JP2012256432A - 導光体、照明装置、及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール金型を用いた押出成形法によっても作製することができ、エッジライト方式の照明装置における輝度ムラ低減に有効な導光体を提供する。
【解決手段】導光体７の光偏向面７ａに、入射面７Ｌと直交する方向に光立上げレンズ１８１を疎密をつけて形成し、その隙間を埋めるように、入射面７Ｌに平行な方向に配列する光閉じ込めレンズ１８２を形成した。これにより導光体７を押出成形法によってシームレスに作製することができるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に照明光路制御に使用される導光体、照明装置、及び表示装置に関するものである。

最近の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等においては、背面から液晶を照明する照明装置として、主に、直下型方式の照明装置と、エッジライト方式の照明装置とが採用されている。直下型方式の照明装置では、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が、パネルの背面に規則的に配置される。液晶パネル等の画像表示素子と光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、光源としての冷陰極管やＬＥＤが視認されないようにしている。

一方、エッジライト方式の照明装置は、複数の冷陰極管やＬＥＤが、導光板と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光板の射出面（画像表示素子と対向する面）の対向する側の面（光偏向面）には、導光板の端面から入射する入射光を効率良く射出面へと導く光偏向要素が形成される。現在、光偏向面に形成される光偏向要素としては白色のインキがドット状に印刷されたものが一般的（例えば特許文献１参照）である。しかし、白色ドットに入射した光はほぼ無指向に拡散反射されるため、導光板の射出面側への光取出し効率は低い。また、白色インキによる光吸収も無視することはできない。

そこで最近では、マイクロレンズをインクジェット法によって導光板の光偏向面へと形成する方法や、レーザーアブレーション法によって光偏向要素を形成する方法などが提案されている。この方法によれば、白色インキと違い、導光板の樹脂と空気との屈折率差による反射、屈折、透過を利用しているため、光吸収はほとんど生じない。そのため、白色インキに比べて光取出し効率の高い導光板を得ることができる。

しかしながら、インクジェット法やレーザーアブレーション法による光偏向要素は、白色インキの印刷と同様、導光板を平板成形した後に別工程で形成されるため、作製工程数が減る訳ではない。むしろ、白色インキの印刷工程よりもタクトタイムが長く、また、設備のイニシャルコストが高いなど、高コストとなる問題がある。

そこで、導光板を射出成形法や押出成形法により成形し、光偏向要素を成形時にダイレクトに賦形する方法も提案されている（例えば特許文献２参照）。この方法によれば、導光板の成形と同時に光偏向要素も形成されるため工程数が減り、低コスト化が実現できる。

しかしながら、射出成形法で導光板を作製する場合、サイズが大きくなるほど射出成形機には高い圧力が必要となるため、携帯電話やノートパソコンなどの比較的小型な表示装置用の導光板作製には適しているものの、テレビ等の大型な表示装置への適用は難しい。一方、大型の導光板作製に適した製造方法としては、円筒状のロール金型を用いたＲｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌでの押出成形法が知られている。

また、導光板は、側端面に配置された光源からの入射光を光偏向要素によって射出面側へと立ち上げ、面全体を光らせる面光源である。光入射面近傍は光量が多いため、光偏向要素は疎に配置され、光入射面から遠ざかるにつれ光量が少なくなるため、光偏向要素は徐々に密となる疎密で配置される。
特許文献３には、導光板の光偏向要素を、一次元方向に光偏向要素を疎密パターニングした例として、一方向に延在するプリズム溝を有した導光板が示されている。

特開平１−２４１５９０号公報 特開２０００−８９０３３号公報 特開２００６−１５５９９４号公報

ところで、図５（ａ）は導光板の上下２辺に、１つ、または複数の光源を配し、光源の光軸方向（すなわち上下方向の一次元）に光偏向要素を疎密パターニングした際の面内輝度分布を示している。この場合、端面から入射した光が導光板内で扇状に広がり、複数の光源の重なりの影響や、光源が配されない左右の側端面での反射や漏れ光などの影響により、面内左右に三角形の輝度が低い領域Ｄが生じる。

また、特許文献３に記載されている導光板のように、一次元方向のみの疎密パターニングされた導光板は、上述した輝度が低い領域Ｄが生じるため好ましくない。

このような面内の輝度ムラを低減するには、疎密パターニングを上下方向の一次元だけでなく、面内二次元的に疎密パターニングする必要がある。しかしながら、ロール金型を用いる押出成形法においては、光偏向要素を二次元的な疎密配置として形成することは難しい。一方向であれば、ロール金型の幅方向には疎密パターニング可能であるが、ロール金型周回方向に粗密を形成すると、光偏向要素のシームレス化ができない。こうした場合、光偏向要素の周回方向のパターン幅と、ロール金型の直径との整合を取らないと、押出成形時に余白が生じてしまう。しかしながら、テレビのサイズは例えば小型サイズとしては１９インチから、大型サイズでは６０インチ以上となり、全てのサイズに合わせて直径の異なるロール金型を準備することは現実的ではない。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、ロール金型を用いた押出成形法によっても作製することができ、エッジライト方式の照明装置における輝度ムラ低減に有効な導光体、及び該導光体を備える照明装置並びに該照明装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。

１
本発明は、上述の問題を解決するために、以下のような手段を講じる。
即ち、本発明による導光体は、第一主面と、前記第一主面と対向する第二主面と、前記第一主面と前記第二主面とを接続する４つの側端面を有し、前記４つの側端面の少なくとも１つの側端面に臨む複数の光源が、該側端面の延在方向に並べて配置され、前記複数の光源から入射された光を前記第一主面に形成された光偏向要素によって偏向し、第二主面から射出する透光性の導光体であって、前記光偏向要素は、二次元的に配置された複数の第一凸部と、前記第一凸部と比較して高さが低く、一方向に延在する複数の第二凸部とで構成され、前記第二凸部は、前記光源が配置される側端面の延在方向と直交する方向に延在していることを特徴とする。

２
また、本発明の導光体は、前記光偏向要素を構成する第一凸部の前記光源が配される前記側端面が延在する方向の幅は、前記第二凸部の幅よりも少なくとも２倍以上大きく、少なくとも１つ以上の前記第二凸部を覆う形に配置されてなることが好ましい。

３
また、本発明の導光体は、前記第一凸部は、前記光源が配された前記側端面に近いほど、前記第一主面における前記第一凸部の占める面積が少なく、前記光源が配された前記側端面から離れるほど、前記第一主面における前記第一凸部の占める面積が多くなることが好ましい。

４
また、本発明の導光体は、前記第一凸部は、前記第一主面上に不規則に配置されてなることが好ましい。

５
また、本発明の導光体は、前記第一凸部は、前記第一主面上において、前記光源が配される前記側端面が延在する方向においては、前記第一凸部が占める面積は、略均一であることが好ましい。

６
また、本発明の導光体は、前記第一凸部と前記第二凸部とが、それぞれ第一凹部、第二凹部となる凹形状であってもよい。

７
また、本発明は、前記光源と、前記導光体と、前記第一主面側に、反射シートを備える照明装置を提供する。

８
また、本発明の照明装置は、前記導光体の第二主面側に、光の散乱、屈折、吸収、反射の少なくともいずれか１つの機能を有する光学シートを備えることが好ましい。

９
また、本発明は、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記照明装置とを具備する表示装置を提供する。

本発明によれば、ロール金型を用いた押出成形法によっても作製することができ、エッジライト方式の照明装置における輝度ムラ低減に有効な導光体、及び該導光体を備える照明装置並びに該照明装置を用いた表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態による表示装置の構成を示す断面模式図である。 本発明の実施形態による導光体の下面図、及び側面図である。 光閉じ込めレンズの効果について説明する図であり、（ａ）は光閉じ込めレンズが無い導光体の上面図、（ｂ）は入射面側から見た図である。 光閉じ込めレンズの効果について説明する図であり、（ａ）は光閉じ込めレンズが有る導光体の上面図、（ｂ）は入射面側から見た図である。 光閉じ込めレンズの効果について説明する図であり、（ａ）は光閉じ込めレンズが無い場合の輝度分布、（ｂ）は光閉じ込めレンズがある場合の輝度分布を示す図である。 光閉じ込めレンズの斜視図であり、（ａ）は本実施形態の光閉じ込めレンズであり、（ｂ）は別の実施形態の光閉じ込めレンズである。 光立上げレンズの三面図であり、（ａ）は本実施形態の光立上げレンズ、（ｂ）は別の実施形態の光立上げレンズである。 光立上げレンズの三面図であり、（ａ）は別の実施形態の光立上げレンズ、（ｂ）はさらに別の実施形態の光立上げレンズである。 導光体の輝度分布の評価を示す図及びグラフであり、（ａ）は導光体の上面図であり、（ｂ）は導光体の断面輝度分布を示すグラフである。 導光体の輝度分布の評価を示すグラフであり、（ａ）は実施例における導光体の断面輝度分布を示し、（ｂ）は比較例における導光体の断面輝度分布を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による表示装置１を示すものである。
図１に示すように、表示装置１は、画像表示素子２（液晶表示素子）と、この画像表示素子２の光Ｋの入射側に臨ませて配置された照明装置３を備えたエッジライト方式のものである。
画像表示素子２は、１組の偏光板１０、１１と、その間に挟持された液晶層９とで構成されている。
照明装置３は、拡散性光学シート２８、集光シート２０、拡散シート８、導光体（導光板）７、及び反射板５の順に配置した積層体と、導光体７の側面に配置された光源６を少なくとも含んで構成される。この照明装置３は、拡散性光学シート２８を画像表示素子２に対向するように配置される。
拡散シート８は、導光体７から射出される光を拡散する機能を有する。集光シート２０は拡散シート８によって拡散された光を、観察者側Ｆへと集光する機能を有する。拡散性光学シート２８は、集光シート２０によって集光された光を拡散し、また集光シート２０を保護する機能、及び集光シート２０に形成される周期構造と画像表示素子２の周期構造とによるモアレ干渉縞の発生を抑制する機能を有する。あるいは、集光シート２０によって集光された光の偏光を分離する機能を有していても良い。

光源６としては例えば点光源が挙げられる。点光源としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）が挙げられ、ＬＥＤとしては白色ＬＥＤや光の３原色である赤色、緑色、青色のチップで構成されるＲＧＢ−ＬＥＤ等が挙げられる。または光源６はＣＣＦＬ（冷陰極管）に代表される蛍光管であっても良い。本実施形態においては、光源６は、導光体７の対向する２つの端面７Ｌ（側端面）に、その延在方向に複数配置されている例を示しているが、これに限らず、１つの端面のみに配置する場合、または４つの端面に配置される場合などもあり得る。また導光体７の形状は、図１に示すような平板形状ではなく、楔形状等であっても良い。

導光体７は、導光体７の観察者側Ｆが射出面７ｂ（第二主面）であり、射出面７ｂとは反対側の面が光偏向面７ａ（第一主面）である。光偏向面７ａには、光源６からの入射光を射出面７ｂ側へと偏向する光偏向要素１８が形成されている。光偏向要素１８は、二次元的に配置された複数の光立上げレンズ１８１（第一凸部）と、一方向に延在する光閉じ込めレンズ１８２（第二凸部）とで構成される。この光立上げレンズ１８１による射出面７ｂ側への光偏向量は、単位面積当りの光立上げレンズ１８１の占める面積が大きいほど多くなる。

図２は、本実施形態の導光体７を光偏向面７ａ側から見た図、及びその断面図である。光偏向面７ａには、凸マイクロレンズ形状の光立上げレンズ１８１が二次元的に配置され、その隙間には光閉じ込めレンズ１８２が形成されている。光立上げレンズ１８１は、入射面７Ｌから入射される光を、射出面７ｂ側へと立ち上げる。光立上げレンズ１８１は一次元方向の疎密パターンであり、入射面７Ｌに近いほど疎（単位面積当りの光立上げレンズ１８１の占める面積が小）となるように配置され、入射面７Ｌから離れるほど密（単位面積当りの光立上げレンズ１８１の占める面積が大）となるように配置される。

そして光立上げレンズ１８１の隙間を埋める形で、三角プリズム形状の光閉じ込めレンズ１８２が形成されている。光閉じ込めレンズ１８２は光立上げレンズ１８１よりも高さが低く設定されてなる。また、光立上げレンズ１８１の幅は光閉じ込めレンズ１８２の幅の２倍以上で設定されてなる。これにより、光立上げレンズ１８１の配置位置によらず、光立上げレンズ１８１は少なくとも１つの光閉じ込めレンズ１８２を完全に覆うように形成することができる。これにより、光立上げレンズ１８１による射出面７ｂへの光立上げ効果を低下させることはない。

次に、光閉じ込めレンズ１８２の効果について図３から図５を用いて説明する。
図３（ａ）は、光閉じ込めレンズ１８１が無い導光体７の上面図であり、図３（ｂ）は入射面７Ｌ側から見た図である。長方形である導光体７の長辺のうちの１辺（入射面７Ｌ）の延在方向における中心部のみに光源６が配置された場合の光の振る舞いを図示している。尚、簡略化のため、光立上げレンズ１８１は図示していない。

光閉じ込めレンズ１８２が無い場合、光源６から射出された光は、入射面７Ｌから導光体７に入射し、導光体７内部を扇状に広がりながら導光する。図３（ｂ）に示されるように、射出面７ｂに入射した光は、入射面７Ｌと平行な方向における向きが変わらない。

一方、図４（ａ）は光閉じ込めレンズ１８２が有る導光体７の上面図であり、図４（ｂ）は入射面７Ｌ側から見た図である。図３と同様に、長方形である導光体７の長辺のうちの１辺（入射面７Ｌ）の延在方向における中心部のみに光源６が配置された場合の光の振る舞いを図示している。尚、簡略化のため、光立上げレンズ１８１は図示していない。

光閉じ込めレンズ１８２がある場合、入射面７Ｌから入射した光は、光閉じ込めレンズ１８２の内側面によって、入射面７Ｌと平行な方向における向きを変えながら反射を繰り返して導光する。

図５（ａ）、（ｂ）は、導光体７の長辺２辺（入射面７Ｌ）に複数の光源６を配置し、光偏向要素１８は入射面７Ｌに近いほど疎に、離れるほど、すなわち導光体７の中心に近いほど密に配置した場合の輝度分布を示している。つまり、光偏向要素１８は入射面７Ｌと平行な方向は略均一に配置された一次元の疎密パターンである。
また、導光体７は射出面全面を均一な輝度でなくても良い。例えば、導光体７の中心部が最も輝度が高まるように、光立上げレンズ１８１の疎密パターンを形成することが出来る。

図５（ａ）は光閉じ込めレンズ１８２が無い場合の輝度分布である。
光立上げレンズ１８１が一次元の疎密パターンで配置され、導光体７の光偏向面７ａに光閉じ込めレンズ１８２が無いと、光源６が配置されない短辺側に三角形状の暗部Ｄが生じてしまう。これは、図３（ａ）、（ｂ）で示されているように、光源６から導光体７に入射した光が扇状に広がって導光することに起因しており、複数の光源６による導光の重ね合わせ、そして光源６が配置されない短辺からの光漏れ、また複数の光源６の配置などによって、三角形状の暗部Ｄが生じてしまう。従って、通常は、暗部Ｄが生じないように、そして導光体７の射出面７ｂの中心輝度が高まるように、光立上げレンズ１８１は二次元の疎密パターンで形成する必要がある。

一方、図５（ｂ）は光閉じ込めレンズ１８２が形成された場合の輝度分布である。同様に、光立上げレンズ１８２は導光体７の中心ほど輝度が高くなるよう配置されている。図５（ｂ）で示されているように、光源６から導光体７に入射した光は扇状に広がらないよう、光閉じ込めレンズ１８２によって反射を繰り返して一定の範囲内を略直進するため、図５（ａ）で示されるような暗部Ｄは生じない。

また、本発明の導光体７を用いた表示装置１は、画面中心ほど輝度が高いことが望ましい。光閉じ込めレンズ１８２が形成された導光体７の光立上げレンズ１８１は一次元の疎密であるため、入射面７Ｌと直交する方向については疎密パターンを適宜調整することで、画面中心部の輝度を高めることが可能であるが、入射面７Ｌと平行な方向は略均一である。そこで、複数の光源６への投入電流を調整することで入射面７Ｌと平行な方向についても、画面中心ほど輝度が高くなるよう調整することが可能である。

光閉じ込めレンズ１８２について、ここまで図６（ａ）に示されるような三角プリズム形状について図示、説明をしてきた。光閉じ込めレンズ１８２の三角プリズムの形状としては頂角が５０度以上１２０度以下であることが望ましい。頂角が５０度より小さい鋭角な三角プリズムである場合、導光体７内を導光する光が三角プリズム端面から漏れ、導光量が減少してしまうためである。一方で頂角が１２０度を超える鈍角な三角プリズムである場合、図４（ａ）、（ｂ）で説明した光閉じ込め効果が小さくなるため望ましくない。従って光閉じ込めレンズ１８２の三角プリズムの頂角は５０度以上１２０度以下が望ましい。更には、三角プリズムの成形性を考慮すると６０度以上がより好ましく、光閉じ込め効果を十分に発揮するには１００度以下であることがより好ましい。

また、光閉じ込めレンズ１８２は図６（ｂ）に示されるようなレンチキュラーレンズ形状であることが好ましい。光閉じ込めレンズ１８２のレンチキュラーレンズの断面形状は、円、楕円、放物線等の非球面の一部である。図４（ｂ）を用いて上述した通り、光閉じ込めレンズ１８２の効果は、入射面７Ｌから入射した光を、光閉じ込めレンズ１８２の内側面によって、入射面７Ｌと平行な方向における向きを変えながら反射を繰り返して導光することである。しかしながら、通常、照明装置３には複数の光源６が間隔を空けて配置される。従って、１つの光源６から導光体７に入射した光が、光閉じ込めレンズ１８２によって斜めに広がらずに導光すると、隣合う光源６から入射した光が混ざり難く、各光源６のバラつきが顕在化するという問題点が生じる。そこで光閉じ込めレンズ１８２をプリズムではなく、図６（ｂ）に示されるようなレンチキュラー形状とすることで、導光体７内を導光する光を広がり過ぎないように一定領域内に閉じ込め、一方で隣合う光源６からの入射光を混ぜることで、各光源６のバラつきの顕在化を低減する効果とを発揮することが可能となるため望ましい。断面形状が直線で構成される三角プリズムや台形プリズムに対して、レンチキュラーレンズの断面は円、楕円、放物線等の非球面の一部で構成されるため、光が拡散されるためである。

光立上げレンズ１８１はここまで図７（ａ）で示すようなマイクロレンズ形状について説明してきた。マイクロレンズ形状の光立上げレンズ１８１は導光体７を導光する光を、射出面７ｂ側へと偏向する。導光体７を導光する光は、導光体７の屈折率と空気との屈折率差による臨界角の範囲内においてあらゆる角度で導光するため、断面輪郭が円の一部であるマイクロレンズ形状が望ましい。断面輪郭の接線と光偏向面７ａとのなす角度のうち最大となる最大接角は２５度以上７０度以下の範囲であることが望ましい。マイクロレンズの最大接角が２５度より小さい場合、導光体７を導光する光のうち、導光角度が小さい光を効率良く射出面７ｂの法線方向（すなわち照明装置３の観察者Ｆ側）へと偏向することが難しくなるためである。一方で７０度を超えると、マイクロレンズに入射した光が射出面７ｂ側へと偏向されずに、光偏向面７ａ側から外へと漏れる光量が増大し、光立上げ効率が低下するため望ましくない。
従って、マイクロレンズの最大接角の範囲は２５度以上７０度以下の範囲が望ましい。またこの最大接角の範囲内で断面輪郭を非球面化しても良い。非球面化することで、所望の角度への射出光を増やす、または減らすといった調整が可能となる。

光立上げレンズ１８１は図７（ｂ）で示すような、上面からみたときに楕円形状となる形状であっても良い。楕円の向きはバラバラでも良いが揃った方が好ましく、特に楕円の長軸方向と、光源６が配列する方向とが略一致することが望ましい。長軸側の断面輪郭の最大接角より短軸側の断面輪郭の最大接角の方が大きくなるため、光源６の光軸（光入射面７Ｌの法線方向）と楕円短軸とを一致させることで、光立上げレンズ１８１の効率が向上するためである。このとき、長軸方向断面における最大接角は、１０度以上７０度以下の範囲が望ましい。１０度以下では、非常に細長い楕円形状となり、光立上げレンズが線状に視認されやすくなるためである。一方、７０度以上では、上述したように、光偏向面７ａ側から外へと漏れる光量が増大するため望ましくない。

光立上げレンズ１８１は図８（ａ）に示すように、断面形状が三角プリズムとなるような楕円マイクロ形状でもよく、または図８（ｂ）に示すようなピラミッド形状であっても良い。特に導光体７からの射出光に強い指向性を持たせたい場合に、光立上げレンズ１８１の断面形状が直線で構成されるようなプリズム形状、ピラミッド形状は、射出光の指向性を高められる。

光立上げレンズ１８１が図７（ａ）、（ｂ）、及び図８（ａ）、（ｂ）、またはそれ以外のマイクロドット形状である場合、光入射面７Ｌと平行な方向には略一定の間隔で形成され、光入射面７Ｌと直交する方向は、光入射面７Ｌに近いほど疎に、離れるほど密に配置される、一次元の疎密パターンである。

ここで、光立上げレンズ１８１は光入射面７Ｌと平行な方向には略一定の間隔で形成されるが、光入射面７Ｌに直交する方向における、光入射面７Ｌからの距離によってその間隔を変えても良い。
例えば、光入射面７Ｌに近いほど、光立上げレンズ１８１は疎に配置されるため、光入射面７Ｌと平行な方向においては、疎な間隔で略一定に配置し、光入射面７Ｌから離れるほど、光立上げレンズ１８１は密に配置されるため、光入射面７Ｌと平行な方向においては、密な間隔で略一定に配置しても良い。
または、光立上げレンズ１８１を不規則に配置しても良い。このとき、光入射面７Ｌと平行な方向においては、単位面積当りの光立上げレンズ１８１が占める割合が略一定となるように配置し、光入射面７Ｌと直交する方向においては、光入射面７Ｌに近いほど疎に、そして離れるほど密となる疎密グラデーションパターンとすることが望ましい。

ここまで、光立上げレンズ１８１、及び光閉じ込めレンズ１８２が凸形状である場合について説明してきたが、光立上げレンズ１８１、及び光閉じ込めレンズ１８２は凹形状であることが望ましい。特に光立上げレンズ１８１は凹形状であることが望ましい。射出面７ｂ側への光偏向効率が凸形状より凹形状の方が高まるためである。光閉じ込めレンズ１８２は、図６（ｂ）で示すようなレンチキュラー形状である場合には凸形状であることが望ましい。凹形状のレンチキュラー形状では、図４（ｂ）を用いて説明した光閉じ込め効果が低減するためである。一方で光閉じ込めレンズ１８２が図６（ａ）で示すようなプリズム形状である場合には、凸形状であっても凹形状であっても、光閉じ込め効果は大きく変わらない。または図示していないが、光閉じ込めレンズ１８２は凸台形プリズム形状であっても良い。このような場合、隙間を空けて配置した凹プリズム形状とすることで、凸台形プリズム形状と同様の光閉じ込め効果を得ることが出来る。

本実施形態の導光体７は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に代表されるアクリル樹脂、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）、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）等の透明樹脂を用いて、当該技術分野では良く知られている押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって、光立上げレンズ１８１、及び光閉じ込めレンズ１８２を一体で成形する。または、平板の導光体７を上述した製法で成形した後、光立上げレンズ１８１、及び光閉じ込めレンズ１８２を印刷法や、ＵＶ硬化樹脂、放射線硬化樹脂などを用いて形成しても良い。

本実施形態の導光体７は上述した製法のうち、特に押出成形法を用いて、光立上げレンズ１８１と光閉じ込めレンズ１８２とを一体に成形することが望ましい。これにより、導光体７を作製するための工程数が減り、またロール・トゥ・ロールでの成形であるため、量産性が高いためである。
本実施形態の導光体７に形成される光立上げレンズ１８１は一次元方向の疎密パターンであるため、ロール金型の幅方向と一次元方向の疎密方向とを一致させ、ロール金型の周回方向は略一定の間隔で配置することで、ロール・トゥ・ロールでの導光体７の成形が可能となる。
本実施形態の導光体７は光閉じ込めレンズ１８２が同時に形成されるため、光偏向要素１８が一次元の疎密パターンであっても、図５（ａ）に示されるような三角形状の暗部Ｄが生じない導光体７を得ることが出来る。
更に本実施形態の導光体７は、光立上げレンズ１８１と光閉じ込めレンズ１８２とが光偏向面７ａに形成される。射出面７ｂは平坦面でも良いが、導光体７の輝度向上を目的として、例えば三角プリズムやレンチキュラーレンズなどを形成することができる。

画像表示素子２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好ましい。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、本実施形態の照明装置３により、観察者側Ｆへの輝度が向上され、光強度の視角度依存性が低減され、さらに、光立上げレンズ１８１の視認性が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２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、他の表示素子に比べて、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。

本発明の導光体７は光偏向面７ａには、二次元的に、そして一次元方向の粗密パターンで配置された光立上げレンズ１８１と、光立上げレンズ１８１の隙間を埋めるように形成され、光立上げレンズ１８１より高さが低く、幅が１／２以下である光閉じ込めレンズ１８２で形成される。光閉じ込めレンズ１８２は一方向に延在するプリズムレンズ形状、レンチキュラー形状である。
また光立上げレンズ１８１は、二次元的に配置することができるマイクロドット形状であり、球面や非球面、ピラミッド形状やその他多角錘形状等、導光体７を導光する光を射出面７ｂ側へと導く形状であれば特に限定しない。
そして本発明の目的は、光立上げレンズ１８１を一次元方向の疎密パターンで形成した際に生じる図５（ａ）に示した暗部Ｄを低減することであり、特にロール・トゥ・ロールでの作製方法、例えば押出成形法に有利であることをこれまで説明した。しかし本発明の導光体７を枚葉での作製、例えば射出成形法によって作製しても良い。疎密パターン設計が一次元で済むため、射出成形用金型の設計、作製が容易となる。または光立上げレンズ１８１を二次元的な疎密パターンで配置しても良い。本発明の導光体７は、光源６からの入射光を、導光体７内部で扇状に広がらずにある領域内に閉じこもって導光するため、例えば３Ｄ表示装置１のスキャニングバックライト３や、低消費電力化や高画質化を目的としたローカルディミングバックライト３などにも適用することができるためである。

以上、本発明の照明装置３、並びに表示装置１の実施形態について説明したが、本発明の照明装置３は表示装置１のみに適用されるものではない。すなわち光源６から射出された光を効率的に集光する機能を有する照明装置３として例えば照明機器などにも使用できることは想像に難しくない。
以下、実施例に基づいて本発明について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
（実施例）

以下に示す２つの導光体７を作製した。
導光体７は、５１０ｍｍ×９００ｍｍの４０インチサイズの直方体であり、厚みを３．５ｍｍとした。導光体７の２つの短辺（５１０ｍｍ側）を光入射面７Ｌとした。
導光体７の光偏向面７ａに形成される光立上げレンズ１８１を凹型のマイクロレンズ形状とし、光入射面７Ｌに近い領域はマイクロレンズ１８１が占める面積を小さくし、光入射面７Ｌから離れるほどマイクロレンズ１８１が占める面積が大きくなるよう、一次元の疎密パターンとした。すなわち、導光体７の中心領域が最も密にマイクロレンズ１８１が配置される。マイクロレンズ１８１の直径は約１００μｍ、高さ（深さ）は約２５μｍとした。

実施例１の導光体７の光偏向面７ａには上述したマイクロレンズ１８１の隙間を埋めるように頂角９０度のプリズムレンズ１８２を、光入射面７Ｌの延在方向へと配列するように形成した。プリズムレンズ１８２の単位レンズピッチは２０μｍ、レンズ高さを１０μｍとした。
比較例１の導光体７Ａの光偏向面７ａは上述したマイクロレンズ形状の光立上げレンズ１８１のみの形成とした。
実施例１と比較例１とでは、光立上げレンズ１８１の一次元疎密配置を若干異なるパターンとした。これは光偏向面７ａに光閉じ込めレンズ１８２が形成されるか、されないかによって、導光体７の内部を導光する光の進路が異なるためである。

実施例１、比較例１の導光体７、７Ａの２つの短辺側（光入射面７Ｌ）に光源６としてＬＥＤを複数配置した。導光体７、７Ａの光偏向面７ａ側には白色で反射率が９８％である光反射シート５を配置し、導光体７、７Ａの射出面７ｂ側には、マイクロレンズシート８、ＤＢＥＦ−Ｄ（３Ｍ社製）２８の順で配置した照明装置３を得た。そして表示素子２として液晶パネルを更に配置し、表示装置１を得た。

本実施例で得られた表示装置１の輝度分布を以下のように評価した。
測定機として、ＰｒｏＭｅｔｒｉｃ（Ｒａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ社）を用いて、画面４０インチ全体の輝度分布を測定した。
図９（ａ）に示されるように、画面４０インチの垂直断面（Ａ１断面、Ａ２断面）と水平断面（Ｂ断面）の輝度データを抜き出しプロットした。尚、測定結果はノイズを減らすためにスムージング処理が施されている。光源６が導光体７、７Ａの２つの短辺に配置されているため、暗部Ｄは図中に示されるように生じることとなる。

図９（ｂ）には水平断面（Ｂ断面）の輝度分布をプロットしている。実施例１、及び比較例１の導光体７、７Ａの光偏向要素１８は、水平断面方向と平行する方向に、疎密パターンとされる。画面中心の輝度が最も高くなるような湾曲した輝度分布となるように疎密パターンを調整している。

図１０（ａ）、（ｂ）は図９（ａ）で示されるＡ１断面とＡ２断面における輝度分布をプロットしたものである。図１０（ｂ）は比較例１の輝度分布である。輝度分布はほとんどフラットであり、端部の輝度が落ち込んでいることが見て取れる。ここで、Ａ１断面とＡ２断面とではフラットな輝度分布の領域と、輝度が落ち込む端部との境界位置が異なることが見て取れる。
これは暗部Ｄによって、Ａ１断面は端部に低輝度な領域が多くなるためである。

図１０（ａ）は実施例１の輝度分布である。実施例１は光閉じ込めレンズ１９の効果により、Ａ１断面とＡ２断面とで、フラットな輝度分布の領域と、輝度が落ち込む端部との境界位置がほぼ一致していることが見て取れる。すなわち、三角形状の暗部Ｄがほとんど生じていないことが確認された。

Ａ１、Ａ２、Ｂ…断面、Ｄ…暗部、Ｆ…観察者側、Ｋ…光、１…表示装置、２…画像表示素子、３…照明装置、５…反射板（反射シート）、６…光源、７…導光板（導光体）、７ａ…光偏向面、７ｂ…射出面、７Ｌ…入射面、８…拡散シート、マイクロレンズシート、９…液晶層、１０、１１…偏光板、１８１…光立上げレンズ、１８２…光閉じ込めレンズ、２０…集光シート、２８…拡散性光学シート

Claims (9)

1. 第一主面と、前記第一主面と対向する第二主面と、前記第一主面と前記第二主面とを接続する４つの側端面を有し、
   前記４つの側端面の少なくとも１つの側端面に臨む複数の光源が、該側端面の延在方向に並べて配置され、
   前記複数の光源から入射された光を前記第一主面に形成された光偏向要素によって偏向し、第二主面から射出する透光性の導光体であって、
   前記光偏向要素は、二次元的に配置された複数の第一凸部と、
   前記第一凸部と比較して高さが低く、一方向に延在する複数の第二凸部とで構成され、
   前記第二凸部は、前記光源が配置される側端面の延在方向と直交する方向に延在していることを特徴とする導光体。
2. 前記光偏向要素を構成する第一凸部の前記光源が配される前記側端面が延在する方向の幅は、前記第二凸部の幅よりも少なくとも２倍以上大きく、少なくとも１つ以上の前記第二凸部を覆う形に配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の導光体。
3. 前記第一凸部は、前記光源が配された前記側端面に近いほど、前記第一主面における前記第一凸部の占める面積が少なく、前記光源が配された前記側端面から離れるほど、前記第一主面における前記第一凸部の占める面積が多くなることを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか一項に記載の導光体。
4. 前記第一凸部は、前記第一主面上に不規則に配置されてなることを特徴とする請求項３に記載の導光体。
5. 前記第一凸部は、前記第一主面上において、前記光源が配される前記側端面が延在する方向においては、前記第一凸部が占める面積は、略均一であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の導光体。
6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の導光体において、
   前記第一凸部と前記第二凸部とが、それぞれ第一凹部、第二凹部となる凹形状であることを特徴とする導光体。
7. 前記光源と、
   請求項１から請求項６の何れか一項に記載の導光体と、
   前記第一主面側に、反射シートを備えることを特徴とする照明装置。
8. 前記導光体の第二主面側に、光の散乱、屈折、吸収、反射の少なくともいずれか１つの機能を有する光学シートを備えることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
9. 画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、
   請求項７又は請求項８に記載される照明装置と、を具備することを特徴とする表示装置。