(57)【要約】導光板４３には点光源４２から光が導入される。導光板４３の光出射面６０と反対側の面（パターン面６１）には、断面三角形状をした多数の偏向パターン５９が凹設されている。導光板４３のパターン面６１と対向する位置には、円弧状をしたプリズム７０が複数形成されたプリズムシート４４が配設される。導光板４３内を伝搬する光が、偏向パターン５９で全反射されると、その光は光出射面６０からほぼ垂直に出射される。導光板４３内を伝搬する光が偏向パターン５９を透過して斜めに出射されると、その光はプリズムシート４４を透過する際にプリズム７０によってパターン面６１にほぼ垂直な方向へ曲げられる。このような面光源装置により、光利用効率を良好にする。また、透過型の表示パネルと組み合わせた場合にも、表示装置を外光等が透過する恐れを少ないできる。
2004111531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源からの光を閉じ込めて面状に広げて光出射面及び光出射面と反対側の面の少なくとも一部分から光を出射させる導光板と、前記光出射面の反対側面に対向させて配置されたプリズムシートとを有し、
前記導光板の光出射面と反対側の面に、導光板内を伝搬する光を反射させるための偏向パターンを形成され、
前記光出射面からは、前記偏向パターンで反射された光が、そのピーク強度の方向が光出射面とほぼ垂直な方向を向くようにして出射され、
前記光出射面と反対側の面からは、ピーク強度の方向がこの反対側面と垂直な方向に対して傾いた方向を向くようにして光が出射され、
前記反対側面から出射された光は、前記プリズムシートにより、そのピーク強度の方向が前記反対側面とほぼ垂直な方向を向くように偏向させられることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記光源は点光源であって、前記プリズムシートには、前記点光源に対応する位置をほぼ中心とする円弧状のパターンが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記プリズムシートには、断面略三角形状のパターンが形成されており、このパターンの断面における光源側の片側頂角が光源と反対側の片側頂角よりも小さくなっていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記偏向パターンは断面略三角形状のパターンによって形成され、前記導光板の光出射面と反対側の面の少なくとも一部領域における偏向パターンの、光源から遠い側の斜面の傾斜角度が、他の領域における偏向パターンの、光源から遠い側の斜面の傾斜角度と異なっていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記偏向パターンは、光源から遠い側の斜面の少なくとも一部が曲面となった断面略三角形状のパターンによって形成され、前記導光板の光出射面と反対側の面の少なくとも一部領域における偏向パターンの、光源から遠い側の斜面の曲率が、他の領域における偏向パターンの、光源から遠い側の斜面の曲率と異なっていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項６】
前記光源は点光源であって、前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と反対側の面において、前記点光源を中心として円弧状に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項７】
請求項１乃至５に記載の面光源装置の前記光出射面及び前記光出射面と反対側の面に対向させて画像表示パネルを配設したことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、両面発光型の面光源装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  図１は従来の両面表示型の液晶表示装置の構造を示す概略図である。この液晶表示装置１にあっては、液晶表示パネル２の表面と裏面にそれぞれ拡散板１３、１４を配設し、拡散板１４を介して液晶表示パネル２の背面側に、光源９と導光板１０からなるバックライト３を配設して表面側液晶表示部４を構成している。また、液晶表示パネル５の表面と裏面にそれぞれ拡散板１５、１６を配設し、拡散板１６を介して液晶表示パネル５の背面側に、光源１１と導光板１２からなるバックライト６を配設して裏面側液晶表示部７を構成し、表面側液晶表示部４と裏面側液晶表示部７を背中合わせに重ねて両表示部４、７間を両面反射板８で仕切っている。そして、それぞれのバックライト３、６を点灯させて各液晶表示パネル２、５を背面側から照明するようにしている。【０００３】  しかし、このような液晶表示装置では、液晶表示パネルとバックライトからなる２組の液晶表示部を背中合わせに配置した構造となっているので、液晶表示装置の厚みが厚くなり、この液晶表示装置を組み込まれる機器にも大きな組み込みスペースが必要となる問題があった。また、両面で表示する場合には、２つのバックライトを同時に点灯させなければならないので、消費電力が大きくなり、充電バッテリー等を用いる携帯用機器には不向きであった。さらに、表面側と裏面側とにそれぞれバックライトと液晶表示パネルとが必要であるので、コストが高くついていた。【０００４】  そこで、１つの面光源装置で表裏両面の液晶表示パネルを照明することが考えられている。このような液晶表示装置としては、特開２００２−１３３９０６号公報に開示されたものがある。図２はこのような液晶表示装置２１の側面図である。また、図３はこの液晶表示装置２１に用いられているバックライト２２の斜視図である。この両面発光型の液晶表示装置２１は、バックライト２２の両面にそれぞれ液晶表示パネル２３、２４を配設したものである。バックライト２２においては、透明平板状をした導光板２５の両端縁に冷陰極管のような棒状光源２６が配置され、導光板２５の両面に出射光制御板２８が配設されている。出射光制御板２８の導光板２５との対向面には、シリンドリカルレンズ状をした複数の凸部２７が形成されており、各凸部２７の中央部は導光板２５の表面に密着させられている。【０００５】  しかして、棒状光源２６から出射された光は、導光板２５の端縁から導光板２５の内部に入射して導光板２５内を伝搬し、凸部２７と導光板２５との接触面に入射した光は、図４に示すように、導光板２５から出射光制御板２８へ入射し、凸部２７の内面で全反射して出射光制御板２８から垂直に出射される。よって、このバックライト２２の両面に液晶表示パネル２３及び液晶表示パネル２４が配置されていると、１つのバックライト２２によって表裏の液晶表示パネル２３及び２４を同時に照明することができる。【０００６】  しかし、このようなバックライト２２では、図４に示す光線Ａのように外部から垂直に入射した光が導光板２５及び出射光制御板２８を透過して、正面方向へ出射される。そのため、液晶表示パネル２３、２４として透過型液晶表示パネルを用いた場合には、一方の液晶表示パネルを観察��ているとき、他方の液晶表示パネルに外光が入射すると、液晶表示パネルやバックライトを透過した外光が観察者側で認識されることになり、観察している画像に裏面側の液晶表示パネルの画像が映ったり、画像に色むらを生じたりするという問題があった。
【発明の開示】
【０００７】  本発明の目的とするところは、光利用効率の良好な両面発光型の面光源装置を提供することにある。さらに、透過型の表示パネルと組み合わせた場合にも、表示装置を外光等が透過する恐れの少ない両面発光型の面光源装置を提供することにある。また、当該面光源装置を用いた画像表示装置を提供する。
【０００８】  本発明にかかる面光源装置は、光源と、光源からの光を閉じ込めて面状に広げて光出射面及び光出射面と反対側の面の少なくとも一部分から光を出射させる導光板と、前記光出射面の反対側面に対向させて配置されたプリズムシートとを有し、前記導光板の光出射面と反対側の面に、導光板内を伝搬する光を反射させるための偏向パターンを形成され、前記光出射面からは、前記偏向パターンで反射された光が、そのピーク強度の方向が光出射面とほぼ垂直な方向を向くようにして出射され、前記光出射面と反対側の面からは、ピーク強度の方向がこの反対側面と垂直な方向に対して傾いた方向を向くようにして光が出射され、前記反対側面から出射された光は、前記プリズムシートにより、そのピーク強度の方向が前記反対側面とほぼ垂直な方向を向くように偏向させられることを特徴としている。
【０００９】  本発明の面光源装置にあっては、光源から出射された光は導光板内に入射し、導光板内を伝搬しながら面状に広がる。導光板内を伝搬する光のうち、偏向パターンに入射して偏向パターンで反射された光は、そのピーク強度の方向が光出射面とほぼ垂直な方向を向くようにして光出射面から出射され、表面側の照明光となる。また、導光板の光出射面と反対側の面から、そのピーク強度の方向が斜め方向を向くようにして出射された光は、プリズムシートによりそのピーク強度の方向が前記反対側面とほぼ垂直な方向を向くように偏向させられて出射され、裏面側の照明光となる。従って、この面光源装置によれば、導光板の裏面側から斜め方向に出射されて損失となっていた光をプリズムシートで垂直な方向に曲げて照明光として利用することができるようになり、表面側の正面輝度をほとんど落とすことなく両面発光型の面光源装置として使用できるようになる。
【００１０】  また、この面光源装置にあっては、導光板の光出射面と反対側の面に対向させてプリズムシートを配置しているので、太陽光や室内照明光などの外光が裏面側から垂直に入射しても、この外光はプリズムシートに光路を曲げられ、面光源装置を真っ直ぐに透過して表面側から出射されにくくなる。逆に、太陽光や室内照明光などの外光が表面側から垂直に入射しても、この外光は導光板を透過した後にプリズムシートに光路を曲げられ、面光源装置を真っ直ぐに透過して裏面側から出射されにくくなる。
【００１１】  本発明の実施態様における前記光源は、点光源であって、前記プリズムシートには、前記点光源に対応する位置をほぼ中心とする円弧状のパターンが形成されている。前記光源がいわゆる点光源である場合には、プリズムシートのパターンを点光源に対応する位置をほぼ中心とする円弧状に形成することにより、導光板の光出射面と反対側の面のほぼ全体にわたって、光出射面と反対側の面から出射される光の方向を当該反対側面にほぼ垂直な方向に曲げることができる。なお、本発明において点光源とは、内部の発光体の全体としてのサイズが９ｍｍ以下のものを指す。
【００１２】  本発明の別な実施態様における前記プリズムシートには、断面略三角形状のパターンが形成されており、このパターンの断面における光源側の片側頂角が光源と反対側の片側頂角よりも小さくなっている。この実施態様のように、光源側の片側頂角を反対側よりも小さくして当該パターンの頂点を光源側に偏らせておけば、導光板の光出射面と反対側の面から斜めに出射される光を効率よくプリズムシートに透過させて当該反対側面にほぼ垂直な方向に導くことができる。
【００１３】  本発明のさらに別な実施態様における前記偏向パターンは断面略三角形状のパターンによって形成され、前記導光板の光出射面と反対側の面の少なくとも一部領域における偏向パターンの、光源から遠い側の斜面の傾斜角度が、他の領域における偏向パターンの、光源から遠い側の斜面の傾斜角度と異なっている。この実施態様においては、偏向パターンの光源から遠い側の斜面の傾斜角度がすべて同じでなく、この傾斜角度の違いによって光出射面と反対側の面の各領域から出射される光の量を調整している。
【００１４】  本発明のさらに別な実施態様における前記偏向パターンは、光源から遠い側の斜面の少なくとも一部が曲面となった断面略三角形状のパターンによって形成され、前記導光板の光出射面と反対側の面の少なくとも一部領域における偏向パターンの、光源から遠い側の斜面の曲率が、他の領域における偏向パターンの、光源から遠い側の斜面の曲率と異なっている。この実施態様においては、偏向パターンの光源から遠い側の斜面の少なくとも一部が曲面となっていてその曲率がすべて同じでなく、この曲率の違いによって光出射面と反対側の面の各領域から出射される光の量を調整している。
【００１５】  本発明のさらに別な実施態様における前記光源は、点光源であって、前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と反対側の面において、前記点光源を中心として円弧状に配置されていることを特徴としている。光源を点光源とし、偏向パターンを点光源を中心として円弧状に配置することにより、点光源から出て偏向パターンで反射された光が、偏向パターンの配置されている円弧の円周方向において広がりにくくすることができる。
【００１６】  本発明の画像表示装置は、本発明にかかる面光源装置の前記光出射面及び前記光出射面と反対側の面に対向させて画像表示パネルを配設したことを特徴としている。
【００１７】  本発明の画像表示装置は両面で画像を表示することができるものであり、しかも、本発明にかかる面光源装置を使用して１つの面光源装置で両側の画像表示パネルを照明できるようにしているので、画像表示装置の厚みが厚くなりにくい。また、光の利用効率が高いので、消費電力も抑えられる。さらに、面光源装置を外光が透過しにくいので、一方の画像表示パネルを観察しているときに、他方の画像表示パネルから入射した外光が観察側へ透過することがなく、裏面側の画像が観察側の画像に映り込んだり、輝度むらが生じたりするのを防ぐことができる。
【００１８】  なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】［図１］従来の両面表示型の液晶表示装置を示す概略側面図である。
［図２］従来の別な両面表示型の液晶表示装置を示す概略側面図である。
［図３］同上の液晶表示装置に用いられている両面発光型の面光源装置の斜視図である。
［図４］同上の面光源装置の作用説明のための一部拡大した図である。
［図５］本発明の実施例１による面光源装置の分解斜視図である。
［図６］同上の面光源装置の概略断面図である。
［図７］同上の面光源装置に用いられている導光板の裏面図である。
［図８］同上の導光板に点光源を実装した状態を示す拡大断面図である。
［図９］図７の導光板に設けられている偏向パターンの配置を示す概略図である。
［図１０］（ａ）はうねった偏向パターンを示す拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
［図１１］（ａ）及び（ｂ）は偏向パターンの作用を説明する拡大断面図である。
［図１２］（ａ）は偏向パターンを設けられた導光板の平面図、（ｂ）は（ａ）のイ部拡大図、（ｃ）は（ａ）のロ部拡大図、（ｄ）は（ａ）のハ部拡大図である。
［図１３］同上の導光板における、点光源からの距離と偏向パターンのパターン密度との関係を示す図である。
［図１４］同上の導光板における、点光源からの距離と偏向パターンのパターン長さとの関係を示す図である。
［図１５］同上の導光板における、点光源からの距離と偏向パターンのパターン数密度（パターン数／面積）との関係を示す図である。
［図１６］本発明の面光源装置において光出射面の隅部により多くの光を送るための構造とその作用を示す概略図である。
［図１７］固定枠を填められた導光板を示す概略図である。
［図１８］金型の長方形キャビティ内で長方形の導光板を成形する際の樹脂流れを示す図である。
［図１９］目的とする導光板よりも大きくて樹脂流れの滑らかなキャビティを有する金型で成形する様子を説明する図である。
［図２０］プリズムシートの断面図である。
［図２１］本発明の面光源装置の作用を説明する図である。
［図２２］（ａ）及び（ｂ）は、いずれも比較例を示す図である。
［図２３］本発明の面光源装置の作用を説明する図である。
［図２４］図２２（ｂ）に示した比較例において導光板から出射される光の指向特性を示す図である。
［図２５］本発明の面光源装置から出射される照明光の指向特性を示す図である。
［図２６］（ａ）は導光板の再入射面の傾斜角度が広い場合の、偏向パターンに入射する光の挙動を示す図、（ｂ）は導光板の再入射面の傾斜角度が狭い場合の、偏向パターンに入射する光の挙動を示す図である。
［図２７］（ａ）は再入射面を曲面で形成された偏向パターンを示す断面図、（ｂ）は再入射面を平面及び曲面で形成された偏向パターンを示す断面図である。
［図２８］再入射面の傾斜角度を変化させたときの、表面側輝度上昇率と裏面側輝度上昇率の変化を示す図である。
［図２９］再入射面の曲率半径を変化させたときの、表面側輝度上昇率と裏面側輝度上昇率の変化を示す図である。
［図３０］本発明の実施例２による面光源装置の平面図である。
［図３１］同上の面光源装置の分解斜視図である。
［図３２］本発明にかかる液晶表示装置の構造を示す概略図である。
［図３３］閉じた状態の携帯電話を示す斜視図である。
［図３４］開いた状態の携帯電話を示す斜視図である。【００２０】  なお、図面において用いられている主な符号は、次の通りである。
４１  面光源装置
４２  点光源
４３  導光板
４４  プリズムシート
５９  偏向パターン
６０  光出射面
６１  パターン面
６２  偏向傾斜面
６３  再入射面
７０  プリズム
８１  液晶表示装置
８２  液晶表示パネル
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  以下、本発明の実施例を具体的に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されるものでなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において変形することができることはもちろんである。
【実施例１】
【００２２】  図５は本発明の実施例１による両面発光型の面光源装置４１の構成を示す分解斜視図、図６はその概略断面図である。この面光源装置４１は、点光源４２、導光板４３、及びプリズムシート４４によって構成されており、点光源４２は導光板４３の隅部に埋め込まれ、プリズムシート４４は導光板４３の裏面に対向させるように配置されている。【００２３】  導光板４３は、ポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂、メタクリル樹脂等の屈折率の高い透明樹脂やガラスによって略矩形平板状に成形されている。図７は、この導光板４３の裏面図である。導光板４３の裏面においては、実質的な面光源となる長方形状の面発光領域４５の周囲に非発光領域４６が形成されており、長方形状をした導光板４３の短辺の端で、面発光領域４５の外部（非発光領域４６）には点光源４２を嵌め込むための孔４７が開口されている。点光源４２は、発光ダイオードチップを樹脂モールドしたものであって、点光源４２に電力を供給するためのフィルム配線基板（ＦＰＣ）５１に実装され、導光板４３の孔４７に挿入されている。【００２４】  図８は上記点光源４２の構造を示す断面図である。この点光源４２は、発光ダイオードチップ４８を透明樹脂４９内に封止し、その前面以外の面を白色透明樹脂５０で覆ったものである。この点光源４２は、フィルム配線基板５１上に実装され、半田５２によって固定されている。さらに、フィルム配線基板５１は、ガラスエポキシ樹脂からなる補強板５３に固定される。導光板４３の隅部には、上記のように点光源４２を納めるための孔４７が上下に貫通しており、この近傍において導光板４３の下面には位置決めピン５４が突出させられている。一方、フィルム配線基板５１と補強板５３には、位置決めピン５４を通すための通孔５５、５６があけられている。【００２５】  しかして、この位置決めピン５４の基部周囲において導光板４３の下面に紫外線硬化型接着剤（熱硬化型の接着剤でもよい）５７を塗布しておき、位置決めピン５４をフィルム配線基板５１と補強板５３の通孔５５、５６に通し、ＣＣＤカメラ等で導光板４３の厚み方向中心と点光源４２の発光中心との位置決めを行った後、紫外線を照射することによって紫外線硬化型接着剤５７を硬化させて導光板４３と点光源４２とを接着し、さらに位置決めピン５４を補強板５３に熱かしめする。【００２６】  このとき図８に示されているように、導光板４３の孔４７の内面（点光源４２の背面側でも、正面側でも、その両方でもよい。）に設けられた突起５８によって点光源４２の中心の位置決めを行ってもよい。また、図示しないが、導光板４３と点光源４２を上下反転させた状態で、導光板４３の上面と点光源４２の上面とを位置決めするための段差のついた治具を用いて導光板４３の中心と点光源４２の中心とを位置決めするようにしてもよい。【００２７】  なお、フィルム配線基板５１の代わりにガラスエポキシ配線基板やリードフレームを用いてもよい。また、２個以上の発光ダイオードチップを用いる場合には、複数個の発光ダイオードチップを１箇所に集めることで点光源化してもよい。また、点光源４２は、発光ダイオードチップを直接導光板４３内にインサート成形することによって形成してもよく、導光板４３の外部（導光板４３の外周面に対向する位置）に配置されていてもよい。【００２８】  導光板４３裏面の面発光領域４５には、図９に示すように、複数もしくは多数の三角プリズム状をした偏向パターン５９が、点光源４２を中心として同心円状に凹設されている。そして、各偏向パターン５９の間隔は点光源４２に近い側では比較的広く、点光源４２から離れるに従って次第に間隔が短くなっており、これによって導光板４３の表面（以下、光出射面６０という）及び裏面（以下、パターン面６１という。）における輝度が均一になるようにしている。以下、この偏向パターン５９について詳述する。【００２９】  図１０（ａ）（ｂ）は上記偏向パターン５９の形状を示す平面図及び拡大断面図である。上記偏向パターン５９は長さ方向にほぼ一様な断面を有しており、その長さ方向が点光源４２と結ばれた方向とほぼ垂直になるように配置されている。実施例１で用いた偏向パターン５９は、図１０（ａ）のように少しうねっている。各偏向パターン５９は、図１０（ｂ）に示すように、点光源側に位置する偏向傾斜面６２と点光源４２から遠い側に位置する再入射面６３とからなり、偏向傾斜面６２と再入射面６３とでほぼ断面三角形状に形成されている。偏向傾斜面６２の傾斜角度γと、再入射面６３の傾斜角度δは、
γ＜δ、
γ＝４５°〜６５°
δ＝８０°〜９０°
とするのが望ましい。特に、偏向傾斜面６２の傾斜角度γは、ほぼ５０°とするのが望ましい。【００３０】  しかして、点光源４２から出射された光が孔４７の内壁面を透過して導光板４３内に入射すると、導光板４３に入射した光は、導光板４３の表面（光出射面６０）と裏面（パターン面６１）とで全反射を繰り返すことによって導光板４３内を伝搬して導光板４３の面発光領域４５全体に面状に広がる。この伝搬途中で偏向パターン５９の偏向傾斜面６２に下方から入射した光は、図１１（ａ）に示すように、偏向傾斜面６２によって光出射面６０へ向けて全反射され、最大光強度の方向が光出射面６０に対してほぼ垂直な方向を向くようにして光出射面６０から出射される。また、伝搬途中で偏向パターン５９の偏向傾斜面６２に上方から入射した光は、図１１（ｂ）に示すように、偏向傾斜面６２を透過し、最大光強度の方向がパターン面６１に対して斜めに傾いた方向を向くようにしてパターン面６１から出射される。よって、導光板４３の内部を伝搬している光線の方向と、光出射面６０及びパターン面６１から出射された光の方向は、光出射面６０と垂直な方向から見ると、横方向（点光源４２を中心とする円周に沿った方向）へはあまり散乱されることなく、点光源４２を中心としてほぼ放射状に進む。【００３１】  図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は偏向パターン５９全体の配置の仕方を表し、図１３は半径方向における偏向パターン５９のパターン密度（面積比）の変化を示し、図１４はパターン長さの変化を示し、図１５は単位面積あたりのパターン数の変化を示している。ここで、ｒは点光源４２からの距離を表している。偏向パターン５９は、図１３に示すよう点光源４２からの距離ｒが大きくなるに従って密度が大きくなっている。これは、光出射面６０及びパターン面６１の輝度を均一にするためである。偏向パターン密度を徐々に大きくする方法としては、単位面積あたりの偏向パターン数を徐々に増加させることも可能であるが、実施例１では、点光源４２からの距離に応じて導光板４３を複数の輪帯状をしたゾーンに分け、各ゾーン内では図１５に示すように単位面積あたりの偏向パターン数は一定とすると共に各ゾーン毎にステップ状に単位面積あたりの偏向パターン数を増加させ、図１４に示すように各ゾーン内で徐々に偏向パターンの長さを変化させるようにしている。また、ゾーンの境界ではパターン長さはいったん短くなる。【００３２】  図１２（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ図１２（ａ）のイ、ロ、ハの箇所における偏向パターン５９を具体的に表している。図１２（ｂ）は点光源４２に最も近い領域イで、偏向パターン５９の半径方向におけるピッチも円周方向におけるピッチもともに１４０μｍとなっており、内側の偏向パターン５９と外側の偏向パターン５９とが半径方向で重なり合わないようにしている。図１２（ｃ）は中間領域ロであって、偏向パターン５９の半径方向におけるピッチも円周方向におけるピッチもともに７０μｍとなっており、内側の偏向パターン５９と外側の偏向パターン５９とが２列ずつ重なり合っている。図１２（ｄ）は点光源４２から遠い領域ハであって、半径方向におけるピッチが３５μｍ、円周方向におけるピッチが１４０μｍとなっている。なお、図１２（ｂ）（ｃ）（ｄ）では直線状に伸びた偏向パターンを図示したが、図１０に示したようなうねった偏向パターン５９を図１２（ｂ）（ｃ）（ｄ）のように配置してもよい。【００３３】  また、点光源４２が配置されている端と反対側の導光板長辺はまっすぐに形成されているのに対し、点光源４２に近い側の導光板長辺は１段もしくは複数段斜めにカットされている。同様に、点光源４２の近傍において短辺も一部斜めに形成されている。点光源４２に近い長辺と短辺にそれぞれ斜面部６４、６５を設けておけば、図１６に示すように、点光源４２から出射された光の一部が、長辺の斜面部６４と短辺の斜面部６５で全反射して導光板４３の隅部（図１６で斜線を施した領域）へ光を送ることができる。点光源４２を導光板４３の隅に置いた場合には、他の隅部が暗くなりがちであるが、このような構造によれば斜面部６４、斜面部６５で全反射した光を導光板４３の面発光領域４５の隅部へ送ることにより、光出射面６０及びパターン面６１の輝度分布をより均一にすることができ、また面光源装置４１の効率を上げることができる。【００３４】  なお、図１７のように導光板４３に固定枠６６を取り付ける場合には、光を反射させるための斜面部６４、６５と固定枠６６とが密着する構造にすると、導光板４３の斜面部６４、６５に傷などが付きやすく、反射特性を損なうおそれがある。これを防止するためには、光反射用の斜面部６４、６５の一部、もしくはその近傍に小さな凸状ポッチ６７を設け、導光板４３を凸状ポッチ６７で固定枠６６に接触させる一方、斜面部６４、６５と固定枠６６との間に隙間ができるようにするとよい。【００３５】  上記のような長方形状をした導光板４３を樹脂成形するとき、直接このような長方形状の導光板４３を成形しようとすると、図１８に示すように、金型６８内における樹脂の流れが不均一になり、全面均一なパターン転写性を達成することが困難で、導光板４３に反りが生じやすくなる。しかし、図１９のように、作製しようとする導光板４３よりも大きめに金型６８をつくり、この金型６８を用いて扇形ないし半円状をした大きめの導光板６９を作製し、これを適宜カットすることによって導光板４３を成形することができる。このように樹脂流動性の良好な大きめの導光板６９を成形し、これをカットすることにより所望の導光板４３を製作するようにすれば、大きめの導光板６９の成形時に、樹脂の流れがどの方向に対しても均一になり、全面均一なパターン転写性を達成でき、導光板４３に反りが発生したりすることも少なくなる。【００３６】  図５に示した面光源装置４１の寸法を述べると、導光板４３の短辺方向長さが３３ｍｍ、長辺方向の長さが約４３ｍｍ（光源取り付け部分を含めると、約４７ｍｍ）、厚みが０．１ｍｍである。導光板４３の非発光領域４６の幅は０．２ｍｍである。また、点光源４２である発光ダイオードは、幅が約２５ｍｍ、奥行き１．３ｍｍである。【００３７】  プリズムシート４４は図５に示されている。また、図２０はプリズムシート４４の断面図である。プリズムシート４４の上面には円弧状をした複数本のプリズム７０が形成されており、各プリズム７０は点光源４２と対応する位置を中心とする��弧状に形成されている。各プリズム７０は断面が三角形状をしており、その頂点は点光源側に傾いている。すなわち、図２０に示すように、プリズム７０の点光源４２に近い側の片側頂角をα、その反対側の片側頂角をβとすると、α＝１０°〜４０°、β＝２５°〜５５°（ただし、α＜β）となっている。また、プリズムのピッチをｐ、プリズムシート４４の厚みをｔ、プリズム７０の高さをｈとすると、ピッチｐ＝３０μｍ、厚みｔ＝１００〜５００μｍ、高さｈ＝１８〜３２μｍとなっている。プリズムシート４４は、全体が透明な樹脂によって成形されていてもよく、あるいは、ガラス基板の上に透明樹脂製のプリズム７０が成形されていてもよい。【００３８】  次に、本発明にかかる面光源装置４１の作用効果について説明する。図２１は面光源装置４１の作用説明のための概略図である。点光源４２から出射された光は、導光板４３の光入射面から導光板４３の内部に入射し、導光板４３の表面（光出射面６０）と裏面（パターン面６１）との間で全反射を繰り返しながら伝搬し、導光板４３の全体に広がっていく。この導光板４３内を伝搬している光が、図２１に破線矢印で示すように、パターン面６１で反射した後で裏面側から偏向パターン５９に入射すると、その光は偏向パターン５９の偏向傾斜面６２により光出射面６０に対してほぼ垂直な方向へ向けて全反射され、光出射面６０からほぼ垂直な方向へ向けて出射される。このようにして光出射面６０の面発光領域４５全体から光出射面６０に垂直な方向へ向けて出射された光は、表面側の照明光となる。【００３９】  また、導光板４３内を伝搬している光が、図２１に実線矢印で示すように、偏向パターン５９に表面側から入射すると、その偏向傾斜面６２を透過してパターン面６１に立てた垂線の方向から傾いた方向へ向けて斜めに出射される。パターン面６１から斜めに出射された光は、プリズムシート４４に入射し、プリズム７０で屈折されて偏向され、パターン面６１にほぼ垂直な方向へ向けて出射される。このようにしてパターン面６１の面発光領域４５全体からパターン面６１に垂直な方向へ向けて出射された光は、裏面側の照明光となる。よって、本発明の面光源装置４１によれば、導光板４３の表裏両面から、表面側正面方向と裏面側正面方向へ向けて照明光を面状に出射させることができ、両面発光型の面光源として用いることができる。【００４０】  ここで、プリズムシート４４に設けられているプリズム７０の断面形状は、非対称となっていて点光源４２に近い側の片側頂角αが反対側の片側頂角βよりも小さくなっている（図２０参照）ので、導光板４３のパターン面６１に垂直外向きに行くに従って点光源４２から遠くなる方向へ斜めに傾いてパターン面６１から出射される光を、プリズムシート４４によってパターン面６１に垂直な方向へ角度を変えるのに適した形状となっている。【００４１】  図２２（ａ）は点光源４２及び導光板４３と、導光板４３から出射される光の方向を示している。実施例１で用いたような点光源４２と導光板４３（プリズムシート４４の存在しないもの）は、片面発光型のバックライトとしても用いられることがある。その場合には、導光板４３の光出射面６０から出射される光は照明光となり、パターン面６１から斜めに出射される光は損失光となるので、これが機器内部で迷光となるのを防止するため、片面発光型のバックライトの場合には、図２２（ｂ）に示すように、パターン面６１に対向させて反射板７１を設け、パターン面６１から斜めに出射された光を反射板７１で反射させて導光板４３内に再入射させ、表面側へ出射させていた。【００４２】  本発明の両面発光型の面光源装置４１では、このように損失光となっていた光をプリズムシート４４で屈折させることによって裏面側の照明光として利用し、両面発光を可能にしているので、片面発光型の場合と比較して表面側の正面輝度をほとんど低下させることなく裏面発光を可能にすることができ、光利用効率の高い両面発光型の面光源装置を製作することができる。【００４３】  しかも、本発明の面光源装置４１にあっては、図２３に示すように、表面側から垂直に外光が入射しても、導光板４３を垂直に透過した外光はプリズムシート４４によって出射方向を斜めに曲げられるので、裏面側で外光が観察方向（正面側）へ出射されにくくなる。また、裏面側から垂直に外光が入射した場合も、外光はプリズムシート４４によって斜めに曲げられて導光板４３内に入射するので、表面側でも外光が観察方向（正面側）へ出射されにくくなる。よって、後述のように、面光源装置４１の表裏両面に透過型の液晶表示パネルを配置して両面表示型の液晶表示装置として使用する場合でも、画面に輝度むらが生じにくくなる。例えば、表面側の液晶表示パネルの画像を観察している時、裏面側から外光が入射して表面側へ透過すると、裏面側の液晶表示パネルの画像が表面側から透けて見えたり、表面側から外光が見えたりして、観察している画像に輝度むらなどが生じ、画像の品質が低下する恐れがある。しかし、本発明の面光源装置４１では、このような場合でも裏面側から入射した外光が表面側へ透過しないので、裏面側の画像が表面側に映り込んだり、表面側から外光が透けて見えたりすることがなく、液晶表示装置の品質を向上させることができる。裏面側の画像を観察している時に、表面側から垂直に外光が入射している場合も同様である。【００４４】  図２４は、図２２（ｂ）のように導光板４３の裏面側に反射板７１を配置した比較例において、偏向パターン５９で全反射されて光出射面６０から出射される照明光、及び、パターン面６１から斜めに出射され反射板７１で反射されて光出射面６０から出射される損失光（あるいは、図２２（ａ）において、パターン面６１から出射される損失光）の各指向特性と、双方の和を表した図であって、縦軸は出射光の光強度（任意単位）を表し、横軸は光出射面６０の垂線を基準とする出射光の出射角度を表している。ここで用いた導光板４３では、偏向パターン５９の再入射面６３が平面と曲面によって構成されており（図２７（ｂ）参照）、偏向傾斜面６２の傾斜角度はγ＝５０°、再入射面６３の平面部分の傾斜角度がδ＝８０°で曲面部分の曲率半径がＲ＝１．５μｍとなっている。この図２４の指向特性から分かるように、損失光は、光出射面６０の垂線に対して約３０°〜９０°傾いた方向で光強度が大きくなっており、正面輝度には寄与していない。【００４５】  図２５は、本発明の面光源��置４１において、光出射面６０から出射される表面側の照明光、及び、パターン面６１から出射されプリズムシート４４を透過した裏面側の照明光の各指向特性と、双方の和を表した図であって、縦軸は出射光の光強度（任意単位）を表し、横軸は光出射面６０の垂線又はパターン面６１の垂線を基準とする出射光の出射角度を表している。ここで用いた導光板４３は図２４の計測に用いたものと同じものである。また、ここで用いたプリズムシート４４は、その厚みがｔ＝１２５μｍ、プリズム７０のピッチがｐ＝３０μｍ、高さがｈ＝３２μｍ、傾きがα＝２０°（点光源に近い側）、β＝３０°（点光源から遠い側）のものである。この指向特性を図２４の指向特性と比較すると、表面側の正面輝度は図２４の照明光の照明輝度とほぼ同等であり、しかも、図２４の損失光が解消されて裏面側の照明光の正面輝度となっていることが分かる。従って、図２４に示されている全体の出射光（照明光及び損失光）の特性と、図２５に示されている全体の出射光（表面及び裏面出射）の特性を比較しても、本発明によれば全体の出射光が正面に集められていて光の利用効率が向上していることが分かる。【００４６】  つぎに、導光板４３の偏向パターン５９の断面形状について説明する。図２６（ａ）（ｂ）は断面三角形状をした偏向パターン５９を示している。偏向傾斜面６２の傾斜角度（γ）は光を全反射させて光出射面６０から垂直な方向に出射させるように決められる。一方、再入射面６３の傾斜角度δを大きくすると、図２６（ｂ）に示すように、偏向傾斜面６２に入射して偏向傾斜面６２を透過した光の一部を再入射面６３から導光板４３内に再入射させ、パターン面６１から裏面側へ出射される光量を減らすことができ、また、再入射面６３の傾斜角度δを小さくすると、図２６（ａ）に示すように、偏向傾斜面６２に入射して偏向傾斜面６２を透過した光が再入射面６３に捉えられにくくし、パターン面６１から裏面側へ出射される光量を増加させることができる。よって、導光板４３裏面のパターン面６１の領域毎に偏向パターン５９の偏向傾斜面６２の傾斜角度γを変えることにより、当該領域から出射される光量を増減調整することができ、例えば面発光領域４５の全体で裏面側へ出射される光量が均一になるように調整することができる。【００４７】  また、偏向パターン５９から出る光の量を調整するためには、再入射面６３の角度δを調整する他に、図２７（ａ）に示すように、再入射面６３を曲面によって形成してもよい。また、その曲率又は曲率半径Ｒを変えることによって偏向パターン５９からの出射光量を調整することもできる。さらには、図２７（ｂ）に示すように、再入射面６３を平面及び曲面によって形成してもよい。この場合には、平面部分の傾斜角度δと曲面部分の曲率半径Ｒによって出射光量を変えることができるので、設計パラメータが増し、より細かな設計が可能になる。【００４８】  図２８は図２６（ａ）（ｂ）に示したような断面三角形状の偏向パターン５９において、再入射面６３の傾斜角度δを変化させたときの、表面（光出射面６０）側輝度上昇率と裏面（パターン面６１）側輝度上昇率を計測した結果を表しており、縦軸は出射光の相対輝度を示し、横軸は再入射面６���の傾斜角度δを表している。但し、輝度（上昇率）は、再入射面６３の傾斜角度がδ＝８０°のときの値を基準としている。図２８によれば、表面側輝度上昇率は再入射面６３の傾斜角度δによってほとんど変化しないが、傾斜角度δが６０°以下の領域では傾斜角度δが小さくなるに従って裏面側における相対輝度が大きくなっており、図２６の結果と一致している。【００４９】  図２９は図２７（ａ）に示したような偏向パターン５９において、再入射面６３の曲率半径Ｒを変化させたときの、表面（光出射面６０）側輝度上昇率と裏面（パターン面６１）側輝度上昇率を計測した結果を表しており、縦軸は出射光の相対輝度を示し、横軸は再入射面６３の曲率半径Ｒを表している。但し、輝度（上昇率）は、再入射面６３の曲率半径がＲ＝１．５μｍのときの値を基準としている。図２９によれば、表面側輝度上昇率は再入射面６３の曲率半径Ｒによってほとんど変化しないが、曲率半径Ｒが４μｍ以上の領域では曲率半径Ｒが大きくなるに従って裏面側における相対輝度が大きくなっている。【００５０】  なお、上記実施例では、発光ダイオードを用いたいわゆる点光源を用いた両面発光型の面光源装置について説明したが、本発明は、冷陰極管等の棒状光源を用いた面光源装置にも適用することができる。ただし、その場合には、プリズムシートのパターンも光源の形状に応じて直線状の平行なパターンを用いるなど、適宜設計変更が必要となる。
【実施例２】
【００５１】  図３０は本発明の実施例２による面光源装置７２を示す平面図、図３１はその分解斜視図である。実施例２による面光源装置７２にあっては、導光板４３の短辺側の側面中央部に対向させて複数個の点光源４２を配置している。導光板４３裏面の面発光領域４５には、点光源４２の発光領域をほぼ中心として円弧状に多数の偏向パターン５９が形成されている。偏向パターン５９は、実施例１で説明したように断面略直角三角形状に形成されている。なお、導光板４３の側面のうち、点光源４２と対向する位置には、点光源４２から導光板４３内に入射する光の広がりを大きくするためにプリズム面を形成されていてもよい。また、実施例２では、点光源４２の下面側に配設されるプリズムシート４４も、偏向パターン５９と同様、点光源４２の発光領域に対応する箇所をほぼ中心として、断面三角形状をした円弧状の偏向パターン５９が同心円状に配設されている。【００５２】  なお、本発明において点光源とは、内部の発光体の全体としての大きさが９ｍｍ以下のものをいう。例えば、内部に発光体（発光ダイオードのベアチップなど）が一つしかないような場合には、その発光体のサイズが９ｍｍ以下であれば本発明でいう点光源といえる。また、図３０に示すように、複数の点光源４２を備えていて、各点光源４２の内部に発光ダイオードのベアチップのような発光体７３が封止されている場合では、図３０に示す発光体７３の全体としての幅Ｄが９ｍｍ以下となっていればよい。因みに、図３０に示す実施例２では、導光板４３裏面の面発光領域４５のサイズが長さＬ＝４０ｍｍ、幅Ｗ＝３０ｍｍとなっており、幅（外装樹脂も含めた幅）が３ｍｍの点光源４２を２つ、３ｍｍの隙間をあけて配設してあり、点光源４２全体の幅が９ｍｍとなっている。【００５３】  （液晶表示装置）
図３２は上記のような構造の両面発光型の面光源装置４１を用いた液晶表示装置８１の概略側面図である。この液晶表示装置８１にあっては、本発明にかかる面光源装置４１の表面（光出射面６０）に対向させて透過型の液晶表示パネル８２を配置し、プリズムシート４４に対向させて透過型の液晶表示パネル８３を配置している。【００５４】  このような液晶表示装置８１によれば、１つの面光源装置４１（バックライト）によって表裏両面の液晶表示パネル８２及び液晶表示パネル８３を裏面側から照明して画像を表示させることができる。しかも、表裏の液晶表示パネル８２、８３で異なる画像を表示させることもできる。【００５５】  また、このような液晶表示装置８１では、面光源装置４１は１つでよいので、液晶表示装置８１の厚みを薄くすることができる。さらに、本発明の面光源装置４１を用いているので、光利用効率がよく、バッテリーの消耗を抑えることができる。【００５６】  しかも、この液晶表示装置８１によれば、既に述べたように、外光が表面側又は裏面側の液晶表示パネル８２、８３から入射して液晶表示装置８１を透過することがなく、液晶表示装置８１を透過した外光によって画面に輝度むらが生じにくい。【００５７】  （携帯電話）
図３３及び図３４は折り畳み式の携帯電話８４を示す斜視図であって、図３３では折り畳んで閉じた状態の斜視図を示し、図３４では、開いた状態の斜視図を示している。この携帯電話８４は、回路基板やバッテリー等を内蔵され表面にスイッチ類やテンキー８５を設けられた本体部８６と、液晶ディスプレイを設けられた表示部８７とが蝶番部８８によって回動自在に連結されている。表示部８７内には、液晶ディスプレイとして図３２に示したような液晶表示装置８１を内蔵しているが、ここで用いられている液晶表示装置８１では、裏面側の液晶表示パネル８３は表面側の液晶表示パネル８２よりも小さなものとなっており、表面側の液晶表示パネル８２は表示部８７の内面に露出しており、裏面側の液晶表示パネル８３は表示部８７の外面に露出している。【００５８】  このような携帯電話８４によれば、面光源装置４１の光利用効率が高く、液晶表示装置８１の消費電力を小さくできるので、携帯電話８４のバッテリー保持時間を長くしてバッテリーの充電頻度を少なくすることができる。【００５９】  また、携帯電話８４を開いて内面側の液晶表示パネル８２を観察しているとき、外側の液晶表示パネル８３から太陽光などの外光が入射しても、入射した外光は内部の面光源装置４１のプリズムシート４４によって出射方向を斜めに曲げられるので、内側の液晶表示パネル８２から出射されにくくなる。よって、観察している液晶画面に、裏面側の液晶表示パネルの画像が透けて映ったり、画面に輝度むらなどが生じたりしにくくなり、画面の視認性が良好となる。【００６０】  これまで実施例により説明したように、本発明の面光源装置によれば、導光板の裏面側から斜め方向に出射されて損失となっていた光をプリズムシートで垂直な方向に曲げて照明光として利用することができるようになり、表面側の正面輝度をほとんど落とすことなく裏面側からも光を出射させることが可能になる。【００６１】  また、本発明の面光源装置においては、裏面側から太陽光や室内照明光などの外光が裏面側から垂直に入射しても、この外光はプリズムシートに光路を曲げられ、面光源装置を真っ直ぐに透過して表面側から出射されにくくなる。逆に、表面側から太陽光や室内照明光などの外光が裏面側から垂直に入射しても、この外光は導光板を透過した後にプリズムシートに光路を曲げられ、面光源装置を真っ直ぐに透過して裏面側から出射されにくくなる。
【図１】
2004111531.tif 000003
【図２】
2004111531.tif 000004
【図３】
2004111531.tif 000005
【図４】
2004111531.tif 000006
【図５】
2004111531.tif 000007
【図６】
2004111531.tif 000008
【図７】
2004111531.tif 000009
【図８】
2004111531.tif 000010
【図９】
2004111531.tif 000011
【図１０】
2004111531.tif 000012
【図１１】
2004111531.tif 000013
【図１２】
2004111531.tif 000014
【図１３】
2004111531.tif 000015
【図１４】
2004111531.tif 000016
【図１５】
2004111531.tif 000017
【図１６】
2004111531.tif 000018
【図１７】
2004111531.tif 000019
【図１８】
2004111531.tif 000020
【図１９】
2004111531.tif 000021
【図２０】
2004111531.tif 000022
【図２１】
2004111531.tif 000023
【図２２】
2004111531.tif 000024
【図２３】
2004111531.tif 000025
【図２４】
2004111531.tif 000026
【図２５】
2004111531.tif 000027
【図２６】
2004111531.tif 000028
【図２７】
2004111531.tif 000029
【図２８】
2004111531.tif 000030
【図２９】
2004111531.tif 000031
【図３０】
2004111531.tif 000032
【図３１】
2004111531.tif 000033
【図３２】
2004111531.tif 000034
【図３３】
2004111531.tif 000035
【図３４】
2004111531.tif 000036
【国際調査報告】
2004111531.tif 000037
2004111531.tif 000038
2004111531.tif 000039
2004111531.tif 000040