(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点状光源から光が入射する光入射面を備えた光入射部と、
前記光入射面に対向して形成され、前記光入射面からの入射光を反射させる光反射面と、
前記光入射面と前記光反射面との間に配置され、表面に円偏光板が密着して貼り付けられた光射出面と、
前記光射出面に対向して形成され、前記光射出面とともに前記光反射面に前記入射光を導光する第１対向面と、前記光反射面での反射光を前記光射出面から射出させる第２対向面とが交互に配置された対向面と、
前記光入射面と前記光反射面との間に配置され、前記光射出面及び前記対向面の両端部に形成された側端面とを有し、
前記光入射部は、前記入射光の指向性を向上させる指向性向上部を有し、
前記指向性向上部は、前記光射出面及び前記第１対向面に対する前記入射光の入射角を大きくするような第１テーパ面と、表示画面側から見てテーパ状に形成された第２テーパ面とを有し、
前記第２テーパ面と前記側端部との間の角度θ４は、前記光入射面と前記光反射面との間の距離をＬ３とし、前記側端部間の距離をＷ３とすると、θ４≦ｔａｎ−１（Ｗ３／（２×Ｌ３））であること
を特徴とする導光板。
【請求項２】
点状光源から光が入射する光入射面を備えた光入射部と、
前記光入射面に対向して前記点状光源の配置位置を焦点とする放物面状に形成され、前記光入射面からの入射光を前記光入射面側に反射させる光反射面と、
前記光入射面と前記光反射面との間に配置された光射出面と、
前記光射出面に対向して形成され、前記光射出面とともに前記光反射面に前記入射光を導光する第１対向面と、前記光反射面での反射光を前記光射出面から射出させる第２対向面とが交互に配置された対向面と、
前記光入射面と前記光反射面との間に配置され、前記光射出面及び前記対向面の両端部に形成された側端面とを有し、
前記光入射部は、前記入射光の指向性を向上させる指向性向上部を有し、
前記指向性向上部は、前記光射出面及び前記第１対向面に対する前記入射光の入射角を大きくするような第１テーパ面と、表示画面側から見てテーパ状に形成された第２テーパ面とを有し、
前記第２テーパ面と前記側端部との間の角度θ４は、前記光入射面と前記光反射面との間の距離をＬ３とし、前記側端部間の距離をＷ３とすると、θ４≦ｔａｎ−１（Ｗ３／（２×Ｌ３））であること
を特徴とする導光板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の導光板において、
前記第１対向面は、前記光入射部側が低くなるように傾いて形成され、前記光射出面に対する傾斜角αが０°≦α≦１．０°であること
を特徴とする導光板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導光板において、
前記第１対向面と前記第２対向面とで形成される角部の延伸方向は、前記光入射面に対して斜めであること
を特徴とする導光板。
【請求項５】
光を射出する点状光源と、前記光を導光する導光板とを有する光源装置であって、
前記導光板は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導光板が用いられていること
を特徴とする光源装置。
【請求項６】
マトリクス状に配置された画素を備えた表示パネルと、前記表示パネルを照明する光源装置とを有する表示装置において、
前記光源装置は、請求項５記載の光源装置が用いられていること
を特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型電子機器等の表示部に用いられる表示装置並びにそれに用いられる光源装置及び導光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯情報端末等の普及に伴い、表示装置にも低消費電力化が要求されている。反射型液晶表示装置は低消費電力を実現しているが、屋外等の周囲が十分明るい照明環境でないと良好な表示品質が得られないという問題がある。このため、一般に反射型液晶表示装置は、表示画面側に配置された平面光源により照明するフロントライトユニットと組み合わせて用いられている。
【０００３】
フロントライトユニットの光源としては、冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が用いられている。比較的小型の液晶表示装置には、軽量かつ小型化が可能なＬＥＤが多く用いられている。ＬＥＤは線状光源の冷陰極管と異なり点状光源であるため、表示画面内で均一に照明するには、光を均一に広げるための構造が必要となる。
【０００４】
図２２は、従来のフロントライト方式の反射型液晶表示装置の構成を示している。図２２（ａ）は反射型液晶表示装置を表示画面側から見た構成を示し、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した反射型液晶表示装置の断面を示している。図２２（ａ）、（ｂ）に示すように、反射型液晶表示装置は、フロントライトユニットＦＬと反射型液晶表示パネル１０２で構成されている。反射型液晶表示パネル１０２の表示画面側表面には、偏光板１４０が貼り付けられている。また、偏光板１４０の表示画面側には、フロントライトユニットＦＬの一部を構成する透明な面状導光板１０４が所定の空隙を介して配置されている。面状導光板１０４の液晶表示パネル１０２側には、ほぼ平坦な光射出面１２８が形成されている。面状導光板１０４の図２２（ａ）、（ｂ）における左方には、光源を射出した光が入射する光入射面１２２が形成されている。面状導光板１０４の表示画面側には、光射出面１２８に対して光入射面１２２側に比較的小さい傾斜角で傾いた複数の緩斜面１１２と、光射出面１２８に対して光入射面１２２に対向する面１４４側に比較的大きい傾斜角で傾いた複数の急斜面１１０とが交互に形成されている。
【０００５】
面状導光板１０４の図２２（ａ）、（ｂ）における左方には、面状導光板１０４の光入射面１２２に沿って線状導光板１０６が配置されている。線状導光板１０６の両端部には、ＬＥＤ１０８がそれぞれ配置されている。線状導光板１０６は、点状光源であるＬＥＤ１０８からの光の射出方向を揃えて線状光源化するために用いられる。線状導光板１０６は、光入射面１２２側の面に対向する面に、複数の切り欠き状の凹部１４２を有している。凹部１４２の配置密度を調整することにより、線状導光板１０６から面状導光板１０４に光量分布の均一な光を射出できるようになる。
【０００６】
線状導光板１０６から射出した光は、緩斜面１１２と光射出面１２８とで全反射しながら面状導光板１０４内を進み、急斜面１１０に入射した光が、反射型液晶表示パネル１０２に向かって射出する。反射型液晶表示パネル１０２の画素に形成された反射電極により反射された光は、面状導光板１０４を透過して表示画面側に射出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＬＥＤ１０８を光源として用いた従来のフロントライト方式の反射型液晶表示装置は、以下の２つの問題点を有している。
（１）低効率、低輝度である。
ＬＥＤ１０８から射出した光は、線状導光板１０６を介して面状導光板１０４に入射する。このときの光の利用効率は、ＬＥＤ１０８から線状導光板１０６内に入射する光の利用効率と、線状導光板１０６内の光の利用効率と、線状導光板１０６から面状導光板１０４に入射する光の利用効率との積になる。このため、光の利用効率は必然的に低下する。特に、点状光源を線状導光板１０６により線状光源にする際には、光の利用効率と光量分布の均一度とがトレードオフの関係になるため、光の利用効率を向上させるのは困難である。したがって、高輝度の照明を行うには、ＬＥＤ１０８の１つ当りの光量に限界があるためＬＥＤ１０８の設置個数を増やす必要がある。図２３は、ＬＥＤ１０８の設置個数を４つに増やしたフロントライト方式の反射型液晶表示装置を表示画面側から見た構成を示している。図２３に示すように、ＬＥＤ１０８の設置個数を４つに増やすと線状導光板１０６’を大型化する必要があり、ＬＥＤ１０８を用いた小型化のメリットが得られなくなってしまう。
【０００８】
（２）製造コストが増加してしまう。
従来の冷陰極管を用いた構成に比べて部材点数が増加し、また線状導光板１０６、面状導光板１０４及びＬＥＤ１０８を精度良く配置する必要があるため、製造コストが増加してしまう。
【０００９】
上記２つの問題点を解決するため、光入射面１２２に対向する面（以下、光反射面という）に反射鏡を設けて入射した光を反射させ、反射光を急斜面でさらに反射させて液晶表示パネル１０２側に射出する光往復構造の導光板が提案されている。図２４は、光往復構造のフロントライト方式の反射型液晶表示装置の構成を示している。図２４（ａ）は反射型液晶表示装置を表示画面側から見た構成を示し、図２４（ｂ）は図２４（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した反射型液晶表示装置の断面を示している。図２４（ａ）、（ｂ）に示すように、導光板１２０の光入射面１２２中央部にはＬＥＤ１０８が配置されている。また、光入射面１２２に対向する光反射面１２６の表面には反射鏡１２４が設けられている。導光板１２０の液晶表示パネル１０２側には、ほぼ平坦な光射出面１２８が形成されている。導光板１２０の光射出面１２８に対向する側には、緩斜面１１３と急斜面１１１とが形成されている。緩斜面１１３は光射出面１２８に対して光反射面１２６側に２°程度の傾斜角で傾き、急斜面１１１は光射出面１２８に対して光入射面１２２側に４５°程度の傾斜角で傾いている。
【００１０】
ＬＥＤ１０８を射出して導光板１２０に入射した光は、光射出面１２８と緩斜面１１３とで全反射を繰り返しながら導光板１２０内を伝搬し、反射鏡１２４で反射される。ＬＥＤ１０８は点状光源であるので、射出光は反射鏡１２４に向かって広がりながら進む。このため、反射鏡１２４上での光量分布はほぼ均一になる。反射鏡１２４で反射して、再び導光板１２０に入射する光は、急斜面１１１で反射され反射型液晶表示パネル１０２側に射出する。
【００１１】
しかしながら、上記の光往復構造の導光板１２０を用いても以下に示す問題がある。ＬＥＤ１０８から導光板１２０に入射した光は、大部分が緩斜面１１３と光射出面１２８とで全反射しながら進む。ところが、緩斜面１１３と光射出面１２８との間には上述のように２°程度の傾斜角が存在する。このため、各面１１３、１２８での入射光の入射角は徐々に減少し、最終的には臨界角より小さくなってしまう。このような光線２０２は、図２４（ｂ）に示すように、緩斜面１１３や光射出面１２８から導光板１２０の外部に直接射出してしまうため、光の利用効率が低下してしまうという問題が生じる。特に緩斜面１１３から表示画面側に直接射出する光線２０２は、急斜面１１１でさらに反射して表示画面に略垂直な方向に射出するため、コントラストが低下してしまうという問題が生じる。
【００１２】
また、反射鏡１２４上での光量分布はほぼ均一となるが、反射鏡１２４への光の入射角が反射鏡１２４の中央部からの距離により異なるため、配光特性は均一にならない。このため、反射鏡１２４で反射して光反射面１２６から導光板１２０内を再び導光する光の配光特性も不均一になる。したがって、光射出面１２８から反射型液晶表示パネル１０２に射出する光の配光特性も不均一になるため、輝度むらが発生して表示品質が低下してしまうという問題が生じる。この問題は、反射鏡１２４表面を散乱反射面にして、光線２０４を散乱して反射させることで緩和されるが完全ではなく、また光の散乱による散逸ロスに伴う光の利用効率低下が避けられないため、完全な解決策とはなり得ない。
【００１３】
さらに、従来のフロントライト方式の液晶表示装置は、特にフロントライト点灯時のコントラスト比がバックライト方式の液晶表示装置のバックライト点灯時のコントラスト比と比較して極めて低いという問題を有している。これは導光板１２０が液晶表示パネル１０２の表示画面側に配置されており、フロントライトユニットから照射される光の一部が、液晶表示パネル１０２の反射電極ではなく導光板１２０の光射出面１２８等で反射してしまうことに原因がある。
【００１４】
光射出面１２８等での反射を防ぐため、導光板１２０の光射出面１２８表面と液晶表示パネル１０２の導光板１２０側表面には、一般に反射防止膜が形成されている。しかし、液晶表示パネル１０２表面に貼り付けられている偏光板１４０と導光板１２０は共に樹脂で形成されているため、成膜時の基板温度を上げることができない。このため、高品位の薄膜が形成できず反射防止膜による十分な反射防止効果が得られず、０．１〜０．２％の反射率が残ってしまう。したがって、１０程度のコントラスト比しか得られないため、さらなる高コントラスト化が求められている。
【００１５】
本発明の目的は、輝度むらを低減でき、コントラストが高く表示品質の良好な表示装置並びにそれに用いられる光源装置及び導光板を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、点状光源から光が入射する光入射面を備えた光入射部と、前記光入射面に対向して形成され、前記光入射面からの入射光を反射させる光反射面と、前記光入射面と前記光反射面との間に配置され、表面に円偏光板が密着して貼り付けられた光射出面と、前記光射出面に対向して形成され、前記光射出面とともに前記光反射面に前記入射光を導光する第１対向面と、前記光反射面での反射光を前記光射出面から射出させる第２対向面とが交互に配置された対向面と、前記光入射面と前記光反射面との間に配置され、前記光射出面及び前記対向面の両端部に形成された側端面とを有することを特徴とする導光板によって達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置について、実施例１−１乃至１−６を用いて具体的に説明する。
【００１８】
（実施例１−１）
まず、本実施の形態の実施例１−１による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置について図１を用いて説明する。図１は、本実施例による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成を示している。図１（ａ）は表示装置を表示画面側から見た構成を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ線で切断した表示装置の断面を示している。また、図１（ｃ）は本実施例による導光板の構成を示す斜視図である。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、本実施例による表示装置は、２枚の基板６、８と両基板６、８間に封止された不図示の液晶とで構成された反射型の液晶表示パネル２と、液晶表示パネル２の表示画面側の基板６近傍に配置された光源装置（フロントライトユニット）４とを有している。液晶表示パネル２は、マトリクス状に配置された複数の画素を備えている。各画素には、不図示の反射電極が形成されている。基板６の光源装置４側表面には、円偏光板２０が貼り付けられている。円偏光板２０は、基板６側に配設されたλ／４位相差板と光源装置４側に配設された直線偏光板とで構成されている。
【００１９】
光源装置４は、点状光源のＬＥＤ２２と導光板１０とを有している。導光板１０は略長方形の薄板形状を有している。導光板１０の液晶表示パネル２側には、液晶表示パネル２側に光を射出するほぼ平坦な光射出面１６が形成されている。また導光板１０の表示画面側には、光射出面１６に対向する対向面１７が形成されている。対向面１７は、複数の第１対向面１８と複数の第２対向面１９とが交互に配置されて構成されている。導光板１０のＬＥＤ２２側には光入射面１２（光入射部）が形成され、光入射面１２に対向する側には光反射面１４が形成されている。対向面１７の第１対向面１８は、光射出面１６とほぼ平行に形成されている。第２対向面１９は、光反射面１４からの反射光を光射出面１６側に反射させるように、光入射面１２側が低くなるように傾いている。第２対向面１９の光射出面１６に対する傾斜角βは３０°≦β≦４０°であり、本実施例では４０°である。第１対向面１８及び第２対向面１９で形成される角部５４、５５の延伸方向は、光入射面１２にほぼ平行である（図１（ｃ）参照）。
【００２０】
光反射面１４は、図１（ａ）に示すように、表示画面に対し垂直方向に見て、ＬＥＤ２２の配置位置（発光中心）を焦点とする放物面状に形成されている。また、図１（ｂ）に示すように、光反射面１４の表示画面に垂直な断面は、光射出面１６にほぼ垂直になっている。光反射面１４表面には反射鏡２４が設けられている。反射鏡２４を設ける代わりに、光反射面１４表面にアルミニウム等の高反射材料を蒸着して反射膜を形成してもよい。図では、ＬＥＤ２２は光入射面１２の中央部に１つ配置されているが、複数のＬＥＤ２２が概ね密集して、所定の基準により点とみなすことができる領域内にあってもよい。
【００２１】
導光板１０はインジェクション成型により形成され、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）等の透明な材質が用いられている。
【００２２】
光射出面１６には、シリコン系樹脂によるハードコートを塗布形成した後、蒸着法を用いて反射防止膜が成膜されている。また、基板６上に形成された円偏光板２０の導光板１０側表面にも同様の反射防止膜が成膜されている。
【００２３】
導光板１０は、例えば対角３．５インチの反射型液晶表示装置用に設計され、長さＬ１が例えば７６ｍｍ、幅Ｗ１が例えば５９ｍｍに形成されている。導光板１０は、図１（ｃ）に示すように、光射出面１６に平行に形成された第１対向面１８と、光入射面１２側が低くなるように傾いて形成された第２対向面１９とで階段状に形成されているため、光入射面１２側と光反射面１４側で厚さが異なっている。光入射面１２側の厚さＴ１は例えば１．０ｍｍであり、光反射面１４側の厚さＴ２は例えば１．９ｍｍである。
【００２４】
本実施の形態では、図１（ａ）に示すように、表示画面に対し垂直方向に見て導光板１０の短辺側にＬＥＤ２２が配置されており、ＬＥＤ２２から光反射面１４までの距離Ｌ１が幅Ｗ１に対して相対的に長くなっている。このため、ＬＥＤ２２の配置位置を焦点とする放物面状に形成された光反射面１４の外側への膨らみを比較的小さくできるので、導光板１０を小型で軽量にできる。側端面１５で反射される光は、光反射面１４で反射された後にプリズムで反射されて、入射角の大きい光として光射出面１６から射出し液晶表示パネル２に入射するため、一般的に表示コントラストを低下させる「望ましくない光」である。従って、側端面１５に黒色吸光材を塗布する等は、表示コントラストを向上させる。光反射面１４は、フレネルレンズと同様にして、放物面を微小なプリズム要素に分割して平面状に形成してもよい。こうすることにより、光反射面１４を平坦にでき、導光板１０をさらに小型軽量にすることができる。
【００２５】
また、ＬＥＤ２２を複数配置する場合には、導光板１０の短辺側に配置することにより各ＬＥＤ２２からの射出光が光反射面１４に到達するまでに十分に混合されるので、輝度むらを低減できる。
【００２６】
次に、本実施例による導光板及びそれを備えた光源装置の動作について説明する。図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ２２から射出された光線６０は、光入射面１２から導光板１０内に入射する。空気の屈折率Ｎ１＝１．０として、ＰＭＭＡの屈折率Ｎ２＝１．４８９とすると、第１対向面１８と光射出面１６での臨界角θ１（＝ｓｉｎ-1（Ｎ１／Ｎ２））は４２．１９°になる。すなわち、第１対向面１８に対する光線６０の入射角が４２．１９°以上であれば、光線６０は第１対向面１８で全反射する。第１対向面１８で全反射した光線６０は、第１対向面１８と光射出面１６とがほぼ平行であるため、光射出面１６にもほぼ同一の入射角で入射して全反射する。このように、第１対向面１８又は光射出面１６で全反射した光線６０は、光射出面１６と第１対向面１８で全反射を繰り返しながら全て光反射面１４に進み、光反射面１４で光線６１として反射する。
【００２７】
また、図１（ａ）に示すように、表示画面側から見ると、ＬＥＤ２２から射出された複数の光線６０は、導光板１０内を発散しながら進み、光反射面１４のほぼ全面に入射する。上述の通り、光反射面１４は表示画面に対し垂直方向に見てＬＥＤ２２の配置位置を焦点とする放物面状であるため、複数の光線６０は光反射面１４で互いに平行な複数の光線６１として反射する。複数の光線６１により、導光板１０内でほぼ均一な配光特性が実現される。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、光反射面１４で反射された光線６１’は、第２対向面１９で光線６２として反射する。光線６２は、光射出面１６から液晶表示パネル２側に射出し、光線６１と同様にほぼ均一な配光特性で液晶表示パネル２に入射する。
【００２９】
第１対向面１８と光射出面１６とがほぼ平行に形成されているので、図２４（ｂ）に示す従来の導光板１２０と異なり、光反射面１４に向かう光線６０の第１対向面１８及び光射出面１６に対する入射角は臨界角以上の角度を維持する。したがって、光反射面１４に到達前の光が第１対向面１８から表示画面側に直接射出してしまうことがなく、コントラストの低下を抑えることができる。
【００３０】
また、本実施例では、ほぼ均一な配光特性を有する光線６２が液晶表示パネル２に入射するようになっているので、輝度むらの少ない高品質の表示が得られる。
【００３１】
なお、光線６２の強度のピークは、表示画面に垂直な方向に対して光入射面１２側に約２０°傾いた方向になる。したがって、液晶表示パネル２からの反射光の強度のピークも、表示画面に垂直な方向に対して光入射面１２側に約２０°傾いた方向になる。
【００３２】
光入射面１２のうちＬＥＤ２２の配置領域以外の領域には、光反射部として例えばアルミニウムの反射膜４８を蒸着して形成してもよい。こうすることにより、光反射面１４からの反射光のうち光射出面１６から液晶表示パネル２側に射出されずに光入射面１２に戻る光があっても、当該光を損失させずに再利用できるため光の利用効率を向上させることができる。したがって、高輝度の表示が得られる。
【００３３】
（実施例１−２）
次に、本実施の形態の実施例１−２による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置について図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施例による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成を示している。図２（ａ）は、表示装置を表示画面側から見た構成を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＤ−Ｄ線で切断した表示装置の断面を示している。また、図２（ｃ）は図２（ｂ）の領域Ａを拡大して示している。なお、実施例１−１に示した導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本例の構成では、第１対向面１８は光射出面１６と平行であり、第２対向面１９の光射出面１６に対する傾斜角βは３０°≦β≦４０°であり、本実施例では３７°である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、導光板１０の光射出面１６に、粘着材（図示せず）を介して円偏光板２０が貼り付けられている。粘着材の屈折率Ｎ３は例えば１．４６７である。粘着材の屈折率Ｎ３及び円偏光板２０の屈折率は、導光板１０の材質であるＰＭＭＡの屈折率Ｎ２（１．４８９）に近いため、光射出面１６での光の反射を極めて少なくできる。また、円偏光板２０の液晶表示パネル２側表面及び液晶表示パネル２の基板６表面で反射した導光板１０側からの光は、円偏光板２０により吸収されるため導光板１０内に再び入射しない。このため、光射出面１６の反射防止膜が不要になるだけでなく、より高い反射防止効果が得られる。
【００３４】
ところで、円偏光板２０を光射出面１６に密着して貼り付けたことにより光射出面１６での臨界角は変化して、臨界角θ２（＝ｓｉｎ-1（Ｎ３／Ｎ２））＝８０．１°になる。光射出面１６に８０．１°より小さい角度で入射する光は導光板１０を導光中に徐々に円偏光板２０により吸収され、光の利用効率が低下してしまう。したがって、光の利用効率の低下を抑えるためには、何らかの方法により導光板１０の厚さ方向の光の指向性を向上させる必要がある。光射出面１６に８０．１°以上の角度で光を入射させるためには、導光板１０の厚さ方向について、光入射面１２から導光板１０内に射出した光が光入射面１２の法線となす角（以下、出射角という）を±９．９°以内にすればよい。なお、光入射面１２と、光射出面１６及び第１対向面１８とはほぼ直交している。
【００３５】
本願発明者らは、光の指向性を向上させる方法を各種調査した結果、断面がテーパ状の導光路３０を用いる方式が最も効率良く光の指向性を向上させることができることを見出した。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、指向性を向上させるための導光路３０（指向性向上部）は導光板１０と一体的に形成され、光入射面３４と仮想の光射出面３５とテーパ面３６、３７とを有している。テーパ面３６、３７は、光入射面３４の幅Ｈ１が光射出面３５の幅Ｈ２よりも狭くなるように傾斜している。
【００３６】
導光路３０による指向性向上の程度は、（１）光入射面３４に対する仮想の光射出面３５の面積比と、（２）導光路３０の光の進行方向の長さＬ２とに依存して変化する。傾向としては（１）の面積比は大きく、（２）の長さＬ２は長いほうがより指向性を向上できる。ただし、導光板１０を厚くすることはできないため光射出面３５の幅Ｈ２は限定される。また、光入射面３４の幅Ｈ１はＬＥＤ２２のサイズにより限定される。本願発明者らはシミュレーションと試作とを繰り返し、光入射面３４の幅Ｈ１が０．５ｍｍ、光射出面３５の幅Ｈ２が１．０ｍｍ、導光路３０の長さＬ２が１．９ｍｍの場合に指向性を効率良く向上できることを見出した。光入射面３４の幅Ｈ１はＬＥＤ２２のサイズ（０．８ｍｍ）に対して狭いため、逆テーパ状の断面を有するリフレクタ（反射板）３２を介して導光板１０に光を入射させるようにしている。
【００３７】
図３は、ＬＥＤ２２から射出する光の光入射面３４での出射角による光量の分布を示すグラフである。横軸は光射出面１６と平行な方向を０°としたときの光入射面３４から導光板１０の厚さ方向への光の出射角（ｄｅｇ．）を表し、縦軸は光量を表している。またグラフ中の細線Ａは導光路３０が設けられていない従来の導光板１０の光量分布を示している。ＬＥＤ２２から射出された光は光入射面３４から入射すると、光射出面１６に平行な方向から±４０°程度の範囲にほぼ均等に配光される。グラフ中の太線Ｂは、導光路３０により指向性が向上した導光板１０の光量分布を示している。このように、光入射面３４から導光板１０内に射出する光の全てを出射角±９．９°以内にできるわけではないが、従来に比べて出射角±９．９°以内の光の光量が７０％以上増加していることが分かる。
【００３８】
本実施例によれば、従来構造では光射出面１６で反射して表示画面側に直接射出され、コントラスト低下の原因になっていた光を円偏光板２０で吸収することができる。このため、外光による照明時及び光源装置４による照明時ともに、大幅にコントラストが向上する。また、導光路３０により光の指向性を向上させることにより、光射出面１６に円偏光板２０が貼り付けられた構成であっても光の利用効率の低下を抑えることができる。さらに、光入射面３４からの射出光の出射角の範囲が液晶表示パネル２の反射率の高い範囲に限定されているため、輝度が高く良好な表示品質を備えた表示装置を実現できる。
【００３９】
本実施例では光の指向性を向上させるために導光路３０を用いているが、同様の効果を奏するものであればこれに限定する必要はない。例えば、プリズムシート等を用いることもできる。また、レンズを内蔵した高指向性タイプのＬＥＤ２２を用いることにより同様の効果を得ることも可能である。
【００４０】
（実施例１−３）
次に、本実施の形態の実施例１−３による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置について図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施例による導光板及びそれを備えた光源装置の構成を示している。なお、実施例１−１及び１−２に示した導光板及びそれを備えた光源装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図４に示すように、本実施例による導光板１０は、光を吸収する光吸収部となる黒色のテープ３８が両側端面１５の表面に貼り付けられていることに特徴を有している。
【００４１】
光入射面１２から入射する光には、光反射面１４に入射する光線６０の他に、両側端面１５に入射する光線６０’が存在する。光線６０’は側端面１５で光線６３として反射し、さらに光反射面１４で光線６４として反射して、側端面１５にほぼ平行に進む光線６１とは異なる方向に進んでしまう。光線６４は光の配向特性の均一性を低下させるため、光射出面１６（図４では図示せず）から液晶表示パネル２側に射出する光の配向特性が不均一になり、表示装置に輝度むらが生じてしまうことがある。
【００４２】
本実施例による導光板１０は、両側端面１５に黒色のテープ３８を有している。このため、光線６０’はテープ３８により吸収され、表示装置の輝度むらの原因になる光線６３、６４が発生しない。黒色のテープ３８に代えて、他の光吸収方法で光線６０’を減衰させるようにしてもよい。
【００４３】
図５は、本実施例による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成の変形例を示している。図５（ａ）は、表示装置を表示画面側から見た構成を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ線で切断した表示装置の断面を示している。なお、実施例１−１及び１−２に示した導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例による導光板１０は、図５（ａ）に示すように、表示画面に対し垂直方向に見てもテーパ状である導光路３１を有している。導光板１０の幅をＷ３とし、光入射面３４から光反射面１４までの距離をＬ３とすると、表示画面に対し垂直方向に見たときの導光路３１のテーパ面５２、５３と側端面１５との間の角度θ４は、
【００４４】
θ４≦ｔａｎ-1（Ｗ３／（２×Ｌ３））
である。これにより、光入射面３４からの光線６０が両側端面１５に入射しないようになっている。
【００４５】
本変形例によれば、導光路３１により光の指向性が向上するため、側端面１５に直接入射する光線６０’を減少させることができる。なお、導光路３１に代えてプリズムシート等を用いてもよいし、レンズを内蔵した高指向性タイプのＬＥＤ２２を用いてもよい。
【００４６】
（実施例１−４）
次に、本実施の形態の実施例１−４による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置について図６及び図７を用いて説明する。図６は、本実施例による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の断面構成を示している。なお、実施例１−１乃至１−３に示した導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図６に示すように、本実施例による導光板１０は、第１対向面１８の光入射面３４側が低くなるように、第１対向面１８が傾いていることに特徴を有している。第１対向面１８の光射出面１６に対する傾斜角αは０°＜α≦１°であり、本実施例では０．５°である。また第２対向面１９の光射出面１６に対する傾斜角βは例えば４０°である。
【００４７】
導光板１０は、図１（ａ）に示す実施例１−１による導光板１０と同様に、長さＬ１が例えば７６ｍｍ、幅Ｗ１が例えば５９ｍｍ、厚さＴ１が例えば１．０ｍｍ及び厚さＴ２が例えば１．９ｍｍで形成されている。
【００４８】
本実施例の導光板１０によれば、実施例１−２による導光板１０の構造において、特に第１対向面１８及び光射出面１６の平坦性が低い場合に光の利用効率が低下してしまう問題を解決できる。図７を用いて光の利用効率が低下する理由について説明する。図７は、図２（ｂ）に示す実施例１−２による導光板１０の部分拡大図である。領域Ｂ、Ｃは平坦性の低い領域を示している。導光板１０内で全反射された光線６５は、領域Ｂに入射すると第１対向面１８表面の微細凹凸での傾斜角に依存して所定の方向に反射する。このとき、光射出面１６に対する入射角が臨界角より小さくなる光線６６が生じる。光射出面１６は密着して貼り付けられた円偏光板２０により第１対向面１８に比べて臨界角が大きくなっているので、このような入射角の微小な変化であっても全反射条件が崩れて光線６６が円偏光板２０側に透過してしまう。また、光射出面１６が平坦であれば全反射する光線７３が、領域Ｃでの光射出面１６の微細凹凸での傾斜により全反射条件が崩れ、光線７４として円偏光板２０側に透過してしまうこともある。円偏光板２０に入射した光線６６は、円偏光板２０により吸収されてしまうので光の利用効率が低下してしまう。
【００４９】
このため、図６に示すように、本実施例では第１対向面１８の入射面３４側が低くなるように、第１対向面１８が光射出面１６に対して例えば０．５°の傾斜角で傾いて形成されている。導光板１０に入射した光は第１対向面１８と光射出面１６とで全反射を繰り返しながら光反射面１４側に進む。第１対向面１８は光射出面１６に対して０．５°の傾斜角で傾いて配置されているため、第１対向面１８で全反射する度に、光線は１．０°ずつ光射出面１６に平行な方向に変化していく。このため、領域Ｂ、Ｃのような平坦性の低い領域があった場合でも、傾斜角が比較的小さい微細凸凹であれば問題なく導光板１０内の導光を続ける。したがって、平坦性が低い導光板１０であっても光の損失を発生し難くして、光の利用効率を向上させることができる。
【００５０】
なお、本実施例では導光板１０の光入射面３４側の厚さＴ１に対して光反射面１４側の厚さＴ２を薄くするために傾斜角αを１°以下にしているが、厚さＴ２が許容できる範囲で傾斜角αを１°より大きくすることも可能である。
【００５１】
（実施例１−５）
次に、本実施の形態の実施例１−５による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置について図８乃至図１１を用いて説明する。図８は、本実施例による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の断面構成を示している。また図９は、図８に示す領域Ｄを拡大して示している。なお、実施例１−１乃至１−４に示した導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図８及び図９に示すように、本実施例による導光板１０は、光反射面１４側が低くなるように傾く第１対向面１８と、光入射面１２側が低くなるように傾く第２対向面１９とを有している。第１対向面１８の光射出面１６に対する傾斜角は例えば２°であり、第２対向面１９の光射出面１６に対する傾斜角は例えば４５°である。また、図９に示すように、光射出面１６の表面には、円偏光板２０が粘着材５０により密着して貼り付けられている。すなわち、光射出面１６はＰＭＭＡと低屈折率層である粘着材５０（例えば屈折率１．３４）との界面であり、光射出面１６での臨界角は６４．１５°である。第１対向面１８での臨界角は既に説明したように４２．１９°である。また、円偏光板２０はＰＭＭＡの屈折率に近い屈折率（例えば１．４８５）を有する形成材料で形成されており、円偏光板２０と空気層との界面である円偏光板２０の液晶表示パネル２側表面５６での臨界角は、４２．３３°である。
【００５２】
図８及び図９に示すように、光入射面１２から入射した光線６０は、光射出面１６と第１対向面１８とで全反射しながら導光する。ところが、第１対向面１８は光射出面１６に対して２°の傾斜角で光反射面１４側が低くなるように傾いているため、光線６０は第１対向面１８で反射する度に４°ずつ光射出面１６に平行な方向からずれ、第１対向面１８及び光射出面１６に対する入射角が徐々に小さくなる。本実施例の構成では、光射出面１６が第１対向面１８より臨界角が大きいため、第１対向面１８及び光射出面１６に対する入射角が小さくなった光線６６は、第１対向面１８より先に光射出面１６で全反射できなくなるようになっている。光射出面１６で屈折した光線６６は、低屈折率層５０を介して円偏光板２０に入射して所定方向の円偏光になる。円偏光板２０の液晶表示パネル２側表面（図中下方）は空気と接しており、光線６６は円偏光板２０の表面５６でほぼ全反射する。全反射した光線６７は、光線６６と逆の円偏光となるため円偏光板２０で吸収される。したがって、本実施の形態によれば、第１対向面１８から表示画面側に光が射出しないため、コントラストの低下を抑えることができる。
【００５３】
図１０は、本実施例による導光板の構成の変形例を示している。また図１１は、本変形例による導光板を説明するための比較例を示している。図１０に示す本変形例では、第１対向面１８が光射出面１６にほぼ平行になっている。この構成では光線の入射角が徐々に小さくなってしまうことはないが、実際には領域Ｂ、Ｃのように平坦性の低い領域が存在する。平坦性の低い領域Ｂ、Ｃで光射出面１６及び第１対向面１８に対する入射角が小さくなる方向に反射した光線６６は、第１対向面１８より先に光射出面１６で導光板１０から射出し、円偏光板２０で吸収される。したがって、本変形例は、図１１に示すような光射出面１６が導光板１０と空気層２１との界面である従来の構成とは異なっており、表示画面側に光線８２が射出してしまうことがないので、コントラストの低下を抑えることができる。また、光射出面１６に密着して貼り付けられた円偏光板２０により光射出面１６での屈折率の差が小さくなっているため、光線６９が領域Ｃの光射出面１６で反射した光線７０の強度は、光線６９の強度の１／１０〜１／１００程度になる。このため、コントラストの低下を抑えることができる。
【００５４】
（実施例１−６）
次に、本実施の形態の実施例１−６による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置について図１２乃至図１５を用いて説明する。まず、本実施例の前提となる実施例１−２による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置について説明する。図１２は、実施例１−２による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成を示している。図１２（ａ）は実施例１−２による表示装置を表示画面側から見た構成を示し、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＦ−Ｆ線で切断した表示装置の断面を示している。また、図１２（ｃ）は図１２（ｂ）の領域Ｆを拡大して示す。さらに、図１２（ｄ）は本実施例による導光板の概略構成を示す斜視図である。なお、実施例１−１乃至１−５に示した導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図１２（ａ）〜（ｄ）に示すように、導光板１０は、第１対向面１８と第２対向面１９とで形成される角部５４、５５の延伸方向ａが光入射面３４と平行になっている。外部から表示画面に垂直な方向に対して斜めに光が入射したときには、導光板１０表面における表面反射が生じる。しかし、導光板１０表面での反射光は入射角と反射角の等しい正反射方向に射出するため、表示画面に略垂直な方向から観察する場合には表示品質に影響を与えないと考えられている。
【００５５】
例えば、図１２（ｃ）に示すように、第２対向面１９に表示画面に垂直な方向に対して斜めに第２対向面１９に入射する光線６８は、光線７１として反射されるため問題が生じない。ところが、第１対向面１８と第２対向面１９とが隣接する角部５４、５５は、実際には加工精度との関係によりフィレット状に形成されている。このため、外部から角部５４、５５に入射した光線６８は広い角度範囲に反射し、表示画面に略垂直な観察者方向にも光線７２として射出される。したがって、表示装置のコントラストが低下してしまう。
【００５６】
また、外部から第１対向面１８に入射した光線７０の一部は、光射出面１６、円偏光板２０内部の界面、円偏光板２０と空気との界面、又は空気と基板６との界面により反射し、さらに第２対向面１９で屈折して、表示画面に略垂直な方向に光線７５として射出する。これらの界面での反射率は０．０１〜０．００１％程度であるため光線７５の光量は極めて少ないが、反射型液晶表示パネル２の黒表示時における表示画面に略垂直な方向への反射光とほぼ同等の光量であるため、コントラスト低下の原因になる。実際に表示装置が使用される際の外光の主な入射方向が入射面３４に垂直な方向、すなわち光線６８と同方向であれば、特に角部５４、５５の延伸方向ａが入射面３４に平行である場合に、光線７５が表示画面に略垂直な方向に射出してしまう。
【００５７】
次に、本実施例による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置について説明する。図１３は、本実施例による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成を示している。図１３（ａ）は本実施例による表示装置を表示画面側から見た構成を示し、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＧ−Ｇ線で切断した表示装置の断面を示している。また、図１３（ｃ）は本実施例による導光板の概略構成を示す斜視図である。なお、実施例１−１乃至１−５に示した導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、本実施例では、第１対向面１８と第２対向面１９とで形成される角部５４’、５５’の延伸方向ｂが光入射面３４に対して角度θ３だけ傾くように、第１対向面１８と第２対向面１９とを配設している。これにより、光線６８が角部５４’、５５’で反射した光線７２’は、表示画面に略垂直な方向に射出しないようになる。また光線７０が光射出面１６等で反射し、第２対向面１９で屈折した光線７５’も表示画面に略垂直な方向に射出しないようになる。
【００５８】
図１４は、角部５４’、５５’の延伸方向ｂと光入射面３４との間の角度θ３によるコントラストの変化を示すグラフである。横軸は角部５４’、５５’の延伸方向ｂと光入射面３４との間の角度θ３（ｄｅｇ．）を表し、縦軸はコントラスト（Ａ．Ｕ．；任意単位）を表している。光の入射方向は表示画面の光入射面３４側であって表示画面法線に対して上方に３０°（入射角３０°）の方向である。また、輝度計は、表示画面に対し垂直方向に配置されている。図１４に示すように、コントラストは角度θ３の絶対値が大きくなるとともに向上している。特に、角度θ３の絶対値を１０°以上、望ましくは２０°以上にすると良好なコントラストが得られる。
【００５９】
図１５は、角部５４’、５５’の延伸方向ｂと光入射面３４との間の角度θ３と、光源装置４による照明時における表示画面の正面輝度との関係を示すグラフである。横軸は角部５４’、５５’の延伸方向ｂと光入射面３４との間の角度θ３（ｄｅｇ．）を表し、縦軸は光源装置４による照明時における表示画面の正面輝度をθ３＝０°のときを基準として表している。図１５に示すように、角度θ３の絶対値が大きくなると輝度が低下することが分かる。特に、角度θ３の絶対値が３０°より大きくなると急激に輝度が低下している。これは、角度θ３の絶対値が大きくなると、導光板１０がＬＥＤ２２から入射する光を液晶表示パネル２側に射出する際に、表示画面に略垂直な方向に効率良く射出することができなくなるためである。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、輝度及びコントラストが高く表示品質の良好な導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置を実現できる。
【００６１】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態による導光板及びそれを備えた光源装置について図１６乃至図２１を用いて説明する。既に図２２（ａ）、（ｂ）を用いて説明したように、従来の光源装置は、面状導光板１０４の一辺に線状導光板１０６を配置し、線状導光板１０６の両端にＬＥＤ１０８を配置している。ＬＥＤ１０８から射出した光は、線状導光板１０６内部を伝播して線状導光板１０６の側面から射出し、光入射面１２２から面状導光板１０４に入射する。面状導光板１０４に入射した光は、急斜面１１０で反射して光射出面１２８から液晶表示パネル１０２側に射出する。
【００６２】
面状導光板１０４は、携帯電話機の表示装置用で２個のＬＥＤ１０８を光源とする概ね対角２インチのバックライト方式の光源装置や、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）の表示装置用で４個のＬＥＤ１０８を光源とする概ね対角３インチのフロントライト方式の光源装置に用いられている。
【００６３】
ところが、ＬＥＤ１０８は冷陰極管に比べて発光効率が低いため、高輝度の光源装置を得るのが困難である。ＬＥＤ１０８を用いて高輝度の光源装置を得る方法として、ＬＥＤ１０８に流す電流を増加させる方法がある。しかし、ＬＥＤ１０８に流す電流を増加させるとＬＥＤ１０８の発熱により周囲の温度が上昇し、光源装置周囲のジャンクション保護材の有機物と配線金属間の熱歪みによる金属疲労や、パッケージやジャンクション保護材、ペーストなどに用いられている有機物の熱劣化が早く生じてしまう。また、短波長の可視光の発生により、ＬＥＤ１０８のパッケージに使用されているプラスチックの劣化が早まり、短期間で不透明化が進行するため、表示装置の寿命が短くなってしまうという問題が生じている。
【００６４】
また、高輝度の光源装置を得るには、ＬＥＤ１０８の設置個数を増加させてもよい。しかし、従来の光源装置においては線状導光板１０６の両端にＬＥＤ１０８を配置する構成になっているため、３つ以上のＬＥＤ１０８を配置するには少なくとも２つ以上のＬＥＤ１０８を線状導光板１０６の一端に近接して配置する必要がある。しかし、複数のＬＥＤ１０８を近接して配置すると、ＬＥＤ１０８周囲の温度が上昇し、上記と同様に熱歪みによる金属疲労や有機物の熱劣化等が早く生じてしまう。
【００６５】
さらに、ＬＥＤ１０８は、製品毎の輝度ばらつきが極めて大きいという問題を有している。ＬＥＤチップの製造工程上の問題により、高輝度のＬＥＤ１０８と低輝度のＬＥＤ１０８とでは通常２〜３倍程度の輝度差があり、選別は大幅なコストアップと数量不足の問題が発生するため非現実的である。このため、線状導光板１０６の両端にそれぞれＬＥＤ１０８を配置すると、光源装置に不均一な輝度分布が発生することがあり、表示装置の表示特性が低下してしまうという問題が生じている。
【００６６】
本実施の形態の目的は、長寿命で優れた表示特性の得られる表示装置及びそれに用いられる光源装置を提供することにある。
【００６７】
上記の問題を解決するために、本実施の形態では、面状導光板の一端に複数のＬＥＤを所定の間隔で配置し、隣接するＬＥＤからの光を混合した後に、当該光を面状導光板の光射出面から射出するようにしている。以下、本実施の形態による光源装置及びそれを備えた表示装置について実施例２−１乃至２−４を用いてより具体的に説明する。
【００６８】
（実施例２−１）
まず、本実施の形態の実施例２−１による光源装置及びそれを備えた表示装置について図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は、本実施の形態による光源装置の構成を示している。図１６（ａ）は光源装置を表示画面側から見た構成を示し、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＨ−Ｈ線で切断した光源装置の断面を示している。また、図１７は、光源装置の端部を拡大して示している。図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、光源装置４は、導光板１０と、導光板１０の一端に所定の間隔Ｌで順に配置された複数のＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃとを有している。ＬＥＤ２２ａは赤色光を発光し、ＬＥＤ２２ｂは緑色光を発光する。またＬＥＤ２２ｃは青色光を発光する。１組のＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃからの各色の光が混色されることにより白色光が生成される。本実施例ではＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは６組、合計１８個が配置されている（図１６（ａ）では３組（９個）のＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃのみを示している）。
【００６９】
導光板１０は、光射出面１６から液晶表示パネル２（図１６（ａ）、（ｂ）では図示せず）側に光を射出させる面光源領域４０を有している。面光源領域４０の表示画面側には、導光板１０内を導光する光を光射出面１６側に反射させる対向面（プリズムアレイ）１７が形成されている。また、導光板１０のＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ配置側の端辺には、液晶表示パネル２側に光を射出しないが、複数のＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃから射出された光を混合して面光源領域４０側に射出する光混合領域４２が設けられている。
【００７０】
互いに隣接するＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの間隔Ｌは約２．８ｍｍであり、発光色が同色のＬＥＤ２２ａ（又は２２ｂ、あるいは２２ｃ；以下、符号２２で示す）同士の間隔Ｌ’は約８．４ｍｍである。光混合領域４２の長辺方向の長さＬ５は例えば５０ｍｍである。各ＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃからの射出光の輝度半値角（最大輝度の半分以上の輝度が得られる光射出角度）は、空気中において概ね６５°〜８０°である。また、図１７に示すように、ＰＭＭＡからなる導光板１０に入射する場合の輝度半値角Ａは概ね３５°〜３８°前後となる。間隔Ｌ’で配置された同色のＬＥＤ２２同士からの光線８０、８１が、ＬＥＤ２２から距離Ｄにある光混合領域４２と面光源領域４０との界面において輝度半値角Ａの範囲内で互いに混合されれば、面光源領域４０から液晶表示パネル２に照射する光の輝度むら及び色むらを生じさせないようにすることができる。すなわち、間隔Ｌ’、幅Ｄ及び輝度半値角Ａは式１の関係を満たしていればよい。
【００７１】
Ｄ＞（Ｌ’／２）×ｃｏｔＡ  ・・・（式１）
本実施例では、光混合領域４２の幅Ｄを５．５ｍｍ〜６．２ｍｍ（例えば６ｍｍ）にしている。
【００７２】
本実施例では、赤色のＬＥＤ２２ａに４０ｍＡ、緑色のＬＥＤ２２ｂに２５ｍＡ、及び青色のＬＥＤ２２ｃに２５ｍＡの電流を流すことにより、輝度むらや色度むらの視認されない輝度３０００ｃｄ／ｍ2の面光源を実現している。この光源装置４と、垂直配向（ＶＡ）モードの液晶表示パネルとを備えた表示装置（例えば対角３．５インチのＱＶＧＡ）に適用すると、表示輝度が２００ｃｄ／ｍ2以上で数万時間の光源寿命を実現できる。
【００７３】
本実施例では、それぞれ異なる単色光を発光する３種類のＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを用いているが、３種類のＬＥＤチップを１パッケージとする、いわゆる「３ｉｎ１型」のＬＥＤや、青色光や紫外光を放射するＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせたＬＥＤ等の他のＬＥＤを用いてもよい。「３ｉｎ１型」のＬＥＤを用いる場合において、隣接するＬＥＤ間の間隔Ｌが例えば８．３ｍｍであれば、当該ＬＥＤからの放射角分散は本実施例に使用した単色光を発光するＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃとほぼ同じであるため、光混合領域４２の幅Ｄは本実施例と同様に６ｍｍ程度でよい。
本実施例においては、光源配設領域の中央に比較的高輝度のＬＥＤを置き、領域の端になるに従って輝度が低くなるようにＬＥＤを配置すると、面光源領域４０の両端に向かって滑らかな輝度むらとなり、視認され難い高品質の照明にできる。
【００７４】
（実施例２−２）
次に、本実施の形態の実施例２−２による光源装置について図１８及び図１９を用いて説明する。図１８は、本実施例による光源装置の構成を示している。図１８（ａ）は光源装置を表示画面側から見た構成を示し、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＩ−Ｉ線で切断した光源装置の断面を示している。また、図１９は光源装置の端部を拡大して示している。なお、実施例２−１に示した光源装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例では、光混合領域４２が、リフレクタ（反射板）４４で囲まれた領域Ｓ１（例えば空気層）と導光板１０内のＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ配置側端辺である領域Ｓ２とを光の進行方向に有している。
【００７５】
本実施例においても、間隔Ｌ’で配置された同色のＬＥＤ２２同士からの光線８０、８１を光混合領域４２と面光源領域４０との界面において互いに混合できれば、面光源領域４０から液晶表示パネル２に照射する光の輝度むら及び色むらを生じさせないようにすることができる。
【００７６】
ここで、面光源領域４０に対する領域Ｓ１の相対的な屈折率をＮ１とし、面光源領域４０に対する領域Ｓ２の相対的な屈折率をＮ２とする。また、ＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃから面光源領域４０に入射した入射光の輝度半値角をＢとする。間隔Ｌ’、屈折率Ｎ１、Ｎ２、幅Ｄ１、Ｄ２及び輝度半値角Ｂは、スネルの法則に基づき次式の関係を満たしていればよい。
【００７７】
（Ｄ１×ｓｉｎＢ／（（Ｎ１2−（ｓｉｎＢ）2）1/2）
＋（Ｄ２×ｓｉｎＢ／（（Ｎ２2−（ｓｉｎＢ）2）1/2）＞Ｌ’／２
【００７８】
本実施例では、例えば領域Ｓ１の幅Ｄ１を約２ｍｍ、領域Ｓ２の幅Ｄ２を約１ｍｍにすることにより、実施例２−１と同様の効果を得ることができる。光混合領域４２がｎ個の領域Ｓｎを光の進行方向に有していれば、間隔Ｌ’、領域Ｓｎでの屈折率Ｎｎ、領域Ｓｎの幅Ｄｎ及び輝度半値角Ｂは、次式の関係を満たしていればよい。
【００７９】
（Ｄ１×ｓｉｎＢ／（（Ｎ１2−（ｓｉｎＢ）2）1/2）
＋（Ｄ２×ｓｉｎＢ／（（Ｎ２2−（ｓｉｎＢ）2）1/2）＋・・・
＋（Ｄｎ×ｓｉｎＢ／（（Ｎｎ2−（ｓｉｎＢ）2）1/2）＞Ｌ’／２  ・・・（式２）
【００８０】
本実施例では、実施例２−１に比べて、リフレクタ４４が必要になるが、相対的に屈折率の小さい空気層を領域Ｓ１に用いることにより、光混合領域４２の幅（Ｄ１＋Ｄ２）を狭くできる。したがって、光源装置４のサイズを小さくできる。また、本実施例でも実施例２−１と同様に他の種類のＬＥＤやそれらの組合せを用いてもよい。
【００８１】
（実施例２−３）
次に、本実施の形態の実施例２−３による光源装置について図２０を用いて説明する。図２０は、本実施例による光源装置の構成を示している。図２０（ａ）は光源装置を表示画面側から見た構成を示し、図２０（ｂ）は図２０（ａ）のＪ−Ｊ線で切断した光源装置の断面を示している。なお、実施例２−１及び２−２に示した光源装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例では、図１に示す実施例１−１と同様の光往復構造の導光板１０が用いられている。光入射面１２から導光板１０に入射したＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃからの光は、導光板１０の光射出面１６から液晶表示パネル２側に射出することなく光反射面１４に到達する。光入射面１２から光反射面１４までの距離は、実施例２−１及び２−２における幅Ｄ、Ｄｎと比較して長いため、同色のＬＥＤ２２同士からの光は光反射面１４に到達するまでの間に十分に混合される。
【００８２】
本実施例によれば、導光板１０の光入射面１２から光反射面１４までの長さを有する面光源領域４０が実質的に光混合領域４２の機能を有しているため、実施例２−１及び２−２と比較して輝度及び色度の均一な光源装置が実現できる。
【００８３】
（実施例２−４）
次に、本実施の形態の実施例２−４による光源装置について図２１を用いて説明する。図２１は、本実施例による光源装置の構成を示している。図２１（ａ）は光源装置を表示画面側から見た構成を示し、図２１（ｂ）は図２１（ａ）のＫ−Ｋ線で切断した光源装置の断面を示している。また、図２１（ｃ）は図２１（ｂ）に示す領域Ｅでの導光板１０の形状を示している。なお、実施例２−１乃至２−３に示した光源装置の構成要素と同一の機能作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例の導光板１０は、両端に光入射面１２、１２’を有している。また、光入射面１２に対向して線状導光板４６が配置され、光入射面１２’に対向して線状導光板４６’が配置されている。線状導光板４６、４６’の両端にはＬＥＤ２２がそれぞれ配置されている。ＬＥＤ２２と線状導光板４６とは線状光源部を構成する。
【００８４】
図２１（ｃ）に示すように、導光板１０には、一方の光入射面１２側が低くなるように傾く第２対向面１９’と、他方の光入射面１２’側が低くなるように傾く第２対向面１９を有している。これにより導光板１０のプリズム構造が、両端のＬＥＤ２２から射出される光に対して作用するようになっている。
【００８５】
本実施の形態では、ＬＥＤ２２を配置する領域が従来より２箇所増加して合計４箇所になり、より多くのＬＥＤ２２を近接させずに配置できるようになっている。したがって、より高輝度で長寿命の光源装置を実現できる。
【００８６】
また、導光板１０の両端に実施例２−１及び２−２と同様の光混合領域４２を設けるようにすれば、実施例２−１及び２−２の２倍の数のＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを配置できる。また、導光板１０のプリズム構造を垂体状やレンズ状等に形成し、４方向または全方向からの光に対して作用するようにすれば、ＬＥＤ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを導光板１０の全四辺に配置できるようになる。こうすることにより、さらに２倍の数のＬＥＤ２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃを配置できる。
【００８７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、長寿命で優れた表示特性の得られる表示装置及びそれに用いられる光源装置を提供できる。なお、上記実施例２−１、２−２及び２−４ではフロントライト方式の液晶表示装置を例に挙げたが、バックライト方式の液晶表示装置にも適用できる。
【００８８】
以上説明した第１の実施の形態による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
点状光源から光が入射する光入射面を備えた光入射部と、
前記光入射面に対向して形成され、前記光入射面からの入射光を反射させる光反射面と、
前記光入射面と前記光反射面との間に配置され、表面に円偏光板が密着して貼り付けられた光射出面と、
前記光射出面に対向して形成され、前記光射出面とともに前記光反射面に前記入射光を導光する第１対向面と、前記光反射面での反射光を前記光射出面から射出させる第２対向面とが交互に配置された対向面と、
前記光入射面と前記光反射面との間に配置され、前記光射出面及び前記対向面の両端部に形成された側端面と
を有することを特徴とする導光板。
【００８９】
（付記２）
点状光源から光が入射する光入射面を備えた光入射部と、
前記光入射面に対向して前記点状光源の配置位置を焦点とする放物面状に形成され、前記光入射面からの入射光を反射させる光反射面と、
前記光入射面と前記光反射面との間に配置された光射出面と、
前記光射出面に対向して形成され、前記光射出面とともに前記光反射面に前記入射光を導光する第１対向面と、前記光反射面での反射光を前記光射出面から射出させる第２対向面とが交互に配置された対向面と、
前記光入射面と前記光反射面との間に配置され、前記光射出面及び前記対向面の両端部に形成された側端面と
を有することを特徴とする導光板。
【００９０】
（付記３）
付記２記載の導光板において、
前記光射出面は、表面に円偏光板が密着して貼り付けられていること
を特徴とする導光板。
【００９１】
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の導光板において、
前記第１対向面は、前記光入射部側が低くなるように傾いて形成され、前記光射出面に対する傾斜角αが０°≦α≦１．０°であること
を特徴とする導光板。
【００９２】
（付記５）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の導光板において、
前記第２対向面は、前記光入射部側が低くなるように傾いて形成され、前記光射出面に対する傾斜角βが３０°≦β≦４０°であること
を特徴とする導光板。
【００９３】
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の導光板において、
前記光入射部は、前記入射光の指向性を向上させる指向性向上部を有していること
を特徴とする導光板。
【００９４】
（付記７）
付記６記載の導光板において、
前記指向性向上部は、前記光射出面及び前記第１対向面に対する前記入射光の入射角を大きくするようなテーパ面を有していること
を特徴とする導光板。
【００９５】
（付記８）
付記６又は７に記載の導光板において、
前記指向性向上部は、表示画面側から見てテーパ状に形成されたテーパ面を有し、
前記テーパ面と前記側端部との間の角度θ４は、前記光入射面と前記光反射面との間の距離をＬ３とし、前記側端部間の距離をＷ３とすると、θ４≦ｔａｎ-1（Ｗ３／（２×Ｌ３））であること
を特徴とする導光板。
【００９６】
（付記９）
付記１乃至８のいずれか１項に記載の導光板において、
前記側端面は、前記入射光を吸収する光吸収部を有していること
を特徴とする導光板。
【００９７】
（付記１０）
付記１乃至９のいずれか１項に記載の導光板において、
前記光入射部は、前記光が入射する領域以外の領域に、前記反射光を反射させる光反射部を有していること
を特徴とする導光板。
【００９８】
（付記１１）
付記１乃至１０のいずれか１項に記載の導光板において、
前記第１対向面と前記第２対向面とで形成される角部の延伸方向は、前記光入射面に対して斜めであること
を特徴とする導光板。
【００９９】
（付記１２）
付記１１記載の導光板において、
前記延伸方向と前記光入射面との間の角度θ３は、１０°≦｜θ３｜≦３０°であること
を特徴とする導光板。
【０１００】
（付記１３）
光を射出する点状光源と、前記光を導光する導光板とを有する光源装置であって、
前記導光板は、付記１乃至１２のいずれか１項に記載の導光板が用いられていること
を特徴とする光源装置。
【０１０１】
以上説明した第２の実施の形態による光源装置及びそれを備えた表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１４）
所定の間隔Ｌで配置され、光を射出する複数の点状光源と、
前記光の進行方向に所定の幅Ｄを備え、前記複数の点状光源から入射した前記光を混合する光混合領域と、
前記光混合領域で混合された前記光を射出する光射出面を備えた面光源領域と
を有することを特徴とする光源装置。
【０１０２】
（付記１５）
付記１４記載の光源装置において、
前記間隔Ｌ及び前記幅Ｄは、
Ｄ＞（Ｌ／２）×ｃｏｔＡ
の関係を満たすこと
を特徴とする光源装置。
ただし、Ａは前記光混合領域に入射した前記光の輝度半値角である。
【０１０３】
（付記１６）
付記１４又は１５に記載の光源装置において、
前記光混合領域は、前記面光源領域に対する相対的な屈折率Ｎｎ及び幅Ｄｎを備えたｎ個の領域Ｓｎを前記光の進行方向に有し、
前記間隔Ｌ、前記屈折率Ｎｎ及び前記幅Ｄｎは、
（Ｄ１×ｓｉｎＢ／（（Ｎ１2−（ｓｉｎＢ）2）1/2）
＋（Ｄ２×ｓｉｎＢ／（（Ｎ２2−（ｓｉｎＢ）2）1/2）＋・・・
＋（Ｄｎ×ｓｉｎＢ／（（Ｎｎ2−（ｓｉｎＢ）2）1/2）＞Ｌ／２
の関係を満たすこと
を特徴とする光源装置。
ただし、Ｂは前記面光源領域に入射した前記光の輝度半値角である。
【０１０４】
（付記１７）
付記１４記載の光源装置において、
前記複数の点状光源は複数色の前記光を射出し、ほぼ同一色の前記光を射出する前記点状光源が所定の間隔Ｌ’で配置され、
前記間隔Ｌ’及び前記幅Ｄは、
Ｄ＞（Ｌ’／２）×ｃｏｔＡ
の関係を満たすこと
を特徴とする光源装置。
ただし、Ａは前記光混合領域に入射した前記光の輝度半値角である。
【０１０５】
（付記１８）
付記１４又は１５に記載の光源装置において、
前記複数の点状光源は複数色の前記光を射出し、ほぼ同一色の光を射出する前記点状光源が所定の間隔Ｌ’で配置され、
前記光混合領域は、前記面光源領域に対する相対的な屈折率Ｎｎ及び幅Ｄｎを備えたｎ個の領域Ｓｎを前記光の進行方向に有し、
前記間隔Ｌ’、前記屈折率Ｎｎ及び前記幅Ｄｎは、
（Ｄ１×ｓｉｎＢ／（（Ｎ１2−（ｓｉｎＢ）2）1/2）
＋（Ｄ２×ｓｉｎＢ／（（Ｎ２2−（ｓｉｎＢ）2）1/2）＋・・・
＋（Ｄｎ×ｓｉｎＢ／（（Ｎｎ2−（ｓｉｎＢ）2）1/2）＞Ｌ’／２
の関係を満たすこと
を特徴とする光源装置。
ただし、Ｂは前記面光源領域に入射した前記光の輝度半値角である。
【０１０６】
（付記１９）
所定の間隔で配置され、光を射出する複数の点状光源と、
前記複数の点状光源に隣接して配置され、前記光が入射する光入射面を備えた光入射部と、
前記光入射面に対向して形成され、前記光を反射させる光反射面と、
前記光反射面で反射した前記光を射出させる光射出面と、
前記光入射面から入射した前記光を前記光反射面に導光する第１対向面と、前記光反射面で反射した前記光を当該光が前記光射出面を介して射出するように反射させる第２対向面とが交互に配置され、前記光射出面に対向して形成された対向面と
を有することを特徴とする光源装置。
【０１０７】
（付記２０）
光を射出する複数の線状光源部と、
前記複数の線状光源部にそれぞれ隣接して配置され、前記光が入射する複数の光入射面を備えた光入射部と、
前記光を射出させる光射出面と、
前記光を導光する第１対向面と、前記光を当該光が前記光射出面を介して射出するように反射させる第２対向面とが配置され、前記光射出面に対向して形成された対向面と
を有することを特徴とする光源装置。
【０１０８】
（付記２１）
マトリクス状に配置された画素を備えた表示パネルと、前記表示パネルを照明する光源装置とを有する表示装置において、
前記光源装置は、付記１３乃至２０のいずれか１項に記載の光源装置が用いられていること
を特徴とする表示装置。
【０１０９】
（付記２２）
付記２１記載の表示装置において、
前記光源装置は、前記表示パネルの表示画面側に配置されていること
を特徴とする表示装置。
【０１１０】
（付記２３）
付記２１又は２２に記載の表示装置において、
前記表示パネルは、一対の基板と前記一対の基板間に封止された液晶とを備えた液晶表示パネルが用いられていること
を特徴とする表示装置。
【０１１１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、輝度むらを低減でき、コントラストが高く表示品質の良好な表示装置並びにそれに用いられる光源装置及び導光板を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の実施例１−１による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の実施例１−２による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成を示す図である。
【図３】光線の出射角による光量の分布を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態の実施例１−３による導光板及びそれを備えた光源装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の実施例１−３による導光板及びそれを備えた光源装置の構成の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の実施例１−４による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の実施例１−４による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の実施例１−５による導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態の実施例１−５による導光板及びそれを備えた光源装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態の実施例１−５による導光板の構成の変形例を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態の実施例１−５による導光板の構成の変形例を説明する図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の実施例１−６の前提となる従来の導光板及びそれを備えた光源装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態の実施例１−６による導光板及びそれを備えた光源装置の構成を示す図である。
【図１４】角部の延伸方向と光入射面との間の角度によるコントラストの変化を示すグラフである。
【図１５】角部の延伸方向と光入射面との間の角度と輝度の変化率との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態の実施例２−１による光源装置の構成を示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態の実施例２−１による光源装置の動作を示す図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態の実施例２−２による光源装置の構成を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態の実施例２−２による光源装置の動作を示す図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態の実施例２−３による光源装置の構成を示す図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態の実施例２−４による光源装置の構成を示す図である。
【図２２】従来の導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置の構成を示す図である。
【図２３】従来の導光板及びそれを備えた光源装置の他の構成を示す図である。
【図２４】従来の導光板並びにそれを備えた光源装置及び表示装置のさらに他の構成を示す図である。
【符号の説明】
２  液晶表示パネル
４  光源装置
６、８  基板
１０  導光板
１２、３４  光入射面
１４  光反射面
１５  側端面
１６  光射出面
１７  対向面
１８  第１対向面
１９  第２対向面
２０  円偏光板
２１  空気層
２２  ＬＥＤ
２４  反射鏡
３０、３１  導光路
３２  リフレクタ
３５  光射出面
３６、３７、５２、５３  テーパ面
３８  テープ
４０  面光源領域
４２  光混合領域
４４  リフレクタ
４６  線状導光板
４８  反射膜
５０  粘着材
５４  角部
５６  表面
６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、７０、７１、７２、７３、７４、７５、８０、８１、８２  光線
【図１】
0003980890.tif 000002
【図２】
0003980890.tif 000003
【図３】
0003980890.tif 000004
【図４】
0003980890.tif 000005
【図５】
0003980890.tif 000006
【図６】
0003980890.tif 000007
【図７】
0003980890.tif 000008
【図８】
0003980890.tif 000009
【図９】
0003980890.tif 000010
【図１０】
0003980890.tif 000011
【図１１】
0003980890.tif 000012
【図１２】
0003980890.tif 000013
【図１３】
0003980890.tif 000014
【図１４】
0003980890.tif 000015
【図１５】
0003980890.tif 000016
【図１６】
0003980890.tif 000017
【図１７】
0003980890.tif 000018
【図１８】
0003980890.tif 000019
【図１９】
0003980890.tif 000020
【図２０】
0003980890.tif 000021
【図２１】
0003980890.tif 000022
【図２２】
0003980890.tif 000023
【図２３】
0003980890.tif 000024
【図２４】
0003980890.tif 000025