JP2009266792A

JP2009266792A - 面光源装置及び液晶表示装置

Info

Publication number: JP2009266792A
Application number: JP2008200762A
Authority: JP
Inventors: Tokutaro Komatsu; 徳太郎小松; Masato Taya; 昌人田谷
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2009-11-12

Abstract

【課題】簡便な構造で、垂直方向の輝度の減少を抑制し、色収差を低減することができ、出射光の偏向方向を制御可能な面光源装置を提供する。
【解決手段】光源と、光源と対向する側面に入射した光源の光を側面に直交する上面から出射する導光板と、導光板の上方に配置され、平坦なシート底面、シート底面の反対側のプリズム形成面を備え、プリズム形成面にプリズム軸が互いに平行になるように隣接して配置された複数のプリズム列を有し、シート底面に入射した入射光をプリズム形成面から出射させる上向きプリズムシートと、上向きプリズムシートの上方に配置され、入射する光の偏光方向を制御する光学シートとを備える。
【選択図】図３８

Description

本発明は、特定の方向の直線偏光を優先的に出射することで、光出射面の垂直方向における特定の偏光の輝度を向上させる面光源装置及び液晶表示装置に関する。

液晶ディスプレイは、コンピュータの表示部や家電製品の制御パネルにおける表示部の他、携帯電話の表示部に用いられ、より一層の低消費電力化と軽量化、薄型化が求められている。

液晶ディスプレイは、自発光デバイスではないので、外部光源又は周囲の外光を利用する必要がある。外部光源としては、液晶パネルの背面に面光源を設置するバックライト方式が代表例である。バックライト方式の場合、面光源からの出射光を観察者の正面方向へ出射させることが必要になる。

このようなバックライト方式の代表的な構成を図１に示す。面光源装置は、光源９０、導光板９１、反射板９２、下向きプリズムシート９３などを備える。面光源装置において、光源９０から導光板９１に入射し、導光板９１の上面から斜めに出射された光は集光フィルムである下向きプリズムシート９３で垂直方向に曲げられる。導光板９１の下面から出射された光は反射板９２で反射され導光板９１に最入射する。面光源装置から出射した光は、拡散板９７で色分散が小さくなるよう拡散され、偏光板９４、位相差板９５などを経て液晶パネル特性に好適な偏光状態となり、画像を表示する液晶パネル９６を照射する。導光板の形状や導光板と液晶の間に設けた下向きプリズムシート９３の形状を最適化して、正面の輝度が高くなるよう設計されている。

導光板から出射され、下向きプリズムシート９３などの集光フィルムに入射する光の、集光フィルムに対する入射角θｉは導光板の設計に依存する。図８に示すように、入射角θｉは５０°〜７０°くらいになることが多く、このままでは面光源装置の正面輝度はきわめて小さい。従って、集光フィルムによって、この光を効率よく出射角θｏが０°の方向、つまりシートに対して垂直方向に曲げる必要がある。

そのためには、空気層とプリズムシートとの界面反射であるフレネル反射を小さくし、かつ、なるべく、多くの光が出射角θｏ＝０°の方向に進むようにしなければならない。また、出射光が角度分布を持つ場合には、入射角θｉが多少変動しても、垂直方向への輝度が減少しないような光曲げ特性を持たせることで、光曲げ角が一定であるよりも正面方向への輝度を高く出来る。

さらに、光源は白色光であるので、波長による曲げ角度依存性を小さくして、分光をできるだけ抑制する必要がある。分光により生じる色収差は、液晶のカラー表示の色再現性を劣化させるなど、表示品質を落とす。

例えば、特許文献１に記載されているような従来の下向きプリズムシートは、主に全反射を利用して出射光を曲げている。全反射に際して、入射光の角度変化と出射光の角度変化は等しいため、従来の下向きプリズムシートは「広い角度範囲の入射光を狭い角度範囲に出射する」という集光性を示さない。特許文献２では、集光性を付与するため、プリズム面を湾曲させた下向きプリズムシートが開示されている。

いずれの場合も、下向きプリズムシートは偏光分離機能を有さず、特定の偏光の利用効率を向上させることはできない。これを解決するために、下記のような偏光分離フィルムと組み合わせて使用される場合がある。

偏光分離フィルムとしては、異なる樹脂膜を多数積層して構成したもの（特許文献３）、複屈折を有する多層膜によるもの（特許文献４）、コレステリック液晶を利用したもの（特許文献５）、位相差板と光学活性層を積層したもの（特許文献６）、可視光の波長以下の周期（ピッチ）をもつ回折格子を利用したもの（特許文献７）等が知られている。これらはすべて、フィルムに対してほぼ垂直に入射した光に対して、特定の偏光成分を透過する機能を有する。
特許第２７３９７３０号公報特開２００３−１８７６１７号公報特許第３１８７８２１号公報特許第３７０４３６４号公報特開平０８−２７１８３７号公報特開２００６−１０６５９２号公報特開２００７−１７８７９３号公報従来のプリズムシートは、偏光分離機能をもたないため、偏光利用効率を高めるためには偏光分離フィルムと組み合わせる必要がある。他方、従来の偏光分離フィルムは斜めに入射した光を曲げることができない。このため、偏光利用効率の高い面光源装置は両者を組み合わせて使用しなければならず、部材数、コスト、組み立て工数が増加する問題があった。

さらに、外光下で用いられる液晶表示装置の場合、表示装置表面での反射光の影響を減らすために、特定の偏光を利用することが広く行われている。例えばＩＰＳ液晶を用いたエッジ入光型面光源付き液晶表示装置の場合、面光源から出射される光のうちｓ偏光成分のみを用いている。従って、液晶表示装置用の面光源装置には、任意の方向の偏光成分を優先的に出射し、それ以外の偏光成分を再利用する機能が求められる。

本発明は、簡便な構造で、垂直方向の輝度の減少を抑制し、色収差を低減することができ、出射光の偏向方向を制御可能な面光源装置及び液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、（イ）光源と、（ロ）光源と対向する側面に入射した光源の光を側面に直交する上面から出射する導光板と、（ハ）導光板の上方に配置され、平坦なシート底面、シート底面の反対側のプリズム形成面を備え、プリズム形成面にプリズム軸が互いに平行になるように隣接して配置された複数のプリズム列を有し、シート底面に入射した入射光をプリズム形成面から出射させる上向きプリズムシートと、（ニ）上向きプリズムシートの上方に配置され、入射する光の偏光方向を制御する光学シートとを備える面光源装置であることを要旨とする。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様による面光源装置と、面光源装置の出射光が照射される液晶パネルとを備える液晶表示装置であることを要旨とする。

本発明によれば、簡便な構造で、垂直方向の輝度の減少を抑制し、色収差を低減することができ、出射光の偏向方向を制御可能な面光源装置及び液晶表示装置を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係る面光源装置においては、出射側面に略三角形断面を有するプリズム列を形成した透明光学フィルム（上向きプリズムシート）を用いることで上記の課題を解決することが可能となる。以下において、実施の形態に係る上向きプリズムシートの集光性及び偏向分離特性についてその原理を詳述する。

（集光性）
第一に、上向きプリズムシートの集光性について説明する。図２は、複数のプリズム列が形成されたプリズムシート１のプリズム軸に垂直方向に切った断面図である。図２に示すように、上向きプリズムシート１は、光が入射する略平坦なシート底面１０と、シート底面１０に対向するプリズム形成面（１１、１２）を有する。プリズム形成面（１１、１２）には、互いに平行な複数のプリズム列がピッチｄで隣接して配置される。複数のプリズム列のそれぞれは、プリズム軸に直交する方向の断面が略三角形状である。複数のプリズム列のそれぞれは、プリズム前面１１及びプリズム後面１２を有する。

ここで、上向きプリズムシート１に入射する入射光２０に対して法線がなす角が、より大きなプリズム面をプリズム前面１１、より小さなプリズム面をプリズム後面１２と定義する。また、シート底面１０と平行な面に対するプリズム前面１１の傾斜角を前面底角αとし、シート底面１０と平行な面に対するプリズム後面１２の傾斜角を後面底角βとする。

例えば、シート底面１０の法線に対して入射角θｉで入射光２０が斜め入射する場合を考える。入射光２０はシート底面１０において屈折角φ１で屈折される。屈折光は上向きプリズムシート１内部を伝播してプリズム後面１２の法線に対して、入射角φ２で入射し、出射角φ３で屈折されて上向きプリズムシート１から出射光２４が出射する。出射光２４のシート底面１０の法線に対する出射角はθｏである。

シート底面１０での屈折角φ１は、上向きプリズムシート１を構成する材料の屈折率をｎとすると、スネルの法則（「応用光学Ｉ」（応用物理学選書１）、鶴田匡夫著、培風館、１９９０年）より次式を満足する。

n*sin(φ1)＝sin(θi) （１）

同様に、プリズム後面１２での屈折に際しても、プリズム後面１２に対する入射角φ２と出射角φ３を用いて、次式が成り立つ。

n*sin(φ2)＝sin(φ3) （２）

プリズム後面１２のシート底面１０に対する後面底角βについて、次の関係が成り立つ。

φ2＝β−φ1 （３）

φ3＝β−θo （４）

式（２）に式（３）及び式（４）を代入すると、

n*sin(β−φ1)＝sin(β−θo) （５）

となる。

以上を元に、任意の入射角θｉに対して、屈折率ｎの材料で作製した上向きプリズムシート１の最適形状を算出する。

まず、後面底角βの最適値を求める。上向きプリズムシート１の出射光２４がシート底面１０の法線方向（正面方向）へ向かう場合が最適であり、出射角θｏ＝０°となる。出射角θｏ＝０°を代入し、式（５）を変形すると、

−n*[sin(φ1)cos(β)−cos(φ1)sin(β)]＝sin(β) （６）

となる。式（１）より、

sin(φ1)＝(1/n) sin(θi) （７）

n*cos(φ1)＝[n²−sin²(θi)]^1/2 （８）

である。式（７）及び式（８）を式（６）に代入して整理すると、

tan(β)＝sin(θi)/{−1＋[n²−sin²(θi)]^1/2} （９）

となる。式（９）より最適な後面底角βの値が求められる。ただし、入射角θｉと屈折率ｎは次式の関係を満足しなければならない。

−1＋[n²−sin²(θi)]^1/2＞0 （１０）

式（１０）が満足されない場合、上向きプリズムシート１のプリズム形状をどのように設定しても、出射光２４を正面方向へ向けることはできない。従って、上向きプリズムシート１への入射角が大きい場合、より屈折率の大きな材料を用いる必要が生じる。なお、面光源装置の正面輝度の減少を抑制するため、出射光２４の強度が最大（ピーク）となる出射角θｏは、±１０°以内が望ましい。

次に、前面底角αの望ましい値の範囲を求める。図３に示すように、前面底角αが小さい場合、シート底面１０で屈折した光がプリズム前面１１に入射し、全反射あるいは屈折されることによって迷光が生じる。迷光は面光源装置の正面輝度を減少させるため、迷光の発生は抑制する必要がある。

例えば、プリズム前面１１で反射された迷光２１を生じないためには、プリズム前面１１が屈折光と交差しないようにすればよい。即ち、前面底角αが、

α＞90−φ1＝90−sin^-1[(1/n)sin(θi)] （１１）

となることが必要である。なお、実際の上向きプリズムシート１の入射光の角度分布は広く、上向きプリズムシート１の内部を伝播する光がプリズム前面１１に入射する場合もある。この場合、上向きプリズムシート１の内部を伝播する光のうち、プリズム前面１１に入射する光が７０％未満となるように前面底角αを設定することが望ましい。

また、図４に示すように、前面底角αが大きい場合、プリズム後面１２から出射した光の一部がプリズム前面１１に再入射し、プリズム前面１１で屈折された迷光２２及びプリズム前面１１で反射された迷光２３を生じる。前面底角αが、

α＜90−θo （１２）

であれば再入射しない。式（５）からθｏを求めて代入すると、

α＜90−β＋sin^-1[n*sin(φ1−β)] （１３）

が得られる。なお、プリズム後面１２から出射する光のうち、プリズム前面１１に再入射する光が７０％未満となるように前面底角αを設定することが望ましい。

上向きプリズムシート１の場合、集光性能を損なうことなくプリズム先端部に湾曲面又は平坦部を形成することができる。図５に示すように、角度（９０−φ１）に比べて前面底角αを大きくすると、プリズム先端の斜線部はプリズム谷部の陰になり、光が入射しないブラインド・リージョンが生じる。従って、例えば図６のように斜線で示したブラインド・リージョンの範囲内に収まるような湾曲部を設けても上向きプリズムシート１の光学特性には影響しない。

プリズムシートを使用する際に、プリズム先端部が摩耗、変形又は欠落することがよくあるが、上向きプリズムシート１はこのような損傷に対する裕度が高いという利点がある。また、あらかじめプリズム先端に湾曲部を設けておくことにより、プリズム先端が隣接する光学部材を傷つける事を予防できる。

実際の上向きプリズムシート１の入射光の角度分布は広く、迷光が発生する。

上記に従って設計した上向きプリズムシート１が集光性を有することを以下に示す。図９及び図１０に、式（１）及び式（５）から求めた入射角θｉと出射角θｏの相関をプロットした。図中の斜めの線は、入射角θｉの変化量と出射角θｏの変化量が等しい場合の傾きを持っている。図中の矢印よりも入射角θｉが大きい領域では、入射角θｉの変化量よりも出射角θｏの変化量の方が小さい。すなわち、この範囲の入射角θｉを有する入射光に対して上向きプリズムシート１は集光性を示す。

図９は、後面底角βを６０°とし、上向きプリズムシート１の構成材料の屈折率１．４５〜１．６５まで変化させた場合の入射角−出射角相関である。屈折率が高いほど出射光の方向は正面方向へ近づくが、集光性を示す入射角度範囲の下限は大きくなる。

図１０は、上向きプリズムシート１の屈折率を１．５として、後面底角βを５０°〜７５°まで変化させた場合の入射角−出射角相関である。後面底角βが大きいほど出射光の方向は正面方向へ近づくが、集光性を示す入射角度範囲の下限は大きくなる。従って、上向きプリズムシート１の集光性を利用するためには、例えば、図８に示すような、高角度に光を出射する特性を持った導光板と組み合わせる方が好ましい。

（偏向分離特性）
第二に、上向きプリズムシート１の偏光分離特性について説明する。図７に示すように、上向きプリズムシート１に、シート底面１０で非偏光の入射光２０が斜め入射し、プリズム後面１２で出射光２４が出射する場合を考える。入射光２０がｐ偏光成分及びｓ偏光成分それぞれの電場ベクトル３０、３１を有し、出射光２４がｐ偏光成分及びｓ偏光成分それぞれの電場ベクトル３２、３３を有する。入射光２０及び屈折光がシート底面１０及びプリズム後面１２にそれぞれ入射した際に、入射角とプリズム材料の屈折率で決まる一定の割合でフレネル反射光２５、２６がそれぞれシート底面１０及びプリズム後面１２で反射される。

スネルの法則によれば、シート底面１０でのｓ偏光の透過率Ｔ１（ｓ）は、

T1(s)＝sin(2*θi)sin(2*φ1)/sin²(θi+φ1) （１４）

と表される。プリズム後面１２でのｓ偏光の透過率Ｔ２（ｓ）は、

T2(s)=sin[2*(β-φ１)]sin(2*β)/sin²(4*β-2*φ1) （１５）

と表される。一方、ｐ偏光のシート底面１０及びプリズム後面１２での透過率Ｔ１（ｐ）及びＴ２（ｐ）はそれぞれ、

T1(p)=sin(2*θi)sin(2*φ1)/sin²(θi+φ1)cos²(θi-φ1) （１６）

T2(p)=sin[2*(β-φ1)]sin(2*φ1)/sin²(4*β-2*φ1)sin²(2*φ1) （１７）

となる。上向きプリズムシート１全体としてのｓ偏光透過率は｛Ｔ２（ｓ）Ｔ１（ｓ）｝、ｐ偏光透過率は｛Ｔ２（ｐ）Ｔ１（ｐ）｝と表される。

屈折率１．７３、後面底角６０°の上向きプリズムシート１に対して以上の式を用いて出射角と出射光強度を計算した結果を表１に示す。プリズム後面１２への入射角が臨界角を越え、光が全反射されて迷光となってしまう場合は「全反射」と記載している。特に入射角が６０°付近の場合、ｐ偏光の入射光は全くフレネル反射を生じずに全て透過する。

ｐ偏光とｓ偏光の透過率比は約２以上あり、上向きプリズムシート１に偏光分離機能があることがわかる。また、入射光が透過する角度範囲が５０°〜８５°の３５°であるのに対して、出射角の変動量は２７．２°であることから、上向きプリズムシートがある角度広がりを持つ入射光をより狭い角度範囲に出射するという集光特性を示すことがわかる。

上記のような屈折率が１．７を超える高屈折材料としては、重フリントガラス、ランタンフリントガラス、ランタンクラウンガラス等の光学ガラスや、硫黄、臭素等のヘテロ原子を含む樹脂材料、微粒子酸化チタンなどの金属酸化物を粒径が可視光の波長以下の微粒子として樹脂中に分散させた複合材料などが知られている。

光学ガラスは破損しやすく、成形に高温が必要なため取扱が難しい。また、ヘテロ原子を含む樹脂材料は耐環境性が低く着色しやすいものが多く、廃棄時の環境への影響も懸念される。複合材料は分散状態の安定性、透明性及び成形時の金型追随性が劣り、金型の摩耗が速くなるという問題がある。

また、プリズム列の後面底角βが大きいと、プリズム後面での全反射による迷光が生じやすくなる。また、量産する場合に、金型の作製と金型からの転写が困難になるという問題もある。したがって、アクリルなどの一般的な透明樹脂材料を用い、後面底角βが７０°以下の上向きプリズムシートで集光性、偏光分離性を実現できる方が好ましい。

このために、上向きプリズムシートを複数枚重ねて用いる方法が考えられる。この場合はそれぞれの上向きプリズムシートの光曲げ効果が重畳されるため、個々の上向きプリズムシートの光曲げ角度は小さくても良く、小さい屈折率ｎ及び後面底角βでも所期の効果を実現できる。

複数の上向きプリズムシートを用いる場合、上向きプリズムシートの総数をｊ０とし、ｊ番目の上向きプリズムシートの屈折率、入射角、出射角、前面底角、後面底角をそれぞれ、ｎ（ｊ）、θｉ（ｊ）、θｏ（ｊ）、α（ｊ）、β（ｊ）とすると、α（ｊ）、β（ｊ）は、

θo(j)＝β(j)−sin^-1{ [n(j)2-sin²θi(j)]^1/2sinβ(j)-cosβ(j)sinθi(j)} （１８）

θi(j)＝θo(j - 1) （１９）

α(j) > 90−sin^-1[(1/n) sinθi(j)] （２０）

α(j) < 90−β(j)+sin^-1{n*sin(sin^-1[(1/n) sinθi(j)] -β(j))} （２１）

を満足しなければならない。ただし、最も下側の上向きプリズムシートを１番目、最も上側をｊ０番目とする。前面底角α（ｊ）、後面底角β（ｊ）、（ｊ＝１，２，・・・，ｊ０）を適切に設定することで、出射角θｏ（ｊ）を任意の方向へ制御することができる。

図２２に４枚の上向きプリズムシート１を使用した場合の面光源装置の構成を例示する。図２２に示すように、面光源装置は、光源９０、導光板９１、反射板９２、上向きプリズムシート１を備える。複数、例えば３個の光源９０の光は、導光板９１の側面から入射し、導光板９１の上面から斜めに出射される。導光板９１の下面から出射された光は反射板９２で反射され導光板９１に再入射する。導光板９１から上向きプリズムシート１に入射した光は、４枚の上向きプリズムシート１のそれぞれで集光されて垂直方向に曲げられる。

例として、２枚の上向きプリズムシートを用いた場合の入射角と出射角、出射光強度の計算値を表２に示す。下側の上向きプリズムシートは後面底角６０°、上側のプリズムシートは後面底角５０°で、屈折率はいずれも１．５０とした。入射角６０°〜８５°の光に対して、約−１２°〜２．５°の範囲に光を出射するという集光性が見られる。

また、光が全反射されない角度範囲において、ｐ偏光とｓ偏光が３：２〜２：１の強度比で偏光分離されている。例えば、図８のような角度分布の光を入射光として用いた場合、良好な偏光分離能と集光性が実現できる。

図１１は、下側の上向きプリズムシートが前面底角α＝６０°、後面底角β＝３０°、ピッチｄ＝３０μｍ、上側の上向きプリズムシートが前面底角α＝７５°、後面底角β＝５５°、ピッチｄ＝３０μｍの場合に、図８で示すような角度分布の光を入射させて測定した出射光分布である。

図１１に示すように、ｓ偏光とｐ偏光成分の分離が確認できる。ｓ偏光及びｐ偏光の強度が最大となる出射角度は約１０°である。また、図８及び図１１に示すように、入射光のピークの半値幅が約２４°であるのに対し、出射光の半値幅は約１２°となっており、上述の集光性があることが実証された。

次に、上向きプリズムシートの色づきの問題について説明する。屈折によって光を曲げる場合、波長毎に屈折率が異なるために光の曲がる角度が異なる。このため、例えば、レンズ光学系では焦点距離が波長によってかわる色収差が生じる（スネルの法則）。同様に、上向きプリズムシートも屈折によって光を曲げているため、色づきが生じる。

図１２は、図１１と同じ上向きプリズムシートからの出射光のＣＩＥ色度座標分布である。プリズムシートの材質として、屈折率ｎ＝１．５０のアクリル系光硬化樹脂を用いている。ＣＩＥ色度座標は、ｘが０．２９〜０．４０、ｙが０．３１〜０．４２の広い範囲に分布しており、顕著な分光効果が生じていることがわかる。

レンズ系の場合は、屈折率の波長変化量と屈折率が異なる材質を用いて複数のレンズを作製し、貼り合わせることで色収差を解消している。しかしながら、光学フィルムや面状光源に適用すると、フィルム厚さが増加すると共に構造が複雑化するため、好ましくない。

これを解決する方法の一つは、上向きプリズムシートの複数のプリズム列の回折効果を利用して色収差を相殺することである。光学用途に用いられる透明材料は、光の波長が短いほど屈折率が大きいため、波長が短い光ほど大きく曲がる。一方、複数のプリズム列を回折格子として用いる場合は、ｄを回折格子のピッチ、ｍを回折次数、λを入射光の波長として、出射角θｏは、

θo＝sin^-1[sin(θi) - mλ/d] （２２）

と表される。すなわち、λが小さいほど回折による角度変化は小さく、屈折による色収差とは逆の挙動を示す。したがって、回折格子としての複数のプリズム列のピッチｄを適当な大きさに調整することにより、色収差が解消できる。

分光効果を軽減するために、複屈折を有する光学フィルムを出射面側に配置する方法が有効であることを発明者らは見いだした。例えば、図２９〜図３６に示すように、光学フィルム２０１として半波長板、又は光学フィルム２０２として４分の１波長板を出射面側に配置した場合、色座標分布範囲の縮小すなわち分光の軽減が見られる。

ここで用いた複屈折を有する光学フィルムはヘイズが１０であり、光を拡散する効果も有している。しかしながら、光学フィルムの配置方向によって分光の程度が異なっていることから、分光の軽減に複屈折が寄与していることは明らかである。

複屈折を有する光学フィルムを出射面側に配置することで分光効果が軽減できる理由として、例えば以下のようなことが推察される。今回用いた光学フィルムの場合、フィルムを延伸することで屈折率差が生じているため、光学フィルムの面内だけでなく面に垂直な方向と延伸方向にも屈折率差が生じている。

このため、偏光方向とフィルム面内の光軸が一致している場合であっても、偏光方向と波長とに依存して光学フィルムから出射される光の進行方向が変化し、分光効果が軽減される。このように、分光効果を軽減するためには複屈折を有する光学フィルムを出射面側に配置することが好ましい。

図１１に示すように、上向きプリズムシート１を用いた面光源装置からの出射光はｐ偏光、すなわちプリズム列に対して垂直方向に電場ベクトルが向いた光の比率が高い。しかしながら、液晶表示に利用される偏光方向は種々異なっているため、液晶表示装置のバックライトとして面光源装置を使用する場合、出射光の偏光方向を任意の方向に設定できることが好ましい。

偏光方向を制御する方法としては、図３７に示すように、面光源装置の上向きプリズムシート１の出射側に、旋光性又は複屈折を有する透明材料からなる光学フィルム９８を配置する方法が考えられる。旋光性を有する材料としては、例えば光学活性な分子からなる透明フィルム、水晶等の結晶から切り出した透明板、強磁性イオンを含むフィルムなどが考えられる。光学フィルム９８は、１枚配置しても良く、複数枚配置してもよい。

出射光の偏光方向を制御する方法として、旋光性を有する光学フィルム９８を上向きプリズムシート１の出射側に配置する場合、液晶表示装置の入射面を透過する電場ベクトルの方向と、面光源装置の出射側の面内でプリズム列に対して垂直な方向とが成す角が、光学フィルムの旋光角に等しいことが好ましい。

出射光の偏光方向を制御する他の方法として、複屈折を有する光学フィルム９８を上向きプリズムシート１の出射側に配置する場合、偏光方向を変えるためには、複屈折を有する光学フィルム９８の光学軸がプリズム列に対して垂直な方向からずれていることが好ましい。

複屈折を有する光学フィルム９８を用いる場合、例えば、液晶表示装置の入射面を透過する電場ベクトルの方向と、面光源装置の出射側の面内でプリズム列に対して垂直な方向とが成す角を略２等分する方向に光軸を配置した半波長板を上向きプリズムシート１の出射側に配置すると、液晶表示装置が利用できる偏光成分の強度が最も大きくなり好ましい。

他の例として、液晶表示装置の入射面を透過する電場ベクトルの方向と、面光源装置の出射側の面内でプリズム列に対して垂直な方向とが成す角を略２等分する方向に光軸を配置した２枚の４分の１波長板を上向きプリズムシートの出射側に配置すると、液晶表示装置が利用できる偏光成分の強度が最も大きくなり好ましい。

上向きプリズムシート１を形成するための光硬化型樹脂としては、アクリル樹脂系の紫外線硬化樹脂、例えば、ウレタンアクリレートや、エポキシアクリレートが用いられる。

次に、上向きプリズムシート１の製造装置８８及び製造方法について説明する。図２１に示すように、上向きプリズムシート１の製造装置８８において、金型ロール８２には、光硬化型樹脂７０を供給する供給ヘッド６８が対向して配置されており、金型ロール８２の回転方向下流には、メータリングロール７８、ニップロール８０、紫外線照射装置８６、離型ロール８４が、この順序で設けられている。

金型ロール８２には、その周面に回折格子溝が形成されており、光硬化型樹脂７０の表面に回折格子溝を転写するようになっている。回折格子溝の形成は、ダイヤモンドバイトを製作し、金型ロール８２の表面にダイヤモンドバイトと精密加工機により溝加工を施した。この金型ロール８２は真鍮の材質で製作し、ダイヤモンドバイトで溝加工後、速やかにクロム無電解メッキを行い表面の酸化、光沢、機械強度保護を行った。

製造時には、光硬化型樹脂７０を樹脂タンク６４から圧力制御装置６６、供給ヘッド６８を介して金型ロール８２に供給する。供給の際には、光硬化型樹脂７０の供給圧力は圧力センサ（図示省略）で検知しながら、圧力制御装置６６で制御し、金型ロール８２に塗布する圧力を調整している。

金型ロール８２に塗布した光硬化型樹脂７０は、メータリングロール７８により膜厚を一定に調節している。メータリングロール７８には、ドクターブレード７２が設けられており、メータリングロール７８に付着した樹脂を掻き取り、金型ロール８２に塗布された樹脂の均斉度を安定化させている。

メータリングロール７８の下流にあるニップロール８０と金型ロール８２との間には、透明ベースフィルム（透光フィルム）７４が供給されており、透明ベースフィルム７４をニップロール８０と金型ロール８２とで挟み込んで、光硬化型樹脂７０に透明ベースフィルム７４を密着させている。

光硬化型樹脂７０に透明ベースフィルム７４が密着した状態で紫外線照射装置８６に到達すると、紫外線照射装置８６から発した紫外線により光硬化型樹脂７０が硬化するとともに、透明ベースフィルム７４に接着する。光硬化型樹脂７０と透明ベースフィルム７４を一体のフィルムとした後、離型ロール８４により金型ロール８２から一体のフィルムシート７６を剥離する。これにより、長尺のフィルムシート７６を連続的に得ることができる。

このようにして製造したフィルムシート７６を所定の寸法に裁断して上向きプリズムシート１を得る。なお、上向きプリズムシート１は射出成形や熱プレス工法で作製することもできる。その場合は、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系熱可塑性樹脂、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン等の熱可塑性樹脂を用いることができる。

なお、本実施形態における透明ベースフィルム７４としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いたが、これに限らず、ポリカーボネートやアクリル樹脂、熱可塑性ウレタン等を用いることができる。また、光硬化型樹脂７０としてもアクリル変性エポキシやアクリル変性ウレタン等の他の材料を選定することが可能である。

紫外線照射装置８６の光源には、メタルハライドランプ（最大出力８ｋＷ）を用いた。フィルムシート７６の送り速度は、３ｍ／分で製作した。送り速度は、光硬化型樹脂７０の硬化特性、透明ベースフィルム７４の光吸収特性により変化するが、さらに出力（ワット数）の高いメタルハライドランプを用いることにより、送り速度を速めることが可能である。

上向きプリズムシートを作製する方法の一つとして、特開２００４−０３７５１８号公報又は図２０に示すように、少なくとも一種類以上の重合可能なペンタエリスリトールアクリレート等のモノマーを含有する感光性ネガ型樹脂組成物層に、活性光線を照射し、感光性ネガ型樹脂組成物層に活性光線の曝露量の４階調以上の潜像を形成する工程、エッチング操作を行うことなく後加熱する工程などにより、表面凹凸を得る方法がある。

例えば、図２０に示すように、ベースフィルム１１１上の感光性ネガ型樹脂組成物層１１２に対してフォトマスク１１３（Ａ）に形成された複数の遮光部１１４（Ａ）の間の開口部１１５を介して紫外線などの活性光線を照射して１回目の露光を行う。

次に、感光性ネガ型樹脂組成物層１１２に対して、フォトマスク１１３（Ｂ）に形成された複数の遮光部１１４（Ｂ）の間の開口部１１５を介して活性光線を照射して２回目の露光を行う。各々の遮光部１１４（Ｂ）は、各々の遮光部１１４（Ａ）の一端を一方向に後退させて、露光領域を増加させてある。

更に、感光性ネガ型樹脂組成物層１１２に対して、フォトマスク１１３（Ｃ）に形成された複数の遮光部１１４（Ｃ）の間の開口部１１５を介して活性光線を照射して３回目の露光を行う。各々の遮光部１１４（Ｃ）は、各々の遮光部１１４（Ｂ）の一端を一方向に後退させて、露光領域を増加させてある。

その後、露光した感光性ネガ型樹脂組成物層１１２に、例えば５０℃〜２５０℃での加熱工程を実施する。感光性ネガ型樹脂組成物層１１２は、加熱工程により活性光線の露光量に応じて膜厚が増加する。したがって、感光性ネガ型樹脂組成物層１１２に３回の露光を施すことにより、Ｎ＝４の階段状に近似したプリズム形状が得られる。

上向きプリズムシートの他の作製方法として、図１９に示すように、感光性ネガ型樹脂組成物層に活性光線を照射して感光性ネガ型樹脂組成物層に潜像を形成した後にエッチングを行う工程を繰り返すことにより、表面凹凸を得る方法がある。

図１９に示すように、ベースフィルム１００上の感光性ネガ型樹脂組成物層１０１にフォトマスク１０２に形成された複数の遮光部１０４間の開口部１０３を介して活性光線を照射して露光する。露光により形成された感光性ネガ型樹脂組成物層１０１の感光部１０５をエッチングにより除去して感光性ネガ型樹脂組成物層１０１表面に凹凸を形成する。

次に、他のフォトマスクを用いて、感光性ネガ型樹脂組成物層１０１表面の複数の凹部及び凸部それぞれの半面を露光して新たな感光部を形成する。その後、新たな感光部をエッチングにより除去する。このように、感光性樹脂に２回の露光を施すことにより、Ｎ＝４の階段状に近似したプリズム形状を得ている。

本発明の実施の形態で使われる深溝で面積の広い上向きプリズムシートを効率よく量産するには鋳型から転写して作ることが適している。転写された樹脂は熱又はＵＶ光で硬化する。本発明の実施の形態で用いる深い溝を持つ鋳型を作る方法としては、基板上に電子線用レジストを塗布し、電子線描画したのち反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で掘る方法やＸ線放射光で露光・現像する方法、グレースケールマスクのパターンを露光・現像する方法、バイトを用いて機械加工法で作製する方法が挙げられる。転写される材質は使用条件に応じて、光透過性の良いアクリル系の光硬化樹脂が望ましい。

（実施例）
以下に本発明に基づいた好適な実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に制限するものではない。

まず、上向きプリズムシートを平行に二枚重ねた面光源装置について、ＣＩＥ色度座標分布及び偏光出射角度分布のシミュレーションが実施されている。

図１４、図１６及び図１８は、二枚の上向きプリズムシートのピッチｄが、それぞれ８μｍ、６μｍ及び４μｍの場合におけるＣＩＥ色度座標分布のシミュレーション結果である。いずれの場合も、下側の上向きプリズムシートのプリズム列の形状は前面底角α＝６０°、後面底角β＝６５°であり、上側の上向きプリズムシートのプリズム列の形状は前面底角α＝８０°、後面底角β＝４０°である。

プリズムシートはポリメチルメタクリレートで形成されているとした。シミュレーションにはＧＳｏｌｖｅｒｖｅｒｓｉｏｎ４．２０（ＧｒａｔｉｎｇＳｏｌｖｅｒＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ社製）を用いた。図１４に示したピッチｄ＝８μｍの場合、図１２に示したピッチｄ＝３０μｍの場合よりもＣＩＥ色度座標分布は縮小しており、図１６に示したピッチｄ＝６μｍの場合はさらにＣＩＥ色度座標の分布範囲が狭くなっている。図１８に示すように、ピッチｄ＝４μｍとすると、回折効果が優勢になってしまい、ＣＩＥ色度座標分布は再び拡大している。

図１３、図１５及び図１７は、二枚の上向きプリズムシートのピッチｄが、それぞれ８μｍ、６μｍ及び４μｍの場合にｐ偏光及びｓ偏光の出射角度分布を上記と同様にシミュレートした結果である。回折格子としてのプリズム列のピッチｄが入射光の波長に近づくと、分光効果により集光特性が劣化すると予想されるが、図１３及び図１５に示すように、ピッチが６μｍ以上であれば、ｐ偏光及びｓ偏光のピークの半値幅は約１２°〜約１３°であり、集光特性の劣化はほとんど見られない。図１７に示すように、ピッチが４μｍの場合には、ｐ偏光及びｓ偏光のピークの半値幅が約１８°と大きくなっており、集光性が劣化している。出射光のピークは、いずれも約３°である。

以下に示す実施例及び比較例による面光源装置の光学特性測定には、ハイランド社製ＲＩＳＡＣＯＬＯＲ／ＣＤ７を用いた。光源ユニットとして、ポリカーボネート製の導光板（４０ｍｍ×６０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍ）の短辺側面に光源として日亜化学製の白色ＬＥＤ（ＮＳＣＷ３３５）を直列に３灯配置し、導光板裏面に反射板を配置した。実施例それぞれにおいて、光学フィルムを光源ユニットに組み込んで光学特性を評価した。なお、光源の配置数は３灯に限定されず、任意の灯数であってもよい。

プリズムシートなどの集光フィルムを導光板の出射面側に配置していない場合、当該光源ユニットからは図８に示す角度分布を有する白色光が出射される。白色ＬＥＤには、アドバンテスト社製プログラマブル直流電圧電流源Ｒ６１４４を用いて１８ｍＡの直流電流を印加した。

プリズムシートの作製には、両面に易接着処理を施したＰＥＴフィルム（東洋紡製、商品名Ａ４３００、厚さ７５μｍ）をベースフィルムとして用いた。ＮｉＰメッキ上にプリズム形状を切削加工した金型上にウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂を塗布する。塗布した紫外線硬化樹脂の上に上記ベースフィルムをのせる。紫外線硬化樹脂を均等にのばした後にベースフィルムを通して紫外線を照射し、樹脂を硬化する。その後、ベースフィルムごと剥離し、目的のプリズムシートを得た。

はじめに、比較例１として、下向きプリズムシートを用いた面光源装置の出射光強度の角度依存性を、ｐ偏光とｓ偏光それぞれについて図２３に示す。ｐ偏光とｓ偏光それぞれのピークの半値幅は、約２０°及び約２１°である。また、比較例２として、上向きプリズムシートを平行に二枚重ねて用いた面光源装置の出射光強度の角度依存性を図２４に示す。ｐ偏光とｓ偏光それぞれのピークの半値幅は、約１２°及び約１６°である。ｐ偏光とｓ偏光それぞれのピークの出射角度は約２°以内である。比較例２では、下側の上向きプリズムシートとして前面底角α＝６６°、後面底角β＝６０°、ピッチ３０μｍのものを用い、上側の上向きプリズムシートとして前面底角α＝８０°、後面底角β＝４０°、ピッチ３０μｍのものを用いた。

ｐ偏光とｓ偏光それぞれのピーク輝度と、輝度比を表３に示す。比較例２は、比較例１よりも偏光分離能が高く、ｐ偏光のピーク輝度とｓ偏光のピーク輝度の比が１．９４：１となっている。

実施例１〜４に係る面光源装置は、図３８〜図４１に示すように、複数の光源９０、光源９０が短辺側面に配置された導光板９１、導光板９１の下面に対向して配置された反射板９２、導光板９１の上面に対向して平行に重ねた二枚の上向きプリズムシート１、上向きプリズムシート１の上方に配置された複屈折を有する光学フィルム２０１又は２０２を備える。光学フィルム２０１、２０２は、光学軸が上向きプリズムシートのプリズム軸と平行になるように、又は４５°の角を成すように配置した。光学フィルム２０１、２０２の光学軸は、フィルム面においてフィルムの延伸方向２００に対して直交する方向である。

実施例１〜４に係る面光源装置のすべてにおいて、二枚の上向きプリズムシート１のうち、下側の上向きプリズムシート１として前面底角α＝６６°、後面底角β＝６０°、ピッチ３０μｍのものを用い、上側の上向きプリズムシート１として前面底角α＝８０°、後面底角β＝４０°、ピッチ３０μｍのものを用いた。

実施例１では、図３８に示すように、光学軸が上向きプリズムシート１のプリズム軸に平行な光学フィルム２０１を用いた。光学フィルム２０１は、恵和株式会社製（商品名＃５０−Ｈ１０−Ｒ２８０）で、リタデーション２８０ｎｍ、ヘイズ１０であり、半波長板である。

実施例１に係る面光源装置の出射光強度の角度依存性を図２５に示す。ｐ偏光とｓ偏光それぞれのピークの半値幅は、約１４°及び約１７°で、ピークの出射角度は約２°以内である。半波長板である光学フィルム２０１の光学軸が偏光の主軸と一致しているため、ｓ偏光とｐ偏光の強度比は比較例２とほぼ同等である。

実施例２では、図３９に示すように、光学軸が上向きプリズムシート１のプリズム軸と４５°の角を成すように配置された光学フィルム２０１を用いた。光学フィルム２０１は、恵和株式会社製（商品名＃５０−Ｈ１０−Ｒ２８０）で、リタデーション２８０ｎｍ、ヘイズ１０であり、半波長板である。

実施例２に係る面光源装置の出射光強度の角度依存性を図２６に示す。ｐ偏光とｓ偏光それぞれのピークの半値幅は、約１８°及び約１３°で、ピークの出射角度は約２°以内である。半波長板である光学フィルム２０１の光学軸がｓ偏光方向とｐ偏光方向を２等分する方向に向いているため、ｐ偏光成分がｓ偏光方向へ反転されており、ｓ偏光とｐ偏光の強度比が比較例２のほぼ逆数になっている。

図３８及び図３９に示すように、半波長板の光学フィルム２０１を用いることで面光源装置の出射光の偏光方向を任意の方向に制御できることがわかる。

実施例３では、図４０に示すように、光学軸が上向きプリズムシート１のプリズム軸に平行な光学フィルム２０２を用いた。光学フィルム２０２は、恵和株式会社製（商品名＃５０−Ｈ１０−Ｒ１４０）で、リタデーション１４０ｎｍ、ヘイズ１０であり、４分の１波長板である。

実施例３に係る面光源装置の出射光強度の角度依存性を図２７に示す。ｐ偏光とｓ偏光それぞれのピークの半値幅は、約１４°及び約１８°で、ピークの出射角度は約２°以内である。４分の１波長板である光学フィルム２０２の光学軸が偏光の主軸と一致しているため、ｓ偏光とｐ偏光の強度比は比較例２とほぼ同等である。

実施例４では、図４１に示すように、光学軸が上向きプリズムシート１のプリズム軸と４５°の角を成すように配置された光学フィルム２０２を用いた。光学フィルム２０２は、恵和株式会社製（商品名＃５０−Ｈ１０−Ｒ１４０）で、リタデーション１４０ｎｍ、ヘイズ１０であり、４分の１波長板である。

実施例４に係る面光源装置の出射光強度の角度依存性を図２８に示す。ｐ偏光とｓ偏光それぞれのピークの半値幅は、約１４°で、ピークの出射角度は約２°以内である。４分の１波長板の光学軸がｓ偏光方向とｐ偏光方向を２等分する方向に向いているため、出射光が円偏光に変換されている。

実施例１〜４について、出射光のＣＩＥ色座標分布をｓ及びｐ偏光成分毎に図２９〜図３６に示す。いずれの場合も、複屈折を有する光学フィルム２０１、２０２を配置することで、比較例２と比べて色座標の分布範囲が狭められている。光学フィルム２０１、２０２を置く向きを変えただけで色座標の分布範囲が変化しているため、この効果は光学フィルム２０１、２０２のヘイズに起因するものではない。すなわち、上向きプリズムシート１を平行に複数枚重ねた集光フィルムを用いた面光源上に複屈折を有する光学フィルム２０１、２０２を配置することで、分光による色づきを軽減することができる。

例えば、実施例１〜４に係る面光源装置を、図１に示した下向きプリズムシート９３を用いた従来の面光源装置に代えて液晶表示装置用として用いれば、正面輝度の減少を抑制し、色収差を低減でき、且つ出射光の偏光方向を制御することが可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

バックライト方式の液晶表示装置の一例を示す概略図である。上向きプリズムシートの光曲げ特性と形状パラメータを示す図である。上向きプリズムシートにおける、プリズム前面への入射による迷光の発生要因を示す概略図である。上向きプリズムシートにおける、プリズム前面への再入射による迷光の発生要因を示す概略図である。上向きプリズムシートのプリズム前面側に生じるブラインド・リージョンを示す概略図である。光学特性に影響を与えずに先鋭部を除いて湾曲部を設けた上向きプリズムシートの一例を示す概略図である。上向きプリズムシートと偏光成分の関係の一例を示す概略図である。上向きプリズムシートに入射する導光板からの出射光の角度分布の一例を示すグラフである。上向きプリズムシートの集光特性の屈折率依存性の一例を示すグラフである。上向きプリズムシートの集光特性の後面底角依存性の一例を示すグラフである。上向きプリズムシートの偏光分離特性の測定結果の一例を示すグラフである。上向きプリズムシートの色度座標分布の測定結果の一例を示すグラフである。ピッチ８μｍの上向きプリズムシートの偏光分離特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。ピッチ８μｍの上向きプリズムシートの色度座標分布のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。ピッチ６μｍの上向きプリズムシートの偏光分離特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。ピッチ６μｍの上向きプリズムシートの色度座標分布のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。ピッチ４μｍの上向きプリズムシートの偏光分離特性のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。ピッチ４μｍの上向きプリズムシートの色度座標分布のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。階調露光とエッチングによる上向きプリズムシートの作製法の一例を示す工程図である。階調露光による上向きプリズムシートの作製法の一例を示す工程図である。ロール金型と光硬化樹脂を用いた上向きプリズムシートの連続作製装置の一例を示す概略図である。複数枚の上向きプリズムシートを用いた面状光源装置の一例を示す概略図である。下向きプリズムシートを用いた面光源（比較例１）からのＳ偏光及びＰ偏光出射光強度の角度依存性を示すグラフである。２枚の上向きプリズムシートを用いた面光源（比較例２）からのＳ偏光及びＰ偏光出射光強度の角度依存性を示すグラフである。２枚の上向きプリズムシートの上に光学軸がプリズム列と垂直になるように半波長板を配置した面光源（実施例１）からのＳ偏光及びＰ偏光出射光強度の角度依存性を示すグラフである。２枚の上向きプリズムシートの上に光学軸がプリズム列と４５°の角を成すように半波長板を配置した面光源（実施例２）からのＳ偏光及びＰ偏光出射光強度の角度依存性を示すグラフである。２枚の上向きプリズムシートの上に光学軸がプリズム列と垂直になるように４分の１波長板を配置した面光源（実施例３）からのＳ偏光及びＰ偏光出射光強度の角度依存性を示すグラフである。２枚の上向きプリズムシートの上に光学軸がプリズム列と４５°の角を成すように４分の１波長板を配置した面光源（実施例４）からのＳ偏光及びＰ偏光出射光強度の角度依存性を示すグラフである。実施例１と比較例２のＳ偏光出射光のＣＩＥ色座標分布の一例を示すグラフである。実施例１と比較例２のＰ偏光出射光のＣＩＥ色座標分布の一例を示すグラフである。実施例２と比較例２のＳ偏光出射光のＣＩＥ色座標分布の一例を示すグラフである。実施例２と比較例２のＰ偏光出射光のＣＩＥ色座標分布の一例を示すグラフである。実施例３と比較例２のＳ偏光出射光のＣＩＥ色座標分布の一例を示すグラフである。実施例３と比較例２のＰ偏光出射光のＣＩＥ色座標分布の一例を示すグラフである。実施例４と比較例２のＳ偏光出射光のＣＩＥ色座標分布の一例を示すグラフである。実施例４と比較例２のＰ偏光出射光のＣＩＥ色座標分布の一例を示すグラフである。２枚の上向きプリズムシートと旋光性又は複屈折を有する光学フィルムを用いた面光源装置の一例を示す概略図である。実施例１の面光源装置を示す概略図である。実施例２の面光源装置を示す概略図である。実施例３の面光源装置を示す概略図である。実施例４の面光源装置を示す概略図である。

符号の説明

１上向きプリズムシート
１０プリズムシート底面
１１プリズム前面
１２プリズム後面
２０入射光
２１プリズム前面での反射による迷光
２２出射光がプリズム前面へ再入射して屈折することで生じる迷光
２３出射光がプリズム前面へ再入射して反射することで生じる迷光
２４出射光
２５プリズムシート底面でのフレネル反射光
２６プリズム後面でのフレネル反射光
３０入射光のp偏光成分の電場ベクトル
３１入射光のs偏光成分の電場ベクトル
３２出射光のp偏光成分の電場ベクトル
３３出射光のs偏光成分の電場ベクトル
６４樹脂タンク
６６圧力制御装置
６８光硬化樹脂供給ヘッド
７０光硬化樹脂
７２ドクターブレード
７４透明ベースフィルム
７６フィルムシート
７８メータリングロール
８０ニップロール
８２金型ロール
８４離型ロール
８６紫外線照射装置
８８上向きプリズムシートの製造装置
９０光源
９１導光板
９２反射板
９３下向きプリズムシート
９４偏光板
９５位相差板
９６液晶パネル
９７拡散板
９８複屈折または旋光性を有する光学フィルム
１００、１１１ベースフィルム
１０１、１１２感光性樹脂組成物層
１０２、１１３フォトマスク
１０３、１０５フォトマスクの開口部
１０４、１１４フォトマスクの遮光部
１０５感光性樹脂の露光された感光部
２００複屈折を有する光学フィルムの延伸方向
２０１光学フィルム（半波長板）
２０２光学フィルム（４分の１波長板）

Claims

光源と、
前記光源と対向する側面に入射した前記光源の光を前記側面に直交する上面から出射する導光板と、
前記導光板の上方に配置され、平坦なシート底面、前記シート底面の反対側のプリズム形成面を備え、前記プリズム形成面にプリズム軸が互いに平行になるように隣接して配置された複数のプリズム列を有し、前記シート底面に入射した入射光を前記プリズム形成面から出射させる上向きプリズムシートと、
前記上向きプリズムシートの上方に配置され、入射する光の偏光方向を制御する光学シート
とを備えることを特徴とする面光源装置。
前記光学シートが、複屈折を有することを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
前記光学シートが、半波長板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の面光源装置。
前記光学シートが、４分の１波長板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の面光源装置。
前記光学シートは、光学軸が前記プリズム軸と平行になるように配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載の面光源装置。
前記光学シートは、光学軸が前記プリズム軸と４５°の角を成すように配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載の面光源装置。
前記光学シートが、旋光性を有することを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
前記複数のプリズム列のそれぞれが、プリズム列の頂角を挟むプリズム前面及びプリズム後面を有し、前記プリズム前面が前記シート底面と成す前面底角は、前記上向きプリズムシート内部を伝播する光の７０％以上が前記プリズム前面に入射しないように、且つ前記プリズム後面から出射する光の７０％以上が前記プリズム前面に再入射しないように形成され、前記プリズム後面が前記シート底面と成す後面底角は、前記上向きプリズムシートからの出射光の強度が最大となる角度が、前記シート底面の法線に対して±１０°以内と成るように形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の面光源装置。
前記上向きプリズムシート及び前記光学シートの間に、複数の他のプリズム列を有する一つ又は複数の他の上向きプリズムシートを更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の面光源装置。
前記上向きプリズムシート及び他の上向きプリズムシートの総数をｊ０、前記上向きプリズムシートを１番目とし、ｊ（ｊ＝１〜ｊ０）番目の上向きプリズムシートの複数のプリズム列のそれぞれが、前記プリズム前面、及び前記プリズム後面を有し、前記プリズム前面が前記ｊ番目の上向きプリズムシートのシート底面と成す前面底角をα（ｊ）、前記プリズム後面が前記ｊ番目の上向きプリズムシートのシート底面と成す後面底角をβ（ｊ）、前記ｊ番目の上向きプリズムシートの屈折率をｎ（ｊ）、前記ｊ番目の上向きプリズムシートのシート底面への光の入射角をθｉ（ｊ）、前記ｊ番目の上向きプリズムシートのシート底面の法線に対する光の出射角をθｏ（ｊ）として、
θo(j)＝β(j)−sin^-1{ [n(j)2-sin²θi(j)]^1/2sinβ(j)-cosβ(j)sinθi(j)}
θi(j)＝θo(j - 1)
α(j) > 90−sin^-1[(1/n) sinθi(j)]
α(j) < 90−β(j)+sin^-1{n*sin(sin^-1[(1/n) sinθi(j)] -β(j))}
の各式を満足し、ｊ０番目の上向きプリズムシートからの出射光の強度が最大となる角度が、前記対象上向きプリズムシートのシート底面の法線に対して±１０°以内と成るように形成されることを特徴とする請求項９に記載の面光源装置。
前記複数のプリズム列が、４μｍ以上、３０μｍ以下のピッチで配置されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の面光源装置。
請求項１〜１１のいずれか１項に記載された面光源装置と、
前記面光源装置の出射光が照射される液晶パネル
とを備えることを特徴とする液晶表示装置。