JP5700084B2 - 導光板、面光源装置、透過型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、導光板、及び、これを備える面光源装置、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、入光面に略直交する方向（導光方向）へ進む。
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１〜４参照）。

特開平９−４３４３３号公報 特開２００７−２２７４０５号公報 特開２００５−２５９３６１号公報 特開平９−１６６７１３号公報

特許文献１，２に示すような背面に拡散パターンを有する導光板を用いた場合には、光が背面の拡散パターンによって拡散反射されて出光するため、光の収束性が低下し、正面輝度が低下するという問題がある。また、このような導光板を用いた場合には、導光方向以外の方向にも光が拡散反射されるため、導光効率が低下し、導光方向において光源から遠い側が暗くなるという問題が生じる場合がある。

そのため、近年では、特許文献３，４に示すような、背面にプリズム形状等が複数配列された導光板が広く用いられるようになってきている。このような導光板は、光を拡散反射しないので、正面輝度を高くすることができ、また、導光方向において、光源から離れた領域であっても、十分に導光することができ、光の均一性も良好である。
しかし、このような背面側に複数のプリズム形状等を有する導光板では、組み立て作業中や搬送中等において、プリズム形状の頂部や光が反射する斜面が傷付き易く、その傷ついた部分に入光面からの光が入射すると、その光が拡散反射されて一部が出光面から出射する等し、導光効率の低下や、輝度ムラ等を招くという問題があった。

さらに、導光板の背面側に形成されるプリズム形状等の単位光学形状の一部に平坦部を設けて、前述のような傷付き等の防止を図った導光板も開発されている。
しかし、このような平坦部を有する場合、その平坦部と導光板のさらに背面側に位置する反射シート等とが光学密着を生じる。そして、光学密着を生じた平坦部で反射した光が、本来の光学設計外の方向に出射するため、輝度ムラが生じたり、導光効率が低下したりするという問題があった。

本発明の課題は、明るさの均一性が高い良好な導光板、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（Ｘ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、前記背面に、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、その配列方向に平行であって該導光板の厚み方向に平行な断面において、その断面形状が略四角形形状であり、入光面側に位置する第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し、最も背面側となる頂面部（１３４）とを有し、少なくとも一部の前記背面側単位光学形状において、前記頂面部は、前記出光面に平行であって前記背面側への高さが異なる複数の面（１３４ａ〜１３４ｄ）を有し、前記第１斜面部（１３２）が前記出光面に平行な面となす角度をβ、前記出光面（１３ｃ）での臨界角をθ、前記第２斜面部（１３３）が前記出光面に平行な面となす角度をαとするとき、角度βは、（９０°−θ）＜β、かつ、α＜βを満たし、前記入光面（１３ａ）は１つであり、前記第１斜面部（１３２）は、前記入光面から前記導光方向（Ｘ方向）に進む光が入射しない領域に位置し、前記頂面部（１３４）は、前記複数の面（１３４ａ〜１３４ｄ）が前記背面側単位光学形状（１３１）の配列方向に平行に配列され、階段状であり、前記複数の面は、最も前記第１斜面部側に位置する面（１３４ａ）が最も前記背面側への高さが小さく、前記第２斜面部側へ向かうにつれて前記背面側への高さが大きくなること、を特徴とする導光板（１３）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の導光板において、前記複数の面のそれぞれの間には、前記第１斜面部と平行な斜面が形成されていること、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に記載の導光板において、前記背面側単位光学形状（１３１）は、柱状であり、前記導光方向（Ｘ方向）に直交する方向を長手方向として、前記導光方向に配列されていること、を特徴とする導光板（１３）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の導光板において、前記背面側単位光学形状（１３１）の配列方向における寸法Ｗ１に対して、前記第１斜面部（１３２）及び前記第２斜面部（１３３）が前記背面側単位光学形状の配列方向において占める寸法Ｗｂの比Ｗｂ／Ｗ１は、前記入光面（１３ａ）から離れるにつれて大きくなること、を特徴とする導光板（１３）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の導光板（１３）と、前記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、前記導光板の前記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、前記導光板の前記背面側に配置され、前記導光板の前記背面から出射した光を前記導光板側に反射する反射部材と、を備える面光源装置（１０）である。
請求項６の発明は、請求項５に記載の面光源装置（１０）と、前記面光源装置によって背面側から照明される透過型表示部（１１）と、を備える透過型表示装置（１）である。

本発明によれば、明るさの均一性が高い良好な導光板、面光源装置、透過型表示装置を提供できるという効果を奏することができる。

本実施形態の透過型表示装置１を説明する図である。 本実施形態の導光板１３の形状を説明する図である。 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。 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。 プリズムシート１５を説明する図である。 本実施形態の導光板１３における光の導光の様子の一例を示す図である。 比較例１〜３の導光板１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける光の導光の様子の一例を示す図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
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。

（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。
本実施形態のＬＣＤパネル１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。本実施形態の点光源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方向に平行な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、本実施形態の背面側単位光学形状１３１を説明する図である。図３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、出光側（ＬＣＤパネル１１側、Ｚ２側）に凸となる三角柱状であり、長手方向（稜線方向）をＸ方向とし、Ｙ方向に複数配列されている。
出光側単位光学形状１３５は、図２（ａ）に示すように、その配列方向に平行であって導光板１３の板面に直交する断面（ＹＺ面）での断面形状が頂角をγとする二等辺三角形形状である。また、この出光側単位光学形状１３５の配列ピッチは、Ｐ２であり、配列ピッチＰ２は、出光側単位光学形状１３５の配列方向の幅Ｗ２に等しい（Ｐ２＝Ｗ２）形態となっている。

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。

なお、出光側単位光学形状１３５は、上記の例に限らず、例えば、断面形状が台形形状や五角形形状等の多角柱形状や、長軸が導光板１３の板面（出光面１３ｃ）に直交する楕円柱の一部形状としてもよいし、円柱の一部形状としてもよいし、複数種類の曲面や平面を組み合わせてなる形状としてもよい。

出光側単位光学形状１３５は、導光板１３の主たる光の導光方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に配列されており、出光面１３ｃから出射する光に対して、その配列方向における光線制御作用を有する。従って、出光側単位光学形状１３５により、導光板１３からの出射光のＹ方向における明るさの均一性を向上させることができる。なお、このような光線制御作用を必要としない場合には、出光面１３ｃに出光側単位光学形状１３５を形成しない形態としてもよい。

背面側単位光学形状１３１は、図１，図２（ｂ），図３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。

配列ピッチＰ１は、Ｐ１＝５０〜３００μｍ程度とすることが好ましい。
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１３５１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。

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と導光板１３の板面（出光面１３ｃに平行な面）とがなす角度βは、図３に示す断面において、出光面１３ｃ（ＸＹ面に平行な面）における臨界角をθとするとき、（９０°−θ）＜βを満たしている。従って、入光面１３ａ側から対向面１３ｂ側へ（Ｘ１側からＸ２側へ）導光する光は、この第１斜面部１３２に入射しない。
このような角度βは、導光板１３の臨界角θにもよるが、約５０〜８５°であることが好ましい。

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、光の導光効率及び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。
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、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、導光効率が低下する。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、上記の範囲とすることが好ましい。

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３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）に平行な方向に配列されている。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。
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４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４（ａ）は、入光面１３ａ近傍であり、図４（ｂ）は、配列方向中央であり、図４（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４（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４（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４（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、角度α，βは、一定であり、図４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。
なお、これに限らず、頂面部１３４を形成する面の数を一定とし、そ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は、バイト等で背面側単位光学形状１３１を賦形する凹状の型を切削して成型型を作製し、その成型型を用いて、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５は、プリズムシート１５を説明する図である。図５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樹脂製や、ＰＣ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。

本実施形態では、上述のような導光板１３を備えることにより、反射シート１４と導光板１３との光学密着を抑制し、明るさの面均一性向上等を図っている。
図６は、本実施形態の導光板１３における光の導光の様子の一例を示す図である。
図７は、比較例１〜３の導光板１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける光の導光の様子の一例を示す図である。図７（ａ）は、比較例の導光板１３Ｂでの光の様子を示し、図７（ｂ）は、比較例の導光板１３Ｃでの光の様子を示し、図７（ｃ）は、比較例の導光板１３Ｄでの光の様子を示している。図６及び図７では、各導光板及び反射シート１４のＸＺ面に平行な断面の一部を拡大して示している。
比較例１の導光板１３Ｂは、頂面部１３４Ｂが、１つの平面状であり、出光面１３ｃに平行である点が、本実施形態の導光板１３と異なる以外は、本実施形態の導光板１３と同様の形態である。

比較例２の導光板１３Ｃは、頂面部１３４Ｃが、出光面１３ｃに平行な複数の面１３４ｆ〜１３４ｉを有しているが、配列方向において最も第１斜面部１３２側（入光面側）に位置する面１３４ｆの背面側への高さが一番高く、対向面側（Ｘ２側）に向かうにつれて階段状に高さが低くなっている点が、本実施形態の導光板１３と異なる以外は、本実施形態の導光板１３と同様の形態である。
この比較例２の導光板１３Ｃにおいて、隣接する面の間の斜面１３４ｊが、出光面１３ｃに平行な面となす角度は、角度αであり、斜面１３４ｊは、第２斜面部１３３に平行となっている。

比較例３の導光板１３Ｄは、頂面部１３４Ｄが、出光面１３ｃに平行な複数の面１３４ｋ〜１３４ｎを有しているが、各面の背面側（Ｚ１側）への高さの変化か階段状ではなく、不規則である点が、本実施形態の導光板１３と異なる以外は、本実施形態の導光板１３と同様の形態である。
この比較例３の導光板１３Ｄにおいて、面１３４ｋとその対向面側に隣接する面１３４ｌとの間の斜面、面１３４ｌとその対向面側に隣接する面１３４ｍとの間の斜面は、出光面１３ｃに平行な面と角度βをなす斜面１３４ｅであり、面１３４ｍとその対向面側に隣接する面１３４ｎとの間の斜面は、出光面１３ｃに平行な面と角度αをなす斜面１３４ｊとなっている。

比較例１の導光板１３Ｂでは、頂面部１３４が、１つの面であり、この頂面部１３４全体が反射シート１４と接触し、光学密着を生じる。このとき、頂面部１３４に入射した光Ｌ３は、図７（ａ）に示すように、頂面部１３４で全反射することなく、反射シート１４により反射する。これにより、光Ｌ３は、光学設計上の方向（図７（ａ）に破線で示す方向）とは異なる方向に進み、導光板１３Ｂから出射したり、導光距離が設計よりも短くなったりする。そのため、比較例１の導光板１３Ｂを備える面光源装置では、部分的に明るい箇所が生じて輝度ムラとなったり、導光効率が低下して、光源部１２から遠い側での明るさが低下したりする。

比較例２の導光板１３Ｃでは、頂面部１３４Ｃが、複数の面から構成されおり、最も背面側（Ｚ１）側への高さが高い面１３４ｆでのみ反射シート１４と接触するので、比較例１の導光板１３Ｂに比べて、反射シート１４との光学密着による影響は大幅に低減される。
しかし、図７（ｂ）に示すように、一部の光Ｌ４が、出光面１３ｃと角度αをなす斜面１３４ｊに入射して全反射し、出光面１３ｃに平行な面となす角度が変化する。そのため、出光面１３ｃに平行な頂面部で全反射して導光を続ける光Ｌ４が、光学設計上とは異なる方向に進み、比較例２の導光板１３Ｃを備える面光源装置では、部分的に明るい箇所が生じて輝度ムラとなったり、導光効率が低下して、光源部１２から遠い側での明るさが低下したりする。
また、このような斜面１３４ｊは、筋状となって観察され、導光板１３Ｃの外観性の低下や、面光源装置としての外観性や光学性能の低下も招く。

比較例３の導光板１３Ｄでは、頂面部１３４Ｄが、複数の面１３４ｋ〜１３４ｎを有しており、最も背面側（Ｚ１側）への高さが高い面１３４ｍでのみ反射シート１４と接触するので、前述の比較例１の導光板１３Ｂに比べて、反射シート１４との光学密着による影響は大幅に低減される。
しかし、図７（ｃ）に示すように、一部の光Ｌ５が、斜面１３４ｊに入射して全反射し、出光面１３ｃに平行な面となす角度が変化する。そのため、光学設計上は、出光面１３ｃに平行な頂面部で全反射して導光を続ける光Ｌ５が、光学設計上とは異なる方向に進み、比較例３の導光板１３Ｄを備える面光源装置では、部分的に明るい箇所が生じて輝度ムラとなったり、導光効率が低下して、光源部１２から遠い側での明るさが低下したりする。
また、このような斜面１３４ｊは、まだらな筋状や不規則な縞状となって観察され、導光板１３Ｄの外観性の低下や、面光源装置としての外観性や光学性能の低下も招く。

これに対して、本実施形態の導光板１３は、頂面部１３４が複数の面１３４ａ〜１３４ｄを有しており、最も背面側（Ｚ１）側への高さが高い面１３４ｄのみで反射シート１４と接触するので、前述の比較例１の導光板１３Ｂに比べて、反射シート１４との光学密着による影響は大幅に低減される。
また、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が高くなっており、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、出光面１３ｃに平行な面と角度αをなす斜面１３４ｊが存在しない。また、各面の間の角度βをなす斜面１３４ｅには、入光面側から導光する光は入射しない。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と等しい。
従って、本実施形態によれば、図６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。

また、本実施形態によれば、頂面部１３４には、出光面１３ｃに平行な面と角度αをなす斜面１３４ｊが存在しないので、外観性も良好である。
さらに、本実施形態によれば、背面側単位光学形状１３１の幅Ｗ１に対する、両斜面部（特に、第２斜面部１３３）の寸法Ｗｂの比Ｗｂ／Ｗ１が、入光面１３ａから離れるにつれて大きくなるので、導光効率及び光の取り出し効率が良好であり、明るさの面均一性を向上できる。
さらにまた、本実施形態によれば、背面側単位光学形状１３１は、配列方向における配列ピッチＰ１が一定であり、背面側単位光学形状１３１の幅Ｗ１に対する、両斜面部（特に、第２斜面部１３３）の寸法Ｗｂの比Ｗｂ／Ｗ１を変化させているので、モアレ（自己モアレ及びプリズムシート１５の単位プリズム１５１やＬＣＤパネル１１の画素とのモアレ）を大幅に低減しながら、良好な導光効率等を得ることができる。

（実施例）
本実施形態の実施例の導光板１３及び面光源装置１０、透過型表示装置１の各部の寸法等は以下の通りである。
ＬＣＤパネル１１：有効表示画面サイズ２９４×１６５ｍｍ
導光板１３：アクリル樹脂製、総厚約５５０μｍ
背面側単位光学形状１３１：配列ピッチＰ１＝１００μｍ、角度α＝２°、角度β＝７０°、入光面側端部での比Ｗｂ／Ｗ１＝２０／１００、対向面側端部での比Ｗｂ／Ｗ１＝８０／１００、各面の背面側への高さの差約０．１μｍ
出光側単位光学形状１３５：配列ピッチＰ２＝５０μｍ、頂角γ＝１２０°
反射シート１４：白色のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂製シート状部材
プリズムシート１５：
プリズム基材層１５２：ＰＥＴ樹脂製のシート状の部材、厚さ１２５μｍ
単位プリズム１５１：アクリル系の紫外線硬化型樹脂製、頂角ε＝６６°、配列ピッチＰ３＝３４μｍ
光拡散シート１６：アクリル系樹脂（屈折率１．５１）を母材とし、拡散材（アクリル樹脂製ビーズ、屈折率１．４９）含有
なお、各部の寸法や材料等は、実施例としての一例であり、これに限定されるものではなく、所望する光学性能や使用環境等に応じて、適宜選択してよい。

このような本実施形態の実施例の導光板１３及び面光源装置１０、透過型表示装置１を作製し、その明るさの面均一性等を確認したところ、輝度ムラやモアレ等もなく、明るさの面均一性が高く良好であった。

（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）背面側単位光学形状１３１は、導光方向に配列され、導光方向及び導光板１３の板面に直交する方向における断面形状が前述の形態であれば、板面内において導光方向に直交する方向（Ｙ方向）に不連続な島状に形成されていてもよい。
例えば、背面側単位光学形状１３１は、背面側に凸となる略四角台形状であり、導光方向及びこれに直交する方向（Ｘ方向及びＹ方向）に配列される形態としてもよい。

（２）面光源装置１０は、光源部１２をさらに対向面１３ｂに対向する位置に配置してもよい。この場合、背面側単位光学形状１３１は、その配列方向において対称な形状であることが好ましい。

（３）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、同様である。良好な光学性能を得るために、角度α、配列ピッチＰ１は適宜設定してよい。

（４）本実施形態において、出光側単位光学形状１３５は、その配列ピッチＰ２と、配列方向における幅Ｗ２とが等しい例を示したが、これに限らず、配列ピッチＰ２が配列方向における幅Ｗ２よりも大きく、各出光側単位光学形状１３５間に、平面部や凹部等が形成された形状としてもよい。
なお、背面側単位光学形状１３１についても同様である。

（５）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。

（６）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、反射シートではなく、面光源装置１０又は透過型表示装置１の導光板１３の背面側に位置する筐体の導光板１３側の面に、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。

（７）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
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，１３４ｂ，１３４ｃ，１３４ｄ 面
１３５ 出光側単位光学形状
１４ 反射シート
１５ プリズムシート
１６ 光拡散シート

Claims (6)

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、その配列方向に平行であって該導光板の厚み方向に平行な断面において、その断面形状が略四角形形状であり、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し、最も背面側となる頂面部とを有し、
   少なくとも一部の前記背面側単位光学形状において、前記頂面部は、前記出光面に平行であって前記背面側への高さが異なる複数の面を有し、
   前記第１斜面部が前記出光面に平行な面となす角度をβ、前記出光面での臨界角をθ、前記第２斜面部が前記出光面に平行な面となす角度をαとするとき、角度βは、
   （９０°−θ）＜β、かつ、α＜β
   を満たし、
   前記入光面は１つであり、
   前記第１斜面部は、前記入光面から前記導光方向に進む光が入射しない領域に位置し、
   前記頂面部は、前記複数の面が前記背面側単位光学形状の配列方向に平行に配列され、階段状であり、
   前記複数の面は、最も前記第１斜面部側に位置する面が最も前記背面側への高さが小さく、前記第２斜面部側へ向かうにつれて前記背面側への高さが大きくなること、
   を特徴とする導光板。
2. 請求項１に記載の導光板において、
   前記複数の面のそれぞれの間には、前記第１斜面部と平行な斜面が形成されていること、
   を特徴とする導光板。
3. 請求項１又は請求項２に記載の導光板において、
   前記背面側単位光学形状は、柱状であり、前記導光方向に直交する方向を長手方向として、前記導光方向に配列されていること、
   を特徴とする導光板。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の導光板において、
   前記背面側単位光学形状の配列方向における寸法Ｗ１に対して、前記第１斜面部及び前記第２斜面部が前記背面側単位光学形状の配列方向において占める寸法Ｗｂの比Ｗｂ／Ｗ１は、前記入光面から離れるにつれて大きくなること、
   を特徴とする導光板。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の導光板と、
   前記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、
   前記導光板の前記背面側に配置され、前記導光板の前記背面から出射した光を前記導光板側に反射する反射部材と、
   を備える面光源装置。
6. 請求項５に記載の面光源装置と、
   前記面光源装置によって背面側から照明される透過型表示部と、
   を備える透過型表示装置。

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