JP2001210123A

JP2001210123A - 面光源装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001210123A
Application number: JP2000021388A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Yoneda; 俊之米田; Yasuto Nai; 康人名井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】表示品質の高い面光源装置を得るとともに、
高品位な面光源装置を安価に製造する方法を提供する。【解決手段】少なくとも一つの光源１、光源１からの
光が入射する入光面１１と、入光面１１と直交し、入光
面１１から入射する光を出射する出射面１２と、出射面
１２に対向する対向面１３とで構成される板状の導光板
１０、導光板１０の出射面１２に沿って配置されたプリ
ズムシート４０、および導光板１０の対向面１３に沿っ
て配置された反射シート３０を備えた面光源装置におい
て、導光板１０の出射面１２、または導光板１０の対向
面１３が、入光面１１と曲率半径Ｒ１の曲面で結ばれる
とともに、曲率半径Ｒ１を０＜Ｒ１≦２０μｍとなるよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は導光板の側面に光
源を有する、いわゆるサイドエッジ方式の面光源装置に
関するものであり、例えば、液晶表示装置のバックライ
ト光源として有用である。また、非常誘導灯や広告表示
板の光源としても有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は例えば特公平７−２７１３７号
公報に示された従来の面光源装置を示す断面構成図であ
る。図において、１は光源、１０は光源１からの光を入
光面１１から入射し、入射した光を前記入光面１１と直
交する出射面１２から出射する導光板、１３は導光板１
０の出射面１２と対向する対向面、２０は光源１から出
射された光を特定方向に反射するリフレクタ、３０は反
射シート、４０はプリズムシートである。光源１は蛍光
灯が広く用いられている。導光板１０はアクリル等の樹
脂材が用いられ、形状は平板状やくさび形のものが多
い。また、導光板１０は、出射面１２をほぼ均一に粗面
化している。リフレクタ２０には銀箔のついた金属板、
銀箔のついたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シ
ート等が用いられる。反射シート３０は一般に白色シー
トが用いられる。プリズムシート４０は導光板側に光源
１とほぼ平行に伸びるプリズム列を持つ。

【０００３】次に上記従来の面光源装置における各部材
の作用を示す。光源１から発せられた光は直接、または
リフレクタ２０を介して、導光板１０に側面から入射す
る。入射した光は導光板１０内を全反射を繰り返しなが
ら伝搬する。その際、導光板１０の光出射面１２に形成
された粗面によって伝搬光の一部の光は拡散され、出射
する。出射した光はプリズムシート４０に斜め方向から
入射するが、プリズムシート４０は、図１３に示すよう
に、斜め方向から入射した光を入射面と隣り合ったプリ
ズム面で反射させることにより、光の向きを変えて出射
する。

【０００４】なお、特開平１０−２６８１３８号公報に
おいては、上記構成の面光源装置に対し、導光板１０
の、出射面１２と対向する対向面１３に、プリズムシー
ト４０のプリズム列の方向と直交する方向にプリズム列
を形成するものが記載されており、これにより、出射面
１２に対して垂直方向の輝度を上げることが可能とな
る。図１４はこのような構成の面光源装置を分解して示
すものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の面光源装置は以
上のように構成されており、光源１より発せられた光
は、直接またはリフレクタ２０を介し、導光板１０側へ
放射される。入光面１１から導光板１０に入射した光５
１は図１５に示すように、主として出射面１２と対向面
１３との間で全反射を繰り返しながら、入光面と対向す
る反入光面１４方向へ伝搬する。光はその伝搬過程にお
いて、出射面１２への入射角が臨界角以下となることに
より、出射面１２より出射される。一方、導光板１０は
例えば金型により成形されるが、成形時に、導光板の入
光面１１と出射面１２、および導光板の入光面１１と対
向面１３は通常、鋭角とならず、図１５に示すように、
曲面により接続される形となる。その結果、上記曲面よ
り導光板１０に入射した光５２は、入光面１１から入射
した光５１に比べ、出射面１２と対向面１３との間で全
反射を繰り返しながら、反入光面１４方向へ伝搬する光
の割合が少なく、入光面１１近傍の出射面または対向面
より出射してしまう。このため、入光面近傍が明るくな
るといった明暗むらが生じ、満足な表示品質が得られな
かった。

【０００６】また、出射面１２に対して垂直方向の輝度
を上げることを目的として、導光板１０の対向面１３に
プリズム列を形成した面光源装置（図１４）において
は、図１６に示すように入光面１１近傍に明暗むらが生
じるという問題があった。図１６のＡに示すこのような
明暗むらは、主として、入光面１１と出射面１２、およ
び入光面１１と対向面１３を結ぶ曲率半径Ｒ１の曲面よ
り入射した光のうち、出射面１２または対向面１３への
入射角が臨界角よりわずかに大きい光が、前記プリズム
列により配光特性が調整されて出射面１２への入射角が
臨界角以下となり、出射面１２より出射してしまうこと
により生じると考えられる。このように、従来の面光源
装置では入光面近傍に明暗むらが見えるといった問題が
あり、満足な表示品質を得られなかった。

【０００７】また、出射面１２から出射する光の割合は
面の算術平均粗さ（Ｒａ）に大きく依存し、Ｒａが小さ
ければ、出射面からの出射が十分でなく、反入光面１４
に到達する光が増え、光の利用効率の低下を招く。一
方、Ｒａが大きければ、光が反入光面１４側へ十分に伝
搬せずに出射されるため、出射光の面内分布が悪く、表
示品位の低下につながるという問題があった。このた
め、特開昭６３−１６８６０４号公報においては、例え
ば図１７に示すように、出射面１２のＲａを入光面１１
からの距離に応じて変化させるものが示されており、こ
れにより面内の輝度分布を適正化するようにしていた。
しかしながら、このようにしても、粗面の凹凸状態の違
いによって面光源装置を点灯した際に、粒状感が生じる
等の問題があり、面内において輝度均一性が悪く、満足
な表示品質の面光源装置が得られなかった。

【０００８】また、前述のように、導光板１０はくさび
形状であったり、出射面１２や対向面１３に粗面加工を
施したり、プリズム加工が施されており、出射面１２と
対向面１３の表面積が異なっているため、吸湿により導
光板１０に反りが生じ、これにより面光源装置における
輝度分布が変化したり、また、導光板の反りにより液晶
表示セルが変形し表示むらが生じるという問題があっ
た。

【０００９】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、表示品質の高い面光源装置を
得ることを目的としており、さらにはこのような高品位
な面光源装置を安価に製造する方法を提供することを目
的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成によ
る面光源装置は、少なくとも一つの光源、および前記光
源からの光が入射する入光面と、前記入光面と直交し、
前記入光面から入射する光を出射する出射面と、前記出
射面に対向する対向面とで構成される板状の導光板を備
えた面光源装置において、前記導光板の出射面または前
記導光板の対向面が、前記入光面と曲率半径Ｒ１の曲面
で結ばれるとともに、前記曲率半径Ｒ１を０＜Ｒ１≦２
０μｍとなるようにしたものである。

【００１１】また、本発明の第２の構成による面光源装
置は、少なくとも一つの光源、および前記光源からの光
が入射する入光面と、前記入光面と直交し、前記入光面
から入射する光を出射する出射面と、前記出射面に対向
する対向面とで構成される板状の導光板を備えた面光源
装置において、前記導光板の出射面または前記導光板の
対向面を粗面とし、かつ面内で、１０点平均粗さが算術
平均粗さの約１５倍以内となるようにしたものである。

【００１２】また、本発明の第３の構成による面光源装
置は、少なくとも一つの光源、および前記光源からの光
が入射する入光面と、前記入光面と直交し、前記入光面
から入射する光を出射する出射面と、前記出射面に対向
する対向面とで構成される板状の導光板を備えた面光源
装置において、前記導光板の出射面または前記導光板の
対向面を粗面とし、かつ粗面とした面の入光面側に、鏡
面である領域を設けたものである。

【００１３】また、本発明の第４の構成による面光源装
置は、少なくとも一つの光源、および前記光源からの光
が入射する入光面と、前記入光面と直交し、前記入光面
から入射する光を出射する出射面と、前記出射面に対向
する対向面とで構成される板状の導光板を備えた面光源
装置において、前記導光板の出射面または前記導光板の
対向面を粗面とし、かつ粗面とした面に相対する導光板
の面に、前記入光面にほぼ直交する方向に溝が伸びるプ
リズム列を設け、前記プリズム列を設けた面の前記入光
面側に、平坦部となる領域を設けたものである。

【００１４】また、本発明の第５の構成による面光源装
置は、第４の構成において、前記平坦部となる領域を粗
面としたものである。

【００１５】また、本発明の第６の構成による面光源装
置は、第４または第５の構成において、入光面における
導光板の厚さをａとした時、前記平坦部となる領域は、
前記入光面から、前記入光面に垂直な方向に対し、１０
ａ以内であるものである。

【００１６】また、本発明の第７の構成による面光源装
置は、第４ないし第６のいずれかの構成において、前記
平坦部となる領域とプリズム列との隣接部では、前記プ
リズム列が形成された領域の導光板の厚さと平坦部とな
る領域の導光板の厚さとの差が、前記プリズム列の溝の
深さ以上であるものである。

【００１７】また、本発明の第８の構成による面光源装
置は、少なくとも一つの光源、および前記光源からの光
が入射する入光面と、前記入光面と直交し、前記入光面
から入射する光を出射する出射面と、前記出射面に対向
する対向面とで構成される板状の導光板を備えた面光源
装置において、前記導光板は、吸水率が０．０１％以下
の低吸水性の透明樹脂よりなるものである。

【００１８】また、本発明の第１の方法による面光源装
置の製造方法は、第２ないし第７のいずれかの面光源装
置において、導光板が、金型に粗面加工を施すことによ
り、一体成形されたものである。

【００１９】また、本発明の第２の方法による面光源装
置の製造方法は、第１の面光源装置の製造方法におい
て、１５０番より粒径の細かい砥粒によるブラスト加工
により金型に粗面加工したものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１を図を用いて説明する。図１はこの発明の実
施の形態１による面光源装置を示す斜視図である。図に
おいて、１は光源、１０は光源１からの光を入光面１１
から入射し、入射した光を前記入光面１１と直交する出
射面１２から出射する導光板、１３は導光板１０の出射
面１２と対向する対向面、１５は突起、２０は光源１か
ら出射された光を特定方向に反射するリフレクタ、３０
は反射シート、４０はプリズムシートである。

【００２１】本実施の形態１による面光源装置は、光源
１とリフレクタ２０を導光板１０の側方に配し、導光板
１０の出射面１２側にプリズムシート４０、出射面１２
に相対する対向面１３側に反射シート３０を配置した構
成であり、フレーム（図示せず）によって保持されてい
る。光源１としては円柱状の蛍光灯が広く用いられ、リ
フレクタ２０には銀箔を表面層とする金属板、銀箔を貼
られたＰＥＴシート等が用いられる。反射シート３０に
は銀箔やアルミ箔を貼られたシート、または白色シート
等が用いられる。リフレクタ２０および反射シート３０
には、反射率が７０％以上、より望ましくは９０％以上
のものが適している。導光板１０はくさび形状であり、
出射面１２は、出射光の分布を調整するために面内にお
いて平均粗さの異なる粗面としており、対向面１３には
ｘｙ平面内での光の配光特性を調整するため、ｚ方向に
伸びるプリズム列を設けている。また、導光板１０の側
面にはフレーム（図示せず）との位置合わせのために突
起１５を設けている。導光板１０はアクリル等の透明樹
脂、あるいは透明樹脂中に光を散乱させる微粒子を混ぜ
た樹脂等が用いられる。プリズムシート４０は導光板１
０側にｘ方向に伸びるプリズム列を設けており、導光板
１０に遠い面を粗面化している。

【００２２】光源１より発せられた光は、直接またはリ
フレクタ２０を介し、導光板１０側へ放射される。入光
面１１から導光板１０に入射した光５１は図２に示すよ
うに、主として出射面１２と対向面１３との間で全反射
を繰り返しながら、反入光面１４方向へ伝搬する。光は
その伝搬過程において、出射面１２への入射角が臨界角
以下となることにより、出射面１２より出射される。ま
た、導光板１０内に入射した光は、対向面１３に設けら
れたプリズム列で反射されることにより、入光面１１に
平行な面内（図１におけるｘｙ平面内）において、配光
特性が調整される。なお、出射面１２に垂直な方向の輝
度を高くするには、対向面１３に設けたプリズムの頂角
θ₁を８０度から１２０度の範囲とすることが望まし
い。また、導光板１０内に入射した伝搬光の一部の光は
対向面１３から出射されるが、この光は反射シート３０
により反射され、再び導光板１０内に戻り、その後、出
射面１２から出射される。導光板１０から出射した光
は、入光面１１に垂直な面内（図１におけるｙｚ平面
内）において図２に示すように傾いた光となる。プリズ
ムシート４０は図１３に示すように、斜め方向から入射
した光を入射面と隣り合った面で反射させることによ
り、配光特性を調整する。なお、出射面１２に垂直方向
の輝度を高くするには、プリズムシート４０の頂角θ₂
を５０から９０度の範囲とすることが望ましい。さら
に、プリズムシート４０の導光板１０から遠い面は粗面
化されているため、プリズムシートを出射する際、光は
散乱され、ギラツキを押え、高品質な面光源を得ること
ができる。

【００２３】また、図２において、導光板１０内に入射
する光のうち、入光面１１と出射面１２、および入光面
１１と対向面１３を結ぶ曲率半径Ｒ１の曲面より入射し
た光５２は、入光面１１から入射した光５１に比べ、出
射面１３と反出射面１４の間で全反射を繰り返しなが
ら、反入光面１４方向へ伝搬する光の割合が少なく、入
光面１１近傍の出射面または対向面より出射し、明暗む
らとなる。本発明においては明暗むらの強度は曲面の曲
率半径Ｒ１に大きく依存することを発見し、Ｒ１≦２０
［μｍ］、より好ましくはＲ１≦１０［μｍ］とするこ
とにより明暗むらは軽減されることがわかった。

【００２４】図３（ａ）〜（ｄ）に、曲面の曲率半径Ｒ
１を、５〜４０［μｍ］とした時の入光面１１近傍の明
暗むらの状態を示す。入光面１１近傍の明暗むらは半径
Ｒ１に大きく依存し、Ｒ１を小さくするにつれ改善され
る。Ｒ１≦２０［μｍ］以下では明暗むらの視認が困難
となり、良好な面光源装置を得ることができる。さらに
Ｒ１≦１０［μｍ］では明暗むらが視認できないレベル
となり、より良好な面光源装置を得ることができること
がわかる。

【００２５】このようなＲ１をもつ導光板１０は、金型
に粗面加工およびプリズム加工を行い、射出成形、射出
圧縮成形またはプレス成形等により作製後、エンドミル
により入光面側を切断することにより、安価に大量作製
することができる。あるいは真空状態で金型成形するこ
とにより、安価に大量生産することが可能である。

【００２６】なお、本実施の形態１において、リフレク
タ２０に、表面が白色拡散部材で構成された金属板リフ
レクタ（以後、白色リフレクタと呼ぶ）を用いると、よ
り入光面１１近傍の明暗むらが軽減できる。図４に表面
が正反射部材で構成された金属板リフレクタ（以後、正
反射リフレクタと呼ぶ）と白色リフレクタにおける、入
光面１１および出射面１２に垂直な平面内（図１におけ
るｙ−ｚ平面）における、出射光の配光分布を示す。白
色リフレクタは正反射リフレクタに比べ０度方向、すな
わち出射面１２に水平な方向に出射する光が多い。よっ
て、白色リフレクタを用いることにより、入光面１１近
傍で出射面１２または対向面１３に到達する光が減少
し、入光面１１近傍の明暗むらが軽減できる。

【００２７】また、図示していないが、プリズムシート
４０の導光板１０から遠い面に沿ってヘイズ値がほぼ７
０％以下の拡散シートを設けること、または、導光板１
０とプリズムシート４０の間にヘイズ値がほぼ７０％以
下の拡散シートを設けること、および、両手段を併用す
ることにより、高輝度を維持しながら、適度な配光特性
を持つ面光源装置を得ることができる。

【００２８】実施の形態２．次に本実施の形態２による
面光源装置について説明する。前述したように、出射面
１２から出射する光の割合は面の算術平均粗さ（Ｒａ）
に大きく依存し、Ｒａが小さければ、出射面からの出射
が十分でなく、反入光面１４に到達する光が増え、光の
利用効率の低下を招く。一方、Ｒａが大きければ、光が
反入光面１４側へ十分に伝搬せずに出射されるため、出
射光の面内分布が悪く、表示品位の低下につながる。本
実施の形態２においては、図５に示すように、出射面１
２のＲａを入光面１１からの距離に応じて０．０２から
０．５μｍの範囲で変化させることにより、図６に示す
ように面内の輝度分布（＝最大輝度／最低輝度×１００
−１００）を５０％以内に適正化している。なお、図５
は導光板１０を出射面１２側より見た図であるが、光源
の電極部分の影響を打ち消すように、入光面１１側にも
Ｒａが大きい部分を設けている。

【００２９】本実施の形態２では、このように出射面内
のＲａを制御して面内輝度分布の均一化を図るだけでな
く、さらに出射面内の十点平均粗さ（Ｒｚ；面内の最大
粗さ５点と最小粗さ５点の平均を取ったもの）に着目
し、ＲａやＲｚを独立に制御するのではなく、ＲｚをＲ
ａの約１５倍以内、より望ましくは約１０倍以内とする
ことにより、粒状感の無い高品質な表示を得るものであ
る。即ち、十点平均粗さ（Ｒｚ）がＲａに比して大きく
なると、粗面形成する凹凸がそれぞれ独立した輝点とし
て視認されやすくなるため、粒状感が感じられ、表示品
位の低下を招く。ＲｚをＲａに対し約１５倍以内、より
望ましくは約１０倍以内とすることにより、粒状感がな
く表示品位の高い面光源装置を得ることが可能となる。

【００３０】表１はＲａが約０．１［μｍ］であり、Ｒ
ｚ／Ｒａの値が２２，１８，１５，９の場合における、
面光源装置を点灯した際の粒状感を示したものである。
いずれもＲａは約０．１［μｍ］であるが、その粗面の
状態は異なる。図７に顕微鏡で撮影された、各Ｒｚ／Ｒ
ａの値に対する粗面の状態を示す。面光源装置を点灯す
ると、主として凹凸部から光が出射し、Ｒｚ／Ｒａが２
２または１８の時は、粒状感が感じられる。また、Ｒｚ
／Ｒａの値が９の時は粒状感は全く感じられず、非常に
表示品位の高い面光源装置を得ることができる。

【００３１】

【表１】

【００３２】表２はＲｚが約３［μｍ］であり、Ｒｚ／
Ｒａの値が２０，１５，１１の場合における、面光源装
置を点灯した際の粒状感を示したものである。いずれも
Ｒｚは約３［μｍ］であるが、その粗面の状態は異な
る。図８に顕微鏡で撮影された、各Ｒｚ／Ｒａの値に対
する粗面の状態を示す。面光源装置を点灯すると、主と
して凹凸部から光が出射し、Ｒｚ／Ｒａが２０の時は、
粒状感が感じられる。また、Ｒｚ／Ｒａの値が１１の時
は粒状感は全く感じられず、非常に表示品位の高い面光
源装置を得ることができる。

【００３３】

【表２】

【００３４】このように、粒状間の少ない高品位な面光
源装置を得るには、ＲａやＲｚを独立に制御するのでは
なく、ＲｚをＲａの約１５倍以内、より望ましくは約１
０倍以内とする必要があることがわかる。

【００３５】また、粗面の状態を表すパラメータとして
は最大高さ（Ｒｍａｘ）、平均傾斜角（θａ）、凹凸の
平均間隔（Ｓｍ）があるが、本実施の形態２において
は、Ｒｍａｘが０．２［μｍ］から１０［μｍ］、θａ
が０．５［度］から３［度］、Ｓｍが２０［μｍ］から
１２０［μｍ］であり、この範囲内であれば、面内にお
ける輝度むらが少なく、表示品位の高い面光源装置を得
ることができる。

【００３６】本実施の形態２による面光源装置の導光板
１０は、金型に粗面加工およびプリズム加工を行い、射
出成形、射出圧縮成形またはプレス成形等により作製す
ることにより、安価に大量生産することが可能である。
また、金型の粗面加工を１５０番より粒径の細かい砥粒
によるブラスト加工、より好ましくは２２０番より粒径
の細かい砥粒によるブラスト加工とすることにより、粒
状感の少ない面光源装置用導光板を得ることができる。
すなわち１５０番の砥粒を用いたブラスト加工による粗
面は、前記のようにＲｚがＲａのほぼ１５倍、２２０番
の砥粒を用いた場合はＲｚがＲａのほぼ１０倍程度にな
り、粒状感の少ない、高い表示品位が得られる。

【００３７】実施の形態３．図９は本発明の実施の形態
３による面光源装置を示す断面構成図、図１０は本発明
の実施の形態３による面光源装置の動作を説明する図で
ある。図９のＢ領域を拡大して図１０（ａ）に示す。図
２と同一の部材は対応する符号を付し、重複した説明は
省略する。導光板１０の出射面１２は粗面加工されてお
り、出射面１２の入光面１１側には鏡面部１６が設けら
れている。図１０において示されている光５３は入光面
１１から入射し、鏡面部１６に到達する光である。さら
に、比較のため図１０（ｂ）に鏡面部１６を設けない場
合を示す。図１０（ｂ）に示される光５４は図１０
（ａ）に示した光５３と同じ入射角で入射した光であ
る。入光面１１から入射した光５３は、導光板１０の屈
折率を約１．５とすると、図１０（ａ）（ｂ）いずれの
場合においても、スネルの法則により臨界角が約４２度
となり、θ₁₀は約４２度以内の範囲で光が伝搬する。伝
搬光が出射面１２に到達すると、（ａ）の場合は、伝搬
光と出射面のなす角θ₂₀が約４８度以上であり、臨界角
以上であるため全反射し、当然のことながらθ₃₀が約４
８度以上で伝搬する光となる。一方、図１０（ｂ）の場
合は、出射面１２が粗面となっているため、到達光の一
部が出射し、リフレクタ２０で反射された後、再度、導
光板１０に入射される。この際、出射面１２が粗面であ
るため、θ₃₀が４２度以内の光が存在する。よって、図
１０（ｂ）のようにリフレクタ２０で反射し、出射面１
２から導光板１０に入射し、伝搬する光には、出射面ま
たは対向面に対し臨界角以下の光が存在し、これらの光
は近傍の出射面１２または対向面１３から主として出射
し、明暗むらの要因となる。上記のことから、出射面
の、入光面近傍に鏡面部を設けることにより、入光面近
傍の明暗むらを軽減することが可能となる。なお、鏡面
部を設ける領域は、ほぼリフレクタと勘合する領域でよ
い。

【００３８】実施の形態４．図１１は本発明の実施の形
態４による面光源装置を示す断面構成図である。図２と
同一の部材は対応する符号を付し、重複した説明は省略
する。本実施の形態４において、導光板１０の対向面１
３の入光面１１側には鏡面状の平坦部１７が設けられて
いる。

【００３９】導光板１０の対向面１３の全面にプリズム
列を設けた場合は、前述したように、図１６のＡに示す
ような入光面１１近傍の明暗むらを生じるという問題が
あった。この明暗むらは、主として、入光面１１と出射
面１２、および入光面１１と対向面１３を結ぶ曲率半径
Ｒ１の曲面より入射した光のうち、出射面１２または対
向面１３への入射角が臨界角よりわずかに大きい光が、
前記プリズム列により配光特性が調整されて出射面１２
への入射角が臨界角以下となり、出射面１２より出射し
てしまうことにより生じると考えられため、この明暗む
らを低減するためには、対向面１３の入光面近傍に平坦
部１７を設けることにより、入光面１１近傍における配
光特性を調整する機能を低下することにより可能とな
る。すなわち、この明暗むらを軽減するには、対向面１
３の入光面近傍に平坦部１７を設ければよい。ただし、
平坦部１７はプリズム列の効果が得られないため、正面
輝度の低下を招く。そのため平坦部１７の幅ｂ、即ち入
光面１１から、入光面１１に垂直な方向に対する長さｂ
は必要最小限にとどめるべきである。入光面１１におけ
る導光板１０の厚さをａとした時、本明暗むらＡは図１
６に示すように、主として３ａから５ａの範囲に生じる
ため、ｂ≦１０×ａであることが望ましい。さらに望ま
しくはｂ≦５×ａ以内である。

【００４０】また、平面部１７とプリズム列の隣接部で
は、平坦部となる領域の導光板の厚さをｃ、プリズム列
が形成された領域の導光板の厚さをｄとしたとき、ｃ＞
ｄとすると、プリズム列の端面により光が乱反射し、輝
線となるため、プリズム列の溝の深さをｅとしたとき、
ｄ−ｃ≧ｅとなるようにすることが望ましい。

【００４１】なお、平坦部１７を粗面化することによ
り、入光面１１近傍の光は拡散され、より、効果的に明
暗むらが軽減できる。

【００４２】実施の形態５．なお、上記各実施の形態に
おいて、特に導光板１０の出射面１２と対向面１３の表
面積が異なる場合は吸湿による反りが問題となるため、
導光板１０として、シクロオレフィン系樹脂等、吸水率
が０．０１％以下の透明樹脂を用いるとよい。表３に吸
水率が０．３％のメタクリル樹脂と吸水率が０．０１％
のシクロオレフィン樹脂を用いた試作導光板の高温高湿
試験（６０度、９０％、１２０Ｈｒ）結果を示す。

【００４３】

【表３】

【００４４】なお、試作導光板は対角が約１２［ｉｎｃ
ｈ］であり、出射面１２を算術平均粗さ（Ｒａ）＝０．
１の粗面、対向面１３を頂角９０度のプリズムとしてお
り、対向面１３の表面積は出射面１２の表面積に比べ、
約４０％広い。吸水率を０．３％とすると反りが大き
く、導光板１０から出射する光の方向が変化するため、
プリズムシート４０に入射する光の角度が変化し、プリ
ズムシート４０による出射光の配光分布調整効果がうす
れ、正面輝度低下および明暗むらが生じる。さらに、導
光板１０の反りによって、プリズムシート４０が変形す
るため、プリズムシート４０から出射する光の方向が変
化し、明暗むらが生じる。また、面光源装置の出射面側
に液晶パネルを配置した際は、導光板１０の反りによ
り、液晶パネルに圧力がかかり、液晶セル厚さが変化
し、表示不良を起こす。一方、吸水率を０．０１％とす
ると、反り量は大幅に減少し、上記のような問題は視認
されなくなる。

【００４５】なお、上記各実施の形態においては、導光
板１０の形状をくさび形状としているが、平板形状等で
も良く、くさび形状に限定されるものではない。また、
上記各実施の形態において、導光板１０の出射面１２を
粗面、対向面１３をプリズム列面としているが、出射面
１２をプリズム列面、対向面１３を粗面、あるいは出射
面１２、対向面１３の両面をプリズム列からなる面とし
ても良い。また、上記各実施の形態において、プリズム
シート４０は導光板１０側にプリズム列を設け、導光板
１０に遠い面を粗面としているが、導光板１０に遠い面
を鏡面としても良い。また、導光板１０側を鏡面または
粗面とし、導光板１０に遠い側の面にプリズム列を設け
ても良い。また、上記各実施の形態において、導光板１
０およびプリズムシート４０に設けられたプリズム列の
断面形状は三角形としているが、台形状や正弦波状でも
良く、三角形に限定されるものではない。また、上記各
実施の形態において、光源１は１灯としているが、これ
に限定されるものではない。さらに、反入光面１４側
や、他の側面に光源を配置しても良い。

【００４６】なお、本実施の形態による装置および従来
の装置の説明において用いた各計測法は下記により定め
られたものを用いている。算術平均粗さ：ＪＩＳＢ０６０１−１９９４十点平均粗さ：ＪＩＳＢ０６０１−１９９４最大高さ：ＪＩＳＢ０６０１−１９８２凹凸の平均間隔：ＪＩＳＢ０６０１−１９９４平均傾斜角：ＩＳＯ４２８７／１−１９８４吸水率：ＪＩＳＫ７２０９

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１の構成によ
れば、少なくとも一つの光源、および前記光源からの光
が入射する入光面と、前記入光面と直交し、前記入光面
から入射する光を出射する出射面と、前記出射面に対向
する対向面とで構成される板状の導光板を備えた面光源
装置において、前記導光板の出射面または前記導光板の
対向面が、前記入光面と曲率半径Ｒ１の曲面で結ばれる
とともに、前記曲率半径Ｒ１を０＜Ｒ１≦２０μｍとな
るようにしたので、入光面近傍に生じる明暗むらを軽減
することができ、表示品質の高い面光源装置を得ること
ができる。

【００４８】また、本発明の第２の構成によれば、少な
くとも一つの光源、および前記光源からの光が入射する
入光面と、前記入光面と直交し、前記入光面から入射す
る光を出射する出射面と、前記出射面に対向する対向面
とで構成される板状の導光板を備えた面光源装置におい
て、前記導光板の出射面または前記導光板の対向面を粗
面とし、かつ面内で、１０点平均粗さが算術平均粗さの
約１５倍以内となるようにしたので、面内において粒状
感が少なく、輝度均一性の良い、表示品質の優れた面光
源装置を得ることができる。

【００４９】また、本発明の第３の構成によれば、少な
くとも一つの光源、および前記光源からの光が入射する
入光面と、前記入光面と直交し、前記入光面から入射す
る光を出射する出射面と、前記出射面に対向する対向面
とで構成される板状の導光板を備えた面光源装置におい
て、前記導光板の出射面または前記導光板の対向面を粗
面とし、かつ粗面とした面の入光面側に、鏡面である領
域を設けたので、入光面近傍に生じる明暗むらを軽減す
ることができ、表示品質の高い面光源装置を得ることが
できる。

【００５０】また、本発明の第４の構成によれば、少な
くとも一つの光源、および前記光源からの光が入射する
入光面と、前記入光面と直交し、前記入光面から入射す
る光を出射する出射面と、前記出射面に対向する対向面
とで構成される板状の導光板を備えた面光源装置におい
て、前記導光板の出射面または前記導光板の対向面を粗
面とし、かつ粗面とした面に相対する導光板の面に、前
記入光面にほぼ直交する方向に溝が伸びるプリズム列を
設け、前記プリズム列を設けた面の前記入光面側に、平
坦部となる領域を設けたので、入光面近傍に生じる明暗
むらを軽減することができ、表示品質の高い面光源装置
を得ることができる。

【００５１】また、本発明の第５の構成によれば、第４
の構成において、前記平坦部となる領域を粗面としたの
で、入光面近傍に生じる明暗むらをさらに軽減すること
ができ、表示品質のより高い面光源装置を得ることがで
きる。

【００５２】また、本発明の第６の構成によれば、第４
または第５の構成において、入光面における導光板の厚
さをａとした時、前記平坦部となる領域を、前記入光面
から、前記入光面に垂直な方向に対し、１０ａ以内とし
たので、高輝度であり、かつ入光面近傍に生じる明暗む
らが軽減された表示品質の高い面光源装置を得ることが
できる。

【００５３】また、本発明の第７の構成によれば、第４
ないし第６のいずれかの構成において、前記平坦部とな
る領域とプリズム列との隣接部では、前記プリズム列が
形成された領域の導光板の厚さと平坦部となる領域の導
光板の厚さとの差が、前記プリズム列の溝の深さ以上で
あるようにしたので、隣接部での輝線等の表示不良を抑
制することができ、表示品質の高い面光源装置を得るこ
とができる。

【００５４】また、本発明の第８の構成によれば、少な
くとも一つの光源、および前記光源からの光が入射する
入光面と、前記入光面と直交し、前記入光面から入射す
る光を出射する出射面と、前記出射面に対向する対向面
とで構成される板状の導光板を備えた面光源装置におい
て、前記導光板は、吸水率が０．０１％以下の低吸水性
の透明樹脂よりなるので、高湿の環境下においても安定
した表示品位を得ることができる。

【００５５】また、本発明の面光源装置の製造方法によ
れば、第２ないし第７のいずれかの面光源装置におい
て、導光板は、金型に粗面加工を施すことにより、一体
成形されるので、高品位な面光源装置を安価に製造する
ことができる。

【００５６】また、上記面光源装置の製造方法におい
て、１５０番より粒径の細かい砥粒によるブラスト加工
により金型に粗面加工すれば、表示品位の高い面光源装
置を容易に得ることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による面光源装置を示
す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態１による面光源装置の動
作を説明する図である。

【図３】本発明の実施の形態１による面光源装置にお
ける入光面近傍の輝度分布を説明する図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係わるリフレクタに
よる輝度分布を説明する図である。

【図５】本発明の実施の形態２に係わる導光板の出射
面内における算術平均粗さを示す図である。

【図６】本発明の実施の形態２による面光源装置の輝
度分布を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態２に係わる導光板の出射
面の表面状態を示す顕微鏡写真である。

【図８】本発明の実施の形態２に係わる導光板の出射
面の表面状態を示す顕微鏡写真である。

【図９】本発明の実施の形態３による面光源装置を示
す断面構成図である。

【図１０】本発明の実施の形態３による面光源装置の
動作を説明する図である。

【図１１】本発明の実施の形態４による面光源装置を
示す断面構成図である。

【図１２】従来の面光源装置を示す断面構成図であ
る。

【図１３】面光源装置におけるプリズムシートの動作
を説明する図である。

【図１４】従来の他の面光源装置を分解して示す図で
ある。

【図１５】従来の面光源装置の動作を示す図である。

【図１６】従来の面光源装置における入光面近傍の輝
度分布を説明する図である。

【図１７】従来の面光源装置における導光板の算術平
均粗さを示す図である。

【符号の説明】

１光源、１０導光板、１１入光面、１２出射
面、１３対向面、１４反入光面、１５突起、１６
鏡面部、１７平坦部、２０リフレクタ、３０反射
シート、４０プリズムシート、５１、５２，５３，５
４光。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つの光源、および前記光源
からの光が入射する入光面と、前記入光面と直交し、前
記入光面から入射する光を出射する出射面と、前記出射
面に対向する対向面とで構成される板状の導光板を備え
た面光源装置において、前記導光板の出射面または前記
導光板の対向面が、前記入光面と曲率半径Ｒ１の曲面で
結ばれるとともに、前記曲率半径Ｒ１を０＜Ｒ１≦２０
μｍとなるようにしたことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】少なくとも一つの光源、および前記光源
からの光が入射する入光面と、前記入光面と直交し、前
記入光面から入射する光を出射する出射面と、前記出射
面に対向する対向面とで構成される板状の導光板を備え
た面光源装置において、前記導光板の出射面または前記
導光板の対向面を粗面とし、かつ面内で、１０点平均粗
さが算術平均粗さの約１５倍以内となるようにしたこと
を特徴とする面光源装置。
【請求項３】少なくとも一つの光源、および前記光源
からの光が入射する入光面と、前記入光面と直交し、前
記入光面から入射する光を出射する出射面と、前記出射
面に対向する対向面とで構成される板状の導光板を備え
た面光源装置において、前記導光板の出射面または前記
導光板の対向面を粗面とし、かつ粗面とした面の入光面
側に、鏡面である領域を設けたことを特徴とする面光源
装置。
【請求項４】少なくとも一つの光源、および前記光源
からの光が入射する入光面と、前記入光面と直交し、前
記入光面から入射する光を出射する出射面と、前記出射
面に対向する対向面とで構成される板状の導光板を備え
た面光源装置において、前記導光板の出射面または前記
導光板の対向面を粗面とし、かつ粗面とした面に相対す
る導光板の面に、前記入光面にほぼ直交する方向に溝が
伸びるプリズム列を設け、前記プリズム列を設けた面の
前記入光面側に、平坦部となる領域を設けたことを特徴
とする面光源装置。
【請求項５】平坦部となる領域を粗面としたことを特
徴とする請求項４記載の面光源装置。
【請求項６】入光面における導光板の厚さをａとした
時、平坦部となる領域は、前記入光面から、前記入光面
に垂直な方向に対し、１０ａ以内であることを特徴とす
る請求項４または５記載の面光源装置。
【請求項７】平坦部となる領域とプリズム列との隣接
部では、前記プリズム列が形成された領域の導光板の厚
さと平坦部となる領域の導光板の厚さとの差が、前記プ
リズム列の溝の深さ以上であることを特徴とする請求項
４ないし６のいずれかに記載の面光源装置。
【請求項８】少なくとも一つの光源、および前記光源
からの光が入射する入光面と、前記入光面と直交し、前
記入光面から入射する光を出射する出射面と、前記出射
面に対向する対向面とで構成される板状の導光板を備え
た面光源装置において、前記導光板は、吸水率が０．０
１％以下の低吸水性の透明樹脂よりなることを特徴とす
る面光源装置。
【請求項９】請求項２ないし７のいずれかに記載の面
光源装置における導光板は、金型に粗面加工を施すこと
により、一体成形されたことを特徴とする面光源装置の
製造方法。
【請求項１０】１５０番より粒径の細かい砥粒による
ブラスト加工により金型に粗面加工したことを特徴とす
る請求項９記載の面光源装置の製造方法。