JP4363758B2 - 導光板、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、導光板、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特に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１つの端面に向けて複数配置すると共に、この端面とほぼ直交する他の端面にほぼ平行に延長する斜面を先の端面に沿って繰り返し形成することにより、出射光の指向性を補正するシート材を特に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、互いにほぼ直交する複数の端面を入射面に設定した場合でも、効率良く照明光を出射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端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１０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、従来に比して十分な輝度の面光源を構成することが可能であることが判った。
【００１０】
ところがカーナビゲーション装置等に適用される従来の面光源装置においては、導光板を端面より囲むようにＵ字形状の蛍光ランプを配置して一次光源を構成することにより高輝度化を達成しているものがある。このような面光源装置の導光板においては、互いにほぼ直交する２つの端面より一次光源の照明光が入射することになり、図１０に示すような突起を配置した場合、突起に対して、第１及び第２の反射面の正面方向からだけでなく、突起の側方からも照明光が到来することになる。これに対してこの種の突起にあっては、これら第１及び第２の反射面の２回反射により内部伝搬光を出射面から出射することにより、これら第１及び第２の反射面による稜線に対して大きく傾いて入射する内部伝搬光に対しては、出射面方向に内部伝搬光を有効に反射することが困難であり、これにより複数の端面を入射面に設定して高輝度化を図る場合には改善の余地が残されていることが判った。
【００１１】
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特に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、互いにほぼ直交する複数の端面を入射面に設定した場合でも、効率良く照明光を出射することができる導光板、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。
【００１２】
【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、端面より入射した照明光を、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において、出射面と対向する面には、１つの端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が、稜線の延長線が１つの端面にほぼ直交するように複数形成されると共に、１つの端面とほぼ直交する他の端面にほぼ平行に延長する斜面が、１つの端面に沿って繰り返し形成されてなるようにする。
【００１３】
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、突起が、四角錐形状であるようにする。
【００１４】
また請求項３の発明においては、請求項１又は請求項２の構成において、１対の斜面による突条の繰り返しの配置により、他の端面に沿って延長する斜面が、１つの端面にほぼ平行に繰り返し形成されてなるようにする。
【００１５】
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に記載の導光板を使用して面光源装置を構成する。
【００１６】
また請求項５の発明においては、請求項４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、端面より入射した照明光を、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において、出射面と対向する面には、１つの端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が、稜線の延長線が１つの端面にほぼ直交するように複数形成されることにより、この稜線の延長する方向を中心とする所定範囲より到来する照明光については、この１対の斜面における２回の反射によって導光板の内部を伝搬する照明光を出射面の方向に出射することができる。これにより１つの端面を入射面にしてなる照明光については、これらの突起により出射面から効率良く出射することができる。またこの１つの端面とほぼ直交する他の端面にほぼ平行に延長する斜面が、１つの端面に沿って繰り返し形成されてなることにより、この他の端面側より到来する照明光については、この斜面により反射して出射面より出射することができる。これらにより１つの端面と、この１つの端面と略直交する他の端面とを入射面に設定してなる場合に、出射光の指向性を補正するシート材を特に配置しなくても、効率良く照明光を出射することができる。
【００１８】
これにより請求項４の構成によれば、出射光の指向性を補正するシート材を特に配置しなくても、効率良く照明光を出射することができる面光源装置を得ることができる。また請求項５の構成によれば、この面光源装置による表示装置を得ることができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
（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、例えばカーナビゲーション装置に適用され、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。
【００２１】
ここで面光源装置１３は、導光板１５を３つの端面１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃより囲むように配置されたＵ字形状による蛍光ランプ１４により一次光源が形成され、さらに導光板１５の出射面１５Ｄ及び裏面１５Ｅ側にそれぞれ光拡散シート１６及び反射シート１７を配置して構成される。
【００２２】
反射シート１７は、白色のシート材であり、導光板１５の裏面１５Ｅ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。
【００２３】
光拡散シート１６は、導光板１５の出射面１５Ｄ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１５Ｄ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１５Ｄ側に光拡散シート１６を配置することで、導光板１５の出射面１５Ｄの傷付きを防止する。
【００２４】
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、出射面１５Ｄ側より見て、ほぼ長方形形状により形成され、その長辺側の１対の端面１５Ａ及び１５Ｂと、この１対の端面１５Ａ及び１５Ｂにより挟まれた短辺側の１つの端面１５Ｃとがそれぞれ入射面に設定され、これらの入射面１５Ａ〜１５Ｃに沿ってＵ字形状の蛍光ランプ１４が配置される。これにより面光源装置１３は、導光板１５の１つの端面を入射面に設定する場合に比して、長さの長い蛍光ランプ１４を使用して、簡易な構成で大きな光量による一次光源を形成できるようになされ、さらにこの蛍光ランプ１４の照明光を導光板１５に効率良く入射できるようになされている。
【００２５】
導光板１５は、出射面１５Ｄが平坦な面により形成されるのに対し、裏面１５Ｅ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１５Ｄ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１５Ｅと出射面１５Ｄ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１５Ｄ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１５Ｅ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１５Ｄ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１５Ｄと対向する裏面１５Ｅ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】
これらによりマイクロリフレクター１９は、裏面１５Ｅ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１５Ｄ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と対称形状に形成される。これにより斜面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１５Ｅ側より見た平面図にてほぼ直線となるように形成され、斜面１９Ａ、１９Ｂにより２回反射して出射面１５Ｄより出射する照明光と同様に、逆方向より到来する照明光については、斜面１９Ｃ及び１９Ｄにより２回反射して出射面１５Ｄより出射するようになされている。
【００３０】
導光板１５は、図１に示すように、裏面１５Ｅ側より見た平面図において、この稜線１９Ｅ及び１９Ｆの延長線がほぼ入射面１５Ａ及び１５Ｂと直交するようにマイクロリフレクター１９の向きが設定される。これにより面光源装置１３は、長辺側の入射面１５Ａ及び１５Ｂから入射した照明光については、斜面１９Ａ及び１９Ｂと斜面１９Ｃ及び１９Ｄとによりそれぞれ２回反射して出射面１５Ｄから出射するようになされている。
【００３１】
導光板１５は、出射面１５Ｄ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１５Ａ及び１５Ｂ近傍より遠ざかる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の数を増やして照明光を出射する機能を増大し、出射面１５Ｄ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。
【００３２】
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。
【００３３】
さらに導光板１５は、直線状の突条の繰り返しが裏面１５Ｅに形成される。ここでそれぞれ短辺側の入射面１５Ｃに近い側と遠い側とで断面を取って符号Ａ及びＢにより示すように、突条２０は、断面三角形形状により形成され、入射面１５Ａ及び１５Ｂから入射した照明光により明るく照らし出されて出射面１５Ｄより輝線として観察されないように、長辺側の入射面１５Ａにほぼ垂直に交わるように、すなわち短辺側の入射面１５Ｃにほぼ平行に延長するように形成される。
【００３４】
この突条２０を構成する斜面２０Ａ及び２０Ｂのうちの入射面１５Ｃより遠い側である斜面２０Ａは、短辺側の入射面１５Ｃから入射して導光板１５の内部を伝搬する照明光ＬＣが直接に入射する際に、又は斜面２０Ｂで反射して入射する際に、その多くが斜面２０Ａに対して臨界角以上の入射角により入射して出射面１５Ｄの正面方向に効率良く反射することができように、傾きが選定されるようになされている。
【００３５】
これに対して入射面に近い側の斜面２０Ｂは、短辺側の入射面１５Ｃから入射して導光板１５の内部を伝搬する照明光ＬＣの外部への漏れ出しを少なくし、かつ斜面２０Ａの繰り返しにより導光板１５の板厚が徐々に薄くならないように、さらには斜面２０Ａに入射する照明光ＬＣを遮らないように、傾きが選定される。なおこの実施の形態では、斜面２０Ａは、出射面１５Ｄの法線に対する傾きθＡが約４５度に設定されるのに対し、斜面２０Ｂは、この法線に対する傾きθＢが約７５度に設定されるようになされている。これらにより面光源装置１３は、対向する入射面１５Ａ及び１５Ｂから入射する照明光については、照明光の出射を促す機能をマイクロリフレクター１９に担わせるのに対し、これら入射面１５Ａ及び１５Ｂと直交する入射面１５Ｃから入射する照明光については、突条２０を構成する斜面２０Ａにより照明光の出射を促す機能を担わせるようになされている。
【００３６】
さらに突条２０は、短辺側の入射面１５Ｃより遠ざかるに従って、徐々に繰り返しのピッチが小さくなるなるように配置される。これにより導光板１５は、入射面１５Ｃ側についても、内部を伝搬する照明光の光量が低下する部位では、その分斜面２０Ａの数を増やして照明光を出射する機能を増大し、出射面１５Ｄ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。
【００３７】
（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。
【００３８】
このように液晶表示パネル１２の照明に供する照明光は（図１）、面光源装置１３において、Ｕ字形状の蛍光ランプ１４による一次光源の照明光が導光板１５の３つの端面１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃより導光板１５に入射し、出射面１５Ｄと裏面１５Ｅ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１５Ｅに形成されたマイクロリフレクター１９と斜面２０Ａとにより一部が反射されて光路が折り曲げられ、出射面１５Ｄから出射される。
【００３９】
すなわち導光板１５の内部を伝搬する照明光のうち、図２にて奥側の端面１５Ａより入射する照明光は、対向する端面１５Ｂに向かって導光板１５の内部を伝搬し、その過程でマイクロリフレクター１９に入射する。その中で、端面１５Ａ側を向く斜面１９Ａ及び１９Ｂによる稜線１９Ｅを中心とした所定角度範囲で、この１対の斜面１９Ａ及び１９Ｂに入射する照明光が（図３）、斜面１９Ａ及び１９Ｂで連続して反射することにより、出射面１５Ｄ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。これにより面光源装置１３では、この端面１５Ａから入射した照明光により出射面１５Ｄを発光面にしてなる面光源が構成される。
【００４０】
またこれとは逆に、端面１５Ａと対向する端面１５Ｂより入射する照明光は、端面１５Ａに向かって導光板１５の内部を伝搬し、この場合も、その過程でマイクロリフレクター１９に入射する。ここでマイクロリフレクター１９においては、対称形状により形成されていることにより、この場合も入射面１５Ａ側の照明光の対する働きと同様に、端面１５Ｂ側を向く斜面１９Ｃ及び１９Ｃによる稜線１９Ｆを中心とした所定角度範囲でこの１対の斜面１９Ｃ及び１９Ｃに入射する照明光が、斜面１９Ｃ及び１９Ｄで連続して反射することにより、出射面１５Ｄの正面方向に向かうように、これら斜面１９Ｃと１９Ｄで光路が折り曲げられる。これらにより面光源装置１３では、端面１５Ａ及び１５Ｂから入射した照明光により出射面１５Ｄを発光面にしてなる面光源が構成される。
【００４１】
なおマイクロリフレクター１９は、入射面側を向いた１対の斜面に対して、残る１対の斜面の傾き等を種々に選定することにより、さらに一段と効率良く照明光を出射できる場合もあると考えられる。従って、この実施の形態のように、対向する２つの端面１５Ａ及び１５Ｂを入射面に設定して導光板１５にマイクロリフレクター１９を配置する場合、入射面側と、入射面と逆側とで非対称形状にマイクロリフレクター１９を形成し、それぞれ端面１５Ａ及び１５Ｂ用に２種類のマイクロリフレクター１９を配置する場合も考えられる。しかしながらこのようにするとマイクロリフレクター１９の作成個数もその分多くなり、一方の入射面に割り当てたマイクロリフレクターが他方の入射面から入射する照明光の伝搬に影響を与える恐れも考えられる。またマイクロリフレクター１９の作成個数が増えた分、斜面２０Ａの作成スペースも制限させることになり、この斜面２０Ａが担う機能も損なわれる恐れもある。これらによりこの実施の形態においては、入射面側と逆側とでマイクロリフレクター１９を対称形状に形成し、入射面１５Ａ及び１５Ｂで１つのマイクロリフレクター１９を共用することにより、導光板１５の構成を簡略化し、さらには内部を伝搬する照明光に対する種々の影響を少なくするようになされている。
【００４２】
図４は、端面１５Ａだけ、図５は端面１５Ｂにだけそれぞれ直線状の蛍光ランプを配置して測定した出射光の特性を示す特性曲線図である。この図４及び図５を比較すれば、それぞれ入射面１５Ａ及び１５Ｂから入射する照明光をほぼ等しい指向性、光量により出射できることが判る。なおこれら図４及び図５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、出射面１５Ｄの鉛直方向を角度０度に設定したものである。
【００４３】
また図６は、これら入射面１５Ａ及び１５Ｂに配置した蛍光ランプを同時に点灯した場合であり、２つの入射面より照明光を入射した分、出射光量が増大していることが判る。
【００４４】
これに対して短辺側の入射面１５Ｃから入射する照明光は、導光板１５の内部を伝搬してこの入射面１５Ｃにほぼ平行に延長する斜面２０Ａに入射し（図１）、この斜面２０Ａによる反射により出射面１５Ｄの正面方向に光路が折り曲げられる。このときこの斜面２０Ａの手前側の斜面２０Ｂに一旦反射して斜面２０Ａに入射する照明光についても、同様に、出射面１５Ｄの正面方向に光路が折り曲げられる。これによりこの面光源装置１３は、このように短辺側の入射面１５Ｃから入射した照明光についても、出射面１５Ｄの正面方向に出射され、これらにより面光源装置１３においては、３つの端面より入射した照明光を出射面より出射して極めて高輝度の面光源装置を構成することができる。
【００４５】
図７は、図４及び図５について上述したと同様に、入射面１５Ｃだけに蛍光ランプを配置して出射光の特性を測定した特性曲線図であり、図８は、これら３つの入射面１５Ａ〜１５Ｃにそれぞれ蛍光ランプを配置して同時に点灯した場合の特性曲線図である。この場合、斜面２０Ａの繰り返しによる出射光の特性においては、マイクロリフレクター１９によるもの程、鋭い指向性は得られないものの、３つの蛍光ランプを同時に点灯した場合について見れば、十分な指向性が確保されていることが判る。
【００４６】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、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、その稜線の延長線が１つの端面とほぼ直交するように複数配置すると共に、この端面とほぼ直交する他の端面にほぼ平行に延長する斜面を先の端面に沿って繰り返し形成することにより、出射光の指向性を補正するシート材を特に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、ほぼ直交する複数の端面を入射面に設定した場合でも、効率良く照明光を出射することができる。
【００４７】
このとき入射面側と逆側とで各突起を対称形状により作成したことにより、対向する入射面で突起を共用することができ、その分、構成を簡略化することができる。
【００４８】
（２）第２の実施の形態
図９は、図１との対比により本発明の第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、導光板を示す平面図である。この実施の形態に係る液晶表示装置では、蛍光ランプ２４の構成、導光板２５における裏面２５Ｅ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。
【００４９】
すなわち蛍光ランプ２４は、略Ｌ字形状により形成され、導光板２５の隣接する端面２５Ｂ及び２５Ｃに沿って配置される。
【００５０】
導光板２５においては、裏面２５Ｅに、第１の実施の形態に係る導光板１５と同様に、マイクロリフレクター２９と斜面２０Ａ及び２０Ｂによる突条２０とが形成される。導光板２５は、蛍光ランプ２４が配置されてなる端面２５Ｂ及び２５Ｃが入射面に設定されるようになされている。
【００５１】
ここでマイクロリフレクター２９は、第２の実施の形態と同様に、１対の斜面による稜線の延長線が入射面２５Ｂと直交するように、また入射面２５Ｂより遠ざかるに従って数が増えるように、さらに不規則に配置される。マイクロリフレクター２９は、このようにして配置して入射面側と逆側とが非対称形状に形成され、これにより効率良く入射面２５Ｂから入射した照明光を出射面に向けて反射できるようになされている。
【００５２】
図９に示すように、Ｌ字形状の蛍光ランプを使用して隣接する２つの端面より照明光を入射する場合でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（３）他の実施の形態
なお上述の第１の実施の形態においては、入射面側と逆側とで対称形状に突起を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて非対称形状により作成するようにしてもよい。
【００５４】
また上述の第１の実施の形態においては、断面三角形形状により突条２０を配置して斜面２０Ａ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、斜面２０Ａだけを配置するようにしてもよい。なおこの場合、導光板においては、徐々に板厚が薄くなることにより、この点を考慮して突起等の配置を設定することが必要になる。
【００５５】
また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。
【００５６】
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。
【００５７】
また上述の実施の形態においては、突起を構成する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。
【００５８】
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。
【００５９】
また上述の実施の形態においては、斜面２０Ａのピッチ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、ピッチの調整に代えて、又はピッチの調整に加えて、斜面２０Ａの大きさ等の調整により光量分布を均一化してもよい。
【００６０】
また上述の実施の形態においては、本発明をカーナビゲーションシステム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。
【００６１】
【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１つの端面に向けて複数配置すると共に、この端面とほぼ直交する他の端面にほぼ平行に延長する斜面を先の端面に沿って繰り返し形成することにより、出射光の指向性を補正するシート材を特に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、ほぼ直交する複数の端面を入射面に設定した場合でも、効率良く照明光を出射することができる。
【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の裏面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の導光板の長辺側の１つの入射面から照明光を入射した場合の、出射光の特性を示す特性曲線図である。
【図５】図４との対比により、残る長辺側の１つの入射面から照明光を入射した場合の、出射光の特性を示す特性曲線図である。
【図６】図４及び図５との対比により、長辺側の２つの入射面から同時に照明光を入射した場合の、出射光の特性を示す特性曲線図である。
【図７】図４との対比により、短辺側の入射面から照明光を入射した場合の、出射光の特性を示す特性曲線図である。
【図８】各入射面より照明光を同時に入射した場合の、出射光の特性を示す特性曲線図である。
【図９】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の導光板の裏面を示す平面図である。
【図１０】特願平１１−３８９７７号に係る例の突起の説明に供する斜視図である。
【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、１４、２４……蛍光ランプ、１５、２５……導光板、１９、２９……マイクロリフレクター、１９Ａ〜１９Ｄ、２０Ａ、２０Ｂ……斜面、２０……突条
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板、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特に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１つの端面に向けて複数配置すると共に、この端面とほぼ直交する他の端面にほぼ平行に延長する斜面を先の端面に沿って繰り返し形成することにより、出射光の指向性を補正するシート材を特に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、互いにほぼ直交する複数の端面を入射面に設定した場合でも、効率良く照明光を出射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端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１０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、従来に比して十分な輝度の面光源を構成することが可能であることが判った。
【００１０】
ところがカーナビゲーション装置等に適用される従来の面光源装置においては、導光板を端面より囲むようにＵ字形状の蛍光ランプを配置して一次光源を構成することにより高輝度化を達成しているものがある。このような面光源装置の導光板においては、互いにほぼ直交する２つの端面より一次光源の照明光が入射することになり、図１０に示すような突起を配置した場合、突起に対して、第１及び第２の反射面の正面方向からだけでなく、突起の側方からも照明光が到来することになる。これに対してこの種の突起にあっては、これら第１及び第２の反射面の２回反射により内部伝搬光を出射面から出射することにより、これら第１及び第２の反射面による稜線に対して大きく傾いて入射する内部伝搬光に対しては、出射面方向に内部伝搬光を有効に反射することが困難であり、これにより複数の端面を入射面に設定して高輝度化を図る場合には改善の余地が残されていることが判った。
【００１１】
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特に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、互いにほぼ直交する複数の端面を入射面に設定した場合でも、効率良く照明光を出射することができる導光板、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。
【００１２】
【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、端面より入射した照明光を、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において、出射面と対向する面には、１つの端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が、稜線の延長線が１つの端面にほぼ直交するように複数形成されると共に、１つの端面とほぼ直交する他の端面にほぼ平行に延長する斜面が、１つの端面に沿って繰り返し形成されてなるようにする。
【００１３】
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、突起が、四角錐形状であるようにする。
【００１４】
また請求項３の発明においては、請求項１又は請求項２の構成において、１対の斜面による突条の繰り返しの配置により、他の端面に沿って延長する斜面が、１つの端面にほぼ平行に繰り返し形成されてなるようにする。
【００１５】
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に記載の導光板を使用して面光源装置を構成する。
【００１６】
また請求項５の発明においては、請求項４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、端面より入射した照明光を、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において、出射面と対向する面には、１つの端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が、稜線の延長線が１つの端面にほぼ直交するように複数形成されることにより、この稜線の延長する方向を中心とする所定範囲より到来する照明光については、この１対の斜面における２回の反射によって導光板の内部を伝搬する照明光を出射面の方向に出射することができる。これにより１つの端面を入射面にしてなる照明光については、これらの突起により出射面から効率良く出射することができる。またこの１つの端面とほぼ直交する他の端面にほぼ平行に延長する斜面が、１つの端面に沿って繰り返し形成されてなることにより、この他の端面側より到来する照明光については、この斜面により反射して出射面より出射することができる。これらにより１つの端面と、この１つの端面と略直交する他の端面とを入射面に設定してなる場合に、出射光の指向性を補正するシート材を特に配置しなくても、効率良く照明光を出射することができる。
【００１８】
これにより請求項４の構成によれば、出射光の指向性を補正するシート材を特に配置しなくても、効率良く照明光を出射することができる面光源装置を得ることができる。また請求項５の構成によれば、この面光源装置による表示装置を得ることができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
（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、例えばカーナビゲーション装置に適用され、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。
【００２１】
ここで面光源装置１３は、導光板１５を３つの端面１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃより囲むように配置されたＵ字形状による蛍光ランプ１４により一次光源が形成され、さらに導光板１５の出射面１５Ｄ及び裏面１５Ｅ側にそれぞれ光拡散シート１６及び反射シート１７を配置して構成される。
【００２２】
反射シート１７は、白色のシート材であり、導光板１５の裏面１５Ｅ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。
【００２３】
光拡散シート１６は、導光板１５の出射面１５Ｄ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１５Ｄ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１５Ｄ側に光拡散シート１６を配置することで、導光板１５の出射面１５Ｄの傷付きを防止する。
【００２４】
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、出射面１５Ｄ側より見て、ほぼ長方形形状により形成され、その長辺側の１対の端面１５Ａ及び１５Ｂと、この１対の端面１５Ａ及び１５Ｂにより挟まれた短辺側の１つの端面１５Ｃとがそれぞれ入射面に設定され、これらの入射面１５Ａ〜１５Ｃに沿ってＵ字形状の蛍光ランプ１４が配置される。これにより面光源装置１３は、導光板１５の１つの端面を入射面に設定する場合に比して、長さの長い蛍光ランプ１４を使用して、簡易な構成で大きな光量による一次光源を形成できるようになされ、さらにこの蛍光ランプ１４の照明光を導光板１５に効率良く入射できるようになされている。
【００２５】
導光板１５は、出射面１５Ｄが平坦な面により形成されるのに対し、裏面１５Ｅ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１５Ｄ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１５Ｅと出射面１５Ｄ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１５Ｄ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１５Ｅ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１５Ｄ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１５Ｄと対向する裏面１５Ｅ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】
これらによりマイクロリフレクター１９は、裏面１５Ｅ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１５Ｄ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と対称形状に形成される。これにより斜面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１５Ｅ側より見た平面図にてほぼ直線となるように形成され、斜面１９Ａ、１９Ｂにより２回反射して出射面１５Ｄより出射する照明光と同様に、逆方向より到来する照明光については、斜面１９Ｃ及び１９Ｄにより２回反射して出射面１５Ｄより出射するようになされている。
【００３０】
導光板１５は、図１に示すように、裏面１５Ｅ側より見た平面図において、この稜線１９Ｅ及び１９Ｆの延長線がほぼ入射面１５Ａ及び１５Ｂと直交するようにマイクロリフレクター１９の向きが設定される。これにより面光源装置１３は、長辺側の入射面１５Ａ及び１５Ｂから入射した照明光については、斜面１９Ａ及び１９Ｂと斜面１９Ｃ及び１９Ｄとによりそれぞれ２回反射して出射面１５Ｄから出射するようになされている。
【００３１】
導光板１５は、出射面１５Ｄ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１５Ａ及び１５Ｂ近傍より遠ざかる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の数を増やして照明光を出射する機能を増大し、出射面１５Ｄ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。
【００３２】
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。
【００３３】
さらに導光板１５は、直線状の突条の繰り返しが裏面１５Ｅに形成される。ここでそれぞれ短辺側の入射面１５Ｃに近い側と遠い側とで断面を取って符号Ａ及びＢにより示すように、突条２０は、断面三角形形状により形成され、入射面１５Ａ及び１５Ｂから入射した照明光により明るく照らし出されて出射面１５Ｄより輝線として観察されないように、長辺側の入射面１５Ａにほぼ垂直に交わるように、すなわち短辺側の入射面１５Ｃにほぼ平行に延長するように形成される。
【００３４】
この突条２０を構成する斜面２０Ａ及び２０Ｂのうちの入射面１５Ｃより遠い側である斜面２０Ａは、短辺側の入射面１５Ｃから入射して導光板１５の内部を伝搬する照明光ＬＣが直接に入射する際に、又は斜面２０Ｂで反射して入射する際に、その多くが斜面２０Ａに対して臨界角以上の入射角により入射して出射面１５Ｄの正面方向に効率良く反射することができように、傾きが選定されるようになされている。
【００３５】
これに対して入射面に近い側の斜面２０Ｂは、短辺側の入射面１５Ｃから入射して導光板１５の内部を伝搬する照明光ＬＣの外部への漏れ出しを少なくし、かつ斜面２０Ａの繰り返しにより導光板１５の板厚が徐々に薄くならないように、さらには斜面２０Ａに入射する照明光ＬＣを遮らないように、傾きが選定される。なおこの実施の形態では、斜面２０Ａは、出射面１５Ｄの法線に対する傾きθＡが約４５度に設定されるのに対し、斜面２０Ｂは、この法線に対する傾きθＢが約７５度に設定されるようになされている。これらにより面光源装置１３は、対向する入射面１５Ａ及び１５Ｂから入射する照明光については、照明光の出射を促す機能をマイクロリフレクター１９に担わせるのに対し、これら入射面１５Ａ及び１５Ｂと直交する入射面１５Ｃから入射する照明光については、突条２０を構成する斜面２０Ａにより照明光の出射を促す機能を担わせるようになされている。
【００３６】
さらに突条２０は、短辺側の入射面１５Ｃより遠ざかるに従って、徐々に繰り返しのピッチが小さくなるなるように配置される。これにより導光板１５は、入射面１５Ｃ側についても、内部を伝搬する照明光の光量が低下する部位では、その分斜面２０Ａの数を増やして照明光を出射する機能を増大し、出射面１５Ｄ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。
【００３７】
（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。
【００３８】
このように液晶表示パネル１２の照明に供する照明光は（図１）、面光源装置１３において、Ｕ字形状の蛍光ランプ１４による一次光源の照明光が導光板１５の３つの端面１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃより導光板１５に入射し、出射面１５Ｄと裏面１５Ｅ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１５Ｅに形成されたマイクロリフレクター１９と斜面２０Ａとにより一部が反射されて光路が折り曲げられ、出射面１５Ｄから出射される。
【００３９】
すなわち導光板１５の内部を伝搬する照明光のうち、図２にて奥側の端面１５Ａより入射する照明光は、対向する端面１５Ｂに向かって導光板１５の内部を伝搬し、その過程でマイクロリフレクター１９に入射する。その中で、端面１５Ａ側を向く斜面１９Ａ及び１９Ｂによる稜線１９Ｅを中心とした所定角度範囲で、この１対の斜面１９Ａ及び１９Ｂに入射する照明光が（図３）、斜面１９Ａ及び１９Ｂで連続して反射することにより、出射面１５Ｄ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。これにより面光源装置１３では、この端面１５Ａから入射した照明光により出射面１５Ｄを発光面にしてなる面光源が構成される。
【００４０】
またこれとは逆に、端面１５Ａと対向する端面１５Ｂより入射する照明光は、端面１５Ａに向かって導光板１５の内部を伝搬し、この場合も、その過程でマイクロリフレクター１９に入射する。ここでマイクロリフレクター１９においては、対称形状により形成されていることにより、この場合も入射面１５Ａ側の照明光の対する働きと同様に、端面１５Ｂ側を向く斜面１９Ｃ及び１９Ｃによる稜線１９Ｆを中心とした所定角度範囲でこの１対の斜面１９Ｃ及び１９Ｃに入射する照明光が、斜面１９Ｃ及び１９Ｄで連続して反射することにより、出射面１５Ｄの正面方向に向かうように、これら斜面１９Ｃと１９Ｄで光路が折り曲げられる。これらにより面光源装置１３では、端面１５Ａ及び１５Ｂから入射した照明光により出射面１５Ｄを発光面にしてなる面光源が構成される。
【００４１】
なおマイクロリフレクター１９は、入射面側を向いた１対の斜面に対して、残る１対の斜面の傾き等を種々に選定することにより、さらに一段と効率良く照明光を出射できる場合もあると考えられる。従って、この実施の形態のように、対向する２つの端面１５Ａ及び１５Ｂを入射面に設定して導光板１５にマイクロリフレクター１９を配置する場合、入射面側と、入射面と逆側とで非対称形状にマイクロリフレクター１９を形成し、それぞれ端面１５Ａ及び１５Ｂ用に２種類のマイクロリフレクター１９を配置する場合も考えられる。しかしながらこのようにするとマイクロリフレクター１９の作成個数もその分多くなり、一方の入射面に割り当てたマイクロリフレクターが他方の入射面から入射する照明光の伝搬に影響を与える恐れも考えられる。またマイクロリフレクター１９の作成個数が増えた分、斜面２０Ａの作成スペースも制限させることになり、この斜面２０Ａが担う機能も損なわれる恐れもある。これらによりこの実施の形態においては、入射面側と逆側とでマイクロリフレクター１９を対称形状に形成し、入射面１５Ａ及び１５Ｂで１つのマイクロリフレクター１９を共用することにより、導光板１５の構成を簡略化し、さらには内部を伝搬する照明光に対する種々の影響を少なくするようになされている。
【００４２】
図４は、端面１５Ａだけ、図５は端面１５Ｂにだけそれぞれ直線状の蛍光ランプを配置して測定した出射光の特性を示す特性曲線図である。この図４及び図５を比較すれば、それぞれ入射面１５Ａ及び１５Ｂから入射する照明光をほぼ等しい指向性、光量により出射できることが判る。なおこれら図４及び図５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、出射面１５Ｄの鉛直方向を角度０度に設定したものである。
【００４３】
また図６は、これら入射面１５Ａ及び１５Ｂに配置した蛍光ランプを同時に点灯した場合であり、２つの入射面より照明光を入射した分、出射光量が増大していることが判る。
【００４４】
これに対して短辺側の入射面１５Ｃから入射する照明光は、導光板１５の内部を伝搬してこの入射面１５Ｃにほぼ平行に延長する斜面２０Ａに入射し（図１）、この斜面２０Ａによる反射により出射面１５Ｄの正面方向に光路が折り曲げられる。このときこの斜面２０Ａの手前側の斜面２０Ｂに一旦反射して斜面２０Ａに入射する照明光についても、同様に、出射面１５Ｄの正面方向に光路が折り曲げられる。これによりこの面光源装置１３は、このように短辺側の入射面１５Ｃから入射した照明光についても、出射面１５Ｄの正面方向に出射され、これらにより面光源装置１３においては、３つの端面より入射した照明光を出射面より出射して極めて高輝度の面光源装置を構成することができる。
【００４５】
図７は、図４及び図５について上述したと同様に、入射面１５Ｃだけに蛍光ランプを配置して出射光の特性を測定した特性曲線図であり、図８は、これら３つの入射面１５Ａ〜１５Ｃにそれぞれ蛍光ランプを配置して同時に点灯した場合の特性曲線図である。この場合、斜面２０Ａの繰り返しによる出射光の特性においては、マイクロリフレクター１９によるもの程、鋭い指向性は得られないものの、３つの蛍光ランプを同時に点灯した場合について見れば、十分な指向性が確保されていることが判る。
【００４６】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、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、その稜線の延長線が１つの端面とほぼ直交するように複数配置すると共に、この端面とほぼ直交する他の端面にほぼ平行に延長する斜面を先の端面に沿って繰り返し形成することにより、出射光の指向性を補正するシート材を特に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、ほぼ直交する複数の端面を入射面に設定した場合でも、効率良く照明光を出射することができる。
【００４７】
このとき入射面側と逆側とで各突起を対称形状により作成したことにより、対向する入射面で突起を共用することができ、その分、構成を簡略化することができる。
【００４８】
（２）第２の実施の形態
図９は、図１との対比により本発明の第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、導光板を示す平面図である。この実施の形態に係る液晶表示装置では、蛍光ランプ２４の構成、導光板２５における裏面２５Ｅ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。
【００４９】
すなわち蛍光ランプ２４は、略Ｌ字形状により形成され、導光板２５の隣接する端面２５Ｂ及び２５Ｃに沿って配置される。
【００５０】
導光板２５においては、裏面２５Ｅに、第１の実施の形態に係る導光板１５と同様に、マイクロリフレクター２９と斜面２０Ａ及び２０Ｂによる突条２０とが形成される。導光板２５は、蛍光ランプ２４が配置されてなる端面２５Ｂ及び２５Ｃが入射面に設定されるようになされている。
【００５１】
ここでマイクロリフレクター２９は、第２の実施の形態と同様に、１対の斜面による稜線の延長線が入射面２５Ｂと直交するように、また入射面２５Ｂより遠ざかるに従って数が増えるように、さらに不規則に配置される。マイクロリフレクター２９は、このようにして配置して入射面側と逆側とが非対称形状に形成され、これにより効率良く入射面２５Ｂから入射した照明光を出射面に向けて反射できるようになされている。
【００５２】
図９に示すように、Ｌ字形状の蛍光ランプを使用して隣接する２つの端面より照明光を入射する場合でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（３）他の実施の形態
なお上述の第１の実施の形態においては、入射面側と逆側とで対称形状に突起を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて非対称形状により作成するようにしてもよい。
【００５４】
また上述の第１の実施の形態においては、断面三角形形状により突条２０を配置して斜面２０Ａ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、斜面２０Ａだけを配置するようにしてもよい。なおこの場合、導光板においては、徐々に板厚が薄くなることにより、この点を考慮して突起等の配置を設定することが必要になる。
【００５５】
また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。
【００５６】
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。
【００５７】
また上述の実施の形態においては、突起を構成する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。
【００５８】
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。
【００５９】
また上述の実施の形態においては、斜面２０Ａのピッチ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、ピッチの調整に代えて、又はピッチの調整に加えて、斜面２０Ａの大きさ等の調整により光量分布を均一化してもよい。
【００６０】
また上述の実施の形態においては、本発明をカーナビゲーションシステム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。
【００６１】
【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１つの端面に向けて複数配置すると共に、この端面とほぼ直交する他の端面にほぼ平行に延長する斜面を先の端面に沿って繰り返し形成することにより、出射光の指向性を補正するシート材を特に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、ほぼ直交する複数の端面を入射面に設定した場合でも、効率良く照明光を出射することができる。
【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の裏面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の導光板の長辺側の１つの入射面から照明光を入射した場合の、出射光の特性を示す特性曲線図である。
【図５】図４との対比により、残る長辺側の１つの入射面から照明光を入射した場合の、出射光の特性を示す特性曲線図である。
【図６】図４及び図５との対比により、長辺側の２つの入射面から同時に照明光を入射した場合の、出射光の特性を示す特性曲線図である。
【図７】図４との対比により、短辺側の入射面から照明光を入射した場合の、出射光の特性を示す特性曲線図である。
【図８】各入射面より照明光を同時に入射した場合の、出射光の特性を示す特性曲線図である。
【図９】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の導光板の裏面を示す平面図である。
【図１０】特願平１１−３８９７７号に係る例の突起の説明に供する斜視図である。
【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、１４、２４……蛍光ランプ、１５、２５……導光板、１９、２９……マイクロリフレクター、１９Ａ〜１９Ｄ、２０Ａ、２０Ｂ……斜面、２０……突条
Claims (5)
- １つの端面とそれに直交する他の端面を有し、少なくともこの２つの端面より入射した照明光を、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において、
前記出射面と対向する面には、
前記１つの端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対の斜面を有する突起が、前記稜線の延長線が前記１つの端面にほぼ直交するように複数形成されると共に、
前記他の端面にほぼ平行に延長する斜面が、前記１つの端面に沿って繰り返し形成された
ことを特徴とする導光板。 - 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に記載の導光板。 - １対の斜面による突条の繰り返しの配置により、前記他の端面にほぼ平行に延長する斜面が、前記１つの端面に沿って繰り返し形成された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導光板。 - 請求項１、請求項２又は請求項３に記載の導光板を使用した
ことを特徴とする面光源装置。 - 請求項４に記載の面光源装置により液晶表示パネルを照明する
ことを特徴とする表示装置。
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