(57)【要約】【課題】光を効率良く観察者に供給することができる面発光装置を提供すること。【解決手段】本発明の面発光装置は、光源２０と、互いに対向する一対の主面４１，４２及び前記光源から光を入射する端面４３を有し、一方の主面に第１マイクロプリズム４４を有する導光板４０と、前記導光板４０の他方の主面４２側に配設され、前記導光板４０側に第２マイクロプリズム３１を有する反射板３０と、を具備することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、互いに対向する一対の主面及び前記光源から光を入射する端面を有し、一方の主面に第１マイクロプリズムを有する導光板と、前記導光板の他方の主面側に配設され、前記導光板側に第２マイクロプリズムを有する反射板と、を具備することを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記第１マイクロプリズム及び前記第２マイクロプリズムは、平面視において、前記第１マイクロプリズムと前記第２マイクロプリズムとが重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の面発光装置。
【請求項３】
前記第１マイクロプリズム及び前記第２マイクロプリズムは、略同じ大きさであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の面発光装置。
【請求項４】
前記第１マイクロプリズム及び前記第２マイクロプリズムは、平面視において、１３μｍ〜２５０μｍの直径を有し、断面視において、５μｍ〜１００μｍの深さを有し、前記断面視において、マイクロプリズムの仮想接線と前記光が入射する方向との間のなす角が１０°〜５０°であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面発光装置に関し、特に光を効率良く観察者に供給することができる面発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表示装置、主に液晶表示装置の照明手段として、液晶表示パネルを照明する面発光装置、例えばバックライトなどのライトガイドが知られている。従来のライトガイドは、通常、光源と、この光源からの光を液晶表示パネルに出射する導光板とから主に構成される。
【０００３】
従来のライトガイドを備えた液晶表示装置としては、特許文献１に開示された構成のものがある。この液晶表示装置は、液晶表示パネルと、その上に配置されたライトガイドと、ライトガイドの導光板上に配置されたカバーとから構成されている。ライトガイドは、導光板を有している。この導光板は、平板形状を有しており、互いに対向する一対の主面及び互いに対向する一対の端面を有し、一方の主面（観察者に近い主面）には複数のプリズムが形成されている。一対の端面の一方の端面近傍にはバー導光体が配置されており、このバー導光体の一方の端部に光源が配置されている。
【０００４】
このライトガイドにおいては、光源からの光が導光板の端面から入射し、導光板内部を伝搬する。導光板内でプリズムに反射した光は、液晶表示パネル側に向けられ、液晶表示パネルで反射して、導光板及びカバーを透過して観察者側に向けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１０９３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された導光板においては、導光板から出光する光の角度を制御することが難しいので、導光板の主面に対して垂直な方向の輝度（正面輝度）が高くなく、光源からの光を有効に利用できないという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、光を効率良く観察者に供給することができる面発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の面発光装置は、光源と、互いに対向する一対の主面及び前記光源から光を入射する端面を有し、一方の主面に第１マイクロプリズムを有する導光板と、前記導光板の他方の主面側に配設され、前記導光板側に第２マイクロプリズムを有する反射板と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、導光板に第１マイクロプリズムが設けられ、反射板に第２マイクロプリズムが設けられているので、第１マイクロプリズム及び第２マイクロプリズムにより協働して光源からの光を導光板の主面に垂直な方向に向けることができる。これにより、導光板からの出光光を制御して出光させることで正面輝度を高くすることが可能となり、光を効率良く観察者に供給することができる。
【００１０】
本発明の面発光装置においては、前記第１マイクロプリズム及び前記第２マイクロプリズムは、平面視において、前記第１マイクロプリズムと前記第２マイクロプリズムとが重なる位置に設けられていることが好ましい。
【００１１】
本発明の面発光装置においては、前記第１マイクロプリズム及び前記第２マイクロプリズムは、略同じ大きさであることが好ましい。
【００１２】
本発明の面発光装置においては、前記第１マイクロプリズム及び前記第２マイクロプリズムは、平面視において、１３μｍ〜２５０μｍの直径を有し、断面視において、５μｍ〜１００μｍの深さを有し、前記断面視において、マイクロプリズムの仮想接線と前記光が入射する方向との間のなす角が１０°〜５０°であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の面発光装置によれば、光源と、互いに対向する一対の主面及び前記光源から光を入射する端面を有し、一方の主面に第１マイクロプリズムを有する導光板と、前記導光板の他方の主面側に配設され、前記導光板側に第２マイクロプリズムを有する反射板と、を具備するので、光を効率良く観察者に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るライトガイドの構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すライトガイドのマイクロプリズムを示す図である。
【図３】ライトガイドの導光板及び反射板による反射光の光路を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るライトガイドにおける導光板及び反射板による反射光の光路を説明するための図である。
【図５】導光板及び反射板のマイクロプリズムの形状を説明するための図である。
【図６】正面輝度の測定方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【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。
図１は、本発明の実施の形態に係る面発光装置であるライトガイドの構成を示す図である。図１に示すライトガイドは、回路基板１０上に搭載された光源２０と、回路基板１０上に搭載された反射板３０と、反射板３０の上方に配設された導光板４０とから主に構成されている。
【００１６】
回路基板１０としては、通常用いられているプリント配線板やフレキシブルプリント配線板などを用いることができる。光源２０としては、点光源であるＬＥＤや線光源である冷陰極管などを挙げることができる。
【００１７】
反射板３０は、反射材料で構成されたシート体であり、回路基板１０上に搭載されている主面とは反対側の主面、すなわち導光板４０（後述する主面４２）に対面する主面の少なくとも一部に、第２マイクロプリズム３１が形成されている。この第２マイクロプリズム３１は、後述する第１マイクロプリズム４４と協働して、光源２０からの光を導光板４０の主面に対して垂直な方向に光路を向けることができる。この第２マイクロプリズム３１は、例えば図２に示すように、反射板３０の主面から厚さ方向に凹部が形成されて構成されている。この第２マイクロプリズム３１は、反射板３０の平面視において（図１における矢印Ａ方向から見たとき）ドット状に設けられている。このドットの間隔や単位面積当たりの数については特に制限はなく、正面輝度の程度により適宜設定することができる。
【００１８】
導光板４０は、反射板３０上に必要に応じて所定の間隔をおいて配設されている。導光板４０は、互いに対向する一対の主面４１，４２と、光源２０から光を入射する端面４３とを有する。導光板４０の主面４１（出光面）上には、少なくとも一部に第１マイクロプリズム４４が形成されている。この第１マイクロプリズム４４は、第２マイクロプリズム３１と協働して、光源２０からの光を導光板４０の主面４１に対して垂直な方向に光路を向けることができる。この第１マイクロプリズム４４は、例えば図２に示すように、導光板４０の主面から厚さ方向に凹部が形成されて構成されている。この第１マイクロプリズム４４は、導光板４０の平面視において（図１における矢印Ａ方向から見たとき）ドット状に設けられている。このドットの間隔や単位面積当たりの数については特に制限はなく、正面輝度の程度により適宜設定することができる。
【００１９】
導光板４０の第１マイクロプリズム４４と、反射板３０の第２マイクロプリズム３１とは、平面視において（図１における矢印Ａ方向から見たとき）、第１マイクロプリズム４４と第２マイクロプリズム３１とが重なる位置に設けられていることが好ましい。ここで、第１マイクロプリズム４４と第２マイクロプリズム３１とが重なる位置とは、第１マイクロプリズム４４と第２マイクロプリズム３１とが協働して、光源２０からの光を導光板４０の主面４１に対して垂直な方向に光路を向けることができる範囲において両者が重なる位置をいう。
【００２０】
図１に示すライトガイドにおいては、光源２０から出光した光は、導光板４０の端面４３から導光板４０に入光して導光板４０内を伝搬する。導光板４０において、主面４１の第１マイクロプリズム４４に達した光ａは、第１マイクロプリズム４４の凹部で反射して光路が変わり、下方に向けられる。導光板４０内で下方に向けられた光ｂは、主面４２を通過して反射板３０の第２マイクロプリズム３１に到達する。この光ｂは、第２マイクロプリズム３１の凹部で反射して光路が変わり、上方に向けられる。この光は、導光板４０の主面４２から入光して導光板４０を通過して主面４１から外界に出光される（光ｃ）。この光ｃは、導光板４０の主面４１に対して垂直な方向に光路を向けられた光となる。このように、反射板３０に第２マイクロプリズム３１を設けた際の出光光は、反射板３０に第２マイクロプリズムを設けない場合の出光光（図１における一点鎖線）よりも、導光板４０の主面４１に対してより垂直な方向に向けられる。
【００２１】
ここで、上述した効果について図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４は、ライトガイドの導光板及び反射板による反射光の光路を説明するための図であり、図３は、反射板３０に第２マイクロプリズムがない場合を示しており、図４は、反射板３０に第２マイクロプリズム３１がある場合を示している。
【００２２】
図３においては、導光板４０において伝搬した光ｄ１が第１マイクロプリズム４４で反射すると、光路が変えられて光ｄ２として主面４２に向けられる。そして、主面４２で屈折して間隙（外界）５０に出光して反射板３０に到達する（光ｄ３）。反射板３０には第２マイクロプリズムがないので正反射して光ｄ４として導光板４０の主面４２に向けられる。そして、光ｄ４は、主面４２で屈折して導光板４０に入光して主面４１に向けられる。主面４１に向けられた光ｄ５は、導光板４０を伝搬して主面４１で屈折して外界に出光される（光ｄ６）。このように出光された光ｄ６は、導光板４０の主面４１に垂直な方向に対してθの角度を有している。
【００２３】
図４においては、導光板４０において伝搬した光ｅ１が第１マイクロプリズム４４で反射すると、光路が変えられて光ｅ２として主面４２に向けられる。そして、主面４２で屈折して間隙（外界）５０に出光して反射板３０に到達する（光ｅ３）。反射板３０には第２マイクロプリズム３１があるので、光ｅ３は第１マイクロプリズム３１内で反射して主面に対して垂直な光ｅ４として導光板４０の主面４２に向けられる。そして、光ｅ４は、主面４２で屈折して導光板４０に入光して主面４１に向けられる。主面４１に向けられた光ｅ５は、導光板４０を伝搬して第１マイクロプリズム４４で屈折して外界に出光される（光ｅ６）。このように出光された光ｅ６は、導光板４０の主面４１にほぼ垂直な方向に向けられる。このため、ライトガイドからは、導光板４０の主面４１に対してほぼ垂直な光が出光されて、正面輝度が高くなる。なお、導光板４０と反射板３０との間の間隙の大きさは、特に制限はないが、光学的に不連続な界面を確保できることなどを考慮して適宜設定することができる。
【００２４】
このように、本発明に係るライトガイドにおいては、導光板４０に第１マイクロプリズム４４が設けられ、反射板３０に第２マイクロプリズム３１が設けられているので、第１マイクロプリズム４４及び第２マイクロプリズム３１により協働して光源２０からの光を導光板４０の主面に垂直な方向に向けることができる。これにより、導光板４０からの出光光を制御して出光させることで正面輝度を高くすることが可能となり、光を効率良く観察者に供給することができる。
【００２５】
導光板４０の第１マイクロプリズム４４及び反射板３０の第２マイクロプリズム３１の形状は、例えば、図５に示すような形状であることが好ましい。すなわち、第１マイクロプリズム４４は、平面視において（図５における矢印Ａ方向から見た場合）、１３μｍ〜２５０μｍの直径Ｗ１を有し、断面視において（図５における矢印Ｂ方向から見た場合）、５μｍ〜１００μｍの深さＤ１を有し、前記断面視において、マイクロプリズムの仮想接線（断面視において、主面４１の第１マイクロプリズム４４の端部Ｘを接点とする第１マイクロプリズムの接線）と光線が入射する方向との間のなす角θ１が１０°〜５０°であることが好ましい。また、第２マイクロプリズム３１も、平面視において（図５における矢印Ａ方向から見た場合）、１３μｍ〜２５０μｍの直径Ｗ２を有し、断面視において（図５における矢印Ｂ方向から見た場合）、５μｍ〜１００μｍの深さＤ２を有し、前記断面視において、マイクロプリズムの仮想接線（断面視において、反射板３０の主面の第２マイクロプリズム３１の端部Ｙを接点とする第２マイクロプリズムの接線）と光線が入射する方向との間のなす角θ２が１０°〜５０°であることが好ましい。
【００２６】
上述したマイクロプリズム３１，４４の大きさ（深さ、直径）については、光源２０からの距離に応じて適宜変えることが好ましい。例えば、マイクロプリズム３１，４４の大きさ（深さ、直径）は、光源２０からの距離が長くなるしたがって、大きくすることが好ましい。これにより、輝度が低くなり易い光源２０から離れた位置での正面輝度も高くすることが可能となる。
【００２７】
ここで、光源２０から離れた位置（例えば、光源２０と反対側の端部近傍）での正面輝度について、導光板４０の第１マイクロプリズム４４と反射板３０の第２マイクロプリズム３１のそれぞれの大きさを変えて測定した。正面輝度の測定は、図６に示すように、反射板３０上に導光板４０を配設し、導光板４０の一方の端面近傍に光源２０であるＬＥＤを配設し、ＬＥＤからの光を導光板４０に入光させ、導光板４０のＬＥＤから離れた位置で輝度計６０を用いて行った。導光板４０の大きさは、長さ７０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍとした。
【００２８】
正面輝度の測定の結果、導光板４０のＬＥＤから離れた位置においては、第１マイクロプリズム４４の大きさと第２マイクロプリズム３１の大きさを同じにすると、反射板に第２マイクロプリズムを設けない場合に比べて約３０％正面輝度が向上した。また、第１マイクロプリズム４４の大きさよりも第２マイクロプリズム３１の大きさを約４０％大きくすると、反射板に第２マイクロプリズムを設けない場合に比べて約２０％正面輝度が向上した。また、第１マイクロプリズム４４の大きさよりも第２マイクロプリズム３１の大きさを約３０％小さくすると、反射板に第２マイクロプリズムを設けない場合に比べて約２０％正面輝度が向上した。このように、導光板４０のＬＥＤから離れた位置においては、第２マイクロプリズム３１の大きさを第１マイクロプリズム４４の大きさに対して±５％の間とすることにより、導光板４０のＬＥＤから離れた位置でも最も高い正面輝度を発揮することができる。
【００２９】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態において、導光板のような光学部品は、板状体に限定されず、適宜フィルム状体、シート状体に変更して実施しても良い。また、上記実施の形態においては、面発光装置はライトガイドとして説明しているが、本発明においてはライトガイドとしてバックライト、フロントライトを含むものである。また、上記実施の形態における寸法、個数などには限定されず、適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の面発光装置は液晶表示装置のような表示デバイスに搭載可能であり、また、携帯端末機器の操作面に塔載可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  回路基板
２０  光源
３０  反射板
３１  第２マイクロプリズム
４０  導光板
４１，４２  主面
４３  端面
４４  第１マイクロプリズム
５０  間隙
６０  輝度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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