JPH0217A - 面光源素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は面光源装置に用いる面光源素子に関する。本発
明は特に、液晶表示装置δ等の背面照明手段として−好
適に使用されるものである。

［従来の技術］ 従来、液晶表示装置等の背面照明手段としては、光源に
線状ランプを用いランプを回転放物線型リフレクタ−の
焦点に置きランプ上部に乳牛状の拡散板を匠いた形状が
一般的であり、リフレクタ−の形状を最適化する工夫及
び拡散板の拡散率を調整する工夫等が行なわれている。

また。特殊な形状として、線状ランプと導光体を組合わ
せ、導光体形状を点光源近似によってシュミレートし、
ある方向に出射光を集光するように近似曲線状に加工し
たものや、光の進行方向に沿って導光体の厚みを変えた
ものや、光源からの距離によってプリズム角を変えたレ
ンチキュラーを使ったもの、及びこれらの幾つかを組合
わせたものがある。点光源近似をすれば、殆んどの場合
、光路をシュミレート出来、且つそれに応じた導光層の
形状を光進行方向の距離に応して変えていくことは可能
であり、この林な提案も特許及び実川新案で多数なされ
ている。

しかし、面光源は出射平面よりできるだけ全力向に均一
に光が出射することを目的とした物が殆んどであるが、
使用目的によっては成る方向に光を集中したい場合があ
る。

例えば視野角の小さいパーソナルユースの液晶カラー１
°Ｖ等は、成る方向だけに均一な光を出射し且つ出射面
全体ができるだけ均一な出射光量であることが要求され
る。第３図はそのような液晶カラーＴ　Ｖ装置の概略構
成図である。同図において、図は液晶画面、２は液晶カ
ラーＴＶ装置の本体部、３は液晶画面１の画面の法線、
４は観察者の目である。この形式の装置においては、液
晶画面！を液晶カラーＴＶ装置の本体部２から４５゜程
度の角度で立たせ、法１ａ３に対して！５°の角度をな
す方向から画面を見るような構成になっている。したが
って、図において、Ｘで示す角度域＾で面光源の輝度が
他の角度域に比べて大きくなるような背面照明手段があ
れば、全体の光量をそこに集中てきる点において、有利
となる。つまり、この様な面光源の輝度は所望の方向に
対して最高の輝度値を示し、それは全方向均−Ｍ１ｇ　
Ｊ４をの輝度値より何倍も大きくなる。従っである特定
方向のみが視角である様な表示装置の背面照明として使
用すれば低消費電力で高輝度の表示装置を得ることが出
来る。

〔発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、第３図のような液晶カラーＴＶ装置等の
平面に使用する光源は、特殊な小面積の例外を除いて殆
んどの場合、点光源を使うことはない、使用する光源は
、体積光源（蛍光灯の様に点光源と見做すことが出来な
い光源）であり、点光源近似の一致性は極めて悪い、従
って従来技術で提案されている様な形状は、形状が精密
且つ複雑でｆＡ造にコストがかかる割には、前記のよう
な所望の特性を得ることは難しい。

しかも蛍光灯の様な体積光源は光源自体が拡散光であり
、！！指向性である、　ｌｆＩＩち、拡散光出射光源を
用いて所望の指向性を確保することは厳密な意味では非
常に困難である。

また。前記のような先出射の方向性の点とは別に、光源
装置自体をできるだけ小型にする為には、少なくとも光
源ランプの直径と同し程度の厚さで目的を達成する必要
がある。前述したようなランプの下部に回転放物線型リ
フレクタ−を配設するタイプの光源装置ではランプ径の
２〜４倍の厚さになり、小型化の要望を満たすことはで
きなし翫。

［問題点を解決するための手段１ 本発明の０的は、前記従来技術の問題点に鑑み、カラー
液晶ＴＶ装置の様な小型でしかも視野角が小さく、シか
も視野が限定される様な表示器の背面照明として、薄型
（ランプの径と同程度）で、光源のワット敗を増加する
ことなく、使用者が見る方向に集中光が簡単に得られる
面光源素子を提供することにある。

以上のような目的は、少なくとも一つの側端を入射面と
し、これと直交する面を先出射面とし。

かつ出射面の反対面に反射層を備えた第１エレメントと 上記第１のエレメントからの出Ｑ（光を入射させる人９
（面と所定の方向に光を出射させる出射面とを備えた第
２のエレメントとから構成される助記第璽のエレメント
の恍出射面には光の進行方向に直交し所定方向に光を出
射させる多数のレンズ単位を有しており、かつ上記第２
のエレメントの入射面には多数のプリズム単位が形成さ
れていることを特徴とする面光源素子により達成される
。

以下、本発明に係る面光源素子について、図面に基づき
詳細に説明する。

まず、本発明に係る面光源素子の基本的な考え方につい
て、説明する。

専売休の空気に対する光の屈折率ｎは凡ねｎ＝１．５〜
嘗、６近辺であり、第４図（ａ）に示すように、導光体
ｌＯの入射端而璽！と出射手面１２がｉ任交している様
な形状（エツジライティング）では臨界反射角が４５°
向後で原理的に出射手面１２には光が出射しない、なお
、第４図（ａ）において、１４は蛍光灯等の光源、璽５
はそのリフレクタ−，１３は導光体璽０の出射乎面１２
と反対側に形成された反射面である。

そのため、第４図（ｂ）に示すように、一般的には出射
平面１２を拡散加工した平面１２ａとしたり、出射対向
面の反射面１３を散乱反射面１３ａとするが、光の出射
の方向性を欲する今回の目的では出射光が散乱光となる
為この様な手段は使えない。

ここで、出射平面に光の進行方向と直角の線状の同一形
状の線状の凸レンズ１６の集合体を形成させ、その反対
面には反射面１３を形成させ、その一端に蛍光灯のよう
な線状光源Ｉ４を線状の凸レンズ集合体の線に平行に配
設した構成を考える。第５図（ａ）はその構成の斜視図
、第５図（ｂ）はそのＡ−Ａ”断面図である。

この様な幾何学的位ｆｉｔ！Ｊ係では、光の出射方向は
、レンズのｍ条の直角方向に法線に対して４０〜６０方
向になり、法線方向には殆んど出射しない（第５　ｒｇ
Ｊ（ｂ）参照）。

第６図（ａ）　、　（ｂ）は第５図（ｂ）に示した出射
光輝度の角度分布を示した図である。すなわち、各角度
の出射光の内、１曇も大きい角度の出ｑ（先を１００％
としたときの各角度の出射光の割合いを示した図である
。

第７図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれその測定方法を示
す図であり、第７図（ａ）は測定位置を示す面光源素子
の正面図であり、第７図（ｂ）はそのＡ−Ａ−断面図で
ある。第７図（ｂ）において、４０は輝度計である。

第６図（ａ）は第７図において、中心点■における出射
光輝度の角度分布を示し、第６図（ｂ）はラ　　　レン
ズよりＩ　Ｏｍｍの位置■での出射光輝度の角度分布を
示している。これらグラフからも法線方向の出射光はほ
とんどないことがわかる。

そこで、本発明はこの様に特定方向に出射光が集中し、
出射光分布ができるだけ小さく且つ出射光量の多いレン
ズ集合体１６を逆に利用し、法線の両側に出射した出射
光２０．２１（第５図（ｂ）参照）を第２のエレメント
であるプリズム群によって全出射光をｋｉｔ折させるこ
とにより、所望方向に集中的に出射光を集束させること
をその原理とするものである。

第８図（ａ）　、　（ｂ）は上記の作用のもう一つの構
成要素である第２のエレメントのプリズムを拡大した図
である。同図において、２０．２１はそれぞれ第■のエ
レメントのレンズ５１６からの右側方向、左側方向への
出射光、θ、、θ２はそれぞれ、法線とプリズム面３０
．３１がなす角。

３２は出射面である。また、ψ、〜ψ６及びφ、〜φ６
はそれぞれ、プリズム単位の各面或は基準線に対する角
度を示したものであり、その角度の取り方は第８図（ａ
）　、　（ｂ）に示すとおりである。

出射光２１のようにプリズムの右側より入射する場合に
おいては、プリズム面３０から入射し。

プリズム面３１で全反Ｑ４Ｌ、た後、出射面３２から所
定角度ψ６で出射する。また。出射光２０のようにプリ
ズムの左側より入射する場合においては；プリズム面３
１から入射し、プリズム面３０で全反射した後、出射而
３２から所定角度φ。で出射する。この所定角度ψ６及
びφ。はａｉｌのエレメントのレンズ５１の形状及びレ
ンズからの出Ｑ（角、角度θ、、θ２及びレンズ単位の
屈折率ｎで調整することができる。

なお、第１のエレメントのレンズ１６の形状は特定方向
に出射光が集中し、出射光分布ができるだけ小さく且つ
出射光量の多いレンズ形状なら良く、特に限定されるも
のではない、また。第１のエレメントのレンズ５１６の
形状によっては第１次出射光の出射角は、法線に対して
対称になるとは限らないが、この場合は第２のエレメン
トのプリズム群の構成単位である１つのプリズムのプリ
ズム角（Ｗ８ｒｆ４のθ、、θ２）を変えることにより
所望の出射角を得ることが可能である。

なお、本発明の特別な例として、第１のエレメントから
の出射光を第２のエレメントによって。

法線方向に集束するには、第１のエレメントの出射光が
法線に対象に６０°で出射していることが必須で、第２
のエレメントのプリズム角（第８図のθ、、θ２）をθ
、二〇、＝３０”とすればよい。

［実施例］ 以下、本発明に係る面光源素子について、その具体的な
構成について、図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明に係る面光源素子の一実施例を示す部分
的な断面図であり、第５図（ｂ）に対応する図である。

同図において、１４は蛍光灯等の光源、璽５はそのリフ
レクタ−、璽３は導光体１０の出射面１２と反対側に形
成された反射面、１６は前記したようなレンズ単位、４
０はプリズム単位。

３２は出射面である。なお、レンズ単位１６、プリズム
単位４０共に光源（ランプ）に平行な方向に延びる凸条
の線形状をなしている。

本発明の構成としては、導光体の少な（とも一つの側端
１１を入射面とし、これと直交１−る而に前記レンズ単
位１６を配した面を光出射面とし。

かつ該出Ｑ（面の反対面に反射ＷＩ３を備えた第１のエ
レメント５０と、上記第１のエレメント５０からの出射
光を入射させ、かつ所定の方向に光を出射させるプリズ
ム単位４０を配した入射面と該プリズム単位４０からの
光を出射せしめる出射面３２とを備えた第２のエレメン
ト５０とから構成されている。各レンズ単位１６から出
射した光はそれぞれ光線５４．５５のように出射され、
ψ、とφ、とをほぼ同しになるようにレンズ単位及びプ
リズム単位を設定することにより、目的を達成すること
ができる。

第２図は前述したように、第璽のエレメントの出射光が
法線に対称に６０°で出射し、第２のエレメント５１の
プリズム単位の角度（第８図のθ、、θ２）を０．＝θ
＊＝３０＠とした場合の実施例を示す図である。この実
施例によれば、光線５６．５７のように、第２のエレメ
ントの出射面３２からの出射光を法線方向に集束するこ
とができる。

本発明の素子を構成する材料としては、小型軽量の［１
的から光の導光体として可視先透過串の最も大きいアク
リール樹脂が好適であるが、これに限定する必要はない
。

また。光源Ｎ４としては、小型の蛍光灯を用いるが、連
続した形状の線状光＃！（例えば、フィラメントランプ
）てあってもかまわない。

次に、第Ｉのエレメントにより第１＆６出射角が、法線
に対して対称になる場合のプリズム角の決定例を示す、
法線に非対称な場合も光の入射角を左、右変えることで
簡単に計算出来る。なお。

ｎはエレメントを構成する材料め屈折率である。

■プリズムの左側より入射の場合 （記号は総て第８図（ａ）による） （ｉ）　９０°−ψくθ、、φ、＝（θ１＋ψ）−９０
゜ｓｉｎφ、＝ｓｉｎ（θ、＋ψ−９０）　／　ｎ　。

φ％　＝９０−　（２θ工＋θ、−φ２）。

ｓｉｎφｓ　”　ｎ　Ｘ　Ｓｉｎφ賜。

φｓ　＝ｓｉｎ　−”　（ｎｘｓｉｎφ６）（ｉｉ）９
０”−ψ〉θ、、φ、＝タト　（θ、＋ψ）。

ｓｉｎφｔ　＝ｓｉｎ　（９０−θ、−ψ）／ｎ６φ、
　＝９０−　（２θ２＋θ、＋φ２）。

ｓｉｎφ、　＝　ｎ　Ｘｓｉｎ　＄ｓ （ｉ　ｉ　ｉ）　９０°−ψ＝θ、、φ、＝０゜φｓ　
”９０　　（２θ２＋θ、）。

ｇｉｎ　　φｓ　　＝　ｎ　Ｘ　ｇｉｎ　　＃　ｓ■プ
リズムの右側より入射 《記号は総て第８図（ｂ）による》 （ｉｖ）　　９０゜−ψくθ２　。

ψ、＝《θ８＋ψ）−９０゜ ｓｉｎψｘ＝ｓｉｎ（θ２＋ψ−９０）　／　ｎ　。

ψ６＝（２θ１＋０２−ψつ）　−９０−。

ｓｉｎψ、＝ｎｘｓｉｎψ。

（ｖ）　　　９（１＠−ψ〉θ２　。

ψＫ　＝９０−　（θ８＋ψ）。

ｓｉｎψ、　＝ｓｉｎ　　（９０−０２−ψ）　／　ｎ
　。

ψ、＝（２θ１＋０８＋ψａ）−９０。

ｓｉｎψｓ　”　ｎ　Ｘ　Ｓｉｎφ。

（Ｖｉ）　　９０＠−ψ＝θ２　ψ、＝０゜ψａ　＝　
（２ｅ□十〇＋）−９０゜ ｓｉｎψ、＝ｎＸｓｉｎψ１ また、プリズムの材質をアクリル樹脂で作ると屈折率は
ｎ　＝　１４９であり、プリズム４ｏへの入射角を法線
に対して、対称でψ＝５５°とすると。

先の計算式によりプリズムよりの出射角は法線の片側に
集束する角度が得られる（左、右の差が２°以内の計算
例を示す）。

入射角ψ＝５５°　左側プリズム　　右側プリズム角θ
１　　　　　角θ２ ０１　　　　θ２　左側よりの光　　右側よりの光《φ
６》　　　　　（ψ６） ３２＠　　２５”　　　　８．９＠　　　　　Ｌ５＠３
３＠２４″　　　１１．５　”　　　　　　ＩＩ−０′
″３４′″　　２３＠１４．０°　　　　　Ｉ３，５″
″３５　°　　　　　２−２　　°　　　　　　　１６
．５　　＠　　　　　　　　　　　　璽６．０　′″３
６＠２１＠１９．１°　　　　　１８．６゜３７″″　
　２０″″　　　２１−７　″　　　　　２１−１”３
Ｂ＠＋９″　　　２４−３−　　　　　２３−７６３９
”　　　１８″　　　２ロー９　”　　　　　　２ロー
３−４０−　　１７”　　　　２９．６＠２９−０６４
１　″　　１６　″　　　３２．３°　　　　　３１．
７４２″″　　１５″″　　　３５．１″　　　　　３
ｔ４さらに、プリズムの材質をポリカーボネート樹脂で
作ると２屈折率はｎ　＝　１５９であり、アクリル樹脂
同様の条件で計算すると下記のようになる。

但し、ψ＝５５°　（左、右の出射角の差が２°以内の
計算例を示す）である。

０１　　　　θ２　左側よりの光　　右側よりの光（φ
６》　　　　　（ψ６》 ３２　　２５°　　　９．７°　　　　　８゜４＠３３
′″　　２４”　　　　１２−４＠１１．０”３４′″
　　２３°　　　１５゜０°　　　　　１３．６゜３５
　　２２”　　　　１７．７°　　　　　１６．２＠３
６１　２１″″　　　２０−３°　　　　　１８．９゜
３７°２０″″２３．冨′″２１．６”３８′″　　１
９　″　　　２５−８６　　　　２４．３゜３９＠１８
＠２Ｌ６　　　　　２７．０”４０′″　　１７°　　
　３１．４°　　　　　２ｇ、８゜４Ｍ　　　１６°　
　　３４．３°　　　　　３２．６”以にの計算により
、３インチ液晶カラーＴ　Ｖ　Ｊ［の背面光源を想定し
、パネルサイズなりｉ６ＩｌｌＩＩｌ×縦５６ｍｍとし
た。

第直のエレメントは、厚さ５１１１１１１の透明アクリ
ル樹脂、第２のエレメントは厚さＩｍＩｌｌのアクリル
樹脂及びポリカーネート樹脂として以下の具体的な実施
例を作成したが、本発明はサイズ、厚み、材質共にこれ
に限定されるものではないことは明らかである。

［詳細な実施例］ （！）実施例１ 第菖のエレメントとして、ピツチ０．３８ｍｓ＋、レン
ズ曲面の高さ０．０５１　ｍｍ　（第９図参照）のスム
ース曲面のマ−ルチ線状レンズの金型を用い、厚さ５ｍ
ｍ＋のアクリル樹脂板に熱プレスによりパターンを転写
した。一方、ポータブル液晶ＴＶの画面の有効視野角、
法線よりの傾き角（第３図参照）を測定して、出射角を
画面法線に対して１５゜（ψ。＝φ６）になる様に法定
し、プリズム角を左側３５°　（＝θ、）右側２２°　
（＝０２）とした（Ｔｚ８図（ａ）　、　（ｂ）参照）
、そして、その設定のプリズムの先端角（二〇、＋０２
）５７°のマルチプリズムパターンで、且つピッチ０．
３８＋＋ｕ＋＋の金型を作成し、熱プレスにより厚さｌ
ＩＩＩＩ１１のアクリル樹脂板に熱転写し第２のエレメ
ントとした。各々のエレメントを所定サイズに切断した
。

次に、第１のエレメントの横６１ＩＩＩＩ１１の２辺を
當法により研磨し、縦５６ＩＩＩＩ１１の２辺は粘着剤
つきアルミニウム蒸着膜付きポリエステルフィルムを貼
りつけ、転写したレンズ面の対面には銀蒸着膜付きポリ
エステルフィルムを配設した。第１のエレメントの横６
璽ｌｌＩＩ１１の２辺に沿って、径８ｍｍ、長さ９０１
１１１１フラン１（（株）エレバＡｇＪＦＬ　Ｅ　−２
１−９０Ａ１）ＩＦ５）をアルミニウム箔をリフレクタ
−として巻きつけ、ＤＣ５Ｖでインバーターを介して点
灯した。第１のエレメントの中央部をランプ側、及び中
心点（第７図（ａ）参照）の各々について輝度計（（株
）ミノルタ製輝度計ｎ　ｔ　−１）で法線に対して角度
を変えて測定し、出射光分布を求めた（第７図（ｂ）参
照）、そのようにして求めたデータが前述した第６図（
ａ）　、　（ｂ）である。それらの点のピーク輝度値を
第１表に示す。

第薯表 ｌ　　　　　３５００．３２００ｃｄ／ｍ”　　　　　
１さらに、第１のエレメントの上に、ｆｌ！２のエレメ
ントのプリズム側を第１のエレメントのレンズ側に合わ
せて配設し、ランプ辺に沿って約５１１１１中の両面粘
着デープで固定し、第Ｉのエレメントと１．１１様の測
定を全く同じ方法で行ない、出射光分布を求めた。その
データを第１１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）に示
す、又、それらの点のピーク輝度値とピーク出射角を第
２表に示す。

第２表 出射角ピークは１２〜２０°に果甲元となつ−（居り、
分布角は約４０”であった。

肖、本実施例で使用したランプの点灯状態に於ける管而
鐸度値は１００００　ｃ　ｄ　／　ｍ　”であった。

｛２｝実施例−２ 第１のエレメントは実施例−１と同し物を使用し、第２
のエレメントの転写用の金型は実施例−冨と同し物を使
１１１シ、材質のみを厚さ１腸霞のポリカーボネートＮ
４脂で作成して、実施例−１と全く同様のセツティング
で出射光の角度分布を輝度値て測定した。そのデータを
第１１図（ａ）　、　（ｂ）　。

（ｃ）〜に示す、又、それらの点のピーク輝度値とピー
ク出射角を第３表に示す。

第３表 １　　　　　　　　＃　　　　　　■ｌ　　３４００ｃ
ｄ／−”　　ｌ　　　　　１２＠　　　　　ｌ（３）実
施例−３ 第１のエレメントは実施例−１とＨし物を使用した。出
射角を法線方向と同一方向にする為に。

は出射角が６０°であることが必須要件であるが、　第
６　ｔｍ　（ａ）　、　（ｂ）を見ても出射角６０−で
ピーク値の９０％以上の輝度値があることからプリズム
角をθ、＝０３＝３０°とし、ピツチ０．３８−一のマ
ルチプリズムパターンの金型を作成し、熱プレスて厚さ
ｌ１のアクリル樹脂【熱転写し第２のエレメントとした
。

実施例−１と全く同様のセツティングをし、出射光の角
度分布を輝度値で測定した。そのデータを第１２図（ａ
）　、　（ｂ）　、　（ｃ）に示す、又、それらの点の
ピーク輝度値とピーク出射角を第４表に示す。

第４表 ｌｌビーク輝度値１ビーク出射角１ １　中心点　　　　　Φｇ　　２９００ｃｄ／ｓｔ”　
ｌ　　　Ｏ”　　　　１譜　ランプよりＩ（ｌｓｗａ点
■しｆｌｌｏｃｄ／４”　ｌ−Ｓ＠ＩＩ　　　　　　　
　　　例３２００ｃｄ／　ｓ”　、ト＝　　７°　　Ｉ
（４）比較例 アクリル系樹脂ペレット（三菱レイヨン社製、八イペッ
トＩ−Ｉ　Ｂ　Ｓ　［登録商標］）にルチル型酸化チタ
ンを重量で１．５％ドライブレンドし、通常の押ｔａ機
で５０μｍゾのフィルムを形成した。該フィルムなＭａ
ｌガラス平板上に空気泡の入らぬ様に延展し、メチルメ
タクリレートて仮止めした後、常法通り重合固化して厚
さ５■■のアクリル樹脂板な得た。

（５）比較評価 この様にして作られた比較例の板を横６１＋＋ｕａＸ縦
５ローｍに切断し、横６１＋ＩＩＩＩの２辺を常法（よ
り研磨し縦５６ＩＩ−の２辺は粘着剤つきアルミニウム
ｊＪｎ膜付きフィルムを貼りつけ、板表面に形成きれて
いる白色の薄層の対面に銀蒸！！膜付きポリエステルフ
ィルム（実施例−１と同様）を配設した。次いで実施例
−１の第１のエレメントの測定法と全く同し方法で評価
を行なった。そのデータを第１３図（ａ）　、　（ｂ）
に示す、又、それらの点の輝度値を第５表に示す。

１６）まとめ 例えば、第１０図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と第１３図（
ａ）９（ｂ）を比較してみればわかるように、比較例が
全方向に均一に光が出射する特性を有しているのに対し
、本発明の面光源素子は特定方向に集中光を得ることが
でき、かつ中心点のピーク輝度値が約３．５倍の高輝度
値を得ることができる利点を有していることがわかる。

［詳細な実施例２］ ｛１｝各種の第１のエレメントの作製 ｔＦｉ述したように、第１のエレメントのレンズ１６の
形状は特定方向に出射光が集中し、出射光分布ができる
だけ小さく且つ出射光量の多いレンズ形状なら良（、特
に限定されるものではない。

そのようなレンズ形状の例として、前記詳細な実施例１
の凸状シリンドリカルレンチキュラーレンズの第１のエ
レメントも含めて、以下のような第１のエレメントを作
成した。

（１）第９ｒ４に示す凸状シリンドリカルレンチキュラ
ーレンズと略同形のもの ピッチＰ＝Ｏ−３８ｍ＋＋ｓ。

高さＨ＝０．０５ｍｓ、 第１のエレメントの厚さｔ、　＝　６　ａｍ、で構成さ
れるもの。

《２》三角柱状レンチキュラーレンズ 第１４図に示すような形状てあって。

ピッチＰ”０．５＋ａｍ。

頭頂角θ＝２５゜。

第１のエレメントの厚さｔ　＝　６　ａｓ、で構成され
るもの。

（３）凹状レンチキュラーレンズ 第１５図に示すような形状であって。

シリンドリカル状の凹ピッチＩ＝０−５ｍｍ。

深さＤ＝０−０６ｍｓ。

第Ｉのエレメントの厚さｔ、　＝　ロー−、で構成され
るもの。

《４》多角錐状レンチキュラーレンズ 第Ｉ６図に示すような形状であって、ービッチＰ　ｌ＝
　Ｏ−１０ａｍ　　、θ、＝３０＠。

ピッチＰｇ　＝Ｏ−１５ｍａ＋　　、θ２＝Ｉθ°、ビ
ｙチＰ３＝Ｑ−１５ｍｓ＋　　、ｅｓ　＝５”、全体の
ビッヂＰ＝０．８ｍ組 高さｌ｛＝Ｏ−０９７ｍｍ。

第１のエレメントの厚さｔ　＝　６　ａｍ、で構成され
るもの。

（５）異方性レンチキュラーレンズ ■異方性レンチキュラーレンズＡ 第１７図（ａ）に示すような形状であって。

ピッチＰ＝０．４１ｍｍ。

高さＨ，＝０−０５１ｓ＋ａ。

第１のエレメントの厚さｔ　＝　６　＋ｓａ＋、で構成
されるもの″。

■異方性レンチキュラーレンズｔ３ 第１７図（ｂ）に示すような形状であって。

ピッチＰ＝０−４璽ＩｌｌＩＩ。

高さ　Ｈｓ　　＝Ｏ，１０２５５５、 第１のエレメントの厚さｔ＝６ｍｓ、で構成されるもの
。

これらの第１のエレメントは、それぞれ所定の形状をし
た金型な用い、厚さ６ｍｍのアクリル樹脂板に熱プレス
によりパターンを転写して作成した。

｛２｝各第ｌのエレメントの出射特性 第７図（ｂ）で述べた方法と同様の方法により、各第１
のエレメントの出射光輝度の角度分布を求めた。即ち、
第１のエレメントの横６１ｓ＊ｓの２辺を常法により研
磨し、縦５６ａ＋ｓの２辺は粘４削つきアルミニウム蒸
ｔ１膜付きポリエステルフィルムを貼りつけ、転写した
レンズ面の対面には銀蒸管模付きポリエステルフィルム
を配設し、第１のニレメン上り横６１ｍｍの２辺に沿っ
て、径８ｍｓ＋、長さ９０１１１１１のランプ（（株）
ニレバムｉｌＦＬＩ５−Ｌ９１）ＡＤ　Ｉ　Ｐ３）をア
ルミニウム箔をリフレクタ−として巻きつけ、ＤＣ５Ｖ
でインバーターを介して点灯できるようにした。この場
合の構成を表面型と称する。なお、出射光輝度の角度分
布を調べるにあたっては、第１のエレメント５０のレン
ズ１６が反射面１３側に向いており、レンズ１６からの
光を反射面１３で反射した後、出射面３０から出射させ
る構成（以下、裏面型と称する）をも採用できるか確か
めるために、上記第１のエレメント（１）〜（５）のレ
ンズ面を鏡に向け、その出射光輝度の角度分布を測定し
た。その測定の様子を凹状レンチキュラーレンズの場合
を例に取り、第１８図に示す。

七　ｌｆＪＬＪ、の　　　　　　°果 ■第９図に示すシリンドリカル凸状レンチキュラーレン
ズと同形のものを採用した第璽のエレメントの裏面型の
出射光輝度の角度分布を第１９図（ｂ）に示す、対比例
として表面型の輝度分布を第１９図（ａ）に示す、ピー
ク輝度は裏面型の場合が法線から約７０°方向、表＃ｋ
Ｊ型の場合が法線か６７０〜８０°方向てあった。

■三角柱状レンチキュラーレンズを採川した第１のエレ
メントの表面型の出射光輝度の角度分布を第２０図（ａ
）に示す、又、裏面型の輝度分布を第２０図（ｂ）に示
す、ピーク輝度は表面型の場合が法線か６７０〜８０°
方向、裏面型の場合が法線か６３０〜３５°方向てあっ
た。

■シリンドリカル凹状レンチキュラーレンズを採用した
第１のエレメントの表面型の出射光輝度の角度分布を第
２１図（ａ）に示す、又、裏面型の輝度分布を第２１図
（ｂ）に示す、ピーク輝度は表面型、′裏面型共に法線
か６７５〜８０°方向であった。

＠凸条角錐状レンチキュラーレンズを採用した第１のエ
レメントの表面型の出射光輝度の角度分布を第２２図（
ａ）に示す、又、裏面型の輝度分布を第２２図（ｂ）に
示す、ピーク輝度は表面型、裏面型共に法線か６７５〜
８０°方向であった。

■異方性レンチキュラーレンズ八を採用した第１のエレ
メントの出射光輝度の角度分布を第２３図（ａ）に示す
、又、異方性レンチキユラーレンズＢの輝度分布を第２
３図（ｂ）に示す、ピーク輝度はへの場合が法線から約
６０°方向、Ｂの場合が法線から約５０°方向であった
。

｛３｝各面光源素子の作製 上記のようにして得られた夫々の第１のエレメントの表
面上に前記の第２のエレメント（詳細な実施例１で用い
たものと略々同し）を形状に対応させてａ　Ｅｌ　シ、
出射而３０側に第１のエレメントのレンズ面１６がある
構成の面光源素子（表面型）を作製した。

これに対し、夫々の第１のエレメントについてレンズ面
側に銀蒸着膜付きポリニスデルフィルムを配設し、レン
ズ面の対面りに前記の第２のエレメント（詳細な実施例
１て用いたものと略々同し）を形状に対応させて！Ｆａ
Ｌ、レンズ面１６が出射面３０とは反対側にある構成の
面光源素子（裏面型）を作製した。それら面光源素子の
一例として凹状レンチキュラーレンズを使用した表面型
、裏面型の面光源素子をそれぞれ第２４図（ａ）。

（ｂ）に示す。

１４》各面光源素子の輝度等の測定 ］二定のような夫々の面光源素子について、ピーク輝度
とその角度及び分布角を調べた。その結果を第６表に示
す、ここで分布角とは、輝度がピーク輝度の５０％とな
るまての角度範囲をいう。

（以下余白） １−−＋　　　ｌ　　　ｅ：ｌＨｌ　　　：！；５１　
　　Ｅｌ訳；ｌ　　　”、：Ｉ６１　　　三＜ｓｌ第６
表かられかるように、凸レンチ、三角柱。

凹レンチ、凸条角錐の夫々のレンズ単位を有した第１の
エレメントを備えた各面光源素子においては、裏面型は
表面型に比べて、若干輝度が落ちるもののこの差は僅少
であり、充分実川に供することができるものである。

｛５｝各面光源素子の出射光分布 前記各面光源素子について、中央部（第７図（ａ）■の
位ｉｆｆ）の出射光分布を前述の第１のエレメントの出
射光分布の測定に準じて測定した。

■第９図に示すシリンドリカル凸状レンチキュラーレン
ズと同形のレンズ単位を有する第Ｉのエレメントを採用
した面光源素子の裏面型の出射光輝度の角度分布を第２
５図（ｂ）に示す、対比例として表面型の輝度分布を第
２５図（ａ）に示す、出射角ピークは表面型の場合が１
５〜２０゜に集中光となっており、分布角は約５７°で
あった。また。裏面型の場合の出射角ピークは裏面型の
場合が夏５〜２０°に集中光となっており、分布角は約
７７であった。

■五角柱状レンチキュラーレンズを採用した第１のエレ
メントの表面型の出射光輝度の角度分布を第２６図（ａ
）に示す、又、表面型の輝度分布を第２６図（ｂ）に示
す、出射角ピークは表面型の場合が１３〜＋５°に集中
光となっており、分布角は約７５°であった。また。裏
面型の場合の出射角ピークは１５〜１７°に集中光とな
っており、分布角は約９０であった。

■シリンドリカル凹状レンチキュラーレンズを採用した
第１のエレメントの表面型の出射光輝度の角度分布を第
２７図（ａ）に示す、又、裏面型の輝度分布を第２７図
（ｂ）に示す、出射角ピークは表面型の場合が１３〜１
５°に集中光となっており、分布角は約６０°てあった
。また、裏面型の場合の出射角ピークは１３〜！５°に
集中光となっており、分布角は約６０°であった。

■凸条角錐状レンチキュラーレンズを採用した第１のエ
レメントの表面型の出射光輝度の角度分布を第２８図（
ａ）に示す、又、裏面型の輝度分布を第２８図（ｂ）に
示す、出射角ピークは表面型の場合が１５〜１７°に集
中光となっており、分布角は約８５°であった。また。

ｍ固型の場合の出射角ピークは１３〜Ｉ５°に集中光と
なっており、分布角は約６５°であった。

■異方性レンチキュラーレンズＡを採用した第１のエレ
メントの出射光輝度の角度分布を第２９−図（ａ）に示
す、又、異方性レンチキユラーレンズＢの輝度分布を第
２９図（ｂ）に示す、出射角ピークはへの場合が！５〜
１７°に集中光となっており、分布角は約９５°てあっ
た。また、Ｂの場合の出射角ピークは１３〜璽７°に集
中光となっており、分布角は約５５°であった。

（６）まとめ 第１９図〜第２３図のように第１エレメントの出射光が
法線にたいして対象、非対象にかかわらず、第２エレメ
ントの形状を最適に設定すれば。

第２５図〜第２９図及び第６表に示すように所定の出射
角に集中光として出Ｑ（させ、且つ実川上充分な輝度（
全方向出射の２〜３．５（，：）を得ることができる。

［発明の効果１ 以上、説明したように、本発明に係る面光源素子によれ
ば。

■液晶カラー′「ｖの様な小型でしかも視°野角が小さ
く、シかも視野が限定される様な表示器の背面照明とし
ては、薄型（ランプの径と同程度］で、光源のワット数
を増加することなく集中光が簡単に得られる最適の光源
装置を提供てきる。

■本質的に拡散光源である蛍光灯を用い軽便に集中光が
得られ且つ、集中光の出射方向なＷｊＪｌに自由に決め
ることが出来る（凸レンズで焦点を出すのと非常に良く
似た現象を実現出来る）。

の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第２図、第２図はそれぞれ本装置の面光源素子の断面図
である。 第３図は液晶カラーＴＶの観視状態に於ける相対角度を
示す図である。 第４ｒＡは従来の面光源装置の断面図である。 第５図（ａ）　、　（ｂ）は本装置の第１のエレメント
の斜視図及び断面図である。 第６図（ａ）、（ｂ）は、実施例−１の筒型のエレメン
トの出射光輝度の角度分布を示す図である。 第７図（ａ）は本装置（ランプセット稜）の正面図（■
■■は以後の測定点）てあり、（ｂ）は（ａ）図のＡ−
Ａ断面図であり、測定方法の概念図である。 第８図は第１のエレメントより出射光のピーク光がプリ
ズムに入射した時の光路解析図である。 第９図は、第１のエレメントのレンズ単位の一例を示す
図である。 第１２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）は、実施例−
１の本装置の出射光輝度の角度分布を示す図である。 第１１図（ａ）、　（ｂ）　、　（Ｃ）は、実施例−２
の本装置の出射光輝度の角度分布を示す図である。 第１２図（ａ）、　（ｂ）　、　（Ｃ）は、実施例−３
の本装置の出射光輝度の角度分布を示す図である。 第１３図（ａ）　、　（ｂ）は、比較例の光源装置の出
射光輝度の角度分布を示す図である。 筒型４図は第１のエレメントのレンズ単位が三角柱状レ
ンチキュラーレンズである場合を示す図である。 第１５図は第１のエレメントのレンズ単位がシリンドリ
カル凹状レンチキュラーレンズである場合を示す図であ
る。 第１６図は第１のエレメントのレンズ単位が凸条角錐状
レンチキュラーレンズである場合を示す図である。 第１７図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１のエレメントの
レンズ単位が異方性レンチキュラーレンズである場合を
示す図である。 第１８図はレンズ面を鏡に向け、その出射光輝度の角度
分布を測定する様子を示す図である。 第１９図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれシリンドリカル
凸状レンチキュラーレンズの表面型、裏面型の出射光分
布を示す図である。 第２０図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ三角柱状レンチ
キュラーレンズの表面型、裏面型の出射光分布を示す図
である。 第２１図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれシリンドリカル
凹状レンチキュラーレンズの表面型、小面型の出射光分
布を示す図である。 第２２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ凸条角錐状レンチキ
ュラーレンズの表面型、裏面型の出射光分布を示す図で
ある。 第２３図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ異方性レンチキ
ュラーレンズＡ、Ｂの出射光分布を示す図である。 第２４図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれシリンドリカル
凹状レンチキュラーレンズを使用した表面型、裏面型の
面光源素子を示す図である。 第２５図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれシリンドリカル
凸　　　−状レンチキュラーレンズを有する面光源素子
の表面型、裏面型の出射光分布を示す図である。 第２６図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ三角柱状レンチ
キュラーレンズを有する面光源素子の表面型、裏面型の
出射光分布を示す図である。 第２７図（ａ）、（ｂ）はそれぞれシリンドリカル凹状
レンチキュラーレンズを有する面光源素子の表面型、裏
面型の出射光分布を示す図である。 第２８図（ａ）　、（ｂ）はそれぞれ凸条角錐状レンチ
キュラーレンズを有する面光源素子の表面型、裏面型の
出射光分布を示す図である。 第２９図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ異方性レンチキ
ュラーレンズＡ、Ｂを有する面光源素子の出射光分布を
示す図である。 １６：レンズ単位 ４０ニブリズム単位 璽３：反射面 １４：光源 １５：リフレクタ− ５０：第１のエレメント ５１：第２のエレメント ３０：出射面 代理人　　弁理士　山　′Ｆ　穣　平 第１図 第２図 ＋　　　　　　　　１ １°１，１ １　　イハ４ ；”Ｉ／／Ｘ７ ／ｆ／ １５、　　　　　　　（Ｇ）　　　１２−　１０（ｂ） 第５図 （ａ） （ｂ） シ 第６図 ｆ７１０　　　＼ ８♂Ｌ　　　　　　　　ヤ♂ （ｂ） ラシフ′表す１０ｍｍ　Ｌ■ ７７？　　　−＼ 吟　　　　　　Ａ″′ 第７図 （ｂ）　Ａ−Ａ啄ネＬ １置ふ・ １＝ る′：ｃ（＝Ｈ） 目 會 第ＪＯ図 ／　　　　　　　　Ａ　　　　　１　　　”＼″エッ ８０″ｆ　　　　　　　　−八〇〇” （Ｃ） １２Ｉｏ／ ａ６１−　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　八８ｄ第　ＩＩ図 （ｂ） う〉アｋ）ｌｏｍｍＪ、■ （Ｃ） ７（４，０／　Δ ｔｘ；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　ａｏ＠第１３　図 ｆ＜＝ｏ）＼。 ８０＠１ 】：；ν′冫フ１１）冒Ｑｍｍメヨ、 ω　　　　　ふ ７（）＼・ １　　　　　　　＼　　　　　　Ｉ／　　　　　　　　
ｔ第１４図 一　　　　ｌ−Ｐ−，１ ・　　：　　　　ｌ 第１６図 第１７図 （ｂ） １　　　　−Ｐ− 第旧肉 尤 凸 ？ 素 第１９囚 シリフドリ刀ル凸レフ手キエラーレフズ６゜７　　　　
　↓５ｏＸ５＄ 三角ネ１４大°レンチキエラーレソス°。 表面型１ ・グ Ａマ Ｘｏ” （ｂ） 裏　面望 第２１図 シリフドリカル凹レンチキ１ラーレフズ（０］ 表面型 ６０７　　　　１５０　　　　　Ｘｗ ｓｏ、／　　　　　　賜　　　　＼、・第２２図 凸多角Ｈｕｂプ＋キュラーレン又゜。 ６〆　　に　入。 良　市望 〜 フー　　　１７０′＼ Ｎ２３図 ／　　　　　　ｔ”　　　　＝＼ 妥方ムシナキュラーレフスＢ 第２４図 （ｂ） ２５Ｍ 　　　　ｌ −第２５図 シリプドリ】ル凸１冫テキ１ラーしソズ°を肩亨コ晃１
のエトメット１鋒用した面ｔ及ｌチの出射角屋介寺−表
、面型 κ　　乙；−ノ　へ、 （ｂ） −裏面型 第２６図 、（ｂ） 、、、７　”ｔ：：　＞＼８・ 第２７図 表面を 。ｆノヨ（八 第２８図 ａ６１−　　　　＼　＋−ｓ　　　Ａ８０゜第２９図 ＝１−　　　　＼１・・〆　　Ａ〜。 ・準　　　＼　１・°９　　　　　ヤ°。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一つの側端を入射面とし、これと直交
   する面を光出射面とし、かつ出射面の反対面に反射層を
   備えた第１エレメントと 上記第１のエレメントからの出射光を入射させる入射面
   と所定の方向に光を出射させる出射面とを備えた第２の
   エレメントとから構成され、上記第１のエレメントの光
   出射面には光の進行方向に直交し所定方向に光を出射さ
   せる多数のレンズ単位を有しており、かつ上記第２のエ
   レメントの入射面には多数のプリズム単位が形成されて
   いることを特徴とする面光源素子。