(57)【要約】【課題】光出射面における光源前方領域と導光板本体の両側端部との間の色ムラの発生を抑制する。【解決手段】導光板３３の光入射面３８に対向させて点光源３２を配置する。導光板３３は、光入射面３８から入射した点光源３２の光を閉じ込めるための光導入部３５と、光導入部３５の最大厚みよりも薄い導光板本体３４とを備える。光導入部３５は、導光板本体３４より厚みの大きな部分の表面から導光板本体３４の表面の端に向けて傾斜した傾斜面３７を有する。導光板本体３４は、光出射側の面とその反対面のうち少なくとも一方の面において、光導入部３５と導光板本体３４の有効照明領域４６との間に位置する領域に指向性変換パターン４０を有する。指向性変換パターン４０は、光導入部３５から有効照明領域４６へ通過する光の指向方向を、光出射面３９に垂直な方向から見たときに光入射面３８に垂直な方向となす角度が大きくなるように変換する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面から光を導入して光出射面から外部へ光を出射させる導光板であって、
前記光入射面から入射した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前記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、光出射側の面とその反対面のうち少なくとも一方の面に、前記導光板本体より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傾斜面を有し、
前記導光板本体は、光出射側の面とその反対面のうち少なくとも一方の面において、前記光導入部と導光板本体の有効照明領域との間に位置する領域に指向性変換パターンを有し、
前記指向性変換パターンは、前記光導入部から前記有効照明領域へ通過する光の指向方向を、前記光出射面に垂直な方向から見たときに前記光入射面に垂直な方向となす角度が大きくなるように変換するものであることを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記指向性変換パターンは、複数のパターン素子によって構成され、
前記指向性変換パターンの前記光入射面に平行な断面において、少なくとも一部の前記パターン素子が非対称な形状を有していることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記指向性変換パターンは、傾き方向が異なる斜面を前記光入射面の幅方向に沿って交互に配列して構成され、
前記指向性変換パターンの前記光入射面に平行な断面において、前記指向性変換パターンの断面形状が、前記光入射面に入射する光の発光中心を通過し、かつ、前記光入射面に垂直な仮想の直線を挟む両側の領域においてそれぞれ、内部から外部へ向けて前記指向性変換パターンの各斜面に法線を立てたとき、前記法線が前記仮想の直線側に向いて傾いている斜面の横幅の総和が、前記法線が前記仮想の直線と反対側に向いて傾いている斜面の横幅の総和よりも大きいことを特徴とする、請求項２に記載の導光板。
【請求項４】
前記指向性変換パターンは、傾き方向が異なる斜面を前記光入射面の幅方向に沿って交互に配列して構成され、
前記指向性変換パターンの前記光入射面に平行な断面において、前記指向性変換パターンの断面形状が、前記光入射面に入射する光の発光中心を通過し、かつ、前記光入射面に垂直な仮想の直線を挟む両側の領域においてそれぞれ、内部から外部へ向けて前記指向性変換パターンの各斜面に法線を立てたとき、法線が前記仮想の直線と反対側に向いて傾いている斜面に属する法線が前記光出射面に垂直な方向となす角度の平均角度が、法線が前記仮想の直線側に向いて傾いている斜面に属する法線が前記光出射面に垂直な方向となす角度の平均角度よりも大きいことを特徴とする、請求項２に記載の導光板。
【請求項５】
前記指向性変換パターンは、複数のパターン素子によって構成され、
前記パターン素子のうち少なくとも一部のパターン素子は、前記光出射面に垂直な方向から見たとき、前記光源の発光中心を通過し、かつ、前記光入射面に垂直な仮想の直線から測った離間距離が、前記光導入部側の端よりも前記有効照明領域側の端で大きくなっていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の導光板。
【請求項６】
前記光出射面に垂直な方向から見たとき、前記仮想の直線の両側においてそれぞれ、前記仮想の直線から遠くに位置する前記パターン素子ほど、前記仮想の直線となす角度が大きくなっていることを特徴とする、請求項５に記載の導光板。
【請求項７】
前記光出射面に垂直な方向から見たとき、前記仮想の直線の両側においてそれぞれ、前記パターン素子が、互いに平行となるように配列していることを特徴とする、請求項５に記載の導光板。
【請求項８】
前記指向性変換パターンは、複数のパターン素子によって構成され、
前記光出射面に垂直な方向から見て、前記光入射面に入射する光の発光中心を通過し、かつ、前記光入射面に垂直な仮想の直線を挟む両側の領域においてそれぞれ、前記パターン素子の延在方向が前記仮想の直線となす角度の平均値が５５°以下であることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
【請求項９】
前記指向性変換パターンは、Ｖ溝状をした複数のパターン素子によって構成されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の導光板。
【請求項１０】
隣接する前記パターン素子間の頂角が５０°以上１５０°以下であることを特徴とする、請求項９に記載の導光板。
【請求項１１】
前記光導入部に、前記入射面から入射する光を前記光導入部の幅方向へ広げるための光拡散パターンを設けたことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の導光板。
【請求項１２】
前記光出射面にレンチキュラーレンズ形状を形成したことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の導光板。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の導光板と、前記導光板の前記光入射面と対向する位置に配置された光源とを備えた面光源装置。
【請求項１４】
前記光入射面に対向する位置に、間隔Ｐをあけて複数個の前記光源が配置され、
前記導光板の屈折率をｎとするとき、前記指向性変換パターンは、前記光源の光出射側端面から
Ｐ／〔２・arcsin（１／ｎ）〕
の距離以下の領域内に存在していることを特徴とする、請求項１３に記載の面光源装置。    
【請求項１５】
請求項１３に記載された面光源装置と、液晶パネルとを備えた液晶表示装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載した液晶表示装置を備えたモバイル機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導光板及び面光源装置に関する。具体的には、液晶ディスプレイ装置などのバックライトとして用いられる面光源装置と、当該面光源装置に用いられる導光板とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、面光源装置を組み込むモバイル機器の薄型化に伴い、面光源装置もますます薄型化が要求されている。面光源装置を薄型化するためには、導光板の厚みを薄くすることが必要になる。しかし、平板状をした導光板の厚みを薄くできたとしても、ＬＥＤからなる光源の高さを小さくすることには限界がある。そのため、平板状をした薄い導光板を用いた場合には、光源の高さが導光板の端面（光入射面）の厚みよりも大きくなり、導光板の光入射面に対向させて配置した光源が導光板の上面よりも上に飛び出ることになる。こうして光源が導光板よりも上に飛び出ていると、光源から出射した光がすべて導光板の光入射面に入らず、一部が外部へ漏れてしまって光利用効率が悪くなる。
【０００３】
このような不具合を解決するため、平板状をした導光板本体の端に導光板本体よりも厚みの大きな光導入部を設け、光導入部の最大厚みの箇所から導光板本体の端に向けて傾斜した傾斜面を光導入部に設けた導光板を用いることが提案されている。このような導光板を用いた面光源装置としては、たとえば特許文献１に開示されたものや、特許文献２に開示されたものがある。
【０００４】
図１は、導光板本体よりも厚みの大きな光導入部を有する導光板を用いた面光源装置１１の一例を示す。導光板１３は、ほぼ均一な厚みを有する導光板本体１４とくさび状をした光導入部１５からなる。導光板本体１４の裏面には偏向パターン又は拡散パターンが形成され、表面にはレンチキュラーレンズ１６が形成されている。光導入部１５には、光導入部１５の最大厚みの箇所から導光板本体１４の端に向けて傾斜した傾斜面１７が設けられている。また、光導入部１５の端面（光入射面）の厚みは、光源１２の高さよりも大きくなっている。このような導光板１３を用いた面光源装置１１では、光導入部１５の端面の厚みを光源１２の高さよりも大きくすることで、光源１２から出射した光を効率良く光導入部１５に取り込んでいる。また、光導入部１５に取り込まれた光は、導光板本体１４へ導かれて面状に広がり、偏向パターン又は拡散パターンで反射されて導光板本体１４の光出射面から外部へ出射される。このとき光出射面から出射する光はレンチキュラーレンズ１６で指向特性を広げられる。よって、このような構造の面光源装置によれば、光源の光の利用効率の向上と面光源装置の薄型化とを両立させることができる。
【０００５】
しかし、光源（ＬＥＤ光源）から出る光は、光線方向が光源の正面方向（以下、光軸Ｃの方向という。）から傾くにつれて次第に色が変化しているので、上記のような面光源装置においては、光源の前方で光出射面から出射する光と導光板の側端部で光出射面から出射する光との間に色ムラが生じるという問題がある。
【０００６】
図２Ａ及び図２Ｂは、図２Ｃに示すように光源１２の光軸Ｃの方向から測ってφの方向へ出射される光の色（φ方向の直線上に沿った平均の色度値）のφ方向における変化を表している。ここで用いた色表示は、国際照明委員会（ＣＩＥ）により定められたＣＩＥｘｙ色度図（たとえば、"CIE's XYZ Coordinate System"： http://fourier.eng.hmc.edu/e180/lectures/color1/node25.html を参照）によるものである。ＣＩＥｘｙ色度図では、ｘ座標とｙ座標のペアによって特定の色を表現もしくは指定することができる。図２Ａ及び図２Ｂの横軸は、光軸Ｃの方向から測った光出射方向φを表している。図２Ａの縦軸は、φ方向に出射した光の色を示す色度図のｘ座標の値ｘ1と、光軸Ｃの方向（φ＝０°）に出射した光の色を示す色度図のｘ座標の値ｘ0との差Δｘ＝ｘ1−ｘ0を表している。同様に、図２Ｂの縦軸は、φ方向に出射した光の色を示す色度図のｙ座標の値ｙ1と、光軸Ｃの方向（φ＝０°）に出射した光の色を示す色度図のｙ座標の値ｙ0との差Δｙ＝ｙ1−ｙ0を表している。
【０００７】
図２Ａ及び図２Ｂに表されているように、光源から出る光の色は、光出射方向φによって変化している。そのため、導光板内に入射した光は導光方向によって異なる色に色づき、光出射面に色ムラが生じるおそれがある。しかし、図１のように光導入部１５に傾斜面１７を持たせた面光源装置１１の場合には、導光板１３内で光源１２の光軸方向へ導光される光と光軸方向から傾いた方向へ導光される光は十分に混じり合わないので、導光板の中央部（図１のＡ部）と両側端部（図１のＢ部）とで色ムラが発生する。
【０００８】
また、図３は、特許文献１に開示された面光源装置の斜視図である。図３の面光源装置２１では、光導入部１５の傾斜面１７に複数本の平行なＶ溝からなる光漏れ防止パターン２２を設けている。この光漏れ防止パターン２２は、傾斜面１７からの光漏れを少なくして光利用効率を向上させるためのものである。
【０００９】
このような面光源装置２１では、光漏れ防止パターン２２で反射された光は導光方向を導光板の幅方向へ曲げられるので、色の異なる光の混じり合いによって色ムラの発生を抑制されることが期待される。しかし、実際には、このような構造でも色ムラの抑制は限定的であり、不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０７０８２１号
【特許文献２】特表２００８−１５３０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的とするところは、光出射面における光源前方領域と導光板本体の両側端部との間の色ムラの発生を抑制することができる面光源装置ないし導光板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る導光板は、光入射面から光を導入して光出射面から外部へ光を出射させる導光板であって、前記光入射面から入射した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前記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、光出射側の面とその反対面のうち少なくとも一方の面に、前記導光板本体より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傾斜面を有し、前記導光板本体は、光出射側の面とその反対面のうち少なくとも一方の面において、前記光導入部と導光板本体の有効照明領域との間に位置する領域に指向性変換パターンを有し、前記指向性変換パターンは、前記光導入部から前記有効照明領域へ通過する光の指向方向を、前記光出射面に垂直な方向から見たときに前記光入射面に垂直な方向となす角度が大きくなるように変換するものであることを特徴とする。ここで、光の指向方向とは、個々の光線方向ではなく、光の指向特性の最大強度方向を意味する。
【００１３】
本発明の導光板によれば、指向性変換パターンによって光導入部を通過した光を導光板の幅方向に広げることができる。そのため、光源から出射される光に出射方向による色付きが存在する場合であっても、異なる色の光を混ぜ合わせることによって色ムラを抑制することができる。特に、光源の前方と導光板の両側端部における光の色ムラを低減することができる。
【００１４】
本発明に係る導光板のある実施態様においては、前記指向性変換パターンが、複数のパターン素子によって構成され、前記指向性変換パターンの前記光入射面に平行な断面において、少なくとも一部の前記パターン素子が非対称な形状を有していてもよい。また、前記指向性変換パターンは、Ｖ溝状をした複数のパターン素子によって構成されていてもよい。また、前記光出射面には、レンチキュラーレンズ形状を形成していてもよい。
【００１５】
本発明に係る導光板の別な実施態様は、前記指向性変換パターンが、傾き方向が異なる斜面を前記光入射面の幅方向に沿って交互に配列して構成され、前記指向性変換パターンの前記光入射面に平行な断面において、前記指向性変換パターンの断面形状が、前記光入射面に入射する光の発光中心を通過し、かつ、前記光入射面に垂直な仮想の直線を挟む両側の領域においてそれぞれ、内部から外部へ向けて前記指向性変換パターンの各斜面に法線を立てたとき、前記法線が前記仮想の直線側に向いて傾いている斜面の横幅の総和が、前記法線が前記仮想の直線と反対側に向いて傾いている斜面の横幅の総和よりも大きいことを特徴とする。かかる実施態様によれば、指向性変換パターンで反射した光を導光板の幅方向へさらに広げることができ、光源の異なる光の色を混ぜ合わせる効果をより高くすることができる。
【００１６】
本発明に係るさらに別な実施態様は、前記指向性変換パターンが、傾き方向が異なる斜面を前記光入射面の幅方向に沿って交互に配列して構成され、前記指向性変換パターンの前記光入射面に平行な断面において、前記指向性変換パターンの断面形状が、前記光入射面に入射する光の発光中心を通過し、かつ、前記光入射面に垂直な仮想の直線を挟む両側の領域においてそれぞれ、内部から外部へ向けて前記指向性変換パターンの各斜面に法線を立てたとき、法線が前記仮想の直線と反対側に向いて傾いている斜面に属する法線が前記光出射面に垂直な方向となす角度の平均角度が、法線が前記仮想の直線側に向いて傾いている斜面に属する法線が前記光出射面に垂直な方向となす角度の平均角度よりも大きいことを特徴とする。かかる実施態様によれば、指向性変換パターンで反射した光を導光板の幅方向へさらに広げることができ、光源の異なる光の色を混ぜ合わせる効果をより高くすることができる。
【００１７】
本発明に係る導光板のさらに別な実施態様は、前記指向性変換パターンが、複数のパターン素子によって構成され、前記パターン素子のうち少なくとも一部のパターン素子は、前記光出射面に垂直な方向から見たとき、前記光源の発光中心を通過し、かつ、前記光入射面に垂直な仮想の直線から測った離間距離が、前記光導入部側の端よりも前記有効照明領域側の端で大きくなっていることを特徴とする。かかる実施態様においては、前記光出射面に垂直な方向から見たとき、前記仮想の直線の両側においてそれぞれ、前記仮想の直線から遠くに位置する前記パターン素子ほど、前記仮想の直線となす角度が大きくなっていてもよい。あるいは、前記光出射面に垂直な方向から見たとき、前記仮想の直線の両側においてそれぞれ、前記パターン素子が、互いに平行となるように配列していてもよい。
【００１８】
本発明に係る導光板のさらに別な実施態様は、前記指向性変換パターンは、複数のパターン素子によって構成され、前記光出射面に垂直な方向から見て、前記光入射面に入射する光の発光中心を通過し、かつ、前記光入射面に垂直な仮想の直線を挟む両側の領域においてそれぞれ、前記パターン素子の延在方向が前記仮想の直線となす角度の平均値が５５°以下であることを特徴とする。パターン素子の延在方向が前記仮想の直線となす角度の平均値を５５°以下とすれば、光源の前方と導光板の両側端部との間の色ムラを低減できるとともに、輝度効率なども良好となる。
【００１９】
本発明に係る導光板のさらに別な実施態様は、隣接する前記パターン素子間の頂角が５０°以上１５０°以下であることを特徴とする。かかる実施態様によれば、光源の前方と導光板の両側端部との間の色ムラを低減する効果を高くできるとともに、輝度効率なども良好となる。
【００２０】
本発明に係る導光板のさらに別な実施態様は、前記光導入部に、前記入射面から入射する光を前記光導入部の幅方向へ広げるための光拡散パターンを設けたことを特徴とする。なお、当該光拡散パターンを設ける位置は特に限定されるものではなく、たとえば光導入部の上面、下面、傾斜面である上面又は下面などに設けることができる。かかる実施態様によれば、光入射面から光導入部に入る光を光拡散パターンで横に広げることができる。よって、光源から出射された光の混ぜ合わせ効果をより高めることができ、光源の前方と導光板の両側端部における光の色ムラをより低減することができる。
【００２１】
本発明に係る面光源装置は、本発明に係る導光板と、前記導光板の前記光入射面と対向する位置に配置された光源とを備えたことを特徴とする。本発明の面光源装置によれば、光源から出射される光に出射方向による色付きが存在する場合であっても、異なる色の光を混ぜ合わせることによって色ムラを抑制することができる。特に、光源の前方と導光板の両側端部における光の色ムラを低減することができる。
【００２２】
本発明に係る面光源装置のある実施態様は、前記光入射面に対向する位置に、間隔Ｐをあけて複数個の前記光源が配置され、前記導光板の屈折率をｎとするとき、前記指向性変換パターンは、前記光源の光出射側端面から
Ｐ／〔２・arcsin（１／ｎ）〕
の距離以下の領域内に存在していることを特徴とする。指向性変換パターンの形成されている領域が、光源の光出射側端面からＰ／〔２・arcsin（１／ｎ）〕よりも遠くまで延びると、ある光源から出た光が隣の光源の前方の領域に入って光の利用効率が却って悪くなるためである。
【００２３】
本発明に係る液晶表示装置は、本発明に係る面光源装置と、液晶パネルとを備えている。かかる液晶表示装置は本発明にかかる面光源装置を用いているので、液晶表示装置の画面の色ムラを低減することができる。
【００２４】
本発明に係るモバイル機器は、本発明に係る液晶表示装置を備えている。かかるモバイル機器は本発明にかかる液晶表示装置を備えているので、液晶表示装置の画面の色ムラを低減することができる。
【００２５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、従来の面光源装置を示す斜視図である。
【図２】図２Ａは、光源から出射される光の出射方向φとＣＩＥｘｙ色度図におけるｘ座標との関係を示す図である。図２Ｂは、光源から出射される光の出射方向φとＣＩＥｘｙ色度図におけるｙ座標との関係を示す図である。図２Ｃは、光源から出射される光の出射方向φを示す図である。
【図３】図３は、特許文献１に開示された面光源装置の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１による面光源装置の斜視図である。
【図５】図５Ａは、図４に示す面光源装置の平面図である。図５Ｂは、図５ＡのＸ−Ｘ線断面を示す拡大図であって、レンチキュラーレンズの断面形状を示す。
【図６】図６は、図４に示す面光源装置の概略断面図である。
【図７】図７は、光入射面と平行な断面における指向性変換パターンの形状と、その一部を拡大して示す断面図である。
【図８】図８は、図７に示す指向性変換パターンの作用説明図である。
【図９】図９は、内向き法線の斜面の横幅の総和と外向き法線の斜面の横幅の総和の和に対する内向き法線の斜面の横幅の総和の比と、中央部／両側端部間の相対色度変化量との関係を表したシミュレーション図である。
【図１０】図１０は、外向き法線又は内向き法線の斜面の横幅の総和と、外向き法線又は内向き法線の斜面の平均角度の求め方を説明する図である。
【図１１】図１１は、外向き法線の斜面の法線が垂線となす角度の平均角度と内向き法線の斜面の法線が垂線となす角度の平均角度の和に対する外向き法線の斜面の法線が垂線となす角度の平均角度の比と、中央部／両側端部間の相対色度変化量との関係を表したシミュレーション図である。
【図１２】図１２は、指向性変換パターンの平均開き角と中央部／両側端部間の相対色度変化量との関係をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。
【図１３】図１３は、指向性変換パターンの平均開き角を説明する図である。
【図１４】図１４は、パターン素子間の頂角θと中央部／両側端部間の相対色度変化量との関係を示すシミュレーション図である。
【図１５】図１５Ａ−１５Ｅは、それぞれ異なる指向性変換パターンの、光入射面と平行な断面における形状を示す断面図である。
【図１６】図１６Ａ−１６Ｄは、それぞれ指向性変換パターンを形成するためのパターン形成領域の種々の形状を示す概略図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態１の変形例による面光源装置の平面図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態１の別な変形例による面光源装置の斜視図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態２による面光源装置の斜視図である。
【図２０】図２０は、図１９に示す面光源装置の平面図である。
【図２１】図２１は、光入射面と平行な断面における指向性変換パターンの形状と、その一部を拡大して示す断面図である。
【図２２】図２２Ａ−２２Ｃは、それぞれ指向性変換パターンを形成するためのパターン形成領域の種々の形状を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施形態３による面光源装置の斜視図である。
【図２４】図２４Ａは、図２３に示す面光源装置の平面図である。図２４Ｂは、図２４ＡのＹ−Ｙ線断面図であって、光拡散パターンの断面形状を示す。
【図２５】図２５は、本発明の実施形態３の変形例による面光源装置の斜視図である。
【図２６】図２６は、本発明の実施形態４による面光源装置の斜視図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施形態４の変形例による面光源装置の斜視図である。
【図２８】図２８Ａ−２８Ｃは、それぞれ導光板の種々の形態を示す概略側面図である。
【図２９】図２９Ａ−２９Ｃは、それぞれ導光板の種々の形態を示す概略側面図である。
【図３０】図３０Ａ−３０Ｃは、それぞれ導光板の種々の形態を示す概略側面図である。
【図３１】図３１Ａ−３１Ｃは、それぞれ導光板の種々の形態を示す概略側面図である。
【図３２】図３２は、本発明の実施形態５による面光源装置の平面図である。
【図３３】図３３Ａ、図３３Ｂ及び図３３Ｃは、本発明の実施形態６による面光源装置の側面図、平面図及び下面図である。
【図３４】図３４は、本発明の実施形態７による液晶表示装置の断面図である。
【図３５】図３５は、本発明の実施形態８によるモバイル機器を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。
【００２８】
（実施形態１）
以下、図４−図８を参照して本発明の実施形態１による面光源装置３１を説明する。図４は本発明の実施形態１による面光源装置３１を示す斜視図、図５Ａは、その平面図である。また、図５Ｂは、図５ＡのＸ−Ｘ線断面図であって、導光板３３の表面に設けられたレンチキュラーレンズ３６の断面を拡大して表している。図６は、面光源装置３１の縦方向に沿った概略断面図であって、導光板３３の光入射面３８及び光出射面３９に垂直な面内における光線の挙動を表している。図７は、導光板３３の光入射面３８と平行な断面における指向性変換パターン４０の断面を示す図であって、併せて指向性変換パターン４０の一部を拡大して示す。また、図８Ａ及び図８Ｂは、この指向性変換パターンにより反射される光線の挙動を示す。
【００２９】
面光源装置３１は、点光源３２（光源）と導光板３３とからなる。点光源３２は、１個又は複数個のＬＥＤを内蔵したものであって白色発光する。図６に示すように、ＬＥＤ４１は透明封止樹脂４２内に封止され、さらに透明封止樹脂４２は正面を除いて白色樹脂４３によって覆われており、透明封止樹脂４２の白色樹脂４３から露出している正面が光出射窓４４（発光面）となっている。この点光源３２は、導光板３３の幅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。
【００３０】
導光板３３は、薄板状をした導光板本体３４と連続させるようにして、導光板本体３４の端面に光導入部３５を設けたものである。導光板３３は、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一体成形される。
【００３１】
光導入部３５は、導光板３３のうちで厚みの厚い略くさび状の部分であって、その端面である光入射面３８の一部に対向させて点光源３２が配置されている。光導入部３５の端面の厚みＴは光出射窓４４の高さＨと等しいか、それよりも厚くなっており、そのため点光源３２から出射された光は効率よく光入射面３８から光導入部３５内に入射し、面光源装置３１の光利用効率が高くなる。
【００３２】
光導入部３５の上面（導光板本体３４の光出射面３９と同じ側の面）には、傾斜面３７が形成されている。傾斜面３７は、光入射面３８の近傍の最大厚みの部分から導光板本体３４の端へ向けて傾斜している。傾斜面３７は、導光板３３の一方側面から他方側面まで帯状に延びている。実施形態１の面光源装置３１では、傾斜面３７は平滑に形成されている。
【００３３】
導光板本体３４は導光板３３の大部分の面積を占めており、その厚みｔは光導入部３５の最大厚みＴよりも薄くなっており、それによって導光板３３の薄型化が図られる。導光板本体３４は表裏面が平行な平板状をしており、導光板本体３４の厚みはほぼ均一となっている。図５Ａに示すように、導光板本体３４は、大部分が有効照明領域４６となっており、光導入部３５と隣接する端部領域がパターン形成領域４７となっている。
【００３４】
有効照明領域４６は均一な輝度の光を出射する領域であって、面光源装置３１の上に重ねる液晶パネルの表示領域に対応している。有効照明領域４６の上面が光出射面３９となっており、有効照明領域４６の光出射面３９にはレンチキュラーレンズ３６が成形されている。レンチキュラーレンズ３６は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、導光板本体３４の縦方向と平行に延びた凸レンズが横方向に並んだものであって、光出射面３９から出射する光の指向特性を横方向に広げる働きをしている。また、有効照明領域４６の光出射面３９と反対面（下面）には光出射手段４５を備えている。図６では光出射手段４５として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などでもよい。また、光出射手段４５は、導光板本体３４の光出射面３９、あるいは光出射面３９とその反対面の双方に設けていても差し支えない。
【００３５】
パターン形成領域４７は、導光板本体３４の端部にあって、光導入部３５の端（傾斜面３７の下端）と有効照明領域４６の端との間に位置する帯状の領域である。パターン形成領域４７の上面及び／又は下面には指向性変換パターン４０を設けている。指向性変換パターン４０は、図５Ａ及び図７に示すように、Ｖ溝状をした複数のパターン素子４０ａを放射状に配列したものである。すなわち、光出射面３９に垂直な方向から見たとき、各パターン素子４０ａは、点光源３２の発光中心を通過し、かつ、光入射面３８に垂直な仮想の直線（以下、点光源３２の光軸Ｃという。）に対して傾いており、光軸Ｃの両側で各パターン素子４０ａの傾く方向が反対向きになっている。さらに、各パターン素子４０ａは、光軸Ｃから離れるに従って光軸Ｃとなす角度が次第に大きくなっている。
【００３６】
なお、図面においては、図示の都合上、レンチキュラーレンズ３６や指向性変換パターン４０などの光学パターンを粗く描いているが、これらは実際には、ミクロンオーダーの微細なパターンである。また、指向性変換パターン４０の設けられている領域は、パターン形成領域４７の長さよりも短くてもよく、パターン形成領域４７内にレンチキュラーレンズ３６の端部が入り込んでいても差し支えない。
【００３７】
図７に示すように、各パターン素子４０ａは、光入射面３８と平行な断面において傾斜角と傾斜方向が異なる２つの斜面によって構成されており、谷線（最下点）を通り光出射面３９に垂直な直線に関して左右非対称なＶ溝状となっている。したがって、指向性変換パターン４０は傾斜方向が異なる斜面が交互に並んでいる。
【００３８】
この指向性変換パターン４０の断面形状は、つぎのような特徴を有している。光入射面３８と平行な断面において、各パターン素子４０ａの斜面に導光板３３の内部から外部へ向けて立てた法線Ｎを考えるとき、法線Ｎが光軸Ｃに直交する垂線Ｃ´側へ傾いた斜面５０ａ（以下、内向き法線の斜面５０ａという。）の横幅Ｄ１の総和は、法線Ｎが垂線Ｃ´と反対側へ傾いた斜面５０ｂ（以下、外向き法線の斜面５０ｂという。）の横幅Ｄ２の総和よりも大きくなっている。ただし、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和と、外向き法線の斜面５０ｂの横幅Ｄ２の総和は、それぞれ光軸Ｃの右側の領域と左側の領域とで個々に計算し、光軸Ｃの両側でそれぞれ斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和が斜面５０ｂの横幅Ｄ２の総和よりも大きくなっている。特に、図７に示す例では、任意の箇所の隣合う２つの斜面５０ａ、５０ｂについて、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１が、外向き法線の斜面５０ｂの横幅Ｄ２よりも大きくなっている。
【００３９】
しかして、この面光源装置３１にあっては、図６に矢印で示すように、点光源３２から出射した光は、光入射面３８から光導入部３５内に入射し、光導入部３５の上面又は下面で反射され、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へ導びかれる。導光板本体３４へ導入された光は、指向性変換パターン４０やレンチキュラーレンズ３６、導光板本体３４の下面で反射しながら導光板本体３４内を導光し、光出射手段４５によって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。
【００４０】
このとき、指向性変換パターン４０に入射した光Ｌの指向特性は、図４及び図５に示すように、光Ｌが指向性変換パターン４０で反射することによって光軸Ｃとなす角度が大きくなるように曲げられ、導光板３３の幅方向へ広げられる。
【００４１】
図８は指向性変換パターン４０で反射される光の挙動を示す概略図であって、指向性変換パターン４０の、光入射面３８と平行な断面の一部を表している。指向性変換パターン４０は、上記のように構成されているので、図８に示すように、発光中心３２ａから斜め方向へ出射した光Ｌが垂直に近い角度で入射する斜面５０ｂの面積が小さくなり、斜面５０ｂから光が漏れにくくなる。
【００４２】
さらに、発光中心３２ａから出て斜面５０ａに入射した光Ｌは、外側へ向けて光軸Ｃとなす角度が大きくなるように反射されるが、指向性変換パターン４０において斜面５０ａの面積が大きくなっているので、外側へ反射される光量が増加し、光Ｌの指向特性は図５Ａに示すように導光板３３の幅方向に広げられる。その結果、点光源３２から出射される光が出射方向によって色が変化していても、導光板３３内へ入射した色の異なる光が指向性変換パターン４０で反射されることによって混じり合う。具体的にいうと、図４及び図５Ａに示すように、導光板３３の中央部（点光源３２の前方）へ出射された光の一部は、指向性変換パターン４０で反射されることによって導光板３３の両側端部へ導光され、一方、導光板３３の両側端部へ出射された光の一部は導光板３３の側面で反射されて導光板３３の中央部へ導光され、導光板３３の全体で色の異なる光が混じり合う。その結果、光出射面３９おける導光板３３の中央部と両側端部との間での色ムラを抑制することができる。
【００４３】
図９は、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和の比率と中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊとの関係を表したシミュレーション図である。図９の横軸は、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和（ΣＤ１）と外向き法線の斜面５０ｂの横幅Ｄ２の総和（ΣＤ２）の和に対する、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和の比率ｋ（＝ΣＤ１／（ΣＤ１＋ΣＤ２））を示す。ここで、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和は、図１０を参照すれば、内向き法線の斜面５０ａの水平方向における横幅をそれぞれＤ１iとするとき（ｉは、内向き法線の斜面５０ａのそれぞれに付けた指標）、
ΣＤ１i
で表される。ここで、Ｄ１iの総和の計算は、光軸Ｃの右側領域、または左側領域の斜面５０ａについて別々に行うものである。同様に、外向き法線の斜面５０ｂの横幅Ｄ２の総和は、外向き法線の斜面５０ｂの水平方向における横幅をそれぞれＤ２jとするとき（ｊは、外向き法線の斜面５０ｂのそれぞれに付けた指標）、
ΣＤ２j
で表される。ここで、Ｄ２jの総和の計算は、光軸Ｃの右側領域、または左側領域の斜面５０ｂについて別々に行うものである。
【００４４】
また、図９は、中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊを示す。この中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊは、つぎのように定義される。内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和の比率がｋの場合に、導光板の中央部における光の色を色度図のｘ座標、ｙ座標で表したものをそれぞれｘo（ｋ）、ｙo（ｋ）とする。導光板の両側端部における光の色を色度図のｘ座標、ｙ座標で表したものをｘs（ｋ）、ｙs（ｋ）とする。このとき、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和の比率がｋの場合のときの色度変化量Ｊkを、つぎの数式１で定義する。これは、導光板の中央部における光の色と導光板の両側端部における光の色との、色度図上における距離を表している。
【数１】
2014146535.tif 000003
【００４５】
図９の縦軸に示す中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊとは、パターン素子４０ａの断面が左右対称である場合（ｋ＝０.５）のときの中央部／両側端部間の色度変化量
Ｊ0.5に対する、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和の比率がｋのときの色度変化量Ｊkの比である。すなわち、
Ｊ＝Ｊｋ／Ｊ0.5
である。
【００４６】
図９によれば、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和と外向き法線の斜面５０ｂの横幅Ｄ２の総和の和に対する、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和の比率ｋ（＝ΣＤ１／（ΣＤ１＋ΣＤ２））が０.５よりも大きければ中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊが１.０よりも小さくなる。中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊが１.０とは、色ムラに対する対策がなされていない場合であるので、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和の比率ｋが０.５よりも大きければ、導光板３３の中央部と両側端部との間における色ムラの改善に効果のあることが分かる。なかでも、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和と外向き法線の斜面５０ｂの横幅Ｄ２の総和の和に対する、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和の比率（ΣＤ１／（ΣＤ１＋ΣＤ２））が０.８以上０.９以下の領域では、最も色ムラ改善の効果が高くなっている。
【００４７】
また、指向性変換パターン４０の断面形状の特徴は、つぎのように表現することもできる。外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度β（あるいは、斜面５０ｂの傾斜角）の平均角度は、内向き法線の斜面５０ａの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度α（あるいは、斜面５０ａの傾斜角）の平均角度よりも大きくなっている。ここで、内向き法線の斜面５０ａの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度αの平均角度とは、図１０に示すように、内向き法線の斜面５０ａの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度をそれぞれαi、各斜面５０ａの横幅をそれぞれＤ１iとするとき（ｉは、内向き法線の斜面５０ａのそれぞれに付けた指標）、
Σαi×Ｄ１i／ΣＤ１i
で定義する。ここで、分母及び分子の総和の計算は、いずれも光軸Ｃの右側領域、または左側領域の斜面５０ａについて別々に行うものである。同様に、外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度βの平均角度とは、外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度をそれぞれβj、各斜面５０ｂの横幅をそれぞれＤ２jとするとき（ｊは、外向き法線の斜面５０ｂのそれぞれに付けた指標）、
Σβj×Ｄ２j／ΣＤ２j
で定義する。ここで、分母及び分子の総和の計算は、いずれも光軸Ｃの右側領域、または左側領域の斜面５０ｂについて別々に行うものである。また、この平均角度の大小の比較も、光軸Ｃの右側領域と左側領域で別々に行う。特に、図７に示す例では、任意の箇所の隣合う２つの斜面５０ａ、５０ｂについて、外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度βが、内向き法線の斜面５０ａの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度αよりも大きくなっている。
【００４８】
図１１は、外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度の平均角度の比率と中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊとの関係を表したシミュレーション図である。図１０の横軸は、外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度の平均角度と内向き法線の斜面５０ａの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度の平均角度の和に対する、外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度の平均角度の比率を示す。また、図１１の縦軸は、中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊを示す。
【００４９】
図１１によれば、外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度の平均角度と内向き法線の斜面５０ａの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度の平均角度の和に対する、外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度の平均角度の比率が０.５よりも大きければ中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊが１.０よりも小さくなり、光源の前方領域と導光板の両側端部における色ムラの改善に効果のあることが分かる。なかでも、外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度の平均角度と内向き法線の斜面５０ａの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度の平均角度の和に対する、外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度の平均角度の比率が０.７以上０.８以下の領域では、最も色ムラ改善の効果が高くなっている。
【００５０】
つぎに、指向性変換パターン４０の平均開き角について説明する。図１２は、指向性変換パターン４０の平均開き角と中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊとの関係をシミュレーションにより求めた結果を示す。図１２の横軸は、指向性変換パターン４０の平均開き角を示し、縦軸は、中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊを示す。ここで、指向性変換パターン４０の平均開き角とは、図１３に示すように、導光板３３の光出射面３９に垂直な方向から見て、指向性変換パターン４０を光軸Ｃに関して左右の領域に分け、その左側領域又は右側領域のいずれかの領域において、個々のパターン素子４０ａの延在する方向の光軸Ｃに対する傾きをω１、ω２、ω３、…としたとき、それらの傾きω１、ω２、ω３、…の算術平均（相加平均）を言う。図１２によれば、指向性変換パターン４０に平均開き角が０°よりも大きければ（すなわち、パターン素子４０ａが平行に並んでいなければ）、点光源３２の前方領域と導光板３３の両側端部との間での光の混ぜ合わせ効果が高くなり、両領域での色ムラを抑制することができることが分かる。もっとも、面光源装置３１の輝度効率なども考慮すれば、指向性変換パターン４０の平均開き角は、５５°以下であることが望ましい。
【００５１】
また、指向性変換パターン４０の隣接するパターン素子４０ａ間に形成される頂角θ（図７参照）は、５０°〜１５０°の範囲にあることが望ましい。図１４は、この根拠を示すシミュレーション結果である。図１４は、パターン素子４０ａ間の頂角θと中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊとの関係を示すシミュレーション図であって、その横軸がパターン素子４０ａ間の頂角θを表し、縦軸が中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊを表している。図１４によれば、頂角が１８０°よりも小さなほぼ全領域で中央部／両側端部間の相対色度変化量Ｊが小さくなり、点光源３２の前方領域と導光板３３の両側端部との間の色ムラが改善されることが分かる。特に、この効果は頂角θが１２０°で最大となる。もっとも、面光源装置３１の輝度効率などを考慮すれば、頂角θは５０°以上１５０°以下の範囲にあることが望ましい。
【００５２】
なお、パターン素子４０ａがＶ溝状でない場合（図１５Ｄ、図１５Ｅの場合など）には、指向性変換パターン４０の光入射面３８と平行な断面において、ある稜線とそれに隣接する谷線とを直線で結んで三角形で近似し、その三角形の頂点における頂角をパターン素子４０ａ間の頂角とすればよい。
【００５３】
指向性変換パターン４０は光軸Ｃの両側で傾けて配置されていればよいので、指向性変換パターン４０の断面形状は特に限定されない。たとえば、図１５Ａに示すものは、左右非対称な断面形状を有するパターン素子４０ａを左右の領域で繰り返し配列させたものである。図１５Ｂは、左右非対称な断面形状を有するパターン素子４０ａを、左右の領域で徐々に変形させながら配列させている。図１５ＣのようにＶ溝状をした左右対称な断面形状のパターン素子４０ａを繰り返し並べてもよい。また、図１５Ｄのように指向性変換パターン４０の頂部を湾曲させたり、図１５Ｅのように断面多角形状のパターン素子４０ａを配列させたものであってもよい。
【００５４】
指向性変換パターン４０を設ける領域（パターン形成領域４７）の形状も種々の形状がありうる。たとえば、図１６Ａに示すように、点光源３２の光が届きにくい点光源側の角には指向性変換パターン４０を設けていなくてもよい。さらに、図１６Ｂのように点光源側の角の指向性変換パターン４０のない領域を広くしてパターン形成領域４７を台形状としてもよい。図１６Ｃでは、パターン形成領域４７の点光源３２と反対側の縁を点光源３２と反対側へ膨らませるようにしている。また、図１６Ｄのように、パターン形成領域４７の点光源３２と反対側の縁を点光源側へ窪ませてもよい。
【００５５】
（変形例）
図１７は、本発明の実施形態１の変形例による面光源装置４８の平面図である。指向性変換パターン４０のパターン素子４０ａは、点光源３２の光軸Ｃの両側でそれぞれ平行に揃っていてもよい。すなわち、この面光源装置４８では、指向性変換パターン４０のパターン素子４０ａは、点光源３２の光軸Ｃの両側で、それぞれ光軸Ｃに対して互いに反対向きに傾いている。そして、光軸Ｃの右半分ではパターン素子４０ａが互いに平行に揃っており、左半分でもパターン素子４０ａが互いに平行に揃っている。
【００５６】
このようにパターン素子４０ａが平行に揃っている場合でも、指向性変換パターン４０で反射した光の指向特性を光軸Ｃとなす角度が大きくなるように曲げることができるので、導光板３３の中央部と両側端部との間の色ムラを改善することができる。また、このようにパターン素子４０ａを左右の領域でそれぞれ平行に揃えておけば、指向性変換パターン４０の製作が容易になる。特に、切削によって成形型内に指向性変換パターン４０を成形するための反転パターンを形成する場合には、成形型の製作が容易になる。
【００５７】
図１８は、本発明の実施形態１の別な変形例による面光源装置４９の斜視図である。この面光源装置４９のように、有効照明領域４６の光出射面３９においては、レンチキュラーレンズ３６がなくて平滑（鏡面）になっていてもよい。このようにレンチキュラーレンズ３６がない場合であっても、導光板３３の中央部と両側端部との間の色ムラが改善されるので、有用である。また、光出射面３９を粗面としてもよい。
【００５８】
（実施形態２）
図１９は本発明の実施形態２による面光源装置６１を示す斜視図である。図２０は、面光源装置６１の平面図である。図２１は、光入射面３８と平行な断面における指向性変換パターン４０の断面形状を示す。また、図２１には、当該指向性変換パターン４０の一部を拡大して示す。
【００５９】
本発明の実施形態２による面光源装置６１では、点光源３２の光軸Ｃの近傍においては、部分的に指向性変換パターン４０が除かれていて、平坦面６２（鏡面）となっている。特に、図示例では、左右の指向性変換パターン４０に挟むようにして三角形状の平坦面６２を設けている。
【００６０】
図２１に示すように、左右の指向性変換パターン４０では、光入射面３８と平行な断面において、各パターン素子４０ａの斜面に導光板３３の内部から外部へ向けて立てた法線Ｎを考えるとき、内向き法線の斜面５０ａの横幅Ｄ１の総和は、外向き法線の斜面５０ｂの横幅Ｄ２の総和よりも大きくなっている。あるいは、外向き法線の斜面５０ｂの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度βの平均角度は、内向き法線の斜面５０ａの法線Ｎが垂線Ｃ´となす角度αの平均角度よりも大きくなっている。
【００６１】
このような構造によれば、左右両側の指向性変換パターン４０によって光を導光板３３の幅方向へ広げることができ、導光板３３の中央部と両側端部との間の色ムラを抑制することができる。しかも、点光源３２の前方で指向性変換パターン４０を部分的に除去しているので、図２０に破線で示すように、点光源３２の前方へ送る光量を増やすことができる。よって、指向性変換パターン４０によって光が横方向へ広げられる結果、点光源３２の前方の光量が少なくなり、点光源３２の前方が暗くなるのを防ぐことができる。
【００６２】
なお、指向性変換パターン４０の除去部分（平坦面６２）の形状は、図１９、図２０に示すような三角形状のものに限らない。たとえば、図２２Ａのように五角形状に指向性変換パターン４０を除去していてもよく、図２２Ｂのように矩形状に指向性変換パターン４０を除去していてもよく、図２２Ｃのように台形状に指向性変換パターン４０を除去していてもよい。
【００６３】
（実施形態３）
図２３は、本発明の実施形態３による面光源装置７１の斜視図である。図２４Ａは、面光源装置７１の平面図である。図２４Ｂは、図２４ＡのＹ−Ｙ線断面図である。
【００６４】
実施形態３の面光源装置７１では、さらに光導入部３５の上面及び／又は下面に、反射する光の指向性を横方向に広げるための光拡散パターン７２を形成している。光拡散パターン７２は、図２４Ｂに示すように、縦方向に延びたＶ溝７２ａを互いに平行に並べたものであってもよく、レンチキュラーレンズ状のパターンやランダムな形状のパターンなどであってもよい。このような構造では、光拡散パターン７２によって光を横方向に広げて導光板３３の側面方向へ送り、光出射面３９の側縁部が暗くなるのを防いでいる。さらに、点光源３２の前方に指向性変換パターン４０のない平坦面６２を形成しておくことで、点光源３２の前方が暗くならないようにしている。
【００６５】
また、光拡散パターン７２をＶ溝７２ａによって構成してあれば、傾斜面３７又は光導入部３５から外部へ光が漏れにくくなり、光導入部３５へ入った点光源３２の光を低損失で導光板本体３４へ導光できるようになる。
【００６６】
この実施形態３の面光源装置７１において、図２３に示す各部の寸法を以下のように設定してサンプルを作製したところ、導光板３３の色ムラ低減効果を確認することができた。
点光源３２の光出射窓の幅：    ２ｍｍ
導光板３３の幅Ｗ：    ５.５ｍｍ
光導入部３５の最大厚さＴ：    ０.４２ｍｍ
光導入部３５の長さＫ：    １.５ｍｍ
導光板本体３４の厚さｔ：    ０.２３ｍｍ
パターン形成領域４７の長さＧ：    １.５ｍｍ
導光板３３の屈折率ｎ：    １.５９
【００６７】
（変形例）
図２５は、本発明の実施形態３の変形例による面光源装置７３を示す斜視図である。この面光源装置７３では、光を横方向に広げるための光拡散パターン７２を放射状に形成している。
【００６８】
（実施形態４）
図２６は、本発明の実施形態４による面光源装置９１を示す斜視図である。この面光源装置９１では、点光源３２の前方において、光導入部３５の傾斜面３７に膨出部９２を形成している。この膨出部９２は、円錐台の一部と同じ形状を有している。このような膨出部９２を傾斜面３７に設ければ、導光板３３に垂直な上方から見たとき、膨出部９２の外周面（傾斜面）が点光源３２をほぼ円弧状に囲むことになるので、点光源３２から出て光入射面３８から光導入部３５内に入った光は、膨出部９２の外周面へほぼ垂直に入射することになる。その結果、光が光導入部３５の傾斜面（膨出部９２の外周面）から漏れにくくなり、光導入部３５から導光板本体３４への導光効率が向上する。
【００６９】
（変形例）
実施形態４の面光源装置においても、図２７に示すように、膨出部９２の外周面に、光を横方向に広げるための光拡散パターン９３を設けてもよい。
【００７０】
（導光板の種々の形態）
図２８Ａ−２８Ｃ、図２９Ａ−２９Ｃ、図３０Ａ−３０Ｃおよび図３１Ａ−３１Ｃは、導光板３３の種々の形状を示す概略側面図である。これらの導光板を用いた場合にも、本願発明の効果を奏することが可能である。
【００７１】
図２８Ａに示すものは、光導入部３５の端の水平部分をなくし、傾斜面３７が光入射面３８から始まるようにしたものである。図２８Ｂに示すものは、光導入部３５の傾斜面３７を複数段に設けたものである。図２８Ｃに示すものは、光導入部３５の傾斜面３７を湾曲面にしたものである。
【００７２】
図２９Ａに示すものは、導光板本体３４の上面を傾斜させて導光板本体３４をテーパー状に形成したものである。図２９Ｂ、３１Ｃに示すものは、光導入部３５の上面の光入射面３８側の端を傾斜面３７とは反対向きに傾斜させて逆傾斜部９５を設けたものである。特に、図２９Ｃでは、逆傾斜部９５を設けたことによって光導入部３５の端の高さＴ´が導光板本体３４の厚みｔよりも小さくなっている。
【００７３】
図３０Ａに示すものは、光導入部３５の上下両面に傾斜面３７を設け、そのうちの一方の傾斜面３７、あるいは両方の傾斜面３７に光拡散パターン７２を設けたものである。図３０Ｂに示すように、導光板本体３４の一部に光導入部３５の厚みよりも大きな部分９６を設けてあっても差し支えない。
【００７４】
また、図３０Ａ、図３０Ｂに示すように、光導入部３５の最上面を緩やかに傾斜させて緩傾斜面９７としても差し支えない。
【００７５】
図３０Ｃは、光導入部３５の傾斜面３７と下面との双方に光拡散パターン７２を設けたものである。また、図３１Ａは、光導入部３５の下面にのみ光拡散パターン７２を設けたものである。図３０Ｃ及び図３１Ａに示すように、光導入部３５の下面に設けた光拡散パターン７２は、導光板本体３４の下面へはみ出していてもよい。
【００７６】
図３１Ｂ及び図３１Ｃの導光板３３では、傾斜面３７が途中から傾きを変化させていて２段階に形成されている。そして、図３１Ｂの導光板３３では、傾斜面３７の全体に光拡散パターン７２を設けてあり、図３１Ｃの導光板３３では、傾斜面３７の下半分だけに光拡散パターン７２を設けている。
【００７７】
なお、上記実施形態及び変形例では、１個の光源を用いた場合を説明したが、導光板の光入射面に対向させて複数個の点光源を並べてもよい。この場合には、各点光源の位置に対応させて、点光源の配列ピッチと等しい間隔毎に上記のような構成の指向性変換パターンなどを繰り返し設ければよい。
【００７８】
また、上記各実施形態及び変形例では、導光板の上面に指向性変換パターンを設けているが、導光板の下面、あるいは導光板の上面と下面の双方に指向性変換パターンを設けていてもよい。
【００７９】
（実施形態５）
つぎに、複数の点光源３２を備えた面光源装置１０１を説明する。図３２は、導光板３３の光入射面３８に対向させて複数個の点光源３２を配置した面光源装置１０１を示す平面図である。この面光源装置５１においては、点光源３２と点光源３２の中間を境界として、点光源３２のピッチＰと同じ周期で、同じ指向性変換パターン４０が周期的に形成されている。たとえば、点光源３２のピッチＰが５.５ｍｍで、指向性変換パターン４０の周期も５.５ｍｍとなっている。
【００８０】
この実施形態のように複数個の点光源３２が配列されている場合には、図３２に示すように、指向性変換パターン４０で点光源３２の光が広げられる結果、ある点光源３２に対応する導光板領域には、隣の点光源３２からも光が導光され、光の混ぜ合わせ効果がより向上する。その結果、各点光源３２の前方と各点光源３２間の中間部における色ムラが抑制される。
【００８１】
また、複数の点光源３２を並べた場合には、指向性変換パターン４０のうち隣合う点光源３２の中間部分では、両側の点光源３２からの光が届くことがある。指向性変換パターン４０のある箇所に両側の点光源３２からの光が同時に入射すると、両方の光に対して光漏れが生じにくいように最適設計することができなくなるので、面光源装置の光利用効率が悪くなる。
【００８２】
したがって、指向性変換パターン４０は、複数の点光源３２からの光が入射しないようにすることが好ましい。点光源３２から出射して光入射面３８から光導入部３５に入った光の入射角γは、フレネルの法則によって
γ ＝ arcsin（１／ｎ）      …（数式１）
と表される。ただし、ｎは、導光板３３の屈折率である。よって、光導入部３５内における光の広がりは、図３２に示すように、光源中心Ｃを中心として左右にγの範囲となる。指向性変換パターン４０における光の横方向への広がりｇは、図３２と上記数式１より、
ｇ＝Ｓtanγ≒Ｓ・γ＝Ｓ・arcsin（１／ｎ）      …（数式２）
となる。光源中心Ｃからγの方向へ導光された光が隣の領域に入らないためには、この横方向広がりｇが点光源３２のピッチＰの１／２よりも小さければよいので、
ｇ ≦ Ｐ／２      （条件１）
となる。ただし、Ｓは、点光源３２の端面（発光面）から測った指向性変換パターン４０の端までの距離である。よって、指向性変換パターン４０に２方向から光が届かないようにするための条件は、上記数式２と条件１から、
Ｓ ≦ Ｐ／〔２・arcsin（１／ｎ）〕      …（条件２）
となる。
【００８３】
したがって、複数の点光源３２を用いる場合には、点光源３２の端面から測った指向性変換パターン４０の端までの距離Ｓを、
Ｓ ≦ Ｐ／〔２・arcsin（１／ｎ）〕
という条件を満たすように決めれば、指向性変換パターン４０を最適設計することが可能になり、光漏れを減らして光利用効率を高めることができる。たとえば、点光源３２のピッチをＰ＝５.５ｍｍ、導光板３３の屈折率をｎ＝１.５９（ポリカーボネイト樹脂）とすれば、
Ｊ≦約４ｍｍ
となり、指向性変換パターン４０を設ける領域の長さも約４ｍｍ以下であればよい。
【００８４】
（実施形態６）
図３３は、本発明の実施形態６による面光源装置１１１の側面図、平面図及び下面図である。この面光源装置１１では、導光板本体３４の上面の有効照明領域にレンチキュラーレンズ３６を設け、導光板本体３４の下面の導光板本体３４の端部をパターン形成領域４７とし、そこに指向性変換パターン４０を設けている。
【００８５】
図３−図３２に示した各実施形態においても、実施形態６と同様に、導光板３３の光出射面３９と反対側の面に指向性変換パターン４０を設けてもよい。
【００８６】
（実施形態７）
図３４は、本発明の面光源装置（例えば、実施形態１の面光源装置３１）を用いた液晶表示装置１２１の概略断面図である。この液晶表示装置１２１は、導光板３３の光出射面側に対向させて拡散板１２２、プリズムシート１２３及び液晶パネル１２４を重ねてあり、導光板３３の裏面側に反射シート１２５を配置している。このような液晶表示装置１２１によれば、本発明の面光源装置の特徴を生かすことができ、液晶表示装置１２１の画面に色ムラが発生するのを防ぐことができ、液晶表示装置の画像品質を向上させることができる。
【００８７】
（実施形態８）
図３５は、本発明の面光源装置又は液晶表示装置を用いたモバイル機器、すなわちスマートフォン１３１の平面図であって、正面にはタッチパネル付き液晶表示装置１３２を備えている。このようなスマートフォン１３１に本発明の面光源装置を用いれば、画面の色ムラを抑制できるので、表示画面の品位が向上する。また、本発明の面光源装置はスマートフォンなどの携帯電話以外にも、タブレット型コンピュータ、電子辞書、電子ブックリーダーなどのモバイル機器にも適用できる。
【符号の説明】
【００８８】
３１、４８、４９、６１、７１、７３、９１      面光源装置
３２      点光源
３３      導光板
３４      導光板本体
３５      光導入部
３６      レンチキュラーレンズ
３７      傾斜面
３８      光入射面
３９      光出射面
４０      指向性変換パターン
４０ａ      パターン素子
４６      有効照明領域
４７      パターン形成領域
５０ａ、５０ｂ      斜面
６２      平坦面
７２、９３      光拡散パターン
９２      膨出部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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