JP2011175917A - 面光源装置及びそれに用いる導光体 - Google Patents

Abstract

【課題】面光源装置が薄型化しても、導光体裏面のレンズ列と光反射素子との擦れやレンズ列の潰れによる白点欠陥の発生が防止され、優れた画像表示品位及び光学特性をもつ表示装置の実現を可能となす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４１と、光出射面４３と、裏面４４と、を備える板状の導光体４。裏面４４の少なくとも一部の領域には、光入射端面４１と略直交する方向に延びる複数のレンズ列４４ａが互いに平行に配列されて形成されている。レンズ列４４ａが延びる方向と略直交する断面におけるレンズ列４４ａの基本形状は３個以上１０個以下の要素円弧の組み合わせからなる。レンズ列４４ａの配列ピッチＰ１をレンズ列４４ａの高さで除算したアスペクト比が７〜２００である。
【選択図】図２

Description

本発明は、エッジライト方式の面光源装置、及びそれを構成するのに用いられる導光体に関するものであり、特に、導光体裏面のレンズ列の欠陥に起因する面光源装置における白点欠陥の発生を防止し、表示装置の画像表示品位及び光学特性を向上させることを企図した面光源装置用導光体に関するものである。

本発明の導光体を用いて構成される面光源装置は、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、好適である。

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。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ようにしている。光出射面から出射した光は、光出射面上に配置されるプリズムシートなどの光偏向素子により所要の方向へと偏向される。導光体の２つの主面のうちの他方である裏面からも光は出射し、この光を導光体へと戻すために、裏面に対向して光反射素子としての光反射シートが配置される。

導光体の光出射面には導光体内を導光される光を適宜出射させるための光学機能構造としての光出射機構が形成される。この光出射機構としては、たとえば、適度に荒らされた粗面または多数のレンズ列を配列したレンズ列形成面のような微小凹凸構造が用いられる。

一方、導光体の裏面には、導光体内を導光される光が光出射面から出射する際の出射光の分布を制御または調整するための光学機能構造が設けられる。この光学機能構造として、たとえば、光入射端面に対して大略直交する方向に互いに平行に延びるように配列された複数のレンズ列を形成することができる。これにより、該レンズ列の延在方向と直交する面内での出射光の分布を調整することができる。

携帯電話機や携帯用ゲーム機などの携帯用電子機器あるいは各種電気機器また電子機器のインジケータなどの比較的小さな画面寸法の液晶表示装置については、とくに小型化とともに消費電力の低減が要望されている。そこで、消費電力低減のために、バックライトの一次光源として、点状光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されている。ＬＥＤを一次光源として用いたバックライトとしては、例えば特開平７−２７０６２４号公報［特許文献１］に記載されているように、線状の一次光源を用いるものと同様な機能を発揮させるために、複数のＬＥＤを導光体の光入射端面に沿って一次元に配列している。このような点状一次光源の使用は、近年では、小型の液晶表示装置のみならず、携帯用ノートパソコン等のモニターや液晶テレビ等の表示部その他の比較的大きな液晶表示装置においてもなされている。

ところで、近年の液晶表示装置等の各種機器の軽量化及び薄型化の要求に基づき、バックライトの薄型化が進められている。具体的には、バックライトを構成する導光体、光反射シート及びプリズムシートの薄型化、並びにこれらの配列間隔の低減が進められている。このため、導光体裏面とそれに対向して配置される光反射シートとが接近しており、導光体裏面のレンズ列と光反射シートとの接触の機会が高まる。面光源装置の背面側から加えられる力等により光反射シートが導光体裏面のレンズ列の頂部に繰り返し接触する（擦れる）と、摩擦によりレンズ列の頂部が荒らされて光散乱性を持つようになることがあり、更にこのような摩耗が進行するとレンズ列頂部が損耗しレンズ列頂部が潰れて平坦化することがある。このような状態になると、面光源装置の発光面において白点と呼ばれる欠陥が視認され易くなり、光源品位が低下する。この場合、面光源装置を用いて構成される表示装置の画像表示品位が低下することになる。

特開２００７−２７０１３号公報［特許文献２］には、エッジライト方式の面光源装置における導光体裏面のパターンの潰れ発生を防止すべく、拡散パターンを導光体裏面の部分的に窪ませた凹部内にて導光体の裏面から飛び出ないように形成することが開示されている。ここで、拡散パターンは、導光方向と直交する方向において波形を描くように高さが変化しており、導光方向では両端部を除いて均一な断面形状を有する。

国際公開第２００７／００７７９９号公報［特許文献３］には、エッジライト方式の面光源装置における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ないようにすべく、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する複数のプリズム列を形成し、該プリズム列のそれぞれに、その延在方向に関する少なくとも一部の領域で、断面形状において頂部が分割された複数の分割頂部を形成することが開示されている。

特開２００６−１５６２８９号公報［特許文献４］には、エッジライト方式の面光源装置における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ないようにすべく、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する複数のプリズム列を形成し、該プリズム列のそれぞれを、その延在方向に関する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することが開示されている。

特開平７−２７０６２４号公報 特開２００７−２７０１３号公報 国際公開第２００７／００７７９９号公報 特開２００６−１５６２８９号公報

ところで、エッジライト方式の面光源装置において、ＬＥＤからなる一次光源を使用する場合には、冷陰極管等からなる線状の一次光源を使用する場合に比べて、導光体が一層薄型となり、導光体裏面のプリズム列等のレンズ列と光反射シートとの擦れによる白点欠陥の視認性が顕著になり、表示装置の画像表示品位が悪化し易いことが分かった。これに対処するために、導光体裏面のプリズム列等のレンズ列と光反射シートの擦れよる白点欠陥を抑制すべく導光体裏面のプリズム列等のレンズ列の形状を最適な形状にすることが考えられる。

上記特許文献２では、圧力が加わっても導光体裏面のパターンの潰れが発生しにくい面光源装置を提供するために、導光体裏面の拡散パターンを導光方向に垂直な面内における断面がサインカーブ状となるように形成し、平坦面より飛び出ないように設けたことは記載されている。しかし、ここには形状の具体的な数値は示されていない。従って、特許文献２には、面光源装置に裏面から荷重をかけた際に導光体裏面の拡散パターンと光反射シートとの擦れによる白点欠陥が発生するという問題への対処は示唆されていない。

特許文献３では、導光体裏面のプリズム列の頂部の断面形状の曲率を完全Ｒで定義する場合のＲ半径を、２〜５０μｍの範囲、好ましくは５〜２５μｍの範囲とすることが記載されている。また、特許文献４では、導光体裏面のプリズム列に関して、第１の曲率半径を２３〜２７μｍの範囲とし、第２の曲率半径を５〜１５μｍの範囲となし得ることが記載されている。しかし、これらの特許文献には白点欠陥防止に関する記載はなく、これら特許文献に記載の範囲の形状からは面光源装置に裏面から荷重をかけた際に導光体裏面のプリズム列と湾曲した光反射シートとの擦れによる白点欠陥が発生するという問題への対処は示唆されない。

本発明の目的は、面光源装置が薄型化しても、導光体裏面のレンズ列と光反射素子との擦れやレンズ列の潰れによる白点欠陥の発生が防止され、優れた画像表示品位及び光学特性をもつ表示装置の実現を可能となす面光源装置及びそれに用いる導光体を提供することにある。

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
光入射端面と、光出射面と、前記光出射面の反対側に位置する裏面と、を備える板状の導光体であって、
前記裏面の少なくとも一部の領域には、前記光入射端面と略直交する方向に延びる複数のレンズ列が互いに平行に配列されて形成されており、
前記レンズ列が延びる方向と略直交する断面における前記レンズ列の基本形状は３個以上１０個以下の要素円弧の組み合わせからなり、
前記レンズ列の配列ピッチを前記レンズ列の高さで除算したアスペクト比が７〜２００であ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、前記要素円弧は３０〜７０μｍの略同一の曲率半径Ｒ２をもち、かつ、６０〜１３０μｍの曲率半径Ｒ１をもつ基準円弧に前記要素円弧が略内接するようにして前記基準円弧の内側に前記要素円弧が配置されており、さらに、前記曲率半径Ｒ１を前記曲率半径Ｒ２で除算した値が１．７〜３．９の範囲内にある。本発明の一態様においては、前記レンズ列の表面の少なくとも一部に微細な凹凸構造体が複数形成されており、前記レンズ列表面の面内方向における前記微細な凹凸構造体の長径を前記微細な凹凸構造体の高さまたは深さで除算した最大アスペクト比が７〜２００である。本発明の一態様においては、前記光出射面は、鏡面であるか、または平均傾斜角０．１〜８°の粗面からなる。

また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
上記の面光源装置用導光体と、該導光体の光入射端面に隣接して配置された一次光源と、前記導光体の光出射面に隣接して配置された光偏向素子と、前記導光体の裏面に隣接して配置された光反射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。

以上のような本発明によれば、面光源装置が薄型化しても、導光体裏面のレンズ列と光反射素子との擦れやレンズ列の潰れによる白点欠陥の発生が防止され、表示装置の画像表示品位及び光学特性を向上させることができる。

本発明による面光源装置の一実施形態を示す模式的部分透視斜視図である。 図１の面光源装置の模式的部分分解斜視図である。 図１の面光源装置の導光体の裏面に形成される、レンズ列を示す模式的断面図である。 光偏向素子による光偏向の様子を示す模式図である。

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実施形態を示す模式的部分透視斜視図であり、図２はその模式的部分分解斜視図である。図１に示されているように、本実施形態の面光源装置は、Ｙ方向に適宜の距離を隔てて配置された点状の一次光源としての複数のＬＥＤ２と、該ＬＥＤから発せられる光を導光する板状の導光体４と、光偏向素子６と、光反射素子８とを備えている。また、複数のＬＥＤ２の配列体は、リフレクタ（反射器）１０を伴っている。但し、図２では、リフレクタ１０は図示を省略されている。複数のＬＥＤ２は、それらから発せられる光の最大強度光の方向が互いに平行となるように配置するのが好ましい。

導光体４は、ＸＹ面と平行に配置され、全体として矩形板状をなしている。導光体４は、４つの側端面を有しており、そのうちのＹＺ面と略平行な１対の側端面のうちの一方が光入射端面４１とされ、該光入射端面と対向するようにＬＥＤ２が隣接配置されている。導光体４のＹＺ面と略平行な１対の側端面のうちの他方の側端面は、光入射端面と反対側の反対端面４２とされている。導光体４の光入射端面４１に略直交する２つの主面は、いずれもＺ方向と略直交するように配置されており、一方の主面である上面が光出射面４３とされている。該光出射面４３は、光出射制御機能構造としての微細凹凸構造を有する粗面または平滑面（鏡面）からなる。

光出射面４３が微細凹凸構造を有する粗面からなる場合には、該粗面の平均傾斜角θａは０．１〜８°であるのが好ましい。この粗面の平均傾斜角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（１）式および（２）式
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。

光出射面４３からは、光出射面４３の法線方向（Ｚ方向）及び光入射端面４１と直交するＸ方向の双方を含むＸＺ面内の分布において指向性のある光を出射させる。この出射光分布のピークの方向が光出射面となす角度は例えば１０°〜４０°であり、出射光分布の半値全幅は例えば１０°〜４０°である。

導光体４の光出射面４３と反対側の主面（裏面）４４には、光出射面４３からの出射光のＬＥＤ２の配列方向と平行なＹＺ面内での指向性を制御するために、光入射端面４１を横切る方向例えば光入射端面４１に対して略垂直の方向（Ｘ方向）に互いに平行に延びる多数のレンズ列４４ａが形成されている。

レンズ列４４ａの配列ピッチＰ１は、例えば１０μｍ〜２００μｍ、好ましくは１５μｍ〜１５０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜１００μｍである。レンズ列４４ａの配列ピッチＰ１をレンズ列４４ａの高さＨで除算したアスペクト比（Ｐ１／Ｈ）は、７〜２００、好ましくは８〜１５０、より好ましくは１０〜１００である。レンズ列４４ａのアスペクト比を上記の範囲内とすることで、以下のような白点発生防止のための特別の構成の採用下においても、光出射面４３からの出射光を十分に集光させることができる。

レンズ列４４ａは、導光体裏面４４の全面に形成されていてもよいし、導光体裏面４４の一部の領域に形成されていてもよい。白点発生を防止する観点から、面光源装置の有効発光領域に対応する導光体裏面４４の領域を含む全面に形成されることが好ましい。レンズ列４４ａを導光体裏面４４の一部の領域に形成する場合には、たとえば、押圧により部材間の接触の機会が高く白点の発生しやすい面光源装置の有効発光領域外の領域（額縁領域）及びその近傍の領域に形成するのが好ましい。

図３に、導光体裏面４４に形成されるレンズ列４４ａの模式的断面図を示す。レンズ列４４ａが延びる方向（Ｘ方向）と略直交する断面（ＹＺ断面）におけるレンズ列４４ａの形状は、基本形状に対して付加形状を付加したものからなる。

ここで、レンズ列４４ａの基本形状は、３個以上１０個以下の曲率半径Ｒ２の円弧（要素円弧）Ｂの組み合わせからなり、図３では具体的には５個の要素円弧Ｂの組み合わせからなる。要素円弧Ｂは外方に向けて凸の状態で一連に連なっている。すなわち、互いに隣接する要素円弧Ｂは端部同士を接している。要素円弧Ｂは、曲率半径Ｒ１の基準円弧Ａに要素円弧Ｂが略内接するようにして、基準円弧Ａの内側に配置されている。ここで、基準円弧Ａに対する要素円弧Ｂの略内接は、厳密な内接のみならず、数μｍ程度とくに１μｍ程度のずれは許容されるものとする。また、要素円弧は、厳密な円弧形状であるもののみならず、線分を微小に分割した場合の各分割領域の角度成分の分布形態に大きな変更をもたらさない程度のずれは許容されるものとする。

レンズ列４４ａの付加形状は、要素円弧Ｂに対して付加された微細な凹凸からなる。図３では、付加形状の付加された要素円弧Ｂが示されている。

以上のような基本形状を採用することにより、レンズ列４４ａの断面形状が単純円弧からなるものである場合に比べて、薄型化された光反射素子（後述のように、光反射シートからなる）８と導光体裏面４４との接触面積の低減及び密着の防止の機能が発揮され、これに基づきレンズ列４４ａの破損や光反射シートとの擦れに起因する白点欠陥発生の抑制が可能になる。基本形状における要素円弧Ｂの数を３個以上１０個以下とすることで、特に白点欠陥発生防止の効果が顕著になる。要素円弧Ｂの数が２個以下では要素円弧Ｂを設けることの上記意義が十分に発現されず、要素円弧Ｂの数が１１個以上では要素円弧Ｂを設けても基本形状が後述の基準円弧Ａに近いものとなり要素円弧Ｂを設けることの上記意義が十分に発現されないからである。

本実施形態では、５個の要素円弧Ｂは略同一の曲率半径Ｒ２をもち、この曲率半径Ｒ２は、例えば５〜１５０μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ、より好ましくは３０〜７０μｍである。また、基準円弧Ａの曲率半径Ｒ１は、例えば１０〜２００μｍ、好ましくは１５〜１５０μｍ、より好ましくは６０〜１３０μｍである。さらに、曲率半径Ｒ１を曲率半径Ｒ２で除算した値（Ｒ１／Ｒ２）は、例えば１．１〜２０．０、好ましくは１．５〜１５．０、より好ましくは１．７〜３．９である。

レンズ列４４ａの断面形状を以上のような要素円弧Ｂの曲率半径Ｒ２及び基準円弧Ａの曲率半径Ｒ１を用いて規定することで、光学設計が容易になる。

更に、レンズ列４４ａの断面形状を上記のようにすることで、出射光分布におけるピーク光方向を含みＸＺ面に垂直な面において出射光分布の半値全幅が３０°〜６５°である集光された出射光を出射させることができ、面光源装置の輝度を向上させることができる。

レンズ列４４ａの付加形状である微細な凹凸は、導光体裏面４４のレンズ列４４ａの表面の少なくとも一部に形成される複数の微細な凹凸構造体Ｍにより具現されるのが好ましい。微細な凹凸構造体Ｍからなる凹凸構造を形成することにより、レンズ列４４ａと反射シートとの接触面積をさらに減らすことができ、レンズ列４４ａの破損や反射シートとの擦れに起因する白点の発生をより一層効果的に防止することができる。

このレンズ列４４ａの表面の微細な凹凸構造は、光出射制御機能構造としても機能する。微細な凹凸構造体Ｍについては、レンズ列４４ａの表面の面内方向における長径を高さまたは深さで除算した最大アスペクト比を規定することができる。この最大アスペクト比は、７〜２００であるのが好ましい。このような形状の微細な凹凸構造体Ｍをレンズ列４４ａの表面に多数設けることにより、光出射面４３を平面（平滑面または鏡面）からなるものとした場合においても、光出射面４３の法線方向（Ｚ方向）及び光入射端面４１と直交するＸ方向の双方を含むＸＺ面内の分布において指向性のある光を良好に出射させることができる。

好ましくは、微細な凹凸構造は裏面の全体に渡って設けられるが、必ずしも全面に渡って設けられる必要はなく、導光体の用途等に応じて、好ましい範囲に微細な凹凸構造を設けても良い。また、レンズ列４４ａの表面に微細な凹凸構造を設け、さらに光出射面４３を微細凹凸構造を有する粗面としても構わない。

なお、導光体４の光出射制御機能構造としては、上記の様な光出射面４３に形成した微細凹凸構造を有する粗面等の導光体表面の構造と併用して、導光体４の内部に光拡散性微粒子を混入分散することで形成したものを用いることができる。また、導光体４としては、図１及び図２に示される様な全体として一様な厚さ（光出射面４３の粗面の微細凹凸形状及び裏面４４のレンズ列形状を無視した場合の厚さ）の板状のものの他に、Ｘ方向に関して光入射端面４１から反対端面４２の方へと次第に厚さが小さくなる様なくさび状のもの等の、種々の断面形状のものを使用することができる。

導光体４の厚さは、例えば０．３〜１０ｍｍである。

光偏向素子６は、導光体４の光出射面４３上に配置されている。光偏向素子６の２つの主面は、それぞれ全体としてＸＹ面と略平行に位置する。２つの主面のうちの一方（導光体の光出射面４３と対向する主面）は入光面６１とされており、他方が出光面６２とされている。出光面６２は、導光体４の光出射面４３と平行な平坦面または粗面とされている。入光面６１は、多数のプリズム列６１ａ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。

入光面６１のプリズム列６１ａは、ＬＥＤ２の配列方向と略平行のＹ方向に延び、互いに平行に形成されている。プリズム列６１ａの配列ピッチＰ２は、１０μｍ〜１００μｍの範囲とすることが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜８０μｍ、さらに好ましくは２０μｍ〜７０μｍの範囲である。また、プリズム列６１ａの頂角は、３０°〜８０°の範囲とすることが好ましく、より好ましくは４０°〜７０°の範囲である。

光偏向素子６においては、所望の形状のプリズム列を精確に作製し、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列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ッキング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。

光偏向素子６の厚さは、例えば３０〜３５０μｍである。

図４に、光偏向素子６による光偏向の様子を示す。この図は、ＸＺ面内での導光体４からのピーク出射光（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４の光出射面４３から斜めに出射される光は、プリズム列６１ａの第１面へ入射し第２面により全反射されて、導光体４からの出射光の指向性をほぼ維持したまま出光面６２の略法線の方向に出射する。これにより、ＸＺ面内では、出光面６２の法線の方向において高い輝度を得ることができる。

光偏向素子６は、導光体４からの出射光を目的の方向に偏向（変角）させる機能を果たすものであり、上記の様な指向性の高い光を出射する導光体４と組み合わせる場合には、少なくとも一方の面に多数のレンズ単位が並列して形成されたレンズ面を有するレンズシートを使用することが好ましい。レンズシートに形成されるレンズ形状は、目的に応じて種々のものが使用され、例えば、プリズム形状、レンチキュラーレンズ形状、フライアイレンズ形状、波型形状等が挙げられる。中でも断面略三角形状の多数のプリズム列が並列に配置されたプリズムシートが特に好ましい。

導光体４及び光偏向素子６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、環状ポリオレフィン樹脂が例示できる。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４及び光偏光素子６の粗面の表面構造やプリズム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上に、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表面に形成してもよいし、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。

光反射素子８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（光反射シート）を用いることができる。尚、導光体４の光入射端面として利用される端面以外の端面にも反射部材を付することが好ましい。

ＬＥＤ２から発せられる光を少ないロスで導光体４の光入射端面４１へと導くために、リフレクタ１０が設けられている。該リフレクタ１０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、リフレクタ１０は、光反射素子８の端縁部外面からＬＥＤ２の外側を経て光偏光素子６の出光面端縁部へと巻き付けられている。別法として、光源リフレクタ１０は、光偏光素子６を避けて、光反射素子８の端縁部外面からＬＥＤ２の外側を経て導光体４の光出射面端縁部へと巻き付けることも可能である。

以上の実施形態では、ＬＥＤなどの点状一次光源を複数用いている。この場合、複数の点状光源は、それらから発せられる光の最大強度光の方向が互いに平行となるように（たとえば略Ｘ方向となるように）配置するのが好ましい。

一次光源としてＬＥＤを使用する場合には、とくに、導光体光出射面４３からの光出射を全面に亘ってできるだけ均一化するために、平均傾斜角θａの分布を光入射端面から遠ざかるに従って次第に小さくなるようなグラデーションを有するものとすることが、好ましい。このような平均傾斜角分布では、とくに、光入射端面４１に近い領域における光偏向素子６とのスティッキングが発生しやすくなる傾向にあるが、本発明では、それを防止するために、粗面の凹凸構造を特化するのが好ましい。すなわち、平均傾斜角θａが小さい領域であっても、スティッキング発生の防止に有効な凸部を存在させるべく、十点平均粗さＲｚの下限を設定するのが好ましい。これにより、概略的にいえば、平均傾斜角θａが小さい領域においても、スティッキング発生の防止に有効な高さの凸部を低分布密度ではあるが確実に存在させることができる。

以上のようなＬＥＤ２、導光体４、光偏向素子６および光反射素子８からなる面光源装置の発光面（光偏光素子６の出光面６２）上に、液晶表示素子を配置することにより液晶表示装置が構成される。図１において、符号Ｆは、面光源装置と組み合わせて使用される液晶表示素子の有効表示領域に対応する当該面光源装置の発光面の有効発光領域を示す。

本実施形態では、リフレクタ１０は、有効発光領域Ｆ以外の領域の光偏向素子６、導光体４及び光反射素子８の積層体の端面部並びにＬＥＤ２を覆うように配置されている。これにより、積層体の端面部から出射する光及びＬＥＤ２のケースから漏れ出す光をＸＹ面内において良好に拡散させて反射させ導光体４へと再入射させることができ、導光体光出射面４３の広い領域へと所要の強度の光を導くことができ、輝度の均斉度の向上に寄与することができる。

液晶表示装置は、図１における上方から液晶表示素子を通して観察者により観察される。十分にコリメートされた狭い分布の光を面光源装置から液晶表示素子に入射させることができるため、液晶表示素子での階調反転等がなく明るさ、色相の均一性の良好な画像表示が得られるとともに、所望の方向に集中した光照射が得られ、この方向の照明に対する一次光源の発光光量の利用効率を高めることができる。

なお、光偏向素子６の出光面６２上に、光拡散素子を隣接配置することができる。この光拡散素子により、画像表示の品位低下の原因となるぎらつきや輝度斑などを抑止し、画像表示の品質を向上させることができる。光拡散素子は、光拡散材を混入したシート状のものとすることができ、光偏向素子６の出光面６２側にて該光偏向素子６に接合などにより一体化させてもよいし、光偏向素子６上に載置してもよい。光偏向素子６上に載置する場合には、光偏向素子６とのスティッキング防止のために、光拡散素子の光偏向素子６と対向する側の面（光入射側の面）に凹凸構造を付与することが好ましい。更に、光拡散素子の光出射側の面にも、その上に配置される液晶表示素子との間でのスティッキング防止のために、凹凸構造を付与することが好ましい。この凹凸構造は、十点平均粗さが好ましくは０．７°以上、更に好ましくは１．０°以上、より好ましくは１．５°以上となるような構造とすることができる。

次に、以上のような面光源装置用導光体を製造するための本発明による製造方法の実施形態を説明する。

本実施形態では、光出射面４３を形成するための形状転写面を有する成形用型部材、及び裏面４４を形成するための形状転写面を有する成形用型部材を用いて透光性樹脂を成形することを含んで、上記の面光源装置用導光体４を製造する。裏面４４を形成するための形状転写面を有する成形用型部材を作製するに際しては、先ずレンズ列４４ａの基本形状に対応する形状の切削刃を用いて型素材を切削加工し、次いで切削加工後の型素材表面に対しブラスト処理を行って粗面化して上記形状転写面を形成する。ブラストノズルと型素材との間の距離は、ブラスト処理の簡便さの観点から、一定に維持されるのが好ましい。ブラスト粒子としては、ガラスビーズのような球形状のものやアルミナ粒子のような多角形状のものを使用することができる。また、光出射面４３を形成するための形状転写面を有する成形用型部材を作製するに際しては、型素材表面に対しブラスト処理を行って粗面化して上記形状転写面を形成する。

以上のようにして作製された２つの成形用型部材を用いて透光性樹脂（組成物）を成形することで、上記のような導光体が製造される。

以下、実施例及び比較例によって本発明を説明する。尚、以下の説明において、導光体成形用の金型及び型素材等に関する方向性等の記述は、対応する導光体に関し上記したものを使用することがある。

［実施例１］
鏡面仕上げをした有効面積１７５．５ｍｍ（Ｘ方向寸法）×２８５．５ｍｍ（Ｙ方向寸法）、厚さ３ｍｍのＮｉＰめっき板を型素材として用い、ガラスビーズ（ポッターズバロティーニ社製Ｊ４００）をブラストし、第１の転写面形成金型とした。但し、ブラスト処理の条件は以下の通りとした。ガラスビーズは、３５ｇ／分の量を、２００ｍｍの高さから、光入射端面に近い側から遠い側へと１．５ｍｍピッチで移行しつつ、ピッチ方向と直交する方向に６ｍ／分の速度で、帯状に複数回にわたって噴射し、ピッチ方向の移行に伴い圧力を０．２ＭＰａから０．６ＭＰａに順次変化させることで、平均傾斜角θａのグラデーションを形成した。

加工面が鏡面仕上げされた有効面積１７５．５ｍｍ（Ｘ方向寸法）×２８５．５ｍｍ（Ｙ方向寸法）、厚さ３０ｍｍのＮｉＰめっきブロックの加工面に、図３に示すようなレンズ列４４ａの基本形状を転写形成するための転写面が形成されるよう切削加工を行った。レンズ列４４ａの基本形状は、レンズ列４４ａの延びる方向と直交する面内において、幅［Ｐ１］９０μｍ（Ｙ方向寸法）、高さ［Ｈ］９μｍ（Ｚ方向寸法）で、曲率半径［Ｒ１］１１７μｍの基準円弧Ａにいずれも曲率半径［Ｒ２］３４μｍの７個の要素円弧Ｂが内接するようにして、基準円弧Ａの内側に要素円弧Ｂが配置されたものとした。ブロックの転写領域は、これに対応する反転形状を有する。

次に、得られたブロックの加工面に、ガラスビーズ（ポッターズバロティーニ社製Ｊ４００）をブラスト処理し、第２の転写面形成金型とした。なお、ブラスト処理においては、ガラスビーズは、６０ｇ／分の量を、５２０ｍｍの高さから、光入射端面に近い側から遠い側へと１ｍｍピッチで移行しつつ、ピッチ方向と直交する方向に速度５ｍ／分の速度で、圧力０．１１ＭＰａで複数回にわたって噴射した。

以上の第１および第２の転写面形成金型を射出成形装置に組み込み、射出成形を行った。成形材料としてはアクリル樹脂（三菱レイヨン社製、アクリペットＴＦ−８）を用いた。得られた導光体の光出射面４３には、平均傾斜角θａが光入射端面に近い側から遠い側へと０．８度から２．９度のグラデーションとなった粗面４３が形成されていた。また、裏面４４には、表面が粗面化された、幅［Ｐ１］９０μｍ、高さ［Ｈ］９μｍで、曲率半径［Ｒ１］１１７μｍの基準円弧Ａにいずれも曲率半径［Ｒ２］３４μｍの７個の要素円弧Ｂが内接するようにして、基準円弧Ａの内側に要素円弧Ｂが配置されたものからなる曲線を基本断面形状に持つレンズ列４４ａが全面に渡って形成されていた。Ｐ１／Ｈの値は１０であり、Ｒ１／Ｒ２の値は３．４４である。

得られた導光体４を裏面４４が上向きになるように配置し、光散乱反射シート（東レ社製Ｅ６ＳＲ）を裏面４４に接触するように載せて粘着テープで固定し、先端に５ｍｍ角のゴム圧子を装着させたインストロン社製の万能材料試験機ツインコラム試験システム（型式３３６５Ａ）を用いて、光散乱反射シートの上から導光体裏面４４に対してゴム圧子により０．０１２５ｋＮ×１０００回の条件で加重する試験を行った。

次いで、試験後の導光体４の厚さ０．７ｍｍの長辺側端面（光入射端面４１）に対向するようにして、該長辺に沿って等間隔で５４個のＬＥＤ（豊田合成社製、Ｅ１Ｓ６２−ＹＷＯＳ７−０７）２を配置し、更に光源リフレクタ１０を配置した。また、導光体の裏面４４に対向するようにして光反射素子８として光散乱反射シート（東レ社製Ｅ６ＳＲ）を配置し、光出射面４３に対向するようにして光偏向素子６として頂角６８°でピッチ２９μｍのレンズ列が多数並列に形成された厚さ１８８μｍのプリズムシート（三菱レイヨン社製Ｍ２６８ＹＷＣ１）を、そのレンズ列形成面が光出射面４３に対向するように配置し、図１に示したような面光源装置を作製した。

得られた面光源装置を点灯し発光面を観察したところ、導光体のレンズ列と光散乱反射シートとの間の擦れに起因する白点は観察されず、輝度均斉度も良好であった。

［実施例２］
鏡面仕上げをした有効面積１７５．５ｍｍ（Ｘ方向寸法）×２８５．５ｍｍ（Ｙ方向寸法）、厚さ３ｍｍのＮｉＰめっき板を型素材として用い、これをそのまま第１の転写面形成金型とした。

加工面が鏡面仕上げされた有効面積１７５．５ｍｍ（Ｘ方向寸法）×２８５．５ｍｍ（Ｙ方向寸法）、厚さ３０ｍｍのＮｉＰめっきブロックの加工面に、図３に示すようなレンズ列４４ａの基本形状を転写形成するための転写面が形成されるよう切削加工を行った。レンズ列４４ａの基本形状は、レンズ列４４ａの延びる方向と直交する面内において、幅［Ｐ１］９０μｍ（Ｙ方向寸法）、高さ［Ｈ］９μｍ（Ｚ方向寸法）で、曲率半径［Ｒ１］１１７μｍの基準円弧Ａにいずれも曲率半径［Ｒ２］６８μｍの３個の要素円弧Ｂが内接するようにして、基準円弧Ａの内側に要素円弧Ｂが配置されたものとした。ブロックの転写領域は、これに対応する反転形状を有する。

次に、得られたブロックの加工面に、ガラスビーズ（ポッターズバロティーニ社製Ｊ４００）をブラスト処理し、第２の転写面形成金型とした。ブラスト処理の条件は以下の通りとした。ガラスビーズは、３５ｇ／分の量を、２００ｍｍの高さから、光入射端面に近い側から遠い側へと１．５ｍｍピッチで移行しつつ、ピッチ方向と直交する方向に６ｍ／分の速度で、帯状に複数回にわたって噴射し、ピッチ方向の移行に伴い圧力を０．２ＭＰａから０．６ＭＰａに順次変化させることで、平均傾斜角θａのグラデーションを形成した。

以上の第１および第２の転写面形成金型を射出成形装置に組み込み、射出成形を行った。成形材料としてはアクリル樹脂（三菱レイヨン社製、アクリペットＴＦ−８）を用いた。得られた導光体の裏面４４には、表面が粗面化された、幅［Ｐ１］９０μｍ、高さ［Ｈ］９μｍで、曲率半径［Ｒ１］１１７μｍの基準円弧Ａにいずれも曲率半径［Ｒ２］６８μｍの３個の要素円弧Ｂが内接するようにして、基準円弧Ａの内側に要素円弧Ｂが配置されたものからなる曲線を基本断面形状に持つレンズ列４４ａが全面に渡って形成されていた。Ｐ１／Ｈの値は１０であり、Ｒ１／Ｒ２の値は１．７２である。

以下、実施例１と同様にして、加重試験を行い、試験後の導光体を用いて図１に示したような面光源装置を作製した。

得られた面光源装置を点灯し発光面を観察したところ、導光体のレンズ列と光散乱反射シートとの間の擦れに起因する白点は観察されず、輝度均斉度も良好であった。

［比較例１］
鏡面仕上げをした有効面積１７５．５ｍｍ（Ｘ方向寸法）×２８５．５ｍｍ（Ｙ方向寸法）、厚さ３ｍｍのＮｉＰめっき板を実施例１と同様の条件でブラスト処理し、第１の転写面形成金型とした。

加工面が鏡面仕上げされた有効面積１７５．５ｍｍ（Ｘ方向寸法）×２８５．５ｍｍ（Ｙ方向寸法）、厚さ３０ｍｍのＮｉＰめっきブロックの加工面に、図３に示すようなレンズ列４４ａの基本形状を転写形成するための転写面が形成されるよう切削加工を行った。レンズ列４４ａの基本形状は、レンズ列４４ａの延びる方向と直交する面内において、幅［Ｐ１］９０μｍ（Ｙ方向寸法）、高さ［Ｈ］１０．５μｍ（Ｚ方向寸法）で、曲率半径１０２μｍの円弧からなるものとした。ブロックの転写領域は、これに対応する反転形状を有する。次に、得られたブロックの加工面に、実施例１と同様にブラスト処理し、第２の転写面形成金型とした。

以上の第１および第２の転写面形成金型を射出成形装置に組み込み、実施例１と同様の条件で射出成形を行った。得られた導光体の光出射面４３には、平均傾斜角θａが光入射端面に近い側から遠い側へと０．８度から２．９度のグラデーションとなった粗面４３が形成されていた。また、裏面４４には、表面が粗面化された、幅９０μｍ、高さ１０．５μｍで、曲率半径１０２μｍの円弧の断面形状を持つレンズ列が全面に渡って形成されていた。

以下、実施例１と同様にして、加重試験を行い、試験後の導光体を用いて図１に示したような面光源装置を作製した。

得られた面光源装置を点灯し発光面を観察したところ、輝度均斉度は良好であったものの、導光体のレンズ列と光散乱反射シートとの間の擦れに起因する白点が観察された。

２ ＬＥＤ
４ 導光体
４１ 光入射端面
４２ 反対端面
４３ 光出射面
４４ 裏面
４４ａ レンズ列
６ 光偏向素子
６１ 入光面
６１ａ プリズム列
６２ 出光面
８ 光反射素子
１０ リフレクタ
Ａ 基準円弧
Ｂ 要素円弧
Ｆ 有効発光領域
Ｍ 凹凸構造体

Claims (5)

1. 光入射端面と、光出射面と、前記光出射面の反対側に位置する裏面と、を備える板状の導光体であって、
   前記裏面の少なくとも一部の領域には、前記光入射端面と略直交する方向に延びる複数のレンズ列が互いに平行に配列されて形成されており、
   前記レンズ列が延びる方向と略直交する断面における前記レンズ列の基本形状は３個以上１０個以下の要素円弧の組み合わせからなり、
   前記レンズ列の配列ピッチを前記レンズ列の高さで除算したアスペクト比が７〜２００であることを特徴とする面光源装置用導光体。
2. 前記要素円弧は３０〜７０μｍの略同一の曲率半径Ｒ２をもち、かつ、６０〜１３０μｍの曲率半径Ｒ１をもつ基準円弧に前記要素円弧が略内接するようにして前記基準円弧の内側に前記要素円弧が配置されており、さらに、前記曲率半径Ｒ１を前記曲率半径Ｒ２で除算した値が１．７〜３．９の範囲内にあ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. 前記レンズ列の表面の少なくとも一部に微細な凹凸構造体が複数形成されており、前記レンズ列表面の面内方向における前記微細な凹凸構造体の長径を前記微細な凹凸構造体の高さまたは深さで除算した最大アスペクト比が７〜２００であることを特徴とする、請求項１または２に記載の面光源装置用導光体。
4. 前記光出射面は、鏡面であるか、または平均傾斜角０．１〜８°の粗面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. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の面光源装置用導光体と、該導光体の光入射端面に隣接して配置された一次光源と、前記導光体の光出射面に隣接して配置された光偏向素子と、前記導光体の裏面に隣接して配置された光反射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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