(57)【要約】【課題】光源として線状光源を用いた構成でも、点状光源と同様な高輝度で、かつ面内輝度の均一性に優れた面発光装置を提供する。【解決手段】面発光装置１Ａは、線状光源２から離れるにつれて板厚が薄くなる楔形状を有し、発光面に第１のプリズムパターン３１を備えると共に、反対側の反射面に、第１のプリズムパターン３１と直交する第２のプリズムパターン３２を備える。第１のプリズムパターン３１は、線状光源２と直交する方向で入光端面３０から反入光端面へ延びる凸形状部３３を備え、第２のプリズムパターン３２は、入光端面３０からの距離に応じて長さを変化させた傾斜面３４ａを有した凹形状部３４を備える。【選択図】        図１
2009117304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が伝播される導光板の入光端面に対向して線状光源が配置されると共に、
前記導光板の光が出射される発光面側にプリズムシートと拡散シートが配置され、発光面と反対の反射面側に反射シートが配置された面発光装置であって、
前記導光板は、前記線状光源から離れるにつれて、前記入光端面側より反対側の板厚が薄くなる楔形状を有し、前記プリズムシートと対向する発光面に、所定の形状で凹凸が形成された第１のプリズムパターンを備えると共に、前記反射シートと対向する反射面に、前記第１のプリズムパターンと直交する所定の形状で凹凸が形成された第２のプリズムパターンを備え、
前記導光板の前記第１のプリズムパターンは、前記線状光源と直交する方向で前記入光端面から反入光端面へ延びる凸形状部を備え、
前記導光板の前記第２のプリズムパターンは、前記第１のプリズムパターンの前記凸形状部と直交する方向に延び、前記凸形状部の延びる方向に沿って所定の間隔で配置された複数の凹形状部を備え、
前記第２のプリズムパターンの前記凹形状部は、前記導光板の発光面に平行な仮想平面に対して鋭角な角度の傾斜面を前記入光端面側に有し、複数の前記凹形状部で前記傾斜面の傾斜角は一定で、前記傾斜面の長さが前記入光端面からの距離に応じて変化され、
前記プリズムシートは、前記導光板の前記第１のプリズムパターンと対向する裏面に、前記第１のプリズムパターンの前記凸形状部とは直交し、かつ、前記導光板の前記第２のプリズムパターンの前記凹形状部及び前記線状光源とは平行な所定の形状で凹凸が形成されたプリズムを備えた
ことを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記導光板の前記第２のプリズムパターンは、前記入光端面側及び反入光端面側の前記傾斜面より、中央付近で前記傾斜面の長さを短くし、中央付近の前記凹形状部より、前記入光端面側及び反入光端面側の前記凹形状部の高さを高くした
ことを特徴とする請求項１記載の面発光装置。
【請求項３】
前記導光板の前記第２のプリズムパターンは、前記凹形状部の頂点の間隔を、前記入光端面側及び反入光端面側より中央付近で短くして、前記凹形状部の間の各平坦部の長さが一定に構成される
ことを特徴とする請求項２記載の面発光装置。
【請求項４】
前記導光板の前記第１のプリズムパターンは、前記凸形状部の断面形状が、ほぼ一定の曲率半径の円弧で構成され、複数の前記凸形状部は、円弧の中心点から隣り合う円弧の中心点までの距離が一定間隔で配置される
ことを特徴とする請求項２記載の面発光装置。
【請求項５】
前記導光板の前記第１のプリズムパターンは、前記凸形状部の円弧の中心角度が１°から６０°の範囲で構成される
ことを特徴とする請求項４記載の面発光装置。
【請求項６】
前記導光板の前記第１のプリズムパターンは、複数の前記凸形状部の高さが不均一に構成される
ことを特徴とする請求項４記載の面発光装置。
【請求項７】
前記導光板の前記第１のプリズムパターンは、複数の前記凸形状部の高さの差が２０μｍの範囲で構成される
ことを特徴とする請求項６記載の面発光装置。
【請求項８】
前記導光板の前記第１のプリズムパターンは、複数の前記凸形状部が有効発光範囲よりも長い範囲で形成され、かつ、前記凸形状部のそれぞれが平行に配置されると共に、
前記導光板の前記第２のプリズムパターンは、複数の前記凹形状部が有効発光範囲よりも長い範囲で形成され、かつ、前記凹形状部のそれぞれが平行に配置される
ことを特徴とする請求項２記載の面発光装置。
【請求項９】
光を透過する表示パネルの裏面に面発光装置が配置され、前記面発光装置で前記表示パネルが照射される表示装置において、
前記面発光装置は、光が伝播される導光板の入光端面に対向して線状光源が配置されると共に、
前記導光板の光が出射される発光面側にプリズムシートと拡散シートが配置され、発光面と反対の反射面側に反射シートが配置され、
前記導光板は、前記線状光源から離れるにつれて、前記入光端面側より反対側の板厚が薄くなる楔形状を有し、前記プリズムシートと対向する発光面に、所定の形状で凹凸が形成された第１のプリズムパターンを備えると共に、前記反射シートと対向する反射面に、前記第１のプリズムパターンと直交する所定の形状で凹凸が形成された第２のプリズムパターンを備え、
前記導光板の前記第１のプリズムパターンは、前記線状光源と直交する方向で前記入光端面から反入光端面へ延びる凸形状部を備え、
前記導光板の前記第２のプリズムパターンは、前記第１のプリズムパターンの前記凸形状部と直交する方向に延び、前記凸形状部の延びる方向に沿って所定の間隔で配置された複数の凹形状部を備え、
前記第２のプリズムパターンの前記凹形状部は、前記導光板の発光面に平行な仮想平面に対して鋭角な角度の傾斜面を前記入光端面側に有し、複数の前記凹形状部で前記傾斜面の傾斜角は一定で、前記傾斜面の長さが前記入光端面からの距離に応じて変化され、
前記プリズムシートは、前記導光板の前記第１のプリズムパターンと対向する裏面に、前記第１のプリズムパターンの前記凸形状部とは直交し、かつ、前記導光板の前記第２のプリズムパターンの前記凹形状部及び前記線状光源とは平行な所定の形状で凹凸が形成されたプリズムを備えた
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
光を透過する表示パネルの裏面に面発光装置が配置され、前記面発光装置で前記表示パネルが照射される表示装置を備えた電子機器において、
前記面発光装置は、光が伝播される導光板の入光端面に対向して線状光源が配置されると共に、
前記導光板の光が出射される発光面側にプリズムシートと拡散シートが配置され、発光面と反対の反射面側に反射シートが配置され、
前記導光板は、前記線状光源から離れるにつれて、前記入光端面側より反対側の板厚が薄くなる楔形状を有し、前記プリズムシートと対向する発光面に、所定の形状で凹凸が形成された第１のプリズムパターンを備えると共に、前記反射シートと対向する反射面に、前記第１のプリズムパターンと直交する所定の形状で凹凸が形成された第２のプリズムパターンを備え、
前記導光板の前記第１のプリズムパターンは、前記線状光源と直交する方向で前記入光端面から反入光端面へ延びる凸形状部を備え、
前記導光板の前記第２のプリズムパターンは、前記第１のプリズムパターンの前記凸形状部と直交する方向に延び、前記凸形状部の延びる方向に沿って所定の間隔で配置された複数の凹形状部を備え、
前記第２のプリズムパターンの前記凹形状部は、前記導光板の発光面に平行な仮想平面に対して鋭角な角度の傾斜面を前記入光端面側に有し、複数の前記凹形状部で前記傾斜面の傾斜角は一定で、前記傾斜面の長さが前記入光端面からの距離に応じて変化され、
前記プリズムシートは、前記導光板の前記第１のプリズムパターンと対向する裏面に、前記第１のプリズムパターンの前記凸形状部とは直交し、かつ、前記導光板の前記第２のプリズムパターンの前記凹形状部及び前記線状光源とは平行な所定の形状で凹凸が形成されたプリズムを備えた
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等に使用される面発光装置と、この面発光装置を備えた表示装置及び電子機器に関する。詳しくは、線状光源が側方に配置された導光板で、発光面と反射面のそれぞれに形成されたプリズムパターンによって、光源からの距離によらず輝度の均一性を向上させると共に、輝度を向上させるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の白色発光ダイオードの増加により、点状光源を用いたサイドライト型の面発光装置が提案されている。このようなサイドライト型の面発光装置では、ドット・プリズムパターンといった凹凸パターンを導光板に形成し、導光板から出射される光の指向（集光）性を向上させた面発光装置の提供がなされている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
一方、線状光源を用いたサイドライト型の面発光装置においては、一般的に、微細なブラスト加工を主面（発光面）に備え、主面とは反対の面（反射面）に線状光源に対して鉛直方向に延びる円弧、あるいは三角形状のプリズムを形成した構成で導光板が形成されている。しかし、この構成では、光の効率が分散されてしまい、光の利用効率が下がってしまう。
【０００４】
そこで、線状光源を用いたサイドライト型の面発光装置でも、導光板の発光面側に凹凸パターンを形成し、導光体から出射される光の指向性を向上させた面発光装置の提供がなされている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０２６３９号公報
【特許文献２】特開２００５−３１７４３５号公報
【特許文献３】特開２００５−３５３４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、点状光源に対応した従来の面発光装置では、光源を線状光源に置き換えると、画面のサイズが１０インチ以上の中型のディスプレイ等に用いるような場合、十分な輝度が得られなくなり、また、輝度のばらつきが生じていた。
【０００７】
また、線状光源に対応した従来の面発光装置では、導光板の発光面側に三角形状のプリズムが配置されており、プリズムの頂点に傷が発生しやすかった。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、光源として線状光源を用いた構成でも、点状光源と同様な高輝度で、かつ面内輝度の均一性に優れた面発光装置と、この面発光装置を備えた表示装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、本発明は、光が伝播される導光板の入光端面に対向して線状光源が配置されると共に、導光板の光が出射される発光面側にプリズムシートと拡散シートが配置され、発光面と反対の反射面側に反射シートが配置された面発光装置であって、導光板は、線状光源から離れるにつれて、入光端面側より反対側の板厚が薄くなる楔形状を有し、プリズムシートと対向する発光面に、所定の形状で凹凸が形成された第１のプリズムパターンを備えると共に、反射シートと対向する反射面に、第１のプリズムパターンと直交する所定の形状で凹凸が形成された第２のプリズムパターンを備え、導光板の第１のプリズムパターンは、線状光源と直交する方向で入光端面から反入光端面へ延びる凸形状部を備え、導光板の第２のプリズムパターンは、第１のプリズムパターンの凸形状部と直交する方向に延び、凸形状部の延びる方向に沿って所定の間隔で配置された複数の凹形状部を備え、第２のプリズムパターンの凹形状部は、導光板の発光面に平行な仮想平面に対して鋭角な角度の傾斜面を入光端面側に有し、複数の凹形状部で傾斜面の傾斜角は一定で、傾斜面の長さが入光端面からの距離に応じて変化され、プリズムシートは、導光板の第１のプリズムパターンと対向する裏面に、第１のプリズムパターンの凸形状部とは直交し、かつ、導光板の第２のプリズムパターンの凹形状部及び線状光源とは平行な所定の形状で凹凸が形成されたプリズムを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の表示装置は、光を透過する表示パネルの裏面に面発光装置が配置され、面発光装置で表示パネルが照射される表示装置において、上述した本発明の面発光装置を備えたものである。また、本発明の電子機器は、光を透過する表示パネルの裏面に面発光装置が配置され、面発光装置で表示パネルが照射される表示装置を備えた電子機器において、上述した本発明の面発光装置を備えたものである。
【００１１】
本発明の面発光装置では、線状光源から出射された光が入光端面から導光板に入射する。入光端面から導光板に入射した光は、導光板の第１のプリズムパターンと第２のプリズムパターンで反射しながら、入光端面の側から反対側の端面に向けて伝播される。
【００１２】
導光板を伝播され、第１のプリズムパターンの凸形状部で反射した光は、入光端面から反対側の端面に向かって集光される。そして、導光板は、線状光源から離れるにつれて板厚が薄くなる楔形状とすることで、線状光源から遠い側での光量低下を防ぐ。
【００１３】
また、導光板を伝播され、第２のプリズムパターンの傾斜面で反射した光は、第１のプリズムパターンを透過する入射角で第１のプリズムパターンに入射し、所定の屈折角で屈折して導光板から出射する。
【００１４】
導光板の第１のプリズムパターンから出射した光は、プリズムシートのプリズムに入射することで屈折し、所定の指向性でプリズムシートから出射する。
【００１５】
導光板の第２のプリズムパターンは、複数の凹形状部で傾斜面の長さが入射端面からの距離に応じて変えられており、光源からの距離及び導光板の板厚と、第２のプリズムパターンの傾斜面の長さの関係から、輝度の面均一性が整えられる。
【００１６】
本発明の表示装置及び電子機器では、このような面発光装置を備えることで、導光板の側部に線状光源を備えた構成で画面の輝度を向上させ、かつ、光源からの距離等によらず、輝度の不均一さが解消される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の面発光装置では、出射される光の指向性を向上させることができると共に、輝度のばらつきを抑えることができ、高輝度で、かつ面内輝度の均一性を向上させることができる。
【００１８】
本発明の表示装置及び電子機器では、このような面発光装置を備えることで、周囲の明るさ等に応じて必要とされる輝度で画面を表示できると共に、画面上での輝度の不均一さを解消できる。
【００１９】
また、高輝度な面発光装置を提供できることにより、光源の発光量を抑えて必要な輝度を得ることができ、低消費電力化を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の面発光装置、表示装置及び電子機器の実施の形態について説明する。
【００２１】
＜本実施の形態の面発光装置の構成例＞
（１）面発光装置の全体構成
図１及び図２は、本実施の形態の面発光装置の一例を示し、図１（ａ）は、本実施の形態の面発光装置１Ａの側面図、図１（ｂ）は、面発光装置１Ａの斜視図である。また、図２は、面発光装置１Ａの分解斜視図である。
【００２２】
本実施の形態の面発光装置１Ａは、例えば液晶表示パネル等のバックライト装置として使用される物で、光を出射する線状光源２と、線状光源２から出射された光を伝播して、発光面から出射させる導光板３を備える。また、面発光装置１Ａは、導光板３の発光面から出射された光を集光するプリズムシート４及び拡散シート５と、導光板３の発光面と反対側の反射面から出射された光を反射して、導光板３に再入射させる反射シート６を備える。
【００２３】
ここで、面発光装置１Ａでは、線状光源２に沿った方向をＹ軸とし、線状光源２から出射された光が導光板３で伝播される方向をＸ軸とする。
【００２４】
線状光源２は、棒線状の例えば冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）または熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）等が用いられ、光を集光する反射板２０を備える。
【００２５】
導光板３は、所定の波長領域において光を透過する透明な樹脂材料、例えばアクリル材で所定の形状に形成される。すなわち、導光板３は、線状光源２と対向した一の側面が入光端面３０となり、入光端面３０が線状光源２に平行なＹ軸に沿った向きで配置される。
【００２６】
また、導光板３は、線状光源２からＸ軸に沿って離れる方向である入光端面３０側から反入光端面側に向けて、板厚薄くなる楔型の形状を有する。
【００２７】
更に、導光板３は、プリズムシート４と対向する面（上面）が発光面となり、発光面を所定の凹凸形状として第１のプリズムパターン３１が形成される。また、導光板３は、反射シート６と対向する面（下面）が反射面となり、第１のプリズムパターン３１と直交する向きで、反射面を所定の凹凸形状として第２のプリズムパターン３２が形成される。
【００２８】
ここで、導光板３は、反射面側の第２のプリズムパターン３２が、線状光源２と平行なＹ軸に沿った向きで配置され、発光面側の第１のプリズムパターン３１が、線状光源２と直交するＸ軸に沿った向きとなる。
【００２９】
プリズムシート４は、導光板３の第１のプリズムパターン３１が形成された発光面に対向して配置され、拡散シート５は、プリズムシート４の表面に配置される。また、反射シート６は、導光板３の第２のプリズムパターン３２が形成された反射面に対向して配置される。
【００３０】
プリズムシート４は、導光板３の第１のプリズムパターン３１と対向する裏面を所定の凹凸形状としてプリズム面４０が形成され、レンズシートとして、プリズム面が下面となる通称逆プリズムシートが用いられる構成で良い。
【００３１】
プリズムシート４は、プリズム面４０の凸形状部が、導光板３の第１のプリズムパターン３１とは直交し、導光板３の第２のプリズムパターン３２及び線状光源２とは平行なＹ軸に沿った向きで配置される。
【００３２】
（２）導光板の第１のプリズムパターンの構成例
図３は、第１のプリズムパターン３１の詳細を示す導光板３の要部断面図である。
【００３３】
導光板３の第１のプリズムパターン３１は、ほぼ半円筒状の凸形状部３３が、線状光源２と直交するＸ軸に沿った向きで形成され、光が入射する入光端面３０と平行なＹ軸に沿った断面における円弧Ｒの曲率半径が、ほぼ一定となる形状になっている。また、第１のプリズムパターン３１のある円弧Ｒ（１）の中心線Ｌ（１）と、隣り合う円弧Ｒ（２）の中心線Ｌ（２）との距離Ｄｒが、一定のピッチで配置されている。
【００３４】
更に、第１のプリズムパターン３１の凸形状部３３の円弧Ｒの中心角θＲは、約６０°〜１２０°の範囲に設定される。
【００３５】
より好適には、第１のプリズムパターン３１のある円弧Ｒ（１）の中心線Ｌ（１）と、円弧Ｒ（１）の中心点Ｏ（１）と円弧Ｒ（１），Ｒ（２）の交点Ｃとを結んだ線ＬＣの交差する角度θｒは、約４５°〜約６０°の範囲が好ましく、円弧Ｒの中心角θＲとしては、約９０°〜約１２０°となるような形状が好ましい。
【００３６】
そして、第１のプリズムパターン３１の凸形状部３３は、図１（ｂ）に示す有効発光範囲ＥのＸ軸方向の長さより長く、それぞれが平行に形成され、有効発光範囲Ｅ内において、Ｘ軸上のどの位置でＹ軸に沿った断面をとっても同形状で形成されている。
【００３７】
図４は、本実施の形態の面発光装置１Ａの導光板３における第１のプリズムパターン３１の集光効果を示す動作説明図で、図４（ａ）は、第１のプリズムパターン３１で集光される光線の伝搬を示す概略図、図４（ｂ）は、集光される光の強度分布を示すグラフである。
【００３８】
また、図５は、比較例として、発光面に所定の形状のプリズムパターンが形成されていない導光板の動作説明図で、図５（ａ）は、集光されない光線の伝播を示す概略図、図５（ｂ）は、集光されない光の強度分布を示すグラフである。
【００３９】
従来のように、発光面に所定の形状のプリズムパターンが形成されていない導光板では、線状光源２から入射された光は、発光面で反射する際に進行方向が変わることがなく、図５（ａ）に示す光線Ｇ２のように、Ｙ軸方向に広がって伝播される。これにより、導光板の発光面から出射（Ｚ軸方向）される光は、図５（ｂ）に示すように法線方向（０°）に対して広がりを持った光になり、指向性が悪く、輝度を低下させる要因となってしまう。
【００４０】
これに対して、本実施の形態では、導光板３の発光面に、光の伝播方向に沿って円弧状の凸形状部３３が形成された第１のプリズムパターン３１を備えたことで、線状光源２から入射された光は、第１のプリズムパターン３１で反射することで進行方向が変わり、図４（ａ）に示す光線Ｇ１のように、Ｘ軸方向に集光されて伝播される。これにより、導光板３の発光面である第１のプリズムパターン３１から出射（Ｚ軸方向）される光は、図４（ｂ）に示すように法線方向（０°）に対して立ち上がった（集光した）光となり、且つ、反射面側の第２のプリズムパターン３２に対して効果的に寄与することで指向性を高め、輝度を向上させることが可能になる。
【００４１】
図６は、本実施の形態の面発光装置１Ａの導光板３において第１のプリズムパターン３１の円弧の中心角を変えた場合のシミュレーション例を示す説明図で、図６（ａ）は、中心角を６０°とした場合の光の伝播の様子を示し、図６（ｂ）は、中心角を１２０°とした場合の光の伝播の様子を示す。
【００４２】
また、図６（ｃ）は、光の強度分布を示すグラフで、縦軸に輝度を示し、横軸に光源からの距離を示す。
【００４３】
図３に示す第１のプリズムパターン３１の円弧Ｒの中心角を６０°にした場合と１２０°にした場合で、光の広がりをシミュレーションすると、図６（ｂ）に示すように、第１のプリズムパターン３１の円弧の中心角を１２０°にした方が、Ｘ軸方向の指向性が強いことがわかる。また、図６（ｃ）に示すように、第１のプリズムパターン３１の円弧の中心角を１２０°にした方が、６０°の場合より全体的に輝度が高いことがわかる。
【００４４】
図７は、導光板３とプリズムシート４の積層状態を示す説明図である。面発光装置１Ａでは、導光板３にプリズムシート４を積層する構成であり、振動や環境状態等により、導光板３の第１のプリズムパターン３１の凸形状部３３と、プリズムシート４のプリズム面４０の凸形状部が衝突して起こる摩擦傷を減少させる構成を備える。
【００４５】
すなわち、導光板３は、図３に示すように、プリズムシート４のプリズム面４０の各凸形状部の頂点を通る仮想平面Ｈ１に対して、第１のプリズムパターン３１の凸形状部３３を不均一な高さとする。
【００４６】
これにより、図７に示すように、導光板３の第１のプリズムパターン３１とプリズムシート４のプリズム面４０の対向する凸形状部で非接触範囲Ｓが存在し、導光板３とプリズムシート４との接地面積が少なくなって、摩擦傷の発生を防止することができる。
【００４７】
但し、導光板３では、第１のプリズムパターン３１の凸形状部３３の高低差が大きくなると、光を出射する際に縞模様が見えるようになるため、図３に示すように、第１のプリズムパターン３１の凸形状部３３の高低差Ｄｈは、０〜２０μｍ程度の範囲でばらついている状態が好ましい。
【００４８】
図８は、導光板３の第１のプリズムパターン３１を成形する金型の製造工程の概要を示す動作説明図である。導光板３は、金型による一体成形で製作されるため、第１のプリズムパターン３１を成形する金型１０１は、第１のプリズムパターン３１の円弧状の凸形状部３３に合わせて、円弧状の凹形状部１０２が形成される。
【００４９】
金型１０１では、円弧状の凹形状部１０２がバイトＢ１による切削加工で形成されるが、複数の凹形状部１０２を一定の間隔で形成するには、バイトＢ１の送り量ＰＢ１を一定にすれば良い。また、凹形状部１０２の深さを変えるには、追い込み深さ量Ｄｐを変えれば良い。
【００５０】
これにより、導光板３において、第１のプリズムパターン３１の凸形状部３３を一定ピッチでかつ不均一な高さで成形するための金型１０２の加工は容易である。従って、製造コストの上昇を抑えて、製品コストを低減することが可能になる。
【００５１】
（３）導光板の第２のプリズムパターンの構成例
図９は、第２のプリズムパターン３２の詳細を示す導光板３の要部断面図である。導光板３の第２のプリズムパターン３２は、入光端面３０から入射された光の進行方向に対して所定の角度で立ち上がる傾斜面３４ａを有した三角柱状の凹形状部３４が、線状光源２と平行なＹ軸に沿った向きで形成され、凹形状部３４と平坦部３５が、線状光源２と直交するＸ軸に沿って交互に配置される。
【００５２】
導光板３は、入光端面３０側から反入光端面側に向けて板厚が薄くなる楔型の形状となるように、第２のプリズムパターン３２が形成された反射面側が傾斜している。そして、第２のプリズムパターン３２は、導光板３の第１のプリズムパターン３１で形成される発光面と平行な仮想平面Ｈ２に対して、傾斜面３４ａの交差する角度θ１が所定の鋭角となるように、傾斜面３４ａと平坦部３５の交差する角度θ２が鈍角に設定される。
【００５３】
すなわち、導光板３は、入光端面３０から入射されて伝播された光Ｇ３を、第２のプリズムパターン３２の傾斜面３４ａで反射させて、発光面である第１のプリズムパターン３１に入射させる。このとき、第１のプリズムパターン３１に対する光の入射角度が、入射した光が所定の角度で屈折してプリズムシート４に入射するように、第２のプリズムパターン３２の傾斜面３４ａの角度θ１が設定されている。
【００５４】
また、第２のプリズムパターン３２は、凹形状部３４の他方の傾斜面と平坦部３５の交差する角度θ３が、傾斜面３４ａと平坦部３５の交差する角度θ２より狭い鈍角に設定され、凹形状部３４が所定のピッチで配置できるように構成される。
【００５５】
ここで、第２のプリズムパターン３２の凹形状部３４は、図１（ｂ）に示す有効発光範囲ＥのＹ軸方向の長さより長く、それぞれが平行に形成され、有効発光範囲Ｅ内において、Ｙ軸上のどの位置でＸ軸に沿った断面をとっても同形状で形成されている。
【００５６】
図１０は、導光板３とプリズムシート４における光の入射角と屈折角の関係を示す光線図であり、次に、導光板３における第２のプリズムパターン３２の具体的な形状について説明する。
【００５７】
ここで、屈折率ｎ1の物質から屈折率ｎ2（ｎ1＞ｎ2）の物質に入射角θａで光が入射する場合、反射角θｂは入射角に等しく、屈折角θｃは、スネルの法則により、ｎ1ｓｉｎθａ＝ｎ2ｓｉｎθｃで求められる。
【００５８】
面発光装置１Ａでは、輝度を向上させるためには、導光板３の発光面である第１のプリズムパターン３１から出射した光を、プリズムシート４の発光面に対して、法線（０°）方向に集光する必要がある。
【００５９】
導光板３及びプリズムシート４の屈折率をｎ＝１．４９とした場合、プリズムシート４で法線方向に光を集光させるためには、プリズムシート４における光の屈折角を上述したスネルの法則で計算すると、導光板３の第１のプリズムパターン３１からの出射角（屈折角）θｄの最適角度が、約２０°〜３０°付近であると算出される。
【００６０】
そして、導光板３の第１のプリズムパターン３１に入射する光を、上述した出射角θｄ方向に集光させる入射角を計算すると、第１のプリズムパターン３１に入射される光を反射させる第２のプリズムパターン３２の傾斜面３４ａの傾斜角θ１は、約５°〜１０°付近が好適である。
【００６１】
図１１は、導光板３の第２のプリズムパターン３２における凹形状部３４の傾斜面３４ａと平坦部３５の長さの算出方法を示す説明図で、図１１（ａ）は、導光板３の平面図、図１１（ｂ）は、導光板３の要部側面図である。
【００６２】
ここで、導光板３の第２のプリズムパターン３２において、凹形状部３４の傾斜面３４ａの長さをｐｈ（ｈ＝１〜ｍ1）とし、平坦部３５の長さをｄｉ（ｉ＝１〜ｍ2）とする。
【００６３】
導光板３は、Ｘ軸に沿った入光端面３０から反入光端面までの長さＬの間に、複数の凹形状部３４が形成され、凹形状部３４の傾斜面３４ａの傾斜角θ１が、全て同角度で構成される。
【００６４】
また、導光板３は、平坦部３５の長さｄｉが、ｄｉ＝ｄとして同じ長さで構成され、複数の凹形状部３４の間隔は一定（ｄ＝ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝・・・）である。
【００６５】
一方、導光板３は、傾斜面３４ａの長さＰｈを、入光端面３０からの距離に応じて変化させることで、有効発光範囲内での輝度の面均一性を整えている。
【００６６】
導光板３では、入光端面３０から光が入射されたときに、第２のプリズムパターン３２において平坦部３５となる区間と傾斜面３４ａとなる区間の割合と、発光面での輝度との間に相関関係がある。
【００６７】
このため、第２のプリズムパターン３２における傾斜面３４ａと平坦部３５の長さの算出方法としては、導光板３を長さＬ方向にある分割数で分割し、分割された各区間の中で、第２のプリズムパターン３２の傾斜面３４ａとなる区間と平坦部３５となる区間の割合を、輝度との相関により割り出す。
【００６８】
すなわち、導光板３において、分割された各区間の長さをａｊ（ｊ＝１〜ｍ3）とすると、導光板３の長さＬは、Ｌ＝Σａｊとなる。また、分割されたある区間の長さａｊの中で、平坦部３５となる区間の長さｄｉの総和は、Σｄｉ＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋・・・であり、傾斜面３４ａとなる区間の長さｐｈの総和は、Σｐｉ＝ｐ１＋ｐ２＋ｐ３＋・・・である。
【００６９】
これにより、分割された各区間の長さａｊは、ａｊ＝Σｄｉ＋Σｐｉとなる。この分割された各１区間の中で、長さａｊに対する平坦部３５となる区間の長さｄｉの総和Σｄｉと、傾斜面３４ａとなる区間の長さｐｉの総和Σｐｉとの割合を、輝度との相関で割り出す。
【００７０】
そして、平坦部３５となる区間と傾斜面３４ａとなる区間の割合から、平坦部３５の長さｄｉを決定し、分割された区間内の凹形状部３４の数と、凹形状部３４の高さを規定する傾斜面３４ａの長さを算出する。
【００７１】
図１２は、導光板３の第２のプリズムパターン３２において、傾斜面３４ａとなる区間と平坦部３５となる区間の割合を輝度との相関から算出して求めた第２のプリズムパターン３２の高さ分布の一例を示すグラフである。図１２では、横軸に入光端面３０からの距離を示し、縦軸に凹形状部３４の高さを示す。
【００７２】
また、図１３は、導光板３の第２のプリズムパターン３２において、傾斜面３４ａとなる区間と平坦部３５となる区間の割合を輝度との相関から算出して求めた第２のプリズムパターン３２のピッチ分布の一例を示すグラフである。図１４では、横軸に入光端面３０からの距離を示し、縦軸に凹形状部３４の頂点のピッチを示す。
【００７３】
線状光源２からの光が導光板３に入光端面３０から入射すると、導光板３の発光面では、導光板３が楔形状であることで板厚が厚くなっている入光端面３０に近い側では、光が導光板３内を導光してしまうため、輝度が低く、光源から遠い反入光端面側では、板厚が薄くなるため、光が発光しやすくなり、輝度が高くなる性質がある。
【００７４】
そこで、導光板３において入光端面３０側での輝度を上げるため、第２のプリズムパターン３２では、入光端面３０付近の傾斜面３４ａの長さを長くし、凹形状部３４の高さを高くしている。
【００７５】
入光端面３０から一定の距離を過ぎると、Ｘ軸に沿った中央ＯＬ付近では、傾斜面３４ａの長さを、入光端面３０付近の傾斜面３４ａより短くして、凹形状部３４の高さを低くしている。ここで、導光板３の中央付近に位置する複数の凹形状部３４の間では、高さの差は少ない。
【００７６】
更に、反入光端面側に抜けてしまう光を第２のプリズムパターン３２に寄与させて無駄なく利用するため、反入光端面側の傾斜面３４ａの長さを長くし、凹形状部３４の高さを反入力端面側において再度高くしている。
【００７７】
一方、導光板３のＸ軸に沿った中央ＯＬ付近の凹形状部３４の頂点のピッチを、入光端面３０側及び反入光端面側の凹形状部３４の頂点のピッチより短くし、入光端面３０側と反入光端面側で凹形状部３４の頂点のピッチを長くすることで、凹形状部３４の間の平坦部３５の長さは同一になる。
【００７８】
これにより、導光板３では、線状光源２から入光端面３０に光が入射すると、上述した形状の第２のプリズムパターン３２によって、導光板３の発光面側に対向するプリズムシート４に、プリズムシート４で所定の指向性が得られるような最適な方向に光が集光する。従って、面発光装置１Ａとして組み立てられた際に、高輝度でかつ面均一な状態が得られる。
【００７９】
図１４は、輝度の均一性を示すシミュレーション例の動作説明図である。上述した算出方法で求めた形状の第２のプリズムパターン３２を有する導光板３に線状光源２から光が入射されると、発光面の全体がほぼ均一に発光することがわかる。
【００８０】
図１５は、導光板３の第２のプリズムパターン３２を成形する金型の製造工程の概要を示す動作説明図である。第２のプリズムパターン３２を成形する金型１０３は、第２のプリズムパターン３２の凹形状部３４に合わせて、所定の長さの傾斜面形成部１０４ａと平坦部形成部１０４ｂが形成される。
【００８１】
金型１０３では、傾斜面形成部１０４ａと平坦部形成部１０４ｂがバイトＢ２による切削加工で形成される。このため、バイトＢ２は、傾斜面切削部Ｂ２１と平坦部切削部Ｂ２２を有する。
【００８２】
ここで、図１１等で説明したように、導光板３において第２のプリズムパターン３２の平坦部３５の長さを一定にすると、平坦部３５を形成する金型１０３の平坦部形成部１０４ｂの長さは、バイトＢ２の平坦部切削部Ｂ２２の長さＤＬで規定することができる。
【００８３】
一方、第２のプリズムパターン３２の傾斜面３４ａの長さを変えるために、金型１０３の傾斜面形成部１０４ａの長さを変えるには、バイトＢ２の送り量を変えれば良く、バイトＢ２の送り量をＰＢＬからＰＢＳに減らすと、傾斜面形成部１０４ａの長さを短くできる。
【００８４】
これにより、導光板３において、第２のプリズムパターン３２の凹形状部３４を一定ピッチでかつ傾斜面３４ａを不均一な長さで成形するための金型１０３の加工は容易である。従って、製造コストの上昇を抑えて、製品コストを低減することが可能になる。
【００８５】
＜本実施の形態の表示装置と電子機器の構成例＞
図１６は、本実施の形態の表示装置の一例を示す断面図である。本実施の形態の表示装置１０は、テレビジョン受信機やモニタ、コンピュータ等に用いられる液晶表示装置であり、透過型の液晶表示パネル１１と、上述した面発光装置１Ａを備える。
【００８６】
液晶表示パネル１１は、電極間に液晶層が備えられ、電圧の印加によって液晶の配列を変えることで、光が透過する状態と光を遮蔽する状態に切り替えられる。
【００８７】
面発光装置１Ａは、液晶表示パネル１１の裏面に配置されてバックライトとして機能し、液晶表示パネル１１の光の透過の有無で、映像や文字等の画像が表示される。
【００８８】
図１７は、本実施の形態の電子機器の一例を示す斜視図である。本実施の形態の電子機器１２は、例えばノート型のパーソナルコンピュータであり、液晶ディスプレイ１３に、図１６に示す液晶表示パネル１１と面発光装置１Ａを備える。
【００８９】
本発明が適用される電子機器としては、他に、デスクトップ型のパーソナルコンピュータのモニタや、テレビジョン受信機等、例えば画面のサイズが１０インチ以上、好適には２０インチを超えるような表示装置を備える構成に適用される。
【００９０】
＜本実施の形態の面発光装置、表示装置及び電子機器の効果＞
本実施の形態の面発光装置１Ａでは、従来の構造よりも、導光体３から出射される光の指向（集光）性を向上させることができる。これにより、高輝度で面内輝度の均一性に優れた面発光装置が実現できる。また、導光板３の耐傷付き性を向上でき、表示品質を向上させることができる。
【００９１】
更に、導光板３のプリズムパターンを成形するための金型にプリズム形状を加工する際に、バイトの送りピッチを変えるだけで所望の形状を得ることができ、金型の加工が容易に行なえる。
【００９２】
また、輝度の均一性を整えるための第２のプリズムパターンの密度分布が割り出しやすく、試作回数を減らすことができ、コスト低減が図れる。
【００９３】
そして、このように高輝度な面発光装置を提供できることにより、表示装置や電子機器の低消費電力化を図ることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト等に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施の形態の面発光装置の一例を示す構成図である。
【図２】本実施の形態の面発光装置の一例を示す構成図である。
【図３】第１のプリズムパターンの詳細を示す導光板の要部断面図である。
【図４】本実施の形態の面発光装置の導光板における第１のプリズムパターンの集光効果を示す動作説明図である。
【図５】発光面に所定の形状のプリズムパターンが形成されていない導光板の動作説明図である。
【図６】本実施の形態の面発光装置の導光板において第１のプリズムパターンの円弧の中心角を変えた場合のシミュレーション例を示す説明図である。
【図７】導光板とプリズムシートの積層状態を示す説明図である。
【図８】導光板の第１のプリズムパターンを成形する金型の製造工程の概要を示す動作説明図である。
【図９】第２のプリズムパターンの詳細を示す導光板の要部断面図である。
【図１０】導光板とプリズムシートにおける光の入射角と屈折角の関係を示す光線図である。
【図１１】導光板の第２のプリズムパターンにおける凹形状部の傾斜面と平坦部の長さの算出方法を示す説明図である。
【図１２】導光板における第２のプリズムパターンの高さ分布の一例を示すグラフである。
【図１３】導光板における第２のプリズムパターンのピッチ分布の一例を示すグラフである。
【図１４】輝度の均一性を示すシミュレーション例の動作説明図である。
【図１５】導光板の第２のプリズムパターンを成形する金型の製造工程の概要を示す動作説明図である。
【図１６】本実施の形態の表示装置の一例を示す断面図である。
【図１７】本実施の形態の電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９６】
１Ａ・・・面発光装置、１０・・・表示装置、１２・・・電子機器、２・・・線状光源、３・・・導光板、３０・・・入光端面、３１・・・第１のプリズムパターン、３２・・・第２のプリズムパターン、３３・・・凸形状部、３４・・・凹形状部、３４ａ・・・傾斜面、３５・・・平坦部、４・・・プリズムシート、４０・・・プリズム面、５・・・拡散シート、６・・・反射シート
【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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図６】
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【図１４】
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