JP3891387B2 - 面光源装置及び表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面光源装置及び表示装置に関し、例えば出射光の指向性を補正するシート材を配置しなくても照明光を出射面の正面方向に出射できるように構成された面光源装置等に適用することができる。本発明は、入射面から離れるにつれて出射面と対向する面に近づくように稜線を形成して交わる少なくとも１対の斜面を有する突起を出射面と対向する面に複数形成し、突起が形成されている各部位でその１対の斜面の稜線がコーナーに設けた入射面の方向を向くように突起の向きを設定することにより、複数の点光源により一次光源を構成する場合でも、照明光の利用効率を向上し、輝度ムラを有効に回避することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置においては、面光源装置を用いて液晶表示パネルを照明することにより、明るい画面を表示するようになされている。
【０００３】
このような面光源装置においては、平板形状の透明部材である導光板の側面より入射する一次光源の照明光を導光板の出射面と裏面とで繰り返し反射して導光板の内部を伝搬させながら、臨界角以下の角度により導光板の出射面に入射する照明光を出射面より出射させ、これにより出射面の全面を発光面として機能させて面光源を構成するようになされている。
【０００４】
このような基本原理に係る面光源装置は、導光板の出射面、裏面等に照明光の出射を促す各種工夫が施されるものの、導光板の内部を伝搬する照明光のうち、臨界角以下の角度により出射面に入射する照明光を出射面から出射するものであることから、導光板から出射される照明光の指向性が、出射面の正面方向より導光板の内部における照明光の伝搬方向に傾いた特性となる。
【０００５】
このためこの種の構成に係る面光源装置においては、導光板の出射面に所定のシート材を配置し、このシート材により照明光の指向性を補正するようになされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで導光板から出射する照明光の指向性を補正するシート材の使用は、部品点数の増加による装置全体の複雑化を招くばかりか、装置の薄型化を図る上での妨げにもなるという点でも好ましくなく、またコスト的にも不利であったため、このようなシート材の使用点数を削減し得る面光源装置が切望されていた。
【０００７】
そこで本発明者は、この問題を解消すべく鋭意研究を重ねていった結果、導光板の出射面に照明光の指向性を補正する各種シート材を配置しなくても、その出射面の正面方向に照明光を出射できる導光板の構造を見出し、これを先に提案した（特願平１１−３８９７７号）。
【０００８】
ここで、この先の提案に係る導光板は、図１４に示すように、第１の反射面と第２の反射面とを有し、かつこれら一対の反射面によって内部に谷が形成される突起を導光板の出射面と対向する面に複数形成し、導光板内を伝搬しながらこの突起に達した内部伝搬光が、これら第１又は第２の反射面のいずれか一方で反射された後、他方の反射面で連続的に反射され、主としてこの２回の反射によって内部伝搬光が導光板から出射していくようにしたものである。
【０００９】
このような構造の導光板は、個々の突起における第１及び第２の反射面の傾き具合や、複数形成された突起群の配列等を調整することにより、導光板から出射する照明光の出射方向を制御でき、この方向を導光板の出射面の正面方向に設定するのも容易となる。そして一次光源として冷陰極管の如き線状光源を用いた場合、又は発光ダイオードの如き点状光源を用いた場合のいずれの場合であっても十分な輝度の面光源を構成することが可能であり、先の出願にあっては、複数の点状光源を一次光源として用いるものとして、図１５に示すように、任意の一辺に配置したそれぞれの発光ダイオードに対応させて突起群の配列を設定したものを例示した。
【００１０】
一次光源としての発光ダイオードの利用は、装置の小型化や省電力化を図る上で好ましく、光量調整のために複数の発光ダイオードを使用する図１５に示したような構成のものを各種携帯情報機器等の表示装置に適用しようとする要求は、今後ますます増えていくものと期待される。このためこの図１５に示すような複数の発光ダイオードを用いる構成のものに着目して更なる検討を進めていったところ、次のような知見が得られた。
【００１１】
即ち、導光板の任意の一辺に複数の発光ダイオードを配置した上記一例にあっては、一の発光ダイオードから導光板に入射した内部伝搬光を出射させるのに最適な突起群を、他の発光ダイオードからの内部伝搬光の出射にも最適となるように設定するのは困難である。また、一の発光ダイオードからの内部伝搬光を出射させるために設定された突起群が、他の発光ダイオードからの内部伝搬光の出射に悪影響を及ぼす虞も有り得る。このため、一次光源光の利用効率の高効率化や、発光面の輝度の均一化についての要求が将来より一層厳しくなっていったときに、その対応にも限界があり、一次光源として発光ダイオードの如き点状光源を用いた場合、特に複数の点状光源を用いた場合には改善の余地が残されているという知見を得た。
【００１２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、出射光の指向性を補正するシート材を配置しなくても照明光を出射面の正面方向に出射できるように構成して、一次光源として複数の点状光源を用いた場合でも、照明光の利用効率を向上し、輝度ムラを有効に回避することができる面光源装置及び表示装置を提案しようとするものである。
【００１３】
【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に係る発明においては、複数の点光源と、前記複数の点光源を配置した所定の入射面より入射した前記複数の点光源からの照明光を、その内部を伝搬させながら出射面より出射するようにしてなる導光板と、を有する面光源装置において、前記導光板は、１つのコーナーに前記入射面が形成され、前記出射面と対向する面には、前記入射面から離れるにつれて前記出射面と対向する面に近づくように稜線を形成して交わる少なくとも１対の斜面を有する同一形状の突起が複数形成され、前記突起は、前記突起が形成されている各部位で、前記出射面と対向する面より見た場合における前記稜線の延長方向が前記コーナーの方向となるように設定されて、前記一対の斜面が略前記入射面の側を向くように設定される。
【００１４】
また請求項２の発明においては、突起が、四角錐形状であるようにする。
【００１５】
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、前記複数の点光源は、前記出射面側より見て、前記突起の稜線に対して時計方向及び反時計方向に所定角度だけ傾いた方向より照明光が入射するように配置される。
【００１６】
また請求項４の発明においては、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の面光源装置により液晶表示パネルを照明する。
【００１７】
請求項１の構成によれば、１つのコーナーに入射面を配置することにより、発光ダイオード等の点光源を複数配置する場合でも、導光板の各部位においては、これら複数の点光源から出射される照明光がほぼ同方向より到来することになる。また入射面から離れるにつれて出射面と対向する面に近づくように稜線を形成して交わる少なくとも１対の斜面を有する突起においては、出射面側より見て、所定の角度範囲で、この１対の斜面に向かって到来する照明光については、１対の斜面により反射して出射面の正面方向に向けて出射することができる。これによりこのような突起を複数形成すると共に、突起が形成されている各部位で１対の斜面（突起の内側の面）の稜線が略入射面の側を向くように突起の向きを設定すれば、導光板の各部位で、１の点光源からの照明光と他の点光源からの照明光が同じ１対の斜面に対してほぼ同じような角度分布により入射し、これにより各部位でほぼ等しい方向に照明光の光路を折り曲げることができ、その分輝度ムラを防止することができる。また斜面を透過するような照明光成分を低減することができ、その分照明光の利用効率を向上することができる。
【００１８】
これにより請求項３の構成によれば、光源の傾きにより指向性を調整することができる。
【００１９】
また請求項４の構成によれば、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の面光源装置により液晶表示パネルを照明して、高品位の画像を表示することができる。
【００２０】
【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。なお図面は、理解が容易となるように一部を極端に誇張して示す。
【００２１】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置を示す分解斜視図である。この液晶表示装置１１は、例えば携帯電話に適用され、面光源装置１３により液晶表示パネル１２を背面から照明して画像を表示する。
【００２２】
ここで面光源装置１３は、点光源である発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂをコーナーに配置した導光板１５の背面に、反射シート１６を配置し、さらに導光板１５の出射面１５Ａ側に光拡散シート１７を配置して構成される。
【００２３】
反射シート１６は、白色のシート材であり、導光板１５の裏面１５Ｂより漏れ出す照明光を反射して導光板１５に再入射させ、これにより照明光の利用効率を向上させる。
【００２４】
光拡散シート１７は、導光板１５の出射面１５Ａより出射される照明光を弱く散乱させて透過するシート材であり、この照明光の散乱により、後述するマイクロリフレクター等を目立たなくし、さらには導光板１５の傷等による異常発光が生じてしまった場合に、この異常発光を目立たなくする。また発光面の輝度の均一化が十分になされていないような場合であっても、導光板１５の出射面１５Ａより出射する照明光の輝度ムラを緩和し、さらには導光板１５の出射面１５Ａ側に光拡散シート１７を配置することで、導光板１５の出射面１５Ａの傷付きを防止することもできる。
【００２５】
導光板１５は、例えばアクリル（ＰＭＭＡ樹脂等）、シクロオレフィン系ポリマー等のような透明樹脂を射出成形して作成された平板形状の透明部材である。導光板１５は、発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂより出射される照明光をコーナーに形成された入射面１５Ｃより入射し、この照明光を内部に伝搬する。導光板１５は、出射面１５Ａが平坦な面により形成されるのに対し、裏面１５Ｂには同一形状による突起（以下、マイクロリフレクターと呼ぶ）が多数配置され、このマイクロリフレクターにより内部を伝搬する照明光を液晶表示パネル１２に向けて出射する。これにより面光源装置１３は、導光板１５の出射面１５Ａを発光面としてなる面光源を構成するようになされている。なお導光板１５は、裏面１５Ｂと出射面１５Ａとが平行となるように形成される。
【００２６】
図３は、このマイクロリフレクターの側面図（図３（Ａ））と、導光板１５の背面側より見て示すマイクロリフレクターの平面図（図３（Ｂ））である。マイクロリフレクター１９は、導光板１５の内部を伝搬する照明光Ｌを主として２回の反射により出射面１５Ａの正面方向に出射する１対の斜面１９Ａ及び１９Ｂと、これらの斜面１９Ａ及び１９Ｂに向かう照明光Ｌを遮らないように形成された１対の斜面１９Ｃ及び１９Ｄとを直接接続して、導光板１５の裏面１５Ｂ側に突出する四角錐形状の突起により構成される。
【００２７】
すなわちマイクロリフレクター１９において、斜面１９Ａ及び１９Ｂは、これらの斜面１９Ａ及び１９Ｂが交わる頂角が所定の角度を成すように形成される。さらに斜面１９Ａ及び１９Ｂは、徐々に深さが浅くなるＶ字形状の谷を形成するように、それぞれ平坦な面により形成されて直接接続される。斜面１９Ａ及び１９Ｂは、このような接続部である稜線１９Ｅを通り、かつ出射面１５Ａと垂直な面に面対称となるように形成される。これによりマイクロリフレクター１９は、入射面１５Ｃより離れるにつれて出射面１５Ａと対向する裏面１５Ｂに近づくように稜線１９Ｅを形成して交わる斜面１９Ａ、１９Ｂを有するようになされている。
【００２８】
マイクロリフレクター１９は、裏面１５Ｂ側より見て、この稜線１９Ｅの方向を中心にして所定の角度範囲で、この谷に向かって到来する照明光Ｌについては、この斜面１９Ａ（又は１９Ｂ）で反射した後、残る他方の斜面１９Ｂ（又は１９Ａ）で反射し、出射面１５Ａの正面方向に出射するようになされている。
【００２９】
これに対して斜面１９Ｃ及び１９Ｄは、斜面１９Ａ及び１９Ｂと同様にそれぞれ平坦な面により面対称に形成され、斜面１９Ａ及び１９Ｂにより形成される稜線１９Ｅと、これら斜面１９Ｃ及び１９Ｄにより形成される稜線１９Ｆとが、裏面１５Ｂ側より見た平面図にてほぼ直線となるように形成される。斜面１９Ｃ及び１９Ｄは、斜面１９Ａ及び１９Ｂで反射されて出射面１５Ａの正面方向に向かう照明光Ｌを、斜面１９Ａ及び１９Ｂに入射する前の段階で遮らないように、又は斜面１９Ｃ又は斜面１９Ｄで反射した照明光Ｌが好適な角度で斜面１９Ａ又は１９Ｂに入射するように所定の傾きにより形成される。
【００３０】
導光板１５は、図１に示すように、裏面１５Ｂ側より見た平面図において、この稜線１９Ｅの延長する方向がほぼ入射面１５Ｃの方向となるように、また谷の浅くなる側が入射面より遠ざかる側となるように、裏面１５Ｂの各部位に応じてマイクロリフレクター１９の向きが設定され、これに対応して入射面１５Ｃに２個の発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂが近接して配置される。
【００３１】
すなわち導光板１５は、１つのコーナーが出射面１５Ａに対して略垂直な面に切り落とされた形状により形成され、この切り落とされた形状による部位の側面が入射面１５Ｃに設定される。導光板１５は、この入射面１５Ｃに近接して、２つの発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂが配置され、この入射面１５Ｃから発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂの出射光を入射する。これにより導光板１５は、複数の発光ダイオードより照明光を入射する場合でも、これらの発光ダイオードから出射される照明光の伝搬方向が導光板１５の各部位で概ね一致するようになされている。なお、２つの発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂは、導光板１５の内部から見て、発光点が可能な限り近づくように近接して配置される。
【００３２】
導光板１５は、出射面１５Ａ側より見て肉眼では知覚することが困難な程度に小型にマイクロリフレクター１９が形成される。さらに導光板１５は、各マイクロリフレクター１９が、同一の大きさで形成され、単位面積に占めるマイクロリフレクター１９の数が入射面１５Ｃ近傍より遠ざかるに従って増大するように、また発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂの正面より導光板１５の側面に近づくに従って増大するように、マイクロリフレクター１９が配置される。これにより導光板１５は、内部を伝搬する照明光の光量が低下する部位では、その分マイクロリフレクター１９の数を増大することによりマイクロリフレクター１９により照明光を出射する機能を増大し、出射面１５Ａの全面にわたってほぼ均一な光量により照明光を出射するようになされている。
【００３３】
さらに導光板１５は、マイクロリフレクター１９が不規則に配置され、これにより液晶表示パネル１２に照明光を供給して表示画面にモアレ縞が発生しないようになされている。
【００３４】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、液晶表示装置１１においては（図２）、面光源装置１３から供給される照明光により液晶表示パネル１２が照明され、これにより液晶表示パネル１２に形成された画像がユーザーにより目視可能とされる。
【００３５】
このように液晶表示パネル１２の照明に供する照明光は、面光源装置１３において、２個の発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂから出射される照明光が導光板１５に入射して内部を伝搬し、出射面１５Ａより出射されて液晶表示パネル１２に供給される。これにより面光源装置１３においては、出射面１５Ａを発光面としてなる面光源を構成する。
【００３６】
面光源装置１３では、このようにして照明光を出射する一次光源としての２個の発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂが、導光板１５のコーナーに形成された入射面１５Ｃより導光板１５の内部に入射することにより（図１）、出射面１５Ａ側より見てほぼ９０度の角度についてだけほぼ均一な光量分布により各発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂから照明光を出射して、導光板１５の内部にほぼ均一に照明光を供給することができ、これにより内部を伝搬する照明光の偏りによる輝度ムラが防止される。
【００３７】
さらにこのようにコーナーより照明光を入射することにより、導光板１５においては、各部位で、２個の発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂより到来する照明光がほぼ同一の光路により導光板１５の内部を伝搬することになる。これにより導光板１５の裏面１５Ｂにマイクロリフレクター１９を多数配置して出射面１５Ａの正面方向に照明光の出射を促すようにしても、マイクロリフレクターの配列を何れの発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂに対しても適したものとすることが可能となり、照明光を効率良く出射して照明光の利用効率の低下を防止することができ、さらには輝度ムラの発生を防止することができる。
【００３８】
すなわち照明光においては、出射面１５Ａと裏面１５Ｂとの間を繰り返し反射して導光板１５の内部を伝搬し、この伝搬の過程で、裏面１５Ｂに形成されたマイクロリフレクター１９を構成する斜面１９Ａ又は１９Ｂに入射する（図３）。この１対の斜面１９Ａ及び１９Ｂによる谷の部分に到来する照明光であって、出射面１５Ａから見て斜面１９Ａ及び１９Ｂによる稜線１９Ｅを中心とした所定角度範囲の照明光においては、斜面１９Ａ及び１９Ｂで連続的に反射することにより、出射面１５Ａの正面方向に向かうように、これら斜面１９Ａと１９Ｂで光路が折り曲げられる。
【００３９】
ここでマイクロリフレクター１９を構成する斜面１９Ａ及び１９Ｂへの照明光の入射方向と、出射面１５Ａから出射する照明光の出射特性とを説明する。図４において、出射面１５Ａから見て稜線１９Ｅと平行に入射する照明光の出射方向を示すように、稜線１９Ｅと平行な光路により斜面１９Ａ及び１９Ｂに入射する照明光は、出射面１５Ａの正面方向に向かった鋭い指向性により出射面１５Ａから出射される。なお図４は、導光板１５の所望の部位で、導光板１５から出射される各方向の光量を測定したものであり、照明光が導光板１５の内部を伝搬する方向をＸ方向に、このＸ方向と直交する方向をＹ方向に設定し、これらＸ方向及びＹ方向において角度０度を出射面１５Ａの鉛直方向に設定したものである。なおこの実施の形態においては、導光板１５の内部を伝搬する方向に斜面１９Ａ及び１９Ｂの稜線１９Ｅの延長する方向が出射面１５Ａ側から見て入射面１５Ｃの方向となるように設定されていることにより、Ｘ方向は、稜線１９Ｅの方向となる。
【００４０】
これに対して図５は、出射面１５Ａ側から見て、照明光の到来方向を図中正の方向に１５度だけ変化させた場合における出射光の指向性である。この場合、照明光の到来方向に対応するように、出射面１５Ａの正面方向から傾いた方向への指向性により照明光が出射されており、また指向性も、図４に示す特性より若干鈍くなっていることが判る。これに対して図６〜図９は、それぞれ出射面１５Ａ側から見て、照明光の到来方向を図４の場合から図中正の方向に３０度、４５度、６０度、９０度変化させた場合における出射光の指向性である。これにより斜面１９Ａ、１９Ｂに対する照明光の到来方向が変化すると、出射光の指向性が大きく劣化することが判る。
【００４１】
面光源装置１３では、このようにしてマイクロリフレクター１９の斜面１９Ａ及び１９Ｂにて照明光を反射して照明光の光路を折り曲げるようにして、これら斜面１９Ａ及び１９Ｂによる稜線１９Ｅの延長する方向が導光板１５の各部位で入射面１５Ｃの方向となるように、かつ斜面１９Ａ及び１９Ｂにより形成される谷の浅くなる側が入射面１５Ｃより遠ざかる側となるように、マイクロリフレクター１９の向きが設定されていることにより、さらに２個の発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂより到来する照明光がほぼ同一の光路により導光板１５の内部を伝搬することにより、導光板１５の各部位に配置されるマイクロリフレクター１９においては、各部位でほぼ等しい角度分布による照明光が谷の部分に入射し、これにより発光ダイオード１４Ａからの照明光も、発光ダイオード１４Ｂからの照明光も、各部位で同じように出射面１５Ａの正面方向に光路を折り曲げることができる。
【００４２】
これにより面光源装置１３では、複数の点光源により一次光源を構成する場合でも、輝度ムラを防止し、照明光の利用効率を向上することができる。
【００４３】
このときこの実施の形態では、出射面１５Ａ側より見て肉眼では知覚することが困難な程度の大きさで、かつ同一の大きさによりマイクロリフレクター１９が形成され、入射面１５Ｃ近傍より遠ざかるに従ってマイクロリフレクター１９の数が増大するように、また発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂの正面より導光板１５の側面に近づくに従ってマイクロリフレクター１９の数が増大するように配置されていることにより、導光板１５の内部を伝搬する照明光の光量が少なくなる部位にはその分多くのマイクロリフレクター１９が配置される。
【００４４】
これにより面光源装置１３では、導光板１５の内部を伝搬する照明光の光量が少ない部位では、その分多くのマイクロリフレクター１９により照明光の出射が促され、出射面１５Ａの全面にわたってほぼ均一な光量により照明光を出射することが可能となる。
【００４５】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、１対の斜面１９Ａ及び１９Ｂを有する突起であるマイクロリフレクター１９を裏面１５Ｂに多数配置するようにし、導光板１５の１つのコーナーに入射面１５Ｃを設けると共に、１対の斜面１９Ａ及び１９Ｂによる稜線１９Ｅの延長する方向がこのコーナーの方向となるように突起１９の向きを設定することにより、それぞれ点光源である複数の発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂにより一次光源を構成する場合でも、照明光の利用効率を向上し、輝度ムラを有効に回避することができる。
【００４６】
（２）第２の実施の形態
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、導光板の入射面側を部分的に示す平面図である。この実施の形態に係る液晶表示装置では、この導光板における入射面の構成が異なる点を除いて、第１の実施の形態に係る構成と同一に構成される。
【００４７】
ここでこの実施の形態に係る面光源装置において、導光板は、第１の実施の形態と同様に各マイクロリフレクター１９が配置されるのに対し、発光ダイオードにおいては、出射面側より見て、それぞれ各マイクロリフレクター１９の斜面による稜線１９Ｅに対して時計方向及び反時計方向に所定角度だけ傾いた方向より照明光が入射するように配置される。
【００４８】
すなわち発光ダイオードは、導光板の１つのコーナーに所定距離だけ離間して、出射面側より見て主光線の光軸が導光板の内部で交差するように、内側に傾いて配置される。導光板は、この発光ダイオードの配置に対応するように、コーナーが切り落とされた形状により形成されて入射面が形成される。
【００４９】
図１０に示す構成によれば、それぞれ各マイクロリフレクター１９の斜面による稜線１９Ｅに対して時計方向及び反時計方向に所定角度だけ傾いた方向より照明光を入射するようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。またこのように稜線１９Ｅに対して時計方向及び反時計方向に所定角度だけ傾いた方向より照明光を入射することにより、この角度に応じて導光板より出射される照明光の指向性を緩和することができる。すなわちこのように発光ダイオードを傾けて、例えば一方の発光ダイオードから図６に示す特性により照明光を出射するように設定すると、図６に示す特性においてはＹ方向−１０度の方向に指向性のピークがあることにより、他方の発光ダイオードによる照明光においてはこれとは対称にＹ方向＋１０度の方向にピークが現れる。従って全体として見たときには、これら総合の指向性により照明光を出射することができ、その結果として指向性を緩和することができる。
【００５０】
（３）第３の実施の形態
図１１（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、導光板の入射面側を出射面側より見て示す平面図であり、図１１（Ｂ）は、この平面図をＡ−Ａ線により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では、この導光板における入射面の構成が異なる点を除いて、第１の実施の形態に係る構成と同一に構成される。
【００５１】
ここでこの実施の形態に係る面光源装置において、導光板は、コーナーの部分が、斜めに切り落とされた形状により形成され、これによりこのコーナーの部分の出射面側に斜面が形成される。導光板は、この斜面と対向する裏面側の部位が入射面に設定され、この入射面に発光ダイオードが近接して配置される。これによりこの面光源装置では、発光ダイオードから出射される照明光を裏面側より入射した後、斜面で反射して導光板の内部を伝搬させるようになされている。
【００５２】
図１１の構成のように、コーナーの部分の裏面側に入射面を形成するようにし、裏面側に複数の発光ダイオードを配置するようにしても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、四角錐形状により突起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、要は１対の斜面による主として２回の反射により照明光の出射方向を補正するようにし、さらに導光板の内部を伝搬する照明光を遮ることなくこれらの斜面に導くように突起を形成して上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
また上述の実施の形態においては、１対の斜面を直接接続して突起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、実用十分な特性を確保できる場合には、１対の斜面を曲面により接続して突起を形成するようにしてもよい。なおこの場合、出射面側より見て、この曲面による稜線の延長する方向が導光板の各部位で入射面の方向となるように突起を配置することになる。
【００５５】
また上述の実施の形態においては、１対の斜面をそれぞれ平面により形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用十分な特性を確保できる場合には、成形の条件等を加味して曲面により斜面を形成してもよい。
【００５６】
また上述の実施の形態においては、マイクロリフレクターの数の調整により出射光量を均一化する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、数の調整に代えて、又は数の調整に加えて、マイクロリフレクターの大きさ、形状の調整により光量分布を均一化してもよい。
【００５７】
また上述の第２の実施の形態においては、発光ダイオードを内側に傾けて配置し、これと対応するように入射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、単に発光ダイオードだけを内側に傾けて配置するようにしてもよい。
【００５８】
また上述の第２の実施の形態においては、主光線の光軸が導光板の内部で交差するように発光ダイオードを内側に傾けて配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これとは逆に主光線の光軸が開くように発光ダイオードを外側に傾けて配置してもよい。
【００５９】
また上述の第３の実施の形態においては、コーナーを切り欠いて入射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、図１２及び図１３に示すように、コーナーを部分的に突出させて入射面としてもよい。なお図１２に示す例にあっては、導光板の大きさに比して有効発光領域を大きくした場合であり、導光板の板厚によりコーナーの部分を突出させて入射面を形成することにより、入射面が有効発光領域の外側となるようにしたものである。また図１３に示す例にあっては、このように突出させた側面側にテーパーを設けることにより、この突出させた部位に照明光の伝搬方向を補正する機能を担わせるようにしたものである。
【００６０】
また上述の第３の実施の形態においては、コーナーの裏面側を入射面に設定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、コーナーの出射面側を入射面に設定する場合にも広く適用することができる。なおこの場合、フロントライト方式による液晶表示装置に適用する場合、またバックライト方式において、発光ダイオードを配置する配線基板を液晶表示パネル側に配置する場合等が考えられる。
【００６１】
また上述の実施の形態においては、導光板を一定の板厚により作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、断面楔型により作成する場合にも広く適用することができる。
【００６２】
また上述の実施の形態においては、本発明を携帯電話に適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の電子機器に広く適用することができる。
【００６３】
さらに上述の実施の形態においては、複数の点光源からの照明光を導光板の１つのコーナーより入射すると共に、裏面に形成した多数の突起の向きをこの光源の配置に対応するように傾けるとの本発明の趣旨に沿って具体的な導光板、面光源装置、液晶表示装置の構成を説明したものではあるが、本発明は上述の実施の形態に係る構成に限られるものではなく、本発明の効果を損なわない範囲で、又は本発明の効果より一層良好ならしむるために、面光源装置に関連する種々の技術を適用することができる。
【００６４】
例えば、複数の点光源により一次光源を形成する構成としては、上述したように２つの発光ダイオードにより構成する他、３個以上の発光ダイオード等により一次光源を構成する場合、さらには出射面に偏光フィルタ等の種々の光学部材を配置して面光源装置や液晶表示装置を構成することもできる。またこのように３個以上の発光ダイオード等により一次光源を構成する場合にあっては、例えば赤色、青色、緑色の照明光をそれぞれ出射する発光ダイオードの配置により、カラーの画像を表示する液晶表示装置を構成する場合も考えられ、この場合には各色の照明光で均一な光量分布を確保できることにより、表示画面における不自然な色合いの変化（すなわちシェーディングである）を防止することができる。
【００６５】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、入射面から離れるにつれて出射面と対向する面に近づくように稜線を形成して交わる少なくとも１対の斜面を有する突起を出射面と対向する面に複数形成し、突起が形成されている各部位でその１対の斜面の稜線が１つのコーナーに設けた入射面の方向を向くように突起の向きを設定することにより、複数の点光源により一次光源を構成する場合でも、照明光の利用効率を向上し、輝度ムラを有効に回避することができる。
【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液晶表示装置に適用される面光源装置の導光板を示す平面図である。
【図２】図１の導光板に係る面光源装置が適用される液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図３】図１の導光板のマイクロリフレクターを示す側面図及び平面図である。
【図４】図１の導光板において、マイクロリフレクターに対して出射面より見てマイクロリフレクターの稜線と平行に入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図５】図４との対比により稜線の延長方向より正方向に１５度傾いた方向より入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図６】図４との対比により稜線の延長方向より正方向に３０度傾いた方向より入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図７】図４との対比により稜線の延長方向より正方向に４５度傾いた方向より入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図８】図４との対比により稜線の延長方向より正方向に６０度傾いた方向より入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図９】図４との対比により稜線の延長方向より正方向に９０度傾いた方向より入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、その導光板の入射面側を部分的に示す平面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、その導光板の入射面側を部分的に示す平面図及び断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置の導光板を示す平面図である。
【図１３】図１３とは他の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置の導光板を示す平面図である。
【図１４】特顧平１１−３８９７７号に係る例の突起の説明に供する斜視図である。
【図１５】図１４の突起を用いた導光板を示す平面図である。
【符号の説明】
１１……液晶表示装置、１２……液晶表示パネル、１３……面光源装置、１４Ａ、１４Ｂ……発光ダイオード、１５……導光板、１９……マイクロリフレクター、１９Ａ〜１９Ｄ……斜面
【発明の属する技術分野】
本発明は、面光源装置及び表示装置に関し、例えば出射光の指向性を補正するシート材を配置しなくても照明光を出射面の正面方向に出射できるように構成された面光源装置等に適用することができる。本発明は、入射面から離れるにつれて出射面と対向する面に近づくように稜線を形成して交わる少なくとも１対の斜面を有する突起を出射面と対向する面に複数形成し、突起が形成されている各部位でその１対の斜面の稜線がコーナーに設けた入射面の方向を向くように突起の向きを設定することにより、複数の点光源により一次光源を構成する場合でも、照明光の利用効率を向上し、輝度ムラを有効に回避することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置においては、面光源装置を用いて液晶表示パネルを照明することにより、明るい画面を表示するようになされている。
【０００３】
このような面光源装置においては、平板形状の透明部材である導光板の側面より入射する一次光源の照明光を導光板の出射面と裏面とで繰り返し反射して導光板の内部を伝搬させながら、臨界角以下の角度により導光板の出射面に入射する照明光を出射面より出射させ、これにより出射面の全面を発光面として機能させて面光源を構成するようになされている。
【０００４】
このような基本原理に係る面光源装置は、導光板の出射面、裏面等に照明光の出射を促す各種工夫が施されるものの、導光板の内部を伝搬する照明光のうち、臨界角以下の角度により出射面に入射する照明光を出射面から出射するものであることから、導光板から出射される照明光の指向性が、出射面の正面方向より導光板の内部における照明光の伝搬方向に傾いた特性となる。
【０００５】
このためこの種の構成に係る面光源装置においては、導光板の出射面に所定のシート材を配置し、このシート材により照明光の指向性を補正するようになされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで導光板から出射する照明光の指向性を補正するシート材の使用は、部品点数の増加による装置全体の複雑化を招くばかりか、装置の薄型化を図る上での妨げにもなるという点でも好ましくなく、またコスト的にも不利であったため、このようなシート材の使用点数を削減し得る面光源装置が切望されていた。
【０００７】
そこで本発明者は、この問題を解消すべく鋭意研究を重ねていった結果、導光板の出射面に照明光の指向性を補正する各種シート材を配置しなくても、その出射面の正面方向に照明光を出射できる導光板の構造を見出し、これを先に提案した（特願平１１−３８９７７号）。
【０００８】
ここで、この先の提案に係る導光板は、図１４に示すように、第１の反射面と第２の反射面とを有し、かつこれら一対の反射面によって内部に谷が形成される突起を導光板の出射面と対向する面に複数形成し、導光板内を伝搬しながらこの突起に達した内部伝搬光が、これら第１又は第２の反射面のいずれか一方で反射された後、他方の反射面で連続的に反射され、主としてこの２回の反射によって内部伝搬光が導光板から出射していくようにしたものである。
【０００９】
このような構造の導光板は、個々の突起における第１及び第２の反射面の傾き具合や、複数形成された突起群の配列等を調整することにより、導光板から出射する照明光の出射方向を制御でき、この方向を導光板の出射面の正面方向に設定するのも容易となる。そして一次光源として冷陰極管の如き線状光源を用いた場合、又は発光ダイオードの如き点状光源を用いた場合のいずれの場合であっても十分な輝度の面光源を構成することが可能であり、先の出願にあっては、複数の点状光源を一次光源として用いるものとして、図１５に示すように、任意の一辺に配置したそれぞれの発光ダイオードに対応させて突起群の配列を設定したものを例示した。
【００１０】
一次光源としての発光ダイオードの利用は、装置の小型化や省電力化を図る上で好ましく、光量調整のために複数の発光ダイオードを使用する図１５に示したような構成のものを各種携帯情報機器等の表示装置に適用しようとする要求は、今後ますます増えていくものと期待される。このためこの図１５に示すような複数の発光ダイオードを用いる構成のものに着目して更なる検討を進めていったところ、次のような知見が得られた。
【００１１】
即ち、導光板の任意の一辺に複数の発光ダイオードを配置した上記一例にあっては、一の発光ダイオードから導光板に入射した内部伝搬光を出射させるのに最適な突起群を、他の発光ダイオードからの内部伝搬光の出射にも最適となるように設定するのは困難である。また、一の発光ダイオードからの内部伝搬光を出射させるために設定された突起群が、他の発光ダイオードからの内部伝搬光の出射に悪影響を及ぼす虞も有り得る。このため、一次光源光の利用効率の高効率化や、発光面の輝度の均一化についての要求が将来より一層厳しくなっていったときに、その対応にも限界があり、一次光源として発光ダイオードの如き点状光源を用いた場合、特に複数の点状光源を用いた場合には改善の余地が残されているという知見を得た。
【００１２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、出射光の指向性を補正するシート材を配置しなくても照明光を出射面の正面方向に出射できるように構成して、一次光源として複数の点状光源を用いた場合でも、照明光の利用効率を向上し、輝度ムラを有効に回避することができる面光源装置及び表示装置を提案しようとするものである。
【００１３】
【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に係る発明においては、複数の点光源と、前記複数の点光源を配置した所定の入射面より入射した前記複数の点光源からの照明光を、その内部を伝搬させながら出射面より出射するようにしてなる導光板と、を有する面光源装置において、前記導光板は、１つのコーナーに前記入射面が形成され、前記出射面と対向する面には、前記入射面から離れるにつれて前記出射面と対向する面に近づくように稜線を形成して交わる少なくとも１対の斜面を有する同一形状の突起が複数形成され、前記突起は、前記突起が形成されている各部位で、前記出射面と対向する面より見た場合における前記稜線の延長方向が前記コーナーの方向となるように設定されて、前記一対の斜面が略前記入射面の側を向くように設定される。
【００１４】
また請求項２の発明においては、突起が、四角錐形状であるようにする。
【００１５】
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、前記複数の点光源は、前記出射面側より見て、前記突起の稜線に対して時計方向及び反時計方向に所定角度だけ傾いた方向より照明光が入射するように配置される。
【００１６】
また請求項４の発明においては、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の面光源装置により液晶表示パネルを照明する。
【００１７】
請求項１の構成によれば、１つのコーナーに入射面を配置することにより、発光ダイオード等の点光源を複数配置する場合でも、導光板の各部位においては、これら複数の点光源から出射される照明光がほぼ同方向より到来することになる。また入射面から離れるにつれて出射面と対向する面に近づくように稜線を形成して交わる少なくとも１対の斜面を有する突起においては、出射面側より見て、所定の角度範囲で、この１対の斜面に向かって到来する照明光については、１対の斜面により反射して出射面の正面方向に向けて出射することができる。これによりこのような突起を複数形成すると共に、突起が形成されている各部位で１対の斜面（突起の内側の面）の稜線が略入射面の側を向くように突起の向きを設定すれば、導光板の各部位で、１の点光源からの照明光と他の点光源からの照明光が同じ１対の斜面に対してほぼ同じような角度分布により入射し、これにより各部位でほぼ等しい方向に照明光の光路を折り曲げることができ、その分輝度ムラを防止することができる。また斜面を透過するような照明光成分を低減することができ、その分照明光の利用効率を向上することができる。
【００１８】
これにより請求項３の構成によれば、光源の傾きにより指向性を調整することができる。
【００１９】
また請求項４の構成によれば、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の面光源装置により液晶表示パネルを照明して、高品位の画像を表示することができる。
【００２０】
【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。なお図面は、理解が容易となるように一部を極端に誇張して示す。
【００２１】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置を示す分解斜視図である。この液晶表示装置１１は、例えば携帯電話に適用され、面光源装置１３により液晶表示パネル１２を背面から照明して画像を表示する。
【００２２】
ここで面光源装置１３は、点光源である発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂをコーナーに配置した導光板１５の背面に、反射シート１６を配置し、さらに導光板１５の出射面１５Ａ側に光拡散シート１７を配置して構成される。
【００２３】
反射シート１６は、白色のシート材であり、導光板１５の裏面１５Ｂより漏れ出す照明光を反射して導光板１５に再入射させ、これにより照明光の利用効率を向上させる。
【００２４】
光拡散シート１７は、導光板１５の出射面１５Ａより出射される照明光を弱く散乱させて透過するシート材であり、この照明光の散乱により、後述するマイクロリフレクター等を目立たなくし、さらには導光板１５の傷等による異常発光が生じてしまった場合に、この異常発光を目立たなくする。また発光面の輝度の均一化が十分になされていないような場合であっても、導光板１５の出射面１５Ａより出射する照明光の輝度ムラを緩和し、さらには導光板１５の出射面１５Ａ側に光拡散シート１７を配置することで、導光板１５の出射面１５Ａの傷付きを防止することもできる。
【００２５】
導光板１５は、例えばアクリル（ＰＭＭＡ樹脂等）、シクロオレフィン系ポリマー等のような透明樹脂を射出成形して作成された平板形状の透明部材である。導光板１５は、発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂより出射される照明光をコーナーに形成された入射面１５Ｃより入射し、この照明光を内部に伝搬する。導光板１５は、出射面１５Ａが平坦な面により形成されるのに対し、裏面１５Ｂには同一形状による突起（以下、マイクロリフレクターと呼ぶ）が多数配置され、このマイクロリフレクターにより内部を伝搬する照明光を液晶表示パネル１２に向けて出射する。これにより面光源装置１３は、導光板１５の出射面１５Ａを発光面としてなる面光源を構成するようになされている。なお導光板１５は、裏面１５Ｂと出射面１５Ａとが平行となるように形成される。
【００２６】
図３は、このマイクロリフレクターの側面図（図３（Ａ））と、導光板１５の背面側より見て示すマイクロリフレクターの平面図（図３（Ｂ））である。マイクロリフレクター１９は、導光板１５の内部を伝搬する照明光Ｌを主として２回の反射により出射面１５Ａの正面方向に出射する１対の斜面１９Ａ及び１９Ｂと、これらの斜面１９Ａ及び１９Ｂに向かう照明光Ｌを遮らないように形成された１対の斜面１９Ｃ及び１９Ｄとを直接接続して、導光板１５の裏面１５Ｂ側に突出する四角錐形状の突起により構成される。
【００２７】
すなわちマイクロリフレクター１９において、斜面１９Ａ及び１９Ｂは、これらの斜面１９Ａ及び１９Ｂが交わる頂角が所定の角度を成すように形成される。さらに斜面１９Ａ及び１９Ｂは、徐々に深さが浅くなるＶ字形状の谷を形成するように、それぞれ平坦な面により形成されて直接接続される。斜面１９Ａ及び１９Ｂは、このような接続部である稜線１９Ｅを通り、かつ出射面１５Ａと垂直な面に面対称となるように形成される。これによりマイクロリフレクター１９は、入射面１５Ｃより離れるにつれて出射面１５Ａと対向する裏面１５Ｂに近づくように稜線１９Ｅを形成して交わる斜面１９Ａ、１９Ｂを有するようになされている。
【００２８】
マイクロリフレクター１９は、裏面１５Ｂ側より見て、この稜線１９Ｅの方向を中心にして所定の角度範囲で、この谷に向かって到来する照明光Ｌについては、この斜面１９Ａ（又は１９Ｂ）で反射した後、残る他方の斜面１９Ｂ（又は１９Ａ）で反射し、出射面１５Ａの正面方向に出射するようになされている。
【００２９】
これに対して斜面１９Ｃ及び１９Ｄは、斜面１９Ａ及び１９Ｂと同様にそれぞれ平坦な面により面対称に形成され、斜面１９Ａ及び１９Ｂにより形成される稜線１９Ｅと、これら斜面１９Ｃ及び１９Ｄにより形成される稜線１９Ｆとが、裏面１５Ｂ側より見た平面図にてほぼ直線となるように形成される。斜面１９Ｃ及び１９Ｄは、斜面１９Ａ及び１９Ｂで反射されて出射面１５Ａの正面方向に向かう照明光Ｌを、斜面１９Ａ及び１９Ｂに入射する前の段階で遮らないように、又は斜面１９Ｃ又は斜面１９Ｄで反射した照明光Ｌが好適な角度で斜面１９Ａ又は１９Ｂに入射するように所定の傾きにより形成される。
【００３０】
導光板１５は、図１に示すように、裏面１５Ｂ側より見た平面図において、この稜線１９Ｅの延長する方向がほぼ入射面１５Ｃの方向となるように、また谷の浅くなる側が入射面より遠ざかる側となるように、裏面１５Ｂの各部位に応じてマイクロリフレクター１９の向きが設定され、これに対応して入射面１５Ｃに２個の発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂが近接して配置される。
【００３１】
すなわち導光板１５は、１つのコーナーが出射面１５Ａに対して略垂直な面に切り落とされた形状により形成され、この切り落とされた形状による部位の側面が入射面１５Ｃに設定される。導光板１５は、この入射面１５Ｃに近接して、２つの発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂが配置され、この入射面１５Ｃから発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂの出射光を入射する。これにより導光板１５は、複数の発光ダイオードより照明光を入射する場合でも、これらの発光ダイオードから出射される照明光の伝搬方向が導光板１５の各部位で概ね一致するようになされている。なお、２つの発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂは、導光板１５の内部から見て、発光点が可能な限り近づくように近接して配置される。
【００３２】
導光板１５は、出射面１５Ａ側より見て肉眼では知覚することが困難な程度に小型にマイクロリフレクター１９が形成される。さらに導光板１５は、各マイクロリフレクター１９が、同一の大きさで形成され、単位面積に占めるマイクロリフレクター１９の数が入射面１５Ｃ近傍より遠ざかるに従って増大するように、また発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂの正面より導光板１５の側面に近づくに従って増大するように、マイクロリフレクター１９が配置される。これにより導光板１５は、内部を伝搬する照明光の光量が低下する部位では、その分マイクロリフレクター１９の数を増大することによりマイクロリフレクター１９により照明光を出射する機能を増大し、出射面１５Ａの全面にわたってほぼ均一な光量により照明光を出射するようになされている。
【００３３】
さらに導光板１５は、マイクロリフレクター１９が不規則に配置され、これにより液晶表示パネル１２に照明光を供給して表示画面にモアレ縞が発生しないようになされている。
【００３４】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、液晶表示装置１１においては（図２）、面光源装置１３から供給される照明光により液晶表示パネル１２が照明され、これにより液晶表示パネル１２に形成された画像がユーザーにより目視可能とされる。
【００３５】
このように液晶表示パネル１２の照明に供する照明光は、面光源装置１３において、２個の発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂから出射される照明光が導光板１５に入射して内部を伝搬し、出射面１５Ａより出射されて液晶表示パネル１２に供給される。これにより面光源装置１３においては、出射面１５Ａを発光面としてなる面光源を構成する。
【００３６】
面光源装置１３では、このようにして照明光を出射する一次光源としての２個の発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂが、導光板１５のコーナーに形成された入射面１５Ｃより導光板１５の内部に入射することにより（図１）、出射面１５Ａ側より見てほぼ９０度の角度についてだけほぼ均一な光量分布により各発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂから照明光を出射して、導光板１５の内部にほぼ均一に照明光を供給することができ、これにより内部を伝搬する照明光の偏りによる輝度ムラが防止される。
【００３７】
さらにこのようにコーナーより照明光を入射することにより、導光板１５においては、各部位で、２個の発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂより到来する照明光がほぼ同一の光路により導光板１５の内部を伝搬することになる。これにより導光板１５の裏面１５Ｂにマイクロリフレクター１９を多数配置して出射面１５Ａの正面方向に照明光の出射を促すようにしても、マイクロリフレクターの配列を何れの発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂに対しても適したものとすることが可能となり、照明光を効率良く出射して照明光の利用効率の低下を防止することができ、さらには輝度ムラの発生を防止することができる。
【００３８】
すなわち照明光においては、出射面１５Ａと裏面１５Ｂとの間を繰り返し反射して導光板１５の内部を伝搬し、この伝搬の過程で、裏面１５Ｂに形成されたマイクロリフレクター１９を構成する斜面１９Ａ又は１９Ｂに入射する（図３）。この１対の斜面１９Ａ及び１９Ｂによる谷の部分に到来する照明光であって、出射面１５Ａから見て斜面１９Ａ及び１９Ｂによる稜線１９Ｅを中心とした所定角度範囲の照明光においては、斜面１９Ａ及び１９Ｂで連続的に反射することにより、出射面１５Ａの正面方向に向かうように、これら斜面１９Ａと１９Ｂで光路が折り曲げられる。
【００３９】
ここでマイクロリフレクター１９を構成する斜面１９Ａ及び１９Ｂへの照明光の入射方向と、出射面１５Ａから出射する照明光の出射特性とを説明する。図４において、出射面１５Ａから見て稜線１９Ｅと平行に入射する照明光の出射方向を示すように、稜線１９Ｅと平行な光路により斜面１９Ａ及び１９Ｂに入射する照明光は、出射面１５Ａの正面方向に向かった鋭い指向性により出射面１５Ａから出射される。なお図４は、導光板１５の所望の部位で、導光板１５から出射される各方向の光量を測定したものであり、照明光が導光板１５の内部を伝搬する方向をＸ方向に、このＸ方向と直交する方向をＹ方向に設定し、これらＸ方向及びＹ方向において角度０度を出射面１５Ａの鉛直方向に設定したものである。なおこの実施の形態においては、導光板１５の内部を伝搬する方向に斜面１９Ａ及び１９Ｂの稜線１９Ｅの延長する方向が出射面１５Ａ側から見て入射面１５Ｃの方向となるように設定されていることにより、Ｘ方向は、稜線１９Ｅの方向となる。
【００４０】
これに対して図５は、出射面１５Ａ側から見て、照明光の到来方向を図中正の方向に１５度だけ変化させた場合における出射光の指向性である。この場合、照明光の到来方向に対応するように、出射面１５Ａの正面方向から傾いた方向への指向性により照明光が出射されており、また指向性も、図４に示す特性より若干鈍くなっていることが判る。これに対して図６〜図９は、それぞれ出射面１５Ａ側から見て、照明光の到来方向を図４の場合から図中正の方向に３０度、４５度、６０度、９０度変化させた場合における出射光の指向性である。これにより斜面１９Ａ、１９Ｂに対する照明光の到来方向が変化すると、出射光の指向性が大きく劣化することが判る。
【００４１】
面光源装置１３では、このようにしてマイクロリフレクター１９の斜面１９Ａ及び１９Ｂにて照明光を反射して照明光の光路を折り曲げるようにして、これら斜面１９Ａ及び１９Ｂによる稜線１９Ｅの延長する方向が導光板１５の各部位で入射面１５Ｃの方向となるように、かつ斜面１９Ａ及び１９Ｂにより形成される谷の浅くなる側が入射面１５Ｃより遠ざかる側となるように、マイクロリフレクター１９の向きが設定されていることにより、さらに２個の発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂより到来する照明光がほぼ同一の光路により導光板１５の内部を伝搬することにより、導光板１５の各部位に配置されるマイクロリフレクター１９においては、各部位でほぼ等しい角度分布による照明光が谷の部分に入射し、これにより発光ダイオード１４Ａからの照明光も、発光ダイオード１４Ｂからの照明光も、各部位で同じように出射面１５Ａの正面方向に光路を折り曲げることができる。
【００４２】
これにより面光源装置１３では、複数の点光源により一次光源を構成する場合でも、輝度ムラを防止し、照明光の利用効率を向上することができる。
【００４３】
このときこの実施の形態では、出射面１５Ａ側より見て肉眼では知覚することが困難な程度の大きさで、かつ同一の大きさによりマイクロリフレクター１９が形成され、入射面１５Ｃ近傍より遠ざかるに従ってマイクロリフレクター１９の数が増大するように、また発光ダイオード１４Ａ、１４Ｂの正面より導光板１５の側面に近づくに従ってマイクロリフレクター１９の数が増大するように配置されていることにより、導光板１５の内部を伝搬する照明光の光量が少なくなる部位にはその分多くのマイクロリフレクター１９が配置される。
【００４４】
これにより面光源装置１３では、導光板１５の内部を伝搬する照明光の光量が少ない部位では、その分多くのマイクロリフレクター１９により照明光の出射が促され、出射面１５Ａの全面にわたってほぼ均一な光量により照明光を出射することが可能となる。
【００４５】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、１対の斜面１９Ａ及び１９Ｂを有する突起であるマイクロリフレクター１９を裏面１５Ｂに多数配置するようにし、導光板１５の１つのコーナーに入射面１５Ｃを設けると共に、１対の斜面１９Ａ及び１９Ｂによる稜線１９Ｅの延長する方向がこのコーナーの方向となるように突起１９の向きを設定することにより、それぞれ点光源である複数の発光ダイオード１４Ａ及び１４Ｂにより一次光源を構成する場合でも、照明光の利用効率を向上し、輝度ムラを有効に回避することができる。
【００４６】
（２）第２の実施の形態
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、導光板の入射面側を部分的に示す平面図である。この実施の形態に係る液晶表示装置では、この導光板における入射面の構成が異なる点を除いて、第１の実施の形態に係る構成と同一に構成される。
【００４７】
ここでこの実施の形態に係る面光源装置において、導光板は、第１の実施の形態と同様に各マイクロリフレクター１９が配置されるのに対し、発光ダイオードにおいては、出射面側より見て、それぞれ各マイクロリフレクター１９の斜面による稜線１９Ｅに対して時計方向及び反時計方向に所定角度だけ傾いた方向より照明光が入射するように配置される。
【００４８】
すなわち発光ダイオードは、導光板の１つのコーナーに所定距離だけ離間して、出射面側より見て主光線の光軸が導光板の内部で交差するように、内側に傾いて配置される。導光板は、この発光ダイオードの配置に対応するように、コーナーが切り落とされた形状により形成されて入射面が形成される。
【００４９】
図１０に示す構成によれば、それぞれ各マイクロリフレクター１９の斜面による稜線１９Ｅに対して時計方向及び反時計方向に所定角度だけ傾いた方向より照明光を入射するようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。またこのように稜線１９Ｅに対して時計方向及び反時計方向に所定角度だけ傾いた方向より照明光を入射することにより、この角度に応じて導光板より出射される照明光の指向性を緩和することができる。すなわちこのように発光ダイオードを傾けて、例えば一方の発光ダイオードから図６に示す特性により照明光を出射するように設定すると、図６に示す特性においてはＹ方向−１０度の方向に指向性のピークがあることにより、他方の発光ダイオードによる照明光においてはこれとは対称にＹ方向＋１０度の方向にピークが現れる。従って全体として見たときには、これら総合の指向性により照明光を出射することができ、その結果として指向性を緩和することができる。
【００５０】
（３）第３の実施の形態
図１１（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、導光板の入射面側を出射面側より見て示す平面図であり、図１１（Ｂ）は、この平面図をＡ−Ａ線により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では、この導光板における入射面の構成が異なる点を除いて、第１の実施の形態に係る構成と同一に構成される。
【００５１】
ここでこの実施の形態に係る面光源装置において、導光板は、コーナーの部分が、斜めに切り落とされた形状により形成され、これによりこのコーナーの部分の出射面側に斜面が形成される。導光板は、この斜面と対向する裏面側の部位が入射面に設定され、この入射面に発光ダイオードが近接して配置される。これによりこの面光源装置では、発光ダイオードから出射される照明光を裏面側より入射した後、斜面で反射して導光板の内部を伝搬させるようになされている。
【００５２】
図１１の構成のように、コーナーの部分の裏面側に入射面を形成するようにし、裏面側に複数の発光ダイオードを配置するようにしても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、四角錐形状により突起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、要は１対の斜面による主として２回の反射により照明光の出射方向を補正するようにし、さらに導光板の内部を伝搬する照明光を遮ることなくこれらの斜面に導くように突起を形成して上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
また上述の実施の形態においては、１対の斜面を直接接続して突起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、実用十分な特性を確保できる場合には、１対の斜面を曲面により接続して突起を形成するようにしてもよい。なおこの場合、出射面側より見て、この曲面による稜線の延長する方向が導光板の各部位で入射面の方向となるように突起を配置することになる。
【００５５】
また上述の実施の形態においては、１対の斜面をそれぞれ平面により形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用十分な特性を確保できる場合には、成形の条件等を加味して曲面により斜面を形成してもよい。
【００５６】
また上述の実施の形態においては、マイクロリフレクターの数の調整により出射光量を均一化する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、数の調整に代えて、又は数の調整に加えて、マイクロリフレクターの大きさ、形状の調整により光量分布を均一化してもよい。
【００５７】
また上述の第２の実施の形態においては、発光ダイオードを内側に傾けて配置し、これと対応するように入射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、単に発光ダイオードだけを内側に傾けて配置するようにしてもよい。
【００５８】
また上述の第２の実施の形態においては、主光線の光軸が導光板の内部で交差するように発光ダイオードを内側に傾けて配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これとは逆に主光線の光軸が開くように発光ダイオードを外側に傾けて配置してもよい。
【００５９】
また上述の第３の実施の形態においては、コーナーを切り欠いて入射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、図１２及び図１３に示すように、コーナーを部分的に突出させて入射面としてもよい。なお図１２に示す例にあっては、導光板の大きさに比して有効発光領域を大きくした場合であり、導光板の板厚によりコーナーの部分を突出させて入射面を形成することにより、入射面が有効発光領域の外側となるようにしたものである。また図１３に示す例にあっては、このように突出させた側面側にテーパーを設けることにより、この突出させた部位に照明光の伝搬方向を補正する機能を担わせるようにしたものである。
【００６０】
また上述の第３の実施の形態においては、コーナーの裏面側を入射面に設定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、コーナーの出射面側を入射面に設定する場合にも広く適用することができる。なおこの場合、フロントライト方式による液晶表示装置に適用する場合、またバックライト方式において、発光ダイオードを配置する配線基板を液晶表示パネル側に配置する場合等が考えられる。
【００６１】
また上述の実施の形態においては、導光板を一定の板厚により作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、断面楔型により作成する場合にも広く適用することができる。
【００６２】
また上述の実施の形態においては、本発明を携帯電話に適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の電子機器に広く適用することができる。
【００６３】
さらに上述の実施の形態においては、複数の点光源からの照明光を導光板の１つのコーナーより入射すると共に、裏面に形成した多数の突起の向きをこの光源の配置に対応するように傾けるとの本発明の趣旨に沿って具体的な導光板、面光源装置、液晶表示装置の構成を説明したものではあるが、本発明は上述の実施の形態に係る構成に限られるものではなく、本発明の効果を損なわない範囲で、又は本発明の効果より一層良好ならしむるために、面光源装置に関連する種々の技術を適用することができる。
【００６４】
例えば、複数の点光源により一次光源を形成する構成としては、上述したように２つの発光ダイオードにより構成する他、３個以上の発光ダイオード等により一次光源を構成する場合、さらには出射面に偏光フィルタ等の種々の光学部材を配置して面光源装置や液晶表示装置を構成することもできる。またこのように３個以上の発光ダイオード等により一次光源を構成する場合にあっては、例えば赤色、青色、緑色の照明光をそれぞれ出射する発光ダイオードの配置により、カラーの画像を表示する液晶表示装置を構成する場合も考えられ、この場合には各色の照明光で均一な光量分布を確保できることにより、表示画面における不自然な色合いの変化（すなわちシェーディングである）を防止することができる。
【００６５】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、入射面から離れるにつれて出射面と対向する面に近づくように稜線を形成して交わる少なくとも１対の斜面を有する突起を出射面と対向する面に複数形成し、突起が形成されている各部位でその１対の斜面の稜線が１つのコーナーに設けた入射面の方向を向くように突起の向きを設定することにより、複数の点光源により一次光源を構成する場合でも、照明光の利用効率を向上し、輝度ムラを有効に回避することができる。
【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液晶表示装置に適用される面光源装置の導光板を示す平面図である。
【図２】図１の導光板に係る面光源装置が適用される液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図３】図１の導光板のマイクロリフレクターを示す側面図及び平面図である。
【図４】図１の導光板において、マイクロリフレクターに対して出射面より見てマイクロリフレクターの稜線と平行に入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図５】図４との対比により稜線の延長方向より正方向に１５度傾いた方向より入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図６】図４との対比により稜線の延長方向より正方向に３０度傾いた方向より入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図７】図４との対比により稜線の延長方向より正方向に４５度傾いた方向より入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図８】図４との対比により稜線の延長方向より正方向に６０度傾いた方向より入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図９】図４との対比により稜線の延長方向より正方向に９０度傾いた方向より入射する照明光による指向性を示す特性曲線図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、その導光板の入射面側を部分的に示す平面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置について、その導光板の入射面側を部分的に示す平面図及び断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置の導光板を示す平面図である。
【図１３】図１３とは他の実施の形態に係る液晶表示装置に適用される面光源装置の導光板を示す平面図である。
【図１４】特顧平１１−３８９７７号に係る例の突起の説明に供する斜視図である。
【図１５】図１４の突起を用いた導光板を示す平面図である。
【符号の説明】
１１……液晶表示装置、１２……液晶表示パネル、１３……面光源装置、１４Ａ、１４Ｂ……発光ダイオード、１５……導光板、１９……マイクロリフレクター、１９Ａ〜１９Ｄ……斜面
Claims (4)
- 複数の点光源と、前記複数の点光源を配置した所定の入射面より入射した前記複数の点光源からの照明光を、その内部を伝搬させながら出射面より出射するようにしてなる導光板と、を有する面光源装置において、
前記導光板は、
１つのコーナーに前記入射面が形成され、
前記出射面と対向する面には、前記入射面から離れるにつれて前記出射面と対向する面に近づくように稜線を形成して交わる少なくとも１対の斜面を有する同一形状の突起が複数形成され、
前記突起は、
前記突起が形成されている各部位で、前記出射面と対向する面より見た場合における前記稜線の延長方向が前記コーナーの方向となるように設定されて、前記一対の斜面が略前記入射面の側を向くように設定された
ことを特徴とする面光源装置。 - 前記突起が、四角錐形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。 - 前記複数の点光源は、
前記出射面側より見て、前記突起の稜線に対して時計方向及び反時計方向に所定角度だけ傾いた方向より照明光が入射するように配置される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の面光源装置。 - 請求項１、請求項２又は請求項３に記載の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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