JP2012079681A - 導光板及び面光源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 面光源装置の小型化に伴う光源近傍の入光ムラを低減することが可能な導光板を提供する。
【解決手段】 第1及び第2主面、第1及び第2主面を囲む複数の側面を有する基体と、第1主面に配置され、基体の第1側面に直交する方向に延伸する第1光学要素と、第2主面の入光エリアを除く全体に渡り互いに離間して配置された第2光学要素18を備える。第2光学要素18は、第1側面に垂直に切った断面において、基体の内部に向かう法線が第1側面と交わる第1斜面22、及び第1斜面22に対向する第2斜面24を有し、第1斜面22の法線と第2主面の法線を含む平面、及び第2斜面24の法線と第2主面の法線を含む平面のそれぞれと第1側面との成す角度が90度±10度の範囲であり、第1側面に平行に切った断面において、対向する傾斜側面25を有し、第2主面に投影した面積が0.0001mm2より大きく、0.023mm2未満の範囲である。
【選択図】 図7
【解決手段】 第1及び第2主面、第1及び第2主面を囲む複数の側面を有する基体と、第1主面に配置され、基体の第1側面に直交する方向に延伸する第1光学要素と、第2主面の入光エリアを除く全体に渡り互いに離間して配置された第2光学要素18を備える。第2光学要素18は、第1側面に垂直に切った断面において、基体の内部に向かう法線が第1側面と交わる第1斜面22、及び第1斜面22に対向する第2斜面24を有し、第1斜面22の法線と第2主面の法線を含む平面、及び第2斜面24の法線と第2主面の法線を含む平面のそれぞれと第1側面との成す角度が90度±10度の範囲であり、第1側面に平行に切った断面において、対向する傾斜側面25を有し、第2主面に投影した面積が0.0001mm2より大きく、0.023mm2未満の範囲である。
【選択図】 図7
Description
本発明は、液晶表示素子等を背面から照射する導光板及び面光源装置に関する。
液晶表示素子は、自ら発光しない。したがって、画像を表示させるために、液晶表示素子の背面に照明光を出射する面光源装置が必要となる。面光源装置は、光源から入射した光を導光し出光面から出射させる導光板を備える。
面光源装置は、表示ムラがなく、高輝度、高効率の性能が要求される。液晶表示素子の表示部分に出射光を効率よく集中させるため、導光板の下面に配置する光学要素の分布密度を不均一にすることが提案されており、線状の光源を用いる場合には拡散パターン素子を線状の光源の長手方向と平行に配置することが提案されている(特許文献1参照)。また、導光板の出光面上に下向きプリズムシートや上向きプリズムシートを用いることが提案されている(特許文献2、3及び4参照)。
下向きプリズムシートを用いた従来の面光源装置の場合は、光源、導光板、反射部材、下向きプリズムシート、及び拡散シートを備える。導光板は、光源の発光面と対向して配置される。反射部材は、導光板の下面に配置される。下向きプリズムシートは、導光板の上面に配置される。拡散シートは、下向きプリズムシートの上に配置される。
光源は、発光ダイオード(LED)等の点光源が複数個用いられる。導光板では、光源に対向して配置された一側面が入光面、入光面に直交する一方の主面が出光面、他方の主面が反射面とされる。反射面には、入光面に平行な方向に延伸する光学溝が設けられる。照明光の均一化のために、入光面に直交する方向に延伸する微細な複数の光学溝を出光面に配置してもよい。
光源から出た光は、入光面から導光板内に導入される。光は、導光板内で反射面の光学溝で反射を繰り返し、臨界角以上になったとき出光面を通して導光板外に出射される。導光板外に出射された光は、下向きプリズムシートにより出光面の法線方向に偏向され、更に拡散シートを通って放射される。拡散シートは、液晶表示素子とのモアレを防止するために配置される。モアレ発生がない場合は、拡散シートは設けなくてもよい。
一方、上向きプリズムシートを用いた従来の面光源装置の場合は、光源、導光板、反射部材、拡散シート、1枚乃至2枚の上向きプリズムシートを備える。導光板は、光源の発光面と対向して配置される。反射部材は、導光板の下面に配置される。拡散シートは、導光板の上面に配置される。1枚乃至2枚の上向きプリズムシートは、拡散シートの上に配置される。
光源は、発光ダイオード(LED)等の点光源が複数個用いられる。導光板では、光源に対向して配置された一側面が入光面、入光面に直交する一方の主面が出光面、他方の主面が反射面とされる。反射面には、入光面に平行な方向に延伸する光学溝が設けられる。照明光の均一化のために、入光面に直交する方向に延伸する微細な複数の光学溝を出光面に配置してもよい。
光源から出た光は、入光面から導光板内に導入される。光は、導光板内で反射面の光学溝で反射を繰り返し、臨界角以上になったとき出光面を通して導光板外に出射される。
導光板外に出射された光は、出光面内の明るさを均一にするために拡散シートで拡散され、更に上向きプリズムシートを通って放射される。1枚乃至2枚の上向きプリズムシートは、拡散シートで拡散された光を出光面の法線方向に集光し、正面の輝度を向上させるために配置される。上向きプリズムシートは、1枚の配置でもよいが、プリズムの稜線がほぼ直交するように、2枚を重ねて配置することによって、集光効率が向上してさらに正面輝度を向上させることが出来るため、主に2枚配置されている。
これら提案されている面光源装置では、導光板から指向性の強い光を出射させることにより、高輝度、高効率を実現している。このため、導光板における光の拡散が弱く、入光面の近傍においては、複数の光源に対向する入光部のそれぞれで明部、複数の光源間に対向する入光部では暗部、及び入光部付近に強い輝線等の入光ムラが発生する。
入光ムラを改善するために、導光板の下面から光を反射させ、反射部材の反射面に形成した光学溝により再度導光板へと反射させる方法が提案されている(特許文献5参照)。反射部材に設けられた光学溝は、導光板の入光面近傍に対応する領域においては光を拡散するような形状を用いている。
また、入光ムラを改善するために、導光板の入光面において光を拡散させて、導光板内に光を均一に入射させる方法が取られている。あるいは、導光板の出光面において光を拡散させて、出光面から光を均一に出射させてもよい。この場合、入光面あるいは出光面には、ブラスト処理等により加工された粗面パターンやレンズパターンが配置される。入光面において光を拡散させる方法により、入光ムラを改善することはできる。
しかしながら、近年、面光源装置の小型化に伴い、複数の光源に対向する入光面から面光源装置の有効発光エリア(液晶表示素子の表示エリア)までの距離が短縮される傾向にあり、入光ムラが発生し易くなってきている。このため、従来のような方法では、入光ムラの改善が十分に出来ていない。
本発明は、装置の小型化に伴う光源近傍の入光ムラを低減することが可能な導光板及び面光源装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明の第1の態様は、互いに対向する第1及び第2主面、第1及び第2主面を囲む複数の側面を有する基体と、第1主面に配置され、基体の第1側面に直交する方向に延伸する複数の第1光学要素と、第2主面の第1側面近傍にある入光エリアを除く全体に渡り互いに離間して配置された複数の第2光学要素を備え、複数の第2光学要素のそれぞれは、第1側面に垂直に切った断面において、基体の内部に向かう法線が第1側面と交わる第1斜面、及び第1斜面に対向する第2斜面を有し、第1斜面の法線と第2主面の法線を含む平面、及び第2斜面の法線と第2主面の法線を含む平面のそれぞれと第1側面との成す角度が90度±10度の範囲であり、第1側面に平行に切った断面において、互いに対向する傾斜側面を有し、前記第2主面に投影した各々の面積が0.0001mm2より大きく、0.023mm2未満の範囲である導光板であることを要旨とする。
本発明の第2の態様は、液晶表示素子を照射する面光源装置であって、本発明の第1の態様による導光板と、第1側面を入光面として、入光面に対向して配置された光源と、導光板の反射面に面して配置され、反射面から入射する光を導光板内に反射する反射部材と、反射面の反対側の出光面に面するように配置され、出光面から入射する光の伝播方向を制御して集光する集光部材とを備える面光源装置であることを要旨とする。
本発明によれば、装置の小型化に伴う光源近傍の入光ムラを低減することが可能な導光板及び面光源装置を提供することが出来る。
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意するべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においてもお互いの寸法関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、請求項の範囲において種々の変更を加えることができる。
本発明の実施の形態に係る導光板3は、図1に示す下向きプリズムシート5を使用した面光源装置、及び図2に示す2枚の上向きプリズムシート6、6aを使用した面光源装置に用いることができる。導光板3は、基体4、基体4の第1主面12に設けられた複数の第1光学要素16、第1主面に対向する第2主面14に設けられた複数の第2光学要素18を備える。
導光板3の構造は、図1及び図2に示した面光源装置に共通で、図3、図4及び図6に示すように、略矩形状の基体4が用いられる。基体4の第1及び第2主面12、14を囲む4側面のうち、一つの側面を第1側面、第1側面の反対側の側面を第2側面とする。なお、面光源装置に用いる際には、第1側面を入光面10とする。以下の説明においては、導光板3には矩形状の基体4を用いて説明するが、基体4の形状は限定されない。例えば、基体4として、四角形以上の多角形を用いてもよい。また、基体4に用いる多角形の複数の側面を入光面として用いてもよい。以下においては、図1あるいは図2に示した面光源装置を用いて導光板3の動作について説明する。
本発明の実施の形態に係る面光源装置は、図1及び図2に示すように、光源1、導光板3、集光部材8、反射部材7等を備える。面光源装置で照射される液晶表示素子(図示省略)に対応する導光板3の領域を表示エリア34とする。表示エリア34を内包し、第2光学要素が配置されている導光板3の領域を発光エリア30、入光面10から、発光エリア30の入光面10側に最も近い第2光学要素18の入光面10側の端までの領域、換言すると、第1側面近傍の領域を入光エリア32とする。即ち、表示エリア34は有効発光エリアであり、発光エリア30より小さい範囲に配置される。
光源1は、導光板3の入光面10に面するように配置される。集光部材8は、導光板3の出光面である第1主面12に面するように配置される。集光部材8は、第1主面12から入射する光の伝播方向を制御して集光する。反射部材7は、導光板3の反射面である第2主面14に面するように配置される。反射部材7は、第2主面14から入射する光を導光板3内に反射する。
集光部材8は、図1に示すように、下向きプリズムシート5、拡散シート9を備える。集光部材8は、下向きプリズムシート5の複数のプリズム列26が配列された主面が第1主面12に面するように配置される。拡散シート9は、下向きプリズムシート5を挟んで導光板3と対向するように配置される。
あるいは、集光部材8は、図2に示すように、拡散シート28、上向きプリズムシート6、6aを備える。集光部材8は、拡散シート28が、導光板3の出光面である第1主面12に面するように配置される。上向きプリズムシート6は、複数のプリズム列27が配列された主面に対向する他の主面が拡散シート28を挟んで導光板3と対向するように配置される。上向きプリズムシート6aは、複数のプリズム列27aが配列された主面に対向する他の主面がプリズムシート6を挟んで拡散シート28と対向するように配置される。上向きプリズムシート6、6aは、プリズム列27とプリズム列27aとの稜線が互いに略直交するように配置される。なお、上向きプリズムシート6aを省略して、1枚の上向きプリズムシート6を用いる構成にしてもよい。
導光板3の入光面10に対向して複数の点光源、例えば3個のLEDが光源1として配置される。光源1から出た光は、入光面10を通って導光板3内に導入される。導光板3内を導波する光は、第2主面14の第2光学要素18の第1斜面22により導光板3内で反射を繰り返す。
例えば、図1に示すように、第1主面12において臨界角以上になった光は、出光面である第1主面12を通して下向きプリズムシート5に向かって出射される。第2主面14において臨界角以上になった光は、第2主面14を通して反射部材7に向かって出射される。第2主面14から出射した光は、反射部材7で反射されて第2主面14を通って再度導光板3内に導入され、第1主面12を通して下向きプリズムシート5に向かって出射される。第1主面12から出射した光は、下向きプリズムシート5により第1主面12の法線方向に偏向され、更に拡散シート9を通って放射される。拡散シート9は、液晶表示素子とのモアレを防止するために配置される。モアレ発生がない場合は、拡散シート9は設けなくてもよい。
あるいは、図2に示すように、第1主面12を通して導光板3の外に出射された光は、面内の明るさを均一にするために、拡散シート28で拡散され、更に上向きプリズムシート6、6aを通って放射される。上向きプリズムシート6、6aは、拡散シート28で拡散された光を第1主面12の法線方向に集光し、正面の輝度を向上させるために配置される。1枚の上向きプリズムシート6を用いてもよいが、それぞれのプリズム列の稜線がほぼ直交するように、2枚の上向きプリズムシート6、6aを重ねて配置することが好ましい。2枚の上向きプリズムシート6、6aを用いることにより、集光効率が向上してさらに正面輝度を向上させることができる。
導光板3の基体4として、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマ(COP)、シクロオレフィンコポリマ(COC)等の透明な熱可塑性プラスチックが用いられる。導光板3の第1光学要素16及び、第2光学要素18は、射出成形法等により基体4に形成される。
導光板3の入光面10には、光源1から出射された光を進行方向に対して略直交方向に広げる異方拡散光学パターン(図示省略)が設けられる。異方拡散光学パターンは、例えば、波状、円弧状、V字状等のパターンが導光板3の厚さ方向に延伸するように設けられる。特に、波状パターンは拡散性が強く、輝線の発生を抑制することができるため好ましい。
基体4の第1主面12には、図3及び図4に示すように、入光面10に直交する方向に延伸する複数の第1光学要素16が設けられる。複数の第1光学要素16は、第1主面12の全体に設けられる。各第1光学要素16は、図5に示すように、入光面10に平行に切った断面形状が、頂角θを有する二等辺三角形である。頂角θは、80度より大きく、150度未満の範囲であることが好ましい。また、複数の第1光学要素16には、80度より大きく、150度未満の範囲で、2以上、好ましくは3以上の異なる複数の頂角θを有する二等辺三角形が含まれることが望ましい。
第1光学要素16は、導光板3の内部を伝播する光で入光面10に平行な方向に傾いた光を正面方向(出光面の法線方向)に近づけて導光板3から出射させ、正面方向の光量を増やす機能を有している。頂角θを80度より大きく、150度未満の範囲とすることによって、効率よく正面方向の光量を増やすことができ、高輝度な導光板が実現可能となる。また、断面が異なる複数の頂角θを有する二等辺三角形の第1光学要素16を使用することにより、正面方向の光量を調整することができ、指向性を弱めたり、強めたり任意の光出射特性とすることが可能となる。
また、複数の第1光学要素16の高さは、5μm以上、より望ましくは6μm以上である。高さの上限は、50μm程度である。
第1光学要素16は、溝とすることも可能である。この場合、溝の深さが5μm未満では、第1主面12に面して配置される下向きプリズムシート5、あるいは拡散シート28との密着が発生しやすくなり、表示欠陥が発生しやすくなるので5μm以上、より望ましくは6μm以上とする。
基体4の第2主面14には、図3及び図6に示すように、複数の第2光学要素18が、発光エリア30の全体に渡り互いに離間して設けられる。複数の第2光学要素18のそれぞれは、図7〜図9に示すように、入光面10に垂直に切った断面形状(図7のB−B線で切った断面形状)が鋸歯形で、導光板3の内部に向かう法線が入光面10と交わる第1斜面22、及び第1斜面22に対向する第2斜面24を有する。即ち、第2斜面24の導光板3の内部に向かう法線は、入光面10の反対側の面に向かい、入光面10とは交わらない。また、第2光学要素18は、入光面10に平行に切った断面形状(図7のC−C線で切った断面形状)が台形であり、互いに対向する傾斜側面25を有する。
第1斜面22は矩形状であり、入光面10に平行な方向の幅Waは、0.15mm以下の範囲である。第2斜面24は台形状であり、底辺の幅Wbは、Waよりも大きく0.3mm以下の範囲である。傾斜側面25は三角形状であり、底辺の幅Wcは、0.3mm以下の範囲である。第2光学要素18の幅Wa、Wb、Wcが上記の範囲を超えて大きくなり過ぎると、発光時に、第2光学要素18が輝点として視認され、表示不具合が発生する。
第2光学要素18の向きは、第1斜面22の法線と第2主面14の法線を含む平面、及び第2斜面24の法線と第2主面14の法線を含む平面が、入光面10とほぼ直角に交わる方向に配置される。即ち、複数の第2光学要素18は、入光面10に対してほぼ定まった一定方向を向いている。これにより、第1斜面22で反射する光が幅方向(光源1が配列された方向)に広がり、入光面10近傍の入光ムラが低減する。また、第2斜面24で反射する光量が減少し、正面方向(液晶表示装置に向かう方向)の光量の低下を防ぐ効果がある。第2斜面24で反射した光は、正面方向の輝度を低下させる方向に出射されるためである。なお、ほぼ直角方向とは、±10度程度のばらつきを許容とするものである。
第1斜面22が入光面10の法線と成す角度αは、0.5度より大きく、10度未満の範囲が好ましく、0.5度より大きく、5度未満の範囲がより好ましい。第2斜面24が入光面10の法線と成す角度βは、50度より大きく、89度未満の範囲が好ましく、70度より大きく、89度未満がより好ましい。
角度αは、10度以上では、入光面10側で多くの光が出射され、0.5度未満では、入光面と対向する面側で多くの光が出射する傾向がある。このため面光源装置にて、面内を均一に発光させるためには、角度αをこの範囲とすることが好ましい。
角度βは、50度未満であると、入光面10と対向する面で反射した光が、第2斜面24で反射されて規定の角度より傾いた方向で導光板3の外に出射される。そのため、面光源装置を斜めから見た時に、部分的に明るい部分が発生するという表示不具合が発生する。また、角度βを89度以上とすると、射出成形時に角部分が金型に取られ、カケ等の成形不具合が発生する傾向がある。
また、入光面10に平行に切った断面において、傾斜側面25が第2主面14の法線に直交する線と成す角度γは、40度より大きく、75度未満の範囲が好ましい。傾斜側面25は、導光板3の内部を伝播する光で入光面10に平行な方向に傾いた光を正面方向(出光面の法線方向)に近づけて導光板3から出射させ、正面方向の光量を増やす機能を有している。角度γを40度より大きく、75度未満の範囲とすることによって、効率よく正面方向の光量を増やすことができ、高輝度な導光板が実現可能となる。
さらに、この第2光学要素18の第1斜面22及び、第2斜面24、両傾斜側面25が鏡面であることが好ましい。各々の面が鏡面でないと、反射時に光が拡散し、輝度低下を招く。
各第2光学要素18の大きさは、ほぼ一定である。第2光学要素18を第2主面14に投影した面積が、0.0001mm2より大きく、0.023mm2未満の範囲内であることが重要であり、0.0001mm2より大きく、0.001mm2未満の範囲内がより好ましい。面積が0.0001mm2未満では、第2光学要素18の数が多くなり、成形用金型の加工時間に多くの時間がかかる。また、面積が0.023mm2以上では、第2光学要素18が大きくなり過ぎ、発光時に、第2光学要素18が輝点として視認され、表示不具合が発生する。そのため、第2光学要素18の面積を0.0001mm2より大きく、0.023mm2未満の範囲とすることが入光ムラを低減するうえで必須である。
複数の第2光学要素18は、第2主面14の発光エリア30において単位面積あたりの第2光学要素18の個数、あるいは面密度が発光エリア30の入光面(又は第1側面)10側の端部領域よりも発光エリア30の入光面(又は第1側面)10の反対側である第2側面側の端部領域において多くなるように配置されている。ここで、第2光学要素18の面密度を、第2主面14を入光面(又は第1側面)10に直交する平面に投影したときに、投影面積が1mm2の投影領域に対して、投影領域に含まれる第2光学要素18の投影面積の百分率と定義する。また、発光エリア30の入光面(又は第1側面)10側の端部領域を、発光エリア30の入光面(又は第1側面)10側の端から発光エリア30内部に1mm以内の領域と定義する。また、発光エリア30の第2側面側の端部領域を、発光エリア30の第2側面側の端から発光エリア30内部に1mm以内の領域と定義する。また、第2主面14を入光面(又は第1側面)10に直交する平面に投影したときに、発光エリア30の入光面(又は第1側面)10側の端部領域において、投影面積が1mm2の投影領域を第1投影領域、発光エリア30の第2側面側の端部領域において、投影面積が1mm2の投影領域を第2投影領域と定義する。
発光エリア30の入光面(又は第1側面)10側の端部領域での第1投影領域において、第2光学要素18の面密度は、10%以上、40%以下の範囲が好ましく、20%以上、35%以下の範囲がより好ましい。発光エリア30の入光面(又は第1側面)10側の端部領域において、第2光学要素18の面密度が10%未満では、第2光学要素18が輝点として認識され、表示不具合が発生する。第2光学要素18の面密度が40%を超えると、入光面10側で多くの光が出射するため、発光エリア30内あるいは有効発光エリアである表示エリア34内での出射光が不均一になる。第2光学要素18の投影面積が上述の範囲内にあることによって、面光源装置の小型化に伴って入光面から有効発光エリアまでの距離が短縮されたときに入光ムラのない適切な第2光学要素18の面密度を見出すことが可能になった。
発光エリア30の第2側面側の端部領域での第2投影領域において、第2光学要素18の面密度は、30%以上、65%以下の範囲が好ましく、40%以上、60%以下の範囲がより好ましい。発光エリア30の第2側面側の端部領域において、第2光学要素18の面密度が30%未満では、光源1から導光板3に入射した光に対して、導光板3の外に出射される光が減少し、輝度低下を招く。第2光学要素18の面密度が65%を超えると、第1斜面22から導光板外に出射され、第2斜面24から再度、導光板3内に入射する光が多くなる。この光は、出光面から出射される時の出射角度が、適正値から大きくずれているため、プリズムシート透過後の光が正面に出射されず、輝度低下を招く。
一般的な面光源装置では、入光面から表示エリアまでの距離は約4mmである。公差等を考慮すると、入光面から3mmを越える領域で表示ムラが発生しないようにする必要がある。また、通常、複数の光源の間隔は、6mm〜15mmの範囲である。このことより、複数の光源1の間隔を6mm〜15mmとして、入光面10から3mm離間した位置までの発光エリア30の領域において、表示ムラが抑制できる斜面割合を光学シミュレーションにより算出した。その結果、例えば、複数の光源1のそれぞれに対向する入光エリア32の近傍の発光エリア30の領域に明部が発生した場合は、明部の発生している領域の第2光学要素18の密度を減少させる。また、複数の光源1間のそれぞれに対向する入光エリア32の近傍の発光エリア30の領域に暗部が発生した場合は、暗部発生領域の第2光学要素18の密度を増加させる。即ち、入光面10側での発光エリア30と表示エリア34との間の領域において、第2光学要素18の密度を適正化することにより、表示ムラを抑制できることが分かった。
また、実施の形態に係る面光源装置では、図1に示したように、下向きプリズムシート5の複数のプリズム列26が形成された主面が導光板3に対向して拡散シート9と導光板3の間に配置される。あるいは、図2に示すように、拡散シート28が導光板3に対向して配置され、上向きプリズムシート6、6aの複数のプリズム列27、27aが形成された面の反対側の面が拡散シート28を挟んで導光板3に対向して配置される。その結果、高輝度、高効率の面光源装置を実現することができる。
なお、上述の説明において、図1あるいは図2に示したように、導光板3の第1主面12を出光面、第2主面14を反射面としている。しかし、図10に示すように、第2主面14を出光面として、プリズムシート5と面するように配置しても同等の効果を実現することができる。あるいは、図11に示すように、第2主面14を出光面として、拡散シート28と面するように配置しても同等の効果を実現することができる。この場合、第1主面12から出射した光は、第1主面12と面する反射部材7により反射され、導光板3内に再度導入される。
(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
上記のように、本発明は本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
本発明の導光板及び面光源装置は、携帯電話機、ゲーム機器、電子手帳、カーナビゲーション、ノートPC、TV等の液晶表示装置等に用いることができる。
1…光源
3…導光板
4…基体
5、6、6a…プリズムシート
7…反射部材
8…集光部材
9…拡散シート
10…入光面(第1側面)
12…第1主面
14…第2主面
16…第1光学要素
18…第2光学要素
22…第1斜面
24…第2斜面
25…傾斜側面
26、27、27a…プリズム列
28…拡散シート
30…発光エリア
32…入光エリア
34…表示エリア
3…導光板
4…基体
5、6、6a…プリズムシート
7…反射部材
8…集光部材
9…拡散シート
10…入光面(第1側面)
12…第1主面
14…第2主面
16…第1光学要素
18…第2光学要素
22…第1斜面
24…第2斜面
25…傾斜側面
26、27、27a…プリズム列
28…拡散シート
30…発光エリア
32…入光エリア
34…表示エリア
Claims (15)
- 互いに対向する第1及び第2主面、前記第1及び第2主面を囲む複数の側面を有する基体と、
前記第1主面に配置され、前記基体の第1側面に直交する方向に延伸する複数の第1光学要素と、
前記第2主面の前記第1側面近傍にある入光エリアを除く全体に渡り互いに離間して配置された複数の第2光学要素とを備え、
前記複数の第2光学要素のそれぞれは、前記第1側面に垂直に切った断面において、前記基体の内部に向かう法線が前記第1側面と交わる第1斜面、及び前記第1斜面に対向する第2斜面を有し、前記第1斜面の法線と前記第2主面の法線を含む平面、及び前記第2斜面の法線と前記第2主面の法線を含む平面のそれぞれと前記第1側面との成す角度が90度±10度の範囲であり、前記第1側面に平行に切った断面において、互いに対向する傾斜側面を有し、前記第2主面に投影した各々の面積が0.0001mm2より大きく、0.023mm2未満の範囲であることを特徴とする導光板。 - 前記第1斜面が前記第1側面の法線と成す角度は、0.5度より大きく、10度未満の範囲であり、前記第2斜面が前記第1側面の法線と成す角度は、50度より大きく、89度未満の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
- 前記傾斜側面のそれぞれが前記第2主面の法線に直交する線と成す角度γは、40度より大きく、75度未満の範囲であることを特徴とする請求項1又は2に記載の導光板。
- 前記第1斜面及び第2斜面、並びに前記傾斜側面が鏡面であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の導光板。
- 前記複数の第2光学要素が配置されている領域を発光エリア、前記第1側面の反対側の側面を第2側面と規定し、前記複数の第2光学要素は、前記発光エリアの前記第2側面側の端部領域における単位面積当たりの個数が前記発光エリアの前記第1側面側の端部領域より多くなるように配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の導光板。
- 前記第2主面を前記第1側面に直交する平面に投影したときに、前記発光エリアの前記第1側面側の端から前記発光エリア内部に1mm以内の領域において、投影面積が1mm2の任意の第1投影領域に対する、前記第1投影領域に含まれる前記複数の第2光学要素の投影面積の百分率が10%以上、40%以下の範囲であり、前記発光エリアの前記第2側面側の端から前記発光エリア内部に1mm以内の領域において、投影面積が1mm2の任意の第2投影領域に対する、前記第2投影領域に含まれる前記複数の第2光学要素の投影面積の百分率が30%以上、65%以下の範囲であることを特徴とする請求項5に記載の導光板。
- 前記複数の第1光学要素のそれぞれは、前記第1側面に平行に切った断面形状が、80度より大きく、150度未満の範囲の頂角を有する二等辺三角形であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の導光板。
- 前記複数の第1光学要素は、前記第1側面に平行に切った断面形状が、80度より大きく、150度未満の範囲の異なる頂角を有する複数の二等辺三角形を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の導光板。
- 液晶表示素子を照射する面光源装置であって、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の導光板と、
前記第1側面を入光面として、前記入光面に対向して配置された光源と、
前記導光板の反射面に面して配置され、前記反射面から入射する光を前記導光板内に反射する反射部材と、
前記反射面の反対側の出光面に面するように配置され、前記出光面から入射する光の伝播方向を制御して集光する集光部材
とを備えることを特徴とする面光源装置。 - 前記第2光学要素が配置されている領域を発光エリア、前記第1側面の反対側の側面を第2側面と規定し、前記複数の第2光学要素は、前記発光エリアの前記第2側面側の端部領域における単位面積当たりの個数が前記発光エリアの前記入光面側の端部領域より多くなるように配置されていることを特徴とする請求項9に記載の面光源装置。
- 前記液晶表示素子に対応し、前記発光エリアに内包された前記導光板の領域を表示エリアと規定し、前記導光板の前記第2主面を前記入光面に直交する平面に投影したときに、前記発光エリアの入光面側の端から前記発光エリア内部に1mm以内の領域において、投影面積が1mm2の任意の第1投影領域に対する、前記第1投影領域に含まれる前記複数の第2光学要素の投影面積の百分率が10%以上、40%以下の範囲であり、前記発光エリアの前記第2側面側の端から前記発光エリア内部に1mm以内の領域において、投影面積が1mm2の任意の第2投影領域に対する、前記第2投影領域に含まれる前記複数の第2光学要素の投影面積の百分率が30%以上、65%以下の範囲であることを特徴とする請求項10に記載の面光源装置。
- 前記出光面が、前記第1主面であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の面光源装置。
- 前記出光面が、前記第2主面であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の面光源装置。
- 前記集光部材が、複数のプリズム列が配列された主面が前記出光面に面するように配置された下向きプリズムシートを含むことを特徴とする請求項9〜13のいずれか1項に記載の面光源装置。
- 前記集光部材が、前記出光面に面するように配置された拡散シート、複数のプリズム列が配列された主面に対向する他の主面が前記拡散シートを挟んで前記出光面に対向するように配置された上向きプリズムシートを含むことを特徴とする請求項9〜13のいずれか1項に記載の面光源装置。
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