JP2006156289A

JP2006156289A - 面光源装置用導光体及び面光源装置

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Publication number: JP2006156289A
Application number: JP2004348576A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Yamashita; 友義山下; Makoto Okawa; 真大川
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-06-15
Anticipated expiration: 2024-12-01
Also published as: JP4494177B2

Abstract

【課題】導光体薄型化に伴う導光体光入射端面近傍領域での輝度むらが視認されにくい面光源装置及びそれに用いる導光体を提供する。
【解決手段】光入射端面３１及び光出射面３３及び裏面３４を有しており、この裏面には光入射端面３１を横切る方向に延在し且つ互いに平行に配列された複数のプリズム列が形成されている面光源装置用導光体３であって、プリズム列のそれぞれの頂部は、その延在方向に関し少なくとも一部の領域ＲＶ１で、断面形状において第１曲率半径をもつ第１部分と第１曲率半径より小さな第２曲率半径をもつ第２部分とを含んでなる。領域ＲＶ１では、第１部分の長さと第２部分の長さとの合計に対する第１部分の長さの比率がプリズム列延在方向に関し変化している。光入射端面３１に対向して一次光源１を配置し、光出射面３３上に光偏向素子４を配置して、面光源装置を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エッジライト方式の面光源装置並びにそれに用いる導光体に関するものであり、特に、輝度むらの視認性の低減を企図した面光源装置及びそれに用いる導光体に関するものである。本発明の面光源装置は、例えば、携帯用ノートパソコン等のモニターや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使用される液晶表示装置のバックライトに、或いは、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、或いは、駅や公共施設などにおける案内表示板や看板として使用される液晶表示装置のバックライトに、或いは、高速道路や一般道路における交通標識等の標示装置として使用される液晶表示装置のバックライトに、好適である。

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と液晶表示素子とから構成されている。バックライトとしては、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、エッジライト方式の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。

このようなバックライトでは、一次光源から発せられ導光体を経て出射する光の伝搬形態に起因して、発光面の輝度分布に不均一が生ずる（輝度均斉度が低下する）ことがある。この輝度均斉度低下の１つの形態として、一次光源に近接する領域の輝度がその他の領域より高くなることが挙げられる。

このような輝度均斉度低下を防止するための手法として、例えば実公昭４０−２６０８３号公報（特許文献１）、実開昭６０−６０７８８号公報（特許文献２）及び実開昭６２−１５４４２２号公報（特許文献３）には、導光体の光出射面の一次光源に近い位置に光吸収性を有する膜或いは光透過抑制のための光線調整膜を配置することが開示されている。この手法は、一次光源に近い領域において導光体光出射面から出射する光の強度が一次光源から遠い領域において出射する光の強度より大きいことへの対処として、単に一次光源との距離の小さい光出射面領域からの光出射を制限しようとするものである。

ところで、近年、液晶表示装置では、その外形寸法に対する表示画面寸法の比率をできるだけ大きくして、表示効率を高めることが要請されている。従って、面光源装置においても、その外形寸法に対する発光面寸法の比率をできるだけ大きくし、即ち発光面の周囲に枠状に存在する構造部分（「額縁」と呼ばれることがある）の寸法をできるだけ小さくすることが要求されている。

一方、面光源装置では、その薄型化も要請されており、この要請に応ずるために導光体の薄型化が必要である。導光体が薄型化（例えば厚さ０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度）するに従い、上記輝度均斉度の低下の特殊な形態として、導光体の光入射端面に近接した（例えば２ｍｍ程度）光出射面位置に対応して光入射端面と平行に周囲より明るい筋状の明部（輝線）が観察されることがある。即ち、一次光源から発せられた光が導光体の光入射端面と光出射面との境界をなす導光体稜線において二次的な光源として機能することによる影響が面光源装置の発光面の輝度に現れるようになる。この影響は、主として光入射端面に近い領域に顕著に現れる。この現象は額縁幅が大きい場合には実際上は特に問題とならないが、上記のような小額縁幅の面光源装置では特にこの影響による輝度むらが視認されやすいという問題となる。

この輝線による輝度均斉度低下の防止に、上記特許文献１〜３のような手法を採用すると、輝線のみならずその周囲全体の輝度が低下しやすいという問題が生ずる。

一方、以上のような輝線の発生に伴って隣接輝線間に、光入射端面と平行に周囲より暗い筋状の暗部（暗線）が観察されることがある。

特開平８−２２７０７４号公報（特許文献４）には、このような暗線の発生を防止するための手法として、光入射端面から遠ざかるにしたがって光吸収率が徐々に低下する光吸収パターンを有する光吸収層を形成することが開示されている。

上記特許文献４の手法では、光吸収パターンとしてドット状パターン等のパターンを採用しているが、この場合、部分的に光を吸収しない領域が存在し、この領域での遮光が不十分となるので、輝線が観察されてしまうなどの問題がある。

以上のように、発光面の輝度むらの視認され易さの１つの形態として、光入射端面に近接する領域において、輝度の高い部分（輝線または輝帯）と輝度の低い部分（暗線または暗帯）とが特定の間隔で発生し、光入射端面とほぼ平行に延びる複数の明暗ラインとして視認されることが挙げられる。

このような光入射端面の近傍での輝度むらを防止するための手法として、例えば特開平１０−１５３７７８号公報（特許文献５）には、光出射面の光入射端面近傍の領域に隣接領域に比して光散乱性の高い帯状の光拡散領域を設けることが開示されている。また、同様な目的を達成すべく、例えば特開２００２−２１６５３０号公報（特許文献６）には、光出射面の光入射端面近傍の領域の表面の平均傾斜角を光出射面の他の領域より大きくすることが開示されている。

上記特許文献５及び特許文献６の手法によれば、光出射面の光入射端面近傍の領域の光散乱性または光拡散性を強くして、この領域での出射光量を増加させることで、暗帯を目立たなくし輝度むらの低減を図っている。
実公昭４０−２６０８３号公報実開昭６０−６０７８８号公報実開昭６２−１５４４２２号公報特開平８−２２７０７４号公報特開平１０−１５３７７８号公報特開２００２−２１６５３０号公報

本発明は、上記特許文献５及び特許文献６とは異なる手法により輝度むら特に導光体薄型化に伴う導光体光入射端面近傍領域での輝度むらが視認されにくい面光源装置及びそれに用いる導光体を提供することを目的とする。

本発明によれば、上記の課題を解決するものとして、
一次光源と組み合わせて面光源装置を構成するのに使用され、前記一次光源から発せられる光を導光する面光源装置用導光体であって、
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及び該光出射面の反対側の裏面を有しており、
前記裏面には前記光入射端面を横切る方向に延在し且つ互いに平行に配列された複数のプリズム列が形成されており、
前記プリズム列のそれぞれの頂部は、その延在方向に関し少なくとも一部の領域で、断面形状において第１曲率半径をもつ第１部分と前記第１曲率半径より小さな第２曲率半径をもつ第２部分とを含んでなることを特徴とする面光源装置用導光体、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記第１部分の長さと前記第２部分の長さとの合計に対する前記第１部分の長さの比率が前記延在方向に関し変化する比率変化領域が存在する。本発明の一態様においては、前記比率変化領域に隣接して、前記延在方向に関し前記光入射端面に近い側及び／または前記光入射端面から遠い側にはそれぞれ前記比率が一定の比率一定領域が存在している。本発明の一態様においては、前記比率変化領域において、前記比率は前記延在方向に関し連続的に単調変化する。本発明の一態様においては、前記比率変化領域が複数設けられている。本発明の一態様においては、前記比率は全ての前記比率変化領域及び全ての前記比率一定領域にわたって連続している。本発明の一態様においては、前記比率変化領域と前記比率一定領域との境界の位置は、前記プリズム列の配列方向に関して連続して位置する４以上の前記プリズム列同士の間では全て同一とならないように、前記プリズム列の配列方向に関して変化している。本発明の一態様においては、前記裏面の前記プリズム列の配列方向に関する中央の領域とその両側の領域とでは、前記延在方向に関する前記比率の分布の形態が異なる。

また、本発明によれば、上記の課題を解決するものとして、以上の面光源装置用導光体の光入射端面に対向して前記一次光源が配置されていることを特徴とする前記面光源装置、が提供される。

本発明の一態様においては、面光源装置は、更に、前記導光体の光出射面上に配置され、且つ前記導光体の光出射面から出射する光が入光する入光面及びその反対側の出光面を有する光偏向素子を備えている。本発明の一態様においては、前記光偏向素子は前記入光面に前記導光体の光入射端面に沿って延び且つ互いに平行に配列された複数のプリズム列を備えており、該プリズム列のそれぞれは前記導光体の光出射面からの光が入射する第１のプリズム面と入射した光が内面反射される第２のプリズム面とを有する。

以上のような本発明によれば、面光源装置用導光体の裏面に光入射端面を横切る方向に延在し且つ互いに平行に配列されて形成された複数のプリズム列のそれぞれの頂部を、その延在方向に関し少なくとも一部の領域で、断面形状において第１曲率半径をもつ第１部分と前記第１曲率半径より小さな第２曲率半径をもつ第２部分とを含んでなるものとしているため、輝度むら特に導光体薄型化に伴う導光体光入射端面近傍領域での輝度むらが視認されにくい面光源装置の提供が容易になる。

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。

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模式的斜視図であり、図２はその部分断面図である。図示されているように、本実施形態の面光源装置は、少なくとも一つの側端面を光入射端面３１とし、これと略直交する一つの表面を光出射面３３とする導光体３と、この導光体３の光入射端面３１に対向して配置され光源リフレクタ２で覆われた線状の一次光源１と、導光体３の光出射面上に配置された光偏向素子４と、導光体３の光出射面３３とは反対側の裏面３４に対向して配置された光反射素子５とを含んで構成されている。

導光体３は、ＸＹ面と平行に配置されており、全体として矩形板状をなしている。導光体３は４つの側端面を有しており、そのうちＹＺ面と平行な１対の側端面のうちの少なくとも一つの側端面を光入射端面３１とする。光入射端面３１は一次光源１と対向して配置されており、一次光源１から発せられた光は光入射端面３１に入射し導光体３内へと導入される。本発明においては、例えば、光入射端面３１とは反対側の側端面３２等の他の側端面にも光源を対向配置してもよい。

導光体３の光入射端面３１に略直交した２つの主面は、それぞれＸＹ面と略平行に位置しており、いずれか一方の面（図では上面）が光出射面３３となる。この光出射面３３に粗面からなる指向性光出射機構を付与することによって、光入射端面３１から入射した光を導光体３中を導光させながら光出射面３３から光入射端面３１および光出射面３３に直交する面（ＸＺ面）内において指向性のある光を出射させる。このＸＺ面内分布における出射光光度分布のピークの方向（ピーク光）が光出射面３３となす角度をαとする。角度αは例えば１０〜４０度であり、出射光光度分布の半値全幅は例えば１０〜４０度である。

導光体３の表面に形成する粗面やレンズ列は、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４による平均傾斜角θａが０．５〜１５度の範囲のものとすることが、光出射面３３内での輝度の均斉度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１〜１２度の範囲であり、より好ましくは１．５〜１１度の範囲である。この平均傾斜角θａは、導光体３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３としてＬ／ｔが２０〜２００程度のものを使用する場合は、平均傾斜角θａを０．５〜７．５度とすることが好ましく、さらに好ましくは１〜５度の範囲であり、より好ましくは１．５〜４度の範囲である。また、導光体３としてＬ／ｔが２０以下程度のものを使用する場合は、平均傾斜角θａを７〜１２度とすることが好ましく、さらに好ましくは８〜１１度の範囲である。

導光体３に形成される粗面の平均傾斜角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）から次の式（１）および式（２）
Δａ＝（１／Ｌ）∫_０ ^Ｌ｜（ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ・・・（１）
θａ＝ｔａｎ^−１（Δａ）・・・（２）
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。

さらに、導光体３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３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１の近傍で多量の光が出射して、光出射面３３内でのＸ方向における出射光の減衰が著しくなり、光出射面３３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３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光の出射光光度分布（ＸＺ面内）におけるピーク光の角度が光出射面の法線に対し５０〜８０度の範囲にあり、光入射端面と光出射面との双方に垂直なＸＺ面における出射光光度分布（ＸＺ面内）の半値全幅が１０〜４０度であるような指向性の高い出射特性の光を導光体３から出射させることができ、その出射方向を光偏向素子４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。

本発明において、導光体３からの光出射率は次のように定義される。光出射面３３の光入射端面３１側の端縁での出射光の光強度（Ｉ_０）と光入射端面３１側の端縁から距離Ｌの位置での出射光強度（Ｉ）との関係は、導光体３の厚さ（Ｚ方向寸法）をｔとすると、次の式（３）
Ｉ＝Ｉ_０（α／１００）［１−（α／１００））］^Ｌ／ｔ・・・（３）
のような関係を満足する。ここで、定数αが光出射率であり、光出射面３３における光入射端面３１と直交する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３から光が出射する割合（百分率：％）である。この光出射率αは、縦軸に光出射面２３からの出射光の光強度の対数をとり、横軸に（Ｌ／ｔ）をとり、これらの関係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。

なお、本発明では、上記のようにして光出射面３３に光出射機構を形成する代わりに或いはこれと併用して、導光体内部に光拡散性微粒子を混入分散することで指向性光出射機構を付与してもよい。

また、指向性光出射機構が付与されていない主面である裏面３４は、導光体３からの出射光の一次光源１と平行な面（ＹＺ面）での指向性を制御するために、光入射端面３１を横切る方向に、より具体的には光入射端面３１に対して略垂直の方向（Ｘ方向）に、延びる多数のプリズム列を配列したプリズム列形成面とされている。

本発明において、導光体３の裏面３４のプリズム列は、その頂部の断面形状が次のような特徴を有する。

図３に導光体３の平面図及びそのプリズム列部分のＡ−Ａ’断面図を示す。図３には光出射面側から透視した裏面３４の様子が示されている。プリズム列３４ａは、その頂部に断面形状が外方に凸の曲線を含む部分を有しており、この頂部の形態により区別される３つの領域を有する。即ち、プリズム列３４ａは、その延在方向（Ｘ方向）に関し光入射端面３１の側から順に位置する３つの領域ＲＣ１、ＲＶ１及びＲＣ２を有する。

図４に、各領域ＲＣ１、ＲＶ１及びＲＣ２におけるプリズム列３４ａの部分の断面形状を示す。プリズム列３４ａは、頂部を除く部分では平面からなるプリズム斜面３４ａ１，３４ａ２を有する。領域ＲＣ１では、頂部断面形状の曲線が第１の曲率半径Ｒ１（たとえば、図示されているように、２５μｍ）をもつ。領域ＲＣ２では、頂部断面形状の曲線がＲ１より小さい第２の曲率半径Ｒ２（たとえば、図示されているように、１０μｍ）をもつ。領域ＲＶ１では、頂部断面形状の曲線が、第１の曲率半径Ｒ１をもつ２つの第１部分ＬＲ１とこれらの間に位置する第２の曲率半径Ｒ２をもつ第２部分ＬＲ２とをもつ。第１の曲率半径Ｒ１は例えば２３〜２７μｍとすることができ、第２の曲率半径Ｒ２は例えば５〜１５μｍとすることができる。

断面形状における第１部分ＬＲ１の長さ（２つの第１部分の長さの合計）と第２部分ＬＲ２の長さとの合計に対する第１部分ＬＲ１の長さの比率は、プリズム列３４ａの延在方向に関し変化している。即ち、領域ＲＣ１との境界では上記比率は１００％であり、領域ＲＣ２との境界では上記比率は０％であり、これらの間において上記比率は連続的に単調変化している。ここで、単調変化とは、単調増加または単調減少のことを指す。従って、比率変化は、図示されているように領域ＲＶ１の全体にわたって一定の変化率で直線的に変化するものに限定されず、例えば少なくとも領域ＲＣ１との境界の近傍及び領域ＲＣ２との境界の近傍において変化率が次第に減少して境界における変化率が０となるようなものとしてもよい。このようにすることで、境界部分での輝度の不連続の視認性を低減することができる。このように、領域ＲＶ１は上記比率がプリズム列３４ａの延在方向に関し変化する比率変化領域であり、一方、領域ＲＣ１及びＲＣ２は上記比率がプリズム列３４ａの延在方向に関し一定の比率一定領域である。領域ＲＣ１を省略することも可能である。尚、第１部分ＬＲ１と第２部分ＬＲ２との間の２つの部分はそれぞれプリズム斜面３４ａ１，３４ａ２とほぼ同等の傾斜とする（即ち、それぞれプリズム斜面３４ａ１，３４ａ２とほぼ平行にする）ことができる。

図３及び図４には、導光体３における各部の寸法が例示されている。ここでは、プリズム列３４ａの配列ピッチとして５０μｍが例示されているが、本発明では、プリズム列３４ａの配列ピッチをたとえば１０〜１００μｍの範囲、好ましくは３０〜６０μｍの範囲とすることができる。また、ここでは、プリズム斜面３４ａ１，３４ａ２同士のなす角度として１００°が例示されているが、本発明では、プリズム斜面３４ａ１，３４ａ２同士のなす角度をたとえば８５〜１１０度の範囲とすることができる。これは、この角度をこの範囲とすることによって導光体３からの出射光を適度に集光させることができ、面光源装置としての輝度の向上を図ることができるためであり、より好ましくは９０〜１００度の範囲である。

導光体３としては、図１に示したような形状に限定されるものではなく、光入射端面の方が厚いくさび状等の種々の形状のものが使用できる。

以上のような導光体３は、光出射面３３を転写形成する第１の転写面を有する第１の型部材及び裏面３４を転写形成する第２の転写面を有する第２の型部材を用いて透光性合成樹脂を成形することで製造することができる。ここで、裏面３４の転写形成のための第２の転写面を形成するに際して、プリズム列３４ａに対応する第２の型部材のプリズム列対応部を、第１曲率半径Ｒ１の先端形状をもつ第１のバイトを用いて切削加工する第１工程と、第２曲率半径Ｒ２の先端形状をもつ第２のバイトを用いて切削加工する第２工程とを行って、形成することができる。比率変化領域ＲＶ１に対応する第２の型部材の比率変化領域対応部を形成するに際しては、上記第２工程において上記第２のバイトの切り込み深さを所望の様式で変化させる。第２工程は第１工程の後に行うことが好ましい。

光偏向素子４は、導光体３の光出射面３３上に配置されている。光偏向素子４の２つの主面４１，４２は全体として互いに平行に配列されており、それぞれ全体としてＸＹ面と平行に位置する。主面４１，４２のうちの一方（導光体３の光出射面３３側に位置する主面）は入光面４１とされており、他方が出光面４２とされている。出光面４２は、導光体３の光出射面３３と平行な平坦面とされている。入光面４１は、多数のＹ方向に延びるプリズム列が互いに平行に配列されたプリズム列形成面とされている。プリズム列形成面は、隣接するプリズム列の間に比較的幅の狭い底部平坦部（例えば、プリズム列のＸ方向寸法と同程度あるいはそれより小さい幅の平坦部）を設けてもよいが、光の利用効率を高める点からは底部平坦部を設けることなくプリズム列をＸ方向に連続して配列することが好ましい。

図１１に、光偏向素子４による光偏向の様子を模式的に示す。この図は、ＸＺ面内での導光体３からのピーク光（出射光分布のピークに対応する光）の進行方向の一例を示すものである。導光体３の光出射面３３から角度αで斜めに出射されるピーク光は、プリズム列の第１のプリズム面へ入射し第２のプリズム面により内面全反射されてほぼ出光面４２の法線の方向に出射する。また、ＹＺ面内では、上記のような導光体裏面３４のプリズム列の作用により広範囲の領域において出光面４２の法線の方向の輝度の十分な向上を図ることができる。

光偏向素子４のプリズム列のプリズム面の形状は、単一平面に限られず、例えば断面凸多角形状または凸曲面形状とすることができ、これにより、高輝度化、狭視野化を図ることができる。

光偏向素子４においては、所望のプリズム形状を精確に作製し、安定した光学性能を得るとともに、組立作業時や光源装置としての使用時におけるプリズム頂部の摩耗や変形を抑止する目的で、プリズム列の頂部に頂部平坦部あるいは頂部曲面部を形成してもよい。この場合、頂部平坦部あるいは頂部曲面部の幅は、３μｍ以下とすることが、面光源装置としての輝度の低下やスティキング現象による輝度の不均一パターンの発生を抑止する観点から好ましく、より好ましくは頂部平坦部あるいは頂部曲面部の幅は２μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以下である。

一次光源１はＹ方向に延在する線状の光源であり、該一次光源１としては例えば蛍光ランプや冷陰極管を用いることができる。この場合、一次光源１は、図１に示したように、導光体３の一方の側端面に対向して設置する場合だけでなく、必要に応じて反対側の側端面にもさらに設置することもできる。

光源リフレクタ２は一次光源１の光をロスを少なく導光体３へ導くものである。その材質としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックフィルムを用いることができる。図示されているように、光源リフレクタ２は、光偏向素子４を避けて、光反射素子５の端縁部外面から一次光源１の外面を経て導光体３の光出射面端縁部へと巻きつけられている。他方、光源リフレクタ２は、光反射素子５の端縁部外面から一次光源１の外面を経て光偏向素子４の出光面端縁部へと巻きつけることも可能である。このような光源リフレクタ２と同様な反射部材を、導光体３の光入射端面３１以外の側端面に付することも可能である。

光反射素子５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５として反射シートに代えて、導光体３の裏面３４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。

本発明の導光体３及び光偏向素子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３及び光偏向素子４の粗面等の表面構造やプリズム列又はレンチキュラーレンズ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。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の表面に、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。

以上のような一次光源１、光源リフレクタ２、導光体３、光偏向素子４及び光反射素子５を含んでなる面光源装置の発光面（光偏向素子５の出光面４２）上に、図２に示すように透過型の液晶表示素子８を配置することにより、本発明の面光源装置をバックライトとした液晶表示装置が構成される。液晶表示装置は、図２における上方から観察者により観察される。

本実施形態においては、導光体裏面３４に形成されるプリズム列３４ａは、その頂部断面形状の曲線が第１の曲率半径Ｒ１をもつ第１部分ＬＲ１と第２の曲率半径Ｒ２をもつ第２部分ＬＲ２とをもつ領域を有するので、この領域における第１部分ＬＲ１の長さと第２部分ＬＲ２の長さとの合計に対する第１部分ＬＲ１の長さの比率を適宜設定することで、プリズム列３４ａによる光の内面反射の形態を適宜設定することができる。特に、この第１部分ＬＲ１と第２部分ＬＲ２とをもつ領域を比率変化領域ＲＶ１とすることで、光入射端面近傍の輝線及び暗線による輝度むらが視認されにくくなる。また、比率変化領域ＲＶ１に隣接して比率一定領域ＲＣ１及びＲＣ２を配置し、領域ＲＣ１の比率を領域ＲＣ２の比率より大きくし、領域ＲＶ１においてプリズム列延在方向に関し比率が連続的に単調変化するようにし、更に領域ＲＣ１、ＲＶ１及びＲＣ２のすべてにわたってプリズム列延在方向に関し比率が連続するようにしているので、輝度むらが一層視認されにくくなる。

図５に、本発明による面光源装置の他の実施形態における導光体の平面図及びそのプリズム列部分のＡ−Ａ’断面図を示す。また、図６に、各領域におけるプリズム列の部分の断面形状を示す。これらの図において、上記図１〜図４の実施形態におけると同様の部材または部分には同一の符号が付されている。

本実施形態では、比率変化領域ＲＶ１と比率一定領域ＲＣ２との間に、比率変化領域ＲＶ１の側から順に、比率一定領域ＲＣ３、比率変化領域ＲＶ２、比率一定領域ＲＣ４及び比率変化領域ＲＶ３が配置されている。図５及び図６に示されているように、比率一定領域ＲＣ４は比率一定領域ＲＣ１と同一の断面形状であり、比率一定領域ＲＣ３は比率一定領域ＲＣ２と同一の断面形状である。また、図５に示されているように、比率変化領域ＲＶ３は比率変化領域ＲＶ１と同様に光入射端面側からその反対側の方へと比率が１００％から０％へと単調変化するものとされており、逆に比率変化領域ＲＶ２は光入射端面側からその反対側の方へと比率が％から１００％へと単調変化するものとされている。更に領域ＲＣ１〜ＲＣ４及び領域ＲＶ１〜ＲＶ３のすべてにわたってプリズム列延在方向に関し比率が連続するようにしている。

本実施形態では、比率変化領域を複数設けてプリズム列延在方向に関して比率を複数回にわたって変化させているので、上記図１〜図４の実施形態と同様の作用効果に加えて、面光源装置の発光面における輝度均斉度の一層の向上が可能となる。

図７に、本発明による面光源装置の更に別の実施形態における導光体の平面図及びそのプリズム列部分のＡ−Ａ’断面図を示す。また、図８に、各領域におけるプリズム列の部分の断面形状を示す。これらの図において、上記図１〜図４の実施形態におけると同様の部材または部分には同一の符号が付されている。

本実施形態では、導光体裏面のプリズム列の配列方向（Ｙ方向）に関する中央の領域Ｍとその両側の２つの領域Ｎとで、プリズム列延在方向に関する比率の分布の形態を異ならせている。領域Ｎの幅（Ｙ方向寸法）は、例えば、図７に示されているように２０〜５０ｍｍとすることができる。比率変化領域ＲＶ１’では、領域Ｎに属する部分では、上記図１〜図４の実施形態と同様に、比率が１００％から０％まで単調変化するようにしているが、領域Ｍに属する部分では、比率が１００％から２０％まで単調変化するようにしている。そして、比率変化領域ＲＶ１’に隣接する領域ＲＣＶでは、領域Ｎに属する部分では、上記図１〜図４の実施形態と同様に、比率を０％にしているが、領域Ｍに属する部分では、比率を２０％にしている。即ち、領域ＲＣＶは比率一定領域であるが、Ｙ方向に関しては一定比率値が変化している。

本実施形態では、領域ＲＣＶで、領域Ｍに属する部分に比べて領域Ｎに属する部分で比率を小さくしているので、上記図１〜図４の実施形態と同様の作用効果に加えて、領域Ｎにおける輝度低下を重点的に抑止することができる。

図９は、本発明による面光源装置の更に別の実施形態における導光体の部分平面図を示す。この図において、上記図１〜図４の実施形態におけると同様の部材または部分には同一の符号が付されている。

本実施形態では、比率変化領域ＲＶ１と比率一定領域ＲＣ１，ＲＣ２との境界が、プリズム列の配列方向（Ｙ方向）に関して順次変化している。このように領域の境界が一直線から外れた形態となるようにすることで、境界部分での輝度の不連続の視認性を更に一層抑制することができる。このような機能は、上記図５〜図６の実施形態や上記図７〜図８の実施形態においても、同様に実現することができる。

図１０は、図９の実施形態の変形例を示す。この変形例では、比率変化領域ＲＶ１と比率一定領域ＲＣ１との境界及び更には図示しないが比率変化領域ＲＶ１と比率一定領域ＲＣ２との境界を、プリズム列の配列方向（Ｙ方向）に関して不連続的に変化させている。この変化の周期は、プリズム列の配列方向に関して連続して位置する４以上のプリズム列３４ａ同士の間では全て同一とならないようにするのが、境界部分での輝度の不連続の視認性の抑制の観点からは好ましい。図１０では、プリズム列の配列方向に関して連続して位置する３つのプリズム列３４ａごとに、境界を変化させている。

本発明による面光源装置の実施形態を示す模式的斜視図である。図１の面光源装置の部分断面図である。導光体の平面図及びそのプリズム列部分のＡ−Ａ’断面図である。各領域におけるプリズム列の部分の断面形状を示す図である。導光体の平面図及びそのプリズム列部分のＡ−Ａ’断面図である。各領域におけるプリズム列の部分の断面形状を示す図である。導光体の平面図及びそのプリズム列部分のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’の断面図である。各領域におけるプリズム列の部分の断面形状を示す図である。本発明による面光源装置の実施形態における導光体の部分平面図である。図９の実施形態の変形例を示す図である。光偏向素子による光偏向の様子を模式的に示す図である。

符号の説明

１一次光源
２光源リフレクタ
３導光体
３１光入射端面
３２側端面
３３光出射面
３４裏面
３４ａプリズム列
３４ａ１，３４ａ２プリズム斜面
４光偏向素子
４１入光面
４２出光面
５光反射素子
８液晶表示素子

Claims

一次光源と組み合わせて面光源装置を構成するのに使用され、前記一次光源から発せられる光を導光する面光源装置用導光体であって、
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及び該光出射面の反対側の裏面を有しており、
前記裏面には前記光入射端面を横切る方向に延在し且つ互いに平行に配列された複数のプリズム列が形成されており、
前記プリズム列のそれぞれの頂部は、その延在方向に関し少なくとも一部の領域で、断面形状において第１曲率半径をもつ第１部分と前記第１曲率半径より小さな第２曲率半径をもつ第２部分とを含んでなることを特徴とする面光源装置用導光体。
前記第１部分の長さと前記第２部分の長さとの合計に対する前記第１部分の長さの比率が前記延在方向に関し変化する比率変化領域が存在することを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置用導光体。
前記比率変化領域に隣接して、前記延在方向に関し前記光入射端面に近い側及び／または前記光入射端面から遠い側にはそれぞれ前記比率が一定の比率一定領域が存在していることを特徴とする、請求項２に記載の面光源装置用導光体。
前記比率変化領域において、前記比率は前記延在方向に関し連続的に単調変化することを特徴とする、請求項３に記載の面光源装置用導光体。
前記比率変化領域が複数設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の面光源装置用導光体。
前記比率は全ての前記比率変化領域及び全ての前記比率一定領域にわたって連続していることを特徴とする、請求項３〜５のいずれかに記載の面光源装置用導光体。
前記比率変化領域と前記比率一定領域との境界の位置は、前記プリズム列の配列方向に関して連続して位置する４以上の前記プリズム列同士の間では全て同一とならないように、前記プリズム列の配列方向に関して変化していることを特徴とする、請求項３〜６のいずれかに記載の面光源装置用導光体。
前記裏面の前記プリズム列の配列方向に関する中央の領域とその両側の領域とでは、前記延在方向に関する前記比率の分布の形態が異なることを特徴とする、請求項３〜７のいずれかに記載の面光源装置用導光体。
請求項１〜８のいずれかに記載の面光源装置用導光体の光入射端面に対向して前記一次光源が配置されていることを特徴とする前記面光源装置。
更に、前記導光体の光出射面上に配置され、且つ前記導光体の光出射面から出射する光が入光する入光面及びその反対側の出光面を有する光偏向素子を備えていることを特徴とする、請求項９に記載の面光源装置。
前記光偏向素子は前記入光面に前記導光体の光入射端面に沿って延び且つ互いに平行に配列された複数のプリズム列を備えており、該プリズム列のそれぞれは前記導光体の光出射面からの光が入射する第１のプリズム面と入射した光が内面反射される第２のプリズム面とを有することを特徴とする、請求項１０に記載の面光源装置。