JP6142293B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルや照明用のエッジライト式バックライトに用いられる導光板に関する。

液晶表示装置は、一般的に、自発光装置ではないためバックライトのような別途の光源が必要である。バックライトユニットは、主に、光源と光源から出射された光を導光して面発光させる導光板（Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｐｌａｔｅ）とにより構成される。

一般的に、バックライトユニットは、光源の位置によって直下型方式とエッジライト方式などに分類される。直下型方式によれば、液晶パネルの直下に多数の光源、例えば冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が設けられ、光源から入射した光を、複数の光学シートを介して拡散させ、液晶表示装置パネルに照射する。エッジライト方式によれば、導光板を用いるものであり、側端に光源が設けられ光源から入射した光を導光板にて拡散させ、複数の光学シートを介して液晶表示パネルに照射する。

図１１は、ＬＥＤを採用したエッジライト方式の光学モジュールユニットの一例を示す。

図１１に示すように、導光板１３の側面部には、点光源などの光源であるＬＥＤ１６が複数個配置されている。また、導光板１３の上方には、拡散シート１２が配置されており、拡散シート１２は、導光板１３から出射された光を広く拡散させる。

さらに、拡散シート１２の上方には第１プリズムシート２０が配置され、第１プリズムシート２０の上方には第２プリズムシート２１が配置され、第２プリズムシート２１の上方には光学シート２２が配置されており、それぞれ光を視認方向に集光させることにより高輝度化を図っている。さらに、導光板１３の下方には、反射シート１７が配置されており導光板１３から下方に漏れた光を導光板１３に再度戻し光を有効に利用させている。

図１２は、特許文献１に記載された従来の導光板１３の構成を示すものである。図１２を簡単に説明すると、導光板１３と、導光板１３の両端部に配置された光生成部であるＬＥＤ１６とから構成される光源と、この光源からの光を液晶セルに導く上記複数の複合シート群１８と、から主に構成されている。導光板１３の反射プリズム面（下面）には、所定の間隔をおいて複数のプリズム１４ａ〜１４ｃが形成されている。

反射プリズム面に形成される複数のプリズム１４ａ〜１４ｃの断面形状は、ＬＥＤ１６からの直接光およびＬＥＤ１６から光出射面で反射した反射光の光路を考慮して決定される。すなわち、ＬＥＤ１６からの光が複合シート群１８に出射される場合、ＬＥＤ１６から直接、反射プリズム面（下面）に向う光２５と、ＬＥＤ１６から出て一度光出射面で反射した後に反射プリズム面に向う光２６との２つの光がある。複合シート群１８に効率良く光を導くためには、この２つの光路を考慮してプリズムの断面形状を決定する必要がある。

略中央部のプリズム１４ａの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ１）が４０°の二等辺三角形である。このプリズム１４ａの深さはＤ１である。

導光板１３の端部から１／４の位置のプリズム１４ｂの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ２）が３４．８°の三角形である。このプリズム１４ｂの深さはＤ２である。

導光板１３の端部のプリズム１４ｃの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ３）が２４．０５°の三角形である。また、このプリズム１４ｃの深さは、Ｄ３である。

すなわち、プリズム１４ａ〜１４ｃの先端角Ｔをすべてのプリズムで一定とし、プリズム１４ａ〜１４ｃの傾斜角をＬＥＤ１６に近い方から中央に向かって大きくするように設定し、またプリズムの深さをＬＥＤ１６に近い方から中央に向かって深くするように設定されている。

特許文献１の構成では、導光板１３の反射プリズム面に形成された複数のプリズム１４ａ〜１４ｃが、ＬＥＤ１６からの直接光およびＬＥＤ１６から光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有する。

そのため、ＬＥＤ１６からの直接光だけでなく、ＬＥＤ１６から光出射面で反射した反射光も導光板１３に光出射面に対してほぼ垂直に出射させることができる。

その結果、導光板１３から効率良く光を出射することが可能である。しかしながら、視野角特性を確保して角度方向の輝度ムラを抑制し、かつ、デミング特性（エリア発光特性）を向上されるためには、プリズムの先端角度Ｔが１種類のために、視野角特性、輝度ムラ、デミング特性の相反する特性を満足させることができず、やはり価格が高価なプリズムシートを２枚使用する必要があり、ユニットの構成部品点数が増え、組み立てが煩雑になるという課題を有していた。

ここで、デミング特性とは、エリア発光特性であり、バックライトを複数のエリアに分け、それぞれのエリア発光を独立に制御することで、画面内の黒い部分は発光せず、明るい部分を光らせることでコントラスト比の向上を図る特性のことである。

特開２００４−２００１２８号公報

本発明の目的は、上記課題を解決するもので、光が入射面から入射し、反射プリズム面に形成された複数のプリズムが、ＬＥＤ１６からの直接光およびＬＥＤ１６から光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状を有し、その断面形状は略Ｖ字形溝状であり、略Ｖ字形溝は２種類以上の断面形状をもち、視野角特性の確保と輝度ムラを抑制し、正面輝度の高めデミング性を向上させる導光板１３を提供する。

上記目的を達成するために、光源から出射された光が入射する入射面と、入射面から入射した光を出射する出射面と、出射面に対向する面であるとともに、入射面から入射した光を出射面に向けて伝播反射させる伝播反射面と、を有する導光板であって、伝播反射面は、略Ｖ字形溝を有し、略Ｖ字形溝は、２種類以上の断面形状を有する導光板を用いる。

本発明の導光板は、視野角特性の確保と正面輝度が高く、かつ、デミング性が向上した導光板である。

図１は、実施の基本形態を説明する導光板の概略断面図である。 図２Ａは、実施の形態１における導光板の輝度特性図である。 図２Ｂは、実施の形態１における導光板の輝度角度特性図である。 図２Ｃは、実施の形態１における導光板のプリズム高さ図である。 図２Ｄは、実施の形態１における導光板の照度分布図である。 図２Ｅは、実施の形態１における導光板の視野角特性図である。 図３Ａは、実施の形態２における導光板の輝度特性図である。 図３Ｂは、実施の形態２における導光板の輝度角度特性図である。 図３Ｃは、実施の形態２における導光板のプリズム高さ図である。 図３Ｄは、実施の形態２における導光板の照度分布図である。 図３Ｅは、実施の形態２における導光板の視野角特性図である。 図４Ａは、実施の形態３における導光板の輝度特性図である。 図４Ｂは、実施の形態３における導光板の輝度角度特性図である。 図４Ｃは、実施の形態３における導光板のプリズム高さ図である。 図４Ｄは、実施の形態３における導光板の照度分布図である。 図４Ｅは、実施の形態３における導光板の視野角特性図である。 図５Ａは、導光板からの出射される光の角度説明図である。 図５Ｂは、導光板の伝播反射面に付与するプリズム角度定義図である。 図５Ｃは、導光板の伝播反射面に付与するプリズム角度θの変化による概略光路図である。 図５Ｄは、本発明での導光板の伝播反射面に付与するプリズム角度θの変化による概略光路図である。 図６Ａは、実施の形態のプリズム形状を説明する図である。 図６Ｂは、実施の形態でのプリズム角度を変化させた時の光の出射方向の相対光度図である。 図７Ａは、実施の形態でのプリズム角度組み合わせ時の視野角特性図であ る。 図７Ｂは、実施の形態のプリズム形状を説明する図である。 図８Ａは、実施の形態の第１プリズムにおける光路図である。 図８Ｂは、実施の形態での第１プリズムにおける光路図である。 図８Ｃは、実施の形態での第１プリズムにおける光路図である。 図９Ａは、実施の形態でのプリズム形状を説明する図である。 図９Ｂは、実施の形態でのプリズム形状を説明する図である。 図１０Ａは、実施の形態での導光板の断面図である。 図１０Ｂは、実施の形態のプリズムの幅の導光板内での変化を示す図である。 図１１は、従来のＬＥＤを採用したエッジライト方式の光学モジュールユニットの一例図である。 図１２は、従来例にかかる導光板の断面図である。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

実施形態の導光板１３の基本構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施形態の導光板１３の概略断面を示す図であり、ＬＥＤ１６と導光板１３と反射シート１７と拡散シート１２と光学シート２２とを備えている。

ＬＥＤ１６は点状光源などの光源であり、図１に示すように、導光板１３の短辺側２箇所の側面近傍にそれぞれ複数個並べて設けられている。

導光板１３は、透明樹脂（例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート）等を材料として形成されており、導光板１３の反射面側（下面）には上方に光を反射させるために、第１溝を構成する第１プリズム３１と、第２溝を構成する第２プリズム３２が交互に設けられている。

第１プリズム３１と第２プリズム３２は、形状の異なる２種類のプリズムを分離した配置となっており、２つで１組であり、繰り返して設置されている。第１プリズム３１と第２プリズム３２との間隔は、等ピッチの規則的な配列を繰り返してなる配置としている。

反射シート１７は、導光板１３から漏れた光を有効に利用するために、導光板１３から出てきた光を再度、導光板１３に入力させる機能を持っている。

拡散シート１２は、導光板１３の上面から出射される光を、拡散させる機能を持っている。また、さらに高輝度化を図るために拡散シート１２の上方に、光学シート２２が設けられている。従来例では、プリズムシートが必要であったが、この方式では、導光板１３に２種類のプリズムは不要である。

ＬＥＤ１６から出射した光を、第１プリズム３１では主として正面輝度を高める特性、第２プリズム３２は主として視野角を広げる特性を持たせ、その組み合わせによって視野角を広げることと正面輝度を高め、かつデミング性を向上するという背反する特性を両立させることが可能となる。

さらに、第１プリズム３１の角度αは、主として正面輝度向上に、角度βは主としてデミング特性向上に寄与している。第２プリズム３２の角度γは、主として視野角特性の制御に、角度Δは視野角特性の制御に寄与している。

そして、第１プリズム３１の角度αが、４２°＜α＜６０°の範囲内の場合、正面輝度を高くすることができる。第２プリズム３２の角度γが、さらに６０°＜γ＜７２°の範囲内の場合、視野角特性を拡大することができる。

４２°＜α＜６０°、６０°＜γ＜７２°の範囲なら、場所により角度を変化させてもよい。この角度条件内なら、複数の種類のプリズムを用いてもよい。

さらに、第１プリズム３１の斜面角度の総和（α＋β）、および、第２プリズム３２の斜面角度の総和（γ＋Δ）を、それぞれ９０°よりも大きな角度にすることにより、デミング性の向上および局所的な輝度ムラを低減することができる。

なお、上記角度範囲は以下の実施例１−３で説明する。上記角度範囲は以下の実施例１−３のところで説明する。

また、本実施の基本構成は、ＬＥＤ１６を導光板１３の両側に配置した構成としているが、ＬＥＤ１６のどちらか一端のみの配置にしても同様の効果を得ることができる。

また、導光板１３の反射面側に付与される第１プリズム３１と第２プリズム３２の間隔は、場所により変化させてもよい。導光板１３の上方面には下面のプリズム溝の方向と略直交する溝が配置されていてもよい。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図１、図２Ａ〜図２Ｅを参照しながら説明する。

実施の形態１の導光板１３では、図１で、第１プリズム３１と第２プリズム３２の角度は、それぞれ、角度α：４２°、角度β：６２°、角度γ：６８°、角度Δ：４８°であり、第１プリズム３１と第２プリズム３２を繰り返した導光板１３である。

図２Ａ〜図２Ｅは、この場合の導光板１３の光学シミュレーション結果である。

図２Ａは、輝度特性図を示すものであり、横軸は導光板１３の長手方向の長さ、縦軸は輝度を表す。そして図２ＡにはＬＥＤ１６の両方を発光させた輝度分布を示している。導光板１３の片側のＬＥＤ１６を発光させてデミング特性も測定した。

図２Ａに示すように、全面発光時の輝度均一性がよく、従来よりデミング特性が良好であることが分かる。なお、従来のデミングのデータは、図１１の従来の導光板１３に対するデミング特性のデータである。ここで、デミング特性は、コントラスト（光の切れ味）を表すもので、中央部付近の輝度差が大きい方がよい（傾きが大きい方がよい）。

図２Ｂは、輝度角度特性図である。横軸は導光板１３の長手方向長さ、縦軸は輝度を表す。見る角度（１５°、３０°、４５°）が変わってもほぼ同等な特性を示し、角度４５°でも均一で良好な角度特性を示している。ここで、角度とは導光板１３表面に立てた垂線とのなす角度である。

図２Ｃは、導光板１３のプリズム高さ図である。横軸は導光板１３の長手方向長さ、縦軸はプリズム高さを表す。第１プリズム３１と第２プリズム３２の高さ寸法を示し、実施の形態１では、プリズム高さを順次変化させている。

図２Ｄは、照度分布図であり、横軸は導光板１３の長手方向長さ、縦軸は照度を表す。正面輝度特性と同様に長手方向で均一、すなわち全画面で良好な特性を示している。ＬＥＤ１６の片側のみ点灯した、デミング特性もよい。

図２Ｅは、視野角特性図であり、横軸は、導光板１３の面に垂直に立てた垂線に対する角度であり、縦軸は、相対強度（輝度）である。水平方向と垂直方向の特性は、ほぼ同等の特性を持っており、かつ、従来の特性より中心角度に集まっていることから、正面輝度がより明るく視認性がよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図１、図３Ａ〜図３Ｅを参照しながら説明する。

実施の形態２の導光板１３では、図１で、第１プリズム３１と第２プリズム３２の角度は、それぞれ、α：５２°、β：５２°、γ：７２°、Δ：３２であり、第１プリズム３１と第２プリズム３２を繰り返した導光板１３である。そして第１プリズム３１と第２プリズム３２を繰り返した導光板１３である。

図３Ａ〜図３Ｅは、そのプリズム形状での光学シミュレーション結果である。図の縦軸、横軸は、図２Ａ〜図２Ｅと同じである。

図３Ａは、輝度特性図であり、横軸は導光板１３の長手方向長さ、縦軸は輝度を表す。全面の輝度均一性がよく、従来のデミング特性に対してもデミング性が良好である。

図３Ｂは、輝度角度特性図であり、見る角度が変わってもほぼ同等な特性を示し、角度４５°でも均一で良好な角度特性を示している。

図３Ｃは、導光板１３のプリズム高さ図であり、第１プリズム３１と第２プリズム３２の高さ寸法を示し、プリズム高さは順次変化している。

図３Ｄは、照度分布図であり、輝度特性と同様に長手方向で均一、すなわち全画面で良好な特性を示している。

図３Ｅは、視野角特性図であり、水平方向と垂直方向の特性は、ほぼ同等の特性を持っており、従来の特性より良好である。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について、図１、図４Ａ〜図４Ｅを参照しながら説明する。実施の形態３の導光板１３では、図１で、第１プリズム３１と第２プリズム３２の角度は、それぞれ、α：５２°、β：５２°、γ：７５°、Δ：２７°であり、第１プリズム３１と第２プリズム３２を繰り返した導光板１３である。そして第１プリズム３１と第２プリズム３２を繰り返した導光板１３である。

図４Ａ〜図４Ｅは、この場合のプリズム形状での光学シミュレーション結果である。図の縦軸、横軸は、図２Ａ〜図２Ｅと同じである。

図４Ａは、輝度特性図であり、横軸は導光板１３の長手方向長さ、縦軸は輝度を表す。全面の輝度均一性がよく、従来のデミング特性に対してもデミング性が良好である。

図４Ｂは、輝度角度特性図であり、見る角度が変わってもほぼ同等な特性を示し、角度４５°でも均一で良好な角度特性を示している。

図４Ｃは、プリズム高さ図であり、第１プリズム３１と第２プリズム３２の高さ寸法を示し、プリズム高さは順次変化している。なお、図２Ｃ、図３Ｃ、図４Ｃでは、α、β、γ、Δ角度に応じて、そのプリズム高さを変えている。入射した光をそれぞれのプリズムで均等に受けるように、内部ほど高く設定している。

図４Ｄは、導光板１３の照度分布図であり、輝度特性と同様に長手方向で均一、すなわち全画面で良好な特性を示している。

図４Ｅは、導光板１３の視野角特性図であり、水平方向と垂直方向の特性は、ほぼ同等の特性を持っており、かつ図４Ｅの従来の特性より良好である。

図２Ｃ、図３Ｃ、図４Ｃでは、位置によりプリズム高さを変化させている。これは、それぞれの角度に応じて、輝度分布を均一にするため、内部、内側へ行くしたがい、プリズム高さを高くしている。放物線のようなカーブとなっている。第１溝と第２溝の深さが、入射面から導光板の中央に行くにしたがい深くなっている。入射面からの距離を横軸、第１，２溝の深さを縦軸とした場合、深さの変化が放物線である。

実施の形態１から３について、まとめると次の表１のようになる。

表１の結果では、上記に示したように、第１プリズム３１の角度αが、４２°≦α≦５２°の範囲、第２プリズム３２の角度γが、６８°≦γ≦７５°である。第１プリズム３１の斜面角度の総和（α＋β）および第２プリズム３２の斜面角度の総和（γ＋Δ）は、それぞれ１０４°、１０２°以上の角度である。

さらに、角度の範囲について、図５Ａ〜図５Ｄおよび図９Ａと図９Ｂを用いて詳細に説明する。

＜模式的に説明＞
図５Ａは、導光板１３からの出射される光の出射角度を説明する図である。図５Ａに示すように、出射角度は、導光板１３から出射された光の角度を出射面からの開き角度で定義している。

図５Ｂは、導光板１３の伝播反射面に付与するプリズム角度θの定義図である。図５Ｃ、図５Ｄは、導光板１３の伝播反射面に付与するプリズム角度θの変化による概略光路図の一例を示す。光の進路を矢印で示す。

図５Ｃは、プリズム角度θが、４２°から６０°の場合である。この場合、９０°方向付近に光の多くを出射させることが可能となり、正面輝度を向上させることができる。しかしながら、光が出射角度９０°付近に集中するため、視野角は狭くなり、例えば、プリズム角度θが６０°の場合、最大の明るさ１００とした時に、半分の明るさとなる広がり角度は３５°程度となる。広がり角度は、図５Ｃ、図５Ｄでは斜線で示した広がりを示す。

一方、図５Ｄに示すように、プリズム角度θが６０°から７２°の場合、９０°以下の方向、すなわち、入射面方向に光の多くを出射させることが可能となるため、視野角を広げることができる。例えば、プリズム角度θが、７２°の場合、最大の明るさ１００とした時に、半分の明るさとなる広がり角度は７０°程度となる。

以上のことから上記の角度範囲を有する２種類以上のプリズムを有する断面形状をバランスよく用いることよって、視野角特性、正面輝度、デミング性を満足させることができる。つまり、９０度方向への光を発するプリズムと、９０度より小さい方向へ光を発するプリズムの２つを交互に有するのがよい。

＜シミュレーションでの説明＞
図６Ａ、図６Ｂを用いて、さらに詳細に説明する。図６Ａは導光板１３の伝播反射面に付与するプリズム角度θの定義図であり、この場合プリズム形状を二等辺三角形、底辺の角度をプリズム角度θと定義して、変化させて、以下を検証した。

図６Ｂでは、導光板１３からの光の出射方向を図５Ａに示したＬＥＤ１６側から出射角度０°〜１８０°で示す。プリズム角度θを変化させて光学解析した相対光度の分布の一例を示す。

＜プリズム角度θ、９０度方向へ光を発するプリズム、図５Ｃに対応を検討＞
最初に、角度α（図１）の範囲について説明する。図６Ｂに示すように、プリズム角度θが４２°より小さな角度では、出射角度９０°付近の相対光度の低下がある。また、相対光度の山谷が複数存在するため、発光面の視認方向を変えていくと、明るく見える角度と暗く見える角度が存在することとなり、視認性が悪くなる。

一方、プリズム角度θが４２°〜６０°の範囲では、出射角度９０°付近（正面輝度向上方向）に多くの光を出射できること、また、相対光度の山谷は複数存在していないことがわかる。その中でもプリズム角度５０°近傍が最も正面方向に光を出射させることができることもわかる。以上の理由から正面輝度を高める範囲として４２°＜プリズム角度θ＜６０°がよい。

＜プリズム角度θ、９０度より小さい方向へ光を発するプリズム、図５Ｄに対応を検討＞
次に、角度γ（図１）の範囲について説明する。図６Ｂに示すように、プリズム角度θが、６０°より大きくなると入射面方向へ光が広がり、出射角度の小さい領域の相対光度が高くなることで光が分散するために、視野角を広げる方向へ光をもっていくことができる。

さらに、プリズム角度７２°までは、入射面方向の光が広がり、視野角が広がる方向へ光をもっていくことができることがわかる。以上の理由から視野角を広げる角度範囲として、６０°＜プリズム角度θ＜７２°がよい。ただし、これらの領域では、出射角度９０°付近の相対光度の低下がある。

以上のことから、第１プリズム角度αが４２°＜α＜６０°、かつ、第２プリズム角度γが６０°＜γ＜７２°のプリズムを有する断面形状をバランスよく用いることによって、視野角特性、正面輝度向上、デミング特性を満足させることができる。

図７Ａにその一例を示す。図７Ａでは、プリズム角度θが、４２°のみのもの（二等辺三角形）、６０°（二等辺三角形）のみのもの、そして４２°と６０°の２種類使用した場合（底辺の角が２種類、二等辺三角形でない）の相対光度変化を示している。

図７Ａに示すように、プリズム角度θが４２°の場合、最大光度となる角度を１００とした時に、半分の明るさとなる広がり角Ｂは７７°となった。

プリズム角度が６０°の場合、広がり角Ａは３５°となる。すなわち、１種類のプリズム形状では、視野角特性、正面輝度、デミング性を満足することができない。

そこで、それらの角度を組み合わせる（４２°と６０°の２種類使用）と、半分の明るさとなる広がり角Ｃを９０まで拡大させ、かつ、正面輝度を高めることが可能となる。

以上の結果から、４２°＜角度α＜６０°かつ６０°＜角度γ＜７２°の範囲において、視野角特性、正面輝度、デミング特性を満足させることができる。

同様に、光が逆方向から来る場合も同様であり、４２°＜角度Δ＜６０°かつ６０°＜角度β＜７２°の範囲において、視野角特性、正面輝度、デミング特性を満足させることができる。結果、α＜β、γ＞Δとなる。

図７Ｂに示すが、第１プリズムと第２プリズムとは、入れ替わってもよく、交互に存在すればよい。この場合、αとγが入れ替わり、βとΔが入れ替わる。交互に存在することで、均質に光を反射できる。

ここで、４２°＜角度β＜６０°、６０°＜角度Δ＜７２°とならない理由を以下に示すが、頂角φの角度のためである。

＜総和（角度α＋角度β）と、総和（角度γ＋角度Δ）とが９０°よりも大きい角度がよいことについて＞
次に、総和（角度α＋角度β）と、総和（角度γ＋角度Δ）とが９０°よりも大きい角度がよいこと、また、角度α＜角度β＜９０°がよい理由について説明する。

図８Ａ〜Ｃにプリズムの光路図の一例を示す。図８Ａに示すように、導光板１３に付与されるプリズムの斜面によって、全反射で光を取り出せるもの（例えば同図光線Ａ）もあるが、一部の光は全反射せずに、プリズム斜面を通って反射シート１７側へ抜けるもの（例えば同図光線Ｂ）もある。そして反射シート１７で反射された光は角度α、角度βで構成される斜面５０および斜面５１に再入射する。

＜図８Ｂ、頂角φが９０度より大きい場合＞
反射シート１７で反射した光が、斜面５０に再入射する場合（例えば同図光線Ｃ）、光の多くは入光面側方向へ伝播するため、デミング性は良くなる。

一方、反射シート１７で反射した光が、斜面５１に再入射する場合（例えば同図光線Ｄ）、入射角１０が鋭角になるため、同図に示すように光は進みやすく、反入射面側へ光が伝播しやすくなるため、デミング性は悪くなる。

＜図８Ｃ、頂角φが、９０°未満の角度の場合＞
反射シート１７で反射した光が斜面５０に再入射する場合（例えば同図光線Ｅ）、光の多くは入光面側方向へ伝播するため、デミング性は良くなる。

一方、光が斜面５１に再入射する場合（例えば同図光線Ｆ１、Ｆ２）、入射角１０が大きくなるため、斜面５１で反射する成分が増加し、同図の破線で示す光路（Ｆ１）のように斜面５０へ再入射する光の量が増加する。その結果、光の反入射面側へ伝播する光量が減少するため、デミング性がよくなる。

＜角度α＋角度βが９０°よりも小さい角度である場合＞
α＋βが９０°よりも小さい角度であると、図８Ｂに示したように、斜面５１への入射角が鋭角になりやすくなるためデミング性が悪くなること、加えて、α＋βが９０°より大きい場合に比べて、以下となる。

＜物理的、輝度の観点から＞
図９Ａ、Ｂは、プリズムの形状を示す。図９Ａに示すようにプリズム幅Ｗ１とした場合、頂角φが大きい（角度α＋角度βが９０°よりも小さい）と、プリズムの高さが低くなり（例えば図９Ａのｈ１）、光を受ける量が減る。

ここで、頂角φを変えずに、輝度を確保するためには、図９Ｂに示すように、プリズム高さｈを高くする必要がある。プリズム高さｈを高くするには、必然的にプリズム幅をｗ１からｗ２へと広くとる必要があるため（図９Ａから図９Ｂへ）、プリズムピッチｐも広くとる必要がある。

そして、プリズムピッチｐが広く（粗く）なると、１つのプリズムで取り出す光量が増加するため、プリズム有無による局所的な輝度ムラが発生しやすくなる。

よって、頂角φは鋭角で、角度α＋角度βは、９０°よりも大きい角度がよい。

＜生産の観点から＞
また、形成するプリズム断面形状は略Ｖ字形を有しており、生産の観点からも、角度α、角度βは９０度よりも小さいことが望ましい。また、上限は導光板板厚との関係、輝度分布のバランスや生産性を考慮して適宜変化させればよい。角度γ＋角度Δにおいても同様のことが成り立つ。

以上の理由から、斜面角度の総和（α＋β）および、総和（γ＋Δ）が９０°よりも大きい角度がよく、またα＜β＜９０°、Δ＜γ＜９０°となる。

＜プリズムの高さと幅＞
上記実施の形態１から３で、プリズムの角度を説明でした。ここでは、プリズムの幅Ｔと高さＨの関係を説明する。図１０Ａに、導光板１３の断面図を示す。簡素化のため、プリズムの数を少なく表示している。導光板１３の両端面にＬＥＤ１６が設置されている。

第１プリズム３１と第２プリズム３２とからなるユニット５２の繰り返しである。それぞれ、幅Ｔ１，Ｔ２、高さＨ１、Ｈ２であるが、場所により異なる。各第１プリズム３１、第２プリズム３２は、相似形状である。

図１０Ｂに、導光板１３の端部からの距離ｘと幅Ｔ１、Ｔ２の関係を示す。ｆ１（ｘ）が幅Ｔ１の関数、ｆ２（ｘ）が幅Ｔ２の関数である。各ｘで、ｆ１（ｘ）＜ｆ２（ｘ）である。中央にいくにしたがい、幅が大きくなる。

高さは記載していないが、相似形状であるので、高さも同様に中央で高くなる、同様の関数である。中央ほど大きなプリズムであり、より光を反射し外へ放出できる。変化は、不連続でなく、滑らかに変化させる。単調に増加し、ピークで緩やかに変化し、単調に減少する。

ＬＥＤ１６が導光板１３の片側の場合は、単調に増加（減少）するのみである。

＜第１プリズム３１と第２プリズム３２の間隔＞（間隔を説明）
第１プリズム３１と第２プリズム３２の間隔（プリズム間の最短距離）は、少なくとも、第１プリズム３１と第２プリズム３２とが、重なると上記斜面による光の反射の効果が少なくなるので、重なってはいけない。

間隔が狭くなると、製法上の問題、プリズム間の光の干渉などの問題があるので、プリズムの最小の深さの半分以上の間隔とするのがよい。

第１プリズム３１と第２プリズム３２との間隔を広くすると、全体として、プリズムの数が減り、光の反射が減り、輝度が落ち、かつ、ムラが発生しやすい。

なお、プリズム高さは、導光板１３の厚みの１０％を超えてはいけない、光の通過を確保するためである。好ましくは５％を超えないようにする。

上記角度、間隔の範囲で多くのプリズムを設けるのがよい。

液晶テレビ、ノートパソコン等のバックライト、照明装置の発光装置に利用できる。

１０ 入射角
１２ 拡散シート
１３ 導光板
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ プリズム
１６ ＬＥＤ（光源）
１７ 反射シート
１８ 複合シート群
２０ 第１プリズムシート
２１ 第２プリズムシート
２２ 光学シート
２５，２６ 光
３１ 第１プリズム（第１溝）
３２ 第２プリズム（第２溝）
５０，５１ 斜面
５２ ユニット
φ 頂角

Claims (7)

1. 光源と、導光板と、を含む光源装置であり、
   前記導光板は、
   光源から出射された光が入射する入射面と、
   前記入射面から入射した光を出射する出射面と、
   前記出射面に対向する面であるとともに、前記入射面から入射した光を前記出射面に向けて伝播反射させる伝播反射面と、を含み、
   前記伝播反射面は、Ｖ字形溝を有し、前記Ｖ字形溝は、２種類の断面形状の繰り返しにより構成され、
   前記２種類のＶ字形溝は、前記入射面の側から、第１溝と第２溝とが交互に並び、
   前記第１溝と前記伝播反射面とのなす角度を前記入射面の側からα、β、
   前記第２溝と前記伝播反射面とのなす角度を前記入射面の側からγ、Δとすると、
   前記αが４２度から６０度未満の範囲内であり、前記γが６０度から７２度未満の範囲内であり、
   前記Δが４２度から６０度未満の範囲内であり、前記βが６０度から７２度未満の範囲内である、光源装置。
2. 前記導光板の片端のみに前記入射面が位置し、
   前記第１溝と前記第２溝の深さが、前記入射面から前記導光板のもう一方の片端に行くにしたがい深くなっている請求項１に記載の光源装置。
3. 前記導光板の両端に前記入射面が位置し、
   前記第１溝と前記第２溝の深さが、前記入射面から前記導光板の中央に行くにしたがい深くなっている請求項１に記載の光源装置。
4. 前記入射面からの距離を横軸、前記第１，２溝の深さを縦軸とした場合、前記深さの変化が放物線である請求項３に記載の光源装置。
5. 前記第２溝の放物線が、前記第１溝の放物線より、前記縦軸の上方にある請求項４に記載の光源装置。
6. 前記導光板の前記出射面に、光を拡散させる拡散シートが１種類のみと、前記光を集光させる光学シートが１種類のみが設けられた請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源装置。
7. 前記出射面には、プリズムシートを設けない請求項６に記載の光源装置。

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