JP5321044B2 - 面光源装置、バックライトユニット、およびディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明光路制御に用いられる面光源装置、バックライトユニットおよびディスプレイ装置に関するものである。特に、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置における照明光路制御に使用される面光源装置、バックライトユニット、およびディスプレイ装置に関するものである。

近年、大型の液晶テレビ等のディスプレイ装置においては、複数本の冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等を光源として配置した直下型方式バックライトユニットが採用されている。この種のバックライトユニットにおいては、光源イメージがディスプレイ画面において視認されないように、すなわち光源に基づく画面の輝度ムラが生じないように、非常に光散乱性の強い樹脂板を、光源からの射出光を拡散させる光拡散板として用いている。この光拡散板には光拡散粒子が含まれている。なお、この種のバックライトユニットには、例えば特許文献１〜４のように、光拡散板の射出面に長尺状のプリズムやレンズを形成あるいは配置したものがある。これらプリズムやレンズは、拡散板から射出した拡散光を特定方向（例えばディスプレイ画面に対する法線方向）に向ける役割を果たし、特定方向の輝度を増大させて画面の視認性向上を図っている。
特開２００７−１０３３２１号公報 特開２００７−１２５１７号公報 特開２００６−１９５２７６号公報 特開２００７−２１３０３５号公報

ところで、近年のディスプレイ装置に対してはその薄型化の要求が高まっているが、上記従来の直下型方式のバックライトユニットにおいて、光拡散板に強い拡散性を持たせるためには拡散板を厚く（例えば５ｍｍ程度）形成する必要があるため、ディスプレイ装置の薄型化に限界が生じる、という問題がある。なお、光源に基づく画面の輝度ムラの低減及びディスプレイ装置の薄型化の両方を図るためには、拡散板に含まれる光拡散粒子を増やすことも考えられるが、全光線透過率が著しく低下するため、依然として画面表示が暗くなる問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、画面表示の輝度向上を図りながら、画面の輝度ムラを解消することができ、さらに、薄型化も図ることが可能な面光源装置、これを備えるバックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、請求項１の発明は、複数の光源と、前記光源からの光を拡散させる板状の光拡散要素と、前記光拡散要素で拡散された光の輝度を面的に均一化する１枚又は重ね合わされた複数枚のフィルム状の光均一化要素と、を備えた面光源装置であって、前記複数の光源は、二次元的に配列された複数の点光源で構成され、前記光拡散要素は、前記光源側に位置する透明基板と、前記透明基板の前記光源と逆側の表面に設けられた微細凹凸形状からなり、前記光均一化要素の少なくとも１枚は、基材と、前記基材の前記光拡散要素と逆側の面に設けられ、入射光を二次元的に偏向して射出する、二次元光偏向要素とを備え、前記二次元光偏向要素が、一方向に延在する複数の第１の一次元光偏向要素と一方向に延在する複数の第２の一次元光偏向要素とが、略直交してなる形状であり、前記第１の一次元光偏向要素が、複数の第１の台形プリズムで形成され、前記第２の一次元光偏向要素の他方が、前記複数の第１の台形プリズムの頂点部分に前記第１の台形プリズムと直交する方向に延在形成された複数の第２の台形プリズムで形成され、前記光均一化要素を挟んで前記複数の点光源と反対側の箇所から前記光均一化要素を平面視した場合、前記複数の点光源のそれぞれについて、前記点光源の真上に対応する位置に前記点光源が見えず、前記点光源を前記一方向で挟む２箇所と前記点光源を前記一方向と直交する方向で挟む２箇所との合計４箇所にそれぞれ擬似光源が発生するように、前記複数の第１の台形プリズムおよび前記複数の第２の台形プリズムが設けられていることを特徴とする面光源装置である。
また、請求項２の発明は、複数の光源と、前記光源からの光を拡散させる板状の光拡散要素と、前記光拡散要素で拡散された光の輝度を面的に均一化する１枚又は重ね合わされた複数枚のフィルム状の光均一化要素と、を備えた面光源装置であって、前記複数の光源は、二次元的に配列された複数の点光源で構成され、前記光拡散要素は、前記光源側に位置する透明基板と、前記透明基板の前記光源と逆側の表面に設けられた微細凹凸形状からなり、前記光均一化要素の少なくとも１枚は、基材と、前記基材の前記光拡散要素と逆側の面に設けられ、入射光を二次元的に偏向して射出する、二次元光偏向要素とを備え、前記二次元光偏向要素が、一方向に延在する複数の第１の一次元光偏向要素と一方向に延在する複数の第２の一次元光偏向要素とが、略直交してなる形状であり、前記第１の一次元光偏向要素が、複数の第１の凸レンチキュラーレンズで形成され、前記第２の一次元光偏向要素が、前記複数の第１の凸レンチキュラーレンズの頂点部分に前記複数の第１の凸レンチキュラーレンズと直交する方向に延在形成された複数の第２の凸レンチキュラーレンズで形成され、前記光均一化要素を挟んで前記複数の点光源と反対側の箇所から前記光均一化要素を平面視した場合、前記複数の点光源のそれぞれが前記一方向と前記一方向と直交する方向との２方向に連続的に長く伸びた形状となるように、前記複数の第１の凸レンチキュラーレンズおよび前記複数の第２の凸レンチキュラーレンズが設けられていることを特徴とする面光源装置である。

請求項３の発明は、前記光均一化要素は複数枚設けられ、前記二次元光偏向要素を備える前記光均一化要素を除いた前記複数枚の前記光均一化要素の残りの少なくとも１枚は、基材と、前記基材の前記光拡散要素と逆側の面に設けられ、入射光を一次元的に偏向して射出する、一次元光偏向要素とを備えことを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置である。

請求項４の発明は、前記一次元偏向要素を備える前記光均一化要素は２枚設けられ、前記２枚の前記光均一化要素は、それらの一次元光偏向要素の延在方向が互いに直交するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の面光源装置である。

請求項５の発明は、前記一次元光偏向要素が、多角形のプリズム形状または湾曲側面を有するプリズム形状であることを特徴とする請求項３または４に記載の面光源装置である。

請求項６の発明は、前記一次元光偏向要素が、凸または凹レンチキュラー形状であることを特徴とする請求項３または４に記載の面光源装置である。

請求項７の発明は、前記光均一化要素の両面のうちの一方の面に、干渉縞抑制シートが配置されてなることを特徴とする請求項１〜６に何れか１項記載の面光源装置である。

請求項８の発明は、前記光拡散要素に設けられた微細凹凸形状が、マイクロレンズ形状であることを特徴とする請求項１〜７に何れか１項記載の面光源装置である。

請求項９の発明は、前記光拡散要素に設けられた微細凹凸形状が、ランダムな凹凸形状であることを特徴とする請求項１〜７に何れか１項記載の面光源装置である。

請求項１０の発明は、前記光拡散要素が、前記透明基板と、前記透明基板の前記光源と逆側の表面に形成した、拡散微粒子を分散させた層からなることを特徴とする請求項１〜７に何れか１項記載の面光源装置である。

請求項１１の発明は、前前記面光源装置は、光反射性を有する反射板を有し、前記反射板は前記光源の前記光拡散要素と逆側に配置することを特徴とする請求項１〜１０に何れか１項記載の面光源装置である。

請求項１２の発明は、請求項１〜１１の何れか１項に記載の面光源装置と、前記光均一化要素の前記光源と逆側に配置する少なくとも１種類以上の光学シートとを備えることを特徴とするバックライトユニットである。

請求項１３の発明は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する画像表示素子と、請求項１２に記載のバックライトユニットと、を備えることを特徴とするディスプレイ装置である。

上記構成によれば、二次元的に配列された複数の点光源から射出された光を、光拡散要素及び光均一化要素によって混合することで、薄型化しても輝度ムラが発生しない面光源装置、バックライトユニット、ディスプレイ装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。図１は本発明の面光源装置２０、バックライトユニット２１およびディスプレイ装置２２の一例を示す断面模式図である。
本発明の実施形態であるディスプレイ装置２２は、画像表示素子１５とバックライトユニット２１とから構成されている。また、本発明の実施形態であるバックライトユニット２１は、面光源装置２０と、少なくとも１種類以上の光学シート１４から構成される。さらに、本発明の実施形態である面光源装置２０は、反射板１０内に複数の光源１１が配置され、その上（観察者側方向Ｆ）に本発明の実施形態である光拡散要素１２及び光均一化要素１３が配置されて構成されている。
光源１１から射出された光は、光拡散要素１２及び光均一化要素１３で拡散、集光、反射され、１種類以上の光学シート１４を透過し、バックライトユニット２１から射出される光が、画像表示素子１５に入射し、観察者側Ｆへと射出される。

光源１１は、画像表示素子１５へと光を供給するものである。そこで光源１１としては、たとえば、ＬＥＤなどを用いることができる。光源１１に用いるＬＥＤは、例えば青色発光ダイオードに黄色蛍光体を添加した擬似白色ＬＥＤや、ＲＧＢ型ＬＥＤが挙げられる。
反射板１０は、複数の光源１１の観察者側Ｆと反対側に配置され、光源１１から射出された光のうち、複数の光源１１の観察者側Ｆに配置された複数の光学部材により反射された光を反射させて観察者側Ｆに射出させることができる。このように反射板１０を用いることによって、光の利用効率を高めることができる。反射板１０としては、光を高効率で反射させる部材であればよく、たとえば、一般的な反射フィルム、反射板などを使用することができる。

本発明の実施形態である面光源装置２０は、光源１１側から順に、板状の光拡散要素１２と、その上に１枚、もしくは複数枚のフィルム状の光均一化要素１３を配置してなることを特徴とする。
光均一化要素１３は、光拡散要素１２で拡散された光の輝度を面的に均一化するものである。言い換えると、光拡散要素１２で拡散された光の輝度を、光拡散要素１２と平行する平面上において、或いは、画像表示素子１５と平行する平面上において均一化するものである。
光均一化要素１３は、基材１３ａと、その表面に光偏向要素１３ｂを設けることにより構成される（図２（ａ））。光均一化要素１３の表面に設けた光偏向要素１３ｂの効果により、光源１１により発生する輝度ムラを消すことが容易になる。

光偏向要素１３ｂの一例として、入射光を一次元的に偏向する光偏向要素（一次元光偏向要素）を用いる場合が挙げられる。例えば、一次元光偏向要素として、プリズム形状（図３（ａ））、凹または凸レンチキュラー形状（図３（ｂ））を用いる。プリズム形状は、多角形形状または湾曲側面を有する形状としても良い。あるいは、プリズム形状とレンチキュラー形状の組み合わせとしても良い。

前記プリズム形状、もしくはレンチキュラー形状のピッチ、高さは互いに異なるものとしても良い。
板状の光拡散要素１２の上に配置された複数枚の光均一化要素１３のうち、少なくとも２枚が、一次元光偏向要素の延在する方向が互いに直交するように配置しても良い。

光偏向要素１３ｂの他の例として、入射光を二次元的に偏向する光偏向要素（二次元光偏向要素）を用いる場合が挙げられる。二次元光偏向要素の一例として、第一の一次元光偏向要素４１と第二の一次元光偏向要素４２が直交してなる形状が挙げられる。例えば、一次元偏向要素４１、４２は、プリズム形状（図４（ａ））、或いは凸または凹レンチキュラーレンズ形状（図４（ｂ））とする。プリズム形状は、多角形形状または湾曲側面を有する形状としても良い。

前記第一の一次元光偏向要素４１と第二の一次元光偏向要素４２の形状は、互いに異なるものとしても良い。
前記プリズム形状やレンチキュラーレンズ形状のピッチや高さは、互いに異なるものとしても良い。

他の例としては、二次元光偏向要素を、二次元的に配列された四角錐形状とした場合が挙げられる（図４（ｃ））。四角錐の表面は湾曲した形状としても良い。

他の例としては、二次元光偏向要素を、円、または楕円形状のマイクロレンズ形状とした場合が挙げられる（図４（ｄ））。

他の例としては、レンチキュラーレンズの頂点部分に、前記レンチキュラーレンズと直交する方向にレンチキュラーレンズ形状を形成したもの（図４（ｅ））が挙げられる。

他の例としては、台形プリズムの頂点部分に、前記台形プリズムと直交する方向にプリズム形状を形成したもの（図４（ｆ））が挙げられる。

これらの一次元、もしくは二次元光偏向要素１３ｂは、光源１１から射出した光を屈折させ、射出光の進行方向を変化させるため、輝度ムラを目立たなくする上で有効である。

図５（ａ）は、光偏向要素１３ｂの断面形状がプリズムである場合の光学的な作用を表したものである。ここでは簡単のため、光の拡散効果は無視してある。光源１１から射出され、正面方向へ射出した光線Ｌ１ａは、光偏向要素１３ｂの表面で全反射されて元に戻されるため、外部には射出されない。一方、斜め方向へ射出した光線Ｌ１ｂは、光偏向要素１３ｂで屈折し、正面方向へ射出される。そのため、図５（ａ）のＧの向きに眺めた場合、光源１１の真上に対応する位置には何も見えず、光源１１の両脇に新たな光源（擬似光源）１１ａが２個発生する（これは一次元的な配列の場合。二次元的な配列の場合は合計４個の擬似光源が発生）。このような、断面がプリズム形状の光偏向要素１３ｂは、一つの光源１１を複数に分割するため、光源１１のムラを効果的に低減することができる。例えば、図３（ａ）のような一次元的に配列したプリズム形状では、１個の光源１１から２個の擬似光源１１ａが発生し、図４（ａ）、（ｃ）、（ｆ）のような二次元的に配列したプリズム形状は、１個の光源１１から４個の擬似光源１１ａが発生する。

一次元光偏向要素が配列された光均一化要素１３を、光偏向要素１３ｂの延在する方向が互いに直交するように複数枚配置することも、輝度ムラ低減に有効である。図３（ａ）のように、光偏向要素１３ｂの形状が一次元的に配列したプリズム形状の場合、互いに直交するように２枚重ねることで、１個の光源１１から４個の擬似光源１１ａが発生する。

図５（ｂ）は、光偏向要素１３ｂの断面形状がレンチキュラー形状である場合の光学的作用を表したものである。レンチキュラーレンズは、角度が０°からθの範囲で入射する全ての光Ｌ２を正面方向へ屈折して射出する。但し、角度θは光均一化要素１３の屈折率、レンチキュラーレンズの表面形状によって決まる角度である。一般に、レンチキュラーレンズのアスペクト比が高いほど、斜めに大きく傾いた光を正面方向に屈折することが可能である。そのため、図５（ｂ）のＧの向きに眺めた場合、光源１１はレンズの延在する方向に直交する向きに連続的に長く伸びた形状になる。このように断面がレンチキュラー形状の光偏向要素１３ｂは、一つの光源１１をスポットの長い光源に変化させるため、光源のムラを効果的に低減することができる。

図４（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）では、二次元的に凸レンズを配列しているため、２方向に光源１１が引き伸ばされることによって、１個の点光源が面光源に変換され、輝度ムラを大きく低減することが可能になる。

図３（ｂ）のように、光偏向要素１３ｂが、一次元的に凸レンズを配列した形状の場合、互いに延在する方向が直交するように２枚重ねて配置することで、二次元的に凸レンズを配列した場合と同様の高い輝度ムラ低減効果を得ることが可能になる。

ところで、このように表面に光偏向要素１３ｂを形成した光均一化要素１３を複数枚積層した場合、重ね合わせた光偏向要素１３ｂ同士の干渉によりモアレ縞が発生する場合がある。このようなモアレ縞の発生を抑えるために、光均一化要素の上面もしくは下面に干渉縞抑制シートを挿入しても良い。干渉縞抑制シートとしては、拡散フィルムや白色ＰＥＴフィルムのような、表面に周期構造を持たないシートを用いるのが望ましい。

光拡散要素１２は、透明樹脂からなる透明基板１２ａの表面に、光を拡散させるための微細凹凸形状１２ｂを設けることにより作製される。微細凹凸形状１２ｂは、マイクロレンズ形状や、あるいはランダムな凹凸形状としても良い。透明基板１２ａに入射した光は、透明基板１２ａ内部をそのまま直進し、表面に形成された微細凹凸形状１２ｂで屈折し、射出される。透明基板１２ａに入射した光のうち、斜め方向へ進行する成分は、微細凹凸形状１２ｂの表面の屈折作用により正面方向へ配光されるため、光源１１と光源１１の間の部分の光強度が増加する。一方、透明基板１２ａに入射した光のうち、正面方向へ進行する成分は、微細凹凸形状１２ｂの表面の屈折作用により斜め方向へ拡散されるため、光源１１の真上に発生する強いスポットが緩和される。このように、透明基板１２ａの表面に微細凹凸形状１２ｂを形成することで、透明基板１２ａの表面が平面である場合と比べて光源１１の輝度ムラを効果的に低減することが可能になる。また、透明基板１２ａは、拡散板を用いた場合に発生する光のロスがないため、従来の拡散板を用いた面光源装置と比べて高い輝度を得ることが可能になる。

光拡散要素１２に用いる透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。

光拡散要素１２、光均一化要素１３は、透光性基材上にＵＶや放射線硬化樹脂を用いて微細凹凸形状１２ｂ、もしくは光偏向要素１３ｂを形成することにより作製される。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）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、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）等を用いて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成しても良い。あるいは、これらの方法で微細凹凸形状１２ｂ、もしくは光偏向要素１３ｂを形成したシートと、透明基板１２ａ、もしくは基材１３ａを粘着材を介して貼り合わせることにより作製しても良い。

光拡散要素１２は、透明基板１２ａの表面に、光拡散性微粒子を分散させた層を形成することにより作製しても良い。光拡散性微粒子としては、無機酸化物または樹脂からなる透明粒子を用いることができる。無機酸化物からなる透明粒子としては、例えば、シリカ、アルミナなどを用いることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン・ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）等のフッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを用いることができる。また、上述した透明粒子から２種類以上の透明粒子を組み合わせて使用してもよい。光拡散要素１２は、透明樹脂中にこれらの光拡散性微粒子を含有させた樹脂層と、透明樹脂層を２層押し出し成型法により作成する。もしくは、透明基板１２ａ上に、光拡散性微粒子を含有させた光硬化性樹脂を塗布し、硬化させる方法でも良い。あるいは、透明樹脂を分散させたシートと、透明基板１２ａを、粘着材を介して貼り合わせて作製しても良い。

図１に示すように、本発明の実施形態であるバックライトユニット２１は、直下型バックライトユニットであり、本発明の実施形態である面光源装置２０と、その光射出面側に１枚以上の光学シート１４を搭載することで構成される。光学シート１４としては、観察者側Ｆに集光機能を有するレンズシート（例えばマイクロレンズシート、凸レンチキュラーレンズシート、プリズムシート、四角錐レンズシートなど）を任意に選択して搭載する。或いは、光拡散性を有する拡散シートや、反射型偏光分離シートなどを搭載しても良い。

図１に示すように、本発明の実施形態であるディスプレイ装置２２は、画像表示素子１５とバックライトユニット２１とから構成される。画像表示素子１５は、２枚の偏光板（偏光フィルム）１６と、その間に挟持された液晶パネル１７とからなる。液晶パネル１７は、例えば、２枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成される。

画像表示素子１５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望ましい。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、面光源装置２０により光源１１のムラの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１５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、他の表示素子と比べて、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。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例）

（実施例１）
光拡散要素１２として、厚み２ｍｍの透明基板１２ａの表面にマイクロレンズ形状からなる微細凹凸形状を形成したものを用意した。マイクロレンズの直径は５０μｍ、高さは２０μｍ、充填率は７５％である。光拡散要素１２の光射出面側には、第一の光均一化要素、第二の光均一化要素、第三の光均一化要素を配置した。
第一の光均一化要素の光偏向要素１３ｂは、図４（ｆ）のように第一の台形プリズムアレイと、その頂部に、第一の台形プリズムアレイと直交する方向に第二のプリズムアレイを形成したものとした。ここで、第一の台形プリズムアレイのレンズピッチは１００μｍ、頂部幅５０μｍ、斜辺と底面のなす角は４５°とし、第二のプリズムアレイのレンズピッチは２５μｍ、頂角９０°とした。また、基板１３ａの厚みは２００μｍとした。第二の光均一化要素及び第三の光均一化要素の光偏向要素１３ｂは、一次元的に配列されたプリズム形状（高さ３０μｍ、ピッチ６０μｍ）とする。基板１３ａの厚みは２００μｍとした。また、第二の光均一化要素と第三の光均一化要素は、光偏向要素１３ｂの延在する方向が互いに直交するように配置した。
光拡散要素１２の微細凹凸形状１２ｂ、及び光均一化要素１３の光偏向要素１３ｂは、ポリカーボネート樹脂の溶融押し出し成型により作製した。
（実施例２）
光拡散要素１２として、厚み２ｍｍの透明基板１２ａの表面に光拡散性微粒子層を形成したものを用意した。光拡散要素１２の光射出面側には、第一の光均一化要素、第二の光均一化要素、第三の光均一化要素を配置した。
第一の光均一化要素の光偏向要素１３ｂは、図４（ｆ）のように第一の台形プリズムアレイと、その頂部に、第一の台形プリズムアレイと直交する方向に第二のプリズムアレイを形成したものとした。ここで、第一の台形プリズムアレイのレンズピッチは１００μｍ、頂部幅５０μｍ、斜辺と底面のなす角は４５°とし、第二のプリズムアレイのレンズピッチは２５μｍ、頂角９０°とした。また、基板１３ａの厚みは２００μｍとした。第二の光均一化要素及び第三の光均一化要素の光偏向要素１３ｂは、一次元的に配列されたプリズム形状（高さ３０μｍ、ピッチ６０μｍ）とする。基板１３ａの厚みは２００μｍとした。また、第二の光均一化要素と第三の光均一化要素は、光偏向要素１３ｂの延在する方向が互いに直交するように配置した。
光拡散要素１２の光拡散性微粒子層は、ポリカーボネート樹脂からなる透明基板１２ａ上に、樹脂フィラーを含有したＵＶ樹脂を塗布し、硬化させることで作製した。
光均一化要素１３の光偏向要素１３ｂは、ポリカーボネート樹脂の溶融押し出し成型により作製した。

（比較例１）
全光線透過率５５％、ヘイズ値９２％の拡散板上に、拡散シート（全光線透過率６５％、ヘイズ値８７％）、プリズムシート、拡散シート（全光線透過率６５％、ヘイズ値８７％）を順に載せる。（従来の面光源装置に一般的に用いられる構成）

（比較例２）
全光線透過率５５％、ヘイズ値９２％の拡散板の上に、拡散シート（全光線透過率６５％、ヘイズ値８７％）、プリズムシート、プリズムシート、拡散シート（全光線透過率６５％、ヘイズ値８７％）を順に乗せる。２枚のプリズムシートは、互いにプリズムの延在方向が直交するように配置する。（従来の面光源装置に一般的に用いられる構成）

実施例、比較例で作成した拡散板、拡散シート、光拡散要素１２、光均一化要素１３を、ＬＥＤ間隔が２５ｍｍのＬＥＤバックライトに配置し、ＬＥＤの光射出面と拡散板もしくは光拡散要素１２の底面の距離を変化させて輝度ムラの発生度合いの評価を行った。評価にあたっては、正面方向からバックライトユニットを眺めた場合と、正面方向に対して６０°傾斜した位置から眺めた場合の２通りの輝度ムラの発生の有無を確認した。輝度ムラが完全に消えた場合を○とし、輝度ムラが視認された場合×とした。輝度ムラ評価結果は図６に示した。

比較例１の場合、光源１１と拡散板の間隔が２２ｍｍ以上で輝度ムラを消すことができたが、それよりも間隔を縮小すると、輝度ムラが視認された。一方、比較例２では間隔が２０ｍｍ以上で輝度ムラを消すことができたが、それよりも間隔を縮小すると、輝度ムラが視認された。

実施例１の場合、光源１１と光拡散要素１２の間隔が１６ｍｍ以上で輝度ムラを消すことができた。

実施例２の場合、光源１１と光拡散要素１２の間隔が１６ｍｍ以上で輝度ムラが消えた。

以上の実施例および比較例の輝度ムラ評価結果より、本発明の面光源装置が、従来の面光源装置と比べて高い輝度ムラ低減効果を有することが確認できた。

本発明の面光源装置、バックライトユニット、ディスプレイ装置の断面図。 （ａ）光均一化要素の断面図、（ｂ）光拡散要素の断面図。 （ａ）一次元光偏向要素の一例を表す図、（ｂ）一次元光偏向要素の一例を表す図。 （ａ）二次元光偏向要素の一例を表す図、（ｂ）二次元光偏向要素の一例を表す図、（ｃ）二次元光偏向要素の一例を表す図、（ｄ）二次元光偏向要素の一例を表す図、（ｅ）二次元光偏向要素の一例を表す図、（ｆ）二次元光偏向要素の一例を表す図。 （ａ）光偏向要素の断面がプリズム形状の場合の光学作用を表す図、（ｂ）光偏向要素の断面がレンチキュラー形状の場合の光学作用を表す図。 実施例１、２、比較例１、２の輝度ムラ評価結果。

符号の説明

Ｆ：視覚方向、１０：反射板、１１：光源、１２：光拡散要素、１３：光均一化要素、１４：光学シート、１５：画像表示素子、１６：偏光板（偏光フィルム）、１７：液晶パネル、２０：面光源装置、２１：バックライトユニット、２２：ディスプレイ装置、１２ａ：透明基板、１２ｂ：微細凹凸形状、１３ａ：基材、１３ｂ：光偏向要素、４１：一次元光偏向要素、４２：一次元光偏向要素、Ｇ：観察方向、１１ａ：擬似光源、１１ｂ：擬似光源、Ｌ１ａ：光線、Ｌ１ｂ：光線、Ｌ２：光線。

Claims (13)

1. 複数の光源と、
   前記光源からの光を拡散させる板状の光拡散要素と、
   前記光拡散要素で拡散された光の輝度を面的に均一化する１枚又は重ね合わされた複数枚のフィルム状の光均一化要素と、
   を備えた面光源装置であって、
   前記複数の光源は、二次元的に配列された複数の点光源で構成され、
   前記光拡散要素は、前記光源側に位置する透明基板と、前記透明基板の前記光源と逆側の表面に設けられた微細凹凸形状からなり、
   前記光均一化要素の少なくとも１枚は、基材と、前記基材の前記光拡散要素と逆側の面に設けられ、入射光を二次元的に偏向して射出する、二次元光偏向要素とを備え、
   前記二次元光偏向要素が、一方向に延在する複数の第１の一次元光偏向要素と一方向に延在する複数の第２の一次元光偏向要素とが、略直交してなる形状であり、
   前記第１の一次元光偏向要素が、複数の第１の台形プリズムで形成され、
   前記第２の一次元光偏向要素の他方が、前記複数の第１の台形プリズムの頂点部分に前記第１の台形プリズムと直交する方向に延在形成された複数の第２の台形プリズムで形成され、
   前記光均一化要素を挟んで前記複数の点光源と反対側の箇所から前記光均一化要素を平面視した場合、前記複数の点光源のそれぞれについて、前記点光源の真上に対応する位置に前記点光源が見えず、前記点光源を前記一方向で挟む２箇所と前記点光源を前記一方向と直交する方向で挟む２箇所との合計４箇所にそれぞれ擬似光源が発生するように、前記複数の第１の台形プリズムおよび前記複数の第２の台形プリズムが設けられている、
   ことを特徴とする面光源装置。
2. 複数の光源と、
   前記光源からの光を拡散させる板状の光拡散要素と、
   前記光拡散要素で拡散された光の輝度を面的に均一化する１枚又は重ね合わされた複数枚のフィルム状の光均一化要素と、
   を備えた面光源装置であって、
   前記複数の光源は、二次元的に配列された複数の点光源で構成され、
   前記光拡散要素は、前記光源側に位置する透明基板と、前記透明基板の前記光源と逆側の表面に設けられた微細凹凸形状からなり、
   前記光均一化要素の少なくとも１枚は、基材と、前記基材の前記光拡散要素と逆側の面に設けられ、入射光を二次元的に偏向して射出する、二次元光偏向要素とを備え、
   前記二次元光偏向要素が、一方向に延在する複数の第１の一次元光偏向要素と一方向に延在する複数の第２の一次元光偏向要素とが、略直交してなる形状であり、
   前記第１の一次元光偏向要素が、複数の第１の凸レンチキュラーレンズで形成され、
   前記第２の一次元光偏向要素が、前記複数の第１の凸レンチキュラーレンズの頂点部分に前記複数の第１の凸レンチキュラーレンズと直交する方向に延在形成された複数の第２の凸レンチキュラーレンズで形成され、
   前記光均一化要素を挟んで前記複数の点光源と反対側の箇所から前記光均一化要素を平面視した場合、前記複数の点光源のそれぞれが前記一方向と前記一方向と直交する方向との２方向に連続的に長く伸びた形状となるように、前記複数の第１の凸レンチキュラーレンズおよび前記複数の第２の凸レンチキュラーレンズが設けられている、
   ことを特徴とする面光源装置。
3. 前記光均一化要素は複数枚設けられ、
   前記二次元光偏向要素を備える前記光均一化要素を除いた前記複数枚の前記光均一化要素の残りの少なくとも１枚は、
   基材と、前記基材の前記光拡散要素と逆側の面に設けられ、入射光を一次元的に偏向して射出する、一次元光偏向要素とを備える、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
4. 前記一次元偏向要素を備える前記光均一化要素は２枚設けられ、
   前記２枚の前記光均一化要素は、それらの一次元光偏向要素の延在方向が互いに直交するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の面光源装置。
5. 前記一次元光偏向要素が、多角形のプリズム形状または湾曲側面を有するプリズム形状であることを特徴とする請求項３または４に記載の面光源装置。
6. 前記一次元光偏向要素が、凸または凹レンチキュラー形状であることを特徴とする請求項３または４に記載の面光源装置。
7. 前記光均一化要素の両面のうちの一方の面に、干渉縞抑制シートが配置されてなることを特徴とする請求項１〜６に何れか１項記載の面光源装置。
8. 前記光拡散要素に設けられた微細凹凸形状が、マイクロレンズ形状であることを特徴とする請求項１〜７に何れか１項記載の面光源装置。
9. 前記光拡散要素に設けられた微細凹凸形状が、ランダムな凹凸形状であることを特徴とする請求項１〜７に何れか１項記載の面光源装置。
10. 前記光拡散要素が、
    前記透明基板と、
    前記透明基板の前記光源と逆側の表面に形成した、拡散微粒子を分散させた層からなることを特徴とする請求項１〜７に何れか１項記載の面光源装置。
11. 前記面光源装置は、光反射性を有する反射板を有し、前記反射板は前記光源の前記光拡散要素と逆側に配置することを特徴とする請求項１〜１０に何れか１項記載の面光源装置。
12. 請求項１〜１１の何れか１項に記載の面光源装置と、前記光均一化要素の前記光源と逆側に配置する少なくとも１種類以上の光学シートとを備えることを特徴とするバックライトユニット。
13. 画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する画像表示素子と、請求項１２に記載のバックライトユニットと、を備えることを特徴とするディスプレイ装置。

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