(57)【要約】【課題】面光源装置の斜光発生を防止し有効発光領域を拡大する導光体を提供し、これにより外形寸法に比して広い有効発光領域が可能な面光源装置を提供する。【解決手段】一次光源２から発せられる光が入射する光入射端面４１と導光される光が出射する光出射面４３と光出射面の反対側の裏面４４とを有する板状の導光体であって、光出射面４３には、光入射端面４１の反対側の反入射端面４２とそれに隣接する側端面４５，４６とが交わる部分の近傍の反入射隅部に、周囲の主領域４３−１より大きな平均傾斜角の粗面からなる斜光発生防止機能領域４３−２が設けられている。主領域４３−１には光出射面４３からの光出射に寄与する粗面からなる光出射機構が形成されている。液晶表示素子ＬＣＤの有効表示領域Ｆ”に対応する面光源装置の有効発光領域Ｆ’に対応する導光体有効発光領域の外に斜光発生防止機能領域４３−２が形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次光源から発せられる光を導光し、且つ前記一次光源から発せられる光が入射する光入射端面と導光される光が出射する光出射面と該光出射面の反対側の裏面とを有する板状の導光体であって、
前記光出射面及び前記裏面の少なくとも一方には、前記光入射端面の反対側の反入射端面と該反入射端面に隣接する側端面とが交わる部分の近傍の反入射隅部に、周囲の領域より大きな平均傾斜角を持つ斜光発生防止機能領域が設けられていることを特徴とする面光源装置用導光体。
【請求項２】
前記斜光発生防止機能領域は平均傾斜角が連続的に変化しているグラデーション領域を含むことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置用導光体。
【請求項３】
前記グラデーション領域は前記反入射端面または前記側端面から離れるに従って平均傾斜角が連続的に低下することを特徴とする、請求項２に記載の面光源装置用導光体。
【請求項４】
前記斜光発生防止機能領域は前記反入射端面と前記側端面とが交わる部分から前記反入射端面及び前記側端面のそれぞれに沿って延びた略Ｌ字形状をなすことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の面光源装置用導光体。
【請求項５】
前記斜光発生防止機能領域は前記反入射隅部の１ｍｍ四方の領域を完全に含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の面光源装置用導光体。
【請求項６】
前記光出射面及び前記裏面の少なくとも一方には、前記光出射面からの光出射に寄与する光出射機構が形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の面光源装置用導光体。
【請求項７】
前記光出射機構は粗面からなることを特徴とする、請求項６に記載の面光源装置用導光体。
【請求項８】
前記光出射機構の平均傾斜角は０．５〜８．０°の範囲内にあることを特徴とする、請求項６〜７のいずれかに記載の面光源装置用導光体。
【請求項９】
前記斜光発生防止機能領域は前記光出射機構の形成されている前記光出射面または前記裏面に設けられていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の面光源装置用導光体。
【請求項１０】
前記斜光発生防止機能領域の少なくとも一部は前記周囲の領域より平均傾斜角が０．５°以上大きいことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の面光源装置用導光体。
【請求項１１】
請求項１〜１０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隣接して配置された前記一次光源と、前記導光体の光出射面に隣接して配置されたシート状の光偏向素子とを備えており、前記光偏向素子は前記導光体の光出射面に対向して位置する入光面とその反対側の出光面とを有していることを特徴とする面光源装置。
【請求項１２】
前記光偏向素子は、前記入光面及び前記出光面の少なくとも一方に複数のプリズム列が並列して形成されていることを特徴とする、請求項１１に記載の面光源装置。
【請求項１３】
前記光偏向素子のプリズム列のそれぞれは前記導光体の前記光入射端面と略平行の方向に直線状に延びていることを特徴とする、請求項１２に記載の面光源装置。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれかに記載の面光源装置と、該面光源装置の前記光偏向素子の出光面上に配置されている表示素子とを備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
前記表示素子の有効表示領域は前記面光源装置の発光領域より小さく且つ該発光領域に包含されるような対応関係にて配置されており、前記有効表示領域に対応する前記面光源装置の有効発光領域に対応する前記導光体の有効発光領域の外に前記斜光発生防止機能領域が形成されていることを特徴とする、請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記表示素子は液晶表示素子であることを特徴とする、請求項１４〜１５のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッジライト方式の面光源装置に関するものであり、特に、発光面のうちの一次光源とは反対側の隅部に該隅部の角度をほぼ二等分するように斜めに現れる高輝度部分である斜光の発生の防止を企図した面光源装置に関するものであり、更に、それに用いられる導光体であって、斜光発生の防止を企図した面光源装置用導光体に関するものであり、更にこれらを用いた表示装置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、或は、携帯電話機などの携帯型電子機器のディスプレイパネルや各種機器のインジケータとして使用される比較的小型の液晶表示装置のバックライトに、好適に適用される。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、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。
【０００３】
また、近年、携帯電話機や携帯用ゲーム機などの携帯用電子機器あるいは各種電気機器また電子機器のインジケータなどの比較的小さな画面寸法の液晶表示装置について、小型化とともに消費電力の低減が要望されている。そこで、消費電力低減のために、エッジライト方式のバックライトの一次光源として、点状光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されている。ＬＥＤを一次光源として用いたエッジライト方式のバックライトとしては、例えば特開平７−２７０６２４号公報（特許文献２）に記載されているように、線状の一次光源を用いるものと同様な機能を発揮させるために、複数のＬＥＤを導光体の光入射端面に沿って一次元に配列している。このように複数のＬＥＤの一次元配列による一次光源を用いることにより、所要の光量と画面全体にわたる輝度分布の均一性とを得ることができる。
【０００４】
また、特公平７−２７１３７号公報（特許文献１）では、光出射面が粗面（マット面）の導光体を用い、多数のプリズム列を配列形成した面を有するプリズムシートを、そのプリズム列形成面が導光体側となるように（即ちプリズム列形成面が入光面となるように）導光体の光出射面上に配置し、エッジライト方式のバックライトの消費電力を抑えるとともに、輝度も極力犠牲にしないために出射光の分布を狭くする方法が提案されている。
【０００５】
ところで、エッジライト方式のバックライトにおいては、以上のような輝度及びその均一性の向上  をもたらす技術的改善その他に基づき、消費電力を低減すべく一次光源を矩形状導光体の１つの辺に対応する端面にのみ対向するように配置しても、発光面の外側領域を除けば所要の発光機能を実現することは可能である。ここで、発光面の外側領域を除外したのは、次のような理由によるものである。
【０００６】
即ち、図１０を参照して説明するに、このようなバックライトにおいては、一次光源１０２から発せられ導光体１０４の光入射端面１４１から該導光体に入射した光は、光入射端面１４１と反対側の反入射端面１４２の方へと拡散しながら進行し、その導光過程で適度に光出射面１４３から出射する。ここで、特に反入射端面１４２及びそれに隣接する側端面１４５，１５６へと到達した光は、そこで反射され、この反射光は更に導光体１０４内を導光され、光出射面１４３から出射される。しかして、特にこれら端面１４２，１４５，１４６の交わる部分の近傍の導光体隅部においては、光入射端面１４２から到来する光に加えて上記反射光も集中して存在することになるので、ここでの光出射面１４３の輝度が部分的に高くなる輝度むらが生ずることがある。この輝度むらは、端面１４２，１４５のなす角度及び端面１４２，１４６のなす角度をそれぞれ略二等分するような斜め方向に延びた直線状の高輝度部分（斜光と称される）１００として、発現する。
【０００７】
導光体１０４の光出射面１４３から発せられ、不図示の光偏向素子により偏向されて、面光源装置の発光面から発せられる光は、液晶表示素子に入射されるのであるが、液晶表示素子を含む表示装置の表示画面は、面光源装置の発光領域より小さく、即ち該発光領域のうち外側の枠状部分（いわゆる額縁部分）を除く有効発光領域（導光体１０４の対応領域をＦで示す）に対応するのが一般的である。従って、面光源装置の発光領域から面状に発せられる光のうちの上記有効発光領域から発せられる光のみが最終的に表示に有効利用されることになる。このため、上記斜光１００が有効発光領域Ｆの外即ち額縁部分にあれば、実際上、斜光に基づく輝度むらの問題は生じない。
【０００８】
しかるに、近年、面光源装置の発光領域に対する有効発光領域の大きさをできるだけ大きくする（即ち額縁部分の幅をできるだけ狭くする）ことが要請されている。換言すれば、有効表示領域の大きさを維持しつつ面光源装置の小型化を図ることが要求されている。この要求に従えば、図１０に示されているように、斜光１００が有効発光領域Ｆ内に位置することになり、これが液晶表示装置の表示画像の品位を低下させる。従って、この斜光発生の防止が強く望まれている。
【０００９】
尚、特開２００２−２５８０５７号公報（特許文献３）には、エッジライト方式のバックライトにおいて、導光体の光入射端面側の隅部の輝度低下による輝度むらを解消するために、導光体の光出射面及びその反対側の裏面の少なくとも一方において、光入射端面側の隅部に平均傾斜角が他の領域より大きな領域を形成することが開示されている。しかしながら、これは、上記の斜光発生の防止を目的とするものではない。
【００１０】
本発明の目的は、以上のような従来技術の問題点に鑑み、面光源装置における斜光発生を防止して有効発光領域の拡大を可能にする導光体を提供することにある。更に、本発明の目的は、そのような導光体を使用することで外形寸法に比して広い有効発光領域が可能な面光源装置及びそれを用いた表示装置を提供することにある。
【００１１】
【特許文献１】
特公平７−２７１３７号公報
【特許文献２】
特開平７−２７０６２４号公報
【特許文献３】
特開２００２−２５８０５７号公報
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
一次光源から発せられる光を導光し、且つ前記一次光源から発せられる光が入射する光入射端面と導光される光が出射する光出射面と該光出射面の反対側の裏面とを有する板状の導光体であって、
前記光出射面及び前記裏面の少なくとも一方には、前記光入射端面の反対側の反入射端面と該反入射端面に隣接する側端面とが交わる部分の近傍の反入射隅部に、周囲の領域より大きな平均傾斜角を持つ斜光発生防止機能領域が設けられていることを特徴とする面光源装置用導光体、
が提供される。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記斜光発生防止機能領域は平均傾斜角が連続的に変化しているグラデーション領域を含む。本発明の一態様においては、前記グラデーション領域は前記反入射端面または前記側端面から離れるに従って平均傾斜角が連続的に低下する。
【００１４】
本発明の一態様においては、前記斜光発生防止機能領域は前記反入射端面と前記側端面とが交わる部分から前記反入射端面及び前記側端面のそれぞれに沿って延びた略Ｌ字形状をなす。本発明の一態様においては、前記斜光発生防止機能領域は前記反入射隅部の１ｍｍ四方の領域を完全に含む。
【００１５】
本発明の一態様においては、前記光出射面及び前記裏面の少なくとも一方には、前記光出射面からの光出射に寄与する光出射機構が形成されている。本発明の一態様においては、前記光出射機構は粗面からなる。本発明の一態様においては、前記光出射機構の平均傾斜角は０．５〜８．０°の範囲内にある。本発明の一態様においては、前記斜光発生防止機能領域は前記光出射機構の形成されている前記光出射面または前記裏面に設けられている。本発明の一態様においては、前記斜光発生防止機能領域の少なくとも一部は前記周囲の領域より平均傾斜角が０．５°以上大きい。
【００１６】
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
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隣接して配置された前記一次光源と、前記導光体の光出射面に隣接して配置されたシート状の光偏向素子とを備えており、前記光偏向素子は前記導光体の光出射面に対向して位置する入光面とその反対側の出光面とを有していることを特徴とする面光源装置、
が提供される。
【００１７】
本発明の一態様においては、前記光偏向素子は、前記入光面及び前記出光面の少なくとも一方に複数のプリズム列が並列して形成されている。本発明の一態様においては、前記光偏向素子のプリズム列のそれぞれは前記導光体の前記光入射端面と略平行の方向に直線状に延びている。
【００１８】
更に、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、上記面光源装置と、該面光源装置の前記光偏向素子の出光面上に配置されている表示素子とを備えていることを特徴とする表示装置が提供される。
【００１９】
本発明の一態様においては、前記表示素子の有効表示領域は前記面光源装置の発光領域より小さく且つ該発光領域に包含されるような対応関係にて配置されており、前記有効表示領域に対応する前記面光源装置の有効発光領域に対応する前記導光体の有効発光領域の外に前記斜光発生防止機能領域が形成されている。本発明の一態様においては、前記表示素子は液晶表示素子である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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。
【００２１】
図１は本発明による面光源装置の一実施形態を示す分解斜視図である。尚、図１には、面光源装置と組み合わせて表示装置を構成する液晶表示素子も示されている。
【００２２】
図１に示されているように、本実施形態の面光源装置は、Ｙ方向に延びた線状の一次光源２と、該一次光源から発せられる光を導光する板状の導光体４と、光偏向素子６と、光反射素子８とを備えている。また、一次光源２はリフレクタ（反射器）１０を伴っている。
【００２３】
光偏向素子６の上面（出光面）により面光源装置の発光面が形成され、この発光面上に液晶表示素子ＬＣＤが配置される。液晶表示素子ＬＣＤは、筐体その他により画定される有効表示領域Ｆ”を有している。この有効表示領域Ｆ”に対応する面光源装置の発光面部分が有効発光領域Ｆ’である。この有効発光領域Ｆ’は発光領域から外周部（額縁部分）を除外した領域であり、ここかから出た光が有効表示領域Ｆ”を照射する。
【００２４】
導光体４は、ＸＹ面と平行に配置され、全体として矩形板状をなしている。導光体４は、４つの側端面を有しており、そのうちのＹＺ面と平行な１対の側端面の一方が光入射端面４１とされ、該光入射端面と対向するように一次光源２が隣接配置されている。導光体４のＹＺ面と平行な１対の側端面のうちの他方の側端面は反入射端面４２である。他の２つの側端面は、ＸＺ面と平行な１対の側端面４５，４６である。導光体４の光入射端面に略直交する２つの主面は、いずれもＺ方向と略直交するように配置されており、一方の主面である上面が光出射面４３とされており、他方の主面が裏面４４である。
【００２５】
図２に、一次光源２及び導光体４の平面図を示す。図１及び図２に示されているように、光出射面４３は、光出射制御機能構造（光出射機構と略称）としての粗面（マット面）からなる主領域４３−１、及び、反入射端面４２とそれに隣接する側端面４５，４６とが交わる部分の近傍の２つの反入射隅部に設けられた斜光発生防止機能領域４３−２とからなる。斜光発生防止機能領域４３−２は、周囲の主領域４３−１より大きな平均傾斜角を持つ粗面（マット面）からなる。主領域４３−１は、面光源装置の有効発光領域Ｆ’に対応する有効発光領域Ｆを包含している。有効発光領域Ｆから出射した光が有効発光領域Ｆ’に到達し、ここから出射する。
【００２６】
主領域４３−１のマット面の詳細については後述するが、主領域４３−１からは、光出射面４３の法線方向（Ｚ方向）及び光入射端面４１と直交するＸ方向の双方を含むＸＺ面内の分布において指向性のある光を出射させる。この出射光分布のピークの方向が光出射面となす角度は例えば１０°〜４０°であり、出射光分布の半値全幅は例えば１０°〜４０°である。
【００２７】
図１に示されているように、導光体４の光出射面４３と反対側の主面（裏面）４４には、光出射面４３からの出射光の一次光源２の延在方向と平行な面（例えばＹＺ面）内での指向性を制御するために、光入射端面４１に対して略垂直の方向（Ｘ方向）に互いに平行に延びる多数のレンズ列（縦プリズム列）４４ａが形成されている。該レンズ列４４ａとしては、プリズム列、レンチキュラーレンズ列、Ｖ字状溝等を用いることができるが、ＹＺ断面の形状が略三角形状のプリズム列を用いるのが好ましい。このプリズム列の頂角は、７０〜１１０°の範囲とすることが好ましい。これは、プリズム頂角をこの範囲とすることで、光出射面４３からの出射光を十分に集光させることができ、面光源装置としての輝度の一層の向上を図ることができるからである。即ち、プリズム頂角をこの範囲とすることで、出射光分布におけるピーク光を含みＸＺ面に垂直な面において出射光分布の半値全幅が３５〜５５°である集光された出射光を出射させることができ、面光源装置としての輝度を向上させることができる。特に、導光体４を作製する際のプリズム列形状の転写性の観点からは、プリズム列の深さが浅い形状で、輝度向上にも効果のある９０〜１１０°の頂角とすることが好ましく、より好ましくは９５〜１０５°の範囲である。
【００２８】
一方、輝度向上の観点からは、プリズム列の頂角を７０〜８０°とすることが好ましい。このようにプリズム列の頂角を比較的鋭角とすることによって、導光体４を作製する際のプリズム列形状の転写性は低下する傾向にあるため、プリズム列の頂部を適度の曲面とすることで転写性の低下を抑止することが好ましい。
【００２９】
また、レンズ列４４ａの配列ピッチＰ１は、例えば１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜８０μｍ、より好ましくは３０〜６０μｍである。なお、導光体４からの出射光のＹＺ面内での指向性を高めることがそれほど要求されない場合には、導光体裏面４４にレンズ列４４ａを形成しなくともよい。
【００３０】
なお、導光体４に形成される光出射機構としては、上記の様な光出射面４３に形成したマット面からなるものと併用して、導光体４の内部に光拡散性微粒子を混入分散することで形成したものを用いることができる。また、導光体４としては、図１に示される様な全体として一様な厚さ（光出射面４３の凹凸マット面の微細形状及び裏面４４のプリズム列形状を無視した場合の厚さ）の板状のものの他に、Ｘ方向に関して光入射端面４１から端面４２の方へと次第に厚さが小さくなる様なくさび状のもの等の種々の断面形状のものを使用することができる。
【００３１】
光偏向素子６は、導光体４の光出射面４３上に配置されている。光偏向素子６の２つの主面は、それぞれ全体としてＸＹ面と平行に位置する。２つの主面のうちの一方（導光体の光出射面４３側に位置する主面）は入光面６１とされており、他方が出光面６２とされている。出光面６２は、導光体４の光出射面４３と平行な平坦面とされている。入光面６１は、多数のプリズム列６１ａ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。
【００３２】
入光面６１のプリズム列６１ａは、一次光源２の方向と略平行のＹ方向に延び、互いに平行に形成されている。プリズム列６１ａの配列ピッチＰ２は、１０〜１００μｍの範囲とすることが好ましく、より好ましくは２０〜８０μｍ、さらに好ましくは３０〜７０μｍの範囲である。また、プリズム列６１ａの頂角は、４０〜８０°の範囲とすることが好ましく、より好ましくは４５〜７５°の範囲である。また、光偏向素子６の厚さは、例えば５０〜３００μｍである。
【００３３】
図３に、光偏向素子６による光偏向の様子を示す。この図は、ＸＺ面内での導光体４からのピーク出射光（出射光分布のピークに対応する光）の進行方向を示すものである。導光体４の光出射面４３から斜めに出射される光は、プリズム列６１ａの第１面へ入射し第２面により全反射されてほぼ出光面６２の法線の方向に出射する。また、ＹＺ面内では、上記のようなレンズ列４４ａの作用により出光面６２の法線の方向の輝度の向上を図ることができる。図３では、光出射面４３の主領域４３−１からの光出射が示されており、上記のように、この光出射は指向性光出射機構としてのマット面の作用によりＸＺ面内で高い指向性をもってなされる。
【００３４】
光偏向素子６は、導光体４からの出射光を目的の方向に偏向（変角）させる機能を果たすものであり、少なくとも一方の面に多数のレンズ単位が並列して形成されたレンズ面を有するレンズシート等を使用することができる。上記の様な指向性の高い光を出射する導光体４と組み合わせる場合には、レンズシートを使用することが特に好ましい。レンズシートに形成されるレンズ形状は、目的に応じて種々のものが使用され、例えば、プリズム形状、レンチキュラーレンズ形状、フライアイレンズ形状、波型形状等が挙げられる。中でも断面略三角形状の多数のプリズム列が並列に配置されたプリズムシートが特に好ましい。
【００３５】
導光体４及び光偏向素子６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、環状ポリオレフィン樹脂が例示できる。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４及び光偏光素子６の粗面の表面構造やプリズム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上に、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表面に形成してもよいし、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。
【００３６】
導光体４の光出射面４３の主領域４３−１及び斜光発生防止機能領域４３−２に形成するマット面のための転写パターンは、金型基材に対するガラスビーズなどのブラスト加工により形成することができ、このブラスト加工の条件を変えることで平均傾斜角の異なるマット面を得ることができる。
【００３７】
光反射素子８としては、例えば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８として反射シートに代えて、導光体４の裏面４４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。尚、導光体４の光入射端面として利用される端面以外の端面にも反射部材を付することが好ましい。
【００３８】
一次光源２には、一次光源２から発せられる光を少ないロスで導光体４の光入射端面４１へと導くためのリフレクタ１０が付されている。該リフレクタ１０としては、例えば、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、リフレクタ１０は、光反射素子８の端縁部外面から一次光源２の外面を経て光偏光素子６の出光面端縁部へと巻き付けられている。別法として、光源リフレクタ１０は、光偏光素子６を避けて、光反射素子８の端縁部外面から一次光源２の外面を経て導光体４の光出射面端縁部へと巻き付けることも可能である。
【００３９】
さて、本実施形態では、導光体４の光出射面４３の主領域４３−１のマット面は、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４による平均傾斜角θａが０．５°〜８．０°の範囲のものとすることが、上記指向性光出射に基づく輝度向上及び光出射面４３内での輝度均斉度の向上を図る点から好ましい。平均傾斜角θａは、さらに好ましくは０．５°〜５．０°の範囲であり、特に好ましくは１．０°〜３．０°の範囲である。
【００４０】
尚、本明細書において、平均傾斜角などの角度または方向の基準としてレンズ列の形成された裏面４４やマット面とされた光出射面４３などの面をとる場合には、それらに形成されているレンズ列構造や粗面構造の微細形状を度外視した平面をいうものとする。
【００４１】
導光体４の光出射面４３に形成されるマット面の平均傾斜角θａは、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をｘとして、得られた傾斜関数ｆ（ｘ）から次の（３）式および（４）式を用いて求めることができる。ここで、Ｌは測定長さであり、Δａは平均傾斜角θａの正接である。
【００４２】
Δａ＝（１／Ｌ）∫０Ｌ｜（ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ  ・・・  （３）
θａ＝ｔａｎ−１（Δａ）  ・・・  （４）
さらに、導光体４の光出射面主領域４３−１は、その光出射率が０．５％〜５％の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは１％〜３％の範囲である。これは、光出射率が０．５％より小さくなると導光体４から出射する光量が少なくなり十分な輝度が得られなくなる傾向にあり、光出射率が５％より大きくなると光源２近傍で多量の光が出射して、光出射面主領域４３−１内でのＹ方向における光の減衰が著しくなり、光出射面主領域４３−１での輝度の均斉度が低下する傾向にあるためである。このように導光体４の光出射面主領域４３−１の光出射率を０．５％〜５％とすることにより、光出射面主領域４３−１から出射するピーク光の角度が光出射面の法線に対し５０°〜８０°の範囲にあり、Ｘ方向を含み光出射面４３に垂直な面における出射光分布の半値全幅が１０°〜４０°であるような指向性の高い出射特性の光を導光体４から出射させることができ、その出射方向を光偏向素子６で効率的に偏向させることができ、高い輝度を有する面光源装置を提供することができる。
【００４３】
導光体４の光出射面主領域４３−１からの光出射率は次のように定義される。光出射面４３の光入射端面４１側での出射光の光強度（Ｉ０  ）と該端面から距離Ｌの位置での出射光強度（Ｉ）との関係は、導光体４の厚さ（Ｚ方向寸法）をｔとすると、次の（５）式のような関係を満足する。
【００４４】
Ｉ＝Ｉ０  ・α（１−α）Ｌ／ｔ      ・・・  （５）
ここで、定数αが光出射率であり、光出射面４３におけるＹ方向での単位長さ（導光体厚さｔに相当する長さ）当たりの導光体４から光が出射する割合（％）である。この光出射率αは、縦軸に光出射面４３からの出射光の光強度の対数と横軸に（Ｌ／ｔ）をプロットすることで、その勾配から求めることができる。
【００４５】
なお、導光体の光出射機構は、導光体４の光出射面主領域４３−１内で出射率が不均一分布となるように設けることもできる。例えば、光出射機能構造としてのマット面の表面粗さの光出射面主領域４３−１内での分布が不均一となるように粗面化処理を施すことによって出射率の不均一分布を形成することができる。
【００４６】
図４は、導光体４の部分拡大図であり、特に反入射隅部を示すものである。有効発光領域Ｆの外周縁と反入射端面４２及び側端面４５との間の距離（即ち額縁部分の幅）はｗ０である。斜光発生防止機能領域４３−２は、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ沿って延びた略Ｌ字形状をなしており、Ｘ方向に延びた部分及びＹ方向に延びた部分は、いずれも長さがＬで幅がｗである。但し、Ｘ方向に延びた部分とＹ方向に延びた部分とは、長さ及び幅が同一でなくともよい。幅ｗはｗ０と同一またはそれより小さいのが好ましいが、これに限定されることはなく、斜光発生防止機能領域４３−２の一部が有効発光領域Ｆ内に位置してもよい。ｗ０が１〜２ｍｍ程度の場合には、長さＬは例えば１〜１５ｍｍである。
【００４７】
斜光発生防止機能領域４３−２の平均傾斜角は、その周囲の主領域４３−１の部分の平均傾斜角より大きく、好ましくは０．５°以上大きい。斜光発生防止機能領域４３−２は、全体的に均一な平均傾斜角を持つものでもよいし、少なくとも一部に平均傾斜角が連続的に変化するグラデーション領域を含むものであってもよい。このグラデーション領域は、反入射端面４２または側端面４５，４６から離れるに従って平均傾斜角が連続的に低下するのが好ましく、特に主領域４３−１と接するように配置されその境界線の少なくとも一部において双方の領域の平均傾斜角が等しくなるようなものとすることができる。
【００４８】
斜光は反入射端面４２または側端面４５，４６からの反射光が導光体４内にて導光され光出射面４３から出射することで発生すると考えられるので、本発明では、比較的高い平均傾斜角を持ち従って比較的高い光出射率とされた斜光発生防止機能領域４３−２を設けることで、この反射光の出射が有効発光領域Ｆの外でなされるようにしている。このようにして、斜光の長さ（反入射端面４２と側端面４５，４６とが交わる位置から斜光の先端までの距離）を減少させ或いはその発生を阻止することで、額縁部分の幅ｗ０を小さくしても斜光が有効発光領域Ｆに存在しないようにすることができる。このような機能は反入射端面４２や側端面４５，４６に対して特別の処理たとえば光吸収剤の塗布や光拡散面となす加工などを施すことなしに発揮することができ、導光体製造の際に単に金型作製のブラスト処理などの条件を適宜設定することのみで実現可能である。このため、導光体成形に際して、側端面処理済のものとは異なり、金型からの取り出し操作が面倒になることはなく、また成形後の端面加工も不要であるなど、製造工程を複雑化させることがないという大きな利点がある。
【００４９】
図５〜７は、いずれも導光体４の部分拡大図であり、特に反入射隅部に設けられた斜光発生防止機能領域４３−２の変形例を示すものである。
【００５０】
図５の例では、斜光発生防止機能領域４３−２は、全体として略Ｌ字形状をなしているが、両端ほど幅が狭くなっている。斜光発生防止機能への高平均傾斜角領域の寄与の程度は、反入射端面４２と側端面４５，４６とが交わる位置から離れるに従って次第に低くなるので、両端ほど幅を細くしても実質的な機能低下はない。
【００５１】
図６の例では、斜光発生防止機能領域４３−２は、全体として略Ｌ字形状をなしているが、両端に先端ほど幅が狭くなっている長さＬ２の領域とし、それ以外は一定幅ｗで長さＬ１の領域としたものである。
【００５２】
図７の例では、斜光発生防止機能領域４３−２は、矩形状例えば正方形状である。このような形状であっても、斜光発生防止の機能を発揮することができる。この場合、斜光発生防止機能領域４３−２は反入射隅部の１ｍｍ四方の領域を完全に含むことが好ましい。
【００５３】
以上のような一次光源２、導光体４、光偏向素子６および光反射素子８からなる面光源装置の発光面（光偏光素子６の出光面６２）上に液晶表示素子ＬＣＤを配置することにより液晶表示装置が構成される。液晶表示装置は、図１における上方から液晶表示素子ＬＣＤを通して観察者により観察される。導光体４の光出射面４３に斜光発生防止機能領域４３−２を設けたことで、液晶表示素子ＬＣＤの有効表示領域Ｆ”に表示される画像には斜光の影響がなくなり、良好な品質での画像表示が可能である。
【００５４】
なお、光偏光素子６の出光面６２上に、光拡散素子を隣接配置することができる。この光拡散素子により、画像表示の品位低下の原因となるぎらつきや輝度斑などを抑止し、画像表示の品質を更に向上させることができる。光拡散素子は、光拡散材を混入したシート状のものとすることができ、光偏向素子６の出光面６２側にて該光偏向素子６に接合などにより一体化させてもよいし、光偏向素子６上に載置してもよい。
【００５５】
図８は本発明による面光源装置の他の一実施形態を示す斜視図である。この図において、上記図１及び図２におけると同様の機能を有する部材または部分等には同一の符号が付されている。
【００５６】
本実施形態では、一次光源２として、略点状の光源であるＬＥＤを複数個使用している。本実施形態では、リフレクタ１０は、有効発光領域Ｆ’以外の領域の光偏向素子６、導光体４及び光反射素子８の積層体の端面部並びにＬＥＤ２を覆うように配置されている。これにより、積層体の端面部から出射する光及びＬＥＤ２のケースから漏れ出す光をＸＹ面内において良好に拡散させて反射させ導光体４へと再入射させることができ、導光体光出射面４３の広い領域へと所要の強度の光を導くことができ、輝度の均斉度の向上に寄与することができる。
【００５７】
図９は本発明による面光源装置の更に別の実施形態を示す側面図である。図９において、図１、図２及び図８におけると同様の機能を有する部材または部分等には同一の符号が付されている。
【００５８】
本実施形態では、有効発光領域Ｆ’以外の領域の導光体４及び光反射素子８の積層体の端面部並びにＬＥＤ２を覆うようにして、光拡散性を有する反射シート１０が付設されている。その上に、光偏向素子６が配置されている。これによっても、図８の実施形態と類似の作用効果を得ることができる。
【００５９】
以上の実施形態では、ＬＥＤなどの点状一次光源を複数用いている。この場合、複数の点状光源は、それらから発せられる光の最大強度光の方向が互いに平行となるように配置するのが好ましい。
【００６０】
以上の実施形態では斜光発生防止機能領域及び光出射機構がいずれも光出射面４３に形成されているが、本発明においては斜光発生防止機能領域を裏面４４に形成することも可能であり、また光出射面４３及び裏面４４の双方に形成することも可能である。光出射機構についても同様である。但し、斜光発生防止機能領域と光出射機構とを同一の面に形成することが、導光体製造工程の効率化の観点からは好ましい。レンズ列４４ａの形成された面に斜光発生防止機能領域や光出射機構のためのマット面を形成する場合のこれらの平均傾斜角はレンズ列４４ａの延在方向に測定したもの（即ちレンズ列４４ａの形状による傾斜を含まないもの）である。
【００６１】
また、本発明の表示装置の表示素子は液晶表示素子に限定されず、たとえばロール状の透光性画像担持フィルムを走行させる形式の表示装置や、各種の標示のための透光性固定画像担持体であってもよい。
【００６２】
【実施例】
以下、本発明の実施例示す。尚、実施例において、平均傾斜角θａの測定は次のようにして行った。即ち、触針式表面粗さ計（東京精器社製サーフコム５７０Ａ型）にて、触針として１μｍＲ、５５゜円錐ダイヤモンド針（０１０−２５２８）を用いて、駆動速度０．０３ｍｍ／秒で、表面粗さを測定した。測定長は２ｍｍとした。抽出曲線の平均線の傾斜の補正を行った後、前記（１）式および（２）式に従ってその曲線を微分した曲線の中心線平均値を求めることで平均傾斜角θａの値を得た。
【００６３】
［実施例１］
鏡面仕上げをした２４０ｍｍ×３１０ｍｍのステンレススチール板（ＳＵＳ板）の表面を、ガラスビーズ（ポッターズバロティーニ社製Ｊ２２０）を用いて、ステンレススチール板から吹付けノズルまでの距離を３５ｃｍとし、吹付け圧力０．１ＭＰａで全面に第１のブラスト処理を行って粗面化した。次いで、ステンレススチール板の粗面化した表面の隣接する２つの隅部に対して、アルミナ粒子（昭和電工株式会社モランダムＡ４００）を用いて所定形状のブラスト用マスクを用いて、ステンレススチール板から吹付けノズルまでの距離を３５ｃｍとし、吹付け圧力０．３ＭＰａで第２のブラスト処理を行って、図６に示すような斜光発生防止機能領域４３−２の形状（Ｌ１＝５ｍｍ；Ｌ２＝５ｍｍ；ｗ＝１．２ｍｍ）に対応する領域のみを更に粗面化し、光出射面転写用の第１の金型を得た。
【００６４】
一方、裏面転写用の第２の金型は、鏡面仕上げの表面に対して頂角１００°で先端曲面（Ｒ／Ｐ１＝０．２に対応）を有するダイヤモンドバイトを用いて短手方向にピッチ５０μｍで多数のプリズム列を連続して切削することで作製した。
【００６５】
以上の第１の金型及び第２の金型を用いて射出成形を行い、長辺の長さが２９０ｍｍで短辺の長さが２１９ｍｍの長方形で、厚さが短辺に沿って２．０ｍｍから０．７ｍｍへと変化するくさび形状であり、一方の面（光出射面４３）が平均傾斜角１．５°の主領域４３−１と平均傾斜角４．０°の斜光発生防止機能領域４３−２とからなり、他方の面（裏面４４）が１００°の頂角を有する多数のプリズム列が並列した透明アクリル樹脂板を作製し、これを導光体４とした。
【００６６】
導光体の厚さ２．０ｍｍの長辺側端面に対向するようにして、該長辺に沿って冷陰極管を配置し、該冷陰極管の導光体光入射端面側の部分以外を覆う様に光源リフレクタを配置した。また、導光体の裏面側には光反射素子として光散乱反射シート（東レ社製Ｅ６０）を配置し、光出射面側には光偏向素子として頂角６５°でピッチ５０μｍのプリズム列が多数並列に形成されたプリズムシート（三菱レイヨン社製Ｍ１６５）を、そのプリズム列形成面が対向するように配置し、図１〜７に関して説明したような面光源装置を作製した。
【００６７】
得られた面光源装置の有効発光面Ｆ’（額縁部分の幅ｗ０はＸ方向１．８ｍｍでＹ方向１．６ｍｍ）を観察したところ、斜光は全く観察されず、全面にわたって輝度均斉度が極めて良好であった。有効発光面Ｆ’以外の額縁部分にのみ輝度むらが観察された。
【００６８】
［実施例２］
第１の金型を作製する際の第２のブラスト処理で吹付け圧力を０．２ＭＰａとし、斜光発生防止機能領域４３−２の平均傾斜角を３．４°としたこと以外は、実施例１と同様にして面光源装置を作製した。
【００６９】
得られた面光源装置の有効発光面Ｆ’（額縁部分の幅ｗ０はＸ方向１．８ｍｍでＹ方向１．６ｍｍ）を観察したところ、斜光は極僅かに観察されたが実用上全く支障のない程度であり、全面にわたって輝度均斉度が良好であった。有効発光面Ｆ’以外の額縁部分にのみ若干の輝度むらが観察された。
【００７０】
［実施例３］
第１の金型を作製する際の第２のブラスト処理で吹付け圧力を０．１ＭＰａとし、斜光発生防止機能領域４３−２の平均傾斜角を２．６°としたこと以外は、実施例１と同様にして面光源装置を作製した。
【００７１】
得られた面光源装置の有効発光面Ｆ’（額縁部分の幅ｗ０はＸ方向１．８ｍｍでＹ方向１．６ｍｍ）を観察したところ、斜光は僅かに観察されたが実用上支障のない程度であり、全面にわたって輝度均斉度が良好であった。有効発光面Ｆ’以外の額縁部分にも輝度むらは観察されなかった。
【００７２】
［実施例４］
第１のブラスト処理により粗面化したステンレススチール板の表面の隣接する２つの隅部に対して、所定形状のブラスト用マスクを用いて、ステンレススチール板から吹付けノズルまでの距離を３５ｃｍとし、吹付け圧力０．２ＭＰａで第２のブラスト処理を行って、図７に示すような斜光発生防止機能領域４３−２の形状（１ｍｍ四方）に対応する領域のみを更に粗面化し、光出射面転写用の第１の金型を得たこと以外は、実施例１と同様にして面光源装置を作製した。
【００７３】
得られた面光源装置の有効発光面Ｆ’（額縁部分の幅ｗ０はＸ方向１．８ｍｍでＹ方向１．６ｍｍ）を観察したところ、実施例２の場合に比べて幅広でぼんやりした斜光が観察されたが低コントラストで実用上支障のない程度であり、全面にわたって輝度均斉度が良好であった。有効発光面Ｆ’以外の額縁部分にも輝度むらは観察されなかった。
【００７４】
［比較例１］
第１の金型を作製する際の第２のブラスト処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして面光源装置を作製した。
【００７５】
得られた面光源装置の有効発光面Ｆ’（額縁部分の幅ｗ０はＸ方向１．８ｍｍでＹ方向１．６ｍｍ）を観察したところ、斜光がくっきりと観察され実用上支障があり、輝度均斉度が不良であった。有効表示領域Ｆ’‘内の額縁部分にも輝度むらが観察された。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、導光体の光出射面及び裏面の少なくとも一方の反入射隅部に、周囲の領域より大きな平均傾斜角を持つ斜光発生防止機能領域を設けることで、面光源装置における斜光発生を防止して有効発光領域を拡大することができ、外形寸法に比して広い有効発光領域が可能な面光源装置及びそれを用いた表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による面光源装置を示す分解斜視図である。
【図２】本発明による面光源装置の導光体及び一次光源を示す平面図である。
【図３】光偏向素子による光偏向の様子を示す図である。
【図４】導光体の部分拡大図である。
【図５】導光体の部分拡大図である。
【図６】導光体の部分拡大図である。
【図７】導光体の部分拡大図である。
【図８】本発明による面光源装置を示す斜視図である。
【図９】本発明による面光源装置を示す側面図である。
【図１０】斜光発生の説明図である。
【符号の説明】
２    一次光源
４    導光体
４１    光入射端面
４２    反入射端面
４３    光出射面
４３−１    主領域
４３−２    斜光発生防止機能領域
４４    裏面
４４ａ    レンズ列
４５，４６    側端面
６    光偏向素子
６１    入光面
６１ａ    プリズム列
６２    出光面
８    光反射素子
１０    リフレクタ
ＬＣＤ    液晶表示素子
Ｆ，Ｆ’    有効発光領域
Ｆ”    有効表示領域
【図１】
2004186121.tif 000003
【図２】
2004186121.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004186121.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004186121.tif 000008
【図７】
2004186121.tif 000009
【図８】
2004186121.tif 000010
【図９】
2004186121.tif 000011
【図１０】
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