JP5861907B2 - 面光源装置及び画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの一次光源を有するエッジライト方式の面光源装置、及び該面光源装置を備えた画像表示装置に関し、特に、高い画面品位が要求される液晶表示装置、照明看板装置等に用いられるエッジライト方式の面光源装置、及び該面光源装置を備えた画像表示装置に関する。

画像表示装置に用いられる面光源装置には、直下方式とエッジライト方式の２つの方式がある。

直下方式の面光源装置は、発光面を形成する板状部材の背面に複数の一次光源を配置するものである。この方式は、発光面の背面に光源を配置するため、大型化がし易いという特徴を備え、液晶表示装置を備えたテレビ受信機の表示部として広く使用されている。一般的に発光面を形成する板状部材は、拡散板、プリズムシート、拡散シートなどと呼ばれる複数の光学シートにより構成されている。

一方、エッジライト方式の面光源装置は、一次光源が導光板の側面にあるため、直下方式の面光源素子に比べて薄型化を図るのに有効であるという特徴を備え、携帯用ノートパソコンやモニタ等の表示部として広く使用されている。一次光源から出射した光は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などの透明高分子からなる透明板状の導光板内部を屈曲しつつ伝播して、該導光板に２つある主面のうちの一方である出射面から、液晶パネルに向けて出射される。また、導光板から出射された光をさらに集光させて高輝度化を図るため、拡散シート、プリズムシート、及び反射型偏光フィルムと呼ばれる光学シートが使用されている。

ところで、エッジライト方式の面光源装置では、導光板による光利用効率をより高めるために、例えば、特許文献１のように、出射面又は底面（出射面と反対側の面）に交互に配列された台形形状の凹条及び凸条を有している導光板が提案されている。

前記特許文献１の発明では、導光板の入射端面より入射した光を底面に形成された凹条パターンにより、出射面の方向に効率よく反射させることができ、光利用効率をより高めることができると記載されている。また、導光板の入射端面より入射した光は、出射面に形成された台形状の凸条を介して出射面より出射することで、入射端面で垂直な方向で入射された光が正面方向に近い角度で出射できるため、従来使用されていたプリズムシート（指向性シート）を省略することができると記載されている。

また、特許文献２の発明では、一次光源が配列された導光板の入射端面と、導光板の上部に設置されているプリズムシートの長手方向が平行に配列されている場合において、導光板の入射端面より入射した光を底面に形成された凹条パターンと、出射面に形成された台形状の凸条の相乗効果により、プリズムシートを透過後に、正面方向の輝度を高くすることができると記載されている。

ＷＯ２００６／０１３９６９号公報 ＷＯ２０１０／０４７３５５号公報

近年、例えばテレビ用の画像表示装置としての液晶表示装置には、大型化、軽量化、薄型化、低消費電力化、低コスト化等が市場から強く要求されている。このため、液晶表示装置にエッジライト方式の面光源装置を設置する場合、特に光源には、従来の冷陰極管からＬＥＤ光源が積極的に使用されている。これにより、低消費電力やローカルディミングと呼ばれる部分点灯制御を行うことが可能となっている。

ところで、ＬＥＤ光源はまだ高価であり、コスト低減等ためにＬＥＤ光源は導光板の入射端面の縁方向に沿って所定間隔で複数配置されている。

また、ＬＥＤ光源の個数削減分の明るさを補うために、１個辺りのＬＥＤ光源の明るさを増加させる方法があるが、この方法ではＬＥＤの発光に伴う発熱が高く、当該熱を放熱するための機構を追加しなければならないとか、発熱によってＬＥＤ自身の発光効率が低下してしまうなどの問題がある。このため、前記特許文献１、２に記載されたような導光板を使用した場合に、光利用効率を高めて高輝度化を図ることができるが、さらなる効率化および輝度の向上が求められている。

そこで、本発明は、導光板の光利用効率をいっそう高めることで、正面輝度を高めて輝度性能に優れた面光源装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に記載の面光源装置は、導光板のなくとも一方の側面側に、一次光源が設置されたエッジライト方式の面光源装置であって、前記導光板は、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた前記一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有し、前記導光板の底面側には光を反射する反射手段を備え、前記導光板の出射面側には１枚または複数の光学シートを備え、Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸ−Ｙ平面の法線をＺ軸として、前記一次光源はＸ軸に平行に配置しており、前記反射手段、前記導光板、光学シートは前記Ｘ−Ｙ平面に平行に配置しており、Ｚ軸方向に前記反射手段、前記導光板、光学シートの順に構成されており、前記導光板の入射端面はＸ−Ｚ平面に平行であり、前記光学シートのうち、少なくとも１枚のプリズムシートを備えており、前記導光板の出射面に最も近い前記プリズムシートの出射面に凸条プリズムを有しており、該凸条プリズムはその長手方向をＹ軸に平行に配置しており、前記導光板の底面にはＸ軸に平行な複数の凹条からなるパターンが形成されており、該複数の凹条の入射端面側にＸ軸に平行な斜面を有し、該斜面の前記導光板の底面に対する斜度は３２．５度〜４２．５度に設定され、前記出射面には、Ｙ軸方向に平行に所定間隔で複数形成された凸条パターンと、隣接する前記各凸条パターンの間に、Ｙ軸方向に平行に形成された凹条パターンが形成されており、前記凸条パターンは、前記Ｘ−Ｚ平面により切断した切断面が台形状に形成され、前記凹条パターンは、前記Ｘ−Ｚ平面により切断した切断面が台形状に形成されて、Ｙ軸に平行な傾斜面を有しており、台形状に形成された前記凸条パターンのＸ軸に対する前記傾斜面の角度の絶対値が８度〜２５度に設定されていることを特徴としている。

請求項２に記載の面光源装置は、前記一次光源が、前記導光板の対向する２つの入射端面にそれぞれ配置されており、前記導光板の底面に形成された前記各凹条は、前記２つの入射端面に対してそれぞれＸ軸に平行な前記斜面を有することを特徴としている。

請求項３に記載の面光源装置は、前記導光板の底面に形成された前記各凹条は、断面形状がＶ字状であることを特徴としている。

請求項４に記載の面光源装置は、前記光学シートは、前記プリズムシートと、該プリズムシートと前記導光板の出射面との間に配置した拡散シートとを少なくとも備えていることを特徴としている。

請求項５に記載の画像表示装置は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の面光源装置の出射面側に透過型表示素子を備えることを特徴としている。

本発明に係る面光源装置によれば、導光板の少なくとも１つの入射端面側に、１つあるいは所定間隔で直線状に配置された複数の光源を有する一次光源を備えている場合に、出射面から高輝度で、輝度均一性に優れた面光を出射させることができる。

また、本発明に係る画像表示装置によれば、本発明の面光源装置を備えているので、高輝度で輝度均一性に優れた高品位な画像を表示することが可能となる。

本発明の実施形態１に係るエッジライト方式の面光源装置を示す分解斜視図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 導光板の底面に形成した断面がＶ字状の凹条の斜面に光が入射して出射面側に反射する様子を示した図。 導光板の出射面に形成した凸条及び凹条を示す斜視図。 （ａ）は、比較例の面光源装置における、上下方向（Ｘ軸方向）の出射光度分布の測定結果を示した図、（ｂ）は、本発明の実施形態１の面光源装置における、上下方向（Ｘ軸方向）の出射光度分布の測定結果を示した図。 本発明の実施形態２に係る液晶表示装置を示す分解斜視図。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係るエッジライト方式の面光源装置を示す分解斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図。なお、本実施形態に係るエッジライト方式の面光源装置１では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を図のように定義し、Ｙ軸方向がこの面光源装置１の左右方向、Ｘ軸方向が上下方向、Ｚ軸方向が光の出射方向としている。以下の図においても同様である。

図１、図２に示すように、本実施形態に係るエッジライト方式の面光源装置１は、透明樹脂（例えば、アクリル樹脂）などから形成された透明構造体である導光板２、この導光板２の左右方向（Ｙ軸方向）の両面（以下、「入射端面」という）２ａ，２ｂ側にそれぞれ配置された各発光ユニット３ａ、３ｂ、導光板２の背面（以下、「底面」という）２ｃ側に設置された反射シート４、導光板２の前面（以下、「出射面」という）２ｄ側に設置された光学シートとしての拡散シート５、プリズムシート６を主構成部材として備えている。

導光板２の底面２ｃには、上下方向（Ｘ軸方向）に延びる凹条７が所定間隔で複数形成されている。また、導光板２の出射面２ｄには、左右方向（Ｙ軸方向）に延びる断面形状が台形状の凸条８が、左右方向（Ｙ軸方向）に延びる断面形状が台形状の凹条９を挟むようにして所定のピッチで複数形成されている（導光板２の詳細については後述する）。

一次光源としての発光ユニット３ａ、３ｂは、導光板２の左右方向（Ｙ軸方向）の両側に上下方向（Ｘ軸方向）に沿ってそれぞれ配置されており、各発光ユニット３ａ、３ｂ内には、導光板２の上下方向（Ｘ軸方向）に沿って直線状に所定間隔で光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）光源１１が複数配置されている。ＬＥＤ光源１１の配置間隔は、例えば数ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。なお、光源としてはＬＥＤ光源１１以外にも、冷陰極管などの連続的な光源であってもよい。

各発光ユニット３ａ、３ｂの各ＬＥＤ（光源）１１から発せられた光は、導光板２の両側の入射端面２ａ，２ｂから導光板２内の左右方向（Ｙ軸方向）へ出射される。

反射シート４は、導光板２の両側の入射端面２ａ，２ｂから入射された光のうちの導光板２の底面２ｃから外へ出射した光を、再度導光板２へ入射させる機能を有している。この反射シート４は、反射率９５％以上のものが光の利用効率が高く望ましい。反射シート４の材質は、アルミ、銀、ステンレスなどの金属箔や、白色塗装、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などが挙げられる。

導光板２の前面側（正面側）である出射面２ｄ側に設置された拡散シート５は、導光板２の出射面２ｄから出射された光を適度に均一化させる機能を有している。拡散シート５の前面側に設置されたプリズムシート６は、表面に微細な凸条のプリズムパターンが複数形成されており、導光板２の出射面２ｄから出射された光を、プリズムシート６を透過後に正面方向へ偏向させて、正面方向での輝度を高める機能を有している。

（導光板２の底面２ｃの構成）
図１に示したように、導光板２の底面２ｃには、所定のピッチで形成された凹条７が形成されている。これらの凹条７は断面形状がＶ字状に形成されており、Ｘ軸方向に延びている。これらの凹条７の断面形状は、三角形、楔状、その他の多角形、波状、又は半楕円状などの所望の形状であってもよいが、凹条７の発光ユニット３ａ、３ｂ側の各斜面の底面２ｃに対する平均斜度は略等しいのが好ましい。

そして、凹条７の各斜面の導光板２の底面２ｃに対する平均斜度が、３２．５度〜４２．５度を満たすことによって、導光板２の出射面２ｄの上に設置された拡散シート５、プリズムシート６を透過後、必要とされる正面方向へ光を偏向することができる。

例えば、プリズムシート６が、その出射面側に形成されたプリズム部６ａの頂角が９０度であるプリズムシート（例えば、住友スリーエム株式会社製の商品名ＢＥＦII）の場合、正面方向に出射させるために最適なプリズムシート底面への入射角度は、このプリズムシート６の凸条のプリズム部６ａがＹ軸に平行に形成されているとき、おおむね上下方向（Ｘ軸方向）に度数表示に換算して３０度近傍である。同様にプリズムシート６のプリズム部６ａの頂角が１００度である場合は、おおむね上下方向（Ｘ軸方向）に度数表示に換算して２５度近傍である。

プリズムシート６のプリズム部６ａの凸条がＹ軸に平行に形成されているとき、導光板２の底面２ｃに形成した凹条７の斜面のＹ軸に対する平均斜度を４２．５度より大きくすると、導光板２の出射面２ｄから出射される光は、左右方向（Ｙ軸方向）への出射光束が増加して、上下方向（Ｘ軸方向）への出射が減少する。特に、プリズムシート６を導光板２の出射面２ｄの上に設置した場合、プリズムシート６を透過後、正面輝度の向上につながる導光板２の出射面２ｄからの出射方向である上下方向２０度から３０度方向への出射量が減るため、正面輝度の向上につながりにくい。

一方、導光板２の底面２ｃに形成した凹条７の斜面のＹ軸に対する平均斜度を３２．５度より小さくしても、導光板２の出射面２ｃから出射する光は、同様に左右方向（Ｙ軸方向）への出射光が増えるため、プリズムシート６を導光板２の出射面２ｄの上に設置したとしても、正面方向の輝度向上にはつながらない。

すなわち、導光板２の底面２ｃに形成した凹条７の斜面のＹ軸に対する平均斜度の範囲としては、視野角特性に優れる点で、好ましくは３２．５度以上４２．５度以下の範囲内(９５度≦頂角≦１１５度)、さらに高輝度でかつ視野角特性に優れる点で、より好ましくは３７．５度以上４１．５度以下の範囲内（９７度≦頂角≦１０５度）で設定される。

また、導光板２の底面２ｃに形成した凹条７の高さは、０．００１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲内で設定され、モアレ低減の点で好ましくは０．００２ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲内、さらに発光ユニット３ａ、３ｂ近傍の面輝度を均一化するために、より好ましくは０．００２ｍｍ〜０．０２ｍｍの範囲内で設定される。

そして、本実施形態のように、導光板２の底面２ｃに形成した凹条７の断面がＶ字状である場合、Ｖ字状の凹条７は入射端面２ａ，２ｂに対して平行に形成されており、Ｖ字状の凹条７の底面２ｃに対する斜度を前記範囲にすると、導光板２の出射面２ｄ側にプリズムシート６に加えて拡散シート５を設置した場合、出射面２ｄから出射される光の正面方向の輝度をより高くすることができる。

次に、前記導光板２の底面２ｃに断面がＶ字状の凹条（例えば、斜面の傾斜角４０度）７が形成されている場合に、光が導光板８の出射面２ｄの上方に設置された拡散シート５、プリズムシート６を透過後、正面方向の輝度が向上する原理を、図３を参照して説明する。

図１に示した面光源装置１において、導光板２の入射端面２ａ，２ｂから入射した光は、導光板２の底面２ｃに形成されたＶ字状の凹条７にて所定の方向に反射されて出射面２ｄから出射したり、Ｖ字状の凹条７を透過して一旦導光板２の底面２ｃから出て、下部に配設されている反射シート４で拡散され、再度導光板２に入射して出射面２ｄから出射したりするが、導光板２の上に設置した拡散シート５、プリズムシート６を透過後、正面方向に出射する光は、底面２ｃのＶ字状の凹条７にて所定の方向に反射されたものが主たるものである。

導光板２の出射面２ｄと底面２ｃにおいて、Ｘ−Ｙ平面に平行な面で全反射しながら伝播している光のうちには、図３に示す光線Ｃのように、導光板２の底面２ｃに設けられたＶ字状の凹条７の斜面に入射する場合がある。

前記光線Ｃは、Ｖ字状の凹条７の斜面にて、入射端面（あるいはＸ−Ｚ平面）と平行な面上においてＺ軸となす角度が２２度の方向に反射光Ｃ’として全反射される。この反射光の一部は、出射面２ｄに形成されている断面が台形状の凸条（図３では凸条８’）の平坦面から出射した場合には、入射端面（あるいはＸ−Ｚ平面）と平行な面上においてＺ軸となす角度が３４度の方向に出射される。このため、導光板２の出射面２ｄ上の拡散シート５、プリズムシート６（図１参照）を透過して正面方向に出射する光の輝度を向上させることができる。

更に、導光板２の内部を伝播している光のうち、光線Ｄは出射面２ｄに形成されている断面が台形状の凸条（図３では凸条８）の斜面において全反射されることにより、光線Ｃに偏向される。即ち、出射面２ｄに形成されている断面が台形状の凸条（図３では凸条８）の斜面によって、光線Ｃが倍増されることになり、導光板２の出射面２ｄ上の拡散シート５、プリズムシート６（図１参照）を透過して正面方向に出射する光の輝度をより向上させることができる。

従って、上記したように凹条７の斜面の導光板２の底面２ｃに対する平均斜度を、３２．５度〜４２．５度を満たす範囲内にすることにより、導光板２の出射面２ｄの上に設置されている拡散シート５を透過した後、正面方向への出射は抑制されたまま、上下方向（Ｘ軸方向）３０度をピークとして多く光が出射されるため、プリズムシート６を透過後、効率よく正面方向へ光が偏向されて、輝度の向上が達成される。

また、導光板２の底面２ｃに形成された凹条７の断面が、例えば台形状である場合においても、Ｖ字状と同じ原理により輝度の向上が達成される。

（導光板２の出射面２ｃの構成）
図２、図４に示すように、導光板２の出射面２ｄには、所定のピッチで複数形成された断面が台形状の凸条８と、隣接する各凸条８の間に挟まれるようにして断面が台形状の凹条９が形成されている。これらの凸条８および凹条９は、Ｙ軸方向（左右方向）に延びている。本実施形態のように、出射面２ｄに形成された凸条８および凹条９の断面が台形状であると、出射面２ｄの正面方向における正面輝度はより高くなり、かつ視野角特性が広くなる点でより好ましい形態である。

例えば、図４に示した導光板２の出射面２ｄの表面には、符号Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを各頂点とする断面が台形状の凸条８が所定のピッチで形成されている。

また、隣接する各凸条８の間には、符号Ｃ´、Ｄ´、Ａ、及びＢを各頂点とする断面が台形状の凹条９が所定のピッチで形成されている。なお、以下の説明では「上底」、「下底」の用語を用いるが、これは上下方向を意味するのではなく、説明のためである。台形状の凸条８と凹条９の平行な対辺のうち、短い辺を「上底」、長い辺を「下底」として説明している。

導光板２の出射面２ｄに形成された凸条８と凹条９の台形状とは、厳密な意味での台形状に限定されない。後述する説明により明らかなように、Ｘ−Ｙ平面に平行な高さの異なる平面である上底と下底とを山形に連結する斜面を挟んで連続していれば、例えば、上底又は下底と斜面の連結部が曲面状であってもよい。このような曲面状の連結部を有する台形状は、比較的成形が容易なため生産上有利なだけでなく、連結部の破損が起こり難いので好ましい。

また、前記上底、下底の少なくとも一部がＸ−Ｙ平面に対して傾きを有していてもよく、例えば、上底及び／又は下底がＸ軸方向を長手方向とする緩やかな波状であることや、微細な凹凸を有することで出光の均一性を高めることができる。なお、前記上底、下底のＸ−Ｙ平面に対する傾きの平均は、Ｘ−Ｙ平面に対して角度を有さないことが好ましい。また、この傾きが１０度以下の部分が全体の５０％以上を占めることが望ましい。

また、複数の上底、下底はそれぞれ互いに同じＸ−Ｙ平面内にあることで、効率良く光を導くことができるだけでなく、導光板２の重心が安定する、押し出し成形などでの工業的に有利な連続生産が容易になる、などの効果がある。

次に、出射面２ｄに形成された台形状の凸条８と凹条９の機能について、図４を用いて説明する。

図４において、Ａ，Ｄ間の直線長さ（凸条８の下底の幅）をＷ１とし、Ｂ，Ｃ間の直線長さ（凸条８の上底８ａの幅）をＷ２とし、Ａ，Ｄ´間の直線長さ（凹条９の上底９ａの幅）をＷ３とし、凸条８の高さ（又は凹条９の深さ）をＨとし、直線ＡＤと直線ＡＢとが成す傾斜面８ｂの角度をａ１、直線ＡＤと直線ＤＣとが成す傾斜面８ｃの角度をａ２、及びＤ，Ｄ´間の直線長さをＰとする。このＰは、凸条８の下底の幅（直線ＡＤの長さ）Ｗ１と凹条９の上底９ａの幅Ｗ３の和に等しい。

このように、導光板２の出射面２ｄの表面には、隣接する各凸条８の間に凹条９が形成されており、この配列パターンがＸ軸方向（上下方向）に連続するようにして形成されている。なお、本実施形態では、図４において、Ｐの直線長さの範囲のパターンが連続している。

また、導光板２の出射面２ｄにおいて、各凸条８の断面形状を台形状にして、各凸条８の上底に適宜の幅Ｗ２を設けることにより、導光板２の入射端面２ａ，２ｂから入射した伝播光をＹ軸方向（左右方向）に沿って導光板２の中央側へと導く役目を担っている。

更に、導光板２の出射面２ｄにおいて、各凹条９の断面形状を台形状にして、各凹条９の上底に適宜の幅Ｗ３を設けることにより、前述の幅Ｗ２と同様に導光板２の入射端面２ａ，２ｂから入射した光をＹ軸方向（左右方向）に沿って導光板２内部へ導く役目と、Ｘ軸方向（上下方向）へ拡散していく伝播光成分のエネルギー分量を調整している。

この幅Ｗ２が狭すぎて傾斜面８ｂ，８ｃの寄与が大きくなり過ぎると、Ｘ軸方向に伝播している光が当該傾斜面から出射してしまうため、鉛直方向の輝度を高める効果を十分に発揮することが困難とる。更に伝播光のうち、入射端面２ａ，２ｂに該直交する直進伝播光成分が、底面２ｃに形成されている凹条７で反射されて、出射面２ｄに形成されている凸条８の上底８ａから出射されると鉛直方向の輝度を高める効果に寄与するため、幅Ｗ２が狭すぎると鉛直方向の輝度を高める効果を十分に発揮することが困難となる。

また、この幅Ｗ３が狭すぎて傾斜面８ｂ，８ｃの寄与が大きくなり過ぎても、傾斜面８ｂ，８ｃから出射した光の一部は、隣り合う凸条８の傾斜面に入射して、再び導光板２内部に戻されるため、輝度を高める効果を十分に発揮することが困難となる。

これに対して、幅Ｗ２及び幅Ｗ３を傾斜面８ｂ，８ｃに対して相対的に広く設定しすぎると、傾斜面８ｂ，８ｃの寄与が相対的に少なくなり、Ｙ軸方向の伝播光のうち、当該傾斜面にて全反射した光の中には、新たにＶ溝斜面（向かい合う各傾斜面で構成されたＶ溝状の斜面）にて全反射し、出射面２ｄからＸ軸方向（上下方向）へおおむね２５度〜３０度の角度で出射する光が新たに生成されるが、この寄与が低下するため、鉛直方向の輝度を高める効果を十分に発揮することが困難となる。

また、導光板２の出射面２ｄに形成される、凸条８及び／又は凹条９の形状、大きさ、ピッチは、導光板２の大きさ、面光源装置１の表示性能及び仕様等との関係を考慮して決定される。これにより、導光板２の出射面２ｄから出射される光の輝度を適度に保ち、かつ適切な視野角を得ることができる。

前記した凸条８（又は凹条９）の一般的な高さＨは、０．００１〜０．１ｍｍの範囲内から選択され、より好ましい高さは０．００５〜０．０５ｍｍ、最も好ましい高さは０．０１〜０．０３ｍｍの範囲内から選択される。

また、前記した凸条８の一般的な角度ａ１、角度ａ２は、それぞれ８〜２５度の範囲内から選択され、より好ましい角度ａ１、角度ａ２はそれぞれ１０〜２０度の範囲内から選択される。

また、一般的な下底の幅Ｗ１は０．０１〜０．５ｍｍの範囲内、より好ましくは０．０１５〜０．２７ｍｍの範囲内、最も好ましくは０．０１５〜０．１８ｍｍの範囲内から選択される。また、上底の幅Ｗ２は０．００１〜０．４ｍｍの範囲内から選択され、より好ましい幅Ｗ２は０．００１〜０．１ｍｍの範囲内、最も好ましくは０．００５〜０．０５ｍｍの範囲内から選択される。また、一般的な幅Ｗ３は０．０００１〜０．５ｍｍの範囲内から選択され、より好ましい幅Ｗ３は０．０００１〜０．３ｍｍの範囲内、最も好ましくは０．００１〜０．１５ｍｍの範囲内から選択される。

また、導光板２の出射面２ｄに形成された凸条８と凹条９の好ましい態様においては、幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３とピッチＰ１との関係で特定の比率を保って形成されている台形状のパターンを有している。

即ち、凸条８の上底８ａの幅Ｗ２に対する凹条９の上底９ａの幅Ｗ３の比（Ｗ３／Ｗ２）は０．０１〜２００の範囲内が好ましく、より好ましくは０．０２〜１００の範囲内、最も好ましくは０．１〜１０の範囲内にある。

また、（Ｗ２＋Ｗ３）に対する（Ｐ−Ｗ２−Ｗ３）の比は、０．０４〜４００の範囲内が好ましく、より好ましくは０．２〜２００の範囲内、最も好ましくは０．３〜１５０の範囲内である。

更に、幅Ｗ２に対する幅Ｗ３の比を上記した範囲内に保つことにより、導光板２の出射面２ｄから出射される光の輝度を適度に保ち、かつ、適切な視野角を得るための条件設定が容易となる。ここで、幅Ｗ２に対する幅Ｗ３の比が０．１〜１０の範囲であると、導光板２の出射面２ｄの上に設置された拡散シート５、プリズムシート６（図１参照）を透過後、正面方向から出射される光の輝度を高めることができる。

また、（Ｗ２＋Ｗ３）に対する（Ｐ−Ｗ２−Ｗ３）の比が０．３〜１５０の範囲であると、導光板２の出射面２ｄの上に設置された拡散シート５、プリズムシート６（図１参照）を透過後、鉛直方向の輝度の低下を抑制しつつ視野角特性を確保することができる。

上記したように、本実施形態の面光源装置１は、導光板２の出射面２ｄに、所定のピッチで複数形成された断面が台形状の凸条８を有しているので、正面輝度を高めることができる。以下、出射面２ｄにおいて正面輝度を高くできる理由について説明する。

導光板２の出射面２ｄの上に設置された拡散シート５、プリズムシート６を透過後、正面方向へ出射される光の輝度を向上させるには、前述したように出射面２ｄからＸ−Ｚ平面と平行な面内であって、Ｚ軸に対して約２０度〜３５度で出射することが望ましい。

導光板２の各入射端面２ａ，２ｂからその内側に入った光は、主面である出射面２ｄと底面２ｃとの間で全反射を繰り返して導光板２の内部へと伝播するが、伝播光の一部は、底面２ｃに設けられている凹条７の斜面により全反射されて、出射面２ｄに形成された断面が台形状の凸条８の平坦面（上底８ａ）及び斜面（傾斜面８ｂ，８ｃ）から出射される。

そこで、本発明者は、図４に示した導光板２の出射面２ｄの凸条８の角度ａ１、角度ａ２をそれぞれ変化させて、面光源装置１の出射面２ｄにおける輝度を評価した結果、出射面２ｄに形成された凸条８の角度ａ１、角度ａ２を８度〜２５度に設定することで、出射面２ｄ側に光学シート（拡散シート５、プリズムシート６）を設置した場合に、出射面２ｄにおける輝度がより高くなることを見い出した。

出射面２ｄに形成された凸条８の角度ａ１、角度ａ２を８度〜２５度に設定することで、出射面２ｄ側に光学シート（拡散シート５、プリズムシート６）を設置した場合に、出射面２ｄにおける輝度をより高くすることができる理由について、図５を参照して説明する。

図５（ａ）は、出射面２ｄに形成された凸条８の角度ａ１、角度ａ２を５５度に設定した比較例の構成における、上下方向（Ｘ軸方向）の出射光度分布の測定結果である。

一方、図５（ｂ）は、出射面２ｄに形成された凸条８の角度ａ１、角度ａ２を１５度に設定した本実施形態の構成における、上下方向（Ｘ軸方向）の出射光度分布の測定結果である。

出射面２ｄ側に拡散シート５、プリズムシート６を設置した場合、前述したようにプリズムシート６を透過後、正面輝度の向上に繋げるためには、出射面２ｄからＸ−Ｚ平面と平行な面内であって、Ｚ軸に対して約２０度〜３５度に出射することが望ましい。この出射角度に対応する出射光束を、図５（ａ），（ｂ）に示した凸条８の角度ａ１、ａ２が５５度の場合と１５度の場合とで比較すると、凸条８の角度ａ１、ａ２を１５度に設定した本実施形態の場合（図５（ｂ））の方が出射光束が大きい。

更に、図５（ａ），（ｂ）に示したように、凸条８の角度ａ１、ａ２が５５度の場合においては、出射面２ｄから正面方向に出射される光束が、凸条８の角度ａ１、ａ２が１５度の場合と比較して大きくなっている。この出射面２ｄから正面方向に出射される光（正面出射光）は、プリズムシート６に入射すると再帰反射されるため、再度導光板２の内部に戻される。

このため、面光源装置１の出射面２ｄからの出射に繋がらず、出射効率を低下させてしまうが、凸条８の角度ａ１、ａ２が１５度の場合には正面出射光が抑制されることによって、プリズムシート６で再帰反射することが大幅に小さくなる。よって、凸条８の角度ａ１、角度ａ２を８度〜２５度に設定、より好ましくは１０度〜２０度に設定することで、面光源装置１の出射面２ｄにおける輝度をよりに高くすることが可能となる。

以下、上記した本発明の特徴を有する導光板を作製して、面光源装置の出射面での輝度性能についての評価を行った。

（導光板）
出射面側のスタンパを作製するため、先ず、金型入れ子にダイヤモンドバイトを用いて、上底０．００６ｍｍ、傾斜面の角度１５度、高さ０．０２ｍｍの台形状の凹条をピッチ０．１７５ｍｍで切削加工にて作製し、この切削入れ子に対して直接電鋳を行い、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して、出射面のスタンパ（以下、「スタンパ１」という）を作製した。

一方、底面側のスタンパ（以下、「スタンパ２」という）は、頂角１００度のダイヤモンドバイトを用いて、頂角が１００度のプリズムパターンを、入射端面側から中央に向けて、深さ０．００４ｍｍから０．００９ｍｍまで漸次深くし、当該深さに合わせて所定の間隔で配列させて、Ｖ字状の凹条を切削加工で作製し、この切削入れ子から直接電鋳を行い、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。

そして、前記スタンパ１及びスタンパ２を、転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて例えば、４２インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。得られた導光板の外寸は、横×縦×高さが９７０×５４８×３ｍｍであった。

作製されたこの導光板の出射面の台形状の凸条は、図４に示したように、高さＨが０．０２ｍｍ、上底の幅Ｗ２が０．０２ｍｍ、下底の幅Ｗ１が０．１６９ｍｍ、角度ａ１、ａ２が１５度であり、ピッチＰが０．１７５ｍｍで形成されている。

また、この導光板の底面のＶ字状の凹条は、平均底角にあたる凹条の入射端面側のＸ軸に平行な斜面の底面に対する平均斜度は４０度であり、Ｖ字状の凹条の深さは入射端面側０．００４ｍｍから中央部０．００９ｍｍまで漸次緩やかに深くなるように変化させて、Ｖ字状の凹条のピッチは入射端面側０．６１６ｍｍから中央部０．２１８ｍｍまで漸次緩やかに減少するように変化させた。

（発光ユニット）
発光ユニットとしては、ＬＥＤ光源（例えば、ＬＧイノテック株式会社製のＬＥＤモジュール；外寸５．６ｍｍ×３．０ｍｍ、発光長４．６ｍｍ）を用い、当該発光ユニットを直線上に等間隔（１２.２ｍｍ）で４５個配置させた。そして、前記導光板をその底面のＶ字状の凹条がＸ軸に平行になるように配置して、Ｘ軸に平行となる両端面（入射端面）に発光ユニットをそれぞれ配置させた。この発光ユニットは対向する２つの入射端面に配置されるため、全部で９０（＝４５×２）配置される。

（拡散シート、プリズムシート）
導光板の出射面側に拡散シート（例えば、株式会社ツジデン製：型番Ｄ１２１ＵＺ）を１枚設置し、さらにその上にプリズムシート（例えば、住友スリーエム株式会社製：型番ＢＥＦIII−９０／５０Ｔ−７）を、そのプリズム部の長辺がＹ軸と平行になるように設置し、さらにその上に拡散シート（例えば、恵和株式会社製：型番ＰＢＳ０７２Ｈ）を設置する。

（反射シート）
導光板の底面側に反射シート（例えば、東レ株式会社製：型番Ｅ６ＳＬ）を設置する。

そして、これらの部材（発光ユニット、拡散シート、プリズムシート、反射シート）を金属フレ−ムに収納させ、その上からポリスチレン製の支持枠にて背面の金属フレームを結合させた。このようにして形成された本実施例のエッジライト方式の面光源装置を安定化電源装置に接続して、所定の電圧、電流を発光ユニット（ＬＥＤモジュール）に印加して、出射面から出射される光の輝度を測定した。

なお、この輝度測定では、輝度計（例えば、株式会社トプコン製：ＴＯＰＣＯＮ ＢＭ−７）を用い、支持枠の出射面側の開口領域の内寸９３０×５２３ｍｍに対して、それぞれ１０分割した交点となる位置の９点を測定した。輝度測定による評価は、９点の平均輝度を用いた。この結果、面内平均輝度は３６１０cｄ/ｍ²であった。

＜比較例＞
この比較例では、前記実施例と同様して、金型入れ子にダイヤモンドバイトを用いて、上底０．００６ｍｍ、傾斜面の角度５５度、高さ０．０２ｍｍの台形状の凹条をピッチ０．０５４ｍｍで切削加工にて作製し、この切削入れ子に対して直接電鋳を行い、ニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して、出射面のスタンパ（以下、「スタンパ３」という）を作製した。なお、発光ユニット、拡散シート、プリズムシート、反射シートは前記実施例と同様である。

そして、このスタンパ３と実施例で使用した底面側のスタンパ２を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて４２インチ液晶テレビ用の微細構造を持つ導光板を得た。導光板の外寸は横×縦×高さが９７０×５４８×３ｍｍであった。

この比較例における導光板の出射面の台形状の凸条は、図４に示したように、高さＨが０．０２ｍｍ、上底の幅Ｗ２が０．０２ｍｍ、下底の幅Ｗ１が０．０４８ｍｍ、角度ａ１、ａ２が５５度であり、ピッチＰが０．０５４ｍｍで形成されている。また、底面には、実施例と同じ断面形状がＶ字状である凹条がＸ軸に平行に形成されている。

そして、この導光板以外は前記実施例と同様に構成されたエッジライト方式の面光源装置を安定化電源装置に接続して、所定の電圧、電流を発光ユニット（ＬＥＤモジュール）に印加して、出射面から出射される光の輝度を測定した。

前記実施例と同様に、輝度計（例えば、株式会社トプコン製：ＴＯＰＣＯＮ ＢＭ−７）を用い、支持枠の出射面側の開口領域の内寸９３０×５２３ｍｍに対して、それぞれ１０分割した交点となる位置の９点を測定した。輝度測定による評価は、９点の平均輝度を用いた。この結果、面内平均輝度は３２８０cｄ/ｍ²であった。

そして、前記実施例の導光板を有する面光源装置と前記比較例の導光板を有する面光源装置の面内平均輝度を比較すると、本発明品である実施例の方が、比較例よりも約１０％輝度が向上していた。

このように、本発明に係るエッジライト方式の面光源装置は、前記した本実施形態（実施例）で説明した構成の導光板２を有しているので、出射面２ｄから高輝度性能に特に優れた面光を出射させることができる。

〈実施形態２〉
図６は、本発明の実施形態２に係る画像表示装置としての液晶表示装置を示す分解斜視図である。

図６に示すように、この液晶表示装置２０は、前記したエッジライト方式の面光源装置１の出射面２ｄ側の正面方向（Ｚ軸方向）に、周知の透過型の液晶パネル２１が配置された構成であり、パネル枠２２の内側縁部内に有効な画像表示面２３が設けられている。図６の面光源装置１の構成は、図１に示した実施形態１と同様である。なお、この液晶表示装置２０としては、例えば、液晶テレビやパソコンの液晶モニタなどが挙げられる。

前記したようにこの面光源装置１は、出射面２ｄから高輝度な面光を出射させることができる。よって、この液晶パネル２１が大画面の場合でも、輝度性能に優れる高品位な画像を表示することが可能となり、低消費電力化にも繋がる。

１ 面光源装置
２ 導光板
２ａ，２ｂ 入射端面
２ｃ 底面
２ｄ 出射面
３ａ，３ｂ 発光ユニット（一次光源）
４ 反射シート
５ 拡散シート
６ プリズムシート
７ 凹条
８ 凸条（凸条パターン）
９ 凹条（凸条パターン）
１１ ＬＥＤ光源
２０ 液晶表示装置（画像表示装置）
２１ 液晶パネル（透過型表示素子）

Claims (5)

1. 導光板の少なくとも一方の側面側に、一次光源が設置されたエッジライト方式の面光源装置であって、
   前記導光板は、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた前記一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有し、
   前記導光板の底面側には光を反射する反射手段を備え、前記導光板の出射面側には１枚または複数の光学シートを備え、
   Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸ−Ｙ平面の法線をＺ軸として、前記一次光源はＸ軸に平行に配置しており、前記反射手段、前記導光板、光学シートは前記Ｘ−Ｙ平面に平行に配置しており、Ｚ軸方向に前記反射手段、前記導光板、光学シートの順に構成されており、前記導光板の入射端面はＸ−Ｚ平面に平行であり、
   前記光学シートのうち、少なくとも１枚のプリズムシートを備えており、前記導光板の出射面に最も近い前記プリズムシートの出射面に凸条プリズムを有しており、該凸条プリズムはその長手方向をＹ軸に平行に配置しており、
   前記導光板の底面にはＸ軸に平行な複数の凹条からなるパターンが形成されており、該複数の凹条の入射端面側にＸ軸に平行な斜面を有し、該斜面の前記導光板の底面に対する斜度は３２．５度〜４２．５度に設定され、
   前記出射面には、Ｙ軸方向に平行に所定間隔で複数形成された凸条パターンと、隣接する前記各凸条パターンの間に、Ｙ軸方向に平行に形成された凹条パターンが形成されており、前記凸条パターンは、前記Ｘ−Ｚ平面により切断した切断面が台形状に形成され、
   前記凹条パターンは、前記Ｘ−Ｚ平面により切断した切断面が台形状に形成されて、Ｙ軸に平行な傾斜面を有しており、台形状に形成された前記凸条パターンのＸ軸に対する前記傾斜面の角度の絶対値が８度〜２５度に設定されていることを特徴とする面光源装置。
2. 前記一次光源が、前記導光板の対向する２つの入射端面にそれぞれ配置されており、前記導光板の底面に形成された前記各凹条は、前記２つの入射端面に対してそれぞれＸ軸に平行な前記斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記導光板の底面に形成された前記各凹条は、断面形状がＶ字状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の面光源装置。
4. 前記光学シートは、前記プリズムシートと、該プリズムシートと前記導光板の出射面との間に配置した拡散シートとを少なくとも備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の面光源装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の面光源装置の出射面側に透過型表示素子を備えることを特徴とする画像表示装置。