JP2003344850A - 液晶表示装置及びそれに用いる面照明装置 - Google Patents

液晶表示装置及びそれに用いる面照明装置

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JP2003344850A JP2002143489A JP2002143489A JP2003344850A JP 2003344850 A JP2003344850 A JP 2003344850A JP 2002143489 A JP2002143489 A JP 2002143489A JP 2002143489 A JP2002143489 A JP 2002143489A JP 2003344850 A JP2003344850 A JP 2003344850A
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plate
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旭光 津田
Satoru Takahashi
悟 高橋
Hubertina Petronella Maria Huck
ペトロネラ マリア ハック フーベルティーナ
Kosuke Nasu
康介 那須
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロントライトのような面照明装置を備
えた液晶表示装置において、全発光量のうち表示に有効
に利用できる光量を増加させること。 【解決手段】 光ａが位相差板１１ａを通ると直線偏光
の光成分になる。反射型偏光板１１ｂでは、反射型偏光
板１１ｂの透過軸成分の光ｂのみが反射型偏光板１１ｂ
を透過して導光板１２の端面に入射する。反射型偏光板
１１ｂの透過軸成分以外の成分の光は反射型偏光板１１
ｂで反射される。反射型偏光板１１ｂで反射した光は、
位相差板１１ａを通ることにより、直線偏光から円偏光
に変換される。この円偏光の光ｄは、ライトスティック
１０内に入射し、反射膜で反射された光ｅが、位相差板
１１ａで円偏光から直線偏光に変換される。直線偏光の
光ｆは、反射型偏光板１１ｂの透過軸を透過して導光板
１２の端面に入射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置及び
それに用いる面照明装置に関し、特に面照明装置として
フロントライトを用いる反射型又は半透過型液晶表示装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】反射型及び半透過型液晶表示装置は、一
対の対向基板と、この対向基板間に挟持された液晶層と
から構成された液晶セルを有しており、外光を利用して
画像を表示させる、いわゆる反射モードの表示機能を有
する。このタイプの装置は、外光が弱い場合にも同様の
反射モードの表示を行うため、液晶セルの表示側から液
晶セルに光を供給する面照明装置であるフロントライト
を具備する。
【０００３】このフロントライトは、液晶セルの表示側
表面に対向して略平行に並設された導光板（ライトガイ
ド）と、この端面に光を入射するエッジライト（サイド
ライト）部とから主に構成される。エッジライト部から
の光は、導光板を伝搬し、その導光板内において液晶セ
ルに対向する導光板下面、すなわち当該液晶セルの表示
側表面にその伝搬方向を変えられ、液晶セルに入射す
る。
【０００４】このようなフロントライトが、限られたバ
ッテリ容量で動作する携帯電話などの表示装置に用いら
れる場合は、低消費電力であることが求められている。
消費電力を小さくするためには、有効な光量を増加させ
ることである。すなわち、全発光量のうち表示に有効に
利用できる光量が多くすることにより、電力消費量を少
なくすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる点に鑑
みてなされたものであり、フロントライトのような面照
明装置を備えた液晶表示装置において、全発光量のうち
表示に有効に利用できる光量を増加させることができる
液晶表示装置及びそれに用いる面照明装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、反射部材を有する液晶セルと、前記液晶セルに光を
供給する面照明装置とを備えた液晶表示装置であって、
前記面照明装置は、反射プリズム面及びこれに対向する
光出射面を有し、入射した光をその内部において伝搬さ
せつつ前記反射プリズム面でその光を反射させて前記光
出射面から前記光を前記液晶セルに出射する導光板と、
前記導光板に出射する光を生成する光生成手段と、前記
導光板と前記光生成手段との間に配置され、前記光生成
手段から前記導光板に出射する光の利用効率を増加させ
る光利用効率増加手段と、を具備することを特徴とす
る。
【０００７】また、本発明の面照明装置は、反射プリズ
ム面及びこれに対向する光出射面を有し、入射した光を
その内部において伝搬させつつ前記反射プリズム面でそ
の光を反射させて前記光出射面から前記光を前記液晶セ
ルに出射する導光板と、前記導光板に出射する光を生成
する光生成手段と、前記導光板と前記光生成手段との間
に配置され、前記光生成手段から前記導光板に出射する
光の利用効率を増加させる光利用効率増加手段と、を具
備することを特徴とする。
【０００８】これらの構成によれば、光生成手段からの
全発光量のうち表示に有効に利用できる光量を増加する
ことができ、表示に必要な光量を得るための電力を少な
くすることができる。その結果、液晶表示装置の消費電
力を少なくすることができる。
【０００９】本発明においては、光利用効率増加手段
が、導光板側に配置された反射型偏光板を有することが
望ましく、さらに、反射型偏光板と光生成手段との間に
配置された位相差板を有することが望ましい。
【００１０】本発明においては、位相差板が、反射型偏
光板で反射した光を反射型偏光板の透過軸方向の直線偏
光に変えるように配置されることが望ましい。
【００１１】本発明においては、反射型偏光板の透過軸
方向が導光板の反射プリズム面の溝方向と平行であるこ
とが望ましい。
【００１２】本発明においては、光生成手段が、光源
と、この光源から発せられた光を伝搬して導光板の端面
に導入するための導光体部とを有し、導光体部は、導光
板の端面に入射する光の発散度を低下させる非発散化形
状を有することが望ましい。
【００１３】本発明においては、導光板が、その端面に
入射する光の発散度を低下させる非発散化形状を有する
ことが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の骨子は、面照明装置の導
光板と光生成手段との間に配置され、光生成手段から導
光板に出射する光の利用効率を増加させる光利用効率増
加手段を設けることにより、面照明装置からの全発光量
のうち表示に有効に利用できる光量を増加させることで
ある。
【００１５】以下、本発明の実施の形態について、添付
図面を参照して詳細に説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１に係る
液晶表示装置の概略構成を示す図である。ここでは、液
晶表示装置が反射型液晶表示装置である場合について説
明する。なお、図１においては、実際には、電極、カラ
ーフィルタなどの電子素子や光学素子が存在するが、説
明を簡単にするために、これらの記載を省略している。
【００１６】図１に示す液晶表示装置は、液晶セル２
と、この液晶セル２に光を供給する面照明装置であるフ
ロントライト１とから主に構成されている。
【００１７】フロントライト１は、光源であるＬＥＤ１
０ａと、そのＬＥＤ１０ａから発光した光を後述する導
光板に出射する、導光体であるライトスティック（ライ
ドガイド）１０とで構成される光生成部材を備えてい
る。図２に示すように、光生成部材において、ＬＥＤ１
０ａは、ライトスティック１０の端面の両外側に配置さ
れている。この光生成部材は、ＬＥＤ１０ａのような点
光源の光をライトスティック１０により線光源の光に変
えて、導光板の端面に出射するものである。光生成部材
としては、線光源の光を出射できるものであれば、ＬＥ
Ｄ１０ａ及びライトスティック１０で構成されるもの以
外の構成であっても良い。
【００１８】ライトスティック１０の表面には、反射膜
が形成されている。この反射膜は、スパッタリングなど
の物理的方法で形成することができる。なお、この場
合、ライトスティック１０から導光板１２に光を供給す
るために、導光板１２に対向する領域の反射膜にスリッ
トを形成する必要がある。
【００１９】また、フロントライトは、一方の主面に反
射プリズム面１２ａを有し、他方の主面に光出射面１２
ｂを有する導光板１２を備えている。導光板１２は、反
射プリズム面１２ａにおいて、山状の部分と谷状の部分
とが交互に繰り返される形状を有している。この形状
は、本例では比較的大きな面積を有し導光板の延在方向
に対して比較的なだらかな緩傾斜面Ｌと比較的小さな面
積を有し同延在方向に対して比較的急峻な急傾斜面Ｓと
の交互の組み合わせにより形成される。そして、隣り合
う山状の部分の間で構成される溝の長手方向（溝方向）
が導光板１２の延在方向とほぼ直交するようになってい
る。
【００２０】光生成部材と導光板１２との間には、光生
成部材からの全発光量のうち表示に有効な光の量を増加
させる光利用効率増加部材１１が配置されている。本実
施の形態において、光利用効率増加部材１１は、導光板
１２側に配置された反射型偏光板１１ｂと、反射型偏光
板１１ｂと光生成部材との間に配置された位相差板１１
ａとから構成される。
【００２１】ここで、液晶セルの有する偏光板の吸収軸
は、導光板の溝方向に対して液晶パネル面内で垂直であ
ることが望ましい。すなわち、上記偏光板を透過する光
の振動方向が上記溝方向と平行であることが望ましい。
これにより、液晶セルの表示に有効な光の量を増加させ
ることができる。この場合、液晶セルの表示に利用され
る光は上記振動方向の光だけであることがより望まし
い。
【００２２】液晶セル２は、互いに対向して配置された
一対のガラス基板２０，２３と、その間に挟持された液
晶層２２とから主に構成されている。一方のガラス基板
２０上であって液晶層２２と接触する領域には、光反射
部材であるリフレクタ２１が設けられている。このリフ
レクタ２１としては、金属薄膜などを用いることがで
き、これらの金属薄膜はガラス基板２０上にスパッタリ
ングなどの物理的方法により形成することができる。
【００２３】他方のガラス基板２３上であって液晶層２
２と接触しない面には、偏光板２４が配置されている。
この偏光板２４は、ガラス基板２３の表面上に貼着する
ことにより配置することができる。なお、液晶セル２に
ついては、反射型又は半透過型の液晶表示装置において
使用されるものと同様のものを用いることができる。
【００２４】このように構成された液晶セル２は、フロ
ントライト１から所定の間隔をおいて配置される。すな
わち、液晶セル２の偏光板２４の面がフロントライト１
の光出射面１２ｂと対向するようにして液晶セル２及び
フロントライト１が配置される。
【００２５】上記構成を有する液晶表示装置において、
図２に示すように、ＬＥＤ１０ａから発せられた光は、
ライトスティック１０の反射膜によりライトスティック
内を反射すると共に、光利用効率増加部材１１を介して
導光板１２に出射される。
【００２６】フロントライト１からの光は、導光板１２
の端面に入射される。導光板１２は、この入射した光を
内部において伝搬させる。この伝搬の過程において、導
光板１２の急斜面Ｓでは、光が反射してその伝搬方向を
大きく変え、導光板１２の底面（光出射面１２ｂ）から
液晶セル２に向かって出射する。
【００２７】フロントライト１から出射された光は、偏
光板２４、ガラス基板２３、及び液晶層２２を通ってリ
フレクタ２１で反射して、液晶層２２、ガラス基板２
３、及び偏光板２４を通り、さらにフロントライト１の
導光板１２を通って外界に出射される。これにより、反
射モードにおける表示がなされる。
【００２８】次に、フロントライト１の光利用効率増加
部材１１の機能について説明する。図２は、本発明の実
施の形態１に係る液晶表示装置を示す平面図であり、図
３は、図２におけるＸ部の拡大図である。
【００２９】ＬＥＤ１０ａから発せられてライトスティ
ック１０から導光板１２に出射された光は、光利用効率
増加部材１１の位相差板１１ａを通り、さらに反射型偏
光板１１ｂを通って、導光板１２の端面に入射する。こ
のとき、反射型偏光板１１ｂでは、位相差板１１ａを通
った光の一部を反射する。この反射された光は、位相差
板１１ａを通りライトスティック１０に入射する。ライ
トスティック１０に入射した光は、反射膜で反射されて
位相差板１１ａを通り、さらに反射型偏光板１１ｂを通
って導光板１２の端面に入射する。
【００３０】ここで、上記機能について、図３を用いて
より詳細に説明する。ライトスティック１０から出射さ
れた光ａには、種々の光成分が含まれている。この光ａ
が反射型偏光板１１ｂに入射すると、その反射型偏光板
１１ｂを透過する光と反射型偏光板１１ｂで反射する光
との２つの偏光成分に分けられる。この図３では、それ
ぞれ紙面に平行な方向の成分（矢印）及び紙面に垂直な
方向の成分（黒丸を含む二重丸）である。
【００３１】この反射型偏光板１１ｂを透過した光は偏
光され、導光板１２の端面に入射する。反射型偏光板１
１ｂにより反射された光は、上記導光板１２の端面に入
射する光の振動方向と逆の振動方向を有する。
【００３２】位相差１１ａは、反射型偏光板１１ｂで反
射した光を、直線偏光から円偏光に変換する。また、こ
の円偏光の光ｄは、ライトスティック１０内に入射し、
反射膜で反射される。位相差板１１ａは、反射膜で反射
された光ｅが、位相差板１１ａで円偏光から直線偏光に
変換するように設定される。
【００３３】ここで得られた直線偏光の光ｆの偏光方向
が、反射型偏光板１１ｂの透過軸と同じであれば、ここ
で得られた直線偏光の光ｆがそのまま反射型偏光板１１
ｂを透過して、導光板１２の端面に入射する。
【００３４】このように、本実施の形態の構成により、
ライトスティック１０から導光板１２に出射する光は、
光ｂと光ｆとの総和になる。また、この光の振動方向と
液晶セルの表示に有効な光の振動方向が同じであれば、
液晶セルの表示に利用される光が増加することになる。
すなわち、導光板１２に入射する光量が増加したことに
なる。したがって、フロントライト１からの全発光量の
うち表示に有効に利用できる光量を増加することがで
き、表示に必要な光量を得るための電力を少なくするこ
とができる。その結果、液晶表示装置の消費電力を少な
くすることができる。
【００３５】この場合、位相差板１１ａは、反射型偏光
板１１ｂの透過軸方向の直線偏光に変えるように配置す
ることが望ましい。このように、位相差板１１ａを透過
して得られる直線偏光の光軸が反射型偏光板１１ｂの透
過軸と揃うことにより、光の増加量を最大にすることが
できる。ただし、必ずしも直線偏光の光軸を反射型偏光
板１１ｂの透過軸に揃える必要はない。
【００３６】また、反射型偏光板１１ｂの透過軸方向が
導光板の反射プリズム面１２ａの溝方向と平行である場
合には、導光板１２からの出射光量が最大になるので、
このように反射型偏光板１１ｂ及び導光板１２を配置す
ることが望ましい。
【００３７】（実施の形態２）本実施の形態では、フロ
ントライト１からの全発光量のうち表示に有効に利用で
きる光量を増加することができ、表示に必要な光量を得
るための電力を少なくすると共に、導光板１２に入射す
る光の発散度を低下させて液晶セルへ効率よく光を出射
する場合について説明する。
【００３８】図４は、本発明の実施の形態２に係る液晶
表示装置の一部の概略構成を示す図である。図４におい
て、図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付し
てその詳細な説明は省略する。
【００３９】図４において、ライトスティック３０は、
その底面にＶ字溝３１を有する。このＶ字溝３１は、光
源であるＬＥＤ１０ａからの光を導光板１２に向ける機
能を示す。このＶ字溝３１の数や形状については特に制
限はない。また、導光板１２の光入射側の端面には、入
射する光の発散度を低下させる非発散化形状である集光
プリズム１２ｃが形成されている。
【００４０】この集光プリズム１２ｃは、凹凸形状で構
成されており、導光板１２に入射する光の発散度を低下
させ、好ましくは平行光に変換するための非発散化を行
う。これにより、導光板１２に入射する光を反射プリズ
ム面１２ａに向かわせるようになっている。これによ
り、反射プリズム面１２ａで反射した光が光出射面１２
ｂに垂直なり、液晶セルに効率よく光を出射することが
できる。
【００４１】この構成において、光利用効率増加部材１
１の機能は実施の形態１と同じである。したがって、フ
ロントライト１からの全発光量のうち表示に有効に利用
できる光量を増加することができ、表示に必要な光量を
得るための電力を少なくすると共に、導光板１２に入射
する光の発散度を低下させて液晶セルへ効率よく光を出
射することができる。
【００４２】図５は、本発明の実施の形態２に係る液晶
表示装置の一部の他の構成を示す図である。図４におい
て、図２と同じ部分については、図２と同じ符号を付し
てその詳細な説明は省略する。
【００４３】図５において、ライトスティック４０は、
その底面にＶ字溝４１を有する。このＶ字溝４１は、光
源であるＬＥＤ１０ａからの光を導光板１２に向ける機
能を示す。このＶ字溝４１の数や形状については特に制
限はない。また、ライトスティック４０の光出射面に
は、導光板１２に入射する光の発散度を低下させる非発
散化形状である集光プリズム４２が形成されている。
【００４４】この集光プリズム４２は、凹凸形状で構成
されており、導光板１２に入射する光の発散度を低下さ
せ、好ましくは平行光に変換するための非発散化を行
う。これにより、導光板１２に入射する光を反射プリズ
ム面１２ａに向かわせるようになっている。これによ
り、反射プリズム面１２ａで反射した光が光出射面１２
ｂに垂直なり、液晶セルに効率よく光を出射することが
できる。
【００４５】この構成において、光利用効率増加部材１
１の機能は実施の形態１と同じである。したがって、フ
ロントライト１からの全発光量のうち表示に有効に利用
できる光量を増加することができ、表示に必要な光量を
得るための電力を少なくすると共に、導光板１２に入射
する光の発散度を低下させて液晶セルへ効率よく光を出
射することができる。
【００４６】本発明は上記実施の形態１，２に限定され
ず、種々変更して実施することが可能である。本実施の
形態１，２では、液晶表示装置が反射型液晶表示装置で
ある場合について説明しているが、本発明は、反射モー
ドと透過モードとを有する半透過型液晶表示装置にも適
用することができる。
【００４７】また、上記実施の形態１，２においては、
フロントライト１のライトスティック１０に反射膜を設
けた場合について説明しているが、本発明は、ライトス
ティック１０の導光板１２と反対側に反射部材を配置し
た場合にも適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、面
照明装置の導光板と光生成手段との間に配置され、光生
成手段から導光板に出射する光の利用効率を増加させる
光利用効率増加手段を設けるので、面照明装置からの全
発光量のうち表示に有効に利用できる光量を増加させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の概
略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置を示
す平面図である。
【図３】図２におけるＸ部の拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の一
部の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の一
部の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ フロントライト ２ 液晶セル １０，３０，４０ ライトスティック １０ａ ＬＥＤ １１ 光利用効率増加部材 １１ａ 位相差板 １１ｂ 反射型偏光板 １２ ライトガイド １２ａ 反射プリズム面 １２ｂ 光出射面 １２ｃ，４２ 集光プリズム ２０，２３ ガラス基板 ２１ リフレクタ ２２ 液晶層 ２４ 偏光板 ３１，４１ Ｖ字溝
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０ 1/13363 1/13363 // Ｇ０２Ｂ 5/30 Ｇ０２Ｂ 5/30 Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｙ 101:02 (72)発明者 津田 旭光 兵庫県神戸市西区高塚台４丁目３番１号 フィリップスモバイルディスプレイシステ ムズ神戸株式会社内 (72)発明者 高橋 悟 兵庫県神戸市西区高塚台４丁目３番１号 フィリップスモバイルディスプレイシステ ムズ神戸株式会社内 (72)発明者 フーベルティーナ ペトロネラ マリア ハック オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 那須 康介 兵庫県神戸市西区高塚台４丁目３番１号 フィリップスモバイルディスプレイシステ ムズ神戸株式会社内 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H049 BA02 BA03 BA05 BA06 BB03 BC22 2H091 FA08X FA11X FA14X FA21X FA23X FA41X FD06 LA30

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反射部材を有する液晶セルと、前記液晶
    セルに光を供給する面照明装置とを備えた液晶表示装置
    であって、前記面照明装置は、反射プリズム面及びこれ
    に対向する光出射面を有し、入射した光をその内部にお
    いて伝搬させつつ前記反射プリズム面でその光を反射さ
    せて前記光出射面から前記光を前記液晶セルに出射する
    導光板と、前記導光板に出射する光を生成する光生成手
    段と、前記導光板と前記光生成手段との間に配置され、
    前記光生成手段から前記導光板に出射する光の利用効率
    を増加させる光利用効率増加手段と、を具備することを
    特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記光利用効率増加手段は、前記導光板
    側に配置された反射型偏光板を有することを特徴とする
    請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記光利用効率増加手段は、前記反射型
    偏光板と前記光生成手段との間に配置された位相差板を
    さらに有することを特徴とする請求項２記載の液晶表示
    装置。
  4. 【請求項４】 前記位相差板は、前記反射型偏光板で反
    射した光を前記反射型偏光板の透過軸方向の直線偏光に
    変えるように配置されることを特徴とする請求項３記載
    の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記反射型偏光板の透過軸方向が前記導
    光板の反射プリズム面の溝方向と平行であることを特徴
    とする請求項２から請求項４のいずれか一項記載の液晶
    表示装置。
  6. 【請求項６】 前記光生成手段は、光源と、前記光源か
    ら発せられた光を伝搬して前記導光板の端面に導入する
    ための導光体部とを有し、前記導光体部は、前記導光板
    の端面に入射する光の発散度を低下させる非発散化形状
    を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいず
    れか一項記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記導光板は、その端面に入射する光の
    発散度を低下させる非発散化形状を有することを特徴と
    する請求項１から請求項５のいずれか一項記載の液晶表
    示装置。
  8. 【請求項８】 反射プリズム面及びこれに対向する光出
    射面を有し、入射した光をその内部において伝搬させつ
    つ前記反射プリズム面でその光を反射させて前記光出射
    面から前記光を前記液晶セルに出射する導光板と、前記
    導光板に出射する光を生成する光生成手段と、前記導光
    板と前記光生成手段との間に配置され、前記光生成手段
    から前記導光板に出射する光の利用効率を増加させる光
    利用効率増加手段と、を具備することを特徴とする面照
    明装置。
  9. 【請求項９】 前記光利用効率増加手段は、前記導光板
    側に配置された反射型偏光板を有することを特徴とする
    請求項８記載の面照明装置。
  10. 【請求項１０】 前記光利用効率増加手段は、前記反射
    型偏光板と前記光生成手段との間に配置された位相差板
    をさらに有することを特徴とする請求項９記載の面照明
    装置。
  11. 【請求項１１】 前記位相差板は、前記反射型偏光板で
    反射した光を前記反射型偏光板の透過軸方向の直線偏光
    に変えるように配置されることを特徴とする請求項１０
    記載の面照明装置。
  12. 【請求項１２】 前記反射型偏光板の透過軸方向が前記
    導光板の反射プリズム面の溝方向と平行であることを特
    徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項記載の
    面照明装置。
  13. 【請求項１３】 前記光生成手段は、光源と、前記光源
    から発せられた光を伝搬して前記導光板の端面に導入す
    るための導光体部とを有し、前記導光体部は、前記導光
    板の端面に入射する光の発散度を低下させる非発散化形
    状を有することを特徴とする請求項８から請求項１２の
    いずれか一項記載の面照明装置。
  14. 【請求項１４】 前記導光板は、その端面に入射する光
    の発散度を低下させる非発散化形状を有することを特徴
    とする請求項８から請求項１２のいずれか一項記載の面
    照明装置。
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