WO2016132997A1 - 導光板、面光源装置、透過型表示装置 - Google Patents

導光板、面光源装置、透過型表示装置 Download PDF

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guide plate
light guide
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side unit
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英司 浅野
児玉 大二郎
松本 和樹
恵子 北野
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Definitions

  • the present invention relates to a light guide plate, a surface light source device, and a transmissive display device.
  • a transmissive display device that displays an image by illuminating a transmissive display unit such as an LCD (Liquid Crystal Display) panel from the back with a surface light source device (backlight) is known.
  • Surface light source devices are broadly classified into a direct type in which a light source is arranged directly under an optical member such as various optical sheets and an edge light type in which a light source is arranged on a side surface side of the optical member.
  • the edge light type surface light source device has the advantage that the surface light source device can be made thinner than the direct type because the light source is disposed on the side surface side of the optical member such as a light guide plate. Widely used in recent years.
  • a light source is disposed at a position facing a light incident surface that is a side surface of a light guide plate, and light emitted from the light source enters the light guide plate from the light incident surface, While repeating reflection at the light exit surface and the back surface facing this, the light travels from the light entrance surface to the surface facing it in the direction perpendicular to the light entrance surface (light guide direction). Then, by changing the traveling direction of the light according to the diffusion pattern or prism shape provided on the back surface of the light guide plate, light is gradually emitted from each position along the light guide direction of the light exit surface to the LCD panel side.
  • Patent Document 1 For example, Patent Document 1.
  • a unit optical shape that is convex on the light exit surface of the light guide plate and extends in the light guide direction is formed, and a cross section of the unit optical shape in a cross section orthogonal to the light guide direction is formed in a pentagon shape.
  • the in-plane variation in brightness in the vicinity of the light incident surface side of the display surface is made inconspicuous.
  • the directivity of light inside the light guide plate is easily maintained. As a result, stripe-like unevenness may be confirmed in the central portion of the light exit surface, or brightness unevenness (hot spot) may be confirmed in the vicinity of the light incident surface.
  • An object of the present invention is to provide a light guide plate, a surface light source device, and a transmissive display device that can suppress generation of streaky unevenness and hot spots.
  • the present invention solves the above problems by the following means.
  • symbol corresponding to embodiment of this invention is attached
  • the invention of claim 1 has a light incident surface (13a) on which light is incident, a light exit surface (13c) that intersects the light incident surface and emits light, and a back surface (13d) that faces the light exit surface.
  • a light guide plate (13) that emits light incident from the light incident surface in the light guide direction and exits from the light exit surface, and the light exit side unit optical shape (135) is disposed on the light exit surface.
  • the bottom portion (135c) is formed into a concave curved surface (135a) that is concave on the back surface side, and from both end portions of the concave curved surface in the arrangement direction, from the edge that starts to be depressed from the light exit surface
  • the light emission surface has an inclined surface (135b) inclined toward the bottom side, and
  • the width in the arrangement direction of the unit optical shapes is W21
  • the maximum inclination angle ⁇ of the inclined surface with respect to the light exit surface satisfies 20 ° ⁇ ⁇ ⁇ 45 °
  • the curvature radius r of the concave curved surface is r ⁇ W21. / (4 ⁇ sin ⁇ ) is satisfied, the light guide plate (13).
  • a flat portion (136) substantially parallel to the light output surface is provided between the light output side unit optical shapes (135) adjacent to each other. ) Is provided.
  • the flat portion (136) has a width dimension W23 in the arrangement direction of the light output side unit optical shape (135) of 0.5 ⁇ m ⁇
  • the light guide plate is characterized in that W23 ⁇ 2.5 ⁇ m.
  • the flat portion (136) has a width dimension W23 in the arrangement direction of the light output side unit optical shape (135) of 0.5 ⁇ m ⁇
  • the light guide plate is characterized in that W23 ⁇ 2.0 ⁇ m.
  • the invention of claim 6 is the light guide plate (13) according to any one of claims 3 to 5, wherein a part of the plurality of flat portions (136) is the other in the thickness direction.
  • the light guide plate is characterized in that the height is different from that of the flat portion.
  • the invention according to claim 7 is the light guide plate according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of back side unit optical shapes (131) are arranged in the light guide direction on the back surface (13d).
  • the back side unit optical shape is convex on the back side, the first inclined surface portion (132) located on the light incident surface (13a) side, and the light incident on the other side opposite thereto.
  • the invention of claim 8 is provided at a position facing the light guide plate (13) according to any one of claims 1 to 7 and the light incident surface (13a) of the light guide plate.
  • a surface light source device (10) comprising: a deflecting optical sheet (15) having a deflecting action toward a decreasing direction.
  • the invention of claim 9 is a transmissive display device (1) comprising: the surface light source device (10) according to claim 8; and a transmissive display unit (11) illuminated from the back side by the surface light source device. It is.
  • the present invention there is an effect that it is possible to provide a light guide plate, a surface light source device, and a transmissive display device that can suppress generation of streaky unevenness and hot spots.
  • FIG. It is a figure which shows the model of the light-guide plate of each Example used for simulation, and each comparative example. It is a figure which shows the evaluation result of the stripe nonuniformity by the simulation of the light-guide plate of Example 2, the comparative example 4, and the comparative example 5.
  • FIG. It is a figure explaining the shape of the light-guide plate 13 of 2nd Embodiment. It is a figure explaining the detail of the light emission side unit optical shape 135 of 2nd Embodiment. It is a figure which shows the shape of the light emission surface of the light-guide plate of a comparative example. It is a figure which shows the state of the vibration test of the test body used for evaluation. It is the figure which put together the evaluation result of each test body.
  • FIG. It is a figure explaining the light emission side unit optical shape 135 of a deformation
  • FIG. It is a figure explaining the light emission side unit optical shape 135 of a deformation
  • FIG. 1 is the figure shown typically, and the magnitude
  • the terms “plate”, “sheet”, and the like are used, but these are generally used in the order of thickness, “plate”, “sheet”, “film”. Above all, it uses it. However, there is no technical meaning in such proper use, so these terms can be replaced as appropriate. Numerical values such as dimensions and material names of the respective members described in the present specification are examples of the embodiment, and the present invention is not limited thereto, and may be appropriately selected and used.
  • the sheet surface is the planar direction of the sheet (plate, film) when viewed as the entire sheet (plate, film) in each sheet (plate, film). It is assumed that the surface to be
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a transmissive display device 1 according to the present embodiment.
  • the transmissive display device 1 of the present embodiment includes an LCD panel 11 and a surface light source device 10.
  • the transmissive display device 1 illuminates the LCD panel 11 with the surface light source device 10 from the back side, and displays video information formed on the LCD panel 11.
  • the transmissive display device 1 is parallel to the screen of the transmissive display device 1 and orthogonal to each other.
  • the directions are the X direction (X1-X2 direction) and the Y direction (Y1-Y2 direction), and the direction orthogonal to the screen of the transmissive display device 1 is the Z direction (Z1-Z2 direction).
  • the Z1 side is the back side
  • the Z2 side is the observer side.
  • the screen of the transmissive display device 1 of the present embodiment corresponds to the surface 11a closest to the viewer (hereinafter referred to as a display surface) 11a of the LCD panel 11, and the “front direction” of the transmissive display device 1 is the display.
  • the normal direction of the surface 11a is parallel to the Z direction, and coincides with the normal direction to the sheet surface of the prism sheet 15 to be described later, the normal direction to the plate surface of the light guide plate 13, and the like.
  • the LCD panel 11 is a transmissive display unit that is formed of a transmissive liquid crystal display element and forms video information on its display surface.
  • the LCD panel 11 has a substantially flat plate shape.
  • the outer shape of the LCD panel 11 and the display surface 11a are rectangular when viewed from the Z direction, and have two opposite sides parallel to the X direction and two opposite sides parallel to the Y direction.
  • the surface light source device 10 is a device that illuminates the LCD panel 11 from the back side, and includes a light source unit 12, a light guide plate 13, a reflection sheet 14, a prism sheet 15, and a light diffusion sheet 16.
  • the surface light source device 10 is a so-called edge light type surface light source device (backlight).
  • the light guide plate 13, the reflection sheet 14, the prism sheet 15, the light diffusion sheet 16, etc. that constitute the surface light source device 10 are rectangular when viewed from the front direction (Z direction) and are opposed to two sides parallel to the X direction. And two opposite sides parallel to the Y direction.
  • the light source unit 12 is a part that emits light that illuminates the LCD panel 11.
  • the light source unit 12 is disposed along the Y direction at a position facing the light incident surface 13a that is one end surface (X1 side) of the light guide plate 13 in the X direction (X1 side).
  • the light source unit 12 is formed by arranging a plurality of point light sources 121 at predetermined intervals in the Y direction.
  • the point light source 121 uses an LED (Light Emitting Diode) light source.
  • the light source unit 12 may be, for example, a line light source such as a cold cathode tube, or may have a form in which a light source is disposed on an end surface of a light guide extending in the Y direction. Further, from the viewpoint of improving the utilization efficiency of light emitted from the light source unit 12, a reflection plate (not shown) may be provided so as to cover the outside of the light source unit 12.
  • the light guide plate 13 is a substantially flat member that guides light.
  • the light incident surface 13a and the opposing surface 13b are located at both ends of the light guide plate 13 in the X direction (X1 side end, X2 side end) and from the normal direction (Z direction) of the plate surface. They are two sides extending in parallel to the Y direction as viewed.
  • the plate surface of the light guide plate 13 is parallel to the XY plane, and the light output surface 13c is a surface parallel to the plate surface.
  • the light guide plate 13 allows light emitted from the light source unit 12 to be incident from the light incident surface 13a, and is totally reflected by the light output surface 13c and the back surface 13d, to the opposite surface 13b side (X2 side) facing the light incident surface 13a.
  • the light is appropriately emitted from the light exit surface 13c to the prism sheet 15 side (Z2 side) while being guided mainly in the X direction.
  • each part of the light guide plate 13 will be described.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the shape of the light guide plate 13 of the present embodiment.
  • FIG. 2A is a diagram for explaining the light exit side unit optical shape 135
  • FIG. 2B is a diagram for explaining the back side unit optical shape 131.
  • FIG. 2A a part of the cross section parallel to the YZ plane of the light guide plate 13 is shown enlarged
  • FIG. 2B a part of the cross section parallel to the XZ plane of the light guide plate 13 is enlarged.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating details of the light exit side unit optical shape 135 of the present embodiment. In FIG. 3, a part of a cross section parallel to the YZ plane of the light guide plate 13 shown in FIG. FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the back-side unit optical shape 131 of the present embodiment.
  • the light guide plate 13 is formed by arranging a plurality of light output side unit optical shapes 135 on the light output surface 13c, and formed by arranging a plurality of back side unit optical shapes 131 on the back surface 13d. ing.
  • the light exit side unit optical shape 135 is formed in a groove shape recessed from the light exit surface side (LCD panel 11 side, Z2 side), and is in the X direction (light guide direction). ) And are arranged adjacent to each other in the Y direction.
  • the light exit side unit optical shape 135 is formed with a concave curved surface 135a which is concave on the back surface 13d side at the groove-shaped bottom portion 135c, and the concave curved surface 135a.
  • Flat inclined surfaces 135b that are inclined from the groove-shaped edge portion 135d toward the bottom portion 135c are formed at both ends in the Y direction.
  • the light exit side unit optical shape 135 is formed symmetrically with respect to a line passing through the bottom portion 135c and parallel to the thickness direction (Z direction).
  • the arrangement pitch of the light output side unit optical shapes 135 is P2, and the width in the arrangement direction (Y direction) of the light output side unit optical shapes 135 is W21.
  • a surface in contact with the inclined surface 135b of the light output side unit optical shape 135 and a light output surface 13c of the light guide plate 13 (a light output side plate surface of the light guide plate 13, a surface parallel to the XY plane, a one-dot chain line in FIG. 3).
  • the maximum inclination angle formed is ⁇ .
  • a distance from the light exit surface 13c of the light guide plate 13 (plate surface on the light exit side of the light guide plate 13, a plane parallel to the XY plane, one-dot chain line in FIG. 3) to the bottom portion 135c of the light exit side unit optical shape 135 (hereinafter, The depth of the light-emitting side unit optical shape 135) is h.
  • the width in the arrangement direction (Y direction) of the concave curved surface 135a formed in the light exit side unit optical shape 135 is W22.
  • the arrangement pitch P2 is preferably about 10 to 100 ⁇ m. If the arrangement pitch P2 is smaller than this range, it is difficult to manufacture the light output side unit optical shape 135, and the designed shape cannot be obtained. Further, if the arrangement pitch P2 is larger than this range, moire with the pixels of the LCD panel 11 is likely to occur, or the pitch of the light output side unit optical shape 135 is easily recognized in the usage state as the surface light source device 10 or the like. It becomes. Therefore, the arrangement pitch P2 is preferably in the above range.
  • the light output side unit optical shape 135 of the present embodiment is formed such that the maximum inclination angle ⁇ formed by the surface in contact with the inclined surface 135b and the light output surface 13c satisfies 20 ° ⁇ ⁇ ⁇ 45 °. Further, the radius of curvature r [ ⁇ m] of the concave curved surface 135a of the light emitting side unit shape 135 is formed so as to satisfy r ⁇ W21 / (4 ⁇ sin ⁇ ). In the cross section shown in FIG.
  • the curvature radius r described above includes the bottom 135c, a point on the concave curved surface 135a that is 5 ⁇ m away from the bottom 135c in the Y1 direction, and a point on the concave curved surface 135a that is 5 ⁇ m apart in the Y2 direction.
  • the radius of the concave curved surface 135a obtained from the three points.
  • the center of the above-described curvature radius is located on the Z2 side with respect to the light exit surface 13 c of the light guide plate 13.
  • a light exit side unit optical shape in which the cross-sectional shape on the YZ plane is formed in a convex shape such as a pentagon is formed.
  • the in-plane variation in brightness in the vicinity of the light incident surface side is made inconspicuous.
  • the directivity of light inside the light guide plate is easily maintained. Therefore, when color unevenness or brightness unevenness exists in each LED used in the light source unit, streaky unevenness is confirmed in the central portion of the light exit surface, or brightness unevenness (hot spot) near the light entrance surface. May have been confirmed.
  • the light guide plate 13 of the present embodiment is provided with the light exit side unit optical shape 135 composed of the concave curved surface 135a and the inclined surface 135b, and the radius of curvature of the light output side unit optical shape 135 is provided. r and the maximum inclination angle ⁇ are formed so as to satisfy the above numerical ranges.
  • the light guide plate 13 of the present embodiment can spread light guided in the light guide plate in the Y direction and emit light, and the LEDs used in the light source unit 12 have color unevenness and brightness unevenness.
  • the ratio R satisfies the numerical range described above, the above-described streaky unevenness and hot spot suppression effect can be more effectively achieved. If the ratio R is less than 50%, the width W22 of the concave curved surface 135a with respect to the width W21 of the light-emitting side unit optical shape 135 becomes too small, and the light cannot be sufficiently spread in the Y direction. Unevenness occurs, which is not desirable.
  • the back unit optical shape 131 is a columnar shape that is convex on the back side (Z1 side), and the longitudinal direction (ridge line direction) is the Y direction. A plurality are arranged in the X direction, which is the light direction.
  • the back-side unit optical shape 131 has a substantially trapezoidal cross-sectional shape in a cross section (XZ plane) in a direction parallel to the arrangement direction and orthogonal to the plate surface of the light guide plate 13. is there.
  • the back side unit optical shape 131 is located on the light incident surface side (X1 side) and the second inclined surface portion 132, and is located on the opposite surface side (X2 side), and totally reflects at least part of the incident light.
  • the first inclined surface portion 132 forms an angle ⁇ with the plate surface of the light guide plate 13 (a surface parallel to the light exit surface 13c, a surface parallel to the XY plane).
  • the second inclined surface portion 133 forms an angle ⁇ with the plate surface of the light guide plate 13 (a surface parallel to the light output surface 13c, a surface parallel to the XY plane).
  • the angles ⁇ and ⁇ are ⁇ ⁇ .
  • the first inclined surface portion 132 is located on the light incident surface 13a side in the rear unit optical shape 131, and is inclined so that the opposite surface side (top surface portion side) end portion is on the rear surface side with respect to the light incident surface side end portion.
  • light that is guided from the light incident surface 13a side to the opposing surface 13b side is not easily incident on the first inclined surface portion 132.
  • the second inclined surface portion 133 receives a part of the light guided through the light guide plate 13 and totally reflects at least a part of the incident light. Then, when the light is totally reflected by the second inclined surface portion 133, the traveling direction of the light is changed in a direction in which the incident angle of the light with respect to the light exit surface 13c (a surface parallel to the XY plane) decreases. Therefore, from the viewpoint of improving both the uniformity of brightness in the light guide direction and the light extraction efficiency, the angle ⁇ preferably satisfies 1 ° ⁇ ⁇ 5 °.
  • the angle ⁇ preferably satisfies 1 ° ⁇ ⁇ 5 °.
  • the top surface portion 134 has a plurality of surfaces with different heights h to the back surface side (Z1 side).
  • the height h to the back side (Z1 side) refers to a plane parallel to the plate surface of the light guide plate 13 (parallel to the light exit surface 13c), passing through the point v located at the valley bottom between the back side unit optical shapes 131. It is assumed that the dimension is from the surface to the back side (Z1 side).
  • the top surface part 134 shown in FIG. 4 has surfaces 134a, 134b, 134c, and 134d.
  • the surfaces 134a to 134d are surfaces parallel to the light exit surface 13c (the plate surface of the light guide plate 13), and the longitudinal direction (Y direction) of the back side unit optical shape 131 is the longitudinal direction, and the back side unit optical shape 131 They are arranged along the arrangement direction (X direction). Further, the surfaces 134a to 134d have different heights h to the back side.
  • the height h to the back side of the surface 134a located closest to the first slope portion 132 side is the smallest, and the second slope portion 133 side (opposite surface side) , X2 side), the height h toward the back side gradually increases, and the height h toward the back side of the surface 134d located closest to the second slope portion 133 side increases.
  • the top surface portion 134 has a stepped shape along the arrangement direction by having these surfaces 134a to 134d. The difference in height h from the back surface to the back surface may be constant or different.
  • a slope 134e is formed between the surfaces 134a to 134d.
  • the inclined surface 134e is an inclined surface that forms an angle ⁇ with the plate surface of the light guide plate 13 (a surface parallel to the XY plane) and is parallel to the first inclined surface portion 132.
  • the reflective sheet 14 arrange
  • the back surface 13d of the light guide plate 13 can be reduced, and optical adhesion between the light guide plate 13 and the reflection sheet 14 can be suppressed.
  • the surfaces 134a to 134d are described with an example in which the width in the arrangement direction is equal, but the width in the arrangement direction may not be equal.
  • FIG. 5 is a diagram showing the shape of each part in the arrangement direction of the back side unit optical shape 131 of the present embodiment.
  • 5A shows the vicinity of the light incident surface 13a
  • FIG. 5B shows the center in the arrangement direction
  • FIG. 5C shows the vicinity of the facing surface 13b.
  • the width W1 of the back-side unit optical shapes 131 is assumed to be the dimension Wa of the top surface part 134, and the dimension Wb occupied by the first slope part 132 and the second slope part 133.
  • the rear unit optical shape 131 has a constant arrangement pitch P1, width W1, and angles ⁇ , ⁇ in the arrangement direction.
  • the ratio Wb / W1 of the dimension Wb of the first inclined surface portion 132 and the second inclined surface portion 133 with respect to the width W1 of the back unit optical shape 131 increases as the distance from the light incident surface 13a increases in the arrangement direction.
  • the ratio Wa / W1 of the dimension Wa of the top surface portion 134 to the width W1 of the back unit optical shape 131 decreases as the distance from the light incident surface 13a increases in the arrangement direction.
  • the ratio Wa / W1 occupied by the dimension Wa of the top surface portion 134 with respect to the width W1 of the back unit optical shape 131 is large.
  • the ratio Wb / W1 occupied by the dimension Wb of the first slope portion 132 and the second slope portion 133 is small with respect to the width W1 of the back unit optical shape 131.
  • the ratio Wa / W1 gradually decreases and the ratio Wb / W1 increases.
  • the ratio Wb / W1 is large and the ratio Wa / W1 is small in the vicinity of the facing surface 13b.
  • the ratio Wb / W1 is about 20/100 on the most incident surface side (X1 side) and about 80/100 on the most opposed surface side (X2 side).
  • the present invention is not limited to this, and the ratio Wb / W1 can be appropriately set according to the desired optical performance and the like, and is about 10/100 on the most light incident surface side and about 90/100 on the most opposite surface side. If it is in such a range, you may set suitably.
  • the arrangement pitch P1 (width W1) and the angles ⁇ and ⁇ are constant, and as shown in FIG. 5, the top surface portion 134 is moved toward the opposite surface side (X2 side).
  • the number of surfaces to be formed is reduced, and the ratio of the width Wb of both slope portions (particularly, the second slope portion 133) to the width W1 of the back unit optical shape 131 is increased.
  • the present invention is not limited thereto, and the dimension Wa of the top surface portion 134 may be adjusted by making the number of surfaces forming the top surface portion 134 constant and adjusting the width of each surface.
  • the width Wa of the top surface portion 134 is sufficiently small on the most facing surface side and in the vicinity thereof, and the influence of the optical contact between the reflection sheet 14 and the top surface portion 134 is small, so that it is located on the most facing surface side and in the vicinity thereof.
  • the top surface part 134 is good also as a form formed from one surface.
  • the surface with the highest height h to the back side is a contact portion with the reflection sheet 14.
  • the surface 134d is a contact portion.
  • the width of the contact portion (surface 134d having the highest height on the back side) with respect to the arrangement pitch P1 of the back side unit optical shape 131 is Wc
  • the ratio Wc / P1 is 0.09 ⁇ Wc / P1 ⁇ 0. .40 is preferable from the viewpoint of preventing optical adhesion between the reflection sheet 14 and the light guide plate 13.
  • a smaller value of the ratio Wc / P1 is more effective in suppressing optical adhesion.
  • Wc / P1 ⁇ 0.09 the size of the contact portion (surface 134d) is small, and the contact portion of the back unit optical shape 131 is likely to be damaged, or a guide having such a contact portion is used. There is a problem that it becomes difficult to manufacture the optical plate 13 or the production cost increases. Further, there is a possibility of damaging the reflection sheet 14. Further, if Wc / P1> 0.40, there is a problem that the size of the contact portion is large, the contact area between the light guide plate 13 and the reflection sheet 14 is large, and optical adhesion is likely to occur. Therefore, the ratio Wc / P1 preferably satisfies 0.09 ⁇ Wc / P1 ⁇ 0.40.
  • the width Wa of the top surface portion 134 with respect to the width W1 (arrangement pitch P1) of the back-side unit optical shape 131 decreases as the distance from the light source unit 12 increases along the light guide direction. It has become.
  • the ratio Wc / P1 is constant or substantially constant along the light guide direction. Not only this but ratio Wc / P1 is good also as a form which changes along a light guide direction.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of how light is guided in the light guide plate 13 of the embodiment.
  • the top surface portion 134 of the light guide plate 13 has a stepped shape in which the height h gradually increases from the surface 134a located on the light incident surface side toward the opposite surface side toward the opposite surface side, and an inclined surface 134e located between the surfaces. Is at an angle ⁇ with the surface parallel to the light exit surface 13c, the light guided from the light incident surface side is not easily incident, and even if it is incident, the effect is small. Therefore, the top surface portion 134 of the present embodiment is substantially equal to the top surface portion formed of one surface parallel to the light exit surface 13c in terms of optical design. Therefore, according to the present embodiment, as shown in FIG.
  • the light L2 incident on the top surface part 134 can be totally reflected, and light traveling in a direction outside the optical design hardly occurs. Therefore, the light guide plate 13 with high brightness in-plane uniformity, the surface light source device 10, and the transmissive display device 1 can be obtained.
  • the light guide plate 13 of the present embodiment produces a molding die for shaping the back-side unit optical shape 131 with a cutting tool or the like, and a molding die for shaping the light-emitting side unit optical shape 135, and uses these molding dies. And formed by extrusion molding or injection molding.
  • the thermoplastic resin to be used is not particularly limited as long as it has high light transmittance, and examples thereof include acrylic resins, COP (cycloolefin polymer) resins, and PC resins.
  • the light guide plate 13 is not limited to this, and the back side unit optical shape 131 and the light exit side unit optical shape 135 are integrally formed on both surfaces of a sheet-like member formed by extrusion molding or the like by an ultraviolet molding method. Also good.
  • the reflection sheet 14 is a sheet-like member capable of reflecting light, and is disposed on the back side (Z1 side) of the light guide plate 13.
  • the reflection sheet 14 has a function of reflecting light traveling from the light guide plate 13 toward the Z1 side and directing the light into the light guide plate 13.
  • the reflecting sheet 14 preferably has mainly specular reflectivity (regular reflectivity) from the viewpoint of increasing the light use efficiency and the like.
  • the reflection sheet 14 is, for example, a sheet-like member having at least a reflection surface (surface on the light guide plate 13 side) formed of a material having a high reflectance such as a metal, or a thin film formed of a material having a high reflectance (for example, A sheet-like member containing a metal thin film as a surface layer can be used.
  • the reflective sheet 14 may be, for example, a sheet-like member made of a white resin having mainly diffuse reflectivity and high reflectivity.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the prism sheet 15 of the present embodiment.
  • the prism sheet 15 is disposed closer to the LCD panel 11 (Z2 side) than the light guide plate 13 (see FIG. 1).
  • the prism sheet 15 has a function of deflecting (condensing) the traveling direction of light emitted from the light exit surface 13c of the light guide plate 13 in the front direction (Z direction) or in a direction having a small angle with the Z direction. It is.
  • the prism sheet 15 includes a prism base layer 152 and a plurality of unit prisms 151 that are arranged in a plurality on the light guide plate 13 side (Z1 side) of the prism base layer 152.
  • the prism base material layer 152 is a portion that becomes a base (base material) of the prism sheet 15.
  • base material layer 152 a resin-made sheet-like member having optical transparency is used.
  • the unit prism 151 has a triangular prism shape convex toward the light guide plate 13 side (Z1 side), and the longitudinal direction (ridge line direction) is set to the Y direction on the back side (Z1 side) surface of the prism base material layer 152. A plurality are arranged in the direction.
  • the arrangement direction of the unit prisms 151 is parallel to the arrangement direction of the rear unit optical shapes 131 of the light guide plate 13 when viewed from the normal direction (Z direction) of the display surface of the transmissive display device 1, and the light exit side
  • the unit optical shape 135 is orthogonal to the arrangement direction.
  • the unit prism 151 of the present embodiment is an isosceles triangle whose cross-sectional shape in a cross section (XZ plane) parallel to the arrangement direction (X direction) and the direction orthogonal to the sheet plane (Z direction) is an apex angle ⁇ .
  • the example which is a shape is shown.
  • the present invention is not limited to this, and the cross-sectional shape of the unit prism 151 may be an unequal triangular shape.
  • the unit prism 151 may have a bent surface shape in which at least one surface is composed of a plurality of surfaces, or may have a shape in which a curved surface and a flat surface are combined, or a cross-sectional shape that is asymmetric in the arrangement direction. It is good.
  • the prism sheet 15 is emitted from the light guide plate 13 and totally reflected by the other surface (for example, the surface 151b) the light L1 incident from one surface (for example, the surface 151a). Z direction) or deflected (condensed) in a direction where the angle formed with respect to the front direction becomes smaller.
  • the prism sheet 15 is a unit prism made of, for example, an ionizing radiation curable resin such as an ultraviolet curable resin on one side of a sheet-like prism base layer 152 made of PET (polyethylene terephthalate) resin or PC (polycarbonate) resin. 151 is formed.
  • the prism sheet 15 may be a PC resin, an MBS (methyl methacrylate / butadiene / styrene copolymer) resin, an MS (methyl methacrylate / styrene copolymer) resin, a PET resin, or PS (polystyrene). You may form by extruding thermoplastic resins, such as resin.
  • the light diffusion sheet 16 is a sheet-like member having an action of diffusing light.
  • the light diffusion sheet 16 is provided on the prism panel 15 on the LCD panel 11 side (Z2 side).
  • the light diffusing sheet 16 is appropriately selected from various general-purpose light-diffusing sheet-like members in accordance with the optical performance desired for the surface light source device 10 and the display device 1, the optical characteristics of the light guide plate 13, and the like. May be used.
  • a resin sheet-shaped member containing a diffusing material or a member in which a binder containing a diffusing material is coated on at least one surface of a resin sheet-like member serving as a base material.
  • a microlens sheet or the like in which a microlens array is formed on one surface of a resin sheet-like member serving as a substrate can be used.
  • a fine uneven shape is formed on the light output side (Z2 side) surface of the prism base layer 152 of the prism sheet 15 in order to prevent optical adhesion with the light diffusion sheet 16 and to provide a light diffusion function. May be.
  • a mat layer formed by coating a binder containing a bead-like filler is suitable, but not limited thereto.
  • the light diffusion sheet 16 not only the light diffusion sheet 16 but also a polarized light having a function of transmitting light in a specific polarization state to the LCD panel 11 side (Z2 side) from the prism sheet 15 and reflecting light in other polarization states.
  • a selective reflection sheet may be arranged.
  • the transmission axis of the polarization selective reflection sheet is parallel to the transmission axis of a polarizing plate (not shown) located on the light incident side (Z1 side) of the LCD panel 11.
  • a polarization selective reflection sheet for example, DBEF series (manufactured by Sumitomo 3M Limited) can be used.
  • various optical sheets such as a lenticular lens sheet may be disposed. Further, a polarization selective reflection sheet as described above, various optical sheets, and the like may be further disposed on the LCD panel 11 side of the light diffusion sheet 16.
  • FIG. 8 is a diagram showing a model of the light guide plate of each example and each comparative example used in the simulation.
  • FIG. 8A is a diagram showing a model of the light guide plate used for evaluation of streaky unevenness
  • FIG. 8B is a diagram showing a model of the light guide plate used for evaluation of hot spots.
  • the light guide direction of light is set to the X direction (X1-X2 direction), and the direction orthogonal to the light guide plate is set to Y as in the above-described embodiment.
  • Direction (Y1-Y2 direction), and the thickness direction is Z direction (Z1-Z2 direction) (see FIG. 1).
  • a light incident surface is formed on the surface of the light guide plate on the X1 side, and a light output surface is formed on the surface on the Z2 side, and the light output surface is provided with a light output side unit optical shape.
  • the simulation models of the light guide plates of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 used for the evaluation of streak unevenness have an X-direction dimension of 80 mm, a Y-direction dimension of 40 mm, The thickness is 0.7 mm.
  • one LED as a point light source is arranged at the center in the Y direction of the light incident surface.
  • the simulation models of the light guide plates of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 used for the evaluation of the hot spot are 30 mm in the X direction, 50 mm in the Y direction, The thickness is formed to 0.7 mm.
  • a plurality of LEDs as point light sources are arranged at equal intervals (8.5 mm intervals) in the Y direction.
  • the light exit side unit optical shape provided on the light guide plates of Examples 1 to 8 is composed of a concave curved surface 135a and an inclined surface 135b, and has a radius of curvature r, a maximum inclination angle ⁇ , and a ratio R.
  • r ⁇ W21 / (4 ⁇ sin ⁇ ) 20 ° ⁇ ⁇ ⁇ 45 °, 50% ⁇ R ⁇ 80%).
  • the light output side unit optical shapes of Comparative Examples 1 to 3 have the same shape as the light output side unit optical shapes of Examples 1 to 8 described above, but any one of the curvature radius r and the maximum inclination angle ⁇ is described above. It is formed in a shape that does not satisfy the numerical range.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the light output side unit optical shape of the light guide plates of Comparative Example 4 and Comparative Example 5. As shown in FIG. 16, the light exit side unit optical shapes of Comparative Examples 4 and 5 are convex from the light exit surface to the Z2 side, and the cross-sectional shape on the YZ plane is formed in a pentagonal shape.
  • the light output side unit optical shapes of Comparative Examples 4 and 5 are symmetrically formed with respect to a line passing through the apex t and parallel to the thickness direction (Z direction) in the cross section shown in FIG. Two types of slopes are formed.
  • the slope on the Z1 side of the light output side unit optical shape of Comparative Examples 4 and 5 is inclined at 45 ° with respect to the light output surface, and the slope on the Z2 side is inclined at 20 ° with respect to the light output surface.
  • the light output side unit optical shape of Comparative Example 4 is formed such that the ratio (W5 / W4) of the width W5 of the slope on the Z2 side across the vertex t to the width W4 in the arrangement direction (Y direction) is 60%.
  • the light output side unit optical shape of Comparative Example 5 is formed so that the ratio (W5 / W4) is 80%.
  • FIG. 9 is a view showing the evaluation results of streak unevenness by simulation of the light guide plates of Example 2, Comparative Example 4, and Comparative Example 5.
  • 9A is a diagram showing the light intensity distribution of the light guide plate of Example 2
  • FIG. 9B is a diagram showing the light intensity distribution of the light guide plate of Comparative Example 4
  • FIG. (C) is a figure which shows intensity distribution of the light of the light-guide plate of the comparative example 5.
  • FIG. The vertical axis of each figure in FIG. 9 indicates the normalized light intensity
  • the horizontal axis indicates the position of the light guide plate in the Y direction.
  • the simulation model having the above dimensions (X ⁇ Y: 80 mm ⁇ 40 mm) is divided into 10,000 points, and the light intensity at each point is calculated.
  • the light intensity distribution at a position A1 on a line parallel to the Y direction and 5 mm away from the arrangement position of the light source unit on the X2 side is parallel to the Y direction.
  • the light intensity distribution in the Y direction at a position A2 on the line and 50 mm away from the arrangement position of the light source unit to the X2 side is obtained.
  • the light intensity distribution at each position (A1, A2) is normalized by dividing by the maximum value, and the width in the Y direction (B1, B2) at which the light intensity is half (0.5) of the maximum value (1.0) ) Then, (width B2 at position A2) / (width B1 at position A1) is obtained.
  • B2 / B1 ⁇ 5.0 the light is sufficiently spread in the Y direction, and streaky unevenness is sufficiently suppressed. Judgment is made, and the evaluation of the unevenness of the muscle is ⁇ .
  • Evaluation of the hot spot is performed by first dividing the simulation model having the above dimensions (X ⁇ Y: 30 mm ⁇ 50 mm) into 10,000 points and calculating the light intensity at each point. Then, as shown in FIG. 8B, the light intensity distribution on the line C1 parallel to the X direction and passing through the center of the point light source, and the points parallel to the X direction and adjacent to each other. The light intensity distribution on the line C2 passing between the light sources (the darkest part in the light source unit) is obtained.
  • the light intensity D1 on the line C1 at the same position in the X direction is compared with the light intensity D2 on the line C2, and when 100 ⁇ D2 / D1 ⁇ 110% in the entire X direction, It was determined that no spot was observed, and the hot spot was evaluated as ⁇ .
  • 100 ⁇ D2 / D1 exceeds 110% in a part of the X direction
  • 100 ⁇ D2 / D1 ⁇ 130% in the entire region in the X direction some hot spots are confirmed.
  • the range is sufficiently usable, and the evaluation of the unevenness of the muscles is given as “ ⁇ ”.
  • 100 ⁇ D2 / D1 ⁇ 130% in at least a part of the X direction it was determined that the hot spot was clearly recognized, and the evaluation of the hot spot was set as “x”.
  • the radius of curvature r of the light exit side unit optical shape is 15.7 ⁇ m
  • the maximum inclination angle ⁇ is 40 °
  • the ratio R is 50%.
  • the inclination angle ⁇ and the ratio R are each formed within the above-described preferable numerical range.
  • the evaluation of streaky unevenness was ⁇
  • the evaluation of hot spots was ⁇
  • the overall evaluation was ⁇ .
  • the radius of curvature r of the light exit side unit optical shape is 25.1 ⁇ m
  • the maximum inclination angle ⁇ is 40 °
  • the ratio R is 80%.
  • the inclination angle ⁇ and the ratio R are each formed within the above-described preferable numerical range.
  • B2 / B1 is 5.22, and the luminance at both ends in the Y direction is high at position A2 of the light guide plate.
  • the evaluation of unevenness was ⁇ .
  • the evaluation of the hot spot was 100 ⁇ D2 / D1, because both were 110% or less in the light guide direction (X direction).
  • the overall evaluation of the light guide plate of Example 2 was “ ⁇ ”.
  • the radius of curvature r of the light exit side unit optical shape is 18.0 ⁇ m, the maximum inclination angle ⁇ is 30 °, and the ratio R is 50%.
  • Each of the inclination angle ⁇ and the ratio R is formed within the above-described preferable numerical range.
  • the evaluation of streaky unevenness was “ ⁇ ”
  • the evaluation of hot spots was “ ⁇ ”
  • the overall evaluation was “ ⁇ ”.
  • the radius of curvature r of the light exit side unit optical shape is 28.8 ⁇ m
  • the maximum inclination angle ⁇ is 30 °
  • the ratio R is 80%.
  • Each of the inclination angle ⁇ and the ratio R is formed within the above-described preferable numerical range.
  • the evaluation of streaky unevenness was ⁇
  • the evaluation of hot spots was ⁇
  • the overall evaluation was ⁇ .
  • the radius of curvature r of the light exit side unit optical shape is 26.4 ⁇ m
  • the maximum inclination angle ⁇ is 20 °
  • the ratio R is 50%.
  • Each of the inclination angle ⁇ and the ratio R is formed within the above-described preferable numerical range.
  • the evaluation of streaky unevenness was ⁇
  • the evaluation of hot spots was ⁇
  • the overall evaluation was ⁇ .
  • the radius of curvature r of the light exit side unit optical shape is 42.1 ⁇ m
  • the maximum inclination angle ⁇ is 20 °
  • the ratio R is 80%.
  • Each of the inclination angle ⁇ and the ratio R is formed within the above-described preferable numerical range.
  • the evaluation of streaky unevenness was ⁇
  • the evaluation of hot spots was ⁇
  • the overall evaluation was ⁇ .
  • the radius of curvature r of the light exit side unit optical shape is 12.8 ⁇ m, the maximum inclination angle ⁇ is 45 °, and the ratio R is 50%.
  • Each of the inclination angle ⁇ and the ratio R is formed within the above-described preferable numerical range.
  • the evaluation of streaky unevenness was “good”
  • the evaluation of hot spots was “good”
  • the overall evaluation was “good”.
  • the radius of curvature r of the light exit side unit optical shape is 20.4 ⁇ m
  • the maximum inclination angle ⁇ is 45 °
  • the ratio R is 80%.
  • Each of the inclination angle ⁇ and the ratio R is formed within the above-described preferable numerical range. As a result, in the light guide plate of Example 8, the evaluation of streaky unevenness was “good”, the evaluation of hot spots was “good”, and the overall evaluation was “good”.
  • the radius of curvature r of the light exit side unit optical shape is 34.8 ⁇ m
  • the maximum inclination angle ⁇ is 15 °
  • the ratio R is 50%.
  • R is formed within the above-mentioned preferable numerical range, but the maximum inclination angle ⁇ is formed with a value deviating from the lower limit value of the preferable range.
  • the light guide plate of Comparative Example 1 had a streak-like unevenness evaluation of “ ⁇ ”, but the hot spot evaluation was “poor” and the overall evaluation was “poor”.
  • the radius of curvature r of the light emitting side unit optical shape is 55.6 ⁇ m
  • the maximum inclination angle ⁇ is 15 °
  • the ratio R is 80%.
  • R is formed within the above-mentioned preferable numerical range, but the maximum inclination angle ⁇ is formed with a value deviating from the lower limit value of the preferable range.
  • the light guide plate of Comparative Example 3 is formed such that the light exit side unit optical shape is recessed in a substantially triangular shape in the YZ plane, the radius of curvature r of the light exit side unit optical shape is 0.0 ⁇ m, and the maximum inclination Since the angle ⁇ is 30 ° and the ratio R is 0%, the above-described maximum inclination angle ⁇ is formed within the above-described preferable range. However, the radius of curvature r and the ratio R are from the above-described preferable numerical ranges, respectively. It is formed with an outlier. As a result, in the light guide plate of Comparative Example 3, the evaluation of the hot spot was “ ⁇ ”, but the evaluation of streaky unevenness was “x”, and the overall evaluation was “x”.
  • the light output side unit optical shape is convex from the light output surface to the Z2 side, and the cross sectional shape in the YZ cross section is formed in a pentagonal shape. Further, in the light output side unit optical shape of Comparative Example 4, the ratio (W5 / W4) of the width W5 of the slope on the Z2 side across the apex t to the width W4 in the arrangement direction (Y direction) is 60%. Is formed. As shown in FIG. 9B, the light guide plate of Comparative Example 4 has a width B2 / B1 of 4.33, and the luminance at both ends in the Y direction at the position A2 of the light guide plate is larger than the luminance at the center portion.
  • the streaky unevenness was evaluated as x.
  • the evaluation of the hot spot was ⁇ because 100 ⁇ D2 / D1 was 110% or less in the light guide direction (X direction).
  • the overall evaluation of the light guide plate of Comparative Example 4 was x.
  • the light output side unit optical shape is convex from the light output surface to the Z2 side, and the cross sectional shape in the YZ cross section is formed in a pentagonal shape.
  • the ratio (W5 / W4) of the width W5 of the slope on the Z2 side across the apex t to the width W4 in the arrangement direction (Y direction) is 80%. Is formed.
  • the light guide plate of Comparative Example 5 has B2 / B1 of 5.56, and the luminance at both ends in the Y direction is high at position A2 of the light guide plate.
  • the evaluation of streaky unevenness was ⁇ .
  • the hot spot was evaluated as x because 100 ⁇ D2 / D1 had a plurality of locations exceeding 130% in the light guide direction (X direction).
  • the overall evaluation of the light guide plate of Comparative Example 5 was x.
  • the light guide plate of Examples 1 to 8 if each of the radius of curvature r, the maximum inclination angle ⁇ , and the ratio R forms the light emission side unit optical liquid within the above-described preferable numerical range, the light guide plate has a streak shape. It was confirmed that it was possible to suppress unevenness and suppress the occurrence of hot spots.
  • the light guide plate 13 of the present embodiment has the following effects.
  • the light output side unit optical shape 135 is formed in a groove shape extending in the light guide direction (Y direction) and recessed from the light output surface 13c, and the bottom 135c of the groove shape. Is formed in a concave curved surface 135a that is concave on the back surface 13d side, and inclined surfaces 135b that are inclined from the edge portion 135d to the bottom portion 135c side are formed at both ends of the concave curved surface 135a.
  • the maximum inclination angle ⁇ formed by the surface in contact with the inclined surface 135b and the light exit surface 13c satisfies 20 ° ⁇ ⁇ ⁇ 45 °, and the radius of curvature r of the concave curved surface 135a satisfies r ⁇ W21 / (4 ⁇ sin ⁇ ).
  • the light guide plate 13 of the present embodiment can spread light guided in the light guide plate in the Y direction and emit light, and the LEDs used in the light source unit 12 have color unevenness and brightness unevenness. Even if it does, it can suppress that a stripe-like nonuniformity arises in the center part of a light-emitting surface, or a hot spot arises in the light-incident surface vicinity. Further, by adopting such a form for the light output side unit optical shape 135 of the present embodiment, it is possible to easily remove foreign matters such as dust adhering to the light output surface of the light guide plate 13 by air blow or the like.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the shape of the light guide plate 13 of the present embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram for explaining the light exit side unit optical shape 135, and
  • FIG. 10B is a diagram for explaining the back side unit optical shape 131.
  • FIG. 10A shows an enlarged part of a cross section parallel to the YZ plane of the light guide plate 13, and
  • FIG. 10B shows an enlarged part of a cross section parallel to the XZ plane of the light guide plate 13.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating details of the light exit side unit optical shape 135 of the present embodiment. In FIG.
  • the light guide plate 13 of the present embodiment is provided with a flat portion 136 between adjacent light output side unit optical shapes 135, and the light guide plate 13 of the first embodiment described above. And different. As shown in FIG. 10, the light guide plate 13 is formed by arranging a plurality of light output side unit optical shapes 135 on the light output surface 13c, and is formed by arranging a plurality of back side unit optical shapes 131 on the back surface 13d. ing.
  • the light output side unit optical shape 135 is formed in a groove shape recessed from the light output surface side (LCD panel 11 side, Z2 side), and extends in the X direction (light guide direction). Are arranged adjacent to each other in the Y direction.
  • the light exit side unit optical shape 135 is formed with a concave curved surface 135a which is concave on the back surface 13d side at the bottom 135c of the groove shape, and the concave curved surface 135a.
  • Flat inclined surfaces 135b that are inclined from the groove-shaped edge portion 135d toward the bottom portion 135c are formed at both ends in the Y direction.
  • the light output side unit optical shape 135 is formed symmetrically with respect to a line passing through the bottom portion 135c and parallel to the thickness direction (Z direction).
  • the light guide plate 13 of the present embodiment can spread light guided in the light guide plate in the Y direction and emit light, and the LEDs used in the light source unit 12 have color unevenness and brightness unevenness. Even if it does, it can suppress that a stripe-like nonuniformity arises in the center part of a light-emitting surface, or a hot spot arises in the light-incident surface vicinity. Further, by adopting such a form for the light output side unit optical shape 135 of the present embodiment, it is possible to easily remove foreign matters such as dust adhering to the light output surface of the light guide plate 13 by air blow or the like.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the shape of the light exit surface of the light guide plate of the comparative example.
  • FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG.
  • a deflecting optical sheet such as a prism sheet 15 is disposed on the light exit surface of the light guide plate. Therefore, when the light output side unit optical shape is formed on the light output surface of the light guide plate, the contact area between the light output surface of the light guide plate and the prism sheet becomes narrow.
  • the groove shape in which the cross-sectional shape in the surface orthogonal to the light guide direction (YZ surface) is formed in a substantially arc shape is arranged without gaps in the Y direction of the light output surface of the light guide plate. In this case, each groove-shaped boundary portion s1 becomes a contact portion with the prism sheet, and the contact area between the light guide plate and the prism sheet becomes very narrow.
  • the contact area between the light guide plate and the prism sheet is reduced, the light guide plate and the prism sheet are transported in a stacked state, or vibrations generated when the surface light source device or the display device is assembled.
  • the surface of the prism sheet on the light guide plate side is damaged, or the boundary portion s1 between the light output side unit optical shapes of the light guide plate is damaged or damaged.
  • the contact area between the light guide plate and the prism sheet is further reduced, and the above-described scratches and damages are caused. It becomes easier to occur.
  • fine dust or the like attached to the light guide plate or the prism sheet may be caught between the contact portions, and the light guide plate or the prism sheet may be damaged or damaged.
  • the light guide plate 13 of the present embodiment is provided with a flat portion 136 substantially parallel to the light exit surface 13c between the adjacent light exit side unit optical shapes 135.
  • the light exit side unit optical shape 135 is formed in a groove shape recessed from the light exit surface 13 c, so this flat portion 136 is the most in the thickness direction (Z direction) of the light guide plate 13. It becomes a site
  • the light guide plate 13 can increase the contact area between the light output surface 13c and the surface of the prism sheet 15 on the light guide plate 13 side.
  • the light guide plate 13 significantly suppresses damage or damage to the boundary portion (flat portion 136) of the light output side unit optical shape 135 and the surface of the prism sheet 15 on the light guide plate 13 side. can do.
  • the flat portion 136 is substantially parallel to the light exit surface 13c, not only when the flat portion 136 is completely parallel to the light exit surface 13c but also the flat portion 136 is slightly inclined with respect to the light exit surface 13c. (For example, it includes the case where it is inclined within a range of ⁇ 5 degrees with respect to the light exit surface).
  • the flat portion 136 is not only a completely flat surface, but also a concave curved surface slightly curved on the Z1 side, or a surface formed into a convex curved surface slightly curved on the Z2 side (concave curved surface and convex curved surface).
  • the radius of curvature of is also including, for example, 10 ⁇ m or more.
  • the arrangement pitch of the light emission side unit optical shapes 135 is P2, and the width of the light emission side unit optical shapes 135 in the arrangement direction (Y direction) is W21. Further, the width of the flat portion 136 in the arrangement direction (Y direction) is W23.
  • a surface in contact with the inclined surface 135b of the light output side unit optical shape 135 and a light output surface 13c of the light guide plate 13 (a light output side plate surface of the light guide plate 13, a surface parallel to the XY plane, a one-dot chain line in FIG. 11).
  • the maximum inclination angle formed is ⁇ .
  • the distance from the light exit surface 13c of the light guide plate 13 (the plate surface on the light exit side of the light guide plate 13, the plane parallel to the XY plane, the alternate long and short dash line in FIG. 11) to the bottom 135c of the light exit side unit optical shape 135 (hereinafter referred to as The depth of the light output side unit optical shape 135) is h2.
  • the width in the arrangement direction (Y direction) of the concave curved surface 135a formed in the light exit side unit optical shape 135 is W22.
  • the arrangement pitch P2 is preferably about 10 to 100 ⁇ m. If the arrangement pitch P2 is smaller than this range, it is difficult to manufacture the light output side unit optical shape 135, and the designed shape cannot be obtained. Further, if the arrangement pitch P2 is larger than this range, moire with the pixels of the LCD panel 11 is likely to occur, or the pitch of the light output side unit optical shape 135 is easily recognized in the usage state as the surface light source device 10 or the like. It becomes. Therefore, the arrangement pitch P2 is preferably in the above range.
  • the width W23 of the flat portion 136 is formed in a range of 0.5 ⁇ m ⁇ W23 ⁇ 2.5 ⁇ m. If the width W23 of the flat portion 136 is less than 0.5 ⁇ m, the width of the flat portion 136 is too narrow, and the flat portion 136 and the light guide plate side surface of the prism sheet 15 are damaged or damaged. Not desirable. In addition, when the width W23 of the flat portion 136 is larger than 2.5 ⁇ m, damage to the light guide plate 13 and the prism sheet 15 can be avoided, but a hot spot is noticeably generated in the light emitted from the light guide plate 13. This is not desirable because From the viewpoint of more effectively suppressing the occurrence of hot spots in the light emitted from the light guide plate 13, W23 is more preferably 2.0 ⁇ m or less (W23 ⁇ 2.0 ⁇ m).
  • FIG. 13 is a diagram showing a state of a vibration test of the test body used for the evaluation.
  • FIG. 14 is a table summarizing the evaluation results of each specimen.
  • Each test body used in this evaluation is composed of a light guide plate and a prism sheet laminated on the light output surface of the light guide plate as described above.
  • the light guide plate and the prism sheet are fixed to each other by sticking an adhesive tape T1 on two opposite sides.
  • each test specimen is fixed on a vibration table 101 of a vibration exciter 100 with an adhesive tape T2.
  • the vibration exciter 100 uses BF-50UC manufactured by IDEX Co., Ltd., and can vibrate the vibration table at a predetermined frequency and acceleration at random in three directions, the vertical direction and the horizontal direction.
  • the vibration exciter 100 vibrates the vibration table 101 to which the test body is fixed at a frequency of 67 Hz and an acceleration of 10 G.
  • Each of the light guide plate and the prism sheet used for each test body is formed in a size of 8 inches diagonally.
  • the prism sheet used for each test body has a plurality of unit prisms arranged on the surface facing the light guide plate as in the above-described embodiment (see FIG. 6), and is made of an ultraviolet curable acrylic resin. Is formed. Moreover, the prism sheet used for each test body has a Young's modulus of 63.1 MPa and a restoration power of 29.0%.
  • the prism sheet used for the test bodies 1 to 6 has a unit prism apex angle ⁇ of 58.5 degrees, and the prism sheet used for the test bodies 7 to 12 has a unit prism apex angle ⁇ of 68.1.
  • the prism sheet used for the specimens 13 to 18 has a unit prism apex angle ⁇ of 75.0 degrees.
  • the prism sheet used for each specimen is 2 ethylhexyl acrylate, phenoxyethyl acrylate, EO-modified bisphenol A diacrylate, 2 hydroxyethyl acrylate, hexamethylene diisocyanate, lucillin TPO, triphenyl phosphate, fluorine-based surfactant. It is composed of
  • the light guide plates used for the test bodies 2 to 6, the test bodies 8 to 12 and the test bodies 14 to 18 are flat on the light output surface, with a light output side unit optical shape (groove shape) composed of a concave curved surface and an inclined surface.
  • a plurality of portions are alternately arranged in the Y direction (see FIG. 10A and the like).
  • the difference between the test bodies 2 to 6 is that the dimension of the width W23 of the flat portion is different.
  • the difference between the test bodies 8 to 12 is that the dimension of the width W23 of the flat portion is different.
  • the difference between the test bodies 14 to 18 is that the dimension of the width W23 of the flat portion is different.
  • the light guide plate used for each specimen is made of a thermoplastic acrylic resin, and its Young's modulus is 3.0 GPa.
  • FIG. 14 summarizes the evaluation results of the scratches and breakage of each specimen and the evaluation results of the hot spots of the light guide plate used for each specimen.
  • “Number of occurrences of scratches” in FIG. 14 is the number of occurrences of damage such as scratches or chippings on the light exit surface of the light guide plate or the surface of the prism sheet on the light guide plate side by the vibration test described above. It is the result confirmed visually.
  • “hot spots” in FIG. 14 indicate uneven brightness (hot) in the vicinity of the light incident surface of the light emitting surface when a light source is placed on the light incident surface of the light guide plate used for each test specimen and light is incident thereon. This is a result of visually confirming whether or not (spot) is generated.
  • the test body 1 including the light guide plate that does not have a flat portion has a hot spot evaluation of “ ⁇ ”, but three spots or the like were found on the light guide plate or the prism sheet.
  • the overall evaluation was “x”.
  • wound etc. recognized by the light-guide plate or the prism sheet since the evaluation of the hot spot became "(triangle
  • the test body 6 did not have any scratches or the like on the light guide plate or the prism sheet, the evaluation of the hot spot was “x”, and the overall evaluation was “ ⁇ ”.
  • the specimens 2 to 4 had no light scratches or the like on the light guide plate or the prism sheet, and the evaluation of the hot spot was “ ⁇ ”, so the overall evaluation was “ ⁇ ”.
  • the test body 7 including the light guide plate having no flat portion has a hot spot evaluation of “ ⁇ ”, but because the scratches and the like were found on the light guide plate and the prism sheet, The overall evaluation was “x”.
  • the test body 11 did not recognize a damage
  • the test body 12 had no scratches or the like on the light guide plate or the prism sheet, the evaluation of the hot spot was “x”, and the overall evaluation was “ ⁇ ”.
  • the specimens 8 to 10 showed no damage on the light guide plate or the prism sheet, and the evaluation of the hot spot was “ ⁇ ”, so the overall evaluation was “ ⁇ ”.
  • the test body 13 including the light guide plate that does not have a flat portion has a hot spot evaluation of “ ⁇ ”, but because the scratches and the like were found on the light guide plate and the prism sheet, The overall evaluation was “x”.
  • the test body 17 did not recognize a damage
  • the test body 18 had no scratches or the like on the light guide plate or the prism sheet, the evaluation of the hot spot was “x”, and the overall evaluation was “ ⁇ ”.
  • the test bodies 14 to 16 no scratches or the like were observed on the light guide plate or the prism sheet, and the evaluation of the hot spot was “ ⁇ ”, so the overall evaluation was “ ⁇ ”.
  • the light guide plate and the prism sheet can be sufficiently prevented from being damaged when the width W23 of the flat portion is 0.5 ⁇ m or more. Further, it was confirmed that when the width 23 of the flat portion is larger than 2.5 ⁇ m, the occurrence of scratches can be avoided, but hot spots are likely to occur in the light emitted from the light guide plate. Furthermore, it was confirmed that the occurrence of hot spots can be sufficiently suppressed when the width 23 of the flat portion is 2.0 ⁇ m or less. Therefore, it is confirmed that the width W23 of the flat portion of the light guide plate satisfies 0.5 ⁇ m ⁇ W23 ⁇ 2.5 ⁇ m, so that it is possible to prevent scratches and the like and obtain good light output characteristics of the light guide plate.
  • the light guide plate 13 of the present embodiment has the following effects.
  • a flat portion 136 substantially parallel to the light exit surface 13c is provided between adjacent light exit side unit optical shapes 135.
  • the boundary portion (flat portion 136) between the prism sheet 15 and the light output side unit optical shape 135 is damaged. Or damage can be greatly suppressed.
  • the light guide plate 13 of the present embodiment has a width dimension W23 in the arrangement direction of the light output side unit optical shape 135 of the flat portion 136 being 0.5 ⁇ m ⁇ W23 ⁇ 2.5 ⁇ m, the light guide plate or the prism sheet As a result, it is possible to more efficiently suppress the occurrence of hot spots in the light emitted from the light guide plate.
  • the width dimension W23 in the arrangement direction of the light output side unit optical shapes 135 of the flat portion 136 is 0.5 ⁇ m ⁇ W23 ⁇ 2.0 ⁇ m. It is possible to more efficiently suppress the occurrence of hot spots in the light emitted from the light guide plate.
  • the bottom 135c of the light exit side unit optical shape 135 (groove shape) is formed in a concave curved surface 135a that is concave on the back side (Z1 side).
  • the light that is guided can be further spread in the Y direction and emitted, and even if there is color unevenness or brightness unevenness in the LED used in the light source unit 12, streaky unevenness in the central part of the light output surface Or the occurrence of hot spots near the light incident surface can be suppressed.
  • FIG. 15 is a diagram showing a modified light output side unit optical shape.
  • FIG. 17 is a diagram showing a light output side unit optical shape of a modified embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing a modified light output side unit optical shape.
  • FIG. 19 is a diagram showing a light output side unit optical shape of a modified embodiment.
  • the light output side unit optical shape 135 shows an example in which the inclined surface 135b is a flat surface inclined from the groove-shaped end edge portion 135d to the bottom portion 135c side. It is not limited to this.
  • the inclined surface 135b may not be flat but may be formed in a concave curved surface that is concave on the back surface 13d side, as shown in FIG. Even in this case, the light exit side unit optical shape 135 of the light guide plate 13 is formed such that the radius of curvature r, the maximum inclination angle ⁇ , and the ratio R are within the above-described preferable numerical ranges, respectively. Similar effects can be achieved.
  • the light guide plate 13 has an example in which a plurality of light output side unit optical shapes 135 are provided adjacent to each other.
  • a flat portion 135e may be provided between the light exit side unit optical shapes 135.
  • the flat portion 135e may be formed of only one plane, or may be formed of a plurality of planes. Further, the flat portion 135e may be formed of a curved surface that is concave on the Z1 side, or Z2 You may make it form in the curved surface shape which becomes convex to the side.
  • the light exit side unit optical shape 135 has been described as an example in which the concave curved surface 135a that is concave on the back surface 13d side (Z1 side) is formed on the groove-shaped bottom portion 135c (
  • the present invention is not limited to this.
  • the light exit side unit optical shape 135 is a triangular groove whose cross-sectional shape on a plane (YZ plane) orthogonal to the light guide direction is composed of two inclined surfaces 135a and 135b. You may make it form in a shape. Further, as shown in FIG.
  • the light exit side unit optical shape 135 is formed in a pentagonal groove shape in which the cross-sectional shape in the YZ plane is composed of a plurality of inclined surfaces (135a, 135b, 135e, 135f). You may make it do. Even in these cases, by providing the flat portion 136 between the light exit side unit optical shapes 135 (groove shapes), the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
  • the light exit side unit optical shape 135 shows an example in which the inclined surface 135b is a flat surface inclined from the groove-shaped end edge portion 135d to the bottom portion 135c side. It is not limited to this.
  • the inclined surface 135b may not be flat but may be formed in a concave curved surface that is concave on the back surface 13d side as shown in FIG.
  • each flat part 136 includes a flat part 136a located on the light exit surface 13c, a flat part 136b located on the light emission side (Z2 side) from the light exit surface 13c, and the light exit surface. You may make it provide the flat part from which height differs so that it may be comprised from the flat part 136c located in the back side (Z1 side) rather than 13c.
  • the light exit surface 13c in this case is a position that is the average height of each flat portion in the thickness direction (see the alternate long and short dash line in FIG. 19).
  • the back-side unit optical shape 131 is an example in which the top surface portion 134 is formed in a stepped shape by a plurality of surfaces having different heights, but is not limited thereto. You may make it form in another shape.
  • the top surface part 134 may be configured by a single flat surface.
  • a fine uneven shape may be formed instead of forming the back unit optical shape 131 on the back surface 13d of the light guide plate 13, a fine uneven shape may be formed.
  • the facing surface 13b may be the second light incident surface 13b, and the light source unit 12 may be further disposed at a position facing this surface.
  • the rear unit optical shape 131 is the shape of the above-described embodiment from the light incident surface 13a to the center point of the light guide plate 13 in the arrangement direction, and from the center point to the opposing surface 13b.
  • the X direction is reversed, and the ratio Wb / W1 gradually decreases from the center point to the second light incident surface 13b toward the X2 side (the ratio Wa / W1 gradually increases). It is preferable to do.
  • the back surface of the light guide plate 13 has a symmetrical shape about a straight line passing through the center of the light guide direction and parallel to the Z direction in a cross section parallel to the XZ plane.
  • the arrangement pitch P1 in the arrangement direction of the back-side unit optical shapes 131 may be changed stepwise or continuously in the arrangement direction.
  • the angle ⁇ may be changed stepwise or continuously in the arrangement direction of the back-side unit optical shapes 131.
  • the angles ⁇ and ⁇ , the arrangement pitch P1, and the like may be set as appropriate.
  • the total thickness of the light guide plate 13 may be a shape in which the light incident surface side (X1 side) is thick and gradually becomes thinner toward the opposite surface side (X2 side).
  • the surface light source device 10 showed the example by which the reflective sheet 14 is arrange
  • the surface light source device 10 may be arranged by combining a prism sheet 15 and the LCD panel 11 with an optical sheet having a diffusing action, other optical sheets formed with various lens shapes or prism shapes, and the like. Good. Further, the surface light source device 10 may use an optical sheet having a deflecting action other than the prism sheet 15. Various optical sheets used in combination with the light guide plate 13 as the surface light source device 10 can be appropriately selected and used in accordance with the use environment and desired optical performance.

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Abstract

本発明は、筋状のムラ及びホットスポットの発生を抑制することができる導光板、面光源装置、透過型表示装置を提供することを目的とする。本発明の導光板(13)は、出光面(13c)に、出光側単位光学形状(135)が、導光方向に垂直であって導光板(13)の厚み方向に垂直な方向に複数配列され、出光側単位光学形状(135)は、導光方向に延在し、出光面(13c)から窪んだ溝形状に形成され、底部(135c)が背面側に凹となる凹曲面(135a)に形成され、その配列方向における凹曲面(135a)の両端部に、端縁部(135d)から底部(135c)側へと傾斜する傾斜面(135b)を有し、出光側単位光学形状(135)の配列方向における幅をW21としたとき、出光面(13c)に対する傾斜面(135b)の最大傾斜角度θが20°≦θ≦45°を満たし、凹曲面(135a)の曲率半径rが、r≧W21/(4×sinθ)を満たす。

Description

導光板、面光源装置、透過型表示装置
 本発明は、導光板、面光源装置、透過型表示装置に関するものである。
 従来、LCD(Liquid Crystal Display)パネル等の透過型表示部を背面から面光源装置(バックライト)によって照明し、映像を表示する透過型表示装置が知られている。
 面光源装置は、大きく分けて、各種光学シート等の光学部材の直下に光源を配置する直下型のものと、光学部材の側面側に光源が配置されるエッジライト型のものがある。このうち、エッジライト型の面光源装置は、光源を導光板等の光学部材の側面側に配置することから、直下型のものに比べて面光源装置をより薄型化できるという利点を有し、近年広く用いられている。
 一般的に、エッジライト型の面光源装置では、導光板の側面である入光面に対面する位置に光源が配置されており、光源が発する光は、入光面から導光板に入射し、出光面とこれに対向する背面とで反射を繰り返しながら、入光面からそれに対向する面側へ、入光面に直交する方向(導光方向)に進む。
 そして、導光板の背面に設けられた拡散パターンやプリズム形状等によって光の進行方向を変化させることにより、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(例えば、特許文献1)。
特開2012-3883号公報
 特許文献1の発明は、導光板の出光面に凸となり、導光方向に延在する単位光学形状を形成し、導光方向に直交する断面における単位光学形状の断面形状を五角形状に形成することによって、表示面の入光面側近傍における明るさの面内バラつきを目立たなくしている。
 しかし、このような単位光学形状が導光板の出光面に形成されている場合、導光板の内部における光の指向性が維持され易くなるため、光源に使用されるLEDの色ムラや、輝度ムラが起因となって、出光面の中央部分に筋状のムラが確認されたり、入光面側近傍に輝度ムラ(ホットスポット)が確認されたりしてしまう場合があった。
 本発明の課題は、筋状のムラ及びホットスポットの発生を抑制することができる導光板、面光源装置、透過型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、光が入射する入光面(13a)と、前記入光面に交差し光が出射する出光面(13c)と、前記出光面に対向する背面(13d)とを有し、前記入光面から入射した光を導光方向に導光しながら前記出光面から出射する導光板(13)であって、前記出光面に、出光側単位光学形状(135)が、前記導光方向に垂直であり、かつ、該導光板の厚み方向に垂直な方向に複数配列され、前記出光側単位光学形状は、前記導光方向に延在し、前記出光面から窪んだ溝形状に形成され、その底部(135c)が前記背面側に凹となる凹曲面(135a)に形成されており、その配列方向における前記凹曲面の両端部に、前記出光面から窪みはじめる端縁部から前記底部側へと傾斜する傾斜面(135b)を有しており、前記出光側単位光学形状の配列方向における幅をW21としたときに、前記出光面に対する前記傾斜面の最大傾斜角度θが20°≦θ≦45°を満たし、前記凹曲面の曲率半径rが、r≧W21/(4×sinθ)を満たすこと、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(13)において、前記出光側単位光学形状の配列方向における前記出光側単位光学形状の幅W21に対する前記凹曲面の幅W22の比率R=W22/W21は、50%≦R≦80%であること、を特徴とする導光板である。
 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(13)において、隣り合う前記出光側単位光学形状(135)間には、前記出光面に略平行な平坦部(136)が設けられていること、を特徴とする導光板である。
 請求項4の発明は、請求項3に記載の導光板(13)において、前記平坦部(136)は、前記出光側単位光学形状(135)の配列方向における幅寸法W23が、0.5μm≦W23≦2.5μmであること、を特徴とする導光板である。
 請求項5の発明は、請求項4に記載の導光板(13)において、前記平坦部(136)は、前記出光側単位光学形状(135)の配列方向における幅寸法W23が、0.5μm≦W23≦2.0μmであること、を特徴とする導光板である。
 請求項6の発明は、請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載の導光板(13)において、複数の前記平坦部(136)のうち一部は、厚み方向において他の前記平坦部と高さが相違していること、を特徴とする導光板である。
 請求項7の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の導光板において、前記背面(13d)に、背面側単位光学形状(131)が前記導光方向に複数配列され、前記背面側単位光学形状は、背面側に凸であり、入光面(13a)側に位置する第1斜面部(132)と、これに対向して他方側に位置して入射する光の少なくとも一部を全反射する第2斜面部(133)と、前記第1斜面部と前記第2斜面部との間に位置する頂面部(134)とを有し、前記頂面部は、該導光板の背面側に配置される反射部材と接触する接触部(134d)を備えること、を特徴とする導光板である。
 請求項8の発明は、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の導光板(13)と、前記導光板の前記入光面(13a)に対面する位置に設けられ、前記入光面へ光を投射する光源部(12)と、前記導光板の出光面側に配置され、前記導光板から出射した光を、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る偏向作用を有する偏向光学シート(15)と、を備える面光源装置(10)である。
 請求項9の発明は、請求項8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、を備える透過型表示装置(1)である。
 本発明によれば、筋状のムラ及びホットスポットの発生を抑制することができる導光板、面光源装置、透過型表示装置を提供することができるという効果を奏する。
第1実施形態の透過型表示装置1を説明する図である。 第1実施形態の導光板13の形状を説明する図である。 第1実施形態の出光側単位光学形状135の詳細を説明する図である。 第1実施形態の背面側単位光学形状131を説明する図である。 第1実施形態の背面側単位光学形状131の配列方向の各部における形状を示す図である。 第1実施形態のプリズムシート15を説明する図である。 第1実施形態の導光板13における光の導光の様子の一例を示す図である。する図である。 シミュレーションに用いた各実施例及び各比較例の導光板のモデルを示す図である。 実施例2、比較例4、比較例5の導光板のシミュレーションによる筋ムラの評価結果を示す図である。 第2実施形態の導光板13の形状を説明する図である。 第2実施形態の出光側単位光学形状135の詳細を説明する図である。 比較例の導光板の出光面の形状を示す図である。 評価に用いた試験体の加振試験の状態を示す図である。 各試験体の評価結果をまとめた図である。 変形形態の出光側単位光学形状135を説明する図である。 比較例4及び比較例5の導光板の出光側単位光学形状を説明する図である。 変形形態の出光側単位光学形状135を説明する図である。 変形形態の出光側単位光学形状135を説明する図である。 変形形態の出光側単位光学形状135を説明する図である。
 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。
 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、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
 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。
 本明細書中において、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。
 本明細書中において、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。
(第1実施形態)
 図1は、本実施形態の透過型表示装置1を説明する図である。
 本実施形態の透過型表示装置1は、LCDパネル11と面光源装置10とを備えている。透過型表示装置1は、LCDパネル11を背面側から面光源装置10で照明し、LCDパネル11に形成される映像情報を表示する。
 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、透過型表示装置1の使用状態において、透過型表示装置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、透過型表示装置1の画面に直交する方向をZ方向(Z1-Z2方向)とする。なお、Z方向においてZ1側が背面側であり、Z2側は観察者側である。
 本実施形態の透過型表示装置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、透過型表示装置1の「正面方向」とは、この表示面11aの法線方向であり、Z方向に平行であり、後述するプリズムシート15のシート面への法線方向や導光板13の板面等への法線方向と一致するものとする。
 LCDパネル11は、透過型の液晶表示素子により形成され、その表示面に映像情報を形成する透過型表示部である。
 このLCDパネル11は、略平板状である。LCDパネル11の外形及び表示面11aは、Z方向から見て矩形形状であり、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。
 面光源装置10は、LCDパネル11を背面側から照明する装置であり、光源部12、導光板13、反射シート14、プリズムシート15、光拡散シート16を備えている。この面光源装置10は、所謂、エッジライト型の面光源装置(バックライト)である。
 この面光源装置10を構成する導光板13、反射シート14、プリズムシート15、光拡散シート16等は、正面方向(Z方向)から見て矩形形状であり、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。この光源部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に対面する位置に、Y方向に沿って配置されている。
 光源部12は、点光源121がY方向に所定の間隔で複数配列されて形成されている。この点光源121は、LED(Light Emitting Diode)光源を用いている。なお、光源部12は、例えば、冷陰極管等の線光源としてもよいし、Y方向に延在するライトガイドの端面に光源を配置した形態としてもよい。また、光源部12の発する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板を設けてもよい。
 導光板13は、光を導光する略平板状の部材である。本実施形態では、入光面13a及び対向面13bは、導光板13のX方向の両端部(X1側端部、X2側端部)に位置し、板面の法線方向(Z方向)から見てY方向に平行に延在する2辺である。また、導光板13の板面は、XY面に平行であり、出光面13cは、この板面に平行な面であるとする。
 この導光板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と背面13dとで全反射させながら、入光面13aに対向する対向面13b側(X2側)へ、主としてX方向に導光しながら、出光面13cからプリズムシート15側(Z2側)へ適宜出射させる。
 以下、導光板13の各部について説明する。
 図2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、出光側単位光学形状135を説明する図であり、図2(b)は、背面側単位光学形状131を説明する図である。図2(a)では、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(b)では、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は、本実施形態の出光側単位光学形状135の詳細を説明する図である。図3では、図2(a)に示す導光板13のYZ面に平行な断面の一部をさらに拡大して示している。
 図4は、本実施形態の背面側単位光学形状131を説明する図である。図4では、図2(b)に示す導光板13のXZ面に平行な断面の一部をさらに拡大して示している。
 導光板13は、図2に示すように、出光面13cには、出光側単位光学形状135が複数配列して形成され、背面13dには、背面側単位光学形状131が複数配列されて形成されている。
 出光側単位光学形状135は、図1及び図2(a)に示すように、出光面側(LCDパネル11側、Z2側)から窪んだ溝形状に形成されており、X方向(導光方向)に延在し、Y方向に複数隣接して配列されている。
 出光側単位光学形状135は、図2(a)及び図3に示すように、その溝形状の底部135cに背面13d側に凹となる凹曲面135aが形成されており、また、その凹曲面135aのY方向の両端に、溝形状の端縁部135dから底部135c側へと傾斜する平坦な傾斜面135bが形成されている。出光側単位光学形状135は、図3に示す断面において、底部135cを通り厚み方向(Z方向)に平行な線を境に左右対称に形成されている。
 この出光側単位光学形状135の配列ピッチは、P2であり、出光側単位光学形状135の配列方向(Y方向)の幅は、W21である。本実施形態では、複数の出光側単位光学形状135が隣接して配置されているので、この配列ピッチP2と幅W21とは、互いに等しい形態となっている(P2=W21)。
 また、出光側単位光学形状135の傾斜面135bに接する面と導光板13の出光面13c(導光板13の出光側の板面、XY面に平行な面、図3中の一点鎖線)とがなす最大傾斜角度は、θである。更に、導光板13の出光面13c(導光板13の出光側の板面、XY面に平行な面、図3中の一点鎖線)から出光側単位光学形状135の底部135cまでの距離(以下、出光側単位光学形状135の深さという)は、hである。また、出光側単位光学形状135に形成される凹曲面135aの配列方向(Y方向)の幅は、W22である。
 配列ピッチP2としては、10~100μm程度とすることが好ましい。
 配列ピッチP2がこの範囲よりも小さいと、出光側単位光学形状135の製造が困難となり、設計通りの形状が得られなくなる。また、配列ピッチP2がこの範囲よりも大きいと、LCDパネル11の画素とのモアレが生じやすくなったり、面光源装置10等としての使用状態において、出光側単位光学形状135のピッチが認識されやすくなったりする。従って、配列ピッチP2は、上記範囲とすることが好ましい。
 また、本実施形態の出光側単位光学形状135は、傾斜面135bに接する面と出光面13cとがなす最大傾斜角度θが20°≦θ≦45°を満たすようにして形成されている。また、出光側単位形状135の凹曲面135aの曲率半径r[μm]が、r≧W21/(4×sinθ)を満たすようにして形成されている。
 なお、上述の曲率半径rは、図3に示す断面において、底部135cと、底部135cからY1方向に5μm離れた凹曲面135a上の点と、Y2方向に5μm離れた凹曲面135a上の点との3点により求められた凹曲面135aの半径である。本実施形態では、凹曲面135aが、背面側に凹となる形状であるので、上述の曲率半径の中心は、導光板13の出光面13cよりもZ2側に位置することとなる。
 ここで、従来、導光板の出光面には、例えば、YZ面における断面形状が五角形状等の凸状に形成された出光側単位光学形状が形成され(図16参照)、導光板の出光面の入光面側近傍における明るさの面内バラつきを目立たなくしている。
 しかし、このような単位光学形状が導光板の出光面に形成されている場合、導光板の内部における光の指向性が維持され易くなる。そのため、光源部に使用される各LEDに色ムラや、輝度ムラが存在してしまう場合、出光面の中央部分に筋状のムラが確認されたり、入光面近傍に輝度ムラ(ホットスポット)が確認されたりしてしまう場合があった。
 これに対して、本実施形態の導光板13は、上述したように、凹曲面135aと傾斜面135bとから構成される出光側単位光学形状135が設けられ、出光側単位光学形状135の曲率半径r、最大傾斜角度θがそれぞれ上述の数値範囲を満たすように形成されている。これにより、本実施形態の導光板13は、導光板内において導光される光をよりY方向に広げて出光することができ、光源部12に使用されるLEDに色ムラや輝度ムラが存在していたとしても、出光面の中央部分に筋状のムラが生じてしまったり、入光面近傍にホットスポットが生じてしまったりするのを抑制することができる。
 また、本実施形態の出光側単位光学形状135をこのような形態にすることにより、導光板13の出光面に付着した塵等の異物をエアーブロー等によって容易に除去することが可能になる。
 また、出光側単位光学形状135は、その配列方向(Y方向)における出光側単位光学形状135の幅W21に対する凹曲面135aの幅W22の比率R(=W22/W21)が、50%≦R≦80%であること望ましい。比率Rが上述の数値範囲を満たすことによって、上述の筋状のムラ及びホットスポットの抑制効果をより効果的に奏することができる。
 仮に比率Rが50%未満である場合、出光側単位光学形状135の幅W21に対する凹曲面135aの幅W22が小さくなりすぎてしまい、光を十分にY方向に広げることができなくなり、筋状のムラが発生してしまうので望ましくない。ただし、各点光源から発せられる光の色にバラつきが少ない場合、比率Rが50%未満であっても筋状のムラの発生が抑制される場合もある。
 また、比率Rが80%より大きい場合、出光側単位光学形状135の幅W21に対する凹曲面135aの幅W22が大きくなりすぎてしまい、筋状のムラの発生が抑制されるが、ホットスポットが生じてしまうので望ましくない。ただし、導光板13の入光面13a側において、透過型表示装置1に設けられる不図示のベゼル(枠体)が出光面13c側に重なり、非表示部となる幅が十分に広い場合、比率Rが80%よりも大きい場合でもホットスポットが確認されてしまうのを抑制される場合もある。
 背面側単位光学形状131は、図1,図2(b),図4に示すように、背面側(Z1側)に凸となる柱状であり、長手方向(稜線方向)をY方向とし、導光方向となるX方向に複数配列されている。
 背面側単位光学形状131は、図2(b)に示すように、その配列方向に平行であって導光板13の板面に直交する方向における断面(XZ面)における断面形状が略台形形状である。背面側単位光学形状131は、入光面側(X1側)に位置する第1斜面部132と、対向面側(X2側)に位置し、入射する光の少なくとも一部を全反射する第2斜面部133と、第1斜面部132及び第2斜面部133との間に位置する頂面部134とを有している。
 この背面側単位光学形状131の配列ピッチは、P1であり、配列ピッチP1は、背面側単位光学形状131の配列方向の幅W1に等しい(P1=W1)形態となっている。本実施形態では、配列ピッチP1は、配列方向において一定である。
 第1斜面部132は、導光板13の板面(出光面13cに平行な面、XY面に平行な面)と角度βをなしている。また、第2斜面部133は、導光板13の板面(出光面13cに平行な面、XY面に平行な面)と角度αをなしている。このとき、角度α,βは、α<βである。
 第1斜面部132は、背面側単位光学形状131内において入光面13a側に位置し、入光面側端部よりも対向面側(頂面部側)端部が背面側となるように傾斜しており、第1斜面部132には、入光面13a側から対向面13b側へ(X1側からX2側へ)導光する光が入射しにくい。
 第2斜面部133は、導光板13内を導光する光の一部が入射し、かつ、その入射した光の少なくとも一部を全反射する。そして、第2斜面部133で全反射することにより、その光が出光面13c(XY面に平行な面)に対する入射角度が小さくなる方向に、その光の進行方向が変化する。従って、導光方向における明るさの均一性や、光の取り出し効率の双方を向上させる観点から、角度αは、1°<α≦5°を満たすことが好ましい。
 仮に、α≦1°であると、導光方向(X方向)に進む光が、第2斜面部133で全反射したとき、全反射前後での出光面13c(XY面に平行な面)となす角度の変化量が小さくなり過ぎ、十分に光を取り出すことができず、光の取り出し効率が低下する。
 また、仮に、α>5°であると、導光方向(X方向)に進む光が、第2斜面部133で全反射したとき、全反射前後での出光面13c(XY面に平行な面)となす角度の変化量が大きくなり過ぎ、輝度ムラや、入光面13aから遠い領域での明るさの低下を招く。また、導光板13からの出光方向のばらつきも大きくなるので、後述するプリズムシート15での偏向作用が不十分となり、収束性が低下して、正面輝度が低下する。
 以上のことから、角度αは、1°<α≦5°を満たすことが好ましい。
 頂面部134は、背面側(Z1側)への高さhの異なる複数の面を有している。ここで、背面側(Z1側)への高さhとは、背面側単位光学形状131間の谷底に位置する点vを通り、導光板13の板面に平行な面(出光面13cに平行な面)から、背面側(Z1側)への寸法であるものとする。
 一例として、図4に示す頂面部134は、面134a,134b,134c,134dを有している。この面134a~134dは、出光面13c(導光板13の板面)に平行な面であり、背面側単位光学形状131の長手方向(Y方向)を長手方向とし、背面側単位光学形状131の配列方向(X方向)に沿って配列されている。また、面134a~134dは、それぞれ、背面側への高さhがそれぞれ異なる。
 面134a~134dのうち、最も第1斜面部132側(入光面側、X1側)に位置する面134aの背面側への高さhが最も小さく、第2斜面部133側(対向面側、X2側)に向かうにつれて、次第に背面側への高さhが大きくなり、最も第2斜面部133側に位置する面134dの背面側のへの高さhが最も大きくなっている。そして、頂面部134は、これらの面134a~134dを有することにより、配列方向に沿って階段状となっている。各面間の背面側への高さhの差は、一定であってもよいし、異なっていてもよい。
 また、面134a~134dの間に斜面134eが形成されている。この斜面134eは、導光板13の板面(XY面に平行な面)と角度βをなし、第1斜面部132に平行な斜面である。
 このように、頂面部134を、背面側(Z1側)への高さhの異なる複数の面から構成される階段状に形成することによって、導光板13の背面側に配置される反射シート14と導光板13の背面13dとの接触面積を減らすことができ、導光板13及び反射シート14の光学密着を抑制することができる。
 なお、本実施形態では、面134a~134dは、その配列方向における幅が等しい例を挙げて説明するが、配列方向における幅は、等しくなくてもよい。
 図5は、本実施形態の背面側単位光学形状131の配列方向の各部における形状を示す図である。図5(a)は、入光面13a近傍であり、図5(b)は、配列方向中央であり、図5(c)は、対向面13b近傍である。
 背面側単位光学形状131の配列方向において、背面側単位光学形状131の幅W1とし、頂面部134の寸法Wa、第1斜面部132及び第2斜面部133が占める寸法Wbとする。
 背面側単位光学形状131は、その配列方向において、配列ピッチP1、幅W1、角度α,βは一定である。しかし、背面側単位光学形状131の幅W1に対する、第1斜面部132及び第2斜面部133の寸法Wbの比Wb/W1が、配列方向に沿って入光面13aから離れるにつれて大きくなっている。また、背面側単位光学形状131の幅W1に対する頂面部134の寸法Waの比Wa/W1は、配列方向に沿って入光面13aから離れるにつれて小さくなっている。
 即ち、図5(a)に示すように、入光面13a(光源部側)近傍では、背面側単位光学形状131の幅W1に対して頂面部134の寸法Waが占める比Wa/W1が大きく、背面側単位光学形状131の幅W1に対して第1斜面部132及び第2斜面部133の寸法Wbが占める比Wb/W1が小さい。
 対向面側(X2側)へ進むにつれて、図5(b)に示すように、次第に比Wa/W1が小さく、比Wb/W1が大きくなる。そして、図5(c)に示すように、対向面13b近傍では比Wb/W1が大きく、比Wa/W1が小さい。
 このように、対向面側へ向かうにつれて、両斜面部(特に、第2斜面部133)が占める比率を大きくすることにより、効率よく光を出光させることができ、導光方向における明るさの均一性も向上する。
 本実施形態では、比Wb/W1は、最も入光面側(X1側)で約20/100であり、最も対向面側(X2側)で約80/100となっている。しかし、これに限らず、この比Wb/W1に関しては、所望する光学性能等に応じて、適宜設定でき、最も入光面側で約10/100、最も対向面側で約90/100となるような範囲内であれば、適宜設定してよい。
 本実施形態では、上述のように、配列ピッチP1(幅W1)、角度α,βは、一定であり、図5に示すように、対向面側(X2側)に向かうにつれて、頂面部134を形成する面の数を少なくし、背面側単位光学形状131の幅W1に対して両斜面部(特に、第2斜面部133)の幅Wbが占める比率を大きくしている。
 しかし、これに限らず、頂面部134を形成する面の数を一定とし、各面の幅を調整することにより、頂面部134の寸法Waを調整する形態としてもよい。
 また、最も対向面側及びその近傍においては、頂面部134の幅Waは十分に小さく、反射シート14と頂面部134との光学密着による影響が小さいので、最も対向面側やその近傍に位置する背面側単位光学形状131では、頂面部134が、1つの面から形成される形態としてもよい。
 本実施形態の導光板13において、背面側への高さhが最も高い面が反射シート14との接触部となっている。例えば、図4においては、面134dが接触部となる。
 このとき、背面側単位光学形状131の配列ピッチP1に対する接触部(もっとも背面側へ高さの高い面134d)の幅をWcとすると、比Wc/P1は、0.09≦Wc/P1≦0.40を満たすことが、反射シート14と導光板13との光学密着を防止する観点から好ましい。
 比Wc/P1は、小さい値である方が、光学密着の抑制に効果的である。しかし、仮に、Wc/P1<0.09である場合、接触部(面134d)の寸法が小さく、背面側単位光学形状131の接触部が破損しやすくなったり、そのような接触部を有する導光板13の製造が困難となったり、生産コストが増加したりするという問題がある。また、反射シート14を傷つける可能性もある。
 また、仮に、Wc/P1>0.40である場合、接触部の寸法が大きく、導光板13と反射シート14との接触面積が大きくなり、光学密着が生じやすくなるという問題がある。
 従って、比Wc/P1は、0.09≦Wc/P1≦0.40を満たすことが好ましい。
 なお、前述のように、本実施形態では、背面側単位光学形状131の幅W1(配列ピッチP1)に対する、頂面部134の幅Waは、導光方向に沿って、光源部12から離れるにつれて小さくなっている。一方、比Wc/P1は、導光方向に沿って一定若しくは略一定である。これに限らず、比Wc/P1は、導光方向に沿って変化する形態としてもよい。
 また、配列ピッチP1は、P1=50~300μm程度とすることが好ましい。
 仮に、配列ピッチP1が、この範囲よりも小さいと、背面側単位光学形状131の製造が困難となり、設計通りの形状が得られなくなる。また、仮に、配列ピッチP1がこの範囲よりも大きいと、配列ピッチP1に比例して、接触部となる面134dの面積も大きくなり、光学密着が生じやすくなる。また、配列ピッチP1がこの範囲よりも大きいと、モアレが生じやすくなったり、面光源装置10等としての使用状態において、背面側単位光学形状131のピッチが認識されやすくなったりする。
 従って、配列ピッチP1は、上記範囲とすることが好ましい。
 図7は、実施形態の導光板13における光の導光の様子の一例を示す図である。
 導光板13の頂面部134は、入光面側に位置する面134aから対向面側に向かって次第に背面側への高さhが高くなる階段状であり、各面の間に位置する斜面134eが出光面13cに平行な面と角度βをなしているので、入光面側から導光する光は、入射しにくく、仮に入射したとしても、その影響は小さい。そのため、本実施形態の頂面部134は、光学設計上は、出光面13cに平行な1つの面からなる頂面部に略等しくなる。
 従って、本実施形態によれば、図7に示すように、頂面部134に入射した光L2は、全反射することができ、光学設計外の方向へ進む光が殆ど生じない。よって、明るさの面内均一性が高い良好な導光板13、及び、面光源装置10、透過型表示装置1とすることができる。
 本実施形態の導光板13は、バイト等で背面側単位光学形状131を賦形する成形型と、出光側単位光学形状135を賦形する成形型とそれぞれを作製し、それらの成形型を用いて、押出成形法や射出成形する等により形成される。使用する熱可塑性樹脂は、光透過性が高いものであれば特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂、COP(シクロオレフィンポリマー)樹脂、PC樹脂等が挙げられる。
 なお、これに限らず、押出成形等により成形したシート状の部材の両面に、紫外線成形法によって、背面側単位光学形状131及び出光側単位光学形状135を一体に形成して、導光板13としてもよい。
 図1に戻って、反射シート14は、光を反射可能なシート状の部材であり、導光板13よりも背面側(Z1側)に配置されている。この反射シート14は、導光板13からZ1側へ向かう光を反射して、導光板13内へ向ける機能を有している。
 反射シート14は、光の利用効率等を高める観点等から、主として鏡面反射性(正反射性)を有するものが好ましい。反射シート14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シート状の部材、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シート状の部材等を用いることができる。なお、これに限らず、反射シート14は、例えば、主として拡散反射性を有し、反射率の高い白色の樹脂製のシート状部材等としてもよい。
 図6は、本実施形態のプリズムシート15を説明する図である。図6では、プリズムシート15のXZ面に平行な断面の一部を拡大して示している。
 プリズムシート15は、導光板13よりもLCDパネル11側(Z2側)に配置されている(図1参照)。プリズムシート15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)する作用を有する偏向光学シートである。
 プリズムシート15は、プリズム基材層152と、プリズム基材層152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151とを有している。
 プリズム基材層152は、プリズムシート15のベース(基材)となる部分である。プリズム基材層152は、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材が用いられている。
 単位プリズム151は、導光板13側(Z1側)に凸となる三角柱形状であり、プリズム基材層152の背面側(Z1側)の面に、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。即ち、単位プリズム151の配列方向は、透過型表示装置1の表示面の法線方向(Z方向)から見て、導光板13の背面側単位光学形状131の配列方向に平行であり、出光側単位光学形状135の配列方向と直交している。
 本実施形態の単位プリズム151は、その配列方向(X方向)及びシート面に直交する方向(Z方向)に平行な断面(XZ面)での断面形状が、頂角をεとする二等辺三角形形状である例を示している。しかし、これに限らず、単位プリズム151の断面形状は、不等辺三角形形状としてもよい。また、単位プリズム151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し、曲面と平面とを組み合わせた形状としてもよいし、断面形状が配列方向において非対称な形状としてもよい。
 単位プリズム151は、配列ピッチがP3、配列方向の幅がW3であり、配列方向において配列ピッチと配列方向のレンズ幅が等しい(P3=W3)形状となっている。
 プリズムシート15は、導光板13から出射し、一方の面(例えば、面151a)から入射した光L1を他方の面(例えば、面151b)で全反射させることにより、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(集光)する。
 プリズムシート15は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂製や、PC(ポリカーボネート)樹脂製等のシート状のプリズム基材層152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151を形成して作製される。
 なお、これに限らず、例えば、プリズムシート15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、MS(メチルメタクリレート・スチレン共重合体)樹脂、PET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16は、光を拡散する作用を有するシート状の部材である。光拡散シート16は、プリズムシート15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16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151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。
 光拡散シート16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16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。
 また、前述のプリズムシート15のプリズム基材層152の出光側(Z2側)の面に、光拡散シート16との光学密着の防止や、光拡散機能の付与を目的として、微細凹凸形状を形成してもよい。このような凹凸形状としては、ビーズ状フィラーを含有するバインダをコートして形成したマット層等が好適であるが、この限りではない。
 なお、光拡散シート16に限らず、プリズムシート15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、輝度向上や光の利用効率向上の観点から好ましい。このような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16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、光拡散シート16のLCDパネル11側に、さらに、上述のような偏光選択反射シートや各種光学シート等を配置してもよい。
(出光側単位光学形状のシミュレーションによる評価)
 次に、導光板の出光面に設けられる出光側単位光学形状を複数種類設定し、Z2側から見た導光板の出光面において、光源部の各LEDの色ムラや輝度ムラが起因となる筋状のムラ及びホットスポットの発生有無についてシミュレーションを行って評価した。
 図8は、シミュレーションに用いた各実施例及び各比較例の導光板のモデルを示す図である。図8(a)は、筋状のムラの評価に用いた導光板のモデルを示す図であり、図8(b)は、ホットスポットの評価に用いた導光板のモデルを示す図である。
 本シミュレーションの評価では、サイバネットシステム株式会社製のLightToolsバージョン7を使用した。シミュレーションに用いた実施例1~8、比較例1~5の導光板は、上述の実施形態と同様に、光の導光方向をX方向(X1-X2方向)とし、それに直交する方向をY方向(Y1-Y2方向)とし、厚み方向をZ方向(Z1-Z2方向)とする(図1参照)。また、導光板のX1側の面に入光面が、Z2側の面に出光面が、それぞれ形成されており、その出光面には、出光側単位光学形状が設けられている。
 筋ムラの評価に用いた実施例1~8、比較例1~5の導光板のシミュレーションモデルは、図8(a)に示すように、X方向の寸法が80mm、Y方向の寸法が40mm、厚さが0.7mmである。これらの導光板の入光面には、点光源として1つのLEDが、入光面のY方向における中央部に配置されている。
 ホットスポットの評価に用いた実施例1~8、比較例1~5の導光板のシミュレーションモデルは、図8(b)に示すように、X方向の寸法が30mm、Y方向の寸法が50mm、厚さが0.7mmに形成されている。また、これらの導光板の入光面には、点光源として複数のLEDがY方向に等間隔(8.5mm間隔)で配置されている。
 実施例1~8、比較例1~5の導光板の出光側単位光学形状は、それぞれ、その配列ピッチP2がP2=36μmであり、また、幅W21がW21=36μmである。
 実施例1~8の導光板に設けられる出光側単位光学形状は、図3に示すように、凹曲面135a及び傾斜面135bから構成されており、曲率半径r、最大傾斜角度θ、比率Rが、それぞれ上述の数値範囲(r≧W21/(4×sinθ)、20°≦θ≦45°、50%≦R≦80%)を満たした形状に形成されている。
 比較例1~3の出光側単位光学形状は、上述の実施例1~8の出光側単位光学形状と同様の形状を有しているが、曲率半径r、最大傾斜角度θのいずれかが上述の数値範囲を満たしていない形状に形成されている。
 図16は、比較例4及び比較例5の導光板の出光側単位光学形状を説明する図である。
 比較例4、5の出光側単位光学形状は、図16に示すように、出光面からZ2側に凸となり、YZ面における断面形状が五角形状に形成されている。比較例4、5の出光側単位光学形状は、図16に示す断面において、その頂点tを通り厚み方向(Z方向)に平行な線を境に左右対称に形成されており、傾斜角の相違する2種類の斜面が形成されている。比較例4、5の出光側単位光学形状のZ1側の斜面は、出光面に対して45°に傾斜しており、また、Z2側の斜面は、出光面に対して20°に傾斜している。
 比較例4の出光側単位光学形状は、その配列方向(Y方向)における幅W4に対する、頂点tを挟むZ2側の斜面の幅W5の比率(W5/W4)が60%になるように形成されている。比較例5の出光側単位光学形状は、同比率(W5/W4)が80%になるように形成されている。
 シミュレーションによる評価結果を以下の表1にまとめる。
 図9は、実施例2、比較例4、比較例5の導光板のシミュレーションによる筋ムラの評価結果を示す図である。図9(a)は、実施例2の導光板の光の強度分布を示す図であり、図9(b)は、比較例4の導光板の光の強度分布を示す図であり、図9(c)は、比較例5の導光板の光の強度分布を示す図である。図9の各図の縦軸は規格化された光の強度を示し、横軸は導光板のY方向の位置を示す。
 筋状のムラの評価は、まず、上述の寸法(X×Y:80mm×40mm)のシミュレーションのモデルを10000点に分割して各点における光の強度を演算する。そして、図8(a)及び図9に示すように、Y方向に平行な線上であって光源部の配置位置からX2側に5mm離れた位置A1における光の強度分布と、Y方向に平行な線上であって光源部の配置位置からX2側に50mm離れた位置A2におけるY方向の光の強度分布とを求める。各位置(A1、A2)の光の強度分布を最大値で割ることによって規格化し、光の強度が最大値(1.0)の半分(0.5)となるY方向の幅(B1、B2)を求める。そして、(位置A2における幅B2)/(位置A1における幅B1)を求め、B2/B1≧5.0である場合、光が十分にY方向に広がり、筋状のムラが十分に抑制されるものと判定し、筋ムラの評価を◎とする。また、4.5≦B2/B1<5.0である場合、若干の筋状のムラが確認されるが、製品として十分に使用可能な範囲であるものと判定し、筋ムラの評価を○とする。一方、B2/B1<4.5である場合、光のY方向への広がりが十分でなく、筋状のムラが明確に認められるものと判定し、筋ムラの評価を×とした。
 ホットスポットの評価は、まず、上述の寸法(X×Y:30mm×50mm)のシミュレーションのモデルを10000点に分割して各点における光の強度を演算する。それから、図8(b)に示すように、X方向に平行な線であって点光源の中心を通る線C1上における光の強度分布と、X方向に平行な線であって互いに隣接する点光源間(光源部の中で最も暗い部分)を通る線C2上における光の強度分布とを求める。そして、X方向が同じ位置における線C1上の光の強度D1と、線C2上の光の強度D2とを比較して、X方向の全域において100×D2/D1≦110%である場合、ホットスポットが認められないものと判定し、ホットスポットの評価を◎とした。また、X方向の一部において100×D2/D1が110%を超えてしまうが、X方向の全域において100×D2/D1≦130%である場合、若干のホットスポットが確認されるが、製品として十分に使用可能な範囲であるものと判定し、筋ムラの評価を○とする。一方、X方向の少なくとも一部において100×D2/D1≧130%である場合、ホットスポットが明確に認められるものと判定し、ホットスポットの評価を×とした。
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 実施例1の導光板は、出光側単位光学形状の曲率半径rが15.7μmであり、最大傾斜角度θが40°であり、比率Rが50%であるため、上述の曲率半径r、最大傾斜角度θ、比率Rが、それぞれ上述の好ましい数値範囲内で形成されたものである。その結果、実施例1の導光板は、筋状のムラの評価が◎となり、ホットスポットの評価が◎となり総合評価が◎となった。
 実施例2の導光板は、出光側単位光学形状の曲率半径rが25.1μmであり、最大傾斜角度θが40°であり、比率Rが80%であるため、上述の曲率半径r、最大傾斜角度θ、比率Rが、それぞれ上述の好ましい数値範囲内で形成されたものである。実施例2の導光板は、図9(a)に示すように、B2/B1が5.22となり、導光板の位置A2において、Y方向の両端部における輝度が高くなっているので、筋状のムラの評価が◎となった。また、ホットスポットの評価も100×D2/D1が、導光方向(X方向)においていずれも110%以下であったので、◎となった。その結果、実施例2の導光板は、総合評価が◎となった。
 実施例3の導光板は、出光側単位光学形状の曲率半径rが18.0μmであり、最大傾斜角度θが30°であり、比率Rが50%であるため、上述の曲率半径r、最大傾斜角度θ、比率Rそれぞれ上述の好ましい数値範囲内で形成されたものである。その結果、実施例3の導光板は、筋状のムラの評価が◎となり、ホットスポットの評価が◎となり総合評価が◎となった。
 実施例4の導光板は、出光側単位光学形状の曲率半径rが28.8μmであり、最大傾斜角度θが30°であり、比率Rが80%であるため、上述の曲率半径r、最大傾斜角度θ、比率Rそれぞれ上述の好ましい数値範囲内で形成されたものである。その結果、実施例4の導光板は、筋状のムラの評価が◎となり、ホットスポットの評価が◎となり総合評価が◎となった。
 実施例5の導光板は、出光側単位光学形状の曲率半径rが26.4μmであり、最大傾斜角度θが20°であり、比率Rが50%であるため、上述の曲率半径r、最大傾斜角度θ、比率Rそれぞれ上述の好ましい数値範囲内で形成されたものである。その結果、実施例5の導光板は、筋状のムラの評価が◎となり、ホットスポットの評価が◎となり総合評価が◎となった。
 実施例6の導光板は、出光側単位光学形状の曲率半径rが42.1μmであり、最大傾斜角度θが20°であり、比率Rが80%であるため、上述の曲率半径r、最大傾斜角度θ、比率Rそれぞれ上述の好ましい数値範囲内で形成されたものである。その結果、実施例6の導光板は、筋状のムラの評価が◎となり、ホットスポットの評価が◎となり総合評価が◎となった。
 実施例7の導光板は、出光側単位光学形状の曲率半径rが12.8μmであり、最大傾斜角度θが45°であり、比率Rが50%であるため、上述の曲率半径r、最大傾斜角度θ、比率Rそれぞれ上述の好ましい数値範囲内で形成されたものである。その結果、実施例7の導光板は、筋状のムラの評価が○となり、ホットスポットの評価が◎となり総合評価が○となった。
 実施例8の導光板は、出光側単位光学形状の曲率半径rが20.4μmであり、最大傾斜角度θが45°であり、比率Rが80%であるため、上述の曲率半径r、最大傾斜角度θ、比率Rそれぞれ上述の好ましい数値範囲内で形成されたものである。その結果、実施例8の導光板は、筋状のムラの評価が○となり、ホットスポットの評価が◎となり総合評価が○となった。
 比較例1の導光板は、出光側単位光学形状の曲率半径rが34.8μmであり、最大傾斜角度θが15°であり、比率Rが50%であるため、上述の曲率半径r、比率Rが、それぞれ上述の好ましい数値範囲内で形成されているが、最大傾斜角度θが好ましい範囲の下限値から外れた値で形成されている。その結果、比較例1の導光板は、筋状のムラの評価が◎となったが、ホットスポットの評価が×となり総合評価が×となった。
 比較例2の導光板は、出光側単位光学形状の曲率半径rが55.6μmであり、最大傾斜角度θが15°であり、比率Rが80%であるため、上述の曲率半径r、比率Rが、それぞれ上述の好ましい数値範囲内で形成されているが、最大傾斜角度θが好ましい範囲の下限値から外れた値で形成されている。その結果、比較例2の導光板は、筋状のムラの評価が◎となったが、ホットスポットの評価が×となり総合評価が×となった。
 比較例3の導光板は、出光側単位光学形状がYZ面における断面が略三角形状に窪んだ形状に形成されており、出光側単位光学形状の曲率半径rが0.0μmであり、最大傾斜角度θが30°であり、比率Rが0%であるため、上述の最大傾斜角度θが上述の好ましい範囲内で形成されているが、曲率半径r、比率Rがそれぞれ上述の好ましい数値範囲から外れた値で形成されている。その結果、比較例3の導光板は、ホットスポットの評価が◎となったが、筋状のムラの評価が×となり総合評価が×となった。
 比較例4の導光板は、上述したように、出光側単位光学形状が、出光面からZ2側に凸となり、YZ断面における断面形状が五角形状に形成されている。また、比較例4の出光側単位光学形状は、その配列方向(Y方向)における幅W4に対する、頂点tを挟むZ2側の斜面の幅W5の比率(W5/W4)が60%になるように形成されている。比較例4の導光板は、図9(b)に示すように、幅B2/B1が4.33となり、導光板の位置A2において、Y方向における両端部の輝度が中央部の輝度に比して大幅に低くなっているので、筋状のムラの評価が×となった。これに対してホットスポットの評価は、100×D2/D1が、導光方向(X方向)においていずれも110%以下であったので、◎となった。その結果、比較例4の導光板は、総合評価が×となった。
 比較例5の導光板は、比較例4の導光板と同様に、出光側単位光学形状が、出光面からZ2側に凸となり、YZ断面における断面形状が五角形状に形成されている。また、比較例5の出光側単位光学形状は、その配列方向(Y方向)における幅W4に対する、頂点tを挟むZ2側の斜面の幅W5の比率(W5/W4)が80%になるように形成されている。ここで、比較例5の導光板は、図9(c)に示すように、B2/B1が5.56となり、導光板の位置A2において、Y方向の両端部における輝度が高くなっているので、筋状のムラの評価が◎となった。しかし、ホットスポットの評価は、100×D2/D1が、導光方向(X方向)において130%を超える箇所が複数存在したので、×となった。その結果、比較例5の導光板は、総合評価が×となった。
 以上より、比較例1~3の導光板のように、曲率半径r、最大傾斜角度θのうち、少なくとも1つの数値範囲が満たされないと、筋状のムラの評価及びホットスポットの評価のいずれかが×となってしまうことが確認された。
 また、比較例4及び比較例5は、出光側単位光学形状の幅W5に対するZ2側の斜面の幅W4との比率(W5/W4)を変化させているが、比較例4のようにホットスポットの評価が◎の場合、筋状のムラの評価が×となってしまい、比較例5のように筋状のムラの評価が◎の場合、ホットスポットの評価が×となってしまうことが確認された。
 これに対して、実施例1~8の導光板は、曲率半径r、最大傾斜角度θ、比率Rのそれぞれが、上述の好ましい数値範囲内で出光側単位光学液状を形成すれば、筋状のムラを抑制するとともに、ホットスポットが生じてしまうのを抑制することができるのが確認された。
 以上より、本実施形態の導光板13は、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態の導光板13は、出光側単位光学形状135が、導光方向(Y方向)に延在し、出光面13cから窪んだ溝形状に形成され、その溝形状の底部135cが背面13d側に凹となる凹曲面135aに形成されており、凹曲面135aの両端部に、端縁部135dから底部135c側へと傾斜する傾斜面135bが形成されている。この傾斜面135bに接する面と出光面13cとがなす最大傾斜角度θが20°≦θ≦45°を満たし、凹曲面135aの曲率半径rがr≧W21/(4×sinθ)を満たす。
 これにより、本実施形態の導光板13は、導光板内において導光される光をよりY方向に広げて出光することができ、光源部12に使用されるLEDに色ムラや輝度ムラが存在していたとしても、出光面の中央部分に筋状のムラが生じてしまったり、入光面近傍にホットスポットが生じてしまったりするのを抑制することができる。また、本実施形態の出光側単位光学形状135をこのような形態にすることにより、導光板13の出光面に付着した塵等の異物をエアーブロー等によって容易に除去することが可能になる。
(2)本実施形態の導光板13は、出光側単位光学形状135が、その配列方向における出光側単位光学形状135の幅W21に対する凹曲面135aの幅W22の比率R=W22/W21が、50%≦R≦80%である。これにより、上述の筋状のムラ及びホットスポットの抑制効果をより効果的に奏することができる。
 (第2実施形態)
 次に、第2実施形態の導光板13について説明する。
 図10は、本実施形態の導光板13の形状を説明する図である。図10(a)は、出光側単位光学形状135を説明する図であり、図10(b)は、背面側単位光学形状131を説明する図である。図10(a)では、導光板13のYZ面に平行な断面の一部を拡大して示し、図10(b)では、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11は、本実施形態の出光側単位光学形状135の詳細を説明する図である。図11では、図10(a)に示す導光板13のYZ面に平行な断面の一部をさらに拡大して示している。
 なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
 本実施形態の導光板13は、図10(a)に示すように、隣り合う出光側単位光学形状135間に平坦部136が設けられている点で、上述の第1実施形態の導光板13と相違する。
 導光板13は、図10に示すように、出光面13cには、出光側単位光学形状135が複数配列して形成され、背面13dには、背面側単位光学形状131が複数配列されて形成されている。
 出光側単位光学形状135は、図10(a)に示すように、出光面側(LCDパネル11側、Z2側)から窪んだ溝形状に形成されており、X方向(導光方向)に延在し、Y方向に複数隣接して配列されている。
 出光側単位光学形状135は、図10(a)及び図11に示すように、その溝形状の底部135cに背面13d側に凹となる凹曲面135aが形成されており、また、その凹曲面135aのY方向の両端に、溝形状の端縁部135dから底部135c側へと傾斜する平坦な傾斜面135bが形成されている。出光側単位光学形状135は、図11に示す断面において、底部135cを通り厚み方向(Z方向)に平行な線を境に左右対称に形成されている。
 これにより、本実施形態の導光板13は、導光板内において導光される光をよりY方向に広げて出光することができ、光源部12に使用されるLEDに色ムラや輝度ムラが存在していたとしても、出光面の中央部分に筋状のムラが生じてしまったり、入光面近傍にホットスポットが生じてしまったりするのを抑制することができる。
 また、本実施形態の出光側単位光学形状135をこのような形態にすることにより、導光板13の出光面に付着した塵等の異物をエアーブロー等によって容易に除去することが可能になる。
 図12は、比較例の導光板の出光面の形状を示す図である。図12は、図10(a)に対応する図である。
 ここで、図1に示すように、導光板の出光面上には、プリズムシート15等の偏向光学シートが配置される。そのため、導光板の出光面上に出光側単位光学形状が形成されている場合、導光板の出光面とプリズムシートとの接触面積が狭くなってしまう。
 例えば、図12に示すように、導光方向に直交する面(YZ面)における断面形状が略円弧状に形成された溝形状が、導光板の出光面のY方向に隙間なく配列されている場合、各溝形状の境界部s1がプリズムシートとの接触部となり、導光板とプリズムシートとの接触面積は非常に狭くなる。
 このように、導光板とプリズムシートとの接触面積が狭くなると、導光板及びプリズムシートを積層させた状態で運搬したり、面光源装置や表示装置の組立作業を行ったりする場合に生じる振動によって、プリズムシートの導光板側の面が傷付いたり、導光板の出光側単位光学形状間の境界部s1が傷付いたり、破損したりする場合があった。特に、図に示すプリズムシートのように、導光板側の面に単位プリズムが形成されている場合、導光板及びプリズムシート間の接触面積が更に狭くなってしまい、上述の傷付きや破損がより生じやすくなってしまう。
 また、導光板やプリズムシートに付着した微細な塵等が接触部分に挟まってしまい、導光板やプリズムシートが傷付いたり、破損したりする場合もあった。
 そこで、本実施形態の導光板13は、上述の問題を回避するために、隣り合う出光側単位光学形状135間に、出光面13cと略平行な平坦部136が設けられている。導光板13の出光面13cにおいて、出光側単位光学形状135が出光面13cから窪んだ溝形状に形成されているため、この平坦部136が、導光板13の厚み方向(Z方向)において、最も出光側(Z2側)に位置する部位となり、出光面13c上に積層されるプリズムシート15と接触する。
 このように出光側単位光学形状135間に平坦部136を設けることによって、導光板13は、出光面13cとプリズムシート15の導光板13側の面との接触面積を増やすことができる。これにより、導光板13は、出光側単位光学形状135の境界部(平坦部136)や、プリズムシート15の導光板13側の面が傷付いたり、破損したりしてしまうのを大幅に抑制することができる。
 ここで、平坦部136が出光面13cと略平行であるとは、平坦部136が出光面13cに対して完全に平行である場合だけでなく、平坦部136が出光面13cに対して若干傾斜(例えば、出光面に対して±5度の範囲で傾斜)している場合も含むものをいう。
 また、平坦部136とは、完全に平坦な面だけでなく、Z1側に微少に湾曲した凹曲面状や、Z2側に微少に湾曲した凸曲面状に形成される面(凹曲面及び凸曲面の曲率半径は、例えば、10μm以上)も含むものをいう。
 この出光側単位光学形状135の配列ピッチは、P2であり、配列方向(Y方向)における出光側単位光学形状135の幅は、W21である。また、配列方向(Y方向)における平坦部136の幅は、W23である。本実施形態では、出光側単位光学形状135及び平坦部136が交互に配列されているため、配列ピッチP2は、出光側単位光学形状135の幅W21及び平坦部136の幅W23の和に等しい形態となる(P2=W21+W23)。
 また、出光側単位光学形状135の傾斜面135bに接する面と導光板13の出光面13c(導光板13の出光側の板面、XY面に平行な面、図11中の一点鎖線)とがなす最大傾斜角度は、θである。更に、導光板13の出光面13c(導光板13の出光側の板面、XY面に平行な面、図11中の一点鎖線)から出光側単位光学形状135の底部135cまでの距離(以下、出光側単位光学形状135の深さという)は、h2である。また、出光側単位光学形状135に形成される凹曲面135aの配列方向(Y方向)の幅は、W22である。
 配列ピッチP2としては、10~100μm程度とすることが好ましい。
 配列ピッチP2がこの範囲よりも小さいと、出光側単位光学形状135の製造が困難となり、設計通りの形状が得られなくなる。また、配列ピッチP2がこの範囲よりも大きいと、LCDパネル11の画素とのモアレが生じやすくなったり、面光源装置10等としての使用状態において、出光側単位光学形状135のピッチが認識されやすくなったりする。従って、配列ピッチP2は、上記範囲とすることが好ましい。
 また、平坦部136の幅W23は、0.5μm≦W23≦2.5μmの範囲で形成されるのが望ましい。仮に、平坦部136の幅W23が0.5μm未満の場合、平坦部136の幅が狭すぎてしまい、平坦部136や、プリズムシート15の導光板側の面を傷付けたり、破損させたりするので望ましくない。また、平坦部136の幅W23が2.5μmよりも大きい場合、導光板13及びプリズムシート15の傷付き等は回避することができるが、導光板13から出光する光にホットスポットが顕著に生じてしまう可能性があるため望ましくない。導光板13から出光する光にホットスポットが生じてしまうのをより効果的に抑制する観点から、W23は、2.0μm以下(W23≦2.0μm)であることがより望ましい。
(試験体の傷等の発生の評価)
 次に、出光面の平坦部の幅W23が相違する複数種類の導光板を作製し、各導光板にプリズムシート(図6参照)を積層した各試験体(試験体1~18)をそれぞれ加振器により振動させて、導光板及びプリズムシートのそれぞれに生じる傷や、破損の評価試験の結果について説明する。
 図13は、評価に用いた試験体の振動試験の状態を示す図である。
 図14は、各試験体の評価結果をまとめた図である。
 本評価において使用される各試験体は、上述したように、導光板と、導光板の出光面上に積層されるプリズムシートとから構成されている。ここで、導光板とプリズムシートとは、対向する2辺に粘着テープT1が貼付されることによって互いに固定されている。
 各試験体は、図13に示すように、加振器100の加振台101上に粘着テープT2により固定される。加振器100は、アイデックス株式会社製のBF-50UCを使用しており、鉛直方向及び水平方向の3方向にランダムに加振台を所定の周波数及び加速度で振動させることができる。本評価試験では、加振器100は、周波数67Hz、加速度10Gにより、試験体を固定した加振台101を振動させる。各試験体に用いられる導光板及びプリズムシートは、それぞれが対角8インチの大きさに形成されている。
 また、各試験体に使用されるプリズムシートは、上述の実施形態(図6参照)と同様に、導光板と対向する面に単位プリズムが複数配列されており、紫外線硬化型のアクリル系樹脂により形成されている。また、各試験体に使用されるプリズムシートは、そのヤング率が63.1MPaであり、復元仕事率が29.0%である。試験体1~6に使用されるプリズムシートは、単位プリズムの頂角εが58.5度であり、試験体7~12に使用されるプリズムシートは、単位プリズムの頂角εが68.1度であり、試験体13~18に使用されるプリズムシートは、単位プリズムの頂角εが75.0度である。
 各試験体に使用されるプリズムシートは、アクリル酸2エチルヘキシル、フェノキシエチルアクリレート、EO変性ビスフェノールAジアクリレート、アクリル酸2ヒドロキシエチル、ヘキサメチレンジイソシアネート、ルシリンTPO、リン酸トリフェニル、フッ素系界面活性剤から構成されている。
 試験体1、試験体7、試験体13に使用される導光板は、出光面に、凹曲面及び傾斜面から構成される溝形状がY方向に隙間なく複数配列される、すなわち、各出光側単位光学形状(溝形状)間に平坦部が形成されていない形態である(図12参照)。そのため、試験体1、試験体7、試験体13に使用される導光板は、平坦部の幅W23が、それぞれW23=0μmである。
 試験体2~6、試験体8~12、試験体14~18に使用される導光板は、出光面に、凹曲面及び傾斜面から構成される出光側単位光学形状(溝形状)と、平坦部が交互にY方向に複数配列されている(図10(a)等参照)。試験体2~6の相違点は、平坦部の幅W23の寸法がそれぞれ相違している点である。同様に、試験体8~12の相違点は、平坦部の幅W23の寸法がそれぞれ相違している点である。同様に、試験体14~18の相違点は、平坦部の幅W23の寸法がそれぞれ相違している点である。
 試験体2に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=0.5μmである。
 試験体3に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=1.5μmである。
 試験体4に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=2.0μmである。
 試験体5に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=2.5μmである。
 試験体6に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=3.6μmである。
 試験体8に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=0.5μmである。
 試験体9に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=1.5μmである。
 試験体10に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=2.0μmである。
 試験体11に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=2.5μmである。
 試験体12に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=3.6μmである。
 試験体14に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=0.5μmである。
 試験体15に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=1.5μmである。
 試験体16に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=2.0μmである。
 試験体17に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=2.5μmである。
 試験体18に使用される導光板の平坦部の幅W23は、W23=3.6μmである。
 各試験体に使用される導光板は、熱可塑性のアクリル系樹脂により形成されており、そのヤング率は3.0GPaである。
 各試験体の傷及び破損の評価結果と、各試験体に用いた導光板のホットスポットの評価結果とを図14にまとめる。図14中の「傷等の発生数」は、上述の加振器による振動試験によって、導光板の出光面又はプリズムシートの導光板側の面に傷や、欠け等の破損が生じた数を目視により確認した結果である。
 また、図14中の「ホットスポット」は、各試験体に用いた導光板の入光面に光源を配置して光を入射させた場合に、出光面の入光面近傍に輝度ムラ(ホットスポット)が生じるか否かを目視により確認した結果である。ホットスポットの評価は、ホットスポットが確認されなかった場合を「○」とし、ホットスポットが若干確認されたが製品として十分に使用できる場合を「△」とし、ホットスポットが明確に確認された場合を「×」とした。
 図14中の総合評価は、導光板やプリズムシートに傷等が生じず、かつ、ホットスポットの評価が「○」となる場合を「◎」とし、導光板やプリズムシートに傷等が生じないが、ホットスポットの評価が「△」又は「×」となる場合を「○」とし、導光板やプリズムシートに傷等が生じてしまう場合を「×」とした。
(頂角ε=58.5度のプリズムシートを用いた試験体(1~6)の評価結果)
 図14に示すように、平坦部を有しない導光板を備える試験体1は、ホットスポットの評価が「○」となったが、導光板や、プリズムシートに傷等が3カ所認められたため、総合評価が「×」となった。
 また、試験体5は、導光板や、プリズムシートに傷等が認められなかったが、ホットスポットの評価が「△」となったため、総合評価が「○」となった。
 試験体6は、導光板や、プリズムシートに傷等が認められなかったが、ホットスポットの評価が「×」となったため、総合評価が「○」となった。
 これに対して、試験体2~4は、導光板や、プリズムシートに傷等が認められなかったとともに、ホットスポットの評価が「○」であったため、総合評価が「◎」となった。
(頂角ε=68.1度のプリズムシートを用いた試験体(7~12)の評価結果)
 図14に示すように、平坦部を有しない導光板を備える試験体7は、ホットスポットの評価が「○」となったが、導光板や、プリズムシートに傷等が2カ所認められたため、総合評価が「×」となった。
 また、試験体11は、導光板や、プリズムシートに傷等が認められなかったが、ホットスポットの評価が「△」となったため、総合評価が「○」となった。
 試験体12は、導光板や、プリズムシートに傷等が認められなかったが、ホットスポットの評価が「×」となったため、総合評価が「○」となった。
 これに対して、試験体8~10は、導光板や、プリズムシートに傷等が認められなかったとともに、ホットスポットの評価が「○」であったため、総合評価が「◎」となった。
(頂角ε=75.0度のプリズムシートを用いた試験体(13~18)の評価結果)
 図14に示すように、平坦部を有しない導光板を備える試験体13は、ホットスポットの評価が「○」となったが、導光板や、プリズムシートに傷等が2カ所認められたため、総合評価が「×」となった。
 また、試験体17は、導光板や、プリズムシートに傷等が認められなかったが、ホットスポットの評価が「△」となったため、総合評価が「○」となった。
 試験体18は、導光板や、プリズムシートに傷等が認められなかったが、ホットスポットの評価が「×」となったため、総合評価が「○」となった。
 これに対して、試験体14~16は、導光板や、プリズムシートに傷等が認められなかったとともに、ホットスポットの評価が「○」であったため、総合評価が「◎」となった。
 以上の結果より、平坦部の幅W23が0.5μm以上であると、導光板及びプリズムシートに傷等が生じてしまうのを十分に回避することができることが確認された。また、平坦部の幅23が2.5μmよりも大きいと、傷等の発生は回避できるが、導光板から出光する光にホットスポットが生じやすくなってしまうことが確認された。更に、平坦部の幅23が2.0μm以下であると、ホットスポットの発生を十分に抑制することができることが確認された。
 したがって、導光板の平坦部の幅W23は、0.5μm≦W23≦2.5μmを満たすことで、傷等を防ぐとともに、導光板の良好な出光特性を得ることができることが確認され、また、0.5μm≦W23≦2.0μmを満たすことで、ホットスポットの発生をより抑制し、導光板の更に良好な出光特性を得ることができることが確認された。
 また、プリズムシートの単位プリズムの頂角εが相違する場合においても、試験体1~6と、試験体7~12と、試験体13~18との傷等の発生と、ホットスポットの発生の傾向が同様になり、試験体1~6のように頂角εがより鋭角になった場合においても、傷等を防ぐとともに、導光板の良好な出光特性を得ることができることが確認された。
 以上より、本実施形態の導光板13は、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態の導光板13は、隣り合う出光側単位光学形状135間に、出光面13cに略平行な平坦部136が設けられている。これにより、導光板13の出光面13c上にプリズムシート15等の偏向光学シートが配置された場合に、プリズムシート15や、出光側単位光学形状135間の境界部(平坦部136)が傷付いたり、破損したりしてしまうのを大幅に抑制することができる。
(2)本実施形態の導光板13は、平坦部136の出光側単位光学形状135の配列方向における幅寸法W23が、0.5μm≦W23≦2.5μmであるので、導光板や、プリズムシートの傷付き等をより効率よく抑制するとともに、導光板から出光する光にホットスポットが生じてしまうのを抑制することができる。
(3)本実施形態の導光板13は、平坦部136の出光側単位光学形状135の配列方向における幅寸法W23が、0.5μm≦W23≦2.0μmであるので、導光板や、プリズムシートの傷付き等をより効率よく抑制するとともに、導光板から出光する光にホットスポットが生じてしまうのをより効率よく抑制することができる。
(4)本実施形態の導光板13は、出光側単位光学形状135(溝形状)の底部135cが背面側(Z1側)に凹となる凹曲面135aに形成されているので、導光板内において導光される光をよりY方向に広げて出光することができ、光源部12に使用されるLEDに色ムラや輝度ムラが存在していたとしても、出光面の中央部分に筋状のムラが生じてしまったり、入光面近傍にホットスポットが生じてしまったりするのを抑制することができる。
(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。
 図15は、変形形態の出光側単位光学形状を示す図である。
 図17は、変形形態の出光側単位光学形状を示す図である。
 図18は、変形形態の出光側単位光学形状を示す図である。
 図19は、変形形態の出光側単位光学形状を示す図である。
(1)上述の第1実施形態において、出光側単位光学形状135は、傾斜面135bが、溝形状の端縁部135dから底部135c側へと傾斜する平坦な面である例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、傾斜面135bは、平坦ではなく、図15(a)に示すように、背面13d側に凹となる凹状の曲面に形成されるようにしてもよい。この場合でも、導光板13の出光側単位光学形状135は、曲率半径r、最大傾斜角度θ、比率Rがそれぞれ上述の好ましい数値範囲内で形成されることによって、上述の実施形態の導光板と同様の効果を奏することができる。
(2)上述の第1実施形態において、導光板13は、複数の出光側単位光学形状135が隣接して設けられる例を示したが、これに限定されるものでなく、例えば、図15(b)に示すように、各出光側単位光学形状135間に平坦部135eを設けるようにしてもよい。なお、この平坦部135eは、一つの平面のみで形成されるようにしてもよく、また、複数の平面から形成されるようにしてもよく、更に、Z1側に凹となる曲面状や、Z2側に凸になる曲面状に形成されるようにしてもよい。このように平坦部135eを設けることによって、上述の実施形態の導光板のように、互いに隣接する出光側単位光学形状の境界が鋭利なってしまうのを防ぐことができ、出光面側に配置されるプリズムシート15を傷つけたり、出光側単位光学形状間の上記境界部分が破損してしまったりするのを防ぐことができる。
(3)上述の第2実施形態において、出光側単位光学形状135は、その溝形状の底部135cに背面13d側(Z1側)に凹となる凹曲面135aが形成される例で説明したが(図10(a)参照)、これに限定されるものでない。
 例えば、出光側単位光学形状135は、図17(a)に示すように、導光方向に直交する面(YZ面)における断面形状が、二つの斜面135a、135bから構成される三角形状の溝形状に形成されるようにしてもよい。また、出光側単位光学形状135は、図17(b)に示すように、YZ面における断面形状が複数の斜面(135a、135b、135e、135f)から構成される五角形状の溝形状に形成されるようにしてもよい。これらの場合でも、各出光側単位光学形状135(溝形状)間に平坦部136を設けることによって、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。
(4)上述の第2実施形態において、出光側単位光学形状135は、傾斜面135bが、溝形状の端縁部135dから底部135c側へと傾斜する平坦な面である例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、傾斜面135bは、平坦ではなく、図18に示すように、背面13d側に凹となる凹状の曲面に形成されるようにしてもよい。
(5)上述の第2実施形態において、出光側単位光学形状135は、各平坦部136が導光板の厚み方向において同等の高さに形成される例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、図19に示すように、各平坦部136は、出光面13c上に位置する平坦部136aと、出光面13cよりも光の出射側(Z2側)に位置する平坦部136bと、出光面13cよりも背面側(Z1側)に位置する平坦部136cとから構成されるように高さの相違する平坦部を設けるようにしてもよい。この場合の出光面13cは、厚み方向における各平坦部の平均高さとなる位置としている(図19中の一点鎖線参照)。
(6)上述の実施形態において、背面側単位光学形状131は、頂面部134が高さの異なる複数の面により階段状に形成される例を示したが、これに限定されるものでなく、他の形状に形成されるようにしてもよい。例えば、頂面部134は、一つの平坦面から構成されるようにしてもよい。
 また、導光板13の背面13dには、背面側単位光学形状131を形成する代わりに、微細な凹凸形状を形成するようにしてもよい。
(7)面光源装置10は、対向面13bを第2入光面13bとし、この面に対向する位置にさらに光源部12を配置してもよい。この場合、例えば、背面側単位光学形状131は、その配列方向において、入光面13aから導光板13の中心点までは、上述の実施形態の形状であり、その中心点から対向面13bまでは、上述の実施形態のX方向を逆転した形であり、中心点から第2入光面13bまで、比Wb/W1がX2側に向かうにつれて次第に小さく(比Wa/W1は次第に大きくなる)形状とすることが好ましい。このとき、導光板13の背面は、XZ面に平行な断面において、導光方向の中心を通りZ方向に平行な直線を軸として対称な形状となる。
(8)背面側単位光学形状131の配列方向における配列ピッチP1は、配列方向において、段階的又は連続的に、変化する形態としてもよい。
 また、角度αに関しても、同様に、背面側単位光学形状131の配列方向において、段階的又は連続的に、変化する形態としてもよい。良好な光学性能を得るために、角度α、β、配列ピッチP1等は適宜設定してよい。
(9)導光板13の総厚は、入光面側(X1側)が厚く、対向面側(X2側)へ進むにつれて次第に薄くなる形状としてもよい。
(10)面光源装置10は、導光板13に背面側(Z1側)に反射シート14が配置される例を示したが、これに限らず、例えば、反射シート14ではなく、例えば、透過型表示装置1等の筐体の内側の面であって、導光板13の背面13dに対面する面に、光反射性を有する塗料や金属箔等を塗付又は転写等して形成してもよい。
(11)面光源装置10は、プリズムシート15とLCDパネル11との間に、拡散作用を有する光学シートや、各種レンズ形状やプリズム形状が形成された他の光学シート等を組み合わせ配置してもよい。また、面光源装置10は、プリズムシート15以外の偏向作用を有する光学シートを用いてもよい。
 使用環境や所望の光学性能に合わせて、面光源装置10として導光板13と組み合わせて用いる各種光学シート等は、適宜選択して用いることができる。
 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等によって限定されることはない。
 1  透過型表示装置
 10  面光源装置
 11  LCDパネル
 12  光源部
 121  点光源
 13  導光板
 131  背面側単位光学形状
 132  第1斜面部
 133  第2斜面部
 134  頂面部
 134a~134d  面
 135  出光側単位光学形状
 135a  凹曲面
 135b  傾斜面
 135c  底部
 135d  端縁部
 136  平坦部
 14  反射シート
 15  プリズムシート
 16  光拡散シート

Claims (9)

  1.  光が入射する入光面と、前記入光面に交差し光が出射する出光面と、前記出光面に対向する背面とを有し、前記入光面から入射した光を導光方向に導光しながら前記出光面から出射する導光板であって、
     前記出光面に、出光側単位光学形状が、前記導光方向に垂直であり、かつ、該導光板の厚み方向に垂直な方向に複数配列され、
     前記出光側単位光学形状は、
      前記導光方向に延在し、前記出光面から窪んだ溝形状に形成され、その底部が前記背面側に凹となる凹曲面に形成されており、
      その配列方向における前記凹曲面の両端部に、前記出光面から窪みはじめる端縁部から前記底部側へと傾斜する傾斜面を有しており、
      前記出光側単位光学形状の配列方向における幅をW21としたときに、
      前記出光面に対する前記傾斜面の最大傾斜角度θが20°≦θ≦45°を満たし、
      前記凹曲面の曲率半径rが、r≧W21/(4×sinθ)を満たすこと、
     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、
     前記出光側単位光学形状の配列方向における前記出光側単位光学形状の幅W21に対する前記凹曲面の幅W22の比率R=W22/W21は、50%≦R≦80%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、
     隣り合う前記出光側単位光学形状間には、前記出光面に略平行な平坦部が設けられていること、
     を特徴とする導光板。
  4.  請求項3に記載の導光板において、
     前記平坦部は、前記出光側単位光学形状の配列方向における幅寸法W23が、0.5μm≦W23≦2.5μmであること、
     を特徴とする導光板。
  5.  請求項4に記載の導光板において、
     前記平坦部は、前記出光側単位光学形状の配列方向における幅寸法W23が、0.5μm≦W23≦2.0μmであること、
     を特徴とする導光板。
  6.  請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載の導光板において、
     前記平坦部の少なくとも一部は、厚み方向において他の前記平坦部と高さが相違していること、
     を特徴とする導光板。
  7.  請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の導光板において、
     前記背面に、背面側単位光学形状が前記導光方向に複数配列され、
     前記背面側単位光学形状は、背面側に凸であり、入光面側に位置する第1斜面部と、これに対向して他方側に位置して入射する光の少なくとも一部を全反射する第2斜面部と、前記第1斜面部と前記第2斜面部との間に位置する頂面部とを有し、
     前記頂面部は、該導光板の背面側に配置される反射部材と接触する接触部を備えること、
     を特徴とする導光板。
  8.  請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の導光板と、
     前記導光板の前記入光面に対面する位置に設けられ、前記入光面へ光を投射する光源部と、
     前記導光板の出光面側に配置され、前記導光板から出射した光を、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。
  9.  請求項8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、
     を備える透過型表示装置。
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