(57)【要約】【課題】光偏向要素が観察者側から視認されることを防ぎつつも、射出効率が高く、かつ、輝度を均一にすることができ、かつ、作製も困難ではない導光板、照明ユニット、表示装置を提供する。【解決手段】導光板１０の一方の主面に、複数の第１レンズ１３と複数の第２レンズ１４とを交差して形成する。第１レンズ１３は、断面が曲率を有する凸状で、入射面１２の法線方向であるＹ方向に畝状に延在する形状である。第１レンズ１３は、Ｙ方向と直交するＸ方向に並行に複数配列されている。第２レンズ１４も、断面が曲率を有する凸状で、Ｘ方向に畝状に延在する形状である。第２レンズ１４は、Ｙ方向に並行に複数配列されている。複数の第１レンズ１３は、全て一定の高さ及び幅の形状を有しており、複数の第２レンズ１４は、それぞれ第１レンズ１３よりも高さが小さく、入射面１２から離れるにつれて第１レンズ１３との高さの差が小さくなる形状である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料からなる多面体であり、対向して配置された第１主面及び第２主面と、当該第１主面及び第２主面の双方に接する入射面とを有する、導光板であって、
前記第１主面又は前記第２主面の一方の面には、
前記入射面の法線方向である第１方向へ畝状に延在すると共に当該第１方向に直交する第２方向に一定のピッチで配列された、複数の第１レンズと、
前記第２方向へ畝状に延在すると共に前記第１方向に一定のピッチで配列された、複数の第２レンズとが、交差して形成されており、
前記第１主面又は前記第２主面の他方の面は平坦であり、
前記複数の第１レンズは、全て一定の高さ及び一定の幅の形状を有しており、
前記複数の第２レンズは、それぞれ前記第１レンズよりも高さが小さく、かつ、前記入射面から離れるにつれて前記第１レンズとの高さの差が小さくなる形状であることを特徴とする、導光板。
【請求項２】
前記入射面からの位置に依らず、前記第２レンズの幅とピッチとは一致かつ一定であることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記第２レンズは、少なくとも光源に近い側の第１斜面部及び光源から遠い側の第２斜面部を持ち、
前記第１斜面部の角度は、略１／２ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）の値であり、
前記第２斜面部の角度は、π／２―ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）からπ／２までの範囲内の値であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の導光板。
【請求項４】
前記第１レンズの高さが、前記導光板の厚みの１／２５０〜１／２５の範囲内の値であることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の導光板。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の導光板と、
前記導光板の前記入射面に対向して配置された光源とを備えることを特徴とする、照明ユニット。
【請求項６】
前記第１レンズ及び前記第２レンズが形成されている前記導光体の一方の面側に配置された、拡散機能を有する光学シートをさらに備えることを特徴とする、請求項５に記載の照明ユニット。
【請求項７】
前記導光体の他方の面側に、当該他方の側から射出される光を反射して再度前記導光体へ導く反射シートをさらに備えることを特徴とする、請求項５又は６に記載の照明ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の照明ユニットと、
前記照明ユニットの前記光学シートに対して前記導光体とは反対側に配置された、画像表示パネルとを備えることを特徴とする、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に照明光路制御に用いられる導光体、この導光体を用いた照明ユニット、及びこの照明ユニットを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるフラットパネルディスプレイは、提供される情報を認識するのに必要な照明ユニットを内蔵しているタイプが普及している。液晶表示装置の輝度、輝度の視野角分布、及び輝度空間分布等の光学特性は、照明ユニットの性能による影響を大きく受けている。従って、照明ユニットの光学特性を向上させることは、液晶表示装置の光学特性の向上に直結する。
【０００３】
液晶表示装置に使用される照明ユニットとして、主に直下方式とエッジライト方式とが挙げられる。直下方式の照明ユニットは、光源を多数配置することが可能であるため、主として２０インチ以上の大型の液晶表示装置に適用されている。一方、エッジライト方式は、光源の配置位置が側面に限定されるため大型の液晶表示装置には適用しづらく、主としてノート型パソコン、液晶モニター、及び携帯情報端末等の小型の液晶表示装置に適用されている。
【０００４】
しかし、最近では、照明ユニット用の光源として冷陰極管に替わってＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）が採用され始めたことにより、低消費電力化が図れ、薄型化の容易なエッジライト方式の照明ユニットが、２０インチ以上の中型又は大型の液晶表示装置にも採用され始めている。
【０００５】
一般的に、エッジライト方式は、導光板と呼ばれる透光性のある板の端面に光源が配置され、端面に略直交する面全体から光を射出させる。つまり、光源は導光板の端面にのみ配置されるため、光源の設置数に限界がある。従って、液晶表示装置が大型になるにつれて輝度を向上させることも難しくなる。また、大型の液晶表示装置でなくとも、低消費電力化や低コスト化を目的として光源数を少なくすることが多く、この点でも輝度を向上させることが難しい。
【０００６】
また、エッジライト方式を採用した小型の液晶表示装置では、薄型化が進んでおり、導光板や光学シートの厚みを小さくさせることや、光学シートの枚数を減少させることが望まれている。しかし、薄型化が進むと、導光板の構成要素である入射光を射出面へ偏向する光偏向要素が、観察者にそのまま視認されてしまうという問題が生じてしまう。
【０００７】
特許文献１では、光偏向要素として、光源から離隔するに従い面積が増加する楕円形又は四角形の集合体が提案されている。しかし、この場合でも、面全体を均一に明るくするためには、光源付近では光偏向要素の面積は少なくなってしまい、視認されてしまう。また、光偏向要素のサイズを小さくすることにも限界があり、視認問題を解決するには至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０９−３１１２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、光偏向要素が観察者側から視認されることを防ぎつつも、射出効率が高く、かつ、輝度を均一にすることができ、かつ、作製も困難ではない、導光板、この導光板を用いた照明ユニット、及びこの照明ユニットを備えた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の一態様は、透光性材料からなる多面体であり、対向して配置された第１主面及び第２主面と、第１主面及び第２主面の双方に接する入射面とを有する、導光板であって、第１主面又は前記第２主面の一方の面には、入射面の法線方向である第１方向へ畝状に延在すると共に第１方向に直交する第２方向に一定のピッチで配列された、複数の第１レンズと、第２方向へ畝状に延在すると共に第１方向に一定のピッチで配列された、複数の第２レンズとが、交差して形成されており、第１主面又は第２主面の他方の面は平坦であり、複数の第１レンズは、全て一定の高さ及び一定の幅の形状を有しており、複数の第２レンズは、それぞれ第１レンズよりも高さが小さく、かつ、入射面から離れるにつれて第１レンズとの高さの差が小さくなる形状である、ことを特徴とする導光板である。
これにより、光偏向要素の視認を防ぐことができるとともに、面内全域において均一に明るい光を射出することができる。
【００１１】
この態様において、入射面からの位置に依らず、第２レンズの幅とピッチとを一致かつ一定にすることが好ましい。
これにより、光偏向要素の視認されることをさらに防ぐことができる。
【００１２】
また、この態様において、第２レンズを、少なくとも光源に近い側の第１斜面部及び光源から遠い側の第２斜面部を持つ形状にして、第１斜面部の角度を略１／２ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）の値に、第２斜面部の角度をπ／２―ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）からπ／２までの範囲内の値にすることが好ましい。
これにより、より明るい光を射出することができる。
【００１３】
また、この態様において、第１レンズの高さを導光板の厚みの１／２５０〜１／２５の範囲内の値にすることが好ましい。
これにより、入射の際の光ロスを低減し、さらに、射出効率も低減させることを防ぐことができる。
【００１４】
上記導光板に、導光板の入射面に対向して配置された光源を組み合わせることで、照明ユニットを構成することができる。
照明ユニットでは、第１レンズ及び第２レンズが形成されている導光体の一方の面側に配置された、拡散機能を有する光学シートをさらに備えてもよい。また、照明ユニットでは、導光体の他方の面側に、他方の側から射出される光を反射して再度導光体へ導く反射シートをさらに備えてもよい。  これにより、本発明の導光板による効果を有した照明ユニットを得ることができる。
【００１５】
さらに、上記照明ユニットに、照明ユニットの前記光学シートに対して前記導光体とは反対側に配置された、画像表示パネルを組み合わせることで、表示装置を構成することができる。
これにより、本発明の照明ユニットによる効果を有した表示装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による導光板、この導光板を用いた照明ユニット、及びこの照明ユニットを備えた表示装置によれば、光偏向要素として第１レンズと第２レンズとが交差して形成されており、第２レンズの高さを第１レンズの高さよりも小さくし、かつ、入射面から離れるにつれて第１レンズと第２レンズの高さ差を小さくしている。この形状により、導光板の光偏向要素が観察者側から視認されることを防ぎつつ、光を効率よく均一に射出することができる。また、作製を容易化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置を分離状態で示す要部断面図
【図２】本発明の一実施形態に係る導光板の一例を示す斜視図及び断面図
【図３】本発明の一実施形態に係る導光板の第１及び第２レンズの一例を示す断面図
【図４】本発明の一実施形態に係る導光板の第１及び第２レンズの一例を示す断面図
【図５】本発明の一実施形態に係る導光板の第１及び第２レンズの一例を示す断面図
【図６】本発明の一実施形態に係る導光板の第１及び第２レンズの一例を示す断面図
【図７】本発明の一実施形態に係る導光板の第１及び第２レンズの一例を示す断面図
【図８】本発明の一実施形態における導光板の第１及び第２レンズの拡大図
【図９】第２レンズの形状について説明する説明図
【図１０】第２レンズの形状について説明する説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明による導光板、この導光板を用いた照明ユニット、及びこの照明ユニットを備えた表示装置について説明する。なお、図１〜図１０は模式的に示した図であり、各部の大きさや形状は理解を容易にするために適宜誇張して示している。
【００１９】
図１に示す本発明の一実施形態に係る表示装置１は、画像表示パネル２と、この画像表示パネル２の光入射側に臨ませて配置された照明ユニット３とを備えている。
最も観察者側Ｆに配設された画像表示パネル２は、２枚の偏光板（偏光フイルム）４及び５と、偏光板４と偏光板５との間に挟持された画像表示素子６とからなる。画像表示パネル２は、例えば液晶表示パネルから構成される。画像表示素子６は、２枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成される（図示せず）。画像表示素子６として選択される液晶表示素子は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子と比べて、画像品位を高くすることができる。
【００２０】
画像表示パネル２は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子であることが望ましい。画像表示パネル２が画素単位で光を透過／遮光して画像を表示するものであれば、照明ユニット３によって画面全体を均一に明るくできる表示装置１を得ることができる。照明ユニット３は、面光源部７と光学シート８とから構成されるエッジライト型の照明装置であり、画像表示パネル２の光入射側に臨ませて配置されている。
【００２１】
照明ユニット３において、光学シート８は、複数のシートからなり、導光板１０の光進行方向である観察者方向Ｆ側に配設されている。この光学シート８は、少なくともシートの一枚が拡散機能を有しているとよい。導光板１０と光学シート８で発生するモアレや、光学シート８と画像表示パネル２とで発生するモアレを消したり、導光板１０による輝点を消したりすることができるためである。光学シート８として、例えばマイクロレンズシートとプリズムレンズシートとを積層したシートが挙げられる。このシートでは、マイクロレンズシートによる光拡散及び集光効果と、プリズムレンズシートによる集光効果とを発揮することができる。また、光学シート８としては、マイクロレンズシートやプリズムシートの他、表面に凹凸のある拡散シートや屈折率の異なる微粒子が混入している拡散シート、レンチキュラーレンズシート、偏光分離シート等を設置することができる。なお、光学シート８は、複数枚で構成されていてもよいし、一枚で構成されていてもよい。
【００２２】
次に、面光源部７について詳述する。面光源部７は、光の光路に沿って光源９と導光板１０とが設けられた構成である。
【００２３】
光源９としては、例えば、線状光源や点状光源が挙げられる。線状光源としては、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）、熱陰極蛍光管（ＨＣＦＬ）、及び外部電極蛍光管（ＥＥＦＬ）等の蛍光管が挙げられる。点状光源としては、ＬＥＤが挙げられ、ＬＥＤとしては白色ＬＥＤやＲＧＢ−ＬＥＤ等が挙げられる。
【００２４】
導光板１０は、透光性のある材料で形成された、例えば平行平板状や楔型形状等の多面体であり、典型的には直方体である。導光板１０が有する４つの側面のうち、光源９が配設された側面を入射面１２とする。光源９は、４つの側面のうちの互いに対向する二側端面に配置されていてもよいし、一側端面のみに配置されていてもよい。図１に示す表示装置１は、光源９が一側端面に配置されている例である。
この導光板１０は、光透過性基材上にＵＶや放射線硬化樹脂を用いて成形されるか、又はＰＥＴ、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等を用いて、当該技術分野ではよく知られている押し出し成形法、射出成形法、あるいは熱プレス成形法によって形成することができる。
【００２５】
導光板１０の光学シート８と反対側となる反射面１１に対向して、反射シート１５が設けられている。この反射シート１５により、導光板１０の観察者方向Ｆとは反対の反射面１１側から射出してしまう光を反射させて再度導光体１０へ導き、光を有効利用して輝度を高めることが可能となる。反射シート１５として、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＰ（ポリプロピレン）等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着等で鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、及び表面に十分な反射性を有する金属薄板、等を用いてもよい。
【００２６】
導光板１０は、図２に示すように、厚さ方向の一方の面である第１主面もしくは第１主面と対向する第２主面の何れかに、複数の第１レンズ１３と複数の第２レンズ１４とを交差させて形成している。第１レンズ１３は、断面が曲率を有する凸状（半円、半楕円等）であって、入射面１２の法線方向であるＹ方向（第１方向）に畝状に延在する形状である。この第１レンズ１３は、Ｙ方向と直交するＸ方向（第２方向）に並行に複数配列されている。第２レンズ１４も、断面が曲率を有する凸状（半円、半楕円等）であって、Ｘ方向に畝状に延在する形状である。この第２レンズ１４は、Ｙ方向に並行に複数配列されている。これらのレンズが形成された（第１又は第２）主面と対向するもう一方の（第２又は第１）主面は、表面形状が平坦である。図２（ａ）は、導光板１０の斜視図であり、図２（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）におけるＸ方向及びＹ方向での断面図である。
【００２７】
第１レンズ１３は、一定の高さと一定の幅を有して一定のピッチにて配列され、第２レンズ１４は、一定のピッチにて配列されている。また、第２レンズ１４の高さは、第１レンズ１３の高さよりも小さく（低く）、入射面１２から離れるにつれて第１レンズ１３の高さと第２レンズ１４の高さとの差Ｈは徐々に小さくなっている（図２（ｃ））。ここで、第１レンズ１３の高さと第２レンズ１４の高さとの差Ｈとは、第１レンズ１３の頂部と第２レンズ１４の頂部との差を示すものとする。
【００２８】
光源９から射出された光は、入射面１２から導光板１０に入射し、第１主面と第２主面との間を反射しながら主にＹ方向に導光される。このとき、第２レンズ１４に照射された光は、透過もしくは反射の角度が変更されて、導光板１０から射出される。有効範囲全域において均一な光を射出するためには、入射面１２から離れるほど第２レンズ１４の占める割合を増やす必要がある。入射面１２から遠い位置では、導光板１０から射出された光の分、導光する光量が減少するためである。本発明では、入射面１２から離れるにつれて第１レンズ１３の高さと第２レンズ１４の高さとの差Ｈを小さくすることで、それを達成させている。
【００２９】
ここで、第１レンズ１３及び第２レンズ１４は、図２のように間隔をあけて配置されていてもよいし、図３、図４、及び図５のように、どちらか一方もしくは両方が隙間なく配置されていてもよい。また、図６のように、途中で第２レンズ１４の隙間がなくなるような配置でもよい。どの配置の場合も、第２レンズ１４の頂部が高い位置ほど第１レンズ１３の占める割合は減るため、その分、高さ差Ｈの小さい入射面１２から離れた位置ほど第２レンズ１４の占める面積が増大するためである。
【００３０】
また、Ｘ方向に配列される第１レンズ１３により、Ｘ方向への光の広がりを抑えることができる。第１主面及び第２主面を全反射して導光していく中で、Ｘ方向へ広がる光は第２レンズ１４では制御することができない。それに対して、第１レンズ１３では、広がろうとする光を戻す方向に全反射させることができるレンズ位置に、光が照射されやすい。そのため、Ｘ方向への光の広がりを抑えることができる。このようにすることで、照明ユニット３の画面の一部分を明るくしたり暗くしたりするローカルディミングが可能となる。また、これを利用して、順番に明るさを変化させるスキャニングもできるようになる。
【００３１】
ここで、第１レンズ１３と第２レンズ１４とが同一主面に存在し、かつ、第２レンズ１４の方が小さいことにより、光偏向要素となる第２レンズ１４を容易に小さく作製することができる。第２レンズ１４のサイズは、第１レンズ１３のピッチを小さくすれば非常に小さくできることは容易に想像できるであろう。例えば、図４と図５とを比較すると、図５の第２レンズ１４は小さくすることができているのがわかる。
【００３２】
光偏向要素は、導光する光を導光板１０から射出させるための要素であり、この要素に照射された光は、反射もしくは透過することで導光板１０から射出される。そのため、観察者が光源９の点灯した導光板１０を観察した際には、この光偏向要素が光って視認されてしまう。しかし、光偏向要素を小さくすることで、その分、多くの光偏向要素を配置することができるようになり、結果として、光偏向要素を視認されにくくすることができる。そのため、本発明のように、光偏向要素である第２レンズ１４を小さくすることが望ましい。
【００３３】
本実施形態の第２レンズ１４は、図４又は図５に示すように、入射面１２からの位置に依らず、第２レンズ１４の幅とピッチは一致しかつ一定である、つまり、第２レンズ１４は、隙間の無く（平坦面を有さず）、かつ、底面の幅が一定である方が好ましい。この方が、光偏向要素である第２レンズ１４を数多く配置することができ、観察者から視認されにくくすることができるためである。
【００３４】
さらに、第１レンズ１３と第２レンズ１４とが同一主面に存在することは、光偏向要素の形状にも影響を与える。図８に光偏向要素である第２レンズ１４の拡大図を示す。第１レンズ１３と第２レンズ１４とが重なる部分は、レンズが無いため、第２レンズ１４はＸ方向に傾いた成分はない。そのため、第２レンズ１４、つまり光を射出させる要素としては、Ｘ方向に光を偏向させない。これにより、導光板１０に入射した光が光偏向要素である第２レンズ１４に照射された際の、入射面１２の延在方向（Ｘ方向）に拡散することを防ぐことができる。
【００３５】
また、これは第２レンズ１４の設計に大きく関わり、Ｘ方向に傾いた角度が無いため、単純にＹＺ平面でのレンズと考えて第２レンズ１４の設計を行うことができる。また、同様に、第１レンズ１３の設計は、Ｘ方向のみ考慮すればよく、その他パラメータと一緒になることはない。
【００３６】
作製方法に関しては、例えば、金型に切削加工を２方向に行うことで、第１レンズ１３及び第２レンズ１４の形状を得ることができ、後は上述した押し出し成形法等により導光板１０を得ることができる。第２レンズ１４のサイズは、第１レンズのピッチで制御できるので、容易である。
【００３７】
また、導光板１０に形状面が１面しかないこと、及び２方向にレンズが延在していることは、作製を容易にする。形状面が１面であることから、まず形状の付いた金型を１つ用意すればよく、また成形時の賦形性もこの１面のみ良ければよい。仮に両面に形状が必要な場合は、２つの金型と両面の賦形性を確保しなければならない。もしくは、１面のみ形状を付けた導光板に対し、追加工にてもう１面に形状等を付加しなくてはならず、手間や工程が増えることでコストアップしてしまう。
また、一般的には、樹脂の流れと形状次第では、成形時に気泡の噛み込みが発生しやすいという問題が生じるが、本発明のように２方向にレンズが延在していることで、レンズの延在方向に気泡の逃げ道が存在し、噛み込むことなく回避することができる。
【００３８】
なお、ここまで図１〜図６のように、光源９が導光板１０の一側面のみに配置されている場合を説明してきたが、対向する二側面に配置されている場合においても、同様に適用できる。この場合、図７のように、最も近い入射面１２から離れた位置ほど第１レンズ１３の高さと第２レンズ１４の高さとの差Ｈは小さくなる。
【００３９】
第１レンズ１３及び第２レンズ１４は、観察者面側に配置されているとなおよく、この場合、二方向のレンズにより、射出光の視野角分布を集光することができ、輝度を向上させることができる。
このとき、第２レンズ１４は、少なくとも２つの斜面部を持ち（図９を参照）、光源９に近い側の第１斜面部１４ａの角度は、凡そ１／２ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）の値であり、光源９から遠い側の第２斜面部１４ｂの角度は、π／２―ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）からπ／２までの範囲内の値であるとよい。こうすることで、第２斜面部１４ｂでより多くの光を射出させることができる。
【００４０】
例えば、導光板１０がＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂であれば、屈折率は１．５程度なので、第２斜面部１４ｂの角度は４８ｄｅｇ〜９０ｄｅｇで、第１斜面部１４ａの角度は２１ｄｅｇ程度である。第２斜面部１４ｂは、範囲内であれば曲線であってもよいし直線的であってもよい。第１斜面部１４ａも大きく逸脱しない範囲で曲線状になっていても問題ない。また、第１斜面部１４ａと第２斜面部１４ｂとを繋ぐ頂部もしくは谷部付近は丸くなっていてよい。ここで、頂部もしくは谷部付近とは、第１斜面部１４ａと第２斜面部１４ｂとを繋ぐ位置を中心に、第２レンズ１４の幅に対して１０％の範囲のことを示すこととする。
【００４１】
図９に、第２斜面部１４ｂから射出する光の模式図を示す。ここで、導光板１０の屈折率をｎとし、第２斜面部１４ｂの斜面角度をθｂと、導光する光の角度をαｂと、射出角度をφｂとする。
光源９から射出した光は、入射面１２でのスネルの法則から、下記式［１］の範囲内に収まる角度αｂの付いた方向へ偏向する。
−１＜ｎ×ｓｉｎαｂ＜１    …  ［１］
また、第２斜面部１４ｂでのスネルの法則から、下記式［２］が成立する。
ｎ×ｓｉｎ（αｂ−θｂ＋９０°）＝ｓｉｎφ    …  ［２］
【００４２】
第２斜面部に照射した光を、より多く射出させることで輝度向上になるため、上記の式が−９０ｄｅｇ＜φｂ＜９０ｄｅｇで成立することが望ましい。つまり、式［１］の範囲内のどんなαｂに対しても、式［２］を成立させるようなθｂを設定することが望ましい。このことから、次の式［３］の範囲内となるθであることが望ましいということが導出される。
｛９０°｝＜θｂ＜｛９０°＋２×ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）｝    …  ［３］
【００４３】
図１０に、第１斜面部１４ａにて全反射する光の模式図を示す。先ほどと同様に屈折率ｎと、斜面角度θａと、光線角度αａ、φａと設定すると、下記式［２］が成立する。
φａ＝αａ−θａ    …  ［４］
第２斜面部１４ｂを上述の式［３］が成立するように設定すると、第１斜面部１４ａにて全反射した光が式［１］の範囲内に収まっていれば、第１斜面部１４ａに照射した光も第２斜面部１４ｂにて射出させることができる。つまり、下記式［５］となればよい。
−１＜ｎ×ｓｉｎ（２θａ―αａ）＜１    …  ［５］
【００４４】
また、上記式［１］と同様に、下記式［６］も成立する。
−１＜ｎ×ｓｉｎαａ＜１    …  ［６］
ここで、式［６］の範囲内のどんなαａに対しても、式［５］を成立させるようなθａを設定することが望ましい。このことから、次の式［７］が導出される。
θａ＝１／２ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）    …  ［７］
【００４５】
つまり、光源９に近い側の第１斜面部１４ａの角度は、凡そ１／２ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）の値にし、第２斜面部１４ｂの角度は、π／２―ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）からπ／２までの範囲内の値にすることで、第１レンズ１３及び第２レンズ１４の存在する射出面から射出される光が増大し、輝度向上になる。
【００４６】
第１レンズ１３と光源９とは、高さ方向において重ならないことが望ましい。重なると、そもそも導光板１０に入射しない光が生じるためである。そのため、第１レンズ１３は、導光板１０の厚みの１／２５以下であるとよい。また、逆に、第１レンズ１３が小さすぎると、第２レンズ１４はさらに小さくなる。これは作製が困難になるだけでなく、光取り出し効率も落とすことになり、暗くなってしまう。そのため、第１レンズ１３の高さは、導光板１０の厚みの１／２５０以上であるとよい。
【００４７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。例えば、導光板１０における入射面１２に光取り込み構造物が賦形されていたり、ランダムな構造物が賦形されていたりしても、本発明の効果を得ることはできる。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態に係る導光板１０、この導光板１０を用いた照明ユニット３、及びこの照明ユニット３を備えた表示装置１について説明したが、照明ユニット３は表示装置１のみに適用されるものではない。
以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではないことはいうまでもない。
【実施例】
【００４９】
照明ユニット３として、導光板１０の１辺の側面を入射面１２とし、これに対面させる光源９として白色ＬＥＤを用いた。導光板１０の観察者側とは反対側の反射面１１に対向する裏面側には、反射シート１５を配設した。導光板１０の観察者側には、光学シートとして、拡散シート１枚を配置した。導光板１０は、長方形平板状のアクリル製のものを用い、長さＬを２００ｍｍ、厚みを０．５ｍｍとした。
【００５０】
比較例は、導光板１０の表面形状として、反射面１１側にスクリーン印刷によりドットパターンを付加したもの（比較例１）、比較例１の観察者面側にレンチキュラーレンズを付加したもの（比較例２）、反射面１１側に均等ピッチのプリズムパターンを付加したもの（比較例３）、反射面１１側に場所によりピッチを変更した疎密のプリズムパターンを付加したもの（比較例４）、を用意した。
【００５１】
本発明の実施例は、観察者面側に第１及び第２レンズ１３及び１４を付加したもの（実施例１、２）、反射面１１側に第１及び第２レンズ１３及び１４を付加したもの（実施例３）、を用意した。なお、実施例１及び２は、第２レンズ１４のピッチと幅とが一致していない（実施例１）か、一致している（実施例２）かの違いである。また、実施例１〜３において、第２レンズ１４は、少なくとも２つの斜面部を持ち、光源９に近い側の第１斜面部１４ａの角度は、凡そ１／２ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）の値であり、光源９から遠い側の第２斜面部１４ｂの角度は、π／２―ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）からπ／２までの範囲内の値である。また、実施例１〜３において、第１レンズ１３の高さは、導光板１０の厚みの１／２５０〜１／２５の範囲内である。
【００５２】
これらの実施例及び比較例において、照明ユニット３の輝点（光偏向要素の視認性）、輝度均一性、及び画面正面輝度の確認を行った。輝点は、目視により光偏向要素が視認されるかどうかを確認し、輝度均一性は、目視により有効範囲全域で均一の明るさであるかの確認を行った。また、画面正面輝度は、トプコン製の分光放射輝度計ＳＲ−３Ａにて測定した。
【００５３】
実施例１〜３及び比較例１〜４の評価結果を表１に示す。正面輝度は、比較例１の結果を１．００とし、それ以外の比較例及び実施例はそれに対する比率を記載している。輝点（光偏向要素の視認性）は、光偏向要素がよく見える状態から見えない状態の順に「××」、「×」、「○」、「○○」と記載し、「○」又は「○○」を問題ない範囲とした。輝度均一性は、画面全域の明るさが均一であると判断できたものを「○」と、できなかったものを「×」と記載した。さらに、総合判断として、正面輝度が１．００を越えており、輝点及び輝度均一性がともに「○」評価以上のものを「○（Ｇｏｏｄ）」とし、１つでも「×」評価もしくは１．００以下となるものは「×（ＮＧ）」とした。なお、「−」の記載は、輝度が均一にないために測定できなかったことを示している。
【表１】
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【００５４】
比較例１は、輝点（光偏向要素）が視認され「×」であり、観察者面側にレンチキュラーレンズの付いた比較例２も、程度の差はあるものの同じく輝点が「×」であった。比較例３では、有効範囲の輝度を均一にすることができず「×」であり、同じプリズム形状でもピッチを疎密化させた比較例４は、均一な輝度を得ることはできたが、輝点が「××」のままであった。
【００５５】
これ対して、実施例１〜３は、どれも輝点は「○」又は「○○」であり、輝度も有効範囲全域において均一で「○」であり、かつ、正面輝度も１．００を越えている。このことから、実施例１〜３は総合判断を○とした。
なお、実施例２は、第２レンズ１４のピッチと幅が一致していることで、実施例１よりも輝点がさらに視認されにくくなっている。また、実施例３は、反射面１１側に第１及び第２レンズ１３及び１４を形成することで、輝点は実施例１よりも視認しにくくできているが、正面輝度が１．０１と実施例１に比べると低くなっている。
【符号の説明】
【００５６】
１  表示装置
２  画像表示パネル
３  照明ユニット
４、５  偏光板
６  画像表示素子
７  面光源部
８  光学シート
９  光源
１０  導光板
１１  反射面
１２  入射面
１３  第１レンズ
１４  第２レンズ
１５  反射シート
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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