(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射面としての上面と、上面の反対側の下面と、上面の周縁と下面の周縁の間に延びる周側面とを有する導光板と、
導光板の周側面のうち、第１の側面に面して配置されて発光面を有する光源で、光源の発光面の中心を通る中心線が、その導光板の周側面のうち、第１の側面に対して垂直に延びる光源と、
光出射面としての上面と、上面の反対側の下面と、上面の周縁と下面の周縁の間に延びる周側面とを有し、導光板の上面と面する下面にはプリズムを有する第１プリズムシートで、下面のプリズムの稜線が光源の発光面の中心線に平行に延びる第１プリズムシートと、
光出射面としての上面と、上面の反対側の下面と、上面の周縁と下面の周縁の間に延びる周側面とを有し、上面にプリズムを有する第２プリズムシートであって、第１プリズムシートの上に位置する第２プリズムシートと、を備え、
第２プリズムシートのプリズムの稜線は、光源の発光面の中心線に対して実質的に垂直に延びており、
第１プリズムシートのプリズムの頂角は６０度から７０度の範囲内にある、面状照明装置。
【請求項２】
光出射面としての上面と、上面の反対側の下面と、上面の周縁と下面の周縁の間に延びる周側面とを有する導光板と、
導光板の周側面のうち、第１の側面に面して配置されて発光面を有する光源で、光源の発光面の中心を通る中心線が、その導光板の周側面のうち、第１の側面に対して垂直に延びる光源と、
光出射面としての上面と、上面の反対側の下面と、上面の周縁と下面の周縁の間に延びる周側面とを有し、導光板の上面と面する下面にはプリズムを有する第１プリズムシートで、下面のプリズムの稜線が光源の発光面の中心線に平行に延びる第１プリズムシートと、
光出射面としての上面と、上面の反対側の下面と、上面の周縁と下面の周縁の間に延びる周側面とを有し、上面にプリズムを有する第２プリズムシートであって、第１プリズムシートの上に位置する第２プリズムシートと、を備え、
第２プリズムシートのプリズムの稜線は、光源の発光面の中心線に対して実質的に垂直に延びており、
第１プリズムシートのプリズムの頂角は１００度から１１０度の範囲内にある、面状照明装置。
【請求項３】
第２プリズムシートのプリズムの頂角は９０度より大きい、請求項１又は２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
さらに、前記第１プリズムシートと前記第２プリズムシートとの間に配置された光拡散シートと、を備えている請求項１又は２に記載の面状照明装置。
【請求項５】
光拡散シートは、光源の光出射面の中心線に平行な方向よりも、光源の光出射面の中心線に垂直な方向において、より光を拡散する異方拡散係数を有する、請求項４に記載の面状照明装置。
【請求項６】
さらに、ルーバを有し、第２プリズムシートの上に配置される視野角制御フィルタを備えた、請求項１乃至５のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項７】
視野角制御フィルタのルーバと第２プリズムシートの上面に配置されたプリズムの稜線は、上方から見た場合に、互いに対して角度を持って延びて配置される、請求項６に記載の面状照明装置。
【請求項８】
さらに、導光板の周側面のうち、第２の側面に面して配置された発光面を有する光源で、光源の発光面の中心を通り、その導光板の周側面のうち、第２の側面に対して垂直に延びる中心線を伴う光源と、を備えた請求項１乃至７のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項９】
さらに、第２プリズムシートの上に配置された光拡散シートと、を備えている請求項１乃至８のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の面状照明装置と、
表示面としての上面と、上面の反対側の下面とを備えた表示パネルと、を備え
表示パネルの下面が面状照明装置に面する、表示装置。
【請求項１１】
表示パネルは、液晶表示パネルを含む、請求項１０に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状照明装置及び面状照明装置を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、ＰＤＡ、モバイルタイプＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ノートＰＣ、カーナビゲーションシステム、携帯型ゲーム機、携帯ミュージックプレーヤー等の電子機器には、情報表示及び画像表示のために、表示パネルと、その表示パネルに光を照射する面状照明装置とを有する表示装置が広く採用されている。面状照明装置の一例としては、表示パネルの裏面側に配置されるバックライトユニットがある。このようなバックライトユニットは表示パネルの裏面側から、表示パネルに光を照射するよう構成される。また、表示パネルの一例としては、液晶表示パネルがある。【０００３】
例えば、特許文献１には、所定方向に広い視野角を有し、輝度の高いディスプレイを提案することを目的として、導光板と、該導光板の上面に載置された拡散板と、該拡散板の上面に設置された二枚のプリズムシートと、を有するバックライトユニットが公開されている。これらの二枚のプリズムシートは、それぞれ上面に多数のプリズムを有している。このバックライトユニットでは、広い視野角が必要とされる方向に対して直交して延びるプリズムを有する一方のプリズムシートの集光性を、他方のプリズムシートの集光性よりも低くしている。また、これら二枚のプリズムシートのプリズムが互いに直交して配置されていることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３６１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された構造は、導光板の光出射面に対して垂直な方向に光を出射させる構成の場合に効果があると考えられる。【０００６】
本発明の実施形態に係る面状照明装置によれば、面状照明装置の光出射面に対して斜め上方向に十分な出射光を得ることが期待出来る面状照明装置の構造が開示される。また、面状照明装置の光出射面に対して斜め上方向だけでなく、垂直方向にも必要な出射光を得ることが期待できる面状照明装置の構造が開示される。さらには、本発明の実施形態に係る面状照明装置を有する表示装置であって、表示内容が鮮明にみられる角度範囲（視野角）を広く設定することが出来る表示装置が開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様において、光出射面としての上面と、上面の反対側の下面と、上面の周縁と下面の周縁の間に延びる周側面とを有する導光板と、導光板の周側面のうち、第１の側面に面して配置された発光面を有する光源で、光源の発光面の中心を通る中心線が、その導光板の周側面のうち、第１の側面に対して垂直に延びる光源と、光出射面としての上面と、上面の反対側の下面と、上面の周縁と下面の周縁の間に延びる周側面とを有し、導光板の上面と面する下面にプリズムを有する第１プリズムシートで、下面に配置されたプリズムの稜線が光源の発光面の中心線に平行に延びる第１プリズムシートと、光出射面としての上面と、上面の反対側の下面と、上面の周縁と下面の周縁の間に延びる周側面とを有し、上面にプリズムを有する第２プリズムシートであって、第１プリズムシートの上に位置する第２プリズムシートと、を備えた面状照明装置が開示されている。【０００８】
また、第２プリズムシートのプリズムの稜線が、光源の発光面の中心線に対して実質的に垂直に延びることが開示されている。【０００９】
本発明の第２の態様においては、導光板の第１側面だけでなく、導光板の第１側面の反対側に位置する第２側面にも光源が配置されても良いことが開示されている。【００１０】
さらに、面状照明装置が、第１プリズムシートと第２プリズムシートの間に配置された光拡散シートを有しても良いことが開示されている。 【００１１】
また、光拡散シートは、光源の光出射面の中心線に平行な方向よりも、光源の光出射面の中心線に垂直な方向においてより光を拡散する異方拡散係数を有することが開示されている。 【００１２】
面状照明装置は、ルーバを有し、かつ第２プリズムシートの上に配置される視野角制御フィルタを備えていても良いことが開示されている。
また、視野角制御フィルタのルーバと第２プリズムシートのプリズムの稜線は、上方から見た場合に、互いに対して角度を持って配置されることが開示されている。 【００１３】
また、本発明の態様に係る面状照明装置と、光出射面としての上面と、面状照明装置と面する下面と、を有する表示パネルとを備えた表示装置が開示されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態に係る面状照明装置によれば、面状照明装置の光出射面に対して垂直な方向だけでなく斜め方向にも十分な出射光を得ることが期待出来る面状照明装置の構造が開示される。また、本発明の実施形態に係る面状照明装置を有する表示装置であって、表示内容を鮮明に見ることが出来る角度範囲（視野角）を広く設定することが可能な表示装置が開示される。
したがって、表示装置の表示パネルを違う位置および／もしくは方向から見る可能性のある表示装置に本発明が開示する態様を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る面状照明装置の第１実施形態において、面状照明装置としてのバックライトユニットを示す分解斜視図である。
【図２】図１に示される面状照明装置の要部の拡大断面図を示す。また、図２は、この面状照明装置と、面状照明装置の上方に設けられた表示パネルと、を有する表示装置の第１実施形態の要部拡大断面図を示す。
【図３】本発明の第１実施形態に係る面状照明装置において、互いに直交するX方向とY方向での出射光の指向性を示すグラフである。
【図４】本発明に係る面状照明装置の第２実施形態において、面状照明装置としてのバックライトユニットを示す分解斜視図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る面状照明装置の要部の拡大図面を示す。また、図５は、この面状照明装置と、面状照明装置の上方に設けられた表示パネルと、を有する表示装置の第２実施形態において、要部の拡大断面図を示す。
【図６】第３実施形態の面状照明装置において、X方向とX方向よりも狭い光出射角に設定されたY方向との出射光の指向性を比較するグラフである。ここでは狭角光出射方向Yにおける光の強度のピークをずらしたグラフを示している。
【図７】第３実施形態の面状照明装置において、平面視における視野角制御フィルタのルーバと第２プリズムシートのプリズムの稜線との関係を示す平面図である。
【図８】本発明に係る面状照明装置の第４実施形態において、面状照明装置としてのバックライトユニットを示す分解斜視図である。
【図９】第４実施形態において、第１プリズムシートに配置されたプリズムの頂角の角度バリエーションと第４実施形態の面状照明装置の光出射面からのX方向での出射光の指向性との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る面状照明装置の第５実施形態において、面状照明装置としてのバックライトユニットを示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書において使用される「および／もしくは」の語は、関連して記載された項目の一つ、もしくは一つ以上の組み合わせのうちいずれか、もしくはそれらの組み合わせの全て、を含んでいる。また、本明細書において使用される語は、それぞれの実施形態を描写する目的のために使用されるのであって、本発明の限定を意図するものではない。
【００１７】
また、本明細書において、「一つの」、「その」のような単数の形で記載されている場合であっても、複数の形である場合も含むことが意図されているが、そうではないことが記載内容から明らかに読み取れる場合は除く。
【００１８】
また、本明細書において用いられる「〜の下の」や「〜の上の」、「上方の」や「下方の」、「上面」や「下面」のような相対語は、図に示される、ある要素、領域もしくは部分と、別の要素、領域もしくは部分との関係を描写するものとして使用されている場合がある。当然ながら、これらの語は、図に示される方向に加えて、装置の異なる向きを含むことを意図されている。
【００１９】
本発明の実施形態は、実施形態の示される添付の図面を参照して、以下に、より詳細に説明する。本発明は、しかしながら、多くの異なる形態において実施されることが可能であるので、ここに記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。そうではなく、これらの実施形態は、本開示を詳細で完全なものとし、本発明の範囲を当業者に詳細に伝えるために提示されるものである。
【００２０】
本発明の実施形態は、ここに含まれる図面を参照して説明される。同じおよび／もしくは類似の参照番号は、同じおよび／もしくは類似の構造を参照する。図面は、本来概略的なものであることに留意されるべきである。
（第１実施形態）
【００２１】
以下、本発明に係る面状照明装置及び表示装置の第１実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本発明に係る面状照明装置の第１実施形態において、面状照明装置としてのバックライトユニットを示す分解斜視図である。
【００２２】
図１に示された面状照明装置１は、光出射面としての上面２ａと、上面２ａの反対側の下面２ｂと、上面２ａの周縁と下面２ｂの周縁の間に延びる周側面２ｃとを有する導光板２と、導光板２の周側面２ｃのうち、第１側面２ｃａに面して配置された発光面３ａを有する光源３で、光源３の発光面３ａの中心を通り、その導光板２の周側面２ｃのうち、第１の側面２ｃａに対して垂直に延びる中心線Lを伴う光源３と、光出射面としての上面４ａと、上面４ａの反対側の下面４ｂ（図２に表示）と、上面４ａの周縁と下面４ｂの周縁の間に延びる周側面４ｃとを有し、導光板２の上面２ａと面する下面４ｂにはプリズム４０を有する第１プリズムシート４で、下面４ｂのプリズム４０の稜線が光源３の発光面３ａの中心線Lに平行に延びる第１プリズムシート４と、光出射面としての上面６ａと、上面６ａの反対側の下面６ｂと、上面６ａの周縁と下面６ｂの周縁の間に延びる周側面６ｃとを有し、上面６ａにプリズム６０を有する第２プリズムシート６であって、第１プリズムシート４の上に位置する第２プリズムシート６と、を備えている。
【００２３】
なお、光源３の発光面３ａは、導光板２の第１の側面２ｃａに対向して配置され、導光板２内へ光源３から出る光を出射する面である。また、光源３の発光面３ａの中心を通る中心線Lは、光源３の発光面３ａに対して垂直に発光面３ａの中心を通る仮想線であり、その延長された中心線Lの先は導光板３の第１の側面２ｃａに対して垂直に入り、そのまま導光板２内を真っすぐ延びる仮想線として図示されている。光源３の発光面３ａは導光板２の第１の側面２ｃａに対向して配置されるので、図１に示される光源３の発光面３ａの中心線Lは光源３の発光面３ａから出た光が導光板２内を伝搬する方向を示している。
【００２４】
導光板２は、光源３の発光面３ａから出た光を導光板２の第１の側面２ｃａで受けて、導光板内を伝搬する光を光路変換させて、導光板２の光出射面としての上面２ａから出射するよう構成された板状もしくはシート状の導光体である。
【００２５】
第１プリズムシート４は、下面４ｂに光源３の発光面３ａの中心線L、すなわち導光板２内の光の伝搬方向に平行に延びるプリズム４０を有している。したがって、導光板２の上面２ａから出射された光を第１プリズムシート４のプリズム４０の斜面で受ける際に、その光を屈折させて二方向に向ける。すなわち光源３の発光面３ａの中心線Lに対して平面視で垂直な二方向に光を向ける。結果として、第１プリズムシート４を透過した光は、光源３の発光面３ａの中心線Lに対して、垂直な二方向の上方に光強度分布の２つのピークを有する光となる。
【００２６】
また、第２プリズムシート６は、上面６ａに光源３の発光面３ａの中心線L、すなわち導光板内の光の伝搬方向に対して実質的に垂直に延びる稜線６０ａを伴うプリズム６０を有している。したがって、第２プリズムシート６の下面６ｂで受けた二方向に広がりを持つ光を、光源３の発光面３ａの中心線Lに平行な方向Yにおいては集光させながら上方に出射させることが期待出来る。結果として、面状光源装置１は高い輝度の光を実現しながら、導光板２の光の伝搬方向に直交する方向Xにおいては、より広角で強度の高い出射光を得ることができる。
【００２７】
また、第２プリズムシート６のプリズム６０の稜線６０ａは、光源３の発光面３ａの中心線Lに対して実質的に垂直に延びると記載した。ここで「中心線Lに対して実質的に垂直」とは、中心線Lに対して、９０度±２〜３度を含む角度範囲を意味する。
【００２８】
上記の第１プリズムシート４及び第２プリズムシート６としては、例えば住友スリーエム株式会社製のＢＥＦ(Brightness Enhancement Film：商品名)シートが採用可能である。なお、第１プリズムシート４及び第２プリズムシート６のプリズム形状は、必要とされる出射光の角度等に応じて頂角の角度を設定することが出来る。第１プリズムシート４のプリズム４０と第２プリズムシート６のプリズム６０は、上方から見た場合に互いに対して角度を持って延びるように配置される。本実施形態においては、第１プリズムシート４のプリズム４０と第２プリズムシート６のプリズム６０は、上方から見た場合に互いに対して直交して延びるように配置されている。第１プリズムシート４のプリズム４０は第１プリズムシート４の下面４ｂに設けられており、第２プリズムシート６のプリズム６０は第２プリズムシート６の上面６ａに設けられている。
【００２９】
上記導光板２は、例えば、ポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等の透光性樹脂材料で構成されていても良い。なお、導光板２の光出射面である上面２ａおよび／もしくは下面２ｂに、白色のドットおよび／もしくはプリズムを設けても良い。白色のドットは印刷で設けることが可能である。白色のドットは大きさ、密度、位置などを変えることで光路および／もしくは導光板２の上面２ａからの光の出射方向に応じた出射光の強度の調整が可能である。また、プリズムを設ける場合には、プリズムの数や間隔、プリズム傾斜面の角度を変えることで、光路および／もしくは導光板２の上面２ａからの出射方向に応じた出射光の強度の調整が可能である。なお、本実施形態に開示される導光板２では、光出射面である上面２ａから斜め上方、すなわち導光板内の光の伝搬方向に傾く上方に光が強く出射されるように設定されている。
【００３０】
本実施形態において、面状光源装置１は、さらに、第１プリズムシート４と第２プリズムシート６との間に配置された光拡散シート５を有していても良い。光拡散シート５を第１プリズムシート４と第２プリズムシート６との間に配置した場合、第１プリズムシート４によって二方向に偏向させた光を拡散させることが期待出来る。この光拡散シート５は、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明樹脂から成るものと出来る。拡散性を高めるためにシリカ粒子などの拡散粒子を透明樹脂内に分散させても良い。光拡散シート５は、光源３の発光面３aの中心線Lに平行に延びる、断面Ｖ字状の溝および／もしくはレンチキュラー形状の溝を有した構造としても良い。また、光拡散シート５は、光源３の発光面３ａの中心線Lに平行な方向よりも、光源３の発光面３ａの中心線Lに垂直な方向において、より広角に光を拡散する異方拡散係数を有するように構成されても良い。
【００３１】
なお、上記のように本実施形態においては、導光板２の光出射面２ａから上方斜め方向（導光板２内の光源３からの光の伝搬方向に向かって傾く上方斜め方向）に光を出射する構造を取っているが、上記に開示される面状光源装置１の構造により、X方向に広角で強度の高い出射光を得ることが期待できる。
【００３２】
光源３は、基板に実装されていてもよい。本実施形態においては、図２で示されるように、光源３は、導光板２の第１の側面２ｃａに沿って複数配列されている。また、図２で示される基板３ｂは、導光板２の第１の側面２ｃａに沿って延びた細長い基板であっても良い。光源３は発光面３ａの反対側の面で基板３ｂに実装されている。また、光源３の下には反射シート７が配置されていても良い。反射シート７は導光板２の下面２ｂを覆うように延びる構造とすることもできる。反射シート７としては、光反射機能を有する金属板、金属フィルム、金属箔や、白色の反射シートを用いることが考えられる。本実施形態では、銀蒸着膜を設けたフィルムを用いることが可能である。なお、アルミ金属蒸着膜を用いても良い。また、この反射シート７は、上記のプリズムシートなどと共にホルダーおよび／もしくは枠体等(図示しない)に支持および／もしくは貼り付けられて配置されることが考えられる。なお、図１では、基板３ｂを省略して図示している。
【００３３】
また、光源３は、発光ダイオード（ＬＥＤ）が一列に配置された構成としても良い。また、複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤパッケージを配置する構成としても良い。光源３としては蛍光灯を配置することも可能である。光源３として白色光を出すＬＥＤを配置することも可能である。この白色光を出すＬＥＤは、例えば半導体発光素子であるＬＥＤ素子と蛍光体層を組み合わせたものでも良い。ＬＥＤ素子として、例えば青色発光（波長範囲例λ：４７０〜４９０ｎｍ）ＬＥＤ素子又は紫外発光（波長範囲例λ：２２０〜４７０ｎｍ未満）ＬＥＤ素子を使用することが出来る。例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体）の複数の半導体層が積層されて形成されたものを用いることが可能である。半導体発光素子をシリコーン樹脂のような光透過樹脂で封止しても良い。ＬＥＤ素子を封止する樹脂の中にＬＥＤ素子から出る光によって励起される蛍光体を混合しても良い。光源３の発光面３ａに平行して位置する蛍光体層を設ける構造をとることも可能である。上記のようなＬＥＤ素子からの光によって励起される蛍光体としては、ＹＡＧ蛍光体やRGB蛍光体など様々な種類の蛍光体から選択することが可能である。なお、白色光を出す光源としては、上記以外でも互いに異なる波長領域の光を出す発光素子を組み合わせて配置するなど、種々の発光素子および／もしくは蛍光体の組み合わせが採用可能である。
【００３４】
また、図２では、図１に示される面状照明装置の要部の拡大断面図を示す。また、図２は、この面状照明装置と、面状照明装置の上方に設けられた表示パネルと、を有する表示装置の第１実施形態の要部拡大断面図を示している。本実施形態の表示装置１０は、図２に示すように、表示パネル１１と、該表示パネル１１の表示面の反対側（図２では表示パネル１１の下面１１b側）にバックライトユニットとして配された上記面状照明装置１とを備えている。これらの部材は、図示しない支持筐体内に収納および／もしくは支持されている。なお、本実施形態では、表示パネル１１の表示面１１ａ及び面状照明装置１の光出射面の上面６ａとして記載している。
【００３５】
上記表示パネル１１として、透過型又は半透過型の液晶表示パネルが採用されることが考えられる。例えば、透過型の液晶表示パネルの場合、透明電極、配向膜及び偏光板をそれぞれ有する上基板と下基板との間隙に液晶材料をシール材で封止したパネル本体を備えている。パネル本体の方式としてはＴＦＴ液晶方式、ＳＴＮ液晶方式やＴＮ液晶方式等がある。
【００３６】
本実施形態の面状発光装置は、第１プリズムシート４と第２プリズムシート６の間に光拡散シート５が配置される構造を開示している。したがって、第１プリズムシート４で二方向に向けられた光が、光拡散シート５で全体的な方向性は維持されながら拡散されて、第２プリズムシート６に入射される。第２プリズムシート６に入射される光のうち一部が、第２プリズムシート６に入射する際に下方に反射される。その反射された光が再度光拡散シート５に入って、再び拡散されて第２プリズムシート６に戻される。したがって、出射光となる光の拡散性が向上すれば、面状照明装置の光出射面での光の強さも向上する。
【００３７】
図３は、本発明に係る面状照明装置の第１実施形態による面状照明装置を作製して、その面状照明装置の出射光の指向性を測定した結果を示す。詳細には、光源３の発光面３ａの中心線Lに直交する方向（図1中の両方向矢印X）と、光源３の発光面３ａの中心線Lに平行な方向（図１中の両方向矢印Y）への、面状照明装置からの出射光の指向性を測定して比較した。なお、図示されたグラフの横軸の「角度」は、図１で示される面状照明装置１の光出射面に垂直なA線を基準（０度）にしてX方向、Y方向への角度を示す。グラフの縦軸の「強度」は出射光の相対強度を示す。
【００３８】
図３で示されるように、図１中の両方向矢印Yの方向への出射光に比べて、第１プリズムシートのプリズムによって向けられた両方向矢印Xの二方向への出射光の指向性の方が光の強度を維持しながら幅広となっており、両方向矢印Xの方向において広視野角を実現する出射光が確保されることが分かった。なお、従来のように上方に互いに直交するプリズム形状を有する２枚のプリズムシートを用いた面状照明装置においては、両方向矢印Xの方向における面状照明装置の出射光の指向性が、本発明の実施例における両方向矢印Yの方向における指向性とほぼ同じか、これよりも狭くなることが考えられる。
【００３９】
本実施形態に係る面状照明装置１を、図２で示すような表示装置１０に用いた場合、表示装置の表示パネル１１の縦方向と横方向において、方向により視野角の異なる表示装置を実現することが出来る。例えば縦方向と横方向とで異なる視野角の表示画面が求められるカーナビゲーションシステムや、ＴＶ等の表示装置に利用できる。１つの表示パネルを複数の者が違う位置および／もしくは方向から観るような状況が考えられるからである。
（第２実施形態）
【００４０】
次に、図４は、本発明に係る面状照明装置の第２実施形態において、面状照明装置としてのバックライトユニットを示す分解斜視図である。第１実施形態と異なるのは、光源が導光板２の周側面２ｃにおける２つの側面２ｃａ，２ｃｂに対向して配置されている点である。
【００４１】
詳細には、図４に示された第２実施形態に係る面状照明装置１’は、光出射面としての上面２ａと、上面２ａの反対側の下面２ｂと、上面２ａの周縁と下面２ｂの周縁の間に延びる周側面２ｃとを有する導光板２と、導光板２の周側面２ｃのうち、第１の側面２ｃａに面して配置された発光面３ａを有する第１光源としての光源３と、導光板２の周側面２ｃのうち、第２の側面２ｃｂに面して配置された発光面３ａ’を有する第２光源としての光源３’と、を備えている。導光板の周側面２ｃのうち、第２の側面２ｃｂは第１の側面２ｃａの反対側に位置している。第１実施形態で記載したように、光源の発光面は、導光板の側面に対向して配置され、導光板内へ光源から出る光を出射する面である。また、光源の発光面の中心線L（L’）は、光源の発光面に対して垂直に発光面の中心を通る仮想線であり、その延長された先は導光板の側面に対して垂直に入り、そのまま導光板２内を真っすぐ延びる仮想線として図示される。光源の発光面は導光板の側面に対向して配置されるので、図４に示される第１光源３の発光面３ａの中心線Lは、第１光源３の発光面３ａから出た光が導光板２内を伝搬する方向を示している。また、第２光源３’の発光面３ａ’の中心線Ｌ’は、第２光源３’の発光面３ａ’から出た光が導光板２内を伝搬する方向を示している。導光板２の第１側面２ｃａと第２側面２ｃｂとの間においてそれぞれの第１光源３と第２光源３’からの光の伝搬方向は反対向きなる。ただし、第１光源３の発光面３ａの中心線Lに平行な方向は、第２光源３’の発光面３ａ’の中心線L’に対しても平行な方向である。また、第１光源３の発光面３ａの中心線Lに垂直な方向は、第２光源３’の発光面３ａ’の中心線L’に対しても垂直な方向である。
【００４２】
また、第１実施形態に係る面状照明装置１と同様に、第２実施形態に係る面状照明装置１’は、光出射面としての上面４ａと、上面４ａの反対側の下面４ｂと、上面４ａの周縁と下面４ｂの周縁の間に延びる周側面４ｃとを有し、導光板の上面２ａと面する下面４ｂにはプリズム４０を有する第１プリズムシート４で、下面４ｂのプリズム４０の稜線が光源３の発光面３ａの中心線Lに平行に延びる第１プリズムシート４と、光出射面としての上面６ａと、上面６ａの反対側の下面６ｂと、上面６ａの周縁６ｃと下面６ｂの周縁の間に延びる周側面６ｃとを有し、上面６ａにプリズム６０を有する第２プリズムシート６であって、第１プリズムシート４の上に位置する第２プリズムシート６と、を備えている。
【００４３】
なお、本実施形態においても、面状光源装置１’は、さらに、第１プリズムシート４と第２プリズムシート６との間に配置された光拡散シート５を有していても良い。
【００４４】
第２実施形態においては、第１光源３と第２光源３’の点灯を切り替えて、光の伝搬方向を切り替えることが可能である。また、第１光源３と第２光源３’を同時点灯させれば、より広い角度で高い強度を持つ出射光を得ることが期待できる。
（第３実施形態）
【００４５】
図５は本発明の第３実施形態に係る面状照明装置の要部拡大断面図を示す。また、図５は、この面状照明装置２１と、面状照明装置２１の上方に設けられた表示パネル１１と、を有する表示装置２０の第２実施形態について、その要部の拡大断面図を示す。
【００４６】
第１実施形態と異なるのは、第３実施形態の面状照明装置２１は、第２プリズムシート６の上に配置される視野角制御フィルタ２７をさらに備えている点である。
【００４７】
詳細には、本実施形態に係る面状照明装置２１は、光出射面としての上面２ａと、上面２ａの反対側の下面２ｂと、上面２ａの周縁と下面２ｂの周縁の間に延びる周側面２ｃとを有する導光板２と、導光板２の周側面２ｃのうち、第１側面２ｃａに面して配置された発光面３ａを有する光源３で、光源３の発光面３ａの中心を通り、その導光板２の周側面２ｃのうち、第１の側面２ｃａに対して垂直に延びる中心線を伴う光源３と、光出射面としての上面４ａと、上面４ａの反対側の下面４ｂと、上面４ａの周縁と下面４ｂの周縁の間に延びる周側面４ｃとを有し、導光板２の上面２ａと面する下面４ｂにはプリズム４０を有する第１プリズムシート４で、下面４ｂのプリズム４０の稜線が光源３の発光面３ａの中心線Ｌと平行に延びる第１プリズムシート４と、光出射面としての上面６ａと、上面６ａの反対側の下面６ｂと、上面６ａの周縁と下面６ｂの周縁の間に延びる周側面６ｃとを有し、上面にプリズム６０を有する第２プリズムシート６であって、第１プリズムシート４の上に位置する第２プリズムシート６と、を備えている。第２プリズムシート６のプリズム６０の稜線６０ａは、光源３の発光面３ａの中心線Ｌに対して実質的に垂直に延びることが開示されている。さらに、本実施形態の面状照明装置２１は、ルーバ２７ａを有し、第２プリズムシート６の上に配置される視野角制御フィルタ２７を有している。
【００４８】
本実施形態の面状装置２０が有する第２プリズムシート６のプリズム６０の頂角は、９０度よりも大きく設定されている。
【００４９】
図７は、第３実施形態の面状照明装置２０において、平面視における視野角制御フィルタ２７のルーバ２７ａと、第２プリズムシート６のプリズム６０の稜線６０ａとの関係を示す平面図である。視野角制御フィルタ２７のルーバ２７ａと、第２プリズムシート６の上面６ａに配置されたプリズム６０の稜線６０ａとが、上方から見た場合に、互いに対して角度をもって交差するように配されている。なお、図７の参照符号６０ａはプリズム６０の稜線を示している。
【００５０】
上記視野角制御フィルタ２７は、ルーバを有する構造を持つフィルムをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の基材層でラミネートしたシート状の光学フィルムである。例えば、視野角制御フィルタ２７として、３Ｍ（登録商標）社のライトコントロールフィルムを用いることが可能である。この視野角制御フィルタ２７では、複数のルーバ２７ａが、上記光源３の発光面３ａにおける中心軸Lに直交する方向（広角光出射方向X）に対してやや傾いて延在している。
【００５１】
このように第３実施形態では、第２プリズムシート６の上に、複数のルーバ２７ａが配列されて可視範囲を制御する視野角制御フィルタ２７が配されているので、広角光出射方向Xよりも光の指向性の狭い狭角光出射方向Yにおいて所望の方向以外に放射する光を制御する。なお、上記広角光出射方向Xは、そのまま広角での出射光が維持される。これによって、広い視野角を維持しながら、所望の方向以外に光が漏れないよう設定される表示装置を実現することが可能になる。
【００５２】
また、第２プリズムシート６のプリズム６０の頂角が９０度よりも大きく設定されているので、光の出射方向が傾くため、図６に示すように、狭角光出射方向Yにおける光の指向性のピークをずらすことができる。例えば、上記狭角光出射方向Yにおける光の指向性のピークをずらすには、第２プリズムシート６の影響を受けることが考えられる。上記指向性のピークを１０度〜１５度ずらす場合には、第２プリズムシート６の材質の影響を受けることも考慮するが、多くの場合、第２プリズムシート６の上面６ａに設けられたプリズム６０の頂角は１００度〜１３５度の範囲に入ると考えられる。
【００５３】
さらに、視野角制御フィルタ２７のルーバ２７ａと、第２プリズムシート６の上面６aに配置されたプリズム６０の稜線６０ａとが、上方から見た場合に、互いに角度をもって配置されるので、透過率変化や干渉縞を抑制することができる。すなわち、ルーバ２７ａとプリズム６０の稜線６０ａとが上方から見た場合に平行である場合には、ルーバ２７ａとプリズム６０の稜線６０ａとの僅かな位置ずれにより透過率が大きく変化する可能性がある。また、この場合に、ルーバ２７ａとプリズム６０の稜線６０ａとの配置間隔の違いによって干渉縞が目立ったりすることも考えられる。しかし、本発明の構造では、ルーバ２７ａが、第２プリズムシート６の上面６ａに配置されたプリズム６０の稜線６０ａに対して角度を持って配置されている。すなわち、ルーバ２７aとプリズム６０の稜線６０ａが平面視で互いに斜交することで、上記透過率変化や干渉縞発生の可能性を軽減することが期待できる。このルーバ２７ａとプリズム６０の稜線６０ａとの平面視における角度は、最大４５度まで可能であるが、５度程度でも上記の改善効果期待できる。
【００５４】
さらに、面状照明装置２０は、導光板２の上面２ａに配置される保護層２８を有していても良い。上記保護層２８は、ＰＥＴからなる層とすることが可能である。上記保護層２８はエラストマからなる層とすることも可能である。すなわち、第１プリズムシート４がアクリル系ＵＶ硬化樹脂からなる場合、ポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂からなる導光板２を傷つけるおそれがある。そこで、導光板２の上面２ａに、上記のような材料からなる保護層２８があれば傷つきを防止する保護膜となり得る。
（第４実施形態）
【００５５】
図８は、本発明に係る面状照明装置の第４実施形態において、面状照明装置としてのバックライトユニットを示す分解斜視図である。第４実施形態に係る面状照明装置１０１は、光出射面としての上面２ａと、上面２ａの反対側の下面２ｂと、上面２ａの周縁と下面２ｂの周縁の間に延びる周側面２ｃとを有する導光板２と、導光板２の周側面２ｃのうち、第１の側面２ｃａに面して配置された発光面３ａを有する光源３で、光源３の発光面３ａの中心を通り、その導光板２の周側面２ｃのうち、第１の側面２ｃａに対して垂直に延びる中心線Lを伴う光源３と、光出射面としての上面４ａと、上面４ａの反対側の下面４ｂと、上面４ａの周縁と下面４ｂの周縁の間に延びる周側面４ｃとを有し、導光板２の上面２ａと面する下面４ｂにはプリズム４０を有する第１プリズムシート４で、下面４ｂのプリズム４０が光源３の発光面３ａの中心線Ｌと平行に延びる第１プリズムシート４と、光出射面としての上面６ａと、上面６ａの反対側の下面６ｂと、上面６ａの周縁と下面６ｂの周縁の間に延びる周側面６ｃとを有し、上面６ａにプリズム６０を有する第２プリズムシート６であって、第１プリズムシート４の上方に位置する第２プリズムシート６と、を備えている。第２プリズムシート６のプリズム６０は、光源３の発光面３ａの中心線Ｌに対して実質的に垂直に延びることが開示されている。
【００５６】
本発明の第４実施形態に係る面状照明装置１０１は、用途によっては表示面に対して垂直な方向を多少出射光の強度を抑えた表示装置に用いられる場合も考えられる。すなわち、本実施形態においては、第１プリズムシート４と第２プリズムシート６の間に光拡散シートを設けない構造を開示している。また、光拡散シートを設けない構造でも、第１プリズムシート４のプリズム４０の頂角を９０度からずらすことによって、光の指向度合いを制御することもできる。
【００５７】
図９は、第４実施形態において、第１プリズムシート４のプリズム４０の頂角と、第４実施施形態の面状照明装置１０１の光出射面からの出射光の強度との関係を示すグラフである。
【００５８】
図９により配光分布と第１プリズムシート４に含まれるプリズム４０の頂角の関係を説明する。図９はバックライトユニットとしての面状照明装置１０１の配光分布と、第１プリズムシート４に含まれるプリズム４０の頂角の関係の関係を示すグラフである。図９（ａ）は頂角が９０度以下（頂角が６０度、７０度、９０度）の場合、図９（ｂ）は頂角が９０度以上（頂角が９０度、１００度、１１０度）の場合を示している。図９（ａ），（ｂ）において、縦軸の「強度」は出射光の相対強度であり、横軸の「角度」は、図８で示される面状照明装置１０１の光出射面に垂直なA線を基準（０度）にしてX方向への角度を示す。また、出射光の指向性を示す曲線に付した符号は頂角の角度も示している。
【００５９】
図９（ａ）において、プリズムシート４のプリズム４０の頂角が９０度の場合は、A線から０度で出射光の強さは最小となり、１５度から４０度と、−１５度〜−４０度で出射光の強度が高くなっている。これが前述の光の２方向への指向特性を示している。また、プリズムシート４のプリズム４０の頂角が８０度の場合は、A線から０度付近で出射光の強さは最小となるが、出射光の角度範囲も強さもプリズム４０の頂角が９０の場合より幾分大きくなっている。さらに、プリズムシート４のプリズム４０の頂角が７０度の場合、A線から０度で出射光の強さはある程度確保されており、更に±３０度において出射光の強さは最大となる。また、プリズムシート４のプリズム４０の頂角が６０度の場合は、A線から０度で出射光の強さは最大となり、±４０度でも出射光の強さは確保されている。
【００６０】
同様に図９（ｂ）において、プリズムシート４のプリズム４０の頂角が１００度の場合は、±６０度の広角で強さは平均的な出射光が得られる。プリズムシート４のプリズム４０の頂角が１１０度は、A線から０度で出射光の強さが最大となり、±２０度あたりから出射光の強さが徐々に下降する。
【００６１】
以上の結果、A線から０度方向において出射光の強さを抑えたい場合には第１プリズムシート４のプリズム４０の頂角を８０度〜９０度の範囲に設定すれば良い。また、A線から０度方向を含めて広角の出射光を必要とする場合は、第１プリズムシート４のプリズム４０の頂角を６０度〜７０度又は１００度〜１１０度の範囲に設定すれば良い。すなわちバックライトユニットとしての面状照明装置１０１は、光拡散シートを設けない場合でも、光出射面に対して垂直な方向を含めた広角に、強い出射光を確保できる。この面状照明装置については、光拡散シートによる光の拡散を利用しないが、光拡散シートを設けることによる光の損失を考慮する必要もない。結果として、必要な部材の数の削減につながる。また、第１プリズムシート４と第２プリズムシート６を一体成型して配置しても良い。
【００６２】
なお、A線から０度方向の出射光を調整するため第１プリズムシート４のプリズム４０の稜線を平らにして、プリズム４０の断面を台形にしても良い。また、図１，４、８では導光板２の短い方の側面に光源３を配置していたが、カーナビゲーションシステムのように幅広の画面を持ち、左右に広い視野角が要求されるときは、導光板２の長い方の側に光源を配置しても良い。このとき第１プリズムシートに含まれるプリズムの稜線は、この長辺に垂直となり、第２プリズムシートに含まれるプリズムの稜線は、この長辺に平行となる。
【００６３】
図１０は、本発明に係る面状照明装置の第５実施形態において、面状照明装置としてのバックライトユニットを示す分解斜視図である。第４実施形態の面状照明装置１０１と異なるのは、本実施形態の面状照明装置１０１’が、さらに第２プリズムシート６の上に配置された光拡散シート５’を有している点である。光拡散シート５’を第２プリズムシート６の上に設けた場合、光の指向性が多少抑制されるが、出射光の見た目の輝度むらを和らげる効果が期待できる。なお、図１で示される第１実施形態に係る面状照明装置１および第２実施形態に係る面状照明装置１’は、第１プリズムシート４と第２プリズムシート６の間に配置された第１の拡散シート５を有する構造を開示している。これらの面状照明装置１(１’)は、第２プリズムシート６の上に、さらに第２の拡散シート５’を配置する構造も可能である。上記のように出射光の見た目の輝度むらを和らげる効果が期待できる。
【００６４】
上記実施形態では、本発明の面状照明装置及び表示装置をカーナビゲーションシステムに適用可能なものとして記載しているが、他の装置や機器のバックライト機構、表示装置又は照明装置に適用しても構わない。例えば、携帯電話機、ＰＤＡ、モバイルタイプＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ノートＰＣ、携帯型ゲーム機、携帯ミュージックプレーヤー等の電子機器に用いるバックライト機構や液晶ディスプレイ、デジタルサイネージ用の照明、さらにシーリングライトやベースライトなどの一般照明に採用することも考慮される。
【００６５】
さらに、本発明の主題からいくつかの実施形態が要素の特定の組み合わせを参照して図示されているが、本発明の主題の教示から離れることなく様々な組み合わせが他にも可能である。したがって、本発明の主題はここに記載されて図面に図示された例示的実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、様々な図示された実施形態の要素の組み合わせを包含するものでもある。
【００６６】
本発明の開示を前提として、本発明の主題となる趣旨と範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの変更および改変がなされることが可能である。それゆえ、図示された実施形態は例示の目的のためだけに示されたものであって、また添付された特許請求の範囲によって定義される発明の主題を限定するものとして考えられるべきではない、ということが理解されねばならない。添付された特許請求の範囲は、したがって、文字通り記載されている要素の組み合わせだけでなく、実質的に同じ結果を得るために実質的に同じ方法で実質的に同じ機能を奏する、全ての等価要素を含むものとして解釈されるべきである。特許請求の範囲は、それゆえに、具体的に図示して上に説明されたものも、概念的に均等なものも、また、発明の主題の本質的な概念を組み入れるものも、含むと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００６７】
１，１’，２０，１０１  面状照明装置
２  導光板
３，３’  光源
３ａ，３ａ’  発光面
３ｂ  基板
４  第１プリズムシート
５，５’  光拡散シート
６  第２プリズムシート
７  反射シート
１０  表示装置
１１  表示パネル
２７  視野角制御フィルタ
２７ａ  視野角制御フィルタのルーバ
２８  保護層
４０  第１プリズムシートのプリズム
６０  第２プリズムシートのプリズム
６０ａ  第２プリズムシートのプリズムの稜線
Ｌ，Ｌ’  光源の発光面の中心を通る中心線
【要約】
【課題】  面状照明装置の光出射面に対して、角度を持った出射光を得るようにした面状照明装置を提供する。また、斜めから表示パネルを見た場合でも、表示パネルが視認可能となる表示装置を提供する。
【解決手段】  本発明の第１の態様においては、導光板２と、導光板２の第１の側面２ｃａに面して配置された発光面３ａを有する光源で、光源の発光面の中心を通り、その導光板の側面２ｃａに対して垂直になるように延びる中心線を伴う光源３と、導光板の上に配置され、下面にプリズム４０を有する第１プリズムシート４と、上面にプリズム６０を有する第２プリズムシート６と、を備えた面状照明装置が開示される。第１プリズムシートの下面に設けられたプリズムの稜線が、光源の発光面の中心線に対して平行に延びていることが開示される。また、第２プリズムシートの上面に設けられたプリズムの稜線が、光源の発光面の中心線に対して実質的に垂直に延びていることが開示される。さらに、本発明の態様に係る面状照明装置を有する表示装置が開示される。
【選択図】  図１【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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