JP2010027564A - 面光源装置及びそれに用いる導光体 - Google Patents

Abstract

【課題】観察角度範囲が大きな表示装置に適用される場合においても、画面両脇部から斜め方向に観察位置に到来する光強度の低下が少なく、表示画面全体の観察を良好に行い得る面光源装置に使用される導光体を提供する。
【解決手段】導光体３の光出射面３３は、光拡散性を有しており、光入射端面３１に沿った方向に関して、中央部には第１の光拡散性領域３３１が形成され、両脇部には第１の光拡散性領域より光拡散性の高い第２の光拡散性領域３３２，３３３が形成されている。第２の光拡散性領域３３２，３３３は、脇端面３５，３６の全長に対応する長さに形成されており、脇端面の近くに位置しその全長に対応する長さに形成されている高光拡散性領域３３２ａ，３３３ａと、それより脇端面から遠くに位置しその全長に対応する長さに形成され且つ高光拡散性領域より光拡散性の低い低光拡散性領域３３２ｂ，３３３ｂとからなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、エッジライト方式の面光源装置及びそれに用いる導光体に関するものであり、特に、広い観察角度範囲における発光面の輝度の均斉度の向上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、ノートパソコンを含むパーソナルコンピュータのモニターや液晶テレビ等の表示部として使用され、比較的大きな角度範囲で観察される液晶表示装置のバックライトに、好適である。

液晶表示装置で広く使用されているエッジライト方式のバックライトにおいては、矩形板状の導光体の互いに平行な２つの端面（一般には長辺側の端面）のうちの少なくとも一方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に入射させて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斜めに出射させ、この出射光をプリズムシートなどの光偏向素子により導光体光出射面の法線方向の方へと偏向させるようにしている。

液晶表示装置の表示画面は、面光源装置の発光面と同様に矩形状をなしている。この表示画面を観察する際には、一般に、観察者は画面中心部における画面法線上にて画面から適度の距離隔てられた位置から観察を行う。近年では、液晶表示装置の画面サイズは次第に大きなものが要求され、また、縦横比の大きなワイドサイズ画面が使用されるようになっている。このような場合には、導光体の光出射面の短辺に対応する表示画面両脇部から観察者に到達する光は、画面法線方向に対してかなり傾いたものとなる。

面光源装置では、通常、発光面の中央部での法線方向の輝度が最も大きくなるように光偏向素子による偏向を行っている。従って、画面両脇部から観察者の方へと進行する光の強度は、画面中央部から観察者の方へと進行する光の強度に比べて低い。

かくして、観察者に到達する光の強度は、画面中央部からのものが最も大きく、画面両脇部からのものが最も小さくなる。これらの画面部分から観察者に到達する光の強度の差が大きすぎると、観察者により観察される画像は両脇部が暗いものとなり、即ち観察角度範囲における面光源装置の発光面の輝度の均斉度が低下して、表示性能が劣化する。

一方、面光源装置において、一次光源から発せられ導光体内に導入される光の分布の不均一に基づく光出射面からの出射光分布の不均一を低減するために、導光体の光出射面において光入射端面の両端即ち一次光源の両端部に対応する領域に、微小な角状シボを設けたり（特開２００２−１６９０３３号公報［特許文献１］）、他の光出射面領域より大きな平均傾斜角の構造にしたり（特開２００２−２５８０５７号公報［特許文献２］）、他の光出射面領域より大きな光拡散性の構造にする（特開２００５−２１６６６６号公報［特許文献３］）ことが提案されている。
特開２００２−１６９０３３号公報 特開２００２−２５８０５７号公報 特開２００５−２１６６６６号公報

上記特許文献１乃至特許文献３に記載の手法では、上記のような観察角度範囲が大きい場合等に画面両脇部から斜め方向に観察者に到来する光の強度不足、輝度低下または光量低下の技術的課題を解決することができない。

そこで、本発明の第１の目的は、観察角度範囲が大きな表示装置に適用される場合等においても、画面両脇部から斜め方向に観察位置に到来する光強度の低下が少なく、表示画面全体の観察を良好に行うことを可能ならしめる、面光源装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、そのような面光源装置に使用される導光体を提供することにある。

本発明によれば、上記目的のいずれかを達成するものとして、
一次光源から発せられる光が入射する光入射端面、該光入射端面に隣接し且つ該光入射端面を横切る向きの脇端面、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する導光体であって、
前記光出射面及び裏面のうちの少なくとも一方の面は、光拡散性を有しており、前記光入射端面に沿った方向において、中央部には第１の光拡散性領域が形成されており、且つ両脇部のそれぞれには前記第１の光拡散性領域より光拡散性の高い第２の光拡散性領域が形成されており、
前記第２の光拡散性領域は、前記脇端面に沿って該脇端面の全長にわたって形成されてい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、前記光出射面及び裏面は１対の長辺及び１対の短辺からなる矩形状をなしており、前記光入射端面は前記長辺に対応して位置している。本発明の一態様においては、前記光入射端面に沿った方向における前記第２の光拡散性領域の寸法は、対応する前記光入射端面の寸法の０．１〜１５％の範囲内である。

本発明の一態様においては、前記第２の光拡散性領域は、前記脇端面の近くに位置し該脇端面に沿って該脇端面の全長に対応する長さに形成されている高光拡散性領域と、該高光拡散性領域より前記脇端面から遠くに位置し該脇端面に沿って該脇端面の全長に対応する長さに形成され且つ前記高光拡散性領域より光拡散性の低い低光拡散性領域とからなる。本発明の一態様においては、前記光入射端面に沿った方向における前記高光拡散性領域の寸法は、前記光入射端面に沿った方向の前記第２の光拡散性領域の寸法の５０〜９５％の範囲内である。本発明の一態様においては、前記高光拡散性領域は微小な角状シボを形成してなり、前記低光拡散性領域は微小な球状シボを形成してなる。

本発明の一態様においては、前記光出射面及び裏面のうちの他方の面は、前記光入射端面を横切る方向の複数のレンズ列を互いに平行に配設してなるレンズ列形成面とされている。本発明の一態様においては、前記レンズ列はプリズム列である。

また、本発明によれば、上記目的のいずれかを達成するものとして、
上記の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た前記一次光源と、前記導光体の前記光出射面に隣接して配置された光偏向素子と、を含んでな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、前記面光源装置は、更に、前記導光体の前記裏面に隣接して配置された光反射素子を含んでなる。

以上のような本発明の面光源装置用導光体及びそれを用いた面光源装置によれば、観察角度範囲が大きな表示装置に適用される場合等において画面両脇部から斜め方向に観察位置に到来する光強度の低下が少なく、表示画面全体の観察を良好に行うことが可能となる。

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一部切欠部分斜視図であり、図２はその一部切欠平面図である。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、光偏向素子４の周縁部を覆い従って導光体３の光出射面の周縁部を覆って面光源装置の有効発光部Ｆを画定する枠体７とを含んで構成されている。枠体７は、面光源装置のケーシングを構成している。

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に隣接しこれ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にも一次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またはその裏面３４のうちの少なくとも一方の面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。有効発光部Ｆの大部分においては、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の光出射面３３または裏面３４に形成する粗面の詳細については、後述する。

また、指向性光出射機構が付与されていない他の主面には、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に対して略垂直の方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列を配列したレンズ面を形成することが好ましい。図１に示した実施形態においては、光出射面３３に粗面を形成し、裏面３４に光入射端面３１に対して略垂直方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列の配列からなるレンズ列形成面を形成している。本発明においては、図１に示した形態とは逆に、光出射面３３にレンズ列形成面を形成し、裏面３４を粗面とするものであってもよい。

図１に示したように、導光体３の裏面３４あるいは光出射面３３にレンズ列形成面を形成する場合、そのレンズ列としては略Ｘ方向に延びたプリズム列、レンチキュラーレンズ列、Ｖ字状溝等が挙げられるが、ＹＺ断面の形状が略三角形状のプリズム列とすることが好ましい。

本発明において、導光体３の裏面３４にレンズ列形成面としてプリズム列形成面を形成する場合には、その頂角を８５〜１１０度の範囲とすることが好ましい。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。

本発明の導光体においては、所望のプリズム列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。

なお、本発明では、上記のような光出射面３３またはその裏面３４に形成される光出射機構と併用して、導光体内部に光拡散性微粒子を混入分散することによる指向性光出射機構を付加してもよい。

光入射端面３１は、ＸＹ面内及び／又はＸＺ面内での光の広がりを調節するために、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。ＸＹ面内での光の広がりの調節のためにはＺ方向の加工方向を採用してＺ方向の筋状凹凸形状を形成することができ、ＸＺ面内での光の広がりの調節のためにはＹ方向の加工方向を採用してＹ方向の筋状凹凸形状を形成することができる。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。

光入射端面３１の粗面化の程度は、導光体厚さ方向で、平均傾斜角θａが１〜５度、中心線平均粗さＲａが０．０５〜０．５μｍ、十点平均粗さＲｚが０．５〜３μｍであることが好ましい。これは、光入射端面３１の粗面化の度合いをこの範囲とすることによって、光出射面にて、明帯あるいは暗帯の発生を抑止できるとともに、輝線・暗線をぼかし見え難くすることができるためである。平均傾斜角θａは、更に好ましくは２〜４．５度、特に好ましくは２．５〜３度の範囲である。中心線平均粗さＲａは、更に好ましくは０．０７〜０．３μｍ、特に好ましくは０．１〜０．２５μｍの範囲である。十点平均粗さＲｚは、更に好ましくは０．７〜２．５μｍ、特に好ましくは１〜２μｍの範囲である。また、光入射端面３１の粗面化の程度は、長手方向で、上記と同様の理由から、平均傾斜角θａが１〜３度、中心線平均粗さＲａが０．０２〜０．１μｍ、十点平均粗さＲｚが０．３〜２μｍであることが好ましい。平均傾斜角θａは、更に好ましくは１．３〜２．７度、特に好ましくは１．５〜２．５度の範囲である。中心線平均粗さＲａは、更に好ましくは０．０３〜０．０８μｍ、特に好ましくは０．０５〜０．０７μｍの範囲である。十点平均粗さＲｚは、更に好ましくは０．４〜１．７μｍ、特に好ましくは０．５〜１．５μｍ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。

光偏向素子４は、導光体３の光出射面３３上にこれに隣接して配置されている。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３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、光偏向素子４および光拡散素子６の粗面又はヘアライン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、光反射素子５及び枠体７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４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。図１、図２及び図４において、面光源装置の有効発光部を符号Ｆで示し有効発光部外領域を符号Ｆ’で示す。液晶表示素子８は、画像が形成される画像形成部８１とその外周に付されたフレーム部８２とを有する。ＸＹ面内において、フレーム部８２の内周縁は面光源装置の有効発光部Ｆの外周縁と同等又はそれより内側の位置に存在する。従って、フレーム部８２により液晶表示装置の表示部Ｇが画定される。即ち、ＸＹ面内において、表示部Ｇは有効発光部Ｆと同一又はその内側に位置する。液晶表示装置は、図４における上方から観察者により観察される。

次に、導光体３の光出射機構を構成する粗面につき説明する。図５は、導光体３の模式的平面図である。光出射面３３に形成される粗面は、全体として均一な拡散性を持つように形成されるものではなく、以下に説明するように、特定の領域が高い光拡散性を持つように形成される。

図５に示されるように、導光体３の端面は、ＹＺ面と平行な１対の端面であるところの光入射端面３１及び反対側端面３２、並びに、ＸＺ面と平行な１対の端面であるところの脇端面３５，３６からなる。脇端面３５，３６は、光入射端面３１及び反対側端面３２に隣接し且つこれらの端面を横切る向きである。

光出射面３３は１対の長辺（Ｙ方向の辺）及び１対の短辺（Ｘ方向の辺）からなる矩形状をなしている。裏面３４も同様である。光入射端面３１は、矩形状光出射面３３の長辺に対応して位置している。

光出射面３３は、指向性光出射機構を付与すべく粗面化したことに基づく光拡散性を有する。この光拡散性は、導光体３の光入射端面３１に沿った方向（Ｙ方向）に関して、均等ではない。即ち、Ｙ方向に関して中央部に、第１の光拡散性領域３３１が形成されており、且つ両脇部に、脇端面３５，３６に沿って該脇端面の全長に対応する長さに第２の光拡散性領域３３２，３３３が形成されている。第２の光拡散性領域３３２，３３３は、第１の光拡散性領域３３１より高い光拡散性を持つ。

第２の光拡散性領域３３２は、脇端面３５の近くに位置し該脇端面に沿って該脇端面の全長に対応する長さに形成されている高光拡散性領域３３２ａと、該高光拡散性領域３３２ａより脇端面３５から遠くに位置し該脇端面に沿って該脇端面の全長に対応する長さに形成され且つ且つ高光拡散性領域３３２ａより光拡散性の低い低光拡散性領域３３２ｂとからなる。同様に、第２の光拡散性領域３３３は、脇端面３６の近くに位置し該脇端面に沿って該脇端面の全長に対応する長さに形成されている高光拡散性領域３３３ａと、該高光拡散性領域３３３ａより脇端面３６から遠くに位置し該脇端面に沿って該脇端面の全長に対応する長さに形成され且つ高光拡散性領域３３３ａより光拡散性の低い低光拡散性領域３３３ｂとからなる。

導光体３の光出射面３３は、光入射端面３１に沿った方向（Ｙ方向）の寸法がＷであり、脇端面３５，３６に沿った方向（Ｘ方向）の寸法がＬである。第２の光拡散性領域３３２，３３３は、Ｙ方向の寸法がＷ_１であり、Ｘ方向の寸法がＬである。寸法Ｗ_１は、寸法Ｗの０．１〜１５％の範囲内であることが好ましい。これは、図６に示されるように、面光源装置ＬＳの横幅（図１〜５におけるＹ方向寸法）が大きく、観察位置Ｏから両脇部を見込む角度θ（面光源装置ＬＳの発光面法線方向を基準とする）が大きい（例えば４５乃至６０度）場合等で、発光面法線方向に対して大きく傾いた斜め方向に、少なくとも一方の脇部から観察位置Ｏへと到来する光の強度低下が適度に抑制され、しかも発光面全体における輝度ムラの視認性を適度に低下させることができるからである。図７に、第２の光拡散性領域３３２，３３３がある場合と無い場合（即ち導光体光出射面の全体が一様な第１の光拡散性領域からなる場合）との、観察位置Ｏへの到達光量の角度θに関する分布の一例を模式的に示す。ここで、角度θの絶対値の最大値θ_１が例えば４５〜６０度程度の場合、角度±θ_１の近傍では、第２の光拡散性領域３３２，３３３が無い場合には破線で示されるように光量低下が著しいが、第２の光拡散性領域３３２，３３３がある場合には実線で示されるように光量低下は抑制される。寸法Ｗ_１が寸法Ｗの０．１％より小さくなると、以上のような作用が低下する。また、寸法Ｗ_１が寸法Ｗの１５％を超えると、脇部での出射光量が多くなりすぎて、反対側端面３２の近傍へと到達する光量が低下し、反対側端面３２の近傍の領域から出射する光量が低下しやすい。これらは、いずれも発光面全体から観察位置Ｏに到達する光量の分布における不均一性を増大させる原因となる。

尚、面光源装置の寸法が小さくとも、観察位置Ｏが横方向にずれる場合には、観察位置Ｏから一方の脇部を見込む角度が大きくなるので、一方の脇部について同様の事態が生ずる。

高光拡散性領域３３２ａ，３３３ａは、Ｙ方向の寸法がＷ_１１であり、Ｘ方向の寸法がＬである。低光拡散性領域３３２ｂ，３３３ｂは、Ｙ方向の寸法がＷ_１２であり、Ｘ方向の寸法がＬである。高光拡散性領域３３２ａ，３３３ａのＹ方向の寸法Ｗ_１１は、第２の光拡散性領域３３２，３３３のＹ方向の寸法Ｗ_１の５０〜９５％の範囲内であることが好ましい。これにより、高光拡散性領域３３２ａ，３３３ａと第１の光拡散性領域３３１との間での光拡散性の急激な変化が緩和され、発光面上における輝度の不連続性が視認され難くなる。このような作用を得るためには、寸法Ｗ_１２は、寸法Ｗ_１の５％程度あれば良く、また寸法Ｗ_１１より大きくする必要はない。

光拡散性の領域３３１，３３２ａ，３３３ａ，３３２ｂ，３３３ｂの形成の際の粗面化の方法としては、砥石、サンドペーパー、バフ等による研磨、ブラスト加工、放電加工、電解研磨、化学研磨等が挙げられる。特にブラスト加工が好ましい。ブラスト加工においてガラスビーズのような球形のブラスト粒子を用いて微小な球状シボを形成することができ、ブラスト加工においてアルミナビーズのような多角形状のブラスト粒子を用いて微小な角状シボを形成することができる。球形のブラスト粒子を使用することで比較的光拡散性の低い第１の拡散性領域３３１及び低光拡散性領域３３２ｂ，３３３ｂを形成し、多角形状のブラスト粒子を使用することで比較的光拡散性の高い高光拡散性領域３３２ａ，３３３ａを形成することができる。この粗面化加工は、導光体の表面に直接施すこともできるが、導光体成形用金型の形状転写面を加工して、これを成形時に転写することもできる。

図８を参照して、導光体成形用金型の光出射面形成のための形状転写面に対するブラスト加工方法の一例につき説明する。図８において、導光体３の光入射端面３１、反対側端面３２及び脇端面３５，３６に対応する金型３’の部分は、それぞれ符号３１’，３２’，３５’，３６’で示されている。導光体光出射面形成のための金型３’の形状転写面は、符号３３’で示されている。

第１に、金型３’の形状転写面３３’に対して、全面一様に第１のブラスト処理を行う。このブラスト処理は、Ｘ方向にブラストノズルを移動させながら第１の吐出圧力でガラスビーズのような球形状ブラスト粒子の吹きつけを行い、所要ピッチだけＹ方向にブラストノズルを移動させ、以下同様に繰り返すことで行うことができる。

次に、導光体光出射面の第２の光拡散性領域に対応する金型３’の形状転写面領域に対して、第２のブラスト処理を行う。このブラスト処理は、Ｘ方向にブラストノズルを移動させながら第１の吐出圧力より高い第２の吐出圧力でガラスビーズのような球形状ブラスト粒子の吹きつけを行い、所要ピッチだけＹ方向にブラストノズルを移動させ、以下同様に繰り返すことで行うことができる。

次に、導光体光出射面の第２の光拡散性領域の高光拡散性領域に対応する金型３’の形状転写面領域に対して、第３のブラスト処理を行う。このブラスト処理は、Ｘ方向にブラストノズルを移動させながらアルミナビーズのような多角形状ブラスト粒子の吹きつけを行い、所要ピッチだけＹ方向にブラストノズルを移動させ、以下同様に繰り返すことで行うことができる。

図８では、第１のブラスト処理の際のノズル移動は図示を省略し、第２のブラスト処理の際のノズル移動を波線矢印で示し、第３のブラスト処理の際のノズル移動を実線矢印で示している。第２のブラスト処理は第１のブラスト処理を受けた領域の一部に対して重ねて実施され、第３のブラスト処理は第１及び第２のブラスト処理を受けた領域の一部に対して重ねて実施される。

以下、実施例によって本発明を説明する。

［実施例１］
本実施例では図１〜５の実施形態で説明した導光体、面光源装置及びそれを用いた液晶表示装置を作製した。

鏡面仕上げをした有効面積２３０ｍｍ（Ｘ方向寸法）×２９０ｍｍ（Ｙ方向寸法）、厚さ３ｍｍのステンレス板の表面全体について、図８に関し説明したようにして、ガラスビーズを用いて吐出圧力０．０３ＭＰａで第１のブラスト処理を行なった。次いで、上記ステンレス板の表面の短辺側の両脇矩形領域（Ｗ_１に対応する寸法：３０ｍｍ）に、図８に関し説明したようにして、ガラスビーズを用いて吐出圧力０．１ＭＰａで第２のブラスト処理を行なった。更に、上記ステンレス板の表面の短辺側の両脇矩形領域（Ｗ_１１に対応する寸法：２０ｍｍ）に、図８に関し説明したようにして、アルミナビーズを用いて吐出圧力０．０４ＭＰａで第３のブラスト処理を行なった。これにより、図５に示すような第１の光拡散性領域３３１、高光拡散性領域３３２ａ，３３３ａ（Ｗ_１１＝２０ｍｍ）、及び低光拡散性領域３３２ｂ，３３３ｂ（Ｗ_１２＝１０ｍｍ）を有する導光体光出射面３３を転写するための形状転写面が形成された。

一方、鏡面仕上げをした有効面積２３０ｍｍ（Ｘ方向寸法）×２９０ｍｍ（Ｙ方向寸法）、厚さ３ｍｍの別のステンレス板の表面に、図１に示すようなプリズム列形成面からなる導光体裏面を転写するための形状転写面を切削加工により形成した。プリズム列形成面のプリズム列は、頂角１００°、頂部先端曲率半径１５μｍ、配列ピッチ５０μｍであった。また、プリズム列の延びる方向は、上記ステンレス板の長辺と垂直の方向（Ｘ方向）になるようにした。

上記２つのステンレス板からなる金型を用いて、射出成形により、短辺２３０ｍｍ、長辺２９０ｍｍの長方形で、厚みが一方の長辺から他方の長辺にかけて２．２ｍｍから０．７ｍｍまで連続的に変化するくさび型の導光体３を得た。

導光体３の一方の長辺に対応する側端面（厚さ２．２ｍｍの側端面）に対向するようにして、長辺に沿って両端部に長さ４ｍｍの非発光部を有する長さ２９０ｍｍの冷陰極管１を光源リフレクタ（麗光社製銀反射フィルム）２で覆い配置した。さらに、その他の側端面に光拡散反射フィルム（東レ社製Ｅ６０）を貼付し、プリズム列形成面（裏面）３４に対向するように反射シート５を配置した。この構成では、導光体光出射面３３からの出射光の光度分布（ＸＺ面内）の最大ピークは光出射面法線方向に対して７０度、半値全幅は２２．５度であった。

一方、屈折率１．５０６４のアクリル系紫外線硬化性樹脂を用いて、片方のプリズム面が曲率半径１０００μｍの凸曲面形状で且つ他方のプリズム面が平面形状である多数のプリズム列をピッチ５０μｍで並列に連設してなるプリズム列形成面４１を、厚さ１２５μｍのポリエステルフィルムの一方の表面に形成したプリズムシート４を作製した。得られたプリズムシート４を、上記導光体３の光出射面（マット面）３３側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射端面３１にプリズム列の稜線が平行となり、導光体の光入射端面３１の方に各プリズム列の平面形状プリズム面が向くようにして載置した。

以上の構成を枠体７に組み込んで、面光源装置を得た。図１に示す有効発光部外領域Ｆ’の幅ｗは１．５ｍｍであった。

以上のようにして得られた面光源装置について、一次光源１を点灯させて脇部を目視により正面及び斜め方向（θ＝４５度）から観察したところ、輝度低下や目立って見える現象などは視認されなかった。

さらに、プリズムシート４の上に液晶表示素子８を配置して、液晶表示装置を得た。図４に示す表示部Ｇの外周縁は、全周において、面光源装置の有効発光部Ｆの外周縁から０．５ｍｍ内側に位置していた。

以上のようにして得られた液晶表示装置について、面光源装置を点灯させ液晶表示素子を駆動して脇部を目視により正面及び斜め方向（θ＝４５度）から観察したところ、輝度低下や目立って見える現象などは視認されず、良好な表示画像品位が得られた。

［実施例２］
導光体光出射面３３を転写するための形状転写面の形成に際して、第３のブラスト処理の吐出圧力を０．０７ＭＰａに変更したこと以外は、実施例１と同様に実施した。

得られた面光源装置について、一次光源１を点灯させて脇部を目視により正面及び斜め方向（θ＝４５度）から観察したところ、正面視において導光体反対側端面３２の近傍に若干輝度低下がみられたが許容可能範囲内であり、また斜め視では輝度低下や目立って見える現象などは視認されなかった。

得られた液晶表示装置について、面光源装置を点灯させ液晶表示素子を駆動して脇部を目視により正面及び斜め方向（θ＝４５度）から観察したところ、正面視において導光体反対側端面３２の近傍に若干輝度低下がみられたが許容可能範囲内であり、また斜め視では輝度低下や目立って見える現象などは視認されず、良好な表示画像品位が得られた。

［実施例３］
導光体光出射面３３を転写するための形状転写面の形成に際して、第３のブラスト処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様に実施した。これにより、導光体光出射面３３では高光拡散性領域３３２ａ，３３３ａが形成されず、第２の光拡散性領域３３２，３３３は低光拡散性領域３３２ｂ，３３３ｂのみからなるものであった（即ち、Ｗ_１１＝０，Ｗ_１＝Ｗ_１２）。

得られた面光源装置について、一次光源１を点灯させて脇部を目視により正面及び斜め方向（θ＝４５度）から観察したところ、斜め視において輝度低下がみられたが許容可能範囲内であり、また正面視では輝度低下や目立って見える現象などは視認されなかった。

得られた液晶表示装置について、面光源装置を点灯させ液晶表示素子を駆動して脇部を目視により正面及び斜め方向（θ＝４５度）から観察したところ、斜め視において輝度低下がみられたが許容可能範囲内であり、また正面視では輝度低下や目立って見える現象などは視認されず、許容可能な表示画像品位が得られた。

［比較例１］
導光体光出射面３３を転写するための形状転写面の形成に際して、第２のブラスト処理及び第３のブラスト処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様に実施した。これにより、導光体光出射面３３では第２の光拡散性領域３３２，３３３は形成されなかった（即ち、Ｗ_１１＝０，Ｗ_１２＝０，Ｗ_１＝０）。

得られた面光源装置について、一次光源１を点灯させて脇部を目視により正面及び斜め方向（θ＝４５度）から観察したところ、斜め視及び正面視のいずれにおいても許容不能な輝度低下がみられた。

得られた液晶表示装置について、面光源装置を点灯させ液晶表示素子を駆動して脇部を目視により正面及び斜め方向（θ＝４５度）から観察したところ、斜め視及び正面視のいずれにおいても表示画像品位は許容不能なものであった。

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一部切欠部分斜視図である。 図１の面光源装置の一部切欠平面図である。 光偏向素子による光偏向の様子を示す模式図である。 図１の面光源装置と透過型液晶表示素子とからなる液晶表示装置の模式的部分断面図である。 導光体の模式的平面図である。 面光源装置と観察位置との位置関係を示す模式図である。 第２の光拡散性領域がある場合と無い場合との観察位置への到達光量の角度に関する分布の一例を示す模式図である。 導光体成形用金型の光出射面形成のための形状転写面に対するブラスト加工方法の一例を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 一次光源
１ａ 発光管
１ｂ ソケット
２ 光源リフレクタ
３ 導光体
３１ 光入射端面
３２ 反対側端面
３３ 光出射面
３３１ 第１の光拡散性領域
３３２，３３３ 第２の光拡散性領域
３３２ａ，３３３ａ 高光拡散性領域
３３２ｂ，３３３ｂ 低光拡散性領域
３４ 裏面
３５，３６ 脇端面
４ 光偏向素子
４１ 入光面
４２ 出光面
５ 光反射素子
７ 枠体
８ 液晶表示素子
８１ 画像形成部
８２ フレーム部
Ｆ 有効発光部
ＬＳ 面光源装置
Ｆ’ 有効発光部外領域
Ｇ 表示部

Claims (7)

1. 一次光源から発せられる光が入射する光入射端面、該光入射端面に隣接し且つ該光入射端面を横切る向きの脇端面、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する導光体であって、
   前記光出射面及び裏面のうちの少なくとも一方の面は、光拡散性を有しており、前記光入射端面に沿った方向において、中央部には第１の光拡散性領域が形成されており、且つ両脇部のそれぞれには前記第１の光拡散性領域より光拡散性の高い第２の光拡散性領域が形成されており、
   前記第２の光拡散性領域は、前記脇端面に沿って該脇端面の全長にわたって形成されていることを特徴とする面光源装置用導光体。
2. 前記光出射面及び裏面は１対の長辺及び１対の短辺からなる矩形状をなしており、前記光入射端面は前記長辺に対応して位置し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. 前記光入射端面に沿った方向における前記第２の光拡散性領域の寸法は、対応する前記光入射端面の寸法の０．１〜１５％の範囲内であ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. 前記第２の光拡散性領域は、前記脇端面の近くに位置し該脇端面に沿って該脇端面の全長に対応する長さに形成されている高光拡散性領域と、該高光拡散性領域より前記脇端面から遠くに位置し該脇端面に沿って該脇端面の全長に対応する長さに形成され且つ前記高光拡散性領域より光拡散性の低い低光拡散性領域とからなることを特徴とする、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。
5. 前記光入射端面に沿った方向における前記高光拡散性領域の寸法は、前記光入射端面に沿った方向の前記第２の光拡散性領域の寸法の５０〜９５％の範囲内であ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。
6. 前記高光拡散性領域は微小な角状シボを形成してなり、前記低光拡散性領域は微小な球状シボを形成してなることを特徴とする、請求項４〜５のいずれか一項に記載の面光源装置用導光体。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の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た前記一次光源と、前記導光体の前記光出射面に隣接して配置された光偏向素子と、を含んでなることを特徴とする面光源装置。

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