JPH10254371A - 面光源装置並びに非対称プリズムシート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非対称プリズムシートを用いた面光源装置と
液晶ディスプレイ。 【解決手段】 反射体Ｒをかぶせた冷陰極管Ｌから指向
出射性の導光板１の光入射面２に光供給がなされる。裏
面６に沿って、反射体３が配置され、非対称プリズムシ
ート４１の外側には偏光分離シートＬＳ、液晶パネルＬ
Ｐが配置される。各非対称プリズム要素列の傾斜面４１
ａ、４１ｂの傾斜角φa 、φb は、前面５から出射され
た主光線が第２傾斜面の内部反射でほぼ正面方向に偏向
され、且つ、その内側に第２傾斜面、第１傾斜面の２回
の内部反射後で正面方向に偏向される副光線が存在する
ように選ばれる。外側面４１ｃはノングレア処理面、直
交プリズム面、レンズ面などで非平滑化される。外側面
４１ｃの外側に、貼り付き防止処理を施した付加プリズ
ムシート、レンズシートなどを配置しても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指向出射性の導光
板と非対称プリズムシートを用いたサイドライト型の面
光源装置並びに該装置に適用可能な非対称プリズムシー
トに関する。なお、本明細書において、「非対称プリズ
ムシート」とは、「多数の非対称なプリズム要素列を備
えたプリズム面を有するシート状の光学要素」に対する
呼称である。

【０００２】

【従来の技術】光散乱導光体あるいは透明導光体からな
る指向出射性の導光板とプリズムシートを利用した面光
源装置が提案され、液晶ディスプレイのバックライト等
の用途に広く用いられている。プリズムシートは、多数
のプリズム要素列を備えたプリズム面を有する光学材料
からなる板状部材で構成される。このようなプリズムシ
ートは、光束の伝播方向特性を修正する機能を有してい
ることが知られている。

【０００３】図１は、従来の一般的なプリズムシートを
採用したサイドライト型の面光源装置をバックライティ
ングとして用いた液晶ディスプレイの概略構成を部分破
断して示した見取図である。なお、図示の都合上、プリ
ズムシート４やその他の要素の厚さ、プリズム要素の形
成ピッチ、深さはなどは誇張されている。

【０００４】同図を参照すると、符号１は指向出射性の
導光板で、光散乱導光体あるいは透明導光体からなる楔
形断面を有する光学部材で構成されている。光散乱導光
体は、導光機能と内部散乱機能を兼備した周知の光学材
料で、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）か
らなるマトリックスと該マトリックス中に「異屈折率物
質」を一様に混入分散させたものからなる。「異屈折率
物質」とは、マトリックスの屈折率と実質的に異なる屈
折率を有する物質を意味する。

【０００５】導光板１の肉厚側の端面は光入射面２とさ
れ、その近傍には反射体Ｒを背面からかぶせた一次光源
素子（蛍光ランプ）Ｌが配置されている。導光板１の一
方のメジャー面（裏面）６に沿って反射体３が配置され
ている。反射体３は、正反射性の銀箔シートあるいは拡
散反射性の白色シートからなる。照明光は、導光板１の
前面にあたる他方のメジャー面（光出射面あるいは光取
出面）５から取り出される。プリズムシート４は、プリ
ズム面を内に向けて前面５の外側に配置される。

【０００６】説明のために破断描示された部分を参照す
ると、プリズムシート４の外側面４ｃが平滑面として示
されている。平滑面４ｃの外側には、偏光分離シートＬ
Ｓを介して液晶パネルＬＰが配置されている。液晶パネ
ルＬＰは、偏光軸が直交するように配置した２枚の偏光
板間に液晶セル、透明電極等を挟んだ周知の構成を有し
ている。

【０００７】偏光分離シートＬＳは、昨今使用される傾
向にある光学素子で、液晶パ内側の偏光板とプリズムシ
ート４の間に配置される。この偏光分離シートＬＳは内
側の偏光板の偏光軸と同じ方向の偏光成分に対する透過
率が高く、同偏光軸と直交する方向の偏光成分に対する
反射率が高い性質を有している。

【０００８】この種の偏光分離シートとしては、正の応
力光学係数を持つ第１のポリマー物質と負の応力光学係
数を持つ第２のポリマー物質とからなる交互層を多数積
層した構成の複屈折偏光子を利用するもの（特開平４−
２９５８０４号公報参照）や、二等辺直角三角形プリズ
ムの直線状配列を片面に有する一対の透光性基板の一方
の基板のプリズム面にマックナイル条件を満たすように
選択された高屈折率及び低屈折率の交互層を形成した
後、これら一対の基板のプリズム面同士を対向させて光
学的に接合することにより形成した偏光子を利用するも
の（特開平６−５１３９９号公報参照）等が提案されて
いる。

【０００９】なお、図示は省略したが、液晶パネルＬＰ
と偏光分離シートＬＳ、あるいは液晶パネルＬＰとプリ
ズムシート４の間（偏光分離シート不使用の場合）に
は、それら要素間の張り付きを防止するためのスペース
（空気層）が確保されることが通例となっている。

【００１０】プリズムシート４の内側面を構成するプリ
ズム面は多数のプリズム要素列を有する。これら多数の
プリズム要素列の配向方向は、導光板１の光入射面２と
ほぼ平行である。部分拡大断面図に示したように、各プ
リズム要素列はＶ字状の溝を形成する１対の傾斜面４
ａ，４ｂを有している。

【００１１】以下、本明細書では、導光板１の光入射面
２側を向く第１傾斜面４ａの傾斜角をφa で表わし、そ
れとは反対側を向く第２傾斜面４ｂの傾斜角をφb で表
わすことにする。傾斜角φa ，φb は正面方向（符号Ｎ
参照）を基準に測るものとする。多くの従来装置におい
ては、対称プリズムシート（即ち、φa ＝φb ）が使用
されている。

【００１２】光源素子Ｌから導光板１内に導入された光
は、導光板１内で散乱作用と反射作用を受けながら肉薄
側の端面７に向けて導光される。この過程で、照明光が
徐々に前面５から出射される。

【００１３】周知の通り、側方から光供給を受けた導光
板１の前面５から出射される光は、相当の明瞭さを持っ
た指向性を示すため、一般に指向出射性の導光板と呼ば
れている。なお、導光板１の前面５あるいは裏面に強い
光拡散性を与えた場合には、導光板１の指向出射性が損
なわれることがある。図２及び図３は、３例の導光板Ａ
（図２），Ｂ（図２），Ｃ（図３）について前面５の出
射特性を表わしたグラフである。

【００１４】両グラフにおいて、横軸は輝度測定方向を
表わしている。角度は、正面方向を０°、光入射面２側
を負、末端側（前方）を正とした。縦軸はピーク値を
１．０とした単位（ａ．ｕ．）で輝度を表わしている。
図２における太線のカーブＡは導光板Ａの特性を表わ
し、細線のカーブＢは導光板Ｂの特性を表わしている。
また、図３におけるカーブＣは導光板Ｃの特性を表わし
ている。なお、特性は導光板の前面の中央点付近を見る
条件で輝度計を光入射面２に垂直な面内で角度走査して
測定された。中央点と輝度計の距離は、２０３ｍｍとし
た。導光板Ａ〜Ｃの諸元は次の通りである。

【００１５】［導光板Ａ］ ・材料；光散乱導光体＝ポリメチルメタクリレート（Ｐ
ＭＭＡ）マトリックス中にシリコーン系樹脂粒子を０．
０８ｗｔ％一様分散。

【００１６】屈折率は約１．５ ・サイズ：光入射面側から見た奥行き５１．５ｍｍ、幅
６８．３ｍｍ、光入射面側端部の厚さ３．０ｍｍ、末端
部の厚さ０．２ｍｍ ［導光板Ｂ］・材料；光散乱導光体＝ポリメチルメタク
リレート（ＰＭＭＡ）マトリックス 中にシリコーン系樹脂粒子を０．０２５ｗｔ％一様分
散。

【００１７】屈折率は約１．５ ・サイズ：光入射面側から見た奥行き１９０ｍｍ、幅２
５２ｍｍ、光入射面側端部の厚さ３．０ｍｍ、末端部の
厚さ０．２ｍｍ ［導光板Ｃ］ ・材料；透明なＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）
の前面を梨地面として、適度の光拡散性を与え、光出射
を促進させたもの ・サイズ：光入射面側から見た奥行き１８０ｍｍ、幅１
３５ｍｍ、光入射面側端部の厚さ２．５ｍｍ、末端部の
厚さ０．５ｍｍ これらのグラフから判るように、出射光束はいずれも指
向性を持っており、３例における輝度ピーク（主光線出
射角）は、導光板Ａでは約６３°、導光板Ｂでは約７７
°、導光板Ｃでは約７２°となっている。一般的に言え
ば、光入射面側から見た奥行きサイズが大きくなる程、
輝度ピークを与える出射角が大きくなる傾向がある。

【００１８】一方、実用的な目安で言えば、導光板Ａは
小サイズ、導光板Ｂは大サイズ、導光板Ｃは中サイズに
相当している。従って、ここに示したピーク角度約６３
°〜約７７°は、実際的なピーク角度（主光線出射角）
をカバーしていると考えられる。図４は、このような導
光板１の指向出射性を前提に、従来一般的に使用されて
いるプリズムシート４の基本的な作用を説明する図であ
る。

【００１９】図４を参照すると、プリズムシート４は、
導光板１の前面５に沿ってそのプリズム面を内側に向け
て配置されている。プリズム要素列を形成する各プリズ
ム要素の頂角は例えば、φa ＋φb ＝約６０°である。

【００２０】今、上記導光板Ａを使用して矢印Ｌ１の方
向から光供給を行なった場合、前面５からの出射光束の
優先伝播方向は、上記したことからθ2 ＝約６３°とな
る。導光板Ａの屈折率が１．５前後であることを考慮す
れば、θ2 ＝６３°前後を与える前面５への入射角は、
θ1 ＝３５°前後となる。以下、このような優先伝播方
向に対応した光線を本明細書では主光線と呼ぶ。ここで
は主光線は符号Ｓ１で指示されている。

【００２１】前面５から出射した主光線Ｓ１は、空気層
ＡＲ（屈折率ｎ0 ＝約１．０）を直進した後、プリズム
シート４の一方の傾斜面４ａに垂直に近い角度で入射す
る（φa ＝３０°前後）。主光線が他方の傾斜面４ｂに
入射する確率は非常に小さい。

【００２２】次いで、主光線Ｓ１は傾斜面４ｂまで内部
を直進して正反射される。正反射された光線は、プリズ
ムシート４の平坦面４ｃに対して垂直方向に近い角度で
入射し、プリズムシート４から出射される。この過程を
通して、主光線Ｓ１の伝播方向がほぼ正面方向に修正さ
れる。

【００２３】しかしながら、このような態様でプリズム
シートを利用した従来の面光源装置には次のような２つ
の問題点があった。 （１）問題点１：正面方向への照明光の生成にプリズム
要素の主光線入射側の傾斜面（光入射面２側を向いた傾
斜面）４ａが殆ど寄与していないこと。これは平滑面
（光出射面）４ｃ上での明るさの均一性に改善の余地が
残されているにも関わらず、傾斜面４ａを正面方向への
照明光の生成に寄与させる技術的配慮がなされていない
ことを意味している。

【００２４】（２）問題点２：図１に示したように、プ
リズムシート４の平滑面４ｃ上に偏光分離シートＬＳな
どの平滑面を持つ素子を重ねて配置した場合、プリズム
シート４ｃの平滑面４ｃとの間に非常に薄く厚さが不安
定な空気層（一般には、異屈折率の層）が存在し易くな
り、当接面間に張り付き現象も発生する。

【００２５】そのため、厚みのあるスペーサなどを使用
して間隔を保持しなければ、干渉あるいはモアレ現象に
起因した明暗模様、着色現象等が発生し易い。しかし、
そのような間隔を確保することは、昨今の薄型化に対す
る強い要望と整合しない。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、上記従来のサイドライト型の面光源装置を改良し、
プリズムシートの内側面の各プリズム要素を構成する１
対の傾斜面がともに正面方向へ向かう照明光の生成に積
極的に寄与出来るようにすることにある。また同時に本
発明は、偏光分離シートなどの平滑面を持つ素子を近接
配置しても、張り付き現象がなく、明暗模様、着色現象
等による視覚感の劣化が生じないように改良された面光
源装置を提供することにある。そして、本発明はこれら
のことを通して、明るさと視覚感に優れた面光源装置を
提供することを企図している。

【００２７】そして、本発明は上記改良がなされた面光
源装置を液晶パネルのバックライティングに適用するこ
とで、表示の明るさと視覚感を改良した液晶ディスプレ
イを提供しようとするものでもある。また更に、上記面
光源装置あるいは液晶ディスプレイへの適用が可能な、
新規な特徴を有する非対称プリズムシートを提供しよう
とするものでもある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）指向出
射性の導光板の前面に配置されるプリズムシートの内側
プリズム面のプロファイル（断面形状）について、新規
な考え方に基づく非対称性を取り入れ、主光線入射側の
傾斜面の内面反射によってほぼ正面方向への照明光を生
成出来るようにするとともに、（２）該プリズムシート
の外側面と他の要素（偏光分離板など）が、干渉縞やモ
アレ縞が発生し易い状態で接することを防止する手段を
講じ、（３）併せて、該防止手段を用いて照明光生成プ
ロセスの多様性を高めることにより、上記課題を解決し
たものである。

【００２９】本発明は、指向出射性の導光板と、導光板
の側端部に位置した光入射面へ向けて光供給を行なう一
次光源手段と、導光板の前面に沿って配置されたプリズ
ムシートを備えた面光源装置、あるいはそのような面光
源装置をバックライティングに用いた液晶ディスプレイ
に対して適用可能である。

【００３０】本発明のいずれの態様においても、導光板
の前面に配置される非対称プリズムシートの内側プリズ
ム面を提供する多数のプリズム要素の各々は、導光板の
光入射面側を向く第１傾斜面並びにそれとは反対側を向
く第２傾斜面の交互の繰り返しで構成されている。そし
て、第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、次の２
つの機能（ほぼ正面方向への照明光生成寄与ルート）を
持つように特徴付けられている。

【００３１】（１）導光板から出射された主光線を、第
１傾斜面から非対称プリズムシート内に導入し、第２傾
斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向する。 （２）導光板から出射される主光線の周りに角度分布す
る光線の束（以下、「副光線束」と言う。）の中で、主
光線に比して出射角が大きな副光線を第１傾斜面から非
対称プリズムシート内に導入し、第２傾斜面で内部反射
させた後、更に第１傾斜面で内部反射させてほぼ正面方
向に偏向する。

【００３２】これら条件を満足させるような第１傾斜面
の傾斜角φa は、後述するように、非常に小さく（垂直
に近く）、例えば１０°未満とすることが実際的であ
る。第２傾斜面の傾斜角φb については、そのような小
角である必要はない。

【００３３】非対称プリズムシートの外側面に関して
は、次のような手段のいずれか（併用も可能）が講じら
れる。 （１）非対称プリズムシート自身の外側面を非平滑面と
する。非平滑面は、ノングレア処理面、プリズム面、レ
ンズ面として具体化することが出来る。プリズム面とす
る場合には、導光板の光入射面とほぼ垂直に多数のプリ
ズム要素列を配列させる。このケースでは、非対称プリ
ズムシートはいわゆる両面プリズムシートとなる。レン
ズ面とする場合には、導光板の光入射面とほぼ垂直に多
数のレンズ要素列を配列させる。このケースでは、非対
称プリズムシートは、「プリズム−レンズシート」と言
うことも出来る。

【００３４】いずれの場合も、非対称プリズムシートの
外側に近接配置され得る偏光分離シートなどの素子との
相互作用によって干渉縞やモアレ縞（輝度ムラ、視覚感
の劣化）が発生することが回避される。

【００３５】更に、別の観点から言えば、上記２種のル
ートで生成された内部反射光が、非対称プリズムシート
の外側面からストレートに正面方向に出射される性質を
緩和する。即ち、ノングレア処理面には光拡散作用があ
り、プリズム面やレンズ面には上記２種のルートで生成
された内部反射光の一部を再度導光板側へリターンさせ
る作用（以下、単に「リターン作用」と言う。）があ
る。これら作用は、面光源装置乃至液晶ディスプレイの
明るさの均一性と視覚感を向上させる上で有利である。

【００３６】（２）非対称プリズムシートの外側に別の
付加素子を配置する。このような付加素子として、付加
プリズムシート、付加レンズシート、少なくとも一方の
面を梨地化したシートなどを採用することが出来る。

【００３７】付加プリズムシートを採用とする場合に
は、内側面にノングレア処理を施し、外側面には導光板
の光入射面とほぼ垂直に多数のプリズム要素列を配列さ
せる。

【００３８】付加レンズシートを採用する場合にも、内
側面にノングレア処理を施し、外側面には導光板の光入
射面とほぼ垂直に多数のレンス要素列を配列させる。

【００３９】いずれの場合も、非対称プリズムシートの
外側に付加素子を介在させることで、各要素の対向面間
の相互作用によって干渉縞やモアレ縞（輝度ムラ、視覚
感の劣化）が発生することが回避される。

【００４０】更に、別の観点から言えば、上記２種のル
ートで生成された内部反射光がストレートに非対称プリ
ズムシートの外側面からほぼ正面方向に出射されても、
その後に光拡散作用、リターン作用を受けるため、面光
源装置乃至液晶ディスプレイの明るさの均一性と視覚感
を向上させる上で有利である。

【００４１】本発明を液晶ディスプレイに適用する場合
には、上記の特徴を持つ面光源装置を周知の態様で液晶
パネルのバックライティングのために配置すれば良い。
その場合、上記の諸特徴が液晶ディスプレイの表示品質
（明るさとその均一性、視覚感など）に反映されること
は言うまでもない。液晶ディスプレイの典型的な態様に
従えば、上述の特徴を持つ面光源装置で生成されたバッ
クライティング照明光が、偏光分離シートを介して液晶
パネルを照明する。

【００４２】非対称プリズムシートとしては、多数の非
対称プリズム要素列を備えたプリズム面と、非平滑面と
を備え、非対称プリズム要素列は第１傾斜面とそれとは
反対側を向く第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、次
の条件を満たすものを提案する。

【００４３】即ち、本発明に従えば、非対称プリズム要
素の第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、（１）
第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入さ
れ、第２傾斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向さ
れる第１の光線と、第１傾斜面から非対称プリズムシー
ト内に導入され、第２傾斜面で内部反射され、更に前記
第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向される
第２の光線が存在し得る値を有しており、しかも、
（２）第１の光線及び第２の光線の非対称プリズムシー
トに対する進入角はいずれも正（但し、前記プリズム要
素の先端側からアプローチする光線の進入角の符号を正
とする）であるという条件を満たす。

【００４４】このような条件を満たし得る傾斜角φa と
φb の実際的な値は、φa ＝１０°未満、φb ＝３０°
〜４０°の範囲にある。非平滑面は、ノングレア処理
面、プリズム面、レンズ面の形態を取り得る。プリズム
面の形態とする場合には、非対称プリズム要素列の配列
方向とほぼ直交した方向に配列された多数のプリズム要
素列が形成される。また、レンズ面の形態とする場合に
は、非対称プリズム要素列の配列方向とほぼ直交した方
向に配列された多数のレンズ要素列が形成される。

【００４５】更に、偏光分離シートそのものを非平滑面
を有する要素ととらえて、非対称プリズムシートの外側
にこの偏光分離シートを光学的に接合することにより一
体化したものを採用することも出来る。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施形
態について説明する。各実施形態の要部構成を説明する
諸図は、図４（従来構成）と同様の形式の部分破断見取
図で示される。それらの図においては、図示の都合上、
プリズムシートその他の要素の厚さ、プリズム要素列の
ピッチ、深さはなどは誇張されている。

【００４７】図６は、本発明の第１実施形態の要部構成
を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図１
に示した従来の液晶ディスプレイと同様の構成を有して
いるが、導光板１の前面（光出射面）５に沿って配置さ
れるプリズムシートとして、本発明の特徴を備えた非対
称プリズムシート４１が採用されている点で異なってい
る。非対称プリズムシート４１は、次の２つの特徴
（１），（２）を有している。特徴（１）は本発明の非
対称プリズムシートに共通した特徴であり、特徴（２）
は、非対称プリズム面とは反対面における非平滑化の具
体化の一例に相当している。 （１）導光板１の前面（光出射面）５に沿って配置され
るプリズムシートとして、本発明の特徴を備えた非対称
プリズムシート４１が採用されている。部分拡大断面図
に示したように、非対称プリズムシート４１は、各プリ
ズム要素列を形成する１対の傾斜面４１ａ，４１ｂの傾
斜角について、導光板１の光入射面２側を向く第１傾斜
面４ａの傾斜角φa は５．６°とされ、他方の第２傾斜
面４１ｂの傾斜角φb は３５°とされている。なお、こ
のような傾斜角φa ，φb の組合せの決め方の詳細につ
いては後述する。

【００４８】（２）非対称プリズムシート４１の外側面
４１ｃの表面は、ノングレア処理された面（梨地面）で
ある。これは、非対称プリズムシート４１の第１の形態
の特徴である。これらの相違点を除けば、各要素の構
成、配置等は図１の従来の一般的な配置を有するサイド
ライト型の面光源装置と同様である。即ち、符号１は指
向出射性の導光板で、光散乱導光体あるいは透明導光体
からなる楔形断面を有する光学部材で構成されている。
光散乱導光体は、例えばポリメチルメタクリレート（Ｐ
ＭＭＡ）からなるマトリックスと該マトリックス中に
「異屈折率物質」を一様に混入分散させたものからな
る。

【００４９】導光板１の肉厚側の端面は光入射面２とさ
れ、その近傍に背面から反射体Ｒをかぶせた一次光源素
子として蛍光ランプ（冷陰極管）Ｌが配置される。な
お、一次光源素子として熱陰極管を用いても良いことは
言うまでもない。導光板１の裏面６に沿って、正反射性
の銀箔シートあるいは拡散反射性の白色シートからなる
反射体３が配置される。

【００５０】導光板１の前面（光出射面）５に沿って配
置された非対称プリズムシート４１の外側には偏光分離
シートＬＳが載置され、更にその外側に液晶パネルＬＰ
が配置される。非対称プリズムシート４１の内側面に形
成されている多数の非対称プリズム要素列の配向方向
は、導光板１の光入射面２とほぼ平行である。各プリズ
ム要素列はＶ字状の溝を形成する第１傾斜面４１ａと第
２傾斜面４１ｂを有している。上述したように、傾斜角
φa は５．６°であり、傾斜角φb は３５°である。

【００５１】光源素子Ｌから導光板１内に導入された光
は、導光板１内で散乱作用と反射作用を受けながら肉薄
側の端面７に向けて導光される。この過程で、照明光が
徐々に前面５から出射される。図２、図３のグラフに関
連して説明したように、導光板１の前面５からは指向出
射性を持った光束が出射される。

【００５２】例えば、導光板１として前述の導光板Ａを
用いれば、正面方向から測ってほぼ６３°の方向にピー
クを持つ指向性の光束が出射される。即ち、ほぼ６３°
の方向に進む出射光線が主光線となる。同様に、導光板
１として導光板Ｂを用いれば、ほぼ７７°の方向に進む
主光線が得られ、導光板Ｃを用いれば、ほぼ７２°の方
向に進む主光線が得られる。

【００５３】導光板１の前面５から出射された指向性の
照明光束は、非対称プリズムシート４１の作用を受けた
後、偏光分離シートＬＳで偏光分離され、液晶パネルＬ
Ｐを背後から照明する。以下、非対称プリズムシート４
１の作用並びに傾斜角φa 、φb の定め方等につき、図
７〜図１３を参照図に加えて説明する。なお、導光板１
としては、前述の導光板Ａを採用したケースを中心に説
明する。

【００５４】図７中に併記したように、本例における非
対称プリズムシート４１の内側面には傾斜角φa ＝５．
６°、φb ＝３５°の条件で非対称プリズム要素が多数
（１個のみ図示）形成されている。非対称プリズムシー
ト４１の材料はＰＭＭＡ（メチルメタクリレート）で、
その屈折率ｎ＝約１．５である。

【００５５】図２のグラフから明らかなように、導光板
１（導光板Ａ）から出射された主光線Ｓ１は６３°方向
へ伝播し、第１傾斜面４１ａに入射する。この時の入射
角β1 は２１．４°である。この入射角度は０°（垂直
入射時）からはかなりはずれているが、反射率は垂直入
射時のそれと殆ど同じである。

【００５６】図５のグラフはこれを理解するために示し
たもので、屈折率１．５の誘電体に対する可視光の反射
率を入射角（横軸）の関数で表わしたものである。同グ
ラフから判るように、入射角が０°〜４５°程度の範囲
では、殆どの光が境界面（傾斜面４１ａ）を透過して、
プリズムシート４１の内部に進入する。

【００５７】若干の屈折を伴ってプリズムシート４１の
内部に進入した主光線Ｓ１は、第２の面４１ｂで正反射
され、正面方向に偏向され、ノングレア処理された外側
面４１ｃから出射される（符号Ｓ１１参照）。その際、
適度の割合で光拡散が起こることで、プリズムシート４
１の外側面からのストレートな出射が抑制される。

【００５８】ところで、図２のグラフから明らかなよう
に、導光板１の前面５から出射される光束は主光線Ｓ１
の周りにある程度の拡がりを以て分布している。この拡
がりは、「主光線の周りに角度分布する副光線の束」と
みなすことが出来る。この「副光線の束」は、更に、
「主光線に比して出射角の大きな副光線の束」と「主光
線に比して出射角の小さな副光線の束」に分けることが
出来る。以下、前者に属する光線を便宜上「内側副光
線」、後者に属する光線を便宜上「外側副光線」とも言
う。

【００５９】今、図７に記したように、内側副光線束の
中から出射角８０°の副光線Ｓ２に注目して光線追跡を
行なうと、この内側副光線Ｓ２は第１傾斜面４１ａに入
射角β2 ＝４．４°（ほぼ垂直）を以て入射する。図５
のグラフから判るように、副光線Ｓ２の殆どの成分は境
界面（傾斜面４１ａ）を透過して、プリズムシート４１
の内部に進入する。

【００６０】若干の屈折を伴ってプリズムシート４１の
内部に進入した副光線Ｓ２は、第２の面４１ｂで正反射
される。ここで、副光線Ｓ２の正反射光が傾斜面４１ｂ
に対してなす角度β4 の大きさを考えてみると、主光線
Ｓ１に対する同様の角度β3よりも大きいことが判る。
従って、傾斜面４１ｂで正反射された副光線Ｓ２は再度
傾斜面４１ａへ向かう。

【００６１】その際の伝播方向は正面方向から大きくは
ずれることはなく、図７の描示からも理解されるよう
に、正面方向（外側面４１ｃへ向かうＳ１の経路参照）
から小角度だけ傾斜面４１ａ側へ倒した程度である。こ
のことは、傾斜面４１ａの傾斜角φa を適当な小角度に
選べば、内側副光線Ｓ２を正面方向に偏向させることが
出来ることを意味している。

【００６２】図７における傾斜角条件、φa ＝５．６
°、φb ＝３５°は、与えられた条件（６３°方向出射
主光線、プリズムシートの屈折率＝約１．５）の下で、
主光線Ｓ１の正面方向への偏向と、副光線Ｓ２の正面方
向への偏向とを同時に満足する（φa ，φb ）の解の一
例である。傾斜面４１ａで正反射・偏向された副光線Ｓ
２は、主光線Ｓ１と同様、適度の割合で光拡散を伴って
プリズムシート４１の外側面から出射される（符号Ｓ２
２参照）。このように、副光線Ｓ２についても、ストレ
ートな正面方向出射が抑制される。

【００６３】図８は、導光板Ａに関する図２のグラフ
（角度別出射特性）で表わされた角度特性を０．１°刻
みでデジタル化し、各方向成分毎に図７に示した非対称
プリズムシート４１について光線追跡シミュレーション
を行なった結果から作成された棒グラフである。同グラ
フにおいて、各棒指標は計算結果を導光板Ａからの出射
角について５°刻みで選択して表示したものである。

【００６４】横軸は、傾斜面４１ａあるいは４１ｂによ
る正反射（偏向）後に、外側面４１ｃから出射した後の
時の角度を表わしており、０°が正面方向、光入射面２
側へ偏椅した場合が負、導光板末端７側へ偏椅した場合
が正である。縦軸は、光子数で表現された光強度を表わ
しており、その数値は主光線Ｓ１のプリズムシートへ入
射する前の光子数を２５００００として規格化されてい
る。各棒指標に付された数字は、導光板Ａからの出射角
を表わしている。

【００６５】例えば、数字６３を付した棒指標は、６３
°の出射角を以て導光板Ａから出射した主光線Ｓ１が正
面方向（０°）に偏向され、その強度（光子数）が２５
００００であることを表わしている。また、数字７０を
付した棒指標は、７０°の出射角を以て導光板Ａから出
射された内側副光線が−７°方向に偏向され、その強度
（光子数）が２１５０００前後であることを表わしてい
る。同様に、数字５５を付した棒指標は、５５°の出射
角を以て導光板Ａから出射された外側副光線が＋７°方
向に偏向され、その強度（光子数）が２１５０００前後
であることを表わしている。

【００６６】図８のグラフから次のことを読み取ること
が出来る。

【００６７】（１）主光線Ｓ１に関する棒指標（６３°
出射）と、内側副光線Ｓ２に関する棒指標（８０°出
射）とが、正面方向を表わす０°の位置で重なってい
る。即ち、正面方向では主光線Ｓ１によるピークが、副
光線Ｓ２によって補強されている。光子数で言えば、２
５００００が２５００００＋８００００＝３３００００
程度に補強されている。

【００６８】（２）主光線Ｓ１の出射角６３°から内側
に６５°、７０°、あるいは外側に６０°、５５°、５
０°、４５°と離れるに従って正面方向からのぶれが大
きくなる。これらはいずれも傾斜面４１ｂでの正反射を
表わしているものと考えることが出来る。 （３）ところが、出射角７５°では２本の棒指標が描か
れており、一方は正面方向からのぶれが大きいが（約−
１２°）、他方は小さい（約−５°）。これは、傾斜面
４１ｂで正反射した光子のうち、傾斜面４１ｂで再度正
反射される現象とそもそも傾斜面４１ａに戻らず出射す
る現象とのいずれかが起る臨界状態を表わしている（デ
ジタル化時の量子角度幅の影響）。

【００６９】（４）外側副光線（６０°、５５°、５０
°、４５°）の中には、傾斜面４１ａでの正反射光に対
応する棒指標が見い出せない。

【００７０】（５）傾斜面４１ｂでの正反射は、８０°
方向の副光線ばかりでなく、その周り（７５°、８５
°）の副光線についても発生する。但し、それらは正面
方向から多少ずれた方向へ向かう。

【００７１】このような効果は、従来の対称プリズムシ
ートでは全く期待出来ない。図９のグラフはそれを例証
するシミュレーション結果を表わすグラフで、プリズム
シートとしてφa ＝φb ＝３１°の対称プリズムシー
トを想定した以外は、図８のグラフと同条件で計算を行
なった。ここでも、プリズムシートへ入射する前の主光
線Ｓ１の光子数を２５００００として規格化を行なって
いる。但し、主光線Ｓ１（６３°出射）に対する棒指標
表示は省略した。

【００７２】図９のグラフからは次のことを読み取るこ
とが出来る。 （１）正面方向から、内側に６５°、７０°、７５°、
８０°、８５°あるいは外側に６０°、５５°、５０
°、４５°と離れるに従って正面方向からのぶれが大き
くなる。これらはいずれも傾斜面４１ｂでの正反射を表
わしているものと考えられる。 （２）即ち、内側、外側いずれの副光線中にも４１ａで
の正反射光に対応する棒指標が見い出せない。

【００７３】公知のプリズムシートとして、φa ＝２０
°、φb ＝３５°としたものがあるが、この程度の傾斜
角条件では、上記のような２経路（両傾斜面の利用）を
用いた正面方向偏向作用は実現出来ない。図１２は、φ
a ＝２０°、φb ＝３５°のプリズムシート４２（屈折
率１．５）についてこれを例証した図である。

【００７４】今、傾斜面４２ａで正反射されて正面方向
に偏向される光線Ｓ３３が存在したと仮定する。これに
光線逆進の法則を適用して光路を描くと、図示したよう
な光路が得られる。即ち、傾斜面４２ａに対する入射角
は、β5 ＝−７５°であり、プリズムシートに対する進
入角は、−５５°である。ここで、進入角とは、プリズ
ムシートの延在方向を基準に測った入射光線の伝播方向
を表わす角（即ち、プリズムシートの延在方向に対する
入射光線の傾き角度）である。入射角、進入角いずれ
も、プリズム要素先端側からアプローチする光線の入射
角あるいは進入角の符号を＋にとることとする。

【００７５】図１２の考察から明らかなように、光線Ｓ
３のように進入角が負の光線は、実際の導光板からの出
射光線では実現され得ない。本発明におけるプリズムシ
ートは、進入角が正の光線について第１傾斜面よって正
面方向への偏向が実現可能であることが要求される。そ
のためには、第１傾斜面の傾斜角φa はかなりの小角で
ある必要がある。

【００７６】傾斜角φa の臨界的な値は、プリズムシー
トの屈折率条件や主光線の出射角によって、多少変化す
ることは当然であるが、実際の設計にあたっては、無理
に臨界的な角度を選ぶ必要はない。

【００７７】図１２と同様の方式で、プリズムシートの
屈折率を１．５、第１傾斜面の傾斜角φa を１５°と
し、主光線（６３°出射）が第２傾斜面（傾斜角φb ）
で正面方向に正反射・偏向されると言う条件を満たすケ
ースを想定すると、入射角β5に対応する入射角は−３
４．２°であり、プリズムシートに対する進入角は−１
９．２°となる。

【００７８】また、プリズムシートの屈折率を１．５、
第１傾斜面の傾斜角φa を１０°とし、主光線（６３°
出射）が第２傾斜面（傾斜角φb ）で正面方向に正反射
・偏向されると言う条件を満たすケースを想定すると、
入射角β5 に対応する入射角は−１３．２°であり、プ
リズムシートに対する進入角は−３．２°となる。

【００７９】以上の例から、プリズムシートの屈折率
１．５、主光線の出射角度６３°を仮定した場合、第２
傾斜面（傾斜角φb ）で正面方向に正反射・偏向される
と言う条件を満たし、且つ、第１傾斜面（傾斜角φa ）
で正面方向に正反射・偏向される副光線が存在するため
の臨界条件は、φa ＝１０°付近にあることが推測され
る。

【００８０】図１０、図１１は、その傍証となるグラフ
で、屈折率１．５の２種の非対称プリズムシート（φa
＝５．６°、φb ＝３５°及びφa ＝１５°、φb ＝３
２．５°）について、プリズムシートの外側面（但し、
ノングレア処理なし）からの出射特性を計測（図１
０）、及び計算（図１１）したものである。

【００８１】φa ＝５．６°、φb ＝３５°のプリズム
シートは、図８に示したものと同じであり、φa ＝１５
°、φb ＝３２．５°のプリズムシートは、図８に示し
たプリズムシートと図１２に示したプリズムシートの中
間的なものである。

【００８２】計測の条件は図２、図３のグラフと等価で
あり、計算の条件は図８、図９のグラフと等価である。
なお、図１１のグラフに乱れがあるのは、計算処理上の
デジタル化（量子化）の影響である。図１０あるいは図
１１のグラフから、φa ＝１５°では、φa ＝５．６°
の非対称プリズムシートで得られるような明るさが得ら
れないことが判る（約２０％低下）。この差異は、第１
傾斜面（傾斜角φa ）の活用の有無によるところが大き
いものと推察される。

【００８３】実際の設計にあたっては、第１傾斜面の傾
斜角φa について臨界的な条件を追求する必要はなく、
導光板の特性（主光線の出射角）、プリズムシートの屈
折率を考慮して、両傾斜角φa ，φb の組合せを決定す
れば良い。図２、図３のグラフから理解されるように、
内側副光線は主光線の周りにある程度（１５°〜２０°
程度）の拡がりをもって分布している。

【００８４】従って、傾斜角φb を適当な値（３０°〜
４０°）に仮固定し、その条件でなるべく主光線Ｓ１が
第２傾斜面で正面方向に偏向される傾斜角φa を定め、
その条件の下で、第１傾斜面で正面方向に偏向される副
光線が存在することを確認すれば良い。

【００８５】図８に示した事例に即して言えば、主光線
Ｓ１の出射角６３°の導光板Ａと屈折率１．５の材料か
らなる非対称プリズムシートを使用した時、先ず傾斜角
φbを３５°に仮固定してみる。すると、主光線Ｓ１を
第２傾斜面で正面方向に偏向させるための傾斜角として
φa ＝５．６°を得る。次にこの条件（３５°と５．６
°）下において、図１２で説明したと同様、光線逆進の
法則を適用すれば、第１傾斜面で正面方向に偏向される
副光線Ｓ２が存在することが確認される。

【００８６】次に、非対称プリズムシートの屈折率ｎを
変えた場合に、傾斜角φa 、φb をどの程度変えれば良
いかを３例で確認したところ、次のような結果を得た。
なお、主光線の出射は６３°とした。 （１）ｎ＝１．４の場合：φa ＝４．７°、φb ＝３４．２° （２）ｎ＝１．５の場合：φa ＝５．６°、φb ＝３５° （３）ｎ＝１．６の場合：φa ＝５．７°、φb ＝３５° これら条件を満たす非対称プリズムシートを各々プリズ
ムシートＩ、ＩＩ、ＩＩＩとして、図１１と同じ条件で
プリズムシートの外側面（但し、ノングレア処理なし）
からの出射特性を計算した結果を図１３に示した。な
お、プリズムシートＩＩのグラフは、図１１のグラフの
内、５．６−３５のプリズムシートのものと同一であ
る。これらの例から判るように、プリズムシートの屈折
率を現実的な範囲で変えても、最適傾斜角の条件の変化
は小さく（屈折率変化０．２で１°程度の差）、また、
得られる特性も大差がない。

【００８７】以上、液晶ディスプレイとして具体化され
た第１実施形態を例にとり、本発明の非対称プリズムシ
ート並びにそれを用いた面光源装置の構成、作用等を説
明した。以下の説明では、他の実施形態について構成と
作用の概要を述べる。但し、これまでの説明と共通する
事項の繰り返し記述は適宜省略し、第１実施形態とは異
なる点に極力焦点を絞って説明する。特に、各実施形態
で使用される非対称プリズムシート４２，４３の内側面
（非対称プリズム面）の形状及び作用は、第１実施形態
に関連して詳しく述べた通りである。

【００８８】図１４は、本発明の第２実施形態の要部構
成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図
６に示した第１実施形態と同様の構成を有しており、両
者間の実質的な差異は非対称プリズムシートの外側面に
のみ存在している。

【００８９】即ち、本実施形態においては、非対称プリ
ズムシート４１に代えて、両面に多数のプリズム要素を
形成した非対称プリズムシート４２が使用されている。
非対称プリズムシート４２の外側面４２ｃに形成される
プリズム要素列は内側面のプリズム要素列とはほぼ直交
している。また、各プリズム要素列は対称形または非対
称形であり、また、プリズム頂角は４０°〜１８０°未
満、より好ましくは５５°〜１６０°程度である。

【００９０】図２０は、外側プリズム面４２ｃの作用を
説明する図で、導光板１の光入射面２と平行な面で切っ
た断面図が示されている。光線Ｃ１は光入射面２と平行
な面内で正面方向に進む光を代表し、光線Ｃ２は光入射
面２と平行な面内で正面方向からはずれた方向に進む光
を代表している。プリズム頂角φは９８°として描かれ
ている。両光線Ｃ１，Ｃ２の挙動の特徴は次の通りであ
る。

【００９１】Ｃ１：相当の成分が傾斜面４２ｄ，４２ｅ
の順または４２ｅ，４２ｄの順に内面反射されて、光入
射面２と平行な面内でシフトされ、内側面方向へ戻り光
線Ｄ１となるので、照明光の全体的な経路履歴が多様化
される。 Ｃ２：大半の成分が傾斜面から出射されるが、傾斜面の
屈折作用により光入射面２と平行な面内で正面方向に集
光される。 結局、非対称プリズムシート４２の外側面４２ｃは、照
明光の全体的な経路履歴を多様化しながら、光入射面２
と平行な面内で正面方向に緩やかに集光する作用を果た
す。

【００９２】図１５は、本発明の第３実施形態の要部構
成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図
１４に示した第２実施形態において、非対称プリズムシ
ート４２の代わりに非対称プリズムシート４３を使用し
たものである。非対称プリズムシート４３の外側面４３
ｃには多数のレンズ要素列が内側面のプリズム要素列と
はほぼ直交した方向に形成されている。レンズ要素列の
形態には種々のものが考えられる。図２１〜図２４は、
そのいくつかの例を導光板１の光入射面２と平行な面で
切った断面図で示したものである。光線Ｃ１は光入射面
２と平行な面内で正面方向に進む光を代表し、光線Ｃ２
は光入射面２と平行な面内で正面方向からはずれた方向
に進む光を代表している。各図の形態における両光線Ｃ
１，Ｃ２の挙動の特徴は次の通りである。

【００９３】（図２１の形態） Ｃ１：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した成分の大半
は、そのまま光入射面２と平行な面内で正面方向に出射
されるが、傾斜面４３ｅ（または４３ｆ）に入射した成
分の相当部分は、傾斜面４３ｅ，４３ｆで計２度内面反
射されて、光入射面２と平行な面内でシフトされ、内側
面方向へ戻り光線Ｄ１となるので、照明光の全体的な経
路履歴が多様化される。 Ｃ２：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した成分の大半
は、屈折して種々の方向に出射されるが、傾斜面４３ｅ
（または４３ｆ）に入射した成分の相当部分は、平行な
面内で正面方向に集光されながら出射される。結局、図
２１の形態の外側レンズ面を持つ非対称プリズムシート
４２は、全体として照明光の全体的な経路履歴を多様化
しながら、光入射面２と平行な面内で正面方向に緩やか
に集光する作用を果たす。

【００９４】（図２２の形態）図２０の形態に準じた作
用があるが、凹曲面部４３ｈが存在するために、光線Ｃ
１の一部はそのまま光入射面２と平行な面内で正面方向
に出射され、光線Ｃ２の一部は屈折して種々の方向に出
射される。 （図２３の形態）図２１の形態に準じた作用があるが、
凹曲面部４３ｈが存在するために、光線Ｃ１の一部はそ
のまま光入射面２と平行な面内で正面方向に出射され、
光線Ｃ２の一部は屈折して種々の方向に出射される。
（図２４の形態）レンズ面４３ｃの大半が凸曲面となっ
ているため、光入射面２と平行な面内で正面方向への集
光作用が強いものと考えられる。光線Ｃ１，Ｃ２に対す
る挙動は次のような特徴を持つ。

【００９５】Ｃ１：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した
成分の大半は、そのまま光入射面２と平行な面内で正面
方向に出射されるが、広い凸曲面４３ｉ（または４３
ｊ）に入射した成分の相当部分は、凸曲面４３ｉ，４３
ｊあるいは頂部４３ｄで計３度内面反射されて、光入射
面２と平行な面内でシフトされ、内側面方向へ戻り光線
Ｄ１となるので、照明光の全体的な経路履歴が多様化さ
れる。 Ｃ２：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した成分の一部
は、屈折して種々の方向に出射されるが、一部は戻り光
となる。また、広い凸曲面４３ｉ（または４３ｊ）に入
射した成分の相当部分は、光入射面２と平行な面内で正
面方向に集光されて出射される。

【００９６】図２５、図２６は、本発明の非対称プリズ
ムシート４２，４３を使用した場合の光入射面２と直交
した面内の（ランプ直交面内）及び光入射面２と平行な
面内（ランプ平行方向面内）での正面方向への集光効果
を例証するグラフで、（Ａ）内側面はプリズムシート４
１〜４３と同一形状で、外側面が平滑な非対称プリズム
シートを使用した場合、（Ｂ）非対称プリズムシート４
２を使用した場合、（Ｃ）非対称プリズムシート４３を
使用した場合、を対比させて出射光の方向特性の測定結
果を描示したものである。

【００９７】両図から次のことが読み取れる。 （１）図２５のグラフから明らかなように、ランプ直交
方向面内では、非対称プリズムシート４２，４３の使用
により、±３０度付近から外側でプロファイルが持ち上
がる。但し、正面方向輝度の影響は殆ど認められないか
やや改善される傾向にある。

【００９８】（２）図２６のグラフから明らかなよう
に、ランプ平行方向面内では、非対称プリズムシート４
２，４３の使用により、±３０度付近から外側でプロフ
ァイルが沈み込む。但し、正面方向輝度の影響は殆ど認
められないかやや改善される傾向にある。

【００９９】（３）図２５、図２６を対比すると理解さ
れるように、非対称プリズムシート４２，４３の使用に
より、左右方向と上下方向のプロファイルのインバラン
スが矯正されている。

【０１００】次に、図１６は、本発明の第４実施形態の
要部構成を表わした部分破断見取図である。本実施形態
は、図１４に示した第２実施形態において、非対称プリ
ズムシート４２の代わりに、非対称プリズムシート４１
と付加プリズムシートＡＰを重ねて使用したものであ
る。

【０１０１】付加プリズムシートＡＰの内側面にはノン
グレア処理を施し、非対称プリズムシート４１との張り
付きや干渉縞、モアレ等を防止する。非対称プリズムシ
ート４１の外側面４１ｃは平滑面、あるいは極く軽いノ
ングレア処理をした面とすることも出来る。

【０１０２】付加プリズムシートＡＰの外側面には、第
２実施形態で使用した両面型の非対称プリズムシート４
２の外側面４２ｃと同様のプリズム要素が多数形成され
る。その配列方向は非対称プリズムシート４１の内側面
のプリズム要素列とはほぼ直交した方向とする。プリズ
ム要素列の形態及び作用については、非対称プリズムシ
ート４３と同様であるから詳しい説明は省略する（作用
の例証結果は図２７、図２８のグラフ参照）。

【０１０３】図１７は、本発明の第５実施形態の要部構
成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図
１５に示した第３実施形態において、非対称プリズムシ
ート４３の代わりに、非対称プリズムシート４１と付加
レンズシートＡＬを重ねて使用したものである。

【０１０４】付加レンズシートＡＬの内側面にはノング
レア処理を施し、非対称プリズムシート４１との張り付
きや干渉縞、モアレ等を防止する。非対称プリズムシー
ト４１の外側面４１ｃは平滑面、あるいは極く軽いノン
グレア処理をした面とすることも出来る。

【０１０５】付加レンズシートＡＬの外側面には、第３
実施形態で使用したプリズム面−レンズ面型の非対称プ
リズムシート４３の外側面４３ｃと同様のレンズ要素が
多数形成される。その配列方向は非対称プリズムシート
４１の内側面のプリズム要素列とはほぼ直交した方向と
する。レンズ要素列の形態及び作用については、非対称
プリズムシート４３と同様であるから詳しい説明は省略
する。

【０１０６】図２７、図２８は、本発明の第４実施形態
の作用を例証するためのグラフである。図２７は光入射
面２と直交した面内（ランプ直交方向面内）での正面方
向、また、図２８は光入射面２と平行な面内（ランプ平
行方向面内）での正面方向への集光効果をそれぞれ例証
するグラフで、（Ａ）内側面はプリズムシート４１〜４
３と同一形状で、外側面が平滑な非対称プリズムシート
を使用した場合、（Ｂ）その外側に内側面をノングレア
処理した付加プリズムシートＡＰを使用した場合、
（Ｃ）傾斜面角度の組合せが（１５°−３２．５°）の
公知の非対称プリズムシートを使用した場合、を対比さ
せて出射光の方向特性の測定結果を描示したものであ
る。

【０１０７】両図から次のことが読み取れる。 （１）図２７、図２８のグラフから明らかなように、
（１５°−３２．５°）の公知の非対称プリズムシート
を使用した場合に比して、他のケースではランプ直交方
向面内、ランプ平行面内いずれにおいても、正面方向か
ら見た輝度が上昇している。 （２）図２７のグラフから明らかなように、ランプ直交
方向面内では、非対称プリズムシート４１の単独使用時
に比して、第４実施形態の採用により、±３０度付近か
ら外側でプロファイルが持ち上がる。但し、正面方向輝
度の影響は殆ど認められない。

【０１０８】（３）図２８のグラフから明らかなよう
に、ランプ平行方向面内では、非対称プリズムシート４
１の単独使用時に比して、第４実施形態の採用により、
±３０度付近から外側でプロファイルが沈み込む。但
し、正面方向輝度の影響は殆ど認められない。

【０１０９】（４）図２７、図２８を対比すると理解さ
れるように、結局、第４実施形態の採用により、左右方
向と上下方向のプロファイルのインバランスが矯正され
ている。なお、このような作用は、第５実施形態におい
ても期待出来ることは容易に推測されるところである。

【０１１０】次に、図１８、図１９は、本発明の第６実
施形態及び第７実施形態の要部構成を表わした部分破断
見取図である。これら実施形態は、各々図１６に示した
第４実施形態及び図１７に示した第５実施形態におい
て、非対称プリズムシート４１と付加プリズムシートＡ
Ｐあるいは付加レンズシートの間に表面または裏面の少
なくとも一方を梨地面としたフィルムＡＮを挟んだもの
である。なお、ここでは上側の面を梨地面としたフィル
ム（商品名；アンチニュートンフィルム／きもと社製）
を使用した（以下、このフィルムを「アンチニュートン
フィルムＡＮ」と記す）。

【０１１１】但し、付加プリズムシートＡＰの内側面
や、非対称プリズムシート４１の外側面４１ｃは平滑
面、あるいは極く軽いノングレア処理をした面とするこ
とも出来る。これは、アンチニュートンフィルムＡＮが
これら要素間の貼り付きや干渉縞、モアレ等を防止する
機能を有しているからである。

【０１１２】付加プリズムシートＡＰの外側面には、第
２実施形態で使用した両面型の非対称プリズムシート４
２の外側面４２ｃと同様のプリズム要素が多数形成され
る。また、付加プリズムシートＡＬの外側面には、第３
実施形態で使用したプリズム面−レンズ面型の非対称プ
リズムシート４３の外側面４３ｃと同様のレンズ要素が
多数形成される。それらプリズム要素あるいはレンズ要
素の配列方向は非対称プリズムシート４１の内側面のプ
リズム要素列とはほぼ直交した方向とする。

【０１１３】プリズム要素列あるいはレンズ要素列の形
態及び作用については、非対称プリズムシート４３と同
様であるから詳しい説明は省略する。

【０１１４】図２９、図３０は、本発明の第６実施形態
及び第７実施形態の作用を例証するためのグラフであ
る。図２９は光入射面２と直交した面内（ランプ直交面
内）での正面方向への集光効果を、また、図３０は光入
射面２と平行な面内（ランプ平行面内）での正面方向へ
の集光効果を例証するグラフで、（Ａ）内側面はプリズ
ムシート４１〜４３と同一形状で、外側面が平滑な非対
称プリズムシートを使用した場合、（Ｂ）外側面が平滑
な非対称プリズムシートの外側にアンチニュートンフィ
ルムＡＮと付加プリズムシートＡＰを配置した場合、
（Ｃ）外側面が平滑な非対称プリズムシートの外側にア
ンチニュートンフィルムＡＮと付加レンズシートＡＬを
配置した場合、（Ｄ）傾斜面角度の組合せが（１５°−
３２．５°）の公知の非対称プリズムシートを使用した
場合、の測定結果を描示したものである。

【０１１５】両図から次のことが読み取れる。 （１）図２９、図３０のグラフから明らかなように、
（１５°−３２．５°）の公知の非対称プリズムシート
を使用した場合に比して、他のケースではランプ直交方
向面内、ランプ平行面内いずれにおいても、正面方向か
ら見た輝度が上昇している。 （２）図２９のグラフから明らかなように、ランプ直交
方向面内では、第６実施形態あるいは第７実施形態の採
用により、±３０度付近から外側でプロファイルがやや
持ち上がる。

【０１１６】（３）図３０のグラフから明らかなよう
に、ランプ平行方向面内では、非対称プリズムシート４
１の単独使用時に比して、第６実施形態あるいは第７実
施形態の採用により、±３０度付近から外側でプロファ
イルがやや沈み込む。

【０１１７】（４）図２９、図３０を対比すると理解さ
れるように、結局、第６実施形態あるいは第７実施形態
の採用により、左右方向と上下方向のプロファイルのイ
ンバランスが矯正されている。

【０１１８】なお、上述した以外に、偏光分離シートそ
のものを非平滑面を有する要素ととらえ、非対称プリズ
ムシートの外側に偏光分離シートを光学的接着剤により
光学的に接合することにより一体化したものを「非対称
プリズムシート」として採用することも本発明の実施形
態の一部をなす。

【０１１９】

【発明の効果】以上詳細に説明した本発明の特徴は、次
の諸点に要約することが出来る。

【０１２０】（１）プリズムシートの内側面の各プリズ
ム要素を構成する１対の傾斜面がともに正面方向へ向か
う照明光の生成に積極的に寄与出来るようになるため、
照明光の明るさレベルと均一性が向上する。また、液晶
パネルのバックライティングへの適用により液晶ディス
プレイの表示品質が向上する。

【０１２１】（２）偏光分離シートなどの平滑面を持つ
素子を近接配置しても、貼り付き現象がなく、明暗模
様、着色現象等による視覚感の劣化が生じない。

【０１２２】（３）本発明を面光源装置あるいは液晶デ
ィスプレイに適用する際に特に有用な非対称プリズムシ
ートが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の一般的なプリズムシートを採用したサイ
ドライト型の面光源装置をバックライティングとして用
いた液晶ディスプレイの概略構成を部分破断して示した
見取図である。

【図２】導光板Ａ及び導光板Ｂの出射特性を表わしたグ
ラフである。

【図３】導光板Ｃの出射特性を表わしたグラフである。

【図４】従来一般的に使用されているプリズムシート４
の基本的な作用を説明する図である。

【図５】屈折率１．５の誘電体に対する可視光の反射率
を入射角（横軸）の関数で表わしたグラフである。

【図６】本発明の第１実施形態の要部構成を表わした部
分破断見取図である。

【図７】本発明の非対称プリズムシートの作用並びに傾
斜角φa 、φb の定め方などについて説明するための図
である。

【図８】導光板Ａに関する図２のグラフ（角度別出射特
性）で表わされた角度特性を０．１°刻みでデジタル化
し、各方向成分毎に図７に示した非対称プリズムシート
４１について光線追跡シミュレーションを行なった結果
から作成された棒グラフである。

【図９】従来の対称プリズムシートについて、図８と同
様の計算を行なって作成されたグラフである。

【図１０】屈折率１．５の２種の非対称プリズムシート
（φa ＝５．６°、φb ＝３５°及びφa ＝１５°、φ
b ＝３２．５°）について、プリズムシートの外側面
（ノングレア処理なし）からの出射特性を計測した結果
を表わすグラフである。

【図１１】屈折率１．５の２種の非対称プリズムシート
（φa ＝５．６°、φb ＝３５°及びφa ＝１５°、φ
b ＝３２．５°）について、プリズムシートの外側面
（ノングレア処理なし）からの出射特性を計算した結果
を表わすグラフである。

【図１２】φa ＝２０°、φb ＝３５°とした非対称プ
リズムシートについて、両傾斜面の正面方向偏向作用が
実現出来ないことを説明する図である。

【図１３】図１１と同じ条件でプリズムシートＩ〜ＩＩ
Ｉの外側面（ノングレア処理なし）からの出射特性を計
算した結果を表わしたグラフである。

【図１４】本発明の第２実施形態の要部構成を表わした
部分破断見取図である。

【図１５】本発明の第３実施形態の要部構成を表わした
部分破断見取図である。

【図１６】本発明の第４実施形態の要部構成を表わした
部分破断見取図である。

【図１７】本発明の第５実施形態の要部構成を表わした
部分破断見取図である。

【図１８】本発明の第６実施形態の要部構成を表わした
部分破断見取図である。

【図１９】本発明の第７実施形態の要部構成を表わした
部分破断見取図である。

【図２０】非対称プリズムシートあるいは付加プリズム
シートの外側面（プリズム面）の形態の一例と作用を説
明する図である。

【図２１】非対称プリズムシートあるいは付加プリズム
シートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を
説明する図である。

【図２２】非対称プリズムシートあるいは付加プリズム
シートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を
説明する図である。

【図２３】非対称プリズムシートあるいは付加プリズム
シートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を
説明する図である。

【図２４】非対称プリズムシートあるいは付加プリズム
シートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を
説明する図である。

【図２５】本発明の非対称プリズムシート４２，４３を
使用した場合の光入射面２と直交した面内（ランプ直交
方向面内）での正面方向への集光効果を例証するグラフ
である。

【図２６】本発明の非対称プリズムシート４２，４３を
使用した場合の光入射面２と平行な面内（ランプ平行方
向面内）での正面方向への集光効果を例証するグラフで
ある。

【図２７】図２８とともに、本発明の第４実施形態の作
用を例証するためのグラフである。

【図２８】図２７とともに、本発明の第４実施形態の作
用を例証するためのグラフである。

【図２９】図３０とともに、本発明の第６実施形態及び
第７実施形態の作用を例証するためのグラフである。

【図３０】図２９とともに、本発明の第６実施形態及び
第７実施形態の作用を例証するためのグラフである。

【符号の説明】

１ 指向出射性の導光板 ２ 光入射面 ３ 反射体（銀箔） ４ プリズムシート（従来） ４ａ プリズムシート（従来）の第１傾斜面 ４ｂ プリズムシート（従来）の第２傾斜面 ４ｃ プリズムシート（従来）の出射面 ５ 導光板の前面（光出射面） ６ 導光板の裏面 ７ 導光板の末端部 ４１，４２，４３ 非対称プリズムシート ４１ａ 非対称プリズムシートの第１傾斜面 ４１ｂ 非対称プリズムシートの第２傾斜面 ４１ｃ 非対称プリズムシートの出射面 ４２ｃ 非対称プリズムシートの出射面（プリズム面） ４３ｃ 非対称プリズムシートの出射面（レンズ面） ＡＬ 付加レンズシート ＡＭ 付加レンズシートの出射面（レンズ面） ＡＮ アンチニュートンフィルム ＡＰ 付加プリズムシート ＡＳ 付加プリズムシートの出射面（プリズム面） Ｌ 光源素子（蛍光ランプ） ＬＰ 液晶パネル ＬＳ 偏光分離シート Ｒ 反射体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 康博 神奈川県横浜市緑区市が尾町534の23

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指向出射性の導光板と、前記導光板の側
   端部に位置した光入射面へ向けて光供給を行なう一次光
   源手段と、前記導光板の前面に沿って配置された非対称
   プリズムシートを備えた面光源装置において、 前記非対称プリズムシートは、前記光入射面とほぼ平行
   に配列された多数のプリズム要素列を備えたプリズム内
   側面と、非平滑外側面とを有しており、 前記プリズム内側面のプリズム要素列は、前記光入射面
   側を向く第１傾斜面と前記光入射面側とは反対側を向く
   第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、 前記第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、前記導
   光板から出射された主光線が前記第１傾斜面から前記非
   対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面によ
   る内部反射でほぼ正面方向に偏向されるとともに、前記
   導光板から出射された主光線に比して出射角が大きな副
   光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内
   に導入され、前記第２傾斜面で内部反射され、更に前記
   第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向される
   ように選ばれている、前記面光源装置。
2. 【請求項２】 前記非対称プリズムシートの前記非平滑
   外側面がノングレア処理面からなる、請求項１に記載さ
   れた面光源装置。
3. 【請求項３】 前記非対称プリズムシートの前記非平滑
   外側面が、前記光入射面とほぼ垂直に配列された多数の
   プリズム要素列を備えている、請求項１または請求項２
   に記載された面光源装置。
4. 【請求項４】 前記非対称プリズムシートの前記非平滑
   外側面が、前記光入射面とほぼ垂直に配列された多数の
   レンズ要素列を備えている、請求項１または請求項２に
   記載された面光源装置。
5. 【請求項５】 前記非対称プリズムシートの外側に付加
   プリズムシートが配置されており、 前記付加プリズムシートは、前記光入射面とほぼ垂直に
   配列された多数のプリズム要素列を備えた外側面を有し
   ている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載され
   た面光源装置。
6. 【請求項６】 前記非対称プリズムシートの外側にレン
   ズシートが配置されており、 前記レンズシートは、前記光入射面とほぼ垂直に配列さ
   れた多数のレンズ要素列を備えた外側面を有している、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載された面光源
   装置。
7. 【請求項７】 指向出射性の導光板と、前記導光板の側
   端部に位置した光入射面へ向けて光供給を行なう一次光
   源手段と、前記導光板の前面に沿って配置された非対称
   プリズムシートを備えた面光源装置において、 前記非対称プリズムシートは、前記光入射面とほぼ平行
   に配列された多数のプリズム要素列を備えたプリズム内
   側面を有し、 前記プリズム内側面のプリズム要素列は、前記光入射面
   側を向く第１傾斜面と前記光入射面側とは反対側を向く
   第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、 前記第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、前記導
   光板から出射された主光線が前記第１傾斜面から前記非
   対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面によ
   る内部反射でほぼ正面方向に偏向されるとともに、前記
   導光板から出射された主光線に比して出射角が大きな副
   光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内
   に導入され、前記第２傾斜面で内部反射され、更に前記
   第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向される
   ように選ばれており、 前記非対称プリズムシートの外側に付加プリズムシート
   が配置されており、 前記付加プリズムシートは、前記光入射面とほぼ垂直に
   配列された多数のプリズム要素列を備えた外側面と、ノ
   ングレア処理面からなる内側面を有する、前記面光源装
   置。
8. 【請求項８】 指向出射性の導光板と、前記導光板の側
   端部に位置した光入射面へ向けて光供給を行なう一次光
   源手段と、前記導光板の前面に沿って配置された非対称
   プリズムシートを備えた面光源装置において、 前記非対称プリズムシートは、前記光入射面とほぼ平行
   に配列された多数のプリズム要素列を備えたプリズム内
   側面を有し、 前記プリズム内側面のプリズム要素列は、前記光入射面
   側を向く第１傾斜面と前記光入射面側とは反対側を向く
   第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、 前記第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、前記導
   光板から出射された主光線が前記第１傾斜面から前記非
   対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面によ
   る内部反射でほぼ正面方向に偏向されるとともに、前記
   導光板から出射された主光線に比して出射角が大きな副
   光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内
   に導入され、前記第２傾斜面で内部反射され、更に前記
   第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向される
   ように選ばれており、 前記非対称プリズムシートの外側にレンズシートが配置
   されており、 前記レンズシートは、前記光入射面とほぼ垂直に配列さ
   れた多数のレンズ要素列を備えた外側面と、ノングレア
   処理面からなる内側面を有する、前記面光源装置。
9. 【請求項９】 指向出射性の導光板と、前記導光板の側
   端部に位置した光入射面へ向けて光供給を行なう一次光
   源手段と、前記導光板の前面に沿って配置された非対称
   プリズムシートを備えた面光源装置において、 前記非対称プリズムシートは、前記光入射面とほぼ平行
   に配列された多数のプリズム要素列を備えたプリズム内
   側面を有し、 前記プリズム内側面のプリズム要素列は、前記光入射面
   側を向く第１傾斜面と前記光入射面側とは反対側を向く
   第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、 前記第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、前記導
   光板から出射された主光線が前記第１傾斜面から前記非
   対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面によ
   る内部反射でほぼ正面方向に偏向されるとともに、前記
   導光板から出射された主光線に比して出射角が大きな副
   光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内
   に導入され、前記第２傾斜面で内部反射され、更に前記
   第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向される
   ように選ばれており、 前記非対称プリズムシートの外側に少なくとも一方の面
   を梨地面としたフィルムが配置されている、 前記面光源装置。
10. 【請求項１０】 前記導光板の正面方向に対する前記第
    １傾斜面の傾斜角φa が１０°未満である、請求項１〜
    請求項９のいずれか１項に記載された面光源装置。
11. 【請求項１１】 多数の非対称プリズム要素列を備えた
    プリズム面と、非平滑面とを備えた非対称プリズムシー
    トにおいて、 前記非対称プリズム要素列は、第１傾斜面とそれとは反
    対側を向く第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、 前記第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、前記第
    １傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、
    前記第２傾斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向さ
    れる第１の光線と、前記第１傾斜面から前記非対称プリ
    ズムシート内に導入され、前記第２傾斜面で内部反射さ
    れ、更に前記第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向
    に偏向される第２の光線が存在し得る値を有しており、 前記第１の光線及び前記第２の光線の前記非対称プリズ
    ムシートに対する進入角はいずれも正（但し、前記プリ
    ズム要素の先端側からアプローチする光線の進入角の符
    号を正とする）である、前記非対称プリズムシート。
12. 【請求項１２】 前記第１傾斜面の正面方向に対する傾
    斜角φa が１０°未満であり、前記第２傾斜面の正面方
    向に対する傾斜角φb が３０°〜４０°の範囲にある、
    請求項１１に記載された非対称プリズムシート。
13. 【請求項１３】 前記非平滑面がノングレア処理面から
    なる、請求項１１または請求項１２に記載されたに非対
    称プリズムシート。
14. 【請求項１４】 前記非平滑面が、前記多数の非対称プ
    リズム要素列の配列方向とほぼ直交した方向に配列され
    た多数のプリズム要素列を備えている、請求項１１また
    は請求項１２に記載された非対称プリズムシート。
15. 【請求項１５】 前記非平滑面が、前記多数の非対称プ
    リズム要素列の配列方向とほぼ直交した方向に配列され
    た多数のレンズ要素列を備えている、請求項１１または
    請求項１２に記載された非対称プリズムシート。