(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メジャー面が提供する出射面と、前記出射面に背を向けたメジャー面が提供する背面と、光入力のための入射面とを有し、一次光源から光供給を受ける導光板において：
前記背面は、光進行方向転換のための多数の突起形状のマイクロレフレクタを備え；
前記マイクロレフレクタのそれぞれは転換出力部を含み；
前記転換出力部は、嶺部とその両側にそれぞれ前記背面を代表する第１の一般面に対して傾斜して形成された第１の内部反射面及び第２の内部反射面を含み；
前記嶺部、前記第１の内部反射面及び前記第２の内部反射面によって前記マイクロレフレクタの内部には谷が形成され；
前記谷は、前記入射面から離れるに従って幅が狭くなるとともに深さが浅くなる傾向を持つような形状を有し、前記谷に到来する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における反射によって前記出射面へ向かう内部出力光が生成されるようになっており、
前記各マイクロレフレクタについて、内部入力光の主たるアプローチ方向の、前記出射面を代表する第２の一般面への射影をｘ軸、前記出射面に垂直で前記背面から前記出射面へ向かう軸をｚ軸、ｚ軸及びｘ軸に垂直で且つｚ軸及びｘ軸とともに右手系を構成する軸をｙ軸とし、
また、転換出力部の嶺部の延在方向のｘｙ平面上への射影がｘ軸の方向と一致し、且つ、同嶺部を通り第１の内部反射面と第２の内部反射面とがなす角度を２等分する面がｘｙ平面と垂直であり、更に、主たるアプローチ方向をもって当該マイクロレフレクタに内部入力した光がｚ軸方向の内部出力光に方向転換されるようなマイクロレフレクタの姿勢を基準姿勢とした時、
前記各マイクロレフレクタの姿勢は、前記基準姿勢と比較して、ｚ軸回りに関して角度ｒ外れ、ｘ軸回りに関しては角度ｓ外れ、ｙ軸回りに関しては角度ｔ外れており、
前記角度ｒは３度〜１０度の範囲にあり、前記角度ｓは５度〜１５度の範囲にあり、前記角度ｔは１度〜５度の範囲にある、前記導光板。
【請求項２】
一次光源と、前記一次光源から光供給を受ける導光板とを含む面光源装置において：
前記導光板は、メジャー面が提供する出射面と、前記出射面に背を向けたメジャー面が提供する背面と、前記一次光源から供給される光を前記導光板に導入するための入射面を有し；
前記背面は、光進行方向転換のための多数の突起形状のマイクロレフレクタを備え；
前記マイクロレフレクタのそれぞれは転換出力部を含み；
前記転換出力部は、嶺部とその両側にそれぞれ前記背面を代表する第１の一般面に対して傾斜して形成された第１の内部反射面及び第２の内部反射面を含み；
前記嶺部、前記第１の内部反射面及び前記第２の内部反射面によって前記マイクロレフレクタの内部には谷が形成され；
前記谷は、前記入射面から離れるに従って幅が狭くなるとともに深さが浅くなる傾向を持つような形状を有し、前記谷に到来する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における反射によって前記出射面へ向かう内部出力光が生成されるようになっており、
前記各マイクロレフレクタについて、内部入力光の主たるアプローチ方向の、前記出射面を代表する第２の一般面への射影をｘ軸、前記出射面に垂直で前記背面から前記出射面へ向かう軸をｚ軸、ｚ軸及びｘ軸に垂直で且つｚ軸及びｘ軸とともに右手系を構成する軸をｙ軸とし、
また、転換出力部の嶺部の延在方向のｘｙ平面上への射影がｘ軸の方向と一致し、且つ、同嶺部を通り第１の内部反射面と第２の内部反射面とがなす角度を２等分する面がｘｙ平面と垂直であり、更に、主たるアプローチ方向をもって当該マイクロレフレクタに内部入力した光がｚ軸方向の内部出力光に方向転換されるようなマイクロレフレクタの姿勢を基準姿勢とした時、
前記各マイクロレフレクタの姿勢は、前記基準姿勢と比較して、ｚ軸回りに関して角度ｒ外れ、ｘ軸回りに関しては角度ｓ外れ、ｙ軸回りに関しては角度ｔ外れており、
前記角度ｒは３度〜１０度の範囲にあり、前記角度ｓは５度〜１５度の範囲にあり、前記角度ｔは１度〜５度の範囲にある、前記面光源装置。
【請求項３】
液晶パネルを照明するための面光源装置を備えた液晶表示装置において：
前記面光源装置は、一次光源と、前記一次光源から光供給を受ける導光板と含み；
前記導光板は、メジャー面が提供する出射面と、前記出射面に背を向けたメジャー面が提供する背面と、前記一次光源から供給される光を前記導光板に導入するための入射面を有し；
前記背面は、光進行方向転換のための多数の突起形状のマイクロレフレクタを備え；
前記マイクロレフレクタのそれぞれは転換出力部を含み；
前記転換出力部は、嶺部とその両側にそれぞれ前記背面を代表する第１の一般面に対して傾斜して形成された第１の内部反射面及び第２の内部反射面を含み；
前記嶺部、前記第１の内部反射面及び前記第２の内部反射面によって前記マイクロレフレクタの内部には谷が形成され；
前記谷は、前記入射面から離れるに従って幅が狭くなるとともに深さが浅くなる傾向を持つような形状を有し、前記谷に到来する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における反射によって前記出射面へ向かう内部出力光が生成されるようになっており、
前記各マイクロレフレクタについて、内部入力光の主たるアプローチ方向の、前記出射面を代表する第２の一般面への射影をｘ軸、前記出射面に垂直で前記背面から前記出射面へ向かう軸をｚ軸、ｚ軸及びｘ軸に垂直で且つｚ軸及びｘ軸とともに右手系を構成する軸をｙ軸とし、
また、転換出力部の嶺部の延在方向のｘｙ平面上への射影がｘ軸の方向と一致し、且つ、同嶺部を通り第１の内部反射面と第２の内部反射面とがなす角度を２等分する面がｘｙ平面と垂直であり、更に、主たるアプローチ方向をもって当該マイクロレフレクタに内部入力した光がｚ軸方向の内部出力光に方向転換されるようなマイクロレフレクタの姿勢を基準姿勢とした時、
前記各マイクロレフレクタの姿勢は、前記基準姿勢と比較して、ｚ軸回りに関して角度ｒ外れ、ｘ軸回りに関しては角度ｓ外れ、ｙ軸回りに関しては角度ｔ外れており、
前記角度ｒは３度〜１０度の範囲にあり、前記角度ｓは５度〜１５度の範囲にあり、前記角度ｔは１度〜５度の範囲にある、前記液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板、面光源装置及び液晶表示装置に関し、更に詳しく言えば、背面に多数のマイクロレフレクタを設けた導光板の改良と、同改良に係る導光板を用いた面光源装置、並びに同面光源装置を液晶表示パネルの照明に用いた液晶表示装置に関する。本発明は、例えばパーソナルコンピュータ、カーナビゲーションシステム、携帯電話などに付設される液晶表示装置、そこで使用される面光源装置及び導光板に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
導光板の端部から光を供給し、導光板内に導入された光を出射面から出力するようにした面光源装置は周知であり、液晶表示パネルの照明等に広く用いられている。一次光源としては、棒状の蛍光ランプ（冷陰極管）が広く使用されて来たが、近年はＬＥＤ（発光ダイオード；以下、同じ。）のような点状発光体を利用したものも採用されつつある。
【０００３】
このような面光源装置においては、導光板内に導入された光はその進行方向が出射面に向かうように転換された後に出射面から出力される。導光板の材料に光散乱導光体を採用したり、背面や出射面に光拡散機能を持たせる等の出射促進処理を施したりすることで、導光板の内部を伝播する光の進行方向転換を図り、出射面からの出射を促すことが従来より実行されている。
【０００４】
しかし、周知のように、このような手段で得られる出射光は前方に大きく傾斜した方向（例えば正面方向に対して６０度程度傾斜）に優先的に出力される。このように大きく傾斜した出力方向が望まれることは稀であり、ほぼ正面方向あるいはその周辺方向への出射が望まれることが通例である。そこで、望まれる優先的な出力方向が得られるような方向転換を可能にする技術の１つとして、多数のマイクロレフレクタを導光板の背面上に設けることが提案されている。
【０００５】
同技術によれば、マイクロレフレクタは導光板の背面に多数の微小突起の形態で形成され、同突起の内面反射によって出射面へ向かう内部伝播光が生成される。この内部伝播光は出射面から出射して出力光となる。このようなマイクロレフレクタを形成した導光板を採用した面光源装置を液晶表示パネルの照明に用いた例について、図１〜図４を参照して説明しておく。
【０００６】
先ず図１（ａ）はマイクロレフレクタ付導光板を用いた面光源装置をバックライティングに用いた液晶表示装置の概略配置を導光板の背面側から見た平面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）において左方から見た側面図である。図２は、同配置におけるマイクロレフレクタ２０の配列例を示している。これらの図において、符号１０はアクリル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂等の透明材料からなる導光板で、その１つの側端面が、入射面１２を提供している。
【０００７】
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、微小突起状のマイクロレフレクタ２０が多数設けられている。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、図１（ａ）においては、マイクロレフレクタ２０の描示は省略されている。また、寸法表示は例示であり、用いた単位はｍｍである。
【０００８】
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１０内を伝播する光がマイクロレフレクタ２０内に入り込むと、内部反射に伴って方向転換が起こり、出射面１３に向かう光が生成される。ここで、内部反射は後述するように原則として２回起こる。
【０００９】
図２には、導光板１０の背面１４上におけるマイクロレフレクタ２０の配列例を示した。ここで、入射面１２に沿って配置される一次光源Ｌ１は棒状の冷陰極管であり、その発光部の長さが入射面１２の長さよりやや短かくなっている。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。
【００１０】
背面１４上においてマイクロレフレクタ２０は、入射面１２からの距離の増大に応じて被覆率が高まる傾向を持つように分布しており、また、電極部ＥＬ１、ＥＬ２に近いコーナエリアＣ、Ｄでは、別途、高被覆率で配列されている。このような被覆率分布により、入射面１２からの距離に依存した輝度変化と、コーナエリアにおける輝度不足が現れることが防止される。なお、マイクロレフレクタの「被覆率」とは、導光板の背面の単位面積当りのマイクロレフレクタによる占有面積のことである。
【００１１】
各マイクロレフレクタ２０は、四角錐形状を有し、背面１４を代表する一般面（マイクロレフレクタ２０を仮想的に除外した面）から突出している。各マイクロレフレクタ２０の姿勢は、そこへアプローチする光を効率良く内部入力させ、出射面１３にほぼ垂直な方向へ向かう内部出力光に転換するように定められている。この様子を図３、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。
【００１２】
図３は、マイクロレフレクタ２０の１つを抽出し、内部伝播光から内部出力光が生成される様子を透視的な斜視図で示している。マイクロレフレクタ２０への内部入力光は２本の光線Ｐ１、Ｐ２で代表されており、この内、Ｐ１は斜面２１、２２の順で内部反射される内部入力光を代表し、Ｐ２は斜面２２、２１の順で内部反射される内部入力光を代表している。光線Ｑ１、Ｑ２は光線Ｐ１、Ｐ２からそれぞれ生成される内部出力光を表している。
【００１３】
なお、一対のＰ１、Ｐ２は、いずれも当該マイクロレフレクタ２０へ内部入力する光の主たるアプローチ方向に平行である。また、図３において、座標系Ｏ−ＸＹＺは方向を指定する右手直交座標系で、Ｚ軸は背面１４側から出射面１３（正確に言えば、出射面を代表する第２の一般面；以下同様）に対して垂直に延びる軸で、＋Ｚ方向が「正面方向」に対応する。Ｘ軸は、Ｚ軸に垂直且つ入射面１２に垂直な軸で、向き（符号）については、入射面１２から離れる向きを＋Ｘ方向とする。Ｙ軸は、Ｚ軸、Ｘ軸とともに右手系の直交座標系Ｏ−ＸＹＺ（原点Ｏの位置は任意）を構成するような方向で、Ｚ軸、Ｘ軸とそれぞれ直交し、入射面１２に平行である。
【００１４】
また、本明細書では説明の都合上、直交座標系Ｏ−ＸＹＺとは別に各マイクロレフレクタ毎に直交座標系Ｏ−ｘｙｚを定義する。ここで、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は次のように定めるものとする。
【００１５】
先ずｚ軸はＺ軸と同一の方向（向きを含む）の軸で、＋ｚ方向が「正面方向」に対応する。ｘ軸は、ｚ軸に垂直で、且つ、「そのマイクロレフレクタへ内部入力する光の主たるアプローチ方向（向きを含む）を出射面上へ射影した方向を表わす軸とする。そして、ｙ軸は、ｚ軸、ｘ軸とともに右手系の直交座標系Ｏ−ｘｙｚ（原点Ｏの位置は任意）を構成するような方向で、ｚ軸、ｘ軸とそれぞれ直交する。
【００１６】
ここで注意すべきことは、図３に抽出描示されたマイクロレフレクタについてはＯ−ＸＹＺとＯ−ｘｙｚが一致しているが、Ｘ軸とｘ軸、Ｙ軸とｙ軸はそれぞれ異なる可能性があるということである。例えば、図２中でコーナ部Ｃ、Ｄに設けられたマイクロレフレクタについては、内部入力光の主たるアプローチ方向をＸＹ平面上に射影したものが＋Ｘ軸方向に対して傾斜するのでＹ軸とｙ軸、Ｘ軸とｘ軸とはそれぞれ平行にならない。
【００１７】
さて、図３に示したように、マイクロレフレクタ２０は、入射面１２から遠い側の１対の斜面２１、２２が第１、第２の内部反射面を提供している。両斜面（内部反射面；以下、同じ）２１、２２が出会うことにより、嶺２５が形成されている。入射面１２に近い側にも１対の斜面２３、２４があり、斜面２３、２４が出会うことにより嶺２６が形成されている。
【００１８】
結局、本例では、４つの斜面により四角錐突起形状のマイクロレフレクタ２０が形成されている。なお、図３において、マイクロレフレクタ２０の麓ライン（背面１４を代表する一般面との交線）を破線で表示した。
【００１９】
マイクロレフレクタ２０は、導光板１０内を伝播する光の立場で見れば、内部に凹部を提供することになる。この凹部には、斜面２１、２２が作る谷と、斜面２３、２４が作る谷が含まれる。入射面１２から導光板１０内に導入されてマイクロレフレクタ２０にアプローチする内部伝播光を代表する光線Ｐ１、Ｐ２は、入射面１２から直接、または出射面１３あるいは背面１４での内部反射を経験してから、マイクロレフレクタ２０の斜面２１、２２の一方に到達する。但し、斜面２３あるいは２４で内部反射されてから斜面２１あるいは２２へ向かう光も生じ得る。
【００２０】
斜面２１または２２に到達した光の多くは、斜面２１、２２の順または斜面２２、２１の順に内部反射されて出射面１３へ向かう内部出力光Ｑ１、Ｑ２が生成される。この内部出力光Ｑ１、Ｑ２が出射面１３から出射されて導光板１０の出力光となる。このように、各マイクロレフレクタ２０の斜面２１、２２は、内部入力された光の進行方向を転換して内部出力する転換出力部として機能する。なお、出射後の光線についても参照符号Ｑ１、Ｑ２を適宜使用するものとする。
【００２１】
さて、ここでマイクロレフレクタ２０の姿勢について考えてみる。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来より採用されている典型的なマイクロレフレクタ姿勢の下で光線Ｐ１、Ｐ２が正面方向への内部出力光Ｑ１、Ｑ２に変換される様子を３方向から示したものである。即ち、図４（ａ）は＋ｚ方向（定義上、＋Ｚ方向と同じ）から見た図、図４（ｂ）は＋ｙ方向（ここでは＋Ｙ方向と同じ）から見た図、図４（ｃ）は、＋ｘ方向（ここでは＋Ｘ方向と同じ）から見た図である。
【００２２】
これらの図を参照して上記した代表光線Ｐ１、Ｐ２の挙動を座標系ｏ−ｘｙｚを使って簡潔に言い直せば次のようになる。
図４（ａ）に示したように、代表光線Ｐ１、Ｐ２のマイクロレフレクタ２０へのアプローチ方向のｘｙ平面上への射影は＋ｘ軸方向と一致している。マイクロレフレクタ２０に到達して同マイクロレフレクタ２０に内部入力された代表光線Ｐ１、Ｐ２は、特に図４（ｂ）、（ｃ）から容易に理解されるように、ｘｙ平面、ｙｚ平面、ｚｘ平面のいずれに対しても傾斜した斜面２１あるいは２２で内部反射され、＋ｚ軸方向へ向かう光線Ｑ１、Ｑ２に変換される。この光線Ｑ１、Ｑ２は内部出力光を代表しており、互いに平行である。光線Ｑ１、Ｑ２は出射面１３から＋ｚ軸方向に出射される。
【００２３】
本明細書では、このような方向転換が行なわれる各マイクロレフレクタの姿勢（即ち、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した姿勢）を「基準姿勢」と呼ぶ。基準姿勢の条件は、下記（１）、（２）、（３）が同時に満たされていることである。
【００２４】
（条件１）転換出力部の嶺部２５の延在方向のｘｙ平面上への射影が＋ｘ軸の方向と一致する（特に図４（ａ）を参照）。
（条件２）同嶺部２５を通り第１の内部反射面２１と第２の内部反射面２２とがなす角度を２等分する面がｘｙ平面と垂直である（特に図４（ｃ）を参照）。
【００２５】
（条件３）主たるアプローチ方向（＋ｘ軸方向）をもって当該マイクロレフレクタに内部入力した光が＋ｚ軸方向の内部出力光に方向転換される。
【００２６】
このうな基準姿勢でマイクロレフレクタ２０を背面上に多数形成した導光板あるいはそれを用いた面光源装置は、簡潔な構成で、側方より供給される一次光を直接的にほぼ正面方向への内部出力光に変換して高効率で出力出来る等の利点を有している。
【００２７】
しかしながら、マイクロレフレクタを基準姿勢で用いた従来技術では、出力光の指向性が強くなりすぎる傾向があり、観察方向を主たる出射方向（Ｑ１、Ｑ２の方向）から小角度外すと明るさが急減するという問題を生じていた（視野角の狭窄）。特に、ｚ軸回りの姿勢を上記条件１に適合させることで、ｚｘ平面内についての視野角とｙｚ平面内についての視野角の間に大きな差が生じ、後者（ｙｚ平面内についての視野角）が非常に狭くなるという欠点があった。
【００２８】
図５、図６は、マイクロレフレクタを基準姿勢で用いたケースについて、１つのマイクロレフレクタから得られる出射強度の角度特性のシミュレーション結果の一例を表わすグラフである。両図において、横軸はｚｘ平面内における角度（傾き角度）で入射面に近い側が符号−、入射面から遠い側が符号＋で目盛られている。また、縦軸はｙｚ平面内における角度（傾き角度）を表わし、入射面側から見て右側への傾斜が符号＋、左側への傾斜が−で目盛られている。
【００２９】
光強度は、図５、図６において、周知のCOS 補正（測光方向の傾きの方向余弦に応じた測光値補正）後の出射強度を５段階に分けて濃淡描示されている。図６は図５のグラフを立体的に描示し直したものであり、光強度が濃淡描示に加えて３次元的な等輝度曲線群で描かれており、横軸−縦軸平面からの高さがCOS 補正後の明るさ（光強度）を表わしている。
【００３０】
なお、以後、基準姿勢を基準にしたマイクロレフレクタの姿勢を、適宜、パラメータのセットｒ、ｓ、ｔで表現する。ここで、ｒは基準姿勢を基準にして測ったｚ軸回りの姿勢、ｓは基準姿勢を基準にして測ったｘ軸回りの姿勢、ｔは基準姿勢を基準にして測ったｙ軸回りの姿勢をそれぞれ角度（゜）で表わすものとする。基準姿勢では当然ｒ＝ｓ＝ｔ＝０度である。
【００３１】
両図から、主たる出力方向（Ｑ１、Ｑ２に対応）は、横軸角度（ｚｘ平面内角度）、縦軸角度（ｙｚ平面内角度）共にほぼ０度、即ちほぼ正面方向にあり、ｙｚ平面内についての視野角がｚｘ平面内についての視野角に比べて非常に狭いことが理解される。
【００３２】
また、このような視野の狭さの問題に加えて、微細な輝度むらの問題がある。即ち、内部出力光の指向性が強いため、マイクロレフレクタの直上位置では非常に明るいが、そこから外れた位置（マイクロレフレクタとマイクロレフレクタの間に対応）では、内部出力光が少量しか出射面に届かず、従って暗くなる。その結果、微細な輝度むらが起こり、視覚にはぎらつき感が生じる。
【００３３】
なお、比較例として後述するように、上記条件１を緩めるなどして問題の緩和を図ることも試みていたが、十分な解決は得られなかった。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解決し、入射面側から見て左右幅方向についても視野角を拡げるとともに、マイクロレフレクタの形成位置／空白位置に対応した微細な輝度むらを抑えることの出来る導光板、及び面光源装置並びにそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導光板の背面に多数形成されるマイクロレフレクタについて、基準姿勢から３次元的な偏位（ｚ軸回りのローテーション、ｘ軸回りのピッチング、ｙ軸回りのローリング）を与えることを通して上記問題を解決したものである。
【００３６】
即ち、本発明は、先ず、メジャー面が提供する出射面と、前記出射面に背を向けたメジャー面が提供する背面と、光入力のための入射面とを有し、一次光源から光供給を受ける導光板に適用される。
【００３７】
ここで、導光板の背面は、光進行方向転換のための多数の突起形状のマイクロレフレクタを備える。ここで、マイクロレフレクタのそれぞれは転換出力部を含み、各転換出力部は、嶺部とその両側にそれぞれ前記背面を代表する第１の一般面に対して傾斜して形成された第１の内部反射面及び第２の内部反射面を含み、前記嶺部、前記第１の内部反射面及び前記第２の内部反射面によって前記マイクロレフレクタの内部には谷が形成される。
【００３８】
そして、前記谷は、前記入射面から離れるに従って幅が狭くなるとともに深さが浅くなる傾向を持つような形状を有し、前記谷に到来する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における反射によって前記出射面へ向かう内部出力光が生成されるようになっている。
【００３９】
そして、本発明の特徴に従って、前記各マイクロレフレクタについて、内部入力光の主たるアプローチ方向の、前記出射面を代表する第２の一般面への射影をｘ軸、前記出射面に垂直で前記背面から前記出射面へ向かう軸をｚ軸、ｚ軸及びｘ軸に垂直で且つｚ軸及びｘ軸とともに右手系を構成する軸をｙ軸とし、
また、転換出力部の嶺部の延在方向のｘｙ平面上への射影がｘ軸の方向と一致し、且つ、同嶺部を通り第１の内部反射面と第２の内部反射面とがなす角度を２等分する面がｘｙ平面と垂直であり、更に、主たるアプローチ方向をもって当該マイクロレフレクタに内部入力した光がｚ軸方向の内部出力光に方向転換されるようなマイクロレフレクタの姿勢を基準姿勢とした時、
前記各マイクロレフレクタについて、ｚ軸回りの姿勢、ｘ軸回りの姿勢及びｙ軸回りの姿勢のいずれもが、前記基準姿勢におけるｚ軸回りの姿勢、ｘ軸回りの姿勢及びｙ軸回りの姿勢からそれぞれ実質的に外れている。外れの大きさは、いずれも小角度であり、ｚ軸回りに関しては３度〜１０度の範囲にある値とし、ｘ軸回りに関しては５度〜１５度の範囲にある値とし、ｙ軸回りに関しては１度〜５度の範囲にある値とする（具体例については実施形態を参照）。
【００４０】
このような３次元的な姿勢傾斜により、各マイクロレフレクタで生成される内部出力光に角度拡がり、特にｙｚ平面内についての角度拡がりが生まれる。従って自然で方向の偏りの少ない視野角の拡がりが得られる。また、各マイクロレフレクタで生成される内部出力光の進行方向が角度的に広がり、出射面への内部入射範囲（面積）が広まるので、マイクロレフレクタの形成位置／非形成位置の差異に対応した微細な輝度むらが緩和される。
【００４１】
次に、本発明は、一次光源と、前記一次光源から光供給を受ける導光板とを含む面光源装置に適用される。導光板としては、上記の如く改良された導光板が採用される。また、同面光源装置を液晶表示パネルの照明用に配置すれば、本発明に従った液晶表示装置が構成される。本発明に従って改良された導光板の特徴は、これら面光源装置、液晶表示装置にも反映される。
【００４２】
即ち、特定の方向に偏らない視野角の拡がりを持つ面光源装置あるいは液晶表示装置が得られる。また、マイクロレフレクタの形成位置／非形成位置の差異に対応した微細な輝度むらが緩和された面光源装置が得られ、それを用いた液晶表示装置の表示品質が改善される。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。先ず、一次光源、導光板、液晶表示パネルの基本的な配置関係については、図１（ａ）、（ｂ）に示したものと同一とする。但し、導光板については図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した基本姿勢でマイクロレフレクタ２０を背面１４上に多数設けた導光板１０に代えて、本発明の特徴を備えた導光板３０を用いる。なお、図１（ａ）、（ｂ）においては、導光板３０とその入射面３２、出射面３３、背面３４は、括弧内に表記した。
【００４４】
導光板３０は、導光板１０と同じく、アクリル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂等の透明材料からなる導光板で、その１つの側端面が、入射面３２を提供する。
【００４５】
棒状の一次光源（冷陰極管）Ｌ１が入射面３２に沿って配置され、入射面３２に光を供給する。導光板３０の一方のメジャー面が出射面３３提供し、他方のメジャー面が背面３４を提供する。背面３４には、微小突起状のマイクロレフレクタ２０が多数設けられている。出射面３３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る。なお、図１（ａ）におけるマイクロレフレクタ２０の描示の省略や、寸法表示の例示については既述の通りである。
【００４６】
一次光源Ｌ１から発せられた光は、入射面３２を通って導光板３０内に導入される。導光板３０内を伝播する光がマイクロレフレクタ２０内に入り込むと、内部反射に伴って方向転換が起こり、出射面３３に向かう光が生成される。内部反射は、導光板１０を用いた従来例と同じく、原則として２回起こる。
【００４７】
次に、導光板３０の背面３４上におけるマイクロレフレクタ２０の配列位置については、図２に示したものと同様とする。即ち、図２において括弧内の参照番号で示した導光板３０の背面３４において、マイクロレフレクタ２０は入射面３２からの距離の増大に応じて被覆率が高まる傾向を持つように分布している。
【００４８】
また、棒状の冷陰極管Ｌ１の電極部ＥＬ１、ＥＬ２に近いコーナエリアＣ、Ｄでは、別途、高被覆率でマイクロレフレクタ２０が形成されている。このような被覆率分布により、入射面３２からの距離に依存した輝度変化と、コーナエリアＣ、Ｄにおける輝度不足が現れることが防止される。各マイクロレフレクタ２０は、四角錐形状を有し、背面３４を代表する一般面（マイクロレフレクタ２０を仮想的に除外した面）から突出している。
【００４９】
さて、ここで重要なことは、各マイクロレフレクタ２０の姿勢が従来例で説明したものと異なっていることである。即ち、前述した従来例では各マイクロレフレクタは前述の条件１〜３を満たす基本姿勢（図４（ａ）〜（ｃ）参照；ｓ＝ｔ＝０）をとっていたのに対し、本実施形態では基準姿勢に対してｚ軸回りに５度、ｘ軸回りに７度、ｙ軸回りに２度の回転シフトを与えた姿勢をとらせている。パラメータｒ、ｓ、ｔで表わせば、ｒ＝５度、ｓ＝７度、ｔ＝２度である。
【００５０】
このような３次元的な傾斜姿勢をマイクロレフレクタ２０にとらせた場合について、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同様の描示形式で、光線Ｐ１、Ｐ２が内部出力光Ｑ１、Ｑ２に変換されて出射面３３から出射される様子を図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した。図７（ａ）は＋ｚ方向から見た図、図７（ｂ）は＋ｙ方向から見た図、図７（ｃ）は、＋ｘ方向から見た図である。
【００５１】
既述の通り、Ｐ１は斜面２１、２２の順で内部反射される内部入力光を代表し、Ｐ２は斜面２２、２１の順で内部反射される内部入力光を代表し、光線Ｐ１、Ｐ２は、当該マイクロレフレクタへの主たるアプローチ方向に平行である。
【００５２】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、光線Ｐ１で代表される内部入力光はマイクロレフレクタ２０の斜面２１、２２の順に相次いで内部反射され、出射面３３へ向かう内部出力光Ｑ１が生成される。同様に、光線Ｐ２で代表される内部入力光はマイクロレフレクタ２０の斜面２２、２１の順に相次いで内部反射され、出射面３３へ向かう内部出力光Ｑ２が生成される。内部出力光は出射面３３から出射されて導光板１０の出力光となる。このように、各マイクロレフレクタ２０の斜面２１、２２は、内部入力された光の進行方向を転換して内部出力する転換出力部として機能する。
【００５３】
ここで注意すべきことは、マイクロレフレクタ２０の姿勢が基準姿勢からｘ、ｙ、ｚ各軸回りで変化しており、それに応じて斜面２１、２２（第１及び第２の内部反射面）の面方位が、基準姿勢におけるそれから３次元的に変化していることである。そのため、光線Ｑ１と光線Ｑ２は互いに３次元的に異なる方向に傾斜した進行方向をもって出射面３３に内部入射する。出射面３３からの出射時の屈折で、この差異は増幅される。
【００５４】
実際に出射面３３から出射される光は、このような代表光線Ｑ１の周り、及び、代表光線Ｑ２の周りに広がっているので、結局、基準姿勢におけるケース（図４参照）に比して、１つのマイクロレフレクタ２０から進行方向の分布が２次元的に拡張されることになる。また、内部出力光Ｑ１、Ｑ２が出射面３３に到達した時点で既に光束が拡張されていることにも注意すべきである。これにより、マイクロレフレクタ２０の形成位置／空白位置に対応した微細な輝度むらが抑えられる。
【００５５】
図８、図９は、本実施形態で採用されているマイクロレフレクタについて、１つのマイクロレフレクタから得られる出射強度の角度特性のシミュレーション結果の一例を表わすグラフである。両図における描示形式（横軸、縦軸の意味、光強度の表わし方等）は図５、図６と同様なので繰り返し説明は省略する。
【００５６】
図８、図９から、主たる出力方向（Ｑ１、Ｑ２に対応）は正面方向から横軸角度（ｚｘ平面内角度）で１０度程度ずれるものの、ｙｚ平面内についての視野角、ｚｘ平面内についての視野角ともにかなりの拡がりを持っていることが判る。特に、前者が後者に比して非常に狭かった図４〜図６のケースに比べて著しい改善がなされている。
【００５７】
ここで、比較のために、ｒ＝５度、ｓ＝ｔ＝０度、即ち、ｚ軸軸回りのみで５度傾斜したマイクロレフレクタのケース、及び、ｒ＝５度、ｓ＝７度、ｔ＝０度、即ち、ｚ軸軸回り及びｘ軸回りで傾斜したマイクロレフレクタのケースについて、それぞれ代表光線Ｐ１、Ｐ２の方向転換の様子を、図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１３（ａ）〜（ｃ）に示した。両図の描示形式は図４（ａ）〜（ｃ）と同じで、（ａ）は＋ｚ軸方向、（ｂ）は−ｙ軸方向、（ｃ）は＋ｘ軸方向からそれぞれ見た図である。
【００５８】
なお、図１０、図１３で導光板は符号４０、５０でそれぞれ表記され、同様に、出射面は４３、５３、背面は４４、５５でそれぞれ表記されている。
【００５９】
また、図５、図６あるいは図８、図９のケースと同様のシミュレーションを行なった結果に基づくグラフを図１１、図１２、図１４、図１５に示した。これらのグラフにおける描示形式（横軸、縦軸の意味、光強度の表わし方等）は図５、図６あるいは図８、図９と同様なので繰り返し説明は省略する。
【００６０】
図８、図９のグラフと、図１１、図１２のグラフの対応比較から、ｚ軸回りのみでマイクロレフレクタの姿勢を基準姿勢から外した場合、ｙｚ平面内（入射面３２から見て左右方向）の視野の拡がりにかなりの偏りが生じてしまうことが判る。
【００６１】
図１４、図１５のグラフから、この偏りは、ｚ軸回り（ｒ＝５度）に加えてｘ軸回り（ｓ＝７度）でマイクロレフレクタの姿勢を基準姿勢から外すことである程度緩和されるが、本実施形態におけるｒ＝５度、ｓ＝７度、ｔ＝２度のケースと比較すると、改善が不十分となっている。
【００６２】
なお、本実施形態で採用したｒ＝５度、ｓ＝７度、ｔ＝２度はあくまで１つの例示である。最適な数値は諸条件を考慮して設計的に定められることが好ましいが、一般的にはｒ、ｓ、ｔともに小角度であり、本発明では、ｒは３度〜１０度の範囲の値とし、ｓは５度〜１５度の範囲の値とし、ｔは１度〜５度の範囲の値とする。
【００６３】
また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は図３の関連説明で言及したように、導光板３０の輪郭に対して固定的な関係にあるとは限らない。図２のように、入射面３２に沿って発光長が短い棒状光源を配置した場合、大多数のマイクロレフレクタにとって、ｘ軸は入射面３２と垂直になるが（図３におけるＸ軸に対応）、コーナ周辺を中心に、−ｘ軸の方向が入射面３２の中央部側へ傾く。この様子をコーナエリアＣ（図２参照）の周辺を例にとって図１６に示した。矢印群が各所のおける＋ｘ軸方向の分布を表わしている。
【００６４】
更に、例えば図１７に示したように、コーナ部６２から一次光を供給するような配置をとり、導光板６０の背面６４上にマイクロレフレクタ２０を図示の如く配列した場合、＋ｘ軸方向の分布は図１８に示したようなものとなる。なお、図１７における網状の曲線群はマイクロレフレクタの配列位置を結ぶ線群で、格子点・がマイクロレフレクタの配置位置を表わしている。各格子点に配置されるマイクロレフレクタ２０の姿勢は、基準姿勢から上述の実施形態と同様の態様で外されている。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、入射面側から見て左右幅方向についても視野角を拡げるとともに、マイクロレフレクタの形成位置／空白位置に対応した微細な輝度むらを抑えることの出来る導光板、及び面光源装置並びにしれを用いた液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  マイクロレフレクタ付の導光板を用いた面光源装置をバックライティングに用いた液晶表示装置の基本配置を導光板の背面側から見た平面図（ａ）、及び、図１（ａ）において左方から見た側面図（ｂ）で示したもので、従来技術の説明に供せられる他、実施形態に係る液晶表示装置の基本配置の説明にも援用される。
【図２】  図１（ａ）、（ｂ）中に示した導光板の背面上におけるマイクロレフレクタの配列例を示したもので、従来技術の説明に供せられる他、実施形態におけるマイクロレフレクタの配置位置の説明にも援用される。
【図３】  マイクロレフレクタの１つを抽出し、内部伝播光から内部出力光が生成される様子を透視的な斜視図で描いたものである。
【図４】  基準姿勢にあるマイクロレフレクタに内部入力される代表光線Ｐ１、Ｐ２について、＋ｚ軸方向から見た光路（ａ）、−ｙ軸方向から見た光路（ｂ）及び＋ｘ軸方向から見た光路（ｃ）をそれぞれ示したものである。
【図５】  マイクロレフレクタを基準姿勢で用いたケースについて、１つのマイクロレフレクタから得られる出射強度の角度特性のシミュレーション計算結果の一例を表わすグラフで、光強度（COS 補正後）が段階的に濃淡描示されている。
【図６】  図５と同じシミュレーション計算の結果に基づいて作成されたグラフであり、光強度（COS 補正後）が段階的な濃淡と３次元的な等輝度曲線群で描かれている。
【図７】  実施形態（ｚ軸、ｙ軸、ｘ軸各軸回りで傾斜）におけるマイクロレフレクタに内部入力される代表光線Ｐ１、Ｐ２について、＋ｚ軸方向から見た光路（ａ）、−ｙ軸方向から見た光路（ｂ）及び＋ｘ軸方向から見た光路（ｃ）をそれぞれ示したものである。
【図８】  実施形態（ｚ軸、ｙ軸、ｘ軸各軸回りで傾斜）におけるマイクロレフレクタについて、１つのマイクロレフレクタから得られる出射強度の角度特性のシミュレーション計算結果の一例を表わすグラフで、光強度（COS 補正後）が段階的に濃淡描示されている。
【図９】  図８と同じシミュレーション計算の結果に基づいて作成されたグラフであり、光強度（COS 補正後）が段階的な濃淡と３次元的な等輝度曲線群で描かれている。
【図１０】  比較のために、ｚ軸軸回りで傾斜したマイクロレフレクタに内部入力される代表光線Ｐ１、Ｐ２について、＋ｚ軸方向から見た光路（ａ）、−ｙ軸方向から見た光路（ｂ）及び＋ｘ軸方向から見た光路（ｃ）をそれぞれ示したものである。
【図１１】  図１０で光路を説明した比較例のマイクロレフレクタについて、１つのマイクロレフレクタから得られる出射強度の角度特性のシミュレーション計算結果の一例を表わすグラフで、光強度（COS 補正後）が段階的に濃淡描示されている。
【図１２】  図１１と同じシミュレーション計算の結果に基づいて作成されたグラフであり、光強度（COS 補正後）が段階的な濃淡と３次元的な等輝度曲線群で描かれている。
【図１３】  比較のために、ｚ軸軸回り及びｘ軸で傾斜したマイクロレフレクタに内部入力される代表光線Ｐ１、Ｐ２について、＋ｚ軸方向から見た光路（ａ）、−ｙ軸方向から見た光路（ｂ）及び＋ｘ軸方向から見た光路（ｃ）をそれぞれ示したものである。
【図１４】  図１３で光路を説明した比較例のマイクロレフレクタについて、１つのマイクロレフレクタから得られる出射強度の角度特性のシミュレーション計算結果の一例を表わすグラフで、光強度（COS 補正後）が段階的に濃淡描示されている。
【図１５】  図１４と同じシミュレーション計算の結果に基づいて作成されたグラフであり、光強度（COS 補正後）が段階的な濃淡と３次元的な等輝度曲線群で描かれている。
【図１６】  コーナエリアＣの周辺を例にとって、ｘ軸方向と入射面の関係を表わした図である。
【図１７】  導光板のコーナ部より一次光を供給するような配置をとった例を説明する図である。
【図１８】  図１７のケースにおけるｘ軸方向の分布を表わした図である。
【符号の説明】
１０、３０、４０、５０  導光板
１２、３２  入射面
１３、３３、４３、５３  出射面
１４、３４、４４、５４  背面
２０  マイクロレフレクタ
２１  斜面（第１の内部反射面）
２２  斜面（第２の内部反射面）
２５  嶺部
Ｌ１  一次光源
ＬＰ  液晶表示パネル
【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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