(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射面と背面を提供する２つのメジャー面と、光導入のための側端面を備えた導光板において、
前記背面は光進行方向転換のための多数の突起を備え、
各突起は案内部と転換出力部を含み、
前記転換出力部は嶺部とその両側にそれぞれ形成された第１の反射面と第２の反射面を含み、
前記嶺部、第１の反射面及び第２の反射面によって前記突起の内部には谷が形成され、
前記谷は、前記案内部から離れるに従って幅が狭く、且つ、深さが浅くなる傾向を持つように形成されており、且つ、
前記嶺部の延在方向で代表される各突起の配向方向は、前記光導入された光の各突起への到来方向に整列するように形成されており、
前記案内部を経て前記谷に到来した内部入力光が前記第１の反射面及び前記第２の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、前記出射面に向かう内部出力光が生成され得るようになっている、前記導光板。
【請求項２】
前記多数の突起の転換出力部の嶺部の延在方向が、前記背面上の位置に応じて変化する分布を有している、請求項１に記載された導光板。
【請求項３】
少なくとも１つの一次光源と、出射面と背面を提供する２つのメジャー面、並びに前記一次光源からの光導入のための側端面を備えた導光板を含む面光源装置であって、
前記背面は光進行方向転換のための多数の突起を備え、
各突起は案内部と転換出力部を含み、
前記転換出力部は第１の嶺部とその両側にそれぞれ形成された第１の反射面と第２の反射面を含み、
前記第１の嶺部、第１の反射面及び第２の反射面によって前記突起の内部には第１の谷が形成され、
前記第１の谷は、前記案内部から離れるに従って幅が狭く、且つ、深さが浅くなる傾向を持つように形成されており、且つ、
前記嶺部の延在方向で代表される各突起の配向方向は、前記光導入された光の各突起への到来方向に整列するように形成されており、
前記案内部を経て前記第１の谷に到来した内部入力光が前記第１の反射面及び前記第２の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、前記出射面に向かう内部出力光が生成され得るようになっている、前記面光源装置。
【請求項４】
前記第１の嶺部の延在方向が、光の到来方向と対応するように、前記背面上の位置に応じて変化している、請求項３に記載された面光源装置。
【請求項５】
前記光導入が相反する第１の方向及び第２の方向からなされ、前記第１の方向から導入され、前記案内部を経て前記第１の谷に到来した内部入力光は前記第１の反射面及び前記第２の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、前記出射面に向かう内部出力光が生成され得る一方、
前記第２の方向から導入された光に対しては、前記案内部と前記出力転換部の機能が入れ替わるように、
前記案内部は第２の嶺部とその両側にそれぞれ形成された第３の反射面と第４の反射面を含み、
前記第２の嶺部、第３の反射面及び第４の反射面によって前記突起の内部には第２の谷が形成され、
前記第２の谷は、前記転換出力部から離れるに従って幅が狭く、且つ、深さが浅くなる傾向を持つように形成されており、
前記第１の方向から導入され、前記転換出力部を経て前記第２の谷に到来した内部入力光が前記第３の反射面及び前記第４の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、前記出射面に向かう内部出力光が生成され得るようになっている、請求項３に記載された面光源装置。
【請求項６】
前記第１の谷と前記第２の谷が、ほぼ同サイズ且つほぼ同形状である、請求項５に記載された面光源装置。
【請求項７】
液晶パネルを背後から照明する面光源装置を備えたバックライト型の液晶ディスプレイであって、
前記面光源装置は、少なくとも１つの一次光源と、出射面と背面を提供する２つのメジャー面、並びに前記一次光源からの光導入のための側端面を備え、
前記背面は光進行方向転換のための多数の突起を備え、
各突起は案内部と転換出力部を含み、
前記転換出力部は第１の嶺部とその両側にそれぞれ形成された第１の反射面と第２の反射面を含み、
前記第１の嶺部、第１の反射面及び第２の反射面によって前記突起の内部には第１の谷が形成され、
前記第１の谷は、前記案内部から離れるに従って幅が狭く、且つ、深さが浅くなる傾向を持つように形成されており、且つ、
前記嶺部の延在方向で代表される各突起の配向方向は、前記光導入された光の各突起への到来方向に整列するように形成されており、
前記案内部を経て前記第１の谷に到来した内部入力光が前記第１の反射面及び前記第２の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、前記出射面に向かう内部出力光が生成され得るようになっている、前記液晶ディスプレイ。
【請求項８】
液晶パネルを前面から照明する面光源装置を備えたフロントライト型の液晶ディスプレイであって、
前記面光源装置は、少なくとも１つの一次光源と、出射面と背面を提供する２つのメジャー面、並びに前記一次光源からの光導入のための側端面を備え、
前記背面は光進行方向転換のための多数の突起を備え、
各突起は案内部と転換出力部を含み、
前記転換出力部は第１の嶺部とその両側にそれぞれ形成された第１の反射面と第２の反射面を含み、
前記第１の嶺部、第１の反射面及び第２の反射面によって前記突起の内部には第１の谷が形成され、
前記第１の谷は、前記案内部から離れるに従って幅が狭く、且つ、深さが浅くなる傾向を持つように形成されており、且つ、
前記嶺部の延在方向で代表される各突起の配向方向は、前記光導入された光の各突起への到来方向に整列するように形成されており、
前記案内部を経て前記第１の谷に到来した内部入力光が前記第１の反射面及び前記第２の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、前記出射面に向かう内部出力光が生成され得るようになっている、前記液晶ディスプレイ。
【請求項９】
前記第１の嶺部の延在方向が、光の到来方向と対応するように、前記背面上の位置に応じて変化している、請求項７または請求項８に記載された液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
前記光導入が相反する第１の方向及び第２の方向からなされ、前記第１の方向から導入され、前記案内部を経て前記第１の谷に到来した内部入力光は前記第１の反射面及び前記第２の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、前記出射面に向かう内部出力光が生成され得る一方、
前記第２の方向から導入された光に対しては、前記案内部と前記出力転換部の機能が入れ替わるように、
前記案内部は第２の嶺部とその両側にそれぞれ形成された第３の反射面と第４の反射面を含み、
前記第２の嶺部、第３の反射面及び第４の反射面によって前記突起の内部には第２の谷が形成され、
前記第２の谷は、前記転換出力部から離れるに従って幅が狭く、且つ、深さが浅くなる傾向を持つように形成されており、
前記第１の方向から導入され、前記転換出力部を経て前記第２の谷に到来した内部入力光が前記第３の反射面及び前記第４の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、前記出射面に向かう内部出力光が生成され得るようになっている、請求項７または請求項８に記載された液晶ディスプレイ。
【請求項１１】
前記第１の谷と前記第２の谷が、ほぼ同サイズ且つほぼ同形状である、請求項１０に記載された液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、側方から供給された光を内部で方向転換し、出射面から出射するための導光板、及びそのような導光板を用いた面光源装置に関し、更に、そのような面光源装置をバックライティングあるいはフロントライティングに採用した液晶ディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
導光板の側端面から光を導入し、導光板の２つのメジャー面（端面に比して大面積の面）の内の一方を出射面として用いる型の面光源装置は、例えば液晶ディスプレイのバックライティングやフロントライティングなどに広く使用されている。この種の面光源装置における基本的な性能は使用する導光板に左右されるところが大きい。
【０００３】
導光板の基本的な役割は、側端面から導光板の内部に導入された光の進行方向（導光板の出射面にほぼ平行）を転換して出射面から出射させることにある。良く知られているように、導光板に単純な透明板をそのまま用いたのでは方向転換が殆ど行なわれず、十分な輝度が得られない。そこで、出射面からの出射を促進する手段が必要になる。
【０００４】
導光板の出射を促進する手段は、（１）導光板（散乱導光板）内部の散乱パワー、（２）光拡散性の出射面（一方のメジャー面）、（３）光拡散性の背面、（４）屈折性の凹凸形状を有する出射面、（５）屈折性の凹凸形状を有する背面のいずれか１つまたはそれらの組合せの手法に支えられている。
【０００５】
（１）の手法は高効率で均一な出射光が得られ易い。しかし、出射面からの優先的な出射方向が正面方向から大きく傾いている（通常、出射面に立てた法線に対して６０度〜７５度程度の傾斜）。従って、正面方向への方向修正を行なう素子（プリズムシート）が必要になる。光拡散シートを使用しても、正面方向の光がある程度増加するが、広範囲に光拡散が生じてエネルギ効率が低下する。
【０００６】
（２）、（３）の手法は、高効率で出射光を得ることが難しい。また、（１）の手法と同じく、出射面からの出射は斜めに強く起る。光拡散性を強めると、広範囲散乱や光拡散要素（白色インキ等）による吸収等の要因で効率が上昇しない。
【０００７】
（４）の手法は出射面からの光の脱出を容易にするが、積極的な方向転換が施されるものとは言い難い。従って、高効率で出射光を得ることが難しい。特に、導光板の背面から出射面へ向かう光が生成されないことは有利でない。
【０００８】
（５）の手法は、導光板の背面から出射面へ向かう光を積極的に生成するものであり、また、広範囲散乱も生じない。従って、正面方向に近い方向へ向かうような指向性を持った出射光を効率的に生成出来る可能性がある。しかし実際には、従来の技術では出射面からの出射光の進行方向の制御が十分でなかった。
【０００９】
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、上記（５）の手法の適用例を説明する図である。同図において、符号１はアクリル樹脂等の透明材料からなる導光板を表わしており、その一つの側端面が入射面２を提供している。一次光源Ｌは入射面２の近傍に配置され、入射面２に光を供給する。導光板１の２つのメジャー面３、４の内一方が出射面３とされる。他方の面（「背面」と呼ぶ）には、斜面５ａ、５ｂを有する断面形状の凹部５が多数設けられている。
【００１０】
一次光源Ｌから発せられた光は入射面２を通って導光板１内に導入される。導光板１内を伝播する光（光線Ｇ１ 、Ｇ２ で代表）が凹部５に遭遇すると、一方の斜面５ａで内部反射され、出射面３に向けられる。θは内部入射角で、Ｇ１'、Ｇ２'は、光線Ｇ１ 、Ｇ２ に対応する出射光である。このように、他方の斜面５ｂに比して入射面２（一次光源Ｌ）に近い斜面５ａは、方向転換のための内部反射斜面を提供する。このような作用は、エッジライティング効果と呼ばれることもある。
【００１１】
凹部５は、ドット状あるいは線溝状に形成される。また、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示したように、凹部５の形成ピッチｄや深さｈ、あるいは斜面の傾斜φが入射面２からの距離に応じて変えられている。これにより、出射面３の輝度が入射面２からの距離に依存して変化することが防止される。
【００１２】
しかし、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示したような従来技術には次のような問題点がある。
１．入射面２から見て、斜面５ｂの背後に光が届き難い領域が存在する。従って、形成ピッチｄを小さくしても、方向変換効率が上昇せず、また、出射面３の輝度にむらが発生し易い。
【００１３】
２．入射面２に平行な面内に関しての方向制御が十分でない。例えば、図１（ａ）において、光線Ｇ１ 、Ｇ２ の伝播方向が出射面３に平行ではあるが入射面２に垂直ではない場合、出射光Ｇ１'、Ｇ２'は入射面２から見て右方向あるいは左方向へ発散してしまうであろう。入射面２に垂直でない光成分は実際の導光板中にはかなり存在する。従って、出射光を空間的に望ましい角度乃至角度範囲（入射面２に関して垂直、平行両方向に関して）に指向させることは困難である。
【００１４】
３．出射面３へ向かう光を生成するための方向転換を１回反射（斜面５ａ）で行なっているために、背面４からの漏光が生じ易い。即ち、方向転換のための反射時に全反射条件が破られ易い。例えば、光線Ｇ１ 、Ｇ２ をほぼ正面方向へ向けるためには、内部入射角θは４５度程度とされる。これは典型的な材料であるアクリル樹脂−空気の臨界角とほぼ同じである。従って、やや下向きに伝播する光の相当部分は斜面５ａから漏れる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決することにある。即ち、本発明の１つの目的は、側端面（入射面）から導入された光を出射面から出射させるための導光板を改良し、光の届き難い領域が出来ず、入射面に垂直及び平行な平面内に関して出射方向の制御が可能で、背面からの漏光が起こり難いようにすることにある。
【００１６】
また、本発明のもう１つの目的は、そのような改良された導光板を採用することにより、プリズムシートのような方向修正素子を使用しなくとも、入射面に垂直及び平行な平面内に関して出射方向が制御された照明光を効率的に生成することが出来る面光源装置を提供することを企図している。
【００１７】
本発明の更にもう１つの目的は、上記面光源装置を液晶ディスプレイのためのバックライティングあるいはフロントライティングに適用し、希望する方向から観察し易い液晶ディスプレイを提供することにある。
【００１８】
本発明は、凸部内面による２回の内部反射によって方向転換を行なうという基本的な考え方を採用することによって、上記技術課題を解決する。
【００１９】
先ず本発明は、出射面及び背面を提供する２つのメジャー面と、光導入のための側端面とを備えた導光板を改良する。
本発明の１つの特徴に従えば、導光板の背面は光進行方向転換のための多数の突起を備えており、個々の突起は案内部と転換出力部を含み、転換出力部は嶺部とその両側にそれぞれ形成された第１の反射面と第２の反射面を含んでいる。そして、嶺部、第１の反射面及び第２の反射面によって突起の内部には谷が形成され、この谷は、案内部から離れるに従って幅が狭く、且つ、深さが浅くなる傾向を持つように形成される一方、前記嶺部の延在方向で代表される各突起の配向方向は、前記光導入された光の各突起への到来方向に整列するように形成されている。
【００２０】
そして、案内部を経て谷に到来した内部入力光は第１の反射面及び第２の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、出射面に向かう内部出力光が生成される。
【００２１】
転換出力部の嶺部の延在方向は、背面上の位置に応じて変化していても良い。この場合、嶺部の延在方向の分布によって、出射面からの出射光の方向分布を制御することが出来る。
【００２２】
本発明は、上述の導光板が採用された改良された面光源装置を提供する。本発明は、少なくとも１つの一次光源と、出射面及び背面を提供する２つのメジャー面と、一次光源からの光導入のための側端面とを備えた導光板を含む面光源装置を改良する。
【００２３】
導光板の上記特徴に対応して、導光板の背面は光進行方向転換のための多数の突起を備えている。個々の突起は案内部と転換出力部を含み、転換出力部は第１の嶺部とその両側にそれぞれ形成された第１の反射面と第２の反射面を含んでいる。
【００２４】
そして、第１の嶺部、第１の反射面及び第２の反射面によって突起の内部には第１の谷が形成される。この第１の谷は、案内部から離れるに従って幅が狭く、且つ、深さが浅くなる傾向を持つように形成される一方、前記嶺部の延在方向で代表される各突起の配向方向は、前記光導入された光の各突起への到来方向に整列するように形成されている。
【００２５】
そして、案内部を経て第１の谷に到来した内部入力光は第１の反射面及び第２の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、出射面に向かう内部出力光が生成される。
【００２６】
転換出力部の第１の嶺部の延在方向は、背面上の位置に応じて変化していても良い。この場合、第１の嶺部の延在方向の分布によって、出射面からの出射光の方向分布を制御することが出来る。
【００２７】
１つの実施形態に従えば、多数の突起によって生成される内部出力光は、出射面に立てた法線にほぼ沿うように出射面から出射される。また、別の実施形態に従えば、多数の突起によって生成される内部出力光は、出射面から収束性の光束として出射される。
【００２８】
光導入を相反する第１の方向及び第２の方向から行なうことも出来る。その場合、案内部に転換出力部と同一または類似した谷形状を与え、案内部を転換出力部に兼用し、同時に、転換出力部を案内部に兼用しても良い。
【００２９】
そのために、第１の方向から導入され、案内部を経て第１の谷に到来した内部入力光は第１の反射面及び第２の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、出射面に向かう内部出力光が生成され得る一方で、第２の方向から導入された光に対しては、案内部と出力転換部の機能が入れ替わるように案内部にも谷形状が与えられる。
【００３０】
即ち、案内部は第２の嶺部とその両側にそれぞれ形成された第３の反射面と第４の反射面を含み、前記第２の嶺部、第３の反射面及び第４の反射面によって前記突起の内部には第２の谷が形成され、
第２の谷は、転換出力部から離れるに従って幅が狭く、且つ、深さが浅くなる傾向を持つように形成される。
【００３１】
そして、第１の方向から導入され、転換出力部を経て第２の谷に到来した内部入力光が第３の反射面及び第４の反射面の内の一方で反射され、次いで、他方の反射面で反射され、出射面に向かう内部出力光が生成され得る。第１の谷と第２の谷が、ほぼ同サイズ且つほぼ同形状であることが好ましい。
【００３２】
このような諸形態で改良された面光源装置は、液晶パネルが背後から照明されるバックライト型の液晶ディスプレイ、あるいは、液晶パネルが前面（観察面側）から照明されるフロントライト型の液晶ディスプレイのための面光源装置として採用され得る。この場合、面光源装置の特性は、液晶ディスプレイに反映される。従って、本発明に従った液晶ディスプレイは、所定の方向あるいは位置から明るく観察される表示画面を提供する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（１）第１実施形態
図２（ａ）、（ｂ）に本発明の第１実施形態の概略配置を示した。図２（ａ）は導光板を背面側から見た平面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）において左方から見た側面図である。
【００３４】
図２（ａ）、（ｂ）を参照すると、アクリル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の透明材料からなる導光板１０の１つの側端面が、入射面１２を提供している。棒状の一次光源（冷陰極管）Ｌ１が入射面１２に沿って配置され、入射面１２に光を供給する。導光板１０の２つのメジャー面１３、１４の内一方が出射面１３とされる。他方の面（背面）１４には、多数の突起２０が設けられている。
【００３５】
出射面１３の外側には周知の液晶パネルＰＬが配置され、バックライト型の液晶ディスプレイが構成されている。なお、寸法表示はあくまで例示で、単位はｍｍである。
【００３６】
一次光源Ｌ１から発せられた光は、入射面１２を通って導光板１０内に導入される。導光板１内を伝播する光が突起２０内に入り込むと、突起２０内で主として２回反射が起こり、出射面１３に向かう光が生成される。突起２０は方向転換手段であるから、「突起２０への入力光が出射面１３に向かう内部出力光に変換される」と言うことが出来る。個々の突起２０の形状及び作用の詳細は後述する。
【００３７】
図３（ａ）、図３（ｂ）は、本実施形態における突起２０の配列を説明する図で、図３（ａ）は図２（ａ）の円Ａ内の配列を抽出描示し、図３（ｂ）は図２（ａ）の円Ｂ内の配列を抽出描示したものである。両図に示したように、突起２０の形成ピッチが、図３（ａ）では７９μｍ、図３（ｂ）では５８μｍとされている。
【００３８】
即ち、入射面１２に比較的近いエリアＡで突起２０は比較的疎に形成される一方、入射面１２から比較的遠いエリアＢでは突起２０は比較的密に形成されている。図示は省略したが、背面１４の全体としては、入射面１２からの距離に応じて形成ピッチが徐々に縮小している。換言すれば、入射面１２からの距離に応じて形成密度（被覆率）が徐々に増大している。これにより、出射面１３全体に亙り輝度が均一化される。
【００３９】
図４には、突起２０の被覆率の推移例をグラフで示した。横軸は入射面１２からの距離（ｍｍ）、縦軸は被覆率（％）を表わしている。被覆率の定義は、下記の通りである。
被覆率＝突起を背面１４の一般面で切った断面積／（形成ピッチ）２
なお、「背面１４の一般面」とは、突起が除去されたと仮定した時に背面１４が乗っている平面のことである。
【００４０】
個々の突起２０は縦長形状を有している。その長軸は光の到来方向とほぼ整列している。サイズは、目視した時に個別認識困難な程度とされる。換言すれば、突起２０はいわゆるマイクロレフレクタを構成する。
また、個々の突起２０のサイズは形成ピッチの下限に対応するので、この観点からも、小サイズであることが好ましい。何故ならば、形成ピッチが大きいと、明暗模様として観察され易くなるからである。図中の数値（長さ；５０μｍ／幅；１２μｍ）は、あくまで例示である。
【００４１】
ここで注意すべきことは、方向転換の機会を均等化するために、光の到来方向（入射面１２とほぼ垂直）に沿って凸部２０が整列することは避けられていることである。即ち、突起２０の配列は正確な２次元マトリックスからはずれていることが好ましい。このような配列態様は、突起配列をできるだけ目だたなくする上でも有利である。
【００４２】
次に、突起２０の形状及び方向転換作用について説明する。この説明は、他の実施形態で採用されている導光板の突起にも適用される。
図５（ａ）は１つの突起の周辺を拡大描示した斜視図であり、図５（ｂ）は１つの突起自身を拡大描示した斜視図である。説明の便宜上、突起のサイズは誇張描示されている。
【００４３】
図５（ａ）、図５（ｂ）に示したように、導光板１０の背面１４の一般面から突出するように突起２０が形成されている。ここに例示された突起２０は、６個の面２１、２２、２３、２４、２７、２８を持つブロック形状を有している。
【００４４】
面２１、２２は、方向転換のための光入力を円滑に行なうための案内部を提供する斜面である。面２１、２２は嶺部２６で出会っている。一方、面２３、２４は、方向転換のための２回反射を行ない、内部出力光を生成する反射面である。面２３、２４は嶺部２５で出会っている。面２７、２８は、突起２０の幅を制限する側壁である。
【００４５】
突起２０の配向方向は、嶺部２５の延在方向で代表される。本実施形態では、嶺部２５、２６の「背面１４の一般面への射影」は１つの直線を形成する。突起２０の配向方向は、光の到来方向に整列されている。そして、案内部への入力光がほぼ最大化され、従って、方向転換効率もほぼ最大化される。
【００４６】
本例では、光の到来方向からの入力光は光線Ｈ１、Ｈ２で代表されている。一次光源Ｌ１を採用した配置では、光線Ｈ１、Ｈ２は入射面１２にほぼ垂直である。但し、凸部２０へ実際に入力されるのは、背面１４の一般面に正確に平行な光ではなく、やや下向きに進行する光（背面１４に接近する光）である。背面１４の一般面に正確に平行な光や、出射面１３に接近する光は凸部２０へ入力されずに奥へ進む。即ち、凹部（図１参照）と異なり、凸部２０は光進行を妨げず、光が届き難い領域を作らない。
【００４７】
光線Ｈ１、Ｈ２の立場で見ると、転換出力部の反射面２３、２４は谷を形成している。嶺２５が谷底に対応する。この谷は、案内部から離れるに従って狭く、且つ、浅くなっている。従って、案内部を経てこの谷に進入した光Ｈ１、Ｈ２はほぼ必ず一方の反射面２３または２４で先ず内部反射され、次いで他方の反射面２４または２３で再度内部反射される。その結果、光の進行方向が２度に亙って３次元的に転換され、出射面１３へ向かう内部出力光Ｊ１、Ｊ２が生成される。
【００４８】
内部出力光Ｊ１、Ｊ２の進行方向は、反射面２３、２４の方位（空間的な方位）を調整することで、相当範囲で制御出来る。すべての突起について、光の到来方向からの入力光Ｈ１、Ｈ２から生成される内部出力光Ｊ１、Ｊ２が出射面１３に立てた法線方向にほぼ一致するように反射面２３、２４の方位を調整すれば、出射面１３全体から、ほぼ正面方向へ向かう平行光束に近い出射光が得られる。
【００４９】
また、反射面２３、２４の方位と配向（嶺２５の延在方向）を調整することで、出射面１３から離れた一点を目指すような収束性の光束も生成可能である。反射面２３の方位と反射面２４の方位は、必ずしも嶺２５に関して対称でなくとも良い。この非対称性により、出力光束の方位制御性は拡張される。
【００５０】
このような凸部２０による方向転換は３次元的に行なわれるので、入射面１２に平行、垂直いずれの平面内に関しても方向制御が可能である。そして、２回反射で方向転換を行なうために、１回当りの方向転換角度は一般に小さくて済む。従って、反射面２３、２４への入射角度は一般に臨界角より十分大きく、漏光は生じ難い。
【００５１】
なお、入力光には案内部の斜面２１、２２に浅い入射角（９０度に近い入射角度）で入射して転換出力部に向けて反射される光も含まれる。このような光も２回反射を経てＪ１、Ｊ２と類似した進行方向を持つ内部出力光に変換される。
【００５２】
（２）第２実施形態
第２実施形態の概略配置は、図２（ａ）、（ｂ）に示した第１実施形態の概略配置と類似しているが、採用される導光板が第１実施形態とは異なる。本実施形態では、導光板１０に代えて、図６に示した導光板３０が採用される。導光板３０は、アクリル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の透明材料からなり、その１つの側端面が入射面３２を提供している。
【００５３】
棒状の一次光源（冷陰極管）Ｌ２が入射面３２に沿って配置され、入射面３２に光を供給する。ここで注意すべきことは、冷陰極管Ｌ２の発光部の長さが入射面３２の長さよりやや短いことである。両端は電極部ＥＬ１、ＥＬ２であり、発光しない。このような設計は、両端の電極部ＥＬ１、ＥＬ２が突出することを避けるためにしばしば採用される。
【００５４】
背面３４には多数の突起２０が設けられている。その配列と配向は、次のような特徴を有している。
１．被覆率は入射面３２からの距離に応じて増大する傾向を持つ。これにより、入射面３２からの距離に依存した輝度変化が出射面に現れることが防止される。
【００５５】
２．電極部ＥＬ１、ＥＬ２に近いコーナエリアＣ、Ｄでは、特に、高密度で突起２０が配列されている。この配列は、下記３の配向と共に、コーナエリアＣ、Ｄに対応する暗部が出射面上に現われるのを防止する。
【００５６】
３．背面３４の大部分において、突起２０の配向は入射面３２にほぼ垂直に整列し、案内部が入射面３２に向けられている。即ち、各突起２０の転換出力部の嶺部２５（図５参照）が入射面３２にほぼ垂直に延在する。
【００５７】
４．コーナエリアＣ、Ｄでは、突起２０の配向は入射面３２に対して斜めに傾き、案内部が冷陰極管Ｌ２の発光部に向けられている。これは、光の到来方向と突起２０の配向を対応させ、方向転換効率を高める。また、コーナエリアＣ、Ｄで生成される内部出力光の方向（図５におけるＪ１、Ｊ２を参照）が、背面３４の大部分において生成される内部出力光の方向と大きくずれることも防止する。
【００５８】
５．コーナエリアＣ、Ｄを除く両側部３５、３６では、突起２０の配向は入射面３２に対して少角度傾き、案内部が冷陰極管Ｌ２の発光部に向けられている。これは、上記４と同様、光の到来方向と突起２０の配向を対応させ、方向転換効率を高める。また、両側部近傍で生成される内部出力光の方向（図５におけるＪ１、Ｊ２を参照）が、背面３４の大部分において生成される内部出力光の方向と大きくずれることも防止する。
【００５９】
但し、この両側部３５、３６から一定の範囲において、導光板３０の中央部側へ傾いた内部出力光が得られるように突起２０の転換出力部（内部反射面２３、２４の方位）を設計すれば、収束性の出射光が得られる。
【００６０】
６．多数の突起２０が直線状に並ぶような秩序を持っていない。これにより、突起２０がより目立たなくされる。また、液晶ディスプレイに組み込んだ場合、マトリックス状の電極配列との重なり関係によるモアレ縞発生が防止される。
【００６１】
（３）第３実施形態
第３実施形態の概略配置は、第１、第２実施形態の概略配置と類似しているが、採用される導光板がそれらとは異なる。本実施形態では、図７に示した導光板４０が採用される。導光板４０は、アクリル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の透明材料からなり、２つの側端面が入射面４２ａ、４２ｂを提供している。
【００６２】
棒状の一次光源（冷陰極管）Ｌ３、Ｌ４が入射面４２ａ、４２ｂに沿って配置され、それぞれ入射面４２ａ、４２ｂに光を供給する。
【００６３】
背面４４には多数の突起２０が設けられている。その配列と配向は、次のような特徴を有している。
１．突起の被覆率と配向は次のように設計される。先ず一方の一次光源Ｌ３からの光供給のみを仮定して、出射面全体における輝度が均一となるように被覆率と配向の分布（分布１と呼ぶ）を設計する。次に、他方の一次光源Ｌ４からの光供給のみを仮定して、出射面全体における輝度が均一となるように被覆率と配向の分布（分布２と呼ぶ）を設計する。これら分布１と分布２を重ね合わせて本実施形態における被覆率及び配向の分布（分布１＋分布２）とする。
【００６４】
分布１による被覆率は入射面４２ａからの距離に応じて増大する一方、分布２による被覆率は入射面４２ｂからの距離に応じて増大する傾向を持つ。従って、全体としては分布１、分布２の勾配が相殺し合う傾向を持つ。図示された例では、ほぼ均一な被覆率のケースが描かれている。
【００６５】
突起２０の配向は入射面４２にほぼ垂直に整列している。但し、分布１で定められた突起２０の案内部は入射面４２ａに向けられ、分布２で定められた突起２０の案内部は入射面４２ｂに向けられる。通常、一次光源Ｌ３、Ｌ４のパワーは等しく、半数の突起２０が入射面４２ａに向けられ、残りの半数の突起２０が入射面４２ｂに向けられる。
【００６６】
２．第２実施形態と同様、多数の突起２０が直線状に並ぶような秩序を持っていない。これにより、突起２０がより目立たなくされる。また、液晶ディスプレイに組み込んだ場合、マトリックス状の電極配列との重なり関係によるモアレ縞発生が防止される。
【００６７】
（４）第４実施形態
第４実施形態の概略配置は、第１、第２、第３実施形態の概略配置と類似しているが、採用される導光板と一次光源がそれらとは異なる。本実施形態では、図８に示した導光板５０と一次光源Ｌ５が採用される。導光板５０は、アクリル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の透明材料からなり、１つの側端面５２の中央部に形成された凹部５２ａが入射面を提供している。
【００６８】
一次光源Ｌ５は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた点状光源で、凹部５２ａを通して導光板への光供給を行なうように配置される。背面５４には多数の突起２０が設けられている。その配列と配向は、次のような特徴を有している。
１．被覆率は凹部５２ａからの距離に応じて増大する傾向を持つ。これにより、凹部５２ａ（点状光源Ｌ５）からの距離に依存した輝度変化が出射面に現れることが防止される。
【００６９】
２．背面５４の全体に亙って、突起２０の配向は凹部５２ａから放射状に定められている。案内部は、凹部５２ａに向けられている。即ち、各突起２０の転換出力部の嶺部２５（図５参照）が凹部５２ａに向かう方向に延在する。
【００７０】
３．点状光源Ｌ５の放射特性に正面方向への指向性がある場合、側端面５２の周辺で、突起２０の被覆率が高められても良い。特に、コーナエリアＥ、Ｆについては被覆率が高められることが好ましい。
【００７１】
３．多数の突起２０が直線状に並ぶような秩序を持っていない。これにより、突起２０がより目立たなくされる。また、液晶ディスプレイに組み込んだ場合、マトリックス状の電極配列との重なり関係によるモアレ縞発生が防止される。
【００７２】
（５）第５実施形態
第５実施形態の概略配置は、上述の諸実施形態、特に実施形態４の概略配置と類似しているが、採用される導光板と一次光源がそれらとは異なる。本実施形態では、図９に示した導光板６０と２個の一次光源Ｌ６、Ｌ７が採用される。導光板６０は、アクリル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の透明材料からなり、１つの側端面６２の２個所に形成された凹部６２ａ、６２ｂが入射面を提供している。
【００７３】
一次光源Ｌ６、Ｌ７は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた点状光源で、それぞれ凹部６２ａ、６２ｂを通して導光板に光供給を行なうように配置される。背面６４には多数の突起２０が設けられている。その配列と配向は、次のような特徴を有している。
【００７４】
１．被覆率と配向は凹部６２ａ、６２ｂとの位置関係を考慮して、輝度変化が出射面に現れないように設計される。
【００７５】
先ず一方の一次光源Ｌ６からの光供給のみを仮定して、出射面全体における輝度が均一となるように被覆率と配向の分布（分布３と呼ぶ）を設計する。次に、他方の一次光源Ｌ７からの光供給のみを仮定して、出射面全体における輝度が均一となるように被覆率と配向の分布（分布４と呼ぶ）を設計する。これら分布３と分布４を重ね合わせて本実施形態における被覆率及び配向の分布（分布３＋分布４）とする。
【００７６】
分布３による被覆率は一次光源Ｌ６からの距離に応じて増大する一方、分布４による被覆率は一次光源Ｌ７からの距離に応じて増大する傾向を持つ。従って、全体としては分布３、分布４の勾配は相殺し合う傾向を持つ。図示された例では、ほぼ均一な被覆率のケースが描かれている。
【００７７】
突起２０の配向は、半数が分布３に従って凹部６２ａから放射状に定められ、残りの半数が分布４に従って凹部６２ｂから放射状に定められている。前者の案内部は凹部６２ａに向けられ、後者の案内部は凹部６２ｂに向けられている。
【００７８】
２．多数の突起２０が直線状に並ぶような秩序を持っていない。これにより、突起２０がより目立たなくされる。また、液晶ディスプレイに組み込んだ場合、マトリックス状の電極配列との重なり関係によるモアレ縞発生が防止される。
【００７９】
（６）第６実施形態
本発明の面光源装置は、図１０に示したように、フロントライト型の液晶ディスプレイのフロントライティングにも適用可能である。これを第６実施形態とする。
【００８０】
フロントライティングに用いられる面光源装置の導光板７０は、液晶パネルの前面（観察面側）に配置される。液晶パネルは、散乱フィルム（光拡散シート）１０１、偏光板１０２、第１のガラス基板１０３、カラーフィルタ１０４、液晶セル１０５、  鏡面反射電極１０６、第２のガラス基板１０７から構成されている。カラーフィルタ１０４は３原色領域Ｒ、Ｇ、Ｂを有している。このような液晶パネルの構造及び動作原理は周知であるから詳しい説明は省略する。
【００８１】
導光板７０及び一次光源（図示せず）は、実施形態１〜実施形態５のいずれに従っても良い。フロントライティングに用いられる導光板７０は、出射面７３が液晶パネルに正対するように配置される。符号Ｈ、Ｊ、Ｋで示したように、導光板７０内を伝播する光Ｈが凸部２０に入力されると、前述した２回内部反射により内部出力光Ｊに変換される。内部出力光Ｊは、出射面７３からほぼ垂直に出射され、液晶パネルに入射する。
【００８２】
内部出力光Ｊは、散乱フィルム（光拡散シート）１０１、偏光板１０２、第１のガラス基板１０３、カラーフィルタ１０４、液晶セル１０５を経て鏡面反射電極１０６で反射される。反射された光は、再度液晶セル１０５、カラーフィルタ１０４、ガラス基板１０３を経て偏光板１０２に至る。偏光板１０２の透過／遮断は、対応画素の鏡面反射電極１０６のＯＮ／ＯＦＦ（偏光状態）に依存して決まる。
【００８３】
鏡面反射電極１０６が偏光板１０２の透過を許容すれば、散乱フィルム（光拡散シート）１０１、導光板７０を経て背面７４より表示光Ｋとして出射される。なお、背面７４で突起２０に遭遇した光は、再帰反射に近い態様で反射され、再度液晶パネルへ向うので無駄に消費されない。
【００８４】
以上説明した諸実施形態、特に第６実施形態で用いられる導光板の出射面は反射防止層で被覆されることが好ましい。図１１は、反射防止層を導光板の出射面に設けた場合の断面を表わしている。反射防止層ＡＲは例えばＭｇＦ２ （屈折率：１．３８）からなり、厚さｔは例えば９９．６μｍである。導光板はポリカボネート（ＰＣ）製（屈折率：１．５８）である。
【００８５】
出射面に内部入射した光は、ＰＣ−ＭｇＦ２ 界面及びＭｇＦ２ −空気界面で一部は反射し、一部は透過する。周知のように、反射防止層ＡＲの厚さ、屈折率、波長、入射角度の相互関係を、透過光Ｔが干渉で強め合い、反射光Ｒが干渉で弱め合うように設定されれば、反射防止層として機能する。
【００８６】
図１２には、垂直入射光について、上記諸条件における反射率（１００％−出射率）を、反射防止層なしのケースとともに、波長の関数で示した。同グラフから理解されるように、反射防止層なしのケース（ＮＣＴ）では、反射率はほぼ一定値３．８％である。一方、上記反射防止層が用いられたケース（ＣＴ）では、ほぼ４００μｍ〜７８０μｍの波長領域で、１％〜２％程度の低い反射率が得られる。
【００８７】
従って、このような反射防止層を諸実施形態、特に第６実施形態で用いられる導光板の出射面に設ければ、出射面からの出射が円滑になり、反射光に由来するノイズが低減される。
【００８８】
（７）第７実施形態
以上の諸実施形態においては、各突起への内部入力光は、案内部、方向転換部を経て出射面へ向けて内部出力されると説明してきた。しかし、例えば図７（第３実施形態）のように、光導入を相反する２つの方向（第１及び第２の方向）から行なうケースでは、方向転換部から入力され、案内部で２回反射した後、出射面へ向かう光も生成される。
【００８９】
ここで、案内部での２回反射のために、方向転換部と類似した谷形状が必要となる。前述の第３実施形態は、明らかにこの要件を満たしている。
【００９０】
しかし、第３実施形態における突起２０は、案内部に形成される谷（第２の谷）と方向転換部に形成される谷（第１の谷）の形状、サイズが異なっているため、相反する方向から到来する入力光に対して異なった方向転換機能を発揮する。
【００９１】
第７実施形態では、この点を改良し、案内部に形成される谷（第２の谷）と方向転換部に形成される谷（第１の谷）の形状、サイズをほぼ同一としている。
【００９２】
本実施形態における突起配列を図１３に示した。図１３に示したように、本実施形態は、突起（マイクロレフレクタ）の形状を除けば、第３実施形態と同様の配置を採用している。
【００９３】
導光板８０は、アクリル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の透明材料からなり、２つの側端面が入射面８２ａ、８２ｂを提供している。
【００９４】
棒状の一次光源（冷陰極管）Ｌ８、Ｌ９が入射面８２ａ、８２ｂに沿って配置され、それぞれ入射面８２ａ、８２ｂに光を供給する。背面８４には多数の突起９０が設けられている。
【００９５】
突起９０の形状及び方向転換作用は、突起２０と若干異なっている。図１４には、突起９０の周辺が拡大描示されている。説明の便宜上、突起９０のサイズは誇張描示されている。
【００９６】
各突起９０は、導光板８０の背面８４の一般面から突出するように形成されている。ここに例示された２個の突起２０は、それぞれ４個の内部反射斜面９１、９２、９３、９４を持つブロック形状を有している。
【００９７】
本例では、一次光源Ｌ８、９が図１３に示した如く配置されているため、入力光を代表する光線Ｐ１、Ｐ２は、互いに相反する方向（ほぼ１８０度の方位差）から到来する。
【００９８】
斜面９１、９２は、光線Ｐ１に対しては方向転換のための光入力を円滑に行なうための案内部を提供する一方、光線Ｐ２に対しては方向転換出力部を提供する。逆に、斜面９３、９４は、光線Ｐ１に対しては方向転換出力部を提供する一方、光線Ｐ２に対しては案内部を提供する。
【００９９】
斜面９３、９４は、嶺部（第１の嶺部）９５で出会い、第１の谷を形成している。これに対して、斜面９１、９２は嶺部（第２の嶺部）９６で出会い、第２の谷を形成している。嶺９５、９６は、内部伝播から見ると谷底を提供する。
【０１００】
突起９０の配向方向は、嶺部９５、９６の延在方向で代表される。本実施形態では、嶺部９５、９６の「背面８４の一般面への射影」は１つの直線を形成する。突起９０の配向方向は、２つの到来方向に対して平行（０度または１８０度）である。そして、突起９０への入力効率がほぼ最大化され、従って、方向転換効率もほぼ最大化される。
【０１０１】
なお、本例においても、突起９０の内部へ実際に入力されるのは、背面８４の一般面に正確に平行な光ではなく、やや下向きに進行する光（背面８４に接近する光）である。背面８４の一般面に正確に平行な光や、出射面８３に接近する光は突起９０へ入力されずに奥へ進む。即ち、突起９０は光進行を妨げず、光が届き難い領域を作らない。
【０１０２】
第１の谷は、斜面９１、９２から離れるに従って狭く、且つ、浅くなっている。また、第２の谷は、斜面９３、９４から離れるに従って狭く、且つ、浅くなっている。
【０１０３】
従って、各入力光Ｐ１、Ｐ２はほぼ必ず反射面９３、９４あるいは９１、９２で２度内部反射される。その結果、光の進行方向が２度に亙って３次元的に転換され、出射面８３へ向かう内部出力光Ｑ１、Ｑ２が生成される。
【０１０４】
内部出力光Ｑ１、Ｑ２の進行方向は、反射斜面９１〜９４の方位（空間的な方位）を調整することで、相当範囲で制御出来る。すべての突起９０について、内部出力光Ｑ１、Ｑ２が出射面８３に立てた法線方向にほぼ一致するようにこれらの反射斜面の方位を調整すれば、出射面８３全体から、ほぼ正面方向へ向かう平行光束に近い出射光が得られる。
【０１０５】
このように、突起９０による方向転換は３次元的に行なわれるので、入射面８２ａ、８２ｂに平行、垂直いずれの平面内に関しても方向制御が可能である。
【０１０６】
なお、本実施形態における突起の配列と配向（嶺部９５、９６の延在方向）は、第３実施形態と同様であるから、詳しい説明は省略する。
【０１０７】
以上説明したように、本発明に従えば、導光板の背面に分布させた突起による２回内部反射に基づいて効率的な方向転換が導光板内部で行なわれる。その際の内部出力光の方向は、突起の出力部の反射面の方位で調整可能である。
【０１０８】
従って、散乱や拡散に頼る方向転換とは異なり、無用な方向への光出射が防止される。また、プリズムシートなしで、正面方向あるいはその周辺方向への出射が達成出来る。更に、バックライト型の液晶ディスプレイのみならず、フロントライトタイプの液晶ディスプレイへの適用性も優れている。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】  従来技術について説明する図で、（ａ）はエッジライティング効果の原理、（ｂ）及び（ｃ）は、凹部の形成態様を例示した図；
【図２】  本発明の第１実施形態の概略配置を、（ａ）は導光板の背面側から見た平面図で、（ｂ）は図１（ａ）において左方から見た側面図でそれぞれ表わしたもの；
【図３】  第１実施形態における突起２０の配列について、（ａ）は図２（ａ）の円Ａ内の配列を抽出描示し、（ｂ）は図２（ａ）の円Ｂ内の配列を抽出描示したもの；
【図４】  第１実施形態における突起の被覆率の推移例をグラフで示したもの；
【図５】  （ａ）は突起の周辺を拡大描示し、内部入力光の光路について説明する斜視図であり、（ｂ）は１つの突起自身を拡大描示した斜視図；
【図６】  本発明の第２実施形態における突起配列を説明する平面図；
【図７】  本発明の第３実施形態における突起配列を説明する平面図；
【図８】  本発明の第４実施形態における突起配列を説明する平面図；
【図９】  本発明の第５実施形態における突起配列を説明する平面図；
【図１０】  本発明の面光源装置をフロントライト型の液晶ディスプレイのフロントライティングに適用した第６実施形態を説明する断面図；
【図１１】  反射防止膜の作用を説明する図；
【図１２】  反射防止膜の特性を例示したグラフ；
【図１３】  本発明の第７実施形態における突起配列を説明する平面図；
【図１４】  第７実施形態で採用されている突起の周辺を拡大描示し、内部入力光の光路について説明した斜視図である。
【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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