JPWO2007123173A1 - 拡散板及び面光源装置 - Google Patents

Abstract

導光板３２の上には、プリズムシート３６、凹凸拡散板３７、補正用光学シート３８を重ねる。導光板３２から光出射面４５とほぼ平行な方向へ出射された光は、プリズムシート３６によって光出射面４５にほぼ垂直な方向へ曲げられる。プリズムシート３６を透過したｒ軸方向に長い指向特性の光は、凹凸拡散板３７を透過することによりほぼ円形の指向特性を持つ光に変換される。さらに、凹凸拡散板３７を透過したほぼ円形の指向特性を持つ光は、補正用光学シート３８によってより真円に近い指向特性の光に変換される。補正用光学シート３８は、多数の多面体形状をしたパターンによって形成される。

Description

本発明は、拡散板及び面光源装置に関する。特に、液晶表示パネル照明用のバックライト等として用いられる面光源装置と、面光源装置の導光板から放射される光を拡散させるための拡散板に関する。

図１は第１の従来例による面光源装置１１（特許文献１）の構造を示す分解斜視図であり、図２はその概略断面図である。この面光源装置１１は、主として導光板１２、発光部１３、反射板１４、拡散プリズムシート１５からなる。なお、従来例の説明においては、導光板１２の表面に垂直な方向にｚ軸を定め、発光部１３に対応する位置に隣接する導光板１２の２辺に平行な方向にそれぞれｘ軸及びｙ軸を定めるものとする。また、発光部１３を通り導光板１２に垂直な面内で導光板１２の表面に平行な方向にｒ軸を定め、ｚ軸及びｒ軸に直交する方向にθ軸を定めるものとする。

導光板１２は、ポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の透明樹脂によって四角平板状に形成されており、導光板１２のコーナー部には光入射面１７が形成されている。導光板１２の下面には多数の偏向パターン１６が形成されている。偏向パターン１６は、発光部１３を中心として同心円状に配列されており、各偏向パターン１６は導光板１２の裏面を断面三角形状のＶ溝状に凹設することによって形成されている。

発光部１３は、ＬＥＤ等の小さな発光素子を封止したものである。また、反射板１４は、表面にＡｇメッキによる鏡面加工を施されたものであり、導光板１２の裏面全体に対向するように配置されている。

拡散プリズムシート１５は、透明なプラスチックシート１８の表面に透明な凹凸拡散板１９を形成し、プラスチックシート１８の裏面に透明なプリズムシート２０を形成したものである。凹凸拡散板１９は、頂点が鈍った円錐形状をした凸部をほぼ隙間無くランダムに並べたものを単位として、所定ピッチ毎に縦横に繰り返し配列したものである。また、プリズムシート２０は、断面が左右非対称な三角形をした円弧状プリズム２１を同心円状に配列したものであり、各円弧状プリズム２１は発光部１３を中心として円弧状に形成されている。

かかる面光源装置１１においては、図２に示すように、発光部１３から出射された光ｐは、光入射面１７から導光板１２内に入光する。光入射面１７から導光板１２に入射した光ｐは、導光板１２の上面と下面とで全反射を繰り返しながら導光板１２内を放射状に進んでいく。導光板１２の下面に入射する光ｐは、断面三角形状をした偏向パターン１６で反射する度に導光板１２の上面（光出射面２２）への入射角が小さくなり、光出射面２２に全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射した光ｐは、光出射面２２とほぼ平行な方向へ向けて導光板１２から出射される。そして、光出射面２２とほぼ平行な方向へ出射された光ｐは、プリズムシート２０を透過することによって光出射面２２にほぼ垂直な方向へ曲げられ、ついで凹凸拡散板１９によって拡散されて指向性が広がる。

この面光源装置１１にあっては、いずれの偏向パターン１６も、発光部１３と各偏向パターン１６を結ぶ方向と直交するように配置されているので、導光板１２内を伝搬している光ｐが偏向パターン１６で拡散されても、その光ｐは発光部１３と当該偏向パターン１６とを結ぶ方向を含む導光板１２に垂直な平面（ｚｒ平面）内では拡散されるが、導光板１２の平面（ｘｙ平面）内では拡散されることなく直進する。この結果、導光板１２の光出射面２２から出射され、拡散プリズムシート１５を透過して光出射面２２に垂直な方向へ曲げられた光の指向特性は、図３に示すように、ｒ軸方向で広く、θ軸方向でかなり狭くなっている。なお、図３は拡散プリズムシート１５上の各点における指向特性を表わしたものであり、この指向特性は、拡散プリズムシート１５に垂直な方向に対して一定の角度から見たときの各方位における光強度を紙面における中心からの距離として表わしたものである。

よって、図３に示すように、ある方向から面光源装置１１を見たとき、その観察者と発光部１３とを結ぶ方向に位置する点Ａでは、図３に矢印で示すように光強度の大きな光が観察者に届くが、観察者と発光部１３とを結ぶ方向から外れた点Ｂ、Ｃでは、図３に矢印で示すように、光強度の小さな光しか観察者に届かない。そのため、面光源装置１１を斜め方向から見ると、図４に示すように、発光部１３の方向に輝線２３が現れ、面光源装置１１の視認性を低下させる欠点があった。

このように輝線の発生する原因は、指向特性が各方位で均一にならないことにある。すなわち、図５に示すように、各点における指向特性が各方位で均一になっていて円形で表わされていれば、ある方向から面光源装置１１を観察したとき、いずれの点でも観察者に届く光強度は等しくなる。よって、面光源装置には輝線や輝度ムラが生じなくなる。

そのため、本発明の発明者らは、一方向に長い線状をした複数の第１凹凸パターンと、ランダムに配列された凹レンズ状の複数の第２凹凸パターンとを合成した合成パターンを表面側に有する拡散プリズムシート１５を提案した（特許文献２）。このような拡散プリズムシート１５を備えた第２の従来例の面光源装置によれば、指向特性がほぼ円形となり、面光源装置の輝線もほとんど目立たなくなった。

しかしながら、このような面光源装置でも、微細に見ると図６に示すように、各点の指向特性は円形から若干歪んでおり、その形状も場所によって異なっている。そのため、このような改良された面光源装置でも、輝線が残っている。

最近では、面光源装置をバックライトとして備える液晶ディスプレイの高精細化や面光源装置の要求性能の高度化により、わずかな輝線や輝度ムラも問題視されるようになってきているため、これらのわずかな輝線も解消する必要がでてきた。

特開２００３−２１５５８４号公報 特開２００５−３５２４００号公報

本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、輝線や輝度ムラをより低減させることのできる拡散板と、当該拡散板を備えた面光源装置を提供することにある。

本発明にかかる拡散板は、一方の面から光が入射し他方の面から光が出射する基板のいずれか一方の面に、離散的な拡散特性を有する光学パターンを形成したことを特徴としている。

本発明の拡散板は、光学パターンが離散的な拡散特性を有しているので、光学パターンを設計する際に各方向での拡散特性を独立して設計することができ、所望の拡散特性を容易に得ることができる。よって、例えば面光源装置に用いた時には、輝線や輝度ムラを解消するように精度良くパターン形状を制御することができる。

本発明にかかる拡散板のある実施態様は、前記基板上の位置により拡散特性が異なっていることを特徴としている。よって、かかる実施態様によれば、基板の各位置で各々個々に拡散特性を調整でき、拡散板に入射する光の各位置での指向特性の違いを補正することができ、拡散板を透過した光の指向特性を均一にできる。

本発明にかかる拡散板の別な実施態様における前記光学パターンは、離散的な方向へ光を拡散させる多面体によって構成されている。従って、多面体の各面の向き及び傾きや面積を調整することによって光学パターンの拡散特性、すなわち光の拡散方向や光強度を容易に調整することができ、拡散板の各位置における拡散特性を精密に制御することができる。

上記実施態様においては、前記多面体のそれぞれが所定の拡散特性から抽出した複数の主要な拡散方向のうち１又は２以上の拡散方向に光を拡散させるように定められた形状を有していてもよい。所定の拡散特性（汎用的な拡散特性）から抽出した複数の主要な拡散方向のうち１又は２以上の拡散方向に光を拡散させるように定められた形状を有する複数個の多面体を設計しておけば、拡散板の各位置で複数の多面体のいずれか、あるいは各多面体の組合せ、あるいは各多面体の分布比率などを調整することにより、拡散板の全体で必要な拡散特性を容易に実現することができる。

本発明にかかる拡散板のさらに別な実施態様における各種類の光学パターンは、それぞれ前記基板上の位置に応じてパターン密度が変化していることを特徴としている。かかる実施態様にあっては、パターン密度によっても指向特性を調整することができるので、拡散板のパターンの種類を減らすことができ、拡散板の設計及び製造を容易にすることができる。

本発明にかかる拡散板のさらに別な実施態様は、前記基板の他方の面に、プリズムを形成したことを特徴としている。かかる実施態様によれば、プリズムによって入射光の方向を変えてから前記パターンによって光の指向特性を整えることができる。

本発明のさらに別な実施態様は、光源を端面に対向させて配置された導光板の光出射面側に配置された本発明の拡散板であって、前記光源の直前に対応する位置に、凹状の前記光学パターンを設けたことを特徴としている。かかる実施態様によれば、光源の直前において斜め方向に生じる輝線を抑制することができる。

本発明にかかる面光源装置は、光源と、前記光源から導入した光を面状に広げて光出射面から出射させる導光板と、前記導光板の光出射面に対向させて配置されたものである。本発明の面光源装置によれば、基板を透過する光の指向特性を基板の全体で均一化することができる。

なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

図１は、第１の従来例による面光源装置の構造を示す分解斜視図である。 図２は、第１の従来例の概略断面図である。 図３は、第１の従来例の面光源装置から出射される光の指向特性を説明する図である。 図４は、第１の従来例の面光源装置において輝線が発生する様子を示す斜視図である。 図５は、面光源装置の好ましい指向特性を示す図である。 図６は、第２の従来例における指向特性を示す図である。 図７は、本発明の実施形態１による面光源装置を示す分解斜視図である。 図８は、実施形態１の面光源装置において、導光板の下面に形成されている偏向パターンの配列を示す図である。 図９は、実施形態１の面光源装置に用いられているプリズムシートを裏面側から見た斜視図である。 図１０（ａ）（ｂ）は、実施形態１の面光源装置に用いられている凹凸拡散板の第１凹凸パターンと第２凹凸パターンを示す図、図１０（ｃ）は凹凸拡散板の合成パターンを示す図である。 図１１（ａ）は同上の第１凹凸パターンの光学的作用を説明する斜視図、図１１（ｂ）は同上の第２凹凸パターンの光学的作用を説明する斜視図である。 図１２（ａ）は第１凹凸パターン４２の拡大図、図１２（ｂ）は第２凹凸パターン４３の拡大図である。 図１３は凹凸拡散板の合成パターンの一部を示す拡大図である。 図１４は、凹凸拡散板とその拡散特性を表わした図である。 図１５は、面光源装置の各層における光の指向特性を模式的に表わした図である。 図１６は、プリズムシート及び凹凸拡散板を透過した光の指向特性Ｐ１と、補正用光学シートの拡散特性Ｐ２と、目標とする真円状の指向特性Ｐ３を表わした図である。 図１７は、補正用光学シートに形成された補正パターンを示す平面図である。 図１８は、補正用光学シートの典型的な拡散特性Ｐ２を示す図である。 図１９は、補正パターン（４６Ａ）を等高線で表わした平面図である。 図２０は、補正パターン（４６Ｂ）を等高線で表わした平面図である。 図２１は、補正パターン（４６Ｃ）を等高線で表わした平面図である。 図２２は、補正パターン（４６Ｄ）を等高線で表わした平面図である。 図２３は、補正パターン（４６Ｅ）を等高線で表わした平面図である。 図２４は、補正パターン（４６Ａ）の斜視図である。 図２５（ａ）は補正パターン（４６Ａ）を正面側から見たときの輪郭を示す図、図２５（ｂ）は補正パターン（４６Ａ）を側面側から見たときの輪郭を示す図である。 図２６は、補正パターン（４６Ｂ）の斜視図である。 図２７（ａ）は補正パターン（４６Ｂ）を正面側から見たときの輪郭を示す図、図２７（ｂ）は補正パターン（４６Ｂ）を側面側から見たときの輪郭を示す図である。 図２８は、補正パターン（４６Ｃ）の斜視図である。 図２９（ａ）は補正パターン（４６Ｃ）を正面側から見たときの輪郭を示す図、図２９（ｂ）は補正パターン（４６Ｃ）を側面側から見たときの輪郭を示す図である。 図３０は、補正パターン（４６Ｄ）の斜視図である。 図３１（ａ）は補正パターン（４６Ｄ）を正面側から見たときの輪郭を示す図、図３１（ｂ）は補正パターン（４６Ｄ）を側面側から見たときの輪郭を示す図である。 図３２は、補正パターン（４６Ｅ）の斜視図である。 図３３（ａ）は補正パターン（４６Ｅ）を正面側から見たときの輪郭を示す図、図３３（ｂ）は補正パターン（４６Ｅ）を側面側から見たときの輪郭を示す図である。 図３４（ａ）は、図２１に示した補正パターンの主要な面を模式的に表した概略平面図であり、図３４（ｂ）は、当該補正パターンで拡散された光の拡散特性を表した図である。 図３５は、図１９に示した補正パターンで拡散された光の拡散特性を表した図である。 図３６は、図２０に示した補正パターンで拡散された光の拡散特性を表した図である。 図３７は、図２１に示した補正パターンで拡散された光の拡散特性を表した図である。 図３８は、図２２に示した補正パターンで拡散された光の拡散特性を表した図である。 図３９は、図２３に示した補正パターンで拡散された光の拡散特性を表した図である。 図４０は、図３５〜図３９の拡散特性を重ね合わせて合成した拡散特性を表した図である。 図４１は、図１９に示した補正パターンで拡散された光の拡散特性を立体視した図である。 図４２は、図２０に示した補正パターンで拡散された光の拡散特性を立体視した図である。 図４３は、図２１に示した補正パターンで拡散された光の拡散特性を立体視した図である。 図４４は、図２２に示した補正パターンで拡散された光の拡散特性を立体視した図である。 図４５は、図２３に示した補正パターンで拡散された光の拡散特性を立体視した図である。 図４６は、補正パターンの場所依存性を表わした図である。 図４７は、補正パターン（４６Ａ）のパターン密度を示す図である。 図４８は、補正パターン（４６Ｂ）のパターン密度を示す図である。 図４９は、補正パターン（４６Ｃ）のパターン密度を示す図である。 図５０は、補正パターン（４６Ｄ）のパターン密度を示す図である。 図５１は、補正パターン（４６Ｅ）のパターン密度を示す図である。 図５２は、各補正パターンの、面光源装置におけるパターン密度の変化を表わした図である。 図５３は、補正用光学シートの拡散特性を表わした図である。 図５４（ａ）〜（ｃ）は補正用光学シートの拡散特性Ｐ２を表わした図、図５４（ｄ）〜（ｆ）は補正用光学シートを透過して出射される光の指向特性Ｐ３を表わした図である。 図５５は、拡散板の拡大図である。 図５６（ａ）〜（ｃ）は、いずれも補正パターンの他の形状を表わした平面図と断面図である。 図５７は、従来の別な面光源装置を示す斜視図である。 図５８（ａ）は同上の従来例の面光源装置を上方から見た様子を示す平面図、図５８（ｂ）は当該面光源装置を光源と反対側から斜めに見た様子を示す斜視図、図５８（ｃ）は当該面光源装置を光源側から斜めに見た様子を示す斜視図である。 図５９（ａ）は図５８（ｂ）のＦ−Ｆ線に沿った断面とその方向における指向特性を表わした図であり、図５９（ｂ）は図５８（ｂ）のＧ−Ｇ線に沿った断面とその方向における指向特性を表わした図である。 図６０は、本発明の実施形態２による面光源装置を示す平面図である。 図６１（ａ）は同上の面光源装置に設けられている拡散パターンを示す平面図、図６１（ｂ）は図６１（ａ）のＭ−Ｍ線断面図、図６１（ｃ）は図６１（ａ）のＮ−Ｎ線断面図である。

符号の説明

３１ 面光源装置
３２ 導光板
３３ 発光部
３５ 拡散板
３６ プリズムシート
３７ 凹凸拡散板
３８ 補正用光学シート
３９ 偏向パターン
４１ 円弧状プリズム
４２ 第１凹凸パターン
４３ 第２凹凸パターン
４４ 合成パターン
４５ 光出射面
４６、４６Ａ〜４６Ｅ 補正パターン
６１ 面光源装置
６２ 拡散パターン

以下、本発明の実施形態を図面に従って詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものでないのは勿論である。

（実施形態１）
図７は本発明の実施形態１による拡散板を用いた面光源装置３１を示す分解斜視図である。この面光源装置３１は、導光板３２、発光部３３、反射板３４、拡散板３５によって構成されている。但し、拡散板３５は、実際は一枚の光学シートであるが、図７においては、その機能によってプリズムシート３６、凹凸拡散板３７、補正用光学シート３８に分けて示している。なお、本発明の実施形態の説明においては、導光板３２の表面に垂直な方向にｚ軸を定め、ある一辺（光入射面４０）に垂直な方向にｙ軸を定め、当該一辺に平行な方向にｘ軸を定めるものとする。また、発光部３３を中心とする動径方向をｒ軸方向とし、ｚ軸及びｒ軸に直角な方向をθ軸方向とする。

導光板３２は、ポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の透明樹脂によって四角平板状に形成されており、裏面には複数乃至多数の偏向パターン３９が設けられている。導光板３２に形成されている偏向パターン３９の配列を図８に示す。

導光板３２の下面に形成されている偏向パターン３９は、発光部３３（特に、内部のＬＥＤ）を中心とする同心円状をした円弧の上に配列されており、各偏向パターン３９は導光板３２の裏面を非対称な断面三角形状に凹設することによって直線状に形成されている。この断面三角形状をした偏向パターン３９における、発光部３３に近い側の斜面の傾斜角としては、２０°以内が望ましい。また、各偏向パターン３９は、発光部３３を中心とする円弧の円周方向に沿って直線状に伸びており、各偏向パターン３９の反射面は、平面視で（ｚ軸方向から見て）発光部３３と当該偏向パターン３９とを結ぶ方向（ｒ軸方向）と直交している。また、偏向パターン３９は、発光部３３から遠くなるに従ってパターン密度が次第に大きくなるように形成されている。ただし、発光部３３の近傍では、偏向パターン３９のパターン密度はほぼ均一になっていても差し支えない。なお、導光板３２の光入射面４０のうち発光部３３と対向する箇所には、発光部３３から導光板３２内に入る光の配向パターンを制御するために、レンズやプリズム等からなる光学素子が形成されていてもよい。

発光部３３は、光を略放射方向に出射する点光源状のものであり、図示しないが、１個ないし数個のＬＥＤを透明なモールド樹脂中に封止し、モールド樹脂の正面以外の面を白色樹脂で覆ったものである。ＬＥＤから出射された光は、直接に、あるいはモールド樹脂と白色樹脂との界面で反射した後、発光部３３の前面から出射される。なお、この実施形態では、発光部３３は、導光板３２の光入射面４０の中央部と対向する位置に配置されているが、導光板３２のコーナー部に配置されていてもよい。但し、その場合には、導光板３２の偏向パターン３９や、拡散プリズムシートの各パターンの配置もそれに応じて変化させる必要がある。

反射板３４は、表面にＡｇメッキによる鏡面加工を施されたものであり、導光板３２の裏面全体に対向するように配置されている。

拡散板３５は、透明基板（プラスチックシート）の裏面に透明なプリズムシート３６を形成し、当該透明基板の表面に透明な凹凸拡散板３７と補正用光学シート３８が重畳した合成パターンを形成したものである。プリズムシート３６は、透明基板の裏面に紫外線硬化樹脂を滴下し、スタンパで紫外線硬化樹脂を押圧してスタンパと透明基板の間に紫外線硬化型樹脂を押し広げた後、紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させること（２Ｐ法：Photo Polymerization 法）によって形成されている。同様に、凹凸拡散板３７と補正用光学シート３８の合成パターンも、２Ｐ法によって形成されている。

なお、プリズムシート３６、凹凸拡散板３７、補正用光学シート３８は実際には、一体に形成されているが、理解を容易にするため、別々に説明する。もっとも、プリズムシート３６、凹凸拡散板３７、補正用光学シート３８の一部又はすべては、互いに別体となるようにしてもよい。

図９は上記プリズムシート３６の構造を示す裏面側からの斜視図である。プリズムシート３６は、断面が左右非対称な三角形をした円弧状プリズム４１（図９では、円弧状プリズム４１は誇張して大きく描いている。）を同心円状に配列したものであり、各円弧状プリズム４１は発光部３３のＬＥＤの配置される位置を中心として円弧状に形成されている。

凹凸拡散板３７については、特許文献２に詳細に記載されているので、ここでは簡単に説明する。凹凸拡散板３７は、透明基板の上面に第１凹凸形状と第２凹凸形状をスタンパ等によって一度に成形したものであって、第１凹凸形状と第２凹凸形状は合成するようにして重ね合わされている。図１０（ａ）（ｂ）はそれぞれ合成パターンの元になった第１凹凸形状と第２凹凸形状の一部を示す図、図１０（ｃ）は第１凹凸形状と第２凹凸形状を合成したパターンに基づいて凹凸拡散板３７の表面に形成されたパターンの一部を示す図である。

第１凹凸形状は複数の第１凹凸パターン４２（凹部又は凸部）によって構成されている。第１凹凸パターン４２は、断面が波形状、半円状、半楕円状、シリンドリカルレンズ状、三角柱状、断面台形状などに形成されており、均一な断面のままで直線状に延びていて線状ないし棒状となっている。また、第１凹凸パターン４２は、長さ方向がｒ軸方向に平行となるようにして放射状に配列されている。図１１（ａ）に示すように、下面側から光が垂直に入射したとき、入射光の光軸（最大光度の光線）を含み、かつ、第１凹凸パターン４２の長さ方向に垂直な平面内で入射光を拡散させるというのが、第１凹凸パターン４２の典型的な光学的作用である。

第２凹凸形状は複数の第２凹凸パターン４３（凹部又は凸部）によって構成されている。第２凹凸パターン４３は、球面凹レンズ状、非球面凹レンズ状、円錐状、円錐台状、角錐状、角錐台状などに形成されていてランダムに配列されている。第２凹凸パターン４３は、その大きさもランダムになっていてもよい。さらに、第２凹凸パターン４３は、ランダムに配列された基本パターンを繰り返し周期的に配置することによって全体が構成されていることが望ましい。図１１（ｂ）に示すように、下面側から光が垂直に入射したとき、入射光の光軸に平行で、かつ、第２凹凸パターン４３の中心部を通過する直線の回りに入射光を拡散させるというのが第２凹凸パターン４３の典型的な光学的作用である。

凹凸拡散板３７の合成パターン４４は、図１０（ａ）のように配列された複数の第１凹凸パターン４２と、図１０（ｂ）のように配列された複数の第２凹凸パターン４３とを重ね合わせて合成されている。図１２（ａ）は第１凹凸パターン４２の拡大図、図１２（ｂ）は第２凹凸パターン４３の拡大図、図１３は合成パターン４４の一部の拡大図である。また、図１４は、凹凸拡散板３７に垂直に平行光を照射したときの、凹凸拡散板３７の各点における透過光の拡散特性を表わした図である。

従来例において説明したように（図２参照）、発光部３３から出射して導光板３２内に入射した光は、導光板３２の表面と裏面との間で全反射を繰り返すことによって導光板３２内を導光する。導光板３２内を導光する光が偏向パターン３９で全反射されると、全反射した光は導光板３２の光出射面４５に向かい、全反射の臨界角よりも小さな入射角で光出射面４５に入射した光は光出射面４５を透過してほぼ光出射面４５に平行な方向へ向けて出射される。こうして、光出射面４５と平行な方向へ向けて出射された光は、プリズムシート３６を透過することによって光の方向を曲げられ、光出射面４５にほぼ垂直な方向へ出射される。

図１５は、各層における光の指向特性を略円錐形状によって模式的に表わした図である。光出射面４５から出射された光の指向特性は、従来例で説明したことからも分かるように、上下に広く幅方向で狭くなっている。よって、プリズムシート３６を透過した光の指向特性は、ｒ軸方向で広くθ軸方向で狭くなっている。一方、凹凸拡散板３７の拡散特性は、図１４から分かるように、ｒ軸方向で狭くθ軸方向で広くなっている。従って、プリズムシート３６をほぼ垂直に透過した光を、さらに凹凸拡散板３７に透過させれば、プリズムシート３６を透過した光の指向特性がθ軸方向で広げられ、凹凸拡散板３７を透過した光のｒ軸方向における広がりとθ軸方向における広がりとがほぼ等しくなってその指向特性が円形になり、輝線や輝度ムラが解消されると考えられる。

しかしながら、この凹凸拡散板３７を透過した光の指向特性を詳細に検査すると、従来例の図６において説明したように、若干歪んでスペード形のようになっている。補正用光学シート３８は、この若干歪んだ指向特性をさらに補正して真円状の指向特性を得るものである。すなわち、補正用光学シート３８は、図６に示したような指向特性を持つ光を透過させると、透過した後の光の指向特性が真円状となるような拡散特性を有するものであればよい。

図１６は３点において、プリズムシート３６及び凹凸拡散板３７を透過した光の指向特性Ｐ１（図６に示したものと同じもの）と、目標とする真円状の指向特性Ｐ３（この指向特性Ｐ３は、どの位置においてもほぼ同一である。）と、指向特性Ｐ１の光を指向特性Ｐ３の光に変換するための拡散特性Ｐ２を表わしている。よって、このような拡散特性Ｐ２を光出射面４５に対向する面全体で求めれば、補正用光学シート３８を製作することができる。なお、拡散特性Ｐ２とは、補正用光学シート３８に垂直に光が入射したとき、補正用光学シート３８によって拡散された光の各方位における光強度を表わしたものであって、図１６、図１８等では補正用光学シート３８に垂直な方向から見た特性を表わしている。

指向特性Ｐ３はどの位置でも同一としてよいが、指向特性Ｐ１は位置によって異なっているから、求めようとする拡散特性Ｐ２も位置によって異なることになる。従って、各位置での拡散特性Ｐ２を実現するためには、補正用光学シート３８の補正パターン４６の形状も１点１点で個別に設計していかなければならない。しかし、補正用光学シート３８の全体で指向特性Ｐ１に応じた拡散特性Ｐ２を１点１点決めることは実際上は困難であり、また、そのような補正用光学シート３８では極めて複雑な表面形状（あるいは、複雑な曲面からなる補正パターン）とならざるを得ない。そこで、補正用光学シート３８のパターンを、図１７に示すように、離散的な拡散特性を持つ多面体からなる複数乃至多数の補正パターン４６の分散集合によって近似することとした。

また、何カ所かの拡散特性Ｐ２を求めた（図１６では３点しか示していないが、多数の点について拡散特性Ｐ２を求めた。）結果を観察すると、補正用光学シート３８の拡散特性Ｐ２は、図１８のようなパターンとなっていることが分かった。例えば、補正用光学シート３８の全体にわたって数点の拡散特性を求め、これらを重ね合わせれば図１８のような汎用的な拡散特性が得られる。個々の点の拡散特性は、図１８の各部分の相対輝度を大きくしたり、小さくしたりすることにより精度よく近似できる。個々の点の拡散特性が図１８の拡散特性とかなり異なる形状に見えても（図５３を参照）、図１８の拡散特性の一部の輝度がゼロになっていると見なすことができる。そして、各点の拡散特性を観察すれば、補正用光学シート３８における位置によって相対輝度が変化する中心となる点（この点を以下においては特徴点と呼ぶ。この特徴点を図１８に×印で表わした。）を定めることができる。

しかし、このような拡散特性Ｐ２を有するパターンの形状を求めると複雑な多面体となり、補正用光学シート３８の設計や製造が困難になる。そこで、図１８のような拡散特性Ｐ２を複数の特徴点に分解し、いずれかの特徴点へ光を拡散させることのできる面を組み合わせて離散的な拡散特性を有する複数種類の多面体を組立てることにより補正パターン４６の形状を決めるようにした。

補正パターン４６の形状は、図１８の特徴点の組合せ方によって種々の形状を得ることができる。しかし、この特徴点の組合せ方により補正パターン４６の多面体形状が単純になったり複雑になったりし、また必要な補正パターン４６の数も異なってくる。そこで、この実施例では、補正パターン４６として５個の多面体形状を用いた

図１９〜図２３は、補正パターン４６の一例として一組５個のパターン４６Ａ〜４６Ｅを等高線図で表わしている。また、図２４は補正パターン４６Ａの斜視図、図２５（ａ）（ｂ）はそれぞれ補正パターン４６Ａを正面側及び側面側から見たときの輪郭を表わした図である。同様に、図２６は補正パターン４６Ｂの斜視図、図２７（ａ）（ｂ）はそれぞれ補正パターン４６Ｂを正面側及び側面側から見たときの輪郭を表わした図である。図２８は補正パターン４６Ｃの斜視図、図２９（ａ）（ｂ）はそれぞれ補正パターン４６Ｃを正面側及び側面側から見たときの輪郭を表わした図である。図３０は補正パターン４６Ｄの斜視図、図３１（ａ）（ｂ）はそれぞれ補正パターン４６Ｄを正面側及び側面側から見たときの輪郭を表わした図である。図３２は補正パターン４６Ｅの斜視図、図３３（ａ）（ｂ）はそれぞれ補正パターン４６Ｅを正面側及び側面側から見たときの輪郭を表わした図である。

これらの補正パターン４６Ａ〜４６Ｅに対して補正用光学シート３８に垂直な平行光を入射させると、補正パターン４６Ａ〜４６Ｅの各平面で光が屈折されて平行光として出射され、特徴点の方向へ進む。図３４（ａ）（ｂ）は、これを補正パターン４６Ｃを例にとって具体的に説明したものである。図３４（ａ）は補正パターン４６Ｃの主要な面を模式的に表した概略平面図であり、図３４（ｂ）は補正パターン４６Ｃで拡散された光の拡散特性を表した図である。補正用光学シート３８に垂直に入射した平行光のうち、図３４（ａ）に示した補正パターン４６Ｃの各平面を透過した光はそれぞれ各平面で屈折し、矢印で結ばれた図３４（ｂ）の特徴点の方向へ向けて平行光として出射されるのである。そして、補正パターン４６Ａ〜４６Ｅの多面体を構成する平面の向きや傾き（傾斜角）が異なれば平行光は異なる方向へ屈折され、また多面体を構成する平面の面積が異なれば特徴点の輝度が変化する。そのため、図１９のような補正パターン４６Ａによれば図３５の様な拡散特性を得ることができる。また、図２０のような補正パターン４６Ｂによれば図３６の様な拡散特性を得ることができる。また、図２１のような補正パターン４６Ｂによれば図３７の様な拡散特性を得ることができる。また、図２２のような補正パターン４６Ｂによれば図３８の様な拡散特性を得ることができる。また、図２３のような補正パターン４６Ｂによれば図３９のような拡散特性を得ることができる。

そして、ある領域に補正パターン４６Ａ〜４６Ｅを設けることによって補正パターン４６Ａ〜４６Ｅの拡散特性（図３５〜図３９）を重ね合わせることにより、図４０のように目的とする拡散特性（図１８）を実現することができる。しかも、各補正パターン４６Ａ〜４６Ｅの分布密度を変化させれば、図３５〜図３９の拡散パターンの重ね合わせの重みを変えることができ、特徴点の相対輝度を個々に調整することができるので、補正用光学シート３８上の各点における任意の拡散特性を得ることができる。

なお、補正パターン４６Ａ〜４６Ｅは平面で囲まれた多面体によって構成されているので、特定の分離した方向（特徴点）へ光を出射させる離散的な拡散特性を有することになる。図４１〜図４５は補正パターン４６Ａ〜４６Ｅの拡散特性を立体視した図であって離散的な拡散特性を有すること、すなわち出射光の進む向きと強度の分布が複数の極大値を有することが示されている。

図４６は補正パターン４６の場所依存性を表わしている。ｚ軸方向から見て発光部３３の両端を通過する円Ｋを考えると、この円Ｋの上のいずれの点も発光部３３から入射する光の広がりは等しくなっており、向きを別にすれば指向特性は等しいと考えられる。よって、発光部３３の両端を通過する円Ｋの上には、パターンの向きを円周に沿って変化させながら、同じ補正パターン４６を配置すればよいことが分かる。また、半径の異なる円の上では補正パターン４６は変化するが、設計を容易にするため異なる円の上では補正パターン４６の形状を変化させず、補正パターン４６のパターン密度を変化させることとした。

従って、図１９〜図２３の補正パターン４６Ａ〜４６Ｅは、それぞれ図４７〜図５１に示すようなパターン密度で補正用光学シート３８上に分布させることとした。なお、図４７〜図５１においては、いずれも向かって左側に発光部３３が位置している。また、図５２は、各補正パターン４６Ａ〜４６Ｅの、面光源装置３１の中央におけるｙ軸方向に沿ったパターン密度の変化を表わしたグラフである。補正パターン４６Ａ、４６Ｂは全体の拡散度合いを調整するものであるので、補正用光学シート３８の全体に均一に分布させている。補正パターン４６Ｃは発光部３３の近傍でパターン密度を大きくし、補正パターン４６Ｅは発光部３３から遠い領域でパターン密度を大きくし、補正パターン４６Ｄはその中間の領域でパターン密度が大きくなるようにしている。

図５３はこのようにして得られた補正用光学シート３８の拡散特性を表わしている。すなわち、補正用光学シート３８に裏面側から平行光を照射したとき、補正用光学シート３８を透過した光の拡散する様子を、補正用光学シート３８の中央における５点で表わしている。また、図５４（ａ）〜（ｃ）は補正用光学シート３８の適当な点における拡散特性Ｐ２を表わした図、図５４（ｄ）〜（ｆ）は補正用光学シート３８を用いた面光源装置３１から出射される光の指向特性Ｐ３を表わした図であって、図５４（ｄ）〜（ｆ）は図５４（ａ）〜（ｃ）のような拡散特性Ｐ２を持つ各箇所における指向特性Ｐ３である。また、図５５は拡散板３５の表面の一部を拡大した図である。

このような補正用光学シート３８を用いると、面光源装置３１から出射される光は、図５４（ｄ）〜（ｆ）に示されている指向特性Ｐ３のように真円状の特性となるので、面光源装置３１の輝線や輝度ムラが解消される。

なお、補正パターン４６は特徴点の組合せ方によって種々の多角形となるものであり、図１９〜図２３に示したような形状の補正パターン４６以外にも、図５６（ａ）〜（ｃ）に示したような形状も可能である。なお、図５６（ａ）〜（ｃ）において、左側に示した図は補正パターン４６の平面形状を示す図、右側に示した図は左図の各Ａ−Ａ線断面図である。また、各補正パターン４６は基本的には平面で囲まれた多面体であるが、頂部や角は丸味を帯びていても良く、また、緩やかな曲面で囲まれた多面体であってもよい。

（実施形態２）
図５７は従来の別な面光源装置を示す斜視図である。この面光源装置にあっては、導光板１２の端面に対向させて複数個の発光部１３を配列することによって発光部１３を線状光源化している。導光板１２の裏面には幅方向全幅にわたるＶ溝状をした偏向パターン２４を平行に配列させてあり、導光板１２の裏面はのこぎり状に形成されている。偏向パターン２４は角度の浅いものであるが、発光部３３から遠くなるに従って次第に角度が大きくなっている。導光板１２の上面には、発光部１３と対向している端面に垂直な方向に延びたストライプ状の拡散パターン２５が形成されている。また、導光板１２の上には、プリズムシート２０が重ねられている。

図５７のような面光源装置では、上面から観察した場合には、図５８（ａ）に示すように均一な明るさに見える。しかし、発光部１３と反対側で斜め４５°上方から上方当該面光源装置を観察すると、図５８（ｂ）に示すように、発光部１３の近傍に輝線２３が見える。一方、発光部１３の側で斜め４５°上方から当該面光源装置を観察した場合には、図５８（ｃ）に示すように輝線は見えない。

図５９（ａ）（ｂ）は発光部１３と反対側から見たときに輝線の見える理由を説明する図である。図５９（ａ）は図５８（ｂ）のＦ−Ｆ線に沿った断面とその方向における指向特性を表わしており、図５９（ｂ）は図５８（ｂ）のＧ−Ｇ線に沿った断面とその方向における指向特性を表わしている。発光部１３の真っ直ぐ前方の断面では、図５９（ａ）に示すような指向特性を有しており、発光部１３の斜め方向では、図５９（ｂ）に示すような指向特性を有しており、斜め方向では発光部１３と反対側に指向特性が膨らんでいる。そのため、発光部１３と反対側から見た場合には輝線２３が見えるが、発光部１３側から見た場合には輝線が見えない。

図６０は本発明の実施形態２による面光源装置６１を示す平面図である。この面光源装置６１は、プリズムシート２０の上面に拡散パターン６２を設けられている点を除けば、図５７に示した面光源装置と同じ構造を有している。拡散パターン６２は、プリズムシート２０の上面において、各発光部１３の直前に凹設されている。図６１（ａ）は拡散パターン６２の平面図、図６１（ｂ）は図６１（ａ）のＭ−Ｍ線断面図、図６１（ｃ）は図６１（ａ）のＮ−Ｎ線断面図である。

本発明の面光源装置６１にあっては、発光部１３の直前に拡散パターン６２を設けたので、図６１（ｃ）に示すように、発光部１３の直前においてプリズムシート２０下面のプリズムを垂直に透過した光ｐが拡散パターン６２を通過することによって発光部１３と反対側へ向けて略４５°の方向へ出射されるようになる。よって、斜め方向だけでなく、前方へも光が出射されるようになるので、発光部１３と反対側から観察した場合にも輝線が生じにくくなっている。

なお、実施形態２では、プリズムシート２０の上面に拡散パターン６２を設けたが、拡散パターン６２を有する補正用光学シートをプリズムシート２０の上に重ねるようにしてもよい。

これらの補正パターン４６Ａ〜４６Ｅに対して補正用光学シート３８に垂直な平行光を入射させると、補正パターン４６Ａ〜４６Ｅの各平面で光が屈折されて平行光として出射され、特徴点の方向へ進む。図３４（ａ）（ｂ）は、これを補正パターン４６Ｃを例にとって具体的に説明したものである。図３４（ａ）は補正パターン４６Ｃの主要な面を模式的に表した概略平面図であり、図３４（ｂ）は補正パターン４６Ｃで拡散された光の拡散特性を表した図である。補正用光学シート３８に垂直に入射した平行光のうち、図３４（ａ）に示した補正パターン４６Ｃの各平面を透過した光はそれぞれ各平面で屈折し、矢印で結ばれた図３４（ｂ）の特徴点の方向へ向けて平行光として出射されるのである。そして、補正パターン４６Ａ〜４６Ｅの多面体を構成する平面の向きや傾き（傾斜角）が異なれば平行光は異なる方向へ屈折され、また多面体を構成する平面の面積が異なれば特徴点の輝度が変化する。そのため、図１９のような補正パターン４６Ａによれば図３５の様な拡散特性を得ることができる。また、図２０のような補正パターン４６Ｂによれば図３６の様な拡散特性を得ることができる。また、図２１のような補正パターン４６Ｃによれば図３７の様な拡散特性を得ることができる。また、図２２のような補正パターン４６Ｄによれば図３８の様な拡散特性を得ることができる。また、図２３のような補正パターン４６Ｅによれば図３９のような拡散特性を得ることができる。

（実施形態２）
図５７は従来の別な面光源装置を示す斜視図である。この面光源装置にあっては、導光板１２の端面に対向させて複数個の発光部１３を配列することによって発光部１３を線状光源化している。導光板１２の裏面には幅方向全幅にわたるＶ溝状をした偏向パターン２４を平行に配列させてあり、導光板１２の裏面はのこぎり状に形成されている。偏向パターン２４は角度の浅いものであるが、発光部１３から遠くなるに従って次第に角度が大きくなっている。導光板１２の上面には、発光部１３と対向している端面に垂直な方向に延びたストライプ状の拡散パターン２５が形成されている。また、導光板１２の上には、プリズムシート２０が重ねられている。

Claims (8)

1. 一方の面から光が入射し他方の面から光が出射する基板のいずれか一方の面に、離散的な拡散特性を有する光学パターンを形成したことを特徴とする拡散板。
2. 前記基板上の位置により拡散特性が異なっていることを特徴とする、請求項１に記載の拡散板。
3. 前記光学パターンは、離散的な方向へ光を拡散させる多面体によって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の拡散板。
4. 前記多面体のそれぞれは、所定の拡散特性から抽出した複数の主要な拡散方向のうち１又は２以上の拡散方向に光を拡散させるように定められた形状を有することを特徴とする、請求項３に記載の拡散板。
5. 各種類の光学パターンは、それぞれ前記基板上の位置に応じてパターン密度が変化していることを特徴とする、請求項１に記載の拡散板。
6. 前記基板の他方の面に、プリズムを形成したことを特徴とする、請求項１に記載の拡散板。
7. 光源を端面に対向させて配置された導光板の光出射面側に配置される請求項１に記載の拡散板であって、
   前記光源の直前に対応する位置に、凹状の前記光学パターンを設けたことを特徴とする拡散板。
8. 光源と、
   前記光源から導入した光を面状に広げて光出射面から出射させる導光板と、
   前記導光板の光出射面に対向させて配置された請求項１に記載の拡散板と、
   を備えた面光源装置。

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