(57)【要約】【課題】画像表示装置に用いた時の画面のてかりを効果的に抑えることができる面光源装置を提供する。【解決手段】フロントライト型の面光源装置は、発光部４５と、当該発光部４５から導入された光を光出射面４４ｂのほぼ全体に広げて光出射面４４ｂから出射させる導光板４４とを備えている。導光板４４の光出射面４４ｂと反対側の面には拡散パターン４６を有する。導光板４４の光出射面４４ｂと反対側の面には、導光板４４の表裏で反射される光によるてかりを防止するために、通常の反射防止膜７２を形成してあり、光出射面４４ｂには発光部４５からの光に特化した反射防止膜７９を用けている。【選択図】      図７８
2007141867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、当該光源から導入された光を光出射面のほぼ全体に広げて光出射面から出射させる導光板とを備えた面光源装置において、
前記光源は、その波長スペクトルが複数のピークを持ち、前記導光板は、その光出射面に反射防止膜を形成され、該反射防止膜には、垂直入射光に対する反射率波長依存性の極小値が複数箇所存在し、この複数箇所の極小値の最大波長差が前記光源の複数のピークの最大波長差よりも大きいことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
光源と、当該光源から導入された光を光出射面のほぼ全体に広げて光出射面から出射させる導光板とを備えた面光源装置において、
前記導光板の光出射面と反対側の面に複数の凹状パターンが形成され、該導光板の光出射面及びその反対側の面に互いに反射特性の異なる反射防止膜が形成されていることを特徴とする面光源装置。
【請求項３】
光源と、当該光源から導入された光を光出射面のほぼ全体に広げて光出射面から出射させる導光板とを備えた面光源装置において、
前記導光板は、光出射面と反対側の面に複数の凹状パターンを形成され、当該光反射面と反対側の面には反射防止膜が形成され、当該反射防止膜は、凹状パターンでない平坦面と凹状パターンとの間の境界部分における反射防止膜の膜厚が、前記平坦面における反射防止膜の膜厚と異なっていることを特徴とする面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置に関する。特に、液晶表示装置などのバックライトやフロントライトとして用いられる面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とするバックライトやフロントライトは、光源が小さい、寿命が長い、効率が良い、専用電源が不要である等の特徴を有しており、そのため携帯機器などのディスプレイに用いられている液晶表示装置の照明として使用されることが多い。そして、このような特徴のうちでも、高効率であることと、小型であることとの２点が特に重要である。面光源装置が高効率になれば、面光源装置の発光面が明るくなり、液晶表示装置の画像が見やすくなるからである。さらに、高効率になると、面光源装置が低消費電力となり、電池寿命が長くなるからである。また、面光源装置を小型化しなければ携帯機器も小型化できず、そのためには発光していない部分の面積を小さくし、また厚みも薄くしなければならないからである。
【０００３】
また、携帯機器などのディスプレイとして用いられる場合には、その正面からディスプレイを見ることができればよく、斜め方向から見える必要性は乏しく、かえって斜めから見えない方が好ましいことが多い。従って、面光源装置から出射される光には広い指光特性は必要なく、面光源装置の効率を向上させるためには、面光源装置の光出射面に立てた法線の方向で、ある程度の拡がりを持った方向にのみ光を出射させることが望ましい。
【０００４】
そこで、まず一般的な構造の面光源装置の分解斜視図及び断面図を図１及び図２に示す。この面光源装置１はバックライトとして用いられるものであって、光を閉じ込めるための導光板２と、発光部３と、反射板４とから構成されている。導光板２は、ポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂などの透明で屈折率の大きな樹脂によって形成されており、導光板２の下面には、凹凸加工や拡散反射インクのドット印刷等によって拡散パターン５が形成されている。発光部３は、回路基板６上に複数の発光ダイオード７を実装したものであって、導光板２の側面（光入射面２ａ）に対向している。反射板４は、白色樹脂シートでによって形成されており、両面テープ８によって両側部を導光板２の下面に貼り付けられている。
【０００５】
このような面光源装置１にあっては、図２に示すように、発光部３から出射され光入射面２ａから導光板２の内部に導かれた光は、導光板２の上面（光出射面２ｂ）と下面との間で正反射を繰り返しながら進行する。そして、拡散パターン５に入射すると拡散反射され、光出射面２ｂへ向けて全反射の臨界角よりも小さな角度で入射すると、その光は光出射面２ｂから外部へ出射される。また、導光板２の下面の拡散パターン５の存在しない箇所を通過した光は、反射板４によって反射されて再び導光板２内部へ戻るので、導光板２下面からの光量損失を防止される。
【０００６】
しかし、このような構造の面光源装置１は、構造は簡単であるが、その構造上、光の利用効率が悪く、発光ダイオード７から出射された光の２０％程度しか導光板２の光出射面２ｂから出射させることができなかった。
【０００７】
さらに、このような構造の面光源装置１では、導光板２の光出射面２ｂに対して平行に近い方向へ出射される光を光出射面２ｂと垂直な方向へ向けるために、図３に示すように導光板２の上に拡散板９を重ねて用いるので、面光源装置１の厚みが大きくなり、面光源装置１の小型化が困難である。しかも、拡散板９を用いた場合には、拡散板９を通過した光はランバート光になり、指光特性が広いために正面輝度が低くなり、光の利用効率が低下していた。
【０００８】
また、図１に示したような構造の面光源装置１では、複数の発光ダイオード７を搭載した発光部３を用いているので、発光部３の小型化が難しく、また面光源装置１の消費電力も低減できない。
【０００９】
一方、発光ダイオードを用いた面光源装置は、その小型軽量性から携帯電話やＰＤＡ等の携帯性の強い商品に用いられているので、携帯性向上の面から電源の長寿命化が強く要求されており、これに使われる面光源装置も低消費電力化が強く望まれている。このため使用する発光ダイオードの個数の減少が進んでいる。
【００１０】
そこで、１個の発光ダイオードを用いた図４のような構造の面光源装置１１が提案されている（特開平１１−２３１３２０号：特許文献１）。この面光源装置１１では、くさび状をした棒状部材１３の端部に発光ダイオード１４を対向させて配置したものを発光部１２とし、この発光部１２を導光板１５の光入射面１５ａに対向させて配置している。この導光板１５もくさび状をしており、その下面には導光板１５下面からの漏れ光を拡散反射させて導光板１５内に戻すための拡散反射シート１７が設けられ、導光板１５の光出射面１５ｂに対向させて拡散板１８とプリズムシート１９とが重ねられている。また、導光板１５の光入射面１５ａには、プリズム状パターン１６が形成されている。
【００１１】
このような面光源装置１１によれば、１個の発光ダイオード１４で駆動させることができるので、光源の光利用効率は向上する。しかし、拡散反射シート１７や拡散板１８で光を拡散させているために図５に示すように指向性が広くなり、指向特性の低下によって面光源装置１１の全体としては効率が十分でなくなっていた。さらに、導光板１５の上に拡散板１８とプリズムシート１９を重ねているため、面光源装置１の厚みが厚くなり、棒状部材１３により光源１２も大きくなり、小型化が困難であった。
【００１２】
また、１個の発光ダイオードを用いた別な面光源装置２１としては、図６に示すものがある。これは、導光板２２の光入射面２２ａの中央部に対向させて１個の発光ダイオード２３を配置し、導光板２２の下面に発光ダイオード２３を中心としてカマボコ形の拡散パターン２４を同心円状に配置したものであって、各拡散パターン２４は発光ダイオード２３と結ぶ方向と直交する方向に延びている。
【００１３】
しかして、この面光源装置２１では、発光ダイオード２３から出射された光は、光入射面２２ａから導光板２２に入って導光板２２内部を進む。導光板２２内で拡散パターン２４に当たった光は、図７に示すように、拡散パターン２４の界面で反射され、導光板２２表面の光出射面２２ｂに向けて出射され、光出射面２２ｂに対して全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射した光だけが光出射面２２ｂから外部へ出射される。
【００１４】
しかし、拡散パターン２４は、光源を中心とする円周方向には一様で、拡散パターン２４に当たっても平面視では光の進行方向は変化せず、光源を中心とする円周方向では光の拡散作用は無い。そのため、円周方向における光の均一性は、円周方向における光源の光量分布、あるいは光入射面から導光板内部に入った光の光量分布のみによって決まっていた。
【００１５】
この結果、この面光源装置２１では、円周方向における指光特性が狭いので、図８に示すように、導光板２２から出射した光の指向性は導光板２２の幅方向できわめて狭く、長さ方向で広くなっていた。このため、幅方向の指向性を柔らげる拡散板が不可欠であり、面光源装置２１の厚みが厚くなっていた。また、拡散板は幅方向だけでなく、長さ方向にも拡散させるため、長手方向の指向性が極端に悪くなり、垂直方向の輝度が低下していた。
【００１６】
次に、フロントライトとして用いられる面光源装置３１を図９に示す。この面光源装置３１では、導光板３２の上面に導光板３２と異なる材質又は空気によって複数のスリット３３を形成し、導光板３２の側面に対向させて冷陰極管のような線状光源３４を配置している。しかして、線状光源３４から出て導光板３２に入射した光は、スリット３３で全反射されて導光板３２の下面から出射し、反射型液晶表示パネル３５で反射されることによって導光板３２に戻り、スリット３３の間を通って導光板３２の上面から出射される。
【００１７】
しかし、このような面光源装置３１では、スリット３３を余り多くすることができないので、光の利用効率が低く、また導光板３２の内部にスリット３３を形成しなければならないので、製造も困難であった。
【００１８】
同様に、導光板の内部に他と屈折率の異なる複数の島領域を形成したフロントライト用の面光源装置も提案されている（特開平７−１９９１８４号：特許文献２）が、これも光の利用効率が十分でなく、製造も困難であった。
【００１９】
また、他にもフロントライト用の面光源装置としては、光源から離れるに従って徐々に階段状に薄くなっていく導光板を用いたもの（特開平１０−３２６５１５号：特許文献３）、くさび状をした導光板の下面にプリズムシートを設けたもの（特開平１０−３０１１０９号：特許文献４）、導光板の下面を断面矩形の凹凸パターンを形成したもの（特開平１０−１２３５１８号：特許文献５）、くさび形をした導光板の上面にＶ溝状の溝筋を設けたもの（特開平１１−６４６４１号：特許文献６）などがある。
【００２０】
このような面光源装置では、比較的簡単な構造を有しているものの、やはり光の利用効率が十分でなく、画面が暗くなっていた。
【００２１】
【特許文献１】特開平１１−２３１３２０号公報
【特許文献２】特開平７−１９９１８４号公報
【特許文献３】特開平１０−３２６５１５号公報
【特許文献４】特開平１０−３０１１０９号公報
【特許文献５】特開平１０−１２３５１８号公報
【特許文献６】特開平１１−６４６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の目的とするところは、てかりを効果的に防止することのできる面光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係る第１の面光源装置は、光源と、当該光源から導入された光を光出射面のほぼ全体に広げて光出射面から出射させる導光板とを備えた面光源装置において、前記光源は、その波長スペクトルが複数のピークを持ち、前記導光板は、その光出射面に反射防止膜を形成され、該反射防止膜には、垂直入射光に対する反射率波長依存性の極小値が複数箇所存在し、この複数箇所の極小値の最大波長差が前記光源の複数のピークの最大波長差よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２４】
第１の面光源装置によれば、発光ダイオードのように光源の波長スペクトルが複数のピークを有する場合でも、反射防止膜が有する垂直入射光に対する反射率波長依存性の複数の極小値の最大波長差が前記光源の複数のピークの最大波長差よりも大きくなるようにすれば、光源の光によるてかりを効果的に抑制することができる。
【００２５】
本発明に係る第２の面光源装置は、光源と、当該光源から導入された光を光出射面のほぼ全体に広げて光出射面から出射させる導光板とを備えた面光源装置において、前記導光板の光出射面と反対側の面に複数の凹状パターンが形成され、該導光板の光出射面及びその反対側の面に互いに反射特性の異なる反射防止膜が形成されていることを特徴としている。
【００２６】
第２の面光源装置によれば、導光板の光出射面と反対側の面とで互いに反射特性の異なる反射防止膜が形成されているから、導光板の裏表に応じて適正な膜厚を選択することで、画像表示装置に用いた時の画面のてかりを効果的に抑えることができる。例えば、凹状パターンが形成されている側の面では、外光の反射を防止するように反射防止膜の膜厚を決め、凹状パターンと反対側の面では光源光による反射を抑制するようにできる。なお、この面光源装置は、特にフロントライトとして用いる場合に有効である。
【００２７】
本発明に係る第３の面光源装置は、光源と、当該光源から導入された光を光出射面のほぼ全体に広げて光出射面から出射させる導光板とを備えた面光源装置において、前記導光板は、光出射面と反対側の面に複数の凹状パターンを形成され、当該光反射面と反対側の面には反射防止膜が形成され、当該反射防止膜は、凹状パターンでない平坦面と凹状パターンとの間の境界部分における反射防止膜の膜厚が、前記平坦面における反射防止膜の膜厚と異なっている。
【００２８】
第３の面光源装置によれば、導光板の光出射面と反対側の面において、凹状パターンと平坦面との境界部分における反射防止膜の膜厚を平坦面と異ならせているので、凹状パターン以外の平坦面では、外光の反射を防止するように反射防止膜の膜厚を決め、凹状パターンの縁の境界部分では光源光による反射を抑制するように反射防止膜の膜厚を決めるなど、場所に応じて適正な膜厚を選択することで、てかりを効果的に抑えることができる。また、反射防止膜の材質を変えるよりも膜厚制御による方が簡単に外光によるてかりと光源光によるてかりを抑えることができる。なお、この面光源装置は、特にフロントライトとして用いる場合に有効である。
【００２９】
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
携帯電話等の携帯機器では、ディスプレイ（液晶表示装置）を１人で見ることが多く、広い視野角は必要としない。実験によれば、歩きながら携帯機器の画面を見る場合、画面に垂直な方向から測って１０°以内にしか光を出射させなければ、画面を見る方向が揺れる度に画面がちらついて見にくかったが、光の出射される方向が画面に垂直な方向から測って２０°程度あれば見やすく、３０°以上あれば十分であることを確認できた。
【００３１】
この結果からは、画面に垂直な方向から測って２０°ないし３０°よりも外側へ出射される光はロスとなり、液晶表示装置の視認性を低下させることがわかる。言い換えると、面光源装置の光利用効率を良好にし、液晶表示装置の視認性を向上させるためには、面光源装置から出射される光の指向性を約１０°よりも広く、２０〜３０°程度よりも狭くできればよいといえる。
【００３２】
しかし、導光板から出射される光の指向性は、拡散板を用いることで容易に広げることができるが、逆に狭くすることは難しい。プリズムシートを用いることにより、光の方向を揃えることはできるが、いったん出射方向が広がった光は、プリズムシートを用いても狭い範囲に揃えることは難しく、また面光源装置の厚みを厚くしないためにも、プリズムシートは使用しないのが望ましい。
【００３３】
よって、効率と視認性に優れた面光源装置を製作するためには、プリズムシートを用いることなく、導光板から出射される光のうち、光出射面に立てた法線から測って２０°以内、ないしは３０°以内に出射される光の割合が高ければ高い程よく、少なくとも１／２以上、望ましくは２／３以上の割合の光が当該角度領域内に出射されるようにするのがよい。
【００３４】
なお、面光源装置から出射される光の方向とは、図１０に示すように、面光源装置４１（導光板）の光出射面に立てた法線（以下、この方向をｚ軸方向といい、面光源装置の一対の辺と平行な方向をｘ軸方向といい、残り一対の辺と平行な方向をｙ軸方向という。）に対する方向である。例えば、θ＝３０°以内の方向と言えば、ｚ軸からθ＝３０°以内の全方位をさし、図１０のハッチング領域へ向けて出射される光の出射方向をさす。一例を挙げると、図１１に示すように、ｚｘ平面内でほぼランバート光となるように光を出射させる面光源装置の場合には、ｚｘ平面に垂直な方向から見た場合には３０°以内に含まれている光は少ないが、ｙｚ平面に垂直な方向から見た場合には３０°以内にほとんどすべての光が含まれている。このような場合には、本明細書で用いられている意味で、３０°以内の方向にほとんどの光が出射されているということにはならない。すなわち、本明細書で例えば３０°以内の方向に光が出射されているというときは、一方向から見た場合だけでなく、全方向からみてｚ軸から３０°以内の方向に出射されていなければならない。
【００３５】
図１２（ａ）は、面光源装置４１からθ以内に大部分が出射される光の指向特性を表しているが、面光源装置４１から出射される光の理想的な指向特性を考えると、図１２（ｂ）に示すように、θ＝２０°〜３０°（全幅で４０°〜６０°）よりも内側の範囲で輝度が均一となり、それ以外の方向では光らないのが望ましい。このような指向特性を実現することにより、見る方向が変化しても（画面の角度が揺れても）画像の輝度が変化してちらつくことがなくなる。また、画面の中央と端とで見る角度が異なるにもかかわらず、輝度が一定となる。この結果、画面が見やすくなる。
【００３６】
このような理想的な指向特性は、横軸に出射角度、縦軸に輝度をとって表すと、図１３に２点鎖線で示すように矩形状の特性となる。このような指向特性を正確に実現することは困難である。しかし、このような理想的な指向特性が得られないまでも、出射光が光出射面とほぼ垂直な方向（ｚ軸方向）へ出射され、出射光の輝度角度分布において最大輝度の１／２となる角度領域内に全出射光の半分以上が含まれており、しかも図１４に示すように、この角度領域の幅（全幅角度）がｘ方向及びｙ方向でそれぞれΔθｘ、Δθｙであるとすれば、少なくとも
３０°≦Δθｘ≦７０°
３０°≦Δθｙ≦７０°
とすることにより良好な指向特性が得られ、さらには、
４０°≦Δθｘ≦６０°
４０°≦Δθｙ≦６０°
であれば、望ましい指向特性が得られる。
【００３７】
次に、フロントライトとして用いられる面光源装置４１の場合を考える。フロントライト型の面光源装置４１の場合には、反射型液晶表示パネル４２の反射光角度特性との関係を考慮する必要がある。ここで、反射型液晶表示パネル４２の反射光角度特性とは、図１５に示すように、反射型液晶表示パネル４２に平行光を入射した場合の反射光強度の角度依存性のことをいう。図１６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）はフロントライト型面光源装置４１の指向特性を示し、（Ａ）から（Ｄ）に向けて次第に指向特性が広くなっている。また、図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は反射型液晶表示パネル４２の反射光角度特性を示し、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ指向特性（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に対応している。
【００３８】
図１６に表されているように、面光源装置４１の指向特性が広くなるに従って液晶表示パネル４２の反射光強度角度特性は次第になだらかになっていく。そして、図１６（Ｄ）（ｄ）のように面光源装置４１の指向特性が液晶表示パネル４２の反射光強度角度特性よりも広くなると、図１６（Ａ）（ａ）；（Ｂ）（ｂ）；（Ｃ）（ｃ）のように面光源装置４１の指向特性が液晶表示パネル４２の反射光強度角度特性より狭い場合と比較して、液晶表示パネル４２で反射された光の垂直方向成分の強度が小さくなる。
【００３９】
図１６に示す場合で言えば、面光源装置４１から出射された光のうち、液晶表示パネル４２に垂直な軸から測って３０°付近よりも外側の角度に出射される光は、実質的にロスとなってしまっている。
【００４０】
よって、フロントライト型の面光源装置４１の場合には、反射型液晶表示パネル４２の反射光強度角度分布の半値全幅の角度範囲内に、面光源装置４１の出射光のうち半分以上、望ましくは２／３以上の光が出射されるよう、指向特性を狭くするのが望ましい。ただし、反射型液晶表示パネル４２の反射光強度角度分布の半値全幅とは、図１７（ａ）に示すように最大値の１／２の値となる２点間の角度をさすが、面光源装置４１の指向特性は、中心に鋭いピークを持つことがあるので、図１７（ｂ）に示すように、中心のピーク位置からはずれた位置、例えばピークから５°程度離れた位置の強度の１／２となる２点間の角度を半値全幅というものとする。
【００４１】
（第１の実施形態）
以下においては、上記のような理想的な指向特性に近い特性を有する面光源装置の種々の実施形態について説明する。まず、図１８は本発明の一実施形態によるバックライト型の面光源装置４３の構造を示す分解斜視図である。この面光源装置４３は、透明な導光板４４と、導光板４４の光入射面４４ａと対向配置された発光部４５とから構成されている。導光板４４は、屈折率の高い透明樹脂（例えば、ポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等によって矩形平板状に成形されたものであって、その下面には幅方向のほぼ全長に延びた複数条の拡散パターン４６が互いに平行に形成されている。拡散パターン４６は、断面がほぼ直角三角形状をしており、光源側が偏向傾斜面４６ａとなり、背面（再入射面）４４ｂがほぼ垂直な面で構成されている。拡散パターン４６は導光板４４の下面を彫り込むことによって形成されており、互いに間隔を置いて形成されているが、光入射面４４ａから遠くなるにつれて拡散パターン４６間の間隔が短くなっている。
【００４２】
発光部４５は、屈折率の高い透明樹脂によって形成されたくさび形の導光体（以下、くさび状導光体という）４７と、くさび状導光体４７の側端面に対向させて配置された小さな光源（以下、点光源という）４８と、くさび状導光体４７の背面に配置された正反射板４９と、くさび状導光体４７の前面に配置されたプリズムシート５０とからなっている。ここで、点光源４８は１個もしくは複数個の発光ダイオードを透明樹脂内に封止したものであり、透明樹脂は前面を除いて白色樹脂によって覆われ、発光ダイオードから出射された光は、直接あるいは白色樹脂の内面で反射された後、前方へ効率良く出射される（図８０参照）。
【００４３】
点光源４８から出射された光（ランバート光）は、くさび状導光体４７の側端面からくさび状導光体４７内に入射する。くさび状導光体４７内に入射した光は、図１９に示すように、くさび状導光体４７の前面（光出射面）４７ａ及び背面で反射を繰り返すことによってくさび状導光体４７の内部を進行し、くさび状導光体４７の背面で反射する度に前面４７ａへの入射角が小さくなり、くさび状導光体４７の前面４７ａへの入射角が全反射の臨界角よりも小さくなったところでくさび状導光体４７の前面４７ａから外部へ出射される。また、図１９で破線により示すように、くさび状導光体４７の背面から外部へ出射した光は、正反射板４９により反射されて再度くさび状導光体４７内に戻り、くさび状導光体４７の前面４７ａから出射される。このようにしてくさび状導光体４７の前面４７ａから出射される光は、くさび状導光体４７の前面４７ａとほぼ平行な方向（略ｘ軸の負方向）に揃えられる。
【００４４】
くさび状導光体４７の前面４７ａに配置されたプリズムシート５０も屈折率の高い透明樹脂（例えば、屈折率１.５９の透明樹脂）によって形成されており、プリズムシート５０の前面には複数のプリズム５０ａが配列されている。各プリズム５０ａは、頂角４０°の断面三角形状をしており、上下方向（導光板４４の厚み方向）に伸びている。しかして、上記のようにしてくさび状導光体４７の前面４７ａから出射された光は、プリズム５０ａを透過して屈折されることにより、プリズムシート５０とほぼ垂直な方向へ偏向された後、光入射面４４ａから導光板４４内へほぼ垂直に入射させられる。よって、この発光部４５によれば、点光源４８から出射された光をプリズムシート５０のほぼ全長に広げて出射させることができ、点光源４８をいわゆる線状光源に変換することができる。
【００４５】
なお、プリズムシート５０におけるプリズム断面の頂点の丸み等の成形誤差やフレネル反射により、プリズムシート５０を透過した光の一部は迷光となることがある。よって、点光源４８から出射された光のうち少なくとも半分以上を、プリズムシート５０によって偏向させ、所望の角度（この実施形態では、光入射面４４ａと垂直な方向）で導光板４４に入射させようとすれば、くさび状導光体４７の前面４７ａから当該前面４７ａとほぼ平行に出射される光の比率は、点光源４８からの全出射光に対して２／３以上あることが望ましい。
【００４６】
比較のため、正反射板４９に代え、くさび状導光体４７の背面に拡散反射板を用いた場合を考えると、くさび状導光体４７の前面４７ａから当該前面４７ａに沿って出射される光は、点光源４８から出射される全光量の半分以下となる。その理由は、図１９に破線で示した光のように、くさび状導光体４７の背面から漏れた光は拡散反射板に当たってほぼランバート分布で反射されるため、くさび状導光体４７の前面４７ａに沿って（ほぼｘ軸の負方向へ）出射される光がほとんどなくなるからである。
【００４７】
この実施形態のような構造の発光部４５によれば、点光源を線状光源に変換できることは述べたが、さらにその線状光源から出射される光の方向をほぼ均一に揃えることができる。図２０は、拡散作用がなく入射角と出射角とが等しくなる正反射板をくさび状導光体４７の背面に配置した形態において、くさび状導光体４７からの出射光がその前面４７ａ（ｘ軸の負方向）となす角度α（図１９参照）と、その方向における光の強度との関係を測定した結果を示している。図２１はくさび状導光体４７の背面の正反射板を拡散反射板に取り替えた場合において、くさび状導光体４７からの出射光がその前面４７ａ（ｘ軸の負方向）となす角度α（図１９参照）と、その方向における光の強度との関係を測定した結果を示す。この測定には、長さ３０ｍｍ、厚み１ｍｍ、点光源４８が対向する側面の幅が２ｍｍで、屈折率１.５３のくさび状導光体４７と、長さ約３０ｍｍの正反射板又は拡散反射板を用いた。また、プリズムシート５０は除いた状態で測定した。
【００４８】
なお、図２０及び図２１に示すグラフで、α方向における光強度（エネルギー）とは、くさび状導光体４７の前面４７ａに垂直な平面（図２２のｘｙ平面）上でα方向に出射された光の強度の角度分布ではなく、前面４７ａからの出射光をすべて当該平面上に投影し、そのときにα方向の単位角度（dα＝１）内に含まれる光の強度を表したものである。
【００４９】
図２０から分かるように、正反射板を用いた場合にはも、約３０°弱の方向で光強度が最大となり、０°〜４０°の範囲に全光量の９８％の光が集中している。これをプリズムシート５０で偏向して導光板４４も入射させる際に、プリズムシート５の作製誤差によるロスが１０％程度生じたとしても、８０％以上の光が上方（ｚ軸方向）から見て±１３°の範囲に揃えられる。これに対し、図２１に示されているように、通常使用されるような拡散性の強い反射板を用いた場合には、０°〜４０°の範囲に５２％しか光が集中しない。その上に、プリズムシート５０によるロスが加わると、導光板４４の内部で指向性を狭くすることはできない。
【００５０】
従って、このような発光部４５によれば、発光ダイオードのような点光源４８とくさび状導光体４７を用いて線状光源のように長い領域わたって発光させることができ、しかも点光源から出射されたランバート光をほぼ均一に揃えて指向性の狭い光として出射させることができる。
【００５１】
こうして、光入射面４４ａから導光板４４内に入射した光は、導光板４４の上面（光出射面４４ｂ）と下面との間で全反射を繰り返しながら導光板４４内を発光部４５に近い側から遠い側へと進んでいく。そして、導光板４４の底面に設けられた三角形状の拡散パターン４６に入射すると、その一部は拡散パターン４６で反射されて光出射面４４ｂから出射される。このような三角形状の拡散パターン４６はｘ軸方向に長くなっているので、この拡散パターン４６で反射されてもｘ軸方向における光の指向性は変化しない。従って、発光部４５により揃えられたｘ軸方向に指向性の狭い光は、拡散パターン４６で反射されてｚ軸方向へ出射した後も、ｘ軸方向における指向性は狭い状態に保たれる。一方、導光板４４内を伝搬する光はｚ軸方向には広がっているが、この拡がりは拡散パターン４６によりｚ軸方向へ反射されると、ｙ軸方向の拡がりとなる。しかし、このｙ軸方向の拡がりは、拡散パターンによって反射される光の角度を制限することによって狭くすることができ、光出射面４４ｂから出射された後の光のｙ軸方向の指向性を導光板４４の内部におけるｚ軸方向の指向性よりも狭くすることができる。典型的な例では、導光板４４の光出射面４４ｂから出た光をｘ軸方向から見た場合の指向性は、ほぼｚ軸方向を中心として全幅で約５５°の範囲に納まり、ｙ軸方向から見た場合の指向性は、ｚ軸方向を中心として全幅で約２５°の範囲に納まる。
【００５２】
従って、この面光源装置４３によれば、プリズムシート等を用いることなく、光を面光源装置４３に垂直な方向へ出射させることができ、その指向特性を狭くすることができ、理想的な指向特性に近い指向特性を実現することができる。そして、プリズムシートを用いていないので、面光源装置４３を低コストにできると共に、面光源装置４３を薄型化することができる。
【００５３】
これに対し、パターン方向を互いに直交させたプリズムシートを２枚重ねることによって光の指向性を高める方法では、光の指向特性は図１３に破線で示すようなパターンとなる。そして、プリズムシートに入射する前の光の指向性が±３０°であったとしても、２枚重ねのプリズムシートを通過させた後、±２０°の範囲内に半分以上の光を出射させることはできなかった。
【００５４】
また、この面光源装置４３では、発光部４５に近い領域では拡散パターン４６の間隔を広くし、発光部４５から離れるに従って拡散パターン４６の間隔を徐々に短くすることにより、導光板４４の光出射面４４ｂ全体での輝度が均一になるようにしている。
【００５５】
次に、断面三角形状をした拡散パターン４６の働きを詳しく説明する。いま、拡散パターン４６に入射する前の光の指向性として、図２３（ａ）のようにｘ軸方向にのみ狭いもの、図２３（ｂ）のようにｚ軸方向にのみ狭いもの、図２３（ｃ）のようにｘ軸方向及びｚ軸方向に狭いものを考える。このうち、図２３（ｃ）のような場合には、いずれの方向でも図２３（ａ）（ｂ）のように狭い指向性とはならないので除外する。
【００５６】
ついで、図２３（ｂ）のようにｚ軸方向にのみ指向性の狭い光が拡散パターン４６に入射する場合を考える。この場合、図２４に示すように拡散パターン４６に入射する光を全て拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａで全反射させると、拡散パターン４６で反射された光の指向性は変化しない。特に、ｘ軸方向の指向性が狭くならない。そこで、図２５（ａ）（ｂ）に示すように、拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａの傾斜角を大きくし、一部の光を拡散パターン４６で反射させ、一部の光を透過させるようにすると、拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａで全反射された光はｚ軸に対して大きく傾いた方向へ出射されてしまい、また図２６のように拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａを透過し、背面４６ｂから再入射した光も再入射したときに角度を変えてしまい、ｚ軸方向の指向性が崩れてしまう。従って、図２３（ｂ）のようにｚ軸方向にのみ指向性の狭い光では、ｘ軸方向でも指向性を狭くするのは極めて困難である。
【００５７】
これに対し、図２３（ａ）のようにｘ軸方向にのみ指向性の狭い光では、ｘ軸方向に長い断面三角形状の拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａに入射したとき、例えば入射前にはｚ軸方向に図２７（ａ）のように比較的大きな拡がりを持っていたとしても、図２７（ｂ）のように一部の光を拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａで全反射させ、一部の光を図２７（ｃ）のように偏向傾斜面４６ａを透過させ背面４６ｂから再入射させるようにすれば、拡散パターン４６で反射される光の領域を一部に制限することができるので、拡散パターン４６で全反射されて光出射面４４ｂから出射される光のｙ軸方向の指向性を狭くすることが可能になる。しかも、拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａの傾斜角を適当な値に設定することにより、拡散パターン４６で反射された光を光出射面４４ｂとほぼ垂直な方向（ｚ軸方向）へ出射させることも容易に行える。一方、拡散パターン４６はｘ軸方向に均一に伸びているので、拡散パターン４６で全反射されてもｘ軸方向で指向性が広くなることもない。また、図２７（ｃ）のように拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａを透過し背面４６ｂから再入射した光は、ｙｚ平面内で進む角度は変化するが、もともとｚ方向では指向性が狭くないので、ｚ軸方向の指向性が広くなることはない。なお、図２７（ａ）の中央の光Ｌ２は、拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａに対して全反射の臨界角よりもわずかに大きな角度で、あるいはわずかに小さな角度で入射する光を表している。
【００５８】
図２３（ａ）及び図２７を用いた説明では、ｘ軸方向にまったく光の拡がりがない場合で説明したが、実際には発光部４５から出射される光はｘ軸方向でも多少は広がっている。例えば、導光板４４内を伝搬する光をｙ軸方向から見た時の空間周波数を考えたとき、その光は図２８の斜線領域に集中していると考える。ここで、ｚ軸方向に平行な中心線ｊの上の光はｙｚ平面内を導光している光であり、それと平行なｉ線上の光はそれよりもｘ軸方向へ傾いた光を示している。拡散パターン４６がｘ軸と完全に平行に伸びており、しかも平面視で拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａと背面４６ｂとが互いに平行に伸びている場合には、拡散パターン４６による反射ないし透過によってｘ軸方向の光の空間周波数は変化しない。このため、ｘｙ平面では導光板４４内での光の進行方向は光が出射されない限り変化せず、ｉ線上の光はｉ線上に、ｊ線上の光はｊ線上に移るだけである。
【００５９】
従って、発光部４５でｘ軸方向の指向性を狭くした後、この光を拡散パターン４６で反射させることによりそのｙ軸方向の指向性を狭くすれば、面光源装置４３からｚ軸方向へ出射された光はｘ軸方向でもｙ軸方向でも指向性が狭くなり、結局、図２９に示すように全方位で指向性の狭い光を出射させることが可能になる。
【００６０】
ところで、導光板４４から出射される光のｘ軸方向における指向性を±２０°以下にするためには、導光板４４内におけるｘ軸方向の指向性は±１３°以下にする必要がある。この±１３°以下という数字は、導光板４４の屈折率を１.５３として計算したものであるが、導光板４４に使用できる透明樹脂は屈折率が１.４〜１.６５程度であり、その範囲内では導光板４４内において必要とされるｘ軸方向の指向角はそれほど変化がない。また、屈折率がさらに変化しても実用上１３°以下という値はそれほど変わらない。従って、発光部４５の設計にあたって、この値を目標とすればよい。
【００６１】
また、光の進行方向の中心（±１３°以下という拡がりの中心）がｙ軸方向と平行である場合には、上記のように拡散パターン４６をｘ軸方向と平行にすればよいが、図３０に示すように、光の進行方向の中心がｙ軸方向に対して傾いている場合には、それを補正するため、拡散パターン４６の伸びている方向もｘ軸方向から傾けて配置し、光の進行方向と拡散パターン４６の伸びている方向とが平面視（ｘｙ平面内）で互いに垂直となるようにしておけばよい。
【００６２】
ただし、このような方式の面光源装置では、導光板４４の内部を進行する光の指向性が非常に狭いため、光の進行方向の中心がｙ軸方向から傾いている場合には、図３０に示すように導光板４４の隅Ｄが暗くなる。よって、このように長方形の発光エリアを持つ導光板では、光の進行方向の中心は光入射面４４ａと垂直な方向、あるいは、少なくとも光入射面４４ａに垂直な方向から±１３°以内にあるのが望ましい。また、拡散パターン４６についても、光の進行方向の中心と拡散パターン４６も完全に垂直でなくても、±１３°の範囲内であれば、面光源装置４１の光出射面４４ｂに垂直な方向が出射光の角度範囲±２０°内に含まれるので問題ない。
【００６３】
なお、導光板４４中における光の指向特性を検査する場合には、図３１に示すように、ｚ軸に平行で光の進行方向にほぼ垂直な平面で導光板４４を切断し、その切断面Ｃ−Ｃから出射される光の角度強度分布を測定すれば、スネルの法則から導光板４４内での角度強度分布を算出することができる。
【００６４】
次に、個々の拡散パターンの形状や設計方法等について説明する。導光板４４中の光の進行方向に対して拡散パターン４６をほぼ垂直に配置する場合、拡散パターン４６は、前記のように断面直角三角形状のパターンが適している。図３２に示すような曲面で形成された拡散パターン５１の場合には、光が反射する位置によって光の偏向方向が異なり、出射光の角度範囲が広がってしまう。従って、このように長さ方向と垂直な断面が曲面で構成されたパターンは望ましくない。また、図３３に示すように鋸刃形状をした拡散パターン５２の場合には、拡散パターン５２を透過した光は光出射面４４ｂに垂直な方向へ出射されず、すべて無駄な方向へ出射される。従って、このような鋸刃状パターンの拡散パターン５２も好ましくない。
【００６５】
これに対し、背面４６ｂが導光板４４下面と垂直になった断面直角三角形状の拡散パターン４６の場合には、図３４（ａ）に示すように偏向傾斜面４６ａで全反射された光は、すべての光が反射される場合でも指向性を保って反射され、一部が拡散パターン４６を透過する場合には指向性が狭くなる。また、図３４（ｂ）に示すように、拡散パターン４６を透過した光も指向性を損ねることなく背面４６ｂから再入射した後、別な拡散パターン４６で全反射され得る。なお、背面４６ｂは導光板４４の下面に垂直になっていることが望ましいが、成型時の型抜きが難しくなるので、少し傾けている。
【００６６】
ただし、このような断面直角三角形状の拡散パターン４６の場合でも、上面から見て、導光板中の光の方向が揃っていない（ｘ軸方向の拡がりが大きい）場合には、拡散パターン４６に垂直に当たる光の割合が少なくなり、斜めに当たる光が増加する。上面から見て斜めに当たる光は、垂直に当たる光に比べて拡散パターン４６への入射角が大きくなり、反射される割合が増加する。すなわち、拡散パターン４６における再入射の効果（光利用効率を落とすことなく、指向性を狭くする効果）が小さくなる。よって、断面が直角三角形状の拡散パターン４６では、拡散パターン４６の効果を高くするためには、導光板４４中において光の進行方向が揃っていることと、その進行方向に対して直角に拡散パターン４６を配置する必要がある。あるいは、この実施形態の場合で言えば、発光部４５によってｘ軸方向の指向性を狭くしておくことが前提となる。
【００６７】
拡散パターン４６における偏向傾斜面４６ａの傾斜角γについて考える。図３５は傾斜角γを４５°、５５°、６５°としたときの出射光強度の角度分布であって、横軸は図３６に示す出射光の出射角度εを示し、縦軸は出射光強度を表している。図３５において出射角度εがマイナス側で光度が大きくなっているのは、図３７（ａ）（ｂ）に示すように、出射角度の大きな光の方が偏向傾斜面４６ａに当たる光が少なくなることによるものである。あるいは、ｙｚ平面で見た時、導光板４４中の光で偏向傾斜面４６ａとほぼ平行な光は出射光強度がゼロとなり（このような光は存在しないことが多い。）、このような角度から離れれば離れるほど、すなわち出射角度εが小さくなるほど（マイナス側で大きくなるほど）出射光の強度が大きくなるからである。図３５を見ると、傾斜角γ＝５５°の場合には出射角度εがマイナス側で出射光の角度範囲が少し少ないが、その分強度が大きいため、出射角度εのマイナス側とプラス側でバランスがとれている。
【００６８】
図３８（ａ）は２５°程度の拡散作用を持つ反射型液晶表示パネルの拡散特性を示し、図３８（ｂ）は傾斜角γ＝５５°の拡散パターン４６を有する面光源装置の出射光角度特性を示し、図３８（ｃ）は図３８（ｂ）のような特性を有する面光源装置の光を図３８（ａ）のような特性を有する反射型液晶表示パネルに入射させたときの、反射型液晶表示パネルからの出射光角度特性を表している。ここに示したように、傾斜角γ＝５５°の拡散パターン４６を備えた面光源装置から、２５°程度の拡散作用を持つ反射型液晶表示パネルに光を出射させると、出射光は液晶表示パネルの垂直軸方向で最大となり、最適な出射方向が得られる。一方、傾斜角γが４５°〜６５°の範囲外になると、光出射面４４ｂに垂直な方向（ｚ軸方向）に光が出射されなくなり、プリズムシート等が必要になる。従って、拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａの傾斜角γの大きさは、４５°〜６５°の範囲が好ましい。
【００６９】
次に、拡散パターン４６の背面４６ｂの角度δを考える。図３９のように、背面４６ｂの角度δが小さ過ぎると、拡散パターン４６が鋸刃状になるので、拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａを透過して背面４６ｂから再入射した光は、後方の拡散パターン４６に当たる前に光出射面４４ｂに入射し、光出射面４４ｂに沿って出射され、ロスとなる。このため背面４６ｂの角度δは大きい方がよく、少なくとも偏向傾斜面４６ａの傾斜角γよりも大きいほうがよい（γ＜δ）。
【００７０】
また、図４０に示すように、背面４６ｂの角度δが小さいと、偏向傾斜面４６ａを透過した光が導光板４６から漏れ易くなるが、図４０に破線で示すように、背面４６ｂの角度δが９０°に近づくほど、背面４６ｂから再入射される光の割合が増加する。一方、角度δが９０°を超えると導光板４４を成形できなくなる。よって、背面４６ｂの角度δは、目安として８０°〜９０°の範囲にあることが好ましく、さらには、８５〜９０°が望ましい。
【００７１】
なお、図４１（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来の発光部の構成を示している。発光部の構成としては、（i）図４１（ａ）に示すように、発光ダイオード等の点光源５３を導光体５４などにより線状の光源に変換し、それを面状に拡げる構成のもの、（ii）図４１（ｂ）に示すように点光源５３を等間隔に配置して疑似的に線状光源とし、その光を面状に拡げるもの、（iii）図４１（ｃ）に示すように、点光源４８から出射された光を直接面状に拡げる構成のもの、の３通りがあった。
【００７２】
導光板５５の上面から見た時の、導光板５５上の各点での指向性を向上させるには、（iii）の構成によれば比較的簡単に実現することができる。しかし、この場合には、図４１のＰ２、Ｐ３の箇所で導光板５５の側面から漏れる光の量が多くなり、効率を上げにくいという問題がある。また、導光板５５の隅Ｐ１では、Ｐ２やＰ３の箇所に比べて必要光量が非常に大きいのに対し、実際には、Ｐ１方向へ導かれる光量をＰ２、Ｐ３に比べて増加させることは難しい。そのため、実際にはＰ２、Ｐ３の箇所における光の漏れ量を大きくすることによって、Ｐ１の箇所の輝度にＰ２、Ｐ３の輝度を合わせて輝度の均一化を行わざるを得ず、Ｐ２及びＰ３における光の漏れ量が増加して効率が低下する。
【００７３】
これに対し、（i）（ii）のような構造では、面内の輝度を均一化することのみに注意が払われており、導光板５５から出射される光の指向性をあげることについては考慮されていなかった。特に、導光板５５からの出射される光の輝度を±１０°〜３０°の範囲で均一にするという点については（i）（ii）（iii）のいずれにも見られず、本発明に独自のものである。
【００７４】
（第２の実施形態）
次に、フロントライト型の面光源装置５６の場合を説明する。この場合には、図４２示すように、反射型液晶表示パネル５７の上面に導光板４４を設けてあり、光出射面４４ｂは導光板４４の下面に位置している。発光部４５は、発光ダイオード等の点光源から出射された光を線状に変換して光入射面４４ａから導光板４４内に入射させる。しかして、導光板４４内に入射した光は、導光板４６で全反射されると、光出射面４４ｂから真下へ向けて出射され、面光源装置５３の下方に配置された反射型液晶表示パネル５７を照明する。反射型液晶表示パネル５７で反射された光は、再び導光板４４内に戻り、導光板４６間を通って上方へ出射される。
【００７５】
このようにフロントライトとして用いられる面光源装置５６の場合には、図４３に示すように、三角形状をした拡散パターン４６の頂点や、背面４６ｂと下面との境界部分に丸味が生じると、光が観察者の方へ直接出射し、反射型液晶表示パネル５４で反射してきた画像を含む光のコントラストを下げてしまう。このため、これらの部分の曲率半径Ｒ１、Ｒ２は小さいほうが好ましい。しかし、導光板４６を成形するための金型でこの部分の曲率半径Ｒ１、Ｒ２を小さくしても、成形時に丸味がついてしまう恐れがあり、ちょっとした成形条件（例えば、樹脂のロットばらつき等）によって個体間のばらつきや場所によるばらつきが生じて好ましくない。そこで、このばらつきを抑えるためには、始めから金型に少しの曲率を付けておく方が好ましく、成形限界からはＲ１、Ｒ２は０.２５μｍ以上とし、またコントラストの低下を抑えるためには、少なくとも拡散パターン４６の高さＴの１／３以下が好ましく、さらには１／５以下が望ましい。
【００７６】
（第３の実施形態）
図４４は本発明のさらに別な実施形態による面光源装置５８の構造を示す平面図である。この実施形態の特徴は、第１の実施形態のように拡散パターン４６が導光板４４の全長にわたってつながっておらず、長さの短い拡散パターン４６を導光板４４の全体に分散させている。そして、発光部４５に近い側では拡散パターン４６の分布密度が小さく、発光部４５から遠くなるに従って拡散パターン４６の分布密度が大きくなるようにしている。このように拡散パターン４６を短くして分散させるようにすれば、拡散パターン４６の配置自由度が増すので、導光板４４から出射される光の輝度分布を均一化させることができる。
【００７７】
図４５の比較説明図に示すように、光出射面４４ｂからの出射光がｘ軸方向では強い指向性を持ち、ｙ軸方向で広がっている場合には、ｘ軸方向における指向性を広げるためには、例えば導光板４４の上に弱い拡散板を配置して出射光を拡散させ、ｘ軸方向の指向性を広げる必要があり、面光源装置としてのサイズが大きくなってしまう。
【００７８】
そのため、図４４の実施形態では、導光板４４の光入射面４４ａに、光をｘ軸方向に少し拡散させるための拡散パターン５９を設けることにより、ｘ軸方向の指向性とｙ軸方向の指向性とがほぼ等しくなるように調整している。この拡散パターン５９としては、例えばプリズム状のパターンを用いることができる。前記のように、出射光の指向性は少なくとも１０°以上あることが望ましいので、ｘ軸方向の指向性が１０°より小さい場合には、このような手段を用いることによって、ｘ軸方向の指向性が約１０°以上となるようにできる。
【００７９】
（第４の実施形態）
また、図４６に示す面光源装置６０は、拡散パターン４６によってｘ軸方向における光の指向性を広くできるようにしたものである。すなわち、この面光源装置６０にあっても、短い拡散パターン４６を導光板４４の全体に分散させている。拡散パターン４６は直線状でなく、図４７に示すように長手方向に沿って緩くうねっている。従って、拡散パターン４６上の位置によって入射光の反射方向がわずかに異なり、光の進行方向に対して直交する方向にも出射光を広げることができる。例えば、拡散パターン４６に引いた接線とｘ軸方向とがなす最大角度がφ＝１３°である場合には、拡散パターン４６で反射された光の指向性を±２０°程度広げることができる。
【００８０】
また、個々の拡散パターン４６自体がうねっていなくても、図４８に示すように、各拡散パターン４６がそれぞれ異なる方向を向いて配置されていれば、全体として出射光の指向性を広げる効果が得られる。
【００８１】
図４７のような拡散パターン４６では最大接線角度が拡散パターン４６のどの位置にあるか、図４８のような拡散パターン４６では、どの拡散パターン４６がもっとも大きく傾いているかによって指向性は異なってくる。しかし、図４７のような拡散パターン４６では各部分の傾きが最大値から０まで一定の比率で存在するように設計することにより、図４８のような拡散パターン４６では各拡散パターン４６の傾きがほぼ均一に分布するように設計することにより、出射光の角度分布を一様にすることができる。また、平面視で光の進行方向に垂直な領域や各拡散パターン４６を無くすことにより、あるいは比率を減らすことにより、光出射面に垂直な方向の輝度を低下させることもできる。
【００８２】
いま、導光板４４内でｘ軸方向にきわめて狭い指向性を持つ光（図２３（ａ））を図４７のような拡散パターン４６で全反射させることにより、理想的な導光板出射光角度分布を実現することを考える。理想的な導光板出射光角度分布は、前に述べたように出射光強度がある範囲で一定で、それ以外はゼロとなるのが望ましい。導光板４４内部を進む光が、ｚ軸方向からみて一方向に揃っている場合には、図４７のように拡散パターン４６をうねらせることで実現できる。図４９に示すようにＳ字状にうねっている拡散パターン４６のｅ部、ｆ部、ｇ部に当たって全反射され、光出射面４４ｂから出射される光Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を考える。e部に当たる光Ｌ４は、平面視で拡散パターン４６が垂直になっているので、全反射した光Ｌ４は図５０のようにｚ、ｙ平面内に出射される。これをｚ軸上からみた図を図５１（ａ）に示す。図５１（ａ）では、反射された光Ｌ４はｙ軸と平行となる。
【００８３】
これに対し、拡散パターン４６のｆ部及びｇ部に当たって全反射する光Ｌ５，Ｌ６のうち、ｙ軸のマイナス方向へ反射される光はＬ４の光から離れ、ｙ軸のプラス方向へ反射される光はＬ４の光に近づく。具体的にいうと、ｇ点で反射される光Ｌ６のうち、図５１（ｂ）に示す光線Ｃ１のようにｙ軸のマイナス方向へ反射される光は、拡散パターン４６による反射時の偏向角度が大きいので、Ｌ４の光から大きく離れてしまうが、光線Ｃ２のようにｙ軸のプラス方向へ反射される光は、拡散パターン４６による反射時の偏向角度が小さいので、Ｌ４の光から大きく離れることがない。そのためｆ点やｇ点で反射された光Ｌ５、Ｌ６は、ｚ軸方向から見ると、図５１（ａ）に示す方向へ広がって出射される。よって、図４９で表したような拡散パターン４６のｆ点とｇ点との間で光が反射されると、ｚ軸方向へ出射された後には、図５１（ａ）に示されている光Ｌ５とＬ６との間の領域に広げられる。
【００８４】
また、ｘ軸方向から見て光が偏向傾斜面４６ａとほぼ平行に入射するとき、光Ｌ４とＬ６は一致し、偏向傾斜面４６ａに対する角度が大きくなるほど光Ｌ４とＬ６とは離れていく。このため、偏向傾斜面４６ａに対する角度が大きくなるほど、ｘ軸方向における単位角度あたりの光量は小さくなる。ところが、前述したように、Ｌ４、Ｌ５もしくはＬ６上の光線だけを考えると、もともと拡散パターン４６により反射される光の量は、光が拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａとほぼ平行となるとき強度がゼロになり、偏向傾斜面４６ａに対して角度がつくほど反射される光量が大きくなる。この２つの効果が相殺される結果、図５２のＡ１、Ｂ１、Ｂ２、Ａ２、Ｃ２、Ｃ１で囲まれる領域、すなわち光が出射される角度範囲で光が均一となる。この指向特性では、ｙ軸方向においては、出射角は−２２°〜＋３７°となり、ｘ軸方向においては、出射角は−２５°〜＋２５°となっている。よって、Δθｙ＝５９°、Δθｘ＝５０°となり、この範囲にほぼ１００％の光が出射される。
【００８５】
なお、このように拡散パターン４６がうねっている場合にも、光入射面４４ａと垂直な方向から見たときに、拡散パターン４６の偏向傾斜面４６ａを透過し、背面４６ｂから再入射した光が拡散パターン４６を透過する前後で光の進む方向がほとんど変化しないようにしている。このためには、光入射面４４ａに垂直な方向から見たときに、偏向傾斜面４６ａと背面４６ｂとが互いに平行になるようにしてあれば、拡散パターン４６を透過した前後でほぼ光の進む方向は同じになる。
【００８６】
（第５の実施形態）
図５３はバックライトとして用いられる本発明のさらに別な実施形態による面光源装置６１を示す。この面光源装置６１は、くさび状をした導光板４４の裏面に平行に正反射板６２を配置し、導光板４４の光出射面４４ｂに対向させてプリズムシート６３を設けたものである。くさび状をした導光板４４は裏面が傾斜面となっており、その傾斜角は例えばη＝１.５２°となっている。また、導光板のサイズは、例えば、長さ３０ｍｍ、光入射面４４ａの厚み１ｍｍ、先端の厚み０.２ｍｍとなっている。このような導光板４４では、拡散パターン４６が一見ないように見えるが、裏面と光入射面４４ａとが平行でなく、下面全体が１つの拡散パターン４６になっていると考えられる。図５３に示したものでは、頂角が４０°以上のプリズムを配列したプリズムシート６３を、パターン面を外に向けて配置しているが、パターン面を導光板４４の光入射面４４ａに対向させてもよく、その場合にはプリズムの頂角は４０°に限らない。また、発光部４５は、発光ダイオードのような点光源の光を線状光源に変換して出射するものであって、例えばくさび状導光体４７、点光源４８、正反射板４９及びプリズムシート５０からなる第１の実施形態で説明したような発光部４５を用いることができる。なお、この導光板４４の裏面は平面でなく、湾曲していても差し支えない。
【００８７】
しかして、発光部４５から出射され光入射面４４ａから導光板４４中に入射した光は、裏面（拡散パターン４６）に当たって反射される度、光出射面４４ｂや裏面に入射する角度が次第に小さくなり、光入射面４４ａに入射する入射角が全反射の臨界角を越えた時、光出射面４４ｂから出射される。また、図５４に示すように、導光板４４の裏面から出射した光は、正反射板６２により、拡散されることなく正反射され、光の方向を変えることなく再び導光板４４内に再入射される。光出射面４４ｂから出射された光は、図５４に示すように、光出射面４４ｂに沿って出射された後、プリズムシート６３により偏向されて光出射面４４ｂと垂直な方向へ出射される。
【００８８】
ここで導光板４４から出射された光は、ｘ軸方向から見ると（あるいは、ｙｚ平面に投射して見るとみて）ほとんどの光がｙ軸に沿って出射されており、光出射面４４ｂとなす角度がρ＝０〜４０°の中に９９％の光が集中している。このためプリズムシート６３により偏角された光も、ｘ軸方向から見ると、導光板４４の光出射面４４ｂに垂直なｚ軸に対して±２０°の範囲内にほとんどの光が集中している。
【００８９】
また、第１の実施形態で説明したような発光部４５では、ｚ軸方向から見ると、発光部４５から出射された光はｙ軸に対して±１３°の範囲内に８０％以上の光が集中しているので、導光板４４からの出射光も、ｙ軸方向から見たときにｚ軸に対して±２０°の範囲内に８０％以上集中している。
【００９０】
よって、プリズムシート６３からの出射光は、ほぼｚ軸に平行に出射され、ｘ軸方向にもｙ軸方向にも広がらず、非常に高い指向性が得られる。
【００９１】
また、漏れ光を反射させる反射板としては、正反射板６２を使う必要があり、拡散型の反射板では高い指向性が得られないのは言うまでもない。この正反射板６２の正反射品質や反射率によって光出射面とほぼ平行に出射される光の量が影響される。光出射面４４ｂからは、ρ＝０°〜４０°の角度範囲に少なくとも２／３以上の光が出射されるような正反射板６２を用いることが望ましく、これだけの光が光出射面４４ｂから出射されていれば、プリズムシート６３を透過した後も５０％以上の光をｚ軸方向へ出射させることができる。図５５、図５６はそれぞれ、導光板４４の裏面に拡散型の反射板を使用した場合と、正反射板を使用した場合において、導光板４４から出射される光の強度角度特性を表している。この測定データからも、正反射板６２を用いた場合には、ρ＝０°〜３０°の範囲にほとんどの光が含まれているのに対し、拡散反射板を用いた場合には、ρ≧３０°の範囲にもかなりの光が出射されていることが分かる。
【００９２】
この実施形態で用いる導光板４４の断面形状はくさび形に限るものでなく、例えば図５７に示すように、裏面にプリズム状パターン６４を設けたものでもよい。この導光板４４の場合には、裏面のプリズム状パターン６４の傾斜角γを１０°以下にすれば、くさび形導光板４４と同等の指向性が得られる。もっとも、この傾斜角γは５°以下が好ましく、特に２°以上５°以下が望ましい。また、プリズムパターン６４の傾斜角γは、均一である必要はなく、光入射面側では比較的小さく、先端側へ行くほど傾斜角γが次第に大きくなるようにしてもよい。
【００９３】
さらに、図５８に示す導光板４４のように、くさび状をした板の裏面先端部にのみプリズム状パターン６４を設けてもよい。ここで、プリズム状パターン６４の傾斜角γsはくさび状部分の傾斜角γよりも大きくなっており、例えばγ＝２°、γs＝３°としている。
【００９４】
また、発光部４５も、第１の実施形態で説明したような構成のものに限らない。しかし、図５９に示すように導光板４４の光出射面４４ｂに発光ダイオード等の点光源６５を複数個対向させただけでは、一見指向性は高いが、横方向にもれる光が多く、不適切な場合が多い。あるいは、横方向に飛ぶ光をｙ軸方向と平行となるように曲げようとすると、ｚ軸方向のサイズが大きくなってしまう。このため、そのままは使用できない場合が多い。
【００９５】
そのため、例えば図６０に示す発光部のように、点光源６５と導光板４４との間にシリンドリカルレンズ６６を置き、シリンドリカルレンズ６６でｚ軸方向に光を絞るようにしている。
【００９６】
また、図６１に示すように、発光ダイオードのような点光源６５を複数個並べ、その背後を凹面鏡６７で覆ったものでもよい。このような発光部４５では、点光源６５から凹面鏡６７に向けて光を出射させ、凹面鏡６７で反射してほぼ平行光となった光を導光板４４に入射させる。
【００９７】
（第６の実施形態）
図６２は本発明のさらに別な実施形態による面光源装置６８の構成を示す平面図である。この面光源装置６８に用いられている導光板４４は、光源として用いられる長方形状の発光領域４４ｃの周囲に非発光領域４４ｄが設けられている。略長方形状をした導光板４４の短辺の端で、発光領域４４ｃの外にはダイオードを用いた点光源４８を納めて発光部４５を一体に構成している。また、偏向傾斜面４６ａと背面（再入射面）４ｂとからなる断面直角三角形状をした拡散パターン４６は、この点光源４８を中心として同心円上に配列されている。そして、各拡散パターン４６の間隔は点光源４８に近い側では比較的広く（点光源のごく近くではパターン密度は一定になっていてもよい。）、点光源４８から離れるに従って間隔が短くなっており、これによって光出射面４４ｂの輝度が均一になるようにしている。また、２個以上の発光ダイオードを用いる場合には、複数個の発光ダイオードを１箇所に集めることで点光源化する。なお、図６２において６９は点光源４８に電力を供給するためのフィルム配線基板（ＦＰＣ）である。
【００９８】
拡散パターン４６は、その長さ方向が点光源４８と結ぶ方向とほぼ直交するように配置されており、拡散パターン４６で全反射した光は光出射面４４ｂとほぼ垂直な方向へ出射され、拡散パターン４６を透過する光は、ほとんど進行方向を変化させることなく透過するので、各点における光線の方向は導光板４４の真上からみると各点でそれぞれ一方向に揃っている。従って、光出射面４４ｂと垂直な方向から見ると、点光源４８から出射された光は、横方向へは散乱されることなく放射状に進み、拡散パターン４６で全反射された光が光出射面４４ｂから出射される。
【００９９】
このような面光源装置６８は、図６３に示すように透過型液晶表示パネル７０の裏面に置いてバックライトとして用いることができる。その場合には、導光板４４の裏面に反射板はなくてもよいが、図６３に示すように、導光板４４の裏面に正反射板もしくは拡散反射板などの反射板６９を設けてあってもよい。ただし、導光板４４の裏面に拡散板を設ける場合（特に、点光源４８の指向性が狭い場合）には、却って指向性を損うことにならないよう拡散作用が十分小さいものを用いる必要がある。
【０１００】
また、このような面光源装置６８は、図６４に示すように反射型液晶表示パネル７１の前面に置いてフロントライトとして用いることもできる。その場合には、図６４に示すように、導光板４４の表裏両面に反射防止膜７２を設けることにより、光の利用効率を向上させる。
【０１０１】
図６５（ａ）（ｂ）は上記拡散パターン４６の形状を示す平面図及び拡大断面図である。上記拡散パターン４６は長さ方向にほぼ一様な断面を有しており、光線の進行方向に対して垂直に配置されている。また、ここで用いた上記拡散パターン４６は図６５（ａ）のように少しうねっている。拡散パターン４６は偏向傾斜面４６ａと背面４６ｂとでほぼ直角三角形状に形成されており、偏向傾斜面４６ａの傾斜角γと、背面４６ｂの傾斜角δは、
γ＜δ、
γ＝４５°〜６５°
δ＝８０°〜９０°
とするのが望ましい。例えば、屈折率ｎ＝１.５３の透明樹脂からなる導光板４４を用いた場合、図６６に示すように、偏向傾斜面４６ａの傾斜角γ＝５５°のとき、導光板４４から出射される光はｘ軸方向から見て−２５°〜＋３５°の範囲に出射される。これは、下方向から拡散パターン４６に当たった光が拡散パターン４６で反射されたもので、上方向から当たった光は、図６７に示すように背面（再入射斜面）４６ｂから再び導光板４４中に再入射される。
【０１０２】
また、図６８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は拡散パターン４６全体の配置の仕方を表し、図６９は半径方向におけるパターン密度（面積比）の変化を示し、図７０はパターン長さの変化を示し、図７１は単位面積あたりのパターン数の変化を示している。ｒは発光部４５からの距離を表しており、拡散パターン４６は、図６９に示すよう発光部４５からの距離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４４ｂの輝度を均一にするためである。拡散パターン密度を徐々に大きくする方法としては、単位面積あたりの拡散パターン数を徐々に増加させることも可能であるが、この実施形態では、発光部４５からの距離に応じて導光板４４を複数の輪帯状をしたゾーンに分け、各ゾーン内では図７１に示すように単位面積あたりの拡散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拡散パターン数を増加させ、図７０に示すように各ゾーン内で徐々に拡散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。
【０１０３】
図６８（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ図６８（ａ）のイ、ロ、ハの箇所における拡散パターンを具体的に表している。図６８（ｂ）は発光部４５に最も近い領域イで、拡散パターン４６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、内側の拡散パターン４６と外側の拡散パターン４６とが半径方向で重なり合わないようにしている。図６８（ｃ）は中間領域ロであって、拡散パターン４６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、内側の拡散パターン４６と外側の拡散パターン４６とが２列ずつ重なり合っている。図６８（ｄ）は発光部４５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６８（ｂ）（ｃ）（ｄ）では直線状に伸びた拡散パターンを図示したが、図６５に示したようなうねった拡散パターンを図６８（ｂ）（ｃ）（ｄ）のように配置してもよい。
【０１０４】
また、発光部４５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、発光部４５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、発光部４５の近傍において短辺も一部斜めに形成されている。発光部４５に近い長辺と短辺にそれぞれ斜面部７３、７４を設けておけば、図７２に示すように、発光部４５から出射された光の一部が、長辺の斜面部７３と短辺の斜面部７４で全反射して導光板４４の隅部（図７２で斜線を施した領域）へ光を送ることができる。発光部４５を導光板４４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７３、７４で全反射した光を導光板４４の発光領域４４ｃの隅部へ送ることにより、面光源装置６８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６８の効率を上げることができる。
【０１０５】
なお、図７３のように導光板４４に固定枠７５を取り付ける場合には、光を反射させるための斜面部７３、７４と固定枠７５とが密着する構造にすると、導光板４４の斜面部７３、７４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７３、７４の一部、もしくはその近傍に小さな凸状ポッチ７６を設け、導光板４４を凸状ポッチ７６で固定枠７５と接触させる一方、斜面部７３、７４と固定枠７５との間に隙間ができるようにするとよい。
【０１０６】
次に、反射防止膜７２について説明する。面光源装置６８をフロントライトとして用いる場合には、てかり（画像以外の光、例えば反射光で明るく光って画像を見る妨げになるもの）防止用の反射防止膜（ＡＲコート）７２を導光板４４の両面もしくは拡散パターン４６が形成されている面につけることにより、てかりを防止できる。しかし、この反射防止膜７２は、図７４に示すように、外光が導光板４４の表面（平坦部４４ｅ）で反射することによって起きるてかりを防止するものであって、この光は主に導光板４４の平坦部４４ｅに対して垂直入射するものである。これに対し、偏向傾斜面４６ａを透過した発光部４５の光は、図７４に示すように、拡散パターン４６の背面４６ｂと平坦部４４ｅの境界の丸み部分４４ｆに斜め入射することによって観察者側へ反射され、てかりとなる。
【０１０７】
しかし、反射防止膜７２を均一な膜厚に形成し、外光によるてかりを抑えるようにしていると、拡散パターン４６の背面４６ｂと平坦部４４ｅの境界の丸み部分４４ｆに斜め入射する発光部４５からの光のように、反射防止膜７２に斜め入射する光には効果が薄かった。図７５に示すように発光部４５から出射される光の波長（光源波長）が約４５０ｎｍであるとすると、用いる反射防止膜７２は、図７６に示すように当該波長で反射率がほぼ最小となるように設計されるので、光が斜め入射して換算波長が短くなると、反射率が高くなる。従って、発光部４５からの光による、このようなてかりも防止するためには、拡散パターン４６の背面４６ｂと平坦部４４ｅの境界の丸み部分４４ｆにおける反射防止膜７２の膜厚を部分的に厚くすることが効果的である。
【０１０８】
このように拡散パターン４６の端の丸み部分４４ｆにおいて反射防止膜７２の膜厚を部分的に厚くするには、例えば図７７に示すように、反射防止膜７２を蒸着させるための真空蒸着装置７７内で導光板４４を斜めに設置し、丸み部分４４ｆが蒸着源７８に対して正対するようにすれば簡単に行える。通常、傾斜した部分に蒸着される反射防止膜７２は薄くなるから、導光板４４を傾けた状態で反射防止膜７２を蒸着させることにより、丸み部分４４ｆにおける膜厚を他よりも厚くすることができる。
【０１０９】
また、図７８に示すように、導光板４４の拡散パターン側の平坦面４４ｅにおけるてかりは、外光によるものが大きいのに対し、導光板４４の光出射面４４ｂにおけるてかりは、図７８に示すように、偏向傾斜面４６ａで反射し、さらに光出射面４４ｂで反射された発光部４５からの光Ｌ１１によるものである。これらは、偏向傾斜面４６ａで反射し、さらに反射型液晶表示パネル７１で反射された発光部４５からの光Ｌ１２による画像に対しては、ノイズとなるものである。従って、導光板４４の表裏で反射される光によるてかりを防止するためには、拡散パターン４６が形成されている側の面における平坦部４４ｅでは、通常の反射防止膜７２（あるいは、上記のような一部膜厚が厚くなった反射防止膜７２）を形成し、光出射面４４ｂでは発光部４５からの光に特化した反射防止膜７９を用いるようにすればよい。
【０１１０】
しかし、白色光発光ダイオードは、図７９に示すように、通常波長スペクトルに２つのピーク（４５０ｎｍ、５５０ｎｍ）を持っているので、この２つのピークで反射率を抑えるようにする必要がある。光出射面４４ｂで反射される光Ｌ１１は反射防止膜７９に多少の幅を持っており、斜め入射光は垂直入射光の場合より反射防止膜７９の反射率特性が低波長側にずれることが多い。このため、裏面側に用いる反射防止膜７９は、可視範囲の反射率が２つの極小値をもち、２つの最小値の間隔が点光源４８から出射される光のピークの間隔より広いことが望ましい。さらに、点光源４８の２つのピークの平均値よりも、反射防止膜７９における反射率極小値の２つの平均値のほうが長波長であるのがより望ましい。
【０１１１】
図８０は導光板４４の短辺の端に埋め込まれた発光部４５の構造を示す断面図である。この発光部４５は、発光ダイオードチップ８１を透明樹脂８２内に封止し、その前面以外の面を白色透明樹脂８３で覆ったものである。この発光部４５は、フィルム配線基板８４上に実装され、半田８５によって固定されている。さらに、フィルム配線基板８４は、ガラスエポキシ樹脂からなる補強板８６に固定される。導光板４４の光源実装部８７には、発光部４５を納めるための孔８８が上下に貫通しており、光源実装部８７の近傍において導光板４４の下面には位置決めピン８９が突出させられている。一方、フィルム配線基板８４と補強板８６には、位置決めピン８９を通すための通孔９０、９１があけられている。
【０１１２】
しかして、この位置決めピン８９の基部周囲において導光板４４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）９２を塗布しておき、位置決めピン８９をフィルム配線基板８４と補強板８６の通孔９０、９１に通し、ＣＣＤカメラ等で導光板４４の厚み方向中心と発光部４５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９２を硬化させて導光板４４と発光部４５とを接着し、さらに位置決めピン８９を補強板８６に熱かしめする。
【０１１３】
このとき図８０に示されているように、光源実装部８７の孔８８の内面（発光部４５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９３によって発光部４５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４４と発光部４５を上下反転させた状態で、導光板４４の上面と発光部４５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４４の中心と発光部４５の中心とを位置決めするようにしてもよい。また、フィルム配線基板８４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。
【０１１４】
こうして発光部４５を取り付けられた導光板４４は、例えば透過型液晶表示装置の場合には、図８０に示すように、補強板８６側を上にして（下にしてもよい。）主基板９４の上に実装され、フィルム配線基板８４の端をヒートシンク９６に接続される。さらに、導光板４４の上に透過型液晶表示パネル７０を重ね、液晶表示パネル７０に接続したフィルム配線基板９７の端も主基板９４上のヒートシンク９８に固定する。
【０１１５】
上記のような長方形状をした導光板４４を成形するとき、直接このような長方形状の導光板４４を成形しようとすると、図８２に示すように、金型９８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、導光板に反りが生じやすくなる。しかし、図８３のように、作製しようとする導光板４４よりも大きめに金型９８をつくり、この金型９８にを用いて扇形ないし半円状をした大きめの導光板９９を作製し、これを適宜カットすることによって導光板４４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９９を成形し、これをカットすることにより所望の導光板４４を製作するようにすれば、大きめの導光板９９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４４に反りが発生したりすることも少なくなる。
【０１１６】
なお、図６２に示した面光源装置の寸法を述べると、導光板４４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。また、導光板４４の非発光領域４４ｄの幅は０.2ｍｍである。さらに、点光源４８である発光ダイオードは、幅が約２５ｍｍ、奥行き１.３ｍｍである。
【０１１７】
図８４は上記のような構造の面光源装置６８を用いた反射側液晶表示装置をディスプレイ１０１として組み込まれた携帯電話１００を表している。携帯電話１００は、ディスプレイ１０１の上にスピーカ１０２とアンテナ１０３を備え、ディスプレイ１０１の下に操作ボタン（ダイアル等）１０４を備えている。また、図８５は同じく上記のような構造の面光源装置６８をディスプレイ１０６として用いたＰＤＡ１０５を表している。このＰＤＡは、ディスプレイ１０６の下に操作ボタン１０７を備えている。
【０１１８】
携帯電話１００やＰＤＡ１０５では、ディスプレイ１０１、１０６の液晶表示画面が機器の前面いっぱいを使うことが多く、また縦方向に長くて幅が狭く、またディスプレイ１０１、１０６の上下には操作スイッチ１０４、１０７やスピーカー１０２等が設けられていることが多い。このため上記の面光源装置６８のように発光部４５を短辺付近の端に置かれたものを用いることにより、部品の配置設計が容易になり、携帯電話１００やＰＤＡ１０５の小型化にも寄与する。特に、携帯電話１００の場合には、アンテナ１０３が高周波の電磁波を発生させるため、この付近にＩＣや高周波回路等を置くことができないが、発光ダイオード等の点光源は高周波の電磁波の影響を受けにくいため、ここに発光部４５を置くことによりスペースの有効活用を図れる。
【０１１９】
（第７の実施の形態）
図８６は本発明のさらに別な実施形態による面光源装置をフロントライトとして用いた液晶表示装置の特性を示す図である。図８６（Ａ）は導光板４４から出射される光の出射光強度角度分布を示す図であってほぼ平坦な特性を示している。図８６（Ｂ）〜（Ｅ）はいずれも同図（Ａ）の出射光強度特性に対応する特性であって、図８６（Ｂ）は導光板４４の下面で反射されて光出射面４４ｂから出射される光の強度分布、図８６（Ｃ）は液晶表示パネルの拡散特性を示し、図８６（Ｄ）は液晶表示パネルからの出射光強度特性を示し、図８６（Ｅ）は面光源点灯時のＳ／Ｎ比を示し、液晶表示パネルで反射した後、前面側へ出射される画像［同図（Ｄ）｝と、導光板４４の下面で反射されて前面へ出射されるノイズ光［同図（Ｂ）］との比である（図７８参照）。
【０１２０】
同じく、図８６（ａ）は導光板４４から出射される光の出射光強度角度分布を示す図であって、ほぼ中央で窪んだ特性を示している。図８６（ｂ）〜（ｅ）はいずれも同図（ａ）の出射光強度特性に対応する特性であって、図８６（ｂ）は導光板４４で反射した光の強度分布、図８６（ｃ）は液晶表示パネルの拡散特性を示し、図８６（ｄ）は液晶表示パネルからの出射光強度特性を示し、図８６（ｅ）はＳ／Ｎ比を示している。
【０１２１】
液晶表示装置の面光源点灯時（外光なし）におけるコントラストは、反射型液晶表示パネルからの反射光（画像）と導光板４４による反射光（てかり）とのＳ／Ｎで決まるが、導光板４４で反射してから出射される光の特性図［８６（Ｂ）、（ｂ）］は導光板４４から出射される光の出射光強度角度分布の影響を受けやすいのに対し、液晶表示パネルで反射する画像［図８６（Ｄ）、（ｄ）］は導光板４４から出射される光の出射光強度角度分布の影響を受けにくく、液晶表示パネルの拡散特性により、その広がりが多少変化してもあまり特性が変わらない。
【０１２２】
従って、図８６（ａ）〜（ｅ）に示すように、導光板４４の光出射面４４ｂに対して垂直方向に出射される光の強度を下げることで垂直方向のＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【０１２３】
図８７は図８６（ａ）〜（ｅ）に示したような特性を実現するための拡散パターン４６の一例を示す平面図である。この拡散パターン４６では、その接線が導光板４４の内部における光の進行方向に垂直な方向となす角度をνとするとき、この角度νがほぼゼロとなる領域を非常に小さくしている。あるいは完全になくしてもよい。このような構造にすれば、光の進行方向（ｙ軸方向）から見て、光出射面４４ｂと垂直な方向へ出射される光を減らし、垂直方向におけるＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【０１２４】
（第８の実施形態）
図８８（ｂ）は同じ形状の拡散パターンを全体に設けた導光板を用いた面光源装置を示しており、このような面光源装置では、光の出射位置によらず光出射面４４ｂからの出射方向は均一に揃っている。実際に液晶表示装置を観察する時には、液晶表示装置の画面内の場所により、これを見る角度が異なる。このため、導光板４４の指向性が場所によらず同じである場合には、画素位置によって明るさが異なって見え、面内輝度むらが生じることになる。導光板４４上にフレネルレンズ等をおけば、この問題は解消するが、その分面光源装置が厚くなる。
【０１２５】
このような場合には、導光板４４内における場所によって拡散パターン４６の形状（偏向傾斜面４６ａの傾斜角度γ）と配置（拡散パターン４６の長さ方向の傾きν）を変化させることにより、指向性を場所により変化させればよい。すなわち、図８８（ａ）に示すように、導光板４４の中央部では光出射面４４ｂに垂直な方向を向けて光が出射されるように拡散パターン４６を設計し、周辺部分では、光出射面４４ｂからの出射方向が導光板４４の中央部を向くようにすれば、拡散パターン４６にフレネルレンズの機能を持たせることができ、画面全体のどの場所も同じ明るさに見え、画面全体の輝度を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】従来の一般的な構造を有する面光源装置の分解斜視図である。
【図２】同上の面光源装置の断面図である。
【図３】同上の面光源装置の指向特性を示す図である。
【図４】従来の別な構造を有する面光源装置の分解斜視図である。
【図５】同上の面光源装置の指向特性を示す図である。
【図６】従来のさらに別な構造の面光源装置の構成を示す平面図である。
【図７】同上の面光源装置の拡散パターンの形状と作用を示す図である。
【図８】同上の面光源装置の指向特性を示す図である。
【図９】従来のフロントライト型の面光源装置を示す断面図である。
【図１０】面光源装置における望ましい指向特性を説明するための図である。
【図１１】比較のために示す指向特性の一例を表した図である。
【図１２】（ａ）は望ましい指向特性の一例を示す特性図、（ｂ）はより好ましい指向特性の一例を示す特性図である。
【図１３】理想的な指向特性、プリズムシートを用いた場合の指向特性、拡散パターンを用いた場合のｘ軸方向及びｙ軸方向からの指向特性を表した図である。
【図１４】面光源装置から出射される光の指向特性を立体的に表した図である。
【図１５】反射型液晶表示パネルとフロントライト型の面光源装置との組み合わせ（面光源装置）を示す概略図である。
【図１６】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は面光源装置の指向特性を示す図、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は反射型液晶表示パネルの対応する反射光強度角度特性を示す図である。
【図１７】（ａ）は反射型液晶表示パネルの反射光強度角度分布における半値全幅を説明する図、（ｂ）は面光源装置の指向特性における半値全幅を説明する図である。
【図１８】本発明の一実施形態による面光源装置の構造を示す分解斜視図である。
【図１９】同上の面光源装置に用いられている発光部の平面形状の光の挙動を示す図である。
【図２０】背面に正反射板を用いた図１９の発光部から出射される光の指向特性を示す図である。
【図２１】図１９の発光部において、背面の正反射板を拡散反射板に替えた場合の、出射光の指向特性を示す図である。
【図２２】図２０及び図２１におけるα方向での光強度（エネルギー）の求め方を説明した図である。
【図２３】（ａ）は導光板の厚み方向（ｚ軸方向）に広がった光の指向特性を示す図、（ｂ）は導光板の幅方向（ｘ軸方向）に広がった光の指向特性を示す図、（ｃ）は導光板の厚み方向及び幅方向（ｚ軸方向、ｘ軸方向、）に広がった光の指向特性を示す図である。
【図２４】導光板の幅方向に広がった光が拡散パターンの偏向傾斜面で全反射された時、光の方向の変化する様子を表した図である。
【図２５】（ａ）（ｂ）は導光板の幅方向に広がった光が拡散パターンの偏向傾斜面で全反射された時、光の方向の変化する別な様子を表した図である。
【図２６】拡散パターンの偏向傾斜面を透過し、背面から導光板内に再入射した光の挙動を示す図である。
【図２７】（ａ）は拡散パターンに入射する前の光の方向を示す図である、（ｂ）は拡散パターンの偏向傾斜面で全反射される光と反射後の光の方向を示す図、（ｃ）は拡散パターンの偏向傾斜面を透過し、背面から再入射する光と再入射後の光の方向を示す図である。
【図２８】導光板内における光の進行方向（ｙ軸方向）から見た時の、光の空間周波数を表した図である。
【図２９】面光源装置の光出射面から出射された光の指向特性を示す図である。
【図３０】発光部から導光板に斜めに光が導入される場合の、拡散パターンの設け方を説明する図である。
【図３１】導光板中における光の指向特性を検査する方法を説明する図である。
【図３２】断面円弧状の拡散パターン（比較例）における反射光の挙動を示す図である。
【図３３】鋸刃状をした拡散パターン（比較例）における反射光の挙動を示す図である。
【図３４】（ａ）は断面直角三角形状をした拡散パターンの偏向傾斜面で全反射された光の挙動を示す図、（ｂ）は前方の拡散パターンを透過し、後方の拡散パターンで反射された光の挙動を示す図である。
【図３５】偏向傾斜角の角度を４５°、５５°、６５°に変えたときの面光源装置からの出射角度と光強度との関係を示す図である。
【図３６】拡散パターンにおける偏向傾斜面の傾斜角γ、背面の傾斜角δ、光出射面からの出射角度εの定義を示す図である。
【図３７】（ａ）（ｂ）は図３５に示した出射角度と光強度との関係を説明するための図であって、（ａ）はほぼ水平に入射した光が偏向傾斜面で反射される様子を示し、（ｂ）は下方から入射した光が偏向傾斜面で反射される様子を示している。
【図３８】（ａ）は反射型液晶表示パネルの拡散特性を示し、（ｂ）は導光板の出射光強度角度特性を示す図、（ｃ）は反射型液晶表示素子からの出射光強度角度特性を示す図である。
【図３９】拡散パターンの背面の傾斜角が小さい場合に、偏向傾斜面を透過して背面から再入射した光の挙動を示す図である。
【図４０】拡散パターンの背面の傾斜角が小さい場合に、偏向傾斜面を透過した光の挙動を示す図である。
【図４１】（ａ）は線状光源から導光板内に導入される光の進む方向を示す概略図、（ｂ）は間隔を置いて配置された複数の点光源から導光板内に導入される光の進む方向を示す概略図、（ｃ）は１カ所に集めて配置された複数の点光源から導光板内に導入される光の進む方向を示す概略図である。
【図４２】本発明の別な実施形態による面光源装置と用いた反射型液晶表示装置を示す概略側面図である。
【図４３】同上の面光源装置における導光板の拡散パターンを示す拡大断面図である。
【図４４】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置の概略平面図である。
【図４５】同上の面光源装置から出射される光の指向特性を示す図である。
【図４６】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置の概略平面図である。
【図４７】同上の面光源装置の導光板に設けられている拡散パターンの拡大平面図である。
【図４８】同上の拡散パターンの変形例である。
【図４９】うねった拡散パターンとそこに入射する光を示す図である。
【図５０】図４９のｅ点で反射した光Ｌ４の指向特性を示す図である。
【図５１】（ａ）は図４９のｅ点、ｆ点、ｇ点で反射した光Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の方向をｚ軸方向から見た図、（ｂ）は偏向傾斜面で反射される（ａ）のＣ１，Ｃ２の光を示す図である。
【図５２】図４９に示した光の出射領域を示す図である。
【図５３】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置の斜視図である。
【図５４】同上の面光源装置における光の挙動を示す側面図である。
【図５５】導光板の裏面に正反射板を用いたときの、光出射面と平行な方向（ｙ軸方向）と出射光とのなす角度と出射光強度との関係を示す図である。
【図５６】導光板の裏面に拡散反射板を用いたときの、光出射面と平行な方向（ｙ軸方向）と出射光とのなす角度と出射光強度との関係を示す図である。
【図５７】異なる構造の拡散パターンを形成された導光板を用いた面光源装置の概略側面図である。
【図５８】さらに異なる構造の拡散パターンを形成された導光板を用いた面光源装置の概略側面図である。
【図５９】複数の点光源を用いた比較例を示す概略図である。
【図６０】複数の点光源とシリンドリカルレンズを用いた比較例を示す一部破断した概略斜視図である。
【図６１】複数の点光源と凹面鏡を用いて狭い指向性の光を出射させるようにした面光源装置を示す概略平面図である。
【図６２】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置を示す平面図である。
【図６３】図６２の面光源装置をバックライトとして用いた液晶表示装置を示す概略側面図である。
【図６４】図６２の面光源装置をフロントライトとして用いた液晶表示装置を示す概略側面図である。
【図６５】（ａ）はうねった拡散パターンを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線断面図である。
【図６６】同上の拡散パターンの偏向傾斜面で反射した光の広がりを示す図である。
【図６７】同上の拡散パターンを透過した光を示す図である。
【図６８】（ａ）は同上の拡散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６９】同上の導光板における、発光部（光源）からの距離と拡散パターンのパターン密度との関係を示す図である。
【図７０】同上の導光板における、発光部からの距離と拡散パターンのパターン長さとの関係を示す図である。
【図７１】同上の導光板における、発光部からの距離と拡散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７２】同上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７３】固定枠を填められた導光板を示す概略図である。
【図７４】同上の導光板のパターン面側に形成された反射防止膜を示す一部破断した拡大断面図である。
【図７５】発光ダイオードの波長と出射光強度との関係を示す図である。
【図７６】反射防止膜における入射光波長と反射率との関係を示す図である。
【図７７】拡散パターンの縁に厚みの厚い反射防止膜を形成するための方法を説明する概略図である。
【図７８】導光板のパターン側の面と光出射面などで反射しててかりとなる光と、導光板のパターン側の面と光出射面に設けられた反射防止膜を示す図である。
【図７９】白色光発光ダイオードから出射される光の出射強度波長特性を示す図である。
【図８０】導光板に取り付けられた発光部の構造を示す断面図である。
【図８１】回路基板上に実装された液晶表示装置を示す側面図である。
【図８２】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８３】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８４】携帯電話の正面図である。
【図８５】ＰＤＳの正面図である。
【図８６】（Ａ）（ａ）は導光板から出射される光の出射光強度分布を示す図、（Ｂ）（ｂ）は導光板の下面で反射されて光出射面から出射される光の強度分布を示す図、（Ｃ）（ｃ）は液晶表示パネルの拡散特性を示す図、（Ｄ）（ｄ）は液晶表示パネルからの出射光強度特性を示す図、（Ｅ）（ｅ）は面光源点灯時のＳ／Ｎ比を示す図である。
【図８７】本発明のさらに別な実施形態による面光源装置で用いられる拡散パターンを示す平面図である。
【図８８】（ａ）は本発明のさらに別な実施形態による面光源装置の概略図、（ｂ）は比較して説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２７】
４４      導光板
４４ａ    光入射面
４４ｂ    光出射面
４５      発光部
４６      拡散パターン
４６ａ    偏向傾斜面
４６ｂ    背面（再入射面）
４７      くさび状導光体
４８      点光源
７２      反射防止膜
【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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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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