JP2007041431A - プリズムアレイシート、エッジライト型面光源、及び透過型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリズムアレイシート、エッジライト型面光源、透過型画像表示装置について、プリズムアレイ側が入光面でも光の利用効率を上げて省電力や正面輝度向上等を図れる様にする。
【解決手段】複数のプリズムを配列したプリズムアレイ１を片面に有するプリズムアレイシート１０にて、プリズムの入光面とするプリズム斜面１ｉに、凸部の周期が光の波長以下の微細凹凸２を光反射防止処理として形成し、プリズム内での反射面となるプリズム斜面１ｒはその様な光反射防止処理は未処理にする。エッジライト型面光源は、プリズムアレイシートを導光板の出光面側に、プリズムアレイ側を導光板側に向けて１枚以上配置する。透過型画像表示装置は、透過型画像表示素子の裏側に、エッジライト型面光源を、プリズムアレイシートが導光板と透過型画像表示素子との間に位置する様に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリズムアレイシートと、それを用いたエッジライト型面光源、及び、該エッジライト型面光源を用いた透過型画像表示装置に関する。

プリズムアレイシートは光の進行方向を曲げる目的でエッジライト型面光源の部品等に用いられている。また、該エッジライト型面光源は透過型画像表示装置のバックライト等に用いられる。また、この様な透過型画像表示装置は、なかでも液晶表示装置が代表的であるが、この他にも、照明広告、交通標識等も挙げられる。
ところで、この様な透過型画像表示装置のバックライトとしては、冷陰極管等の本質的に面状発光でない発光体からの光を利用して面光源に変換する方式により、エッジライト型と直下型とがあることは良く知られている。また、最近では発光体としてＬＥＤも、例えば直下型等で利用されている。また、発光体として本質的に面状発光であるＥＬの場合は、直下型に利用されている。これらのなかでも特に、エッジライト型面光源は、導光板側面に入光した光の進行方向を曲げて正面光等として利用する関係上、プリズムアレイシートは主要な部品となっている（特許文献１）。

特開平６−３２４２０５号公報

ところで、省電力、正面輝度等の性能向上が望まれる場合には、光の利用効率を上げる為に、導光板の入光面等に反射防止層を設けたりすることが知られている。そこで、プリズムアレイシートに対しても、反射防止層等の反射防止処理を施せば、光の利用効率向上が期待できる。しかし、プリズムアレイシートの場合、プリズムアレイ非形成面側の平坦面（シート面）への反射防止処理は処理面が平坦であるから容易だが、それでは、プリズムアレイ側を入光面として使用する際にプリズムアレイに入光するときの光の反射損失は防げない。かと言って、プリズムアレイの全プリズム斜面を一様に反射防止処理すれば、プリズム内に入光した光の反射面となるプリズム斜面も反射防止処理されている為に、該反射面での光反射量が低下して、逆に光の利用効率が損なわれると言う問題があった。

そこで、本願発明の課題は、プリズムアレイ側を入光面としても、光の利用効率が上がり省電力や正面輝度向上等の効果が得られる、プリズムアレイシートを提供することである。また、この様なプリズムアレイシートを用いて、エッジライト型面光源や透過型画像表示装置に於いても、同様な効果を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のプリズムアレイシートは、複数のプリズムを配列したプリズムアレイを片面に有するプリズムアレイシートにおいて、前記プリズムの入光面とするプリズム斜面に、凸部の周期が光の波長以下の微細凹凸が光反射防止処理として形成され、前記入光面から入光した光のプリズム内での反射面となるプリズム斜面は該光反射防止処理が未処理である構成とした。
この様な構成とすることで、入光面となるプリズム斜面に反射防止処理が施されているので、入光時の反射損失光が少なくなり、その一方でプリズム内に入光した光がプリズム内で反射する反射面となるプリズム斜面の方は入光面に施した様な反射防止処理は施してないので、該反射面での透過損失光は増えない。これらの結果、下向きプリズムアレイシートとしてプリズムアレイ側を入光面として使用する際に、プリズムアレイシートの出光面からの出力光を増やせる。しかも、反射防止処理が、同じ効果を得るに際して、従来の低屈折率層等の様に特殊で高価な材料と、薄膜塗工、真空蒸着等の余分な工程が省略できる。そして、光の利用効率が上がり、省電力や正面輝度向上が図れるプリズムアレイシートとなる。

また、本発明のエッジライト型面光源は、側面から入光した光を出光面から出光する導光板に対して、該導光板の前記出光面側に、上記本発明のプリズムアレイシートをそのプリズムアレイ側を前記導光板側に向けて、少なくとも１枚以上配置した構成とした。
この様な構成とすることで、上記プリズムアレイシートによる効果が、エッジライト型面光源でも得られ、光の利用効率が上がり、省電力や正面輝度向上が図れるエッジライト型面光源となる。

また、本発明の透過型画像表示装置は、透過型画像表示素子の裏側に、上記本発明のエッジライト型面光源を、該プリズムアレイシートが該導光板と前記透過型画像表示素子との間に位置する様に配置した構成とした。
この様な構成とすることで、上記プリズムアレイシートやエッジライト型面光源による効果が、透過型画像表示装置でも得られ、光の利用効率が上がり、省電力や正面輝度向上が図れる透過型画像表示装置となる。

本発明による、プリズムアレイシート、エッジライト型面光源、或いは透過型画像表示装置によれば、光の利用効率が上がり、省電力や正面輝度向上が図れる。しかも、反射防止処理が、同じ反射防止効果を得るに際して、従来の低屈折率層等の様に特殊で高価な材料と、薄膜塗工や真空蒸着等の余分な工程が省略できる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。

〔はじめに〕
先ず、図１は、本発明によるプリズムアレイシート１０の一形態を例示する断面図であり、図２は、本発明によるエッジライト型面光源２０の一形態を例示する断面図であり、図３は、本発明による透過型画像表示装置３０の一形態を例示する断面図である。図４は、本発明によるプリズムアレイシート１０の別の一形態を例示する断面図である。また、図５は表面に選択的にパターン形成する方法を利用して、選択的に微細凹凸を形成する方法例を示す概念図であり、図６は表面に選択的にパターン形成する方法を利用して、選択的に微細凹凸を形成する別の方法例を示す概念図である。
なお、これら図中、１はプリズムアレイ、１Ａは透明基材シート、１Ｂはプリズムアレイ層、１ｉはプリズム斜面（入光面）、１ｒはプリズム斜面（反射面）、２は反射防止処理としての微細凹凸、３は導光板、３ｏはその出光面、４は光源、５は透過型画像表示素子、１０はプリズムアレイシート、２０はエッジライト型面光源、３０は透過型画像表示装置を示し、５１は不透明基材、５２はフォトレジスト膜、５３は微粒子層、５４は型、６１は基材、６２は切削工具、６３は型を示す。

〔プリズムアレイシート〕
先ず、本発明によるプリズムアレイシートは、図１の断面図で例示するプリズムアレイシート１０の如く、複数のプリズムを配列したプリズムアレイ１を片面に有し、且つ光反射防止処理として前記プリズムの入光面とするプリズム斜面１ｉには、凸部の周期が光の波長以下の微細凹凸２を設ける一方、前記入光面から入光した光Ｌのプリズム内での反射面となるプリズム斜面１ｒは、その様な光反射防止処理を施していない構成のものである。なお、その様な光反射防止処理とは、微細凹凸による光反射防止処理はもちろんのこと、低屈折率層等によるその他の光反射防止処理も含めた意味である。
また、本発明によるプリズムアレイシートは、図４に例示するプリズムアレイシート１０の様に、プリズムアレイ１が、透明基材シート１Ａの片面に積層したプリズムアレイ層１Ｂとして形成された構成でも良い。なお、図１等その他図面ではプリズムアレイシート１０を、図４の様に多層構成としてでは無く単層として描いてあるが、これら図面は図４に例示の様な多層構成も含めた概念的な図面である。

〔プリズムアレイシート：微細凹凸〕
上記微細凹凸２は、凸部の周期が光の波長以下の微細な凹凸である。尚且つ、該凸部を該凸部の高さ方向と直交する（仮想）平面で切断した断面内に於けるプリズム材料部分の占める占有面積率が、該凸部の頂上から谷底に向かって増加して成ることを特徴とする微細凹凸である。理想的には、該占有面積率が凸部の頂上から谷底に向かって、０％から１００％まで高さの連続関数として増加しているものが好ましい。該微細凹凸２に対して、従来の光拡散用のマット処理等での凹凸は、凸部の周期が光の波長を超える様な凹凸であり本発明による微細凹凸とは異なり、凹凸形状の光の波長に対するサイズが異なるものである。本発明ではこの様な微細凹凸２によって、微細凹凸形成面の界面では実質的に光の屈折率の急激な変化が無くなる。すなわち、凸部の周期が光の波長以下の為、プリズム斜面１ｉに入光する光に対しては、プリズムの入光面近傍の屈折率は、空気の屈折率とプリズム材料の屈折率との平均値となる。該屈折率の平均値は、前記プリズム材料の占有面積率に比例する。よって、上記微細凹凸２の表面に入光する光にとって、屈折率の急峻な変化を緩和し、微細凹凸２の形成面での光反射率は低減する。なお、ここで、光の波長とは、プリズムアレイシートに入光され利用される光源光の波長である。光源光が、スペクトル分布を持つ場合は、該スペクトル分布の最低波長である。該光波長は最低３８０ｎｍ、最大７８０ｎｍである。そもそも、界面を通過するときの光反射は、界面での屈折率の差、それも急激な変化によって発生するので、この様な微細凹凸によって、界面での光反射を抑制することができる。
ここで、本発明の作用効果を図１によって説明する。プリズム斜面１ｉの入光しようとする光量Ｌｉは、従来公知のプリズムアレイシートの如く、特定の微細凹凸２を未形成の場合には、その一部の光量Ｌｒが反射され損失光量となり、残りがプリズム斜面１ｉから入光した光Ｌとなってプリズム斜面１ｒで反射して、残りの光量Ｌｏ（＝Ｌｉ−Ｌｒ）がプリズムアレイシート１の出光面１ｏからの出力光量となる。一方、本発明のプリズムアレイシートに於いては、特定の微細凹凸２によって、反射損失光量Ｌｒが削減（理想的にはＬｒ＝０）される為、出力光量Ｌｏは増大（理想的にはＬｒ分増大）する。

また、微細凹凸のサイズの具体例としては、凸部の周期Ｐが５０〜２５０ｎｍ程度であり、また凸部の高さは最小高さＨｍｉｎで１２８ｎｍ以上、例えば、最小高さＨｍｉｎは凸部の周期Ｐの０．５〜４倍（例えば１．５倍等）程度である。なお、凸部の高さを平均高さで規定せず最小高さで規定するのは、可視光線にとって光反射が減る様な厚み方向での急激な屈折率変化が無くなる様に感じる最低減の厚さがあるからである。これを満たせば、あとは設備・費用、技術等を勘案して製造可能な、〔凸部の高さ／凸部の周期〕のアスペクト比の微細凹凸とすれば良い。

なお、凸部の周期Ｐとは、プリズムアレイシートのシート面内に二次元分布する微細凹凸の凸部に対して、隣接する個々の凸部同士の間の、二次元的な距離Ｄの総合的概念であり、この距離Ｄがどの凸部同士でも均一ならば周期Ｐとは文字通り完全な周期性を持つことになる。ただ、本発明で言うところの凸部の「周期」とは、この様な完全周期性のものでも良いが、完全な周期性を持たなくても良く（不完全な周期性）、上記距離Ｄの各隣接凸部同士に於ける平均距離と言っても良い。従って、「周期Ｐ」とは言っても距離Ｄが完全にランダムな分布を持つ様な周期でも良いし、周期性とランダム性を共有するものでも良いし、完全周期性であっても良い。
微細凹凸２の形状としては、占有面積率が凸部の頂上から谷底に向かって減少するものであれば、特に制限はない。例えば、四角錐を平面内に最密充填して並べたもの、半球を平面内４に最密充填して並べたもの等が挙げられる。

なお、この様な光反射を抑制する微細凹凸は、レンズ等の光学部品に対しては知られていたが（米国特許第４０１３４６５号公報、特開２００３−２４０９０４号公報等に開示）、本発明の様にプリズムアレイシートのそれも特定のプリズム斜面にのみ選択的に適用したものは、未だ知られていない。

微細凹凸２を入光面とするプリズム斜面にのみ形成する方法としては、本発明では特に限定は無く、従来公知の全面に微細凹凸を形成する方法を適宜利用することができる。そして、この様な全面に微細凹凸を形成する方法と、表面に選択的にパターン形成する方法を組み合わせることで、所望のプリズム斜面のみに選択的に微細凹凸を形成できる。

例えば、全面に微細凹凸を形成する方法としては、例えば次の（１）〜（４）等が挙げられる。

（１）先ず、ガラス等の物体表面に形成したフォトレジスト膜を、ホログラム、回折格子等の作製等に利用されているレーザ干渉法を利用して干渉縞を露光し、レジスト膜に露光量の粗密を形成し、このフォトレジスト膜存在下で物体をエッチングして、物体表面に微細凹凸を作製し、該物体を型とする。そして、この型に（或いは該型を原型としてそれから一旦めっき法等で複製型を作製してそれを型としても良い）、光硬化性樹脂を適用して光硬化させる２Ｐ法（Ｐｈｏｔｏ-ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ法）、樹脂の射出成形法等を利用して、樹脂層表面に所望の微細凹凸を複製する方法（特開２００３−１４９４０５号公報参照）。

（２）ガラス等の物体表面にアルミニウム等の金属薄膜層を蒸着等の薄膜形成手段で形成した後、該金属薄膜層を加熱下で水処理して、酸化物或いは水酸化物に転化することで、金属薄膜層表面に所望の微細凹凸を作製する（特公昭６１−４８１２４号公報参照）。更に必要ならば、この金属薄膜層表面を型として、或いは例えば上記（１）の様にめっき法等で複製型を作製してこれを型として、型から２Ｐ法等で樹脂層表面に所望の微細凹凸を複製する。

（３）ガラス等の物体表面を、その前後に適宜酸、アルカリ、有機溶剤処理等を組み合わせて、低温プラズマ処理することで、表面に所望の微細凹凸を作製する（特開平３−２８０１号公報参照）。更に必要ならば、この金属薄膜層表面を型として、或いは例えば上記（１）の様にめっき法等で複製型を作製してこれを型として、型から２Ｐ法等で樹脂層表面に所望の微細凹凸を複製する。

（４）ガラス等の物体表面に、浸漬コート法等で粒径が光波長以下の微粒子を固定させて、少なくとも１粒子層以上（好ましくは１粒子層）の微粒子層を形成することで、該微粒子による、所望の微細凹凸を作製する方法（特開２００２−６１０８号公報参照）。物体表面と微粒子との固定手段には、静電的相互作用等の微弱な力を利用できる。それはナノオーダーの微粒子である為に、微弱力でも固定が可能な為である。
物体表面に上記微粒子を１粒子層で、或いは複数粒子層の場合でもなるべく均一粒子数厚みで固定するには、物体表面に微粒子を接触させる前に該表面を前処理するのが好ましい。該前処理としては、例えば単分子膜等と微粒子径よりも薄い高分子電解質膜を形成する。高分子電解質としては、ポリエチレンイミン４級化物、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド等のカチオンポリマー、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリ（メタ）アクリル酸ナトリウム等のアニオンポリマー等が用いられる。
また、高分子電解質膜は１種の高分子電解質の単層膜でも良いが、より好ましくは互いに極性の異なる２種以上の高分子電解質を積層した多層膜が均一粒子数厚みの点でより望ましい。このような高分子電解質多層膜の形成方法としては、公知の交互吸着膜作製法（る（例えば、Ｇｅｒｏ Ｄｅｃｈｅｒら，Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｖｏｌ．２７７，ｐ１２３２，１９９７）を利用できる。この方法は浸漬法を利用し、物体をカチオンポリマー水溶液とアニオンポリマー水溶液とに交互に浸漬して、ナノオーダーの膜厚制御で物体表面に高分子電解質多層膜を形成する手法である。
なお、物体表面への微粒子の固定力強化が望まれるときは、例えば、微粒子が固定後の物体表面を樹脂層で覆っても良い。該樹脂層は単分子層でも効果が得られる。また、該樹脂には上記の様な高分子電解質が利用でき、また層形成も上記の様な浸漬法が利用できる。

また、表面に選択的にパターン形成する方法としては、例えば次の（Ａ）〜（Ｂ）が挙げられる。

（Ａ）金属等からなる平板や円筒形状等の不透明基材５１の表面に、プリズムアレイ形状（最終的な形状或いはその凹凸反転形状）を切削加工等で形成したプリズムアレイ面に、フォトレジスト膜５２を塗布等により全面に形成し〔図５（ａ）〕、次いで、微細凹凸を形成するプリズム斜面には光が当たり、微細凹凸を形成しないプリズム斜面には光が当たらない様な斜めの角度（例えばで微細凹凸を形成しないプリズム斜面に平行に）光を当ててフォトレジスト膜５２を選択的に露光し〔図５（ｂ）〕、現像して、露光された部分（或いは露光されない部分：レジストがネガ型とポジ型では残る部分は逆になる）のフォトレジスト膜５２を残し〔図５（ｃ）〕、次いで、全面に、前記（４）の方法で粒径が光波長以下の微粒子５３を浸漬コート法等で１粒子層等の微粒子層を形成し〔図５（ｄ）、次いで、フォトレジスト膜５２上の微粒子層５３のみを該フォトレジス膜５２と共に除去して、型５４として、所望の斜面のみに微粒子層５３によって微細凹凸２を有するプリズムアレイ形状を作製する〔図５（ｅ）〕。
後は、この型５４から直接、或いは複製型を経て、所望のプリズム斜面のみ微細凹凸を有するプリズムアレイシートを作製すれば良い。なお、不透明基材を円筒形状とすれば、プリズムアレイシートを連続帯状物としてエンドレスの製造も可能である。
この（Ａ）法では、一旦、型を作製し、その型の材料に不透明基材を用いるので、露光時に光が不透明基材を通して他の面も露光される事が無く、選択的露光が可能となる。

（Ｂ）金属等からなる平板や円筒形状等の基材６１の表面に、プリズムアレイ形状（最終的な形状或いはその凹凸反転形状）の片側斜面部分等と一部の形状をバイト等の切削工具６２による切削加工等で形成し〔図６（ａ）〕、次いで、陽極酸化法等で表面を酸化処理する等して、全面に微細凹凸２を形成し〔図６（ｂ）〕、次いで、プリズムアレイ形状を完成させる残りの他方の斜面部分等と残りの一部の形状を切削加工等で形成して、型６３等として、所望の斜面のみに微細凹凸２を有するプリズムアレイ形状を作製する〔図６（ｃ）〕。
後は、この型６３から直接、或いは複製型を経て、所望のプリズム斜面のみ微細凹凸を有するプリズムアレイシートを作製すれば良い。なお、基材を円筒形状とすれば、プリズムアレイシートを連続帯状物としてエンドレスの製造も可能である。
こちらの（Ｂ）法では、基材は、陽極酸化等の表面粗面化法等、利用する微細凹凸形成方法で表面に微細凹凸を形成できる材料であれば、樹脂、ガラス等の透明基材でも良い。透明基材の場合、それをそのまま、プリズムアレイシートとして使用することも可能である。

〔プリズムアレイシート：プリズム形状〕
プリズムアレイ１の形状例としては、その単位プリズムとして、三角柱を二次元配列した三角柱プリズム、三角錐や四角錐等の多角錐を縦横等に二次元配列した角錐プリズム、三角錐台や四角錐台等の多角錐台を縦横等に二次元配列した角錐台プリズム、等の公知のプリズムアレイを適宜採用することができる。また、二次元配列する単位プリズムとして、半円柱、半楕円柱、半球、半楕円球等の様にプリズム斜面が曲面のものも、プリズムアレイとして使用しても良い。或いはまた、その稜線が曲線例えば円弧となる断面三角形のプリズムでも良い。
これらの各種形状のなかでも、三角柱プリズム、半円柱、半楕円柱等の様に稜線が直線のプリズム形状、より好ましくは三角柱プリズムが、製造及び適用が容易である点で好ましい。

〔プリズムアレイシート：層構成〕
また、プリズムアレイシート１０は、プリズムアレイ部分も含めて全体が単層の構成でも良いが、図４に例示する様に、プリズムアレイ部分を別層とした、透明基材１Ａとプリズムアレイ層１Ｂとの２層構成でも良い。
なお、プリズムアレイシートの厚みは、通常２０〜１０００μｍ程度である。

〔プリズムアレイシート：材料〕
透明基材１Ａ、プリズムアレイ層１Ｂ、或いはこれらが一体化した単層のプリズムアレイシート１０の材料は、公知の透明な材料から形成すれば良い。このような材料の透明性は、用途によっては着色透明又は半透明でも良い。この様な透明な材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、環状オレフィン系樹脂（代表的にはノルボルネン系樹脂）等のポリオレフィン系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいは、ポリエステルアクリレートやウレタンアクリレート等のアクリレート系樹脂組成物等からなる紫外線や電子線等の電離放射線で硬化する電離放射線硬化性樹脂等の樹脂、或いは、ガラス、セラミックス等の無機材料等が挙げられる。

〔プリズムアレイシート：全体的な製法〕
プリズムアレイシート１０の製造方法としては、上述の如き一旦、プリズムアレイ形状の原形となる型を作製してしまえば、後は、その型を利用して、公知の製法を適宜採用すれば良く、特に限定は無い。例えば、単層構成のプリズムアレイシートの場合では、例えば特開昭５６-１５７３１０号公報に開示されているような公知の熱可塑性樹脂の熱プレス法や、射出成形法、或いは光硬化性樹脂の注型成形（２Ｐ法）、熱硬化性樹脂の注型成形等、を適宜採用すれば良い。また、これらの場合、予め透明基材も装填して成形すれば、２層構成のプリズムアレイシートが得られる。

また、２層構成のプリズムアレイシートの製造方法としては、例えば特開平５-１６９９０１５号公報に開示されているような、所望のプリズムアレイ形状に対して逆形状の凹部（正確には凹凸形状）を有するロール凹版に電離放射線硬化性樹脂液を充填し、これに透明基材シートを重ねて、重ねたまま紫外線や電子線等の電離放射線を透明基材（シート）側から照射して（ロール凹版がガラス等で透明な場合はロール凹版の内側からも可能）、電離放射線硬化性樹脂液を硬化させ、その後、透明基材シートを硬化した樹脂と共にロール凹版から剥離することによって、硬化した電離放射線硬化性樹脂液が、所望の形状のプリズムアレイ層となって透明基材（シート）上に形成されたプリズムアレイシートが得られる。

なお、上述の様な２層構成のプリズムアレイシートの製造方法において、シート状の透明基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂等からなるシートが使用できる。厚みは、装置取扱い等の作業性等から決められるが、通常１０〜１０００μｍ程度である。

〔プリズムアレイシート：その他の層〕
なお、プリズムアレイシート１０としては、図示はしないが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、公知のその他の層を積層しても良い。例えば、２層構成の場合では透明基材とプリズムアレイ層との密着性強化を図るプライマー層、或いは、ハードコート層、帯電防止層、耐汚染層等である。例えば具体的には、プライマー層には、ウレタン樹脂等の公知のプライマー剤を適宜採用できる。
或いはまた、プリズムアレイシートのプリズムアレイと反対の表面に光拡散層を積層して、プリズムで出力光の方向を出光面の法線方向に転換した上で、更に出力光の拡散角を増やしたり、プリズムアレイの形状を視認不能にする形態も採用できる。

〔エッジライト型面光源〕
次に、本発明によるエッジライト型面光源は、図２の断面図で概念的に例示する形態例のエッジライト型面光源２０の様に、上述した本発明によるプリズムアレイシート１０を、そのプリズムアレイ１側を導光板３の出光面３ｏ側に向けた下向きプリズムアレイシートとして配置した構成の面光源である。また、面光源として、導光板３の少なくとも１つの側面には光源４が配置される。なお、導光板３及び光源４、或いは後述する反射層（含む半透過反射層）等としては、従来公知のものを適宜採用できる。

なお、もちろんだが、本発明によるプリズムアレイシートは、そのプリズム斜面のうち入光面とする側の微細凹凸が形成されたプリズム斜面の方に、導光板の出光面からの主要な光が入光するプリズムの向きで配置し、且つ、導光板はその出光面からの主要な光が該出光面法線方向に対して斜め方向に出光する導光板を用いたときに、前記プリズムアレイシートによる光の利用効率向上効果が得られることは言うまでもない。この点に於いて、出光面から法線方向に主要な光が出光する導光板は適さずに、また、直下型面光源よりもエッジライト型面光源の方が、上記プリズムアレイシートの効果を容易に得やすい点で好ましい。ただ、直下型面光源であっても、光源からの光に法線方向に対して斜め成分が主要である様な場合には、本発明によるプリズムアレイシート適用による効果が期待できる。
図２の構成のエッジライト型面光源の場合では、導光板の出光面３ｏから出光する光は全体として（そしてその輝度ピーク方向も）光源から遠ざかる方向、すなわち、図で言うと右方向に傾く。従って、載置するプリズムアレイシート１０は、その入光面１ｉを図に於いて左側に位置させる。

なお、図２の形態例では明示的に描いていないが、導光板はその出光面３ｏの反対側面（裏面）に、出光面から光を出光させる出光手段として、印刷或いは反射シート等による反射層等が通常は配備される。また、この反射層は導光板裏面側からの外光を利用したりする為に半透過反射層であっても良い。

なお、図２の形態例では、導光板３の出光面３ｏは導光板の主平面である表裏面のうち表側面（図面上方）のみであったが、他の形態として、裏側面には上記の様な反射層や半透過反射層は設けずに、裏側面も出光面３ｏとする両面出光タイプの形態でも良い。この場合、他方の面（裏側面）の出光面に対して「下向きの〔注１〕」プリズムアレイシートを配置する場合には、本発明のプリズムアレイシートを用いることが好ましい。この様に、導光板の出光面を表裏両面とした形態のエッジライト型面光源では、表裏両面にそれぞれ透過型画像表示素子を配置可能となる。

なお、上記〔注１〕の「下向き」とはプリズムアレイを導光板側に向けての意味であり、他方（裏側）の出光面に対して配置するプリズムアレイシート乃至は透過型画像表示素子を基準にした導光板側の意味と同じであり、表側の出光面に対して配置する下向きプリズムアレイシートに於ける「下向き」とは向きが互いに逆であるが、どちらの場合も、常にプリズムアレイシート乃至は透過型画像表示素子に対して導光板側を「下向き」と表することにする。

なお、導光板３としては、例えば、アクリル樹脂やホリカーボネート樹脂等の公知の透明樹脂からなる１〜１０ｍｍ程度の透明板を用いることができる。導光板裏面に配備される反射層は、例えば、白色塗装膜、サンドブラスト加工後、金属膜を蒸着やメッキ形成した金属薄膜層、印刷形成した白色ドットパターン等を用いる。また、半透過反射層には公知のものを適宜利用できる。
光源４は、導光板３の側端面の少なくとも一箇所に隣接して設置され、線状又は点状の光源が用いられる。線状の光源は例えば冷陰極管であり、点状の光源は例えばＬＥＤ（発光ダイオード）である。

なお、（同一出光面上に配置する）プリズムアレイシートは一枚でも良いが、二枚等と多数枚を重ねて配置しても良い。多数枚配置の場合、そのうち少なくとも１枚は本発明のプリズムアレイシートとするが、好ましくはより多数枚を、より好ましくは全てを、本発明のプリズムアレイシートとするのが望ましい。また、少なくとも本発明のプリズムアレイシートに関しては、そのプリズムアレイ側を導光板側に向けて下向きプリズムアレイシートとして配置する。
プリズムアレイシートを多数枚配置する場合の具体例としては、例えば、プリズムアレイが三角柱プリズムからなる場合、三角柱プリズムの稜線が交差（例えば直行）する様に配置することで、プリズムアレイシートの法線方向への集光性を高めることができる。

また、本発明によるエッジライト型面光源は、その他の構成、例えば従来公知の各種追加的構成を有するものでも良い。例えば、プリズムアレイシート１０の出光面側に、光拡散シートを配置しても良い。光拡散シートは光を拡散させて、光源や導光板裏面に光拡散層として設けた白色ドットパターンを見え難くする。光拡散シートとしては、例えば、アクリル樹脂等の透明樹脂基材中にシリカ等の光拡散剤粒子を分散させたもの、あるいは、透明樹脂基材の表面に砂目等の微凹凸形状をエンボス加工したもの等が用いられる。
或いはまた、導光板上のプリズムアレイシートの更に上側に、半透過反射層を設けても良い。この様な形態のエッジライト型面光源とすれば、これと組み合わせる透過型画像表示素子は、観察者側からの外光等の光を、表示光として利用できる反射型としても利用できる半透過型画像表示素子を利用できる。半透過反射層は従来公知のものを適宜採用すれば良く、例えばハーフミラーの様な半透過反射板等を用いる。

なお、上記した様な理由から、本明細書で言うところの「透過型画像表示素子」は「半透過型画像表示素子」も含み、「透過型画像表示装置」は「半透過型画像表示装置」も含む。つまり、「透過型」とは少なくとも裏面からの光で観察する透過モードでの画像表示機能を必須するという意味であり、画像表示素子に対して観察面側からの光で観察する反射モードでの画像表示機能を兼用するものでも良い。

〔透過型画像表示装置〕
本発明による透過型画像表示装置は、図３の断面図で概念的に例示する透過型画像表示装置３０の様に、上述した本発明によるエッジライト型面光源２０を、透過型の液晶表示素子や透過型の広告板等の、各種の透過型画像表示素子５の背面にバックライトとして配置した構成の装置である。例えば、液晶表示素子は一対の基板間に液晶を挟んだ構成で、現在主流なものは更に表裏を偏光板で挟んだタイプだが、光散乱型等の偏光板不要のタイプでも良い。また、透過型の広告板では、アクリル樹脂等の樹脂板に表示画像を印刷形成した構成、その他の構成等となる。

また、本発明による透過型画像表示装置は、その他の構成、例えば従来公知の各種追加的構成を有するものでも良い。例えば、透過型画像表示素子の観察者側に表面保護板を配置しても良い。

以下、実施例にて、本発明を更に具体的に説明する。

〔実施例１〕
図１及び図４の断面図のような、入光面とする一方のプリズム斜面１ｉのみ微細凹凸で反射防止処理した三角柱プリズムを多数二次元配列したプリズムアレイ１を、片面に有するプリズムアレイシート１０を次の様にして作製した。

アルミニウムからなる平板状の基材６１の表面に、所望のプリズムアレイ形状とは逆凹凸形状だが三角柱プリズムの片側斜面部分のみに対応した形状を切削工具（バイト）６２で切削加工して作製した〔図６（ａ）〕。次に、全面を陽極酸化法で酸化処理して、一旦全面に微細凹凸２を形成した〔図６（ｂ）〕。それから、所望のプリズムアレイ形状を完成させる為に、残りの反射面とするプリズム斜面１ｒ部分の形状を上記同様に切削加工して作製し、所望のプリズム斜面１ｉ側のみに微細凹凸２を光反射防止処理として有するプリズムアレイ形状を有する型６３を作製した〔図６（ｃ）〕。

次に上記型６３を用いた２Ｐ法によって、透明基材１Ａとして無着色透明なポリエチレンテレフタレートシート上に、無着色透明な紫外線硬化型樹脂を光硬化させたプリズムアレイ層１Ｂを形成して、図１及び図４の断面図の様な、所望のプリズムアレイシート１０を作製した。

また、このプリズムアレイシート１０を下向きプリズムアレイシートとして、１つの側面のみに冷陰極管の光源４として配置した、アクリル樹脂からなる断面楔形状で平面視長方形をした導光板３の出光面３ｏ上に配置した、図２の断面図の様な、所望のエッジライト型面光源２０とした。
導光板３の出光面３ｏから出光する主要な光は光源４よりも遠い方向に斜め方向に出光し、また、プリズムアレイシート１０は、その入光面とするプリズム斜面１ｉを光源４側に向けて、導光板の出光面３ｏからの主要な光が入光面に入光する様にして配置した。

そして、上記エッジライト型面光源２０のプリズムアレイシート１０上に更に、表裏に偏光板が配置された透過型液晶表示素子５を配置して、図３の断面図の様な、所望の透過型画像表示装置３０をとした。

〔◆プリズムアレイシート、エッジライト型面光源、及び透過型画像表示装置の何れも、光の利用効率向上結果の具体的な、輝度値、或いは比較例（未記載）とのその比較値は、今の所データ補充ないため記載していません。構成から所望の効果が得られるのは当業者にとって疑問の余地が無いとの見解に基けば、この様な記載法もあり得るのでは、によります。場合によっては適宜データ補充して下さい。〕

本発明によるプリズムアレイシートの一形態を例示する断面図。 本発明によるエッジライト型面光源の一形態を例示する断面図。 本発明による透過型画像表示装置の一形態を例示する断面図。 本発明によるプリズムアレイシートの別の一形態を例示する断面図。 表面に選択的にパターン形成する方法を利用して、選択的に微細凹凸を形成する方法例を示す概念図。 表面に選択的にパターン形成する方法を利用して、選択的に微細凹凸を形成する別の方法例を示す概念図。

符号の説明

１ プリズムアレイ
１Ａ 透明基材シート
１Ｂ プリズムアレイ層
１ｉ プリズム斜面（入光面）
１ｒ プリズム斜面（反射面）
２ 微細凹凸
３ 導光板
３ｏ 出光面
４ 光源
５ 透過型画像表示素子
１０ プリズムアレイシート
２０ エッジライト型面光源
３０ 透過型画像表示装置
５１ 不透明基材
５２ フォトレジスト膜
５３ 微粒子層
５４ 型
６１ 基材
６２ 切削工具
６３ 型
Ｌ 光
Ｌｉ 入光光量
Ｌｏ 出力光量
Ｌｒ 反射損失光量

Claims (3)

1. 複数のプリズムを配列したプリズムアレイを片面に有するプリズムアレイシートにおいて、
   前記プリズムの入光面とするプリズム斜面に、凸部の周期が光の波長以下の微細凹凸が光反射防止処理として形成され、前記入光面から入光した光のプリズム内での反射面となるプリズム斜面は該光反射防止処理が未処理である、プリズムアレイシート。
2. 側面から入光した光を出光面から出光する導光板に対して、該導光板の前記出光面側に、請求項１記載のプリズムアレイシートをそのプリズムアレイ側を前記導光板側に向けて、少なくとも１枚以上配置した、エッジライト型面光源。
3. 透過型画像表示素子の裏側に、請求項２記載のエッジライト型面光源を、該プリズムアレイシートが該導光板と前記透過型画像表示素子との間に位置する様に配置した、透過型画像表示装置。
   

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