WO2010070821A1 - 面光源装置 - Google Patents

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WO2010070821A1
WO2010070821A1 PCT/JP2009/006439 JP2009006439W WO2010070821A1 WO 2010070821 A1 WO2010070821 A1 WO 2010070821A1 JP 2009006439 W JP2009006439 W JP 2009006439W WO 2010070821 A1 WO2010070821 A1 WO 2010070821A1
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light
guide plate
inclined surface
light source
light guide
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田上靖宏
倉田剛大
篠原正幸
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オムロン株式会社
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    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side

Definitions

  • the present invention relates to a surface light source device, and more particularly to a structure of a surface light source device for allowing light to efficiently enter a light guide plate thinner than the thickness of the light source.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a conventional liquid crystal display device using an edge light type surface light source device.
  • the liquid crystal display device 11 includes a surface light source device 12 and a liquid crystal panel 15.
  • the surface light source device 12 is arranged with a point light source 18 using LEDs facing an end surface (light incident surface) of a light guide plate 17 formed of a transparent resin, and a diffusion plate 13 on the upper surface (light output surface) of the light guide plate 17. And two prism sheets 14 are stacked, and the reflection plate 16 is opposed to the lower surface of the light guide plate 17.
  • the point light source 18 is mounted on the substrate 20.
  • the liquid crystal panel 15 is disposed on the prism sheet 14 via a rim sheet 19 (black frame).
  • the light emitted from the point light source 18 enters the light guide plate 17 from the end face of the light guide plate 17, propagates in the light guide plate 17, spreads, and exits from almost the entire upper surface of the light guide plate 17.
  • the light emitted from the upper surface of the light guide plate 17 passes through the diffusion plate 13 and the prism sheet 14 and illuminates the liquid crystal panel 15 from the back side. Further, the light leaking from the lower surface of the light guide plate 17 is reflected by the reflection plate 16 and returns to the light guide plate 17 to be reused.
  • Such a surface light source device 12 has uniform brightness, high brightness, low cost, a large light emitting area (small area other than the light emitting surface), and a thickness. Thinness is required. In particular, in the case of being incorporated in a portable device, the demand for thinning the surface light source device 12 is increasing as the portable device is thinned.
  • each part of a general surface light source device is as follows. Sum of thickness of substrate and point light source 600 ⁇ m The height of the light exit window of the point light source 300 ⁇ m Prism sheet thickness 62 ⁇ m (per sheet) Diffuser thickness 55 ⁇ m Light guide plate thickness 250-650 ⁇ m Reflector thickness 60 ⁇ m Rim sheet thickness 55 ⁇ m
  • the thickness of the surface light source device is about 600 ⁇ m on the point light source side, and is about 489 ⁇ m to 889 ⁇ m on the light guide plate side, excluding the thickness of the rim sheet. Therefore, it is desired to reduce the thickness on the light guide plate side that occupies most of the area of the surface light source device.
  • the light source plate occupies most of the thickness of the surface light source device.
  • the thickness of the light guide plate is made thinner than the height of the light emission window (light emission window) of the point light source, the light emitted from the point light source that does not enter the light guide plate increases, and the light use efficiency of the surface light source device Decreases. Therefore, the thickness of the light guide plate is restricted by the height of the light exit window of the point light source, and it is difficult to make the thickness of the light guide plate thinner than the height of the light exit window of the point light source.
  • the light source is a cold cathode tube, it is difficult to make the thickness of the light guide plate thinner than the diameter of the cold cathode tube.
  • FIG. 2 is a side view of the liquid crystal display device 21 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-53111 (Patent Document 1).
  • the surface light source device 22 used in the liquid crystal display device 21 the light from the fluorescent tube 23 is efficiently incident on the light guide plate that is thinner than the fluorescent tube 23.
  • a tapered portion 25 is provided at the end of the optical plate body 24.
  • the end face of the tapered portion 25 has a height substantially equal to the diameter of the fluorescent tube 23, and the fluorescent tube 23 faces the end face.
  • the light incident from the end face of the tapered portion 25 is totally reflected by the front and back surfaces of the tapered portion 25 to be guided to the light guide plate main body 24 and emitted from the upper surface of the light guide plate main body 24 toward the liquid crystal panel 26.
  • the surface light source device 22 disclosed in Patent Document 1 is intended to guide light from the fluorescent tube 23 to the light guide plate without leakage. Therefore, the height of the end face of the tapered portion 25 is made substantially equal to the diameter of the fluorescent tube 23 so that the light from the fluorescent tube 23 is introduced into the tapered portion 25 without leakage.
  • this surface light source device 22 cannot prevent light leakage at the tapered portion 25. Therefore, the light leaking from the tapered portion 25 appears to shine from the viewer side, the edge of the display unit (screen) of the liquid crystal display device 21 emits light with high luminance, and the quality of the display unit is deteriorated.
  • the reason why light leakage from the tapered portion 25 cannot be prevented in the structure like the surface light source device 22 will be described with reference to FIG. Now, consider the light that is most likely to leak at the tapered portion 25. If the light leakage that is most likely to leak is prevented, the surface light source device 22 has no light leakage at the tapered portion 25.
  • the light that is most likely to leak is the light ray L having the largest incident angle ⁇ out of the light that has exited the fluorescent tube 23 and entered the tapered portion 25, and therefore the incident angle ⁇ measured from the direction perpendicular to the end face of the tapered portion 25 is Consider a structure in which the maximum light beam L does not leak through the tapered portion 25 and the light guide plate body 24 can be made as thin as possible.
  • the light beam L having the maximum incident angle ⁇ is totally reflected at the upper end (point A) of the inclined surface of the tapered portion 25, and then at the point B on the lower surface of the light guide plate. What is necessary is just to consider the conditions for total reflection again and reflection on the upper surface (point C) adjacent to the tapered portion 25 of the light guide plate body 24.
  • the flat part is represented on the end surface part of the taper part 25, this is represented on account of illustration and it may be considered that the length is infinitely short.
  • the incident angle at which the light totally reflected at the point A is incident on the lower surface of the tapered portion 25 is 90 ° ⁇ 2 ⁇
  • the condition for the total reflection of the light beam at the point B on the lower surface is: ⁇ ⁇ 45 ° ⁇ (Formula 3) It becomes. If Expression 3 is satisfied, the light totally reflected at the point B is also totally reflected at the point C of the light guide plate body 24.
  • the thickness t of the light guide plate body 24 is expressed by the following formula 8.
  • n 1.59 (in the case of polycarbonate resin)
  • the taper portion 25 is expressed by Equations 6 to 8 using the value of the height T and the value of ⁇ .
  • the length X of 25, the height difference Y, and the thickness t of the light guide plate main body 24 are determined as follows.
  • FIG. 4 summarizes the calculation results as described above.
  • the thickness t of the light guide plate main body 24 is 3.75 mm (in the case of acrylic resin) or 3.45 mm (in the case of polycarbonate resin).
  • FIG. 5 is a perspective view showing the surface light source device disclosed in FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-69751 (Patent Document 2).
  • a light guide portion 33 having a conical shape is provided at an end portion of the light guide sheet 32, and a point light source 35 is disposed to face the end surface (light receiving portion 34) of the light guide portion 33.
  • the point light source 35 and the light receiving part 34 of the light guide part 33 have the same height, and the light of the point light source 35 is incident from the light guide part 33 and guided to the light guide sheet 32. I am doing so.
  • the surface light source device 31 disclosed in Patent Document 2 is intended to guide the light from the point light source 35 to the light guide sheet 32 without leakage. Therefore, the height of the light receiving part 34 is made substantially equal to the height of the point light source 35, and the light of the point light source 35 is guided to the light guide sheet 32 without leakage by the taper of the light guide part 33.
  • this surface light source device 31 cannot prevent light leakage in the conical light guide 33. Therefore, the light leaked from the light guide 33 appears to shine from the viewer side, the edge of the display unit (screen) of the liquid crystal display device emits light with high luminance, and the quality of the display unit is deteriorated.
  • FIG. 6 is a view showing a cross section of the light guide 33 and the light guide sheet 32 cut along a vertical plane passing through the axis of the light guide 33.
  • the surface light source device 31 disclosed in Patent Document 2 it is possible to confine a certain amount of light, but about several tens of percent of light leaks from the light guide unit 33, and the leaked light shines on the display surface. As a result, the quality of the liquid crystal display device was deteriorated. In Patent Document 2, no consideration has been given to preventing such light leakage. Further, in the surface light source device 31 of Patent Document 2, since the end surface of the conical light guide 33 and the point light source 35 must be disposed to face each other, the light guide sheet 32 is determined depending on the position and size of the point light source 35. The position of the light guide part 33 in the case had to be changed, and there was no versatility.
  • FIG. 7 is a partially broken perspective view of the surface light source device disclosed in Japanese Patent No. 3828402 (Patent Document 3).
  • a diffusion plate 43 and two prism sheets 44 and 45 are stacked on a light guide plate 42, and a plurality of point light sources 46 are arranged facing the light incident end face of the light guide plate 42. is there.
  • a plurality of light directional diffusion elements 47 extending in a direction perpendicular to the light incident end face are provided on the upper and lower surfaces of the region along the light incident end face of the light guide plate 42, and the light incident from the point light source 46 is received. The light is transmitted along the plane while being diffused along the plane of the light guide plate 42.
  • a plurality of dots 48 are provided on the upper surface and the lower surface of the light guide plate 42 for emitting light guided through the light guide plate 42 to the outside.
  • the surface light source device 41 is intended to improve that the light leaked from the vicinity of the point light source shines with high brightness.
  • the light guide plate 42 has a uniform thickness as a whole. Therefore, if the light incident efficiency of the light source is not reduced, the thickness of the light guide plate 42 cannot be made thinner than the light emitting surface of the light source.
  • FIG. 8 is a perspective view of a surface light source device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-272428 (Patent Document 4).
  • a plurality of light sources 53 are arranged so as to face the light incident end face of the light guide plate 52, and the step surface 54 perpendicular to the upper surface of the light guide plate 52 is zigzag facing the upper half face of the light incident end face.
  • the thickness of the light guide plate 52 is increased on the light incident end face side, and the thickness of the main portion of the light guide plate 52 far from the light incident end face is reduced.
  • the surface light source device 51 having such a structure, light incident on the light guide plate 52 from the upper half surface of the light incident end surface returns to the incident end surface by being reflected by the stepped surface 54 and reflected by the incident end surface.
  • the light guide plate is guided to a thin region. Therefore, the surface light source device can be thinned and the light use efficiency can be achieved.
  • the surface light source device 51 As shown in FIG. 9A, depending on the incident angle to the step surface 54, there is light L that does not totally reflect on the step surface 54 but leaks out and becomes a loss. Even when the reflection member 55 is provided so as to face the stepped surface 54, a part of the leaked light L is absorbed by the reflection member 55 and is lost. Furthermore, as shown in FIG. 9B, a part of the light L that has been retro-reflected by a part of the stepped surface 54 returns into the light source 53 and is absorbed by the package of the light source 53 to be lost. Therefore, in the surface light source device 51, even if the light guide plate can be made thin, the light use efficiency is poor.
  • the surface light source device 51 it is necessary to make the zigzag shape of the step surface 54 in accordance with the position of each light source 53, and the light guide plate 52 can be redesigned to change the number and position of the light sources 53, It was necessary to remake. Furthermore, in this surface light source device 51, the shape of the light guide plate 52 is complicated and difficult to manufacture.
  • the present invention has been made in view of the technical problems as described above.
  • the object of the present invention is to make the thickness of the end face of the light introducing portion substantially equal to the height of the light exit window of the point light source.
  • a surface light source device that can guide light to a light guide plate that is thin compared to the height of the light exit window of the light source, light leakage from the light introduction part is reduced to improve light utilization efficiency and manufacture
  • a surface light source device includes a light source and a light source plate that introduces light from the light source from a light incident surface and emits the light from the light emission surface to the outside.
  • the light source is provided at a position where a light emitting surface thereof faces a light incident surface of the light guide plate, and the light guide plate is a light introducing unit for confining light from the light source incident from the light incident surface.
  • a light guide plate that is smaller than the maximum thickness of the light introduction part and is continuous with the light introduction part and allows the confined light to be emitted from the light emission surface to the outside by the light emission means.
  • a ratio of the thickness of the light guide plate main body to the maximum thickness of the light introducing portion is 0.8 or less, and the light introducing portion is introduced from the surface of a portion having a larger thickness than the light guide plate main body.
  • Tilt inclined toward the edge of the surface of the optical plate body A slope is provided on the light emitting side surface of the light guide plate or on the opposite surface, and the slope angle of the slope is in the vertical cross section along the maximum slope direction of the slope and the upper end of the slope and the guide.
  • the light guide plate is incident on the light introduction part, being larger than the inclination angle of a line segment connecting the end on the opposite side of the inclined surface of the optical plate body to the end far from the light source and smaller than 90 °.
  • a directivity conversion pattern for converting the spread of directivity in the thickness direction of the light guide plate into a directivity characteristic inclined toward a direction parallel to the surface direction of the light guide plate is used as the light emission side surface or vice versa.
  • the inclined surface and the directivity conversion pattern are provided on a surface of the light guide plate so that a part of the light incident on the light introducing portion is reflected simultaneously or alternately on the inclined surface and the directivity conversion pattern.
  • a part of the light incident on the light introducing portion is characterized by being determined to be incident to at least twice the inclined surface.
  • the angle of inclination of the inclined surface is reduced to such an extent that the light in the light introducing portion is incident on the inclined surface for the first time, and the thickness of the light guide plate body is reduced, 2 is added to the inclined surface.
  • Light incident on the second time is generated, and light easily leaks from the inclined surface when incident on the second time.
  • the present invention since the present invention has the above configuration, the light incident on the second time can be prevented from leaking from the inclined surface by reflecting the light with the directivity conversion pattern, and the efficiency of the surface light source device can be improved. Can be improved.
  • the directivity conversion pattern is formed on the inclined surface, is positioned between an upper end edge and a lower end edge of the inclined surface, and
  • the gradient angle distribution of the directivity conversion pattern in the region having the same width as the light emitting surface is characterized in that the frequency in the range of the tilt angle of 15.5 ° or more and 43.5 ° or less is 50% or more of the whole.
  • the width of the light emitting surface of the light source is the width of light emitted from the light source itself, not the width of an LED chip or the like. According to this embodiment, the efficiency of the surface light source device in which the directivity pattern is formed on the inclined surface can be increased.
  • the directivity conversion pattern is formed on a surface opposite to the inclined surface of the light guide plate and viewed from a direction perpendicular to the light emitting surface.
  • the distribution of the inclination angle number of the directivity conversion pattern in the region having the same width as the light emitting surface of the light source is in the range of the inclination angle of 15.5 ° or more and 43.5 ° or less.
  • the frequency is 50% or more of the whole. According to this embodiment, the efficiency of
  • Still another embodiment of the surface light source device according to the present invention is characterized in that the depth or height of the directivity conversion pattern is constant with respect to the surface of the inclined surface. According to such an embodiment, it is possible to reduce the amount of light that is lost without being emitted from the light source and entering the light introducing portion, and it is possible to improve light utilization efficiency.
  • the directivity conversion pattern is a concave or convex unit pattern, and when viewed from a direction perpendicular to the light exit surface, the unit pattern is the light It extends in a direction perpendicular to the incident surface, and is arranged in parallel to each other in a direction parallel to the light emitting surface. According to this embodiment, the light incident from the light incident surface can be guided almost straight as it is. In addition, the directivity conversion pattern can be easily produced.
  • the means for solving the above-described problems in the present invention has a feature in which the above-described constituent elements are appropriately combined, and the present invention enables many variations by combining such constituent elements. .
  • FIG. 1 is a schematic view of a conventional liquid crystal display device using an edge light type surface light source device.
  • FIG. 2 is a side view of the liquid crystal display device disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the reason why light leaks at the tapered portion in the surface light source device of FIG.
  • FIG. 4 shows a design example of the surface light source device of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the surface light source device disclosed in Patent Document 2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a cross section of the light guide unit and the light receiving unit cut along a vertical plane passing through the axis of the light guide unit in the surface light source device of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a partially broken perspective view of the surface light source device disclosed in Patent Document 3.
  • FIG. 8 is a perspective view of the surface light source device disclosed in Patent Document 4.
  • FIG. 9A and 9B are schematic diagrams for explaining the reason why light loss occurs in the surface light source device of Patent Document 4.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the surface light source device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the surface light source device according to the first embodiment.
  • FIG. 12A is a diagram showing a state in which primary incident light leaks from the inclined surface when the inclined angle of the inclined surface of the light introducing portion is large
  • FIG. 12B is an inclination of the inclined surface of the light introducing portion.
  • FIG. 13 is a diagram showing the behavior of the light shown in FIG. 12A as a directivity when viewed from a direction perpendicular to the light incident end face.
  • FIG. 14 is a diagram showing the behavior of the light shown in FIG. 12B as directional characteristics when viewed from a direction perpendicular to the light incident end face.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a change in directivity when primary incident light is totally reflected by an inclined surface and a directivity conversion pattern.
  • FIGS. 16A and 16B are diagrams showing changes in directivity when the secondary incident light is totally reflected by the inclined surface and the directivity conversion pattern.
  • FIG. 17 is a diagram showing conditions for the presence of light that is incident twice or more on the inclined surface of the light introducing portion.
  • FIG. 18A is a schematic diagram showing light incident on the inclined surface of the light introducing portion.
  • FIG. 18B is a schematic cross-sectional view taken along the line DD in FIG.
  • FIGS. 19A and 19B are schematic cross-sectional views along the line DD in FIG. 18A, and are diagrams for explaining the behavior of light when the groove inclination angle is large.
  • 20 (a) and 20 (b) are schematic cross-sections along the line DD in FIG. 18 (a), and are diagrams for explaining the behavior of light when the inclination angle of the V groove is 30 °. .
  • FIG. 18A is a schematic diagram showing light incident on the inclined surface of the light introducing portion.
  • FIG. 18B is a schematic cross-sectional view taken along the line DD in FIG.
  • FIGS. 19A and 19B are schematic cross-sectional views along the line
  • FIG. 21 is a diagram showing the result of calculating the relationship between the inclination angle of the light introducing portion and the efficiency.
  • FIG. 22A is a diagram showing a unit pattern of a chevron cross section, and FIG. 22B is a diagram showing an inclination angle number distribution at that time.
  • FIG. 23A shows a unit pattern of a trapezoidal cross section, and FIG. 23B shows a tilt angle number distribution at that time.
  • FIG. 24 is a diagram showing a predetermined region for calculating the inclination angle number distribution.
  • FIG. 25A shows a triangular pattern with an apex angle of 120 °
  • FIG. 25B shows a tilt angle number distribution at that time.
  • FIG. 26A shows a trapezoidal pattern with a base angle of 30 °
  • FIG. 26B shows a tilt angle number distribution at that time.
  • FIG. 27 is a schematic diagram showing a unit pattern in which the inclination angle of the inclined surfaces at both ends is 30 ° and the center portion is curved.
  • FIG. 28 is a diagram showing the inclination angle number distribution of the unit pattern shown in FIG.
  • FIG. 29 is a schematic diagram showing a unit pattern having a semicircular cross section.
  • FIG. 30 is a diagram showing the inclination angle number distribution of the unit pattern shown in FIG.
  • FIG. 31 is a schematic diagram showing a unit pattern having a circular cross section.
  • FIG. 32 is a diagram showing the distribution of the number of inclination angles of the unit pattern shown in FIG. FIG.
  • FIG. 33 is a schematic view showing a unit pattern having a sawtooth cross section.
  • FIG. 34 shows an inclination angle of a line segment connecting an upper end of the inclined surface and an end far from the point light source on the surface opposite to the inclined surface of the light guide plate main body in a vertical section along the maximum inclination direction of the inclined surface. It is a figure showing the relationship with the inclination angle of an inclined surface.
  • FIG. 35 (a) is a perspective view showing a surface light source device according to Comparative Example 1
  • FIG. 35 (b) is a side view thereof.
  • FIG. 36 is a diagram showing the distribution of the number of tilt angles in Comparative Example 1.
  • FIG. 37 (a) is a perspective view showing a surface light source device according to Comparative Example 2, and FIG.
  • FIG. 37 (b) is a side view thereof.
  • FIG. 38 is a diagram illustrating the distribution of the number of inclination angles in Comparative Example 2.
  • FIG. 39A is a perspective view showing a surface light source device according to Comparative Example 3, and
  • FIG. 39B is a side view thereof.
  • FIG. 40 is a diagram illustrating the inclination angle number distribution of Comparative Example 3.
  • 41A and 41B are diagrams for explaining the reason why light from a point light source is likely to leak in the case of Comparative Example 1.
  • FIG. FIG. 42 (a) is a perspective view showing a surface light source device according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 42 (b) is a side view thereof.
  • FIG. 42 (a) is a perspective view showing a surface light source device according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 42 (b) is a side view thereof.
  • FIG. 43 is a perspective view showing a surface light source device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 44 is a perspective view showing a surface light source device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 45 is a schematic plan view showing a surface light source device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 46 is a perspective view showing a surface light source device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 47A is a plan view of the surface light source device of Embodiment 6, and FIG. 47B is a side view thereof.
  • FIGS. 48A and 48B are diagrams for obtaining the position condition of the directivity conversion pattern.
  • FIG. 49 is a schematic diagram showing a region for calculating the tilt angle number distribution.
  • 50A to 50C are side views of light guide plates having different shapes.
  • 51A to 51C are side views of light guide plates having different shapes.
  • 52 (a) and 52 (b) are side views of light guide plates having
  • FIG. 10 is a perspective view showing a surface light source device 61 according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 11 is a schematic sectional view thereof.
  • the surface light source device 61 includes a point light source 62 and a light guide plate 63.
  • the point light source 62 is composed of one or a plurality of LEDs. It emits white light.
  • the LED 64 is sealed in a transparent sealing resin 65, and the transparent sealing resin 65 is covered with a white resin 66 except for the front surface, and the front surface exposed from the white resin 66 of the transparent sealing resin 65 is light. It is an emission window 67 (light emitting surface).
  • the point light source 62 is smaller than the width of the light guide plate 63 (the dimension in the depth direction of the paper in FIG. 11), and the cold cathode tube is called a point light source while the cold cathode tube is called a linear light source.
  • the point light source is not a point light source in a strict sense.
  • the point light source also has a finite width, but it is not a thing having a width of 10 mm or more like a cold cathode tube.
  • a point light source there is a side view type LED.
  • One package may contain one or more LED chips, and a plurality of LED chips may be sealed simultaneously.
  • the width direction opening size is about 5 mm, but the light emitting plate has a light emitting surface size of about 2 inches. Can be considered.
  • what emits parallel light like a semiconductor laser element etc. may be used.
  • the light guide plate 63 is provided with a light introducing portion 69 at the end of the light guide plate main body 68, and has a high refractive index such as acrylic resin, polycarbonate resin (PC), cycloolefin-based material, polymethyl methacrylate (PMMA) or the like. It is molded with transparent resin. In the following, it is assumed that the light guide plate 63 is made of polycarbonate resin.
  • the light introduction part 69 is a thick part of the light guide plate 63, and the point light source 62 is arranged so as to face a part of the light incident end face 70 (light incident face) which is the end face thereof.
  • the thickness T of the end face of the light introducing portion 69 is equal to or greater than the height H of the light exit window 67. Therefore, the light emitted from the point light source 62 is efficiently transmitted from the light incident end face 70 to the light introducing portion. 69, the light use efficiency of the surface light source device 61 is increased.
  • a wedge-shaped projection extending in parallel with the light incident end surface 70 of the light guide plate 63 extends in a band shape, and this large region is A light introducing portion 69 is provided.
  • the region on the light incident end surface side is a horizontal plane 72, and an inclined surface 73 is formed from the end of the horizontal plane 72 to the end of the light guide plate main body 68.
  • the light guide plate main body 68 occupies most of the area of the light guide plate 63, and its thickness t is thinner than the thickness T of the light introducing portion 69, whereby the light guide plate 63 is made thinner.
  • the light guide plate main body 68 has a flat plate shape whose front and back surfaces are parallel, and the thickness of the light guide plate main body 68 is substantially uniform.
  • a light emitting means 74 is provided on the surface opposite to the light emitting surface 71 of the light guide plate main body 68. In FIG. 11, a triangular groove pattern is shown as the light emitting means 74, but sand blasting, photo printing of diffusion ink, diffraction grating pattern, arbitrary uneven pattern, etc. may be used. It may be provided on the emission surface 71 or on both the light emission surface 71 and its opposite surface.
  • the light L emitted from the point light source 62 enters the light introducing portion 69 from the light incident end face 70, and the directivity conversion pattern 75 or The light is totally reflected on the lower surface of the light introducing portion 69 or is guided to the light guide plate body 68 having a small thickness through the light introducing portion 69.
  • the light guided to the light guide plate main body 68 is totally reflected or diffused by the light emitting means 74 and is emitted almost uniformly from the light emitting surface 71.
  • a directivity conversion pattern 75 composed of a plurality of V grooves 76 (or may be a chevron pattern) is formed in a partial region of the inclined surface 73 of the light introducing portion 69, that is, a region in front of the point light source 62. .
  • the V grooves 76 are arranged in parallel to each other, and each V groove 76 extends in a direction perpendicular to the light incident end face 70 when viewed from a direction perpendicular to the light guide plate body 68.
  • Each V-groove 76 has a uniform cross-sectional shape along the respective length direction, and has the same V-groove shape, and each V-groove 76 has the same depth and length. Yes.
  • Each V groove 76 has an apex angle of 120 ° in a cross section perpendicular to the length direction.
  • the V-groove 76 is formed so as not to be deeper than the light emitting surface 71, the depth of the V-groove 76 gradually changes at the upper end portion and the lower end portion.
  • the V grooves 76 are recessed so as to be carved into the inclined surface 73, and the ridge line between the V grooves 76 is in the same plane as the inclined surface 73. The upper end of the V groove 76 reaches the end of the horizontal plane 72 on the light incident end face side.
  • the length direction of the V groove 76 is perpendicular to the light incident end surface 70 when viewed from the direction perpendicular to the light guide plate body 68. It is preferable that However, as long as it is substantially perpendicular to the light incident end face 70, the length direction of the V groove 76 is about ⁇ 10 ° from the direction perpendicular to the light incident end face 70 when viewed from the direction perpendicular to the light guide plate body 68. May be tilted.
  • the thickness t of the light guide plate main body 68 is 0.4 mm
  • the thickness T of the end face of the light introducing portion 69 is 0.6 mm
  • the length K of the light introducing portion 69 is 2.5 mm
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface 73 is 5 mm.
  • the efficiency refers to how much of the incident light does not leak from the light introducing portion 69 to the light guide plate main body 68 when light is incident on the light incident end face 70 or the light introducing portion 69 having a flat edge. It represents how it is transmitted.
  • the surface light source device 61 shown in FIGS. 10 and 11 has the basic features of the present invention, the reason why light leakage can be reduced while reducing the thickness of the light guide plate 63 and other books will be described below. The features of the invention will be described based on the surface light source device 61 of the first embodiment.
  • the reason for providing the inclined surface 73 in the surface light source device 61 is to increase the amount of light that can be taken from the point light source 62 by increasing the area of the light incident end surface 70 and to reduce the thickness of the light guide plate main body 68. is there. Further, the directivity conversion pattern 75 is for preventing light from leaking from the inclined surface 73. In FIGS. 12 to 14, a case is considered where the directivity conversion pattern 75 is not provided on the inclined surface 73. 15 and 16, consider a case where the directivity conversion pattern 75 is provided on the inclined surface 73.
  • 13 to 16 show the directivity characteristics. These directivity characteristics are viewed from a direction perpendicular to the light incident end face 70 of the light guide plate 63, the x axis is an axis perpendicular to the light incident end face 70 and directed to the inside of the light guide plate, and the z axis is the light guide plate 63.
  • the axis in the direction perpendicular to the light exit surface 71 and the y axis are axes in the direction perpendicular to the x axis and the z axis (the direction parallel to the light incident end surface 70).
  • the intensity of light is discarded, and only the direction of the light beam in the light guide plate 63 is represented by polar coordinates.
  • n is the refractive index of the light guide plate 63.
  • the boundary line J represents the boundary between the light beam totally reflected by the inclined surface 73 and the light beam transmitted through the inclined surface 73, and the light beam in the region between the two boundary lines J is totally reflected by the inclined surface 73. However, light rays outside the boundary line J pass through the inclined surface 73 and escape to the outside.
  • the reflected light beam is located on the opposite side of the incident light beam with the x-axis interposed therebetween, and is reflected on the same side as the inclined surface or the like by being totally reflected on the opposite surface of the light guide plate.
  • these are light rays located on the same side (that is, the region above the y-axis).
  • the directivity conversion pattern 75 is not provided on the inclined surface 73.
  • the height H of the light exit window 67 can be increased. Or it is preferable at the point which can shorten the length of the light introduction part 69, and can make the ratio of the area of the light-projection surface 71 large.
  • the light incident on the inclined surface 73 for the first time is the primary incident light
  • the second time A part of the light incident on the light source is referred to as secondary incident light or the like
  • FIG. 13 represents the behavior of the light shown in FIG. 12A as directional characteristics as viewed from the direction perpendicular to the light incident end face 70.
  • the change in the angle of the light beam before and after being totally reflected by the inclined surface 73 is large, so that when the light ray p1 on the boundary of the directivity characteristic G1 is totally reflected by the inclined surface 73, It moves in the z-axis direction beyond the boundary line J to become a light ray p2. That is, it leaks out through the inclined surface 73.
  • the light having the directional characteristics G1 when the light having the directional characteristics G1 is totally reflected by the inclined surface 73, the light spreads in the thickness direction (z-axis direction) of the light guide plate 63 and becomes the directional characteristics G2 (ellipses represented by broken lines). The light (primary incident light) in the region exceeding 1 will leak from the inclined surface 73.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface 73 is made smaller than in the case of FIG. 12A, the leakage of the primary incident light L1 can be suppressed. However, even if the primary incident light L1 is prevented from leaking by reducing the inclination angle ⁇ of the inclined surface 73, a part of the secondary incident light L2 is inclined surface 73 as shown in FIG. To the outside and lost.
  • FIG. 14 represents the behavior of the light shown in FIG. 12B as a directivity when viewed from a direction perpendicular to the light incident end face 70.
  • the inclination angle of the inclined surface 73 is reduced, the change in the angle of the light beam before and after being totally reflected by the inclined surface 73 is reduced, so that the light beam p1 (primary incident light) on the boundary of the directivity characteristic G1 is inclined.
  • the light is totally reflected by the surface 73, the light moves in the z-axis direction.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface 73 is further reduced, it is possible to prevent the secondary incident light L2 from leaking.
  • the length of the light introducing portion 69 increases, and the area of the light guide plate main body 68 decreases accordingly, and the area that can be used as the light source decreases. It becomes impractical.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface 73 is reduced to a range in which the light in the light introducing portion 69 does not leak from the inclined surface 73 when it first enters the inclined surface 73 (1).
  • the difference between the maximum thickness of the light introducing portion 69 and the thickness of the light guide plate main body 68 is reduced, so that the incident light enters the inclined surface 73 at least twice.
  • the thickness t of the light guide plate body 68 is reduced by increasing the length of the light introducing portion 69 to the range where light exists (thinning of the light guide plate).
  • the directivity conversion pattern 75 When the directivity conversion pattern 75 is provided, as shown in FIG. 15, when the light beam p1 (primary incident light) on the boundary of the directivity characteristic G1 is totally reflected by the inclined surface 73, the light beam p1 is moved in the z-axis direction. It moves to become a light ray p5 inside the boundary line J. Further, when the light beam p5 is totally reflected by the directivity conversion pattern 75, the light beam p5 rotates about the x-axis and becomes a light beam p6. In terms of directivity, when the light having directivity G1 is incident on the inclined surface 73 for the first time and is totally reflected, the light extends in the z-axis direction to become the directivity G5.
  • the directivity characteristic G5 Since the light is determined not to leak, the directivity characteristic G5 does not exceed the boundary line J.
  • the directivity conversion pattern 75 totally reflects the directivity characteristic G5 light, the directivity characteristic G5 rotates about the x axis to become the directivity characteristic G6. Therefore, the directivity characteristic G6 is stored between the boundary lines J, and the primary incident light does not leak from the inclined surface 73.
  • the directivity characteristic G7 rotates around the x axis in the direction opposite to that shown in FIG. 16A, the directivity characteristic G9 is obtained as shown in FIG. 16B, and the light beam p7 becomes the light beam p9. Therefore, also in this case, neither primary incident light nor secondary incident light leaks from the inclined surface 73.
  • the length of the directivity conversion pattern 75 is shorter than the length of the inclined surface 73 (in FIG. 11, the directivity conversion pattern is not present in the region of the inclined surface 73 close to the light emitting surface 71.
  • the secondary incident light does not rotate from G7 to G8, and in the case of FIG. 16B, there is no rotation from G7 to G9. Secondary incident light also does not leak (corresponding to a case where the density is 50% in the x-axis direction in an inclination angle number distribution described later). That is, the length of the directivity conversion pattern 75 may be shorter than the length of the inclined surface 73.
  • the directivity characteristics are G1 ⁇ G5 ⁇ G6 ⁇ G7 ⁇ G8 (or G1 ⁇ G5.fwdarw.G6.fwdarw.G7.fwdarw.G9).
  • the directivity is extended in the z-axis direction and the x-axis. Since the rotational rotation occurs simultaneously, the directivity changes as G1 ⁇ G6 ⁇ G8 (or G1 ⁇ G6 ⁇ G9).
  • ⁇ is the inclination angle of the inclined surface 73
  • ⁇ is the critical angle of total reflection of the light guide plate material
  • n is the refractive index of the light guide plate material.
  • the maximum value of the inclination angle ⁇ is slightly larger than 45 ° ⁇ .
  • the V-groove 76 is light incident as viewed from the direction perpendicular to the light guide plate 63. It is desirable to extend in a direction perpendicular to the end face 70 (x-axis direction).
  • T is the thickness of the light introducing portion 69 at the upper end of the inclined surface 73
  • t is the thickness of the light guide plate main body 68
  • ⁇ is the inclination angle of the inclined surface 73
  • n is the refractive index of the light guide plate material. Therefore, when the directivity conversion pattern 75 is provided on the inclined surface 73, the condition for the presence of light incident on the inclined surface 73 at least twice is as follows.
  • Formula 10 is X ⁇ (T + t) tan ⁇ (Expression 11) Can also be expressed.
  • the pattern composed of the V-groove 76 having an apex angle of 120 ° is shown. Therefore, if the cross-sectional shape of the V groove 76 is bilaterally symmetric, the inclination angle of the V groove 76 is 30 °. The reason why the efficiency can be improved by setting the apex angle of the V groove 76 to 120 ° (inclination angle of 30 °) will be described.
  • FIG. 18A is a schematic diagram showing light incident on the inclined surface 73 of the light introducing portion 69.
  • FIG. 18B is a schematic cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 18A and represents a cross section perpendicular to the length direction of the V groove 76.
  • the deviation angle ⁇ of the light beam (before and after reflection) is defined by the light beam before reflection and the light beam after reflection as viewed from the length direction of the V-groove 76 as shown in FIG. Is an angle.
  • the angle of the inclined surface 77 of the V groove 76 in the cross section perpendicular to the length direction of the V groove 76 (for example, the DD cross section in FIG. 18A) is referred to as the inclination angle ⁇ of the V groove 76.
  • the inclination angle ⁇ of the V-groove 76 is large, the deviation angle ⁇ of the light beam totally reflected by the inclined surface 77 is increased like the light beam L11 shown in FIG.
  • some of the light rays are totally reflected by the other inclined surface 77 like the light ray L12 shown in FIG. 19A, and as a result, the shift angle ⁇ may be small.
  • FIGS. 20A and 20B show a case where the inclination angle ⁇ of the V groove 76 is 30 °.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface 77 of the V groove 76 is about 30 °, the light beam that has traveled straight along the V groove 76 (strictly speaking, the light beam that has traveled along the xz plane).
  • FIG. 20A when the light is totally reflected by one inclined surface 77, it is reflected in a direction parallel to the other inclined surface 77, and a large shift angle ⁇ can be obtained. Further, in this case, even if the directivity characteristics of the light rays incident on the directivity conversion pattern 75 become wide like the light rays L21, L22, and L23 shown in FIG.
  • the reflected light reflected by the inclined surface 77 is less likely to be reflected by the other inclined surface, and the deviation angle ⁇ is not easily reduced. Some of the light is totally reflected by one inclined surface 77 and further totally reflected by the other inclined surface 77, but the reflection direction is within the spread of the reflected light as in the light ray L24 shown in FIG. Thus, the light can be reflected in a direction almost as intended (in the case of FIG. 20B, a direction parallel to the light beam L23).
  • the directivity conversion pattern 75 is theoretically most preferably configured by a V groove 76 having an apex angle of 120 °.
  • FIG. 21 shows the calculation result of the relationship between the inclination angle ⁇ and the efficiency in order to verify the preferable range of the inclination angle ⁇ of the V groove 76.
  • the efficiency refers to how much of the incident light from the light introducing portion 69 to the light guide plate body when light is incident on the light incident end face 70 or the light introducing portion 69 having a flat edge. It represents whether it is transmitted to 68 without omission.
  • the efficiency of 1 means that the light incident on the light introducing portion 69 is sent to the 100% light guide plate main body 68 without leaking.
  • the rate of decline becomes slower.
  • What is characteristic in FIG. 21 is the range where the efficiency is higher than the line of about 0.952. Therefore, it is desirable that the inclination angle ⁇ of the V groove 76 is 15.5 ° or more and 43.5 ° or less. More preferably, the inclination angle ⁇ should be not less than 23 ° and not more than 36 ° (efficiency is not less than 0.972).
  • the actual shape of the V-groove 76 is rounded at the tip or flat, so that it is more appropriate to define the ratio by component ratio than to define the range of the inclination angle ⁇ . Therefore, if the directivity conversion pattern 75 is configured so that the V groove 76 in the above desired inclination angle range is 50% or more, the light introducing portion 69 is provided with only the inclined surface 73. Compared with efficiency. Further, since the directivity of the point light source 62 is concentrated in the vicinity of the center in the region where the V groove 76 is formed, it is preferable that the region is formed close to the center of the point light source 62 and the distribution is symmetrical. preferable. On the other hand, the efficiency is lowered in a state where the vicinity of the center is entirely flat and the V-groove 76 is provided outside the vicinity of the center.
  • the desirable directivity conversion pattern 75 can also be expressed by using the concept of the inclination angle number distribution. That is, it is desirable that the directivity conversion pattern 75 has a frequency of 50% or more of the whole in a range where the inclination angle is 15.5 ° or more and 43.5 ° or less in the inclination angle number distribution.
  • the concept of the tilt angle / frequency distribution used here will be described below.
  • a predetermined area of the area where the directivity conversion pattern 75 is formed is divided into small areas having small areas, the projected areas of the respective small areas are M1, M2,..., And the (maximum) inclination angle is ⁇ 1, Let ⁇ 2,.
  • the projected areas M 1, M 2,... Here are projected areas of each minute region viewed from a direction perpendicular to the light guide plate body 68.
  • the inclination angles ⁇ 1, ⁇ 2,... Of the minute regions are classified in units of 1 °, the total projection area is obtained for each inclination angle, and the total projection area is divided by the total projection area (the area of the predetermined region).
  • the frequency is the frequency.
  • the inclination angle range is 0.5 ° to 1.5 ° is 1 °
  • the sum of the projection areas of the minute regions in the inclination angle range of 0.5 ° to 1.5 ° is obtained, and this is calculated as the total projected area Divided by is the frequency with an inclination angle of 1 °.
  • the frequencies of inclination angles of 2 °, 3 °,... are obtained.
  • a frequency obtained by taking the frequency thus obtained on the vertical axis and the tilt angle ⁇ on the horizontal axis is referred to as a tilt angle frequency distribution.
  • FIG. 22 (a) shows a unit pattern 78 having a certain chevron cross section, the inclination angle of one inclined surface is ⁇ 1, its width is d1, the inclination angle of the other inclined surface is ⁇ 2, and its width is d2. It has become.
  • the frequencies of the inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are d1 / (d1 + d2) and d2 / (d1 + d2), respectively, and the inclination angle number distribution as shown in FIG. 22B is obtained.
  • FIG. 23 (a) shows a unit pattern 78 having a trapezoidal cross section, in which the inclination angle of one inclined surface is ⁇ 1, its width is d1, the inclination angle of the other inclined surface is ⁇ 2, and its width is At d2, the width of the central horizontal plane is d3.
  • the frequencies of the inclination angles 0 °, ⁇ 1, and ⁇ 2 are d3 / (d1 + d2 + d3), d1 / (d1 + d2 + d3), and d2 / (d1 + d2 + d3), respectively, and the inclination angle number distribution as shown in FIG. 23B is obtained. .
  • FIG. 24 shows a directivity conversion pattern 75 arranged in front of the point light source 62, and a region surrounded by a thick solid line represents the predetermined region for calculating the inclination angle number distribution.
  • the directivity conversion pattern 75 is provided on the inclined surface 73 of the light introducing portion 69, the inclination angle number distribution is located between the upper end edge and the lower end edge of the inclined surface 73 and the point light source 62.
  • the calculation is performed in a region having a width equal to the light exit window 67 (light emitting surface).
  • FIGS. 26A and 26B show a trapezoidal unit pattern in which the inclination angle ⁇ of the inclined surfaces at both ends is 30 °, and the distribution of the inclination angle numbers.
  • FIG. 27 shows a unit pattern in which the inclination angle ⁇ of the inclined surfaces at both ends is 30 ° and the central part is curved, and
  • FIG. 28 shows the distribution of the number of inclination angles.
  • FIG. 29 shows a unit pattern with a semicircular cross section, and FIG. 30 shows the distribution of the number of inclination angles.
  • FIG. 31 shows an arc-shaped unit pattern
  • FIG. 32 shows the inclination angle number distribution.
  • the inclination angle ⁇ of the V groove 76 is desirably 15.5 ° or more and 43.5 ° or less, and more preferably, the inclination angle ⁇ is 23 ° or more and 36 ° or less.
  • this optimum condition can be expressed as follows using the inclination angle number distribution. That is, in the directivity conversion pattern 75, an area located between the upper edge and the lower edge of the inclined surface 73 of the light introducing portion 69 and having a width equal to the light emission window 67 (light emitting surface) of the point light source 62.
  • the frequency in the range of the inclination angle of 15.5 ° or more and 43.5 ° or less is desirably 50% or more of the whole, and further, the inclination angle is 23 ° or more.
  • the frequency in the range of 36 ° or less is more preferably 50% or more of the whole.
  • the unit pattern constituting the directivity conversion pattern 75 is not limited to a V-shaped groove or a chevron pattern having a symmetric cross section, and may be a slope as shown in FIG. 33 (a slope with an inclination angle of 30 ° in the illustrated example). The same effect can be obtained even if the cross section formed by the vertical plane is a sawtooth pattern. In short, it suffices that at least a part is constituted by a slope.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface 73 of the light introducing portion 69 is in a vertical section along the maximum inclination direction (x-axis direction) of the inclined surface 73.
  • the inclination angle ⁇ is larger than the line segment connecting the upper end of the inclined surface 73 and the end far from the point light source 62 on the surface opposite to the inclined surface 73 of the light guide plate main body 68 and smaller than 90 °. Yes.
  • This has a significance to distinguish from a wedge-shaped light guide plate whose thickness is gradually reduced as a whole. This is because, in the light guide plate having a wedge shape as a whole, the tip is thinned, so that it is difficult to mold and it is difficult to make the light guide plate thin.
  • the ratio t / T of the thickness t of the light guide plate main body 68 to the thickness T (maximum thickness) of the light introducing portion 69 is set to 0.8 or less.
  • the thickness of the light guide plate main body 68 that can confine light and be thinned is uniquely determined.
  • a ratio higher than this can be handled only by the inclined surface 73, but if the ratio is lower than this, the combination with the directivity conversion pattern 75 becomes important. Therefore, in the present invention, t / T ⁇ 0.8.
  • the depth or height of the directivity conversion pattern 75 (V groove 76 in the embodiment) is constant with respect to the inclined surface 73. The reason for this will be described in comparison with a comparative example.
  • FIG. 35 (a) is a perspective view showing a surface light source device 81 according to Comparative Example 1
  • FIG. 35 (b) is a side view thereof.
  • a directivity conversion pattern 75 including a V groove 82 having an apex angle of 120 ° is provided on the inclined surface 73 immediately before the point light source 62.
  • the V-groove 82 is gradually deeper on the point light source 62 side, and the valley line of the V-groove 82 is in a plane extending from the light emitting surface 71 of the light guide plate main body 68.
  • the inclination angle number distribution is calculated in the region located in front of the point light source 62, it is as shown in FIG.
  • FIG. 37 (a) is a perspective view showing a surface light source device 83 according to Comparative Example 2
  • FIG. 37 (b) is a side view thereof.
  • the V-groove 82 of Comparative Example 2 has the same shape as that of Comparative Example 1, and is a V-groove having an apex angle of 120 °.
  • the directivity conversion pattern 75 is provided in a region that is 1 ⁇ 2 of the length of the inclined surface 73, and the depth of the V groove 82 in the light incident end surface 70 is 1 ⁇ 2 that of the first comparative example.
  • the valley line of the V groove 82 is measured perpendicularly from the light emitting surface 71 and is located at a height that is 1 ⁇ 2 of the vertical distance between the light emitting surface 71 and the upper edge of the light incident end surface 70. is doing.
  • the inclination angle number distribution is calculated in the region located in front of the point light source 62, it is as shown in FIG.
  • FIG. 39 (a) is a perspective view showing a surface light source device 84 according to Comparative Example 3, and FIG. 39 (b) is a side view thereof.
  • Comparative Example 3 every other V groove 82 of Comparative Example 2 is omitted to reduce the number of V grooves 82. In this case, when the inclination angle number distribution is calculated in the region located in front of the point light source 62, it is as shown in FIG.
  • Comparative Example 1 The reason why the efficiency is low in Comparative Examples 1 to 3 is considered as follows.
  • the depth of the V groove 82 is increased in order to maximize the ratio of the inclination angle 30 ° in the inclination angle number distribution. This is because the light L from the point light source 62 easily leaks through the air layer side of the V groove 82 without entering the light guide plate 63 from the light incident end face 70.
  • Comparative Example 2 since the depth of the V-groove 82 is shallower than that of Comparative Example 1, light passing through the V-groove 82 without entering the light guide plate 63 is less than that in Comparative Example 1 and efficiency is increased. However, since the ratio of the frequency at the tilt angle of 30 ° in the tilt angle number distribution is 50% or less, the effect of confining light is reduced, and the efficiency is lower than that of the first embodiment.
  • Comparative Example 3 in which the number of V-grooves 82 is reduced, the amount of light that does not enter the light guide plate 63 and passes through the V-groove 82 is smaller than that in Comparative Example 2, but the inclination angle 30 in the inclination angle number distribution is smaller.
  • the ratio of the degree of power is further reduced, the effect of confining light is reduced, and the efficiency is lower than that of the first embodiment.
  • the directivity conversion pattern 75 (or the V-groove 76) has a uniform depth or height, and is formed in parallel to the inclined surface 73 of the light introducing portion 69, thereby allowing light incidence. Since all the light is confined from the surface, the light from the point light source 62 can be hardly leaked, and the inclination angle number distribution of the directivity conversion pattern in a predetermined region is 30 degrees (in general, the inclination angle).
  • the frequency in the range of 15.5 ° or more and 43.5 ° or less) can be 50% or more of the whole, and the efficiency of the surface light source device can be easily increased.
  • FIG. 42 (a) is a perspective view showing a surface light source device 91 according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 42 (b) is a side view thereof.
  • the surface light source device 91 of the second embodiment is characterized in that the upper end of the V groove 76 constituting the directivity conversion pattern 75 does not reach the end of the horizontal plane 72 on the light incident end surface side. According to such an embodiment, since the horizontal plane 72 remains between the upper end of the V-groove 76 and the light incident end face 70, it becomes easy to manufacture a mold for forming the light guide plate 63.
  • FIG. 43 is a perspective view showing a surface light source device 92 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the surface light source device 92 according to the third embodiment is characterized in that the directivity conversion pattern 75 is provided not only in the region immediately before the point light source 62 but also over the entire width of the inclined surface 73 and the horizontal surface 72.
  • the versatility of the light guide plate 63 is obtained, and the light guide plate 63 is changed depending on the position and number of the light sources. There is no need to redesign or remanufacture molds.
  • a linear light source such as a cold cathode tube can be used instead of the point light source.
  • FIG. 44 is a perspective view showing a surface light source device 93 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the directivity conversion pattern 75 is provided over the entire width of the inclined surface 73.
  • a linear light source 94 is provided at a position facing the light incident end face 70.
  • the linear light source 94 includes a wedge-shaped light guide 95, a reflection sheet 98, and a light emission source 99.
  • the wedge-shaped light guide 95 is formed in a wedge shape by transparent resin or glass having a high refractive index, and the light emitting surface 96 that emits light faces the light incident end surface 70 of the light guide plate 63.
  • the reflection sheet 98 is formed of a white sheet or the like and faces the surface opposite to the light emitting surface 96 of the wedge-shaped light guide 95.
  • the light emitting source 99 is a point light source such as an LED, and faces the incident surface 97 of the wedge-shaped light guide 95.
  • the light emitted from the light emitting source 99 enters the wedge-shaped light guide 95 from the incident surface 97 and is guided through the wedge-shaped light guide 95 while repeating total reflection on the light emitting surface 96 and the opposite surface. Shine.
  • the light guided through the wedge-shaped light guide 95 has a small incident angle on the light emitting surface 96 every time it is totally reflected on the light emitting surface 96 and its opposite surface, and the incident angle on the light emitting surface 96 is the critical for total reflection. When the angle is smaller than the angle, the light is emitted from the light emitting surface 96.
  • the entire light emitting surface 96 emits light, and light emitted from the light emitting surface 96 enters the light guide plate 63 from the light incident end surface 70.
  • a prism sheet may be provided between the light emitting surface 96 and the light incident end surface 70 in order to align the direction of the light emitted from the light emitting surface 96 substantially in parallel.
  • FIG. 45 is a schematic plan view showing a surface light source device 101 according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the light incident end face 70 is formed by obliquely cutting the corner portion of the light guide plate 63, and the point light source 62 is disposed so as to face the light incident end face 70.
  • a point light source 62 whose surface is an inclined surface 73 is provided in a region adjacent to the light incident end surface 70 of the light guide plate 63, and a directivity conversion pattern 75 is formed on the inclined surface 73.
  • the directivity conversion pattern 75 includes V grooves 76 arranged in parallel to each other, and the V grooves 76 extend in a direction perpendicular to the light incident end face 70.
  • FIG. 46 is a perspective view showing a surface light source device 111 according to Embodiment 6 of the present invention.
  • 47 (a) is a plan view of the surface light source device 111
  • FIG. 47 (b) is a side view thereof.
  • an inclined surface 73 is provided on the same side as the light emitting surface 71 of the light guide plate 63
  • a directivity conversion pattern 75 is formed on the surface opposite to the surface on which the inclined surface 73 is provided.
  • the directivity conversion pattern 75 is formed by arranging a plurality of V grooves 76 extending in a direction perpendicular to the light incident end face 70 in parallel. Is formed.
  • part of the light incident on the light introducing portion 69 is totally reflected by the inclined surface 73 and totally reflected by the directivity conversion pattern 75 formed on the opposite surface. Then, the light enters the inclined surface 73 again, is totally reflected by the inclined surface 73, and is introduced into the light guide plate main body 68.
  • Embodiment 6 also has the same effects as those of Embodiment 1. However, different points occur depending on the position of the directivity conversion pattern 75. Therefore, differences from Embodiment 1 will be described.
  • the directivity characteristics when light is incident on the inclined surface 73 in the primary and secondary directions are changed from G1 ⁇ G6 ⁇ G8 (or G1 ⁇ G6 ⁇ G9) in FIGS. 15 and 16.
  • the directivity conversion pattern 75 is provided on the surface opposite to the inclined surface 73. Therefore, in FIGS. 15 and 16, the directivity is G1 ⁇ G5 ⁇ G6 ⁇ G7. ⁇ G8 (or G1 ⁇ G5 ⁇ G6 ⁇ G7 ⁇ G9) sequentially.
  • the conditions under which a part of the light is incident on the inclined surface 73 twice or more are Expression 9 and Expression 10.
  • further conditions are added to these conditions.
  • 48 (a) and 48 (b) are schematic diagrams for explaining this condition.
  • FIG. 48A when the light in the light introducing portion 69 is incident on the directivity conversion pattern 75 before the inclined surface 73, the directivity characteristics of the light does not change in the directivity conversion pattern 75. Can not be suppressed. Therefore, as shown in FIG. 48 (b), it is necessary to determine the range of the directivity conversion pattern 75 so that the light enters the inclined surface 73 before the directivity conversion pattern 75. For this purpose, as shown in FIG.
  • the directivity conversion pattern 75 starts from the position where the light reflected by the upper end of the inclined surface 73 is incident on the back surface, and the light reflected by the lower end of the inclined surface 73 is reflected on the back surface.
  • the directivity conversion pattern 75 may be terminated at the incident position. Therefore, when viewed from the direction perpendicular to the light guide plate 63, the distance between the upper end of the inclined surface 73 and the start end of the directivity conversion pattern 75 is ⁇ X1, and the distance between the lower end of the inclined surface 73 and the end of the directivity conversion pattern 75 is ⁇ X2.
  • ⁇ arcsin (1 / n)
  • n the refractive index of the light guide plate material
  • ⁇ the inclination angle of the inclined surface 73
  • T is the maximum thickness of the light introducing portion 69
  • t the light guide plate main body 68. It is thickness.
  • the predetermined area for calculating the inclination angle number distribution is an area surrounded by a thick solid line in FIG.
  • This region is expressed as follows using ⁇ X1 and ⁇ X2 of Expressions 12 and 13. That is, the predetermined area is a position shifted by ⁇ X1 from the upper end of the inclined surface 73 to the opposite side of the point light source 62 when viewed from the direction perpendicular to the light guide plate 63, and the opposite side of the inclined surface 73 from the point light source 62. It is a region having a width equal to that of the light exit window 67 of the point light source 62 and a position shifted by ⁇ X2. If the frequency distribution in the range of the inclination angle number of the directivity conversion pattern 75 in this region is 50% or more of the whole in the range of the inclination angle of 15.5 ° to 43.5 °, the efficiency is improved. .
  • FIGS. 51 (a) to (c) are side views showing other shapes of the light guide plate 63. FIG. Even when these light guide plates are used, the effects of the present invention can be achieved.
  • the horizontal plane 72 is omitted so that the upper end of the inclined surface 73 is positioned at the end on the light incident end surface side.
  • FIG. 50B shows an example in which inclined surfaces 73 are provided in a plurality of stages.
  • 50 (c) shows an inclined surface 73 that is a curved surface.
  • the light guide plate body 68 is formed in a tapered shape by inclining the surface of the light guide plate body 68 on the light emitting surface 71 side.
  • the end on the light incident end surface 70 side of the upper surface of the light introducing portion 69 is inclined in the direction opposite to the inclined surface 73, and the reverse inclined portion 121 is provided.
  • the height Tk of the end of the light introducing portion 69 is smaller than the thickness t of the light guide plate body 68 by providing the reverse inclined portion 121.
  • inclined surfaces 73 are provided on both the upper and lower surfaces of the light introducing portion 69, and one or both of the inclined surfaces 73 are provided with directivity conversion patterns 75. .
  • a portion 123 larger than the thickness of the light introducing portion 69 may be provided in a part of the light guide plate main body 68.
  • the surface that becomes the horizontal plane 72 may be gently inclined to form the gently inclined surface 122.

Abstract

　導光板６３は、点光源６２と対向する位置にあって点光源からの光を閉じ込めるための光導入部６９と、該光導入部の点光源側の端の厚みよりも小さな厚みで、閉じ込めた光を光出射手段７４によって光出射面から外部へ出射させる導光板本体６８とからなる。光導入部６９は、傾斜面７３を有し、傾斜面７３には指向性変換パターン７５が形成されている。指向性変換パターンは、頂角１２０°のＶ溝７６を平行に並べて構成されており、各Ｖ溝は導光板の光入射端面にほぼ垂直な方向に向けて延びている。傾斜面７３の傾斜方向における長さは、光導入部に入射した光の一部が少なくとも２回傾斜面に入射するように定められている。光導入部６９の最大厚みに対する導光板本体６８の厚みの比は０.８以下である。

Description

面光源装置
　本発明は面光源装置に関し、特に、光源の厚みよりも薄い導光板に光を効率よく入射させるための面光源装置の構造に関する。
　図１にエッジライト型の面光源装置を用いた従来の液晶表示装置の概略図を示す。この液晶表示装置１１は、面光源装置１２と液晶パネル１５によって構成されている。
　面光源装置１２は、透明樹脂によって成形された導光板１７の端面（光入射面）に対向させてＬＥＤ使用の点光源１８を配置し、導光板１７の上面（光出射面）に拡散板１３と２枚のプリズムシート１４を重ね、導光板１７の下面に反射板１６を対向させたものである。なお、点光源１８は基板２０に実装されている。液晶パネル１５は、リムシート１９（黒枠）を介してプリズムシート１４の上に配置されている。
　しかして、点光源１８から出射した光は導光板１７の端面から導光板１７内に入射し、導光板１７内を伝搬して広がり、導光板１７の上面のほぼ全体から出射する。導光板１７の上面から出射した光は、拡散板１３およびプリズムシート１４を透過して液晶パネル１５を裏面側から照明する。また、導光板１７の下面から漏れた光は、反射板１６で反射されて再び導光板１７内に戻り、再利用される。
　このような面光源装置１２では、輝度が均一であること、高輝度であること、コストが低廉であることのほか、発光面積が大きいこと（光出射面以外の面積が小さいこと）や厚みの薄いことが求められる。特に、携帯用の機器に組み込まれる場合には、携帯用機器の薄型化に伴って面光源装置１２の薄型化の要求もますます高くなっている。
　一般的な面光源装置の各部品のサイズは次の通りである。
　　　基板と点光源の厚みの和　　　　　６００μｍ
　　　点光源の光出射窓の高さ　　　　　３００μｍ
　　　プリズムシートの厚み　　　　　　６２μｍ（１枚あたり）
　　　拡散板の厚み　　　　　　　　　　５５μｍ
　　　導光板の厚み　　　　　　　　　　２５０～６５０μｍ
　　　反射板の厚み　　　　　　　　　　６０μｍ
　　　リムシートの厚み　　　　　　　　５５μｍ
　よって、面光源装置の厚みは、点光源側では６００μｍ程度あり、導光板側では、リムシートの厚みを除いても４８９μｍ～８８９μｍくらいある。従って、面光源装置の大部分の面積を占める導光板側の厚みを薄くすることが望まれる。
　面光源装置の厚みの大部分を占めるものは導光板である。しかし、導光板の厚みを点光源の光出射窓（発光窓）の高さよりも薄くすると、点光源から出射された光のうち導光板に入射しない光が増加し、面光源装置の光利用効率が低下する。そのため、導光板の厚みは点光源の光出射窓の高さによって制約を受け、導光板の厚みを点光源の光出射窓の高さよりも薄くすることが困難であった。同様に、光源が冷陰極管の場合には、導光板の厚みを冷陰極管の直径よりも薄くすることは困難であった。
（特許文献１について）
　図２は特開平５－５３１１１号公報（特許文献１）に開示された液晶表示装置２１の側面図である。この液晶表示装置２１に用いられている面光源装置２２では、蛍光管２３よりも厚みの薄い導光板に蛍光管２３からの光を効率よく入射させるため、導光板の厚みの薄い部分、すなわち導光板本体２４の端部にテーパー部２５を設けている。テーパー部２５の端面は蛍光管２３の直径にほぼ等しい高さを有しており、当該端面に蛍光管２３が対向している。そして、テーパー部２５の端面から入射した光は、テーパー部２５の表裏面で全反射することにより導光板本体２４へ導かれ、導光板本体２４の上面から液晶パネル２６へ向けて出射される。
　特許文献１に開示されている面光源装置２２は、蛍光管２３の光を漏れなく導光板へ導くことを目的としている。そのため、テーパー部２５の端面の高さを蛍光管２３の直径にほぼ等しくし、蛍光管２３の光を漏れなくテーパー部２５へ導入するようにしている。しかし、この面光源装置２２では、テーパー部２５における光の漏れを防止できない。そのため、テーパー部２５から漏れた光が観察者側から光って見え、液晶表示装置２１の表示部（画面）の縁が高輝度で発光し、表示部の品質を劣化させる。
　この面光源装置２２のような構造では、テーパー部２５からの光の漏れを防止できない理由を図３を用いて説明する。いま、テーパー部２５で最も漏れやすい光を考える。この最も漏れやすい光の漏れが防止されていれば、面光源装置２２ではテーパー部２５における光の漏れがないということになる。最も漏れやすい光は、蛍光管２３から出てテーパー部２５に入射した光のうちで入射角αが最も大きな光線Ｌであるので、テーパー部２５の端面に垂直な方向から測った入射角αが最大の光線Ｌがテーパー部２５で漏れず、かつ、導光板本体２４の厚みをできるだけ薄くできるような構造を考える。このような構造を求めるには、図３に示すように、最大の入射角αの光線Ｌがテーパー部２５の傾斜面の上端（Ａ点）で全反射した後、導光板下面のＢ点で再度全反射し、導光板本体２４のテーパー部２５に隣接する上面（Ｃ点）で反射されるための条件を考えればよい。なお、図３においては、テーパー部２５の端面部分に平板状の短い部分を表しているが、これは図示の都合上表したものであって、その長さは無限に短いと考えてよい。
　まず、導光板に入射した光線の最大の入射角αは、
　　　sinα＝１／ｎ　　　…（数式１）
　　　（ただし、ｎは導光板の屈折率）
によって決まる。
　この最大入射角αの光線Ｌがテーパー部２５における傾斜角θのＡ点に入射する入射角は、９０°－θ－αであるから、当該傾斜面で光線が全反射する条件は、
　　　θ≦９０°－２α　　　…（数式２）
となる。
　また、Ａ点で全反射した光がテーパー部２５の下面に入射する入射角は、９０°－２θ－αであるから、当該下面のＢ点で光線が全反射する条件は、
　　　θ≦４５°－α　　　…（数式３）
となる。この数式３を満たせば、Ｂ点で全反射した光は、導光板本体２４のＣ点でも全反射する。
　よって、数式２及び数式３より、光線ＬがＡ点、Ｂ点及びＣ点で全反射するためには、
　　　θ≦４５°－α　　　…（数式４）
を満たせばよいことが分かる。しかし、テーパー部２５の傾斜角θが小さいと、テーパー部２５の傾斜面の上端で全反射した後、導光板の下面で全反射した光が再びテーパー部２５の傾斜面に入射してテーパー部２５から漏れる恐れがあり、また傾斜角θが小さいとテーパー部２５の長さが長くなるので、傾斜角θは数式４を満たす範囲内においてできるだけ大きいことが望ましい。従って、傾斜角θは、数式４を満たす限度でできるだけ大きい値とする。すなわち、
　　　θ＝４５°－α　　　…（数式５）
となる。
　そして、テーパー部２５の端面の高さをＴ、テーパー部２５の長さをＸ、テーパー部２５の傾斜面の高低差をＹとすれば、図３よりテーパー部２５の長さＸと高低差Ｙは、図３より、
　　　Ｘ＝Ｔcot（α＋２θ）＋（Ｔ－Ｙ）cot（α＋２θ）
　　　　＝（２Ｔ－Ｙ）cot（α＋２θ）
　　　Ｙ＝Ｘtanθ
となる。これをＸ、Ｙについて解き、数式５を用いると、つぎの数式６、数式７のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、導光板本体２４の厚みｔは、つぎの数式８で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　導光板材料としては、代表的な導光板材料であるアクリル樹脂またはポリカーボネイト樹脂（ＰＣ樹脂）を考え、導光板の屈折率を
　　　ｎ＝１.４９（アクリル樹脂の場合）
　　　ｎ＝１.５９（ポリカーボネイト樹脂の場合）
として計算すれば、最大の入射角αは数式１より、
　　　α＝４２.１６°（アクリル樹脂の場合）
　　　α＝３８.９７°（ポリカーボネイト樹脂の場合）
となる。数式３よりテーパー部２５の傾斜角θは、
　　　θ＝２.８４°（アクリル樹脂の場合）
　　　θ＝６.０３°（ポリカーボネイト樹脂の場合）
となる。
　また、特許文献１では、テーパー部２５の端面の高さはＴ＝４.１０ｍｍと記載されているので、この高さＴの値と上記αの値を用い、数式６～８により、テーパー部２５の長さＸと高低差Ｙ、導光板本体２４の厚みｔを求めるとつぎのとおりである。導光板材料がアクリル樹脂の場合には、Ｔ＝４.１０ｍｍ、α＝４２.１６°（ａ＝tanα＝０.９１）であるので、
　　　Ｘ＝７.１０ｍｍ
　　　Ｙ＝０.３５ｍｍ
　　　ｔ＝３.７５ｍｍ
となる。
　同様に、導光板材料がポリカーボネイト樹脂の場合には、Ｔ＝４.１０ｍｍ、α＝３８.９７°（ａ＝tanα＝０.８１）であるので、
　　　Ｘ＝６.１１ｍｍ
　　　Ｙ＝０.６５ｍｍ
　　　ｔ＝３.４５ｍｍ
となる。
　図４は上記のような計算結果をまとめたものである。
　図４によれば、導光板本体２４の厚みｔは３.７５ｍｍ（アクリル樹脂の場合）、または３.４５ｍｍ（ポリカーボネイト樹脂の場合）となっている。これに対し、特許文献１に開示されている液晶表示装置２１では、テーパー部２５の端面の高さがＴ＝４.１０ｍｍに対して導光板本体２４の厚みがｔ＝２.２ｍｍと記載されている。このｔ＝２.２ｍｍという値は、上記計算で求めた厚みｔの値（図４のもの）よりもかなり薄いので、テーパー部２５から必ず光が漏れることになる。
　よって、特許文献１に開示されている面光源装置２２では、テーパー部２５からの光の漏れを防止することができない。あるいは、特許文献１に開示されている面光源装置２２では、少なくともテーパー部２５からの光の漏れについては全く考慮されていない。
（特許文献２について）
　図５は特開２００４－６９７５１号公報（特許文献２）の図１に開示された面光源装置を示す斜視図である。この面光源装置３１は、導光シート３２の端部に円錐状をした導光部３３を設け、導光部３３の端面（受光部３４）に対向させて点光源３５を配置している。この面光源装置３１でも、点光源３５と導光部３３の受光部３４とは同程度の高さとなっており、点光源３５の光を導光部３３から入射させて導光シート３２へ導くようにしている。
　特許文献２に開示されている面光源装置３１は、点光源３５の光を漏れなく導光シート３２へ導くことを目的としている。そのため、受光部３４の高さを点光源３５の高さにほぼ等しくし、導光部３３のテーパーによって点光源３５の光を漏れなく導光シート３２へ導くようにしている。しかし、この面光源装置３１でも、円錐状をした導光部３３における光の漏れを防止できない。そのため、導光部３３から漏れた光が観察者側から光って見え、液晶表示装置の表示部（画面）の端が高輝度で発光し、表示部の品質を劣化させる。
　図６は導光部３３の軸心を通る垂直な面で断裁した導光部３３及び導光シート３２の断面を示す図である。図６を用いて特許文献２の面光源装置３１でも導光部３３からの光の漏れを防止できないことを説明する。特許文献２の面光源装置３１では、導光板材料としてアクリル樹脂を用いているので、導光部３３に入射した光線Ｌの最大入射角αは、図４からα＝４２.１６°となり、このとき導光部３３の表面の傾斜角θは、θ＝２.８４°である。しかし、特許文献２の面光源装置３１では、受光部３４の高さＴが０.３ｍｍ、導光シート３２の厚みｔが０.１ｍｍとなっているので、導光部３３の傾斜角をθ＝２.８４°にすれば、導光部３３の長さはＸ＝２.２ｍｍとなる。よって、図６に示すように、導光部３３の一方の傾斜面の上端で全反射した光は、
　　　９０°－（α＋３θ）＝３９.３２°
の入射角で他方の傾斜面に入射する。この入射角３９.８２°は全反射の臨界角（４２.１６°）よりも小さな角度であるから、他方の傾斜面に入射した光線Ｌは、図６に示すように外部へ漏れる。
　したがって、特許文献２に開示された面光源装置３１では、ある程度の光を閉じ込めることができるが、数１０％程度の光は導光部３３から漏れることになり、漏れた光が表示面で光って液晶表示装置の品質を悪化させていた。また、特許文献２では、このような光の漏れを防止することは何ら考慮されていなかった。さらに、特許文献２の面光源装置３１では、円錐状の導光部３３の端面と点光源３５を互いに対向させて配置しなければならないので、点光源３５の位置や大きさによって導光シート３２における導光部３３の位置を変えなければならず、汎用性がなかった。
（特許文献３について）
　図７は特許第３８２８４０２号公報（特許文献３）に開示された面光源装置の一部破断した斜視図である。この面光源装置４１は、導光板４２の上に拡散板４３と２枚のプリズムシート４４、４５を重ね、導光板４２の光入射端面に対向させて複数個の点光源４６を配置したものである。導光板４２の光入射端面に沿った領域の上面と下面には、光入射端面に垂直な方向に延びた複数の光指向性拡散素子４７が設けられており、点光源４６から入射した光を導光板４２の平面に沿って拡散させながら該平面沿いに伝達させている。さらに、導光板４２の上面と下面には、導光板４２内を導光する光を外部へ出射させるための複数のドット４８を設けている。
　この面光源装置４１は、点光源の近傍から漏れた光が高輝度で光るのを改善することを目的としているが、この面光源装置４１では、導光板４２の厚みが全体で均一な厚みを有しているので、光源の光の入射効率を低下させないようにしようとすれば、導光板４２の厚みを光源の発光面の高さよりも薄くすることができない。
（特許文献４について）
　図８は特開２００３－２７２４２８号公報（特許文献４）に開示された面光源装置の斜視図である。この面光源装置５１では、導光板５２の光入射端面に対向させて複数の光源５３を配置し、光入射端面の上半面に対向させて導光板５２の上面に垂直な段差面５４をジグザグに形成し、それによって光入射端面側では導光板５２の厚みを厚くし、光入射端面から遠い導光板５２の主部では厚みを薄くしている。
　このような構造の面光源装置５１では、光入射端面の上半面から導光板５２内に入射した光は段差面５４で回帰反射されることによって入射端面へ戻り、入射端面で反射されることにより導光板の厚みの薄い領域へ導かれる。よって、面光源装置の薄型化を図るとともに、光の利用効率が図られる。
　しかし、この面光源装置５１では、図９（ａ）に示すように、段差面５４への入射角度によっては段差面５４で全反射しないで外へ漏れ、損失となるとなる光Ｌがある。段差面５４に対向させて反射部材５５を設けた場合でも、漏れた光Ｌの一部が反射部材５５で吸収されて損失となる。さらに、図９（ｂ）に示すように、段差面５４の一部で回帰反射した光Ｌは、一部が光源５３内に戻り、光源５３のパッケージにより吸収されて損失となる。そのため、面光源装置５１では、導光板を薄くできても、光利用効率が悪い。
　また、この面光源装置５１では、各光源５３の位置に合わせて段差面５４のジグザグ形状を作る必要があり、光源５３の数や位置の変更に対しては導光板５２を設計し直したり、作り直したりする必要があった。さらに、この面光源装置５１では、導光板５２の形状が複雑で製作が難しい。
特開平５－５３１１１号公報 特開２００４－６９７５１号公報 特許第３８２８４０２号公報 特開２００３－２７２４２８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って、その目的とするところは光導入部の端面の厚みを点光源の光出射窓の高さとほぼ等しくすることにより点光源の光出射窓の高さに比べて薄い導光板に光を導くことができるようにした面光源装置において、光導入部からの光の漏れをより少なくして光利用効率を高めるとともに、製作の容易な導光板形状を有する面光源装置を提供することにある。
　上記のような課題を解決するために、本発明にかかる面光源装置は、光源と、前記光源の光を光入射面から導入し光出射面から外部へ出射させる導光板とを備えた面光源装置であって、前記光源は、その発光面が前記導光板の光入射面と対向する位置に設けられ、前記導光板は、光入射面から入射した光源からの光を閉じ込めるための光導入部と、前記光導入部の最大の厚みよりも小さな厚みで、前記光導入部と連続するように設けられていて閉じ込めた光を光出射手段によって光出射面から外部へ出射させるようにした導光板本体とを備え、前記光導入部の最大厚みに対する前記導光板本体の厚みの比が０.８以下であり、前記光導入部は、前記導光板本体よりも厚みの大きな部分の表面から前記導光板本体の表面の端に向けて傾斜した傾斜面を、前記導光板の光出射側の面またはその反対面に有し、前記傾斜面の傾斜角は、前記傾斜面の最大傾斜方向に沿った垂直断面において、前記傾斜面の上端と前記導光板本体の前記傾斜面と反対側の面における前記光源から遠い側の端とを結ぶ線分の傾斜角よりも大きく、かつ、９０°よりも小さく、前記導光板は、前記光導入部に入射した光の前記導光板の厚み方向における指向性広がりを導光板の面方向と平行な方向に向けて傾いた指向特性に変換させるための指向性変換パターンを、前記光出射側の面またはその反対面に有し、前記傾斜面と前記指向性変換パターンは、前記光導入部に入射した光の一部が、前記傾斜面と前記指向性変換パターンに同時に、あるいは交互に反射されて導光板内を導光するように配置され、前記傾斜面の傾斜方向における長さは、前記光導入部に入射した光の一部が少なくとも２回前記傾斜面に入射するように定められていることを特徴としている。
　光導入部内の光が、１回目に傾斜面に入射する際に傾斜面から漏れない程度に傾斜面の傾斜角を小さくすると共に、導光板本体の厚みを薄くした場合には、傾斜面に２回目に入射する光が生じ、２回目に入射したときに光が傾斜面から漏れやすくなる。これに対し、本発明は上記構成を有しているので、指向性変換パターンで光を反射させることで２回目に入射した光が傾斜面から漏れにくくすることができ、面光源装置の効率を向上させることができる。
　本発明にかかる面光源装置のある実施態様は、前記指向性変換パターンが、前記傾斜面に形成されており、前記傾斜面の上端縁と下端縁との間に位置し、かつ、前記光源の発光面と等しい幅の領域における前記指向性変換パターンの傾斜角度数分布は、傾斜角が１５.５°以上４３.５°以下の範囲における度数が全体の５０％以上であることを特徴としている。なお、光源の発光面の幅とは、光源自体の発光している幅であって、ＬＥＤチップなどの幅ではない。かかる実施態様によれば、傾斜面に指向性パターンを形成された面光源装置の効率を高くすることができる。
　本発明にかかる面光源装置の別な実施態様は、前記指向性変換パターンが、前記導光板の前記傾斜面と反対側の面に形成されており、前記光出射面に垂直な方向から見たとき、前記傾斜面の上端から前記光源と反対側へ Ｔ・tan（９０°－α－２θ）だけずれた位置と前記傾斜面の下端から前記光源と反対側へ ｔ・tan（９０°－α－２θ）だけずれた位置との間にあり（ただし、Ｔは前記光入射部の最大厚み、ｔは前記導光板本体の厚み、αは導光板材料の全反射の臨界角、θは前記傾斜面の傾斜角である。）、かつ、前記光源の発光面と等しい幅の領域における前記指向性変換パターンの傾斜角度数分布は、傾斜角が１５.５°以上４３.５°以下の範囲における度数が全体の５０％以上であることを特徴としている。かかる実施態様によれば、導光板の傾斜面が設けられている面と反対面に指向性パターンを形成された面光源装置の効率を高くすることができる。
　本発明にかかる面光源装置のさらに別な実施態様は、前記指向性変換パターンの深さ又は高さが傾斜面の表面に対して一定であることを特徴としている。かかる実施態様によれば、光源から出射して光導入部に入射することなく損失となる光量を減らすことができ、光利用効率を向上させることができる。
　本発明にかかる面光源装置のさらに別な実施態様は、前記指向性変換パターンが凹又は凸の単位パターンからなり、前記光出射面に垂直な方向から見たとき、前記単位パターンは、前記光入射面に垂直な方向に延び、かつ、当該発光面に平行な方向において互いに平行に並んでいることを特徴としている。かかる実施態様によれば、光入射面から入射した光をそのままほぼ真っ直ぐに導光させることができる。また、指向性変換パターンの作製も容易になる。
　なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
図１は、エッジライト型の面光源装置を用いた従来の液晶表示装置の概略図である。 図２は、特許文献１に開示された液晶表示装置の側面図である。 図３は図２の面光源装置においてテーパー部で光の漏れが発生する理由を説明するための図である。 図４は、図２の面光源装置の設計例を示すものである。 図５は、特許文献２に開示された面光源装置を示す斜視図である。 図６は、図５の面光源装置において、導光部の軸心を通る垂直な面で断裁した導光部及び受光部の断面を示す図である。 図７は、特許文献３に開示された面光源装置の一部破断した斜視図である。 図８は、特許文献４に開示された面光源装置の斜視図である。 図９（ａ）、（ｂ）は特許文献４の面光源装置で光の損失が生じる理由を説明するための概略図である。 図１０は、本発明の実施形態１による面光源装置を示す斜視図である。 図１１は、実施形態１による面光源装置の概略断面図である。 図１２（ａ）は、光導入部の傾斜面の傾斜角が大きい場合に、傾斜面から１次入射光が漏れる様子を示す図、図１２（ｂ）は、光導入部の傾斜面の傾斜角が小さい場合に、傾斜面から２次入射光が漏れる様子を示す図である。 図１３は、図１２（ａ）に示した光の挙動を光入射端面に垂直な方向から見た指向特性で表した図である。 図１４は、図１２（ｂ）に示した光の挙動を光入射端面に垂直な方向から見た指向特性として表した図である。 図１５は、１次入射光が傾斜面と指向性変換パターンで全反射するときの指向特性の変化を表した図である。 図１６（ａ）、（ｂ）はいずれも、２次入射光が傾斜面と指向性変換パターンで全反射するときの指向特性の変化を表した図である。 図１７は、光導入部の傾斜面に２回以上入射する光が存在するための条件を示す図である。 図１８（ａ）は、光導入部の傾斜面に入射する光を示す概略図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＤ－Ｄ線に沿った概略断面図である。 図１９（ａ）、（ｂ）は、図１８（ａ）のＤ－Ｄ線に沿った概略断面であって、溝の傾斜角が大きい場合の光の挙動を説明する図である。 図２０（ａ）、（ｂ）は、図１８（ａ）のＤ－Ｄ線に沿った概略断面であって、Ｖ溝の傾斜角が３０°の場合の光の挙動を説明する図である。 図２１は、光導入部の傾斜角と効率との関係を計算した結果を表した図である。 図２２（ａ）は、山形断面の単位パターンを表した図であり、図２２（ｂ）は、そのときの傾斜角度数分布を表した図である。 図２３（ａ）は、台形断面の単位パターンを表した図であり、図２３（ｂ）は、そのときの傾斜角度数分布を表した図である。 図２４は、傾斜角度数分布を計算するための所定領域を示す図である。 図２５（ａ）は、頂角が１２０°の三角形のパターンを表し、図２５（ｂ）は、そのときの傾斜角度数分布を表した図である。 図２６（ａ）は、底角が３０°の台形のパターンを表し、図２６（ｂ）は、そのときの傾斜角度数分布を表した図である。 図２７は、両端の傾斜面の傾斜角が３０°で、中央部が湾曲した単位パターンを表す概略図である。 図２８は、図２７に示した単位パターンの傾斜角度数分布を表した図である。 図２９は、断面半円状の単位パターンを表す概略図である。 図３０は、図２９に示した単位パターンの傾斜角度数分布を表した図である。 図３１は、断面が円弧状の単位パターンを表す概略図である。 図３２は、図３１に示した単位パターンの傾斜角度数分布を表した図である。 図３３は、断面が鋸刃状の単位パターンを表した概略図である。 図３４は、傾斜面の最大傾斜方向に沿った垂直断面において、傾斜面の上端と導光板本体の傾斜面と反対側の面における点光源から遠い側の端とを結ぶ線分の傾斜角と、傾斜面の傾斜角との関係を表した図である。 図３５（ａ）は、比較例１による面光源装置を示す斜視図、図３５（ｂ）はその側面図である。 図３６は、比較例１の傾斜角度数分布を表した図である。 図３７（ａ）は、比較例２による面光源装置を示す斜視図、図３７（ｂ）はその側面図である。 図３８は、比較例２の傾斜角度数分布を表した図である。 図３９（ａ）は、比較例３による面光源装置を示す斜視図、図３９（ｂ）はその側面図である。 図４０は、比較例３の傾斜角度数分布を表した図である。 図４１（ａ）、（ｂ）は、比較例１の場合に点光源からの光が漏れやすい理由を説明するための図である。 図４２（ａ）は、本発明の実施形態２による面光源装置を示す斜視図、図４２（ｂ）はその側面図である。 図４３は、本発明の実施形態３による面光源装置を示す斜視図である。 図４４は、本発明の実施形態４による面光源装置を示す斜視図である。 図４５は、本発明の実施形態５による面光源装置を示す概略平面図である。 図４６は、本発明の実施形態６による面光源装置を示す斜視図である。 図４７（ａ）は、実施形態６の面光源装置の平面図、図４７（ｂ）はその側面図である。 図４８（ａ）、（ｂ）は、指向性変換パターンの位置条件を求めるための図である。 図４９は、傾斜角度数分布を計算するための領域を示す概略図である。 図５０（ａ）～（ｃ）はいずれも、異なる形状の導光板の側面図である。 図５１（ａ）～（ｃ）はいずれも、さらに異なる形状の導光板の側面図である。 図５２（ａ）、（ｂ）はいずれも、さらに異なる形状の導光板の側面図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明を説明する。
［第１の実施形態］
　本発明の実施形態１による面光源装置を説明する。図１０は本発明の実施形態１による面光源装置６１を示す斜視図、図１１はその概略断面図である。面光源装置６１は、点光源６２と導光板６３とからなる。点光源６２は、１個又は複数個のＬＥＤ
を内蔵したものであって白色発光する。ＬＥＤ６４は透明封止樹脂６５内に封止され、さらに透明封止樹脂６５は正面を除いて白色樹脂６６によって覆われており、透明封止樹脂６５の白色樹脂６６から露出している正面が光出射窓６７（発光面）となっている。この点光源６２は、導光板６３の幅（図１１の紙面奥行き方向の寸法）に比べて小さなものであり、冷陰極管が線状光源と呼ばれるのに対して点光源と称するものである。
　なお、点光源とは厳密な意味での点光源ではない。点光源も有限の幅を持つが、冷陰極管のように１０ｍｍ以上の幅を持つようなものではない。例えば、点光源としては、サイドビュー型のＬＥＤなどがある。１パッケージ内に１つ以上のＬＥＤチップが入っており、複数個のＬＥＤチップが同時に封止されていてもよい。複数個のチップが同時に入ったものは、幅方向の開口サイズが５ｍｍ程度になるものがあるが、導光板の発光面サイズが２インチ程度であるのと比べれば十分に小さいので、点光源とみなすことができる。また、半導体レーザー素子などのような平行光が発せられるものでもよい。
　導光板６３は、導光板本体６８の端部に光導入部６９を設けたものであって、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）、シクロオレフィン系材料、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの高屈折率の透明樹脂によって成形されている。以下においては、導光板６３はポリカーボネイト樹脂製であるとする。
　光導入部６９は、導光板６３のうちで厚みの厚い部分であって、その端面である光入射端面７０（光入射面）の一部に対向させて点光源６２が配置されている。光導入部６９の端面の厚みＴは光出射窓６７の高さＨと等しいか、それよりも厚くなっており、そのため点光源６２から出射された光は効率よく光入射端面７０から光導入部６９内に入射し、面光源装置６１の光利用効率が高くなる。導光板本体６８の光出射面７１と同じ側の面（上面）においては、導光板６３の光入射端面７０と平行にくさび状をした突部が帯状に延びており、この厚みの大きな領域が光導入部６９となっている。光導入部６９の上面のうち、光入射端面側の端の領域は水平面７２となり、水平面７２の端から導光板本体６８の端にかけて傾斜面７３が形成されている。
　導光板本体６８は導光板６３の大部分の面積を占めており、その厚みｔは光導入部６９の厚みＴよりも薄くなっており、それによって導光板６３の薄型化が図られる。導光板本体６８は表裏面が平行な平板状をしており、導光板本体６８の厚みはほぼ均一となっている。導光板本体６８の光出射面７１と反対面には光出射手段７４を備えている。図１１では光出射手段７４として三角溝状のパターンを示しているが、サンドブラスト加工、拡散インクを写真印刷したもの、回折格子パターン、任意の凹凸パターンなどでもよく、また、光出射手段７４を光出射面７１、あるいは光出射面７１とその反対面の双方に設けていても差し支えない。
　しかして、この面光源装置６１にあっては、図１１に示すように、点光源６２から出射した光Ｌは、光入射端面７０から光導入部６９内に入射し、指向性変換パターン７５や光導入部６９の下面で全反射され、あるいは光導入部６９を通過して厚みの薄い導光板本体６８へ導光される。導光板本体６８へ導光された光は、光出射手段７４によって全反射または拡散されて光出射面７１からほぼ均一に出射される。
　光導入部６９の傾斜面７３の一部領域、すなわち点光源６２の前方の領域には、複数のＶ溝７６（あるいは、山形パターンでもよい。）からなる指向性変換パターン７５が形成されている。Ｖ溝７６は、互いに平行に配列されており、各Ｖ溝７６は、導光板本体６８に垂直な方向から見て光入射端面７０に垂直な方向へ延びている。各Ｖ溝７６はそれぞれの長さ方向に沿って均一な断面形状を有しており、また互いに等しいＶ溝形状を有していて、各Ｖ溝７６どうしも等しい深さと長さを有している。各Ｖ溝７６はその長さ方向に垂直な断面における頂角が１２０°となっている。ただし、Ｖ溝７６は光出射面７１よりも深くならないように形成されているので、上端部及び下端部ではＶ溝７６の深さは次第に変化している。このようにＶ溝７６を光出射面７１よりも深くしないことで、水平面７２に表れるＶ溝７６の端面の長さを短くできるため、水平面７２の長さを短くすることができる。逆に、Ｖ溝７６の深さが深いほど水平面７２の長さは長くなるため、Ｖ溝７６の深さをあまり深くすることは、表示に使われない領域が増えることになって好ましくない。図１０に示した導光板６３では、傾斜面７３に彫り込むようにしてＶ溝７６が凹設されており、Ｖ溝７６間の稜線は傾斜面７３と同じ平面内にある。Ｖ溝７６の上端は、水平面７２の光入射端面側の端まで達している。
　点光源６２から光導入部６９に入射した光の指向性を傾けることは望ましくないので、Ｖ溝７６の長さ方向は、導光板本体６８に垂直な方向から見て光入射端面７０に垂直となっていることが好ましい。しかし、光入射端面７０にほぼ垂直となっていればよいので、Ｖ溝７６の長さ方向は、導光板本体６８に垂直な方向から見て光入射端面７０に垂直な方向から±１０°程度は傾いていてもよい。
　このように傾斜面７３に指向性変換パターン７５を設けることにより、点光源６２から導光板６３に入射した光の漏れを小さくする効果が得られる。例えば、導光板本体６８の厚みｔが０.４ｍｍ、光導入部６９の端面の厚みＴが０.６ｍｍ、光導入部６９の長さＫが２.５ｍｍ、傾斜面７３の傾斜角θが５.８９°となった導光板であって、傾斜面７３に指向性変換パターン７５が設けられていない場合には、効率は９２％である。これに対し、傾斜面７３に頂角が１２０°のＶ溝７６からなる指向性変換パターン７５を設けた場合には、効率は９８％に向上した。ここでいう効率とは、光入射端面７０やその縁が平坦な光導入部６９に光を入射させたとき、入射した光のうちどれくらいの光が光導入部６９から導光板本体６８へ漏れなく伝わるかを表すものである。
　図１０、図１１に示した面光源装置６１は本発明の基本的な特徴を有するものであるので、以下においては導光板６３の薄型化を図りつつ光の漏れを小さくできる理由やその他の本発明の特徴を実施形態１の面光源装置６１に基づいて説明する。
　（光を閉じ込める原理）
　まず、本発明において傾斜面７３と指向性変換パターン７５の組合せにより、導光板本体６８の薄型化を図りつつ光を導光板６３内に効率よく閉じ込めることのできる理由を説明する。
　面光源装置６１において傾斜面７３を設けている理由は、光入射端面７０の面積を大きくして点光源６２から取り込むことのできる光量を大きくするとともに、導光板本体６８の厚みを薄くするためである。また、指向性変換パターン７５は傾斜面７３から光が漏れにくくするためである。図１２～図１４では、傾斜面７３に指向性変換パターン７５が設けられていない場合を考える。また、図１５、図１６では、傾斜面７３に指向性変換パターン７５を設けた場合を考える。
　図１３～図１６は指向特性を表している。これらの指向特性は、導光板６３の光入射端面７０に垂直な方向から見たものであり、ｘ軸は光入射端面７０に垂直で導光板内部に向く方向の軸、ｚ軸は導光板６３の光出射面７１に垂直な方向の軸、ｙ軸はｘ軸及びｚ軸に垂直な方向（光入射端面７０に平行な方向）の軸である。ただし、これらの指向特性では光の強度は捨象しており、導光板６３内の光線の方向のみを極座標で表している。また、図１３～図１６に示した円Ｇ１の内側の領域は、点光源６２から光導入部６９内に入射した直後の光の指向特性を表しており、ｘ軸に対する角度がα＝arcsin（１／ｎ）の円錐状の領域を表している。ただし、ｎは導光板６３の屈折率である。また、境界線Ｊは、傾斜面７３で全反射する光線と傾斜面７３を透過する光線との境界を表しており、２本の境界線Ｊ間の領域にある光線は傾斜面７３で全反射されるが、境界線Ｊ間の外側にある光線は傾斜面７３を透過して外部へ抜け出る。
　なお、光線が傾斜面等で全反射すると、反射光線はｘ軸を挟んで入射光線と反対側に位置する光線となり、また導光板の反対面で全反射することによって傾斜面等と同じ側に戻ってくるが、説明の便宜上、これらは同じ側（つまり、ｙ軸よりも上の領域）に位置する光線としている。
　まず、傾斜面７３に指向性変換パターン７５が設けられていない場合を考える。図１２（ａ）に示すように、傾斜面７３の傾斜角θを大きくすると、光出射窓６７の高さＨを大きくできる。あるいは、光導入部６９の長さを短くして光出射面７１の面積の割合を大きくできる点で好ましい。しかし、傾斜面７３の傾斜角θを大きくした場合には、傾斜面７３に対して１回目に入射する光Ｌ１（以下、傾斜面７３に１回目に入射する光を１次入射光、２回目に入射する光を２次入射光などという。）の一部が、傾斜面７３から外部へ抜け出て光利用効率を低下させる原因となる。
　図１３は、図１２（ａ）に示した光の挙動を光入射端面７０に垂直な方向から見た指向特性として表したものである。傾斜面７３の傾斜角が大きい場合には、傾斜面７３で全反射する前後の光線の角度の変化が大きいので、指向特性Ｇ１の境界上にある光線ｐ１が当該傾斜面７３で全反射すると、境界線Ｊを超えてｚ軸方向へ移動し光線ｐ２となる。すなわち、傾斜面７３を抜けて外へ漏れることになる。全体の指向特性で言えば、指向特性Ｇ１の光が傾斜面７３で全反射すると導光板６３の厚み方向（ｚ軸方向）に広がって指向特性Ｇ２（破線で表した楕円）となり、境界線Ｊを超えた領域の光（１次入射光）は傾斜面７３から漏れることになる。
　傾斜面７３の傾斜角θを図１２（ａ）の場合よりも小さくすると、１次入射光Ｌ１の漏れを抑制することが可能になる。しかし、傾斜面７３の傾斜角θを小さくすることによって１次入射光Ｌ１が漏れないようにしたとしても、図１２（ｂ）に示すように、２次入射光Ｌ２の一部が傾斜面７３から外部へ抜けて損失となる。
　図１４は、図１２（ｂ）に示した光の挙動を光入射端面７０に垂直な方向から見た指向特性として表したものである。傾斜面７３の傾斜角を小さくした場合には、傾斜面７３で全反射する前後の光線の角度の変化が小さくなるので、指向特性Ｇ１の境界上にある光線ｐ１（１次入射光）が傾斜面７３で全反射するとｚ軸方向へ移動するが、境界線Ｊの内側の光線ｐ３となるだけで光線ｐ３は傾斜面７３から漏れない。しかし、この場合でも、光線ｐ３がさらに傾斜面７３で全反射すると、光線ｐ３（２次入射光）はｚ軸方向へ移動して境界線Ｊを超え、光線ｐ４となる。その結果、光が傾斜面７３を抜けて外へ漏れる。全体の指向特性により説明すれば、指向特性Ｇ１の光が傾斜面７３で全反射すると導光板６３の厚み方向（ｚ軸方向）に広がって指向特性Ｇ３となり、２回目に傾斜面７３で全反射するとさらにｚ軸方向に広がって指向特性Ｇ４となり、境界線Ｊを超えた領域の光（２次入射光）が傾斜面７３から漏れることになる。
　傾斜面７３の傾斜角θをさらに小さくすると、２次入射光Ｌ２が漏れないようにすることが可能である。しかし、あまり傾斜角θを小さくし過ぎると、光導入部６９の長さが大きくなり、その分だけ導光板本体６８の面積が小さくなってしまい、光源として用いることのできる面積が小さくなるので、実用的でなくなる。
　そこで、本発明は、(1)光導入部６９内の光が、１回目に傾斜面７３に入射する際に傾斜面７３から漏れない範囲にまで傾斜面７３の傾斜角θを小さくする（１次入射光の漏れ防止）、(2)傾斜角θを小さくすると、光導入部６９の最大厚みと導光板本体６８の厚みとの差が小さくなるので、傾斜面７３に少なくとも２回以上入射する光が存在する範囲まで光導入部６９の長さを長くすることで導光板本体６８の厚みｔを薄くする（導光板の薄型化）、(3)傾斜面７３に少なくとも２回以上入射する光が存在するようにしたことで２回目に傾斜面７３に入射した光が傾斜面７３から漏れるようになるので、指向性変換パターン７５を設けることで２回目に入射した光が傾斜面７３から漏れにくくする（２次入射光の漏れの抑制）ようにしている。すなわち、傾斜面７３に指向性変換パターン７５を設けることにより、２回目に傾斜面７３に入射した光も傾斜面７３から漏れにくいようにしている。この原理を、傾斜面７３に指向性変換パターン７５を設けた場合を示す図１５、図１６（ａ）、（ｂ）の指向特性を用いて説明する。なお、この図では、傾斜面７３の長さと指向性変換パターン７５の長さは同じ長さである。
　指向性変換パターン７５を設けた場合には、図１５に示すように、指向特性Ｇ１の境界上の光線ｐ１（１次入射光）が傾斜面７３で全反射すると、光線ｐ１がｚ軸方向へ移動して境界線Ｊの内側の光線ｐ５となる。また、光線ｐ５が指向性変換パターン７５で全反射するとｘ軸の回りに回転して光線ｐ６になる。指向特性で言うと、指向特性Ｇ１の光が傾斜面７３に１回目に入射して全反射すると、ｚ軸方向に延びて指向特性Ｇ５となるが、傾斜面７３の傾斜角θを１次入射光が漏れないように定めているので、指向特性Ｇ５は境界線Ｊを超えない。また、指向性変換パターン７５で指向特性Ｇ５光が全反射すると、指向特性Ｇ５はｘ軸の回りに回転して指向特性Ｇ６となる。よって、指向特性Ｇ６は境界線Ｊ間に納まっており、１次入射光は傾斜面７３から漏れない。
　さらに、図１６（ａ）に示すように、指向特性Ｇ６の境界上の光線ｐ６（２次入射光）が傾斜面７３で全反射すると、光線ｐ６はｚ軸方向へ移動して光線ｐ７となる。また、光線ｐ７が指向性変換パターン７５で全反射すると、ｘ軸の回りに回転して光線ｐ８になる。指向特性で言うと、指向特性Ｇ６の光が傾斜面７３に２回目に入射して全反射すると、ｚ軸方向に延びて指向特性Ｇ７となる。また、指向性変換パターン７５で指向特性Ｇ７の光が全反射すると、指向特性Ｇ７はｘ軸の回りに回転して指向特性Ｇ８となり、やはり指向特性Ｇ８は境界線Ｊ間に納まっている。よって、１次入射光も２次入射光も傾斜面７３から漏れない。
　また、指向特性Ｇ７がｘ軸の回りに図１６（ａ）とは反対向きに回転した場合には、図１６（ｂ）に示すように指向特性Ｇ９となり、光線ｐ７は光線ｐ９となる。よって、この場合も、１次入射光も２次入射光も傾斜面７３から漏れない。また、図面の記載はないが、指向性変換パターン７５の長さが傾斜面７３の長さよりも短い場合（図１１で、傾斜面７３のうち光出射面７１に近い領域には指向性変換パターン７５がなく平坦な傾斜面７３だけがある場合）、２次入射光は図１６（ａ）の場合Ｇ７→Ｇ８への回転がなく、図１６（ｂ）の場合Ｇ７→Ｇ９への回転がなく、２次入射光も漏れない（後述する傾斜角度数分布でｘ軸方向に密度が５０％の場合に相当する）。つまり、傾斜面７３の長さより指向性変換パターン７５の長さが短くなってもよい。
　なお、後述の実施形態４のように指向性変換パターン７５が傾斜面７３と反対側の面に設けられている場合には、指向特性はＧ１→Ｇ５→Ｇ６→Ｇ７→Ｇ８（あるいは、Ｇ１→Ｇ５→Ｇ６→Ｇ７→Ｇ９）と順次変化するが、実施形態１のように指向性変換パターン７５が傾斜面７３に設けられている場合には、指向特性はｚ軸方向での延びとｘ軸回りの回転が同時に起きるので、指向特性はＧ１→Ｇ６→Ｇ８（あるいは、Ｇ１→Ｇ６→Ｇ９）と変化する。
（光を閉じ込める条件）
　つぎに、図１５、図１６のような指向特性の挙動を実現するための条件について考える。まず、１次入射光が傾斜面７３で漏れることなく全反射され、さらに導光板６３の裏面でも漏れることなく全反射して傾斜面７３に再度入射する条件を考える。この状況は、数式１～数式４を導出した場合と同じであるから、求める条件は、数式４を参照して、
　　　θ≦４５°－α　　　…（数式９）
　　　ただし、α＝arcsin（１／ｎ）
となる。ここで、θは傾斜面７３の傾斜角、αは導光板材料の全反射の臨界角、ｎは導光板材料の屈折率である。もっとも、実施形態１の場合には、傾斜面７３にはＶ溝７６からなる指向性変換パターン７５が設けられているので、傾斜角θの最大値は４５°－αよりも多少大きくなる。
　また、光を指向性変換パターン７５で反射させることにより導光板６３の厚み方向で指向特性を狭くし、幅方向で広げたいので、Ｖ溝７６は導光板６３に垂直な方向から見て光入射端面７０に垂直な方向（ｘ軸方向）に延びていることが望ましい。
　つぎに、傾斜面７３に２回以上入射する光が存在するための条件を考える。傾斜面７３にぎりぎり２回入射する場合、つまり傾斜面７３に２回以上入射する光が存在する場合の最短の長さになる場合を考えると、図１７に示すように、傾斜面７３の上端にもっとも小さな入射角で入射した光が傾斜面７３と底面で全反射した後、傾斜面７３の下端に入射した場合であり、このとき傾斜面７３の長さＸ（ｘ軸方向の長さ）は、
　　　Ｘ＝（Ｔ＋ｔ）cot（α＋２θ）
　　　ただし、α＝arcsin（１／ｎ）
となる。ここで、Ｔは傾斜面７３の上端における光導入部６９の厚み、ｔは導光板本体６８の厚み、θは傾斜面７３の傾斜角、ｎは導光板材料の屈折率である。よって、傾斜面７３に指向性変換パターン７５が設けられている場合には、傾斜面７３に２回以上入射する光が存在するための条件は、
　　　Ｘ≧（Ｔ＋ｔ）cot（α＋２θ）　　　…（数式１０）
となる。
　さらに、数式１０は、
　　　Ｘ≧（Ｔ＋ｔ）tanα　　　…（数式１１）
と表すこともできる。
　指向性変換パターン７５については、上記実施形態１では、頂角が１２０°のＶ溝７６からなるものを示した。従って、Ｖ溝７６の断面形状が左右対称であれば、Ｖ溝７６の傾斜角は３０°になる。このようにＶ溝７６の頂角を１２０°（傾斜角を３０度）とすることにより効率を向上させることのできる理由を説明する。
　図１８（ａ）は、光導入部６９の傾斜面７３に入射する光を示す概略図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＤ－Ｄ線に沿った概略断面図であって、Ｖ溝７６の長さ方向に垂直な断面を表している。傾斜面７３の傾斜角θが大きい場合でも傾斜面７３に入射した光を漏れにくくするためには、指向性変換パターン７５に当たって全反射した光の反射前後における光線のずれ角度βを大きくする必要がある。ここでいう（反射前後における）光線のずれ角度βとは、図１８（ｂ）に示すように、Ｖ溝７６の長さ方向から見たときの、反射前の光線と反射後の光線のなす角度である。また、Ｖ溝７６の長さ方向に垂直な断面（例えば、図１８（ａ）のＤ－Ｄ断面）におけるＶ溝７６の傾斜面７７の角度をＶ溝７６の傾斜角φという。
　図１８（ｂ）はＶ溝７６の傾斜面７７の傾斜角φが小さい場合（例えば、φ＝１０°の場合）を表している。この場合には指向性変換パターン７５で全反射した光線Ｌのずれ角度βも小さくなるので、効率は低くなる。
　図１９（ａ）、（ｂ）も図１８（ａ）のＤ－Ｄ線に沿った概略断面を表しているが、Ｖ溝７６の傾斜角φは大きく（例えば、φ＝４０°）なっている。Ｖ溝７６の傾斜角φが大きいと、図１９（ａ）に示す光線Ｌ１１のように傾斜面７７で全反射した光線のずれ角度βが大きくなる。しかし、一部の光線は、図１９（ａ）に示す光線Ｌ１２のようにもう一方の傾斜面７７で全反射するため、結果的にずれ角度βが小さくなる場合もある。
　また、Ｖ溝７６の傾斜角φが大きい場合には、入射光が指向特性に広がりを持つと、図１９（ｂ）に示す光線Ｌ１３のようにずれ角度βの小さな光が増え、目標どおりずれ角度βが大きくならなくなる。
　これに対し、図２０（ａ）、（ｂ）は、Ｖ溝７６の傾斜角φが３０°の場合を表している。Ｖ溝７６の傾斜面７７の傾斜角φが３０°程度である場合には、Ｖ溝７６に沿って真っ直ぐに進んできた光線（厳密にいうと、ｘｚ面内に沿って進んできた光線）は、図２０（ａ）に示す光線Ｌ２１のように、一方の傾斜面７７で全反射すると他方の傾斜面７７と平行な方向へ反射され、大きなずれ角度βを得ることができる。また、この場合には、図２０（ｂ）に示す光線Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３のように、指向性変換パターン７５に入射する光線の指向特性が広くなっても、大部分の光は、一方の傾斜面７７で反射した反射光がもう一方の傾斜面で反射しにくく、ずれ角度βが小さくなりにくい。一部の光は一方の傾斜面７７で全反射し、さらにもう一方の傾斜面７７でも全反射するが、図２０（ｂ）に示す光線Ｌ２４のように、その反射方向は反射光の広がり内であり、ほぼ目標どおりの方向（図２０（ｂ）の場合には、光線Ｌ２３と平行な方向）へ光を反射させることができる。
　傾斜面７７の傾斜角φが３０°の場合には、Ｖ溝７６に沿って真っ直ぐに進んできた光線が傾斜面７７で反射した後の方向ともう一方の傾斜面７７とは平行となっていたが、この光線が傾斜面７７で反射した後の光線方向と傾斜面７７との関係が平行からずれてくると、指向性変換パターン７５による反射角度の小さい反射光成分が増えてくる。よって、指向性変換パターン７５は、理論的には、頂角が１２０°のＶ溝７６で構成することがもっとも好ましいと考えられる。
　図２１は、Ｖ溝７６の傾斜角φの好ましい範囲を検証するために、傾斜角φと効率との関係を計算した結果を表したものである。前にも述べたが、効率とは、光入射端面７０やその縁が平坦な光導入部６９に光を入射させたとき、入射した光のうちどれくらいの光が光導入部６９から導光板本体６８へ漏れなく伝わるかを表すものである。効率が１であるとは、光導入部６９に入射した光が漏れること無く、１００％導光板本体６８へ送り込まれる場合である。
　図２１から分かるように、効率は傾斜角φ＝３０°で最も良好となり、傾斜角φが３０°より小さくなっても大きくなっても効率が低下していくが、３０°から大きく離れると効率の低下速度が緩やかになる。図２１で特徴的であるのは、効率が約０.９５２のラインよりも高い範囲である。よって、Ｖ溝７６の傾斜角φは、１５.５°以上、４３.５°以下であることが望ましい。さらに好ましくは、傾斜角φは２３°以上３６°以下であればよい（効率が０.９７２以上）。
　ただし、Ｖ溝７６の実際の形状は、先端が丸くなったり、フラットな部分が生じたりするので、傾斜角φの範囲で規定するよりも成分の割合で規定する方が適している。したがって、指向性変換パターン７５としては、上記の望ましい傾斜角範囲のＶ溝７６が５０％以上となるように構成されていれば、光導入部６９に傾斜面７３だけが設けられている場合に比べて効率を上げることができる。また、Ｖ溝７６の形成される領域は点光源６２の指向性が中心付近に集中しているため、点光源６２の中心に対して密集しているほうが好ましく、分布は左右対称であることが好ましい。逆に中心付近がすべて平坦面で中心付近以外にＶ溝７６が設けられた状態は効率が下がる。
（傾斜角度数分布）
　また、望ましい指向性変換パターン７５は、傾斜角度数分布の概念を用いて表現することもできる。すなわち、指向性変換パターン７５は、傾斜角度数分布において、傾斜角が１５.５°以上４３.５°以下の範囲における度数が全体の５０％以上であることが望ましい。ここで用いた傾斜角・度数分布の概念を以下において説明する。
　まず、指向性変換パターン７５の形成されている領域のうち所定領域を小さな面積の微小領域に分割し、各微小領域の投影面積をＭ１、Ｍ２、…とし、その（最大）傾斜角をφ１、φ２、…とする。ここで言う投影面積Ｍ１、Ｍ２、…とは、導光板本体６８に垂直な方向から見た各微小領域の投影面積である。そして、微小領域の傾斜角φ１、φ２、…を１°刻みに分けて分類し、傾斜角毎に投影面積の合計を求め、投影面積の合計を全投影面積（前記所定領域の面積）で割ったものを度数とする。例えば、傾斜角０.５°～１.５°の範囲を１°とし、傾斜角０.５°～１.５°の範囲にある微小領域の投影面積の和を求め、それを全投影面積で割ったものを傾斜角１°の度数とする。同様にして、傾斜角２°、３°、…の度数を求める。こうして求めた度数を縦軸にとり、傾斜角φを横軸にとって表したものを傾斜角度数分布と呼ぶ。
　指向性変換パターン７５を構成する単位パターンがすべて同じ形状で、各単位パターンがその長さ方向に沿って均一な断面を有している場合には、傾斜角度数分布は、１つの単位パターンの断面（単位パターンの長さ方向に垂直な断面）だけを考えればよい。図２２（ａ）はある山形断面の単位パターン７８を表しており、一方の傾斜面の傾斜角がφ１、その幅がｄ１で、もう一方の傾斜面の傾斜角がφ２、その幅がｄ２となっている。この場合には、傾斜角φ１、φ２の度数はそれぞれｄ１／（ｄ１＋ｄ２）、ｄ２／（ｄ１＋ｄ２）となり、図２２（ｂ）のような傾斜角度数分布となる。
　また、図２３（ａ）はある台形断面の単位パターン７８を表しており、一方の傾斜面の傾斜角がφ１、その幅がｄ１で、もう一方の傾斜面の傾斜角がφ２、その幅がｄ２で、中央の水平面の幅がｄ３となっている。この場合には、傾斜角０°、φ１、φ２の度数はそれぞれｄ３／（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）、ｄ１／（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）、ｄ２／（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）となり、図２３（ｂ）のような傾斜角度数分布となる。
　図２４は点光源６２の前方に配置された指向性変換パターン７５を示し、太実線で囲まれた領域が、傾斜角度数分布を計算するための前記所定領域を表している。指向性変換パターン７５が光導入部６９の傾斜面７３に設けられている場合には、傾斜角度数分布は、傾斜面７３の上端縁と下端縁との間に位置し、かつ、点光源６２の光出射窓６７（発光面）と等しい幅の領域において計算する。
　図２５～図２９に傾斜角度数分布の例をいくつか示す。図２５（ａ）、（ｂ）は傾斜角φ＝３０°（頂角１２０°）の山形をした単位パターンと、その傾斜角度数分歩を表している。これは図１０、図１１に示した面光源装置６１の指向性変換パターン７５の場合である。図２６（ａ）、（ｂ）は両端の傾斜面の傾斜角φが３０°となった台形状の単位パターンと、その傾斜角度数分布を表している。図２７は両端の傾斜面の傾斜角φが３０°で、中央部が湾曲した単位パターンを示し、図２８はその傾斜角度数分布を表している。図２９は断面半円状の単位パターンを示し、図３０はその傾斜角度数分布を表している。図３１は円弧状の単位パターンを示し、図３２はその傾斜角度数分布を表している。
　図２１によれば、Ｖ溝７６の傾斜角φは、１５.５°以上４３.５°以下であることが望ましく、さらに好ましくは、傾斜角φが２３°以上３６°以下であった。Ｖ溝７６の成形ばらつきや形状の鈍りなどを考慮すれば、この最適条件は、傾斜角度数分布を用いて次のように表現できる。すなわち、指向性変換パターン７５においては、光導入部６９の傾斜面７３の上端縁と下端縁との間に位置し、かつ、点光源６２の光出射窓６７（発光面）と等しい幅の領域における指向性変換パターンの傾斜角度数分布は、傾斜角が１５.５°以上４３.５°以下の範囲における度数が全体の５０％以上であることが望ましく、さらには、傾斜角が２３°以上３６°以下の範囲における度数が全体の５０％以上であることがより好ましい。
　なお、指向性変換パターン７５を構成する単位パターンとしては、左右対称な断面のＶ溝や山形パターンなどに限らず、図３３に示すような斜面（図示例では、傾斜角３０°の斜面）と垂直面からなる断面が鋸刃状のパターンであっても同様な効果が得られる。要するに、少なくとも一部が斜面によって構成されていればよい。
（その他の条件）
　本発明で用いる導光板６３においては、図３４に示すように、光導入部６９の傾斜面７３の傾斜角θは、傾斜面７３の最大傾斜方向（ｘ軸方向）に沿った垂直断面において、傾斜面７３の上端と導光板本体６８の傾斜面７３と反対側の面における点光源６２から遠い側の端とを結ぶ線分の傾斜角γよりも大きく、かつ、９０°よりも小さくなっている。これは全体的に徐々に厚みが薄くなっているくさび形の導光板と区別する意義を有する。全体がくさび形をした導光板では、先端部が薄くなるので、成形が難しく、また導光板の薄型化が困難だからである。
　また、本発明で用いる導光板６３では、光導入部６９の厚みＴ（最大厚み）に対する導光板本体６８の厚みｔの比ｔ／Ｔを０.８以下としている。光導入部６９に指向性変換パターン７５が設けられておらず傾斜面７３だけである場合には、光を閉じ込めて薄くできる導光板本体６８の厚みは一意的に決まる。前記図４によると、光を閉じ込めるときの光導入部６９の厚みＴと導光板本体６８の厚みｔとの比は、アクリル樹脂の場合にはｔ／Ｔ＝０.９１、ポリカーボネイト樹脂の場合にはｔ／Ｔ＝０.８４である。これ以上の比では傾斜面７３のみで対応できるが、これ以下になると指向性変換パターン７５との組み合わせが重要となる。よって、本発明においては、ｔ／Ｔ≦０.８としている。
　また、本発明の面光源装置６１においては、指向性変換パターン７５（実施形態では、Ｖ溝７６）の深さ又は高さは傾斜面７３に対して一定であることが望ましい。この理由を、比較例と比較しながら説明する。
　図３５（ａ）は比較例１による面光源装置８１を示す斜視図、図３５（ｂ）はその側面図である。この比較例１では、傾斜面７３に頂角が１２０°のＶ溝８２からなる指向性変換パターン７５を点光源６２の直前に設けている。Ｖ溝８２は点光源６２側で次第に深くなっており、Ｖ溝８２の谷線は導光板本体６８の光出射面７１を延長した面内にある。この場合、点光源６２の前方に位置する領域で傾斜角度数分布を計算すると、図３６のようになる。
　図３７（ａ）は比較例２による面光源装置８３を示す斜視図、図３７（ｂ）はその側面図である。この比較例２のＶ溝８２も比較例１と同様な形状を有するものであって、頂角が１２０°のＶ溝となっている。ただし、指向性変換パターン７５は傾斜面７３の長さの１／２の領域に設けられており、光入射端面７０におけるＶ溝８２の深さは比較例１の１／２となっている。つまり、比較例２では、Ｖ溝８２の谷線は、光出射面７１から垂直に測って、光出射面７１と光入射端面７０の上端縁との垂直距離の１／２の高さに位置している。この場合、点光源６２の前方に位置する領域で傾斜角度数分布を計算すると、図３８のようになる。
　図３９（ａ）は比較例３による面光源装置８４を示す斜視図、図３９（ｂ）はその側面図である。比較例３では、比較例２のＶ溝８２をひとつ置きに省いてＶ溝８２の数を減らしている。この場合、点光源６２の前方に位置する領域で傾斜角度数分布を計算すると、図４０のようになる。
　この比較例１～３の面光源装置８１、８３、８４の効率（＝導光板本体に到達した光量/光導入部に入った光量）を求め、実施形態１の面光源装置６１の効率と比較すると、つぎの通りであった。
　　　実施形態１　　効率：９８％
　　　比較例１　　　効率：８３％
　　　比較例２　　　効率：８９％
　　　比較例３　　　効率：９０％
　これより、溝の深さの均一なＶ溝７６に比べて、溝の深さが変化するＶ溝８２では、効率が低下することが分かる。
　比較例１～３で効率が低い理由は、つぎのように考えられる。比較例１の場合には、傾斜角度数分布における傾斜角３０°の比率を最大にするためにＶ溝８２の深さを深くしたことにより、図４１（ａ）、（ｂ）に示すように、光入射端面７０から導光板６３内に入らず、直接Ｖ溝８２の空気層側の間を通って点光源６２からの光Ｌが漏れ易くなるためである。
　比較例２では、比較例１よりもＶ溝８２の深さが浅くなっているので、導光板６３に入射しないでＶ溝８２のなかを通過する光は比較例１より少なくなって効率があがるが、傾斜角度数分布における傾斜角３０°の度数の比率が５０％以下となるために光を閉じ込める効果が低くなり、実施形態１よりも効率が低くなる。
　また、Ｖ溝８２の数を少なくした比較例３では、導光板６３に入射しないでＶ溝８２のなかを通過する光は比較例２よりもさらに少なくなるが、傾斜角度数分布における傾斜角３０°の度数の比率がさらに小さくなって光を閉じ込める効果が低下し、実施形態１より効率が低くなる。
　したがって、本発明においては、指向性変換パターン７５（または、Ｖ溝７６）は、その深さ又は高さを均一にして、光導入部６９の傾斜面７３に平行に形成することにより、光入射面からすべての光を閉じ込められるために点光源６２からの光を漏れにくくでき、かつ、所定領域における指向性変換パターンの傾斜角度数分布が、傾斜角３０°における（一般的には、傾斜角１５.５°以上４３.５°以下の範囲における）度数が全体の５０％以上となるようにでき、容易に面光源装置の効率を上げることができる。
［第２の実施形態］
　図４２（ａ）に示すものは本発明の実施形態２による面光源装置９１を示す斜視図、図４２（ｂ）はその側面図である。実施形態２の面光源装置９１においては、指向性変換パターン７５を構成するＶ溝７６の上端が、水平面７２の光入射端面側の端まで達しないようにしたことを特徴としている。このような実施形態によれば、Ｖ溝７６の上端と光入射端面７０との間に水平面７２が残っているので、導光板６３を成形するための金型の製作が容易になる。
［第３の実施形態］
　図４３に示すものは本発明の実施形態３による面光源装置９２を示す斜視図である。実施形態３の面光源装置９２においては、点光源６２の直前にあたる領域だけでなく、傾斜面７３及び水平面７２の全幅にわたって指向性変換パターン７５を設けたことを特徴としている。このような実施形態によれば、光入射端面７０に沿った任意の位置に点光源６２を置くことができるので、導光板６３の汎用性が得られ、光源の位置や数によって導光板６３を設計し直したり、成形用の金型を製造し直したりする必要が無くなる。
　この実施形態の場合には、点光源に代えて冷陰極管のような線状光源を用いることもできる。
［第４の実施形態］
　図４４に示すものは本発明の実施形態４による面光源装置９３を示す斜視図である。実施形態４の面光源装置９３においては、傾斜面７３の全幅にわたって指向性変換パターン７５を設けている。また、光入射端面７０と対向する位置には、線状光源９４を設けている。
　線状光源９４は、くさび状導光体９５、反射シート９８および発光源９９によって構成されている。くさび状導光体９５は、屈折率の高い透明樹脂やガラスによってくさび状に形成されたものであり、光を出射する発光面９６が導光板６３の光入射端面７０に対向している。反射シート９８は白色シートなどによって形成されており、くさび状導光体９５の発光面９６と反対面に対向している。発光源９９はＬＥＤ等の点光源であって、くさび状導光体９５の入射面９７に対向している。しかして、発光源９９から出射された光は入射面９７からくさび状導光体９５内に進入し、発光面９６とその反対面とで全反射を繰り返しながらくさび状導光体９５内を導光する。くさび状導光体９５内を導光する光は、発光面９６とその反対面で全反射するたびに発光面９６への入射角が小さくなり、発光面９６への入射角が全反射の臨界角よりも小さくなると、発光面９６から出射する。この結果、発光面９６の全体が発光し、発光面９６から出射した光が光入射端面７０から導光板６３内へ入射する。なお、発光面９６と光入射端面７０との間には、発光面９６からの出射光の方向をほぼ平行に揃えるためにプリズムシートを設けてもよい。
［第５の実施形態］
　図４５は本発明の実施形態５による面光源装置１０１を示す概略平面図である。この面光源装置１０１においては、導光板６３のコーナー部を斜めにカットすることによって光入射端面７０を形成してあり、光入射端面７０に対向させるようにして点光源６２を配置している。導光板６３の光入射端面７０に隣接する領域には、表面が傾斜面７３となった点光源６２を設けてあり、傾斜面７３には指向性変換パターン７５を形成している。指向性変換パターン７５は互いに平行に配列されたＶ溝７６によって構成されており、Ｖ溝７６は光入射端面７０に垂直な方向に延びている。
［第６の実施形態］
　図４６は本発明の実施形態６による面光源装置１１１を示す斜視図である。図４７（ａ）は当該面光源装置１１１の平面図、図４７（ｂ）はその側面図である。この面光源装置１１１では、導光板６３の光出射面７１と同じ側の面に傾斜面７３を設け、傾斜面７３を設けた面と反対面に指向性変換パターン７５を形成している。指向性変換パターン７５は、実施形態１の場合と同様に、光入射端面７０と垂直な方向に延びた複数のＶ溝７６を平行に配列したものであるが、導光板６３の裏面の平坦面に形成されている。
　このような実施形態の場合には、光導入部６９に入射した光のうちの一部は、傾斜面７３で全反射し、その対向面に形成されている指向性変換パターン７５で全反射し、再度傾斜面７３に入射して傾斜面７３で全反射して導光板本体６８へ導入される。
　実施形態６でも、実施形態１と同様な作用効果を奏するが、指向性変換パターン７５の位置の違いによって異なる点も生じるので、実施形態１と異なる点について説明する。
　まず、光を閉じ込める原理に関連して、指向特性の変化の仕方に違いがある。実施形態１では、傾斜面７３に光が１次入射及び２次入射する際の指向特性は、図１５及び図１６においてＧ１→Ｇ６→Ｇ８（あるいは、Ｇ１→Ｇ６→Ｇ９）と変化していた。これに対し、実施形態６の場合には、指向性変換パターン７５が傾斜面７３と反対側の面に設けられているので、図１５及び図１６において、指向特性はＧ１→Ｇ５→Ｇ６→Ｇ７→Ｇ８（あるいは、Ｇ１→Ｇ５→Ｇ６→Ｇ７→Ｇ９）と順次変化する。
　つぎに、実施形態１では、光の一部が傾斜面７３に２回以上入射する条件は、数式９、数式１０であった。実施形態６では、これらの条件にさらに条件が加わる。図４８（ａ）、（ｂ）はこの条件を説明するための概略図である。図４８（ａ）に示すように、光導入部６９内の光が傾斜面７３よりも先に指向性変換パターン７５に入射すると、指向性変換パターン７５では光の指向特性が変化しないので、光の漏れを抑制できない。従って、図４８（ｂ）に示すように、光が指向性変換パターン７５よりも先に傾斜面７３に入射するように指向性変換パターン７５の範囲を決める必要がある。このためには、図４８（ｂ）に示すように傾斜面７３の上端で反射した光が裏面に入射する位置から指向性変換パターン７５が始まり、傾斜面７３の下端で反射した光が裏面に入射する位置で指向性変換パターン７５が終わればよい。よって、導光板６３に垂直な方向からみて、傾斜面７３の上端と指向性変換パターン７５の始端との距離をΔＸ１、傾斜面７３の下端と指向性変換パターン７５の終端との距離をΔＸ２とすれば、
　　　ΔＸ１＝Ｔ・tan（９０°－α－２θ）
　　　　　　＝Ｔ・cot（α＋２θ）　　　　　…（数式１２）
　　　ΔＸ２＝ｔ・tan（９０°－α－２θ）
　　　　　　＝ｔ・cot（α＋２θ）　　　　　…（数式１３）
となる。ここで、α＝arcsin（１／ｎ）で、ｎは導光板材料の屈折率、θは傾斜面７３の傾斜角であり、Ｔは光導入部６９の最大厚み、ｔは導光板本体６８の厚みである。
　また、実施形態６の場合には、傾斜角度数分布を計算する際の所定領域は、図４９の太実線で囲んだ領域となる。この領域は、数式１２、１３のΔＸ１、ΔＸ２を用いてつぎのように表される。すなわち、所定領域は、導光板６３に垂直な方向から見たとき、傾斜面７３の上端から点光源６２と反対側へΔＸ１だけずれた位置と、傾斜面７３の下端から点光源６２と反対側へΔＸ２だけずれた位置との間にあり、かつ、点光源６２の光出射窓６７と等しい幅の領域である。そして、この領域における指向性変換パターン７５の傾斜角度数分布が、傾斜角１５.５°以上４３.５°以下の範囲における度数が全体の５０％以上となっていれば、効率が良好となる。
［その他の実施形態］
　図５０（ａ）～（ｃ）、図５１（ａ）～（ｃ）および図５２（ａ）、（ｂ）は、導光板６３のその他の形状を示す側面図である。これらの導光板を用いた場合にも、本願発明の効果を奏することが可能である。
　図５０（ａ）に示すものは、水平面７２を省略して傾斜面７３の上端が光入射端面側の端に位置するようにしたものである。
　図５０（ｂ）に示すものは、傾斜面７３を複数段に設けたものである。
　図５０（ｃ）に示すものは、傾斜面７３を湾曲面にしたものである。
　図５１（ａ）に示すものは、導光板本体６８の光出射面７１側の表面を傾斜させて導光板本体６８をテーパー状に形成したものである。
　図５１（ｂ）、（ｃ）に示すものは、光導入部６９の上面の光入射端面７０側の端を傾斜面７３とは反対向きに傾斜させて逆傾斜部１２１を設けたものである。特に、図５１（ｃ）では、逆傾斜部１２１を設けたことによって光導入部６９の端の高さＴkが導光板本体６８の厚みｔよりも小さくなっている。
　図５２（ａ）に示すものは、光導入部６９の上下両面に傾斜面７３を設け、そのうちの一方の傾斜面７３、あるいは両方の傾斜面７３に指向性変換パターン７５を設けたものである。
　また、図５２（ｂ）に示すように、導光板本体６８の一部に光導入部６９の厚みよりも大きな部分１２３を設けてあっても差し支えない。
　また、図５２（ａ）、（ｂ）に示すように、水平面７２となる面を緩やかに傾斜させて緩傾斜面１２２としても差し支えない。
　６１、９１、９２、９３　　　面光源装置
　６２　　　点光源
　６３　　　導光板
　６７　　　光出射窓
　６８　　　導光板本体
　６９　　　光導入部
　７０　　　光入射端面
　７２　　　水平面
　７３　　　傾斜面
　７５　　　指向性変換パターン
　７６　　　Ｖ溝
　７７　　　傾斜面
　９５　　　くさび状導光体
　９６　　　発光面
　９９　　　発光源

Claims (5)

  1. 　光源と、前記光源の光を光入射面から導入し光出射面から外部へ出射させる導光板とを備えた面光源装置であって、
    　前記光源は、その発光面が前記導光板の光入射面と対向する位置に設けられ、
    　前記導光板は、光入射面から入射した光源からの光を閉じ込めるための光導入部と、前記光導入部の最大の厚みよりも小さな厚みで、前記光導入部と連続するように設けられていて閉じ込めた光を光出射手段によって光出射面から外部へ出射させるようにした導光板本体とを備え、
    　前記光導入部の最大厚みに対する前記導光板本体の厚みの比が０.８以下であり、
    　前記光導入部は、前記導光板本体よりも厚みの大きな部分の表面から前記導光板本体の表面の端に向けて傾斜した傾斜面を、前記導光板の光出射側の面またはその反対面に有し、
    　前記傾斜面の傾斜角は、前記傾斜面の最大傾斜方向に沿った垂直断面において、前記傾斜面の上端と前記導光板本体の前記傾斜面と反対側の面における前記光源から遠い側の端とを結ぶ線分の傾斜角よりも大きく、かつ、９０°よりも小さく、
    　前記導光板は、前記光導入部に入射した光の前記導光板の厚み方向における指向性広がりを導光板の面方向と平行な方向に向けて傾いた指向特性に変換させるための指向性変換パターンを、前記光出射側の面またはその反対面に有し、
    　前記傾斜面と前記指向性変換パターンは、前記光導入部に入射した光の一部が、前記傾斜面と前記指向性変換パターンに同時に、あるいは交互に反射されて導光板内を導光するように配置され、
    　前記傾斜面の傾斜方向における長さは、前記光導入部に入射した光の一部が少なくとも２回前記傾斜面に入射するように定められていることを特徴とする面光源装置。
  2. 　前記指向性変換パターンは、前記傾斜面に形成されており、
    　前記傾斜面の上端縁と下端縁との間に位置し、かつ、前記光源の発光面と等しい幅の領域における前記指向性変換パターンの傾斜角度数分布は、傾斜角が１５.５°以上４３.５°以下の範囲における度数が全体の５０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  3. 　前記指向性変換パターンは、前記導光板の前記傾斜面と反対側の面に形成されており、
    　前記光出射面に垂直な方向から見たとき、前記傾斜面の上端から前記光源と反対側へ Ｔ・tan（９０°－α－２θ）だけずれた位置と前記傾斜面の下端から前記光源と反対側へ ｔ・tan（９０°－α－２θ）だけずれた位置との間にあり（ただし、Ｔは前記光入射部の最大厚み、ｔは前記導光板本体の厚み、αは導光板材料の全反射の臨界角、θは前記傾斜面の傾斜角である。）、かつ、前記光源の発光面と等しい幅の領域における前記指向性変換パターンの傾斜角度数分布は、傾斜角が１５.５°以上４３.５°以下の範囲における度数が全体の５０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  4. 　前記指向性変換パターンの深さ又は高さが傾斜面の表面に対して一定であることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  5. 　前記指向性変換パターンは凹又は凸の単位パターンからなり、
    　前記光出射面に垂直な方向から見たとき、前記単位パターンは、前記光入射面に垂直な方向に延び、かつ、当該発光面に平行な方向において互いに平行に並んでいることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
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