(57)【要約】【課題】導光板本体よりも厚みが厚くなっている光導入部を小さくした場合にも光利用効率の低下が小さな面光源装置を提供する。【解決手段】導光板６３においては、導光板本体６４の端部に導光板本体６４より厚みの大きな光導入部６５を設ける。光導入部６５の端面（光入射端面６６）には点光源６２を対向させる。光導入部６５は、導光板６３の表面から円錐台形状の半分の形状をした突部が突出して厚みが大きくなっており、突部の外周面は傾斜面６７となっている。傾斜面６７には、Ｖ溝構造６８ａを突部の外周面に沿って配列して指向性変換パターン６８が構成されている。さらに、指向性変換パターン６８の内周部には、傾斜面６７の傾斜角よりも小さな傾斜角の補助傾斜面７１が、指向性変換パターン６８の内周縁に沿って形成されている。【選択図】図９
2010044994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点光源と、前記点光源の光を光入射面から導入して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、
前記点光源は、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点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第１の傾斜面を、前記導光板の光出射側の面またはその反対面に有し、
前記第１の傾斜面よりも傾斜角の小さな第２の傾斜面を、前記第１の傾斜面よりも前記点光源に近い側と前記点光源から遠い側とのうち少なくとも一方に有し、
前記光導入部は、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、前記点光源付近を中心として放射状方向に延びたパターンからなる指向性変換パターンを、前記導光板本体の光出射側の面またはその反対面に有していることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面は、互いに隣接した領域に設けら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】
前記第２の傾斜面は、前記点光源に近い側で前記第１の傾斜面に沿って隣接する領域と前記点光源から遠い側で前記第１の傾斜面に沿って隣接する領域のうちいずれか一方の領域の一部のみに設けら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】
前記第２の傾斜面は平坦面であり、かつ、第２の傾斜面に垂直な法線が前記光入射面及び前記光出射面に垂直な平面内にあ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】
前記第２の傾斜面は複数の平坦面によって構成されており、隣り合う平坦面どうしはいずれも光導入部の外面側へ向けて飛び出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６】
前記第２の傾斜面は曲面によって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面光源装置に関し、具体的には、光源の厚みよりも薄い導光板に光を効率良く入射させるための面光源装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
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１１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。
【０００３】
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（光入射端面）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。
【０００４】
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、光が再利用される。
【０００５】
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（発光領域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。
【０００６】
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                    ３００〜６５０μｍ
反射板の厚み                    ６０μｍ
リムシートの厚み                ５５μｍ
【０００７】
よって、この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５３９μｍ〜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。
【０００８】
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、面光源装置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。
【０００９】
（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。
【００１０】
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へ導くようにしている。しかし、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。
【００１１】
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導光角（水平面となす角度）が最も大きな光線Ｌであるので、導光角が最大の光線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、最大の導光角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。
【００１２】
まず、テーパー部２５に入射した光の最大の導光角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。
【００１３】
この最大導光角αの光線Ｌが傾斜角θの傾斜面上に位置する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Ｌが全反射する条件は、
θ≦９０°−２α      …（数式２）
となる。
【００１４】
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°−２・θ−αであるから、当該下面のＢ点で光線Ｌ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点で全反射した光線Ｌは、導光板本体２４のＣ点でも全反射する。
【００１５】
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。
【００１６】
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＋２・θ）＋（Ｔ−Ｙ）cot（α＋２・θ）
＝（２Ｔ−Ｙ）cot（α＋２・θ）
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。
2010044994.tif 000003
【００１７】
また、導光板本体２４の厚みｔは、つぎの数式８で表される。
2010044994.tif 000004
【００１８】
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ｎ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、最大の導光角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。
【００１９】
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°（数式６〜８において、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°（数式６〜８において、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。あるいは、光が漏れないようにしようとすれば、導光板本体２４の厚みｔをテーパー部２５の厚みＴに対してあまり薄くすることができないか、テーパー部２５の長さＸを非常に長くしなければならない。
【００２２】
（特許文献２、３について）
特開２００４−６９７５１号公報（特許文献２）、特開２００５−２８５３８９号公報（特許文献３）にもそれぞれ面光源装置が開示されている。しかし、特許文献２に記載された面光源装置では、導光板から外部へ漏れる光を十分に抑制することができず、漏れた光が液晶表示装置の表示面で光って液晶表示装置の品質を悪化させる。また、特許文献３に記載された面光源装置では、光反射板で光が吸収されたり、光反射板で反射した光が光入射端面から漏れたりするために光の利用効率が悪かった。なお、特許文献２、３の面光源装置の技術的課題については、特許文献４において具体的に説明している。
【００２３】
（特許文献４について）
そのため、本発明の出願人は、先に提出した国際出願（ＰＣＴ／ＪＰ２００８／６０６１０；特許文献４）において、導光板本体の厚みを光入射端面の高さに比べて十分に小さくすることができ、しかも、テーパーの付いた光導入部からの光漏れをより少なくすることができるようにした面光源装置を開示した。この面光源装置３１は、図５に示すように、ＬＥＤを用いた点光源３２と、導光板３３とからなる。導光板３３は、導光板本体３４の端部に光導入部３５を設けたものであって、高屈折率の透明樹脂によって成形されている。光導入部３５は、導光板本体３４よりも厚みが厚く、その端面には点光源３２が対向配置されている。光導入部３５においては、導光板本体３４の光出射面３９と同じ側の面に、円錐台形状のほぼ半分の形状をした突部が突出して光導入部３５の厚みが大きくなっており、当該突部の外周面が傾斜面３７となり、この傾斜面３７に沿って指向性変換パターン３８が形成されている。なお、図示しないが、導光板本体３４の光出射面３９と反対側の面（裏面）には、導光板本体３４内を導光する光を反射させて光出射面３９から出射させるためのプリズム状をした光出射手段４０（図６を参照）が多数形成されている。
【００２４】
しかして、この面光源装置３１にあっては、図６に示すように、点光源３２から出射された光Ｌは光入射端面３６から光導入部３５内に入射し、指向性変換パターン３８や光導入部３５の下面で全反射され、あるいは光導入部３５を通過して厚みの薄い導光板本体３４へ導光される。導光板本体３４へ導光された光は、光出射手段４０によって全反射または拡散されて光出射面３９からほぼ均一に出射される。
【００２５】
そして、このような構造の面光源装置３１においては、例えば、
導光板３３の屈折率  ｎ＝１.５９
指向性変換パターン３８の山部の頂角  φ３＝１２０°
光導入部３５の端面の厚み  Ｔ＝０.３１ｍｍ
導光板本体３４の厚み  ｔ＝０.１８ｍｍ
光導入部３５の上面の長さ  ｓ１＝２.５０ｍｍ
光導入部３５の長さ  ｓ２＝３.１９ｍｍ
傾斜面３７の傾斜角  θ１＝１５.３°
とすれば、光出射面３９に垂直な面内においては導光板３３からの光の漏れを無くすことができる。
【００２６】
また、図７（ａ）に示す光導入部３５の平面図では、点光源３２の光出射窓３２ａの一方の端ｆ１と指向性変換パターン３８の内周側の縁の中央ｇとを結ぶ線分と、光出射窓３２ａの中央ｆ０と指向性変換パターン３８の内周側の縁の中央ｇとを結ぶ線分とのなす角度（以下、半幅見込み角という。）を２０°としている。また、点光源３２の光出射窓３２ａの他方の端ｆ２と指向性変換パターン３８の内周側の縁の中央ｇとを結ぶ線分と、光出射窓３２ａの中央ｆ０と指向性変換パターン３８の内周側の縁の中央ｇとを結ぶ線分とのなす角度も２０°としている。この例では、光導入部３５の占有面積が大きくなるので、導光板３３のデッドスペースが大きくなる。しかし、光導入部３５に入射する際の屈折により指向性変換パターン３８の中央部での光の横方向の広がりは２０°よりも小さくなり、指向性変換パターン３８の中央から外れた箇所では光の横方向の拡がりがさらに小さくなり、指向性変換パターン３８の全体で光の漏れを防止することができるので、光出射面３９と平行な面内での漏れ光が非常に少なくなり、
漏れ光／入力光≦２％
とすることができる。
【００２７】
よって、特許文献４に開示された面光源装置では、傾斜面３７の傾斜角θ１が１５.３°といった大きな角度である場合でも、導光板３３からの光の漏れを非常に小さくすることが可能になる。
【００２８】
しかしながら、面光源装置の市場においては、薄型化の要求とともに、デッドスペースの小さな導光板に対する要求が強い。そのため、面光源装置３１の実製品化にあたっては、光導入部３５の占有面積が小さくなるように配慮することが求められる。こうして光導入部３５の占有面積を小さくした結果、実用的な面光源装置３１では、図７（ｂ）に示すように、点光源３２の光出射窓３２ａの一方の端ｆ１と指向性変換パターン３８の内周側の縁の中央ｇとを結ぶ線分と、光出射窓３２ａの中央ｆ０と指向性変換パターン３８の内周側の縁の中央ｇとを結ぶ線分とのなす角度（半幅見込み角）が３０°となっている。その結果、この角度が２０°である図７（ａ）の場合と比べると漏れ光が増加しており、
漏れ光／入力光≦１５％
となっている。
【００２９】
そのため、光導入部３５の占有面積を小さくすると、漏れ光が１５％にも達する結果、面光源装置の光利用効率が低下して発光面（光出射面３９）の輝度低下をもたらすという問題が生じた。また、図８に示すように、指向性変換パターン３８から漏れた光によって光導入部３５の縁に輝度の高い発光領域Ｊが発生し、面光源装置３１の品質が低下した。
【００３０】
【特許文献１】特開平５−５３１１１号公報
【特許文献２】特開２００４−６９７５１号公報
【特許文献３】特開２００５−２８５３８９号公報
【特許文献４】ＰＣＴ／ＪＰ２００８／６０６１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
本発明は、特許文献４に開示した面光源装置の改良に関するものであり、その目的とするところは、光の利用効率をより向上させることのできる面光源装置、特に光導入部を小さくした場合にも光の利用効率をより向上させることのできる面光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
このような目的を達成するために、本発明の面光源装置は、点光源と、前記点光源の光を光入射面から導入して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、前記点光源は、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点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第１の傾斜面を、前記導光板の光出射側の面またはその反対面に有し、前記第１の傾斜面よりも傾斜角の小さな第２の傾斜面を、前記第１の傾斜面よりも前記点光源に近い側と前記点光源から遠い側とのうち少なくとも一方に有し、前記光導入部は、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、前記点光源付近を中心として放射状方向に延びたパターンからなる指向性変換パターンを、前記導光板本体の光出射側の面またはその反対面に有するように構成している。
【００３３】
本発明の面光源装置にあっては、導光板の点光源と対向する位置に厚みの大きな光導入部を設けているので、点光源の光を効率よく光導入部から導光板内に導入することができ、また、厚みの厚い光導入部と厚みの薄い導光板本体との間に第１の傾斜面を設けているので、光導入部へ導入された光を厚みの薄い導光板本体へ導くことができる。しかも、光導入部には、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、前記点光源付近を中心として放射状方向に延びた指向性変換パターンを設けているので、第１の傾斜面の傾斜角を大きくしても光導入部に入射した光を最小の漏れで、あるいは好ましくは光の漏れが生じないようにして、厚みの小さな導光板本体へ導光させることができる。よって、光のロスを最小限にしながら導光板の厚みを薄くすることができる。
【００３４】
さらに、本発明の面光源装置にあっては、第１の傾斜面よりも傾斜角の小さな第２の傾斜面を第１の傾斜面よりも点光源に近い側と点光源から遠い側とのうち少なくとも一方に設けているので、光導入部が小さい場合でも、光導入部に導入された光のうち、指向性変換パターンに複数回入射して光導入部から漏れる光を抑制することができる。よって、導光板のデッドスペースを小さくしつつ、面光源装置の光利用効率を向上させることができる。また、指向性変換パターンからの光の漏れを抑制することができるので、光導入部の縁が高輝度で光る現象を抑制でき、面光源装置の品質を向上させることができる。
【００３５】
本発明の面光源装置のある実施態様においては、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面を互いに隣接した領域に設けている。かかる実施態様によれば、第１の傾斜面と第２の傾斜面との間に余分な領域が存在しないので、導光板のデッドスペースをより小さくできる。
【００３６】
本発明の面光源装置の別な実施態様における前記第２の傾斜面は、前記点光源に近い側で前記第１の傾斜面に沿って隣接する領域と前記点光源から遠い側で前記第１の傾斜面に沿って隣接する領域のうちいずれか一方の領域の一部のみに設けられている。光出射面に垂直な平面内における光導入部内の光の指向性広がりは、当該平面の方向によって異なっている。従って、光の届かない方向や指向性広がりの小さな方向では第２の傾斜面は設けなくても差し支えなく、第２の傾斜面は第１の傾斜面の全体に沿って設ける必要はなく、部分的であってもよい。
【００３７】
本発明の面光源装置のさらに別な実施態様においては、前記第２の傾斜面は平坦面であり、かつ、第２の傾斜面に垂直な法線が前記光入射面及び前記光出射面に垂直な平面内にあることを特徴としている。かかる実施態様によれば、第２の傾斜面が平坦面となっているので、第２の傾斜面あるいは第２の傾斜面を成形するための金型の加工が容易になり、導光板の製作が容易になる。
【００３８】
本発明の面光源装置のさらに別な実施態様における前記第２の傾斜面は複数の平坦面によって構成されており、隣り合う平坦面どうしはいずれも光導入部の外面側へ向けて飛び出ている。かかる実施態様によれば、曲面状の第２の傾斜面を複数の平坦面によって近似させることができるので、第２の傾斜面あるいは第２の傾斜面を成形するための金型の加工が容易になり、導光板の製作が容易になる。
【００３９】
本発明の面光源装置のさらに別な実施態様における前記第２の傾斜面は曲面によって構成されている。かかる実施態様によれば、第２の傾斜面が曲面によって形成されているので、第２の傾斜面で反射された光の方向が屈曲部において不連続に変化することがなく、第２の傾斜面にいて反射される光の挙動をほぼ均等に揃えることができる。
【００４０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００４２】
（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９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１０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ＬＥＤ６２ｂを内蔵したものであって白色発光するものである。ＬＥＤ６２ｂは透明封止樹脂６２ｃ内に封止され、さらに透明封止樹脂６２ｃは正面を除いて白色樹脂６２ｄによって覆われており、透明封止樹脂６２ｃの白色樹脂６２ｄから露出している正面が光出射窓６２ａとなっている。この点光源６２は、導光板６３の幅（図１０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。
【００４３】
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。また、光ファイバを用いて導いた光を導光板に導入するようにしてもよい。その場合には、光ファイバの光出射端面を点光源とみなすことができる。
【００４４】
導光板６３は、導光板本体６４の端部に光導入部６５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。
【００４５】
光導入部６５は、導光板６３のうちで厚みの厚い部分であって、その端面は光入射端面６６となっていて点光源６２が対向配置されている。また、光導入部６５の光入射端面６６の厚みＴは光出射窓６２ａの高さＨと等しいか、それよりも厚くなっており（Ｔ≧Ｈ）、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６６から光導入部６５内に入射し、面光源装置６１の光利用効率が高くなる。
【００４６】
光導入部６５においては、導光板本体６４の光出射面６９と同じ側の面に、円錐台形状のほぼ半分の形状をした突部が突出して光導入部６５の厚みを大きくしており、当該突部の湾曲した外周面が傾斜面６７（第１の傾斜面）となり、この傾斜面６７には指向性変換パターン６８が形成されている。さらに、傾斜面６７の内側には、傾斜面６７の内周縁に沿って端から端まで補助傾斜面７１（第２の傾斜面）が滑らかな曲面として形成されている。傾斜面６７と補助傾斜面７１は、光導入部６５の突部全周にわたってそれぞれ一定の傾斜角を有している。補助傾斜面７１は傾斜面６７よりも緩やかな傾斜となっており、図１１（ａ）に示すように水平面から測った傾斜面６７の傾斜角をθ１、補助傾斜面７１の傾斜角をθ２とすれば、補助傾斜面７１の傾斜角θ２は傾斜面６７の傾斜角θ１よりも小さくなっている（θ２＜θ１）。補助傾斜面７１の内周側に位置する光導入部６５の上面７２は、水平面すなわち光出射面６９と平行な平面となっている。なお、指向性変換パターン６８を形成された傾斜面６７の傾斜角θ１を再定義すれば、指向性変換パターン６８の包絡面の傾斜角ということができる。
【００４７】
指向性変換パターン６８は、光出射面６９に垂直な方向から見ると、円弧状をした帯状領域となっており、そこには同じ形状のＶ溝構造６８ａが放射状に並んでいる。各Ｖ溝構造６８ａの長さ方向を延長すると、各延長線は光導入部６５の端面の中央部上方においてある１点の近傍に集まっている。３次元では、Ｖ溝構造６８ａの稜線及び谷線を上方へ延長すると、それぞれの延長線は１点の近傍に集まる。
【００４８】
導光板本体６４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６５の厚みＴよりも薄くなっており（ｔ＜Ｔ）、それによって導光板６３の薄型化が図られる。導光板本体６４の光出射面６９と反対側に位置する裏面には、光出射手段７０が設けられている。図９、図１０では光出射手段７０として同心円状に配列された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、導光板本体６４の光出射面６９と反対側の面を傾斜させたもの（くさび状の導光板本体）などでもよく、また、光出射手段７０を光出射面６９、あるいは光出射面６９とその反対面の双方に設けていても差し支えない。光出射手段７０は、点光源６２の近傍では分布密度が比較的小さく、点光源６２からの距離が大きくなるに従って次第に分布密度が大きくなっている。
【００４９】
しかして、この面光源装置６１にあっては、図１０に示すように、点光源６２から出射された光Ｌは、光入射端面６６から光導入部６５内に入射し、指向性変換パターン６８や補助傾斜面７１、光導入部６５の下面で全反射され、あるいは光導入部６５を通過して厚みの薄い導光板本体６４へ導光される。導光板本体６４へ導光された光Ｌは、光出射手段７０によって全反射または拡散されて光出射面６９の全体からほぼ均一に出射される。
【００５０】
ここで、厚みの厚い光導入部６５と厚みの薄い導光板本体６４とは、傾斜面６７によってつながれているので、光導入部６５に入射した点光源６２の光のうち傾斜面６７に入射した光は、傾斜面６７によって全反射されて傾斜面６７に入射する前よりも小さな導光角で導光板本体６４へ導光される。したがって、傾斜面６７を設けることで光導入部６５と導光板本体６４との間で漏れる光を抑制して、光の利用効率を向上させることができる。
【００５１】
しかし、光導入部６５に傾斜面６７を設けていても、傾斜面６７の傾斜角θ１が大きくなったとき（例えば、傾斜角θ１が１５.３°くらいになったとき）には、傾斜面６７だけでは十分に漏れ光を抑制することが困難になる。そのため本実施形態の面光源装置６１では、傾斜面６７に指向性変換パターン６８を設けて指向性変換パターン６８（傾斜面６７）で全反射した光の指向性を変化させ、傾斜面６７の傾斜角θ１が大きい場合でも、傾斜面６７から漏れる光の量が小さくなるようにしている。
【００５２】
なお、Ｖ溝構造６８ａで構成された指向性変換パターン６８は、光導入部６５に入射した光の導光板厚み方向における指向性広がりを導光板６３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ことにより、傾斜面６７の傾斜角がある程度大きい場合でも、傾斜面６７ないし指向性変換パターン６８で光が漏れにくくして、光導入部６５に入射した光を効率よく導光板本体６４へ送り込む。Ｖ溝構造６８ａで構成された指向性変換パターン６８のこのような働きについては、特許文献４（特に、段落００５３−０１０８、図１１−３７）において詳細に説明しているので、ここでは特許文献４における説明を援用することとし、詳細は省略する。
【００５３】
また、傾斜面６７と指向性変換パターン６８を有している場合であっても、特許文献４に関する説明の箇所で述べたように、光導入部６５が小さくなった場合には、指向性変換パターン６８の縁から光が漏れて光の利用効率が低下する。これに対し、本実施形態の面光源装置６１では、さらに補助傾斜面７１を設けているので、光導入部６５が小さくなった場合でも、光の漏れを小さくすることができる。図１１（ａ）、（ｂ）を参照して、この理由を説明する。
【００５４】
図１１（ａ）、（ｂ）には補助傾斜面７１を有する本実施形態の面光源装置６１の一部を概略的に表しており、そのときの光の挙動を実線Ｌ２で表している。また、特許文献４に開示された面光源装置のように補助傾斜面７１が存在しない場合を２点鎖線で表し、そのときの光の挙動を破線Ｌ１で表している。
【００５５】
補助傾斜面７１が存在しない面光源装置の場合には、指向性変換パターン６８が小さくなると（例えば、半幅見込み角ξが３０°になった場合）、図１１（ａ）、（ｂ）に破線で示す光Ｌ１のように、指向性変換パターン６８の点ａ１で全反射して横に逸れた後、光導入部３５の下面の点ａ２で全反射して再び指向性変換パターン６８に入射する光が存在する。こうして２度目に指向性変換パターン６８に入射する光Ｌ１は、指向性変換パターン６８のＶ溝構造６８ａに対して小さな入射角で入射するため、指向性変換パターン６８の点ａ３を透過して導光板６３の外部へ漏れ、光利用効率を低下させると共に光導入部３５の縁を光らせることになる。
【００５６】
これに対し、本実施形態の面光源装置６１の場合には、上記の光は補助傾斜面７１で全反射されることになる。すなわち、指向性変換パターン６８の点ａ１で全反射していた光は、補助傾斜面７１を設けることによって補助傾斜面７１の点ｂ１で全反射されるようになる。点ｂ１で全反射された光は、光導入部３５の下面の点ｂ２で全反射して指向性変換パターン６８の点ｂ３に入射する。点ｂ３で全反射した光は横に逸れるが、再度指向性変換パターン６８に入射することなく、導光板本体６４内に入るので、光導入部６５から漏れることがない。よって、この実施形態の面光源装置６１によれば、光導入部６５が小さくなった場合でも光の漏れを小さくすることができ、光の利用効率を高めることができる。
【００５７】
また、補助傾斜面７１の傾斜角θ２は傾斜面６７の傾斜角θ１よりも小さいので、補助傾斜面７１で全反射された反射光が水平面となす導光角が、傾斜面６７で全反射される場合よりも小さくなり、より一層光が導光板６３から漏れにくくなっている。さらに、補助傾斜面７１の部分も水平面にする場合と比較すれば、光導入部６５の厚みが薄くなってしまうが、補助傾斜面７１を設けることで光導入部６５の厚みを厚くできる（言い換えると、光導入部６５の厚みが同じであれば、導光板本体６４の厚みを薄くできる）。
【００５８】
よって、本実施形態の面光源装置６１によれば、補助傾斜面７１を設けることにより傾斜面６７の内周縁の中央ｇから光出射窓６２ａの一端ｆ１と中央ｆ０を見込んだ半幅見込み角（図７、図１３参照）が小さくなった場合でも光の漏れを小さくできるので、傾斜面６７の内周縁の半径ｓ１を短くできる。また、指向性変換パターン６８を設けることにより傾斜面６７の角度を大きくしても光の漏れを小さくできるので、傾斜面６７の水平長さΔｓを短くすることができる。こうしてｓ１、Δｓを小さくできる結果、傾斜面６７の外周面の半径ｓ２＝ｓ１＋Δｓが小さくなり、光導入部６５の占有面積が小さくなる。よって、本実施形態の面光源装置６１によれば、導光板６３のデッドスペースを小さくすることが可能になる。
【００５９】
また、本実施形態の面光源装置６１によれば、傾斜面６７の傾斜角θ１を大きくしたり、傾斜面６７の内周縁から光出射窓６２ａを見た半幅見込み角を大きくしたりして光導入部６５を小さくしても光の漏れを抑えることができるので、導光板６３のデッドスペースを小さくしながらも、光の利用効率を維持又は向上させることができる。よって、面光源装置６１の発光領域の輝度を高くすることができると共に、光導入部６５の縁に生じていた輝度の高い発光領域Ｊを視覚で認識できない程度に抑えることができる。
【００６０】
次に、最適な設計例について説明する。Ｖ溝構造６８ａの稜線方向から見たときの山部の頂角（隣接するＶ溝構造６８ａ間で平面のなす最大挟角）φ３が１２０°であるとき、指向性変換パターン６８による指向性の変換による光漏れ防止の効果が最も高くなる。また頂角φ３が１００〜１４０°であれば、
漏れ光／入力光≦２０％
とすることができ、さらに頂角φ３が１１０〜１３０°であれば、
漏れ光／入力光≦１５％
とすることができる。
【００６１】
また、一般的な透明材料（導光板材料）の屈折率は１.７以下であるので、導光板の屈折率をｎ＝１.７とすれば、点光源６２からの入射光が補助傾斜面７１から漏れないための条件は、
θ２＜９０°−２×arcsin（１／ｎ）＝１８°
となる。ただし、θ２＜θ１であり、また、補助傾斜面７１の内周縁から外周縁までの水平長さをΔｓとすれば、当然に
Δｓ＜（Ｔ−ｔ）×tanθ２
である。
【００６２】
図１０、図１１を参照して、具体的な数値を挙げると次のとおりである。
指向性変換パターン６８の山部の頂角  φ３＝１２０°
光導入部６５の端面の厚み  Ｔ＝０.３１ｍｍ
導光板本体６４の厚み  ｔ＝０.１８ｍｍ
（厚みの差  Ｔ−ｔ＝０.１３ｍｍ）
傾斜面６７の傾斜角  θ１＝１５.３°
補助傾斜面７１の傾斜角  θ２＝４°
光入射端面６６の中央から指向性変換パターン６８の内周縁までの長さ
ｓ１＝２.９４ｍｍ
補助傾斜面７１の内周縁から外周縁までの水平長さ
Δｓ＝０.９ｍｍ
光入射端面６６の中央から指向性変換パターン６８の外周縁までの長さ
ｓ２＝３.１９ｍｍ
【００６３】
また、図１２に示すように、Ｖ溝構造６８ａの上端側のピッチｐ１は０.１７ｍｍとなっており、Ｖ溝構造６８ａの下端側のピッチｐ２は０.２０ｍｍとなっている。さらに、Ｖ溝構造６８ａの下端における平面視での山部の頂角φ１は５０°、Ｖ溝構造６８ａの下端における平面視での谷部の頂角φ２は、４６.５°となっている。
【００６４】
このような寸法を有する面光源装置６１において、図１３に示すように、点光源３２の光出射窓６２ａの一方の端ｆ１と指向性変換パターン６８の内周側の縁の中央ｇとを結ぶ線分と、光出射窓３２ａの中央ｆ０と指向性変換パターン３８の内周側の縁の中央ｇとを結ぶ線分とのなす角度ξ（半幅見込み角）を３０°とした場合、特許文献４の面光源装置では、漏れ光は約１５％であったが、本実施形態の面光源装置６１では、漏れ光は約８％となった。よって、漏れ光が半減し、光の利用効率が大幅に向上した。また、光導入部６５の縁が光るのを防止する効果は、目視で確認できた。つまり、光導入部６５の縁が光らなくなった。
【００６５】
また、半幅見込み角ξを３５°とした場合、本実施形態の面光源装置６１では、漏れ光は約１５％となった。よって、特許文献４の面光源装置でξ＝３０°の場合と光利用効率が同じである場合には、光導入部６５の面積を小さくして導光板６３のデッドスペースをより小さくすることができる。あるいは、特許文献４の面光源装置でξ＝３５°の場合には、漏れ光は約２５％となるので、本実施形態の面光源装置６１では、光導入部３５の面積が同じであれば光の漏れを小さくすることができ、光の利用効率が向上する。
【００６６】
（第１の実施形態の変形例）
図１４は実施形態１の変形例による面光源装置７６を示す斜視図、図１５は面光源装置７６の一部破断した概略断面図である。また、図１６は面光源装置７６の光導入部３５を示す平面図である。
【００６７】
実施形態１では、補助傾斜面７１は指向性変換パターン６８の内周側に隣接して設けていたが、この変形例では、補助傾斜面７１を指向性変換パターン６８の外周側に隣接して設けている。この変形例でも、半幅見込み角ξと漏れ光の割合との関係は実施形態１の場合と同様である。なお、この変形例でも、補助傾斜面７１の内周縁から外周縁までの水平長さをΔｓとすれば、当然に
Δｓ＜（Ｔ−ｔ）×tanθ２
である。
【００６８】
この変形例では、図１１（ｂ）の点ａ３の箇所が補助傾斜面７１となるので、光の漏れがなくなり、光の利用効率が向上すると共に光導入部３５の縁からの光の漏れを抑制できる。ただし、補助傾斜面７１を指向性変換パターン６８の外周側に設けると、補助傾斜面７１を含めた光導入部６５の面積が大きくなり、導光板６３のデッドスペースが大きくなるので、補助傾斜面７１は光導入部６５の内周側に設けるのが好ましい。
【００６９】
（第２の実施形態）
実施形態１の面光源装置６１では、光導入部３５の全周、すなわち１８０°の範囲に補助傾斜面７１を設けていたが、必ずしも光導入部３５の全周に設ける必要はなく、正面を含むある範囲に設けてあればよい。この理由を以下に説明する。
【００７０】
導光板６３の光入射端面６６が平面である場合には、導光板６３の屈折率によって入射光の指向性広がりは狭くなる。例えば、導光板６３の材質がポリカーボネイト樹脂の場合、その屈折率をｎ＝１.５９とし、光入射端面６６に入射する光の指向性広がりが±９０°であったとすると、光導入部６５内に入射した光の指向性広がりは、
±α＝±arcsin（１／１.５９）＝±３９°
となる。このような光導入部６５内における指向性広がりを図１７及び図１８に示す。なお、本明細書においては、指向性としては光の広がる方向のみを表しており、各方向における光の強度の違いは考慮していない。また、光入射端面６６に垂直な方向にｘ軸方向を定め、光出射面６９に垂直な方向にｚ軸方向を定め、ｘ軸方向及びｚ軸方向に直交する方向（導光板６３の幅方向）にｙ軸方向を定めている。
【００７１】
図１７（ａ）はｚ軸方向から見たときの指向性を表している。ｚ方向から見たときの指向性広がりは±αであるから、ｘ軸に対してαよりも大きな角度を持つ方向には光は届かない。よって、ｘ軸に対してαよりも大きな角度の方向では、補助傾斜面７１を設けなくてもよい。また、図１７（ｂ）はｘ軸方向から見たときの指向特性を表す。図１７（ｃ）は図１７（ａ）のｚｘ平面内における指向性Ｋ１を表し、図１７（ｄ）は図１７（ａ）のｘ軸から角度βだけ傾いたｒ軸方向における指向性Ｋ２を表している。また、図１８はこの指向性を立体的に表した図である。図１７（ａ）〜（ｄ）に示すように、ｘｙ平面（光出射面６９）に垂直な平面内における指向性は、ｘ軸方向で最大となり、ｘ軸となす角度が大きくなるに従って次第に小さくなり、角度αの方向では指向性広がりが０となる。
【００７２】
よって、傾斜面６７に複数回光が入射するのを防止するための補助傾斜面７１も、この指向性広がりの変化に合わせて、正面方向（ｘ軸方向）ではその水平長さΔｓを長く、正面から傾きが大きくなるに従って次第に長さΔｓを短くすることができる。また、光の届かない方向には補助傾斜面７１を設ける必要がないので、補助傾斜面７１は正面方向を含む一部の領域にのみ設けるようにしてもよい。
【００７３】
ただし、光の広がる範囲αは、導光板６３の屈折率や光入射端面６６の状態によって変化する。例えば、光入射端面６６に拡散処理を施してあったり、プリズム状の微細なパターンを形成してあったりした場合には、光の広がる範囲αは導光板６３の屈折率によって決まる値よりも広くなる。また、光が届く位置であるかどうかは、点光源６２の位置ずれ等も考慮する必要がある。
【００７４】
図１９は本発明の実施形態２による面光源装置８１を示す斜視図、図２０はその光導入部６５を示す拡大平面図である。実施形態２の面光源装置８１は、上記のような考察に基づくものである。補助傾斜面７１は、傾斜面６７の内周縁に沿って、点光源６２の正面を含む一部にのみ設けている。また補助傾斜面７１は滑らかな突曲面となっている。
【００７５】
図２１は実施形態２の面光源装置８１の最適な数値を示す図である。この実施形態では、導光板６３の屈折率をｎ＝１.５９、指向性変換パターン６８の山部の頂角φ３＝１２０°として、最適な各部の寸法は、
光導入部６５の端面の厚み  Ｔ＝０.３１ｍｍ
導光板本体６４の厚み  ｔ＝０.１８ｍｍ
（厚みの差  Ｔ−ｔ＝０.１３ｍｍ）
傾斜面６７の傾斜角  θ１＝１５.３°
補助傾斜面７１の傾斜角  θ２＝４°
光入射端面６６の中央から指向性変換パターン６８の内周縁までの長さ
ｓ１＝２.９４ｍｍ
光入射端面６６の中央から指向性変換パターン６８の外周縁までの長さ
ｓ２＝３.１９ｍｍ
としている。
【００７６】
また、図２０に示すように、正面方向における補助傾斜面７１の水平長さΔｓの最大値はΔｓmax＝０.９ｍｍとなっており、ｘ軸方向となす角度βが大きくなるに従って補助傾斜面７１の水平長さΔｓは次第に小さくなっている。補助傾斜面７１のｙ軸方向の幅は、ｗ＝４.２ｍｍとなっている。
【００７７】
このような実施形態によれば、補助傾斜面７１を傾斜面６７に沿った領域の一部に設ければよいので、補助傾斜面７１（あるいは、補助傾斜面７１を成形するための金型）の加工範囲や加工量が少なくなり、導光板６３の製造が容易になる。
【００７８】
（第２の実施形態の変形例１）
図２２は実施形態２の変形例１による面光源装置８６を示す斜視図、図２３はその光導入部６５を示す拡大平面図である。この変形例１では、実施形態２の面光源装置８１では突曲面によって構成されていた補助傾斜面７１を、複数の短冊状をした平坦面で置き換えたものである。変形例１では、補助傾斜面７１は複数の平坦面で突曲面を近似した多面体となっているので、隣接する平坦面どうしは光導入部６５の外面側へ飛び出ている。
【００７９】
この変形例１の面光源装置８６では、補助傾斜面７１が複数の平坦面で構成されているので、補助傾斜面７１（あるいは、補助傾斜面７１を成形するための金型）の加工がより容易になる。
【００８０】
（第２の実施形態の変形例２）
図２４は実施形態２の変形例２による面光源装置８８を示す斜視図、図２５はその光導入部６５を示す拡大平面図である。この変形例２では、補助傾斜面７１を単一の傾斜した平坦面で構成している。補助傾斜面７１は点光源３２の正面に向けて傾斜しており、補助傾斜面７１に立てた法線Ｎはｚｘ平面と平行となっている。
【００８１】
この変形例２の面光源装置８８における最適な数値は実施形態２の場合と同じである。ただし、正面方向における補助傾斜面７１の水平長さΔｓの最大値は、実施形態２と同じくΔｓmax＝０.９ｍｍであるが、補助傾斜面７１が単一の平坦面となっているので、補助傾斜面７１のｙ軸方向の幅は、ｗ＝３.８ｍｍとなっている。
【００８２】
この変形例２の面光源装置８８では、補助傾斜面７１が単一の平坦面で構成されているので、補助傾斜面７１（あるいは、補助傾斜面７１を成形するための金型）の加工がより一層容易になる。
【００８３】
（第３の実施形態）
図２６は本発明の実施形態３による面光源装置９１を示す斜視図である。実施形態３では、点光源６２の光出射窓６２ａの中央を中心とする１８０°の範囲に指向性変換パターン６８を設けるのでなく、指向性変換パターン６８を光の届く範囲（図２６において２本の破線で挟まれた領域）だけに設けている。
【００８４】
実施形態２の面光源装置８１においては、あまり光の届かない領域では補助傾斜面７１を省いていたが、同じ理由により実施形態３では光の届かない範囲では指向性変換パターン６８を省いている。こうして指向性変換パターン６８を設ける範囲を小さくすれば、面光源装置９１の光学的特性を低下させることなく、指向性変換パターン６８（あるいは、指向性変換パターン６８を成形するための金型）の加工をより容易にすることができる。
【００８５】
（第４の実施形態）
図２７に示す実施形態４による面光源装置１０１は、実施形態１で説明した光導入部６５を導光板６３の光入射側の端縁に沿って複数設け、各光導入部６５の光入射端面６６に対向させてそれぞれ点光源６２を配置したものである。
【００８６】
（第４の実施形態の変形例１）
図２８に示す面光源装置１０６は、実施形態４の変形例を表しており、実施形態３で説明した光導入部６５を導光板６３の光入射側の端縁に沿って複数設け、各光導入部６５の光入射端面６６に対向させてそれぞれ点光源６２を配置したものである。また、この面光源装置１０６では、光導入部６５どうしの中間領域と両端部には平坦な傾斜面１０７を設けてあり、導光板６３の光入射側の端縁は全幅にわたって厚みが厚くなっている。
【００８７】
（第４の実施形態の変形例２）
図２９に示す面光源装置１０８は、実施形態４の別な変形例を表している。図２９の面光源装置１０８も図２８の面光源装置１０６とほぼ同様な構造を有している。図２９の面光源装置１０８と図２８の面光源装置１０６との違いは、図２９の面光源装置１０８では、滑らかな曲面からなる補助傾斜面７１が、指向性変換パターン６８の内周縁に沿って端から端まで設けられている点である。また、面光源装置１０８では、隣接する光導入部６５どうしの指向性変換パターン６８間と補助傾斜面７１間にそれぞれ傾斜角の異なる傾斜面１０９、１１０を設けている。傾斜面６７と補助傾斜面７１の傾斜角の大小に応じて、傾斜面１１０の傾斜角は、傾斜面１０９の傾斜角よりも小さくなっている。
【００８８】
これらの面光源装置１０１、１０６、１０８にあっては、複数個の点光源６２を用いることができるので、光出射面６９における輝度を高くすることができる。また、複数個の点光源６２を並べて配置することで、導光板６３のコーナー部にも光を送ることができ、導光板６３のコーナー部が暗くなりにくくなる。
【００８９】
（第５の実施形態）
図３０は本発明の実施形態５による面光源装置１１１を示す斜視図である。この面光源装置１１１では、導光板６３の光入射側の端縁全幅に沿って直線状に光導入部６５が形成されている。光導入部６５の傾斜面６７も一定の傾斜角の平坦面によって直線状に形成されている。指向性変換パターン６８は傾斜面６７の全体に設けられており、指向性変換パターン６８を構成する各Ｖ溝構造６８ａは、点光源６２の上方のある点を中心として放射状に配列されている。従って、Ｖ溝構造６８ａのピッチは場所によって変わっており、指向性変換パターン６８の中央部ではＶ溝構造６８ａのピッチは短く、指向性変換パターン６８の端へゆくほどＶ溝構造６８ａのピッチが長くなっている。
【００９０】
傾斜面６７の上には、傾斜面６７と隣接して帯状の補助傾斜面７１が直線状に形成されている。補助傾斜面７１は均一な傾斜角を有する平坦面であって、補助傾斜面７１の傾斜角θ２は、傾斜面６７の傾斜角θ１よりも小さくなっている。よって、指向性変換パターン６８の上端側及び下端側の包絡線はそれぞれ直線状となっている。また、補助傾斜面７１の上方は光導入部６５の水平な上面７２となっている。
【００９１】
このような形態の指向性変換パターン６８及び補助傾斜面７１においても、第１の実施形態の場合と同様に設計される。例えば、点光源６２の光出射窓６２ａの一方の端と指向性変換パターン６８の上端縁の中央とを結ぶ線分と、光出射窓６２ａの中央と指向性変換パターン６８の上端縁の中央とを結ぶ線分とのなす角度が３０°となるようにしている。この角度は、点光源６２と指向性変換パターン６８の上端側の包絡線との距離と、光出射窓６２ａの幅によって決まる。また、傾斜面６７の傾斜角θ１＝１５.３°とし、補助傾斜面７１の傾斜角θ２＝４°としている。
【００９２】
（第５の実施形態の変形例１）
図３１に示す面光源装置１１２は、実施形態５の変形例１である。変形例１では、点光源６２の正面で補助傾斜面７１の水平長さが最大となり、点光源６２の正面から外れた方向となるに従って補助傾斜面７１の水平長さが次第に短くなるようにしている。例えば、補助傾斜面７１の上縁を直線状とし、補助傾斜面７１の下縁を円弧状に形成すればよい。
【００９３】
（第５の実施形態の変形例２）
図３２に示す面光源装置１１３は、実施形態５の変形例２である。変形例２では、補助傾斜面７１を設ける領域を、点光源６２の正面を含む幅がｗの領域に限っている。すなわち、補助傾斜面７１を設ける領域を点光源６２からの光が届く範囲に限定している。そして、点光源６２の正面で補助傾斜面７１の水平長さが最大となり、点光源６２の正面から外れた方向となるに従って補助傾斜面７１の水平長さが次第に短くなるようにしている。
【００９４】
（その他の実施形態）
図３３（ａ）〜（ｃ）及び図３４（ａ）〜（ｃ）は本発明のその他の実施形態を表している。図３３（ａ）に示す実施形態の面光源装置１２１では、指向性変換パターン６８を傾斜面６７に設けるのでなく、指向性変換パターン６８を傾斜面６７と分離し、導光板６３の傾斜面６７が設けられている面と反対面に指向性変換パターン６８を設けている。指向性変換パターン６８は、導光板６３の裏面において点光源位置を中心とする円弧状をした帯状領域に設けられている。この実施形態では、指向性変換パターン６８の領域で導光板６３の裏面を窪ませて当該窪み内にＶ溝構造６８ａを配列することによって指向性変換パターン６８を構成している。
【００９５】
このように導光板６３の裏面に指向性変換パターン６８を設けた場合でも、補助傾斜面７１がなければ、指向性変換パターン３８が小さくなったときに、図３３（ａ）において破線で示す光のように、指向性変換パターン６８に複数回入射した光が指向性変換パターン６８から外部に漏れて光利用効率を低下させる。これに対し、補助傾斜面７１を設けてあれば、図３３（ａ）において実線で示す光のように、指向性変換パターン６８に複数回入射するのを防ぐことができ、指向性変換パターン６８から外部に光が漏れるのを抑制することができる。
【００９６】
図３３（ｂ）に示す面光源装置１２２は、導光板６３の裏面側に指向性変換パターン６８を設けた実施形態において、傾斜面６７よりも傾斜角の小さな補助傾斜面７１を傾斜面６７の外周側に設けたものである。
【００９７】
図３３（ｃ）に示す面光源装置１２３も導光板６３の裏面側に指向性変換パターン６８を設けたものであるが、導光板６３の裏面に突出させるようにして補助傾斜面７１を設けたものである。
【００９８】
図３４（ａ）に示す面光源装置１２４は、傾斜面６７と補助傾斜面７１とを隣接させず、傾斜面６７と補助傾斜面７１の間に水平面７３を介在させたものである。かかる実施形態では、傾斜面６７と補助傾斜面７１を隣接させた場合よりも若干効果が低下するが、補助傾斜面７１のない場合と比較すれば改善効果がある。
【００９９】
図３４（ｂ）に示す面光源装置１２５は、傾斜面６７に隣接させて補助傾斜面７１ａ（第２の傾斜面）を設け、さらに補助傾斜面７１ａに隣接させて補助傾斜面７１ｂ（第２の傾斜面）を設けたものである。補助傾斜面７１ａ、７１ｂはＶ溝構造６８ａのような凹凸のない滑らかな傾斜面であり、補助傾斜面７１ａの傾斜角は傾斜面６７の傾斜角よりも小さく、補助傾斜面７１ｂの傾斜角は補助傾斜面７１ａの傾斜角よりも小さくなっている。かかる実施形態では、光導入部６５の加工が難しくなるが、指向性変換パターン６８に複数回入射する光を低減させて光利用効率を向上させる効果は向上する。
【０１００】
図３４（ｃ）に示す面光源装置１２６では、補助傾斜面７１の傾斜方向に沿って傾斜角がしだいに変化するように補助傾斜面７１を湾曲させたものである。すなわち、点光源を通り光出射面６９に垂直な断面における補助傾斜面７１のプロファイルが湾曲したものである。特に、図示例では、上から下へ向けて補助傾斜面７１の傾斜角が０°から傾斜面６７の傾斜角と等しい傾斜角まで連続的に変化し、補助傾斜面７１が上面７２及び傾斜面６７と滑らかに接続している。かかる実施形態でも、光導入部６５の加工が難しくなるが、指向性変換パターン６８に複数回入射する光を低減させて光利用効率を向上させる効果は向上する。
【０１０１】
（第６の実施形態）
ここまでに説明した実施形態では、ほぼ厳密な構造によって導光板からの光の漏れをなくす方法を考えてきたが、以下においてはより一般化した構造について説明する。すなわち、必ずしもこれまでに説明したようなＶ溝構造の指向性変換パターンによらなくとも、前記点光源付近を中心として放射状方向に延びたパターン（凹凸構造）からなる指向性変換パターンにより、指向性変換パターンで反射された光の指向性を光源方向（光反射点と点光源の中心とを結ぶ方向）に対して直交する方向に広げれば、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ことができ、傾斜面６７又はその近傍における光の漏れを小さくできる。
【０１０２】
この理由については、特許文献４（特に、段落０１３８−０１４１、図５５−５７など）において詳細に説明しているので、ここでは特許文献４における説明を援用することとし、詳細は省略する。
【０１０３】
このような実施形態としては、例えば図３５（ａ）、（ｂ）〜図３９に示すようなものがある。図３５（ａ）、（ｂ）は、シリンドリカルレンズ状ないし楕円溝状（楕円球面状）をした凹凸構造６８ｂを点光源６２を中心として各凹凸構造６８ｂの長手方向が光源方向とほぼ平行となるように放射状に配列して指向性変換パターン６８を構成したものである。図３６（ａ）、（ｂ）は、Ｖ溝状をした凹凸構造６８ｂを点光源６２を中心として各凹凸構造６８ｂの長手方向が光源方向とほぼ平行となるように放射状に配列して指向性変換パターン６８を構成したものである。図２７（ａ）、（ｂ）は、Ｕ溝状をした凹凸構造６８ｂを点光源６２を中心として各凹凸構造６８ｂの長手方向が光源方向とほぼ平行となるように放射状に配列して指向性変換パターン６８を構成したものである。図２８（ａ）、（ｂ）は、回折格子状をした凹凸構造６８ｂを点光源６２を中心として各凹凸構造６８ｂの長手方向が光源方向とほぼ平行となるように放射状に配列して指向性変換パターン６８を構成したものである。図３９は、ｚ軸方向から見て蛇行するようにうねった凹凸構造６８ｂを点光源６２を中心として各凹凸構造６８ｂの長手方向が光源方向とほぼ平行となるように放射状に配列して指向性変換パターン６８を構成したものである。図３５（ａ）、（ｂ）〜図３９のいずれの実施形態においても、指向性変換パターン６８の内周縁に沿って補助傾斜面７１を設けているが、各指向性変換パターン６８の外周縁に沿って補助傾斜面７１を設けていてもよく、両側に設けていてもよい。
【０１０４】
（第７の実施形態）
図４０は本発明の実施形態７による面光源装置１２７を示す概略斜視図である。この実施形態では、光導入部６５の傾斜面６７をパターンのない平坦面としている。一方、導光板６３の傾斜面６７が設けられている面と反対側の面に指向性変換パターン６８を設けている。なお、平坦な傾斜面６７には反射板（図示せず）を貼り付けてあってもよい。
【０１０５】
この実施形態では、補助傾斜面７１又は傾斜面６７で反射された光の少なくとも一部が指向性変換パターン６８に入射するようになっており、指向性変換パターン６８で指向性を変換することによって導光板６３の裏面における光の漏れを低減し、効率よく光を導光板本体６４へ導くことができる。
【０１０６】
なお、本願発明は、特許文献４に開示した面光源装置の改良に関するものであるので、本願発明の構成と矛盾しない限り、特許文献４に開示した技術的構成は本願発明にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】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を示す概略図である。
【図２】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】図３は、図２の液晶表示装置に用いられている面光源装置の寸法と光の挙動を表した図である。
【図４】図４は、上記面光源装置における寸法例を表す。
【図５】図５は、特許文献４に開示されている面光源装置を示す斜視図である。
【図６】図６は、図５の面光源装置における光の挙動を表した図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、指向性変換パターン３８の内周の中央から点光源の光出射窓を見込んだ角度と指向性変換パターンの大きさとの関係を表した図である。
【図８】図８は、図５の面光源装置において光導入部の縁に輝度の高い発光領域が発生している様子を表した概略図である。
【図９】図９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１０】図１０は、実施形態１の面光源装置を示す概略断面図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、補助傾斜面を設けない場合に指向性変換パターンから光が漏れ、補助傾斜面を設けると指向性変換パターンから光が漏れなくなる様子を説明する、一部破断した断面図及び平面図である。
【図１２】図１２は、指向性変換パターンの一部を拡大した図である。
【図１３】図１３は、実施形態１における光導入部を拡大して示す平面図である。
【図１４】図１４は、実施形態１の変形例による面光源装置を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、実施形態１の変形例による面光源装置を示す一部破断した概略断面図である。
【図１６】図１６は、実施形態１の変形例における光導入部を拡大して示す平面図である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｄ）は、光入射端面から光導入部内に入った光の指向性を説明する図である。
【図１８】図１８は、光入射端面から光導入部内に入った光の指向性を説明する図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態２による面光源装置を示す斜視図である。
【図２０】図２０は、実施形態２における光導入部を拡大して示す平面図である。
【図２１】図２１は、実施形態２における光導入部の断面図である。
【図２２】図２２は、実施形態２の変形例１による面光源装置を示す斜視図である。
【図２３】図２３は、実施形態２における光導入部を拡大して示す平面図である。
【図２４】図２４は、実施形態２の変形例２による面光源装置を示す斜視図である。
【図２５】図２５は、実施形態２の変形例２における光導入部を拡大して示す平面図である。
【図２６】図２６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２７】図２７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２８】図２８は、実施形態４の変形例１よる面光源装置を示す斜視図である。
【図２９】図２９は、実施形態４の変形例２よる面光源装置を示す一部破断した斜視図である。
【図３０】図３０は、本発明の実施形態５による面光源装置を示す斜視図である。
【図３１】図３１は、実施形態５の変形例１による面光源装置を示す斜視図である。
【図３２】図３２は、実施形態５の変形例２による面光源装置を示す斜視図である。
【図３３】図３３（ａ）〜（ｃ）は、いずれも本発明のさらに別な光導入部の構造を示す概略断面図である。
【図３４】図３４（ａ）〜（ｃ）は、いずれも本発明のさらに別な光導入部の構造を示す概略断面図である。
【図３５】図３５（ａ）は本発明の実施形態６における導光板の概略平面図、図３５（ｂ）はその指向性変換パターンの拡大断面図である。
【図３６】図３６（ａ）は実施形態６において異なる指向性変換パターンを備えた導光板の概略平面図、図３６（ｂ）はその指向性変換パターンの拡大断面図である。
【図３７】図３７（ａ）は実施形態６においてさらに別な指向性変換パターンを備えた導光板の概略平面図、図３７（ｂ）はその指向性変換パターンの拡大断面図である。
【図３８】図３８（ａ）は実施形態６においてさらに別な指向性変換パターンを備えた導光板の概略平面図、図３８（ｂ）はその指向性変換パターンの拡大断面図である。
【図３９】図３９は実施形態６においてさらに別な指向性変換パターンを備えた導光板の概略平面図である。
【図４０】図４０は、本発明の実施形態７による導光板の概略図である。
【符号の説明】
【０１０８】
６１      面光源装置
６２      点光源
６２ａ      光出射窓
６３      導光板
６４      導光板本体
６５      光導入部
６６      光入射端面
６７      傾斜面
６８      指向性変換パターン
６８ａ      Ｖ溝構造
６９      光出射面
７０      光出射手段
７１、７１ａ、７１ｂ      補助傾斜面
７６、８１、８６、８８、９１、１０１、１０６、１０８、１１１、１１２、１２１〜１２６      面光源装置
【図１】
2010044994.tif 000005
【図２】
2010044994.tif 000006
【図３】
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【図４】
2010044994.tif 000008
【図５】
2010044994.tif 000009
【図６】
2010044994.tif 000010
【図７】
2010044994.tif 000011
【図８】
2010044994.tif 000012
【図９】
2010044994.tif 000013
【図１０】
2010044994.tif 000014
【図１１】
2010044994.tif 000015
【図１２】
2010044994.tif 000016
【図１３】
2010044994.tif 000017
【図１４】
2010044994.tif 000018
【図１５】
2010044994.tif 000019
【図１６】
2010044994.tif 000020
【図１７】
2010044994.tif 000021
【図１８】
2010044994.tif 000022
【図１９】
2010044994.tif 000023
【図２０】
2010044994.tif 000024
【図２１】
2010044994.tif 000025
【図２２】
2010044994.tif 000026
【図２３】
2010044994.tif 000027
【図２４】
2010044994.tif 000028
【図２５】
2010044994.tif 000029
【図２６】
2010044994.tif 000030
【図２７】
2010044994.tif 000031
【図２８】
2010044994.tif 000032
【図２９】
2010044994.tif 000033
【図３０】
2010044994.tif 000034
【図３１】
2010044994.tif 000035
【図３２】
2010044994.tif 000036
【図３３】
2010044994.tif 000037
【図３４】
2010044994.tif 000038
【図３５】
2010044994.tif 000039
【図３６】
2010044994.tif 000040
【図３７】
2010044994.tif 000041
【図３８】
2010044994.tif 000042
【図３９】
2010044994.tif 000043
【図４０】
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