JP2008218321A - 面光源装置用導光体及びその製造方法並びに面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度低下が少なく且つ輝線が発生しにくい導光体を提供する。
【解決手段】エッジライト方式の面光源装置に使用される板状の導光体３であって、第１の主面３３が光出射面として機能し、光出射面３３に隣接する端面３１が光入射端面として機能し、第１の主面３３の反対側の第２の主面３４が、光入射端面３１に対し略直交するＸ方向に延在するプリズム列が複数互いに略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３４は、互いに隣接するプリズム列の間にプリズム列に沿って延在する粗面化部を有する。この粗面化部は、少なくとも光入射端面３１に隣接する領域に形成されている。粗面化部は、プリズム列の延在方向に沿って少なくとも一部の領域において、粗面化の程度が光入射端面３１から遠ざかるにつれて次第に低減している。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトとして使用され得る面光源装置を構成するのに好適な面光源装置用導光体及びその製造方法に関するものである。更に、本発明は、そのような面光源装置用導光体を用いた面光源装置に関するものである。

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、導光体の光出射面から斜め方向に出射する光を、導光体の光入射端面及び光出射面の双方と直交する面内において、導光体光出射面法線の方へと偏向させるために、光偏向素子が使用される。光偏向素子は、典型的にはプリズムシートである。このプリズムシートは、一方の面が平面とされ、他方の面がプリズム列形成面とされている。プリズム列形成面は、多数のプリズム列を所定ピッチで互いに平行に配列してなるものである。

液晶表示装置による高精細画像表示の要請に応えるために、バックライトには高輝度であることが要求される。高輝度化のために、プリズムシートのプリズム列形成面を導光体に対向するようにして配置すること（即ち、プリズム列形成面を、導光体光出射面からの光が入射する入光面とすること）ができる。

バックライトでは、更に、所要方向とくに導光体光出射面法線方向の輝度を高めるべく、導光体からの出射光の線状または棒状の一次光源と平行な面内での指向性を制御するために、導光体の光出射面またはその反対側の裏面を、光入射端面に対して略垂直の方向に延びる多数のプリズム列を互いに平行になるように配列したプリズム列形成面とすることができる。

このような高輝度のバックライトにおいては、とくに、発光面における導光体光入射端面近傍の領域に輝線が現れることがある。この輝線は、導光体光出射面法線方向から角度４５度傾いた斜め方向から一次光源を覗き込むように発光面を観察するときに、顕著に視認される。

このような輝線の発生を防止するために、例えば特開２００２−３２４４２２号公報（特許文献１）に記載されているように、導光体の裏面に形成されるプリズム列の光入射端面近傍の領域の表面（プリズム面）を粗面化することが提案されている。
特開２００２−３２４４２２号公報

上記特許文献１に記載の手法のように導光体のプリズム列の光入射端面近傍領域のプリズム面を粗面化することで輝線の出現はある程度抑制されるが、この領域のプリズム面が全体的に粗面化されるので、所要方向の輝度とくに法線方向の輝度が低下しやすいという問題が生ずる。

そこで、本発明は、以上のような技術的課題に鑑み、輝度低下が少なく且つ輝線が発生しにくい導光体を提供することを目的とする。

また、本発明は、以上のような導光体を用いた面光源装置を提供することをも目的とする。

本発明によれば、上記の課題を解決するものとして、
エッジライト方式の面光源装置に使用される板状の導光体であって、
第１の主面が光出射面として機能し、該光出射面に隣接する少なくとも１つの端面が光入射端面として機能し、
前記第１の主面およびその反対側の第２の主面のうちの少なくとも一方が、前記光入射端面に対し略直交する方向に延在するプリズム列が複数互いに略平行に配列されたプリズム列形成面とされており、
前記プリズム列形成面は、互いに隣接する前記プリズム列の間に該プリズム列に沿って延在する粗面化部を有す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、前記粗面化部は、少なくとも前記光入射端面に隣接する領域に形成されている。本発明の一態様においては、前記粗面化部は、前記プリズム列の延在方向に沿って少なくとも一部の領域において、粗面化の程度が前記光入射端面から遠ざかるにつれて次第に低減している。

また、本発明によれば、上記の課題を解決するものとして、
上記面光源装置用導光体を製造する方法であって、
前記プリズム列に対応する形状転写面を持つ型部材を作製し、
次いで、前記型部材の形状転写面に対してブラスト処理を行うことで、互いに隣接する前記型部材の前記プリズム列の頂点部を粗面化することにより前記型部材の形状転写面上に粗面化部を形成し、
次いで、前記型部材の形状転写面を転写して合成樹脂シートの表面に前記プリズム列および粗面化部を形成することを特徴とする、面光源装置用導光体の製造方法、
が提供される。

また、本発明によれば、上記の課題を解決するものとして、
上記面光源装置用導光体を製造する方法であって、
前記プリズム列に対応する形状の第１の領域と前記粗面化部にほぼ対応する形状の第２の領域とからなる形状転写面を持つ型部材を作製し、
次いで、前記型部材の形状転写面に対してブラスト処理を行うことで、前記第２の領域を粗面化すると共に前記粗面化部に対応する形状となし、
次いで、前記型部材を用いて合成樹脂シートの表面に前記プリズム列および粗面化部を形成することを特徴とする、面光源装置用導光体の製造方法、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記ブラスト処理は、前記プリズム列の配列ピッチの０．３倍〜５倍の平均粒径を持つブラスト粒子を吹き付けることで行われる。

更に、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、該一次光源から発せられる光が導入され導光され出射する上記面光源装置用導光体と、該面光源装置用導光体からの出射光が入光されるように配置された光偏向素子とを含んでなり、
前記一次光源は前記導光体の光入射端面に隣接して配置されており、前記光偏向素子は前記導光体の光出射面に対向するようにして配置されていることを特徴とする面光源装置、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記光偏向素子はプリズムシートであり、該プリズムシートは前記導光体の光出射面と対向するように位置する入光面がプリズム列形成面とされており、該プリズムシートのプリズム列形成面は複数のプリズム列を互いに略平行に延在するように配列することで形成されている。

以上のような本発明の面光源装置用導光体によれば、プリズム列形成面は互いに隣接するプリズム列の間の谷部に該プリズム列に沿って延在する粗面化部を有するので、この面光源装置用導光体を用いて構成される面光源装置において、この粗化面部での光拡散に基づき、輝線の発生を抑制する作用が得られ、しかもプリズム列のプリズム面は粗面化されていないので輝度低下は少ない。

また、以上のような本発明の面光源装置用導光体の製造方法によれば、以上のような特徴を持つ面光源装置用導光体の製造を、プリズム列形成面の転写に使用される型部材の形状転写面の形状をブラスト処理により変化させるという簡単な工程の追加のみで実現することができ、この工程追加による製造コストの上昇は小さい。

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用導光体を用いた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はその模式的部分断面図である。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で覆われた棒状または線状の一次光源１と、導光体３の光出射面上に配置された光偏向素子としてのプリズムシート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つの端面を有しており、そのうちＹＺ面と平行な１対の端面のうちの少なくとも一つの端面を光入射端面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とは反対側の端面３２等の他の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、いずれか一方の主面（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（ｄ）と入射光が伝搬する方向の長さ（Ｌ）との比（Ｌ／ｄ）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／ｄ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／ｄ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。光出射率を０．５％以上とすることにより、導光体３から出射する光量が多くなり十分な輝度が得られる傾向にある。また、光出射率を５％以下とすることにより、一次光源１の近傍での多量の光の出射が防止され、光出射面３３内でのＸ方向における出射光の減衰が小さくなり、光出射面３３での輝度の均斉度が向上する傾向にある。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、その出射方向をプリズムシート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ｄとすると、次の式（３）
Ｉ＝Ｉ_０（α／１００）［１−（α／１００）］^Ｌ／ｄ ・・・ （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ｄ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／ｄ）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が配列されたプリズム列形成面とされている。

図３に、導光体３の模式的部分拡大断面図を示す。プリズム列形成面３４は、Ｘ方向に延在するプリズム列３４１が複数互いに平行に配列され、且つ互いに隣接するプリズム列同士の間に該プリズム列に沿ってＸ方向に延在する粗面化部３４２が配列されてなる。

プリズム列３４１の配列ピッチＰは例えば１０〜１００μｍの範囲、好ましくは３０〜６０μｍの範囲である。また、プリズム列３４１の頂角θは、たとえば６０〜１５０度の範囲とすることができる。これは、頂角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ＹＺ面内において適度に集光させることができ、面光源装置の輝度の向上を図ることができるためである。また、この頂角θは面光源装置における光入射端面３１の近傍での輝線の発生にも影響を与え、例えば輝線抑制と集光効果とのバランスを考えた場合、頂角θはより好ましくは９０〜１００度の範囲である。プリズム列３４１は、２つのプリズム面３４１ａ，３４１ｂからなる。これらのプリズム面は、所望の光学特性を維持する点から、光学的に十分に平滑な面（鏡面）とされているのが好ましい。

粗面化部３４２は、その幅Ｗがプリズム列３４１の配列ピッチＰの０．０１倍〜０．４倍であるのが好ましく、０．０２倍〜０．３倍であるのが更に好ましく、０．０４倍〜０．２倍であるのが特に好ましい。これは、粗面化部４１２の幅Ｗが配列ピッチＰの０．０１倍〜０．４倍の範囲内であれば、粗面化部３４２での光拡散に基づく輝線発生抑制作用が得られ、しかもプリズム列３４１による光偏向作用の低下を少なくできるからである。粗面化部３４２の表面の粗面化度は、Ｘ方向の中心線平均粗さＲａで０．０８〜０．４μｍ、好ましくは０．１〜０．２５μｍ、十点平均粗さＲｚで０．０８〜１．２μｍ、好ましくは０．１〜０．８μｍとすることが好ましい。これらの粗さ値は、粗面化部３４２の中央（即ち谷底部）において該粗面化部の延在方向に沿う１００μｍの表面形状に基づき得ることができる。

上記の粗面化部３４２の表面形状の測定は、たとえば走査型共焦点レーザー顕微鏡（例えばオリンパス（株）社製のＬＥＸＴ ＯＬＳ３０００［商品名］）を用いて行うことができる。

粗面化部３４２は、プリズム列延在方向に関して導光体の全長にわたって形成されていてもよいが、必ずしもそれに限られることはなく、少なくとも光入射端面３１に隣接する領域に形成されている。これにより、面光源装置における光入射端面３１の近傍での輝線発生を抑制することができる。

また、粗面化部３４２は、プリズム列延在方向に関して少なくとも一部の領域において、粗面化の程度が光入射端面３１から遠ざかるにつれて次第に低減していてもよい。尚、粗面化の程度は、たとえば中心線平均粗さＲａや十点平均粗さＲｚにより表すことができる。粗面化部３４２の機能は、とくに、光入射端面３１の近傍において重要であるので、図４に示されるように、光入射端面３１からのＸ方向距離が０からｘ１までの領域の粗面化の程度Ｒ（％）を１００としたときに、光入射端面３１からのＸ方向距離がｘ１からｘ２（ｘ１より大きく且つ導光体３のＸ方向寸法以下）までの領域の粗面化の程度Ｒ（％）を、１００からｒへと次第に低減するようにするのが好ましい。ｒは、例えば、０〜５０である。この低減は連続的または段階的なものとすることができる。ｘ１は０〜８０ｍｍが好ましく、１０〜６０ｍｍがより好ましく、１０〜４０ｍｍがさらに好ましい。また、ｘ２は例えば導光体３のＸ方向寸法の１／５〜３／４とすることができる。

図５は、粗面化部３４２のＹＺ断面の変形例を示す模式図である。図５を参照して、プリズム列３４１と粗面化部３４２とのＺ方向の位置関係を説明する。粗面化部３４２は、互いに隣接するプリズム列３４１の間の谷部を埋めたような形態をなしている。そこで、この谷部が埋められる前の仮想的な形状、即ちプリズム列同士が密接して形成されていたとした場合の形状（これは、プリズム列３４１のプリズム面３４１ａ，３４１ｂを延長することで形成される）を想定する。そして、ここでのプリズム列の高さをＨ０とし、隣接プリズム列の境界をなす仮想谷部Ｏと粗面化部３４２の平均的高さとの差をＨ１とした場合に、Ｈ１は０．２μｍ以上且つ２μｍ以下であるのが好ましい。また、比Ｈ１／Ｈ０は１〜１５％であるのが好ましい。

以上の説明では導光体３の第１の主面である光出射面３３に光出射機構が形成され且つ第２の主面である裏面３４がプリズム列形成面とされているが、それとは逆に、裏面３４に光出射機構を形成し且つ光出射面３３をプリズム列形成面としてもよい。更に、上記のように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するような場合には、光出射面３３および裏面３４の双方をプリズム列形成面とすることができる。

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。

導光体３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。

以上のような導光体３は、プリズム列３４１及び粗面化部３４２を有するプリズム列形成面からなる裏面３４を転写形成する形状転写面を有する型部材を用いて、合成樹脂シートの表面に対する賦形を行うことで、製造することができる。この型部材の作製に関して、図６を参照しながら説明する。

先ず、図６（ａ）に示されるようにして、上記プリズム列３４１のプリズム面３４１ａ，３４１ｂに対応する形状の第１の領域３４１ａ’，３４１ｂ’からなる形状転写面を持つ型部材３４’を作製する。

また、あらかじめ第１の領域３４１ａ’，３４１ｂ’と粗面化部３４２にほぼ対応する形状の第２の領域３４２”とからなる形状転写面を持つ型部材３４’を作製してもよい（図６（ｂ））。ここで、第２の領域３４２”についての「粗面化部３４２にほぼ対応する」形状とは、ＹＺ断面の粗面化部３４２に相当し、後述のブラスト処理により粗面化部３４２に対応し、転写して粗面化部３４２を与える形状のことを指す。

次いで、型部材３４’の形状転写面に対してブラスト処理を行うことで、粗面化部３４２’を形状転写面に形成させる。このようなブラスト処理は、ブラスト粒子が型部材３４’の第１の領域３４１ａ’，３４１ｂ’にはほとんど吹き付けられず、且つ第１の領域３４１ａ’，３４１ｂ’が接する頂部あるいは第２の領域３４２”にのみ吹き付けられるようにして行われる。具体的には、たとえば、型部材３４’の凹部の奥には入り込まないような大きさ（粒径）のブラスト粒子を用いて、ブラスト処理を実施する。ブラスト粒子の吹き付けを図６（ｂ）に示される断面に関して上方から行う場合には、型部材のプリズム列の頂角θとピッチＰとに応じて、適切な粒径範囲内のブラスト粒子ＢＰを使用すればよい。例えば、プリズム頂角θが８５〜１１０度の場合には、平均粒径がピッチＰの０．３倍以上のものを使用することが好ましい。ブラスト粒子ＢＰの粒径が大きすぎると粗面化度が小さくなるので、粒径は最大でもピッチＰの５倍程度であるのが好ましい。ブラスト粒子ＢＰの粒径は、より好ましくはピッチＰの０．６倍〜３倍であり、更に好ましくはピッチＰの０．９倍〜１．５倍である。ブラスト圧力は、使用するブラスト粒子の材質及び粒径や、型部材３４’の材質などに応じて適宜設定することができるが、たとえばサクション式のブラスト機の場合、０．０１〜１ＭＰａを挙げることができる。以上のようなブラスト処理を適宜の時間行うことで、図６（ｃ）に示されるような、プリズム列に対応する形状の第１の領域３４１ａ’，３４１ｂ’と粗面化部に対応する形状の第２の領域３４２’とからなる形状転写面を持つ型部材３４’が得られる。

ブラスト処理においては、ブラスト粒子ＢＰの吹き付けの向きを形状転写面の法線方向と異なる、斜め方向にすることも可能である。この場合には、上記図６（ｃ）の場合に比べて、ブラスト圧の制御が容易な粒径の小さなブラスト粒子を使用することができる。

プリズム列３４１のプリズム面３４１ａ，３４１ｂは、光学的に十分に平滑な面であり、型部材３４’の第１の領域３４１ａ’，３４１ｂ’がブラスト処理前において既にプリズム面３４１ａ，３４１ｂに対応する形状に形成されており、この領域はブラスト処理の影響を殆ど受けない。

以上のようにして作製される型部材と、平面状の形状転写面を持つ型部材とを用いて、合成樹脂成形を行うことで、導光体３を得ることができる。即ち、以上のようにして作製される型部材を用いて合成樹脂シートの表面の賦形を行うことで、所要のプリズム列形成面を持つ導光体３を得ることができる。この合成樹脂シートの表面の賦形は、熱プレス、押出成形または射出成形等により行うことができる。

図１に戻って、プリズムシート４は、導光体３の光出射面３３上に配置されている。プリズムシート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方向に延在す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。プリズム列の配列ピッチは例えば１０μｍ〜５００μｍであり、１０μｍ〜１００μｍが好ましい。この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７に、プリズムシート４による光偏向の様子を示す。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面へ入射し第２面により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３４１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。

プリズムシート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。

本発明のプリズムシートにおいては、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平坦部あるいは曲面部を形成してもよい。この場合、プリズム列頂部に形成する平坦部あるいは曲面部の幅は、３μｍ以下とすることが、面光源装置の輝度の低下やスティッ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２μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以下である。

プリズムシート４は、上記導光体３と同様な光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。

一次光源１はＹ方向に延在する棒状または線状の光源であり、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、プリズムシート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の外面を経てプリズムシート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。

以上のような一次光源１、光源リフレクタ２、導光体３、プリズムシート４及び光反射素子５を含んでなる面光源装置の発光面（プリズムシート４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３のプリズム列形成面が上記のような特徴を持つので、面光源装置において輝線発生が抑制され且つ輝度低下が少ない。特に、本実施形態では、導光体３のプリズム列形成面において、プリズム列３４１により十分な指向性制御機能が得られると共に、とくに光入射端面に隣接する領域において互いに隣接するプリズム列３４１間に形成される粗面化部３４２により良好な輝線発生抑制機能が得られる。

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。

［実施例１］
次のようにして導光体３のプリズム列形成面３４を転写形成するための第１の型部材を作製した。

即ち、厚さ３０ｍｍ，３０８ｍｍ×１９７ｍｍのステンレス系合金（ＳＵＳ４２０）の板状体の表層に無電解ニッケルめっき処理を施し、その表面を鏡面仕上げした。その鏡面仕上げした表層に、頂角１００°の二等辺三角形断面を有するプリズム列をピッチ５０μｍで互いに平行に配列したプリズムパターンを機械切削加工により形成した。また、そのプリズム列の延在方向に関して光入射端面側の３０ｍｍの領域においては、品位を向上させるため各プリズム列の二等辺三角形断面形状の底部のＲ部を図６（ｄ）のように徐々に二重に変化させるように機械切削加工した。

続いて、以上のようにして機械切削加工された板状体の全面に対して、粒径分布において４５μｍ未満の割合が３０％以下、４５μｍ以上で７５μｍ未満の割合が６０％以上、７５μｍ以上で９０μｍ未満の割合が１０％以下のガラスビーズ（ポッターズ・バロティーニ（株）社製Ｊ−２２０［商品名］）を用いて、ブラスト処理を行った。このブラスト処理では、表面から吹付けノズルまでの距離を５２０ｍｍ、ノズルの移動速度を２．０ｍ／ｍｉｎ、ノズル走査ピッチを２．５ｍｍとした。また、吹きつけ方向は板状体の法線方向であった。また、吹付け圧力は、光入射端面からの距離０ｍｍ〜２０ｍｍの領域では０．０６ＭＰａ、２０ｍｍ〜３０ｍｍの領域では０．０５ＭＰａ、３０ｍｍ〜４０ｍｍの領域では０．０４ＭＰａ、４０ｍｍ〜１９７ｍｍの領域では０．０３ＭＰａとした。これにより光入射端面側がより高い程度に粗面化され、それ以外は緩やかに粗面化の程度が小さくなるようにした。

一方、次のようにして導光体３の光出射面３３を転写形成するための第２の型部材を作製した。即ち、鏡面仕上げをした有効面積３０８ｍｍ×１９７ｍｍ、厚さ３ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）の板状体の表面に対して均一にブラスト処理を行った。

以上のようにして得られた第１及び第２の型部材を用いて、透明アクリル樹脂の射出成形を行い、３０７ｍｍ×１９６ｍｍの長方形で、厚さが光入射端面側（長さ３０７ｍｍの辺のうちの一方の側）から反対側の端面の方へと２．０ｍｍから０．７ｍｍまで連続的に変化するくさび形状で、光出射面が粗面化され、裏面にプリズムパターンが形成され、その隣接プリズム列間に粗面化部が形成された導光体３を得た。さらに、光入射端面の粗さを整えるため、光入射端面を機械加工により適度に粗面化した。

この導光体３のプリズム列形成面を顕微鏡で観察したところ、図８に示すように、プリズム列はほとんど粗面化されておらず、隣接プリズム列間の谷部において粗面化部３４２は適切に形成されていた。

得られた導光体３の光入射端面３１に対向するようにして、導光体の長手方向に沿って冷陰極管からなる一次光源１を配置し、光源リフレクタ２で覆った。導光体３のプリズムパターンの付与された裏面３４に対向するように光散乱反射シートからなる光反射素子５を配置し、粗面からなる光出射面３３に対向するように多数のプリズム列の並列配置が形成されたプリズムシートからなる光偏向素子４を、そのプリズム列形成面が導光体光出射面側となるようにして配置し、面光源装置を作製した。

得られた面光源装置の一次光源を点灯して、発光面の光入射端面の近傍を、一次光源および光源リフレクタを覗き込むような角度（発光面法線方向に対して約４５°）で観察したところ、輝度ムラとなる輝線は視認できなかった。また、発光面の法線方向の輝度を測定したところ、後述の比較例１で作製した面光源装置の輝度測定結果との差は見られなかった。

［比較例１］
第１の型部材を作製するに際してブラスト処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様の工程を実行し、導光体を得た。この導光体のプリズム列形成面の顕微鏡観察の結果を図１０に示す。

得られた導光体を用いて、実施例１と同様にして面光源装置を作製した。面光源装置の一次光源を点灯して、実施例１と同様にして観察したところ、輝度ムラとなる輝線が視認された。

［比較例２］
第１の型部材を作製する際のブラスト処理において、ステンレス系合金の板状体の表面から吹付けノズルまでの距離を３２０ｍｍとし、更に吹付け圧力を全面均一に０．０３ＭＰａとしたこと以外は、実施例１と同様の工程を実行し、導光体を得た。

この導光体のプリズム列形成面を顕微鏡で観察したところ、図１１に示すように、隣接プリズム列間の粗面化部３４２が広くなっていた。

得られた導光体を用いて、実施例１と同様にして面光源装置を作製した。面光源装置の一次光源を点灯して、実施例１と同様にして観察したところ、輝度ムラとなる輝線は視認できなかったが、発光面の法線方向の輝度を測定したところ、比較例１で作製した面光源装置の輝度測定結果と比較して、輝度の低下が見られた。

本発明による面光源装置用導光体を用いた面光源装置の一実施形態を示す模式的斜視図である。 図１の面光源装置の模式的部分断面図である。 図１の面光源装置の導光体の模式的部分拡大断面図である。 粗面化部における粗面化の程度の変化を示すグラフである。 粗面化部のＹＺ断面の変形例を示す模式図である。 本発明による面光源装置用導光体の製造方法の一実施形態における型部材の作製を説明するための模式的断面図である。 プリズムシートによる光偏向の様子を模式的に示す図である。 面光源装置用導光体のプリズム列形成面の顕微鏡観察結果を示す図である。 面光源装置用導光体のプリズム列形成面の顕微鏡観察結果を示す図である。 面光源装置用導光体のプリズム列形成面の顕微鏡観察結果を示す図である。

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 端面
３３ 光出射面
３４ 裏面
３４１ プリズム列
３４１ａ，３４１ｂ プリズム面
３４２ 粗面化部
４ プリズムシート
４１ 入光面
４２ 出光面
５ 光反射素子
８ 液晶表示素子
３４’ 型部材
３４１ａ’，３４１ｂ’ 第１の領域
３４２’，３４２” 第２の領域
ＢＰ ブラスト粒子

Claims (8)

1. エッジライト方式の面光源装置に使用される板状の導光体であって、
   第１の主面が光出射面として機能し、該光出射面に隣接する少なくとも１つの端面が光入射端面として機能し、
   前記第１の主面およびその反対側の第２の主面のうちの少なくとも一方が、前記光入射端面に対し略直交する方向に延在するプリズム列が複数互いに略平行に配列されたプリズム列形成面とされており、
   前記プリズム列形成面は、互いに隣接する前記プリズム列の間に該プリズム列に沿って延在する粗面化部を有することを特徴とする面光源装置用導光体。
2. 前記粗面化部は、少なくとも前記光入射端面に隣接する領域に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置用導光体。
3. 前記粗面化部は、前記プリズム列の延在方向に沿って少なくとも一部の領域において、粗面化の程度が前記光入射端面から遠ざかるにつれて次第に低減していることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載の面光源装置用導光体。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源装置用導光体を製造する方法であって、
   前記プリズム列に対応する形状転写面を持つ型部材を作製し、
   次いで、前記型部材の形状転写面に対してブラスト処理を行うことで、互いに隣接する前記型部材の前記プリズム列の頂点部を粗面化することにより前記型部材の形状転写面上に粗面化部を形成し、
   次いで、前記型部材の形状転写面を転写して合成樹脂シートの表面に前記プリズム列および粗面化部を形成することを特徴とする、面光源装置用導光体の製造方法。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源装置用導光体を製造する方法であって、
   前記プリズム列に対応する形状の第１の領域と前記粗面化部にほぼ対応する形状の第２の領域とからなる形状転写面を持つ型部材を作製し、
   次いで、前記型部材の形状転写面に対してブラスト処理を行うことで、前記第２の領域を粗面化すると共に前記粗面化部に対応する形状となし、
   次いで、前記型部材を用いて合成樹脂シートの表面に前記プリズム列および粗面化部を形成することを特徴とする、面光源装置用導光体の製造方法。
6. 前記ブラスト処理は、前記プリズム列の配列ピッチの０．３倍〜５倍の平均粒径を持つブラスト粒子を吹き付けることで行われることを特徴とする、請求項４または５に記載の面光源装置用導光体の製造方法。
7. 一次光源と、該一次光源から発せられる光が導入され導光され出射する請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源装置用導光体と、該面光源装置用導光体からの出射光が入光されるように配置された光偏向素子とを含んでなり、
   前記一次光源は前記導光体の光入射端面に隣接して配置されており、前記光偏向素子は前記導光体の光出射面に対向するようにして配置されていることを特徴とする面光源装置。
8. 前記光偏向素子はプリズムシートであり、該プリズムシートは前記導光体の光出射面と対向するように位置する入光面がプリズム列形成面とされており、該プリズムシートのプリズム列形成面は複数のプリズム列を互いに略平行に延在するように配列することで形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の面光源装置。