JP6618289B2 - 面光源装置及びプリズムシート - Google Patents

Description

本発明は、面光源装置及びプリズムシートに関する。

近年、ノートパソコン、タブレット型端末等の携帯可能な液晶表示装置の需要が増加している。また、液晶表示装置のバックライトである面光源装置として、使用者の用途、例えば、使用者が液晶表示装置を業務で使用する等の用途に応じて、液晶表示装置からの面状照明光の配光分布を切り替えられる面光源装置が要求されている。

使用者の用途に応じて、配光分布を２段階に切り替える面光源装置として、例えば、導光板の互いに対向する側面に対向して配置される第１光源及び第２光源と、第１光源及び第２光源からの光の方向に互いに平行に延在する複数条のプリズムを光放出面に有し、光放出面と反対側の光反射面に複数条の凹条を有する導光板と、導光板の光放出面側に設けられ、導光板からの光が入射するプリズムシートとから構成された面光源装置が提案されている（特許文献１参照）。

特許第５２５４６５８号公報

特許文献１の面光源装置は、第１光源を点灯させた場合、導光板からの光が、プリズムシートのプリズムにより、プリズムシート出射面の法線方向に指向性の強い光としてプリズムシートから出射される。従って、第１光源を点灯させた場合、プリズムシートから出射した光の出射角度に対する輝度の配光分布は、出射角度０°付近に１つのピークを有する分布に形成されるので、面光源装置の法線方向の使用者のみが面光源装置が組み込まれた装置の画面を視認できる。

また、第１光源及び第２光源を同時に点灯させた場合、プリズムシートを通過して出射される合成配光は広い出射角度を有する配光分布になる。従って、特許文献１の面光源装置は、使用者の用途に応じて、光源の点灯態様を変更することにより、プリズムシートから出射される光の配光分布を２段階に切り替えることが可能である。

しかしながら、特許文献１の面光源装置は、広い出射角度を有する配光分布を得るために第１光源及び第２光源を同時に点灯させた場合、３つの極大点であるピークと隣り合うピーク間の極小点であるボトムとを有する配光分布に形成される。そのため、面光源装置を搭載した液晶表示装置を見た使用者には、当該ボトムに対応する部分が表示画面上で暗線部分として認識され、面光源としての品質の低下を生じさせる場合がある。

本発明は、面状照明光の出射角度に対する輝度の配光分布を２段階に切り替え可能で、出射角度が広い配光分布の場合であっても面状照明光で知覚し得る明暗差の発生を抑制可能な面光源装置及びそのような面光源装置に用いられるプリズムシートを提供することを目的とする。

本発明者等は、面光源装置が、特定の形状のプリズムを有するプリズムシートを備えることにより、面光源装置から出射される面状照明光の配光分布において、輝度のピークとピーク間に存在するボトムの輝度との差異を抑制できることを見出し、上記目的を達成したものである。

すなわち、本発明は、互いに平行な一対の側面にそれぞれ光が入射され、少なくとも１つの平面から光が出射されるように形成された導光板と、前記導光板の光が入射される各側面に対向して配置される一対の光源と、前記導光板の光が出射される平面に対向して配置されるプリズムシートとを備える面光源装置であって、前記プリズムシートは、前記導光板から出射された光が入射される入射面と、前記入射面と反対側の前記プリズムシートから光が出射される出射面とを有し、前記導光板の前記側面と平行に延在し且つ前記側面と直交する方向に並んで形成された複数の凸条を前記入射面に有し、前記凸条は、各凸条の頂部から隣り合う凸条側に延在して前記凸条との間に溝を形成する傾斜面を有し、各凸条の頂部から隣り合う凸条側に延びた傾斜面の一方は、前記溝の底部に向って傾斜角が異なる頂部側の第１傾斜面と底部側の第２傾斜面とからなり、前記凸条は、前記凸条が延在する方向に垂直な断面において、前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面からなる第１凸条傾斜面と、前記出射面の法線に対して前記第１凸条傾斜面と反対側の第２凸条傾斜面とを有し、前記一対の光源は、前記導光板の第２凸条傾斜面の側の側面に配置された第１光源と、前記導光板の前記第１凸条傾斜面の側の側面に配置された第２光源とからなり、前記第１光源及び前記第２光源はそれぞれ独立して点灯可能に設けられており、前記第１傾斜面は、前記第１光源から出射された光を前記出射面の法線に対して第１方向に傾斜した方向に反射し、前記第２傾斜面は、前記第１光源から出射された光を前記出射面の法線に対して前記第１方向と反対側の第２方向に傾斜した方向に反射し、前記プリズムシートの前記出射面の法線に対して、前記第１傾斜面の傾斜角度Ａ１は３５．５°≦Ａ１≦３９°の範囲の角度、前記第２傾斜面の傾斜角度Ａ２は２３°≦Ａ２≦３０°の範囲の角度であり、前記出射面からの出射光の出射角度に対する輝度の配光分布において、前記第２光源の出射光のピーク輝度は、前記第１光源の出射光のピーク輝度より高く、前記第２光源の出射光の半値角度幅に相当する出射角度範囲は、前記第１光源の出射光の半値角度幅に相当する出射角度範囲の内側に、設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１傾斜面及び第２傾斜面側に配置された光源を点灯した場合、プリズムシートの出射面の法線方向（面光源装置から目視する人間に向かう方向）に指向性を有する、出射角度の範囲が狭い配光分布の面状照明光が、出射される。そのため、面光源装置を液晶表示装置に搭載した場合、凸条が延在する方向と垂直な面におけるプリズムシート出射面の水平方向に侠角な視認性が得られるので、例えば、ノートパソコン、タブレット型端末等の携帯可能な液晶表示装置に表示された内容が、近くの、例えば隣席する第三者等に読み取られ難くすることができる。

一方、２つの光源を点灯した場合、プリズムシートの出射面の法線方向、当該法線方向から第１傾斜面及び第２傾斜面側に傾斜した方向、及び、当該法線方向から凸条を挟んで第１傾斜面及び第２傾斜面側と反対側に傾斜した方向に指向性を有する、出射角度の範囲が広い配光分布の面状照明光が出射される。そのため、面光源装置を液晶表示装置に搭載した場合、凸条が延在する方向と垂直な面におけるプリズムシート出射面水平方向に広角な視認性が得られる。

従って、光源の点灯状態を切り替えるだけで、面光源装置からの面状照明光の配光分布の指向性を異ならせ、面光源装置を搭載した液晶表示装置における視認性を侠角又は広角とすることが選択可能となる。

さらに、プリズムシートの出射面の法線に対して第１傾斜面の傾斜角度Ａ１が３５．５°≦Ａ１≦３９°の範囲の角度であり、プリズムシートの出射面の法線に対して第２傾斜面の傾斜角度Ａ２が２３°≦Ａ２≦３０°の範囲の角度であるので、面光源装置から出射される面状照明光の配光分布において、ピークの輝度と隣り合うピーク間に存在するボトムの輝度との差異を抑制できる。

尚、Ａ１＞３９°又はＡ２＜２３°の場合、面状照明光は、第１傾斜面と第２傾斜面との傾斜角度の差が大きくなるに従って広角な出射角度になるが、配光分布において、ピークの輝度に対して隣り合うピークの間のボトムの輝度の差異が顕著に大きくなる。従って、面光源装置からの面状照明光で、ボトムに対応する部分が暗線部分として知覚され得る。

Ａ１＜３５．５°又はＡ２＞３０°の場合、第１傾斜面と第２傾斜面と傾斜角度の差が小さくなり、２つの半値幅のいずれか一方の半値幅が１０°以下になり、２つの光源を点灯した場合でも、均質で広角な出射角度を有する面状照明光を形成し難くなる。尚、「半値幅」とは、配光分布において、プリズムシートの出射面の法線方向、すなわち出射角度０°から、配光分布のピークの輝度に対して１／２以上の輝度である出射角度の最小値（負値）までの角度幅と、前記出射角度の最大値（正値）までの角度幅とをいう。

従って、本発明の面光源装置は、面状照明光の出射角度に対する輝度の配光分布を２段階に切り替え可能であり、出射角度が広い配光分布の場合であっても面光源装置からの面状照明光で知覚し得る明暗差の発生を抑制することができる。

本発明において、前記凸条は、前記凸条が延在する方向に垂直な断面において、前記第１傾斜面の長さＬ１と前記第２傾斜面の長さＬ２との比率Ｌ２／Ｌ１が、０．３≦Ｌ２／Ｌ１≦４の範囲の比率であることが好ましい。

これによれば、２つの光源を同時点灯した場合、広角な出射角度を有する面状照明光を形成することができる。尚、Ｌ２／Ｌ１＜０．３又はＬ２／Ｌ１＞４の場合、すなわち、第１傾斜面の長さＬ１と第２傾斜面の長さＬ２のいずれかの比率が大きくなる場合、２つの半値幅のいずれか一方の半値幅が１０°以下になり、凸条が延在する方向と垂直な面におけるプリズムシート出射面水平方向に広角な視認性を得ることが困難になる場合がある。

また、本発明において、前記凸条は、前記凸条が延在する方向に垂直な断面において、前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面からなる第１凸条傾斜面と、前記出射面の法線に対して前記第１凸条傾斜面と反対側の第２凸条傾斜面を有し、前記出射面の法線と前記第２凸条傾斜面との交点で、前記出射面の法線に対して前記第２凸条傾斜面の傾斜角度Ａ３が３０°≦Ａ３≦３４．５°の範囲の角度であることが好ましい。

これによれば、第２凸条傾斜面の傾斜角度Ａ３が３０°≦Ａ３≦３４．５°の範囲の角度であるので、第１凸条傾斜面側に配置された光源を点灯した場合、プリズムシートの出射面から出射される面状照明光の配光分布の出射光の輝度のピークが出射角度０°付近に形成される。

尚、Ａ３＜３０°又はＡ３＞３４．５°の場合、面状照明光の配光分布における輝度のピークに対する出射角度の絶対値が５°を超えるので、プリズムシート出射面に対して垂直方向の面状照明光の指向性が低下する。従って、本発明は、プリズムシートの出射面に対して垂直方向に指向性を有する、出射角度の範囲が狭い配光分布の面状照明光を確実に出射することができる。

また、本発明の面光源装置の導光板は一枚の導光板に限定されず、複数枚の導光板に形成されてもよい。具体的には、前記一対の光源は、前記凸条が延在する方向に垂直な断面において、前記出射面の法線に対して前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面とからなる第１凸条傾斜面と反対側の第２凸条傾斜面の側に配置された第１光源と、前記第１凸条傾斜面の側に配置された第２光源とからなり、前記導光板は、第１導光板と、前記第１導光板と平行に隣接して配置された第２導光板とからなり、前記第１光源は前記第１導光板の光が入射される側面に対向配置され、前記第２光源は前記第２導光板の光が入射される側面に対向配置され、前記第１光源及び前記第２光源は前記第１導光板及び前記第２導光板を挟んで対向するように形成してもよい。

その際、出射角度が広い面状照明光の配光分布の場合であっても、面光源装置からの面状照明光で知覚し得る明暗差の発生を抑制する観点から、前記第１導光板の光が出射される平面及び前記第２導光板の光が出射される平面の法線方向と、前記第１導光板及び第２導光板の側面の法線方向とからなる平面において、前記第１導光板からの出射光の半値角度幅θ１は前記第２導光板からの出射光の半値角度幅θ２より大きい（θ１＞θ２）ことが好ましい。尚、「半値角度幅」とは、配光分布のピークの輝度に対して１／２以上の輝度である出射角度の範囲をいう。

また、本発明は、光が入射される入射面と入射された光を出射する出射面とを有するプリズムシートにおいて、前記入射面に一方向に並んで形成された複数の凸条を有し、前記凸条は、各凸条の頂部から隣り合う凸条側に延在して前記凸条との間に溝を形成する傾斜面を有し、各凸条の頂部から隣り合う凸条側に延びた傾斜面の一方は、前記溝の底部に向って傾斜角が異なる頂部側の第１傾斜面と底部側の第２傾斜面とからなり、前記出射面の法線に対して、前記第１傾斜面の傾斜角度Ａ１は３５．５°≦Ａ１≦３９°の範囲の角度、前記第２傾斜面の傾斜角度Ａ２は２３°≦Ａ２≦３０°の範囲の角度であることを特徴とする。

本発明のプリズムシートを、例えば、互いに平行な一対の側面にそれぞれ光が入射され、少なくとも１つの平面から光が出射されるように形成された導光板と、前記導光板の光が入射される各側面に対向して配置される一対の光源とを有する面光源装置に備えた場合、光源の点灯状態を変えることにより、面状照明光の出射角度に対する出射光強度の配光分布を２段階に切り替えることができる。また、本発明のプリズムシートを備えることにより、出射角度が広い配光分布を形成する場合でも面光源装置からの面状照明光で知覚し得る明暗差の発生を抑制することができる。

また、上記面光源装置の２つの光源を同時点灯した場合、広角な出射角度を有する面状照明光を形成するために、前記プリズムシートの凸条は、凸条が延在する方向に垂直な断面において、前記第１傾斜面の長さＬ１と前記第２傾斜面の長さＬ２との比率Ｌ２／Ｌ１が、０．３≦Ｌ２／Ｌ１≦４の範囲の比率であることが好ましい。

さらに、前記凸条は、前記凸条が延在する方向に垂直な断面において、前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面からなる第１凸条傾斜面と、前記出射面の法線に対して前記第１凸条傾斜面と反対側の第２凸条傾斜面を有し、前記出射面の法線と前記第２凸条傾斜面との交点で、前記出射面の法線に対して前記第２凸条傾斜面の傾斜角度Ａ３が３０°≦Ａ３≦３４．５°の範囲の角度であることが好ましい。

例えば、上記プリズムシートの第１傾斜面及び第２傾斜面側に配置された光源を点灯した場合、プリズムシートの出射面から出射される面状照明光の配光分布の輝度のピークが出射角度０°付近に形成し、プリズムシートの出射面に対して垂直方向に指向性を有した、出射角度の範囲が狭い配光分布の面状照明光を確実に出射することができる。

本実施形態の面光源装置の概要図。 本実施形態のプリズムシート４０の正面図。 本実施形態のプリズムシート４０の凸条４１の説明図。 図４Ａは第１光源を点灯した場合の光進路の説明図。図４Ｂは第２光源を点灯した場合の光進路の説明図。 面状照明光の出射角度に対する出射光の輝度の配光分布を示す図。 図６Ａは、第１傾斜面の長さＬ１と第２傾斜面の長さＬ２との比率Ｌ２／Ｌ１が０．３，１．５，４である場合の配光分布を示す図。図６Ｂは、比率Ｌ２／Ｌ１が０．２，５である場合の配光分布を示す図。 図７Ａは、プリズムシートの出射面の法線に対して第１傾斜面の傾斜角度Ａ１を変化させた場合の配光分布を示す図。図７Ｂは、プリズムシートの出射面の法線に対して第２傾斜面の傾斜角度Ａ２を変化させた場合の配光分布を示す図。 図８Ａは、プリズムシートの出射面の法線に対して第１傾斜面の傾斜角度Ａ１を変化させた場合の他の配光分布を示す図。図８Ｂは、プリズムシートの出射面の法線に対して第２傾斜面の傾斜角度Ａ２を変化させた場合の他の配光分布を示す図。 プリズムシート出射面の法線に対して第２凸条傾斜面の傾斜角度Ａ３を変化させた場合の他の面状照明光の配光分布を示す図。 他の実施形態の面光源装置の概要図。 図１０の他の実施形態の各導光板から出射される光の説明図。

図１〜図３を参照して、本実施形態の面光源装置１００の全体構成を説明する。本実施形態の面光源装置１００は、液晶表示装置のバックライトとして用いられる装置であり、図１に示されるように、本実施形態の面光源装置１００は、第１光源１０、第２光源２０、導光板３０、及びプリズムシート４０を備えている。

第１光源１０及び第２光源２０はともに、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を１列にアレイ状に配列したＬＥＤアレイである。尚、第１光源１０及び第２光源２０はＬＥＤに限定されず、冷陰極蛍光管、熱陰極蛍光管等の線状光源を使用してもよい。

第１光源１０及び第２光源２０はそれぞれ、独立した点灯回路（図示省略）によって点灯される。尚、面光源装置１００をバックライトとして使用する液晶表示装置が搭載された機器、例えば、ノートパソコン、タブレット型端末、携帯電話、ポータブルＴＶ・ＤＶＤ等の携帯電子機器、銀行のＡＴＭ端末等には、第１光源１０及び第２光源２０のいずれを点灯するかを選択するための光源選択手段（図示省略）が設けられる。光源選択手段は、例えば、切換スイッチ、切換ボタン、又はタッチパネルやキーボード等に所定の状態で割り当てられたキー等から構成されている。尚、光源選択手段は、液晶表示装置が搭載された機器の使用状態に応じて使用する光源を自動的に選択するプログラムにより制御される機器であってもよい。

導光板３０は、矩形板状の導光板であり、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材質から形成されている。導光板３０は、互いに導光板３０の長手方向で対向する一対の側面３１，３２と、厚さ方向の一面である導光板出射面３３とを備えるように構成されている。側面３１と側面３１に対向する側面３２とは、互いに平行な平坦面である。

側面３１は、第１光源１０から導光板３０の内部へ光が入射される第１導光板入射面３１として構成される。第１光源１０は、第１光源１０の長手方向を第１導光板入射面３１の長手方向に一致させて、第１導光板入射面３１に対向するように配置され、第１光源１０からの光が第１導光板入射面３１を介して導光板３０の内部に導入される。

側面３２は、第２光源２０から導光板３０の内部へ光が入射される第２導光板入射面３２として構成される。第２光源２０は、第２光源２０の長手方向を第２導光板入射面３２の長手方向に一致させて、第２導光板入射面３２に対向するように配置され、第２光源２０からの光が第２導光板入射面３２を介して導光板３０の内部に導入される。

以下の説明では、図１〜図３に示されるように、第１導光板入射面３１及び第２導光板入射面３２に垂直な方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向と直交する平面上で互いに直交する２軸方向をＹ軸方向、Ｚ軸方向とする。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに直交する３軸方向であり、Ｙ軸方向を第１導光板入射面３１及び第２導光板入射面３２の長手方向（第１光源１０及び第２光源２０の長手方向）、Ｚ軸方向を導光板３０の厚み方向（図１では上下方向）とする。

Ｘ軸方向に関して、第１導光板入射面３１から第２導光板入射面３２に向かう方向、換言すれば、第１光源１０から導光板３０への光の導入方向をＸ軸正方向とする。Ｚ軸方向に関して、導光板３０の裏面３４から表面３３に向かう方向をＺ軸正方向とする。

導光板３０の厚み方向の表面（図１では上面）３３は、内部に導入された光をプリズムシート４０に出射する導光板出射面３３を構成する。また、導光板３０の厚み方向の裏面（図１では下面）３４は、内部に導入された光を反射し導光板出射面３３に向ける光反射面を構成する。導光板出射面である導光板表面３３と導光板裏面３４とは、それぞれの基準平面が互いに平行な平坦面である。

導光板出射面３３は、Ｘ軸方向に互いに平行に延在する複数条のプリズム３３ａが基準平面からＺ軸正方向に突出し連続して形成されている。各プリズム３３ａは、Ｘ軸方向垂直断面がほぼ二等辺三角形状のもの、換言すれば、Ｘ軸方向に延在する概略三角柱状のプリズムである。プリズム３３ａは、射出成形等により、導光板３０と一体に形成されている。プリズム３３ａのＹ軸方向の幅及び頂角は、面光源装置に要求される指向特性等により適宜調整される。

尚、プリズム３３ａのＸ軸方向垂直断面形状は、二等辺三角形状が連続した形状に限定されず、頂部が平坦な台形型、蒲鉾型、波型等の形状であってもよく、さらに、これらの形状の間に平坦な面を有するものであってもよい。また、プリズム３３ａのＸ軸方向垂直断面形状がＺ軸方向に連続して相似的に変わるものや、プリズム３３ａ間のＹ軸方向の間隔が一定でないものであってもよい。

導光板裏面３４には、第１光源１０及び第２光源２０からの光を導光板出射面３３に向けるために、Ｙ軸方向に互いに平行に直線的に延在する（図示しない）複数条の凹条部がＺ軸正方向に窪んで連続して形成されている。導光板裏面３４には、第１光源１０及び第２光源２０からの光を導光板出射面３３に向けることができれば、例えば凹状ドット等を形成してもよい。

導光板裏面３４側には、導光板裏面３４と対向して導光板裏面３４を覆うように、図示しない光吸収シートが配置されている。光吸収シートは、黒色や灰色の樹脂シートであり、導光板裏面３４から導光板３０の外部に漏れ出た光を吸収する。光吸収シートにより反射・散乱された光が再び導光板３０の内部に入射して、導光板３０の導光板出射面３３からプリズムシート４０側に放出される光の方向が意図しない方向になることを防止する。また、光吸収シートの代わりに高反射率のシートを用いてもよい。高反射率のシートを用いた場合、外部に漏れ出た後に導光板に再入射する光の影響により指向性の機能が低下するが、ピークに出射される光の強度が増すため、周囲が明るい環境下、例えば主に屋外で使用されるような製品において特性を充分に満たすものになる。

プリズムシート４０は、導光板出射面３３と対向して、導光板出射面３３を覆うように導光板出射面３３に対して平行に積層される透明部材である。プリズムシート４０の材料は、ガラス、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリマーフィルム又はシート等が挙げられる。

プリズムシート４０は、プリズムシート４０の厚さ方向（Ｚ軸方向）に、面状照明光を出射する平坦面の出射面４５と、出射面４５と反対側の裏面とを備える。プリズムシートの出射面４５と反対側の裏面には、Ｙ軸方向（出射面４５と平行で、且つ、導光板入射面３１，３２の法線と垂直な方向）に並列して延在し、Ｚ軸負方向に突出する複数条の凸条４１を有する。

凸条４１は、凸条４１のＹ軸方向垂直断面である図３に示されるように、Ｙ軸方向に沿って、凸条４１の頂部４２から隣り合う凸条４１間に存在する溝の底部４３に向かって順に平坦面の第１傾斜面４１ａと平坦面の第２傾斜面４１ｂとからなる第１凸条傾斜面４１ｃと、出射面４５の法線４５ａに対して第１凸条傾斜面４１ｃと反対側に平坦面の第２凸条傾斜面４１ｄとを有する。尚、第２凸条傾斜面４１ｄは平坦面に限られず、湾曲面であってもよい。

凸条４１を有するプリズムシート４０は、導光板出射面３３からの光の向きを変え、出射面４５から出射される面状照明光の方向を調整する。

面光源装置１００は、導光板３０の導光板裏面３４側に光吸収シートを重ね合わせた状態で、導光板入射面３１，３２側端部にそれぞれ第１及び第２光源１０，２０を組み付け、且つ、導光板３０の導光板出射面３３側にプリズムシート４０を重ね合わせた状態で枠体の内側に組み付けることにより構成される。

そして、面光源装置１００は、面光源装置１００からの面状照明光を制御することにより画像表示を行う液晶パネルがプリズムシート４０に対向配置され、液晶表示装置のバックライトとして使用される。

次に、本実施形態の面光源装置１００の作動について説明する。

［第１光源点灯状態］
第１光源１０を点灯した第１光源点灯状態の場合、まず、第１光源１０から導光板入射面３１を介して導光板３０に導入された光は、導光板裏面３４の図示しない複数条の凹条部により反射され、同じような角度で導光板出射面３３に入射される。

次に、導光板出射面３３に入射された光の一部は、導光板出射面３３からプリズムシート４０に導入され、第１凸条傾斜面４１ｃで反射され、出射面４５から出射する。図４Ａは、第１光源１０を点灯した場合において、第１光源１０から導光板３０に導入された光の一部のプリズムシート４０での光進路を実線で示した図である。

図４Ａに示されるように、第１光源点灯状態の場合、導光板３０からプリズムシート４０に導入される光の一部は、凸条４１の第１傾斜面４１ａで反射し、また、当該光の他の一部は凸条４１の第２傾斜面４１ｂで反射し、さらに、出射面４５で屈折し、Ｘ軸正負方向に傾斜した方向に向きを変える。従って、出射面４５から出射される光は、出射面４５の法線４５ａからＸ軸正負方向に傾斜した方向に出射される。

［第２光源点灯状態］
第２光源２０を点灯した第２光源点灯状態の場合、まず、第２光源２０から導光板入射面３２を介して導光板３０に導入された光は、第１光源点灯状態と同様、導光板裏面３４の図示しない複数条の凹条部により反射され、同じような角度で導光板出射面３３に入射される。

次に、導光板出射面３３に入射された光の一部は、導光板出射面３３からプリズムシート４０に導入され、第２凸条傾斜面４１ｄで反射され、出射面４５から出射する。図４Ｂは、第２光源２０を点灯した場合において、第２光源２０から導光板３０に導入された光の一部のプリズムシート４０での光進路を実線で示した図である。

図４Ｂに示されるように、第２光源点灯状態の場合、導光板３０からプリズムシート４０に導入される光の一部は、凸条４１の第２凸条傾斜面４１ｄで反射し、さらに、出射面４５で屈折し、Ｚ軸正方向に向きを変える。従って、出射面４５から出射される光に関して、出射面４５の法線方向、すなわち、Ｚ軸正方向に狭く限定された指向性を有する配光分布が得られる。

［同時点灯状態］
第１光源１０及び第２光源２０を点灯した同時灯状態の場合、出射面４５から出射される光は、第１光源点灯状態での出射面４５から出射される光と、第２光源点灯状態での出射面４５から出射される光との合成光である。従って、出射面４５から出射される光に関して、出射面４５の法線４５ａからＸ軸正負方向に傾斜した方向に出射される、すなわち、広い出射角度範囲を有する配光分布が得られる。

図５に、凸条４１の延在方向（Ｙ軸方向）垂直断面において、第１傾斜面４１ａの長さＬ１と第２傾斜面４１ｂの長さＬ２との比率Ｌ２／Ｌ１が１．５である場合のシミュレーション結果を示す。図５において、第１光源点灯状態、第２光源点灯状態及び同時点灯状態における出射角度に対する出射光の輝度の配光分布を、破線、実線、一点鎖線で示す。

尚、出射角度は、出射面４５から出射する光の、Ｚ軸正方向からの傾斜角度を意味する。出射角度が正であるとはＺ軸正方向から第２光源２０側に傾斜して光が出射することを意味し、出射角度が負であるとはＺ軸正方向から第１光源１０側に傾斜して光が出射することを意味する。

図５から、第１光源点灯状態の場合（破線）、出射角度−１０°付近及び１５°付近にピークを有する分布が形成され、第２光源点灯状態の場合（実線）、出射角度０°付近にピークを有する分布、すなわち、Ｚ軸正方向に狭く限定された指向性を有する分布が形成されることがわかる。また、同時点灯状態の場合（一点鎖線）、−３０°〜３０°という広い出射角度範囲の分布が形成されることがわかる。

従って、第２光源２０のみを点灯させることにより非常に指向性の強い配光分布を、第１光源１０及び第２光源２０を同時点灯することにより出射角度の広い配光分布を形成できる。

また、第１光源１０及び第２光源２０を同時点灯した場合、配光分布の３つの極大点であるピークＰ１，Ｐ２，Ｐ３のうち外側のピークＰ１，Ｐ３それぞれと隣り合う極小値であるボトムＢ１，Ｂ２に関して、Ｐ１とＢ１並びにＰ３とＢ２の輝度の差が小さくなる。従って、面光源装置１００によれば、出射角度の広い配光分布の場合であっても、面光源装置１００を搭載した液晶表示装置の表示画面上に暗線部分が認識され難い自然な配光が得られる。

凸条４１の延在方向（Ｙ軸方向）垂直断面における、第１傾斜面４１ａの長さＬ１と第２傾斜面４１ｂの長さＬ２との比率Ｌ２／Ｌ１は、０．３≦Ｌ２／Ｌ１≦４の範囲の比率であることが好ましい。図６Ａに、比率Ｌ２／Ｌ１の値が０．３、１．５、４である配光分布をそれぞれ、破線、一点鎖線、実線で示す。図６Ａに示されるように、第１光源１０及び第２光源２０を同時点灯した場合、広角な出射角度を有する面状照明光が形成される。

また、図６Ｂに、比率Ｌ２／Ｌ１の値が０．２、５である配光分布をそれぞれ、破線、二点鎖線で示す。図６Ｂに示されるように、Ｌ２／Ｌ１＜０．３又はＬ２／Ｌ１＞４の場合、すなわち、第１傾斜面の長さＬ１と第２傾斜面の長さＬ２のいずれかの比率が大きくなる場合、例えば、Ｌ２／Ｌ１＝０．２の場合、半値幅が１７．３°（負値側），８．０°（正値側）、Ｌ２／Ｌ１＝５の場合、半値幅が７．３°（負値側），２０．６°（正値側）になり、２つの半値幅のいずれか一方の半値幅が１０°以下になるので、Ｘ軸正負方向（凸条４１の延在方向（Ｙ軸方向）と垂直な面における左右方向）に均質で広角な視認性を得ることが困難になる可能性がある。

また、凸条４１の延在方向（Ｙ軸方向）垂直断面における、出射面４５の法線４５ａに対して第１傾斜面４１ａの傾斜角度Ａ１が３５．５°≦Ａ１≦３９°の範囲の角度であり、出射面４５の法線４５ａに対して第２傾斜面４１ｂの傾斜する角度Ａ２が２３°≦Ａ２≦３０°の範囲の角度であることが好ましい。

図７Ａに、（Ａ１，Ａ２，Ｌ２／Ｌ１）が（３５．５°，２６．５°，１．５）、（３７．５°，２６．５°，１．５）、（３９．０°，２６．５°，１．５）である配光分布をそれぞれ、破線、一点鎖線、実線で示す。また、図７Ｂに、（Ａ１，Ａ２，Ｌ２／Ｌ１）が（３７．５°，２３．０°，１．５）、（３７．５°，２６．５°，１．５）、（３７．５°，３０°，１．５）である配光分布をそれぞれ、破線、一点鎖線、実線で示す。

図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、傾斜角度Ａ１が３５．５°≦Ａ１≦３９°の範囲で、かつ、傾斜角度Ａ２が２３°≦Ａ２≦３０°の範囲の場合、極小点が存在しない又は極小点が存在しても隣り合う極大点との輝度との差異を抑制できるので、出射角度の広い配光分布の場合であっても、面光源装置１００を搭載した液晶表示装置の表示画面上に暗線部分が認識され難い自然な配光が得られる。

図８Ａに、（Ａ１，Ａ２，Ｌ２／Ｌ１）が（３５．０°，２６．５°，１．５）、（３９．５°，２６．５°，１．５）である配光分布をそれぞれ、破線、一点鎖線で示す。また、図８Ｂに、（Ａ１，Ａ２，Ｌ２／Ｌ１）が（３７．５°，２２．５°，１．５）、（３７．５°，３１°，１．５）である配光分布をそれぞれ、破線、一点鎖線で示す。

図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、Ａ１＞３９°又はＡ２＜２３°の場合、配光分布は第１傾斜面４１ａと第２傾斜面４１ｂと傾斜角度の差が大きくなるに従って広角な出射角度になるが、極小点と極小点に隣り合う極大点との輝度の差異が顕著に大きくなる。従って、面光源装置１００からの面状照明光で、輝度の極小点に対応する部分が暗線部分として知覚され得る。

また、Ａ１＜３５．５°又はＡ２＞３０°の場合、第１傾斜面４１ａと第２傾斜面４１ｂと傾斜角度の差が小さくなる。そのため、例えば、Ａ１＝３５．０°の場合、半値幅が１０°（負値側），１８．７°（正値側）、Ａ２＝３１°の場合、半値幅が２０°（負値側），８．０°（正値側）になり、２つの半値幅のいずれか一方の半値幅が１０°以下になるので、第１光源１０及び第２光源２０を同時点灯した場合でも、均質で広角な出射角度を有する面状照明光を形成し難くなる。

また、凸条４１の延在方向（Ｙ軸方向）垂直断面における、出射面４５の法線４５ａと第２凸条傾斜面４１ｄとの交点で、出射面４５の法線４５ａに対して第２凸条傾斜面４１ｄの傾斜角度Ａ３が３０°≦Ａ３≦３４．５°の範囲の角度であることが好ましい。

図９に、角度Ａ３が３０°、３２．５°、３４．５°である配光分布をそれぞれ、破線、一点鎖線、実線で示す。図９に示されるように、角度Ａ３が３０°≦Ａ３≦３４．５°の範囲の角度である場合、第２光源２０（第１凸条傾斜面４１ｃ側に配置された光源）を点灯すると、出射面４５から出射される面状照明光の配光分布の輝度のピークが出射角度０°付近に形成される。従って、出射面４５の法線方向（Ｚ軸正方向）に狭く限定された指向性を有する配光分布の光が出射面４５から出射される。

また、図９から把握されるように、Ａ３＜３０°又はＡ３＞３４．５°の場合、配光分布の輝度のピークが出射角度±５°を超えるので、出射面４５の法線方向（Ｚ軸正方向）の指向性が低下した配光分布の光が出射面４５から出射される。

尚、導光板は一枚の導光板に限定されず、複数枚の導光板に形成されてもよい。図１０に他の実施形態の面光源装置１００’を示す。尚、導光板３０ａ，３０ｂの厚さ方向の面上に設けられるプリズム及び凹条部は図１０から省略した。以下、面光源装置１００と異なる点についてのみ説明する。

面光源装置１００’は、第１光源１０、第２光源２０、導光板３０ａ，３０ｂ、及びプリズムシート４０を備えている。導光板３０ａの側面３１ａ，３２ａのうちの側面３１ａは、第１光源１０から導光板３０ａの内部へ光が入射される導光板３０ａの入射面３１ａとして構成される。第１光源１０は、第１光源１０の長手方向を導光板３０ａの入射面３１ａの長手方向に一致させて、入射面３１ａに対向するように配置され、第１光源１０からの光が入射面３１ａを介して導光板３０ａの内部に導入される。

導光板３０ｂの側面３１ｂ，３２ｂのうちの側面３２ｂは、第２光源２０から導光板３０ｂの内部へ光が入射される導光板３０ｂの入射面３２ｂとして構成される。第２光源２０は、第２光源２０の長手方向を導光板３０ｂの入射面３２ｂの長手方向に一致させて、入射面３２ｂに対向するように配置され、第２光源２０からの光が入射面３２ｂを介して導光板３０ｂの内部に導入される。

また、面光源装置１００’は、出射角度が広い面状照明光の配光分布の場合であっても、面状照明光で知覚し得る明暗差の発生を抑制する観点から、導光板３０ａの光が出射される平面３３ａ及び導光板３０ｂの光が出射される平面３３ｂの法線方向と、導光板３０ａ及び導光板３０ｂの側面３１ａ，３２ａ，３１ｂ，３２ｂの法線方向とからなる平面（Ｙ軸方向垂直平面）において、導光板３０ａからの出射光の半値角度幅θ１は導光板３０ｂからの出射光の半値角度幅θ２より大きくなるように、すなわちθ１＞θ２になるように構成されている。

導光板３０ｂの平面３３ｂから出射される光は、図１１に示されるように半値角度幅θ２で出射した後、図４Ｂの経路を通り、図５において実線で示された出射特性で出射面４５から出射される。このとき、半値角度幅θ２が広くなると、図５において実線で示された出射角度の半値角度幅も広くなるので、強い指向性（狭い視認性）を得るためにはθ２は狭い半値角幅であることが望ましい。

また、導光板３０ａの平面３３ａから出射される光は、図１１に示されるように半値角度幅θ１で出射した後、図４Ａの経路を通り、図５において破線で示された出射面の法線方向に対して互いに逆方向に分離した配光分布を形成する。

このとき、θ２＞θ１、すなわち、θ１がθ２より半値角幅が狭い出射特性である場合、２つのピークを有する当該分離した配光分布は、２つのピークそれぞれに対して狭い半値角度幅を有する分布になる。このため、同時点灯状態において、３つのピークを有する配光分布は、３つのピークそれぞれに対して狭い半値角度幅を有することになり、配光分布におけるピークとボトムの差が大きくなる。

従って、強い指向性を維持するために、図１１に示される半値角度幅θ２を狭い半値角度幅に維持し、さらに、θ１＞θ２、すなわち半値角度幅θ２よりθ１を広くすることにより、狭い視認特性と明暗差の発生の抑制とを実現する。

図１１に示されるように、第１光源１０を点灯したときの導光板３０ａの平面３３ａから出射した光の半値角度幅θ１は３０．０°で、第２光源２０を点灯したときの導光板３０ｂの平面３３ｂから出射した光の半値角度幅θ２は１５．９°である場合、θ１＞θ２であるので、出射角度が広い面状照明光の配光分布の場合であっても、面状照明光で知覚し得る明暗差の発生が抑制される。

１００，１００’…面光源装置、１０…第１光源（光源）、２０…第２光源（光源）、３０３０ａ，３０ｂ…導光板、３１…側面（第１導光板入射面）、３２…側面（第２導光板入射面）、３３…導光板出射面（導光板表面）、３３ａ…プリズム、３４…導光板裏面、４０…プリズムシート、４１…凸条、４１ａ…第１傾斜面、４１ｂ…第２傾斜面、４１ｃ…第１凸条傾斜面、４１ｄ…第２凸条傾斜面、４２…凸条の頂部、４３…凸条間の溝の底部、４５…プリズムシート４０の出射面、４５ａ…プリズムシート出射面の法線。

Claims (5)

1. 互いに平行な一対の側面にそれぞれ光が入射され、少なくとも１つの平面から光が出射されるように形成された導光板と、前記導光板の光が入射される各側面に対向して配置される一対の光源と、前記導光板の光が出射される平面に対向して配置されるプリズムシートとを備える面光源装置であって、
   前記プリズムシートは、前記導光板から出射された光が入射される入射面と、前記入射面と反対側の前記プリズムシートから光が出射される出射面とを有し、前記導光板の前記側面と平行に延在し且つ前記側面と直交する方向に並んで形成された複数の凸条を前記入射面に有し、
   前記凸条は、各凸条の頂部から隣り合う凸条側に延在して前記凸条との間に溝を形成する傾斜面を有し、各凸条の頂部から隣り合う凸条側に延びた傾斜面の一方は、前記溝の底部に向って傾斜角が異なる頂部側の第１傾斜面と底部側の第２傾斜面とからなり、
   前記凸条は、前記凸条が延在する方向に垂直な断面において、前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面からなる第１凸条傾斜面と、前記出射面の法線に対して前記第１凸条傾斜面と反対側の第２凸条傾斜面とを有し、
   前記一対の光源は、前記導光板の第２凸条傾斜面の側の側面に配置された第１光源と、前記導光板の前記第１凸条傾斜面の側の側面に配置された第２光源とからなり、
   前記第１光源及び前記第２光源はそれぞれ独立して点灯可能に設けられており、
   前記第１傾斜面は、前記第１光源から出射された光を前記出射面の法線に対して第１方向に傾斜した方向に反射し、
   前記第２傾斜面は、前記第１光源から出射された光を前記出射面の法線に対して前記第１方向と反対側の第２方向に傾斜した方向に反射し、
   前記プリズムシートの前記出射面の法線に対して、前記第１傾斜面の傾斜角度Ａ１は３５．５°≦Ａ１≦３９°の範囲の角度、前記第２傾斜面の傾斜角度Ａ２は２３°≦Ａ２≦３０°の範囲の角度であり、
   前記出射面からの出射光の出射角度に対する輝度の配光分布において、前記第２光源の出射光のピーク輝度は、前記第１光源の出射光のピーク輝度より高く、前記第２光源の出射光の半値角度幅に相当する出射角度範囲は、前記第１光源の出射光の半値角度幅に相当する出射角度範囲の内側に、設定されていることを特徴とする面光源装置。
2. 請求項１記載の面光源装置であって、
   前記凸条は、前記凸条が延在する方向に垂直な断面において、前記第１傾斜面の長さＬ１と前記第２傾斜面の長さＬ２との比率Ｌ２／Ｌ１が、０．３≦Ｌ２／Ｌ１≦４の範囲の比率であることを特徴とする面光源装置。
3. 請求項１又は２記載の面光源装置であって、
   前記出射面の法線と前記第２凸条傾斜面との交点で、前記出射面の法線に対して前記第２凸条傾斜面の傾斜角度Ａ３が３０°≦Ａ３≦３４．５°の範囲の角度であることを特徴とする面光源装置
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源装置であって、
   前記導光板は、第１導光板と、前記第１導光板と平行に隣接して配置された第２導光板とからなり、
   前記第１光源は前記第１導光板の光が入射される側面に対向配置され、前記第２光源は前記第２導光板の光が入射される側面に対向配置され、前記第１光源及び前記第２光源は前記第１導光板及び前記第２導光板を挟んで対向することを特徴とする面光源装置。
5. 請求項４記載の面光源装置であって、
   前記第１導光板の光が出射される平面及び前記第２導光板の光が出射される平面の法線方向と、前記第１導光板及び第２導光板の側面の法線方向とからなる平面において、前記第１導光板からの出射光の半値角度幅θ１は前記第２導光板からの出射光の半値角度幅θ２より大きい（θ１＞θ２）ことを特徴とする面光源装置。