JP2000294019A

JP2000294019A - 面光源素子

Info

Publication number: JP2000294019A
Application number: JP2000026432A
Authority: JP
Inventors: Hironori Matsumoto; 浩紀松本; Masaharu Oda; 雅春小田
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】光の利用効率に優れ高い輝度を有するととも
に、導光体へのプリズム列の精確な形成が容易となり、
耐久性に優れた面光源素子を提供する。【解決手段】光源と、該光源に対向する少なくとも１
つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する
導光体と、該導光体の光出射面に配置された光偏向素子
からなり、前記導光体の光出射面またはその裏面の少な
くとも一方の面に頂部が曲面である略三角形状の断面形
状を有し、導光体の光入射面に対して略垂直に延びるプ
リズム列が連設されている面光源素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノートパソコン、
液晶テレビ等に使用される液晶表示装置に使用されるエ
ッジライト方式の面光源素子に関するものであり、さら
に詳しくは、光の利用効率に優れ高い輝度を有するとと
もに、導光体へのプリズム列の精確な形成が容易とな
り、耐久性に優れた面光源素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー液晶表示装置は、携帯用ノ
ートパソコンや、カラー液晶パネルを用いた携帯用液晶
テレビあるいはビデオ一体型液晶テレビ等の種々の分野
で広く使用されてきている。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
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を
配置したエッジライト方式のものがあり、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が多用され
ている。このエッジライト方式では、板状の導光体の側
端面に対向するように光源を配置して、導光体の表面全
体を発光させ面光源素子を構成している。

【０００４】ところで、カラー液晶表示装置を用いたノ
ートパソコンや液晶テレビなどの機器では、可搬式とな
すためバッテリーを用いて駆動しているが、その電力の
多くを液晶表示装置が消費し、中でも液晶表示装置を構
成するバックライト部の消費電力の割合は大きく、この
消費電力をできる限り低く抑えることがバッテリーによ
る機器の駆動時間を伸ばし、液晶表示装置の実用価値を
高める上で重要な課題とされている。しかし、バックラ
イト部の消費電力を抑えることによってバックライト部
の輝度を低下させたのでは、液晶表示のコントラストが
低下し見難くなり好ましくない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、バックライト
部の消費電力を抑えることなくバックライト部の輝度を
向上させる方法として、特公平７−２７１３７号公報で
は光出射面が粗面の導光体を用い、多数のプリズム列を
配列したプリズムシートを導光体の光出射面側に配置し
た面光源素子が開示されている。このような面光源素子
では、輝度はある程度高くなるものの、出射光分布が極
端に狭くなるため（特に、導光体の光入射面に対して垂
直の方向）、小型の液晶表示装置のように広い観察角度
範囲を必要としないものには適しているが、大型の液晶
表示装置にように多数の人が広い観察範囲で観察する場
合への適用が難しいという問題点を有している。

【０００６】また、特開平８−１７９３２２号公報で
は、導光体の光出射面またはその裏面の少なくとも一方
の面に光入射面に垂直な方向に稜線が延びる断面形状が
三角形状のプリズム列を形成することにより、水平な方
向の出射光分布を適度に狭めて輝度を高める方法が開示
されている。しかしながら、このような面光源素子で
は、導光体の光入射面と平行な方向の出射光分布を十分
に狭くすることができず、より輝度の高い面光源素子を
得ることはできなかった。また、面光源素子の光出射面
の法線方向から±４０°近傍を超えるような領域（有効
な観察角度範囲外の領域）で比較的大きな出射光（サイ
ドロープ）が発現するため、観察角度範囲内での輝度が
低下するという問題点を有していた。

【０００７】一方、近年の液層表示装置の薄型化や大型
化に伴い、面光源装置の導光板としても１２インチ以上
の大型で、０．５〜２ｍｍの薄型のものが要求されてき
ている。しかし、このような大型で薄い導光体を通常の
射出成形法によって製造する場合に、特開平８−１７９
３２２号公報に記載されているような微細で先端が鋭角
な凹凸形状を表面に形成しようとすると、成形型の切削
が困難となるとともに、成形型に形成した凹凸パターン
を精確に導光体表面に転写することは非常に困難であっ
た。また、ノートパソコンでは、薄いハイジング内にコ
ンパクトに各部品が配置され、頻繁に持ち運ばれるため
に、導光体のプリズム列形成面に当接する部品との摩擦
や圧力の付加により、長時間使用しているとプリズム列
の先端により導光体に接触配置されている他の部品が傷
付いたり、プリズム列の先端部が欠損したりする場合が
あり、これが面光源素子の光学欠陥となるという問題点
も有していた。

【０００８】そこで、本発明は光の利用効率に優れ高い
輝度が得られるとともに、微細なプリズム列の精確な形
成が容易に行えるとともに、耐久性に優れた面光源素子
を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、導光体に
形成するプリズム列を特定の形状とすることによって、
上記のような目的を達成できる面光源素子が得られるこ
とを見出し、本発明に至ったものである。

【００１０】すなわち、本発明の面光源素子は、光源
と、該光源に対向する少なくとも１つの光入射面および
これと略直交する光出射面を有する導光体と、該導光体
の光出射面に配置された光偏向素子からなり、前記導光
体の光出射面またはその裏面の少なくとも一方の面に頂
部が曲面である略三角形状の断面形状を有し、導光体の
光入射面に対して略垂直に延びるプリズム列が連設され
ていることを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】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
源素子の代表的一実施形態を示す模式的分解斜視図であ
る。本実施形態の面光源素子は、図１に示されているよ
うに、光源１と光源リフレクタ２と導光体３と光偏向素
子４と反射素子５とを有する。

【００１２】光源１は、導光体３の光入射面に対向して
配置され、Ｙ方向に延在せる線状の光源であり、例えば
蛍光ランプや冷陰極管等を用いることができる。光源１
には、光源１から導光体３へ有効に光を導入するため
に、光源１および導光体３の光入射面を覆うように、内
側に反射層を有する光源リフレクタ２が設置されてい
る。光源リフレクタ２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フィルム等を用いることが
できる。光源リフレクタ２は、図示されているように反
射素子５の端縁部外面から光源１の外面を経て光偏向素
子４の出光面端縁部へと巻つけられている。他方、光源
リフレクタ２は、光偏向素子４を避けて、反射素子５の
端縁部外面から光源１の外面を経て導光体３の光出射面
端縁部へと巻つけることも可能である。尚、このような
光源リフレクタ２と同様な反射部材を、導光体３の光入
射面２１以外の側端面に付することも可能である。本発
明においては、反射素子６として図示されているような
反射シートを省略して、導光体３の裏面２４に金属蒸着
などにより反射層を付与することも可能である。なお、
遮蔽材６はランプ際近傍の輝線、暗線防止のためのもの
で、輝線や暗線の発生度合いに応じて適宜使用されるも
のである。

【００１３】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、そのうちでＹＺ面と平行で互いに
対向して配置されている１対の側端面のうちの少なくと
も一方が光入射面２１とされている。光入射面２１には
光源１が近接して対向配置されており、光源１から発せ
られた光は光入射面２１から導光体３内へと入射する。
本発明においては、更に、光源１と同様な光源を光入射
面２１の対向側端面２２に近接して同様に配置すること
もできる。導光体３の光入射面２１に略直交した２つの
主面２３、２４は、互いに対向しており、光出射面とな
る主面２３はＸＹ面と平行に位置している。また、他の
主面２４は裏面となる。

【００１４】光出射面２３および裏面２４の少なくとも
一方の面に、光入射面２１に対して略垂直に延びる（略
Ｘ方向に延びる）断面略三角形状の複数のプリズム列が
並列して形成され、プリズム列配列面が形成されてい
る。本発明においては、プリズム列の断面略三角形状の
頂部が曲面から構成されてることを特徴とする。このプ
リズム列の頂部を曲面から構成することによって、導光
体からの出射光分布が改善され光の利用効率が向上する
とともに、製造時の導光体への微細なプリズム列の精確
な形成を容易し、導光体の耐久性の向上を図ることがで
きる。図１では、導光体３の裏面２４にプリズム列を形
成しているが、これとは逆に導光体３の光出射面２３に
プリズム列を形成してもよい。

【００１５】次に、図２を参照して導光体３に形成する
プリズム列の頂部の曲面形状について説明する。図２
は、本発明の導光体に形成するプリズム列の形状の模式
図を示した。図２に示したように、プリズム列を構成す
る２つの斜面に内接し、プリズム列の高さに一致する円
を想定し、この円の半径とプリズム列のピッチ比で、プ
リズム列頂部の曲面を近似的に表す。２つのプリズム斜
面に内接しプリズム列の高さに一致する円の半径ｒは、
次の（１）式のように表される。

【００１６】

【数１】式中、ｐはプリズム列のピッチ、ｈはプリズム列の高
さ、Ｈはプリズム列の斜面を構成する２つの直線部を延
長したときの交点を頂点とするプリズム列の高さであ
る。このとき、プリズム列を構成する２つの斜面（直線
部）を延長したときの交差角（以下、プリズム頂角とい
う）をθとすると、次の（２）式で表される。

【００１７】

【数２】本発明では、プリズム列の頂部に形成する曲面は、その
曲率半径（ｒ）とプリズム列のピッチとの比（ｒ／ｐ）
が０．１〜０．７の範囲となるように形成することが好
ましく、さらに好ましくは０．１〜０．５の範囲であ
る。これは、ｒ／ｐが０．１未満であると導光体から出
射する出射光の分布が十分に改善されない傾向にあると
ともに、導光体表面への微細なプリズム列の形成が困難
となる傾向にあり、逆に０．７を超えると導光体の光入
射面に水平な方向の分布を十分に狭くすることができ
ず、正面方向の輝度の十分な向上効果が得られない傾向
にあるためである。

【００１８】また、導光体３に形成されるプリズム列の
プリズム頂角は７０〜１５０°の範囲とすることが好ま
しい。これは、プリズム頂角を７０°以上とすることに
よって導光体３からの出射光が集光され、面光源素子と
しての輝度を向上させることができ、１５０°以下とす
ることによって目的の観察角度範囲に応じて適度な出射
光分布の広がりを付与することができるためである。プ
リズム列が光出射面２３側にある場合は、プリズム頂角
は８０〜１００゜とすることが好ましく、プリズム列が
光出射面の裏面２４側にある場合は７０〜８０゜または
１００〜１５０゜とすることが好ましい。

【００１９】本発明においては、導光体３の光出射面全
面での輝度の均一化や高輝度化を図るために、導光体３
のプリズム列を形成した主面と対向する他方の主面に粗
面やレンズ列を形成したり、導光体３中に光拡散性微粒
子を含有させることによって、導光体３の光の出射率が
０．２〜５％の範囲となるようにすることが好ましい。

【００２０】ここで、導光体３の出射率は次のように定
義される。光出射面２３の光入射面２１側の端縁での出
射光の光強度（Ｉ_０）と光入射面側の端縁から距離Ｌの
位置での出射光強度（Ｉ）との関係は、導光体３の厚さ
（Ｚ方向寸法）をｔとすると、次の（３）式を満足す
る。

【００２１】

【数３】ここで、定数αを出射率と定義する。この出射率αの意
味は、光出射面２３において、光入射面２１と直交する
Ｘ方向の単位長さ（導光体厚さｔに相当する長さ）当た
りの導光体３中の光が出射する割合である。この出射率
αは、光出射面２３からの出射光の光強度の対数（縦
軸）とＬ／ｔ（横軸）との関係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。

【００２２】本発明において、導光体３の出射率αは、
表面に形成した粗面やレンズ列の平均傾斜角θａあるい
は導光体中に含有させる光拡散微粒子の混入割合と密接
な関係にあり、導光体３の表面に形成する粗面やレンズ
列の平均傾斜角θａまたは光拡散性微粒子の混入割合に
よって調整することができる。なお、本発明の導光体３
においては、光出射面２３あるいは裏面２４に形成され
たプリズム列によって導光体３内を進行する光の進行方
向が変えられたり、導光体３内において光が裏面に対し
て臨界角未満の入射角で入射して一旦導光体３外へと屈
折出射し再入射することによって光の進行方向が変えら
れるため、光出射率αは必ずしも導光体３に形成した粗
面やレンズ列の平均傾斜角θａや光拡散性微粒子の混入
割合だけに依存するものではない。

【００２３】導光体３の光の出射率αは、０．２％未満
であると導光体３からの光の出射が少なくなって輝度が
低くなる傾向にあり、出射率αが５％を超えるとＸ方向
に関して導光体３内での光の減衰が著しくなる傾向にあ
り、光出射面２３内での輝度の均斉度が低下する傾向に
ある。導光体３の出射率αは、０．３〜４％の範囲とす
ることがより好ましい。

【００２４】このため、導光体３の表面に形成する粗面
やレンズ列は、平均傾斜角θａが０．５〜７．５°の範
囲とすることが、光出射面２３内での輝度の均斉度等の
点から好ましい。この平均傾斜角θａは、導光体３の出
射率αと関連があり、平均傾斜角θａが大きくなると出
射率αも大きくなる傾向にある。このため、平均傾斜角
θａが０．５より小さくなると、導光体３の出射率αが
小さくなり導光体３から出射する光の出射量が少なくな
り輝度が低くなる傾向にある。また、平均傾斜角θａが
７．５°より大きくなると、導光体３の出射率αが大き
くなり光出射面２３の光源１に近い領域で多量の光が出
射し、光源１から離れるに従い導光体３を伝搬する光の
減衰が大きくなる傾向にあり、光出射面２３からの出射
光も光源１から離れるに従って急に減衰し、光出射面２
３内での輝度の均斉度が低下する傾向にある。平均傾斜
角θａは、さらに好ましくは１°〜５°の範囲であり、
より好ましくは１．５〜４°の範囲である。

【００２５】導光体３に形成される粗面の平均傾斜角θ
ａは、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４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（４）
式および（５）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、Δａは平均傾斜角θａの正接
である。

【００２６】

【数４】

【数５】図１では、導光体３としてＸ方向に関して一定の厚さの
ものを例示したが、本発明の面光源素子に使用される導
光体３としては、このような形状に限定されることはな
く、くさび形等の他の形状とすることもできる。本発明
においては、大型で薄い導光体、特にくさび形状の導光
体に好適である。

【００２７】本発明においては、上記のような導光体３
とすることにより、導光体３の光出射面２３から出射す
る出射光が、光入射面２１と光出射面２３に垂直な面に
おいて、そのピーク光の角度が光出射面２３の法線に対
して５０〜８０°、半値幅が１０〜４０°の範囲にあ
り、ピーク光の出射方向と平行で前記垂直な面と垂直な
面における出射光の半値幅が３０〜６０°であるような
出射光を出射することができる。本発明においては、こ
のような導光体３からの出射光を光偏向素子４で、その
出射方向を偏向することによって非常に高い輝度を有す
る面光源素子を提供することができる。

【００２８】本発明の面光源素子を構成する光偏向素子
４は、導光体３の光出射面２３上に配置されている。光
偏向素子４の２つの主面４１，４２は、互いに対向して
おり、それぞれ全体としてＸＹ面と平行に位置する。主
面４１，４２のうち導光体３の光出射面２３と対面する
主面４１は入光面とされ、他方が出光面４２とされ面光
源素子の発光面を形成している。入光面４１は、光源１
と平行な方向あるいは１５°以下の角度を有する方向に
延びる多数のレンズ列を並行に配列したレンズ列配列面
から構成されている。

【００２９】図３に、入光面４１にプリズム列が形成さ
れた光偏向素子４における光線の様子を示す。導光体３
から出射した出射光は、面光源素子の法線方向（Ｚ方
向）に対して斜めに光偏向素子４に入射し、プリズム列
のプリズム面での全反射作用によって内面反射され、面
光源素子の法線方向（Ｚ方向）に曲げられる。このよう
に、光偏向素子４から出射される光は、入射光がプリズ
ム列の全反射作用によって進行方向を変向されるので、
導光体３からの出射光の強度分布にほぼ対応した強度分
布を有する。従って、導光体３によって適正化された分
布の光を効率よく目的の方向へ変向させることができ
る。入光面４１に形成されるプリズム列のプリズム頂角
は５０〜８０°であることが好ましく、この角度範囲内
であれば目的の方向に効率よく全反射で変向することが
できる。プリズム頂角は、さらに好ましくは５５°〜７
５°の範囲であり、より好ましくは６０°〜７０°の範
囲である。

【００３０】本発明においては、光偏向素子４は、導光
体３からの出射光を目的の方向（例えば面光源素子の光
出射面の法線方向）に変向ができるものであればプリズ
ム列が形成されたプリズムシートに限定されるものでは
なく、例えば、円弧形状その他の弧形状の断面を有する
レンチキュラーレンズ列を設けたレンチキュラーレンズ
シートや、フライアイレンズシート等を用いることも可
能である。また、本発明において、光偏向素子４は、入
光面側および出光面側のいずれか一方の面にレンズ列が
形成されたものでもよいし、両面にレンズ列が形成され
たものでもよいが、特に、入光面側にプリズム頂角５０
〜８０°のプリズム列が形成されたものが好ましい。

【００３１】導光体３および光偏向素子４は、光透過率
の高い合成樹脂から構成することが好ましい。このよう
な合成樹脂としては、メタクリル系樹脂、アクリル系樹
脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩
化ビニル系樹脂等が挙げられる。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構成単位とする樹脂で
あり、メタクリル酸メチル単位が８０重量％以上である
ものが好ましい。

【００３２】導光体３や光偏向素子４の表面に形成する
粗面やプリズム列など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本体の成形と同
時に形状付与してもよい。また、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またレンズ列配列構造
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。

【００３３】以上のような光源１と光源リフレクタ２と
導光体３と光偏向素子４と反射素子６とから構成される
面光源素子の発光面（光偏向素子４の出光面）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。

【００３４】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。な
お、以下の実施例における各特性値の測定は下記のよう
に行った。

【００３５】導光体の出射光分布の測定導光体の裏面に反射シートを配置し、光入射面を除く側
端面に光拡散反射フィルム（東レ社製Ｅ６０）を貼り付
け、光入射面に対向して冷陰極管を配置した。

【００３６】中央に４ｍｍφのピンホールを有する黒色
の紙をピンホールが導光体の光出射面の中央に位置する
ように導光体上に固定し、輝度計の測定円が８〜９ｍｍ
となるように距離を調整し、冷陰極管軸と垂直な方向
（上下）および平行な方向（左右）でピンホールを中心
にゴニオ回転軸が回転するように調節した。冷陰極管に
取り付けたインバーター（ハリソン社製ＨＩＵ−７４２
Ａ）にＤＣ１２Ｖを印加して高周波点灯させ、上下およ
び左右の方向で回転軸を＋８０°〜−８０°まで０．５
°間隔で回転させながら、輝度計で出射光の光度分布を
測定した。測定した出射光の光度分布から、上下方向
（導光体の光入射面と光出射面に垂直な面）における出
射光のピーク光の角度、光度分布で光度が最大光度値の
１／２の光度となる光度分布の広がり角（半値幅）、左
右方向（ピーク光の出射方向と平行で前記垂直な面と垂
直な面）における出射光の半値幅を測定した。

【００３７】出射率（α）の測定前記導光体の光出射面の中央部の光源側から他端面側に
至る２０ｍｍ間隔で区分した各領域での輝度の測定値を
行い、前記（３）式に基づいて算出した。

【００３８】平均傾斜角（θａ）の測定ＩＳＯ４２８７／１−１９８７に従って求めた。触針と
して０１０−２５２８（１μｍＲ、５５°円錐、ダイヤ
モンド）を用いた触針式表面粗さ計（東京精器（株）製
サーフコム５７０Ａ）にて、粗面の表面粗さを駆動速度
０．０３ｍｍ／秒で測定した。この測定により得られた
チャートより、その平均線を差し引いて傾斜を補正し、
前記式（４）式および（５）式によって計算して求め
た。

【００３９】面光源素子の輝度、出射光分布の測定面光源素子の光出射面（光偏向素子の出光面）に、中央
に４ｍｍφのピンホールを有する黒色の紙をピンホール
が光出射面の中央に位置するように固定し、輝度計の測
定円が８〜９ｍｍとなるように距離を調整した。冷陰極
管に取り付けたインバーター（ハリソン社製ＨＩＵ−７
４２Ａ）にＤＣ１２Ｖを印加して高周波点灯させ、冷陰
極管軸と平行な方向（左右）でピンホールを中心にゴニ
オ回転軸が回転するように調節し、回転軸を＋８０°〜
−８０°まで０．５°間隔で回転させながら、輝度計で
出射光の光度分布を測定した。測定した光度分布から、
出射光の光度が最大光度値の１／１０の光度となる光度
分布の広がり角（β）を求めた。

【００４０】プリズム列頂部の曲率半径の測定プリズム列の高さｈを断面顕微鏡写真から測定し、前記
（１）式に従って求めた。

【００４１】実施例１アクリル樹脂（三菱レイヨン社製アクリペットＶＨ５＃
０００）を用い射出成形することによって、１９５ｍｍ
×２５３ｍｍ、厚さ３ｍｍ−１ｍｍのクサビ板状の導光
体原板を作製した。得られた導光体原板の一方の面に、
導光板原板の長さ１９５ｍｍの辺（短辺）と平行になる
ように、アクリル系紫外線硬化性樹脂によってプリズム
列のプリズム頂角７５°、プリズム頂部に曲率半径７．
９μｍの曲面が有し、ピッチ５０μｍのプリズム列が並
列に配列したプリズム列配列層を形成した。プリズム頂
部の曲面の曲率半径とプリズム列のピッチとの比ｒ／ｐ
は０．１６であった。導光体の長さ２５３ｍｍの辺（長
辺）に対応する一方の側端面に対向するようにして、長
辺に沿って冷陰極管ランプを配置した。その他の側端面
に光拡散反射フィルム（東レ社製Ｅ６０）を貼付し、プ
リズム列配列面（裏面）に反射シートを配置し、光源リ
フレクタ（麗光社製銀反射フィルム）を配置した。

【００４２】得られた導光体の粗面側の表面を光出射面
として出射光分布の測定を行ったところ、上下方向での
ピーク光の角度が７１°、半値幅が３０°、左右方向の
ピーク光の半値幅が２９°であった。また、導光体の光
の出射率αは０．２％であった。

【００４３】一方、厚さ１２５μｍのポリエステルフィ
ルムにアクリル系紫外線硬化性樹脂を用いて頂角６３°
でピッチ５０μｍのプリズム列が並列に配列したプリズ
ム面を一方の面に形成し、プリズムシートを作製した。
得られたプリズムシートを、プリズム面が導光体側とな
るよに導光体の鏡面（光出射面）上に配置した。その
際、プリズムシートのプリズム列は導光体のプリズム列
と直交するようにした。

【００４４】得られた面光源素子について、出射光分布
の測定を行ったところ、左右方向のピーク光の広がり角
βが８１．０°であった。また、法線輝度は３２３０ｃ
ｄ／ｍ^２であった。この光度分布を図４に示した。さら
に、得られた面光源素子を液晶表示装置に組込で使用し
たところ、導光体のプリズム頂部の欠損や他の部材への
傷付け等の発生がなく、耐久性に優れたものであった。

【００４５】実施例２一方の面が鏡面で、他方の表面が粒径１２５〜１４９μ
ｍのガラスビーズ（不二製作所社製ＦＧＢ−１２０）を
用いて１０ｃｍの距離から、吹付け圧力４Ｋｇ／ｃｍ^２
でブラスト処理を行って粗面とした金型を用いて導光体
原板の射出成形を行った以外は実施例１と同様にして導
光体原板を得た。得られた導光体原板の鏡面に、アクリ
ル系紫外線硬化性樹脂によってプリズム列のプリズム頂
角７５°、プリズム頂部に曲率半径１９．６μｍの曲面
が有し、ピッチ５０μｍのプリズム列が並列に配列した
プリズム列配列層を形成した。プリズム頂部の曲面の曲
率半径とプリズム列のピッチとの比ｒ／ｐは０．３９で
あった。導光体の粗面の平均傾斜角θａは３．１°であ
った。

【００４６】粗面側の表面を光出射面とした以外は実施
例１と同様にして導光体とし、得られた導光体について
出射光分布の測定を行ったところ、上下方向でのピーク
光の角度が７２°、半値幅が２８°、左右方向のピーク
光の半値幅が３３°であった。また、導光体の光の出射
率αは１．１％であった。

【００４７】プリズム面が導光体側となるよにプリズム
シートを導光体の粗面（光出射面）上に配置した以外は
実施例１と同様にして面光源素子を構成し、得られた面
光源素子について出射光分布の測定を行ったところ、左
右方向のピーク光の広がり角βが８２．５°であった。
また、法線輝度は３７７０ｃｄ／ｍ^２であった。この光
度分布を図４に示した。さらに、得られた面光源素子を
液晶表示装置に組込で使用したところ、導光体のプリズ
ム頂部の欠損や他の部材への傷付け等の発生がなく、耐
久性に優れたものであった。

【００４８】実施例３導光体原板の一方の面に形成するプリズム列を、プリズ
ム頂角９０°、プリズム頂部の曲面の曲率半径１８．１
μｍ、ピッチ５０μｍとした以外は実施例２と同様にし
て導光体を得た。プリズム頂部の曲面の曲率半径とプリ
ズム列のピッチとの比ｒ／ｐは０．３６であった。得ら
れた導光体についてプリズム列配列面を光出射面とし出
射光分布の測定を行ったところ、上下方向でのピーク光
の角度が７４°、半値幅が２２°、左右方向のピーク光
の半値幅が２９°であった。また、導光体の光の出射率
αは１．１％であった。

【００４９】導光体のプリズム列配列面を光出射面とし
た以外は実施例２と同様にして面光源素子を構成し、得
られた面光源素子について出射光分布の測定を行ったと
ころ、左右方向のピーク光の広がり角βが６６．０°で
あった。また、法線輝度は３８４０ｃｄ／ｍ^２であっ
た。この光度分布を図４に示した。得られた面光源素子
を液晶表示装置に組込で使用したところ、導光体のプリ
ズム頂部の欠損や他の部材への傷付け等の発生がなく、
耐久性に優れたものであった。

【００５０】比較例１導光体原板の一方の面に形成するプリズム列を、プリズ
ム頂角７５°、ピッチ５０μｍ、プリズム頂部に曲面を
形成しなかった以外は実施例１と同様にして導光体を得
た。得られた導光体について鏡面側の表面を光出射面と
して出射光分布の測定を行ったところ、上下方向でのピ
ーク光の角度が７２°、半値幅が３６°、左右方向のピ
ーク光の半値幅が２９°であった。また、導光体の光の
出射率αは０．２％であった。

【００５１】実施例１と同様にして面光源素子を構成
し、得られた面光源素子について出射光分布の測定を行
ったところ、左右方向のピーク光の広がり角βが８７．
５°であった。また、法線輝度は３０６０ｃｄ／ｍ^２で
あった。この光度分布は図４に示したように、出射光分
布にサイドロープが発現し光の利用効率が低くく、輝度
が低下していた。さらに、得られた面光源素子を液晶表
示装置に組込で使用したところ、導光体のプリズム頂部
の一部に欠損や他の部材への傷付け等が発生し、耐久性
にも劣るものであった。

【００５２】比較例２導光体原板の一方の面に形成するプリズム列を、プリズ
ム頂角９０°、ピッチ５０μｍ、プリズム頂部に曲面を
形成しなかった以外は実施例２と同様にして導光体を得
た。得られた導光体についてプリズム列配列面を光出射
面として出射光分布の測定を行ったところ、上下方向で
のピーク光の角度が７５°、半値幅が２５°、左右方向
のピーク光の半値幅が２８°であった。また、導光体の
光の出射率αは１．１％であった。

【００５３】導光体のプリズム列配列面を光出射面とし
た以外は実施例２と同様にして面光源素子を構成し、得
られた面光源素子について出射光分布の測定を行ったと
ころ、左右方向のピーク光の広がり角βが９７．５°で
あった。また、法線輝度は２５６０ｃｄ／ｍ^２であっ
た。この光度分布は図４に示したように、出射光分布に
大きなサイドロープが発現し光の利用効率が低くく、輝
度が大幅に低下していた。さらに、得られた面光源素子
を液晶表示装置に組込で使用したところ、導光体のプリ
ズム頂部の一部に欠損や他の部材への傷付け等が発生す
る場合があり、耐久性にも劣るものであった。

【００５４】

【発明の効果】本発明は、光の利用効率に優れ高い輝度
を有するとともに、導光体へのプリズム列の精確な形成
が容易となり、耐久性に優れた面光源素子を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面光源素子の一実施形態を模式的示し
た斜視図である。

【図２】本発明の面光源素子の導光体に形成されるプリ
ズム列の説明図である。

【図３】本発明の面光源素子の光偏向素子における光路
図である。

【図４】本発明の実施例および比較例における光度分布
を示すグラフである。

【符号の説明】

１光源２光源リフレクタ３導光体４光偏向素子５反射素子６遮蔽材２１光入射面２２光入射対向面２３光出射面２４裏面４１光偏向素子入光面４２光偏向素子出光面

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源に対向する少なくとも１
つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する
導光体と、該導光体の光出射面に配置された光偏向素子
からなり、前記導光体の光出射面またはその裏面の少な
くとも一方の面に頂部が曲面である略三角形状の断面形
状を有し、導光体の光入射面に対して略垂直に延びるプ
リズム列が連設されていることを特徴とする面光源素
子。
【請求項２】前記導光体の光出射面またはその裏面の
うち、プリズム列が形成されていない一方の面が粗面で
あることを特徴とする請求項１記載の面光源素子。
【請求項３】前記導光体が光拡散性微粒子を混入分散
することを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の
面光源素子。
【請求項４】前記導光体の光の出射率が０．２〜５％
であることを特徴とする請求項２〜３のいずれかに記載
の面光源素子。
【請求項５】前記導光体からの出射光が、光入射面と
光出射面に垂直な面においてピーク光の角度が光出射面
の法線に対し５０〜８０°、半値幅が１０〜４０°で、
前記ピーク光の方向と平行で且つ前記垂直な面と垂直な
面における出射光の半値幅が３０〜６０°であることを
特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の面光源素
子。
【請求項６】前記導光体に連設されたプリズム列の頂
角が６０〜１５０度であることを特徴とする請求項１〜
５のいずれかに記載の面光源素子。
【請求項７】前記プリズム列が導光体の光出射面の裏
面に形成され、その頂角が６０〜８０度または１１０〜
１５０度であることを特徴とする請求項６のいずれかに
記載の光源素子。
【請求項８】前記プリズム列が頂部の曲面の曲率半径
とピッチとの比が０．１〜０．７であることを特徴とす
る請求項１〜７のいずれかに記載の面光源素子。
【請求項９】前記光偏光素子が少なくとも一方の面に
複数のプリズム列が形成されたプリズムシートであるこ
とを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の面光源
素子。
【請求項１０】前記プリズムシートが、導光体の出射
面側にプリズム列が位置するように載置され、該プリズ
ム列が導光体の光入射面に対して略平行であることを特
徴とする請求項９記載の面光源素子。
【請求項１１】前記プリズムシートのプリズム列の頂
角が５０〜８０度であることを特徴とする請求項１０記
載の面光源素子。