JP2004006326A

JP2004006326A - Surface light source and photo conductive member therefor

Info

Publication number: JP2004006326A
Application number: JP2003117094A
Authority: JP
Inventors: Yasuko Hayashi; 林　泰子; Tomoyoshi Yamashita; 山下　友義
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2023-04-22
Also published as: JP4323208B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-quality surface light source by eliminating various luminance nonuniformities accompanied by use of a small number of primary point light sources to reduce the power consumption of surface light sources. <P>SOLUTION: A photo conductive plate 4 guides light from LEDs 2, and has a light incident end surface 41 through which the light from the LEDs enters, and a light outgoing surface 43 from which the guided light goes out. In the plate 4, a plurality of lens rows, arranged in parallel with each other and extending in the direction (X direction) of directivity of the incident light into the photo conductive member in the plane parallel with the light outgoing surface 43, are formed on the back surface 44. In the vicinity of the LEDs 2, the cross-sectional shape perpendicular to the extending direction of the plural lens rows is such that the distribution proportion of the absolute values of the tilting angles of ≥20°and ≤50° made by the tangent in every infinitesimal region of the cross-sectional shape and the surface on which the lens rows are formed, is designed to be ≥10%. A light deflection element 6 disposed adjacently on the light outgoing surface 43 is provided with a plurality of lens rows 61a on the light incident surface 61 thereof which lens rows extend in the direction parallel with the light incident end surface 41 and are parallel with each other. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッジライト方式の面光源装置に関するものであり、特に、小型化及び消費電力低減を企図した面光源装置に関するものである。本発明の面光源装置は、例えば携帯電話機などの携帯型電子機器のディスプレイパネルや各種機器のインジケータとして使用される比較的小型の液晶表示装置のバックライトに好適に適用される。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、液晶表示装置は、携帯用ノートパソコン等のモニターとして、あるいは液晶テレビやビデオ一体型液晶テレビ等の表示部として、更にはその他の種々の分野で広く使用されてきている。液晶表示装置は、基本的にバックライト部と液晶表示素子部とから構成されている。バックライト部としては、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式のものが多用されている。従来、バックライトとしては、矩形板状の導光体の少なくとも１つの端面を光入射端面として用いて、該光入射端面に沿って直管型蛍光ランプなどの線状または棒状の一次光源を配置し、該一次光源から発せられた光を導光体の光入射端面から導光体内部へと導入し、該導光体の２つの主面のうちの一方である光出射面から出射させるものが広く利用されている。
【０００３】
このようなバックライトでは、線状または棒状の一次光源の両端部に近い導光体コーナー部や、導光体の光入射端面に隣接する側端面の近くの領域に十分な光量が到達せず、これらの部分や領域の輝度が低下しやすいという問題がある。
【０００４】
ところで、近年、携帯電話機や携帯用ゲーム機などの携帯用電子機器あるいは各種電気機器また電子機器のインジケータなどの比較的小さな画面寸法の液晶表示装置について、小型化とともに消費電力の低減が要望されている。そこで、消費電力低減のために、バックライトの一次光源として、点状光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されている。ＬＥＤを一次光源として用いたバックライトとしては、例えば特開平７−２７０６２４号公報（特許文献１）に記載されているように、線状の一次光源を用いるものと同様な機能を発揮させるために、複数のＬＥＤを導光体の光入射端面に沿って一次元に配列している。このように複数のＬＥＤの一次元配列による一次光源を用いることにより、所要の光量と画面全体にわたる輝度分布の均一性とを得ることができる。
【０００５】
しかるに、小型の液晶表示装置の場合には、更に一層の消費電力の低減が要求されており、これに応えるためには使用するＬＥＤの数を少なくすることが必要である。しかしながら、ＬＥＤの数を少なくすると発光点間の距離が長くなるので、隣接発光点の間の領域に近接する導光体の領域が拡大し、この導光体領域から所要の方向へと出射する光の強度が低下する。これは、面光源装置発光面における観察方向の輝度分布の不均一化（すなわち、輝度むら）をもたらす。
【０００６】
また、特公平７−２７１３７号公報（特許文献２）では、光出射面が粗面の導光体を用い、多数のプリズム列を配列したプリズムシートを、そのプリズム面が導光体側となるように導光体の光出射面上に配置し、バックライトの消費電力を抑えるとともに、輝度も極力犠牲にしないために出射光の分布を狭くする方法が提案されている。しかし、このようなバックライトでは、低消費電力で高い輝度が得られるものの、輝度むらがプリズムシートを通して視認されやすいものであった。
【０００７】
これら輝度むらのうち、最も重大な問題になるものは、図２７に示したような、複数のＬＥＤの配列における両端のＬＥＤ２より外側に対応する導光体領域または隣接ＬＥＤ２の中間に発生する暗い影の部分（暗部）である。実際の発生例を図２８に示す。この暗部の面積が大きく、液晶表示装置の表示画面に対応するバックライトの有効発光領域でも視認されるようになると、バックライトの品位が大きく低下する。特に、消費電力の低減を図るために、使用するＬＥＤの個数を少なくしたり、装置の小型化を図るために、ＬＥＤと有効発光領域との間の距離を小さくする場合には、暗部が有効発光領域で視認されやすくなる。この輝度むらの原因は、導光体の光入射端面に隣接して配置された個々のＬＥＤから発せられる光が指向性を持っており、更に導光体に入射する際の屈折作用により導光体に入射した光は広がりが比較的狭くなるためである。更に、光出射面の法線方向から観察されるのは、プリズムシートのプリズム列の方向に略垂直の方向の光のみであるため、観察される光の広がりは、実際に導光体から出射される光の広がりより小さくなる。このように、一次光源として点状光源を用いる従来のバックライトでは、消費電力の低減と輝度分布の均一性維持とを両立させることは困難であった。
【０００８】
さらに、一次光源として冷陰極管等の線状光源を使用したバックライトにおいて、入射面近傍部の暗部等を解消する方法として、例えば特開平９−１６００３５号公報（特許文献３）には導光体の光入射端面を粗面化する方法が提案されているが、ＬＥＤ等の点状光源を一次光源として用いたバックライトでは、このような方法では十分に前記のような暗い部分を解消することはできなかった。
【０００９】
一方、実開平５−６４０１号公報（特許文献４）や特開平８−１７９３２２号（特許文献５）公報等には、冷陰極管等の線状光源を用いたバックライトにおいて、導光体からの出射光を光入射面と平行な方向において収束させる目的で、光入射端面に略垂直な方向に沿って延びる多数のプリズム列を導光体の光出射面あるいはその反対面に並列して形成したものが提案されている。このようなプリズム列を形成した導光体では、導光体に入射した光は、導光体のプリズム列での反射によって、入射光の向きに対する傾斜角が大きくなる方向に向けられたり、更に入射光の向きの方へと戻されたりする。このため、導光体に入射した光の進行方向はプリズム列の延びる方向に収束するため、輝度の向上が可能となる。このような導光体をＬＥＤを用いたバックライトに適用した場合には、導光体に入射した光は、導光体のプリズム列での反射によって入射光の向きに対して広がり、この広がった光がプリズムシートのプリズム列と略垂直の方向に出射するために、プリズムシートを通して見た光の分布が広がって見える。
【００１０】
しかし、導光体に形成されているのが、断面形状が直線部からなるプリズム列であると、特定方向に異方性をもって光が広げられるため、図２９に示したような斜め方向に明るい筋状の輝度むらが発生する。実際の発生例を図２８に示す。また、図３０のように、各々の点状光源から出射した光同士が重なる部分で輝度が高くなることによる輝度むらの発生が見られる。実際の発生例を図３１に示す。
【００１１】
更に、一次光源間や隅部の暗い領域をなくすために、上述のように、光入射端面を粗面化した場合には、暗い領域は小さくなるものの、図３２に示されるような斜め方向に明るい筋状の輝度むらが、更に顕著に観察されるようになる。実際の発生例を図３３に示す。
【００１２】
本発明の目的は、以上のような面光源装置の低消費電力化のための少ない数の点状一次光源の使用等に伴う種々の輝度むらを解消して、高品位の面光源装置を提供することにある。
【００１３】
【特許文献１】
特開平７−２７０６２４号公報
【特許文献２】
特公平７−２７１３７号公報
【特許文献３】
特開平９−１６００３５号公報
【特許文献４】
実開平５−６４０１号公報
【特許文献５】
特開平８−１７９３２２号
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の目的を達成するものとして、
点状の一次光源から発せられる光を導光し、且つ前記一次光源から発せられる光が入射する光入射端面及び導光される光が出射する光出射面を有する板状の導光体であって、
前記光出射面及びその反対側の裏面のうちの一方に、前記光出射面に沿った面内での前記導光体に入射した光の指向性の方向にほぼ沿って延び、且つ互いに略平行に配列された複数の凹凸構造列が形成されており、少なくとも前記一次光源の近傍において、前記複数の凹凸構造列のその延在方向と直交する断面形状は、その各微小領域での接線と前記凹凸構造列形成面とのなす傾斜角度の絶対値が２０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上であることを特徴とする面光源装置用導光体、
が提供される。
【００１５】
本発明の一態様においては、前記凹凸構造列はレンズ列であり、前記複数の凹凸構造列は略同一の形状の複数の前記レンズ列が繰り返し配列されたものからなる。本発明の一態様においては、前記凹凸構造列の表面の一部または全部が粗面化されている。
【００１６】
本発明の一態様においては、少なくとも前記一次光源の近傍において、０°以上８０°以下の全ての角度α°について、前記傾斜角度の絶対値がα°以上α°＋１０°以下の角度成分の存在割合が６０％以下である。
【００１７】
本発明の一態様においては、前記凹凸構造列形成面は、前記一次光源の近傍に位置し前記凹凸構造列が形成された領域Ａと、該領域Ａに近接して位置し前記凹凸構造列が形成された領域Ｂとを有しており、前記領域Ａと前記領域Ｂとで前記断面形状が異なる。
【００１８】
本発明の一態様においては、前記傾斜角度の絶対値が３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合は、前記領域Ｂのほうが前記領域Ａよりも少ない。本発明の一態様においては、前記領域Ｂに形成された前記凹凸構造列の谷部傾斜角は、前記領域Ａに形成された前記凹凸構造列の谷部傾斜角より小さい。本発明の一態様においては、前記領域Ｂに形成された前記凹凸構造列の形状が、位置によって徐々に変化している。本発明の一態様においては、前記領域Ｂは、有効発光領域の前記一次光源に近い側の端部の一部または全部に形成されている。本発明の一態様においては、前記凹凸構造列形成面は、前記領域Ａ以外のほぼ全域が前記領域Ｂとされている。本発明の一態様においては、前記領域Ｂが帯状に形成されている。本発明の一態様においては、前記領域Ｂが島状とされている。
【００１９】
本発明の一態様においては、少なくとも前記一次光源の近傍において、前記傾斜角度の絶対値が３５°以上６０°以下の角度成分の存在割合が４％以上５５％以下であるか、または前記傾斜角度の絶対値が１５°以下の角度成分の存在割合が２５％以上８５％以下である。
【００２０】
本発明の一態様においては、前記凹凸構造列の全部または一部の前記断面形状は、外方へ凸の曲線からなる。本発明の一態様においては、前記凹凸構造列の全部または一部の前記断面形状は、外方へ凹の曲線からなる。本発明の一態様においては、前記凹凸構造列の全部または一部の前記断面形状は、外方へ凸の領域と外方へ凹の領域とを有する曲線からなる。本発明の一態様においては、前記凹凸構造列の全部または一部の前記断面形状は、略多角形状である。本発明の一態様においては、前記凹凸構造列の全部または一部の前記断面形状は、直線と曲線とを組み合わせた形状である。
【００２１】
本発明の一態様においては、前記凹凸構造列形成面は、前記一次光源の近傍に前記断面形状が曲線状である凹凸構造列の配列された第１の領域が形成されており、該第１の領域と隣接して前記断面形状が略多角形状である凹凸構造列の配列された第２の領域が形成されている。
【００２２】
本発明の一態様においては、０°以上８０°以下の全ての角度α°について求めた前記傾斜角度の絶対値がα°以上α°＋１０°以下の角度成分の存在割合の最大値は、前記第２の領域のほうが前記第１の領域より大きい。
【００２３】
本発明の一態様においては、前記凹凸構造列形成面は、金型の凹凸構造列形状転写面の一部または全部をブラスト処理し、前記金型を用いた成形により前記凹凸構造列形状転写面を転写して得られたものである。本発明の一態様においては、前記凹凸構造列形成面は、金型の凹凸構造列形状転写面の一部または全部を研磨処理し、前記金型を用いた成形により前記凹凸構造列形状転写面を転写して得られたものである。本発明の一態様においては、前記凹凸構造列形成面は、金型の凹凸構造列形状転写面の一部または全部をエッチング処理し、前記金型を用いた成形により前記凹凸構造列形状転写面を転写して得られたものである。本発明の一態様においては、前記凹凸構造列形成面は、一部または全部にブラスト痕を有する。本発明の一態様においては、前記凹凸構造列形成面は、第１の凹凸構造列形状転写面を有する第１の金型を用いた成形により前記第１の凹凸構造列形状転写面を転写して成形物を得、該成形物の前記第１の凹凸構造列形状転写面に対応する表面の一部または全部をブラスト処理して得られた表面を転写して第２の凹凸構造列形状転写面を有する第２の金型を得、該第２の金型を用いた成形により前記第２の凹凸構造列形状転写面を転写して得られたものである。
【００２４】
本発明の一態様においては、前記光入射端面は異方性粗面からなり、該異方性粗面は前記光出射面に沿った方向での平均傾斜角が前記光出射面と直交する方向での平均傾斜角より大きい。本発明の一態様においては、前記異方性粗面は、前記光出射面に沿った方向での平均傾斜角が３°〜３０°であり、前記光出射面と直交する方向での平均傾斜角が５°以下である。本発明の一態様においては、前記異方性粗面は、前記光出射面と直交する方向で測定される場合の異方性粗面形成面に対する傾き角８°以上の領域の長さが全測定長の５％以下である。本発明の一態様においては、前記異方性粗面は、前記光出射面に直交する方向に延びるレンズ列の表面が粗面化されている。
【００２５】
本発明の一態様においては、前記光出射面及び前記裏面の少なくとも一方及び／または導光体内部に光出射機構を備えている。本発明の一態様においては、前記光出射機構は、前記光出射面及び前記裏面の少なくとも一方に形成された、粗面または前記導光体に入射した光の指向性の方向またはそれと略直交にほぼ沿って延びた互いに略平行な複数のレンズ列である。本発明の一態様においては、前記複数のレンズ列は、前記導光体に入射した光の指向性の方向での平均傾斜角が０．２°〜２０°である。本発明の一態様においては、前記複数のレンズ列は、その表面が粗面化されている。本発明の一態様においては、前記光出射機構は、導光体内部に導光体の主成分とは屈折率が異なる成分が含有されてなる。
【００２６】
本発明の一態様においては、必要な光の広がり角が１００°以上であって、前記凹凸構造列形成面には、前記光入射端面から有効発光領域に至るまでのほぼ全域に、前記傾斜角度の絶対値が３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上である領域が形成されている。本発明の一態様においては、必要な光の広がり角が９０°以上であって、前記凹凸構造列形成面には、前記光入射端面から有効発光領域に至るまでの一部または全部の領域に、前記傾斜角度の絶対値が２５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が２０％以上である領域が形成されている。本発明の一態様においては、必要な光の広がり角が８０°以上であって、前記凹凸構造列形成面には、前記光入射端面から有効発光領域に至るまでの一部または全部の領域に、前記傾斜角度の絶対値が２５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上である領域が形成されている。本発明の一態様においては、必要な光の広がり角が７０°以上であって、前記凹凸構造列形成面には、前記光入射端面から有効発光領域に至るまでの一部または全部の領域に、前記傾斜角度の絶対値が２０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上である領域が形成されている。
【００２７】
本発明の一態様においては、前記光出射面または前記裏面には、前記光入射端面の形成された端縁の近傍に、前記導光体に入射した光の指向性の方向に対して斜めの方向に延びる複数の斜めレンズ列が形成されている。本発明の一態様においては、前記斜めレンズ列は、前記導光体に入射した光の指向性の方向に対して、必要な光の広がり角の半分に相当する角度傾いた方向に延びている。本発明の一態様においては、前記斜めレンズ列は、その延在方向と直交する断面の形状が、その各微小領域での接線と前記斜めレンズ列形成面とのなす傾斜角度の絶対値が２０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上である。
【００２８】
また、本発明によれば、上記の目的を達成するものとして、
以上の様な面光源装置用導光体と、該導光体の前記光入射端面に隣接して配置されている前記一次光源と、前記導光体の光出射面に隣接して配置されている少なくとも１つの光偏向素子とを備えており、該光偏向素子は、前記導光体の光出射面に対向して位置する入光面とその反対側の出光面とを有しており、前記導光体に隣接する光偏向素子の前記入光面に、前記導光体の光入射端面の形成されている入射端縁と略平行の方向に延び且つ互いに平行な複数のレンズ列を備えていることを特徴とする面光源装置、
が提供される。
【００２９】
本発明の一態様においては、前記光偏向素子の入光面の複数のレンズ列のそれぞれは、２つの面を備えており且つ該面のうちの一方から入射した光を前記面のうちの他方により全反射させるものである。本発明の一態様においては、前記導光体の裏面に対向して光反射素子が配置されている。
【００３０】
本発明の一態様においては、前記光入射端面は前記導光体の一端縁または一隅部に形成されている。本発明の一態様においては、前記導光体の前記一端縁または一隅部に隣接して複数の前記一次光源が間隔をおいて配置されており、前記導光体の前記一端縁の近傍において、前記傾斜角度の絶対値が３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上である領域が、前記一次光源の隣接するものどうしから到来する光が当該領域内で重なるように設けられている。本発明の一態様においては、前記導光体の前記一端縁または一隅部に隣接して複数の前記一次光源が間隔をおいて配置されており、前記導光体の光出射機構の平均傾斜角は、前記一次光源の正面の領域とこれらの間の領域とで異なる。本発明の一態様においては、前記導光体の前記一端縁または一隅部に隣接して複数の前記一次光源が間隔をおいて配置されており、前記一次光源のうちのいずれか１つのみを点灯させて前記導光体の有効発光領域の前記光入射端面側の端縁から３ｍｍ〜３．５ｍｍの幅０．５ｍｍの領域にてその長さ方向に１ｍｍ間隔で法線輝度を測定し測定位置と輝度との関係をプロットした時に、得られる半値幅距離が前記隣接する一次光源間の距離に対して０．８倍〜１．２倍の範囲内にある。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００３２】
図１は、本発明による面光源装置の一つの実施形態を示す分解斜視図である。図１に示されているように、本実施形態の面光源装置は、点状の一次光源としての３つのＬＥＤ２と、該ＬＥＤから発せられる光を光入射端面から入射させ導光して光出射面から出射させるＸＹ面内の矩形板状の導光体４と、該導光体に隣接配置される光偏向素子６及び光反射素子８とを備えている。導光体４は上下２つの主面と該主面の外周縁どうしを連ねる４つの端縁とを有している。
【００３３】
ＬＥＤ２は導光体４の互いに略平行な１対の端縁のうちの一方（図１の左手前側の端縁：入射端縁）に隣接し且つそのＹ方向に関する中央及びその両側に互いに適宜の距離隔てて配置されている。本発明においては、一次光源であるＬＥＤ等の点状光源は、低消費電力化の観点から出来るだけ数が少ない方が好ましいが、導光体４の大きさ等によって複数個を等間隔あるいは近接して配置することができる。
【００３４】
導光体４の入射端縁には、ＬＥＤ２が配置される位置に相当する光入射端面４１が形成されている。導光体４に形成される光入射端面４１は、凹筒面状等となるように入射端縁を凹状に切欠くことによって形成されていてもよい。ＬＥＤ発光面と光入射端面とは、凹凸逆の互いに嵌り合う形状（双方が平面である場合を含む）であることが好ましい。
【００３５】
また、光入射端面４１は、ＸＹ面内での光の広がりを大きくするために、粗面化することが好ましい。粗面の形成方法としては、フライス工具等で切削する方法、砥石、サンドペーパー、バフ等で研磨する方法、ブラスト加工、放電加工、電解研磨、化学研磨等による方法が挙げられる。ブラスト加工に使用されるブラスト粒子としては、ガラスビーズのような球形のもの、アルミナビーズのような多角形状のものが挙げられるが、多角形状のものを使用する方が光を広げる効果の大きな粗面を形成できることから好ましい。切削加工や研磨加工の加工方向を調整することにより、異方性の粗面を形成することもできる。この粗面加工は、導光体の光入射端面に直接施すこともできるが、金型の光入射端面に相当する部分を加工して、これを成形時に転写することもできる。
【００３６】
導光体４は、一方の主面（図では上面）が光出射面４３とされている。この光出射面４３は、導光体４内にて導光される光を当該光出射面４３に対して傾斜した方向（即ちＸＹ面に対して傾斜した方向）に光を出射させる指向性光出射機構を備えている。該指向性光出射機構は、例えば粗面（マット面）からなる。該指向性光出射機構は、光出射面４３の法線方向（Ｚ方向）及び入射端縁と直交するＸ方向との双方を含むＸＺ面内の分布において指向性のある光を出射させる。この出射光分布のピークの方向が光出射面４３となす角度は、例えば１０°〜４０°であり、出射光分布の半値幅は例えば１０°〜４０°である。
【００３７】
導光体４は、他方の主面（図では下面：裏面）が凹凸構造列形成面としてのレンズ列形成面４４とされている。該レンズ列形成面４４は、ＬＥＤ２から発せられ導光体４に入射した光の指向性の方向（光強度分布における最大強度の方向）にほぼ沿った方向に延び且つ互いに略平行に配列された多数の凹凸構造列としてのレンズ列を有する。例えば、導光体４に入射した光の指向性の方向が略Ｘ方向である場合には、図２に示されているように、レンズ列４４ａの方向をＸ方向とすることができる（図２では各レンズ列４４ａの稜線が示されている）。なお、本発明においては、レンズ列４４ａの方向は、光を広げる効果を大きく損なわない範囲であれば、導光体２に入射した光の指向性の方向からずれていてもよく、この様な方向は導光体４に入射した光の指向性の方向にほぼ沿った方向とみなされる。この場合、レンズ列４４ａの方向は、導光体に入射した光の指向性の方向に対して２０°以内の範囲とすることが好ましく、より好ましくは１０°以内の範囲である。この様な方向にレンズ列を形成することによって、導光体に入射した光がＸＹ面内で広げられ、暗い領域が発生しにくくなる。
【００３８】
光偏向素子６は、導光体４の光出射面４３上に配置されている。光偏向素子６の２つの主面は、それぞれ全体としてＸＹ面と平行に位置する。２つの主面のうちの一方（導光体の光出射面４３側に位置する主面）は入光面６１とされており、他方が出光面６２とされている。出光面６２は、導光体４の光出射面４３と平行な平坦面とされている。入光面６１は、多数のレンズ列６１ａが互いに平行に配列されたレンズ列形成面とされている。入光面６１のレンズ列６１ａは、導光体４に入射したＬＥＤ２からの光の指向性の方向と略直交する方向に延び、互いに平行に形成されている。本実施形態では、レンズ列６１ａはＹ方向に延びている。
【００３９】
図３に、光偏向素子６による光偏向の様子を示す。この図は、ＸＺ面内での導光体４からのピーク出射光（出射光分布のピークに対応する光）の進行方向を示すものである。導光体４の光出射面４３から斜めに出射される光は、レンズ列６１ａの第１面へ入射し第２面により全反射されてほぼ出光面６２の法線の方向に出射する。また、ＹＺ面内では、上記のようなレンズ列４４ａの作用により広範囲の領域において出光面６２の法線の方向の輝度の十分な向上を図ることができる。
【００４０】
本発明においては、輝度むらの発現を抑えるために、導光体４に形成されるレンズ列４４ａ等の凹凸構造列の断面形状を適正化する。以下、本発明においてレンズ列断面形状等の凹凸構造列の特定に必要な微小領域での傾斜角度（微少傾斜角度）及びそれに基づく角度成分の存在割合（分布度数）の計算方法を示す。
【００４１】
レンズ列４４ａ等の凹凸構造列の断面形状を特定する微少傾斜角度や分布度数を計算するための断面としては、レンズ列等の凹凸構造列が延びている方向に略垂直な断面をとる（図４（ａ）参照）。レンズ列４４ａ等の凹凸構造列が互いに完全に平行でない場合には、各々のレンズ列等の凹凸構造列の延びている方向に直交するような曲面状の断面をとる（図４（ｂ）参照）。実際の導光体の断面（ＹＺ面で切断して得られた断面）を撮影して得られた断面形状の例を図５に示す。
【００４２】
図５の様な断面形状から、図６（ａ）に示されている様に断面形状の繰り返し構造の５周期分の形状を抽出する。この断面形状を、その形状線に沿って５００等分（各繰り返し単位につき１００等分）し５００個の微小領域に分割する。なお、断面形状の抽出は５周期分に限定されることはなく、また分割個数は５００に限定されることはなく、これらは、全体の断面形状を代表する微少傾斜角度や分布度数として適切なものを得ることができる限りにおいて、適宜変更可能である。
【００４３】
図６（ｂ）に示されているように、各微小領域において、その接線（たとえば当該微小領域の中央位置での接線：近似的には図６（ｂ）に示す様に両端を結ぶ線分で代表させることも可能である：以下同様）とレンズ列形成面４４などの凹凸構造列形成面［ここではレンズ列などの凹凸構造列を度外視した平面を指す：以下同様］とのなす角度（傾斜角度）の絶対値を求め、全微小領域についての傾斜角度絶対値の度数分布（各傾斜角度を持つ微小領域の数の全微小領域の数に対する割合）を、角度１°ごとに算出する（即ち、当該角度をα°として、α°−０．５°以上且つα°＋０．５°未満の角度範囲を角度α°で代表させる）。この度数分布の算出例を図７に示す。
【００４４】
得られた度数分布において、ある範囲の角度をとる微小領域の数の全微小領域の数に対する割合を求め、これを当該角度範囲の角度成分の存在割合とする。この存在割合により、レンズ列などの凹凸構造列の形状を特定する。例えば、図７で、２０°以上５０°以下の角度範囲の微小領域数の全微小領域数に対する割合が３５％であった場合、２０°以上５０°以下の角度成分の存在割合は３５％であるとする。
【００４５】
図８に示されているように、断面形状の繰り返し構造の各繰り返し単位の形状が左右非対称である場合には、断面形状の繰り返し構造の５周期分の形状を抽出し、その各繰り返し単位の左側部分のみについて、それぞれその形状線に沿って５０等分して、合計２５０個の微小領域に分割し、同様にして各繰り返し単位の右側部分のみについて、それぞれその形状線に沿って５０等分して、合計２５０個の微小領域に分割する。そして、左側部分の各微小領域において、その接線とレンズ列形成面４４などの凹凸構造列形成面とのなす角度（傾斜角度）の絶対値を求め、全微小領域についての傾斜角度絶対値の度数分布を、角度１°ごとに算出する。同様にして、右側部分についても全微小領域についての傾斜角度絶対値の度数分布を、角度１°ごとに算出する。なお、断面形状の抽出は５周期分に限定されることはなく、また分割個数も上記のものに限定されることはなく、これらは、左側部分及び右側部分のそれぞれについて全体の断面形状を代表する微少傾斜角度や分布度数として適切なものを得ることができる限りにおいて、適宜変更可能である。
【００４６】
なお、図９に示されているように、凹凸構造列には、断面形状において必ずしも単位形状の繰返しとは認められない不規則形状の場合もあるが、その場合には、断面形状の形状線に沿って測定した長さ５００μｍ分を抽出し、これを形状線に沿って５００等分し、これにより得られた長さ１μｍの各微小領域について、上記と同様にして度数分布を算出する。なお、断面形状の抽出は長さ５００μｍ分に限定されることはなく、また分割個数も５００個に限定されることはなく、これらは、全体の断面形状を代表する微少傾斜角度や分布度数として適切なものを得ることができる限りにおいて、適宜変更可能である。
【００４７】
また、本発明においては、略同一な単位形状が規則的に繰り返す断面形状の場合（即ち、凹凸構造列がレンズ列である場合）には、隣接する繰り返し単位どうしの境界部に形成される谷部（断面形状において最も低い位置の近傍の領域）の形状が光学性能に大きな影響を与える。そこで、評価項目として、レンズ谷部傾斜角を採用する。その測定は次のとおりである。上記のようにして断面形状の繰り返し構造の例えば５周期の形状を抽出する。この断面形状を、その形状線に沿って例えば５００等分程度（各繰り返し単位につき１００等分）に等分して例えば５００個の微小領域に分割する。繰り返し単位どうしの境界部に形成される５つのレンズ谷部において、繰り返し単位どうしの境界から左右それぞれ６つの微小領域の上記傾斜角度の平均値を求める。そして、各繰り返し単位の形状が左右対称の場合には、以上のようにして求めた１０の平均値の平均をとり、当該レンズ列の谷部傾斜角とする。なお、各繰り返し単位の形状が左右非対称の場合には、以上のようにして求めた左側及び右側それぞれについて、５つの平均値の平均をとり当該レンズ列の左側谷部傾斜角及び右側谷部傾斜角とする。
【００４８】
さて、図２７に示す暗部の輝度むらは、上述のように、一次光源間隔が広く、光入射端面から有効発光領域までの距離が小さい場合に、該有効発光領域内において視認されやすい。このような輝度むらを低減するためには、導光体に入射した光を一次光源の近傍即ち光入射端面の近傍にてＸＹ面内で十分に広げ、広い領域で光偏光素子６を通して光が観察される様にすることが必要である。そのため、本発明においては、少なくとも一次光源の近傍即ち光入射端面の近傍のレンズ列４４ａを、光を広げる作用に優れた形状としている。上述のように、導光体に入射した光は、ＸＹ面内ではレンズ列４４ａでの反射によって光の指向性の向きに対して斜め方向に進行し、この斜め方向に進行する光はレンズ列４４ａでの反射によって入射光の指向性の方向の方へと戻される。この結果、導光体に入射した光は、ＸＹ面内で広がり、しかも光偏向素子６のレンズ列６１ａと略垂直の方向に進行する。このため、光偏向素子を通して光出射面法線方向から観察した時に、光は広がって見える。
【００４９】
この様な光を広げる作用を高めるためには、レンズ列４４ａ等の凹凸構造列の断面形状において、２０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が一定値以上である形状が好ましい。より光を広げる作用を高めるためには、２５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が一定値以上である形状が好ましく、または、３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が一定値以上である形状が好ましく、または、３５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が一定値以上である形状が好ましく、または、４０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が一定値以上である形状が好ましい。この作用を高めるためには、上記角度成分の存在割合が多いほど好ましい。
【００５０】
ここで、レンズ列４４ａ等の凹凸構造列の断面形状とは、上記パラメータ算出の際に抽出した平均化されたものを意味し、従って、断面形状が上記のような不規則形状である場合には、個々の凹凸構造列の形状にとらわれずに平均化されたものを意味する。また、断面形状の繰り返し構造の各繰り返し単位の形状が上記の様な左右非対称のものである場合には、左側部分及び右側部分のそれぞれについて上記に該当することが必要である。以下、凹凸構造列がレンズ列であり、断面形状の繰り返し構造の各繰り返し単位の形状が左右対称のものである場合について説明するが、他の場合も同様である。
【００５１】
光を広げる作用を高めるためには、少なくとも一次光源の近傍（光入射端面の近傍）において、レンズ列４４ａの断面形状における傾斜角度の絶対値で示される２０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上であることが望ましい。
【００５２】
更に光を広げる作用を高めるためには、少なくとも一次光源の近傍（光入射端面の近傍）において、レンズ列４４ａの断面形状における２５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上であることが望ましい。
【００５３】
更に光を広げる作用を高めるためには、少なくとも一次光源の近傍（光入射端面の近傍）において、レンズ列４４ａの断面形状における２５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が２０％以上、好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上、あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が５％以上、好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上であることが望ましい。
【００５４】
更に光を広げる作用を高めるためには、少なくとも一次光源の近傍（光入射端面の近傍）において、レンズ列４４ａの断面形状における３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上、あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における３５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が８％以上、好ましくは１０％以上、より好ましくは２０％以上、あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における４０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が２％以上、好ましくは３％以上、より好ましくは５％以上であることが望ましい。
【００５５】
光出射面法線方向で測定した輝度を高めるためには、導光体に入射した光の光出射面と平行な面内での指向性の方向に対して斜めの方向の光を、光の指向性の方向に向ける作用が大きい方が望ましく、そのためには、反射によって光の進行方向を変化させながら、レンズ列４４ａの延びる方向に収束させる作用を持つようなレンズ列４４ａが設けられていることが望ましい。
【００５６】
図２９に示されるような、レンズ列４４ａで特定方向に異方性をもって光が広げられるために発生する斜め方向が明るい筋状の輝度むらを抑制するためには、光が特定の角度に集中しないようにレンズ列４４ａの断面形状を曲線状にすることが好ましい。具体的には、少なくとも一次光源の近傍において、レンズ列４４ａの断面形状において或る角度をα°として、α°以上α°＋１０°以下の角度成分の存在割合を、α°＝０°〜８０°の範囲内の全角度について求めた時に、その最大値が６０％以下、好ましくは５０％以下、より好ましくは４０％以下となるようにするのが望ましい。
【００５７】
この最大値が大きすぎると、レンズ列４４ａの断面形状が直線的になり、或る特定の方向に異方性をもって光が広げられやすくなるために、図２９に示すような斜め方向が明るい筋状の輝度むらが発生する。
【００５８】
一方、α°以上α°＋１０°以下の角度成分の存在割合の最大値を小さくしようとすると、レンズ列の断面形状は多くの角度成分を持たざるを得なくなる。本発明では、後述のように、３５°以上の角度成分が多くなりすぎると、入射光の指向性の方向に進行する光が相対的に多くなり、一次光源の前方が明るくなる現象が生ずる。しかも、５０°より大きい角度成分は光を広げる作用も小さい。このため、レンズ列の断面形状は、ほとんどの微小領域が角度成分６０°以下、好ましくは５０°以下の範囲に分布していることが望ましい。従って、α°以上α°＋１０°以下の角度成分の存在割合の最大値は１５％以上、好ましくは２０％以上が望ましい。
【００５９】
以上の理由から、前述の４０°以上５０°以下の角度成分の存在割合は、６０％以下が好ましく、５０％以下がより好ましく、４０％以下が更に好ましい。また、前述の３５°以上５０°以下の角度成分の存在割合は、９０％以下が好ましく、７５％以下がより好ましく、６０％以下が更に好ましい。また、前述の３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合は、８０％以下が好ましい。
【００６０】
次に、光入射端面４１につき説明する。光入射端面を粗面化すると、導光体へ入射した光の光出射面４３と平行な面内での光の指向性の方向に対して斜め方向の光が多く入射するようになる。これにより、ＸＹ面内での光の広がりが大きくなり、図２７のような暗部は小さくなる。しかし、光の広がりが大きくなると、斜め方向に進む光はレンズ列４４ａでの反射により出射しやすいので、最も光の広がりの大きい角度で、図３２のような明るい筋状の部分が発生しやすくなる。
【００６１】
この輝度むらが有効発光領域内で発生することを防ぐためには、一次光源近傍の領域と有効発光領域とで、レンズ列の構造を異ならせることが有効である。具体的には、最も光を広げる作用が強い３０°以上５０°以下の角度成分を、一次光源近傍では多く、有効発光領域内では少なくする。あるいは、谷部傾斜角を、一次光源近傍では大きく、有効発光領域内では小さくする。これらの手段によって、一次光源近傍では、光はレンズ列４４ａでの反射により、光の指向性の向きに対して斜めの方向に広がり、更に入射光の指向性の方向に戻されたりしながら、進行する。この結果、導光体４に入射した光はＸＹ面内で広がり、しかも光偏向素子６としてのレンズシート例えばプリズムシートのプリズム列と垂直の方向に出射する光が増加するため、プリズムシートを通して観察した場合に、光は広がって見える。そして、図３２の輝度むらの原因となる最も広がった角度の光は、有効発光領域内での形状が異なるレンズ列４４ａでの反射では入射光の指向性の方向へは戻らなくなる。その結果、プリズムシートを通して観察した時に、図３２に示す筋状の明るい線は見られなくなる。
【００６２】
更に具体的にいえば、図１０に示されている様に、一次光源近傍の領域Ａをレンズ列形成面の断面形状における３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が大きい領域となし、有効発光領域にかかる前に上記３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合がより少ない或は谷部傾斜角がより小さい別の領域Ｂに切り替えることが領域Ａと領域Ｂとの境界が視認されることがなく好ましい。具体的には、有効発光領域より０．１ｍｍ以上手前から領域Ｂに切り替えることが好ましく、さらに好ましくは０．３ｍｍ以上であり、より好ましくは０．５ｍｍ以上である。そして、有効発光領域の全部を領域Ｂとし（図１０（ａ））或は有効発光領域の一部を領域Ｂとする（図１０（ｂ））。
【００６３】
領域Ｂのレンズ列４４ａの具体的断面形状は、３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が、領域Ａと比較して５％以上少ない、好ましくは８％以上少ないことが望ましい。或は、領域Ｂのレンズ列４４ａの具体的断面形状は、谷部傾斜角が、領域Ａと比較して５°以上小さい、好ましくは１０°以上小さい、更に好ましくは１５°以上小さいことが望ましい。領域Ａと領域Ｂとの断面形状の差が小さすぎると、図３２の輝度むら防止の効果が低減する傾向にある。
【００６４】
また、領域Ｂのレンズ列４４ａの具体的形状は、３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が４０％以下、好ましくは３０％以下、且つ、５％以上、好ましくは１０％以上、更に好ましくは１５％以上が望ましい。あるいは、３５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が３０％以下、好ましくは２０％以下、且つ、２％以上、好ましくは８％以上、更に好ましくは１３％以上が望ましい。あるいは、領域Ｂのレンズ列４４ａの具体的形状は、谷部傾斜角が３０°以下、好ましくは２５°以下、更に好ましくは２０°以下、且つ、５°以上、好ましくは８°以上、更に好ましくは１０°以上が望ましい。これらの角度成分存在割合や谷部傾斜角が大きすぎると、図３２の輝度むら防止の効果が低下する傾向にあり、小さすぎると、一次光源近傍の領域で広げられた光をプリズムシートのプリズム列と垂直な方向に反射することができなくなり、プリズムシートによって光出射面の法線方向に立ち上がる光の成分が減少し、その結果として法線方向の輝度が低下する傾向にある。
【００６５】
この領域Ａと領域Ｂとの切り替え部は、徐々にレンズ列４４ａの形状が変化するような構造になっていることが好ましい。これにより、切り替え部を、有効発光領域の端縁（即ち、有効発光領域と液晶表示装置の非表示部に対応する領域との境界）の近くに位置させても、レンズ列形状切り替え部の構造が有効発光領域内へと写り込むのを避けることができる。
【００６６】
レンズ列形成面の形状を部分的に変化させる方法として、粗面化する方法がある。種々の方法でレンズ列の表面の少なくとも一部を粗面化することによって、容易且つ安価に、レンズ列形状の少なくとも一部を変化させることができる。また、この変化の程度を連続的に変え、位置によって徐々にレンズ列形状を変えることも可能である。レンズ列４４ａを粗面化することで、図３０に示すような輝度むらをも解消することができる。
【００６７】
図３０に示すような、複数の一次光源から発せられる光の重なりによる輝度むらを低減するためには、各一次光源から発せられる光の輝度分布と、光源間距離との関係を適正にすることが好ましい。具体的には、光偏向素子６と光反射素子８とを設置した状態で、導光体４の端縁に隣接して設置された複数の一次光源２のうちの１つのみ点灯した時に、図１１に示されているように、有効発光領域の光入射端面側の端縁から３ｍｍ〜３．５ｍｍの幅０．５ｍｍの領域Ｓにて、その長さ方向（ｙ方向）に沿って１ｍｍ間隔で法線輝度を測定して、測定位置ｙ［ｍｍ］と輝度との関係をプロットした時に、その半値全幅距離の一次光源間距離に対する比率が０．８倍〜１．２倍の範囲内にあること、好ましくは略等しいことが望ましい。図１２（ａ），（ｂ）に測定位置ｙ［ｍｍ］と輝度との関係をプロットしたグラフの例を示す。図１２（ａ）は、この比率が１．２倍より大きい場合を示し、図１２（ｂ）は、この比率が０．８倍より小さい場合を示す。この比率が大きすぎると、図１３（ａ）に示すように、隣接一次光源２からの光の分布の重なりが大きくなり、この重なりの部分が特に明るくなり明暗模様が発生しやすくなる。また、上記比率が小さすぎると、図１３（ｂ）に示すように、一次光源２からの光の分布の広がりが不足し、一次光源の正面の部分が特に明るくなり隣接一次光源の中間位置に対応する領域が相対的に暗くなり明暗模様が発生しやすい。
【００６８】
以上のような各一次光源から発せられる光の輝度分布と光源間距離との関係の適正化のためには、レンズ列４４ａの断面形状が、一次光源の近傍において、以下の条件を満たすことが好ましい。即ち、上記半値全幅距離を小さくする場合には、レンズ列４４ａの３５°以上６０°以下の角度成分の存在割合または１５°以下の角度成分の存在割合を大きくすることが好ましい。逆に、上記半値全幅距離を大きくする場合には、レンズ列４４ａの３５°以上６０°以下の角度成分の存在割合または１５°以下の角度成分の存在割合を小さくすることが好ましい。３５°以上の角度成分が多いと、入射光の指向性の方向に対して斜めに進行する光は、レンズ列４４ａにより反射され一次光源の極く近傍で出射してしまうので、入射光の指向性の方向に進行する光が相対的に多くなる。また、１５°以下の角度成分が多いと、レンズ列４４ａによって光が広がりにくくなるので、入射光の指向性の方向に進行する光が相対的に多くなる。
【００６９】
具体的には、一次光源間距離は典型的には５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であるので、その場合に上記条件を満たすレンズ列の断面形状は、少なくとも一次光源の近傍において、３５°以上６０°以下の角度成分の存在割合が４％以上５５％以下、または１５°以下の角度成分の存在割合が２５％以上８５％以下であることが好ましい。３５°以上６０°以下の角度成分の存在割合は、１０％以上４５％以下であることがさらに好ましく、より好ましくは２０％以上４０％以下である。また、１５°以下の角度成分の存在割合は、３０％以上７０％以下であることがさらに好ましい。
【００７０】
上記導光体を面光源装置に組み込んで使用する際には、面光源装置の設計に応じて、レンズ列４４ａの形状を設定するのが好ましい。以下、その様な実施形態を示す。
【００７１】
図２７の様な輝度むらが有効発光領域内で視認されなくなるために必要なレンズ列４４ａの構造は、複数の一次光源間の距離、及び、導光体光入射端面と有効発光領域との間の距離によって異なる。図１４に示すように、一次光源間距離をＫとし、導光体光入射端面と有効発光領域との間の距離をＬとした場合、暗部が有効発光領域にかからないようにするためには、
ａ＝ｔａｎ^−１［Ｋ／（２Ｌ）］
θ＝ａ・３６０／π
で求められるθ［°］より、光の広がり角が大きいことが必要である。以上の様にして求められるθを「必要な広がり角」と定義する。
【００７２】
一次光源間距離が大きい場合や、光入射端面または光入射端縁と有効発光領域との間の距離が小さい場合には、有効発光領域の手前で光を最大限に広げないと、図２７の暗部が有効発光領域内で視認される。
【００７３】
必要な広がり角が１００°以上の場合には、光入射端縁と有効発光領域の端縁との間の非表示部対応領域のほぼ全域を、最も光を広げる効果の大きな形状とすることが好ましい。このような形状としては、３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上、好ましくは２０％以上、更に好ましくは３０％以上が望ましい。あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における３５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が８％以上、好ましくは１０％以上、より好ましくは２０％以上が望ましい。あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における４０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が２％以上、好ましくは３％以上、より好ましくは５％以上であることが望ましい。
【００７４】
また、図２９に示す輝度むらの発生を抑止するためには、レンズ列４４ａの断面形状における３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合は８０％以下が好ましい。あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における３５°以上５０°以下の角度成分の存在割合は９０％以下、好ましく７５％以下、更に好ましくは６０％以下が望ましい。あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における４０°以上５０°以下の角度成分の存在割合は６０％以下、好ましく５０％以下、更に好ましくは４０％以下が望ましい。
【００７５】
この場合、非表示部対応領域のうち、少なくとも、導光体光入射端縁から有効発光領域との境界より１ｍｍ手前までの領域を、上記のような形状とすることが好ましい。
【００７６】
必要な広がり角が１００°未満の場合にも、光入射端縁と有効発光領域の端縁との間の非表示部対応領域の一部または全部の領域を、以下の様な形状にすれば、暗部は有効発光領域で視認されなくなる。
【００７７】
即ち、必要な広がり角が９０°以上１００°未満の場合には、２５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が２０％以上、好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上が望ましい。あるいは、３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が５％以上、好ましくは１０％以上、更に好ましくは１５％以上が望ましい。
【００７８】
必要な広がり角が８０°以上９０°未満の場合には、２５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上、好ましくは２０％以上、更に好ましくは３０％以上が望ましい。
【００７９】
必要な広がり角が７０°以上８０°未満の場合には、２０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上、好ましくは２０％以上、更に好ましくは３０％以上が望ましい。
【００８０】
また、図２９に示す輝度むらの発生を抑止するためには、レンズ列４４ａの断面形状における３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合は８０％以下が好ましい。あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における３５°以上５０°以下の角度成分の存在割合は９０％以下、好ましく７５％以下、更に好ましくは６０％以下が望ましい。あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における４０°以上５０°以下の角度成分の存在割合は６０％以下、好ましく５０％以下、更に好ましくは４０％以下が望ましい。
【００８１】
高い輝度を発現させるためには、レンズ列４４ａとして光を広げる作用が強いものを用いることが好ましい。必要な広がり角が９０°以上１００°未満の場合には、必要な広がり角が１００°以上の場合の条件をも満たすことが好ましい。必要な広がり角が８０°以上９０°未満の場合には、必要な広がり角が９０°以上１００°未満の場合の条件をも満たすことが好ましく、更に必要な広がり角が１００°以上の場合の条件をも満たすことがより好ましい。必要な広がり角が７０°以上８０°未満の場合には、必要な広がり角が８０°以上９０°未満の場合の条件をも満たすことが好ましく、必要な広がり角が９０°以上１００°未満の場合の条件をも満たすことがより好ましく、更に必要な広がり角が１００°以上の場合の条件をも満たすことが一層好ましい。
【００８２】
光を広げる効果が強いレンズ列は、光入射端縁から少なくとも隣接一次光源からの光の重なりが発生する位置までの距離の領域に設けることが好ましい。この光入射端縁から光の重なりが発生する位置までの距離は一次光源間距離によって異なり、一次光源間距離が７ｍｍ未満の時には光入射端縁から１．５ｍｍまで、一次光源間距離が７ｍｍ以上９ｍｍ未満の時には光入射端縁から２．０ｍｍまで、一次光源間距離が９ｍｍ以上１１ｍｍ未満の時には光入射端縁から３．０ｍｍまで、一次光源間距離が１１ｍｍ以上１３ｍｍ未満の時には光入射端縁から４．０ｍｍまで、一次光源間距離が１３ｍｍ以上１５ｍｍ以下の時には光入射端縁から５．０ｍｍまでの領域には少なくとも、光を広げる効果が強いレンズ列を配置することが好ましい。
【００８３】
図３２に示すような輝度むらを解消するために、上記レンズ列の形成された領域に隣接して、３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が小さい或は谷部傾斜角が小さい形状のレンズ列を形成した領域を形成し、これにより領域の切り替えを行なうことが好ましい。
【００８４】
あるいは、この様な領域の切り替えを行なうことなしに、より容易に導光体を作製するためには、一次光源の近傍のレンズ列４４ａによる光の広がりを、必要な広がり角と同程度に抑えておくことが好ましい。
【００８５】
必要な広がり角が１００°未満で、レンズ列４４ａが光を広げる角度も小さくて良い場合には、入射面を粗面にした場合の輝度むらは必ずしも発生しないので、この様な場合は、有効発光領域を３０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が小さい或は谷部傾斜角が小さい形状のレンズ列を形成した領域としなくともよい。その結果、より簡便に導光体製造用金型が作製できる。この場合のレンズ列４４ａの形状は、必要な広がり角が９０°以上１００°未満の場合には、必要な広がり角が１００°以上の場合の上記条件を満たさないことが好ましい。また、必要な広がり角が８０°以上９０°未満の場合には、必要な広がり角が９０°以上１００°未満の場合の上記条件及び必要な広がり角が１００°以上の場合の上記条件を満たさないことが好ましい。また、必要な広がり角が７０°以上８０°未満の場合には、必要な広がり角が８０°以上９０°未満の場合の上記条件、必要な広がり角が９０°以上１００°未満の場合の上記条件及び必要な広がり角が１００°以上の場合の上記条件を満たさないことが好ましい。
【００８６】
レンズ列４４ａの形状が互いに異なる領域Ａと領域Ｂとの配置について、更に説明する。上記図１０（ａ）のように、一次光源２の近傍に領域Ａを配置し、有効発光領域の全体とその一次光源よりの端縁から領域Ａまでの領域に領域Ｂを配置することができる。また、上記図１０（ｂ）のように、一次光源２の近傍に領域Ａを配置し、該領域Ａに隣接し且つ有効発光領域の一次光源よりの端縁を含む帯状の領域に領域Ｂを配置することができる。ここで、有効発光領域のうちの領域Ｂ以外の領域は、領域Ａと同様な構造でもよいし、それ以外の構造としてもよい。但し、この場合には、有効発光領域内でレンズ列４４ａの形状が変化することになるので、形状変化（形状切り替え）に起因する輝度むらが視認されないようにするために、形状切り替えを徐々に行なうのが好ましい。
【００８７】
更に、図１５のように、領域Ｂが、領域Ａに隣接し且つ有効発光領域の一次光源側の端縁の一部を含む場所に島状に配置されている構造も好ましい。ここで、有効発光領域のうちの領域Ｂ以外の領域は、領域Ａと同様な構造でもよいし、それ以外の構造としてもよい。但し、この場合には、有効発光領域内でレンズ列４４ａの形状が変化することになるので、形状変化（形状切り替え）に起因する輝度むらが視認されないようにするために、形状切り替えを徐々に行なうのが好ましい。
【００８８】
図３０に示す様な、複数の一次光源からの光の重なりによる輝度むらを低減するためには、上述したように、各一次光源からの出射光の輝度分布と、一次光源間距離との関係を適切に設定することが好ましい。
【００８９】
具体的には、一次光源間距離が７ｍｍ未満の場合、前記度数分布において３５°以上６０°以下の角度成分の存在割合が１２％以上、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上で、且つ５５％以下、好ましくは４５％以下であること、或は、前記度数分布において４０°以上６０°以下の角度成分の存在割合が９％以上、好ましくは１６％以上、より好ましくは２４％以上で、且つ４２％以下、好ましくは３４％以下であること、或は、前記度数分布において１５°以下の角度成分の存在割合が４０％以上８５％以下であることが望ましい。
【００９０】
また、一次光源間距離が７ｍｍ以上９ｍｍ未満の場合、前記度数分布において３５°以上６０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上、好ましくは１８％以上、より好ましくは２８％以上で、且つ５３％以下、好ましくは４３％以下であること、或は、前記度数分布において４０°以上６０°以下の角度成分の存在割合が７％以上、好ましくは１４％以上、より好ましくは２２％以上で、且つ４０％以下、好ましくは３２％以下であること、或は、前記度数分布において１５°以下の角度成分の存在割合が４０％以上８０％以下であることが望ましい。
【００９１】
また、一次光源間距離が９ｍｍ以上１１ｍｍ未満の場合、前記度数分布において３５°以上６０°以下の角度成分の存在割合が８％以上、好ましくは１６％以上、より好ましくは２６％以上で、且つ５１％以下、好ましくは４１％以下であること、或は、前記度数分布において４０°以上６０°以下の角度成分の存在割合が５％以上、好ましくは１２％以上、より好ましくは２０％以上で、且つ３８％以下、好ましくは３０％以下であること、或は、前記度数分布において１５°以下の角度成分の存在割合が３５％以上７５％以下であることが望ましい。
【００９２】
また、一次光源間距離が１１ｍｍ以上１３ｍｍ未満の場合、前記度数分布において３５°以上６０°以下の角度成分の存在割合が６％以上、好ましくは１４％以上、より好ましくは２４％以上で、且つ４９％以下、好ましくは３９％以下であること、或は、前記度数分布において４０°以上６０°以下の角度成分の存在割合が３％以上、好ましくは１０％以上、より好ましくは１８％以上で、且つ３６％以下、好ましくは２８％以下であること、或は、前記度数分布において１５°以下の角度成分の存在割合が３０％以上７０％以下であることが望ましい。
【００９３】
また、一次光源間距離が１３ｍｍ以上１５ｍｍ未満の場合、前記度数分布において３５°以上６０°以下の角度成分の存在割合が４％以上、好ましくは１２％以上、より好ましくは２２％以上で、且つ４７％以下、好ましくは３７％以下であること、或は、前記度数分布において４０°以上６０°以下の角度成分の存在割合が１％以上、好ましくは８％以上、より好ましくは１６％以上で、且つ３４％以下、好ましくは２６％以下であること、或は、前記度数分布において１５°以下の角度成分の存在割合が２５％以上７０％以下であることが望ましい。
【００９４】
レンズ列４４ａの好ましい断面形状としては、断面形状線の一部または全部が、図１６の様な外方へ凸の曲線からなる形状、図１７の様な外方へ凹の曲線からなる形状、図１８の様な外方へ凸の領域と外方へ凹の領域とを有する曲線からなる形状がある。また、レンズ列４４ａの好ましい断面形状としては、図１９のように多角形状（即ち直線からなる形状）、図２０のように直線と曲線とを組み合わせた形状などがある。これらの多角形状または直線を含む形状を用いる場合には、図２９の輝度むらが生じない様にするためには、形状を特に適正に設定することが好ましい。上述したように、或る角度α°以上α°＋１０°以下の角度成分の存在割合を０°〜８０°の範囲の角度α°について求めた場合に、その最大値が６０％以下、好ましくは５０％以下、より好ましくは４０％以下になるようにするのが望ましい。そして、レンズ列の断面形状がいくつかの直線を含む場合には、それぞれの直線に対応する平面により光が反射され、これにより光を広げる作用が強く、しかも反射する角度が互いに大きく異なる様な構造であると、光はいろいろな方向に進行し、図２９の輝度むらは生じにくくなる。好ましい形状は、図１９の多角形状で、レンズ列形成面とのなす角度が、約４０°、約３０°、約２０°の直線を有するもの、あるいは、約４０°、約３０°、約２０、約０°の直線を有するものが好ましい。また、この条件を満たす直線を有する図２０の構造であってもよい。これらの構造であると、たとえ、或る角度α°以上α°＋１０°以下の角度成分の存在割合が大きい場合であっても、他の角度成分で、光がα°近傍の角度成分とは大きく異なる方向に反射されるので、図２９の輝度むらは生じにくい。
【００９５】
図１９及び図２０の断面形状において、直線（辺）の数は、２以上２０以下が好ましく、３以上１５以下がより好ましく、４以上１０以下が一層好ましい。辺の数が少なすぎる場合には、光がいろいろな方向に広がらないため、図２９の輝度むらが生じやすくなり、一方、辺の数が多すぎる場合には、レンズ列４４ａを有する導光体の製造が困難になる。
【００９６】
また、レンズ列４４ａの一次光源近傍の領域での断面形状が曲線形状であり、この領域に隣接する領域の断面形状が略三角形状等の略多角形状である導光体も好ましく用いられる。具体的には、レンズ列４４ａの左右それぞれの斜面において、或る角度α°以上α°＋１０°以下の角度成分の存在割合を０°〜８０°の範囲の角度α°について求めた場合に、その最大値が一次光源近傍領域よりもこれに隣接する領域の方が高くなっている導光体は好ましく用いられる。これは、一次光源の近傍では、断面形状が曲線状のレンズ列により輝度むらの発生なしに光を広げ、これに隣接する領域では、断面形状が略三角形状等の略多角形状をなすレンズ列４４ａにより光を集光し、高い輝度を得るようにすることができる。
【００９７】
レンズ列４４ａの配列ピッチは、１０〜１００μｍの範囲とすることが好ましく、より好ましくは１０〜８０μｍ、さらに好ましくは２０〜７０μｍの範囲である。尚、本発明においては、レンズ列４４ａのピッチは、上記範囲内であれば、全てのレンズ列４４ａで同一としてもよいし、部分的に異なるものでも良いし、徐々に変化していても良い。
【００９８】
必要な広がり角が１１０°以上と特に大きい場合には、導光体入射光の指向性の方向にほぼ沿って延びたレンズ列のみでは、十分に光を広げることが難しい。この様な場合には、導光体４の光出射面または裏面に、図２１に示される様な、入射光の指向性の方向（Ｘ方向）に対して斜めの方向に延びる斜めレンズ列５０を配置することが好ましい。特に、レンズ列が必要な広がり角に対応する方向と略同一の方向に延びていることが望ましい。この様な斜めレンズ列５０が存在することで、レンズ列４４ａでは適切に反射されない様な大きな角度のなす入射光成分をも良好に反射して進行方向がレンズ列４４ａで適正に反射され得る角度に変えられる。この斜めレンズ列５０の好ましい形成位置は、非表示部対応領域の一次光源間に対応する領域であって、これを形成しない場合には光偏向素子６たとえばプリズムシートを通して暗部が観察される領域であることが好ましい。この領域には、プリズムシートのプリズム列と垂直な方向を向いていない光が存在しているので、この領域の光の進行方向を変化させることが図２７の暗部を低減するのに有効な手段となる。形成される斜めレンズ列は、上記レンズ列４４ａと同様な方法で算出される２０°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上且つ８０以下であることが好ましい。この存在割合が小さすぎると光の進行方向を変化させる作用が低下し、大きすぎると新たな輝線が生じ、新たな輝度むらの原因となりやすい。
【００９９】
また、同様の目的で、導光体４の光出射面または裏面に、図２２に示される様なドットパターン５２を設けてもよい。ドットパターン５２は、エッチングやレーザー加工等により形成することができる。この様なドットパターン５２が存在することで、レンズ列４４ａでは適切に反射されない様な入射光の指向性の方向に対する大きな角度のなす入射光成分をも良好に反射して進行方向がレンズ列４４ａで適正に反射され得る角度に変えられる。このドットパターンの好ましい形成位置は、非表示部対応領域の一次光源間に対応する領域であって、これを形成しない場合にはプリズムシートを通して暗部が観察される領域であることが好ましい。この領域には、プリズムシートのプリズム列と垂直な方向を向いていない光が存在しているので、この位置の光の進行方向を変化させることが図２７の暗部を低減するのに有効な手段となる。形成されるドットパターンの各ドットの形状は、一次光源とドットとを結ぶ直線と直交する断面において、上記レンズ列４４ａと同様な方法で算出される２０°以上８０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上且つ８０％以下であることが好ましい。この存在割合が小さすぎると光の進行方向を変化させる作用が低下し、大きすぎると新たな輝線が生じ、新たな輝度むらの原因となりやすい。
【０１００】
本発明では、導光体４の光出射機構としては、上記の粗面の他に、図２３に示すように、プリズム列、レンチキュラーレンズ列またはＶ字状溝等の多数のレンズ列を、導光体４に入射したＬＥＤ２からの光の指向性の方向と略直交する方向（Ｙ方向）または略平行な方向（Ｘ方向）に延び、互いに平行に形成したものを用いることができる。なお、この場合のレンズ列は直線状に限定されず、ＬＥＤ２を囲むような湾曲状のものであってもよい。
【０１０１】
光出射機構としての粗面やレンズ列形成面は、導光体に入射した光の指向性の方向で測定したＩＳＯ４２８７／１−１９８４による平均傾斜角θａが０．２°〜２０°の範囲のものとすることが、光出射面４３内での輝度の均斉化を図る点から好ましい。平均傾斜角θａは、さらに好ましくは０．３°〜１２°の範囲であり、特に好ましくは０．５°〜８°の範囲である。この平均傾斜角θａは、導光体４の厚さ（ｔ）と入射光が伝搬する方向の長さ（Ｌ）との比（Ｌ／ｔ）によって最適範囲が設定されることが好ましい。すなわち、導光体４としてＬ／ｔが１００以上のものを使用する場合は、平均傾斜角θａを０．２°〜１０°とすることが好ましく、さらに好ましくは０．３°〜８°の範囲であり、より好ましくは０．５°〜６°の範囲である。また、導光体４としてＬ／ｔが１００未満のものを使用する場合は、平均傾斜角θａを０．５°〜２０°とすることが好ましく、さらに好ましくは０．８°〜１５°の範囲であり、より好ましくは１°〜１０°の範囲である。
【０１０２】
光出射機構としてＹ方向に延びるレンズ列を用いる場合には、この目的で使用されるレンズ列４３ａは、配列ピッチが好ましくは１０μｍ〜１００μｍ、より好ましくは２０μｍ〜８０μｍ、さらに好ましくは３０μｍ〜７０μｍの範囲であり、頂角が好ましくは１４０°〜１７９．６°、より好ましくは１５６°〜１７９．４°、特に好ましくは１６４°〜１７９°の範囲である。
【０１０３】
導光体４に形成される光出射機構としての粗面あるいはレンズ列の平均傾斜角θａは、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をｘとして、得られた傾斜関数ｆ（ｘ）から次の（１）式および（２）式を用いて求めることができる。ここで、Ｌは測定長さであり、Δａは平均傾斜角θａの正接である。
【０１０４】
Δａ＝（１／Ｌ）∫_０ ^Ｌ｜（ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ　・・・　（１）
θａ＝ｔａｎ^−１（Δａ）　・・・　（２）
また、導光体の光出射機構として、導光体中に、導光体の主成分とは異なる屈折率を持つ物質を存在させてもよい。この様な異屈折率の物質としては、微粒子状のものを導光体中に分散させてもよいし、異屈折率の層を導光体の表面や内部に設けてもよい。異屈折率の物質は、導光体の主成分との屈折率差が０．００２以上０．３以下が好ましく、０．００５以上０．２以下がより好ましく、０．０１以上０．１以下が更に好ましい。異屈折率の物質の形状としては、微粒子状のものを分散することが、製造の容易性の点から特に好ましい。微粒子の例としては、シリコン系、スチレン系やその共重合体、アクリル系やその共重合体、無機物微粒子等が挙げられる。微粒子の濃度としては、０．０１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がより好ましく、０．２ｗｔ％以上３ｗｔ％以下が更に好ましい。
【０１０５】
さらに、導光体４としては、その光出射率が０．５％〜５％の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは１％〜３％の範囲である。これは、光出射率が０．５％より小さくなると導光体４から出射する光量が少なくなり十分な輝度が得られなくなる傾向にあり、光出射率が５％より大きくなると一次光源２の近傍で多量の光が出射して、光出射面４３内でのＸ方向における光の減衰が著しくなり、光出射面４３での輝度の均斉度が低下する傾向にあるためである。このように導光体４の光出射率を０．５％〜５％とすることにより、光出射面から出射するピーク光の方向が光出射面となす角度が１０°〜４０°であり、Ｙ方向を含み光出射面４３に垂直な面における出射光分布の半値幅が１０°〜４０°であるような指向性の高い出射特性の光を導光体４から出射させることができ、その出射方向を光偏向素子６で効率的に偏向させることができ、高い輝度を有する面光源装置を提供することができる。
【０１０６】
本発明において、導光体４からの光出射率は次のように定義される。光出射面４３の光入射端面４１側での出射光の光強度（Ｉ_０　）と該端面から距離Ｌの位置での出射光強度（Ｉ）との関係は、導光体４の厚さ（Ｚ方向寸法）をｔとすると、次の（３）式のような関係を満足する。
【０１０７】
Ｉ＝Ｉ_０　・α（１−α）^Ｌ／ｔ　　　・・・　（３）
ここで、定数αが光出射率であり、光出射面４３におけるＸ方向での単位長さ（導光体厚さｔに相当する長さ）当たりの導光体４から光が出射する割合（％）である。この光出射率αは、縦軸に光出射面４３からの出射光の光強度の対数と横軸に（Ｌ／ｔ）をプロットすることで、その勾配から求めることができる。
【０１０８】
この光出射機構は、導光体４の光出射面４３内で出射率が不均一分布となるように設けることもできる。例えば、光出射機構として粗面を使用する場合には、その表面粗さの光出射面４３内での分布が不均一となるように粗面化処理を施すことによって出射率の不均一分布を形成することができる。
【０１０９】
出射率を不均一にすることで、輝度むらを低減することができる。導光体の光出射機構の平均傾斜角を、光出射機構が有効発光領域全体で均一な状態では上記光偏向素子と光反射素子と一次光源とを設置して法線輝度を測定した時に輝度低下が生ずる領域では大きくし、輝度が高くなる領域では小さく設定することで、輝度むらを低減することができる。この手法は、レンズ列４４ａや光入射端面の粗面の程度を適正化しても残留する程度の軽い輝度むらを低減するのに適している。
【０１１０】
あるいは、レンズ列４４ａを部分的に粗面化する場合、反対面に設けた光出射機構の出射率をレンズ列４４ａの粗面化の程度が強い位置では低く、粗面化の程度が弱い位置では高く設定することで、法線輝度を均一にすることができる。
【０１１１】
本発明においては、以上の説明の様に、導光体４の光出射面４３に光出射機構を形成し、その反対側の主面（裏面）をレンズ列４４ａを形成したレンズ列形成面とすることが好ましいが、本発明においては、光出射面をレンズ列４４ａの形成面とし、その反対側の主面に光出射機構を形成してもよい。
【０１１２】
図２４は、本発明による面光源装置用導光体の一部をＬＥＤとともに示す部分分解斜視図である。本実施形態では、光入射端面４１は異方性粗面からなる。この異方性粗面は、光出射面４３に沿ったＹ方向での平均傾斜角θａが光出射面４３と直交するＺ方向での平均傾斜角θａより大きい。このような粗面とすることで、ＬＥＤ２から発せられ光入射端面４１から導光体４内へと入射する光のＸＹ面内での分布を広げることができる。これにより、ＸＺ面内での分布を過度に広げることに基づく光入射端面近傍での導光体４からの過度の光出射を防止して、光出射面４３の広い領域へと効率よく所要の強度の光を導くことができ、輝度の均斉度の向上に寄与することができる。
【０１１３】
この光入射端面４１の異方性粗面は、光出射面４３に沿ったＹ方向での平均傾斜角が好ましくは３°〜３０°、更に好ましくは４°〜２５°、特に好ましくは５°〜２０°である。平均傾斜角が３°未満であると上記の作用効果が小さくなる傾向にあり、平均傾斜角が３０°を越えた場合、ＸＹ面内の光の分布が広がらずに輝度が低下していく傾向にある。また、上記の作用効果を得るためには、光出射面４３と直交するＺ方向での平均傾斜角が５°以下、特に３°以下であるのが好ましい。更に、光入射端面４１の異方性粗面は、前記光出射面４３に沿った方向で測定した場合の傾き角８°以上の領域の長さが全測定長の５％以下であることが好ましい。傾き角８°以上の領域の長さが全測定長の５％を越えると、ＸＹ面内での光の分布を過度に広げることに基づく光入射端面近傍での導光体４からの過度の光出射による輝度低下が生ずる傾向にある。
【０１１４】
このような異方性粗面としては、ほぼＺ方向に延びる互いに略平行な、規則的または不規則的な凹凸構造が好ましい。より具体的には、ほぼＺ方向に延びる互いに略平行なレンズ列、またはこのレンズ列を粗面化したものが挙げられる。
【０１１５】
本発明の導光体４は、光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。このような合成樹脂としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチルが８０重量％以上であるものが好ましい。導光体４の粗面の表面構造やプリズム列等の表面構造、または光入射端面の異方性粗面構造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。
【０１１６】
これらの型部材の形成方法について述べる。本発明の導光体に形成するレンズ列４４ａの形状を部分的に変化させる方法としては、切削あるいはエッチング等によって形成されたレンズ列形状転写面を有する金型の一部または全部をブラストする方法、レンズ列形状面を有する金型の一部または全部を研磨し、これを転写する方法、レンズ列形状転写面を有する第１の金型を用いて成形して得られた成形物の一部または全部をブラストし、これを再び転写することによりレンズ列形状転写面を有する第２の金型を得る方法等が挙げられる。これらの方法によって、あるいは導光体４のレンズ列形成面の少なくとも一部に直接ブラスト処理によりブラスト痕を形成することによって、レンズ列４４ａの断面形状の度数分布や谷部傾斜角を変化させることができる。
【０１１７】
また、導光体の光出射機構のレンズ列や粗面を形成する方法、あるいは光入射端面の異方性粗面構造を形成する方法としては、金型切削あるいはエッチング、ブラスト、あるいはこれらの方法を併用する方法が挙げられる。金型を切削した後、ブラストにより粗面化する方法は、特に好ましく用いられる。
【０１１８】
光偏向素子６に形成されるレンズ形状は、目的に応じて種々のものが使用され、例えば、プリズム形状、レンチキュラーレンズ形状、フライアイレンズ形状、波型形状等が挙げられる。中でも断面略三角形状の多数のプリズム列が配列されたプリズムシートが特に好ましい。プリズム列の頂角は、５０°〜８０°の範囲とすることが好ましく、より好ましくは５５°〜７０°の範囲である。
【０１１９】
本発明の光偏向素子６は、光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。このような合成樹脂としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチルが８０重量％以上であるものが好ましい。光偏光素子６のプリズム列等の表面構造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。これらの型部材は、金型切削あるいはエッチング等によって得られる。更に、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂からなる粗面構造またレンズ列配列構造を表面に形成してもよいし、このようなシートを接着、融着等の方法によって別個の透明基材上に接合一体化させてもよい。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能（メタ）アクリル化合物、ビニル化合物、（メタ）アクリル酸エステル類、アリル化合物、（メタ）アクリル酸の金属塩等を使用することができる。
【０１２０】
光反射素子８としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートを用いることができる。本発明においては、光反射素子８として反射シートに代えて、導光体４の光出射面の反対側の主面４４に金属蒸着等により形成された光反射層等を用いることも可能である。尚、導光体４の４つの側端面（光入射端面４１を除く）にも反射部材を付することが好ましい。
【０１２１】
図２５は、本発明による面光源装置の更に別の実施形態を示す斜視図である。本実施形態では、上述の様な導光体４の光入射端縁に隣接し且つＹ方向に適宜の距離隔てられて２つのＬＥＤ２が配置されている。これら２つのＬＥＤは、それらから発せられる光の最大強度光の方向がＸ方向を向き互いに平行になるように配置されている（上記の実施形態も同様）。
【０１２２】
有効発光領域Ｆ以外の領域の光偏向素子６、導光体４及び光反射素子８の積層体の端面部並びにＬＥＤ２を覆うようにして、光拡散性を有する反射シート１０が付設されている。これにより、導光体４、光偏向素子６及び光反射素子８の積層体の端面部から出射する光及びＬＥＤ２のケースから漏れ出す光をＸＹ面内において良好に拡散させて反射させ導光体４へと再入射させることができ、導光体光出射面４３の広い領域へと所要の強度の光を導くことができ、輝度の均斉度の向上に寄与することができる。
【０１２３】
ＬＥＤ２などの一次光源と光入射端面４１との距離は０．２ｍｍ以下とするのが好ましい。一次光源と光入射端面との距離が０．２ｍｍを越えると、輝度低下が発生しやすくなる傾向にある。
【０１２４】
図２６は、本発明による面光源装置の更に別の実施形態を示す断面図である。本実施形態では、有効発光領域Ｆ以外の領域の上述の様な導光体４及び光反射素子８の積層体の端面部並びにＬＥＤ２を覆うようにして、光拡散性を有する反射シート１０が付設されている。その上に、光偏向素子６が配置されている。これによっても、図２５の実施形態と類似の作用効果を得ることができ、一層高い輝度を得ることができる。
【０１２５】
以上のようなＬＥＤ２、導光体４、光偏向素子６および光反射素子８からなる面光源装置の発光面（光偏光素子６の出光面６２）上に、液晶表示素子を配置することにより液晶表示装置が構成される。
【０１２６】
図３５は、以上の様な液晶表示装置の模式的部分断面図である。図３５において、光偏光素子６上に該光偏光素子６と実質上平行に液晶表示素子１６０が配置されており、該液晶表示素子１６０は上方からフレーム部材１６２によりその外周縁部が覆われている。従って、上方から液晶表示素子１６０を観察する際に有効な表示画面（有効表示画面）は、面光源装置の有効発光領域Ｆに対応する領域となる。換言すれば、面光源装置の有効発光領域Ｆは、液晶表示素子１６０を観察する際の有効表示画面に対応する領域として設定される。
【０１２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例及び比較例を示す。尚、実施例及び比較例において、導光体断面形状の微小領域傾斜角度の測定は、導光体のレンズ列形成面のレプリカを作製し、それをレンズ列の延在方向と直交する面で切断し、切断端面を光学顕微鏡あるいは原子顕微鏡、あるいはその他の撮像手段で拡大して得られた断面形状線に基づき行なった。微小領域傾斜角度の絶対値の度数分布の算出及び谷部傾斜角の算出は、上記図６に関連して説明した様にして行なった。但し、上述したように断面形状を等分して微小領域を設定すると、断面形状の座標の測定が煩雑になることがある。その場合、下記の方法で簡単に算出を行なうことができる。
【０１２８】
まず、切断端面を、Ｙ座標が等分になるように分割し、微小領域を設定する。その後、上述したのと同じ方法で、Ｙ座標を等分した微小領域に関しての微小領域傾斜角度の絶対値の度数分布を算出する。算出した度数分布のそれぞれの傾斜角度の、度数／［傾斜角度の余弦（Ｃｏｓ）］を求める。次に、度数／［傾斜角度の余弦（Ｃｏｓ）］の総和を求める。次に、各傾斜角度について、｛度数／［傾斜角度の余弦（Ｃｏｓ）］｝／総和を求める。この値が、断面形状を等分して微小領域を設定した時の度数分布となる。
【０１２９】
平均傾斜角の測定は、触針式表面粗さ計（東京精器社製サーフコム５７０Ａ型）にて、触針として１μｍＲ、５５゜円錐ダイヤモンド針（０１０−２５２８）を用いて、駆動速度０．０３ｍｍ／秒で測定した。測定長は２ｍｍとした。抽出曲線の平均線の傾斜の補正を行った後、前記（１）式および（２）式に従ってその曲線を微分した曲線の中心線平均値を求めた。また、一次光源１灯点灯時の輝度分布半値幅距離の測定は、上記図１１に関し説明した様にして行なった。更に、輝度むらの判定は、面光源装置の発光面側を２８０ｍｍの距離からＣＣＤカメラで撮影して得た画像を目視することで行なった。
【０１３０】
［実施例１］
鏡面仕上げをした有効面積３４ｍｍ×４８ｍｍ、厚さ３ｍｍのステンレススチール板の表面を、粒径５３μｍ以下のガラスビーズ（不二製作所社製ＦＧＢ−４００）を用いて、ステンレススチール板から吹付けノズルまでの距離を３２ｃｍとして、吹付け圧力５ｋｇｆ／ｃｍ^２　で、長さ３４ｍｍの辺から３．５ｍｍまでの領域を除いた領域に対してブラスト処理を行って、部分的に粗面化した。これにより、部分的に粗面の形状転写面を有する第１の金型を得た。
【０１３１】
一方、鏡面仕上げをした有効面積３４ｍｍ×４８ｍｍ、厚さ３ｍｍの真鍮板の表面に、ピッチ５０μｍのレンズ列を長さ４８ｍｍの辺に平行に連設した対称的レンズパターンを切削加工により形成した。これにより、レンズパターンの形状転写面（凹状曲面）を有する第２の金型を得た。該第２の金型の長さ３４ｍｍの辺から３．５ｍｍまでの領域を除いた領域に対して、粒径５３μｍ以下のガラスビーズ（不二製作所社製ＦＧＢ−４００）を用いて吹付け圧力２ｋｇｆ／ｃｍ^２　で３２ｃｍの距離からブラスト処理を行って、レンズパターンの形状転写面を一部粗面化した。
【０１３２】
以上の第１の金型及び第２の金型を用いて射出成形を行い、短辺３４ｍｍ、長辺４８ｍｍの長方形で、厚さが長辺に沿って０．８ｍｍ（非粗面化側端部）〜０．６ｍｍ（粗面化側端部）と変化するくさび形状であり、一方の主面が平均傾斜角３．０°の粗面部分と平坦面部分とからなる光出射面であり、他方の主面がレンズ列形成面からなる透明アクリル樹脂板を作製した。
【０１３３】
この透明アクリル樹脂板の厚さ０．８ｍｍの短辺側の端面に対してサンドペーパーを用いて異方性粗面化処理を行なって、主面に沿った方向の平均傾斜角が９°（傾き角８°以上の領域の割合が１％）で主面に略直交する方向の平均傾斜角が０．５°の光入射端面を形成した。
【０１３４】
導光体の厚さ０．８ｍｍの短辺側端面（光入射端面）に対向するようにして、３個のＬＥＤ（日亜化学工業社製ＮＳＣＷ２１５ｂｉＲ）を１０．０ｍｍの間隔で配置した。この導光体のレンズ列形成面側には光散乱反射シート（辻本電機製作所社製ＳＵ−１１９）を配置し、光出射面側には頂角６５°でピッチ５０μｍのプリズム列が多数並列に形成されたプリズムシート（三菱レイヨン社製Ｍ１６５）を、そのプリズム形成面が対向するように配置し、面光源装置を作製した。
【０１３５】
この面光源装置は、液晶表示素子と組み合わせて、有効発光領域の寸法が３１ｍｍ×４２ｍｍで、導光体光入射端面から有効発光領域までの距離が４ｍｍの液晶表示装置を構成するためのものであり、必要な広がり角は１０３°であった。
【０１３６】
得られた導光体の光出射面の平均傾斜角は、光入射端面から３．５ｍｍまでの領域では０°であり、それ以外の領域では３．０°であった。
【０１３７】
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
【０１３８】
（領域Ａ：光入射端面から３．５ｍｍまでの領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
２０°以上５０°以下−−６７％
２５°以上５０°以下−−５１％
３０°以上５０°以下−−３９％
３５°以上５０°以下−−２６％
４０°以上５０°以下−−　８％
１５°以下−−−−−−−３３％
３５°以上６０°以下−−２６％
４０°以上６０°以下−−　８％
α°以上α°＋１０°以下の割合の最大値：
３１％（α°＝３１°）
谷部傾斜角：３１°
（領域Ｂ：領域Ａ以外の領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
３０°以上５０°以下−−２６％
谷部傾斜角：１２°
中央の一次光源のみ点灯時の輝度分布半値幅距離は、１１ｍｍであった。
【０１３９】
全ての一次光源を点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定した。ＣＣＤカメラで撮影した画像を図３４に示す。図２７の暗部、図２９の筋状の輝線、図３０の光源同士の分布重なりによる明部及び図３２の筋状の輝線のいずれも観察されなかった。
【０１４０】
［実施例２］
第１の金型のブラスト処理を長さ３４ｍｍの辺から３．０ｍｍまでの領域を除いた領域に対して行ない、その際の吹付け圧力を４ｋｇｆ／ｃｍ^２　〜６ｋｇｆ／ｃｍ^２　の範囲内で変化させ、第２の金型のブラスト処理を長さ３４ｍｍの辺から３．０ｍｍまでの領域を除いた領域に対して行ない、その際の吹付け圧力を１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２　とすること以外は、実施例１と同様にして実施した。
【０１４１】
得られた導光体の光出射面の平均傾斜角は、光入射端面から３．０ｍｍまでの領域では０°であり、それ以外の領域では２．５°〜３．５°で有効発光領域中央部が最大であった。
【０１４２】
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
【０１４３】
（領域Ａ：光入射端面から３．０ｍｍまでの領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
２０°以上５０°以下−−６７％
２５°以上５０°以下−−５１％
３０°以上５０°以下−−３９％
３５°以上５０°以下−−２６％
４０°以上５０°以下−−　８％
１５°以下−−−−−−−３３％
３５°以上６０°以下−−２６％
４０°以上６０°以下−−　８％
α°以上α°＋１０°以下の割合の最大値：
３１％（α°＝３１°）
谷部傾斜角：３１°
（領域Ｂ：領域Ａ以外の領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
３０°以上５０°以下−−２９％
谷部傾斜角：１２°
全ての一次光源を点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定したところ、図２７の暗部、図２９の筋状の輝線、図３０の光源同士の分布重なりによる明部及び図３２の筋状の輝線のいずれも観察されなかった。
【０１４４】
［実施例３］
第１の金型のブラスト処理を、先ず長さ３４ｍｍの辺から３．０ｍｍまでの領域を除いた領域に対して吹付け圧力３ｋｇｆ／ｃｍ^２　で行ない、次いで同じ長さ３４ｍｍの辺から８．０ｍｍの領域を除いた面に対して吹付け圧力４ｋｇｆ／ｃｍ^２　〜６ｋｇｆ／ｃｍ^２　の範囲内で変化させて行ない、また第２の金型のブラスト処理を長さ３４ｍｍの辺から３．０ｍｍ〜８．０ｍｍまでの領域を除く領域に対して行なうこと以外は、実施例２と同様にして実施した。
【０１４５】
得られた導光体の光出射面の平均傾斜角は、光入射端面から３．０ｍｍまでの領域では０°であり、光入射端面から３．０ｍｍ〜８．０ｍｍまでの領域では２．０°であり、それ以外の領域では２．５°〜３．５°で有効発光領域中央部が最大であった。
【０１４６】
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
【０１４７】
（領域Ａ：光入射端面から３．０ｍｍまでの領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
２０°以上５０°以下−−６７％
２５°以上５０°以下−−５１％
３０°以上５０°以下−−３９％
３５°以上５０°以下−−２６％
４０°以上５０°以下−−　８％
１５°以下−−−−−−−３３％
３５°以上６０°以下−−２６％
４０°以上６０°以下−−　８％
α°以上α°＋１０°以下の割合の最大値：
３１％（α°＝３１°）
谷部傾斜角：３１°
（領域Ｂ：領域Ａ以外の領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
３０°以上５０°以下−−２９％
谷部傾斜角：１２°
全ての一次光源を点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定したところ、図２７の暗部、図２９の筋状の輝線、図３０の光源同士の分布重なりによる明部及び図３２の筋状の輝線のいずれも観察されなかった。
【０１４８】
［実施例４］
鏡面仕上げをした有効面積６５ｍｍ×６５ｍｍ、厚さ３ｍｍのステンレススチール板の表面を、粒径５３μｍ以下のガラスビーズ（不二製作所社製ＦＧＢ−４００）を用いて、ステンレススチール板から吹付けノズルまでの距離を３２ｃｍとして、吹付け圧力４ｋｇｆ／ｃｍ^２　〜６ｋｇｆ／ｃｍ^２　で、一辺から５．０ｍｍまでの領域を除いた領域に対してブラスト処理を行って、部分的に粗面化した。これにより、部分的に粗面の形状転写面を有する第１の金型を得た。
【０１４９】
一方、鏡面仕上げをした有効面積６５ｍｍ×６５ｍｍ、厚さ３ｍｍの真鍮板の表面に、ピッチ５０μｍのレンズ列を一辺に平行に連設した実施例１とは異なる形状の対称的レンズパターンを切削加工により形成した。これにより、レンズパターンの形状転写面（凹状曲面）を有する第２の金型を得た。
【０１５０】
以上の第１の金型及び第２の金型を用いて射出成形を行い、一辺６５ｍｍの長方形で、厚さが長辺に沿って０．９ｍｍ（非粗面化側端部）〜０．７ｍｍ（粗面化側端部）と変化するくさび形状であり、一方の主面が平均傾斜角２．５°〜３．５°の粗面部分と平坦面部分とからなる光出射面であり、他方の主面がレンズ列形成面からなる透明アクリル樹脂板を作製した。
【０１５１】
この透明アクリル樹脂板の厚さ０．９ｍｍの辺側の端面に対してサンドペーパーを用いて異方性粗面化処理を行なって、主面に沿った方向の平均傾斜角が４°（傾き角８°以上の領域の割合が０．５％）で主面に略直交する方向の平均傾斜角が０．３°の光入射端面を形成した。
【０１５２】
導光体の厚さ０．９ｍｍの辺側の端面（光入射端面）に対向するようにして、７個のＬＥＤ（日亜化学工業社製ＮＳＣＷ２１５ｂｉＲ）を８．５ｍｍの間隔で配置した。この導光体のレンズ列形成面側には光散乱反射シート（辻本電機製作所社製ＳＵ−１１９）を配置し、光出射面側には頂角６５°でピッチ５０μｍのプリズム列が多数並列に形成されたプリズムシート（三菱レイヨン社製Ｍ１６５）を、そのプリズム形成面が対向するように配置し、面光源装置を作製した。
【０１５３】
この面光源装置は、液晶表示素子と組み合わせて、有効発光領域の寸法が６０ｍｍ×６０ｍｍで、導光体光入射端面から有効発光領域までの距離が５．５ｍｍの液晶表示装置を構成するためのものであり、必要な広がり角は７５°であった。
【０１５４】
得られた導光体の光出射面の平均傾斜角は、光入射端面から５．０ｍｍまでの領域では０°であり、それ以外の領域では２．５°〜３．５°で有効発光領域中央部が最大であった。
【０１５５】
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
【０１５６】
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
２０°以上５０°以下−−６３％
２５°以上５０°以下−−５５％
３０°以上５０°以下−−４６％
３５°以上５０°以下−−３６％
４０°以上５０°以下−−２５％
１５°以下−−−−−−−３０％
３５°以上６０°以下−−３６％
４０°以上６０°以下−−２５％
α°以上α°＋１０°以下の割合の最大値：
３７％（α°＝３４°）
谷部傾斜角：４２°
中央の一次光源のみ点灯時の輝度分布半値幅距離は、９ｍｍであった。
【０１５７】
全ての一次光源を点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定したところ、図２７の暗部、図２９の筋状の輝線、図３０の光源同士の分布重なりによる明部及び図３２の筋状の輝線のいずれも観察されなかった。
【０１５８】
［実施例５］
第２の金型の対称的レンズパターンの形状転写面として実施例１のブラストを行なう前と同一の形状のものを使用し、第２の金型の一辺から４．０ｍｍまでの領域を除く領域に対して、粒径５３μｍ以下のガラスビーズ（不二製作所社製ＦＧＢ−４００）を用いて吹付け圧力２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２　で３２ｃｍの距離からブラスト処理を行って、レンズ列形成面を一部粗面化すること以外は、実施例４と同様にして実施した。
【０１５９】
得られた導光体の光出射面の平均傾斜角は、光入射端面から５．０ｍｍまでの領域では０°であり、それ以外の領域では２．５°〜３．５°で有効発光領域中央部が最大であった。
【０１６０】
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
【０１６１】
（領域Ａ：光入射端面から４．０ｍｍまでの領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
２０°以上５０°以下−−６７％
２５°以上５０°以下−−５１％
３０°以上５０°以下−−３９％
３５°以上５０°以下−−２６％
４０°以上５０°以下−−　８％
１５°以下−−−−−−−３３％
３５°以上６０°以下−−２６％
４０°以上６０°以下−−　８％
α°以上α°＋１０°以下の割合の最大値：
３１％（α°＝３１°）
谷部傾斜角：３１°
（領域Ｂ：領域Ａ以外の領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
３０°以上５０°以下−−２６％
谷部傾斜角：１２°
全ての一次光源を点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定したところ、図２７の暗部、図２９の筋状の輝線、図３０の光源同士の分布重なりによる明部及び図３２の筋状の輝線のいずれも観察されなかった。
【０１６２】
［実施例６］
対称的レンズパターンの形状転写面（凹状曲面）の形状を変更すること以外は、実施例４と同様にして実施した。
【０１６３】
得られた導光体の光出射面の平均傾斜角は、光入射端面から５．０ｍｍまでの領域では０°であり、それ以外の領域では２．５°〜３．５°で有効発光領域中央部が最大であった。
【０１６４】
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
【０１６５】
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
２０°以上５０°以下−−６１％
２５°以上５０°以下−−３８％
３０°以上５０°以下−−２６％
３５°以上５０°以下−−１９％
４０°以上５０°以下−−１０％
１５°以下−−−−−−−３３％
３５°以上６０°以下−−１９％
４０°以上６０°以下−−１０％
α°以上α°＋１０°以下の割合の最大値：
３５％（α°＝２５°）
谷部傾斜角：１２°
全ての一次光源を点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定したところ、図２７の暗部、図２９の筋状の輝線、図３０の光源同士の分布重なりによる明部及び図３２の筋状の輝線のいずれも観察されなかった。
【０１６６】
［実施例７］
第１の金型に対して部分的ブラスト処理を行なう代わりに、同一の領域を切削加工して、頂角１６８°で長さ３４ｍｍの辺と平行な方向のプリズム列をピッチ３０μｍで多数形成するための転写構造を形成し、また対称的レンズパターンの形状転写面の形状［領域Ｂに対応する部分］を変更すること以外は、実施例１と同様にして実施した。
【０１６７】
得られた導光体の光出射面の平均傾斜角は、光入射端面から３．５ｍｍまでの領域では０°であり、それ以外の領域では６．０°であった。
【０１６８】
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
【０１６９】
（領域Ａ：光入射端面から３．５ｍｍまでの領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
２０°以上５０°以下−−６７％
２５°以上５０°以下−−５１％
３０°以上５０°以下−−３９％
３５°以上５０°以下−−２６％
４０°以上５０°以下−−　８％
１５°以下−−−−−−−３３％
３５°以上６０°以下−−２６％
４０°以上６０°以下−−　８％
α°以上α°＋１０°以下の割合の最大値：
３１％（α°＝３１°）
谷部傾斜角：３１°
（領域Ｂ：領域Ａ以外の領域）
略五角形状（図１９に示される形状）
傾斜角度絶対値の度数分布：
３０°以上５０°以下−−８５％
谷部傾斜角：４３°
全ての一次光源を点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定したところ、図２７の暗部、図２９の筋状の輝線、図３０の光源同士の分布重なりによる明部及び図３２の筋状の輝線のいずれも観察されなかった。
【０１７０】
［実施例８］
導光体光入射端面から有効発光領域までの距離が２．８ｍｍの液晶表示装置を構成するため、必要な広がり角１２２°とすること、及び、第１の金型のブラスト処理を長さ３４ｍｍの辺から２．０ｍｍまでの領域を除いた領域に対して吹き付け圧力４ｋｇｆ／ｃｍ^２　〜６ｋｇｆ／ｃｍ^２　の範囲内で変化させて行ない、このブラスト処理しなかった領域にエッチングにて頂角１３０°でＸ方向に対し左右に５５°傾斜した方向の斜めプリズム列形成のための転写パターンを形成すること以外は、実施例１と同様にして実施した。
【０１７１】
得られた導光体の光出射面の斜めプリズム部以外の平均傾斜角は、光入射端面から２．０ｍｍまでの領域では０°であり、それ以外の領域では２．５°〜３．５°で有効発光領域中央部が最大であった。
【０１７２】
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
【０１７３】
（領域Ａ：光入射端面から３．５ｍｍまでの領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
２０°以上５０°以下−−６７％
２５°以上５０°以下−−５１％
３０°以上５０°以下−−３９％
３５°以上５０°以下−−２６％
４０°以上５０°以下−−　８％
１５°以下−−−−−−−３３％
３５°以上６０°以下−−２６％
４０°以上６０°以下−−　８％
α°以上α°＋１０°以下の割合の最大値：
３１％（α°＝３１°）
谷部傾斜角：３１°
（領域Ｂ：領域Ａ以外の領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
３０°以上５０°以下−−２６％
谷部傾斜角：１２°
全ての一次光源を点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定したところ、図２７の暗部、図２９の筋状の輝線、図３０の光源同士の分布重なりによる明部及び図３２の筋状の輝線のいずれも観察されなかった。
【０１７４】
［実施例９］
対称的レンズパターンの形状転写面（凹状曲面）の形状を変更すること以外は、実施例４と同様にして実施した。
【０１７５】
得られた導光体の光出射面の平均傾斜角は、光入射端面から５．０ｍｍまでの領域では０°であり、それ以外の領域では２．５°〜３．５°で有効発光領域中央部が最大であった。
【０１７６】
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
【０１７７】
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
２０°以上５０°以下−−２２％
２５°以上５０°以下−−０％
３０°以上５０°以下−−０％
３５°以上５０°以下−−０％
４０°以上５０°以下−−０％
１５°以下−−−−−−−７０％
３５°以上６０°以下−−０％
４０°以上５０°以下−−０％
α°以上α°＋１０°以下の割合の最大値：
４０％（α°＝１０°）
谷部傾斜角：２３°
全ての一次光源を点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定したところ、図２７の暗部、図２９の筋状の輝線、図３０の光源同士の分布重なりによる明部及び図３２の筋状の輝線のいずれも観察されなかった。
【０１７８】
［実施例１０］
導光体光入射端面から有効発光領域までの距離が５．５ｍｍの液晶表示装置を構成するため、必要な広がり角８５°とすること、及び、対称的レンズパターンの形状転写面（凹状曲面）の形状を変更し、第１の金型のブラスト処理を長さ３４ｍｍの辺から５．０ｍｍまでの領域を除いた領域に対して行ない、第２の金型のブラスト処理を行なわないこと以外は、実施例２と同様にして実施した。
【０１７９】
得られた導光体の光出射面の平均傾斜角は、光入射端面から５．０ｍｍまでの領域では０°であり、それ以外の領域では２．５°〜３．５°で有効発光領域中央部が最大であった。
【０１８０】
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
【０１８１】
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
２０°以上５０°以下−−５９％
２５°以上５０°以下−−３９％
３０°以上５０°以下−−１８％
３５°以上５０°以下−−１１％
４０°以上５０°以下−−　０％
１５°以下−−−−−−−４０％
３５°以上６０°以下−−１１％
４０°以上６０°以下−−　０％
α°以上α°＋１０°以下の割合の最大値：
２０％（α°＝２１°）
谷部傾斜角：２１°
全ての一次光源を点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定したところ、図２７の暗部、図２９の筋状の輝線、図３０の光源同士の分布重なりによる明部及び図３２の筋状の輝線のいずれも観察されなかった。
【０１８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、面光源装置の低消費電力化のための少ない数の点状一次光源の使用に伴う輝度むらを解消して、高品位の面光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による面光源装置を示す分解斜視図である。
【図２】本発明による導光体を一次光源とともに示す底面図である。
【図３】光偏向素子による光偏向の様子を示す図である。
【図４】本発明による導光体を一次光源とともに示す底面図である。
【図５】本発明による導光体のレンズ列の断面形状の一例を示す図である。
【図６】本発明による導光体のレンズ列の断面形状の特定のための傾斜角度の度数分布の算出方法の説明図である。
【図７】傾斜角度の度数分布の一例を示す図である。
【図８】本発明による導光体の非対称レンズ列の断面形状の特定のための傾斜角度の度数分布の算出方法の説明図である。
【図９】本発明による導光体の不規則形状の凹凸構造列の断面形状の特定のための傾斜角度の度数分布の算出方法の説明図である。
【図１０】本発明による導光体を一次光源とともに示す底面図である。
【図１１】本発明による面光源装置の法線輝度分布の測定方法を示す模式的平面図である。
【図１２】法線輝度分布の例を示す図である。
【図１３】複数の一次光源の使用に基づく輝度分布の例を示す図である。
【図１４】必要な広がり角の説明図である。
【図１５】本発明による導光体を一次光源とともに示す底面図である。
【図１６】本発明による導光体のレンズ列の断面形状の一例を示す図である。
【図１７】本発明による導光体のレンズ列の断面形状の一例を示す図である。
【図１８】本発明による導光体のレンズ列の断面形状の一例を示す図である。
【図１９】本発明による導光体のレンズ列の断面形状の一例を示す図である。
【図２０】本発明による導光体のレンズ列の断面形状の一例を示す図である。
【図２１】本発明による導光体を一次光源とともに示す平面図である。
【図２２】本発明による導光体を一次光源とともに示す平面図である。
【図２３】本発明による導光体を一次光源とともに示す平面図である。
【図２４】本発明による導光体を一次光源とともに示す部分分解斜視図である。
【図２５】本発明による面光源装置を示す斜視図である。
【図２６】本発明による面光源装置を示す断面図である。
【図２７】面光源装置における輝度むらの発生を説明するための模式図である。
【図２８】面光源装置における輝度むらの例を示す図である。
【図２９】面光源装置における輝度むらの発生を説明するための模式図である。
【図３０】面光源装置における輝度むらの発生を説明するための模式図である。
【図３１】面光源装置における輝度むらの例を示す図である。
【図３２】面光源装置における輝度むらの発生を説明するための模式図である。
【図３３】面光源装置における輝度むらの例を示す図である。
【図３４】本発明による面光源装置における輝度分布の例を示す図である。
【図３５】本発明による面光源装置を使用した液晶表示装置の模式的部分分解断面図である。
【符号の説明】
２　　ＬＥＤ
４　　導光体
４１　　光入射端面
４３　　光出射面
４３ａ　　プリズム列
４４　　レンズ列形成面
４４ａ　　レンズ列
６　　光偏向素子
６１　　入光面
６１ａ　　レンズ列
６２　　出光面
８　　光反射素子
１０　　光拡散性反射シート
５０　　斜めレンズ列
５２　　ドットパターン
Ｆ　　有効発光領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an edge light type surface light source device, and more particularly, to a surface light source device designed to reduce the size and power consumption. INDUSTRIAL APPLICABILITY The surface light source device of the present invention is suitably applied to a backlight of a relatively small liquid crystal display device used as a display panel of a portable electronic device such as a mobile phone or an indicator of various devices.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
In recent years, liquid crystal display devices have been widely used as monitors for portable notebook personal computers and the like, or as display units for liquid crystal televisions and video-integrated liquid crystal televisions, and in various other fields. The liquid crystal display device basically includes a backlight unit and a liquid crystal display element unit. As a backlight unit, an edge light type backlight is frequently used from the viewpoint of downsizing of a liquid crystal display device. Conventionally, as a backlight, at least one end face of a rectangular plate-shaped light guide is used as a light incidence end face, and a linear or rod-shaped primary light source such as a straight tube fluorescent lamp is arranged along the light incidence end face. And introducing light emitted from the primary light source into the inside of the light guide from the light incident end face of the light guide and emitting the light from one of the two main surfaces of the light guide. Is widely used.
[0003]
In such a backlight, a sufficient amount of light does not reach a light guide corner near the both ends of the linear or rod-shaped primary light source or a region near a side end face adjacent to a light incident end face of the light guide. However, there is a problem that the brightness of these parts and regions is likely to be reduced.
[0004]
By the way, in recent years, portable electronic devices such as mobile phones and portable game machines or various electric devices and liquid crystal display devices having relatively small screen dimensions such as indicators of electronic devices have been demanded to be reduced in size and reduced in power consumption. I have. Therefore, in order to reduce power consumption, a light emitting diode (LED) which is a point light source is used as a primary light source of the backlight. As a backlight using an LED as a primary light source, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-270624 (Patent Document 1), the same function as that using a linear primary light source is exhibited. Are arranged one-dimensionally along the light incident end face of the light guide. By using a primary light source based on a one-dimensional array of a plurality of LEDs in this manner, it is possible to obtain a required light amount and uniformity of luminance distribution over the entire screen.
[0005]
However, in the case of a small liquid crystal display device, further reduction in power consumption is required, and in order to meet this demand, it is necessary to reduce the number of LEDs used. However, if the number of LEDs is reduced, the distance between the light emitting points becomes longer, so that the area of the light guide close to the area between the adjacent light emitting points is enlarged, and light is emitted from this light guide area in a required direction. The light intensity decreases. This results in non-uniformity of the luminance distribution in the viewing direction on the light emitting surface of the surface light source device (that is, uneven luminance).
[0006]
In Japanese Patent Publication No. Hei 7-27137 (Patent Document 2), a light guide having a rough light exit surface is used, and a prism sheet having a large number of prism rows is arranged so that the prism surface faces the light guide. In addition, a method has been proposed in which the distribution of the emitted light is narrowed in order to suppress the power consumption of the backlight and to reduce the brightness as much as possible, by arranging it on the light emitting surface of the light guide. However, in such a backlight, although high brightness can be obtained with low power consumption, uneven brightness is easily recognized through the prism sheet.
[0007]
Among these luminance unevennesses, the one that becomes the most serious problem is a dark region generated in the light guide region corresponding to the outer side of the LEDs 2 at both ends in the arrangement of the plurality of LEDs or in the middle of the adjacent LEDs 2 as shown in FIG. It is a shadow part (dark part). FIG. 28 shows an example of actual occurrence. If the area of the dark part is large and the visible part can be visually recognized even in the effective light emitting region of the backlight corresponding to the display screen of the liquid crystal display device, the quality of the backlight is greatly reduced. In particular, when the number of LEDs to be used is reduced to reduce the power consumption, or when the distance between the LEDs and the effective light emitting area is reduced to reduce the size of the device, the dark area is effective. It becomes easier to see in the light emitting area. The cause of the uneven brightness is that the light emitted from each LED arranged adjacent to the light incident end face of the light guide has directivity, and furthermore, the light is guided by the refraction effect when entering the light guide. This is because light that has entered the body has a relatively narrow spread. Furthermore, since only light in the direction substantially perpendicular to the direction of the prism rows of the prism sheet is observed from the normal direction of the light exit surface, the spread of the observed light is actually outgoing from the light guide. Light spread. As described above, in the conventional backlight using a point light source as the primary light source, it has been difficult to achieve both reduction in power consumption and maintenance of uniformity of luminance distribution.
[0008]
Further, in a backlight using a linear light source such as a cold-cathode tube as a primary light source, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-160035 discloses a light guide as a method for eliminating a dark portion near an incident surface. Although a method of roughening the light incident end face of the body has been proposed, in a backlight using a point light source such as an LED as a primary light source, such a method sufficiently eliminates the dark portion as described above. I couldn't do that.
[0009]
On the other hand, JP-A-5-6401 (Patent Document 4) and JP-A-8-179322 (Patent Document 5) disclose a backlight using a linear light source such as a cold-cathode tube. In order to converge the outgoing light in a direction parallel to the light incident surface, a number of prism rows extending along a direction substantially perpendicular to the light incident end surface are formed in parallel to the light emitting surface of the light guide or the opposite surface thereof What has been proposed. In the light guide formed with such a prism array, the light incident on the light guide is directed in a direction in which the inclination angle with respect to the direction of the incident light increases due to reflection on the prism array of the light guide. It is returned to the direction of the incident light. For this reason, the traveling direction of the light incident on the light guide converges in the direction in which the prism rows extend, so that the luminance can be improved. When such a light guide is applied to a backlight using an LED, light incident on the light guide spreads in the direction of the incident light due to reflection on the prism array of the light guide, and this spread. Since the reflected light exits in a direction substantially perpendicular to the prism rows of the prism sheet, the light distribution seen through the prism sheet appears to be broadened.
[0010]
However, when the light guide is formed of a prism array having a linear shape in cross section, the light is spread with anisotropy in a specific direction, and thus the light is bright in an oblique direction as shown in FIG. Streak-like uneven brightness occurs. FIG. 28 shows an example of actual occurrence. In addition, as shown in FIG. 30, unevenness in luminance due to an increase in luminance in a portion where light emitted from each point light source overlaps is seen. FIG. 31 shows an example of actual occurrence.
[0011]
Further, when the light incident end face is roughened as described above in order to eliminate dark areas between the primary light sources and corners, the dark areas become smaller but obliquely as shown in FIG. Bright streak-like luminance unevenness is more remarkably observed. FIG. 33 shows an example of actual occurrence.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high quality surface light source device by eliminating various luminance unevenness due to the use of a small number of point-like primary light sources for reducing power consumption of the surface light source device as described above. Is to do.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-7-270624
[Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 7-27137
[Patent Document 3]
JP-A-9-160035
[Patent Document 4]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-6401
[Patent Document 5]
JP-A-8-179322
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, to achieve the above object,
It is a plate-shaped light guide that guides light emitted from a point-shaped primary light source, and has a light incident end surface on which light emitted from the primary light source is incident and a light emission surface on which the guided light is emitted. hand,
One of the light exit surface and the back surface on the opposite side extends substantially in the direction of directivity of light incident on the light guide in a plane along the light exit surface, and is substantially parallel to each other. Are formed, and at least in the vicinity of the primary light source, the cross-sectional shape orthogonal to the extending direction of the plurality of uneven structure rows is a tangent line in each minute region and A light guide for a surface light source device, wherein an existing ratio of an angle component having an absolute value of 20 ° or more and 50 ° or less with respect to an uneven structure row forming surface is 10% or more;
Is provided.
[0015]
In one embodiment of the present invention, the concave-convex structure row is a lens row, and the plurality of concave-convex structure rows are formed by repeatedly arranging a plurality of lens rows having substantially the same shape. In one embodiment of the present invention, part or all of the surface of the uneven structure row is roughened.
[0016]
In one embodiment of the present invention, at least in the vicinity of the primary light source, there is an angle component having an absolute value of the inclination angle of α ° or more and α ° + 10 ° or less for all angles α ° of 0 ° or more and 80 ° or less. The ratio is 60% or less.
[0017]
In one embodiment of the present invention, the uneven structure row forming surface is located in the vicinity of the primary light source and in which the uneven structure row is formed, and the area A in which the uneven structure row is located in close proximity to the area A. The region A has a formed region B, and the region A and the region B have different cross-sectional shapes.
[0018]
In one embodiment of the present invention, the region B has a smaller percentage of the angle component whose absolute value of the tilt angle is 30 ° or more and 50 ° or less than the region A. In one embodiment of the present invention, a valley inclination angle of the uneven structure row formed in the region B is smaller than a valley inclination angle of the uneven structure row formed in the region A. In one embodiment of the present invention, the shape of the concavo-convex structure row formed in the region B gradually changes depending on the position. In one embodiment of the present invention, the region B is formed at a part or the whole of an end portion of the effective light emitting region on the side near the primary light source. In one embodiment of the present invention, substantially the entire area other than the area A is the area B on the surface on which the uneven structure row is formed. In one embodiment of the present invention, the region B is formed in a belt shape. In one embodiment of the present invention, the region B has an island shape.
[0019]
In one embodiment of the present invention, at least in the vicinity of the primary light source, the percentage of the angle component having an absolute value of the tilt angle of 35 ° to 60 ° is 4% to 55%, or the tilt angle Of the angle component having an absolute value of 15 ° or less is 25% or more and 85% or less.
[0020]
In one embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of all or a part of the concavo-convex structure row is an outwardly convex curve. In one embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of all or a part of the concave-convex structure row is formed by an outwardly concave curve. In one embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of all or a part of the concavo-convex structure row includes a curve having an outwardly convex region and an outwardly concave region. In one embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of all or a part of the uneven structure row is substantially polygonal. In one embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of all or a part of the uneven structure row is a shape obtained by combining a straight line and a curve.
[0021]
In one embodiment of the present invention, the first area in which the uneven structure array having the curved cross-sectional shape is arranged in the vicinity of the primary light source is formed on the uneven structure array forming surface. A second region is formed adjacent to the second region, in which an uneven structure row having a substantially polygonal cross-sectional shape is arranged.
[0022]
In one embodiment of the present invention, the absolute value of the inclination angle obtained for all angles α ° of 0 ° or more and 80 ° or less is the maximum value of the existence ratio of the angle component of α ° or more and α ° + 10 ° or less. The second area is larger than the first area.
[0023]
In one embodiment of the present invention, the concave-convex structure row forming surface is obtained by blasting a part or all of the concave-convex structure row shape transfer surface of a mold, and forming the concave-convex structure row shape transfer surface by molding using the mold. Is obtained by transferring In one embodiment of the present invention, the concave-convex structure row forming surface is obtained by polishing a part or all of the concave-convex structure row shape transfer surface of a mold, and forming the concave-convex structure row shape transfer surface by molding using the mold. Is obtained by transferring In one embodiment of the present invention, the concave-convex structure row forming surface is obtained by etching a part or all of the concave-convex structure row shape transfer surface of a mold, and forming the concave-convex structure row shape transfer surface by molding using the mold. Is obtained by transferring In one embodiment of the present invention, the surface on which the concavo-convex structure row is formed has a blast mark partially or entirely. In one embodiment of the present invention, the surface of the concavo-convex structure row is transferred to the first concavo-convex structure row-shape transfer surface by molding using a first mold having a first concavo-convex structure row-shape transfer surface. To obtain a molded product, and transfer the surface obtained by blasting a part or all of the surface corresponding to the first concavo-convex structure row shape transfer surface of the molded product to transfer a second concavo-convex structure row shape. This is obtained by obtaining a second mold having a surface, and transferring the second concave-convex structure row shape transfer surface by molding using the second mold.
[0024]
In one embodiment of the present invention, the light incident end surface is formed of an anisotropic rough surface, and the anisotropic rough surface has a direction in which an average inclination angle in a direction along the light emitting surface is orthogonal to the light emitting surface. Greater than the average tilt angle at In one embodiment of the present invention, the anisotropic rough surface has an average inclination angle of 3 ° to 30 ° in a direction along the light emission surface, and an average inclination angle in a direction orthogonal to the light emission surface. The angle is 5 ° or less. In one embodiment of the present invention, the length of the region having an inclination angle of 8 ° or more with respect to the anisotropic rough surface forming surface when measured in a direction perpendicular to the light emitting surface is the entire anisotropic rough surface. It is 5% or less of the measurement length. In one aspect of the present invention, the anisotropic rough surface has a roughened surface of a lens array extending in a direction perpendicular to the light exit surface.
[0025]
In one embodiment of the present invention, a light emission mechanism is provided in at least one of the light emission surface and the back surface and / or inside the light guide. In one embodiment of the present invention, the light emitting mechanism is formed on at least one of the light emitting surface and the back surface, and has a rough surface or a directionality of light incident on the light guide or substantially perpendicular thereto. It is a plurality of substantially parallel lens arrays extending substantially along. In one aspect of the present invention, the plurality of lens arrays have an average inclination angle of 0.2 ° to 20 ° in the direction of directivity of light incident on the light guide. In one aspect of the present invention, the surfaces of the plurality of lens rows are roughened. In one embodiment of the present invention, the light emission mechanism includes a component having a different refractive index from a main component of the light guide inside the light guide.
[0026]
In one embodiment of the present invention, the required light divergence angle is 100 ° or more, and the inclination angle is formed on almost the entire area from the light incident end face to the effective light emitting area on the uneven structure row forming surface. Where the absolute value of the angle component having an absolute value of 30 ° or more and 50 ° or less is 10% or more. In one embodiment of the present invention, the required light divergence angle is 90 ° or more, and the surface of the concavo-convex structure row is partially or wholly extended from the light incident end face to the effective light emitting area. A region is formed in which the existence ratio of the angle component having an absolute value of the inclination angle of 25 ° or more and 50 ° or less is 20% or more. In one embodiment of the present invention, the required light divergence angle is 80 ° or more, and the surface of the concavo-convex structure is formed on a part or all of the area from the light incident end face to the effective light emitting area. A region is formed in which the existence ratio of the angle component having an absolute value of the inclination angle of 25 ° or more and 50 ° or less is 10% or more. In one embodiment of the present invention, the required light divergence angle is 70 ° or more, and the uneven structure row forming surface has a part or the entire area from the light incident end face to the effective light emitting area. In addition, a region is formed in which the existence ratio of the angle component whose absolute value of the tilt angle is 20 ° or more and 50 ° or less is 10% or more.
[0027]
In one embodiment of the present invention, on the light exit surface or the back surface, in the vicinity of an edge formed with the light incident end surface, a direction oblique to a direction of directivity of the light incident on the light guide. A plurality of oblique lens arrays extending in the direction are formed. In one aspect of the present invention, the oblique lens array extends in a direction inclined at an angle corresponding to half of a required light spread angle with respect to a directionality of light incident on the light guide. . In one embodiment of the present invention, the oblique lens array has a cross section orthogonal to the extending direction, and the absolute value of the inclination angle between the tangent line in each minute region and the oblique lens array formation surface is 20. The proportion of the angle component of not less than 50 ° and not more than 50 ° is 10% or more.
[0028]
Further, according to the present invention, as achieving the above object,
The light guide for a surface light source device as described above, the primary light source disposed adjacent to the light incident end face of the light guide, and disposed adjacent to a light exit surface of the light guide. At least one light deflecting element, the light deflecting element having a light incident surface and a light exit surface opposite to the light exit surface of the light guide, The light incident surface of the light deflecting element adjacent to the light guide includes a plurality of lens rows extending in a direction substantially parallel to an incident edge formed on a light incident end surface of the light guide and parallel to each other. A surface light source device,
Is provided.
[0029]
In one embodiment of the present invention, each of the plurality of lens arrays on the light incident surface of the light deflecting element includes two surfaces and transmits light incident from one of the surfaces to the other of the surfaces. Is used for total reflection. In one embodiment of the present invention, a light reflecting element is arranged to face a back surface of the light guide.
[0030]
In one aspect of the present invention, the light incident end face is formed at one end edge or one corner of the light guide. In one aspect of the present invention, a plurality of the primary light sources are arranged at intervals adjacent to the one end edge or one corner of the light guide, and near the one end edge of the light guide, A region where the absolute value of the inclination angle is 30 ° or more and 50% or less and an existence ratio of the angle component is 10% or more is provided so that light coming from adjacent ones of the primary light sources overlaps in the region. ing. In one embodiment of the present invention, the plurality of primary light sources are arranged at intervals adjacent to the one end edge or one corner of the light guide, and the average inclination angle of the light emitting mechanism of the light guide Differs between a region in front of the primary light source and a region between them. In one aspect of the present invention, a plurality of the primary light sources are arranged at intervals adjacent to the one end edge or one corner of the light guide, and only one of the primary light sources is used. Turn on, measure and measure the normal luminance at 1 mm intervals in the length direction in an area of 0.5 mm in width of 3 mm to 3.5 mm from the edge on the light incident end face side of the effective light emitting area of the light guide. When the relationship between the position and the luminance is plotted, the obtained half-width distance is in the range of 0.8 to 1.2 times the distance between the adjacent primary light sources.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of a surface light source device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the surface light source device of the present embodiment has three LEDs 2 as point-like primary light sources, and light emitted from the LEDs is made incident from a light incident end face to be guided to emit light. The light guide 4 includes a rectangular plate-shaped light guide 4 in the XY plane emitted from the surface, and a light deflecting element 6 and a light reflecting element 8 disposed adjacent to the light guide. The light guide 4 has two upper and lower main surfaces and four edges connecting the outer peripheral edges of the main surfaces.
[0033]
The LED 2 is adjacent to one of a pair of substantially parallel edges of the light guide 4 (an edge on the left front side in FIG. 1: an incident edge), and has an appropriate center at the Y direction and both sides thereof. They are arranged at a distance. In the present invention, it is preferable that the number of point light sources such as LEDs, which are primary light sources, be as small as possible from the viewpoint of low power consumption. Can be arranged.
[0034]
A light incident end face 41 corresponding to a position where the LED 2 is arranged is formed at the incident end edge of the light guide 4. The light incident end face 41 formed in the light guide 4 may be formed by notching the incident end edge so as to have a concave cylindrical surface or the like. It is preferable that the LED light emitting surface and the light incident end surface have a shape in which projections and depressions are fitted to each other (including a case where both are flat).
[0035]
The light incident end face 41 is preferably roughened in order to increase the spread of light in the XY plane. Examples of the method of forming the rough surface include a method of cutting with a milling tool or the like, a method of polishing with a grindstone, sandpaper, a buff, or the like, a method of blasting, electric discharge machining, electrolytic polishing, chemical polishing, or the like. Examples of blast particles used for blasting include spherical particles such as glass beads and polygonal particles such as alumina beads.The use of polygonal particles is more effective in spreading light. This is preferable because a surface can be formed. By adjusting the processing direction of cutting or polishing, an anisotropic rough surface can also be formed. This rough surface processing can be performed directly on the light incident end face of the light guide, but it is also possible to process a portion corresponding to the light incident end face of the mold and transfer it during molding.
[0036]
One main surface (upper surface in the figure) of the light guide 4 is a light emission surface 43. The light emitting surface 43 is a directional light that emits light guided in the light guide 4 in a direction inclined with respect to the light emitting surface 43 (that is, a direction inclined with respect to the XY plane). An emission mechanism is provided. The directional light emitting mechanism has, for example, a rough surface (mat surface). The directional light emitting mechanism emits directional light in a distribution in the XZ plane including both the normal direction (Z direction) of the light emitting surface 43 and the X direction orthogonal to the incident edge. The angle between the direction of the peak of the emitted light distribution and the light emitting surface 43 is, for example, 10 ° to 40 °, and the half width of the emitted light distribution is, for example, 10 ° to 40 °.
[0037]
The other main surface (lower surface: back surface in the figure) of the light guide 4 is a lens array forming surface 44 serving as an uneven structure array forming surface. The lens array forming surfaces 44 extend in a direction substantially along the direction of directivity (the direction of the maximum intensity in the light intensity distribution) of the light emitted from the LED 2 and incident on the light guide 4, and are arranged substantially parallel to each other. It has a lens array as a number of uneven structure arrays. For example, when the direction of the directivity of light incident on the light guide 4 is substantially the X direction, the direction of the lens array 44a can be the X direction as shown in FIG. 2 shows the ridge line of each lens row 44a). In the present invention, the direction of the lens array 44a may be deviated from the direction of the directivity of the light incident on the light guide 2 as long as the effect of expanding the light is not significantly impaired. The direction is regarded as a direction substantially along the direction of the directivity of the light incident on the light guide 4. In this case, the direction of the lens row 44a is preferably within a range of 20 ° with respect to the direction of the directivity of the light incident on the light guide, and more preferably within a range of 10 °. By forming the lens array in such a direction, the light incident on the light guide is spread in the XY plane, and a dark region is less likely to be generated.
[0038]
The light deflecting element 6 is arranged on the light exit surface 43 of the light guide 4. The two main surfaces of the light deflecting element 6 are respectively positioned as a whole in parallel with the XY plane. One of the two main surfaces (the main surface located on the light exit surface 43 side of the light guide) is a light incident surface 61, and the other is a light exit surface 62. The light exit surface 62 is a flat surface parallel to the light exit surface 43 of the light guide 4. The light incident surface 61 is a lens array forming surface on which a number of lens arrays 61a are arranged in parallel with each other. The lens array 61a of the light incident surface 61 extends in a direction substantially perpendicular to the direction of the directivity of the light from the LED 2 incident on the light guide 4, and is formed parallel to each other. In the present embodiment, the lens row 61a extends in the Y direction.
[0039]
FIG. 3 shows how light is deflected by the light deflector 6. This figure shows the traveling direction of peak emission light (light corresponding to the peak of the emission light distribution) from the light guide 4 in the XZ plane. Light obliquely emitted from the light exit surface 43 of the light guide 4 enters the first surface of the lens array 61a, is totally reflected by the second surface, and exits almost in the direction of the normal to the light exit surface 62. In the YZ plane, the effect of the lens array 44a as described above can sufficiently improve the luminance in the direction of the normal to the light exit surface 62 in a wide range.
[0040]
In the present invention, in order to suppress the occurrence of uneven brightness, the cross-sectional shape of the uneven structure row such as the lens row 44a formed on the light guide 4 is optimized. Hereinafter, a method of calculating the inclination angle (small inclination angle) in a minute region required for specifying the uneven structure row such as the lens row cross-sectional shape in the present invention and the abundance ratio (distribution frequency) of the angle component based thereon will be described.
[0041]
As a cross-section for calculating a minute inclination angle and a distribution frequency for specifying a cross-sectional shape of the concavo-convex structure row such as the lens row 44a, a cross-section substantially perpendicular to a direction in which the concavo-convex structure row such as the lens row extends is taken. 4 (a)). When the concave and convex structure rows such as the lens row 44a are not completely parallel to each other, a curved cross section perpendicular to the direction in which the concave and convex structure rows such as the lens rows extend is used (see FIG. 4B). ). FIG. 5 shows an example of a cross-sectional shape obtained by photographing a cross-section of an actual light guide (a cross-section obtained by cutting along the YZ plane).
[0042]
From the cross-sectional shape as shown in FIG. 5, a shape corresponding to five periods of a repeated structure of the cross-sectional shape is extracted as shown in FIG. This cross-sectional shape is divided into 500 equal regions along the shape line (500 equal portions for each repeating unit). It should be noted that the extraction of the cross-sectional shape is not limited to five periods, and the number of divisions is not limited to 500, and these are appropriate as a small inclination angle or distribution frequency representing the entire cross-sectional shape. It can be changed as appropriate as long as a product can be obtained.
[0043]
As shown in FIG. 6B, in each minute region, a tangent line (for example, a tangent line at the center position of the minute region: a line segment connecting both ends approximately as shown in FIG. 6B) Can be represented by the following: the same applies hereinafter) and an uneven structure array forming surface such as the lens array forming surface 44 [here, a plane in which the uneven structure array such as the lens array is ignored: the same applies below] ( The absolute value of the inclination angle) is obtained, and the frequency distribution of the absolute value of the inclination angle for all the minute regions (the ratio of the number of minute regions having each inclination angle to the number of all minute regions) is calculated for each angle of 1 ° ( That is, assuming that the angle is α °, an angle range of α ° −0.5 ° or more and less than α ° + 0.5 ° is represented by the angle α °). FIG. 7 shows an example of calculating the frequency distribution.
[0044]
In the obtained frequency distribution, the ratio of the number of minute regions forming an angle in a certain range to the number of all minute regions is determined, and this is defined as the existence ratio of the angle component in the angle range. The shape of the concavo-convex structure row such as the lens row is specified based on the existence ratio. For example, in FIG. 7, when the ratio of the number of minute regions in the angle range from 20 ° to 50 ° to the total number of minute regions is 35%, the existence ratio of the angle component from 20 ° to 50 ° is 35%. Suppose there is.
[0045]
As shown in FIG. 8, when the shape of each repeating unit in the cross-sectional repeating structure is asymmetric, the shape for five periods of the repeating structure in the cross-sectional shape is extracted, and the shape of each repeating unit is extracted. Only the left part is divided into 50 equal regions along the shape line, and divided into a total of 250 minute regions. Similarly, only the right part of each repeating unit is divided into 50 equal parts along the shape line. Then, it is divided into a total of 250 minute regions. The absolute value of the angle (inclination angle) between the tangent line and the surface of the concavo-convex structure such as the lens array surface 44 in each of the micro regions on the left side is determined, and the frequency of the absolute value of the inclination angle for all the micro regions is obtained. The distribution is calculated for each angle of 1 °. Similarly, for the right portion, the frequency distribution of the absolute value of the tilt angle for all the micro regions is calculated for each angle of 1 °. Note that the extraction of the cross-sectional shape is not limited to five periods, and the number of divisions is not limited to the above, and these represent the entire cross-sectional shape of each of the left part and the right part. The angle can be changed as appropriate as long as an appropriate value can be obtained as the slight inclination angle and the distribution frequency.
[0046]
As shown in FIG. 9, the uneven structure row may have an irregular shape whose cross-sectional shape is not always recognized as a repetition of the unit shape. Is extracted along the shape line, and the frequency distribution is calculated in the same manner as described above for each of the minute regions having a length of 1 μm. The extraction of the cross-sectional shape is not limited to the length of 500 μm, and the number of divisions is not limited to 500. These are extracted as a small inclination angle or distribution frequency representing the entire cross-sectional shape. As long as an appropriate one can be obtained, it can be appropriately changed.
[0047]
Further, in the present invention, in the case of a cross-sectional shape in which substantially the same unit shape is regularly repeated (that is, in the case where the uneven structure row is a lens row), a valley formed at the boundary between adjacent repeating units. The shape of the portion (the area near the lowest position in the cross-sectional shape) greatly affects optical performance. Therefore, a lens valley inclination angle is adopted as an evaluation item. The measurement is as follows. As described above, the shape of, for example, five periods of the repeating structure having the cross-sectional shape is extracted. The cross-sectional shape is equally divided along the shape line into, for example, about 500 equal parts (100 equal parts for each repeating unit) and divided into, for example, 500 minute regions. At five lens valleys formed at the boundary between the repeating units, the average value of the inclination angles of the six small regions on the left and right from the boundary between the repeating units is determined. When the shape of each repeating unit is bilaterally symmetric, the average of the 10 average values obtained as described above is taken as the valley inclination angle of the lens row. When the shape of each repeating unit is asymmetrical left and right, the average of the five average values is calculated for each of the left and right sides obtained as described above, and the left and right valley inclination angles of the lens row are obtained. Angle.
[0048]
Now, as described above, when the primary light source interval is wide and the distance from the light incident end face to the effective light emitting area is small, the luminance unevenness in the dark part shown in FIG. 27 is easily recognized in the effective light emitting area. In order to reduce such luminance unevenness, light incident on the light guide is sufficiently spread in the XY plane in the vicinity of the primary light source, that is, in the vicinity of the light incident end face, and light is transmitted through the light polarizing element 6 in a wide area. It is necessary to be observed. For this reason, in the present invention, at least the lens array 44a near the primary light source, that is, near the light incident end face, has a shape excellent in the effect of spreading light. As described above, the light that has entered the light guide travels obliquely with respect to the directionality of the light in the XY plane due to reflection at the lens array 44a. The reflection at 44a returns to the direction of the directivity of the incident light. As a result, the light incident on the light guide spreads in the XY plane and travels in a direction substantially perpendicular to the lens array 61a of the light deflecting element 6. Therefore, when observed from the normal direction of the light exit surface through the light deflecting element, the light appears to spread.
[0049]
In order to enhance the action of spreading such light, it is preferable that the cross-sectional shape of the concave-convex structure row such as the lens row 44a be such that the proportion of the angle component of 20 ° or more and 50 ° or less is a certain value or more. In order to further enhance the effect of spreading light, a shape in which the existence ratio of the angle component of 25 ° or more and 50 ° or less is more than a certain value is preferable, or the existence ratio of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less is a certain value. The above shape is preferable, or the shape in which the existence ratio of the angle component of 35 ° or more and 50 ° or less is more than a certain value is preferable, or the existence ratio of the angle component of 40 ° or more and 50 ° or less is more than a certain value Certain shapes are preferred. In order to enhance this effect, it is preferable that the proportion of the angle component is higher.
[0050]
Here, the cross-sectional shape of the concavo-convex structure row such as the lens row 44a means an averaged one extracted at the time of the above parameter calculation. Therefore, when the cross-sectional shape is an irregular shape as described above, Means an averaged value irrespective of the shape of each concavo-convex structure row. When the shape of each repeating unit of the repeating structure having a cross-sectional shape is asymmetrical as described above, it is necessary that each of the left portion and the right portion corresponds to the above. Hereinafter, a case will be described in which the concave-convex structure row is a lens row, and the shape of each repeating unit of the repeating structure having a cross-sectional shape is bilaterally symmetric.
[0051]
In order to enhance the effect of spreading the light, at least in the vicinity of the primary light source (in the vicinity of the light incident end face), there is an angle component of 20 ° or more and 50 ° or less indicated by the absolute value of the inclination angle in the cross-sectional shape of the lens array 44a. It is desirable that the ratio is 10% or more, preferably 20% or more, and more preferably 30% or more.
[0052]
In order to further enhance the effect of spreading the light, at least in the vicinity of the primary light source (near the light incident end face), the proportion of the angle component of 25 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a is preferably 10% or more, preferably. Is preferably at least 20%, more preferably at least 30%.
[0053]
In order to further enhance the effect of spreading light, at least in the vicinity of the primary light source (near the light incident end face), the proportion of the angle component of 25 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a is preferably 20% or more. Is 30% or more, more preferably 40% or more, or the proportion of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens row 44a is 5% or more, preferably 10% or more, more preferably 15% or more. It is desirable that
[0054]
In order to further enhance the effect of spreading light, at least in the vicinity of the primary light source (near the light incident end face), the proportion of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a is preferably 10% or more, preferably. Is not less than 20%, more preferably not less than 30%, or the proportion of the angle component of 35 ° or more and 50 ° or less in the sectional shape of the lens array 44a is 8% or more, preferably 10% or more, more preferably 20% or more. Alternatively, it is desirable that the proportion of the angle component of 40 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a is 2% or more, preferably 3% or more, more preferably 5% or more.
[0055]
In order to increase the brightness measured in the normal direction of the light exit surface, light oblique to the direction of directivity in a plane parallel to the light exit surface of the light incident on the light guide, It is desirable that the effect of directing light in the direction of directivity is large. For this purpose, a lens array 44a is provided that has a function of converging in the direction in which the lens array 44a extends while changing the traveling direction of light by reflection. It is desirable.
[0056]
As shown in FIG. 29, in order to suppress streak-like luminance unevenness in a diagonal direction, which occurs due to light being anisotropically spread in a specific direction in the lens array 44a, light is concentrated at a specific angle. It is preferable that the cross-sectional shape of the lens array 44a be curved so as not to cause the problem. Specifically, at least in the vicinity of the primary light source, a certain angle is α ° in the cross-sectional shape of the lens array 44a, and the existence ratio of the angle component of α ° or more and α ° + 10 ° or less is defined as α ° = 0 ° to 80 °. When obtained for all angles within the range of °, it is desirable that the maximum value be 60% or less, preferably 50% or less, more preferably 40% or less.
[0057]
If the maximum value is too large, the cross-sectional shape of the lens array 44a becomes linear, and light is easily spread with anisotropy in a specific direction. Uneven brightness occurs.
[0058]
On the other hand, if an attempt is made to reduce the maximum value of the proportion of the angle components of α ° or more and α ° + 10 ° or less, the cross-sectional shape of the lens array must have many angle components. In the present invention, as described later, when the angle component of 35 ° or more becomes too large, the amount of light traveling in the direction of the directivity of the incident light becomes relatively large, and a phenomenon occurs in which the front of the primary light source becomes bright. Moreover, an angle component larger than 50 ° has a small effect of spreading light. For this reason, in the cross-sectional shape of the lens array, it is desirable that most of the minute regions are distributed in an angle component of 60 ° or less, preferably 50 ° or less. Therefore, the maximum value of the proportion of the angle component of α ° or more and α ° + 10 ° or less is preferably 15% or more, more preferably 20% or more.
[0059]
For the above reasons, the proportion of the above-described angle component of 40 ° or more and 50 ° or less is preferably 60% or less, more preferably 50% or less, and still more preferably 40% or less. In addition, the proportion of the angle component of 35 ° or more and 50 ° or less is preferably 90% or less, more preferably 75% or less, and still more preferably 60% or less. In addition, the proportion of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less is preferably 80% or less.
[0060]
Next, the light incident end face 41 will be described. When the light incident end face is roughened, a large amount of light oblique to the direction of the directivity of light incident on the light guide in a plane parallel to the light exit surface 43 is incident. Thereby, the spread of light in the XY plane becomes large, and the dark part as shown in FIG. 27 becomes small. However, when the spread of the light is large, the light traveling in the oblique direction is likely to be emitted by the reflection at the lens array 44a, so that a bright streak-like portion as shown in FIG. Become.
[0061]
In order to prevent such luminance unevenness from occurring in the effective light emitting region, it is effective to make the structure of the lens array different between the region near the primary light source and the effective light emitting region. Specifically, the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less, which has the strongest effect of spreading light, is large near the primary light source and small in the effective light emitting region. Alternatively, the valley inclination angle is large near the primary light source and small in the effective light emitting region. By these means, in the vicinity of the primary light source, light is reflected by the lens array 44a, spreads in an oblique direction with respect to the directionality of the light, and is returned to the directionality of the incident light. proceed. As a result, the light incident on the light guide 4 spreads in the XY plane, and the light emitted in the direction perpendicular to the prism sheet of the lens sheet, for example, the prism sheet as the light deflecting element 6 increases. If you do, the light will appear to spread. The light having the widest angle causing the brightness unevenness in FIG. 32 does not return to the direction of the directivity of the incident light when reflected by the lens array 44a having a different shape in the effective light emitting area. As a result, when observed through the prism sheet, the streak-like bright line shown in FIG. 32 is not seen.
[0062]
More specifically, as shown in FIG. 10, the region A near the primary light source is defined as a region where the proportion of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens row formation surface is large, It is possible to switch to another area B in which the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less or a smaller valley inclination angle is switched to another area B before reaching the effective light emitting area so that the boundary between the area A and the area B is visually recognized. It is preferable because it is not performed. Specifically, it is preferable to switch to the area B from 0.1 mm or more before the effective light emitting area, more preferably 0.3 mm or more, and more preferably 0.5 mm or more. Then, the entire effective light emitting region is set as a region B (FIG. 10A) or a part of the effective light emitting region is set as a region B (FIG. 10B).
[0063]
In the specific cross-sectional shape of the lens array 44a in the region B, it is desirable that the proportion of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less be smaller than that of the region A by 5% or more, preferably 8% or more. Alternatively, the specific cross-sectional shape of the lens array 44a in the region B is such that the valley inclination angle is smaller than the region A by 5 ° or more, preferably 10 ° or more, and more preferably 15 ° or more. . If the difference between the cross-sectional shapes of the region A and the region B is too small, the effect of preventing luminance unevenness in FIG. 32 tends to be reduced.
[0064]
Further, the specific shape of the lens array 44a in the region B is such that the ratio of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less is 40% or less, preferably 30% or less, and 5% or more, preferably 10% or more. Preferably, it is 15% or more. Alternatively, it is desirable that the proportion of the angle component of 35 ° or more and 50 ° or less be 30% or less, preferably 20% or less, and 2% or more, preferably 8% or more, and more preferably 13% or more. Alternatively, the specific shape of the lens array 44a in the region B is such that the valley inclination angle is 30 ° or less, preferably 25 ° or less, more preferably 20 ° or less, and 5 ° or more, preferably 8 ° or more, more preferably Is desirably 10 ° or more. If the angle component existence ratio or the valley inclination angle is too large, the effect of preventing luminance unevenness in FIG. 32 tends to decrease. If the ratio is too small, the light spread in the region near the primary light source is projected onto the prism sheet. Light cannot be reflected in the direction perpendicular to the columns, and the light component rising in the normal direction of the light emitting surface is reduced by the prism sheet, and as a result, the luminance in the normal direction tends to decrease.
[0065]
It is preferable that the switching section between the area A and the area B has a structure in which the shape of the lens row 44a gradually changes. Accordingly, even when the switching unit is positioned near the edge of the effective light emitting area (that is, the boundary between the effective light emitting area and the area corresponding to the non-display part of the liquid crystal display device), the structure of the lens row shape switching unit is maintained. Can be prevented from being reflected in the effective light emitting area.
[0066]
As a method of partially changing the shape of the lens row forming surface, there is a method of roughening. By roughening at least a part of the surface of the lens array by various methods, at least a part of the lens array shape can be easily and inexpensively changed. It is also possible to continuously change the degree of this change and gradually change the lens array shape depending on the position. By making the lens array 44a rough, the uneven brightness as shown in FIG. 30 can be eliminated.
[0067]
In order to reduce uneven brightness caused by overlapping of light emitted from a plurality of primary light sources as shown in FIG. 30, the relationship between the brightness distribution of light emitted from each primary light source and the distance between the light sources must be optimized. Is preferred. Specifically, when only one of the plurality of primary light sources 2 installed adjacent to the edge of the light guide 4 is turned on with the light deflecting element 6 and the light reflecting element 8 installed, As shown in FIG. 11, in an area S having a width of 0.5 mm and a width of 3 mm to 3.5 mm from the edge of the effective light emitting area on the light incident end face side, 1 mm along its length direction (y direction). When the relationship between the measurement position y [mm] and the luminance is plotted by measuring the normal luminance at intervals, the ratio of the full width at half maximum to the distance between the primary light sources is in the range of 0.8 to 1.2 times. , Preferably approximately equal. FIGS. 12A and 12B show examples of graphs in which the relationship between the measurement position y [mm] and the luminance is plotted. FIG. 12A shows a case where this ratio is larger than 1.2 times, and FIG. 12B shows a case where this ratio is smaller than 0.8 times. If this ratio is too large, as shown in FIG. 13 (a), the overlap of the distribution of light from the adjacent primary light sources 2 becomes large, and the overlapping portion becomes particularly bright, so that a light and dark pattern is easily generated. On the other hand, if the above ratio is too small, as shown in FIG. 13 (b), the distribution of light from the primary light source 2 is insufficient, and the front part of the primary light source becomes particularly bright, so that it is located at an intermediate position between adjacent primary light sources. The corresponding area becomes relatively dark, and light and dark patterns are likely to occur.
[0068]
In order to optimize the relationship between the luminance distribution of light emitted from each primary light source and the distance between the light sources, the cross-sectional shape of the lens array 44a must satisfy the following conditions in the vicinity of the primary light source. preferable. That is, in order to reduce the full width at half maximum, it is preferable to increase the ratio of the angle component of 35 ° to 60 ° or the ratio of the angle component of 15 ° or less in the lens array 44a. Conversely, when increasing the full width at half maximum, it is preferable to reduce the proportion of the angle component of 35 ° or more and 60 ° or less or the proportion of the angle component of 15 ° or less in the lens array 44a. If there is a large angle component of 35 ° or more, light traveling obliquely to the direction of the directivity of the incident light is reflected by the lens array 44a and emitted very close to the primary light source. The light traveling in the sex direction becomes relatively large. If the angle component of 15 ° or less is large, the light is difficult to spread due to the lens array 44a, so that the amount of light traveling in the direction of the directivity of the incident light relatively increases.
[0069]
Specifically, since the distance between the primary light sources is typically 5 mm or more and 15 mm or less, the cross-sectional shape of the lens array that satisfies the above condition in that case is at least 35 ° or more and 60 ° or less in the vicinity of the primary light source. It is preferable that the existence ratio of the angle component is 4% or more and 55% or less, or the existence ratio of the angle component of 15 ° or less is 25% or more and 85% or less. The proportion of the angle component of 35 ° or more and 60 ° or less is further preferably 10% or more and 45% or less, and more preferably 20% or more and 40% or less. Further, the proportion of the angle component of 15 ° or less is more preferably 30% or more and 70% or less.
[0070]
When the light guide is incorporated in a surface light source device and used, the shape of the lens array 44a is preferably set according to the design of the surface light source device. Hereinafter, such an embodiment will be described.
[0071]
The structure of the lens array 44a required to prevent the luminance unevenness as shown in FIG. 27 from being visually recognized in the effective light emitting area depends on the distance between the plurality of primary light sources and the distance between the light guide light incident end face and the effective light emitting area. Depends on the distance. As shown in FIG. 14, when the distance between the primary light sources is K and the distance between the light guide light incident end face and the effective light emitting area is L, in order to prevent the dark part from covering the effective light emitting area,
a = tan^-1[K / (2L)]
θ = a · 360 / π
It is necessary that the divergence angle of the light is larger than θ [°] obtained in the above. Θ obtained as described above is defined as a “necessary spread angle”.
[0072]
When the distance between the primary light sources is large, or when the distance between the light incident end face or the light incident edge and the effective light emitting area is small, the light must be spread to the maximum before the effective light emitting area, as shown in FIG. A dark part is visually recognized in the effective light emitting area.
[0073]
When the required spread angle is 100 ° or more, almost the entire non-display portion corresponding region between the light incident edge and the edge of the effective light emitting region is formed to have a shape having the greatest effect of spreading light. preferable. As such a shape, it is desirable that the proportion of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less be 10% or more, preferably 20% or more, and more preferably 30% or more. Alternatively, the proportion of the angle component of 35 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a is desirably 8% or more, preferably 10% or more, and more preferably 20% or more. Alternatively, it is desirable that the proportion of the angle component of 40 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a is 2% or more, preferably 3% or more, more preferably 5% or more.
[0074]
In order to suppress the occurrence of luminance unevenness shown in FIG. 29, it is preferable that the proportion of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a be 80% or less. Alternatively, the proportion of the angle component of 35 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a is preferably 90% or less, preferably 75% or less, and more preferably 60% or less. Alternatively, the existence ratio of the angle component of 40 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a is desirably 60% or less, preferably 50% or less, and more preferably 40% or less.
[0075]
In this case, it is preferable that at least the area from the light guide light incident edge to the border with the effective light emitting area by 1 mm before the non-display area corresponding area has the above shape.
[0076]
Even when the required divergence angle is less than 100 °, if a part or all of the non-display portion corresponding region between the light incident edge and the edge of the effective light emitting region is formed in the following shape. , The dark part is not visible in the effective light emitting area.
[0077]
That is, when the required spread angle is 90 ° or more and less than 100 °, the existence ratio of the angle component of 25 ° or more and 50 ° or less is desirably 20% or more, preferably 30% or more, and more preferably 40% or more. Alternatively, the proportion of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less is 5% or more, preferably 10% or more, and more preferably 15% or more.
[0078]
When the required spread angle is 80 ° or more and less than 90 °, the proportion of the angle component of 25 ° or more and 50 ° or less is desirably 10% or more, preferably 20% or more, and more preferably 30% or more.
[0079]
When the required spread angle is 70 ° or more and less than 80 °, the proportion of the angle component of 20 ° or more and 50 ° or less is desirably 10% or more, preferably 20% or more, and more preferably 30% or more.
[0080]
In order to suppress the occurrence of luminance unevenness shown in FIG. 29, it is preferable that the proportion of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a be 80% or less. Alternatively, the proportion of the angle component of 35 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a is preferably 90% or less, preferably 75% or less, and more preferably 60% or less. Alternatively, the existence ratio of the angle component of 40 ° or more and 50 ° or less in the cross-sectional shape of the lens array 44a is desirably 60% or less, preferably 50% or less, and more preferably 40% or less.
[0081]
In order to achieve high luminance, it is preferable to use a lens row 44a that has a strong action of spreading light. When the required divergence angle is 90 ° or more and less than 100 °, it is preferable to satisfy the condition when the required divergence angle is 100 ° or more. When the required divergence angle is 80 ° or more and less than 90 °, it is preferable that the necessary divergence angle also satisfies the condition when the required divergence angle is 90 ° or more and less than 100 °. It is more preferable to satisfy the conditions. When the required divergence angle is 70 ° or more and less than 80 °, it is preferable that the necessary divergence angle also satisfies the condition when the required divergence angle is 80 ° or more and less than 90 °, and the required divergence angle is 90 ° or more and less than 100 °. It is more preferable that the above condition is satisfied, and it is even more preferable that the necessary spread angle is 100 ° or more.
[0082]
It is preferable that the lens array having a strong light-spreading effect be provided in an area at a distance from the light incident edge to at least a position where light from adjacent primary light sources overlaps. The distance from the light incident edge to the position where the light overlap occurs depends on the distance between the primary light sources. When the distance between the primary light sources is less than 7 mm, the distance from the light incident edge to 1.5 mm, and the distance between the primary light sources is 7 mm or more. When the distance between the primary light sources is less than 9 mm, the distance from the light incident edge is 2.0 mm, when the distance between the primary light sources is 9 mm or more and less than 11 mm, the distance from the light incident edge is 3.0 mm, and when the distance between the primary light sources is 11 mm or more and less than 13 mm, the light incident edge. When the distance between the primary light sources is 13 mm or more and 15 mm or less, it is preferable to arrange at least a lens array having a strong light-spreading effect in the region from the light incident edge to 5.0 mm.
[0083]
In order to eliminate the brightness unevenness as shown in FIG. 32, a shape in which the existence ratio of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less is small or the valley inclination angle is small adjacent to the area where the lens array is formed It is preferable to form a region in which the lens rows are formed, and to switch the region by this.
[0084]
Alternatively, in order to manufacture the light guide more easily without switching the region, the spread of light by the lens array 44a near the primary light source is suppressed to the same degree as the required spread angle. It is preferable to keep it.
[0085]
If the required divergence angle is less than 100 ° and the angle at which the lens array 44a spreads the light can be small, luminance unevenness when the incident surface is roughened does not necessarily occur. The light emitting region does not have to be a region in which a lens array having a shape in which the proportion of the angle component of 30 ° or more and 50 ° or less is small or the valley inclination angle is small is formed. As a result, a light guide manufacturing die can be more easily manufactured. In this case, it is preferable that the shape of the lens array 44a does not satisfy the above-described condition when the required divergence angle is 90 ° or more and less than 100 ° when the required divergence angle is 100 ° or more. Further, when the required divergence angle is 80 ° or more and less than 90 °, the above-described conditions when the required divergence angle is 90 ° or more and less than 100 ° and the above-described conditions when the required divergence angle is 100 ° or more are satisfied. Preferably not. Further, when the required divergence angle is 70 ° or more and less than 80 °, the above-described conditions when the required divergence angle is 80 ° or more and less than 90 °, and when the required divergence angle is 90 ° or more and less than 100 °. It is preferable that the condition and the above-mentioned condition when the required spread angle is 100 ° or more are not satisfied.
[0086]
The arrangement of the regions A and B in which the shapes of the lens rows 44a are different from each other will be further described. As shown in FIG. 10A, the area A can be arranged in the vicinity of the primary light source 2 and the area B can be arranged in the entire effective light emitting area and in the area from the edge from the primary light source to the area A. . Also, as shown in FIG. 10B, an area A is arranged near the primary light source 2, and an area B is located in a band-like area adjacent to the area A and including an edge of the effective light emitting area from the primary light source. Can be arranged. Here, the region other than the region B in the effective light emitting region may have the same structure as the region A or may have another structure. However, in this case, since the shape of the lens array 44a changes within the effective light emitting area, the shape switching is gradually performed in order to prevent luminance unevenness caused by the shape change (shape switching) from being visually recognized. It is preferred to do so.
[0087]
Further, as shown in FIG. 15, a structure in which the region B is arranged in an island shape at a position adjacent to the region A and including a part of the edge of the effective light emitting region on the primary light source side is also preferable. Here, the region other than the region B in the effective light emitting region may have the same structure as the region A or may have another structure. However, in this case, since the shape of the lens array 44a changes within the effective light emitting area, the shape switching is gradually performed in order to prevent luminance unevenness caused by the shape change (shape switching) from being visually recognized. It is preferred to do so.
[0088]
As shown in FIG. 30, in order to reduce luminance unevenness due to overlapping of light from a plurality of primary light sources, as described above, the relationship between the luminance distribution of light emitted from each primary light source and the distance between the primary light sources. Is preferably set appropriately.
[0089]
Specifically, when the distance between the primary light sources is less than 7 mm, the presence ratio of the angle component of 35 ° or more and 60 ° or less in the frequency distribution is 12% or more, preferably 20% or more, more preferably 30% or more, And 55% or less, preferably 45% or less, or the presence ratio of an angle component of 40 ° or more and 60 ° or less in the frequency distribution is 9% or more, preferably 16% or more, more preferably 24% or more. And 42% or less, preferably 34% or less, or it is desirable that the presence ratio of the angle component of 15 ° or less in the frequency distribution is 40% or more and 85% or less.
[0090]
Further, when the distance between the primary light sources is 7 mm or more and less than 9 mm, the proportion of the angle component of 35 ° or more and 60 ° or less in the frequency distribution is 10% or more, preferably 18% or more, more preferably 28% or more, and It is 53% or less, preferably 43% or less, or the frequency distribution has an angle component of 40 ° or more and 60 ° or less of 7% or more, preferably 14% or more, more preferably 22% or more. And 40% or less, preferably 32% or less, or the angle distribution of 15 ° or less in the frequency distribution is preferably 40% or more and 80% or less.
[0091]
In addition, when the distance between the primary light sources is 9 mm or more and less than 11 mm, the proportion of the angle component of 35 ° or more and 60 ° or less in the frequency distribution is 8% or more, preferably 16% or more, more preferably 26% or more, and When it is 51% or less, preferably 41% or less, or the frequency distribution has an angle component of 40 ° or more and 60 ° or less of 5% or more, preferably 12% or more, more preferably 20% or more. And 38% or less, preferably 30% or less, or it is desirable that the presence ratio of the angle component of 15 ° or less in the frequency distribution is 35% or more and 75% or less.
[0092]
Further, when the distance between the primary light sources is 11 mm or more and less than 13 mm, the presence ratio of the angle component of 35 ° or more and 60 ° or less in the frequency distribution is 6% or more, preferably 14% or more, more preferably 24% or more, and It is 49% or less, preferably 39% or less, or the frequency distribution has an angle component of 40 ° or more and 60 ° or less of 3% or more, preferably 10% or more, more preferably 18% or more. And 36% or less, preferably 28% or less, or it is desirable that the proportion of the angle component of 15 ° or less in the frequency distribution is 30% or more and 70% or less.
[0093]
Further, when the distance between the primary light sources is 13 mm or more and less than 15 mm, the ratio of the angle component of 35 ° to 60 ° in the frequency distribution is 4% or more, preferably 12% or more, more preferably 22% or more, and 47% or less, preferably 37% or less, or the frequency distribution has an angle component of 40 ° or more and 60 ° or less of 1% or more, preferably 8% or more, more preferably 16% or more. And 34% or less, preferably 26% or less, or the angle component of 15 ° or less in the frequency distribution is desirably 25% or more and 70% or less.
[0094]
As a preferable cross-sectional shape of the lens array 44a, a shape in which part or all of the cross-sectional shape line is formed by an outwardly convex curve as shown in FIG. 16, a shape formed by an outwardly concave curve as shown in FIG. As shown in FIG. 18, there is a shape composed of a curve having an outwardly convex region and an outwardly concave region. Further, preferable cross-sectional shapes of the lens array 44a include a polygonal shape (that is, a shape formed of a straight line) as shown in FIG. 19, and a shape obtained by combining a straight line and a curve as shown in FIG. In the case of using these polygonal shapes or shapes including straight lines, it is preferable to set the shape particularly appropriately in order to prevent the luminance unevenness shown in FIG. 29 from occurring. As described above, when the existence ratio of the angle component of a certain angle α ° or more and α ° + 10 ° or less is obtained for the angle α ° in the range of 0 ° to 80 °, the maximum value is 60% or less, preferably, It is desirable that the content be 50% or less, more preferably 40% or less. When the cross-sectional shape of the lens array includes several straight lines, light is reflected by a plane corresponding to each straight line, whereby the action of spreading the light is strong, and the angles of reflection are greatly different from each other. With the structure, light travels in various directions, and the luminance unevenness in FIG. 29 is less likely to occur. The preferred shape is the polygonal shape shown in FIG. 19, which has a straight line of about 40 °, about 30 °, about 20 ° with the lens array forming surface, or about 40 °, about 30 °, about 20 °. , About 0 ° is preferred. Further, the structure of FIG. 20 having a straight line satisfying this condition may be used. With these structures, even if the existence ratio of the angle component of a certain angle α ° or more and α ° + 10 ° or less is large, the other angle components are different from the angle component near α °. Since the light is reflected in greatly different directions, it is unlikely that the luminance unevenness shown in FIG. 29 occurs.
[0095]
19 and 20, the number of straight lines (sides) is preferably 2 or more and 20 or less, more preferably 3 or more and 15 or less, and even more preferably 4 or more and 10 or less. When the number of sides is too small, the light does not spread in various directions, so that the luminance unevenness in FIG. 29 is likely to occur. On the other hand, when the number of sides is too large, the light guide having the lens array 44a Manufacturing becomes difficult.
[0096]
Further, a light guide in which the cross-sectional shape in the region near the primary light source of the lens array 44a is a curved shape, and the cross-sectional shape of a region adjacent to this region is a substantially polygonal shape such as a substantially triangular shape is also preferably used. Specifically, when the existence ratio of an angle component equal to or more than a certain angle α ° and equal to or less than α ° + 10 ° on the left and right slopes of the lens array 44a is obtained for an angle α ° in a range of 0 ° to 80 °, A light guide whose maximum value is higher in a region adjacent to the primary light source than in a region near the primary light source is preferably used. This is because, in the vicinity of the primary light source, light is spread without uneven brightness by a lens array having a curved cross-sectional shape, and a lens array having a substantially polygonal cross-sectional shape in an area adjacent to the primary light source. The light can be condensed by 44a to obtain high luminance.
[0097]
The arrangement pitch of the lens rows 44a is preferably in the range of 10 to 100 μm, more preferably 10 to 80 μm, and still more preferably 20 to 70 μm. In the present invention, the pitch of the lens rows 44a may be the same for all of the lens rows 44a, may be partially different, or may be gradually changed as long as the pitch is within the above range. .
[0098]
If the required divergence angle is particularly large, such as 110 ° or more, it is difficult to sufficiently spread the light only by the lens array extending substantially along the direction of the directivity of the light incident on the light guide. In such a case, an oblique lens array 50 extending on an oblique direction to the direction (X direction) of the directivity of the incident light, as shown in FIG. Is preferably arranged. In particular, it is desirable that the lens array extends in substantially the same direction as the direction corresponding to the required spread angle. With such an oblique lens array 50, an angle at which an incident light component having a large angle that is not appropriately reflected by the lens array 44a is well reflected, and the traveling direction can be appropriately reflected by the lens array 44a. Can be changed to The preferred formation position of the diagonal lens row 50 is a region corresponding to a region between the primary light sources corresponding to the non-display portion, and if not formed, a region where a dark portion is observed through the light deflecting element 6, for example, a prism sheet. Preferably, there is. Since light that is not directed in the direction perpendicular to the prism rows of the prism sheet exists in this area, it is effective to change the traveling direction of light in this area to reduce the dark portion in FIG. It becomes. In the formed oblique lens array, it is preferable that the proportion of the angle component of 20 ° or more and 50 ° or less calculated by the same method as the lens array 44a is 10% or more and 80 or less. If the proportion is too small, the effect of changing the traveling direction of light is reduced. If the proportion is too large, a new bright line is generated, which tends to cause a new luminance unevenness.
[0099]
For the same purpose, a dot pattern 52 as shown in FIG. 22 may be provided on the light emitting surface or the back surface of the light guide 4. The dot pattern 52 can be formed by etching, laser processing, or the like. The existence of such a dot pattern 52 satisfactorily reflects an incident light component having a large angle with respect to the direction of the directivity of the incident light that is not appropriately reflected by the lens array 44a, and the traveling direction is changed to the lens array 44a. Can be changed to an angle that can be properly reflected. It is preferable that the dot pattern is formed in a region corresponding to a region between the primary light sources corresponding to the non-display portion, and in a case where the dot pattern is not formed, a dark portion is observed through the prism sheet. In this area, there is light that is not directed in the direction perpendicular to the prism rows of the prism sheet. Therefore, changing the traveling direction of light at this position is an effective means for reducing dark portions in FIG. It becomes. The shape of each dot of the formed dot pattern is such that, in a cross section orthogonal to the straight line connecting the primary light source and the dot, the existence ratio of the angle component of 20 ° or more and 80 ° or less calculated by the same method as the lens array 44a. Is preferably 10% or more and 80% or less. If the proportion is too small, the effect of changing the traveling direction of light is reduced. If the proportion is too large, a new bright line is generated, which tends to cause a new luminance unevenness.
[0100]
In the present invention, as the light emitting mechanism of the light guide 4, in addition to the above-described rough surface, as shown in FIG. 23, a large number of lens rows such as a prism row, a lenticular lens row, or a V-shaped groove are used. Those that extend in a direction (Y direction) or a direction substantially parallel (X direction) substantially perpendicular to the direction of the directivity of the light from the LED 2 incident on the light body 4 and are formed parallel to each other can be used. Note that the lens array in this case is not limited to a linear shape, and may be a curved shape surrounding the LED 2.
[0101]
The rough surface or the lens array forming surface as the light emitting mechanism has an average inclination angle θa in the range of 0.2 ° to 20 ° according to ISO 4287 / 1-1984 measured in the direction of the directivity of the light incident on the light guide. This is preferable from the viewpoint of achieving uniform luminance in the light emitting surface 43. The average inclination angle θa is more preferably in the range of 0.3 ° to 12 °, and particularly preferably in the range of 0.5 ° to 8 °. It is preferable that an optimum range of the average inclination angle θa is set by a ratio (L / t) of a thickness (t) of the light guide 4 and a length (L) in a direction in which the incident light propagates. That is, when using L / t of 100 or more as the light guide 4, the average inclination angle θa is preferably set to 0.2 ° to 10 °, more preferably 0.3 ° to 8 °. And more preferably in the range of 0.5 ° to 6 °. When the light guide 4 having L / t of less than 100 is used, the average inclination angle θa is preferably set to 0.5 ° to 20 °, more preferably 0.8 ° to 15 °. And more preferably in the range of 1 ° to 10 °.
[0102]
When a lens array extending in the Y direction is used as the light emitting mechanism, the lens array 43a used for this purpose has an array pitch of preferably 10 μm to 100 μm, more preferably 20 μm to 80 μm, and still more preferably 30 μm to 70 μm. And the apex angle is preferably 140 ° to 179.6 °, more preferably 156 ° to 179.4 °, and particularly preferably 164 ° to 179 °.
[0103]
The average inclination angle θa of the rough surface or the lens array as the light emitting mechanism formed in the light guide 4 is measured by measuring the rough surface shape using a stylus type surface roughness meter in accordance with ISO4287 / 1-1984. Assuming that the coordinates of the direction are x, it can be obtained from the obtained inclination function f (x) using the following equations (1) and (2). Here, L is the measured length, and Δa is the tangent of the average inclination angle θa.
[0104]
Δa = (1 / L) ∫₀ ^L| (D / dx) f (x) | dx... (1)
θa = tan^-1(Δa) ・・・ (2)
Further, as the light emitting mechanism of the light guide, a substance having a different refractive index from the main component of the light guide may be present in the light guide. As such a substance having a different refractive index, a fine particle may be dispersed in the light guide, or a layer having a different refractive index may be provided on the surface or inside of the light guide. The substance having a different refractive index preferably has a refractive index difference from the main component of the light guide of 0.002 or more and 0.3 or less, more preferably 0.005 or more and 0.2 or less, and 0.01 or more and 0.1 or less. Is more preferred. As the shape of the substance having a different refractive index, it is particularly preferable to disperse fine particles in terms of ease of production. Examples of the fine particles include silicon-based, styrene-based and copolymers thereof, acrylic-based and copolymers thereof, and inorganic fine particles. The concentration of the fine particles is preferably from 0.01 wt% to 10 wt%, more preferably from 0.1 wt% to 5 wt%, even more preferably from 0.2 wt% to 3 wt%.
[0105]
Further, the light guide 4 preferably has a light emission rate in the range of 0.5% to 5%, more preferably 1% to 3%. This is because if the light emission rate is smaller than 0.5%, the amount of light emitted from the light guide 4 tends to be small and sufficient luminance cannot be obtained, and if the light emission rate is larger than 5%, the vicinity of the primary light source 2 This causes a large amount of light to be emitted, and the attenuation of light in the X direction in the light emission surface 43 becomes remarkable, and the uniformity of luminance on the light emission surface 43 tends to decrease. By setting the light emission rate of the light guide 4 to 0.5% to 5% in this manner, the angle between the direction of the peak light emitted from the light emission surface and the light emission surface is 10 ° to 40 °, The light guide 4 can emit light with high directivity such that the half width of the emitted light distribution on a plane perpendicular to the light emitting surface 43 including the Y direction is 10 ° to 40 °. The emission direction can be efficiently deflected by the light deflecting element 6, and a surface light source device having high luminance can be provided.
[0106]
In the present invention, the light emission rate from the light guide 4 is defined as follows. The light intensity (I) of the outgoing light on the light incident end surface 41 side of the light exit surface 43₀) And the intensity of the emitted light (I) at a position at a distance L from the end face, assuming that the thickness (dimension in the Z direction) of the light guide 4 is t, the following equation (3) is obtained. To be satisfied.
[0107]
I = I₀· Α (1-α)^{L / t}・・・（３）
Here, the constant α is the light emission rate, and the ratio of light emission from the light guide 4 per unit length (length corresponding to the light guide thickness t) in the X direction on the light emission surface 43 ( %). The light emission rate α can be obtained from the gradient by plotting the logarithm of the light intensity of the light emitted from the light emission surface 43 on the vertical axis and (L / t) on the horizontal axis.
[0108]
This light emitting mechanism may be provided so that the light emitting ratio is unevenly distributed in the light emitting surface 43 of the light guide 4. For example, when a rough surface is used as the light emitting mechanism, a non-uniform distribution of the output rate is obtained by performing a roughening process so that the distribution of the surface roughness in the light emitting surface 43 becomes non-uniform. Can be formed.
[0109]
By making the emission rate non-uniform, luminance unevenness can be reduced. When the average inclination angle of the light emitting mechanism of the light guide is equal to the light emitting mechanism in the entire effective light emitting area, the brightness is measured when the light deflecting element, the light reflecting element, and the primary light source are installed and the normal luminance is measured. By setting the value to be large in a region where the luminance is reduced and to be small in a region where the luminance is high, it is possible to reduce luminance unevenness. This method is suitable for reducing the slight luminance unevenness that remains even when the degree of the rough surface of the lens array 44a and the light incident end face is optimized.
[0110]
Alternatively, when the lens array 44a is partially roughened, the emission ratio of the light emitting mechanism provided on the opposite surface is low at a position where the degree of roughening of the lens array 44a is strong, and a position where the degree of roughening is weak. By setting a high value, normal luminance can be made uniform.
[0111]
In the present invention, as described above, a light emitting mechanism is formed on the light emitting surface 43 of the light guide 4, and the opposite main surface (back surface) is formed with the lens array forming surface on which the lens array 44 a is formed. However, in the present invention, the light emitting surface may be the surface on which the lens array 44a is formed, and the light emitting mechanism may be formed on the opposite main surface.
[0112]
FIG. 24 is a partially exploded perspective view showing a part of a light guide for a surface light source device according to the present invention together with an LED. In the present embodiment, the light incident end face 41 is formed of a rough anisotropic surface. This anisotropic rough surface has an average inclination angle θa in the Y direction along the light exit surface 43 larger than the average inclination angle θa in the Z direction orthogonal to the light exit surface 43. With such a rough surface, the distribution of the light emitted from the LED 2 and entering the light guide 4 from the light incident end face 41 can be broadened in the XY plane. This prevents excessive light emission from the light guide 4 near the light incident end face based on excessively widening the distribution in the XZ plane, and efficiently reduces the required area to a wide area of the light emission surface 43. High intensity light can be guided, which can contribute to an improvement in luminance uniformity.
[0113]
The anisotropic rough surface of the light incident end face 41 has an average inclination angle in the Y direction along the light exit surface 43 of preferably 3 ° to 30 °, more preferably 4 ° to 25 °, and particularly preferably 5 °. ２０20 °. When the average inclination angle is less than 3 °, the above-described effects and effects tend to be reduced. When the average inclination angle exceeds 30 °, the light distribution in the XY plane does not spread and the luminance tends to decrease. It is in. In order to obtain the above-described effects, the average inclination angle in the Z direction perpendicular to the light exit surface 43 is preferably 5 ° or less, particularly preferably 3 ° or less. Further, in the anisotropic rough surface of the light incident end face 41, the length of a region having a tilt angle of 8 ° or more when measured in a direction along the light emitting surface 43 is 5% or less of the total measured length. preferable. If the length of the region having a tilt angle of 8 ° or more exceeds 5% of the total measured length, excessive light from the light guide 4 near the light incident end face based on excessively widening the distribution of light in the XY plane. Luminance tends to be reduced due to light emission.
[0114]
As such an anisotropic rough surface, a regular or irregular concavo-convex structure extending substantially in the Z direction and substantially parallel to each other is preferable. More specifically, a substantially parallel lens array extending substantially in the Z direction or a roughened lens array may be used.
[0115]
The light guide 4 of the present invention can be made of a synthetic resin having a high light transmittance. Examples of such a synthetic resin include a methacrylic resin, an acrylic resin, a polycarbonate resin, a polyester resin, a vinyl chloride resin, and a cyclic polyolefin resin. In particular, methacrylic resin is optimal because of its high light transmittance, heat resistance, mechanical properties, and moldability. Such a methacrylic resin is a resin containing methyl methacrylate as a main component, and is preferably a resin having 80% by weight or more of methyl methacrylate. When forming the surface structure of the rough surface of the light guide 4, the surface structure of the prism array or the like, or the anisotropic rough surface structure of the light incident end face, a transparent synthetic resin plate is used with a mold member having a desired surface structure. May be formed by hot pressing, or may be formed simultaneously with molding by screen printing, extrusion molding, injection molding, or the like. Further, the structural surface can also be formed by using a heat or light curable resin.
[0116]
A method for forming these mold members will be described. As a method of partially changing the shape of the lens array 44a formed on the light guide of the present invention, a method of blasting a part or all of a mold having a lens array shape transfer surface formed by cutting or etching or the like is used. Method for polishing and transferring a part or all of a mold having a lens array shape surface, and a part of a molded product obtained by molding using a first mold having a lens array shape transfer surface Alternatively, there is a method of blasting the whole and transferring it again to obtain a second mold having a lens array shape transfer surface. By changing the power distribution and the valley inclination angle of the cross-sectional shape of the lens array 44a by these methods or by forming blast marks by direct blast processing on at least a part of the lens array forming surface of the light guide 4 Can be.
[0117]
Further, as a method of forming a lens array or a rough surface of a light emitting mechanism of a light guide, or a method of forming an anisotropic rough surface structure of a light incident end face, die cutting or etching, blasting, or these methods Are used in combination. After cutting the mold, a method of roughening by blasting is particularly preferably used.
[0118]
Various shapes are used for the lens formed on the light deflecting element 6 depending on the purpose, and examples thereof include a prism shape, a lenticular lens shape, a fly-eye lens shape, and a corrugated shape. Among them, a prism sheet in which a number of prism rows having a substantially triangular cross section are arranged is particularly preferable. The apex angle of the prism array is preferably in the range of 50 ° to 80 °, and more preferably in the range of 55 ° to 70 °.
[0119]
The light deflection element 6 of the present invention can be made of a synthetic resin having a high light transmittance. Examples of such a synthetic resin include a methacrylic resin, an acrylic resin, a polycarbonate resin, a polyester resin, a vinyl chloride resin, and a cyclic polyolefin resin. In particular, methacrylic resin is optimal because of its high light transmittance, heat resistance, mechanical properties, and moldability. Such a methacrylic resin is a resin containing methyl methacrylate as a main component, and is preferably a resin having 80% by weight or more of methyl methacrylate. When forming the surface structure such as the prism rows of the light polarizing element 6, the transparent synthetic resin plate may be formed by hot pressing using a mold member having a desired surface structure, or may be formed by screen printing or extrusion molding. The shape may be imparted simultaneously with molding by injection molding or injection molding. Further, the structural surface can also be formed by using a heat or light curable resin. These mold members are obtained by die cutting or etching. Further, on a transparent substrate such as a transparent film or sheet made of a polyester resin, an acrylic resin, a polycarbonate resin, a vinyl chloride resin, a polymethacrylimide resin, etc., a rough surface structure made of an active energy ray-curable resin. Further, a lens array structure may be formed on the surface, or such a sheet may be joined and integrated on a separate transparent substrate by a method such as adhesion or fusion. As the active energy ray-curable resin, polyfunctional (meth) acrylic compounds, vinyl compounds, (meth) acrylates, allyl compounds, metal salts of (meth) acrylic acid, and the like can be used.
[0120]
As the light reflection element 8, for example, a plastic sheet having a metal deposition reflection layer on the surface can be used. In the present invention, it is also possible to use a light reflection layer or the like formed by metal evaporation or the like on the main surface 44 of the light guide 4 opposite to the light emission surface instead of the reflection sheet as the light reflection element 8. . In addition, it is preferable that the four side end surfaces (excluding the light incident end surface 41) of the light guide 4 are also provided with the reflecting members.
[0121]
FIG. 25 is a perspective view showing still another embodiment of the surface light source device according to the present invention. In the present embodiment, two LEDs 2 are arranged adjacent to the light incident edge of the light guide 4 as described above and at an appropriate distance in the Y direction. These two LEDs are arranged such that the direction of the maximum intensity light of the light emitted from them is parallel to each other in the X direction (the same applies to the above embodiment).
[0122]
A light diffusing reflective sheet 10 is provided so as to cover the end face of the light deflecting element 6, the light guide 4 and the light reflecting element 8 in the area other than the effective light emitting area F, and the LED 2. Thereby, the light emitted from the end face of the stacked body of the light guide 4, the light deflection element 6, and the light reflection element 8 and the light leaked from the case of the LED 2 are diffused well in the XY plane and reflected to be reflected. 4, the light having the required intensity can be guided to a wide area of the light guide light emitting surface 43, and it is possible to contribute to the improvement of the brightness uniformity.
[0123]
It is preferable that the distance between the primary light source such as the LED 2 and the light incident end face 41 be 0.2 mm or less. If the distance between the primary light source and the light incident end face exceeds 0.2 mm, the brightness tends to easily decrease.
[0124]
FIG. 26 is a sectional view showing still another embodiment of the surface light source device according to the present invention. In the present embodiment, a light-diffusing reflective sheet 10 is provided so as to cover the end face of the stacked body of the light guide 4 and the light reflecting element 8 and the LED 2 in the area other than the effective light emitting area F as described above. Have been. The light deflecting element 6 is disposed thereon. With this, the same operation and effect as those of the embodiment of FIG. 25 can be obtained, and higher luminance can be obtained.
[0125]
By disposing a liquid crystal display element on the light emitting surface (light emitting surface 62 of the light polarizing element 6) of the surface light source device including the LED 2, the light guide 4, the light deflecting element 6, and the light reflecting element 8 as described above. A display device is configured.
[0126]
FIG. 35 is a schematic partial sectional view of the liquid crystal display device as described above. In FIG. 35, a liquid crystal display element 160 is arranged on the light polarization element 6 substantially in parallel with the light polarization element 6, and the outer periphery of the liquid crystal display element 160 is covered by a frame member 162 from above. I have. Therefore, a display screen (effective display screen) effective when observing the liquid crystal display element 160 from above is an area corresponding to the effective light emitting area F of the surface light source device. In other words, the effective light emitting area F of the surface light source device is set as an area corresponding to the effective display screen when observing the liquid crystal display element 160.
[0127]
【Example】
Hereinafter, Examples and Comparative Examples of the present invention will be described. In Examples and Comparative Examples, the measurement of the tilt angle of the minute region of the cross section of the light guide was performed by preparing a replica of the lens array forming surface of the light guide and performing the replica on a surface orthogonal to the extending direction of the lens array. Cutting was performed based on a cross-sectional shape line obtained by enlarging the cut end face with an optical microscope, an atomic microscope, or other imaging means. The calculation of the frequency distribution of the absolute value of the minute region tilt angle and the calculation of the valley tilt angle were performed as described with reference to FIG. However, if the minute shape is set by equally dividing the sectional shape as described above, the measurement of the coordinates of the sectional shape may be complicated. In that case, the calculation can be easily performed by the following method.
[0128]
First, the cut end face is divided so that the Y coordinate is equally divided, and a minute area is set. After that, the frequency distribution of the absolute value of the minute region inclination angle with respect to the minute region obtained by equally dividing the Y coordinate is calculated in the same manner as described above. Frequency / [cosine of inclination angle (Cos)] of each inclination angle of the calculated frequency distribution is obtained. Next, the sum of frequency / [cosine of inclination angle (Cos)] is calculated. Next, for each inclination angle, {frequency / [cosine of inclination angle (Cos)]} / sum is calculated. This value is the frequency distribution when the minute shape is set by equally dividing the cross-sectional shape.
[0129]
The average inclination angle was measured using a stylus type surface roughness meter (Surfcom 570A, manufactured by Tokyo Seiki Co., Ltd.) using a 1 μmR, 55 ° conical diamond needle (010-2528) as the stylus and a drive speed of 0.1 mm. It was measured at 03 mm / sec. The measurement length was 2 mm. After the inclination of the average line of the extracted curve was corrected, the center line average value of a curve obtained by differentiating the curve according to the above-described equations (1) and (2) was obtained. The measurement of the luminance distribution half-width distance when one primary light source was turned on was performed as described with reference to FIG. Further, the determination of the luminance unevenness was performed by visually observing an image obtained by photographing the light emitting surface side of the surface light source device with a CCD camera from a distance of 280 mm.
[0130]
[Example 1]
The surface of a mirror-finished stainless steel plate with an effective area of 34 mm x 48 mm and a thickness of 3 mm was coated from a stainless steel plate to a spray nozzle using glass beads (FGB-400 manufactured by Fuji Seisakusho) having a particle size of 53 µm or less. With a spraying pressure of 5 kgf / cm²In, blast processing was performed on the region excluding the region from the side having a length of 34 mm to 3.5 mm to partially roughen the surface. As a result, a first mold having a partially rough shape transfer surface was obtained.
[0131]
On the other hand, a symmetrical lens pattern in which a lens array having a pitch of 50 μm was provided in parallel with a side having a length of 48 mm was formed on the surface of a mirror-finished brass plate having an effective area of 34 mm × 48 mm and a thickness of 3 mm by cutting. As a result, a second mold having a lens pattern shape transfer surface (concave curved surface) was obtained. Blowing pressure is applied to the area excluding the area from the side of the second mold having a length of 34 mm to 3.5 mm by using glass beads having a particle size of 53 μm or less (FGB-400 manufactured by Fuji Seisakusho). 2kgf / cm²Blasting was performed from a distance of 32 cm with to partially roughen the shape transfer surface of the lens pattern.
[0132]
Injection molding is performed using the first and second molds described above, and is a rectangle having a short side of 34 mm and a long side of 48 mm, and a thickness of 0.8 mm along the long side (non-roughened side end). Part) to 0.6 mm (roughened side end) and a wedge shape, and one main surface is a light emitting surface composed of a rough surface part with an average inclination angle of 3.0 ° and a flat surface part. A transparent acrylic resin plate having the other main surface formed with a lens row forming surface was manufactured.
[0133]
The transparent acrylic resin plate is subjected to an anisotropic roughening treatment using a sandpaper on the end face on the short side of 0.8 mm in thickness, and the average inclination angle in the direction along the main surface is 9 ° ( A light incident end face having an average tilt angle of 0.5 ° in a direction substantially perpendicular to the main surface was formed at a tilt angle of 8 ° or more in a region of 1%.
[0134]
Three LEDs (NSCW215biR, manufactured by Nichia Corporation) were arranged at an interval of 10.0 mm so as to face the short side end face (light incident end face) having a thickness of 0.8 mm of the light guide. A light scattering / reflecting sheet (SU-119 manufactured by Tsujimoto Electric Machinery Co., Ltd.) is arranged on the lens row forming surface side of this light guide, and a large number of prism rows with an apex angle of 65 ° and a pitch of 50 μm are arranged in parallel on the light emitting surface side. The formed prism sheet (M165, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was arranged so that the prism-formed surfaces faced to produce a surface light source device.
[0135]
This surface light source device is used in combination with a liquid crystal display element to constitute a liquid crystal display device having an effective light emitting area of 31 mm × 42 mm and a distance from the light guide light incident end face to the effective light emitting area of 4 mm. The required spread angle was 103 °.
[0136]
The average inclination angle of the light exit surface of the obtained light guide was 0 ° in a region from the light incident end surface to 3.5 mm, and was 3.0 ° in other regions.
[0137]
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
[0138]
(Area A: area from light incident end face to 3.5 mm)
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
20 ° or more and 50 ° or less--67%
25 ° or more and 50 ° or less--51%
30 ° or more and 50 ° or less--39%
35 ° or more and 50 ° or less--26%
40 ° or more and 50 ° or less ---- 8%
15 ° or less ----- 33%
35 ° or more and 60 ° or less--26%
40 ° or more and 60 ° or less ---- 8%
The maximum value of the ratio between α ° and α ° + 10 °:
31% (α = 31 °)
Valley inclination angle: 31 °
(Area B: Area other than Area A)
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
30 ° or more and 50 ° or less --- 26%
Valley slope: 12 °
The luminance distribution half width distance when only the central primary light source was turned on was 11 mm.
[0139]
All the primary light sources were turned on to emit light from the surface light source device, and the luminance unevenness in the effective light emitting area was determined. FIG. 34 shows an image captured by the CCD camera. Neither the dark part of FIG. 27, the streak-like bright line of FIG. 29, the bright part of FIG. 30 due to the overlapping of the light sources, nor the streak-like bright line of FIG. 32 were observed.
[0140]
[Example 2]
The blast treatment of the first mold is performed on the area excluding the area from the side having a length of 34 mm to 3.0 mm, and the blowing pressure at that time is set at 4 kgf / cm.²～ 6kgf / cm², The blast treatment of the second mold is performed on the area excluding the area from the side of 34 mm in length to 3.0 mm, and the blowing pressure at that time is 1.5 kgf / cm.²The procedure was carried out in the same manner as in Example 1 except that was used.
[0141]
The average inclination angle of the light exit surface of the obtained light guide is 0 ° in a region from the light incident end surface to 3.0 mm, and 2.5 ° to 3.5 ° in other regions. The central part was the largest.
[0142]
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
[0143]
(Area A: area from light incident end face to 3.0 mm)
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
20 ° or more and 50 ° or less--67%
25 ° or more and 50 ° or less--51%
30 ° or more and 50 ° or less--39%
35 ° or more and 50 ° or less--26%
40 ° or more and 50 ° or less ---- 8%
15 ° or less ----- 33%
35 ° or more and 60 ° or less--26%
40 ° or more and 60 ° or less ---- 8%
The maximum value of the ratio between α ° and α ° + 10 °:
31% (α = 31 °)
Valley inclination angle: 31 °
(Area B: Area other than Area A)
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
30 ° or more and 50 ° or less--29%
Valley slope: 12 °
When all the primary light sources are turned on and the surface light source device emits light to determine the luminance unevenness of the effective light emitting region, the dark part in FIG. 27, the streak-like bright line in FIG. 29, the bright part due to the distribution overlap of the light sources in FIG. None of the stripe-shaped bright lines in FIG. 32 was observed.
[0144]
[Example 3]
The blast treatment of the first mold was performed by first applying a spray pressure of 3 kgf / cm to an area excluding an area from a side having a length of 34 mm to 3.0 mm.², And then spraying pressure 4 kgf / cm on the surface excluding the area of 8.0 mm from the side having the same length of 34 mm²～ 6kgf / cm²And the blast treatment of the second mold is performed on the region excluding the region from the side having the length of 34 mm to the region from 3.0 mm to 8.0 mm. It carried out similarly.
[0145]
The average inclination angle of the light exit surface of the obtained light guide is 0 ° in a region from the light incident end surface to 3.0 mm, and 2.0 ° in a region from 3.0 mm to 8.0 mm from the light incident end surface. °, and in other regions, the central portion of the effective light emitting region was 2.5 ° to 3.5 °, and was the largest.
[0146]
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
[0147]
(Area A: area from light incident end face to 3.0 mm)
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
20 ° or more and 50 ° or less--67%
25 ° or more and 50 ° or less--51%
30 ° or more and 50 ° or less--39%
35 ° or more and 50 ° or less--26%
40 ° or more and 50 ° or less ---- 8%
15 ° or less ----- 33%
35 ° or more and 60 ° or less--26%
40 ° or more and 60 ° or less ---- 8%
The maximum value of the ratio between α ° and α ° + 10 °:
31% (α = 31 °)
Valley inclination angle: 31 °
(Area B: Area other than Area A)
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
30 ° or more and 50 ° or less--29%
Valley slope: 12 °
When all the primary light sources are turned on and the surface light source device emits light to determine the luminance unevenness of the effective light emitting region, the dark part in FIG. 27, the streak-like bright line in FIG. 29, the bright part due to the distribution overlap of the light sources in FIG. None of the stripe-shaped bright lines in FIG. 32 was observed.
[0148]
[Example 4]
The surface of a mirror-finished stainless steel plate with an effective area of 65 mm x 65 mm and a thickness of 3 mm was coated from a stainless steel plate to a spray nozzle using glass beads (FGB-400 manufactured by Fuji Seisakusho) having a particle size of 53 µm or less. With a spraying pressure of 4 kgf / cm²～ 6kgf / cm²In, blast processing was performed on a region excluding a region from one side to 5.0 mm to partially roughen the surface. As a result, a first mold having a partially rough shape transfer surface was obtained.
[0149]
On the other hand, a symmetrical lens pattern having a shape different from that of Example 1 in which lens rows with a pitch of 50 μm are continuously arranged in parallel on one side on the surface of a mirror-finished brass plate having an effective area of 65 mm × 65 mm and a thickness of 3 mm. Formed. As a result, a second mold having a lens pattern shape transfer surface (concave curved surface) was obtained.
[0150]
Injection molding is performed using the above first and second dies, and is a rectangle having a side of 65 mm and a thickness along the long side of 0.9 mm (non-roughened side end) to 0. 7 mm (roughened side end) and a wedge shape, and one main surface is a light emitting surface including a rough surface portion with an average inclination angle of 2.5 ° to 3.5 ° and a flat surface portion. A transparent acrylic resin plate having the other main surface formed of a lens array forming surface was manufactured.
[0151]
The transparent acrylic resin plate is subjected to an anisotropic surface roughening treatment using sandpaper on the end surface on the side having a thickness of 0.9 mm, so that the average inclination angle in the direction along the main surface is 4 ° (inclination). A light incident end face with an average inclination angle of 0.3 ° in a direction substantially perpendicular to the main surface was formed with a ratio of a region having an angle of 8 ° or more being 0.5%).
[0152]
Seven LEDs (NSCW215biR, manufactured by Nichia Corporation) were arranged at an interval of 8.5 mm so as to face a side end surface (light incident end surface) of the light guide having a thickness of 0.9 mm. A light scattering / reflecting sheet (SU-119 manufactured by Tsujimoto Electric Machinery Co., Ltd.) is arranged on the lens row forming surface side of this light guide, and a large number of prism rows with an apex angle of 65 ° and a pitch of 50 μm are arranged in parallel on the light emitting surface side. The formed prism sheet (M165, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was arranged so that the prism-formed surfaces faced to produce a surface light source device.
[0153]
This surface light source device is used in combination with a liquid crystal display element to form a liquid crystal display device having an effective light emitting area of 60 mm × 60 mm and a distance from the light guide light incident end face to the effective light emitting area of 5.5 mm. And the required spread angle was 75 °.
[0154]
The average inclination angle of the light exit surface of the obtained light guide is 0 ° in a region from the light incident end surface to 5.0 mm, and is 2.5 to 3.5 ° in the other region, and is an effective light emitting region. The central part was the largest.
[0155]
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
[0156]
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
20 ° or more and 50 ° or less--63%
25 ° or more and 50 ° or less--55%
30 ° or more and 50 ° or less--46%
35 ° or more and 50 ° or less--36%
40 ° or more and 50 ° or less --- 25%
15 ° or less ---------- 30%
35 ° or more and 60 ° or less--36%
40 ° or more and 60 ° or less ---- 25%
The maximum value of the ratio between α ° and α ° + 10 °:
37% (α = 34 °)
Valley inclination angle: 42 °
The luminance distribution half width distance when only the central primary light source was turned on was 9 mm.
[0157]
When all the primary light sources are turned on and the surface light source device emits light to determine the luminance unevenness of the effective light emitting region, the dark part in FIG. 27, the streak-like bright line in FIG. 29, the bright part due to the distribution overlap of the light sources in FIG. None of the stripe-shaped bright lines in FIG. 32 was observed.
[0158]
[Example 5]
As the shape transfer surface of the symmetrical lens pattern of the second mold, the one having the same shape as that before the blasting of Example 1 is used, and the area excluding the area from one side of the second mold to 4.0 mm. And spraying pressure of 2.0 kgf / cm using glass beads having a particle size of 53 μm or less (FGB-400 manufactured by Fuji Seisakusho).²Was performed in the same manner as in Example 4 except that blasting was performed from a distance of 32 cm to partially roughen the lens row forming surface.
[0159]
The average inclination angle of the light exit surface of the obtained light guide is 0 ° in a region from the light incident end surface to 5.0 mm, and is 2.5 to 3.5 ° in the other region, and is an effective light emitting region. The central part was the largest.
[0160]
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
[0161]
(Area A: Area from light incident end face to 4.0 mm)
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
20 ° or more and 50 ° or less--67%
25 ° or more and 50 ° or less--51%
30 ° or more and 50 ° or less--39%
35 ° or more and 50 ° or less--26%
40 ° or more and 50 ° or less ---- 8%
15 ° or less ----- 33%
35 ° or more and 60 ° or less--26%
40 ° or more and 60 ° or less ---- 8%
The maximum value of the ratio between α ° and α ° + 10 °:
31% (α = 31 °)
Valley inclination angle: 31 °
(Area B: Area other than Area A)
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
30 ° or more and 50 ° or less --- 26%
Valley slope: 12 °
When all the primary light sources are turned on and the surface light source device emits light to determine the luminance unevenness of the effective light emitting region, the dark part in FIG. 27, the streak-like bright line in FIG. 29, the bright part due to the distribution overlap of the light sources in FIG. None of the stripe-shaped bright lines in FIG. 32 was observed.
[0162]
[Example 6]
Example 4 was carried out in the same manner as in Example 4 except that the shape of the shape transfer surface (concave curved surface) of the symmetric lens pattern was changed.
[0163]
The average inclination angle of the light exit surface of the obtained light guide is 0 ° in a region from the light incident end surface to 5.0 mm, and is 2.5 to 3.5 ° in the other region, and is an effective light emitting region. The central part was the largest.
[0164]
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
[0165]
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
20 ° or more and 50 ° or less--61%
25 ° or more and 50 ° or less--38%
30 ° or more and 50 ° or less --- 26%
35 ° or more and 50 ° or less ---- 19%
40 ° or more and 50 ° or less --10%
15 ° or less ----- 33%
35 ° or more and 60 ° or less ---- 19%
40 ° or more and 60 ° or less ---- 10%
The maximum value of the ratio between α ° and α ° + 10 °:
35% (α ° = 25 °)
Valley slope: 12 °
When all the primary light sources are turned on and the surface light source device emits light to determine the luminance unevenness of the effective light emitting region, the dark part in FIG. 27, the streak-like bright line in FIG. 29, the bright part due to the distribution overlap of the light sources in FIG. None of the stripe-shaped bright lines in FIG. 32 was observed.
[0166]
[Example 7]
Instead of performing partial blasting on the first mold, the same region is cut to form a large number of prism rows at a pitch of 30 μm in a direction parallel to the side having a vertex angle of 168 ° and a length of 34 mm. Example 1 was repeated, except that a transfer structure for forming the symmetrical lens pattern was formed and the shape of the symmetrical lens pattern shape transfer surface (the portion corresponding to the region B) was changed.
[0167]
The average inclination angle of the light exit surface of the obtained light guide was 0 ° in a region from the light incident end surface to 3.5 mm, and was 6.0 ° in other regions.
[0168]
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
[0169]
(Area A: area from light incident end face to 3.5 mm)
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
20 ° or more and 50 ° or less--67%
25 ° or more and 50 ° or less--51%
30 ° or more and 50 ° or less--39%
35 ° or more and 50 ° or less--26%
40 ° or more and 50 ° or less ---- 8%
15 ° or less ----- 33%
35 ° or more and 60 ° or less--26%
40 ° or more and 60 ° or less ---- 8%
The maximum value of the ratio between α ° and α ° + 10 °:
31% (α = 31 °)
Valley inclination angle: 31 °
(Area B: Area other than Area A)
Substantially pentagonal shape (shape shown in FIG. 19)
Frequency distribution of absolute tilt angle:
30 ° or more and 50 ° or less--85%
Valley inclination angle: 43 °
When all the primary light sources are turned on and the surface light source device emits light to determine the luminance unevenness of the effective light emitting region, the dark part in FIG. 27, the streak-like bright line in FIG. 29, the bright part due to the distribution overlap of the light sources in FIG. None of the stripe-shaped bright lines in FIG. 32 was observed.
[0170]
Example 8
In order to configure a liquid crystal display device in which the distance from the light guide light incident end face to the effective light emitting area is 2.8 mm, the necessary divergence angle is set to 122 °, and the blast processing of the first mold is performed with a length of 34 mm. Spray pressure 4 kgf / cm against the area excluding the area from the side of 2.0 mm to 2.0 mm²～ 6kgf / cm²And forming a transfer pattern for forming an oblique prism array in a direction inclined left and right by 55 ° with respect to the X direction at an apex angle of 130 ° by etching in the area not subjected to the blasting. Other than that, it carried out similarly to Example 1.
[0171]
The average inclination angle of the light exit surface of the obtained light guide body other than the oblique prism portion is 0 ° in a region from the light incident end surface to 2.0 mm, and 2.5 ° to 3.5 in other regions. At °, the center of the effective light emitting area was the maximum.
[0172]
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
[0173]
(Area A: area from light incident end face to 3.5 mm)
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
20 ° or more and 50 ° or less--67%
25 ° or more and 50 ° or less--51%
30 ° or more and 50 ° or less--39%
35 ° or more and 50 ° or less--26%
40 ° or more and 50 ° or less ---- 8%
15 ° or less ----- 33%
35 ° or more and 60 ° or less--26%
40 ° or more and 60 ° or less ---- 8%
The maximum value of the ratio between α ° and α ° + 10 °:
31% (α = 31 °)
Valley inclination angle: 31 °
(Area B: Area other than Area A)
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
30 ° or more and 50 ° or less --- 26%
Valley slope: 12 °
When all the primary light sources are turned on and the surface light source device emits light to determine the luminance unevenness of the effective light emitting region, the dark part in FIG. 27, the streak-like bright line in FIG. 29, the bright part due to the distribution overlap of the light sources in FIG. None of the stripe-shaped bright lines in FIG. 32 was observed.
[0174]
[Example 9]
Example 4 was carried out in the same manner as in Example 4 except that the shape of the shape transfer surface (concave curved surface) of the symmetric lens pattern was changed.
[0175]
The average inclination angle of the light exit surface of the obtained light guide is 0 ° in a region from the light incident end surface to 5.0 mm, and is 2.5 to 3.5 ° in the other region, and is an effective light emitting region. The central part was the largest.
[0176]
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
[0177]
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
20 ° or more and 50 ° or less --22%
25 ° or more and 50 ° or less --- 0%
30 ° or more and 50 ° or less --- 0%
35 ° or more and 50 ° or less --- 0%
40 ° or more and 50 ° or less --0%
15 ° or less --- 70%
35 ° or more and 60 ° or less --- 0%
40 ° or more and 50 ° or less --0%
The maximum value of the ratio between α ° and α ° + 10 °:
40% (α = 10 °)
Valley inclination angle: 23 °
When all the primary light sources are turned on and the surface light source device emits light to determine the luminance unevenness of the effective light emitting region, the dark part in FIG. 27, the streak-like bright line in FIG. 29, the bright part due to the distribution overlap of the light sources in FIG. None of the stripe-shaped bright lines in FIG. 32 was observed.
[0178]
[Example 10]
In order to constitute a liquid crystal display device in which the distance from the light guide light incident end face to the effective light emitting area is 5.5 mm, the necessary divergence angle is set to 85 °, and the shape transfer surface (concave curved surface) of the symmetric lens pattern Except that the blast processing of the first mold is performed on the area excluding the area from the side having a length of 34 mm to the area of 5.0 mm, and the blast processing of the second mold is not performed. And in the same manner as in Example 2.
[0179]
The average inclination angle of the light exit surface of the obtained light guide is 0 ° in a region from the light incident end surface to 5.0 mm, and is 2.5 to 3.5 ° in the other region, and is an effective light emitting region. The central part was the largest.
[0180]
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
[0181]
Outwardly convex curve
Frequency distribution of absolute tilt angle:
20 ° or more and 50 ° or less--59%
25 ° or more and 50 ° or less--39%
30 ° or more and 50 ° or less --18%
35 ° or more and 50 ° or less ---- 11%
40 ° or more and 50 ° or less --- 0%
15 ° or less ---------- 40%
35 ° or more and 60 ° or less ---- 11%
40 ° or more and 60 ° or less ---- 0%
The maximum value of the ratio between α ° and α ° + 10 °:
20% (α = 21 °)
Valley inclination angle: 21 °
When all the primary light sources are turned on and the surface light source device emits light to determine the luminance unevenness of the effective light emitting region, the dark part in FIG. 27, the streak-like bright line in FIG. 29, the bright part due to the distribution overlap of the light sources in FIG. None of the stripe-shaped bright lines in FIG. 32 was observed.
[0182]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a high-quality surface light source device by eliminating the uneven brightness caused by using a small number of point-like primary light sources for reducing the power consumption of the surface light source device. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a surface light source device according to the present invention.
FIG. 2 is a bottom view showing the light guide according to the present invention together with a primary light source.
FIG. 3 is a diagram showing a state of light deflection by a light deflection element.
FIG. 4 is a bottom view showing the light guide according to the present invention together with a primary light source.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of a lens array of a light guide according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a calculation method of a frequency distribution of inclination angles for specifying a cross-sectional shape of a lens array of a light guide according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a frequency distribution of an inclination angle.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a method of calculating a frequency distribution of inclination angles for specifying a cross-sectional shape of an asymmetric lens array of a light guide according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a method of calculating a frequency distribution of inclination angles for specifying a cross-sectional shape of an irregularly-shaped uneven structure row of a light guide according to the present invention.
FIG. 10 is a bottom view showing the light guide according to the present invention together with a primary light source.
FIG. 11 is a schematic plan view showing a method of measuring a normal luminance distribution of the surface light source device according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a normal luminance distribution.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a luminance distribution based on the use of a plurality of primary light sources.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a required spread angle.
FIG. 15 is a bottom view showing a light guide according to the present invention together with a primary light source.
FIG. 16 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of a lens array of a light guide according to the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of a lens array of a light guide according to the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of a lens array of a light guide according to the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of a lens array of a light guide according to the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of a lens array of a light guide according to the present invention.
FIG. 21 is a plan view showing a light guide according to the present invention together with a primary light source.
FIG. 22 is a plan view showing a light guide according to the present invention together with a primary light source.
FIG. 23 is a plan view showing a light guide according to the present invention together with a primary light source.
FIG. 24 is a partially exploded perspective view showing a light guide according to the present invention together with a primary light source.
FIG. 25 is a perspective view showing a surface light source device according to the present invention.
FIG. 26 is a sectional view showing a surface light source device according to the present invention.
FIG. 27 is a schematic diagram for explaining occurrence of luminance unevenness in the surface light source device.
FIG. 28 is a diagram illustrating an example of luminance unevenness in the surface light source device.
FIG. 29 is a schematic diagram for explaining occurrence of luminance unevenness in the surface light source device.
FIG. 30 is a schematic diagram for explaining occurrence of uneven brightness in the surface light source device.
FIG. 31 is a diagram illustrating an example of luminance unevenness in the surface light source device.
FIG. 32 is a schematic diagram for explaining occurrence of luminance unevenness in the surface light source device.
FIG. 33 is a diagram illustrating an example of luminance unevenness in the surface light source device.
FIG. 34 is a diagram showing an example of a luminance distribution in the surface light source device according to the present invention.
FIG. 35 is a schematic partial exploded sectional view of a liquid crystal display device using the surface light source device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2 LED
4 Light guide
41 ° light incidence end face
43 ° light exit surface
43a prism array
44 ° lens array forming surface
44a @ lens row
6 Light deflection element
61 Light incident surface
61a @ lens row
62 ° light emitting surface
8 Light reflection element
10 Light-diffusing reflective sheet
50 ° oblique lens array
52 dot pattern
F Effective light emission area

Claims

It is a plate-shaped light guide that guides light emitted from a point-shaped primary light source, and has a light incident end surface on which light emitted from the primary light source is incident and a light emission surface on which the guided light is emitted. hand,
One of the light exit surface and the back surface opposite to the light exit surface extends substantially along the direction of directivity of light incident on the light guide within a plane along the light exit surface, and is substantially parallel to each other. Are formed, and at least in the vicinity of the primary light source, the cross-sectional shape orthogonal to the extending direction of the plurality of uneven structure rows is a tangent line in each minute region and A light guide for a surface light source device, wherein the ratio of the presence of an angle component having an absolute value of an inclination angle of 20 ° or more and 50 ° or less with respect to a surface on which a concavo-convex structure row is formed is 10% or more.

The light guide for a surface light source device, wherein the uneven structure row is a lens row, and the plurality of uneven structure rows are formed by repeatedly arranging the plurality of lens rows having substantially the same shape.

The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 2, wherein a part or the whole of the surface of the concave-convex structure row is roughened.

At least in the vicinity of the primary light source, for all angles α ° not less than 0 ° and not more than 80 °, the proportion of the angle component whose absolute value of the inclination angle is not less than α ° and not more than α ° + 10 ° is not more than 60%. The light guide for a surface light source device according to claim 1, wherein:

The concave-convex structure row forming surface includes a region A located near the primary light source and having the concave-convex structure line formed thereon, and a region B located close to the region A and having the concave-convex structure line formed thereon. 5. The light guide for a surface light source device according to claim 1, wherein the cross-sectional shape is different between the region A and the region B. 6.

6. The light guide for a surface light source device according to claim 5, wherein the existence ratio of the angle component having an absolute value of the inclination angle of 30 ° or more and 50 ° or less is smaller in the region B than in the region A. 7. body.

The valley inclination angle of the concavo-convex structure row formed in the area B is smaller than the valley inclination angle of the concavo-convex structure row formed in the area A. 3. The light guide for a surface light source device according to claim 1.

The light guide for a surface light source device according to any one of claims 5 to 7, wherein the shape of the concave-convex structure row formed in the region (B) gradually changes depending on a position.

The surface light source device guide according to any one of claims 5 to 8, wherein the region (B) is formed at a part or the whole of an end portion of the effective light emitting region near the primary light source. Light body.

The light guide for a surface light source device according to any one of claims 5 to 8, wherein substantially the entire area other than the area A is the area B on the uneven structure row forming surface.

The light guide for a surface light source device according to claim 5, wherein the region B is formed in a belt shape.

The light guide for a surface light source device according to claim 5, wherein the region B has an island shape.

At least in the vicinity of the primary light source, the existence ratio of the angle component whose absolute value of the tilt angle is 35 ° or more and 60 ° or less is 4% or more and 55% or less, or the absolute value of the tilt angle is 15 ° or less. The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 12, wherein an existing ratio of the angle component is 25% or more and 85% or less.

14. The light guide for a surface light source device according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of all or a part of the concave-convex structure row is formed by an outwardly convex curve. 15.

14. The light guide for a surface light source device according to claim 1, wherein all or a part of the cross-sectional shape of the concave-convex structure row has an outwardly concave curve. 15.

The said cross-sectional shape of all or a part of the said uneven | corrugated structure row | line consists of a curve which has an outwardly convex area | region and an outwardly concave area | region, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Light guide for surface light source device.

14. The light guide for a surface light source device according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of all or a part of the concavo-convex structure row is a substantially polygonal shape.

The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 13, wherein the cross-sectional shape of all or a part of the uneven structure row is a shape obtained by combining a straight line and a curve.

In the uneven structure row forming surface, a first region in which an uneven structure array having a curved cross section is arranged is formed near the primary light source, and the first region is adjacent to the first region. The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 13, wherein a second region in which an irregular structure row having a substantially polygonal shape is arranged is formed.

The absolute value of the inclination angle obtained for all the angles α ° of 0 ° or more and 80 ° or less is the maximum value of the existence ratio of the angle component of α ° or more and α ° + 10 ° or less in the second region in the second region. 20. The light guide for a surface light source device according to claim 19, wherein the light guide is larger than the first area.

The concave-convex structure row forming surface is obtained by blasting a part or all of the concave-convex structure row shape transfer surface of a mold and transferring the concave-convex structure row shape transfer surface by molding using the mold. The light guide for a surface light source device according to claim 1, wherein:

The concave-convex structure row forming surface is obtained by polishing a part or all of the concave-convex structure row shape transfer surface of a mold, and transferring the concave-convex structure row shape transfer surface by molding using the mold. The light guide for a surface light source device according to claim 1, wherein:

The concave-convex structure row forming surface is obtained by etching a part or all of the concave-convex structure row shape transfer surface of a mold, and transferring the concave-convex structure row shape transfer surface by molding using the mold. The light guide for a surface light source device according to claim 1, wherein:

The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 20, wherein the surface of the concavo-convex structure row has a blast mark on a part or the whole thereof.

The concave-convex structure row forming surface is transferred to the first concave-convex structure row shape transfer surface by molding using a first mold having a first concave-convex structure row shape transfer surface to obtain a molded product. A second mold having a second uneven structure array shape transfer surface by transferring a surface obtained by blasting a part or all of the surface corresponding to the first uneven structure array shape transfer surface of the object; 21. The method according to claim 1, wherein the second concave-convex structure row shape transfer surface is transferred by molding using the second mold. Light guide for surface light source device.

The light incident end surface is formed of an anisotropic rough surface, and the anisotropic rough surface has an average inclination angle in a direction along the light exit surface larger than an average inclination angle in a direction orthogonal to the light exit surface. The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 25, characterized in that:

The anisotropic rough surface has an average inclination angle of 3 ° to 30 ° in a direction along the light emission surface, and an average inclination angle of 5 ° or less in a direction orthogonal to the light emission surface. The light guide for a surface light source device according to claim 26, wherein:

The length of a region of the anisotropic rough surface with an inclination angle of 8 ° or more with respect to the anisotropic rough surface forming surface when measured in a direction perpendicular to the light exit surface is 5% or less of the total measured length. The light guide for a surface light source device according to any one of claims 26 to 27, characterized in that:

The surface light source device according to any one of claims 26 to 28, wherein the anisotropic rough surface has a roughened surface of a lens array extending in a direction perpendicular to the light exit surface. Light guide.

30. The light guide for a surface light source device according to claim 1, wherein a light emission mechanism is provided in at least one of the light emission surface and the back surface and / or inside the light guide.

The light emitting mechanism is formed on at least one of the light emitting surface and the back surface, and extends substantially along the direction of directivity of light incident on the rough surface or the light guide or substantially perpendicular thereto. 31. The light guide for a surface light source device according to claim 30, comprising a plurality of lens rows.

32. The surface light source device according to claim 31, wherein the plurality of lens rows have an average inclination angle in a direction of directivity of light incident on the light guide of 0.2 ° to 20 °. For light guide.

The light guide for a surface light source device according to any one of claims 31 to 32, wherein the surfaces of the plurality of lens rows are roughened.

31. The light guide for a surface light source device according to claim 30, wherein the light emission mechanism includes a component having a different refractive index from a main component of the light guide inside the light guide.

The required light divergence angle is 100 ° or more, and the absolute value of the inclination angle is 30 ° or more on almost the entire area from the light incident end face to the effective light emitting area on the uneven structure row forming surface. The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 34, wherein a region in which an existing ratio of an angle component of less than or equal to 0 ° is 10% or more is formed.

The required light spread angle is 90 ° or more, and the absolute value of the inclination angle is partially or wholly extended from the light incident end face to the effective light emitting area on the uneven structure row forming surface. The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 34, wherein a region in which an existing ratio of an angle component of 25 ° or more and 50 ° or less is 20% or more is formed.

The required light divergence angle is 80 ° or more, and the absolute value of the inclination angle is partially or entirely from the light incident end surface to the effective light emitting region on the uneven structure row forming surface. The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 34, wherein a region in which an existing ratio of an angle component of 25 ° or more and 50 ° or less is 10% or more is formed.

The required light spread angle is 70 ° or more, and the absolute value of the inclination angle is partially or entirely from the light incident end surface to the effective light emitting region on the uneven structure row forming surface. The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 34, wherein a region in which an existing ratio of an angle component of 20 ° or more and 50 ° or less is 10% or more is formed.

A plurality of diagonal lens arrays extending in a direction oblique to a direction of directivity of light incident on the light guide near the edge formed with the light incident end face on the light exit surface or the back surface; The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 38, wherein the light guide is formed.

The oblique lens array extends in a direction inclined at an angle corresponding to a half of a required spread angle of light with respect to a direction of directivity of light incident on the light guide. 40. The light guide for a surface light source device according to 39.

The oblique lens row has a cross-sectional shape orthogonal to the extending direction, and an absolute value of an inclination angle between a tangent line in each minute region and the oblique lens row forming surface is an angle component of 20 ° or more and 50 ° or less. The light guide for a surface light source device according to any one of claims 39 to 40, wherein an existence ratio of the light guide is 10% or more.

The light guide for a surface light source device according to any one of claims 1 to 41, the primary light source disposed adjacent to the light incident end face of the light guide, and a light exit surface of the light guide. And at least one light deflecting element disposed adjacent to the light guide, the light deflecting element being located opposite to the light exit surface of the light guide and a light exit surface opposite to the light exit surface. And extending in a direction substantially parallel to an incident edge formed on a light incident end face of the light guide on the light incident surface of the light deflecting element adjacent to the light guide and parallel to each other. A surface light source device comprising a plurality of lens arrays.

Each of the plurality of lens arrays on the light incident surface of the light deflecting element has two surfaces and totally reflects light incident from one of the surfaces by the other of the surfaces. 43. The surface light source device according to claim 42, wherein:

The surface light source device according to any one of claims 42 to 43, wherein a light reflection element is arranged to face a rear surface of the light guide.

The surface light source device according to any one of claims 42 to 44, wherein the light incident end surface is formed at one end edge or one corner of the light guide.

A plurality of the primary light sources are arranged at an interval adjacent to the one end edge or one corner of the light guide, and the absolute value of the inclination angle is 30 near the one end edge of the light guide. The region where the existence ratio of the angle component of not less than 50 ° and not more than 10% is not less than 10% is provided so that light coming from adjacent ones of the primary light sources overlaps in the region. The surface light source device according to claim 45.

A plurality of the primary light sources are arranged at intervals adjacent to the one end edge or one corner of the light guide, and an average inclination angle of a light emitting mechanism of the light guide is set at a position in front of the primary light source. The surface light source device according to any one of claims 45 to 46, wherein the surface light source device is different from the region between the region and the region.

A plurality of the primary light sources are arranged at an interval adjacent to the one end edge or one corner of the light guide, and only one of the primary light sources is turned on to light the light guide. In the area of 0.5 mm in width of 3 mm to 3.5 mm from the edge of the effective light emitting area on the side of the light incident end face, the normal luminance is measured at 1 mm intervals in the length direction, and the relationship between the measurement position and the luminance is plotted. 48. The method according to claim 45, wherein the obtained half-width distance is in the range of 0.8 to 1.2 times the distance between the adjacent primary light sources. Surface light source device.