JP2002124114A

JP2002124114A - 面光源装置及びこれを用いた液晶ディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2002124114A
Application number: JP2001014858A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Suga; 義訓菅
Original assignee: Yuka Denshi Co Ltd; Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Yuka Denshi Co Ltd; Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2002-04-26

Abstract

(57)【要約】【課題】新規な光制御部材である光反射シートを用い
ることで光の有効利用を図り、しかも構造が簡単で且つ
組立て性に優れた安価な面光源装置及びこの面光源装置
をバックライト光学系として用いる液晶ディスプレイ装
置を提供すること。【解決手段】一表面を光出射面１５とする導光体１１
に光取り出し機構２０を設け、導光体１１の側端部１２
には光源１３が配設され、導光体１１の光出射面１５と
対向する面１６側には光反射シート１７が配設された面
光源装置であって、光取り出し機構２１は導光体１１よ
り出射する光線の少なくとも６５％以上を光反射シート
１８の側に出射する機構とされ、光反射シート１８は傾
斜した反射面１９ａからなるほぼ同一及び／又はほぼ相
似形の基本ユニット１９がピッチ５０００μｍ以下にて
多数配列して形成され、導光体１１の少なくとも一方の
表面には、波板状の凹凸３４がピッチ５００μｍ以下で
設けられ、その尾根線３４ａは光源１３の配設された導
光体側端部１２にほぼ垂直な方向とされていることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は面光源装置及びこれ
を用いた液晶ディスプレイ装置に関し、更に詳細には照
明光学系に特に好適に用いられる新規な光反射シートを
用いた面光源装置及びこの面光源装置をバックライト光
学系として用いた液晶ディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、パーソナルコンピュータ向けモニ
ターや薄型ＴＶ等の表示装置として透過型の液晶表示
（ディスプレイ）装置が多用されており、このような液
晶表示装置では、通常、液晶素子の背面に面状の照明装
置即ちバックライト（面光源装置）が配設されている。
この面光源装置は、例えば冷陰極放電管等の線状光源を
面状の光に変換する機構とされている。

【０００３】具体的には、液晶素子の背面直下に光源を
配設する方法や、側面に光源を設置し、アクリル板等の
透光性の導光体を用いて面状に光を変換して面光源を得
る方法（サイドライト方式）が代表的であり、光出射面
にはプリズムアレー等からなる光学素子を配設して所望
の光学特性を得る機構とされている。

【０００４】従来のサイドライト方式の面光源装置は、
図３３に示されるように透光性の平板からなる基板即ち
導光体１の一側端に当該側端面１ａに沿うように線状光
源２を配設し、この線状光源２を覆うようにリフレクタ
３が取り付けられ、線状光源２による直接光とリフレク
タ３で反射された反射光とが導光体１に、光入射端面で
ある一側端面１ａから内部に入射する機構とされてい
る。

【０００５】導光体１の一表面１ｂは光出射面とされ、
この光出射面１ｂの上にはほぼ三角プリズム状のアレー
４を形成した調光シート５が頂角を観察者側に向けて配
設され、他方、導光体１における光出射面１ｂとは反対
側の面１ｃには光散乱性インキにより多数のドット６
ａ、６ｂ、６ｃ……を所定のパターンで印刷形成してな
る光取り出し機構６が設けられている。

【０００６】このような光取り出し機構６が形成されて
いる導光体１における光出射面１ｂとは反対側の面１ｃ
側には、この面１ｃに近接して反射シート７が配設され
ている。また、従来のこの種の面光源装置の別な例とし
ては、図３４に示されるようにほぼ三角プリズム状のア
レー４を形成した調光シート５が頂角を導光体１の光出
射面１ｂ側に向けて光出射面１ｂ上に配設されている。

【０００７】そして、導光体１の光出射面１ｂとは反対
側の面１ｃに設けられる光取り出し機構８は、各表面が
粗面に形成されている多数の突起部８ａ、８ｂ、８ｃ…
…から構成されている。このようなサイドライト方式の
面光源装置は、軽量、薄型という液晶表示装置の一般的
特徴をより有効に引き出すことができることから、携帯
用パーソナルコンピュータ等の液晶表示装置のバックラ
イトとして多く使用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の透過型液晶ディスプレイ装置は、構造が依然とし
て複雑であるという問題があった。その理由は、特に面
光源装置において所望の光学特性を得ることのできる構
造簡素で光の利用効率に優れた照明光学系が得られてい
なかったために当該面光源装置の構造を複雑化せざるを
得ず、その結果コストが高くなる等、この種の液晶ディ
スプレイ装置の普及の妨げになっている。

【０００９】すなわち、図３３及び図３４に示される、
例えば透過型液晶ディスプレイ装置のバックライト光学
系として用いる面光源装置では、面光源装置からの照明
光を可能な限り有効に利用するためプリズムシート等の
光学シート類を多用していた。そのため、照明光学系の
構造が複雑となり、その結果組立て性が悪く、しかも歩
留まりも低いことから、高コスト化を招いていた。

【００１０】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、新規な構造簡素で照明光
線の利用効率に優れた照明システムに基づき、新規な光
制御部材である光反射シートを用いることで光の有効利
用を図り、しかも構造が簡単で且つ組立て性に優れた安
価な面光源装置及びこの面光源装置をバックライト光学
系として用いる液晶ディスプレイ装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は面光源装置であ
り、前述した技術的課題を解決するために以下のように
構成されている。すなわち、本発明の面光源装置は、一
表面を光出射面とする導光体と、この導光体に設けられ
た光取り出し機構と、導光体の側端部に配設された光源
と、導光体の前記光出射面と対向する面側に配置された
光反射シートとを含み、光取り出し機構は導光体より出
射する光線の少なくとも６５％以上を光反射シートの側
に出射する機構とされ、且つ光反射シートは傾斜した反
射面からなるほぼ同一及び／又はほぼ相似形の基本ユニ
ットがピッチ５０００μｍ以下にて多数配列して形成さ
れ、更に導光体の少なくとも一方の表面には、波板状の
凹凸がピッチ５００μｍ以下にて設けられ、且つ波板状
の凹凸の尾根線は光源の配設された導光体側端部にほぼ
垂直な方向とされていることを特徴とする。

【００１２】＜本発明における具体的構成＞本発明の面
光源装置は、前述した必須の構成要素からなるが、その
構成要素が具体的に以下のような場合であっても成立す
る。その具体的構成要素とは、波板状の凹凸は、頂角が
６０度以上の三角プリズムアレーであり、且つこの三角
プリズムアレーのピッチは３００μｍ以下とされている
ことを特徴とする。

【００１３】また、本発明の面光源装置では、波板状の
凹凸を正弦波状とし、且つ正弦波状とした波板状の凹凸
のピッチを３００μｍ以下とすることが好ましい。この
場合、波板状の凹凸をレンチキュラーレンズ状とし、そ
の際このレンチキュラーレンズ状とした波板状の凹凸の
ピッチを３００μｍ以下とすることが好ましい。

【００１４】更に、本発明の面光源装置では、基本ユニ
ットを形成する傾斜した各反射面が相互に平行で且つ直
線状に形成され、且つ各基本ユニットは、ピッチが３０
００μｍ以下で配列され、更に反射面の傾斜角度は導光
体より光反射シートの方向に出射した光線を導光体の法
線方向に反射する角度とされていることを特徴とする。

【００１５】更にまた、本発明の面光源装置では、基本
ユニットを形成する反射面として最大径３０００μｍ以
下の凹面鏡状をした反射面が用いられ、且つこの反射面
の傾斜角度は導光体より光反射シートの方向に出射した
光線を導光体の法線方向に反射する角度とされているこ
とを特徴とする。

【００１６】また、本発明の面光源装置では、基本ユニ
ットを形成する傾斜した反射面の断面形状が凹状である
ことを特徴とする。更に、本発明の面光源装置では、光
反射シートの反射面が銀若しくはアルミニウムのコート
層からなり、且つ反射面上には透明材質によるコート層
が設けることがよい。

【００１７】また、光反射シートの反射面は拡散反射性
の白色材質で形成することもできる。その場合、透明材
質によるコート層が光学薄膜或いは透明ビーズコーティ
ング層とすることができる。そして、反射面にはマット
処理を施すことが好ましい。更にまた、前述した特徴を
備える面光源装置を液晶ディスプレイ装置のバックライ
ト光学系に用いることが特に好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の面光源装置及びこ
れを用いた液晶ディスプレイ装置を図に示される実施形
態について更に詳細に説明する。図１は本発明の一実施
形態に係る面光源装置１０の主要部を概略的に示す部分
的な構成説明図である。

【００１９】この実施形態に係る面光源装置１０は、透
光性の平板からなる基板即ち導光体１１を備え、この導
光体１１の一側端には当該側端面１２に沿うように線状
光源１３が配置されている。この線状光源１３は、蛍光
管又はＬＥＤアレー等を用いることができるが、特にこ
れらに限定されるものではない。線状光源１３として
は、発光効率に優れ、小型化の容易な冷陰極管の利用が
最も好適である。

【００２０】また、線状光源１３の配置形態としては、
この態様に限定されるものではなく、この他にも、一側
端部にのみ冷陰極管が配設された１灯式の態様、一側端
部に２本の冷陰極管が配設された２灯式の態様、１灯又
は２灯の冷陰極管が一側端部に配設され、これが対向す
る側端部にも設けられ、合計２灯又は４灯となっている
態様等が代表的である。

【００２１】また、光源の態様として、本発明において
はなにも線状光源に限定されるものではなく、例えば小
型の面光源装置では図２９に示されるようにＬＥＤ等の
点光源を用いることもできる。すなわち、図２９（ａ）
は、導光体１１のコーナー部を平面で見て三角形状にカ
ットして形成されたコーナーカット面に、点光源である
ＬＥＤ３７を配置した例を示している。また、図２９
（ｂ）は、導光体１１の一側端部に光学ロッド３８を近
接配置し、この光学ロッド３８の端面に点光源であるＬ
ＥＤ３７を配置した例を示している。

【００２２】この導光体１１の一側端には、線状光源１
３を覆うようにリフレクタ１４が取り付けられ、線状光
源１３による直接光とリフレクタ１４で反射された反射
光とが導光体１１に、光入射端面である一側端面１２か
ら内部に入射する機構とされている。

【００２３】導光体１１は、例えば、板厚が約４ｍｍ程
度の四角形状をした透光性の薄板であり、図１で見て上
面である一方の表面が光を出射する光出射面１５であ
り、これとは反対側の他方の表面（図１で見て下面）は
光出射面と対向する面１６である。図１において、符号
１７は導光体１１の光出射面１５に垂直な線、即ち導光
体１１の法線を示している。

【００２４】導光体１１の光出射面１５とは反対側の面
１６側に近接して光反射シート１８が配設されている。
光反射シート１８は、傾斜した反射面１８ａを備える多
数の基本ユニット１９が微細なピッチで基材２０の表面
に形成されて構成されている。ここで、基本ユニット１
９とは、図１〜図３及び図２０〜図２５に示されるよう
にほぼ同一及び／又はほぼ相似形状の傾斜した傾斜面１
９ａの集合体として得られる光反射シート１８の基本形
状単位を意味する。

【００２５】すなわち、基本ユニット１９とは、それ以
上分割すると同一性もしくは相似性が消失してしまう最
少の形状単位、所謂ユニットセルである。また、ピッチ
Ｐとは、図２、図３、及び図２０〜図２５に示されるよ
うに、これら基本ユニット１９の配列によって作られる
基本周期の内、最小の長さとして定められる。

【００２６】更に、導光体１１には光取り出し機構２１
が設けられている。この光取り出し機構２１は、導光体
１１に入射した光線を選択的に光反射シート１８の側に
出射させるように構成され、具体的には光反射シート１
８の側に導光体１１からの出射光線の６５％以上、より
好ましくは７０％以上、さらに好ましくは７５％以上の
光束が出射するように構成することが必要であり、この
要件を満足する限りにおいて用いられる光取り出し機構
は特に限定されるものではない。

【００２７】ここで、導光体１１から出る全出射光線の
少なくとも６５％以上を光反射シート１８側に出射させ
るために当該導光体１１に設けられる光取り出し機構２
１としては各種の態様が考えられ、特に限定はされな
い。しかし、最も好適な態様としては、図４に示される
ように導光体１１における光出射面１５とは反対側の面
（光反射シート側の面）１６に多数の凸状突起２２を所
定のパターンで形成した光取り出し機構２１を挙げるこ
とができる。

【００２８】この他にも、図５〜図９に示されるよう
に、各種の表面形状設計によって、導光体１１から出射
する大部分の出射光線が光反射シート１８の方向に向か
うように設計することが可能となるのである。すなわ
ち、図５に示される態様は、導光体１１における光反射
シート１８側の面１６に断面三角形状の多数の突起２３
を所定のパターンで形成して光取り出し機構２１とした
ものである。

【００２９】また、図６に示される態様は、導光体１１
における光反射シート１８側の面１６に凹状のへこみ２
４ａを形成することで相対的に突出部２４ｂを形成して
光取り出し機構としたものである。更に、図７に示され
る態様は、導光体１１の光出射面１５に断面Ｖ字状の多
数の溝部２５を所定の間隔で形成し、これにより光取り
出し機構２１としたものである。

【００３０】更にまた、図８に示される態様は、導光体
１１における光反射シート１８側の面１６に断面Ｖ字状
の多数の溝部２６を所定の間隔で形成して光取り出し機
構２１としたものである。また、図９に示される態様
は、導光体１１の光出射面１５に断面山形状の多数の突
起２７を所定の間隔で形成することにより光取り出し機
構２１としたものである。

【００３１】これら各種態様の他にも、特定方向に対し
て前方散乱性を有する散乱体を導光体１１内に設ける態
様、ホログラム素子、表面レリーフ素子等の回折光学素
子を導光体１１の表面に設ける態様等、前述したように
光反射シート１８の側に導光体１１からの出射光線の少
なくとも６５％以上を出射することができる光取り出し
機構であれば、特に限定されるものではない。

【００３２】ここで、本発明において用いられる導光体
１１は、該導光体１１より出射する全光束に対する光反
射シート側に選択的に出射する光束の割合が、少なくと
も６５％以上であることが、本発明による光学設計の効
果を有効に機能させるために必要であることは前述した
通りであるが、この光束が出射する方向についての選択
性を測定する測定手段は概略下記の通りである。

【００３３】すなわち、先ず通常光反射シートが配設さ
れる位置にほぼ完全に光を吸収する黒色のシート３９
（植毛紙等）を配設し、図３５に示される如く、導光体
１１を通常の向きにセットして積分球中で点灯させ、こ
の時に得られた導光体１１の光出射面側から発せられる
全光束量をΣａとする。

【００３４】次に、導光体１１の向きを通常とは裏返し
にセットし（本来、光反射シートの側に向く面が光出射
面側に来るようにセットする。）、同様に積分球中で点
灯させ、この時に得られた導光体１１の光出射面と反対
側の面から発せられる全光束量をΣｂとする。この際
に、得られる数値、Σｂ／（Σａ＋Σｂ）×１００が光
反射シートの側に選択的に出射する光束の割合（％）と
なるのであり、この値が６５％以上、より好ましくは７
０％以上、さらに好ましくは７５％以上とされるのであ
る。

【００３５】本発明の面光源装置において、このような
光取り出し機構２１に要求される形状的な制約は、あく
まで、前述したように光反射シート１８の側に導光体１
１からの出射光線の６５％以上を出射させるようにする
という観点で決定されるべきである。

【００３６】例えば、このことを図１０（ａ）、（ｂ）
を参照して更に詳細に説明すると、図５で示した断面三
角形状の突起２３を導光体１１の面１６に形成する場合
には、尖端部の頂角θとして好ましくは９０度以下、よ
り好ましくは７０度以下、さらに好ましくは５０度以下
であることがよい。

【００３７】すなわち、図１０（ｂ）に示されるように
導光体１１の面１６に形成される突起２３の頂角θを大
きくしてその断面形状を山形状にするにしたがって、突
起２３による全反射によって導光体１１の光出射面１５
方向に出射してしまう不要な光線成分３０が増大するた
めであり、小さな頂角を有する三角形状の断面形状を用
いることによって、図１０（ａ）に示されるように本発
明における好適な光線の軌跡（光反射シート１８での反
射過程を経て導光体１１の法線１７方向に出射する光線
成分２９）を描く光線成分２８、２９を増加させること
が可能となるのである。

【００３８】また、別な例について説明すれば、図４に
示される凸状突起２２を用いた態様では、図１１〜図１
３に示されるようにこの凸状突起２２の高さ、言い換え
れば導光体１１内から見た状態での凸状突起２２の深さ
ｈと最小開口幅Ｗｍｉｎで定義される値ｈ／Ｗｍｉｎ
が、好ましくは０．５以上、より好ましくは０．６以
上、さらに好ましくは０．７以上とされる。

【００３９】図４に示される凸状突起２２は、図１１か
ら明らかなように開口部形状が楕円形のものであった
が、図１２に示されるように開口部形状が長方形状であ
る場合には、長方形の開口部短辺寸法が最小開口幅Ｗｍ
ｉｎとなる。また、図１３に示されるように開口部形状
がほぼ正方形状である場合には、その一辺の寸法が最小
開口幅Ｗｍｉｎとなる。このような条件を満足するよう
に凸状突起２２を設計すれば、導光体１１からの出射光
線の少なくとも６５％以上を光反射シート１８の側に出
射させるようにする好適な形状を定めることができる。

【００４０】このように、本発明において好適に用いら
れる、図４〜図９に例示される光取り出し機構として
は、その形状はあくまで、光反射シート１８の側に導光
体から出射する光線の６５％以上を出射させるようにす
るとの観点から決定されるが、更に詳細な設計について
の考え方を説明する。

【００４１】まず、光源として良く用いられる蛍光管等
においては、プラズマ放電により得られる紫外光が管壁
に付着した蛍光体微粒子を励起して発光が得られるが、
ここから得られる出射光線の出射角度分布はほぼあらゆ
る角度に対して一様な強度を示す、いわゆる拡散光源的
な性質に近いものである。

【００４２】そこで、導光体の光入射面近傍を表す図３
０において、導光体に入射する光線の入射角度分布をあ
らゆる角度に対して一定であるとする条件の下で、導光
体内を伝搬する光線の幾何光学的な状態分布を考える。
スネルの法則から導光体の屈折率をｎとして、

【式１】

【００４３】したがって、光源から出射した光線の導光
体への入射角度ψと導光体に入射した光線のなす角度
（又は、入射角度ψにて屈折率ｎの導光体に入射した光
線の導光体中への出射角度）θの関係を図示すると、図
３１のようになる。各θでの光線の状態数密度ｎ（θ）
を計算すると、先ず、あるθでの幅±△θ／２なる領域
に到達する光線量は、導光体界面でのフレネル損失を無
視した近似の下では、対応するψでの状態数密度ｎ
（ψ）を用いて、

【式２】ここで、

【式３】であり、また、入射光の角度分布を一定とした場合に
は、任意のψについてｎ（ψ）＝Const．となるため、

【式４】よって、

【式５】したがって、θでの光線分布密度ｎ（θ）は

【式６】すなわち、臨界角近傍において状態数密度が大きく増大
するのであり、このことは（１）式にフレネル損失によ
る効果を考慮したとしても、

【式７】となり、傾向は同一である（ｆｓ、ｆｐはそれぞれｓ偏
光、ｐ偏光の場合を表す）。

【００４４】したがって、導光体に用いられる透明樹脂
の場合には光取り出し機構が形成される導光体表面側に
入射する角度として、約５０度付近の入射角度で入射す
るビームが多く存在する。つまり、図１０（ａ）に示さ
れるように、例えば断面三角形状の突起２３を導光体１
１の面１６に形成する場合には、頂角が小さいものが好
適なのであり、例えば凸状突起２２を用いる態様におい
ては開口幅に対して十分に深さが深い形状である必然性
が生じるのである。図６〜図９に示される他の光取り出
し機構についても、同様に、上記に基づく導光体内を伝
搬する光線の特性を考慮した形状設計がなされるのであ
る。

【００４５】本発明の面光源装置においては、前述した
ように光反射シートの側に導光体１１からの出射光線の
大部分が出射する光学系とされるが、この出射光線は、
通常、図１に示されるように光反射シート１８に対して
斜めに入射する指向性を有する光線２８となる場合が多
い。

【００４６】そこで、本発明の面光源装置においては、
図１に示されるように光反射シート１８に設けられた傾
斜した反射面１９ａからなるほぼ同一及び／又はほぼ相
似形の基本ユニット１９の効果によって、導光体１１か
ら光反射シート１８の側に選択的に出射した光線２８
は、導光体１１の正面方向に方向が変角され、その結
果、面光源装置１０を正面から見た際に、極めて高い照
明強度が得られるようになるのである。

【００４７】このことは、図３３及び図３４に示される
従来型の面光源装置に比べて照明光学系の構成を極めて
単純化できるものであり、従来型の面光源装置ではプリ
ズムアレー等の屈折型の光学系５によって光線の集光機
能や変角機能を果たしていたのに対して、本発明におい
ては、光反射シート１８に設けられた傾斜した反射面１
９ａからなるほぼ同一及び／又はほぼ相似形の基本ユニ
ット１９を、例えば凹面鏡のような形状に設計する等に
よって、集光機能や変角機能等の所望の光学的機能を光
反射シート１８に持たせることが可能となり、同等な光
学的性能を保持しながら、極めて構造が簡素化された面
光源装置を提供することができるのである。

【００４８】ところで、本発明の面光源装置では前述し
たように、光反射シート１８の側に選択的に出射させた
光線を、光反射シート１８に設けられた傾斜した反射面
１９ａからなるほぼ同一及び／ほぼ相似形の基本ユニッ
ト１９により所望の光学特性を有する照明光線に変換す
るのであるが、しかしながら、集光性という観点では、
これだけの過程ではまだ不十分である場合も多い。特に
ノート型パーソナルコンピュータに用いられる液晶ディ
スプレイパネルでは、パネルに正対して使用している使
用者の方向にのみ強い出射光線が出力として得られれば
良いのであり、更に集光性を高める必要性が出てくるの
である。

【００４９】そのため、本発明では、図１に示される実
施形態の面光源装置１０のように導光体１１の少なくと
も一方の面には、三角プリズムアレー又はレンチキュラ
ーレンズアレー等に代表される波板状の凹凸（波状の表
面形状を有した凹凸）３４が集光性等の光学特性を高め
るべく形成されるのであり、前述した光反射シート１８
に設けられた傾斜した反射面１９ａからなるほぼ同一及
び／又はほぼ相似形の基本ユニット１９の効果と複合し
て、極めて高い集光性を実現することが可能となるので
ある。

【００５０】この状況についてさらに詳細に説明する
と、本発明においては、図４〜図９に例示されるような
光取り出し機構２１の効果によって、図１に示されるよ
うに、一旦、導光体１１からの出射光線の大部分２８が
光反射シート１８の側に出射される。そして、光反射シ
ート１８に設けられた傾斜した反射面１９ａからなるほ
ぼ同一／又はほぼ相似形の基本ユニット１９の効果によ
って、出射光線の方向は導光体１１の法線１７方向に変
角され、再度、導光体１１に入射して導光体に設けられ
た、三角プリズムアレー等の波板状の凹凸３４によって
集光されるのである。

【００５１】そのため、従来型の面光源装置においても
三角プリズムアレー等を導光体１１に一体的に形成して
集光性を向上させるとの提案はあったが、これらと比べ
て、本発明の面光源装置は、光学的観点からみた状況が
全く異なるのであり、集光性という点で、本質的に有利
な光学系を得ることができるのである。この状況は、図
１４（ａ）、（ｂ）に示されている。

【００５２】すなわち、従来型の面光源装置では導光体
１１内から直接的に導光体１１の光出射面１５方向に向
かおうとする光線成分３０が多かったため、図１４
（ｂ）に示されるように導光体１１の法線１７方向に向
かわず、本来集光を果たしたかった光線成分でもあって
も、図１４（ｂ）に示す光線の軌跡に見られるように、
導光体１１と空気層との界面を一回しか経由しないた
め、十分な集光を果たすことができなかったのである。

【００５３】しかしながら、本発明の面光源装置では、
図１４（ａ）に示されるように導光体１１からの出射光
線の大部分２８が、一旦、光反射シート１８の側に出射
されるため、図１４（ａ）に示す光線の軌跡に見られる
ように、導光体１１と空気層との界面を２度も経ること
が可能となるため、導光体１１自体が厚みの厚いレンズ
アレーシートとして機能することになり、集光性という
観点で格段に優れた性能を得ることが可能となるのであ
る。

【００５４】より具体的にこの効果について考察するた
め、幾何光学的に光出射面から出射する光線の状態数分
布を算出する。導光体の光入射面１１側から見た断面図
である図１４について、導光体に設けられた光取り出し
機構によって出射する光線の出射角度をγ、導光体上に
設けられた三角プリズムアレーの登頂角をδとする。

【００５５】従来型の三角プリズムアレーが設けられた
導光体では光取り出し機構によって選択的に光反射シー
ト１８の側に出射光線を導く光学設計がなされていない
ため、図１４（ｂ）の如く、導光体内から直接三角プリ
ズム部に入射し、プリズム部で屈折作用を受ける光成分
３０が多数存在する。このような光成分３０の出射角度
ζｂはγとδの関数として、

【式８】と表される。

【００５６】一方、図１４（ａ）に示される、本発明の
光反射シート１８の側に、一旦、出射光線が出射し、導
光体がプリズムシートとして作用することができる光学
系では、出射光線の出射角度分布ζａは、

【式９】と表される。

【００５７】従って、簡単な例として光取り出し機構か
らの出射光線が完全拡散光であって、三角プリズム部の
登頂角が９０度なる場合を考えると、図３２の如く、同
一の状態数密度を有する光線３４１が図１４（ａ）なる
光学系を経た場合には、出射光線２９の出射角度の状態
数密度は参照符号３４２のように４５度付近にピークを
有する正面方向に多数の光線成分が集まった状態に変換
され、高い集光性を示すことが解る。

【００５８】これに対して、従来型の光学系、図１４
（ｂ）では、三角プリズム部によって多少の集光作用は
認められるものの、符号３４３に示される如く、正面か
ら大きく外れた０〜３０度付近に残存してしまう光線成
分も多く、十分な集光作用が得られないのである。

【００５９】すなわち、本発明による、一旦、光反射シ
ート１８側に光線を出射させ、導光体１１それ自身をプ
リズムシートとして作用させる光学設計は、集光性の確
保に極めて本質的な役割を果たしていることが解る。

【００６０】波板状の凹凸（波状の表面形状を有した凹
凸）３４としては、集光性を増大させる等の光学的機能
を実現させるという観点で、適宜、形状設計されるもの
であり、表面構造は特段限定されるものではない。しか
しながら、導光体１１に本来必要とされる、側端から入
射した光線を全反射条件に基づいて損失なく伝搬させる
という機能を損なってしまっては、面光源装置として機
能を果たさなくなる。

【００６１】そのため、少なくとも、波板状の凹凸３４
の尾根線３４ａは入射光線が主として伝搬する方向に対
してほぼ平行になるように設けられる。このようにする
ことで、波板状の凹凸３４によって全反射条件が乱さ
れ、導光体１１中を光線が伝搬しなくなることはなくな
るのである。すなわち、図１に示されるように、波板状
の凹凸３４は光源１３の配設された側端部１２にほぼ垂
直な方向とされる。

【００６２】また、導光体１１に設けられる、三角プリ
ズムアレー又はレンチキュラレンズアレー等に代表され
る波板状の凹凸３４は、視認できない程度にできる限り
微細化されているのが望ましく、少なくとも５００μｍ
以下、好ましくは３００μｍ以下、更に好ましくは２０
０μｍ以下のピッチとされる。このような波板状の凹凸
３４の具体的な形状としては、図１５に示されるような
三角プリズムアレー３１、図１７に示されるようなレン
チキュラーレンズアレー３３、或いは図１６に示される
ような断面正弦波状の凹凸からなるアレー状素子３４を
挙げることができる。

【００６３】特に、集光性、加工の容易性の観点から好
ましいのは図１５に示されるような三角プリズムアレー
３１を用いる態様であり、図１、図１５に示されるよう
に、導光体１１の出射面側に登頂角６０〜１５０度、好
ましくは７０度〜１２０度、さらに好ましくは８０度〜
１１０度なる三角プリズムアレーが設けられ、光源１３
の配設された側端部１２に対してプリズムアレー３１の
尾根線がほぼ垂直となるようにした態様が用いられる。

【００６４】このように導光体１１の光出射面１５に三
角プリズムアレー３１を一体的に形成したことにより、
前述したように導光体自体が厚みの厚いプリズムシート
として機能することになるため、容易に高い集光性を得
ることが可能となるのである。

【００６５】このように光出射面１５に三角プリズムア
レー３１を一体的に形成した導光体１１を用いる実施態
様では、図４〜図６及び図８に示されるように光反射シ
ート１８の側に選択的に光線を出射させる光取り出し機
構２１が導光体１１における光出射面１５と対向する面
１６に設けられる。

【００６６】また、図７及び図９に示されるような、導
光体１１の光出射面１５側に光取り出し機構２１が設け
られる態様については、図１８に示されるように導光体
１１の光出射面１５と対向する面１６に三角プリズムア
レー等の波板状の凹凸３４が設けられる。この態様にお
いても波板状の凹凸３４の尾根線３４ａは、前述したよ
うに導光体１１の光入射面である側端部１２に対してほ
ぼ垂直な方向とされていることは言うまでもない。

【００６７】本発明において用いられる光反射シート１
８は屈曲性を有した厚み１０００μｍ以下程度の基材２
０が好ましいが、厚み等の形態は応用対象によって適宜
選択され、必ずしもこれに限定されるものではない。例
えば、導光体１１を収納する面光源装置のフレーム部分
に一体的に成型を行うことによって光反射シートの効果
を得ることも可能である。また、反射率は高効率化の観
点から高い反射率を有する材質からなることが望まし
い。

【００６８】ここで、本発明における高い反射率を有す
る材質とは、人が目視する画像表示用途に主として用い
られることから、可視光線スペクトルの代表的な波長域
における反射率が高い値を有する材質であることを意味
する。すなわち、ＪＩＳ−Ｚ８１２０に定められる如
く、可視光線スペクトル領域において入射光束エネルギ
ーに対する反射光束エネルギーの比が前記の値となるの
であり、通常は７０％以上、好ましくは７５％以上、さ
らに好ましくは８５％以上、特に好ましくは８８％以
上、極めて好ましくは９１％以上とされるのである。

【００６９】また、本発明において、光反射シート部で
色調が変化することは避けるべきであり、可視光線スペ
クトルの範囲において出来る限りフラットな反射特性を
有することが好ましい。したがって、可視スペクトルの
ほぼ中心に位置する５５０ｎｍにおける分光反射率の値
を用いて反射率とし、好ましい値の範囲を規定すること
もできる。

【００７０】加えて、上記の反射率は反射を実質的に起
こす傾斜面の表面に位置する材質の反射率を意味するの
であり、具体的には傾斜面の表面部に銀やアルミニウム
に代表されるように、高い反射率を有し、色調変化が少
ない材質が設けられることが好ましい。また、反射面の
上に透明なコート層等を設ける場合があるが、ここで言
う反射率はコート層等のない、金属材質等の反射に実質
的に寄与する材質自体の表面の反射率を意味するのであ
る。

【００７１】また、反射の指向性に関しては鏡面反射及
び拡散反射は、必要とする照明光の光学特性に応じて、
適宜、選択されるものであるが、一般的に高い指向性を
得たい場合には銀やアルミニウム等からなる鏡面反射層
が好適に用いられ、広い出射角度分布を得たい場合には
白色顔料を混練した樹脂や発泡性樹脂等からなる拡散反
射層が好適に用いられる。

【００７２】また、基本ユニット１９の配列が画面上で
認識できなくなるようにするため、ほぼ同一及び／又は
ほぼ相似形の基本ユニット１９の配列ピッチＰはできる
限り微細化されていることが重要であり、具体的には５
０００μｍ以下、好ましくは１０００μｍ以下、より好
ましくは５００μｍ以下とされる。

【００７３】光反射シート１８の表面に設けられる傾斜
した反射面１９ａからなるほぼ同一及び／又はほぼ相似
形の基本ユニット１９として、代表的には図２（ａ）、
（ｂ）に示されるように基本ユニット１９が断面鋸歯状
とされるか、或いは図３（ａ）、（ｂ）に示されるよう
に基本ユニット１９が山形状とされ、ピッチ３０００μ
ｍ以下、好ましくは８００μｍ以下、より好ましくは３
００μｍ以下で、光反射シート１８を上方から見た際に
尾根線１９ｂが平行に配列した、平行直線状で且つ平坦
な傾斜反射面１９ａからなる基本ユニット１９の配列が
用いられている態様が挙げられる。

【００７４】これは、図２（ａ）、（ｂ）や図３
（ａ）、（ｂ）に示されるように傾斜した平坦な反射面
１９ａの尾根線１９ｂがほぼ平行配列した態様では、ダ
イヤモンドバイトやエンドミルを用いた切削加工が適用
し易いため、賦形のための金型製作が容易であり、微細
化が行い易く、量産性も極めて高いためである。

【００７５】このような平行直線状で且つ平坦な傾斜反
射面１９ａが多数配列した光反射シート１８を用いるこ
とで、前述の凸状突起２２からなるパターンを光取り出
し機構２１とし且つ導光体から出射する光束の大部分が
光反射シート１８の配設側に向かうよう設計された導光
体１１からの出射光線が、平行直線状で且つ平坦な傾斜
反射面１９ａの効果によって導光体１１の法線１７方向
に反射され、しかも導光体１１の少なくとも一方の表面
には集光性等の光学特性を改良すべく設けられた波板状
の凹凸３４が存在するため、非常に簡素な構成であるに
もかかわらず、面光源装置１０として極めて品質の高い
照明光線を得ることができるのである。

【００７６】図１９に示されるように、ほぼ同一及び／
又はほぼ相似形の基本ユニット１９に用いられる傾斜面
の傾斜角度αとして好適な範囲は、用いる光取り出し機
構２１の形態によって様々であり、導光体１１からの出
射光線の方向を光出射面１５の法線１７方向に変換する
という観点で、適宜決められるべきものである。

【００７７】例えば、光取り出し機構２１として図４に
示されるように凸状突起２２を用いる態様、或いは図５
に示されるように断面三角形状の突起２３を用いる態様
では、傾斜した反射面１９ａの傾斜角度αが好ましくは
５０度〜７度の範囲、より好ましくは４０度〜１０度の
範囲、さらに好ましくは３４度〜１５度の範囲が好適に
用いられる。

【００７８】また、各基本ユニット１９を構成する傾斜
した反射面１９ａの断面は、図２０及び図２１に示され
るように凹状となっていることが集光性の観点からは好
ましい。これは、本発明において好適に用いられる平行
直線状で且つ傾斜した反射面が多数配列した態様のみな
らず、図２２〜図２５に示されるように凹面鏡状の基本
ユニット１９が配列した態様等においても好適に用いら
れる。

【００７９】この際にも、傾斜した反射面１９ａの傾斜
角度αとして好適に用いられる範囲は導光体１１からの
出射光線の方向を光出射面１５の法線１７方向に変換す
るという観点で決定されるべきであり、例えば、図４及
び図５に示されるような光取り出し機構２１として凸状
突起２２或いは断面三角形状の突起２３を用いる各態様
では、図２６に示されるように凹状断面の中心部での接
線の傾斜角度αが好ましくは５０度〜７度の範囲、より
好ましくは４０度〜１０度の範囲、さらに好ましくは３
４度〜１５度の範囲とされる。

【００８０】このような断面凹状の反射面１９ａからな
る基本ユニット１９を反射素子として光反射シート１８
に設けることによって、導光体１１に設けられた光取り
出し機構２１から出射するブロードな拡がりを有する光
束２８を、よりシャープな角度特性を持つ光束２９（よ
り平行光束に近い光束）に変換しながら、導光体１１の
法線１７方向に出射させることができるようになるので
あり、言い換えれば、凹面鏡ミラーの集光効果によって
導光体１１からの出射光線をよりコリメートされた導光
体１１の法線１７方向に対してに極めて輝度の高い出射
光線に変換することができるのである。

【００８１】従って、従来型の面光源装置では、プリズ
ムアレー等の製造が困難で高価な部材を用いて実現して
いた集光効果を、このような部材を用いずとも実現可能
になるのであり、ほぼ同等な光学特性を保ちながら、面
光源装置を極めて簡略化された構成にすることができる
ようになり、組立て工程数の低減、歩留まりの向上、ゴ
ミ混入確率の低減、低コスト化等、実用的な面光源装置
として極めて多くの利点を備えているのである。

【００８２】また、従来型の面光源装置では、図２７に
示されるように光源１３が配設される導光体１１の側端
部１２において輝線３５と呼ばれる外観を悪化させる現
象が発生していた。しかし、これは導光体１１の側端部
１２近傍で導光体１１の上下面に反射シート７を介して
入射する光線が最大の原因であり、この輝線３５を除去
するためにリフレクタ配置を変更したり、或いは反射シ
ート７に光吸収性の印刷を施す等して対策を施していた
が、これがさらなる構造の複雑化、高コスト化を招いて
いた。

【００８３】しかしながら、本発明の面光源装置におい
ては、前述のように光反射シート１８には傾斜した反射
面１９ａからなるほぼ同一及び／又はほぼ相似形の基本
ユニット１９が用いられるため、従来型の面光源装置に
おいては輝線成分となるべく入射した光線も、図２８に
示されるように傾斜した反射面１９ａからなる基本ユニ
ット１９によって跳ね返され、輝線として導光体１１上
に出射することはもはやないため、面光源としての外観
品質も極めて優れたものとなるのである。

【００８４】ところで、本発明における面光源装置の集
光性の観点からは、断面凹状なる傾斜した反射面１９ａ
が基本ユニット１９に用いられる態様が好ましいこと
は、前述した通りであるが、傾斜した反射面１９ａから
なるほぼ同一及び／又はほぼ相似形の基本ユニット１９
の別な態様として、図２２〜図２５に示されるように最
大径３０００μｍ以下、好ましくは８００μｍ以下、さ
らに好ましくは３００μｍ以下なる凹面鏡状の反射面１
９ａが配列した構造が用いられている態様が挙げられ
る。このような態様では、一方向のみではなく直交する
２方向に集光を果たすことが可能となるため、前述した
平行直線状で且つ傾斜した反射面１９ａが多数配列した
態様に比べて、更に集光性等の光学特性を向上させるこ
とが可能になるのである。

【００８５】本発明において光反射シート１８に用いら
れる反射材質については特に限定されるものではない
が、銀もしくはアルミニウムを表面にコーティングして
反射面１９ａを形成するのが製造の容易性から最も好適
である。特に銀反射層を真空蒸着、スパッタリング、及
びイオンプレーティング等のドライプロセスを用いて薄
膜形成し、表面にコーティングする方法が最も好まし
い。

【００８６】また、例えば銀による真空蒸着をする以前
に、傾斜した反射面１９ａからなるほぼ同一及び／又は
ほぼ相似形状の基本ユニット１９が賦形された基材シー
ト表面をサンドブラスト加工する等して、マット処理を
施すこともできる。このように処理することで、正反射
性の反射面に適度の光拡散性を持たせることができるよ
うになり、出射光線の角度分布特性の拡大、照明光線の
ぎらつき抑制、或いは液晶セルのゲートアレーとの干渉
に由来するモアレ模様の発生防止等の効果を得ることが
可能となる。

【００８７】また、銀反射層等の光沢性金属表面は非常
に傷つき易く、また酸化劣化等も発生しやすい状態にあ
るため、表面には保護層として紫外線硬化性アクリル樹
脂塗料を塗布する等して傷つき等による光学特性の悪化
を防止するのが好ましい。さらには、保護層としてガラ
スビーズ等に代表される光透過性ビーズのコーティング
層を設けることによって前述の傾斜した反射面からなる
ほぼ同一及び／又はほぼ相似形状の基本ユニットにマッ
ト処理を施したのと同一の効果を得ることもできるよう
になる。

【００８８】加えてこの透明コート層（保護層）に光学
薄膜としての機能を持たせ、入射光線の制御性をさらに
高度化することもできる。例えば、λ／４板、λ／２板
等の光学薄膜を設けることもできるし、これらの光学薄
膜をさらに積層することによってビームスプリッター機
能や偏光変換機能等の入射光線の偏光状態を制御する機
能をも有した光反射シートを得ることも可能である。

【００８９】また、反射層はなにも正反射性の金属材質
による反射層のみに制限されるものではなく、例えばチ
タニア等の白色顔料を混練したポリエステル樹脂による
拡散反射性の反射層を用いることもできる。この場合に
は入射光線は拡散反射性の反射面によって色々な方向に
散乱されるため、反射光の指向性を拡大することが可能
となり、照明光線の視野角度特性をＡｇ薄膜等の正反射
性反射面を用いた場合よりもさらに拡大することが可能
となるのである。

【００９０】拡散反射層の形成法としてはこの他にも、
発泡性ポリエステル樹脂、発泡性ポリオレフィン樹脂、
発泡性ＡＢＳ樹脂等から拡散反射性の反射層を得る態
様、基材表面に白色顔料からなる塗料をコーティングす
る態様等が挙げられる。

【００９１】本発明の好ましい態様においては、光反射
シート１８は樹脂材料によって形成される。特にポリエ
ステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、又は環状ポリオレフィン系樹脂が好適に用いられ、
凹状反射面アレーの形成には熱プレス成形による賦形、
もしくは光硬化性樹脂による賦形が好適に用いられる。

【００９２】本発明において、液晶ディスプレイ装置と
は液晶分子の電気光学効果、即ち光学異方性（屈折率異
方性）、配向性等を利用し、任意の表示単位に電界印加
或いは通電して液晶の配向状態を変化させ、光線透過率
や反射率を変えることで駆動する、光シャッタの配列体
である液晶セルを用いて表示を行うものをいう。

【００９３】具体的には、透過型単純マトリクス駆動ス
ーパーツイステッドネマチックモード、透過型アクティ
ブマトリクス駆動ツイステッドネマチックモード、透過
型アクティブマトリクス駆動インプレーンスイッチング
モード、透過型アクティブマトリクス駆動マルチドメイ
ンヴァーチカルアラインドモード等の液晶表示素子が挙
げられる。

【００９４】本発明の面光源装置をこれら液晶表示素子
のバックライト光源手段として液晶ディスプレイ装置を
構成することにより、前述した光反射シートを用いる面
光源装置の効果により、薄型化（シート少ない）、画像
品質の向上、特に輝線の少ない、また構造が簡単で組立
て性が向上し、しかも歩留まりも高く、更にはコストが
低減した液晶ディスプレイ装置を得ることができる。

【００９５】

【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下
の実施例に限定されるものではない。（実施例１）導光体１１として２１４．０×１６３．０
ｍｍ、厚みが厚肉部２．０ｍｍ、薄肉部０．６ｍｍな
る、短辺方向に厚みが変化する、楔形状のアクリル樹脂
を使用し、厚肉側の長辺部に冷陰極管からなる線状光源
１３を配設し、線状光源１３から離れるにしたがって配
置密度が相対的に大きくなるようにパターニングした、
図１３に示されるように開口部形状が正方形の凸状突起
２２を導光体１１上に形成した。凸状突起２２の深さｈ
は３０．０μｍとし、凸状突起２２の開口幅Ｗｍｉｎは
３５．０μｍとされている。

【００９６】凸状突起２２の形成に用いる金型は、厚さ
３０μｍなるドライフィルムレジストをガラス板上にラ
ミネートし、フォトリソグラフィーによってパターンを
形成し、該ドライフィルムレジストによるパターニング
を施したガラス板上に電極を蒸着し、これをマスターと
してニッケル電鋳によって得ている。

【００９７】また、図１５に示されるように光取り出し
機構２１である凸状突起２２は光反射シート１８が配設
される側の面に設けられ、更に導光体１１の光出射面１
５側には頂角９０度の三角プリズム状アレー３１なる波
板状の凹凸３４が、その尾根線３４ａを光入射面である
導光体１１の側端部１２に垂直となるように設けられて
いる。

【００９８】凸状突起２２を光取り出し機構２１とし、
導光体１１の光出射面１５倒に三角プリズムアレー３１
を設けたことによって、導光体１１から出射する光束の
６９％が光反射シート１８の側に出射する、本発明に用
いるのに好適な導光体が得られた。

【００９９】光反射シートとしては、図２０（ａ）、
（ｂ）に示される形状で且つ尾根線１９ｂが平行に配列
した直線状で且つ凹状の反射面１９ａを基本ユニット１
９とする光反射シート１８が用いられた。ピッチは１０
０μｍとされ、反射層には銀のスパッタリング層が用い
られ、この銀スパッタリング層表面にはアクリル樹脂が
コーティングされている。

【０１００】反射面１９ａの傾斜角度αは２３度とさ
れ、導光体１１から光反射シート１８の側に選択的に出
射する光線が、光反射シート１８の作用によって方向変
換され、さらには導光体１１の光出射面１５側に設けら
れた三角プリズムアレー３１の効果によって集光を行い
ながら、導光体１１の法線１７方向に照明光線を出射す
る光学系を得た。

【０１０１】光源１３には管径１．８ｍｍなる冷陰極管
を用い、インバーターを介して高周波点灯し、導光体１
１の光出射面１５直上には図１５に示されるようにヘー
ズ４７．２％なるアクリルビーズをコーティングして得
られた光拡散シート３６を配設し、面光源装置を得た。
管電流５ｍＡとし、輝度測定装置（トプコム製、ＢＭ−
７）を用いて面内５点の平均輝度を測定した結果、平均
輝度１６３０ｎｉｔが得られ、輝度性能及び輝度ムラと
も、液晶ディスプレイパネルのバックライト光源として
実用に十分な光学特性であることが確認された。

【０１０２】また、照明光線の特性は、水平方向及び垂
直方向共に十分に集光が果たされているため、特にノー
ト型パーソナルコンピュータやハンドヘルド型コンピュ
ータに用いる液晶ディスプレイ装置のパックライトとし
て極めて好適な特性を有していた。加えて、通常配設さ
れるプリズムシートを用いていないため、シート間への
ゴミの混入等による不良も発生しづらく、組立て性も良
好であった。また、従来型の面光源装置で発生していた
光源近傍に現れる輝線の発生も少なく、画像品質に極め
て優れたものであった。

【０１０３】（実施例２）導光体１１として２５０．０
×１９５．０ｍｍ、厚みが光源付近では２．１ｍｍ、光
源から最も離れた位置では０．７ｍｍなる、短辺方向に
厚みの変化する楔形状のアクリル樹脂を使用し、厚肉側
の長辺部分に冷陰極管からなる線状光源１３を配設し、
線状光源１３から離れるにしたがって一辺の長さが相対
的に大きくなるようにパターニングした、図１２に示さ
れるような開口部形状が長方形の凸状突起２２を導光体
１１上に形成した。凸状突起２２の深さｈは２５．０μ
ｍとし、凸状突起２２の開口幅Ｗｍｉｎは３５．０μｍ
とされている。

【０１０４】また、光取り出し機構である凸状突起２２
は図１７に示されるように光反射シート１８の配設され
る側に設けられ、更に導光体１１の光出射面１５側には
ピッチ１００μｍなるレンチキュラーレンズアレー３２
からなる波板状の凹凸３４が、該レンチキュラーレンズ
アレー３２の尾根線３４ａが光入射面である導光体１１
の側端部１２に垂直となるように設けられている。

【０１０５】凸状突起２２を光取り出し機構２１とし、
導光体１１の光出射面１５側にレンチキュラーレンズア
レー３２を設けたことによって、導光体１１から出射す
る光束の７１％が光反射シート１８の側に出射する、本
発明に用いるのに好適な導光体が得られた。

【０１０６】光反射シートとして、図２（ａ）、（ｂ）
に示される形状で且つ尾根線１９ｂが平行に配列した平
行直線状で且つ平坦な傾斜反射面１９ａを基本ユニット
１９とする光反射シート１８が用いられた。基本ユニッ
ト１９のピッチは８０μｍとされ、反射層には銀のスパ
ッタリング層が用いられ、この銀スパッタリング層表面
には平均粒子径７．２μｍなるガラスビーズが分散した
光硬化性樹脂がコーティングされている。

【０１０７】傾斜した反射面１９ａの傾斜角度αは２５
度とされ、導光体１１から光反射シート１８の側に選択
的に出射する光線が、光反射シート１８の作用によって
方向変換され、更には導光体１１の光出射面１５側に設
けられたレンチキュラーレンズアレー３３の効果によっ
て集光を行いながら、導光体１１の法線１７方向に照明
光線を出射する光学系を得た。

【０１０８】光源１３には管径２．０ｍｍなる冷陰極管
を用い、インバーターを介して高周波点灯し、導光体１
１の光出射面１５直上にはヘーズ３５．６％なるアクリ
ルビーズをコーティングして得られた光拡散シート３６
を配し、面光源装置を得た。管電流６ｍＡとし、輝度測
定装置（トプコム製、ＢＭ−７）を用いて面内５点の平
均輝度を測定した結果、平均輝度１９８０ｎｉｔが得ら
れ、輝度性能及び輝度ムラとも、液晶ディスプレイパネ
ルのバックライト光源として実用に十分な光学特性であ
ることが確認された。

【０１０９】また、照明光線の特性は、水平方向及び垂
直方向共に十分に集光が果たされているため、特にノー
ト型パーソナルコンピュータやハンドヘルド型コンピュ
ータに用いる液晶ディスプレイ装置のバックライトとし
て極めて好適な特性を有していた。加えて、通常配され
るプリズムシートを用いていないため、シート間へのゴ
ミの混入等による不良も発生しづらく、組立て性も良好
であった。また、従来型の面光源装置で発生していた光
源近傍に現れる輝線の発生も少なく、画像品質に極めて
優れたものであった。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の面光源装
置によれば、前述した優れた光学特性を備え、構造が簡
単で且つ組立て性に優れた安価な面光源装置を得ること
ができ、更にこの面光源装置をバックライト光源手段と
して用いることにより、構造が簡単で且つ組立て性に優
れた安価な液晶ディスプレイ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る面光源装置の主要部
を示す部分的な構成説明図である。

【図２】本発明の面光源装置に用いられる光反射シート
であって、尾根線が平行に配列した、平行直線状で且つ
平坦な傾斜反射面からなる基本ユニットが多数表面に形
成された光反射シートの部分的な平面図及び２ｂ−２ｂ
線で切断して示す断面図である。

【図３】本発明の面光源装置に用いられる光反射シート
であって、尾根線が平行に配列した、平行直線状で且つ
平坦な傾斜反射面からなる基本ユニットが多数表面に形
成された他の態様の光反射シートの部分的な平面図及び
３ｂ−３ｂ線で切断して示す断面図である。

【図４】本発明の面光源装置において導光体の光出射面
とは反対側の面に形成された多数の凸状突起からなる光
取り出し機構の一態様を、導光体の一部を拡大して概略
的に示す断面図である。

【図５】本発明の面光源装置において導光体の光出射面
とは反対側の面に形成された多数の断面三角形状突起か
らなる光取り出し機構の他の態様を、導光体の一部を拡
大して概略的に示す断面図である。

【図６】本発明の面光源装置において導光体の光出射面
とは反対側の面に形成された多数の凹状へこみからなる
光取り出し機構の更に他の態様を、導光体の一部を拡大
して概略的に示す断面図である。

【図７】本発明の面光源装置において導光体の光出射面
に形成された多数の断面Ｖ字状溝部からなる光取り出し
機構の更に他の態様を、導光体の一部を拡大して概略的
に示す断面図である。

【図８】本発明の面光源装置において導光体の光出射面
とは反対側の面に形成された多数の断面Ｖ字状溝部から
なる光取り出し機構の別の態様を、導光体の一部を拡大
して概略的に示す断面図である。

【図９】本発明の面光源装置において導光体の光出射面
に形成された多数の断面山形状突起からなる光取り出し
機構の更に別の態様を、導光体の一部を拡大して概略的
に示す断面図である。

【図１０】図１に示される実施形態の面光源装置におい
て導光体に入射した光線が面光源となる状態と光取り出
し機構によっては面光源とならない状態とをそれぞれ模
式的に示す構成説明図である。

【図１１】導光体に設けられる光取り出し機構を構成す
る凸状突起の一例について深さｈと最小開口幅Ｗｍｉｎ
との定義を示す概略的な構成説明図である。

【図１２】導光体に設けられる光取り出し機構を構成す
る凸状突起の他の例について深さｈと最小開口幅Ｗｍｉ
ｎとの定義を示す概略的な構成説明図である。

【図１３】導光体に設けられる光取り出し機構を構成す
る凸状突起の更に他の例について深さｈと最小開口幅Ｗ
ｍｉｎとの定義を示す概略的な構成説明図である。

【図１４】光出射面に波板状の凹凸を設けた導光体を面
光源装置の構成要素として用いる時、本発明の面光源装
置における光線の軌跡と、従来の面光源装置おける光線
の軌跡を示す構成説明図である。

【図１５】図１に示される本発明の面光源装置を、更に
具体的且つ詳細に示す部分的な斜視図である。

【図１６】導光体の光出射面に他の態様の集光機能手段
を形成した本発明の他の実施形態に係る面光源装置を部
分的に示す斜視図である。

【図１７】導光体の光出射面に更に他の態様の集光機能
手段を形成した本発明の更に他の実施形態に係る面光源
装置を部分的に示す斜視図である。

【図１８】導光体の光出射面に更に別な態様の集光機能
手段を形成した本発明の更に別な実施形態に係る面光源
装置を部分的に示す斜視図である。

【図１９】図２に示される光反射シートに形成された基
本ユニットの平行直線状で且つ平坦な傾斜反射面を部分
的に拡大し、傾斜した反射面の傾斜角度を示す断面図で
ある。

【図２０】本発明の面光源装置に用いられる光反射シー
トであって、尾根線が平行に配列した、平行直線状で且
つ凹状の傾斜反射面からなる基本ユニットが多数表面に
形成された更に他の態様の光反射シートの部分的な平面
図及び２０ｂ−２０ｂ線で切断して示す断面図である。

【図２１】本発明の面光源装置に用いられる光反射シー
トであって、尾根線が平行に配列した、平行直線状で且
つ凹状の傾斜反射面からなる基本ユニットが多数表面に
形成された別な態様の光反射シートの部分的な平面図及
び２１ｂ−２１ｂ線で切断して示す断面図である。

【図２２】本発明の面光源装置に用いられる光反射シー
トであって、尾根線が平行に配列した、平行直線状で且
つ凹状の傾斜反射面からなる基本ユニットが多数表面に
形成された更に別な態様の光反射シートの部分的な平面
図及び２２ｂ−２２ｂ線で切断して示す断面図である。

【図２３】本発明の面光源装置に用いられる光反射シー
トであって、凹面鏡状に形成された基本ユニットが多数
表面に形成された更に他の態様の光反射シートの部分的
な平面図及び２３ｂ−２３ｂ線で切断して示す断面図で
ある。

【図２４】本発明の面光源装置に用いられる光反射シー
トであって、尾根線が平行に配列した、平行直線状で且
つ凹状の傾斜反射面からなる基本ユニットが多数表面に
形成された更に他の態様の光反射シートの部分的な平面
図及び２４ｂ−２４ｂ線で切断して示す断面図である。

【図２５】本発明の面光源装置に用いられる光反射シー
トであって、凹面鏡状に形成された基本ユニットが多数
表面に形成された更に他の態様の光反射シートの部分的
な平面図及び２５ｂ−２５ｂ線で切断して示す断面図で
ある。

【図２６】図１５に示される光反射シートに形成された
基本ユニットの凹状の傾斜反射面を部分的に拡大し、凹
状の傾斜反射面の傾斜角度を示す断面図である。

【図２７】面光源装置において光源配設近傍の導光体に
輝線が発生する状態を示す構成説明図である。

【図２８】本発明の面光源装置の場合に光源配設近傍の
導光体に輝線が発生しづらいことを示す構成説明図であ
る。

【図２９】本発明の面光源装置おいて点光源を用いる場
合における配置例を概略的に示す平面図である。

【図３０】導光体の光入射面近傍を概略的に示す部分的
な断面図である。

【図３１】導光体への入射角度ψと屈折作用を受けた後
の導光体中への出射角度θとの関係を示す特性図であ
る。

【図３２】各光学系による出射光線の状態数密度を示す
特性図である

【図３３】従来型の面光源装置の一例における主要部を
概略的に示す断面図である。

【図３４】従来型の面光源装置の他の例における主要部
を概略的に示す断面図である。

【図３５】本発明の導光体の光束の方向選択性の測定法
を示す説明図である。

【符号の説明】

１０面光源装置１１導光体１２側端部（光入射面）１３線状光源（冷陰極管）１４リフレクタ１５光出射面１６光出射面とは反対側の面１７導光体の法線１８光反射シート１９基本ユニット１９ａ傾斜した反射面１９ｂ尾根線２０基材２１光取り出し機構（パターン）２２凸状突起２３断面三角形状の突起２４ａ凹状のへこみ２４ｂ突出部２５溝部２６溝部２７断面山形状の突起２８導光体から光反射シート側へ向かう光線成分２９光反射シートで変角された光線３０導光体内において光反射シートの側に向かわない
光線成分３１三角プリズムアレー３２レンチキュラーレンズアレー３３断面正弦波状凹凸アレー素子３４波板状の凹凸３５輝線３６光拡散シート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一表面を光出射面とする導光体と、この
導光体に設けられた光取り出し機構と、前記導光体の側
端部に配設された光源と、前記導光体の前記光出射面と
対向する面側に配置された光反射シートとを含み、前記光取り出し機構は前記導光体より出射する光線の少
なくとも６５％以上を前記光反射シートの側に出射する
機構とされ、前記光反射シートは傾斜した反射面からなるほぼ同一及
び／又はほぼ相似形の基本ユニットがピッチ５０００μ
ｍ以下にて多数配列して形成され、前記導光体の少なくとも一方の表面には、波板状の凹凸
がピッチ５００μｍ以下で設けられ、且つ前記波板状の
凹凸の尾根線は前記光源の配設された前記導光体側端部
にほぼ垂直な方向とされていることを特徴とする面光源
装置。
【請求項２】前記波板状の凹凸は、頂角が６０度以上
の三角プリズムアレーであり、且つ前記三角プリズムア
レーのピッチは３００μｍ以下とされていることを特徴
とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】前記波板状の凹凸は、正弦波状であり、
且つ正弦波状をした前記波板状の凹凸のピッチは３００
μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載
の面光源装置。
【請求項４】前記波板状の凹凸は、レンチキュラーレ
ンズ状であり、且つレンチキュラーレンズ状をした前記
波板状の凹凸のピッチは３００μｍ以下とされているこ
とを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項５】多数の前記基本ユニットを形成する傾斜
した前記各反射面が、相互に平行で且つ直線状に形成さ
れ、且つ前記各基本ユニットは、ピッチが３０００μｍ
以下で配列され、更に前記反射面の傾斜角度が前記導光
体より前記光反射シートの方向に出射した光線を前記導
光体の法線方向に反射する角度とされていることを特徴
とする請求項１〜４のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項６】前記基本ユニットを形成する前記反射面
として最大径３０００μｍ以下の凹面鏡状をした反射面
が用いられ、且つ前記反射面の傾斜角度は前記導光体よ
り前記光反射シートの方向に出射した光線を前記導光体
の法線方向に反射する角度とされていることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項７】前記基本ユニットを構成する前記反射面
は、その断面形状が凹状であることを特徴とする請求項
１〜６のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項８】前記光反射シートの前記反射面は銀もし
くはアルミニウムのコート層からなり、且つ前記反射面
上には透明材質によるコート層が設けられていることを
特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の面光源装
置。
【請求項９】前記光反射シートの前記反射面は、拡散
反射性の白色材質からなることを特徴とする請求項５〜
７のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項１０】前記透明材質によるコート層が光学薄
膜であることを特徴とする請求項８に記載の面光源装
置。
【請求項１１】前記透明材質によるコート層が透明ビ
ーズコーティング層であることを特徴とする請求項８に
記載の面光源装置。
【請求項１２】前記反射面にはマット処理が施されて
いることを特徴とする請求項８に記載の面光源装置。
【請求項１３】請求項１〜１２のいずれかに記載の面
光源装置をバックライト光学系に用いたことを特徴とす
る液晶ディスプレイ装置。