JP5919964B2 - 導光板、面光源装置、表示装置 - Google Patents

Description

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

面光源装置によって背面側からＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネルを照明して映像を表示する透過型の表示装置が広く普及している。この表示装置に用いられる面光源装置としては、エッジライト型、直下型等のものが知られている。
エッジライト型の面光源装置は、光を導光する導光板の少なくとも一側面に面する位置に、光源を配置する形態であり、各種光学シートの背面側に光源を配置する直下型の面光源装置に比べて、面光源装置の厚さを薄くできる等の利点があり、広く用いられている。

一般的に、光源から投射された光は、導光板の一側面である入光面から入射し、導光板の出光面と背面との間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。このとき、導光板の背面側に設けられた拡散パターンや、マット形状、レンズ形状等により、光の進行方向が次第に変化し、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。
この導光板に関して、光の利用効率や導光距離を向上、明るさムラ（輝度ムラ）改善、薄型化等の目的で、様々な形状の導光板が開発されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開平９−４３４３３号公報 特開２００７−２２７４０５号公報 特開２００２−２８９０２３号公報

近年、面光源装置の薄型化、軽量化や、各種光源の開発等に伴い、面光源装置の光源の発光部として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等のような、小型で、明るい点光源を用いることが主流となってきている。
発光部に点光源を使用する場合には、点光源を所定の間隔（ピッチ）で入光面に面する位置に配置して使用される。このとき、生産コストの削減や光源に起因する筐体内の温度上昇を抑える等の観点から、点光源の数を少なくし、その配置の間隔を大きくすると、点光源間となる領域に比べて点光源に近接する領域が明るく視認されるホットスポット等と呼ばれる現象が生じやすくなる。このホットスポットは、明るさムラ（輝度ムラ）の一種であり、点光源の間隔が広くなるにつれて顕著になるという問題があった。
導光板の上に、光を拡散する作用を有する光拡散シート等を複数枚積層してホットスポットを低減するという改善方法も考えられるが、ホットスポットの改善効果が不十分であるうえに、面光源装置の薄型化や軽量化、正面輝度の向上等の観点からも好ましくない。

また、ＬＥＤから発せられる光は、比較的、高い指向性を有する（配光方向が狭い）という特徴を有する。このような指向性の高い光を入光面に投射した場合、導光板に入射した光の多くが導光方向へ直進し、導光距離が長くなり、入光面に対向する面側へ光を十分に導光できるという利点がある一方で、導光板からの光の取り出し効率が、指向性の低い光に比べて低下するという問題があった。加えて、指向性の高い光を用いる場合、ホットスポットもより顕著になる傾向を有するという問題があった。

特許文献１〜３には、背面に光を拡散させる拡散パターンを付した導光板や、入光面にフレネルレンズ形状等を形成した導光板が記載されている。
しかし、いずれの特許文献においても、ホットスポットの改善と光の取り出し効率の向上とを両立することに関して一切開示されていない。

本発明の課題は、ホットスポットが大幅に改善され、光の取り出し効率が高い導光板、及び、これを備える面光源装置、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、出光面（１３ｃ）と、前記出光面に対向する背面（１３ｄ）と、前記出光面及び前記背面の間に位置する側面のうち少なくとも１つの前記側面に設けられた入光面（１３ａ）とを有する導光板であって、前記入光面には、該導光板の外側に凸又は凹となる柱状の第１単位光学要素（１３１）が複数配列されて設けられ、前記第１単位光学要素は、前記入光面の法線方向から見て、その長手方向が前記出光面に垂直な方向に対して角度θ（ただし、０°＜θ＜９０°）をなし、前記背面には、柱状の第３単位光学要素（１３３）が、前記入光面から前記側面の１つであって前記入光面に対向する側面（１３ｂ）に向かう方向に平行に複数配列されて設けられ、前記第３単位光学要素は、前記入光面側に位置し、該導光板の板面に対して角度β１をなす第１斜面（１３３ａ）と、前記第１斜面に対向し、該導光板の板面に対して前記角度β１よりも小さい角度β２をなす第２斜面（１３３ｂ）とを有すること、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、前記第１単位光学要素（１３１）は、前記入光面（１３ａ）の法線方向から見て、その長手方向が前記出光面に垂直な方向に対してなす角度θは、０°＜θ＜４５°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、前記第１単位光学要素（１３１）は、該導光板の外側に凸となる三角柱形状であること、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又は請求項２に記載の導光板において、前記第１単位光学要素（１３１）は、該導光板の外側に凸となる、円柱形状の一部形状、又は、楕円柱形状の一部形状であること、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（１３）と、前記入光面（１３ａ）に対面する位置に、光を発する発光部（１２１）としてＬＥＤが複数配列されて形成され、前記入光面へ光を投射する光源部（１２）と、前記導光板の前記出光面（１３ｃ）側に配置され、前記導光板からの光を、そのシート面の法線方向（Ｚ方向）又は法線方向となす角度が小さくなる方向へ向けて出射する偏向作用を有する偏向光学シート（１４）と、を備える面光源装置（１０）である。
請求項６の発明は、請求項５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、を備える表示装置（１）である。

本発明によれば、ホットスポットが大幅に改善され、光の取り出し効率が高い導光板及び面光源装置とすることができる。また、これにより、輝度ムラが低減され、明るさの面均一性が高く、光の利用効率が高い表示装置とすることができる。

実施形態の表示装置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。 実施形態の導光板１３の形状を説明する図である。 実施形態の偏向光学シート１４を説明する図である。 入光面１３ａの形状による光の進行方向を示す図である。

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、本明細書中において、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、技術的な意味は無く、シート、板、フィルムの文言は、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。

また、本明細書において、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。なお、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。
さらに、本明細書において、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。

（実施形態）
図１は、本実施形態の表示装置１を説明する図である。
本実施形態の表示装置１は、ＬＣＤパネル１１と、ＬＣＤパネル１１を背面側から照明する面光源装置１０とを備える透過型の表示装置である。なお、表示装置１には、説明等は省略するが、この他に、表示装置として動作するために必要とされる通常の機器や、各種部材を保持する筐体部等を備えている。
面光源装置１０は、光源部１２、導光板１３、偏向光学シート１４、光拡散シート１５、反射板１６等を備えるエッジライト型の面光源装置（バックライト）である。

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、表示装置１の使用状態において、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、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。
このとき、ＬＣＤパネル１１に対して、面光源装置１０から出射した光は、Ｚ１側（背面側）から入射し、Ｚ２側（観察者側）へ出射する。観察者Ｏは、観察者側となるＺ２側から背面側となるＺ１側に向けて、表示装置１の画面の映像を視認する。
本実施形態の表示装置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、表示装置１の「正面方向」とは、この表示面１１ａへの法線方向であり、後述する偏向光学シート１４のシート面や、導光板１３の板面（出光面１３ｃ，背面１３ｄ）等への法線方向（Ｚ方向）と一致するものとする。

ＬＣＤパネル１１は、透過型の表示部であり、平板状の部材である。このＬＣＤパネル１１は、面光源装置１０により背面側（Ｚ１側）から照明され、映像を表示する。
本実施形態において、ＬＣＤパネル１１の外形及び表示面１１ａは、Ｚ方向から見て四角形形状である。この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。

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。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に対向する位置に設けられている。
光源部１２は、点光源である不図示のＬＥＤを発光部１２１とし、この発光部１２１が入光面１３ａに沿ってＹ方向に所定の間隔で複数配列されて形成されている。なお、光源部１２の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部材等を設けてもよい。

図２及び図３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、導光板１３の斜視図である。図２（ｂ）は、導光板１３のＹＺ面に平行な断面の一部を拡大して示し、図２（ｃ）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（ａ）は、導光板１３の入光面１３ａを光源部１２側（Ｘ１側）から見た図である。図３（ｂ）は、入光面１３ａの第１単位光学要素１３１の長手方向に直交する方向（即ち、配列方向であり、図３（ａ）中に一点鎖線で示す直線Ｈ方向）及びＸ方向に平行な断面での第１単位光学要素１３１の断面形状を示す図である。図３（ｃ），（ｄ）は、第１単位光学要素１３１の別の形状の例を示す断面形状であり、図３（ｂ）と同様の断面を示している。

導光板１３は、光を導光する略平板状の部材である。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及び背面１３ｄで全反射させながら対向する面（対向面）１３ｂ側（Ｘ２側）へと主にＸ方向に導光し、適宜出光面１３ｃから偏向光学シート１４側（Ｚ２側）へ出射させる。
本実施形態の導光板１３は、図１〜３に示すように、入光面１３ａに複数配列して形成される第１単位光学要素１３１と、出光面１３ｃに複数配列して形成される第２単位光学要素１３２と、背面１３ｄに複数配列して形成される第３単位光学要素１３３を有している。また、導光板１３は、これらの単位光学要素が形成されていない略平板状の部分である本体部１３４を有し、この本体部１３４に第１〜第３単位光学要素１３１〜１３３が一体に形成されている。

第１単位光学要素１３１は、柱状であり、入光面１３ａの法線方向（Ｘ方向）から見て、その長手方向（稜線方向）は、図３（ａ）に示すように、Ｚ方向に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）をなして複数配列されている。
この第１単位光学要素１３１は、入光面１３ａに入射した光の進行方向をＹ方向及びＺ方向に広げる作用を有している。このような作用を高める観点から、角度θは、０＜θ＜４５°を満たすものとすることがより好ましい。
本実施形態では、第１単位光学要素１３１は、図３（ａ）に示すように、光源部１２側から見て、第２単位光学要素１３２が形成されている領域には形成されていない例を示すが、これに限らず、第２単位光学要素１３２が形成されている領域にも形成してよい。

本実施形態では、第１単位光学要素１３１は、導光板１３の外側に凸となる、即ち、光源部１２側（Ｘ１側）に凸となる三角柱状である例を挙げて説明する。第１単位光学要素１３１は、頂角α１の二等辺三角柱状であり、その配列方向に平行であってＸ方向に平行な断面における断面形状が図３（ｂ）に示すような二等辺三角形形状である。また、この第１単位光学要素１３１は、配列ピッチがＰ１であり、その配列方向の幅Ｗ１に等しい（Ｐ１＝Ｗ１）形態となっている。
第１単位光学要素１３１は、その側面が凹曲面又は凸曲面からなる三角柱形状としてもよいし、断面形状が不等辺三角形形状としてもよい。また、第１単位光学要素１３１は、例えば、一方の側面が曲面であって一方の側面が平面であるような非対称な形状としてもよい。

また、これに限らず、第１単位光学要素１３１は、その断面形状が図３（ｃ）に示すような楕円の一部形状又は円の一部形状等としてもよい。このとき、第１単位光学要素１３１は、楕円柱の一部形状又は円柱の一部形状等となり、入光面１３ａは、レンチキュラーレンズ形状が形成される形態となる。なお、第１単位光学要素１３１の断面形状は、楕円の一部形状又は円の一部形状に限らず、放物線や自由曲線等の曲線を組み合わせてなる形状としてもよい。
さらに、第１単位光学要素１３１は、導光板１３の外側に凹となる、即ち、光源部１２側に凹となる形状としてもよく、例えば、図３（ｄ）に示すように、その断面形状が、光源部１２側に凹となる楕円の一部形状又は円の一部形状としてもよい。
さらに、特に図示しないが、第１単位光学要素１３１は、少なくとも１つの側面が複数の面からなる折れ面状としてもよい。

第２単位光学要素１３２は、図２及び図３に示すように、出光側（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。
本実施形態の第２単位光学要素１３２は、頂角α２である二等辺三角柱状であり、そのＹＺ面に平行な断面形状が二等辺三角形形状である。また、この第２単位光学要素１３２は、配列ピッチがＰ２であり、その配列方向の幅Ｗ２に等しい（Ｐ２＝Ｗ２）形態となっている。
なお、第２単位光学要素１３２は、上記の例に限らず、例えば、長軸が導光板１３のシート面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、複数種類の曲面を組み合わせてなる形状としてもよい。

この出光面１３ｃに形成される第２単位光学要素１３２は、導光板１３内において、ＸＹ面内において導光方向（Ｘ方向）に対して斜めに進む光を、その斜面で反射することにより、Ｘ２側へ導光しながら主たる導光方向（Ｘ方向）に向ける作用を有している。
また、第２単位光学要素１３２は、出光面１３ｃに、導光板１３の光の導光方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に配列されているので、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、導光板１３から出射する光は、第２単位光学要素１３２の光線制御作用を受け、拡散・集光される。これによって、Ｙ方向の光の均一性の向上を測ることができる。
なお、上述の形状に限らず、出光面１３ｃは、略平面状としてもよい。

第３単位光学要素１３３は、図２及び図３に示すように、背面側（Ｚ１側）に凸となる柱状であり、導光板１３の背面１３ｄに複数配列されて形成されている。
本実施形態の第３単位光学要素１３３は、背面側に凸となる略三角柱形状であり、長手方向（稜線方向）をＹ方向とし、導光方向となるＸ方向に複数は配列されている。
第３単位光学要素１３３は、図２（ｃ）に示すように、ＸＺ面に平行な断面における断面形状が、略三角形形状であり、その頂角がα３であり、底角がβ１，β２（β１＞β２）である。従って、第３単位光学要素１３３は、導光板１３の板面に対して大きな角度をなす方の斜面１３３ａが入光面１３ａ側（Ｘ１側）に位置し、小さな角度をなす斜面１３３ｂが対向面１３ｂ側（Ｘ２側）に位置している。また、この第３単位光学要素１３３は、配列ピッチがＰ３であり、その配列方向の幅Ｗ３に等しい（Ｐ３＝Ｗ３）形態となっている。

Ｘ方向においてＸ１側からＸ２側へ導光する光の一部は、第３単位光学要素１３３の斜面１３３ｂで反射することにより、ＸＺ面内において、導光板１３の板面に対してその光の進行方向がなす角度が変化する。これにより、その光の出光面１３ｃへの入射角度が変化する。従って、導光板１３内を出光面１３ｃ及び背面１３ｄで反射しながら導光する光は、導光板１３内を進むうちに、出光面１３ｃに対する入射角度がしだいに小さくなり、出光面１３ｃへ臨界角未満の角度で入射した点で、出光面１３ｃから出光する。
従って、この第３単位光学要素１３３は、出光面１３ｃからの出光を促し、かつ、光源部１２から離れたＸ２側での明るさの低下を低減して導光方向（Ｘ方向）における明るさの均一性を高める作用を有する。

本実施形態の導光板１３は、導光方向（Ｘ方向）において入光面１３ａに対向する対向面１３ｂは、略平面状となっている。なお、これに限らず、対向面１３ｂ上に光を反射する反射層を形成してもよい。

本実施形態では、第２単位光学要素１３２及び第３単位光学要素１３３と本体部１３４とを熱可塑性樹脂により一体に押し出し成形し、本体部１３４の入光面１３ａ側の面に、不図示の基材の片面上に電離放射線硬化型樹脂等により第１単位光学要素１３１が賦形されたテープ状の部材を不図示の接着剤や粘着剤等を介して貼合して、導光板１３を作製している。このとき、使用する熱可塑性樹脂や電離放射線硬化型樹脂、基材や接着剤や粘着剤等は、屈折率が等しい又は屈折率が等しいとみなせる程度に屈折率差が小さいことが好ましい。
なお、導光板１３は、上記の例に限らず、第２単位光学要素１３２及び第３単位光学要素１３３と本体部１３４とを一体に押し出し成形し、本体部１３４の入光面１３ａ側の面に、切削加工等により第１単位光学要素１３１を形成してもよい。
また、この導光板１３は、例えば、各単位光学要素と本体部１３４とを押し出し成形や射出成形により一体に作製してもよいし、本体部１３４を押し出し成形等により形成し、各単位光学要素を本体部１３４の各面に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し、その製造方法は、使用する樹脂の特性等に応じて適宜選択してよい。
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。

反射板１６は、光を反射可能な板状の部材であり、導光板１３の背面側（Ｚ１側）配置される。この反射板１６は、Ｚ１側へ向かう光を反射して、導光板１３へ向ける機能を有している。
反射板１６は、光の利用効率を高める観点から、鏡面反射性（正反射性）を有するものが好ましい。反射板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部材等を用いることができる。

偏向光学シート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。この偏向光学シート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）する作用を有している。
図４は、本実施形態の偏向光学シート１４を説明する図である。図４では、偏向光学シート１４のＸＺ面に平行な断面の一部を拡大して示している。
偏向光学シート１４は、基材層１４１と、基材層１４１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１４２とを有している。

基材層１４１は、この偏向光学シート１４のベース（基材）となる部分である。
単位プリズム１４２は、基材層１４１の背面側（Ｚ１側）の面に、導光板１３側（Ｚ１側）に凸となる略三角柱形状であり、その長手方向（稜線方向）をＹ方向とし、Ｘ方向に複数配列されている。
本実施形態の単位プリズム１４２は、その断面形状が頂角α４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、その断面形状が不等辺三角形形状としてもよい。また、単位プリズム１４２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。
また、本実施形態の単位プリズム１４２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。
この偏向光学シート１４は、図４に示すように、導光板１３から出射し、一方の面から入射した光Ｌを他方の面で全反射させ、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する（集光する）作用を有している。

本実施形態の偏向光学シート１４は、ＰＥＴ樹脂製や、ＰＣ樹脂製等のシート状の基材層１４１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１４２を形成して作製されている。
なお、これに限らず、例えば、偏向光学シート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、ＰＥＴ樹脂、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン共重合体）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。光拡散シート１５は、偏向光学シート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１４２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、偏向光学シート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好ましい。
この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、偏向光学シート１４とは別体の光拡散シート１５に限らず、偏向光学シート１４の出光側（Ｚ２側）の面に光を拡散する光拡散層を積層形成した形態としてもよい。

ここで、本実施形態の導光板１３の入光面１３ａの効果について説明する。
図５は、入光面１３ａの形状による光の進行方向を示す図である。図５（ａ）は、本実施形態の入光面１３ａの場合を示し、図５（ｂ）は、第１単位光学要素１３１の長手方向（稜線方向）がＺ方向に平行である場合を示し、図５（ｃ）は、入光面１３ａが平面状であり、第１単位光学要素１３１を有しない場合を示している。図５において、紙面左側に示す図は、導光板１３をＺ方向から見た図であり、紙面右側に示す図は、導光板１３を入光面１３ａ側から見た図である。なお、図５では、理解を容易にするために、第１〜第３単位光学要素１３１〜１３３や光源部１２等は、省略して示している。

発光部１２１は、ＬＥＤであり、入光面１３ａへ入射する光は、Ｘ方向への指向性が高い。そのため、図５（ｃ）に示すように、入光面１３ａを平面とした場合には、導光板内に入射した光は、Ｘ方向に高い指向性を有し、その多くが図５（ｃ）に矢印で示すように、Ｘ１側からＸ２側へＸ方向に沿って進み、出光面１３ｃや背面１３ｄで反射することなく対向面１３ｂに到達する。そのため、出光面１３ｃへ入射する光が少なく、出光面１３ｃからの光の取り出し効率が低下する。また、発光部１２１間へ広がる光も少ないため、発光部１２１間が暗く、発光部１２１近傍が明るく視認され、ホットスポットが観察される。
また、入光面１３ａに長手方向（稜線方向）がＺ方向に平行に第１単位光学要素１３１を配列した場合には、図５（ｂ）に示すように、第１単位光学要素１３１と空気との界面で屈折し、ＸＹ面内においてその進行方向がＹ方向へ広げられるが、ＸＺ面内においては、Ｘ方向への指向性が維持されて進行方向が広がらない。そのため、ホットスポットは改善されるが、出光面１３ｃからの光の取り出し効率は改善されない。

これに対して、本実施形態の導光板１３では、図５（ａ）に示すように、光源部１２から導光板１３の入光面１３ａに入射する光は、第１単位光学要素１３１と空気との界面で屈折し、ＸＹ面においてその進行方向がＹ方向へ広げられる。
また、第１単位光学要素１３１は、その長手方向がＺ方向に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）をなして配列されているので、その斜面がＺ方向に対して傾斜する形態となる。従って、光源部１２から導光板１３の入光面１３ａに入射する光は、第１単位光学要素１３１と空気との界面で屈折し、ＸＺ面内においてＺ方向にその進行方向が広げられる。

従って、本実施形態によれば、入光面１３ａに形成された第１単位光学要素１３１により、光源部１２の発する光が、導光板１３内において導光方向（Ｘ方向）にその指向性をする光であった場合にも、その光の進行方向を、導光方向に直交する方向（Ｙ方向）及び厚み方向（Ｚ方向）に広げることができる。
そして、光の進行方向をＹ方向に広げることにより、光源部１２の発光部１２１間が暗く、発光部１２１近傍が明るく見えるホットスポットが低減され、良好な導光板１３とすることができる。
また、光の進行方向をＺ方向に広げることにより、Ｘ方向に直進して対向面１３ｂへ入射する光が減り、Ｘ方向の各点において、出光面１３ｃや背面１３ｄ等で反射して出光面１３ｃに臨界角未満の角度で入射して出光面１３ｃから出射する光が増える。従って、出光面１３ｃからの光の取り出し効率を向上させることができる。
よって、ホットスポットが低減され、光の取り出し効率が高い良好な導光板１３及びこれを備える面光源装置１０とすることができる。
上述のような面光源装置１０を備える表示装置１とすることにより、ホットスポットが低減され、明るさの均一性が高く、かつ、光の利用効率の高く明るい良好な映像を表示できる表示装置１とすることができる。

また、本実施形態によれば、出光面１３ｃに形成される第２単位光学要素１３２によって、導光板１３内を入光面１３ａでＸＹ面内においてＸ方向に対して角度をなす方向へ進む光の一部は、導光方向に進むにつれて、進行方向が導光方向対してなす角度が小さくなるように偏向される。従って、光源部１２から離れた対向面１３ｂ側へも十分光が導光され、光源部１２に対向する側（Ｘ２側）での明るさを十分確保することができる。
さらに、本実施形態の導光板１３では、第１単位光学要素１３１を、その長手方向がＺ方向に対して角度θをなす方向として配列して形成すればよく、煩雑な位置合わせが不要であり、容易に製造可能である。

（実施例及び比較例の評価）
ここで、本実施形態の実施例となる導光板と、比較例となる導光板とを用意し、ホットスポットの発生の有無や、出光面の光束量等を評価した。
実施例の導光板は、実施形態の導光板１３と同様の形状である。
第１単位光学要素１３１は、配列ピッチＰ１＝５０μｍ、頂角α１＝１４０°であり、長手方向（稜線方向）は、Ｚ方向に対して角度θ＝１５°をなしている。
第１単位光学要素１３１は、不図示の基材上にアクリル系紫外線硬化型樹脂で賦形されており、所定の幅で裁断されてテープ状に加工され、本体部１３４と屈折率の等しいアクリル系粘着材を介して基材ごと本体部１３４の入光面１３ａ側の面に貼合して形成されている。
第２単位光学要素１３２は、配列ピッチＰ２＝５０μｍ、頂角α２＝９０°であり、長手方向（稜線方向）をＸ方向とし、Ｙ方向に配列されている。
第３単位光学要素１３３は、頂角α３＝１００°、底角β１＝７９．４°，β２＝０．６°であり、配列ピッチＰ３＝１７５μｍであり、その稜線方向がＹ方向であり、Ｘ方向に配列されている。
対向面１３ｂは、平面状であり、機械研磨により鏡面状としている。
本体部１３４の厚さ（Ｚ方向の寸法）は、２ｍｍである。
本体部１３４と第２単位光学要素１３２及び第３単位光学要素１３３とは、アクリル樹脂（屈折率１．４９）を押し出し成形することにより形成されている。

比較例１，２の導光板は、入光面１３ａの形状が異なる点以外は、上述の実施例の導光板と同様の形状である。
比較例１の導光板は、入光面１３ａが平面状であり、第１単位光学要素１３１を有していない。
比較例２の導光板は、入光面１３ａに実施例の導光板１３と同様の第１単位光学要素１３１が複数配列されているが、その長手方向（稜線方向）がＺ方向に平行（即ち、角度θ＝０°）である。

ホットスポットの有無は、実際に光源部１２と各導光板とを組み合わせた状態で、導光板１３の光源部１２近傍に発光部１２１に起因したホットスポットが観察されるか否かを目視により観察した。
ホットスポットの観察位置は、各導光板１３の出光面１３ｃの幾何学的中心を通り、第２単位光学要素１３２の頂点からＺ２方向に６００ｍｍの位置である。
導光板に生じるホットスポットは、表示装置となった場合に明るさムラを招くので、観察されないことが好ましい。

また、光束量は、導光板の出光面から全ての方向に発される光束を意味し、この値が高いほど、光の取り出し効率が高いことを意味する。
ここでは、視野角特性評価装置を用いて、実施例及び比較例１，２の導光板の出光面上の９点における出光量である光束量を測定し、その平均値を算出し、その平均値を比較して評価した。
測定に用いた条件及び装置は、以下の通りである。
測定装置：ＥＬＤＩＭ社 ＥＺｃｏｎｔｒａｓｔ１６０Ｒ
評価画面サイズ：入光辺長（Ｙ方向の寸法）５２０ｍｍ、
導光長（Ｘ方向の寸法）３２０ｍｍ
発光部１２１（ＬＥＤ）配置：ＬＥＤ長／ギャップ長＝３ｍｍ／２．５ｍｍ
（ただし、ＬＥＤ長とは、発光部１２１のＹ方向寸法、ギャップ長とは、Ｙ方向の発光部１２１間の寸法）
測定位置：各導光板の出光面上において、縦横（Ｘ方向及びＹ方向）に４等分した線の交点である９点
比較方法：上記９点の平均値を比較

表１は、実施例及び比較例１，２のホットスポットの有無や光束量の９点平均の値等を示す表である。
表１に示すように、入光面１３ａが平面状である比較例１の導光板では、ホットスポットが観察された。これに対して、入光面１３ａに第１単位光学要素１３１を備える実施例及び比較例２の導光板では、ホットスポットが観察されなかった。
従って、入光面１３ａに第１単位光学形状を設けることにより、ホットスポットを大幅に改善することができる。
また、表１に示すように、第１単位光学要素１３１を有しない比較例１の導光板は、光束量が小さく、暗く観察された。比較例２の導光板は、長手方向（稜線方向）がＺ方向に平行である第１単位光学要素１３１を備えているが、光束量は、実施例の導光板よりも小さく、暗く観察された。これに対して、実施例の導光板は、光束量が、比較例１，２の導光板よりも大きく、明るく観察された。
従って、第１単位光学要素１３１をその長手方向（稜線方向）がＺ方向に対して角度θ（実施例では角度θ＝１５°）をなすように配列することにより、光の取り出し効率を向上させ、光束量を増大させることができる。

上述のように、実施例の導光板は、長手方向（稜線方向）がＺ方向に対して角度θ（実施例では角度θ＝１５°）をなすように複数配列された第１単位光学要素１３１を入光面１３ａに有しているので、ホットスポットを低減し、光の取り出し効率を向上することができる。また、このような実施例の導光板を備えることにより、ホットスポットが低減され、光の取り出し効率の高い面光源装置、明るさの均一性が高く、光の利用効率の高い表示装置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、第１単位光学要素１３１、第２単位光学要素１３２、第３単位光学要素１３３は、その配列ピッチと、配列方向における幅とが等しい例を示したが、これに限らず、配列ピッチが配列方向における幅よりも大きく、各単位光学要素間に、平坦部や凹部等が形成された形状としてもよい。例えば、断面形状が三角形状の溝状である第１単位光学要素間に平坦部が形成され、離散的に第１単位光学要素が形成された形状としてもよい。
特に、第１単位光学要素１３１に関しては、上述のような平坦部を部分的に設けることにより、導光板１３への入射光の配向分布を調整し、導光距離を調節することができる。

（２）本実施形態において、導光板１３は、背面１３ｄに第３単位光学要素が複数配列される例を示したが、これに限らず、他の形態としてもよい。例えば、導光板１３は、背面１３ｄが平面状である形態としてもよいし、導光板１３の厚さ（特に、本体部１３４のＺ方向の寸法）が導光方向（Ｘ方向）に沿って、入光面１３ａ側（Ｘ１側）から対向面１３ｂ（Ｘ２側）に向かうにつれて次第に薄くなる形状としてもよいし、背面１３ｄに拡散作用を有するドット等が形成された形態としてもよい。また、導光板１３は、これらの形状を適宜組み合わせた形状としてもよい。
なお、導光板１３を、背面１３ｄにドットが形成された形態とする場合には、偏向光学シートとして、出光側（Ｚ２側）に凸となる単位プリズムが配列された形態のものを使用することが、集光性の観点から好ましい。

（３）本実施形態において、光源部１２は、Ｘ方向の一方の端部（Ｘ１側端部）に配置される例を示したが、これに限らず、Ｘ方向の両端部（Ｘ１側端部及びＸ２側端部）に配置してもよい。
この場合、もう１つの入光面となる面１３ｂにも、第１単位光学要素１３１を、その長手方向（稜線方向）がＺ方向に対して角度θをなす方向として、複数配列することが好ましい。

（４）本実施形態において、偏向光学シート１４とＬＣＤパネル１１との間には、光拡散シート１５を備える例を示したが、これに限らず、例えば、光拡散シート１５よりも出光側（Ｚ２側）に、さらに偏光選択反射シートを設けてもよい。

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 表示装置
１０ 面光源装置
１１ ＬＣＤパネル
１２ 光源部
１２１ 発光部
１３ 導光板
１３ａ 入光面
１３ｂ 対向面
１３ｃ 出光面
１３ｄ 背面
１３１ 第１単位光学要素
１４ 偏向光学シート
１５ 光拡散シート

Claims (6)

1. 出光面と、前記出光面に対向する背面と、前記出光面及び前記背面の間に位置する側面のうち少なくとも１つの前記側面に設けられた入光面とを有する導光板であって、
   前記入光面には、該導光板の外側に凸又は凹となる柱状の第１単位光学要素が複数配列されて設けられ、
   前記第１単位光学要素は、前記入光面の法線方向から見て、その長手方向が前記出光面に垂直な方向に対して角度θ（ただし、０°＜θ＜９０°）をなし、
   前記背面には、柱状の第３単位光学要素が、前記入光面から前記側面の１つであって前記入光面に対向する側面に向かう方向に平行に複数配列されて設けられ、
   前記第３単位光学要素は、前記入光面側に位置し、該導光板の板面に対して角度β１をなす第１斜面と、前記第１斜面に対向し、該導光板の板面に対して前記角度β１よりも小さい角度β２をなす第２斜面とを有すること、
   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、
   前記第１単位光学要素は、前記入光面の法線方向から見て、その長手方向が前記出光面に垂直な方向に対してなす角度θは、０°＜θ＜４５°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、
   前記第１単位光学要素は、該導光板の外側に凸となる三角柱形状であること、
   を特徴とする導光板。
4. 請求項１又は請求項２に記載の導光板において、
   前記第１単位光学要素は、該導光板の外側に凸となる、円柱形状の一部形状、又は、楕円柱形状の一部形状であること、
   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項に記載の導光板と、
   前記入光面に対面する位置に、光を発する発光部としてＬＥＤが複数配列されて形成され、前記入光面へ光を投射する光源部と、
   前記導光板の前記出光面側に配置され、前記導光板からの光を、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て出射す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。
6. 請求項５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、
   を備える表示装置。

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