JP2012164421A - 面光源素子及びそれを備えた表示装置 - Google Patents

面光源素子及びそれを備えた表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】面光源素子を大型化または薄型化しても、観察方向を明るく照明すること、映像の画質を向上させることが可能な部品点数の少ない面光源素子を提供すること。
【解決手段】互いに平行な出射面６と底面７と、それらに直交する側面を備えた導光板１と、導光板１の側面（入射端面８ａ）に光源４（4ａ〜４ｄ）を備えたエッジライト方式の面光源素子１０である。底面７には、Ｖ字状の凹条９を備えたパターン（底面パターン）を有し、出射面６には、台形状の凹条３および台形状の凸条２を備えたパターン（出射面パターン）を有し、出射面６に形成された台形状の凸条２のＸ軸に対する傾斜角度θtの絶対値は、３０度から６３度内に傾斜され、光源４は、Ｙ方向に向けた光量がＸ方向に沿って変化させて独立して制御可能に構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ローカルディミングが行える面光源素子及びそれを備えた表示装置に関する。
表示装置における表示機能の高度化や省エネルギー達成を目的としてディミング技術が提案されている。このようなディミング技術によれば、表示装置のアシスト役としてのバックライト（面光源素子）の輝度を全面的に或いは部分的に調整することにより画像の高コントラスト化や省エネルギーを達成することができる。
例えば、バックライトの全面の輝度を調整する、いわゆる０Ｄ（ゼロ次元）ディミングでは、全面的に送り出される画像信号の強度が最適となるように、バックライトの輝度が調整される。
これに対し、複数の行をベースにした「１D（１次元）ディミング」では、水平行などの一次元方向に延びる所定の帯状にバックライトの輝度を調整する。また、バックライトを行と列により指定されるマトリックスセグメント（碁盤目状の領域）に分け、各セグメントに送出される画像信号に応じて、各セグメント（領域）を最適な輝度に調整する。これにより、画像の高コントラスト化や省エネルギーが達成される。このような技術は、例えば、ＬＥＤ光源を用いた面光源素子を備えた液晶テレビ等の表示装置で実用化され、近年急速に普及しつつあり、０Ｄ（ゼロ次元）ディミングと対比して、ローカルディミングと呼称されている。
このような表示装置に用いられる面光源素子では、直下方式とエッジライト方式の二つの方式がある。
直下方式の面光源素子は、発光面を形成する板状部材の背面に複数の１次光源を配置するものである。発光面の背面に光源を配置するため、大型化がしやすい特長を有し、液晶表示装置を備えたテレビ受信機の表示部として広く使用されている。
一方、エッジライト方式の面光源素子は１次光源を導光板の側面に配置するものである。このようなエッジライト方式の面光源素子では、直下方式の面光源素子に比べて薄型化を図るのに有効であるという特長を有し、薄型化が要求される携帯用ノートパソコンやモニター等の表示部として広く使用されている。
エッジライト方式の面光源素子では、１次光源から出射した光は透明板状の導光体内部を屈曲して、該導光体の２つの主面のうちの一方である出射面から、液晶表示素子部に向けて出射される。また、エッジライト方式の面光源素子を大型の薄型テレビに適用する場合には、液晶表示装置から視認される表示機能の高輝度化、光利用効率化等を図るために、さらに拡散シート、プリズムシート、輝度上昇フィルム（例えば、商品名ＤBＥＦ-Ｄなど）と呼ばれる機能性を備えた光学シートを併用するのが一般的である。
ここで、このような導光板の一例は、印刷方式の導光板である。印刷方式の導光体では、例えばシート状（または板状）の導光板の２つの主面のうちの一方である反射面（底面）に白色ドットの印刷が施されている。この白色ドットの大きさ、密度を調整することにより、面光源素子の発光面における観察方向の輝度分布が均一になるように設計できる。
一方、導光板の他の一例は、パターン方式導光板である（特許文献１−３参照）。パターン方式の導光板では、底面及び出射面の双方に凹凸模様が形成されている（特許文献１および特許文献２参照。）。この例では、出射面および底面に、断面形状が三角形状のプリズムが互いに直交するパターンを有している。特許文献１では、シート状（または板状）の導光板の２つの主面のうちの一方である反射面（底面）には凹凸模様（パターン）が施されている。入射端面から入射した光は、導光板内部を２つの主面間を全反射しながら奥に進行する。この際、奥に進行する光の一部が、底面に形成された凹凸模様により、面光源素子の発光面から出射して、観察方向の輝度分布が均一になるように設計できる。ここで、この凹凸模様は、特許文献１に記載の導光板では、周期が５００μｍ以下である。
また、特許文献２に記載の発明では、反射シートや多数のプリズム列を配列したプリズムシートが用いられている。反射シートは、底面から出射した光を反射させて導光板へ戻す役割を果たす。また、導光板の出射面の上方に配置されているプリズムシートは、導光板から出射する光を正面方向に偏向させて出射する光の有効利用を図っている。これにより、適切な輝度を確保しつつバックライトの消費電力を抑えることができる。この特許文献２によれば、このような導光板では、底面に形成されたプリズム面の好ましい平均傾斜角は８°〜６０°であり、出射面に形成されたプリズム面の平均傾斜角度は０．５〜２５°の範囲内であると説明されている。
パターン方式の導光板の他の一例は特許文献３に記載されている。この導光板では、底面と出射面の双方に断面形状が互いに直交するプリズム面を有するとともに、少なくとも一面に台形形状の凸条と台形形状の凹条とが交互に配列されている。ここで、この特許文献３に記載のパターン方式の導光体の好ましい一例では、底面にＶ字状の凹条を備え、出射面に台形形状の凹凸面を備えている。入射端面より入射した光は、底面に形成されたＶ字状凹条により、その反射光を出射面方向に効率よく反射させている。また、出射面に形成された台形状の凸条を介して出射面より出射すると、入射端面に対して垂直な方向で入射された光が正面方向に近い角度で出射できる。このようなパターン方式の導光体では、印刷方式の導光体に対して、さらに光の利用効率を高めることができる。また、正面方向の輝度低下を抑制すると共に、視野角の拡大が可能にされている。
特開平１０−２８２３４２号公報 特開２００３−１１４４３２号公報 国際公開ＷＯ２００６／０１３９６９Ａ１
近年、テレビ向け画像表示装置は大型化、軽量化、低消費電力化、さらに薄型化が市場から強く要求されている。大型化には直下方式が有効である。直下方式では、LEDなどの光源を基盤目上に配置させて局所的な光源の制御（ローカルディミング）により、画面品位の確保と省エネルギーを達成させている。ローカルディミングを行わない場合には、液晶の光遮断性能が完全でないため、どうしても黒がグレーとなるという課題があった。これに対し、黒の領域を、より深い黒にすることが可能となる。
その一方で直下方式では、光源点数の増加やそれに伴う消費電力の増加が問題となっている。特にLEDを光源とする直下方式では、LEDが比較的高価なことから、LED点数の削減による製造コストの低減が求められている。
また、直下方式では、拡散板と拡散板背面の一次光源が接近し過ぎると一次光源の明暗ムラが発光面に写り込むため拡散板の薄型化に限界がある。さらに、LED光源を碁盤目状に配置する場合、1つのLEDが光源として機能を発揮できなくなった場合に、その欠陥が顕著に画面品位を低下させるという課題も懸念される。
近年小型で強い光束を放つLED光源の開発が飛躍的に進んできた。これに伴い、当該LED光源を使用したエッジライト方式の面光源素子が注目されている。エッジライト方式は直下方式と比較して、使用される光源点数が大幅に削減できることに加え、LEDチップの欠損による画面品位低下に対する影響を小さくできるため有利である。
その一方で、エッジライト方式の面光源素子を大型化すると、導光板の入射端面から導光板中央までの距離が長くなり、中央での輝度が低下するという課題がある。そして、この課題には、拡散シート、プリズムシート、輝度向上フィルム（例えば、商品名DBEF-Dなど）と呼ばれる機能性を備えた光学シートを併用するという技術が既に確立されている。
そこで、本発明の第１の目的は、面光源素子を大型化または薄型化しても、観察方向を明るく照明すること、映像の画質を向上させることが可能な部品点数の少ない面光源素子を提供することである。
また、本発明の他の目的は、一般に使用されている機能性を備えた光学シートと本発明品の面光源素子を組み合わせて使用できる面光源素子であって、面光源素子を大型化または薄型化しても、観察方向を明るく照明すること、映像の画質を向上させることが可能な面光源素子を提供することである。
面光源素子の薄型化や経済性を考慮すると直下方式に比較してエッジライト方式が優れているので、本発明者は、エッジライト方式の面光源素子において、観察方向を明るく照明すること、並びに映像の画質を向上させることが可能な面光源素子について研究を行った。
これには、エッジライト方式の面光源素子であって、一次光源から発せられる光量を有効な範囲、有効な観察方向に集中して出射させること、さらには画面内で局所的に光の出射を制御することにより、直下方式のLED光源を用いた拡散板で行っている光源のオンオフをサイドエッジ方式で実現させることが必要となる。
このような状況下で、バックライト用の面光源素子に用いる導光板としての諸特性については、種々の検討がなされていたが、バックライト用の面光源素子に用いる導光板としての諸特性として、光の直進性について着目した詳細な研究は充分になされていなかった。
すなわち、導光板の機能としては、入射端面から入射した光が導光板の底面に設けられたV字状凹条の作用により、出射面全面からＺ方向（出射方向）に向けて出射される出射光の光量を制御して、バックライトとしての性能を維持させることができることはよく知られている（例えば、特許文献３参照。）。
このような導光板では、Ｖ字状の凹条が、入射端面としての側面より入射した入射光と直交する方向（Ｘ方向）に平行に配列されている。これにより、入射光を出射面に向けたＺ方向（ＸＹ平面に直交する方向）に偏向させることができる。また、このＶ字状凹条のピッチ、頂角Ｑの角度、またはＶ字状凹条の大きさ等を適宜設計することにより、出射面から出射される光量（強度）を入射端面からの位置に応じて制御することができる。これにより、入射端面から直交するＹ方向の各位置におけるＺ方向（出射高方向）の出射光の光量（強度）の均一化（または出射光の強度の制御）が図られ、出射面全面から出射される光量の均一化という、バックライトとしての特性を発揮することができる。
また、表面（出射面）に設けられた台形形状の凸条および台形形状の凹条の組み合わせが、凸条２に形成された上底２ａの幅Ｗ２に対する凹条３に形成された上底３ａの幅Ｗ３の比（Ｗ３／Ｗ２）を適宜に保つことにより、導光板の出射面から出射される光の輝度を保つための条件設定が容易となることが知られている。これは、凸条２に形成された上底の幅Ｗ２及び凹条３に形成された上底の幅Ｗ３を適宜に設定することにより、入射端面から入射した導光光がＸＹ平面に平行な面（符号Ｗ２またはＷ３により表現される上底を含む）により全反射を繰り返して導光板の中央へと導く役目を担いつつ、出射面（特に上底Ｗ２）から出射される出射光の輝度分布の中で出射面に直交するＺ方向（法線方向）の輝度を高めている。そして、これらの詳細は、例えば、特許文献３の段落００４１−００４５に詳細に述べられている。
しかしながら、導光板の内部において、入射端面から入射した光がＹ方向に進行する際に、Ｘ方向への光の拡散がどの程度であるかについては詳細な検討がなされていない。すなわち、バックライト用の面光源素子に用いる導光板としての諸特性として、光の直進性についての解析は従来着目されておらず、また、課題とはされていなかった。
このような状況下で、本発明者は、種々の導光板を用いた面光源素子における光学的な諸特性を検討していたところ、導光板内部における光のＹ方向への直進性能が導光板に形成したパターンの形状により異なることを認めた。
すなわち、印刷方式の導光板では、Ｙ方向に向けた光でも、底面に印刷されたドットにより所望とするＺ方向への散乱と同時にＸ方向への散乱も同時に生起するのに対し、本発明では出射面側に配設した台形形状の凸条および凹条のパターンと、底面に配設したＶ字状凹条のパターンとの組み合わせによっては、導光体内部を伝播する光のX方向への拡散を抑制しつつ、入射端面に直交する光を選択的に導光板の出射面から正面方向に出射させることができるため、導光体の出射面から出射する光の出射領域を帯（矩形）状にできることを見出した。
さらに、本発明者は、導光板の出射面から出射する光の出射領域を帯状にできるのであれば、この特性をエッジライト方式のローカルディミングに応用できる可能性があるのではないかと考えた。そして、本発明者は、導光板の出射面に凸条として形成された台形の斜面の傾斜角を特定の角度に設定した場合、Ｘ方向のローカルディミングを行うに充分な出射領域の矩形の確保が可能であることを見出した。
すなわち本発明は、出射面、該出射面に平行して対向する底面、及び前記出射面および底面に直交しかつ互いに直交する二対の側面を備えた導光板と、
該導光板の一側面または互いに対向する両側面を入射端面として該入射端面に向けて配設された光源とを備えたエッジライト方式の面光源素子であって、
Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸＹ平面の法線をＺ軸として、
前記出射面および底面は前記ＸＹ平面に平行であり、
前記入射端面は前記ＸＺ平面に平行であり、
前記底面には、Ｘ方向に平行な斜面により形成された凹条からなり、ＹＺ平面により切断した切断面には前記底面に向けて広がるＶ字状の凹条を備えたパターン（底面パターン）を有し、
前記出射面には、Ｙ方向に平行な面により形成された凸条および凹条からなり、ＸＺ平面により切断した切断面が台形状の凸条および台形状の凹条を備えたパターン（出射面パターン）を有し、
該出射面に形成された台形状の凸条のＸ軸に対する傾斜角度θｔの絶対値は、３０度から６３度内に傾斜され、
前記光源は、Ｙ方向に向けた光量がＸ方向に沿って独立して制御可能に構成されていることを特徴としている。
ここで、「前記光源は、Ｙ方向に向けた光量がＸ方向に沿って独立して制御可能に構成されている」には、例えば、光源がＸ方向に沿って複数配列され、該複数の光源から発光される強度が独立して制御可能であることを包含する。また、この場合の光源とは、単一であっても、複数の光源が集合されたものであってもよい。
このような面光源素子において、入射端面として、互いに平行に対向する両側面に設けて利用する場合（二辺入光タイプ）には、面光源素子におけるパターンの設計は、以下の条件１〜３のいずれをも満たすことが望ましい。
１＞ＩP /ＩMAX ＞０．７ …条件１
０＜ＩB /ＩA ＜０．３ …条件２
０＜Φcenter/Φin ＜０．３ …条件３
但し、Ｉ（ＩP、ＩMAX、ＩB 及びＩA）：Ｘ方向に沿っては、入射端面の中央位置に属し、かつＹ方向に沿っては、導光板の互いに対向する入射端面間を１０分割した場合の各交点における導光板の出射面から出射される光の輝度であり、
ＩＭＡＸ：光源を全点灯させた時、双方の入射端面から入射した光が中間点である５／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度。
ＩP：光源を全点灯させた時、双方の入射端面から入射した光が入射端面から１／１０または９／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度であり、
ＩA：片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面から入射した光が４／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度であり、
ＩB：片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面から入射した光が６／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度であり、
Φinは、片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面を通過する全光量であり、Φcenterは、片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面を通過した光が入射端面と対向面との中間に位置する導光板内のＸＺ平面を通過した全光量である
条件１を満たすことにより有効発光エリア中央部の輝度確保と全面における輝度の均一性が確保される。なお、この条件１では、有効発光エリア中央部の輝度であるＩＭＡＸは最大輝度を示すことになる。
また、条件２および条件３を満たすことにより入射光の利用効率を高めつつＹ方向の２分割ディミングが行える。
また、上述の面光源素子において、入射端面として、一側面のみに設けて利用する場合（一辺入光タイプ）には、面光源素子におけるパターンの設計は、以下の条件１´および条件３´のいずれをも満たすことが望ましい。
１＞ＩP /Ｉcenter ＞０．７ …条件１´
０＜Φout/Φin ＜０．３ …条件３´
但し、Ｉ（ＩP及びＩcenter）：Ｘ方向に沿っては、入射端面の中央位置に属し、かつＹ方向に沿っては、導光板の互いに対向する入射端面と対向面間を１０分割した場合の入射端面からの各位値における導光板の出射面から出射される光の輝度であり、
Ｉcenter：光源を全点灯させた時、入射端面から入射した光が入射端面と対向面との中間点である５／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度であり、
ＩP：光源を全点灯させた時、入射端面から入射した光が入射端面から１／１０または９／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度である。
また、Φin：光源を全点灯させた時、入射端面を通過した全光量であり、Φout：光源を全点灯させた時、入射端面に平行な対向面を通過して導光板から出た全光量である。
ここで、条件１´を満たすことにより有効発光エリア中央部の輝度確保と全面における輝度の均一性が確保される。また、この条件１´では、通常Ｉcenterは最大輝度を示すことになる。また、条件３´を満たすことにより、入射光の利用効率が増大される。
本発明に係る面光源素子は、反射シート、拡散シート、プリズムシート、輝度向上フィルムなどと呼称される機能性を備えた光学シートを併用することができる。
特に、面光源素子の出射面の上方に配置されて正面方向の輝度を向上させるための光学シートの内、プリズムシートは正面方向の輝度向上に有効であり、広く採用されている。当該プリズムシートは、一方向に平行なプリズムを備えている。ここで、このプリズムが延設されている方向が水平方向となるように配列されて使用されているのが一般的である。
本発明に係る面光源素子として、このようなプリズムシートを配設する場合、面光源素子の底面に形成されるＶ字状の凹条は、プリズムシートのプリズムの延設される方向に応じて、底面に形成されるＶ字状の凹条の傾斜角度や頂角Ｑを変更させることが好ましい。
例えば、前記プリズムシートがＸ方向に平行なプリズムを備えている場合には、
前記底面に形成されたＶ字状の凹条のＹ軸に対する傾斜角度Ｒの絶対値は２０度以上３０度以下、前記底面に形成されたＶ字状凹条の頂角Ｑは、１２０度以上１４０度以下である。
また、前記プリズムシートがＹ方向に平行なプリズムを備えている場合には、
前記底面に形成されたＶ字状の凹条のＹ軸に対する傾斜角度Ｒの絶対値は３５度よりも大きく４５度以下の範囲内、前記底面に形成されたＶ字状凹条の頂角Ｑは、１１０度よりも小さく９０度以上である。
これらの条件を満たすことにより、Ｖ字状凹条により反射された光は、出射面に配設されたパターンを透過後、光学シートを所定の方向に配設させた場合、出射効率の低下を引き起こす正面方向への出射を低減させ、かつ、光学シート透過後に正面方向の光となる正面方向から３０°近辺の光を増加できるため、輝度向上効果が大きい。
本発明に係る面光源素子によれば、互いに平行に対向する入射端面を有する場合、条件２および３を満たすことにより、Ｙ方向の中央において明暗をはっきりとつけることができるため、２分割ディミングが行える面光源素子を提供することができる。
また、本発明に係る面光源素子によれば、入射端面より入射されて導光板内をＹ方向に進行する光の直進性が高く、かつ導光板の底面に配設されているV字状凹条により、導光板内をY方向に進行する光を選択的に出射光に変換することができるため、出射面から出射されるＸ方向の光量分布は、入射端面から入射されるＸ方向の光量分布の強度変化にしたがって変化する。
これにより、例えば、Ｘ方向に沿って複数の光源を配置させ、該複数の光源から発光される強度をそれぞれ独立して制御することにより、出射面から出射される出射光のＸ方向の光量分布を独立して制御させることができ、エッジライト方式の面光源素子であって、Ｘ方向のローカルディミングが行える面光源素子を提供することができる。
また、本発明に係る面光源素子では、部品点数が少ないエッジライト方式の面光源素子であって、一次光源から発せられる光量を有効な範囲、有効な観察方向に集中して出射させること、さらには画面内で局所部に光の出射を制御することにより、直下方式のＬＥＤ拡散板で行っている光源のオンオフをサイドエッジ方式で実現させて、面光源素子を大型化または薄型化しても、観察方向を明るく照明すること、映像の画質を向上させることが可能な面光源素子を提供することができる。
本発明に係る面光源素子の一例を斜視図により説明する図である。 本発明に係る面光源素子の一例を斜視図により説明する図である。 本発明に係る面光源素子の出射面の状況を説明する部分斜視図である。 図１の導光板の出射面の状況を、導光板をＺＸ平面に平行な任意の面において切断した切断面により説明する部分断面図である。 図１の導光板の底面の状況を説明する部分断面図である。 本発明に係る面光源素子の条件式を説明する図である。 本発明に係る面光源素子において、ローカルディミングが行える状況を説明する図である。 本発明に係る面光源素子の一例を斜視図により説明する図である。 本発明に係る面光源素子において、導光板中を光が直進しつつ正面輝度が上昇されるメカニズムを説明する図である。 本発明に係る面光源素子において、導光板を望ましい角度により出射する出射光の代表的な光跡を示す図である。 本発明に係る面光源素子において、導光板中で底面に設けられた凹条の斜面に光が入射する様子を示した図である。 本発明に係る面光源素子において、光学シートを配設した場合における導光板中で底面に設けられた凹条の斜面と底面とのなす角と代表的な光跡との関係を示す図であり、図１２（ａ）は、凹条の斜面と底面とのなす角が２５度の場合であり、図１２（ｂ）は、凹条の斜面と底面とのなす角が４０度の場合である。 本発明に係る面光源素子において、導光板中を光が直進しつつ正面輝度が上昇されるメカニズムを説明する図である。
以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための形態について説明する。尚、以下の図面では、説明の都合上、各部位の縮尺が任意に変更された模式図で説明されている。
図１、図２は、本発明の実施例に係る面光源素子を斜視図により説明する図である。図１、図２に示されるように、本発明に係る面光源素子１０は、長方形の平板状の透明構造体である導光板１と、この導光板１の少なくとも一側面に配設された一次光源４とから大略構成されている。
導光板１は、例えば、光線透過率の高い透明樹脂から構成することができる。使用できる透明樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂など、広く採用することができる。
この導光板１の一面（主面）は、出射面６とされている。この出射面６に平行して対向する一面（主面）として底面７が形成されている。出射面６および底面７に直交しかつ互いに直交する二対の側面８を備えている。
出射面６には、入射端面と直交する方向に凹凸条（パターン）が設けられ、底面７には入射端面と平行する方向に凹条（パターン）が形成され、出射面６に形成された凹凸条パターンと底面７に形成された凹条パターンとはそれぞれ直交している。
ここで、図１の第１実施例では、導光板１の短辺側の一対の側面、すなわち、互いに対向する両側面が入射端面８ａ，８ａとされている。入射端面とされない他の側面（長辺側の一対の両側面）は反射端面８ｂ、８ｂとされている。それぞれの入射端面８ａ，８ａに向けて一次光源４が配設されている(二辺入光タイプ)。
一方、図２の第２実施例では、導光板１の短辺側の一方の側面が入射端面８ａとされ、それに対向する側面は反射端面８ｂとされている。他の側面（長辺側の一対の側面）も反射端面８ｂ，８ｂとされている(一辺入光タイプ)。
これらの第１実施例及び第２実施例により説明するように、本発明に係る面光源素子１０では、第２実施例に記載のように、導光板１の入射端面８ａは一側面でもよいが、第１実施例のように互いに対向する一対の両側面に、それぞれ入射端面８ａ，８ａがそれぞれ配設されていてもよい。ここで、入射端面８ａが一側面である場合(一辺入光タイプ)には、入射端面に対向する側面には反射端面８ｂが形成される（図２）。
入射端面８ａとされない他の側面を反射端面とする理由は、導光板から不要方向に向けて出射した光を導光板の内部に再び入射させて、導光板内に入射した光の有効利用を図るのが目的である。しかしながら、本発明に係る面光源素子の好ましい態様では、導光板に入射した光の有効利用が図られているので、例えば、印刷方式による面光源素子等を含めた従来の面光源素子に比べて、当該反射手段の利用率が低いという特徴を備えている。その理由は、本発明に係る面光源素子では、導光板の内部に入射した光の直進性が優れていることや、反射面から出射される光量を制御できることに起因するが、これらは後述する説明により一層明らかになる。
いずれの場合においても、入射端面８ａは、いずれも出射面６に形成された凹凸条（パターン）に延びる方向に直交し、底面７に形成された凹条（パターン）が延びる方向に平行となる条件を満たすことは本発明において必要である。
入射端面８ａに向けて一次光源４が配設されている。これらの一次光源４は、Ｙ方向に向けた光量がＸ方向に沿って、独立して制御可能な複数の発光ユニットから構成されている。
第１実施例では、一次光源４、４´は、それぞれ直線状に配列された４つの発光ユニット４ａ〜４ｄ、４ａ´〜４ｄ´より構成され、それぞれの発光ユニット４ａ〜４ｄ、４ａ´〜４ｄ´は、それぞれその発光ユニット４ａ〜４ｄ、４ａ´〜４ｄ´から発せられる光量をそれぞれ独立に制御する制御部２０に接続されている。
一方、第２実施例では、一次光源４は、直線状に配列された４つの発光ユニット４ａ〜４ｄより構成され、その発光ユニット４ａ〜４ｄは、それぞれの発光ユニット４ａ〜４ｄから発せられる光量をそれぞれ独立に制御する制御部２０に接続されている。
以上の実施例では、一次光源が４つの発光ユニット４ａ〜４ｄにより構成されていたが、これらの数はこの実施例に限定されるものではなく、目的に応じて個数を増大させることもできる。さらに、別の変形例としては、一次光源は入射端面に向けて照明できる光量のＸ方向分布が制御できるものであれば、複数に分割されずに単一の構成であってもよい。
例えば、光源として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を一つ搭載したシングルチップ、または、ＬＥＤを複数搭載したＬＥＤマルチチップモジュールが好ましい一例として挙げられる。また、ＬＥＤに代えた他の光源であってもよい。それらは、例えば、有機または無機のＥＬ（Electroluminescence）面発光素子であってもよい。冷陰極管または蛍光管のような光源であってもよく、それらが組み合わされたものであってもよい。いずれの本発明において、一次光源４は、Ｙ方向に向けた光量がＸ方向に沿って変化させて独立して制御可能なものであれば特に限定されない。
つぎに、本発明に係る面光源素子の出射面６に形成された凹凸条および底面７に形成された凹条（パターン）の詳細について説明する。
まず、Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸＹ平面の法線をＺ軸とし、出射面６および底面７をＸＹ平面に平行とすると、入射端面８ａはＸＺ平面に平行となる。
ここで、導光板１の出射面６の状況が図３および図４に説明されている。図３は、出射面の状況を説明する部分斜視図であり、図４は、導光板１をＺＸ平面に平行な任意の面において切断した断面図を示す模式図である。
これらの図において、出射面６には、符号Ｂ、Ｃで結ばれる線を天端面２ａとし、符号Ａ，Ｂまたは符号Ｃ，Ｄに結ばれる線をそれぞれ台形斜面２ｂ，２ｃとする台形状の凸条２と、この凸条２の台形とは上下が逆転した台形状の凹条３とが交互に配列されている。ここで、台形状の凹条３は、符号Ａ，Ｄ´で結ばれる線を天端面３ａとし、符号Ａ，Ｂまたは符号Ｃ´，Ｄ´で結ばれる線をそれぞれ台形斜面２ｂ，２ｃ´とし、凸条２の台形斜面２ｂと凹条３の台形斜面２ｂとは共有され、凹条３の台形斜面２ｃ´と凸条２´の台形斜面２ｃ´とは共有されている。これにより、この出射面６には、入射端面８ａと平行なＺＸ平面で切断した断面が台形形状の凸条２および凹条３が交互に配置される。
また、表現を変えれば、出射面６には、符号Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤにより示される台形状の凸条２と、符号Ａ´，Ｂ´，Ｃ´およびＤ´により示される台形状凸条２´とが、天端面３ａの長さＷ３だけ離間して配置されている。
ここで、本発明に係る面光源素子が備える導光板における台形形状とは、図面に示すように、厳密な意味での台形形状に限定されない。後述する説明により明らかなように、ＸＹ平面に平行な高さの異なる平面である上面（天端面２ａ）と下底とを山形に連結する斜面２ｂ，２ｃをはさんで連続していれば、例えば、上底２ａまたは下底と斜面２ｂ，２ｃの連結部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が曲面状であってもよい。このような曲面状の連結部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を有する出射面６は、成形により導光板１を製造する際に生産上有利であり、連結部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の破損が起こりがたいので、製品としての耐久性も増大する。
また、本発明においては、凸条２の上底（天端面２ａ）と凹条３の下底とはそれぞれが互いに実質的に同一のＸＹ平面内に存する場合において効率よく光を導くことができ、また、射出成形を前提とする場合などの製造方法において有利であるが、例えば、１０度以下の部分が５０％以下であれば、緩やかな波状を呈するなどであってもよい。また、完全に平坦に限らず、微細な凹凸があってもよい。
ここで、本発明においては、出射面６に形成された台形状の凸条２のＸ軸に対する傾斜角度θｔ（ａ１またはａ２）の絶対値は、３０度から６３度の範囲内であることが必要である。
３０°より小さくなると、導光板１内を伝播する光の内、Ｘ方向に拡散した光を逆方向（−Ｘ方向）に戻す効果が極めて弱くなり、導光板の出射面上の出光分布を該帯（矩形）状にすることが困難となる。
また、６３°を超えると導光板の出射面上の出光分布を帯（矩形）状にすることが困難となる他に、面輝度も低下するため、面光源素子としても機能を果たせなくなる。
次に、導光板１の底面７の状況が図５に説明されている。図５は、底面の状況を説明する図であり、導光板１をＹＺ平面に平行な任意の面により切断した切断面を示す模式図である。
底面７には、断面がＶ字状の凹条９が互いに離間して入射端面８に平行に配列している。このＶ字状凹条９の大きさ、角度、配設位置等を漸次調整することにより、出射面から出射される光の光量分布を調整できる。
次に、本発明の出射面６の台形形状の機能について説明する。
まず、図３において、直線ＡＤの長さ（凸条２の下底の幅）をＷ１、直線ＢＣの長さ（凸条２の上底２ａの幅）をＷ２、直線ＡＤ’の長さ（凹条３の上底３の幅）をＷ３、凸条２の高さ（又は凹条３の深さ）をＨ、直線ＡＤと直線ＡＢ（台形斜面２ｂ）とのなす角度をａ１、直線ＡＤと直線ＤＣ（台形斜面２ｃ）とのなす角度をａ２、及び直線ＤＤ´の長さをピッチＰとする。ここで、ピッチＰは、凸条２の下底の幅（直線ＡＤの長さ）Ｗ１と凹条３の上底３ａの幅Ｗ３の和に等しく、また、凸条２の上底２の幅（直線ＢＣの長さ）Ｗ２と凹条３の下底の幅（直線ＢＣ´）の和に等しい。
本発明の面光源素子において、凸条２の断面形状及び凹条３の断面形状を共に台形にして凸条２を適宜離間させて配列させること（すなわち、適宜の幅Ｗ２および幅Ｗ３を設けること）により、入射端面から入射した導光光を導光板の中央へ導く役目を担いつつ、出射面から出射される出光分布の中で所望する出光を高めている。
ここで、本発明において凸条２又は凹条３の形状及び大きさ並びにピッチＰは、導光板１の大きさ、面光源装置の表示性能及び仕様等との関係を考慮して決定される。これにより、導光板の出射面から出射される光の角度を適度に保ち、かつ、適切な視野角を得ることができる。
このような凸条２（又は凹条３）の一般的な高さＨは、１μｍ〜１００μｍの範囲内から選択され、より好ましい高さＨは５μｍ〜５０μｍ、最も好ましい高さＨは１０μｍ〜３０μｍの範囲内から選択される。
また、一般的な下底の幅Ｗ１は１０μｍ〜５００μｍの範囲内、より好ましくは１５μｍ〜２７０μｍの範囲内、最も好ましくは１５μｍ〜１８０μｍの範囲内から選択される。また、上底の幅Ｗ２は１μｍ〜５００μｍの範囲内から選択され、より好ましい幅Ｗ２は１μｍ〜１００μｍの範囲内、最も好ましくは５μｍ〜５０μｍの範囲内から選択される。また、一般的な幅Ｗ３は０．１μｍ〜５００μｍの範囲内から選択され、より好ましい幅Ｗ３は０．１μｍ〜３００μｍの範囲内、最も好ましくは１μｍ〜１５０μｍの範囲内から選択される。
また、本発明の面光源素子で導光板の出射面の上に光学シートを配設して使用する場合には、これらの凸条２に形成された上底の幅Ｗ２に対する凹条３に形成された上底の幅Ｗ３の比Ｗ３／Ｗ２は、０．０１〜２００の範囲内が好ましく、より好ましくは０．０２〜１００の範囲内、最も好ましくは０．１〜１０の範囲内にある。また、（Ｗ２+Ｗ３）に対する（Ｐ−Ｗ２−Ｗ３）の比は、０．０４〜４００の範囲内が好ましく、より好ましくは０．２〜２００の範囲内、最も好ましくは０．３〜１５０の範囲内である。
また、Ｗ２に対するＷ３の比をこれらの範囲内に保つことにより、導光板１の出射面から出射される光の輝度を適度に保ち、かつ、適切な視野角を得るための条件設定が容易となる。ここで、Ｗ２に対するＷ３の比が０．１〜１０の範囲内であると、導光板の出射面の上に配設された光学シートを透過後、正面方向（Ｚ方向）の輝度の向上が図れる。
また、（Ｗ２＋Ｗ３）に対する（Ｐ−Ｗ２−Ｗ３）の比が、０．３〜１５０の範囲であると、導光板の出射面の上に配設された光学シートを透過後、正面方向の輝度の低下を抑制しつつ視野角特性を確保することができる。
つぎに、本発明の面光源素子における台形形状の凸条２の台形斜面の傾斜角ａ１、ａ２について説明する。
例えば、再表2006/013969の段落００４７においては、面光源素子における傾斜角ａ１及び傾斜角ａ２は、それぞれ１５〜７０°から広く選択され、また、特に視野角特性を重視する場合は１５°〜３５°、輝度特性を重視する場合は３５°〜６０°が最も好ましい
範囲内であると説明されている。ここで、これらの数値は、入射端面から入射した光を導光板の中央へと導く役目を担いつつ、出射面から出射される輝度分布の中で出射面に直交する正面方向（法線方向）の輝度を高める場合の好ましい範囲であって、本願発明で重要視されたＸ方向への拡散が制御された結果から得られるＹ方向への直進性は考慮されていない。
これに対し、本発明の面光源素子では、出射面６において、傾斜面である台形斜面２ｂ、２ｃの傾斜角度θｔを３０度から６３度内に傾斜させることにより、入射端面８ａから入射した伝播光を導光板１の中央部に向けて進行するＹ方向への直進性を増大させることができることが確認された。すなわち、所定の条件を満たして勾配をつけることにより、導光板１内に入射した光のＸ方向への拡散を抑制させて、Y方向への伝播性や正面方向への出射効率を高めている。
本発明においては、凸条２の台形形状の傾斜角度θｔの好ましい条件は、３０度以上６３度以下であり、導光板内を伝播する光のＸ方向への拡散を抑制することができ、導光板の出射面の出射領域を該帯（矩形）状に分割することができる。
次に、導光板内を伝播する光のＸ方向への拡散を抑制できる理由について説明する。
光の直進性に配慮した場合、底面７と出射面６との間で全反射を繰り返しつつＹ方向に沿って伝播する光の中、Ｘ軸方向に分散（または偏向）された光は、Ｙ方向への直進性のための設計では、不要光線に位置づけられる。後述する実施例に証明されるように、本発明の条件を満たすことにより、Ｘ方向への光の分散（または偏向）は極めて抑制されている。
底面７と出射面６との間で全反射を繰り返しつつＹ方向に沿って伝播する光の内、本発明にかかる出射面６では、底面７により全反射された光線は、幅Ｗ２を有する凸条２の天端面２ａ、幅Ｗ３を有する凹条３の天端面３ａ、及び台形斜面２ｂ、２ｃにより全反射を繰り返しつつＹ方向に沿って伝播するが、ここで、入射端面から入射して導光板１内をＹ方向に沿って伝播する光の中で、Ｘ方向に大きく偏向した光が不要光線になりにくい特徴を有する。
すなわち、入射端面から入射して導光板１内をＹ方向に沿って伝播する光の中で、Ｘ方向への偏向が大きな光が出射面６に到達すると、一部は凸条２に入射し、一部は、凹条３の天端面３aに入射する。凸条２に入射した場合、凸条２を構成する台形斜面２ｂ、２ｃや天端面２ａにより全反射され、Ｘ方向への偏向がもとに戻される（−Ｘ方向への偏向）。
また、凹条３の天端面３aに入射した光は、そのままＸ方向に進んでしまうが、出射面の面積に対して幅Ｗ３の占める割合が僅かであるため、出射面６を構成する凹条３の天端面３aと底面７との間で全反射を繰り返す確率は極めて小さく、全反射を繰り返す間には凸条２を形成する斜面２ｂ、２ｃで全反射される確率が高い。このため、Ｘ方向への光の拡散が抑制される。
これに対し、例えば、出射面６が平面（または鏡面）であれば、底面７と出射面６との間で全反射を繰り返しつつＹ方向に沿って伝播する光の中、Ｘ方向に偏向した光が存した場合には、その光線は、底面７と出射面６との間で全反射を繰り返してＸ方向へ偏向したまま進行して戻されることはない。これにより、出射面の中央部付近では、入射端面８ａから入射した光線は、Ｘ方向に広く拡散してしまうことになる。Ｘ方向へ拡散する光は、Ｘ方向に離間した位置においてＶ字状凹条９によって出射されるため、このようなＸ方向に離間した位置での出射は、ローカルディミングを前提としない導光板にあっては、全体として光の利用効率に影響を与えることが少ない。しかしながら、拘束された直進性を有する光の性質をローカルディミングに応用する本発明においては不要光となる。
つぎに、図１に示す面光源素子１０では、以下の条件１〜３を満たし、かつ、Ｘ方向に沿って独立して制御可能な一対の光源４，４´（４ａ〜４ｄ、４ａ´〜４ｄ´）を備えている。
条件１ ・・・ １＞Ｉｐ/ I Ｍａｘ＞０．７
条件２ ・・・ ０＜Ｉ Ｂ/ I Ａ＜０．３
条件３ ・・・ ０＜Φ Center/ Φ in＜０．３
図６は独立制御可能な光源４、４´をすべて点灯した時、I（Ｉ ｐ、I Ｍａｘ、I Ｂ及びＩ Ａ）は、導光板のＸ方向の中央線と導光板の互いに対向する入射端面８ａ、８ａ間を１０分割した場合の各交点Ｐにおける導光板の出射面からＺ方向に出射される光の輝度である。
I Ｍａｘ：光源を全点灯させた時、双方の入射端面８ａ、８ａ´から入射した光が中間点である５／１０の位置Ｐ５の出射面６からＺ方向に出射される光の輝度。
I ｐ：光源を全点灯させた時、双方の入射端面から入射した光が入射端面から１／１０または９／１０の位置（Ｐ１またはＰ９）の出射面６からＺ方向に出射される光の輝度。
I Ａ：片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面８ａ（または８ａ´）から入射した光が４／１０の位置Ｐ４（または６／１０の位置Ｐ６）の出射面からＺ方向に出射される光の輝度。
Ｉ Ｂ：片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面８ａ（または８ａ´）から入射した光が６／１０の位置Ｐ６（または４／１０の位置Ｐ４）の出射面からＺ方向に出射される光の輝度。
Φ in：片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面８ａまたは８ａ´を通過する全光量。
Φ Center：片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面８ａまたは８ａ´を通過した光が入射端面と対向面との中央部（Ｐ５）に位置する導光板１内のＸＺ平面を通過する全光量（内部透過光束）。
ここで、これらの条件１から条件３は、Y方向への２分割ローカルディミングを行った場合においても、出射面６の全面の輝度を適切に維持するための条件である。
条件１を満たすことにより、対応する両側の入射端面８ａ，８ａ´から光を導光板１内に入射させた場合の出射面６中央部の位置Ｐ５から正面方向に向けて出射される輝度であるI Ｍａｘを最大輝度に設定することにより、出射面６より出射されるＹ方向の輝度の均一性が確保される。
また、条件２および条件３を満たすことにより、一方の入射端面８ａから入射した光の大半が中央部付近に到達するまでに出射面６から出射されて消費される（条件３）一方で、中央部付近を過ぎて出射面６から出射される輝度を急激に低下させるので、入射光の利用効率を高めつつＹ方向の２分割ディミングが行える。
本発明における導光板１の特長は、底面７に形成されたＶ字状凹条９によっても特徴付けられる。すなわち、底面７に形成されたＶ字状凹条９は、入射端面８ａから入射した光を自由に出射面６に向けて出射できるように設計できるという特徴を有する。この点、本発明の図１において示される実施例では、入射端面８ａから入射した光が対向面に向けて進行するに際して、ほぼ中央付近に到達する時に大半の光線を出射面６より出射させることを特徴としている。
このような条件１から３を満たす第１実施例に係る図１に記載の面光源素子１０によれば、図７（ａ）に示すように、例えば、光源４ｂ、４ｃ´のみ点灯すれば、光源４ｂ、４ｃ´からそれぞれの入射端面８ａ，８ａ´より入射した光線Ａは、導光板１の内部をＹ方向の中央部に向けて伝播しつつ、出射面６から所定の輝度で出射する。導光板１の中央部付近に達すると、出射面６から出射される輝度は、例えば、ＩＢのように、急速に低下する(図6（ｂ）)。これにより、光源４、４´をそれぞれ独立して制御することにより、Ｙ軸方向に２分割すると共にＸ軸方向に並んで配列された光源４，４´（４ａ〜４ｄ、４ａ´〜４ｄ´）の数に応じてＸ方向を分割したローカルディミングを行うことができる。
つぎに、図２に示す面光源素子では、以下の条件１´、３´を満たし、かつ、Ｘ軸方向に沿って独立して制御可能な光源４（４ａ〜４ｄ）を一辺（入射端面８ａ）に備えている。
また、図２に示す面光源素子では、以下の条件１´および条件３´を満たしている。
条件１´ ・・・ １＞Ｉｐ/ I Center＞０．７
条件３´ ・・・ ０＜Φ Out/ Φ in＜０．３
図２に示す独立して制御可能な光源４をすべて点灯した時、Ｉ（Ｉｐ及びI Center）は、Ｘ方向に沿っては入射端面の中央位置に属し、かつＹ方向に沿っては導光板の互いに対向する入射端面と対向面間を１０分割した場合の各交点における導光板の出射面からＺ方向に出射される光の輝度であり、
Ｉ ｐ：入射端面から入射した光が入射端面から１／１０または９／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度。
I Center：入射端面から入射した光が入射端面と対向面との中間点である５／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度。
Φ in：入射端面を通過する全光量。
Φ Out：入射端面に平行な対向面を通過する全光量である。
ここで、これらの条件１´および条件３´は、入射端面が一側面である場合における本発明に係るローカルディミングを行った場合においても、出射面６の全面の輝度を適切に維持するための条件である。条件１´を満たすことにより有効発光エリア中央部の輝度確保と全面における輝度の均一性が確保される。また、この条件１´では、通常I Centerは最大輝度を示すことになる。また、条件３´を満たすことにより、入射光の利用効率が最大になる。
この点、本発明の図２において示される実施例では、入射端面８ａから入射した光が対向面に向けて進行するに際して、ほぼ対向面に到達するときに大半の光線を出射面６より出射させる、換言すれば、入射光を対向面に到達するまでに該略使い切ることを特徴としている。
このような条件１´および条件３´を満たす第２実施例に係る図２に記載の面光源素子１０によれば、図７（ｂ）に示すように、例えば、光源４ｂのみ点灯すれば、光源４ｂの入射端面８ａより入射した光線Ａは、導光板１の内部をＹ方向の中央部を越えて対向面としての反射端面８ｂまで伝播しつつ、出射面６から所定の輝度で出射する。導光板１の中央付近における出射面６から出射される輝度は、条件１´を満たすことにより確保され、これにより、光源４の各光源ユニット（４ａ〜４ｄ）をそれぞれ独立して制御することにより、Ｘ軸方向に並んで配列された光源ユニット４ａ〜４ｄの数に応じてＸ軸方向を分割したローカルディミングを行うことができる。
光源４の位置を図７（ａ）、（ｂ）から、図７（ｃ）、（ｄ）に代えて、すなわち、面光源素子１０の長辺と短辺を入れ替えても、同様なローカルディミングを行うことができる。
以上発明した本発明に係る面光源素子１０では、反射シート、拡散シート、プリズムシート、輝度上昇フィルムなどと呼称される機能性を備えた光学シートを併用することができる。
ここで、面光源素子の出射面の上方に配設されて正面方向の輝度を向上させるための光学シートが広く普及している。そのような光学シートの一例では、一方向に平行なプリズムを備えている。ここで、このプリズムが延設されている方向が水平方向となるように配列されて使用されるのが一般的である。このような光学シートはプリズムを備えているのでプリズムシートとも呼称されている。
光学シートを配設した実施例は、例えば、図８に示されている。この図において、符号５ａは拡散シートであり、符号５ｂは、プリズムシートであり、符号５ｃは反射シートである。
ここで、反射シート５ｃは、導光板１の底面側から出射した光を、出射面６側に反射させて、輝度を向上させるために設けられたシート状の反射体である。
出射面６の上方に拡散シート５ａとプリズムシート５ｂとを配設することにより、面光源素子１０の出射光を適度に均一化し品位を高めることができる。
本発明に係る面光源素子１０に好適に用いられるプリズムシート５ｂの代表例は、住友スリーエム株式会社製の商品名ＢＥＦＩＩである。このプリズムシート５ｂは、ＰＥＴフィルムの上面に２Ｐ樹脂により頂角が９０度、高さが０．０２５ｍｍの凸条のプリズムを隙間無く配設して構成されている。
また、本発明に係る面光源素子１０に好適に用いられるプリズムシート５ｂの他の代表例は、住友スリーエム株式会社製の商品名ＢＥＦＩＩＩである。このプリズムシートは、商品名ＢＥＦＩＩと基本的には同様な構成であるが、凸条の高さを微小変動させることにより、当該シートに入射した光を散らす効果が期待され、これにより画面品位が向上される。このプリズムシートも同様に、頂角が９０度であり、凸条の高さは概略０．０２５ｍｍである。
このような特定のプリズムシート５ｂを配設する場合、面光源素子の底面に形成されるＶ字状の凹条が延設される方向（光源の配設位置）に応じて底面に形成されるＶ字状の凹条の傾斜角度や頂角Ｑを変更させることが好ましい。
例えば、光学シート（プリズムシート５ｂ）がＸ方向に平行なプリズムを備えている場合には、底面７に形成されたＶ字状の凹条９のＹ軸に対する傾斜角度Ｒ（図５）の絶対値は２０度以上３５度以下、底面に形成されたＶ字状凹条の頂角Ｑ（図５）は、１２０度以上１４０度以下であり、好ましくは、１２５度以上１３５度以下である。
また、光学シート（プリズムシート５ｂ）がＹ方向に平行なプリズムを備えている場合には、底面７に形成されたＶ字状の凹条９のＹ軸に対する傾斜角度Ｒの絶対値は３５度よりも大きく４５度以下の範囲内、底面７に形成されたＶ字状凹条の頂角Ｑは、１１０度よりも小さく９０度以上であり、好ましくは、９５度以上１０５度以下である。
ここで、これらの条件は、導光板を構成する材料がアクリル樹脂の屈折率１．４９を使用した場合における試算値より導かれる数値であるが、屈折率の僅かな相違により頂角Ｑに及ぼす影響は小さい。
以下に、光学シートがＸ方向に平行なプリズムを備えている場合を例にとり、本発明の条件を満たす面光源素子において、Ｙ方向への光の直進性に加えて、正面方向の輝度向上が行える理由について説明する。
ここで、本発明に係る面光源素子とは、所定の斜面を備えた出射面を備える面光源素子であり、出射面６に形成された台形状の凸条のＸ軸に対する傾斜角度θtの絶対値が３０度から６３度に傾斜されている。
先ず、底面７と出射面６との間で全反射を繰り返しつつＹ方向に沿って伝播する光の内、Ｘ軸方向に偏向あるいは分散された光は、Ｙ方向への直進性のための設計では、不要光線に位置づけられる。本発明の条件を満たすことによるＹ方向への光の直進性と正面方向の輝度向上が兼ね備えられる理由については、例えば、図９による光跡により説明することができる。図９における台形形状の凸条２の台形斜面とＸ軸とのなす傾斜角は５５°であり、底面７のＶ字状凹条９の頂角Ｑが１３０°の場合である。
ここで、光線Ｂは、底面７と出射面６との間で全反射を繰り返しつつＹ方向に沿って伝播する光の内、Ｘ軸方向に分散された光であり、この図９に係る光跡では、Ｘ方向およびZ方向に１５°だけ偏向した光を光線Bとしている。この光線Bは、Ｘ方向に偏向した光であり、直進性を考慮すれば、本来不要光線となるが、台形形状の凸条２´の台形斜面２ｂ´で全反射され、さらに台形斜面２ｃ´で全反射され、方向を偏向して底面７に向かう。この底面７に向かう光線AのＸ方向の分散角度は、当初の１５°から１°まで低減されてＸ方向への分散が修正される。これにより、Ｙ方向への直進性が増大する。
このように、出射面から見て、入射端面に概ね直交する伝播光（光線Ａ）は、凹条９の斜面にて、概ねＺＹ平面上、Ｚ方向（正面方向）に対してＹ方向に２０度傾いた方向に偏向され、天端面２ａから概ねＺＹ平面上、Ｚ方向（正面方向）に対してＹ方向に３０度傾いた方向に出射させることができる。この出射光は拡散シートを透過しても主方向を維持しプリズムシートの底面に向けて出射して、プリズムシートの出射面側に配設されているプリズムパターンにより、正面方向へ偏向されるため、正面方向に輝度向上に繋がっている。
このため、Ｘ方向への拡散光が直進光に変換され、かつ正面方向の輝度向上に繋げることが可能となる。
次ぎに、同様に光学シートがＸ方向に平行なプリズムを備えている場合を例にとり、本発明に係る面光源素子において、底面に形成されたＶ字状の凹条のＹ軸に対する傾斜角度Ｒの絶対値が２０度以上３０度以下、前記底面に形成されたＶ字状凹条の頂角Ｑは、１２０度以上１４０度以下が好ましい理由について説明する。
まず、図１０に、本発明に係る面光源素子が備える導光板から望ましい角度により出射する出射光の代表的な光跡を示す。この図１０に示すように、導光板１の入射端面８aから入射した光の中、導光板１の出射面６から出射される光の主たるものは、導光板１の底面７に配置されているV字状の凹条９により反射されて、出射面６より出射する光である。
ここで、出射面６に直交するＺＸ平面に対する出射光の成す角度をθとすると、市販のプリズムシート５ｂがＸ方向に平行なプリズムを備えている場合では、この出射角度θが２５度〜３０度が好ましいことが判っている。すなわち、この出射角度θが２５度〜３０度の範囲内では、プリズムシート５ｂを透過する光が正面方向（Ｚ方向）に向けて偏向し、正面方向の輝度が高められる。
また、この出射光の成す角度θが２５度〜３０度の条件を満たすＶ字状凹条９の底面７に対する直線ＥＦで示される傾斜面の傾斜角Ｒは、以下に理由を説明するとおり、２０度以上３０度以下となる。
入射端面８ａから入射した光は、導光板１内において、ＸＹ平面方向に平行な面である出射面６と底面７との間を全反射しながらＹ方向に向けて伝播する。この伝播光の中、導光板１の底面７に設けられたＶ字状の凹条９の斜面で偏向される場合を想定すると、図１１（ａ）に示すように、斜面への入射角αが正である上からＶ字状凹条に入射する場合と、図１１（ｂ）に示すように、斜面への入射角α´が負である下からＶ字状凹条に入射する場合とがある。
ここで、Ｖ字状の凹条９の直線ＥＦで示される斜面に入射する領域Ｗ、Ｗ´を、Ｖ字状凹条９の高さＨ9により規格化すると、領域Ｗが領域Ｗ´に比べて格段に広いので、図１１（ａ）に示す入射角αが正である場合（Ｗ／Ｈ9）の方が、図１１（ｂ）に示す入射角α´が負である場合（Ｗ´／Ｈ9）に比べて格段に多くの光を所望するθ方向に出射できることが理解される。そこで、入射角αが正である場合を例にして、導光板１内をＹ方向に伝播する光がＶ字状凹条９の斜面において全反射により偏向する光跡について、斜面の傾斜角度Ｒと出射光の方向との関係を検証する。
まず、図１２は、導光板１内を伝播する光の中、底面７に形成されたＶ字状凹条９により出射面６に向けて偏向され、出射面６から出射した光が拡散シート５ａおよびプリズムシート５ｂを透過する場合の代表的な光跡を示す図であり、図１２（ａ）は、符号ＥＦにより示される斜面の底面７に対する角度（傾斜角Ｒ）が２５度の場合の図であり、図１２（ｂ）は、符号ＥＦにより示される斜面の底面７に対する角度（傾斜角Ｒ）が４０度の場合の図である。
傾斜角Ｒが２５度の場合には、図１２（ａ）に示すように、導光板１の出射面６から出射される出射角度θは概ね３０度方向となる。ついで、拡散シート５ａを透過し、プリズムシート５ｂを透過する光は、概ね正面方向（Ｚ方向）へ向けて出射される。
これに対し、傾斜角Ｒが４０度の場合には、図１２（ｂ）に示すように、導光板１の出射面６から出射される出射角度θは概ね０度近辺がピークとなって概ね正面方向（Ｚ方向）へ向けて出射される。これにより拡散シート５ａを透過する光は、プリズムシート５ｂにより戻され、正面方向への出射が低下する。
したがって、Ｖ字状凹条９の底面に対する斜度（傾斜角Ｒ）を概ね２０度以上３０度以下とすることにより、導光板１の出射面の上に設置されている拡散シートを透過した後も、正面方向への出射は抑制されたまま、上下方向３０度をピークとして多くの光が出射されることが理解できる。
次ぎに、光学シートがＹ方向に平行なプリズムを備えている場合を例に取り、本発明の条件を満たす面光源素子において、Ｙ方向への光の直進性に加えて、正面方向の輝度向上が行える理由について説明する。
ここで、本発明に係る面光源素子とは、所定の斜面を備えた出射面を備える面光源素子であり、出射面６に形成された台形状の凸条のＸ軸に対する傾斜角度θtの絶対値が３０度から６３度に傾斜されている。
例えば、図１３による光跡により説明することができる。図１３における台形形状の凸条２の台形斜面とＸ軸とのなす傾斜角は５５°であり、底面７のＶ字状凹条９のＹ軸に対する傾斜角が４０°（頂角Ｑが１００°）の場合である。
ここで、光線Ｄは、底面７と出射面６との間で全反射を繰り返しつつＹ方向に沿って伝播する光の内、Ｘ軸方向に分散された光であり、この図１３に係る光跡では、Ｘ方向に１６°、Z方向に１９°だけ偏向した光を光線Ｄとしている。この光線Ｄは、X方向に偏向した光であり、直進性を考慮すれば、本来不要光線となるが、台形形状の凸条２´の台形斜面２ｃ´で全反射され、進行方向を−Ｘ方向に偏向して底面７に向かう。この底面７に向かう光線ＣのＸ方向の分散角度は、当初の１６°から２３°に拡大しているが、Ｘ方向の分散角度はマイナスであることから、Ｘ方向への分散が抑制されている。これにより、Ｙ方向への直進性が増大する。
プリズムシートがＹ方向に平行なプリズムを備えている場合、出射面側の台形形状の凸条及び凹条の斜面とＸ軸とのなす傾斜角度θｔは、３０°から６３°内が好ましい。特にθｔが３０°から４０°内においては高輝度化の点で優位性が図られ、４０°から６３°内では、高輝度性能と光の直進性のバランスが図られる。
さらに、図１３において、偏向された光線Ｃは、底面７に形成されたＶ字状凹条９により、ＸＺ平面上、Ｚ方向に対して−Ｘ方向に向けて２２°方向に偏向され、出射面の台形状の凸条２の天端面２aから出射する光の角度は、ＸＺ平面上、Ｚ方向に対して−Ｘ方向に向けて概ね−３０°となる。通常、一般的に広く利用されているプリズムシートがＹ方向に平行なプリズムを備えている場合、このような出射光は、プリズムシートを透過後、正面方向に偏向されるため、輝度が向上する。
プリズムシートがＹ方向に平行なプリズムを備えている場合、Ｖ字状凹条９の底面に対する斜度（傾斜角Ｒ）を概ね３５度以上４５度以下とすることが好ましい。
以上説明したように、本発明に用いる導光板１では、出射面６に形成されたパターンは凹凸条であり、かつ凹条３、凸条２ともにＸＺ平面に平行な切断面が台形状である。また、出射面６に形成された凸条２（又は凹条３）の斜面２ｂ、２ｃのＸＹ平面に対する傾斜角度θｔが特定され、さらに、出射面に形成された凸条および凹条は、ともに台形形状に基づく天端面２ａ、３ａを備えている。
これにより、入射端面８ａから入射された光線は、出射面６に形成された台形の天端面２ａ、３ａおよび斜面２ｂ、２ｃと底面７との間で全反射を繰り返しつつ対向面に向けてＹ方向に進行する。
入射端面８ａから入射した光線の一部は、底面７に設けられたＶ字状凹条９によりＺ方向（垂直方向）に反射されて出射面より出射され、面光源素子として機能する。
また、Ｙ方向に進行する光の光軸をＯとすると、Ｙ方向に進行する光の内、わずかにＸ方向に傾斜して進行して光軸Ｏからずれる光線は、Ｙ方向と平行に配設された台形形状の凸条２の斜面２ｂ、２ｃの傾斜角度が特定されることにより、斜面２ｂ、２ｃや天端面２ａにおいて全反射され、これらの全反射を繰り返しながら対向面であるＹ方向に向けて光軸Ｏ方向に進行方向を矯正しながら進行する。
これにより、本発明によれば、底面７に設けられたＶ字状凹条９によりＺ方向（垂直方向）に反射されて出射面より出射される以外の光（残余の光という。）の直進性が確保されると共に、直進性が確保されている残余の光を底面７に設けたＶ字状凹条９により選択的に効率よく全反射させて出射面より出射させるため、出射面の出射分布を極めて明瞭に帯（矩形）状に分割することができる。
（実施例１）
ＷＯ２００６／０１３９６９の実施例に記載の方法に準じて、高さＨ０．０２ｍｍで天端面２ａに０．０２ｍｍの平坦部をもち、３ａに０．００６ｍｍの平坦部をもち、傾斜角θtが５５°の台形状のパターンを形成し、出射面側のスタンパ１を作製した。
一方、底面側のスタンパ（以下、スタンパ２）は、高さ０．００７ｍｍで頂角が１３０°（傾斜角Ｒ＝２５°）のプリズムパターンを所定の間隔で配列させ、同様に、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。
これらのスタンパ１及びスタンパ２を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて４６インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。得られた導光板の外寸は横×縦×高さが１０４０×５９５×３ｍｍであった。
当該導光板は、出射面が台形状の凸条と凹条が交互に配置されており、底面にはＶ字状の凹条が高さＨｖ０．００７ｍｍ、平均底角にあたる凹条の入射端面側のＸ軸に平行な斜面の底面に対する平均斜度Ｒは２５°であり、Ｖ字状の凹条のピッチは入射端面側０．６３２ｍｍから導光板の中央部０．０４４ｍｍまで漸次緩やかに減少するように変化させた。
発光ユニットとしてサンケン電気株式会社製の型番ＳＥＰＷＡ２００１のマルチチップＬＥＤモジュール（外寸１３．７ｍｍ、発光長１１．４ｍｍ）を用いた。
１次光源を形成するために７３個の発光ユニットを各々独立してオンオフ制御を含めた制御可能にし、等間隔（１３．９ｍｍ）で配置させて、当該導光板の長辺側の端面を入射端面とし、この入射端面をＸ軸に平行に配置させ、この対向する２つの入射端面に沿って、１次光源を配置させた。この発光ユニットは対向する２つの入射端面に配置されるため、計２×７３＝１４６個用いた。
また、導光板の出射面上には拡散シート（株式会社ツジデン製：型番Ｄ１２１ＵＺ）を１枚配置し、さらに輝度上昇フィルム（住友スリーエム株式会社製：型番ＢＥＦIII−９０／５０Ｔ−７）をそのプリズムの長辺がＸ軸と平行になるように配置し、さらにその上に拡散シート（恵和株式会社製：型番ＰＢＳ０７２Ｈ）を配置した。
そして、導光板の底面７及び反射端面８bには反射シート５（東レ株式会社製：型番E６SL）を配設し、これらの部材を金属フレームに収納させた。
そして、この上からポリスチレン製の支持枠にて背面の金属フレームを結合させた。
このようにして形成したバックライト装置において、各発光ユニットに対して低電流回路から２５ｍＡの電流を印加して輝度性能を測定した。
輝度測定は輝度計（株式会社トプコン製：ＴＯＰＣＯＮ ＢＭ−７）を用い、適宜の位置の９点を測定した。輝度測定による評価には、面内平均輝度と輝度ムラが含まれる。このうち輝度ムラは次の式で定義される。
輝度ムラ＝最小輝度／最大輝度
ここで、最小輝度は測定した９点のうち最も低い値であり、最大輝度は測定した９点のうちで最も高い輝度である。
この結果、面内輝度平均は３５８１ｃｄ／ｍ２、輝度ムラは０．８２８であり、両側から点灯を実施した場合の条件１（＝Ｉｐ／Ｉmax）は０．８２９であった。
また、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニット７３個のみ点灯させたところ、片側のみ点灯を実施した場合の条件２（＝Ｉａ／Ｉｂ）は０．０６２ であり、内部透過光束の中心での残存率（条件３＝Φcenter／Φin）は、０．０７２であった。
表面目視では、Ｙ軸方向の中央において明暗２分割となり、上下２分割ディミングが行える装置としての有効性が確認された。
さらに、Ｘ軸方向の分割を確認するため、導光板の中央に位置する５つの発光ユニットおよびそれと対向する反入射端面側に位置する5つの発光ユニットを発光させた。Ｙ軸中央における断面輝度分布（Ｘ軸と平行な直線上の輝度分布）を測定して、最大輝度の場所から半分の輝度に下がる場所までの振幅の倍（半値幅と定義）を測定したところ、１２０．６ｍｍであった。
表面目視では、発光させた５つの発光ユニットの幅をほぼ保持したまま、導光板の中央部まで直線的に出射されており、Ｘ軸方向の分割ディミングが行える装置としての有効性が確認された。
（実施例２）
実施例１において、出射側のスタンパに形成された凸条の台形パターンにおいて、Ｘ軸とのなす傾斜角度θｔのみを種々変更して、面光源素子を作製した。
得られた面光源素子の輝度を測定して、面内平均輝度を表１に示すと共に、さらに、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットの内、連続する５つの発光ユニットと当該5つの発光ユニットと対向する発光ユニット（合計１０個の発光ユニット）のみ点灯させて、バックライトの出射面から出射する光の直進性を確認した。光の直進性を判定するために、Ｙ軸中央における断面輝度分布（Ｘ軸と平行な直線上の輝度分布）を測定して、最大輝度の場所から半分の輝度に下がる場所までの振幅の倍（半値幅と定義）を表１に示した。
その結果、面内平均輝度は実施例１とほぼ同等性能を有することが示された。また、表面目視で、発光ユニットが点灯された位置に相当して、正面方向に発光されているのが目視され、これにより、このような面光源素子は、発光ユニットと平行なＸ軸方向に分割が行える装置としての有効性が確認された。
（実施例３）
ＷＯ２００６／０１３９６９の実施例に記載の方法に準じて、高さＨ０．０２ｍｍで天端面２ａに０．０２ｍｍの平坦部をもち、３ａに０．００６ｍｍの平坦部をもち、傾斜角θｔが５５°の台形状のパターンを成形し、出射面側のスタンパ３を作製した。
一方、底面側のスタンパ（以下、スタンパ４）は、高さ０．００７ｍｍで頂角が１００°（傾斜角Ｒ＝４０°）のプリズムパターンを所定の間隔で配列させ、同様に、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。
これらのスタンパ３及びスタンパ４を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて４７インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。得られた導光板の外寸は横×縦×高さが１０５７×６０９×３ｍｍであった。
当該導光板の出射面には断面が台形状の凸条と凹条が交互に配列されており、導光板の長辺に平行に配設されている。また、底面には断面がＶ字状の凹条が導光板の短辺に平行に配設されており、高さＨｖ０．００７ｍｍ、平均底角にあたる凹条の入射端面側のＸ軸に平行な斜面の底面に対する平均斜度Ｒは４０°であり、Ｖ字状の凹条のピッチは入射端面側１．０５９ｍｍから中央部０．１８４ｍｍまで漸次緩やかに減少するように変化させた。
光源となる発光ユニットとしてサンケン電気株式会社製の型番ＳＥＰＷＡ２００１のマルチチップＬＥＤモジュール（外寸１３．７ｍｍ、発光長１１．４ｍｍ）を用いた。
１次光源を形成するために４３個の発光ユニットを各々独立してオンオフ制御を含めた制御可能にし、等間隔（１３．９ｍｍ）で配置させて、当該導光板の短辺側の端面を入射端面とし、この入射端面をＸ軸に平行に配置させ、この対向する２つの入射端面に沿って、１次光源を配置させた。この発光ユニットは対向する２つの入射端面に配置されるため、計２×４３＝８６個用いた。
また、導光板の出射面上には拡散シート（株式会社ツジデン製：型番Ｄ１２１ＵＺ）を１枚配置し、さらに輝度上昇フィルム（住友スリーエム株式会社製：型番ＢＥＦIII−９０／５０Ｔ−７）をそのプリズムの長辺がＹ軸と平行になるように配置し、さらにその上に拡散シート（恵和株式会社製：型番ＰＢＳ０７２Ｈ）を配置した。
そして、導光板の底面７及び反射端面８bには反射シート５（東レ株式会社製：型番E６SL）を配設し、これらの部材を金属フレームに収納させた。
そして、この上からポリスチレン製の支持枠にて背面の金属フレームを結合させた。
このようにして形成したバックライト装置において、各発光ユニットに対して低電流回路から２５ｍＡの電流を印加して輝度性能を測定した。
輝度測定は輝度計（株式会社トプコン製：ＴＯＰＣＯＮ ＢＭ−７）を用い、適宜の位置の９点を測定した。
この結果、面内輝度平均は１０４４ｃｄ／ｍ２、輝度ムラは０．８６３であり、両側から点灯を実施した場合の条件１（＝Ｉｐ／Ｉmax）は０．９０４であった。
Ｘ軸に平行な片側の発光ユニット４３個のみ点灯させたところ、片側のみ点灯を実施した場合の条件２（＝Ｉａ／Ｉｂ）は０．１９２ であり、内部透過光束の中心での残存率（条件３＝Φcenter／Φin）は、０．１０６であった。
また、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットの内、連続する５つの発光ユニットと当該5つの発光ユニットと対向する発光ユニット（合計１０個の発光ユニット）のみ点灯させて、バックライトの出射面から出射する光の直進性を評価したところ、入光端面からＹ軸方向に５２８．５ｍｍ入った断面輝度分布から求めた半値幅は１４４．６ｍｍであり、光の拡散が抑制されていた。
その結果、表面目視で、発光ユニットが点灯された位置に相当して、正面方向に発光されている領域が矩形状に目視され、これにより、このような面光源素子は、発光ユニットと平行なＸ軸方向に分割が行える装置としての有効性が確認された。
（実施例４）
ＷＯ２００６／０１３９６９の実施例に記載の方法に準じて、高さＨ０．０２ｍｍで天端面２ａに０．０２ｍｍの平坦部をもち、３ａに０．００６ｍｍの平坦部をもち、傾斜角θｔを３０°、３５°、５５°、６０°に種々変更した台形状のパターンを形成し、出射面側のスタンパ５から８を作製した。
一方、底面側のスタンパ（以下、スタンパ９）は、Ｖ字状の凹条の高さが入光端面０．００４ｍｍから、導光板中央部０．００９ｍｍまで緩やかに直線的に変化し、頂角が１００°（傾斜角Ｒ＝４０°）のプリズムパターンを所定の間隔で配列させ、同様に、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。
これらのスタンパ５からスタンパ８の一つとスタンパ９を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて４２インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。得られた導光板の外寸は横×縦×高さが９４５×５４８×３ｍｍであった。
当該導光板の出射面には断面が台形状の凸条と凹条が交互に配列されており、導光板の長辺に平行に配設されている。また、底面には断面がＶ字状の凹条が導光板の短辺に平行に配設されており、高さＨｖ０．００４ｍｍから中央０．００９ｍｍまで直線的に増大して、対向する入射端面へ同様に直線的に減少する。平均底角にあたる凹条の入射端面側のＸ軸に平行な斜面の底面に対する平均斜度Ｒは４０°であり、Ｖ字状の凹条のピッチは入射端面側０．６１６ｍｍから中央部０．２１９ｍｍまで漸次緩やかに減少するように変化させた。
発光ユニットとしてサンケン電気株式会社製の型番ＳＥＰＷＡ２００１のマルチチップＬＥＤモジュール（外寸１３．７ｍｍ、発光長１１．４ｍｍ）を用いた。
１次光源を形成するために３９個の発光ユニットを各々独立してオンオフ制御を含めた制御可能にし、等間隔（１３．９ｍｍ）で配置させて、当該導光板の短辺側の端面を入射端面とし、この入射端面をＸ軸に平行に配置させ、この対向する２つの入射端面に沿って、１次光源を配置させた。この発光ユニットは対向する２つの入射端面に配置されるため、計２×３９＝７８個用いた。
また、導光板の出射面上には拡散シート（株式会社ツジデン製：型番Ｄ１２１ＵＺ）を１枚配置し、さらに輝度上昇フィルム（住友スリーエム株式会社製：型番ＢＥＦIII−９０／５０Ｔ−７）をそのプリズムの長辺がＹ軸と平行になるように配置し、さらにその上に拡散シート（恵和株式会社製：型番ＰＢＳ０７２Ｈ）を配置した。
そして、導光板の底面７及び反射端面８bには反射シート５（東レ株式会社製：型番E６SL）を配設し、これらの部材を金属フレームに収納させた。
そして、この上からポリスチレン製の支持枠にて背面の金属フレームを結合させた。
このようにして形成したバックライト装置において、各発光ユニットに対して低電流回路から２５ｍＡの電流を印加して輝度性能を求めた。
また、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットの内、連続する５つの発光ユニットと当該5つの発光ユニットと対向する発光ユニット（合計１０個の発光ユニット）のみ点灯させて、バックライトの出射面から出射する光の直進性を確認し、入光端面からＹ軸方向に４７２．５ｍｍ入ったＸ軸方向の断面輝度分布から半値幅を求めた。
さらに、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニット３９個のみ点灯させた場合の条件２（＝Ｉａ／Ｉｂ）および、内部透過光束の中心での残存率（条件３＝Φcenter／Φin）を求めた。これらのデータを表２に示した。
その結果、表面目視で、発光ユニットが点灯された位置に相当して、正面方向に発光されている領域が矩形状に目視され、これにより、このような面光源素子は、発光ユニットと平行なＸ軸方向に分割が行える装置としての有効性が確認された。
（実施例５）
この実施例は、入射端面が１面のみの場合である。
ＷＯ２００６／０１３９６９の実施例に記載の方法に準じて、高さＨ０．０２ｍｍで天端面２ａに０．００２ｍｍの平坦部をもち、３ａに０．００１５ｍｍの平坦部をもち、傾斜角を４０°に変更した台形状のパターンを形成し、出射面側のスタンパ１０を作製した。
一方、底面側のスタンパ（以下、スタンパ１１）は、Ｖ字状の凹条の高さが入射端面０．００４ｍｍから、反入射端面側０．０１２ｍｍまで直線的に変化し、頂角が１３０°（傾斜角Ｒ＝２５°）のプリズムパターンを所定の間隔で配列させ、同様に、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。
これらのスタンパ１０とスタンパ１１を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて４６インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。得られた導光板の外寸は横×縦×高さが１０３８×５８９×３ｍｍであった。
当該導光板の出射面には断面が台形状の凸条が、導光板の短辺に平行に配設されている。また、底面には断面がＶ字状の凹条が導光板の長辺に平行に配設されており、高さＨｖ０．００４ｍｍから反入射端面に向かって０．０１２ｍｍまで直線的に増大している。平均底角にあたる凹条の入射端面側のＸ軸に平行な斜面の底面に対する平均斜度Ｒは２５°であり、Ｖ字状の凹条のピッチは入射端面側０．７５６ｍｍから最大０．７９５までひろげた後、反入射端面側０．１２０ｍｍまで漸次緩やかに減少するように変化させた。
発光ユニットとしてサンケン電気株式会社製の型番ＳＥＰＷＡ２００１のマルチチップＬＥＤモジュール（外寸１３．７ｍｍ、発光長１１．４ｍｍ）を用いた。
１次光源を形成するために７３個の発光ユニットを各々独立してオンオフ制御を含めた制御可能にし、等間隔（１３．９ｍｍ）で配置させて、当該導光板の長辺側の片側１辺を入射端面とし、この入射端面をＸ軸に平行に配置させ、この入射端面に沿って、１次光源を配置させた。
また、導光板の出射面上には拡散シート（株式会社ツジデン製：型番Ｄ１２１ＵＺ）を１枚配置し、さらに輝度上昇フィルム（住友スリーエム株式会社製：型番ＢＥＦIII−９０／５０Ｔ−７）をそのプリズムの長辺がＸ軸と平行になるように配置し、さらにその上に拡散シート（恵和株式会社製：型番ＰＢＳ０７２Ｈ）を配置した。
そして、導光板の底面７及び反射端面８bには反射シート５（東レ株式会社製：型番E６SL）を配設し、これらの部材を金属フレームに収納させた。
そして、この上からポリスチレン製の支持枠にて背面の金属フレームを結合させた。
このようにして形成したバックライト装置において、各発光ユニットに対して低電流回路から２５ｍＡの電流を印加して輝度性能を求めた。
輝度測定は輝度計（株式会社トプコン製：ＴＯＰＣＯＮ ＢＭ−７）を用い、適宜の位置の９点を測定した。
この結果、面内輝度平均は１０４０ｃｄ／ｍ２、輝度ムラは０．８３９であった。
条件１´および条件３´は、
ＩP /Ｉcenter ＝０．８４６ …条件１´
Φout/Φin ＝０．０３８ …条件３´
であり、いずれの条件も満たしていた。
また、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットの内、連続する５つの発光ユニットのみ点灯させて、バックライトの出射面から出射する光の直進性を確認した。入射端面からＹ軸方向に２９４．５ｍｍ入った導光板の中央における半値幅は１１４．２ｍｍであり、入射端面からＹ方向に９／１０の位置に当たる５３０．０ｍｍ入った断面輝度分布から半値幅は１６１．２ｍｍであった。
その結果、表面目視で、発光ユニットが点灯された位置に相当して、正面方向に発光されている領域が矩形状に目視され、これにより、このような面光源素子は、発光ユニットと平行なＸ軸方向に分割が行える装置としての有効性が確認された。
比較例
（比較例１）
この比較例は、ＰＭＭＡ製の平板（板厚３ｍｍ）の底面に印刷ドットを付与して、実施例１と同じ大きさの導光板を作製して、実施例１のバックライトに組み込んだ場合である。
導光板の底面には入光端面から遠ざかるほど密になるように粗密を付けた白色印刷ドットを設け（導光板中央部でドット密度大）、輝度分布を所定の分布にした。
当該導光板を実施例１と同じバックライト装置に組み込んで輝度を測定したところ面内平均輝度は３１５２ｃｄ／ｍ２であった。実施例１の導光板と比較して、面内平均輝度で１８％低下していた。
また、実施例１と同じく、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットの内、連続する５つの発光ユニットと当該5つの発光ユニットと対向する発光ユニット（合計１０個の発光ユニット）のみ点灯させて、バックライトの出射面から出射する光の直進性を確認し、評価したところ、半値幅は２４７ｍｍであった。Ｙ軸中央では光が拡散されていた。
その結果、表面目視で、発光ユニットが点灯された位置に相当して、正面方向に発光されている領域が放射状に広がって目視され、Ｙ軸中央では出射領域が広くＸ方向に分散されており、このような面光源素子では、発光ユニットと平行なＸ軸方向に分割が行えない装置であることが確認された。
（比較例２）
この比較例は２つの対向する入射端面を有する導光板であって、条件１、２、３はいずれも満たすものの、出射面の台形形状の凸条および凹条の斜面がＸ軸となす傾斜角度が請求範囲外の場合の例である。
実施例１の出射側のスタンパに形成された凸条の台形パターンにおいて、Ｘ軸とのなす傾斜角度（底角θｔ）を２０°に変更して面光源素子を作製した。
この面光源素子を実施例１と同じバックライト装置に組み込んで、所定の測定を実施した。
両側から点灯を実施した場合の条件１（＝Ｉｐ／Ｉmax）は０．８８８であった。
Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットのみ点灯を実施した場合の条件２（＝Ｉａ／Ｉｂ）は０．０５１であった。内部透過光束の中心での残存率（条件３＝Φcenter／Φin）は、０．０６８であり、共に条件を満たしており、２分割ディミングは実施できることを確認した。
また、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットの内、連続する５つの発光ユニットと当該5つの発光ユニットと対向する発光ユニット（合計１０個の発光ユニット）のみ点灯させて、バックライトの出射面から出射する光の直進性を確認した。光の直進性を判定するために、Ｙ軸中央における断面輝度分布（Ｘ軸と平行な直線上の輝度分布）の測定から半値幅を求めたところ２１７ｍｍであった。実施例１の半値幅と比較して９６ｍｍ広くなり、発光ユニットと平行なＸ軸方向の分割が行えなかった。
さらに、このように得られた面光源素子の面内平均輝度を測定したところ、３３７７ｃｄ／ｍ２であり、実施例１と比較して５．７％低下していた。
（比較例３）
この比較例は２つの対向する入射端面を有する導光板であって、条件１、２、３はいずれも満たすものの、出射面の台形形状の凸条および凹条の斜面がＸ軸となす傾斜角度が請求範囲外の場合である。
実施例１の出射側のスタンパに形成された凸条の台形パターンにおいて、Ｘ軸とのなす傾斜角度（底角θｔ）を６５°に変更して面光源素子を作製した。
この面光源素子を実施例１と同じバックライト装置に組み込んで、所定の測定を実施した。
両側から点灯を実施した場合の条件１（＝Ｉｐ／Ｉmax）は０．８２９であり、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットのみ点灯した場合の条件２（＝Ｉａ／Ｉｂ）は０．０６３であった。内部透過光束の中心での残存率（条件３＝Φcenter／Φin）は、０．０７３であり、すべての条件を満たしており、２分割ディミングは実施できることが確認された。
また、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットの内、連続する５つの発光ユニットと当該5つの発光ユニットと対向する発光ユニット（合計１０個の発光ユニット）のみ点灯させて、バックライトの出射面から出射する光の直進性を確認した。光の直進性を判定するために、Ｙ軸中央における断面輝度分布（Ｘ軸と平行な直線上の輝度分布）の測定から半値幅を求めたところ１５０ｍｍであった。実施例１の半値幅と比較して３０ｍｍ広くなったものの、発光ユニットと平行なＸ軸方向に分割が行えるレベルであった。
しかし、このように得られた面光源素子の面内平均輝度を測定したところ、３４５８ｃｄ／ｍ２であり、実施例１と比較して３．４％低下していた。
（比較例４）
この比較例は、実施例３の底面側のＶ字状凹条の頂角を１００°から１３０°に変更させた例である。
底面側のスタンパ（以下、スタンパ１２）は、高さ０．００７ｍｍで頂角が１３０°（傾斜角Ｒ＝２５°）のプリズムパターンを所定の間隔で配列させ、同様に、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。
出射面側のスタンパ３及び底面側のスタンパ１２を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて４７インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。得られた導光板の外寸は横×縦×高さが１０５７×６０９×３ｍｍであった。
実施例３と同じバックライトユニットに組み込んで所定の測定を実施したところ、両側から点灯を実施した場合の条件１（＝Ｉｐ／Ｉmax）は０．８７７であり、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットのみ点灯を実施した場合の条件２（＝Ｉａ／Ｉｂ）は０．１２６であった。内部透過光束の中心での残存率（条件３＝Φcenter／Φin）は、０．０８１であり、共に条件を満たしていた。
しかし、面内平均輝度は７７６ｃｄ／ｍ2であり、実施例３と比べて２６％低下していた。
また、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットの内、連続する５つの発光ユニットと当該5つの発光ユニットと対向する発光ユニット（合計１０個の発光ユニット）のみ点灯させて、バックライトの出射面から出射する光の直進性を確認した。光の直進性を判定するために、Ｙ軸中央における断面輝度分布（Ｘ軸と平行な直線上の輝度分布）の測定から半値幅を求めたところ１６７．６ｍｍであった。実施例１の半値幅と比較して２３．０ｍｍ広くなった。
（比較例５）
実施例１において、底面のＶ字状凹条の本数を低下させた場合であって、条件２および３を満たさない場合の例である。
出射面側はスタンパ１を用い、底面側のスタンパ（以下スタンパ１３）は、Ｖ字状の凹条の高さが０．０１４ｍｍ、頂角が１３０°（傾斜角Ｒ＝２５°）のプリズムパターンを所定の間隔で配列させ、同様に、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。
これらのスタンパ１及びスタンパ１３を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて４６インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。得られた導光板の外寸は横×縦×高さが１０４０×５９５×３ｍｍであった。
当該導光板は、出射面が台形状であり、底面にはＶ字状の凹条が高さＨｖ０．０１４ｍｍ、平均底角にあたる凹条の入射端面側のＸ軸に平行な斜面の底面に対する平均斜度Ｒは２５°であり、Ｖ字状の凹条のピッチは入射端面側１．５８０ｍｍから中央部０．８０５ ｍｍまで漸次緩やかに減少するように変化させた。
実施例１と同様のバックライトに組み込んで光学性能を測定したところ、
面内輝度平均は３４０９ｃｄ／ｍ２、であり、実施例１と比較して約５％低下した。
輝度ムラは０．８８５であった。
両側から点灯を実施した場合の条件１（＝Ｉｐ／Ｉmax）は０．８８８であった。
また、Ｘ軸に平行な片側の発光ユニットのみ点灯させたところ、片側のみ点灯を実施した場合の条件２（＝Ｉａ／Ｉｂ）は０．５９９であり、内部透過光束の中心での残存率（条件３＝Φcenter／Φin）は、０．３６２となり、いずれも条件から外れていた。
表面目視では、導光板中央部を過ぎても明るく、Ｙ軸方向における2分割ディミングができなかった。
（比較例６）
実施例４において、底面のＶ字状凹条の本数を低下させた場合であって、条件２および３を満たさない場合の例である。
出射面側はスタンパ７を用い、底面側のスタンパ（以下スタンパ１４）は、Ｖ字状の凹条の高さが０．０１４ｍｍ、頂角が１００°（傾斜角Ｒ＝４０°）のプリズムパターンを所定の間隔で配列させ、同様に、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。
これらのスタンパ７及びスタンパ１４を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて４２インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。得られた導光板の外寸は横×縦×高さが９４５×５４８×３ｍｍであった。
実施例４と同様のバックライトに組み込んで光学性能を測定したところ、面内輝度平均は１０４０ｃｄ／ｍ２であり、実施例４の同形状の出射面パターンを用いた場合と比較すると平均輝度は９％低下していた。輝度ムラは０．８００であった。
また、両側から点灯を実施した場合の条件１（＝Ｉｐ／Ｉmax）は０．８１１で、条件を満たしていたが、片側のみ点灯を実施した場合の条件２（＝Ｉａ／Ｉｂ）は０．５９８であり、内部透過光束の中心での残存率（条件３＝Φcenter／Φin）は、０．３５５であり、共に条件を満たしていなかった。
Ｘ軸に平行な片側の発光ユニット３９個のみ点灯させたところ、表面目視で、導光板中央部を過ぎても明るく、Ｙ軸方向における2分割ディミングはできなかった。
また、Ｘ軸方向における部分点灯（実施例４と同じ条件）を行ったところ、半値幅は１５４ｍｍであり、実施例４の同形状を用いた導光板と比べて９ｍｍ程度しか広がっていなかったが、さらにＸ軸方向の半値幅より外側の領域において、Ｙ軸中央までに出射されなかった伝播光がＹ軸中央を越えて徐々に出射された影響でやや輝度が高くなり、本来黒くしたい部分が明るくなってしまいコントラストを悪化させた。
（比較例７）
実施例５の出射側のスタンパに形成された凸条の台形パターンのＸ軸とのなす傾斜角度（底角Ｒ）のみ２０°と６５°に変更して、面光源素子を作製した。得られた導光板を実施例５と同じバックライト装置に組み込み、Ｘ軸に平行な発光ユニットの内、連続する５つの発光ユニットのみ点灯させて、バックライトの出射面から出射する光の直進性を確認した。
入光端面からＹ軸方向に２９４．５ｍｍ入った導光板の中央における半値幅および入射端面から９／１０の位置である５３０．０ｍｍ入った断面輝度分布から半値幅を表３に記載した。
入射端面から９／１０の位置での半値幅は実施例５と比較して、底角２０°では＋１５０ｍｍ、底角６５°では＋２８ｍｍまで広がり、表面目視で、発光ユニットが点灯された位置に対して、反入射端面近傍での正面方向の出射領域が広がり、正面方向に発光されている領域が放射状になり、光の直進性が低下していた。
（比較例８）
実施例５において、底面のＶ字状凹条の本数を減らした場合であって、条件３´を満たさない場合の例である。
出射面側はスタンパ１０を用い、底面側のスタンパ（以下スタンパ１５）は、Ｖ字状の凹条の高さが０．０１４ｍｍ、頂角が１３０°（傾斜角Ｒ＝２５°）のプリズムパターンを所定の間隔で配列させ、同様に、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。
これらのスタンパ１０及びスタンパ１５を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて４６インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。得られた導光板の外寸は横×縦×高さが１０３８×５８９×３ｍｍであった。
当該導光板の出射面には断面が台形状の凸条が、導光板の短辺に平行に配設されている。また、底面には断面がＶ字状の凹条が導光板の長辺に平行に配設されており、高さＨｖ０．００５ｍｍであり、平均底角にあたる凹条の入射端面側のＸ軸に平行な斜面の底面に対する平均斜度Ｒは２５°であり、Ｖ字状の凹条のピッチは入射端面側１．０１１ｍｍから中央部０．５６８ｍｍまで漸次緩やかに減少し、その後、反入射端面に向けて０．６０３ｍｍまで漸次緩やかに増大するように変化させた。
実施例５同様のバックライトに組み込んで光学性能を測定したところ、面内輝度平均は９７６ｃｄ／ｍ２であり、実施例５と比較すると平均輝度は６％低下していた。輝度ムラは０．８３３であった。
また、条件１´（＝Ｉｐ／Ｉcenter）は０．８５７であったが、入射端面と対向する端面を通して導光板から出て行く内部透過光束の残存率（条件３´＝Φout／Φin）は、０．３１０であり、条件を満たしていなかった。
また、Ｘ軸に平行な発光ユニットの内、連続する５つの発光ユニットのみ点灯させて、バックライトの出射面から出射する光の直進性を確認した。
入光端面からＹ軸方向に２９４．５ｍｍ入った導光板の中央における半値幅は １２６．９ｍｍであり、入射端面から９／１０の位置である５３０．０ｍｍ入った断面輝度分布から半値幅は１７５．６ｍｍで、実施例５の場合と比較して１４．４ｍｍ悪化していた。
表面目視では、発光ユニットが点灯された位置の導光板の入射端面と対向する反入射端面近傍においてＸ軸方向に明るい領域が広がり、本来黒くしたい領域が明るくなってしまいコントラストを悪化させた。
１：導光板
２：凸条
２ａ：（凸条の）天端面
２ｂ、２ｃ：台形斜面
３：凹条
３ａ：凹条の天端面
４：一次光源
５：反射シート
５ａ：拡散シート
５ｂ：プリズムシート
５ｃ：鏡面反射シート
６：出射面
７：底面
８：側面
９：Ｖ字状凹条
１０：面光源素子
１１：光源リフレクタ−
１２：支持枠
１３：金属フレーム
２０：制御部

Claims (4)

  1. 出射面、該出射面に平行して対向する底面、及び前記出射面および底面に直交しかつ互いに直交する二対の側面を備えた導光板と、
    該導光板の一側面または互いに対向する両側面を入射端面として該入射端面に向けて配設された光源とを備えたエッジライト方式の面光源素子であって、
    Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸＹ平面の法線をＺ軸として、
    前記出射面および底面は前記ＸＹ平面に平行であり、
    前記入射端面は前記ＸＺ平面に平行であり、
    前記底面には、Ｘ方向に平行な斜面により形成された凹条からなり、ＹＺ平面により切断した切断面には前記底面に向けて広がるＶ字状の凹条を備えたパターン（底面パターン）を有し、
    前記出射面には、Ｙ方向に平行な面により形成された凸条および凹条からなり、ＸＺ平面により切断した切断面が台形状の凸条および台形状の凹条を備えたパターン（出射面パターン）を有し、
    該出射面に形成された台形状の凸条のＸ軸に対する傾斜角度θｔの絶対値は、３０度から６３度内に傾斜され、
    前記光源は、Ｙ方向に向けた光量がＸ方向に沿って独立して制御可能に構成させていることを特徴として、
    前記入射端面が、互いに平行に対向する両側面に設けられており、
    以下の条件１〜３のいずれをも満たすことを特徴とする面光源素子。
    １＞ＩP /ＩMAX ＞０．７ …条件１
    ０＜ＩB /ＩA ＜０．３ …条件２
    ０＜Φcenter/Φin ＜０．３ …条件３
    但し、Ｉ（ＩP 、ＩMAX、ＩB 及びＩA）：Ｘ方向に沿っては、入射端面の中央位置に属し、かつＹ方向に沿っては、導光板の互いに対向する入射端面間を１０分割した場合の各交点における導光板の出射面から出射される光の輝度であり、
    ＩMAX ：光源を全点灯させた時、双方の入射端面から入射した光が中間点である５／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度。
    ＩP ：光源を全点灯させた時、双方の入射端面から入射した光が入射端面から１／１０または９／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度。
    ＩA ：片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面から入射した光が４／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度。
    ＩB ：片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面から入射した光が６／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度。
    Φin ：片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面を通過した全光量。
    Φcenter ：片側の光源のみ全点灯させた時、点灯側の入射端面を通過した光が入射端面と対向面との中間に位置する導光板内のＸＺ平面を通過した全光量。
  2. 出射面、該出射面に平行して対向する底面、及び前記出射面および底面に直交しかつ互いに直交する二対の側面を備えた導光板と、
    該導光板の一側面または互いに対向する両側面を入射端面として該入射端面に向けて配設された光源とを備えたエッジライト方式の面光源素子であって、
    Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸＹ平面の法線をＺ軸として、
    前記出射面および底面は前記ＸＹ平面に平行であり、
    前記入射端面は前記ＸＺ平面に平行であり、
    前記底面には、Ｘ方向に平行な斜面により形成された凹条からなり、ＹＺ平面により切断した切断面には前記底面に向けて広がるＶ字状の凹条を備えたパターン（底面パターン）を有し、
    前記出射面には、Ｙ方向に平行な面により形成された凸条および凹条からなり、ＸＺ平面により切断した切断面が台形状の凸条および台形状の凹条を備えたパターン（出射面パターン）を有し、
    該出射面に形成された台形状の凸条のＸ軸に対する傾斜角度θｔの絶対値は、３０度から６３度内に傾斜され、
    前記光源は、Ｙ方向に向けた光量がＸ方向に沿って独立して制御可能に構成させていることを特徴として、
    前記入射端面が、一側面のみに設けられており、
    以下の条件１´および条件３´のいずれをも満たすことを特徴とする面光源素子。
    １＞ＩP /Ｉcenter ＞０．７ …条件１´
    ０＜Φout/Φin ＜０．３ …条件３´
    但し、Ｉ（ＩP 及びＩcenter）：Ｘ方向に沿っては、入射端面の中央位置に属し、かつＹ方向に沿っては、導光板の互いに対向する入射端面と対向面間を１０分割した場合の入射端面からの各交点における導光板の出射面から出射される光の輝度であり、
    Ｉcenter ：光源を全点灯させた時、入射端面から入射した光が、入射端面と対向面との中間点である５／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度。
    ＩP ：光源を全点灯させた時、入射端面から入射した光が、入射端面から１／１０または９／１０の位置の出射面からＺ方向に出射される光の輝度。
    Φin ：光源を全点灯させた時、入射端面を通過した全光量。
    Φout ：光源を全点灯させた時、入射端面に平行な対向面を通過して導光板から出た全光量。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の導光板であって、当該導光板の上方に配設され、
    一方向に平行なプリズムを備えることにより前記出射面から出射される光を正面方向に集光させて、正面方向の輝度を向上させるための光学シートを備えた面光源素子であって、
    前記光学シートのプリズムがＸ方向に平行に配設される場合には、
    前記底面に形成されたＶ字状の凹条のＹ軸に対する傾斜角度Ｒの絶対値は２０度以上３０度以下、前記底面に形成されたＶ字状凹条の頂角Ｑは、１２０度以上１４０度以下であり、
    前記光学シートのプリズムがＹ方向に平行に配設される場合には、
    前記底面に形成されたＶ字状の凹条のＹ軸に対する傾斜角度Ｒの絶対値は３５度よりも大きく４５度以下の範囲内、前記底面に形成されたＶ字状凹条の頂角Ｑは、１１０度よりも小さく９０度以上であることを特徴とする面光源装置。
  4. 請求項１又は請求項２に記載の面光源素子の出射面側に透過型表示素子を備え、
    該透過型表示素子において表示する画像の画像データに対応して前記光源からＹ方向に向けた光量がＸ方向に沿って独立して制御されることを特徴とする画像表示装置。
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