特開 2024-174668 液晶表示装置、照明デバイス、光学デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024174668

(43)【公開日】2024-12-17

(54)【発明の名称】液晶表示装置、照明デバイス、光学デバイス

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20241210BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20241210BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20241210BHJP

   F21Y 115/20 20160101ALN20241210BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20241210BHJP

   F21Y 103/00 20160101ALN20241210BHJP

   F21Y 101/00 20160101ALN20241210BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 433

G02F1/13357

F21Y115:10

F21Y115:20

F21Y115:30

F21Y103:00

F21Y101:00 100

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092614

(22)【出願日】2023-06-05

(71)【出願人】

【識別番号】518411903

【氏名又は名称】Ｋｅｐｌｅｒ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(74)【代理人】

【識別番号】100214938

【弁理士】

【氏名又は名称】樋熊 政一

(72)【発明者】

【氏名】カランタル カリル

(72)【発明者】

【氏名】石鍋 隆宏

(72)【発明者】

【氏名】坪井 浩尚

【テーマコード（参考）】

2H391

3K244

【Ｆターム（参考）】

2H391AA16

2H391AB02

2H391AB03

2H391AB04

2H391AB07

2H391AB08

2H391AC25

2H391AC32

2H391AD34

2H391AD36

2H391AD37

2H391AD44

2H391DA08

3K244AA01

3K244BA08

3K244CA03

3K244DA01

3K244DA02

3K244DA03

3K244DA05

3K244EA02

3K244EA12

3K244EC03

3K244EC12

3K244GA01

3K244GA02

(57)【要約】

【課題】光学デバイス、照明デバイス、及び、出射光が全方位に渡って略均一な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】光学デバイス１は、表面と裏面と複数の端面１１とを有する透明な板状の光学デバイス１であって、錐体構造２を表面又は裏面の少なくとも一方に備え、錐体構造２は、前後左右の端面の少なくとも何れかに垂直な方位に稜線２３を有する。照明デバイス１００は、光源３と、光学デバイス１とを備え、光源３からの光Ｌ１の少なくとも一部が、錐体構造２を透過する。液晶表示装置３００は、照明デバイス１００を有する。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面と裏面と複数の端面とを有する透明な板状の光学デバイスであって、
錐体構造を前記表面又は前記裏面の少なくとも一方に備え、
前記錐体構造は、前後左右の前記端面の少なくとも何れかに垂直な方位に稜線を有する、
光学デバイス。

【請求項2】

前記錐体構造は、切頭錐体の形状を有する、
請求項１に記載の光学デバイス。

【請求項3】

複数の前記錐体構造を有し、
前記錐体構造は千鳥に配置される、
請求項１又は請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項4】

前記錐体構造は、凸構造を含む、
請求項１又は請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項5】

前記錐体構造は、凹構造を含む、
請求項１又は請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項6】

前記錐体構造が稠密に配列された部分を有する、
請求項１又は請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項7】

前記錐体構造は、楕円形状の下底を有する、
請求項１又は請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項8】

前記錐体構造は、多角形の下底を有する、
請求項１又は請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項9】

前記錐体構造は、四角形の前記下底を有する、
請求項８に記載の光学デバイス。

【請求項10】

前記切頭錐体の上底が略楕円形状を有する、
請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項11】

前記切頭錐体の上底は、下底に向けて凹んでいる、
請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項12】

前記錐体構造は、２つ以上の切頭錐体が共通の中心軸を有して上下に重なった構成を含む
請求項１又は請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項13】

前記錐体構造は、錐体の形状を有する、
請求項１に記載の光学デバイス。

【請求項14】

大きさ及び／又は形状の異なる複数の前記錐体構造を有する、
請求項１に記載の光学デバイス。

【請求項15】

光源と、請求項１又は請求項２に記載の光学デバイスとを備え、
前記光源からの光の少なくとも一部が、前記錐体構造を透過する、
照明デバイス。

【請求項16】

前記錐体構造が主たる光の出射面に設けられている
請求項１５に記載の照明デバイス。

【請求項17】

前記錐体構造が主たる光の出射面に対して反対側の面に設けられる、
請求項１５に記載の照明デバイス。

【請求項18】

前記光学デバイスと、
前記光学デバイスの前記端面に配置される前記光源とを有し、
前記光源に基づく光が前記光学デバイスの前記端面から前記光学デバイスに入射する、
請求項１５に記載の照明デバイス。

【請求項19】

前記光源は、白熱電球、ハロゲンランプ、熱陰極管、冷陰極管、発光ダイオード、レーザ光デバイス、無機エレクトロルミネッセンスデバイス、有機エレクトロルミネッセンスデバイスの何れか１つを少なくとも含む、
請求項１５に記載の照明デバイス。

【請求項20】

請求項１５に記載の照明デバイスを有する液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶表示装置、照明デバイス、光学デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、導光板を有するサイドエッジ型バックライトシステムを備える液晶表示装置がテレビ用、ＰＣモニター用、スマートフォン用等に広く実用化されている。そして、印刷表示媒体の光学特性を再現し、あたかも紙のような印刷媒体であるかのような感覚を与える液晶表示装置が、例えば、特許文献１にて提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－８６４５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

液晶表示装置が、紙のような印刷媒体であるかのような感覚を与えるためには、液晶表示装置からの出射光が反射光のように全方位に渡って略均一であることが求められる。液晶表示装置においては、液晶層の透過率は全方位に渡っては均一ではない。このため、液晶層の透過率の不均一性を補償する配光特性を有し、バックライトとして機能する照明デバイスが必要となる。

【0005】

本発明は、光学デバイス、照明デバイス、及び、出射光が全方位に渡って略均一な液晶表示装置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】

【0006】

（１）光学デバイスは、表面と裏面と複数の端面とを有する透明な板状の光学デバイスであって、錐体構造を表面又は裏面の少なくとも一方に備え、錐体構造は、前後左右の端面の少なくとも何れかに垂直な方位に稜線を有する。
（２）照明デバイスは、光源と、（１）の光学デバイスとを備え、光源からの光の少なくとも一部が、錐体構造を透過する。
（３）液晶表示装置は、（２）の照明デバイスを有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、光学デバイス、照明デバイス、及び、出射光が全方位に渡って略均一な液晶表示装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係る液晶表示装置の全体構成の断面図である。

【図2A】本発明に係る光学デバイスと、錐体構造と、サイドエッジライトとを示す斜視図である。

【図2B】本発明に係る光学デバイスの正面図である。

【図2C】本発明に係る光学デバイスの横面図である。

【図3】本発明に係る錐体構造の形態の例である切頭錐体の詳細を示す斜視図である。

【図4A】本発明に係る錐体構造の形態の例である四角錐の詳細を示す斜視図である。

【図4B】本発明に係る錐体構造の高さと稜角との関係を示す図である。

【図5】本発明に係るサイドエッジ型バックライトシステムにおける光の伝播方向の定義を説明する図である。

【図6A】本発明に係る光学デバイス中の光の伝播状態を示す斜視図である。

【図6B】本発明に係る光学デバイス中の光の伝播状態を示す横面図である。

【図6C】本発明に係る光学デバイス中の光の伝播状態を示す横面図である。

【図6D】本発明に係る錐体構造から出射する光の様子を正面から観察した図である。

【図7A】本発明に係る錐体構造（切頭錐体）から出射する光の様子を横から観察した図である。

【図7B】本発明に係る錐体構造（切頭錐体）から出射する光の様子を正面から観察した図である。

【図8】本発明に係る光学デバイスの正面図である。

【図9】本発明に係る複数の錐体構造が光学デバイスの液晶パネルに対向する面に稠密に設けられた様子を示す斜視図である。

【図10A】本発明に係るサイドエッジ型バックライトシステムの断面図である。

【図10B】本発明に係る液晶パネルを出射する光の配光特性を示す模式図である。

【図10C】本発明に係る逆プリズムフィルムを出射する光の配光特性を示す模式図である。

【図10D】本発明に係る光学デバイスを出射する光の配光特性を示す模式図である。

【図11】本発明に係るバックライトからの出射光の相対強度及び液晶パネルの相対透過率を示す図である。

【図12】本発明に係る複数の錐体構造、特に凹状の錐体構造が複数稠密に設けられた変形例１を示す斜視図である。

【図13】本発明の変形例２に係る錐体構造の斜視図である。

【図14A】本発明の変形例３に係る錐体構造の正面図である。

【図14B】本発明の変形例３に係る錐体構造の正面図である。

【図15】本発明の変形例４に係る錐体構造の斜視図である。

【図16A】本発明の変形例５に係る錐体構造の横面図である。

【図16B】本発明の変形例５に係る錐体構造の配光特性の模式図である。

【図16C】本発明の変形例５に係る錐体構造の配光特性を光の入射方向から観察した図である。

【図17A】本発明の変形例６に係る錐体構造の横面図である。

【図17B】本発明の変形例６に係る錐体構造の正面図である。

【図18A】本発明の変形例７に係る錐体構造の横面図である。

【図18B】本発明の変形例７に係る錐体構造の配光特性を光の入射方向から観察した図である。

【図19】本発明の変形例９に係る光学デバイスの正面図である。

【図20】本発明の変形例１３に係る光学デバイスの正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態に係る液晶表示装置３００、照明デバイス１００、光学デバイス１について図面を参照しつつ説明する。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付す。同一構成要素にて第１の構成要素、第２の構成要素のように区別する場合には、符号にａ、ｂ等が付加される。

【0010】

本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「略」、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

【0011】

図１は液晶表示装置３００の全体構成の断面図である。液晶表示装置３００は、液晶パネル２００と照明デバイス１００とを備える。照明デバイス１００は、サイドエッジ型バックライトシステムとして機能する。液晶パネル２００は、一対の偏光板２０１と一対のガラス基板２０２と液晶層２０３とシール材２０４と駆動回路２０５とを有する。照明デバイス１００は、透明な板状の光学デバイス１と光学フィルム４と反射フィルム５と光源３とを有する。光学デバイス１は図１に示す構成において、導光板として機能する。

【0012】

以下の説明でＸ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２，Ｘ，Ｙ，Ｚの表記を適宜用いる。Ｘ方向は、光源３からの光Ｌ１が光学デバイス１の中を伝播する方位である。液晶表示装置３００の表示を正面から観察する場合の右方向をＸ１方向とする。Ｘ１方向、Ｘ２方向は互いに逆の方向である。光学デバイス１が液晶パネル２００に対向する方向をＺ１方向とする。Ｚ２方向はＺ１方向に対して逆方向である。Ｚ１方向とＺ２方向とを区別しない場合にはＺ方向と表記する。Ｘ方向とＺ方向とに直交する方向がＹ方向である。液晶表示装置３００の表示を正面から観察する場合の下方向をＹ１方向とする。Ｙ２方向はＹ１方向に対して逆方向である。Ｘ１、Ｘ２のみを示しＸの表記を適宜省略することがある。Ｙ、Ｚについても同様である。ＸＹＺの表記は、説明の便宜上付与するものであり、適宜入れ替わり得る。

【0013】

図１に示す光源３は、例えば、白熱電球、ハロゲンランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源が並べられたユニット、熱陰極管、冷陰極管、無機エレクトロルミネッセンスデバイス、有機エレクトロルミネッセンスデバイス、レーザ光デバイス等である。レーザ光デバイスは、例えば、レーザ光のスキャン照射ユニットである。光源３は一方の光源３ａと他方の光源３ｂとを有する。一対の光源３はそれぞれ、光学デバイス１の一対の端面１１に配置される。

【0014】

光学デバイス１は表面１２と裏面１３と複数の端面１１とを有する透明な板状の光学デバイスである。光学デバイス１は、表面構造として、詳細は後述するが、透明な錐体構造２（図１には図示されていない）を表面１２又は裏面１３の少なくとも一方に備える。錐体構造２は、詳細は後述するが、錐体及び切頭錐体及びこれらが上下に重ねられた構造体を含む。

【0015】

光学フィルム４は、詳細は後述するが、例えば逆プリズムフィルム４１を含む。

【0016】

液晶層２０３の液晶は、一対のガラス基板２０２の間に挟持され、シール材２０４により封止されている。液晶層２０３には駆動回路２０５を通して電圧が印加される。液晶層２０３は印加された電圧に基づいて、入射した光Ｌ１の偏光を制御し、光Ｌ１の透過率が制御される。

【0017】

光源３から出射した光Ｌ１は、端面１１から光学デバイス１に入射する。光Ｌ１は、光学デバイス１の中を全反射により導光する。錐体構造２により全反射が崩れ、光Ｌ１は光学デバイス１から出射する。光学デバイス１を出射した光Ｌ１は、光学フィルム４を通過し、液晶パネル２００に入射する。光Ｌ１の透過率が各画素で制御され、映像パターンが液晶表示装置３００に表示される。

【0018】

図２Ａは、光学デバイス１と、光学デバイス１に配置された錐体構造２と、光源３と、を示す斜視図である。図２Ｂは光学デバイス１の正面図である。図２Ｃは光学デバイス１の横面図である。光学デバイス１は、図１に示す液晶パネル２００に対向する面に錐体構造２を有する。光学デバイス１が図１に示すように導光板として使用される場合には、好ましくは、光学デバイス１は、複数の錐体構造２を有する。図２Ａ，図２Ｂ、及び、図２Ｃにおいては、１つの錐体構造２を抜き出して拡大して記載している。錐体構造２の配置の例については後述する。

【0019】

図２Ａから図２Ｃに示す錐体構造２は切頭錐体の形状を有する。錐体構造２は側面２６と稜線２３とを有する。少なくとも一つの稜線２３は、光源３が設けられる光学デバイス１の端面１１に垂直な方位に延びる。より具体的には、本実施形態の錐体構造２は、４つの稜線２３を有する。錐体構造２は面対称構造である。錐体構造２は、光学デバイス１の端面１１に垂直な方位に延びる稜線２３ａと、光学デバイス１の端面１１に平行な方位に延びる稜線２３ｂとを有する。光学デバイス１の端面１１に垂直な方位に延びる稜線２３ａは、光学デバイス１の端面１１に平行な方位に延びる稜線２３ｂに比較して長い。

【0020】

図３は、錐体構造２の形態の例である切頭錐体の詳細を示す斜視図である。錐体構造２は、切頭錐体として、下底２１と上底２４とを有する。下底２１は、下底輪郭２２を有する。上底２４は、上底輪郭２５を有する。切頭錐体は、複数の側面２６を有する。複数の側面２６それぞれは、下底２１と上底２４とを結ぶ。隣り合う側面２６の間には稜線２３が形成されている。切頭錐体は、錐体の頂点２７（図４Ａ参照）、即ち頭部、に近い側の錐体を切り落とした形状を有する。切頭錐体の光学的な特性は、錐体の光学的な特性に基づいて説明される。切頭錐体の光学特性を説明するため、まず、錐体の光学的な特性について説明する。特に四角錐体の光学特性について説明する。

【0021】

図４Ａは、錐体構造２として四角錐を想定した場合の詳細を示す斜視図である。錐体構造２は、四角錐として、下底２１を有する。下底２１は、下底輪郭２２を有する。錐体構造２は、複数の側面２６を有する。錐体構造２は、稜線２３を有する。錐体構造２は、頂点２７を有する。四角錐の形状は、頂点２７と下底２１との間の距離である高さで表され得る。

【0022】

一方の稜線２３ｂに垂直で下底２１の中心Оを通る線と一方の稜線２３ｂとの交点Ｑと、一方の対角線２８ａの両端の点と、により一方の三角形が形成される。一方の三角形の交点Ｑの内角は、稜角ωＬを形成する。

【0023】

他方の稜線２３ｃに垂直で下底２１の中心Оを通る線と他方の稜線２３ｃとの交点Ｓと、他方の対角線２８ｂの両端の点と、により他方の三角形が形成される。他方の三角形の交点Ｓの内角は稜角ωＳを形成する。四角錐の形状は、一方の稜角ωＬと他方の稜角ωＳとで表記され得る。

【0024】

図４Ｂは、四角錐である錐体構造２の高さと稜角ωＬ、ωＣとの関係を示す。横軸は高さを示し、縦軸は稜角ωＬ、ωＣを示す。図４Ｂで想定する錐体構造２において、図４Ａに示す一方の対角線２８ａの長さは１００ミクロン、他方の対角線２８ｂの長さは５０ミクロンである。高さは１０ミクロンから１００ミクロンである。一方の稜角ωＬと他方の稜角ωＳとの値は、高さが高くなると小さくなる。

【0025】

図５は、光Ｌ１の伝播方向の定義を説明する図である。方位角φ、傾き角θで光Ｌ１の伝播方向及び出射方向は定義される。図５においては、光Ｌ１の出射強度分布が略楕円の図形により表記されている。原点Оと略楕円の図形とを結ぶ直線の方向が光Ｌ１の伝播方向を表す。原点Оと略楕円の図形とを結ぶ直線の長さが光Ｌ１の強度を表す。光Ｌ１の強度が最大である方位が傾き角θ及び方位角φにより示されている。以下、この方位の定義を適宜用いて説明する。

【0026】

図６Ａは、錐体構造２に入射し出射する光Ｌ１の伝播状態を示す斜視図である。図６Ａは、導光板として機能する光学デバイス１の光Ｌ１に対する主たる光の出射面である表面１２に錐体構造２が設けられる例である。光源３から出射した光Ｌ１は、光学デバイス１の中を導光する。光Ｌ１は、錐体構造２に入射すると、側面２６のポイントＰから出射する。光Ｌ１の出射方向について、以下、図６Ｂから図６Ｄを参照して説明する。

【0027】

図６Ｂと図６Ｃとは、光Ｌ１の錐体構造２の中における伝播状態をＹ１方向から観察した図である。光Ｌ１が側面２６のポイントＰで屈折する。図６Ｂと図６Ｃとは、ポイントＰを通りＸＺ平面に平行な平面で錐体構造２が切られた状態を示す。図６Ｂにおいては、稜角ωＬ及びωＳは比較的大きい。別の例である図６Ｃにおいては、稜角ωＬ及びωＳは比較的小さい。図６Ｄは、光Ｌ１の錐体構造２の中における伝播状態をＺ１方向から観察した図である。

【0028】

図６Ｂは、四角錐の錐体構造２において、図４Ａに示す一方の稜角ωＬと他方の稜角ωＳとが大きい場合における、光学デバイス１と錐体構造２との中の光Ｌ１の伝播状態を示す。図６Ｂは、Ｙ１方向から観察した場合を示す。光Ｌ１が端面１１に垂直な方位に伝播する場合が想定されている。錐体構造２をＸＺ平面と平行な平面で切断した場合に得られる線が、側面２６を表す線として、描かれている。図６Ｂにおいて、錐体構造２の稜線２３ａを挟んだ一対の側面２６は下底２１に平行に近い角度で配置されている。下底２１から錐体構造２の中に伝播する光Ｌ１ａ及びＬ１ｂは、一対の側面２６を透過する。当該光Ｌ１は、図６Ｄに示すように稜線２３ａを挟んで両側の一対の側面２６上のポイントＰで屈折する。一対の側面２６が集光の効果を示す。

【0029】

図６Ｂに戻る。光Ｌ１は正面に対する両側の一対の側面２６に対して浅い角度で入射する。即ち、一対の側面２６への入射角は、それぞれの側面２６を基準として比較的小さい。一対の側面２６から出射する光Ｌ１が進行する方向は、図６Ｂにおいて光Ｌ１ａ及び光Ｌ１ｂで示すように、光学デバイス１の液晶パネル２００に対向する面に対して下向きである。即ち、光Ｌ１の進行する傾き角（図５に示すθ）は９０度以上になる。そして、錐体構造２から出射した光Ｌ１は、光学デバイス１の表面１２の側に向かう。錐体構造２から出射した光Ｌ１は、光学デバイス１に再度入射する。

【0030】

図６Ｃは、四角錐の錐体構造２において、図４Ａに示す一方の稜角ωＬと他方の稜角ωＳとが小さい場合における、光学デバイス１と錐体構造２との中の光Ｌ１の伝播状態を示す。図６Ｃは、Ｙ１方向から観察した場合を示す。光Ｌ１が端面１１に垂直な方位に伝播する場合が想定されている。錐体構造２をＸＺ平面と平行な平面で切断した場合に得られる線が、側面２６を表す線として、描かれている。錐体構造２の稜線２３ａを挟んだ一対の側面２６は下底２１に垂直に近い角度で配置されている。下底２１から錐体構造２の中に伝播する光Ｌ１ｃ及びＬ１ｄは、一対の側面２６上のポイントＰで屈折する。正面に対する両側の一対の側面２６が集光の効果を示す。一対の側面２６への入射角は、それぞれの側面２６を基準として比較的大きい。一対の側面２６から出射する光Ｌ１が進行する方向は図６Ｃにおいて光Ｌ１ｃ及び光Ｌ１ｄで示すように、光学デバイス１の液晶パネル２００に対向する表面１２に対して上向きである。即ち、光Ｌ１の進行する傾き角（図５に示すθ）は９０度未満になる。錐体構造２から出射した光Ｌ１は、光学デバイス１から離れる方向に向かう。

【0031】

錐体構造２が切頭錐体の場合には、錐体として考えた場合の光学特性で、錐体の頂点２７（図４Ａ参照）に近い部位における特性が削除される。図６Ｂにおいて、錐体の切頭される部位である切頭部位２ｘを一点鎖線で示す。一点鎖線で示す光Ｌ１ｘが削除され、後述する光Ｌ１ｅに置き換わる。図６Ｂは、この場合における、光学デバイス１と錐体構造２との中の光Ｌ１ｅの伝播状態をも示す。上底２４は下底２１と平行、即ち、錐体構造２の存在しない部分における光学デバイス１の表面１２と平行なので、光Ｌ１ｅは上底２４で全反射する。切頭錐体として頂点２７に近い位置で錐体を切り取るか、頂点２７から遠い位置で錐体を切り取るかで光学特性が調整可能である。これらの光学特性に基づいて、錐体構造２の形状が最適化される。稜角ωＬ、ωＳの異なる複数種類の錐体構造２が配置されてもよい。

【0032】

図７Ａは、錐体構造２を出射する光Ｌ１の様子を入光側、即ち図５のＸ１方向、から観察した図である。図７Ｂは、錐体構造２を出射する光Ｌ１の様子を正面、即ち図５のＺ１方向から観察した図である。図７Ａに示すように、光Ｌ１は、例えばＺ１方位から傾き角θ（９０度未満）で出射する。これは、図６Ｃで示した例に相当する。図６Ｄに示すように、稜線２３ａを挟んで両側の一対の側面２６が集光の役割を果たす。図７Ｂに示すように光Ｌ１は、当該集光の効果に基づいてＹ方向に±φの方向を中心に出射する。図１に示したように、光源３は、光学デバイス１の両端に１つずつ設けられている。これら２方向からの光Ｌ１が錐体構造２に入射し出射する。このため、図７Ｂに示すように、光Ｌ１は、Ｘ１方位及びＸ２方位に出射する。

【0033】

図８は、錐体構造２が複数配置される態様を示す。錐体構造２の大きさはそれぞれ数１０μｍ以下である。散乱要素にならない程度の大きさと、特性が視認されない程度の小ささとを有する。錐体構造２は千鳥状に配置される。錐体構造２の配置密度は光学デバイス１内で変化する。端面１１に近い位置では錐体構造２の配置密度は低い。端面１１から遠い位置では錐体構造２の配置密度は高い。端面１１から光Ｌ１は光学デバイス１に入射し、錐体構造２からその一部が出射する。このため、光学デバイス１の中を伝播する光Ｌ１の光量は、端面１１から離れる程少なくなる。端面１１から近い位置では、導光する多い光量と錐体構造２の低い密度とが相補的になる。端面１１から遠い位置では、導光する少ない光量と錐体構造２の高い密度とが相補的となる。出射光強度は、導光する光量と錐体構造２の密度との積に基づく。結果、光学デバイス１のＸＹ平面内で正面垂直方向において均一な出射光の輝度分布が得られる。図８に示すように、例えば光学デバイス１の中央付近で錐体構造２の密度が高くなる。光学デバイス１の中央付近で錐体構造２を稠密に配置することがこのましい。これにより、高い光Ｌ１の出射効率が得られる。

【0034】

ここで、錐体構造２が図２Ａ又は図８に示すように四角錐体又は四角錐台である場合には、下底２１を互いに接して稠密に錐体構造２を配置することが出来る。図９は、四角錐台の形状を有する複数の錐体構造２が光学デバイス１の液晶パネル２００に対向する面に設けられた様子を示す斜視図である。錐体構造２の下底輪郭２２が互いに接する。錐体構造２が隙間なく並べられる。図８に示すように錐体構造２の配置密度を変える場合に、例えば光学デバイス１の中央付近にて最大の密度を実現することが出来る。そして、錐体構造２の側面２６の密度を最大化することが出来る。結果、光学デバイス１の錐体構造２の側面２６から出射する光Ｌ１の出射効率を最大化することが出来る。

【0035】

次に、照明デバイス１００の中での光Ｌ１の状態について説明する。図１０Ａは、照明デバイス１００の断面図である。照明デバイス１００は、光学デバイス１とサイドエッジに設けられる光源３と光学フィルム４とを有する。光学フィルム４は、逆プリズムフィルム４１と拡散フィルム４２とを有する。光学フィルム４については、一部を拡大して図示している。実際には、光学デバイス１と光学フィルム４との大きさの関係は図１０Ａに記載の関係とは異なる。

【0036】

図１０Ｂから図１０Ｄは、照明デバイス１００における光Ｌ１の配光状態を示す。図１０Ｂは、液晶パネル２００を出射する光Ｌ１の配光特性を示す模式図である。図１０Ｃは、逆プリズムフィルム４１を出射する光Ｌ１の配光特性を示す模式図である。図１０Ｄは、光学デバイス１を出射する光Ｌ１の配光特性を示す模式図である。図７ＡがＸ１方向から観察した光Ｌ１を示し、図７ＢがＺ１方向から観察した光Ｌ１を示すのに対して、図１０Ｄは、Ｙ１方向から観察した光Ｌ１を示す。

【0037】

図１及び図１０Ａに示すように、一対の光源３が設けられている。この場合には、図１０Ｄに示すように、光Ｌ１は二方向に出射する。この配光特性は、図７Ａを参照して説明した配光特性と同様である。この光Ｌ１の出射方向は、図４Ａに示したωＬ及びωＳに依存する。図１０Ｄに示すように、光学デバイス１の錐体構造２に基づいて出射した光Ｌ１は、出射方向が絞られた形を有する。出射した光Ｌ１において、液晶パネル２００に垂直な方位（Ｚ１方向）への光Ｌ１の出射が少ない。図１０Ｃに示すように、光Ｌ１は、次に、逆プリズムフィルム４１を通過する。図１０Ｃに示すように、光Ｌ１の出射方向は広がりを持つ。液晶パネル２００に垂直なＺ１方向への光Ｌ１の出射量が少ない。次に光Ｌ１は、図１０Ｂには図示されず図１０Ａに図示される拡散フィルム４２を通過する。更に、光Ｌ１は、図１０Ｂに示すように液晶パネル２００を通過する。液晶パネル２００を通過した光Ｌ１の配光特性はほぼ全方位に均一な出射量が実現されている。

【0038】

詳細は図１１を参照して後述するが、全方位に均一な出射量は、液晶パネル２００が有する透過率の角度分布と、逆プリズムフィルム４１及び図１０Ｂには図示されず図１０Ａに図示される拡散フィルム４２を通過した光Ｌ１の角度分布とが相補的になったため実現される。正面方位においては、正面方位での光Ｌ１の少ない出射量と、液晶パネル２００の高い透過率とが、互いに補償されている。光Ｌ１の出射量が多い斜め方位では、光Ｌ１の多い出射量と、液晶パネル２００の低い透過率とが、互いに補償されている。

【0039】

図１１は、照明デバイス１００から出射する光Ｌ１の相対強度を示す。更に、図１１は、液晶パネル２００の相対透過率を示す。横軸は、図５に示すＺ１方向からの傾き角θである。横軸はＸ方位又はＹ方位を示す。横軸の正の軸は、Ｘ１方位及びＹ１方位を示す。横軸の負の軸は、Ｘ２方位及びＹ２方位を示す。縦軸は、照明デバイス１００から出射する光Ｌ１の相対強度、及び、液晶パネル２００の相対透過率を示す。図１１において、太線の一点鎖線は照明デバイス１００からの出射光のＸ方向における相対強度を示す。図１１において、細線の一点鎖線は照明デバイス１００からの出射光のＹ方向における相対強度を示す。図１１において、太線の実線は、液晶パネル２００のＸ方位における相対透過率を示す。図１１において、細線の実線は、液晶パネル２００のＹ方位における相対透過率を示す。

【0040】

図１１に示すように、照明デバイス１００から出射する光Ｌ１の相対強度は正面に近い角度において低下する。照明デバイス１００から出射する光Ｌ１の相対強度は、傾き角θが０度、即ちＺ１方向の表示正面方向、において最小である。照明デバイス１００から出射する光Ｌ１の相対強度は、傾き角θが大きくなるほど、大きい。

【0041】

図１１において、液晶パネル２００の相対透過率は正面に近い角度においてより高い。液晶パネル２００の相対透過率は、傾き角θが０度、即ちＺ１方向の表示正面方向、において最大である。液晶パネル２００の相対透過率は、傾き角θが大きくなるほど、小さい。

【0042】

液晶表示装置３００の表示輝度は、液晶パネル２００の相対透過率と照明デバイス１００から出射する光Ｌ１の相対強度との積に比例する。液晶パネル２００の相対透過率の正面に近い角度においてより高い特性と、照明デバイス１００から出射する光Ｌ１の相対強度の正面に近い角度において低下する特性とは、互いに補償される。結果、液晶表示装置３００の表示輝度は、全ての傾き角θで略一定となる。即ち、液晶表示装置３００の表示輝度は全方位で一定となり、ランバーシアン光分布が実現される。

【0043】

（変形例１）
図９までを参照して説明を加えて光学デバイス１は、凸状の錐体構造２を光学デバイス１の表面１２に有する。図１２は、光学デバイス１が複数の錐体構造２、特に凹状の錐体構造２を有する変形例１を示す。図１２に示すように、錐体構造２は、四角錐台の形状を有する。上底２４が凹部の最深部に設けられる。そして、錐体構造２は、液晶パネル２００に対向する面の反対側の面に設けられる。図１２においては、座標系として、図面下側がＺ１方向、即ち、液晶パネル２００に対向する方向である。この構成においても稜線２３ａはＸの方位に配置される。光学デバイス１内を導光してきた光Ｌ１は、錐体構造２の側面２６にて全反射し、液晶パネル２００に対向する面から出射するようになる。稜線２３がＸの方位に配置され、側面２６はＸ方向に対して角度を有する。このため、一対の側面２６は凸面鏡の効果を有する。光Ｌ１は、図７Ａ及び図７Ｂに示した配光特性と同様の配光特性を有する。

【0044】

凸状の錐体構造２を液晶パネル２００に対向する表面１２の反対の面である裏面１３に設ける構成、及び、凹状の錐体構造２を液晶パネル２００に対向する表面１２に設ける構成も可能である。主たる光の出射面は、液晶パネル２００に対向する表面１２である。錐体構造２は、主たる光の出射面に対して反対側の裏面１３に設けられる。これらの場合には、錐体構造２を出射した光Ｌ１は、液晶パネル２００に対向する表面１２の反対の裏面１３から出射する。そして、光Ｌ１は、図１に示す反射フィルム５で反射され、光学デバイス１に再度入射し、光学デバイス１の液晶パネル２００に対向する表面１２から出射する。光Ｌ１は、反射フィルム５の反射特性を反映しつつ、図７Ａ及び図７Ｂに示した配光特性と同様の配光特性を示す。

【0045】

（変形例２）
以上において説明した錐体構造２において、上底２４が存在する場合、上底２４は平面の形状を有する。変形例２に係る錐体構造２の上底２４は、下底２１に向けて凹んでいる。図１３は、変形例２として、上底２４がひし形の形状を有する場合の錐体構造２の斜視図である。上底２４は、錐体の頂点が下底２１に向く形状を有する。上底２４は、稜線２３を有する。稜線２３は、端面１１に垂直な方位に延びる稜線２３ａを含む。光学デバイス１の中をＸ２方位に向かって導光する光Ｌ１は、斜面となっている上底２４ａ及び２４ｂで例えば全反射される。光学デバイス１の中をＸ１方位に向かって導光する光Ｌ１は、斜面となっている上底２４ｃ及び２４ｄで例えば全反射される。その反射角度は、上底２４が１つの平面からなる上記実施形態とは異なる。全反射が生じることで、上底２４の有する稜線２３ａの両側に光Ｌ１の反射や誘導が生じ得る。光学デバイス１の中を導光する光Ｌ１は、斜面となっている上底２４ａ及び２４ｂで例えば屈折され、及び／又は誘導される。屈折して光Ｌ１は光学デバイス１から出射する。

【0046】

（変形例３）
以上において説明した錐体構造２の側面２６は平面であった。又、下底輪郭２２と上底輪郭２５とは、直線のみで構成されていた。変形例３の錐体構造２において、図１４Ａに示すように、下底輪郭２２と上底輪郭２５とは曲線を有する。側面２６は曲面を有する。図１４Ａに示した錐体構造２は、稜線２３を４本有する。そして稜線２３を挟んで互いに反対側にある一対の側面２６の間で、稜線２３において各一対の側面２６の接線は互いに不連続である。これを表すため、図１４Ａでは稜線２３が直線で表されている。又、図１４Ａに示す錐体構造２は、上下対称であり、且つ、左右対称である。錐体構造２は、略楕円形状の下底２１を有する。

【0047】

錐体構造２は、図１４Ｂに示すように、２本の稜線２３のみを有する形状を採ることが出来る。錐体構造２は、上下に比べて左右が長い対称形状を有する。

【0048】

（変形例４）
変形例４に係る錐体構造２は、図１５に示すように、側面２６のみならず上底２４内にも稜線２３を有する。側面２６は曲面で構成される。錐体構造２は透明であるので、図１５では稜線２３と上底輪郭２５と下底輪郭２２とが記載されている。上底２４の中央は窪んだ部分を有する。上底２４がＸＹ平面と平行でない部分を有する。このため、当該ＸＹ平面から上底２４のずれた角度に基づいて上底２４で全反射する光Ｌ１の伝播方向を変えることが出来る。更には、図６Ｂで光Ｌ１ｅで示したような全反射が生じず、上底２４から出射する光Ｌ１を得ることが出来る。上底２４が平面でない構成は、あらゆる切頭錐体の構成において適用することが出来る。

【0049】

（変形例５）
上記の実施形態においては、個々の錐体構造２は、錐体又は切頭錐体単独の形状を有する。変形例５に係る錐体構造２は、２つ以上の切頭錐体が共通の中心軸を有して上下に重なった構成を有する。図１６Ａは２つの切頭錐体が共通の中心軸を有して上下に重なった構成例を示す。図１６Ａは、錐体構造２の横面図、図１６Ｂは光Ｌ１の出射の様子を示す模式図、図１６Ｃは配光特性を示す。一方の切頭錐体２ａが他方の切頭錐体２ｂの上に重なっている。一方の切頭錐体２ａの下底輪郭２２ａは、他方の切頭錐体２ｂの上底輪郭２５ｂに比して小さい。そして、錐体構造２は、他方の切頭錐体２ｂの上底２４の平面部を有する。当該平面部において、導光する光Ｌ１が全反射する。当該平面部により、光Ｌ１の配光状態を調整することが出来る。図１６Ｂに示すように、錐体構造２の各切頭錐体の側面２６から光Ｌ１が出射する。光Ｌ１は、集光効果で一対の側面２６で屈折する。図１６Ｂでは、一方の切頭錐体２ａと他方の切頭錐体２ｂについて稜線２３に付与する符号は区別していない。光Ｌ１は、稜線２３ａを中心として、Ｙ２側に存在する側面２６に基づいて、Ｙ１側に向けて出射する。光Ｌ１は、稜線２３ａを中心として、Ｙ１側に存在する側面２６に基づいて、Ｙ２側に向けて出射する。図１６Ｂでは、ファーフィールド、即ち錐体構造２から光学的に離れた位置、における錐体構造２としての出射光の方向が記載されている。図１６Ｂに示すように、ファーフィールドにおいては、切頭錐体２ａの上底２４ａからの光Ｌ１の出射が観察され得る。図６Ｂ及び図６Ｃで示したような全反射条件から外れた光Ｌ１が一方の切頭錐体２ａに入射し、一方の切頭錐体２ａの上底２４ａから出射する光Ｌ１が例えば想定される。図１６Ｃは、光Ｌ１の入射方向であるＸ１方向からみた配光特性を示す。配光特性は、一対の切頭錐体２ａ及び２ｂの側面２６の傾き角度、図４Ａに示した稜角ωＬと稜角ωＳ、上底２４と下底２１との面積比、切頭錐体の上下左右の寸法比等により制御される。二つの切頭錐体に基づく二つの光学特性が混在する。このため、図１６Ｃに示されるように、Ｚ１方向から傾き角θ１、傾き角θ２でそれぞれ示される輝度のピークが観察される。

【0050】

（変形例６）
変形例６に係る錐体構造２は、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、変形例５同様に一方の切頭錐体２ａが他方の切頭錐体２ｂの上に重なっている。図１７Ａは変形例６に係る錐体構造２の横面図である。図１７Ｂは変形例６に係る錐体構造２の正面図である。一方の切頭錐体２ａの下底輪郭２２ａと、他方の切頭錐体２ｂの上底輪郭２５ｂとは、同一である。一方の切頭錐体２ａの側面２６ａの傾きは、他方の切頭錐体２ｂの側面２６ｂの傾きよりも急峻である。これにより、図６Ｂを参照して説明した配光特性が他方の切頭錐体２ｂにより実現される。図６Ｃを参照して説明した配光特性が一方の切頭錐体２ａにより実現される。そして、図６Ｂを参照して説明した配光特性と、図６Ｃを参照して説明した配光特性とを混在させた配光特性が実現される。

【0051】

（変形例７）
変形例７に係る錐体構造２について、図１８Ａと図１８Ｂとを参照して説明する。図１８Ａは、錐体構造２をＹ１方向から見た断面図である。変形例７に係る錐体構造２は、変形例６と同様に一方の切頭錐体２ａが他方の切頭錐体２ｂの上に重なる形状を有する、一方の切頭錐体２ａの下底輪郭２２ａと、他方の切頭錐体２ｂの上底輪郭２５ｂとは同一である。錐体構造２は、変形例６とは異なり、光学デバイス１の液晶パネル２００に対向する表面１２と反対側の裏面１３に凹部として形成される。錐体構造２は、図１８Ａに示すように、光学デバイス１を導光する光Ｌ１を全反射し、Ｚ１方向に出射させる。側面２６ａで反射した光Ｌ１ａと側面２６ｂで反射した光Ｌ１ｂとの２つの特性が混在する。このため、図１８Ｂに示すように、Ｚ１方向から傾き角θ３及びθ４でそれぞれ示される二つの輝度のピークが観察される。変形例５と同様に、配光特性は、一対の切頭錐体２ａ及び２ｂの側面２６の傾き角度、図４Ａに示した稜角ωＬと稜角ωＳ、上底２４と下底２１との面積比、切頭錐体の上下左右の寸法比等により制御される。

【0052】

（変形例８）
上記実施形態においては、一方の切頭錐体２ａの下底２１の形と他方の切頭錐体２ｂの形状は何れも四角形である。上底２４及び下底２１の形状はこれに限られず、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５に記載したような切頭錐体に基づく上底２４又は下底２１であってもよい。

【0053】

（変形例９）
上記実施形態においては、図８に示すように、光学デバイス１は配置密度が面内で変化する錐体構造２を有する。変形例９においては、光学デバイス１は、面内で大きさが変化せず、面内で配置密度の変化しない錐体構造２を有する。図１９は、変形例８９に係る光学デバイス１の正面図である。端面１１に近い位置では錐体構造２は比較的小さいサイズを有する。錐体構造２の底辺は５μｍ前後でもよく、２００μｍ以下であることが好ましい。錐体構造２が小さいほど、例えば型からの離型が容易であり、作りやすい。錐体構造２の高さと底辺とのアスペクト比は例えば０．２である。例えば、錐体構造２は、２０μｍの高さ、及び、１００μｍの底辺の長さを有する。端面１１から遠い位置では錐体構造２は比較的大きいサイズを有する。端面１１から光Ｌ１は光学デバイス１に入射し、錐体構造２からその一部が出射する。このため、光学デバイス１の中を伝播する光Ｌ１の光量は、端面１１から離れる程少なくなる。端面１１から近い位置では、導光する多い光量と錐体構造２の小ささ、即ち出射をもたらす面の小ささとが相補的になる。端面１１から遠い位置では、導光する少ない光量と錐体構造２の大きいこと、即ち出射をもたらす面の大きいこととが相補的になる。出射光強度は、導光する光量と出射をもたらす面の大きさとの積に基づく。結果、光学デバイス１の面内で均一な正面垂直方向の出射光強度が得られる。錐体構造２の配置は図１９に示すように、千鳥状であることが好ましい。千鳥状にすることで錐体構造２から出射した光Ｌ１が隣りの錐体構造２に入射する可能性を低くすることが出来る。そして、錐体構造２から出射する光Ｌ１の角度について、より高い自由度に基づいて設計することが可能となる。ここで、錐体構造２が四角錐体又は四角錐台である場合には、図９に示したように、錐体構造２は下底２１を互いに接して隙間なく配列され得る。側面２６の面積を最大化することが出来る。側面２６に基づいて光Ｌ１が出射する。光Ｌ１の最大の出射効率が実現される。

【0054】

（変形例１０）
上記の実施形態においては、同一の形状を有する錐体構造２が光学デバイス１に設けられる例について説明している。これに限られず、切頭錐体形状、錐体形状、及び、これらの重なった形状が混在して光学デバイス１に配置される構成が可能である。例えば、均一性を実現するために錐体構造２の密度は一定以上必要で、且つ、端面１１の近傍では出射効率を下げたい場合が考えられる。全反射を行う上底２４を有する切頭錐体の形状を有する錐体構造２を端面１１の近傍に配置し、錐体の形状を有する錐体構造２を端面１１から離れた部位に配置することが好ましい。同様の配置密度を維持し、且つ、出射効率を調整することが出来る。上記の説明においては、切頭錐体の上に切頭錐体が重ねられた錐体構造２について説明している。切頭錐体の上底２４が点である形状は錐体である。上記の説明は、切頭錐体の上に錐体が重ねられた錐体構造２を含む。

【0055】

上記の実施形態において、錐体構造２に光Ｌ１が光学デバイス１から入射する場合を主に記載している。これに限られず、光Ｌ１は、錐体構造２に基づいて光学デバイス１から出射し、他の錐体構造２に入射し、当該他の錐体構造２を通り光学デバイス１から出射する場合がある。又、光Ｌ１は、錐体構造２に基づいて光学デバイス１から出射し、他の錐体構造２に入射し、当該他の錐体構造２を通り、再度光学デバイス１に入射し、光学デバイス１内を導光する場合がある。

【0056】

（変形例１１）
上記の変形例９においては、錐体構造２の大きさは徐々に規則正しく変化している。又、錐体構造２の形状として同一のものが採用されている。これに限られず、大きさ及び／又は形状の異なる複数の錐体構造２は自由に組み合わせてもよい。例えば、大きさ及び／又は形状の異なる錐体構造２を乱雑（ランダム）に配置し、全体として均一な配光特性が実現されてもよい。

【0057】

（変形例１２）
上記の実施形態においては、図１０に典型例と示されるように、逆プリズムフィルム４１が、錐体構造２を有する光学デバイス１に積層されている。これに限られず、逆プリズムフィルム４１がない構成であってもよい。この場合においても錐体構造２の稜角ωＬ及びωＳの最適化、拡散フィルム４２の適用等により、図１１に示す配光特性を実現することが出来る。

【0058】

（変形例１３）
上記の実施形態においては、錐体構造２が光学デバイス１に設けられる例について説明している。当該構成は、別の見方をすると、錐体構造２の設けられたフィルム状の光学デバイス１が板状の透明基板からなる導光板を兼ねているとも言える。これに限られず、錐体構造２が設けられたフィルム状の光学デバイス１が別体の板状の透明基板に積層される構成であっても良い。又、錐体構造２が設けられた当該フィルム状の光学デバイス１と別体の板状の透明基板との間に、他のフィルム、例えば拡散フィルム、逆プリズムフィルム等、が設けられてもよい。

【0059】

（変形例１４）
上記の実施形態においては、錐体構造２は、例えば図８に示すように、面内の輝度ムラを低減させるために勾配を有して配置されている。これに限られず、錐体構造２は、図２０に示すように、面内に均一に配置されてもよい。例えば、光学デバイス１に拡散パターンが勾配を伴なって配置されており、光学デバイス１からの出射する光Ｌ１の正面輝度が面内で均一な場合が想定される。又は、直下型のバックライトシステムに適用される場合が想定される。例えば、ＬＥＤが複数配列されおり正面輝度が面内で均一な場合が想定される。この光Ｌ１の正面輝度が面内で均一な光学デバイス１の上に、錐体構造２が面内に均一に配置されるフィルムが積層される。当該光学デバイス１又は直下型ＢＬの上に錐体構造２を有するフィルムを積層する場合には、既に均一性は担保されているため、錐体構造２は勾配を伴なって配置される必要はない。錐体構造２は光学デバイス１からの光Ｌ１の配光特性を一対の側面２６の集光効果に基づいて制御する働きのみを有する。錐体構造２は千鳥状に均一に配置されることがこのましい。

【0060】

（変形例１５）
上記の実施形態においては、光学デバイス１及び照明デバイス１００は直視型の液晶表示装置３００に適用される例について説明した。錐体構造２は照明に供されてもよい。照明として使用される場合においては、照明デバイス１００は、表面１２と裏面１３と端面１１とを有する板状の透明な光学デバイス１を有し、光学デバイス１の前後左右の端面１１に垂直な方位に稜線２３が向いている錐体構造２を有する。例えば、複数のＬＥＤの光源３が端面１１に設けられる構成であってもよい。錐体構造２はフィルム上に１つ設けられる構成であってもよい。１つのＬＥＤの光源３が光学デバイス１の裏面１３に配置され、照明に供される光Ｌ１が裏面１３に垂直に入射し、表面１２に錐体構造２が一つ設けられ、光Ｌ１の少なくとも一部が錐体構造２を透過する構成の照明デバイス１００であってもよい。この場合には、錐体構造２の有する一対の側面２６の集光効果に基づいて、配光が制御される。

【0061】

本開示は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。又、上述した実施形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。即ち、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

【0062】

以上説明した実施形態に係る接近動体検出方法によれば以下のような効果が奏される。

【0063】

（１）光学デバイス１は、表面１２と裏面１３と複数の端面１１とを有する透明な板状の光学デバイス１であって、錐体構造２を表面１２又は裏面１３の少なくとも一方に備え、錐体構造２は、前後左右の端面１１の少なくとも何れかに垂直な方位に稜線２３を有する。

【0064】

これにより、錐体構造２の集光効果に基づいて、光学デバイス１に垂直な方向から傾いた方向への光量が多い配光特性を提供することが出来る。前後左右方向への配光特性も同時に制御され得る。

【0065】

（２）（１）の光学デバイス１において、錐体構造２は、切頭錐体の形状を有してもよい。

【0066】

これにより、光Ｌ１の方向を４方向又は５方向以上に分けることが出来る。切頭錐体として錐体から切り取られた部位に基づく集光効果が削除されることとなり、集光度合の調整に利用され得る。又、切頭錐体の形状によりもたらされる上底２４における全反射が配光特性の調整に利用され得る。

【0067】

（３）光学デバイス１は複数の錐体構造２を有し、錐体構造２は千鳥に配置されてもよい。

【0068】

これにより、錐体構造２を出射した光Ｌ１が他の錐体構造２に再度入射する可能性を低くすることが出来る。そして、より浅い角度で錐体構造２から出射する光Ｌ１を照明に寄与させることが可能となる。

【0069】

（４）（１）から（３）の何れか１つの光学デバイス１において、錐体構造２は、凸構造を含んでもよい。

【0070】

これにより、凸部の屈折に基づく集光効果を利用することが出来る。射出成型に向いており、加工性が良い。

【0071】

（５）（１）から（４）の何れか１つの光学デバイス１において、錐体構造２は、凹構造を含んでもよい。

【0072】

これにより、凹部の反射に基づく集光効果を利用することが出来る。ロールｔｏロールインプリントに向いており、加工性が良い。錐体構造２を一様に並べるのに好適である。フィルム化するのが容易である。

【0073】

（６）（１）から（５）の何れか１つの光学デバイス１は、錐体構造２が稠密に配列された部分を有してもよい。

【0074】

これにより、高い出射効率を得ることが出来る。

【0075】

（７）（１）から（６）の何れか１つの光学デバイス１において、錐体構造２は、楕円形状の下底２１を有してもよい。

【0076】

これにより、集光効果として、屈折角に分布が出来る。集光効果を制御することが出来る。

【0077】

（８）（１）から（７）の何れか１つの光学デバイス１において、錐体構造２は、多角形の下底２１を有してもよい。

【0078】

これにより、下底２１は互いに接して配置され得る。配置密度を高めることが出来る。

【0079】

（９）（１）から（８）の何れか１つの光学デバイス１において、錐体構造２は、四角形の下底２１を有してもよい。

【0080】

これにより、稜線２３を挟んだ一対の側面２６により集光効果が発揮され得る。端面１１に対して一定の角度を有する側面２６の密度を最大化することが出来る。

【0081】

（１０）（２）から（９）の何れか１つの光学デバイス１において、錐体構造２は、楕円形状の上底２４を有してもよい。

【0082】

これにより、集光効果として、屈折角に分布が出来る。集光効果を制御することが出来る。

【0083】

（１１）（２）から（１０）の何れか１つの光学デバイス１において、錐体構造２の上底２４は、下底２１に向けて凹んでいてもよい。

【0084】

これにより、上底２４における光Ｌ１の反射、屈折の度合い及び方向を制御することが出来る。

【0085】

（１２）（２）から（１１）の何れか１つの光学デバイス１において、錐体構造２は、２つ以上の切頭錐体が共通の中心軸を有して上下に重なった構成を含んでもよい。

【0086】

これにより、異なった稜角ωＬωＣによる異なる集光効果を組み合わせるとともに、切頭錐体の上底２４に基づく反射の効果を利用することが出来る。集光効果を調整することが出来る。

【0087】

（１３）（１）から（１２）の何れか１つの光学デバイス１において、錐体構造２は、錐体を含んでもよい。

【0088】

これにより、錐体構造２として、集光効果の担い手である側面２６の占める割合を最大化することが出来る。錐体構造２における側面２６の有効占有率が高まる。切頭錐体における上底２４がないため、全反射する部位を減らすことが出来る。結果、出射効率を高めることが出来る。切頭錐体の形状を有する錐体構造２と錐体の形状を有する錐体構造２との配置に基づいて、光学デバイス１の各部位からの光Ｌ１の出射効率を調整することが出来る。

【0089】

（１４）（１）の光学デバイス１は、大きさ及び／又は形状の異なる複数の錐体構造２を有してもよい。

【0090】

これにより、光学デバイス１に垂直な方位において面内で均一な輝度を実現することが出来る。高い設計自由度を有する配光特性を実現することが出来る。

【0091】

（１５）照明デバイス１００は、光源３と、（１）から（１３）の何れか１つの光学デバイス１とを備え、光源３からの光Ｌ１の少なくとも一部が、錐体構造２を透過してもよい。

【0092】

これにより、錐体構造２の有する集光効果を備える照明デバイス１００が実現される。

【0093】

（１６）（１５）の照明デバイス１００において、錐体構造２が主たる光Ｌ１の出射面に設けられてもよい。

【0094】

これにより、錐体構造２を透過した光Ｌ１を直接に照明に寄与させることが出来る。錐体構造２の有する集光効果を直接に照明の配光に寄与させることが出来る。これにより、垂直な方向への光量が少なく、垂直な方向から傾いた方向への光量が多い配光特性を提供することが出来る。上下方向への配光特性も同時に制御され得る。結果、光学部品点数が少なくなり得る。射出成型に向いており、加工性が良い。

【0095】

（１７）（１５）又は（１６）の照明デバイス１００において、錐体構造２が主たる光Ｌ１の出射面に対して反対側の面に設けられていてもよい。

【0096】

主たる光Ｌ１の出射面の反対側にて反射し、表示に寄与する。光学デバイス１において、光Ｌ１が光学デバイス１から出射する効率をより高くすることが出来る。主たる光Ｌ１の出射面の反対側に反射フィルム５が設けられる場合、光Ｌ１は反射フィルム５により反射し、光Ｌ１の光学デバイス１から出射する効率はより高くなり得る。

【0097】

（１８）（１５）から（１７）の何れか１つの照明デバイス１００は、光学デバイス１と、光学デバイス１の端面１１に配置される光源３とを有し、光源３に基づく光Ｌ１が光学デバイス１の端面１１から光学デバイス１に入射してもよい。

【0098】

これにより、光学デバイス１に垂直な方位における光量は更に少なく、光学デバイス１に垂直な方位から傾いた方位における光量は更に多い、配光特性、を有する照明デバイス１００が実現される。

【0099】

（１９）（１５）から（１８）の何れか１つの照明デバイス１００において、光源３は、白熱電球、ハロゲンランプ、熱陰極管、冷陰極管、発光ダイオード、レーザ光デバイス、無機エレクトロルミネッセンスデバイス、有機エレクトロルミネッセンスデバイスの何れか１つを少なくとも含む。

【0100】

光源３として、あらゆる種類のものを採用することが出来る。

【0101】

（２０）液晶表示装置３００は、（１５）から（１９）の何れか１つに記載の照明デバイス１００を有してもよい。

【0102】

これにより、液晶パネル２００に垂直な方位における光量は少なく、液晶パネル２００に垂直な方位から傾いた方位における光量は多い照明デバイス１００と、液晶パネル２００と、を積層することが出来る。バックライトからの光量と、液晶パネル２００の透過率とが相補し、ランバーシアンな表示特性を液晶表示装置３００により実現することが出来る。

【符号の説明】

【0103】

１ 光学デバイス
１１ 端面
１２ 表面
１３ 裏面
２ 錐体構造
２１ 下底
２２ 下底輪郭
２３ 稜線
２４ 上底
２５ 上底輪郭
２６ 側面
２７ 頂点
３ 光源
４ 光学フィルム
４１ 逆プリズムフィルム
４２ 拡散フィルム
５ 反射フィルム
１００ 照明デバイス
２００ 液晶パネル
２０１ 偏光板
２０２ ガラス基板
２０３ 液晶層
２０４ シール材
２０５ 駆動回路
３００ 液晶表示装置
Ｌ１ 光
Ｐ ポイント

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図17A】

【図17B】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20】