JP2014120329A - 導光板 - Google Patents

Abstract

【課題】端面から入射する光を十分に分散させ、明るさが不足する領域を減少させることが可能な導光板、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】導光板の板厚方向を第1方向、端面の長手方向を第2方向、第1及び第2方向に直交する方向を第3方向とし、端面には、第1方向に延在し第2方向に並列配置された複数の凸状部と、隣り合う凸状部の間には第1方向に延在する平坦部とが形成されている。第3方向における凸状部の先端部と平坦部との距離を高さHとし、隣り合う凸状部同士の距離を平坦部長さFとし、隣り合う平坦部同士の距離を幅Pとし、凸状部と平坦部との交点を凸状部の裾部としたとき、裾部における接平面と平坦部との交角を裾部角度θとする。導光板は、裾部角度θと、幅Pに対する高さHの比であるアスペクト比(H/P)とが、所定の関係式を満たしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、導光板、面光源装置及び透過型画像表示装置に関する。

液晶表示装置等の透過型画像表示装置は、一般に、液晶表示パネルといった透過型画像表示部の背面側に配置され、透過型画像表示部にバックライトを供給する面光源装置を有する。このような面光源装置としてエッジライト型の面光源装置が知られている。

液晶表示装置等の透過型画像表示装置は、一般に、バックライトとしての面光源装置を有している。エッジライト型面光源装置は、導光板（透光性樹脂シート）と、導光板の端面に光を供給する光源とから構成される。

エッジライト型面光源装置の導光板として、光の入射面である端面に凹凸形状が設けられているものが知られている（特許文献１参照）。このように端面に凹凸形状を設けることで、点状光源（ＬＥＤ光源）からの光が、導光板の厚み方向に分散されることが期待される。

特開２００８−１０２９１号公報

しかし、従来の面光源装置に適用される導光板では、端面から入射した光を十分に均一なものとすることができず、導光板の端部近傍において、隣接する光源間の明るさが不足する領域が生じるという問題があった。そのため、光源の設置数量を削減することが困難であった。

また、導光板の周縁部において明るさの不足する領域がある場合には、この明るさが不足する領域を、正面側から見えないようにするために、透過型画像表示装置の額縁などによって隠す必要がある。額縁が大きくなると画像表示装置として見栄えが悪くなるという問題があった。

そこで、本発明の主な目的は、端面から入射する光を十分に分散させ、明るさが不足する領域を減少させることが可能な導光板、面光源装置及び透過型画像表示装置を提供することにある。

本発明に係る導光板は、光が入射する入射面である端面と、端面と交差する方向に形成され、端面から入射した光が出射する出射面と、出射面と反対側の面である背面と、を有する。この導光板において、板厚方向を第１の方向とし、端面の長手方向を第２の方向とし、これらの第１の方向及び第２の方向に直交する方向を第３の方向とする。端面には、第１の方向に延在し第２の方向に並べて配置された複数の凸状部が形成されている。隣り合う凸状部の間には第１の方向に延在する平坦部が形成されている。このような導光板の凸状部の外形において平坦部に対する第３の方向の突出量が最も大きくなる点を最高点とし、平坦部と最高点との距離を凸状部高さＨとする。平坦部の第２の方向における長さを平坦部長さＦとする。凸状部の第２の方向における最大長さを凸状部幅Ｐとする。第２の方向における凸状部の両端部を裾部とし、両端部におけるそれぞれの裾部から第２の方向に沿って凸状部の中心方向に凸状部幅Ｐの１０％の長さ離れた位置における凸状部の外形上の点を基準点とし、裾部と基準点とを結ぶそれぞれの直線を基準線とし、それぞれの基準線と平坦部との交角のうち大きい方を裾部角度θとする。このとき、導光板は、平坦部長さＦが、凸状部幅Ｐ以下の長さであり、凸状部の裾部角度θと、凸状部幅Ｐに対する凸状部高さＨの比であるアスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、下記式（１）及び（２）を満たすと共に、下記式（３）が満たされる場合には下記式（４）を満たし、下記式（５）が満たされる場合には下記式（６）及び下記式（７）を満たし、下記式（８）が満たされる場合には下記式（９）及び下記式（１０）を満たす。

この導光板では、端面に複数の凸状部が設けられ、隣り合う凸状部の間には、第１の方向に延在する平坦部が形成される。この凸状部の裾部角度θ及びアスペクト比（Ｈ／Ｐ）が、上記の式（１）及び（２）を満たすと共に、上記の式（３）及び（４）、上記の式（５）〜（７）、上記の式（８）〜（１０）を満たす。

これらの凸状部及び平坦部により、端面から入射する光が、端面の長手方向である第２の方向に十分に分散されるので、第２の方向に隣り合う光源から出射された光が互いに交差する位置を、端面に接近させることができる。その結果、出射面の端部において明るさが不足する領域を減少させることができ、光源部の設置数量の削減を図ることができる。また、明るさが不足する領域を隠すための額縁部分を狭くすることができる。

また、上記作用をより効果的に奏する構成として、凸状部の裾部角度θ及びアスペクト比（Ｈ／Ｐ）が、上記（１）及び（２）を満たすと共に、上記の式（３）が満たされる場合には下記式（１１）及び下記式（１２）を更に満たし、上記の式（５）が満たされる場合には下記式（１３）及び下記式（１４）を更に満たし、上記の式（８）が満たされる場合には下記式（１５）を更に満たす構成が挙げられる。

また、上記作用をより効果的に奏する構成として、凸状部の裾部角度θ及びアスペクト比が、上記（１）及び（２）を満たすと共に、上記の式（３）が満たされる場合には下記式（１６）及び下記式（１７）を更に満たし、上記の式（５）が満たされる場合には下記式（１８）を更に満たし、上記の式（８）が満たされる場合には下記式（１９）を更に満たす構成が挙げられる。

本発明に係る面光源装置は、上記の導光板と、導光板における入射面と対向して配置されており、入射面に光を供給する光源部と、を備える。

この面光源装置では、上記構成の導光板を備えているので、第２の方向に隣り合う光源部から出射された光が互いに交差する位置を、端面に接近させることができる。その結果、出射面の端部において明るさが不足する領域を減少させることができ、光源部の設置数量の削減を図ることができる。また、明るさが不足する領域を隠すための額縁部分を狭くすることができる。

本発明に係る導光板は、上記の導光板と、導光板における入射面と対向して配置されており、入射面に光を供給する光源部と、導光板の出射面側に配置されており、導光板から出射される光により照明され画像を表示する透過型画像表示部と、を備える。

この透過型画像表示装置では、上記構成の導光板を備えているので、第２の方向に隣り合う光源部から出射された光が互いに交差する位置を、端面に接近させることができる。その結果、出射面の端部において明るさが不足する領域を減少さえることができ、光源部の設置数量の削減を図ることができる。また、明るさが不足する領域を隠すための額縁部分を狭くすることができる。

本発明によれば、端面から入射する光を十分に分散させ、明るさが不足する領域を減少させることが可能な導光板、その導光板を備えた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。

本発明に係る導光板の一実施形態を備える透過型画像表示装置の一実施形態を示す断面図である。 導光板の反射ドットが形成されている側の面を示した底面図である。 導光板の端部及びこの端部に対向して配置されたＬＥＤ光源の位置関係を拡大して示す斜視図である。 ＬＥＤ光源の出光分布の一例を示すグラフである。 導光板を備える透過型画像表示装置の一実施形態を示す正面図である。 導光板の端部を拡大して示す正面図と、さらに凸状部を拡大して示す正面図とである。 ０％＜Ｆ／Ｐ≦３０％の場合に、凸状部のアスペクト比（Ｈ／Ｐ）と裾部角度θとに応じた、照度の均一度の分布を示す図である。 ３０％＜Ｆ／Ｐ≦７０％の場合に、凸状部のアスペクト比（Ｈ／Ｐ）と裾部角度θとに応じた、照度の均一度の分布を示す図である。 ７０％＜Ｆ／Ｐ≦１００％の場合に、凸状部のアスペクト比（Ｈ／Ｐ）と裾部角度θとに応じた、照度の均一度の分布を示す図である。 実施例１〜３に係る導光板について、端部から入射した光の入射後の光線イメージを表す図である。 比較例１〜３に係る導光板について、端部から入射した光の入射後の光線イメージを表す図である。 導光板となる光学シートの端面に対して凹凸を形成する方法の一例を示す図である。 図１５に示す方法により凹凸を形成する場合に形成される凸状部の形状の一例を示す図である。 実験例１及び２として形成された凸状部をそれぞれ示した図である。 実験例３及び４として形成された凸状部をそれぞれ示した図である。 実験例１〜４の実測による照度の均一度とシミュレーションにより得られる照度の均一度との関係を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。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。また、説明中、「上」、「下」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。

図１は、本発明に係る導光板の一実施形態を備える透過型画像表示装置を示す断面図である。図１に示す透過型画像表示装置１は、透過型画像表示部１０と、面光源装置２０と、を主に備える。

透過型画像表示部１０は、図１に示すように、導光板３０の出射面３１ａ側において導光板３０と対向配置されている。透過型画像表示部１０は、例えば、液晶セルを有する液晶表示部である。透過型画像表示部１０の例は、液晶セルの両面に直線偏光板が配置された偏光板貼合体としての液晶表示パネルである。この場合、透過型画像表示装置１は、液晶表示装置（又は液晶テレビ）である。液晶セル及び偏光板は、従来の液晶表示装置等の透過型画像表示装置で用いられているものを用いることができる。液晶セルの例は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の液晶セルやＳＴＮ（SuperTwisted Nematic）型の液晶セル等である。

面光源装置２０は、導光板３０と、導光板３０の側方に設けられており、導光板３０に光を供給する光源部２１とを備えるエッジライト型面光源装置である。

また、透過型画像表示装置１は、透過型画像表示部１０と導光板３０との間に、各種フィルム４０が配置されている構成でもよい。各種フィルム４０の例は、拡散フィルム、プリズムフィルム、及び輝度向上フィルムなどを含む。

導光板３０は、本体部３１と、反射ドット３３とを有している。本体部３１は、略直方体形状であり、出射面３１ａと、出射面３１ａの反対側の背面３１ｂと、出射面３１ａ及び背面３１ｂに交差する４つの端面（側面）３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ（図２参照），３１ｆ（図２参照）を有する。本実施形態において、４つの端面３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆは、出射面３１ａ及び背面３１ｂに略直交する。

本体部３１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の例には、メタクリル樹脂である。本体部３１に使用される透光性樹脂は、その他の樹脂であってもよく、スチレン系の樹脂であってもよい。透光性樹脂の例は、アクリル樹脂、スチレン樹脂、カーボネート樹脂、環状オレフィン樹脂、ＭＳ樹脂（アクリルとスチレンの共重合体）などを含む。本体部３１を液晶表示装置（透過型画像表示装置１）に適用するにあたり、本体部３１には、光拡散剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光重合安定剤などが添加されていてもよい。

本体部３１は、ポリ（メタ）アクリル酸アルキル樹脂シート、ポリスチレンシート又はポリカーボネート系樹脂シートであることが好ましく、これらのなかでも、ポリメチルメタクリレート樹脂シート（ＰＭＭＡ樹脂シート）が好ましい。透光性樹脂シートは拡散粒子を含んでいてもよい。透光性樹脂シートの反射ドット３３が形成される表面（背面３１ｂ）とは反対側の表面（出射面３１ａ）は、本実施形態のように平坦面であってもよいし、凹凸形状を有していてもよい。なお、透光性樹脂シートの厚みは０．１ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であることが好ましい。

本体部３１の背面３１ｂには、光を乱反射させる反射加工（例えばシルク印刷）が施されている。反射加工として行う印刷の方法としては、シルク印刷のほかに、インクジェット印刷を行っても良い。あるいは、反射加工の方法としては、印刷ではなく、レーザー照射によりドット形状の凹凸を付与してもよいし、形状が付与された形状金型を用いて射出成形することでドット形状の凹凸を付与してもよいし、形状が彫刻された形状ロールを用いて押出し成形することでドット形状の凹凸を付与してもよい。

ドットパターンの印刷には、光を拡散させる拡散粒子を有するインクを使用してもよい。また、ドットパターンを構成する各ドット（印刷ドット）の径は、光源部２１から離間するにつれて大きくなるように、階調変化がつけられている。各反射ドット３３の最大厚さは、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下である。

複数の反射ドット３３は、図２に示すように、背面３１ｂ上に互いに離間して配置されている。図２は、導光板を背面側からみた場合の平面図である。図２では、説明の便宜のため、光源部２１も一緒に示している。図２では、反射ドット３３は互いに離間して配置されている。反射ドット３３の個数及び配置パターンは、均一な面状の光が効率的に出射面３１ａから出射されるように調整される。

光源部２１は、図１及び図２に示すように、互いに対向する一対の端面３１ｃ,３１ｄの側方にそれぞれ配置されている。光源部２１は、ＬＥＤ等の点状光源である。図２に示すように、導光板３０の、例えば矩形を構成する４辺のうち互いに対向する２辺に沿って、複数の点状光源が配列される。

以下の説明では、導光板３０（本体部３１）の厚み方向をＺ軸方向（第１の方向）と称し、光源部２１からの光を入射する端面３１ｃ，３１ｄの長手方向をＸ軸方向（第２の方向）と称し、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（第３の方向）と称す。

複数の光源部２１は、入射面である端面３１ｃ，３１ｄの長手方向（第２の方向）に沿って、離散的に配置されている。図３は、導光板の端部及びこの端部に対向して配置された光源部の位置関係を拡大して示す斜視図である。図３では、便宜的に２つの光源部２１のみを示す。図３に示すように、光源部２１の配置間隔Ｓは、５ｍｍ〜１５０ｍｍ程度であり、本実施形態では、間隔Ｓは１２ｍｍ程度である。光源部２１と端面３１ｃ，３１ｄとの距離Ｄは、０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。複数の光源部２１は、端面３１ｄ側においても、端面３１ｃ側と同様の配置がなされている。

光源部２１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。

ＬＥＤ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。また、ＬＥＤ光源のタイプの例には、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含まれる。

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。

本実施形態の光源部２１としては、例えば、幅Ｗ（Ｘ軸方向の長さ）５．５ｍｍの１２０度配光のランバーシアン型（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）ＬＥＤ光源が適用可能である。

図５は、本発明の実施形態に係る透過型画像表示装置を示す正面図である。透過型画像表示装置１では、透過型画像表示部１０の周縁部を覆う額縁１０１が形成されている。従って、図５中、破線で示す導光板３０の周縁部（端面）が正面側から視認できないようになっている。また、導光板３０の光源部２１が配置されている方の端面３１ｃ，３１ｄ近傍において、明るさが不足する領域が正面側から視認できないように、額縁の大きさが設定されている。

導光板３０（本体部３１）は、図５に示すように、長方形を成している。導光板３０の平面視形状のサイズは目的とする透過型画像表示装置１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。

なお、２５０ｍｍ×４４０ｍｍ以上の長方形とは、一辺が２５０ｍｍ以上であり且つ他辺が４４０ｍｍ以上の長方形を意味する。また、１０２０ｍｍ×１８００ｍｍ以下の長方形とは、一辺が１０２０ｍｍ以下であり且つ他辺が１８００ｍｍ以下の長方形を意味する。

ここで、導光板３０の端面３１ｃ，３１ｄには、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、Ｙ軸方向の外側へ突出する複数の凸状部３５が形成されている。この凸状部３５は、導光板３０の厚み方向（Ｚ軸方向）に延在し、複数の凸状部３５は、端面３１ｃ，３１ｄの長手方向（Ｘ軸方向）に並べて配置されている。凸状部３５の延在方向（Ｚ軸方向）に直交する断面の形状は、どの位置でもほぼ同じである。Ｘ軸方向に隣り合う凸状部３５の間には、平坦部３７が形成されている。なお、平坦部３７は、端面３１ｃの一部として形成することもできる。

ここで、凸状部３５の外形（Ｚ軸方向に直交する断面の形状）において平坦部３７に対するＹ軸方向の突出量が最も大きくなる点を最高点３５ａとしたとき、Ｙ軸方向における平坦部３７と最高点３５ａとの距離を「凸状部高さＨ」と称す。凸状部高さＨは、別の言い方をすれば、凸状部３５の端面３１ｃ，３１ｄからの突出長さである。なお、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す凸状部３５では、最高点３５ａが幅方向（Ｘ軸方向）における中心に位置しているが、最高点３５ａは、この中心からずれた位置にあってもよい。

また、一つの凸状部３５における裾部３５ｂ同士のＸ軸方向における長さをＰとする。間隔Ｐは、凸状部３５のＸ軸方向の幅（最大長さ）でもある。以後、間隔Ｐを「凸状部幅Ｐ」と称す。

また、互いに隣り合う凸状部３５の裾部３５ｂ同士の距離をＦとする。距離Ｆは、言い換えれば、平坦部３７のＸ軸方向における長さでもある。以後、距離Ｆを「平坦部長さＦ」と称す。

また、幅方向における凸状部３５の両端部を裾部３５ｂとし、それぞれの裾部３５ｂから幅方向に沿って最高点３５ａの方向に凸状部幅Ｐの１０％の長さ離れた位置における凸状部３５の外形上の点をそれぞれ基準点３５ｃ，３５ｃとし、裾部３５ｂと基準点３５ｃとを結ぶそれぞれの直線を基準線Ｌ_１，Ｌ_２とする。このとき、基準線Ｌ_１，Ｌ_２のそれぞれと平坦部３７との交角（θ_１，θ_２）のうち大きい方を裾部角度θと称す。なお、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す凸状部３５では、左右両方の交角（θ_１，θ_２）が等しい場合を示している。この場合は、いずれの交角（θ_１，θ_２）を裾部角度θとしてもよい。

平坦部長さＦは、凸状部幅Ｐ以下とされている。すなわち、平坦部長さＦと凸状部幅Ｐとの比（すなわち凸状部幅Ｐに対する平坦面３７ａの比）が、０＜Ｆ／Ｐ≦１００％の関係となっている。

本実施形態の凸状部３５の形状は、平坦部長さＦと凸状部幅Ｐとの比Ｆ／Ｐに応じて、凸状部の裾部角度θと、凸状部幅Ｐに対する凸状部高さＨの比であるアスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、好適な範囲内の数値に設定されている。具体的には、以下のとおりである。なお、凸状部３５の形状は、対称形状が好ましいが、非対称形状でもよい。

すなわち、凸状部３５の裾部角度θと、アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、下記式（１）及び（２）を満たすと共に、


平坦部長さＦと凸状部幅Ｐとの比（Ｆ／Ｐ）が下記式（３）の範囲にある場合には、

凸状部の裾部角度θと、アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とは、下記式（４）を更に満たしている。

また、凸状部３５の裾部角度θと、アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、上記式（１）及び（２）を満たすと共に、平坦部長さＦと凸状部幅Ｐとの比（Ｆ／Ｐ）が下記式（５）を満たす場合には下記式（６）及び下記式（７）を更に満たしている。

また、凸状部３５の裾部角度θと、アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、上記式（１）及び（２）を満たすと共に、平坦部長さＦと凸状部幅Ｐとの比（Ｆ／Ｐ）が下記式（８）を満たす場合には下記式（９）及び下記式（１０）を更に満たしている。

凸状部３５の裾部角度θ及びアスペクト比（Ｈ／Ｐ）のより好ましい数値範囲は、次のとおりである。すなわち、凸状部３５の裾部角度θと、アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、上記式（１）及び（２）を満たすと共に、平坦部長さＦと凸状部幅Ｐとの比（Ｆ／Ｐ）が上記式（３）を満たす場合には下記式（１１）及び下記式（１２）を更に満たしている。

また、凸状部３５の裾部角度θと、アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、上記式（１）及び（２）を満たすと共に、平坦部長さＦと凸状部幅Ｐとの比（Ｆ／Ｐ）が上記式（５）を満たす場合には下記式（１３）及び下記式（１４）を更に満たしている。

また、凸状部３５の裾部角度θと、アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、上記式（１）及び（２）を満たすと共に、平坦部長さＦと凸状部幅Ｐとの比（Ｆ／Ｐ）が上記式（８）を満たす場合には下記式（１５）を更に満たしている。

凸状部３５の裾部角度θ及びアスペクト比（Ｈ／Ｐ）の更により好ましい数値範囲は、次のとおりである。すなわち、凸状部３５の裾部角度θと、アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、上記式（１）及び（２）を満たすと共に、平坦部長さＦと凸状部幅Ｐとの比（Ｆ／Ｐ）が上記式（３）を満たす場合には下記式（１６）及び下記式（１７）を更に満たしている。

また、凸状部３５の裾部角度θと、アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、上記式（１）及び（２）を満たすと共に、平坦部長さＦと凸状部幅Ｐとの比（Ｆ／Ｐ）が上記式（５）を満たす場合には下記式（１８）を更に満たしている。

また、凸状部３５の裾部角度θと、アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、上記式（１）及び（２）を満たすと共に、平坦部長さＦと凸状部幅Ｐとの比（Ｆ／Ｐ）が上記式（８）を満たす場合には下記式（１９）を更に満たしている。

次に、導光板３０の成形方法について説明する。導光板３０は、押出成形、キャスト成形、射出成形などの方法により成形することができる。導光板３０の厚さｔは、特に限定されるものではないが、例えば０．１ｍｍ〜１０．０ｍｍであることが好ましく、０．３ｍｍ〜５．０ｍｍであることがさらに好ましく、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであることが特に好ましい。

導光板３０の端面３１ｃ，３１ｄの凹凸形状（凹凸形状は、凸状部３５及び平坦部３７から形成される）は、切削加工、レーザー加工、射出成形などにより形成することができる。例えば、切削加工では、切削工具類を用いて導光板３０を切り削ることで凸状部３５を形成する。また、押出成形により成形された導光板３０（又は、導光板となる光学シート）の端面３１ｃ，３１ｄに対し、周面に形状が付与された形状ロール７１を押し当てるようにして凹凸を形成することもできる（図１２参照）。この場合、導光板３０の出射面３１ａにおける端面３１ｃ，３１ｄの近傍及び背面３１ｂにおける端面３１ｃ，３１ｄの近傍の何れかに、導光板３０の厚み方向に盛り上がった部分（いわゆる偏肉）が存在してもよい。この場合、出射面３１ａ及び背面３１ｂに直交する方向に対して傾いた端面３１ｃ，３１ｄが存在してもよい。

複数の凸状部３５のＸ軸方向の間隔（ピッチ）が小さすぎると、その加工精度の低下が懸念され、大きすぎると凹凸形状が施された導光板３０の周縁部において、明るさ不足する領域が大きくなるため、導光板３０が透過型画像表示装置（液晶表示装置）１に組み込まれた際に、導光板３０の周縁部が液晶表示画面から見えないように隠蔽するための額縁部分が大きくなる。複数の凸状部３５のピッチとしては、０．０３ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。

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の端面３１ｃ，３１ｄに対向して配置され複数の光源部２１からの光を端面３１ｃ，３１ｄから入射し、この端面３１ｃ，３１ｄと直交（交差）する出射面３１ａから面状の光を出射することができる。導光板３０の端面３１ｃ，３１ｄから入射する光は、凸状部３５によって屈折し、Ｘ軸方向に広げられる。これにより導光板３０の端部（端面３１ｃ，３１ｄ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。導光板３０によれば、隣接する光源部２１間において明るさが不足する領域を小さくすることができるので、光源部２１の設置数量を削減することができる。

また、本実施形態に係る透過型画像表示部１０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の入射面となる端面３１ｃ，３１ｄに対向し、端面３１ｃ，３１ｄの長手方向（Ｘ軸方向）に離散的に配置された複数の光源部２１を備え、これらの光源部２１からの光を端面３１ｃ，３１ｄから入射し、この端面３１ｃ，３１ｄと直交する出射面３１ａから面状の光を出射することができる。そして、導光板３０の端面３１ｃ，３１ｄから入射する光は、凸状部３５によって屈折し、Ｘ軸方向に広げられる。これにより、導光板３０の端部（入射面近傍）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。

（実施例）
次に、本発明の作用効果について実施例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。ここでは、以下に示す仕様の導光板及び光源部を準備した。
＜導光板３０＞
導光板：樹脂材料 ＰＭＭＡ
空気の屈折率 ｎ_１：１．００
導光板の屈折率ｎ_２：１．４９
導光板の厚み ：２．０ｍｍ
＜光源部２１＞
光源部仕様：１２０度配光のＬａｍｂｅｒｔｉａｎ ＬＥＤ
光源部の幅Ｗ：５．５ｍｍ
光源部の厚み：１．５ｍｍ
光源部間の距離Ｓ：１２．０ｍｍ
光源部と端面との距離Ｄ：０．１ｍｍ

次に、図３に示すように、光源部２１間の中心を通りＹ軸方向に平行な直線と垂直な面（以下、「基準面２５」と称す）上に受光器を設置したと仮定した。このとき、端面から受光器が設置されている基準面２５までのＹ軸方向の距離ｙを８ｍｍとした。なお、この距離ｙは、導光板２１を透過型画像表示装置１に組み込んだ際に、額縁１０１（図５参照）により覆われる周縁部よりも内側の部分となる箇所を想定した。そして、受光器が設置された基準面２５での照度分布を光線追跡ソフトにて計算した。計算の都合上、光源部２１が１個のみ存在する場合について計算し、後から光源部２１の配置間隔に応じて照度分布を重ね合わせて、光源部が複数ある場合を想定して、照度分布を作成した。

凸状部３５の裾部角度θと、凸状部３５のアスペクト比（Ｈ／Ｐ）との組み合わせごとに算出される照度の均一度の計算を実施した。具体的には、アスペクト比（Ｈ／Ｐ）については、０．１〜１．０の範囲において、裾部角度θについては、下記式（１）及び下記式（２）の範囲において考えられる組合せについてそれぞれ計算を実施した。なお、平坦部３７の割合Ｆ／Ｐ［％］については、０〜１００％の範囲で取得した。

平坦部３７の割合（Ｆ／Ｐ）ごとに、凸状部３５の裾部角度θ及び凸状部３５のアスペクト比（Ｈ／Ｐ）によって算出される照度の均一度が異なる。このため、平坦部３７の割合（Ｆ／Ｐ）を３つの範囲、すなわち、０％＜Ｆ／Ｐ≦３０％、３０％＜Ｆ／Ｐ≦７０％、７０％＜Ｆ／Ｐ≦１００％に分類して、それぞれの範囲ごとに、凸状部３５の裾部角度θと、凸状部３５のアスペクト比（Ｈ／Ｐ）との組み合わせごとに算出される照度の均一度の計算を実施した。この結果、平坦部３７の割合（Ｆ／Ｐ）の範囲ごとに、それぞれ図７〜９に示す照度の均一度の分布を得た。

（０％＜Ｆ／Ｐ≦３０％の場合）
図７は、０％＜Ｆ／Ｐ≦３０％の場合に、凸状部のアスペクト比（Ｈ／Ｐ）と裾部角度θとに応じた、照度の均一度の分布を示す図表である。図７中、実線によって囲まれる範囲（着色領域）は、照度の均一度が概ね７０％以上の範囲であり、下記式（１）、（２）及び（４）によって示される範囲に対応している。

図７中、一点鎖線に囲まれる範囲（網掛け領域）は、照度の均一度が概ね８０％以上の範囲であり、上記式（１）及び（２）と下記式（１１）及び（１２）とによって示される範囲に対応している。

図７中、破線によって囲まれる範囲（ハッチング領域）は、照度の均一度が概ね９０％以上の範囲であり、上記式（１）及び（２）と下記式（１６）及び（１７）とによって示される範囲に対応している。

（３０％＜Ｆ／Ｐ≦７０％の場合）
図８は、３０％＜Ｆ／Ｐ≦７０％の場合に、凸状部のアスペクト比（Ｈ／Ｐ）と裾部角度θとに応じた、照度の均一度の分布示す図である。図８中、実線によって囲まれる範囲（着色領域）は、照度の均一度が概ね７０％以上の範囲であり、下記式（１）、（２）、（６）及び（７）によって示される範囲に対応している。

図８中、一点鎖線によって囲まれる範囲（網掛け領域）は、照度の均一度が概ね８０％以上の範囲であり、上記式（１）及び（２）と下記式（１３）及び（１４）とによって示される範囲に対応している。

図８中、破線によって囲まれる範囲（ハッチング領域）は、照度の均一度が概ね９０％以上の範囲であり、上記式（１）及び（２）と下記式（１８）とによって示される範囲に対応している。

（７０％＜Ｆ／Ｐ≦１００％の場合）
図９は、７０％＜Ｆ／Ｐ≦１００％の場合に、凸状部のアスペクト比（Ｈ／Ｐ）と裾部角度θとに応じた、照度の均一度の分布を示す図表である。図９中、実線によって囲まれる範囲（着色領域）は、照度の均一度が概ね７０％以上の範囲であり、下記式（１）、（２）、（９）及び（１０）によって示される範囲に対応している。

図９中、一点鎖線によって囲まれる範囲（網掛け領域）は、照度の均一度が概ね８０％以上の範囲であり、上記式（１）及び（２）と下記式（１５）とによって示される範囲に対応している。

図９中、破線によって囲まれる範囲（ハッチング領域）は、照度の均一度が概ね９０％以上の範囲であり、上記式（１）及び（２）と下記式（１９）とによって示される範囲に対応している。

（入射後の光線イメージ）
次に、下記の表１に示す実施例１〜３及び比較例１〜３に係る導光板について、上述した受光器において取得される照度分布を光線追跡ソフトにて計算した。

（０％＜Ｆ／Ｐ≦３０％の場合）
図１０に示す実線は、実施例１に係る導光板について、上述した受光器にて取得される照度分布を光線追跡ソフトにて計算した結果を表すものであり、横軸にＸ軸方向の位置、縦軸に照度［Ｗ／ｍｍ^２］を表している。ここで、照度の均一度とは、Ｘ軸方向における照度の最小値および最大値の比（最小値／最大値）である。以下に示す比較例及び実施例における照度の均一度も、ここでの定義と同様である。図１１に示す実線は、比較例１に係る導光板について、上述した受光器にて取得される照度分布を光線追跡ソフトにて計算した結果を表すものであり、横軸にＸ軸方向の位置、縦軸に照度［Ｗ／ｍｍ^２］を表している。

図１１の実線に示す比較例１に係る導光板の照度の均一度は、５９．４％であった。これに対し、図１０の実線に示す実施例１に係る導光板の照度の均一度は、９９．４％であった。このように、図１１に示す比較例１に係る導光板と比べ図１０に示す実施例１に係る導光板の方が、照度の均一度に優れていることが分かる。

（３０％＜Ｆ／Ｐ≦７０％の場合）
図１０に示す破線は、実施例２に係る導光板について、上述した受光器にて取得される照度分布を光線追跡ソフトにて計算した結果を表すものであり、横軸にＸ軸方向の位置、縦軸に照度［Ｗ／ｍｍ^２］を表している。図１１に示す破線は、比較例２に係る導光板について、上述した受光器にて取得される照度分布を光線追跡ソフトにて計算した結果を表すものであり、横軸にＸ軸方向の位置、縦軸に照度［Ｗ／ｍｍ_２］を表している。

図１１の破線に示す比較例２に係る導光板の照度の均一度は、５４．２％であった。これに対し、図１０の破線に示す実施例２に係る導光板の照度の均一度は、９８．０％であった。このように、図１１に示す比較例２に係る導光板と比べ図１０に示す実施例２に係る導光板の方が、照度の均一度に優れていることが分かる。

（７０％＜Ｆ／Ｐ≦１００％の場合）
図１０に示す太実線は、実施例３に係る導光板について、上述した受光器にて取得される照度分布を光線追跡ソフトにて計算した結果を表すものであり、横軸にＸ軸方向の位置、縦軸に照度［Ｗ／ｍｍ^２］を表している。図１１に示す太実線は、比較例３に係る導光板について、上述した受光器にて取得される照度分布を光線追跡ソフトにて計算した結果を表すものであり、横軸にＸ軸方向の位置、縦軸に照度［Ｗ／ｍｍ_２］を表している。

図１１の太実線に示す比較例３に係る導光板の照度の均一度は、５１．０％であった。これに対し、図１０の太実線に示す実施例３に係る導光板の照度の均一度は、９７．３％であった。このように、図１１に示す比較例３に係る導光板と比べ図１０に示す実施例３に係る導光板の方が、照度の均一度に優れていることが分かる。

（実験例）
導光板３０の端面３１ｃ，３１ｄの凹凸形状（凸状部３５）は、切削加工、レーザー加工、射出成形などにより形成することができることを上段にて説明したが、この他に、例えば、図１２に示すように、押出成形により成形された導光板３０（又は、導光板となる光学シート）の端面３１ｃ，３１ｄに対し、周面に形状が付与された形状ロール７１を押し当てるようにして凹凸を形成する方法もある。このような方法により導光板の凹凸を形成する場合に、例えば、図１３に示すように、形状ロール７１の進入方向と退出方向とで形状が左右非対称になることがある。

上記実施形態では、凸状部高さＨを、単に幅方向における中心部の高さとするだけでなく、又、裾部角度θを、単に裾部における接平面と平坦部３７（端面３１ｃ，３１ｄ）との交角とするのではなく、次のように定義している。すなわち、凸状部高さＨを、凸状部３５の外形において平坦部３７（端面３１ｃ）に対するＹ軸方向の突出量が最も大きくなる点を最高点３５ａとしたとき、平坦部３７と最高点３５ａとの距離としている。また、裾部角度θを、Ｚ軸方向における凸状部３５の両端部を裾部３５ｂ，３５ｂとし、それぞれの裾部３５ｂ，３５ｂからＺ軸方向に沿って最高点３５ａの方向に凸状部幅Ｐの１０％の長さ離れた位置における凸状部３５の外形上の点を基準点３５ｃ，３５ｃとし、裾部３５ｂ，３５ｂと基準点３５ｃ，３５ｃとを結ぶそれぞれの直線を基準線Ｌ_１，Ｌ_２とし、基準線Ｌ_１，Ｌ_２と平坦部３７との交角θ_１，θ_２のうち大きい方としている。上記のように定義することで、左右非対称な凸状部であっても、左右対称の凸状部と同じよう本願発明を適用することができる。この点について以下の実験例１〜４を用いて説明する。

実験例１〜４では、幅Ｐが１００μｍであり、深さＨが５０μｍである凹部が周面に形成された形状ロール７１を準備した。凹部７１ａは、形状ロール７１の幅方向（軸方向）延在しており、周方向に沿って並列配置され、互いに隣接する凹部７１ａの間には、長さＦが５０μｍの平坦部が形成されている。凹部の深さＨに対する平坦部の長さの比（Ｆ／Ｐ）は、５０％である。

図１２に示すように、導光板となる光学シートの端面３１ｃに対し、この形状ロール７１を押し当てることにより、端面３１ｃに図１４（ａ）及び（ｂ）、図１５（ａ）及び（ｂ）に示す凹凸が形成された４つの導光板を準備した。以下、図１４（ａ）に示す形状の凸状部３５を有する導光板３０を実験例１に係る導光板、図１４（ｂ）に示す形状の凸状部３５を有する導光板を実験例２に係る導光板、図１５（ａ）に示す形状の凸状部３５を有する導光板を実験例３に係る導光板、図１５（ｂ）に示す形状の凸状部３５を有する導光板を実験例４に係る導光板と称す。実験例１〜４に係る導光板がそれぞれ有する凸状部３５について、転写率（凸状部高さＨ／形状ロール７１における凹部の深さＨ）を算出したところ、以下の表２に示すように、それぞれ３５％、５４％、６８％及び７８％であった。

これらの実験例１〜４に係る導光板の凸状部３５について、本願発明の定義による凸状部高さＨ及び裾部角度θを実測し、各凸状部３５について幅Ｐに対する高さＨの比（アスペクト比：Ｈ／Ｐ）を算出した。実験例１に係る導光板３０の凸状部３５では、θ_２よりもθ_１の方が大きかったので、裾部角度θとしてθ_１を採用した。実験例２〜４に係る導光板３０の各凸状部３５では、θ_１よりもθ_２の方が大きかったので、裾部角度θとしてθ_２を採用した。この結果、実験例１〜４に係る導光板３０が有する凸状部３５の裾部角度θ及びアスペクト比（Ｈ／Ｐ）は、以下の表２で示すそれぞれの値となった。

また、実験例１〜４に係る導光板の照度の均一度について、上記の方法で得た裾部角度θ及びアスペクト比（Ｈ／Ｐ）の値を用いて、上記実施例１（計算による均一度）と同様の方法でそれぞれ計算した。この方法により算出されたそれぞれの値を、下記表２中の「計算による均一度」として示す。

次に、実験例１〜４に係る導光板の照度の均一度を実測により算出した。ここでいう「実測による照度の均一度」は、導光板３０の出射面３０ａから出射される光の均一度であり、導光板３０の端面３１ｃからの距離が８ｍｍの地点における出射面３１ａのＸ軸方向の均一度である。したがって、実施例１（計算による均一度）のように、導光板３０の端面３０ｃと平行な基準面２５に入射する光の均一度であり、導光板３０の端面３０ｃからの距離が８ｍｍの地点における基準面２５のＸ軸方向の均一度とは異なる。

実測による照度の均一度は、導光板３０の出射面３１ａから出射される光であり、導光板３０の端面３１ｃからの距離が８ｍｍの地点から出射される光について計測器（型番：アイシステム社製 ＥｙｅＳｃａｌｅ３）を用いて測定して算出した。計測器は、出射面からの距離が１ｍの地点に設置した。この実測により算出された値を、下記表２中の「実測による均一度」として示す。

そして、３０％＜Ｆ／Ｐ≦７０％の場合に、凸状部のアスペクト比（Ｈ／Ｐ）と裾部角度θとに応じた、照度の均一度の分布を示す図である図９上に、実験例１〜４の各凸状部のアスペクト比（Ｈ／Ｐ）と裾部角度θとに応じた、計算による照度の均一度を示したものが、図１６に示す図である。図１６によれば、実験例１に係る導光板を除き、計算による照度の均一度が概ね７０％以上となることが確認できた。

また、表２によれば、実測による均一度と、計算による均一度とに相関関係があることが分かった。すなわち、計算による均一度が良好な結果であれば、実測による均一度も良好であることが分かった。そして、本実験例では、実験例１に係る導光板を除き、実測による照度の均一度が概ね５０％以上となることが確認できた。出射面における照度の均一度が５０％以上あれば導光板としての性能を満たすと考えられることを鑑みると、計算による照度の均一度が概ね７０％以上となるアスペクト比（Ｈ／Ｐ）及び裾部角度θの組み合わせからなる凸状部を有する導光板では、端面から入射する光を十分に分散させ、明るさが不足する領域を減少させることが確認できた。本実験例により、左右非対称形状の凸状部を有する導光板であっても、本願発明の定義によるアスペクト比（Ｈ／Ｐ）及び裾部角度θの組み合わせからなる凸状部を有する導光板であれば、端面から入射する光を十分に分散させ、明るさが不足する領域を減少させることが確認できた。

以上、本発明の一実施形態及び実施例について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、点状光源は、導光板の長辺方向に延在する１つの端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つの端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つ端面に、点状光源が配列されている構成でもよい。

なお、入射面となる端面の長手方向とは、Ｘ軸方向に対向する端面３１ｃ，３１ｄにおいてはＹ軸方向であり、Ｙ軸方向に対向する端面３１ｅ，３１ｆにおいてはＸ軸方向である（図２参照）。

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、２１…光源部、３０…導光板、３１…本体部、３１ａ…出射面、３１ｂ…背面、３１ｃ…端面、３１ｃ，３１ｄ…端面、３１ｅ，３１ｆ…端面、３３…反射ドット、３５…凸状部、３５ａ…最高点、３５ｂ…裾部、３５ｃ…基準点、３７…平坦部、３７ａ…平坦面、７１…形状ロール、７１ａ…凹部、１０１…額縁、Ｈ…凸状部高さ、θ…裾部角度、Ｆ…平坦部長さ、Ｐ…凸状部幅。

Claims (5)

1. 光が入射する入射面である端面と、前記端面と交差する方向に形成され、前記端面から入射した光が出射する出射面と、前記出射面と反対側の面である背面とを有する導光板において、
   板厚方向を第１の方向、前記端面の長手方向を第２の方向、これらの第１の方向及び第２の方向に直交する方向を第３の方向とし、
   前記端面には、前記第１の方向に延在し前記第２の方向に並べて配置された複数の凸状部が形成され、
   隣り合う前記凸状部の間には前記第１の方向に延在する平坦部が形成され、
   前記凸状部の外形において前記平坦部に対する前記第３の方向の突出量が最も大きくなる点を最高点としたとき、前記平坦部と前記最高点との距離を、凸状部高さＨとし、
   前記平坦部の前記第２の方向における長さを、平坦部長さＦとし、
   前記凸状部の前記第２の方向における最大長さを、凸状部幅Ｐとし、
   前記第２の方向における前記凸状部の両端部を裾部とし、前記両端部におけるそれぞれの前記裾部から前記第２の方向に沿って前記凸状部の中心方向に前記凸状部幅Ｐの１０％の長さ離れた位置における前記凸状部の外形上の点を基準点とし、前記裾部と前記基準点とを結ぶそれぞれの直線を基準線とし、それぞれの前記基準線と前記平坦部との交角のうち大きい方を裾部角度θとしたとき、
   前記平坦部長さＦが、前記凸状部幅Ｐ以下の長さであり、
   前記凸状部の裾部角度θと、前記凸状部幅Ｐに対する前記凸状部高さＨの比であるアスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、下記式（１）及び（２）を満たすと共に、
   下記式（３）が満たされる場合には下記式（４）を満たし、
   下記式（５）が満たされる場合には下記式（６）及び下記式（７）を満たし、
   下記式（８）が満たされる場合には下記式（９）及び下記式（１０）を満たす、
   導光板。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
2. 前記凸状部の裾部角度θと、前記アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、前記式（１）及び（２）を満たすと共に、
   前記式（３）が満たされる場合には下記式（１１）及び（１２）を更に満たし、
   前記式（５）が満たされる場合には下記式（１３）及び下記式（１４）を更に満たし、
   前記式（８）が満たされる場合には下記式（１５）を更に満たす、
   請求項１に記載の導光板。
   
   
   
   
   
3. 前記凸状部の裾部角度θと、前記アスペクト比（Ｈ／Ｐ）とが、前記式（１）及び（２）を満たすと共に、
   前記式（３）が満たされる場合には下記式（１６）及び（１７）を更に満たし、
   前記式（５）が満たされる場合には下記式（１８）を更に満たし、
   前記式（８）が満たされる場合には下記式（１９）を更に満たす、
   請求項１又は２に記載の導光板。
   
   
   
   
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の導光板と、
   前記導光板における前記入射面と対向して配置されており、前記入射面に光を供給する光源部と、
   を備える、面光源装置。
5. 請求項１〜３の何れか一項に記載の導光板と、
   前記導光板における前記入射面と対向して配置されており、前記入射面に光を供給する光源部と、
   前記導光板の前記出射面側に配置されており、前記導光板から出射される光により照明され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。