JP2010129339A - 面光源装置、バックライトユニット、およびディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】面光源装置、及びこれを備えるバックライトユニット及びディスプレイ装置において、複数の光源に基づく画面の輝度ムラを低減するとともに、薄型化を図る。
【解決手段】複数の光源から射出され、拡散された光の輝度を面的に均一化する光均一化部は、複数のフィルム状の光均一化要素からなり、光源側から順に第１の光均一化要素、第２の光均一化要素、・・・、第ｎの光均一化要素とｎ枚配置されてなり、各光均一化要素は基材を含んで構成され、基材のヘイズ値をそれぞれ、Ｘ１、Ｘ２、・・・Ｘｎとし、基材の全光線透過率をそれぞれ、Ｙ１、Ｙ２、・・・、Ｙｎとしたとき、以下の数１及び／又は数２の関係を満たす。
Ｘ１≦Ｘ２≦・・・≦Ｘｎ （数１）
Ｙ１≧Ｙ２≧・・・≧Ｙｎ （数２） （ただし、ｎは２以上の整数）
【選択図】図１

Description

本発明は、照明光路制御に用いられる面光源装置、バックライトユニットおよびディスプレイ装置に関するものである。特に、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置における照明光路制御に使用される面光源装置、バックライトユニット、およびディスプレイ装置に関するものである。

近年、大型の液晶テレビ等のディスプレイ装置においては、複数本の冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等を光源として配置した直下型方式バックライトユニットが採用されている。この種のバックライトユニットにおいては、光源イメージがディスプレイ画面において視認されないように、すなわち光源に基づく画面の輝度ムラが生じないように、非常に光散乱性の強い樹脂板を、光源からの射出光を拡散させる光拡散板として用いている。この光拡散板には光拡散粒子が含まれている。なお、この種のバックライトユニットには、例えば特許文献１〜４のように、光拡散板の射出面に長尺状のプリズムやレンズを形成あるいは配置したものがある。これらプリズムやレンズは、拡散板から射出した拡散光を特定方向（例えばディスプレイ画面に対する法線方向）に向ける役割を果たし、特定方向の輝度を増大させて画面の視認性向上を図っている。
特開２００７−１０３３２１号公報 特開２００７−１２５１７号公報 特開２００６−１９５２７６号公報 特開２００７−２１３０３５号公報

ところで、近年のディスプレイ装置に対してはその薄型化の要求が高まっているが、上記従来の直下型方式のバックライトユニットにおいて、光拡散板に強い拡散性を持たせるためには拡散板を厚く（例えば５ｍｍ程度）形成する必要があるため、ディスプレイ装置の薄型化に限界が生じる、という問題がある。なお、光源に基づく画面の輝度ムラの低減及びディスプレイ装置の薄型化の両方を図るためには、拡散板に含まれる光拡散粒子を増やすことも考えられるが、全光線透過率が著しく低下するため、依然として画面表示が暗くなる問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、画面表示の輝度向上を図りながら、画面の輝度ムラを解消することができ、さらに、薄型化も図ることが可能な面光源装置、これを備えるバックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、請求項１の発明は、複数の光源と、前記光源からの光を拡散させる光拡散部と、前記光拡散部で拡散された光の輝度を面的に均一化する光均一化部とを備えた面光源装置であって、前記光均一化部は、複数のフィルム状の光均一化要素からなり、前記光源側から順に第１の光均一化要素、第２の光均一化要素、・・・、第ｎの光均一化要素とｎ枚配置されてなり、前記各光均一化要素は基材を含んで構成され、前記基材のヘイズ値をそれぞれ、Ｘ１、Ｘ２、・・・Ｘｎとし、前記基材の全光線透過率をそれぞれ、Ｙ１、Ｙ２、・・・、Ｙｎとしたとき、以下の数１及び／又は数２の関係を満たすことを特徴とする面光源装置である。
Ｘ１≦Ｘ２≦・・・≦Ｘｎ （数１）
Ｙ１≧Ｙ２≧・・・≧Ｙｎ （数２）
（ただし、ｎは２以上の整数）

請求項２の発明は、前記光均一化要素の少なくとも１枚は、前記基材の前記光源と逆側の面に設けられ、前記基材からの入射光を二次元的に偏向して射出する、二次元光偏向要素を備えることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置である。

請求項３の発明は、前記光拡散部の前記光源と逆側の面に、光源からの入射光を二次元的に偏向して射出する二次元光偏向要素を備えることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置である。

請求項４の発明は、前記二次元光偏向要素が、一方向に延在する第１の一次元光偏向要素と一方向に延在する第２の一次元光偏向要素とが、略直交してなる形状であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の面光源装置である。

請求項５の発明は、前記一次元光偏向要素の少なくとも一方は、断面が多角形または湾曲側面を有するプリズム形状であることを特徴とする請求項４に記載の面光源装置である。

請求項６の発明は、前記一次元光偏向要素の少なくとも一方が、凸または凹レンチキュラー形状であることを特徴とする請求項４に記載の面光源装置である。

請求項７の発明は、前記二次元光偏向要素が、平面視、円または楕円形状のマイクロレンズ形状であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の面光源装置である。

請求項８の発明は、前記光均一化要素の両面のうちの一方の面に、干渉縞抑制シートが配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置である。

請求項９の発明は、前記光拡散部を構成する基板のヘイズ値をＸ０、全光線透過率をＹ０としたとき、以下の数３及び／又は数４の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置である。
Ｘ０≦Ｘｎ （数３）
Ｙ０≧Ｙｎ （数４）
（ただし、ｎは２以上の整数）

請求項１０の発明は、前記面光源装置は、光反射性を有する反射板を有し、前記反射板は前記光源の前記光拡散部と逆側に配置することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の面光源装置である。

請求項１１の発明は、請求項１〜９の何れか１項に記載の面光源装置と、前記面光源装置の前記光源と逆側に配置する少なくとも１種類以上の光学シートとを備えることを特徴とするバックライトユニットである。

請求項１２の発明は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する画像表示素子と、請求項１０に記載のバックライトユニットとを備えることを特徴とするディスプレイ装置である。

上記構成によれば、二次元的に配列された複数の光源から射出された光を、光拡散部及び光均一化部によって混合することで、薄型化しても輝度ムラが発生しない面光源装置、バックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。図１は本発明の面光源装置２０、バックライトユニット２１およびディスプレイ装置２２の一例を示す断面模式図である。
本発明の実施形態であるディスプレイ装置２２は、画像表示素子１５とバックライトユニット２１とから構成されている。また、本発明の実施形態であるバックライトユニット２１は、面光源装置２０と、少なくとも１種類以上の光学シート１４から構成される。さらに、本発明の実施形態である面光源装置２０は、反射板１０内に複数の光源１１が配置され、その上（観察者側方向Ｆ）に本発明の実施形態である光拡散部１２及び光均一化部１３が配置されて構成されている。
光源１１から射出された光は、光拡散部１２及び光均一化部１３で拡散、集光、反射され、１種類以上の光学シート１４を透過し、バックライトユニット２１から射出される光が、画像表示素子１５に入射し、観察者側Ｆへと射出される。

光源１１は、画像表示素子１５へと光を供給するものである。そこで光源１１としては、たとえば、ＬＥＤなどを用いることができる。光源１１に用いるＬＥＤは、例えば青色発光ダイオードに黄色蛍光体を添加した擬似白色ＬＥＤや、ＲＧＢ型ＬＥＤが挙げられる。
反射板１０は、複数の光源１１の観察者側Ｆと反対側に配置され、光源１１から射出された光のうち、複数の光源１１の観察者側Ｆに配置された複数の光学部材により反射された光を反射させて観察者側Ｆに射出させることができる。このように反射板１０を用いることによって、光の利用効率を高めることができる。反射板１０としては、光を高効率で反射させる部材であればよく、たとえば、一般的な反射フィルム、反射板などを使用することができる。

本発明の実施形態である面光源装置２０は、光源１１側から順に、板状の光拡散部１２と、その上に複数枚のフィルム状の光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎからなる光均一化部１３を配置してなることを特徴とする。光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎは、基材１３ａと、基材１３ａの表面に適宜二次元光偏向要素１３ｂを設けることにより構成される（図２（ａ））。さらに、第１の光均一化要素１３−１を構成する基材１３ａのヘイズ値をＸ１、第２の光均一化要素１３−２を構成する基材１３ａのヘイズ値をＸ２、・・・、第ｎの光均一化要素１３−ｎを構成する基材１３ａのヘイズ値をＸｎとし、第１の光均一化要素１３−１を構成する基材１３ａの全光線透過率をＹ１、第２の光均一化要素１３−２を構成する基材１３ａの全光線透過率をＹ２、・・・、第ｎの光均一化要素１３−ｎを構成する基材１３ａの全光線透過率をＹｎとすると、以下の式
Ｘ１≦Ｘ２≦・・・≦Ｘｎ （数１）
Ｙ１≧Ｙ２≧・・・≧Ｙｎ （数２）
を満たすことを特徴とする。また、光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎの表面に設けた二次元光偏向要素１３ｂの効果により、光源１１により発生する輝度ムラを消すことが容易になる。ところで、二次元光偏向要素１３ｂの効果を最大限に発揮するためには、二次元光偏向要素１３ｂを配列した基材１３ａが高い透明性を有しているのが望ましいが、基材１３ａが完全に透明な場合、光源１１から射出された強い指向性を持った光がそのまま外部へと射出されるため、輝度ムラがかえって目立ってしまい不都合である。逆に、基材１３ａが強い拡散性を有する場合、基材１３ａの表面に設けた二次元光偏向要素１３ｂの効果を発揮することができなくなる。このような問題を解決するために、光源側に近い方の光均一化要素を構成する基材１３ａの拡散強度を小さく（ヘイズ値を小さく）するとともに、全光線透過率を高くし、光源側から離れるに従って拡散強度が徐々に高く（ヘイズ値が高く）なるとともに全光線透過率が低くなるように光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎを配置する。このように光均一化部１３を構成することで、全ての光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎの表面に設けた二次元光偏向要素１３ｂの効果を十分に発揮させることが可能になり、輝度ムラ低減に高い効果を発揮することができる。

二次元光偏向要素１３ｂの一例として、一方向に延在する第１の一次元光偏向要素４１と一方向に延在する第２の一次元光偏向要素４２が直交してなる形状が挙げられる。例えば、一次元偏向要素４１、４２は、プリズム形状（図３（ａ））、或いは凸または凹レンチキュラーレンズ形状（図３（ｂ））とする。プリズム形状は、多角形形状または湾曲側面を有するプリズム形状としても良い。
前記第１の一次元光偏向要素４１と第２の一次元光偏向要素４２の形状は、互いに異なるものとしても良い。
前記プリズム形状やレンチキュラーレンズ形状のピッチや高さは、互いに異なるものとしても良い。

他の例としては、二次元光偏向要素１３ｂを、二次元的に配列された四角錐形状とした場合が挙げられる（図３（ｃ））。四角錐の表面は湾曲した形状としても良い。

他の例としては、二次元光偏向要素１３ｂを、観察者側Ｆから平面視したとき円または楕円形状である、マイクロレンズ形状とした場合が挙げられる（図３（ｄ））。

他の例としては、レンチキュラーレンズの頂点部分に、前記レンチキュラーレンズと直交する方向にレンチキュラーレンズ形状を形成したもの（図３（ｅ））が挙げられる。

他の例としては、台形プリズムの頂点部分に、前記台形プリズムと直交する方向にプリズム形状を形成したもの（図３（ｆ））が挙げられる。

これらの二次元光偏向要素１３ｂは、光源１１から射出した光を屈折させ、入射光と射出光の進行方向を変化させるため、輝度ムラを目立たなくする上で有効である。図４は、二次元光偏向要素１３ｂの断面形状がプリズムである場合の光学的な作用を表したものである。ここでは簡単のため、光の拡散効果は無視してある。光源１１から射出され、正面方向へ射出した光線Ｌ１ａは、二次元光偏向要素１３ｂの表面で全反射されて元に戻されるため、外部には射出されない。一方、斜め方向へ射出した光線Ｌ１ｂは、二次元光偏向要素１３ｂで屈折し、正面方向へ射出される。そのため、図４（ａ）のＧの向きに眺めた場合、光源１１の真上に対応する位置には何も見えず、光源１１の両脇に新たな光源（擬似光源）１１ａが２個発生する（２次元的な配列の場合、合計４個の擬似光源が発生）。このような、断面がプリズム形状の二次元光偏向要素１３ｂは、一つの光源１１を複数に分割するため、光源１１のムラを効果的に低減することができる。例えば図３（ａ）、（ｃ）、（ｆ）のような二次元的に配列したプリズム形状は、全て１個の光源１１から４個の擬似光源１１ａを発生させる。

図４（ｂ）は、二次元光偏向要素１３ｂの断面形状がレンチキュラー形状である場合の光学的作用を表したものである。レンチキュラーレンズは、角度が０°からθの範囲で入射する全ての光Ｌ２を正面方向へ屈折して射出する。但し、角度θはレンチキュラーレンズや基材１３ａの屈折率、レンチキュラーレンズの表面形状によって決まる角度である。一般に、レンチキュラーレンズのアスペクト比が高いほど、斜めに大きく傾いた光を正面方向に屈折することが可能である。
そのため、図４（ｂ）のＧの向きに眺めた場合、擬似光源１１ｂはレンズの延在する方向に直交する向きに連続的に長く伸びた形状になる。このように断面がレンチキュラー形状の二次元光偏向要素１３ｂは、一つの光源１１をスポットの長い光源に変化させるため、光源のムラを効果的に低減することができる。図３（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）では、二次元的に凸レンズを配列しているため、２方向に光源１１が引き伸ばされることによって、１個の点光源が面光源に変換され、輝度ムラを大きく低減することが可能になる。

これらの二次元光偏向要素１３ｂを形成した光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎは、複数枚重ねて使用した場合に、より高い輝度ムラ低減効果を発揮する。例えば二次元光偏向要素１３ｂがプリズム形状の場合、２枚重ねた時に一つの光源１１が１６個に分割されるため、高い輝度ムラ低減効果を有する。

ところで、このように表面に二次元光偏向要素１３ｂを形成した光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎを複数枚積層した場合、重ね合わせた二次元光偏向要素１３ｂ同士の干渉によりモアレ縞が発生する場合がある。このようなモアレ縞の発生を抑えるために、光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎの上面もしくは下面に干渉縞抑制シートを挿入しても良い。干渉縞抑制シートとしては、拡散フィルムや白色ＰＥＴフィルムのような、表面に周期構造を持たないシートを用いるのが望ましい。

光拡散部１２は、透明樹脂中に光拡散領域が分散された樹脂を板状に成型することで作製される。或いは、図２（ｂ）のように透明樹脂もしくは透明樹脂中に光拡散領域が分散された樹脂からなる基板１２ａの表面に、光を拡散させるための凹凸構造１２ｂを設けることにより作製される。凹凸構造１２ｂは、例えば一次元的に配列されたレンチキュラーレンズやプリズム構造、或いは二次元光偏向要素１３ｂと同様な二次元的に配列された形状を設ける。光拡散部１２を構成する基板１２ａのヘイズ値をＸ０、全光線透過率をＹ０としたとき、
Ｘ０≦Ｘｎ （数３）
Ｙ０≧Ｙｎ （数４）
を満たすように設定することが、輝度ムラ低減に有効である。光拡散部１２の上に積層した光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎの表面に設けた二次元光偏向要素１３ｂの効果を十分に発揮させるためには、光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎに入射する光の拡散強度が弱い方が望ましいからである。

光拡散部１２に用いる透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。

光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎの表面に設けられる二次元光偏向要素１３ｂは、透光性基材上にＵＶや放射線硬化樹脂を用いて成形される。この場合、基材１３ａとして透明樹脂に光拡散領域を分散させた光拡散シート、白色ＰＥＴフィルム、白色ＰＰフィルム等を用い、これらの基材１３ａと二次元光偏向要素１３ｂを形成したシートを粘着材を介して貼りあわせる方法が挙げられる。

またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）等を用いて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成する。光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎを構成する基材１３ａは、透明樹脂中に光拡散領域を分散した層からなり、その表面に二次元光偏向要素１３ｂを２層押し出し法により一体成型する。或いは、これらの方法で作製した基材１３ａの表面に、ＵＶや放射線硬化樹脂を塗布し硬化させることで二次元光偏向要素１３ｂを作製しても良い。光拡散部１２の基板１２ａの表面に凹凸構造１２ｂを形成する際も、これらと同様の方法を利用して作製することができる。

光拡散部１２、及び光均一化要素１３−１、１３−２、〜１３−ｎに形成する光拡散領域は、光拡散粒子からなることが好ましい。好適な拡散性能を容易に得ることができるためである。
光拡散粒子としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができる。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン・ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを用いることができる。
また、上述した透明粒子から２種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。さらにまた、透明粒子の大きさ、形状は、特に規定されない。

なお、透明樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、光拡散領域として気泡を用いても良い。熱可塑性樹脂の内部に形成された気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、光拡散粒子を分散させた場合と同等以上の光拡散機能を発現させることができる。このような拡散板として、白色ＰＥＴや白色ＰＰなどを挙げることができる。白色ＰＥＴは、ＰＥＴと相溶性のない樹脂や酸化チタン（ＴｉＯ_２）、硫酸化バリウム（ＢａＳＯ_４）、炭酸カルシウムのようなフィラーをＰＥＴに分散させた後、該ＰＥＴを２軸延伸法で延伸することにより、該フィラーの周りに気泡を発生させて形成する。

図１に示すように、本発明の実施形態であるバックライトユニット２１は、直下型バックライトユニットであり、本発明の実施形態である面光源装置２０と、その光射出面側に１枚以上の光学シート１４を搭載することで構成される。光学シート１４としては、観察者側Ｆに集光機能を有するレンズシート（例えばマイクロレンズシート、凸レンチキュラーレンズシート、プリズムシート、四角錐レンズシートなど）を任意に選択して搭載する。或いは、光拡散性を有する拡散シートや、反射型偏光分離シートなどを搭載しても良い。

図１に示すように、本発明の実施形態であるディスプレイ装置２２は、画像表示素子１５とバックライトユニット２１とから構成される。画像表示素子１５は、２枚の偏光板（偏光フィルム）１６と、その間に挟持された液晶パネル１７とからなる。液晶パネル１７は、例えば、２枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成される。

画像表示素子１５は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する素子であることが望ましい。画素単位で光を透過/遮光して画像を表示するものであれば、面光源装置２０により光源１１のムラの低減された光を有効に利用して、画像品位の高い画像を表示させることができる。
画像表示素子１５は、液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子と比べて、画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

（実施例）
光拡散部１２として、透明樹脂中に樹脂フィラーを混入させた光拡散板を用意した。樹脂フィラーの含有量を調整することで、全光線透過率（Ｔｔ）、ヘイズ値（Ｈｚ）の異なるものを複数種類作成した。光拡散部１２の光射出面側には、第１の光均一化要素１３−１、及び第２の光均一化要素１３−２を配置する。光均一化要素１３−１、１３−２の光射出面側には二次元光偏向要素１３ｂを形成し、二次元光偏向要素１３ｂの形状は図３（ｆ）のように第１の台形プリズムアレイと、その頂部に、第１の台形プリズムアレイと直交する方向に第２のプリズムアレイを形成したものとした。ここで、第１の台形プリズムアレイのレンズピッチは１００μｍ、頂部幅５０μｍ、斜辺と底面のなす角は４５°とし、第２のプリズムアレイのレンズピッチは２５μｍ、頂角９０°とした。
光均一化要素１３−１、１３−２は、ポリカーボネート樹脂の溶融押し出し成形により、厚み３００μｍの基材１３ａと二次元光偏向要素１３ｂを一体成形して作製した。光均一化要素１３−１、１３−２の基材１３ａには、光拡散性を持たせるため、ポリカーボネート樹脂中に樹脂フィラーを混入している。樹脂フィラーの含有量を調整することで、全光線透過率（Ｔｔ）、ヘイズ値（Ｈｚ）の異なるものを複数種類作製した。光拡散部１２、及び光均一化要素１３−１、１３−２の基材１３ａの全光線透過率、ヘイズ値は図５の表（ａ）、（ｂ）に記した。但し、光均一化要素１３−１、１３−２の全光線透過率、ヘイズ値は、３００μｍの基材の上に二次元光偏向要素１３ｂを設けない場合の値である。全光線透過率及びヘイズ値は、日本電色工業株式会社製ヘーズメーター（ＮＤＨ２０００）を用いて、ＪＩＳ Ｋ７３６１及びＪＩＳ Ｋ７１３６に準じた方法で測定する。
光均一化要素１３−１、１３−２は、光拡散部１２の光射出面側に配置し、光源１１に近い方はヘイズ値の小さな光均一化要素１３−１を、光源１１から遠い方はヘイズ値の大きな光均一化要素１３−２を配置した。

本実施例と比較するための以下の比較例１〜３は従来の構成である。
（比較例１）
全光線透過率５５％、ヘイズ値９２％の拡散板上に、拡散シート（全光線透過率６５％、ヘイズ値８７％）、プリズムシート、拡散シート（全光線透過率６５％、ヘイズ値８７％）を順に載せる。

（比較例２）
全光線透過率５５％、ヘイズ値９２％の拡散板の上に、拡散シート（全光線透過率６５％、ヘイズ値８７％）、プリズムシート、プリズムシート、拡散シート（全光線透過率６５％、ヘイズ値８７％）を順に乗せる。２枚のプリズムシートは、互いにプリズムの延在方向が直交するように配置する。

（比較例３）
光拡散部１２の光射出面側に、光源１１に近い方はヘイズ値の大きな光均一化要素１３−２を、光源１１から遠い方にヘイズ値の小さな光均一化要素１３−１を乗せた。ここで、光源１１に近い方の光均一化要素１３−２は、図５の表（ｂ）のタイプｃを、光源１１から遠い方１３−１を図５の表（ｂ）のタイプａ、またはタイプｂとした。

実施例、比較例で作成した拡散板、拡散シート、光拡散部１２、光均一化部１３を、ＬＥＤ間隔が２５ｍｍのＬＥＤバックライトに配置し、ＬＥＤの光射出面と拡散板もしくは光拡散部１２の底面の距離を変化させて輝度ムラの発生度合いの評価を行った。評価にあたっては、正面方向からバックライトユニットを眺めた場合と、正面方向に対して６０°傾斜した位置から眺めた場合の２通りの輝度ムラの発生の有無を確認した。輝度ムラが完全に消えた場合を○とし、輝度ムラが視認された場合×とした。

比較例１、２の構成の輝度ムラ評価結果を図６の表に示した。比較例１の場合、光源１１と拡散板の間隔を２２ｍｍまで広げることで完全に輝度ムラを消すことができたが、それよりも間隔を縮小すると、輝度ムラが視認された。一方、比較例２では間隔を２０ｍｍまで広げることで完全に輝度ムラを消すことができたが、それよりも間隔を縮小すると、輝度ムラが視認された。

実施例の評価結果を図７の表に示した。実施例の場合、光源１１と光拡散部１２の間隔が１６ｍｍ以上の場合、全て輝度ムラを消すことができた。

比較例３の輝度ムラ評価結果を図８の表に示した。この場合、光源１１と光拡散部１２の間隔が１８ｍｍ以上で輝度ムラが消えたが、それよりも間隔を縮小すると輝度ムラが視認された。

以上の実施例及び比較例の結果から、光拡散部１２の上に、光源１１に近い方にヘイズ値の低い光均一化要素１３−１を、光源１１から遠い方にヘイズ値の高い光均一化要素１３−２を配置することで、高い輝度ムラ低減効果を得られることが確認できた。

本発明の面光源装置、バックライトユニット、ディスプレイ装置の断面図。 （ａ）光均一化要素の断面図、（ｂ）光拡散部の断面図。 （ａ）二次元光偏向要素の一例を表す図、（ｂ）二次元光偏向要素の一例を表す図、（ｃ）二次元光偏向要素の一例を表す図、（ｄ）二次元光偏向要素の一例を表す図、（ｅ）二次元光偏向要素の一例を表す図、（ｆ）二次元光偏向要素の一例を表す図。 （ａ）二次元光偏向要素の断面がプリズム形状の場合の光学作用を表す図、（ｂ）二次元光偏向要素の断面がレンチキュラー形状の場合の光学作用を表す図。 （ａ）光拡散部の全光線透過率とヘイズ値、（ｂ）光均一化要素の基材の全光線透過率とヘイズ値。 比較例１、２の輝度ムラ評価結果。 実施例の輝度ムラ評価結果。 比較例３の輝度ムラ評価結果。

符号の説明

Ｆ：視覚方向 １０：反射板 １１：光源 １２：光拡散部 １３：光均一化部 １４：光学シート １５：画像表示素子 １６：偏光板（偏光フィルム） １７：液晶パネル ２０：面光源装置 ２１：バックライトユニット ２２：ディスプレイ装置 １２ａ：基板 １２ｂ：凹凸構造 １３ａ：基材 １３ｂ：二次元光偏向要素 ４１：一次元光偏向要素 ４２：一次元光偏向要素 Ｇ：観察方向 １１ａ：擬似光源 １１ｂ：擬似光源 Ｌ１ａ：光線 Ｌ１ｂ：光線 Ｌ２：光線。

Claims (12)

1. 複数の光源と、前記光源からの光を拡散させる光拡散部と、前記光拡散部で拡散された光の輝度を面的に均一化する光均一化部とを備えた面光源装置であって、
   前記光均一化部は、複数のフィルム状の光均一化要素からなり、前記光源側から順に第１の光均一化要素、第２の光均一化要素、・・・、第ｎの光均一化要素とｎ枚配置されてなり、
   前記各光均一化要素は基材を含んで構成され、
   前記基材のヘイズ値をそれぞれ、Ｘ１、Ｘ２、・・・Ｘｎとし、
   前記基材の全光線透過率をそれぞれ、Ｙ１、Ｙ２、・・・、Ｙｎとしたとき、
   以下の数１及び／又は数２の関係を満たすことを特徴とする面光源装置。
   Ｘ１≦Ｘ２≦・・・≦Ｘｎ （数１）
   Ｙ１≧Ｙ２≧・・・≧Ｙｎ （数２）
   （ただし、ｎは２以上の整数）
2. 前記光均一化要素の少なくとも１枚は、前記基材の前記光源と逆側の面に設けられ、前記基材からの入射光を二次元的に偏向して射出する、二次元光偏向要素を備えることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記光拡散部の前記光源と逆側の面に、光源からの入射光を二次元的に偏向して射出する二次元光偏向要素を備えることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
4. 前記二次元光偏向要素が、一方向に延在する第１の一次元光偏向要素と一方向に延在する第２の一次元光偏向要素とが、略直交してなる形状であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の面光源装置。
5. 前記一次元光偏向要素の少なくとも一方は、断面が多角形または湾曲側面を有するプリズム形状であることを特徴とする請求項４に記載の面光源装置。
6. 前記一次元光偏向要素の少なくとも一方が、凸または凹レンチキュラー形状であることを特徴とする請求項４に記載の面光源装置。
7. 前記二次元光偏向要素が、平面視、円または楕円形状のマイクロレンズ形状であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の面光源装置。
8. 前記光均一化要素の両面のうちの一方の面に、干渉縞抑制シートが配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
9. 前記光拡散部を構成する基板のヘイズ値をＸ０、全光線透過率をＹ０としたとき、
   以下の数３及び／又は数４の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
   Ｘ０≦Ｘｎ （数３）
   Ｙ０≧Ｙｎ （数４）
   （ただし、ｎは２以上の整数）
10. 前記面光源装置は、光反射性を有する反射板を有し、前記反射板は前記光源の前記光拡散部と逆側に配置することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の面光源装置。
11. 請求項１〜９の何れか１項に記載の面光源装置と、前記面光源装置の前記光源と逆側に配置する少なくとも１種類以上の光学シートとを備えることを特徴とするバックライトユニット。
12. 画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する画像表示素子と、請求項１０に記載のバックライトユニットとを備えることを特徴とするディスプレイ装置。

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