(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散的に配置された点光源の正面側に光学シートを設けた面発光ユニットであって、
上記点光源は、その出射光の配光分布において輝度が極大となる角度が＋３０°〜＋８０°及び−３０°〜−８０°の範囲内にある点光源であり、
上記光学シートは、透光性樹脂シートの少なくとも出光面上に、傾斜面又はテーパー面を有する凹部又は凸部を多数配列形成した光学シートであり、
上記凹部又は凸部の丸みを帯びた先端部の曲率半径が１０μｍより大きく、１００μｍ未満であることを特徴とする面発光ユニット。
【請求項２】
前記光学シートに光拡散剤が含有されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光ユニット。
【請求項３】
前記凹部又は凸部の傾斜面の傾斜角、前記凹部又は凸部のテーパー面の稜線の傾斜角が、いずれも１０°以上、７０°以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の面発光ユニット。
【請求項４】
隣接する前記点光源の光源間距離Ｄが４０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下であり、前記点光源から前記光学シートまでの距離Ｌと上記光源間距離Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が０．２〜０．６３の範囲内にあることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の面発光ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、離散的に配置された点光源の正面側に光学シートを設けた面発光ユニットに関し、更に詳しくは、輝度ムラを抑制して面発光の均斉度を向上させることができる面発光ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ受像機やパーソナルコンピュータ等に用いられる液晶ディスプレイのバックライトユニットには、液晶パネルの背面側に光源を配置した直下ライト方式のものと、液晶パネルの背面側に導光板を配置してその側面に光源を配置したエッジライト方式のものがある。これらのバックライトユニットは、従来から光源としてＣＣＦＬ（冷陰極管）等の線光源を用いるのが一般的であったが、最近ではＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたものが実用化されている。ＬＥＤは十分な輝度を有するので、液晶パネルの背面側に点光源としてマトリックス状あるいは千鳥状に配置して用いることが多い。
【０００３】
ところが、ＬＥＤは配光特性に強い指向性があり、配光分布が発光面の正面方向に特に偏っているため、このＬＥＤと液晶パネルとの間に、光拡散剤を含んだ一般的な光拡散フィルムを配置するだけでは、輝度ムラを抑えることが難しく、特に、ＬＥＤの光源間距離が長くなるほど、且つ、ＬＥＤから光拡散フィルムまでの距離が短くなるほど、輝度ムラが大きくなるという不都合があった。そのため、これまではＬＥＤの光源間距離を通常３０ｍｍ以下と短くし、ＬＥＤから光拡散フィルムまでの距離を出来るだけ長く設定して、輝度ムラを軽減するようにしているが、上記のように光源間距離を短くするとＬＥＤの使用個数が多くなるのでコストアップを招くという問題があり、また、ＬＥＤから光拡散フィルムまでの距離を大きくとることは昨今のテレビ受像機の薄型化の流れに背くという問題がある。
【０００４】
これに対し、液晶表示装置のバックライトユニットとして、配線基板上にプラスチックレンズ付きのＬＥＤをマトリックス状に配設すると共に、その正面側に一般的な光拡散シートを設け、ＬＥＤのプラスチックレンズに、拡散粉塵と顔料と接着剤との混合物で光拡散作用を発揮する微細パターンを形成したものが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
上記特許文献１のバックライトユニットは、ＬＥＤのプラスチックレンズの微細パターンと光拡散シートの双方によって、ＬＥＤからの光が拡散されるため、輝度ムラが軽減されて均斉度が向上すると推測される。けれども、具体的に輝度の均斉度がどの程度向上するのか、実験で証明されていないため、その有効性については確認できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１８２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情の下になされたもので、その解決しようとする課題は、点光源の光源間距離を長く設定し、点光源から光拡散作用を発揮する光学シートまでの距離を短くしても、輝度ムラを十分抑制して均斉度を大幅に向上させることができる面発光ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の面発光ユニットは、離散的に配置された点光源の正面側に光学シートを設けた面発光ユニットであって、
上記点光源は、その出射光の配光分布において輝度が極大となる角度が＋３０°〜＋８０°及び−３０°〜−８０°の範囲内にある点光源であり、
上記光学シートは、透光性樹脂シートの少なくとも出光面上に、傾斜面又はテーパー面を有する凹部又は凸部を多数配列形成した光学シートであり、
上記凹部又は凸部の丸みを帯びた先端部の曲率半径が１０μｍより大きく、１００μｍ未満であることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の面発光ユニットにおいては、前記光学シートに光拡散剤が含有されていることが望ましい。
そして、前記凹部又は凸部の傾斜面の傾斜角、前記凹部又は凸部のテーパー面の稜線の傾斜角が、いずれも１０°以上、７０°以下の範囲内にあることが望ましい。
また、隣接する前記点光源の光源間距離Ｄが４０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下であり、前記点光源から前記光学シートまでの距離Ｌと上記光源間距離Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が０．２〜０．６３の範囲内にあることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の面発光ユニットは、点光源が、従来のＬＥＤのように出射光の配光分布において輝度が極大となる角度が０°付近、つまり正面方向に偏った指向性を示すものではなく、配光分布において輝度が極大となる角度が＋３０°〜＋８０°及び−３０°〜−８０°の範囲内にある斜め方向の指向性を有する点光源であり、しかも、光学シートが、少なくとも出光面上に前記の傾斜面又はテーパー面を有する凹部又は凸部を配列形成することによって、斜め背後から入射する光をほぼ正面方向に出光できるようにしたものであるため、点光源の真正面の領域の輝度と、点光源と点光源の中間部の領域の輝度の差が小さくなり、後述する試験データに示されるように輝度の均斉度（面発光の均斉度）が大幅に向上する。そして、凹部又は凸部の丸みを帯びた先端部の曲率半径が小さくなると、均斉度が高くなる傾向が見られ、本発明の面発光ユニットのように、凹部又は凸部の丸みを帯びた先端部の曲率半径が１０μｍより大きく、１００μｍ未満であると、高い均斉度を得ることができる。
【００１１】
そして、前記光学シートに光拡散剤が含有されていると、光拡散剤によって光学シートを通過する光が強く拡散されるため、後述の試験データに示されるように輝度の均斉度が一層向上する。
【００１２】
また、光学シートの前記凹部又は凸部の傾斜面の傾斜角、前記凹部又は凸部のテーパー面の稜線の傾斜角がいずれも１０°以上、７０°以下の範囲内にあると、斜め背後から光学シートに入射した光の大半を正面側に出射できるので、後述の試験データに示されるように輝度の均斉度を確実に向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の面発光ユニットは、隣接する点光源の光源間距離Ｄを４０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下と長くとり、点光源から光学シートまでの距離Ｌと上記光源間距離Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）を０．２〜０．６３の範囲内として、距離Ｌを短くしても、後述の試験データに示されるように高い均斉度が得られるので、点光源の配置個数を減らしてコストダウンと省エネを図ることができ、昨今の液晶テレビ受像機の薄型化にも十分対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】液晶ディスプレイのバックライトとして使用される、本発明の一実施形態に係る面発光ユニットの分解斜視図である。
【図２】同面発光ユニットの部分説明図である。
【図３】同面発光ユニットに使用される光学シートの部分平面図である。
【図４】図４のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図５】光学シートの凹部の他の形状を示す部分断面図である。
【図６】光学シートの凹部の更に他の形状を示す部分断面図である。
【図７】光学シートの他の例を示す部分平面図である。
【図８】光学シートの更に他の例を示す部分平面図である。
【図９】光学シートの更に他の例を示す部分断面図である。
【図１０】光学シートの更に他の例を示す部分断面図である。
【図１１】同光学シートの部分拡大図である。
【図１２】同光学シートの作用説明図であって、（ａ）は同光学シートの点光源の上方部分を、（ｂ）同光学シートの点光源上方部分から右方向に離れた部分を、（ｃ）は同光学シートの更に右方向に離れた部分を示す。
【図１３】光学シートの更に他の例を示す部分断面図である。
【図１４】光学シートの更に他の例を示す部分断面図である。
【図１５】光学シートの更に他の例を示す部分断面図である。
【図１６】光学シートの更に他の例を示す部分断面図である。
【図１７】光学シートの更に他の例を示す部分断面図である。
【図１８】光学シートの更に他の例を示す部分断面図である。
【図１９】光学シートの更に他の例を示す部分断面図である。
【図２０】光学シートの更に他の例を示す部分断面図である。
【図２１】面発光ユニットの均斉度を求めるときの輝度の測定ポイントの説明図である。
【図２２】実施例１〜４の面発光ユニットにおける、出光面の凹部の傾斜面の傾斜角と、均斉度との関係を示すグラフである。
【図２３】実施例５〜８の面発光ユニットにおける均斉度とＬ／Ｄの関係、及び、比較例１〜４の面発光ユニットにおける均斉度とＬ／Ｄの関係を示すグラフである。
【図２４】実施例９〜１１の面発光ユニットにおける均斉度とＬ／Ｄの関係、及び、比較例５〜７の面発光ユニットにおける均斉度とＬ／Ｄの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る面発光ユニットの代表的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１に示す面発光ユニットは、液晶ディスプレイにおける直下ライト方式のバックライトユニットとして使用されるものである。この面発光ユニットは、配線基板５上にマトリックス状に配置されて搭載された多数の点光源３と、これらの点光源３の正面側（図１では上側）に上記配線基板５と平行に設けられた光学シート２とで構成されており、液晶パネル４の背後（図１では下方）に設置されるようになっている。なお、図示はしていないが、光学シート２と液晶パネル４の間には、従来公知の光拡散フィルムを初め、本発明に用いる光学シート以外の従来公知の各種光学シートを１枚以上配置してもよい。
【００１７】
上記点光源３は、出射光の配光分布において輝度が極大となる角度が＋３０°〜＋８０°及び−３０°〜−８０°の範囲内にあるものを使用する必要がある。そのような点光源３の好ましい代表例としては、ＬＥＤを透明樹脂からなるレンズで被覆して、輝度が極大となる角度を上記範囲内に調整したレンズ被覆ＬＥＤを挙げることができる。この実施形態では、図２に示すように、白色発光のＬＥＤ３ａを被覆するレンズ３ｂの断面形状を偏平な半楕円形状とすることによって、輝度が極大となる角度を＋７０°付近及び−７０°付近に調整したレンズ被覆ＬＥＤが使用されている。もっとも、従来の一般的なＬＥＤも素子を保護するためにレンズで被覆しているが、本明細書においては、これ以後、本発明に使用するＬＥＤのように上記の配光特性を付与するためのレンズで被覆したものを「レンズ被覆ＬＥＤ」と記載し、従来の一般的なＬＥＤのように素子を保護するためのレンズで被覆したものは「レンズ無しＬＥＤ」又は単に「ＬＥＤ」と記載して区別する。
【００１８】
輝度が極大となる角度が±３０°未満の点光源３は、従来のＬＥＤと同様に配光特性に正面方向（０°）の指向性があるため、点光源３の正面側に光学シート２を配置しても、点光源３の正面方向の領域の輝度が点光源３と点光源３の中間部の領域の輝度よりもかなり高くなり、輝度ムラを十分抑制することが困難である。一方、輝度が極大となる角度が±８０°を越える点光源３は、光学シート２への入光量、特に点光源３の真正面方向の領域への入光量、及び、光学シート２からの出光量がかなり減少するため、輝度の全体的な低下を招くという不都合が生じる。
【００１９】
互いに隣接する点光源３，３の光源間距離Ｄは、短くなればなるほど輝度ムラが減少して均斉度が高くなるが、この実施形態の面発光ユニットでは、光源間距離Ｄが４０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下に設定され、従来のＬＥＤの場合の光源間距離（通常、３０ｍｍ以下）に比べてかなり長くなっている。そして、点光源３から光学シート２までの距離Ｌ（図２に示すように点光源３を搭載した配線基板５の表面から光学シート２の裏面までの距離Ｌ）と上記の光源間距離Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が０．２〜０．６３の範囲内となるように、点光源から光学シート２までの距離Ｌが短縮されている。そのため、点光源３として配線基板５上に搭載されるレンズ被覆ＬＥＤの個数が従来に比べて大幅に減少し、コストダウンと省エネを図ることができると共に、点光源３から光学シート２までの距離Ｌの短縮によって、液晶ディスプレイの薄型化に十分対応できるようになっている。
【００２０】
この面発光ユニットは、点光源３として、配光分布における輝度が極大となる角度が＋３０°〜＋８０°及び−３０°〜−８０°の範囲内にある斜め方向の指向性を有する点光源を使用するため、上記のように光源間距離Ｄを４０ｍｍ〜６０ｍｍに設定し、且つ、点光源３から光学シート２までの距離Ｌと光源間距離Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）を０．２〜０．６３の範囲内に設定しても、後述する特定の光学シート２との相乗作用によって、輝度ムラを抑制して均斉度を高めることができるのであるが、光源間距離Ｄが６０ｍｍを越え、且つ、点光源３から光学シート２までの距離Ｌと光源間距離Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が０．２よりも小さくなると、輝度の均斉度が低下するという不都合が生じる。一方、光源間距離Ｄが４０ｍｍを下回り、且つ、Ｌ／Ｄが０．６３を上回ると、輝度の均斉度は相当高くなるけれども、点光源３として配線基板５上に搭載されるレンズ被覆ＬＥＤの個数が従来とあまり変わらなくなるので、コストダウンと省エネを図ることが難しくなり、また、点光源３から光学シート２までの距離Ｌがあまり短縮されないので、液晶ディスプレイの薄型化にも対応が難しくなるという不都合が生じる。
【００２１】
この実施形態の面発光ユニットでは、点光源３として上記のレンズ被覆ＬＥＤを使用しているが、配光分布における輝度が極大となる角度が＋３０°〜＋８０°及び−３０°〜−８０°の範囲内にある点光源であれば、レンズ被覆ＬＥＤ以外の点光源、例えば白熱電球、電球型蛍光灯、放電ランプ等を使用しても勿論よい。また、レンズ３ｂで被覆されるＬＥＤ３ａは、この実施形態のように白色発光する単一素子でもよいし、赤色発光、緑色発光、青色発光の３つの素子を集めて三色合成により白色発光させるものでもよい。
【００２２】
また、点光源３の配置は、この実施形態では縦横に等間隔のマトリックス状の配置としているが、このマトリックス状の配置を４５°回転させた千鳥状の配置としてもよく、要するに点光源３が規則的に均等に配置されていれば配置のパターンは特に限定されない。また、点光源３が配置される疎密の差が比較的少なくほぼ平均的に分布しているのであれば、ランダムな配置であってもよい。
【００２３】
点光源３の正面側（図１，図２では上側）に設けられる光学シート２は、図３，図４に示すように、透光性樹脂シート２ａの少なくとも出光面（図４では上面）上に、倒立二等辺三角形の４つの傾斜面２ｃを有する倒立正四角錐形の小さな凹部２ｂを縦横に配列して多数形成した光学シートである。この凹部２ｂの傾斜面２ｃの傾斜角θ（出光面に対する傾斜角）は、１０°以上、７０°以下の範囲内にあることが望ましく、傾斜角θが１０°より小さくなっても、逆に７０°より大きくなっても、輝度ムラが大きくなり、十分な均斉度を得ることが難しくなる。後述する実施例の試験データ（表１，図２２）で裏付けられるように、輝度の均斉度は、傾斜面２ｃの傾斜角θが４５°付近のときに最大となり、これより傾斜角θが大きくなっても小さくなっても輝度の均斉度は低下するが、傾斜角θが３５°〜５５°のときには９５％以上の高い均斉度が得られるので、傾斜面２ｃの更に望ましい傾斜角θの範囲は３０°〜６０°、極めて望ましい傾斜角θの範囲は３５°〜５５°である。
【００２４】
本発明にいう輝度の均斉度は、光学シート２の前方（上方）から測定した点光源３の真正面方向（真上方向）の領域の輝度Ｂ１に対する、点光源３と点光源３の中間部の領域の輝度Ｂ２の比率（Ｂ２／Ｂ１）を百分率で表したものであり、均斉度が１００％の場合は、点光源３の真正面方向の領域の輝度Ｂ１と、点光源３と点光源３の中間部の領域の輝度Ｂ２が等しく、輝度ムラが存在しないことを意味する。
【００２５】
倒立正四角錐形の凹部２ｂの大きさは、その一辺（上辺）の長さａを３０〜６００μｍ程度に設定することが好ましく、この程度の大きさであれば、光学シート２の入射面（裏面）から入射した光を各凹部２ｂの４つの傾斜面２ｃで充分に屈折、拡散して、正面側へほぼ均一な光量で出光させることができる。一辺の長さａが３０μｍよりも短くなると、倒立正四角錐形の凹部２ｂの形成が難しくなり、一辺の長さａが６００μｍより長くなると、光屈折、拡散作用が大幅に低下して輝度ムラの抑制が不十分となるので、いずれも好ましくない。凹部２ｂの更に好ましい一辺の長さａは１００〜５００μｍであり、極めて好ましい一辺の長さａは１３０〜２５０μｍである。
【００２６】
凹部２ｂの最深部の深さｄは、凹部２ｂの一辺の長さａと傾斜面２ｃの傾斜角θに依存して定まるものであるが、この最深部の深さｄは透光性樹脂シート２ａの厚さｔの３／１０〜９／１０の範囲内にあることが望ましい。この程度の深さであると、透光性樹脂シート２ａの引裂き強度の大幅な低下がみられないので、光学シート２の取扱い時や、製造時（特に、透光性樹脂シート２ａを連続押出成形しながらエンボスロールで凹部２ｂを形成して光学シート２を製造する場合）に、光学シート２が破断するのを防止することができる。
【００２７】
透光性樹脂シート２ａの厚さｔは特に限定されないが、実用的な強度、使用樹脂量などを考慮して、０．１〜３ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００２８】
上記のような光学シート２は、例えば、透光性樹脂シート２ａをプレス成形して凹部２ｂを形成する方法、或いは、透光性樹脂シート２ａを連続押出成形しながらエンボスロールで凹部２ｂを形成する方法によって製造されるが、これらの方法で製造される光学シート２は、通常、図５に示すように倒立正四角錐形の凹部２ｂの先端部２ｄ（最深部）が丸みを帯びている。丸みを帯びた先端部２ｄの曲率半径が大きい光学シート２を用いると、先端部２ｄの曲率半径の小さい光学シート２を用いる場合に比べて、輝度の均斉度は若干低下する傾向が見られるが、先端部２ｄの曲率半径が１００μｍ未満であれば、十分な均斉度を得ることができる。従って、凹部２ｂの丸みを帯びた先端部２ｄの曲率半径が１００μｍ未満となるように光学シート２を製造することが望ましい。前者のプレス成形の方法で製造される光学シートは、先端部２ｄの曲率半径が１０〜４０μｍ程度と小さいのに対し、後者の連続押出成形とエンボス加工を組み合わせた方法で製造される光学シートは、先端部２ｄの曲率半径が４０〜８０μｍ程度と比較的大きいため、前者のプレス成形の方法で製造される光学シートの方が、均斉度を高める上で有利である。
【００２９】
また、光学シート２の凹部２ｂは、図６に示すように、４つの傾斜面２ｃと平坦な先端部２ｅを有する倒立截頭正四角錐形の凹部であってもよい。ここで、倒立截頭正四角錐形とは、倒立した正四角錐の下部の頭頂部を水平に截断した形状をいう。この平坦な先端部２ｅの大きさ（面積）は、凹部２ｂの開口面積の１／４以下とすることが好ましく、１／４より大きくなると、傾斜面２ｃによる光屈折、拡散作用が不十分になり、均斉度が低下するという不都合が生じる。平坦な先端部２ｅのより好ましい大きさは、凹部１の開口面積の１／９〜１／２５である。
【００３０】
尚、図示はしていないが、光学シート２の凹部２ｂの形状は、傾斜面を有する倒立正三角錐形、倒立正六角錐形などの倒立正多角錐形や、これらの下部の頭頂部を水平に截断した倒立截頭正多角錐形であってもよい。
【００３１】
上記の光学シート２は、凹部２ｂを縦横に配列形成しているが、図７に示す光学シート２のように、傾斜面２ｃを有する倒立正四角錐形の凹部２ｂを透光性樹脂シート２ａの出光面（上面）上に４５°の角度をもって斜列状に配列形成してもよい。また、図示はしていないが、凹部２ｂを千鳥状に配列形成してもよい。更に、凹部２ｂと凹部２ｂの間に若干の隙間をあけて配列形成してもよい。
【００３２】
上記の光学シート２の凹部２ｂはいずれも傾斜面２ｃを有するものであるが、図８に示す光学シート２のように、テーパー面２ｆを有する凹部２ｂを配列形成してもよい。即ち、この図８に示す光学シート２は、透光性樹脂シート２ａの出光面に、テーパー面２ｆを有する倒立円錐形の凹部２ｂを、細密充填状態となるように６０°の角度をもって斜列状に配列形成したものである。
【００３３】
この倒立円錐形の凹部２ｂの大きさは、その開口円の直径を３０〜６００μｍに設定することが好ましく、この程度の大きさであれば、凹部２ｂを確実に形成することができ、しかも、光学シート２の入光面（裏面）から入射した光を各凹部２ｂのテーパー面２ｆで充分に屈折、拡散して、正面側へほぼ均一な光量で出光させることができる。凹部２ｂの開口円の更に好ましい直径は１００〜５００μｍであり、極めて好ましい直径は１３０〜２５０μｍである。
【００３４】
また、この倒立円錐形の凹部２ｂは、そのテーパー面２ｆの稜線の傾斜角（出光面に対する傾斜角）が、前述した倒立正四角錐形の凹部２ｂの傾斜面２ｃの傾斜角θと同様に、１０°以上、７０°以下の範囲内にあることが望ましく、この範囲内の傾斜角であれば、光学シート２の入光面（裏面）から入射した光をテーパー面２ｆで十分に屈折、拡散して正面側へ出射できるので、輝度の均斉度を向上させることができる。テーパー面２ｆの稜線の更に望ましい傾斜角の範囲は３０°〜６０°、極めて望ましい傾斜角の範囲は３５°〜５５°である。
【００３５】
尚、この倒立円錐形の凹部２ｂの最深部の深さは、前述した倒立正四角錐形の凹部２ｂの深さｄと同様に、透光性樹脂シート２ａの厚さの３／１０〜９／１０の範囲内にあることが望ましく、この倒立円錐形の凹部２ｂの丸みを帯びた先端部の曲率半径も、前記と同様に１００μｍ未満であることが望ましい。また、この倒立円錐形の凹部２ｂに代えて、倒立円錐形の下端の頭頂部を水平に截断した截頭円錐形の凹部を配列形成してもよい。
【００３６】
レンズ被覆ＬＥＤからなる点光源３の正面側に配置される光学シート２は、図９に示すように、透光性樹脂シート２ａの少なくとも出光面上に、傾斜面又はテーパー面を有する多数の凸部２ｇを配列形成したものでもよい。この凸部２ｇは、前述した傾斜面２ｃ又はテーパー面２ｆを有する凹部２ｂを上下反転させた凸形状を備えたもので、その大きさや各部の寸法、傾斜面やテーパー面の稜線の傾斜角、凸部の配列形態などが、前記凹部２ｂと同一になっている。それ故、この凸部２ｇが配列形成された光学シート２も、点光源３から光学シート２に入射した光を凸部２ｇの傾斜面やテーパー面で十分に屈折、拡散して正面側へほぼ均一な光量で出射できるため、輝度ムラを抑制して均斉度を向上させることができる。
【００３７】
上述の光学シート２はいずれも、透光性樹脂シート２ａの出光面（上面）のみに凹部２ｂや凸部２ｇを配列形成しているが、透光性樹脂シート２ａの入光面（裏面）にも同様の凹部２ｂや凸部２ｇを配列形成してもよい。このように透光性樹脂シート２ａの出光面と入光面の双方に凹部２ｂや凸部２ｇを配列形成した光学シート２を点光源３の正面側に配置すると、光屈折、拡散作用が強くなるため、後述する実施例の試験データ（表５）に示すように、高い均斉度を得ることができる。
【００３８】
もっとも、上記のように光学シート２（透光性樹脂シート２ａ）の両面に凹部２ｂ又は凸部２ｇを配列形成する場合、光学シート２の入光面に形成される凹部２ｂ又は凸部２ｇの傾斜面２ｃ又はテーパー面２ｆの稜線の傾斜角が大きくなると、点光源３から出射された光の一部が光学シート２の入光面で全反射されて光学シート２の入光量が減少し、輝度が全体的に低下するため、光学シート２の入光面に形成する凹部２ｂ又は凸部２ｇは、その傾斜面又はテーパー面の傾斜角を、光学シート２の出光面に形成する凹部２ｂ又は凸部２ｇの該傾斜角よりも小さくすることが望ましい。
【００３９】
光学シート２の透光性樹脂シート２ａとしては、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合体（例えばポリ−４−メチルペンテン−１等）、ポリ塩化ビニル、環状ポリオレフィン（例えばノルボルネン構造等）、アクリル樹脂、ポリスチレン、アイオノマー、スチレン−メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ樹脂）等の透光性の熱可塑性樹脂からなるものが使用される。これらの中でも、ポリカーボネート、ポリエステル（特にポリエチレンテレフタレート）、環状ポリオレフィンからなる透光性樹脂シート２ａは、耐熱性が良好であり、面発光ユニットに用いられた際に点光源３（レンズ被覆ＬＥＤ）からの放熱によって変形や皺等を生じ難いため、好ましく使用される。しかも、ポリカーボネートからなる透光性樹脂シート２ａは、ポリカーボネート自体が透明性の良好な樹脂であり、吸湿性が少なく、高輝度で、反りが少ないため、極めて好ましく使用される。なお、透光性樹脂シート２ａは、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂等の透光性の熱硬化性樹脂からなるものでもよく、また、２種以上の樹脂材料を混合してアロイ化し、複合化したものを使用することも可能である。
【００４０】
光学シート２の透光性樹脂シート２ａには、光拡散剤を含有させることが望ましい。光拡散剤が含まれていると、光学シート２（透光性樹脂シート２ａ）を通過する光が光拡散剤によって強く拡散されるため、輝度の均斉度が一層向上する利点があり、光学シート２と液晶パネル４との間に高価な他の光拡散フィルム等を追加して設ける必要がなくなる。
【００４１】
光拡散剤としては、透光性樹脂シート２ａの材料樹脂との光屈折率が異なる無機質粒子、金属酸化物粒子、有機ポリマー粒子等が単独で又は適宜組合わせて使用される。無機質粒子としては、ガラス［Ａガラス（ソーダ石灰ガラス）、Ｃガラス（硼珪酸ガラス）、Ｅガラス（低アルカリガラス）］、シリカ、マイカ、合成マイカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、タルク、モンモリロナイト、カオリンクレー、ベントナイト、ヘクトライト、シリコーン等の粒子が使用される。そして、金属酸化物粒子としては、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ等の粒子が使用され、また、有機ポリマー粒子としては、アクリルビーズ、スチレンビーズ、ベンゾグアナミン等の粒子が使用される。
【００４２】
上記の光拡散剤は、その平均粒径が０．１〜１００μｍ、好ましくは０．５〜５０μｍ、更に好ましくは１〜３０μｍであるものが使用される。粒径が０．１μｍより小さい光拡散剤は、凝集しやすいため分散性が悪く、均一に分散できたとしても光の波長の方が大きいので光散乱効率が悪くなる。それゆえ、０．５μｍ以上の、更には１μｍ以上の大きさの粒子が好ましいのである。一方、粒径が１００μｍより大きい光拡散剤は、光散乱が不均一になったり、光線透過率が低下したり、粒子が肉眼で見えたりするようになる。このため、５０μｍ以下の、更には３０μｍ以下の粒子が好ましいのである。
【００４３】
光拡散剤の含有量は特に限定されないが、０．０５〜５．０質量％含有させることが望ましい。０．０５質量％未満では、光拡散剤を含有させたことによる効果、即ち、光拡散作用の向上に伴う輝度ムラ抑制効果が不十分であり、５．０質量％より多量に含有させても、それに見合うだけの輝度ムラ抑制効果の向上が見られないので、材料の無駄使いとなる。光拡散剤のより好ましい含有量は０．１〜１．０質量％である。
【００４４】
なお、上記の光学シート２の透光性樹脂シート２ａには、成形に必要な安定剤、滑剤、耐衝撃改良剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、着色剤、蛍光増白剤等が適宜含有される。
【００４５】
本発明の面発光ユニットは、点光源３の正面側（上側）に、上述した光学シート２に代えて、図１０〜図２０に示すような光学シート１、即ち、透光性樹脂シートの少なくとも出光面上に、一定方向に沿って凸状の畝部又は凹状の溝部を多数配列形成し、かつ、これら畝部又は溝部の配列を、相互に形状の異なる複数の畝部又は溝部が並んで配列されたものを一つの組とし、この複数の畝部又は溝部からなる組をさらに繰り返し並んで配列させた光学シート１を設けてもよい。
【００４６】
図１０に示す光学シート１は、その透光性樹脂シートの上面（出光面）に、前後方向に沿う凸状の畝部１ａ〜１ｃが左右方向に多数配列形成されている。この光学シート１の上面の畝部１ａ〜１ｃは、上下左右方向に沿う面での縦断面形状がそれぞれ二等辺三角形となる上方への凸状であり、しかも、これらの畝部１ａ〜１ｃは、二等辺三角形の底角が相違する３種類の異なる形状をなしている。そして、これらの畝部１ａ〜１ｃの配列は、底角が異なる３種類の畝部１ａ〜１ｃを左右方向に並べて配列させた組Ｓをさらに多数組にわたって左右方向に繰り返し並べて配列させたものとなっている。また、この光学シート１の下面（入光面）はフラットな面となっている。
【００４７】
この光学シート１の畝部１ａ〜１ｃの各組Ｓにおける構成を、図１１に基づいて説明すると、１つの組Ｓは、斜面の傾斜角θ１（以下、底角θ１という）が５５°の畝部１ａと、斜面の傾斜角θ２（以下、底角θ２という）が４５°の畝部１ｂと、斜面の傾斜角θ３（以下、底角θ３という）が２５°の畝部１ｃとの３種類の畝部１ａ〜１ｃを１つずつ右から左に並べて配列している。また、これらの畝部１ａ〜１ｃは、二等辺三角形の底辺に相当する部分の長さである畝幅Ｂが等しくなるようにしている。従って、これらの畝部１ａ〜１ｃは、最大の底角θ１を有する畝部１ａの凸状が最も上方に突出して高く、最小の底角θ３を有する畝部１ｃの凸状が最も低くなり、中間の底角θ２を有する畝部１ｂの凸状は中間の高さとなる。
【００４８】
１組として配列される畝部の数は、２以上、１０以下が適当であり、より好ましくは３以上、５以下である。また、図１０では、光学シート１における１個の点光源３（レンズ被覆ＬＥＤ）に対応する領域のみを示し、各畝部１ａ〜１ｃの凸状を拡大して見やすくするために、この領域に畝部１ａ〜１ｃの組を９組ずつだけ示しているが、実際には点光源３ごとにさらに多数の組を配列していて、点光源３のレンズ３ｂの直径よりも図１１に示す畝幅Ｂの方が十分に狭くなるようになっている。さらに、この１個の点光源３に対応する光学シート１の領域内の組数は、必ずしも整数である必要はない。
【００４９】
上記構成によれば、光学シート１において、図１０に示す点光源３の真上の位置Ｅ０の付近では、図１２（ａ）に示すように、点光源３からの光が斜面の傾斜角（以下、底角という）の大きな畝部１ａや畝部１ｂでは左右方向に傾斜して出射したり全反射することも多くなるが、底角が最小の畝部１ｃから出射する光はほぼ上向きとなる。また、点光源３の真上より少し左右方向に離れた位置Ｅ１の付近では、図１２（ｂ）に示すように、点光源３からの光が底角の最大の畝部１ａと最小の畝部１ｃでは左右方向に傾斜して出射するが、底角が中間の畝部１ｂから出射する光はほぼ上向きとなる。そして、さらに点光源３の真上から左右方向に遠く離れた位置Ｅ２の付近では、図１２（ｃ）に示すように、点光源３からの光が底角の小さい畝部１ｂや畝部１ｃでは左右方向に傾斜して出射するが、底角が最大の畝部１ａから出射する光はほぼ上向きとなる。なお、図１２では、光学シート１の下面での入射光の屈折は省略して示している。
【００５０】
点光源３が、配光特性に正面方向（０°）の指向性がある従来のＬＥＤや、配光特性に指向性がない電球などの場合は、点光源３の真上から左右方向に遠く離れた位置Ｅ２の付近では、上記のように畝部１ａによって光がほぼ上向きに出射しても、位置Ｅ２の付近に入射する光量が少ないため、輝度ムラが生じることになる。けれども、この面発光ユニットでは、点光源３として、配光分布における輝度が極大となる角度が＋３０°〜＋８０°及び−３０°〜−８０°の範囲内にある斜め方向の指向性を備えたレンズ被覆ＬＥＤを使用しているので、遠く離れた位置Ｅ２の付近に入射する光量は、他の位置Ｅ０，Ｅ１の付近に入射する光量よりも多くなる。従って、それぞれの位置Ｅ０，Ｅ１，Ｅ２の付近からほぼ上向きに出射される光量がほぼ均一になるので、輝度ムラが抑制されて均斉度が向上する。
【００５１】
光学シート１における各組Ｓの３種類の畝部１ａ〜１ｃの畝幅Ｂは必ずしも一定である必要はなく、例えば図１３に示す光学シート１のように、各畝部１ａ〜１ｃの畝幅Ｂ１〜Ｂ３が相違するようにしてもよい。特に、この図１３に示すように、畝部１ａ〜１ｃにおける凸状の縦断面形状の三角形の底辺の両内角の和が大きいものほど、つまり、二等辺三角形の底角が大きいものほど畝幅Ｂ１〜Ｂ３が広くなるようにすれば、二等辺三角形の頂角が小さく尖った畝部１ａ〜１ｃほど畝幅Ｂ１〜Ｂ３が広くなるので、頂角の異なる３種類の畝部１ａ〜１ｃから出射してある程度上方を向く光の光量を均一化することができるようになり、均斉度を高めることができる。なぜなら、頂角が小さく尖った畝部１ａ〜１ｃほど光の利用率は低下するが、このように頂角が小さく尖った畝部１ａ〜１ｃほど畝幅Ｂ１〜Ｂ３が広くなれば光を多く取り込むことができるので、これらが相殺されて頂角の異なる３種類の畝部１ａ〜１ｃから出射してある程度上方を向く光の光量を均一化することができるようになるからである。
【００５２】
また、上記の光学シート１は、各組Ｓの３種類の畝部１ａ〜１ｃの凸状の高さが相違しているが、これらの高さはシート面に平行な面で揃えるようにしてもよい。例えば、上方の光学シート１における各組Ｓの３種類の畝部１ａ〜１ｃの凸状の高さを揃えた場合を図１４に示す。ただし、この場合は、図１３に示した場合とは逆に、三角形（元の二等辺三角形を基礎とした三角形）の頂角が小さく尖った畝部１ａ〜１ｃの畝幅Ｂ１〜Ｂ３ほど狭くなるので、点光源３からの左右方向の距離が遠い位置では輝度を十分に得られないおそれがある。そこで、図１５に示すように、もともと凸状の高さが低い畝部１ｂや畝部１ｃについては、二等辺三角形を上方に平行移動して嵩上げし、元の二等辺三角形を基礎とした四角以上の多角形とすることにより、畝部１ａ〜１ｃの畝幅Ｂを一定としながら、凸状の高さを揃えることができる。
【００５３】
また、上記の光学シート１は、各組Ｓの３種類の畝部１ａ〜１ｃの底角θ１〜θ３が５５°と４５°と２５°である場合を示したが、これらの底角θ１〜θ３は互いに相違すればよいので、具体的な角度の値は任意である。但し、この底角の範囲は、前述した光学シート２の凹部２ｂ又は凸部２ｇの傾斜面又はテーパー面の稜線の傾斜角θと同様に、１０°以上、７０°以下であることが好ましい。そして、底角の最大値は４０°以上、７０°以下であることが好ましく、５０°以上、７０°以下であればより好ましい。７０°を超えて大きくなりすぎると、畝部１ａ〜１ｃの畝幅Ｂを十分な広さとした場合に、凸状の高さが高くなりすぎて光学シート１，２の成形性が悪くなり、取り扱いも難しくなる。逆に、この底角の最大値が５５°より小さく、特に４０°より小さくなると、各畝部１ａ〜１ｃの底角の差が少なくなるので、輝度ムラをなくして均斉度を高める効果が十分に得られ難くなる。
【００５４】
一方、各畝部１ａ〜１ｃの底角の最小値は、１０°以上、２５°以下であることが好ましく、１０°以上、２０°以下であればより好ましい。この底角の最小値が２０°を超え、特に２５°を超えて大きくなりすぎると、各畝部１ａ〜１ｃの底角の差が少なくなるので、輝度ムラをなくして均斉度を高める効果が十分に得られ難くなる。なお、場合によっては、底角の最小値を０°とし、各組Ｓのいずれか一つの畝部をシート面と平行な面としてもよい。
【００５５】
また、上記の光学シート１は、各畝部１ａ〜１ｃの縦断面形状が二等辺三角形やこの二等辺三角形を基礎とした形状である場合を示したが、これらの二等辺三角形の頂部を水平に切り取った等脚台形状としてもよい。図１６に、光学シート１の畝部１ａ〜１ｃの縦断面形状を等脚台形状とした例を示す。さらに、この切り取った頂部に底角の小さい二等辺三角形を載置した将棋の駒形状の五角形としてもよく、六角以上の多角形とすることもできる。
【００５６】
また、上記の光学シート１は、各組Ｓの３種類の畝部１ａ〜１ｃが同じ順序で配列されている場合を示したが、光学シート１上の組数が十分に多ければこの配列順序が光屈折・拡散作用による輝度ムラ防止効果に影響することはないので、この配列順序が組Ｓごとに相違していてもよく、その場合の配列順序の相違は不規則であることが好ましい。図１７に、光学シート１における各組の畝部１ａ〜１ｃの配列順序が組Ｓごとに不規則に相違する例を示す。
【００５７】
また、上記の光学シート１は、各組Ｓに３種類の畝部１ａ〜１ｃが配列されている場合を示したが、４種類以上の畝部が配列されていてもよい。さらに、２種類の畝部が配列されているだけでも、特に縦断面形状が四角以上の多角形であれば、所期の効果をある程度得ることができる。
【００５８】
また、上記の光学シート１は、各畝部１ａ〜１ｃの縦断面形状が垂直線に対して対称形の二等辺三角形やこの二等辺三角形を基礎とした形状である場合を示したが、必ずしもこのような対称形のものに限定されるものではない。ただし、光学シート１が各点光源３の左右方向の位置に依存しない特性を示すためには、例えば光学シート１の畝部１ａ〜１ｃの縦断面形状が左右非対称形である場合、この左右非対称の形状が右方向又は左方向に偏りすぎることは好ましくなく、この偏りが大きすぎると、光学シート１全体として考えた場合に、点光源３の左右どちら側であるかによって輝度ムラが生じるおそれもある。従って、光学シート１の個々の畝部１ａ〜１ｃの縦断面形状に左右非対称のものがあっても、偏りの程度を数値化して左右方向を正負とすると、各組Ｓの全ての畝部１ａ〜１ｃの偏りを合計したときにできるだけ０に近づくように偏りを分散させて平均化させることが好ましい。つまり、図１８に示すように、光学シート１の各組Ｓに５種類の畝部１ａ〜１ｅがあったとすると、例えば畝部１ａ，１ｅは左方向に一定量だけ偏り、畝部１ｃは偏りのない左右対称形であり、畝部１ｂ，１ｄは右方向に一定量だけ偏っているというように、偏りが分散して平均化されていることが好ましい。図１９は、これら５種類の畝部１ａ〜１ｅの配列順序が隣接する組Ｓで相違している場合を示す。
【００５９】
また、上記の光学シート１は、畝部の縦断面形状における三角形等の各角部が尖った状態である場合を示したが、現実には製造上の都合や面取り等が施されることにより、各角部が多少鈍った状態や丸みを帯びた状態になっていてもよい。例えば、出願人が実際に光学シート１の金型を作製したとき、畝部の型の縦断面形状の三角形の頂点部分は、曲率半径が１０〜８０μｍ程度の円弧状になっていた。また、この金型を用いて樹脂を成形したとき、実際には三角形の底辺から頂点部分までの高さの９０％程度までしか樹脂は充填されなかった。しかも、試しに三角形の高さの７０％程度まで樹脂を充填して光学シート１を作製してみたが、本発明の効果に大きい差異は認められなかった。これは、光学シート１の畝部が三角形の両斜辺等からなる斜面を有することが重要なのであって、これらの斜面が接する境界部分である角部の細部の状態は重要ではないからである。そして、図１６において畝部の縦断面形状を等脚台形状とした場合にも同様の効果が得られるのは、同じ理由からである。
【００６０】
また、上記の光学シート１は、上面（出光面）に凸状の畝部を配列形成した場合を示したが、凹状の溝部が配列形成されたものであっても、同様に本発明の効果を得ることができる。この場合、凹状の縦断面形状は、上記凸状の畝部の縦断面形状を上下逆にしたものを任意に用いることができる。
【００６１】
また、上記の光学シート１は、畝部や溝部が形成されていない下面（入光面）がフラットである場合を示したが、この下面には、同様の畝部又は溝部を上面の畝部又は溝部と異なる方向（例えば直交方向）に配列形成してもよく、また、微細なシボ加工を施してもよい。このようにすると、輝度ムラが一層抑制されて均斉度が更に向上する利点がある。
【００６２】
上記の光学シート１には、前述した光拡散剤を前記と同じ含有量で含有させることが望ましく、また、前述した各種添加剤を必要に応じて適量添加することが望ましい。そして、光学シート１の厚さも、前述した光学シート２の厚さと実質的に同じ厚さとすることが望ましい。
【００６３】
また、場合によっては、光学シート１を複層構造とし、表面層と基材層との間で光拡散剤や各種添加剤の種類、配合量などを適宜変更してもよい。図２０は、基材層１１の上に表面層１２を設け、この表面層１２に凸状の畝部を配列形成した２層構造の光学シート１を示す。
【００６４】
以上のような光学シート１は、前述した材料樹脂からなる透光性樹脂シートをプレス成形して畝部又は溝部を配列形成する方法、或いは、前述した材料樹脂で射出成形して畝部又は溝部を配列形成する方法、或いは、前述した材料樹脂を連続押出成形して押出方向の畝部又は溝部を配列形成する方法、或いは、前述した材料樹脂を連続押出成形しながらエンボスロールで畝部又は溝部を配列形成する方法など、所望の方法で製造することができる。
【００６５】
尚、上記の光学シート１や、前述した光学シート２は、必ずしもフラットシートである必要はなく、例えば液晶パネル４の形状に合わせて多少湾曲するシートであってもよい。また、上記の光学シート１や、前述した光学シート２は、二枚重ねにして点光源３の正面側に配置してもよく、その場合は均斉度が更に向上する利点がある。
【００６６】
以上のような光学シート１又は２を点光源３の正面側（上側）に配置した面発光ユニットは、点光源３が、従来のＬＥＤのように出射光の配光分布において輝度が極大となる角度が０°付近、つまり正面方向に偏った指向性を示すものではなく、配光分布における輝度が極大となる角度が＋３０°〜＋８０°及び−３０°〜−８０°の範囲内にある斜め方向の指向性を有する点光源であり、しかも、光学シート２又は１が、少なくとも出光面上に傾斜面２ｃ又はテーパー面２ｆを有する凹部２ｂ又は凸部２ｇを配列形成し、或いは、畝部１ａ〜１ｅ又は溝部の組Ｓを繰り返し並べて配列形成することによって、斜め背後から入射する光をほぼ正面方向に出光できるようにしたものであるため、点光源３，３間の距離Ｄを従来より拡大しても、点光源３と点光源３の中間部の領域の輝度が低下するのを抑えることができる。そのため、点光源３，３の光源間距離Ｄを４０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下と長くとり、点光源３から光学シート２又は１までの距離Ｌと上記光源間距離Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）を０．２〜０．６３の範囲内として、距離Ｌを短くしても、点光源３の真正面の領域の輝度と、点光源３と点光源３の中間部の領域の輝度の差が小さくなり、後述の実施例の試験データに示すように高い均斉度が得られるので、点光源３の配置個数を減らしてコストダウンと省エネを図ることが可能となり、昨今の液晶テレビ受像機の薄型化などの要望に十分対応することも可能となる。
【００６７】
ちなみに、４０型液晶ディスプレイに組み込まれる従来のＬＥＤ直下型のバックライトは、２０〜３０ｍｍの光源間距離をあけてＬＥＤを配置しているため、ＬＥＤの使用個数が７００個前後であるが、光源間距離を例えば５５ｍｍに拡大してレンズ被覆ＬＥＤを配置した本発明の面発光ユニットをバックライトとして使用すると、レンズ被覆ＬＥＤの使用個数が１５０個程度に減少するため、大幅なコストダウンと省エネを図ることができる。
【００６８】
このような面発光ユニットは、上記のように液晶テレビ受像機やパソコンなどの液晶ディスプレイのバックライトユニットとして液晶パネル４の背後に設置されて用いられるが、それ以外の例えば照明広告などのバックライトユニットとしても用いられ、また、面照明装置等として用いることもできる。面照明装置等として用いる場合は、照明効果との関係で、点光源３の配置分布に偏りを持たせたり、それぞれの点光源３と光学シート１，２との間の距離Ｌを必ずしも同じではないように配置させることも考えられる。
【実施例】
【００６９】
次に、本発明に係る面発光ユニットの更に具体的な実施例と、各実施例について行った効果確認試験について説明する。
【００７０】
［実施例１〜４］
点光源として、配光分布において輝度が極大となる角度が＋７０°付近及び−７０°付近であるレンズ被覆ＬＥＤ（ＯＳＲＡＭ社製、ＬＷ  Ｗ５ＫＭ）を、光源間距離Ｄを４０ｍｍとして、配線基板上に縦横のマトリックス状に配設した。そして、このレンズ被覆ＬＥＤの正面側（上側）に、凹部の傾斜面の傾斜角が異なる４種類の光学シートを、レンズ被覆ＬＥＤが配設された配線基板の表面から２５ｍｍの距離Ｌをあけて配線基板と平行に設置し、実施例１〜４の面配光ユニットを構成した。
実施例１〜４に使用した４種類の光学シートは、いずれも厚さ２ｍｍのポリカーボネート樹脂シートの出光面（上面）に、一辺の長さａが１３０μｍの倒立正四角錐形の凹部を縦横に配列形成すると共に、光拡散剤としてモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズジャパン合同会社製トスパール１２０Ｓを０．３質量％含有させたものであり、実施例１の光学シートは凹部の傾斜面の傾斜角が３５°、実施例２の光学シートは該傾斜角が４５°、実施例３の光学シートは該傾斜角が５５°、実施例４の光学シートは該傾斜角が６５°である。
【００７１】
これら実施例１〜４の面発光ユニットについて、株式会社アイ・システム社製の「ＥＹＥＳＣＡＬＥ  ＩＩＩ」を使用し、室温２３℃、湿度５０％ＲＨの環境下で輝度の均斉度を測定することによって、光学シートの凹部の傾斜面の傾斜角と均斉度との関係を調べた。この均斉度の測定は、図２１に示すように、縦横に隣りあう４つのレンズ被覆ＬＥＤ（点光源３）の真上の領域Ａ１〜Ａ４と、これら４つのレンズ被覆ＬＥＤの中間部の真上の領域Ａ５の計５点の測定ポイントで光学シートの上方から輝度を測定し、各領域Ａ１〜Ａ４に対する領域Ａ５の輝度の比（％）をそれぞれ計算し、これら４つの輝度の比の平均値を均斉度として算出することにより行った。
【００７２】
上記実施例１〜４の面発光ユニットの構成と、算出した均斉度を表１に示す。そして、図２２に、光学シートの出光面に形成された凹部の傾斜面の傾斜角と、均斉度との関係を示すグラフを掲載する。
なお、以下に掲げる表１〜表８において、「レンズの有無」とは、上記のように輝度が極大となる角度が＋７０°付近及び−７０°付近である配光特性を付与するためのレンズの有無を意味する。
【００７３】
【表１】
0005546319.tif 000002
【００７４】
この表１及び図２２から、実施例１〜４の面発光ユニットは、光源間距離Ｄを４０ｍｍに拡大し、点光源から光学シートまでの距離Ｌを２５ｍｍに短縮しているにも拘わらず、光学シートの凹部の傾斜面の傾斜角が３５°〜６５°であるため、８５％以上の高い均斉度が得られ、特に、実施例１〜３のように傾斜角が３５°〜５５°であると、９５％以上の極めて高い均斉度が得られることが判る。そして、図２２から、均斉度の最高値は、傾斜角を４５°前後に設定したときに得られることも判る。
【００７５】
［実施例５〜８］
実施例１〜４で用いたレンズ被覆ＬＥＤ（ＯＳＲＡＭ社製、ＬＷ  Ｗ５ＫＭ）を、光源間距離Ｄを４０ｍｍとして、配線基板上に縦横のマトリクッス状に配設した。そして、このレンズ被覆ＬＥＤの正面側（上側）に、傾斜面の傾斜角が５５°の倒立正四角錐形の凹部（一辺の長さａは１３０μｍ）を縦横に配列形成した厚さ２ｍｍの光学シートであって、且つ、光拡散剤としてモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズジャパン合同会社製トスパール１２０Ｓを０．４質量％含有させた光学シートを、レンズ被覆ＬＥＤが配設された配線基板からの距離Ｌを変えて配線基板と平行に設置し、実施例５〜８の面配光ユニットを構成した。実施例５はレンズ被覆ＬＥＤ（配線基板）から光学シートまでの距離Ｌを２５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝０．６３）とし、実施例６は該距離Ｌを２０ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝０．５０）とし、実施例７は該距離Ｌを１５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝０．３８）とし、実施例８は該距離Ｌを１０ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝０．２５）とした。
これら実施例５〜８の面配光ユニットについて、実施例１〜４と同様にして均斉度を測定し、光源間距離Ｄが４０ｍｍである場合のＬ／Ｄと均斉度との関係を調べた。
実施例５〜８の面発光ユニットの構成と均斉度を下記表２に示す。そして、図２３に、光源間距離Ｄが４０ｍｍである場合の実施例５〜８の均斉度とＬ／Ｄとの関係を示すグラフを掲載する。
【００７６】
［比較例１〜４］
比較のために、実施例５〜８の光学シートに変えて、同じ光拡散剤を０．４質量％含んだ両面がフラットな厚さ２ｍｍの光拡散シートを使用した以外は実施例５〜８と同様にして、比較例１〜４の面発光ユニットを構成した。そして、これらの比較例１〜４の面発光ユニットについて同様に均斉度を測定し、光源間距離Ｄが４０ｍｍである場合のＬ／Ｄと均斉度との関係を調べた。
比較例１〜４の面発光ユニットの構成と均斉度を下記表２に併記する。そして、図２３に、光源間距離Ｄが４０ｍｍである場合の比較例１〜４の均斉度とＬ／Ｄとの関係を示すグラフを併せて掲載する。
【００７７】
［実施例９〜１１］
光源間距離Ｄを５５ｍｍに変更した以外は、実施例５〜７と同様にして実施例９〜１１の面発光ユニットを構成し、これら実施例９〜１１の面発光ユニットについて同様に均斉度を測定することにより、光源間距離Ｄが５５ｍｍである場合のＬ／Ｄと均斉度との関係を調べた。
これら実施例９〜１１の面発光ユニットの構成と均斉度を下記表３に示す。そして、図２４に、光源間距離Ｄが５５ｍｍである場合の実施例９〜１１の均斉度とＬ／Ｄとの関係を示すグラフを掲載する。
【００７８】
［比較例５〜７］
比較のために、実施例９〜１１の光学シートに変えて、同じ光拡散剤を０．４質量％含んだ両面がフラットな厚さ２ｍｍの光拡散シートを使用した以外は実施例９〜１１と同様にして、比較例５〜７の面発光ユニットを構成した。そして、これらの比較例５〜７の面発光ユニットについて同様に均斉度を測定し、光源間距離Ｄが５５ｍｍである場合の比較例５〜７の均斉度とＬ／Ｄとの関係を調べた。
比較例５〜７の面発光ユニットの構成と均斉度を下記表３に併記する。そして図２４に、光源間距離Ｄが５５ｍｍである場合の比較例５〜７の均斉度とＬ／Ｄとの関係を示すグラフを併せて掲載する。
【００７９】
【表２】
0005546319.tif 000003
【００８０】
【表３】
0005546319.tif 000004
【００８１】
表２、表３、図２３、図２４から、光源間距離Ｄが４０ｍｍである場合も、５５ｍｍである場合も、出光面に凹部を配列形成した光学シートを用いた実施例の面発光ユニットであるか、両面フラットな光拡散シートを用いた比較例の面発光ユニットであるかに拘わらず、Ｌ／Ｄが大きくなれば均斉度が高くなる関係を有することが判る。そして、出光面に凹部を配列形成した光学シートを用いたＬ／Ｄが０．２５〜０．６３の範囲にある実施例５〜１１の面発光ユニットは、６８．７〜９７．６％の均斉度を有するのに対し、両面フラットな光拡散シートを用いたＬ／Ｄが０．２５〜０．６３の範囲にある比較例１〜７の面発光ユニットは、均斉度が４６．５〜８８．５％と大きく低下しており、このことから、実施例５〜１１の光学シートに配列形成された凹部は、均斉度を向上させる上で極めて有効に作用していることが判る。
【００８２】
［比較例８］
実施例５の面発光ユニットに用いた光学シートに代えて、入光面（裏面）に、傾斜面の傾斜角が５５°の倒立正四角錐形の凹部（一辺の長さａは１３０μｍ）を縦横に配列形成し、出光面（上面）をフラットにしたポリカーボネート樹脂製の光学シート（厚さ２ｍｍ）を用いた以外は実施例５と同様にして、比較例８の面発光ユニットを構成した。そして、この比較例８の面発光ユニットについて同様に均斉度を測定すると共に、輝度を測定し、実施例５の面発光ユニットの均斉度及び輝度と比較した。
この比較例８の面発光ユニットの構成、均斉度、輝度と、実施例５の面発光ユニットの構成、均斉度、輝度を下記表４に示す。
【００８３】
【表４】
0005546319.tif 000005
【００８４】
この表４から、比較例８の面発光ユニットのように、凹部を入光面に配列形成した光学シートを用いたものは、実施例５の面発光ユニットのように、凹部を出光面に配列形成した光学シートを用いたものよりも、均斉度が若干高くなるようであるが、比較例８の面発光ユニットは、全体の輝度が約２５％ほど大きく低下して暗くなるという不都合を生じることが判る。これは、レンズ被覆ＬＥＤから出射された光の一部が、光学シートの凹部が配列形成された裏面によって全反射され、光学シートへの入光量および光学シートの出射面からの出光量が減少するからと考えられる。
【００８５】
［実施例１２］
実施例５の面発光ユニットに用いた光学シートに代えて、出光面（上面）に、傾斜面の傾斜角が５５°の倒立正四角錐形の凹部（一辺の長さａは１３０μｍ）を縦横に配列形成すると共に、入光面（裏面）に、傾斜面の傾斜角が２５°の倒立正四角錐形の凹部（一辺の長さａは１３０μｍ）を縦横に配列形成したポリカーボネート樹脂製の光学シート（厚さ２ｍｍ）を用いた以外は、実施例５と同様にして、実施例１２の面発光ユニットを構成した。そして、この実施例１２の面発光ユニットについて同様に均斉度を測定し、実施例５の面発光ユニットと対比して、光学シートの両面に凹部を形成することの有効性を調べた。
この実施例１２の面発光ユニットの構成および均斉度と、実施例５の面発光ユニットの構成および均斉度を、下記表５に併記する。
【００８６】
【表５】
0005546319.tif 000006
【００８７】
この表５から、実施例１２の面発光ユニットのように、出光面の凹部の傾斜面の傾斜角（５５°）よりも小さい傾斜角（２５°）の傾斜面を有する凹部を光学シートの入光面（裏面）に配列形成したものは、輝度の低下を殆ど招くことなく均斉度が顕著に高められることが判る。これは、光学シートの入射面に形成された凹部の傾斜面の傾斜角が小さいため、レンズ被覆ＬＥＤから出射された光が光学シートの入射面で殆ど全反射されることなく光学シートに入射され、しかも、光学シートの入射面と出射面の双方の凹部によって光が屈折・拡散されるからと考えられる。
【００８８】
［比較例９〜１０］
実施例５の面発光ユニットのレンズ被覆ＬＥＤに代えて、従来のＬＥＤ、つまり、レンズ無しＬＥＤ（輝度が極大となる角度が正面（０°）付近であり、該角度が＋７０°付近及び−７０°付近である配光特性を付与するためのレンズが無いＬＥＤ、以下同じ）を用いた以外は実施例５と同様にして、比較例９の面発光ユニットを構成した。
また、比較例１の面発光ユニットのレンズ被覆ＬＥＤに代えて、レンズ無しＬＥＤを用いた以外は比較例１と同様にして、比較例１０の面発光ユニットを構成した。
そして、これらの比較例９〜１０の面発光ユニットについて同様に均斉度を測定し、比較例９と実施例５の面発光ユニットの均斉度を対比すると共に、比較例１０と比較例１の面発光ユニットの均斉度を対比することによって、ＬＥＤのレンズ（輝度が極大となる角度が＋７０°付近及び−７０°付近である配光特性を付与するためのレンズ）の有無と、光学シートの出光面の凹部の有無が、均斉度に与える影響を調べた。
比較例９〜１０の面発光ユニットの構成および均斉度、実施例５の面発光ユニットの構成および均斉度、比較例１の面発光ユニットの構成および均斉度を下記表６に示す。
【００８９】
【表６】
0005546319.tif 000007
【００９０】
この表６から、実施例５の面発光ユニットと比較例９の面発光ユニットは、いずれも出光面に凹部を配列形成した同じ光学シートを用いているが、実施例５ではレンズ被覆ＬＥＤを使用し、比較例９ではレンズ無しＬＥＤを使用しているため、レンズ被覆ＬＥＤを使用した実施例５の面発光ユニットの方が、比較例９の面発光ユニットよりも遥かに高い均斉度を有することが判る。そして、比較例１と比較例１０の面発光ユニットは、いずれも両面がフラットな同じ拡散シートを用いているが、比較例１ではレンズ被覆ＬＥＤを使用し、比較例１０ではレンズ無しＬＥＤを使用しているため、レンズ被覆ＬＥＤを使用した比較例１の面発光ユニットの方が、比較例１０の面発光ユニットよりも高い均斉度を有することが判る。このことから、レンズ被覆ＬＥＤの使用は、均斉度を高める上で極めて有効であることが立証される。
【００９１】
また、実施例５と比較例１の面発光ユニットは、いずれもレンズ被覆ＬＥＤを使用しているが、実施例５では出光面に凹部を配列形成した光学シートを使用しているのに対し、比較例１では両面フラットな光拡散シートを使用しているため、出光面に凹部を配列形成した光学シートを使用する実施例５の面発光ユニットの方が、比較例１の面発光ユニットよりも高い均斉度を有することが判る。そして、比較例９と比較例１０の面発光ユニットは、いずれもレンズ無しＬＥＤを使用しているが、比較例９では出光面に凹部を配列形成した光学シートを使用しているのに対し、比較例１０では両面がフラットな光拡散シートを使用しているため、出光面に凹部を配列形成した光学シートを用いる比較例９の面発光ユニットの方が、比較例１０の面発光ユニットよりも高い均斉度を有することが判る。このことから、光学シートの出光面に凹部を配列形成することは、均斉度を高める上で極めて有効であることが立証される。
【００９２】
以上より、出光面に凹部を配列形成した光学シートとレンズ被覆ＬＥＤを用いる実施例５の面発光ユニットの均斉度が最も高くなり、両面がフラットな拡散シートとレンズ無しＬＥＤを用いる比較例１０の面発光ユニットの均斉度が最も低くなることが判る。また、両面がフラットな拡散シートとレンズ被覆ＬＥＤを使用する比較例１の面発光ユニットの方が、レンズ無しＬＥＤと出光面に凹部を配列形成した光学シートを使用する比較例９の面発光ユニットよりも、均斉度が高いことから、レンズ被覆ＬＥＤの使用の方が、出光面に凹部を配列形成した光学シートの使用よりも、均斉度を高める上で有効性が大きいことが判る。
【００９３】
［実施例１３］
実施例５の面発光ユニットに使用した光学シートに代えて、底角がそれぞれ５５°、４５°、３５°、２５°、１０°の断面が二等辺三角形の５つの凸状の畝部（畝幅２００μｍ）を並べて配列したもの一つの組として、この組をさらに繰り返し並べて出光面に配列形成したポリカーボネート樹脂製の光学シート（図１８に示す断面形状の光学シート、厚さ２．０ｍｍ）を使用し、実施例５と同様にして実施例１３の面発光ユニットを構成した。そして、この面発光ユニットについて同様に均斉度を測定した。
この実施例１３の面発光ユニットの構成および均斉度を、下記の表７に示す。
【００９４】
［比較例１１］
比較のために、実施例１３の面発光ユニットのレンズ被覆ＬＥＤに代えて、レンズ無しＬＥＤを用いた以外は実施例１３と同様にして、比較例１１の面発光ユニットを構成し、その均斉度を同様にして測定した。
この比較例１１の面発光ユニットの構成および均斉度を、下記の表７に併記する。
【００９５】
【表７】
0005546319.tif 000008
【００９６】
この表７から、底角が異なる５つの畝部を一つの組として繰り返し並べて配列した光学シートを用いた実施例１３の面発光ユニットは、均斉度が９６．６％であり、出光面に倒立正四角錐形の凹部を配列形成した光学シートを用いた実施例１〜１３の面発光ユニットと遜色のない均斉度を有することが判る。そして、比較例１１の面発光ユニットは、実施例１３の面発光ユニットと同じ光学シートを使用しているにも拘わらず、レンズ無しＬＥＤを点光源として使用しているため、均斉度が６５．６％と大幅に低下している。このことから、点光源としてレンズ被覆ＬＥＤを使用することは、均斉度を高める上で極めて有効であることが判る。
【００９７】
［実施例１４］
光学シートとして、傾斜面の傾斜角が５５°の倒立正四角錐形の凹部（一辺の長さａは２００μｍ）を出光面に縦横に配列形成したポリカーボネート樹脂製の光学シート（厚さ２ｍｍ、光拡散剤０．４質量％含有）をプレス成形により作製した。この光学シートの凹部の丸みを帯びた先端部の曲率半径を測定したところ、１７μｍであった。
実施例５の面発光ユニットの光学シートに代えて上記の光学シートを使用した以外は実施例５と同様にして、実施例１４の面発光ユニットを構成し、同様に均斉度を測定した。
この実施例１４の面発光ユニットの構成および均斉度を下記の表８に示す。
【００９８】
なお、実施例５の面発光ユニットと対比させるために、実施例５の面発光ユニットの構成および均斉度を下記の表８に併記する。実施例５の面発光ユニットに用いた光学シートは、傾斜面の傾斜角が５５度の倒立正四角錐形の凹部（一辺の長さａは１３０μｍ）を出光面に配列形成したポリカーボネート樹脂製の光学シート（厚さ２ｍｍ、光拡散剤０．４質量％含有）であって、上記材料樹脂を連続押出成形しながらエンボスロールで片面（出光面）に凹部を形成したものであり、凹部の丸みを帯びた先端部の曲率半径が６０μｍと比較的大きいものである。
【００９９】
【表８】
0005546319.tif 000009
【０１００】
この表８から、プレス成形で作製された光学シートを用いる実施例１４の面発光ユニットと、連続押出成形とエンボス加工で作製された光学シートを用いる実施例５は、ほぼ同等の均斉度を有するが、凹部の先端部の曲率半径が小さいプレス成形された光学シートを用いる実施例１４の方が若干高い均斉度を示す傾向があることが判る。
【符号の説明】
【０１０１】
１    光学シート
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ  畝部
θ１，θ２，θ３  底角（畝部の斜面の傾斜角）
２    光学シート
２ａ  透光性樹脂シート
２ｂ  凹部
２ｃ  凹部の傾斜面
２ｄ  凹部の丸みを帯びた先端部
２ｆ  テーパー面
２ｇ  凸部
θ    凹部の傾斜面の傾斜角
３    点光源（レンズ被覆ＬＥＤ）
３ａ  ＬＥＤ
３ｂ  レンズ
４    液晶パネル
５    配線基板
Ｓ    畝部の組
Ｄ    光源間距離
Ｌ    点光源から光学シートまでの距離
【図１】
0005546319.tif 000010
【図２】
0005546319.tif 000011
【図３】
0005546319.tif 000012
【図４】
0005546319.tif 000013
【図５】
0005546319.tif 000014
【図６】
0005546319.tif 000015
【図７】
0005546319.tif 000016
【図８】
0005546319.tif 000017
【図９】
0005546319.tif 000018
【図１０】
0005546319.tif 000019
【図１１】
0005546319.tif 000020
【図１２】
0005546319.tif 000021
【図１３】
0005546319.tif 000022
【図１４】
0005546319.tif 000023
【図１５】
0005546319.tif 000024
【図１６】
0005546319.tif 000025
【図１７】
0005546319.tif 000026
【図１８】
0005546319.tif 000027
【図１９】
0005546319.tif 000028
【図２０】
0005546319.tif 000029
【図２１】
0005546319.tif 000030
【図２２】
0005546319.tif 000031
【図２３】
0005546319.tif 000032
【図２４】
0005546319.tif 000033