装置と、その
    上方に配置された一方向の偏光成分のみを透過し、残り
    の方向の光を反射させる素子と、その上方に配置された
    液晶表示パネルとからなる画像表示装置。
  21. 【請求項２１】 請求項４に記載の面光源装置と、その
    上方に配置された液晶表示パネルとからなる画像表示装
    置であって、 前記液晶表示パネルの観察側透明基板に直接拡散パター
    ンが形成されている画像表示装置。
  22. 【請求項２２】 請求項４に記載の面光源装置と、その
    上方に配置された液晶表示パネルと、前記面光源装置と
    前記液晶表示パネルとの間に設けたマイクロレンズアレ
    イとからなる画像表示装置であって、 液晶表示パネルを構成する２枚の透明基板の間にブラッ
    クマトリックスを設けない画像表示装置。
  23. 【請求項２３】 請求項４に記載の面光源装置と、その
    上方に配置された液晶表示パネルと、該液晶表示パネル
    観察面に近接して配置された液晶表示パネル透過光拡散
    手段からなる画像表示装置であって、 前記液晶表示パネルを構成する２枚の透明基板の間にブ
    ラックマトリックスを設けないことを特徴とする画像表
    示装置。
  24. 【請求項２４】 請求項４に記載の面光源装置と、その
    上方に配置された液晶表示パネルと、該液晶表示パネル
    観察面に近接して配置された液晶表示パネル透過光拡散
    手段からなる画像表示装置であって、 ブラックマトリックスが、前記拡散手段と前記液晶表示
    パネルの表面のうち少なくとも異なる２平面上に画素開
    口に対応させて設けられている画像表示装置。
  25. 【請求項２５】 請求項４に記載の面光源装置と、その
    上方に配置された液晶表示パネルと、該液晶表示パネル
    観察面上に近接して配置され、方向により拡散度合いが
    異なる液晶表示パネル透過光拡散手段とからなる画像表
    示装置。
  26. 【請求項２６】 請求項４に記載の面光源装置と、その
    上方に配置された液晶表示パネルとからなる画像表示装
    置であって、 輝度ピークの方向から±３０゜以上離れた方向の光強度
    が輝度ピークの方向の光強度の１／５以下である画像表
    示装置。
  27. 【請求項２７】 請求項４に記載の面光源装置と、その
    上方に配置された液晶表示パネルとからなる画像表示装
    置であって、 前記画像表示装置の画像表示面上の各場所における出射
    光の輝度ピークの方向が、前記画像表示面よりある距離
    離れた一点に向いている画像表示装置。
  28. 【請求項２８】 請求項４に記載の面光源装置と、その
    上方に配置された液晶表示パネルとからなる画像表示装
    置であって、 前記液晶表示パネルの観察側表面上または前記液晶表示
    パネルに付設したシート上にパターンが形成され、該パ
    ターン出射光輝度ピークの方向が、該パターン入射光輝
    度ピークの方向と異なる画像表示装置。
  29. 【請求項２９】 前記パターン出射光輝度ピークの方向
    は、前記液晶表示パネルに垂直な方向とは異なる所定の
    方向である、請求項２８に記載の画像表示装置。
  30. 【請求項３０】 単位となるパターンの底角が６０゜以
    上であることを特徴とするプリズムシート。
  31. 【請求項３１】 前記パターンの頂点が平らに鈍ってい
    ることを特徴とする、請求項３０に記載のプリズムシー
    ト。
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