JP4813982B2 - 導光板組立体およびこれを用いる面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源から射出された光を拡散して光射出面から照明光を射出する導光板組立体およびこれを用いる面状照明装置に係り、詳しくは、光利用効率および正面輝度を最大化することのできる導光板組立体およびこれを有し、屋内外を照明する面状照明装置、もしくは液晶表示装置の液晶表示パネルや広告パネルや広告塔や看板などのバックライトとして用いられる面状照明装置に関する。

これまで、液晶表示装置や面状発光装置には、光源として冷陰極管や熱陰極管などの蛍光管が用いられてきている。例えば、液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射し、液晶表示パネルを照明するバックライトユニット（以下、ＢＬＵともいう）が用いられている。

現在、液晶表示装置の光源部分、すなわちバックライトユニットでは、照明用の光源の直上に液晶表示パネルを配置した、いわゆる直下型と呼ばれる方式が主流である。この方式では、光源である蛍光管を液晶表示パネルの背面に複数本配置し、内部を白色の反射面として均一な光量分布と必要な輝度を確保している。
しかしながら、直下型のＢＬＵは、蛍光管からの直接光を光拡散板などで均一な面光源へと変換するため、輝度の不均一性（輝度むら）を抑えるためにある程度の厚さを確保しなければならないという問題点、すなわち薄型化には限界があるという問題点を有している。

一方、導光板を用いた方式のバックライトユニットは、照明用の蛍光管などの光源と、この光源が発する光をその端面から入射させ、内部で拡散反射させて光射出面から面状の光を射出する導光板と、この導光板から出射された光を均一化して液晶表示パネルを照射するプリズムシートや拡散シートなどの部品とを用いて構成される。
この方式の、いわゆるサイドライト型のＢＬＵでは、その端面から入射した光を導光板によって導光しながら出射させる機能を持つため、直下型に比べてバックライトユニットを薄型化できる特徴を持つ。
なお、従来のサイドライト型のＢＬＵでは、その側端面から入射した光を進行方向に対して略直交する方向に散乱させて光射出面から射出させる必要があるため、平板型や光の進行方向に厚みが減少する先細り型（以下では、楔形という）導光板や、この楔形導光板を順次組み合わせたタンデム型導光板や、楔型導光板を厚肉部同士で組み合わせたブリッジ型、いわゆるサイドライト型の導光板が用いられている。

また、透明樹脂に光を散乱させるための散乱粒子を混入させた楔型導光板を用いる従来型のサイドライト方式のバックライトユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に開示の面光源装置では、蛍光ランプから放射された光を、内部に屈折率の異なる微小粒径の散乱粒子を一様に分散させた楔形形状の光散乱導光体に入射させ、入射後導光体内に進入した光を、導光体の傾斜する裏面およびこれに配置された反射体によって反射して導光体の光取出面から出射するとともに、導光体内を進行する光を散乱粒子の散乱作用によって、導光体の光取出面から出射している。

近年、蛍光管に変わって光源として用いられているのが、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。今まで、光源としてＬＥＤを用いた導光板技術、すなわち面状照明装置の技術として、特許文献１、２および３などが提案されている。
しかしながら、特許文献２、３および４に開示の技術を含め、一般に、光源としてＬＥＤを用いる技術は、蛍光管に必須な水銀を用いないことや、発光効率が蛍光管に勝る可能性があることなどが特徴である。

特開平０８−２７１７３９号公報 特開平１１−００７０１４号公報 特開平０８−２４８４２０号公報 特開平２００１−０９２３７０号公報

しかしながら、蛍光管を用いるサイドライト型の導光板や、これを用いる面状照明装置の技術には、以下のような問題点がある。
第１に、光源からの光を導光板側端面から入射させるため、入射光量に限界がある。
第２に、蛍光管の外径が最小でも２．０ｍｍ程度であるため、導光板をそれ以上薄型化することが困難である。このため、バックライトユニットには、薄型化には限界がある。
さらに、特許文献１に記載の導光板を用いる面光源装置では、大型化するためには光源からより遠い位置まで光を到達させる必要があるが、このためには、導光板自体の厚みを厚くする必要がある。つまり、面状照明装置を、薄型化、軽量化できないという問題がある。

また、上記特許文献２、３および４などのように、一般に、光源としてＬＥＤを用いた導光板や、面状照明装置の技術には、蛍光灯を用いる導光板方式に加えて、以下のような原因のために、大型化が困難である問題点を有している。
第１に、平板型や楔型などのサイドライト型の導光板の導光長には限界があり、出射面輝度や発光面輝度の面内均一性が十分に達成できない。
第２に、従来技術であるサイドライト型の導光板では、片方の側端面、あるいは両側端面から光源光を入射する場合であっても、ＬＥＤの配置ピッチや、発光密度（ｌｍ／ｍ^２）に限界があるため、入射光量に限界がある。

本発明の第１の課題は、上記従来技術に基く問題点を解消し、薄型軽量で、均一で輝度むらがない照明光を射出することができ、かつ、大型化が可能で、さらに、入射した光を導光板から取り出す効率（光利用効率）を高くすることができ、光射出面の正面方向の明るさ（正面輝度）を最大化して、正面輝度を高くすることができる導光板組立体を提供することにある。
本発明の第２の課題は、上記第１の課題に加え、薄型軽量で、均一で輝度むらがない照明光を射出することができ、かつ、大型化が可能で、さらに、光利用効率が高く、高い正面輝度を持つ面状照明装置を提供することにある。

上記第１の課題を解決するために、本発明の第１の態様は、面状の光を射出する光射出面と、該光射出面の一端に設けられ、前記光射出面と略直交する光入射端部とを備え、前記光射出面に直交する方向に厚みとを有し、前記厚みは前記光入射端部から離れるに従って厚くなる形状であり、その内部に分散された散乱粒子を有する導光板と、複数のプリズムが平行に配列され、前記プリズムの頂角が、前記導光板の光出射面に対向するように配置されたプリズムシートとを有し、前記散乱粒子は、前記光入射端部から入射して内部を伝搬する光を散乱し、下記式（１）および（２）を満たし、前記プリズムシートの前記プリズムの頂角を挟む二本の直線の長さが等しい場合には、前記長さの等しい二本の直線の成す角度が下記式（３）を満たし、また、前記プリズムの頂角を挟む二本の直線の長さが異なる場合には、前記長さの異なる直線の成す角度が下記式（４）を満たすことを特徴とする導光板組立体を提供することにある。
１．１≦ΦＮ_ＰＬ_ＧＫ_Ｃ≦８．２ ・・・（１）
０．００５≦Ｋ_Ｃ≦０．１ ・・・（２）
５５°≦θ≦８０° ・・・（３）
０°≦θ_１≦１５°かつ３０°≦θ_２≦４５°・・・（４）
ここで、上記式（１）および（２）中、Φは前記散乱粒子の散乱断面積［ｍ^２］、Ｎ_ｐは前記散乱粒子の密度［個／ｍ^２］、Ｌ_Ｇ［ｍ］は前記導光板における前記光入射端部から最大厚みとなる部分までの入射方向に沿った長さ、Ｋ_Ｃは補正係数を表し、上記式（３）中、θは長さの等しい二本の直線の成す角度を表し、上記式（４）中、θ_１は前記プリズムの頂角の頂点からプリズムの底辺に対する垂線と前記長さの異なる直線のうちの片方の直線とが成す角度を表し、θ_２は前記垂線と前記長さの異なる直線のうち他方の直線とが成す角度を表す。

ここで、前記導光板の前記光射出面が矩形状であり、前記光入射端部は、前記矩形状の光射出面の対向する２辺において前記光射出面に略直交する２つの光入射面であり、前記導光板は、前記矩形状の光射出面の対向する２辺の中央線上において、その厚みが最大となる形状であるのが好ましい。
あるいは、前記導光板の前記光射出面が矩形状であり、前記光入射端部は、前記矩形状の光射出面の４辺においてそれぞれ前記光射出面に略直交する４つの光入射面であり、前記導光板は、前記矩形状の光射出面の４辺の中心において、その厚みが最大となる形状である４角錐形状であるのが好ましい。

また、前記プリズムシートの前記プリズムの頂角は、前記導光板が有する散乱粒子の濃度に応じて決定されるのが好ましい。

また、本発明の第１の態様の導光板組立体は、さらに、前記プリズムシートの、前記光射出面と逆の面側に配置される拡散フィルムまたは拡散層を有し、前記拡散フィルムまたは拡散層は、その拡散条件として、強度Ｐ_０を有する光線が前記拡散フィルムまたは拡散層を透過した際の透過拡散光が下記式（５）で表され、前記導光板および前記拡散フィルムまたは拡散層からの出射光強度分布がＬ（φ）［ｃｄ／ｍ^２］とする時、下記式（６）で表される配向評価パラメータＳが下記式（７）を満たすのが好ましい。

ここで、上記式（５）および（６）中、φは、拡散角度または出射角度を表し、σは、拡散角度標準偏差を表す。
また、前記拡散フィルムは、前記プリズムシートの平面上に配置されるか、または、前記拡散層は、前記プリズムシートの平面上に一体的に設けられたものであるのが好ましい。

また、本態様の導光板組立体は、さらに、前記拡散フィルムまたは前記拡散層の、前記プリズムシートと逆の面側に配置される偏光分離フィルムを有するか、あるいは、前記導光板の光出射面上に一体的に設けられた偏光分離層を有するのが好ましい。

また、上記第２の課題を解決するために、本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の導光板組立体と、前記導光板組立体の前記導光板の前記光入射端部に対向して線状に配置される光源とを有することを特徴とする面状照明装置を提供するものである。
ここで、前記光源が、ＬＥＤまたはＬＤであるのが好ましい。

本発明の第１の態様の導光板組立体および第２の態様の面状照明装置によれば、光射出面に垂直な方向における光入射面の厚みが薄く、光の進行方向に沿って厚くなる導光板とプリズムの頂角の角度が規定され、このプリズムが導光板と対向するプリズムシートとを用いることにより、光入射面から入射した光をより遠い位置まで到達させることができ、これにより、均一で輝度むらのない照明光を、光利用効率を低下させることなく、すなわち、高い光利用効率で、高い正面輝度で射出することができ、かつ、薄型化、軽量化、大型化することができる。
また、本発明によれば、従来の導光板組立体や面状照明装置よりも少ない部品構成によって、低コストで、従来と比較して、高性能で、上述した効果を持つ導光板組立体および面状照明装置を得ることができる。

本発明の第１の態様の導光板組立体およびこれを用いる第２の態様の面状照明装置を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１（Ａ）は、本発明の導光板組立体の一実施形態を用いる面状照明装置の一実施形態を備える液晶表示装置の一実施形態の概略を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す液晶表示装置の概略断面図である。また、図２（Ａ）は、本発明の面状照明装置（以下、バックライトユニットという）に用いられる導光板および光源を部分的に示す概略部分平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に部分的に示す導光板および光源の概略部分断面図である。

図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、液晶表示装置１０は、バックライトユニット２と、そのバックライトユニット２の光射出面側に配置される液晶表示パネル４と、液晶表示パネル４を駆動する駆動ユニット６とを有する。
液晶表示パネル４は、予め特定の方向に配列してある液晶セル内の液晶分子に、部分的に電界を印加して、この液晶分子の配列を変え、液晶セル内に生じた屈折率の変化を利用して、その表面上に文字、図形、画像などを表示するためのものである。
駆動ユニット６は、液晶表示パネル４内の透明電極に電圧をかけ、液晶分子の向きを変えて液晶表示パネル４を透過する光の透過率を制御して、液晶表示パネル４の表面上に文字、図形、画像などを表示させる。

バックライトユニット２は、液晶表示パネル４の背面から、液晶表示パネル４の全面に均一な光を照射する本発明の面状照明装置であり、液晶表示パネル４の画像表示面と略同一形状の光射出面を有する。
本発明のバックライトユニット２は、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、光源１２ａおよび１２ｂと、偏光分離フィルム１３と、拡散フィルム１４と、プリズムシート１６と、導光部材としての導光板１８と、光混合部（ミキシングゾーン）２０ａおよび２０ｂと、反射シート２２とを有する。ここで、偏光分離フィルム１３、拡散フィルム１４、プリズムシート１６、導光板１８、および、反射シート２２は、本発明の導光板ユニットを構成するものである。
以下、バックライトユニット２を構成する各構成部品について説明する。
なお、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、バックライトユニット２は、導光板１８の厚みが最も厚い部分で形成される中心面に対して対称であるので、説明を簡略化するために、必要に応じて、その半分についてのみ説明する。具体的には、導光板１８、偏光分離フィルム１３、拡散フィルム１４およびプリズムシート１６は、導光板１８の中心面に対して対称であるので、必要に応じて、略半部のみを図示し、それらの半部について説明し、光源１２ａと１２ｂとは、光混合部２０ａと２０ｂとは、導光板１８の中心面に対して対称に配置され、同一の構成を有するものであるので、必要に応じて、一方のみを説明する。

まず、光源１２ａおよび１２ｂについて、光源１２ａを代表例として説明する。
光源１２ａは、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイ２４とカップリングレンズ２８とを備え、図２（Ａ）に示すように、導光板１８の最も薄い側端面（光入射面１８ｂ）に密着配置される光混合部２０ａの側端面に対向して配置されている。
ＬＥＤアレイ２４は、複数のＬＥＤチップ２５が所定間隔離間して一列でヒートシンク２７上に配置されている。

図３（Ａ）に、ＬＥＤアレイ２４の構成の概略斜視図を示し、図３（Ｂ）に、ＬＥＤチップ２５の構成の概略上面図を示し、図３（Ｃ）に、多層ＬＥＤアレイ２６の構成の概略上面図を、図３（Ｄ）に、ヒートシンク２５の一実施形態の概略側面図を示す。
ＬＥＤチップ２５は、蛍光物質を用いてＬＥＤが発する光を白色光に変換するように構成した単色のＬＥＤである。例えば、単色のＬＥＤとして、ＧａＮ系青色ＬＥＤを用いた場合には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光物質を用いることにより、白色光を得ることができる。

ヒートシンク２７は、導光板１８の最薄側端面（光入射面１８ｂ）に平行な板状の部材であり、導光板１８の側端面である光入射面１８ｂ（光混合部２０ａの側端面）に対向して配置されている。ヒートシンク２７は、導光板１８の光入射面１８ｂ（光混合部２０ａの側端面）に対向する面となる側面に、複数のＬＥＤチップ２５を支持している。ヒートシンク２７は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成されており、ＬＥＤチップ２５から発生する熱を吸収し、外部に放散させる。
また、ヒートシンク２７は、本実施形態のように導光板１８に対向する面に垂直な方向における長さが、導光板１８に対向する面の短辺方向における長さよりも長い形状であることが好ましい。これにより、ＬＥＤチップ２５の冷却効率を高めることができる。

ここで、ヒートシンクは、表面積を広くすることが好ましい。例えば、図３（Ｄ）に示すように、ヒートシンク２７をＬＥＤチップ２５を支持するベース部２７ａと、ベース部２７ａに連結された複数のフィン２７ｂとで構成してもよい。
フィン２７ｂを複数設けることで表面積を広くすることができ、かつ、放熱効果を高くすることができる。これにより、ＬＥＤチップ２５の冷却効率を高めることができる。
またヒートシンクは、空冷方式に限定されず、水冷方式も用いることができる。
なお、本実施形態では、ＬＥＤチップの支持部としてヒートシンクを用いたが、本発明はこれに限定されず、ＬＥＤチップの冷却が必要ない場合は、放熱機能を備えない板状部材を支持部として用いてもよい。

ここで、図３（Ｂ）に示すように、本実施形態のＬＥＤチップ２５は、ＬＥＤチップ２５の配列方向の長さよりも、配列方向に直交する方向の長さが短い長方形形状、つまり、後述する導光板１８の厚み方向（光射出面１８ａに垂直な方向）が短辺となる長方形形状を有する。言い換えれば、ＬＥＤチップ２５は、導光板１８の光射出面１８ａに垂直な方向の長さをａ、配列方向の長さをｂとしたときに、ｂ＞ａとなる形状である。また、ＬＥＤチップ２５の配置間隔をｑとするとｑ＞ｂである。このように、ＬＥＤチップ２５の導光板１８の光射出面１８ａに垂直な方向の長さａ、配列方向の長さｂ、ＬＥＤチップ２５の配置間隔ｑの関係が、下記式（８）を満たすことが好ましい。
ｑ＞ｂ＞ａ ・・・（８）
ＬＥＤチップ２５を長方形形状とすることにより、大光量の出力を維持しつつ、薄型な光源とすることができる。光源を薄型化することにより、面状照明装置を薄型にすることができる。

なお、ＬＥＤチップ２５は、ＬＥＤアレイ２４をより薄型にできるため、導光板１８の厚み方向を短辺とする長方形形状とすることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、正方形形状、円形形状、多角形形状、楕円形形状等の種々の形状のＬＥＤチップを用いることができる。

また、本実施形態では、ＬＥＤアレイを単層としたが、本発明はこれに限定されず、図３（Ｃ）に示すように、複数のＬＥＤアレイ２４を積層させた構成の多層ＬＥＤアレイ２６を光源として用いることもできる。このようにＬＥＤを積層させる場合でもＬＥＤチップを長方形形状とし、ＬＥＤアレイを薄型にすることで、より多くのＬＥＤアレイを積層させることができる。多層のＬＥＤアレイを積層させる、つまり、ＬＥＤアレイ（ＬＥＤチップ）の充填率を高くすることで、より大光量を出力することができる。また、ＬＥＤアレイのＬＥＤチップと隣接する層のＬＥＤアレイのＬＥＤチップも上述と同様に配置間隔が上記式（８）を満たすことが好ましい。つまり、ＬＥＤアレイは、ＬＥＤチップと隣接する層のＬＥＤアレイのＬＥＤチップとを所定距離離間させて積層させることが好ましい。

図１（Ａ）、（Ｂ）および図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＬＥＤアレイ２４の各ＬＥＤチップ２５の光射出側にカップリングレンズ２８としてボールレンズが配置されている。カップリングレンズ２８は、各ＬＥＤチップ２５に対応して配置されている。各ＬＥＤチップ２５から出射した光は、カップリングレンズ２８によって平行光にされ、導光板１８の光混合部２０に入射する。
ここでは、カップリングレンズとしてボールレンズを用いたが、これに限らず、ＬＥＤが発する光を平行光にすることができれば特に限定されない。カップリングレンズには、例えば、シリンドリカルレンズ、レンチキュラ、かまぼこ型のレンズ、フレネルレンズなどを用いることもできる。

ところで、本発明では、図示例のように、導光板１８の光射出面１８ａから射出する光束を導光板１８の２つの側端面、すなわち、２つの光入射面１８および１８ｃから入射するのが好ましい。これと同時に、光源１２ａおよび１２ｂをそれぞれ構成する複数のＬＥＤチップ２５をある程度高密度にアレイ状に配置したＬＥＤアレイ２４とすることによって、光源１２が擬似的に薄型の面光源（線状光源）として機能するように構成することが好ましい。
ここで重要なのは、導光板１８の２つの光入射面１８および１８ｃに入射させる光源１２ａおよび１２ｂからの光の発光密度Ｓ_Ｌ［ｌｍ／ｍｍ^２］であり、本発明では、この発光密度Ｓ_Ｌを一定値以上、例えば２．０［ｌｍ／ｍｍ^２］以上に設定するのが好ましい。導光板１８の２つの光入射面１８および１８ｃに入射させる光に必要となる発光密度Ｓ_Ｌは、導光板１８の光射出面１８ａから射出する必要照度をＥ［ｌｘ］とし、導光板１８の長手方向の長さをＬ_ａ［ｍ］、それに垂直な方向の長さをＬ_ｂ［ｍ］、導光板の厚さをｔ［ｍ］、導光板の光利用効率をｐとすると、下記式（９）で表すことができる。

本発明では、発光密度Ｓ_Ｌが上記式（９）を満たし、ＬＥＤチップ２５の発光面積の実サイズが導光板１８の厚さ未満となるような光源を用いることによって、従来よりも高輝度で、薄型で、大型の面状照明装置を実現することができる。

次に、本発明の特徴とする部分の１つであり、バックライトユニット２の主要な部材である導光板１８について説明する。
導光板１８は、図１（Ａ）、（Ｂ）および図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、略矩形形状の平坦な光射出面１８ａと、この矩形状の光射出面１８ａの対向する２つの端部、すなわち対向する２辺において光射出面１８ａと略直交し、互いに対向するように設けられる２つの光入射面１８ｂおよび１８ｃと、光射出面１８ａの反対側に位置し、光入射面１８ｂと１８ｃとの中央に向って光射出面１８ａに対してそれぞれ所定の角度で傾斜する傾斜面１８ｄおよび１８ｅとを有している。
光射出面１８ａは、光源１２ａから射出され、光混合部２０ａを介して光入射面１８ｂに入射する光の光軸方向および光源１２ｂから射出され、光混合部２０ｂを介して光入射面１８ｃに入射する光の光軸方向に平行である。なお、光入射面１８ｂおよび１８ｃは、導光板１８の両端の最も薄い側端面であって、それぞれ光混合部２０ａおよび２０ｂが密着配置される。光入射面１８ｂおよび１８ｃには、それぞれ、光源１２ａおよび１２ｂの各ＬＥＤアレイ２４が対向するように配置され、光源１２ａおよび１２ｂの各ＬＥＤアレイ２４からの光が、それぞれ光混合部２０ａおよび２０ｂを介して入射される。

傾斜面１８ｄおよび１８ｅは、光射出面１８ａに直交する方向の厚みがそれぞれ光入射面１８ｂまたは１８ｃから離れるに従って厚くなるように、それぞれ光射出面１８ａに対して傾斜しており、光入射面１８ｂと１８ｃの中央において交わり、中央稜線１８ｆを形成する。その結果、導光板１８は、光入射面１８ｂおよび光入射面１８ｃにおいて最も薄く、両者からそれらの中央の中央稜線１８ｆに向かって厚くなり、両者の中央の中央稜線１８ｆにおいて最も厚く（最大厚みと）なる形状である。なお、傾斜面１８ｄおよび１８ｅの光射出面１８ａに対する傾斜角度は、特に限定されない。
ここで、光源１２ａから射出され、光混合部２０ａを介して光入射面１８ｂに入射する光および光源１２ｂから射出され，光混合部２０ｂを介して光入射面１８ｃに入射する光の光軸方向（以下、単に光軸方向ともいう）は、光入射面１８ｂおよび１８ｃに入射する光の中心軸であり、本実施形態では、光入射面１８ｂおよび１８ｃに垂直な方向、すなわち、光射出面１８ａに平行な方向となる。

図２に示す導光板１８では、光入射面１８ｂおよび１８ｃから入射した光は、導光板１８の内部に含まれる散乱体（詳細は後述する）によって散乱されて、直接、もしくは、散乱されつつ、導光板１８内部を通過し、それぞれ傾斜面１８ｄおよび１８ｅで反射された後、光射出面１８ａから出射される。このとき、傾斜面１８ｄおよび１８ｅから一部の光が漏出する場合もあるが、漏出した光は、導光板１８の傾斜面１８ｄおよび１８ｅを覆うようにして配置される反射シート２２（図１中に示す）によって反射され再び導光板１８の内部に入射する。

なお、一般に、導光板において、光利用効率を高めるためには光入射端から入射した光が反対側の端面を通り抜けることによる光損失を最低限に抑え、そのほとんどが光出射面から射出されるようにする必要がある。このために、本発明においては、導光板の内部に散乱体（散乱粒子）を分散させるのであるが、後述するように、内部の散乱効果は、散乱粒子の粒径、屈折率、粒度分布、母材となる材料の屈折率とからMie理論によって決定される散乱断面積（単位時間当たりに散乱するエネルギ）、粒子密度、入射してから導光する距離と関連付けられる。本発明では、これらを適切に規定することにより、従来の導光板技術では達成できない高い光利用効率を達成することができる。
また、このように光利用効率を最大化するように導光板に散乱粒子を混入させると、光出射面では必ず輝度ムラが現れる。これは散乱粒子の存在により導光板の光入射端付近で多くの光が出射してしまうためである。そこで、本発明では、この輝度ムラを抑制するため、導光板の裏面（光出射面の逆側）にテーパを設け、導光板内部で光線が全反射する確率を増加させているのである。

このため、本発明においては、図１（Ｂ）に示すように、例えば、導光板１８の光入射面１８ｂから入射光の進行方向（図中左方向）に向かって拡がる（厚みが厚くなる）ように傾斜する傾斜面１８ｄによって、導光板１８の光入射面１８ｂの近傍、すなわち入光端付近で入射光が導光板１８の外に漏れるのを抑え、入射光を導光板１８の中央（中央稜線１８ｆ）付近まで導光させることを可能にすることができる。また、導光板１８の最も厚い中央（中央稜線１８ｆ）部分を超えると、光入射面１８ｂから入射光の進行方向（図中左方向）に向かって狭くなる（厚みが薄くなる）ように傾斜する傾斜面１８ｅによって、
例えば、導光板１８の光入射面１８ｂから入射し、導光板１８の最も厚い中央（中央稜線１８ｆ）部分を通過した光を光出射面１８ａから出射しやすくすることにより、出射効率も向上させることができる。

このように、本発明では、導光板１８を光出射面１８ａに対向する面を傾斜面１８ｄおよび１８ｅとし、光入射面１８ｂおよび１８ｃから離れるに従って導光板１８の厚みが徐々に大きくなり、中央稜線１８ｆで最大厚みとなる形状とすることで、導光板１８に、その最も薄い光入射面１８ｂおよび１８ｃからそれぞれ入射された光をより遠くまで、少なくとも、中央稜線１８ｆ近傍まで到達させることができる。すなわち、導光板１８に入射した光が、光出射面１８ａと傾斜面１８ｄおよび１８ｅとの間で全反射する際に、入射角度が徐々に浅くなり、光射出面１８ａから光が外部に出にくくなるため、入射光をより遠くまで到達させることが可能になる。これにより、面状照明装置を軽量化、薄型化、大型化することができる。
なお、導光板１８の裏面の中央稜線１８ｆの部分は、傾斜面１８ｄおよび１８ｅが交わり、尖った稜部分、あるいは角部分（交点部分）を形成するため、場合によっては、導光板１８の光射出面１８ａにおいて、中央稜線１８ｆ（頂点の部分）に対応した暗線が発生して、目視されることがある。この場合には、中央稜線１８ｆを丸めて断面の頂点に丸み（Ｒ）を付けて、暗線の発生を防止し、あるいは、暗線の発生を抑制して、目視されないもしくは目視されにくくするのが好ましい。

また、ここで、導光板１８は、光入射面１８ｂおよび１８ｃにおける導光板１８の最小厚みをＤ₁とし、光入射面１８ｂと１８ｃとの中央稜線１８ｆ部分における導光板１８の最大厚みをＤ₂とし、光入射面１８ｂまたは１８ｃから中央稜線１８ｆ部分までの導光板１８の光の入射方向の長さ、すなわち、光の入射方向に沿った導光板１８の全長の半分の長さをＬとしたときに、下記式（１０）の関係を満たすことが好ましい。
Ｄ₁＜Ｄ₂、かつ、
１／１０００＜（Ｄ₂−Ｄ₁）／Ｌ＜１／１０ ・・・（１０）
すなわち、上述した導光板１８の光射出面１８ａに対する傾斜面１８ｄおよび１８ｅの傾斜角度は、ともに鋭角側で測ったとき、５．７３Ｅ−３度より大きく、５．７１度より小さいのが好ましい。
上記式（１０）を満たす形状とすることで、導光板１８をより好適に薄型化、軽量化、大型化することができ、面状照明装置の薄型化、軽量化、大型化が可能となる。

さらに、本発明においては、導光板１８内部に後に詳述する散乱粒子を有する。本発明においては、導光板１８内に散乱粒子を含有させ、適宜光散乱させることにより、全反射条件を破り、導光板自体では、出射しにくくなった光を出射させる機能を持たせ、光射出面から射出される光をさらに均一にすることができる。
また、散乱粒子以外にも導光板１８の光射出面側に透過率調整体を付加し、この透過率調整体の配置密度を適宜調整することでも、散乱粒子と同様に、均一な光を出射させることができる。

本発明においては、導光板１８は、上述の通り、透明樹脂に、光を散乱させるための散乱粒子が混錬分散されて形成されている。
導光板１８に用いられる透明樹脂の材料としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレート、アクリル樹脂、ＭＳ樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）のような光学的に透明な樹脂が挙げられる。
導光板１８に混錬分散させる散乱粒子としては、アトシパール、シンコーン、シリカ、ジルコニア、誘電体ポリマなどを用いることができる。このような散乱粒子を導光板１８の内部に含有させることによって、均一で輝度むらが少ない照明光を光出射面から出射することができる。
このような導光板１８は、押出成形法や射出成形法を用いて製造することができる。

また、本発明においては、導光板１８に混錬分散される散乱粒子は、導光板１８に含まれる散乱粒子の散乱断面積をΦ［ｍ^２］、光の入射する方向に沿って導光板１８の光入射面１８ｂまたは１８ｃから光射出面１８ａに直交する方向の厚みが最大となる中央稜線１８ｆの位置までの長さ、本実施形態では光の入射する方向（導光板１８の光入射面１８ｂおよび１８ｃに垂直な方向、以下「光軸方向」ともいう）に沿った導光板１８の全長の半分の長さをＬ_Ｇ［ｍ］、導光板１８に含まれる散乱粒子の密度（単位体積あたりの粒子数）をＮ_ｐ［個／ｍ^２］、補正係数をＫ_Ｃとした場合に、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値が１．１以上であり、かつ８．２以下であり、さらに、補正係数Ｋ_Ｃの値が０．００５以上０．１以下であるという関係を満たしている。本発明の導光板１８は、このような関係を満たす散乱粒子を含んでいるので、均一で輝度むらが少ない照明光を光出射面から出射することができる。

すなわち、本発明に用いられる散乱粒子は、下記式（１）および（２）を満たすように図示例の導光板１８に混合され、分散している必要がある。
１．１≦ΦＮ_ＰＬ_ＧＫ_Ｃ≦８．２ ・・・（１）
０．００５≦Ｋ_Ｃ≦０．１ ・・・（２）
ここで、上記式（１）および（２）中、Φは散乱粒子の散乱断面積［ｍ^２］、Ｎ_ｐは散乱粒子の密度［個／ｍ^２］、Ｌ_Ｇ［ｍ］は導光板１８における入射方向に沿った長さの半分（導光板１８の最薄部分から最厚部分までの入射方向に沿った長さ）、Ｋ_Ｃは補正係数を表す。
以下に、本発明において導光板１８に混錬分散される散乱粒子が満足すべき上記式（１）および（２）について説明する。

一般的に、平行光束を等方媒質に入射させた場合の透過率Ｔは、Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ則により下記式（１１）で表される。
Ｔ＝Ｉ／Ｉ_０＝ｅｘｐ（−ρ・ｘ）・・・（１１）
ここで、ｘは距離、Ｉ_０は入射光強度、Ｉは出射光強度、ρは減衰定数である。

上記減衰定数ρは、散乱粒子の散乱断面積Φと媒質に含まれる単位体積当たりの散乱粒子数Ｎ_pとを用いて下記式（１２）で表される。
ρ＝Φ・Ｎ_ｐ・・・（１２）
したがって、導光板における光軸方向の長さをＬ_Ｇとすると、光の取出効率Ｅ_ｏｕｔは、下記式（１３）で与えられる。ここで、導光板の光軸方向の半分の長さＬ_Ｇは、導光板１８の光入射面に垂直な方向における導光板１８の一方の光入射面から導光板１８の中心までの長さとなる（すなわち、１つの光入射面に入射された光が光出射面から射出されるべき最も遠い距離ということもできる）。
また、光の取出効率とは、入射光に対する、導光板の光入射面から光軸方向に長さＬ_Ｇ離間した位置に到達する光の割合であり、例えば、図２に示す導光板１８の場合は、端面に入射する光に対する導光板１８の中心（導光板の光軸方向の半分の長さとなる中央稜線１８ｆの位置）に到達する光の割合である。
Ｅ_ｏｕｔ∝ｅｘｐ（−Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ）・・・（１３）

ここで、上記式（１３）は有限の大きさの空間におけるものであり、上記式（１１）との関係を補正するための補正係数Ｋ_Ｃを導入する。補正係数Ｋ_Ｃは、有限の空間の光学媒質中で光が伝搬する場合に経験的に求められる無次元の補正係数である。そうすると、光の取出効率Ｅ_ｏｕｔは、下記式（１４）で表される。
Ｅ_ｏｕｔ＝ｅｘｐ（−Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃ）・・・（１４）
上記式（１４）に従えば、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値が３．５のときに、光の取出効率Ｅ_ｏｕｔが３％であり、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値が４・７のときに、光の取出効率Ｅ_ｏｕｔが１％である。
この結果より、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値が大きくなると、光の取出効率Ｅ_ｏｕｔが低くなることが分かる。光は導光板の光軸方向へ進むにつれて散乱するため、光の取出効率Ｅ_ｏｕｔが低くなると考えられる。

したがって、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値は大きいほど導光板として好ましい性質であることが分かる。つまり、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値を大きくすることで、光の入射面と対向する面から射出される光を少なくし、光射出面から射出される光を多くすることができる。すなわち、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値を大きくすることで、入射面に入射する光に対する光射出面から射出される光の割合（以下「光利用効率」ともいう。）を高くすることができる。具体的には、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値を１．１以上とすることで、光利用効率を５０％以上にすることができる。
ここで、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値を大きくすると、導光板１８の光射出面１８ａから出射する光の照度むらが顕著になるが、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値を８．２以下とすることにより、照度むらを一定以下（許容範囲内）に抑えることができる。なお、照度と輝度は略同様に扱うことができる。従って、本発明においては、輝度と照度とは、同様の傾向があると推測される。

以上より、本発明の導光板のΦ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値は、上記式（１）のように、１．１以上かつ８．２以下であるという関係を満たすことが好ましく、２．０以上かつ７．０以下であることがより好ましい。また、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値は、３．０以上であればさらに好ましく、４．７以上であれば最も好ましい。
また、補正係数Ｋ_Ｃは、上記式（２）のように、０．００５以上０．１以下であることが好ましい。

以下、具体的な実施例に基づいて、本発明に用いられる散乱粒子分散導光板についてより具体的に説明し、上記式（１）および（２）の限定理由を説明する。
まず、本発明者は、図２（Ａ）および（Ｂ）に示す散乱粒子分散導光板１８を用い、散乱粒子の散乱断面積Φ、粒子密度Ｎ_ｐ、導光板の光軸方向の半分の長さＬ_Ｇ、補正係数Ｋ_Ｃを種々の値とし、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値が異なる各導光板について、計算機シミュレーションにより光利用効率を求め、さらに照度むらの評価を行った。ここで、照度むら［％］は、導光板の光射出面から射出される光の最大照度をＩ_Maxとし、最小照度をＩ_Minとし、平均照度をＩ_Aveとしたときの［（Ｉ_Max−Ｉ_Min）／Ｉ_Ave］×１００とした。
測定した結果を下記表１に示す。また、表１の判定は、光利用効率が５０％以上かつ照度むらが１５０％以下の場合を○、光利用効率が５０％より小さいまたは照度むらが１５０％より大きいの場合を×として示す。
また、図４に、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃの値と光利用効率（光入射面に入射する光に対して光射出面から射出される光の割合）との関係を測定した結果を示す。

表１および図４に示すように、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃを１．１以上とすることで、光利用効率を大きくすること、具体的には光利用効率を５０％以上とすることができ、８．２以下とすることで、照度ムラを１５０％以下にすることができることがわかる。
また、Ｋｃを０．００５以上とすることで、光利用効率を高くすることができ、０．１以下とすることで、導光板からの射出される光の照度むらを小さくすることができることがわかる。

次に、導光板に混錬分散または混合分散させる散乱微粒子の粒子密度Ｎ_ｐが種々の値の導光板を作成し、それぞれの導光板の光射出面の各位置から射出される光の照度分布を測定した。ここで、本実施形態では、粒子密度Ｎ_ｐを除いて他の条件、具体的には、散乱断面積Φ、導光板の光軸方向の半分の長さＬ_Ｇ、補正係数Ｋ_Ｃ、導光板の形状等は、同じ値とした。従って、本実施形態では、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃは、粒子密度Ｎ_ｐに比例して変化する。
このようにして種々の粒子密度の導光板について、それぞれ光射出面から射出される光の照度分布を測定した結果を図５に示す。図５は、縦軸を照度［ｌｘ］とし、横軸を導光板の一方の光入射面からの距離（導光長）［ｍｍ］とした。

さらに、測定した照度分布の導光板の側壁から射出される光の最大照度をＩ_Maxとし、最小照度をＩ_Minとし、平均照度をＩ_Aveとしたときの照度むら［（Ｉ_Max−Ｉ_Min）／Ｉ_Ave］×１００［％］を算出した。
図６に、算出した照度むらと粒子密度との関係を示す。図６では、縦軸を照度むら［％］とし、横軸を粒子密度［個／ｍ³］とした。また、図６には、横軸を同様に粒子密度とし、縦軸を光利用効率［％］とした、光利用効率と粒子密度との関係も併せて示す。

図５および図６に示すように、粒子密度を高くする、つまり、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃを大きくすると、光利用効率は高くなるが、照度むらも大きくなる。また、粒子密度を低くする、つまり、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃを小さくすると、光利用効率は低くなるが、照度むらを小さくなることがわかる。
ここで、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃを１．１以上８．２以下とすることで、光利用効率を５０％以上とし、かつ、照度むらを１５０％以下とすることができる。照度むらを１５０％以下とすることで、照度むらを目立たなくすることができる。
以上から、Φ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃを１．１以上８．２以下とすることで、光利用効率を一定以上とし、かつ照度むらも低減することができ、Ｋｃを０．００５以上とすることで、光利用効率を高くすることができ、０．１以下とすることで、導光板からの射出される光の照度むらを小さくすることができる。
以上が、本発明に用いられる散乱粒子分散導光板が、上記関係式（１）および（２）を満足するようにする理由である。

図１（Ａ）、（Ｂ）および図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施形態のバックライトユニット２では、導光板１８の両側端の光入射面１８ｂおよび１８ｃにそれぞれ密着して光混合部２０ａおよび２０ｂが設けられている。代表例として光混合部２０ａについて説明するが、光混合部２０ａは、透明な樹脂に、光を散乱する散乱粒子が混入された柱状の光学部品であり、所定間隔でアレイ状に配列された白色のＬＥＤチップ２５からカップリングレンズ２８を介して入射される光をミキシングし、導光板１８の光入射面１８ｂに入射する光をＬＥＤチップ２５の配列方向に均一な光とする機能を有する。なお、白色のＬＥＤチップ２５からなるＬＥＤアレイ２４の代わりに、ＲＧＢなど３原色の各単色のＬＥＤ素子を組み合わせて用いる場合には、光混合部２０ａは、３つの単色ＬＥＤからの各単色の光をミキシング（混合）して白色とする機能も有する。

光混合部２０ａの材料には、基本的には、導光板１８と同じ材料を用いることができ、導光板１８と同様に、内部に光を散乱させるための散乱体（散乱粒子）を含むことができる。光混合部２０ａの内部に含有させる散乱体（散乱粒子）の密度等は、導光板１８と同じであっても異なっていても良い。また、光混合部２０ａは、図２（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、ＬＥＤアレイ２４に近接して配置されるため、耐熱性の高い材料を用いて形成されることが好ましい。
なお、本実施形態では、光混合部２０ａを、導光板１８と異なる部材として設けているが、本発明はこれに限定されず、光混合部２０ａを導光板１８と一体としても良いし、同一部材で構成しても良いし、導光板１８の光入射面１８ｂ側の一部を光混合部２０ａとして用いても良い。

次に、本発明の特徴とする部分のもう１つの部分であるプリズムシート１６について説明する。
プリズムシート１６は、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、複数のプリズムを平行に配列させることにより形成された透明なフィルム状シートであり、導光板１８の光射出面１８ａから出射する光の集光性を高めて輝度を改善することができるものである。プリズムシート１６は、本発明においては、図示例のように、プリズム列が、すなわち各プリズム１６ａの頂点が、導光板１８の光射出面１８ａと対向するように、すなわち図中下向きに、配置される。また、プリズムシート１６は、本発明においては、図示例のように、そのプリズム列の延在する方向が導光板１８の光入射面１８ｂおよび１８ｃと平行になるように配置されるのが好ましい。

また、本発明においては、プリズムシート１６は、各プリズム列のプリズムの形状を所定形状に限定することにより、具体的には、各プリズムの断面の３角形の形状に応じた頂角の角度の範囲を規定することにより、導光板１８の光射出面１８ａから出射する利用効率の高い光による正面輝度を向上させることができ、従って、バックライトユニット２の光利用効率および正面輝度を向上させることができる。
ここで、図７（Ａ）および（Ｂ）に、それぞれ本発明において用いられるプリズムシートのプリズムの断面形状の一実施例を拡大して模式的に示す。
まず、本発明においては、図７（Ａ）に示すように、対称プリズムシート１６のプリズム１６ａの断面形状が二等辺三角形である場合、すなわち、プリズム１６ａの頂角θが長さの等しい二本の直線（等辺）によって成されている場合には、対称プリズムシート１６は、プリズム１６ａの頂角θが、下記式（３）を満たすように形成される。
５５°≦θ≦８０° ・・・（３）
（式中、θは、プリズム１６ａの形状が二等辺三角形であり、この二等辺三角形の長さの等しい２本の直線（２辺）の成す頂角を表す。）
本発明において、対称プリズムシート１６のプリズム１６ａの二等辺三角形の頂角θを５５°以上８０°以下に限定する理由は、この頂角θが上記式（３）を満足する範囲内であれば、正面輝度を向上させることができるからである。

一方、図７（Ｂ）に示すように、本発明においては、非対称プリズムシート１６のプリズム１６ｂの頂角（θ_１＋θ_２）が、二本の異なる長さの直線（長さの異なる２辺）によって成されている場合には、非対称プリズムシート１６は、プリズム１６ｂの頂角（θ_１＋θ_２）は、下記式（４）を満たすように形成される。
０°≦θ_１≦１５°かつ３０°≦θ_２≦４５°・・・（４）
（式中、θ_１は、プリズム１６ｂの頂角（θ_１＋θ_２）の頂点からプリズム１６ｂの底辺を結ぶ垂線と長さの異なる２つの直線のうちの片方の直線とが成す角度を現し、θ_２は、この垂線と長さの異なる２つの直線のうちの他方の直線とが成す角度を表す。）
なお、図示例において、θ_１は、プリズム１６ｂの頂角（θ_１＋θ_２）の頂点からプリズム１６ｂの底辺（プリズムシート１６の平面）を結ぶ垂線と、頂角（θ_１＋θ_２）を成す長さの異なる直線のうちの片方の直線、すなわち、図７（Ｂ）中では、図中左側に位置するプリズム１６ｂの斜辺とが成す角度を表し、θ_２は、前記垂線と頂角（θ_１＋θ_２）を挟む長さの異なる直線のうち他方の直線、すなわち、図７（Ｂ）中では、図中右側に位置するプリズム１６ｂの斜辺とが成す角度を表す。
本発明において、プリズム１６ｂの３角形の頂角（θ_１＋θ_２）を構成するθ_１を０°以上１５°以下、かつθ_２を３０°以上４５°以下に限定する理由は、この角度θ_１およびθ_２が上記式（４）を満足する範囲内であれば、バックライト２の正面輝度を向上させることができるからである。

ところで、従来技術では、プリズムシートは、通常、光の射出方向に向かってプリズム列のプリズムが凸となるように配置されるもの、例えば、プリズム列のプリズムの頂点が光の射出方向に向かい、その頂角が９０°（図中、上凸９０°（例えば、スリーエム（３Ｍ）社製のベフ（ＢＥＦ）））が用いられている。
これに対し、本発明では、薄型化および大型化を同時に実現するために、両端側の光入射面が薄く、中央部分が厚い逆楔形状であり、内部に散乱粒子を分散させた導光板によって、裏面の傾斜面による反射と内部の散乱とによって光を取り出すため、光出射面から取り出される光の方向は、全反射条件に依存し、法線方向を０度と定義すると、光出射面からの出射光の出射角度は、７５°以上の非常に大きな角度（進行方向に寝た状態で出射する）となる。このため、上記従来技術で用いる上凸プリズムのプリズムシートでは、導光板からの出射光を「屈折」により正面方向に変換することが困難となる。

このため、本発明においては、導光板からの出射角度の大きな出射光を「全反射」によって正面方向に変換するために、光の射出方向に向かってプリズム列のプリズムが凹となるように配置される（図中、下凸）プリズムシートを用いる必要がある。
また、本発明では、光の出射方向を正面方向に効率よく変換するプリズムシートのプリズム条件は、まず、上記式（３）または（４）のプリズム角度条件を満たす必要がある。すなわち、本発明において、内部散乱粒子分散逆楔形状導光板と組み合わせて用いられるプリズムシートは、対称（二等辺三角形プリズム）プリズムシートの場合には、上記式（３）のプリズム角度条件を満たす必要があり、非対称のプリズムシートの場合には、上記式（４）のプリズム角度条件を満たす必要がある。

本発明においては、上述のように、内部散乱粒子分散逆楔形状導光板１８を用いて、光の利用効率を向上させ、これに組み合わせて、プリズム１６ａまたは１６ｂの形状によって頂角の角度を規定した対称または非対称プリズムシート１６を用いて、従来用いられていた上凸プリズムシートより、出射する光の方向性を正面方向とし、集光性を高めて、正面輝度を向上させることにより、光の利用効率および正面輝度を同時に向上させることができる。こうして、本発明では、従来の導光板を用いる技術では達成できない光の利用効率および正面輝度を同時に実現することができる。

さらに、本発明においては、上記式（１）および（２）を満たす導光板の内部散乱条件（具体的には、導光板系内の濁度条件）に対応して、正面輝度を最大化するプリズムシート１６のプリズム角度を適宜選択するのが好ましい。すなわち、プリズムシート１６のプリズム１６ａまたは１６ｂの頂角θ、またはθ_１およびθ_２は、導光板１８に分散された散乱粒子の濃度に応じて決定されるのが好ましい。
図８に、本発明に用いられる導光板に含有させる散乱粒子の濃度とプリズムシートのプリズムの頂角の角度との関係の一例を示す。
なお、図８は、導光板１８に含有される散乱粒子の濃度と対称プリズムシート１６のプリズム１６ａの形状が二等辺三角形である場合のプリズム１６ａの頂角θとの関係を示すグラフであり、高い光利用効率を達成するために導光板１８に含有させる散乱粒子の濃度に対して、出射光の正面輝度を最大化する対称プリズムシート１６のプリズム１６ａの頂角θが存在することを示すものである。

したがって、本発明に用いられる導光板１８の内部に含有させ、分散させる散乱粒子の濃度に対して、図８に示すグラフから、正面輝度を最大化することができる頂角θのプリズム１６ａを持つ対称プリズムシート１６を用いることにより、高い光の利用効率に対して最大化された正面輝度を達成することができる。
なお、種々の導光板および種々のプリズムシートの組み合わせに対して、図８に示すような導光板内の散乱粒子の濃度とプリズムシートのプリズムの頂角との関係を予め求めておくことにより、高い光の利用効率を達成する導光板内の散乱粒子の濃度に対して、最大化された正面輝度を達成する正面輝度を最大化する対称プリズムシート１６のプリズム１６ａの頂角を求めることができるので、高い光の利用効率および高い正面輝度を同時に達成することができる。

なお、本実施形態においては、上記式（３）および（４）を満たす複数の三角プリズム列が透明な樹脂シート上に配置されたプリズムシート１６を用いるのが好ましいが、プリズムシート１６に加え、さらに、他のプリズムシート、例えば、プリズム列が直交する方向に形成されたプリズムシートを用いても良いし、あるいは、上述したプリズムシート１６の代わりに、プリズムに類する光学素子や、例えばレンチキュラーレンズ、凹レンズ、凸レンズ、ピラミッド型などのレンズ効果を有する光学素子等が規則的に配置されたシートを、これらの光学素子が導光板１８の光射出面１８ａと対向するように、すなわち図中下向きに配置して用いても良い。

次に、拡散フィルム１４について説明する。
拡散フィルム１４は、プリズムシート１６から出射される光の配向分布を制御し、高い正面輝度を維持し、高い面内均一性を達成するためのものであり、図１（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、プリズムシート１６に対して導光板１８と逆側、すなわち、導光板１８に対してプリズムシート１６よりも、偏光分離シート１３側、すなわち液晶パネル４の側に配置される。
ここで、プリズムシート１６は、プリズム列が形成されていない裏面、すなわち図中上側の面が平面状をなすので、拡散フィルム１４は、プリズムシート１６の平面状の裏面、すなわち、図中上側の平面に対向して配置される。

なお、本発明においては、拡散フィルム１４として、以下に示す拡散条件を満たす拡散フィルムを用いるのが好ましい。本発明においては、このような拡散条件を満たす拡散フィルムを用いることにより、出射光の配向分布を制御して、高い正面輝度を維持し、高い面内均一性を達成することができる。
まず、強度Ｐ_０を有する光線が拡散フィルム１４を透過した際、拡散角度φでの透過拡散光の強度Ｐ（φ）は、下記式（５）で表すことができる。なお、下記式（５）は、拡散角度標準偏差σをパラメータとする透過拡散光の相対強度Ｐ（φ）／Ｐ_０として、図９のように表わすことができる。

（上記式（５）中、φは、拡散角度または出射角度を表し、σは、拡散角度標準偏差を表す。）

このとき、本発明において用いる拡散フィルム１４の拡散条件は、上述した内部散乱粒子分散逆楔形状導光板１８と組み合わせた際の出射光の配向分布が、正面から広角度になるにつれ、その強度がなだらかに減少することを好ましい条件としている。したがって、出射光の強度がある角度において極小や極大を持つような配向分布は、好ましくない条件となる。
このため、上記式（５）を満たすような拡散フィルム１４を上述した内部散乱粒子分散逆楔形状導光板１８と組み合わせたときの出射光の強度分布をＬ（φ）［ｃｄ／ｍ^２］とするとき、拡散条件は、配向評価パラメータＳ（σ）を用いて、下記式（６）で表すことができ、本発明の拡散フィルム１４に要求される拡散条件は、配向評価パラメータＳ（σ）が、下記式（７）を満たすのが好ましい。

（上記式（６）中、φは、拡散角度または出射角度を表し、σは、拡散角度標準偏差を表す。）

ここで、出射光の強度分布Ｌ（φ）は、上述の内部散乱粒子分散逆楔形状導光板１８、下凸プリズムシート１６および拡散フィルム１４とをユニット化した導光板組立体を用いた面状照明ユニットからの出射輝度分布であり、例えば、輝度計で評価した面状照明ユニットからの出射輝度分布である。具体的には、出射光の強度分布Ｌ（φ）は、角度分布を−９０°〜９０°まで、一定角度、例えば、１°、５°、１０°毎に輝度計、例えば、トプコン社製ＢＭ−７ｆａｓｔなどの市販の色彩輝度計で測定した離散的な数値データによって与えられるものである。したがって、上記式（６）で配向評価パラメータＳ（σ）を求める場合には、拡散角度標準偏差σが所定の値（拡散度）の拡散フィルムを用いた場合の面状照明ユニットからの出射輝度分布を角度分布に応じて測定した数値を用いて数値計算すれば良いし、あるいは、測定輝度値から出射光の強度分布Ｌ（φ）を表す関数式を近似し、得られた関数式を用いて上記式（６）を演算すれば良い。
すなわち、本発明においては、面状照明ユニットからの出射した輝度分布を評価し、その結果として求められた配向評価パラメータＳ（σ）が、上記式（７）を満足するか否かによって、出射光の強度を正面から広角度になるにつれてなだらかに減少させることを可能とし、すなわち、明暗を感じさせない光を出射する導光板組立体およびこれを用いる面状照明装置を実現することができるか否かの判断をすることができる。

ここで、上記式（６）で示される配向評価パラメータＳ（σ）と拡散角度標準偏差σとの関係をグラフで示すと、図１０のように表すことができる。図１０は、拡散フィルムの拡散条件を変化させた際の配向評価パラメータＳ（σ）を示すものであるので、拡散フィルムの拡散条件を変えることで、配向評価パラメータＳ（σ）を制御可能であり、これにより、拡散フィルムによる出射光の配向分布を好ましいものとすることができる。
図１１に、プリズムシート１６および拡散フィルム１４を使用した際の出射光の配向分布の一例を示す。例えば、図１１に示す例においては、プリズムシート１６のみでは、視野角３０度付近において、輝度、すなわち出射光の強度が低下して、暗線が発生する場合があると、面状照明装置の機能としては好ましくないが、このような場合であっても、拡散条件として、拡散角度標準偏差σが１０となる拡散フィルムを使用することで配向分布を改善することができる。
このような拡散フィルム１４を用いることにより、出射光の強度分布を正面から広角度になるにつれてなだらかに減少させ、すなわち、明暗を感じさせない出射光を出射することができる。

なお、本発明者は、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すバックライトユニット２の高原１２ａおよび１２ｂ、導光板１８、光混合部２０ａおよび２０ｂを用い、プリズムシートの構成を、比較例１として、通常用いられる上凸頂角θ９０°の対称プリズムシート（３Ｍ社製ＢＥＦ）、実施例１として、本発明の下凸頂角θ６０°の対称プリズムシート１６および実施例２として、本発明の下凸頂角（θ_１＋θ_２）（１０°＋３０°）の非対称プリズムシート１６に変えて、得られる光利用効率および正面輝度の比較を行った。
その結果を表２に示す。なお、光利用効率は比較例１の数値にて規格化したものを表している。
ここで、各例に用いた導光板１８は、同一なものであり、形状および内部の散乱条件を統一した。散乱粒子は、 シリコーン樹脂微粒子を用いた。

表２の結果より、実施例１および２は、比較例１に対して、光利用効率を低下させることなく正面輝度が向上することがわかる。すなわち、実施例１および２に用いたプリズムシート１６は、比較例１に用いたプリズムシートと比較すると、光利用効率を低下させることなく正面輝度が向上させることが可能であることがわかる。特に、実施例２に用いたプリズムシート１６は、比較例１に用いたプリズムシートに比べて、光利用効率を向上させるとともに、正面輝度を飛躍的に向上させることができることが分かる。

なお、拡散フィルム１４は、フィルム状部材に光拡散性を付与することにより形成される。フィルム状部材は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレート、ＭＳ樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）のような光学的に透明な樹脂を材料から形成することができる。
拡散フィルム１４の製造方法は、特に限定されないが、例えば、フィルム状部材の表面に微細凹凸加工や研磨による表面粗化を施して拡散性を付与したり、シリカ、酸化チタンもしくは酸化亜鉛等の顔料、または、樹脂、ガラスもしくはジルコニア等のビーズ類などの光を散乱させるための材料をバインダとともに表面に塗工したり、上記の透明樹脂中に光を散乱させる前述の顔料またはビーズ類を混練することで形成される。他には、反射率が高く光の吸収が低い材料で、例えば、Ａｇ、Ａｌのような金属を用いて形成することもできる。
本発明において、拡散フィルム１４としては、マットタイプやコーティングタイプの拡散フィルムを用いることもできる。

拡散フィルム１４は、プリズムシート１６の平面状の裏面に、直接載置しても良いし、所定の距離だけ離して配置されてもよい。その結果、拡散フィルム１４は、プリズムシート１６をその間に介在させ、導光板１８の光射出面１８ａから一定の距離だけ離して配置されることになるが、その距離は、導光板１８の光射出面１８ａからの光量分布に応じて適宜変更することができる。
このように、プリズムシート１６をその間に介在させて、拡散フィルム１４を導光板１８の光射出面１８ａから所定の間隔だけ離すことにより、導光板１８の光射出面１８ａから射出する光が、光射出面１８ａとプリズムシート１６および拡散フィルム１４の間で更にミキシング（混合）される。これにより、拡散フィルム１４を透過して、液晶表示パネル４を照明する光の輝度を、より一層均一化することができる。
なお、プリズムシート１６および拡散フィルム１４を導光板１８の光射出面１８ａから所定の間隔だけ離す方法としては、例えば、拡散フィルム１４プリズムシート１６と導光板１８との間や、プリズムシート１６と拡散フィルム１４との間にスペーサを設ける方法などを用いることができる。

また、本発明においては、プリズムシート１６のプリズム列は、導光板１８の光射出面１８ａに対面していることから、プリズムシート１６の裏面は平面であるので、このプリズムシート１６の平面状の裏面に、拡散フィルム１４と同様の拡散機能を有する拡散層、すなわち、上記式（５）、（６）および（７）を満たす拡散条件を持つ拡散層を直接形成し、拡散層をプリズムシート１６と一体化しても良い。この拡散層は、プリズムシート１６のベースを透明樹脂シートで形成し、透明樹脂シートの平面状の裏面に上述した方法により、拡散性を付与すれば良い。
こうして、プリズムシート１６と拡散層とを一体化して形成したプリズムおよび拡散複合シート（フィルム）を用いることにより、出射光の配向分布を制御して、高い正面輝度および高い面内均一性を維持したまま、部品点数の削減を達成でき、コスト低減等を達成することができる。

次に、偏光分離フィルム１３について説明する。
偏光分離フィルム１３は、拡散フィルム１４の光射出面から出射する光のうち、所定の偏光成分、例えば、ｐ偏光成分を選択的に透過させ、それ以外の偏光成分、例えばｓ偏光成分の殆どを反射させることができるものである。偏光分離フィルム１３は、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、拡散フィルム１４の光射出面側、したがって、拡散フィルム１４と液晶パネル４との間に、すなわち拡散フィルム１４に対して、導光板１８（プリズムシート１６）の逆側に配置されている。ここで、偏光分離フィルム１３は、自身で反射した光を導光板１８に再度入射させて、再利用させることができるので、光の利用効率を高め、輝度を格段に向上させることができる。かかる偏光分離フィルム１３は、例えば透明樹脂に針状粒子を混錬して分散させて得られた板材を延伸させて、針状粒子を所定の方向に配向させることによって得られる。偏光分離フィルム１３としては、公知のものを用いることができる。

なお、図示例では、偏光分離フィルム１３を拡散フィルム１４の光射出側に配置しているが、本発明はこれに限定されず、導光板１８の光射出面１８ａの直上に配置しても良いし、導光板１８の光射出面１８ａ上に直接同様な偏光分離機能を有する偏光分離層を形成しても良い。なお、偏光分離層を導光板１８の光射出面１８ａ上に直接形成して一体化する場合には、導光板１８の製造時にその光射出面１８ａに偏光分離層を圧着または融着させて一体化させるのが好ましい。これにより、導光板１８の光射出面１８ａと偏光分離層との間に空気を介在させることなく、互いを密着させることができる。
なお、導光板１８の光射出面１８ａ上に偏光分離層を一体化して形成する場合にも、その外側に向かって、すなわち液晶パネル４側に向かって、プリズムシート１６および拡散フィルム１４、あるいは、裏面に拡散層が形成されたプリズムシート１６が配置される。
こうして、偏光分離層を導光板１８の光射出面１８ａ上に一体化して形成した偏光分離層付き導光板１８を用いることにより、部品点数の削減を達成でき、コスト低減等を達成することができる。

次に、バックライトユニット２の反射シート２２について説明する。
反射シート２２は、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、導光板１８の傾斜面１８ｂおよび１８ｃから漏洩する光を反射して、再び導光板１８に入射させるものであり、光の利用効率を向上させることができる。反射シート２２は、導光板１８の傾斜面１８ｂおよび１８ｃの反対側の面をそれぞれ覆うように形成される。
反射シート２２は、導光板１８の傾斜面１８ｂと光入射面１８ｃの反対側の面とから漏洩する光を反射することができるものであれば、どのような材料で形成されてもよく、例えば、ＰＥＴやＰＰ（ポリプロピレン）等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。

本発明に係る導光板ユニットおよび面状照明装置（バックライトユニット）は、基本的に以上のように構成される。
以上、本実施形態のバックライトユニット２および液晶表示装置１０の導光板１８、プリズムシート１６、拡散フィルム１４、偏光分離フィルム１３、光源１２ａおよび１２ｂなどの各構成要素について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態においては、光源１２ａおよび１２ｂとして、蛍光物質を用いてＬＥＤが発する光を白色光に変換する白色のＬＥＤチップ２５をアレイ状に配列したＬＥＤアレイ２４を用いているけれども、ＬＥＤチップ２５の代わりに、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）などの１次独立な３色、すなわち３原色の各単色のＬＥＤを１素子化した白色ＬＥＤ素子や１チップ化した白色のＬＥＤチップを用いても良いし、ＬＥＤアレイ２４の代わりに、１次独立な３色の各単色のＬＥＤ素子を組み合わせて近接配置して白色となるようにした１組のＬＥＤを多数組配列してＬＥＤアレイとして用いても良い。
例えば、ＲＧＢの３色のＬＥＤ素子（以下、単位に、ＬＥＤという）を用い、カップリングレンズにより各ＬＥＤが発する光を混合（ミキシング）することにより白色光を得ても良い。

以下に、３色のＬＥＤを用いた光源の一例を説明する。図１２は、３色のＬＥＤを用いた光源の概略構成図である。
光源１１は、図１において、光源１２ａおよび１２ｂの代わりに用いられるものであるが、図１２に示すように、ＬＥＤアレイ２９とカップリングレンズ４０を備える。
ＬＥＤアレイ２９は、ＲＧＢの３種類の発光ダイオード、すなわち、Ｒ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６を用いて形成される複数組のＲＧＢ−ＬＥＤ３０が一列に配置されて構成されている。図１２に、複数組のＲＧＢ−ＬＥＤ３０の配置の様子が模式的に示されている。図１２に示すように、１組のＲＧＢ−ＬＥＤ３０においては、Ｒ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６が正三角形状に組み合わされ、ＬＥＤアレイ２９においては、交互に逆向きの正三角形状の組み合わせとなるように、規則的に配置されている。

また、図１３に示すように、ＲＧＢ−ＬＥＤ３０は、Ｒ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６からそれぞれ出射する光が所定の位置において交差するように、３種類のＬＥＤ（Ｒ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６）の光軸の向きが調整されている。このように３種類のＬＥＤを調整することによって、それらＬＥＤの光が混色されて白色光とされる。
３原色のＬＥＤ（Ｒ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６）を用いて構成されたＲＧＢ−ＬＥＤ３０は、従来バックライト用光源として使用される冷陰極管（ＣＣＦＬ）と比較して色再現領域が広く色純度が高いため、このＲＧＢ−ＬＥＤ３０をバックライト用光源として使用した場合には、従来よりも色再現性が高くなり、鮮やかな色彩の画像を表示することが可能になる。

図１２および図１３に示すように、カップリングレンズ４０として、ＲＧＢ−ＬＥＤ３０の各ＲＧＢ−ＬＥＤ３２、３４、３６の光射出側に、３つのボールレンズ４２、４４および４６が配置されている。ボールレンズ４２、４４および４６は、各ＲＧＢ−ＬＥＤ３２、３４、３６に対応して配置されている。すなわち、１組のＲＧＢ−ＬＥＤ３０について３つのボールレンズ４２、４４および４６が組み合わされて用いられている。Ｒ−ＬＥＤ３２、Ｇ−ＬＥＤ３４およびＢ−ＬＥＤ３６の各々から出射した光は、ボールレンズ４２、４４および４６によって平行光にされる。そして、所定の位置で交わり、ミキシングされて白色光にされた後、導光板１８の光混合部２０ａおよび２０ｂに入射する。３つのボールレンズ４２、４４および４６を組み合わせて用いたカップリングレンズは、３軸を持ったレンズであり、ＲＧＢ−ＬＥＤ３０の各ＬＥＤ３２、３４、３６の光を１点に絞り込んでミキシングして白色光とすることができる。

また、導光板１８の光入射面１８ｂおよび１８ｃにそれぞれ対向するようにＬＥＤアレイを配置せずに、ライトガイドを用いてＬＥＤアレイの各ＬＥＤまたは各ＬＥＤチップが発する光を導光板に導いてもよい。ライトガイドは、光ファイバや、透明樹脂からなる導光路等を用いて構成することができる。
光源としてＬＥＤアレイを用い、そのＬＥＤアレイを導光板１８の側面近傍に配置した場合には、ＬＥＤアレイを構成する各ＬＥＤの発熱により導光板１８が変形したり、溶融する恐れがある。そこで、ＬＥＤアレイを導光板１８の側面から離れた位置に配置し、ライトガイドを用いてＬＥＤが発する光を導光板１８に導くことにより、ＬＥＤの発熱による導光板１８の変形および溶融を防止することができる。

なお、上記各実施形態においては、ＬＥＤチップ２５などを用いるＬＥＤアレイ２４や複数組のＲＧＢ−ＬＥＤ３０からなるＬＥＤアレイ２９などを用いているが、本発明はこれに限定されず、上記式（８）の条件を満たせば、ＬＥＤやＬＥＤアレイの代わりに、ＬＤやＬＤアレイなどを全く同様に用いても良い。
このほか、光源１２としては、蛍光管、冷陰極管、熱陰極管、外部電極管等の種々光源を用いることも可能であるが、本発明においては、ＬＥＤやＬＤを用いるのが好ましい。

また、上記実施形態においては、導光板として、散乱粒子が分散された透明樹脂製で、矩形状の光出射面を持ち、両側端が薄く、その中央部分が最も厚く、両側に傾斜する逆楔形導光板１８を用いているが、本発明はこれに限定されず、上記式（１）および（２）の条件を満たすものであれば、種々の加工が施されていても良いし、また、可塑化されてフレキシブルであっても良いし、形状が異なっていても良い。

例えば、図１４に示すように、導光板１８の傾斜面１８ｄおよび１８ｅに複数の拡散反射体４８を所定パターンで、具体的には、導光板１８の光入射面１８ｂおよび１８ｃ側の密度が低く、光入射面１８ｂおよび１８ｃから中央稜線１８ｆに向かうに従って次第に密度が高くなるようなパターンで、例えば印刷により形成してもよい。このような拡散反射体４８を所定パターンで導光板１８の傾斜面１８ｄおよび１８ｅに形成することにより、導光板１８の光射出面１８ａにおける輝線の発生やムラを抑制することができる。また、拡散反射体４８を導光板１８の傾斜面１８ｄおよび１８ｅに印刷する代わりに、拡散反射体４８が所定パターンで形成された薄いシートを導光板１８の傾斜面１８ｄおよび１８ｅと反射シート２２との間に配置してもよい。なお、拡散反射体４８の形状は、矩形、多角形、円形、楕円形、などを任意の形状にすることができる。

ここで、拡散反射体としては、例えば、光を散乱させるシリカ、酸化チタンもしくは酸化亜鉛等の顔料、または、樹脂、ガラスもしくはジルコニア等のビーズ類などの光を散乱させるための材料をバインダとともに塗工した物や、表面に微細凹凸加工や研磨による表面粗化パターンでもよい。他には反射率が高く光の吸収が低い材料で、例えば、Ａｇ、Ａｌのような金属を用いることもできる。また、拡散反射体として、スクリーン印刷、オフセット印刷等で用いられる、一般的な白インクも用いることができる。一例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸亜鉛、硫酸バリウム等を、アクリル系バインダや、ポリエステル系バインダ、塩化ビニル系バインダ等に分散したインク、酸化チタンにシリカを混合し拡散性を付与したインクを用いることができる。

また、本実施形態では、拡散反射体を光入射面から離れるに従って疎から密にしたが、本発明はこれに限定されず、輝線の強さや広がり、必要な出射光の輝度分布等に応じて適宜選択することができ、例えば、傾斜面全面に均一な密度に配置しても、光入射面から離れるに従って密から疎に配置してもよい。また、このような拡散反射体を印刷により形成する代わりに、拡散反射体の配置位置に対応する部分を砂擦り面として荒らしてもよい。
なお、図１４の導光板では、傾斜面に拡散反射体を配置したが、本発明は、これに限定されず、必要に応じて、光入射面以外の任意の面に配置してよい。例えば、光射出面に配置してもよく、また、傾斜面と光入射面の反対側の面とに配置してもよい。

また、導光板１８を製造する前述した透明樹脂に可塑剤を混入して、導光板１８自体をフレキシブルにすることができる。
このように、透明樹脂と可塑剤とを混合した材料で導光板を作製することで、導光板１８をフレキシブルにすること、つまり、柔軟性のある導光板１８とすることができ、導光板１８を種々の形状に変形させることが可能となる。特に、導光板１８をより薄型化することで、導光板１８をさらにフレキシブルにすることができる。従って、導光板１８の表面を種々の曲面に形成することができる。
これにより、このようなフレキシブルな導光板１８とフレキシブル液晶とを組み合わせて、フレキシブルＬＣＤモニター、フレキシブルテレビ（ＴＶ）とすることができる。また、例えばフレキシブルな、導光板１８、またはこの導光板１８を用いた面状照明装置を電飾（イルミネーション）関係の表示板として用いる場合に、曲率を持つ壁にも装着することが可能となり、導光板１８をより多くの種類、より広い使用範囲の電飾やＰＯＰ（ＰＯＰ広告）等に利用することができる。

ここで、可塑剤としては、フタル酸エステル、具体的には、フタル酸ジメチル（ＤＭＰ）、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル（ＤＯＰ（ＤＥＨＰ））、フタル酸ジノルマルオクチル（ＤｎＯＰ）、フタル酸ジイソノニル（ＤＩＮＰ）、フタル酸ジノニル（ＤＮＰ）、フタル酸ジイソデジル（ＤＩＤＰ）、フタル酸混基エステル（Ｃ_６〜Ｃ_１１）（６１０Ｐ、７１１Ｐ等）、フタル酸ブチルベンジル（ＢＢＰ）が例示される。また、フタル酸エステル以外にも、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、アジピン酸ジイソノニル（ＤＩＮＡ）、アジピン酸ジノルマルアルキル（Ｃ_{６、８、１０}）（６１０Ａ）、アジピン酸ジアルキル（Ｃ_７、９）（７９Ａ）、アゼライン酸ジオクチル（ＤＯＺ）、セバシン酸ジブチル（ＤＢＳ）、セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）、リン酸トリクレシル（ＴＣＰ）、アセチルクエン酸トリブチル（ＡＴＢＣ）、エポキシ化大豆油（ＥＳＢＯ）、トリメリット酸トリオクチル（ＴＯＴＭ）、ポリエステル系、塩素化パラフィン等が例示される。

また、上記実施形態においては、導光板として、矩形状の光出射面１８ａの対向する両側端（２辺部）に最も厚みの薄い光入射面１８ｂおよび１８ｃを有し、最も厚みの厚くなる両者の中央部分に中央稜線１８ｆを形成し、その両側に傾斜面１８ｄおよび１８ｅを備える両側に傾斜する逆楔形導光板（両側傾斜導光板）１８を用いているが、本発明はこれに限定されず、両側傾斜導光板１８の代わりに、矩形状の光出射面の片側端（１辺部）のみに最も厚みの薄い１つの光入射面を有し、光入射面からこれに対向する他端面に向かって厚くなり、他端面で最も厚く、光入射面と他端面との間に１つの傾斜面を備える片側傾斜導光板を用いても良いし、矩形状の光出射面の４側端（４辺部）に最も厚みの薄い４つの光入射面を有し、これらの４つの光入射面から中央に向かって厚くなり、中央点（中心）で最も厚く、４つの光入射面と中央点との間に４つの傾斜面を備える角錐状の導光板を用いても良い。

図１５に、本発明の他の実施形態である片側傾斜導光板を用いるバックライトユニットを示す。
なお、図１５に示すバックライトユニット５０は、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すバックライトユニット２と、導光板および反射シートの形状が異なり、また、光源および光混合部が片面のみに配置されている点を除いて、同様の構成を有するものであるので、同様の構成要素には同様な参照符号を付し、その詳細な説明は省略し、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明は省略する。
図１５に示すように、本実施形態のバックライトユニット５０は、光源１２と、偏光分離フィルム１３と、拡散フィルム１４と、プリズムシート１６と、導光板５２と、光混合部２０と、反射シート５４とを有する。
光源１２は、光源１２ａおよび１２ｂと同じものを、光混合部２０は、光混合部２０ａおよび２０ｂと同じものを用いることができる。

導光板５２は、図１５に示すように、略矩形形状の平坦な光射出面５２ａと、この矩形状の光射出面５２ａの１つの端部、すなわち１辺において光射出面５２ａと略直交するように設けられる１つの光入射面５２ｂと、光射出面５２ａの反対側に位置し、光射出面５２ａに対して所定の角度で傾斜する傾斜面５２ｃとを有している。導光板５２は、光入射面５２ｂから離れるに従って厚さが厚くなっており、光入射面５２ｃが最も薄く、光入射面５２ｃの反対側の側端面５２ｄが最も厚くなっている。なお、この導光板５２においても、光射出面５２ａに対する傾斜面５２ｃの傾斜角度は特に限定されないのはいうまでもないことである。光入射面５２ｂには、それぞれ、光源１２の各ＬＥＤアレイ２４が対向するように配置され、光源１２の各ＬＥＤアレイ２４からの光が、それぞれ光混合部２０を介して入射される。

反射シート５４は、導光板５２の傾斜面５２ｃおよび他端面５２ｄを覆うようにして配置される。
こうして、図１５に示す導光板５２では、光入射面５２ａから入射した光は、導光板５２の内部に含まれる上述の散乱粒子によって散乱されて、直接、もしくは散乱されつつ、導光板５２内部を通過し、それぞれ傾斜面５２ｃで反射された後、光射出面５２ａから出射される。このとき、傾斜面５２ｃおよび他端面５２ｄから一部の光が漏出する場合もあるが、漏出した光は、反射シート５４によって反射され、再び導光板５２の内部に入射する。
なお、導光板５２および反射シート５４は、その構造や形状において、上述した導光板１８および反射シート２２と異なるのみであるので、その機能や材料などの、構造や形状以外の構成は、同一のものを用いれば良い。
したがって、図１５に示す導光板５２およびバックライトユニット５０も、図１および図２に示す導光板１８およびバックライトユニット２と同様な機能を持ち、同様な効果を奏するものである。

図１６に、本発明の他の実施形態である角錐状の導光板を用いるバックライトユニットを示す。
なお、図１６に示すバックライトユニット６０は、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すバックライトユニット２と、導光板および反射シートの形状が異なり、また、光源および光混合部が矩形状の光出射面の４側端（４辺部）に配置されている点を除いて、同様の構成を有するものであるので、同様の構成要素には同様な参照符号を付し、その詳細な説明は省略し、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明は省略する。
図１６に示すように、本実施形態のバックライトユニット６０は、光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄと、偏光分離フィルム１３と、拡散フィルム１４と、プリズムシート１６と、導光板６２と、光混合部２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄと、反射シート６４とを有する。
光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄは、図１に示す光源１２ａおよび１２ｂと同じものを、光混合部２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄは、光混合部２０ａおよび２０ｂと同じものを用いることができる。

導光板６２は、図１６に示すように、略矩形形状の平坦な光射出面６２ａと、この矩形状の光射出面６２ａの互いに対向する２組の２つの端部、したがって、４つの側端部、すなわち４辺部において光射出面６２ａと略直交し、互いに対向するように設けられる２組の２つの光入射面、したがって４つの光入射面６２ｂ、６２ｃ、６２ｄおよび６２ｅと、光射出面６２ａの反対側に位置し、４つの光入射面６２ｂ、６２ｃ、６２ｄおよび６２ｅからその中心（中央点）に向って、光射出面６２ａに対して所定の角度で傾斜する傾斜面６２ｆ、６２ｇ、６２ｈおよび６２ｉとを有している。
したがって、傾斜面６２ｆ、６２ｇ、６２ｈおよび６２ｉは、それぞれ略二等辺三角形状で、光射出面６２ａに直交する方向の導光板６２の厚みがそれぞれ光入射面６２ｂ、６２ｃ、６２ｄおよび６２ｅから離れ、その中心に向かうに従って厚くなるように、それぞれ光射出面６２ａに対して傾斜しており、導光板６２の中心（中央点）において交わり、中央点６２ｊを形成する。その結果、導光板６２は、４つの光入射面６２ｂ、６２ｃ、６２ｄおよび６２ｅにおいて、最も薄く、中央点６２ｊに向かって厚くなり、中央点６２ｊにおいて、最も厚く（最大厚みと）なる４角錐形状である。なお、この導光板６２においても、光射出面６２ａに対する傾斜面６２ｆ、６２ｇ、６２ｈおよび６２ｉのそれぞれの傾斜角度は、特に限定されないのはいうまでもない。４つの光入射面６２ｂ、６２ｃ、６２ｄおよび６２ｅには、それぞれ、光源１２の各ＬＥＤアレイ２４が対向するように配置され、光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄの各ＬＥＤアレイ２４からの光が、それぞれ光混合部２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄを介して入射される。

なお、導光板６２の裏面の中央点６２ｊは、４つの傾斜面６２ｆ、６２ｇ、６２ｈおよび６２ｉが交わり、尖った頂点部分（交点部分）を形成するため、場合によっては、導光板１８の光射出面１８ａにおいて、中央点６２ｊ（頂点部分）に対応した暗点が発生し、目視されることがある。この場合には、中央点６２ｊを丸めて断面の頂点に丸み（Ｒ）を付けて、暗線の発生を防止し、あるいは、暗線の発生を抑制して、目視されないもしくは目視されにくくするのが好ましい。さらに、４つの傾斜面６２ｆ、６２ｇ、６２ｈおよび６２ｉの内の２つが互いに交わり、４つの光入射面６２ｂ、６２ｃ、６２ｄおよび６２ｅの内の２つが互いに交わる４つの交線の端点から中央点６２ｊまで４つの尖った稜線が形成されるので、この稜線部分における暗線の発生を防止するために、同様に、稜線部分を丸めるのが好ましい。

反射シート６４は、４角錐形状の導光板６２の４角錐面をなす傾斜面６２ｆ、６２ｇ、６２ｈおよび６２ｉを覆うようにして配置される４角錐面形状の反射シートである。
こうして、図１６に示す導光板６２では、光入射面６２ａから入射した光は、導光板６２の内部に含まれる上述の散乱粒子によって散乱されて、直接、もしくは散乱されつつ、導光板６２内部を通過し、それぞれ傾斜面６２ｆ、６２ｇ、６２ｈおよび６２ｉで反射された後、光射出面６２ａから出射される。このとき、傾斜面６２ｆ、６２ｇ、６２ｈおよび６２ｉから一部の光が漏出する場合もあるが、漏出した光は、反射シート６４によって反射され、再び導光板６２の内部に入射する。
なお、導光板６２および反射シート６４は、その構造や形状において、上述した導光板１８および反射シート２２と異なるのみであるので、その機能や材料などの、構造や形状以外の構成は、同一のものを用いれば良い。
したがって、図１６に示す導光板６２およびバックライトユニット６０も、図１および図２に示す導光板１８およびバックライトユニット２と同様な機能を持ち、同様な効果を奏するものである。

また、上記各実施形態では、導光板を、光射出面に対向する面を光射出面に対して傾斜した傾斜面とする形状したが、本発明は、これに限定されず光入射面における導光板の厚みよりも、光入射面に対向する面における導光板の厚みが厚い形状であれば、どのような形状でもよい。例えば、導光板の光射出面に対向する面を曲面形状としてもよい。また、傾斜面を曲面とする場合は、光射出面側に凸の形状としても、光射出面に凹の形状としてもよい。
また、本発明のバックライトユニットに用いることのできる導光板の他の例として、図１、図１５および図１６に示す導光板１８、５２および６２を上下反転させたような構造を有し、その光射出面が、少なくとも１つの平坦な傾斜面で構成され、その反対側の面が平坦面で構成される導光板が挙げられる。この導光板の傾斜面は、光入射面から離れるにに従って厚みが薄くなるように、平坦面に対して傾斜している。この構造の導光板では、光入射面から入射した光は、傾斜面から出射する。
また、さらに、本発明に用いることのできる導光板の他の例として、導光板の光射出面および裏面の両面が、複数の傾斜面で構成されていても良い。

また、上記実施形態では、いずれも導光板が１枚の場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、１つの面状照明装置に複数の導光板を用いることもできる。
図１７に、複数の導光板を用いた面状照明装置の一例を示す。なお、図１７では、導光板の配置を明確に示すため、導光板１８、１８'、１８''と光源１２ａのみを示す。
図１７に示す導光板１８、１８'および１８''は、図１に示す導光板１８と同じ導光板を用いることができ、これらの複数の導光板は、各導光板のそれぞれの光射出面が同一平面となり、かつ、それぞれの光入射面が同一平面となる位置に配置されている。具体的には、導光板１８とそれに隣接する導光板１８'とが、導光板１８の光射出面１８ａと隣接する導光板１８'の光射出面１８ａ'が同一平面となり、かつ、導光板１８の光入射面１８ｂと隣接する導光板１８'の光射出面１８'ｂとが同一平面となる位置に配置されている。なお、導光板１８と隣接する導光板１８'とは、密着していることが好ましい。また、導光板１８'と導光板１８''とも同様に、それぞれの光射出面１８'ａと光射出面１８''ａが同一平面となり、かつ、光入射面１８'ｂと光入射面１８'ｂとが同一平面となる位置に配置されている。

光源１２ａは、アレイの配列方向の長さが異なる以外は、図１に示す光源１２ａと同一のものを用いることができ、導光板１８、１８'、１８''の各光入射面に対向する位置に配置されている。これにより、導光板１８、１８'、１８''の各光入射面には、共通の光源１２ａから出射された光が入射する。
このように複数の導光板を並列に配置して１つの光射出面を形成することで、より大面積の面状照明装置とすることができる。これにより、より大型の液晶表示装置の面状照明装置としても用いることができる。
また、図１７には図示してないが、光源と同様に、複数の導光板により形成された１面の光射出面を、それぞれ、本発明に用いられる上述した１枚の偏光分離フィルム、１枚の拡散フィルム、１枚のプリズムシートで覆うようにすることが好ましい。もちろん、偏光分離フィルムおよび拡散フィルムの代わりに、それぞれ、導光板の光射出面上に偏光分離層を、プリズムシートの裏面の平面上に拡散層を形成しても良い。

また、上記実施形態では、導光板の矩形形状の１つの面を光射出面としたが、光射出面を第１光射出面とし、第１光射出面の反対側の裏面を第２光射出面とし、２つの面を光射出面にして、両面から光を射出させるようにしてもよい。この導光板を用いる場合には、第１光射出面側に加えて、第２光射出面側にも、光射出面側からプリズムシート、拡散フィルムおよび偏光分離フィルムをこの順序で配置する。この場合にも、偏光分離フィルムおよび拡散フィルムの代わりに、それぞれ、偏光分離層および拡散層を用いても良い。

また、上記実施形態では、光源と導光板の光入射面との間に光混合部を介在させているが、本発明はこれには限定されず、導光板の光入射面と光源のＬＥＤアレイのＬＥＤチップとを近接させて対面させ、ＬＥＤチップからの光が入射される導光板の光入射面側の一部を、導光板の他の部分（いわゆる、母材）とは異なる材料の低屈折率部材で構成しても良い。
このように、母材の屈折率よりも屈折率が低い低屈折率部材を光入射面を含む一部に設け、光源から射出された光を低屈折率部材に入射させることで、光源から射出され光入射面に入射する光のフレネルロスを低減し、入射効率を向上させることができる。
また、低屈折率部材は、入射された光を平行光にし、かつミキシングする機能、すなわち、カップリングレンズおよび混合部の機能を有する。このような導光板を用いるバックライトユニットは、低屈折率部材を設けることで、カップリングレンズおよび混合部を設けることなく、光源から射出された光をより遠い位置まで到達させることができ、かつ、均一な輝度のむらのない照明光を射出させることができる。

ここで、導光板の光射出面は、略全面を低屈折率部材で形成することが好ましい。光射出面の略全面を低屈折率部材とすることで、光源から射出され導光板に入射する光を低屈折率部材に入射させることができ、入射効率をより向上させることができる。
なお、低屈折率部材の形状は、特に限定されないが、例えば、導光板の光入射面の反対側の面に対して、すなわち導光板内部に対して凸のかまぼこ形状、断面形状が正方形となる角柱形状、角錐台形状、角錐台形状、断面形状が半円形、双曲線形、放物線となる形状等、種々の形状とすることができる。
このように、低屈折率部材を上記のような形状としても、入射効率を向上させることができる。

以上、本発明の導光板組立体およびこれを用いる面状照明装置について種々の実施形態および実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種改良や変更を行なってもよいのはもちろんである。
例えば、本発明の面状照明装置は、屋内外を照明する面状照明装置、もしくは広告パネルや広告塔や看板などのバックライトとして用いることもできる。

（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明の導光板組立体を用いる面状照明装置を備える液晶表示装置の一実施形態の概略斜視図および概略断面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、図１に示す面状照明装置に用いられる導光板と光源の概略平面図および概略断面図である。 （Ａ）は、図１に示す面状照明装置に用いられるＬＥＤアレイの構成の概略斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＬＥＤアレイのＬＥＤチップの構成の概略上面図、（Ｃ）は、図１に示す面状照明装置に用いられる多層ＬＥＤアレイの構成の概略上面図、（Ｄ）は、（Ｃ）に示す多層ＬＥＤアレイのヒートシンクの一実施形態の概略側面図である。 導光板内の散乱粒子の散乱能を表すΦ・Ｎ_ｐ・Ｌ_Ｇ・Ｋ_Ｃと光利用効率との関係を示すグラフである。 散乱粒子の粒子密度が異なるそれぞれの導光板から射出された光の照度をそれぞれ測定した結果を示すグラフである。 光利用効率および照度むらと粒子密度との関係を示すグラフである。 （Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明に用いられるプリズムシートのプリズムの形状の一例を示す模式図である。 本発明に用いられる導光板に含有させる散乱粒子の濃度とプリズムシートのプリズムの頂角の角度との関係を表すグラフである。 本発明に用いられる拡散フィルムの拡散角度と相対強度との関係を示すグラフである。 本発明に用いられる拡散フィルムの拡散条件を評価する配向評価パラメータＳ（σ）と拡散角度標準偏差σとの関係を示すグラフである。 本発明に用いられるプリズムシートと拡散フィルムの組み合わせの効果を示す出射光強度分布Ｌ（φ）出射角度との関係を表すグラフである。 本発明に用いられる３色のＬＥＤを用いた光源の概略構成図である。 本発明に用いられる複数組のＲＧＢ−ＬＥＤの配置の様子を模式的に示す図である。 本発明に用いられる傾斜面に拡散反射体を印刷した導光板の他の実施形態および光源の概略上面図である。 本発明の面状照明装置の他の実施形態の概略構成断面図である。 本発明の面状照明装置のさらに他の実施形態の概略構成断面図である。 本発明に係る複数の導光板を用いた面状照明装置の一実施形態の概略斜視図である。

符号の説明

２，５０，６０ バックライトユニット
４ 液晶表示パネル
６ 駆動ユニット
１０ 液晶表示装置
１１，１２，１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 光源
１３ 偏光分離フィルム
１４ 拡散フィルム
１６ プリズムシート
１６ａ，１６ｂ プリズム
１８，５２，６２ 導光板
１８ａ 光射出面
１８ｂ，１８ｃ，５２ｂ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ 光入射面
１８ｄ，１８ｅ，５２ｃ，６２ｆ，６２ｇ，６２ｈ，６２ｉ 傾斜面
２０，２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 光混合部
２２，５４，６４ 反射シート
２４，２９ ＬＥＤアレイ
２５ ＬＥＤチップ
２６ 多層ＬＥＤアレイ
２７ ヒートシンク
２８，４０ カップリングレンズ
３０ ＲＧＢ−ＬＥＤ
３２ Ｒ−ＬＥＤ
３４ Ｇ−ＬＥＤ
３６ Ｂ−ＬＥＤ
４２，４４，４６ ボールレンズ

Claims (11)

1. 面状の光を射出する光射出面と、該光射出面の一端に設けられ、前記光射出面と略直交する光入射端部とを備え、前記光射出面に直交する方向に厚みとを有し、前記厚みは前記光入射端部から離れるに従って厚くなる形状であり、その内部に分散された散乱粒子を有する導光板と、
   複数のプリズムが平行に配列され、前記プリズムの頂角が、前記導光板の光出射面に対向するように配置されたプリズムシートとを有し、
   前記散乱粒子は、前記光入射端部から入射して内部を伝搬する光を散乱し、下記式（１）および（２）を満たし、
   前記プリズムシートの前記プリズムの頂角を挟む二本の直線の長さが等しい場合には、前記長さの等しい二本の直線の成す角度が下記式（３）を満たし、
   また、前記プリズムの頂角を挟む二本の直線の長さが異なる場合には、前記長さの異なる直線の成す角度が下記式（４）を満たすことを特徴とする導光板組立体。
   １．１≦ΦＮ_ＰＬ_ＧＫ_Ｃ≦８．２ ・・・（１）
   ０．００５≦Ｋ_Ｃ≦０．１ ・・・（２）
   ５５°≦θ≦８０° ・・・（３）
   ０°≦θ_１≦１５°かつ３０°≦θ_２≦４５°・・・（４）
   ここで、上記式（１）および（２）中、Φは前記散乱粒子の散乱断面積［ｍ^２］、Ｎ_ｐは前記散乱粒子の密度［個／ｍ^２］、Ｌ_Ｇ［ｍ］は前記導光板における前記光入射端部から最大厚みとなる部分までの入射方向に沿った長さ、Ｋ_Ｃは補正係数を表し、上記式（３）中、θは長さの等しい二本の直線の成す角度を表し、上記式（４）中、θ_１は前記プリズムの頂角の頂点からプリズムの底辺に対する垂線と前記長さの異なる直線のうちの片方の直線とが成す角度を表し、θ_２は前記垂線と前記長さの異なる直線のうち他方の直線とが成す角度を表す。
2. 前記導光板の前記光射出面が矩形状であり、
   前記光入射端部は、前記矩形状の光射出面の対向する２辺において前記光射出面に略直交する２つの光入射面であり、
   前記導光板は、前記矩形状の光射出面の対向する２辺の中央線上において、その厚みが最大となる形状である請求項１に記載の導光板組立体。
3. 前記導光板の前記光射出面が矩形状であり、
   前記光入射端部は、前記矩形状の光射出面の４辺においてそれぞれ前記光射出面に略直交する４つの光入射面であり、
   前記導光板は、前記矩形状の光射出面の４辺の中心において、その厚みが最大となる形状である４角錐形状である請求項１に記載の導光板組立体。
4. 前記プリズムシートの前記プリズムの頂角は、前記導光板が有する散乱粒子の濃度に応じて決定される請求項１〜３のいずれかに記載の導光板組立体。
5. さらに、前記プリズムシートの、前記光射出面と逆の面側に配置される拡散フィルムまたは拡散層を有し、
   前記拡散フィルムまたは拡散層は、その拡散条件として、強度Ｐ_０を有する光線が前記拡散フィルムまたは拡散層を透過した際の透過拡散光が下記式（５）で表され、前記導光板および前記拡散フィルムまたは拡散層からの出射光強度分布がＬ（φ）［ｃｄ／ｍ^２］とする時、下記式（６）で表される配向評価パラメータＳが下記式（７）を満たす請求項１〜４のいずれかに記載の導光板組立体。
   

   

   
   
   

   

   
   ここで、上記式（５）および（６）中、φは、拡散角度または出射角度を表し、σは、拡散角度標準偏差を表す。
6. 前記拡散フィルムは、前記プリズムシートの平面上に配置される請求項５に記載の導光板組立体。
7. 前記拡散層は、前記プリズムシートの平面上に一体的に設けられたものである請求項５に記載の導光板組立体。
8. さらに、前記拡散フィルムまたは前記拡散層の、前記プリズムシートと逆の面側に配置される偏光分離フィルムを有する請求項５〜７のいずれかに記載の導光板組立体。
9. さらに、前記導光板の光出射面上に一体的に設けられた偏光分離層を有する請求項１〜７のいずれかに記載の導光板組立体。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の導光板組立体と、
    前記導光板組立体の前記導光板の前記光入射端部に対向して線状に配置される光源とを有することを特徴とする面状照明装置。
11. 前記光源が、ＬＥＤまたはＬＤである請求項１０に記載の面状照明装置。

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