WO2007145248A1

WO2007145248A1 - 導光板、導光板組立体、およびこれらを用いる面状照明装置、ならびに液晶表示装置

Info

Publication number: WO2007145248A1
Application number: PCT/JP2007/061902
Authority: WO
Inventors: Takamitsu Okumura; Toshiaki Endo
Original assignee: Fujifilm Corporation
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2007-12-21
Also published as: US20090316072A1; EP2051003A4; EP2051003A1; US8210732B2; CN102116892A

Abstract

　導光板は、光射出面と、光入射端部とを備え、光射出面に直交する厚みが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し、導光板組立体は、この導光板に、さらに複数のプリズムが平行に配列され、プリズムの頂角が、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する。また、面状照明装置は、導光板、または導光板組立体を備え、液晶表示装置は、面状照明装置を備える。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、プリズムシートのプリズムの頂角が下記式（３）または（４）を満たす。（Φは散乱断面積、Ｎｐは粒子密度、ＬＧは導光板の入射方向に沿った長さ、ＫＣは補正係数、θは対称プリズムの頂角、θ１およびθ２は非対称プリズムの垂線で分けた２つの頂角を表す。）　　　１．１≦ΦＮＰＬＧＫＣ≦８．２　　　　　　・・・（１）　　　０．００５≦ＫＣ≦０．１　　　　　　　　・・・（２）　　　５５°≦θ≦８０°　　　　　　　　　　・・・（３）　　　０°≦θ１≦１５°かつ３０°≦θ２≦４５° ・・・（４）

Description

明細書

導光板、導光板組立体、およびこれらを用いる面状照明装置、ならびに液晶表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、点状光源または線状光源等の光源の光を面状の光に変換するための導光板、光源力射出された光を拡散して光射出面力照明光を射出する導光板組立体、これらを用いる面状照明装置、ならびに液晶表示装置に係り、詳しくは、均一で照明面積の大きな面状照明光を出射させるための導光板、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、これらを用いる大きな照明面積を持ち、面内均一性の高ぐ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、ならびに大画面の液晶表示装置に関する。

背景技術

[0002] 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、液晶テレビや液晶モニタなどの液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側力照明光を照射し、液晶表示パネルを照明する面状照明装置、すなわち、ノックライトユニット（以下、 BLUともいう）が用いられている。

[0003] 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 (光拡散板)を配置した、いわゆる直下型と呼ばれる方式が主流となっている。この方式の BLUの光源には、通常、冷陰極管や熱陰極管などの蛍光管が用いられている。例えば、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。

し力しながら、直下型方式の BLUでは、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、と、う問題点、すなわち薄型化には限界があると、う問題点を有している。

[0004] 一方、このような直下型方式の BLUよりもさらに薄型の BLUを実現するための方式として、導光板と呼ばれる透明な榭脂製の平板を用いて光源の光を面状光に変換する導光板方式 (サイドライト型または方式ともいう）が知られている。このように、導光板を用いたサイドライト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力入射させ、内部で拡散反射させて光射出面力面状の光を射出する導光板と、この導光板力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。この方式では、導光板の側面 (端面)力光を入射させて導光板の内部で導光しながら側面よりも大きな上面または下面から面状の照明光を出射する。

この方式、いわゆるサイドライト方式の BLUでは、その端面力も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っため、直下型方式のノックライトュ-ットに比べて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、その側端面力も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力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、 V、わゆるサイドライト型の導光板が用いられて、る。

[0005] 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ノ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、蛍光ランプ力も放射された光を、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。

[0006] なお、近年、蛍光管に代わって発光ダイオード (LED)が光源として利用されつつある。これは、 LEDは、蛍光管に必須な水銀を用いないことや、発光効率が蛍光管よりも優れる可能性があるという特徴や利点を有している力もである。そして、 LEDを光源として用いた導光板技術、すなわち面状照明装置 (バックライトユニット)の技術も提案されて!ヽる (特許文献 2〜4参照)。

[0007] 特許文献 2には、点光源として発光ダイオード (LED)を用い、平板状の導光板の端面に発光ダイオードを配置した照明装置が開示されている。また、特許文献 3には、液晶パネルを形成する対向一対の透明質の基板のいずれか一方に、バックライト用光源の LED等による発光素子を配置した液晶表示装置が開示されている。また、特許文献 4には、複数のブロックカゝら構成されるそれぞれの導光板の端に白色 LED が配置されたバックライトが開示されている。

[0008] 特許文献 1 :特開平 08— 271739号公報

特許文献 2：特開平 11—007014号公報

特許文献 3：特開平 08 - 248420号公報

特許文献 4:特開平 2001— 092370号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] ところで、蛍光管を用いるサイドライト方式の導光板や、これを用いる面状照明装置

(バックライトユニット）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力入射させるため、入射光量に限界があり、高い輝度の照明光を得ることが困難である。

第 2に、現時点において入手可能な蛍光管は、その外径が最小でも 2. Omm程度であるため、導光板の厚みを蛍光管の外径よりも薄くすることが困難であり、その結果、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、ノックライトユニットの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力も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。 [0010] また、近年、薄くて大画面の液晶表示装置の開発が活発化している。薄くて大画面の液晶表示装置を製造するためには、 BLUなどの面状照明装置も薄くて大型にする必要がある。しかし、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 L EDを用いた導光板や、導光板方式の BLU等の面状照明装置の技術には、蛍光灯を用いる導光板方式の BLUの問題にカ卩えて、以下のような原因や問題があるために、薄型化および大型化が困難である問題点を有している。

第 1に、平板型や楔型形状などのサイドライト方式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方式の導光板では、片方の側端面あるいは両側端面カゝ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 / )に限界があるため、入射光量に限界がある。

[0011] 本発明は、上記問題を解消するためになされたものであり、その第 1の目的は、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。また、本発明の第 2の目的は、上記第 1の目的に加え、薄型軽量で、均一で輝度むらがない、または、殆どない大面積の面状の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、光利用効率が高ぐ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。

[0012] また、本発明の第 3の目的は、高い出射効率で輝度むらの殆どない面状の光を出射することのできる軽量で薄型、かつ大型の導光板を提供することにある。

また、本発明の第 4の目的は、輝度むらが殆どない大面積の面状の照明光を出射することができる軽量で薄型且つ大型の面状照明装置を提供することにある。

本発明の第 5の目的は、軽量かつ薄型で表示面積の大きな液晶表示装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0013] 上記第 1の目的を解決するために、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、前記光入射端部力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ものである。

1. 1≤ΦΝ L K ≤8. 2 · · · (1)

P G C

0. 005≤Κ ≤0. 1 · · · (2)

c

55° ≤ Θ≤80° · · · (3)

0° ≤ Θ ≤15° かつ 30° ≤ Θ ≤45° · · · (4)

1 2

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 [m²]、 Nは前

P

記散乱粒子の密度 [個 Zm²]、 L [m]は前記導光板における前記光入射端部から

G

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、 0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 は前記プリズムの頂角の頂点力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 は前記垂線と前記長さの異なる直線のうち他方

2

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。

[0015] 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、。

[0016] 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を有する光線が前記拡散フィル

0

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 ) [cdZm²]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 U、

[0017] [数 1]

1 Γ Φ

Ρ(φ) = Po exp (5)

2 σ

[0018] [数 2]

S(。) ά (6)

0≤S < 20 · · · (7)

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力、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。

[0019] 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力、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

[0020] 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。

[0021] また、上記第 3の目的を解決するために、本発明の第 3の態様は、光源の光を面状の光に変換するための透明な榭脂製の導光板であって、外形形状が矩形状の光射出面と、前記光射出面の四辺にそれぞれ接続され、前記光射出面と略直交する 4つの光入射面と、前記光射出面の反対側の面であって、前記 4つの光入射面から中央に向かうに従って前記光射出面力遠ざ力るように傾斜する 4つの傾斜面力構成される背面とを有し、前記 4つの光入射面において最小厚みとなり、前記 4つの光入射面の中央にぉ、て最大厚みとなることを特徴とする導光板を提供するものである。

[0022] また、本発明の第 3の態様の導光板は、さらに、内部に多数の散乱粒子を含み、前記光射出面の一辺の長さを L、当該一辺に直交する方向の辺の長さを Lとし、前記 a b 散乱粒子の散乱断面積を Φ、前記散乱粒子の密度を Ν、補正係数を Κ、対向する

P c

2つの前記光入射面間の光の入射方向の距離の長い方の半分の長さを Lとしたとき

G

に、下記式（1)、（2)および（8)

1. 1≤ΦΝ L Κ ≤8. 2 · · · (1)

P G C

0. 005≤Κ ≤0. 1 · · · (2)

c

1≤L /L≤2 · · · (8)

a b

を共に満足するのが好ま、。

[0023] ここで、前記 4つの傾斜面が、それぞれ平坦に形成されて!、るのが好まし!/、。

また、前記背面の略中央が、曲面状に形成されているのが好ましい。

また、前記背面を構成する前記 4つの傾斜面の接続部分が、曲面で形成されているのが好ましい。

また、前記最大厚み D と前記最小厚み D の比が、下記式（9)

max min

1 < (Dmax/Dmin)≤ 4 · · · (9)

を満足するのが好ましい。

[0024] また、上記第 4の目的を解決するために、本発明の第 4の態様は、面状の照明光を発生させるための面状照明装置であって、上記第 3の態様の導光板と、前記導光板の前記 4つの光入射面に対向して配置される 4つの光源とを備える面状照明装置を提供するものである。

[0025] ここで、前記 4つの光源は、それぞれ、複数の白色の発光ダイオードを備えるのが好ましい。

また、前記発光ダイオードの発光密度は、 2. 0[lmZmm²]以上であるのが好ましい。

また、本発明の第 4の態様の面状照明装置は、さらに、透明な榭脂製のシートの表面上に複数の角錐形状のプリズムが規則的に配置されたプリズムシートを前記導光板の光射出面側に備えるのが好ましい。

[0026] 上記第 5の目的を解決するために、本発明の第 5の態様は、上記第 2または第 4の態様の面状照明装置と、前記面状照明装置の光射出面側に配置される液晶表示パネルと、前記記液晶表示パネルを駆動するための駆動ユニットとを有する液晶表示装置を提供するものである。

発明の効果

[0027] 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ぐ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、光入射面力も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ぐすなわち、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。

[0028] 本発明の第 3の態様の導光板は、外形形状が矩形状の光射出面と、この光射出面の四辺にそれぞれ接続され、光射出面と略直交する 4つの光入射面と、光射出面の反対側の面であって、 4つの光入射面から中央に向力うに従って光射出面力遠ざ力るように傾斜する 4つの傾斜面力構成される背面とを有することにより、軽量で薄型且つ大型で形成されることができ、 4つの側面力も光を入射させることにより、高い出射効率で輝度むらの殆どない面状の光を出射することができる。

[0029] また、本発明の第 4の態様の面状照明装置は、上記効果を奏する上記構成の第 3 の態様の導光板を用い、その導光板の 4つの光入射面力光を入射させるので、輝度むらが殆どない面内均一性の高い大面積の面状の照明光を出射することができ、軽量で薄型且つ大型の面状照明装置を実現することができ、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として適用することができる。

[0030] さらに、本発明の第 5の態様の液晶表示装置は、輝度むらがない、もしくは殆どなぃ大面積の面状の照明光を出射することができるという効果を奏する上記構成の第 2 の態様または第 4の態様の面状照明装置を備えるので、軽量かつ薄型で画像表示面積の大きな液晶表示装置を実現することができる。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1] (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。

[図 2] (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。

[図 3] (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。

[図 4]導光板内の散乱粒子の散乱能を表す Φ ·Ν -L ·Κと光利用効率との関係を p G C

示すグラフである。

[図 5]散乱粒子の粒子密度が異なるそれぞれの導光板力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。

[図 6]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。

[図 7] (Α)および (Β)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。

圆 8]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。

圆 9]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。

[図 10]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。

[図 11]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。

[図 12]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。

[図 13]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。

[図 14]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。

圆 15]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。

圆 16]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。圆 17]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。

圆 18]本発明に係る面状照明装置を備える液晶表示装置の概略断面図である。圆 19]本発明に係る面状照明装置の分解斜視図である。

圆 20] (A)は、本発明に係る導光板の背面図であり、（B)は、（A)に示す導光板の B —B線矢視図であり、（C)は、（A)に示す導光板の C— C線矢視図である。

圆 21]ピラミッド型プリズムシートの概略斜視図である。

圆 22]本発明に係る面状照明装置の照明光の輝度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。

圆 23]導光板の背面の頂点部分を曲面で形成した場合にバックライトユニットの光射出面力得られる照明光の輝度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。圆 24]本発明に従う導光板の光射出面の大きさと、目標の照度を得るために導光板の側面力入射させるのに必要な発光密度との関係を示すグラフである。符号の説明

2, 50, 60, 72 ノ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, 70 液晶表示装置

12, 12a, 12b, 12c, 12d, 15 光源

13 偏光分離フィルム

14 拡散フィルム

16, 74, 76 プリズムシート

16a, 16b プリズム

18, 52, 62 導光板

18a, 62a 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

18f 中央稜線

18g, 62k 背面

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（白色 LED)

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

6¾ 交点

80 ピラミッド型プリズムシート

82 透明シート

84 ピラミッド型プリズム

発明を実施するための最良の形態

[0033] 本発明に係る導光板、導光板組立体、およびこれらを用いる面状照明装置、ならびに液晶表示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。

まず、図 1 (A)〜図 17を参照して、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本発明の第 2の態様の面状照明装置、ならびに本発明の第 5の態様の液晶表示装置を説明する。

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、ノ¾ /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。

[0034] 図 1 (A)および (B)に示すように、本発明の液晶表示装置 10は、ノックライトュ-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液晶表示パネル 4には、例えば、 GH, PC, TN, STN, ECB, PDLC, IPS (In- PI ane Switching) , VA (Vertical Aligned)方式の各種（MVA, PVA, EVA)、 OCB、強誘電性液晶、反強誘電性液晶などの液晶表示モードに従う液晶表示パネルを利用することができる。また、液晶表示パネル 4の駆動方式も特に限定されず、単純マトリクス方式、アクティブマトリクス方式など既に知られた駆動方式を利用することができる。

また、駆動ユニット 6は、液晶表示パネル 4内の透明電極（図示せず）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。

[0035] 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。

[0036] 以下、ノ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、ノ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、説明を簡略ィ匕するために、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。

[0037] 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。

[0038] 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。

[0039] 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（白色 LED) 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、 L ED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。

[0040] 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、。

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力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ょ、。

[0041] ここで、図 3 (B)〖こ示すように、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く 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（10)を満たすことが好ましい。

q>b>a · · · (10)

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さる。

[0042] 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!/、ることができる。

[0043] 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)〖こ示すように、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（ 10)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 LE D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。

[0044] 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 2 5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!、る。カツプリングレンズ 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 2 0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力これに限らず、 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、レンチキユラ、かまぼこ型のレンズ、フレネルレンズなどを用いることちでさる。

[0045] 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 LE D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 12 aおよび 12bからの光の発光密度 S [lmZmm²]であり、本発明では、この発光密度し

Sを一定値以上、例えば 2. 0[lmZmm²]以上に設定するのが好ましい。導光板 18 し

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は、導光板し

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 [m]、それに垂直な方向の長さを L [m]、導光板の厚さを t[m]、導光板の光利 a b

用効率を Pとすると、下記式（11)で表すことができる。

[0046] [数 3] p - 2(L_a+L_b) * t

[0047] 本発明では、発光密度 Sが上記式（11)を満たし、 LEDチップ 25の発光面積の実し

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。

[0048] 次に、本発明の特徴とする部分の 1つであり、ノ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辺にぉ、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 18 c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 1 8dおよび 18eとを有している。

[0049] 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の両端の最も薄ヽ側端面であって、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 力もの光力それぞれ光混合部 20aおよび 20bを介して入射される。

[0050] 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を形成し、光射出面 18aに対する背面 18gを構成する。

その結果、導光板 18は、光入射面 18bおよび光入射面 18cにおいて最も薄ぐ両者力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。

[0051] 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。

[0052] 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力も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力も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、るのである。

[0053] 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）に向力つて拡がる（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によつて、

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、出射効率ち向上させることがでさる。

[0054] 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に入射した光力光出射面 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《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。

[0055] 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《するのが好ましい。

[0056] 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 D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

1

みを D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

2

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（ 12)の関係を満たすことが好ま、。

D < D、力つ、

1 2

1/1000< (D -D ) /L< l/10 · · · (12)

2 1

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度より大きぐ 5. 71度より小さいのが好ましい。

上記式（12)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。

[0057] 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《なった光を出射させる機能を持たせ、光射出面力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。

[0058] 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鍊分散されて形成されて！、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 (ポリメチノレメタタリレート）、ベンジルメタタリレート、アクリル榭脂、 MS榭脂、あるヽは COP (シクロォレフインポリマー）のような光学的に透明な榭脂が挙げられる。

導光板 18に混鍊分散させる散乱粒子としては、ァトシパール、シンコーン、シリカ、ジルコユア、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。

[0059] また、本発明においては、導光板 18に混鍊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 [m²]、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 [m]、導光板 18に含まれる散乱粒子の密度 (単位体積あたり

G

の粒子数）を N [個 Zm²]、補正係数を Kとした場合に、 Φ ·Ν -L ·Κの値が 1. 1 p C p G C

以上であり、かつ 8. 2以下であり、さらに、補正係数 Κの値が 0. 005以上 0. 1以下

C

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力出射することができる。

[0060] 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≤ΦΝ L K ≤8. 2 · · · (1)

P G C

0. 005≤K ≤0. 1 · · · (2)

c

ここで、上記式（1)および (2)中、 Φは散乱粒子の散乱断面積 [m²]、 Nは散乱粒

P

子の密度 [個 Zm²]、 L [m]は導光板 18における入射方向に沿った長さの半分 (導

G

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は補正係数を

C

表す。

以下に、本発明において導光板 18に混鍊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、て説明する。

[0061] 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 -Bee r則により下記式（ 13)で表される。

T=I/I =exp (- p ·χ) · · · (13)

ο

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。

[0062] 上記減衰定数は、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 Νとを用いて下記式（14)で表される。

Ρ

ρ = Φ ·Ν · ' · (14)

P

したがって、導光板における光軸方向の長さを Lとすると、光の取出効率 E は、

G out 下記式（15)で与えられる。ここで、導光板の光軸方向の半分の長さ Lは、導光板 1

G

8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、距離と、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し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

G

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点の位置、つまり中央稜線 18fの位置）に到達する光の割合である。

E oc _exp (— φ ·Ν -L )

out p G …（15)

[0063] ここで、上記式（15)は有限の大きさの空間におけるものであり、上記式（13)との関係を補正するための補正係数 Kを導入する。補正係数 Kは、有限の空間の光学媒

C C

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 は、下記式（16)で表される。

out

E =ΘΧΡ(-Φ·Ν -L ·Κ ) ··· (16)

out ρ G C

上記式（16)に従えば、 Φ·Ν -L ·Κの値が 3.5のときに、光の取出効率 Ε 力 ¾ p G C out

%であり、 Φ-Ν -L ·Κの値が 4· 7のときに、光の取出効率 Ε 力 1%である。

p G C out

この結果より、 Φ-Ν -L ·Κの値が大きくなると、光の取出効率 Ε が低くなること p G C out

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 が低くなると考えられる。

[0064] したがって、 Φ·Ν -L ·Κ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 p G C

が分かる。つまり、 Φ-Ν -L ·Κの値を大きくすることで、光の入射面と対向する面 p G C

力射出される光を少なくし、光射出面力射出される光を多くすることができる。すなわち、 Φ-Ν -L ·Κ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 p G C

出面力も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·Ν -L ·Κの値を 1.1以上とすることで、光利用効率を 50%以上に p G C

することができる。

ここで、 Φ·Ν -L ·Κ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 p G C

光の照度むらが顕著になる力 Φ-Ν -L ·Κの値を 8.2以下とすることにより、照度 p G C

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。

[0065] 以上より、本発明の導光板の Φ·Ν -L ·Κの値は、上記式（1)のように、 1. 1以上 p G C

かつ 8.2以下であるという関係を満たすことが好ましぐ 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·Ν -L ·Κの値は、 3.0以上であればさらに好ましく p G C

、4.7以上であれば最も好ましい。

また、補正係数 Κ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

C

しい。

[0066] 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 (Β)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、導光板の光軸方向の半分の長さ L、補正係

P G

数 Kを種々の値とし、 Φ -Ν -L ·Κの値が異なる各導光板について、計算機シミュ

C p G C

レーシヨ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、導光板の光射出面力も射出される光の最大照度を I

Maxとし、最小照度を I

Mi とし、平均照度を I としたときの [ (I -I ) /l ] X 100とした。

n Ave Max in Ave

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%以下の場合を〇、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、の場合を Xとして示す。

また、図 4に、 Φ -Ν -L ·Κの値と光利用効率 (光入射面に入射する光に対して光 p G C

射出面力も射出される光の割合)との関係を測定した結果を示す。

[0067] [表 1]

[0068] 表 1および図 4に示すように、 Φ -Ν -L ·Κを 1. 1以上とすることで、光利用効率を p G C

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、導光板力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。

[0069] 次に、導光板に混鍊分散または混合分散させる散乱微粒子の粒子密度 Nが種々

P

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力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を除いて他の条件、

P 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、補正係数 Κ、導

G C

光板の形状等は、同じ値とした。従って、本実施形態では、 Φ ·Ν -L ·Κは、粒子 p G C 密度 Νに比例して変化する。

Ρ

このようにして種々の粒子密度の導光板について、それぞれ光射出面力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。

[0070] さらに、測定した照度分布の導光板の側壁力射出される光の最大照度を I とし、

Max 最小照度を I

inとし、平均照度を I

Aveとしたときの照度むら [ (1 I ) /ι

Max in Ave ] χ ιοο[

%]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 Zm³]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。

[0071] 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 ·Ν -L ·Κを大きく p G C 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 -Ν -L ·Κ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 p G C

ることがゎカゝる。

ここで、 Φ ·Ν -L ·Κ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 p G C

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 -Ν -L ·Κを 1. 1以上 8. 2以下とすることで、光利用効率を一定以 p G C

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、導光板力も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。

[0072] 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、る。代表例として光混合部 20aにつ、て説明する力光混合部 20aは、透明な榭脂に、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 L ED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。

[0073] 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、。

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力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。

[0074] 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 1 8a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、。

[0075] また、本発明にお!/、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、ノックライトュ- 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。

[0076] 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 1 6a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力下記式（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 0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力もである。

[0077] 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（0 + Θ )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

1 2

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 + Θ )は

1 2

、下記式 (4)を満たすように形成される。

0° ≤ Θ ≤15° かつ 30° ≤ Θ ≤45° · · · (4)

1 2

(式中、 Θ は、プリズム 16bの頂角（ 0 + Θ )の頂点からプリズム 16bの底辺を結ぶ

1 1 2

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 は、この

2 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。）

[0078] なお、図示例において、 Θ は、プリズム 16bの頂角（ 0 + Θ )の頂点からプリズム

1 1 2

16bの底辺（プリズムシート 16の平面）を結ぶ垂線と、頂角（ 0 + Θ )を成す長さの

1 2

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 は、前記垂線と頂角（Θ + Θ )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（0 + Θ )を構成する 0 を 0° 以

1 2 1 上 15° 以下、かつ 0 を 30° 以上 45° 以下に限定する理由は、この角度 0 および

2 1

Θ が上記式 (4)を満足する範囲内であれば、ノックライト 2の正面輝度を向上させる

2

ことができるカゝらである。

[0079] ところで、従来技術では、プリズムシートは、通常、光の射出方向に向力つ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、スリーェム（ 3M)社製のべフ（BEF) ) )が用いられて!/、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ぐ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、光出射面力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。

[0080] 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、光の射出方向に向力つ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。

[0081] 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。

[0082] 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 1 6のプリズム 16aまたは 16bの頂角 Θ、または Θ および Θ は、導光板 18に分散され

1 2

た散乱粒子の濃度に応じて決定されるのが好まし、。

[0083] 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 1 6aの頂角 Θが存在することを示すものである。

[0084] 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。 [0085] なお、本実施形態にぉ、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榭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 1 6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。

[0086] 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。

[0087] 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

0

拡散光の強度 Ρ ( 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 Ρ ( φ ) ΖΡとして、図

0 9のように表わすことができる。

[0088] [数 4]

(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。）

[0089] 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 ) [cdZm²]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、。

[0090] [数 5]

0≤S < 20 · · · (7)

(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。）

[0091] 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 1 8、下凸プリズムシート 16および拡散フィルム 14とをユニットィ匕した導光板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 ) 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)の拡散フイ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 ( a )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力否かの判断をすることができる

[0092] 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つても、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さる。

[0093] なお、本発明者は、図 1 (Α)および (Β)に示すバックライトユニット 2の光源 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 11として、通常用いられる上凸頂角 Θ 90° の対称プリズムシート（3M社製 BEF) 、実施例 11として、本発明の下凸頂角 Θ 60° の対称プリズムシート 16および実施例 12として、本発明の下凸頂角（0 + Θ ) (10° + 30° )の非対称プリズムシート 16

1 2

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 11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、シリコーン榭脂微粒子を用いた。

[表 2]

[0095] 表 2の結果より、実施例 11および 12は、比較例 11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 11および 12に用いたプリズムシート 16は、比較例 11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 12に用いたプリズムシート 16は、比較例 11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。

[0096] 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 (ポリメチノレメタタリレート）、ベンジノレメタクリレート、 MS榭脂、あるいは COP (シクロォレフィンポリマー）のような光学的に透明な榭脂を材料カゝ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ィ匕を施して拡散性を付与したり、シリカ、酸ィ匕チタンもしくは酸ィ匕亜鉛等の顔料、または、榭脂、ガラスもしくはジルコユ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、上記の透明榭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、 A1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。 [0097] 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から射出する光力光射出面 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およびプリズムシート 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との間にスぺーサを設ける方法などを用いることができる。

[0098] 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と一体ィ匕しても良い。この拡散層は、プリズムシート 16 のベースを透明榭脂シートで形成し、透明榭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と拡散層とを一体ィ匕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。

[0099] 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。力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鍊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。

[0100] 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ィ匕する場合には、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ィ匕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ぐ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。

[0101] 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、シート状、板状等、どのような形状に、また、どのような材料で形成されてもよぐ例えば、 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榭脂シート、透明もしくは白色の榭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榭脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により、反射シートや反射板として形成することができる。

[0102] 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。

[0103] 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 LE D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チップを用ヽても良!、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。

[0104] 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 15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力図 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— L ED34および B— LED36を用いて形成される複数組の RGB— LED30がー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— LED 32、 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。

[0105] 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ぉ、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や上述した LEDチップ（白色 LED) 25は、従来の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または LEDチップ 25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、鮮ゃ力な色彩の画像を表示することが可能になる。

[0106] 図 12および図 13〖こ示すよう〖こ、カップリングレンズ 40として、 RGB— LED30の各 RGB-LED32, 34、 36の光射出佃 Jに、 3つのボーノレレンズ 42、 44および 46力 S酉己置されている。ボーノレレンズ 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 4 2、 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 4 6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-LE D30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。 [0107] 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の側面力も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。

[0108] 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などを用いている力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!、。

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力本発明においては、 LEDや LDを用いるのが好ましい。

[0109] 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榭脂製で、矩形状の光出射面を持ち、両側端が薄ぐその中央部分が最も厚ぐ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。

[0110] 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側の密度が低ぐ光入射面 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。

[0111] 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、酸ィ匕チタンもしくは酸化亜鉛等の顔料、または、榭脂、ガラスもしくはジルコユ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、 A1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ゃ、ポリエステル系バインダ、塩ィ匕ビュル系ノ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。

[0112] 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、光入射面力も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ぐまた、傾斜面と光入射面の反対側の面とに配置してもよい

[0113] 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。

[0114] 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 (P OP広告)等に利用することができる。

[0115] 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) 、フタル酸ジェチル（DEP)、フタル酸ジブチル（DBP)、フタル酸ジ 2—ェチルへキシル (DOP (DEHP) )、フタル酸ジノルマルォクチル（DnOP)、フタル酸ジイソノ- ル（DINP)、フタル酸ジノ-ル（DNP)、フタル酸ジイソデジル（DIDP)、フタル酸混基エステル（C〜C ) (610P、 71 IP等）、フタル酸ブチルベンジル（BBP)が例示さ

6 11

れる。また、フタル酸エステル以外にも、アジピン酸ジォクチル（DOA)、アジピン酸ジイソノ-ル（DINA)、アジピン酸ジノルマルアルキル（C ) (610A)、アジピン

6、 8、 10

酸ジアルキル (C ) (79A)、ァゼライン酸ジォクチル（DOZ)、セバシン酸ジブチル（

7、 9

DBS)、セバシン酸ジォクチル（DOS)、リン酸トリクレシル (TCP)、ァセチルクェン酸トリブチル (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。

[0116] 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力つて厚くなり、他端面で最も厚ぐ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ヽし、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力つて厚くなり、中央点（中心）で最も厚ぐ 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 Vヽても良、。

[0117] 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ュ-ッ卜を示す。

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、偏光分離フイルム 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。

[0118] 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つており、光入射面 52cが最も薄ぐ光入射面 52cの反対側の側端面 52dが最も厚くなつている。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からの光力それぞれ光混合部 2 0を介して入射される。

[0119] 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。

[0120] 図 16に、本発明の第 2の態様の面状照明装置の他の実施形態である角錐状の導光板を用いるノックライトユニットを示す。ここで、図 16に示すバックライトユニットは、詳細は後述するが、本発明の第 3の態様の導光板の一実施形態である角錐状の導光板を本発明の第 2の態様の面状照明装置に適用したものである。

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。

[0121] 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 12 (12a、 12b、 1 2c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、光混合咅 20a、 20b、 20cおよび 20dは、光混合咅 20aおよび 20bと同じものを用!ヽることがでさる。

[0122] 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。

[0123] 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、その中心に向力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 62 eにおいて、最も薄ぐ中央点 62jに向力つて厚くなり、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。すなわち、 4つの傾斜面 62f、 62g、 62hおよび 62iは、略矩形形状の平坦な光射出面 62aに対して四角錐形状の背面 62kを構成する。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、 62 hおよび 62iのそれぞれの傾斜角度は、特に限定されな、のは!、うまでもな!/、。

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ァレィ 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。

[0124] 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 6¾ (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、 B音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。

[0125] 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。

[0126] 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、光入射面力入射した光は、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、ても良、。

[0127] 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。

[0128] 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 12 a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、。

[0129] 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、両面力も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。

[0130] 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！ヽ低屈折率部材を光入射面を含む一部に設け、光源カゝ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ノ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ぐ光源力も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。

[0131] 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力まぼこ形状、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。

[0132] 次に、図 18〜図 24を参照して、本発明の第 3の態様の導光板、およびこれを用いる本発明の第 4の態様の面状照明装置、ならびにその面状照明装置を備える本発明の第 5の態様の液晶表示装置を説明する。

図 18は、本発明に係る面状照明装置を備える液晶表示装置の概略を示す分解側面図である。また、図 19は、本発明に係る面状照明装置 (バックライトユニット)の概略構造の分解斜視図である。

[0133] なお、図 18および図 19に示す液晶表示装置 70は、図 1 (A)および (B)に示す液晶表示装置 10と、ノックライトユニットの構成において異なり、図 18および図 19に示す液晶表示装置 70のバックライトユニット 72は、図 1 (A)および (B)に示す液晶表示装置 10の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、プリズムシートの構成が異なり、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。

まず、図 18および図 19に示されるように、液晶表示装置 70は、基本的に、ノックライトユニット 72と、ノックライトユニット 72の光出射面側に配置される液晶表示パネル 4と、それらを駆動するための駆動ユニット 6 (バックライトユニット 72との接続部は図示せず)とを有する。

[0134] 本発明に従うバックライトユニット 72は、図 18および図 19に示すように、光源 12a〜 12dと、偏光分離フィルム 13、拡散フィルム 14と、 2枚のプリズムシート 74および 76と、導光板 62と、反射シート 64とを有する。以下、ノックライトユニット 2を構成するこれらの光学部品について説明する。

[0135] まず、光源 12a、 12b、 12cおよび 12dについて説明する力図 1 (A)、（B)および図 16に示すバックライトユニット 2および 60に用いられる光源 12a、 12b、 12cおよび 12dと同様の物を用いることができることは、うまでもな、。

図 18および図 19に示されるように、導光板 62の光入射面となる 4つの側面にそれぞれ対向して 4つの光源 12a〜12dが配置されている。各光源 12は、複数の LEDチップ (以下、単に白色 LEDともいう） 25から構成されており、それぞれの白色 LED25 1S 導光板 62の 4つの光人射面（佃】面） 62b、 62c、 62dおよび 62eに対向するように配置されている。各光源 12の複数の白色 LED25は、一定の間隔で配置されており、導光板 62の 4つの光入射面（側面） 62b〜62eを取り囲んでいる。光源 12a〜12d 力も出射した光は、それぞれ 4つの光入射面 62b〜62eから導光板 62の内部に入射する。

導光板 62の各光入射面に対向して配置されるそれぞれの白色 LED25は、その光入射面の反対側の光入射面に対向して配置されるそれぞれの白色 LED25と、導光板 62を介して同軸上に配置されて、てもよ、し、互、にずれて配置されて、ても良い。

[0136] 本発明では、光源 12a〜l 2dを構成する複数の LED (LD)をある程度高密度に配置することによって各光源 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 62の 4つの光入射面 (側面） 62b〜62eに入射させる光の発光密度 S [lmZmm²]であり、本発明では、この発光

し

密度 Sを 2. 0[lmZmm²]以上に設定することが好ましい。導光板の 4つの光入射し

面に入射させる光に必要となる発光密度 Sも、導光板の光射出面力射出する光の

し

必要照度を E[lx]とし、導光板の長手方向の長さを L [m]、それに垂直な方向の長 a

さを L [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、上述した本発 b

明の第 2の態様に用いられる導光板の 2つの光入射面に入射させる光に必要となる発光密度 Sと同様に、下記式（11)で表すことができる。

し

[0137] [数 6]

F · T * T

p ' 2(L_a+L_b) ' t ^{[1 1J}

[0138] 本態様の実施形態でも、発光密度 Sが上記式を満たし、発光面積の実サイズが導

し

光板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。

[0139] 図示例では、光源 12として複数の LEDチップ（白色 LED) 25を一定間隔で配置した構成としたが、本態様もこれに限定されず、上記実施形態と同様に、光源 12の代わりに、図 12に示す複数の RGB— LED30からなる LEDアレイ 29と LEDアレイ 29 の各 LEDに配置されるカップリングレンズ 40から構成される光源 15を用いることができる。図 12および図 13に示すように、各 RGB— LED30を構成する R— LED32、 G — LED34および B— LED36が複数組規則的に配置され、かつ、各 LED32、 34および 36の光射出側にそれぞれボールレンズ 42、 44および 46が取り付けられることによって光源 15が構成されている。

本実施形態においても、このような構造の光源 15を導光板 62の各光入射面 62b〜 62eに対向して配置することができる。

[0140] つぎに、バックライトユニット 72の導光板 62について、図 19および図 20 (A)〜（C) を参照して説明する。図 20 (A)は、本発明に従う導光板 62の概略背面図であり、図 20 (B)は、図 20 (A)に示される導光板の B— B線矢視図であり、図 20 (C)は、 C— C 線矢視図である。

導光板 62は、図 19、図 20 (A)〜(C)に示すように、略矩形形状の平坦な光射出面 62aと、四角錐形状の背面 62kと、光射出面 62aに垂直な 4つの矩形状の側面とを有している。本発明に従う導光板 62では、これら 4つの側面が光入射面 62b、 62c 、 62dおよび 62eとなり、 4つのそれぞれの光人射面 62b〜62e力ら各光源 12a〜12 dの光が入射される。導光板 62の光入射面 62b〜62eは、平坦に形成されており、上述したように、それぞれの光入射面 62b〜62eに対向して光源 12a〜 12dが配置されている。

[0141] 図示例では、導光板 62の光入射面 (側面） 62b〜62eは、それぞれ平坦に形成されているが、凸形状に形成されていても凹形状に形成されていてもよい。また、導光板 62の光入射面 62b〜62eは、光射出面 62aに対して傾斜するように形成されていても良い。この場合は、光源からの光が側面に対して垂直に入射するように光源の配置を調整することができる。

[0142] 導光板 62は、中央が最も厚くなつており、中央力も 4つの光入射面 (側面） 62b〜6 2eに向力つて厚さが漸減し、導光板 62の端部で厚さが最も薄くなつている。

導光板 62の厚さは特に限定されないが、中央部が最も厚くなりすぎると、導光板全体が厚くなつてしまうという理由から、最大厚みと最小厚みの比は、 4未満であることが好ましい。

また、特に、最大厚みと最小厚みの比が、 1. 5〜2. 5であるのが好ましぐ最も好ましくは、 2程度であることが良い。その理由は、現在使用されている LEDを用いたライン光源の厚さは、最小のものでも、約 l〜2mm程度であり、これに対して従来技術で用いられる平板の導光板は、約 5〜8mmである。本発明は、従来に比べて、光利用効率を最大化しながら薄型化を実現することが好ましい条件であることから、導光板の最大厚みを約 2〜4mmとすることが可能な条件が好ましいからである。

[0143] 導光板 62の背面 62kは、中央を頂点とする四角錐の形状を有し、 4つの三角形状の平坦な傾斜面 62f、 62g、 62hおよび 62 形成されている。それぞれの傾斜面 6 2f〜62iは、光射出面 62aに対して所定の角度で傾斜している。図示例では、それぞれの傾斜面 62f〜62iを平坦に形成したが、本発明はこれに限定されず、凸状または凹状の曲面でそれぞれの傾斜面 62f〜62iを形成してもよい。

また、導光板 62の背面 62kの中央部分を、光射出面 62aに平行となるような平坦面で形成しても良いし、曲面に形成しても良い。このように導光板 62の背面 62kの中央部分を、光射出面 62aに平行な平坦面または曲面で形成することによって、光射出面 62aの中央部分にお、て暗部が発生することを低減することができ、輝度むらが一層低減された照明光を得ることができる。

また、導光板 62の背面 62kにおいて、隣接する傾斜面の接続部分の全部または一部を曲面で構成してもよい。このように、導光板 62の背面 62kの隣接する傾斜面の接続部分を曲面で構成することによって、光射出面 62aの、傾斜面の接続部分に対応する部分にぉ、て暗線が発生することを低減することができ、輝度むらがより一層低減された照明光を得ることができる。

[0144] また、本発明では、導光板 62の背面 62kを構成するそれぞれの傾斜面 62f〜62i に複数のプリズム列を形成してもよい。また、このようなプリズム列の代わりに、プリズムに類する光学素子等を規則的に形成することもできる。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、レンズ効果を有する光学素子を導光板の背面のそれぞれの傾斜面に形成することもできる。

[0145] 図 19および図 20 (A)〜（C)に示される導光板 62では、 4つの側面 62b〜62eから入射した光は、散乱粒子 (詳細は後述する）によって散乱されつつ光射出面 62aから出射する。このとき、導光板 62の内部を通過している光の一部は、背面 62kから漏出する場合もあるが、漏出した光は導光板 62の背面を覆うようにして配置されている反射シート 64によって反射されて再び導光板 62の内部に入射する。

[0146] 導光板 62は、上述した導光板 18と同様に、透明樹脂に、光を散乱させるための散乱粒子が混鍊分散されて形成されている。導光板 62は、上述した導光板 18と同様に、例えば、射出成形法、プレス成形法によって製造されるが、プレス成形法は、押出成形断面が均一でないため、射出成形法によって製造されるのが良い。

[0147] また、本実施形態では、導光板 62の長手方向の長さを L、それに垂直な方向（短 a

手方向）の長さを Lとし、導光板 62に含まれる散乱粒子の散乱断面積を Φ、対向す b

る 2つの光入射面（62b, 62c)間の光の入射方向の距離の長い方の半分の長さ（すなわち、本実施形態では、 L Z2)を L、導光板 62に含まれる散乱粒子の密度（単 a G

位体積あたりの粒子数)を N、補正係数を Kとしたときに、下記式（1)、（2)および（

P c

8)を共に満たすように、導光板の寸法、ならびに内部に含まれる散乱粒子の粒子数および粒子サイズの少なくとも一つが調整されるのが好ましい。

1. 1≤ΦΝ L K ≤8. 2 · · · (1)

P G C

0. 005≤Κ ≤0. 1 · · · (2)

c

1≤L /L≤2 · · · (8)

a b

本態様では、上記式（1)、（2)および (8)を共に満たすように、導光板を構成することによって、光利用効率を高め、輝度の面内均一性を同時に実現することができる。以下、その理由を説明するが、上記式（1)および（2)については、上述の本発明の第 1の態様において説明しているので、その詳細な説明は省略し、主に相違する点について説明する。

[0148] ところで、導光板 62の利用効率を高めるためには、側面の光入射面 62b (62d)から入射した光が反対側の側面の光入射面 62c (62e)を抜けることによる光損失を最低限に抑え、入射光のほとんどを光出射面 62aから出射させるようにすればよい。導光板 62の内部の散乱効果は、上記のように、導光板 62の内部に含ませる散乱粒子の粒径、散乱粒子の屈折率、散乱粒子の粒度分布、および導光板 62の母材となる材料の屈折率力 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ー）と、散乱粒子の粒子密度と、入射してから導光する距離とによって関連付けられる。 [0149] 本発明に従うバックライトユニットでは、図 19および図 20 (A)〜（C)に示されるように、導光板 62の 4つの側面の光入射面 62b〜62eから光を入射させる。ここで、導光板 62の光射出面 62aが正方形ではなく長方形である場合は、導光板 62の 4つの側面の光入射面 62b〜62eから光を入射させたときに、長手方向に平行な側面の光入射面 62dおよび 62eから入射する光が光射出面 62aの略中央から出射されるまでの導光長 (光路長）と、長手方向に垂直な側面の光入射面 62bおよび 62cから入射する光が光射出面 62aの略中央から出射されるまでの導光長が異なってしまう。そのため、導光板 62の長手方向の長さを L [m]、長手方向に垂直な方向（短手方向）の長 a

さを L [m]としたときに、これらの比 (L ZL )が大きすぎると、以下のような問題が起 b a b

こる。

[0150] まず、導光板 62の長手方向に平行な 2つの側面の光入射面 62dおよび 62eから入射した入射光のほとんどを光出射面 62aから出射させるために、上記式における L

G

にしを代入して上記式（1)に基づいて導光板 62に含ませる散乱粒子の粒子密度お b

よび散乱断面積を調整すると、長手方向に垂直な 2つの側面の光入射面 62bおよび 62cから入射した光の殆どが導光板 62の略中央に到達するまでに散乱してしまい、導光板 62の中央部まで到達する光が減少して輝度むらが発生する恐れがある。これに対し、導光板 62の長手方向に垂直な 2つの側面の光入射面 62bおよび 62c 力も入射した入射光のほとんどを光出射面 62aから出射させるために、上記式における L にしを代入して上記式（1)および（2)に基づいて導光板 62に含ませる散乱粒

G a

子の粒子密度および散乱断面積を調整すると、長手方向に平行な 2つの側面の光入射面 62dおよび 62eからそれぞれ入射した光に対して、導光板 62の中央部を通過して反対側の側面の光入射面から出射する光の割合が増加して、光利用効率が低下してしまう恐れがある。

[0151] そこで、本発明では、上記式（1)、（2)および (8)を共に満たすように、すなわち、

Φ -Ν -L ·Κの値が 1. 1以上 8. 2以下となり、かつ、導光板の長手方向の長さ Lと p G C a それに垂直な方向の長さ Lとの比 L /L力 ^以上 2以下となるように、導光板を構成 b a b

する。これにより、導光板の光利用効率が高められ、輝度の面内均一性の高い照明光が得られる。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)、（2)および (8)を満足するようにする理由である。

[0152] また、従来の平板状の導光板においては、光利用効率が最大になるように上記式に基づいて散乱粒子を混入させると、光射出面で輝度ムラが現れる。これは散乱粒子の存在により、入光面 (光入射面)である側面の近傍の光射出面から多くの入射光が出射してしまうためである。そこで、本発明の導光板は、光射出面と反対側の背面を四角錐形状に形成して、導光板の中央が厚くなるように、光射出面に対して背面を傾斜させている。これにより、導光板の側面の光入射面力も入射した光線のうち、傾斜した背面で全反射する光線の量が増加し、導光板の中央に向力う光線が増加する。また、導光板の背面を傾斜させることにより、光を入射させる側面の光入射面の近傍の光射出面や背面から、導光板の内部に入射した光が導光板の外部に漏れることが抑えられるので、入射光を導光板の中央付近まで導くことが可能となる。また、導光板の側面の光入射面力入射して中央部を通過した光線は、傾斜した背面によつて反射して光出射面から出射しやすくなるので、出射効率も向上する。

[0153] 従来のサイドライト型の導光板は、平板状、または、楔形 (導光する距離が増加するほど導光板の厚さが漸減する）の形状で形成されており、かかる導光板の一方の側面の光入射面または互いに対向する両方の側面の光入射面に光源が配置され、一方の側面の光入射面または両方の側面の光入射面力光が入射される。これに対して、本発明に従う導光板は、中心に対して点対称な形状（四角錐形)を有しているので、 4つの側面の光入射面のすべてから光を入射させることができる。したがって、使用する光源 (LED)の発光密度が従来と同一な場合は、本発明の導光板の内部には、従来よりも 4倍または 2倍の光を入射させることができる。それゆえ、本発明の導光板は、従来のサイドライト型の導光板に比べて高輝度を達成できる。

[0154] また、さらに、同一の発光密度で光源を配置させる場合、従来と同一の出射輝度を維持しながら導光板の厚さを 1Z4倍または 1Z2倍にすることができるので、従来に比べて薄型化を達成できる。

さらには、従来の導光板と同一の厚さで本発明の導光板を構成し、従来と同一の発光密度の光源を用いてバックライトユニットを構成した場合には、光源に投入する電力を従来よりも低減させても従来と同一の出射輝度を維持することができる。そのため、本発明の導光板を用いれば、光源 (LED)の数を増加させた場合、同一の駆動電力で駆動した場合は導光板の光利用効率が従来に比べて高い観点で省電力化は可能であるので、 LED—個の駆動電力を低減しすることで、より低消費電力にすることが可能になり、その結果、全体として、光源に投入する電力を削減でき、低消費電力化を達成できる。

[0155] また、本実施形態においては、導光板 62を、上述した導光板 18と同様の透明榭脂材料を用いて製造することができるが、同様に、上記の透明樹脂に可塑剤を混入して導光板を作製してもよい。

本実施形態のバックライトユニット 72では、図 16に示すバックライトユニット 60のように、入射される光をミキシングするための光混合部を導光板 62の 4つの側面 (光入射面） 62b〜62eに密着するように設けることもできる。光混合部は、透明な榭脂に、光を散乱する粒子が混入された柱状の光学部品として構成することができ、各 LEDから出射される光をミキシングして導光板の内部に入射させる機能を有する。

[0156] 本実施形態においても、上述したバックライトユニット 2および 60と同様の偏光分離フィルム 13および拡散フィルム 14を用いることができる。なお、ここでは、偏光分離フイルム 13と拡散フィルム 14を別部材として構成して、るが、偏光分離フィルム 13を拡散フィルム 14と一体にしてもよい。

また、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た力本発明はこれに限定されず、導光板 62の光射出面 62aの直上に配置しても良い

[0157] ついで、プリズムシート 74および 76について説明する。

図 18および図 19に示されるように、導光板 62と拡散フィルム 14の間に 2枚のプリズムシートが設けられている。プリズムシートは、透明なシートの表面上に複数の細長いプリズムを互いに平行に配列させることにより形成される光学部材であり、導光板 62 の光射出面力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。図示例のプリズムシート 74とプリズムシート 76とは、それぞれのプリズム列の延在する方向が互いに直交するように配置されている。また、プリズムシート 74および 76は、それぞれのプリズムの頂角が導光板 62の光出射面 62aに対して対向しな、ように配置される。これら 2枚のプリズムシート 74および 76の配置順序は特に限定されな、。

また、ここでは、複数の三角プリズムが透明な榭脂シート上に配置された 2枚のプリズムシート 74および 76を用いた力 2枚のプリズムシート 74および 76の代わりに、プリズムに類する光学素子が規則的に配置されたシートを用いても良い。また、レンズ効果を有する素子、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光学素子を規則的に備えるシートをプリズムシートの代わりに用いることもできる。

[0158] 本実施形態では、 2枚のプリズムシート 74および 76を用いてバックライトユニット 72 を構成した力どちら力 1枚のプリズムシートだけを用いてバックライトユニット 72を構成しても良い。また、 2枚のプリズムシート 74および 76に代えて、図 21に示されるような、透明な榭脂製シート 82の表面上に、多数のピラミッド型のプリズム 84が規則的に配置されたピラミッド型プリズムシート 80を用いてバックライトユニットを構成することもできる。このようなピラミッド型プリズムシート 80を用いることによって、 4つの側面から光を入射させる本発明に従う導光板の光射出面から出射する照明光に対して最適な集光効果が得られ、且つ、ノックライトユニットの部品点数を削減することができる。

[0159] 次に、バックライトユニット 72の反射シート 64について説明する。

反射シート 64は、導光板 62の背面 62kから漏洩する光を反射して、再び、導光板 62に入射させるために設けられており、光の利用効率を向上させることができる。反射シート 64は、導光板 62の背面 62kに対応した形状で、背面 62kを構成する各傾斜面 62f〜62iをそれぞれ覆うように形成される。図 18では、導光板 62の背面 62kが四角錐形状に形成されているので、反射シート 64も同様に四角錐形状に形成されている。なお、前述したように、導光板 62の背面 62kの各傾斜面 62f〜62iを曲面で形成した場合には、反射シート 64も同様に曲面で形成される。また、導光板 62の背面 62kの各傾斜面 62f〜62iの接続部分を曲面で形成する場合は、反射シート 64の、各傾斜面の接続部分に対応する部分も曲面で形成される。なお、図 18および図 19 に示す反射シート 64は、図 16に示す反射シート 64と同様のものを用いることができる。 [0160] つぎに、拡散フィルム 14について説明する。

拡散フィルム 14は、図 18および図 19に示されるように、偏光分離フィルム 13とプリズムシート 74との間に配置される。なお、図 18および図 19に示す拡散フィルム 14は、図 16に示す拡散フィルム 14と同様のものを用いることができる。

[0161] 図 18および図 19では、拡散フィルム 14を偏光分離フィルム 13とプリズムシート 74 との間に配置した力拡散フィルム 14の配置位置は特に限定されず、導光板 62とプリズムシート 76との間に配置しても良い。

このように導光板 62とプリズムシート 76の間に拡散フィルム 14を配置する場合には、拡散フィルム 14は、導光板 62の光射出面に密着することなぐ所定の距離だけ離して配置されてもよぐその距離は導光板 62の光射出面力の光量分布に応じて適宜変更することができる。

このように拡散フィルム 14を導光板 62の光射出面力も所定の間隔だけ離すことにより、導光板 62の光射出面力も射出する光が、光射出面と拡散フィルム 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。

拡散フィルム 14を導光板 62の光射出面力も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と導光板 62との間にスぺーサを設ける方法などを用いることができる。

[0162] つぎに、図 18および図 19に示す構造を有するバックライトユニットの照明光の輝度分布をシミュレーションにより求めた。その結果を本発明の実施例 21として図 22に示す。また、図 22には、本発明の実施例 21に対する比較のために、平板状の導光板を用い、その導光板の対向する 2つの側面に光源を配置した以外は図 18と同様の構造を有するバックライトユニット (比較例 21とする）の照明光の輝度分布をシミュレーシヨンにより求めた結果と、平板状の導光板を用いた以外は図 18と同様の構造を有するノックライトユニット (比較例 22とする）の照明光の輝度分布をシミュレーションにより求めた結果も示している。図 22において、横軸は、ノックライトユニットの短辺方向の一方の端部から他方の端部までの距離を示しており、縦軸は、ノックライトュニットの光射出面の輝度を示している。図 22に示したグラフは、 22インチ (約 56cm)サイズの導光板を用いた場合のシミュレーシヨン結果である。図 22のグラフから、本発明に従う実施例 21のバックライトュ- ットは、比較例 21の、導光板の 2つの側面力光を入射させるタイプのノックライトュニットの約 2倍の輝度を達成することができることがわかる。また、本発明に従う実施例 21のバックライトユニットは、平板状の導光板を用いて 4つの側面力も光を入射させた比較例 22のバックライトユニットに比べて、輝度むらが抑制されている。

[0163] また、図 18および図 19に示すバックライトユニット 72の導光板 62の背面 62kの頂点部分を曲面で形成した場合の照明光の輝度分布をシミュレーションにより求めた。その結果を図 23に分布 Aで示す。図 23に示すグラフでは、図 22に示したグラフと同様に、横軸は、バックライトユニットの短辺方向の一方の端部から他方の端部までの距離を示し、縦軸は、ノックライトユニットの光射出面の輝度を示している。また、図 2 3には、導光板の背面の頂点部分を曲面で形成していない本発明に従うバックライトユニットの照明光の輝度分布（分布 B)も示している。このグラフから、図 18および図 1 9に示される形状の導光板の背面の頂点部分を曲面形状で形成することによって、ノックライトユニットの光射出面の中心部での輝度むらが改善されていることがわかる

[0164] つぎに、本発明に従う導光板の光射出面の大きさと、その導光板を用いてバックライトユニットを構成したときに、目標の照度を得るために導光板の側面力入射させるのに必要な発光密度との関係を示すグラフを本発明の実施例 31として図 24に示した。また、比較のために、平板状の導光板を用い、その導光板の互いに対向する 2つの側面力光を入射させるノックライトユニット（比較例 31とする）についてのグラフも示した。ここで、発光密度の算出条件は、導光板の長手方向の長さ Laと、それに垂直な方向の長さ Lとの比 L /Lを 1. 78とし、導光板の光利用効率 pを 0. 8、目標照

b a b

度 Eを 25000[lx]、導光板の厚さ tを 1. 0 [mm]として、上記式に基づいて算出した

[0165] 図 24からわ力るように、発光密度が 0. 5 [lmZmm²]の LED (1. 0[lm]程度の汎用のチップ型 LED)を光源として使用する場合、比較例 31のバックライトユニットの最大サイズは 2インチ (約 5センチ)であるのに対し、本発明の実施例 31のバックライトュニットの最大サイズは 4インチ (約 10センチ）となる。また、発光密度が 2. 5 [lm/mm 2]の LED (5. 0[lm]程度の高輝度タイプのチップ型 LED)を光源として使用する場合は、比較例 31のノックライトユニットの最大サイズは 10インチ (約 25センチ)であるのに対し、本発明の実施例 31のバックライトユニットの最大サイズは 20インチ (約 50 センチ）となる。このように、同じ発光密度の光源を用いた場合であっても、本発明によれば、従来よりも照明面積の大きなバックライトユニットを実現することができる。また、更には、発光密度が 10. 0[11117111111²]の1^：0 (20. 0[lm]程度の超高輝度タイプのチップ型 LED)を光源として使用すれば、軽量で輝度むらが抑制された、最大サイズが 80インチ (約 203センチ）の超大型のバックライトユニットを実現することができる。

[0166] 以上、本発明に係るノックライトユニットおよびその構成部品について詳細に説明したが、本発明においては、ノックライトユニットの導光板の光射出面側に配置される光学部品の配置順序は特に限定されない。例えば、導光板の光射出面上に、 1枚のプリズムシート、拡散フィルム、偏光分離フィルムをこの順で配置してバックライトュ- ットを構成してもよいし、導光板の光射出面上に、拡散フィルム、 2枚のプリズムシート、偏光分離フィルムをこの順で配置したり、導光板の光射出面上に、上述したビラミツド型プリズムシート、拡散フィルム、偏光分離フィルムをこの順で配置してバックライトユニットを構成しても良い。また、前述したように、導光板の光射出面上に偏光分離フイルムを一体で形成した場合には、その偏光分離フィルムの上に、 2枚のプリズムシートを配置したり、 1枚のピラミッド型プリズムシートを配置してバックライトユニットを構成することちでさる。

[0167] 以上、本発明の導光板、導光板組立体、面状照明装置、および液晶表示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。

産業上の利用可能性本発明の導光板は、均一で照明面積の大きな面状照明光を出射させることができる。それゆえ、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などに用いられる導光板として用いることができる。

また、本発明の導光板組立体は、光利用効率、および正面輝度を最大化することができる。それゆえ、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などに用いられる導光板組立体として用いることができる。

また、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、液晶表示装置の薄型、軽量、大画面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に用いられる面状照明装置などとして用いることができる。

また、本発明の液晶表示装置は、薄型、軽量、大画面の液晶表示装置などとして用!/、ることができる。

Claims

請求の範囲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を有し、前記厚みは前記光入射端部力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、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≤ΦΝ L K ≤8. 2 · · · (1)

P G C

0. 005≤Κ ≤0. 1 · · · (2)

c

55° ≤ Θ≤80° · · · (3)

0° ≤ Θ ≤15° かつ 30° ≤ Θ ≤45° · · · (4)

1 2

P

G

最大厚みとなる部分までの入射方向に沿った長さ、 Kは補正係数を表し、上記式（3

C

)中、 0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、 0 は前記プリズムの頂角の頂点力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 は前記垂線と前記長さの異なる直線のうち他方

2

の直線とが成す角度を表す。

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、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を有する光線が前

0

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 /m²]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。

[数 7]

Φ

Ρ( ) = Po exp (5)

[数 8]

S(。） (6)

0≤S < 20 · · · (7)

[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、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。

[12] 光源の光を面状の光に変換するための透明な榭脂製の導光板であって、

外形形状が矩形状の光射出面と、

前記光射出面の四辺にそれぞれ接続され、前記光射出面と略直交する 4つの光入射面と、

前記光射出面の反対側の面であって、前記 4つの光入射面から中央に向かうに従つて前記光射出面力遠ざ力るように傾斜する 4つの傾斜面力構成される背面とを有し、

前記 4つの光入射面にお!、て最小厚みとなり、前記 4つの光入射面の中央にお!ヽて最大厚みとなることを特徴とする導光板。

[13] さらに、内部に多数の散乱粒子を含み、

前記光射出面の一辺の長さを L、当該一辺に直交する方向の辺の長さを Lとし、 a b 前記散乱粒子の散乱断面積を Φ、前記散乱粒子の密度を Ν、補正係数を Κ、対向

P c する 2つの前記光入射面間の光の入射方向の距離の長い方の半分の長さを Lとし

G

たときに、下記式（1)、（2)および (8)を共に満足する請求項 12に記載の導光板。

1. 1≤ΦΝ L Κ ≤8. 2 · · · (1)

P G C

0. 005≤Κ ≤0. 1 · · · (2)

c

1≤L /L≤2 · · · (8)

a b

[14] 前記 4つの傾斜面が、それぞれ平坦に形成されている請求項 12または 13に記載の導光板。

[15] 前記背面の略中央が、曲面状に形成されている請求項 12〜14のいずれかに記載の導光板。

[16] 前記背面を構成する前記 4つの傾斜面の接続部分が、曲面で形成されて、る請求項 12〜 15のいずれかに記載の導光板。

[17] 前記最大厚み D と前記最小厚み D の比が、下記式（9)を満足する請求項 12〜 max min

16のいずれかに記載の導光板。

1 < (Dmax/Dmin)≤ 4 · · · (9)

[18] 面状の照明光を発生させるための面状照明装置であって、

請求項 12〜 17のいずれかに記載の導光板と、

前記導光板の前記 4つの光入射面に対向して配置される 4つの光源とを備える面状照明装置。

[19] 前記 4つの光源は、それぞれ、複数の白色の発光ダイオードを備える請求項 18に記載の面状照明装置。

[20] 前記発光ダイオードの発光密度は、 2. 0[lmZmm²]以上である請求項 19に記載の面状照明装置。

[21] さらに、透明な榭脂製のシートの表面上に複数の角錐形状のプリズムが規則的に配置されたプリズムシートを前記導光板の光射出面側に備える請求項 18〜20のいずれかに記載の面状照明装置。

[22] 前記プリズムシートは、平行に配列された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、

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、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)を満たす請求項 21に記載の面状照明装置。

55° ≤ Θ≤80° · · · (3)

0° ≤ Θ ≤15° かつ 30° ≤ Θ ≤45° · · · (4)

1 2

ここで、上記式（3)中、 0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 は前記プリズムの頂角の頂点力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 は前記垂線と前記長さの異

2

なる直線のうち他方の直線とが成す角度を表す。

請求項 10〜： L 1および請求項 18〜22のいずれかに記載の面状照明装置と、前記面状照明装置の光射出面側に配置される液晶表示パネルと、

前記記液晶表示パネルを駆動するための駆動ユニットとを有する液晶表示装置。