導光体および面光源装置
【課題】エッジライト方式の面光源装置においてローカルディミングの適用を容易にする導光体を提供する。
【解決手段】光入射端面３１と光入射端面に略直交し互いに反対側に位置する光出射面３３及び裏面３４とを有する、エッジライト方式面光源装置用の導光体。光出射面３３及び裏面３４の少なくとも一方の面に、レンズ列３３’を並列形成したレンズ列形成面からなる指向性光出射機能部が付与されている。レンズ列３３’は、光入射端面３１と略直交する方向に延在し、光入射端面３１と平行な断面が凸曲線の形状または凸曲線の両端に直線を組み合わせた形状を持ち、レンズ列３３’のピッチをＰとし高さをｈとした時に、０．４×Ｐ≦ｈの関係式が満たされる。
【解決手段】光入射端面３１と光入射端面に略直交し互いに反対側に位置する光出射面３３及び裏面３４とを有する、エッジライト方式面光源装置用の導光体。光出射面３３及び裏面３４の少なくとも一方の面に、レンズ列３３’を並列形成したレンズ列形成面からなる指向性光出射機能部が付与されている。レンズ列３３’は、光入射端面３１と略直交する方向に延在し、光入射端面３１と平行な断面が凸曲線の形状または凸曲線の両端に直線を組み合わせた形状を持ち、レンズ列３３’のピッチをＰとし高さをｈとした時に、０．４×Ｐ≦ｈの関係式が満たされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モニター、テレビ等において表示部として使用される液晶表示装置等を構成するエッジライト方式の面光源装置およびそれに使用される導光体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラー液晶表示装置は、携帯型ノートパソコン、パソコン等のモニターとして、あるいは液晶テレビ等の表示部として、種々の分野で広く使用されている。また、情報処理量の増大化、ニーズの多様化、マルチメディア対応等に伴って、液晶表示装置の大画面化、高精細化が盛んに進められている。
【０００３】
液晶表示装置は、基本的にバックライト部（面光源装置）と液晶表示素子部とから構成されている。バックライト部としては、液晶表示素子部の直下に光源を配置した直下方式のものや導光体の側端面に対向するように光源（一次光源）を配置したエッジライト方式のものがある。
【０００４】
バックライトに用いられる一次光源としては、ＬＥＤ光源、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等のような点状光源や蛍光ランプや冷陰極管などの線状光源などがあるが、近年ＬＥＤ光源が主流となってきている。ＬＥＤ光源は、小型かつ低消費電力で水銀・不活性ガスを使用しないなど、省エネルギーで廃棄物が少ない地球環境に配慮した理想的な光源である。
【０００５】
近年、液晶表示装置において、表示画像に応じて領域ごとに出射光量を制御することで、画像のコントラストを拡大するローカルディミング（局所輝度制御）が提案されている。これによれば、コントラストの高い画像表示が可能になる。ＬＥＤを一次光源として用いたバックライトは、ＬＥＤの発光を個別に制御することが容易であるので、ローカルディミングの実現に有利である。すなわち、複数のＬＥＤのそれぞれの発光を、当該ＬＥＤが面発光に寄与する領域に応じて制御し、それと連動して画像処理を行うことで、画像コントラストを拡大することができる。
【０００６】
ローカルディミングでは、表示画面をいくつかのエリアに分割し、それぞれのエリアの輝度に対応する発光光量をコントロールするため、従来は、ＬＥＤを液晶表示素子部の直下に配置した直下方式が一般的であった。しかし、直下方式では背面全体にＬＥＤを敷き詰めるため、搭載するＬＥＤの数が多くなり、コストおよび消費電力ともにアップしてしまう。また、光源を背面に配置するためバックライト部ひいては液晶表示装置の厚さが厚くなってしまう。
【０００７】
そこで、特開２０１０−１９２４３３号公報（特許文献１）及び特開２０１１−１４４７４号公報（特許文献２）に記載されているように、一次光源と導光体との組を複数使用することで直下方式の欠点を改良した、ローカルディミングの適用が可能なエッジライト方式のバックライト部が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１９２４３３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の方式では、複数の導光体を使用するので、組立工程を含む製造工程が複雑になると同時に、導光体同士の接合部において光学的な不良が発生しやすい、という技術的課題があった。
【００１０】
そこで本発明の１つの目的は、ＬＥＤの数が少なくてすみ厚さを薄くできるエッジライト方式の面光源装置においてローカルディミングの適用を容易にする導光体を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、このような導光体を用いたエッジライト方式の面光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明によれば、上記目的のいずれかを達成するものとして、
光入射端面と、該光入射端面に略直交し且つ互いに反対側に位置する光出射面及び裏面とを有する、エッジライト方式面光源装置用の導光体であって、
前記光出射面及び裏面の少なくとも一方の面に、レンズ列を並列形成したレンズ列形成面からなる指向性光出射機能部が付与されており、
前記レンズ列は、前記光入射端面と略直交する方向に延在し、前記光入射端面と平行な断面が凸曲線の形状または凸曲線の両端に直線を組み合わせた全体として凸の形状を持ち、
前記レンズ列のピッチをＰとし高さをｈとしたときに、
０．４×Ｐ≦ｈ
の関係式が満たされることを特徴とする導光体、
が提供される。
【００１３】
また、本発明によれば、上記目的のいずれかを達成するものとして、
一次光源と、該一次光源から発せられる光が入射する光入射端面および入射し導光された光を出射する光出射面を有する導光体とを有しており、前記一次光源は前記光入射端面に隣接して配置されているエッジライト方式面光源装置であって、
前記導光体は上記の導光体からなり、
前記一次光源はＬＥＤからなり、該ＬＥＤが１つのみ点灯されたとき、前記光入射端面の前記点灯されたＬＥＤと対向する位置から前記光入射端面に垂直の方向に１５０ｍｍ離れた場所での、前記光出射面の照度分布の半値全幅が５０ｍｍより小さいことを特徴とするエッジライト方式面光源装置、
が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ローカルディミングの適用が容易なエッジライト方式の面光源装置及びそれに使用される導光体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による面光源装置の実施形態を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明による導光体の実施形態を示す模式的斜視図である。
【図３】本発明による導光体のレンズ列の断面形状を示す図である。
【図４】本発明による導光体のレンズ列の断面形状を示す図である。
【図５】本発明による導光体のレンズ列の断面形状を示す図である。
【図６】比較例１のシミュレーション結果を表す図である。
【図７】実施例１のシミュレーション結果を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明によるエッジライト方式の面光源装置の一つの実施形態を示す模式的斜視図である。また、図２は、本実施形態のエッジライト方式面光源装置用導光体において使用される導光体（すなわち、本発明によるエッジライト方式面光源装置用導光体の一実施形態）を示す模式的斜視図である。
【００１８】
図１及び図２に示されているように、本実施形態の面光源装置は、少なくとも一つの側端面を光入射端面３１とし、これと略直交する一つの主面を光出射面３３とする導光体３と、この導光体３の光入射端面３１に対向するように隣接して配置された一次光源１と、導光体３の光出射面３３上に配置された光拡散素子６、光偏向素子４および光拡散素子７と、導光体３の光出射面３３の反対側の主面である裏面３４に対向するように隣接して配置された光反射素子５とから構成される。
【００１９】
一次光源１としては、ＬＥＤ光源（以下、単にＬＥＤとも云う）を用いたものが適しており、複数のＬＥＤ光源を図１及び図２に示されるようにＸ方向に沿って適宜の間隔にて配列したものとすることができる。尚、一次光源１は、図１及び図２に示される光入射端面３１だけでなく、該光入射端面３１と反対側の反対端面にも配置することができる。
【００２０】
導光体３は、ＸＹ面と平行に配置されており、全体として矩形板状をなしている。導光体３は４つの側端面を有しており、そのうちＸＺ面と平行な１対の側端面のうち、少なくとも一つの側端面を光入射端面３１とする。光入射端面３１は一次光源１と対向して配置されており、一次光源１から発せられた光は光入射端面３１に入射し導光体３内へと導入される。
【００２１】
導光体３の光入射端面３１に略直交した２つの主面は、それぞれＸＹ面と略平行に位置しており、いずれか一方の面（図では上面）が光出射面３３となる。この光出射面３３及びそれと反対側に位置する裏面３４のうち一方の面（図では裏面３４）に、多数のドットを形成したドット形成面または粗面からなる第一の指向性光出射機能部を設ける。このような第一の指向性光出射機能部としては、公知の構造のものを使用することができる。第一の指向性光出射機能部を付与することによって、主として光入射端面３１および光出射面３３の双方に直交する面（ＹＺ面）内の出射光分布において指向性のある光を光出射面３３から出射させる。
【００２２】
また、図２に示すように、光出射面３３及びそれと反対側に位置する裏面３４のうちのもう一方の面（図では光出射面３３）に多数のレンズ列３３’を並列形成したレンズ列形成面からなる第二の指向性光出射機能部が設けられている。レンズ列３３’は、光入射端面３１と略直交するＹ方向に延在し、光入射端面３１と平行な断面の形状が凸曲線の形状を持つか、または凸曲線の両端に直線を組み合わせた全体として凸の形状を持つ。ここで「全体して凸の形状」とは、如何なる部分においても凹形状が存在しない凸の形状を指すものとする。凸曲線の形状は全体として凸である。凸曲線としては、円弧または楕円弧が例示される。レンズ列３３’の断面形状において、両端に直線部分を設けることで、レンズ列同士が接する部分同士のなす角度を大きくすることができ、賦型がより容易になる。第二の指向性光出射機能部を付与することによって、光入射端面３１に入射した光を導光体３中を主としてＹ方向に導光させながら、主として光入射端面３１に平行な面（ＸＺ面）内の出射光分布において指向性のある光を光出射面３３から出射させ、ＸＺ面内方向への広がりが制御された光を光出射面３３から出射させる。すなわち、第二の指向性光出射機能部を付与することによって、第一の指向性光出射機能部のみを付与した場合に比べても、第一の光入射端面３１に直交するＹ方向に関する光の直進性が一層高められる。
【００２３】
ここで、第二の指向性光出射機能部を付与したとしても、レンズ列３３’に十分な高さがないと光の直進性は不十分なものとなる。レンズ列３３’のピッチをＰとし、レンズ列３３’の高さをｈとしたときに
０．４×Ｐ≦ｈ
の関係式が満たされれば、光の直進性は十分なものとなる。この光の直進性は、たとえば、次のようにして評価することができる。すなわち、一次光源１を構成する複数のＬＥＤのうちの１つのみを点灯したときの、光入射端面３１の一次光源と対向する位置から光入射端面３１に垂直の方向に１５０ｍｍ離れた場所での、光出射面３３の照度分布の半値全幅により、評価することができる。この照度分布の半値全幅がたとえば５０ｍｍより小さくなることで、直進性が高いものと判定することができる。上記関係式が満たされることで、容易に上記の照度半値全幅を５０ｍｍより小さなものとすることができる。レンズ列３３’の高さｈの下限値は、０．５×Ｐ以上が好ましく、０．６×Ｐ以上がより好ましく、０．７×Ｐ以上が特に好ましい。
【００２４】
ローカルディミングは、ＬＥＤの発光量を個々に制御することでコントラストを高める方法である。たとえば、暗い映像の場合、その暗い特定の場所（エリア）のみ、バックライトを暗く点灯させ、これによりコントラスト比を大きくする。本発明においては、光が直進することで、暗いエリアは隣接する明るいエリアからの漏光の影響を減少することができる。特許文献１，２の技術は、複数の導光体を用いることで隣のエリアからの光を減少させているが、本発明では導光体内を進む光の直進性を向上させることで隣のエリアからの光を減少させることができる。
【００２５】
また、レンズ列３３’の高さｈの上限値は、特に制限されないが、２×Ｐ以下であること、すなわち、
ｈ≦２×Ｐ
の関係式を満たすことが好ましい。
【００２６】
レンズ列３３’の高さｈの上限値が２×Ｐ以下である場合に、レンズ列３３’を製造しやすい傾向にある。レンズ列３３’の高さｈの上限値は、１．８×Ｐ以下がより好ましく、１．５×Ｐ以下が特に好ましい。
【００２７】
以上ここまでは、光出射面３３及びそれと反対側に位置する裏面３４のいずれか一方がレンズ列形成面となっている場合について述べてきたが、光出射面３３及び裏面３４の両方の面にレンズ列を形成することにより、更に光の直進性を高めることも可能である。
【００２８】
導光体３としては、図１に示したような大略平行平板状（即ちＹＺ断面形状が長方形）のものに限定されるものではなく、少なくとも光入射端面に隣接する部分において光入射端面から離れるに従い次第に厚みが減少するくさび形状のもの、或いは、船型状等の種々のＸＺ断面形状を持つものが使用できる。くさび形状や船型状等の形状は、導光体から光の出射を促す機能があるため、これらの形状を用いた場合は必ずしもドットや粗面などの第一の指向性光出射機能部を設ける必要はない。
【００２９】
本発明の導光体３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３の指向性光出射機能部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。
【００３０】
光偏向素子４は、主表面のうち導光体３の光出射面３３に近い面を入光面とし他方の面を出光面とする。出光面には多数のプリズム列が並列に配列されている。プリズム列の断面形状としては、頂角を９０度とした直角二等辺三角形状のものなどがあるが、略三角形状であれば一部あるいは全部に曲線部分を取り入れてもよい。また、光偏向素子４は、出光面にプリズム列を設ける代わりに入光面に多数のプリズム列が並列に配列されていてもよい。この場合はプリズム列の断面形状が頂角６５．４度の二等辺三角形のものが好ましく用いられる。
【００３１】
なお、プリズム列の配列ピッチＰは、特に制限されないが、１０〜１００μｍ程度が好ましい。
【００３２】
光反射素子５は導光体３の光出射面３３と反対の側の裏面３４に対向して配置される。光反射素子５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５として、反射シートに代えて、導光体３の裏面３４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。これにより導光体３より漏れた光を再度導光体内に戻してやることが出来、一次光源から発せられる光量を有効に利用することができる。
【００３３】
光拡散素子６は導光体３と光偏向素子４との間に配置される。光拡散素子６としては、ヘイズ値９０％前後のものが好ましく用いられる。一方、光偏向素子４の出射面側に配置される光拡散素子７としては、ヘイズ値が３０〜７０％のものが好ましく用いられる。なお、光拡散素子７は省略しても良い。
【００３４】
以上のような面光源装置の発光面上に、液晶表示素子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を通して観察者により観察される。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例及び比較例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００３６】
実施例及び比較例においては、光学シミュレーションソフトＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ７．１（米国Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社製）を用いて本発明の効果を確認した。
【００３７】
［シミュレーションモデル］
導光体の大きさ：２００［Ｘ方向］×３１５［Ｙ方向］×３［Ｚ方向］（ｍｍ）
導光体の材質：ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）
導光体の指向性光出射機能部：
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 実施例及び比較例に別途記載
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 実施例及び比較例に別途記載
一次光源の種類及び発光面の大きさ：３×２（ｍｍ）のＬＥＤ光源
一次光源の配光分布：ランバーシャン
一次光源の全光束：７Ｌｕｍｅｎ
一次光源の位置：導光体の光入射端面の中心に一次光源の中心を合わせ、導光体の光入射端面から５０μｍ離して配置
光反射素子：反射率９８％の正反射のものを使用。
【００３８】
［面光源装置の照度分布の半値全幅の求め方］
導光体の光出射面側直上に評価面を設定し、照度分布を求めた。点灯されたＬＥＤと対向する位置から導光体の光入射端面に垂直の方向に１５０ｍｍ離れた光出射面の中心を通り光入射端面に平行な面において、照度をシミュレーションにより求め、ピーク照度の半分以上の値となる領域の長さを半値全幅とした。
【００３９】
［実施例及び比較例における導光体の第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面）の形状及び配置］
以下、各断面形状について記載する。
【００４０】
実施例１：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧（図３参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４１】
実施例２：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
半径ｒ＝１５０．３６μｍの円において、高さｈ＝１４０μｍの円弧（図３参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４２】
実施例３：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
ａ＝１５０μｍ、ｂ＝１４０μｍの楕円において、高さｈ＝１４０μｍの楕円弧
（図４参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４３】
実施例４：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
ａ＝１５０μｍ、ｂ＝３００μｍの楕円において、高さｈ＝３００μｍの楕円弧
（図４参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４４】
実施例５：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 裏面側
半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧（図３参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 光出射面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４５】
実施例６：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
ａ＝１３８．９９μｍ、ｂ＝１６５．９４μｍの楕円において、高さｈ＝１４０
μｍの楕円弧で、レンズ列の両側を楕円に正接する直線としたもの（図５参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４６】
実施例７：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１５μｍの円において、高さｈ＝１５μｍの円弧
配列ピッチは３０μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率２０％で配置
【００４７】
実施例８：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝４５μｍの円において、高さｈ＝４５μｍの円弧
配列ピッチは９０μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径７５０μｍ、深さ１０５μｍのドットを、ドット占有率２０％で配置
【００４８】
実施例９：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１９μｍの円において、高さｈ＝１９μｍの円弧
配列ピッチは３８μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率２０％で配置
【００４９】
実施例１０：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝３０μｍの円において、高さｈ＝３０μｍの円弧
配列ピッチは６０μｍ
裏面側−半径ｒ＝３０μｍの円において、高さｈ＝３０μｍの円弧
配列ピッチは６０μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率２０％で配置
【００５０】
実施例１１：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１５μｍの円において、高さｈ＝１５μｍの円弧
配列ピッチは３０μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００５１】
実施例１２：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） なし
くさび形状
光入射端面での導光体の厚み−３ｍｍ（Ｚ方向）
光入射端面と反対側の端面での導光体の厚み−１．４２９ｍｍ（Ｚ方向）
【００５２】
実施例１３：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） なし
くさび形状
光入射端面での導光体の厚み−３ｍｍ（Ｚ方向）
光入射端面と反対側の端面での導光体の厚み−０．９０６ｍｍ（Ｚ方向）
【００５３】
実施例１４：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） なし
くさび形状
光入射端面での導光体の厚み−３ｍｍ（Ｚ方向）
光入射端面と反対側の端面での導光体の厚み−０．３８２ｍｍ（Ｚ方向）
【００５４】
比較例１：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） なし［光出射面は平滑面］
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００５５】
比較例２：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
半径ｒ＝１９５．７１μｍの円において、高さｈ＝７０μｍの円弧（図３参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
図６は、比較例１におけるＸＹ平面の照度分布図と、Ｙ（Ｙ方向位置）＝０ｍｍでの照度値のグラフとを示す図である。図７は、実施例１におけるＸＹ平面の照度分布図と、Ｙ＝０ｍｍでの照度値のグラフとを示す図である。また、以下の表１に、レンズ列のピッチＰ［μｍ］、０．４×Ｐ［μｍ］、及び高さ（ｈ［μｍ］）と、半値全幅［ｍｍ］とを示す。
【００５６】
【表１】
比較例１では光がほぼ一様に広がっていて半値全幅を求めることができなかった。
【００５７】
実施例７〜９及び１１においては光出射面側と裏面側とでレンズ列のピッチＰを異ならせているが、いずれの場合も半値全幅に大差はないため、モアレの発生しないピッチにするなど適宜好ましいピッチの値を選ぶことができる。
【００５８】
また、実施例１２〜１４においても、半値全幅に大差はないため、導光体からの出射率を考慮しつつ好ましいくさび角度を選ぶことができる。
【００５９】
以上の実施例及び比較例の結果より、０．４×Ｐ≦ｈの関係式を満たす高さｈのレンズ列を光の進行方向（導光方向であるＹ方向）と略平行に設けた場合、直進性の高い導光体を実現することができ、ローカルディミングの適用が容易であることが分かる。
【符号の説明】
【００６０】
１ 一次光源
３ 導光体
４ 光偏向素子
５ 光反射素子
６ 光拡散素子
７ 光拡散素子
３１ 光入射端面
３３ 光出射面
３３’ レンズ列
３４ 裏面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モニター、テレビ等において表示部として使用される液晶表示装置等を構成するエッジライト方式の面光源装置およびそれに使用される導光体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラー液晶表示装置は、携帯型ノートパソコン、パソコン等のモニターとして、あるいは液晶テレビ等の表示部として、種々の分野で広く使用されている。また、情報処理量の増大化、ニーズの多様化、マルチメディア対応等に伴って、液晶表示装置の大画面化、高精細化が盛んに進められている。
【０００３】
液晶表示装置は、基本的にバックライト部（面光源装置）と液晶表示素子部とから構成されている。バックライト部としては、液晶表示素子部の直下に光源を配置した直下方式のものや導光体の側端面に対向するように光源（一次光源）を配置したエッジライト方式のものがある。
【０００４】
バックライトに用いられる一次光源としては、ＬＥＤ光源、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等のような点状光源や蛍光ランプや冷陰極管などの線状光源などがあるが、近年ＬＥＤ光源が主流となってきている。ＬＥＤ光源は、小型かつ低消費電力で水銀・不活性ガスを使用しないなど、省エネルギーで廃棄物が少ない地球環境に配慮した理想的な光源である。
【０００５】
近年、液晶表示装置において、表示画像に応じて領域ごとに出射光量を制御することで、画像のコントラストを拡大するローカルディミング（局所輝度制御）が提案されている。これによれば、コントラストの高い画像表示が可能になる。ＬＥＤを一次光源として用いたバックライトは、ＬＥＤの発光を個別に制御することが容易であるので、ローカルディミングの実現に有利である。すなわち、複数のＬＥＤのそれぞれの発光を、当該ＬＥＤが面発光に寄与する領域に応じて制御し、それと連動して画像処理を行うことで、画像コントラストを拡大することができる。
【０００６】
ローカルディミングでは、表示画面をいくつかのエリアに分割し、それぞれのエリアの輝度に対応する発光光量をコントロールするため、従来は、ＬＥＤを液晶表示素子部の直下に配置した直下方式が一般的であった。しかし、直下方式では背面全体にＬＥＤを敷き詰めるため、搭載するＬＥＤの数が多くなり、コストおよび消費電力ともにアップしてしまう。また、光源を背面に配置するためバックライト部ひいては液晶表示装置の厚さが厚くなってしまう。
【０００７】
そこで、特開２０１０−１９２４３３号公報（特許文献１）及び特開２０１１−１４４７４号公報（特許文献２）に記載されているように、一次光源と導光体との組を複数使用することで直下方式の欠点を改良した、ローカルディミングの適用が可能なエッジライト方式のバックライト部が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１９２４３３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の方式では、複数の導光体を使用するので、組立工程を含む製造工程が複雑になると同時に、導光体同士の接合部において光学的な不良が発生しやすい、という技術的課題があった。
【００１０】
そこで本発明の１つの目的は、ＬＥＤの数が少なくてすみ厚さを薄くできるエッジライト方式の面光源装置においてローカルディミングの適用を容易にする導光体を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、このような導光体を用いたエッジライト方式の面光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明によれば、上記目的のいずれかを達成するものとして、
光入射端面と、該光入射端面に略直交し且つ互いに反対側に位置する光出射面及び裏面とを有する、エッジライト方式面光源装置用の導光体であって、
前記光出射面及び裏面の少なくとも一方の面に、レンズ列を並列形成したレンズ列形成面からなる指向性光出射機能部が付与されており、
前記レンズ列は、前記光入射端面と略直交する方向に延在し、前記光入射端面と平行な断面が凸曲線の形状または凸曲線の両端に直線を組み合わせた全体として凸の形状を持ち、
前記レンズ列のピッチをＰとし高さをｈとしたときに、
０．４×Ｐ≦ｈ
の関係式が満たされることを特徴とする導光体、
が提供される。
【００１３】
また、本発明によれば、上記目的のいずれかを達成するものとして、
一次光源と、該一次光源から発せられる光が入射する光入射端面および入射し導光された光を出射する光出射面を有する導光体とを有しており、前記一次光源は前記光入射端面に隣接して配置されているエッジライト方式面光源装置であって、
前記導光体は上記の導光体からなり、
前記一次光源はＬＥＤからなり、該ＬＥＤが１つのみ点灯されたとき、前記光入射端面の前記点灯されたＬＥＤと対向する位置から前記光入射端面に垂直の方向に１５０ｍｍ離れた場所での、前記光出射面の照度分布の半値全幅が５０ｍｍより小さいことを特徴とするエッジライト方式面光源装置、
が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ローカルディミングの適用が容易なエッジライト方式の面光源装置及びそれに使用される導光体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による面光源装置の実施形態を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明による導光体の実施形態を示す模式的斜視図である。
【図３】本発明による導光体のレンズ列の断面形状を示す図である。
【図４】本発明による導光体のレンズ列の断面形状を示す図である。
【図５】本発明による導光体のレンズ列の断面形状を示す図である。
【図６】比較例１のシミュレーション結果を表す図である。
【図７】実施例１のシミュレーション結果を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明によるエッジライト方式の面光源装置の一つの実施形態を示す模式的斜視図である。また、図２は、本実施形態のエッジライト方式面光源装置用導光体において使用される導光体（すなわち、本発明によるエッジライト方式面光源装置用導光体の一実施形態）を示す模式的斜視図である。
【００１８】
図１及び図２に示されているように、本実施形態の面光源装置は、少なくとも一つの側端面を光入射端面３１とし、これと略直交する一つの主面を光出射面３３とする導光体３と、この導光体３の光入射端面３１に対向するように隣接して配置された一次光源１と、導光体３の光出射面３３上に配置された光拡散素子６、光偏向素子４および光拡散素子７と、導光体３の光出射面３３の反対側の主面である裏面３４に対向するように隣接して配置された光反射素子５とから構成される。
【００１９】
一次光源１としては、ＬＥＤ光源（以下、単にＬＥＤとも云う）を用いたものが適しており、複数のＬＥＤ光源を図１及び図２に示されるようにＸ方向に沿って適宜の間隔にて配列したものとすることができる。尚、一次光源１は、図１及び図２に示される光入射端面３１だけでなく、該光入射端面３１と反対側の反対端面にも配置することができる。
【００２０】
導光体３は、ＸＹ面と平行に配置されており、全体として矩形板状をなしている。導光体３は４つの側端面を有しており、そのうちＸＺ面と平行な１対の側端面のうち、少なくとも一つの側端面を光入射端面３１とする。光入射端面３１は一次光源１と対向して配置されており、一次光源１から発せられた光は光入射端面３１に入射し導光体３内へと導入される。
【００２１】
導光体３の光入射端面３１に略直交した２つの主面は、それぞれＸＹ面と略平行に位置しており、いずれか一方の面（図では上面）が光出射面３３となる。この光出射面３３及びそれと反対側に位置する裏面３４のうち一方の面（図では裏面３４）に、多数のドットを形成したドット形成面または粗面からなる第一の指向性光出射機能部を設ける。このような第一の指向性光出射機能部としては、公知の構造のものを使用することができる。第一の指向性光出射機能部を付与することによって、主として光入射端面３１および光出射面３３の双方に直交する面（ＹＺ面）内の出射光分布において指向性のある光を光出射面３３から出射させる。
【００２２】
また、図２に示すように、光出射面３３及びそれと反対側に位置する裏面３４のうちのもう一方の面（図では光出射面３３）に多数のレンズ列３３’を並列形成したレンズ列形成面からなる第二の指向性光出射機能部が設けられている。レンズ列３３’は、光入射端面３１と略直交するＹ方向に延在し、光入射端面３１と平行な断面の形状が凸曲線の形状を持つか、または凸曲線の両端に直線を組み合わせた全体として凸の形状を持つ。ここで「全体して凸の形状」とは、如何なる部分においても凹形状が存在しない凸の形状を指すものとする。凸曲線の形状は全体として凸である。凸曲線としては、円弧または楕円弧が例示される。レンズ列３３’の断面形状において、両端に直線部分を設けることで、レンズ列同士が接する部分同士のなす角度を大きくすることができ、賦型がより容易になる。第二の指向性光出射機能部を付与することによって、光入射端面３１に入射した光を導光体３中を主としてＹ方向に導光させながら、主として光入射端面３１に平行な面（ＸＺ面）内の出射光分布において指向性のある光を光出射面３３から出射させ、ＸＺ面内方向への広がりが制御された光を光出射面３３から出射させる。すなわち、第二の指向性光出射機能部を付与することによって、第一の指向性光出射機能部のみを付与した場合に比べても、第一の光入射端面３１に直交するＹ方向に関する光の直進性が一層高められる。
【００２３】
ここで、第二の指向性光出射機能部を付与したとしても、レンズ列３３’に十分な高さがないと光の直進性は不十分なものとなる。レンズ列３３’のピッチをＰとし、レンズ列３３’の高さをｈとしたときに
０．４×Ｐ≦ｈ
の関係式が満たされれば、光の直進性は十分なものとなる。この光の直進性は、たとえば、次のようにして評価することができる。すなわち、一次光源１を構成する複数のＬＥＤのうちの１つのみを点灯したときの、光入射端面３１の一次光源と対向する位置から光入射端面３１に垂直の方向に１５０ｍｍ離れた場所での、光出射面３３の照度分布の半値全幅により、評価することができる。この照度分布の半値全幅がたとえば５０ｍｍより小さくなることで、直進性が高いものと判定することができる。上記関係式が満たされることで、容易に上記の照度半値全幅を５０ｍｍより小さなものとすることができる。レンズ列３３’の高さｈの下限値は、０．５×Ｐ以上が好ましく、０．６×Ｐ以上がより好ましく、０．７×Ｐ以上が特に好ましい。
【００２４】
ローカルディミングは、ＬＥＤの発光量を個々に制御することでコントラストを高める方法である。たとえば、暗い映像の場合、その暗い特定の場所（エリア）のみ、バックライトを暗く点灯させ、これによりコントラスト比を大きくする。本発明においては、光が直進することで、暗いエリアは隣接する明るいエリアからの漏光の影響を減少することができる。特許文献１，２の技術は、複数の導光体を用いることで隣のエリアからの光を減少させているが、本発明では導光体内を進む光の直進性を向上させることで隣のエリアからの光を減少させることができる。
【００２５】
また、レンズ列３３’の高さｈの上限値は、特に制限されないが、２×Ｐ以下であること、すなわち、
ｈ≦２×Ｐ
の関係式を満たすことが好ましい。
【００２６】
レンズ列３３’の高さｈの上限値が２×Ｐ以下である場合に、レンズ列３３’を製造しやすい傾向にある。レンズ列３３’の高さｈの上限値は、１．８×Ｐ以下がより好ましく、１．５×Ｐ以下が特に好ましい。
【００２７】
以上ここまでは、光出射面３３及びそれと反対側に位置する裏面３４のいずれか一方がレンズ列形成面となっている場合について述べてきたが、光出射面３３及び裏面３４の両方の面にレンズ列を形成することにより、更に光の直進性を高めることも可能である。
【００２８】
導光体３としては、図１に示したような大略平行平板状（即ちＹＺ断面形状が長方形）のものに限定されるものではなく、少なくとも光入射端面に隣接する部分において光入射端面から離れるに従い次第に厚みが減少するくさび形状のもの、或いは、船型状等の種々のＸＺ断面形状を持つものが使用できる。くさび形状や船型状等の形状は、導光体から光の出射を促す機能があるため、これらの形状を用いた場合は必ずしもドットや粗面などの第一の指向性光出射機能部を設ける必要はない。
【００２９】
本発明の導光体３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３の指向性光出射機能部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。
【００３０】
光偏向素子４は、主表面のうち導光体３の光出射面３３に近い面を入光面とし他方の面を出光面とする。出光面には多数のプリズム列が並列に配列されている。プリズム列の断面形状としては、頂角を９０度とした直角二等辺三角形状のものなどがあるが、略三角形状であれば一部あるいは全部に曲線部分を取り入れてもよい。また、光偏向素子４は、出光面にプリズム列を設ける代わりに入光面に多数のプリズム列が並列に配列されていてもよい。この場合はプリズム列の断面形状が頂角６５．４度の二等辺三角形のものが好ましく用いられる。
【００３１】
なお、プリズム列の配列ピッチＰは、特に制限されないが、１０〜１００μｍ程度が好ましい。
【００３２】
光反射素子５は導光体３の光出射面３３と反対の側の裏面３４に対向して配置される。光反射素子５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５として、反射シートに代えて、導光体３の裏面３４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。これにより導光体３より漏れた光を再度導光体内に戻してやることが出来、一次光源から発せられる光量を有効に利用することができる。
【００３３】
光拡散素子６は導光体３と光偏向素子４との間に配置される。光拡散素子６としては、ヘイズ値９０％前後のものが好ましく用いられる。一方、光偏向素子４の出射面側に配置される光拡散素子７としては、ヘイズ値が３０〜７０％のものが好ましく用いられる。なお、光拡散素子７は省略しても良い。
【００３４】
以上のような面光源装置の発光面上に、液晶表示素子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を通して観察者により観察される。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例及び比較例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００３６】
実施例及び比較例においては、光学シミュレーションソフトＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ７．１（米国Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社製）を用いて本発明の効果を確認した。
【００３７】
［シミュレーションモデル］
導光体の大きさ：２００［Ｘ方向］×３１５［Ｙ方向］×３［Ｚ方向］（ｍｍ）
導光体の材質：ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）
導光体の指向性光出射機能部：
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 実施例及び比較例に別途記載
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 実施例及び比較例に別途記載
一次光源の種類及び発光面の大きさ：３×２（ｍｍ）のＬＥＤ光源
一次光源の配光分布：ランバーシャン
一次光源の全光束：７Ｌｕｍｅｎ
一次光源の位置：導光体の光入射端面の中心に一次光源の中心を合わせ、導光体の光入射端面から５０μｍ離して配置
光反射素子：反射率９８％の正反射のものを使用。
【００３８】
［面光源装置の照度分布の半値全幅の求め方］
導光体の光出射面側直上に評価面を設定し、照度分布を求めた。点灯されたＬＥＤと対向する位置から導光体の光入射端面に垂直の方向に１５０ｍｍ離れた光出射面の中心を通り光入射端面に平行な面において、照度をシミュレーションにより求め、ピーク照度の半分以上の値となる領域の長さを半値全幅とした。
【００３９】
［実施例及び比較例における導光体の第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面）の形状及び配置］
以下、各断面形状について記載する。
【００４０】
実施例１：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧（図３参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４１】
実施例２：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
半径ｒ＝１５０．３６μｍの円において、高さｈ＝１４０μｍの円弧（図３参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４２】
実施例３：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
ａ＝１５０μｍ、ｂ＝１４０μｍの楕円において、高さｈ＝１４０μｍの楕円弧
（図４参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４３】
実施例４：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
ａ＝１５０μｍ、ｂ＝３００μｍの楕円において、高さｈ＝３００μｍの楕円弧
（図４参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４４】
実施例５：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 裏面側
半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧（図３参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 光出射面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４５】
実施例６：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
ａ＝１３８．９９μｍ、ｂ＝１６５．９４μｍの楕円において、高さｈ＝１４０
μｍの楕円弧で、レンズ列の両側を楕円に正接する直線としたもの（図５参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００４６】
実施例７：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１５μｍの円において、高さｈ＝１５μｍの円弧
配列ピッチは３０μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率２０％で配置
【００４７】
実施例８：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝４５μｍの円において、高さｈ＝４５μｍの円弧
配列ピッチは９０μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径７５０μｍ、深さ１０５μｍのドットを、ドット占有率２０％で配置
【００４８】
実施例９：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１９μｍの円において、高さｈ＝１９μｍの円弧
配列ピッチは３８μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率２０％で配置
【００４９】
実施例１０：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝３０μｍの円において、高さｈ＝３０μｍの円弧
配列ピッチは６０μｍ
裏面側−半径ｒ＝３０μｍの円において、高さｈ＝３０μｍの円弧
配列ピッチは６０μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率２０％で配置
【００５０】
実施例１１：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１５μｍの円において、高さｈ＝１５μｍの円弧
配列ピッチは３０μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００５１】
実施例１２：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） なし
くさび形状
光入射端面での導光体の厚み−３ｍｍ（Ｚ方向）
光入射端面と反対側の端面での導光体の厚み−１．４２９ｍｍ（Ｚ方向）
【００５２】
実施例１３：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） なし
くさび形状
光入射端面での導光体の厚み−３ｍｍ（Ｚ方向）
光入射端面と反対側の端面での導光体の厚み−０．９０６ｍｍ（Ｚ方向）
【００５３】
実施例１４：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側及び裏面側
光出射面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
裏面側−半径ｒ＝１５０μｍの円において、高さｈ＝１５０μｍの円弧
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） なし
くさび形状
光入射端面での導光体の厚み−３ｍｍ（Ｚ方向）
光入射端面と反対側の端面での導光体の厚み−０．３８２ｍｍ（Ｚ方向）
【００５４】
比較例１：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） なし［光出射面は平滑面］
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
【００５５】
比較例２：
第二の指向性光出射機能部（レンズ列形成面） 光出射面側
半径ｒ＝１９５．７１μｍの円において、高さｈ＝７０μｍの円弧（図３参照）
配列ピッチは３００μｍ
第一の指向性光出射機能部（ドット形成面） 裏面側
直径２５０μｍ、深さ３５μｍのドットを、ドット占有率９．８％で配置
図６は、比較例１におけるＸＹ平面の照度分布図と、Ｙ（Ｙ方向位置）＝０ｍｍでの照度値のグラフとを示す図である。図７は、実施例１におけるＸＹ平面の照度分布図と、Ｙ＝０ｍｍでの照度値のグラフとを示す図である。また、以下の表１に、レンズ列のピッチＰ［μｍ］、０．４×Ｐ［μｍ］、及び高さ（ｈ［μｍ］）と、半値全幅［ｍｍ］とを示す。
【００５６】
【表１】
比較例１では光がほぼ一様に広がっていて半値全幅を求めることができなかった。
【００５７】
実施例７〜９及び１１においては光出射面側と裏面側とでレンズ列のピッチＰを異ならせているが、いずれの場合も半値全幅に大差はないため、モアレの発生しないピッチにするなど適宜好ましいピッチの値を選ぶことができる。
【００５８】
また、実施例１２〜１４においても、半値全幅に大差はないため、導光体からの出射率を考慮しつつ好ましいくさび角度を選ぶことができる。
【００５９】
以上の実施例及び比較例の結果より、０．４×Ｐ≦ｈの関係式を満たす高さｈのレンズ列を光の進行方向（導光方向であるＹ方向）と略平行に設けた場合、直進性の高い導光体を実現することができ、ローカルディミングの適用が容易であることが分かる。
【符号の説明】
【００６０】
１ 一次光源
３ 導光体
４ 光偏向素子
５ 光反射素子
６ 光拡散素子
７ 光拡散素子
３１ 光入射端面
３３ 光出射面
３３’ レンズ列
３４ 裏面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射端面と、該光入射端面に略直交し且つ互いに反対側に位置する光出射面及び裏面とを有する、エッジライト方式面光源装置用の導光体であって、
前記光出射面及び裏面の少なくとも一方の面に、レンズ列を並列形成したレンズ列形成面からなる指向性光出射機能部が付与されており、
前記レンズ列は、前記光入射端面と略直交する方向に延在し、前記光入射端面と平行な断面が凸曲線の形状または凸曲線の両端に直線を組み合わせた全体として凸の形状を持ち、
前記レンズ列のピッチをＰとし高さをｈとしたときに、
０．４×Ｐ≦ｈ
の関係式が満たされることを特徴とする導光体。
【請求項２】
前記凸曲線は円弧または楕円弧であることを特徴とする、請求項１に記載の導光体。
【請求項３】
前記光出射面または裏面のいずれか一方の面に、多数のドットが形成されているか、または粗面が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の導光体。
【請求項４】
前記導光体の前記光出射面に対する法線方向の厚みが、前記光入射端面から離れるに従い漸減していることを特徴とする、請求項１または２に記載の導光体。
【請求項５】
前記導光体の材質はメタクリル樹脂であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の導光体。
【請求項６】
一次光源と、該一次光源から発せられる光が入射する光入射端面および入射し導光された光を出射する光出射面を有する導光体とを有しており、前記一次光源は前記光入射端面に隣接して配置されているエッジライト方式面光源装置であって、
前記導光体は請求項１乃至５のいずれか一項に記載の導光体からなり、
前記一次光源はＬＥＤからなり、該ＬＥＤが１つのみ点灯されたとき、前記光入射端面の前記点灯されたＬＥＤと対向する位置から前記光入射端面に垂直の方向に１５０ｍｍ離れた場所での、前記光出射面の照度分布の半値全幅が５０ｍｍより小さいことを特徴とするエッジライト方式面光源装置。
【請求項１】
光入射端面と、該光入射端面に略直交し且つ互いに反対側に位置する光出射面及び裏面とを有する、エッジライト方式面光源装置用の導光体であって、
前記光出射面及び裏面の少なくとも一方の面に、レンズ列を並列形成したレンズ列形成面からなる指向性光出射機能部が付与されており、
前記レンズ列は、前記光入射端面と略直交する方向に延在し、前記光入射端面と平行な断面が凸曲線の形状または凸曲線の両端に直線を組み合わせた全体として凸の形状を持ち、
前記レンズ列のピッチをＰとし高さをｈとしたときに、
０．４×Ｐ≦ｈ
の関係式が満たされることを特徴とする導光体。
【請求項２】
前記凸曲線は円弧または楕円弧であることを特徴とする、請求項１に記載の導光体。
【請求項３】
前記光出射面または裏面のいずれか一方の面に、多数のドットが形成されているか、または粗面が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の導光体。
【請求項４】
前記導光体の前記光出射面に対する法線方向の厚みが、前記光入射端面から離れるに従い漸減していることを特徴とする、請求項１または２に記載の導光体。
【請求項５】
前記導光体の材質はメタクリル樹脂であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の導光体。
【請求項６】
一次光源と、該一次光源から発せられる光が入射する光入射端面および入射し導光された光を出射する光出射面を有する導光体とを有しており、前記一次光源は前記光入射端面に隣接して配置されているエッジライト方式面光源装置であって、
前記導光体は請求項１乃至５のいずれか一項に記載の導光体からなり、
前記一次光源はＬＥＤからなり、該ＬＥＤが１つのみ点灯されたとき、前記光入射端面の前記点灯されたＬＥＤと対向する位置から前記光入射端面に垂直の方向に１５０ｍｍ離れた場所での、前記光出射面の照度分布の半値全幅が５０ｍｍより小さいことを特徴とするエッジライト方式面光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−６９６６８（Ｐ２０１３−６９６６８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３３４９４（Ｐ２０１２−１３３４９４）
【出願日】平成２４年６月１３日（２０１２．６．１３）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月１３日（２０１２．６．１３）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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