JPH08271894A

JPH08271894A - 面光源装置並びに液晶ディスプレイ

Info

Publication number: JPH08271894A
Application number: JP7097453A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Sasako; 浩美篠子; Kayoko Watai; かよ子渡井
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-18
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: US20020001186A1; JP3429388B2; US6309080B1

Abstract

(57)【要約】【目的】面光源装置の狭視野化、高輝度化とその液晶
ディスプレイへの適用。【構成】背面を銀箔Ｒで覆った蛍光ランプＬからの光
は、光入射面２から楔形状の指向出射性光散乱導光体１
の内部に入り、肉薄側の端面７に向けて導光される過程
で散乱、反射等の作用を受け、光取出面５から平行光束
化されて徐々に出射される。この光束はプリズムシート
ＰＳ１，ＰＳ２を順次通過して二次元的に伝播方向が絞
られ（狭視野化）、高輝度化される。プリズムシートＰ
Ｓ１，ＰＳ２はプリズム面を形成するＶ字状溝が互いに
直交し、且つ、光散乱導光体１とは反対側を各プリズム
面が向くように配置されている。プリズムシートＰＳ
１，ＰＳ２のプリズム頂角は、種々の好ましい組合せの
がある。例えば、プリズムシートＰＳ１をランプＬに対
して直交配置した場合には、プリズムシートＰＳ１，Ｐ
Ｓ２のプリズム頂角は、順に９０°と７０°とされるこ
とが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、２枚のプリズムシー
トを利用して面光源装置の狭視野化あるいは高輝度化を
図る技術に関する。本願発明は、特に、特定方向から優
先的に観察される型の液晶ディスプレイのバックライト
光源に適用して有利なものである。

【０００２】

【従来の技術】一方の面から供給された光束（以下、
「一次光束」とも言う。）の伝播方向特性を修正し、二
次光束として他方の面より出射させるシート状の光学素
子は、一般にプリズムシートの名称で知られている。

【０００３】一般に、プリズムシートは、Ｖ字状の繰り
返し凹凸列を形成した面（以下、単に「プリズム面」と
言う。）を備えた光学材料からなる板状部材で構成され
ている。この素子は、プリズム面の大きさに相当する断
面積を有する光束の伝播方向を修正する機能を有してい
るので、例えば、液晶ディスプレイのバックライト光源
に使用される面光源装置のバックライト照明光の伝播方
向を調整する為に使用されている。

【０００４】図１は、このような目的でプリズムシート
を使用した面光源装置の要部見取図である。これを簡単
に説明すると、符号１は楔形断面形状を有する光散乱導
光体であり、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）からなるマトリックス中に異屈折率物質を一様に混
入分散させたものからなる。光散乱導光体１の肉厚側の
端面は光入射面２とされており、その近傍には光源素子
（蛍光ランプ）Ｌが配置されている。

【０００５】光散乱導光体１の一方の面（裏面６）に沿
って、正反射性の銀箔シートあるいは拡散反射性の白色
シートからなる反射体３が配置されている。また、光散
乱導光体１の他方の面５は、光束を光源Ｌから供給され
た光を取り出す光取出面５とされている。符号４で示さ
れたプリズムシートは、この光取出面５の外側に配置さ
れる。プリズムシート４は、一方の面をＶ字状のプリズ
ム面４ａ，４ｂとし、他方の面を平坦面４ｅとしてい
る。プリズムシート４の更に外側に公知の液晶表示デバ
イス（「液晶表示パネル」とも言う。）を配置すれば、
液晶ディスプレイが構成される。

【０００６】このような面光源装置は、光散乱導光体１
の厚さが光入射面２側から遠ざかるにつれて薄くなって
いる為に、光散乱導光体１内で起こる斜面繰り返し反射
効果によって、光の利用効率と輝度の均一性に関して優
れた特性を有している。なお、このような光散乱導光体
の形状に基づく効果の詳細については、特願平５−３４
９４７８号に添付された明細書並びに図面に記されてい
る。

【０００７】光源素子Ｌから光散乱導光体１内に送り込
まれた光は、光散乱導光体１内で散乱作用や反射作用を
受けながら肉薄側の端面７に向けて導光される過程で、
徐々に光取出面５から出射される。後述するように、光
散乱導光体１内に混入分散させる異屈折率粒子の粒径
（一般には、屈折率不均一構造に関する相関距離）が余
り小さくないという条件の下では、光取出面５から出射
される光は明瞭な優先伝播方向を持つ。換言すれば、平
行光束化された光束が光取出面５から取り出される。以
後、このような性質を「指向出射性」と言う。

【０００８】この優先伝播方向（平行光束の主軸方向）
は、通常、光入射面２側から見て光取出面２５°から３
０°前後立ち上がった方向にある（理由は後述）。この
ことを前提に、従来の使用法におけるプリズムシート４
の伝播方向修正機能について図２及び図３を参照して説
明する。先ず、図２は、図１に示した配置において、ラ
ンプＬと直交する方向に沿った断面内における光の挙動
を説明する図である。ここで、「ランプＬと直交する方
向」とは、「ランプＬの延在方向と垂直な方向」、即
ち、「光入射面２の延在方向と垂直な方向」のことであ
り、以下、これを単に「ランプ直交方向」と言う。同様
に、「ランプＬの延在方向と平行な方向」、即ち、「光
入射面２の延在方向と平行な方向」のことを単に「ラン
プ平行方向」と言う。

【０００９】図２に示されたプリズムシート４は、光散
乱導光体１の光取出面５側に臨んでそのプリズム面を内
側に向けて配置されている。プリズム面に形成されたプ
リズムの頂角はφ3 ＝６０°前後とされることが好まし
い。この条件に適合したプリズムシートとして、頂角φ
3 ＝６４°のものが頻繁に利用されている。

【００１０】光散乱導光体１のマトリックス材料の屈折
率は一般に１．４〜１．６程度であることを考慮する
と、矢印Ｌ’の方向から光散乱導光体１に光を供給した
場合、光入射面５から出射される光束の優先伝播方向は
光取出面５に立てた法線に対してφ2 ＝６０°前後とな
る。屈折率１．４９２のＰＭＭＡマトリックスを使用し
た場合には、スネルの法則から、φ2 ＝６０°前後を与
える光取出面５への入射角はφ1 ＝３５°前後となる。
以後、このような優先伝播方向に対応した光線を代表光
線と言う。代表光線は、ここでは符号Ｂ1 で指示されて
いる。

【００１１】光取出面５から出射した代表光線Ｂ1 は、
空気層ＡＲ（屈折率ｎ0 ＝１．０とみなせる。）を直進
した後、プリズムシート４のプリズム面４ａに垂直に近
い角度で入射する（φ3 ＝６０°前後）。なお、この光
線が反対側のプリズム面４ｂに入射する割合は相対的に
小さい。

【００１２】次いで、プリズムシート４内を代表光線Ｂ
1 は反対側のプリズム面４ｂまでほぼ直進して正反射さ
れ、プリズムシート４の平坦面４ｅに対して垂直方向に
近い角度で入射し、プリズムシート４から出射される。
このような過程を通して、光取出面５から出射された光
束の優先伝播方向が光取出面５に対してほぼ垂直な方向
に修正され、光束全体がほぼ垂直な方向に集められる。
その結果、輝光面が明るく観察される角度範囲が限定さ
れることになる。このような作用を狭視野角化と言うこ
とにする。視野角の定量的な定義については後述する。

【００１３】修正後の優先伝播方向の方向は光取出面５
に対して垂直方向とは限らず、プリズムシート４の頂角
φ3 の選択、プリズムシート４の材料（屈折率）の選
択、光散乱導光体１の材料（屈折率）の選択等を通して
相当程度の角度範囲で調整可能である。

【００１４】なお、プリズムシート４は、そのプリズム
面を外側に向けて配置しても、同様のプリズム作用によ
って優先伝播方向が修正される。但し、その場合に好適
なプリズム頂角の範囲は、プリズム面を内側に向けて配
置した場合より幅広いものとなる。図３は、図２と同様
の形式でこれを説明する図である。プリズム面に形成さ
れたプリズムの頂角は、φ4 ＝７０°前後とする。

【００１５】光入射方向を矢印Ｌ’の方向とすれば、図
２の場合と同様に、優先伝播方向に対応する代表光線Ｂ
2 は、φ1 ＝３５°前後の角度を以て光取出面５に入射
し、その大部分が空気層ＡＲ（屈折率ｎ0 ＝１．０）へ
出射される。この時の出射角φ2 は６０°前後となる。

【００１６】代表光線Ｂ2 は、空気層ＡＲを直進した
後、プリズムシート４の平坦面４ｅに斜めに入射し、図
示されたような屈折経路を辿り、光取出面５に対して垂
直方向に近い角度でプリズムシート４の面４ｃから出射
される（面４ｄから出射される割合は相対的に小さ
い。）。

【００１７】プリズムシート４の平坦面４ｅ入射以後の
光の経路は、プリズムシート４の屈折率ｎ2 やプリズム
頂角φ4 によって変化するから、これらパラメータを選
択することを通して、優先伝播方向を調整することが出
来る。また、光束全体がほぼ垂直な方向に集められる結
果、狭視野角化の作用が生じることは、図２の場合と同
様である。

【００１８】単独で配置されたプリズムシートのこのよ
うな伝播方向修正作用乃至狭視野化の作用は、主として
ランプ直交方向の面内で有効に発揮されるものである。
ランプＬと平行な方向に沿った面内において伝播方向を
修正する機能については、その作用が弱いことが知られ
ている。

【００１９】図６及び図７は、これを例証する実測デー
タをグラフで表示したものである。これらグラフにおけ
る実測条件は図４及び図５に示されており、その基本部
分は後述する実施例における諸測定にも共通に適用され
る。

【００２０】先ず、図４を参照すると、図１に示したと
同様の配置が示されている。楔形断面形状を有する光散
乱導光体１は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ；
屈折率１．４９２）からなるマトリックス中に異屈折率
物質としてシリコーン系樹脂材料（粒径２．０μｍ屈折
率１．４３４５）を０．０８ｗｔ％の割合で一様に混入
分散させたものからなり、そのサイズは図示された通り
である。

【００２１】光散乱導光体１の肉薄側の末端部７に対し
て肉厚側の端面は光入射面２とされており、そこから
１．０ｍｍ離して長管状の蛍光ランプＬ（直径３ｍｍ）
を配置した。蛍光ランプＬの背後には銀箔からなる反射
シートＲを配置して、光の散逸を防止した。光散乱導光
体１の裏面６に沿って配置する反射体３は銀箔シートと
した。裏面６と反射体３の間には、極く薄い空気層（厚
さをδ1 で表示）が存在する。

【００２２】上記した異屈折率粒子の粒径では、光散乱
導光体１は指向出射性を持ち、光入射面５からは符号５
ｅで示したような優先伝播方向を持った光束（平行光束
化された光束）が出射される。測定は、光取出面５の外
側に１枚目のプリズムシートＰＳ１のみ、または１枚目
と２枚目のプリズムシートＰＳ１，ＰＳ２を薄い空気層
ＡＲ（厚さをδ2 で表示）を挟んで重ねる形で配置して
行なった。

【００２３】図６、図７の結果を得た測定では、１枚の
み配置とした。以後各々の測定例では、個別に言及す
る。符号Ｍは輝度計（ミノルタ製ＬＳ１１０；測定視野
角１／３°、クローズアップレンズ装着）を表わしてい
る。輝度計Ｍは、プリズムシートＰＳ１またはＰＳ２の
外側面（輝光面）ａの中央点Ｐを距離２０３ｍｍの距離
から常に見る条件で、中央点Ｐを中心に視線ｂの方向を
変化させて行なった。蛍光ランプＬに直交する断面内で
の視線ｂの角度をφ（図２におけるφ2 を一般化した表
記）で表わすことにする。

【００２４】図５は、この角度φの定義を含めて、輝度
計Ｍの点Ｐの視線ｂの角度のとり方を３次元的に一般化
して説明する図である。同図に示されているように、中
央点Ｐを見る視線ｂが乗っており、且つ、ランプＬに平
行な平面ｃを考える。この平面ｃが輝光面ａに立てた垂
線ｄに対してなす角度が上記φである。

【００２５】そして、平面ｃ上で中央点Ｐを通りランプ
平行方向と直交する直線ｅを考え、この直線ｅと視線ｂ
のなす角度をθとする。中央点Ｐに立てた法線ｆに対し
て視線がなす角度をβとする。また、視線ｂの輝光面ａ
上の射影ｈがランプ直交方向に対してなす角度をζとす
る。なお、今回の諸測定は、視線ｂの方向が角度φと角
度θのみを使って記述出来る条件で行なわれたので、角
度β及びζについては引用されない。

【００２６】プリズムシートＰＳ１あるいはＰＳ２の配
置姿勢の呼称については、次のように定義する。（１）図１、図２のように、Ｖ字溝を形成したプリズム
面を光散乱導光体側に向けた時、「溝内向き」と言う。
これに対して、図３の様に、Ｖ字溝を形成したプリズム
面を光散乱導光体と反対側に向けた時、「溝外向き」と
言う。（２）図１、図２のように、プリズム面が形成されたＶ
字溝の延在方向が蛍光ランプＬ（光入射面２）と平行方
向となるようにプリズムシートを配置した時、「ランプ
に対して平行」あるいは単に「ランプ平行」と言う。こ
れに対して、プリズム面を形成するＶ字溝の延在方向が
蛍光ランプＬ（光入射面２）と直交するようにプリズム
シートを配置した時、「ランプに対して直交」あるいは
単に「ランプ直交」と言う。

【００２７】更に、プリズムシートＰＳ１，ＰＳ２の頂
角は、記号ψ（図２におけるφ3 あるいは図３のおける
φ4 を一般化した表記）で表わすものとする。以下、実
測データに関する記述は箇条書き形式で行なう。また、
以後の説明中では、輝光面が明るく観察される角度範囲
を表わす指標として「視野角」という語を用いる。視野
角はランプ平行面内とランプ直交面内について定義さ
れ、その値は、各測定で得られたグラフの半値幅を０°
を中心とした表記（例えば、±３０°など）で表わした
もので表現される。

【００２８】［図６及び図７のグラフ］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝６４°；溝内向きラン
プ平行配置ＰＳ２；使用せず。（２）図６；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８０
°の範囲で走査して測定を行なった。横軸にこの走査角
を表示した。

【００２９】図７；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜
＋８０°の範囲で走査して測定を行なった。横軸にこの
走査角を表示した。

【００３０】（３）縦軸には輝度値を１０００ｎｔ単位
で表示した。但し、プロットされる輝度値には、COS 補
正後の値を採用した。これは、視線ｂを輝光面ａに対し
て傾斜させた際に得られる輝度計Ｍの出力に含まれるフ
ァクタ（傾斜角の余弦の逆数に比例する。図６のケース
ではθ、図７のケースではφが各々傾斜角となる。）を
除去する為である。なお、本図以外のグラフについても
同様に、プロットされる輝度値として、すべてCOS 補正
後の値を採用した。

【００３１】（４）説明；両グラフから、θ＝φ＝０°
の方向、即ち面光源装置の正面方向にピークが計測され
ていることが読み取れる。両グラフとも、全体の形状は
ピークに関して左右対称で、且つ、すそ野部分を持つ山
形をなしている。

【００３２】但し、両グラフの拡がり方から、ランプ直
交面内の視野角が非常に狭い一方、ランプ平行面内の視
野角がかなり広いことが判る（詳しい実測値について
は、後述する表３を参照）。即ち、プリズムシートを１
枚使用した本例では、ランプ直交面内では狭視野角化が
達成されているが、ランプ平行面内では達成されていな
いことが判る。

【００３３】なお、ここでは実測データを省略したが、
プリズムシート４のプリズム面を外側に向けて配置た場
合も、ランプ直交面内の狭視野角化は達成されるが、ラ
ンプ平行面内の狭視野角化は達成されないことが確かめ
られている。

【００３４】ところで、液晶ディスプレイの多くは、縦
横双方向に関して正面方向から優先的に観察される。こ
のような液晶ディスプレイに組み込まれるバックライト
光源には、当然、縦横双方向、即ちランプ直交面内とラ
ンプ平行面内の双方について狭視野化が要求される。ま
た、優先的に観察される方向にやや拡がりがあり、顕著
な視野化が要求されない場合であっても、視野角はラン
プ直交面内とランプ平行面内の双方についてある程度絞
られていることが望ましい。

【００３５】何故ならば、殆ど観察される可能性のない
方向（正面方向から大きくはずれた方向。例えば、正面
方向から３０°以上はずれた方向）へ、照明光が伝播す
ることは、面光源装置の高輝度化を妨げ、それを組み込
んだ液晶ディスプレイの表示品質を低下させるからであ
る。

【００３６】しかし、上記のようなプリズムシートの公
知の使用法では、ランプ直交面内とランプ平行面内の双
方についての狭視野化の要求に応えることができない。
また、顕著な視野化までは要求されなくとも、ランプ直
交面内とランプ平行面内の双方についてある程度の狭視
野化を通して、面光源装置の高輝度化を達成することも
困難である。以下適宜、前者を単に「狭視野化」と呼
び、後者を単に「高輝度化」などと呼ぶことにする。

【００３７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本願発明の目的
は、２枚のプリズムシートを所定の条件の下で使用する
ことにより、面光源装置の狭視野化あるいは高輝度化を
達成することにある。また本願発明は、そのことを通し
て、優先的な観察方向向を持つ液晶ディスプレイの表示
品質の向上を図るものである。

【００３８】

【課題を解決するための手段】本願発明は、一次面光源
手段の光出射面に沿って所定のプリズム頂角条件を満た
す２枚のプリズムシートを所定の関係で配置することに
よって、上記技術課題を解決するものである。

【００３９】２枚のプリズムシートの各プリズム面は一
次面光源手段とは反対側に向けて配置され、各プリズム
シートのプリズム頂角は略７０°〜略１１０°の範囲か
ら、一次面光源手段の光出射面から出射された光が２枚
のプリズムシートを通過する過程で二次元的に狭視野化
されるように選ばれる。

【００４０】２枚のプリズムシートの内、一次面光源手
段側に近い方のプリズムシートのプリズム頂角が略９０
°、遠い方のプリズムシートのプリズム頂角が略７０°
とした組合せは極めて好ましい結果を与える。また、一
次面光源手段としては指向出射性を有するものが使用さ
れることが好ましい。

【００４１】このような面光源装置を液晶ディスプレイ
パネルの背面側にバックライト光源手段として配置すれ
ば、狭視野化と高輝度化の特性を生かした液晶ディスプ
レイを提供することが出来る。

【００４２】

【作用】本願発明は、２枚プリズムシートをプリズム面
の溝の延在方向が互いに直交するように面光源装置の光
出射面側に重ねて配置すると、ある頂角条件の下で面光
源装置の狭視野化あるいは高輝度化が達成されるという
原理に基づいている。

【００４３】２枚のプリズムシートが配置される面光源
装置は、実用上の観点から、出射光束断面内の光強度プ
ロファイルが平坦なものが使用されることが望ましい。
また、狭視野化あるいは高輝度化の機能をより良好に発
揮させる上で、指向出射性のものであることが好まし
い。

【００４４】そこで、本願発明の面光源装置で使用され
る光散乱導光体の散乱特性、特に指向出射性（平行光束
化機能）について、Ｄｅｂｙｅの理論を引用して説明し
ておく。

【００４５】強度Ｉ0 の光が媒体（光散乱導光体）中を
ｙ(cm)透過し、その間の散乱により強度がＩに減衰した
場合に、有効散乱照射パラメータＥを次式（１）または
（２）で定義する。

【００４６】

【数１】上式（１），（２）は各々いわゆる積分形及び微分形の
表現であり、物理的な意味は等価である。なお、このＥ
は濁度と呼ばれることもある。一方、媒体内に分布した
不均一構造によって光散乱が起こる場合の散乱光強度
は、縦偏光の入射光に対して出射光の大半が縦偏光であ
る通常の場合（ＶV 散乱）には、次式（３）で表され
る。

【００４７】

【数２】自然光を入射させた場合の散乱光強度としては、Ｈh 散
乱を考慮して、式（３）の右辺に（１＋cos²Φ）／２を
乗じた次式を考えれば良いことが知られている。

【００４８】

【数３】ここで、λ0 は入射光の波長、ν＝（２πｎ）／λ0 、
ｓ＝２sin （Φ／２）、ｎは媒体の屈折率、θは散乱
角、＜η² ＞は媒体中の誘電率ゆらぎ２乗平均（以下、
＜η² ＞＝τとして、τを適宜使用する。）であり、γ
（ｒ）は相関関数と呼ばれるものであり、次式（６）で
表わされる。

【００４９】Ｄｅｂｙｅによると、媒体の屈折率不均一
構造が界面を持ってＡ相とＢ相に分かれて分散している
場合には、誘電率のゆらぎに関して相関関数γ（ｒ）、
相関距離ａ、誘電率ゆらぎ２乗平均τ等が次の関係式
（７），（８）で表される。

【００５０】

【数４】不均一構造が半径Ｒの球状界面で構成されているとみな
せば、相関距離ａは次式で表される。

【００５１】

【数５】相関関数γ（ｒ）についての式（６）を用い、式（５）
に基づいて自然光を媒体に入射させた時の有効散乱照射
パラメータＥを計算すると結果は次のようになる。

【００５２】

【数６】以上述べた関係から、相関距離ａ及び誘電率ゆらぎ２乗
平均τを変化させることにより、散乱光強度、散乱光強
度の角度依存性及び有効散乱照射パラメータＥを制御す
ることが可能であることが判る。図８には、横軸に相関
距離ａ、縦軸に誘電率ゆらぎ２乗平均τをとって有効散
乱照射パラメータＥを一定にする条件を表わす曲線が、
Ｅ＝５０［cm^-1］及びＥ＝１００［cm^-1］の場合につい
て描かれている。

【００５３】一般に、Ｅが大きな光散乱導光体は散乱能
が大きく、Ｅが小さな光散乱導光体は散乱能が小さい傾
向を有する。Ｅ＝０［cm^-1］は全く散乱の無い透明な状
態を表わしている。従って、輝光部面積の大きな面光源
装置にはＥの小さな光散乱導光体が適し、逆に、輝光部
面積の小さな面光源装置にはＥの大きな光散乱導光体が
適しているという一般原則が成り立つ。この原則を考慮
して、通常サイズのバックライト光源の用途に好ましい
有効散乱照射パラメータＥの値の一応の目安として、Ｅ
＝０．４５〜１００［cm^-1］の範囲が考えられる。

【００５４】一方、相関距離ａは、光散乱導光体内部に
おける個々の散乱現象における散乱光の方向特性に深く
関わっている量である。即ち、上記（３）式乃至（５）
式の形から推察されるように、光散乱導光体内部におけ
る光散乱は一般に前方散乱性を帯びているが、前方散乱
性の強さが相関距離ａによって変化する。

【００５５】図９は、これをａの２つの値について例示
したグラフである。図において、横軸は散乱角度Φ（入
射光線の進行方向をΦ＝０°とする。）を表わし、縦軸
は自然光を仮定した場合の散乱光強度、即ち、上記
（５）式をΦ＝０°に対して規格化した値、Ｖvh（Φ）
／Ｖvh（０）を表わしている。

【００５６】図９に併記されているように、ａ＝０．１
３μｍ、上記（９）を用いて粒径に換算して２Ｒ＝０．
２μｍの場合には、規格化散乱強度のグラフはΦに関す
る緩やかな減少関数となるが、ａ＝１．３μｍ、上記
（９）式による粒径換算値で２Ｒ＝２．０μｍの場合に
は、規格化散乱強度のグラフはΦが小さい範囲で急激に
減少する関数となる。

【００５７】このように、光散乱導光体内の微細な屈折
率の不均一構造によって生ずる散乱は、基本的に前方散
乱性を有している。そして、前方散乱性の強さは、相関
距離ａの値が小さくなると弱まり、１回の散乱における
散乱角度範囲が広がる傾向を持つようになる。逆に、相
関距離ａの値が大きくなれば前方散乱性は強まる傾向が
ある。

【００５８】以上は光散乱導光体内部に分布した屈折率
不均一構造による個々の散乱現象そのものに着目した議
論である。光散乱導光体の光取出面から実際に出射され
る光の方向特性を評価する為には、光取出面における全
反射の現象と光出射時の透過率（光散乱導光体からの脱
出率）を併せて考慮する必要がある。

【００５９】図２の関連説明でも触れたように、光散乱
導光体の内部側から光取出面に光が入射した時の入射角
（光取出面に立てた法線方向を０°とする。）が、光散
乱導光体内外の媒体の屈折率で決まる臨界角αc を上回
る場合には、外部（空気層）への出射（脱出）が起らな
い。

【００６０】本願発明で光散乱導光体のマトリックスに
使用可能である代表的な材料であるＰＭＭＡ（屈折率
１．４９２）では、αc ＝４２°となる。他の材料の場
合にも大差の無い値となる。これら光散乱導光体のマト
リックス材料の主なものを表１，表２に記しておく。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【表２】上述したように、光散乱導光体内部における散乱は一般
に前方散乱性を示すから、図１の配置の如く、光取出面
の側方に光入射面をとるケースでは、光入射面から入射
した光が不均一構造に遭遇して発生した１次散乱光が直
ちに上記臨界角条件を満たすことは稀であると考えられ
る。

【００６３】換言すれば、臨界角条件を満たして光取出
面から出射される光の大部分は、光散乱導光体内部にお
ける多重散乱、光散乱導光体の背面側の界面やその近傍
に配置された反射体による反射等を経た光であると考え
られる。

【００６４】従って、臨界角条件を満たす光のみに注目
した場合には、個々の散乱現象の属性である前方散乱性
は相当程度薄められ、光の伝播方向分布には相当の拡が
りが生じている筈である。その結果、光散乱導光体から
出射される光の方向特性は、臨界角条件を満たした光の
光取出面における透過率（脱出率）の角度依存性に大き
く左右されることになる。

【００６５】一般に、臨界角条件をかろうじて満たすよ
うな条件での界面透過率は極めて低いことが知られてい
る。例えば、アクリル樹脂−空気界面の場合、Ｐ偏光成
分で４０％程度、Ｓ偏光成分で２０％程度である。とこ
ろが、入射角が臨界角をある程度下回ると界面透過率は
急激に上昇し、５°乃至１０°以上下回った条件ではほ
ぼ一定となる。例えば、アクリル樹脂−空気界面の場
合、Ｐ偏光成分で９０％以上、Ｓ偏光成分で８５％以上
となる。

【００６６】以上のことから、光取出面への入射角が３
５°前後の光が、光散乱導光体の光取出面からの光出射
に最も寄与しているものと考えられる。図２及び図３の
関連説明でも言及した通り、光取出面における屈折を考
慮に入れると、３５°前後の入射角で光取出面に入射し
た光は、光取出面に立てた法線に対して、６０°前後と
なる（光散乱導光体の屈折率は、通常１．５程度であ
る）。即ち、光散乱導光体の光取出面からの出射光は、
粗く見積って光取出面表面に対して３０°前後立ち上が
った方向に指向性を有する光となる。

【００６７】但し、ここで注意すべきことは、相関距離
ａの値が余り小さくなると、前方散乱性そのものが薄
れ、一次散乱のみで広範囲の方向に散乱光が発生するよ
うになって出射指向性が弱まってしまうことである。こ
のような現象が顕著とならない一応の目安として、相関
距離ａが０．０１μｍ以上、特に、ａ＞０．０５μｍで
あることが好ましい。光散乱導光体が「指向出射性」を
持つ条件はこのようなものである。

【００６８】本願発明では、主としてこのような指向出
射性のある光散乱導光体から光束を出射させ、これを２
枚のプリズムシートに通す。これによって、狭視野化あ
るいは高輝度化された面光源装置が提供される。

【００６９】本願発明では、狭視野化あるいは高輝度化
の為に、Ｖ字状の溝の列によって形成されたプリズム面
を有する２枚のプリズムシートが使用されるが、一般に
プリズムシートの配置態様には次のような自由度があ
る。

【００７０】（１）各プリズムシートＰＳ１とプリズム
シートＰＳ２（図４参照）の各々について、溝内向きで
配置するか、溝外向きで配置するかの自由度。本願発明
では、後者を要件とする（これら用語の意味は、従来技
術の記述に関連して定義済み）。

【００７１】（２）プリズムシートＰＳ１とプリズムシ
ートＰＳ２の配置方向の自由度。即ち、各プリズムシー
トＰＳ１，ＰＳ２を「ランプ平行」に配置するか、「ラ
ンプ直交」で配置するかの自由度。（これらの用語は、
従来技術の記述に関連して定義済み）。本願発明では、
プリズムシートＰＳ１を「ランプ平行」に配置した場合
には、プリズムシートＰＳ２を「ランプ直交」に配置す
る。また、プリズムシートＰＳ１を「ランプ直交」に配
置した場合には、プリズムシートＰＳ２を「ランプ平
行」に配置する。

【００７２】プリズム頂角条件については、両プリズム
シートともに略７０°〜略１１０°の範囲で選ばれる。
但し、後述する諸例で明らかにされるように、各プリズ
ムシートのプリズム頂角条件の組合せによって、狭視野
化と高輝度化の達成度に相当の差がるので、詳細な具体
的なプリズム頂角条件の選択は、面光源装置あるいはそ
れをバックライト光源に組み込んだ液晶ディスプレイに
要求される特性とこれら諸例の実測データに照らして柔
軟に行なわれることが好ましい。

【００７３】

【実施例】説明の便宜上、実施例を次の二つのグループ
ＩとグループＩＩ分け、図１０〜図３１のグラフを箇条
書き形式で説明する形で各実施例の特徴の概略を述べ
る。

【００７４】グループＩ（実施例１〜実施例７）は、主
として明瞭な狭視野化を企図したものである。高輝度化
についても、狭視野化に伴って少なくとも相当程度は達
成される。グループＩＩ（実施例８〜実施例１１）は、
主として高輝度化を企図したものである。狭視野化につ
いても、少なくともある程度は達成される。

【００７５】すべての実施例について、２枚のプリズム
シートの配置方向と向き（内向き／外向き）並びに頂角
条件を除く事項については、測定条件を含めて、図４に
関連して述べた通りである。従って、これら事項の繰り
返し説明は省略する。また、各グラフにおける縦横軸の
意味、輝度値のプロットの方法（COS 補正値の採用）等
については、図６、図７（参考例）のグラフの説明で述
べた通りである。

【００７６】［図１０、図１１のグラフ；実施例１（グ
ループＩ）］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きラン
プ平行配置ＰＳ２；プリズム頂角ψ＝７０°；溝外向きランプ直交
配置。（２）図１０；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８
０°の範囲で走査。図１１；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜＋８０°の
範囲で走査。（３）説明；両グラフから、θ＝φ＝０°の方向、即ち
面光源装置の正面方向にピークが計測されていることが
読み取れる。両グラフとも、全体の形状はピークに関し
てほぼ左右対称で、且つ、すそ野部分を持つ山形をなし
ている。但し、ランプ平行面内のθ＝±６０°付近に小
さな盛り上がりがある両グラフの拡がり方から、ランプ直交面内の視野角、ラ
ンプ平行面内の視野角のいずれも非常に狭いことが判
る。即ち、本実施例では、ランプ直交面内、平行面内の
いずれについても極めて明瞭に狭視野角化が達成されて
いる。ピークの輝度レベルは、特に高いとは言えない
が、図６、図７に示した参考例（プリズムシート１枚使
用）に比べれば高い。従って、かなりの高輝度化も達成
されている。

【００７７】［図１２、図１３のグラフ；実施例２（グ
ループＩ）］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きラン
プ直交配置ＰＳ２；プリズム頂角ψ＝７０°；溝外向きランプ平行
配置。（２）図１２；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８
０°の範囲で走査。図１３；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜＋８０°の
範囲で走査。（３）説明；両グラフから、θ＝φ＝０°の方向、即ち
面光源装置の正面方向にピークが計測されていることが
読み取れる。両グラフとも、全体の形状はピークに関し
てほぼ左右対称で、且つ、すそ野部分を持つ山形をなし
ている。但し、ランプ直交面内のφ＝±６０°付近に小
さな盛り上がりがある両グラフの拡がり方から、ランプ直交面内の視野角、ラ
ンプ平行面内の視野角のいずれも非常に狭いことが判
る。即ち、本実施例では、ランプ直交面内、平行面内の
いずれについても極めて明瞭に狭視野角化が達成されて
いる。ピークの輝度レベルは、実施例１より高い。即
ち、高輝度化も明瞭に達成されている。

【００７８】［図１４、図１５のグラフ；実施例３（グ
ループＩ）］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝７０°；溝外向きラン
プ平行配置ＰＳ２；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きランプ直交
配置。（２）図１４；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８
０°の範囲で走査。図１５；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜＋８０°の
範囲で走査。（３）説明；両グラフから、θ＝φ＝０°の方向、即ち
面光源装置の正面方向にピークが計測されていることが
読み取れる。両グラフとも、全体の形状はピークに関し
てほぼ左右対称で、且つ、すそ野部分を持つ山形をなし
ている。但し、ランプ平行面内のθ＝±５０°〜±８０
°付近に小さな盛り上がりがある。また、ランプ直交面
内のφ＝±４０°付近にも小さな盛り上がりがある。

【００７９】両グラフの拡がり方から、ランプ平行面内
の視野角が非常に狭く、ランプ直交面内の視野角が、こ
れに準じて狭いことが判る。即ち、本実施例では、ラン
プ平行面内の狭視野角化は明瞭であり、ランプ直交面内
の狭視野角化もこれに準じて明瞭である。ピークの輝度
レベルは、実施例２と同じく高い。即ち、高輝度化も明
瞭に達成されている。

【００８０】［図１６、図１７のグラフ；実施例４（グ
ループＩ）］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝７０°；溝外向きラン
プ直交配置ＰＳ２；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きランプ平行
配置。（２）図１６；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８
０°の範囲で走査。図１７；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜＋８０°の
範囲で走査。（３）説明；両グラフから、θ＝φ＝０°の方向、即ち
面光源装置の正面方向にピークが計測されていることが
読み取れる。両グラフとも、全体の形状はピークに関し
てほぼ左右対称で、且つ、すそ野部分を持つ山形をなし
ている。但し、ランプ平行面内のθ＝±４０°付近に小
さな盛り上がりがある。また、ランプ直交面内のφ＝±
５０°〜±９０°付近にも小さな盛り上がりがある。

【００８１】両グラフの拡がり方から、ランプ平行面内
の視野角、ランプ直交面内の視野角が共にかなり狭いこ
とが判る。即ち、本実施例では、ランプ平行面内、直交
面内双方の狭視野角化がかなり明瞭である。ピークの輝
度レベルは、実施例１と同じく高い。即ち、高輝度化も
相当程度達成されている。

【００８２】［図１８、図１９のグラフ；実施例５（グ
ループＩ）］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝７０°；溝外向きラン
プ平行配置ＰＳ２；プリズム頂角ψ＝１００°；溝外向きランプ直
交配置。（２）図１８；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８
０°の範囲で走査。図１９；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜＋８０°の
範囲で走査。（３）説明；両グラフから、θ＝０°，φ＝＋５°の方
向、即ち面光源装置のほぼ正面方向にピークが計測され
ていることが読み取れる。両グラフとも、全体の形状は
ピークに関してほぼ左右対称で、且つ、すそ野部分を持
つ山形をなしている。但し、ランプ平行面内のθ＝±５
０°より外側の輝度レベルが非常に低い。また、ランプ
直交面内のφ＝−４０°付近に小さな盛り上がりがあ
る。

【００８３】両グラフの拡がり方から、ランプ平行面内
の視野角、ランプ直交面内の視野角が共にかなり狭いこ
とが判る。即ち、本実施例では、ランプ平行面内、直交
面内双方の狭視野角化がかなり明瞭である。ピークの輝
度レベルは、実施例１と同じ程度である。即ち、高輝度
化も相当程度達成されている。

【００８４】［図２０、図２１のグラフ；実施例６（グ
ループＩ）］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きラン
プ平行配置ＰＳ２；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きランプ直交
配置。（２）図２０；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８
０°の範囲で走査。図２１；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜＋８０°の
範囲で走査。（３）説明；両グラフから、θ＝０°，φ＝１０°の方
向、即ち面光源装置のほぼ正面方向にピークが計測され
ていることが読み取れる。両グラフとも、全体の形状は
ピークに関してほぼ左右対称で、且つ、すそ野部分を持
つ山形をなしている。但し、ランプ平行面内のθ＝±７
０°付近に小さな盛り上がりがある。また、ランプ直交
面内のφ＝＋４０°付近に僅かな盛り上がりがある。

【００８５】両グラフの拡がり方から、ランプ平行面内
の視野角、ランプ直交面内の視野角が共にかなり狭いこ
とが判る。即ち、本実施例では、ランプ平行面内、直交
面内双方の狭視野角化がかなり明瞭である。ピークの輝
度レベルは、非常に高い。即ち、本実施例は高輝度化の
達成度も非常に高い。

【００８６】［図２２、図２３のグラフ；実施例７（グ
ループＩ）］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きラン
プ直交配置ＰＳ２；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きランプ平行
配置。（２）図２２；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８
０°の範囲で走査。図２３；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜＋８０°の
範囲で走査。（３）説明；両グラフから、θ＝０°，φ＝５°の方
向、即ち面光源装置のほぼ正面方向にピークが計測され
ていることが読み取れる。両グラフとも、全体の形状は
ピークに関してほぼ左右対称で、且つ、すそ野部分を持
つ山形をなしている。但し、ランプ平行面内のθ＝＋４
０°付近に僅かな盛り上がりがある。また、ランプ直交
面内のφ＝±６０°付近の外側に小さな盛り上がりがあ
る。

【００８７】両グラフの拡がり方から、ランプ平行面内
の視野角はかなり狭く、ランプ直交面内の視野角は更に
狭いことが判る。即ち、本実施例では、ランプ平行面内
の狭視野角化がかなり明瞭であり、ランプ直交面内の狭
視野角化は更に明瞭である。

【００８８】ピークの輝度レベルは、非常に高い。即
ち、本実施例は高輝度化の達成度も非常に高い。

【００８９】［図２４、図２５のグラフ；実施例８（グ
ループＩＩ）］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きラン
プ直交配置ＰＳ２；プリズム頂角ψ＝１００°；溝外向きランプ平
行配置。（２）図２４；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８
０°の範囲で走査。図２５；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜＋８０°の
範囲で走査。（３）説明；両グラフから、θ＝０°，φ＝１０°の方
向、即ち面光源装置のほぼ正面方向にピークが計測され
ていることが読み取れる。両グラフとも、全体の形状は
ピークに関してほぼ左右対称で、且つ、すそ野部分を持
つ山形をなしている。但し、ランプ平行面内ののピーク
周辺（θ＝０°〜±１５°付近）には平坦部が存在す
る。また、ランプ直交面内のφ＝＋７０°付近に僅かな
盛り上がりがある。

【００９０】両グラフの拡がり方から、ランプ直交面内
の視野角はかなり狭いが、ランプ平行面内の視野角は余
り狭いとは言えないことが判る。即ち、本実施例では、
ランプ平行面内の狭視野角化はかなり明瞭であるが、ラ
ンプ直交面内の狭視野角化は余り明瞭でない。しかし、
ピークの輝度レベルは高く、高輝度化は明瞭に達成され
ている。

【００９１】［図２６、図２７のグラフ；実施例９（グ
ループＩＩ）］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きラン
プ平行配置ＰＳ２；プリズム頂角ψ＝１００°；溝外向きランプ直
交配置。（２）図２６；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８
０°の範囲で走査。図２７；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜＋８０°の
範囲で走査。（３）説明；両グラフから、θ＝５°，φ＝１０°の方
向、即ち面光源装置のほぼ正面方向にピークが計測され
ていることが読み取れる。両グラフとも、全体の形状は
ピークに関してほぼ左右対称で、且つ、すそ野部分を持
つ山形をなしている。但し、ランプ平行面内ののピーク
周辺（θ＝０°〜±１０°付近）には平坦部が存在す
る。また、ランプ平行面内のθ＝＋７０°付近に僅かな
盛り上がりがある。

【００９２】両グラフの拡がり方から、ランプ直交面内
の視野角はかなり狭いが、ランプ平行面内の視野角は余
り狭いとは言えないことが判る。即ち、本実施例の特性
は実施例８と極めて類似しており、ランプ平行面内の狭
視野角化はかなり明瞭であるが、ランプ直交面内の狭視
野角化は余り明瞭でない。ピークの輝度レベルは高く、
高輝度化は明瞭に達成されている。

【００９３】［図２８、図２９のグラフ；実施例１０
（グループＩＩ）］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝１００°；溝外向きラ
ンプ直交配置ＰＳ２；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きランプ平行
配置。（２）図２８；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８
０°の範囲で走査。図２９；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜＋８０°の
範囲で走査。（３）説明；両グラフから、θ＝−５°、φ＝＋１０°
の方向、即ち面光源装置のほぼ正面方向にピークが計測
されていることが読み取れる。両グラフとも、全体の形
状はピークに関してほぼ左右対称で、且つ、すそ野部分
を持つ山形をなしている。但し、ランプ平行面内ののピ
ーク周辺（θ＝０°〜±１５°付近）には平坦部が存在
する。また、ランプ直交面内のφ＝＋７０°付近にやや
大きな盛り上がりがある。

【００９４】両グラフの拡がり方から、ランプ直交面内
の視野角はかなり狭いが、ランプ平行面内の視野角は余
り狭いとは言えないことが判る。即ち、本実施例の特性
も実施例８と極めて類似しており、ランプ平行面内の狭
視野角化はかなり明瞭であるが、ランプ直交面内の狭視
野角化は余り明瞭でない。しかし、ピークの輝度レベル
は高く、高輝度化は明瞭に達成されている。

【００９５】［図３０、図３１のグラフ；実施例１１
（グループＩＩ）］（１）ＰＳ１；プリズム頂角ψ＝１００°；溝外向きラ
ンプ平行配置ＰＳ２；プリズム頂角ψ＝９０°；溝外向きランプ直交
配置。（２）図３０；φ＝０°の条件で、θを−８０°〜＋８
０°の範囲で走査。図３１；θ＝０°の条件で、φを−８０°〜＋８０°の
範囲で走査。（３）説明；両グラフから、θ＝０°、φ＝＋１５°の
方向、即ち面光源装置のほぼ正面方向にピークが計測さ
れていることが読み取れる。両グラフとも、全体の形状
はピークに関してほぼ左右対称で、且つ、すそ野部分を
持つ山形をなしている。但し、ランプ平行面内ののピー
ク周辺（θ＝０°〜±１５°付近）には平坦部が存在す
る。また、ランプ平行面内ののθ＝±７０°付近には小
さな盛り上がりが存在する。

【００９６】両グラフの拡がり方から、ランプ直交面内
の視野角はかなり狭いが、ランプ平行面内の視野角は余
り狭いとは言えないことが判る。即ち、本実施例の特性
も実施例８と極めて類似しており、ランプ平行面内の狭
視野角化はかなり明瞭であるが、ランプ直交面内の狭視
野角化は余り明瞭でない。しかし、ピークの輝度レベル
は高く、高輝度化は明瞭に達成されている。

【００９７】以上、計１１個の実施例について、実測デ
ータに基づいて狭視野化及び高輝度化の性能の検証結果
を説明したが、この他にも、プリズム頂角条件を種々に
設定して同様の測定を行なった。これに図６、図７のグ
ラフに示した参考例を併せて、測定結果をまとめたもの
が下記の表３である。

【００９８】この表３には、プリズムシート構成、ラン
プ平行面内の特性、ランプ直交面内の特性、視野角のデ
ータに加え、総合評価が最後のコラムに記載されてい
る。

【００９９】評価は、図６、図７の参考例（プリズム頂
角６４°のプリズムシート１枚を溝内向きで使用）を基
準に、狭視野化と高輝度化を併せて４段階評価（◎○△
×）で行なった。各記号の意味は次の通りである。 ◎；参考例に比べて、狭視野化が顕著に達成され、高輝
度化も明瞭であるもの。 ○；◎に次ぐレベルで狭視野化が認められ、高輝度化も
十分に達成されているもの。

【０１００】△；参考例に比べて高輝度化は認められる
が、狭視野化が顕著であるとは言えないもの。

【０１０１】×；高輝度化、狭視野化いずれかに難があ
り、総合的に見て、参考例に比べて特に優れていると言
えないもの。

【０１０２】

【表３】この総合評価結果は、これまでに行なった多くの説明事
項と整合したものであり、本願発明における狭視野化あ
るいは高輝度化の為の条件（特に、主プリズム頂角ψの
条件）の妥当性を裏付けるに十分である。

【０１０３】なお、プリズムシートに対する一次光束の
供給源は、実施例で示したような指向出射性の光散乱導
光体（楔形状）を用いた一灯式の面光源手段であること
が好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではな
い。例えば、平板状の指向出射性の両側端面に沿って長
管状ランプを各々配置したものを使用しても良い。この
場合の特性は、一灯式で得られる特性を重ね合わせたも
のになる。

【０１０４】また、以上説明したいずれの事例において
も、本願発明の面光源装置から出射された光束の通路に
液晶表示パネルを配置すれば、狭視野角あるいは高輝度
でディスプレイ面が観察される液晶ディスプレイが構成
されることは言うまでもないことである。この場合のバ
ックライト光源の狭視野化あるいは高輝度化の特性は、
その液晶ディスプレイに望まれる特性に応じて選ばれる
ことが好ましい。

【０１０５】最後に、本願発明に使用されるプリズムシ
ート並びに光散乱導光体の材料及び製造方法について説
明する。本願発明で使用するプリズムシート並びに光散
乱導光体には、ポリマー材料をベースとした種々のもの
が利用可能である。その代表的なものを挙げれば、前記
の表１及び表２に示したように、ＰＭＭＡ（ポリメチル
メタクリレート）、ＰＳｔ（ポリスチレン）、ＰＣ（ポ
リカーボネート）等がある。

【０１０６】プリズムシートは通常は透明体であるか
ら、これらの材料をそのまま使用することが出来る。ま
た、所定角度のプリズム頂角を与えるＶ字溝の形成は
周知のプラスチックフィルム成形技術を適用することに
より行い得る。

【０１０７】プリズムシートに散乱能を与える場合を含
めて、ポリマー材料をベースとする光散乱導光体は、次
のような製造法によって製造することが可能である。先
ず、その１つは、２種類以上のポリマーを混練する工程
を含む成形プロセスを利用する方法である。

【０１０８】即ち、２種類以上の屈折率の相互に異なる
ポリマー材料（任意形状で良い。工業的には、例えばペ
レット状のものが考えられる。）を混合加熱して、練り
合わし（混練工程）、混練された液状材料を射出成形機
の金型内に高圧で射出注入し、冷却固化することによっ
て成形された光散乱導光体を金型から取り出せば金型形
状に対応した形状の光散乱導光体を得ることが出来る。
混練された２種類以上の異屈折率のポリマーは完全には
混ざり合うことなく固化するので、それらの局所的濃度
に不均一（ゆらぎ）が生まれて固定され、一様な散乱能
が与えられる。また、混練された材料を押し出し成形機
のシリンダー内に注入し、通常のやり方で押し出せば目
的とする成形物を得ることが出来る。

【０１０９】これらポリマーブレンドの組合せや混合割
合については、非常に幅広い選択が可能であり、屈折率
差、成形プロセスで生成される屈折率不均一構造の強さ
や性質（散乱照射パラメータＥ、相関距離ａ、誘電率ゆ
らぎ２乗平均τ等）を考慮して決定すれば良い。なお、
使用し得るポリマー材料の代表的なものは前記表１及び
表２に示されている。

【０１１０】光散乱導光体を構成する材料の製造法の別
の１つは、ポリマー材料中に屈折率の異なる（０．００
１以上の屈折率差）粒子状材料を一様に混入分散させる
ものである。そして、粒子状材料の一様混入に利用可能
な方法の１つにサスペンション重合法と呼ばれる方法が
ある。即ち、粒子状材料をモノマー中に混入し、湯中に
懸濁させた状態で重合反応を行なわせると、粒子状材料
が一様に混入されたポリマー材料を得ることが出来る。
これを原材料に用いて成形を行なえば、所望の形状の光
散乱導光体が製造される。

【０１１１】また、サスペンション重合を種々の粒子状
材料とモノマーの組合せ（粒子濃度、粒径、屈折率等の
組合せ）について実行し、複数種類の材料を用意してお
き、これを選択的にブレンドして成形を行なえば、多様
な特性の光散乱導光体を製造することが出来る。また、
粒子状材料を含まないポリマーをブレンドすれば、粒子
濃度を簡単に制御することが出来る。

【０１１２】粒子状材料の一様混入に利用可能な方法の
更に別の１つの方法は、ポリマー材料と粒子状材料を混
練するものである。この場合も、種々の粒子状材料とポ
リマーの組合せ（粒子濃度、粒径、屈折率等の組合せ）
で混練・成形（ペレット化）を行なっておき、これらを
選択的にブレンドして光散乱導光体を成形製造すること
により、多様な特性の光散乱導光体を得ることが出来
る。

【０１１３】また、上記のポリマーブレンド法と粒子状
材料混入方法を組み合わせることも可能である。例え
ば、屈折率の異なるポリマーのブレンド・混練時に粒子
状材料を混入させることが考えられる。これら諸方法自
体は公知であるから、その製造条件等の詳細は省略す
る。

【０１１４】

【発明の効果】本願発明によれば、２枚のプリズムシー
トを所定の条件の下で利用することにより、面光源装置
の狭視野化あるいは高輝度化を実現出来る。また、その
ことを通して、液晶ディスプレイの表示画面を高輝度化
するとともに、特に、狭い範囲の観察方向から優先的に
観察される用途の液晶ディスプレイのバックライト光源
に好適な面光源装置を提供することに成功した。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリズムシートを用いた面光源装置の従来構成
を表わした見取図である。

【図２】図１に示した配置において、ランプＬと直交す
る方向に沿った断面内における光の挙動を説明する図で
ある。

【図３】図１あるいは図２に示した配置におけるプリズ
ムシート４を裏返し、そのプリズム面を外側に向けて配
置した場合の光の挙動を説明する断面図である。

【図４】本願発明の各実施例及び参考例について輝度計
による計測時の配置を説明する断面図である。

【図５】本願発明の各実施例及び参考例について輝度計
による計測時の配置を３次元的に説明する図である。

【図６】参考例（プリズム頂角ψ＝６４°のプリズムシ
ート単独使用；溝内向きランプ平行配置）について、ラ
ンプ平行面内の出射特性の測定結果を表わしたグラフで
ある。

【図７】参考例（プリズム頂角ψ＝６４°のプリズムシ
ート単独使用；溝内向きランプ平行配置）について、ラ
ンプ直交面内の出射特性の測定結果を表わしたグラフで
ある。

【図８】横軸に相関距離ａ、縦軸に誘電率ゆらぎ２乗平
均τをとって有効散乱照射パラメータＥを一定にする条
件を表わす曲線を、Ｅ＝５０［cm^-1］及びＥ＝１００
［cm^-1］の場合について描かれたグラフである。

【図９】相関距離ａによって光散乱導光体の前方散乱性
の強さが変化することを説明するグラフである。

【図１０】実施例１について、ランプ平行面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図１１】実施例１について、ランプ直交面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図１２】実施例２について、ランプ平行面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図１３】実施例２について、ランプ直交面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図１４】実施例３について、ランプ平行面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図１５】実施例３について、ランプ直交面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図１６】実施例４について、ランプ平行面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図１７】実施例４について、ランプ直交面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図１８】実施例５について、ランプ平行面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図１９】実施例５について、ランプ直交面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図２０】実施例６について、ランプ平行面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図２１】実施例６について、ランプ直交面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図２２】実施例７について、ランプ平行面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図２３】実施例７について、ランプ直交面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図２４】実施例８について、ランプ平行面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図２５】実施例８について、ランプ直交面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図２６】実施例９について、ランプ平行面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図２７】実施例９について、ランプ直交面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図２８】実施例１０について、ランプ平行面内の出射
特性の測定結果を表わしたグラフである。

【図２９】実施例１０について、ランプ直交面内の出射
特性の測定結果を表わしたグラフである。

【図３０】実施例１１ついて、ランプ平行面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【図３１】実施例１１ついて、ランプ直交面内の出射特
性の測定結果を表わしたグラフである。

【符号の説明】

１光散乱導光体２光入射面３反射体（銀箔）４プリズムシート４ａ〜４ｄプリズム面４ｅプリズムシートの光出射面４ｆプリズムシートからの出射光５光取出面５ｅ光取出面からの指向性の出射光束６光散乱導光体の裏面７末端部ＡＲ空気層Ｂ1 ，Ｂ2 代表光線Ｌ光源（蛍光ランプ）Ｌ’ 光入射方向Ｍ輝度計Ｐ中央点ＰＳ１内側に配置されるプリズムシートＰＳ２外側に配置されるプリズムシートＲ反射体（銀箔）ａ輝光面ｂ輝度計の視線ｃ視線ｂが乗り、ランプと平行な面ｄ，ｆ面ａに立てた法線ｅ面ｃ上で、中央点Ｐを通りランプと直交する直線ｈ面ａに対する視線ｂの射影

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一次面光源手段と、該一次面光源手段の
光出射面に沿って配置された２枚のプリズムシートを含
む面光源装置において、前記２枚のプリズムシートは、各々Ｖ字状の溝の列によ
って形成されたプリズム面を有し、前記２枚のプリズムシートの前記溝の列の延在方向が互
いに直交しており、前記２枚のプリズムシートの各プリズム面は前記一次面
光源手段とは反対側に向けて配置されており、前記２枚のプリズムシートの各プリズム頂角が略７０°
〜略１１０°の範囲にあり、一次面光源手段の光出射面から出射された光が、前記２
枚のプリズムシートを通過する過程で二次元的に狭視野
化される前記面光源装置。
【請求項２】一次面光源手段と、該一次面光源手段の
光出射面に沿って配置された２枚のプリズムシートを含
む面光源装置において、前記２枚のプリズムシートは、各々Ｖ字状の溝の列によ
って形成されたプリズム面を有し、前記２枚のプリズムシートの前記溝の列の延在方向が互
いに直交しており、前記２枚のプリズムシートの各プリズム面は前記一次面
光源手段とは反対側に向けて配置されており、前記２枚のプリズムシートの内、前記一次面光源手段側
に近い方のプリズムシートのプリズム頂角が略９０°で
あり、遠い方のプリズムシートのプリズム頂角が略７０
°である、前記面光源装置。
【請求項３】前記一次面光源手段が指向出射性を有す
る請求項１または請求項２に記載された面光源装置。
【請求項４】バックライト光源手段としての面光源装
置を備えた液晶ディスプレイであって、前記面光源装置は、一次面光源手段と、該一次面光源手
段の光出射面に沿って配置された２枚のプリズムシート
を含み、前記２枚のプリズムシートは、各々Ｖ字状の溝の列によ
って形成されたプリズム面を有し、前記２枚のプリズムシートの前記溝の列の延在方向が互
いに直交しており、前記２枚のプリズムシートの各プリズム面は前記一次面
光源手段とは反対側に向けて配置されており、前記２枚のプリズムシートの各プリズム頂角が略７０°
〜略１１０°の範囲にあり、一次面光源手段の光出射面から出射された光が、前記２
枚のプリズムシートを通過する過程で二次元的に狭視野
化される前記液晶ディスプレイ。
【請求項５】バックライト光源手段としての面光源装
置を備えた液晶ディスプレイであって、前記面光源装置
は、一次面光源手段と、該一次面光源手段の光出射面に
沿って配置された２枚のプリズムシートを含み、前記２枚のプリズムシートは、各々Ｖ字状の溝の列によ
って形成されたプリズム面を有し、前記２枚のプリズムシートの前記溝の列の延在方向が互
いに直交しており、前記２枚のプリズムシートの各プリズム面は前記一次面
光源手段とは反対側に向けて配置されており、前記２枚のプリズムシートの内、前記一次面光源手段側
に近い方のプリズムシートのプリズム頂角が略９０°で
あり、遠い方のプリズムシートのプリズム頂角が略７０
°である、前記面光源装置。
【請求項６】前記一次面光源手段が指向出射性を有す
る請求項４または請求項５に記載された液晶ディスプレ
イ。