JP2001143513A - 面光源装置及びこれを用いた液晶ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本質的には高輝度化に有効でありながら、大
型液晶ディスプレイ装置のバックライト光源手段として
は未完成であった、指向性散乱光源を光源とする照明光
学系を用い、より高度で実用的な光学特性を有する照明
光学系としての面光源装置及びこれを用いた液晶ディス
プレイ装置を提供すること。 【解決手段】 一表面を光出射面１４とする導光体１１
に光取り出し機構２３が配設されると共に、側端部１
２、１３には線状光源１６が配設され、またほぼ三角プ
リズム状のプリズムアレー１９ａを備える調光シート１
９が頂角を光出射面１４側に向け、尾根線を線状光源と
平行とするように光出射面１４側に配置され、光出射面
１４と対向する面側には反射率９０％以上なる反射シー
ト２２が配置された面光源装置１０において、導光体１
１の光出射面１４と調光シート１９との間に、ヘーズ５
０％以下なる光透過性シート２０を配設すると共にこの
光透過性シート２０の線状光源１６に近い付近にグラデ
ーション状の遮光パターン２１を設けたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は面光源装置及びこれ
を用いた液晶ディスプレイ装置に関し、更に詳細には面
光源装置における光学特性を向上させる技術であり、更
にこの面光源装置をバックライト光学系として好適に用
いた液晶ディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、パーソナルコンピュータ向けモニ
ターや薄型ＴＶ等の表示装置として透過型の液晶表示
（ディスプレイ）装置が多用されており、このような液
晶表示装置では、通常、液晶素子の背面に面状の照明装
置即ちバックライトが配設されている。このバックライ
トは冷陰極放電管等の線状光源を面状の光に変換する機
構とされている。

【０００３】具体的には、液晶素子の背面直下に光源を
配設する方法や、側面に光源を設置し、アクリル板等の
透光性の導光体を用いて面状に光を変換して面光源を得
る方法（サイドライト方式）が代表的であり、光出射面
にはプリズムアレー等からなる光学素子を配設して所望
の光学特性を得る機構とされている。

【０００４】このサイドライト方式については、例えば
特開昭６１−９９１８７号公報や特開昭６３−６２１０
４号公報に開示されている。特に、軽量、薄型という液
晶表示装置の一般的特徴をより有効に引き出すために
は、バックライトを薄くすることができるサイドライト
方式の利用が好適であり、携帯用パーソナルコンピュー
タ等の液晶表示装置にはサイドライト方式のバックライ
トが多く使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらバックライトに
要求される性能は、近時、ますます高度化する方向にあ
るが、特に、据え置き型のパーソナルコンピュータ用モ
ニター表示装置や大画面薄型ＴＶでは、一般的には透過
型フルカラー液晶デバイスが用いられている。この場
合、カラー液晶セル自体の極めて低い光線透過率から、
バックライト光源に要求される輝度値が必然的に高いも
のとならざる得ない。

【０００６】このため、前述したサイドライト方式から
なるバックライトにおいては、プリズムアレー等からな
るシートを多用して光学的集光作用によって正面輝度を
確保すること、あるいは偏向変換機能を有した特殊光機
能性シートによって出射光線を有効利用することが一般
的には行われているが、これらを多用することは大きな
コスト増を招くばかりか、視野角特性が狭くなる等の弊
害も生むため、より簡易な手段によって高い光学特性を
有した面光源装置を提供する技術の出現が待ち望まれて
いた。

【０００７】これらの問題に対する解決策の一つとし
て、特公平７−２７１３６号公報、特公平７−２７１３
７号公報等に開示されているように、導光体表面に形成
された粗面や導光体中に分散した光散乱性微粒子等から
発生する高輝度な指向性の高い指向性散乱光を用いる試
みが有効と考えられる。

【０００８】すなわち、元来、コリメートされた指向性
散乱光源を光源とすることにより、集光性がより高めら
れ、限られた導光体への入射光量を有効に正面方向に向
けることが可能となるため、より単純な構成でありなが
ら高い効率を有する低コストな照明光学系の実現が可能
であることが明らかとされてきた。

【０００９】しかしながら、これらの照明光学系を実用
に供しようとすると、輝度は相対的に確保されるもの
の、ディスプレイ装置のバックライト光源として最も重
要な品質である輝度分布が極めて劣悪なものとなり、特
に大型液晶ディスプレイ装置のバックライト光源手段と
しての実用化に極めて大きな支障をきたしていた。ま
た、これらの劣悪な輝度分布を修正するためには、粗面
レベルや光散乱性粒子濃度の極めて精密な制御が必要と
なり、開発に多大な時間を有するという問題もあった。

【００１０】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、本質的には高輝度化に有
効でありながら、大型液晶ディスプレイ装置のバックラ
イト光源手段としては未完成であった、指向性散乱光源
を光源とする照明光学系を用い、より高度で実用的な光
学特性を有する照明光学系としての面光源装置及びこれ
を用いた液晶ディスプレイ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は面光源装置であ
り、前述した技術的課題を解決するために以下のように
構成されている。すなわち、本発明は、一表面を光出射
面とする導光体と、この導光体に設けられた光取り出し
機構と、導光体の側端部に配設された線状光源と、頂角
を光出射面側に向け、尾根線を線状光源と平行とするよ
うに光出射面側に配置され、頭頂角４５〜７５度なるほ
ぼ三角プリズム状のプリズムアレーが形成された調光シ
ートと、光出射面と対向する面側に配置され、反射率９
０％以上なる反射シートとを有する面光源装置におい
て、導光体の光出射面と調光シートとの間に、ヘーズ５
０％以下なる光透過性シートが配設され、且つこの光透
過性シートの線状光源に近い付近にはグラデーション状
の遮光パターンが設けられていることを特徴とする。

【００１２】＜本発明の具体的構成＞本発明の面光源装
置は、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要
素が具体的に以下のような場合であっても成立する。そ
の具体的構成とは、反射シートの反射面に正反射性材質
を用いることを特徴とする。

【００１３】また、本発明の面光源装置では、導光体の
光取り出し機構を、突起粗面ドットパターン又は半透光
性インキの印刷パターンのいずれかを用いて構成するこ
とができ、更に、光透過性シートに設けられたグラデー
ション状の遮光パターンを白色とすることがよく、且つ
線状光源が配置された導光体の側端部における厚みの１
０倍以内の領域に設けられていることが好ましい。

【００１４】更にまた、本発明の面光源装置において、
光取り出し機構は、線状光源が設けられた導光体の近傍
を除く領域に設けられ、光取り出し機構が設けられてい
ない領域の幅は線状光源が設けられた導光体の側端部に
おける厚みの１０倍以内とされていることが好ましい。

【００１５】また、本発明の面光源装置において、線状
光源は、導光体の一組の対向する側端部に配設され、ほ
ぼ三角プリズム状のプリズムアレーは頭頂角５０度以上
６０度未満とされていることがよい。このような各特徴
を備える面光源装置は、液晶ディスプレイ装置のバック
ライト光源手段として用いることが好ましく、その場合
線状光源が配設される導光体の側端部が、使用時に上部
又は下部に位置するようにすることが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の面光源装置及びこ
れを用いた液晶ディスプレイ装置を図に示される実施形
態について更に詳細に説明する。図１には、本発明の一
実施形態に係る面光源装置１０が示されている。この実
施形態の面光源装置１０は、透光性の平板からなる基板
即ち導光体１１を備え、この導光体１１の一表面は光出
射面１４とされ、また対向する一組の側端部１２、１３
には、当該側端部に沿うようにそれぞれ線状光源１６が
配置されている。

【００１７】この線状光源１６は、蛍光管又はＬＥＤア
レー等を用いることができるが、特にこれらに限定され
るものではない。線状光源１６としては、発光効率に優
れ、小型化の容易な冷陰極管の利用が最も好適である。
各線状光源１６の周囲にはリフレクタ１７が配設され、
出射した光線をできるだけ無駄なく導光体１１の側端部
１２、１３に入射させる機構とされている。

【００１８】リフレクタ１７に用いられる材質としては
光線反射率の高いものであれば特に限定はされないが、
例えば、板厚み０．２〜０．４ｍｍ程度の金属板又は厚
み０．１〜０．２５ｍｍ程度の柔軟性を有した白色プラ
スチックフィルム等が好適に用いられる。

【００１９】ここで、前述したような基本的な構成のサ
イドライト方式の面光源装置について考察すると、線状
光源１６が配設された光源部近傍に線状光源と平行な筋
状の明部（輝線）が発生し易いが、これらは画像品質等
に大きな影響をもたらすものであり、可能な限り除去す
ることが好ましい。

【００２０】光源部近傍に線状光源と平行な筋状の明部
（輝線）が発生する原因については、図２に示されるよ
うに、線状光源１６が配設された側端部１２、１３の付
近において、導光体１１の光出射面１４及び光出射面と
対向する面１５からの光線の流入があるためであり、こ
れらの光線成分はスネルの法則に基づく全反射条件を満
たすことができなくなるため、一旦、導光体１１内に入
射しても導光体１１中に留まっていることができず、輝
線１８として出射してしまうためである。

【００２１】特に、導光体１１の光出射面１４上に配置
する調光シートとして、導光体１１の光出射面１４側に
頂角を向けたほぼ三角プリズム状のプリズムアレーを用
いる光学系では、この現象は極めて発生し易いものであ
り、大型液晶ディスプレイ装置等の画像品質が極めて重
視される用途に、同光学系を用いた面光源装置が実用化
されない大きな理由となっていた。

【００２２】これらの問題に対して、図３に示されるよ
うに、輝線の発生原因となる導光体１１の光出射面１４
及びこの面と対向する面１５からの光線の流入を抑制
し、輝線そのものを発生させなくするようにすべく、リ
フレクタ１７の開放端部を導光体１１の側端面に当接さ
せる提案があった。

【００２３】しかしながら、実際には図３に示されるよ
うな態様を実用化しようとしても、導光体１１とリフレ
クタ１７の位置決めを極めて正確に行う必要があるた
め、面光源装置全体の機構が複雑化、高コスト化する傾
向にあった。また、位置決めのための対策を講じても、
尚、外部からの振動や衝撃に対して容易に光漏れが発生
し、この現象は、特に、導光体１１の厚みが薄くなれば
なるほど顕著に現れるため、可搬性が重要視される液晶
ディスプレイ装置の光源としての用途には全く適したも
のとは言えなかった。

【００２４】そこで、本発明の面光源装置においては、
輝線を除去するのでは無く、むしろ、それらを積極的に
利用し、尚かつ、導光体１１の光出射面１４側に頂角を
向けたほぼ三角プリズム状のプリズムアレーを用いる光
学系の高効率な特性を損なうことのないように、光学系
が工夫されている。

【００２５】すなわち、導光体の光出射面側に頂角を向
けたほぼ三角プリズム状のプリズムアレーが形成された
調光シートを用いる光学系では、より光源から離れた位
置に輝線が発生し易くなる性質を利用し、本発明の面光
源装置１０においては、この本来輝線となるべき出射光
線成分を遮蔽、拡散して制御することにより、面光源装
置の光源として利用するのである。

【００２６】より具体的には、図１に示される面光源装
置１０のように、導光体１１の光出射面１４の上方に、
該光出射面１４側に頂角を向けたほぼ三角プリズム状の
プリズムアレー１９ａが形成された調光シート１９が配
設され、この調光シート１９と光出射面１４との間に
は、更に光透過性のシート２０が配設されている。この
光透過性シート２０における線状光源１６に近い付近に
はグラデーション状の遮光パターン２１が設けられてい
る。

【００２７】この効果について詳細に説明すると、ま
ず、導光体１１の側端部付近上下面から入射した光線
は、それら自身がスネルの全反射条件を満たすことは困
難であるため、導光体１１内を伝搬するのではなく、導
光体１１をすり抜けるようにして出射する光線成分１８
（図２参照）となる。

【００２８】しかしながら、導光体１１の光出射面１４
の上方には光透過性シート２０が存在し、線状光源１６
に近い付近にはグラデーション状の遮光パターン２１が
設けられているため、該遮光パターン２１に到達した光
線１８は拡散反射、ないしは吸収されて、光透過性シー
ト２０の直上にある、光出射面１４側に頂角を向けたほ
ぼ三角プリズム状のプリズムアレー１９ａが形成された
調光シート１９に対して入射する光線は制限を受けるこ
ととなる。

【００２９】更に、白色インキによる印刷パターン等の
ように拡散反射性を有する材質を用いて遮光パターン２
１を形成した場合には、本来輝線として見えるべき、導
光体の光源近傍領域に集中したビームも拡散反射の効果
によって分布範囲が極めて拡大されるため、これらの効
果によって輝線を消去できるばかりでなく、それらを面
光源装置の出射光線として有効利用することができるよ
うになるのである。

【００３０】ここで、本発明の面光源装置１０において
は、導光体１１の光出射面１４上に配置される光透過性
シート２０はあくまで光透過性が高いことが重要であ
り、従来型の面光源装置にて良く利用される光拡散シー
トとは本質的に機能の異なるものである。

【００３１】これは、本発明の面光源装置１０で用いら
れる、導光体１１の光出射面１４側に頂角を向けたほぼ
三角プリズム状のプリズムアレー１９ａにおいては、プ
リズムの実質的な開口率が低いため、入射ビームは狭い
出射角度範囲に限定して集光されていることが必要であ
るためであり、該光透過性シート２０は導光体１１を出
射した散乱光線の出射角度分布を損なうことがあっては
ならないためである。

【００３２】より具体的には、光透過性シート２０のＪ
ＩＳ Ｋ６７１９に定められるヘーズは５０％以下、よ
り好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３５％以下
とされる。また、光出射面１４上に配設される光透過性
シート２０に設けられるグラデーション状の遮光パター
ン２１は、前述したように、輝線を除去しかつ輝線とし
て本来出射するはずであった光線を拡散反射し、面光源
装置の光源として有効利用できるようにパターン分布が
最適化される。

【００３３】具体的には、線状光源１６から離れしるに
したがって遮光パターン２１が漸減するようにパターニ
ングが施される。更に、遮光パターン２１は、光透過性
シート２０の端縁（図１で見て左右の縁部）から、導光
体１１の線状光源１６が設けられた側端部１２、１３に
おける厚みの１０倍以内、より好ましくは８倍以内の長
さ（図１で見て左右方向への長さ）の範囲における領域
に設けられる。

【００３４】また、材質については遮光性を有する黒
色、もしくは白色のインキによる印刷パターンが好適に
用いられるが、前述の如く、輝線となるべき光線成分を
拡散反射させ、面光源装置の光源として有効利用すると
いう機能を果たすためには白色であることが最も好まし
い。

【００３５】加えて、拡散反射によって生成する出射光
線は、導光体１１の大部分の領域から出射する光線とは
出射角度分布が異なっているため、液晶ディスプレイ装
置のバックライトとして用いた場合には、斜め方向から
見た場合にこの遮光領域が発光して目立ってしまう場合
がある。用途によって、このような発光が好まれない場
合には、グラデーション状の遮光パターン２１には光吸
収性材質、即ち黒色のインキによる印刷パターン等が好
適に用いられる。

【００３６】本発明の面光源装置において用いられる光
透過性シート２０には、外枠部分に光吸収帯を設けても
よい。これは、光吸収帯によって導光体１１の側端部か
ら出射する光線が漏れ出すのを抑えることができるため
であり、ノートパソコン等の薄型化が要求される液晶デ
ィスプレイ装置のバックライト装置では、このような枠
状の光吸収体は画像品質向上に更に好ましい効果を与え
るのである。

【００３７】本実施形態の面光源装置１０では、導光体
１１の光出射面１４とは反対側の面１５側に反射シート
２２が配設されている。本発明における面光源装置にお
いて、この反射シート２２は、表面反射率が大きい正反
射性材質、具体的にはＡｇ、ＡＬ蒸着シート等が好適に
用いられる。

【００３８】これは、本発明の面光源装置において輝度
を高めるために、導光体１１から発生する指向性の高い
指向性散乱光を可能な限りその強度を損なうことがない
よう活用すべきであるためである。すなわち、反射シー
ト２２としては、単に表面反射率が高いだけでなく、入
射光線の角度分布を大きくは拡大しない、鏡面反射に近
い特性を保持していることが好ましい。

【００３９】また、本実施形態の面光源装置１０では、
導光体１１の光出射面１４とは反対側の面１５に、導光
体１１から光線を効率よく取り出すための光取り出し機
構２３が設けられている。本発明の面光源装置におい
て、光取り出し機構２３としては、通常良く用いられ
る、チタニア微粒子等が高濃度に分散した白色インキ等
による多重散乱過程を用いるのではなく、相対的に散乱
回数が少ないか、もしくは全くない過程を利用する。こ
れは、多重散乱による光量ロスを防ぎながら、導光体の
光出射面側に頂角を向けたほぼ三角プリズム状のプリズ
ムアレー１９ａに対する入射効率を最大化するためであ
る。

【００４０】具体的には、これらの機能は、いわゆる半
透光性の光取り出し機構によって実現され、さらに具体
的には、図４（ａ）に示されるように導光体１１の光出
射面１４とは反対側の面１５に形成された微細な粗面２
４、図４（ｂ）に示されるように面１５から突出させた
突起２５、又はこれらの組み合わせとして図４（ｃ）に
示されるように面１５から突出させた突起２５の表面を
粗面２４とした突起粗面２６などの態様、もしくは半透
光性インキ印刷等を用いる態様が代表的である。

【００４１】ここで、半透光性インキとは、シリカ微粒
子等の屈折率の異なる微粒子がバインダー中に低濃度に
分散したインキのことであり、導光体上に印刷した際
に、該印刷部分は、好ましくは２０％以上、より好まし
くは４０％以上の光透過性を有するものである。

【００４２】更に、面１５から突出させた突起２５の態
様には、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるような断
面を三角形状又は半円形状とすることによって傾斜面を
構成要素として形成された突起も含まれ、また面１５か
ら突出させた突起の表面を更に粗面とした突起粗面２６
の態様には、図５（ｃ）に示されるように断面が半円形
状の突起の表面を粗面にしたものも含まれる。

【００４３】輝度ムラ調整の容易性、製造の容易性とい
う観点から、最も好適には、ほぼ同一形状のパターンが
配列した態様、例えば、突起量ｈが１μｍ〜５０μｍな
る突起粗面２６をドツト状に配列してパターン化（図形
化）するか、もしくは半透光性インキを同様にドット状
に印刷してパターン化（図形化）する態様が用いられ
る。

【００４４】このパターンの基本ピッチＰはパターン見
えを防ぎ、光利用効率を向上させるため、できる限り微
細化されていることが好ましく、より具体的には、基本
ピッチＰが０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．４ｍｍ
以下、さらに好ましくは０．３ｍｍ以下とされる。ま
た、これらパターニングの代表的な図形配置は図６に例
示される。

【００４５】すなわち、導光体１１の光出射面１４に対
向する面１５を正面から見た時の平面形状が、図６
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に例示される如く、楕
円形、三角形、四辺形等からなるドット状に形成され、
更にこれらの各ドットをパターン化（図形化）して形成
されている。

【００４６】しかし、半透光性光取り出し機構は、ドッ
ト状に限られるものではなく、図６（ｅ）及び図６
（ｆ）に示されるように面１５を正面から見た時の平面
形状が、微細なメッシュ状、又はストライプ状等にパタ
ーン化されたものであってもよい。なお、半透光性光取
り出し機構の態様は、図４及び図５で示されるような各
種のものとすることができるが、図６では、便宜的に、
図４（ａ）に示されるような粗面で形成されているもの
としてそれらを参照符号２４で示している。

【００４７】ここで、前述した基本ピッチＰとは、図６
（ａ）〜図６（ｄ）に示されるような多数のドットをパ
ターニングした光取り出し機構２３においては各ドット
間の最少ピッチを意味し、また図６（ｅ）及び図６
（ｆ）に示されるように光取り出し機構２３のような微
細なメッシュ状又はストライプ状にパターニングした態
様では各ライン間の最少ピッチを意味する。

【００４８】ところで、図１に示される如く、導光体１
１の線状光源１６が設けられた側端部１２、１３の近傍
には、光取り出し機構２３である、突起粗面２６のドッ
トパターン、もしくは半透光性インキの印刷パターン等
が設けられていない領域２７が存在する。

【００４９】これは、本発明においては光源近傍領域に
おいて、本来、輝線となるべき光線成分を導光体１１の
光出射面１４直上に配した光透過性シート２０によって
遮蔽、拡散反射させ、光源として有効利用しているため
であり、光源近傍域においては導光体を伝搬する光線成
分から光を取り出す必要がなくなるため、結果として光
源から遠い領域に伝わる光量を大きく保つことができる
ようになり、高輝度化につながるのである。

【００５０】このような、導光体１１の面１５における
光取り出し機構２３の設けられていない領域２７の大き
さは、前述した光透過性シート２０における遮光パター
ン２１の形成領域の大きさに対応する。具体的には、光
取り出し機構が設けられていない領域２７の幅（図１で
見て左右方向）は、線状光源１６が設けられた側端部１
２、１３における厚みの１０倍以内とされる。

【００５１】本発明における面光源装置の好ましい一使
用形態は、導光体１１の一組の対向する側端部１２、１
３に線状光源１６が配設され、かつ、対向する側端部１
２、１３に配設された線状光源１６は使用時に水平とな
る方向に配設されている形態である。これは、一般的に
面光源装置に要求される視野角特性は水平方向が広いこ
とが望ましいためであり、本発明において得られる照明
光の視野角特性は前記方向に線状光源１６を配置した際
には、この要求を満たすに極めて適したものとなるため
である。

【００５２】特にパーソナルコンピュータのモニターや
液晶ＴＶでは、この要求は大きいものであり、ＴＣＯ規
格に代表される様に、水平方向には広い視野角特性が要
求されているため、本発明の面光源装置は同用途には極
めて好適である。また、この際には導光体の光出射面側
に頂角を向けたほぼ三角プリズム状のプリズムアレーは
頭頂角５０度以上６０度未満とされることが好ましい。

【００５３】本発明の好ましい態様においては、導光体
１１および調光シート１９は、いずれも樹脂材料によっ
て形成される。特にアクリル系樹脂、ポリカーボネート
系樹脂、ポリエステル系樹脂、または環状ポリオレフィ
ン系樹脂が好適に用いられ、調光シート表面に形成され
る光学素子群はアクリル系等に代表される公知の熱硬化
性、もしくは光硬化性樹脂によって形成されるものが好
ましい。

【００５４】本発明において、液晶ディスプレイ装置と
は液晶分子の電気光学効果、すなわち光学異方性（屈折
率異方性）、配向性等を利用し、任意の表示単位に電界
印加あるいは通電して液晶の配向状態を変化させ、光線
透過率や反射率を変えることで駆動する、光シャッタの
配列体である液晶セルを用いて表示を行うものをいう。

【００５５】具体的には透過型単純マトリクス駆動スー
パーツイステッドネマチックモード、透過型アクティブ
マトリクス駆動ツイステッドネマチックモード、透過型
アクティブマトリクス駆動インプレーンスイッチングモ
ード、透過型アクティブマトリクス駆動マルチドメイン
ヴァーチカルアラインドモード等の液晶表示素子が挙げ
られる。

【００５６】本発明の面光源装置をこれら液晶表示素子
のバックライト光源手段として液晶ディスプレイを構成
することにより、本質的には高輝度化に有効でありなが
ら、これまでに大型液晶ディスプレイ装置のバックライ
ト光源手段としては未完成であった、指向性散乱光源を
光源とする照明光学系を用い、輝線等による外観の悪化
を防止しながら、より高輝度化な光学特性を有する照明
光学系を提供することができる。

【００５７】

【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下
の実施例に限定されるものではない。 （実施例１）図１に示した構造の面光源装置を製造し
た。導光体１１として３５０．０×２８５．０ｍｍ、厚
み５ｍｍのアクリル樹脂を使用し、対向する２つの側端
部（長辺部）１２、１３に冷陰極管からなる線状光源１
６を配するとして、線状光源１６から離れるにしたがっ
て面積が相対的に大きくなるようにパターニングしたド
ット状の突起粗面２６からなる光取り出し機構２３を導
光体１１の面１５に形成した。

【００５８】突起量ｈは１５．０μｍとし、１ドットの
突起粗面２６を上方から見た時の概形が縦横の比２．０
となる楕円形状を有した、平均面積０．２５ｍｍ²なる
突起粗面ドットを用いた。この際、該楕円形状の長軸は
線状光源１６が配置されている側端部（導光体の長辺
部）１２、１３に垂直となるようにパターニングを行っ
ている。ここで、線状光源１６が配される側端部から５
ｍｍまでの領域２７には光取り出し機構２３は設けられ
ていない。

【００５９】次に、導光体１１の光出射面１４と対向す
る面１５にはＡｇを蒸着した光線反射率９５％なる正反
射性の反射シート２２を配し、導光体１１の光出射面１
４上にはヘーズ２０％なる光透過性シート２０を配し
た。この光透過性シート２０の線状光源１６近傍にはグ
ラデーション状の遮光パターン２１が設けられ、該パタ
ーンは白色インキ印刷を幅２０ｍｍに渡って行い、線状
光源１６から離れるにしたがって遮光部が漸減するパタ
ーンとされている。

【００６０】導光体１１の光出射面１４側を向いた三角
プリズムアレー１９ａとしては、厚み１８０μｍのポリ
エチレンテレフタレート基材フィルム上に、プリズム頂
角６３度、ピッチ５０μｍなる三角プリズムアレー１９
ａを形成し、該三角プリズムアレーの尾根線を線状光源
と平行とした。

【００６１】導光体１１の２つの側端部１２、１３には
管径２．６ｍｍの冷陰極管からなる光源を配置し、該冷
陰極の周囲は白色ポリエステルフィルムからなるリフレ
クタ１７で覆った。点灯には２本の冷陰極管１６を独立
に制御し、管電流が共に一定となるようにして、専用の
インバータユニットを用いて点灯した。光透過性シート
２０による輝線除去が行われなければ、側端部１２、１
３より７ｍｍ離れた位置に輝線が出現していたが、光透
過性シート２０に設けられた遮光パターン２１と導光体
１１の線状光源１６近傍に光取り出し機構２３が設けら
れていないことによる相乗効果によって輝線は完全に除
去された。

【００６２】また、３軸制御のボジショニングテーブル
上に該面光源装置を固定し、冷陰極管への管電流を５ｍ
Ａに保ち、等間隔にサンプリングした面内２５点での輝
度値を輝度計（トプコム製ＢＭ−７）を用いて測定した
結果、面内輝度は２４５０ｎｉｔとなった。

【００６３】（実施例２）導光体１１として２９８．０
×２１８．０ｍｍ、厚みが厚肉部２．２ｍｍ、薄肉部
０．８ｍｍなる、前記形状の短辺方向に厚みが変化する
楔型形状を有するアルクリル樹脂を使用し、一方の長辺
部（厚肉側）に冷陰極管からなる線状光源１６を配する
として、線状光源１６から離れるにしたがって面積が相
対的に大きくなるようにパターニングした半透明インキ
からなる光取り出し機構２３を導光体１１上にスクリー
ン印刷した。半透明インキには平均粒径２．７μｍなる
シリカ微粒子が分散している。ここで、線状光源１６が
配される側端部から５ｍｍまでの領域２７には光取り出
し機構は設けられていない。

【００６４】次に、導光体１１の光出射面１４と対向す
る面１５にはＡｇを蒸着した光線反射率９５％なる正反
射性の反射シート２２を配し、導光体１１の光出射面１
４上にはヘーズ１５％なる光透過性シート２０を配し
た。該光透過性シート２０の線状光源近傍にはグラデー
ション状の遮光パターン２１が設けられ、該パターン２
１は白色インキ印刷を幅８ｍｍに渡って行い、線状光源
１６から離れるにしたがって遮光部が漸減するパターン
とされている。

【００６５】導光体１１の光出射面１４側に向いた三角
プリズムアレー１９ａとしては、厚み１２０μｍのポリ
エチレンテレフタレート基材フィルム上に、プリズム頂
角６５度、ピッチ５０μｍなる三角プリズムアレーを形
成し、該三角プリズムアレーの尾根線を線状光源１６と
平行とした。

【００６６】導光体１６の側端部１２、１３には管径
２．０ｍｍの冷陰極管からなる光源を配置し、該冷陰極
管の周囲は白色のポリエステルフィルムからなるリフレ
クタ１７で覆った。点灯には、管電流が一定となるよう
にして、専用のインバータユニットを用いで点灯した。
光透過性シート２０による輝線除去が行われなければ、
側端部１２、１３より４ｍｍ離れた位置に輝線が出現し
ていたが、光透過性シート２０に設けられた遮光パター
ン２１と導光体１１の線状光源近傍に光取り出し機構が
設けられていないことによる相乗効果によって輝線は完
全に除去された。また、３軸制御のボジショニングテー
ブル上に該面光源装置を固定し、冷陰極間への管電流を
６ｍＡに保ち、等間隔にサンプリングした面内２５点で
の輝度値を輝度計（トプコム製ＢＭ−７）を用いて測定
した結果、面内輝度は１７６０ｎｉｔとなった。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の面光源装
置によれば、本質的には高輝度化に有効でありながら、
大型液晶ディスプレイパネルのバックライト光源手段と
して使用することが困難であった、指向性散乱光源を光
源とする照明光学系を用いながら、より面内輝度分布の
品質に優れ、かつ高効率な光学特性を有する照明光学系
を提供することができる。

【００６８】更に、本発明によれば、前述した面光源装
置の優れた光学特性は、近時、大型化が進む液晶ディス
プレイモニターや液晶ＴＶのバックライト光源手段とし
て極めて適切な特性を有し、その結果当該面光源装置を
液晶表示装置のバックライト光源手段として用いること
により、表示装置全体の効率向上に寄与する高品質な液
晶ディスプレイ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る面光源装置を概略的
に示す斜視図である。

【図２】面光源装置において光源近傍で輝線が発生する
様子を示す部分的な断面図である。

【図３】輝線を発生させないようにリフレクタが取り付
けられた従来の面光源装置を概略的に示す部分的な断面
図である。

【図４】本発明の面光源装置で用いられる光取り出し機
構を構成する要素の各種の態様を示す構成説明図であ
る。

【図５】本発明の面光源装置で用いられる光取り出し機
構を構成する要素の各種の態様を示す構成説明図であ
る。

【図６】本発明の面光源装置で用いられる光取り出し機
構を構成する要素の各種のパターニング形状を部分的に
示す平面図である。

【符号の説明】

１０ 面光源装置 １１ 導光体 １２、１３ 側端部（光入射面） １４ 光出射面 １５ 光出射面とは反対側の面 １６ 線状光源（冷陰極管） １７ リフレクタ １８ 輝線として出射する光線成分 １９ 調光シート １９ａ ほぼ三角プリズム状のプリズムアレー ２０ 光透過性シート ２１ グラデーション状の遮光パターン ２２ 正反射性材質の反射シート ２３ 光取り出し機構 ２４ 光取り出し機構の構成要素である粗面 ２５ 光取り出し機構の構成要素である突起 ２６ 光取り出し機構の構成要素である突起粗面 ２７ 光取り出し機構が設けられていない領域

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一表面を光出射面とする導光体と、この
   導光体に設けられた光取り出し機構と、前記導光体の側
   端部に配設された線状光源と、頂角を前記光出射面側に
   向け、尾根線を前記線状光源と平行とするように前記光
   出射面側に配置され、頭頂角４５〜７５度なるほぼ三角
   プリズム状のプリズムアレーが形成された調光シート
   と、前記光出射面と対向する面側に配置され、反射率９
   ０％以上なる反射シートとを有する面光源装置におい
   て、 前記導光体の前記光出射面と前記調光シートとの間に、
   ヘーズ５０％以下なる光透過性シートが配設され、且つ
   この光透過性シートの前記線状光源に近い付近にはグラ
   デーション状の遮光パターンが設けられていることを特
   徴とする面光源装置。
2. 【請求項２】 前記反射シートの反射面には正反射性材
   質が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の
   面光源装置。
3. 【請求項３】 前記導光体の前記光取り出し機構が、突
   起粗面ドットパターン又は半透光性インキの印刷パター
   ンのいずれかを用いて構成されていることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の面光源装置。
4. 【請求項４】 前記光透過性シートに設けられたグラデ
   ーション状の前記遮光パターンが白色とされ、且つ前記
   線状光源が配置された前記導光体の側端部における厚み
   の１０倍以内の領域に設けられていることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の面光源装置。
5. 【請求項５】 前記光取り出し機構は、前記線状光源が
   設けられた前記導光体の近傍を除く領域に設けられ、前
   記光取り出し機構が設けられていない領域の幅は前記線
   状光源が設けられた前記導光体の側端部における厚みの
   １０倍以内とされていることを特徴とする請求項４に記
   載の面光源装置。
6. 【請求項６】 前記線状光源は、前記導光体の一組の対
   向する側端部に配設され、ほぼ三角プリズム状の前記プ
   リズムアレーは頭頂角５０度以上６０度未満とされてい
   ることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の面
   光源装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の面光源
   装置をバックライト光源手段とする液晶ディスプレイ装
   置において、前記線状光源が配設される前記導光体の前
   記側端部が、使用時に上部又は下部に位置することを特
   徴とする液晶ディスプレイ装置。