JPH10289605A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】側方に配置した光源部からの光を表面から出射
する面光源装置として、充分に高い正面輝度が得られる
とともに、モアレ縞を生じることがないものを提供す
る。 【解決手段】表面が階段状面となっており、端面から光
を取り込んでその光を前記階段状面の各立上がり面２ａ
から出射する導光板１の表面に、裏面に前記導光板１の
各立上がり面２ａから出射する光を取り込んでその光を
表面方向に向けて屈折させるプリズム部７を配列し、表
面に各プリズム部７からの光を集光方向に屈折させて出
射する集光レンズ部８を配列した導光部材６を配置し、
光源部３からの光を導光板１と導光部材６とによって導
いて表面方向に出射するようにして正面輝度を充分に高
くするとともに、前記導光部材６の各集光レンズ部８を
フレネルレンズとすることにより、この導光部材６のプ
リズム部７と集光レンズ部８との相対的なピッチのずれ
によるモアレ縞の発生を無くすようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、側方に配置した
光源部からの光を表面から出射する面光源装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置のバックライト等に用いら
れる面光源装置として、光源部を側方に配置し、この光
源部からの光を表面から出射するものがあり、この種の
面光源装置は、一般にサイドランプ型と呼ばれている。

【０００３】このサイドランプ型の面光源装置として
は、従来、平板状の導光板を用い、この導光板の端面に
対向させて、直管状の蛍光ランプや、複数のＬＥＤ（発
光ダイオード）を整列させたＬＥＤアレイ等からなる光
源部を配置したものが知られている。

【０００４】この面光源装置は、その正面、つまり導光
板の表面を、液晶表示パネル等の被照明体の入射面に対
向させて使用されるものであり、前記光源部からの光は
導光板にその端面から取り込まれ、この導光板内を導か
れてその表面に出射する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の面
光源装置は、導光板内を導かれてきた光が導光板の表面
から様々な方向に向かって出射するため、導光板表面に
対する角度が極く小さい方向に出射して周囲に放散する
無駄な出射光が多く、したがって、正面方向およびその
付近の方向に出射する光量が不足して高い正面輝度（正
面方向から観察したときの輝度）が得られないし、また
出射光の輝度分布も不均一であるという問題をもってい
る。

【０００６】この発明は、側方に配置した光源部からの
光を表面から出射する面光源装置として、充分に高い正
面輝度が得られるものを提供することを目的としたもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の面光源装置
は、表面が階段状面となっており端面から光を取り込ん
でその光を前記階段状面の各立上がり面から出射する導
光板と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置
された光源部と、前記導光板の表面に配置され、その階
段状面の各立上がり面から出射する光を導いて表面方向
に出射する導光部材とを備えたものであり、それに加え
て、第１の発明による面光源装置は、前記導光部材が、
その裏面に前記導光板の階段状面の各立上がり面から出
射する光を取り込んでその光を表面方向に向けて屈折さ
せる複数のプリズム部と、表面に前記各プリズム部から
の光を集光方向に屈折させて出射する複数のフレネルレ
ンズからなる集光レンズ部とを備えていることを特徴と
する。

【０００８】また、第２の発明による面光源装置は、前
記導光部材が、その裏面に前記導光板の階段状面の各立
上がり面から出射する光を取り込んでその光を表面方向
に向けて屈折させる複数のプリズム部と、表面に前記各
プリズム部からの光を集光方向に屈折させて出射する複
数の集光レンズ部とを形成されて前記プリズム部が前記
集光レンズ部の配列ピッチよりも小さいピッチで設けら
れており、少なくとも３つ以上の奇数のプリズム部が１
つの集光レンズ部に対向していることを特徴とする。

【０００９】さらに、第３の発明による面光源装置は、
前記導光部材が、その裏面に前記導光板の階段状面の各
立上がり面から出射する光を取り込んでその光を表面方
向に向けて屈折させる複数のプリズム部と、表面に前記
各プリズム部からの光を集光方向に屈折させて出射し、
前記導光部材の縦方向と横方向に複数のレンズ配列した
レンズアレイとからなっていることを特徴とする。

【００１０】上記面光源装置は、導光板の光取り込み端
面に対向させて配置した光源部からの光を前記導光板と
その表面に配置した導光部材とにより導いて表面方向に
出射するものであり、前記光源部からの光は、前記導光
板にその端面から取り込まれて導光板内に導かれ、階段
状面となっている導光板表面の各立上がり面から出射し
て、前記導光部材の裏面の各プリズム部にそれぞれ取り
込まれる。そして、前記各プリズム部に取り込まれた光
は、これらのプリズム部で屈折されて導光部材内を表面
方向に導かれ、その表面の各集光レンズ部により集光方
向に屈折されて出射する。

【００１１】このため、この面光源装置によれば、その
表面からの出射光のほとんどを周囲に放散することなく
正面方向に出射することができ、したがって、充分に高
い正面輝度を得ることができる。

【００１２】しかも、上記第１の発明では、前記導光部
材の表面の各集光レンズ部をフレネルレンズとしている
ため、前記導光部材がその裏面に複数のプリズム部を配
列形成し、表面に複数の集光レンズ部を配列形成したも
のであっても、前記プリズム部と集光レンズ部との相対
的なピッチのずれによるモアレ縞を生ずることはない。

【００１３】また、上記第２の発明では、前記導光部材
の裏面のプリズム部の配列ピッチを表面の集光レンズ部
のピッチよりも小さくすることにより、少なくとも３つ
以上の奇数のプリズム部を１つの集光レンズ部に対向さ
せているため、１つの集光レンズ部に対向する各プリズ
ム部から前記集光レンズ部に入射した光のうち、中央の
プリズム部からの光はそのほとんどが前記集光レンズの
レンズ光軸に沿って正面方向に出射し、両側のプリズム
部からの光はそのほとんどが前記集光レンズのレンズ光
軸に対してある程度傾いた方向に出射する。

【００１４】したがって、この第２の発明の面光源装置
によれば、正面輝度だけでなく正面方向に対してある程
度傾いた方向から観察したときの輝度も高くするととも
に、その輝度分布もほぼ均一にすることができる。

【００１５】さらに、上記第３の発明では、前記導光部
材の各プリズム部に対向する各集光レンズ部を前記導光
部材の縦方向と横方向にレンズを複数配列したレンズア
レイとしているため、前記プリズム部から集光レンズ部
に入射した光を、前記集光レンズ部の幅方向に沿った方
向において集光方向に屈折させるだけでなく、前記集光
レンズ部の長さ方向に沿った方向においても集光方向に
屈折させて出射することができ、したがって、正面輝度
をより高くすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明は、表面が階段状面とな
っており端面から光を取り込んでその光を前記階段状面
の各立上がり面から出射する導光板の表面に、裏面に前
記導光板の階段状面の各立上がり面から出射する光を取
り込んでその光を表面方向に向けて屈折させる複数のプ
リズム部が形成され、表面に前記各プリズム部からの光
を集光方向に屈折させて出射する複数の集光レンズ部を
配列形成した導光部材を配置することにより、前記導光
板の光取り込み端面に対向させて配置した光源部からの
光を前記導光板と導光部材とによって導いて表面方向に
出射するようにして、正面輝度を充分に高くしたもので
ある。

【００１７】それに加えて、上記第１の発明は、前記導
光部材の表面の各集光レンズ部をフレネルレンズとする
ことにより、この導光部材の裏面のプリズム部と表面の
集光レンズ部との相対的なピッチのずれによるモアレ縞
の発生を無くすようにしたものである。

【００１８】また、上記第２の発明は、前記導光部材の
裏面のプリズム部の配列ピッチを表面の集光レンズ部の
ピッチよりも小さくし、少なくとも３つ以上の奇数のプ
リズム部を１つの集光レンズ部に対向させることによ
り、正面輝度だけでなく正面方向に対してある程度傾い
た方向から観察したときの輝度も高くするとともに、そ
の輝度分布もほぼ均一にしてものである。

【００１９】この第２の発明においては、前記集光レン
ズ部を、その幅全体にわたって連続した曲面をもった凸
レンズとするのが望ましく、このようにすれば、導光部
材の裏面のプリズム部と表面の集光レンズ部との相対的
なピッチのずれによるモアレ縞の発生を無くすことがで
きる。

【００２０】さらに、上記第３の発明は、前記導光部材
の各プリズム部に対向する各集光レンズ部を前記導光部
材の縦方向と横方向にそれぞれ複数のレンズが配列され
たレンズアレイとすることにより、正面輝度をより高く
したものである。

【００２１】この第３の発明においては、前記レンズア
レイの各レンズをフレネルレンズとするのが望ましく、
このようにすれば、導光部材の裏面のプリズム部と表面
の集光レンズ部との相対的なピッチのずれによるモアレ
縞の発生を無くすことができる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明を液晶表示装置のバックライ
トに用いる面光源装置に適用した実施例を図面を参照し
て説明する。図１〜図７はこの発明の第１の実施例を示
しており、図１は面光源装置のハッチングを省略した断
面図、図２は図１の一部分の拡大図である。

【００２３】この面光源装置は、図１および図２に示す
ように、導光板１と、この導光板１の光取り込み端面に
対向させてその側方に配置された光源部３と、前記導光
板２の表面に配置された導光部材６とからなっている。

【００２４】前記導光板１は、透明な樹脂からなってお
り、その裏面は平坦面とされ、表面は、一端側から他端
側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面と
されている。なお、この階段状面の段ピッチは、液晶表
示パネル（図示せず）の画素ピッチと同じか、あるいは
前記画素ピッチの整数分の１に設定されている。

【００２５】なお、この導光板１は、金型を用いる成形
によっても、また透明板の切削加工によっても製造でき
るが、この導光板１の表面は細かいピッチの階段状面で
あるため、金型による成形では、その階段状の型面への
樹脂の流れ込み不良により、成形された導光板の階段状
面に、その角部の丸まりや欠け落ちなどの欠陥が生じる
おそれがあり、また切削加工ではひび割れが発生するお
それがあるため、形状精度の良い導光板を歩留良く得る
ことが難しい。

【００２６】そのため、この実施例では、図３に示すよ
うな製造方法で製造した導光板を用いている。この導光
板１の製造方法は、図３の（ａ）に示すような楔形板か
らなる導光板本体１ａと表面を階段状面とした表面シー
ト１ｂとを製作し、これらを貼り合わせて図３の（ｂ）
に示すような導光板１を製造する方法である。

【００２７】この製造方法において、前記導光板本体１
ａは、金型を用いて成形するが、この導光板本体１ａ
は、その表裏面がいずれも平坦面である単純な形状の楔
形板であるため、その成形金型は単純な型形状のもので
よく、したがって、金型内の全域に確実に樹脂を流し込
んで、形状精度の良い導光板本体１ａを成形することが
できる。

【００２８】また、前記表面シート１ｂは、図４に示す
ように、表面に凹部を有し、その凹部の底面に、上記導
光板１の表面に形成する階段状面の各段部２の形状に対
応する断面横長三角形状の複数の凹入部を前記階段状面
の段ピッチに対応するピッチで配列形成した型板１０を
用い、この型板１０の凹部内に液状の樹脂１１を流し込
んでその表面をスキージ（図示せず）等により平坦に均
し、この樹脂層を硬化させて製作する。

【００２９】このようにして製作した表面シート１ｂ
は、前記型板１０の凹部底面の各凹入部より上の領域に
充填された樹脂１１でベースシート層が形成され、その
上に前記各凹入部内に入り込んだ樹脂１１からなる階段
状層が一体に形成されたものである。

【００３０】この表面シート１ｂの製作において、前記
型板１０の凹部の底面は、上記凹入部が細かいピッチで
並んだ凹凸面であるが、前記凹部の全体が上方に開放し
ているため、この凹部内に充分な量の樹脂１１を流し込
むことができ、その樹脂１１が前記凹凸面を流れ広がっ
て凹部全域に行き渡るから、その樹脂層を硬化させるこ
とにより、角部の丸まりや欠け落ちなどの欠陥が無い形
状精度の良い階段状面を有する形成した表面シート１ｂ
を得ることができる。

【００３１】ただし、前記樹脂１１の粘性によっては、
前記型板１０の凹部の周面と底面とのコーナー部に樹脂
１１がうまく入り込まないことがあるが、図４のように
前記型板１０の凹部の面積をある程度大きくし、所定の
寸法よりも若干大きな表面シートを製作してその周囲を
切り落とせば、全体にわたって形状精度の良い階段状面
を有する表面シート１ｂを得ることができる。

【００３２】この表面シート１ｂは、型板１０の凹部内
に樹脂１１を流し込んでその表面を平坦に均し、その樹
脂層を硬化させるだけで容易に製作できる。なお、前記
樹脂１１としては光硬化性樹脂が好ましく、光硬化性樹
脂を用いれば、前記樹脂層の硬化を紫外線の照射によっ
て行なえるから、表面シート１ｂの製作をさらに容易に
することができる。

【００３３】なお、上記方法で製作される表面シート１
ｂは、ベースシート層と階段状層とを一体に形成したも
のであるが、前記表面シート１ｂは、図５に示すよう
に、表面に断面が横長三角形状の凹入部を配列形成した
型板１０′を用い、その各凹入部に樹脂１１を流し込ん
でその表面を前記各凹入部の開放面（型板１０′の表
面）と同じレベルの平坦面に均し、その樹脂層の表面に
透明な樹脂フィルムからなるベースフィルム１２を重ね
て前記樹脂層を硬化させる方法で製作してもよく、この
方法によれば、前記ベースフィルム１２の上に、前記各
凹入部内に入り込んだ樹脂１１からなる断面横長三角形
状の樹脂層が並んだ階段状層を一体に積層した構造の表
面シート１ｂが得られる。

【００３４】そして、導光板１は、前記導光板本体１ａ
と表面シート１ｂを図３の（ｂ）に示すよう重ねて、そ
の対向面全体を透明な粘着剤（図示せず）により貼り合
わせて製造すればよく、この製造方法によれば、形状精
度のよい導光板１を歩留良くしかも低コストに得ること
ができる。

【００３５】前記導光板本体１ａおよび表面シート１ｂ
と前記粘着剤には、各々の光の屈折率ができるだけ近い
ものを用いるのが望ましく、これらの屈折率が同じか、
あるいは極く近い屈折率であれば、前記導光板本体１ａ
と表面シート１ｂとの界面での光の屈折がほとんど無
い、良好な導光特性の導光板１を得ることができる。

【００３６】なお、上記導光板１は、上述した製造方法
に限らず、例えば、図５に示した型板１０′に樹脂１１
を流し込んで表面を均し、それを硬化させて断面横長三
角形状の樹脂層が並んだ階段状層を形成した後、その階
段状層に上記導光板本体１ａを粘着剤により貼り合わせ
る方法で製造してもよく、その場合は、前記表面シート
１ｂのベースシート１２は不要である。

【００３７】上記導光板１は、前記一端側の端面（高さ
が大きい方の端面）から光を取り込んでその光を前記階
段状面の各段部２の立上がり面２ａから出射するもので
あり、光源部３から出射する実質的な平行の光は、導光
板１にその光取り込み端面から取り込まれ、図１に矢線
で示すように、各階段面に平行に進む光は導光板１の立
ち上がり面２ａから直接的に出射し、また各階段面と交
差する方向に進む光は、導光板１の表裏面、つまり階段
状面の各段部２の表面と外気（空気）との界面および導
光板裏面と外気との界面で交互に屈折しながら導光板１
内を導かれて、前記階段状面の各立上がり面２ａから出
射する。

【００３８】なお、この実施例で用いた光源３は、直管
状の蛍光ランプ４からなっており、その背後には、前記
蛍光ランプ４からの放射光を導光板１の光取り込み端面
に向けて反射させ実質的な平行光を得るためのるリフレ
クタ５が配置されている。

【００３９】一方、上記導光板１の表面に配置した導光
部材６は、導光板表面の階段状面の各立上がり面２ａか
らの出射光を導いて表面方向に出射するものであり、こ
の導光部材６は、透明な樹脂からなっている。

【００４０】この導光部材６は、図１および図２に示す
ように、その裏面に上記導光板１の階段状面の各立上が
り面２ａから出射する光を取り込んでその光を表面方向
に向けて屈折させる複数のプリズム部７を配列形成し、
表面に前記各プリズム部７からの光を集光方向に屈折さ
せて出射する複数の集光レンズ部８を配列形成したもの
である。

【００４１】前記各プリズム部７は、上記導光板１の階
段状面の幅方向に沿った断面逆三角形状の横長プリズム
部であり、これらのプリズム部７は、導光板１の階段状
面の段ピッチに対応するピッチで互いに平行に配列形成
されている。

【００４２】また、前記各集光レンズ部８は、前記プリ
ズム部７の長さ方向に沿った横長レンズ部であり、これ
らの集光レンズ部８は、プリズム部７の配列ピッチに対
応するピッチで互いに平行に配列形成されているなお、
この実施例では、前記プリズム部７の幅を前記導光板１
の階段状面の各段部２の幅と同じにするとともに、前記
集光レンズ部８の幅を前記プリズム部７の幅と同じにし
ており、したがって各プリズム部７と各集光レンズ部８
の幅はそれぞれ、液晶表示パネルの画素幅とほぼ同じ
か、あるいは前記画素幅の整数分の１の幅である。

【００４３】また、前記各集光レンズ部８は、３つ以上
の奇数の幅細レンズ面（この実施例では５つのレンズ
面）からなるリニアフレネルレンズであり、そのレンズ
光軸Ｏは導光部材６の垂線に平行な方向にある。

【００４４】なお、上記導光部材６は、金型を用いた成
形品であっても、透明板の切削加工品であってもよい
が、この実施例では、図６に示すような製造方法で製造
した導光部材を用いている。

【００４５】この導光部材６の製造方法は、図６の
（ａ）に示すようなプリズムシート６ａとレンズシート
６ｂとを製作し、これらを貼り合わせて図６の（ｂ）に
示すような導光部材６を製造する方法である。

【００４６】この製造方法において、前記プリズムシー
ト６ａは、図７に示すように、表面に上記導光部材６の
裏面に配列形成する各プリズム部７の形状に対応する断
面逆三角形状の複数の凹入部を前記プリズム部７の配列
ピッチに対応するピッチで配列形成した型板１３を用
い、この型板１３の各凹入部内に液状の樹脂１４を流し
込んでその表面をスキージ（図示せず）等により前記各
凹入部の開放面（型板１３の表面）と同じレベルの平坦
面に均し、その樹脂層の表面に透明な樹脂フィルムから
なるベースフィルム１５を重ねて前記樹脂層を硬化させ
る方法で製作する。

【００４７】この場合、前記型板１３の各凹入部は、上
記プリズム部７の幅（液晶表示パネルの画素幅とほぼ同
じか、あるいは前記画素幅の整数分の１の幅）に対応す
る極く小さい幅の断面逆三角形状凹入部であるが、これ
らの凹入部はその全体が上方に開放しているため、各凹
入部内にその容積以上の充分な量の樹脂１４を流し込む
ことができ、その樹脂１４が前記凹入部内を流れ広がっ
て凹入部全域に行き渡るから、その樹脂層を硬化させる
ことにより、角部の丸まりや欠け落ちなどの欠陥が無い
形状精度の良いプリズム部７を形成したプリズムシート
６ａを得ることができる。

【００４８】ただし、前記樹脂１４の粘性によっては、
型板１３の凹入部の端部に樹脂１４がうまく入り込まな
いことがあるが、前記凹入部の長さをある程度大きく
し、所定の寸法よりも若干大きなプリズムシートを製作
してその周囲を切り落とせば、全長にわたって形状精度
の良いプリズム部７を配列形成したプリズムシート６ｂ
を得ることができる。

【００４９】このプリズムシート６ｂは、前記型板１３
の表面の各凹入部内に樹脂１４を流し込んでその表面を
平坦に均し、その上にベースフィルム１５を重ねて、前
記各凹入部内の樹脂層を硬化させるだけで容易に製作で
きる。なお、前記樹脂１４としては光硬化性樹脂が好ま
しく、光硬化性樹脂を用いれば、前記樹脂層の硬化を紫
外線の照射によって行なえるから、プリズムシート６ｂ
の製作をさらに容易にすることができる。

【００５０】なお、上記方法で製作されたプリズムシー
ト６ａは、ベースフィルム１５の上に上記型板１３の各
凹入部内に入り込んだ樹脂１４からなる複数のプリズム
部７を並べて一体に積層したものであるが、前記プリズ
ムシート６ａの製作は、表面に凹部を設けその凹部の底
面に上記各凹入部を形成した型板を用いて、図４に示し
た導光板１の表面シート１ｂの製作と同様な方法で行な
ってもよく、この方法によれば、前記型板の凹部底面の
各凹入部より上の領域に充填された樹脂でベースシート
層が形成され、その上に前記各凹入部内に入り込んだ樹
脂からなるプリズム部７が一体に配列形成されたプリズ
ムシートが得られる。

【００５１】また、前記レンズシート６ｂは、その製作
方法は図示しないが、図４または図５に示した導光板１
の表面シート１ｂの製作方法のいずれかと同様な方法、
すなわち、表面に凹部を有しその凹部の底面に導光部材
６の表面に形成する各フレネルレンズ（リニアフレネル
レンズ）８の形状に対応する断面形状の凹入部を配列し
た型板を用いて、その凹部底面の各凹入部より上の領域
に充填された樹脂でベースシート層が形成され、その上
に前記各凹入部内に入り込んだ樹脂からなるフレネルレ
ンズ８が一体に配列形成されたレンズシートを得るか、
あるいは、表面に前記凹入部を配列形成した型板を用い
て、ベースフィルムの上に前記型板の各凹入部内に入り
込んだ樹脂からなるフレネルレンズ８を並べて一体に積
層したレンズシートを得る方法で製作する。

【００５２】このような製法によれば、上述した導光板
の表面シート１ｂの製作や上記プリズムシート６ａの製
作と同様に、角部の丸まりや欠け落ちなどの欠陥が無い
形状精度の良いリニアフレネルレンズを配列形成したレ
ンズシート６ｂを得ることができる。なお、このレンズ
シート６ｂの製作に用いる樹脂も、光硬化性樹脂が好ま
しい。

【００５３】そして、導光部材６は、前記プリズムシー
ト６ａとレンズシート６ｂを図６の（ｂ）に示すよう重
ねて、その対向面全体を透明な粘着剤（図示せず）によ
り貼り合わせて製造すればよく、この製造方法によれ
ば、形状精度のよい導光部材６を歩留良くしかも低コス
トに得ることができる。

【００５４】この導光部材６においても、前記プリズム
シート６ａおよびレンズシート６ｂと前記粘着剤には、
各々の光の屈折率ができるだけ近いものを用いるのが望
ましく、これらの屈折率が同じか、あるいは極く近い屈
折率であれば、前記プリズムシート６ａとレンズシート
６ｂとの界面での光の屈折がほとんど無い、良好な導光
特性の導光部材６を得ることができる。

【００５５】なお、上記導光部材６は、上述した製造方
法に限らず、例えば、図７に示した型板１３に樹脂材料
１４を流し込んで表面を均し、それを硬化させてプリズ
ム部７が並んだ層を形成した後、その層にレンズシート
６ｂを粘着剤により貼り合わせる方法で製造してもよ
く、その場合は、上記プリズムシート６ａのベースシー
ト１５は不要である。

【００５６】上記導光部材６は、図１に示したように、
その裏面の各プリズム部７の頂部を上記導光板１の階段
状面の各段部２の表面に当接させるとともに、これらの
プリズム部７の一側面を前記導光板１の階段状面の各立
上がり面２ａに近接対向させて導光板１の表面に配置さ
れている。

【００５７】この面光源装置は、導光板１の光取り込み
端面に対向させて配置した光源部３からの光を前記導光
板１とその表面に配置した導光部材６とにより導いて表
面方向に出射するものであり、前記光源部３からの光
は、図１に矢線で示したように導光板１にその端面から
取り込まれて導光板１内を導かれ、階段状面となってい
る導光板表面の各立上がり面２ａから出射して、導光部
材６の裏面の各プリズム部７にそれぞれ取り込まれる。

【００５８】そして、前記各プリズム部７に取り込まれ
た光は、図２に矢線で示すようにこれらのプリズム部７
により屈折されて導光部材６内を表面方向に導かれ、こ
の導光部材６の表面の各集光レンズ部８により集光方向
に屈折されて出射する。

【００５９】このため、上記面光源装置によれば、その
表面からの出射光のほとんどを周囲に放散することなく
正面方向に出射することができ、したがって、充分に高
い正面輝度を得ることができる。

【００６０】しかも、この実施例では、前記導光部材６
の表面の各集光レンズ部８をフレネルレンズとしている
ため、前記導光部材６がその裏面に複数のプリズム部７
を配列形成し、表面に複数の集光レンズ部８を配列形成
したものであっても、前記プリズム部７と集光レンズ部
８との相対的なピッチのずれによるモアレ縞を生ずるこ
とはない。

【００６１】すなわち、図１では導光板１および導光部
材６の構成を分かりやすくするため、導光板１の階段状
面および導光部材６のプリズム部７と集光レンズ部８を
拡大して示しているが、この実施例の面光源装置は液晶
表示装置のバックライトに用いるものであり、前記導光
板１の階段状面の段ピッチおよび導光部材６のプリズム
部７と集光レンズ部８の配列ピッチは液晶表示パネルの
画素ピッチと同じかあるいは前記画素ピッチの整数分の
１であるため、前記導光板１の階段状面の各段部２の幅
および導光部材６の各プリズム部７と各集光レンズ部８
の幅は極く小さい。

【００６２】そして、前記導光部材６は、その裏面の各
プリズム部７の配列ピッチと表面の各集光レンズ部８の
配列ピッチとが等しくなるように設計されるが、前記プ
リズム部７と集光レンズ部８はその幅が極く小さいた
め、これらを同一ピッチで配列形成することは困難であ
る。

【００６３】したがって、前記プリズム部７と集光レン
ズ部８の配列ピッチのずれによるモアレ縞が現れる。し
かし、この実施例の面光源装置では、前記集光レンズ部
８をフレネルレンズとしているため、集光レンズ部８が
前記凸レンズである場合に比べて、導光部材６の表面の
レンズ配列ピッチが、見かけ上、前記フレネルレンズの
レンズ面数分の１（図１および図２のような５つのレン
ズ面からなるフレネルレンズの場合で１／５）になる。

【００６４】したがって、この面光源装置によれば、前
記導光部材６の裏面のプリズム部７と表面の集光レンズ
部８とのピッチの差が大きいためモアレ縞が視覚的に観
察されることはない。

【００６５】図８はこの発明の第２の実施例を示す面光
源装置の一部分のハッチングを省略した断面図である。
この面光源装置は、表面が階段状面となっており端面か
ら光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部２２の
立上がり面２２ａから出射する導光板２１と、前記導光
板２１の一端面（光取り込み端面）に対向させて配置さ
れた光源部（図示せず）と、前記導光板２１の表面に配
置され、その階段状面の各立上がり面２２ａから出射す
る光を導いて表面方向に出射する導光部材２３とを備え
たものであり、この実施例では、前記導光板２１と導光
部材２３とを次のような構成としている。

【００６６】すなわち、この実施例で用いた導光部材２
３は、基本的には、裏面に前記導光板２１の階段状面の
各立上がり面２２ａから出射する光を取り込んでその光
を表面方向に向けて屈折させる複数のプリズム部２４を
配列形成し、表面に前記各プリズム部２４からの光を集
光方向に屈折させて出射する複数の集光レンズ部２５を
配列形成したものであるが、前記プリズム部２４を導光
部材表面の集光レンズ部２５の配列ピッチよりも小さい
ピッチで設けて、少なくとも３つ以上の奇数のプリズム
部（図８では５つのプリズム部）が１つの集光レンズ部
２５に対向させるとともに、前記集光レンズ部２５を、
その幅全体にわたって連続した曲面をもった凸レンズ
（シリンドリカルレンズ）としたものである。

【００６７】また、この実施例で用いた導光板２１は、
その階段状面の段ピッチを、前記導光部材２３のプリズ
ム部２４の配列ピッチと同じピッチとしたものであり、
前記導光部材２３は、その裏面の各プリズム部２４の頂
部を前記導光板２１の階段状面の各段部２２の表面に当
接させるとともに、これらのプリズム部２４の一側面を
前記導光板２１の階段状面の各立上がり面２２ａに近接
対向させて導光板２１の表面に配置されている。

【００６８】この実施例の面光源装置も、導光板２１の
一端面に対向させて配置した図示しない光源部からの光
を前記導光板２１とその表面に配置した導光部材２３と
により導いて表面方向に出射するものであり、この面光
源装置では、前記導光部材２３の裏面のプリズム部２４
の配列ピッチを表面の集光レンズ部２５のピッチよりも
小さくすることにより、少なくとも３つ以上の奇数のプ
リズム部２４を１つの集光レンズ部２５に対向させてい
るため、１つの集光レンズ部２５に対向する各プリズム
部２４から前記集光レンズ部２５に入射した光のうち、
中央のプリズム部２４からの光はそのほとんどが前記集
光レンズのレンズ光軸Ｏ′に沿って正面方向に出射し、
両側のプリズム部からの光はそのほとんどが前記集光レ
ンズのレンズ光軸Ｏ′に対してある程度傾いた方向に出
射する。

【００６９】すなわち、図８において、矢線ａ，ｂ，ｃ
は、１つの集光レンズ部２５に対向する各プリズム部２
４から前記集光レンズ部２５に入射する光を模式的に示
しており、各プリズム部２４の形状が同じであり、また
前記導光板２１の各立上がり面２２ａからこれらのプリ
ズム部２４に対する光の入射状況がほぼ同じであれば、
中央のプリズム部２４からの光ａと、その両側のｂプリ
ズム部２４からの光ｂと、さらにその外側のプリズム部
２４からの光ｃとは、それぞれ、集光レンズ部２５のレ
ンズ光軸Ｏ′とほぼ平行な方向を中心とするほぼ同じ広
がり角θの光である。

【００７０】しかし、前記中央のプリズム部２４からの
光ａは、集光レンズ部２５のレンズ光軸Ｏ′上を中心と
する広がり光であり、それに対して、他のプリズム部２
４からの光ｂ，ｃはそれぞれ、前記集光レンズ部２５の
レンズ光軸Ｏ′から左右にずれた平行線上を中心とする
広がり光である。

【００７１】そして、前記集光レンズ部２５は、そのレ
ンズ光軸Ｏ′上を広がりの中心とする方向からの入射光
はレンズ光軸Ｏ′に沿った方向に屈折させて出射する
が、他の方向からの入射光はレンズ光軸Ｏ′とはずれた
方向に屈折させて出射するため、前記中央のプリズム部
２４から集光レンズ部２５に入射した光ａは、そのほと
んどが正面方向（集光レンズ部２５のレンズ光軸Ｏ′に
沿った方向）に出射し、他のプリズム部２４から集光レ
ンズ部２５に入射した光ｂ，ｃは、そのほとんどが斜め
方向に出射する。なお、前記正面方向および斜め方向へ
の光の出射角範囲は、前記集光レンズ部２５のレンズ面
の曲率を選ぶことによって任意に設定できる。

【００７２】したがって、この実施例の面光源装置によ
れば、その表面からの出射光のほとんどを、周囲に放散
することなく正面方向を含む所定の角度範囲の方向に出
射させて、正面輝度だけでなく正面方向に対してある程
度傾いた方向から観察したときの輝度も高くするととも
に、その輝度分布もほぼ均一にすることができる。

【００７３】このため、この面光源装置は、液晶表示装
置のバックライトとしてより好適であり、この面光源装
置をバックライトに用いれば、液晶表示装置に、正面輝
度が高く、しかも視野角も広い良好な表示を行なわせる
ことができる。

【００７４】さらに、この実施例では、導光部材６の裏
面のプリズム部２４を導光部材表面の集光レンズ部２５
の配列ピッチよりも小さいピッチで設け、前記集光レン
ズ部２５を、その幅全体にわたって連続した曲面をもっ
た凸レンズとしているため、前記プリズム部２４と集光
レンズ部２５の配列ピッチが大きく異なっており、した
がって、プリズム部２４と集光レンズ部２５とのピッチ
のずれによるモアレ縞の発生を無くすことができる。

【００７５】図９はこの発明の第３の実施例を示す面光
源装置の一部分の斜視図である。この面光源装置は、表
面が階段状面となっており端面から光を取り込んでその
光を前記階段状面の各段部３２の立上がり面３２ａから
出射する導光板３１と、前記導光板３１の一端面（光取
り込み端面）に対向させて配置された光源部（図示せ
ず）と、前記導光板３１の表面に配置され、その階段状
面の各立上がり面３２ａから出射する光を導いて表面方
向に出射する導光部材３３とを備えたものであり、この
実施例では、前記導光部材３３を次のような構成として
いる。

【００７６】すなわち、この実施例で用いた導光部材３
３は、基本的には、裏面に前記導光板３１の階段状面の
各立上がり面３２ａから出射する光を取り込んでその光
を表面方向に向けて屈折させる複数のプリズム部３４を
配列形成し、表面に前記各プリズム部３４からの光を集
光方向に屈折させて出射する複数の集光レンズ部３５を
配列形成したものであるが、前記各プリズム部３４に対
向する各集光レンズ部３５を前記導光板の縦方向及び横
方向とにそれぞれ複数配列させたもの、すなわち前記プ
リズム部３４の長さ方向にも複数のレンズ３５ａを並べ
たレンズアレイとしたものでり、この実施例では、前記
レンズアレイ（集光レンズ部）３５の各レンズ３５ａを
サーキュラフレネルレンズとしている。

【００７７】なお、前記導光部材３３のプリズム部３４
の配列ピッチと、導光板３１の階段状面の段ピッチは、
上述した第１の実施例と同じであり、前記導光部材３３
は、その裏面の各プリズム部３４の頂部を前記導光板３
１の階段状面の各段部３２の表面に当接させるととも
に、これらのプリズム部３４の一側面を前記導光板３１
の階段状面の各立上がり面３２ａに近接対向させて導光
板２１の表面に配置されている。

【００７８】この実施例の面光源装置も、導光板３１の
一端面に対向させて配置した図示しない光源部からの光
を前記導光板３１とその表面に配置した導光部材３３と
により導いて表面方向に出射するものであり、この面光
源装置では、前記導光部材３３の各プリズム部３４に対
向する各集光レンズ部３５をそれぞれ前記プリズム部３
４の長さ方向に複数のレンズ３５ａが並んだレンズアレ
イとしているため、前記プリズム部３４から集光レンズ
部３５に入射した光を、この集光レンズ部３５の幅方向
に沿った方向において集光方向に屈折させるだけでな
く、集光レンズ部３５の長さ方向に沿った方向において
も集光方向に屈折させて出射することができ、したがっ
て、正面輝度をより高くすることができる。

【００７９】また、この実施例では、前記集光レンズ部
３５を、前記プリズム部３４の長さ方向に複数のレンズ
３５ａが並んだレンズアレイとするとともに、その各レ
ンズ３５ａをサーキュラフレネルレンズとしているた
め、第１の実施例と同様に、導光部材３３の裏面のプリ
ズム部３４と表面の集光レンズ部３５とのピッチのずれ
によるモアレ縞の発生を無くすことができる。

【００８０】なお、上記各実施例では、導光板１，２
１，３１の階段状面の段ピッチと導光部材６，２３，３
３の裏面のプリズム部７，２４，３４の配列ピッチとを
同じにしたが、前記導光板の階段状面の段ピッチを導光
部材のプリズム部の配列ピッチの整数分の１に小さく
し、前記階段状面の複数の立上がり面からの出射光を前
記導光部材の１つのプリズム部に取り込むようにしても
よい。

【００８１】また上記各実施例では、導光板１，２１，
３２として、その表面を一端側から他端側に向かって低
くなる階段状面とし、前記一端側の端面を光取り込み端
面としたものを用いたが、導光板は、その中間部から一
端側と他端側とをそれぞれその端部から前記中間部に向
かって低くなる階段状面とし、両端面をそれぞれ光取り
込み端面としたもの、すなわち、例えば図１に示した形
状の導光板１とそれと左右対称な形状の導光板とをその
先端同士を付き合わせた状態で配置した形状のものであ
ってもよく、このような形状の導光板を用いれば、その
両端面にそれぞれ対向させて光源部を配置して、より高
輝度の面光源を得ることができる。

【００８２】この場合は、導光板の一端面から取り込ま
れた光がその側の階段状面の各立上がり面から出射し、
他端面から取り込まれた光がその側の階段状面の各立上
がり面から出射するため、導光部材の一半分の領域の各
プリズム部の光の取り込み方向と、他半分の領域の各プ
リズム部の光の取り込み方向とが逆になるが、全てのプ
リズム部を左右対称な形状とするか、あるいは前記一半
分の領域の各プリズム部の形状と他半分の領域の各プリ
ズム部の形状とをそれぞれの光取り込み方向に応じて設
計すれば、いずれの領域のプリズム部に取り込んだ光も
導光部材の表面方向に向けて屈折させることができる。

【００８３】さらに、この発明の面光源装置に用いる光
源部は、図１に示したような直管状の蛍光ランプ４を用
いるものに限らず、例えば複数のＬＥＤ（発光ダイオー
ド）を整列させたＬＥＤアレイ等を用いるものでもよ
い。また、この発明は、液晶表示装置のバックライトに
用いる面光源装置に限らず、各種用途の面光源装置に広
く適用することができる。

【００８４】

【発明の効果】この発明の面光源装置は、導光板の光取
り込み端面に対向させて配置した光源部からの光を前記
導光板とその表面に配置した導光部材とにより導いて表
面方向に出射するものであり、この面光源装置によれ
ば、前記導光板にその端面から取り込まれ、その階段状
面の各立上がり面から出射して前記導光部材の裏面の各
プリズム部にそれぞれ取り込まれた光が、これらのプリ
ズム部で屈折されて導光部材内を表面方向に導かれ、そ
の表面の各集光レンズ部により集光方向に屈折されて出
射するため、表面からの出射光のほとんどを周囲に放散
することなく正面方向に出射することができ、したがっ
て、充分に高い正面輝度を得ることができる。

【００８５】しかも、第１の発明では、前記導光部材の
表面の各集光レンズ部をフレネルレンズとしているた
め、前記導光部材がその裏面に複数のプリズム部を配列
形成し、表面に複数の集光レンズ部を配列形成したもの
であっても、前記プリズム部と集光レンズ部とのピッチ
のずれによるモアレ縞を生ずることはない。

【００８６】また、第２の発明では、前記導光部材の裏
面のプリズム部の配列ピッチを表面の集光レンズ部のピ
ッチよりも小さくすることにより、少なくとも３つ以上
の奇数のプリズム部を１つの集光レンズ部に対向させて
いるため、１つの集光レンズ部に対向する各プリズム部
から前記集光レンズ部に入射した光のうち、中央のプリ
ズム部からの光はそのほとんどが前記集光レンズのレン
ズ光軸に沿って正面方向に出射し、両側のプリズム部か
らの光はそのほとんどが前記集光レンズのレンズ光軸に
対してある程度傾いた方向に出射するから、正面輝度だ
けでなく正面方向に対してある程度傾いた方向から観察
したときの輝度も高くするとともに、その輝度分布もほ
ぼ均一にすることができる。

【００８７】この第２の発明においては、前記集光レン
ズ部を、その幅全体にわたって連続した曲面をもった凸
レンズとするのが望ましく、このようにすれば、導光部
材の裏面のプリズム部と表面の集光レンズ部とのピッチ
のずれによるモアレ縞の発生を無くすことができる。

【００８８】さらに、第３の発明では、前記導光部材の
各プリズム部に対向する各集光レンズ部を前記導光部材
の縦方向と横方向にそれぞれ複数のレンズを配列したレ
ンズアレイとしているため、前記プリズム部から集光レ
ンズ部に入射した光を、前記集光レンズ部の幅方向に沿
った方向において集光方向に屈折させるだけでなく、前
記集光レンズ部の長さ方向に沿った方向においても集光
方向に屈折させて出射することができ、したがって、正
面輝度をより高くすることができる。

【００８９】この第３の発明においては、前記レンズア
レイの各レンズをフレネルレンズとするのが望ましく、
このようにすれば、導光部材の裏面のプリズム部と表面
の集光レンズ部とのピッチのずれによるモアレ縞の発生
を無くすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す面光源装置のハ
ッチングを省略した断面図。

【図２】図１の一部分の拡大図。

【図３】前記面光源装置に用いる導光板の製造方法を示
す図。

【図４】図３の製造方法で導光板を製造するときの表面
シートの製作方法を示す図。

【図５】前記表面シートの他の製作方法を示す図。

【図６】前記面光源装置に用いる導光部材の製造方法を
示す図。

【図７】図６の製造方法で導光部材を製造するときのプ
リズムシートの製作方法を示す図。

【図８】この発明の第２の実施例を示す面光源装置の一
部分のハッチングを省略した断面図。

【図９】この発明の第３の実施例を示す面光源装置の一
部分の斜視図。

【符号の説明】

１，２１，３１…導光板 ２ａ，２１ａ，３１ａ…立上がり面 ３…光源部 ６，２３，３３…導光部材 ７，２４，３４…プリズム部 ８，２５，３５…集光レンズ部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面が階段状面となっており端面から光を
   取り込んでその光を前記階段状面の各立上がり面から出
   射する導光板と、 前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置された光
   源部と、 前記導光板の表面に配置され、その階段状面の各立上が
   り面から出射する光を導いて表面方向に出射する導光部
   材とを備え、 前記導光部材は、その裏面に前記導光板の階段状面の各
   立上がり面から出射する光を取り込んでその光を表面方
   向に向けて屈折させる複数のプリズム部と、表面に前記
   各プリズム部からの光を集光方向に屈折させて出射する
   複数のフレネルレンズからなる集光レンズ部が形成され
   ているとを特徴とする面光源装置。
2. 【請求項２】表面が階段状面となっており端面から光を
   取り込んでその光を前記階段状面の各立上がり面から出
   射する導光板と、 前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置された光
   源部と、 前記導光板の表面に配置され、その階段状面の各立上が
   り面から出射する光を導いて表面方向に出射する導光部
   材とを備え、 前記導光部材は、その裏面に前記導光板の階段状面の各
   立上がり面から出射する光を取り込んでその光を表面方
   向に向けて屈折させる複数のプリズム部と、表面に前記
   各プリズム部からの光を集光方向に屈折させて出射する
   複数の集光レンズ部が形成され、前記プリズム部が前記
   集光レンズ部の配列ピッチよりも小さいピッチで設けら
   れており、少なくとも３つ以上の奇数のプリズム部が１
   つの集光レンズ部に対向していることを特徴とする面光
   源装置。
3. 【請求項３】前記集光レンズ部は、その幅全体にわたっ
   て連続した曲面をもった凸レンズからなっていることを
   特徴とする請求項２に記載の面光源装置。
4. 【請求項４】表面が階段状面となっており端面から光を
   取り込んでその光を前記階段状面の各立上がり面から出
   射する導光板と、 前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置された光
   源部と、 前記導光板の表面に配置され、その階段状面の各立上が
   り面から出射する光を導いて表面方向に出射する導光部
   材とからなり、 前記導光部材は、その裏面に前記導光板の階段状面の各
   立上がり面から出射する光を取り込んでその光を表面方
   向に向けて屈折させる複数のプリズム部と、表面に前記
   各プリズム部からの光を集光方向に屈折させて出射し、
   前記導光部材の縦方向と横方向に複数のレンズを配列し
   たレンズアレイとからなっていることを特徴とする面光
   源装置。
5. 【請求項５】前記レンズアレイの各レンズはフレネルレ
   ンズであることを特徴とする請求項４に記載の面光源装
   置。