JPH095505A - Lens sheet, surface light source and display device - Google Patents

Lens sheet, surface light source and display device

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JPH095505A
JPH095505A JP7153262A JP15326295A JPH095505A JP H095505 A JPH095505 A JP H095505A JP 7153262 A JP7153262 A JP 7153262A JP 15326295 A JP15326295 A JP 15326295A JP H095505 A JPH095505 A JP H095505A
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light
sin
angle
prism
lens sheet
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JP7153262A
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Toshikazu Nishio
俊和 西尾
Hisanori Ishida
久憲 石田
Rika Andou
理加 安▲藤▼
Hiroshi Kojima
弘 小島
Noboru Masubuchi
暢 増淵
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Abstract

PURPOSE: To eliminate oblique unnecessary light without decreasing normal luminance by making the angle that two surfaces on the side in contact with the translucent base material of a unit pentagonal prism contain acuter than the angle that two surfaces on the noncontact side of the translucent base material contain. CONSTITUTION: The lens sheet 1 has unit pentagonal prisms 10 formed projecting on a light projection side and the sectional shapes in one or two orthogonal direction are pentagonal. Of each unit pentagonal prism 10, the angle θa that the two surfaces (steeply slanting surface) 12 and 13 on the base side (side in contact with the translucent base material) is acuter than the angle θa ' that the two surfaces (gently slanting surfaces) 14 and 15 on the vertex side (side not in contact with the light-transmissive base material) (θa '>θa ). Here, θ2 <θ1 holds, where θ1 and θ2 are the angles of the steeply slanting surfaces 12 and 13, and gently slanting surfaces 14 and 15 to a base 11. The steeply slanting surfaces 12 and 13 function to increase the luminance and the gently slanting surfaces 14 and 15 function to suppress a side lobe.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、出光側に凸状となるよ
うに単位レンズ部が配置されたレンズシート、そのレン
ズシートを用いた面光源及びその面光源をバックライト
として用いた透過型の表示装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lens sheet in which unit lens portions are arranged so as to be convex on the light exit side, a surface light source using the lens sheet, and a transmissive type using the surface light source as a backlight. Display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置として、直下型又はエッジ
ライト型の拡散面光源を用いたものが知られている(特
開平5−173134号、特開平2−257188号、
実開平4−107201、特開平6−18707号、特
開平6−67178号等)。
2. Description of the Related Art As a liquid crystal display device, one using a direct surface type or edge light type diffusion surface light source is known (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-173134 and 2-257188,
(Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-107201, JP-A-6-18707, JP-A-6-67178, etc.).

【0003】図23は、エッジライト型の面光源の従来
例を示す図である。面光源100Aは、特開平5−17
3134号、実開平4−107201などに開示される
仕様のものであり、透光性基板101の一方の面に、光
等方拡散性層102が形成され、さらに、頂角αが90
度の二等辺三角柱プリズム線型配列レンズシート105
が積層されたものである。また、他方の面に反射層10
3が形成されており、側面に点状又は線状の光源104
が配置されたものである。また、面光源100Bは、特
開平6−18707号、特開平6−67178号等に開
示されている仕様のものであり、面光源100Aのレン
ズシート105の代わりに、頂角αが110度の二等辺
三角柱プリズム線型配列レンズシート106を積層した
ものである。
FIG. 23 is a diagram showing a conventional example of an edge light type surface light source. The surface light source 100A is disclosed in JP-A-5-17.
No. 3134, Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-107201, etc., a light isotropic diffusive layer 102 is formed on one surface of a transparent substrate 101, and the apex angle α is 90.
Degree Isosceles Triangular Prism Linear Array Lens Sheet 105
Are laminated. The reflective layer 10 is formed on the other surface.
3 is formed, and the point-like or linear light source 104 is formed on the side surface.
Are arranged. The surface light source 100B has specifications disclosed in JP-A-6-18707, JP-A-6-67178, etc., and has an apex angle α of 110 degrees instead of the lens sheet 105 of the surface light source 100A. An isosceles triangular prism prism is formed by stacking linear array lens sheets 106.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前者の面光源100A
は、等方光拡散性層102により等方拡散された光がレ
ンズシート105のプリズム作用によって偏向されるの
で、光放出面の法線方向近傍に光エネルギーが集中し、
エネルギーの利用効率が高く、低消費電力で高輝度化が
可能である。しかし、図15の曲線(A)に示すよう
に、法線方向近傍の所定の角度範囲から一部の光が逸脱
する現象(透過光強度の角度分布におけるサイドロー
ブ)が発生し(A−1の部分参照)、斜方向に放出され
た光が近辺の作業者に対して不要光(迷光,ノイズ光)
となる、という問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The former surface light source 100A
Since the light isotropically diffused by the isotropic light diffusing layer 102 is deflected by the prism action of the lens sheet 105, the light energy is concentrated near the normal line direction of the light emitting surface,
High energy utilization efficiency, low power consumption and high brightness are possible. However, as shown by the curve (A) in FIG. 15, a phenomenon (side lobe in the angular distribution of transmitted light intensity) in which a part of light deviates from a predetermined angular range near the normal direction occurs (A-1 The light emitted in the oblique direction is unnecessary light for nearby workers (stray light, noise light)
There was a problem that

【0005】後者の面光源100Bは、図15の曲線
(B)に示すように、サイドローブがなくなる又は小さ
くなる反面、法線輝度(光放出面の法線方向の輝度の意
味、以下同様)が25%程度低下してしまう、という問
題があった。
In the latter surface light source 100B, as shown by the curve (B) in FIG. 15, the side lobes disappear or become smaller, but the normal brightness (meaning the brightness in the normal direction of the light emitting surface, the same applies hereinafter). Has a problem of being reduced by about 25%.

【0006】本発明の目的は、法線輝度を低下すること
なく、斜め方向の不要光をなくすことができるレンズシ
ート、面光源及び表示装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a lens sheet, a surface light source and a display device which can eliminate unnecessary light in an oblique direction without lowering the normal luminance.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、透光性基材の出光側の面に、出
光側に凸状に形成された単位五角形プリズムを1次元又
は2次元的に多数配列したレンズ配列層を有するレンズ
シートであって、単位五角形プリズムの主切断面形状
は、頂角がθaである透光性基材に接する2つの急斜面
と、頂角がθa’である透光性基材に接しない2つの緩
斜面とを有し、単位五角形プリズムの屈折率をn1、単位
五角形プリズムの周辺雰囲気の屈折率をn0としたときに
頂角θa、θa’が、 θa < 90°+ (10/9)sin-1((1/√2)(n0/n1)) - (6/9)sin-1(n0/n1) かつ、 θa’≧ θa であることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 provides a unit pentagonal prism formed on the surface of the light-transmissive substrate on the light-exiting side in a convex shape on the light-exiting side. A lens sheet having a two-dimensional or two-dimensionally arranged lens array layer, wherein the main cut surface shape of a unit pentagonal prism is two steep surfaces in contact with a light-transmissive substrate having an apex angle of θ a , It has two gentle slopes that are not in contact with the translucent base material whose angle is θ a ', and the vertical angle when the refractive index of the unit pentagonal prism is n1 and the refractive index of the surrounding atmosphere of the unit pentagonal prism is n0. θ a and θ a 'are θ a <90 ° + (10/9) sin -1 ((1 / √2) (n0 / n1))-(6/9) sin -1 (n0 / n1) and , Θ a '≧ θ a .

【0008】請求項2の発明は、請求項1に記載のレン
ズシートにおいて、頂角θa’の範囲は、 θa’≧ 60°+ (4/3)sin-1(n0/n1) であることを特徴としている。
According to a second aspect of the invention, in the lens sheet according to the first aspect, the range of the apex angle θ a 'is θ a ' ≧ 60 ° + (4/3) sin -1 (n0 / n1) It is characterized by being.

【0009】請求項3の発明は、透光性基材の出光側の
面に、出光側に凸状に形成された単位五角形プリズムを
1次元的又は2次元的に多数配列したレンズ配列層を有
するレンズシートであって、単位五角形プリズムの主切
断面形状は、頂角がθaである透光性基材に接する2つ
の急斜面と、頂角がθa’である透光性基材に接しない
2つの緩斜面とを有し、単位五角形プリズムの屈折率を
n1、単位五角形プリズムの周辺雰囲気の屈折率をn0、さ
らに2つの急斜面から射出されるサイドローブ光のプリ
ズム底面の法線から測った最大出射角をΘso,max、最小
出射角Θso,min、プリズム急斜面の底角をθbとしたと
きに頂角θa、θa’が、 θa < 90°+ (10/9)sin-1((1/√2)(n0/n1)) - (6/9)sin-1(n0/n1) かつ、 θa + 2sin-1(n0/n1) - EQ1 ≧ θa’≧ θa + 2sin-1(n0/n1) - EQ2 ただし、 EQ1 = 2sin-1((n0/n1)sin(Θso,min - θb)) EQ2 = 2sin-1((n0/n1)sin(Θso,max - θb)) であることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, a lens array layer in which a large number of unit pentagonal prisms formed in a convex shape on the light output side are arrayed one-dimensionally or two-dimensionally is formed on the surface of the light-transmissive substrate on the light output side. In the lens sheet, the pentagonal prism unit has a main cut surface shape of two steep slopes in contact with a translucent base material having an apex angle of θ a and a translucent base material having an apex angle of θ a ′. It has two gentle slopes that do not touch, and the refractive index of the unit pentagonal prism is
n1, the refractive index of the surrounding atmosphere of the unit pentagonal prism is n0, and the maximum emission angle of the side lobe light emitted from the two steep slopes measured from the normal line of the prism bottom surface is Θ so, max and the minimum emission angle Θ so, min , And the vertical angle θ a and θ a 'when the base angle of the prism steep surface is θ b , θ a <90 ° + (10/9) sin -1 ((1 / √2) (n0 / n1)) -(6/9) sin -1 (n0 / n1) and θ a + 2sin -1 (n0 / n1)-EQ1 ≥ θ a '≥ θ a + 2sin -1 (n0 / n1)-EQ2 However, EQ1 = 2sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, minb )) EQ2 = 2sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, maxb )) .

【0010】請求項4の発明は、請求項1又は請求項2
に記載のレンズシートにおいて、急斜面を含む単位五角
形プリズムの2つの急斜面から射出されるサイドローブ
光のプリズム底面の法線から測った最大出射角をΘ
so,max、最小出射角Θso,min、プリズム急斜面の底角を
θbとしたとしたときに、緩斜面の長さx1’と急斜面の
長さx2とが、 e/(c0 - 1) ≦ x1’/x2 ≦ e/(d0 - 1) ただし、 c0 = c1/c2 d0 = d1/d2 c1 = sin(90°- sin-1((n0/n1)sin(Θso,min - θb))) c2 = sin(90°+ sin-1((n0/n1)sin(Θso,min - θb)) - θa) d1 = sin(90°- sin-1((n0/n1)sin(Θso,max - θb))) d2 = sin(90°+ sin-1((n0/n1)sin(Θso,max - θb)) - θa) e = sin(θa/2)/sin(θa’/2) の関係を有することを特徴としている。
The invention of claim 4 is claim 1 or claim 2.
In the lens sheet described in (1), the maximum emission angle of the side lobe light emitted from the two steep slopes of the unit pentagonal prism including the steep slope measured from the normal line of the prism bottom surface is Θ.
where so, max , minimum exit angle Θ so, min , and the base angle of the steep slope of the prism is θ b , the length x1 'of the gentle slope and the length x2 of the steep slope are e / (c0-1) ≤ x1 '/ x2 ≤ e / (d0-1) where c0 = c1 / c2 d0 = d1 / d2 c1 = sin (90 ° -sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, minb ))) c2 = sin (90 ° + sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, minb ))-θ a ) d1 = sin (90 ° -sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, maxb ))) d2 = sin (90 ° + sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, maxb ))-θ a ) e = sin (θ a / 2) / sin (θ a '/ 2).

【0011】請求項5の発明は、透光性平板又は直方体
状の空洞からなる導光体と、導光体の裏面に少なくとも
部分的に設けた光反射層と、導光体の側端面のうち少な
くとも1面以上に隣接して設けられた点状又は線状の光
源と、導光体の表面側に配置される、請求項1から請求
項4のいずれかに記載のレンズシートと、レンズシート
の外部又は内部に積層される光等方拡散性層とを含み、
レンズシートの表面が拡散光放出面となることを特徴と
している。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light guide body comprising a light-transmissive flat plate or a rectangular parallelepiped cavity, a light reflecting layer provided at least partially on a back surface of the light guide body, and a side end surface of the light guide body. A point-shaped or linear light source provided adjacent to at least one of the surfaces, and the lens sheet according to any one of claims 1 to 4, which is disposed on the front surface side of the light guide. Including a light isotropic diffusive layer laminated on the outside or inside of the sheet,
The surface of the lens sheet is a diffused light emitting surface.

【0012】請求項6の発明は、1以上の点状又は線状
の光源と、光源を包囲し、1面を開口部とし、かつ、そ
の開口部側内面を光反射面とした光源収納部と、光源収
納部の開口部側に配置される、請求項1から請求項4の
いずれかに記載のレンズシートと、レンズシートの外部
又は内部に積層される光等方拡散性層とを含み、レンズ
シートの表面が拡散光放出面となることを特徴としてい
る。
According to a sixth aspect of the present invention, one or more point-shaped or linear light sources are surrounded, and the light source is enclosed by the light sources, one surface of which is an opening, and the inner surface of the opening is a light reflecting surface. And a lens sheet according to any one of claims 1 to 4 disposed on the opening side of the light source storage portion, and a light isotropic diffusing layer laminated on the outside or inside of the lens sheet. The lens sheet surface is a diffused light emitting surface.

【0013】請求項7の発明は、透過型の表示素子と、
表示素子の背面に設けられた請求項5又は請求項6に記
載の面光源とを含むことを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a transmissive display element,
The surface light source according to claim 5 or 6 provided on the back surface of the display element.

【0014】[0014]

【作用】図1は、本発明によるレンズシートの単位五角
形プリズムの作用を説明する模式図である。本発明のレ
ンズシート1において、単位五角形プリズム10は、出
光側に凸状に形成されており、1方向又は直交する2方
向の断面(主切断面)形状が5角形である。この単位五
角形プリズム10は、5角柱プリズムが各々稜線方向に
互いに平行になるように、多数1次元的に配置されたも
のでもよいし、4角錐台に4角錐が積層された断面5角
形プリズムがアレイ状に、2次元的に配置されたもので
あってもよい。
1 is a schematic view for explaining the operation of the unit pentagonal prism of the lens sheet according to the present invention. In the lens sheet 1 of the present invention, the unit pentagonal prism 10 is formed in a convex shape on the light output side, and has a pentagonal cross section (main cut surface) in one direction or two directions orthogonal to each other. The unit pentagonal prism 10 may be one in which a number of pentagonal prisms are arranged one-dimensionally so that they are parallel to each other in the ridge direction, or a pentagonal prism having a cross section in which a tetragonal pyramid is stacked on a tetragonal pyramid. It may be arranged two-dimensionally in an array.

【0015】この単位五角形プリズム10は、基部側
(透光性基材に接する側)の2面(急斜面)12,13
のなす角度(これは、図示のように、2面12,13の
仮想的延長線のなす角のうち、その5角形プリズムを見
込む角である)θaが頂部側(透光性基材に接しない
側)の2面(緩斜面)14,15のなす角度(即ち、頂
角)θa’よりも急角度(θa’>θa)である。従っ
て、急斜面12,13と、緩斜面14、15がそれぞれ
底面11となす角度を、θ1,θ2とすると、θ2<θ1
が成り立つ。ここで、急斜面12,13は、輝度を上げ
る機能を果たす部分であり、緩斜面14,15は、サイ
ドローブを押さえる機能を果たす部分である。
The unit pentagonal prism 10 has two surfaces (a steep surface) 12, 13 on the base side (the side in contact with the translucent base material).
Angle (this is the angle that the pentagonal prism is seen among the angles formed by the virtual extension lines of the two surfaces 12 and 13 as shown in the figure) θ a is on the top side (transparent substrate It is a steeper angle (θ a '> θ a ) than the angle (that is, the apex angle) θ a ′ formed by the two surfaces (the gentle slopes) 14 and 15 on the non-contact side. Therefore, if the angles formed by the steep slopes 12 and 13 and the gentle slopes 14 and 15 with the bottom face 11 are θ 1 and θ 2 , respectively, θ 21
Holds. Here, the steep slopes 12 and 13 are portions that perform a function of increasing brightness, and the gentle slopes 14 and 15 are portions that perform a function of suppressing side lobes.

【0016】以下、本発明に係るレンズシートの作用を
示すために、まず、頂角がそれぞれ90°及び140°
である単位三角形プリズムにおいて、入射した光線が示
す挙動について説明する。次に、本発明に係る単位五角
形プリズムにおいて、入射した光線の挙動を示し、適正
な形状の単位五角形プリズムは、輝度向上とサイドロー
ブ光の発生防止を実現することを説明する。さらに、そ
のような機能を発揮するために、単位五角形プリズムが
満たすべき条件(図1における角度θa’及びθaが満た
すべき条件、及び、急斜面と緩斜面の長さの比)を導出
する手順について説明する。
Hereinafter, in order to show the function of the lens sheet according to the present invention, first, the apex angles are 90 ° and 140 °, respectively.
The behavior of incident light rays in the unit triangular prism will be described. Next, in the unit pentagonal prism according to the present invention, the behavior of incident light rays will be described, and it will be described that the unit pentagonal prism having an appropriate shape realizes improvement of brightness and prevention of generation of sidelobe light. Furthermore, in order to exert such a function, the conditions that the unit pentagonal prism must satisfy (the conditions that the angles θ a 'and θ a in FIG. 1 must satisfy and the ratio of the lengths of the steep slope and the gentle slope) are derived. The procedure will be described.

【0017】図2は、頂角が90°の二等辺三角形プリ
ズム線型配列レンズシートの単位プリズムの構造及びこ
のレンズシートをエッジライト型面光源の導光板上に配
置した場合に、単位プリズム内に入射した光線の軌跡を
示した図である。
FIG. 2 shows the structure of a unit prism of an isosceles triangular prism linear array lens sheet having an apex angle of 90 ° and, when this lens sheet is arranged on a light guide plate of an edge light type surface light source, it is arranged in the unit prism. It is the figure which showed the locus | trajectory of the incident light ray.

【0018】簡単のため、光線の軌跡は、以下の仮定の
もとに計算して求めている。 1) 空気の屈折率は、n0=1.0、プリズムの屈折率
は、n1=1.5とした。 2) プリズム底面への光線R1の入射角は、左回りに4
5.7°とした。 3) プリズム底面への光線R2、R3の入射角は、いず
れも右又は左回りに22.8°とした。 4) 線型配列レンズシートのうち、単位プリズム1個を
取り出してシミュレーションした。 5) 柱状プリズムの主切断面を考え、入射光線は、主切
断面内にあるものと仮定した。 6) プリズム底面を拡散光入射方向(図では下方向)と
して、光線の挙動を検討した。
For the sake of simplicity, the trajectory of the light ray is calculated and obtained under the following assumptions. 1) The refractive index of air was n0 = 1.0, and the refractive index of the prism was n1 = 1.5. 2) The incident angle of the light ray R1 on the bottom of the prism is 4 counterclockwise.
It was set to 5.7 °. 3) The incident angles of the light rays R2 and R3 on the bottom surface of the prism were both 22.8 ° clockwise or counterclockwise. 4) From the linear array lens sheet, one unit prism was taken out and simulated. 5) Considering the main cut surface of the prismatic prism, it is assumed that the incident ray is inside the main cut surface. 6) The behavior of light rays was examined with the bottom of the prism as the diffused light incident direction (downward in the figure).

【0019】また、単位プリズムの各外周面において、
反射又は屈折する光線の軌跡は、(a)反射の法則(入
射角θ、反射角θ’としたときに、θ=θ’)、(b)
屈折の法則(媒質1における屈折率n1、光線と媒質1と
2の界面の法線とのなす角をθ1、媒質2における屈折
率n2、出射光線とその法線とのなす角をθ2としたとき
に、n1sinθ1=n2sinθ2)に基づいて求めた。
Further, on each outer peripheral surface of the unit prism,
The loci of rays that are reflected or refracted are as follows: (a) law of reflection (where incident angle θ and reflection angle θ ′, θ = θ ′), (b)
The law of refraction (refractive index n1 in medium 1, the angle between the ray and the normal of the interface between media 1 and 2 is θ 1 , refractive index n2 in medium 2 and the angle between the outgoing ray and its normal are θ 2 Then, it was calculated based on n1sinθ 1 = n2sinθ 2 ).

【0020】図2において、追跡すべき光線としては、
導光板の裏面の光拡散反射層で反射され、プリズムに入
射する角度分布をもつ反射光のうち、代表的な3本であ
るR1、R2、R3を選んである。このうち、光線R2
は、プリズム内に入射する拡散光線のうちで、左から入
射して光放出面の法線方向に偏向されて出射するものを
代表する。光線R3は、プリズム内に入射する拡散光線
のうちで、右から入射して光放出面の法線方向に偏向さ
れて出射するものを代表する。
In FIG. 2, the rays to be traced are
Among the reflected lights having the angular distribution which are reflected by the light diffusive reflection layer on the back surface of the light guide plate and are incident on the prism, three representative lights R1, R2, and R3 are selected. Of these, ray R2
Represents a diffused light ray entering the prism, which is incident from the left side, is deflected in the normal direction of the light emitting surface, and is emitted. The light ray R3 represents, among diffused light rays that enter the prism, one that is incident from the right side, is deflected in the normal direction of the light emitting surface, and is emitted.

【0021】光線R1は、サイドローブ光の原因となる
光線である。特に、サイドローブ光の顕著な頂角90°
のレンズシートの場合に、サイドローブの主要因となる
のは、単位プリズムの斜面部内に臨界角以上の大きな角
度で入射し、全反射されて水平方向に偏向され、さらに
対向する斜面によって水平方向に偏向される光線であ
る。光線R1は、このような光線を代表するものであ
る。光線R1は、本来左右各1本づつ選ぶべきである
が、単位プリズムが左右対称であり、また、図が煩雑に
なるのを避けるために、右方からの1本のみによって代
表させてある。
The ray R1 is a ray causing the sidelobe light. Especially, the remarkable vertical angle of 90 ° for the sidelobe light
In the case of the lens sheet of No. 3, the main factor of the side lobe is that the light enters the slope of the unit prism at a large angle equal to or greater than the critical angle, is totally reflected, is deflected in the horizontal direction, and is further inclined in the horizontal direction by the opposing slope. Is a light beam that is deflected to. Ray R1 is representative of such a ray. Although one ray R1 should be selected for each of the left and right sides, the unit prism is symmetrical, and in order to avoid complication of the drawing, only one ray from the right side is represented.

【0022】図2に見られるように、光線R2は、光路
2→H2→I2に沿って進む。その結果、光線R2は、
単位プリズムを出射するときには、光放出面の法線nに
近い方向に偏向されており(法線nとなす角度は反時計
回りに3.8°である)、レンズシートの法線輝度を増
大することに寄与していることがわかる。同様に、光線
R3も、単位プリズムを通過する過程で光放出面の法線
に近い方向に偏向され(法線nとなす角度は時計回りに
3.8°である)、レンズシートの法線輝度の増大に寄
与している。
As can be seen in FIG. 2, the ray R2 travels along the optical path G 2 → H 2 → I 2 . As a result, the ray R2 becomes
When the light is emitted from the unit prism, it is deflected in a direction close to the normal line n of the light emitting surface (the angle with the normal line n is 3.8 ° counterclockwise), and the normal line luminance of the lens sheet is increased. You can see that it is contributing to doing. Similarly, the light ray R3 is also deflected in the direction close to the normal line of the light emitting surface in the process of passing through the unit prism (the angle with the normal line n is 3.8 ° clockwise), and the normal line of the lens sheet. It contributes to the increase in brightness.

【0023】これに対して、光線R1は、A2→B2を経
て、プリズム内に入り、右斜面f2上のC2点で入射角
73.5°が臨界角41.8°以上であるために、全反
射する。その結果、左方向の水平近くまで偏向されて、
左斜面f1上の点D2に達する。そこで、空気中に出る
ときに、さらに水平方向に偏向されE2に至る。このと
きの光線R1(出射光)と、面光源の光放出面の法線n
とのなす角は70.7°であり、光線R1は、通常の表
示装置で使用される視野角(光放出面の法線に対して最
大±45°程度)を逸脱し、サイドローブ光となること
がわかる。ここで、光線R1の出射方向を実測されたサ
イドローブ光の出射方向と比較してみる。
On the other hand, the ray R1 passes through A 2 → B 2 and enters the prism, and the incident angle 73.5 ° is the critical angle 41.8 ° or more at the point C 2 on the right slope f2. Because of this, total reflection occurs. As a result, it is deflected to the left near horizontal,
The point D 2 on the left slope f1 is reached. Then, when it goes out into the air, it is further deflected in the horizontal direction to reach E 2 . The ray R1 (emitted light) at this time and the normal line n of the light emitting surface of the surface light source
The angle formed by and is 70.7 °, and the light ray R1 deviates from the viewing angle (up to approximately ± 45 ° with respect to the normal line of the light emitting surface) used in a normal display device, and becomes a side lobe light. You can see. Here, the emission direction of the ray R1 will be compared with the actually measured emission direction of the sidelobe light.

【0024】図15は、各種プリズム線型配列シートに
おける透過光の輝度を角度の関数として測定した結果を
示す図である。測定は、エッジライト型面光源の表面に
光拡散透過シートを載せ、その上に前述の三角形プリズ
ム線型配列シートをプリズム面が外向き(導光板側と反
対向き)となるように設置して行っている。図中、実線
で描かれている曲線(A)は、頂角90°の三角形プリ
ズム線型配列シートについての測定結果であり、特に
(A−1)は、サイドローブ光の輝度を示している。図
15から分かるように、光線R1の出射角70.7°
は、実測されたサイドローブ光のピーク方向と光放出面
の法線とのなす角度68°と略一致する。
FIG. 15 is a diagram showing the results of measurement of the brightness of transmitted light in various prism linear array sheets as a function of angle. The measurement was performed by placing a light diffusion / transmission sheet on the surface of the edge light type surface light source, and installing the above-mentioned triangular prism linear array sheet so that the prism surface faces outward (opposite the light guide plate side). ing. In the figure, a curve (A) drawn by a solid line is a measurement result for a triangular prism linear array sheet having an apex angle of 90 °, and particularly (A-1) shows the luminance of the side lobe light. As can be seen from FIG. 15, the exit angle of the ray R1 is 70.7 °.
Is approximately equal to the angle 68 ° formed by the actually measured peak direction of the side lobe light and the normal line of the light emitting surface.

【0025】図3は、頂角が140°の三角形プリズム
線型配列レンズシートの単位プリズムの構造及びこのレ
ンズシートをエッジライト型面光源の導光板上に配置し
た場合に、単位プリズム内に入射した光線の軌跡を示し
た図である。図2においてサイドローブ光となっていた
光線R1は、単位プリズムの右斜面f2上の点C1で全
反射し、さらに、底面f3の点D1、左斜面f1の点E1
でも全反射し、F1→G1と進み底面側に戻される。従っ
て、この単位プリズムでは、サイドローブ光が発生しな
い。これは、実験によりレンズシートの透過光の輝度を
測定した結果と一致する(図15、破線(B)参照)。
ただし、実際の面光源においては、R1以外の光線も各
種存在するために、若干のサイドローブ光の発生があ
る。
FIG. 3 shows the structure of a unit prism of a triangular prism linear array lens sheet having an apex angle of 140 °, and when this lens sheet is arranged on a light guide plate of an edge light type surface light source, the light enters the unit prism. It is the figure which showed the locus | trajectory of a light ray. The ray R1 that has become side lobe light in FIG. 2 is totally reflected at a point C 1 on the right slope f2 of the unit prism, and further, a point D 1 on the bottom face f3 and a point E 1 on the left slope f1.
However, it was totally reflected, and went from F 1 to G 1 back to the bottom side. Therefore, this unit prism does not generate sidelobe light. This agrees with the result of measuring the brightness of the transmitted light of the lens sheet by an experiment (see FIG. 15, broken line (B)).
However, in an actual surface light source, various light rays other than R1 also exist, so that some sidelobe light is generated.

【0026】一方、光線R2、R3は、いずれも図2の
場合と同様に、光放出面の法線nに近い方向に偏向され
る。なお、図が左右対称であることから、図中には、光
線R3のみを示してある。光線R3が法線nとなす角
は、12.5°であり、頂角が90°である場合の3.
8°と比較して、若干増大している。このことは、頂角
が140°の単位プリズムにおいて、法線方向輝度は、
やや低下し、視野角は、逆に増大することを意味してい
る。このことも、実験結果の傾向と一致するものである
(図15参照)。
On the other hand, the light rays R2 and R3 are both deflected in the direction close to the normal line n of the light emitting surface, as in the case of FIG. Since the figure is bilaterally symmetric, only the ray R3 is shown in the figure. The angle formed by the ray R3 and the normal line n is 12.5 °, and the apex angle is 90 °.
It is slightly increased as compared with 8 °. This means that in a unit prism with an apex angle of 140 °, the normal direction luminance is
It means that the angle of view is slightly decreased and that the viewing angle is increased. This also matches the tendency of the experimental result (see FIG. 15).

【0027】図4は、本発明に係る五角形プリズム線型
配列レンズシートの単位プリズムの構造及びこのレンズ
シートをエッジライト型面光源の導光板上に配置した場
合に、単位プリズム内に入射した光線の軌跡を示した図
である。
FIG. 4 shows a structure of a unit prism of a pentagonal prism linear array lens sheet according to the present invention and a light beam incident on the unit prism when the lens sheet is arranged on a light guide plate of an edge light type surface light source. It is the figure which showed the locus.

【0028】図示した単位五角形プリズムでは、プリズ
ム下部の急斜面(f1、f2)は、頂角90°の単位三
角形プリズムと同様の形状となっている。従って、光線
R1は、A0→B0を経てプリズム内へ入り、斜面f2上
の点C0で全反射して左方向水平線近くまで偏向され
る。次に、光線R1は、プリズム上部の斜面f4上にあ
る点D0に到達する。ここで、プリズム上部の斜面f4
及びf5は、頂角140°の三角形プリズムと同様の形
状となっているため、光線R1の斜面f4への入射角
は、臨界角より大きい50°となる。このために、光線
R1は、点D0において全反射をし、底面f3上の点
0、さらにF0を経て導光板にフィードバックされる。
従って、光線R1は、サイドローブ光とならない。
In the illustrated unit pentagonal prism, the steep slopes (f1, f2) below the prism have the same shape as the unit triangular prism having an apex angle of 90 °. Therefore, the light ray R1 enters the prism through A 0 → B 0 , is totally reflected at the point C 0 on the slope f2, and is deflected to the vicinity of the horizontal line to the left. Then, the ray R1 reaches a point D 0 on the slope f4 above the prism. Here, the slope f4 above the prism
Since f and f5 have the same shape as a triangular prism having an apex angle of 140 °, the incident angle of the light ray R1 on the slope f4 is 50 ° which is larger than the critical angle. Therefore, the ray R1 is totally reflected at the point D 0 , and is fed back to the light guide plate through the points E 0 and F 0 on the bottom surface f3.
Therefore, the ray R1 does not become sidelobe light.

【0029】上述の計算結果も、実測データによく一致
している(図15参照、曲線(C)に示す緩斜面の頂角
が108°である場合のデータである)。なお、実験に
おいては、図3でシミュレートしなかった各種の光線
が、面光源からプリズムへ照射されるために、サイドロ
ーブ光は、完全には消失していない。しかし、頂角90
°のプリズムにおいて測定されたサイドローブ光と比較
して、その輝度は、大幅に減少している。(図15
(C)のサイドローブ輝度は、図15(A)のサイドロ
ーブ輝度の58%となっている。)
The above calculation results also agree well with the actual measurement data (see FIG. 15, data when the apex angle of the gentle slope shown in the curve (C) is 108 °). In the experiment, various light rays not simulated in FIG. 3 are emitted from the surface light source to the prism, so that the side lobe light is not completely lost. However, the vertical angle 90
Its brightness is greatly reduced compared to the sidelobe light measured in the prism of °. (Fig. 15
The side lobe luminance of (C) is 58% of the side lobe luminance of FIG. 15 (A). )

【0030】図4において、光線R1は、プリズム内に
おいて2回全反射をした後に、底面f3を介して導光板
側へフィードバックされている。全反射の回数は、図3
に示した頂角140°の単位三角形プリズムの場合(3
回)と比較して少ない。また、光線R1がプリズム内を
進行する光路長は、図4における場合の方が、図3のお
ける場合より短い。従って、単位五角形プリズムでは、
導光板にフィードバックされるまでに光線が減衰する割
合は、小さく、導光板にフィードバックされた後に、導
光板裏面において拡散反射され、再度出力光としてプリ
ズムに入射する光線の割合は、大きい。
In FIG. 4, the light ray R1 is totally reflected twice in the prism and then fed back to the light guide plate side through the bottom surface f3. The number of total reflections is shown in Fig. 3.
In the case of the unit triangular prism with an apex angle of 140 ° shown in (3
Less than the number of times). Further, the optical path length of the light ray R1 traveling in the prism is shorter in the case of FIG. 4 than in the case of FIG. Therefore, in the unit pentagonal prism,
The proportion of rays that are attenuated by the time of being fed back to the light guide plate is small, and the proportion of rays that are diffused and reflected on the back surface of the light guide plate after being fed back to the light guide plate and are incident on the prism as output light again is large.

【0031】また、図4において、光線R3は、プリズ
ム内で屈折した結果、光放出面の法線nから3.8°の
方法に偏向、収束されて出射する。これは、図3に示し
た12.5°より小さく、本発明に係る五角形プリズム
の方がより法線方向に高密度に出力光を収束することを
示している。
Further, in FIG. 4, the light ray R3 is refracted in the prism and, as a result, is deflected and converged by a method of 3.8 ° from the normal line n of the light emitting surface, and then emitted. This is smaller than 12.5 ° shown in FIG. 3 and indicates that the pentagonal prism according to the present invention converges the output light with higher density in the normal direction.

【0032】図2〜図4のシミュレーションは、いずれ
もプリズム面が光放出面側(導光板と反対側)を向いて
いる場合についてされたものである。これに対して、図
5は、プリズム面が入射面側(導光板側)を向いている
場合のシミュレーションである。
The simulations shown in FIGS. 2 to 4 are all performed for the case where the prism surface faces the light emitting surface side (the side opposite to the light guide plate). On the other hand, FIG. 5 is a simulation when the prism surface faces the incident surface side (light guide plate side).

【0033】図中、光線R1は、その光路がA3→B3
3→D3→E3であり、最後に導光板へフィードバック
されるので、サイドローブ光の原因とはならない。しか
し、この光線が若干左側へずれてプリズムに入射した場
合、すなわち、光線R1’の場合は、その光路がF3
3→H3→I3であり、プリズムの底面f3より光放出
面の法線nと64.0°の角度をなして出射する。従っ
て、光線R1’は、サイドローブ光の発生原因となって
いる。さらに、光線R2及びこれが若干右にずれてプリ
ズムに入射した光線R2’は、光放出面の法線nと3
5.5°、49.4°の角度をなして底面f3より出射
する。なお、光線R3に該当するものは、図示を省略し
てあるが、これは、光線R2と同様な挙動を示す。
In the figure, the light path of the ray R1 is A 3 → B 3
Since C 3 → D 3 → E 3, which is finally fed back to the light guide plate, it does not cause the sidelobe light. However, when this light ray is slightly shifted to the left and enters the prism, that is, in the case of the light ray R1 ′, the optical path is F 3
G 3 → H 3 → I 3 , and the light is emitted from the bottom surface f 3 of the prism at an angle of 64.0 ° with respect to the normal line n of the light emitting surface. Therefore, the light ray R1 ′ is a cause of generation of side lobe light. Further, the light ray R2 and the light ray R2 ′ which is slightly shifted to the right and enters the prism are the normals n and 3 of the light emitting surface.
The light is emitted from the bottom surface f3 at angles of 5.5 ° and 49.4 °. Although not shown in the figure, the one corresponding to the ray R3 exhibits the same behavior as the ray R2.

【0034】このように、本発明に係る五角形プリズム
は、プリズム面を導光板方向へ向けて使用すると、プリ
ズム面を光放出方向へ向けた場合に比較して、法線輝度
が低下し、また、サイドローブ光が発生する。なお、実
測データにおいても、同様の傾向が得られている(図1
6参照)。
As described above, in the pentagonal prism according to the present invention, when the prism surface is used in the light guide plate direction, the normal brightness is lower than that in the case where the prism surface is in the light emitting direction, and , Side lobe light is generated. A similar tendency is obtained in the measured data (Fig. 1).
6).

【0035】以上のシミュレーションから、導光板を用
いたエッジライト型面光源の場合に、本発明による5角
柱プリズム線型配列レンズシートは、プリズム面を光放
射面側(導光板と反対側)に向けることが、法線輝度を
高くする上で好ましいことが分かる。また、直下型の面
光源の場合においても、光透過拡散シートを通して、拡
散した光をプリズムに入射する態様の場合には、図2〜
図5と同様の作用機構により、プリズム面を光放出面側
(導光板と反対側)に向けることが、法線輝度を高く
し、サイドローブを低下させて必要十分な視野角を得る
上で好ましいことが分かる。
From the above simulations, in the case of the edge light type surface light source using the light guide plate, the pentagonal prism linear array lens sheet according to the present invention has the prism surface facing the light emitting surface side (the side opposite to the light guide plate). It is understood that the above is preferable for increasing the normal luminance. Further, even in the case of the direct type surface light source, in the case of the mode in which the diffused light is incident on the prism through the light transmitting / diffusing sheet, as shown in FIG.
By directing the prism surface to the light emitting surface side (the side opposite to the light guide plate) by the same mechanism as in FIG. 5, it is possible to increase the normal luminance and reduce the side lobes to obtain a necessary and sufficient viewing angle. It turns out to be preferable.

【0036】次に、サイドローブ光の発生について、図
6を用いて、さらに詳しく考察する。図6は、頂角がθ
aである二等辺三角柱プリズムの主切断面(二等辺三角
形PQJで表される単位プリズム)を示している。な
お、以下において特に断らない限り、頂角θaと、プリ
ズム/空気界面の臨界角θcは、 θa > 2θc (1) なる関係を有しているものとする。ただし、 θc=sin-1(n0/n1) (2) である。
Next, the generation of side lobe light will be discussed in more detail with reference to FIG. In Figure 6, the apex angle is θ
The main cut surface of the isosceles triangular prism (a) (a unit prism represented by an isosceles triangle PQJ) is shown. Unless otherwise specified below, the apex angle θ a and the critical angle θ c of the prism / air interface have a relationship of θ a > 2θ c (1). However, θ c = sin −1 (n0 / n1) (2).

【0037】光線R11、R12、R13は、プリズム
に底面f3から入射し、右斜面f2上の点Cにおいて全
反射する光線である。なお、斜面f2に対する入射角
が、臨界角θcより小さい光線は、光放出面の法線n方
向に屈折しながら斜面f2を透過し、サイドローブ光に
関与しない光線であるから、記述を省略する。
Rays R11, R12, and R13 are rays that are incident on the prism from the bottom surface f3 and are totally reflected at a point C on the right slope f2. It should be noted that a ray whose incident angle with respect to the slope f2 is smaller than the critical angle θ c is a ray which is transmitted through the slope f2 while refracting in the direction of the normal line n of the light emitting surface and does not participate in the sidelobe light, and therefore description thereof is omitted. To do.

【0038】光線R11は、点Cにおける入射角θc11
が、臨界角θcより僅かに大きく、点Cにおいて全反射
した後、斜面f1上の点Dに入射角θd11で到達してい
る。ここで、式(1)の条件から、 θd11=θa - θc11>θc (3) である。従って、光線R11は、点Dにおいても全反射
する。その後、光線R11は、底面f3より導光板側に
フィードバックされるために、サイドローブ光にはなら
ない。
The ray R11 has an incident angle θ c11 at the point C.
Is slightly larger than the critical angle θ c , and after total reflection at the point C, reaches the point D on the slope f1 at the incident angle θ d11 . Here, from the condition of Expression (1), θ d11 = θ a −θ c11 > θ c (3). Therefore, the ray R11 is totally reflected also at the point D. After that, the light ray R11 is fed back from the bottom surface f3 to the light guide plate side, and thus does not become side lobe light.

【0039】一方、光線R12は、点Cにおける入射角
θc12が、 θc12=θa - θc (4) である光線である。光線R12は、点Cにおいて全反射
した後に、斜面f1へ点Iにおいて入射する。このとき
の入射角θd12は、 θd12=θa - θc12=θc (5) である。従って、光線R12は、点Iに達した後に、斜
面f1に沿って点Jまで進み、点Jより底面側(導光
板)にフィードバックされるために、光線R11同様、
サイドローブ光にはならない。
On the other hand, the ray R12 is a ray whose incident angle θ c12 at the point C is θ c12 = θ ac (4). The ray R12 is totally reflected at the point C, and then is incident on the slope f1 at the point I. The incident angle θ d12 at this time is θ d12 = θ a −θ c12 = θ c (5). Therefore, since the ray R12 travels to the point J along the slope f1 after reaching the point I, and is fed back from the point J to the bottom surface side (light guide plate), like the ray R11.
It does not become a sidelobe light.

【0040】光線R13は、点Cにおける入射角θc13
が θc13>θa - θc (6) であり、従って、斜面f1上の点Mにおける入射角θ
d13は、 θd13<θc (7) である。この結果、光線R13は、法線nに対して大き
な角度(図中、左水平方向に近い角度)で斜面f1より
出射し、サイドローブ光となる。これより、点Cにおい
て全反射し、かつ、角ICQ内を通過して斜面f1に達
する光線は、サイドローブ光になることが分かる。ここ
で、 角ICQ=90°- (θa- θc) (8) であるから、 θc13=(θa - θc) + k(90° - (θa - θc)) ただし、0<k<1、 (9) が導かれる。
The ray R13 has an incident angle θ c13 at the point C.
Is θ c13 > θ ac (6), and therefore the incident angle θ at the point M on the slope f1 is
d13 is θ d13c (7). As a result, the light ray R13 is emitted from the slope f1 at a large angle with respect to the normal line n (angle close to the left horizontal direction in the drawing), and becomes side lobe light. From this, it can be seen that the ray totally reflected at the point C and passing through the corner ICQ to reach the slope f1 becomes the side lobe light. Here, since the angle ICQ = 90 °-(θ ac ) (8), θ c13 = (θ ac ) + k (90 °-(θ ac )) where 0 <K <1, (9) is derived.

【0041】図7は、図6と同じ頂角がθaである三角
柱プリズムの主切断面を示している。図中の光線R
1,max、R1,peak、R1,minは、それぞれ底面f3よりプ
リズムに入射し、斜面f2において、それぞれの入射角
θR,max、θR,peak、θR,minが式(9)を満すように全
反射している光線である。具体的には、 θR,min = (θa - θc) + (8/10)(90°- (θa - θc)) (10) θR,peak = (θa - θc) + (6/10)(90°- (θa - θc)) (11) θR,max = (θa - θc) + (4/10)(90°- (θa - θc)) (12) である。つまり、これら光線の斜面f2における反射角
は、サイドローブ光を反射し得る角度範囲(式(9))
をそれぞれ8/10、6/10、4/10に分割する角度であ
る。
FIG. 7 shows a main cutting surface of a triangular prism having the same apex angle of θ a as in FIG. Ray R in the figure
1, max , R 1, peak and R 1, min respectively enter the prism from the bottom surface f3, and the incident angles θ R, max , θ R, peak and θ R, min are calculated on the inclined surface f2 by the formula (9). ) Is a light beam that is totally reflected so as to satisfy. Specifically, θ R, min = (θ ac ) + (8/10) (90 °-(θ ac )) (10) θ R, peak = (θ ac ) + (6/10) (90 °-(θ ac )) (11) θ R, max = (θ ac ) + (4/10) (90 °-(θ ac )) ) (12). That is, the angle of reflection of these rays on the slope f2 is an angle range in which the side lobe light can be reflected (Equation (9)).
Is the angle that divides into 8/10, 6/10, and 4/10, respectively.

【0042】このようにθR,max、θR,peak、θR,min
定めると、これらの光線が左斜面f1より出射するとき
の角度を底面f3の法線、すなわち、面光源の出光面の
法線nから測った値(サイドローブ出射角)Θso,min
Θso,peak、Θso,maxの具体的な値を頂角θa=90°の
場合について計算すると、それぞれ57.7°、70.
7°、84.7°となる。
When θ R, max , θ R, peak , and θ R, min are thus determined, the angles at which these rays are emitted from the left slope f1 are the normals to the bottom face f3, that is, the light emitted from the surface light source. Value measured from the surface normal n (sidelobe exit angle) Θ so, min ,
When specific values of Θ so, peak and Θ so, max are calculated for the case of apex angle θ a = 90 °, they are 57.7 ° and 70.
It becomes 7 ° and 84.7 °.

【0043】これに対して、図15の曲線(A)に見ら
れるように、実測された頂角θa=90°の二等辺三角
柱プリズムのサイドローブ光の最小角方向は、Θso,min
=52°、光エネルギーが最大である方向(ピーク方
向)は、Θso,peak=68°、そして、最大角方法は、
Θso,max=82°である。これらの値は、上記計算値の
Θso,min、Θso,peak、Θso,maxとほぼ一致する。この
ことから、以下において光線R1,max、R1,peak、R
1,minは、それぞれ、光放出面の法線nから測った最小
角方向、ピーク方向、最大角方向のサイドローブ光を近
似するものとする。
On the other hand, as can be seen from the curve (A) in FIG. 15, the minimum angle direction of the side lobe light of the isosceles triangular prism having the measured apex angle θ a = 90 ° is Θ so, min
= 52 °, the direction in which the light energy is maximum (peak direction) is Θ so, peak = 68 °, and the maximum angle method is
Θ so, max = 82 °. These values are almost the same as the calculated values Θ so, min , Θ so, peak , and Θ so, max . From this, in the following, the light rays R 1, max , R 1, peak , R
1 and min respectively approximate the sidelobe light in the minimum angular direction, the peak direction, and the maximum angular direction measured from the normal line n of the light emitting surface.

【0044】次に、斜面f1から光線R1,max〜R1,min
が透過する領域を特定し、その領域をサイドローブ光が
生じない形状のプリズムに置き換えることについて記述
する。このようにすることにより、頂角θaの二等辺三
角柱プリズムにおいて、高出力輝度特性を最大限活かし
た上で、サイドローブ光を消去することが可能となる。
Next, the rays R 1, max to R 1, min from the slope f1.
It is described how to identify the area where the light penetrates and replace the area with a prism that does not generate sidelobe light. By doing so, in the isosceles triangular prism having the apex angle θ a , it is possible to eliminate the sidelobe light while making the most of the high output luminance characteristic.

【0045】まず、斜面f1上で、サイドローブ光を放
出する領域を特定する方法について、図8を用いて説明
する。図8は、頂角がθa=90°である三角柱プリズ
ムの主切断面を示している。光線R11は、図7におけ
る最大輝度のサイドローブ光である光線R1,peakを表し
ており、そのサイドローブ出射角θsoは、70.7°で
ある。
First, a method for identifying the region on the slope f1 that emits the side lobe light will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a main cutting surface of a triangular prism having an apex angle θ a = 90 °. The light ray R11 represents the light ray R 1, peak which is the side lobe light with the maximum luminance in FIG. 7, and the side lobe emission angle θ so is 70.7 °.

【0046】光線R11は、光路E1→D1を経てプリズ
ムに入射し、右斜面f2上の点C1で全反射された後
に、左斜面f1上にある点P1からA1方向へ出射する。
いま、斜面F2上の反射点をC1、C2、・・・と漸次底
面f3の方向へ移動させると、光線は、R11、R1
2、・・・のように斜面f1上を次第に底辺f3の方向
へ移動する。光線R1cは、反射点が底辺f3と斜面f2
が交わる点Bcと極限的に殆ど一致しており、Ec→Bc
→Pc→Acと進行する光線である。このように、光線R
11〜光線R1cは、底面f3からプリズムに入射し、斜
面f1よりサイドローブ光として出射する。
The ray R11 enters the prism through the optical path E 1 → D 1 , is totally reflected at the point C 1 on the right slope f2, and then is emitted in the direction A 1 from the point P 1 on the left slope f1. To do.
Now, the reflection point on the slope F2 C 1, C 2, when progressively moving in the direction of the bottom surface f3 and ..., rays, R11, R1
As shown in 2, ..., It gradually moves in the direction of the base f3 on the slope f1. The reflection point of the ray R 1c is the base f3 and the slope f2.
In the limit, it almost coincides with the point B c where E intersects, and E c → B c
It is a light ray that travels as → P c → A c . Thus, the ray R
The rays 11 to R 1c enter the prism from the bottom surface f3 and exit as side lobe light from the inclined surface f1.

【0047】次に、斜辺f1における出射点が、光線R
1cの出射点Pcより底辺f3側の点P3、P4であるサイ
ドローブ光として光線R13、R14が存在したと仮定
する。これら光線を遡行していくと、これら光線の底面
f3に入射する角は、臨界角θcを超過しているため
に、もはや底面f3の下方からプリズム内に入射せず、
例えば光路E3→G3→F3→P3→A3の様に、斜面f2
から入射し、底面f3で全反射するものでなければなら
ない。しかしながら、通常の面光源を使用し、プリズム
の底面f3が面光源側を向くように設置した場合には、
光線R13、R14に類する光線は、殆ど存在しない。
従って、プリズムの斜面f1において、点Pcとプリズ
ムの頂角の間から、事実上ほとんどのサイドローブ光が
出射することがわかる。
Next, the emission point on the hypotenuse f1 is the ray R
Assume ray R13, R14 was present as side lobe light is point P 3, P 4 of the base f3 side from the emission point P c of 1c. When these rays are traced back, the angles of incidence on the bottom surface f3 of these rays exceed the critical angle θ c , so that they no longer enter the prism from below the bottom surface f3,
For example, the optical path E 3 → G 3 → F 3 → P 3 → A 3
Must be incident on the bottom surface f3 and totally reflected on the bottom surface f3. However, when a normal surface light source is used and the bottom surface f3 of the prism is installed so as to face the surface light source side,
There are almost no rays similar to the rays R13 and R14.
Therefore, it can be seen that, on the slope f1 of the prism, practically most sidelobe light is emitted from between the point P c and the apex angle of the prism.

【0048】そこで、次に点Pcの位置を求める。上記
までは、サイドローブ出射角がθso,peakであるR
1,peakを例に取り上げたが、以下では、問題を一般化
し、サイドローブ出射角がθsoである光線R1cについて
考える。図9は、図8と同じ頂角がθaである三角柱プ
リズムの主切断面abcと、その断面内を横切り、頂点
cを通過している光線R1cを示した図である。
Then, the position of the point P c is next obtained. Up to the above, the side lobe emission angle is θ so, peak R
Although 1, peak is taken as an example, in the following, the problem is generalized and a ray R 1c having a side lobe emission angle of θ so is considered. FIG. 9 is a diagram showing a main cutting surface abc of a triangular prism having the same apex angle as θ a as in FIG. 8 and a light ray R 1c that crosses the cross section and passes through the vertex c.

【0049】光線R1cが左斜面f1に入射する角θ
siは、屈折の法則からθsoを用いて、 θsi=sin-1((n0/n1)sinθso) (13) となる。ただし、図7からΘso,min〜Θso,maxは、例外
的に出光面の法線n(プリズム底面f3の法線に同じ)
から測っているが、屈折の法則に用いる角θsoは、出光
面f1の法線Nから測るため両者は、 θso,min = Θso,min - θb θso,peak = Θso,peak - θb θso,max = Θso,max - θb ・・・・・・(13a) 等の関係で結ばれる(ただし、θbは、三角形プリズム
主切断面の底角である)。一方、三角形aPccにおい
て、 角aPcc=90°- θsi (14a) 角Pcca=90°+ θsi - θa (14b) である。
Angle θ at which the ray R 1c is incident on the left slope f1
Using θ so from the law of refraction, si becomes θ si = sin −1 ((n0 / n1) sin θ so ) (13). However, from FIG. 7, Θ so, min to Θ so, max are exceptionally the normal line n of the light emitting surface (the same as the normal line of the prism bottom surface f3).
Although it measured from the angle theta so used the law of refraction, both to measure the normal N of the light emitting surface f1 is, θ so, min = Θ so , min - θ b θ so, peak = Θ so, peak - θ b θ so, max = Θ so, max - θ b ······ (13a) are connected by a relation such as (but, theta b is the base angle of the triangle prism main cutting plane). On the other hand, in the triangle aP c c, the angle aP c c = 90 ° −θ si (14a) and the angle P c ca = 90 ° + θ si −θa (14b).

【0050】一般に、三辺の長さがA、B、Cである三
角形のそれぞれの辺の対角をα、β、γとすれば、 (A + B)/(A - B) = (sinα + sinβ)/(sinα - sinβ) ・・・・・ (15) が成り立つ。そこで、面ca、aPc、Pcbの長さをそ
れぞれx、x1、x2とし、式(15)に、式(13)、
(14a)、(14b)を代入すれば、 x1 = (sin(90°+ θsi - θa)/sin(90°- θsi))・x (17) x2 = x - x1 =(1 - (sin(90°+ θsi ー θa)/sin(90°ー θsi)))・x ・・・・・(18) 従って、 x1/x2 = 1/((sin(90°ー θsi)/sin(90°+ θsi ー θa)) ー 1) ・・・・・(19a) を得る。これより、頂角がθaである二等辺三角柱プリ
ズムの主切断面abcの面ca及びabにおいて、 aPc1/bPc1=x1/x2 (20) 又は、 aPc2/cPc2=x1/x2 (21) のとなる点Pc1、Pc2を求め、三角形Pc1aPc2をサイ
ドローブ光を生じない、又は、サイドローブ光の光量を
低減する形状のプリズムに置換すれば良いことになる。
そのようにすることにより、出射角θsoないしはそれ以
上の角度のサイドローブ光の発生を抑制することが可能
となる。
Generally, if the diagonals of the sides of a triangle whose three sides are A, B, and C are α, β, and γ, then (A + B) / (A-B) = (sinα + sinβ) / (sinα-sinβ) (15) holds. Therefore, the lengths of the surfaces ca, aP c , and P c b are set to x, x1, and x2, respectively, and equation (15) is transformed into equation (13),
Substituting (14a) and (14b), x1 = (sin (90 ° + θ sia ) / sin (90 ° -θ si )) x (17) x2 = x-x1 = (1- (sin (90 ° + θ sia ) / sin (90 ° -θ si ))) x (18) Therefore, x1 / x2 = 1 / ((sin (90 ° -θ si) ) / Sin (90 ° + θ si − θ a )) ー 1) (19a) is obtained. From this, aP c1 / bP c1 = x1 / x2 (20) or aP c2 / cP c2 = x1 / x2 (at the surfaces ca and ab of the main cutting surface abc of the isosceles triangular prism whose apex angle is θ a. 21), the points P c1 and P c2 are determined, and the triangle P c1 aP c2 may be replaced with a prism that does not generate side lobe light or has a shape that reduces the amount of side lobe light.
By doing so, it becomes possible to suppress the generation of side lobe light having an emission angle θ so or an angle larger than that.

【0051】式(19a)中のθsiは、式(13)に示
されるようにθsoに依存するため、上述のように定義さ
れる点Pcの位置は、サイドローブ光の出射角θsoをθ
so,min≦θso≦θso,maxのいずれに設定するかによって
変化する。すなわち、(19a)式をより厳密に記せ
ば、 1/(c0 - 1) ≦ x1/x2 ≦ 1/(d0 - 1) (21a) ただし、 c0 = c1/c2 d0 = d1/d2 c1 = sin(90°- sin-1((n0/n1)sinθso,min)) c2 = sin(90°+ sin-1((n0/n1)sinθso,min) - θa) d1 = sin(90°- sin-1((n0/n1)sinθso,max)) d2 = sin(90°+ sin-1((n0/n1)sinθso,max) - θa) となる。θsoをθso,maxに近い値として点Pcの位置を
求めた場合には、サイドローブ光の消去は完全なものと
なる。その反面、図7又は式(19a)から理解される
ように、点Pcと頂角aの間の距離x1は、より長くな
り、法線輝度に貢献する面の長さx2が短くなる。従っ
て、法線輝度が低下するとともに、拡散角(主ローブの
半値幅)も広がる。一般的には、これらの要求性能は、
θso=θso,peakとすることにより程良くバランスす
る。
Since θ si in the equation (19a) depends on θ so as shown in the equation (13), the position of the point P c defined as described above is the exit angle θ of the side lobe light. so to θ
It changes depending on whether so, min ≤θ so ≤θ so, max is set. That is, if the expression (19a) is described more strictly, 1 / (c0-1) ≤ x1 / x2 ≤ 1 / (d0-1) (21a) where c0 = c1 / c2 d0 = d1 / d2 c1 = sin (90 ° -sin -1 ((n0 / n1) sinθ so, min )) c2 = sin (90 ° + sin -1 ((n0 / n1) sinθ so, min )-θ a ) d1 = sin (90 ° -sin -1 ((n0 / n1) sinθ so, max )) d2 = sin (90 ° + sin -1 ((n0 / n1) sinθ so, max ) -θ a ). When θ so is close to θ so, max and the position of the point P c is determined, the sidelobe light is completely erased. On the other hand, as understood from FIG. 7 or the equation (19a), the distance x1 between the point P c and the apex angle a becomes longer, and the surface length x2 contributing to the normal luminance becomes shorter. Therefore, the normal brightness decreases and the diffusion angle (half-width of the main lobe) also increases. Generally, these performance requirements are
A good balance is obtained by setting θ so = θ so, peak .

【0052】続いて、サイドローブ光が出射しない、又
は、より低減されるプリズム形状を求める。図7又は図
15の曲線Aから明らかであるように、特に頂角θaが
90°の三角柱プリズムにおいてサイドローブ光の強度
が大きい。このサイドローブ光の強度は、頂角を次第に
増大させると、一定の角度において急激に低下する。以
下、この点について説明する。
Next, a prism shape in which side lobe light is not emitted or is further reduced is obtained. As is clear from the curve A in FIG. 7 or FIG. 15, the intensity of the side lobe light is large especially in the triangular prism having the apex angle θa of 90 °. The intensity of the sidelobe light sharply decreases at a constant angle when the apex angle is gradually increased. Hereinafter, this point will be described.

【0053】図26は、空気の屈折率n0=1、プリズ
ムの屈折率n1=1.5のときに、頂角θa=90°の
プリズムにおいて、強度がピークになるサイドローブ光
1,peak、すなわち、底面f3に入射角45.7°で入
射する光線が、頂角θaの増加とともにその経路をどの
ように変化させるかを示した図である。図26から、頂
角θaが90°から漸次増大すると、サイドローブ光の
出射方向が次第に水平方向に傾いていくことが分かる。
これは、図7において、R1,min〜R1,maxの出射光線が
次第に反時計回りに回転していくことに相当している。
図26(B)に示すように、頂角θaの増大の結果、出
射光は隣接するプリズム(図中、左隣りのプリズム)の
斜面に当たり、一部は反射され、光放出面の法線n近傍
の出力光線R1R,peakになる。また、残りの出射光は、
透過、屈折して導光板又は光源側にフィードバックされ
る光線R1t,peakとなり、再利用される。このように、
θaの増大に伴い、サイドローブ光は次第に減少する。
また、さらにθaを増大させると、サイドローブ光は、
図3において示したようにプリズム斜面において全反射
し、導光板側にその全てがフィードバックされるため
に、完全に消失する。
FIG. 26 shows that when the refractive index of air is n0 = 1 and the refractive index of the prism is n1 = 1.5, the sidelobe light R 1, which has a peak intensity in a prism with an apex angle θ a = 90 ° . FIG. 11 is a diagram showing how peak , that is, a light ray incident on the bottom surface f3 at an incident angle of 45.7 ° changes its path as the apex angle θ a increases. From FIG. 26, it can be seen that when the apex angle θ a gradually increases from 90 °, the emission direction of the side lobe light gradually tilts in the horizontal direction.
This corresponds to that the outgoing rays of R 1, min to R 1, max gradually rotate counterclockwise in FIG. 7.
As shown in FIG. 26 (B), as a result of the increase in the apex angle θ a , the emitted light hits the slope of the adjacent prism (the prism next to the left in the drawing), a part of which is reflected, and the normal line of the light emitting surface The output ray R 1R, peak near n is obtained. The remaining emitted light is
A light ray R 1t, peak that is transmitted and refracted and is fed back to the light guide plate or the light source side is reused. in this way,
The side lobe light gradually decreases as θ a increases.
When θ a is further increased, the sidelobe light becomes
As shown in FIG. 3, the light is totally reflected on the inclined surface of the prism, and all of the light is fed back to the light guide plate side, so that it completely disappears.

【0054】次に、以上の過程を光線を追跡しながら説
明する。図7において容易に分かるいうに、頂角θa
90°から増大させると、サイドローブ光R1,min
R1,maxのうち、最も出射角の大きいR1,maxが、最初に
隣接するプリズムの斜面に接するようになる。そこで、
以下にサイドローブ光R1,maxに基づいて説明を進め
る。図24は、頂角θa=90°+αである三角柱プリ
ズムにおけるサイドローブ光の経路を示した図である。
ここでαは、0°<α<90°の関係を満たしており、
θa=90°+αとしたときに、図中の三角柱プリズム
において左斜面f1から出射したサイドローブ光R
1,max(図中、点Dから点Eに向かう光線)が底面f3
(図中、辺JI)と平行となる角度である。このような
角度関係が満たされれば、図26からも分かるように隣
接する単位プリズムの間の距離、または、R1,maxの出
射点の位置の如何によらずサイドローブ光R1,maxは、
必ず隣接する(左隣)のプリズム斜面に当たる。
Next, the above process will be described while tracing a ray. As can be easily seen in FIG. 7, when the apex angle θ a is increased from 90 °, the side lobe light R 1, min ˜
R1, among the max, the largest R 1, max output angle becomes in contact with the inclined surface of the prism adjacent to the first. Therefore,
The description will be given below based on the sidelobe light R 1, max . FIG. 24 is a diagram showing paths of side lobe light in a triangular prism having an apex angle θ a = 90 ° + α.
Here, α satisfies the relationship of 0 ° <α <90 °,
When θ a = 90 ° + α, side lobe light R emitted from the left slope f1 in the triangular prism shown in the figure.
1, max (ray from point D to point E in the figure) is the bottom surface f3
The angle is parallel to (side JI in the figure). If such an angular relationship is satisfied, the side lobe light R 1, max will be irrespective of the distance between the adjacent unit prisms or the position of the emission point of R 1, max , as can be seen from FIG. ,
Be sure to hit the adjacent (on the left) prism slope.

【0055】また、頂角θaが90°+αとなるのにと
もない、底面f3と、斜面f1又はf2とのなす角θb
は、45°−(α/2)となる。これは、三角形の内角
の和が180°であること、二等辺三角形の両底角は相
等しいこと、及び、底辺が(α/2)減少したぶん斜面
f2及びその法線が反時計回りに(α/2)回転するこ
とに注目すれば初等幾何学的に容易に求められる。その
結果、左斜面f1のD点におけるサイドローブ光R
1,maxの入射角θsi,maxは、図24の三角形KDCの内
角の和が180°であることから、 θSi,max = (90°+ α) ー (θR,max ー α/2) = 90°ー θR,max + (3/2)α (21b) また、右斜面f2での全反射角θR,maxは、式(12)
より、 θR,max = ((90°+α)ーθc)+(4/10)(90°ー ((90°+α) ー θc)) = 90°+ (6/10)α ー (6/10)θc (21c) となる。
Further, as the apex angle θ a becomes 90 ° + α, the angle θ b formed by the bottom surface f3 and the slope f1 or f2.
Is 45 ° − (α / 2). This is because the sum of the interior angles of the triangle is 180 °, the base angles of the isosceles triangle are equal, and the slope f2 and its normal are counterclockwise with the base reduced by (α / 2). If attention is paid to the rotation by (α / 2), it can be easily obtained in elementary geometry. As a result, the side lobe light R at the point D on the left slope f1
The incident angle θ si, max of 1, max is θ Si, max = (90 ° + α)-(θ R, max -α / 2 because the sum of the internal angles of the triangle KDC in FIG. 24 is 180 °. ) = 90 ° -θ R, max + (3/2) α (21b) Further, the total reflection angle θ R, max at the right slope f2 is calculated by the formula (12).
Therefore, θ R, max = ((90 ° + α) −θ c ) + (4/10) (90 ° − ((90 ° + α) −θ c )) = 90 ° + (6/10) α -(6/10) θ c (21c).

【0056】サイドローブ光R1,maxの斜面f1におけ
る出射角θso,maxとθR,maxは、点Dにおいて屈折の法
則により、以下のように関連づけられる。 n0sinθso,max = n1sin(90°ー θR,max + (3/2)α) (21d) 従って、 θso,max = sinー1((n1/n0)sin(90°ー θR,max+(3/2)α)) ・・・・・ (21e) となる。出射光線の方向(D→E)が底面f3と平行で
あるということは、サイドローブ光R1,maxが底面f3
の法線(面光源出光面の法線)nと直交することを意味
するから、図24より、 (45°ー α/2)+θso,max = 90° (21f) となる。従って、式(21e)及び(21f)より、 (45°ー α/2) + sin-1((n1/n0)sin(90°ー θR,max + (3/2)α)) = 90° ∴ sin-1((n1/n0)sin(90°ー θR,max + (3/2)α)) = 45°+ α/2 ・・・(21g)
The exit angles θ so, max and θ R, max of the side lobe light R 1, max at the slope f1 are related as follows by the law of refraction at the point D. n0sinθ so, max = n1sin (90 ° ー θ R, max + (3/2) α) (21d) Therefore, θ so, max = sin ー 1 ((n1 / n0) sin (90 ° ー θ R, max + (3/2) α)) (21e) The direction (D → E) of the emitted light rays is parallel to the bottom surface f3, which means that the side lobe light R 1, max is the bottom surface f3.
Since it means that it is orthogonal to the normal line n (normal line of the surface light emitting surface) n, from FIG. 24, (45 ° −α / 2) + θ so, max = 90 ° (21f). Therefore, from equations (21e) and (21f), (45 ° -α / 2) + sin -1 ((n1 / n0) sin (90 ° -θ R, max + (3/2) α)) = 90 ° ∴ sin -1 ((n1 / n0) sin (90 ° ー θ R, max + (3/2) α)) = 45 ° + α / 2 ・ ・ ・ (21g)

【0057】式(21g)において両辺の正弦をとる
と、 (n1/n0)sin(90°ー θR,max + (3/2)α) = sin(45°+ α/2) ∴ sin(90°ー θR,max + (3/2)α) = (n0/n1)sin(45°+ α/2) ・・・(21h) を得る。
Taking the sine of both sides in the equation (21g), (n1 / n0) sin (90 ° -θ R, max + (3/2) α) = sin (45 ° + α / 2) ∴ sin ( 90 ° -θ R, max + (3/2) α) = (n0 / n1) sin (45 ° + α / 2) (21h) is obtained.

【0058】ここで、θa=90°+αは三角形の頂角であ
り、0°<θa<180°であるから、 0°< α < 90° ∴ 45°< (α/2) + 45°< 90° ∴ 1/√2 < sin((α/2) + 45°) < 1 (21i) となり、(21h)式の右辺は、 (1/√2)(n0/n1) < (n0/n1)sin(45°+ α/2) < n0/n1 ・・・・・(21j) となる。
Here, θ a = 90 ° + α is the apex angle of the triangle and 0 ° <θ a <180 °, so 0 ° <α <90 ° ∴ 45 ° <(α / 2) + 45 ° <90 ° ∴ 1 / √2 <sin ((α / 2) + 45 °) <1 (21i), and the right side of (21h) is (1 / √2) (n0 / n1) <( n0 / n1) sin (45 ° + α / 2) <n0 / n1 (21j)

【0059】従って、式(21h)及び(21j)よ
り、 (n0/n1) > sin(90°ー θR,max + (3/2)α) > (1/√2)(n0/n1) ・・・(21k) となる(なお、式(21k)の不等号は、式(21j)
における不等号とその向きを逆としている)。これに、
式(21c)のθR,maxを代入すると、 (n0/n1) > sin((6/10)θc + (9/10)α) > (1/√2)(n0/n1) ・・・(21m) となる。
Therefore, from equations (21h) and (21j), (n0 / n1)> sin (90 ° −θ R, max + (3/2) α)> (1 / √2) (n0 / n1) (21k) (note that the inequality sign in equation (21k) is
In the inequality sign and its direction is the opposite). to this,
Substituting θ R, max in equation (21c), (n0 / n1)> sin ((6/10) θ c + (9/10) α)> (1 / √2) (n0 / n1)・ It becomes (21m).

【0060】一方、式(21m)の正弦の中の角度は、
元来図24の斜面f2の点Dにおける入射角θSi,max
あること、すなわち、 (6/10)θc+(9/10)α = 90°ー θR,max + (3/2)α = θSi,max (21n) であることを考慮すれば、 0°< (6/10)θc+(9/10)α < 90° (21p) となる。この区間において、逆正弦関数の主値は、1価
の単調増加関数であることから式(21m)の逆正弦を
とっても同じ不等号が成立し、 θc > (6/10)θc + (9/10)α > sin-1((1/√2)(n0/n1)) ・・・(21q) となる。ただし、臨界角の定義より、sin-1(n0/n1)=
θcとしている。式(21q)をαについて解くと、 α > (10/9)sin-1((1/√2)(n0/n1)) ー (6/9)θc (21r) となり、図24のような関係が成立するために頂角θ
a,maxは、 θa,max = 90°+ α > 90°+ (10/9)sin-1((1/√2)(n0/n1)) ー (6/9)θc ・・・(21s) という条件を満たさなければならないことが分かる。
On the other hand, the angle in the sine of equation (21m) is
Originally, the incident angle θ Si, max at the point D on the slope f2 in FIG. 24, that is, (6/10) θ c + (9/10) α = 90 ° −θ R, max + (3/2 ) α = θ Si, max (21n), 0 ° <(6/10) θ c + (9/10) α <90 ° (21p). In this section, since the main value of the inverse sine function is a monotonically increasing function with a single valence, the same inequality sign holds even if the inverse sine of equation (21m) is used, and θ c > (6/10) θ c + (9 / 10) α> sin −1 ((1 / √2) (n0 / n1)) (21q). However, from the definition of the critical angle, sin -1 (n0 / n1) =
θ c . When equation (21q) is solved for α, α> (10/9) sin -1 ((1 / √2) (n0 / n1))-(6/9) θ c (21r), as shown in Fig. 24. Angle θ
a, max is θ a, max = 90 ° + α> 90 ° + (10/9) sin -1 ((1 / √2) (n0 / n1)) ー (6/9) θ c・ ・ ・It can be seen that the condition (21s) must be satisfied.

【0061】頂角θaがさらに増加すると、順次サイド
ローブ光R1,peak、R1,minが底辺f3と平行になり、
サイドローブ光では無くなる。式(11)、(10)の
θR,peak、θR,minを用いて上記と同様の計算を行う
と、θa,peak、θa,minのそれぞれについて、 θa,peak > 90° + (10/11)sin-1((1/√2)(n0/n1)) ー (4/11)θc ・・・(21t) θa,min > 90°+ (10/13)sin-1((1/√2)(n0/n1)) ー (2/13)θc ・・・(21u) を得る。なお、ここでは、式(10)、(11)におい
て、90°を90°+αとして計算を行っている。
When the apex angle θ a is further increased, the side lobe lights R 1, peak and R 1, min become parallel to the base f3,
It disappears with sidelobe light. When the same calculation as above is performed using θ R, peak and θ R, min in the equations (11) and (10), θ a, peak > 90 ° for each of θ a, peak and θ a, min + (10/11) sin -1 ((1 / √2) (n0 / n1)) ー (4/11) θ c・ ・ ・ (21t) θ a, min > 90 ° + (10/13) sin -1 obtain ((1 / √2) (n0 / n1)) over (2/13) θ c ··· (21u ). Note that here, in the equations (10) and (11), 90 ° is calculated as 90 ° + α.

【0062】以上の結果をまとめると、頂角θa=90
°のときは、プリズムの左斜面f1から出射角θso,min
≦θ≦θso,maxの範囲でサイドローブ光R1,min〜R
1,peak〜R1,maxが全てそのまま出射される(図7)。
頂角θaを増加させると、出射サイドローブ光は、次第
に反時計回りに傾き、はじめに左斜面の下方から出る光
線が図26(B)に示されるように隣接プリズムで偏向
され始める。ただし、大部分の光は、そのまま出射す
る。頂角をθa,maxまで変化させると、まずサイドロー
ブ光のうち最大出射角のR1,maxが図24に示すように
斜面f1から出射した後にプリズム底面f3と平行にな
り、そして、図26(c)に示すように、出射光線が左
斜面f1における出射位置によらず隣接するプリズム斜
面で反射及び透過して向きを変えサイドローブ光でなく
なる。
Summarizing the above results, the apex angle θ a = 90
When the angle is °, the exit angle θ so, min from the left slope f1 of the prism
Sidelobe light R 1, min to R in the range of ≦ θ ≦ θ so, max
All of 1, peak to R 1, max are directly emitted (FIG. 7).
When the apex angle θ a is increased, the output side lobe light gradually tilts counterclockwise, and the light beam emitted from the lower left slope first begins to be deflected by the adjacent prism as shown in FIG. 26 (B). However, most of the light is emitted as it is. When the apex angle is changed to θ a, max , first, the maximum emission angle R 1, max of the side lobe light emerges from the slope f1 and then becomes parallel to the prism bottom face f3, as shown in FIG. As shown in FIG. 26 (c), the outgoing light ray is reflected and transmitted by the adjacent prism oblique surface regardless of the outgoing position on the left oblique surface f1, changes its direction, and becomes a side lobe light.

【0063】さらに、θaが増加して、θa,peakに達す
ると、ピーク強度を与えるサイドローブ光R1,peakも左
斜面f1より出射した後に、底面f3に平行となりサイ
ドローブ光で無くなる。最後に、θaがθa,minに達する
と、最小出射角のサイドローブ光R1,minも同様にサイ
ドローブ光でなくなり、全てのサイドローブ光R1,min
〜R1,maxは、法線方向近傍に出射する反射光R1Rと導
光板(光源)側へフィードバックされる光線R1tとに変
換される。
Further, when θ a increases and reaches θ a, peak , side lobe light R 1, peak giving peak intensity is also emitted from the left slope f1 and then becomes parallel to the bottom face f3 and disappears as side lobe light. . Finally, when θ a reaches θ a, min , the side lobe light R 1, min at the minimum emission angle is no longer a side lobe light, and all side lobe lights R 1, min.
˜R 1, max are converted into reflected light R 1R emitted in the vicinity of the normal direction and a light ray R 1t fed back to the light guide plate (light source) side.

【0064】θaをθa,minからなおいっそう増加させる
と、出射角の大きいサイドローブ光から順次左斜面f2
で全反射するようになる。そして、 θa > 60°+ (4/3)θc = 60°+ (4/3)sin-1(n0/n1) (21v) となると、全サイドローブ光は、左斜面f2において全
反射され、底面f3から導光板側へ戻る。図3は、n0
=1.0、n1=1.5のとき式(21v)を満たす三
角柱プリズムの例であり、頂角θa=140°である。
If θ a is further increased from θ a, min, the side lobe light having a large emission angle is sequentially arranged on the left slope f2.
Will cause total internal reflection. When θ a > 60 ° + (4/3) θ c = 60 ° + (4/3) sin -1 (n0 / n1) (21v), the total sidelobe light is totally reflected on the left slope f2. Then, the light returns from the bottom surface f3 to the light guide plate side. FIG. 3 shows n0
= 1.0 and n1 = 1.5, this is an example of a triangular prism that satisfies Expression (21v), and the apex angle θ a = 140 °.

【0065】次に、式(21v)の導出方法について説
明する。図10は、頂角がθaである三角柱プリズムの
主切断面を示した図である。図中、光線R5は、光路C
→D(全反射)→Eに沿ってプリズム内を進行し、斜面
f1よりF方向へ出射角θsoで出射する光線である。
Next, a method of deriving the equation (21v) will be described. FIG. 10 is a view showing a main cutting surface of a triangular prism having an apex angle of θ a . In the figure, the light ray R5 has an optical path C.
It is a light ray that travels in the prism along → D (total reflection) → E and is emitted from the slope f1 in the F direction at an emission angle θ so .

【0066】光線R5が斜面f1及び斜面f2にそれぞ
れ入射するときの角度をθsi及びθR1、また、点Cから
点Dに進行する光線が底面f3となす角度をθR2とする
と、 θsi < θc (22) θR1 = θa ー θsi (23) θR2 = (3/2)θa ー θsi ー 90° (24) なる関係が成り立つ。ここで、 θR2 = (3/2)θa ー θsi ー 90° > (3/2)θa ー θc ー 90° > θc (25) が満たされれば、斜面f1から出射し得る光線R5は、
底面f3から入射する光線ではなく、斜面f2よりプリ
ズム内に入射し、点Cにおいて全反射をする光線であ
る。
[0066] If the rays R5 is also angle theta si and theta R1, when respectively incident on the inclined surface f1 and slope f2, light traveling from point C to point D and the angle theta R2 formed between the bottom surface f3, theta sic (22) θ R1 = θ asi (23) θ R2 = (3/2) θ asi -90 ° (24) Here, if θ R2 = (3/2) θ asi -90 °> (3/2) θ ac -90 °> θ c (25) is satisfied, the light can be emitted from the slope f1. Ray R5 is
It is not a light ray incident from the bottom surface f3, but a light ray entering the prism from the inclined surface f2 and totally reflecting at the point C.

【0067】逆に、 θR2 < θc (26) であれば、光線R5は、底面f3よりプリズム内に入射
した光線である。既に説明したように、斜面f2よりプ
リズム内に入射する光線は、極く僅かである。従って、
式(22)及び(25)を同時に満たすように、頂角θ
aを定めることにより、底面f3よりプリズムに入射
し、その後にサイドローブ光となる光線の存在を防止す
ることが可能となる。このような条件を満たすθaは、
式(22)〜(25)より、次式のように与えられる。 θa > 60°+ (4/3)θc = θa,perfect (27)
On the other hand, if θ R2c (26), the light ray R5 is a light ray that has entered the prism from the bottom surface f3. As described above, the number of light rays entering the prism from the slope f2 is extremely small. Therefore,
The apex angle θ is set so that the expressions (22) and (25) are simultaneously satisfied.
By defining a , it becomes possible to prevent the presence of a ray that enters the prism from the bottom surface f3 and then becomes sidelobe light. Θ a that satisfies these conditions is
From Expressions (22) to (25), the following expression is given. θ a > 60 ° + (4/3) θ c = θ a, perfect (27)

【0068】すなわち、頂角θaが式(21u)のθ
a,minからさらに増加して、式(27)をも満たすよう
になると、サイドローブ光の出射が抑制されることは依
然として同じであるが、抑制されたサイドローブ光は、
全て斜面f1、f2において全反射され、導光板あるい
は光源側にフィードバックされ、出力光として利用され
なくなる。そのために、出力光の輝度(特に、光放出面
の法線方向nの輝度)は低下する。その代わり、頂角が
広くなった分だけ出力光の視野角(半値角)は広がり、
また、導光板にフィードバックされた光は導光板内部を
伝搬し、一部は再出力される。この結果、輝度の面分布
はより均一となる。
That is, the apex angle θ a is θ in the equation (21u).
When it further increases from a, min and also satisfies the expression (27), the emission of the sidelobe light is still suppressed, but the suppressed sidelobe light is
All are totally reflected on the slopes f1 and f2, fed back to the light guide plate or the light source side, and are not used as output light. Therefore, the brightness of the output light (in particular, the brightness in the normal direction n of the light emitting surface) is reduced. Instead, the viewing angle (half-value angle) of the output light widens as the apex angle becomes wider,
Further, the light fed back to the light guide plate propagates inside the light guide plate, and part of the light is re-output. As a result, the surface distribution of luminance becomes more uniform.

【0069】故に、特に高い法線輝度と少ないサイドロ
ーブを求める場合は、 90°+ (10/9)sin-1((1/√2)(n0/n1)) ー (6/9)θc < θa < 60°+ (4/3)θc (27a) また、出力光の視野角の広さ、及び、法線輝度の高さよ
りもサイドローブ光の除去と光放出面内の輝度分布の均
一化を求める場合は、 60°+ (4/3)θc < θa < 180° (27b) とすると良い。
Therefore, in order to obtain a particularly high normal luminance and a small side lobe, 90 ° + (10/9) sin -1 ((1 / √2) (n0 / n1))-(6/9) θ ca <60 ° + (4/3) θ c (27a) In addition, the viewing angle of output light and sidelobe light removal and brightness in the light emitting surface are higher than the normal brightness. To obtain a uniform distribution, 60 ° + (4/3) θ ca <180 ° (27b) is preferable.

【0070】図17は、代表的な材料について、屈折
率、臨界角、90°頂角の場合における最大出射角θ
max、強度がピークの方向θpeak、及び、最小出射角θ
minのサイドローブを生じる各々の光線に対してこれを
隣接斜面反射により抑止する緩斜面頂角θa,max、θ
a,peak、θa,max及び両斜面f1、f2においてサイド
ローブ原因光が全反射されて出射を抑制する緩斜面頂角
θRefを列挙した図である。ただし、空気の屈折率を
1.00として計算を行っている。
FIG. 17 shows the maximum emission angle θ of a typical material when the refractive index, the critical angle, and the 90 ° apex angle are set.
max , direction of peak intensity θ peak , and minimum exit angle θ
A gentle slope apex angle θ a, max , θ for each ray that causes side lobes of min to be suppressed by adjacent slope reflection
It is a figure which enumerates the gentle slope apex angle (theta) Ref which suppresses emission | emission by a, peak , (theta) a, max and side lobe cause light being totally reflected in both slopes f1 and f2. However, the calculation is performed assuming that the refractive index of air is 1.00.

【0071】図11は、以上の説明に基づいて得られた
五角柱プリズムの主切断面を示した図である。プリズム
上部の緩斜面f4、f5は、頂角がθa’(θa’>θ
a,max)である二等辺三角形a’b’c’の斜辺の一部
である。プリズム下部の急斜面f1、f2は、頂角がθ
a(θa≦θa,max)である二等辺三角形abcの斜辺の
一部である。θa<θa,maxとしたのは、θa≧θa,max
すると、サイドローブ光は減少するものの、プリズムを
透過する光線(図2のR2、R3等)の屈折、収束が不
十分となり、出射光の法線輝度の低下、拡散角の増大な
ど、好ましくない結果を招くからである。また、急斜面
と緩斜面の長さの比は、後述の式(36)を満たしてい
る。なお、上記2つの斜面は、点Pc1、Pc2において階
段状の段差を生じないように接続してある。
FIG. 11 is a view showing the main cross section of the pentagonal prism obtained based on the above description. The apex angles of the gentle slopes f4 and f5 above the prism are θ a '(θ a '> θ
a, max ) is a part of the hypotenuse of the isosceles triangle a'b'c '. The steep slopes f1 and f2 below the prism have an apex angle of θ.
It is a part of the hypotenuse of the isosceles triangle abc that is aa ≦ θ a, max ). The reason for θ aa, max is that when θ a ≧ θ a, max , the side lobe light is reduced, but the light rays (R2, R3, etc. in FIG. 2) that pass through the prism are not refracted or converged. This is because it is sufficient, and unfavorable results such as a decrease in the normal luminance of the emitted light and an increase in the diffusion angle are brought about. Further, the ratio of the length of the steep slope to the length of the gentle slope satisfies Expression (36) described later. The two slopes are connected so that stepwise steps are not formed at the points P c1 and P c2 .

【0072】図11に示すプリズムにおいて、底面f3
よりプリズムに入射した光線のうち、急斜面f1、f2
を透過するものは、光放出面の法線方向へ効率よく収束
するために、法線輝度は、向上する。また、例えば、緩
斜面f5において全反射し、緩斜面f4へ進行する光線
は、緩斜面f4を出射した後に左隣のプリズム斜面(f
5)で一部反射して出光面の法線方向に進行し、残りは
屈折して、底面f3へフィードバックされるために、サ
イドローブ光の発生原因となることがない。このよう
に、図11に示す五角柱プリズムは、低サイドローブ特
性と高法線輝度特性の両特性を合わせ持つプリズムであ
る。
In the prism shown in FIG. 11, the bottom surface f3
Of the rays incident on the prism, the steep slopes f1 and f2
Those that pass through are efficiently converged in the direction normal to the light emitting surface, so that the normal luminance is improved. In addition, for example, a light ray that is totally reflected on the gentle slope f5 and travels to the gentle slope f4 exits the gentle slope f4 and then the prism slope (f
At 5), a part of the light is reflected, travels in the direction normal to the light exit surface, and the rest is refracted and fed back to the bottom surface f3, which does not cause side lobe light. As described above, the pentagonal prism shown in FIG. 11 is a prism having both low side lobe characteristics and high normal luminance characteristics.

【0073】しかしながら、図11に示すプリズムで
は、図中の光線R6のように、底面f3からプリズム内
に入射した後に、急斜面f2上の点Cにおいて全反射
し、緩斜面f4を透過してサイドローブ光となる光線が
存在し得る。つまり、光線R6は、点Cにおいて大きな
角度で全反射した場合に、緩斜面上の点Dに小さい入射
角で到達する。ここで、頂角θa’が十分に大きく取ら
れておらず、斜面f4の傾斜が急であれば、点Dへの光
線R6の入射角θsiは、臨界角θc未満となり、光線R
6は、斜面f4を透過する。実際に計算すると、例え
ば、点Bにおける光線R6の入射角θin=48.9°、
緩斜面の頂角θa’=120°と仮定した場合に、入射
角θsiは31°となり、光線R6は、射角θso=50°
で出射する。この出射光路R6は、左上方へ進行するも
のであり、すでに議論したように、その大部分は、左隣
りのプリズムで反射することなく、そのままサイドロー
ブ光となる。
However, in the prism shown in FIG. 11, after entering the prism from the bottom surface f3 like the ray R6 in the figure, the light is totally reflected at the point C on the steep slope f2 and transmitted through the gentle slope f4 to the side. There may be light rays that are lobe light. That is, when the light ray R6 is totally reflected at a large angle at the point C, it reaches the point D on the gentle slope with a small incident angle. Here, if the apex angle θ a 'is not sufficiently large and the slope f4 is steep, the incident angle θ si of the ray R6 at the point D becomes less than the critical angle θ c , and the ray R
6 passes through the slope f4. When actually calculated, for example, the incident angle θ in of the light ray R6 at the point B = 48.9 °,
Assuming that the apex angle θ a '= 120 ° of the gentle slope, the incident angle θ si is 31 °, and the ray R6 has an incident angle θ so = 50 °.
Emit at. The exit optical path R6 travels to the upper left, and as already discussed, most of it becomes sidelobe light without being reflected by the prism on the left.

【0074】このようなサイドローブ光は、以下のよう
にして求められる条件により防ぐことが可能である。す
なわち、図11に示した経路によりプリズムに入射する
光線を全て急斜面f4、f5において全反射させ、底面
f3へフィードバックするようにすればよいのである。
図12は、頂角がθa(<θa,max)である二等辺三角柱
プリズムの主切断面ABCを示した図である。図中、光
線R7は、右斜面f2において全反射した後に、左斜面
f1上の点Eに入射角θsi(<θc)で到達し、サイド
ローブ光としてプリズムから出射する光線である。
Such side lobe light can be prevented by the conditions obtained as follows. That is, all the light rays incident on the prism through the path shown in FIG. 11 may be totally reflected by the steep slopes f4 and f5 and fed back to the bottom surface f3.
FIG. 12 is a diagram showing a main cutting surface ABC of an isosceles triangular prism having an apex angle of θ a (<θ a, max ). In the figure, a light ray R7 is a light ray that reaches the point E on the left slope f1 at an incident angle θ si (<θ c ) after being totally reflected on the right slope f2, and is emitted from the prism as side lobe light.

【0075】ここで、斜面f1を点Eを中心に時計方向
へ角度Δθだけ回転させると考える。これは、斜面f1
の傾斜をΔθだけ減少させることに相当する。逆にθsi
は、Δθだけ増大する。Δθが、θsi+Δθ≧θc、すな
わち、 Δθ ≧ θcーθsi (28) であれば、θsiは、臨界角θcより大きくなる。その結
果、光線R7は、斜面f1において全反射し、サイドロ
ーブ光となることを防ぐことが可能となる。
Here, it is considered that the slope f1 is rotated clockwise about the point E by an angle Δθ. This is slope f1
Corresponding to the decrease of the slope of Δθ. Conversely, θ si
Increases by Δθ. If Δθ is θ si + Δθ ≧ θ c , that is, Δθ ≧ θ c −θ si (28), then θ si is larger than the critical angle θ c . As a result, the light ray R7 can be prevented from being totally reflected on the slope f1 and becoming sidelobe light.

【0076】図13は、上述の考察をもとに形状を決定
した五角柱プリズムの主切断面を示した図である。五角
形A’Pc1BCPc2は、頂角θaの三角形ABCにおい
て、右斜辺CA(左斜辺AB)の一部分である辺Pc2
(辺Pc1A)を半時時計回り(時計回り)に式(28)
を満たす角度Δθだけ回転させ、2辺Pc1A、Pc2Aが
交わる点を新たに点A’としたものである。従って、五
角形A’Pc1BCPc2において、面Pc2A’(f5)及
びPc1A’(f4)は、緩斜面であり、面CPc2(f
2)及びPc1B(f1)は、急斜面である。
FIG. 13 is a diagram showing a main cross section of a pentagonal prism whose shape is determined based on the above consideration. The pentagon A′P c1 BCP c2 has a side P c2 A which is a part of the right hypotenuse CA (left hypotenuse AB) in the triangle ABC having the apex angle θ a.
Turn (side P c1 A) half an hour clockwise (clockwise) using equation (28).
It is rotated by an angle Δθ that satisfies the above condition, and a point where the two sides P c1 A and P c2 A intersect is newly set as a point A ′. Therefore, in the pentagon A'P c1 BCP c2 , the planes P c2 A '(f5) and P c1 A' (f4) are gentle slopes and the plane CP c2 (f
2) and P c1 B (f1) are steep slopes.

【0077】ここで、角ABCの角度(底角)をθb
すると、頂角θa’とθbの関係は、二等辺三角形の両底
辺が等しいことを考慮すると、 θb ー Δθ = (180°ー θa’)/2 (29) となる。従って、 θa’= 180°ー 2(θb ー Δθ) = θa + 2Δθ (30) である。さらに、式(13)と式(28)より、 θa’≧ θa + 2θc ー 2sin-1((n0/n1)sinθso) (31) が導かれる。θsoは、Θso,min〜Θso,maxと式(13
a)の関係にあることから、出射するサイドローブ光の
出射角がθso,min〜θso,maxの範囲を有することを考慮
すると、Θso,min−θb≦θso≦Θso,max−θbとなるか
ら、図13に示す五角柱プリズムは、 θa’≧ θa + 2sin-1(n0/n1) - 2sin-1((n0/n1)sin(Θso,max ー θb)) ・・・(32) より好ましくは、 θa’≧θa + 2sin-1(n0/n1) - 2sin-1((n0/n1)sin(Θso,min ー θb)) = θa,perfect (32a) なる条件を満たすことにより、底面f3より入射し、図
13の経路を進行する光線がサイドローブ光となること
を防止するようになる。しかしながら、θa’が大きす
ぎると、視野角が不必要に拡がり、法線輝度が低下して
好ましくない。従って、 θa + 2sin-1(n0/n1) - 2sin-1((n0/n1)sin(Θso,max ー θb)) ≦θa’≦θa,perfect (32aa) とすることが好ましい。図17に、θa,perfectの例を
示す。ただし、急斜面の頂角は、θa=90°、屈折率
は、n0=1、n1=1.5とする。
[0077] Here, when the angle of the corner ABC (base angle) and theta b, the relationship of the apex angle theta a 'and theta b, considering that both the base of the isosceles triangle are equal, theta b over [Delta] [theta] = (180 ° -θ a ') / 2 (29) Therefore, θ a ′ = 180 ° −2 (θ b −Δθ) = θ a + 2Δθ (30). Further, from equations (13) and (28), θ a ′ ≧ θ a + 2θ c −2sin −1 ((n0 / n1) sinθ so ) (31) is derived. θ so is expressed as Θ so, min to Θ so, max (13
From the relationship a), considering that the emission angle of the emitted side lobe light has a range of θ so, min to θ so, max , θ so, min −θ b ≦ θ so ≦ Θ so, Since max −θ b , the pentagonal prism shown in FIG. 13 has θ a ′ ≧ θ a + 2sin −1 (n0 / n1) − 2sin −1 ((n0 / n1) sin (Θ so, max − θ b )) ... (32) More preferably, θ a '≧ θ a + 2sin -1 (n0 / n1)-2sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, minb )) = By satisfying the condition of θ a, perfect (32 a), it is possible to prevent the light rays incident from the bottom surface f 3 and traveling on the path of FIG. 13 from becoming sidelobe light. However, if θ a 'is too large, the viewing angle unnecessarily widens, and the normal brightness decreases, which is not preferable. Therefore, θ a + 2sin -1 (n0 / n1)-2sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, maxb )) ≤ θ a '≤ θ a, perfect (32 aa ) preferable. FIG. 17 shows an example of θ a, perfect . However, the apex angle of the steep slope is θ a = 90 °, and the refractive indices are n0 = 1 and n1 = 1.5.

【0078】次に、上述のような五角柱プリズムにおけ
る緩斜面の長さx1'と急斜面の長さx2の比を求める。図
14は、五角柱プリズムの主切断面を示した図である。
主切断面ABPc1 C’Pc2は、頂角θaの二等辺三角形
ABCの臨界点Pc1、Pc2よりも上部を頂角θa
(θa’>θa)の二等辺三角形Pc1C’Pc2に置き換え
た形状を有している。図中のPc1C(Pc2C)は、式
(19a)中のx1に相当する。また、Pc1C’(P
c2C’)=x1’とする。
Next, in the pentagonal prism as described above,
Calculate the ratio of the gentle slope length x1 'to the steep slope length x2. Figure
FIG. 14 is a view showing a main cut surface of the pentagonal prism.
Main cutting surface ABPc1 C'Pc2Is the apex angle θaIsosceles triangle
ABC critical point Pc1, Pc2The upper part than the vertical angle θa
a’> Θa) Isosceles triangle Pc1C'Pc2Replaced with
It has a different shape. P in the figurec1C (Pc2C) is the formula
This corresponds to x1 in (19a). Also, Pc1C '(P
c2C ') = x1'.

【0079】図から明らかなように、 Pc1C’’= Pc2C’’= x1sin(θa/2) (33) であり、また同時に、 Pc1C’’= Pc2C’’= x1’sin(θa’/2) (34) である。従って、式(33)及び式(34)より x1’= (sin(θa/2)/sin(θa’/2))・x1 (35) となる。As is clear from the figure, P c1 C ″ = P c2 C ″ = x1sin (θ a / 2) (33), and at the same time, P c1 C ″ = P c2 C ″ = x1'sin (θ a '/ 2) (34). Therefore, the equation (33) and (34) from x1 '= (sin (θ a / 2) / sin (θ a' / 2)) · x1 (35).

【0080】ここで、式(19a)と式(35)を比較
すると、次式を得ることができる。 x1’/x2 = e/(k0 - 1) (36) ただし、 k0 = k1/k2 k1 = sin(90°- sin-1((n0/n1)sinθso)) k2 = sin(90°+ sin-1((n0/n1)sinθso) - θa) e = sin(θa/2)/sin(θa’/2) 式(31)のときと同様に、θsoは、(Θso,min
θb)〜(Θso,max−θb)の範囲を有することを考慮す
れば、 e/(c0 - 1) ≦ x1’/x2 ≦ e/(d0 - 1) (37) ただし、 c0 = c1/c2 d0 = d1/d2 c1 = sin(90°- sin-1((n0/n1)sin(Θso,min ー θb))) c2 = sin(90°+ sin-1((n0/n1)sin(Θso,min ー θb)) - θa) d1 = sin(90°- sin-1((n0/n1)sin(Θso,max ー θb))) d2 = sin(90°+ sin-1((n0/n1)sin(Θso,max ー θb)) - θa) e = sin(θa/2)/sin(θa’/2) を得る。
Here, by comparing equation (19a) with equation (35), the following equation can be obtained. x1 '/ x2 = e / (k0-1) (36) where k0 = k1 / k2 k1 = sin (90 ° -sin -1 ((n0 / n1) sinθ so )) k2 = sin (90 ° + sin -1 ((n0 / n1) sin θ so ) − θ a ) e = sin (θ a / 2) / sin (θ a '/ 2) As in the case of equation (31), θ so is (θ so , min
Considering that it has a range of θ b )-(θ so, max −θ b ), e / (c0-1) ≤ x1 '/ x2 ≤ e / (d0-1) (37) where c0 = c1 / c2 d0 = d1 / d2 c1 = sin (90 ° -sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, minー θ b ))) c2 = sin (90 ° + sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, minー θ b ))-θ a ) d1 = sin (90 ° -sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, maxー θ b ))) d2 = sin (90 ° + sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, maxー θ b ))-θ a ) e = sin (θ a / 2) / sin (θ a '/ 2) is obtained.

【0081】図18は、急斜面の頂角θa=90°、臨
界角θc=41.8°(プリズムの屈折率n0=1.5、
空気の屈折率n1=1.0)、である場合について、緩斜
面の頂角θa’及び緩斜面と急斜面の長さの比x1’/x2
を算出した結果を示している。なお、除去すべきサイド
ローブ光の出射角は、それぞれ、出光面法線nから測っ
てΘso,max=84.7°、Θso,peak=70.7°、Θso,min=5
7.7°としてある。
In FIG. 18, the apex angle θ a = 90 ° of the steep slope and the critical angle θ c = 41.8 ° (refractive index of the prism n0 = 1.5,
When the refractive index of air is n1 = 1.0), the apex angle θ a 'of the gentle slope and the ratio of the length of the gentle slope to the steep slope x1' / x2
It shows the result of calculating. The emission angles of the sidelobe lights to be removed are respectively Θ so, max = 84.7 °, Θ so, peak = 70.7 °, Θ so, min = 5 measured from the light output surface normal n.
It is set at 7.7 °.

【0082】最後に、頂角θaと臨界角θcの関係が、θ
a≦2θcのである場合について、本発明に係る単位五角
形プリズムの形状が満たすべき条件について、図6を用
いて説明する。この場合は、点Dにおける光線の入射角
θsiは、点Cにおける光線の入射角θRが僅かにθcを超
過した時点で、臨界角未満になる。従って、θR=θc
なる光線R12を用いて図8及び図9において説明した
計算を行い、臨界点Pcを求める。その他の計算等は、
上述したのと同様に行う。
Finally, the relationship between the apex angle θ a and the critical angle θ c is θ
The conditions that the shape of the unit pentagonal prism according to the present invention should satisfy in the case of a ≦ 2θ c will be described with reference to FIG. In this case, the incident angle θ si of the light ray at the point D becomes less than the critical angle when the incident angle θ R of the light ray at the point C slightly exceeds θ c . Thus, by using a light beam R12 comprised of a θ R = θ c perform calculations described in FIGS. 8 and 9 to obtain the critical point P c. Other calculations, etc.
The procedure is similar to that described above.

【0083】[0083]

【実施例】【Example】

(レンズシートの実施例)以下、図面などを参照しなが
ら、実施例をあげて、さらに詳しく説明する。図19
は、本発明によるレンズシートの実施例を、比較例とと
もに示した図である。なお、図19(A)、(B)、
(C)、(D)の配置は、図2、図3、図4及び図5に
対応する。また、これらのレンズシートは、いずれも厚
さ50μmの透明な2軸延伸PET(ポリエチレンテレ
フタレート)シートの表面に、紫外線で架橋硬化させた
屈折率1.50のウレタンアクリレート樹脂を用いて成
形されたものである。
(Examples of Lens Sheet) Hereinafter, examples will be described in more detail with reference to the drawings. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a lens sheet according to the present invention together with a comparative example. In addition, FIG. 19 (A), (B),
The arrangements of (C) and (D) correspond to FIGS. 2, 3, 4, and 5. Each of these lens sheets was formed on the surface of a transparent biaxially stretched PET (polyethylene terephthalate) sheet having a thickness of 50 μm by using a urethane acrylate resin having a refractive index of 1.50 which was cross-linked and cured by ultraviolet rays. It is a thing.

【0084】比較例1 図19(A)に示すように、頂角90°の3角形プリズ
ム線型配列レンズシート105を、後述するバックライ
ト上に積層したもの。プリズムの繰り返し周期は50μ
m、主断面内で頂角を挟む2辺の長さは各々36μmで
ある。
Comparative Example 1 As shown in FIG. 19 (A), a triangular prism linear array lens sheet 105 having an apex angle of 90 ° is laminated on a backlight described later. The repetition cycle of the prism is 50μ
m, and the lengths of the two sides sandwiching the apex angle in the main cross section are 36 μm.

【0085】比較例2 図19(B)に示すように、頂角108°(θa,min
θa<θa,Ref)の3角形プリズム線型配列レンズシート
106を、後述するバックライト上に積層したもの。プ
リズムの繰り返し周期は50μm、主断面内で頂角を挟
む2辺の長さは各々27μmである。
Comparative Example 2 As shown in FIG. 19B, the vertical angle 108 ° (θ a, min <
A triangular prism linear array lens sheet 106 of θ aa, Ref ) is laminated on a backlight described later. The repeating period of the prism is 50 μm, and the lengths of the two sides sandwiching the apex angle in the main cross section are each 27 μm.

【0086】実施例 図19(C)に示すように、基部側の辺が頂角90°、
頂部側の辺が頂角108°の5角形プリズム線型配列の
レンズシート1を、後述するバックライト上に、単位五
角形プリズムが観察側に向くように積層したもの。プリ
ズムの繰り返し周期は50μm、主断面内における急斜
面の辺長(図1のL1)は18μm、緩斜面の辺長(図
1のL2)は16μmである。
Example As shown in FIG. 19C, the side on the base side has an apex angle of 90 °,
A lens sheet 1 of a pentagonal prism linear array having an apex angle of 108 ° on the apex side is laminated on a backlight described later so that a unit pentagonal prism faces the observation side. The repeating period of the prism is 50 μm, the side length of the steep slope (L 1 in FIG. 1 ) in the main cross section is 18 μm, and the side length of the gentle slope (L 2 in FIG. 1) is 16 μm.

【0087】比較例3 図19(D)に示すように、基部側の辺が頂角90°、
頂部側の辺が頂角108°の実施例と同様の5角形プリ
ズム線型配列レンズシート1Bを、後述するバックライ
ト上に、単位五角形プリズムが光源側に向くように積層
したもの。
Comparative Example 3 As shown in FIG. 19D, the side on the base side has an apex angle of 90 °,
A pentagonal prism linear array lens sheet 1B having the apex angle of 108 ° on the apex side is laminated on a backlight described later so that the unit pentagonal prism faces the light source side.

【0088】バックライトは、9.4インチの画面で、
厚さ4mmの導光板101であって、表面にサンドブラ
ストPETシートからなる光等方性拡散層102、裏面
に白色インキ印刷による散点パターン状の光拡散反射層
103を形成したもの用いて、長辺2灯式の約φ3cm
の冷陰極管(消費電力4ワット)からなる光源104を
使用した。この輝度測定は、レンズシート105,10
6,1,1Bの裏面にバックライトをおき、各レンズシ
ートの正面から30cmの位置に輝度計〔トプコンBM
−8(2°)〕を用いて行なった。なお、バックライト
の導光板上に何も載せない場合及び導光板上に光等方性
拡散層のみを載せた場合の法線輝度は、各々770〔c
d/cm2〕、968〔cd/cm2〕であった。
The backlight is a 9.4 inch screen,
A light guide plate 101 having a thickness of 4 mm, which has a light isotropic diffusion layer 102 made of a sandblasted PET sheet on the front surface and a light diffusion reflection layer 103 in the form of a dot pattern formed by printing white ink on the back surface, is used. Approximately φ3 cm with two lights
The light source 104 consisting of a cold cathode fluorescent lamp (power consumption 4 watts) was used. This brightness measurement is performed on the lens sheets 105 and 10
A backlight is placed on the back side of 6, 1, 1B, and a luminance meter [Topcon BM is placed 30 cm from the front of each lens sheet.
-8 (2 °)]. The normal brightness when nothing is placed on the light guide plate of the backlight and when only the light isotropic diffusion layer is placed on the light guide plate are 770 [c], respectively.
d / cm 2 ], 968 [cd / cm 2 ].

【0089】図15,図16は、上記実施例及び比較例
1〜比較例3のレンズシートの輝度測定を行なった結果
を示す線図である。比較例1は、図15の(A)に示す
ように、法線輝度が高いがサイドローブが大きく発生し
ていた。法線輝度の値は1244〔cd/cm2〕、半
値角は66°であり、サイドローブ/主ローブ(法線輝
度)の輝度比は0.23であった。比較例2は、図15
の(B)に示すように、サイドローブが殆どなくなって
いたが、法線輝度は1045〔cd/cm2〕と比較例
1と比べ16%程度低下していた。半値角は74°であ
り、比較例1と比べ視野角が広がったが、サイドローブ
は、サイドローブ/主ローブの輝度比=0.00(図1
5のグラフからの読み取り値)と大幅に低下した。実施
例は、図15の(C)に示すように、法線輝度が114
5〔cd/cm2〕、半値角が70°、サイドローブ/
主ローブの輝度比が0.14であり、法線輝度の低下は
少なく、視野角も広く、しかも、サイドローブも小さか
った。比較例3は、図16に示すように、法線輝度が4
35〔cd/cm2〕と低く、しかも、サイドローブ/
主ローブの輝度比=1.34と主ローブよりも大きなサ
イドローブが発生していた。また、半値角も125°と
大きく(ただし、サイドローブピーク輝度の1/2以上
を有する角度範囲として評価)、実用上不要な角度範囲
にまで光を放射している。
FIGS. 15 and 16 are diagrams showing the results of measuring the luminance of the lens sheets of the above-mentioned Examples and Comparative Examples 1 to 3. In Comparative Example 1, as shown in FIG. 15A, the normal luminance was high, but the side lobes were large. The value of normal luminance was 1244 [cd / cm 2 ], the half-value angle was 66 °, and the luminance ratio of side lobe / main lobe (normal luminance) was 0.23. Comparative example 2 is shown in FIG.
(B), the side lobes were almost eliminated, but the normal luminance was 1045 [cd / cm 2 ] which was about 16% lower than that of Comparative Example 1. The half-value angle was 74 °, and the viewing angle was wider than that of Comparative Example 1, but the side lobe had a luminance ratio of side lobe / main lobe = 0.00 (see FIG. 1).
(Reading value from the graph of 5). In the example, as shown in (C) of FIG.
5 [cd / cm 2 ], half-value angle 70 °, side lobe /
The luminance ratio of the main lobe was 0.14, the decrease in normal luminance was small, the viewing angle was wide, and the side lobe was small. Comparative Example 3 has a normal luminance of 4 as shown in FIG.
It is as low as 35 [cd / cm 2 ] and has side lobes /
The luminance ratio of the main lobe = 1.34, and a side lobe larger than the main lobe was generated. Further, the half-value angle is as large as 125 ° (however, it is evaluated as an angle range having half or more of the side lobe peak luminance), and light is emitted to an angle range which is not necessary for practical use.

【0090】(エッジライト型の面光源の実施例)図2
0は、本発明による面光源の第1実施例(エッジライト
型)を示す斜視図である。第1実施例の面光源は、エッ
ジライト型のバックライト40の導光板41の上面に、
光等方拡散性層20及び本発明のレンズシート1が配置
されている。このバックライト40は、導光板41の下
面に、散点パターンの光拡散反射層42が形成されてお
り、導光板41の側端面の両側には、それぞれ線光源4
3,反射膜44,照明カバー45が設けられている。エ
ッジライト型の面光源は、薄型で光放出面が発熱しにく
い利点がある。
(Example of Edge Light Type Surface Light Source) FIG.
FIG. 0 is a perspective view showing a first embodiment (edge light type) of the surface light source according to the present invention. The surface light source of the first embodiment is provided on the upper surface of the light guide plate 41 of the edge light type backlight 40.
The light isotropic diffusive layer 20 and the lens sheet 1 of the present invention are arranged. In this backlight 40, a light diffusion reflection layer 42 having a scattered pattern is formed on a lower surface of a light guide plate 41, and the linear light sources 4 are provided on both sides of a side end surface of the light guide plate 41.
3, a reflection film 44, and a lighting cover 45 are provided. The edge light type surface light source has an advantage that the light emitting surface is less likely to generate heat.

【0091】(直下型の面光源の実施例)図21は、本
発明による面光源の第2実施例(直下型)を示した断面
図である。第2実施例の面光源は、ケース31内に、蛍
光灯などの線光源32が設けられた直下型のバックライ
ト30の開口側に、光等方拡散性層20及び本発明のレ
ンズシート1を配置したものである。また、ケース31
の光源側内面は、光拡散反射面に加工されている。
(Embodiment of direct type surface light source) FIG. 21 is a sectional view showing a second example (direct type) of the surface light source according to the present invention. In the surface light source of the second embodiment, the light isotropic diffusing layer 20 and the lens sheet 1 of the present invention are provided on the opening side of a direct type backlight 30 in which a linear light source 32 such as a fluorescent lamp is provided in a case 31. Is arranged. Also, case 31
The inner surface on the light source side of is processed into a light diffusive reflection surface.

【0092】(表示装置の実施例)図20,図21に示
した面光源は、公知の透過型の液晶表示素子の背面に配
置することによって、液晶表示装置として使用すること
ができる。また、透過型の液晶表示素子の他に、エレク
トロクロミック表示素子などの背面光源を必要とする素
子に適用することができる。
(Example of Display Device) The surface light source shown in FIGS. 20 and 21 can be used as a liquid crystal display device by disposing it on the back surface of a known transmissive liquid crystal display element. Further, in addition to the transmissive liquid crystal display element, it can be applied to an element such as an electrochromic display element which requires a back light source.

【0093】(レンズシートの他の実施例)図22は、
本発明によるレンズシートの他の実施例を示した図であ
る。図19(C)の実施例では、5角柱プリズムの単位
五角形プリズム10を1次元的に配置した例で説明した
が、図22に示すように、緩斜面の4角錐台の上に、急
斜面の4角錐が連設された単位五角形プリズム10’を
2次元的に配置したものであっても、同様の効果が得ら
れる。
(Other Embodiment of Lens Sheet) FIG.
It is the figure which showed the other Example of the lens sheet by this invention. In the example of FIG. 19C, the unit pentagonal prism 10 of the pentagonal prism is described as one-dimensionally arranged. However, as shown in FIG. 22, a steep slope of a steep slope is formed on a four-sided frustum of a gentle slope. Even if the unit pentagonal prism 10 'in which four-sided pyramids are continuously arranged is two-dimensionally arranged, the same effect can be obtained.

【0094】また、前記各実施例では、斜面の左右の長
さが等しい例で説明したが、ラップトップ形のパソコン
の表示装置に使用するような場合には、単位五角形プリ
ズムが特定の方向に傾いていてもよい。即ち、両底角が
等しくない左右非対称な形状でもよい。さらに、必要に
応じ、特開平6−324205号公報等に開示されてい
るような高さが光りの波長以上の微小突起部からなる微
小凹凸を形成し、導光板との光学密着を防止することも
できる。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, the left and right lengths of the slopes are the same, but in the case of being used for a display device of a laptop personal computer, the unit pentagonal prism is directed in a specific direction. You may lean. That is, the shape may be left-right asymmetric in which both base angles are not equal. Further, if necessary, minute unevenness composed of minute protrusions having a height not less than the wavelength of light as disclosed in JP-A-6-324205 is formed to prevent optical contact with the light guide plate. You can also

【0095】[0095]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、単位五角形プリズムが出光側に凸状に形成されて
おり、1方向又は直交する2方向の断面形状が5角形で
あるので、基部側のレンズの急斜面によって、光放出面
の法線方向の輝度を高めて、視野角を規制し、頂部側の
レンズの緩斜面によって、サイドローブの発生を抑制
し、高法線輝度を実現できるので、法線近傍の所定角度
に集光した明るい面発光が可能となった。
As described in detail above, according to the present invention, the unit pentagonal prism is formed in a convex shape on the light output side, and the cross-sectional shape in one direction or two directions orthogonal to each other is a pentagon. The steep slope of the lens on the base side increases the brightness in the normal direction of the light emitting surface to regulate the viewing angle, and the gentle slope of the lens on the top side suppresses the generation of side lobes and realizes high normal brightness. As a result, bright surface emission is possible, which is condensed at a predetermined angle near the normal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるレンズシートの単位五角形プリズ
ムを作用を説明する模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the operation of a unit pentagonal prism of a lens sheet according to the present invention.

【図2】三角形プリズム線形配列レンズシート(頂角9
0°)の単位レンズ部内に入射した光線を示した図。
FIG. 2 Triangular prism linear array lens sheet (apex angle 9
The figure which showed the light ray which injected into the unit lens part of (0 degree).

【図3】三角形プリズム線形配列レンズシート(頂角1
40°)の単位レンズ部内に入射した光線を示した図。
FIG. 3 is a triangular prism linear array lens sheet (vertical angle 1
The figure which showed the light ray which injected into the unit lens part of (40 degrees).

【図4】本発明による五角形プリズム線形配列レンズシ
ートの単位レンズ部内に入射した光線を示した図。
FIG. 4 is a diagram showing light rays incident on a unit lens portion of a pentagonal prism linear array lens sheet according to the present invention.

【図5】五角形プリズム線形配列レンズシートのレンズ
部を入光側に向けて配置した場合の光線を示した図。
FIG. 5 is a diagram showing rays of light when the lens portion of the pentagonal prism linear array lens sheet is arranged facing the light incident side.

【図6】頂角θaの三角柱プリズムにおいて、サイドロ
ーブ光の発生原因について説明した図。
FIG. 6 is a diagram illustrating a cause of generation of side lobe light in a triangular prism having an apex angle θ a .

【図7】頂角θaの三角柱プリズムにおいて、最小角方
向、ピーク方向、最大角方向のサイドローブ光の軌跡を
示した図。
FIG. 7 is a diagram showing a locus of sidelobe light in a minimum angle direction, a peak direction, and a maximum angle direction in a triangular prism having an apex angle θ a .

【図8】頂角θaの三角柱プリズムにおいて、光線が入
射する領域とサイドローブ光を放出する領域の関係を示
した図。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a region where a light ray is incident and a region where a side lobe light is emitted in a triangular prism having an apex angle θ a .

【図9】頂角θaの三角柱プリズムにおいて、サイドロ
ーブ光を放出する領域の長さx1と、放出しない領域の長
さx2の関係を示した図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a length x1 of a region emitting side lobe light and a length x2 of a region not emitting side lobe light in a triangular prism having an apex angle θ a .

【図10】頂角θaの三角柱プリズムにおいて、底面f
3より入射し、斜面f1より出射角θsoで出射するサイ
ドローブ光の軌跡を示した図。
FIG. 10 is a bottom surface f of a triangular prism having an apex angle θ a .
The figure which showed the locus | trajectory of the side lobe light which injects from 3 and radiate | emit from the slope f1 with an emission angle (theta) so.

【図11】式(19a)及び(27)を満たす五角柱プ
リズムにおいて、サイドローブ光となる光線の軌跡を示
した図。
FIG. 11 is a diagram showing trajectories of light rays that become sidelobe light in a pentagonal prism that satisfies Expressions (19a) and (27).

【図12】頂角θaの三角柱プリズムにおいて、斜面f
2において全反射し、斜面f1に到達した光線の斜面f
1への入射角θsiと斜面f1の傾きの関係を示した図。
FIG. 12 shows a slope f of a triangular prism having an apex angle θ a .
Slope f of the light ray that has undergone total reflection at 2 and reaches slope f1
The figure which showed the incident angle (theta) si with respect to 1 and the relationship of the inclination of the slope f1.

【図13】式(31)を満たす五角柱プリズムの主切断
面形状を説明した図。
FIG. 13 is a diagram illustrating the shape of a main cut surface of a pentagonal prism that satisfies Expression (31).

【図14】主切断面は、頂角θaの二等辺三角形ABC
の臨界点Pc1、Pc2よりも上部を頂角θa’(θa’>θ
a)の二等辺三角形Pc1C’Pc2に置き換えた形状を有
している五角柱プリズムの主切断面を示した図。
FIG. 14 is a main cut surface of an isosceles triangle ABC with an apex angle θ a .
Above the critical points P c1 and P c2 of the apex angle θ a '(θ a '> θ
shows a main cross of being pentagonal prism prism has a shape obtained by replacing an isosceles triangle P c1 C'P c2 of a).

【図15】比較例1(A)、比較例2(B)及び実施例
(C)のレンズシートの輝度測定を行なった結果を示す
線図である。
FIG. 15 is a diagram showing the results of measuring the luminance of the lens sheets of Comparative Example 1 (A), Comparative Example 2 (B) and Example (C).

【図16】比較例3のレンズシートの輝度測定を行なっ
た結果を示す線図である。
16 is a diagram showing the results of measuring the luminance of the lens sheet of Comparative Example 3. FIG.

【図17】代表的な材料について、屈折率、臨界角、9
0°頂角の場合における最大出射角θmax、強度がピー
クの方向θpeak、及び、最小出射角θminのサイドロー
ブを生じる各々の光線に対してこれを隣接斜面反射によ
り抑止する緩斜面頂角θa,max、θa,peak、θa,max及び
両斜面f1、f2においてサイドローブ原因光が全反射
されて出射を抑制する緩斜面頂角θRefを列挙した図で
ある。
FIG. 17: Refractive index, critical angle, 9 for typical materials
The maximum slope angle θ max at 0 ° apex angle, the direction of peak intensity θ peak , and the gentle slope apex that suppresses each ray that causes a side lobe with a minimum exit angle θ min by adjacent slope reflection. FIG. 6 is a diagram listing angles θ a, max , θ a, peak , θ a, max and gentle slope apex angle θ Ref that suppresses emission by total reflection of sidelobe-causing light on both slopes f1 and f2.

【図18】急斜面の頂角θa=90°、臨界角θc=4
1.8°(プリズムの屈折率n0=1.5、空気の屈折率
n1=1.0)、である場合について、緩斜面の頂角
θa’及び緩斜面と急斜面の長さの比x1’/x2を算出し
た結果を示した図である。
FIG. 18 is a vertical angle θ a = 90 ° of a steep slope and a critical angle θ c = 4.
1.8 ° (refractive index of prism n0 = 1.5, refractive index of air
FIG. 6 is a diagram showing the results of calculating the apex angle θ a ′ of the gentle slope and the ratio x1 ′ / x2 of the lengths of the gentle slope and the steep slope in the case where n1 = 1.0).

【図19】本発明によるレンズシートを設置したエッジ
ライト型面光源の実施例を、比較例とともに示した図で
ある。
FIG. 19 is a view showing an example of an edge light type surface light source provided with a lens sheet according to the present invention together with a comparative example.

【図20】本発明による面光源の第1実施例(エッジラ
イト型)を示す斜視図である。
FIG. 20 is a perspective view showing a first embodiment (edge light type) of the surface light source according to the present invention.

【図21】本発明による面光源の第2実施例(直下型)
を示した断面図である。
FIG. 21 is a second embodiment (direct type) of a surface light source according to the present invention.
It is sectional drawing which showed.

【図22】本発明によるレンズシートの他の実施例を示
した図である。
FIG. 22 is a view showing another embodiment of the lens sheet according to the present invention.

【図23】エッジライト型の面光源の従来例を示す図で
ある。
FIG. 23 is a diagram showing a conventional example of an edge light type surface light source.

【図24】頂角θa=90°+αである三角柱プリズム
におけるサイドローブ光の経路を示した図である。
FIG. 24 is a diagram showing paths of side lobe light in a triangular prism having an apex angle θ a = 90 ° + α.

【図25】頂角θa=90°+αである三角柱プリズム
におけるサイドローブ光の経路を示した図24とは異な
る図である。
FIG. 25 is a view different from FIG. 24 showing a path of sidelobe light in a triangular prism having an apex angle θ a = 90 ° + α.

【図26】空気の屈折率n0=1、プリズムの屈折率n
1=1.5のときに、三角柱プリズムの頂角と強度がピ
ークになるサイドローブ光R1,peakの経路との関係を示
した図である。
FIG. 26: Refractive index n0 = 1 of air, refractive index n of prism
It is a figure showing the relation between the apex angle of the triangular prism and the path of the side lobe light R 1, peak at which the intensity peaks when 1 = 1.5.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1’、1B レンズシート 10、10’ 単位五角形プリズム 31 ケース 32、43 線光源 40 バックライト 41、101 導光板 42、103 光拡散反射層 44 反射膜 45 照明カバー 102 光等方拡散層 105、106 レンズシート 1, 1 ', 1B Lens sheet 10, 10' Unit pentagonal prism 31 Case 32, 43 Line light source 40 Backlight 41, 101 Light guide plate 42, 103 Light diffusion reflection layer 44 Reflection film 45 Lighting cover 102 Light isotropic diffusion layer 105 , 106 lens sheet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 弘 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 増淵 暢 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hiroshi Kojima 1-1-1, Ichigayaka, Shinjuku-ku, Tokyo Within Dai Nippon Printing Co., Ltd. No. 1 Dai Nippon Printing Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透光性基材の出光側の面に、出光側に凸
状に形成された単位五角形プリズムを1次元又は2次元
的に多数配列したレンズ配列層を有するレンズシートで
あって、 前記単位五角形プリズムの主切断面形状は、 頂角がθaである前記透光性基材に接する2つの急斜面
と、 頂角がθa’である前記透光性基材に接しない2つの緩
斜面とを有し、 前記単位五角形プリズムの屈折率をn1、前記単位五角形
プリズムの周辺雰囲気の屈折率をn0としたときに頂角θ
a、θa’が、 θa < 90°+ (10/9)sin-1((1/√2)(n0/n1)) - (6/9)sin-1(n0/n1) かつ、 θa’≧ θa であることを特徴とするレンズシート。
1. A lens sheet having a lens array layer in which a plurality of unit pentagonal prisms formed in a convex shape on the light output side are arrayed one-dimensionally or two-dimensionally on the surface of the light-transmissive substrate on the light output side. , the main cross-shape of the unit pentagonal prism is not in contact with two steep in contact with the translucent base apex angle of theta a, in the translucent base apex angle of theta a '2 And two gentle slopes, the apex angle θ when the refractive index of the unit pentagonal prism is n1 and the refractive index of the surrounding atmosphere of the unit pentagonal prism is n0.
a , θ a 'is θ a <90 ° + (10/9) sin -1 ((1 / √2) (n0 / n1))-(6/9) sin -1 (n0 / n1) and A lens sheet characterized in that θ a '≧ θ a .
【請求項2】 請求項1に記載のレンズシートにおい
て、 前記頂角θa’の範囲は、 θa’≧ 60°+ (4/3)sin-1(n0/n1) であることを特徴とするレンズシート。
2. The lens sheet according to claim 1, wherein the range of the apex angle θ a 'is θ a ' ≧ 60 ° + (4/3) sin -1 (n0 / n1). And lens sheet.
【請求項3】 透光性基材の出光側の面に、出光側に凸
状に形成された単位五角形プリズムを1次元的又は2次
元的に多数配列したレンズ配列層を有するレンズシート
であって、 前記単位五角形プリズムの主切断面形状は、 頂角がθaである前記透光性基材に接する2つの急斜面
と、 頂角がθa’である前記透光性基材に接しない2つの緩
斜面とを有し、 前記単位五角形プリズムの屈折率をn1、前記単位五角形
プリズムの周辺雰囲気の屈折率をn0、さらに2つの急斜
面から射出されるサイドローブ光のプリズム底面の法線
から測った最大出射角をΘso,max、最小出射角
Θso,min、プリズム急斜面の底角をθbとしたときに頂
角θa、θa’が、 θa < 90°+ (10/9)sin-1((1/√2)(n0/n1)) - (6/9)sin-1(n0/n1) かつ、 θa + 2sin-1(n0/n1) - EQ1 ≧ θa’≧ θa + 2sin-1(n0/n1) - EQ2 ただし、 EQ1 = 2sin-1((n0/n1)sin(Θso,min - θb)) EQ2 = 2sin-1((n0/n1)sin(Θso,max - θb)) であることを特徴とするレンズシート。
3. A lens sheet having a lens array layer in which a plurality of unit pentagonal prisms formed in a convex shape on the light exit side are arrayed one-dimensionally or two-dimensionally on the light exit side surface of a light-transmissive substrate. Te, main cross-sectional shape of the unit pentagonal prism, and two steep in contact with the translucent base apex angle of theta a, not in contact with the translucent base apex angle of theta a ' The unit pentagonal prism has a refractive index of n1, the ambient atmosphere of the unit pentagonal prism has a refractive index of n0, and from the normal line of the prism bottom surface of the side lobe light emitted from the two steep slopes. Letting the measured maximum exit angle be Θ so, max , the minimum exit angle Θ so, min , and the base angle of the steep surface of the prism be θ b , the apex angles θ a and θ a 'are θ a <90 ° + (10 / 9) sin -1 ((1 / √2) (n0 / n1))-(6/9) sin -1 (n0 / n1) and θ a + 2sin -1 (n0 / n1)-EQ1 ≥ θ a '≧ θ a + 2sin -1 (n0 / n1)- EQ2 However, EQ1 = 2sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, minb )) EQ2 = 2sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, maxb )) Lens sheet characterized by.
【請求項4】 請求項1又は請求項2に記載のレンズシ
ートにおいて、前記急斜面を含む前記単位五角形プリズ
ムの2つの急斜面から射出されるサイドローブ光のプリ
ズム底面の法線から測った最大出射角をΘso,max、最小
出射角Θso,min、プリズム急斜面の底角をθbとしたと
したときに、 前記緩斜面の長さx1’と前記急斜面の長さx2とが、 e/(c0 - 1) ≦ x1’/x2 ≦ e/(d0 - 1) ただし、 c0 = c1/c2 d0 = d1/d2 c1 = sin(90°- sin-1((n0/n1)sin(Θso,min - θb))) c2 = sin(90°+ sin-1((n0/n1)sin(Θso,min - θb)) - θa) d1 = sin(90°- sin-1((n0/n1)sin(Θso,max - θb))) d2 = sin(90°+ sin-1((n0/n1)sin(Θso,max - θb)) - θa) e = sin(θa/2)/sin(θa’/2) の関係を有することを特徴とするレンズシート。
4. The lens sheet according to claim 1, wherein the maximum emission angle of the side lobe light emitted from the two steep slopes of the unit pentagonal prism including the steep slope is measured from the normal line of the prism bottom surface. Where Θ so, max is the minimum output angle Θ so, min , and the base angle of the steep slope of the prism is θ b , the length x1 ′ of the gentle slope and the length x2 of the steep slope are e / ( c0-1) ≤ x1 '/ x2 ≤ e / (d0-1) where c0 = c1 / c2 d0 = d1 / d2 c1 = sin (90 ° -sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, minb ))) c2 = sin (90 ° + sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, minb ))-θ a ) d1 = sin (90 ° -sin -1 (( n0 / n1) sin (Θ so, maxb ))) d2 = sin (90 ° + sin -1 ((n0 / n1) sin (Θ so, maxb ))-θ a ) e = sin A lens sheet having a relationship of (θ a / 2) / sin (θ a '/ 2).
【請求項5】 透光性平板又は直方体状の空洞からなる
導光体と、 前記導光体の裏面に少なくとも部分的に設けた光反射層
と、 前記導光体の側端面のうち少なくとも1面以上に隣接し
て設けられた点状又は線状の光源と、 前記導光体の表面側に配置される、前記請求項1から請
求項4のいずれかに記載のレンズシートと、 前記レンズシートの外部又は内部に積層される光等方拡
散性層とを含み、 前記レンズシートの表面が拡散光放出面となることを特
徴とする面光源。
5. A light guide body formed of a light-transmissive flat plate or a rectangular parallelepiped cavity, a light reflection layer at least partially provided on a back surface of the light guide body, and at least one of side end surfaces of the light guide body. A point-like or linear light source provided adjacent to a surface or more, and the lens sheet according to any one of claims 1 to 4, which is arranged on a front surface side of the light guide, the lens A surface light source comprising: a light isotropic diffusing layer laminated on the outside or inside of the sheet, wherein the surface of the lens sheet serves as a diffused light emitting surface.
【請求項6】 1以上の点状又は線状の光源と、 前記光源を包囲し、1面を開口部とし、かつ、その開口
部側内面を光反射面とした光源収納部と、 前記光源収納部の開口部側に配置される、前記請求項1
から請求項4のいずれかに記載のレンズシートと、 前記レンズシートの外部又は内部に積層される光等方拡
散性層とを含み、 前記レンズシートの表面が拡散光放出面となることを特
徴とする面光源。
6. A light source accommodating one or more point-like or linear light sources, a light source housing portion surrounding the light source, having one surface as an opening, and having an inner surface on the opening side as a light reflecting surface, the light source. The said 1st aspect arrange | positioned at the opening part side of a storage part.
5. The lens sheet according to claim 4 and a light isotropic diffusing layer laminated on the outside or inside of the lens sheet, wherein the surface of the lens sheet serves as a diffused light emitting surface. Area light source.
【請求項7】 透過型の表示素子と、 前記表示素子の背面に設けられた前記請求項5又は請求
項6に記載の面光源とを含むことを特徴とする表示装
置。
7. A display device comprising a transmissive display element, and the surface light source according to claim 5 or 6 provided on the back surface of the display element.
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