JP3800381B2 - サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置に関し、例えば入射面より遠ざかるに従って板厚が薄くなるように形成された導光板を用いたサイドライト型面光源装置やこのサイドライト型面光源装置による液晶表示装置に適用することができる。本発明は、反射シートの導光板と対向する側の面の少なくとも所定の範囲に、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を複数形成することにより、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置においては、サイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明して所望の画像を表示するようになされている。
【０００３】
すなわちサイドライト型面光源装置は、所定の光源から射出された照明光を透明板状部材である導光板の端面（以下入射面と呼ぶ）から入射し、この照明光を導光板の内部で伝搬しながら導光板の出射面より出射して液晶表示パネルに供給する。
【０００４】
このようなサイドライト型面光源装置は、導光板に種々の加工を施すと共に、導光板に種々のシート材を配置することにより、液晶表示パネルを均一な光量により効率良く照明できるようになされている。
【０００５】
すなわちサイドライト型面光源装置は、導光板の出射面と対向する面側に反射シートが配置される。ここで反射シートは、照明光を正反射又は乱反射するシート材により構成され、導光板の裏面より漏れ出す照明光を反射して導光板に再入射し、これにより照明光の利用効率を向上するものである。
【０００６】
またサイドライト型面光源装置は、光制御部材であるプリズムシートが導光板の出射面に配置される。ここでプリズムシートは、導光板側の面及び又はこの面と逆側の面に１対の斜面による凸部が繰り返し形成された透光性のシート材であり、この１対の斜面による照明光の屈折及び又は反射により照明光の指向性を出射面の正面方向に補正するものである。
【０００７】
またサイドライト型面光源装置は、導光板の出射面に照明光の出射光量を制御する光量制御面が形成される。ここで光量制御面は、出射光量が不足する部分において、出射面が平滑な場合には臨界角以下の入射角により出射面より出射されない照明光についても出射面からの出射を促すことにより、出射光量の分布を均一化するものである。このような光量制御面は、例えば出射面を部分的に粗面にして照明光を散乱させることにより照明光の出射を促すように形成され、単位面積当たりの粗面の面積を種々に設定することにより、出射光量の分布を均一化するようになされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような光量制御面により出射光量の分布を均一化するサイドライト型面光源装置においては、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察すると、出射面に明暗のむらが観察される問題がある。特に、１対の斜面による凸部の繰り返し面を導光板側に設定してプリズムシートを配置する場合には、この種の明暗のむらが発生し易くなる。
【０００９】
これは光量制御面が照明光を散乱させて照明光の出射を促すことにより、この散乱の程度の大きな領域と小さな領域とで出射光の指向特性が異なるためである。すなわち散乱の程度の大きな部分では、散乱により照明光が広がって出射され、これにより出射面の正面より多少ずれた位置にも照明光が到来するのに対し、散乱の程度の小さな部分では、散乱による照明光の広がりが少なく、これにより出射面の正面よりずれた位置では到来する光量が急激に低減するためである。
【００１０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができるサイドライト型面光源装置と、このサイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置を提案しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、所定の一次光源から射出された照明光を導光板の端面から入射し、この照明光を屈曲して導光板の出射面より出射するサイドライト型面光源装置において、前記出射面に、前記照明光の出射光量を制御する光量制御面を形成し、前記出射面と逆側の前記導光板の裏面側に、この裏面より漏れ出す照明光を反射して導光板に再入射させる反射シートを配置し、前記反射シートの前記裏面側の面に、他の部分に比して前記照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を複数形成し、前記光量制御面における前記照明光の散乱の程度が多い部分程、前記反射シートで反射される前記照明光の散乱の程度が小さくなるように設定する。
【００１２】
請求項１に係る構成によれば、反射シートの導光板の裏面と対向する側の面に、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を複数形成することにより、この領域の多少に応じて、出射面の各部より出射される照明光の広がりを種々に設定することができる。従って前記光量制御面における前記照明光の散乱の程度が多い部分程、前記反射シートで反射される前記照明光の散乱の程度が小さくなるように設定して、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができる。
【００１４】
また前記出射面に、前記照明光の出射光量を制御する光量制御面を形成し、前記光量制御面における前記照明光の出射を促す程度に応じて、単位面積当たりの前記微小な領域の面積を設定することにより、光量制御面において出射を促す程度の大きな広がった指向性により照明光が出射される部分においては、この照明光の広がりを打ち消すように反射シートの特性を設定することができる。またこれとは逆に、光量制御面において出射を促す程度の小さな広がりの少ない指向性により照明光が出射される部分においては、この照明光の広がりを増大させるように反射シートの特性を設定することもできる。これにより光量制御面を設定したことにより出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができる。
【００１５】
また請求項２の発明においては、請求項１の構成において、照明光を乱反射するシート材に、照明光の乱反射を低減する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成する。
【００１６】
請求項２に係る構成によれば、照明光を乱反射するシート材に、照明光の乱反射を低減する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成すれば、例えば白色ＰＥＴによるシート材に灰色のインクを印刷により付着させる等の簡易な処理により、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を簡易に形成することができる。
【００１７】
また請求項３の発明においては、請求項１の構成において、照明光を乱反射するシート材に、照明光を吸収する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成する。
【００１８】
請求項３に係る構成によれば、照明光を乱反射するシート材に、照明光を吸収する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成すれば、この種の塗料をシート材に付着させるだけの簡易な処理により、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を簡易に形成することができる。
【００１９】
また請求項４の発明においては、請求項１の構成において、照明光を正反射するシート材に、照明光を乱反射する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成する。
【００２０】
請求項４に係る構成によれば、照明光を正反射するシート材に、照明光を乱反射する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成すれば、例えば銀を蒸着したシート材に印刷によりインクを付着させる等の簡易な処理により、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を簡易に形成することができる。
【００２１】
また請求項５の発明においては、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の構成において、導光板の出射面に、照明光の指向性を補正する光制御部材を配置し、この光制御部材の導光板の出射面と対向する側の面に、先の導光板の端面と略平行な方向に延長する１対の斜面による凸部を繰り返し形成する。
【００２２】
請求項５に係る構成によれば、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の構成において、導光板の出射面に、照明光の指向性を補正する光制御部材を配置し、この光制御部材の導光板の出射面と対向する側の面に、導光板の端面と略平行な方向に延長する１対の斜面による凸部を繰り返し形成することにより、出射面における明暗のむらを防止することができると共に、出射面の法線方向の輝度を大幅に向上させることができる。
【００２３】
また請求項６の発明においては、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明する。
【００２４】
請求項６に係る構成によれば、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明することにより、高品位の表示画面を形成することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００２６】
（１）第１の実施の形態
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置に適用されるサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図であり、図３は、図２をＡ−Ａ線で切り取って示す断面図である。この実施の形態に係る液晶表示装置は、このサイドライト型面光源装置１１の前面に液晶表示パネルを配置し、このサイドライト型面光源装置１１より出射される照明光により液晶表示パネルを照明する。
【００２７】
ここでサイドライト型面光源装置１１は、導光板である光散乱導光板１２の端部に一次光源１３を配置し、反射シート１４、光散乱導光板１２、光制御部材でなるプリズムシート１５を順次積層して形成される。
【００２８】
一次光源１３は、冷陰極管でなる蛍光ランプ１７の周囲をリフレクタ１８で囲って形成され、リフレクタ１８の開口側より光散乱導光板１２の端面（以下入射面と呼ぶ）１２Ａに照明光Ｌを入射する。ここでリフレクタ１８は、蛍光ランプ１７からの照明光を正反射又は乱反射する例えばシート材により形成される。
【００２９】
光散乱導光板１２は、断面楔型形状の導光板で、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるマトリックス中に、これと屈折率の異なる透光性の微粒子が一様に分散混入されて形成される。これにより光散乱導光板１２は、一次光源１３の照明光Ｌを入射面１２Ａより入射し、透光性の微粒子により散乱させながら裏面１２Ｂと出射面１２Ｃとの間を繰り返し反射して照明光Ｌを伝搬する。さらにこの裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃにおける反射の際に、臨界角以下の成分を裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃより出射する。
【００３０】
この伝搬の際に、照明光Ｌは、それぞれ出射面１２Ｃ及び裏面１２Ｂで反射する毎に続く裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃに対する入射角が低下し、裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃに対して臨界角以下の成分がそれぞれ裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃより出射する。これにより照明光Ｌは、裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃより出射される際に、主たる出射方向が楔型形状の先端方向に傾くようになる。すなわち光散乱導光板１２からの出射光Ｌが指向性を有するようになる。また出射面１２Ｃの各部における出射光量は、何ら光散乱導光板１２に加工を施さない場合、出射面１２Ｃの各部に臨界角以下で到来する照明光Ｌの光量で決まることになる。
【００３１】
光散乱導光板１２は、出射面に出射光量を制御する光量制御面１２Ｍが形成され、この光量制御面１２Ｍにより出射光量の分布を均一化する。ここで光量制御面１２Ｍは、例えば図４に示すように、出射面１２Ｃに光散乱パターン１９を配置して形成される。光散乱パターン１９は、例えばマット面処理、対応する金型へのエッチングによる加工処理等の適当な粗面化処理により、出射面を部分的に円形形状に粗面化して形成される。これにより光散乱パターン１９は、平坦な面により出射面１２Ｃを形成した場合には、臨界角以下により出射面１２Ｃに入射する成分についても散乱させて出射面１２Ｃより一部を出射し、出射面１２Ｃから照明光Ｌの出射を促すようになされている。
【００３２】
また光散乱パターン１９は、出射面側より見て知覚困難な小径により形成され、この実施の形態では直径３５〔μｍ〕により、厚み２〔μｍ〕程度により形成される。
【００３３】
図４に示すように、これら光散乱パターン１９は、出射面１２Ｃを鏡面により形成した場合に出射光量が低下する部分において、この光量の低下に対応するように単位面積当たりの個数が増大するように形成され、これにより出射面１２Ｃより出射される照明光の出射光量を均一化するようになされている。
【００３４】
すなわち光散乱パターン１９は、この光散乱導光板１２において、楔型先端側より入射面１２Ａ側に向かって徐々に単位面積当たりの個数が増大するように、さらに入射面１２Ａの近傍の入射面１２Ａに沿った方向については、中央より蛍光ランプ１７の電極１７Ａ及び１７Ｂに対応する入射面１２Ａ側の隅部に向かって徐々に単位面積当たりの個数が増大するように形成される。
【００３５】
これにより光量制御面１２Ｍにおいては、出射光量が不足する部分において照明光の出射を促して出射光量を均一化させることができるものの、単位面積当たりに占める光散乱パターン１９の面積を被覆率と定義して図１に示すように、この被覆率に応じて出射される照明光の散乱の程度も変化することになる（図１（Ａ）及び（Ｂ））。
【００３６】
すなわち被覆率の大きな入射面１２Ａの近傍においては、照明光の主たる出射方向に出射される照明光の光量も増大するものの、この主たる出射方向の成分に加えてそれ以外の種々の方向に出射される照明光の光量も増大する。またこれより楔型先端方向に向かって被覆率が低減するに従って、種々の出射方向に出射される照明光の光量が低減することになる。これによりこのように光量が変化する種々の方向に出射される照明光の成分により、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察すると、サイドライト型面光源装置においては、出射面に明暗のむらが知覚されることになる。
【００３７】
なお光散乱パターン１９は、光散乱導光板１２の出射面１２Ｃから照明光の出射を促す観点からすると、直径３５〔μｍ〕により作成する必要はなく、種々の大きさにより作成することができる。しかしながら出射面側から見て知覚困難とするには、最大直径８０〔μｍ〕以下であることが必要で、好ましくは５０〔μｍ〕以下、より好ましくは２５〔μｍ〕以下の大きさで形成することが必要である。
【００３８】
さらに光散乱導光板１２は、裏面１２Ｂにプリズム面が形成される。すなわち光散乱導光板１２は、図２において矢印Ｂにより部分的に拡大して示すように、裏面１２Ｂに、入射面１２Ａとほぼ平行に微小な凸部が繰り返し形成される。ここでこの微小な凸部は、入射面１２Ａとほぼ直交する方向に延長する１対の斜面１２Ｅ、１２Ｆを有し、この実施の形態ではこの１対の斜面１２Ｅ、１２Ｆが直接接続されて断面三角形形状に形成される。これらの凸部は、斜面１２Ｅ、１２Ｆの成す角度（頂角）が約１００度になるように形成される。これにより光散乱導光板１２は、入射面１２Ａと平行な面内において、出射光の指向性を出射面１２Ｃの正面方向に補正する。なおこの斜面１２Ｅ、１２Ｆの成す角度は、５０〜１３０度の範囲で適宜選定して実用に供する特性を得ることができる。
【００３９】
反射シート１４は、光散乱導光板１２の裏面１２Ｂより漏れ出す照明光を反射することにより、この漏れ出した照明光を光散乱導光板１２に再入射して照明光の利用効率を向上する。
【００４０】
ここで反射シート１４は、照明光を効率良く反射する白色ＰＥＴシート等による乱反射部材によるシート材が適用される。さらに反射シート１４は、光散乱導光板１２の裏面１２Ｂと対向する側の面に、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域が複数形成される。
【００４１】
ここでこの微小な領域は、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さくなるように、印刷により灰色のインクをドット状に付着して直径１００〔μｍ〕程度により形成される。さらに微小な領域は、光散乱パターン１９の被覆率に対応して、単位面積に占める面積が光散乱導光板１２の入射面１２Ａ側より楔型先端に向かうに従って徐々に低下するように、付着する個数が徐々に変化するようになされている（図１（Ｄ））。なおこの図１（Ｄ）においては、光散乱パターン１９の付着量について図１（Ａ）について説明したと同様に、単位面積当たりに占める微小な領域の面積を被覆率と定義して示す。
【００４２】
これにより反射シート１４は、光散乱導光板１２の裏面より漏れ出した照明光を反射して光散乱導光板１２に再入射する際に、光量制御面１２Ｍによる散乱の程度が大きい部位においては、散乱の程度を低減して照明光を再入射し（図１（Ｃ））、光量制御面１２Ｍによって主たる出射方向と異なる方向に出射される照明光の光量を事前に補正するようになされている。
【００４３】
プリズムシート１５は（図２）、光散乱導光板１２側の面、すなわち図２における下側の面に光制御面であるプリズム面が形成される。ここでプリズム面は、光散乱導光板１２の裏面１２Ｂにおける凸部の繰り返し方向とほぼ直交する方向に、１対の斜面１５Ａ及び１５Ｂによる凸部が繰り返し作成されて形成され、この１対の斜面１５Ａ及び１５Ｂにより光散乱導光板１２から出射される照明光の指向性を出射面１２Ｃの正面方向に補正する。
【００４４】
なおプリズムシート１５は、凸部の繰り返しピッチが３０〔μｍ〕程度に設定される。なお凸部の頂角は、例えば３０〜７０度の範囲で適宜角度を選定して実用に供する特性を得ることができ、さらにこの凸部は、要求される特性に応じて、断面形状が対称形状又は非対称形状に適宜選定される。
【００４５】
以上の構成において、蛍光ランプ１７から射出された照明光Ｌは（図２及び図３）、直接に、又はリフレクタ１８で反射した後、入射面１２Ａより光散乱導光板１２の内部に入射し、透光性の微粒子により散乱を受けながら裏面１２Ｂと出射面１２Ｃとの間で反射を繰り返して光散乱導光板１２の内部を伝搬する。このときこの照明光Ｌは、裏面１２Ｂで反射する毎に出射面１２Ｃに対する入射角が低下し、出射面１２Ｃに対して臨界角以下の成分が出射面１２Ｃより出射される。
【００４６】
このとき照明光Ｌは、光散乱導光板１２の裏面１２Ｂに形成された斜面１２Ｅ、１２Ｆにより、入射面１２Ａに沿った方向の指向性が補正されて射出され、続くプリズムシート１５によりこれと直交する方向の指向性が補正される。また光散乱導光板１２の裏面１２Ｂより漏れ出す照明光が、裏面１２Ｂ側に配置された反射シート１４により反射されて光散乱導光板１２の内部に戻され、これにより効率良く出射面１２Ｃより出射される。
【００４７】
さらに照明光は、光散乱導光板１２の内部を伝搬する際に、出射面１２Ｃの光量制御面１２Ｍを構成する光散乱パターン１９により散乱され、これにより平坦な面により出射面１２Ｃを形成した場合には臨界角以上の入射角により出射面１２Ｃより出射されない成分についても出射が促され、この光散乱パターン１９の被覆率に応じて出射面１２Ｃからの出射が促される。これにより照明光Ｌは、ほぼ均一な光量分布により出射面１２Ｃから出射される。
【００４８】
このようにして光散乱導光板１２の内部を伝搬して出射される照明光Ｌは、光散乱パターン１９により散乱されて光散乱導光板１２からの出射が促されることにより、光量制御面１２Ｍにおいて照明光Ｌの出射を促す程度が高い部分程、すなわち光散乱パターン１９の被覆率が大きな入射面１２Ａ側程、主たる出射方向に対して種々の方向に出射される照明光成分が増大する。
【００４９】
図５は、光散乱導光板より出射される照明光の指向性を示す特性曲線図であり、このように光制御面により出射光量が均一な分布になるように補正した場合の従来構成による場合である。符号ＬＡによる特性は、被覆率が最も大きな部分より出射される照明光の指向性を示し、符号ＬＣによる特性は、被覆率が最も小さな部分より出射される照明光の指向性を示し、符号ＬＢによる特性は、符号ＬＡと符号ＬＢによる被覆率の中間値の部分における照明光の指向性を示すものである。なおこの特性曲線図では、出射面の正面方向を角度０度に設定し、楔型先端方向を正の角度により、入射面側を負の角度により示す。この場合、被覆率が増大するに従って主たる出射方向以外に出射される照明光光量が増大するのが確認される。
【００５０】
また図６は、図５について上述した構成にプリズムシートをそのプリズム面が光散乱導光板側となるように配置した場合の特性曲線図であり、この場合、出射面のほぼ正面方向においては、各部にほぼ等しい光量が到達しているにも係わらず、正面よりずれると、各部で光量が変化し、これにより出射面に明暗が観察されるのが判る。
【００５１】
このようにして出射面１２Ｃより出射される照明光Ｌにおいては、一部が光散乱導光板１２の裏面１２Ｂより漏れ出した後、反射シート１４により反射されて光散乱導光板１２の内部に戻されて出射面１２Ｃより出射される。この反射シート１４により反射される際に、照明光Ｌは、光量制御面１２Ｍにより散乱の程度が大きい部位程、散乱の程度が低減され、光量制御面１２Ｍによって主たる出射方向と異なる方向に出射される照明光の光量を事前に補正するように反射される。
【００５２】
すなわち反射シート１４においては、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域が、灰色のインクの付着により形成され、光散乱パターン１９の被覆率に対応して、単位面積に占めるこの微小な領域の面積が光散乱導光板１２の入射面１２Ａ側より楔型先端に向かうに従って徐々に低下するように形成される。これにより反射シート１４で反射する照明光Ｌは、光量制御面１２Ｍにおいて散乱の程度が大きい部分程、これとは逆に散乱の程度が小さくなるように反射されて光散乱導光板１２の内部に戻され、出射面１２Ｃより出射される際には、他の部分とほぼ同様の広がりにより、すなわち光散乱導光板１２の出射面１２Ｃにおいて、ほぼ同一の広がりにより出射される。
【００５３】
図７は、図５との対比によりこの実施の形態における照明光の指向性を示す特性曲線図であり、この場合図５で示した指向性に比して、−６０度〜４０度の範囲で、照明光の広がりのばらつきが低減されていることが判る。また図８は、図６との対比によりこの実施の形態における照明光の指向性を示す特性曲線図であり、この場合、２０〜７０度の範囲、−２０度〜−７０度の範囲で、従来構成による場合に比して格段的に出射面における明暗のむらが低減されることが判る。
【００５４】
なお図９は、図５に示した測定結果より図７に示した測定結果を減じ、その結果得られる光量を図５等との対比により示す特性曲線図であり、反射シート１４に形成した微小な領域により光散乱導光板１２から出射される照明光の光量変化を示すものである。この場合図５及び図７に示すように、光散乱導光板１２より出射される照明光においては、約６０度程度の方向で最も光量が大きくなるのに対し、この微小な領域による光量変化においては、出射面１２Ｃの正面方向で最も変化が大きいことが判る。
【００５５】
また図１０は、プリズムシートを配置した場合の微小な領域による出射光量の変化を示すものであり、図６に示す測定結果より図８に示す測定結果を減じたものである。この場合、プリズムシートにより光量の角度依存性が変化するものの、主たる出射方向である約０度を中心にした±３５度範囲で、出射光の広がりを補正するように各部で異なる光量変化を示すことがわかる。
【００５６】
以上の構成によれば、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が小さな微小な領域を反射シートに複数形成することにより、出射面に配置した光量制御面により出射が促されて出射面の各部で異なる特性により出射される照明光の指向性を補正することができる。これにより出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができる。
【００５７】
またこのとき光散乱パターンを配置して光制御面を形成し、この光散乱パターンの被覆率に応じて、単位面積に占めるこの微小な領域の面積を変化させることにより、この光散乱パターンの被覆率に応じて変化する照明光を散乱させる程度に応じてこの散乱を補正することができ、これにより出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができる。
【００５８】
さらに白色ＰＥＴによるシート材に灰色のインクを印刷により付着してこの微小な領域を形成することにより、この種の微小な領域を簡易に作成することができる。
【００５９】
（２）第２の実施の形態
図１１は、反射シートを光散乱導光板側より見て示す平面図である。この実施の形態においては、上述の反射シート１４に代えてこの反射シート２４を適用する。
【００６０】
ここでこの反射シート２４は、白色ＰＥＴによるシート材に灰色のインクをドット状に印刷して、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域が複数形成される。このとき反射シート２４は、光散乱導光板１２の光量制御面１２Ｍにおいて照明光の出射を促す程度の大きな入射面側の端部に沿った一定範囲ＡＲ１と、楔型先端側の端部に沿った細長い一定範囲ＡＲ２についてだけ、この種の微小な領域が形成される。
【００６１】
これにより反射シート２４は、この楔型先端側の細長い一定範囲ＡＲ２に形成した微小な領域により、光散乱導光板１２の楔型先端側において、端面近傍における部分的な出射光量の増大を防止する。すなわち光散乱導光板１２の楔型先端においては、内部を伝搬した照明光が端面で反射して伝搬方向が折り返され、これによりこの端面に沿った細長い領域においては、部分的に光散乱導光板からの出射光量が増大する。ところがこの実施の形態のように、この端面に沿って細長く灰色のインクをドット状に印刷すれば、この端面で伝搬方向が折り返されて出射面１２Ｃより出射される照明光を低減でき、部分的な出射光量の増大を防止することができる。
【００６２】
また入射面近傍の範囲ＡＲ１に形成した微小な領域により、光量制御面１２Ｍにおいて照明光の出射を促す程度が極めて大きな範囲についてだけ出射光の指向性を補正し、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の大きな明暗のむらが観察されないようにする。
【００６３】
図１１に示す構成によれば、入射面近傍の光量制御面１２Ｍにおいて照明光の出射を促す程度の大きな一定範囲ＡＲ１についてだけ、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域を複数形成することにより、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の大きな明暗のむらが観察されないようにすることができる。
【００６４】
またこのとき併せて楔型先端側の端部に沿った細長い一定範囲ＡＲ２についても微小な領域を複数形成することにより、楔型先端側の端面近傍における部分的な出射光量の増大を防止することができる。
【００６５】
（３）第３の実施の形態
図１２は、図１１との対比により反射シートを光散乱導光板側より見て示す平面図である。この実施の形態においては、上述の反射シート１４に代えてこの反射シート３４を適用する。
【００６６】
ここでこの反射シート３４は、白色ＰＥＴによるシート材に灰色のインクをドット状に印刷して、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域が複数形成される。このとき反射シート２４は、楔型先端側の端部に沿った細長い一定範囲ＡＲ２と、入射面側の一定範囲ＡＲ３についてだけ、この種の微小な領域が形成される。このうち入射面側の一定範囲ＡＲ３は、入射面側より楔型先端側に向かうに従ってこの微小な領域を形成する範囲が徐々に低減するように形成される。これによりこの実施の形態では、光散乱導光板１２の内部を伝搬する照明光光量が他の部分に比して極めて少ない蛍光ランプ１７の電極１７Ａ及び１７Ｂの近傍においては、敢えて反射シート３４により出射光の指向性を補正しないようになされ、その分この電極１７Ａ及び１７Ｂ近傍における出射光量の低下を防止する。
【００６７】
図１２に示す構成によれば、入射面側の一定範囲ＡＲ３は、入射面側より楔型先端側に向かうに従って、照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域の形成範囲が徐々に低減することにより、蛍光ランプ１７の電極１７Ａ及び１７Ｂ近傍における出射光量の低下を防止して、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察して、大きな明暗のむらが観察されないようにすることができる。
【００６８】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、乱反射部材である白色ＰＥＴのシート材に印刷により灰色のインクを付着して他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域を複数形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば同様の乱反射部材に白色、黒色のインク、透明な塗料等を付着し、これにより他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域を形成してもよい。
【００６９】
また上述の実施の形態においては、印刷により他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばインク滴を飛着させてこの種の微小な領域を形成する場合等、種々の形成方法を広く適用することができる。
【００７０】
また上述の実施の形態においては、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域を乱反射部材に形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば銀を蒸着したシート材を反射シートに適用する場合は、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が大きな微小な領域を形成することにより上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なおこの場合、上述の実施の形態とは逆に、光散乱導光板において、照明光の出射を促す程度の小さな部分で、単位面積に占めるこの微小な領域の面積を増大させる必要がある。またこのような微小な領域を形成する手法として、例えばシリカ等を混入した塗料を付着する方法、表面を部分的に粗面にする方法等がある。
【００７１】
また上述の実施の形態においては、導光板である光散乱導光板の出射面を局所的に粗面化して光散乱パターンによる光量制御面を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば光散乱性のインクを部分的に付着して光散乱パターンによる光量制御面を形成する場合、さらには部分的に微小なドーム形状を形成して光量制御面を形成する場合等に広く適用することができる。
【００７２】
さらに上述の実施の形態においては、光散乱導光板１２側の面がプリズム面になるようにプリズムシートを配置する構成に本発明を適用して、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察して明暗のむらが特に顕著に見られる場合についてこの明暗のむらを防止する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光散乱導光板側とは逆側の面がプリズム面になるようにプリズムシートを配置する場合にも広く適用することができる。
【００７３】
さらに上述の実施の形態においては、光散乱導光板の出射面にプリズムシートを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々のシート材等を配置する場合に広く適用することができる。
【００７４】
また上述の実施の形態においては、光散乱導光板の裏面にプリズム面を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このプリズム面を省略する場合等にも広く適用することができる。
【００７５】
さらに上述の実施の形態においては、微粒子を混入した断面楔型形状の板状部材でなる導光板を用いたサイドライト型面光源装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の透明部材による導光板を用いたサイドライト型面光源装置、さらには平板形状の板状部材により導光板を構成する方式のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００７６】
さらに上述の実施の形態では、一端面より照明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００７７】
また上述の実施の形態では、棒状光源でなる蛍光ランプにより一次光源を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード等の点光源を複数配置して一次光源を形成する場合にも広く適用することができる。
【００７８】
さらに上述の実施の形態では、液晶表示装置の面光源装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の照明機器、表示装置等のサイドライト型面光源装置に広く適用することができる。
【００７９】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、反射シートの導光板側の面の少なくとも所定の範囲に、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を複数形成することにより、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができるサイドライト型面光源装置と、このサイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置おける光量制御面と反射シートとの関係を示す略線図でである。
【図２】第１の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。
【図３】図２のサイドライト型面光源装置をＡ−Ａ線により切り取って示す断面図である。
【図４】図２のサイドライト型面光源装置に適用される光散乱導光板の出射面を示す平面図である。
【図５】反射シートを何ら処理しない場合に、光散乱導光板から出射される照明光の指向性を示す特性曲線図である。
【図６】反射シートを何ら処理しない場合に、プリズムシートから出射される照明光の指向性を示す特性曲線図である。
【図７】第１の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置において、光散乱導光板から出射される照明光の指向性を示す特性曲線図である。
【図８】第１の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置において、プリズムシートから出射される照明光の指向性を示す特性曲線図である。
【図９】反射シートに微小な領域を形成したことによる光散乱導光板から出射される照明光の変化を示す特性曲線図である。
【図１０】反射シートに微小な領域を形成したことによるプリズムシートから出射される照明光の変化を示す特性曲線図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置に適用される反射シートを示す平面図である。
【図１２】第３の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置に適用される反射シートを示す平面図である。
【符号の説明】
１１……サイドライト型面光源装置、１２……光散乱導光板、１２Ａ……入射面、１２Ｂ……裏面、１２Ｃ……出射面、１４、２４、３４……反射シート、１９……光散乱パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置に関し、例えば入射面より遠ざかるに従って板厚が薄くなるように形成された導光板を用いたサイドライト型面光源装置やこのサイドライト型面光源装置による液晶表示装置に適用することができる。本発明は、反射シートの導光板と対向する側の面の少なくとも所定の範囲に、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を複数形成することにより、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置においては、サイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明して所望の画像を表示するようになされている。
【０００３】
すなわちサイドライト型面光源装置は、所定の光源から射出された照明光を透明板状部材である導光板の端面（以下入射面と呼ぶ）から入射し、この照明光を導光板の内部で伝搬しながら導光板の出射面より出射して液晶表示パネルに供給する。
【０００４】
このようなサイドライト型面光源装置は、導光板に種々の加工を施すと共に、導光板に種々のシート材を配置することにより、液晶表示パネルを均一な光量により効率良く照明できるようになされている。
【０００５】
すなわちサイドライト型面光源装置は、導光板の出射面と対向する面側に反射シートが配置される。ここで反射シートは、照明光を正反射又は乱反射するシート材により構成され、導光板の裏面より漏れ出す照明光を反射して導光板に再入射し、これにより照明光の利用効率を向上するものである。
【０００６】
またサイドライト型面光源装置は、光制御部材であるプリズムシートが導光板の出射面に配置される。ここでプリズムシートは、導光板側の面及び又はこの面と逆側の面に１対の斜面による凸部が繰り返し形成された透光性のシート材であり、この１対の斜面による照明光の屈折及び又は反射により照明光の指向性を出射面の正面方向に補正するものである。
【０００７】
またサイドライト型面光源装置は、導光板の出射面に照明光の出射光量を制御する光量制御面が形成される。ここで光量制御面は、出射光量が不足する部分において、出射面が平滑な場合には臨界角以下の入射角により出射面より出射されない照明光についても出射面からの出射を促すことにより、出射光量の分布を均一化するものである。このような光量制御面は、例えば出射面を部分的に粗面にして照明光を散乱させることにより照明光の出射を促すように形成され、単位面積当たりの粗面の面積を種々に設定することにより、出射光量の分布を均一化するようになされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような光量制御面により出射光量の分布を均一化するサイドライト型面光源装置においては、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察すると、出射面に明暗のむらが観察される問題がある。特に、１対の斜面による凸部の繰り返し面を導光板側に設定してプリズムシートを配置する場合には、この種の明暗のむらが発生し易くなる。
【０００９】
これは光量制御面が照明光を散乱させて照明光の出射を促すことにより、この散乱の程度の大きな領域と小さな領域とで出射光の指向特性が異なるためである。すなわち散乱の程度の大きな部分では、散乱により照明光が広がって出射され、これにより出射面の正面より多少ずれた位置にも照明光が到来するのに対し、散乱の程度の小さな部分では、散乱による照明光の広がりが少なく、これにより出射面の正面よりずれた位置では到来する光量が急激に低減するためである。
【００１０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができるサイドライト型面光源装置と、このサイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置を提案しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、所定の一次光源から射出された照明光を導光板の端面から入射し、この照明光を屈曲して導光板の出射面より出射するサイドライト型面光源装置において、前記出射面に、前記照明光の出射光量を制御する光量制御面を形成し、前記出射面と逆側の前記導光板の裏面側に、この裏面より漏れ出す照明光を反射して導光板に再入射させる反射シートを配置し、前記反射シートの前記裏面側の面に、他の部分に比して前記照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を複数形成し、前記光量制御面における前記照明光の散乱の程度が多い部分程、前記反射シートで反射される前記照明光の散乱の程度が小さくなるように設定する。
【００１２】
請求項１に係る構成によれば、反射シートの導光板の裏面と対向する側の面に、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を複数形成することにより、この領域の多少に応じて、出射面の各部より出射される照明光の広がりを種々に設定することができる。従って前記光量制御面における前記照明光の散乱の程度が多い部分程、前記反射シートで反射される前記照明光の散乱の程度が小さくなるように設定して、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができる。
【００１４】
また前記出射面に、前記照明光の出射光量を制御する光量制御面を形成し、前記光量制御面における前記照明光の出射を促す程度に応じて、単位面積当たりの前記微小な領域の面積を設定することにより、光量制御面において出射を促す程度の大きな広がった指向性により照明光が出射される部分においては、この照明光の広がりを打ち消すように反射シートの特性を設定することができる。またこれとは逆に、光量制御面において出射を促す程度の小さな広がりの少ない指向性により照明光が出射される部分においては、この照明光の広がりを増大させるように反射シートの特性を設定することもできる。これにより光量制御面を設定したことにより出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができる。
【００１５】
また請求項２の発明においては、請求項１の構成において、照明光を乱反射するシート材に、照明光の乱反射を低減する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成する。
【００１６】
請求項２に係る構成によれば、照明光を乱反射するシート材に、照明光の乱反射を低減する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成すれば、例えば白色ＰＥＴによるシート材に灰色のインクを印刷により付着させる等の簡易な処理により、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を簡易に形成することができる。
【００１７】
また請求項３の発明においては、請求項１の構成において、照明光を乱反射するシート材に、照明光を吸収する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成する。
【００１８】
請求項３に係る構成によれば、照明光を乱反射するシート材に、照明光を吸収する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成すれば、この種の塗料をシート材に付着させるだけの簡易な処理により、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を簡易に形成することができる。
【００１９】
また請求項４の発明においては、請求項１の構成において、照明光を正反射するシート材に、照明光を乱反射する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成する。
【００２０】
請求項４に係る構成によれば、照明光を正反射するシート材に、照明光を乱反射する塗料を部分的に付着させて先の微小な領域を形成すれば、例えば銀を蒸着したシート材に印刷によりインクを付着させる等の簡易な処理により、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を簡易に形成することができる。
【００２１】
また請求項５の発明においては、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の構成において、導光板の出射面に、照明光の指向性を補正する光制御部材を配置し、この光制御部材の導光板の出射面と対向する側の面に、先の導光板の端面と略平行な方向に延長する１対の斜面による凸部を繰り返し形成する。
【００２２】
請求項５に係る構成によれば、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の構成において、導光板の出射面に、照明光の指向性を補正する光制御部材を配置し、この光制御部材の導光板の出射面と対向する側の面に、導光板の端面と略平行な方向に延長する１対の斜面による凸部を繰り返し形成することにより、出射面における明暗のむらを防止することができると共に、出射面の法線方向の輝度を大幅に向上させることができる。
【００２３】
また請求項６の発明においては、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明する。
【００２４】
請求項６に係る構成によれば、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明することにより、高品位の表示画面を形成することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００２６】
（１）第１の実施の形態
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置に適用されるサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図であり、図３は、図２をＡ−Ａ線で切り取って示す断面図である。この実施の形態に係る液晶表示装置は、このサイドライト型面光源装置１１の前面に液晶表示パネルを配置し、このサイドライト型面光源装置１１より出射される照明光により液晶表示パネルを照明する。
【００２７】
ここでサイドライト型面光源装置１１は、導光板である光散乱導光板１２の端部に一次光源１３を配置し、反射シート１４、光散乱導光板１２、光制御部材でなるプリズムシート１５を順次積層して形成される。
【００２８】
一次光源１３は、冷陰極管でなる蛍光ランプ１７の周囲をリフレクタ１８で囲って形成され、リフレクタ１８の開口側より光散乱導光板１２の端面（以下入射面と呼ぶ）１２Ａに照明光Ｌを入射する。ここでリフレクタ１８は、蛍光ランプ１７からの照明光を正反射又は乱反射する例えばシート材により形成される。
【００２９】
光散乱導光板１２は、断面楔型形状の導光板で、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるマトリックス中に、これと屈折率の異なる透光性の微粒子が一様に分散混入されて形成される。これにより光散乱導光板１２は、一次光源１３の照明光Ｌを入射面１２Ａより入射し、透光性の微粒子により散乱させながら裏面１２Ｂと出射面１２Ｃとの間を繰り返し反射して照明光Ｌを伝搬する。さらにこの裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃにおける反射の際に、臨界角以下の成分を裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃより出射する。
【００３０】
この伝搬の際に、照明光Ｌは、それぞれ出射面１２Ｃ及び裏面１２Ｂで反射する毎に続く裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃに対する入射角が低下し、裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃに対して臨界角以下の成分がそれぞれ裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃより出射する。これにより照明光Ｌは、裏面１２Ｂ及び出射面１２Ｃより出射される際に、主たる出射方向が楔型形状の先端方向に傾くようになる。すなわち光散乱導光板１２からの出射光Ｌが指向性を有するようになる。また出射面１２Ｃの各部における出射光量は、何ら光散乱導光板１２に加工を施さない場合、出射面１２Ｃの各部に臨界角以下で到来する照明光Ｌの光量で決まることになる。
【００３１】
光散乱導光板１２は、出射面に出射光量を制御する光量制御面１２Ｍが形成され、この光量制御面１２Ｍにより出射光量の分布を均一化する。ここで光量制御面１２Ｍは、例えば図４に示すように、出射面１２Ｃに光散乱パターン１９を配置して形成される。光散乱パターン１９は、例えばマット面処理、対応する金型へのエッチングによる加工処理等の適当な粗面化処理により、出射面を部分的に円形形状に粗面化して形成される。これにより光散乱パターン１９は、平坦な面により出射面１２Ｃを形成した場合には、臨界角以下により出射面１２Ｃに入射する成分についても散乱させて出射面１２Ｃより一部を出射し、出射面１２Ｃから照明光Ｌの出射を促すようになされている。
【００３２】
また光散乱パターン１９は、出射面側より見て知覚困難な小径により形成され、この実施の形態では直径３５〔μｍ〕により、厚み２〔μｍ〕程度により形成される。
【００３３】
図４に示すように、これら光散乱パターン１９は、出射面１２Ｃを鏡面により形成した場合に出射光量が低下する部分において、この光量の低下に対応するように単位面積当たりの個数が増大するように形成され、これにより出射面１２Ｃより出射される照明光の出射光量を均一化するようになされている。
【００３４】
すなわち光散乱パターン１９は、この光散乱導光板１２において、楔型先端側より入射面１２Ａ側に向かって徐々に単位面積当たりの個数が増大するように、さらに入射面１２Ａの近傍の入射面１２Ａに沿った方向については、中央より蛍光ランプ１７の電極１７Ａ及び１７Ｂに対応する入射面１２Ａ側の隅部に向かって徐々に単位面積当たりの個数が増大するように形成される。
【００３５】
これにより光量制御面１２Ｍにおいては、出射光量が不足する部分において照明光の出射を促して出射光量を均一化させることができるものの、単位面積当たりに占める光散乱パターン１９の面積を被覆率と定義して図１に示すように、この被覆率に応じて出射される照明光の散乱の程度も変化することになる（図１（Ａ）及び（Ｂ））。
【００３６】
すなわち被覆率の大きな入射面１２Ａの近傍においては、照明光の主たる出射方向に出射される照明光の光量も増大するものの、この主たる出射方向の成分に加えてそれ以外の種々の方向に出射される照明光の光量も増大する。またこれより楔型先端方向に向かって被覆率が低減するに従って、種々の出射方向に出射される照明光の光量が低減することになる。これによりこのように光量が変化する種々の方向に出射される照明光の成分により、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察すると、サイドライト型面光源装置においては、出射面に明暗のむらが知覚されることになる。
【００３７】
なお光散乱パターン１９は、光散乱導光板１２の出射面１２Ｃから照明光の出射を促す観点からすると、直径３５〔μｍ〕により作成する必要はなく、種々の大きさにより作成することができる。しかしながら出射面側から見て知覚困難とするには、最大直径８０〔μｍ〕以下であることが必要で、好ましくは５０〔μｍ〕以下、より好ましくは２５〔μｍ〕以下の大きさで形成することが必要である。
【００３８】
さらに光散乱導光板１２は、裏面１２Ｂにプリズム面が形成される。すなわち光散乱導光板１２は、図２において矢印Ｂにより部分的に拡大して示すように、裏面１２Ｂに、入射面１２Ａとほぼ平行に微小な凸部が繰り返し形成される。ここでこの微小な凸部は、入射面１２Ａとほぼ直交する方向に延長する１対の斜面１２Ｅ、１２Ｆを有し、この実施の形態ではこの１対の斜面１２Ｅ、１２Ｆが直接接続されて断面三角形形状に形成される。これらの凸部は、斜面１２Ｅ、１２Ｆの成す角度（頂角）が約１００度になるように形成される。これにより光散乱導光板１２は、入射面１２Ａと平行な面内において、出射光の指向性を出射面１２Ｃの正面方向に補正する。なおこの斜面１２Ｅ、１２Ｆの成す角度は、５０〜１３０度の範囲で適宜選定して実用に供する特性を得ることができる。
【００３９】
反射シート１４は、光散乱導光板１２の裏面１２Ｂより漏れ出す照明光を反射することにより、この漏れ出した照明光を光散乱導光板１２に再入射して照明光の利用効率を向上する。
【００４０】
ここで反射シート１４は、照明光を効率良く反射する白色ＰＥＴシート等による乱反射部材によるシート材が適用される。さらに反射シート１４は、光散乱導光板１２の裏面１２Ｂと対向する側の面に、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域が複数形成される。
【００４１】
ここでこの微小な領域は、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さくなるように、印刷により灰色のインクをドット状に付着して直径１００〔μｍ〕程度により形成される。さらに微小な領域は、光散乱パターン１９の被覆率に対応して、単位面積に占める面積が光散乱導光板１２の入射面１２Ａ側より楔型先端に向かうに従って徐々に低下するように、付着する個数が徐々に変化するようになされている（図１（Ｄ））。なおこの図１（Ｄ）においては、光散乱パターン１９の付着量について図１（Ａ）について説明したと同様に、単位面積当たりに占める微小な領域の面積を被覆率と定義して示す。
【００４２】
これにより反射シート１４は、光散乱導光板１２の裏面より漏れ出した照明光を反射して光散乱導光板１２に再入射する際に、光量制御面１２Ｍによる散乱の程度が大きい部位においては、散乱の程度を低減して照明光を再入射し（図１（Ｃ））、光量制御面１２Ｍによって主たる出射方向と異なる方向に出射される照明光の光量を事前に補正するようになされている。
【００４３】
プリズムシート１５は（図２）、光散乱導光板１２側の面、すなわち図２における下側の面に光制御面であるプリズム面が形成される。ここでプリズム面は、光散乱導光板１２の裏面１２Ｂにおける凸部の繰り返し方向とほぼ直交する方向に、１対の斜面１５Ａ及び１５Ｂによる凸部が繰り返し作成されて形成され、この１対の斜面１５Ａ及び１５Ｂにより光散乱導光板１２から出射される照明光の指向性を出射面１２Ｃの正面方向に補正する。
【００４４】
なおプリズムシート１５は、凸部の繰り返しピッチが３０〔μｍ〕程度に設定される。なお凸部の頂角は、例えば３０〜７０度の範囲で適宜角度を選定して実用に供する特性を得ることができ、さらにこの凸部は、要求される特性に応じて、断面形状が対称形状又は非対称形状に適宜選定される。
【００４５】
以上の構成において、蛍光ランプ１７から射出された照明光Ｌは（図２及び図３）、直接に、又はリフレクタ１８で反射した後、入射面１２Ａより光散乱導光板１２の内部に入射し、透光性の微粒子により散乱を受けながら裏面１２Ｂと出射面１２Ｃとの間で反射を繰り返して光散乱導光板１２の内部を伝搬する。このときこの照明光Ｌは、裏面１２Ｂで反射する毎に出射面１２Ｃに対する入射角が低下し、出射面１２Ｃに対して臨界角以下の成分が出射面１２Ｃより出射される。
【００４６】
このとき照明光Ｌは、光散乱導光板１２の裏面１２Ｂに形成された斜面１２Ｅ、１２Ｆにより、入射面１２Ａに沿った方向の指向性が補正されて射出され、続くプリズムシート１５によりこれと直交する方向の指向性が補正される。また光散乱導光板１２の裏面１２Ｂより漏れ出す照明光が、裏面１２Ｂ側に配置された反射シート１４により反射されて光散乱導光板１２の内部に戻され、これにより効率良く出射面１２Ｃより出射される。
【００４７】
さらに照明光は、光散乱導光板１２の内部を伝搬する際に、出射面１２Ｃの光量制御面１２Ｍを構成する光散乱パターン１９により散乱され、これにより平坦な面により出射面１２Ｃを形成した場合には臨界角以上の入射角により出射面１２Ｃより出射されない成分についても出射が促され、この光散乱パターン１９の被覆率に応じて出射面１２Ｃからの出射が促される。これにより照明光Ｌは、ほぼ均一な光量分布により出射面１２Ｃから出射される。
【００４８】
このようにして光散乱導光板１２の内部を伝搬して出射される照明光Ｌは、光散乱パターン１９により散乱されて光散乱導光板１２からの出射が促されることにより、光量制御面１２Ｍにおいて照明光Ｌの出射を促す程度が高い部分程、すなわち光散乱パターン１９の被覆率が大きな入射面１２Ａ側程、主たる出射方向に対して種々の方向に出射される照明光成分が増大する。
【００４９】
図５は、光散乱導光板より出射される照明光の指向性を示す特性曲線図であり、このように光制御面により出射光量が均一な分布になるように補正した場合の従来構成による場合である。符号ＬＡによる特性は、被覆率が最も大きな部分より出射される照明光の指向性を示し、符号ＬＣによる特性は、被覆率が最も小さな部分より出射される照明光の指向性を示し、符号ＬＢによる特性は、符号ＬＡと符号ＬＢによる被覆率の中間値の部分における照明光の指向性を示すものである。なおこの特性曲線図では、出射面の正面方向を角度０度に設定し、楔型先端方向を正の角度により、入射面側を負の角度により示す。この場合、被覆率が増大するに従って主たる出射方向以外に出射される照明光光量が増大するのが確認される。
【００５０】
また図６は、図５について上述した構成にプリズムシートをそのプリズム面が光散乱導光板側となるように配置した場合の特性曲線図であり、この場合、出射面のほぼ正面方向においては、各部にほぼ等しい光量が到達しているにも係わらず、正面よりずれると、各部で光量が変化し、これにより出射面に明暗が観察されるのが判る。
【００５１】
このようにして出射面１２Ｃより出射される照明光Ｌにおいては、一部が光散乱導光板１２の裏面１２Ｂより漏れ出した後、反射シート１４により反射されて光散乱導光板１２の内部に戻されて出射面１２Ｃより出射される。この反射シート１４により反射される際に、照明光Ｌは、光量制御面１２Ｍにより散乱の程度が大きい部位程、散乱の程度が低減され、光量制御面１２Ｍによって主たる出射方向と異なる方向に出射される照明光の光量を事前に補正するように反射される。
【００５２】
すなわち反射シート１４においては、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域が、灰色のインクの付着により形成され、光散乱パターン１９の被覆率に対応して、単位面積に占めるこの微小な領域の面積が光散乱導光板１２の入射面１２Ａ側より楔型先端に向かうに従って徐々に低下するように形成される。これにより反射シート１４で反射する照明光Ｌは、光量制御面１２Ｍにおいて散乱の程度が大きい部分程、これとは逆に散乱の程度が小さくなるように反射されて光散乱導光板１２の内部に戻され、出射面１２Ｃより出射される際には、他の部分とほぼ同様の広がりにより、すなわち光散乱導光板１２の出射面１２Ｃにおいて、ほぼ同一の広がりにより出射される。
【００５３】
図７は、図５との対比によりこの実施の形態における照明光の指向性を示す特性曲線図であり、この場合図５で示した指向性に比して、−６０度〜４０度の範囲で、照明光の広がりのばらつきが低減されていることが判る。また図８は、図６との対比によりこの実施の形態における照明光の指向性を示す特性曲線図であり、この場合、２０〜７０度の範囲、−２０度〜−７０度の範囲で、従来構成による場合に比して格段的に出射面における明暗のむらが低減されることが判る。
【００５４】
なお図９は、図５に示した測定結果より図７に示した測定結果を減じ、その結果得られる光量を図５等との対比により示す特性曲線図であり、反射シート１４に形成した微小な領域により光散乱導光板１２から出射される照明光の光量変化を示すものである。この場合図５及び図７に示すように、光散乱導光板１２より出射される照明光においては、約６０度程度の方向で最も光量が大きくなるのに対し、この微小な領域による光量変化においては、出射面１２Ｃの正面方向で最も変化が大きいことが判る。
【００５５】
また図１０は、プリズムシートを配置した場合の微小な領域による出射光量の変化を示すものであり、図６に示す測定結果より図８に示す測定結果を減じたものである。この場合、プリズムシートにより光量の角度依存性が変化するものの、主たる出射方向である約０度を中心にした±３５度範囲で、出射光の広がりを補正するように各部で異なる光量変化を示すことがわかる。
【００５６】
以上の構成によれば、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が小さな微小な領域を反射シートに複数形成することにより、出射面に配置した光量制御面により出射が促されて出射面の各部で異なる特性により出射される照明光の指向性を補正することができる。これにより出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができる。
【００５７】
またこのとき光散乱パターンを配置して光制御面を形成し、この光散乱パターンの被覆率に応じて、単位面積に占めるこの微小な領域の面積を変化させることにより、この光散乱パターンの被覆率に応じて変化する照明光を散乱させる程度に応じてこの散乱を補正することができ、これにより出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができる。
【００５８】
さらに白色ＰＥＴによるシート材に灰色のインクを印刷により付着してこの微小な領域を形成することにより、この種の微小な領域を簡易に作成することができる。
【００５９】
（２）第２の実施の形態
図１１は、反射シートを光散乱導光板側より見て示す平面図である。この実施の形態においては、上述の反射シート１４に代えてこの反射シート２４を適用する。
【００６０】
ここでこの反射シート２４は、白色ＰＥＴによるシート材に灰色のインクをドット状に印刷して、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域が複数形成される。このとき反射シート２４は、光散乱導光板１２の光量制御面１２Ｍにおいて照明光の出射を促す程度の大きな入射面側の端部に沿った一定範囲ＡＲ１と、楔型先端側の端部に沿った細長い一定範囲ＡＲ２についてだけ、この種の微小な領域が形成される。
【００６１】
これにより反射シート２４は、この楔型先端側の細長い一定範囲ＡＲ２に形成した微小な領域により、光散乱導光板１２の楔型先端側において、端面近傍における部分的な出射光量の増大を防止する。すなわち光散乱導光板１２の楔型先端においては、内部を伝搬した照明光が端面で反射して伝搬方向が折り返され、これによりこの端面に沿った細長い領域においては、部分的に光散乱導光板からの出射光量が増大する。ところがこの実施の形態のように、この端面に沿って細長く灰色のインクをドット状に印刷すれば、この端面で伝搬方向が折り返されて出射面１２Ｃより出射される照明光を低減でき、部分的な出射光量の増大を防止することができる。
【００６２】
また入射面近傍の範囲ＡＲ１に形成した微小な領域により、光量制御面１２Ｍにおいて照明光の出射を促す程度が極めて大きな範囲についてだけ出射光の指向性を補正し、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の大きな明暗のむらが観察されないようにする。
【００６３】
図１１に示す構成によれば、入射面近傍の光量制御面１２Ｍにおいて照明光の出射を促す程度の大きな一定範囲ＡＲ１についてだけ、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域を複数形成することにより、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の大きな明暗のむらが観察されないようにすることができる。
【００６４】
またこのとき併せて楔型先端側の端部に沿った細長い一定範囲ＡＲ２についても微小な領域を複数形成することにより、楔型先端側の端面近傍における部分的な出射光量の増大を防止することができる。
【００６５】
（３）第３の実施の形態
図１２は、図１１との対比により反射シートを光散乱導光板側より見て示す平面図である。この実施の形態においては、上述の反射シート１４に代えてこの反射シート３４を適用する。
【００６６】
ここでこの反射シート３４は、白色ＰＥＴによるシート材に灰色のインクをドット状に印刷して、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域が複数形成される。このとき反射シート２４は、楔型先端側の端部に沿った細長い一定範囲ＡＲ２と、入射面側の一定範囲ＡＲ３についてだけ、この種の微小な領域が形成される。このうち入射面側の一定範囲ＡＲ３は、入射面側より楔型先端側に向かうに従ってこの微小な領域を形成する範囲が徐々に低減するように形成される。これによりこの実施の形態では、光散乱導光板１２の内部を伝搬する照明光光量が他の部分に比して極めて少ない蛍光ランプ１７の電極１７Ａ及び１７Ｂの近傍においては、敢えて反射シート３４により出射光の指向性を補正しないようになされ、その分この電極１７Ａ及び１７Ｂ近傍における出射光量の低下を防止する。
【００６７】
図１２に示す構成によれば、入射面側の一定範囲ＡＲ３は、入射面側より楔型先端側に向かうに従って、照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域の形成範囲が徐々に低減することにより、蛍光ランプ１７の電極１７Ａ及び１７Ｂ近傍における出射光量の低下を防止して、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察して、大きな明暗のむらが観察されないようにすることができる。
【００６８】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、乱反射部材である白色ＰＥＴのシート材に印刷により灰色のインクを付着して他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域を複数形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば同様の乱反射部材に白色、黒色のインク、透明な塗料等を付着し、これにより他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域を形成してもよい。
【００６９】
また上述の実施の形態においては、印刷により他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばインク滴を飛着させてこの種の微小な領域を形成する場合等、種々の形成方法を広く適用することができる。
【００７０】
また上述の実施の形態においては、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が小さな微小な領域を乱反射部材に形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば銀を蒸着したシート材を反射シートに適用する場合は、他の部分に比して照明光を散乱させる程度が大きな微小な領域を形成することにより上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なおこの場合、上述の実施の形態とは逆に、光散乱導光板において、照明光の出射を促す程度の小さな部分で、単位面積に占めるこの微小な領域の面積を増大させる必要がある。またこのような微小な領域を形成する手法として、例えばシリカ等を混入した塗料を付着する方法、表面を部分的に粗面にする方法等がある。
【００７１】
また上述の実施の形態においては、導光板である光散乱導光板の出射面を局所的に粗面化して光散乱パターンによる光量制御面を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば光散乱性のインクを部分的に付着して光散乱パターンによる光量制御面を形成する場合、さらには部分的に微小なドーム形状を形成して光量制御面を形成する場合等に広く適用することができる。
【００７２】
さらに上述の実施の形態においては、光散乱導光板１２側の面がプリズム面になるようにプリズムシートを配置する構成に本発明を適用して、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察して明暗のむらが特に顕著に見られる場合についてこの明暗のむらを防止する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光散乱導光板側とは逆側の面がプリズム面になるようにプリズムシートを配置する場合にも広く適用することができる。
【００７３】
さらに上述の実施の形態においては、光散乱導光板の出射面にプリズムシートを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々のシート材等を配置する場合に広く適用することができる。
【００７４】
また上述の実施の形態においては、光散乱導光板の裏面にプリズム面を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このプリズム面を省略する場合等にも広く適用することができる。
【００７５】
さらに上述の実施の形態においては、微粒子を混入した断面楔型形状の板状部材でなる導光板を用いたサイドライト型面光源装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の透明部材による導光板を用いたサイドライト型面光源装置、さらには平板形状の板状部材により導光板を構成する方式のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００７６】
さらに上述の実施の形態では、一端面より照明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００７７】
また上述の実施の形態では、棒状光源でなる蛍光ランプにより一次光源を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード等の点光源を複数配置して一次光源を形成する場合にも広く適用することができる。
【００７８】
さらに上述の実施の形態では、液晶表示装置の面光源装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の照明機器、表示装置等のサイドライト型面光源装置に広く適用することができる。
【００７９】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、反射シートの導光板側の面の少なくとも所定の範囲に、他の部分に比して照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を複数形成することにより、出射面の正面よりずれた位置で出射面を観察した際の出射面の明暗のむらを防止することができるサイドライト型面光源装置と、このサイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置おける光量制御面と反射シートとの関係を示す略線図でである。
【図２】第１の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。
【図３】図２のサイドライト型面光源装置をＡ−Ａ線により切り取って示す断面図である。
【図４】図２のサイドライト型面光源装置に適用される光散乱導光板の出射面を示す平面図である。
【図５】反射シートを何ら処理しない場合に、光散乱導光板から出射される照明光の指向性を示す特性曲線図である。
【図６】反射シートを何ら処理しない場合に、プリズムシートから出射される照明光の指向性を示す特性曲線図である。
【図７】第１の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置において、光散乱導光板から出射される照明光の指向性を示す特性曲線図である。
【図８】第１の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置において、プリズムシートから出射される照明光の指向性を示す特性曲線図である。
【図９】反射シートに微小な領域を形成したことによる光散乱導光板から出射される照明光の変化を示す特性曲線図である。
【図１０】反射シートに微小な領域を形成したことによるプリズムシートから出射される照明光の変化を示す特性曲線図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置に適用される反射シートを示す平面図である。
【図１２】第３の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置に適用される反射シートを示す平面図である。
【符号の説明】
１１……サイドライト型面光源装置、１２……光散乱導光板、１２Ａ……入射面、１２Ｂ……裏面、１２Ｃ……出射面、１４、２４、３４……反射シート、１９……光散乱パターン
Claims (6)
- 所定の一次光源から射出された照明光を導光板の端面から入射し、前記照明光を屈曲して前記導光板の出射面より出射するサイドライト型面光源装置において、
前記出射面に、前記照明光の出射光量を制御する光量制御面を形成し、
前記出射面と逆側の前記導光板の裏面側に、前記裏面より漏れ出す前記照明光を反射して前記導光板に再入射させる反射シートを配置し、
前記反射シートの前記裏面側の面に、他の部分に比して前記照明光を散乱させる特性が異なる微小な領域を複数形成し、
前記光量制御面における前記照明光の散乱の程度が多い部分程、前記反射シートで反射される前記照明光の散乱の程度が小さくなるように設定した
ことを特徴とするサイドライト型面光源装置。 - 前記反射シートが、
前記照明光を乱反射するシート材に、前記照明光の乱反射を低減する塗料を部分的に付着させ前記微小な領域を形成したものである
ことを特徴とする請求項１に記載のサイドライト型面光源装置。 - 前記反射シートが、
前記照明光を乱反射するシート材に、前記照明光を吸収する塗料を部分的に付着させて前記微小な領域を形成したものである
ことを特徴とする請求項１に記載のサイドライト型面光源装置。 - 前記反射シートが、
前記照明光を正反射するシート材に、前記照明光を乱反射する塗料を部分的に付着させて前記微小な領域を形成したものである
ことを特徴とする請求項１に記載のサイドライト型面光源装置。 - 前記導光板の前記出射面に、前記照明光の指向性を補正する光制御部材を配置し、
前記光制御部材の前記導光板の出射面と対向する側の面に、前記導光板の端面と略平行な方向に延長する１対の斜面による凸部を繰り返し形成する
ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載のサイドライト型面光源装置。 - 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載のサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明する
ことを特徴とする液晶表示装置。
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