JP2014010911A - 導光板、面光源装置、透過型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光効率が高く、明るさの均一性の高い良好な導光板、及び、これを備える面光源装置、透過型表示装置を提供する。
【解決手段】導光板１３は、背面１３ｄに、背面側に凸となる柱状であり、導光板１３よりも背面側に位置する部材と接する接触部を有する頂面部１３３ｃと、頂面部１３３ｃよりも入光面１３ａ側に位置する第１斜面部１３３ａと、他方側に位置して入射する光の少なくとも一部を全反射する第２斜面部１３３ｂとを有する背面側単位光学形状１３３が導光方向に平行に複数配列されて設けられるものとした。背面側単位光学形状１３３において、少なくとも第１斜面部１３３ａ及び接触部は、導光方向に進む光が入射しない領域に位置し、頂面部１３３ｃの少なくとも第２斜面部１３３ｂに隣接する領域は、その入光面側端部が他方側端部よりも背面側に位置するように、背面１３ｄに対して、０°＜α≦１°を満たす角度αをなすものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、導光板、及び、これを備える面光源装置、透過型表示装置に関するものである。

従来、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル等の透過型表示部を背面から面光源装置（バックライト）によって照明し、映像を表示する透過型表示装置が知られている。
面光源装置は、大きく分けて、各種光学シート等の光学部材の直下に光源を配置する直下型のものと、光学部材の側面側に光源が配置されるエッジライト型のものがある。このエッジライト型の面光源装置は、光源を導光板等の光学部材の側面側に配置することから、直下型のものに比べて面光源装置をより薄型化できるという利点を有し、近年広く用いられている。

一般的に、エッジライト型の面光源装置では、導光板の側面である入光面に対面する位置に光源が配置されており、光源が発する光は、入光面から導光板に入射し、出光面とこれに対向する背面とで反射を繰り返しながら、入光面に略直交する方向（導光方向）へ進む。
そして、導光板の背面に設けられた拡散パターンやプリズム形状等によって光の進行方向を変化させることにより、出光面の導光方向に沿った各位置から少しずつ光がＬＣＤパネル側へ出光していく（例えば、特許文献１〜４参照）。

特開平９−４３４３３号公報 特開２００７−２２７４０５号公報 特開２００５−２５９３６１号公報 特開平９−１６６７１３号公報

例えば、特許文献１，２に示すような背面に拡散パターンを有する導光板を用いた場合には、光が背面の拡散パターンによって拡散反射されて出光するため、光の収束性が低下し、正面輝度が低下するという問題がある。また、このような導光板を用いた場合には、導光方向以外の方向にも光が拡散反射されるため、導光効率が低下し、導光方向において光源から遠い側が暗くなるという問題が生じる場合がある。
そのため、近年では、特許文献３，４に示すような、背面にプリズム形状が複数配列された導光板が広く用いられるようになってきている。このような導光板は、光を拡散反射しないので、正面輝度を高くすることができ、また、導光方向において、光源から離れた領域であっても、十分に導光することができ、光の均一性も良好である。

しかし、このような背面側にプリズム形状を有する導光板では、組み立て作業中や搬送中等において、プリズム形状の頂部や光が反射する斜面が傷付き易く、その傷ついた部分に入光面からの光が入射すると、その光が拡散反射されて一部が出光面から出射する等し、導光効率の低下や、輝度ムラ等を招くという問題があった。

本発明の課題は、導光効率が高く、明るさの均一性の高い良好な導光板、及び、これを備える面光源装置、透過型表示装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、面光源装置に用いられ、光が入射する入光面（１３ａ）と、前記入光面に交差し光が出射する出光面（１３ｃ）と、前記出光面に対向する背面（１３ｄ）とを有し、前記入光面から入射した光を導光方向に導光しながら前記出光面から出射する導光板であって、前記背面に、背面側単位光学形状（１３３）が前記導光方向に平行に複数配列されて設けられ、前記背面側単位光学形状は、背面側に凸となる柱状であり、該導光板よりも背面（１３ｄ）側に位置する部材と接する接触部を有する頂面部（１３３ｃ）と、前記背面側単位光学形状の配列方向において、前記頂面部よりも前記入光面側に位置する第１斜面部（１３３ａ）と、他方側に位置して入射する光の少なくとも一部を全反射する第２斜面部（１３３ｂ）とを有し、少なくとも前記第１斜面部及び前記接触部は、前記入光面から前記導光方向に進む光が入射しない領域に位置し、前記背面側単位光学形状の配列方向において、前記頂面部の少なくとも前記第２斜面部に隣接する領域は、その入光面側端部が他方側端部よりも背面側に位置するように、前記背面に対して、０°＜α≦１°を満たす角度αをなすこと、ことを特徴とする導光板（１３）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の導光板において、前記背面側単位光学形状（１３３）の間の谷底となる点（１３３ｖ）から前記接触部（１３３ｔ）まの前記背面の法線方向における寸法（Ｈ１）は、１μｍ以上５０μｍ以下であること、を特徴とする導光板（１３）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の導光板において、前記背面側単位光学形状（１３１）の配列方向における前記光が到達しない領域（Ａ）の幅（Ｗ）が、前記背面側単位光学形状の配列ピッチ（Ｐ１）に対する割合は、５％以上であること、を特徴とする導光板（１３）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の導光板において、前記第１斜面部（１３３ａ）が該導光板の板面となす角度をβ、前記出光面（１３ｃ）での臨界角をθ、前記第２斜面部（１３３ｂ）が前記板面となす角度γとするとき、角度βは、（９０°−θ）＜β、かつ、γ＜βを満たすこと、を特徴とする導光板（１３）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の導光板において、前記接触部（１３３ｔ）は、背面（１３ｄ）側に凸となる曲面上に位置すること、を特徴とする導光板（１３）である。

請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の導光板（１３）と、前記入光面（１３ａ）に対面する位置に設けられ、前記入光面へ光を投射する光源部（１２）と、前記導光板の出光面（１３ｃ）側に配置され、前記導光板から出射した光を、そのシート面の法線方向又は法線方向となす角度が小さくなる方向へ向ける偏向作用を有する偏向光学シートと、を備える面光源装置（１０）である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の面光源装置（１０）と、前記面光源装置によって背面側から照明される透過型表示部（１１）と、を備える透過型表示装置（１）である。

本発明によれば、導光効率が高く、明るさの均一性の高い良好な導光板とすることができる。また、本発明によれば、そのような導光板を備えることにより、光の利用効率が高く、明るさの均一性の高い良好な面光源装置、透過型表示装置とすることができる。

実施形態の透過型表示装置１を説明する図である。 実施形態の導光板１３の形状を説明する図である。 実施形態の背面側単位光学形状１３３を説明する図である。 実施形態の背面側単位光学形状１３３の他の形状の例を説明する図である。 プリズムシート１４を説明する図である。 比較例１，２の導光板７３，８３の背面側単位光学形状７３３，８３３を説明する図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中において、シート面（板面，フィルム面）とは、各シート（板，フィルム）において、そのシート（板，フィルム）全体として見たときにおける、シート（板，フィルム）の平面方向となる面を示すものであるとする。

本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
また、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。

（実施形態）
図１は、本実施形態の透過型表示装置１を説明する図である。
本実施形態の透過型表示装置１は、ＬＣＤパネル１１と面光源装置１０とを備えている。透過型表示装置１は、ＬＣＤパネル１１を背面側から面光源装置１０で照明し、ＬＣＤパネル１１に形成される映像情報を表示する。
なお、図１を含め以下の図中及び以下の説明において、理解を容易にするために、透過型表示装置１の使用状態において、透過型表示装置１の画面に平行であって互いに直交する２方向をＸ方向（Ｘ１−Ｘ２方向）、Ｙ方向（Ｙ１−Ｙ２方向）とし、透過型表示装置１の画面に直交する方向をＺ方向（Ｚ１−Ｚ２方向）とする。なお、Ｚ方向においてＺ１側が背面側であり、Ｚ２側は観察者側である。
本実施形態の透過型表示装置１の画面は、ＬＣＤパネル１１の最も観察者側の面（以下、表示面という）１１ａに相当し、透過型表示装置１の「正面方向」とは、この表示面１１ａの法線方向であり、Ｚ方向に平行であり、後述するプリズムシート１４のシート面や、導光板１３の板面等への法線方向と一致するものとする。

ＬＣＤパネル１１は、透過型の液晶表示素子により形成され、その表示面に映像情報を形成する透過型表示部である。
本実施形態のＬＣＤパネル１は、略平板状であり、ＬＣＤパネル１１の外形及び表示面１１ａは、Ｚ方向から見て矩形形状である。そして、ＬＣＤパネル１１及びＬＣＤパネル１１を構成する各部材は、Ｚ方向から見て、Ｘ方向に平行な対向する２辺と、Ｙ方向に平行な対向する２辺とを有している。

面光源装置１０は、ＬＣＤパネル１１を背面側から照明する装置であり、光源部１２、導光板１３、プリズムシート１４、光拡散シート１５、反射シート１６を備えている。この面光源装置１０は、所謂、エッジライト型の面光源装置（バックライト）である。この面光源装置１０を構成する導光板１３、プリズムシート１４、光拡散シート１５、反射シート１６等は、正面方向（Ｚ方向）から見て矩形形状であり、Ｘ方向に平行な対向する２辺と、Ｙ方向に平行な対向する２辺とを有している。

光源部１２は、ＬＣＤパネル１１を照明する光を発する部分である。この光源部１２は、導光板１３のＸ方向の一方（Ｘ１側）の端面である入光面１３ａに対面する位置に、Ｙ方向に沿って配置されている。
光源部１２は、点光源１２１がＹ方向に所定の間隔で複数配列されて形成されている。本実施形態では、点光源１２１は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源を用いている。なお、光源部１２は、例えば、冷陰極管等の線光源としてもよいし、Ｙ方向に延在するライトガイドの端面に光源を配置した形態としてもよい。また、光源部１２の発する光の利用効率を向上させる観点から、光源部１２の外側を覆うように不図示の反射板を設けてもよい。

導光板１３は、光を導光する略平板状の部材である。本実施形態では、入光面１３ａ及び対向面１３ｂは、導光板１３のＸ方向の両端部に位置し、板面の法線方向（Ｚ方向）から見て、Ｙ方向に平行な２辺である。この入光面１３ａ及び対向面１３ｂは、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向及びＺ方向に直交している。また、導光板１３の板面は、ＸＹ面に平行であり、出光面１３ｃは、この板面に平行な面であるとする。
この導光板１３は、光源部１２が発する光を入光面１３ａから入射させ、出光面１３ｃと背面１３ｄとで全反射させながら、入光面１３ａに対向する対向面１３ｂ側（Ｘ２側）へ、主としてＸ方向に導光しながら、出光面１３ｃからプリズムシート１４側（Ｚ２側）へ適宜出射させる。

図２は、本実施形態の導光板１３の形状を説明する図である。図２（ａ）は、出光側単位光学形状１３１を説明する図であり、図２（ｂ）は、背面側単位光学形状１３３を説明する図である。図２（ａ）では、導光板１３のＹＺ面に平行な断面の一部を拡大して示している。図２（ｂ）では、導光板１３のＸＺ面に平行な断面の一部を拡大して示している。
図３は、本実施形態の背面側単位光学形状１３３を説明する図である。図３では、図２（ｂ）に示す導光板１３のＸＺ面に平行な断面の一部をさらに拡大して示している。
導光板１３は、図２に示すように、導光板１３の出光面１３ｃには、出光側単位光学形状１３１が複数配列して形成される出光側光学形状部１３２を有し、背面１３ｄには、背面側単位光学形状１３３が複数配列されて形成される背面側光学形状部１３４を有している。また、導光板１３は、板面の法線方向（Ｚ方向）において、出光側光学形状部１３２と背面側光学形状部１３４との間に、単位光学形状等が形成されていない略平板状の部分である本体部１３５を有している。この本体部１３５と出光側光学形状部１３２と背面側光学形状部１３４とは、一体に形成されている。
本実施形態では、本体部１３５は、Ｘ方向及びＹ方向における厚さが一定であり、導光板１３の総厚は、一定である。また、本実施形態では、導光板１３の背面１３ｄは、出光面１３ｃ及びＸＹ面に平行な面であるとする。

出光側光学形状部１３２は、導光板１３の出光面１３ｃに設けられ、出光側単位光学形状１３１が複数配列されて形成されている。
出光側単位光学形状１３１は、図１及び図２（ａ）に示すように、出光側（ＬＣＤパネル１１側、Ｚ２側）に凸となる柱状であり、長手方向（稜線方向）をＸ方向とし、Ｙ方向に複数配列されている。
本実施形態の出光側単位光学形状１３１は、三角柱状であり、図２（ａ）に示すように、ＹＺ面に平行な断面形状が頂角δとする二等辺三角形形状である。また、この出光側単位光学形状１３１の配列ピッチは、Ｐ２であり、配列ピッチＰ２は、出光側単位光学形状１３１の配列方向の幅Ｗ２に等しい（Ｐ２＝Ｗ２）形態となっている。
なお、出光側単位光学形状１３１は、上記の例に限らず、例えば、長軸が導光板１３の板面（出光面１３ｃ）に直交する楕円柱の一部形状としてもよいし、円柱の一部形状としてもよいし、複数種類の曲面や平面を組み合わせてなる形状としてもよい。

出光側単位光学形状１３１は、導光板１３の光の導光方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に配列されており、出光面１３ｃから出射する光に対して、その配列方向における光線制御作用を有する。従って、出光側光学形状部１３２により、導光板１３からの出射光のＹ方向における明るさの均一性を向上させることができる。なお、このような光線制御作用を必要としない場合には、出光面１３ｃに出光側光学形状部１３２を形成しない形態としてもよい。

背面側光学形状部１３４は、導光板１３の背面１３ｄに設けられ、背面側単位光学形状１３３が複数配列されて形成されている。
背面側単位光学形状１３３は、図１，図２（ｂ），図３に示すように、背面側（Ｚ１側）に凸となる柱状であり、長手方向（稜線方向）をＹ方向とし、導光方向となるＸ方向に複数配列されている。
背面側単位光学形状１３３は、図２（ｂ）に示すように、ＸＺ面に平行な断面における断面形状が略台形状であり、入光面１３ａ側（Ｘ１側）に位置する第１斜面部１３３ａと、頂面部１３３ｃよりも対向面１３ｂ側（Ｘ２側）に位置し、入射する光の少なくとも一部を全反射する第２斜面部１３３ｂと、第１斜面部１３３ａ及び第２斜面部１３３ｂとの間に位置し、最も背面側（Ｚ１側）となる頂面部１３３ｃとを有している。
また、この背面側単位光学形状１３３の配列ピッチは、Ｐ１であり、配列ピッチＰ１は、背面側単位光学形状１３３の配列方向の幅Ｗ１に等しい（Ｐ１＝Ｗ１）形態となっている。

第１斜面部１３３ａは、導光板１３の板面（本実施形態では、ＸＹ面に平行な面）と角度βをなし、第２斜面部１３３ｂは、導光板１３の板面と角度γをなしている。このとき、角度β，γは、γ＜βである。
第１斜面部１３３ａと導光板１３の板面とがなす角度βは、図３に示す断面において、出光面１３ｃ（ＸＹ面に平行な面）における臨界角をθとするとき、（９０°−θ）＜βを満たしている。従って、入光面１３ａから対向面１３ｂ側へ（Ｘ１側からＸ２側へ）導光する光のうち、出光面１３ｃで全反射して背面側単位光学形状１３３の間の谷底となる点１３３ｖを通って背面側へ進む光Ｌ０が第２斜面部１３３ｂに入射する点を点１３３ｄとすると、点１３３ｖよりも対向面１３ｂ側であって点１３３ｄよりも入光面１３ａ側となる領域Ａ（Ｘ方向の幅Ｗ）には光は入射せず、点１３３ｄを含みその対向面１３ｂ側となる領域Ｂには、光が入射する形態となっている。

また、第２斜面部１３３ｂは、導光方向に進む光の一部が入射し、かつ、その入射した光の少なくとも一部を全反射する。従って、光の導光効率及び取り出し効率の双方を向上させる観点から、角度γは、１°＜γ≦５°を満たすことが好ましい。
γ≦１°であると、後述する頂面部１３３ｃと第２斜面部１３３ｂとの傾斜角度の差が小さくなり、略同一面となり、第２斜面部１３３ｂの頂面部１３３ｃ側端部が反射シート１６等に接触して傷が付きやすくなる。
また、γ＞５°であると、導光方向（Ｘ方向）に進む光が、第２斜面部１３３ｂで全反射したとき、全反射前後での出光面１３ｃ（ＸＹ面に平行な面）となす角度の変化量が大きくなり、導光効率が低下する。以上のことから、上記の範囲とすることが好ましい。

頂面部１３３ｃは、導光板１３よりも背面側に配置された反射シート１６と接する接触部を前述の光が入射しない領域Ａに有している。また、頂面部１３３ｃは、少なくとも第２斜面部１３３ｂに隣接する領域が、その入光面１３ａ側端部が対向面１３ｂ側端部よりも背面側となるように、導光板１３の背面１３ｄ（ＸＹ面に平行な面）に対して角度α（０°＜α≦１°）をなしている。この頂面部１３３ｃは、背面側単位光学形状１３３の配列方向の幅が、Ｗ３である。
本実施形態では、図３等に示すように、頂面部１３３ｃは、平面状であり、その入光面１３ａ側端部が対向面１３ｂ側端部よりもより背面側（Ｚ２側）に位置するように、背面１３ｄに対して角度αをなしている。
また、本実施形態では、前述の光が入射しない領域Ａ内に位置し、最も背面側（Ｚ２側）に位置する頂点１３３ｔが接触部であり、この頂点１３３ｔで反射シート１６に接している。

ここで、背面側単位光学形状１３３において、少なくとも第１斜面部１３３ａ及び接触部は、光が入射しない領域Ａ内に位置するので、仮に接触部に傷等が生じた場合にも、その部分には光が入射しないので、光の導光に影響を与えず、拡散反射による光の不要な出射を抑制し、導光効率や明るさの均一性を向上させることができる。
また、本実施形態では、頂面部１３３ｃの入光面１３ａ側の部分１３３ｃ−１は、光が入射しない領域Ａに位置し、それより対向面１３ｂ側の部分１３３ｃ−２は、光が入射する領域Ｂ内に位置している。頂面部１３３ｃの角度αが、０°＜α≦１°となっているので、光が入射する領域Ｂとなる頂面部１３３ｃの部分１３３ｃ−２に入射した光は、そのほとんどが全反射し、出光面１３ｃに対する角度をほとんど変えずに、出光面１３ｃ側へ進み、再び出光面１３ｃで全反射する等して、Ｘ２側へ導光する。従って、対向面１３ｂ側へ十分に導光することができ、導光効率を向上させることができる。

また、頂面部１３３ｃは、上述のように、入光面１３ａ側の端部が対向面１３ｂ側の端部よりも背面側になるように傾斜しており、導光板１３の背面１３ｄとなす角度αは、０°＜α≦１°となっている。これにより、光の導光に寄与する反射面である第２斜面部１３３ｂの最も背面１３ｄ側の領域は、反射シート１６等の導光板１３の背面側に位置する部材には接触しない。従って、第２斜面部１３３ｂ（特に、第２斜面部１３３ｂの最も背面１３ｄ側の領域）に傷が付き、その部分で拡散反射された光が出光面から出射することによる導光効率の低下や、対向面１３ｂ側が暗くなったり、不要な明るいスポットが生じる輝度ムラ等を大幅に改善することができる。
また、図３に示す頂面部１３３ｃは、平面状であり、反射シート１６のシート面（ＸＹ面に平行な面）に対してなす角度αが０°＜α≦１°であるので、接触部である頂点１３３ｔが反射シート１６のシート面に対して鋭利に刺さるように接することがなく、反射シート１６表面や頂点１３３ｔの破損を防止することができる。

ここで、光が入射しない領域Ａの幅Ｗは、背面側単位光学形状１３３の配列ピッチＰ１に対する割合Ｗ／Ｐ１が、５％以上となることが好ましい。即ち、０．０５≦Ｗ／Ｐ１という関係を満たすことが好ましい。
光が入射しない領域Ａの幅Ｗが、背面側単位光学形状１３３の配列ピッチＰ１に対して５％未満となる場合には、光が入射しない領域Ａの幅が狭く、接触部に光が入射する場合があり、仮に、接触部が破損した場合に、導光効率の低下や輝度ムラの発生が生じる。
なお、幅Ｗの配列ピッチＰ１に対する割合の上限に関しては、所望する導光板１３からの出光量分布等に応じて、レンズ高さＨ１とピッチＰ１と屈折率（臨界角θ）により、適宜設計してよい。
従って、光が入射しない領域Ａの幅Ｗは、背面側単位光学形状１３３の配列ピッチＰ１に対して上記割合の範囲内とすることが好ましい。

さらに、背面側単位光学形状１３３の高さ、即ち、背面１３ｄの法線方向における背面側単位光学形状１３３の間の谷底となる点１３３ｖから最も背面側となる接触部（本実施形態では、頂点１３３ｔ）までの寸法Ｈ１は、１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
寸法Ｈ１が１μｍ未満である場合、背面側単位光学形状１３３の高さが低いために、光が到達しない領域が狭くなり、接触部に光が入射する場合がある。仮に、接触部が（本実施形態では、頂点１３３ｔ）が破損していた場合には、導光効率の低下等を招き、好ましくない。
また、寸法Ｈ１が５０μｍよりも大きくなると、光が到達しない領域が広くなりすぎ、導光効率の低下等を招くことや、導光板１３の総厚が増大による生産コストの増大等を招くことから、好ましくない。また、寸法Ｈ１が５０μｍより大きくなると、背面側単位光学形状１３３のレンズ幅Ｗ１及び配列ピッチＰ１が大きくなり、プリズムシート１４の単位プリズム１４１やＬＣＤパネル１１の画素との間でモアレが生じる可能性が高くなり、好ましくない。
以上のことから、寸法Ｈ１は、上記範囲内とすることが好ましい。

図４は、本実施形態の背面側単位光学形状１３３の他の形状の例を説明する図である。図４では、ＸＺ面に平行な断面の一部を拡大して示している。
図４（ａ）に示すように、頂面部１３３ｃと第１斜面部１３３ａとの接続部分が、背面側に凸となる滑らかな曲面となる形状とし、頂点１３３ｔがその曲面上に位置する形態としてもよい。このような形状とすることにより、反射シート１６の傷つきや、背面側単位光学形状１３３（特に、頂点１３３ｔやその近傍）の破損を防止することができる。
図４（ｂ）に示すように、頂面部１３３ｃが複数の平面から形成される折れ面状である形態としてもよい。このとき、接触部となる頂点１３３ｔは、光が入射しない領域Ａ内であれば、図４（ｂ）に示すように、背面側単位光学形状１３３の頂面部１３３ｃの中央等に位置していてもよい。このとき、最も第２斜面部１３３ｂ側に位置する面は、その面の入光面１３ａ側の端部が対向面１３ｂ側の端部よりも背面側となるように、背面１３ｄに対して角度α（０°＜α≦１°）をなしている。
なお、このとき、頂面部１３３ｃの複数の平面の内、第２斜面部１３３ｂに隣接する面以外の少なくとも１つの面が、背面１３ｄに平行な面となり、その平面を接触部として反射シート１６に面で接する形態としてもよい。

図４（ｃ）に示すように、第１斜面部１３３ａ及び頂面部１３３ｃは、光が入射しない領域Ａ内に位置する形態としてもよい。なお、この図４（ｃ）に示すような形状の背面側単位光学形状と、前述の図２（ｂ）及び図３に示すような形状の背面側単位光学形状１３３とを、所望する光学性能等に合わせて、組み合わせて背面１３ｄに配列して用いてもよい。
なお、ここでは、背面側単位光学形状１３３の配列ピッチＰ１や、角度β、γが一定である例を示したが、これに限らず、例えば、対向面１３ｂ側へ向かうにつれて、次第に頂面部１３３ｃの幅Ｗ３が大きくなったり、配列ピッチＰ１が大きくなったりする形態としてもよい。また角度αについても、配列方向において次第にその大きさを変化させる等してもよい。

本実施形態の導光板１３は、例えば、以下のような製造方法で製造可能である。
出光側光学形状部１３２（出光側単位光学形状１３１）及び背面側光学形状部１３４（背面側単位光学形状１３３）と本体部１３５とを熱可塑性樹脂により一体に射出成形したり、キャスト成形したり、押し出し成形してもよい。
また、出光側光学形状部１３２及び背面側光学形状部１３４と本体部１３５とを別々に押し出し成形等で形成し、不図示の接着剤等によって一体に接合してもよい。このとき、接着剤と、出光側光学形状部１３２、背面側光学形状部１３４、本体部１３５とは、同じ屈折率とすることが好ましいが、同等と見なせる程度にわずかに屈折率を有していてもよい。
さらに、本体部１３５を押し出し成形等により形成し、その一方の面に出光側光学形状部１３２を、他方の面に背面側光学形状部１３４を、それぞれ電離放射線硬化型樹脂によって形成してもよい。
導光板１３の製造方法は、上記の例に限らず、適宜選択して用いてよい。
使用される熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂や、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂等が挙げられる。また、使用される電離放射線硬化型樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等のアクリル系紫外線硬化型樹脂等が挙げられる。
なお、上述の材料に限らず、例えば、ガラス等を用いてもよい。

図１に戻って、反射シート１６は、光を反射可能なシート状の部材であり、導光板１３よりも背面側（Ｚ１側）配置されている。この反射シート１６は、導光板１３からＺ１側へ向かう光を反射して、導光板１３内へ向ける機能を有している。
反射シート１６は、光の利用効率等を高める観点から、主として鏡面反射性（正反射性）を有するものが好ましい。反射シート１６は、例えば、少なくとも反射面（導光板１３側の面）が金属等の高い反射率を有する材料により形成されたシート状の部材、高い反射率を有する材料により形成された薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート状の部材等を用いることができる。なお、これに限らず、例えば、主として拡散反射性を有し、反射率の高い白色の樹脂シート等としてもよい。

図５は、プリズムシート１４を説明する図である。図５では、プリズムシート１４のＸＺ面に平行な断面の一部を拡大して示している。
プリズムシート１４は、導光板１３よりもＬＣＤパネル１１側（Ｚ２側）に配置されている（図１参照）。このプリズムシート１４は、導光板１３の出光面１３ｃから出射した光の進行方向を、正面方向（Ｚ方向）又は、Ｚ方向となす角度が小さい方向へ偏向（集光）する作用を有する偏向光学シートである。
プリズムシート１４は、プリズム基材層１４２と、プリズム基材層１４２の導光板１３側（Ｚ１側）に複数配列されて形成された単位プリズム１４１とを有している。

プリズム基材層１４２は、プリズムシート１４のベース（基材）となる部分である。
単位プリズム１４１は、導光板１３側（Ｚ１側）に凸となる三角柱形状であり、プリズム基材層１４２の背面側（Ｚ１側）の面に、長手方向（稜線方向）をＹ方向とし、Ｘ方向に複数配列されている。即ち、透過型表示装置１の表示面の法線方向（Ｚ方向）から見て、単位プリズム１４１の配列方向は、導光板１３の出光側単位光学形状１３１の配列方向と直交している。

本実施形態の単位プリズム１４１は、その断面形状が頂角εとする二等辺三角形形状である例を示しているが、これに限らず、断面形状を不等辺三角形形状としてもよい。また、単位プリズム１４１は、少なくとも一方の面が複数の面からなる折れ面状となっていてもよいし、曲面と平面とを組み合わせた形状としてもよいし、断面形状が配列方向において非対称な形状としてもよい。
また、本実施形態の単位プリズム１４１は、配列ピッチがＰ４、配列方向の幅がＷ４であり、配列ピッチと配列方向のレンズ幅が等しい（Ｐ４＝Ｗ４）形状となっている。
プリズムシート１４は、導光板１３から出射し、一方の面（例えば、斜面１４２ａ）から入射した光Ｌ１を他方の面（例えば、斜面１４２ｂ）で全反射させることにより、その進行方向を正面方向（Ｚ方向）又は正面方向に対してなす角度が小さくなる方向へ偏向（集光）する。

本実施形態のプリズムシート１４は、例えば、ＰＥＴ樹脂製や、ＰＣ樹脂製等のシート状のプリズム基材層１４２の片面に、紫外線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂により単位プリズム１４１を形成して作製される。
なお、これに限らず、例えば、プリズムシート１４は、ＰＣ樹脂、ＭＢＳ（メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体）樹脂、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン共重合体）樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＳ（ポリスチレン）樹脂等の熱可塑性樹脂を押し出し成形することにより形成してもよい。

図１に戻って、光拡散シート１５は、光を拡散する作用を有するシート状の部材である。光拡散シート１５は、プリズムシート１４のＬＣＤパネル１１側（Ｚ２側）に設けられている。
このような光拡散シート１５を設けることにより、視野角を適度に広げたり、ＬＣＤパネル１１の不図示の画素と単位プリズム１４１等とによって生じるモアレ等を低減したりする効果が得られる。
この光拡散シート１５は、各種汎用の光拡散性を有するシート状の部材を、面光源装置１０及び表示装置１として所望される光学性能や、導光板１３の光学特性等に合わせて、適宜選択して用いてよい。
このような光拡散シート１５としては、拡散材を含有する樹脂製のシート状の部材や、基材となる樹脂製のシート状の部材の少なくとも片面等に拡散材を含有するバインダをコートした部材や、基材となる樹脂製のシート状の部材の片面等にマイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズシート等を用いることができる。

なお、光拡散シート１５に限らず、プリズムシート１４よりもＬＣＤパネル１１側（Ｚ２側）に、特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光については反射する機能を有する偏光選択反射シートを配置してもよい。なお、このような偏光選択反射シートを用いる場合には、偏光選択反射シートの透過軸が、ＬＣＤパネル１１の入光側（Ｚ１側）に位置する不図示の偏光板の透過軸と平行となるように配置することが、輝度向上や光の利用効率向上の観点から好ましい。このような偏光選択反射シートとしては、例えば、ＤＢＥＦシリーズ（住友スリーエム株式会社製）を使用することができる。
また、光拡散シート１５に限らず、レンチキュラーレンズシート等の各種光学シート等を配置してもよい。
さらに、光拡散シート１５のＬＣＤパネル１１側に、上述のような偏光選択反射シートや各種光学シート等を配置してもよい。

ここで、本実施形態の導光板１３の実施例に相当する導光板と、比較例に相当する導光板とを作成し、実際に透過型表示装置を組み立て、背面側単位光学形状の破損等について調べた。
実施例１の導光板１３は、アクリル樹脂製（屈折率１．４９）であり、その総厚（Ｚ方向の寸法）が約０．８ｍｍである。
実施例１の導光板１３の出光側単位光学形状１３１は、配列ピッチＰ２＝５０μｍであり、その頂角δ＝９０°である。
実施例１の導光板１３の背面側単位光学形状１３３について説明する。
実施例１の背面側単位光学形状１３３の配列ピッチＰ１は、Ｐ１＝６０〜５００μｍであり、配列方向に沿って光源部１２から離れるにつれて（Ｘ２側に向かうにつれて）、次第に大きくなっている。寸法Ｈ１は、Ｈ１＝０．７〜２０μｍ程度であり、配列方向に沿って光源部１２から離れるにつれて（Ｘ２側に向かうにつれて）次第に大きくなっている。
また、実施例１の背面側単位光学形状１３３の第１斜面部１３３ａの角度β＝８０°、第２斜面部１３３ｂの角度γ＝２．５°であり、背面側単位光学形状１３３の頂面部１３３ｃは、その幅Ｗ３＝５０μｍ、角度α＝０．３°であり、頂点１３３ｔが接触部となっている。
実施例２の導光板１３は、第１斜面部１３３ａと頂面部１３３ｃとが滑らかな曲面でつなげられており、頂点１３３ｔがその曲面上に位置する点が、実施例１とは異なる点以外は、実施例１の導光板と同じ形状である。

図６は、比較例１，２の導光板７３，８３の背面側単位光学形状７３３，８３３を説明する図である。図６では、比較例１，２の導光板７３，８３のＸＺ面に平行な断面の一部を拡大して示しており、図６（ａ）は、比較例１の導光板７３の背面側単位光学形状７３３を示し、図６（ｂ）は、比較例２の導光板８３の背面側単位光学形状８３３を示している。
比較例１の導光板７３及び比較例２の導光板８３は、その背面に形成される背面側光学形状部の背面側単位光学形状７３３，８３３の形状が、実施例１の導光板とは異なる以外は、実施例１の導光板と同様の形状である。
図６（ａ）に示すように、比較例１の導光板７３の背面側単位光学形状７３３は、頂面部１３３ｃを有しておらず、その断面形状が第１斜面部７３３ａ，第２斜面部７３３ｂを有する不等辺三角形形状である。第１斜面部７３３ａ及び第２斜面部７３３ｂが背面７３ｄ（ＸＹ面に平行な面）となす角度β＝４５°，γ＝０．６°であり、頂角はε＝１３４．４°である。また、背面側単位光学形状７３３の配列ピッチは、１５０μｍである。

比較例２の導光板８３の背面側単位光学形状８３３は、頂面部８３３ｃと、第１斜面部８３３ａ，第２斜面部８３３ｂを有し、その断面形状は、台形形状である。この頂面部８３３ｃは、背面８３ｄ（本実施形態では、ＸＹ面）に平行、即ち、角度α＝０°である。従って、頂面部８３３ｃ全体で、反射シート１６に接する。第１斜面部８３３ａ及び第２斜面部８３３ｂが背面７３ｄ（ＸＹ面に平行な面）となす角度β，γや配列ピッチは、実施例１の背面側単位光学形状の角度β，γ及び配列ピッチＰ１と同様である。

また、特に図示しないが、以下の比較例３の導光板も作製し、評価等を行った。
比較例３の導光板は、背面側単位光学形状の頂面部の角度α＝２°（即ち、α＞１°）である点等が、実施例１の導光板１３とは異なる以外は、実施例１の導光板１３と同様の形態である。

実施例１，２及び比較例１〜３の導光板を備える各透過型表示装置１を、同一条件下で作成し、所定の時間及び速度等で輸送した後、透過型表示装置の状態で光源部１２を点灯して白色表示し、目視により面内輝度分布の均一性を評価した。
また、実施例１，２及び比較例１〜３の導光板を備える各透過型表示装置１を分解し、実施例１，２の導光板１３及び比較例１〜３の導光板７３，８３の背面側単位光学形状１３３，７３３，８３３の破損の状況や、反射シート１６の破損の状況等を調べた。

比較例１の導光板７３では、多くの背面側単位光学形状７３３において、頂点７３３ｔに欠けやひび等が生じ、第２斜面部７３３ｂの頂点７３３ｔ側にもひび等の傷が生じていた。また、頂点７３３ｔが接する反射シート１６の表面には、頂点７３３ｔによ引っかき状の傷も多数生じてた。
また、比較例２の導光板８３では、多くの背面側単位光学形状８３３において、頂面部８３３ｃ自体に引っかき状の傷が多数生じており、頂面部８３３ｃの光が入射する領域Ｂにも傷が生じていた。また、多くの背面側単位光学形状８３３において、第２斜面部８３３ｂの頂面部８３３ｃ側端部に欠けやひび等が生じていた。
さらに、比較例１，２の導光板７３，８３を備える透過型表示装置１の光源部１２を点灯して白色表示すると、傷付いた部分で拡散反射された光の一部が出光面から出射し、明るく見えるスポットができたり、光源部１２から離れた対向面１３ｂ側（Ｘ２側）の領域の輝度が低下する等の輝度ムラが確認された。

比較例３の導光板では、角度α＝２°であるため、頂面部の光が到達する領域に入射して全反射した後、出光面１３ｃから出射する光の量が増えていた。そのため、導光効率が低下し、特に光源部１２近傍が明るくなり、光源部１２から離れるにつれて暗くなり、面内輝度分布の均一性が低下し、輝度ムラが生じていた。
ここで、角度γは、導光効率を高め、かつ、出光面１３ｃからの出光量分布の均一性を高める観点から、γ＞αを満たしながら、できるだけ小さい方が好ましい。しかし、α＞１°である場合、上述のような輝度ムラを低減し、導光効率を高めるような角度γの設計が困難である。

一方、実施例１，２の導光板１３では、背面側単位光学形状１３３の一部に頂点１３３ｔ近傍の欠けやひび等が生じていたが、光の反射に寄与する領域Ｂ内に位置する頂面部１３３ｃや第２斜面部１３３ｂには、傷等がほとんど生じておらず、また、反射シート１６表面の傷つきも大幅に低減されていた。
また、実施例１に比べて実施例２の導光板１３方が、接触部となる頂点１３３ｔが曲面上に位置しているため、背面側単位光学形状１３３や反射シート１６の傷つきがより低減されていた。
さらに、実施例１，２の導光板１３を備える透過型表示装置１を白色表示したところ、輝度ムラや局所的な明るいスポット等は生じておらず、面内輝度分布の均一性が高かった。

以上のことから、本実施形態によれば、製造作業中等において、背面側単位光学形状１３３の光が入射する領域Ｂへの傷付きを大幅に低減でき、導光効率が高く、かつ、輝度ムラのない良好な導光板とすることができる。
また、このような導光板１３を備える面光源装置１０、透過型表示装置１とすることにより、輝度ムラが大幅に改善され、光の利用効率も高い良好な面光源装置１０及び透過型表示装置１とすることができる。

（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態において、出光側単位光学形状１３１は、その配列ピッチＰ２と、配列方向における幅Ｗ２とが等しい例を示したが、これに限らず、配列ピッチＰ２が配列方向における幅Ｗ２よりも大きく、各出光側単位光学形状１３１間に、平面部や凹部等が形成された形状としてもよい。
なお、背面側単位光学形状１３３についても同様である。

（２）本実施形態において、本体部１３５の厚さが一定であり、導光板１３の総厚（Ｚ方向における厚さ）が一定である例を示したが、これに限らず、例えば、出光面１３ｃに直交しかつ背面側単位光学形状１３３の配列方向に平行な断面（ＸＺ面に平行な断面）において、本体部１３５の厚さが、入光面１３ａ側が厚く、対向面１３ｂ側へ進むにつれて次第に薄くなる形状とし、入光面１３ａ側が厚く、対向面１３ｂ側へ進むにつれて次第に薄くなる導光板１３としてもよい。このとき、背面１３ｄは、出光面やＸＹ面に平行ではない。なお、このような形状とする場合には、背面側単位光学形状の角度αは、背面１３ｄに平行な面に対してなす角度とする。

（３）本実施形態において、導光板１３に背面側（Ｚ１側）に反射シート１６が配置される例を示したが、これに限らず、例えば、反射シートではなく、面光源装置１０又は透過型表示装置１の導光板１３の背面側に位置する筐体の導光板１３側の面に、光反射性を有する塗料や金属箔等を塗付又は転写等して形成してもよい。

（４）本実施形態において、面光源装置１０は、導光板１３よりもＬＣＤパネル１１側（観察面側）に、プリズムシート１４、光拡散シート１５等を備える例を示したが、これに限らず、プリズムシート１４と導光板１３との間や、プリズムシート１４とＬＣＤパネル１１との間に、拡散作用を有する光学シートや、各種レンズ形状やプリズム形状が形成された他の光学シート等を組み合わせ配置してもよい。また、面光源装置１０は、プリズムシート１４以外の偏向作用を有する光学シートを用いてもよい。
使用環境や所望の光学性能に合わせて、面光源装置１０として導光板１３と組み合わせて用いる各種光学シート等は、適宜選択して用いることができる。

なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１ 透過型表示装置
１０ 面光源装置
１１ ＬＣＤパネル
１２ 光源部
１３ 導光板
１３１ 出光側単位光学形状
１３３ 背面側単位光学形状
１３ａ 入光面
１３ｂ 対向面
１４ プリズムシート
１５ 光拡散シート
１６ 反射シート

Claims (7)

1. 面光源装置に用いられ、光が入射する入光面と、前記入光面に交差し光が出射する出光面と、前記出光面に対向する背面とを有し、前記入光面から入射した光を導光方向に導光しながら前記出光面から出射する導光板であって、
   前記背面に、背面側単位光学形状が前記導光方向に平行に複数配列されて設けられ、
   前記背面側単位光学形状は、背面側に凸となる柱状であり、該導光板よりも背面側に位置する部材と接する接触部を有する頂面部と、前記背面側単位光学形状の配列方向において、前記頂面部よりも前記入光面側に位置する第１斜面部と、他方側に位置して入射する光の少なくとも一部を全反射する第２斜面部とを有し、
   少なくとも前記第１斜面部及び前記接触部は、前記入光面から前記導光方向に進む光が入射しない領域に位置し、
   前記背面側単位光学形状の配列方向において、前記頂面部の少なくとも前記第２斜面部に隣接する領域は、その入光面側端部が他方側端部よりも背面側に位置するように、前記背面に対して、０°＜α≦１°を満たす角度αをなすこと、
   ことを特徴とする導光板。
2. 請求項１に記載の導光板において、
   前記背面側単位光学形状の間の谷底となる点から前記接触部までの前記背面の法線方向における寸法は、１μｍ以上５０μｍ以下であること、
   を特徴とする導光板。
3. 請求項１又は請求項２に記載の導光板において、
   前記背面側単位光学形状の配列方向における前記光が到達しない領域の幅が、前記背面側単位光学形状の配列ピッチに対する割合は、５％以上であること、
   を特徴とする導光板。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の導光板において、
   前記第１斜面部が該導光板の板面となす角度をβ、前記出光面での臨界角をθ、前記第２斜面部が前記板面となす角度γとするとき、角度βは、
   （９０°−θ）＜β、かつ、γ＜β
   を満たすこと、
   を特徴とする導光板。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の導光板において、
   前記接触部は、背面側に凸となる曲面上に位置すること、
   を特徴とする導光板。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の導光板と、
   前記入光面に対面する位置に設けられ、前記入光面へ光を投射する光源部と、
   前記導光板の出光面側に配置され、前記導光板から出射した光を、そのシート面の法線方向又は法線方向となす角度が小さくなる方向へ向ける偏向作用を有する偏向光学シートと、
   を備える面光源装置。
7. 請求項６に記載の面光源装置と、
   前記面光源装置によって背面側から照明される透過型表示部と、
   を備える透過型表示装置。

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