JP4372665B2 - 面光源装置及びそれに用いる導光体 - Google Patents

Description

本発明は、エッジライト方式の面光源装置及びそれに用いる導光体に関するものであり、特に、輝度むらの視認性の低減を企図した面光源装置及びそれに用いる導光体に関するものである。本発明の面光源装置は、例えば、携帯用ノートパソコン等のモニターや液晶テレビやビデオ一体型液晶テレビ等の表示部として使用される液晶表示装置のバックライトに、或いは、駅や公共施設などにおける案内表示板や看板として使用される液晶表示装置のバックライトに、或いは、高速道路や一般道路における交通標識等の標示装置として使用される液晶表示装置のバックライトに、好適である。

液晶表示装置は、携帯用ノートパソコン等のモニターとして、あるいは液晶テレビやビデオ一体型液晶テレビ等の表示部として、更にはその他の種々の分野で広く使用されてきている。液晶表示装置は、基本的にバックライトと液晶表示素子とから構成されている。バックライトとしては、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式のものが多用されている。従来、エッジライト方式のバックライトとしては、矩形板状の導光体の少なくとも１つの端面を光入射端面として用いて、該光入射端面に沿って直管型蛍光ランプなどの線状または棒状の一次光源を配置し、該一次光源から発せられた光を導光体の光入射端面から導光体内部へと導入し、該導光体の２つの主面のうちの一方である光出射面から出射させるものが広く利用されている。

ところで、近年、液晶表示装置では、その外形寸法に対する表示画面寸法の比率をできるだけ大きくして、表示効率を高めることが要請されている。従って、面光源装置においても、その外形寸法に対する発光面寸法の比率をできるだけ大きくし、即ち発光面の周囲に枠状に存在する構造部分（「額縁」と呼ばれることがある）の寸法をできるだけ小さくすることが要請されている。その場合、導光体の光入射端面に沿って配置される線状または棒状の一次光源の寸法の低減が必要となる。この寸法の低減は、一方においては一次光源の幅の低減即ちスリム化により達成され、他方においては一次光源の長さの低減即ち対向する導光体光入射端面より短くすることにより達成される。

しかるに、一次光源の長さの低減を実現しようとすると、次のような新たな問題が発生する。即ち、一次光源の少なくとも一方の端部にはソケットが付されており、この端部は現実には発光しない非発光部となる。このため、上記寸法低減の結果として非発光部が光入射端面と対向する位置に存在することになり、この非発光部に対応する導光体の隅部の光出射面から出射する光量が少なくなり、この部分の輝度が低下して輝度むらが発生する。

このような問題の解決を目指して、例えば特開２００２−１６９０３３号公報（特許文献１）には、導光板の出光面において相対的に輝度が低くなる領域例えば入光側両隅部や側縁部に微小な角状シボを重ねて設けることが開示されている。また、例えば特開２００２−２５８０５７号公報（特許文献２）には、導光体の光出射面において相対的に輝度が低くなる角部近傍の平均傾斜角を他の部分の平均傾斜角より大きくすることが開示されている。
特開２００２−１６９０３３号公報 特開２００２−２５８０５７号公報

エッジライト方式の面光源装置では、導光体光入射端面と平行な面内での出射光分布の制御のために、上記特許文献２に記載されているように、導光体の２つの主面のうちの他方である裏面に、光入射端面と略直交する方向に延びたプリズム列を互いに平行に複数形成することが行われている。また、エッジライト方式の面光源装置では、上記特許文献２に記載されているように、導光体光出射面の全体からできるだけ均一に光を出射させるために、導光体として、その厚さを光入射端面の側からそれと反対の端面の側へと次第に小さくなるようにした所謂くさび形状のものが使用される。

一方、表示画面寸法の大きな（例えば１４インチワイドサイズの）液晶表示装置のための導光体として上記くさび形状のものを使用する場合には、反対側端面の側の厚さを適切に設定しようとすると、光入射端面の側の厚さを大きく（例えば３ｍｍ以上）することが要求されることがある。

本発明者は、そのような光入射端面側の厚さが比較的大きな導光体であって裏面にプリズム列等のレンズ列の形成されたものを用いた面光源装置が、出射光輝度分布において光入射端面側の隅部から光入射端面及びそれに隣接する２つの側端面の双方に対して斜めの方向に導光体の中央部に向かって延びる筋状の低輝度領域を生じやすい、ということを見出した。この筋状の低輝度領域が有効発光領域にまで延びると、液晶表示装置における表示画像の品位を低下させることになり、即ち面光源装置としての品位が低下する。

上記特許文献２に記載の手法により導光体光出射面の光入射端面側の隅部における輝度低下をある程度防止することはできるのではあるが、上記の光入射端面側の厚さが比較的大きな導光体であって裏面にプリズム列等のレンズ列の形成されたものを用いた面光源装置における導光体隅部から斜め方向に延びる筋状の低輝度領域の発生を十分には抑制することができない。

そこで、本発明は、以上のような面光源装置の輝度分布における導光体の光入射端面の側の隅部から斜め方向に延びる筋状の低輝度領域の発生を抑制し、もって輝度むらの視認性を低減することが可能な面光源装置用導光体を提供することを目的とする。更に、本発明は、以上のような導光体を用いた面光源装置を提供することをも目的とする。

本発明によれば、上記の課題を解決するものとして、
光入射端面及び光出射面並びに該光出射面の反対側の裏面を有しており、該裏面には前記光入射端面と交差する方向に延びた複数のレンズ列が並列に形成されている面光源装置用導光体であって、
前記光入射端面の側の少なくとも１つの隅部の端面は凸曲面状に形成され且つ粗面化されており、
前記光出射面には前記隅部から前記光入射端面に対して斜めに延びる粗面化領域が形成されており、該粗面化領域は前記光出射面のその他の領域より大きな平均傾斜角をもつことを特徴とする面光源装置用導光体、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記隅部端面は曲率半径０．５〜４ｍｍの凸曲面状をなしている。本発明の一態様においては、前記隅部端面は平均傾斜角が３〜１５度、Ｒａが１〜５μｍ、Ｒｚが４〜１０μｍである。本発明の一態様においては、前記粗面化領域は平均傾斜角が３〜８度、Ｒａが０．２〜０．５μｍ、Ｒｚが１〜７μｍである。本発明の一態様においては、前記隅部端面に隣接する前記光入射端面とは反対側の側端面は、少なくとも前記隅部端面に隣接する領域が粗面化されている。本発明の一態様においては、前記導光体の厚さは前記光入射端面の側において３〜８ｍｍである。

また、本発明によれば、上記の課題を解決するものとして、
上記面光源装置用導光体と、該導光体の前記光入射端面に対向するように該光入射端面に沿って配置された線状の一次光源とを備えており、該一次光源は前記導光体の隅部に対応して位置する非発光部を備えていることを特徴とする面光源装置、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記一次光源の非発光部は支持部材により支持されており、該支持部材の前記導光体の隅部に対向する面は光拡散反射面とされている。本発明の一態様においては、前記面光源装置は、更に、前記導光体の光出射面上に配置され、且つ前記光出射面から出射する光が入光する入光面及びその反対側の出光面を有する光偏向素子を備えている。本発明の一態様においては、前記光偏向素子は前記入光面に前記導光体の光入射端面に沿って延び且つ互いに平行に配列された複数のプリズム列を備えており、該プリズム列のそれぞれは前記導光体の光出射面からの光が入射する第１のプリズム面と入射した光が内面反射される第２のプリズム面とを有する。

以上のような本発明の面光源装置によれば、光出射面の反対側の裏面に光入射端面と交差する方向に延びた複数のレンズ列が並列に形成されている面光源装置用導光体において、光入射端面の側の少なくとも１つの隅部の端面を凸曲面状に形成し且つ粗面化し、更に光出射面に前記隅部から前記光入射端面に対して斜めに延びる粗面化領域を形成し、該粗面化領域を前記光出射面のその他の領域より大きな平均傾斜角をもつものとしたことで、面光源装置の輝度分布における導光体の光入射端面の側の隅部から斜め方向に延びる筋状の低輝度領域の発生を抑制し、もって輝度むらの視認性を低減することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明による面光源装置の一つの実施形態を示す模式的一部切欠部分斜視図であり、図２はその一部切欠平面図である。図示されているように、本実施形態の面光源装置は、少なくとも一つの側端面を光入射端面３１とし、これと略直交する一つの表面を光出射面３３とする導光体３と、この導光体３の光入射端面３１に対向して配置され光源リフレクタ２で覆われた線状の一次光源１と、導光体３の光出射面上に配置された光偏向素子４と、導光体３の光出射面３３とは反対側の裏面３４に対向して配置された光反射素子５と、光偏向素子４の周縁部を覆い従って導光体３の光出射面の周縁部を覆って面光源装置の有効発光部Ｆを画定する枠体７とを含んで構成されている。枠体７は、面光源装置のケーシングを構成している。

導光体３は、ＸＹ面と平行に配置されており、全体として矩形板状をなしている。導光体３は４つの側端面を有しており、そのうちＹＺ面と平行な１対の側端面のうちの少なくとも一つの側端面を光入射端面３１とする。光入射端面３１は一次光源１と対向して配置されており、一次光源１から発せられた光は光入射端面３１に入射し導光体３内へと導入される。本発明においては、例えば、光入射端面３１とは反対側の側端面３２等の他の側端面にも一次光源を対向配置してもよい。

導光体３の光入射端面３１に略直交した２つの主面は、それぞれ全体としてＸＹ面と略平行に位置しており、いずれか一方の面（図では上面）が光出射面３３となる。この光出射面３３に粗面からなる指向性光出射機構を付与することによって、光入射端面３１に入射した光を導光体３中を導光させながら光出射面３３から光入射端面３１および光出射面３３に直交する面（ＸＺ面）内において指向性のある光を出射させる。このＸＺ面内分布における出射光光度分布のピークの方向（ピーク光）が光出射面３３となす角度をαとする。有効発光部Ｆの大部分においては、角度αは例えば１０〜４０度であり、出射光光度分布の半値全幅は例えば１０〜４０度である。尚、導光体３の光出射面３３に形成する粗面の詳細については、後述する。

また、指向性光出射機構が付与されていない他の主面には、導光体３からの出射光の一次光源１と平行な面（ＹＺ面）での指向性を制御するために、光入射端面３１に対して略垂直の方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列を配列したレンズ面を形成することが好ましい。図１に示した実施形態においては、光出射面３３に粗面を形成し、裏面３４に光入射端面３１に対して略垂直方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列の配列からなるレンズ列形成面を形成している。レンズ列のピッチは、例えば２０〜１００μｍである。

図１に示したように、導光体３の裏面３４にレンズ列形成面を形成する場合、そのレンズ列としては略Ｘ方向に延びたプリズム列、レンチキュラーレンズ列、Ｖ字状溝等が挙げられるが、ＹＺ断面の形状が略三角形状のプリズム列とすることが好ましい。

本発明において、導光体３の裏面３４にレンズ列形成面としてプリズム列形成面を形成する場合には、その頂角を８５〜１１０度の範囲とすることが好ましい。これは、頂角をこの範囲とすることによって導光体３からの出射光を適度に集光させることができ、面光源装置としての輝度の向上を図ることができるためであり、プリズム列の頂角はより好ましくは９０〜１００度の範囲である。

本発明の導光体においては、所望のプリズム列形状を精確に作製し、安定した光学性能を得るとともに、組立作業時や光源装置としての使用時におけるプリズム頂部の摩耗や変形を抑止する目的で、プリズム列の頂部に平坦部あるいは曲面部を形成してもよい。

なお、本発明では、上記のような光出射面３３に形成される光出射機構と併用して、導光体内部に光拡散性微粒子を混入分散することによる指向性光出射機構を付加してもよい。

一次光源１はＹ方向に延在する線状の光源であり、該一次光源１としては例えば蛍光ランプや冷陰極管を用いることができる。この場合、一次光源１は、図１に示したように、導光体３の一方の側端面に対向して設置する場合だけでなく、上記のように必要に応じて反対側の側端面にもさらに設置することもできる。

光源リフレクタ２は一次光源１の光をロスを少なく導光体３へ導くものである。その材質としては、例えば表面または内部に白色の光拡散性層を有するフィルム、ＳＵＳなどの金属フィルムまたは表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックフィルムを用いることができる。図示されているように、光源リフレクタ２は、光偏向素子４を避けて、光反射素子５の端縁部外面から一次光源１の外面を経て導光体３の光出射面端縁部へと巻きつけられている。他方、光源リフレクタ２は、光反射素子５の端縁部外面から一次光源１の外面を経て光偏向素子４の出光面端縁部へと巻きつけることも可能である。このような光源リフレクタ２と同様な反射部材を、導光体３の光入射端面３１以外の側端面に付することも可能である。

ところで、一次光源１は、図２に示されているように、導光体光入射端面３１に対向して位置し実際に光が出射する発光管１ａとその少なくとも一方の端部（本実施形態では両端部）に付設された非発光部としてのソケット１ｂとを有する。このソケット１ｂの長さ（Ｙ方向寸法）は、例えば３〜８ｍｍである。

図３は、導光体３の隅部の詳細を示す拡大斜視図である。導光体３は、光入射端面３１の側の少なくとも１つの隅部（線状一次光源１のソケット１ｂに対向する隅部）の端面３６が凸曲面状に形成されている。この凸曲面の形状は、ＸＹ断面の形状がＺ方向によらず一定のものとすることができる。このような形状としては、図示されているように、Ｚ方向の中心軸をもつ円柱面の一部からなるものが例示される。但し、凸曲面形状は、これに限定されることはなく、ＸＹ断面の形状が放物線の一部からなるものや双曲線の一部からなるもの、平面と曲面の組み合わせからなるもの等のその他の形状であってもよい。また、隅部端面３６は粗面化されている。隅部端面３６をこのような形状及び性状とすることで、以下に述べるような導光体光出射面３３の粗面化の特徴的構成と相まって、面光源装置の輝度分布における導光体隅部３６から斜め方向に延びる筋状の低輝度領域の発生を効率よく抑制することができる。

凸曲面形状をなす隅部端面３６は、曲率半径（隅部端面が円柱面の一部からなるもの以外の場合には、ＸＹ面内における中央位置での曲率半径）が０．５〜４ｍｍのものとすることが好ましく、より好ましくは１〜３ｍｍである。その理由は、曲率半径が０．５ｍｍ未満であると上記の筋状の低輝度領域の発生の抑制が困難になり、曲率半径が４ｍｍを越えると有効発光部Ｆにて輝線が視認されやすくなるからである。隅部端面３６のＸＹ面内での寸法は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれにつき、例えば０．５〜６ｍｍである。

また、隅部端面３６は、平均傾斜角で３〜１５度、Ｒａで１〜５μｍ、あるいはＲｚで４〜１０μｍとなるような粗面に形成するのが好ましく、さらに好ましくは平均傾斜角で５〜１２度、Ｒａ（中心線平均粗さ）で１．５〜４μｍ、あるいはＲｚ（十点平均粗さ）で４．５〜８μｍである。上記の筋状の低輝度領域は、一次光源の非発光部が導光体に形成した略Ｘ方向に延びたレンズ列によって反射されて映り込む現象によるものであり、この現象を、隅部端面を十分に粗面化することで、光を散乱させ低輝度領域の発生を抑制させることができる。この隅部端面の粗面化の程度が小さすぎると光を十分に散乱させることができず、その効果を十分に奏することができなくなる傾向にあり、粗面化の程度が大きすぎると導光体の成形加工が困難となる傾向にある。

本発明において、平均傾斜角、Ｒａ及びＲｚは、超深度形状測定顕微鏡（例えばキーエンス社製のＶＫ−８５００［商品名］）を用いて測定することができる。測定条件としては、測定モード：カラー超深度、ＤＩＳＴＡＮＣＥ５μｍ、ＰＩＴＣＨ０．０１μｍが挙げられる。測定範囲内（例えば１４９μｍ×１１２μｍ）のＲａ，Ｒｚを読み取る。また、この測定範囲について例えば重み平均±１２の条件で断面曲線を抽出し、各測定点における傾斜角度の絶対値を求め、これらを平均することで、平均傾斜角を得ることができる。

更に、面光源装置の輝度分布における導光体隅部３６から斜め方向に延びる筋状の低輝度領域の発生を更に効率よく抑制するためには、光入射端面とは反対側において隅部端面３６に隣接する側端面３５の少なくとも隅部端面３６に隣接する領域３５’を粗面化するのが好ましい。この側端面粗面化領域３５’は、隅部端面３６と同様に、平均傾斜角で３〜１５度、Ｒａで１〜５μｍ、あるいはＲｚで４〜１０μｍとなるような粗面に形成するのが好ましく、さらに好ましくは平均傾斜角で５〜１２度、Ｒａで１．５〜４μｍ、あるいはＲｚで４．５〜８μｍである。側端面粗面化領域３５’のＸ方向寸法は、例えば１０ｍｍ以内である。この側端面粗面化領域は、一次光源からこの領域に到達した光を散乱させることによって、低輝度領域からの出射光量を増加させ、低輝度領域の輝度をより向上させるものであり、その領域が１０ｍｍを越えると低輝度領域が逆に明るくなりすぎ輝度の均一化が損なわれる傾向にある。

図４は、導光体３の隅部及び一次光源１の端部の詳細を示す一部切欠拡大斜視図である。図示されているように、一次光源の非発光部としてのソケット１ｂは、支持部材１ｃにより支持されている。この支持部材１ｃのソケット支持構造は具体的には図示されていないが、ソケット１ｂを固定すべく挟持するものである。支持部材１ｃは上記枠体７に取り付けられている。面光源装置の輝度分布における導光体隅部３６から斜め方向に延びる筋状の低輝度領域の発生を更に効率よく抑制するためには、支持部材１ｃの導光体隅部に対向する面１ｄを光拡散反射面とするのが好ましい。この光拡散反射面は、例えば、上記光源リフレクタ２と同様な表面または内部に白色の光拡散性層を有するシートを支持部材の基材の表面に貼付することで得ることができる。支持部材１ｃのＹ方向寸法は、ソケット１ｂとほぼ同等であり、例えば３〜８ｍｍである。また、支持部材１ｃのＺ方向寸法は、導光体３の光入射端面の側の厚さとほぼ同等であり、例えば３〜８ｍｍである。

次に、導光体３の光出射面３３の光出射機構を構成する粗面につき説明する。光出射面３３に形成される粗面は、全体として均一な光拡散性を持つ粗面に形成されるものではなく、以下に説明するように、特定の領域が高い光拡散性を持つ粗面に形成される。

即ち、有効発光部Ｆの大部分は上記のような光出射特性が得られるような粗面化領域３３Ｂとして形成される。粗面化領域３３Ｂの粗面は、光出射面３３内での輝度の均斉度を図る点から、平均傾斜角が０．５〜５．０度、さらに好ましくは１．０〜３．５度である。本実施形態においては、上記隅部端面３６及び更には側端面粗面化領域３５’の特徴的構成と相まって、面光源装置の輝度分布における導光体隅部３６から斜め方向に延びる筋状の低輝度領域の発生を効率よく抑制するために、導光体３の光出射面３３に、光入射端面の側の隅部から光入射端面３１及び側端面３５の双方に対して斜めに延びる高い光拡散性を持つ粗面化領域３３Ａが形成されている。この粗面化領域３３Ａは、上記粗面化領域３３Ｂより大きな平均傾斜角をもつ。粗面化領域３３Ａの粗面化の程度は、平均傾斜角で３〜８度、Ｒａで０．２〜０．５μｍ、Ｒｚで１〜７μｍであり、好ましくは平均傾斜角で２．５〜５度、Ｒａで０．２５〜０．４５μｍ、Ｒｚで３〜６μｍである。この粗面化領域の粗面化の程度が小さすぎると光を十分に散乱させることができず、その効果を十分に奏することができなくなる傾向にあり、粗面化の程度が大きすぎると該領域が白化して逆に明るくなりすぎ輝度の均一化が損なわれる傾向にある。

図２〜図４に示されているように、粗面化領域３３Ａは、有効発光領域外の領域Ｆ’から有効発光領域Ｆ内へと光入射端面３１に対して斜め方向に延びるパターンをもって形成されている。このパターンは、上記発明が解決しようとする課題において述べたような筋状の低輝度領域をカバーするものである。このパターンの延びる方向が光入射端面３１となす角度は、導光体３の裏面３４に形成されるレンズ列の形状（例えばプリズム列の頂角など）や光偏向素子４のプリズム列の形状（例えばプリズム列の頂角など）に応じて若干異なるが、典型的には３５〜５５度である。図５に粗面化領域３３Ａのパターン及びその寸法の一例を示す。

粗面化領域３３Ａと粗面化領域３３Ｂとの境界は、平均傾斜角が不連続的に変化することなく徐々に変化するようにすることが好ましい。このようにすることで、面光源装置の輝度分布における粗面化領域３３Ａと粗面化領域３３Ｂとの境界での輝度の急激な変化による輝度むらの視認性を低減し輝度均斉度を一層向上させることができる。

以上のような導光体３の隅部端面３６、側端面粗面化領域３５’、並びに光出射面３３の粗面化領域３３Ａ及び粗面化領域３３Ｂの形成の際の粗面化の方法としては、砥石、サンドペーパー、バフ等による研磨、ブラスト加工、放電加工、電解研磨、化学研磨等が挙げられる。特にブラスト加工が好ましい。ブラスト加工に使用されるブラスト粒子としては、ガラスビーズのような球形状のもの、アルミナ粒子及び炭化珪素粒子のような多角形状のものが挙げられ、球形状のものを使用することで比較的光拡散性の低い粗面を形成することができ、多角形状のものを使用することで比較的光拡散性の高い粗面を形成することができる。例えば、隅部端面３６及び側端面粗面化領域３５’の粗面形成には多角形状のブラスト粒子を使用し、光出射面３３の粗面化領域３３Ａ及び粗面化領域３３Ｂの粗面形成には球形状のブラスト粒子を使用することができる。粗面化加工は導光体３に対して直接施すこともできるが、該導光体の成形のための金型の転写面に対して施し、これにより形成される粗面を成形時に導光体３に転写することもできる。

光偏向素子４は、導光体３の光出射面３３上に配置されている。光偏向素子４の２つの主面４１，４２は全体として互いに平行に配列されており、それぞれ全体としてＸＹ面と平行に位置する。主面４１，４２のうちの一方（導光体３の光出射面３３に対向して位置する主面）は入光面４１とされており、他方が出光面４２とされている。出光面４２は、導光体３の光出射面３３と平行な平坦面とされている。入光面４１は、多数のＹ方向に延びるプリズム列が互いに平行に配列されたプリズム列形成面とされている。プリズム列形成面は、隣接するプリズム列の間に比較的幅の狭い底部平坦部（例えば、プリズム列のＸ方向寸法と同程度あるいはそれより小さい幅の平坦部）を設けてもよいが、光の利用効率を高める点からは底部平坦部を設けることなくプリズム列をＸ方向に連続して配列することが好ましい。

図６に、光偏向素子４による光偏向の様子を模式的に示す。この図は、ＸＺ面内での導光体３からのピーク光（出射光分布のピークに対応する光）の進行方向の一例を示すものである。導光体３の光出射面３３から上記の角度αで斜めに出射されるピーク光は、プリズム列の第１のプリズム面へ入射し第２のプリズム面により内面全反射されてほぼ出光面４２の法線の方向に出射する。また、ＹＺ面内では、上記のような導光体裏面３４のレンズ列の作用により広範囲の領域において出光面４２の法線の方向の輝度の十分な向上を図ることができる。

光偏向素子４のプリズム列のプリズム面の形状は、単一平面に限られず、例えば断面凸多角形状または凸曲面形状とすることができ、これにより、高輝度化、狭視野化を図ることができる。

光偏向素子４においては、所望のプリズム形状を精確に作製し、安定した光学性能を得るとともに、組立作業時や光源装置としての使用時におけるプリズム頂部の摩耗や変形を抑止する目的で、プリズム列の頂部に頂部平坦部あるいは頂部曲面部を形成してもよい。この場合、頂部平坦部あるいは頂部曲面部の幅は、３μｍ以下とすることが、面光源装置としての輝度の低下やスティキング現象による輝度の不均一パターンの発生を抑止する観点から好ましく、より好ましくは頂部平坦部あるいは頂部曲面部の幅は２μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以下である。

光反射素子５としては、例えば表面または内部に白色の光拡散性層を有するシートまたは表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートを用いることができる。本発明においては、光反射素子５として反射シートに代えて、導光体３の裏面３４に金属蒸着等により形成された光反射層等を用いることも可能である。

本発明の導光体３及び光偏向素子４は、光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。このような合成樹脂としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチルが８０重量％以上であるものが好ましい。導光体３、光偏向素子４および光拡散素子６の粗面又はヘアライン等の表面構造やプリズム列又はレンチキュラーレンズ列等の表面構造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。更に、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材の表面に、活性エネルギー線硬化型樹脂からなる粗面構造またレンズ列配列構造を形成してもよいし、このようなシートを接着、融着等の方法によって別個の透明基材上に接合一体化させてもよい。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能（メタ）アクリル化合物、ビニル化合物、（メタ）アクリル酸エステル類、アリル化合物、（メタ）アクリル酸の金属塩等を使用することができる。

以上のような一次光源１、光源リフレクタ２、導光体３、光偏向素子４、光反射素子５及び枠体７を含んでなる面光源装置の発光面（光偏向素子５の出光面４２）上に、図７に示すように透過型の液晶表示素子８を配置することにより、本発明の面光源装置をバックライトとした液晶表示装置が構成される。液晶表示素子８は、画像が形成される画像形成部８１とその外周に付されたフレーム部８２とを有する。ＸＹ面内において、フレーム部８２の内周縁は面光源装置の有効発光部Ｆの外周縁と同等又はそれより内側の位置に存在する。従って、フレーム部８２により液晶表示装置の表示部Ｇが画定される。即ち、ＸＹ面内において、表示部Ｇは有効発光部Ｆと同一又はその内側に位置する。液晶表示装置は、図７における上方から観察者により観察される。

本実施形態の面光源装置においては、一次光源１の発光部である発光管１ａから発せられた光は、直接または光源リフレクタ２による反射を受けた後に、導光体３の光入射端面に入射し、導光体３内へと導入される。導光体３の光入射端面の側の隅部には、光出射面３３に形成された粗面及び裏面に形成されたレンズ列による内面反射を受けて、光が到達する。この光は、上記隅部端面３６の粗面及び側端面粗面化領域３５’により十分な拡散反射を受け、光出射面３３の粗面化領域３３Ａにおいては粗面化領域３３Ｂより高い光出射率にて出射する。これにより、上記の面光源装置の輝度分布における導光体隅部３６から斜め方向に延びる筋状の低輝度領域の発生を効率よく抑制することができる。かくして、この面光源装置を表示装置のバックライトとして使用した場合において、筋状の低輝度領域の存在は殆ど目立たず、表示画像の品位低下がない。

導光体３としては、図１に示したような形状に限定されるものではなく、光入射端面３１の方が厚いくさび状等の種々の形状のものが使用できる。本発明は、特に導光体３の光入射端面側の厚さが大きい場合に、面光源装置の輝度分布における筋状の低輝度領域の発生を抑制する効果が顕著である。そのような厚さが大きな導光体３を使用する比較的大きな発光面を有する面光源装置では、高輝度化の要請に応えるために、一次光源１の発光光量の増大が要求される。そのため、一次光源１として図１、図２及び図４に示されているような１灯式のものに代えて、多灯式とくに２灯式のものを採用することができる。図８に、そのような実施形態の面光源装置の部分断面図を示す。この実施形態では、一次光源１は、互いに平行に配列された第１の線状光源１Ａ及び第２の線状光源１Ｂからなる。一次光源１以外の構成は、上記の実施形態のものと同等である。

以下、実施例によって本発明を説明する。

［実施例］
本実施例では図８に関し説明した実施形態（一次光源の構成以外は図１〜７に関し説明した実施形態と同様）の導光体、それを用いた面光源装置、及びそれを用いた液晶表示装置を作製した。

鏡面仕上げをした有効面積２３５．９ｍｍ×３７０．６ｍｍ、厚さ３ｍｍのステンレス板の表面全体について、第１のブラスト処理を行なった。該第１のブラスト処理は、ブラスト粒子として粒径５３μｍ以下のガラスビ−ズ（不二製作所社製ＦＧＢ−４００）を用い、ステンレス板の表面から吹き付けノズルまでの距離を５００ｍｍとし、吹き付け圧力３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２で行った。

次いで、上記ステンレス板の表面の一長辺側の一方の端部に近接する隅部の図５に示されるパターン及び寸法の領域と、他方の端部に近接する隅部の図５に示されるものとＸ方向に関して線対称的なパターン及び寸法の領域との２つの端部領域以外の部分を覆うようにアクリル樹脂製遮蔽板をステンレス板から２０ｍｍ離して配置し、第２のブラスト処理を行なった。該第２のブラスト処理は、ブラスト粒子として粒径５３μｍ以下のガラスビ−ズ（不二製作所社製ＦＧＢ−４００）を用い、ステンレス板の表面から吹き付けノズルまでの距離を３００ｍｍとし、吹き付け圧力３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２で行った。

これにより、図５等に示すような粗面化領域３３Ａ及び粗面化領域３３Ｂを有する導光体光出射面３３を転写形成するための転写面が形成された。但し、粗面化領域３３Ａと粗面化領域３３Ｂとの境界は明確なものではなく、粗面の平均傾斜角が徐々に変化するものとされていた。

一方、鏡面仕上げをした有効面積２３５．９ｍｍ×３７０．６ｍｍ、厚さ３ｍｍの別のステンレス板の表面に、図１に示すようなプリズム列形成面からなる導光体裏面を転写するための転写面を切削加工により形成した。プリズム列形成面のプリズム列は、頂角１００°、頂部先端曲率半径１５μｍ、配列ピッチ５０μｍであった。また、プリズム列の延びる方向は、上記ステンレス板の長辺と垂直になるようにした。

上記２つのステンレス板からなる金型を用いて、射出成形により、短辺２３５．９ｍｍ、長辺３７０．６ｍｍの長方形で、厚みが一方の長辺（光入射端面の側の辺）から他方の長辺にかけて５．６ｍｍから１．２ｍｍまで連続的に変化するくさび型の導光体を得た。

次に、以上のようにして得られた導光体の光入射端面側の両方の隅部の端面を、切削加工により、Ｚ方向の中心軸をもつ曲率半径Ｒが４ｍｍの円柱面の一部からなる凸曲面状の隅部端面３６に形成した。そして、この隅部端面３６及びそれに隣接する側端面３５のＸ方向長さ１０ｍｍの領域について、第３のブラスト処理を行った。該第３のブラスト処理は、ブラスト粒子として平均粒径３０μｍのアルミナ粒子（フジミインコーポレーテッド社製Ａ４００）を用い、導光体端面から吹き付けノズルまでの距離を１００ｍｍとし、吹き付け圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ^２で行った。

以上のようにして得られた導光体３の隅部端面３６及び側端面粗面化領域３５’の平均傾斜角は８度、Ｒａは２．２μｍ、Ｒｚは５．６μｍであり、光出射面３３の粗面化領域３３Ａ及び粗面化領域３３Ｂの平均傾斜角（但し、これらの粗面化領域の境界の平均傾斜角が徐々に変化する部分の平均傾斜角を除く）はそれぞれ４度および２．５度、Ｒａはそれぞれ０．３μｍおよび０．２５μｍ、Ｒｚはそれぞれ４μｍおよび１．１μｍであった。

導光体３の光入射端面３１に対向するようにして、両端部に長さ４ｍｍの非発光部を有する第１の冷陰極管１Ａ及び第２の冷陰極管１Ｂを光源リフレクタ（麗光社製銀反射フィルム）２で覆い配置した。第１及び第２の冷陰極管１Ａ，１Ｂからなる一次光源１のそれぞれの両端部の非発光部であるソケット１ｂは支持部材１ｃにより支持されており、該支持部材１ｃの導光板隅部端面３６と対向する面には光拡散反射フィルム（東レ社製Ｅ６０）を貼付した。

さらに、光入射端面３１以外の側端面に光拡散反射フィルム（東レ社製Ｅ６０）を貼付し、プリズム列形成面（裏面）３４に対向するように光反射素子５を配置した。

この構成では、導光体光出射面３３からの出射光の光度分布（ＸＺ面内）の最大ピークは光出射面法線方向に対して７０度、半値全幅は２２．５度であった。

一方、屈折率１．５０６４のアクリル系紫外線硬化性樹脂を用いて、片方のプリズム面が曲率半径１０００μｍの凸曲面形状で且つ他方のプリズム面が平面形状である多数のプリズム列をピッチ５０μｍで並列に連設してなるプリズム列形成面４１を、厚さ１２５μｍのポリエステルフィルムの一方の表面に形成したプリズムシートからなる光偏向素子４を作製した。得られた光偏向素子４を、上記導光体３の光出射面３３側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射端面３１にプリズム列の稜線が平行となり、導光体の光入射端面３１の方に各プリズム列の平面形状プリズム面が位置するようにして載置した。

以上の構成を枠体７に組み込んで、面光源装置を得た。有効発光部外領域Ｆ’の幅は１．７ｍｍであった。

以上のようにして得られた面光源装置について、一次光源１を点灯させて有効発光部Ｆを目視により観察したところ、一次光源側両隅部から導光体光入射端面に対して斜めに延びる筋状の低輝度領域は視認されず、有効発光部Ｆの全体で輝度むらは視認されなかった。

さらに、光偏向素子４の上に液晶表示素子８を配置して、液晶表示装置を得た。図７に示す表示部Ｇの外周縁は、全周において、面光源装置の有効発光部Ｆの外周縁から０．５ｍｍ内側に位置していた。

以上のようにして得られた液晶表示装置について、面光源装置を点灯させ液晶表示素子を駆動して表示部Ｇを目視により観察したところ、一次光源側両隅部の輝度低下や表示部全体での輝度むらは視認されず、良好な表示画像品位が得られた。

［比較例］
導光体作製の際に、金型転写面において図５等に示すような粗面化領域３３Ａを形成するための構造を形成しないこと、両隅部を凸曲面状に加工しないこと、及び該隅部及びこれに隣接する端面に対する粗面化を行わないこと、を除いて、実施例１と同様にして、導光体、面光源装置及び液晶表示装置を作製した。

以上のようにして得られた面光源装置について、実施例１と同様にして、一次光源１を点灯させて有効発光部Ｆを目視により観察したところ、一次光源側両隅部から導光体光入射端面に対して斜めに延びる筋状の低輝度領域が視認され、有効発光部の全体での輝度むらが視認された。

さらに、実施例１と同様にして、液晶表示装置を得た。得られた液晶表示装置について、実施例１と同様にして、面光源装置を点灯させ液晶表示素子を駆動して表示部Ｇを目視により観察したところ、一次光源側両隅部から斜めに延びる筋状の低輝度領域及び表示部全体での輝度むらが視認され、良好な表示画像品位が得られなかった。

本発明による面光源装置の一つの実施形態を示す模式的一部切欠部分斜視図である。 図１の面光源装置の一部切欠平面図である。 導光体の隅部の詳細を示す拡大斜視図である。 導光体の隅部及び一次光源の端部の詳細を示す一部切欠拡大斜視図である。 粗面化領域のパターン及びその寸法の一例を示す図である。 光偏向素子による光偏向の様子を示す模式図である。 図１の面光源装置と透過型液晶表示素子とからなる液晶表示装置の模式的部分断面図である。 本発明による面光源装置の他の実施形態を示す模式的部分断面図である。

符号の説明

１ 一次光源
１Ａ 第１の線状一次光源
１Ｂ 第２の線状一次光源
１ａ 発光管
１ｂ ソケット
１ｃ 支持部材
１ｄ 光拡散反射面
２ 光源リフレクタ
３ 導光体
３１ 光入射端面
３２ 側端面
３３ 光出射面
３３Ａ，３３Ｂ 粗面化領域
３４ 裏面
３５ 側端面
３５’ 粗面化領域
３６ 隅部端面
４ 光偏向素子
４１ 入光面
４２ 出光面
５ 光反射素子
７ 枠体
８ 液晶表示素子
８１ 画像形成部
８２ フレーム部
Ｆ 有効発光部
Ｆ’ 有効発光部外領域
Ｇ 表示部

Claims (5)

1. 光入射端面及び光出射面並びに該光出射面の反対側の裏面を有しており、該裏面には前記光入射端面と交差する方向に延びた複数のレンズ列が並列に形成されている面光源装置用導光体であって、
   前記光入射端面の側の少なくとも１つの隅部の端面は凸曲面状に形成され且つ粗面化されており、
   前記光出射面には前記隅部から前記光入射端面に対して斜めに延びる粗面化領域が形成されており、該粗面化領域は前記光出射面のその他の粗面化領域より大きな平均傾斜角をもつことを特徴とする面光源装置用導光体。
2. 光入射端面及び光出射面並びに該光出射面の反対側の裏面を有しており、該裏面には前記光入射端面と交差する方向に延びた複数のレンズ列が並列に形成されている面光源装置用導光体であって、
   前記光入射端面の側の少なくとも１つの隅部の端面は凸曲面状に形成され且つ粗面化されていることを特徴とする面光源装置用導光体。
3. 光入射端面及び光出射面並びに該光出射面の反対側の裏面を有しており、該裏面には前記光入射端面と交差する方向に延びた複数のレンズ列が並列に形成されている面光源装置用導光体であって、
   前記光出射面には前記隅部から前記光入射端面に対して斜めに延びる粗面化領域が形成されており、該粗面化領域は前記光出射面のその他の粗面化領域より大きな平均傾斜角をもつことを特徴とする面光源装置用導光体。
4. 前記隅部端面に隣接する導光体の側端面は、少なくとも前記隅部端面に隣接する領域が粗面化されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の面光源装置用導光体。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の面光源装置用導光体と、該導光体の前記光入射端面に対向するように該光入射端面に沿って配置された線状の一次光源とを備えており、該一次光源は前記導光体の隅部に対応して位置する非発光部を備えていることを特徴とする面光源装置。

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