(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照明体を照明する光を生成するための光源と、
前記光源が対向配置される光入射面と、前記光入射面に対して垂直で、かつ、前記被照明体側に向く光出射面とを少なくとも有し、前記光源で生成された光を導光して前記被照明体側に向けて出射するための導光板とを備え、
前記導光板の光出射面には、各々が前記導光板の光入射面に対して垂直な方向に直線的に連続して延び、かつ、前記導光板の光入射面に対して平行な方向に配列された複数のシリンダ状レンズが設けられており、
前記導光板の光出射面とは反対側の裏面には、少なくとも前記導光板の光入射面に対して平行な方向に平坦部を挟んで配列された複数のプリズム溝が設けられ、
前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記シリンダ状レンズのピッチをＰとし、前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記プリズム溝の間隔をＤとした場合に、Ｄ＝ｋ×Ｐ（ｋは１以上の整数）を満たしており、
前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記シリンダ状レンズの中心と、前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記プリズム溝の中心とが一致しており、
前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記プリズム溝の幅が全面にわたって一定となっており、
前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記プリズム溝の間隔が全面にわたって一定となっており、
前記導光板の光入射面に対して平行な方向をＸ方向とし、前記光入射面に対して垂直な方向をＺ方向とし、前記Ｘ方向および前記Ｚ方向と垂直な方向をＹ方向とすると、Ｙ−Ｚ平面上で見た場合、前記プリズム溝は、前記光入射面に対して斜めに傾斜した前記光入射面側の傾斜面と、前記傾斜面と対向する面とを有し、前記導光板の裏面に対する前記プリズム溝の傾斜面の傾斜角度が実質的に４５°に設定され、かつ、前記プリズム溝の傾斜面と対向する面の前記導光板の裏面に対する傾斜角度が８５°〜９０°の間に設定されていることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記プリズム溝の溝深さが全面にわたって一定であり、
前記プリズム溝の形成密度が前記導光板の光入射面から離れるにしたがって高くなっていることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記プリズム溝の溝深さが前記導光板の光入射面から離れるにしたがって大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記複数のシリンダ状レンズが前記導光板の光入射面に対して平行な方向に隙間なく配列されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバックライトユニット。
【請求項５】
前記シリンダ状レンズの表面がフレネル構造となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバックライトユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のバックライトユニットと、
前記バックライトユニットにより照明される液晶表示パネルとを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトユニットおよび液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示装置として、液晶表示パネル（一対の基板間に液晶層が挟持されたもの）を用いて画像を表示する液晶表示装置が知られている。この従来の液晶表示装置は、他の表示装置に比べて、薄型で、かつ、消費電力が小さいという特徴を有しており、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器、電子手帳や携帯電話機などの携帯情報端末機器、および、カメラ一体型ＶＴＲなどに装着される表示装置として広く採用されている。
【０００３】
また、上記のような従来の液晶表示装置のほとんどは、液晶表示パネルを照明するためのバックライトユニットなどを備えており、バックライトユニットにより液晶表示パネルを照明することで画像を表示するように構成されている。そして、携帯情報端末機器に装着される液晶表示装置においては、薄型化に有利なエッジライト型のバックライトユニットが一般的に用いられている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下に、図１９を参照して、従来のエッジライト型のバックライトユニットの構成について説明する。なお、図１９は、従来のエッジライト型のバックライトユニットを簡略化した図である。
【０００５】
従来のエッジライト型のバックライトユニット１１０は、図１９に示すように、光源１０１と、導光板１０２と、光学シート１０３と、反射シート１０４とを少なくとも備えている。
【０００６】
光源１０１は、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）などからなっており、導光板１０２の光入射面と対向するように配置されている。
【０００７】
導光板１０２は、透明な板状部材からなっており、４つの側端面と、その４つの側端面に対して垂直な２つの面（前面および裏面）とを有している。この導光板１０２の４つの側端面のうちの所定の側端面は、光源１０１が対向配置される面であって、光源１０１で生成された光を導光板１０２の内部に導入するための光入射面として機能する。また、導光板１０２の前面は、液晶表示パネル１２０側に向く面であって、導光板１０２の内部に導入された光を液晶表示パネル１２０側に向けて出射する光出射面として機能する。
【０００８】
光学シート１０３は、１枚の拡散シート１０３ａと、２枚のプリズムシート１０３ｂおよび１０３ｃとを含んでおり、導光板１０２の光出射面上に配置されている。また、反射シート１０４は、導光板１０２の裏面上に配置されている。
【０００９】
そして、図１９に示した従来のエッジライト型のバックライトユニット１１０では、光源１０１で光が生成されると、その光が導光板１０２の光入射面から導光板１０２の内部に導入されるとともに、導光板１０２の光出射面から導光板１０２の外部に出射される。その後、導光板１０２の外部に出射された光は、光学シート１０３で拡散・集光され、液晶表示パネル１２０を照明する。なお、導光板１０２の裏面側においては、反射シート１０４によって、導光板１０２の内部を導光する光が導光板１０２の光出射面側に向かって反射される。
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−８４５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、近年では、液晶表示装置のさらなる薄型化および低コスト化が要求されており、液晶表示パネルやバックライトユニットの薄型化および低コスト化が急速に進められている。しかしながら、図１９に示した従来のエッジライト型のバックライトユニット１１０では、拡散シート１０３ａ、プリズムシート１０３ｂおよび１０３ｃを含む光学シート１０３を導光板１０２の光出射面上に配置する必要があるため、バックライトユニット１１０の薄型化および低コスト化を図るのが困難であるという問題点がある。
【００１２】
なお、図１９に示した従来のエッジライト型のバックライトユニット１１０の構成において、たとえば、バックライトユニット１１０の薄型化（低コスト化）を図るために光学シート１０３を省略した場合には、輝度ムラが発生したり、集光特性が低下したりするという不都合が発生する。
【００１３】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、輝度ムラの発生や集光特性の低下を抑制しながら、薄型化および低コスト化を図ることが可能なバックライトユニットおよび液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、この発明の第１の局面によるバックライトユニットは、被照明体を照明する光を生成するための光源と、光源が対向配置される光入射面と、その光入射面に対して垂直で、かつ、被照明体側に向く光出射面とを少なくとも有し、光源で生成された光を導光して被照明体側に向けて出射するための導光板とを備えている。そして、導光板の光出射面には、各々が導光板の光入射面に対して垂直な方向に直線的に連続して延び、かつ、導光板の光入射面に対して平行な方向に配列された複数のシリンダ状レンズが設けられており、導光板の光出射面とは反対側の裏面には、少なくとも導光板の光入射面に対して平行な方向に平坦部を挟んで配列された複数のプリズム溝が設けられている。
【００１５】
第１の局面によるバックライトユニットでは、上記のように構成することによって、導光板の光出射面側のシリンダ状レンズにより、導光板の内部において光を拡散したり、導光板の光出射面から外部に出射される光を観察者方向（被照明体に向かう方向）に集光したりすることができる。すなわち、光を拡散する機能や光を集光する機能を導光板に持たせることができる。これにより、別途準備した光学シート（拡散シートやプリズムシートなど）を導光板の光出射面上に配置しなかったとしても、光の拡散や集光を良好に行うことができる。したがって、光学シートを省略または削減することができるので、その分、バックライトユニットの薄型化や低コスト化を図ることが可能となる。
【００１６】
なお、導光板の光出射面側のシリンダ状レンズを光拡散手段として用いれば、シリンダ状レンズは曲面状であるため、導光板の内部においてシリンダ状レンズに入射した光が入射位置によって様々な方向に反射され、結果として様々な方向に拡散する。すなわち、導光板の内部において光を十分に拡散することができる。これにより、スジ状の輝線が観測されやすくなったり、モアレが発生しやすくなったりするという不都合が生じるのを抑制することができる。また、導光板の光出射面側のシリンダ状レンズを光集光手段として用いれば、観察者方向（被照明体に向かう方向）への集光特性を向上させることができる。
【００１７】
また、上記した構成では、導光板の裏面側のプリズム溝の間隔を適切に調整すれば、導光板の光密度が高くなる領域においてプリズム溝の形成密度を低くし、導光板の光密度が低くなる領域においてプリズム溝の形成密度を高くすることができる。これにより、導光板の光入射面の近傍に輝度ムラ（目玉ムラ）が発生するのを抑制することができる。
【００１８】
さらに、上記した構成では、シリンダ状レンズとプリズム溝との位置関係を適切に調整すれば、導光板の光出射面からの出射光の出射特性を用途に応じて変更することが可能となる。
【００１９】
上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるシリンダ状レンズのピッチをＰとし、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるプリズム溝の間隔をＤとした場合に、Ｄ＝ｋ×Ｐ（ｋは１以上の整数）を満たしていることが好ましい。
【００２０】
上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、好ましくは、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるシリンダ状レンズの中心と、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるプリズム溝の中心とが一致している。このように構成すれば、観察者方向（被照明体に向かう方向）への集光特性をより高めることができる。
【００２１】
上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、好ましくは、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるプリズム溝の幅が全面にわたって一定となっている。このように構成すれば、導光板の光出射面からの出射光の出射特性を全面にわたって同じにすることができる。
【００２２】
上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、好ましくは、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるプリズム溝の間隔が全面にわたって一定となっている。このように構成すれば、導光板の光出射面からの出射光の出射特性を全面にわたって同じにすることができる。
【００２３】
上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、プリズム溝の溝深さが全面にわたって一定であり、プリズム溝の形成密度が導光板の光入射面から離れるにしたがって高くなっていてもよい。このように構成すれば、導光板の光出射面からの出射光を全面にわたって均一にすることができる。
【００２４】
上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、プリズム溝の溝深さが導光板の光入射面から離れるにしたがって大きくなっていてもよい。このように構成すれば、導光板の光出射面からの出射光を全面にわたって均一にすることができる。
【００２５】
上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、好ましくは、複数のシリンダ状レンズが導光板の光入射面に対して平行な方向に隙間なく配列されている。このように構成すれば、導光板の光出射面からの出射光を全面にわたって均一にすることができる。
【００２６】
上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、シリンダ状レンズの表面がフレネル構造となっていてもよい。
【００２７】
また、この発明の第２の局面による液晶表示装置は、請求項１〜９のいずれかに記載のバックライトユニットと、バックライトユニットにより照明される液晶表示パネルとを備えている。このように構成すれば、液晶表示装置の薄型化や低コスト化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、輝度ムラの発生や集光特性の低下を抑制しながら、薄型化および低コスト化を図ることが可能なバックライトユニットおよび液晶表示装置を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの斜視図である。図２は、図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの側面図である。図３は、図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたシリンダ状レンズの形状を説明するための図である。図４は、図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたプリズム溝の形状を説明するための図である。以下に、図１〜図４を参照して、第１実施形態によるバックライトユニット１０の構成について説明する。
【００３０】
第１実施形態によるバックライトユニット１０は、図１および図２に示すように、たとえば、液晶表示装置の液晶表示パネル（被照明体）３０を照明するために用いられる。また、このバックライトユニット１０は、エッジライト型であって、光源１、導光板２および反射シート３などを備えている。
【００３１】
光源１は、被照明体を照明する光を生成するためのものであり、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）や蛍光管などの発光体からなっている。そして、この光源１は、導光板２の後述する光入射面２ａと対向するように配置されている。なお、バックライトユニット１０を用いて液晶表示装置の液晶表示パネル３０を照明する場合には、バックライトユニット１０からの光が白色であることが好ましいため、白色の発光色が得られる発光体を光源１とするのが好ましい。
【００３２】
導光板２は、光源１で生成された光を導光して被照明体側に向けて出射するためのものであり、透明度が高く、かつ、屈折率が１．４以上の樹脂からなっている。この導光板２の構成材料としては、たとえば、アクリル（屈折率：１．４９）やポリカーボネート（屈折率：１．５９）などが好ましい。
【００３３】
また、導光板２は、Ｙ方向の厚みが約０．６ｍｍ以下の板状に形成されており、光源１が対向配置される側端面２ａを含む４つの側端面と、その４つの側端面に繋がる主表面２ｂおよび裏面２ｃとを有している。そして、この導光板２の光源１が対向配置される側端面２ａは、光源１で生成された光を導光板２の内部に導入する光入射面として機能する。なお、以下の説明では、導光板２の側端面２ａを光入射面２ａと言う。
【００３４】
また、導光板２の主表面２ｂは、導光板２の光入射面２ａに対して垂直で、かつ、被照明体側に向く面であり、導光板２の内部に導入された光を被照明体側に向けて出射する光出射面として機能する。なお、以下の説明では、導光板２の主表面２ｂを光出射面２ｂと言う。また、導光板２の裏面２ｃは、導光板２の光入射面２ａに対して垂直で、かつ、導光板２の光出射面２ｂとは反対側の面である。
【００３５】
ここで、第１実施形態では、導光板２の光出射面２ｂに、複数のシリンダ状レンズ１１からなるレンズアレイが設けられている。この複数のシリンダ状レンズ１１は、その各々の形状が互いに同じになるように形成されている。具体的な形状としては、複数のシリンダ状レンズ１１は、その各々が導光板２の光入射面２ａに対して垂直な方向（以下の説明では、単にＺ方向と言う）に直線的に連続して延びているとともに、導光板２の光入射面２ａからその反対側の側端面にまで達している。
【００３６】
また、複数のシリンダ状レンズ１１は、導光板２の光入射面２ａに対して平行な方向（以下の説明では、単にＸ方向と言う）に所定のピッチで隙間なく配列されている。なお、図３に示すように、シリンダ状レンズ１１のＸ方向のレンズピッチをＰとし、シリンダ状レンズ１１のレンズ曲率半径をＲとし、シリンダ状レンズ１１のＹ方向のレンズ高さをＨ１とした場合に、それらの間には以下の式（１）が成り立っている。
【００３７】
Ｈ１＝Ｒ−√〔Ｒ2−（Ｐ／２）2〕  ・・・  （１）
（ただし、Ｒ≧Ｐ／２）
そして、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰは、約５００μｍ以下に設定されており、シリンダ状レンズ１１のレンズ曲率半径Ｒおよびレンズ高さＨ１は、共に約２５０μｍ以下に設定されている。このように設定することによって、輝度ムラが発生するのを抑制することが可能となる。
【００３８】
さらに、導光板２のＹ方向の厚みをＴとした場合に、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰと、シリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１と、導光板２の厚みＴとの間には、以下の式（２）が成り立っている。
【００３９】
Ｔ−Ｈ１＝Ｐ  ・・・  （２）
すなわち、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰが、導光板２の厚みＴとシリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１との差と等しくなるように設定されている。このように設定することによって、観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）への集光特性を高めることが可能となる。
【００４０】
また、第１実施形態では、図１および図２に示すように、導光板２の裏面２ｃに、複数のプリズム溝１２からなるプリズムアレイが設けられている。この複数のプリズム溝１２は、その各々が導光板２の裏面２ｃから光出射面２ｂ側に向かって掘り込まれた凹部からなっているとともに、互いに独立して分散されている。言い換えれば、複数のプリズム溝１２は、Ｘ方向およびＺ方向に平坦部を挟んで配列されている。
【００４１】
プリズム溝１２のＸ方向のプリズム間隔Ｄ（図３参照）は、全面にわたって一定となっており、約０．１μｍ〜約１０００μｍの間（好ましくは、約５００μｍ以下）に設定されている。また、図３に示すように、プリズム溝１２のプリズム間隔Ｄは、プリズム溝１２のＸ方向における中心と、シリンダ状レンズ１１のＸ方向における中心とが一致するように設定されている。すなわち、プリズム溝１２のプリズム間隔Ｄとシリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰとの間には、以下の式（３）が成り立っていることになる。
【００４２】
Ｄ＝ｋ×Ｐ  ・・・  （３）
（ｋは１以上の整数）
また、図１および図２に示すように、プリズム溝１２のＺ方向のプリズム間隔は、導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって徐々に小さくなるように設定されている。すなわち、プリズム溝１２の形成密度が、導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって徐々に高くなっている。
【００４３】
さらに、複数のプリズム溝１２は、各々の形状が全面にわたって互いに同じになるように形成されている。すなわち、プリズム溝１２のＸ方向のプリズム幅Ｗ（図４参照）が全面にわたって一定となっており、約１μｍ〜約６００μｍの間（好ましくは、約２００μｍ以下）に設定されている。また、プリズム溝１２のＹ方向のプリズム高さＨ２（図４参照）が全面にわたって一定となっており、約０．１μｍ〜約６００μｍ（好ましくは、約１００μｍ以下）に設定されている。なお、このプリズム溝１２のＹ方向のプリズム高さＨ２とは、プリズム溝１２のＹ方向の溝深さのことである。
【００４４】
また、複数のプリズム溝１２は、各々が導光板２の光入射面２ａに対して斜めに傾斜した傾斜面１２ａと、傾斜面１２ａに対して斜めに対向する面１２ｂとを少なくとも有している。そして、図４に示すように、Ｙ−Ｚ平面上で見た場合、プリズム溝１２の傾斜面１２ａの傾斜角度αは、約０．１°〜約５５°の間（好ましくは、約４５°）に設定されているとともに、プリズム溝１２の面１２ｂの傾斜角度βは、約０．１°〜約９０°の間（好ましくは、約８５°〜約９０°の間）に設定されている。この場合、残りの頂角γは、γ＝１８０°−α−βで定義される。このように設定することによって、観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）への集光特性を高めることが可能となる。
【００４５】
また、プリズム溝１２をＸ−Ｙ平面上で見た場合、角度θ１および角度θ２は、約５°〜約９０°の間（好ましくは、約６０°〜約９０°の間）に設定されている。この場合、角度φ１は、φ１＝１８０°−θ１で定義され、角度φ２は、φ２＝１８０°−θ２で定義される。このように設定することによって、観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）への集光特性を高めることが可能となる。
【００４６】
なお、上記した導光板２は、たとえば、金型を用いた射出成形や、スタンパを用いたインプリントによって形成することができる。
【００４７】
また、図１および図２に示すように、反射シート３は、導光板２の内部を導光する光を導光板２の光出射面２ｂ側に向かって反射するためのものであり、導光板２の裏面２ｃ上に配置されている。また、この反射シート３は、反射率が高く、かつ、柔軟性がある材料からなっている。たとえば、プラスチックフィルム上に銀の薄膜を形成したものや、誘電体多層膜ミラーなどを反射シート３として用いることができる。
【００４８】
また、図１および図２に示したバックライトユニット１０は、それを構成する各部材（光源１、導光板２および反射シート３など）が所定のフレーム（図示せず）に装着された状態で使用される。このバックライトユニット１０のフレームは、たとえば、白色のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂を金型により成形加工することで得られる。
【００４９】
図５〜図７は、本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの導光板の内部における光の挙動を説明するための図である。なお、図５は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面に対応する図であり、図６は、図２の破線で囲まれた領域Ｂに対応する図である。また、図７は、図２のＣ−Ｃ線に沿った断面に対応する図である。次に、図２および図５〜図７を参照して、第１実施形態によるバックライトユニット１０の導光板２の内部における光の挙動について説明する。なお、図中の矢印Ｌは、光の進行方向を表している。
【００５０】
まず、図２に示すように、光源１から光が発光されると、その光が導光板２の光入射面２ａから導光板２の内部に導入される。この導光板２の内部に導入された光は、導光板２の内部において、導光板２の光出射面２ｂ側のシリンダ状レンズ１１と、導光板２の裏面２ｃ側のプリズム溝１２が存在しない平坦部との間で反射を繰り返しながら進行する。これにより、光が導光板２の内部の全体に導光される。
【００５１】
このとき、図５に示すように、シリンダ状レンズ１１が曲面状であるため、導光板２の内部においてシリンダ状レンズ１１に入射した光が入射位置によって様々な方向に反射され、結果として様々な方向に拡散する。なお、この際、シリンダ状レンズ１１が導光板２の光入射面２ａ（図２参照）に対して垂直な面であるため、導光板２の内部の光がシリンダ状レンズ１１に対して臨界角を超えて入射することはない。すなわち、導光板２の内部の光がシリンダ状レンズ１１を介して外部に出射されることはない。
【００５２】
そして、図６に示すように、導光板２の内部の光がプリズム溝１２に入射すると、その導光板２の内部の光は、プリズム溝１２の傾斜面１２ａで反射されることにより、シリンダ状レンズ１１から出射可能な角度で進行する。なお、プリズム溝１２に入射した導光板２の内部の光の一部は、プリズム溝１２の傾斜面１２ａに対して臨界角を越えて入射するため、プリズム溝１２の傾斜面１２ａで反射されずに導光板２の外部に出射される。ただし、その導光板２の外部に出射された光は、プリズム溝１２の傾斜面１２ａと対向する面１２ｂから導光板２の内部に再導入される。したがって、光の利用効率が低下することはない。
【００５３】
その後、図７に示すように、プリズム溝１２の傾斜面１２ａ（図６参照）で反射された導光板２の内部の光は、シリンダ状レンズ１１を介して導光板２の外部に出射される。すなわち、導光板２の内部の光が導光板２の光出射面２ｂから外部に出射される。この際、シリンダ状レンズ１１が集光レンズとして機能するため、導光板２の光出射面２ｂから外部に出射される光が観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）に集光された状態となる。
【００５４】
第１実施形態では、上記のように構成することによって、導光板２の光出射面２ｂ側のシリンダ状レンズ１１により、導光板２の内部において光を拡散したり、導光板２の光出射面２ｂから外部に出射される光を観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）に集光したりすることができる。すなわち、光を拡散する機能や光を集光する機能を導光板２に持たせることができる。これにより、別途準備した光学シート（拡散シートやプリズムシートなど）を導光板２の光出射面２ｂ上に配置しなかったとしても、光の拡散や集光を良好に行うことができる。したがって、光学シートを省略または削減することができるので、その分、バックライトユニット１０の薄型化や低コスト化を図ることが可能となる。
【００５５】
また、シリンダ状レンズ１１を光拡散手段として用いることにより、導光板２の内部においてシリンダ状レンズ１１に入射した光が様々な方向に拡散するため、導光板２の内部において光を十分に拡散することができる。このため、スジ状の輝線が観測されやすくなったり、モアレが発生しやすくなったりするという不都合が生じるのを抑制することができる。また、シリンダ状レンズ１１を光集光手段として用いることにより、観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）への集光特性を向上させることができる。
【００５６】
また、上記した構成では、プリズム溝１２の間隔を適切に調整すれば、導光板２の光密度が高くなる領域においてプリズム溝１２の形成密度を低くし、導光板２の光密度が低くなる領域においてプリズム溝１２の形成密度を高くすることができる。これにより、導光板２の光入射面１２ａの近傍に輝度ムラ（目玉ムラ）が発生するのを抑制することができる。
【００５７】
また、第１実施形態では、上記のように、プリズム溝１２のＸ方向における中心と、シリンダ状レンズ１１のＸ方向における中心とを一致させることによって、観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）への集光特性をより高めることができる。
【００５８】
また、第１実施形態では、上記のように、プリズム溝１２のＸ方向のプリズム幅Ｗおよびプリズム間隔Ｄを全面にわたって一定にすることによって、導光板２の光出射面２ｂからの出射光の出射特性を全面にわたって同じにすることができる。なお、この効果は、プリズム溝１２のＸ方向のプリズム幅Ｗのみを全面にわたって一定にすることによっても得られるし、プリズム溝１２のＸ方向のプリズム間隔Ｄのみを全面にわたって一定にすることによっても得られる。
【００５９】
また、第１実施形態では、上記のように、プリズム溝１２のＹ方向のプリズム高さ（溝深さ）Ｈ２を全面にわたって一定にし、プリズム溝１２の形成密度を導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって徐々に高くすることによって、導光板２の光出射面２ｂからの出射光を全面にわたって均一にすることができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、上記のように、複数のシリンダ状レンズ１１をＸ方向に隙間なく配列することによって、導光板２の光出射面２ｂからの出射光の均一性をより向上させることができる。
【００６１】
なお、図８および図９に示すように、上記第１実施形態のバックライトユニット１０の構成において、プリズム溝１２のＹ方向のプリズム高さ（溝深さ）を導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって徐々に大きくしてもよい。この場合にも、プリズム溝１２のＹ方向のプリズム高さ（溝深さ）を全面にわたって一定にし、プリズム溝１２の形成密度を導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって徐々に高くした場合と同様、導光板２の光出射面２ｂからの出射光を全面にわたって均一にすることができるという効果が得られる。
【００６２】
次に、上記第１実施形態のバックライトユニット１０の光出射特性を検証するために行った解析の結果について説明する。
【００６３】
ここで行った解析では、解析結果が実際の結果とよく一致することで知られている照明設計解析ソフトウェア「ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ」を使用し、光源としてのＬＥＤを４つ用いた２．２インチサイズのバックライトユニットを解析モデル（図１０参照）とした。そして、以下の表１に示す条件１〜条件６のそれぞれに対応する各解析モデルについて解析を行った。
【００６４】
【表１】
0005261035.tif 000002
上記表１中の「Ｔ」は、導光板２のＹ方向の厚み（μｍ）である。また、上記表１中の「Ｐ」、「Ｈ１」および「Ｒ」は、それぞれ、シリンダ状レンズ１１のＸ方向のレンズピッチ（μｍ）、シリンダ状レンズ１１のＹ方向のレンズ高さ（μｍ）およびシリンダ状レンズ１１のレンズ曲率半径（μｍ）である。これらのパラメータは、図３に示された各パラメータに対応している。また、上記表１中の「ズレ量」とは、シリンダ状レンズ１１のＸ方向における中心とプリズム溝１２のＸ方向における中心との間のズレ量（μｍ）のことである。
【００６５】
ところで、条件１〜条件６は、いずれも上記式（１）を満たしている。また、条件１〜条件５については、ズレ量を０μｍとし、条件６については、ズレ量を２００μｍとしている。すなわち、条件１〜条件５については、シリンダ状レンズ１１のＸ方向における中心とプリズム溝１２のＸ方向における中心とを一致させ、条件６については、シリンダ状レンズ１１のＸ方向における中心とプリズム溝１２のＸ方向における中心とを２００μｍずらしている。さらに、条件１〜条件３および条件６については、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰとプリズム溝１２のプリズム間隔Ｄとを一致させている（上記式（３）においてｋ＝１にしている）とともに、導光板２の厚みＴとシリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１との差（Ｔ−Ｈ１）を一定にしている。その一方、条件４および条件５については、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰをプリズム溝１２のプリズム間隔Ｄの１／２にしている（上記式（３）においてｋ＝２にしている）とともに、導光板２の厚みＴとシリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１との差（Ｔ−Ｈ１）を一定にしている。
【００６６】
また、プリズム溝１２については、上記表１の条件にかかわらず全て同じ形状とし、各パラメータを以下の表２に示すように設定している。これらのパラメータは、図３および図４に示された各パラメータに対応している。さらに、プリズム溝１２については、その形成密度を導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって高くしている。
【００６７】
【表２】
0005261035.tif 000003
上記のような条件で解析を行ったところ、図１１〜図１６に示す解析結果が得られた。なお、図１１〜図１６は、それぞれ、上記表１の条件１〜条件６に対応したものである。また、図１１〜図１６において、グラフ中の実線は、図１０のＺ方向の輝度を表したものであり、グラフ中の破線は、図１０のＸ方向の輝度を表したものである。
【００６８】
まず、条件１〜条件３（図１１〜図１３）に着目する。なお、条件１〜条件３は、シリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１およびレンズ曲率半径Ｒを互いに異ならせたものである。この条件１〜３では、いずれの条件においても、観察者方向である正面方向に集光していた。具体的には、条件１では、真正面方向（０°の方向）への集光が非常に強くなった。一方、条件２および３では、正面方向に集光していたが、条件１と比べると、光の広がりが大きくなり、真正面方向への集光が弱くなった。このことから、シリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１およびレンズ曲率半径Ｒのみを変えることで、バックライトユニット１０の集光特性を任意に変化させることができると言える。すなわち、第１実施形態では、シリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１およびレンズ曲率半径Ｒを変えることによって、観察者方向への輝度を高くしたり、光を適度に分散させたりすることが可能となる。
【００６９】
次に、条件４および条件５（図１４および図１５）に着目する。なお、条件４および条件５は、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰを条件１〜条件３よりも小さくしたものである。この条件４および条件５では、正面方向に集光していたが、条件１〜条件３とは異なり、正面方向からずれた方向にも光が出射していた。これにより、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰを変えることによっても、バックライトユニット１０の光出射特性を任意に調整することが可能であることが判明した。
【００７０】
次に、条件６（図１６）に着目する。なお、条件６は、ズレ量を２００μｍにしたこと以外は、条件１と同様のものである。この条件６では、正面方向には集光せず、正面方向からずれた２方向に分散して光が出射していた。これにより、シリンダ状レンズ１１とプリズム溝１２との位置関係を変えることによっても、バックライトユニット１０の光出射特性を任意に調整することが可能であることが判明した。
【００７１】
（第２実施形態）
図１７は、本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの斜視図であり、図１８は、図１７に示した第２実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたシリンダ状レンズの形状を説明するための図である。次に、図１７および図１８を参照して、第２実施形態によるバックライトユニット２０の構成について説明する。
【００７２】
第２実施形態によるバックライトユニット２０では、導光板２の光出射面２ｂに、表面がフレネル構造となっているシリンダ状レンズ２１が複数設けられている。この複数のシリンダ状レンズ２１は、その各々の形状が互いに同じになるように形成されている。具体的な形状としては、複数のシリンダ状レンズ２１は、その各々がＺ方向に直線的に連続して延びているとともに、導光板２の光入射面２ａからその反対側の側端面にまで達している。さらに、複数のシリンダ状レンズ２１は、Ｘ方向に所定のピッチで隙間なく配列されている。
【００７３】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７４】
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７５】
たとえば、上記実施形態では、シリンダ状レンズの形状が全面にわたって同じになるようにしたが、本発明はこれに限らず、シリンダ状レンズの形状が場所によって異なっていてもよい。ただし、シリンダ状レンズの形状を全面にわたって同じにした方が、導光板の光出射面からの出射光の均一性をより向上させることができる。
【００７６】
また、上記実施形態では、複数のシリンダ状レンズをＸ方向に隙間なく配列したが、本発明はこれに限らず、Ｘ方向に隣り合うシリンダ状レンズの間に隙間（平坦部）が設けられていてもよい。ただし、複数のシリンダ状レンズをＸ方向に隙間なく配列した方が、導光板の光出射面からの出射光の均一性をより向上させることができる。
【００７７】
また、上記実施形態では、プリズム溝のＸ方向のプリズム幅が全面にわたって一定になるようにしたが、本発明はこれに限らず、プリズム溝のＸ方向のプリズム幅が場所によって異なっていてもよい。ただし、プリズム溝のＸ方向のプリズム幅を全面にわたって一定にした方が、導光板の光出射面からの出射光の均一性をより向上させることができる。
【００７８】
また、上記実施形態では、プリズム溝のＸ方向のプリズム間隔が全面にわたって一定になるようにしたが、本発明はこれに限らず、プリズム溝のＸ方向のプリズム間隔が場所によって異なっていてもよい。ただし、プリズム溝のＸ方向のプリズム間隔を全面にわたって一定にした方が、導光板の光出射面からの出射光の均一性をより向上させることができる。
【００７９】
また、上記実施形態では、導光板の光出射面側に光学シート（拡散シートやプリズムシートなど）を配置していないが、本発明はこれに限らず、光を適度に拡散させたい場合や光を特定の方向に集光させたい場合には、用途に応じた光学シートを導光板の光出射面側に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの斜視図である。
【図２】図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの側面図である。
【図３】図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたシリンダ状レンズの形状を説明するための図である。
【図４】図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたプリズム溝の形状を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの導光板の内部における光の挙動を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの導光板の内部における光の挙動を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの導光板の内部における光の挙動を説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態の変形例によるバックライトユニットの斜視図である。
【図９】図８に示した第１実施形態の変形例によるバックライトユニットの側面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析で使用した解析モデルの模式図である。
【図１１】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。
【図１２】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。
【図１３】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。
【図１４】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。
【図１５】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。
【図１６】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。
【図１７】本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの斜視図である。
【図１８】図１７に示した第２実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたシリンダ状レンズの形状を説明するための図である。
【図１９】従来のエッジライト型のバックライトユニットを簡略化した図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  光源
２  導光板
２ａ  光入射面
２ｂ  光出射面
２ｃ  裏面
１０、２０  バックライトユニット
１１、２１  シリンダ状レンズ
１２  プリズム溝
３０  液晶表示パネル（被照明体）
【図１】
0005261035.tif 000004
【図２】
0005261035.tif 000005
【図３】
0005261035.tif 000006
【図４】
0005261035.tif 000007
【図５】
0005261035.tif 000008
【図６】
0005261035.tif 000009
【図７】
0005261035.tif 000010
【図８】
0005261035.tif 000011
【図９】
0005261035.tif 000012
【図１０】
0005261035.tif 000013
【図１１】
0005261035.tif 000014
【図１２】
0005261035.tif 000015
【図１３】
0005261035.tif 000016
【図１４】
0005261035.tif 000017
【図１５】
0005261035.tif 000018
【図１６】
0005261035.tif 000019
【図１７】
0005261035.tif 000020
【図１８】
0005261035.tif 000021
【図１９】
0005261035.tif 000022