JP2005129271A - リフレクタ及び照明装置及び導光板及び表示装置 - Google Patents

リフレクタ及び照明装置及び導光板及び表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 リフレクタ及び照明装置及び導光板及び表示装置に関し、輝線などの輝度ムラのない輝度均一性の良好な照明装置及び表示装置を得ることができるようにすることを目的とする。
【解決手段】 リフレクタ１６は、光源１４を覆う湾曲部分３０と、湾曲部分３０の両側に延びる一対の端部部分３２とを有し、端部部分３２の内面は複数のほぼ平行な突起又は凹部３４を有する構成とする。導光板は、入射面と該入射面に対してほぼ垂直な出射面とを有し、該入射面が該出射面とほぼ平行に延びる複数の突起又は凹部を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明はリフレクタ及び照明装置及び導光板及び表示装置に関する。
パソコンや液晶テレビ等の液晶表示装置では、サイドライト型の照明装置が使用される。透過型の液晶表示装置の場合には、液晶パネルの背面側に面状の照明装置（バックライト）が配置される。サイドライト型バックライトは、導光板と、導光板の一側部に配置された光源と、リフレクタとを含む。
リフレクタは例えば断面半円形状あるいはＵ字状の形状を有し、光源を覆い且つ導光板の端部部分まで延びて、導光板と部分的にオーバーラップするように配置される。導光板の入射面に入射した光は、反射しながら導光板内を進行していく。そこで、光を導光板の出射面から出射させるために、導光板を楔形断面形状に形成したり、プリズムアレイやマイクロレンズアレイ等からなる光学素子を配置したりしている。
大きな角度で導光板に入射した光は導光板の出射面の光源に近い位置から出射し、出射面において輝線を発生する原因になることがある。また、強度の弱い光は出射面において暗線を発生する原因になることがある。サイドライト型バックライトでは、輝線や暗線を含む輝度ムラが発生するという問題があった。
更に、従来のサイドライト型バックライトでは、入光面に何も処理を施していないため、光源近傍の輝度が落ちてしまう問題があった。図３０に、入光面の処理の違いによる光源から垂直方向の輝度分布の検証結果を示す。導光板の反射面は、プリズム導光板を用いており、出射面からは法線より６０〜７０度傾いた光を出射している。出射した光は、下向きプリズムレンズシートにより法線方向へ曲げられている。結果より、入光面に処理をしないで平滑状態である従来の輝度分布は、光源近傍の約２０mm付近での輝度が落ちてしまうことが確認できる。
この課題を解決するため、導光板の入射面を粗面化して、輝度ムラをなくす提案がある（例えば特許文献１参照）。光は粗面化された入射面に入射して散乱し、導光板の出射面の光源に近い部分から出射する光の量は増加するが、導光板の出射面の光源に遠い部分から出射する光の量は少なくなってしまう。また、導光板の入射面で散乱した光の一部は導光板内を有効に伝播せず、光の利用効率が低下する。粗面化は導光板の入射面の全体に一様に行われる。
図３０に、入光面の拡散処理に変わり、拡散処理したテープを貼った場合の輝度分布を示す。入光面の拡散処理により、光源付近の輝度は上昇するものの、遠い部分では光の量が少なくなるため輝度も徐々に低下してしまう問題があった。
また、光源と導光板との間にプリズムシートを配置する提案がある（例えば特許文献２、特許文献３参照）。光源から発した拡散光はプリズムシートによって集光され、指向性の高い光となって導光板の入射面に入射する。しかし、指向性の高い光が導光板の入射面に入射すると、光源に近い導光板の端部部分からの光の出射量が少なくなり、光源に近い導光板の端部部分での輝度ムラは解消されない。
また、導光板の入射面に、導光板の出射面に対して垂直に延びる溝を形成する提案がある（例えば特許文献４参照）。この従来例は、光源を形成するランプの電極の位置する端部部分において表示が暗くなるのを防止することを目的としている。
また、導光板の出射面とは反対側の反面面側に配置される反射シートの端部部分に光を反射させる傾斜面を形成する提案がある（例えば特許文献５参照）。この従来例では、光源から発した大きな角度の光が反射シートの端部部分で反射し、導光板に入射するのを防止するため、そのような光を反射シートの傾斜面で反射させて光源側へ戻すようにしている。これによって、導光板の出射面に輝線が現れるのを防止する。しかし、この従来例は、反射シートの端部部分が導光板とリフレクタの一方の端部部分との間に配置され、リフレクタの他方の端部部分が導光板に密着されている基本的な構成においてのみ利用可能である。反射シートの端部部分がリフレクタの一方の端部部分よりも外側に配置されている場合や、リフレクタの他方の端部部分と導光板との間に隙間がある場合には、この従来例は適用できない。
特開平９−１６００３５号公報 特開平９−１６６７１３号公報 特開２０００−２６０２１６号公報 特開平１０−２５３９５７号公報 特開２００２−２１６５２２号公報
本発明の目的は、輝線などの輝度ムラのない輝度均一性の良好な照明装置を得ることのできるリフレクタ及び照明装置及び導光板及び表示装置を提供することである。
本発明によるリフレクタは、湾曲部分と該湾曲部分の両側に延びる一対の端部部分とを有し、該端部部分の内面は複数のほぼ平行な突起又は凹部を有することを特徴とするものである。
この構成によれば、光源から発した光がリフレクタの端部部分の内面の突起又は凹部で反射して光源の方へ戻る。よって、光源から発した光が大きな角度で導光板に入射し、そして出射面から出射して、輝線が発生するのを防止する。
本発明による照明装置は、上記リフレクタと、導光板と、光源とからなり、該光源は該導光板の側部に配置され、該リフレクタは該光源のまわりに配置され、該リフレクタの該端部部分は該導光板と部分的にオーバーラップしていることを特徴とするものである。
また、この照明装置とともに表示装置を構成することができる。
この場合にも、輝線が発生するのを防止する。
また、本発明による導光板は、入射面と該入射面に対してほぼ垂直な出射面とを有し、該入射面が該出射面とほぼ平行に延びる複数の突起又は凹部を有することを特徴とするものである。
この構成によれば、導光板の内面に設けられた突起又は凹部が光源の角度分布及び強度分布を補正し、輝度ムラのない輝度均一性の良好な照明装置を得ることができる。この場合、突起又は凹部は導光板の出射面とほぼ平行に延びるので、輝線と暗線とを含む輝度ムラを解消することができる。
また、本発明は、上記リフレクタと、上記導光板と、光源と、表示素子とからなり、該光源は該導光板の側部に配置され、該リフレクタの湾曲部分は該光源のまわりに配置され、該リフレクタの該端部部分は該導光板と部分的にオーバーラップしていることを特徴とする表示装置を提供する。
また、本発明の導光板は、入射面の複数の突起又は凹部の形状が、位置によって変化し、光源に遠い上下端部ほど大きく、光源に近い中心部に行くほど小さくなっていることを特徴とする。入光面近傍では、上下端部の突起又は凹部により光が提供され、遠方には、突起又は凹部が少ない中央部分により、より多くの光が遠方へ提供される。これにより入光面近傍にも遠方にも光を提供することが可能となる。
また、本発明の導光板は、入射面の複数の突起又は凹部のピッチが、位置によって変化し、光源に遠い上下端部ほどピッチが小さく、光源に近い中心部に行くほどピッチが大きくなっていることを特徴とする。これにより、入光面近傍にも遠方にも光を提供が可能となる。
また、本発明の導光板は、上記入光面と該入射面の長手方向と平行なプリズムを連続的に形成したプリズムアレイを持つ反射面を有することを特徴とする。この入光面と反射面の組み合わせで、光源近傍から反光源までほぼ均一な輝度分布を実現することができる。
また、本発明の導光板は、上記入射面と該入光面の長手方向と垂直なプリズムを連続的に形成したプリズムアレイを持つ出射面を有することを特徴とする。この出射面により、入光面の長手方向と平行な方向の光を集光することができる。
また、本発明は、上記導光板において、反射シートが、シートにアルミニウム又は銀合金等の金属を蒸着したものや、金属フィルムを貼り付けしたもの（正反射率８０％以上）であることを特徴とする。従来の酸化チタンや、チタン酸バリウム等と混入またはコートした熱可塑性樹脂シートに対し、反射シートに反射する光の拡散がすくなくなり、全体の輝度を向上させることができる。
さらに、本発明の特徴によれば、面光源装置は、側部光源と、導光板およびプリズム・シートを具え、その側部光源はその導光板における互いに対向する２つの側面のうちの一方の側面に配置され、その導光板と前記プリズム・シートは互いに重ねて配置されており、そのプリズム・シートは、その導光板側に複数のプリズム部を含み、中央の領域に比べてその側部光源から所定の距離までの範囲の領域において単位面積当たりの斜面の面積の割合が減少するよう構成されている。
また、本発明は、上述のプリズム・シートを提供する。さらに、本発明は、上述の面光源装置を含む液晶表示装置を提供する。本発明は、さらに、上述の液晶表示装置を含む電子機器を提供する。
上述の特徴によって、面光源装置における光源付近の光を低減することができ、光源付近を含めて全体的に均一な輝度分布を有する面光源装置が実現できる、という効果を奏する。
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施例の照明装置１０を示す略斜視図である。図２は図１の照明装置の一部を示す拡大側面図である。図３は図２のリフレクタ１６の端部部分３２の内面の突起又は凹部３４を示す断面図である。
照明装置１０は、導光板１２と、導光板１２の一側部に配置された冷陰極管からなる線状の光源１４と、光源１４を覆うリフレクタ１６とからなる。
導光板１２は、光源１４と平行に長く延びる入射面（端面）１８と、入射面１８とほぼ垂直な出射面（上面）２０と、出射面２０の反対側の反射面（下面）２２とを有する。導光板１２は楔形形状に形成され、反射面２２は出射面２０に対して傾斜している。拡散板２４やプリズムシート２６等の調光シートが導光板１２の出射面２０側に配置され、反射シート２８が導光板１２の反射面２２側に配置される。
導光板１２は屈折率が１．４９の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）で作られる。しかし、導光板１２はアクリル樹脂以外の樹脂で作ることができる。例えば、屈折率が１．４〜１．７の光学的に透明な材料、例えばポリカーボネート（ＰＣ）などを採用することができる。導光板１２の反射面２２には拡散材のドット２１（図４）が印刷等により設けられている。リフレクタ１６は、非導電性のシートにアルミニウムや銀合金等の金属を蒸着してなる。反射シート２８は非導電性のシートにアルミニウム等の金属を蒸着したものや金属フィルムを貼付したもの、あるいは酸化チタンやチタン酸バリウムなどを混入又はコートした熱可塑性樹脂シートからなる。
リフレクタ１６は、光源１４を覆う湾曲部分３０と、湾曲部分３０の両側に平行に延びる一対の端部部分３２とを有する。端部部分３２は導光板１２の入射面１８を越えて延び、導光板１２と部分的にオーバーラップしている。端部部分３２と導光板１２との間には隙間がある。端部部分３２と導光板１２とを互いに密着させる場合には、端部部分３２を出射面２０側から押さえる構造が必要になり、また、端部部分３２と導光板１２とを互いに接着させる場合には、接着剤を用いることが必要になる。接着剤を用いると光学特性が変わる恐れがある。
反射シート２８はリフレクタ１６の端部部分３２よりも外側（導光板１２から遠い側）に配置されている。反射シート２８はリフレクタ１６の端部部分３２よりも外側に配置されている場合には、照明装置１０の組立ての際、導光板１２と光源１４とリフレクタ１６とからなるユニットを反射シート２８の上に置くだけでよいので、組立てが容易になる。
リフレクタ１６において、導光板１２とオーバーラップする端部部分３２の内面は複数の突起又は凹部（リブ構造又は溝構造）３４を有する。図２及び図３においては、突起又は凹部３４は端部部分３０の内面に設けられた三角溝（Ｖ字溝）として形成されている。三角溝は光源１４と平行に長く延びる２つの斜面３４ａ，３４ｂで形成されている。図３に示されるように、大きな角度で突起又は凹部３４に達する光Ｌは斜面３４ｂで反射されて、導光板１２の入射面１８へ戻るようにしている。２つの斜面３４ａ，３４ｂの間の角度Ａは９０度であるのが好ましい。もちろん、三角溝（Ｖ字溝）の深さや間隔はリフレクタ１６の板厚や加工条件（例えばプレス）などを考慮して変更でき、連続した鋸歯状の形状としてもよい。本発明においては、突起又は凹部３４がリフレクタ１６に一体的に形成されているので、部品点数を増加することがなく、かつ、照明装置１０の組立ても簡単である。
図４は照明装置１０の基本的な作用を説明する図である。導光板１２の入射面１８に入射した光は、導光板１２の出射面２０から直接出射することはなく、出射面２０及び反射面２２で反射しながら導光板１２内を伝播していく。反射面２２は出射面２０に対して傾斜しているので、反射面２２で反射した光の出射面２０の法線に対する角度は小さくなり、光が入射面１８とは反対側の端面へ向かって進むにつれて少しずつ出射面２０から出射するようになる。このようにして、光は出射面２０全体から出射する。
図５は、突起又は凹部３４がなく且つ導光板１２とリフレクタ１６との間に隙間がある場合に、光がリフレクタ１６の端部部分３２で反射して導光板１２の出射面２０及び反射面２２に入射する例を示す図である。もし、突起又は凹部３４がなく、光が比較的に大きな角度で導光板１２の出射面２０及び反射面２２に入射すると、光はリフレクタ１６と導光板１２のオーバーラップ部分の近くの位置で出射面２０から出射し、出射面２０で輝線が生じる。そこで、図２及び図３に示されるように、リフレクタ１６の端部部分３２の内面に突起又は凹部３４を設けることにより、そのような光を突起又は凹部３４の斜面３４ｂで反射させて光源１４の方向へ戻し、輝線が生じるのを解消する。
図６は突起又は凹部３４がない場合にリフレクタ１６の端部部分３２で反射した光が導光板１２の入射面１８のエッジを通って導光板１２に入射する例を示す図である。導光板１２の入射面１８のエッジは微視的に見ると丸くなっていることがある。この場合にも、光が大きな角度で入射し、出射面２０で輝線が生じる。
図７は突起又は凹部３４がない場合に導光板１２の入射面１８のエッジを通ってリフレクタ１６の端部部分３２で反射した光が導光板１２の出射面２０及び反射面２２に入射する例を示す図である。導光板１２の入射面１８のエッジは微視的に見るとバリを含むことがある。この場合にも、光が大きな角度で入射し、出射面２０で輝線が生じる。
図６及び図７に示されるように、導光板１２の入射面１８のエッジが不完全である場合には、輝線が生じる。そこで、リフレクタ１６の端部部分３２の内面に突起又は凹部３４を設けることにより、望ましくない光を突起又は凹部３４の斜面３４ｂで反射させて光源１４の方向へ戻し、輝線が生じないようにする。
従って、リフレクタ１６の端部部分３２と導光板１２とのオーバーラップ部分の隙間あるいは導光板１２の入射面１８の不完全なエッジを通って入射する光が、三角溝（Ｖ溝）３４により、導光板１２の入射面１８の反対側の端面の方向へ向かい難くなり（反対側の端面へ向かう光の量が減り）、あるいは、導光板１２の入射面１８側へ戻るようになり、導光板１２の出射面２０の光源１４の近い位置に生じる輝線が緩和される。
図８は本発明の照明装置１０の例を示す略断面図である。図９は図８の導光板１２を示す斜視図である。照明装置１０は、導光板１２と、導光板１２の一側部に配置された冷陰極管からなる線状の光源１４と、光源１４を覆うリフレクタ１６とからなる。
導光板１２は、光源１４と平行に長く延びる入射面１８と、入射面１８とほぼ垂直な出射面２０と、出射面２０の反対側の表面（反射面）２２とを有する。導光板１２は楔形形状に形成され、反射面２２は出射面２０に対して傾斜している。図１に示した拡散板２４やプリズムシート２６等の調光シート、及び反射シート２８を設けることもできる。リフレクタ１６は、光源１４を覆う湾曲部分３０と、湾曲部分３０の両側に平行に延びる一対の端部部分３２とを有する。端部部分３２は導光板１２の入射面１８を越えて延び、導光板１２と部分的にオーバーラップしている。
導光板１２において、入射面１８が出射面２０とほぼ平行に延びる複数の突起又は凹部（リブ構造又は溝構造）３６を有する。突起又は凹部３６は出射面２０に明暗の縞模様（明暗ムラ）が生じるのを防止するものである。
従来のサイドライト型バックライトでは、入射面近傍において、輝度レベルの高い部分（すなわち輝線）と輝度レベルの低い部分（すなわち暗線）とが、入射面１８と平行に発生し、出射光に輝度ムラが発生するという問題があった。このような輝線と暗線の発生は、液晶表示装置に使用する面光源としての商品価値を低下させることになり、その防止が大きな課題となっていた。この輝度ムラは入射面１８から入射する光の角度分布が入射面１８の上下方向の位置によって異なることにより発生する。
図１０は、突起又は凹部３６がない場合に、光が導光板１２の入射面１８に入射する例を示す図である。図１０において、光源１４を発した光の一部は直接的に導光板１２に入射し、光源１４を発した光の他の一部はリフレクタ１６で反射した後（間接的に）導光板１２に入射する。直接的に入射する光はほぼ損失ゼロで導光板１２の入射面１８に到達するので光の強度は大きいが、間接的に入射する光はリフレクタ１６で反射する時にいくらかの損失が発生しているので光の強度は小さい。
導光板１２の入射面１８の位置によって、直接的に入射する光と間接的に入射する光の量と角度分布が異なる。例えば、直接的に入射する光については、光源１４に近い入射面１８の中央部Ｐに入射する光の角度分布Ｂは、入射面１８の上下端部Ｑに入射する光の角度分布Ｃより大きくなる。リフレクタ１６で反射して入射面１８に入射する光は、直接的に入射する光よりも大きな角度で、相対的に弱い強度で入射する。その結果、入射面１８の中央部Ｐに入射する光については、大きな強度をもつ光が大きな角度範囲で入射し、入射面１８の上下端部Ｑに入射する光については、大きな強度をもつ光が小さな角度範囲で入射する。つまり、入射面１８の上下端部Ｑに入射する光については、大きな多くの光が小さな強度で入射する。
図１１は、図８及び図９の突起又は凹部３６がない場合に、導光板１２の出射面２０で明暗の縞模様が生じる例を示す図である。導光板１２の出射面２０から出射する光の分布は、例えば、弱い光Ｌａ、強い光Ｌｂ、強い光Ｌｃ、強い光Ｌｄ、弱い光Ｌｅとなっている。入射面１８の上下端部Ｑに入射する光はある入射角度においては強度が小さく、弱い光Ｌａ，Ｌｅとして出射面２０から出射する。入射面１８の中央部Ｐに入射する光は同一の角度においては強度が大きく、強い光Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄとして出射面２０から出射する。このため、明暗の縞模様が生じる。
図８及び図９においては、導光板１２の入射面１８に入射する光が入射面１８の突起又は凹部３６において屈折し、光源１４から導光板１２に直接的に入射する強い光が出射面２０及び反射面２２側に向かって広がるようになる。従って、入射面１８の上下端部Ｑに入射する光については、大きな強度をもつ光が大きな角度範囲で導光板１２内に進入するようになる。このため、例えば、図１１の弱い光Ｌａ，Ｌｅが強い光となり、明暗の縞模様が解消される。入射面１８の中央部Ｐにおいては、入射面１８は平坦なままとされる。入射面１８に突起又は凹部３６を設けることにより、入射面を粗面化する方法と比べ、光が四方へ散乱することなく損失を抑えることができ、さらに、構造を面粗さ（Ｒａ）等の統計的手法でなくまっすぐに延びる突起又は凹部３６の形状寸法で管理できる。
図１２は図８の導光板１２の変形例を示す図である。この例では、導光板１２の入射面１８の長辺に沿って延びる複数の突起又は凹部３６の形状を入射面１８の位置に従って変化させている。突起又は凹部３６は、光源１４に遠い上下端部ほど大きく、光源１４に近い中心部にいくほど小さくなっている。また、複数の突起又は凹部３６のピッチを入射面１８の位置に従って変化させている。光源１４に近く、直接的に入射する光の角度が大きい中心部にいくほど、入射面１８の出射面２０に垂直な平坦な表面の面積が大きく（広く）、逆に光源１４に遠く、直接的に入射する光の角度が小さい上下端部ほど、入射面１８の出射面２０に垂直な平坦な表面の面性が小さく（狭く）なるようにし、導光板１２に入射する光の角度分布が入射面の位置によって変わらないようにしている。
図１３は図８の導光板１２の変形例を示す図である。この例では、複数の突起又は凹部３６は入射面１８の長辺方向に沿って形成され、入射面１８の短辺方向で見ると、波状の曲線となるように形成されている。導光板１２に入射する光が入射面１８の突起又は凹部３６によって出射面２０及び反射面２２に向かって屈折するようになり、光源１４から導光板１２に直接的に入射する強い光が光源１４に近い出射面２０及び反射面２２に向かうようになる。
図１４は図１３の導光板の部分拡大図である。図１４（Ａ）は突起又は凹部３６を拡大して示す図である。入射面１８に入射した光は突起又は凹部３６において屈折し、角度範囲を広げながら導光板１２内を進行する。図１４（Ｂ）は突起又は凹部３６を巨視的に示す図である。入射面１８に入射した光は突起又は凹部３６において全体的に角度範囲を広げながら導光板１２内を進行する。
図１５は図１３の導光板１２の変形例を示す図である。図１６は図１５の導光板の部分拡大図である。図１６（Ａ）は図１５の中央部Ｐにおける突起又は凹部３６を拡大して示す図である。図１６（Ｂ）は図１５の上下端部Ｑにおける突起又は凹部３６を拡大して示す図である。
この例では、図１３の例と同様に、複数の突起又は凹部３６は入射面１８の長辺方向に沿って形成され、入射面１８の短辺方向で見ると、波状の曲線となるように形成されている。さらに、突起又は凹部３６の形状が、光源１４に近く、直接的に入射する光の角度が大きい中央部ほど、波状の曲線の振幅が小さく（より平面に近い曲線）、傾斜の変化が小さく、より平坦な面に近く、そして、光源１４に遠く、直接的に入射する光の角度が小さい上下端部ほど、波状の曲線の振幅が大きくなり、傾斜の変化が大きくなるようにし、導光板１２に入射する光の角度分布が入射面１８の位置によって変わらないようにしている。このようにして、従来暗線となる領域にも強い光が向かうようになり、輝線と暗線のムラが低減する。
図１７は図８の導光板１２の変形例を示す図である。図８の例では、複数の突起又は凹部３６は入射面１８の長辺方向に沿って形成された丸い断面の突起として形成されているが、この例では、複数の突起又は凹部３６は入射面１８の長辺方向に沿って形成されたＶ字状の断面の突起として形成されている。Ｖ字状の断面の突起は出射面２０に平行にストレートに長く延びる。例えば、Ｖ字状の断面の突起の頂角は９０度で深さ２５μｍであり、１００μｍ間隔で形成している。もちろん、字状の断面の突起の高さや間隔は導光板１２の板厚や加工条件（例えばプレス加工）などを考慮して変更でき、連続した鋸歯状の形状としてもよい。この導光板１２の作用は図８の導光板１２の作用と同様である。
図１８は図１７の導光板１２の変形例を示す図である。図１７の導光板１２の入射面１８の複数の突起又は凹部３６の形状及びピッチを図１２及び図１５の導光板１２の入射面１８の複数の突起又は凹部３６のように変化させることができる。図１８においては、Ｖ字状の断面の突起として形成されている突起又は凹部３６において、Ｖ字状の断面の突起の頂角は９０度〜１５０度、好ましくは１２０度である。Ｖ字状の断面の突起は０．０１〜０．１mmの間隔で形成し、Ｖ字状の断面の突起の間にある平坦な表面の入射面１８の短辺方向の長さが、Ｖ字状の断面の突起の間隔に対して２０〜８０％となるようにＶ字状の断面の突起の高さを調整している。例えば、導光板１２の厚さが２mm、Ｖ字状の断面の突起が５０μｍのピッチで４０個形成される。導光板１２の入射面１８の上下端部に位置するＶ字状の断面の突起の高さは約２０μｍであり、突起の高さは導光板１２の入射面１８の中央部にいくほど減少する。この導光板１２の作用は図１２の導光板１２の作用と同様である。
図１９は図１７の導光板１２の変形例を示す図である。この例においては、導光板１２の入射面１８の複数の突起又は凹部３６は入射面１８の長辺方向に沿って形成されたＶ字状の断面の溝として形成されている。この導光板１２の作用は図８の導光板１２の作用と同様である。なお、図８から図１５に示した突起又は凹部３６も入射面１８の長辺方向に沿って形成された凹部として形成されることができる。
図２０は図１７の導光板１２の変形例を示す図である。この例においては、導光板１２の入射面１８の複数の突起又は凹部は複数の平面を組み合わせて形成した断面突起形状あるいは断面溝形状に形成されている。この導光板１２の作用は図８の導光板１２の作用と同様である。
導光板１２の入射面１８の複数の突起又は凹部３６の断面形状は正弦曲線のような曲線形状にしてもよい。また、凹状のプリズムにしてもよい。また、プリズムでなく、断面円弧状の形状にしてもよい。この場合、曲線を複数の直線にて近似的に形成してもよい。
図２１は本発明の照明装置１０の他の例を示す略断面図である。照明装置１０は、導光板１２と、導光板１２の一側部に配置された冷陰極管からなる線状の光源１４と、光源１４を覆うリフレクタ１６とからなる。導光板１２は、光源１４と平行に長く延びる入射面１８と、入射面１８とほぼ垂直な出射面２０と、出射面２０の反対側の反射面２２とを有する。さらに、拡散板２４やプリズムシート２６等の調光シートが導光板１２の出射面２０側に配置され、反射シート２８が導光板１２の反射面２２側に配置される。リフレクタ１６は、光源１４を覆う湾曲部分３０と、湾曲部分３０の両側に平行に延びる一対の端部部分３２とを有する。端部部分３２は導光板１２の入射面１８を越えて延び、導光板１２と部分的にオーバーラップしている。
図２１の照明装置１０においては、導光板１２は入射面１８に図８から図２０に示された複数の突起又は凹部３６を有するものであり、リフレクタ１６は端部部分３２の内面に図２及び図３に示された複数の突起又は凹部３４を有するものである。従って、図２１の照明装置１０は、前に説明したリフレクタ１６の特徴と前に説明した導光板１２の特徴とをあわせもつものである。そして、導光板１２の突起又は凹部３６は光を出射面２０及び反射面２２に向かって屈折させるものであるから、光の出射面２０に対する入射角が大きくなり、光が出射面２０の入射面１８の近くの位置において大きな角度で出射する可能性がある。リフレクタ１６の突起又は凹部３４は図５から図７を参照して説明した輝線を防止するだけでなく、導光板１２の突起又は凹部３６によって屈折された光が出射面２０から出射する場合に生じる輝線の発生をも防止するものである。
図２２は導光板１２の変形例を示す図である。この例では、導光板１２は反射面２２に球状の凹部を配置したマイクロレンズアレイ３８が形成されている。マイクロレンズアレイ３８は図４の拡散材のドット２１の代わりに設けられ、導光板１２を進行する光を出射面から出射させるのを助ける。このマイクロレンズアレイ３８は入射面から離れるに従ってより密になるように形成され、入射面１８から遠い箇所と近い箇所で光が均一に出射するようにしている。なお、入射面１８には図８から図２０に示された複数の突起又は凹部３６が設けられる。このマイクロレンズアレイ３８の代わりに、球状の凸部を配置したマイクロレンズアレイとすることもできる。
図２３は照明装置１０の変形例を示す図である。この例では、導光板１２は反射面２２に入射面１８の長手方向と平行なプリズムを連続的に形成したプリズムアレイ４０が設けられる。図２４は図２３のプリズムアレイ４０の部分拡大図である。例えば、プリズムの間隔を０．１〜０．５mmとし、プリズムの入射面の反対側に向く斜面（α面）４０ａの角度の出射面２０に対する傾きを０〜５度、入射面側に向く斜面（β面）４０ｂの出射面２０に対する傾きを４０〜５０度とし、導光する光をβ面４０ｂにて全反射させ、出射面２０の法線方向に出射させるようにしてもよい。
図２５は照明装置１０の変形例を示す図である。図２６は図２５のプリズムアレイ４０の部分拡大図である。この例では、プリズムアレイ４０のα面４０ａとβ面４０ｂを図２３のものと入れ替え、導光する光をα面４０ａにて全反射させ、出射面２０の法線から６０〜７０度傾いた方向に光を出射させ、プリズムシート２６により出射面２０の法線方向に屈折させるようにしてもよい。
図２７は照明装置１０の変形例を示す図である。この例では、光源１４とリフレクタ１６との組み合わせの代わりに、長い導光体４２の両側に点光源であるＬＥＤ４４を配置したライトパイプが使用されている。導光体４２は導光板１２の一側部に配置され、ＬＥＤ４４を発した光が導光体４２を通って導光板１２に入射するようになっている。導光板１２の入射面１８には図８から図２０に示された複数の突起又は凹部３６が形成されている。この照明装置の作用は図８の照明装置１０の作用と同様である。
図２８は本発明の実施例の表示装置１００を示す図である。液晶表示装置１００は図１から図２７のいずれかの照明装置１０と表示素子９０とを含む。照明装置１０は表示装置１００においてサイドライト式バックライトとして使用される。好ましくは、表示素子９０は液晶パネルからなる。
図２９は本発明の照明装置１０の変形例を示す図である。この例では、導光板１２の入光面１８には、突起又は凹部３６を持ち、反射面２２には、入射面１８の長手方向と平行なプリズムを連続的に形成したプリズムアレイ４０が設けられる。導光する光をα面４０ａにて全反射させ、出射面２０の法線から６０〜７０度傾いた方向に光を出射させ、プリズムシート２６により出射面２０の法線方向に屈折させている。この入光面１８と反射面２２の組み合わせの場合、図３０に示すように、検証実験の結果、光源付近から遠方までほぼ均一な輝度分布を得ることができる。また、反射シート２８に正反射率の高いアルミニウム又は銀合金等の金属を蒸着したものや、金属フィルムを貼り付けしたものを用いると、反射シートによる拡散が少なくなり、より多くの光をプリズムに提供することが可能となる。
図３０は入光面１８の処理の違いによる光源から垂直方向の輝度分布の検証実験結果である。導光板の反射面２２は、プリズム導光板（プリズムアレイ４０）を用いており、出射面２０からは法線より６０〜７０度傾いた光を出射している。出射した光は、下向きプリズムレンズシート２６により法線方向へ曲げられている。入光面１８の処理が、平滑面の場合、光源付近２０mm近辺での輝度低下が著しい。また入光面１８の処理が、拡散処理の場合は、光源付近２０mm近辺での輝度は向上するものの、奥まで行く光の量が少なく、遠方での輝度が低下してしまう。また入光面１８の処理がプリズム状態の場合は、光源付近から遠方までほぼ均一な輝度分布を得ることができる。
図３１は本発明の導光板１２の変形例を示す図である。導光板１２の出射面２０に三角形状のプリズム４１を設ける。このプリズムの効果により、入光面の長手方向と平行な方向の光を集光することができる。
次にプリズムシートの特徴について説明する。本発明においては、前に説明したリフレクタの特徴及び／又は導光板の特徴は、これから説明するプリズムシートの特徴と組合せて実施することができる。
図３２は、本発明の実施形態による、ノートブック型パーソナル・コンピュータおよびＰＤＡ（Personal Digital Assistant）のような携帯電子機器における、透過型液晶表示装置（ＬＣＤ）１００の斜視図と、マイクロプロセッサ１８０、光源制御部１８２および光源駆動部８４と、を例示している。液晶表示装置１００は、透過型液晶パネル９０と、その背部に配置された面光源装置またはバックライト装置１１０とを含んでいる。面光源装置１１０において、典型的には白色の冷陰極管（ＣＣＦＬ）または蛍光灯のような線状の光源が用いられる。代替構成として、その光源は直線上に配置されたＬＥＤのアレイであってもよい。
光源駆動部８４は外部ＡＣ電源（図示せず）およびＤＣバッテリ（図示せず）に結合されている。光源制御部８２は、電子機器（図示せず）のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ８０からの命令ＩＮＳＴに従って光源駆動部８４を起動する。
図３２において、面光源装置１１０は、線状の光源１４、各１対の対辺が実質的に互いに平行である２対の対辺を有する概ね楔形状の導光板１２、導光板１２の前に配置されたプリズムシート２６、およびプリズムシート２６と液晶パネル９０の間に配置された拡散シート２４を含んでいる。面光源装置１１０は、線状の光源１４からの光を、導光板１２およびプリズムシート２６によって反射および屈折させて、液晶パネル９０に向けて放射する。導光板１２、プリズムシート２６、拡散シート２４および液晶パネル９０は、実際には互いに実質的に接触するように配置されるが、図ではそれらの構造を明らかにするために間隔をあけて示されている。導光板１２、プリズムシート２６、拡散シート２４および液晶パネル９０の各々は、例えば、縦の長さＬY約１０cm×横の長さＬX約２０cmの面積約２００cm2の長方形である。
図３２において、光源１４から導光板１２に向かう方向をＸ方向、光源１４の長手方向をＹ方向、導光板２６から透過型液晶パネル９０へ向かう方向をＺ方向とする。
図３２において、光源１４は、導光板１２の左側面に配置されていて、導光板１２に向けて光を放射する。従って、光源１４はその面光源装置１１０のサイドライト（側部光源）である。光源１４は、導光板１２側を除いてリフレクタ１６で囲まれている。リフレクタ１６は、典型的には内面に銀メッキされたまたは鏡面フィルムが貼られたアルミニウムプレートのカバーでできている。図面において、リフレクタ１６の一部は、構造を明らかにするために示されていない。
図３２に示されているように、導光板１２は、ＸＺ平面上で概ね楔状であり、即ち裏面がＸ方向に沿ってＺ方向に傾斜し次第に薄くなっている。その傾斜角αは、０度より大きく５度以下の範囲にある。導光板１２は、典型的にはアクリル樹脂でできており、光源１４に最も近い位置で最も厚い約２mmの厚さを有し、光源１４から最も遠い位置で最も薄い約１mmの厚さを有する。
導光板１２の裏面には、複数の溝によって形成されたＹ方向に延びる互いに平行な複数の細長い三角プリズム部１３２がＸ方向に並べて配置されている。導光板１２の裏面は、既知の反射シートまたは反射板２８で覆われている。導光板１２の正面には、複数の溝によって形成されたＸ方向に延びる互いに平行な複数の細長い三角プリズム部１３４がＹ方向に並べて配置されている。
導光板１２の裏面プリズム部１３２は、光源１４からのＸ方向の光を、導光板１２内で屈折させて、導光板１２の正面に対して概ね３０度で即ち概ね６０度の出射角で正面の拡散シート２４に向けて放射する。拡散シート２４をプリズムシート２６と液晶パネル９０の間に配置することによって、それを導光板１２とプリズムシート２６の間に配置した場合に比べて、表示全体の輝度が幾分か高くなる。正面プリズム部１３４は、プリズムシート２６に向かう出射光をさらにＹ方向に集光させる。
プリズムシート２６は、その裏面に対して概ね３０度で即ち概ね６０度の入射角でその裏面を通って入射した光を、プリズム部１３４によってその正面に対して概ね垂直Ｚ方向に屈折させて正面から拡散シート２４に向けて放射する。プリズムシート２６の厚さは、好ましくは約１５０μｍ乃至２５０μｍの範囲の値であり、例えば約２００μｍである。
プリズムシート２６は、レンチキュラーレンズシートとも呼ばれ、液晶パネル９０に近い側の典型的には平坦な正面と、導光板１２に近い側にあって光源１４の長手方向即ちＹ方向に平行な複数の細長い３角柱状および４角柱状の複数のプリズム部１４２を有する裏面とを有する。３角柱状および４角柱状のプリズム部１４２の斜面の各々は、平坦な正面の平面に垂直な線に対して、角度３０度より大きく３５度以下の角度範囲内の角度、例えば±約３２．５度傾斜している。プリズムシート２６は、その裏面に対して概ね３０度で（平面に対する入射角が概ね６０度で）入射した光をその正面に対して屈折および反射させて、正面から拡散シート２４に向けて概ね垂直方向に放射する。
拡散シート２４は、プリズムシート２６からの概ねＺ方向の光を角度的に拡散して、液晶表示装置５の視野角を拡げる。
図３３Ａ、３３Ｂおよび３３Ｄは、本発明によるプリズムシート２６およびそれを変形したプリズムシート４５２および４５４の構造をそれぞれ示している。図３３Ｃは、図３３Ｂおよび３３Ｄのプリズム部１４２のピッチＰの分布を示している。プリズムシート２６、４５２および４５４におけるプリズム部１４２の図３３Ａ、３３Ｂおよび３３Ｄの底部に位置する山線または底面を通る破線で示された裏面の平面４４４は平坦な正面の平面４４２に平行である。
図３３Ａにおいて、プリズムシート２６は、典型的にはＰＥＴ製のフィルム部１４４と、そのフィルム部１４４の裏面４４６に各側面が固着された複数のプリズム部１４２を含んでいる。フィルム部１４４の厚さは典型的には約１００μｍである。プリズム部１４２は、典型的にはＵＶ（紫外線）硬化樹脂でできている。プリズム部１４２の厚さまたは高さは典型的には約１００μｍである。本発明の実施形態によるプリズム部１４２は、光源１４から遠い側の広い領域１４６に配置された同じ寸法形状（ディメンションズ）の多数の３角柱状のプリズム部４０２と、光源１４に近い側の狭い領域４８に配置された相異なる寸法形状の複数の３角柱状または４角柱状のプリズム部１４０４と、を含んでいる。領域１４８は光源１４付近の不必要に高い輝度を改善するための領域であり、領域１４８のＸ方向の長さは、導光板１２の光源１４側の最大厚さの約３倍乃至約１０倍の範囲の値であり、例えば、導光板１２の最大厚さ２mmに対して６mmであればよい。
領域１４６における複数のプリズム部４０２は、通常のものと同様の寸法形状を有し、同様の複数の溝４０８によって互いに隔てられており、各プリズム部４０２は２つの斜面を有する。領域１４８における複数のプリズム部４０４は、相異なる複数の溝４１０によって互いに隔てられており、各プリズム部は２つの斜面４１２および平坦面４０６を有する。各平坦面４０６は、互いに反対向きに傾斜された２つの斜面の間に配置されている。複数の平坦面４０６は、複数のプリズム部４０２および４０４の斜面を通る仮想平面に実質的に平行であり、導光板１２のプリズムシート２６側の面に実質的に平行である。これらの平坦な面４０６は、この図ではプリズムシート２６の底平面４４４上に位置する。
従来のプリズムシートでは、領域１４６におけるプリズム部４０２と同じ寸法形状のプリズム部が領域１４８にも配置され、それによって、導光板１２の光源１４側の最大厚さの約３．５倍の距離の範囲内における面光源の輝度が不必要に高くなるという欠点があった。また、その光源１４付近の高い輝度は、領域１４８におけるプリズム部グラデーション付きの拡散処理を施してもそれだけでは充分下げることができない。その欠点は、本発明による領域１４８におけるプリズム部４０４の構造によって解消される。
光源１４付近の領域１４８において、個々のプリズム部４０４の個々の斜面４１２の面積は光源１０に近づくに従って小さくなり、個々の平坦面４０６の面積は光源１４に近づくに従って大きくなる。図３３Ａにおいて、このプリズムシート２６の全てのプリズム部４０２および４０４のピッチＰは互いに等しい。プリズム部４０４の上面または基線すなわち溝４１０の谷線は傾斜平面４２０上に位置する。傾斜平面４２０の傾斜に従って、個々の溝４１０の深さが光源１０に近づくに従って浅くなり、即ち個々のプリズム部４０４の高さが光源１４に近づくに従って低くなり、また、個々の平坦面４０６のＸ方向の幅が、光源１４に近づくに従って大きくなり、即ち個々の平坦面４０６の面積が広くなる。領域１４８における光源に最も近い位置におけるプリズム部４０４の高さ即ち溝４１０の深さは、領域１４６におけるプリズム部４０２の高さ即ち溝４０８の深さの５０％乃至７０％の範囲の値、例えば６０％であることが好ましい。光源１４付近の領域１４８において、光源１４に近づくに従って単位面積当たりの斜面４１２の面積の割合が実質的に徐々に実質的に減少する。また、光源１４付近の領域１４８において光源１０に近づくに従って単位面積当たりの斜面４１２の面積に対する平坦面４０６の面積の割合が実質的に徐々に実質的に大きくなる。
上述の構成の面光源装置１１０においては、光源１４付近の領域１４８において、プリズム部４０４の斜面４１２によって、導光板１２からプリズム部４０４に向けて放射された光の一部が拡散シート２４に向けて概ねＺ方向に放射され、また、平坦面４０６によって、導光板１２からプリズム部４０４に向けて放射された光の残りの一部が右下向きに反射される。反射された残りの一部の光は、導光板１２の裏面にあるプリズム部１３２で反射されて導光板１２の正面を通して上向きに斜めに放射され、プリズムシート２６を通って斜め方向に放射される。
図３５Ａは、光源１４から遠い領域１４６におけるプリズム部４０２の部分的に拡大された構造を示している。図３５Ｂは、光源１４付近の領域１４８におけるプリズム部４０４の部分的に拡大された構造を示している。図３５Ａおよび３５Ｂは、プリズムシート２６による光の伝播を説明するのに役立つ。
図３５Ａにおいて、隣接する斜面４７２と４７３のなす角θは６０度より大きく７０度以下の範囲の値であり、例えば６５度である。破線矢印で示されているように、導光板１２からプリズムシート２６のプリズム部４０２に向かって右上方向に放射された光の大部分が、斜面４７２を通って傾斜面４７３で反射されて正面の平面４４２に対して垂直に上向きに放射される。
図３５Ｂにおいて、隣接する斜面４７４と４７５のなす角θは６０度より大きく７０度以下の範囲の値であり、例えば６５度である。破線矢印で示されているように、導光板１２からプリズムシート２６に向かって右上方向に放射された光の一部分が、斜面４７４を通って斜面４７５で反射されて正面の平面４４２に対して概ね垂直に上向きに放射される。入射光に対するこの上向きに放射される光の割合は、上述したような光源１４からの距離に応じた個々の斜面４７４および４７５の大きさの変化に従って、光源１４に近づくに従って減少する。その光の残りの一部分は平坦面４０６によって右下向きに反射され別の一部分は平坦面４０６およびプリズムシート２６中を通って斜め右上向きに放射され、その分だけ上向きＺ方向に放射される光が減少する。入射光に対するこの右下向きに反射される光、およびプリズムシート２６を通って右上向きに放射される光の割合は、上述したような光源１０からの距離に応じた個々の平坦面４０６の大きさの変化に従って、光源１４に近づくに従って増大する。
図３３Ｂは、本発明の別の実施形態によるプリズムシート４５２を示している。図３３Ｃは、Ｘ方向におけるプリズム部１４２のピッチＰの長さの分布を示している。図３３Ｂにおいて、プリズム部４０２のピッチＰとプリズム部４０４のピッチＰとは異なり、プリズム部４０４間の個々のピッチＰは、図３３Ｃに実線４２２で示されているように、光源１０に近づくに従って大きくなる。プリズム４０２および４０４の高さは同じであり、即ち溝４０８および４１０の幅および深さは同じである。領域１４８における個々の平坦面４０６の面積は、図３３Ａの場合と同様に、光源１４に近づくに従って大きくなる。領域１４８における個々の斜面４１２は、光源１４に近づくに従って、互いの間隔が大きくなり密度が疎になる。
図３３Ｄは、本発明のさらに別の実施形態によるプリズムシート４５４を示している。このプリズムシート４５４は、図３３Ａのプリズムシート２６と図３３Ｂのプリズムシート４５２の双方の特徴を有する。即ち、プリズムシート４５４の裏面の光源１０付近の領域１４８において、光源１４に近づくに従って、個々のプリズム部４０４の高さが低くなり、プリズム部間のピッチが大きくなり、個々の溝４１０の深さおよび幅が小さくなり、個々の平坦面４０６の面積が大きくなる。複数の溝４１０の谷線を含む傾斜平面４２４の傾斜は図３３Ａの平面４２０の傾斜より小さく、領域１４８におけるプリズム部４０４の間のピッチＰの変化の傾斜は、図３３Ｃに破線４２５で示されており、図３３Ｃに実線４２２で示されているピッチの変化の傾斜より小さい。
図３４Ａ〜３４Ｃは、本発明によるプリズムシート２６を変形したさらに別の構造を有するプリズムシート４５６、４５８および４６０をそれぞれ示している。プリズムシート４５６、４５８および４６０のプリズム部４０４の山線または底面を通る破線で示された平面４２６および４２８は傾斜している。プリズム部４０４のピッチはプリズム部４０２のピッチと同じである。
図３４Ａにおいて、プリズム部４０４は、複数のプリズム部４０２と同じ寸法形状の領域１４８における一連のプリズム部を傾斜平面４２６に沿って底部を切り捨てた形になっている。従って、領域１４８におけるプリズム部４０４の平坦面４０６は幾分か傾斜した平面４２６上にある。個々の平坦面４０６の面積は、光源１０に近づくに従って大きくなる。個々の斜面４１２の面積は、光源１４に近づくに従って小さくなる。
図３４Ｂにおいて、プリズムシート４５８は、個々の平坦面４０６がフィルム１４４の正面の平面１４４に平行になるように修正されている。領域４８におけるプリズム部４０４の平坦面４０６のＹ方向の中心線は傾斜した平面４２６上にある。個々の平坦面４０６の面積は光源１４に近づくに従って大きくなる。個々のプリズム部４０４の斜面４１２の面積は光源１４に近づくに従って小さくなる。
図３４Ｃにおいて、プリズムシート４６０は、プリズム部４０４の寸法形状を全て３角柱として、フィルム１４４の底面の各部分を溝部４１０中の谷部の平坦面４０６として形成したものである。領域１４８におけるプリズム部４０４の山線または底面は傾斜した平面４２８上にある。個々の平坦面４０６の面積は光源１４に近づくに従って大きくなる。個々の斜面４１２の面積は光源１４に近づくに従って小さくなる。
この分野の専門家には明らかなように、図３３Ａ〜３３Ｄおよび図３４Ａ〜３４Ｃに示されたプリズムシートの特徴を任意に組み合わせてもよい。
図３６Ａは、Ｙ方向における面光源装置１１０の側面図である。図３６Ｂは光源１４からのＸ方向の距離に対する液晶パネル９０の正面側における輝度を示している。光源１４からの光は導光板１２によって概ね斜めに右上方向に反射され、その反射された光がプリズムシート２６によって概ねＺ方向に屈折および反射される。図３６Ｂにおける実線曲線５０２は、領域１４８におけるプリズム部が領域１４６におけるプリズム部４０２と同じ寸法形状を有する従来のプリズムシートを用いた面光源装置の輝度の分布を示している。図３６Ｂにおける破線曲線５０４は、本発明によるプリズムシート２６を用いた面光源装置１１０の輝度分布を示している。曲線５０２と比較すると、曲線５０４は、プリズム部４０４の構造によって、輝度が概ね均一になることが分かる。
しかし、図３６Ｂにおける曲線５０４は局部的輝度の不均一性を含み、例えば高輝度部５０６で示されているような目立った輝線が領域１４８に局部的に現われることがある。発明者が調べたところ、この輝線５０２は、光源１４のリフレクタ１６のプリズムシート２６側の鏡面状の端部に集まった光が原因であることが判明した。従って、その鏡面状の端部に、拡散性を有する例えば白色のシールが貼られまたは塗料が塗布された拡散部１１８を設けて、その輝度を減じることによって、局部的な高輝度部分５０６のない曲線５０８が得られる。
図３７Ａは、光源１０付近の領域１４８において輝度をより均一化するための拡散処理を施したプリズムシート２６を有する面光源装置１１０の側面図である。面光源装置１１０は拡散シート２４を含んでいる。図３７Ｂは、プリズムシート２６における、光源１４からのＸ方向の距離に対する拡散処理の度合いを示している。光源１４側の領域１４８におけるプリズム部４０４の間のピッチＰが大きいので、図３６Ｂにおける曲線５０４中に縞部５０６で示されているような目立った明暗の縞が領域１４８に現れることがある。この明暗の縞は、領域１４８におけるプリズム部４０４の表面に拡散部５２２を形成し、および／またはプリズム部４０４に対応するプリズムシート２６の上表面に拡散部５２４を形成して、光をさらに局部的に拡散し、それによって領域１４８における輝度を均一にすることができる。
図３７Ｂに示されているように、拡散処理は、光源１４に近づくに従って拡散の度合いが大きくなるようにする。この拡散処理の度合いに応じて、面光源装置１１０の輝度が低下する。図３３Ａ、３３Ｂおよび３３Ｄおよび図３４Ａ〜３４Ｃに関連して説明したプリズム部４０４の形状によって、粗く（大雑把に）、例えば目標低下量の約９０％だけ輝度を低下させ、次いでその拡散処理によってさらに例えば残りの約１０％だけ輝度を低減するように輝度を微調整することによって、液晶パネル９０全体にわたって所望の輝度の均一性を得ることができる。この拡散処理だけでは領域１４８における輝度を充分低下させることはできず、拡散処理では、光を一部減衰させるだけで、領域１４８における余分な光を充分に領域１４６に向けて反射することはできない。
その拡散処理のために、プリズムシート２６のプリズム部４０４の表面および／またはフィルム部１４４の上表面の拡散処理を施すべき部分に対応するネガティブの（陰、メス）型（モールド）（図示せず）の部分に、細かい粒子を当てることによって傷または凹みが形成される。その粒子を当てる時間の長さに応じて、傷または凹みの量が増え、拡散の度合いが調整される。その傷または凹みに対応してプリズムシート２６の表面に多数の微細な突状部を含む拡散部５２２および／または５２４が形成される。
図３８Ａは、光源１４付近の領域１４８において輝度をより均一化するための拡散処理５２２と、視野角を拡げるための拡散処理５２６とを施したプリズムシート２６を有する面光源装置１１０の側面図である。この図において、図３７Ａにおける拡散シート２４は取り除かれている。拡散シート２４を用いる代わりに、分散処理５２６が施されている。この場合、拡散シート２４が不要なので、面光源装置１１０の構造がより簡単になる。図３８Ｂは、図３８Ａのプリズムシートにおける、光源１４からのＸ方向の距離に対する拡散処理５２２および５２６の度合いの分布５４２および５４４を示している。
図３８Ｂにおける実線５４４は、プリズムシート２６の正面の表面における拡散処理５２６の拡散の度合いの分布を表しており、拡散処理５２６の拡散の度合いはプリズムシート２６全体にわたって実質的に一定である。実線５２２で示された拡散処理５２２の拡散の度合いは、図３７Ｂに示されているのと同様の分布を有する。
導光板１２に関して、側部光源１４の長手方向に垂直な方向の視野角は、一般的に、その長手方向に平行な方向の視野角に比べると極端に狭い。側部光源１４の長手方向と垂直な方向の拡散の度合いと同じ程度に平行な方向の拡散の度合いを設定すると、平行な方向の拡散の度合いがより強くなるという欠点が生じる。
図４０は、プリズムシート２６におけるＸ方向とＹ方向で異なる拡散の度合いを有する拡散を示している。側部光源１４の長手方向に垂直な方向に比べて平行な方向の拡散の度合いを相対的に弱くして、垂直方向と長手方向のそれぞれに最適な拡散の度合いが形成されるようにし、それによって垂直な方向の視野角が拡がるよう構成することが望ましい。そのような拡散の度合いに異方性を与える手法として、公知の特開２００１−４８１３号公報に記載されているような楕円形の気泡を用いる方法がある。ここで、この文献全体を参照して組み込む。そのために、図３８Ａの拡散処理部５２６にそのような楕円形気泡を用いればよい。図３９Ａの拡散処理部５２８では、楕円気泡を形成した後、領域１４８に細かい粒子を当てることによって拡散処理の度合いが分布５４６を有するようにすればよい。図４０において、プリズムシート２６を通って正面に向かう光５３２は、そのように異方性を有する拡散処理５２６および５２８を施された上側表面において、拡散範囲５３６で示されているように、Ｘ方向に広く、Ｙ方向により狭くする。
図３９Ａは、光源１４付近の領域１４８において輝度をより均一化しかつ視野角を拡げるための拡散処理５２８を施したプリズムシート２６を有する面光源装置１１０の側面図である。この図においても、図３８Ａと同様に、図３７Ａにおける拡散シート２４は取り除かれている。この場合、拡散シート２４が不要なので、面光源装置１１０の構造がより簡単になり、さらに、プリズムシート２６の正面の表面にだけ一度の分散処理を施せばよいので、処理工程が簡単になる。図３９Ｂは、図３９Ａのプリズムシートにおける、光源１４からのＸ方向の距離に対する拡散処理の度合いの分布５４６を示している。
図３９Ｂにおける実線５４６は、プリズムシート２６の正面の表面における拡散処理５２８の拡散の度合いの分布を表しており、拡散処理５２６の拡散の度合いは図３８Ｂの分布５４２と５４４の和に相当し、プリズムシート２６の光源１４付近の領域１５８では光源１０に近づくに従って拡散の度合いが大きくなり、光源１０から遠い領域５６では全体にわたって実質的に一定である。
図４１Ａは、プリズム部４０２および４０４が複数の溝によってＹ方向に分割されているプリズムシート４０の斜視図を示している。図４１Ｂ〜４１Ｄは、図４１ＡにおけるＢ、ＣおよびＤ方向（Ｙ方向、Ｘ方向、−Ｘ方向）に見たプリズムシートの側面図をそれぞれ示している。プリズム部４０２および４０４はピラミッド状に形成されている。このＸ方向の複数の溝またはプリズム形状は、導光板１２の上面のプリズム部１３４の代替構成として設けられる。従って、この場合、導光板３０の上面１３４は平坦になっている。プリズム部４０２および４０４が図４１Ａのようにピラミッド状になっておらず、即ち、導光板１２の上面の複数のプリズム部１３４の山線（図３２）と、プリズムシート２６の複数のプリズム部４０２および４０４の山線は、互いに交差している場合は、液晶表示装置１００に対する外部からの振動によって、導光板１２とプリズム部４０２および４０４とがその山線において互いにこすれ合って、互いのプリズムの山線部が損傷を受けることがある。図４１Ａのピラミッド状の構造によって、そのような損傷を防止できる。
図４２Ａ〜４２Ｆは、各プリズム部４０２および４０４の基本的形状を示している。破線４３０は、プリズム４０４の平坦部４０６の位置を示している。図４２Ａのプリズム部は平坦な斜面を有する。図４２Ｂのプリズム部は、光源１０側の斜面が平坦で、その反対側の斜面が突状に湾曲している。図４２Ｃのプリズム部は、双方の斜面が突状に湾曲している。図４２Ｄのプリズム部は、下側の頂部の尖端が平坦化されている。図４２Ｆのプリズム部は、頂部の尖端が丸められている。図４２Ｄおよび４２Ｆの構造によってプリズムシート２６のプリズム部４０２および４０４の頂部と導光板１２の上面とがこすれ合って互いに損傷する傾向が減じられる。
以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その各実施形態の構成要素を組み合わせること、その変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。
以上説明した本発明の実施形態は次の特徴を含む。
（付記１） 入射面と、該入射面に対してほぼ垂直な出射面とを有し、該入射面が該出射面とほぼ平行に延びる複数の突起又は凹部を有することを特徴とする導光板。
（付記２） 該複数の突起又は凹部のピッチが入射面の出射面側の端部とそれ以外の位置とで変化していることを特徴とする付記１に記載の導光板。
（付記３） 入射面と、該入射面に対してほぼ垂直な出射面及び反射面とを有し、該反射面は突起を有することを特徴とする導光板。
（付記４） 前記導光板は出射面に突起を有することを特徴とする付記１または３に記載の導光板。
（付記５） 側部光源と、導光板およびプリズムシートを具える光源装置であって、
前記側部光源は前記導光板における互いに対向する２つの側面のうちの一方の側面に配置され、前記導光板と前記プリズムシートは互いに重ねて配置されており、
前記プリズムシートは、前記導光板側に複数のプリズム部を含み、前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において単位面積当たりの斜面の面積の割合が減少するよう構成されていることを特徴とする、
光源装置。
（付記６） 前記プリズムシートは、前記導光板側に、複数の斜面と少なくとも１つの平坦部とを含み、前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において単位面積当たりの斜面の面積に対する平坦面の面積の割合がより大きくなるよう構成されていることを特徴とする、付記５に記載の光源装置。
（付記７） 前記プリズムシートのプリズム部は、前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において前記側部光源に近づくに従って単位面積当たりの斜面の面積の割合が徐々に減少するよう構成されていることを特徴とする、付記５または６に記載の光源装置。
（付記８） 前記複数のプリズム部の各々は２つの斜面を含み、前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において前記プリズムのピッチがより大きいことを特徴とする、付記５乃至７のいずれかに記載の光源装置。
（付記９） 前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において前記側部光源に近づくに従って前記プリズムのピッチが徐々に大きくなることを特徴とする、付記５乃至８のいずれかに記載の光源装置。
（付記１０） 前記プリズムシートの前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域が前記導光板の前記側部光源側の最大厚さの少なくとも３倍の距離までの範囲の領域であることを特徴とする、付記５乃至９のいずれかに記載の光源装置。
（付記１１） 前記複数のプリズム部の前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域のプリズム部の各々が２つの斜面と１つの平坦面を含む実質的に４角プリズム形状であり、前記複数のプリズム部の前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域の外側の領域のプリズム部の各々が２つの斜面を含む実質的に３角プリズム形状であることを特徴とする、付記５乃至１０のいずれかに記載の光源装置。
（付記１２） 前記複数のプリズム部の各々が２つの斜面を含む実質的に３角プリズム形状であり、各平坦面は２つのプリズム部の間に配置されていることを特徴とする、付記５乃至１１のいずれかに記載の光源装置。
（付記１３） 前記プリズムシートの前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において、前記プリズムシートの前記導光板側の表面および／または前記導光板とは反対側の表面は、拡散処理が施されていることを特徴とする、付記５乃至１２のいずれかに記載の光源装置。
（付記１４） 前記プリズムシートに施される拡散の度合いが、中央領域に比べて前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において大きくなることを特徴とする、付記１３に記載の光源装置。
（付記１５） 前記プリズムシートに施される拡散の度合いが、前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において前記側部光源に近づくに従って実質的に徐々に大きくなることを特徴とする、付記１３または１４に記載の光源装置。
（付記１６） 前記プリズムシートの前記導光板とは反対側の表面全体は、拡散処理が施されていることを特徴とする、付記５乃至１５のいずれかに記載の光源装置。
（付記１７） 前記プリズムシートの前記導光板とは反対側の表面全体に施されている拡散の度合いが、前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域の外側の領域において実質的に一定であることを特徴とする、付記１６に記載の光源装置。
（付記１８） 前記プリズムシートに施される拡散の度合いが、少なくとも前記光源の長手方向に対して平行な方向と垂直な方向とで互いに異なるよう構成されていることを特徴とする、付記１４乃至１７記載の光源装置。
（付記１９） 前記プリズムシートに施されるの度合いが、少なくとも前記光源の長手方向に平行な方向に比べて前記長手方向に垂直な方向のほうがより強くなるよう構成されていることを特徴とする付記１４乃至１８記載の光源装置。
（付記２０） 前記プリズムシートの前記導光板とは反対側に、前記プリズムシートに重ねて配置された拡散シートをさらに具えることを特徴とする、付記５乃至１９のいずれかに記載の光源装置。
（付記２１） 前記導光板の前記側部光源側の側面においてこの側面の前記プリズムシート側の端部付近に拡散部を設けたことを特徴とする、請求項５乃至２０のいずれかに記載の光源装置。
（付記２２） シートの一方の主面に複数のプリズム部を有し、
中央の領域に比べて前記主面の１つの辺から所定の距離までの範囲の領域において前記１つの辺に近づくに従って単位面積当たりの斜面の面積の割合が減少するよう構成されていることを特徴とする、プリズムシート。
（付記２３） 側部光源と、導光板、プリズムシートおよび液晶パネルを具える液晶表示装置であって、
前記側部光源は前記導光板における互いに対向する２つの側面のうちの一方の側面に配置され、前記導光板と前記プリズムシートは互いに重ねて配置されており、
前記プリズムシートは、前記導光板側に複数のプリズム部を含み、前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において単位面積当たりの斜面の面積の割合が減少するよう構成されていることを特徴とする、
液晶表示装置。
（付記２４） 側部光源と、導光板、プリズムシートおよび液晶パネルを具える電子機器であって、
前記側部光源は前記導光板における互いに対向する２つの側面のうちの一方の側面に配置され、前記導光板と前記プリズムシートは互いに重ねて配置されており、
前記プリズムシートは、前記導光板側に複数のプリズム部を含み、前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において単位面積当たりの斜面の面積の割合が減少するよう構成されていることを特徴とする、
電子機器。
以上説明したように、本発明によれば、リフレクタの端部部分の内面に複数の突起又は凹部を設けることにより、リフレクタと導光板とのオーバーラップ領域の空間あるいは導光板の不完全なエッジから導光板に入射して輝線となる光が緩和されることにより、均一な輝度分布の平面光源が得られる。また、導光板の入射面に導光板の出射面とほぼ平行に延びる複数の突起又は凹部を設けることにより、入射面から導光板に進入した光の角度分布が均一化されて、明暗のムラが改善される。
更に、プリズム入光面と、プリズム反射面、プリズム出射面を持つ導光板、および正反射率が８０％以上の反射シートを組み合わせにより、高輝度でかつ光源近傍から遠方までほぼ均一な輝度分布の照明装置を得ることができる。
本発明の実施例の照明装置を示す略斜視図である。 図１の照明装置の一部を示す拡大側面図である。 図２のリフレクタの端部部分の内面の突起又は凹部を示す断面図である。 照明装置の基本的な作用を説明する図である。 突起又は凹部がない場合に光がリフレクタの端部部分で反射して導光板の出射面及び反射面に入射する例を示す図である。 突起又は凹部がない場合にリフレクタの端部部分で反射した光が導光板の入射面のエッジから導光板に入射する例を示す図である。 突起又は凹部がない場合に導光板の入射面のエッジを通ってリフレクタの端部部分で反射した光が導光板に入射する例を示す図である。 本発明の照明装置の例を示す略断面図である。 図８の導光板を示す斜視図である。 突起又は凹部がない場合に、光が導光板の入射面に入射する例を示す図である。 図８及び図９の突起又は凹部がない場合に導光板の出射面で明暗の縞模様が生じる例を示す図である。 図８の導光板の変形例を示す図である。 図８の導光板の変形例を示す図である。 図１３の導光板の部分拡大図である。 図１３の導光板の変形例を示す図である。 図１５の導光板の部分拡大図である。 図８の導光板の変形例を示す図である。 図１７の導光板の変形例を示す図である。 図１７の導光板の変形例を示す図である。 図１７の導光板の変形例を示す図である。 本発明の照明装置の例を示す略断面図である。 導光板の変形例を示す図である。 照明装置の変形例を示す図である。 図２３のプリズムアレイの部分拡大図である。 照明装置の変形例を示す図である。 図２５のプリズムアレイの部分拡大図である。 照明装置の変形例を示す図である。 本発明の実施例の表示装置を示す図である。 本発明の照明装置の変形例を示す図である。 図３０は入光面の処理の違いによる輝度分布を示す図である。 本発明の導光板の変形例を示す図である。 図３２は、本発明の実施形態による、携帯電子機器における、面光源装置を含む液晶表示装置の斜視図と、マイクロプロセッサ、光源制御部および光源駆動部と、を例示している。 図３３Ａ〜３３Ｄは、本発明によるプリズムシートおよびその変形の構造をそれぞれ示している。 図３４Ａ〜３４Ｃは、本発明によるプリズムシートを変形したさらに別の構造を有するプリズムシートをそれぞれ示している。 図３５Ａは、光源から遠い領域におけるプリズム部の部分的に拡大された構造を示している。図３５Ｂは、光源付近の領域におけるプリズム部の部分的に拡大された構造を示している。 図３６Ａは、Ｙ方向における面光源装置の側面図である。図３６Ｂは光源からのＸ方向の距離に対する液晶パネルの正面側における輝度を示している。 図３７Ａは、光源付近の領域において輝度をより均一化するための拡散処理を施したプリズムシートを有する面光源装置の側面図である。図３７Ｂは、図３７Ａのプリズムシートにおける、光源からのＸ方向の距離に対する拡散処理の度合いを示している。 図３８Ａは、光源付近の領域において輝度をより均一化するための拡散処理と、視野角を拡げるための拡散処理とを施したプリズムシートを有する面光源装置の側面図である。図３８Ｂは、図３８Ａのプリズムシートにおける、光源からのＸ方向の距離に対する拡散処理の度合いの分布を示している。 図３９Ａは、光源付近の領域において輝度をより均一化しかつ視野角を拡げるための拡散処理を施したプリズムシートを有する面光源装置の側面図である。図３９Ｂは、図３９Ａのプリズムシートにおける、光源からのＸ方向の距離に対する拡散処理の度合いの分布を示している。 図４０は、プリズムシート４０におけるＸ方向とＹ方向で異なる拡散の度合いを有する拡散を示している。 図４１Ａは、プリズム部が複数の溝によってＹ方向に分割されているプリズムシートの斜視図を示している。図４１Ｂ〜４１Ｄは、図４１ＡにおけるＢ、ＣおよびＤ方向に見たプリズムシートの側面図をそれぞれ示している。 図４２Ａ〜４２Ｆは、各プリズム部の基本的形状を示している。
符号の説明
１０…照明装置
１２…導光板
１４…光源
１６…リフレクタ
１８…入射面
２０…出射面
２２…反射面
２６…プリズムシート
３０…湾曲部分
３２…端部部分
３４…突起又は凹部
３６…突起又は凹部
４１…三角形状のプリズム
９０…表示素子
１００…表示装置

Claims (5)

  1. 入射面と、該入射面に対してほぼ垂直な出射面とを有し、該入射面が該出射面とほぼ平行に延びる複数の突起又は凹部を有することを特徴とする導光板。
  2. 入射面と、該入射面に対してほぼ垂直な出射面及び反射面とを有し、該反射面は突起を有することを特徴とする導光板。
  3. 側部光源と、導光板およびプリズム・シートを具える面光源装置であって、
    前記側部光源は前記導光板における互いに対向する２つの側面のうちの一方の側面に配置され、前記導光板と前記プリズム・シートは互いに重ねて配置されており、
    前記プリズム・シートは、前記導光板側に複数のプリズム部を含み、中央の領域に比べて前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において単位面積当たりの斜面の面積の割合が減少するよう構成されていることを特徴とする、
    面光源装置。
  4. シートの一方の主面に複数のプリズム部を有し、
    中央の領域に比べて前記主面の１つの辺から所定の距離までの範囲の領域において前記１つの辺に近づくに従って単位面積当たりの斜面の面積の割合が減少するよう構成されていることを特徴とする、プリズムシート。
  5. 側部光源と、導光板、プリズムシートおよび液晶パネルを具える液晶表示装置であって、
    前記側部光源は前記導光板における互いに対向する２つの側面のうちの一方の側面に配置され、前記導光板と前記プリズムシートは互いに重ねて配置されており、
    前記プリズムシートは、前記導光板側に複数のプリズム部を含み、前記側部光源から所定の距離までの範囲の領域において単位面積当たりの斜面の面積の割合が減少するよう構成されていることを特徴とする、
    液晶表示装置。
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