(57)【要約】【課題】  ＬＥＤ等の点状光源を用い、色再現性を高めた直下方式の面光源素子において、高い光の利用効率と、高い輝度の均一性と高い色の均一性とを実現する。【解決手段】  本発明の面光源素子は、一般に用いられる微粒子拡散板を、少なくとも１枚の光制御部材に置き換え、前記光制御部材に備えられた、光線方向を制御する手段によって光源像を低減し、上記の課題を解決する。前記光制御部材は、高い輝度均一性及び色均一性を得る機能を有しており、前記光制御部材を使用することにより、微粒子の濃度の増加を防止でき、光の吸収や不要な方向への出光が低減されるので、光の利用効率を高め、省エネルギー化を実現できる。【選択図】図２
2007335182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸とに平行なＸ−Ｙ平面の法線の一方を正面方向として、
少なくとも、
Ｘ−Ｙ平面に平行な出射面と、複数の点状光源と、少なくとも１枚のシート状の光制御部材を備え、
前記複数の点状光源が、前記Ｘ−Ｙ平面に平行な仮想平面内にＸ軸およびＹ軸方向に周期的に配置され、
前記光制御部材が、前記Ｘ−Ｙ平面に平行に、且つ、前記複数の点状光源の正面方向に配置され、
前記出射面が、前記光制御部材の正面方向側に配置され、
前記光制御部材が、光線方向を制御する手段を備え、
光線方向を制御する該手段は、少なくともＸ軸及びＹ軸に沿って光線方向を制御し、
前記出射面において、前記複数の点状光源の配列の、Ｘ軸に平行な方向に沿った１周期と、Ｙ軸に平行な方向に沿った１周期とに囲まれた範囲における色座標（ｘ、ｙ）の最大値と最小値の差を（Δｘ、Δｙ）として、
｜Δｘ｜＜０．０１
｜Δｙ｜＜０．０１
であり、且つ、
輝度Ｌの最大値をＬｍａｘ、最小値をＬｍｉｎとして、
Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘ＞０．９
であることを特徴とする面光源素子。
【請求項２】
前記光線方向を制御する手段を備えた前記シート状の光制御部材が、
Ｘ軸方向に平行且つＹ軸方向に直交する複数の畝状凸部が主に光を出射する面側に配置された第一の光制御部材と、
Ｘ軸方向に直交し且つＹ軸方向に平行な複数の畝状凸部が主に光を出射する面側に配置された第二の光制御部材とを含む、
請求項１に記載の面光源素子。
【請求項３】
前記シート状の光制御部材における前記光線方向を制御する手段が、
主に光を出射する面側に配置された、
ドット状のレンズアレイからなる、
請求項１に記載の面光源素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源素子が備える、Ｘ軸またはＹ軸に沿って光線方向を制御する光制御手段を有するシート状の光制御部材。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源素子の前記正面方向に透過型表示装置を配置することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の点状光源を有する面光源素子と、これが備えるシート状の光制御部材及びこれを用いた画像表示装置に関するものであり、特に、大型で高輝度と輝度均一性が要求される照明看板装置、液晶ディスプレイ装置等に用いられる直下方式の面光源素子と、これが備える光制御部材及びこれを用いた画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、画像表示装置に用いられる面光源素子では、エッジライト方式と直下方式がある。エッジライト方式は、導光板の端面に配置した光源からの光を、導光板によって端面と直交する主面から正面方向に取り出す方式であり、直下方式は、複数の光源を装置の背面に並べ、拡散板に光を入射し、拡散板で光を均一化して入射面と対向する出射面に光を取り出す方式である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
携帯電話やモバイルパソコンに用いられる画像表示装置では、装置の薄さが要求される為、光源を装置の側端に備えることで薄型に対して有利なエッジライト方式が主流である。一方で、テレビやパソコンのモニタでは、画像表示装置の大型化、高輝度化、低消費電力化の要求が高まっている。大型の画面では、画面面積に対する周辺部の長さの割合が減少し、十分な輝度を得ることが出来ない。また、導光板が厚くなり、重量が増加する。従って、大型の面光源素子では直下方式が主流となっている。
【０００４】
直下方式の面光源素子においては、輝度均一性の向上、正面輝度の向上、薄型化、低消費電力化即ち省エネルギー化が要求される。輝度均一性は、特には、光源像による画面中の明暗差の解消が挙げられ、画像表示装置、照明看板等の照射面を観察する用途では重要である。
【０００５】
直下方式の面光源素子は、光源、反射板、拡散板、拡散シート等を備えている。反射板は光源から背面側に出射した光を正面方向に反射させ、拡散板は光を拡散させる微粒子が分散されており、光源の像を低減する機能を有している。
【０００６】
光源としては、線状光源である蛍光灯が用いられてきたが、色の再現性が悪い、また水銀を使用している為に環境に負荷がかかる等の問題があった。そこで、色の再現性の良い、水銀を使用しない発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点状光源を平面内に配置し、面状光源として用いることが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、点状光源を平面内に配置すると、光源像による明暗差は２次元的に生じる。更に、ＬＥＤの発光は指向性が強く、高い輝度均一性を得ることが線状光源を用いる場合よりも困難となる。また、色座標を広くする為に、赤、青、緑等の各色のＬＥＤを用いる場合には、色の均一性を得ることが困難である。拡散板の微粒子を増加させることで輝度均一性と色の均一性とを上げることが可能であるが、光の吸収や、不要な方向への出光が増加し、光の利用効率が低下する為、省エネルギーの観点から好ましくない。
【０００８】
【特許文献１】特開平２−１７号公報
【非特許文献１】日経ＢＰ社刊  Flat-Panel  Display2004  実務編ｐ１７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明では、例えば画像表示装置等に用いられる直下型の面光源素子であって、ＬＥＤ等の点状光源を用い、高い色再現性を可能とし、高輝度で且つ輝度の均一性と色の均一性とが高く、光の利用効率が高い為に省エネルギーを実現できる面光源素子と、これが備えるシート状の光制御部材及びこれを用いた画像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】
本発明では、光を拡散させる微粒子を分散させた拡散板を、少なくとも１枚のシート状の光制御部材に置き換えることによって、高い輝度均一性と高い色の均一性とを得て、上記の課題を解決する。
【００１１】
即ち、本発明は、
Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸とに平行なＸ−Ｙ平面の法線の一方を正面方向として、少なくとも、Ｘ−Ｙ平面に平行な出射面と、複数の点状光源と、少なくとも１枚のシート状の光制御部材を備え、前記複数の点状光源が、前記Ｘ−Ｙ平面に平行な仮想平面内にＸ軸およびＹ軸方向に周期的に配置され、前記光制御部材が、前記Ｘ−Ｙ平面に平行に、且つ、前記複数の点状光源の正面方向に配置され、前記出射面が、前記光制御部材の正面方向側に配置され、前記光制御部材が、光線方向を制御する手段を備え、光線方向を制御する該手段は、少なくともＸ軸及びＹ軸に沿って光線方向を制御し、前記出射面において、前記複数の点状光源の配列の、Ｘ軸に平行な方向に沿った１周期と、Ｙ軸に平行な方向に沿った１周期とに囲まれた範囲における色座標（ｘ、ｙ）の最大値と最小値の差を（Δｘ、Δｙ）として、
｜Δｘ｜＜０．０１
｜Δｙ｜＜０．０１
であり、且つ、
輝度Ｌの最大値をＬｍａｘ、最小値をＬｍｉｎとして、
Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘ＞０．９
であることを特徴とする面光源素子である。
【００１２】
また、本発明は、
前記光線方向を制御する手段を備えた前記シート状の光制御部材が、Ｘ軸方向に平行且つＹ軸方向に直交する複数の畝状凸部が主に光を出射する面側に配置された第一の光制御部材と、Ｘ軸方向に直交し且つＹ軸方向に平行な複数の畝状凸部が主に光を出射する面側に配置された第二の光制御部材とを含む上記の面光源素子である。
【００１３】
また、本発明は、
前記シート状の光制御部材における前記光線方向を制御する手段が、主に光を出射する面側に配置された、ドット状のレンズアレイからなる、請求項１に記載の面光源素子である。
【００１４】
また、本発明は、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源素子が備える、Ｘ軸またはＹ軸に沿って光線方向を制御する光制御手段を有するシート状の光制御部材である。
【００１５】
また、本発明は、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源素子の前記正面方向に透過型表示装置を配置することを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に用いるシート状の光制御部材は、光線方向を制御する手段によって光源像を低減し、高い輝度均一性及び色の均一性を得る機能を有している。前記光制御部材を使用することにより、光拡散微粒子の濃度の増加を防止でき、光の吸収や不要な方向への出光が低減されるので、本発明の照明装置の光の利用効率を高め、省エネルギー化を実現できる。
【００１７】
光源の配列の１周期とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に繰り返し配列されている光源の配置の単位を指し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向それぞれについての各光源の強度、相対配置、色等の、色や輝度の均一性に関する全ての要素を含めて、この単位の繰り返しで点状光源の配列が再現される。直下方式の面光源素子においては、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に周期的に点状光源を配置することによって、出射面における光源の配列の１周期の範囲で高い輝度均一性と高い色の均一性とを実現すると、面光源素子の出射面全体においても高い輝度均一性と高い色の均一性とが得られる。
【００１８】
光制御部材は点状光源像を低減し、高い輝度均一性と色の均一性とを得る機能を有している。光制御部材の主に光が入射する面において、点状光源が配置しているＸ軸方向及びＹ軸方向の位置では光源からの光は正面方向に進行し、一方で点状光源と点状光源の中間位置では、光源からの光は斜め方向に進行する。従って、光制御部材に入射する光は、正面方向には点状光源が配置しているＸ方向及びＹ方向の位置では輝度が高く、点状光源と点状光源の中間位置では輝度が低いという出光特性を示す。
【００１９】
光制御部材を用いることによって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に斜めに出射する光を正面付近に向けることが可能であり、点状光源と点状光源の中間位置において正面方向の輝度を高めることによって光源像による明暗差を低減し、高い輝度均一性と色の均一性とを得る。
【００２０】
光線方向を制御する手段を備える前記光制御部材は、Ｘ軸方向に平行且つＹ軸方向に直交する複数の畝状凸部が主に光が出射する面側に配置される第一の光制御部材と、Ｘ軸方向に直行し且つＹ軸方向に平行な畝状凸部が主に光が出射する面側に配置される第二の光制御部材を含んでいることで実現できる。第一の光制御部材によって、Ｙ軸方向に沿って光線方向を制御することが可能であり、Ｙ軸方向の輝度均一性と色の均一性とを高めることができる。また、第二の光制御部材によって、Ｘ軸方向に沿って光線方向を制御することが可能であり、Ｘ軸方向の輝度均一性と色の均一性とを高めることができる。
【００２１】
また、前記光線方向を制御する手段として、前記光制御部材の主に光を出射する面に配置されたドット状のレンズアレイによっても実現可能である。前記ドット状のレンズアレイによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の光線方向を同時に制御することが可能であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の輝度均一性と得ることができる。
【００２２】
以下に本発明の光制御部材によって高い輝度均一性と色の均一性とが得られる原理を記載する。
【００２３】
図１に本発明の光制御部材の断面及び光制御部材に入射した光の一部の進行方向を示す。斜め方向に入射した光の一部は光制御部材によって屈折し、正面方向付近に出射する。ここで、Ｘ軸を回転軸としてＸ−Ｙ平面に対して傾いた斜面は、Ｙ軸に沿って斜めに入射した光を正面に偏向させることが可能であり、Ｙ軸方向での点状光源と点状光源の中間位置における斜め方向に入射した光を正面方向に偏向させ、Ｙ軸方向に対しての輝度の均一性と色の均一性とを高めることが可能である。また、Ｙ軸を回転軸としてＸ−Ｙ平面に対して傾いた斜面は、Ｘ軸に沿って斜めに入射した光を正面に偏向させることが可能であり、Ｘ軸方向での点状光源と点状光源の中間位置において斜め方向に入射した光を正面方向に偏向させ、Ｘ軸方向に対しての輝度の均一性と色の均一性とを高めることが可能である。
従って、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の点状光源と点状光源の中間位置において、点状光源の像による明暗差を解消し、高い輝度均一性を得ること、また色の均一性を得ることが可能である。
【００２４】
前記第一の光制御部材が備える畝状凸部は、Ｘ軸を回転軸としてＸ−Ｙ平面に対して傾いた斜面を有し、Ｙ軸方向に沿って斜め方向に入射した光を正面に偏向させることが可能である。また、前記第二の光制御部材が備える畝状凸部は、Ｙ軸を回転軸としてＸ−Ｙ平面に対して傾いた斜面を有し、Ｘ軸方向に沿って斜め方向に入射した光を正面に偏向させることが可能である。前記第一及び前記第二の光制御部材を用いることによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向について効率的に光線方向を制御することが可能であり、高い輝度均一性と高い色の均一性とを得ることができる。
【００２５】
また、前記ドット状のレンズアレイは、Ｘ軸を回転軸としてＸ−Ｙ平面に対して傾いた斜面と、Ｙ軸を回転軸としてＸ−Ｙ平面に対して傾いた斜面とを同時に有し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って斜めに入射した光を同時に正面に偏向させることが可能である。前記ドット状のレンズアレイを備える光制御部材を用いることによって、部材点数の削減と、高い輝度の均一性と色の均一性を同時に実現することが可能である。
【００２６】
ここで、本発明の面光源素子は本発明のシート状の光制御部材を複数備えることもできる。例えば前記第一の光制御部材と前記第二の光制御部材とを用いることができる。本発明の光制御部材を複数用いることで、効果の向上や、複数方向の光制御などの効果に変化が生じる。本発明の光制御部材を複数用いる場合、これらは同じ形状であっても良いし、別の形状であっても良い。同じ形状であれば、生産性が高くなる。また別の形状のものを組み合わせて用いれば、より精密な光の制御が可能となる。
【００２７】
光源から光制御部材に入射する光は、光源からのＸ方向位置、Ｙ方向位置が遠いほど、正面から斜め方向に傾いた角度で入射する。この光を屈折して正面方向に向ける為に、Ｘ−Ｙ平面から傾いた斜面が必要となる。
【００２８】
従って、光制御部材が、Ｘ軸方向に平行且つＹ軸方向に直交する複数の畝状凸部を主に光を出射する面側に配置した第一の光制御部材と、Ｘ軸方向に直交且つＹ軸方向に平行な複数の畝状凸部を主に光を出射する面側に配置した第二の光制御部材とを含む場合、第一の光制御部材に備わる畝状凸部の高さＨ１と幅Ｌ１の比であるアスペクト比Ｈ１／Ｌ１と、第二の光制御部材に備わる畝状凸部の高さＨ２と幅Ｌ２の比であるアスペクト比Ｈ２／Ｌ２は、光源のＸ軸方向の周期Ｄ１とＹ軸方向の周期Ｄ２との関係がＤ１＞Ｄ２にときにはＨ１／Ｌ１＜Ｈ２／Ｌ２となり、Ｄ１とＤ２との関係がＤ１＜Ｄ２のときにはＨ１／Ｌ１＞Ｈ２／Ｌ２となる。
【００２９】
また、光制御部材が、光線方向を制御する手段として、主に光を出社する面側に配置されたドット状のレンズアレイを備える場合、ドット状のレンズの、Ｘ軸方向に平行且つＹ軸方向に直交する方向におけるレンズの幅Ｐ１に対するレンズの高さＨ１の比であるアスペクト比Ｈ１／Ｐ１と、Ｘ軸方向に直交し且つＹ軸方向に平行な方向におけるレンズの幅Ｐ２に対するレンズの高さＨ２の比であるアスペクト比Ｈ２／Ｐ１は、Ｄ１とＤ２との関係がＤ１＞Ｄ２のときにはＨ１／Ｐ１＜Ｈ２／Ｐ２であり、Ｄ１とＤ２との関係がＤ１＜Ｄ２のときにはＨ１／Ｐ１＞Ｈ２／Ｐ２である。ここで、ドット状のレンズの幅Ｐ１は、Ｘ軸方向に平行且つＹ軸方向に直交するレンズの幅の最大値であり、また、Ｐ２は、Ｙ軸方向に平行且つＸ軸方向に直交するレンズの幅の最大値を指す。
【００３０】
また、本発明の画像表示装置は、面光源素子の正面方向に透過型の表示装置を配置することによって構成され、高輝度で、輝度均一性が高いことから明るくて高品位な画像を表示できる。ここで本発明の画像表示装置とは、面光源素子と表示素子を組み合わせた表示モジュール、更には、この表示モジュールを用いた少なくとも画像表示機能を有する機器であり、テレビやパソコンモニタ等を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の最良の形態の一例を図３、図４に示す。Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸とに平行なＸ−Ｙ平面の法線の一方を正面方向として、Ｘ−Ｙ平面に平行な出射面と、複数の点状光源と、少なくとも１枚のシート状の光制御部材からなり、正面方向に向かって、複数の点状光源と、光制御部材と、出射面とがこの順に配置した面光源素子である。
【００３２】
本発明の面光源素子によって、高い色の均一性と、高い輝度均一性とが実現可能であり、即ち、｜Δｘ｜、｜Δｙ｜の値は低いほど好ましいが、｜Δｘ｜＜０．０１で、且つ｜Δｙ｜＜０．０１であるとき、本発明の目的の１つである面光源素子の色の均一性が達成される。｜Δｘ｜、｜Δｙ｜は０．００８以下であることが更に望ましく、０．００５以下であることが更に望ましく、特に、高い色の均一性が要求される高品位の画像表示装置等の用途においては、０．００３以下であることが望ましい。また、Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘは高いほど好ましいが、Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘ＞０．９であるときに本発明の目的の１つである面光源素子の輝度均一性が達成される。Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘは０．９２以上であることが更に望ましく、０．９４以上であることが更に望ましく、特に高い輝度均一性が要求される高品位の画像表示装置等の用途においては、０．９６以上であることが更に望ましく、０．９８以上であることが最も望ましい。
【００３３】
点状光源としては特に制限はないが、ＬＥＤ等を用いることができる。ＬＥＤの形態としては、白色ＬＥＤや、赤、青、緑等各色のＬＥＤ等があるが、白色のみを用いる、また各色ＬＥＤを周期的に配列することなどが上げられる。また、出射面で要求する色に応じて、１周期内に複数の同一色光源を配置しても良い。
隣接する点状光源間の間隔は狭いほうが、輝度均一性と色の均一性とがよく、高い輝度が得られる為、望ましい。しかし、間隔が狭すぎると点状光源の個数が増加し、消費電力の増加、また発熱の問題が発生する。点状光源の間隔は７ｍｍから７０ｍｍが望ましい。より望ましくは１５ｍｍから５０ｍｍである。
【００３４】
点状光源と光制御部材との距離は長いほうが、輝度均一性と色の均一性とが高い為に、望ましい。しかし、長すぎると、装置全体の厚みが大きくなる為に好ましくない。点状光源と光制御部材の距離は５ｍｍから５０ｍｍが好ましい。より望ましくは１０ｍｍから３０ｍｍである。
【００３５】
第一の光制御部材の出射面側に設けられる畝状凸部の幅Ｌ１、第二の光制御部材の出射面側に設けられる畝状凸部の幅Ｌ２、または、光制御部材の出射面側に設けられるドット状のレンズアレイのＸ軸方向の幅Ｐ１、Ｙ軸方向の幅Ｐ２は、１０μｍから５００μｍが望ましい。５００μｍより大きいと出射面からパターンそのものが視認され、外観品位が低下する。また、１０μｍより小さいと回折現象により着色し外観品位の低下を招く。より好ましくは、２０μｍから４００μｍであり、更に望ましくは４０μｍから３００μｍである。この範囲ではパターンそのものの視認が観察され難く、また、作製が容易となり生産性が向上する。更に、本発明の面光源素子の出射面側に透過型表示装置を設ける画像表示装置では、Ｌ１、Ｌ２またはＰ１、Ｐ２は、透過型表示装置の画素ピッチの１／１００から１／１．５の範囲にあることが望ましい。これより大きいと画素ピッチとの干渉縞が発生し外観品位が低下する。
【００３６】
光制御部材の厚さは薄いほうが望ましいが、直下方式である本発明の面光源素子では光源と光制御部材の間に空間が設けられているために、最も光源側に配置される光制御部材は撓みや変形のないの強度を有する厚さであることが望ましい。最も光源側に配置される光制御部材は、面光源素子の大きさによって異なるが、厚さは０．５ｍｍから５ｍｍが望ましい。これより薄いと光制御部材の撓みや変形を生じ、点状光源と光制御部材が接触し、外観品位の低下が生じる。またこれより厚いと面光源素子が厚くなり、また重量も増加する。更に望ましくは、１ｍｍから４ｍｍであり、より好ましくは１．５ｍｍから２．５ｍｍである。この範囲において強度が保たれ、更に主面面積あたりの使用基材量の増加による製造コストの上昇を抑えることが可能である。
【００３７】
光制御部材が最も光源側に配置されていない場合では、光制御部材自身の強度、生産性等を考慮して光制御部材の厚さを設定すればよい。通常面光源素子として用いる際には最も光源側に配置される光制御部材と共に端面付近を固定される為に薄いシートであっても撓みは生じにくい。従って、最も光源側にない光制御部材は最も光源側にある場合よりも薄くすることが可能である。最も光源側にない光制御部材は、装置全体の薄型化の為には、薄いほうが好ましい。面光源素子の大きさによって異なるが、厚さは０．０５ｍｍから１ｍｍが望ましい。これより薄くなると、光制御部材自体の強度が低下し、変形等により品位が低下する。また、これより厚くなると面光源素子が厚くなり、また重量も増加する。更に光制御部材の熱などによる変形を防ぎ、且つ押出成形等による高い生産性を得るためには、０．１ｍｍから０．７ｍｍが望ましく、更には０．２ｍｍから０．５ｍｍが望ましい。
【００３８】
光制御部材の製造方法としては、押出成型、射出成型、紫外線硬化樹脂を使用した２Ｐ（Photo  Polymerization)成型が挙げられるが、凸部を設ける場合には、凸部の大きさ、凸部の形状、量産性等を考慮して適した成型方法を選択すればよい。主面が大きい場合には押出成型が適している。
【００３９】
光制御部材の材料としては、通常光学透明材料であれば用いることが可能である。例えば、メタアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、メタアクリル−スチレン共重合樹脂、シクロオレフィン−アルケン共重合樹脂等が挙げられる。
【００４０】
より多くの光を利用する為に、光源の背面に反射板等を用いてもよい。反射板を用いることによって、光源から背面方向に出射した光、光制御部材によって背面方向に出射した光を正面方向に向け、より多くの光を利用することができ、高い輝度を得ることが可能である。
【００４１】
反射板は、光源から背面側に出射した光を正面方向に反射させる機能を持つ。反射率は９５%以上のものが光の利用効率が高く望ましい。反射板の材質は、アルミ、銀、ステンレスなどの金属箔や、白色塗装、発泡ＰＥＴ樹脂などが挙げられる。光の利用効率を高める為には材質の反射率が高いものが望ましい。これには銀、発泡ＰＥＴなどが挙げられる。また、輝度均一性を高める為には材質は拡散反射をするものが望ましい。これには発泡ＰＥＴなどが挙げられる。
【００４２】
また、より輝度均一性と色の均一性を高める為に、本発明の光制御部材に、光拡散手段を設けても良い。光拡散手段としては、光制御部材の主面にシボやエンボスなどのランダムな凹凸を設ける方法、少量の光を拡散させる微粒子を構造物の内部に設ける方法、拡散シートを光制御部材の入射面側及び／または出射面側に設ける方法、またはこれらの組み合わせた方法が挙げられる。
【００４３】
ランダムな凹凸は微粒子を分散させた溶液をスプレー等での主面への塗布、微粒子を分散させた樹脂の押出しによる成形、凹凸の形成された金型からの転写により実現可能である。凹凸の程度は算術平均粗さＲａが３μｍ以下であることが望ましい。これより大きくなると、拡散効果が大きくなりすぎる為に正面輝度が低下する。
【００４４】
光を拡散させる微粒子を構造物の内部に設ける場合には、微粒子の濃度は通常の拡散板と比べて非常に低く抑えることが可能であり、微粒子の基材や粒径は通常の光拡散材として微粒子拡散板等に用いられているものであれば好適に用いることができる。好適な微粒子の濃度は材料によって異なるが、例えば、メタアクリル酸メチル−スチレン共重合体に、シロキサン系重合体粒子を０．４重量％分散させることなどが挙げられる。
【００４５】
また、より輝度の均一性と色の均一性を得る為に拡散シート、高い正面方向の輝度を得るためにプリズムシートや偏向分離フィルム等を用いてもよい。
【００４６】
本発明の光制御部材は、複数の点状光源以外の光源に対しても使用できる。例えば単一の点状光源に対して用いることによって、より広範な範囲において、均一で高い輝度を得ることが可能である。また、本発明の光制御部材が備える光線方向を制御する手段は、Ｘ−Ｙ平面に平行な仮想平面内にＸ軸方向に平行且つＹ軸に沿って配置された複数の線状光源、または、Ｙ軸方向に平行且つＸ軸に沿って配置された複数の線状光源からの光線方向を制御することが可能であり、高い輝度均一性が実現できる。これら線状光源として、蛍光灯等や、ＬＥＤ等の点状光源を狭い間隔で直線状に配列して構成した線状光源も用いることができる。
【００４７】
また、光制御部材の光源側に重ねて、樹脂やガラス等からなる透明な支持基板を設けても良い。前記支持基板を配することによって、光制御部材を例えば０．１ｍｍから１ｍｍと薄くしても光制御部材を支持することが可能である。光制御部材を薄くすることによって、押出成形等による成形が更に容易になり、生産性が向上する。また、面光源素子が大型化するに従い次第に困難になる光制御部材の支持を容易にする。前記支持基板の厚さに特に制限は無いが、通常１ｍｍから５ｍｍであり、軽量化と強度の兼ね合いから通常２ｍｍから４ｍｍの範囲であることが更に望ましい。前記支持基板は、内部に光を拡散させる微粒子を分散したり、表面に型押ししたり微粒子を塗布することによって拡散性を高めても良い。内部に微粒子を分散させる場合や表面に型押しする場合には、基材は熱可塑性樹脂であることが生産上好ましく、好適な材料は光制御部材と同等である。また支持基板は光制御部材と接合されていても良く、例えば透明な接着剤等で接合することができ、これによって面光源素子の組み立て工程が簡素化し、更には光制御部材のずれや皺の発生が防止できる。
【００４８】
また、Ｙ軸に沿って光線方向を制御する畝状凸部を備えた第一の光制御部材は、Ｘ軸に沿って光線方向を制御する畝状凸部を備えた第二の光制御部材と接合されていても良く、例えば押出し成形により作製した第一の光制御部材に、出射面側の畝状凸部と屈折率の異なる紫外線硬化樹脂による２Ｐ成形等を用いてＸ軸に沿って光線方向を制御する第二の光制御部材が備える畝状凸部を形成すること等により得られる。これによって、面光源素子の組み立て工程が簡素化し、面光源素子の薄型化が実現でき、更には光制御部材のずれが防止できる。
【００４９】
また、本発明の画像表示装置としては、面光源素子上に透過型の表示装置を設けることにより実現され、表示装置としては透過型の液晶パネル等が上げられる。これにより、表示面の輝度が高く、色再現性が良く、輝度均一性と色の均一性とに優れる画像表示装置を得ることができる。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の光制御部材の光線方向を制御する手段を得る為に、切削加工によって幅６０μｍの溝状凹部を平行に連続して作製した金型から、紫外線硬化樹脂によって厚さ２ｍｍのポリスチレン樹脂（屈折率１．６０）基板に畝状凸部形成し第一の光制御部材を作製した。同様の方法により第二の光制御部材を作製した。
【００５１】
本発明の複数の点状光源を得る為に、図５に示す通り、赤、青、緑のＬＥＤをＸ軸方向に３０ｍｍ周期で配列し、このＬＥＤ配列をＹ軸方向に３０ｍｍ間隔で配置した。ここでいう周期とは、赤色ＬＥＤから赤色ＬＥＤまでの間隔のことを指す。
【００５２】
本発明を実施するにあたり、光制御部材は光源から正面方向に１５ｍｍの位置に配置した。また光源の背面側には反射板を設置した。
【００５３】
実施した構成について点状光源のＸ軸方向の１周期と、Ｙ軸方向の１周期の範囲を正面方向の輝度と、色座標を１ｍｍ間隔で測定した。正面方向の輝度と色座標は、輝度計（株式会社トプコンテクノハウス製ＢＭ−７）を用いて測定角範囲０．２度で測定距離を一定にして測定した。得られた１周期分の輝度について、平均輝度Ｌａｖｅ、及び輝度の最大値Ｌｍａｘ、最小値Ｌｍｉｎを得て、ΔＬ＝Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘを得た。また、色座標について、（ｘ、ｙ）の最大値と最小値の差（Δｘ、Δｙ）を得た。
【００５４】
表１に各実施例と比較例の構成と輝度測定の結果を示す。
【表１】
2007335182.tif 000003
【００５５】
実施例１の構成を図２に示す。実施例１から、複数の点状光源に、本発明の光制御部材の出射面側に拡散シートを用いた場合には、輝度が均一で、更に、ΔｘとΔｙとが０．０１以下と色が均一な面光源素子を得た。また比較例１と比較して、光利用効率が高く、高い輝度を実現できた。
【００５６】
実施例２の構成を図４に示す。実施例２から、本発明の光制御部材の出射面側にプリズムシートを用いることによって、更に高い色の均一性と、高い輝度均一性、高い輝度を得た。
【００５７】
比較例１として、通常の微粒子含有の拡散板と本発明の光制御シートを使用する場合の評価を実施した。拡散板は光を拡散させる微粒子として、シクロヘキサン系重合体粒子１．９重量％を分散させたメタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂を押出成型することによって作製した。前記拡散板の出射面側に拡散シートを配置した場合での評価を実施した。この場合、光源像が十分に低減されていない為に色の均一性と、輝度の均一性とが低い。更に、光の利用効率が低く、高い輝度が得られていない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の光制御部材で高い輝度均一性と、高い色の均一性が得られる原理を示した、入射した光の一部の進行方向を表す図である。
【図２】本発明の最良の形態の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施例の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例の複数の点状光源の配列の一部を示す図である
【符号の説明】
【００５９】
１：光制御部材
２：光線方向を制御する手段
３：点状光源
４：Ｙ軸方向に光を制御する畝状凸部を備えた第一の光制御部材
５：Ｘ軸方向に光を制御する畝状凸部を備えた第二の光制御部材
６：光線方向を制御する手段としてドット状のレンズアレイを備えた光制御部材
７：拡散シート
８：反射シート
９：プリズムシート
１０：光制御部材に正面方向から斜めに入射する光
１１：光制御部材から出射する光
１２：光制御部材の光線方向を制御する手段で全反射する光
１３：赤色のＬＥＤ
１４：青色のＬＥＤ
１５：緑色のＬＥＤ
Δｘ：点状光源のＸ座標の１周期と、Ｙ座標の１周期とに囲まれた範囲における色座標ｘの、最大値と最小値の差
Δｙ：点状光源のＸ座標の１周期と、Ｙ座標の１周期とに囲まれた範囲における色座標ｙの、最大値と最小値の差
Ｌ：点状光源のＸ座標の１周期と、Ｙ座標の１周期とに囲まれた範囲における輝度
Ｌｍｉｎ：Ｌの最小値
Ｌｍａｘ：Ｌの最大値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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