JP6166621B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置等の照明手段として用いられる面状照明装置に関するものである。

今日、パーソナルコンピュータや携帯電話等の電子装置の表示デバイスとして、液晶表示装置が一般的に使用されている。液晶は自発光型の表示素子ではないため、例えば透過型の液晶表示装置では、その液晶パネルに対して光を照射する照明手段が必須であり、外光を利用する半透過型の液晶表示装置でも、暗所での使用を可能にするために補助的な照明手段を備えている。このような液晶表示装置の照明手段としては、導光板と導光板の側方に配置された光源とを主要な構成要素とする面状照明装置が、薄型化が容易であるという利点を有することから、液晶表示装置と組合せて広く使用されている。又、近年の白色発光ダイオード（ＬＥＤ）の高性能化に伴い、面状照明装置のさらなる小型・薄型化及び低消費電力化を図るため、光源として白色ＬＥＤを使用した面状照明装置も一般的となっている（例えば、特許文献１参照）。

このような面状照明装置を、追って詳述する本発明の実施の形態に係る面状照明装置１０の構成（図８）を例に説明する。
面状照明装置１０は、導光板１２と、導光板１２の入光面１２ｃに対向して配置されるＬＥＤ１４とが、ハウジングフレーム１６に収納された基本構成を有している。又、導光板１２の光の出射面１２ａ側には、光学シート２２が配置されている。更に、導光板１２の他方の主面である裏側の主面１２ｂ側には反射シート２４が配置され、導光板１２の光の出射面１２ａには、光学シート２２の外周を保持するように、枠状の遮光シート２８が配置されている。
ＬＥＤ１４は点状光源であることから、ＬＥＤ１４から出射された光Ｌが、入光面１２ｃから導光板１２へと入光すると、輝度班、ホットスポット等と呼ばれる輝度むらが生じる場合がある。この輝度むらが生じることで、導光板１２の、光の出射面１２ａにおける、輝度の均一性が損なわれることになる。そこで、この輝度むらの問題を解消する目的で、従来、次のような対策が考案されている。

例えば、導光板１２の光の出射面１２ａの全体にわたり、シボが形成されると共に、シボの密度を、光の出射面１２ａのＬＥＤ１４の前方の、輝度が高くなる部分を疎に、光の出射面１２ａのＬＥＤ１４の間の、輝度が低くなる部分を密に形成した例が挙げられる（例えば、特許文献２参照）。
又、別例として、導光板１２の入光面１２ｃから、入光面１２ｃの前方（導光板１２の発光エリア側）へと延びるようにして、導光板１２の出射面１２ａ側に、断面Ｖ字状の複数の溝が形成されたものがある。この例では、断面Ｖ字状の複数の溝は、入光面１２ｃ側の端部から前方へ向けて、深さが徐々に浅くなるように形成されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００４−２９６３７２号公報 特開２００４−１４５０３５号公報 特開２００６−１７１２５３号公報

さて、特許文献２の如く、導光板１２の光の出射面１２ａに、ＬＥＤ１４との位置関係を考慮してシボ密度が異なるようにシボを形成した例では、ＬＥＤ１４から出射面１２ａへと入射した光は、隣接するＬＥＤ１４間で、シボの影響により光の散乱が大きくなる。その結果、暗部の解消が図られ、輝度むらの解消に効果があることが確認されている。しかしながら、導光板１２に、熱膨張係数の大きな樹脂材料を用いた場合や、導光板１２のサイズが比較的大きい場合（例えば、いわゆるタブレットサイズの面状照明装置の場合）には、温度変化に伴って導光板１２とＬＥＤ１４との間に、入光面１２ｃの長手方向の位置ずれが生じ、最適な輝度分布を得ることができないといった問題がある。

一方、特許文献３の如く、導光板１２の入光面１２ｃから前方へと延びる断面Ｖ字状の複数の溝を形成した例では、ＬＥＤ１４から出射面１２ａへと入射した光の一部が、断面Ｖ字状の溝を構成する面で反射される。その結果、導光板１２内を拡散して進行することとなり、輝度むらの解消に効果があることが確認されている。しかしながら、断面Ｖ字状の溝の形成に要する加工時間が長い、加工ツールの消耗に対するメンテナンスが必要、薄板材への加工が困難といった課題がある。又、入光面１２ｃ側の端部から前方へ向けて、深さが徐々に浅くなる溝を形成するためには、加工対象を傾け、若しくは加工機の高さ方向を変化させる制御が必要となり、加工工数の増加を来たすものである。

この点、従来の面状照明装置は、図８の面状照明装置１０にも示されているように、枠状の遮光シート２８により、入光面１２ｃの近傍領域における光の有効出射エリアを区画している。この遮光シート２８による区画を適切に行うことで、輝度むらが生じる部分を覆い隠し、輝度むらを目立ち難くする上で、一定の効果が得られるものである。しかしながら、面状照明装置を液晶表示パネルの照明手段として用いる場合には、液晶表示パネルの高精細化等の要請に対応するために、上記従来技術では得られない、より一層の、面状照明装置の輝度むらの低減が求められている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、面状照明装置の更なる輝度むらの低減を図ることにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）光源と、該光源が配置される入光面、該入光面から入射した光の出射面となる主面及び該主面と対向する裏側の主面を有する導光板と、前記導光板の出射面となる主面側に配置され、少なくとも前記入光面近傍領域における有効出射エリアを区画する遮光シートと、前記導光板の裏側の主面側に配置される反射シートと、を含む面状照明装置であって、前記導光板の前記一方又は双方の主面の、前記入光面に隣接する端部から所定幅の領域に、線状に形成された複数の光学素子を備え、前記導光板の出射面となる主面を平面視した状態で、前記遮光シートの前方端縁を基準として、前記反射シートの後方端縁の位置、及び、前記光学素子の前方端部の位置の一方または双方が定められている面状照明装置（請求項１）。

本項に記載の面状照明装置は、導光板の主面の、入光面に隣接する端部から所定幅の領域に、線状の（筋状の連続体をなす）複数の光学素子を有している。そして、導光板の入光面から入射した光が、導光板内部を進む過程で、光学素子によって光路変更され、光が拡散されることとなる。又、光学素子を複数備えることで、複数の光学素子の各々により、上記作用が得られるものである。
しかも、導光板の出射面となる主面を平面視した状態で、遮光シートの前方端縁を基準として、反射シートの後方端縁の位置、及び、光学素子の前方端部の位置の一方または双方が定められている。換言すれば、導光板の出射面となる主面を平面視した状態での、遮光シートと、反射シートと、光学素子とのオーバーラップ量を、必要に応じて定めるものである。ここで、オーバーラップ量が正（＋）の場合のみならず、０すなわち端部位置が一致している場合や、オーバーラップ量が負（−）すなわち構成要素間に隙間が生じる場合を含むものである。そして、上記光学素子による輝度むら低減作用に、これら各部の位置関係によって、更なる輝度むらの低減作用が、重畳的に発揮されるものとなる。
なお、本説明において、「前方」の用語は、導光板の、光源が配置される入光面を基準として導光板の奥方、すなわち、入光面から入光した光が、導光板の内部を進行する方向をマクロ的に捉えた場合の、光の進行方向を意味するものである。又、「後方」の用語は、「前方」と対向する方向を意味するものである。

（２）上記（１）項において、前記反射シートの後方端縁が、前記遮光シートの前方端縁と一致ないし略一致するように配置されている面状照明装置（請求項２）。
本項に記載の面状照明装置は、反射シートの後方端縁が、遮光シートの前方端縁と一致ないし略一致するように配置されるように、位置関係が定められることで、導光板の出射面において認識される輝度むらの低減が図られるものである。特に、いわゆる輝度班、ホットスポット等と呼ばれる輝度むらの低減に寄与するものとなる。
なお、本項における「略一致」の表現は、反射シートの後方端縁が、遮光シートの前方端縁と完全に一致する場合のみならず、上記作用が得られる範囲内で、反射シートの後方端縁の位置が、遮光シートの前方端縁の位置に対して、若干のずれを生じるように配置されている状態を含む趣旨である。

（３）上記（２）項において、前記反射シートの後方端縁と前記遮光シートの前方端縁との位置が、一致ないし１ｍｍ以内のずれが生じるように配置されている面状照明装置（請求項３）。
本項に記載の面状照明装置は、反射シートの後方端縁と遮光シートの前方端縁との位置が一致、ないし、１ｍｍ以内のずれを生じ反射シートと遮光シートとが一部重なるように配置されるよう、反射シート及び遮光シートの位置関係が定められることで、導光板の出射面において認識される輝度むらの低減が効果的に図られるものである。

（４）上記（１）から（３）項において、前記複数の光学素子の前方端部が、前記遮光シートの前方端縁と一致ないし略一致するように配置されている面状照明装置（請求項４）。
本項に記載の面状照明装置は、複数の光学素子の前方端部が、遮光シートの前方端縁と一致ないし略一致するように配置されていることで、導光板の出射面において認識される輝度むらの低減が、効果的に図られるものである。
なお、本項における「略一致」の表現は、光学素子の前方端縁が、遮光シートの前方端縁と完全に一致する場合のみならず、上記作用が得られる範囲内で、反射シートの後方端縁の位置が、遮光シートの前方端縁の位置に対して、若干のずれを生じるように配置されている状態を含む趣旨である。

（５）上記（１）から（４）項において、前記複数の光学素子の前方端部が、前記反射シートの後方端縁と一致ないし略一致するように配置されている面状照明装置（請求項５）。
本項に記載の面状照明装置は、複数の光学素子の前方端部が、反射シートの後方端縁と一致ないし略一致するように配置されていることで、導光板の出射面において認識される輝度むらの低減が、効果的に図られるものである。
なお、本項における「略一致」の表現は、光学素子の前方端部が、反射シートの後方端縁と完全に一致する場合のみならず、上記作用が得られる範囲内で、光学素子の前方端部の位置が、反射シートの後方端縁の位置に対して、若干のずれを生じるように配置されている状態を含む趣旨である。
（６）上記（５）項において、前記複数の光学素子の前方端部が、前記反射シートの後方端縁と±０．５ｍｍ以内で略一致するように配置されている面状照明装置（請求項６）。
本項に記載の面状照明装置は、複数の光学素子の前方端部が、反射シートの後方端縁と±０．５ｍｍ以内で略一致するように配置されていることで、導光板の出射面において認識される輝度むらの低減が、より効果的に図られるものである。

（７）上記（１）から（６）項において、前記複数の光学素子の各々は、凹部及び／又は凸部が、前記光学素子の長手方向に繰り返して並ぶ凹凸形状部を有している面状照明装置（請求項７）。
本項に記載の面状照明装置は、光学素子の各々が、三次元形状をなす凹部及び／又は凸部が、前記光学素子の長手方向に繰り返して並ぶ凹凸形状部を有しているものである。そして、導光板の入光面から入射した光が、導光板内部を進む過程で、光学素子を構成する凹凸形状部によって光路変更され、光が拡散されることとなる。しかも、凹凸形状部の窪み量及び／又は突出量が一定ではなく、導光板内部を進む光の光路はランダムに変更されることから、光の拡散作用が効率的に発揮されるものとなる。

なお、凹凸形状部は、凹部及び／又は凸部が、光学素子の長手方向に規則的に繰り返す態様に限定されるものではない。例えば、各凹部及び／又は凸部の高さ（深さ）やピッチなどが不等であるなど、非周期的又は不規則的に繰り返されるものや、明確な凹形状及び凸形状とはなっていないが、不規則に相対的な高低差が生じているような態様の、凹凸形状が含まれる場合も該当するものである。又、巨視的な凹凸形状に微視的な凹形状や凸形状が重畳しているようなものも含むものである。
又、本項に係る光学素子は、凹凸形状部のみによって形成されたものに限らず、線状に形成された光学素子の、幅方向（短手方向）の一部（例えば、幅方向中央部）に、凹凸形状部が形成されているようなものも含むものである。

（８）上記（７）項において、前記凹凸形状部は、前記主面の平面視において、隣接する凹部又は凸部同士が互いに一部重複するように配置されている面状照明装置（請求項８）。
本項に記載の面状照明装置は、凹凸形状部が、主面の平面視において、隣接する凹部又は凸部同士が互いに一部重複するように配置されていることで、隣接する凹部又は凸部同士が離散して配置されて形成される凹凸形状部との比較において、凹凸形状部を構成する三次元形状の傾斜角度の適正化が図られるものである。すなわち、各凹部又は凸部が、ドーム状のごとく規則的に傾斜角度を変化させる三次元曲面により構成されているような場合には、この三次元曲面は、外縁部へ近づくに従い、面の傾斜角度が増加する。一方、隣接する凹部又は凸部同士が互いに一部重複するように配置されると、各凹部又は凸部を構成する三次元曲面の外縁部が、隣接する凹部又は凸部によって、互いに削り取られるようにして線状に並ぶこととなる。そして、傾斜角度の大きな外縁部が削り取られることによって、導光板内部を進む光の光路の変更作用が緩やかとなり、入光面からより遠方へと進行する光が増加することとなる。従って、導光板の主面の、入光面からより遠方の領域から出射する光の量を増加させ、光の拡散作用が効率的に発揮されるとともに、デッドエリアから出射される光の量が抑制されて光の利用効率が向上する。

（９）上記（７）（８）項において、前記凹凸形状部を構成する凹部及び／又は凸部が、ドーム状をなしている面状照明装置（請求項９）。
本項に記載の面状照明装置は、凹凸形状部を構成する凹部及び／又は凸部がドーム状をなし、複数連続して、全体として線状に形成されていることにより、上述の作用が得られるものである。

（１０）上記（７）から（９）項において、前記光学素子の各々が、平行かつ前記入光面から離間する方向に向けて延びている面状照明装置（請求項１０）。
本項に記載の面状照明装置は、光学素子の各々が、平行かつ入光面から離間する方向に向けて延びていることにより、導光板の入光面から入射した光が、導光板内部を入光面から離間する方向に向けて進む過程で、光学素子を構成する凹凸形状部によって光路変更され、上述の作用が得られるものである。

（１１）上記（１）から（１０）項において、前記光源が実装された回路基板が、前記導光板の裏側の主面に重なり、前記回路基板の前方端縁と前記反射シートの後方端縁との間に、隙間が設けられている面状照明装置（請求項１１）。
本項に記載の面状照明装置は、光源が実装された回路基板が、導光板の裏側の主面に重なり、かつ、回路基板の前方端縁と反射シートの後方端縁との間に、隙間が設けられていることで、反射シートの後方端縁の位置が、回路基板の前方端縁の位置によって制限を受けることなく、最適の位置に設定することを可能とするものである。

（１２）上記（１１）項において、前記回路基板が前記導光板に対して両面テープを用いて固定されている面状照明装置。
本項に記載の面状照明装置は、回路基板が前記導光板に対して両面テープを用いて固定されることで、光学素子の存在によって、両面テープと導光板との間に気泡が偏在することが解消されるものである。
（１３）上記（１２）項において、前記両面テープの前方端縁と前記反射シートの後方端縁との間に、隙間が設けられている面状照明装置。
本項に記載の面状照明装置は、両面テープの前方端縁と前記反射シートの後方端縁との間に、隙間が設けられていることで、反射シートの後方端縁の位置が、両面テープの前方端縁の位置によって制限を受けることなく、最適の位置に設定することを可能とするものである。

本発明はこのように構成したので、面状照明装置の更なる輝度むらの低減を図ることが可能となる。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係る面状照明装置の要部を示す側面図であり、（ｂ）は、導光板の光学素子の有無と、（ａ）の符号Ｂ、Ｃで示される寸法の具体例と、これらの違いによる面状照明装置の輝度むら評価結果とを示した図表である。 本発明の実施の形態に係る面状照明装置の導光板を示すものであり、（ａ）は導光板の平面図及び要部拡大図、（ｂ）は導光板の側面図及び要部拡大図、（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図をより詳細に示したものである。 本発明の実施の形態に係る面状照明装置の、導光板の光学素子を成形するための、金型の溝を示すものであり、（ａ）は溝の平面図及び長手方向断面図（幅方向中央部の凹凸プロファイル）を示し、（ｂ）は溝部の平面図及び短手方向断面図を示し、（ｃ）は（ａ）（ｂ）に示される溝部の斜視図を示している。 本発明の実施の形態に係る面状照明装置の発光状態を示す画像であり、（ａ）は、本発明の実施の形態の比較例として、図１（ｂ）のＮｏ．１の面状照明装置を、（ｂ）は、本発明の実施の形態のベストモードに係る、図１（ｂ）のＮｏ．５の面状照明装置を示すものである。 本発明の実施の形態に係る面状照明装置の発光状態を示す画像であり、（ａ）は、本発明の実施の形態の比較例として、図１（ｂ）のＮｏ．２の面状照明装置を、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る、図１（ｂ）のＮｏ．３の面状照明装置を示すものである。 本発明の実施の形態に係る面状照明装置の発光状態を示す画像であり、（ａ）は、本発明の実施の形態に係る、図１（ｂ）のＮｏ．４の面状照明装置を、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る、図１（ｂ）のＮｏ．６の面状照明装置を示すものである。 本発明の実施の形態に係る導光板の、光学素子により得られる効果を説明するものであり、（ａ）（ｃ）は本発明の実施の形態に係る光学素子の光路変更作用を示し、（ｂ）は（ａ）の比較例として、Ｖ字状断面を有する光学素子の光路変更作用を示し、（ｄ）は（ｃ）の比較例として、隣接する凸部同士が離散して配置されて形成される光学素子の光路変更作用を示している。 本発明の実施の形態に係る面状照明装置の全体構成を模式的に示した断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係る面状照明装置１０は、図８に示される構成を有しており、平面視矩形状の導光板１２と、導光板１２の一側端面である入光面１２ｃに対向して配置される点状光源としてのＬＥＤ１４と、これらの構成要素を収納するためのハウジングフレーム１６とを含むものである。導光板１２は、入光面１２ｃの短手方向の両端から互いに対向して延びる一対の主面１２ａ、１２ｂを有し、一方の主面１２ａ（表面）を光の出射面としている。
なお、導光板１２はアクリル樹脂等の透明樹脂材料を成形してなるものである。ＬＥＤ１４は、例えば、青色発光ＬＥＤチップを、硬質シリコーン系樹脂中に黄色発光の蛍光体であるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）微粒子を混入した透光性樹脂で封止した構造の白色ＬＥＤが用いられる。ハウジングフレーム１６は、合成樹脂（白色合成樹脂）や金属で構成されている。

又、前述のように、導光板１２の光の出射面１２ａ側には、光学シート２２が配置されている。更に、導光板１２の裏側の主面１２ｂ側には反射シート２４が配置される。反射シート２４としては、反射率の大きい正反射フィルム（例えば、３Ｍ社製のＥＳＲ反射フィルム又は相当品）が使用される。更に、導光板１２の光の出射面１２ａには、光学シート２２の外周を保持するように、枠状の遮光シート２８が配置されている。
又、ＬＥＤ１４が実装されたＦＰＣ２６の一部は、平面視で導光板１２と重なり、この重なった部分が、導光板１２の裏側の主面１２ｂに対して両面テープ３０により接着固定される。

導光板１２の裏側の主面１２ｂには、入光面１２ｃから入射した光を出射面１２ａ側へと屈折させる光路変更手段としての、複数のドット３２が形成されている。図示の例では、ドット３２は裏側の主面１２ｂの表面からドーム状に突出しており、かつ、適切な光学特性が得られるパターンで配置されている。
なお、図８では、各構成要素の寸法や位置関係を便宜的に示している。従って、各構成要素の間に隙間を有するように図示されているが、実際には、最適な光学特性が得られるように、適宜、構成要素同士が密着するように配置され、又は、両面テープや嵌合等によって固定されている。

更に、本発明の実施の形態に係る導光板１２は、出射面１２ａと対向する裏側の主面１２ｂの、入光面１２ｃに隣接する端部から所定幅の領域Ａには、光学素子３４が入光面１２ｃの長手方向（図８の紙面垂直方向）に沿って複数設けられている。光学素子３４は、図２（ａ）に模式的に示されるように、筋状突起として形成されている。又、光学素子３４の各々が、平行かつ入光面１２ｃから離間する方向に向けて延びている。更に、光学素子３４の各々が、図２（ｂ）に示されるように、入光面１２ｃからの道のりの増加に伴い、主面１２ｂからの突出量が徐々に小さくなるように形成されている。なお、入光面１２ｃに隣接する端部から所定幅の領域Ａは、例えば、導光板１２を光の出射面１２ａ側から平面視した場合に、枠状の遮光シート２８によって覆い隠される非発光エリア（いわゆるデッドエリア）に、設定される。また、同図に示されるように、入光面１２ｃ側から離れるに従って導光板の厚みが漸減する領域が設けられている場合には、例えば、その領域に概ね対応して設定してもよい。なお、光学素子３４については、追って更に詳述する。

図１には、本発明の実施の形態に係る面状照明装置１０の具体的寸法例が示されている。なお、図１の寸法例は、本発明者らの鋭意研究の結果得られた好適な数値例を示したものであるが、本発明の実施の形態による作用効果を奏する限り、これらの具体的数値例に限定されるものではない。
本発明の実施の形態に係る面状照明装置１０は、導光板１２の出射面となる主面１２ａを平面視した状態で、遮光シート２８の前方端縁２８ｆを基準として、反射シート２４の後方端縁２４ｒの位置と、光学素子３４の前方端部３４ｆの位置とが定められている。

図１の例では、導光板１２の出射面となる主面１２ａを平面視した状態で、反射シート２４の後方端縁２４ｒが、遮光シート２８の前方端縁２８ｆと一致（寸法Ｂ＝０ｍｍ）するか、若しくは、略一致すなわち若干のずれが生じる（寸法Ｂ≦１ｍｍ）ように配置されている。
又、複数の光学素子３４の前方寄りに、反射シート２４で覆われない領域が生じるように、光学素子３４の前方端部３４ｆが配置されている。図示の例では、光学素子３４の前方端部３４ｆと、反射シート２４の後方端縁２４ｒとの間に、隙間（（Ｃ−Ｂ）≧０ｍｍ）が設けられている。
更に、複数の光学素子３４の前方端部３４ｆが、遮光シート２８の前方端縁２８ｆと一致（寸法Ｃ＝０ｍｍ）するか、若しくは、略一致すなわち若干のずれが生じる（寸法Ｃ≦０．５ｍｍ）するように配置されている。

ところで、光学素子３４は、図２（ｃ）に示されるように、凹部及び／又は凸部が、光学素子の長手方向に繰り返して並び、全体として線状に形成された凹凸形状部３６を有している。図示の例では、光学素子３４を構成する凹凸形状部３６は、凸部３６_１〜３６_ｎが、光学素子３４の長手方向に繰り返して複数並ぶことにより形成されている。これらの凸部３６_１〜３６_ｎは、各々、金型に形成されたドーム状の凹部を転写した、凸ドーム形状をなしている。
又、凹凸形状部３６は、導光板１２の主面１２ｂの平面視において、隣接する凸部３６_１〜３６_ｎ同士が互いに一部重複するように配置されて連続体として構成されている。
従って、凹凸形状部３６の、光学素子３４の長手方向に沿う断面には、図２（ｃ）の凸部３６_１〜３６_ｎを切断して得られる、円弧形状部が含まれている。また、光学素子３４の凹凸形状部３６には、導光板１２の主面１２ｂの平面視において、光学素子３４の短手方向の一端側と他端側とを円弧状に繋ぐようにして延びる、稜線４０（金型に、図３（ａ）（ｂ）に示される稜線３８が形成されるような場合には、この稜線３８を転写した稜線４０）が形成されている。

光学素子３４を備える導光板１２の作製方法は、概略的には、導光板１２の光学素子３４を設ける領域に、凹部及び／又は凸部が互いに一部重複するように所定の送りピッチ（一定である必要はない）で、凹部及び／又は凸部形成作業を行い、光学素子３４を複数形成するものである。しかも、本発明の実施の形態では、導光板１２の作製に金型を用いることにより、高精度かつ低コストに、光学素子３４を備える導光板１２を量産することが可能となる。

光学素子３４を形成するための、金型の凹部により構成される、光学素子３４に対応する溝部３４’（図３参照）の具体的寸法例としては、例えば、溝部３４’の各々が、平行かつ導光板１２の入光面１２ｃから離間する方向に、直線状に４ｍｍの長さで、１１０μｍピッチで設けられる。又、各溝部３４’の幅（短手方向の寸法）が５５μｍ、高さが５μｍ、凸部３６_１〜３６_ｎに対応する凹部のピッチが１０μｍであり、ピッチは好ましくは溝部３４’の短手方向の寸法の１/２以下（より好ましくは１/３以下）とする。更に、凹凸の高低差は０より大きく１μｍ以下が好ましいが、本発明はこれらに限定されない。
光学素子３４に対応する溝部３４’の加工には、例えば、レーザ加工が採用される。

さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。
すなわち、本発明の実施の形態に係る面状照明装置１０は、導光板１２の出射面となる主面１２ａの、入光面１２ｃに隣接する端部から所定幅の領域Ａに、線状の（筋状の連続体をなす）複数の光学素子３４を有している。そして、導光１２板の入光面１２ｃから入射した光Ｌが、導光板１２の内部を進む過程で、光学素子３４によって光路変更され、光Ｌが拡散されることとなる。又、光学素子３４を複数備えることで、複数の光学素子の各々により、上記作用が得られるものである。

しかも、導光板１２の出射面となる主面１２ａを平面視した状態で、遮光シート２８の前方端縁２８ｆを基準として、反射シート２４の後方端縁２４ｒの位置、及び、光学素子３４の前方端部３４ｆの位置が定められている。換言すれば、導光板１２の出射面となる主面１２ａを平面視した状態での、遮光シート２８と、反射シート２４と、光学素子３４とのオーバーラップ量を定めるものである。そして、光学素子３４による輝度むら低減作用に、これら各部の位置関係によって、更なる輝度むらの低減作用が、重畳的に発揮されるものとなる。

図１（ｂ）には、導光板１２の光学素子３４の有無や、図１（ａ）の寸法Ｂ、Ｃの値に応じた、輝度むらの評価結果が示されている。この図表において、二重丸印は実用上の問題が全くないレベルを、一重丸印はわずかに視認されるが実用上の問題のないレベルを、バツ印は実用上の問題があるレベルを表している。
又、図４から図６には、図１（ｂ）の図表に係る面状照明装置の発光状態を画像で示しており、図４（ａ）は、本発明の実施の形態の比較例として、図１（ｂ）のＮｏ．１を、図４（ｂ）は、本発明の実施の形態のベストモードに係る、図１（ｂ）のＮｏ．５を示すものである。又、図５（ａ）は、本発明の実施の形態の比較例として、図１（ｂ）のＮｏ．２を、図５（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る、図１（ｂ）のＮｏ．３を示すものである。更に、図６（ａ）は、本発明の実施の形態に係る、図１（ｂ）のＮｏ．４を、図６（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る、図１（ｂ）のＮｏ．６を示すものである。

そして、光学素子３４を備えない図１（ｂ）の図表のＮｏ．１（比較例）と、光学素子３４を備えるＮｏ．３の比較から明らかなように、光学素子３４を導光板１２に設けることによって、ホットスポット（目玉）が解消される。ただし、Ｎｏ.３では、帯状の明線が確認されることがあり、面状照明装置１０を使用する表示装置の仕様によっては、Ｎｏ．４から６の態様を採用することが望ましい。

次に、全て光学素子３４を備える図１（ｂ）の図表のＮｏ．３、４および５を比較すると、遮光シート２８と反射シート２４との重なり寸法Ｂを小さくするにしたがって、ホットスポット及び明線が低減する傾向にあることが読み取れる。これらの結果から、重なり寸法Ｂは、好ましくは１ｍｍよりも小さく、より好ましくは０．５ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．３ｍｍ以下（〜０ｍｍ）の範囲とすることで、所望の効果が得られるものである。又、Ｎｏ．５と光学素子３４を備えないＮｏ．２（比較例）との比較から明らかなように、重なり寸法Ｂを小さくしても、光学素子３４を導光板１２に設けない場合には、ホットスポットや暗線が発生して、輝度むらが大きいままであることが読み取れる。

次に、図１（ｂ）の図表のＮｏ．５とＮｏ．６との比較から明らかなように、光学素子３４の前方端部３４ｆと遮光シート２８の前方端縁２８ｆとの差Ｃが小さいほど（すなわち、光学素子３４の前方端部３４ｆを遮光シート２８の前方端縁２８ｆに近づけるほど）、良好な輝度の均一性が得られることが読み取れる。一方、先端位置の差Ｃを０．５ｍｍ以下（〜０ｍｍ）に設定することで、実用上の問題のない輝度むらレベルが得られるものである。また、図表のＮｏ．３ないし６の比較から明らかなように、光学素子３４の前方端部３４ｆの位置と反射シート２４の後方端縁２４ｒとの位置が、一致ないし略一致（±０．５ｍｍ以内で一致）させることにより、良好な輝度の均一性が得られることが読み取れる。

以上の如く、本発明の実施の形態によれば、反射シート２４の後方端縁２４ｒが、遮光シート２８の前方端縁２８ｆと一致ないし略一致するように配置されるように、位置関係が定められ、導光板１２の出射面１２ａにおいて認識される輝度むらの低減が図られるものであり、特に、いわゆる輝度班、ホットスポット等と呼ばれる輝度むらの低減に寄与するものとなる。
又、反射シート２４の後方端縁２４ｒと遮光シート２８の前方端縁２８ｆとの位置が、一致、ないし、１ｍｍ以内のずれを生じ反射シートと遮光シートとが正（＋）のオーバーラップを有して一部重なるように配置されるように、反射シート２４及び遮光シート２８の位置関係が定められることで、導光板１２の出射面１２ａにおいて認識される輝度むらの低減が効果的に図られることとなる。

更に、複数の光学素子３４の前方端部３４ｆが、遮光シート２８の前方端縁２８ｆと一致ないし略一致するように配置されていることで、導光板１２の出射面１２ａにおいて認識される輝度むらの低減が、効果的に図られることとなる。
又、複数の光学素子３４の前方端部３４ｆが、反射シート２４の後方端縁２４ｒと一致ないし略一致（好ましくは、±０．５ｍｍ以内で一致）するように配置されていることで、導光板１２の出射面１２ａにおいて認識される輝度むらの低減が、効果的に図られることとなる。

又、本実施の形態に係る光学素子３４は、図２（ｃ）に示されるように、ドーム状の凸部３６_１〜３６_ｎが、光学素子３４の長手方向に隣接する凸部３６_１〜３６_ｎ同士が互いに一部重複するように繰り返して並ぶことにより構成される凹凸形状部３６を含むものであり、この凹凸形状部３６は、凸部３６_１〜３６_ｎを構成する三次元曲面によって、窪み量及び／又は突出量が一定量ではないものとなる。
言い換えれば、凹凸形状部３６は、凸部３６_１〜３６_ｎが、光学素子３４の長手方向に繰り返して並ぶことによって、光学素子３４の断面形状が一定せず、光学素子３４の長手方向に直交する方向の断面の面積の増減が、ゼロにならない範囲で長手方向に繰り返されているものである。又は、光学素子３４は、その表層に、凹凸形状が長手方向に繰り返されているものである。これにより、光学素子３４は、形状が一定せず（断面の面積が単調な減少とはならず）、高次の異方性を有するものとなり、上記作用効果が効果的に得られることとなる。

又、本実施の形態では、光学素子３４を構成する凹凸形状部３６の、光学素子３４の長手方向に沿う断面に、凸部３６_１〜３６_ｎを切断して得られるような円弧形状部が含まれることから、凸部３６_１〜３６_ｎを構成する三次元曲面の傾斜角度は、光学素子３４の長手方向に向けて一定とならず、円弧形状に応じて変化するものとなる。そして、導光板１２内部を進む光Ｌの光路は、光学素子３４の長手方向の異なる位置で、異なる方向へとランダムに変更され、光Ｌの拡散作用が効率的に発揮されることとなる。
図７（ａ）（ｂ）には、本実施の形態に係る（反射面となる側面が曲面である）光学素子３４の光路変更作用と、従来のＶ字状断面を有する（反射面となる側面が平面である）光学素子ＰＡの光路変更作用とを、光Ｌの経路（矢印）によって模式的に示している。両者の比較から明らかなように、図７（ａ）に示される、本実施の形態に係る光学素子３４の光Ｌの光路は、効果的に拡散され、面状照明装置１０の輝度むらを効果的に解消するものとなる。なお、従来の光学素子ＰＡの断面形状が仮に円弧形状であったとしても、長手方向に対する光路変更作用は図７（ｂ）に示される通りであり、本実施の形態に係る光学素子３４の輝度むらの解消に関する優位性は揺るがないものである。
又、本実施の形態では、凹凸形状部３６には、主面１２ｂの平面視において、光学素子３４の短手方向の一端側と他端側とを円弧状に繋ぐようにして延びる稜線４０が含まれることから（短手方向の断面に円弧形状部を含むことから）、短手方向の傾斜角度も一定にならず、円弧形状に応じて変化するものとなる。この点からも、光の拡散作用が有効に発揮される。そして、稜線４０を挟んで、凹凸形状部３６を構成する三次元曲面の傾斜角度が、急変することとなる。このため、導光板１２の内部を進む光Ｌの光路は、この稜線４０を境に変更される方向が明確に異なることとなり、光Ｌの拡散作用が効率的に発揮されるものとなる。

又、本実施の形態では、凹凸形状部３６が、主面１２ｂの平面視において、隣接する凸部３６_１〜３６_ｎ同士が互いに一部重複するように配置され連続体として構成されていることで、隣接する凸部３６_１〜３６_ｎ同士が離散して配置されて形成される凹凸形状部との比較において、凹凸形状部を構成する三次元曲面の傾斜角度の適正化が図られるものである。
図７（ｃ）には、本実施の形態に係る光学素子３４の光路変更作用を示し、図７（ｄ）は（ｃ）の比較例として、隣接する凸部３６_ｎ同士が離散して配置されて形成される光学素子の光路変更作用を示している。各凸部３６_ｎが、図示のようにドーム状の、規則的に傾斜角度を変化させる三次元曲面により構成されているような場合には、この三次元曲面は、外縁部へ近づくに従い、面の傾斜角度（主面に対する接線角度）が増加する（図７（ｄ）参照）。

そして、図７（ｃ）に示されるように、隣接する凸部同士が互いに一部重複するように配置されると、各凸部を構成する三次元曲面の外縁部が、隣接する凸部によって、互いに削り取られるようにして線状に並ぶこととなる。傾斜角度の大きな外縁部が削り取られることによって、導光板１２の内部を進む光Ｌの光路の変更作用が緩やかとなり、入光面からより遠方へと進行する光Ｌが増加することとなる。従って、導光板１２の出射面１２ａの、入光面１２ｃ（図８）からより遠方の領域から出射する光の量を増加させ、光Ｌの拡散作用を効率的に発揮することが可能となる。また、デッドエリアに出射される光の発生が抑制されることから、光の利用効率が向上する（光の利用効率の低下が抑制される）。
なお、本実施の形態では、凹凸形状部３４を構成する凸部３６_ｎがドーム状をなし、複数連続して、全体として線状に形成されていることにより、上述の作用効果が得られるものである。

更に、本実施の形態では、光学素子２４の各々が、平行かつ入光面１２ｃから離間する方向に向けて延びていることにより、導光板１２の入光面１２ｃから入射した光Ｌが、導光板１２内部を入光面１２ｃから離間する方向に向けて進む過程で、光学素子３４を構成する凹凸形状部３６によってランダムに光路変更され、上述の作用効果が得られるものである。
又、本実施の形態では、光学素子３４の各々が、入光面１２ｃからの道のりの増加に伴い、凹凸形状部３６の突出量及び／又は窪み量が小さくなるように形成されていることで、全体として線状に形成された光学素子３４の先端寄りほど、平均的な幅は狭くなり、平均的な高さ（又は深さ）は低く（又は浅く）なる。従って、ドーム状のごとく規則的に傾斜角度を変化させる三次元曲面により構成されているような場合には、凸部３６_ｎの外縁部における、凸部３６_ｎを構成する三次元曲面の傾斜角度は、突出量及び／又は窪み量が小さくなるほど緩やかとなる。そして、導光板１２の内部を進む光Ｌの光路の変更作用が、光学素子３４の先端寄りほど緩やかとなり、導光板１２の出射面１２ａにおいて輝線として認識されることを回避することが可能となる。

更に、図８に示されるように、ＬＥＤ１４が実装されたＦＰＣ２６の一部が、平面視で導光板１２と重なり、この重なった部分が、裏側の主面１２ｂに対して両面テープ３０により接着固定される場合には、光学素子３４の存在によって、両面テープ３０と導光板１２との間に気泡が偏在することが解消される。
ＦＰＣ２６は、スルーホール等の構造を有することにより、表面に凹凸が形成される場合がある。この凹凸に両面テープ３０が柔軟に倣うことができないと、導光板１２とＦＰＣ２６との間に気泡（空気層）が形成されてしまう。この気泡の発生位置は一定せずに偏在することとなり、気泡を原因とする輝度むらが発生することとなる。しかしながら、導光板１２の表面に光学素子３４が形成されていることにより、光学素子３４が気泡の抜け道となり、気泡の偏在を解消する効果が得られるものとなる。または、気泡を原因とする輝度むらを目立たなくする効果が得られるものとなる。特に、光学素子３４の各々が、平行かつ等間隔に、入光面から離間する方向に向けて延びている場合には、効果的となる。

又、図１（ａ）に示されるように、ＦＰＣ２６が、導光板１２の裏側の主面１２ｂに重なり、かつ、ＦＰＣ２６の前方端縁２６ｆと反射シート２４の後方端縁２４ｒとの間に、隙間が設けられていることで、反射シート２４の後方端縁２４ｒの位置が、ＦＰＣ２６の前方端縁２６ｆの位置によって制限を受けることなく、最適の位置に設定することが可能となる。
同様に、両面テープ３０の前方端縁３０ｆと反射シート２４の後方端縁２４ｒとの間に、隙間が設けられていることで、反射シート２４の後方端縁２４ｒの位置が、両面テープ３０の前方端縁３０ｆの位置によって制限を受けることなく、最適の位置に設定することが可能となる。

なお、本発明の実施の形態において、光学素子３４の各々は、必ずしも平行である必要は無く、例えば、多角形、曲線、円状の筋をなすものであっても良い。又、各ＬＥＤ１４を基点として、放射状に複数の光学素子３４が延びるように構成しても良い。更には、各光学素子３４が、平面視で蛇行するように構成しても良い。
又、必要に応じ、光学素子３４の各々が、入光面１２ｃからの道のりの増加に伴い、凹凸形状部３６の突出量及び／又は窪み量が小さくなることなく、全長に渡り、平均的な突出量及び／又は窪み量が変化しないように構成することとしても良い。
又、各光学素子３４の全長がそろっている必要も無く、各先端部の位置が、入光面１２ｃに隣接する端部から所定幅の領域Ａの範囲内で、異なっていても良く、規則的又は不規則に波打つように形成されていても良い。又、各光学素子３４は、長手方向に対して複数に分割されていてもよい。
又、本実施の形態では、導光板１２の裏側の主面１２ｂに光学素子３４を設けた場合について例示したが、出射面側１２ａ又は両方の主面１２ａ、１２ｂに設けることとしても良い。
又、本実施の形態では、光学素子３４が凸部３６_ｎによって構成される場合を例示して説明したが、凸部３６_ｎが凹状をなす場合であっても、凹状及び凸状が混在する場合であっても、上述の作用効果が適切に得られるものとなる。

１０ 面状照明装置、１２ 導光板、１２ａ：主面（出射面）、１２ｂ：裏側の主面、１２ｃ：入光面、１４：ＬＥＤ、反射シート２４：、後方端縁：２４ｒ、遮光シート：２８、前方端縁：２８ｆ、３４：光学素子、前方端部３４ｆ

Claims (11)

1. 光源と、
   該光源が配置される入光面、該入光面から入射した光の出射面となる主面及び該主面と対向する裏側の主面を有する導光板と、
   前記導光板の出射面となる主面側に配置され、少なくとも前記入光面近傍領域における有効出射エリアを区画する遮光シートと、
   前記導光板の裏側の主面側に配置される反射シートと、を含む面状照明装置であって、
   前記導光板の前記一方又は双方の主面の、前記入光面に隣接する端部から所定幅の領域に、線状に形成された複数の光学素子を備え、
   前記導光板の出射面となる主面を平面視した状態で、前記遮光シートの前方端縁を基準として、前記反射シートの後方端縁の位置、及び、前記光学素子の前方端部の位置の一方または双方が定められていることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記反射シートの後方端縁が、前記遮光シートの前方端縁と一致ないし略一致するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
3. 前記反射シートの後方端縁と前記遮光シートの前方端縁との位置が、一致ないし１ｍｍ以内のずれが生じるように配置されていることを特徴とする請求項２記載の面状照明装置。
4. 前記複数の光学素子の前方端部が、前記遮光シートの前方端縁と一致ないし略一致するように配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置。
5. 前記複数の光学素子の前方端部が、前記反射シートの後方端縁と一致ないし略一致するように配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の面状照明装置。
6. 前記複数の光学素子の前方端部が、前記反射シートの後方端縁と±０．５ｍｍ以内で略一致するように配置されていることを特徴とする請求項５記載の面状照明装置。
7. 前記複数の光学素子の各々は、凹部及び／又は凸部が、前記光学素子の長手方向に繰り返して並ぶ凹凸形状部を有していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の面状照明装置。
8. 前記凹凸形状部は、前記主面の平面視において、隣接する凹部及び／又は凸部同士が互いに一部重複するように配置されていることを特徴とする請求項７記載の面状照明装置。
9. 前記凹凸形状部を構成する凹部及び／又は凸部が、ドーム状をなしていることを特徴とする請求項７又は８記載の面状照明装置。
10. 前記光学素子の各々が、平行かつ前記入光面から離間する方向に向けて延びていることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項記載の面状照明装置。
11. 前記光源が実装された回路基板が、前記導光板の裏側の主面に重なり、前記回路基板の前方端縁と前記反射シートの後方端縁との間に、隙間が設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の面状照明装置。