光学シート、面光源装置及び透過型画像表示装置
【課題】点状光源からの光を十分に均一に分散させることが可能な光学シート、面光源装置及び透過型画像表示装置を提供する。
【解決手段】透光性樹脂から形成された光学シート３０において、点状光源２２から出射された光が入射する入射面となる側面３３と、側面３３と交差する方向に形成され、面状の光を出射する出射面３１と、を備える構成とし、側面３３には、シートの厚み方向に延在する凸状部３５を、側面３３の長手方向Ｙに並べて配置する。点状光源の発光領域の側面３３の長手方向の長さをＷとした場合に、凸状部３５の側面３３の長手方向の配置間隔Ｐを０．３４Ｗとする。
【解決手段】透光性樹脂から形成された光学シート３０において、点状光源２２から出射された光が入射する入射面となる側面３３と、側面３３と交差する方向に形成され、面状の光を出射する出射面３１と、を備える構成とし、側面３３には、シートの厚み方向に延在する凸状部３５を、側面３３の長手方向Ｙに並べて配置する。点状光源の発光領域の側面３３の長手方向の長さをＷとした場合に、凸状部３５の側面３３の長手方向の配置間隔Ｐを０．３４Ｗとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、離散的に配置された複数の点状光源から入射した光を面状に出射可能な光学シート、面光源装置及び透過型画像表示装置に関するものである。
である。
【背景技術】
【０００２】
透過型画像表示装置の一例である直下型画像表示装置として、透過型画像表示部の背面側に光源が配置されたものが広く用いられている。透過型画像表示部としては、例えば液晶セルの両面に直線偏光板が配置された液晶表示パネルが挙げられる。光源としては、直管型の冷陰極線管などのような線状光源が複数本、互いに平行に配置されて用いられている。
【０００３】
かかる直下型画像表示装置としては、光源からの光を均一に分散させて透過型画像表示部を均一に照明できることが望ましく、このため光源と透過型画像表示部との間には、光源側から入射する光を、その向きを変えて反対側の透過型画像表示部側から出射させる機能を有する一枚の光拡散板といった光制御板が配置されて用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
近年、透過型画像表示装置の薄型化が進み、光源が端部側に配置された面光源装置が開発され、従来の光拡散板に代わり、端部から照射された光を画面全体に広げるための導光板が使用され始めている。また、環境対策として水銀（Ｈｇ）を含まず、消費電力が低い光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）の使用が増加している。
【０００５】
そして、導光板には、主に光透過性の高い樹脂が用いられ、導光板の端部に配置されたＬＥＤの光を、導光板内の反射、散乱効果により画面全体に均一に広げることが求められている。
【０００６】
また、ＬＥＤ光源の光を有効に活用し、輝度の均一なエッジライト方式の面状光源として、透光性部材からなる板状部材であり下面に乱反射部が形成され上面を出光面とした導光板を備えるものが知られている（例えば特許文献２参照）。また、エッジライトタイプの導光板として、ＬＥＤ光源からの光を板厚方向に分散させる凹凸形状が入射面に設けられているものが知られている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１９８９１３号公報
【特許文献２】特開２００１−３４２２６３号公報
【特許文献３】特開２００８−１０２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の面光源装置に使用される光制御板では、点状光源からの光を十分に均一なものとすることができず、特に光制御板の端部近傍では、隣接する光源間において明るさが不足する領域が生じるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、点状光源からの光を十分に均一に分散させ、明るさが不足する領域を減少させることが可能な光学シート、面光源装置及び透過型画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、点状光源と光学シートとの位置関係がずれた場合に、明るさが不足する領域が拡大することがある。例えば、点状光源の発熱により、透光性樹脂が加熱されて膨張することで、点状光源と光学シートとの位置関係にずれが生じて、明るさが不足する領域が拡大するおそれがある。そこで、点状光源と光学シートとの間の位置ずれが生じた場合にあっても、明るさが不足する領域の拡大を抑制することが求められている。光学シートに入射した光をレンズ効果で広げるため、レンズに対する入射光の焦点がずれると、光を広げられなくなるおそれがあり、これを改善することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、透光性樹脂から形成された光学シートであって、点状光源から出射された光が入射する入射面となる側面と、当該側面と交差する方向に形成され、面状の光を出射する出射面と、を備え、入射面となる側面には、シートの厚み方向に延在し、入射面の長手方向に並べて配置された複数の凸状部が形成されており、凸状部の前記長手方向における配置間隔Ｐは、次式（１）：
Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）
（ただし、Ｗは、前記点状光源の前記シートの入射面と面する側に存在する発光領域の前記入射面の長手方向の長さである。）を満たす光学シートを提供する。
【００１２】
この構成では、光学シートの側面に対向して配置された点状光源からの光を光学シートの側面から入射し、この側面と交差する方向に形成された出射面から面状の光を出射することができる。また、光学シートの入射面となる側面から入射する光は、光学シートの入射面に設けられシートの厚み方向に延在し入射面の長手方向に並べて配置された凸状部によって、光学シートの入射面の長手方向に、より広い範囲に広げられる。これにより、正面視において、光学シートの入射面側の端部（側面近傍）の明るさが不足する領域を縮小することができる。なお、光学シートの全ての側面が入射面となる構成でもよく、複数の側面のうちの１つの側面のみが入射面となる構成でもよい。
【００１３】
また、配置間隔Ｐが式（１）、Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）を満たすように、凸状部が形成されているので、入射面の長手方向において光学シートの位置ずれが生じた場合にあっても、光学シートは、位置ズレの影響を抑えて明るさが不足する領域の拡大を抑制することができる。
【００１４】
ここで、凸状部は、５０°以上１５０°以下の頂角を有するプリズム形状であることが好適である。これにより、入射面から入射する光を、入射面の長手方向に好適に拡散させることができる。
【００１５】
また、本発明は、上記の光学シートと、光学シートの入射面となる側面と対向し、入射面の長手方向に離散的に配置された複数の点状光源とを備える面光源装置を提供する。
【００１６】
この構成では、上記の光学シートを備えているため、光学シートの側面に対向して配置された点状光源からの光を光学シートの側面から入射し、この側面と交差する方向に形成された出射面から面状の光を出射することができる。また、光学シートの入射面となる側面から入射する光は、光学シートの入射面に設けられシートの厚み方向に延在し入射面の長手方向に並べて配置された凸状部によって、光学シートの入射面の長手方向に、より広い範囲に広げられる。これにより、正面視において、光学シートの入射面側の端部（側面近傍）の明るさが不足する領域を縮小することができる。なお、光学シートの全て側面が入射面となる構成でもよく、複数の側面のうちの１つの側面のみが入射面となる構成でもよい。
【００１７】
また、光学シートの凸状部の配置間隔Ｐが式（１）、Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）を満たすように、凸状部が形成されているので、入射面の長手方向において光学シートの位置ずれが生じた場合にあっても、面光源装置は、点状光源と光学シートとの間の位置ズレの影響を抑えて明るさが不足する領域の拡大を抑制することができる。
【００１８】
また、点状光源は、当該点状光源の法線方向が最大光度となり、光度分布の半値幅が４０°以上８０°以下であるＬＥＤ光源であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、上記の面光源装置と、面光源装置の出射面と対向して配置され、面光源装置から出射された光に照射されて画像を表示する透過型画像表示部とを備える透過型画像表示装置を提供する。
【００２０】
この構成では、上記の面光源装置を備えているため、光学シートの側面に対向して配置された点状光源からの光を光学シートの側面から入射し、この側面と交差する方向に形成された出射面から面状の光を出射することができる。また、光学シートの入射面となる側面から入射する光は、光学シートの入射面に設けられシートの厚み方向に延在し入射面の長手方向に並べて配置された凸状部によって、光学シートの入射面の長手方向に、より広い範囲に広げられる。これにより、正面視において、光学シートの入射面側の端部（側面近傍）の明るさが不足する領域を縮小することができる。なお、光学シートの全て側面が入射面となる構成でもよく、複数の側面のうちの１つの側面のみが入射面となる構成でもよい。このような透過型画像表示装置では、点状光源からの光を、十分に均一に分散させて面状の光とすることが可能であり、その均一に分散された面状の光によって、透過型画像表示部を照明することができる。
【００２１】
また、光学シートの凸状部の配置間隔Ｐが式（１）、Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）を満たすように、凸状部が形成されているので、入射面の長手方向において光学シートの位置ずれが生じた場合にあっても、透過型画像表示装置は、点状光源と光学シートとの間の位置ズレの影響を抑えて明るさが不足する領域の拡大を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、入射面となる側面から入射した点状光源からの光を、入射面となる側面の長手方向に十分に均一に分散させることが可能な光学シート、面光源装置、及び透過型画像表示装置を提供することができる。
【００２３】
また、本発明の光学シート、面光源装置、及び透過型画像表示装置は、点状光源と光学シートとの間の位置ずれが生じた場合にあっても、明るさが不足する領域の拡大を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る透過型画像表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１中の導光板の端部を示す拡大平面図である。
【図３】図２中の導光板の端部及びＬＥＤ光源を示す拡大図である。
【図４】ＬＥＤ光源の出光分布の一例を示すグラフである。
【図５】他の実施形態に係る導光板の端部及びＬＥＤ光源を示す平面図である。
【図６】プリズム形状、ＬＥＤ光源、輝度値測定点の位置関係を示す平面図である。
【図７】実施例２の光学シートが基準位置の場合の輝度プロファイルを示す図である。
【図８】実施例２の光学シートが基準位置から１．０ｍｍずれている場合の輝度プロファイルを示す図である。
【図９】比較例２の光学シートが基準位置の場合の輝度プロファイルを示す図である。
【図１０】比較例２の光学シートが基準位置から１．０ｍｍずれている場合の輝度プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、同一または相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２６】
図１は、本発明に係る透過型画像表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図１は、透過型画像表示装置１を分解して示している。
【００２７】
（透過型画像表示装置）
透過型画像表示装置１は、透過型画像表示部１０と、図１において透過型画像表示部１０の背面側に配置された面光源装置２０とを備えている。以下の説明では、図１に示すように、面光源装置２０と透過型画像表示部１０の配列方向をＺ方向（板厚方向）と称し、Ｚ方向に直交する２方向であって互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向と称す。
【００２８】
透過型画像表示部１０としては、例えば液晶セル１１の両面に直線偏光板１２，１２が配置された液晶表示パネルが挙げられる。この場合、透過型画像表示装置１は液晶表示装置（例えば液晶テレビ）である。液晶セル１１，偏光板１２，１２は、従来の液晶表示装置等の透過型画像表示装置１で用いられているものを用いることができる。液晶セル１１としてはＴＦＴ型、ＳＴＮ型等の公知の液晶セルが例示される。透過型画像表示部１０は、面光源装置２０の出射面３１と対向して配置され、面光源装置２０から出射された光が照射されて画像を表示する。
【００２９】
（面光源装置）
面光源装置２０は、導光板（光学シート）３０と、導光板３０の側面３３と対向して配置されたＬＥＤ光源（点状光源）２２とを備えている。
【００３０】
（光源）
ＬＥＤ光源２２は、面光源装置２０の点状光源として機能するものであり、図２に示すように、導光板３０のＸ方向に延在する側面３３，３３と対向して配置されている。複数のＬＥＤ光源２２は、側面３３の長手方向（Ｘ方向）に沿って、離散的に配置されている。ＬＥＤ光源２２の配置間隔Ｌは、通常５ｍｍ〜１５０ｍｍである。例えばＬＥＤ光源２２の発行領域のＸ方向における長さＷは、３．５ｍｍ程度である。
【００３１】
図２では、ＬＥＤ光源２２パッケージを一点鎖線で示し、ＬＥＤ光源２２の発光領域２２Ｌを実線で示している。発光領域２２Ｌの幅Ｗ（Ｘ方向の長さ）は、ＬＥＤ光源２２のパッケージの幅ＰＷ（Ｘ方向の外形の長さ）より小さい。発光領域とは、発光している領域をいう。図２では、ＬＥＤ光源２２の発光領域２２Ｌの幅方向の中心Ｎが、導光板３０の凸状部３５，３５間の凹みの底３６に一致するように配置されているが、発光領域２２Ｌの幅方向の中心Ｎは、導光板３０の凸状部３５，３５間の凹みの底３６に一致していなくてもよい。
【００３２】
図３は、図２中の導光板の端部及びＬＥＤ光源を示す拡大図である。図３（ａ）は、Ｚ方向から見た場合を示している。図３（ａ）では、Ｚ方向におけるＬＥＤ光源２２と導光板３０の凸状部３５とのギャップＧを図示している。ＬＥＤ光源２２と導光板３０とのギャップＧは、凸状部３０の先端と、ＬＥＤ光源２２の発光領域２２Ｌの導光板３０側の面との距離である。
【００３３】
図３（ｂ）は、ＬＥＤ光源２２をＹ方向（導光板３０側）から示している。図３（ｂ）では、ＬＥＤ光源２２のパッケージの高さ（Ｚ方向の外形の長さ）をＰＨとし、発光領域２２Ｌの高さ（Ｚ方向の長さ）をＨとしている。
【００３４】
ＬＥＤ光源２２の一例について、その寸法を表１に示す。表１では、ＬＥＤ光源２２の
発光領域２２Ｌの幅Ｗ、発光領域２２Ｌの高さＨ、パッケージの幅ＰＷ及びパッケージの高さＰＨのサイズの一例が示されている。
【表１】
【００３５】
表１中、ユニット１は、日亜化学工業製のＬＥＤ光源である。ユニット２は、パナソニック製のテレビに搭載されていたＬＥＤ光源である。ユニット３，４，５の７０２０パッケージ、５０３０パッケージ、４２１５パッケージは、外形サイズに基づく総称である。ＬＥＤ光源を製造するメーカーとしては、例えば、ＳａｍｓｕｎｇＬＥＤ、ＬＧＩｎｎｏｔｅｋ、ＳｅｏｕｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、Ｌｕｍｅｎｓ、ＴｏｙｏｔａＧｏｓｅｉ、ＣｈｉＭｅｉ、Ｌｉｇｈｔｉｎｇ、Ｅｖｅｒｌｉｇｈｔ、Ｌｉｔｅ−ｏｎなどが挙げられる。
【００３６】
ＬＥＤ光源２２の発光領域２２Ｌの幅Ｗは、１．０〜１０．０ｍｍであり、好ましくは２．０〜７．０ｍｍである。ＬＥＤ光源２２の発光領域２２Ｌの高さＨは、０．５〜５．０ｍｍであり、好ましくは１．０〜３．０ｍｍである。発光領域２２Ｌの高さＨは、導光板３０の厚みｔ以下であることが好ましい。Ｚ方向におけるＬＥＤ光源２２の位置は、導光板３０のＺ方向の中心と、発光領域２２ＬのＺ方向の中心とが一致するように配置されていることが好ましい。
【００３７】
ＬＥＤ光源２２と導光板３０とのギャップＧは、０．０〜７．０ｍｍであり、好ましくは０．５〜３．０ｍｍである。
【００３８】
ＬＥＤ光源２２としては、様々な出光分布を有するものが使用可能であるが、ＬＥＤ光源２２の法線方向（Ｙ方向）の光度が最大であり、光度分布の半値幅が４０°以上８０°以下である出光分布を有するものが、好適である。また、ＬＥＤ光源のタイプとしては、具体的に、ランバーシアン型、砲弾型、サイドエミッション型などが挙げられる。
【００３９】
図４は、ＬＥＤ光源の出光分布の一例を示すグラフである。ＬＥＤ光源の法線方向（出射角度φ＝０°）の出射光強度を１．０（基準）として、出射角度φと出射光強度との関係を示している。図４に示す出光分布を有するＬＥＤ光源では、半値幅が６０°程度となっている。なお、その他の出光分布を有するＬＥＤ光源を用いてもよい。
【００４０】
（導光板）
導光板３０は、板厚方向Ｚから見て、長方形を成し、平面視形状のサイズは目的とする透過型画像表示装置１０の画面サイズに適合するように選択されるが、通常２５０ｍｍ×４４０ｍｍ以上、好ましくは１０２０ｍｍ×１８００ｍｍ以下である。導光板３０の平面視形状は、長方形に限らず、正方形としてもよいが、以下では、特に断らない限り、長方形として説明する。
【００４１】
導光板３０は、光を透過させる透光性樹脂から形成され板状を成している。なお、導光板３０は、シート状でもよく、フィルム状でもよい。
【００４２】
導光板３０は、Ｚ方向（板厚方向）に対向する一対の主面（３１，３２）、Ｙ方向に対向する一対の側面３３，３３、及びＹ方向に対向する一対の側面（不図示）を備えている。
【００４３】
Ｚ方向に対向する一対の主面のうち一方の主面（３１）は、面状の光を出射する出射面３１として機能する。出射面３１は、透過型画像表示部１０側に配置され、他方の主面（背面３２）は、透過型画像表示部１０とは反対側に配置される。また、背面３２と対面する位置には、光を反射させる反射シート（反射板）が施工されている。
【００４４】
（凸状部）
ここで、側面３３には、Ｙ方向の外側へ凸である複数の凸状部３５（プリズム形状）が形成されている。凸状部３５は、シートの厚み方向（Ｚ方向）に延在し、複数の凸状部３５は、側面３３の長手方向（Ｘ方向）に複数並べて配置されている。複数の凸状部３５同士は並列している。複数の凸状部３５のＸＹ面に沿う断面形状はほぼ均一である。凸状部３５のＸ方向（入射面の長手方向）における配置間隔Ｐは、次式（１）を満たしている。
Ｐ≦０．３Ｗ…（１）
（ただし、Ｗは、点状光源２２の発光領域のＸ方向の長さである。）
【００４５】
複数の凸状部３５は、Ｘ方向に０．０７ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の間隔Ｐで配置されていることが好ましい。本実施形態では、凸状部３５の配置間隔Ｐ（凹部の底同士の間隔）は、例えば０．４ｍｍである。
【００４６】
また、凸状部３５は、図２に示すように、プリズム形状であることが好ましく、プリズム形状の頂点の角度（頂角）θは、５０°以上１５０°以下であることが好ましく、１１０°以上１４０°以下であることがより好ましい。本実施形態では、プリズム形状の頂角θは、例えば９０°である。複数のプリズム形状は、ＬＥＤ光源２２からの光を、側面３３の長手方向（Ｘ方向）に拡散させる機能を有する。
【００４７】
凸状部３５，３５間に、平坦面が形成されている導光板３０でもよい。図５は、凸状部３５，３５間に平端面３７が形成されている導光板３０の側面３３を示している。このように平坦面３７を有する場合には、凸状部３５の配置間隔Ｐは、図５に示すように、凸状部３５のＸ方向の幅ｗａと平坦面３７のＸ方向の幅ｗｂとする。
【００４８】
（導光板の構成材料）
導光板３０は、透光性樹脂から形成されている。透光性樹脂は、光を透過させる樹脂である。透光性樹脂の屈折率は通常、１．４９〜１．５９である。導光板３０に使用される透光性樹脂としては、メタクリル樹脂が主として用いられる。
【００４９】
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単量体が挙げられ、具体的にはメタクリル酸メチルを５０質量％以上含む単量体を重合させて得られる重合体であってもよいし、メタクリル酸メチルを単独で重合させて得られるポリメタル酸メチルであってもよいし、メタクリル酸メチル５０質量％以上及びこれと共重合可能な単量体５０質量％以下との共重合体であってもよい。
【００５０】
メタクリル酸メチルと共重合可能な単量体としては、例えばメタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ボルニル、メタクリル酸アダマンチル、メタクリル酸シクロペンタンジエニルなどメタクリル酸エステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ボルニル、アクリル酸アダマンチル、アクリル酸シクロペンタジエニルなどのアクリル酸エステル類、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などの不飽和カルボン酸およびその酸無水物、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシポロピル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸、アクリル酸モノグリセロール、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸モノグリセロールなどのヒドロキシル基含有単量体、アクリルアミド、メタクルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミド、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどの窒素含有単量体、アリルグリシジルエーテル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルなどエポキシ基含有単量体、スチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン系単量体などが挙げられる。
【００５１】
なお、透光性樹脂は上記のものに限定されず、その他の樹脂でもよく、例えば、スチレン系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状オレフィン重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。
【００５２】
導光板を液晶表示装置に適用するにあたり、導光板には、光拡散剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光重合安定剤などの添加剤が添加されていてもよい。
【００５３】
（導光板の成形方法）
導光板３０の成形方法としては、押出成形、キャスト成形、射出成形が挙げられる。導光板の厚さｔは、特に限定されるものではないが、０．３ｍｍ〜１０．０ｍｍであることが好ましく、１．５ｍｍ〜８．０ｍｍであることがさらに好ましく、２．０ｍｍ〜４．０ｍｍであることが特に好ましい。
【００５４】
（凸状部の形成方法）
凸状部３５（凹凸形状）の形成方法として、熱プレス成形法を適用することができる。凸状部３５と対となる形状が施された反対型を版として熱プレス成形を行うことで、導光板３０の側面３３に凸状部３５を形成する。
【００５５】
また、凸状部３５を有する導光板３０の製造方法として、射出成形法を適用してもよい。射出成形法であれば、射出成形型の内壁に、凸状部３５と対となる形状の反対型が施されていることが好適である。また、凸状部３５の形成方法としては、凸状部３５がその表面に施されたレンズフィルムを用意し、その凸状部３５とは反対側の面を、導光板３０の側面へ接着することも好適である。
【００５６】
凸状部３５（凹凸形状）としては、上記のプリズム形状の他、レンチキュラーレンズ形状、台形形状、矩形形状などが挙げられる。
【００５７】
このような本実施形態に係る導光板３０によれば、導光板３０の側面３３に対向して配置された複数のＬＥＤ光源２２からの光を、側面３３から入射し、この側面３３と直交（交差）する出射面３１から面状の光を出射することができる。そして、導光板３０の側面３３から入射する光は、凸状部３５によって屈折し、Ｘ方向に広げられる。これにより導光板３０の端部（側面３３近傍）において明るさが不足する領域を縮小することができる。
【００５８】
また、本実施形態に係る面光源装置２０及びこれを備えた透過型画像表示装置１によれば、導光板３０の入射面となる側面３３に対向し、側面３３の長手方向に離散的に配置された複数のＬＥＤ光源２２を備え、これらのＬＥＤ光源２２からの光を側面３３から入射し、この側面と直交する出射面３１から面状の光を出射することができる。そして、導光板３０の側面３３から入射する光は、凸状部３５によって屈折し、Ｘ方向に広げられる。これにより導光板３０の端部（側面３３近傍）において明るさが不足する領域を縮小することができる。そのため、導光板３０の端部において明るさが不足する領域を、表示画面から見えないように隠蔽するための額縁部分を小さくすることができる。透過型画像表示装置１の表示画面の周縁部である額縁部分のデザインの自由度を高めることができる。
【００５９】
また、本実施形態の導光板３０は、配置間隔Ｐが式（１）、Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）を満たすように、凸状部３５が形成されているので、側面３３の長手方向において導光板３０の位置ずれが生じた場合にあっても、位置ずれの影響を抑えて明るさが不足する領域の拡大を抑制することができる。
【００６０】
本実施形態に係る面光源装置２０によれば、側面３３の長手方向に隣接するＬＥＤ光源２２間において、複数の凸状部３５が配置されているため、ＬＥＤ光源２２と導光板３０との間の位置関係が変化した場合にあっても、位置ずれの影響を抑えて明るさが不足する領域の拡大を抑制することができる。面光源装置２０では、明るさが不足する領域を縮小する効果を安定して実現することができる。
【００６１】
（実施例）
以下、本発明の光学シートの一実施例について説明する。
【００６２】
本発明の実施例に係る光学シート、比較例に係る光学シートを作成し、これらについて評価試験を実施した。実施例１〜７及び比較例１〜３では、透光性樹脂としてスミペックＥ０１１（商品名、住友化学製、ＰＭＭＡ）を使用して光学シート３０（光学シートＡ）を作成した。光学シート３０は、厚さ２ｍｍであり、たて（短辺）４０ｍｍ、よこ（長辺）１００ｍｍの矩形を成している。
【００６３】
光学シート３０の長辺側の側面３３に、厚み方向（Ｚ方向）に延在する複数の凸状部３５を、側面（入射面）３３の長手方向（Ｘ方向）に並べて配置した。実施例１〜７では、凸状部３５（プリズム形状）の頂角θをそれぞれ５５°、９０°とした。実施例１〜７において、凸状部３５（プリズム形状）の配置間隔Ｐを０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．７ｍｍ、１．０ｍｍとした。比較例１〜３において、凸状部３５の配置間隔Ｐを２．０ｍｍ、８．５ｍｍとした。これらの凸状部３５を形成するためのダイヤモンドバイトを準備し、光学シートの入射面３３（長辺側の端面）を切削加工することにより、凸状部３５を形成した。
【００６４】
次に、実施例１〜７、および比較例１〜３の光学シート１０について、評価ユニット１および評価ユニット２を作成した。なお、光学シート１０の背面３２の全面には、白色テープ（ＴＲＵＳＣＯ製ＴＲＴ−５０両面テープ）を密着させた。
【００６５】
評価ユニット１では、５個のＬＥＤ光源２２（１２０°ランバーシアン型；ＮＳＳＷ１２３Ｂ）を光学シート３０の長辺方向に７．５ｍｍ間隔（Ｌ）で配置した。評価ユニット１では、ＬＥＤ光源２２を、光学シート３０の厚さ方向（Ｚ方向）の中央に配置した。ＬＥＤ光源２２を所定の位置に配置した後に、基盤へ配線した。
【００６６】
次に、液晶テレビ（ＴＨ−１９Ｄ２、パナソニック製）を準備し、液晶パネルと各種光学シートを取り除いた後、反射板に評価ユニット１を設置した。このとき、５個のＬＥＤ光源２２のうち、中央のＬＥＤ光源２２（２２Ａ）の法線Ｎが、光学シート１０に対して、入射面３３の長手方向に隣接する凸状部３５，３５間の凹みの底３６に対応するように配置した。そして、ＬＥＤ光源２２に電圧１８Ｖ、電流６０ｍＡを印加して、ＬＥＤ光源２２を点灯させた。
【００６７】
評価ユニット２では、液晶テレビ（ＴＨ−１９Ｄ２、パナソニック製）に予め設置されているＬＥＤ光源２２のうち、中央の５個以外のＬＥＤ光源２２に黒色テープを貼り付けて、ＬＥＤ光源２２の光が外部に漏れないようにした。
【００６８】
次に、上記液晶テレビ（ＴＨ−１９Ｄ２、パナソニック製）に搭載されている液晶パネルと各種光学シートを取り除いた後、反射板に光学シート３０を設置した。このとき、５個のＬＥＤ光源２２のうち、中央のＬＥＤ光源２２（２２Ａ）の法線Ｎが、光学シートＡに対して、入射面３３の長手方向に隣接する凸状部３５，３５間の凹みの底３６に対応するように配置した。そして、液晶テレビに元々備えられている電源ケーブルを１００Ｖコンセントに接続して、ＬＥＤ光源を点灯させた。
【００６９】
そして、光学シート３０の出射面３１全体が映りこむように輝度計を設置した。輝度計は、出射面３１と対向して配置され、出射面３１から輝度計のカメラの先端までの距離を４６０ｍｍとした。
【００７０】
図６は、プリズム形状（凸状部３５）、ＬＥＤ光源２２、輝度値測定点Ｑの位置関係を示す平面図である。図６に示すように、輝度を測定する測定点Ｑを等間隔で設け、ＸＹ座標を用いて測定位置を設定した。光学シートＡの長辺方向をＸ方向とし、短辺方向をＹ方向とし、評価ユニット１については、光源近傍のＸ方向３０ｍｍの範囲で５０点、Ｙ方向２０ｍｍの範囲で５０点、合計２５００点の測定点Ｑを設け、評価ユニット２については、光源近傍のＸ方向３４ｍｍの範囲で５０点、Ｙ方向２０ｍｍの範囲で５０点、合計２５００点の測定点Ｑを設け、各測定点Ｑにおける輝度値を測定した。評価ユニット１，２を設置して、ＬＥＤ光源２２の点灯直後に輝度値を採取した。
【００７１】
この際に、５個のＬＥＤ光源２２のうち中央に位置するＬＥＤ光源２２（２２Ａ）の法線Ｎが、凹凸形状の凹み３６に対応するように配置した場合（基準位置、ずれ量０．０ｍｍ）と、前記基準位置よりＸ方向へ０．５ｍｍ、１．０ｍｍ光学シート３０を移動させた場合とで、それぞれのＬＥＤ光源２２の点灯直後に輝度値を採取した。
【００７２】
採取された輝度値について、合計２５００点の輝度値の平均値を算出した結果を表２に示す。
【００７３】
採取された輝度値について、評価ユニット１については、光源近傍のＸ方向に１８ｍｍの範囲で３０点、Ｙ方向に８ｍｍの範囲で２０点、合計６００点について、また評価ユニット２については、光源近傍のＸ方向に２２ｍｍの範囲で３２点、Ｙ方向に８ｍｍの範囲で２０点、合計６４０点について等高線のグラフを作成し、各ＬＥＤ光源２２近傍領域での輝度プロファイルが同等であるかどうかで、輝度プロファイルの良否判定を官能試験にて評価した。良否判定の評価を表２に示す。官能試験による評価とは、目視による評価である。
【００７４】
官能試験による評価として、各ＬＥＤ光源２２近傍領域における輝度プロファイルの分布が同一である場合には「○：良」の判定を行い、評価に用いた５個のＬＥＤのうち、どれか一つでも輝度プロファイルに違いが見られた場合には、「×：否」の判定を行った。
【表２】
【００７５】
図７及び図８は、実施例２の光学シートの輝度プロファイルを示す図であり、図７は、光学シートが基準位置に配置されている場合を示し、図８は、光学シートが基準位置から１．０ｍｍずれている場合を示している。図７及び図８によれば、ずれが生じた場合でも輝度変化が小さいことが分かる。
【００７６】
図９及び図１０は、比較例２の光学シートの輝度プロファイルを示す図であり、図９は、光学シートが基準位置に配置されている場合を示し、図１０は、光学シートが基準位置から１．０ｍｍずれている場合を示している。図９及び図１０によれば、ずれの前後において、輝度変化が大きいことが分かる。
【００７７】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、点状光源は、光学シートの長辺方向に延在する１つの側面に沿って配列されている構成でもよく、短辺方向に延在する１つの側面に沿って配列されている構成でもよい。また、長辺方向に延在する２つ側面に、点状光源が配列されている構成でもよく、短辺方向に延在する１つの側面に沿って配列されている構成でもよい。なお、点状光源は、隣接する凸状部間に形成された凹部に対応する位置に配置されていることが好ましい。
【００７８】
なお、入射面となる側面の長手方向とは、Ｘ方向に対向する側面３５においては、Ｙ方向であり、Ｙ方向に対向する側面においては、Ｘ方向である。
【００７９】
また、凸状部は、入射面の長手方向に０．０３ｍｍ〜１０．０ｍｍのピッチＰで、等間隔で配置されていることが好ましいが、その他のピッチＰで配置されている構成でもよい。要は、式（１）を満たすように、配置されていればよい。
【００８０】
また、凸状部であるプリズム形状の頂角は、５０°〜１５０°であることが好ましいが、その他の角度でもよい。また、凸状部は、プリズム形状以外の形状を有するものでもよい。
【００８１】
ＬＥＤ光源２２は、白色ＬＥＤでもよく、一つの箇所に複数のＬＥＤを配置して一つの光源単位を構成してもよい。例えば、一つの光源単位として、赤色、緑色、青色の異なる三色のＬＥＤが、近接され並べられて配置されていてもよい。そして、複数のＬＥＤを有する光源単位が、上述した配置方向に従い離散的に配置される。このような場合には、異なるＬＥＤ同士は可能な限り近づけられて配置されていることが好ましい。このようにＬＥＤ光源が複数設けられている場合には、複数のＬＥＤ光源を１ユニットと考えて、この１ユニットの発光領域の端から端までが、Ｗに相当する。
【符号の説明】
【００８２】
１…透過型画像表示装置、１０…透過型画像表示部、２０…面光源装置、２２…ＬＥＤ光源（点状光源）、３０…導光板（光学シート）、３１…出射面、３２…背面（入射面）、３３…側面、３５…凸状部（プリズム形状）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、離散的に配置された複数の点状光源から入射した光を面状に出射可能な光学シート、面光源装置及び透過型画像表示装置に関するものである。
である。
【背景技術】
【０００２】
透過型画像表示装置の一例である直下型画像表示装置として、透過型画像表示部の背面側に光源が配置されたものが広く用いられている。透過型画像表示部としては、例えば液晶セルの両面に直線偏光板が配置された液晶表示パネルが挙げられる。光源としては、直管型の冷陰極線管などのような線状光源が複数本、互いに平行に配置されて用いられている。
【０００３】
かかる直下型画像表示装置としては、光源からの光を均一に分散させて透過型画像表示部を均一に照明できることが望ましく、このため光源と透過型画像表示部との間には、光源側から入射する光を、その向きを変えて反対側の透過型画像表示部側から出射させる機能を有する一枚の光拡散板といった光制御板が配置されて用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
近年、透過型画像表示装置の薄型化が進み、光源が端部側に配置された面光源装置が開発され、従来の光拡散板に代わり、端部から照射された光を画面全体に広げるための導光板が使用され始めている。また、環境対策として水銀（Ｈｇ）を含まず、消費電力が低い光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）の使用が増加している。
【０００５】
そして、導光板には、主に光透過性の高い樹脂が用いられ、導光板の端部に配置されたＬＥＤの光を、導光板内の反射、散乱効果により画面全体に均一に広げることが求められている。
【０００６】
また、ＬＥＤ光源の光を有効に活用し、輝度の均一なエッジライト方式の面状光源として、透光性部材からなる板状部材であり下面に乱反射部が形成され上面を出光面とした導光板を備えるものが知られている（例えば特許文献２参照）。また、エッジライトタイプの導光板として、ＬＥＤ光源からの光を板厚方向に分散させる凹凸形状が入射面に設けられているものが知られている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１９８９１３号公報
【特許文献２】特開２００１−３４２２６３号公報
【特許文献３】特開２００８−１０２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の面光源装置に使用される光制御板では、点状光源からの光を十分に均一なものとすることができず、特に光制御板の端部近傍では、隣接する光源間において明るさが不足する領域が生じるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、点状光源からの光を十分に均一に分散させ、明るさが不足する領域を減少させることが可能な光学シート、面光源装置及び透過型画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、点状光源と光学シートとの位置関係がずれた場合に、明るさが不足する領域が拡大することがある。例えば、点状光源の発熱により、透光性樹脂が加熱されて膨張することで、点状光源と光学シートとの位置関係にずれが生じて、明るさが不足する領域が拡大するおそれがある。そこで、点状光源と光学シートとの間の位置ずれが生じた場合にあっても、明るさが不足する領域の拡大を抑制することが求められている。光学シートに入射した光をレンズ効果で広げるため、レンズに対する入射光の焦点がずれると、光を広げられなくなるおそれがあり、これを改善することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、透光性樹脂から形成された光学シートであって、点状光源から出射された光が入射する入射面となる側面と、当該側面と交差する方向に形成され、面状の光を出射する出射面と、を備え、入射面となる側面には、シートの厚み方向に延在し、入射面の長手方向に並べて配置された複数の凸状部が形成されており、凸状部の前記長手方向における配置間隔Ｐは、次式（１）：
Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）
（ただし、Ｗは、前記点状光源の前記シートの入射面と面する側に存在する発光領域の前記入射面の長手方向の長さである。）を満たす光学シートを提供する。
【００１２】
この構成では、光学シートの側面に対向して配置された点状光源からの光を光学シートの側面から入射し、この側面と交差する方向に形成された出射面から面状の光を出射することができる。また、光学シートの入射面となる側面から入射する光は、光学シートの入射面に設けられシートの厚み方向に延在し入射面の長手方向に並べて配置された凸状部によって、光学シートの入射面の長手方向に、より広い範囲に広げられる。これにより、正面視において、光学シートの入射面側の端部（側面近傍）の明るさが不足する領域を縮小することができる。なお、光学シートの全ての側面が入射面となる構成でもよく、複数の側面のうちの１つの側面のみが入射面となる構成でもよい。
【００１３】
また、配置間隔Ｐが式（１）、Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）を満たすように、凸状部が形成されているので、入射面の長手方向において光学シートの位置ずれが生じた場合にあっても、光学シートは、位置ズレの影響を抑えて明るさが不足する領域の拡大を抑制することができる。
【００１４】
ここで、凸状部は、５０°以上１５０°以下の頂角を有するプリズム形状であることが好適である。これにより、入射面から入射する光を、入射面の長手方向に好適に拡散させることができる。
【００１５】
また、本発明は、上記の光学シートと、光学シートの入射面となる側面と対向し、入射面の長手方向に離散的に配置された複数の点状光源とを備える面光源装置を提供する。
【００１６】
この構成では、上記の光学シートを備えているため、光学シートの側面に対向して配置された点状光源からの光を光学シートの側面から入射し、この側面と交差する方向に形成された出射面から面状の光を出射することができる。また、光学シートの入射面となる側面から入射する光は、光学シートの入射面に設けられシートの厚み方向に延在し入射面の長手方向に並べて配置された凸状部によって、光学シートの入射面の長手方向に、より広い範囲に広げられる。これにより、正面視において、光学シートの入射面側の端部（側面近傍）の明るさが不足する領域を縮小することができる。なお、光学シートの全て側面が入射面となる構成でもよく、複数の側面のうちの１つの側面のみが入射面となる構成でもよい。
【００１７】
また、光学シートの凸状部の配置間隔Ｐが式（１）、Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）を満たすように、凸状部が形成されているので、入射面の長手方向において光学シートの位置ずれが生じた場合にあっても、面光源装置は、点状光源と光学シートとの間の位置ズレの影響を抑えて明るさが不足する領域の拡大を抑制することができる。
【００１８】
また、点状光源は、当該点状光源の法線方向が最大光度となり、光度分布の半値幅が４０°以上８０°以下であるＬＥＤ光源であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、上記の面光源装置と、面光源装置の出射面と対向して配置され、面光源装置から出射された光に照射されて画像を表示する透過型画像表示部とを備える透過型画像表示装置を提供する。
【００２０】
この構成では、上記の面光源装置を備えているため、光学シートの側面に対向して配置された点状光源からの光を光学シートの側面から入射し、この側面と交差する方向に形成された出射面から面状の光を出射することができる。また、光学シートの入射面となる側面から入射する光は、光学シートの入射面に設けられシートの厚み方向に延在し入射面の長手方向に並べて配置された凸状部によって、光学シートの入射面の長手方向に、より広い範囲に広げられる。これにより、正面視において、光学シートの入射面側の端部（側面近傍）の明るさが不足する領域を縮小することができる。なお、光学シートの全て側面が入射面となる構成でもよく、複数の側面のうちの１つの側面のみが入射面となる構成でもよい。このような透過型画像表示装置では、点状光源からの光を、十分に均一に分散させて面状の光とすることが可能であり、その均一に分散された面状の光によって、透過型画像表示部を照明することができる。
【００２１】
また、光学シートの凸状部の配置間隔Ｐが式（１）、Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）を満たすように、凸状部が形成されているので、入射面の長手方向において光学シートの位置ずれが生じた場合にあっても、透過型画像表示装置は、点状光源と光学シートとの間の位置ズレの影響を抑えて明るさが不足する領域の拡大を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、入射面となる側面から入射した点状光源からの光を、入射面となる側面の長手方向に十分に均一に分散させることが可能な光学シート、面光源装置、及び透過型画像表示装置を提供することができる。
【００２３】
また、本発明の光学シート、面光源装置、及び透過型画像表示装置は、点状光源と光学シートとの間の位置ずれが生じた場合にあっても、明るさが不足する領域の拡大を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る透過型画像表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１中の導光板の端部を示す拡大平面図である。
【図３】図２中の導光板の端部及びＬＥＤ光源を示す拡大図である。
【図４】ＬＥＤ光源の出光分布の一例を示すグラフである。
【図５】他の実施形態に係る導光板の端部及びＬＥＤ光源を示す平面図である。
【図６】プリズム形状、ＬＥＤ光源、輝度値測定点の位置関係を示す平面図である。
【図７】実施例２の光学シートが基準位置の場合の輝度プロファイルを示す図である。
【図８】実施例２の光学シートが基準位置から１．０ｍｍずれている場合の輝度プロファイルを示す図である。
【図９】比較例２の光学シートが基準位置の場合の輝度プロファイルを示す図である。
【図１０】比較例２の光学シートが基準位置から１．０ｍｍずれている場合の輝度プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、同一または相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２６】
図１は、本発明に係る透過型画像表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図１は、透過型画像表示装置１を分解して示している。
【００２７】
（透過型画像表示装置）
透過型画像表示装置１は、透過型画像表示部１０と、図１において透過型画像表示部１０の背面側に配置された面光源装置２０とを備えている。以下の説明では、図１に示すように、面光源装置２０と透過型画像表示部１０の配列方向をＺ方向（板厚方向）と称し、Ｚ方向に直交する２方向であって互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向と称す。
【００２８】
透過型画像表示部１０としては、例えば液晶セル１１の両面に直線偏光板１２，１２が配置された液晶表示パネルが挙げられる。この場合、透過型画像表示装置１は液晶表示装置（例えば液晶テレビ）である。液晶セル１１，偏光板１２，１２は、従来の液晶表示装置等の透過型画像表示装置１で用いられているものを用いることができる。液晶セル１１としてはＴＦＴ型、ＳＴＮ型等の公知の液晶セルが例示される。透過型画像表示部１０は、面光源装置２０の出射面３１と対向して配置され、面光源装置２０から出射された光が照射されて画像を表示する。
【００２９】
（面光源装置）
面光源装置２０は、導光板（光学シート）３０と、導光板３０の側面３３と対向して配置されたＬＥＤ光源（点状光源）２２とを備えている。
【００３０】
（光源）
ＬＥＤ光源２２は、面光源装置２０の点状光源として機能するものであり、図２に示すように、導光板３０のＸ方向に延在する側面３３，３３と対向して配置されている。複数のＬＥＤ光源２２は、側面３３の長手方向（Ｘ方向）に沿って、離散的に配置されている。ＬＥＤ光源２２の配置間隔Ｌは、通常５ｍｍ〜１５０ｍｍである。例えばＬＥＤ光源２２の発行領域のＸ方向における長さＷは、３．５ｍｍ程度である。
【００３１】
図２では、ＬＥＤ光源２２パッケージを一点鎖線で示し、ＬＥＤ光源２２の発光領域２２Ｌを実線で示している。発光領域２２Ｌの幅Ｗ（Ｘ方向の長さ）は、ＬＥＤ光源２２のパッケージの幅ＰＷ（Ｘ方向の外形の長さ）より小さい。発光領域とは、発光している領域をいう。図２では、ＬＥＤ光源２２の発光領域２２Ｌの幅方向の中心Ｎが、導光板３０の凸状部３５，３５間の凹みの底３６に一致するように配置されているが、発光領域２２Ｌの幅方向の中心Ｎは、導光板３０の凸状部３５，３５間の凹みの底３６に一致していなくてもよい。
【００３２】
図３は、図２中の導光板の端部及びＬＥＤ光源を示す拡大図である。図３（ａ）は、Ｚ方向から見た場合を示している。図３（ａ）では、Ｚ方向におけるＬＥＤ光源２２と導光板３０の凸状部３５とのギャップＧを図示している。ＬＥＤ光源２２と導光板３０とのギャップＧは、凸状部３０の先端と、ＬＥＤ光源２２の発光領域２２Ｌの導光板３０側の面との距離である。
【００３３】
図３（ｂ）は、ＬＥＤ光源２２をＹ方向（導光板３０側）から示している。図３（ｂ）では、ＬＥＤ光源２２のパッケージの高さ（Ｚ方向の外形の長さ）をＰＨとし、発光領域２２Ｌの高さ（Ｚ方向の長さ）をＨとしている。
【００３４】
ＬＥＤ光源２２の一例について、その寸法を表１に示す。表１では、ＬＥＤ光源２２の
発光領域２２Ｌの幅Ｗ、発光領域２２Ｌの高さＨ、パッケージの幅ＰＷ及びパッケージの高さＰＨのサイズの一例が示されている。
【表１】
【００３５】
表１中、ユニット１は、日亜化学工業製のＬＥＤ光源である。ユニット２は、パナソニック製のテレビに搭載されていたＬＥＤ光源である。ユニット３，４，５の７０２０パッケージ、５０３０パッケージ、４２１５パッケージは、外形サイズに基づく総称である。ＬＥＤ光源を製造するメーカーとしては、例えば、ＳａｍｓｕｎｇＬＥＤ、ＬＧＩｎｎｏｔｅｋ、ＳｅｏｕｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、Ｌｕｍｅｎｓ、ＴｏｙｏｔａＧｏｓｅｉ、ＣｈｉＭｅｉ、Ｌｉｇｈｔｉｎｇ、Ｅｖｅｒｌｉｇｈｔ、Ｌｉｔｅ−ｏｎなどが挙げられる。
【００３６】
ＬＥＤ光源２２の発光領域２２Ｌの幅Ｗは、１．０〜１０．０ｍｍであり、好ましくは２．０〜７．０ｍｍである。ＬＥＤ光源２２の発光領域２２Ｌの高さＨは、０．５〜５．０ｍｍであり、好ましくは１．０〜３．０ｍｍである。発光領域２２Ｌの高さＨは、導光板３０の厚みｔ以下であることが好ましい。Ｚ方向におけるＬＥＤ光源２２の位置は、導光板３０のＺ方向の中心と、発光領域２２ＬのＺ方向の中心とが一致するように配置されていることが好ましい。
【００３７】
ＬＥＤ光源２２と導光板３０とのギャップＧは、０．０〜７．０ｍｍであり、好ましくは０．５〜３．０ｍｍである。
【００３８】
ＬＥＤ光源２２としては、様々な出光分布を有するものが使用可能であるが、ＬＥＤ光源２２の法線方向（Ｙ方向）の光度が最大であり、光度分布の半値幅が４０°以上８０°以下である出光分布を有するものが、好適である。また、ＬＥＤ光源のタイプとしては、具体的に、ランバーシアン型、砲弾型、サイドエミッション型などが挙げられる。
【００３９】
図４は、ＬＥＤ光源の出光分布の一例を示すグラフである。ＬＥＤ光源の法線方向（出射角度φ＝０°）の出射光強度を１．０（基準）として、出射角度φと出射光強度との関係を示している。図４に示す出光分布を有するＬＥＤ光源では、半値幅が６０°程度となっている。なお、その他の出光分布を有するＬＥＤ光源を用いてもよい。
【００４０】
（導光板）
導光板３０は、板厚方向Ｚから見て、長方形を成し、平面視形状のサイズは目的とする透過型画像表示装置１０の画面サイズに適合するように選択されるが、通常２５０ｍｍ×４４０ｍｍ以上、好ましくは１０２０ｍｍ×１８００ｍｍ以下である。導光板３０の平面視形状は、長方形に限らず、正方形としてもよいが、以下では、特に断らない限り、長方形として説明する。
【００４１】
導光板３０は、光を透過させる透光性樹脂から形成され板状を成している。なお、導光板３０は、シート状でもよく、フィルム状でもよい。
【００４２】
導光板３０は、Ｚ方向（板厚方向）に対向する一対の主面（３１，３２）、Ｙ方向に対向する一対の側面３３，３３、及びＹ方向に対向する一対の側面（不図示）を備えている。
【００４３】
Ｚ方向に対向する一対の主面のうち一方の主面（３１）は、面状の光を出射する出射面３１として機能する。出射面３１は、透過型画像表示部１０側に配置され、他方の主面（背面３２）は、透過型画像表示部１０とは反対側に配置される。また、背面３２と対面する位置には、光を反射させる反射シート（反射板）が施工されている。
【００４４】
（凸状部）
ここで、側面３３には、Ｙ方向の外側へ凸である複数の凸状部３５（プリズム形状）が形成されている。凸状部３５は、シートの厚み方向（Ｚ方向）に延在し、複数の凸状部３５は、側面３３の長手方向（Ｘ方向）に複数並べて配置されている。複数の凸状部３５同士は並列している。複数の凸状部３５のＸＹ面に沿う断面形状はほぼ均一である。凸状部３５のＸ方向（入射面の長手方向）における配置間隔Ｐは、次式（１）を満たしている。
Ｐ≦０．３Ｗ…（１）
（ただし、Ｗは、点状光源２２の発光領域のＸ方向の長さである。）
【００４５】
複数の凸状部３５は、Ｘ方向に０．０７ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の間隔Ｐで配置されていることが好ましい。本実施形態では、凸状部３５の配置間隔Ｐ（凹部の底同士の間隔）は、例えば０．４ｍｍである。
【００４６】
また、凸状部３５は、図２に示すように、プリズム形状であることが好ましく、プリズム形状の頂点の角度（頂角）θは、５０°以上１５０°以下であることが好ましく、１１０°以上１４０°以下であることがより好ましい。本実施形態では、プリズム形状の頂角θは、例えば９０°である。複数のプリズム形状は、ＬＥＤ光源２２からの光を、側面３３の長手方向（Ｘ方向）に拡散させる機能を有する。
【００４７】
凸状部３５，３５間に、平坦面が形成されている導光板３０でもよい。図５は、凸状部３５，３５間に平端面３７が形成されている導光板３０の側面３３を示している。このように平坦面３７を有する場合には、凸状部３５の配置間隔Ｐは、図５に示すように、凸状部３５のＸ方向の幅ｗａと平坦面３７のＸ方向の幅ｗｂとする。
【００４８】
（導光板の構成材料）
導光板３０は、透光性樹脂から形成されている。透光性樹脂は、光を透過させる樹脂である。透光性樹脂の屈折率は通常、１．４９〜１．５９である。導光板３０に使用される透光性樹脂としては、メタクリル樹脂が主として用いられる。
【００４９】
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単量体が挙げられ、具体的にはメタクリル酸メチルを５０質量％以上含む単量体を重合させて得られる重合体であってもよいし、メタクリル酸メチルを単独で重合させて得られるポリメタル酸メチルであってもよいし、メタクリル酸メチル５０質量％以上及びこれと共重合可能な単量体５０質量％以下との共重合体であってもよい。
【００５０】
メタクリル酸メチルと共重合可能な単量体としては、例えばメタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ボルニル、メタクリル酸アダマンチル、メタクリル酸シクロペンタンジエニルなどメタクリル酸エステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ボルニル、アクリル酸アダマンチル、アクリル酸シクロペンタジエニルなどのアクリル酸エステル類、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などの不飽和カルボン酸およびその酸無水物、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシポロピル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸、アクリル酸モノグリセロール、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸モノグリセロールなどのヒドロキシル基含有単量体、アクリルアミド、メタクルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミド、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどの窒素含有単量体、アリルグリシジルエーテル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルなどエポキシ基含有単量体、スチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン系単量体などが挙げられる。
【００５１】
なお、透光性樹脂は上記のものに限定されず、その他の樹脂でもよく、例えば、スチレン系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状オレフィン重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。
【００５２】
導光板を液晶表示装置に適用するにあたり、導光板には、光拡散剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光重合安定剤などの添加剤が添加されていてもよい。
【００５３】
（導光板の成形方法）
導光板３０の成形方法としては、押出成形、キャスト成形、射出成形が挙げられる。導光板の厚さｔは、特に限定されるものではないが、０．３ｍｍ〜１０．０ｍｍであることが好ましく、１．５ｍｍ〜８．０ｍｍであることがさらに好ましく、２．０ｍｍ〜４．０ｍｍであることが特に好ましい。
【００５４】
（凸状部の形成方法）
凸状部３５（凹凸形状）の形成方法として、熱プレス成形法を適用することができる。凸状部３５と対となる形状が施された反対型を版として熱プレス成形を行うことで、導光板３０の側面３３に凸状部３５を形成する。
【００５５】
また、凸状部３５を有する導光板３０の製造方法として、射出成形法を適用してもよい。射出成形法であれば、射出成形型の内壁に、凸状部３５と対となる形状の反対型が施されていることが好適である。また、凸状部３５の形成方法としては、凸状部３５がその表面に施されたレンズフィルムを用意し、その凸状部３５とは反対側の面を、導光板３０の側面へ接着することも好適である。
【００５６】
凸状部３５（凹凸形状）としては、上記のプリズム形状の他、レンチキュラーレンズ形状、台形形状、矩形形状などが挙げられる。
【００５７】
このような本実施形態に係る導光板３０によれば、導光板３０の側面３３に対向して配置された複数のＬＥＤ光源２２からの光を、側面３３から入射し、この側面３３と直交（交差）する出射面３１から面状の光を出射することができる。そして、導光板３０の側面３３から入射する光は、凸状部３５によって屈折し、Ｘ方向に広げられる。これにより導光板３０の端部（側面３３近傍）において明るさが不足する領域を縮小することができる。
【００５８】
また、本実施形態に係る面光源装置２０及びこれを備えた透過型画像表示装置１によれば、導光板３０の入射面となる側面３３に対向し、側面３３の長手方向に離散的に配置された複数のＬＥＤ光源２２を備え、これらのＬＥＤ光源２２からの光を側面３３から入射し、この側面と直交する出射面３１から面状の光を出射することができる。そして、導光板３０の側面３３から入射する光は、凸状部３５によって屈折し、Ｘ方向に広げられる。これにより導光板３０の端部（側面３３近傍）において明るさが不足する領域を縮小することができる。そのため、導光板３０の端部において明るさが不足する領域を、表示画面から見えないように隠蔽するための額縁部分を小さくすることができる。透過型画像表示装置１の表示画面の周縁部である額縁部分のデザインの自由度を高めることができる。
【００５９】
また、本実施形態の導光板３０は、配置間隔Ｐが式（１）、Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）を満たすように、凸状部３５が形成されているので、側面３３の長手方向において導光板３０の位置ずれが生じた場合にあっても、位置ずれの影響を抑えて明るさが不足する領域の拡大を抑制することができる。
【００６０】
本実施形態に係る面光源装置２０によれば、側面３３の長手方向に隣接するＬＥＤ光源２２間において、複数の凸状部３５が配置されているため、ＬＥＤ光源２２と導光板３０との間の位置関係が変化した場合にあっても、位置ずれの影響を抑えて明るさが不足する領域の拡大を抑制することができる。面光源装置２０では、明るさが不足する領域を縮小する効果を安定して実現することができる。
【００６１】
（実施例）
以下、本発明の光学シートの一実施例について説明する。
【００６２】
本発明の実施例に係る光学シート、比較例に係る光学シートを作成し、これらについて評価試験を実施した。実施例１〜７及び比較例１〜３では、透光性樹脂としてスミペックＥ０１１（商品名、住友化学製、ＰＭＭＡ）を使用して光学シート３０（光学シートＡ）を作成した。光学シート３０は、厚さ２ｍｍであり、たて（短辺）４０ｍｍ、よこ（長辺）１００ｍｍの矩形を成している。
【００６３】
光学シート３０の長辺側の側面３３に、厚み方向（Ｚ方向）に延在する複数の凸状部３５を、側面（入射面）３３の長手方向（Ｘ方向）に並べて配置した。実施例１〜７では、凸状部３５（プリズム形状）の頂角θをそれぞれ５５°、９０°とした。実施例１〜７において、凸状部３５（プリズム形状）の配置間隔Ｐを０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．７ｍｍ、１．０ｍｍとした。比較例１〜３において、凸状部３５の配置間隔Ｐを２．０ｍｍ、８．５ｍｍとした。これらの凸状部３５を形成するためのダイヤモンドバイトを準備し、光学シートの入射面３３（長辺側の端面）を切削加工することにより、凸状部３５を形成した。
【００６４】
次に、実施例１〜７、および比較例１〜３の光学シート１０について、評価ユニット１および評価ユニット２を作成した。なお、光学シート１０の背面３２の全面には、白色テープ（ＴＲＵＳＣＯ製ＴＲＴ−５０両面テープ）を密着させた。
【００６５】
評価ユニット１では、５個のＬＥＤ光源２２（１２０°ランバーシアン型；ＮＳＳＷ１２３Ｂ）を光学シート３０の長辺方向に７．５ｍｍ間隔（Ｌ）で配置した。評価ユニット１では、ＬＥＤ光源２２を、光学シート３０の厚さ方向（Ｚ方向）の中央に配置した。ＬＥＤ光源２２を所定の位置に配置した後に、基盤へ配線した。
【００６６】
次に、液晶テレビ（ＴＨ−１９Ｄ２、パナソニック製）を準備し、液晶パネルと各種光学シートを取り除いた後、反射板に評価ユニット１を設置した。このとき、５個のＬＥＤ光源２２のうち、中央のＬＥＤ光源２２（２２Ａ）の法線Ｎが、光学シート１０に対して、入射面３３の長手方向に隣接する凸状部３５，３５間の凹みの底３６に対応するように配置した。そして、ＬＥＤ光源２２に電圧１８Ｖ、電流６０ｍＡを印加して、ＬＥＤ光源２２を点灯させた。
【００６７】
評価ユニット２では、液晶テレビ（ＴＨ−１９Ｄ２、パナソニック製）に予め設置されているＬＥＤ光源２２のうち、中央の５個以外のＬＥＤ光源２２に黒色テープを貼り付けて、ＬＥＤ光源２２の光が外部に漏れないようにした。
【００６８】
次に、上記液晶テレビ（ＴＨ−１９Ｄ２、パナソニック製）に搭載されている液晶パネルと各種光学シートを取り除いた後、反射板に光学シート３０を設置した。このとき、５個のＬＥＤ光源２２のうち、中央のＬＥＤ光源２２（２２Ａ）の法線Ｎが、光学シートＡに対して、入射面３３の長手方向に隣接する凸状部３５，３５間の凹みの底３６に対応するように配置した。そして、液晶テレビに元々備えられている電源ケーブルを１００Ｖコンセントに接続して、ＬＥＤ光源を点灯させた。
【００６９】
そして、光学シート３０の出射面３１全体が映りこむように輝度計を設置した。輝度計は、出射面３１と対向して配置され、出射面３１から輝度計のカメラの先端までの距離を４６０ｍｍとした。
【００７０】
図６は、プリズム形状（凸状部３５）、ＬＥＤ光源２２、輝度値測定点Ｑの位置関係を示す平面図である。図６に示すように、輝度を測定する測定点Ｑを等間隔で設け、ＸＹ座標を用いて測定位置を設定した。光学シートＡの長辺方向をＸ方向とし、短辺方向をＹ方向とし、評価ユニット１については、光源近傍のＸ方向３０ｍｍの範囲で５０点、Ｙ方向２０ｍｍの範囲で５０点、合計２５００点の測定点Ｑを設け、評価ユニット２については、光源近傍のＸ方向３４ｍｍの範囲で５０点、Ｙ方向２０ｍｍの範囲で５０点、合計２５００点の測定点Ｑを設け、各測定点Ｑにおける輝度値を測定した。評価ユニット１，２を設置して、ＬＥＤ光源２２の点灯直後に輝度値を採取した。
【００７１】
この際に、５個のＬＥＤ光源２２のうち中央に位置するＬＥＤ光源２２（２２Ａ）の法線Ｎが、凹凸形状の凹み３６に対応するように配置した場合（基準位置、ずれ量０．０ｍｍ）と、前記基準位置よりＸ方向へ０．５ｍｍ、１．０ｍｍ光学シート３０を移動させた場合とで、それぞれのＬＥＤ光源２２の点灯直後に輝度値を採取した。
【００７２】
採取された輝度値について、合計２５００点の輝度値の平均値を算出した結果を表２に示す。
【００７３】
採取された輝度値について、評価ユニット１については、光源近傍のＸ方向に１８ｍｍの範囲で３０点、Ｙ方向に８ｍｍの範囲で２０点、合計６００点について、また評価ユニット２については、光源近傍のＸ方向に２２ｍｍの範囲で３２点、Ｙ方向に８ｍｍの範囲で２０点、合計６４０点について等高線のグラフを作成し、各ＬＥＤ光源２２近傍領域での輝度プロファイルが同等であるかどうかで、輝度プロファイルの良否判定を官能試験にて評価した。良否判定の評価を表２に示す。官能試験による評価とは、目視による評価である。
【００７４】
官能試験による評価として、各ＬＥＤ光源２２近傍領域における輝度プロファイルの分布が同一である場合には「○：良」の判定を行い、評価に用いた５個のＬＥＤのうち、どれか一つでも輝度プロファイルに違いが見られた場合には、「×：否」の判定を行った。
【表２】
【００７５】
図７及び図８は、実施例２の光学シートの輝度プロファイルを示す図であり、図７は、光学シートが基準位置に配置されている場合を示し、図８は、光学シートが基準位置から１．０ｍｍずれている場合を示している。図７及び図８によれば、ずれが生じた場合でも輝度変化が小さいことが分かる。
【００７６】
図９及び図１０は、比較例２の光学シートの輝度プロファイルを示す図であり、図９は、光学シートが基準位置に配置されている場合を示し、図１０は、光学シートが基準位置から１．０ｍｍずれている場合を示している。図９及び図１０によれば、ずれの前後において、輝度変化が大きいことが分かる。
【００７７】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、点状光源は、光学シートの長辺方向に延在する１つの側面に沿って配列されている構成でもよく、短辺方向に延在する１つの側面に沿って配列されている構成でもよい。また、長辺方向に延在する２つ側面に、点状光源が配列されている構成でもよく、短辺方向に延在する１つの側面に沿って配列されている構成でもよい。なお、点状光源は、隣接する凸状部間に形成された凹部に対応する位置に配置されていることが好ましい。
【００７８】
なお、入射面となる側面の長手方向とは、Ｘ方向に対向する側面３５においては、Ｙ方向であり、Ｙ方向に対向する側面においては、Ｘ方向である。
【００７９】
また、凸状部は、入射面の長手方向に０．０３ｍｍ〜１０．０ｍｍのピッチＰで、等間隔で配置されていることが好ましいが、その他のピッチＰで配置されている構成でもよい。要は、式（１）を満たすように、配置されていればよい。
【００８０】
また、凸状部であるプリズム形状の頂角は、５０°〜１５０°であることが好ましいが、その他の角度でもよい。また、凸状部は、プリズム形状以外の形状を有するものでもよい。
【００８１】
ＬＥＤ光源２２は、白色ＬＥＤでもよく、一つの箇所に複数のＬＥＤを配置して一つの光源単位を構成してもよい。例えば、一つの光源単位として、赤色、緑色、青色の異なる三色のＬＥＤが、近接され並べられて配置されていてもよい。そして、複数のＬＥＤを有する光源単位が、上述した配置方向に従い離散的に配置される。このような場合には、異なるＬＥＤ同士は可能な限り近づけられて配置されていることが好ましい。このようにＬＥＤ光源が複数設けられている場合には、複数のＬＥＤ光源を１ユニットと考えて、この１ユニットの発光領域の端から端までが、Ｗに相当する。
【符号の説明】
【００８２】
１…透過型画像表示装置、１０…透過型画像表示部、２０…面光源装置、２２…ＬＥＤ光源（点状光源）、３０…導光板（光学シート）、３１…出射面、３２…背面（入射面）、３３…側面、３５…凸状部（プリズム形状）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性樹脂から形成された光学シートであって、
点状光源から出射された光が入射する入射面となる側面と、
前記側面と交差する方向に形成され、面状の光を出射する出射面と、を備え、
前記入射面となる側面には、シートの厚み方向に延在し、前記入射面の長手方向に並べて配置された複数の凸状部が形成されており、
前記凸状部の前記長手方向における配置間隔Ｐは、次式（１）：
Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）
（ただし、Ｗは、前記点状光源の前記シートの入射面と面する側に存在する発光領域の前記入射面の長手方向の長さである。）
を満たす光学シート。
【請求項２】
前記凸状部は、５０°以上１５０°以下の頂角を有するプリズム形状である請求項１記載の光学シート。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学シートと、
前記光学シートの入射面となる側面と対向し、前記入射面の長手方向に離散的に配置された複数の点状光源とを備える面光源装置。
【請求項４】
前記点状光源は、当該点状光源の法線方向が最大光度となり、光度分布の半値幅が４０°以上８０°以下であるＬＥＤ光源である請求項３記載の面光源装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の面光源装置と、
前記面光源装置の出射面と対向して配置され、前記面光源装置から出射された光に照射されて画像を表示する透過型画像表示部とを備える透過型画像表示装置。
【請求項１】
透光性樹脂から形成された光学シートであって、
点状光源から出射された光が入射する入射面となる側面と、
前記側面と交差する方向に形成され、面状の光を出射する出射面と、を備え、
前記入射面となる側面には、シートの厚み方向に延在し、前記入射面の長手方向に並べて配置された複数の凸状部が形成されており、
前記凸状部の前記長手方向における配置間隔Ｐは、次式（１）：
Ｐ≦０．３４Ｗ…（１）
（ただし、Ｗは、前記点状光源の前記シートの入射面と面する側に存在する発光領域の前記入射面の長手方向の長さである。）
を満たす光学シート。
【請求項２】
前記凸状部は、５０°以上１５０°以下の頂角を有するプリズム形状である請求項１記載の光学シート。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学シートと、
前記光学シートの入射面となる側面と対向し、前記入射面の長手方向に離散的に配置された複数の点状光源とを備える面光源装置。
【請求項４】
前記点状光源は、当該点状光源の法線方向が最大光度となり、光度分布の半値幅が４０°以上８０°以下であるＬＥＤ光源である請求項３記載の面光源装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の面光源装置と、
前記面光源装置の出射面と対向して配置され、前記面光源装置から出射された光に照射されて画像を表示する透過型画像表示部とを備える透過型画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１００９４（Ｐ２０１３−１１００９４Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５６７８２（Ｐ２０１２−１５６７８２）
【出願日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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