JP2001143515A - プリズムシートおよび面光源素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 出射光の分布が非常に狭くコントロールされ
液晶素子での階調反転が起こり難くく、輝度の高い面光
源素子およびそれに使用するプリズムシートを提供す
る。 【解決手段】 入光面４１側と出光面４２側に断面略三
角形状の多数のプリズム列が並列に配列されたプリズム
列配列面を有しており、入光面側と出光面側のプリズム
列の稜線が互いに略平行で、入光面側のプリズム列の頂
角が５０〜８０゜で、出光面側のプリズム列の頂角が１
４０〜１７０゜である光偏向素子４を、プリズム列が導
光体３の光入射面２１と略平行になるように導光体３の
光出射面２３上に配置した面光源素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノートパソコン、液晶
テレビ等の液晶表示装置に使用されるエッジライト方式
の面光源素子およびそれに使用されるプリズムシートに
関するものであり、さらに詳しくは、出射光の分布が非
常に狭くコントロールされ、高い輝度を有する面光源素
子およびそれに用いるプリズムシートに関するものであ
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、パソコン等のモニター、カラー液晶パネ
ルを用いた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。

【０００４】このようなバックライトを使用した液晶表
示装置の場合、液晶セル内での液晶分子が９０°または
更に大きな角度で捻れており、セル内に入射した直線偏
光光の偏光軸を回転させ、セルの出射側に配置された偏
光素子の偏光軸の方向によって光の透過または遮断を行
い、画面の表示がなされる。しかしながら、通常のバッ
クライトから液晶セル内に入射する光は入射角に分布が
存在するため、分布の角度によってそれぞれの光はセル
内の液晶の捻れから受ける回転の度合いが異なって、偏
光素子を通過する際の透過または遮断の度合いが入射光
の分布の角度によって異なる。このため、液晶表示装置
の画面を見る方向によって、明るさ、色相が異なること
になり、液晶表示装置で特有の階調反転という現象が生
じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような明るさ、色
相の不均一さ改善するため種々の方法が提案されてい
る。例えば、１つの液晶セル内部を２つ以上のドメイン
に分割し、分割したセル内部の液晶分子の捻れを左右の
光の角度分布に対し調整する方法、１つの液晶セル内で
液晶分子の捻れを配向方向を放射状にするもの、駆動電
極を液晶セル基盤に平行に配置し液晶分子を平行に配向
させるもの、位相差板の屈折率軸を傾けて位相のズレを
補償する方法等がある。

【０００６】しかしながら、これらの方法では複雑な特
殊構造の液晶セルを使用したり、特殊な方向に液晶分子
を配向させたり、特殊な位相差板を用いる必要があり、
液晶表示装置の生産性に劣るとともに、高価な特殊部材
を用いなければならないという問題点を有していた。

【０００７】そこで、本発明の目的は、出射光の分布が
非常に狭くコントロールされ液晶表示装置の階調反転を
起こし難くするとともに、高い輝度を有する面光源素子
およびそれに使用するプリズムシートを提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決させるための手段】本発明者等は、このよ
うな状況に鑑み、液晶セルに分布の非常に狭いコリメー
ト光を入射させ、液晶セルから出射した出射光を拡散部
材等で広げることによって、広い視野角を有し、かつ階
調反転の生じにくい液晶表示装置を提供でき、特定構造
の光偏向素子を用いることによって、非常に狭い分布の
コリメート化され光を出射させることを見出し、本発明
に到達したものである。

【０００９】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し、光源から入射する光
を光出射面から出射させる光出射機構を有する導光体
と、導光体の光出射面上に配置された光偏向素子と、導
光体の光出射面に対向する裏面に配置された光反射素子
とからなり、前記光偏向素子が、その入光面側と出光面
側に断面略三角形状の多数のプリズム列が並列に配列さ
れたプリズム列配列面を有しており、入光面側と出光面
側のプリズム列の稜線が互いに略平行で、入光面側のプ
リズム列の頂角が５０〜８０゜で、出光面側のプリズム
列の頂角が１４０〜１７０゜であり、プリズム列が導光
体の光入射面と略平行になるように配置されていること
を特徴とするものである。また、本発明のプリズムシー
トは、透明基材の一方の表面に頂角５０〜８０°の断面
略三角形状の複数のプリズム列が形成され、他方の面に
頂角１４０〜１７０°の断面略三角形状の複数のプリズ
ム列が形成されており、両方の面に形成されたプリズム
列の稜線が互いに略平行であることを特徴とするもので
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照にしながら、本
発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の面光源
素子の代表的な一つの実施形態を示すものである。図１
に示されているように、本発明の面光源素子は、少なく
とも一つの側端面を光入射面２１とし、これと略直交す
る一つの表面を光出射面２３とする導光体３と、この導
光体３の光入射面２１に対向して配置され光源リフレク
ター２で覆われた光源１と、導光体３の光出射面上に配
置された光偏向素子４と、導光体３の光出射面２３の裏
面２４に配置された反射素子５とから構成される。な
お、図中６は、ランプ際近傍の輝線や暗線を防止するた
めの遮蔽材であり、必要に応じて設置することができ
る。

【００１１】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
一つの側端面を光入射面２１とする。光入射面２１は光
源１と対向して配置されており、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、例えば、光入射面２１と対向する側端面２
２等の他の側端面にも光源を配置してもよい。

【００１２】導光体３の光入射面２１に略直交した２つ
の主面は互いに対向しており、それぞれＸＹ面と平行に
位置し、いずれか一方の面が光出射面２３となる。この
光出射面２３またはその裏面２４のうちの少なくとも一
方の面に粗面や多数のレンズ列が光出射面２１と略平行
に形成されたレンズ面等の指向性光出射機能を付与する
ことによって、光出射面２３から指向性のある光を出射
させる。

【００１３】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を図る点から好
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
°とり大きくなると、導光体３の出射率αが大きくなり
光出射面２３の光源１に近い領域で大部分の光が出射
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２３
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。

【００１４】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（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、Δａは平均傾斜角θａの正接
である。

【００１５】

【数１】

【数２】 また、指向性光出射機能が付与されていない他の主面に
は、導光体３からの出射光の光源１と平行な面（ＹＺ
面）での指向性を制御するために、光入射面２１に対し
て略垂直方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列を配列
したレンズ面を形成することが好ましい。図１に示した
実施形態においては、光出射面２３に粗面を形成し、裏
面２４に光入射面２１に対して略垂直方向（Ｘ方向）に
延びる多数のレンズ列を並列したレンズ面を形成してい
る。本発明においては、図１に示した形態とは逆に、光
出射面２３をレンズ面とし、裏面２４を粗面とするもの
であってもよい。

【００１６】このような導光体３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３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％より大きくなると光源１近傍で多量の光が
出射して、光出射面２３内でのＸ方向における光の減衰
が著しくなり、光出射面２３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３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
するピーク光の角度が光出射面の法線に対し５０〜８０
°の範囲にあり、光入射面と光出射面の双方に垂直な面
における光度半値幅が１０〜４０°であり、前記ピーク
光を含み前記垂面と垂直な面における光度半値幅が３５
〜６５°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、導光体３からこのような指向性の高
い出射特性の光を出射させることにより、その出射方向
を光偏向素子４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。

【００１７】本発明において、導光体３からの光出射率
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２１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）式のような関係を満足する。

【００１８】

【数３】 ここで、定数αが光出射率であり、光出射面２３におけ
る光入射面２１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３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２３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。光出射率αは、粗面の凹凸の大きさや形状と密
接な関係にある。しかし、図１に示したように、裏面２
４にレンズ列を形成したような場合には、導光体３内の
光の進行方向がレンズ面に入射した際に曲げられたり、
光がレンズ面に対して臨界角未満の入射角で入射して導
光体３外へと出射し、反射素子５で反射して再び入射し
たりするため、この光出射率αは必ずしも光出射面２３
の粗面の状態だけに依存するものではない。

【００１９】図１に示したように、導光体３の裏面２４
あるいは光出射面２３にレンズ列を形成する場合、その
レンズ列としては略Ｘ方向に延びたプリズム列、レンチ
キュラーレンズ列、Ｖ字状溝等が挙げられるが、ＹＺ方
向の断面の形状が略三角形状のプリズム列とすることが
好ましい。このレンズ列の屈折または反射作用により、
導光体３からの出射光の光源１と平行な面（例えばＹＺ
面）での指向性を制御することができる。すなわち、レ
ンズ列の形状を適宜設定することにより、光源１と平行
な方向の出射光分布を所望なものとすることができる。

【００２０】本発明において、導光体３に形成されるレ
ンズ列としてプリズム列を形成する場合には、その頂角
を７０〜１５０°の範囲とすることが好ましい。これ
は、頂角をこの範囲とすることによって導光体３からの
出射光を十分集光さることができ、面光源素子としての
輝度の十分な向上を図ることができるためである。すな
わち、プリズム頂角をこの範囲内とすることによって、
光源１に平行な主出射光を含む面（例えばＹＺ面）にお
いて光度半値幅が３５〜６５°である集光された出射光
を出射させることができ、面光源素子としての輝度を向
上させることができる。なお、プリズム列を光出射面２
３に形成する場合には、頂角は８０〜１００゜の範囲と
することが好ましく、プリズム列を裏面２４に形成する
場合には、頂角は７０〜８０゜または１００〜１５０゜
の範囲とすることが好ましい。

【００２１】図１に示した実施形態では、光出射面２３
は粗面からなり、裏面２４は光入射面２１に対して略垂
直方向（Ｘ方向）に延びる断面略三角形状の複数のプリ
ズム列が配列した面から構成される。このプリズム列
は、その断面略三角形状の頂部を曲面としてもよく、曲
面とすることによって、製造時の導光体への転写性を容
易にするとともにバックライトのアセンブル時の傷等の
欠陥の発生を少なくすることができる。

【００２２】なお、本発明では、上記のような光出射面
２３またはその裏面２４に光出射機能を持たせる代わり
にあるいはこれと併用して、導光体内部に光拡散性微粒
子を混入分散したものでもよい。また、導光体３として
は、図１に示したような形状に限定されるものではな
く、板状、くさび状、船型状等の種々の形状のものが使
用できる。

【００２３】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のうちの一方（導光
体の光出射面２３側に位置する主面）は入光面４１とさ
れており、他方が出光面４２とされている。この入光面
４１および出光面４２には、それぞれ断面略三角形状の
多数のプリズム列が配列されており、そのプリズム列が
導光体３の光入射面２１とのなす角度が１５°以下とな
るように、好ましくは５°以下となるように、さらに好
ましくは光入射面２１と略平行となるように配置されて
いる。

【００２４】光偏向素子４は、光進行方向転換機能と光
集光機能を有しており、光偏向素子入光面４１に形成さ
れたプリズム列が光進行方向転換機能を、光偏向素子出
光面４２に形成されたプリズム列が光集光機能を主とし
て果たす。

【００２５】図２に、光偏向素子４の入光面４１にプリ
ズム列が形成された光偏向素子４における光線の光路を
示した。面光源素子法線方向（Ｚ方向）に対して斜めに
光偏向素子４に入射した光が、プリズム列のプリズム面
で全反射作用によって内面反射され、面光源素子法線方
向（Ｚ方向）に曲げられる。このように、入射光はプリ
ズム列の全反射作用によって進行方向を変換されるの
で、導光体３からの出射光の強度分布に対応した出射光
強度分布の光を出射させることができる。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
向へ向かせることができる。

【００２６】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°であり、この角度範囲内であれ
ば導光体３からの指向性のある出射光を全反射作用によ
り目的の方向に効率よく入射光の方向を変更させること
ができる。プリズム頂角は、好ましくは５５°〜７５°
の範囲であり、更に好ましくは６０°〜７０°の範囲で
ある。

【００２７】本発明においては、光偏向素子４の入光面
４１に形成されるプリズム列は、導光体３からの出射光
を目的の方向（例えば面光源素子法線方向）に変換する
光進行方向変換機構を達成できるものであれば断面三角
形状のプリズム列に限定されるものではなく、例えばプ
リズム列の頂部や谷部を曲線としたもの、プリズム面を
曲面としたもの等を用いることも可能である。

【００２８】図３に、光偏向素子４の出光面４２にプリ
ズム列が形成された光偏向素子４における光線の光路を
示す。光偏向素子４の第１の機構である光進行方向転換
機構のプリズム列によって光の進行方向を変更された光
は、第２の機構である集光機構のプリズム列で集光され
る。プリズム列のプリズム面の屈折作用によって導光体
３の光出射面２３の法線方向（Ｚ方向）に光の進行方向
を変更させることで集光される。このように、プリズム
列の屈折作用により集光されるので、狭い分布の光を十
分にコリメートさせ効率よく目的の方向へ向かせること
ができる。

【００２９】光偏向素子４の出光面４２に形成されるプ
リズム列のプリズム頂角は１４０〜１７０°であり、好
ましくは１５０°〜１６０°の範囲である。１４０°よ
り鋭角になるとプリズム稜面での全反射による戻り光が
生じ面光源素子の輝度の低下を招く傾向にあり、プリズ
ム頂角が１７０°より大きいと屈折による集光作用が小
さくなり、十分にコリメートされた出射光が得られなく
なる傾向にある。

【００３０】本発明においては、光偏向素子４の出光面
４２に形成されるプリズム列は、導光体３からの出射光
の分布を目的の分布に集光できる光集光機能を達成でき
るものであれば断面三角形状のプリズム列に限定される
ものではなく、例えばプリズム列の頂部や谷部を曲線と
したもの、プリズム面を曲面としたもの等を用いること
も可能である。

【００３１】本発明の光偏向素子４は、入光面４１に形
成されたプリズム列と出光面４２に形成されたプリズム
列が略平行となるように構成することにより、上記光進
行方向転換機能と光集光機能をバランスよく達成するこ
とができる。この際、両方のプリズム列のピッチがほぼ
同一で、対向するプリズム列の稜線の位置、すなわち対
向するプリズム列の位置のズレがプリズム列のピッチの
２０％以下の範囲内となるように構成することが好まし
く、さらに好ましくは１０％以下の範囲であり、より好
ましくは対向するプリズム列の稜線の位置がほぼ一致す
るように構成する。これは、ある一つのプリズム列で光
進行方向を変換された光が、同一ピッチ内の対向するプ
リズム列でそのまま集光されることにより、光の利用効
率が高くなるためであり、この稜線の位置のズレが２０
％を超えると出射光の光度分布で多数のピークが発現す
るような分布となり、光の利用効率が低下する傾向にあ
るためである。

【００３２】また、光偏向素子４の入光面４１に形成さ
れた光進行方向変換機構のプリズム列と、出光面４２に
形成された集光機構のプリズム列との距離は小さい方が
よい。これは、この距離が大きくなると、ある一つのプ
リズム列で光進行方向を変換された光が、同一ピッチ内
の対向するプリズム列でそのまま集光されなくなり、出
射光の光度分布で多数のピークが発現するような分布と
なり、光の利用効率が低下する傾向にあるためである。
両方のプリズム列の距離は、両方のプリズム列の対向す
る谷間の距離が、プリズム列のピッチの３倍以下とする
ことが好ましく、さらに好ましくは２倍以下であり、よ
り好ましくはピッチと同等以下である。

【００３３】本発明の光偏向素子４は、入光面側となる
多数のプリズム列を一方の面に形成したプリズムシート
と出光面側となる多数のプリズム列を一方の面に形成し
たプリズムシートとを、それぞれのプリズム列配列面が
外側となるように、一体に接合してあるいは別体のまま
重ね合わせて使用することもできるし、透明基材の両面
に入射面側となる多数のプリズム列と出射面側となる多
数のプリズム列をそれぞれ形成した一枚のプリズムシー
トを使用することもできる。上記にような光の利用効率
の観点からは、後者の両面にプリズム列が形成され一体
化されたものが好ましい。

【００３４】光源１はＹ方向に延在する線状の光源であ
り、該光源１としては例えば蛍光ランプや冷陰極管を用
いることができる。光源リフレクタ２は光源１の光をロ
スを少なく導光体３へ導くものである。材質としては、
例えば表面に金属蒸着反射層有するプラスチックフィル
ムを用いることができる。図示されているように、光源
リフレクタ２は、光反射素子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きつけ
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、光反射素子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きつけることも
可能である。

【００３５】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の側端面２１以外の側端面に付するこ
とも可能である。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の裏面に金属蒸着等により
形成された光反射層等とすることも可能である。

【００３６】本発明の導光体３及び光偏向素子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及び光偏光素子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。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。

【００３７】以上のような光源１、光源リフレクタ２、
導光体３、光偏向素子４および光反射素子５とからなる
面光源素子の発光面（光偏光素子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。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。また、本発明に
おいては、十分にコリメートされた狭い分布の光を面光
源素子から液晶表示素子に入射させることができるた
め、液晶表示素子での階調反転等がなく明るさ、色相が
均一な画像が得られるものの視野角は狭いものとなる。
そこで、液晶表示素子の観察面側に光拡散シート、レン
ズシート等の拡散部材を載置することによって、階調反
転等がなく明るさ、色相が均一であり、かつ視野角の広
い液晶表示装置を提供することができる。

【００３８】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。なお、以下の実施例における各物性の測定は下記
のようにして行った。

【００３９】面光源素子の輝度、光度半値幅の測定 光源として、冷陰極管を用いインバータ（ハリソン社製
ＨＩＵ−７４２Ａ）にＤＣ１２Ｖを印加して高周波点灯
させた。輝度は、面光源素子あるいは導光体の表面を２
０ｍｍ四方の正方形に３×５分割し、各正方形の法線方
向の輝度値の１５点平均を求めた。光度半値幅は、面光
源素子あるいは導光体の表面に４ｍｍφのピンホールを
有する黒色の紙をピンホールが表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、冷陰極管の長手方向軸と垂直方向および
平行方向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。それぞれの方向で回転軸を＋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、光度分布の半値幅（ピーク
値の１／２の分布の広がり角）を求めた。

【００４０】平均傾斜角（θａ）の測定 ＩＳＯ４２８７／１−１９８７に従って、触針として０
１０−２５２８（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（１）式および（２）式によって計算して求めた。

【００４１】光出射率（α）の測定 導光体のランプを設置する辺に対向する辺に、黒色アク
リルシートを接着して反射光を除去した状態にして、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２
０ｍｍ間隔で区分した各領域での輝度の測定値から、前
記（３）式に基づいて算出した。

【００４２】実施例１ アクリル樹脂（三菱レイヨン（株）製アクリペットＶＨ
５＃０００）を用い射出成形することによって一方の面
がマット（平均傾斜角３．１°）である導光板を作製し
た。該導光板は、１９５ｍｍ×２５３ｍｍ、厚さ３ｍｍ
−１ｍｍのクサビ板状をなしていた。この導光体の鏡面
側に、導光体の長さ１９５ｍｍの辺（短辺）と平行にな
るように、アクリル系紫外線硬化樹脂によってプリズム
列のプリズム頂角１４０°、ピッチ５０μｍのプリズム
列が並列に連設配列したプリズム層を形成した。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を光源リ
フレクター（麗光社製銀反射フィルム）で覆い配置し
た。さらに、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（裏面）に反
射シートを配置した。以上の構成を枠体に組み込んだ。
この導光体の出射光光度分布の最大ピークは７０°、光
度半値幅は２７°、光出射率は１．７％であった。

【００４３】一方、厚さ５０μｍ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、プリズム頂
角６３°、ピッチ５０μｍの多数のプリズム列が並列に
連設された配列面を一方の面に、他方の面にピッチ５０
μｍで、（ａ）頂角１５０°、（ｂ）頂角１６０°、
（ｃ）頂角１７０°のそれぞれのプリズム頂角を有する
多数のプリズム列が並列に連設された配列面を形成し、
両面の対向するプリズム列の山と山、谷と谷が一致し、
その稜線が平行になるように形成した３つのプリズムシ
ートを作製した。両面の対向するプリズム列の谷と谷と
の間隔は約６０μｍであった。

【００４４】得られたそれぞれのプリズムシートを、上
記導光体の光出射面側にプリズム頂角６３°のプリズム
列配列面が向き、導光体の光入射面にプリズム列の稜線
が平行になるように載置した。以上のようにして作製さ
れた３つの面光源素子の、法線輝度と冷陰極管に垂直方
向および水平方向の面内での光度の分布を求め、その結
果を表１に示した。また、プリズム頂角１６０°のプリ
ズムシート（ｂ）を使用した場合の面光源素子の出射光
分布を図４に示した。

【００４５】比較例１ 厚さ５０μｍのポリエステルフィルムの一方の面に、プ
リズム頂角６３°、ピッチ５０μｍの多数のプリズム列
を並列に連設したプリズム層をアクリル系紫外線硬化性
樹脂を用いて形成したプリズムシートを作製した。この
プリズムシートを実施例１で得られた導光体の光出射面
側にプリズム頂角６３°のプリズム列配列面が向き、導
光体の光入射面にプリズム稜線が平行になるように載置
した。以上のようにして作製された面光源素子の、法線
輝度と冷陰極管に垂直方向および水平方向の面内での光
度の分布を求め、その結果を表１に示した。

【００４６】比較例２ 厚さ５０μｍ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、プリズム頂角６３°、ピッチ５
０μｍの多数のプリズム列が並列に連設された配列面を
一方の面に、他方の面にプリズム頂角１４０°、ピッチ
５０μｍの多数のプリズム列が並列に連設された配列面
を形成し、両面の対向するプリズム列の山と山、谷と谷
が一致し、その稜線が平行になるように形成したプリズ
ムシートを作製した。両面の対向するプリズム列の谷と
谷との間隔は約６０μｍであった。得られたプリズムシ
ートを実施例１で得られた導光体の光出射面側に頂角６
３°のプリズム列配列面が向き、導光体の光入射面にプ
リズム列の稜線が平行になるように載置した。以上のよ
うにして作製された面光源素子の、法線輝度と冷陰極管
に垂直方向および水平方向の面内での光度の分布を求
め、その結果を表１に示した。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【発明の効果】本発明においては、入光面側と出光面側
のプリズム列の稜線が互いに略平行で且つプリズム列の
プリズム頂角が入光側は５０〜８０゜であり、出光面側
は１４０〜１７０゜である光偏向素子（プリズムシー
ト）を使用することにより、出射光の分布が非常に狭く
コントロールされ、液晶素子での階調反転が起こり難く
く、高い輝度を有する面光源素子およびそれに使用する
プリズムシートを提供できる。

【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示す模式的
分解斜視図である。

【図２】本発明の光偏向素子の入光面側のプリズム列の
作用を示す光路図である。

【図３】本発明の光偏向素子の出光面側のプリズム列の
作用を示す光路図である。

【図４】本発明の実施例１の面光源素子の出射光分布で
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 入光面 ４２ 出光面

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【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し、
   光源から入射する光を光出射面から出射させる光出射機
   構を有する導光体と、導光体の光出射面上に配置された
   光偏向素子と、導光体の光出射面に対向する裏面に配置
   された光反射素子とからなり、前記光偏向素子が、その
   入光面側と出光面側に断面略三角形状の多数のプリズム
   列が並列に配列されたプリズム列配列面を有しており、
   入光面側と出光面側のプリズム列の稜線が互いに略平行
   で、入光面側のプリズム列の頂角が５０〜８０゜で、出
   光面側のプリズム列の頂角が１４０〜１７０゜であり、
   プリズム列が導光体の光入射面と略平行になるように配
   置されていることを特徴とする面光源素子。
2. 【請求項２】 前記導光体から出射する出射光の分布
   が、光入射面と光出射面との双方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゜
   で、光度半値幅が１０〜４０゜であることを特徴とする
   請求項１記載の面光源素子。
3. 【請求項３】 前記導光体の光出射面およびその裏面の
   少なくとも一方の面に、粗面あるいは多数のレンズ列が
   光出射面と略平行に形成されたレンズ面が形成されてい
   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。
4. 【請求項４】 前記導光体の光出射面およびその裏面の
   少なくとも一方の面に、光入射面に対して略垂直に延び
   る多数のレンズ列が形成されていることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれかに記載の面光源素子。
5. 【請求項５】 前記導光体に形成された多数のレンズ列
   が、断面略三角形状で頂角６０〜１５０°のプリズム列
   であることを特徴とする請求項４記載の面光源素子。
6. 【請求項６】 前記光偏向素子の入光面側と出光面側の
   プリズム列のピッチが略同一であり、対向するプリズム
   列の稜線の位置がプリズム列のピッチの２０％以下の範
   囲に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。
7. 【請求項７】 対向するプリズム列の稜線の位置がほぼ
   一致していることを特徴とする請求項６記載の面光源素
   子。
8. 【請求項８】 前記光偏向素子は、入光面側のプリズム
   列と出光面側のプリズム列との対向する谷間の距離がプ
   リズム列のピッチの３倍以下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。
9. 【請求項９】 前記光偏向素子は、透明基材の両面にそ
   れぞれ入光面側と出光面側のプリズム列が形成された１
   枚のシート状物からな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。
10. 【請求項１０】 透明基材の一方の表面に頂角５０〜８
    ０°の断面略三角形状の複数のプリズム列が形成され、
    他方の面に頂角１４０〜１７０°の断面略三角形状の複
    数のプリズム列が形成されており、両方の面に形成され
    たプリズム列の稜線が互いに略平行であることを特徴と
    するプリズムシート。
11. 【請求項１１】 前記両面に形成されたプリズム列のピ
    ッチが略同一であり、対向するプリズム列の稜線の位置
    がプリズム列のピッチの２０％以下の範囲にあることを
    特徴とする請求項１０記載のプリズムシート。
12. 【請求項１２】 対向するプリズム列の稜線の位置がほ
    ぼ一致するように配置されていることを特徴とする請求
    項１１記載のプリズムシート。
13. 【請求項１３】 一方の表面に形成されたプリズム列と
    他方の面に形成されたプリズム列との対向する谷間の距
    離がプリズム列のピッチの３倍以下であることを特徴と
    する請求項９〜１２のいずれかに記載のプリズムシー
    ト。