(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源の周囲に配置されたリフレクタと、該リフレクタで反射された光源からの光が少なくとも一つの端面から入射される導光板と、該導光板の出射面側に配置され、導光板と対向する面に頂部が導光板と密着して設けられた複数の凸部によって該導光体内部を全反射によって伝搬する光を該導光板と該凸部との密着部から取り出して導光板の出射面からの光を出射面の正面方向に向かわせる出射光制御板とを備える面光源素子であって、前記導光板は直方体であり、導光板端面の表面粗さが０．５μｍ以下であり、入射端面と直交する導光板端面が空気と接している面光源素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ、コンピュータ用モニタ、ビデオカメラ、テレビ受信機、カーナビゲーションシステムなどに利用される面光源素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルに代表される透過型表示装置は、面状に散乱光を発するバックライトとドット状に画素が配置された表示パネルとで構成され、該表示パネルの各画素の光の透過率がコントロールされることによって文字および映像が表示される。バックライトとしては、ハロゲンランプ、反射板、レンズ等が組み合わされて出射光の輝度の分布が制御されるもの、蛍光管が導光板の端面に設けられ、蛍光管からの光が端面と垂直な面から出射されるもの、蛍光管が導光板の下部に設けられたもの（直下型）などが挙げられる。ハロゲンランプを利用したバックライトは、高輝度を必要とする液晶プロジェクタに主に用いられる。一方、導光板を利用したバックライトは薄型化が可能であるため、直視型の液晶ＴＶ、パーソナルコンピュータのディスプレイなどに用いられることが多い。
【０００３】
液晶ＴＶ、ノートパソコンなどに用いられる導光板を利用したバックライトでは、消費電力を軽減すること、および高輝度であることが要求されている。従来の面光源素子では、一般に、導光板の裏面側に反射シートを設け、または導光板裏面にドットを印刷し、あるいは凹凸パターン成形することによって、光源からの光を散乱させている。このような面光源素子で高輝度化を実現することは、冷陰極管などの光源を増やすことで可能であるが、この方法は消費電力の増加につながるため実用的ではない。そこで、導光板上にマイクロプリズムアレイを配置することにより、高輝度化を図った面光源素子が提案されている（ＵＳＰ５，３９６，３５０号等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
導光板上にマイクロプリズムアレイを配置した構成の面光源素子では、マイクロプリズムアレイおよび導光板での光の全反射を利用して光を伝播しており、光の損失が少なく、高輝度化を実現することができる。しかし、導光板の種類によっては、所期の輝度が得られないことがあった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、マイクロプリズムアレイおよび導光板内部の全反射を利用した面光源素子に好適な導光板を提供し、面光源素子の輝度を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する本発明の面光源素子は、光源と、該光源の周囲に配置されたリフレクタと、該リフレクタで反射された光源からの光が少なくとも一つの端面から入射される導光板と、該導光板の出射面側に配置され、導光板と対向する面に頂部が導光板と密着して設けられた複数の凸部によって該導光体内部を全反射によって伝搬する光を該導光板と該凸部との密着部から取り出して導光板の出射面からの光を出射面の正面方向に向かわせる出射光制御板とを備えており、前記導光板は直方体であり、導光板端面の表面粗さが０．５μｍ以下であり、入射端面と直交する導光板端面が空気と接している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の面光源素子の一例の概略構成図を示す。この面光源素子は両端面に冷陰極管などの光源２が設けられた直方体の導光板３と、導光板３から出射された光の角度分布を制御する出射光制御板１とを備えている。出射光制御板１は導光板３の出射面５上に配置されており、出射光制御板１の入射面には頂部が導光板３と密着した多数の凸部（マイクロプリズムアレイ）が形成されている。該凸部の断面形状は、放物線状、三角形状などである。この例における凸部は１次元パターンであり、光源が配置されている側の導光板端面と平行になるように凸部の稜線が配置されている。光源２の周りには、導光板３の端面とは反対方向に進む光を反射し、導光板３の端面方向に進行させるリフレクタ４が設けられている。端面から導光板３に入射した光は導光板内を全反射を繰り返しながら伝搬していく。この伝搬光は出射光制御板１の凸部と導光板３の出射面との密着部から出射光制御板１に取り込まれる。これにより、導光板３内を伝搬する光は密着部から順次、出射光制御板１に取り出され、取り出された光は出射光制御板１の凸部内で全反射されながら集光される。本発明の面光源素子では、この導光板３の端面の表面粗さが０．５μm以下である。この表面粗さは表面形状測定器（日本真空技術株式会社製ＤＥＫＴＡＫ−３０３０）により測定幅８ｍｍの平均粗さ（ＲＡ）を測定したものである。なお、本発明においては入射端面と直交する導光板端面は空気と接している。
【０００８】
出射光制御板表面の凸部は、熱プレス法、紫外線硬化による２Ｐ法、熱硬化による２Ｐ法、雌金型を用いた射出成形法等によって形成することができる。出射光制御板の作製に用いるスタンパは、例えばガラス基板上にネガ型あるいはポジ型の感光性樹脂をコーティングし、この感光性樹脂をフォトマスクを介して露光し、現像後、電鋳を行うことにより作製することができる。出射光制御板は板状である必要はなく、シート状であってもよい。板状およびシート状の何れでも量産性に富むため、安価で大量に製造することが可能である。また該出射光制御板の凸部のパターンは１次元ばかりでなく、２次元的に配置されていても良い。出射光制御板の光出射面にもマイクロレンズアレイが設けられていても良い。
【０００９】
導光板の成形に用いる樹脂としては、アクリル樹脂の外にポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂等の透明性に優れるものが挙げられる。導光板は、パネルソーおよびＮＣフライス盤を用いた切削加工により成形することができる。この場合、例えば、パネルソーを用いて基準寸法より両端で数ｍｍ大きく切断した後、ＮＣフライス盤でコンパックス刃を用いて粗切削を行い、さらにＮＣフライス盤でダイヤモンド刃を用いて精密切削を行えば良い。
【００１０】
上記の通り説明した面光源素子をバックライトとして用い、その出射面に透過型表示素子を設けることで、表示装置を構成することができる。この透過型表示素子としては、ＳＴＮ、ＴＦＴ、ＭＩＮＩなどの液晶パネルが挙げられる。
【００１１】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。導光板として住友化学工業（株）製のアクリル板（Ｅ０１１、厚さ６ｍｍ）を使用した。まず、基準寸法より８ｍｍ大きいサイズになるようにパネルソーでアクリル板を切断した。これを複数枚を重ね合わせた後、粗切削（ＮＣフライス盤でコンパックス刃を用いた。片面２ｍｍ、０．４８ｍｍの２回通し。）および精密切削（ＮＣフライス盤でダイヤモンド刃を用いた。片面０．０１ｍｍの２回通し。）を４つの端面について行って導光板を得た。この導光板の切削端面を表面形状測定器（日本真空技術株式会社製ＤＥＫＴＡＫ−３０３０）で測定したところ、表面粗さは０．５μｍ以下であった。なお、精密切削時のフライス盤の加工速度の違いによる切削端面の表面粗さの差を測定したが、いずれも０．５μｍ以下であり、速度による有意差は認められなかった。
【００１２】
上記実施例と比較するため、同じアクリル板を使用して、同じようにパネルソーで切断し、複数枚を重ね合わせた後、２つの端面について粗切削（ＮＣフライス盤でコンパックス刃を用いた。片面２ｍｍ、０．５ｍｍの２回通し。）のみを行い、光源から光が入射する２つの端面については精密切削（ＮＣフライス盤でダイヤモンド刃を用いた片面０．０１ｍｍの２回通し）を行うことによって導光板を得た。この導光板の切削端面の表面粗さは１０μｍであった。
【００１３】
上記の実施例および比較例の導光板を、光源、リフレクタおよび出射光制御板と組合わせて構成した面光源素子の中央輝度を測定した結果を表１に示す。表１に、実施例および比較例の導光板の裏面にそれぞれドット印刷を施した上で、これと光源およびリフレクタとを組合わせて（出射光制御板は用いない。）構成した面光源素子の中央輝度を測定した結果をあわせて示す。
【００１４】
【表１】
0004759114.tif 000002
【００１５】
以上の結果から、光源が配置されていない導光板端面の表面粗さが０．５μｍ以下である本発明の導光板を用いることにより、輝度が向上することが分かる。これに対し、ドット印刷を利用した面光源素子では、光源が配置されていない導光板端面の表面粗さの大小に関わらず、輝度は変わっていない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、マイクロプリズムアレイおよび導光板内部の全反射を利用した面光源素子の輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面光源素子の一例の概略構成図。
【符号の説明】
１…出射光制御板
２…光源
３…導光板
４…リフレクタ
【図１】
0004759114.tif 000003