JP4048049B2 - 面光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は面光源装置並びに液晶表示装置に関し、更に詳しく言えば、背面に多数のマイクロレフレクタを設けた導光板を用いた面光源装置と、同面光源装置を液晶表示パネルの照明に用いた液晶表示装置に関する。本発明は、例えばパーソナルコンピュータ、カーナビゲーションシステム、携帯電話などに付設される液晶表示装置やそこで使用される面光源装置等に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
導光板の端部から光を供給し、導光板内に導入された光を出射面から出力するようにした面光源装置は周知であり、液晶表示パネルの照明等に広く用いられている。一次光源としては、棒状の蛍光ランプ（冷陰極管）が広く使用されて来たが、近年はＬＥＤ（発光ダイオード；以下、同じ。）のような点状発光体を利用したものも採用されつつある。
【０００３】
このタイプの面光源装置においては、導光板内に導入された光はその進行方向が出射面に向かうように転換された後に出射面から出力される。導光板の材料に光散乱導光体を採用したり、背面や出射面に光拡散機能を持たせる等の出射促進処理を施したりすることで、導光板の内部を伝播する光の進行方向転換を図り、出射面からの出射を促すことが従来より実行されている。
【０００４】
しかし、周知のように、このような手段で得られる出射光は前方に大きく傾斜した方向（例えば正面方向に対して６０度程度傾斜）に優先的に出力される。このように大きく傾斜した出力方向が望まれることは稀であり、ほぼ正面方向あるいはその周辺方向への出射が望まれる場合が殆どである。そこで、そのような優先的な出力方向をもたらすような方向転換を実現する技術の１つとして、多数のマイクロレフレクタを導光板の背面上に設ける手法が提案されている。
【０００５】
同技術によれば、マイクロレフレクタは導光板の背面に多数の微小突起の形態で形成され、同突起の内面反射によって出射面へ向かう内部伝播光が生成される。この内部伝播光は出射面から出射して出力光となる。このような技術を適用した面光源装置を液晶表示パネルの照明に用いた例について、図１〜図４を参照して説明しておく。
【０００６】
先ず図１（ａ）はマイクロレフレクタ付導光板を用いた面光源装置をバックライティングに用いた液晶表示装置の概略配置を導光板の背面側から見た平面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）において左方から見た側面図である。図２は、同配置におけるマイクロレフレクタ２０の配列例を示している。これらの図において、符号１０はアクリル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂等の透明材料からなる導光板で、その１つの側端面が入射面１２を提供している。
【０００７】
棒状の一次光源（冷陰極管）Ｌ１が入射面１２に沿って配置され、入射面１２に光を供給する。導光板１０の２つのメジャー面１３、１４の内一方が出射面１３とされる。他方の面（背面）１４には、微小突起状のマイクロレフレクタ２０が多数設けられている。出射面１３の外側には周知の液晶パネルＰＬが配置され、バックライト型の液晶表示装置が構成されている。なお、図１（ａ）においては、マイクロレフレクタ２０の描示は省略されている。また、寸法表示は例示であり、用いた単位はｍｍである。
【０００８】
一次光源Ｌ１から発せられた光は、入射面１２を通って導光板１０内に導入される。導光板１０内を伝播する光がマイクロレフレクタ２０内に入り込むと、内部反射に伴って方向転換が起こり、出射面１３に向かう光が生成される。ここで、内部反射は後述するように主として２回起こる。
【０００９】
図２には、導光板１０の背面１４上におけるマイクロレフレクタ２０の配列例を示した。ここで、入射面１２に沿って配置される一次光源Ｌ１は棒状の冷陰極管であり、その発光部の長さが入射面１２の長さよりやや短かくなっている。両端は電極部ＥＬ１、ＥＬ２であり、発光しない。このような設計は、両端の電極部ＥＬ１、ＥＬ２が突出することを避けるためにしばしば採用される。
【００１０】
背面１４上においてマイクロレフレクタ２０は、入射面１２からの距離の増大に応じて被覆率が高まる傾向を持つように分布しており、また、電極部ＥＬ１、ＥＬ２に近いコーナエリアＣ、Ｄでは、別途、高被覆率で配列されている。このような被覆率分布により、入射面１２からの距離に依存した輝度変化と、コーナエリアにおける輝度不足が現れることが防止される。なお、マイクロレフレクタの「被覆率」とは、導光板の背面の単位面積当りのマイクロレフレクタによる占有面積のことである。
【００１１】
各マイクロレフレクタ２０は、四角錐形状を有し、背面１４を代表する一般面（マイクロレフレクタ２０を仮想的に除外した面）から突出している。各マイクロレフレクタ２０の姿勢は、そこへアプローチする光を効率良く内部入力させ、出射面１３にほぼ垂直な方向へ向かう内部出力光に転換するように定められている。この様子を図３、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。
【００１２】
図３は、マイクロレフレクタ２０の１つを抽出し、内部伝播光から内部出力光が生成される様子を透視的な斜視図で示している。マイクロレフレクタ２０への内部入力光は２本の光線Ｐ１、Ｐ２で代表されており、この内、Ｐ１は斜面２１、２２の順で内部反射される内部入力光を代表し、Ｐ２は斜面２２、２１の順で内部反射される内部入力光を代表している。光線Ｑ１、Ｑ２は光線Ｐ１、Ｐ２からそれぞれ生成される内部出力光を表している。
【００１３】
なお、光線Ｐ１、Ｐ２の伝播方向は、いずれも当該マイクロレフレクタ２０へ内部入力する光の主たるアプローチ方向に平行である。また、図３において、座標系Ｏ−ＸＹＺは方向を指定する右手直交座標系で、Ｚ軸は背面１４側から出射面１３に対して垂直な軸で、＋Ｚ方向が「正面方向」に対応する。Ｘ軸は、Ｚ軸に垂直且つ入射面１２に垂直な軸で、向き（符号）については、入射面１２から離れる向きを＋Ｘ方向とする。Ｙ軸は、Ｚ軸、Ｘ軸とともに右手系の直交座標系Ｏ−ＸＹＺ（原点Ｏの位置は任意）を構成するような方向で、Ｚ軸、Ｘ軸とそれぞれ直交し、入射面１２に平行である。
【００１４】
また、本明細書では説明の都合上、直交座標系Ｏ−ＸＹＺとは別に各マイクロレフレクタ毎に直交座標系Ｏ−ｘｙｚを定義する。ここで、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は次のように定めるものとする。
【００１５】
先ずｚ軸はＺ軸と同一の方向（向きを含む）の軸で、＋ｚ方向が「正面方向」に対応する。ｘ軸は、ｚ軸に垂直で、且つ、「そのマイクロレフレクタへ内部入力する光の主たるアプローチ方向（向きを含む）」を出射面上へ射影した方向を表わす軸とする。そして、ｙ軸は、ｚ軸、ｘ軸とともに右手系の直交座標系Ｏ−ｘｙｚ（原点Ｏの位置は任意）を構成するような方向で、ｚ軸、ｘ軸とそれぞれ直交する。
【００１６】
ここで注意すべきことは、図３に抽出描示されたマイクロレフレクタについてはＯ−ＸＹＺとＯ−ｘｙｚが一致しているが、一般には、Ｘ軸とｘ軸、Ｙ軸とｙ軸とはそれぞれ互いに異なる可能性があるということである。例えば、図２中でコーナ部Ｃ、Ｄに設けられたマイクロレフレクタについては、内部入力光の主たるアプローチ方向をＸＹ平面上に射影したもの（即ち、＋ｘ方向）が＋Ｘ軸方向に対して傾斜し、Ｙ軸とｙ軸、Ｘ軸とｘ軸とはそれぞれ平行関係にない。
【００１７】
さて、図３に示したように、マイクロレフレクタ２０は、入射面１２から遠い側の１対の斜面２１、２２が第１、第２の内部反射面を提供している。両斜面（内部反射面；以下、同じ）２１、２２により導光板１０の内部には谷が形成され、両斜面２１、２２が谷底部２５で出会っている。谷底部２５は、導光板１０の外側から見れば突起の嶺部ということも出来る。入射面１２に近い側にも１対の斜面２３、２４があり、斜面２３、２４が出会うことにより嶺２６が形成されている。なお、図３において、マイクロレフレクタ２０の麓ライン（背面１４を代表する一般面との交線）を破線で表示した。
【００１８】
このように、本例では、各マイクロレフレクタ２０により、導光板１０の内部に斜面２１、２２が作る谷と斜面２３、２４が作る谷とが形成される。入射面１２を経てマイクロレフレクタ２０にアプローチする内部伝播光を代表する光線Ｐ１、Ｐ２は、入射面１２から直接、または出射面１３あるいは背面１４での内部反射を経験してから、マイクロレフレクタ２０の斜面２１、２２の一方に到達する。但し、一部の光は斜面２３あるいは２４で内部反射されてから斜面２１あるいは２２へ向かう。
【００１９】
斜面２１または２２に到達した光の多くは、斜面２１、２２の順または斜面２２、２１の順に内部反射されて出射面１３へ向かう内部出力光Ｑ１、Ｑ２が生成される。この内部出力光Ｑ１、Ｑ２が出射面１３から出射されて導光板１０の出力光となる。このように、各マイクロレフレクタ２０の斜面２１、２２は、内部入力された光の進行方向を転換して内部出力する転換出力部として機能する。なお、出射後の光線についても参照符号Ｑ１、Ｑ２を使用した。
【００２０】
さて、ここでマイクロレフレクタ２０の姿勢について考えてみる。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来より採用されている典型的なマイクロレフレクタ姿勢の下で光線Ｐ１、Ｐ２が正面方向への内部出力光Ｑ１、Ｑ２に変換される様子を３方向から示したものである。即ち、図４（ａ）は＋ｚ方向（定義上、＋Ｚ方向と同じ）から見た図、図４（ｂ）は＋ｙ方向（ここでは＋Ｙ方向と同じ）から見た図、図４（ｃ）は、＋ｘ方向（ここでは＋Ｘ方向と同じ）から見た図である。
【００２１】
これらの図を参照して上記した代表光線Ｐ１、Ｐ２の挙動を座標系ｏ−ｘｙｚを使って簡潔に言い直せば次のようになる。
【００２２】
図４（ａ）に示したように、代表光線Ｐ１、Ｐ２のマイクロレフレクタ２０へのアプローチ方向のｘｙ平面上への射影は＋ｘ軸方向と一致している。マイクロレフレクタ２０に到達して同マイクロレフレクタ２０に内部入力された代表光線Ｐ１、Ｐ２は、特に図４（ｂ）、（ｃ）から容易に理解されるように、ｘｙ平面、ｙｚ平面、ｚｘ平面のいずれに対しても傾斜した斜面２１あるいは２２で内部反射され、＋ｚ軸方向へ向かう光線Ｑ１、Ｑ２に変換される。この光線Ｑ１、Ｑ２は内部出力光を代表しており、互いに平行である。光線Ｑ１、Ｑ２は出射面１３から＋ｚ軸方向に出射される。
【００２３】
本明細書では、このような方向転換が行なわれる各マイクロレフレクタの姿勢と形状（即ち、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した姿勢と形状）を「基準コンフィグレーション」と呼ぶ。基準コンフィグレーションの条件は、下記（１）、（２）、（３）が同時に満たされていることである。
【００２４】
（条件１）：谷底部２５の延在方向のｘｙ平面上への射影が＋ｘ軸の方向と一致する（特に図４（ａ）を参照）。
【００２５】
（条件２）谷底部２５を通り第１の内部反射面２１と第２の内部反射面２２とがなす角度を２等分する面（以後、単に「２等分面」とも言う）がｘｙ平面と垂直である（特に図４（ｃ）を参照）。換言すれば、谷底部２５を通り出射面１３に垂直な面に関して、第１の内部反射面２１と第２の内部反射面２２が逆側に対称に傾斜している。
【００２６】
（条件３）主たるアプローチ方向（＋ｘ軸方向）をもって当該マイクロレフレクタに内部入力した光が、＋ｚ軸方向の内部出力光に方向転換される。
【００２７】
このような基準コンフィグレーションでマイクロレフレクタ２０を背面上に多数形成した導光板を用いた面光源装置は、簡潔な構成で、側方より供給される一次光の多くを直接的にほぼ正面方向への内部出力光に変換し、高効率で出力出来る等の利点を有している。
【００２８】
しかしながら、マイクロレフレクタを基準コンフィグレーションで用いた従来技術では、出力光の指向性が強くなりすぎる傾向があり、観察方向を主たる出射方向（Ｑ１、Ｑ２の方向）から小角度外すと明るさが急減するという問題を生じる（視野角の狭窄）。特に、ｚ軸回りの姿勢を上記条件１に適合させることで、ｚｘ平面内についての視野角とｙｚ平面内についての視野角の間に大きな差が生じ、後者（ｙｚ平面内についての視野角）が非常に狭くなるという欠点があった。
【００２９】
図５、図６は、マイクロレフレクタを基準コンフィグレーションで用いたケースについて、１つのマイクロレフレクタから得られる出射強度の角度特性のシミュレーション結果の一例を表わすグラフである。図５における横軸及び図６における右上がり斜め軸はＺＸ平面内における角度（傾き角度）で入射面に近い側が符号−、入射面から遠い側が符号＋で目盛られている。また、図５における縦軸及び図６における左上がり斜め軸はＹＺ平面内における角度（傾き角度）で、入射面側から見て右側への傾斜が符号＋、左側への傾斜が−で目盛られている。
【００３０】
光強度は、図５、図６において、周知のCOS 補正（測光方向の傾きの方向余弦に応じた測光値補正）後の出射強度の相対値が５段階に分けて濃淡描示されている。図６は図５のグラフを立体的に描示し直したものであり、光強度が濃淡描示に加えて３次元的な等輝度曲線群で描かれており、右上がり斜め軸−左上がり斜め軸平面からの高さがCOS 補正後の明るさ（光強度）を表わしている。
【００３１】
なお、以後、基準コンフィグレーションを基準における姿勢（以下、「基準姿勢」と言う）を基準にしたマイクロレフレクタの姿勢を、適宜、パラメータのセットｒ、ｓ、ｔで表現する。ここで、ｒは基準コンフィグレーションにおける姿勢を基準にして測ったｚ軸回りの姿勢、ｓは基準姿勢を基準にして測ったｘ軸回りの姿勢、ｔは基準姿勢を基準にして測ったｙ軸回りの姿勢をそれぞれ角度（゜）で表わすものとする。基準姿勢では当然ｒ＝ｓ＝ｔ＝０度である。
【００３２】
図５、図６のグラフから、先ず、出射方向のピークは１つで、ＺＸ平面内角度、ＹＺ平面内角度について共にほぼ０度、即ちほぼ正面方向にあることが判る。次に、図５における濃淡模様の形が細長い楕円状をしている。楕円の長軸方向はほぼ＋ｘ軸方向（本例ではシミュレーション条件により、＋Ｘ軸方向からほぼ４５度傾斜）に対応している。ここで、＋ｘ軸方向は出射面１３の上方から見たマイクロレフレクタ２０の配向方向（谷底部２５の延在方向）に他ならないから、図５、図６のグラフは結局、明るさのピーク方向周りの角度広がりが著しく等方的でないことを意味している。
【００３３】
このことから、特に±ｙ軸方向に関して出射強度の勾配が大きいことが判る。このことは、出射面の観察方向をピーク方向（最も明るく観察される方向）から±ｙ軸方向に小角度ずらしただけで、明るさが急減することを意味し、一般に望ましくない特性である。
【００３４】
導光板１０の出射面１３に沿って光拡散シート乃至光拡散板を配置すれば、この問題は多少は緩和される。その例を図７、図８のグラフに示した。
【００３５】
図７及び図８は、図５及び図６に対応するシミュレーションに、更に光拡散シートによる光拡散を考慮して、再プロットしたものである。図７における横軸、縦軸の取り方は図５と同じ、図８における右上がり斜め軸及び左上がり斜め軸の取り方は図６と同じである。光強度の表わし方も図７は図５と同じ、図８は図６と同じである。
【００３６】
図７のグラフと図５のグラフの比較及び図８のグラフと図６のグラフの比較から、出射方向のピークは１つでほぼ正面方向にあることが判る。そして、図７における濃淡模様の形が図５に比べて幅の広がった楕円形状になっていることや、図６における等出射強度線群の鋭い盛り上がりが、図８ではかなり緩やかになっていることから、ある程度の効果があることが判る。但し、このように光拡散部材を用いた場合、光拡散部材の光拡散力を強くする程、無駄な方向への光拡散を増大させるので、強い光拡散力に頼ってピーク方向周りの明るさの十分な角度広がりを得ようとすることには問題がある。
【００３７】
このような光拡散部材によるのではなく、マイクロレフレクタの姿勢を調整して、上記条件１から少角度外すことでこの問題を回避することも一応考えられるが、ピーク方向周りの十分な明るさの広がりは得られず、また、大きな角度で外せば出射効率の低下が起こる。条件２から少角度外すようにマイクロレフレクタの姿勢を調整した場合も同様である。
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の１つの目的は、上述した従来技術の問題点を解決し、出力光の明るさのピーク方向周りの角度広がりの大きさと等方性について改善された面光源装置を提供することにある。また、本発明のもう１つの目的は、このように改良された面光源装置を用いて、視野の角度広がりと等方性に優れた液晶表示装置を提供することにある。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導光板の背面に多数形成されるマイクロレフレクタの姿勢をｘ軸回りのピッチングで調整して意図的に出射強度の方向特性にピークスプリットを生じさせ、その上で光拡散部材でピークスプリットを実質的に解消させるという新規な考え方を採用して、上記課題を解決する。
【００４０】
即ち、本発明は、先ず、一次光源と、前記一次光源から光供給を受ける導光板とを含む面光源装置に適用される。ここで、前記導光板は、メジャー面が提供する出射面と、前記出射面に背を向けたメジャー面が提供する背面と、前記一次光源から光供給を受けるための入射面を有し、前記背面は、光進行方向転換のための多数の突起形状のマイクロレフレクタを備え、前記マイクロレフレクタのそれぞれは第１の内部反射面と第２の内部反射面とを含む転換出力部を備える。
【００４１】
前記第１の内部反射面及び前記第２の内部反射面によって前記導光板内に谷が形成され、前記第１の内部反射面及び前記第２の内部反射面は前記谷の谷底を形成するように互いに出会い、前記谷は、該谷に到来する内部入力光の主たる到来方向に向かって深く、且つ、広くなるように開放されている。
【００４２】
これにより、前記谷に到来する内部入力光から、前記第１の内部反射面で内部反射され次いで前記第２の内部反射面で内部反射されて生成される第１の内部出力光と、前記第２の内部反射面で内部反射され次いで前記第１の内部反射面で内部反射されて生成される第２の内部出力光を含む内部出力光束が生成される。ここで、本発明の最も基本的且つ重要な特徴に従い、前記第１の内部反射面と前記第２の内部反射面は、前記第１の内部出力光と前記第２の内部出力光とが互いに非平行な伝播方向を持ち、それにより、前記出射面からの出射光は互いにスプリットした２つの方向に出射強度ピークを持つように傾斜している。ここで、前記第１の内部反射面と前記第２の内部反射面は、前記谷底を通るとともに前記出射面に対して垂直な仮想基準面に関して互いに逆側に対称に傾斜していることが好ましい。なお、この条件は、上記基本的特徴（前記第１の内部反射面と前記第２の内部反射面は、前記第１の内部出力光と前記第２の内部出力光とが互いに非平行な伝播方向を持ち、それにより、前記出射面からの出射光は互いにスプリットした２つの方向に出射強度ピークを持つように傾斜していること）と両立し得る条件である（後述する実施形態を参照）。
【００４３】
そして、前記出射面に沿って、前記互いにスプリットした２つの方向に出射強度ピークを持つ出射光を入力し、前記スプリットを実質的に解消して出力する光拡散部材が配置されている。
このような意図的なピークスプリットとその後のピークスプリットの解消により、各マイクロレフレクタで生成される内部出力光束に角度拡がり、特にｙｚ平面内についての角度拡がりが生まれると同時に、出射強度の方向特性に不自然な落ち込みが抑止される。その結果、自然で方向性の偏りが小さい明るさの拡がりを持った照明出力が得られる。
【００４４】
また、各マイクロレフレクタで生成される内部出力光束の進行方向が角度的に広がり、出射面への内部入射範囲（面積）が広まるので、マイクロレフレクタの形成位置／非形成位置の差異に対応した微細な輝度むらが緩和される効果も期待出来る。
【００４５】
ここで重要なことは、明るさ乃至視野の角度広がりと等方性の改善が２段階で行なわれ、且つ、第１段階での副作用とも言うべきピークスプリットを解消する手段（光拡散部材）が、第１段階における明るさ乃至視野の角度広がりと等方性の改善を更に増強することである。即ち、ピークスプリットを起こすようにマイクロレフレクタの第１及び第２の内部反射面の方位を選択すれば、当然、内部出力光束の角度広がりは大きくなり、先ずここで第１段階の明るさ乃至視野の角度広がりと等方性の改善がなされる。
【００４６】
そして、この第１段階で生じる副作用（ピークスプリット）が光拡散部材で解消されるとともに、光拡散部材の持つ光拡散力で第２段階の明るさ乃至視野の角度広がりと等方性の改善がなされることになる。このように、導光板の出射面に沿って配置される光拡散部材が、単に副作用解消手段と明るさ乃至視野の角度広がり／等方性の改善手段とを兼ねている点に本発明の特色がある。
【００４７】
次に、本発明は、液晶パネルを照明するための面光源装置を備えた液晶表示装置に適用される。ここで、面光源装置として上記の改良された面光源装置が用いられる。言うまでもなく、上記面光源装置の作用と利点はこの液晶表示装置に反映され、特定の方向に偏らない視野角の等方的な拡がりを持つ液晶表示装置が得られる。また、面光源装置の微細な輝度むらの低減に伴い、液晶表示装置の表示品質が改善される。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。先ず、図９（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）、（ｂ）と同様の描示形式でその概略配置を示したもので、図９（ａ）は導光板の背面側から見た平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）において左方から見た側面図である。
【００４９】
図９（ａ）、（ｂ）に示したように、一次光源、導光板、液晶表示パネルの基本的な配置関係については、図１（ａ）、（ｂ）に示したものと同一であるが、導光板１０は導光板３０に置き換えられ、導光板３０と液晶表示パネルＰＬの間に光拡散シートＤＦが介挿配置されている。
【００５０】
導光板３０は、導光板１０と同じく、アクリル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂等の透明材料からなる導光板で、その１つの側端面が、入射面３２を提供する。棒状の一次光源（冷陰極管）Ｌ１が入射面３２に沿って配置され、入射面３２に光を供給する。導光板３０の一方のメジャー面が出射面３３を提供し、他方のメジャー面が背面３４を提供する。
【００５１】
背面３４には、微小突起状のマイクロレフレクタ８０が多数設けられている。出射面３３の外側には周知の液晶パネルＰＬが配置されるが、既述の通り、更に出射面３３と液晶パネルＰＬの間に光拡散シートＤＦが配置される。なお、図９（ａ）におけるマイクロレフレクタ８０の描示の省略や、寸法表示の例示については図１（ａ）、（ｂ）と同様である。
【００５２】
一次光源Ｌ１から発せられた光は、入射面３２を通って導光板３０内に導入される。導光板３０内を伝播する光がマイクロレフレクタ８０内に入り込むと、内部反射に伴って方向転換が起こり、出射面３３に向かう光が生成される。内部反射は、導光板１０を用いた従来例と同じく、原則として２回起こる。
【００５３】
導光板３０の背面３４上におけるマイクロレフレクタ８０の配列位置については、図２に示したものと同様とする。即ち、図２において括弧内の参照番号で示した導光板３０の背面３４において、マイクロレフレクタ８０（括弧内の参照番号）は入射面３２からの距離の増大に応じて被覆率が高まる傾向を持つように分布している。
【００５４】
また、棒状の冷陰極管Ｌ１の電極部ＥＬ１、ＥＬ２に近いコーナエリアＣ、Ｄでは、別途、高被覆率でマイクロレフレクタ８０が形成されている。このような被覆率分布により、入射面３２からの距離に依存した輝度変化と、コーナエリアＣ、Ｄにおける輝度不足が現れることが防止される。各マイクロレフレクタ８０は、四角錐形状を有し、背面３４を代表する一般面（マイクロレフレクタ８０を仮想的に除外した面）から突出している。
【００５５】
各マイクロレフレクタ８０の姿勢は、従来例で説明したものと基本的に同じであるが、形状が若干異なっている。そのために、前述の条件１〜条件３の内、条件１、条件２は維持されているが、条件３は破られている。即ち、前述した従来例では各マイクロレフレクタは前述の条件１〜３を満たす基準コンフィグレーション（図４（ａ）〜（ｃ）参照）で採用されていたが、基準姿勢は守ったまま（ｓ＝ｔ＝ｒ＝０度）、非平行な内部出力光を生成する形状が与えられている。
【００５６】
このようなマイクロレフレクタ８０について、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同様の描示形式で、光線Ｐ１、Ｐ２が内部出力光Ｑ１、Ｑ２に変換されて出射面３３から出射される様子を図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した。図１０（ａ）は＋ｚ方向から見た図、図１０（ｂ）は＋ｙ方向から見た図、図１０（ｃ）は、＋ｘ方向から見た図である。
【００５７】
各マイクロレフレクタ８０は、マイクロレフレクタ２０と同じく四角錐形状の微小突起として背面３４から突出している。マイクロレフレクタ２０の内部反射面２１、２２に対応する斜面は、第１の内部反射面８１、第２の内部反射面８２である。両内部反射面８１、８２により導光板３０の内部には谷が形成され、両斜面８１、８２が谷底部８５で出会っている。谷底部８５は、導光板３０の外側から見れば突起の嶺部ということも出来る。入射面３２に近い側にも１対の斜面８３、８４があり、斜面８３、８４が出会うことにより嶺８６が形成されている。
【００５８】
図４（ａ）〜（ｃ）の場合と同様に、Ｐ１は第１の内部反射面８１、第２の内部反射面８２の順で内部反射される内部入力光を代表し、Ｐ２は逆に第２の内部反射面８２、第１の内部反射面８１の順で内部反射される内部入力光を代表し、光線Ｐ１、Ｐ２は、当該マイクロレフレクタ８０への主たるアプローチ方向に平行てある。
【００５９】
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、光線Ｐ１で代表される内部入力光はマイクロレフレクタ８０の斜面８１、８２の順に相次いで内部反射され、出射面３３へ向かう内部出力光（第１の内部出力光）Ｑ１が生成される。同様に、光線Ｐ２で代表される内部入力光はマイクロレフレクタ８０の斜面８２、８１の順に相次いで内部反射され、出射面３３へ向かう内部出力光（第２の内部出力光）Ｑ２が生成される。これら第１及び第２の内部出力光Ｑ１、Ｑ２を主成分とする内部出力光束は、出射面３３から出射されて導光板３０の出力光となる。このように、各マイクロレフレクタ８０の斜面８１、８２は、内部入力された光の進行方向を転換して内部出力する転換出力部として機能する。
【００６０】
但し、ここで重要なことは、図１０（ｃ）に描かれているように、第１及び第２のの内部反射面８１、８２の傾斜がやや急峻に設計されており、それにより、第１及び第２のの内部出力光Ｑ１、Ｑ２の伝播方向（主たる伝播方向）が小角度ではあるが平行関係からずれており、それに対応して出射面３３からの出射光の出射強度の方向特性に２つのピークが生じていることである。別の言い方をすれば、そのような小角度（好ましくは数度程度）のピークスプリットを起こすように、内部反射面８１、８２の傾斜が選択されている。
【００６１】
実際に出射面３３から出射される光は、このような代表光線Ｑ１の周り、及び、代表光線Ｑ２の周りに広がっているので、結局、基準コンフィグレーションにおけるケース（図４参照）に比して、１つのマイクロレフレクタ８０から進行方向の分布が２次元的に拡張されることになる。また、内部出力光Ｑ１、Ｑ２が出射面３３に到達した時点で既に光束が拡張されていることにも注意すべきである。これにより、マイクロレフレクタ８０の形成位置／空白位置に対応した微細な輝度むらが抑えられる。
【００６２】
図１１、図１２は、本実施形態で採用されているマイクロレフレクタ８０について、１つのマイクロレフレクタから得られる出射強度の角度特性のシミュレーション結果の一例を表わすグラフである。図１１における描示形式（横軸、縦軸の取り方は図５、図７と同じ、図１２における右上がり斜め軸及び左上がり斜め軸の取り方は図６、図８と同じである。光強度の表わし方も図１１は図５、図７と同じ、図１２は図６、図８と同じである。
【００６３】
図１１及び図１２のグラフから、出射方向のピークがほぼ正面方向を挟んで２つにスプリットし、両ピーク間に大きな凹み（図１２では鞍部）が生じているのが判る。但し、ピークスプリットに伴い、図５、図６のケース（基準コンフィグレーションでピークスプリットなし）に比べれば、±ｙ軸方向の角度広がりが改善されていることが判る。
【００６４】
図１１における濃淡模様が細長い２つの楕円状をしており、それら楕円の長軸方向はほぼ＋ｘ軸方向（本例ではシミュレーション条件により、＋Ｘ軸方向からほぼ４５度傾斜）に対応している。ここで、＋ｘ軸方向は出射面３３の上方から見たマイクロレフレクタ８０の配向方向（谷底部８５の延在方向）に対応する。なお、本シミュレーション結果において、スプリットした２つのピークの高さが異なるのは、パラメータｒ（ｚ軸回りの姿勢）に数度程度の値を用いたことによる。その意味で、シミュレーション条件には、図１０（ａ）の描示とは若干の相違があるが、ピークスプリットを起こすメカニズム自体の本質には変わりはないことに注意されたい。
【００６５】
さて、図９（ｂ）を参照して述べたように、導光板３０の出射面３３に沿って光拡散シートＤＦが配置されている。従って、上記のようにピークスプリットを起こした出射光は光拡散シートＤＦの内側面から入力され、外側面から出力される。光拡散シートＤＦには、上記のピークスプリットを実質的に解消するに必要な光拡散力を有するものが選択されている。但し、光拡散力が過大であれば、光のロスが増大するので、ピークスプリットの実質的解消に必要最小限、あるいはそれを少し上回る程度の光拡散力を有するものが選択されることが好ましい。
【００６６】
本実施形態では、このような光拡散シートＤＦの外側面から出力された光が照明出力光として液晶表示パネルＰＬに供給される。この照明出力光は、光拡散シートＤＦの光拡散作用により、ピークスプリットが実質的に解消されたものとなっており、同時に、明るさの角度拡がりも拡張されたものとなっている。
【００６７】
図１３、図１４は、図１１、図１２のグラフで示した出射強度方向特性で出射面３３から出射した光が、光拡散シートＤＦからどのような方向特性で出射されるかをシミュレーションした結果の一例を表わしている。図１３における描示形式（横軸、縦軸の取り方）は図５、図７、図１１と同じ、図１４における右上がり斜め軸及び左上がり斜め軸の取り方は図６、図８、図１２と同じである。光強度の表わし方も図１３は図５、図７、図１１と同じ、図１４は図６、図８、図１２と同じである。
【００６８】
図１１のグラフと図１３のグラフの比較、及び、図１２のグラフと図１４のグラフの比較から明かなように、出射方向のピークがほぼ正面方向の１つにまとめられ、スプリットが解消している。また、図７、図８のケース（基準コンフィグレーションでピークスプリットなし）で光拡散シート（図１３、図１４のケースで想定したものと同じ特性）を配置したケースと比べても、±ｙ軸方向の角度広がりが改善され、かなり円形に近く、且つ、最大相対強度領域（最濃部）の大きな特性が得られることが判る。
【００６９】
なお、図１３においても、濃淡模様の楕円の長軸方向はほぼ＋ｘ軸方向（本例ではシミュレーション条件により、＋Ｘ軸方向からほぼ４５度傾斜）に対応している。＋ｘ軸方向は出射面３３の上方から見たマイクロレフレクタ８０の配向方向（谷底部８５の延在方向）に対応する。このように改善された照明出力光の特性は、それによって照明される液晶表示パネルＰＬを持つ液晶表示装置に反映され、視野の角度広がりと等方性に優れた液晶表示装置が得られることになる。
【００７０】
また、非平行な内部出力光を得るための内部反射面８１、８２は、本実施形態のように、第１の内部反射面８１と第２の内部反射面８２が谷底８５を通るとともに出射面３３に対して垂直な仮想基準面に関して互いに逆側に対称に傾斜していなくても良い。
【００７１】
例えば、マイクロレフレクタ８０の姿勢をｙ軸周りで小角度回転させても、特殊な条件以外では、ピークスプリットは維持される。
【００７２】
最後に、背面３４上でのマイクロレフレクタ８０の配向（ｚ軸周り）について説明を補足しておく。大多数のマイクロレフレクタ８０にとって、ｘ軸は入射面３２と垂直になるが（図３におけるＸ軸に対応）、コーナ周辺を中心に、−ｘ軸の方向が入射面３２の中央部側へ傾く。この様子をコーナエリアＣ（図２参照）の周辺を例にとって図１５に示した。矢印群が各所のおける＋ｘ軸方向の分布を表わしている。
【００７３】
更に、例えば図１６に示したように、コーナ部６２から一次光を供給するような配置をとり、導光板６０の背面６４上にマイクロレフレクタ８０を図示の如く配列した場合、＋ｘ軸方向の分布は図１７に示したようなものとなる。なお、図１７における網状の曲線群はマイクロレフレクタの配列位置を結ぶ線群で、格子点・がマイクロレフレクタの配置位置を表わしている。各格子点に配置されるマイクロレフレクタ８０の姿勢は、基準姿勢から上述の実施形態と同様の態様で外されている。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、マイクロレフレクタの入力側から見て左右幅方向についても視野角を拡げるとともに、マイクロレフレクタの形成位置／空白位置に対応した微細な輝度むらを抑えることの出来る導光板、面光源装置並びにそれを用いた液晶表示装置が提供される。
【００７５】
更に、面光源装置及び液晶表示装置について、マイクロレフレクタの形成位置／非形成位置の差異に対応した微細な輝度むらが緩和される効果も期待出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロレフレクタ付の導光板を用いた面光源装置をバックライティングに用いた液晶表示装置の基本配置（従来例）を導光板の背面側から見た平面図（ａ）、及び、図１（ａ）において左方から見た側面図で示したものである。
【図２】図１（ａ）、（ｂ）中及び図９（ａ）、（ｂ）中に示した導光板の背面上におけるマイクロレフレクタの配列例を示したものである。
【図３】従来例におけるマイクロレフレクタの１つを抽出し、内部伝播光から内部出力光が生成される様子を透視的な斜視図で描いたものである。
【図４】基準コンフィグレーションで使用されているマイクロレフレクタに内部入力される代表光線Ｐ１、Ｐ２について、＋ｚ軸方向から見た光路（ａ）、＋ｙ軸方向から見た光路（ｂ）及び＋ｘ軸方向から見た光路（ｃ）をそれぞれ示したものである。
【図５】基準コンフィグレーションで使用されているマイクロレフレクタについて、１つのマイクロレフレクタから得られる出射強度の角度特性のシミュレーション計算結果の一例を表わすグラフで、光強度（COS 補正後）が段階的に濃淡描示されている。
【図６】図５と同じシミュレーション計算の結果に基づいて作成されたグラフであり、光強度（COS 補正後）が段階的な濃淡と３次元的な等輝度曲線群で描かれている。
【図７】図５に示したケースに、更に光拡散シートの配置を想定したシミュレーションで得られる計算結果の一例を表わすグラフで、光強度（COS 補正後）が段階的に濃淡描示されている。
【図８】図７と同じシミュレーション計算の結果に基づいて作成されたグラフであり、光強度（COS 補正後）が段階的な濃淡と３次元的な等輝度曲線群で描かれている。
【図９】本発明の１つの実施形態に係る液晶表示装置の基本配置を導光板の背面側から見た平面図（ａ）、及び、図１（ａ）において左方から見た側面図で示したものである。
【図１０】図９に示した実施形態で使用されているマイクロレフレクタに内部入力される代表光線Ｐ１、Ｐ２について、＋ｚ軸方向から見た光路（ａ）、＋ｙ軸方向から見た光路（ｂ）及び＋ｘ軸方向から見た光路（ｃ）をそれぞれ示したものである。
【図１１】図９に示した実施形態で使用されているマイクロレフレクタについて、１つのマイクロレフレクタから得られる出射強度の角度特性のシミュレーション計算結果の一例を表わすグラフで、光強度（COS 補正後）が段階的に濃淡描示されている。
【図１２】図１１と同じシミュレーション計算の結果に基づいて作成されたグラフであり、光強度（COS 補正後）が段階的な濃淡と３次元的な等輝度曲線群で描かれている。
【図１３】図１１に示したケースに、更に光拡散シートの配置を想定したシミュレーションで得られる計算結果の一例を表わすグラフで、光強度（COS 補正後）が段階的に濃淡描示されている。
【図１４】図１３と同じシミュレーション計算の結果に基づいて作成されたグラフであり、光強度（COS 補正後）が段階的な濃淡と３次元的な等輝度曲線群で描かれている。
【図１５】コーナエリアＣの周辺を例にとって、ｘ軸方向と入射面の関係を表わした図である。
【図１６】導光板のコーナ部より一次光を供給するような配置をとった例を説明する図である。
【図１７】図１７のケースにおけるｘ軸方向の分布を表わした図である。
【符号の説明】
１０、３０、６０ 導光板
１２、３２ 入射面
１３、３３ 出射面
１４、３４ 背面
２０、８０ マイクロレフレクタ
２１、８１ 斜面（第１の内部反射面）
２２、８２ 斜面（第２の内部反射面）
２５、８５ 谷底部
Ｌ１ 一次光源
ＬＰ 液晶表示パネル

Claims (4)

1. 一次光源と、前記一次光源から光供給を受ける導光板とを含む面光源装置において：
   前記導光板は、メジャー面が提供する出射面と、前記出射面に背を向けたメジャー面が提供する背面と、前記一次光源から光供給を受けるための入射面を有し；
   前記背面は、光進行方向転換のための多数の突起形状のマイクロレフレクタを備え；
   前記マイクロレフレクタのそれぞれは第１の内部反射面と第２の内部反射面とを含む転換出力部を備え；
   前記第１の内部反射面及び前記第２の内部反射面によって前記導光板内に谷が形成され、前記第１の内部反射面及び前記第２の内部反射面は前記谷の谷底を形成するように互いに出会っており；
   前記谷は、該谷に到来する内部入力光の主たる到来方向に向かって深く、且つ、広くなるように開放されており、
   それにより、前記谷に到来する内部入力光から、前記第１の内部反射面で内部反射され次いで前記第２の内部反射面で内部反射されて生成される第１の内部出力光と、前記第２の内部反射面で内部反射され次いで前記第１の内部反射面で内部反射されて生成される第２の内部出力光を含む内部出力光束が生成されるようになっており；
   前記第１の内部反射面と前記第２の内部反射面は、前記第１の内部出力光と前記第２の内部出力光とが互いに非平行な伝播方向を持ち、それにより、前記出射面からの出射光は互いにスプリットした２つの方向に出射強度ピークを持つように傾斜しており；
   前記出射面に沿って、前記互いにスプリットした２つの方向に出射強度ピークを持つ出射光を入力し、前記スプリットを解消して１つの方向に出射強度ピークを持つ光を出力する光拡散部材が配置されている、前記面光源装置。
2. 前記第１の内部反射面と前記第２の内部反射面は、前記谷底を通るとともに前記出射面に対して垂直な仮想基準面に関して互いに逆側に対称に傾斜している、請求項１に記載された面光源装置。
3. 液晶パネルを照明するための面光源装置を備えた液晶表示装置において：
   前記面光源装置は、一次光源と、前記一次光源から光供給を受ける導光板とを含み；
   前記導光板は、メジャー面が提供する出射面と、前記出射面に背を向けたメジャー面が提供する背面と、前記一次光源から光供給を受けるための入射面を有し；
   前記背面は、光進行方向転換のための多数の突起形状のマイクロレフレクタを備え；
   前記マイクロレフレクタのそれぞれは第１の内部反射面と第２の内部反射面とを含む転換出力部を備え；
   前記第１の内部反射面及び前記第２の内部反射面によって前記導光板内に谷が形成され、前記第１の内部反射面及び前記第２の内部反射面は前記谷の谷底を形成するように互いに出会っており；
   前記谷は、該谷に到来する内部入力光の主たる到来方向に向かって深く、且つ、広くなるように開放されており、
   それにより、前記谷に到来する内部入力光から、前記第１の内部反射面で内部反射され次いで前記第２の内部反射面で内部反射されて生成される第１の内部出力光と、前記第２の内部反射面で内部反射され次いで前記第１の内部反射面で内部反射されて生成される第２の内部出力光を含む内部出力光束が生成されるようになっており；
   前記第１の内部反射面と前記第２の内部反射面は、前記第１の内部出力光と前記第２の内部出力光とが互いに非平行な伝播方向を持ち、それにより、前記出射面からの出射光は互いにスプリットした２つの方向に出射強度ピークを持つように傾斜しており；
   前記出射面に沿って、前記互いにスプリットした２つの方向に出射強度ピークを持つ出射光を入力し、前記スプリットを解消して１つの方向に出射強度ピークを持つ光を出力する光拡散部材が配置されている、前記液晶表示装置。
4. 前記第１の内部反射面と前記第２の内部反射面は、前記谷底を通ると ともに前記出射面に対して垂直な仮想基準面に関して互いに逆側に対称に傾斜している、請求項３に記載された液晶表示装置。

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