(57)【要約】 【課題】  異方性拡散面を上面に形成した導光板と、該導光板の側面に配した発光源を有し、発光源の発光を導光板により光路変換して面状の照明光を出射する面状光源において、最終的な照明光の強度が十分でなく、且つ輝度ムラを生ずるという問題を改善する。【解決手段】  上面に異方性拡散面１ｈを形成した導光板１と、該導光板１の側面に配した発光源２とを有し、その発光源２から前記導光板１に入射する光線を導光板により光路変換して前記異方性拡散面１ｈより異方性の拡散光を出射する面状光源を、前記異方性拡散面１ｈの異方性拡散強度にグラデーションをつけるように構成する。【選択図】  図２
2006202659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面もしくは、下面のどちらか一方に異方性拡散面を形成した導光板と、該導光板の側面に配した発光源とを有し、その発光源から前記導光板に入射する光線を導光板により光路変換して前記異方性拡散面より異方性の拡散光を出射する面状光源において、前記異方性拡散面の異方性拡散強度にグラデーションをつけたことを特徴とする面状光源。
【請求項２】
前記異方性拡散強度のグラデーションは領域ごとに段階的（デジタル的）に変化することを特徴とする請求項１に記載の面状光源。
【請求項３】
前記異方性拡散強度のグラデーションは無段階変化（アナログ変化）することを特徴とする請求項１に記載の面状光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は例えば液晶パネルを背面より照射するバックライトに係る面状光源に関し、特に導光板と導光板の側方に配した発光ダイオード等の発光源（および好ましくは導光板の上方に配した拡散板等の方向制限手段）を有し、発光源からの光を導光板により光路変換してその上面より面状の光束を出射し、さらに好ましくは前記方向制限手段により、面状の光束を所望の方向に揃えて、照明光を出射する面状光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末機器や、ラップトップコンピュータ等に用いられる液晶パネル等の表示装置の照明手段として、面状光源よりなるバックライト装置が知られている。かかる面状光源は、例えば図１２に示すような構成をなしている（特許文献１参照）。図１２において（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図１2において、１２０はバックライトユニット（面状光源）であり、１０２はＬＥＤ(発光ダイオード)，１０１は導光板、１０３は拡散板、１０４はＰｙプリズムシート、１０５はＰｘプリズムシート、１０６は反射板、１０７は透過型又は半透過型の液晶表示板である。ＬＥＤ１０２はＬＥＤ基板１０２ｂに保持されて導光板１０１の側面１０１ｃに対向する位置に配置され、導光板１０１の上方には拡散板１０３、Ｐｙプリズムシート１０４、Ｐｘプリズムシート１０５が順次重ねて配置される。反射板１０６は導光板１０１の下面１０１ｂに対向、近接して配置される。ＬＥＤの発光は、導光板１０１の入光側面１０１ｃから入射し、導光板１０１の上面１０１ａと下面１０１ｂの間で反射を繰り返しながらその内部を伝播し、その間に平滑な上面１０１ａから上方に出射する。下面１０１ｂは細かな凹凸を有する乱反射面となっており、光の反射及び屈折の法則により、この面に入射した内部光を上面１０１ａに向けて反射したり、反射板１０６に向けて出射したりする。反射板１０６は下面１０１ｂから屈折により下方に出た光を反射させて内部に戻し、光の利用効率を上げる作用をなす。
【特許文献１】特願２００２−１４６５８９（特開２００３−３３７３３３）  図１７
【０００３】
導光板１０１の上面１０１ａからの出射光は拡散板１０３に達し、ここで光の方向が中程度の範囲に絞り込まれる。更に、Ｐｙプリズムシート１０４によりｙ方向の角度が絞り込まれ、Ｐｘプリズムシート１０５によりｘ方向の角度が絞りこまれ、最終的には出射光を略ｚ方向に揃える。このｚ方向に揃った光線が液晶表示板１０７に入射することにより液晶を透過する光の状態を理想的なものとし、鮮明でＳＮの高い表示を可能とする。
【０００４】
しかし、このような面状光源においては以下に述べるような問題がある。すなわち、前記下面１０１ｂの反射面においては様々な方向に光を反射するので、上面１０１ａに入射する光線の中には図１２（ｃ）に示すように臨界角に近い角度で入射する光線も少なくない。このような光線は法線に対し９０°に近い角度すなわち水平に近い角度の屈折をする。このような場合、拡散板１０３に達しないか、達したとしても入射角が大きいので、この光線を効率よく方向変換して、拡散板１０３からＰｙプリズムシート１０４に向け出射することが困難となる。このようにして、全体的に見れば、ＬＥＤ１０２から導光板１０１内に入射した光を効率よく照明光に変換し、十分に明るい照明光を得ることが困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、この点を改善すべく図１３（ａ）に示すように導光板１０１の上面１０１ａに、ホログラム拡散又はヘアーライン拡散を生ずる異方性の拡散面１０１ｈを設けてなる導光板１０１を用いた面状光源が考えられる。この例においては、導光板１０１の下面１０１ｂには複数のプリズムが設けられている。他の構成は図１２に示した面状光源１２０と略同様とする。このような技術は例えば、特許文献２に示す公知の原理を利用したものである。すなわち、導光板の上面１０１ａの表面に所定のホログラムに類する異方性の拡散面１０１ｈを形成し、（（異方性の拡散面１０１ｈに対する光線の入射角が臨界角に近い場合も含めて））、出射角が９０°(水平方向)から離れた所望の角度となる錐状の拡散光φ０１を出射するようにすることができる。このようして、上記の図１２（ｃ）に示した拡散板１０３に対する入射角が大となるという問題が改善され、拡散板（１０３）に入射する光の利用効率を高め、照明光の明るさを上げることができる。
【特許文献２】米国特許第６３４７８７３Ｂ１明細書  ５頁
【０００６】
この原理は、簡単に述べれば、拡散面１０１ｈをホログラム等により、所定の入射角の内部光を参照光として入射したときに、所定の角度幅の拡散光として物体光が再生されるように形成しておく。そして、導光板１０１の内部光が直接に、又は下面１０１ｂに設けたプリズムにより1回又は複数回反射することにより、入射角が上記の所定の入射角に略一致したとき、所定の角度幅の拡散光φ０１として導光板１０１を出射することとなる。ここで、拡散光φ０１の角度幅は拡散面の表面状態（凹凸状態等）により決まり、表面状態が一定であれば、拡散光の角度幅は場所によらず一定となる。
ここで、拡散光φ０１の断面は図１３（ｃ）に示す図１３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図のように切断方向（B―B方向）よりもこれに直交する幅方向（ｙ方向）に大きく拡散する異方性の拡散光となっている。すなわち、拡散面１０１ｈはその幅方向（ｙ方向）に拡散性の高い異方性の拡散面となっている。これは、導光板１０１の上面において、ＬＥＤ１０２に近い部分では、ＬＥＤ１０２同士の隙間に対応する部分には内部光（ＬＥＤ１０２から導光板１０１の内部に入射し内部を伝播する光）が到達しない内部光欠落領域が存在し、この領域からは直接に出射光を生ずることがない。よってこの内部光欠落領域をカバーするように、この内部光欠落領域に隣接する領域（発光領域）の拡散面１０１ｈからは幅方向（入光側面１０１ｃに平行なｙ方向）により大きく拡散する異方性の拡散光が出射するようになっているためである。
【０００７】
しかし、このように改良された面状光源においても、よく検討すれば、以下のような問題点が見出される。すなわち、異方性の拡散面１０１ｈを上面に有する従来の導光板１０１においては、異方性の性質および程度（異方性拡散強度）が全面にわたり、均一であった。このため、すなわち、ＬＥＤ１０２に近い部分でも遠い部分でも、同様の異方性拡散強度の拡散がなされる結果となっていた。ところで、このような拡散光の場合、拡散の角度幅が広がるにつれて、出射光の出射角が大となる部分が増え、出射光全体としての垂直方向への変換効率が低下する。すなわち、異方性拡散強度と最終的な照明光への変換効率は密接に関係している。よって、この場合は変換効率は場所によらず一定となる。ここで、導光板10１内の内部光の強さはＬＥＤ１０２から離れるに従がって、（光路長が増えて立体角が減少し、且つその途中で拡散光の出射が行われるため）低下する傾向にある。一方、前記照明光の強さ（輝度）は内部光の強さと前記変換効率の積に依存する。そのため、導光板10１の中央部およびＬＥＤ１０２の反対側の部分においては、照明光の低下が大となり、且つ照明光の輝度の不均一を生じていた。この原因は、導光板10１の中央部およびＬＥＤ１０２の反対側の部分においては、ＬＥＤ１０２同士の隙間に起因する前記の内部光欠落領域が実質的に存在しないにもかかわらず、異方性の拡散面１０１ｈの異方性拡散強度を全面で一様としたため、これらの部分においては必要以上に異方性強度が強くなってしまったためと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記したように、異方性拡散面を上面に形成した導光板を有する面状光源において、上記したように、最終的な照明光の強度が十分でなく、且つ輝度ムラを生ずるという問題を改善することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための第1の手段として本発明は、上面もしくは、下面のどちらか一方に異方性拡散面を形成した導光板と、該導光板の側面に配した発光源とを有し、その発光源から前記導光板に入射する光線を導光板により光路変換して前記異方性拡散面１ｈより異方性の拡散光を出射する面状光源において、前記異方性拡散面の異方性拡散強度にグラデーションをつけたことを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決するための第2の手段として本発明は、前記第１の手段において、前記異方性拡散強度のグラデーションは領域ごとに段階的（デジタル的）に変化することを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するための第2の手段として本発明は、前記第１の手段において、前記異方性拡散強度のグラデーションは無段階変化（アナログ変化）することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
前記第1の手段乃至第3の手段のいずれかによれば、前記導光板の上面の異方性拡散面の異方性の強度を従来のように一様ではなく、場所に応じて適宜変化させることにより、照明光の輝度を場所によらずに均一化するとともに、全体の輝度のレベルを向上させることができる。例えば、前記導光板において、ＬＥＤ等の発光素子の近傍においては前記異方性拡散面の異方性拡散強度を高め、発光素子から離れた部分においては前記異方性拡散面の異方性拡散強度を弱めることにより拡散光の出射角を狭めて、垂直方向の照明光への変換効率を高め、ＬＥＤ等の発光素子からの距離の増加に伴う内部光の輝度の低下をカバーして照明光の輝度のムラを減少させるとともに、その輝度のレベルも従来よりも高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態は、例えば、導光板と、該導光板の側面に配したＬＥＤと、前記導光板の下面に対向して配した反射板（又は反射シート）を有し、導光板の上方に拡散板、および１対のプリズムシートが順次重ねて配置された面状光源において、前記導光板の上面にヘアーライン拡散面、ホログラム拡散面等の異方性拡散面を形成したものであり、且つこの異方性拡散面の異方性の強度が一様ではなく、ＬＥＤ側は強く、反ＬＥＤ側は弱くなるようにグラデーションをつけて、場所に応じて変化するものである。
【００１４】
本発明に係る面状光源の実施例の説明に先立ち、導光板の上面に形成され、異方性の拡散光を出射するホログラムの１例について説明する。ホログラムは、物体光と参照光が干渉して生ずる定在波の位相情報を記録したものであり、このホログラムに参照光を入射することにより、回折光として物体光を再生するものである。ホログラムの中には、干渉光の位相情報を濃淡としてではなく、表面の凹凸としてホログラムの表面に記録してなる、フォトレジスト等を用いた「表面レリーフ型ホログラム」と呼ばれるものがある。この
「表面レリーフ型ホログラム」は例えば図８（ａ）に示すような形状をしており、Hは当該ホログラム、Ｈｄは溝状の凹部、Hｋは略フラットな凸部である。図８（ａ）に示すようにｙ方向に伸びる複数の平行な細長い溝状の凹部Ｈｄがｘ方向に配列しており、これら凹部Ｈｄと凹部Ｈｄの間が略フラットな凸部Hｋとなっている。凸部Hｋのｙ方向の幅をｂとし、凸部Hｋ同士のｙ方向のピッチ間隔をｄとする。
次に、このような「表面レリーフ型ホログラム」Ｈの形状を図８（ｂ）に示すように、導光板Ｄの面上に形成することができる。このような導光板Ｄは、フォトレジストにより干渉光の濃淡に対応した位相情報を、表面の凹凸として記録した図８（ａ）に示すような表面レリーフ型の位相ホログラムの表面形状を、例えばメッキ技術等を利用して金属型に転写し、その金属型を射出成型金型に組み込むこと等により成型することができる。
【００１５】
ここで、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように参照光に対応する内部光ｓがｘｚ面において入射角θｘで前記のホログラムＨに入射し、ｙｚ面においては入射角０°でホログラムＨに入射する場合を考える。ミクロに見れば、凹凸の凹部において内部光ｓは乱反射により透過せず、凸部を通過することとなるが、ｘｚ面で見れば、透過する光線同士は互いに干渉し合い、光を強め合う方向のみに拡散光を生ずることとなる。この光を強め合う方向の出射角をθ１ｘとすると、
（ｓｉｎθｘ−ｓｉｎθｘ１）２πｄ／λ＝±ψ・・・・（１）
の関係が成立つ。ここで、λは波長、ψは特定の位相である。
（１）式より、ψを一定とすれば、ピッチ間隔ｄが小となるほど入射θｘと出射角θｘ１の差は大となる傾向がある。ここで、図９（ａ）に示すようにθｘ１の1つの値を
θｘ１―  とし、他の1つの値を  θ１ｘ＋  とすると、この２つの間の角度幅はθｈｘで示される。このθｈｘは図９（ａ）に示す凸部同士のピッチ間隔ｄに反比例する関係にある。図１０（ａ）は図９（ａ）に示す拡散をマクロに見た場合の図であり、ｘｚ面から見たホログラムＨから出射する拡散光φとしての出射角の方向及び角度幅（θｈｘ）を示している。図９（ａ）のｄの値を所定値以上において適切に分散させることにより角度幅（θｈｘ）の範囲に出射光を分散して拡散することができる。
【００１６】
又、ｙｚ断面で見た場合は、図９（ｂ）に示すように、内部光ｓは幅ｂの凸部Hｋに略垂直に入射し、ここを透過し、凸部Hｋの中央部では略垂直方向に出射するが、その両端部に近い部分では透過光の回り込みこみを生じ、その回り込み角θｙの大きさは
ｓｉｎθｙ＝±λ／ｂ・・・・（２）
で表される。よって、図１０（ｂ）にマクロに示すｙｚ面おける拡散光の角度幅θｈｙ
は２ｓｉｎθｙと等しく、前記の凸部Hｋのｙ方向の幅ｂと逆比例の関係にある。
前記のｘｚ面の拡散光の角度幅θｈｘとｙｚ面おける拡散光の角度幅θｈｙとを比較し、そこに差があれば異方性拡散となる。    
この例の場合は、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、２θｈｘ＜２θｈｙとなっており、異方性の拡散がなされている。ここで、異方性の強さを  ２θｈｙ／２θｈｘ  とすれば、この異方性の強さは上記の導光板Ｄの上面に形成されたホログラムＨの前記ｄ、ｂの寸法を適宜に選択することにより増減し、１以上にすることもできるし、１以下とすることもできる。なお、図１０（ａ）に示すｘz面における拡散光のＣ−Ｃ断面は図１０（ｃ）に示すように、Ｃ−Ｃ方向と直交するｙ方向に長い楕円形の断面となっている。
【００１７】
次に、上記のような、ホログラムの写真技術を用いることなく、図８（ｂ）に示すように、表面レリーフ型の位相ホログラムの表面形状を複数のプリズムよりなるプリズム列により近似させて、機械加工した型等を用いて、導光板の表面に形成されたヘアーライン拡散面による異方性拡散面について説明する。図１１はヘアーライン拡散面による異方性拡散面を形成した導光板を示す図である。図１１に示すように、導光板Ｄの表面に微小なプリズムｐｈがｘ方向に配列してなるプリズム列を複数個有するヘアーライン拡散面Ｈｐが形成されている。プリズムｐｈの間隔ｄｐとプリズムｐｈの幅ｂｐをそれぞれ図８（ａ）に示すホログラム拡散面Ｈの凸部の間隔ｄおよび幅ｂと等しいか同程度とする。このようなヘアーライン拡散面Ｈｐによっても、上記したホログラム拡散面Ｈの場合と類似の原理により、略同様（図１０参照）の異方性拡散光を得ることができる。
【００１８】
以上にホログラム拡散面およびヘアーライン拡散面による異方性拡散面につき述べたが、
本発明に用いる異方性拡散面はこれ等に限るものではなく、図示は省略するが複数の楕円、放物線、双曲線等の曲線状の明暗、凹凸よりなるものであって、異方性の拡散作用を有するものも異方性拡散面に含まれる。
【実施例１】
【００１９】
以下に図面を参照して本発明に係る面状光源の実施例１を説明する。図１は本実施例１に係る面状光源２０の全体の構成を示す図である。図１において、２０は面状光源であり、２はＬＥＤ(発光ダイオード)、１は導光板、３は拡散板、４はＰｘプリズムシート、５はＰｙプリズムシート、６は反射板である。ＬＥＤ２はＬＥＤ基板２ｂに保持されて導光板１の入光側面１ｃに対向する位置に配置され、導光板１の上方には拡散板３、Ｐｘプリズムシート４、Ｐｙプリズムシート５が順次重ねて配置される。反射板６は導光板１の下面１ｂに対向、近接して配置される。ここで、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸よりなる座標のｘ軸は前記入光側面１ｃに垂直な導光板１の長手方向の軸、y軸はx軸に垂直な導光板１の幅方向の軸、ｚ軸は導光板１の厚み方向の軸である。
図２は図１に示す面状光源２０の中の導光板１を示す図である。図２に示すように導光板１の上面１ａには異方性拡散面１ｈが形成されている。この異方性拡散面１ｈは入光側面１ｃに近い方から順次、第1拡散面領域１ｈＡ、第２拡散面領域１ｈＢ、第３拡散面領域１ｈＣの３つの異方性の拡散面領域よりなっている。導光板１の下面１ｂはGｒｏｏｖｅ面となっており、前記入光側面１ｃから離れる方向に緩やかに立ち上がる複数のプリズム１ｐを有している。
【００２０】
ここで、ＬＥＤ２から導光板１の入光側面１ｃ入射した光線は内部光ｓなって、直接に又はプリズム面１ｐでの反射を経て、異方性拡散面１ｈに達し、上方に異方性拡散光を出射する。すなわち、第1拡散面領域１ｈＡ、第２拡散面領域１ｈＢ、第３拡散面領域１ｈＣからそれぞれ、異方性の拡散光φＡ、φＢ、φＣを出射する。なお、反射板６は導光板１の下面のプリズム面１ｐから下方に洩れた内部光ｓを反射して再び導光板１内に戻し、内部光の利用効率を高める役割をなす。ここで図３（ａ）に示すように拡散光φＡ、φＢ、φＣのｘｚ面における角度幅をそれぞれθＡｈｘ、θＢｈｘ、θＣｈｘとし、図３（ｂ）に示すように拡散光φＡ、φＢ、φＣのｙｚ面における角度幅をそれぞれθＡｈｙ、θＢｈｙ、θＣｈｙとする。図３（ｃ）に示すように、これらの角度幅は各拡散面領域（１ｈＡ、１ｈＢ、１ｈＣ）ごとに定まり、図３（ｃ）に示すように、ｘ（入光側面からの距離）が増加するに伴いｘｚ面における拡散光の角度幅は（θＡｈｘ、θＢｈｘ、θＣｈｘと）段階的（デジタル的）に減少して行くが、ｙz面における角度幅は（θＡｈｙ、θＢｈｙ、θＣｈｙと）変化しない。ここで、拡散光の異方性強度を、ｘｚ面における角度幅とｙｚ面における角度幅の大小の比率と考え、拡散光φＡ、φＢ、φＣの異方性強度をそれぞれＦＡ、ＦＢ、ＦＣとすると、これらは各拡散領域（１ｈＡ、１ｈＢ、１ｈＣ）ごとに定まり、且つ
ＦＡ＝θＡｈｙ／θＡｈｘ
ＦＢ＝θＢｈｙ／θＢｈｘ  ・・・・（３）
ＦＣ＝θＣｈｙ／θＣｈｘ
で表すことができる。ここで、図３（ｃ）にも示すように、
θＡｈｙ＝θＢｈｙ＝θＣｈｙ  ・・・・（４）
θＡｈｘ＞θＢｈｘ＞θＣｈｘ  ・・・・（５）
（３）式、（４）式、（５）式から、前記の異方性強度に関しては
ＦＡ＜ＦＢ＜ＦＣ・・・・（６）
となり、図３（ｄ）に示すように異方性強度は各拡散面領域（１ｈＡ、１ｈＢ、１ｈＣ）ごとに段階的に増大する。
【００２１】
ここで、図４（ａ）は図１に示す面状光源２０の作用を示す図である。図４に示すように導光板１から出射した異方性の拡散光φＡ、φＢ、φＣは拡散板３、Ｐｘプリズムシート４、Ｐｙプリズムシート５を順次経て垂直方向に出射方向を整えられて、照明光ｓ２０として液晶表示板７に入射しこれを照明する。この場合の拡散光φＡ、φＢ、φＣから照明光ｓ２０への変換効率をそれぞれ、ηＡ、ηＢ、ηＣとすると
ηＡ＜ηＢ＜ηＣ・・・・（７）
の関係がある。これは図３（ａ）に示すようにｘｚ面における角度幅が大きい場合（例えばθＡｈｘ）は拡散光のうち、出射角が大きい部分が増え、その分、変換効率が低くなり、
ｘｚ面における角度幅が小さい場合（例えばθＣｈｘ）は拡散光のうち、出射が大きい部分が減り、その分、変換効率が高くなるためである。図４（ｂ）に（７）式に対応して変換効率の変化を実線で示す。なお、図４（ｂ）に点線で示すＳは導光板１内の内部光ｓの強度を示す図である（すでに述べた原理により内部光の強度Ｓはｘの増加と共に減少する傾向にある）。ここで、照明光ｓ２０（図４（ａ））の輝度（強度）をＳＳとすれば、導光板１に対応する照明光の輝度ＳＳの分布は図４（ｃ）に示すようになる。これは、照明光の輝度ＳＳは図３（ｂ）に示す変換効率（ηＡ、ηＢ、ηＣ）と内部光の強度Ｓの積に依存となるからである。
図４（ｃ）に示す照明光の輝度ＳＳは鋸歯状をなしているが、各拡散面領域（１ｈＡ、１ｈＢ、１ｈＣ）ごとの平均値は等しくなっている。ここで図１３（ｂ）に示す従来の異方性の拡散光φ０１（異方性の強度一定）による照明光強度を参考値ＳＳ０１として点線で示せば、すでに説明した理由によりＳＳ０１はｘの増加に伴ってアナログ的に減少する。
図４（ｃ）に示すように、本実施例１の照明光は全領域にわたり、照明光の輝度（ＳＳ）のレベルが従来（ＳＳ０１）よりも向上するとともに、輝度の変動幅も従来よりも少なくなり、輝度ムラが減少し、照明の品質が向上する。
【００２２】
このように本実施例１においては、図３（ｄ）に示すように異方性拡散強度にデジタル的なグラデーションをつけることにより、照明の品質を向上している。ここで、異方性拡散強度に本実施例１のようなグラデーションをつけるには、異方性拡散面１ｈを例えば図８（ｂ）に示すようなホログラムＨで構成し、凸部Hｋ同士の間隔ｄを第1拡散面領域１ｈＡ、第２拡散面領域１ｈＢ、第３拡散面領域１ｈＣと段階的に増加し、凸部Hｋの幅ｂ（ｙ方向の長さ）を第1拡散面領域１ｈＡ、第２拡散面領域１ｈＢ、第３拡散面領域１ｈＣで略同一とすることにより、（１）式および（２）式の原理によりこれを実現することができる。又は図１１に示したヘアーライン拡散面Ｈｐを用いた場合も、基本的には同様の原理により、これを実現することができる。
【実施例２】
【００２３】
以下に本発明の実施例２について説明する。図５は本実施例２に係る面状光源に用いる導光板とその異方性拡散面を示す図である。導光板１の本体そのものの形状は図２に示したものと同様である。図５（ａ）に示すように導光板１の上面１ａには異方性拡散面１１ｈが一体として設けられている。本実施例２に係る面状光源のその他の構成は図１に示した面状光源２０と同様である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように異方性拡散面１１ｈからは、異方性の拡散光φ１１を出射する。ここで、前記拡散光φ１１のｘｚ面における角度幅をθｈｘ１、ｙｚ面における角度幅をθｈｙ１とする。図５（ｃ）に導光板１の全域にわたり、前記角度幅θｈｘ１、θｈｙ１の値をｘ（入光側面１ｃからの距離）を横軸として示す。ここでｘ０はｘ方向における導光板１の長さである。図５（ｃ）に示すようにｙｚ面における角度幅θｈｙ１はｘが増加しても変化しないが、ｘｚ面における角度幅θｈｘ１はｘが増加するに従がってアナログ的に減少する。このような角度幅（θｈｘ１、θｈｙ１）の性質を付与するには、異方性拡散面１１ｈを例えば図８（ｂ）に示すようなホログラムＨで構成し、凸部Hｋ同士の間隔ｄをｘが大となるに従がってアナログ的に増加させ、凸部Hｋの幅ｂ（ｙ方向の長さ）をｘが変化しても略同一とすることにより、（１）式および（２）式の原理によりこれを実現することができる。又は図１１に示したヘアーライン拡散面Ｈｐを用いた場合も、基本的には同様の原理により、これを実現することができる。
【００２４】
この結果、異方性拡散面１１ｈの異方性拡散強度（θｈｙ１／θｈｘ１）をＦ１１とすれば、Ｆ１１は図５（ｃ）の点線で示すように右上がりにアナログ的に増加する。すなわち異方性拡散強度は右肩上がりに無段階変化（アナログ変化）する。一方、拡散光φ１１の照明光への変換効率をη１１とすれば、実施例１においてすでに説明したように変換効率は拡散の角度幅が小となるほど大となる性質があるが、本実施例２においては図５（ｃ）に示すように角度幅θｈｘ１が右下がりにアナログ的に変化するので、図５（ｄ）に示すように変換効率をη１１は右上がりにアナログ的に変化する。そして、点線で示す内部光の強度Ｓはすでに述べたのと同様に右下がりにアナログ的に変化する。よって、この場合の面状光源の照明光輝度をＳＳ１とすれば、η１１（変換効率）とＳ（内部光強度）の積に依存する照明光輝度ＳＳ１は図５（ｄ）に示すような平坦で高いレベルの特性を示す。
よって、本実施例２に係る面状光源は輝度のレベルが高く、輝度の均一性に優れた照明光を出射し、照明の品位を向上することができる。このように本実施例２においては、図５（ｃ）に示すように異方性拡散強度（Ｆ１１）にアナログ的なグラデーションをつけることにより、照明光の輝度のレベルを高め、輝度の均一性も向上させている。
【実施例３】
【００２５】
以下に本発明の実施例３について説明する。図６は本実施例３に係る面状光源に用いる導光板と異方性拡散面を示す図である。導光板１の本体そのものの形状は図２に示したものと同様である。又、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように導光板１の上面１ａには異方性拡散面１２ｈが一体として設けられている。本実施例３に係る面状光源のその他の構成は図１に示した面状光源２０と同様である。図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように異方性拡散面１２ｈからは、異方性の拡散光φ１２を出射する。ここで、図６（ｂ）に示すように前記拡散光φ１２のｘｚ面における角度幅をθｈｘ２、図６（ｃ）に示すようにｙｚ面における拡散光拡散光φ１２の角度幅をθｈｙ２とする。図７（ａ）に導光板１の全域にわたり、前記角度幅θｈｘ２、θｈｙ２の値をｘ（入光側面１ｃからの距離）を横軸として示す。ここでｘ０はｘ方向における導光板１の長さである。図７（ａ）に示すようにｘｚ面における角度幅θｈｘ２はｘが増加しても変化しないが、ｙｚ面における角度幅θｈｙ２はｘの増加とともに右下がりにアナログ的（無段階）に減少する。そして、すべての範囲にわたりθｈｙ２はθｈｘ２よりも大となっている。（このような角度幅（θｈｘ２、θｈｙ２）の性質を付与するには、異方性拡散面１２ｈを例えば図８（ｂ）に示すようなホログラムＨで構成し、凸部Hｋ同士の間隔ｄをｘに無関係に一定とし、凸部Hｋの幅ｂ（ｙ方向の長さ）をｘがが大となるに従がってアナログ的に増加させることにより、（１）式および（２）式の原理によりこれを実現することができる。又は図１１に示したヘアーライン拡散面Ｈｐを用いた場合も、基本的には同様の原理により、これを実現することができる。）ここで、この場合の異方性拡散強度をＦ１２とすれば
Ｆ１２＝θｈｙ２／θｈｘ２
で表され、図７（ａ）に示すようにθｈｘ２は一定であるので、θｈｙ２に比例することとなる。よって図７（ｂ）に示すように異方性拡散強度をＦ１２は右下がりにアナログ的に変化する。
【００２６】
また、拡散光φ１２（図６（ａ）参照）の照明光への変換効率をη１２とすると、すでに説明したように変換効率は拡散光の角度幅と逆の関係にあり、又図７（ａ）に示すように角度幅θｈｙ２はｘが増加するに従がってアナログ的に減少するので、変換効率をη１２は図７（ｂ）に示すように右上がりにアナログ的に変化する。次に、本実施例３に係る面状光源の照明光輝度をＳＳ１２とすれば、図７（ｃ）に示すように照明光輝度ＳＳ１２は全範囲にわたり略一定のフラットな特性となる。これは、同図に示すように変換効率η１２と導光板の内部光強度Ｓの変化の特性が逆の傾向にあるので、変換効率η１２と内部光強度Ｓの積に依存する照明光輝度ＳＳ１２は略フラットな特性となるのである。このようにして、本実施例３においても、図７（ｂ）に示すように異方性拡散強度（Ｆ１２）にアナログ的なグラデーションをつけることにより、照明の品質を向上している。
【００２７】
本実施例３の変形例として図７（ｄ）に示すように異方性拡散光のｙｚ面における角度幅θｈｙ２をｘの増加に伴って段階的（デジタル的）に減少させ、ｘｚ面における角度幅θｈｘ２を一定とすることもできる。この場合は照明光への変換効率は図示は省略するがｘの増加に伴って段階的に増加し、照明光輝度は図４（ｃ）のＳＳに類似した状態となり、
従来よりも、照明光輝度のレベルが向上し、輝度ムラが減少する。
【００２８】
以上に述べた実施例においては、異方性拡散光のｘｚ面における角度幅（θｈｘ等）と
ｙｚ面における角度幅（θｈｙ等）のいずれか一方が一定で、他方がアナログ的またはデジタル的に変化する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、異方性拡散光のｘｚ面における角度幅（θｈｘ１等）とｙｚ面における角度幅（θｈｙ１等）の両方が入光側面１ｃ（図３（ａ）参照）からの距離に応じて変化する場合であっても、拡散光の異方性拡散強度が導光板１の場所に応じて適切なテグラデーション有するように構成し、結果的に照明光の輝度のレベルを向上させ、輝度のムラを減少させ、照明の品位を向上させることができる。なお、以上に述べた実施例においては、導光板の上面に異方性拡散面を形成し、その異方性拡散強度にグラデーションをつけた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、導光板の下面に異方性拡散面を形成し、その異方性拡散強度にグラデーションをつけた場合においても、基本的には同様の原理により同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１に係る面状光源の構成を示す図である。
【図２】図１に示す面状光源に使用する導光板の構成を示す図である。
【図３】図２に示す導光板の作用を示す図である。
【図４】図１に示す面状光源の作用を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る面状光源に使用する導光板の作用を示す図である。
【図６】本発明の実施例３に係る面状光源に使用する導光板の構成を示す図である。
【図７】図６に示す導光板等の作用を示す図である。
【図８】本発明に使用するホログラムによる異方性拡散面の構成を示す図である。
【図９】図８に示す異方性拡散面の作用の原理を示す図である。
【図１０】図８に示す異方性拡散面から発する異方性の拡散光を示す図である。
【図１１】本発明に使用するヘアーラインの異方性拡散面の構成を示す図である。
【図１２】従来の面状光源の構成および作用を示す図である。
【図１３】異方性拡散を利用した従来の面状光源の構成及び作用を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１、Ｄ  導光板
１ａ  上面
１ｃ  入光側面
１ｂ  下面
１ｐ  プリズム面
１ｈ、１１ｈ、１２ｈ  異方性拡散面
１ｈＡ、１ｈＢ、１ｈＣ  異方性拡散面領域
２  ＬＥＤ  
３  拡散板
４  Ｐｘプリズムシート
５  Ｐｙプリズムシート
６  反射板
７  液晶表示板
２０  面状光源
ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、Ｆ１１、Ｆ１２  異方性拡散強度
H  ホログラム
Ｈｐ  ヘアーライン
ｓ  内部光
Ｓ  内部光強度
ＳＳ、ＳＳ１１、ＳＳ１２  照明光輝度
φＡ、φＢ、φＣ、φ１１、φ１２  拡散光
θｈｘ１、Ａｈｘ２、θｈｙ１、θｈｙ２  角度幅    
ηＡ、ηＢ、ηＣ、η１１、η１２  変換効率  
【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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