JP2004021002A

JP2004021002A - 高指向性導光板及び面光源装置

Info

Publication number: JP2004021002A
Application number: JP2002176874A
Authority: JP
Inventors: Fumiya Terakado; 寺門　文也; Takumi Kosugi; 小杉　巧; Shuzo Ohara; 大原　柊三; Taizo Yasumoto; 安本　泰三; Jungo Hirose; 廣瀬　順吾
Original assignee: Goyo Paper Working Co Ltd
Current assignee: Goyo Paper Working Co Ltd
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-18
Also published as: JP4042960B2

Abstract

【課題】正面輝度の高い出射効率の良好な導光板及び面光源装置を提供する。
【解決手段】上面に光の入射面とほぼ直交する出射面を、これに対向する下面に反射面を具備し、前記反射面にはプリズムアレイＡが形成され、該プリズムアレイＡを構成するプリズムの斜面が底面となす角αが４２度以下３７度以上をなし、他の面と底面とをなす角βが１０度以下であり、前記出射面にはプリズムアレイＢが形成され、該プリズムアレイＢを構成するプリズムの臨界角Ｃｒとするとき、該プリズムの底面に対する傾斜角γが２γ−β＜９０−Ｃｒの範囲にある斜面が大部分を占めることを特徴とする導光板及び該導光板を用いた面光源装置である。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に使用される導光板及びこれらを用いた面光源装置に関し、更に詳しくは、液晶表示装置を背面より照射するためのバックライトの照明装置に関し、特に光の利用効率の高いバックライト照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ、パーソナルコンピューター、携帯電話やその他の情報機器類の表示装置として液晶表示装置が多用されている。液晶表示装置は大半が透過型であり、この場合、背後よりバックライトが必要である。このバックライトは薄型で軽量であり、光の利用効率の高い均質な面状光源が要求される。薄型の面状光源は、導光板の一側面に近接した光源から入射された光を導光板に沿って反射を繰り返しながら光源から離れる方向に伝搬させる。
【０００３】
この伝搬される光は、導光板裏面に印刷された高屈折率粒子のドット又は裏面の凹凸構造によって反射、屈折されて表面に出射される。表面から出射した光は、レンズフィルムや拡散板を使用して所望の方向の光を透過型液晶表示素子に照射する方法が採られる。しかし、印刷ドットや凹凸による方法では散乱光が得られるために、不必要な方向に光が拡散して光の利用率が低下しやすい。
【０００４】
上記問題を解決せんとして、特許第２９１１４４４号では、ドットに代わり導光板裏面にプリズムが鋸歯状に並んだようなプリズムアレイが形成され、傾斜面が約４４度である平面光源が提案されている。更に、導光板の出射側にプリズムが鋸歯状に並んだようなプリズムアレイを導光板のプリズム稜線と略９０度に直交するように配備する方法も提案されている。また、特許第３０１２４６２号では、導光板裏面のプリズムアレイの傾斜角αが空気に対する該導光板の臨界角に略等しく、プリズムの他方側の面とのなす角βが、この臨界角より小さく１０°以下が好ましいとされている。
【０００５】
一方、導光板の両面にプリズムアレイを設けた例としては、古くは特開昭６３−２２０１０４号に記載され、これによれば、導光板の反射側に反射率が変化した反射率可変用膜部を設けることが提案されている。最近では、反射／透過型の液晶表示装置が特開２００２−９８９６０号に記載され、これによれば、導光板の両面にプリズム部を密に設けるとともに、その長さ方向が互いにほぼ直交した構造が、反射光と照射光を互いにほぼ直交する２つの方向に集光させ出射するので都合が良いとされている。
【０００６】
また、裏面の凹凸構造による方法では、特開２００１−３０７５２５号において、光の出射効率の向上のために導光板の構造を２層以上として、裏面に高屈折率層を設ける方法、及び、更に表面に低屈折率層を設けて出射率を高める方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
バックライトとして、従来のドットや凹凸に代えてプリズムアレイによって導光板表面に出射させる方法は、散乱による光の利用率の低下を避けることができるが、その効果は十分ではなく、更に一層の利用効率の向上が必要である。特に携帯用機器の表示装置用のバックライトとしては、ドットに代わるプリズムアレイによる光の出射の方法は薄型、軽量化に適しており、光の利用効率の向上が重要な課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意研究の結果、導光板の側端面から入射した光を出射させる出射面と、これと対向した反射面との両面にそれぞれプリズムアレイを配置してなる導光板において、従来の提案の如く、プリズムの長さ方向を互いにほぼ直交させるのではなく、共に入射方向にほぼ沿った方向に配置することにより出射効率を向上させることができることを見い出し、本発明に到達した。
【０００９】
即ち、本発明の請求項１は、側端面に光の入射面を有し、上面に前記入射面とほぼ直交する出射面、及び、これに対向する下面に反射面を具備した導光板であって、
前記反射面には入射面にほぼ沿った方向の斜面が存在する複数の頂線と谷線とを備えたプリズムアレイＡが形成され、該プリズムアレイＡを構成するプリズムの斜面が底面となす角αが４２度以下３７度以上をなし、他の面と底面とをなす角βが１０度以下であり、
前記出射面には入射面にほぼ沿った方向の斜面が存在する複数の頂線と谷線とを備えたプリズムアレイＢが形成され、該プリズムアレイＢを構成するプリズムの臨界角Ｃｒとするとき、該プリズムの底面に対する傾斜角γが２γ−β＜９０−Ｃｒの範囲にある斜面が大部分を占める
ことを特徴とする導光板を内容とする。
【００１０】
本発明の請求項２は、導光板の出射面のプリズムアレイＢがフィルム層として形成され、導光板の屈折率の９８％以下の屈折率を有する層を介して光学的に接合されている請求項１記載の導光板を内容とする。
【００１１】
本発明の請求項３は、導光板の反射面のプリズムアレイＡ面に反射金属膜を配備した請求項１又は２記載の導光板を内容とする。
【００１２】
本発明の請求項４は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導光板の側端面の光の入射面に、光源を設置したことを特徴とする面光源装置を内容とする。
【００１３】
本発明の請求項５は、光源を、反射面のプリズムアレイＡの傾斜角αの斜面と向き合い、且つ出射面のプリズムアレイＢの傾斜角γで出射面の大部分を占める斜面と向き合う方向の側端面に設置した請求項４記載の面光源装置を内容とする。
【００１４】
本発明の請求項６は、導光板の反射面のプリズムアレイＡの傾斜角αの斜面又は／及び出射面のプリズムアレイＢの傾斜角γで出射面の大部分を占める斜面のそれぞれの傾斜角を一定として、光源より遠ざかるにつれてプリズムアレイのそれぞれ他の角度β、δを変化させて前記２つの斜面の面積を大きくなるようにした請求項４又は５記載の面光源装置を内容とする。
【００１５】
本発明の請求項７は、導光板の反射面のプリズムアレイＡの傾斜角αの斜面又は／及び出射面のプリズムアレイＢの傾斜角γで出射面の大部分を占める斜面のそれぞれの角を一定として、光源より遠ざかるにつれて他のそれぞれの角度β、δを変化させてプリズム単位の底辺を光源から遠ざかるにつれて短くした請求項４〜６のいずれか１項に記載の面光源装置を内容とする。
【００１６】
本発明の請求項８は、導光板の反射面のプリズムアレイＡの稜線と、出射面のプリズムアレイＢの稜線との角度を３〜１５度ずらした請求項４〜７のいずれか１項に記載の面光源装置を内容とする。
【００１７】
本発明の請求項９は、導光板の反射面側に反射板を設置した請求項４〜８のいずれか１項に記載の面光源装置を内容とする。
【００１８】
本発明の請求項１０は、導光板の出射面側に、プリズムアレイＡ、Ｂの稜線方向と直交した方向に、集光性のプリズムフィルムを１枚以上設置した請求項４〜９のいずれか１項に記載の面光源装置を内容とする。
【００１９】
本発明の請求項１１は、導光板の出射面側に、反射偏光素子フィルムを設置した請求項４〜１０のいずれか１項に記載の面光源装置を内容とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の原理を示す模式図である。図中、１は出射面であり、プリズムアレイＢを備え、２は反射面であり、プリズムアレイＡを備えている。各面の点線はプリズムアレイＡ、Ｂの谷線を結ぶ各プリズムの底面であり、プリズムアレイＡ、Ｂをそれぞれ構成する単位プリズムの斜面とのなす角を反射面側ではα及びβとし、出射面側ではγ及びδとしている。一点鎖線は導光板の設置の基準面Ｓであり、この場合、反射面、出射面とは平行とする。この基準面Ｓに対して、導光板の側端面より入射した光は、反射面への入射角をθ_１、出射面への入射角をθ_２として、それぞれの反射した光線の基準面Ｓへの角度をそれぞれφ_１、φ_２とした。
【００２１】
まず、導光板反射面のプリズムアレイＡの単位プリズムに入射光θ_１がプリズム傾斜角αの斜面に照射した場合の光線の光路を図２に示す。一点鎖線は入射面に立てた法線であり、入射角と反射角は等しい。特許第３０１２４６２号にも記載されているように、
φ_１＝２α＋θ_１　　　（１）
が成り立ち、更に、全反射の条件を満たすためのプリズムアレイＡの空気に対する臨界角をＣｒとすると、
９０−α−θ_１＞Ｃｒ　　　（２）
が成立しなければならない。
【００２２】
次に、出射面のプリズムアレイＢの傾斜角γの斜面にφ_１の角度で入射させて出射する場合、このプリズムアレイの屈折率をｎとすると、図３では一点鎖線の法線に対してどちらの側から入射するかによって（ａ）と（ｂ）に分かれる。
φ_１＜９０−γ場合、ｎｓｉｎ（９０−γ−φ_１）＝ｓｉｎη
φ_１＞９０−γ場合、ｎｓｉｎ（φ_１＋γ−９０）＝ｓｉｎη
【００２３】
これは符号の違いであって、法線方向のどちらに出射するかの違いになる。本発明のケースでは後者の場合が多く、この場合、垂直方向への出射に寄与しやすい。出射方向がプリズム底面に垂直に出射する場合は、ηはγに等しい時であるので、
ｎｓｉｎ（φ_１＋γ−９０）＝ｓｉｎα
これをγについて解けば、
【００２４】
【数１】

【００２５】
反射面の傾斜角αを変更して（２）式に適合する全反射可能な入射角を算出する。これを用いて（１）式の出射角を求め、この出射角平均値をもとにこれを基準面の垂直方向に調整するための出射面傾斜角を（３）式により求める。この傾斜角をもとに（１）式の各出射角のプリズム出射面の出射方向を基準面の垂直方向を０として表す。
【００２６】
表１はアクリル樹脂の場合であり、空気に対する臨界角Ｃｒ＝４２、屈折率ｎ＝１．４９として算出した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表２はポリカーボネート樹脂の場合で、空気に対する臨界角Ｃｒ＝３９、屈折率ｎ＝１．５８として、表１と同様に算出した。
【００２９】
【表２】

【００３０】
光学用透明樹脂の代表的な２例から明かなように、反射面プリズム角αをこれまで提案された４４度又はほぼ臨界角とするよりも小さい角に設定する程入射可能な光線を集めることができることがわかる。しかし、それらの光線の出射方向は、導光板基準面の垂直方向とはずれてくる。このずれを垂直方向に正すための出射面プリズム角を設定し、これより出射せしめても出射角の幅が大きく拡散することなく、多くの入射角の光を受けとめ出射することができることがわかる。特に傾斜角４４度以下にすることによって顕著になる。
【００３１】
次に、反射面に受光する場合のみでなく、出射面に向かう光についても考察する必要がある。即ち、図１の一点鎖線の基準面Ｓより上向きに入射角θ_２で出射面プリズムの傾斜角γの斜面に照射して全反射し、基準面とはφ_２の角度をなして反射面プリズムアレイＡの方向に向かう光である。この場合は、前（１）式と（２）式と同様の算式が成り立つ。
φ_２＝２γ＋θ_２　　　　（４）
９０−γ─θ_２＞Ｃｒ　　（５）
【００３２】
反射面プリズムアレイＡのプリズムの傾斜角βの斜面に受光した光は出射することなく全反射して光源から遠ざかる方向へ導光することが必要である。このためには、
９０＋β−φ_２＞Ｃｒ　　　　　　（６）
（４）、（６）より
２γ＋θ_２＜９０−Ｃｒ＋β　　　（７）
ここでγの最大値はθ_２が０の場合であるから、
（５）は　　γ＜９０−Ｃｒ　　　　　（８）
（７）は　　２γ─β＜９０−Ｃｒ　　（９）
γ＝βの場合は（８）と（９）は一致し、γ＞βの場合は、（８）は（９）が成り立てば（８）も成り立つので（９）が必須の要件となる。この場合γの最大値はβの最大の時であり、後述の如くβは１０以下が適しているので、β＝１０を代入すると
２γ＜９０−Ｃｒ＋１０　　（１０）
【００３３】
（１０）式をアクリル樹脂の表１に適用してみると、γ＝２９となり、この時αは約３７度となる。同じく表２のポリカーボネート樹脂ではγ＝３０．５となり、この時αは約３６度となる。従って、通常の光学用合成樹脂を使用する場合は、出射面プリズムの傾斜角γは２９度以下、反射面プリズムの傾斜角αは３７度以上、他の反射面プリズムの傾斜角βは１０度以下であり、そして反射面のプリズムの受光率を向上させるには、傾斜角αは４４度以下でなければならない。また、これらの角度の間には、α＞β、２γ−β＜９０−Ｃｒの関係が成り立つ時に両面のプリズムによる出射効率の向上が図れる。
【００３４】
反射面側のプリズムアレイＡのプリズムの傾斜角αの他の面の傾斜角βは、特許３０１２４６２号にも記載している如く、傾斜角αの斜面の深さを決める要素である。βを大きくするとプリズム深さが深くなり、小さくするとプリズム深さが浅くなる。プリズム深さが深くなると傾斜角αの斜面が大きくなり出射面への出射が大きくなる。深くなり過ぎると光源の近傍での出射が大きく遠方での出射を減じて不均一な出射となる。浅くなり過ぎると傾斜角βの斜面が小さくなり過ぎ、傾斜角αの斜面が小さくなり過ぎで出射できなくなる。適切な傾斜角βの値は１０度以下となる。
【００３５】
以上は光源から直接反射面プリズムアレイＡ及び出射面プリズムアレイＢに出射する場合を検討した。プリズムにはそれぞれもう一つの他の斜面が存在する。反射面のプリズム傾斜角βの斜面に光源から受光する場合は、図４に示す如く、基準面に対してθ_３の入射角でφ_３の出射角で出射するとする。それぞれの角度は表に記載したようになり、
φ_３＝２α＋２β−θ_３　　　　（１１）
それぞれの反射点では、
θ_３−β＜９０−Ｃｒ　　　　　（１２）
α＋２β−θ_３＜９０−Ｃｒ　　（１３）
が成り立つ。θ_３＞βの場合のみ傾斜角βの斜面に受光し得、且つ導光板内に導光している光は導光板の臨界角より大きな光線であり（１１）、（１２）を満たしているので新たな制約とはならない。
【００３６】
これらの光線は、図５に示す如く、θ_３で受光した光はｙ領域では前記直接反射面プリズムに受光した光で検討済みである。ｘ領域が新たに出射面への出射に関係してくる。ｘ領域の割合を算出するには、
【００３７】
【数２】

【００３８】
の関係が成り立つので
【００３９】
【数３】

【００４０】
反射面のプリズム傾斜角βの斜面に、光源からθ_３の入射角で入射する場合、前述の傾斜角αの斜面に入射したθ_１と同様に取り扱えるが、（１２）、（１３）式は（２）式のような、αやβと直接的な制約はなく、表１、表２の検討範囲ではθ_１と同様に精々１５までと考えてもよい。そして、θ_３＞βの場合のみ傾斜角βの斜面への入射が起こるのであるから、βが比較的大の時は無視できる。βが比較的小の時は影響があるが、その出射方向は（１１）式で示される。出射方向φ_３は（１）式と比較すると（１）式が２αを出発点として入射角θ_１とともに或る範囲まで増加するのに対して、（１１）式は２（α＋β）を出発点として入射角θ_３とともに減少しつづける。つまり、広い幅の方向の光が出射する結果として、出射面からの出射は（１）式と（１１）式の混成となるが、（１１）式の方向の光は、〔数３〕に示すように、全体としては小さい割合である。従って、表１及び表２の平均出射角をもとに設計してもよいが、実際には（１１）式を加味して平均出射角を少し減じて設計することもできる。
【００４１】
出射面プリズムアレイＢのプリズムの傾斜角γを記した斜面とは異なる他の傾斜角δの斜面は、光源からは影になる部分であるので光源からの受光の割合は殆どなく、更に反射面から出射面に向かう光の受光を少なくするために、この方向と平行に近い傾斜角にするのが好ましい。その結果、大部分が傾斜角γを設定した斜面とすると、他の斜面の影響は回避することができる。
プリズム傾斜角γは実用的には前述の如く２９度以下であり、プリズムの形状から考え他の傾斜角δは限定的でないが、２γ以上が好ましいので５８度以上となる。この場合、プリズムアレイＢの傾斜角γの斜面の占める割合は６２％となり、プリズム傾斜角γの斜面の占める割合は６２％以上を占めることが好ましい。
【００４２】
反射面と出射面とに共にプリズムアレイＡ、Ｂを設けた導光板は、透明な光学材料で一体のものとして作成されてもよいが、プリズムアレイ部分とプリズムアレイを除く導光板の基体部分をそれぞれ別個に作成して、光学的に一体化して作成されてもよい。光学的な一体化は、例えば、透明な光学用の接着剤や粘着剤によって完全に空気層を排除して一体化される。
【００４３】
出射面側のプリズムアレイＢの斜面は、反射面からの反射を受けた光線を屈折出射する役割を有し重要であるが、この斜面に光源からの光線を反射屈折させるとその進路が変更されて迷光を生じやすい。特に導光板基準面Ｓに平行に近い光線は、導光板基準面Ｓの垂直方向への出射に重要であるので、出射面側のプリズムアレイに入射することを避けるのが好ましい。このために、出射面に低屈折率層を設けると都合がよく導光板の屈折率の９８％の低屈折率層を設けると臨界角が約７９度を示すので、基準面から１１度までの入射を妨げることができる。９８％以下の低屈折率層となると、１１度以上の入射が妨げられ、反射面への入射が優先される。
【００４４】
更に、プリズムアレイと導光板基体との積層一体化は、各層の屈折率を変化できるので多彩な組み合わせが可能となる。例えば、高屈折率プリズムアレイでは、傾斜面の屈折して出射する方向角の変化は大きいが、傾斜面の全反射による進路変更は低屈折率のそれと同じであるので、出射面側プリズムアレイには適している。同様に反射面側プリズムアレイについては、導光板との屈折率の差が少ない方が入射しやすく反射方向に変化がないので都合がよい。このように、プリズムアレイと導光板基体との積層一体化は、自在な調節が可能になるという利点を有する。
【００４５】
出射面側プリズムアレイＢからの反射が或る程度避けられない場合は、反射面側プリズムアレイＡ面に反射金属膜を配備することにより出射面からの出射率を向上させることができる。
【００４６】
光源は、線状の陰極線管や点状のＬＥＤが使用される。ＬＥＤは均一な線状光源とするために棒状導光体や複数個の使用のためにはブロック状の導光体を用いて導光板の側端面に設置される。この光源からの光を受けるために、反射面のプリズムアレイＡの傾斜角αの斜面と出射面のプリズムアレイＢの傾斜角γで出射面の大部分を占める斜面が光源に向き合っていることが重要である。
【００４７】
出射面からの光の出射は光源に近い部分から出やすく、遠い部分が出難い。これを調節するために、各種の方法があるが、本発明では受光する傾斜角αを変更することは得策でないので一定として、他のもう一方の傾斜角βを変化させて、光源に近い部分では他の傾斜角βを小さくして受光傾斜面の面積を減じ、遠い部分では他の傾斜角βを大きくして受光傾斜面を大きくする方法、又は受光面の角度や面積が一定でもプリズムアレイのピッチを光源に近い所で長く、遠い所で短くするように他のもう一つの角を変化させて調節することができる。
【００４８】
また、前記積層による屈折率差の違いを利用して全反射の程度を調節して光源の近傍と遠ざかった点の出射をプリズムの傾斜面の全反射による進路の変更と伴わせて調節することができる。更に導光板部分を楔型にすることによって調節することはよく知られている。
【００４９】
反射面側のプリズムアレイＢの稜線と出射面側のプリズムアレイＡの稜線とは平行に近づくと干渉縞が発生しやすい。これを避けるためには平行から互いにずらす必要がある。通常、３度から１５度ずらす場合が多い。この場合の各傾斜角は、光線がプリズムを斜め方向に通過することになるので一般的に斜面が緩やかになる傾向があり、ずらし角度を含めて設計した方が良い。更に、液晶表示面を構成している画素の方向との干渉縞の発生も考えられるので、画素の方向からずらして設計する必要もある。
【００５０】
本発明の面光源装置は、その出射面が液晶表示パネルと対向するように配置され、バックライトとして設置される。従って、通常のバックライトと同様に、必要ならば、反射面側に反射粒子による白色反射板や金属膜による反射板などの通常の反射板を設置することができる。
【００５１】
導光板への光源からの入射方向が導光板に対して直交方向のみではなく、斜め方向にも入射されることや反射面側プリズムの稜線方向と出射側プリズムの稜線方向とのずれの必要性等によって、プリズムの稜線の方向とは平行した方向に光の散乱が起きやすい。従って、この方向を集光しやすくするために、導光板の出射、反射両面のプリズムの稜線方向と直交した方向に集光性のあるプリズムフィルムを設置すると、正面方向への光の効率が高められる。更に、プリズムフィルムの２枚以上を互いに直交して設置することも可能である。また、偏光するため、反射偏光素子フィルムを導光板と液晶表示パネルとの間の適切な個所に設置することも可能である。
【００５２】
反射面及び出射面のプリズムアレイＡ、Ｂは頂線と谷線がほぼ平行に並んだものであり、その単位は均一な光を得るために微細な方が好ましいが、細か過ぎると受光して出射する効率が劣る。通常、液晶表示パネルの画素単位と同等か、それ以上又はそれ以下の単位が採用される。即ち、１００μｍから３００μｍの単位であり、反射面側プリズムアレイＡの単位プリズムと出射面側プリズムアレイＢの単位プリズムとは一致させるのは好ましくなく、ずらすと同時に倍数にならないように組み合わせた方が良い。
【００５３】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されないことは云うまでもない。
【００５４】
実施例１、比較例１、２
表３に示す特性を有し、厚さ１２０μｍのプリズムアレイフィルムＰ１、Ｐ２、Ｐ３の３種類を環状ポリオレフィン樹脂アートン（ＪＳＲ株式会社製ＡＲＴＯＮ、屈折率１．５１、空気に対する臨界角４１度）により作成した。
【００５５】
【表３】

【００５６】
一方、２８．２ｍｍ×３９．０ｍｍ×０．８ｍｍのアクリル樹脂製の長方形平板（三菱レーヨン株式会社製アクリライト）の短辺側に光源を設置するように入射面を設けた。
【００５７】
比較例１として、プリズムアレイＰ２を使用し、入射面に傾斜角αの斜面を向き合わせるようにして、アクリル樹脂長方形平板の短辺側にプリズム稜線が平行になるように、該平板の反対面側に、光学用両面粘着剤ＡＤ−ＧＡ（ポラテクノ株式会社製、屈折率１．５１）により貼合して導光板を得た。プリズムアレイＰ２の貼合面が反射面であり、これに対向する面（プリズムアレイなし）が出射面となる。
【００５８】
比較例２として、プリズムアレイＰ１を使用して、入射面に傾斜角αの斜面を向き合わせるようにした以外は比較例１と同一の方法で導光板を作成した。即ち、プリズムアレイＰ１の貼合面が反射面であり、これに対向する面（プリズムアレイなし）が出射面となる。
【００５９】
実施例１として、比較例１と同一の方法で得た導光板の出射面（プリズムアレイＰ２が貼合していない面）に、プリズムアレイＰ３を傾斜面γ２０度の斜面を入射面に向き合わせるようにし、且つプリズム稜線が入射面と５度振った角度に、光学用両面アクリル系貼着剤（ポラテクノ株式会社製屈折率１．４６）により貼合し、この面を出射面とした。即ち、プリズムアレイＰ２の貼合面が反射面であり、プリズムアレイＰ３の貼合面が出射面となる。
【００６０】
上記３種類の導光板の入射面に光源を配置して、導光板からの光の出射状況を調べた。光源は１個のＬＥＤを用い、これを６．６ボルトの３２ミリアンペアーで点灯し、図６に示す如く、棒状導光体４を通して、導光板７の垂直方向３５０ｍｍの距離から輝度計８（トープコン株式会社製ＢＭ５）により受光角１度で測定した。図中、３は反射板、５は枠、６は拡散板である。
導光板の３個所（入光面より９．８ｍｍ、１９．５ｍｍ、２９．３ｍｍ）の地点の垂直方向の輝度分布と中央点（入光面より１９．５ｍｍ）の出射角分布を調べた。その結果を図７に示した。均整度は、最高輝度に対する最低輝度の％である。
【００６１】
図７より、比較例１と比較例２との対比から明かなように、反射面側のプリズムアレイのプリズムの傾斜角を低角度とすることによって、出射光は傾いているが、この傾きは出射面側のプリズムアレイによって、ほぼ垂直に修正すると輝度も高まることがわかる。
【００６２】
【発明の効果】
叙上のとおり、導光板裏面（反射面）側にプリズムアレイを設け、光を出射面側に出射する従来の導光板では光の出射効率に限界があったが、本発明によれば、プリズムアレイの傾斜角を低くすることによって出射効率を上げ、出射面側に設けたプリズムアレイによって傾いた出射光を垂直に正すことにより、正面輝度の高い出射効率の良好な導光板及び面光源装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面光源装置の原理を示す模式図である。
【図２】反射面側プリズムに入射した場合の出射光の様子を示す図である。
【図３】出射面側プリズムに反射面側から入射した場合の出射光の様子を示す図である。
【図４】反射面側プリズムの傾斜角β側の斜面に入射した場合の出射光の様子を示す図である。
【図５】反射面側プリズムの傾斜角α側斜面と傾斜角β側斜面の入射角による受光の割合を示す図である。
【図６】側端面から入射した光の導光板出射面からの出射光の輝度の測定方法を示す図である。
【図７】実施例１及び比較例１、２における、輝度と出射光の出射角の分布を示す図である。
【符号の説明】
１　出射面
２　反射面
３　反射板
４　棒状導光体
５　枠
６　拡散板
７　導光板
８　輝度計

Claims

側端面に光の入射面を有し、上面に前記入射面とほぼ直交する出射面を、及び、これに対向する下面に反射面を具備した導光板であって、
前記反射面には入射面にほぼ沿った方向の斜面が存在する複数の頂線と谷線とを備えたプリズムアレイＡが形成され、該プリズムアレイＡを構成するプリズムの斜面が底面となす角αが４２度以下３７度以上をなし、他の面と底面とをなす角βが１０度以下であり、
前記出射面には入射面にほぼ沿った方向の斜面が存在する複数の頂線と谷線とを備えたプリズムアレイＢが形成され、該プリズムアレイＢを構成するプリズムの臨界角Ｃｒとするとき、該プリズムの底面に対する傾斜角γが２γ−β＜９０−Ｃｒの範囲にある斜面が大部分を占める
ことを特徴とする導光板。
導光板の出射面のプリズムアレイＢがフィルム層として形成され、導光板の屈折率の９８％以下の屈折率を有する層を介して光学的に接合されている請求項１記載の導光板。
導光板の反射面のプリズムアレイＡ面に反射金属膜を配備した請求項１又は２記載の導光板。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の導光板の側端面の光の入射面に、光源を設置したことを特徴とする面光源装置。
光源を、反射面のプリズムアレイＡの傾斜角αの斜面と向き合い、且つ出射面のプリズムアレイＢの傾斜角γで出射面の大部分を占める斜面と向き合う方向の側端面の光の入射面に設置した請求項４記載の面光源装置。
導光板の反射面のプリズムアレイＡの傾斜角αの斜面又は／及び出射面のプリズムアレイＢの傾斜角γで出射面の大部分を占める斜面のそれぞれの傾斜角を一定として、光源より遠ざかるにつれてプリズムアレイのそれぞれ他の角度β、δを変化させて前記２つの斜面の面積を大きくなるようにした請求項４又は５記載の面光源装置。
導光板の反射面のプリズムアレイＡの傾斜角αの斜面又は／及び出射面のプリズムアレイＢの傾斜角γで出射面の大部分を占める斜面のそれぞれの角を一定として、光源より遠ざかるにつれて他のそれぞれの角度β、δを変化させてプリズム単位の底辺を光源から遠ざかるにつれて短くした請求項４〜６のいずれか１項に記載の面光源装置。
導光板の反射面のプリズムアレイＡの稜線と、出射面のプリズムアレイＢの稜線との角度を３〜１５度ずらした請求項４〜７のいずれか１項に記載の面光源装置。
導光板の反射面側に反射板を設置した請求項４〜８のいずれか１項に記載の面光源装置。
導光板の出射面側に、プリズムアレイＡ、Ｂの稜線方向と直交した方向に、集光性のプリズムフィルムを１枚以上設置した請求項４〜９のいずれか１項に記載の面光源装置。
導光板の出射面側に、反射偏光素子フィルムを設置した請求項４〜１０のいずれか１項に記載の面光源装置。