JP2009295334A - 面光源素子および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点状発光素子を用いても、輝度分布が均一な面光源素子および前記面光源素子を用いた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】前記面光源素子１は、導光体７と、導光体７の少なくとも一方の側面に配設された線状光源体２とで構成されている。前記光源体２は、並べられた複数の発光素子と、これらの発光素子を封止する透光性樹脂基板とを備えていてもよい。前記基板は、その光出射面側を開口側とする第１の切欠部６および第２の切欠部５を備えていてもよく、前記第１の切欠部６は、前記隣り合う発光素子３の中間位置に対向して設けられ、前記第２の切欠部５は前記発光素子に対向して設けられていてもよい。前記導光体７は、前記光源体２からの光を入射する面８において、前記第２の切欠部５に対向する面で前記光源体２側を開口とした凹部９形状を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話、ＰＤＡ、ビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、パーソナルコンピュータ、コンピュータ用モニタ、テレビ受像機、広告用看板などに利用される面光源素子および前記面光源素子を用いた液晶表示装置に関する。

携帯電話、ＰＤＡ、ビデオカメラなどの小型表示装置やカーナビゲーションシステム、パーソナルコンピュータ、コンピュータ用モニタ、テレビ受像機、広告用看板などの中大型表示装置として広く使用されるようになった液晶ディスプレイは、面状に光を発する面光源素子（バックライト）と映像情報を与える透過型または半透過型の液晶表示パネルとで構成され、前記液晶表示パネルが与えた映像情報により光の透過率がコントロールされることによって文字および映像が表示される。

近年、エッジライト型の光源として、ランプ寿命の長期化や軽量化の観点から、蛍光灯などの線状の発光素子に代わり発光ダイオードが注目されている。しかしながら、発光ダイオードなどの点状発光素子を用いると、各点状発光素子の間に暗領域が存在するため、面光源素子に輝度ムラが生じてしまう。特に、近年、発光ダイオードの性能向上により、発光ダイオードの高輝度化が進んでいる。しかし、このような高輝度化は、点状発光素子の数を減らして軽量化できるという利点がある一方で、使用数の減少に伴い各光源間の間隔が広がるため、暗領域と明領域との落差が激しくなり、面光源素子に対して、更なる輝度ムラを発生させる。

このような輝度ムラを解消するため、特開２００４−１７７８９０号公報（特許文献１）には、導光板と、この導光板の所定の辺の側面を光入射面として、その光入射面と対向的に配置される複数の発光ダイオードとで構成されたサイドライト型バックライト装置が開示されている。このバックライト装置では、前記導光板の光入射面の両端を傾斜させて、両端に配置される端部光源が導光板の中心側を向くように設定させることにより、端部光源の光を有効に用いて、導光板全体を明るくさせている。しかしながら、このようなバックライト装置では、依然として、発光ダイオード間に存在する暗領域に起因した輝度ムラを改善することはできない。
特開２００４−１７７８９０号公報

そこで、本発明の目的は、点状発光素子を用いても、光源からの光を、導光板内でより広い範囲に広げることが可能であり、光が導光板内で均一に広がり、面内の輝度均一性が向上して、外観品位が向上する面光源素子を提供することにある。
本発明の別の目的は、導光板内での光の進行方向を揃えることが可能であり、より高い輝度均一性が実現できる面光源素子を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、面内の輝度均一性を向上するとともに、導光体内の光を効率よく正面方向へ出射させることができる面光源素子を提供することにある。

本発明者らは上記の課題を解決するため以下の点について鋭意検討したところ、点状発光素子の数が少ない場合であっても、導光体の光入射端面において、点状発光素子の位置と対応させて、導光体に特定の凹部を形成すると、その直接光および間接光を有効利用して光源からの出射光を分散することができ、その結果、面内の輝度均一性を向上できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、導光体と、導光体の少なくとも一方の側面に配設された線状光源体とで構成された面光源素子であって、前記線状光源体は、線状光源体の長手方向に並んだ複数の点状発光素子で構成され；前記導光体は、前記光源体からの光を入射する面（または入射端面）において、各点状発光素子に対向する位置で前記光源体側を開口とした凹部形状を有する面光源素子である。

前記光源体は、前記発光素子を封止する透光性樹脂基板を備えていてもよい。この場合、前記透光性樹脂基板は、前記光源体から光を出射する面において、隣り合う発光素子の中間位置において、光出射面側を開口側とする第１の切欠部を備えていてもよい。さらに、前記導光体は、前記入射端面において、各第１の切欠部に対向する位置で前記光源体側を開口とした凸部形状を有していてもよい。

さらに、前記透光性樹脂基板は、前記光源体から光を出射する面において、各点状発光素子の位置で、光出射面側を開口側とする第２の切欠部を備えていてもよい。

また、前記導光体の入射端面は、前記光源体からの光を入射する面において、前記第２の切欠部に対向する面では前記光源体から遠ざかり、前記第１の切欠部に対向する面では前記光源体に近づく波型形状を有していてもよい。このような波型の曲率半径は、例えば１０〜４０ｍｍ程度であってもよい。

さらに、前記導光体からの光出射面側に、導光体内部の光を観察者側へ出射させる光出射シートが配設されていてもよく、前記光出射シートは、前記導光体の光出射面に、頂部が同一平面にあり、光反射機能を有する複数の突起部を有していてもよい。このような光出射シートが配設された面光源素子において、導光体は、厚みが均一な平板であってもよく、全反射型導光体であってもよい。

また、前記光出射シートは、例えば、シリンドリカルレンズシートまたはマイクロレンズアレイシートなどであってもよい。

本発明によれば、点状発光素子を用いて線状発光体を形成しても、発光素子からの光を均一に分布させることができ、その結果面内の輝度均一性が向上して、外観品位に優れる面光源素子を得ることが出来る。

さらに、光源体が点状発光素子を封止する透光性樹脂基板を備え、この基板が発光素子間の中間位置に第１の切欠部を形成する場合、発光素子から導光体への入射経路を増やすことができ、発光素子からの光をさらに均一に分布させることができる。

さらにまた、発光素子と対向する位置において、さらに切欠部、すなわち第２の切欠部を基板に形成すると、発光素子からの間接光の割合を高めることができ、導光体への光入射の均一性を向上できる。

さらに、光出射シートなどの光出射手段を備えた場合、面内の輝度均一性を向上するとともに、導光体内の光を効率よく正面方向へ出射させることができる面光源素子を得ることができる。

この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解される。図面は必ずしも一定の縮尺で示されておらず、本発明の原理を示す上で誇張したものになっている。また、添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の面光源素子の一形態を説明するための概略斜視図であり、図２は、図１の面光源素子の概略上面図である。

（面光源素子）
面光源素子１は、線状光源体２と導光体７とで構成され、線状光源体２は、導光体７の側面に配設されている。線状光源体２は、線状光源体２の長手方向に沿って並べられた複数の点状発光素子３を備え、これらの発光素子３は、透光性樹脂基板４によって封止されている。前記透光性樹脂基板４には、発光素子３からの光が出射する面を開口側として、前記発光素子３の位置する場所に対向して、複数の第２の切欠部５が設けられ、これらの隣り合う発光素子３の中間位置に対向して、複数の第１の切欠部６が設けられている。

一方、導光体７は、光入射面（または入射端面）８において、線状光源体２からの光が入射する面を開口側として、入射端面８に凹部９を設けている。より詳細には、図２に示すように、導光体７の入射端面８において、導光体７は、光源体２の第２の切欠部５に対向する位置に、凹部９を設けており、また、光源体２の第１の切欠部６に対向する位置に、凸部１０を設けている。

発光素子３から出射した光は、第２の切欠部５の中央部５ａを中心として導光体７へ入射する直接光群１１と、第１の切欠部６の中央部６ａを中心として導光体７へ入射する間接光群１２とに分かれる。

図３は、直接光群１１および間接光群１２のそれぞれについて、第２の切欠部の中心５ａおよび第１の切欠部の中心６ａを中心点（０°）とした場合の、各光群の拡散角度と光強度との関係を示すグラフを示している。実線は直接光群１１の光強度を示し、点線は間接光群１２の光強度を示す。

図３から明らかなように、直接光群１１の光強度は、第２の切欠部５の中央線５ａが最も高く、中心から離れるほどその光強度は弱まるという特徴を有する。したがって、光強度を均衡化するために、導光体７の入射端面８を切欠部５に向かって凹部形状９にする。この凹部９により、直接光群１１では、導光体７へ入射した後、中央線５ａから離れる光の割合が高くなり、全体として、光強度の均衡化を達成することができる。

一方で、図３から明らかなように、間接光群１２の光強度は、第１の切欠部の中心６ａを中心としたＷ字形の光強度を示し、その両端の光強度が高くなるという特徴を有する。これは、図２に示すように、発光素子３から出射し、透光性樹脂基板４内部で内部反射した後に、第１の切欠部６から、切欠部の中央線６ａに対して斜め方向に出射する光が多く存在するためである。したがって、このような斜め方向への出射光を、より中央線６ａ方向に向けるため、導光体７の入射端面８は、第１の切欠部６に対向する面では、光源体側に向かって、凸部１０を形成していてもよい。

このような構成により、本発明の面光源素子では、点状発光素子を用いて線状光源体を形成しても、点状発光素子から導光体への入射光を均一に分布させることが出来、点状発光素子により形成される暗領域と明領域との落差を低減し、均一な面発光を実現できる。

図４は、本発明の面光源素子の別の実施形態を説明するための概略上面図である。面光源素子１０１において、導光体７は、線状光源体２を側面に備えて配置され、この線状光源体２は、透光性樹脂基板に封止されることなく、長手方向に並んだ複数の点状発光素子３で構成される。なお、図４においては、点状発光素子３は、必要に応じて設けられる反射部材１６で囲まれている。

そして、導光体７には、各点状発光素子３の位置する場所に対向して、光源体２からの光が入射する入射端面において、光入射面を開口側として、複数の凹部９が設けられる。ここで、凹部９は、発光素子３に対して、連続的に遠ざかる構造を有しており、発光素子３の中心軸５ａにおいて、凹部９は最も窪んだ箇所となっている。

面光源素子１０１では、導光体の光入射面が特定の凹部を有するため、上記のような簡単な構造の光源体であっても、発光素子からの光を均一に分布させることができる。

また図５は、本発明の面光源素子のさらに別の実施形態を説明するための概略上面図である。面光源素子１００１において、面光源素子１０１において、導光体７は、線状光源体２を側面に備えて配置され、この線状光源体２は、線状光源体２の長手方向に沿って並べられた複数の点状発光素子３を備え、これらの発光素子３は、透光性樹脂基板４によって封止されている。前記基板４には、隣り合う発光素子３の中間位置に対向して、複数の第１の切欠部６が設けられている。

そして、導光体７では、光源体２からの光が入射する入射端面において、各点状発光素子３の位置する場所に対向して、光入射面を開口側として、複数の凹部９が設けられ、さらに、第１の切欠部６に対向する位置に、複数の凸部１０を設けている。

面光源素子１００１では、導光体の光入射面が特定の凹部および凸部を有するとともに、光源体が特定の切欠部を有するため、発光素子から導光体への入射経路を増やすとともに、導光体内部でさらに光を分散でき、発光素子からの光を均一に分布させることができる。

なお、図示していないが、線状光源体は、導光体の少なくとも一方の側面に配設されていればよく、目的に応じて、導光体の向かい合う側面において、２本の線状光源体を設けてもよいし、導光体の側面すべてにおいて、例えば、４本の線状光源体を設けてもよい。
以下、各構成要素の詳細について、詳述する。

（線状光源体）
線状光源体は、光源体の長手方向に並べられた複数の点状発光素子３を備えている。前記発光素子３は、少なくとも発光チップ３ａを備えていればよいが、発光体チップ３ａを保護するため、ドーム型の封止部３ｂにより発光チップ３ａを被覆してもよい。

発光体チップ３ａは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ、ＬＤ（Laser Diode）チップ、ＥＬ（Electroluminescence）チップなどであってもよいが、これらのうち、ＬＥＤチップが好ましい。発光素子は、高輝度タイプのものであってもよく、例えば、発光素子の光度は、約３００ｍＣｄ以上、より好ましくは約５００ｍＣｄ以上であってもよい。なお、発光素子の光度の上限は、発熱および消費電力の許容範囲内でより高いのが好ましいが、例えば、１００ｍＣｄ以下であってもよい。

さらに、線状光源体２は、これらの点状発光素子３を封止する透光性樹脂基板４を備えていてもよい。このような線状光源体は、封止部３ｂで覆われた発光体チップ３ａを、所定の位置に並べ、次いで、透光性樹脂基板４を形成する透光性樹脂により、これらの発光素子を埋設することにより得ることができる。

透光性樹脂は、光透過性材料で形成されており、いわゆる透明であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂のいずれでも好ましく用いることができる。例えば、このような樹脂としては、（メタ）アクリル系樹脂、（メタ）アクリル−スチレン系共重合樹脂、スチレン系樹脂、芳香族ビニル系樹脂、環状オレフィン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系共重合樹脂、塩化ビニル系樹脂、ビニルエステル系樹脂、ポリカーボネート、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。このような透明樹脂の屈折率は、例えば、１．４８〜１．６２程度が好ましく、より好ましくは１．５０〜１．６０程度である。

透光性樹脂は、必要に応じて、蛍光体を含んでいてもよい。なお、前記封止部３ｂは、蛍光体を含んだ透光性樹脂で形成される場合が多いが、基板４自体に蛍光体が含まれる場合、蛍光体を含まなくてもよい。

前記基板４には、隣り合う発光素子の中間位置に対向して設けられる第１の切欠部６が存在する。このような切欠部を形成することにより、光源体を形成する点状発光素子の数が少なくとも、点状発光素子からの光を、直接光群と間接光群とに分布させることができ、光の均一性を高めることができる。さらに、必要に応じて、発光素子から出射する間接光群の割合を高める観点から、基板４には、発光素子３に対向して設けられる第２の切欠部５が形成されてもよい。

第１の切欠部６および第２の切欠部５の形状は、発光素子からの光を直接光群と間接光群とに分布できる限り特に限定されないが、通常、切欠部の底部を中心として左右対称なＵ字形やＶ字形であることが多い。また、第２の切欠部５および第１の切欠部６は、一方がＶ字形であり、他方がＵ字形であってもよい。これらの形状のうち、好ましい形状は、第２の切欠部５および第１の切欠部６の双方がＶ字形である。
発光素子からの光を直接光群および間接光群に分布させやすくする観点から、第２の切欠部５の深さは、第１の切欠部６の深さよりも浅くてもよい。第２の切欠部の深さは、第１の切欠部の深さの５／６以下、好ましくは２／３以下であってもよい。

なお、光源体３は、導光体７と相対する面を除き、その周囲を反射部材１６で囲い、光の利用効率を高めてもよい。
反射部材１６としては、拡散反射光や正反射光を発生できる限り特に材質は限定されず、公知の反射部材を用いることができる。光効率の観点から正反射光を発生できる反射部材が好ましい。さらに、軽量性の観点から、オレフィン系樹脂などから形成された樹脂成形品に金属などを被覆または蒸着した反射部材（たとえば、反射シート）を用いるのが好ましい。

（導光体）
導光体７は、線状光源体３から出射された光を、入射端面８から入射させ、入射端面８からの入射光は、導光体７内部を全反射しながら伝播していき、適当な光出射手段により導光体７の出射面１３から導光体正面へと出射される。

導光体７は、線状光源体２からの光を入射する入射端面８において、各点状発光素子に対向する位置で前記光源体側を開口とした複数の凹部９を有する。凹部９の形状は、直接光群１１を中心軸５ａより外側に向かって拡散させることができるかぎり特に限定されず様々な形状で形成することができるが、連続した曲面で形成されるのが好ましい。このような曲面により、直接光群１１を連続的に拡散させることができる。このような曲面は曲率半径が１０〜４０ｍｍ程度、より好ましくは１５〜３５ｍｍ程度であってもよい。また凹部の深さ（ｄ）は、０．１〜０．７ｍｍ程度、より好ましくは０．２〜０．６ｍｍ程度であってもよい。

また、必要に応じて、導光体７は、光源体２からの光を入射する入射端面８において、第１の切欠部６に対向する位置で、光源体２に向かって凸部１０を有していてもよい。このような凸部１０を形成することにより、間接光群１２中の斜め方向の入射光を、中心軸６ａ方向に向けることができる。凸部１０の形状も、間接光群１２中の斜め方向の入射光を、中心軸６ａ方向に向けることができる限り特に限定されず、さまざまな形状とすることができるが、連続した曲面で形成されるのが好ましい。このような曲面により、間接光群１２を連続的に拡散させることができる。このような曲面は、曲率半径が１０〜４０ｍｍ程度、より好ましくは１５〜３５ｍｍ程度であってもよい。また凸部の高さ（ｈ）は、０．１〜０．７ｍｍ程度、より好ましくは０．２〜０．６ｍｍ程度であってもよい。高さｈが０．１より小さいと、光の制御能力が不足して、十分な均一性を得ることができない場合がある。また、０．７より大きいと、光源と導光板の隙間から光が漏れて光の損失が生じてしまい、輝度の低下が著しく大きくなる場合がある。

凹部９および凸部１０は、それぞれ独立して形成されてもよいが、凹部９と凸部１０とが連続して形成され、入射端面８が波型形状を有するのが好ましい。この場合、それぞれの曲率半径は、同一であっても異なっていてもよいが、成形性の観点から、同一であるのが好ましい。

導光体の素材は、いわゆる透明であれば、材質は有機材料（例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂など）、無機材料（例えば、ガラスなど）のいずれでもよい。有機材料の一例としては、（メタ）アクリル系樹脂、（メタ）アクリル−スチレン系共重合樹脂、スチレン系樹脂、芳香族ビニル系樹脂、オレフィン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系共重合樹脂、塩化ビニル系樹脂、ビニルエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。これらのうち、（メタ）アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、環状オレフィン樹脂、ガラス等が好ましい。

可視光波長の光が伝播するときの損失を少なくする観点から、このような導光体の屈折率は、例えば、１．４８〜１．６２程度が好ましく、より好ましくは１．５０〜１．６０程度である。

導光体の厚みは、後述する光出射手段の有無に合わせて自由に調節でき、例えば、光出射手段として、光出射シートを用いない場合、線状光源体２の長手方向と交差する断面において、光源体側から厚みが徐々に減少するテーパー形状の断面を有していてもよい。このような形状とすることにより、光源体２から導光体への入射する光は、導光体内部で全反射しつつ、その一方で全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射した光は、導光体の外部へ出射する。

また、光出射シートを用いる場合、導光体の厚みは、面内で均一であるのが好ましい。面内の厚みを均一とすることにより、入射光は導光体内部を全反射することができ、光の利用効率を向上できる。

導光体の厚み（テーパー形状の場合、最も厚い部分）は、例えば、０．２〜０．８ｍｍ程度、好ましくは０．３〜０．７ｍｍ程度であってもよい。

（光出射手段）
導光体内部で全反射により伝播する光を、導光体の出射面から出射させるために、公知または慣用の光出射手段を設けてもよい。例えば、図６〜図８には、線状光源体２の長手方向と交差する断面において、各種光出射手段を配設した面光源素子が示されている。

まず、図６には、本発明で用いられる光出射手段の一実施形態として、導光体１７の内部に分散された拡散材１５が示される。導光体１７の内部には、拡散材１５が略均一に分散されるとともに、導光体１７の光出射面１３および光入射面８以外の側面には、反射部材１６が設けられてもよい。拡散材１５が添加された導光体１７では、導光体内部で全反射する光が、拡散材１５により散乱され、この散乱光が、導光体１７の光出射面１３に対して、全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射することにより、光出射面１３から導光体１７の外部、すなわち観察者側へ光が出射する。

拡散材１５は、前記導光体の形成材料を用いて形成することができ、導光体を形成する部材とは、屈折率が異なる材料より形成された粒体などが例示できる。また、反射部材１６は、前記光源体の項で述べた反射部材と同じ材質のものを利用できる。

また、図７には、本発明で用いられる光出射手段の別の実施形態として、導光体２７の光出射面１３に、および／または光出射面１３とは反対側の底面１８に、凹凸加工や拡散反射インク等のドット印刷等によって形成された拡散パターン１９が示される。このような光出射手段を配設した導光体２７では、導光体内部で全反射する光が、拡散パターン１９により拡散反射され、この拡散反射光が、導光体２７の光出射面１３に対して、全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射することにより、光出射面１３から導光体２７の外部へ出射される。なお、光出射面１３側に拡散パターン１９が形成される場合、導光体１７の光出射面１３および光入射面８以外の側面には、反射部材１６が設けられてもよい。

なお、図６および図７に示す各光出射手段（導光体内部への拡散材の添加、拡散パターンの形成など）は、単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。さらに、このような光出射手段は、拡散シート、プリズムシートなどの各種光学シートと組み合わせて使用してもよい。

さらに、図８には、本発明で用いられる光出射手段のさらに別の実施形態として、導光体３７の光出射面１３に配設された光出射シート２１が示される。この光出射シート２１は、頂部２２が同一平面にあり、光反射機能を有する複数の突起部２３を有する。前記頂部２２は、導光体３７の出射面１３と接している。この光出射シートは、導光体３７と一体成型されてもよいし、粘着材などにより導光体３７と一体化されてもよい。このような光出射シート２１を配設した場合、反射シートや拡散シート、プリズムシートなどの光学シートを使用することなく、光の出射機能に優れた面光源素子を得ることができる。

光源体２からの入射光は、導光体３７内を全反射しながら伝播し、前記導光体３７と突起部２３の頂部２２との接着部にこの伝播光が達すると、前記接着部から前記光出射シート２１側に光が取出される。このような導光体３７は、散乱反射や拡散反射を利用せずに全反射のみを利用する発光原理であるため、光利用効率が高いという特長を有するため好ましい。

光出射シート２１を備えた面光源素子は、突起部２３の形状に応じて出射角度を制御することができる。つまり、接着部で取出された光は面光源素子の法線方向から傾いているため、前記突起部２３の斜面に入射され、全反射乃至屈折されることとなる。ここで、前記斜面においては空気と突起部２３を形成する樹脂材料の界面が存在しており、比較的大きな屈折率差を有する。したがって、前記斜面に入射された光は全反射条件を満たすことになり、面光源素子の法線方向に光は反射し観察者側に発光される。このとき前記斜面の傾きを最適化することにより出射光の指向性をコントロールできるため、プリズムシートなどの集光部材が不必要となる。

なお、光出射シート２１を備える場合、光出射シート２１の大きさは導光体３７よりも小さくなければならない。光出射シート２１の大きさが導光体３７よりも大きい場合、光利用効率が低くなり、更に面光源素子から迷光が確認される可能性がある。つまり、光源体２からの光が導光体３７に到達する前に光出射シート２１に入射した場合、前記光出射シート２１の中を光が伝播し、想定していない方向に光が取り出される可能性があるからである。したがって、光出射シート２１の大きさは、導光体３７よりも小さくしなければならない。特に、導光体３７の入射端面３８には、光出射シート２１が存在しないのが好ましい。

図７には突起部２３として一次元のシリンドリカルレンズのような形状が示されているが、二次元のマイクロレンズ（フライアイレンズ）のような形状であっても良く、更に突起部の形状は上記に限定されず、いかなる形状であっても構わない。また、突起部のサイズは特に限定されないが、突起部を不可視化するためには１００μｍ以下であることが好ましく、更には５０μｍ以下であることがより好ましい。

光出射シート２１における突起部の配置については特に限定されないが、面光源素子における面内の光の均整度を重視する場合、光源に近い領域を疎に、光源から遠い領域を密に配置し、配置密度をなめらかに変調させることが好ましい。このようにすることで、面光源素子の面内均一な発光を実現することができる。

なお、光出射シート２１において、突起部が形成される主面（以下、入射側の主面と呼ぶことがある。）に対して反対側の主面（以下、出射側の主面と呼ぶことがある。）は平坦であっても、微細な凹凸が形成されていても良い。出射側の主面が平坦である場合、面光源素子の出射光の角度分布は、入射側の主面に形成される突起部の形状に依存する。一方、出射側の主面に微細な凹凸が形成される場合、面光源素子の出射光の角度分布は、入射側の主面に形成される突起部の形状および出射側の主面に形成される微細な凹凸に依存する。つまり、入射側の主面に形成される突起部の形状を制御することにより出射光に指向性を付与し、出射側の主面に形成される微細な凹凸の形状を制御することにより、出射光に所望の視野角を与えることが可能となる。なお、「出射光の指向性」とは面光源素子の出射光のピーク輝度が前記面光源素子の法線方向から傾いていることを表し（ただし、０度の傾きも含む）、「出射光の視野角」とは面光源素子の出射光のピーク輝度に対する半値幅を表す。

光出射シート２１の厚みは、光を観察者側へ出射できる特に限定されないが、例えば、０．２５ｍｍ以下が好ましい。ここで、光出射シート２１の厚みは、入射側の主面と出射側の主面との厚みで定義され、入射側の主面における突起部の頂部から出射側の主面までの長さに対応する。ただし、出射側の主面に微細な凹凸が形成されている場合は、入射側の主面における突起部の頂部から出射側の主面における微細な凹凸の平均高さまでの長さとする。

（液晶表示装置）
上記のようにして得られた本発明の面光源素子の出射面側に、映像情報を与える透過型または半透過型の液晶パネルを設けることにより、本発明に係る液晶表示装置を得ることができる。

（実施例１）
図１および図２に示すように、線状光源体２が、導光体７の側面に設けられたエッジライト型面光源素子を作製した。
線状光源体２では、直列に並ぶ発光素子３がアクリル樹脂（屈折率１．４９）から形成された透光性樹脂基板４で封止され、また、発光素子３と対応する位置にＶ字型の第２の切欠部５が形成され、発光素子３同士の中間地点と対応する位置にＶ字型の第１の切欠部６が形成されている。

一方、導光体７の入射端面８は、凹部および凸部の曲率半径がともに１９ｍｍであり、凹部の深さおよび凸部の高さがともに０．５ｍｍである波型形状を有していた。また、導光体は、面内で均一な厚み０．６ｍｍを有していた。さらに、この導光体７の上面に、導光体７の入射端面より３ｍｍ程度内側に、５５ｍｍ×７３ｍｍのマイクロレンズタイプの光制御シート２１を配設し、厚さ０．００７ｍｍの接着剤層（屈折率１．５１）を介して、導光体と一体化した。光制御シートは、レンズ高さ０．０１７ｍｍ、レンズ直径０．０３０ｍｍの複数の突起部２３を備えており、これらの突起部２３の頂点２２は、導光体７の光出射面１３と接着剤により接合している。
なお、光制御シートと導光体との一体化は、具体的には、以下のようにして行った。まず、アクリル樹脂で形成された厚さ０．６ｍｍのアクリル板を約５８ｍｍ×約７３ｍｍに切り出し、導光体基板とした。

次に、厚さ０．１２５ｍｍのアクリルフィルム（屈折率１．４９）を用意し、この片面にアクリル系拡散層を厚さ０．０１０ｍｍで均一に塗布した。また、このアクリルフィルムの他方の面、すなわち、拡散層が塗布された面の反対面に、アクリル系紫外線硬化性樹脂（屈折率１．５２）を塗布し、紫外線硬化性樹脂層を形成した。次いで紫外線硬化性樹脂層を、マイクロレンズ形成用雌型に対して押し付け、アクリルフィルム側から紫外線を照射し、前記樹脂層を硬化させ、上記マイクロレンズパターンを一方の面に備え、他方の面に拡散層を備えた光制御シートを得た。

そして、得られた光制御シートを上記寸法に切り出し、導光体基板の一方の面に接着剤を塗布して、前記光制御シートのレンズパターンとを対向させて貼り合わせ、導光体と光制御シートとを一体化した。
発光素子として設けた白色ＬＥＤ（光度約６５０ｍＣｄ）を点灯し、面光源素子の正面方向を０°として、斜め３０°の方向から面光源素子を目視したところ、面光源素子の表面はスジ上の縞が存在せず、輝度分布は均一であった。
（実施例２）
導光体７の入射端面８を、凹部および凸部の曲率半径がともに２ｍｍであり、凹部の深さおよび凸部の高さがともに０．３ｍｍである波型形状とする以外は、実施例１と同様にして、面光源素子の輝度分布を確認した。すると、面光源素子の表面はスジ上の縞が存在せず、輝度分布は均一であった。
（比較例１）
導光体７の入射端面８に波型形状を形成することなく、平坦面とする以外は、実施例１と同様にして、面光源素子の輝度分布を確認した。すると、面光源素子の表面はスジ上の縞が存在し明暗が激しく、輝度分布は不均一であった。

本発明に係る面光源素子の一例を示す概略斜視図である。 図１に示した面光源素子の概略上面図である。 図１の面光源素子において、線状光源体から出射する出射光の強度分布を示すグラフである。 本発明に係る面光源素子の別の一例を示す概略上面図である。 本発明に係る面光源素子のさらに別の一例を示す概略上面図である。 導光体に拡散剤を添加した面光源素子の一例を示す概略断面図である。 導光体の底面に拡散パターンを形成した面光源素子の一例を示す概略断面図である。 導光体の正面（または光出射面）に光出射シートを配設した面光源素子の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１，１０１，１００１：面光源素子
２：線状光源体
３：発光素子
４：透光性樹脂基板
５：第２の切欠部
６：第１の切欠部
７：導光体
８：入射端面
９：凹部
１０：凸部
２１：光出射シート
２２：頂部
２３：突起部

Claims (9)

1. 導光体と、導光体の少なくとも一方の側面に配設された線状光源体とで構成された面光源素子であって、
   前記線状光源体は、線状光源体の長手方向に並んだ複数の点状発光素子で構成され；
   前記導光体は、前記光源体からの光を入射する面において、各点状発光素子に対向する位置で前記光源体側を開口とした凹部形状を有する面光源素子。
2. 請求項１において、前記光源体は、前記発光素子を封止する透光性樹脂基板を備え、前記透光性樹脂基板は、前記光源体から光を出射する面において、前記隣り合う発光素子の中間位置で、光出射面側を開口側とする第１の切欠部を備え；
   前記導光体は、前記光源体からの光を入射する面において、各第１の切欠部に対向する位置で前記光源体側を開口とした凸部形状を有する面光源素子。
3. 請求項２において、前記透光性樹脂基板は、前記光源体から光を出射する面において、各点状発光素子の位置で、光出射面側を開口側とする第２の切欠部を備える面光源素子。
4. 請求項３において、前記導光体が、前記光源体からの光を入射する面において、前記第２の切欠部に対向する面では前記光源体から遠ざかり、前記第１の切欠部に対向する面では前記光源体に近づく波型形状を有する面光源素子。
5. 請求項４において、波型の曲率半径が１０〜４０ｍｍである面光源素子。
6. 請求項１〜５のいずれか一項において、さらに、前記導光体からの光出射面側に、導光体内部の光を観察者側へ出射させる光出射シートが配設され、
   前記光出射シートは、前記導光体の光出射面に、頂部が同一平面にあり、光反射機能を有する複数の突起部を有する面光源素子。
7. 請求項６において、前記導光体は、全反射型導光体である面光源素子。
8. 請求項６または７において、前記導光体は、厚みが均一な平板である面光源素子。
9. 請求項６〜８のいずれか一項において、前記光出射シートは、シリンドリカルレンズシートまたはマイクロレンズアレイシートである面光源素子。
   

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