(57)【要約】  本発明は、面光源装置およびその面光源装置を用いた表示装置に関し、点状光源（１）と、導光板（２）とを備え、導光板（２）は、入射面側において、出射面側または出射面とは反対側の反出射面側から突出する凸構造（２１）を備え、点状光源（１）は複数配列され、凸構造（２１）は、点状光源（１）の配列方向に沿って、上面が半円形状の斜円柱が複数配列されて突出し、点状光源（１）は、隣接する斜円柱の交線と、点状光源（１）の中心とが一致するように配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点状光源と、
前記点状光源に対向して配置された入射面および前記点状光源からの光を入射して伝播し出射面を有する導光板と、を備え、
前記導光板は、
前記入射面側において、前記出射面側または前記出射面とは反対側の反出射面側から突出する凸構造を備え、
前記点状光源は複数配列され、
前記凸構造は、前記点状光源の配列方向に沿って、上面が半円形状の斜円柱が複数配列されて突出し、
前記点状光源は、
隣接する前記斜円柱の交線と、前記点状光源の中心とが一致するように配置されることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記凸構造は、
前記斜円柱の配列周期が前記点状光源の配列周期よりも整数倍の大きさで大きいことを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
【請求項３】
点状光源と、
前記点状光源に対向して配置された入射面および前記点状光源からの光を入射して伝播し出射面を有する導光板と、を備え、
前記導光板は、
前記入射面側において、前記出射面側または前記出射面とは反対側の反出射面側から突出する凸構造を備え、
前記点状光源は複数配列され
前記凸構造は、上面が４分の１円形状の斜円柱が両端に配置され、前記４分の１円形状の斜円柱間には前記斜円柱と同じ角度の平面状の傾斜面を有した連続斜円柱が、前記点状光源の配列方向に沿って複数配列されて突出し
前記点状光源は、
隣接する前記斜円柱の交線と、前記点状光源の中心とが一致するように配置されることを特徴とする面光源装置。
【請求項４】
前記導光板は、
前記凸構造が突出する側とは反対側となる前記出射面または前記出射面において、前記出射面または前記出射面に対し一定角度の傾斜面を有することを特徴とする請求項１または請求項３記載の面光源装置。
【請求項５】
前記導光板の前記入射面は
前記出射面側に傾斜する第１の傾斜面と、
前記反出射面側に傾斜する第２の傾斜面と、を有する、請求項４記載の面光源装置。
【請求項６】
前記導光板は、
前記入射面に、前記点状光源と対向する位置および隣接する前記点状光源間が、それぞれ前記点状光源側に突出した凸部となり、平面視形状がＭ字型となったＭ字型形状部（２１４）を有することを特徴とする、請求項１または請求項３記載の面光源装置。
【請求項７】
前記凸部は、平面な２つの傾斜面で構成されることを特徴とする請求項６記載の面光源装置。
【請求項８】
前記点状光源と対向する前記凸部の傾斜面と、前記点状光源とのなす角度が２０°以上であることを特徴とする請求項７記載の面光源装置。
【請求項９】
前記点状光源と対向する前記凸部は、曲面で構成されることを特徴とする請求項６記載の面光源装置。
【請求項１０】
請求項１または請求項３記載の面光源装置の前記出射面と対向する位置に配置された表示素子を備える、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面光源装置およびその面光源装置を用いた表示装置に関し、より詳しくは、光源を導光板の入射端部に配し、光をこの入射端部に垂直な出射面より出射するエッジライト方式の照明装置であって、液晶表示装置、主照明装置、または電飾照明、広告表示装置もしくは誘導灯などのディスプレイ装置などに好適な面光源装置およびその面光源装置を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に代表される非発光表示装置においては、背面に照明のための照明装置が設けられる。この照明装置は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光源と、入射面である側面に光源が対向配置され、光源からの光を側面から入射し出射面から出射する導光板と、導光板裏面側に設けられ裏面から抜けた光を再び導光板内に戻すための反射シートとを備えるものが知られている。また、出射面の上方には、必要に応じて、出射面から出射される光を視野角内に集光し輝度を向上させるためのレンズシートや、輝度の均一化のための拡散板を備えるものもある。【０００３】
近年、装置の薄型化に伴って照明装置の薄型化が要望されており、特に光源よりも薄い導光板を採用するケースが増えている。しかしながら、フィルム導光板のように光源よりも薄い導光板を採用した場合、厚みの差分が漏れ光として入射損失となり、輝度の低下を招いてしまう。【０００４】
これに対して、例えば特許文献１に開示される技術によって、薄型導光板の光導入部に形状を付与することによって、入射損失を低減させることが考えられている。【０００５】
すなわち、図１８に示すように、光源１０２と段差１１４を持つ導光板１０１で構成され、段差面１１４ａには金属反射膜あるいは誘電体反射膜を形成し、かつ段差面に鋸歯形状や曲線形状等の形状を付与している。これにより、光源１０２から導光板の光入射領域１０４から内部へ伝搬する光のうち、段差面１１４ａに当たる光は反射され、再度光入射領域１０４へ到達する。光入射領域１０４へ到達した光は、入射角度によって一部全反射され、一部は部分反射で導光板１０１の内部へ伝搬していくこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７２４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上説明したように、従来の面光源装置においては、特殊な光反射構造を用いるため、光反射構造として金属反射膜あるいは誘電体反射膜などを成膜する工程が必要となる。これは製造コストを高くする。また、反射膜では反射率を１００％にできない可能性が高く、反射後の光も導光板の外へ出た後に、外部の反射板で再入射させるために、光の回収率も低いものと思われる。【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、点状光源の厚さよりも薄い導光板を用いる面光源装置において、導光板に光を入射させる際の光損失を低減させた面光源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】
【０００９】
本発明における面光源装置および光源装置は、点状光源と、点状光源に対向して配置された入射面および点状光源からの光を入射して伝播し出射面を有する導光板と、を備え、導光板は、入射面側において、出射面側または出射面とは反対側の反出射面側から突出する凸構造を備え、点状光源は複数配列され、凸構造は、点状光源の配列方向に沿って、上面が半円形状の斜円柱が複数配列されて突出し、点状光源は、隣接する斜円柱の交線と、点状光源の中心とが一致するように配置される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の面光源装置および光源装置は、導光板入光部に備えた凸構造により、全反射を利用して光を偏向させて導光板の厚さの薄い部分へ導く構造としたため、光損失が小さい。【００１１】
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る面光源装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る導光板の入光部平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る導光板の入光部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る導光板の半円柱部分の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る導光板の半円柱の回転角度と円柱面で全反射する放射角度の相関曲線の図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る面光源装置の導光板入光部の平面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る面光源装置の導光板入光部の平面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る面光源装置の導光板入光部の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る面光源装置の導光板入光部の平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る面光源装置の導光板の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る面光源装置の導光板の平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る説明のための導光板の平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る面光源装置の導光板の平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態６に係る面光源装置の導光板の平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係る空間輝度分布図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係る空間輝度分布図である。
【図１７】本発明の実施の形態７に係る面光源装置の導光板の平面図である。
【図１８】従来の面光源装置の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る面光源装置の斜視図である。図１に示すように、面光源装置はＬＥＤなどの点状光源１と、光を伝搬させるための導光板２と、を備えている。導光板２は、点状光源１と対向して配置される入射面と、入射面より入射し導光板２内で伝播した光を出射する出射面と、出射面と反対側の面である反出射面とを有している。なお、導光板２の点状光源１が配置された入射面側には、出射面から突出する導光板入光部の凸構造２１を備えている。
【００１４】
また、反出射面側に配置された下反射板３、点状光源１の背面側に配置された側面反射板４、導光板入光部の凸構造２１を覆う上反射板５、出射面側に配置され光を均等に拡散させるための拡散板６、光線を集め方向を変えるための縦プリズムシート７、横プリズムシート８等を備えている。
【００１５】
縦プリズムシート７は、点状光源１の並び方向に直行する方向に三角プリズムの溝が形成されている。横プリズムシート８はそれと直交した方向に三角プリズムの溝が形成されている。
【００１６】
導光板２の反出射面側あるいは出射面側には、スクリーン印刷により形成された凸形状や、シボと呼ばれる半球状の凹（あるいは凸）形状を形成させ、導光板２の出射面より光を取り出し、拡散板６、縦プリズムシート７、横プリズムシート８を透過させて、正面方向に最適な配光角度で光を出射させている。なお、この面光源装置の出射面と対向する位置に液晶表示パネル等の表示素子を配置することで、表示装置が構成される。
【００１７】
導光板２の入射面側には、円柱が出射面に対して入射面側に傾くように形成された斜円柱の導光体を一部が互いに重なるように点状光源１の並び方向に沿って配列させ、導光板２の入射面で反出射面に対し垂直に切り揃えられ、入射面に対面する側面を備えた、導光板入光部の凸構造２１を形成している。
【００１８】
図２に導光板入光部の断面図を示す。図２において、導光板入光部の凸構造２１の傾斜した円柱面を２１１、導光板入光部の凸構造２１の上面であって、出射面に対し水平に形成した半円状の水平面を２１２とする。また、下反射板３、側面反射板４および上反射板５により、導光板入光部の凸構造２１全体を覆う形とするが、特に上反射板５と導光板入光部の凸構造２１の半円状水平面２１２との間は、できるだけ隙間を発生させないように組み立てる。これは、導光板入光部の凸構造２１の半円状の水平面２１２より入った光は、導光板２の反出射面より抜け出ることとなり、導光板２内を伝搬する光とならないためである。なお、下反射板３、側面反射板４、上反射板５は、正反射板でも拡散反射板でもどちらでもよい。
【００１９】
点状光源１と導光板２との間には隙間を設け、点状光源１の熱の影響を導光板２へ伝えないようにしている。また、点状光源１の発光面１１の上端は、導光板入光部の凸構造２１の上端とほぼ同じ高さか、それよりも低い位置とするのがよい。
【００２０】
図３は導光板入光部の平面図である。図３に示すように、点状光源１は、斜円柱どうしが交わる交線と点状光源１の中心を合わせるように配置する。このように、点状光源１と導光板入光部の凸構造２１を配置させた場合の光線反射のようすについて、図４、図５を用いて説明する。
【００２１】
図４は透明な導光体でできた円柱を半分に切った半円柱内を全反射しながら伝搬する光線のようすを示す。図５は図４で示す円柱のＸ軸回りの回転傾斜角度と全反射する放射角度との相関を示す。
【００２２】
図４は半円柱が図の紙面方向に無限に続くものとし、円柱のカット面と平行にＸ軸をとり、Ｘ軸と直交する方向にＹ軸をとる。０度から４０度の範囲に放射する光線は、すべてＸＹ平面内にあり、放射角は光線方向とＹ軸とのなす角とする。図４で示す放射光源点Ｐは、半径を１とする円柱の外周より０．１Ｘ方向へ移動したＸ軸上の点とする。これは、外部より半円柱のカット面に入射した直後の光線を表しており、例えば、ポリカーボネートなど屈折率が１．５９の材質を用いると、導光体への入射した光の最大角はほぼ４０°となる。すなわち、図４はこのような高屈折率材料を用いた半円柱のカット面に入射した光の軌跡を表している。球面上のある点で全反射された光は、次の球面でも同じ角度で入射・反射されるため、全反射を繰り返して伝搬する。従って、図では入射した光が円柱面で全反射されることを示している。
【００２３】
図５は横軸に円柱のＸ軸回りの回転傾斜角度、縦軸に円柱面で全反射する放射角度を示す。図４の条件は、図５における実線の円柱傾斜角０°の点であり、全反射する最大放射角度が４２°であるため、図４に示した放射角度４０°以下の光線はすべて全反射する、ということがわかる。同図より、円柱傾斜角度を大きくするにつれ、全反射する最大角度も大きくなることがわかる。特に入射光源位置を円柱の外周よりＸ方向へ０．２、０．３と移動させた場合（破線および一点鎖線で示す）、移動位置の大きさに応じて顕著になっていく。
【００２４】
実際に用いられるＬＥＤなどの点状光源は有限の大きさを持っており、全反射される光源の幅が広いほうがよい。このため、円柱の外周よりＸ方向へ移動位置の大きい０．３からの光に対して、全反射する放射角が４０°となる条件、すなわち、円柱傾斜角としては４５°以上とするのがよい。
【００２５】
また、本検討では、導光板材料としてポリカーボネートを例としたが、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリル樹脂、シクロオレフィン系材料などの透明樹脂も適用可能である。
【００２６】
本発明の面光源装置によれば、点状光源１からの光は導光板２の入射面より入射し、導光板入光部の凸構造２１を構成する円柱面２１１に沿って全反射される。また、全反射した光は、反出射面で屈折して導光板２の全体に放射して伝播し、出射面または反出射面に形成されたスクリーン印刷により形成された凸形状やシボよって、出射面より面状光を構成し出射する。
【００２７】
このように、点状光源１よりも厚みが薄い導光板を用いる場合、入射面側に導光板入光部の凸構造２１を備え、凸構造２１を構成する斜円柱どうしが交わる交線と点状光源１の中心とが一致するように点状光源１を配置することで、円柱面２１１に沿って入射光を全反射させて伝播し、導光板２の出射面より光損失の少ない面状光を出射することができるため、入射効率が高く、光の利用効率が高い、薄型の面光源装置を構成することができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２に係る面光源装置の導光板入光部の平面図である。実施の形態１では、斜円柱の配列周期と点状光源１の配列周期を一致させていたが、本実施の形態２では斜円柱の配列周期が点状光源１の配列周期の２倍としている。
【００２９】
斜円柱の配列周期を２倍にすることにより、導光板入光部の凸構造２１の幅を小さくすることができる。すなわち、導光板２の入射面から、均質な発光を得ることのできる導光板厚さの薄いエリアまでの距離を短くすることができ、表示装置として額縁幅を小さくすることができる。
【００３０】
このような原理により、斜円柱の配列周期を点状光源１の配列周期の３倍あるいは４倍といったように整数倍とすることにより、さらに額縁幅を小さくすることができる。なお、額縁幅をどこまで小さくできるかは、実際の斜円柱の実寸法による加工限界から決定される。
【００３１】
（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３に係る面光源装置の導光板入光部の平面図である。図において、破線は実施の形態２の斜円柱位置を表す。
【００３２】
実施の形態２では、導光板入光部において斜円柱を配列させていたが、点状光源１の中心位置に、斜円柱どうしが交差する交線を配置すればよい。すなわち、図７に示すように、交線は斜円柱の上面のうち４分の１円に相当する部分で形成される構造とする。そして、点状光源１と点状光源１との間は、斜円柱の４分の１円の頂点間が平面となるように構成し、当該平面部は斜円柱面と同じ角度の傾斜面とする。すなわち、実施の形態３における、導光板入光部の凸構造２１は、上面が４分の１円形状の斜円柱が両端に配置され、４分の１円形状の斜円柱間には、斜円柱と同じ角度の平面状の傾斜面を有した連続斜円柱が点状光源１の配列方向に沿って複数配列されて突出した構成となっている。
【００３３】
このような形状とすることで、斜円柱を半円とした実施の形態１、２と比較し、透過光となるような光に対して、全反射させることが可能となる。
【００３４】
斜円柱の半円のうち、斜円柱面の交線を形成する４分の１円さえあれば、光を全反射で導光板２内に導くことができる。残りの４分の１円は、ある有限の幅を持つ光源の端部より入射される光に対しては全反射できなくなる可能性もあるため、入射面と平行な面で斜面を形成するほうがよい。
【００３５】
射出成形による加工においても、凹凸を減らすほうが、樹脂の充填がよくなるという点で好ましい。一方、実施の形態２の形状については、単純に斜円柱の周期配列のみであるので、金型加工が容易となるメリットがある。
【００３６】
（実施の形態４）
図８は実施の形態４に係る面光源装置の導光板入光部の断面図である。実施の形態４では、実施の形態１、２、３に記載した導光板入光上部の斜円柱構造に加え、導光板入光部の凸構造２１の反出射面側にも図の奥行き方向に一定の傾斜面２１３を形成することを特徴とする。また、下反射板３に加えて、導光板入光部の凸構造２１の反出射面側に反射板３１を配置する。導光板入光部の凸構造２１の反出射面側に反射板３１がない場合には、下反射板３で反射した光が、導光板入光部の凸構造２１の反出射面側に形成された傾斜面２１３から導光板内に入射し、凸構造２１の傾斜した斜円柱面２１１を透過するために、有効な伝搬光とならない。このような光線経路を無くすために導光板入光部の凸構造２１の反出射面側に反射板３１を配置する。
【００３７】
図８において、３本の矢印線Ａ１、Ａ２、Ａ３は斜円柱交線付近に入射する点状光源からの光の軌跡を表している。矢印線Ａ１、Ａ２、Ａ３は紙面と同一面上にあり、点状光源１１の上下中央位置より、図の水平線に対してそれぞれ＋５０°、０°、−５０°の角度方向に放射された光の軌跡である。
【００３８】
点状光源１より＋５０°方向に放射された光線Ａ１は、導光板２の入射面より入射され、斜円柱面２１１にて全反射された後、導光板入光部の凸構造２１の反出射面側に形成された傾斜面２１３に全反射され、導光板２の薄い本体部分へと全反射で伝搬される。導光板入光部の凸構造２１の反出射面側に形成された傾斜面２１３があることにより、光線はより水平に近い角度となって伝搬していく。０°方向に放射された光線Ａ２も同様にふるまう。
【００３９】
−５０°方向に放射された光線Ａ３は、導光板２の入射面より入射され、導光板入光部の凸構造２１の反出射面側に形成された傾斜面２１３に全反射された後、斜円柱の交線下流に形成されている水平面で全反射され、導光板２の薄い本体部分へと全反射で伝搬される。光線Ａ３は光線Ａ１、Ａ２に比べ、導光板反出射面で反射される位置が上流側にあることが問題である。光の入射位置によっては、導光板反出射面で反射された後、斜円柱面２１１に当たる場合がある。
【００４０】
このような場合、光線は面への入射角が臨界角よりも小さいために全反射できない。これを防ぐために、導光板入光部の凸構造２１の反出射面側に傾斜面２１３を設けて、光線をできるだけ水平方向に向け、導光板２の薄い本体部分への伝播を容易にさせている。
【００４１】
また、導光板入光部の凸構造２１の他の効果について、図９を用いて説明する。図９は本実施の形態に係る面光源装置の導光板入光部の平面図である。図の矢印は前述の光線Ａ１〜Ａ３およびその他の放射角度を持つ光線の軌跡を平面図として示したものである。
【００４２】
平面図方向から見ると、すべての光線は導光板２の入射面に対して垂直に入射して見える。＋５０°方向の光線は、傾斜した円柱面２１１で全反射した後、およそ６０°角度を変えて、導光板２内へ伝搬していく。そして、＋４５°、＋３０°、＋１５°、０°と１５°刻みで角度が水平に近づくにつれ、各光線の傾斜した円柱面２１１で反射される位置は下流側に等間隔にシフトしていく。また、それぞれの入射角度に応じて、水平方向の偏向角度は小さくなる方向にその向きを変えて、導光板内を進行していく。また、導光板２に入射後、面傾斜した斜円柱面２１１に当たらない−５０°〜―２０°の光線は、そのまま導光板２の入射面に対して垂直に進む。
【００４３】
このように、導光板入光部の凸構造２１は、光の垂直面内の広がりを水平面内に広げる働きを持つ。このため、点状光源にＬＥＤを用いた通常のエッジライト方式で見られるような入光部の輝度むらは発生しにくい。
【００４４】
（実施の形態５）
図１０は実施の形態５に係る面光源装置の導光板の断面図である。本実施の形態では実施の形態４に係る導光板の入射面に対して、出射面側の傾斜角と反出射面側の傾斜角とに二分させる点（２つの領域に分ける）に特徴がある。出射面側の傾斜角を入射面上部傾斜角θ１、反出射面側の傾斜角を入射面下部傾斜角θ２とする。
【００４５】
導光板入射面の出射面側に入射する光は、入射後斜円柱に当たる光が多く、導光板入射面の反出射面側に入射する光は、入射後傾斜面に入射面下部の傾斜面に当たる光が多い。このため、出射面側と反出射面側とに分けた入射傾斜角を設けることで、入射効率を最大とすることができる。入射上部傾斜角θ１としては、０°〜２５°がよく、入射下部傾斜角θ２としては０°〜１０°とするのがよい。
【００４６】
（実施の形態６）
図１１は実施の形態６に係る面光源装置の導光板入光部の平面図である。実施の形態６では、実施の形態１、２、３に記載した導光板入光上部の斜円柱構造に加え、導光板入光面側にＭ字型形状部２１４を形成することを特徴とする。
【００４７】
このような形状を付与することにより、組み立て時の点状光源と導光板との位置ずれが生じても、導光板入光部近傍の空間輝度分布を大きく損なうことのない面光源を得ることができる。
【００４８】
図１１において、導光板１の入射面の点状光源１と対向する位置および隣接する点状光源１間がそれぞれ点状光源１側に突出した凸部となり、平面視形状がＭ字型をなすＭ字型形状部２１４を備えている。点状光源１と対向する凸部は内側の傾斜面、点状光源１間の凸部は外側の傾斜面とする。なお、図１１では、凸構造２１の斜円柱の配列周期が点状光源１の配列周期の２倍である場合を例示している。
【００４９】
ここで、点状光源１の発光面１１と平行な線Ｌに対し、Ｍ字型形状部２１４の内側の傾斜面角度をθ１、外側の傾斜面の角度をθ２とする。また点光源間の距離をＰとし、内側傾斜面の幅をＷとすると、以下の数式（１）の関係が成り立つ。
【００５０】
【数１】
2014041828.tif 000003
【００５１】
次にＭ字型形状部２１４の動作について、図１２、図１３を用いて説明する。図１２は導光板入光面にＭ字型形状部２１４のない導光板入光部の平面図であり、図１３は導光板入光面にＭ字型形状部２１４のある導光板入光部の平面図である。図１２、図１３において点状光源の中心は、凸構造の傾斜した円柱の交線部分と同一線上になく、左に距離Ｄだけずれている。このような場合の、点状光源発光面１１から均等に放射される光Ｂ１〜Ｂ４が円柱面に当たるまでの軌跡を図中矢印で示している。
【００５２】
図１２において、点状光源発光面１１から放射される４本の光のうちＢ１〜Ｂ３は左側の凸構造の傾斜した円柱面に当たり、Ｂ４のみが右側の凸構造の傾斜した円柱面に当たる。円柱面に入射した光は、図４に示すように円弧に沿って進むことになる。そのため、入光面が平面の場合は、点状光源のずれた左側より多く発光されることとなる。
【００５３】
一方、図１３に示すように、導光板入光面側にＭ字型形状２１４を形成すると、光線を曲げ、円柱交線方向に偏向させる効果がある。その結果、Ｂ１、Ｂ２は左側の凸構造の傾斜した円柱面、Ｂ３、Ｂ４は右側の凸構造の傾斜した円柱面に当てることができる。円柱面に当たった光は、そのまま円弧に沿って進み、左右均等に発光することとなる。
【００５４】
ここでＭ字型形状部２１４の内側傾斜面の幅Ｗとしては、発光面の半幅に組み立てで生じる位置ずれ量を加えたものとすればよく、Ｍ字型形状部２１４の内側の傾斜面角度θ1は２０°以上であればよい。また外側の傾斜面の角度θ２は、Ｗ、θ１を決めれば、数式（１）より点状光源のピッチにＰにより、一意に決まる角度以下であればよい。なお、以下とは、０°でもよいということであり、この場合はＭ字型形状ではなく、Ｖ字の突起形状のようになる。
【００５５】
また通常のＬＥＤを用いた光源では、発光面内均一な明るさではなく、ＬＥＤチップ部分がより明るくなる。幅Ｗを点状光源の発光面の幅としたが、発光面内に輝度分布がある場合、輝度の強いエリアの幅をＷとしても効果がある。このようにＷを発光面の一部の幅と小さくすることで、Ｗｔａｎθ１を小さくし、額縁幅を小さくすることができる。
【００５６】
また導光板入光部の形状として、必ずしもＭ字型形状部２１４である必要はなく、図１４に示すように点状光源１と対向して突出する凸部が曲線で形成された円弧形状部２１５であっても同様の効果を奏する。
【００５７】
この場合、傾斜角は中央部分を小さく、端部は逆に大きな角度とするのがよい。なぜなら、発光面から放出される光が均一である場合、点状光源の位置ずれがあっても円弧形状中央部分から導光板に入射される光量には変化がなく、発光面端部から入射される光が左右の凸構造の傾斜した円柱面に均等に当たるかが問題となるためである。発光面端部から入射される光が大きく円柱交線に向かって偏向されることが重要である。
【００５８】
図１５、図１６を用いてＭ字型形状部２１４のある導光板の空間輝度均一化の効果について説明する。図１５の（ａ）部には、導光板入光面にＭ字型形状部２１４がない場合の点状光源正規配置での点状光源並び方向の空間輝度（Ｃｄ／ｍ２）分布を示し、図１５の（ｂ）部には、導光板入光面にＭ字型形状部２１４がない場合の隣り合う点状光源が互いに相反する方向に最大位置ずれを起こした場合の点状光源並び方向の空間輝度分布を示す。
【００５９】
また、図１６の（ａ）部には、導光板入光面にＭ字型形状部２１４がある場合の点状光源正規配置での点状光源並び方向の空間輝度分布を示し、図１６の（ｂ）部には、導光板入光面にＭ字型形状部２１４がある場合の隣り合う点状光源が互いに相反する方向に最大位置ずれを起こした場合の点状光源並び方向の空間輝度分布を示す。
【００６０】
図１５および図１６において、それぞれ、点状光源は左右対称に６個（±４ｍｍ、±１２ｍｍ、±２０ｍｍの位置に）並べており、発光エリア上流部より、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの点状光源並び方向の空間輝度分布を示している。
【００６１】
導光板入光面にＭ字型形状部２１４がない場合、点状光源正規配置では図１５の（ａ）部に示されるように、点状光源の間が明るくなるような空間輝度分布となる。そして隣り合う点状光源が互いに相反する方向に位置ずれを起こすと、図１５の（ｂ）部に示すように、点状光源が寄り合うように位置ずれした位置（±８ｍｍ）の輝度が際立って高くなってしまう。
【００６２】
一方、導光板入光面にＭ字型形状部２１４がある場合、点状光源正規配置では図１６の（ａ）部に示されるように、点状光源の間が明るくなるが輝度の振幅は導光板入光面にＭ字型形状部２１４がない場合に比べて小さい。そして隣り合う点状光源が互いに相反する方向に位置ずれを起こしても、図１６の（ｂ）部に示すように輝度の振幅の変動は小さく、位置ずれの影響をほとんど受けない。
【００６３】
（実施の形態７）
図１７は実施の形態７に係る面光源装置の導光板断面図である。図１７に示されるように、実施の形態１７では、実施の形態１〜６の導光板形状を上下逆の形状にしたものであり、出射面と反出射面を入れ替えている。なお、実施の形態１〜６の面光源装置と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６４】
図１７において、導光板１２は、点状光源１と対向して配置される入射面と、入射面より入射し導光板２内で伝播した光を出射する出射面と、出射面と反対側の面である反出射面とを有し、導光板１２の点状光源１が配置された入射面側には、反出射面から突出する導光板入光部の凸構造２１を備えている。
【００６５】
また、反出射面側に配置された下反射板１３、点状光源１の背面側に配置された側面反射板１４、反出射面側および点状光源１が配置された側面を覆うリアカバー１９、導光板入光部の凸構造２１の上方を覆う上反射板１５、出射面側に配置され光を均等に拡散させるための拡散板６、光線を集め方向を変えるための縦プリズムシート７、横プリズムシート８等を備えている。
【００６６】
図１７に示す面光源装置においては、導光板１２の裏面側（反出射面側）に、例えば回路基板ＣＢ等の別部材を備えた構造とすることができる。すなわち、導光板１２の入射部の厚みと発光部の厚みとの差Δｔを利用して、導光板１２の裏面側に回路基板ＣＢ等の別部材を配置することができ、面光源装置の発光面側の設計自由度を高めることができる。
【００６７】
また、以上説明した実施の形態１〜７に係る面光源装置の出射面と対向する位置に液晶表示パネル等の表示素子を配置することで、表示装置が構成され、当該表示装置は、実施の形態１〜７に係る面光源装置のそれぞれの効果を有した表示装置となる。
【００６８】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【図１】
2014041828.tif 000004
【図２】
2014041828.tif 000005
【図３】
2014041828.tif 000006
【図４】
2014041828.tif 000007
【図５】
2014041828.tif 000008
【図６】
2014041828.tif 000009
【図７】
2014041828.tif 000010
【図８】
2014041828.tif 000011
【図９】
2014041828.tif 000012
【図１０】
2014041828.tif 000013
【図１１】
2014041828.tif 000014
【図１２】
2014041828.tif 000015
【図１３】
2014041828.tif 000016
【図１４】
2014041828.tif 000017
【図１５】
2014041828.tif 000018
【図１６】
2014041828.tif 000019
【図１７】
2014041828.tif 000020
【図１８】
2014041828.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月11日(2014.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記導光板は、
前記出射面または前記反出射面のうち前記凸構造が突出する側とは反対側の面において、一定角度の傾斜面を有することを特徴とする請求項１または請求項３記載の面光源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明における面光源装置は、点状光源と、点状光源に対向して配置された入射面および点状光源からの光を入射して伝播し出射面を有する導光板と、を備え、導光板は、入射面側において、出射面側または出射面とは反対側の反出射面側から突出する凸構造を備え、点状光源は複数配列され、凸構造は、点状光源の配列方向に沿って、上面が半円形状の斜円柱が複数配列されて突出し、点状光源は、隣接する斜円柱の交線と、点状光源の中心とが一致するように配置される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の面光源装置は、導光板入光部に備えた凸構造により、全反射を利用して光を偏向させて導光板の厚さの薄い部分へ導く構造としたため、光損失が小さい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
縦プリズムシート７は、点状光源１の並び方向に直交する方向に三角プリズムの溝が形成されている。横プリズムシート８はそれと直交した方向に三角プリズムの溝が形成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図５は横軸に円柱のＸ軸回りの回転傾斜角度、縦軸に円柱面で全反射する放射角度を示す。図４の条件は、図５における実線の円柱傾斜角０°の点であり、全反射する最大放射角度が４２°であるため、図４に示した放射角度４０°以下の光線はすべて全反射する、ということがわかる。同図より、円柱傾斜角度を大きくするにつれ、全反射する最大角度も大きくなることがわかる。特に入射光源位置を円柱の外周よりＸ方向へ０．２、０．３と移動させた場合（破線および一点鎖線で示す）、移動距離の大きさに応じて顕著になっていく。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
実際に用いられるＬＥＤなどの点状光源は有限の大きさを持っており、全反射される光線の幅が広いほうがよい。このため、円柱の外周よりＸ方向へ移動距離の大きい０．３からの光に対して、全反射する放射角が４０°となる条件、すなわち、円柱傾斜角としては４５°以上とするのがよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図８において、３本の矢印線Ａ１、Ａ２、Ａ３は斜円柱交線付近に入射する点状光源からの光の軌跡を表している。矢印線Ａ１、Ａ２、Ａ３は紙面と同一面上にあり、点状光源１の上下中央位置より、図の水平線に対してそれぞれ＋５０°、０°、−５０°の角度方向に放射された光の軌跡である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
導光板入射面の出射面側に入射する光は、入射後斜円柱に当たる光が多く、導光板入射面の反出射面側に入射する光は、入射後に入射面下部の傾斜面に当たる光が多い。このため、出射面側と反出射面側とに分けた入射傾斜角を設けることで、入射効率を最大とすることができる。入射面上部傾斜角θ１としては、０°〜２５°がよく、入射面下部傾斜角θ２としては０°〜１０°とするのがよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図１１において、導光板２の入射面の点状光源１と対向する位置および隣接する点状光源１間がそれぞれ点状光源１側に突出した凸部となり、平面視形状がＭ字型をなすＭ字型形状部２１４を備えている。点状光源１と対向する凸部は内側の傾斜面、点状光源１間の凸部は外側の傾斜面とする。なお、図１１では、凸構造２１の斜円柱の配列周期が点状光源１の配列周期の２倍である場合を例示している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
次にＭ字型形状部２１４の動作について、図１２、図１３を用いて説明する。図１２は導光板入光面にＭ字型形状部２１４のない導光板入光部の平面図であり、図１３は導光板入光面にＭ字型形状部２１４のある導光板入光部の平面図である。図１２、図１３において点状光源の中心は、凸構造の傾斜した円柱の交線部分と同一線上になく、左に距離Ｄだけずれている。このような場合の、点状光源発光面１１から均等に放射される光線Ｂ１〜Ｂ４が円柱面に当たるまでの軌跡を図中矢印で示している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図１２において、点状光源発光面１１から放射される４本の光線のうち光線Ｂ１〜Ｂ３は左側の凸構造の傾斜した円柱面に当たり、光線Ｂ４のみが右側の凸構造の傾斜した円柱面に当たる。円柱面に入射した光は、図４に示すように円弧に沿って進むことになる。そのため、入光面が平面の場合は、点状光源のずれた左側より多く発光されることとなる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
一方、図１３に示すように、導光板入光面側にＭ字型形状部２１４を形成すると、光線を曲げ、円柱交線方向に偏向させる効果がある。その結果、光線Ｂ１、Ｂ２は左側の凸構造の傾斜した円柱面、光線Ｂ３、Ｂ４は右側の凸構造の傾斜した円柱面に当てることができる。円柱面に当たった光は、そのまま円弧に沿って進み、左右均等に発光することとなる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
ここでＭ字型形状部２１４の内側傾斜面の幅Ｗとしては、発光面の半幅に組み立てで生じる位置ずれ量を加えたものとすればよく、Ｍ字型形状部２１４の内側の傾斜面角度θ1は２０°以上であればよい。また外側の傾斜面の角度θ２は、Ｗ、θ１を決めれば、数式（１）より点状光源のピッチＰにより、一意に決まる角度以下であればよい。なお、以下とは、０°でもよいということであり、この場合はＭ字型形状ではなく、Ｖ字の突起形状のようになる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
（実施の形態７）
図１７は実施の形態７に係る面光源装置の導光板断面図である。図１７に示されるように、実施の形態７では、実施の形態１〜６の導光板形状を上下逆の形状にしたものであり、出射面と反出射面を入れ替えている。なお、実施の形態１〜６の面光源装置と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
図１７において、導光板１２は、点状光源１と対向して配置される入射面と、入射面より入射し導光板１２内で伝播した光を出射する出射面と、出射面と反対側の面である反出射面とを有し、導光板１２の点状光源１が配置された入射面側には、反出射面から突出する導光板入光部の凸構造２１を備えている。
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月6日(2015.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
点状光源と、
前記点状光源に対向して配置された入射面および前記点状光源からの光を入射して伝播し出射面を有する導光板と、を備え、
前記導光板は、
前記入射面側において、前記出射面側または前記出射面とは反対側の反出射面側から突出する凸構造を備え、
前記点状光源は複数配列され、
前記凸構造は、前記点状光源の配列方向に沿って、上面が半円形状の斜円柱が複数配列されて突出し、
前記導光板の前記入射面に対して前記斜円柱の傾斜角度が４５°以上に設定され、
前記点状光源は、
隣接する前記斜円柱の交線と、前記点状光源の中心とが一致するように配置されることを特徴とする面光源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
点状光源と、
前記点状光源に対向して配置された入射面および前記点状光源からの光を入射して伝播し出射面を有する導光板と、を備え、
前記導光板は、
前記入射面側において、前記出射面側または前記出射面とは反対側の反出射面側から突出する凸構造を備え、
前記点状光源は複数配列され、
前記凸構造は、上面が４分の１円形状の斜円柱が両端に配置され、前記４分の１円形状の斜円柱間には前記斜円柱と同じ角度の平面状の傾斜面を有した連続斜円柱が、前記点状光源の配列方向に沿って複数配列されて突出し、
前記導光板の前記入射面に対して前記斜円柱の傾斜角度が４５°以上に設定され、
前記点状光源は、
隣接する前記斜円柱の交線と、前記点状光源の中心とが一致するように配置されることを特徴とする面光源装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明における面光源装置は、点状光源と、点状光源に対向して配置された入射面および点状光源からの光を入射して伝播し出射面を有する導光板と、を備え、導光板は、入射面側において、出射面側または出射面とは反対側の反出射面側から突出する凸構造を備え、点状光源は複数配列され、凸構造は、点状光源の配列方向に沿って、上面が半円形状の斜円柱が複数配列されて突出し、導光板の入射面に対して斜円柱の傾斜角度が４５°以上に設定され、点状光源は、隣接する斜円柱の交線と、点状光源の中心とが一致するように配置される。
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月17日(2015.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点状光源と、
前記点状光源に対向して配置された入射面および前記点状光源からの光を入射して伝播し出射面を有する導光板と、を備え、
前記導光板は、
前記入射面側において、前記出射面側または前記出射面とは反対側の反出射面側から突出する凸構造を備え、
前記点状光源は複数配列され、
前記凸構造は、前記点状光源の配列方向に沿って、上面が半円形状の斜円柱が複数配列されて突出し、
前記導光板の前記入射面に対して前記斜円柱の傾斜角度が４５°以上に設定され、
前記点状光源は、
隣接する前記斜円柱の交線と、前記点状光源の中心とが一致するように配置され、
前記導光板は、
前記出射面または前記反出射面のうち前記凸構造が突出する側とは反対側の面において、前記斜円柱と同じ方向に傾斜する一定角度の傾斜面を有し、前記傾斜面の前記一定角度は前記斜円柱の傾斜角度とは異なることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記凸構造は、
前記斜円柱の配列周期が前記点状光源の配列周期よりも整数倍の大きさで大きいことを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
【請求項３】
点状光源と、
前記点状光源に対向して配置された入射面および前記点状光源からの光を入射して伝播し出射面を有する導光板と、を備え、
前記導光板は、
前記入射面側において、前記出射面側または前記出射面とは反対側の反出射面側から突出する凸構造を備え、
前記点状光源は複数配列され、
前記凸構造は、上面が４分の１円形状の斜円柱が両端に配置され、前記４分の１円形状の斜円柱間には前記斜円柱と同じ角度の平面状の傾斜面を有した連続斜円柱が、前記点状光源の配列方向に沿って複数配列されて突出し、
前記導光板の前記入射面に対して前記斜円柱の傾斜角度が４５°以上に設定され、
前記点状光源は、
隣接する前記斜円柱の交線と、前記点状光源の中心とが一致するように配置され、
前記導光板は、
前記出射面または前記反出射面のうち前記凸構造が突出する側とは反対側の面において、前記斜円柱と同じ方向に傾斜する一定角度の傾斜面を有し、前記傾斜面の前記一定角度は前記斜円柱の傾斜角度とは異なることを特徴とする面光源装置。
【請求項４】
前記導光板の前記入射面は、
前記出射面側に傾斜する第１の傾斜面と、
前記反出射面側に傾斜する第２の傾斜面と、を有する、請求項１または請求項３記載の面光源装置。
【請求項５】
前記導光板は、
前記入射面に、前記点状光源と対向する位置および隣接する前記点状光源間が、それぞれ前記点状光源側に突出した凸部となり、平面視形状がＭ字型となったＭ字型形状部を有することを特徴とする、請求項１または請求項３記載の面光源装置。
【請求項６】
前記凸部は、平面な２つの傾斜面で構成されることを特徴とする、請求項５記載の面光源装置。
【請求項７】
前記点状光源と対向する前記凸部の傾斜面と、前記点状光源とのなす角度が２０°以上であることを特徴とする請求項６記載の面光源装置。
【請求項８】
前記点状光源と対向する前記凸部は、曲面で構成されることを特徴とする請求項５記載の面光源装置。
【請求項９】
請求項１または請求項３記載の面光源装置の前記出射面と対向する位置に配置された表示素子を備える、表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明における面光源装置は、点状光源と、点状光源に対向して配置された入射面および点状光源からの光を入射して伝播し出射面を有する導光板と、を備え、導光板は、入射面側において、出射面側または出射面とは反対側の反出射面側から突出する凸構造を備え、点状光源は複数配列され、凸構造は、点状光源の配列方向に沿って、上面が半円形状の斜円柱が複数配列されて突出し、導光板の入射面に対して斜円柱の傾斜角度が４５°以上に設定され、点状光源は、隣接する斜円柱の交線と、点状光源の中心とが一致するように配置され、前記導光板は、前記出射面または前記反出射面のうち前記凸構造が突出する側とは反対側の面において、前記斜円柱と同じ方向に傾斜する一定角度の傾斜面を有し、前記傾斜面の一定角度は前記斜円柱の傾斜角度とは異なる。
【国際調査報告】
2014041828.tif 000022
2014041828.tif 000023
2014041828.tif 000024
2014041828.tif 000025