JP2013187059A - 導光板及び面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】面光源装置の小型化に伴う光源近傍の入光ムラを低減することが可能な導光板を提供する。
【解決手段】第１及び第２主面、第１及び第２主面を囲む複数の側面を有する基体と、第１主面に配置され、基体の第１側面に直交する方向に延伸する第１光学要素と、第２主面の入光エリアを除く全体に渡り互いに離間して配置された第２光学要素１８を備える。第２光学要素１８は、第１側面に垂直に切った断面において、基体の内部に向かう法線が第１側面と交わる第１斜面２２、及び第１斜面２２に対向する第２斜面２４を有し、第１斜面２２の法線と第２主面の法線を含む平面、及び第２斜面２４の法線と第２主面の法線を含む平面のそれぞれと第１側面との成す角度が９０度±１０度の範囲であり、第２主面に投影した面積が０．０００１ｍｍ²より大きく、０．０２３ｍｍ²未満の範囲であり、第１斜面が曲面を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、液晶表示素子等を背面から照射する導光板及び面光源装置に関する。

液晶表示素子は、自ら発光しない。したがって、画像を表示させるために、液晶表示素子の背面に照明光を出射する面光源装置が必要となる。面光源装置は、光源から入射した光を導光し出光面から出射させる導光板を備える。

面光源装置は、表示ムラがなく、高輝度、高効率の性能が要求される。液晶表示素子の表示部分に出射光を効率よく集中させるため、導光板の下面に配置する光学要素の分布密度を不均一にすることが提案されており、線状の光源を用いる場合には拡散パターン素子を線状の光源の長手方向と平行に配置することが提案されている（特許文献１参照）。また、導光板の出光面上に下向きプリズムシートや上向きプリズムシートを用いることが提案されている（特許文献２、３及び４参照）。

下向きプリズムシートを用いた従来の面光源装置の場合は、光源、導光板、反射部材、下向きプリズムシート、及び拡散シートを備える。導光板は、光源の発光面と対向して配置される。反射部材は、導光板の下面に配置される。下向きプリズムシートは、導光板の上面に配置される。拡散シートは、下向きプリズムシートの上に配置される。

光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点光源が複数個用いられる。導光板では、光源に対向して配置された一側面が入光面、入光面に直交する一方の主面が出光面、他方の主面が反射面とされる。反射面には、入光面に平行な方向に延伸する光学溝が設けられる。照明光の均一化のために、入光面に直交する方向に延伸する微細な複数の光学溝を出光面に配置してもよい。

光源から出た光は、入光面から導光板内に導入される。光は、導光板内で反射面の光学溝で反射を繰り返し、臨界角以上になったとき出光面を通して導光板外に出射される。導光板外に出射された光は、下向きプリズムシートにより出光面の法線方向に偏向され、更に拡散シートを通って放射される。拡散シートは、液晶表示素子とのモアレを防止するために配置される。モアレ発生がない場合は、拡散シートは設けなくてもよい。

一方、上向きプリズムシートを用いた従来の面光源装置の場合は、光源、導光板、反射部材、拡散シート、１枚乃至２枚の上向きプリズムシートを備える。導光板は、光源の発光面と対向して配置される。反射部材は、導光板の下面に配置される。拡散シートは、導光板の上面に配置される。１枚乃至２枚の上向きプリズムシートは、拡散シートの上に配置される。

光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点光源が複数個用いられる。導光板では、光源に対向して配置された一側面が入光面、入光面に直交する一方の主面が出光面、他方の主面が反射面とされる。反射面には、入光面に平行な方向に延伸する光学溝が設けられる。照明光の均一化のために、入光面に直交する方向に延伸する微細な複数の光学溝を出光面に配置してもよい。

光源から出た光は、入光面から導光板内に導入される。光は、導光板内で反射面の光学溝で反射を繰り返し、臨界角以上になったとき出光面を通して導光板外に出射される。

導光板外に出射された光は、出光面内の明るさを均一にするために拡散シートで拡散され、更に上向きプリズムシートを通って放射される。１枚乃至２枚の上向きプリズムシートは、拡散シートで拡散された光を出光面の法線方向に集光し、正面の輝度を向上させるために配置される。上向きプリズムシートは、１枚の配置でもよいが、プリズムの稜線がほぼ直交するように、２枚を重ねて配置することによって、集光効率が向上してさらに正面輝度を向上させることが出来るため、主に２枚配置されている。

これら提案されている面光源装置では、導光板から指向性の強い光を出射させることにより、高輝度、高効率を実現している。このため、導光板における光の拡散が弱く、入光面の近傍においては、複数の光源に対向する入光部のそれぞれで明部、複数の光源間に対向する入光部では暗部、及び入光部付近に強い輝線等の入光ムラが発生する。

入光ムラを改善するために、導光板の下面から光を反射させ、反射部材の反射面に形成した光学溝により再度導光板へと反射させる方法が提案されている（特許文献５参照）。反射部材に設けられた光学溝は、導光板の入光面近傍に対応する領域においては光を拡散するような形状を用いている。

また、入光ムラを改善するために、導光板の入光面において光を拡散させて、導光板内に光を均一に入射させる方法が取られている。あるいは、導光板の出光面において光を拡散させて、出光面から光を均一に出射させてもよい。この場合、入光面あるいは出光面には、ブラスト処理等により加工された粗面パターンやレンズパターンが配置される。入光面において光を拡散させる方法により、入光ムラを改善することはできる。

しかしながら、近年、面光源装置の小型化に伴い、複数の光源に対向する入光面から面光源装置の有効発光エリア（液晶表示素子の表示エリア）までの距離が短縮される傾向にあり、入光ムラが発生し易くなってきている。このため、従来のような方法では、入光ムラの改善が十分に出来ていない。

特開平１１−２３１７９７号公報 特開２００５−１４２０７８号公報 特開２００８−２１８４１８号公報 特開２００６−２０８８６９号公報 国際公開第０５／０６１９５７号パンフレット

本発明は、装置の小型化に伴う光源近傍の入光ムラを低減することが可能な導光板及び面光源装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、互いに対向する第１及び第２主面、第１及び第２主面を囲む複数の側面を有する基体と、第１主面に配置され、基体の第１側面に直交する方向に延伸する複数の第１光学要素と、第２主面の第１側面近傍にある入光エリアを除く全体に渡り互いに離間して配置された複数の第２光学要素を備え、複数の第２光学要素のそれぞれは、第１側面に垂直に切った断面において、基体の内部に向かう法線が第１側面と交わる第１斜面、及び第１斜面に対向する第２斜面を有し、第１斜面の法線と第２主面の法線を含む平面、及び第２斜面の法線と第２主面の法線を含む平面のそれぞれと第１側面との成す角度が９０度±１０度の範囲であり、第２主面に投影した各々の面積が０．０００１ｍｍ²より大きく、０．０２３ｍｍ²未満の範囲である導光板であり、第１斜面が曲面を有することを要旨とする。

本発明の第２の態様は、液晶表示素子を照射する面光源装置であって、本発明の第１の態様による導光板と、第１側面を入光面として、入光面に対向して配置された光源と、導光板の反射面に面して配置され、反射面から入射する光を導光板内に反射する反射部材と、反射面の反対側の出光面に面するように配置され、出光面から入射する光の伝播方向を制御して集光する集光部材とを備える面光源装置であることを要旨とする。

本発明によれば、装置の小型化に伴う光源近傍の入光ムラを低減することが可能な導光板及び面光源装置を提供することが出来る。

本発明の実施の形態に係る下向きプリズムシートを使用した面光源装置の一例を示す側面概略図である。 本発明の実施の形態に係る上向きプリズムシートを使用した面光源装置の他の例を示す側面概略図である。 本発明の実施の形態に係る導光板の一例を示す鳥瞰概略図である。 図３に示した導光板の上面の一例を示す概略図である。 図４に示した導光板のＡ−Ａ断面の一例を示す概略図である。 図３に示した導光板の下面の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る第２光学要素の一例を示す平面概略図である。 図７に示した導光板のＢ−Ｂ断面の一例を示す概略図である。 図７に示した導光板のＣ−Ｃ断面の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る第２光学要素の他の例を示す平面概略図である。 図１０に示した導光板のＤ−Ｄ断面の一例を示す概略図である。 図１０に示した導光板のＥ−Ｅ断面の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る面光源装置の他の例を示す側面概略図である。 本発明の実施の形態に係る面光源装置の他の例を示す側面概略図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意するべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においてもお互いの寸法関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、請求項の範囲において種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係る導光板３は、図１に示す下向きプリズムシート５を使用した面光源装置、及び図２に示す２枚の上向きプリズムシート６、６ａを使用した面光源装置に用いることができる。導光板３は、基体４、基体４の第１主面１２に設けられた複数の第１光学要素１６、第１主面に対向する第２主面１４に設けられた複数の第２光学要素１８を備える。

導光板３の構造は、図１及び図２に示した面光源装置に共通で、図３、図４及び図６に示すように、略矩形状の基体４が用いられる。基体４の第１及び第２主面１２、１４を囲む４側面のうち、一つの側面を第１側面、第１側面の反対側の側面を第２側面とする。なお、面光源装置に用いる際には、第１側面を入光面１０とする。以下の説明においては、導光板３には矩形状の基体４を用いて説明するが、基体４の形状は限定されない。例えば、基体４として、四角形以上の多角形を用いてもよい。また、基体４に用いる多角形の複数の側面を入光面として用いてもよい。以下においては、図１あるいは図２に示した面光源装置を用いて導光板３の動作について説明する。

本発明の実施の形態に係る面光源装置は、図１及び図２に示すように、光源１、導光板３、集光部材８、反射部材７等を備える。面光源装置で照射される液晶表示素子（図示省略）に対応する導光板３の領域を表示エリア３４とする。表示エリア３４を内包し、第２光学要素が配置されている導光板３の領域を発光エリア３０、入光面１０から、発光エリア３０の入光面１０側に最も近い第２光学要素１８の入光面１０側の端までの領域、換言すると、第１側面近傍の領域を入光エリア３２とする。即ち、表示エリア３４は有効発光エリアであり、発光エリア３０より小さい範囲に配置される。

光源１は、導光板３の入光面１０に面するように配置される。集光部材８は、導光板３の出光面である第１主面１２に面するように配置される。集光部材８は、第１主面１２から入射する光の伝播方向を制御して集光する。反射部材７は、導光板３の反射面である第２主面１４に面するように配置される。反射部材７は、第２主面１４から入射する光を導光板３内に反射する。

集光部材８は、図１に示すように、下向きプリズムシート５、拡散シート９を備える。集光部材８は、下向きプリズムシート５の複数のプリズム列２６が配列された主面が第１主面１２に面するように配置される。拡散シート９は、下向きプリズムシート５を挟んで導光板３と対向するように配置される。

あるいは、集光部材８は、図２に示すように、拡散シート２８、上向きプリズムシート６、６ａを備える。集光部材８は、拡散シート２８が、導光板３の出光面である第１主面１２に面するように配置される。上向きプリズムシート６は、複数のプリズム列２７が配列された主面に対向する他の主面が拡散シート２８を挟んで導光板３と対向するように配置される。上向きプリズムシート６ａは、複数のプリズム列２７ａが配列された主面に対向する他の主面がプリズムシート６を挟んで拡散シート２８と対向するように配置される。上向きプリズムシート６、６ａは、プリズム列２７とプリズム列２７ａとの稜線が互いに略直交するように配置される。なお、上向きプリズムシート６ａを省略して、１枚の上向きプリズムシート６を用いる構成にしてもよい。

導光板３の入光面１０に対向して複数の点光源、例えば３個のＬＥＤが光源１として配置される。光源１から出た光は、入光面１０を通って導光板３内に導入される。導光板３内を導波する光は、第２主面１４の第２光学要素１８の第１斜面２２により導光板３内で反射を繰り返す。

例えば、図１に示すように、第１主面１２において臨界角以上になった光は、出光面である第１主面１２を通して下向きプリズムシート５に向かって出射される。第２主面１４において臨界角以上になった光は、第２主面１４を通して反射部材７に向かって出射される。第２主面１４から出射した光は、反射部材７で反射されて第２主面１４を通って再度導光板３内に導入され、第１主面１２を通して下向きプリズムシート５に向かって出射される。第１主面１２から出射した光は、下向きプリズムシート５により第１主面１２の法線方向に偏向され、更に拡散シート９を通って放射される。拡散シート９は、液晶表示素子とのモアレを防止するために配置される。モアレ発生がない場合は、拡散シート９は設けなくてもよい。

あるいは、図２に示すように、第１主面１２を通して導光板３の外に出射された光は、面内の明るさを均一にするために、拡散シート２８で拡散され、更に上向きプリズムシート６、６ａを通って放射される。上向きプリズムシート６、６ａは、拡散シート２８で拡散された光を第１主面１２の法線方向に集光し、正面の輝度を向上させるために配置される。１枚の上向きプリズムシート６を用いてもよいが、それぞれのプリズム列の稜線がほぼ直交するように、２枚の上向きプリズムシート６、６ａを重ねて配置することが好ましい。２枚の上向きプリズムシート６、６ａを用いることにより、集光効率が向上してさらに正面輝度を向上させることができる。

導光板３の基体４として、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマ（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマ（ＣＯＣ）等の透明な熱可塑性プラスチックが用いられる。導光板３の第１光学要素１６及び、第２光学要素１８は、射出成形法等により基体４に形成される。

導光板３の入光面１０には、光源１から出射された光を進行方向に対して略直交方向に広げる異方拡散光学パターン（図示省略）が設けられる。異方拡散光学パターンは、例えば、波状、円弧状、Ｖ字状等のパターンが導光板３の厚さ方向に延伸するように設けられる。特に、波状パターンは拡散性が強く、点光源の間隔が広い場合、輝線の発生を抑制することができるため好ましい。点光源の間隔が狭い場合は鏡面としても構わない。

基体４の第１主面１２には、図３及び図４に示すように、入光面１０に直交する方向に延伸する複数の第１光学要素１６が設けられる。複数の第１光学要素１６は、第１主面１２の全体に設けられる。各第１光学要素１６は、図５に示すように、入光面１０に平行に切った断面形状が、頂角θを有する二等辺三角形である。頂角θは、８０度より大きく、１５０度未満の範囲であることが好ましい。また、複数の第１光学要素１６には、８０度より大きく、１５０度未満の範囲で、２以上、好ましくは３以上の異なる複数の頂角θを有する二等辺三角形が含まれることが望ましい。

第１光学要素１６は、導光板３の内部を伝播する光で入光面１０に平行な方向に傾いた光を正面方向（出光面の法線方向）に近づけて導光板３から出射させ、正面方向の光量を増やす機能を有している。頂角θを８０度より大きく、１５０度未満の範囲とすることによって、効率よく正面方向の光量を増やすことができ、高輝度な導光板が実現可能となる。また、断面が異なる複数の頂角θを有する二等辺三角形の第１光学要素１６を使用することにより、正面方向の光量を調整することができ、指向性を弱めたり、強めたり任意の光出射特性とすることが可能となる。

また、複数の第１光学要素１６の高さは、５μｍ以上、より望ましくは６μｍ以上である。高さの上限は、５０μｍ程度である。

第１光学要素１６は、溝とすることも可能である。この場合、溝の深さが５μｍ未満では、第１主面１２に面して配置される下向きプリズムシート５、あるいは拡散シート２８との密着が発生しやすくなり、表示欠陥が発生しやすくなるので５μｍ以上、より望ましくは６μｍ以上とする。

基体４の第２主面１４には、図３及び図６に示すように、複数の第２光学要素１８が、発光エリア３０の全体に渡り互いに離間して設けられる。複数の第２光学要素１８のそれぞれは、図７〜図９に示すように、入光面１０に垂直に切った断面形状（図７のＢ−Ｂ線で切った断面形状）が鋸歯形で、導光板３の内部に向かう法線が入光面１０と交わる第１斜面２２、及び第１斜面２２に対向する第２斜面２４を有する。即ち、第２斜面２４の導光板３の内部に向かう法線は、入光面１０の反対側の面に向かい、入光面１０とは交わらない。また、第２光学要素１８は、入光面１０に平行に切った断面（図７のＣ−Ｃ線で切った断面形状）の表面が、導光板３の外部に凸の曲線である。即ち、第１斜面２２は曲面である。

あるいは、複数の第２光学要素１８のそれぞれは、図１０〜図１２に示すように、入光面１０に垂直に切った断面形状（図１０のＤ−Ｄ線で切った断面形状）が鋸歯形で、導光板３の内部に向かう法線が入光面１０と交わる第１斜面２２、及び第１斜面２２に対向する第２斜面２４を有する。即ち、第２斜面２４の導光板３の内部に向かう法線は、入光面１０の反対側の面に向かい、入光面１０とは交わらない。また、第２光学要素１８は、入光面１０に平行に切った断面（図１０のＥ−Ｅ線で切った断面形状）の表面が、導光板３の外部に凸の曲線を含み、第２主面に接して互いに対向する傾斜側面２５を有する。即ち、第１斜面２２は曲面を含む。

第１斜面２２は、図７及び図１０に示したように、第２主面に投影した形状が、放物線形状、あるいは一辺に放物線を含む矩形状であり、入光面１０に平行な方向の幅Ｗａは、０．１５ｍｍ以下の範囲である。第２斜面２４は放物線形状、あるいは一辺に放物線を含む台形状であり、底辺の幅Ｗｂは、Ｗａよりも大きく０．３ｍｍ以下の範囲である。傾斜側面２５は三角形状であり、底辺の幅Ｗｃは、０．３ｍｍ以下の範囲である。第２光学要素１８の幅Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃが上記の範囲を超えて大きくなり過ぎると、発光時に、第２光学要素１８が輝点として視認され、表示不具合が発生する。

第２光学要素１８の向きは、第１斜面２２の法線と第２主面１４の法線を含む平面、及び第２斜面２４の法線と第２主面１４の法線を含む平面が、入光面１０とほぼ直角に交わる方向に配置される。即ち、複数の第２光学要素１８は、入光面１０に対してほぼ定まった一定方向を向いている。これにより、第１斜面２２で反射する光が幅方向（光源１が配列された方向）に広がり、入光面１０近傍の入光ムラが低減する。また、第２斜面２４で反射する光量が減少し、正面方向（液晶表示装置に向かう方向）の光量の低下を防ぐ効果がある。第２斜面２４で反射した光は、正面方向の輝度を低下させる方向に出射されるためである。なお、ほぼ直角方向とは、±１０度程度のばらつきを許容とするものである。

第１斜面２２が入光面１０の法線と成す角度αは、０．５度より大きく、１０度未満の範囲が好ましく、０．５度より大きく、５度未満の範囲がより好ましい。第２斜面２４が入光面１０の法線と成す角度βは、５０度より大きく、８９度未満の範囲が好ましく、７０度より大きく、８９度未満がより好ましい。

角度αは、１０度以上では、入光面１０側で多くの光が出射され、０．５度未満では、入光面と対向する面側で多くの光が出射する傾向がある。このため面光源装置にて、面内を均一に発光させるためには、角度αをこの範囲とすることが好ましい。

角度βは、５０度未満であると、入光面１０と対向する面で反射した光が、第２斜面２４で反射されて規定の角度より傾いた方向で導光板３の外に出射される。そのため、面光源装置を斜めから見た時に、部分的に明るい部分が発生するという表示不具合が発生する。また、角度βを８９度以上とすると、射出成形時に角部分が金型に取られ、カケ等の成形不具合が発生する傾向がある。

また、入光面１０に平行に切った断面において、傾斜側面２５が第２主面１４の法線に直交する線と成す角度γは、４０度より大きく、７５度未満の範囲が好ましい。傾斜側面２５は、導光板３の内部を伝播する光で入光面１０に平行な方向に傾いた光を正面方向（出光面の法線方向）に近づけて導光板３から出射させ、正面方向の光量を増やす機能を有している。角度γを４０度より大きく、７５度未満の範囲とすることによって、効率よく正面方向の光量を増やすことができ、高輝度な導光板が実現可能となる。

さらに、この第２光学要素１８の第１斜面２２及び、第２斜面２４、両傾斜側面２５が鏡面であることが好ましい。各々の面が鏡面でないと、反射時に光が拡散し、輝度低下を招く。

各第２光学要素１８の大きさは、ほぼ一定である。第２光学要素１８を第２主面１４に投影した面積が、０．０００１ｍｍ²より大きく、０．０２３ｍｍ²未満の範囲内であることが重要であり、０．０００１ｍｍ²より大きく、０．００５ｍｍ²未満の範囲内がより好ましい。面積が０．０００１ｍｍ²未満では、第２光学要素１８の数が多くなり、成形用金型の加工時間に多くの時間がかかる。また、面積が０．０２３ｍｍ²以上では、第２光学要素１８が大きくなり過ぎ、発光時に、第２光学要素１８が輝点として視認され、表示不具合が発生する。そのため、第２光学要素１８の面積を０．０００１ｍｍ²より大きく、０．０２３ｍｍ²未満の範囲とすることが入光ムラを低減するうえで必須である。

複数の第２光学要素１８は、第２主面１４の発光エリア３０において単位面積あたりの第２光学要素１８の個数、あるいは面密度が発光エリア３０の入光面（又は第１側面）１０側の端部領域よりも発光エリア３０の入光面（又は第１側面）１０の反対側である第２側面側の端部領域において多くなるように配置されている。ここで、第２光学要素１８の面密度を、第２主面１４を入光面（又は第１側面）１０に直交する平面に投影したときに、投影面積が１ｍｍ^２の投影領域に対して、投影領域に含まれる第２光学要素１８の投影面積の百分率と定義する。また、発光エリア３０の入光面（又は第１側面）１０側の端部領域を、発光エリア３０の入光面（又は第１側面）１０側の端から発光エリア３０内部に１ｍｍ以内の領域と定義する。また、発光エリア３０の第２側面側の端部領域を、発光エリア３０の第２側面側の端から発光エリア３０内部に１ｍｍ以内の領域と定義する。また、第２主面１４を入光面（又は第１側面）１０に直交する平面に投影したときに、発光エリア３０の入光面（又は第１側面）１０側の端部領域において、投影面積が１ｍｍ^２の投影領域を第１投影領域、発光エリア３０の第２側面側の端部領域において、投影面積が１ｍｍ^２の投影領域を第２投影領域と定義する。

発光エリア３０の入光面（又は第１側面）１０側の端部領域での第１投影領域において、第２光学要素１８の面密度は、１０％以上、４０％以下の範囲が好ましく、２０％以上、３５％以下の範囲がより好ましい。発光エリア３０の入光面（又は第１側面）１０側の端部領域において、第２光学要素１８の面密度が１０％未満では、第２光学要素１８が輝点として認識され、表示不具合が発生する。第２光学要素１８の面密度が４０％を超えると、入光面１０側で多くの光が出射するため、発光エリア３０内あるいは有効発光エリアである表示エリア３４内での出射光が不均一になる。第２光学要素１８の投影面積が上述の範囲内にあることによって、面光源装置の小型化に伴って入光面から有効発光エリアまでの距離が短縮されたときに入光ムラのない適切な第２光学要素１８の面密度を見出すことが可能になった。

発光エリア３０の第２側面側の端部領域での第２投影領域において、第２光学要素１８の面密度は、３０％以上、６５％以下の範囲が好ましく、４０％以上、６０％以下の範囲がより好ましい。発光エリア３０の第２側面側の端部領域において、第２光学要素１８の面密度が３０％未満では、光源１から導光板３に入射した光に対して、導光板３の外に出射される光が減少し、輝度低下を招く。第２光学要素１８の面密度が６５％を超えると、第１斜面２２から導光板外に出射され、第２斜面２４から再度、導光板３内に入射する光が多くなる。この光は、出光面から出射される時の出射角度が、適正値から大きくずれているため、プリズムシート透過後の光が正面に出射されず、輝度低下を招く。

一般的な面光源装置では、入光面から表示エリアまでの距離は約４ｍｍである。公差等を考慮すると、入光面から３ｍｍを越える領域で表示ムラが発生しないようにする必要がある。また、通常、複数の光源の間隔は、６ｍｍ〜１５ｍｍの範囲である。このことより、複数の光源１の間隔を６ｍｍ〜１５ｍｍとして、入光面１０から３ｍｍ離間した位置までの発光エリア３０の領域において、表示ムラが抑制できる斜面割合を光学シミュレーションにより算出した。その結果、例えば、複数の光源１のそれぞれに対向する入光エリア３２の近傍の発光エリア３０の領域に明部が発生した場合は、明部の発生している領域の第２光学要素１８の密度を減少させる。また、複数の光源１間のそれぞれに対向する入光エリア３２の近傍の発光エリア３０の領域に暗部が発生した場合は、暗部発生領域の第２光学要素１８の密度を増加させる。即ち、入光面１０側での発光エリア３０と表示エリア３４との間の領域において、第２光学要素１８の密度を適正化することにより、表示ムラを抑制できることが分かった。

また、実施の形態に係る面光源装置では、図１に示したように、下向きプリズムシート５の複数のプリズム列２６が形成された主面が導光板３に対向して拡散シート９と導光板３の間に配置される。あるいは、図２に示すように、拡散シート２８が導光板３に対向して配置され、上向きプリズムシート６、６ａの複数のプリズム列２７、２７ａが形成された面の反対側の面が拡散シート２８を挟んで導光板３に対向して配置される。その結果、高輝度、高効率の面光源装置を実現することができる。

なお、上述の説明において、図１あるいは図２に示したように、導光板３の第１主面１２を出光面、第２主面１４を反射面としている。しかし、図１０に示すように、第２主面１４を出光面として、プリズムシート５と面するように配置しても同等の効果を実現することができる。あるいは、図１１に示すように、第２主面１４を出光面として、拡散シート２８と面するように配置しても同等の効果を実現することができる。この場合、第１主面１２から出射した光は、第１主面１２と面する反射部材７により反射され、導光板３内に再度導入される。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の導光板及び面光源装置は、携帯電話機、ゲーム機器、電子手帳、カーナビゲーション、ノートＰＣ、ＴＶ等の液晶表示装置等に用いることができる。

１…光源
３…導光板
４…基体
５、６、６ａ…プリズムシート
７…反射部材
８…集光部材
９…拡散シート
１０…入光面（第１側面）
１２…第１主面
１４…第２主面
１６…第１光学要素
１８…第２光学要素
２２…第１斜面
２４…第２斜面
２５…傾斜側面
２６、２７、２７ａ…プリズム列
２８…拡散シート
３０…発光エリア
３２…入光エリア
３４…表示エリア

Claims (16)

1. 互いに対向する第１及び第２主面、前記第１及び第２主面を囲む複数の側面を有する基体と、
   前記第１主面に配置され、前記基体の第１側面に直交する方向に延伸する複数の第１光学要素と、
   前記第２主面の前記第１側面近傍にある入光エリアを除く全体に渡り互いに離間して配置された複数の第２光学要素とを備え、
   前記複数の第２光学要素のそれぞれは、前記第１側面に垂直に切った断面において、前記基体の内部に向かう法線が前記第１側面と交わる第１斜面、及び前記第１斜面に対向する第２斜面を有し、前記第１斜面の法線と前記第２主面の法線を含む平面、及び前記第２斜面の法線と前記第２主面の法線を含む平面のそれぞれと前記第１側面との成す角度が９０度±１０度の範囲であり、前記第２主面に投影した各々の面積が０．０００１ｍｍ²より大きく、０．０２３ｍｍ²未満の範囲であり、前記第１斜面が曲面を有することを特徴とする導光板。
2. 前記複数の第２光学要素のそれぞれは、前記第１側面に平行に切った断面において、互いに対向する傾斜側面を有することを特徴とする請求項１に記載の導光板。
3. 前記第１斜面が前記第１側面の法線と成す角度は、０．５度より大きく、１０度未満の範囲であり、前記第２斜面が前記第１側面の法線と成す角度は、５０度より大きく、８９度未満の範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板。
4. 前記傾斜側面のそれぞれが前記第２主面の法線に直交する線と成す角度γは、４０度より大きく、７５度未満の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導光板。
5. 前記第１斜面及び第２斜面、並びに前記傾斜側面が鏡面であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の導光板。
6. 前記複数の第２光学要素が配置されている領域を発光エリア、前記第１側面の反対側の側面を第２側面と規定し、前記複数の第２光学要素は、前記発光エリアの前記第２側面側の端部領域における単位面積当たりの個数が前記発光エリアの前記第１側面側の端部領域より多くなるように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の導光板。
7. 前記第２主面を前記第１側面に直交する平面に投影したときに、前記発光エリアの前記第１側面側の端から前記発光エリア内部に１ｍｍ以内の領域において、投影面積が１ｍｍ^２の任意の第１投影領域に対する、前記第１投影領域に含まれる前記複数の第２光学要素の投影面積の百分率が１０％以上、４０％以下の範囲であり、前記発光エリアの前記第２側面側の端から前記発光エリア内部に１ｍｍ以内の領域において、投影面積が１ｍｍ^２の任意の第２投影領域に対する、前記第２投影領域に含まれる前記複数の第２光学要素の投影面積の百分率が３０％以上、６５％以下の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の導光板。
8. 前記複数の第１光学要素のそれぞれは、前記第１側面に平行に切った断面形状が、８０度より大きく、１５０度未満の範囲の頂角を有する二等辺三角形であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の導光板。
9. 前記複数の第１光学要素は、前記第１側面に平行に切った断面形状が、８０度より大きく、１５０度未満の範囲の異なる頂角を有する複数の二等辺三角形を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の導光板。
10. 液晶表示素子を照射する面光源装置であって、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の導光板と、
    前記第１側面を入光面として、前記入光面に対向して配置された光源と、
    前記導光板の反射面に面して配置され、前記反射面から入射する光を前記導光板内に反射する反射部材と、
    前記反射面の反対側の出光面に面するように配置され、前記出光面から入射する光の伝播方向を制御して集光する集光部材
    とを備えることを特徴とする面光源装置。
11. 前記第２光学要素が配置されている領域を発光エリア、前記第１側面の反対側の側面を第２側面と規定し、前記複数の第２光学要素は、前記発光エリアの前記第２側面側の端部領域における単位面積当たりの個数が前記発光エリアの前記入光面側の端部領域より多くなるように配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の面光源装置。
12. 前記液晶表示素子に対応し、前記発光エリアに内包された前記導光板の領域を表示エリアと規定し、前記導光板の前記第２主面を前記入光面に直交する平面に投影したときに、前記発光エリアの入光面側の端から前記発光エリア内部に１ｍｍ以内の領域において、投影面積が１ｍｍ^２の任意の第１投影領域に対する、前記第１投影領域に含まれる前記複数の第２光学要素の投影面積の百分率が１０％以上、４０％以下の範囲であり、前記発光エリアの前記第２側面側の端から前記発光エリア内部に１ｍｍ以内の領域において、投影面積が１ｍｍ^２の任意の第２投影領域に対する、前記第２投影領域に含まれる前記複数の第２光学要素の投影面積の百分率が３０％以上、６５％以下の範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の面光源装置。
13. 前記出光面が、前記第１主面であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の面光源装置。
14. 前記出光面が、前記第２主面であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の面光源装置。
15. 前記集光部材が、複数のプリズム列が配列された主面が前記出光面に面するように配置された下向きプリズムシートを含むことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の面光源装置。
16. 前記集光部材が、前記出光面に面するように配置された拡散シート、複数のプリズム列が配列された主面に対向する他の主面が前記拡散シートを挟んで前記出光面に対向するように配置された上向きプリズムシートを含むことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の面光源装置。

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