JP3929599B2 - プリズムシートおよび面光源素子 - Google Patents
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Description
【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、各種看板、標示装置等に使用される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、輝度が高く、かつ視野範囲の広い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、携帯用液晶テレビあるいはビデオ一体型液晶テレビ等として種々の分野で広く使用されてきている。この液晶表示装置は、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、液晶表示素子の直下に光源を設けた直下方式や導光体の側面に光源を設けたエッジライト方式があり、液晶表示装置のコンパクト化からエッジライト方式が多用されてきている。このエッジライト方式は、板状の導光体の側面部に光源を配置して、導光体の表面全体を発光させる方式のバックライトである。
【０００３】
このような液晶表示装置においては、そのバッテリー駆動時間を伸ばすことが要求されてきているが、液晶表示装置に使われているバックライトの消費電力の割合が大きく、バッテリー駆動時間を伸ばすための障害になっている。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駆動時間を伸ばし、上記製品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、バックライトの消費電力を抑えることによって、バックライトの輝度を低下させたのでは液晶表示が見難くなり好ましくない。そこで、バックライトの輝度を犠牲にすることなく消費電力を抑えるために、バックライトの光学的な効率を改善することが望まれている。これを実現する手段として、実開平３−６９１８４号公報等に開示されているように、片面にプリズム列やレンチキュラー列等のレンズ列を多数形成したレンズシートを、そのレンズ列形成面が導光体と反対側となるように導光体の出射面側に拡散シートを介して１枚あるいは複数枚載置したバックライトが実用化されている。
【０００４】
しかし、このようなレンズ列形成面が導光体と反対側となるように導光体の出射面側にレンズシートを載置したバックライトでは、主としてレンズシートの屈折作用を利用して導光体からの出射光を法線方向への方向制御を行っているため、一部の光は側方へ反射、屈折され、光学的な効率の向上には限界があり、法線方向での輝度はある程度までしか向上できないという問題点を有していた。
【０００５】
そこで、さらにバックライトの光学的な効率を改善する方法として、特公平７−２７１３６号公報や特公平７−２７１３７号公報で提案されているように、導光体の表面にレンズ単位や粗面を形成して指向性の高い出射光を出射させ、それをプリズム列形成面が導光体側となるように導光体の出射面上に配置したプリズムシートによって、法線方向へ方向制御を行う方法が検討されてきている。このようなバックライトでは、主としてプリズムシートの全反射作用を利用して導光体からの出射光を法線方向への方向制御を行っているため、光学的効率が高く、非常に輝度の高いバックライトが得られるものである。このようなバックライトにおいては、プリズムシートからの指向性の高い出射光の指向性を出射させることができるため、法線方向での輝度は非常に高くなるが、反面、視野範囲が狭くなるという問題点を有していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバックライトの視野範囲を改善する方法として、特開平７−３２５２０８号公報では、頂角の異なる２種のプリズム列を組み合わせたプリズムシートを使用する方法が提案されている。また、プリズム列形成面が導光体の反対側となるように導光体の出射面側にプリズムシートを配置するバックライトではあるが、特開平７−２３４３０５号公報にも、同一頂角で互いに線対称で鏡像関係にある２種のプリズム列を交互に隣接して形成したプリズムシートを用いて、異なる２種のプリズム列の異なる屈折作用によって出射光の分布を広げる方法が提案されている。
【０００７】
しかしながら、これら形状の異なる２種のプリズム列を組み合わせたプリズムシートを用いたバックライトでは、２種のプリズム列の異なる作用により出射光の分布を広げることはできるものの、出射光分布が２つに分離され法線方向近傍に谷や大きな段差が発生し、正面から観察した場合に明るさの斑が観察されるという問題点を有している。
【０００８】
そこで、本発明は、出射光分布の広さと滑らかさのバランスがとれ、視野範囲が広く、明るさの斑等の欠陥のない高品位な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を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のプリズムシートは、透明基材の少なくとも一方の面に略同一の頂角を有するプリズム列が多数並列に形成されたプリズムシートにおいて、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角が異なる断面形状を有する少なくとも３種のプリズム列から構成され、これらのうち少なくとも２種のプリズム列が頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角が透明基材の平面の法線に対して略対称である断面形状を有していることを特徴とするものである。また、本発明の面光源素子は、透明板状体の少なくとも一つの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面とを有する導光体と、前記光入射面に対向して配置された光源と、前記光出射面上に配置された上記のようなプリズムシートとからなることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角が透明基材の平面の法線に対して略対称である断面形状を有する２種のプリズム列（一対のプリズム列）と、他の断面形状を有するプリズム列とを組み合わせたプリズムシートを面光源素子に使用することによって、一対のプリズム列による個々のプリズム列の異なる光学特性による出射光分布の分離による法線方向近傍の谷や大きな段差を、他の光学特性の異なるプリズム列で補完し出射光分布の均一化を図ることができ、正面から観察した場合でも斑のない均一な明るさが得られる面光源素子を提供できるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のプリズムシート１は、図１に示したように、透明基材２の少なくとも一方の表面に断面三角形状の多数のプリズム列が並列して連設されてなるものである。この多数のプリズム列は、５０°〜７５°の略同一の頂角βを有し、断面形状の異なる３種以上のプリズム列から構成されている。プリズム列の頂角は、５０°〜７５°の範囲とすることによって、導光体から出射される指向性出射光を導光体の光出射面の法線方向近傍（通常の観察範囲内）に方向制御をすることができ、好ましくは５５°〜７０°の範囲である。
【００１２】
本発明において、プリズムシート１のプリズム列を構成する断面形状の異なる３種類以上のプリズム列とは、その断面三角形状の頂角の二等分線と透明基材の平面６とのなす角αが異なる３種以上のプリズム列３、４、５であり、これらの中で少なくとも２種のプリズム列３、４が頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが透明基材の平面６の法線Ａに対して略対称である断面形状を有していることが必要である。すなわち、プリズム列３の頂角の二等分線と透明基材の平面６とのなす角α1 と、プリズム列４の頂角の二等分線と透明基材の平面６とのなす角α2 の補角γ2 とが等しくなるような断面形状とする。このように角αが異なるプリズム列を３種以上設けることによって、３種以上のプリズム列のプリズム面の傾きがそれぞれ異なるため、導光体からの出射光がプリズムシート１に入射してプリズム面で全反射する際に、それぞれのプリズム列で全反射された光はそれぞれ異なった方向に出射され、プリズムシート全体として３種以上の異なった方向への出射光が出射されることになり、出射光分布を広げることができる。
【００１３】
図２に示したように、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが透明基材の平面６の法線Ａに対して略対称である断面形状を有する２種のプリズム列（一対のプリズム列）３、４により、法線Ａに対して左右対称の２方向に略同一の強度で出射光が出射され、出射光分布が広がるとともに、法線Ａに対して左右での出射光分布に偏りのない均斉のとれた出射光分布とすることができる。しかしながら、この一対のプリズム列３、４だけでは、出射光の視野角が所望の範囲となるように出射光分布を広げようとすると、それぞれのプリズム列により全反射された出射光が左右方向に分離するため、法線方向近傍で出射光分布が２つに分離され谷や大きな段差を生じ、正面近傍から観察した場合に明るさの斑が観察される。本発明においては、一対のプリズム列３、４に他のプリズム列５を組み合わせることによって、この出射光分布の谷や大きな段差の部分を補完し滑らかな出射光分布とするものである。すなわち、図３に示したように、他のプリズム列５により全反射された出射光が、一対のプリズム列３、４により全反射された出射光の分布のうち谷や大きな段差に相当する方向に出射されることにより、一対のプリズム列３、４による出射光分布の谷や大きな段差の部分を補完し滑らかで広い出射光分布を形成でき、広い視野角を維持したまま正面近傍から観察した場合でも斑のない均一な明るさとすることができる。
【００１４】
このように、滑らかで広い出射光分布とするためには、他のプリズム列５を頂角の二等分線と透明基材の平面とが略直交する、すなわち、角α3 が概ね９０°となるような断面形状とすることが好ましい。また、出射面全体での出射光の均一性の観点から、一対のプリズム列３、４が隣接して形成されていることが好ましく、さらに一対のプリズム列３、４と他のプリズム列５が交互に配置されるように形成することが好ましい。
【００１５】
本発明のプリズムシート１においては、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αを種々組み合わせて３種以上のプリズム列の断面形状を設定することにより、出射光分布を任意に制御することができる。この角αは特に制限されるものではないが、３種のプリズム列の組み合わせにより滑らかな出射光分布を得るためには、８４°〜９６°の範囲とすることが好ましい。これは、角αがこの範囲外であると、出射光分布はより広げることができるが、一対のプリズム列による出射光分布の分離が大きくなりすぎ他のプリズム列によって出射光分布の谷や大きな段差の部分を十分に補完することが困難となる傾向にあるためである。
【００１６】
本発明のプリズムシートは、可視光透過率が高く、屈折率の比較的高い材料を用いて製造することが好ましく、例えば、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、活性エネルギー線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、プリズムシートの耐擦傷性、取扱い性、生産性等の観点から活性エネルギー線硬化型樹脂が好ましい。また、プリズムシートには、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、黄変防止剤、ブルーイング剤、顔料、拡散剤等の添加剤を添加することもできる。プリズムシートを製造する方法としては、押出成形、射出成形等の通常の成形方法が使用できる。活性エネルギー線硬化型樹脂を用いてプリズムシートを製造する場合には、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、ポリオレフィン系樹脂等の透明樹脂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によってレンズ部を形成する。まず、所定のレンズパターンを形成したレンズ型に活性エネルギー線硬化型樹脂液を注入し、透明基材を重ね合わせる。次いで、透明基材を通して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化型樹脂液を重合硬化して、レンズ型から剥離してレンズシートを得る。
【００１７】
本発明においては、プリズムシートのレンズ単位のピッチは１０μｍ〜０．５ｍｍ程度とすることが好ましく、厚さは０．１〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。さらに、本発明のプリズムシートにおいては、その出射光分布をさらに広げたり、より滑らかな出射光分布とさせる等の目的でプリズムシートに拡散機能を付与することもできる。拡散機能を付与する方法としては、例えば、プリズムシート中に樹脂微粒子や無機微粒子等の拡散材を混入させたり、プリズムシートの平滑面を粗面化処理したり、プリズム列を形成したプリズム面と反対の面にプリズム列、レンチキュラーレンズ、角錐状レンズ、円錐状レンズ等のレンズ単位を形成する方法等が挙げられる。
【００１８】
本発明の面光源素子は、図４に示したように、蛍光灯等の線状光源７と、光源７と対向する少なくとも一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８と、導光体８の光出射面に載置されたプリズムシート１とから構成される。プリズムシート１は、導光体８の光出射面側がプリズム面となるように配置することが好ましい。また、そのプリズム列が導光体８の光入射面と略平行となるように配置することが好ましい。さらに、導光体８の光出射面と対向する裏面には、反射フィルム、反射蒸着層等によって反射層９が形成される。光源７から導光体８へ有効に光を導入するために、光源７および導光体８の光入射面を内側に反射剤を塗布したケースやフィルム等のリフレクター１０で覆うように構成される。
【００１９】
このような面光源素子において、光源７から光入射面を通して導光体８中に入射した光は、臨界角を超える分布の光が導光体８の光出射面およびその裏面で全反射を繰り返して導光体８中を伝搬する。導光体８には指向性光出射機構が形成されており、これにより導光体８中を伝搬する光は光出射面あるいはその裏面から外部に出射する。光出射面の裏面から出射した出射光は、裏面に形成された反射層８によって反射され導光体８中へと再入射する。本発明においては、導光体８の光出射面から出射される出射光は、高い輝度を得るという観点から指向性の高い光であることが好ましい。すなわち、出射光の光度の最大ピークの方向が、導光体８の光入射面と光出射面の双方に垂直な面内において、光出射面の法線に対して５０°〜８０°であり、その半値幅が１０°〜３５°であるような高い指向性を有する出射光であることが好ましい。これは、最大ピークの方向を５０°以上とし半値幅を３５°以下とすることによって輝度を十分に高めることができ、最大ピークを８０°以下とし半値幅を１０°以上とすることによってプリズムシートによって出射光分布を十分に広げることができるためである。
【００２０】
このような指向性の高い出射光を出射させる導光体８の指向性光出射機構としては、導光体８の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面に微細な凹凸を形成したり、白色拡散性塗料等を塗布または印刷したり、導光体８中に光拡散材を分散させたりする方法が挙げられる。中でも、微細な凹凸の形成および光拡散材の分散が、高い指向性が得られる点から好ましい。この微細な凹凸としては、例えば、均一な粗面化やレンズ単位を形成したものが挙げられ、輝度の向上と導光体８の光出射面内における輝度の均斉度とのバランスから、これらの平均傾斜角が２°〜１０°程度のものが特に好ましい。この平均傾斜角（θａ）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は測定長さである。この平均傾斜角（θａ）は、２°以上とすることによって導光体からの出射光の出射率が大きくなり輝度を高くでき、１０°以下とすることによって導光体からの出射光の出射率が小さく光出射面内での輝度の均斉度を高くすることができる。
【００２１】
【数１】
Δａ＝（１／Ｌ）∫0 L｜(ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ ・・・ （１）
【００２２】
【数２】
θａ＝ｔａｎ-1Δａ ・・・ （２）
このような微細な凹凸は、略等方性のものであっても方向性をもっているものでもよい。方向性を有する微細な凹凸としては、プリズム列やレンチキュラーレンズ列等の多数の微細な凹凸条溝あるいは突起が挙げられ、そのピッチが１μｍ〜２ｍｍ程度のものが好ましい。導光体８中に分散させる光拡散材としては、樹脂ビーズ等の有機微粒子やガラスビーズ等の無機微粒子が挙げられ、導光体８を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する粒径２〜１００μｍ程度、好ましくは４〜５０μｍ程度の微小な透光性粒子を使用することができる。このような光拡散材は、導光体８の全体に均一に分散させてもよいし、一定の濃度分布を持って分散させてもよいし、光出射面あるいはその裏面近傍に層状に偏在させてもよい。
【００２３】
導光体８に微細な凹凸として粗面を形成する加工方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、フッ酸等を用いた化学エッチングによって粗面を形成した金型、ガラスビーズ等の微粒子を吹き付けて粗面化した金型等を用いて、加熱プレス等によって粗面を転写する方法、印刷法等によって透明な凹凸物質を塗布あるいは付着する方法、導光体８をブラスト法やエッチング法等によって直接加工する方法等が挙げられる。
【００２４】
本発明において、導光体８としては、ガラスや合成樹脂等の透明板状体を使用することができる。合成樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の高透明性の種々の合成樹脂を用いることができ、この樹脂を押出成形、射出成形等の通常の成形方法で板状体に成形することによって導光体を製造することができる。特に、メタクリル樹脂が、その光線透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性にも優れており、導光体用材料として最適である。このようなメタクリル樹脂とは、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％以上であることが好ましい。また、導光体８としては、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。
【００２５】
本発明の面光源素子においては、上記したようなレンズシートの他に、拡散シート、カラーフィルター、偏光膜等、光学的に光を変角、集束、拡散させたり、その光学特性を変化させる種々の光学素子を使用することができる。
このようにして構成された面光源素子の光出射面側には、液晶表示素子を載置することによって、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として使用することができる。また、面光源素子の光出射面側に、アクリル板等の半透明のプラスッチク板に切抜きや印刷等によって文字、図形、写真等を形成した標示板を載置することによって、駅や公共施設等における案内標示板や大型看板、交通標識等の標示装置として使用することもできる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１
一方の面が鏡面で、他方の表面が粒径１２５〜１４９μｍ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／ｃｍ2 でブラスト処理を行って粗面とした金型を用いて、アクリル樹脂（三菱レイヨン社製アクリペットＶＨ５＃０００）を射出成形し、厚さ３ｍｍ、２４３ｍｍ×１９４ｍｍの導光体とを得た。得られた導光体は、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従って求めた平均傾斜角（θａ）４．２°の粗面を有していた。
【００２７】
ピッチ５０μｍ、頂角６５°で、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９４．５°、９０°、８５．５°の３種のプリズム列を、この順序で多数並列して形成した金型にアクリル系紫外線硬化型樹脂液を注入し、厚さ１５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムをロールを用いて重ね合わせた。次いで、ＰＥＴフィルムを通して５７０ｍＪの紫外線を照射し、アクリル系紫外線硬化型樹脂液を重合硬化させ、金型から剥離して、屈折率１．５９、２４３ｍｍ×１９４ｍｍのプリズムシートを得た（図５参照）。
【００２８】
得られた導光体の二つの短い端面および他の一方の端面に銀蒸着したＰＥＴフィルムを粘着加工して貼り付け、粗面化した光出射面と対向する裏面に銀蒸着したＰＥＴフィルムをテープ止めして反射面を形成した。導光体の残りの一つの端面に、直径２ｍｍの直管型の冷陰極管（ハリソン社製ＮＭＢＳＭ２ＢＷＥ２５３Ｗ）を銀蒸着したＰＥＴフィルムを巻き付けて設置し、導光体の光出射面上にプリズムシートを、プリズム面が導光体の光出射面側に向くように載置して面光源素子とした。
【００２９】
冷陰極管にインバーター（ＴＤＫ社製ＣＸＡ−Ｍ１０Ｌ）を介して直流電源を接続し、ＤＣ１２Ｖを印加して点灯させた。面光源素子を測定台に載置し、その中央で冷陰極管軸と平行な回転軸で回転するように調節した。次いで、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中央に位置するように導光体上に固定し、輝度計（ミノルタ社製ｎｔ−１゜）を用いて測定円が８〜９ｍｍφとなるように距離を調整した。冷陰極管のエイジングを３０分以上行った後に、回転軸を導光体の光入射面と光出射面の双方に垂直な面内で８０°〜−８０°まで、５°間隔で回転させながら輝度計にて出射光の光度分布を測定した。その結果を図６に示した。半値幅は４３°であった。尚、プリズムシートを載置しない場合の最大ピーク方向は法線に対して７０°であり、半値幅は２５°であった。
【００３０】
実施例２
ピッチ５０μｍ、頂角６５°で、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９２．５°、９４．５°、８５．５°、８７．５°の４種のプリズム列を、この順序で多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図７参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図８に示した。半値幅は４３°であった。
【００３１】
比較例１
ピッチ５０μｍ、頂角６５°で、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９０°のプリズム列を多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図９参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図１０に示した。半値幅は２７°であった。
【００３２】
比較例２
ピッチ５０μｍ、頂角６５°で、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが８６．５°、９３．５°の２種のプリズム列を、交互に多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図１１参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図１２に示した。半値幅は４３．２°であった。
【００３３】
比較例３
ピッチ５０μｍ、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９０°で、頂角が６０°、７０°の２種のプリズム列を、交互に多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図１３参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図１４に示した。半値幅は４３°であった。
【００３４】
比較例４
ピッチ５０μｍ、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９０°で、頂角が６０°、７０°の２種のプリズム列を、頂角７０°の頂部が頂角６０°の頂部より４．３μｍ低くなるように設計され、２種のプリズム列が交互に多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図１５参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図１６に示した。半値幅は４３°であった。
【００３５】
比較例５
ピッチ５０μｍ、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９０°で、頂角が６０°、７０°の２種のプリズム列を、頂角７０°の頂部が頂角６０°の頂部より８．６μｍ低くなるように設計され、２種のプリズム列が交互に多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図１７参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図１８に示した。半値幅は３９．５°であった。
【００３６】
本発明である実施例１および２の面光源素子では、出射光分布が広く滑らかであり、視野角の広い高品位の面光源素子であった。これに対して、比較例１の面光源素子では、出射光分布が狭く、十分な視野角が得られないものであった。また、比較例２〜５の面光源素子では、出射光分布は広いものの、法線近傍に谷や大きな段差があり、正面近傍から観察した場合に明るさの斑が観察された。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、略同一頂角で断面形状の異なる３種以上のプリズム列を多数形成してなるプリズムシートを使用することによって、出射光分布の広さと滑らかさのバランスがとれ、視野範囲が広く、明るさの斑等の欠陥のない高品位な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】本発明のプリズムシートの部分断面を示す概略図である。
【図２】本発明のプリズムシートの出射特性を示す説明図である。
【図３】本発明のプリズムシートの出射特性を示す説明図である。
【図４】本発明の面光源素子の構成を示す概略図である。
【図５】実施例１のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図６】実施例１の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図７】実施例２のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図８】実施例２の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図９】比較例１のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図１０】比較例１の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図１１】比較例２のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図１２】比較例２の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図１３】比較例３のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図１４】比較例３の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図１５】比較例４のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図１６】比較例４の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図１７】比較例５のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図１８】比較例５の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ・・・ プリズムシート
２ ・・・ 透明基材
３、４、５ ・・・ プリズム列
６ ・・・ 透明基材の平面
７ ・・・ 光源
８ ・・・ 導光体
９ ・・・ 反射層
１０ ・・・ リフレクター
【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、各種看板、標示装置等に使用される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、輝度が高く、かつ視野範囲の広い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、携帯用液晶テレビあるいはビデオ一体型液晶テレビ等として種々の分野で広く使用されてきている。この液晶表示装置は、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、液晶表示素子の直下に光源を設けた直下方式や導光体の側面に光源を設けたエッジライト方式があり、液晶表示装置のコンパクト化からエッジライト方式が多用されてきている。このエッジライト方式は、板状の導光体の側面部に光源を配置して、導光体の表面全体を発光させる方式のバックライトである。
【０００３】
このような液晶表示装置においては、そのバッテリー駆動時間を伸ばすことが要求されてきているが、液晶表示装置に使われているバックライトの消費電力の割合が大きく、バッテリー駆動時間を伸ばすための障害になっている。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駆動時間を伸ばし、上記製品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、バックライトの消費電力を抑えることによって、バックライトの輝度を低下させたのでは液晶表示が見難くなり好ましくない。そこで、バックライトの輝度を犠牲にすることなく消費電力を抑えるために、バックライトの光学的な効率を改善することが望まれている。これを実現する手段として、実開平３−６９１８４号公報等に開示されているように、片面にプリズム列やレンチキュラー列等のレンズ列を多数形成したレンズシートを、そのレンズ列形成面が導光体と反対側となるように導光体の出射面側に拡散シートを介して１枚あるいは複数枚載置したバックライトが実用化されている。
【０００４】
しかし、このようなレンズ列形成面が導光体と反対側となるように導光体の出射面側にレンズシートを載置したバックライトでは、主としてレンズシートの屈折作用を利用して導光体からの出射光を法線方向への方向制御を行っているため、一部の光は側方へ反射、屈折され、光学的な効率の向上には限界があり、法線方向での輝度はある程度までしか向上できないという問題点を有していた。
【０００５】
そこで、さらにバックライトの光学的な効率を改善する方法として、特公平７−２７１３６号公報や特公平７−２７１３７号公報で提案されているように、導光体の表面にレンズ単位や粗面を形成して指向性の高い出射光を出射させ、それをプリズム列形成面が導光体側となるように導光体の出射面上に配置したプリズムシートによって、法線方向へ方向制御を行う方法が検討されてきている。このようなバックライトでは、主としてプリズムシートの全反射作用を利用して導光体からの出射光を法線方向への方向制御を行っているため、光学的効率が高く、非常に輝度の高いバックライトが得られるものである。このようなバックライトにおいては、プリズムシートからの指向性の高い出射光の指向性を出射させることができるため、法線方向での輝度は非常に高くなるが、反面、視野範囲が狭くなるという問題点を有していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバックライトの視野範囲を改善する方法として、特開平７−３２５２０８号公報では、頂角の異なる２種のプリズム列を組み合わせたプリズムシートを使用する方法が提案されている。また、プリズム列形成面が導光体の反対側となるように導光体の出射面側にプリズムシートを配置するバックライトではあるが、特開平７−２３４３０５号公報にも、同一頂角で互いに線対称で鏡像関係にある２種のプリズム列を交互に隣接して形成したプリズムシートを用いて、異なる２種のプリズム列の異なる屈折作用によって出射光の分布を広げる方法が提案されている。
【０００７】
しかしながら、これら形状の異なる２種のプリズム列を組み合わせたプリズムシートを用いたバックライトでは、２種のプリズム列の異なる作用により出射光の分布を広げることはできるものの、出射光分布が２つに分離され法線方向近傍に谷や大きな段差が発生し、正面から観察した場合に明るさの斑が観察されるという問題点を有している。
【０００８】
そこで、本発明は、出射光分布の広さと滑らかさのバランスがとれ、視野範囲が広く、明るさの斑等の欠陥のない高品位な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を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のプリズムシートは、透明基材の少なくとも一方の面に略同一の頂角を有するプリズム列が多数並列に形成されたプリズムシートにおいて、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角が異なる断面形状を有する少なくとも３種のプリズム列から構成され、これらのうち少なくとも２種のプリズム列が頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角が透明基材の平面の法線に対して略対称である断面形状を有していることを特徴とするものである。また、本発明の面光源素子は、透明板状体の少なくとも一つの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面とを有する導光体と、前記光入射面に対向して配置された光源と、前記光出射面上に配置された上記のようなプリズムシートとからなることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角が透明基材の平面の法線に対して略対称である断面形状を有する２種のプリズム列（一対のプリズム列）と、他の断面形状を有するプリズム列とを組み合わせたプリズムシートを面光源素子に使用することによって、一対のプリズム列による個々のプリズム列の異なる光学特性による出射光分布の分離による法線方向近傍の谷や大きな段差を、他の光学特性の異なるプリズム列で補完し出射光分布の均一化を図ることができ、正面から観察した場合でも斑のない均一な明るさが得られる面光源素子を提供できるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のプリズムシート１は、図１に示したように、透明基材２の少なくとも一方の表面に断面三角形状の多数のプリズム列が並列して連設されてなるものである。この多数のプリズム列は、５０°〜７５°の略同一の頂角βを有し、断面形状の異なる３種以上のプリズム列から構成されている。プリズム列の頂角は、５０°〜７５°の範囲とすることによって、導光体から出射される指向性出射光を導光体の光出射面の法線方向近傍（通常の観察範囲内）に方向制御をすることができ、好ましくは５５°〜７０°の範囲である。
【００１２】
本発明において、プリズムシート１のプリズム列を構成する断面形状の異なる３種類以上のプリズム列とは、その断面三角形状の頂角の二等分線と透明基材の平面６とのなす角αが異なる３種以上のプリズム列３、４、５であり、これらの中で少なくとも２種のプリズム列３、４が頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが透明基材の平面６の法線Ａに対して略対称である断面形状を有していることが必要である。すなわち、プリズム列３の頂角の二等分線と透明基材の平面６とのなす角α1 と、プリズム列４の頂角の二等分線と透明基材の平面６とのなす角α2 の補角γ2 とが等しくなるような断面形状とする。このように角αが異なるプリズム列を３種以上設けることによって、３種以上のプリズム列のプリズム面の傾きがそれぞれ異なるため、導光体からの出射光がプリズムシート１に入射してプリズム面で全反射する際に、それぞれのプリズム列で全反射された光はそれぞれ異なった方向に出射され、プリズムシート全体として３種以上の異なった方向への出射光が出射されることになり、出射光分布を広げることができる。
【００１３】
図２に示したように、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが透明基材の平面６の法線Ａに対して略対称である断面形状を有する２種のプリズム列（一対のプリズム列）３、４により、法線Ａに対して左右対称の２方向に略同一の強度で出射光が出射され、出射光分布が広がるとともに、法線Ａに対して左右での出射光分布に偏りのない均斉のとれた出射光分布とすることができる。しかしながら、この一対のプリズム列３、４だけでは、出射光の視野角が所望の範囲となるように出射光分布を広げようとすると、それぞれのプリズム列により全反射された出射光が左右方向に分離するため、法線方向近傍で出射光分布が２つに分離され谷や大きな段差を生じ、正面近傍から観察した場合に明るさの斑が観察される。本発明においては、一対のプリズム列３、４に他のプリズム列５を組み合わせることによって、この出射光分布の谷や大きな段差の部分を補完し滑らかな出射光分布とするものである。すなわち、図３に示したように、他のプリズム列５により全反射された出射光が、一対のプリズム列３、４により全反射された出射光の分布のうち谷や大きな段差に相当する方向に出射されることにより、一対のプリズム列３、４による出射光分布の谷や大きな段差の部分を補完し滑らかで広い出射光分布を形成でき、広い視野角を維持したまま正面近傍から観察した場合でも斑のない均一な明るさとすることができる。
【００１４】
このように、滑らかで広い出射光分布とするためには、他のプリズム列５を頂角の二等分線と透明基材の平面とが略直交する、すなわち、角α3 が概ね９０°となるような断面形状とすることが好ましい。また、出射面全体での出射光の均一性の観点から、一対のプリズム列３、４が隣接して形成されていることが好ましく、さらに一対のプリズム列３、４と他のプリズム列５が交互に配置されるように形成することが好ましい。
【００１５】
本発明のプリズムシート１においては、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αを種々組み合わせて３種以上のプリズム列の断面形状を設定することにより、出射光分布を任意に制御することができる。この角αは特に制限されるものではないが、３種のプリズム列の組み合わせにより滑らかな出射光分布を得るためには、８４°〜９６°の範囲とすることが好ましい。これは、角αがこの範囲外であると、出射光分布はより広げることができるが、一対のプリズム列による出射光分布の分離が大きくなりすぎ他のプリズム列によって出射光分布の谷や大きな段差の部分を十分に補完することが困難となる傾向にあるためである。
【００１６】
本発明のプリズムシートは、可視光透過率が高く、屈折率の比較的高い材料を用いて製造することが好ましく、例えば、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、活性エネルギー線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、プリズムシートの耐擦傷性、取扱い性、生産性等の観点から活性エネルギー線硬化型樹脂が好ましい。また、プリズムシートには、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、黄変防止剤、ブルーイング剤、顔料、拡散剤等の添加剤を添加することもできる。プリズムシートを製造する方法としては、押出成形、射出成形等の通常の成形方法が使用できる。活性エネルギー線硬化型樹脂を用いてプリズムシートを製造する場合には、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、ポリオレフィン系樹脂等の透明樹脂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によってレンズ部を形成する。まず、所定のレンズパターンを形成したレンズ型に活性エネルギー線硬化型樹脂液を注入し、透明基材を重ね合わせる。次いで、透明基材を通して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化型樹脂液を重合硬化して、レンズ型から剥離してレンズシートを得る。
【００１７】
本発明においては、プリズムシートのレンズ単位のピッチは１０μｍ〜０．５ｍｍ程度とすることが好ましく、厚さは０．１〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。さらに、本発明のプリズムシートにおいては、その出射光分布をさらに広げたり、より滑らかな出射光分布とさせる等の目的でプリズムシートに拡散機能を付与することもできる。拡散機能を付与する方法としては、例えば、プリズムシート中に樹脂微粒子や無機微粒子等の拡散材を混入させたり、プリズムシートの平滑面を粗面化処理したり、プリズム列を形成したプリズム面と反対の面にプリズム列、レンチキュラーレンズ、角錐状レンズ、円錐状レンズ等のレンズ単位を形成する方法等が挙げられる。
【００１８】
本発明の面光源素子は、図４に示したように、蛍光灯等の線状光源７と、光源７と対向する少なくとも一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８と、導光体８の光出射面に載置されたプリズムシート１とから構成される。プリズムシート１は、導光体８の光出射面側がプリズム面となるように配置することが好ましい。また、そのプリズム列が導光体８の光入射面と略平行となるように配置することが好ましい。さらに、導光体８の光出射面と対向する裏面には、反射フィルム、反射蒸着層等によって反射層９が形成される。光源７から導光体８へ有効に光を導入するために、光源７および導光体８の光入射面を内側に反射剤を塗布したケースやフィルム等のリフレクター１０で覆うように構成される。
【００１９】
このような面光源素子において、光源７から光入射面を通して導光体８中に入射した光は、臨界角を超える分布の光が導光体８の光出射面およびその裏面で全反射を繰り返して導光体８中を伝搬する。導光体８には指向性光出射機構が形成されており、これにより導光体８中を伝搬する光は光出射面あるいはその裏面から外部に出射する。光出射面の裏面から出射した出射光は、裏面に形成された反射層８によって反射され導光体８中へと再入射する。本発明においては、導光体８の光出射面から出射される出射光は、高い輝度を得るという観点から指向性の高い光であることが好ましい。すなわち、出射光の光度の最大ピークの方向が、導光体８の光入射面と光出射面の双方に垂直な面内において、光出射面の法線に対して５０°〜８０°であり、その半値幅が１０°〜３５°であるような高い指向性を有する出射光であることが好ましい。これは、最大ピークの方向を５０°以上とし半値幅を３５°以下とすることによって輝度を十分に高めることができ、最大ピークを８０°以下とし半値幅を１０°以上とすることによってプリズムシートによって出射光分布を十分に広げることができるためである。
【００２０】
このような指向性の高い出射光を出射させる導光体８の指向性光出射機構としては、導光体８の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面に微細な凹凸を形成したり、白色拡散性塗料等を塗布または印刷したり、導光体８中に光拡散材を分散させたりする方法が挙げられる。中でも、微細な凹凸の形成および光拡散材の分散が、高い指向性が得られる点から好ましい。この微細な凹凸としては、例えば、均一な粗面化やレンズ単位を形成したものが挙げられ、輝度の向上と導光体８の光出射面内における輝度の均斉度とのバランスから、これらの平均傾斜角が２°〜１０°程度のものが特に好ましい。この平均傾斜角（θａ）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は測定長さである。この平均傾斜角（θａ）は、２°以上とすることによって導光体からの出射光の出射率が大きくなり輝度を高くでき、１０°以下とすることによって導光体からの出射光の出射率が小さく光出射面内での輝度の均斉度を高くすることができる。
【００２１】
【数１】
Δａ＝（１／Ｌ）∫0 L｜(ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ ・・・ （１）
【００２２】
【数２】
θａ＝ｔａｎ-1Δａ ・・・ （２）
このような微細な凹凸は、略等方性のものであっても方向性をもっているものでもよい。方向性を有する微細な凹凸としては、プリズム列やレンチキュラーレンズ列等の多数の微細な凹凸条溝あるいは突起が挙げられ、そのピッチが１μｍ〜２ｍｍ程度のものが好ましい。導光体８中に分散させる光拡散材としては、樹脂ビーズ等の有機微粒子やガラスビーズ等の無機微粒子が挙げられ、導光体８を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有する粒径２〜１００μｍ程度、好ましくは４〜５０μｍ程度の微小な透光性粒子を使用することができる。このような光拡散材は、導光体８の全体に均一に分散させてもよいし、一定の濃度分布を持って分散させてもよいし、光出射面あるいはその裏面近傍に層状に偏在させてもよい。
【００２３】
導光体８に微細な凹凸として粗面を形成する加工方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、フッ酸等を用いた化学エッチングによって粗面を形成した金型、ガラスビーズ等の微粒子を吹き付けて粗面化した金型等を用いて、加熱プレス等によって粗面を転写する方法、印刷法等によって透明な凹凸物質を塗布あるいは付着する方法、導光体８をブラスト法やエッチング法等によって直接加工する方法等が挙げられる。
【００２４】
本発明において、導光体８としては、ガラスや合成樹脂等の透明板状体を使用することができる。合成樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の高透明性の種々の合成樹脂を用いることができ、この樹脂を押出成形、射出成形等の通常の成形方法で板状体に成形することによって導光体を製造することができる。特に、メタクリル樹脂が、その光線透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性にも優れており、導光体用材料として最適である。このようなメタクリル樹脂とは、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％以上であることが好ましい。また、導光体８としては、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。
【００２５】
本発明の面光源素子においては、上記したようなレンズシートの他に、拡散シート、カラーフィルター、偏光膜等、光学的に光を変角、集束、拡散させたり、その光学特性を変化させる種々の光学素子を使用することができる。
このようにして構成された面光源素子の光出射面側には、液晶表示素子を載置することによって、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として使用することができる。また、面光源素子の光出射面側に、アクリル板等の半透明のプラスッチク板に切抜きや印刷等によって文字、図形、写真等を形成した標示板を載置することによって、駅や公共施設等における案内標示板や大型看板、交通標識等の標示装置として使用することもできる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１
一方の面が鏡面で、他方の表面が粒径１２５〜１４９μｍ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／ｃｍ2 でブラスト処理を行って粗面とした金型を用いて、アクリル樹脂（三菱レイヨン社製アクリペットＶＨ５＃０００）を射出成形し、厚さ３ｍｍ、２４３ｍｍ×１９４ｍｍの導光体とを得た。得られた導光体は、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従って求めた平均傾斜角（θａ）４．２°の粗面を有していた。
【００２７】
ピッチ５０μｍ、頂角６５°で、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９４．５°、９０°、８５．５°の３種のプリズム列を、この順序で多数並列して形成した金型にアクリル系紫外線硬化型樹脂液を注入し、厚さ１５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムをロールを用いて重ね合わせた。次いで、ＰＥＴフィルムを通して５７０ｍＪの紫外線を照射し、アクリル系紫外線硬化型樹脂液を重合硬化させ、金型から剥離して、屈折率１．５９、２４３ｍｍ×１９４ｍｍのプリズムシートを得た（図５参照）。
【００２８】
得られた導光体の二つの短い端面および他の一方の端面に銀蒸着したＰＥＴフィルムを粘着加工して貼り付け、粗面化した光出射面と対向する裏面に銀蒸着したＰＥＴフィルムをテープ止めして反射面を形成した。導光体の残りの一つの端面に、直径２ｍｍの直管型の冷陰極管（ハリソン社製ＮＭＢＳＭ２ＢＷＥ２５３Ｗ）を銀蒸着したＰＥＴフィルムを巻き付けて設置し、導光体の光出射面上にプリズムシートを、プリズム面が導光体の光出射面側に向くように載置して面光源素子とした。
【００２９】
冷陰極管にインバーター（ＴＤＫ社製ＣＸＡ−Ｍ１０Ｌ）を介して直流電源を接続し、ＤＣ１２Ｖを印加して点灯させた。面光源素子を測定台に載置し、その中央で冷陰極管軸と平行な回転軸で回転するように調節した。次いで、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中央に位置するように導光体上に固定し、輝度計（ミノルタ社製ｎｔ−１゜）を用いて測定円が８〜９ｍｍφとなるように距離を調整した。冷陰極管のエイジングを３０分以上行った後に、回転軸を導光体の光入射面と光出射面の双方に垂直な面内で８０°〜−８０°まで、５°間隔で回転させながら輝度計にて出射光の光度分布を測定した。その結果を図６に示した。半値幅は４３°であった。尚、プリズムシートを載置しない場合の最大ピーク方向は法線に対して７０°であり、半値幅は２５°であった。
【００３０】
実施例２
ピッチ５０μｍ、頂角６５°で、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９２．５°、９４．５°、８５．５°、８７．５°の４種のプリズム列を、この順序で多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図７参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図８に示した。半値幅は４３°であった。
【００３１】
比較例１
ピッチ５０μｍ、頂角６５°で、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９０°のプリズム列を多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図９参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図１０に示した。半値幅は２７°であった。
【００３２】
比較例２
ピッチ５０μｍ、頂角６５°で、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが８６．５°、９３．５°の２種のプリズム列を、交互に多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図１１参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図１２に示した。半値幅は４３．２°であった。
【００３３】
比較例３
ピッチ５０μｍ、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９０°で、頂角が６０°、７０°の２種のプリズム列を、交互に多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図１３参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図１４に示した。半値幅は４３°であった。
【００３４】
比較例４
ピッチ５０μｍ、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９０°で、頂角が６０°、７０°の２種のプリズム列を、頂角７０°の頂部が頂角６０°の頂部より４．３μｍ低くなるように設計され、２種のプリズム列が交互に多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図１５参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図１６に示した。半値幅は４３°であった。
【００３５】
比較例５
ピッチ５０μｍ、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角αが９０°で、頂角が６０°、７０°の２種のプリズム列を、頂角７０°の頂部が頂角６０°の頂部より８．６μｍ低くなるように設計され、２種のプリズム列が交互に多数並列して形成した金型を用いた以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを得た（図１７参照）。得られたプリズムシートを用いて、実施例１と同様にして面光源素子を構成し、その出射光の光度分布を測定した。その結果を図１８に示した。半値幅は３９．５°であった。
【００３６】
本発明である実施例１および２の面光源素子では、出射光分布が広く滑らかであり、視野角の広い高品位の面光源素子であった。これに対して、比較例１の面光源素子では、出射光分布が狭く、十分な視野角が得られないものであった。また、比較例２〜５の面光源素子では、出射光分布は広いものの、法線近傍に谷や大きな段差があり、正面近傍から観察した場合に明るさの斑が観察された。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、略同一頂角で断面形状の異なる３種以上のプリズム列を多数形成してなるプリズムシートを使用することによって、出射光分布の広さと滑らかさのバランスがとれ、視野範囲が広く、明るさの斑等の欠陥のない高品位な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】本発明のプリズムシートの部分断面を示す概略図である。
【図２】本発明のプリズムシートの出射特性を示す説明図である。
【図３】本発明のプリズムシートの出射特性を示す説明図である。
【図４】本発明の面光源素子の構成を示す概略図である。
【図５】実施例１のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図６】実施例１の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図７】実施例２のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図８】実施例２の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図９】比較例１のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図１０】比較例１の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図１１】比較例２のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図１２】比較例２の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図１３】比較例３のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図１４】比較例３の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図１５】比較例４のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図１６】比較例４の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【図１７】比較例５のプリズムシートの部分断面図を示す概略図である。
【図１８】比較例５の面光源素子の出射光分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ・・・ プリズムシート
２ ・・・ 透明基材
３、４、５ ・・・ プリズム列
６ ・・・ 透明基材の平面
７ ・・・ 光源
８ ・・・ 導光体
９ ・・・ 反射層
１０ ・・・ リフレクター
Claims (8)
- 透明基材の少なくとも一方の面に略同一の頂角を有するプリズム列が多数並列に形成されたプリズムシートにおいて、頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角が異なる断面形状を有する少なくとも３種のプリズム列から構成され、これらのうち少なくとも２種のプリズム列が頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角が透明基材の平面の法線に対して略対称である断面形状を有していることを特徴とするプリズムシート。
- 頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角が透明基材の平面の法線に対して略対称である断面形状を有する２種のプリズム列が、隣接して形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリズムシート。
- 少なくとも３種の形状のプリズム列のうち、少なくとも１種のプリズム列が、頂角の二等分線と透明基材の平面とが略直交する断面形状であることを特徴とする請求項１記載のプリズムシート。
- 頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角が透明基材の平面の法線に対して略対称である断面形状を有する２種のプリズム列と、頂角の二等分線と透明基材の平面とが略直交する断面形状を有する１種のプリズム列とから構成されることを特徴とする請求項１記載のプリズムシート。
- 頂角の二等分線と透明基材の平面とのなす角が透明基材の平面の法線に対して略対称である断面形状を有する２種のプリズム列と、頂角の二等分線と透明基材の平面とが略直交する断面形状を有する１種のプリズム列とが交互に配置されていることを特徴とする請求項４記載のプリズムシート。
- 透明板状体の少なくとも一つの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面とを有する導光体と、前記光入射面に対向して配置された光源と、前記光出射面上に配置された請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリズムシートとからなることを特徴とする面光源素子。
- 導光体に指向性光出射機能が形成され、導光体からの出射光の光度分布における最大ピークの方向が光入射面と光出射面の双方に垂直な面内で光出射面の法線に対して５０°〜８０°であり、その半値幅が１０°〜３５°であることを特徴とする請求項６記載の面光源素子。
- プリズムシートが、そのプリズム列形成面が導光体の光出射面側となるように配置されていることを特徴とする請求項６記載の面光源素子。
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