WO2004076917A1

WO2004076917A1 - 面光源装置

Info

Publication number: WO2004076917A1
Application number: PCT/JP2004/000646
Authority: WO
Inventors: Tomoyoshi Yamashita; Yasuko Hayashi
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2004-09-10
Also published as: KR20050094046A; JP4544531B2; JPWO2004076917A1; TWI257017B; CN1742179A; US7520652B2; TW200419257A; KR101011550B1; US20060056200A1

Abstract

ＬＥＤ一次光源２と、それから発せられる光を導光し且つ光入射端面４１及び光出射面４２を有する板状の導光体４と、導光体の光出射面４２に隣接して配置され且つ入光面６１及び出光面６２を有する光偏向素子６とを備えている面光源装置は、ＬＥＤ一次光源２から発せられた光が導光体４を経由せずに光偏向素子６に入光するのを阻止する遮光材９からなる直接入光阻止手段を備えている。遮光材９は、導光体の光出射面４２の光入射端面側の端縁の近傍の第１の領域上に配置されており、その導光体光出射面４２に対向する表面が拡散反射面とされている。光偏向素子６は導光体の光出射面４２の遮光材９の配置されていない第２の領域上に配置されている。

Description

明細書面光源装置技術分野：

本発明は、エッジライト方式の面光源装置に関するものであり、特に、小型化及ぴ消费電力低減を企図した面光源装置に関するものである。本発明の面光源装置は、例えば携帯電話機などの携帯型電子機器のディスプレイパネルや各種機器のィンジケータとして使用される比較的小型の液晶表示装置の発光ダイォード ( L E D ) などの点状光源を使用したパックライトに好適に適用される。背景技術：

近年、液晶表示装置は、携帯用ノートパソコン等のモニターとして、あるいは液晶テレビやビデオ一体型液晶テレビ等の表示部として、更にはその他の種々の分野で広く使用されてきている。液晶表示装置は、基本的にバックライト部と液晶表示素子部とから構成されている。パックライト都としては、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式のものが多用されている。

従来、パックライトとしては、矩形板状の導光体の少なくとも 1つの端面を光入射端面として用いて、該光入射端面に沿って直管型蛍光ランプなどの線状または棒状の一次光源を配置し、該一次光源から発せられた光を導光体の光入射端面から導光体内部へと導入し、該導光体の 2つの主面のうちの一方である光出射面から出射させるものが広く利用されている。この導光体光出射面からの出射光の多くは光出射面に対して 4 5 °以下の角度をなすので、この出射光を所望の方向例えば光出射面法線の方向へと偏向させるために、導光体光出射面上にプリズムシートが配置される。

ところで、近年、携帯電話機や携帯用ゲーム機などの携帯用電子機器あるいは各種電気機器また電子機器のィンジケータなどの比較的小さな画面寸法の液晶表示装置について、小型化とともに消費電力の低減が要望されている。そこで、消費電力低減のために、パックライトの一次光源として、点状光源である L E Dが使用されている。 L E Dを一次光源として用いたパックライトとしては、例えば特開平 7 _ 2 7 0 6 2 4号公報に記載されているように、線状の一次光源を用いるものと同様な機能を発揮させるために、複数の L E Dを導光体の光入射端面に沿って一次元に配列している。このように複数の L E Dの一次元配列による一次光源を用いることにより、所要の光量と画面全体にわたる輝度分布の均一性とを得ることができる。

携帯用電子機器のバックライトの場合には、特に機器の薄型化及び軽量化が望まれており、そのために導光体の厚みを従来のパックライトで使用したのものよりも更に薄く設定する場合が多い。このような場合、 L E Dの一部分が、導光体の光入射端面からはみ出し即ち光出射面レベルより更に光出射方向に突出した位置に配置されることが起こり得る。このような場合は、導光体の光入射端面からはみ出た L E Dの部分から出射した光が、導光体を通過することなく即ち導光体光入射端面へと入射することなく、光偏向プリズムシートに直接入射することがある。この直接入射光は、導光体光出射面から出射してプリズムシートへと入射する正規の入射光の場合とは異なる方向に、プリズムシートから出射して、輝線として観察されることがあり、その解消が望まれていた。

このような、 L E Dから直接プリズムシ一トに入射する光を遮断するために、導光体光出射面の光入射端面側の端部領域上に遮光材を配置し、その上に偏向プリズムシ一トを配置することが考えられる。このような構成の面光源装置の模式的断面図を図 1 2に示す。図 1 2において、導光体 1 0 4の光入射端面 1 4 1に対向するように L E D 1 0 2が配置されている。 L E D 1 0 2は発光部 1 2 1及び非発光部 1 2 2を有する。導光体 1 0 4の下面 1 4 4の下には光反射素子 1 0 8が配置されている。導光体 1 0 4の上面即ち光出射面 1 4 3の光入射端面 1 4 1側の端部領域上に遮光材 1 0 9が配置されている。導光体 1 0 4の上面即ち光出射面の上方には遮光材 1 0 9を介して偏向プリズムシート 1 0 6が配置されている。以上の構成部材は、ケース 1 1 3内に収納されており、該ケースには光透過性の蓋 1 1 4が付されている。蓋 1 1 4の下面には押え部材 1 1 0が付されており、これによりプリズムシ一ト 1 0 6の縁部上面が導光体 1 0 4の方へと押さえられる。

しかし、このような方法をとる場合、導光体光出射面の上記光入射端面側の端部領域を除く領域では、導光体 1 0 4とプリズムシート 1 0 6との間に隙間ができるため、このような隙間のない場合（即ち導光体光出射面とプリズムシートとが密着している場合）に比べて、図 1 3に示したような複数の L E D 1 0 2の一次元配列の両端の外側及び隣接 L E Dの中間に発生する喑いかげ（暗部）がより長く延びて、面光源装置と液晶表示素子とを組み合わせて構成される液晶表示装置の表示画面に対応する面光源装置の有効発光領域（表示画面への光照射に寄与する発光領域） F内で視認されやすいという問題があった。

更に、 L E Dの発光部の一部が導光体の光入射端面の上端縁（光出射面側の端縁）よりも高くなる場合には、 L E Dからの出射光が効率良く導光体に入射しないため、輝度が低くなることも問題であった。

一方、一次光源として冷陰極管などの線状光源を使用した面光源装置において、導光体光出射面の光入射端面側の端部領域上まで一次光源のリフレタターの端部を延長して、該端部領域から出射する光を遮光することが、特開平 6 - 1 7 4 9

3 4号公報ゃ特開平 8— 9 4 8 4 8号公報に提案されている。しかしながら、これらの公報には、一次光源として: L E Dなどの点状光源を使用した場合に隣接 L E Dの中間などに発生する暗部が面光源装置の有効発光領域内で視認されやすいという上記の問題及びそれへの対処に関しては示唆するところがない。

また、同様に一次光源として冷陰極管などの線状光源を使用した面光源装置において、プリズムシートの端面から直接入射する光を遮蔽するために、導光体光入射面の端部まで一次光源のリフレタターやケースの蓋の端部を延長すること力特開平 8— 3 2 7 8 2 8号公報に提案されている。しかしながら、この公報にも、一次光源として L E Dなどの点状光源を使用した場合に隣接 L E Dの中間などに発生する暗部が面光源装置の有効発光領域内で視認されやすいという上記の問題及びそれへの対処に関しては示唆するところがない。また、この面光源装置においては、導光体光入射面の端部を遮蔽するので、一次光源からの出射光が効率良く導光体に入射せず、このため輝度が低くなるという上記の問題もある。

さらに、携帯電話機などの携帯用電子機器においては、.より一層の軽量化が要求されており、上述したような構成部材を収容するケースを使用しないことも提案されてきている。このようなケース不使用の場合には、上記の特開平 6— 1 7

4 9 3 4号公報、特開平 8— 9 4 8 4 8号及ぴ特開平 8 - 3 2 7 8 2 8号に提案されているような構成では、プリズムシートの縁部においても導光体とプリズムシートとの間に隙間ができ、隣接 L E Dの中間などに発生する暗部が面光源装置の有効発光領域内で視認されることに加えて、導光体とプリズムシ一トとの間の隙間に入射した光がプリズムシートに入射して斜め方向に出射することにより輝線が発生するという問題点がある。

5

発明の開示：

本発明の目的は、以上のような導光体の薄型化おょぴ軽量化に伴う輝線の発生や隣接 L E Dの中間などに発生する暗部が面光源装置の有効発光領域内で視認されることを防止し、かつ、導光体が薄型化、軽量化しても L E D等の一次光源か 10 らの光を効率良く導光体に入射させることが可能な、高品位の面光源装置を提供することにある。

本発明によれば、以上の如き目的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を導光し且つ前記一次光源から発せられる光が入射する光入射端面及び導光される光が出射する光出射面を有する導

15 光体と、該導光体の光出射面に隣接して配置され且つ前記導光体の光出射面からの出射光が入光する入光面及ぴその反対側の出光面を有する光偏向素子とを備えている面光源装置において、前記導光体の光出射面の前記光入射端面側の端縁の近傍の第 1の領域上に配置され、前記一次光源から発せられた光が前記導光体を経由せずに前記光偏向素子に入光するのを阻止する遮光材からなる直接入光阻止

¾ 手段を備え、前記遮光材の前記導光体の光出射面に対向する表面は拡散反射面とされ、前記光偏向素子は前記導光体の光出射面の前記遮光材の配置されていない第 2の領域上に配置されていることを特徴とする面光源装置、

が提供される。

本発明の一態様においては、前記光偏向素子は少なくとも前記第 1の領域に近 Z い側の部分が前記導光体の光出射面に密着して配置されている。本発明の一態様においては、前記導光体と前記光偏向素子とが接着性を有するフィルムで接合されており、該接着性を有するフィルムの一部が、前記光偏向素子の少なくとも前記第 1の領域に近い側の部分を前記導光体の光出射面に密着させるための押え部材として機能する。

30 本発明の一態様においては、前記一次光源、前記導光体及び前記光偏向素子はケース內に収容されており、該ケースには前記光偏向素子に隣接して光透過性の蓋が付されており、前記遮光材は前記蓋に付設されている。本発明の一態様においては、前記光偏向素子は、更に前記プリズムシート上に配置された拡散シートを含んでなる。本発明の一態様においては、前記一次光源が少なくとも 1つの点

5 光源からなる。本発明の一態様においては、前記一次光源、前記導光体及び前記光偏向素子はケース内に収容されており、該ケースには前記光偏向素子の出光面に隣接して光透過性の蓋が付されており、該蓋には前記光偏向素子の少なくとも前記第 1の領域に近い側の部分を前記導光体の光出射面に密着させるための押え部材が付設されている。本発明の一態様においては、前記光偏向素子は、更に前0 記プリズムシート上に配置された拡散シートを含んでなる。本発明の一態様にお ' いては、前記一次光源が少なくとも 1つの点光源からなる。

また、本発明によれば、以上の如き目的.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を導光し且つ前記一次光源から発せられる光が入射する光入射端面及び導光される光が出射する光出射面を有する導5 光体と、該導光体の光出射面に隣接して配置され且つ前記導光体の光出射面からの出射光が入光する入光面及びその反対側の出光面を有する光偏向素子とを備.え

' ている面光源装置において、前記導光体の光出射面の前記光入射端面側の端縁の近傍の第 1の領域上に配置され、前記一次光源から発せられた光が前記導光体を経由せずに前記光偏向素子に入光するのを阻止する遮光材からなる直接入光阻止D 手段を備え、前記光偏向素子は前記導光体の光出射面の前記遮光材の配置されていない第 2の領域上に配置され、前記導光体と前記光偏向素子とが接着性を有するフィルムで接合されており、該接着性を有するフィルムの一部により前記遮光材が構成されていることを特徴とする面光源装置、

が提供される。

5 本発明の一態様においては、前記接着性を有するフィルムは、少なくとも前記導光体の光出射面に対向する面の反対面が黒色である。本発明の一態様においては、前記一次光源、前記導光体及び前記光偏向素子はケース内に収容されており、該ケースには前記導光体と前記光偏向素子とを接合する接着性を有するフィルムが接着されており、前記直接入光阻止手段は、前記接着性を有するフィルムの一0 部であって前記一次光源の発光部が前記導光体の光入射端面と対向して位置するように前記導光体を位置決めするための押え部材として機能する部分からなる。本発明の一態様においては、前記遮光材の前記導光体の光出射面に対向する表面は拡散反射面とされている。本発明の一態様においては、前記光偏向素子は、更に前記プリズムシート上に配置された拡散シートを含んでなる。本発明の一態様においては、前記一次光源が少なくとも 1つの点光源からなる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明による面光源装置の一実施形態を示す模式的断面図である。図 2は、図 1の面光源装置の構成の一部を示す分解斜視図である。

図 3は、 L E Dを示す模式的拡大正面図である。

図 4は、図 1の面光源装置の導光体を一次光源とともに示す底面図である。図 5 A及び図 5 Bは、光偏向素子による偏向の様子を示す図である。

図 6 A及ぴ図 6 Bは、喑部の長さの説明図である。

図 7は、本発明による面光源装置の一実施形態を示す模式的断面図である。図 8は、本発明による面光源装置の一実施形態を示す模式的断面図である。図 9は、本発明による面光源装置の一実施形態を示す模式的断面図である。図 1 0は、本発明による面光源装置の一実施形態を示す模式的断面図である。図 1 1 A、図 1 1 B及ぴ図 1 1 Cは、プリズムシ一トの形状の変形例を示す図であ。

図 1 2は、面光源装置を示す模式的断面図である。

図 1 3は、面光源装置における暗部発生の説明図である。癸明を実施するための最良の形態：

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。

図 1は、本発明による面光源装置の一実施形態を示す模式的断面図であり、図 2はその構成の一部を示す分解斜視図である。これらの図に示されているように、本実施形態の面光源装置は、点状の一次光源としての L E D 2と、該 L E D 2から発せられる光を光入射端面から入射させ導光して光出射面から出射させる X Y 面内の矩形板状の導光体 4と、該導光体に隣接配置される光偏向素子 6及び光反射素子 8とを備えている。導光体 4は上下 2つの主面と該主面の外周縁どうしを連ねる 4つの端面とを有している。

L E D 2は導光体 4の互いに略平行な 1対の端面のうちの一方（光入射端面 4 1 ) に隣接し且つその Y方向に関する中央及ぴそこから適宜の距離互いに反対側に隔てられた 2つの位置に配置されている。本発明においては、一次光源である L E D等の点状光源は、低消費電力化の観点から出来るだけ少ない方が好ましい力導光体 4の大きさ等によって 1個または複数個を適宜等間隔あるいは近接して配置することができる。図 3は、 L E D 2を示す模式的拡大正面図である。 L E D 2の正面部は、発光部 2 1及ぴ非発光部 2 2からなる。

導光体 4は、一方の主面（図では上面）が光出射面 4 3とされている。この光出射面 4 3には、導光体 4内にて導光きれる光を当該光出射面 4 3に対して傾斜した方向（即ち X Y面に対して傾斜した方向）に光を出射させる指向性光出射機構を備えている。該指向性光出射機構は、例えば粗面（マット面）からなる。該指向性光出射機構は、光出射面 4 3の法線方向（Z方向）及び光入射端面 4 1 と直交する X方向との双方を含む X Z面内の分布において指向性のある光を出射させる。この出射光分布のピークの方向が光出射面 4 3となす角度は、例えば 1 0 ~ 4 0 ° であり、出射光分布の半値幅は例えば 1 0 ~ 4 0 ° である。

導光体 4は、他方の主面（図では下面）がレンズ列形成面 4 4とされている。該レンズ列形成面 4 4は、 L E D 2の発光部 2 1から発せられ導光体 4に入射した光の指向性の方向（光強度分布の最大強度光の方向）に略沿った方向に延ぴ且つ互いに平行に配列された多数のレンズ列を有する。このような方向にレンズ列を形成することによって、導光体 4に入射した光が X Y面内で広げられ暗い領域 (暗部）が発生し難くなる。例えば、導光体 4に入射した光の指向性の方向が略 X方向にある場合には、レンズ列形成面 4 4は、図 4に示されているように、略 X方向に延ぴ且つ互いに平行なレンズ列 4 4 aを有する（図 4では各レンズ列 4 4 aの稜線が示されており、 L E D 2から発せられ導光体 4に入射した光の強度分布における最大強度の光が L。で示されている）。

光偏向素子 6は、導光体 4の光出射面 4 3上に配置されている。光偏向素子 6 の 2つの主面は、それぞれ全体として X Y面と平行に位置する。 2つの主面のうちの一方（導光体の光出射面 4 3の側に位置する主面）は入光面 6 1 とされており、他方が出光面 6 2とされている。出光面 6 2は、導光体 4の光出射面 4 3と平行な平坦面とされている。入光面 6 1は、多数のレンズ列 6 1 aが互いに平行に配列されたレンズ列形成面とされている。入光面 6 1のレンズ列 6 1 aは、導光体 4に入射した L E D 2からの光の指向性の方向と略直交する方向に延ぴ、互いに平行に形成されている。

図 5 A及び図 5 Bに、光偏向素子 6による光偏向の様子を示す。図 5 Aは、 X Z面内での導光体 4からのピーク出射光（出射光分布のピクに対応する光）の進行方向を示すものである。導光体 4の光出射面 4 3から斜めに出射される光は、プリズム列 6 1 aの第 1面へ入射し第 2面により全反射されてほぼ出光面 6 2の法線の方向に出光する。また、 Y Z面内では、上記のようなレンズ列 4 4 aの作用により出光面 6 2の法線方向の輝度の十分な向上を図ることができる。

次に、本発明で特徴的な一次光源光の光偏向素子への直接入光を阻止する直接入光阻止手段について説明する。一次光源 L E D 2から発せられた光が導光体 4 を経由せずに直接的に光偏向素子 6に入光すると、図 5 Aのような正規の入光の場合とは異なり、図 5 Bに示されるように屈折透過して出光面 6 2から斜め方向に出光するため、面光源装置（バックライト）を斜めから観察した際に強い輝線として観察されやすい。よって、本発明では、一次光源 2から出射した光が直接的に光偏向素子 6に入光するのを防止する機構としての直接入光阻止手段を使用している。

図 1〜図 4、図 5 A及ぴ図 5 Bに関し説明される実施形態では、導光体 4の光入射端面 4 1の厚み（Z方向寸法）が薄いため、一次光源 2の一部分が導光体光入射端面 4 1の光出射面 4 3側の端縁を越えて（即ち光出射面 4 3より上方に）位置している。光偏向素子 6は、一次光源 2から X方向に Lだけ距離をおいて、設置されている。一次光源 2と光偏向素子 6 との間には、遮光材 9が設置されており、これにより、一次光源 2からの出射光が、直接光偏向素子 6に入光するのを妨げている。即ち、直接入光阻止手段は、導光体 4の光出射面 4 3の光入射端面 4 1側の端縁の近傍の幅 Lの第 1の領域に配置された遮光材 9からなる。また、光偏向素子 6は導光体 4の光出射面 4 3の遮光材 9の配置された第 1の領域以外の第 2の領域に配置されている。第 1の領域の幅 Lは、 0 . 1 m m以上が好ましく、 0 . 5 m m以上がより好ましく、 1 m m以上が更に好ましい。幅 Lが小さすぎると、一次光源 1から発せられる光が、直接光偏光素子 6に入射する可能性が高くなる。更に、第 1の領域の幅 Lは、遮光材 9で反射された反射光に起因する明帯の幅が大きくなることで有効発光領域 F (後述する）の端部近傍で明帯が視認されることを避けるためには、あまり大きくしないことが好ましく、第 1の領域が有効発光領域 Fにかからないような寸法にするのが好ましい。また、遮光材 9を有効発光領域 Fに近接した部分まで設けると、遮光材 9の端部が光偏向素子 6へ映り込むことにより、遮光材端部が光偏向素子 6を通して視認される場合がある。このため、第 1の領域の幅 Lは、第 1の領域が有効発光領域 Fの端部から一次光源側に 0 . 5 m m以上離れた位置までに存在することになるような寸法にすることが特に好ましい。

遮光材 9によって、光偏向素子 6への一次光源 2からの直接光の入射が確実に防止される。遮光材 9の導光体 4の光出射面 4 3に対向する表面 9 1は、光反射性を有することが好ましく、特に高い反射率を有していることが望ましい。表面 9 1の反射率は 6 0 %以上が好ましく、 8 0 %以上がより好ましく、 9 0 %以上が更に好ましい。表面 9 1の反射率が低すぎる場合には、導光体 4から遮光材 9 に入射した光の損失が起こり、輝度の低下を招くことがある。また、表面 9 1は、正反射よりも拡散反射が強く起こるような面であることが望ましい。

本発明においては、上記のような遮光材 9の表面 9 1を拡散反射面とすることによって、遮光材 9に到達した光を表面 9 1により拡散させることができ、一次光源 L E D 2の付近の輝度むらをより低減させることができる。拡散反射面としては、表面 9 1をエッチングやブラスト等の方法により粗面化したり、表面 9 1 に酸化チタンや炭酸カルシウムなどの拡散粒子を含有す塗布層を設けるなどの一般的に使用されている方法が用いられる。また、後述するように、遮光材として接着性を有するフィルムを使用する場合には、その接着剤層に拡散粒子を含有させるなどの方法を用いることもできる。

遮光材 9は、導光体 4と光偏向素子 6との密着（表面同士が接触すること）を妨げないように配置することが好ましい。例えば、図 1 2に関し説明したように導光体と光偏向素子との間に遮光材を介在させた配置の場合には、導光体 1 0 4 と光偏向素子 1 0 6とが密着しなくなる。このような状態であると、図 1 3に関し説明したように隣接する一次光源どうしの間等に発生する暗部の X方向長さが長くなり、有効発光領域（面光源装置を液晶表示素子などの表示素子と組み合わせて表示装置を形成した場合に実際に表示画面として使用される表示素子の領域に対応する面光源装置の発光領域：図 1 3の F ) で視認しゃすくなるので好ましくない。即ち、図 6 A及び図 6 B図に示されるように、導光体 4の光出射面 4 3 上で発生する隣接一次光源 2間の暗部の X方向長さを aとし、これに対応して光偏向素子 6の出光面 6 1上で見られる暗部の X方向長さを bとすると、導光体 4 と光偏向素子 6とが密着している図 6 Aの場合に比べて、導光体 4と光偏向素子 6とが Z方向に離れている図 6 Bの場合の方が、長さ bの値が大きくなるからである。これらの理由から、少なくとも有効表示領域の一次光源 2に近接する側においては、導光体 4と光偏向素子 6とは密着していることが好ましい。よって、遮光材 9を設置する場合は、導光体 4と光偏向素子 6との密着を妨げないようにし、更に両者が密着するように押えるための押え部材を備えていることが望ましレ、。

以上のように導光体 4と光偏向素子 6とが密着しなくなる場合としては、上記のように導光体 4と光偏向素子 6との間に遮光材 9を介在させて配置した場合に限らず、後述するような、透明基材の表面に活性エネルギー線硬化型樹脂によりレンズ列配列構造を形成した光偏向素子 6を使用した場合、及び厚さが薄い光偏向素子 6を使用した場合等がある。即ち、このような光偏向素子 6では、反りや皺（しわ）等の変形が発生しやすく、これにより導光体 4と光偏向素子 6とが密着していない部分が発生する。このため、上記のように、押え部材を備えることが好ましい。

一次光源 2からの出射光を効率良く導光体 4に入射させるためには、一次光源 2の発光部 2 1のほぼ全域が、導光体 4の光入射端面 4 1に密着していることが好ましい。一次光源としては、本実施形態のように L E Dが好ましく用いられる力これに限定されることはない。 L E Dは、図 3に示すように、中央部に発光部 2 1、周辺部に非発光部 2 2を有する。発光するのは、主として発光部 2 1であるが、非発光部 1 2からも一部の光が漏れて発光する。発光部 2 1 と導光体光入射端面 4 1との高さ方向位置（Z方向位置）がずれる場合や、発光部 2 1と導光体光入射端面 4 1とが密着せずに離れている場合には、導光体 4に入射する光量が減り、輝度が減少することがある。一次光源 2の非発光部 2 2のみが導光体光入射端面 4 1の上縁より高い位置になる場合も、非発光部 2 2から漏れる光が光偏向素子 6に直接入射すると、上述した輝線が発生する。しかし、この場合には、これまで述べてきたような手段を用いて、直接入射を防止することが可能である。よって、導光体 4の光入射端面側の厚みが一次光源 2の幅より小さい場合は、非発光部 2 2のみが光入射端面 4 1からはずれるように導光体 4を位置決めすることが好ましく、そのような位置決め手段を備えることが好ましい。

上述したような、遮光材 9及ぴ光偏向素子 6を一次光源 2に対して最適な位置に設置する位置決めのための押え部材、及ぴ、導光体 4に光偏向素子 6を密着させる機能を有する押え部材について、以下に述べる。

図 1他に示す実施形態では、一次光源 2、導光体 4、光偏向素子 6及ぴ光反射素子 8をケース 1 3内に収納し、該ケース 1 3に蓋 1 4を付している。蓋 1 4は、光偏向素子 6から出射する光の透過を許容する光透過性のものである。この実施形態においては、蓋 1 4には、その一部に押え部材 1 0を付することができる。押え部材 1 0は、光偏向素子 6に当接し、これを導光体 4に密着させるように押す。また、遮光材 9を押え部材 1 0に取り付けることもできる。遮光材 9の導光体 4に対向する面は、反射率の高いものが好ましい。従って、遮光材 9の全体を反射率が高い材料で形成するか、あるいは遮光材 9の少なくとも導光体 4と対向する表面 9 1に反射率の高い塗布材料を塗布するのが好ましい。また、蓋 1 4に付される押え部材 1 0は、有効発光領域外に（即ち光偏向素子 6の外周縁部に対応して）位置する。更に、図 1に示すように、必要に応じてケース 1 3の内部底面上にスぺーサー 1 7を設けることができ、蓋 1 4をケース 1 3に適合させて導光体 4、光偏向素子 6及び光反射素子 8を上から押え部材 1 0で押えることで、一次光源 2の発光部 2 1の位置と、導光体 4の光入射端面 4 1の位置とが正確に揃うように位置決めすることができる。

図 7〜図 1 0は、それぞれ本発明による面光源装置の一実施形態を示す模式的断面図である。これらの図において、図 1〜図 4、図 5 A、図 5 B、図 6 A及ぴ図 B 6におけると同様の機能を有する部材または部分には、同一の符号が付されている。

図 7の実施形態では、一次光源 2、導光体 4、光偏向素子 6及び光反射素子 8 を、ケス 1 3に収納し、接着性を有するフィルム（接着性テープ） 1 5で固定している。この場合は、接着性テープ 1 5に、遮光材 9の役割を兼ねさせることが好ましい。また、遮光材 9とは別に接着性テープ 1 5を 1枚追加して、このテープに押え部材の役割を兼ねさせることが好ましい。更に、必要によってはケース 1 3の底部にスぺーサー 1 7を設け、上から押え部材としてのテープ 1 0で押えることで、一次光源 2の発光部 2 1の位置と、導光体 4の光入射端面 4 1の位

5 置（特に Z方向位置）とが正確に揃うように位置決めすることができる。

図 8の実施形態では、 1枚のテープ 1 5 ' で遮光材 9の機能と押え部材 1 0の機能とを兼ねさせている。また、図 9の実施形態では、 1枚のテープ 1 5 ' で遮光材 9の機能と押え部材 1 0の機能とを兼ねさせ、しかも光偏向素子として、プリズムシ一ト 6上に光拡散シート 1 6を更に付加したものを使用し、これらの两

10 方をテープ 1 5 ' で同時に押えて固定している。

これらの実施形態においても、遮光材 9の導光体 4に対向する表面 9 1は反射率の高いものが好ましいので、接着性テープ 1 5， 1 5 ' のすベてを反射率が高いものにする、あるいは、少なくとも遮光材 9として機能するテープ 1 5， 1 5 ' の部分を反射率が高い材料からなるものにする、あるいは、テープ 1 5， 1

15 5 ' の遮光材 9として機能する部分のうち、少なくとも導光体 4と対向する部分を反射率が高いものにすることが好ましい。

接着性テープ 1 5， 1 5 ' には、導光体 4に対向する面の反対面を黒く塗ったものが好ましく用いられる。このような黒テープ 1 5 , 1 5 ' の遮光材 9となる部分の導光体に対向する面のみに高反射率の塗料を塗布することでも、上述した

2D ような機能が得られる。接着性テープ 1 5， 1 5 ' の導光体 4の光出射面 4 3に対向する表面 9 1を拡散反射面とする場合には、高反射率の塗料や接着剤層に拡散粒子を含有させるなどの方法を用いることもできる。

以上のような接着性テープ 1 5， 1 5 ' を使用することにより、携帯用電子機器の軽量化のために収納ケースを使用しない場合においても、導光体 4と光偏向

Z 素子 6との密着状態を保持させることが可能である。

図 1 0の実施形態では、押え部材 1 0は、一次光源 2の発光部 2 1が導光体 4 の光入射端面 4 1と対向して位置するように導光体を位置決めしている。とくに、一次光源 2の発光部 2 1及び非発光部 2 2のすベての部分が導光体光入射端面 4 1の光出射面 4 3側の端縁より下に位置している。このような配置の場合は、一

30 次光源 2からの光が直接光偏向素子 6に入射することはないので、図 5 Bのような輝線の原因となる光は発生しない。

以下に、本発明の面光源装置を構成する導光体及ぴ光偏向素子等について説明する。

導光体 4の表面に、指向性光出射機構として形成する粗面やレンズ列は、 I S O 4 2 8 7 1一 1 9 8 4による平均傾斜角 0 aが 0. 5 ~ 1 5度の範囲のものとすることが、光出射面 4 3内での輝度の均斉度を図る点から好ましい。平均傾斜角 0 aは、さらに好ましくは 1〜 1 2度の範囲であり、より好ましくは: 5 〜 1 1度の範囲である。この平均傾斜角 0 aは、導光体 4の厚さ（ t ) と入射光が伝搬する方向の長さ（L) との比（LZ t ) によって最適範囲が設定されることが好ましい。すなわち、導光体 4として L/ tが 2 0〜2 0◦程度のものを使用する場合は、平均傾斜角 0 aを 0. 5〜 7. 5度とすることが好ましく、さらに好ましくは 1 ~ 5度の範囲であり、より好ましくは 1. 5〜4度の範囲である。また、導光体 4 3として LZ tが 2 0以下程度のものを使用する場合は、平均傾斜角 Θ aを 7~ 1 2度とすることが好ましく、さらに好ましくは 8 ~ 1 1度の範囲である。

導光体 4に形成される粗面の平均傾斜角 6 aは、 I S 04 2 8 7/ 1— 1 9 8 4に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標を X として、得られた傾斜関数 f (x) から次の（1 ) 式および（2) 式を用いて求めることができる。ここで、 Lは測定長さであり、 Δ aは平均傾斜角 0 aの正接である。

△ a = ( 1/L) J ₀ ^L| (d/d x) f (x) I d x · ■ · ( 1 ) 0 a = t a n— ¹ (厶 a ) · · · (2)

なお、本発明では、上記のような光出射面 4 3またはその裏面 44に光出射機構を形成する代わりにあるいはこれと併用して、導光体内部に光拡散性微粒子を混入分散することで指向性光出射機構を形成したものでもよい。

導光体 4の指向性光出射機構の形成された面と反対側の面（図では下面）はレンズ列形成面 44とされている。該レンズ列形成面 44は、 LEDから発せられ導光体に入射した光の指向性の方向（光強度分布の最大強度光の方向）に略沿つた方向に延ぴ且つ互いに平行に配列された多数のレンズ列を有する。このレンズ列によって、入射した光が XY方向に広げられ、暗部が低減する。図 2に示したように、導光体 4の裏面 4 4あるいは光出射面 4 3にレンズ列 4 4 aを形成する場合、そのレンズ列 4 4 aをレンズ列に直交する方向に切断した断面の形状は、レンチキュラー状、略三角形状、略三角形の頂部が丸められて曲線状とされたもの、略三角形の項部が切り欠かれているもの等が好ましく用いられる。

上記レンズ列 4 4 aをレンズ列に直交する方向に切断した断面の形状について測定した、レンズ列形成面 4 4に対しての平均傾斜角は、 1 0度〜 6 0度が好ましく、より好ましくは 1 5度〜 5 0度が好ましく、より好ましくは、 2 5度〜 4 5度が好ましい。平均傾斜角がこの範囲から外れると、一次光源 2から入射した光を広げて暗部を低減する機能が低下する傾向にある。

なお、本発明においては、レンズ列 4 4 aの方向は、光を広げる効果を大きく損なわない範囲であれば、導光体に入射した光の指向性の方向からずれて形成してもよい。この場合、レンズ列 4 4 aの方向は、導光体に入射した光の指向性の方向に対して 2 0 ° 以内の範囲とすることが好ましく、より好ましくは 1 0 ° 以内の範囲である。

さらに、導光体 4としては、その光出射率が 0 . 5〜 5 %の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは 1〜 3 %の範囲である。これは、光出射率が 0 . 5 % より小さくなると導光体 4から出射する光量が少なくなり十分な輝度が得られなくなる傾向にあり、光出射率が 5 %より大きくなると一次光源 2の近傍で多量の光が出射して、光出射面 4 3内での X方向における光の減衰が著しくなり、光出射面 4 3での輝度の均斉度が低下する傾向にあるためである。このように導光体 4の光出射率を 0 . 5〜 5 %とすることにより、光出射面から出射する光の出射光光度分布（X Z面内）におけるピーク光の角度（ピーク角度）が光出射面の法線に対し 5 0 ~ 9 0度の範囲にあり、出射光光度分布（X Z面内）の半値全幅が 1 0 - 4 0度であるような指向性の高い出射特性の光を導光体 4から出射させることができ、その出射方向を光偏向素子 6で効率的に偏向させることができ、高い輝度を有する面光源素子を提供することができる。

本発明において、導光体 4からの光出射率は次のように定義される。光出射面 4 3の光入射端面 3 1側の端縁での出射光の光強度（ 1。）と光入射端面 4 1 側の端縁から距離 Lの位置での出射光強度（ I ) との関係は、導光体 4の厚さ ( Z方向寸法）を t とすると、次の（3 ) 式のような関係を満足する。

I = I 0 · α ( 1 - α ) ^L/t · · · ( 3 )

ここで、定数 αが光出射率であり、光出射面 4 3における光入射端面 4 1と直交する X方向での単位長さ（導光体厚さ tに相当する長さ）当たりの導光体 4から光が出射する割合（％) である。この光出射率 αは、縦軸に光出射面 4 3からの出射光の光強度の対数と横軸に（L / t ) をプロットすることで、その勾配から求めることができる。

導光体 4の光入射端面 4 1には、入射光を X Y方向に広げて、互いに隣接する一次光源 2間の暗部を低減するために、略 Z方向に延びる多数のレンズ列または溝を設けたり、あるいは、 .光入射端面 4 1を粗面化することが好ましい。このように構成した光入射端面 4 1の Y方向について測定した平均傾斜角は、 3度〜 3 0度が好ましく、 4度〜 2 5度がより好ましく、 5度〜 2 0度が更に好ましい。平均傾斜角が 3度以下では、 X Y方向で光を広げる性質が不十分であり、平均傾斜角を 3 0度以上にしてもそれ以上 X Y方向での光は広がらず、輝度の低下が起こる。

また、導光体 4としては、図 1に示したような断面形状のものに限定されるものではなく、くさび状、または両端から中央に向かって次第に厚さが小さくなる部分を有する船型状等の種々の断面形状のものが使用できる。

本発明の導光体 4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、塩化ビュル系樹脂、環状ポリオレフイン樹脂が例示できる。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 8 0重量％以上であるものが好ましい。導光体 4の粗面の表面構造やプリズム列等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。本発明の導光体に形成するレンズ列 4 4 aの形状を、部分的に変化させる方法としては、金型切削あるいはエッチング等によって、レンズ列が形成された金型の、一部または全部をブラストする方法、レンズ列が形成された金型の一部または全部を研磨し、これを転写する方法、レンズ列が形成された金型を転写して得た成型物の一部または全部をブラストし、これを再ぴ転写して金型を得る方法などが、ある。これらの方法によって、レン 5 ズ列 4 4 aの断面形状の形状を変化させることができる。

また、導光体の光出射機構のレンズ列や粗面を形成する方法としては、金型切削あるいはエッチング、プラスト、あるいはこれらの方法を併用する方法が挙げられる。

光偏向素子 6に形成されるレンズ形状は、目的に応じて種々の形状のものが使 10 用され、中でも断面略三角形状の多数のプリズム列が配列されたプリズムシートが特に好ましい。プリズム列の頂角は、 5 0〜 8 0 ° の範囲とすることが好ましく、より好ましくは 5 0〜7 0 ° の範囲である。光偏向素子 6から出射する光の方向を変更するために、図 1 1 Aに示すように、プリズム列を構成する 2つのプリズム面の出光面 6 2に対する角度が互いに異なるような異方性プリズムとする 15 ことも可能である。また、視野角を調節するために、断面の三角形状を構成する直線を変形したものも好ましく用いられる。特に、断面三角形を、図 1 1 Bに示すように傾斜角度の異なる直線の組み合わせからなる折れ線状としたもの、または、図 1 1 Cに示すように外側に ΰの円弧状にしたもの、更には曲率半径の異なる曲線の組み合わせからなるものとしたものが例示される。上記直線と曲線との 3D 組み合わせを用いると、観察者の方向により集光した光を出射することができ、輝度が向上する。

本発明の光偏向素子 6は、光透過率の高い合成樹脂から構成することがャきる。このような合成樹脂としては、メタクリル榭脂、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、環状ポリオレフイン樹脂が

Ζ 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 8 0重量％以上であるものが好ましい。光偏光素子 6の粗面の表面構造やプリズム列等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

30 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。これらの型部材は、金型切削あるいはエッチング等によって得られる。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の表面に、活性エネルギ一線硬化型樹脂からなる粗面構造またレンズ列配列構造を形成してもよいし、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、ビュル化合物、（メタ）アクリル酸エステル類、ァリル化合物、（メタ）アクリル酸の金属塩等を使用することができる。

光反射素子 8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 8として反射シートに代えて、導光体 4の光出射面の反対側の主面 4 4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。尚、導光体 4の 3つの側端面（光入射端面 4 1を除く）にも反射部材を付することが好ましい。

本発明において、一次光源として点状光源を使用する場合には、点状光源を導光体 4の端面に対向するように適宜の間隔を置いて複数個配置することが望ましい。一次光源の例としては、 L E Dが挙げられる。この場合、複数の点状光源は、それらから発せられる光の最大強度の方向が互いに平行となるように配置するのが好ましい。 L E Dなどの一次光源 2と導光体光入射端面 4 1との距離は 0 . 2 m m以下とするのが好ましい。一次光源と光入射端面との距離が 0 . 2 m mを越えると、輝度低下が発生しやすくなる傾向にある。産業上の利用可能性：

以上説明したように、本発明によれば、導光体の薄型化おょぴ軽量化に伴う輝線の発生や隣接 L E Dの中間などに発生する暗部が面光源装置の有効発光領域内で視認を防止し、かつ、導光体が薄型化、軽量化しても L E D等の一次光源からの光を効率良く導光体に入射させることが可能な、高品位の面光源装置を提供される。特に、本発明は、携帯電話機や携帯ゲーム機などのような携帯髙電子機器などの比較的小さな画面寸法の液晶表示装置のように L E Dなどの点状光源を使用した面光源装置に適したものであり、面光源装置を構成する構成部材を収納するケースなどを使用しない場合であっても、輝線の発生や暗部の視認のぃ高品位な面光源装置を提供できる。

Claims

請求の範囲

1 . 一次光源と、該一次光源から発せられる光を導光し且つ前記一次光源から発せられる光が入射する光入射端面及ぴ導光される光が出射する光出射面を

5 有する導光体と、該導光体の光出射面に隣接して配置され且つ前記導光体の光出射面からの出射光が入光する入光面及びその反対側の出光面を有する光偏向素子とを備えている面光源装置において、前記導光体の光出射面の前記光入射端面側の端縁の近傍の第 1の領域上に配置され、前記一次光源から発せられた光が前記導光体を経由.せずに前記光偏向素子に入光するのを阻止する遮光材からなる直接

10 入光阻止手段を備え、前記遮光材の前記導光体の光出射面に対向する表面は拡散反射面とされ、前記光偏向素子は前記導光体の光出射面の前記遮光材の配置されていない第 2の領域上に配置されていることを特徴とする面光源装置。

2 . 前記光偏向素子は少なくとも前記第 1の領域に近い側の部分が前記導光体の光出射面に密着して配置されていることを特徴とする、請求項 1に記載の

]5 面光源装置。

3 . 前記導光体と前記光偏向素子とが接着性を有するフィルムで接合されており、該接着性を有するフィルムの一部が、前記光偏向素子の少なくとも前記第 1の領域に近い側の部分を前記導光体の光出射面に密着させるための押え部材として機能することを特徴とする、請求項 2に記載の面光源装置。

23 4 . 前記一次光源、前記導光体及び前記光偏向素子はケース内に収容されており、該ケースには前記光偏向素子に隣接して光透過性の蓋が付されており、前記遮光材は前記蓋に付設されていることを特徴とする、請求項 1に記載の面光源装置。

5 . 前記光偏向素子は、更に前記プリズムシート上に配置された拡散シー 25 トを含んでなることを特徴とする、請求項 1〜4のいずれかに記載の面光源装置。

6 . 前記一次光源が少なくとも 1つの点光源からなることを特徴とする、請求項 1〜 4のいずれかに記載の面光源装置。

7 . 前記一次光源、前記導光体及び前記光偏向素子はケース内に収容されており、該ケースには前記光偏向素子の出光面に隣接して光透過性の蓋が付され

30 ており、該蓋には前記光偏向素子の少なくとも前記第 1の領域に近い側の部分を前記導光体の光出射面に密着させるための押え部材が付設されていることを特徴とする、請求項 2〜4のいずれかに記截の面光源装置。

8 . 前記光偏向素子は、更に前記プリズムシート上に配置された拡散シートを含んでなることを特徴とする、請求項 7に記載の面光源装置。

9 . 前記一次光源が少なくとも 1つの点光源からなることを特徴とする、請求項 7に記載の面光源装置。

1 0 . —次光源と、該一次光源から発せられる光を導光し且つ前記一次光源から発せられる光が入射する光入射端面及ぴ導光される光が出射する光出射面を有する導光体と、該導光体の光出射面に隣接して配置され且つ前記導光体の光出射面からの出射光が入光する入光面及びその反対側の出光面を有する光偏向素子とを備えている面光源装置において、前記導光体の光出射面の前記光入射端面側の端縁の近傍の第 1の領域上に配置され、前記一次光源から発せられた光が前記導光体を経由せずに前記光偏向素子に入光するのを阻止する遮光材からなる直接入光阻止手段を備え、前記光偏向素子は前記導光体の光出射面の前記遮光材の配置されていない第 2の領域上に配置され、前記導光体と前記光偏向素子とが接着性を有するフィルムで接合されており、該接着性を有するフィルムの一部により前記遮光材が構成されていることを特徴とする面光源装置。

1 1 . 前記接着性を有するフィルムは、少なくとも前記導光体の光出射面に対向する面の反対面が黒色であることを特徴とする、請求項 1 0に記載の面光源装置。

1 2 . 前記一次光源、前記導光体及び前記光偏向素子はケース内に収容されており、該ケースには前記導光体と前記光偏向素子とを接合する接着性を有するフィルムが接着されており、前記直接入光阻止手段は、前記接着性を有するフィルムの一部であって前記一次光源の発光部が前記導光体の光入射端面と対向して位置するように前記導光体を位置決めするための押え部材として機能する部分からなることを特徴とする、請求項 1 0に記載の面光源装置。

1 3 . 前記遮光材の前記導光体の光出射面に対向する表面は拡散反射面とされていることを特徴とする、請求項 1 0〜 1 2のいずれかに記載の面光源装置。

1 4 . 前記光偏向素子は、更に前記プリズムシート上に配置された拡散シートを含んでなることを特徴とする、請求項 1 0〜 1 2のいずれかに記載の面光源装置。

1 5 . 前記一次光源が少なくとも 1つの点光源からなることを特徴とする請求項 1 0〜 1 2のいずれかに記載の面光源装置。