WO1997028403A1 - Source lumineuse superficielle et affichage a cristaux liquides, et equipements de signalisation et de regulation du trafic l'utilisant - Google Patents

Description

明 細 書 面光源素子およびそれを用いた液晶表示装置、 標示装置、 交通標識装置 技術分野

本発明は、 ノートパソコン、 液晶テレビ等に使用される液晶表示装置、 駅や公共施設等における案内標示板や大型看板等の標示装置、 高速道路や 一般道路における種々の案内標識や交通標識等の交通標識装置等の表示装 置を構成する面光源素子に関するものであり、 さらに詳しくは、 高い輝度 を有するとともに、 斑点パターン等の均一化処理を施すことなく光出射面 内での均一な輝度分布が得られる面光源素子に関するものである。 背景技術

近年、 カラー液晶表示装置は、 ノートパソコンや、 液晶テレビあるいは ビデオ一体型液晶テレビ等として種々の分野で広く使用されてきている。 この液晶表示装置は、 基本的にバックライ 卜部と液晶表示素子部とから構 成されている。 バックライ ト部としては、 液晶表示素子の直下に光源を設 けた直下方式や導光体の側端面に面して光源を設けたエツジライ 卜方式が あり、 液晶表示装置のコンパクト化からエッジライ 卜方式が多用されてき ている。 このエッジライ ト方式は、 板状の導光体の側面部に光源を配置し て、 導光体の表面全体を発光させる方式のバックライ トであり、 いわゆる 面光源素子と呼ばれるものである。

このような面光源素子では、 ァクリル樹脂板等の板状透明材料を導光体 とし、 その側端面に面して配置された光源からの光を側端面 （光入射面） から導光体中に入射させ、 入射した光を導光体の表面 （光出射面） あるい は裏面で全反射させ導光体中を伝搬させるとともに、 導光体の表面あるい は裏面に形成した光散乱部等の光出射機能を設けることにより、 光出射面 全体から面状に出射させるものである。 しかし、 導光体の表面あるいは裏 面に光出射機能を均一に形成したものでは、 光源から離れるに従って出射 光の輝度が低下して、 光出射面内における輝度が不均一となり、 良好な表 示画面が得られないものであった。 このような傾向は、 液晶表示素子の大 型化に伴って顕著となり、 1 0インチ以上の大型液晶表示装置においては 実用に耐えうるものではなかった。 特に、 最近の液晶画面の大型化に伴 レ、、 ノー卜パソコンゃ液晶テレビ等に使用される液晶表示装置において は、 その画面内での輝度分布には非常に高い均一性が要求されてきてい る。

また、 案内標示板や大型看板等の標示装置、 高速道路や一般道路での案 内標識や交通標識等の交通標識装置においては、 夜間の視認性、 判読性を 高めるために、 内部照明方式と外部照明方式の 2つの照明方式が採用され ている。 内部照明方式では、 メタクリル板等の半透明のプラスチック板に 切抜きや印刷等によって文字、 図形、 写真等を形成して表示板とし、 この 表示板の内側に光源を配置し、 この光源により表示板を照らすようにした ものであり、 光源としては直管形または環形の蛍光灯が 般的に使用され ている。 また、 外部照明方式では、 表示内容を形成した表示板の前面側の 上方、 下方、 側方等に光源を配置し、 この光源により表示板の全面を照ら すようにしたもので、 光源としては直管形の蛍光灯が一般的に使用されて いる。

このような従来の表示装置においては、 表示板の全面の輝度分布が不均 一となり、 すなわち輝度の最大値/最小値の値が非常に大きくなり、 この ような方式では輝度分布の小さい均一な明るさを有する表示装置を得るこ とは困難であった。 この傾向は、 外部照明方式において特に著しいもので あった。 また、 内部照明方式においては、 光源として使用する蛍光灯等が 表示板を通して透けて見えるシースルー現象が起こるという問題点をも有 していた。 そこで、 これら表示装置においても、 板状の導光体の側面部に 光源を配置して導光体の表面全体を発光させるエツジライ 卜方式のバック ライ トの採用が試みられている。 しかし、 このような表示装置では、 大型 の面光源素子が必要であり、 上記液晶表示装置と同様に光出射面内での輝 度の十分な均一性が達成できないという問題点を有している。

このような面光源素子の輝度の不均一性という課題を解決するために、 種々の提案がなされている。 例えば、 特開平 1 — 2 4 5 2 2号公報には、 導光体の光出射面に対向する裏面に光入射面から離れるに従って光拡散物 質を密に塗布または付着させた光出射機能を設けた面光源素子が提案され ている。 また、 特開平 1一 1 0 7 4 0 6号公報には、 表面に光散乱物質か らなる細かい斑点を種々のパターンで形成した複数の透明板を積層して導 光体としたのもが提案されている。 このような面光源素子においては、 光 散乱物質として酸化チタンゃ硫酸バリゥム等の白色顔料を使用しているた め、 光散乱物質に当たった光が散乱する際に光吸収等の光のロスが生じる ため、 輝度分布の均一化は図れるものの出射光の輝度の低下を招く という 問題点を有していた。

また、 特開平 1— 2 4 4 4 9 0号公報ゃ特開平 1 — 2 5 2 9 3 3号公報 には、 導光体の光出射面上に出射光分布の逆数に見合う光反射パターンを 有する出射光調整部材ゃ光拡散板を配置した面光源素子が提案されてい る。 しかし、 このような面光源素子においても、 出射光調整部材ゃ光拡散 板で反射した光の再利用ができないために光のロスが生じ、 所望の方向の 出射光の輝度の低下を招くものであった。 さらに、 特開平 2一 1 7号公報ゃ特開平 2 - 8 4 6 1 8号公報には、 導 光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面に梨地面あるいは多 数のレンズ単位を形成するとともに、 光出射面上にプリズムシートを載置 した面光源素子が提案されている。 しかし、 このような面光源素子は、 非 常に高い輝度が得られるものの、 光出射面における輝度分布の均一性の点 では未だ満足できるものではなく、 数ィンチ程度の小型の面光源素子とし てしか使用することができなかった。

一方、 出射光の輝度の均一化とともに光のロスを低減して輝度を高める 面光源素子としては、 特開平 6 - 1 8 8 7 9号公報に提案されているよう に、 導光体の光出射面に梨地面あるいは多数のレンズ単位を形成し、 その 裏面に粗面部分と平滑部分とを粗面部分の割合が光源から離れるに従って 増加するように形成するとともに、 光出射面上にプリズムシートを載置し た面光源素子が提案されている。 しかしながら、 このような面光源素子で は、 出射光の輝度分布の均一化と光のロスの低減を図れるものの、 液晶表 示装置、 標示装置等の表示装置として使用する場合に、 液晶表示素子や表 示板を通して導光体の裏面に形成した粗面部分と平滑部分とで形成される パターンが観察され、 画像の観察に支障をきたすという問題点を有してい た。 発明の開示

そこで、 本発明は、 高い輝度を有するとともに、 斑点パターン等の均一 化処理を施すことなく光出射面内での輝度分布の均一性に優れた面光源素 子を提供することを目的とする。

本発明者等は、 上記した如き状況に鑑み、 導光体の光出射面あるいはそ の裏面の構造について鋭意検討した結果、 光出射面あるいはその裏面を特 定の平均傾斜角を有する微細な凹凸形状からなる粗面あるいは多数のレン ズ列からなる微細な凹凸面とすることによって、 高い輝度を有するととも に、 斑点パターン等の均一化処理を施すことなく光出射面内での出射光の 輝度分布の均一性に優れた面光源素子が得られることを見出し、 本発明に 到達したものである。

すなわち、 本発明の面光源素子は、 光源と、 該光源に対向する少なく と も 1つの側端面を光入射面とし、 この光入射面と略直交する 1つの面を光 出射面とする導光体と、 導光体の光出射面側に配設された光変角シー卜と からなり、 前記導光体の光出射面およびその裏面の少なく とも一方の面が 平均傾斜角が 0 . 5〜7 . 5。 の微細構造を有することを特徴とするもの である。

例えば、 本発明の面光源素子は、 光源と、 該光源に対向する少なく とも 1つの側端面を光入射面とし、 この光入射面と略直交する 1つの面を光出 射面とする導光体と、 導光体の光出射面側に配設された少なく とも一方の 面に多数のレンズ列が平行して形成されたレンズシートとからなり、 前記 導光体の光出射面およびその裏面の少なく とも一方の面が、 略球面状の微 細な多数の凸状体からなる粗面から構成され、 その平均傾斜角が 0 . 5〜 7 . 5 ° であることを特徴とするものである。

また、 例えば、 本発明の面光源素子は、 光源と、 該光源に対向する少な く とも 1つの側端面を光入射面とし、 この光入射面と略直交する 1つの面 を光出射面とする導光体と、 導光体の光出射面側に配設された少なく とも —方の面に多数のレンズ列が平行して形成されたレンズシ一卜 とからな り、 前記導光体の光出射面およびその裏面の少なく とも一方の面が、 光入 射面と平行な方向に延び、 平均傾斜角が 0 . 5〜7 . 5。 の斜面からなる 多数のレンズ列から構成されてなることを特徴とするものである。 さらに、 本発明の液晶表示装置、 標示装置および交通標識装置は、 上記 のような面光源素子をバックライ トとして用いたことを特徴とするもので ある。

このような本発明は、 導光体の光出射面あるいはその裏面の少なくとも 一方の面に、 平均傾斜角が 0 . 5〜7 . 5 ° である略球面状の微細な多数 の凸状体を形成したり、 平均傾斜角が 0 . 5〜7 . 5 ° の斜面からなる多 数のレンズ列を光入射面と平行な方向に形成することにより、 導光体の光 出射面からの出射光の出射率を小さくすることができ、 それによつて導光 体中を先端部に向かって伝搬する光を多く し、 斑点パターン等の均一化処 理を施すことなく光出射面内での輝度の高い均一性が得られるものであ る。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の面光源素子を示す斜視図である。

図 2は、 本発明の導光体の光出射面における光の光路を示す概略図であ る。

図 3は、 本発明の凸状体の球面形状を円に簡略化した座標系である。 図 4は、 本発明の導光体のプリズム面を示す部分断面図である。

図 5は、 本発明の導光体のレンチキュラーレンズ面を示す部分断面図で ある。

図 6は、 本発明の面光源素子の導光体の例を示す側面図である。

図 7は、 本発明の面光源素子の導光体の例を示す側面図である。

図 8は、 本発明の液晶標示装置を示す部分斜視図である。

図 9は、 導光体からの出射光分布のモデルを示すグラフである。

図 1 0は、 本発明の実施例 1の粗面の表面粗さのチャート、 その 1次微 分係数および 2次微分係数のチヤー卜である。

図 1 1は、 本発明の比較例 1の粗面の表面粗さのチャート、 その 1次微 分係数および 2次微分係数のチャートである。

図 1 2は、 比較例の導光体のプリズム面を示す部分断面図である。 図 1 3は、 比較例の導光体のレンチキュラーレンズ面を示す部分断面図 である。 発明を実施するための最良の形態

本発明の面光源素子は、 図 1に示したように、 細長い光源 2と、 この光 源 2に対向する少なくとも一つの光入射面 1 1およびこれと略直交する光 出射面 1 2を有する導光体 1 と、 導光体 1の光出射面 1 2に載置されたプ リズムシ一卜等のレンズシ一卜からなる光変角シー卜 3とから構成され る。 このような面光源素子において、 光源 2から導光体 1中に入射した光 は、 臨界角を越える分布の光が導光体 1の光出射面 1 2及び裏面 1 3で全 反射を繰り返して導光体 1中を伝搬する。 導光体 1の表面 （光出射面 1 2 ) に凹凸を形成した場合には、 凹凸部分に到達した光のうち凹凸に対し て臨界角以下の光は屈折して導光体 1の外へ出射し、 臨界角を越える光は 全反射して導光体 1を伝搬する。 これは、 光の進行方向が、 スネルの法則 に従って媒体の屈折率と入射した面の法線に対する光の入射角によって決 定されることによる。

図 2に、 表面に凹凸を有する導光体 1での光の屈折および反射を模式的 に示した。 臨界角以内の入射角 iで凹凸部の斜面に入射した光 Aは、 スネ ルの法則により n s i n i = s i n i ' (nは導光体の屈折率） の関係を 満足する出射角 i ' で導光体 1から出射する。 一方、 臨界角を越える入射 角 kで入射した光 Bは、 角度 k' (k' = k) で全反射して導光体 1内を 伝搬する。 一旦、 凹凸部分に入射して反射した光は、 次に凹凸部分に入射 する際に入射角が変化するため、 導光体 1外へ出射する光が生ずる。 本発明者等は、 面光源素子において、 ある点での光の出射強度 （ I ) と 光入射面端での出射光強度 （ 1。 ） との関係は、 出射率 （α ) 、 光入射面 端からの距離 （L' ) および導光体 1の厚さ （t ) によって、 実験的に次 の式 （ 1 ) を満足することを見出した。

1 = 1。 （ 1一 1 0 0 ) ^{L /t} · · · ( 1 )

( 1 ) 式から、 導光体 1の長さ （L) と厚さ （t ) が決まれば、 光出射面 1 2内での出射光の輝度分布の均一性は出射率 （α ) に依存することがわ かる。 なお、 厚さ t (mm) の導光体 1の出射率 （ α ) は、 導光体 1の光 入射面端から 2 0 mm間隔で輝度の測定を行い、 光入射面端からの距離 ( L ' ) と導光体 1の厚さ （t ) との比 （L' /t ) と輝度の対数のグラ フから、 その勾配 （K (mm"') ) を求めて、 次の （ 2 ) 式によって求め られる。

a = ( 1 - 1 0 ^κ ) Χ 1 0 0 · · · ( 2 )

本発明においては、 輝度分布の均一性の尺度として、 次の （3 ) 式で示 されるバラツキ度 （R %) を用いて、 面光源素子における輝度分布の均一 性についての評価および検討を行った。 バラツキ度 （R%) は、 導光体 1 のほぼ中央部 （光源 2の長手方向に関する中央部） において光入射面端か ら 5 mm離れた点から対向する端部までの範囲内を 2 0 mm間隔で輝度測 定を行い、 測定輝度の最大値 （ I _max ) 、 測定輝度の最小値 （ I _m , n ) 、 測定輝度の平均値 （ l a v ) を求め、 次の （3 ) 式によって求める。

R % = { ( I ma x - I m i n ) / l a v } X l O O · · · ( 3 ) その結果、 出射率 （ α ) とバラツキ度 （ R %) とは、 導光体 1の長さ ( L ) と厚さ （t ) とに依存して特定の関係にあることが見出され、 出射 率 （ α) が大きくなるとバラツキ度 （ R%) はそれに伴って増加し、 出射 率 （ α) が一定であれば導光体 1の長さ （L) と厚さ （t) との比 （LZ t ) が大きくなるに従ってバラツキ度 （ R%) も大きくなる。 すなわち、 一定の大きさの導光体 1においては、 導光体 1の光出射面 1 2内での輝度 分布の均一性 （バラツキ度） は、 導光体 1からの出射率 （α) に依存する ものであり、 出射率 （α) を制御することによって輝度分布の均一性を図 ることができることがわかった。

一方、 本発明者等は、 導光体 1の表面 （光出射面 1 2、 裏面 1 3 ) を略 球面状の微細な多数の凸状体からなる微細な凹凸の粗面で構成した場合 や、 導光体 1の表面に光入射面 1 1と平行な方向に延びる多数のレンズ列 を形成した場合に、 粗面を構成する凹凸の勾配あるいはレンズ列を形成す る傾斜面の勾配に依存して、 導光体 1から出射する光の出射方向や出射率 が変化することを見出した。 なお、 微細な凹凸の粗面の場合には、 この微 細な凹凸形状を近似的に 1つの勾配を有する斜面であると考える。 ここ で、 この勾配として I S 04287/ 1 — 1 987で規定される平均傾斜 角 （ Θ a) を用いることができる。 この平均傾斜角 （ Θ a) が大きくなる と、 導光体 1からの出射光は光出射面 1 2の法線方向 （導光体 1の厚さ t の方向） に近づいた出射光となる。 また、 平均傾斜角 （0 a) が大きくな ると、 それに伴って導光体 1からの出射率 （α) も高くなる。 このこと力 ら、 面光源素子の光出射面 1 2内での輝度分布の均一性は、 導光体 1から の出射率 （ α ) を低くすることによって高めることができ、 平均傾斜角 ( Θ a) を小さくすれば均一化が図れることを見出した。

本発明においては、 このような新たな知見に基づいて、 導光体 1の光 出射面 1 2およびその裏面 1 3の少なく とも一方の面を、 平均傾斜角 ( e a) 力；0. 5〜7. 5 ° である粗面あるいは多数のレンズ列により構 成することによって、 導光体 1からの出射率 （ α) を十分に低下させるこ とができ、 面光源素子の光出射面 1 2内における輝度分布の均一化を図る ことができたものである。 これは、 粗面の平均傾斜角 （Θ &) が 0. 5° 未満であると、 導光体 1の光出射面 1 2から出射する全出射光量が低下し て十分な輝度が得られなくなったり、 光出射面 1 2からの出射光の出射角

(光出射面 1 2の法線に対する角度） が大きくなり、 プリズムシート、 レ ンズシ一卜等の光変角部材 3を使用しても十分に法線方向へ出射光を向け ることができなくなるためである。 逆に、 粗面の平均傾斜角 （ 0 a ) が 7. 5 ° を超えると、 導光体 1の出射率 （ α ) が大きくなり面光源素子 として輝度の均一性が損なわれるためである。 好ましくは、 平均傾斜角

( Θ a) が 1〜6。 の範囲であり、 さらに好ましくは 2〜5° の範囲であ る。

微細な凹凸形状の粗面における平均傾斜角 （ S a) は、 触針式表面粗さ 計にて、 導光体表面に形成した粗面の表面粗さを駆動速度 0. 0 3 mmZ 秒で測定し、 この測定により得られたチャートより、 その平均線を差し引 いて傾斜を補正し、 下記 （4 ) 〜 （ 5 ) 式によって計算して求めること ができる。 なお、 ここでし" は触針で走査した距離、 Xは測定位置、 f ( x ) は触針の変異を表す。

A a = ( 1ノじ' ） 。し'' I ( d/dx) f (x) I d x

· · · (4)

e a = t a n"'A a · · · ( 5 )

また、 本発明においては、 面光源素子の輝度分布の均一性を十分に向上 させるためには、 導光体 1の光出射面 1 2からの光の出射率 （α) を 1〜 4. 5 %の範囲とすることが好ましい。 これは、 導光体の光出射面からの 光の出射率 （ α ) が 1 %未満であると、 光出射面からの出射光の出射角 (光出射面 1 2の法線に対する角度） が大きくなり、 プリズムシート等の 変角部材を使用しても十分に法線方向へ出射光を向けることが困難となる 傾向にあるためであり、 逆に、 出射率 （α ) が 4 . 5 %を超えると、 液晶 表示装置等の面光源素子として輝度分布の均一性が損なわれる傾向にある ためである。 好ましくは、 出射率 （α ) が 1〜4 %の範囲であり、 さらに 好ましくは 1 . 2〜3 . 5 %の範囲である。

面光源素子の輝度分布の均一性のためには、 導光体 1の光出射面からの 出射光特性としては、 その最大光強度を示すピークが光出射面の法線に対 して 6 5度以上の角度を有するように出射させるようにしたり、 出射光の 最大光強度を示すピークの方向と最大光強度の 5 0 %の光強度となる方向 とがなす角度が 2 0度以下であるような指向性を持って出射させることが 好ましい。 これは、 出射光の最大光強度を示すピークが光出射面の法線に 対して 6 5度未満であったり、 出射光の最大光強度を示すピークの方向と 最大光強度の 5 0 %となる方向とがなす角度が 2 0度を超えたりすると、 導光体 1からの出射率 （α ) が大きくなり、 光出射面での輝度分布の均一 性を図ることができなくなる傾向にあるためである。

さらに、 面光源素子においては、 できるだけ高い輝度が要求されるた め、 面光源素子からの出射光が観察方向に集中していることが好ましい。 このためには、 導光体 1からの出射光の最大光強度を示すピークの方向と 最大光強度の 1 0 %の強度を示す方向とのなす角度を 5 0度以下とするこ とが好ましい。 これは、 この角度が 5 0度を超えると、 光変角シートを使 用しても観察方向以外の方向に出射する光が多くなり、 観察方向に十分に 高い輝度が得られない傾向にあるためである。

本発明において、 導光体 1の表面を略球面状の微細な多数の凸状体から なる微細な凹凸の粗面で構成する場合には、 その凸状体の曲率半径を均一 にすることが好ましく、 導光体 1の表面を構成する微細な凸状体の平均周 期 （ P ) 、 微小平均曲率半径 （ R ) および微小平均曲率半径の平均偏差

( S ) を特定の関係を満足させるようにすることが好ましい。 すなわち、 凸状体の微小平均曲率半径 （ R ) と平均周期 （P ) との比 （ RZ P ) が 3〜1 0の範囲であり、 微小平均曲率半径 （R ) に対する微小平均曲率半 径の分布の平均偏差 （S ) の比 （SZR) が 0. 8 5以下の範囲とするこ とが好ましい。 これは、 凸状体の微小平均曲率半径と平均周期との比 （ R ZP ) が 3未満であると、 凸状体による略球面状の表面凹凸の平均傾斜角 ( Θ a ) が増大し導光体 1の出射率 （ α) が大きくなり、 導光体 1の光出 射面内での輝度分布の均一性が低下する傾向にあるためであり、 逆に、 これが 1 0を超えると凸状体による略球面状の表面凹凸の平均傾斜角 ( Θ a ) が小さくなり導光体 1の出射率 （α) が低くなりすぎ、 導光体 1 の光出射面から出射する全出射光量が低下して十分な輝度が得られない傾 向にあるためである。 RZPは好ましくは 5〜7の範囲である。 また、 微 小平均曲率半径に対する微小平均曲率半径の分布の平均偏差の比 （ SZ R ) が 0. 8 5を超えると、 導光体 1の表面を構成する凸状体の分布が不 均一となり、 導光体 1の光出射面内での輝度分布の均一性が低下する傾向 にあるためであり、 SZRは好ましくは 0. 8以下の範囲であり、 更に好 ましくは 0. 7以下の範囲である。

本発明において、 凸状体の平均周期 （Ρ ) は、 導光体 1の表面の任意の 方向の一定長さ （例えば、 l O O O ix m) の直線上を表面粗さ計で測定し た時の凸状体の山の数を求め、 その凸状体の山の数から計算した周期の平 均値である。 また、 微小平均曲率半径 （ R ) は、 導光体 1の凸状体から構 成される表面を表面粗さ計で測定したチヤ一卜から、 次のようにして求め ることができる。 まず、 凸状体の球面形状は、 これを簡略化して円弧とし て考えると、 図 3に示した座標系により、 円の半径を rとした場合に、 次 の式 （ 6 ) の方程式で表される。

y² - 2 r y + x² = 0 , · · (6)

この式 （6) を、 yについて解くと、 凸状体の凸部が yの負の方向を向い ているとして、 次の式 （ 7) のようになる。

y = x² / {r + (r² - X ² ) ^1/2} · . · (7)

光学レンズ設計において常用されているように、 凸状体の球面の中央部分 を用いるとすると r >xであり、 式 （7) の近似式は次の式 （8) のよう に表される。

y = X ² /2 r · · · (8)

さらに、 球面 （円弧） は 2次曲線で代用することができ、

d ² y/ d X ² = 1 /r · · · ( 9 )

のように表され、 2次微分係数は半径の逆数に等しいことがわかる。 従つ て、 表面粗さ計で測定されたチャート曲線の 2次微分係数を求め、 その逆 数の平均値を求めることによって、 本発明の微小平均曲率半径 （R) が求 められる。

さらに、 ある領域を n等分した各領域の曲率半径を r _; とすると、 微小 平均曲率半径 （ R) は次の式 （ 1 0) で表される。

微小平均曲率半径 （R) の平均偏差 （S) は、 平均値からのずれを示すも のであるから、 次の式 （ 1 1 ) で表される。

∑ I π - R I

S =— · · · ( 1 1 )

n なお、 本発明において、 微小平均曲率半径 （ R) およびその平均偏差 ( S ) は、 微小領域を 5 以下で検出した値を用いるものであり、 微小 平均曲率半径 （R) に対する微小平均曲率半径の分布の平均偏差 （S) の 比 （SZR) は、 次の式 （ 1 2) で表される。

SZR-― . . . ( 1 2)

n R 面光源素子の輝度を高めるためには、 面光源素子から出射する光を観察 方向に集中させることが望ましく、 導光体 1からの出射光が一方向に集中 して出射していることが望ましい。 本発明においては、 このような一方向 に集中した出射光を導光体 1から出射させるために、 導光体の光出射面 1 2およびその裏面 1 3の少なくとも一方の面を構成する粗面を、 微小平均 傾斜角 （Δ Θ a) が 20° 以上の領域が 2%以下であるような粗面とする ことが好ましい。 これは、 微小平均傾斜角 （Δ Θ &) が 20° 以上の領域 が 2 %を超えると、 導光体 1からの出射光の集中度が低下して、 プリズム シート等の変角部材を併用しても観察方向以外の方向に出射する光の割合 が多くなり、 面光源素子の輝度を十分に高めることができなくなる傾向に あるためであり、 好ましくは微小平均傾斜角 （Δ θ &) が 20° 以上の領 域が 1 %以下の範囲である。 特に、 本発明のように、 導光体 1からの出射 率 （ α) を低くする場合には、 導光体 1中を反射しながら伝搬、 往復する 光の割合が高くなり、 導光体 1から出射する光量自体が低下する傾向にあ るために、 出射光の出射方向を一方向に集中させることによって、 面光源 素子としての輝度を一層高めることが望ましい。

この微小平均傾斜角 （Δ Θ &) が 20° 以上の領域の割合は、 触針式表 面粗さ計にて、 導光体表面に形成した粗面の表面粗さを駆動速度 0. 03 mm,秒で測定し、 得られたチャートを一定の微小間隔 （x。 ） で n個 (n = LZx。 ） に分割し、 各微小領域 （測定点 x_a と x_b との間、 間隔 = x。 ） での微小平均傾斜角 （Δ Θ &) を次の式 （ 1 3 ) によって計算し て求め、 全微小領域の数に対する微小平均傾斜角 （Δ Θ &) が 20° 以上 の微小領域の数の割合を求める。

Δ Θ a = t a n ( ( f ( x _a ) 一 f (x_b ) ) 。 ）

• · · ( 1 3)

さらに、 微細な凹凸により導光体 1の表面を粗面化させた場合には、 そ のヘイズ値が 20〜40%の範囲とすることが好ましい。 これは、 導光体

1の光出射面からの光の出射率 （α) を小さくすることによって、 輝度の バラツキ度 （R%) の小さい、 均一性に優れた面光源素子が得られるもの の、 このように出射率 （α) が比較的小さい場合には、 導光体 1中を反射 しながら往復する光の割合が高くなり、 導光体 1から出射する光量自体が 低下する傾向にあるために、 面光源素子としての輝度を高めることが望ま しいためである。 そこで、 導光体 1のヘイズ値が 20〜40 %の範囲とな るような粗面処理を施すことによって、 面光源素子としての輝度を一層高 めることができる。 導光体 1のヘイズ値が 20%未満であると、 粗面を構 成する凹凸状態が小さくなり面光源素子としての輝度を十分に高めること ができず、 逆に、 ヘイズ値が 40%を超えると粗面を構成する凹凸状態が 激しくなり、 出射光に斑を生じたり、 輝度分布の均一性が低下する傾向に あるためであり、 ヘイズ値は好ましくは 30〜40 %の範囲である。

導光体 1に特定の略球面状の微細な多数の凸状体を一様に形成する加工 方法としては、 特に限定されるものではないが、 例えば、 フッ酸等を用い た化学エッチングによって粗面を形成した金属製やガラス製等の型、 ガラ スビーズ等の微粒子をブラストして粗面化した型、 ブラス卜と化学エッチ ングを併用して粗面を形成した型等を用いて、 加熱プレス、 射出成形等に よって粗面を転写する方法、 印刷法等によって透明な物質を凹凸状に導光 体 1に塗布あるいは付着する方法、 導光体 1 をブラスト法ゃエッチング法 等によって直接加工する方法等が挙げられる。 中でも、 ガラス板の表面を ガラスビーズ等の微粒子を吹き付けてブラス卜処理した後に、 処理面を フッ酸等によって化学エッチングして粗面を形成した型を用いて、 加熱プ レス等によって透明板に粗面を転写したり、 このような型内に透明樹脂を 射出成形して導光体 1を形成する方法が好ましい。

導光体 1の表面に形成する多数のレンズ列としては、 図 4あるいは図 5 に示したように、 平均傾斜角 （ 0 a ) が 0 . 5〜7 . 5。 の傾斜面から構 成されるレンズ列であれば特に限定されるものではなく、 断面が弧状のレ ンチキユラ一レンズ列、 断面が鋸歯状のプリズム列、 連続した断面が波形 となる凹凸列等が挙げられる。 中でも、 断面が左右対称であるプリズム列 (図 4 ) およびレンチキユラ一レンズ列 （図 5 ) が特に好ましい。 また、 このようなレンズ列は、 導光体 1の光入射面 1 1に平行な方向にレンズ列 が延びるように形成され、 好ましくは各レンズ列が平行に連続して形成さ れる。 レンズ列のピッチは、 その用途によって適宜選択されるが、 通常は 2 0 μ m〜 5 m mの範囲とすることが好ましい。

導光体 1の表面に、 特定の平均傾斜角 （ Θ & ) の傾斜面から構成される 多数のレンズ列を形成する加工方法としては、 例えば、 化学エッチング、 バイ 卜切削、 レーザ一加工等によってレンズパターンを形成した金属製や ガラス製等の型を用いて、 透明基板を加熱プレスしたり、 透明樹脂を射出 成形することによつて形成する方法、 透明基板上に活性エネルギ一線硬化 性樹脂を塗布して活性エネルギー線の照射によつて賦型硬化させてレンズ パターンを転写する方法、 導光体 1をエッチング、 バイ 卜切削、 レーザ一 加工等によって直接加工する方法等が挙げられる。

本発明の面光源素子に用いられる導光体 1 としては、 その大きさは特に 限定されるものではないが、 本発明の効果をより顕著に発揮させるために は導光体 1の長さ （L ) と厚さ （t ) との比 （L Z t ) が 2 0 0以下の導 光体 1 として使用することが好ましい。 L Z tが 2 0 0を超えると、 導光 体 1の粗面やレンズ列の平均傾斜角 （Θ & ) を小さく しても、 光出射面内 での輝度分布の均一性が十分に図れない傾向にあるためであり、 L Z tは さらに好ましくは 1 5 0以下である。 特に、 液晶表示装置として使用する 場合には、 1 0 0以下とすることが好ましく、 さらに好ましくは 8 0以下 の範囲である。

本発明において、 導光体 1 としては、 ガラスや合成樹脂等の透明板状体 を使用することができる。 合成樹脂としては、 例えば、 アクリル系樹脂、 ポリカーボネー卜系樹脂、 塩化ビュル系樹脂等の高透明性の種々の合成樹 脂を用いることができ、 この樹脂を押出成形、 射出成形等の通常の成形方 法で板状体に成形することによって導光体 1を製造することができる。 特 に、 メタクリル樹脂が、 その光線透過率の高さ、 耐熱性、 力学的特性、 成 形加工性にも優れており、 導光体用材料として好適である。 特に、 メタク リル樹脂として、 メタクリル酸メチル単位が 8 0重量％以上である樹脂が 好ましい。 また、 導光体 1中には、 ガラスビーズ、 酸化チタン等の無機微 粒子、 スチレン系樹脂、 アクリル系樹脂、 シリコーン系樹脂等の樹脂微粒 子を光拡散材として分散させることもできる。

本発明の面光源素子は、 上記のような導光体 1の一方の端部 （入射端面 1 1 ) に隣接して茧光灯等の光源 2を配置し、 光出射面 1 2と対向する裏 面 1 3には、 反射フィルム等によって反射層 4が形成される。 光源 2から 導光体 1へ有効に光を導入するために、 光源 2および導光体 1の光入射面 1 1 を内側に反射剤を塗布したケースゃフィルム 5で覆うように構成され る。 また、 導光体 1 としては、 板状、 図 6に示される様なくさび状 （L ' 方向に厚さ tが徐々に減少するもの） 、 図 7に示される様な形状 （L ' 方 向の両端部において厚さ tが中央に向かって徐々に減少するもの） 等の種 々の形状のものが使用できる。

本発明の面光源素子においては、 通常、 導光体 1からの出射光の出射方 向は、 出射面 1 2の法線から 6 0 ~ 8 0 ° の指向性を持った光となるた め、 出射光を法線方向等の特定方向へ変角させるために、 導光体 1の上に 光変角シート 3が載置される。 この場合、 使用される光変角シート 3とし ては、 拡散シート、 少なくとも一方の面に多数のレンズ単位が平行に形成 されたレンズ面を有するレンズシー卜などが挙げられる。 レンズシートに 形成されるレンズ形状は、 目的に応じて種々の形状のものが使用され、 例 えば、 プリズム形状、 レンチキユラ一レンズ形状、 波型形状等が挙げられ る。 レンズシートのレンズ単位のピッチは 3 0 π！〜 0 . 5 m m程度とす ることが好ましく、 プリズムシートを使用する場合には、 そのプリズム頂 角は導光体からの出射光の出射角に応じて適宜選定されるが、 一般的には 5 0〜 1 2 0 ° の範囲とすることが好ましい。 また、 レンズシ一卜の向き についても、 導光体からの出射光の出射角に応じて適宜選定され、 レンズ 面が導光体側となるように載置してもよいし、 逆向きに載置してもよい。 通常、 上記のような特定の平均傾斜角 （ Θ & ) を有する粗面や多数のレン ズ列によって構成される表面を有する導光体 1を用いる場合には、 頂角が 5 0〜7 5 ° のプリズムシ一卜をプリズム面が導光体側となるように載置 することによって、 ほぼ導光体の光出射面 1 2の法線方向の出射光とする こ とができる。 本発明の面光源素子においては、 光変角シート 3は、 必要に応じて複数 枚を重ね合わせて使用することができる。 例えば、 2枚のレンズシートを 使用する場合には、 2枚のレンズシート力 それぞれのレンズ列が互いに 角度をなしてまたは平行するように積層して使用することができる。 レン ズシートは、 それぞれのレンズ面が上側または下側のいずれの方向となる ようにも載置することができ、 また、 双方のレンズシートのレンズ面が反 対方向となるように載置することもできる。 この場合、 本発明の面光源素 子においては、 導光体 1に隣接する 1枚目のレンズシ一トをレンズ面が導 光体側となり、 そのレンズ列 3 1が光源と平行となるように載置し （図 1 参照） 、 さらに 2枚目のレンズシートをレンズ面が導光体と反対側とな り、 そのレンズ列が 1枚目のレンズシートのレンズ列と直交するように載 置することが好ましい。 レンズシートとしてプリズムシ一卜を使用する場 合には、 1枚目のプリズムシートとしては頂角 5 0〜7 5 ° のものを使用 し、 2枚目のプリズムシートとしては頂角が 8 0〜 1 0 0。 のものを使用 することが好ましい。

本発明において、 レンズシートは、 可視光透過率が高く、 屈折率の比較 的高い材料を用いて製造することが好ましく、 例えば、 アクリル系樹脂、 ポリカーボネート系樹脂、 塩化ビュル系樹脂、 活性エネルギー線硬化型樹 脂等が挙げられる。 中でも、 レンズシ一卜の耐擦傷性、 取扱い性、 生産性 等の観点から活性エネルギー線硬化型樹脂が好ましい。 また、 レンズシー 卜には、 必要に応じて、 酸化防止剤、 紫外線吸収剤、 黄変防止剤、 ブルー イング剤、 顔料、 拡散剤等の添加剤を添加することもできる。 レンズシ一 卜を製造する方法としては、 押出成形、 射出成形等の通常の成形方法が使 用できる。 活性エネルギー線硬化型樹脂を用いてレンズシー卜を製造する 場合には、 ポリエステル系樹脂、 アクリル系樹脂、 ポリカーボネート系樹 月旨、 塩化ビュル系樹脂、 ポリメタクリルイミ ド系樹脂、 ポリオレフイ ン系 樹脂等の透明樹脂からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上 に、 活性エネルギー線硬化型樹脂によってレンズ部を形成する。 まず、 所 定のレンズパターンを形成したレンズ型に活性エネルギ一線硬化型樹脂液 を注入し、 透明基材を重ね合わせる。 次いで、 透明基材を通して紫外線、 電子線等の活性エネルギー線を照射し、 活性エネルギー線硬化型樹脂液を 重合硬化して、 レンズ型から剥離してレンズシートを得る。

本発明の面光源素子においては、 上記したようなレンズシー卜 ととも に、 拡散シ一卜、 カラーフィルタ一、 偏光膜等、 光学的に光を変角、 集 束、 拡散させたり、 その光学特性を変化させる種々の光学素子を使用する ことができる。 また、 光源 2としては、 一般的な直管型の蛍光灯が使用で きるが、 光源 2の交換作業が困難な場合等には、 複数の光ファイバ一から 構成されるラインライ 卜を用いて別途設置された光源から光を伝送するこ ともできる。

このようにして構成された面光源素子の光出射面側に、 図 8に示される 様に、 液晶表示素子 7を載置することによって、 ノートパソコン、 液晶テ レビ等に使用される液晶表示装置として使用することができる。 このよう な液晶表示装置においては、 非常に高い輝度分布の均一性が要求され、 そ のバラツキ度 （ R % ) を 3 0 %以下、 好ましくは 2 5 %以下、 さらに好ま しくは 2 0 %以下とする。 また、 液晶表示素子 7に代えて、 メタクリル板 等の半透明のプラスチック板に切抜きや印刷等によって文字、 図形、 写真 等を形成した標示板を載置することによって、 駅や公共施設等における案 内標示板や大型看板等の標示装置として使用することができる。 このよう な標示装置においては、 そのバラツキ度 （ R % ) を 2 5 0 %以下、 好まし くは 2 0 0 %以下とする。 さらに、 液晶表示素子 7に代えて、 メタクリル 板等のプラスチック板等に切抜きや印刷等によって道路案内や交通標識等 を形成した標示扳を載置することによって、 高速道路や一般道路における 種々の案内標識や交通標識等の交通標識装置として使用することができ る。 このような交通標識装置においては、 そのバラツキ度 （ R %) を 450 %以下、 好ましくは 300 %以下とする。

以下、 実施例により本発明を具体的に説明する。 実施例において、 各物 性および光学特性は以下のようにして測定した。

出射率 （ α)

導光体の光入射面端から 20 mm間隔で輝度の測定を行い、 光入射面端 からの距離 （L' ) と導光体 1の厚さ （t) との比 （L' /t ) と輝度の 対数とのグラフから、 その勾配 （K (mm"¹) ) を求めて、 前記 （ 2 ) 式 によつて求めた。

バラツキ度 （ R %)

導光体の光入射面と平行な方向のほぼ中央部において光入射面端から 5 mm離れた点から対向する端部までの範囲内を 2 Omm間隔で輝度測定を 行い、 測定輝度の最大値 （ I™_ax ) 、 測定輝度の最小値 （ I _min ) 、 測定 輝度の平均値 （ I _av) を求め、 前記 （3) 式によって求めた。

平均傾斜角 （Θ a)

I S 04287/ 1 - 1 987に従って求めた。 触針として E— D T— S 04 A ( l iumR、 55° 円錐、 ダイヤモンド） を用いた触針式表面粗 さ計 （東京精器社製サーフコム 570 A) にて、 粗面の表面粗さを駆動速 度 0. 03 mmZ秒で測定した。 この測定により得られたチャートより、 その平均線を差し引いて傾斜を補正し、 前記式 （4) 〜 （ 5) によって計 算して求めた。

導光体からの出射光角度分布の測定 冷陰極管をィンバーター （T D K社製 CX A— M 1 0 L) を介して直流 電源に接続し、 D C 1 2 Vを印加して点灯させた。 導光体を測定台に載置 し、 その中央で冷陰極管軸と平行な回転軸で回転するように調節した。 次 いで、 3 mm φのピンホールを有する黒色の紙を、 ピンホールが導光体の 中央に位置するように導光体上に固定し、 測定円が 8〜9 mm 0となるよ うに輝度計 （ミノルタ社製 n t— 1 ° ) の位置を調整した。 冷陰極管のェ イジング時間が 3◦分以上経過した後に、 回転軸を + 85° 〜一 85° ま で 1 ° 間隔で回転させ、 輝度計にて出射光の輝度を測定した。

この測定結果から、 図 9に示したように、 最大光強度を示すピーク方向 の法線に対する角度 （a) 、 最大光強度を示すピーク方向と最大光強度の 5 0 %の強度を示す方向とのなす角度 （ b) 、 最大光強度を示すピーク 方向と最大光強度の 1 0 %の強度を示す方向とのなす角度 （ c ) を求め た。

面光源素子の法線輝度の測定 (小型面光源素子）

冷陰極管をィンバーター （丁 01 社製 —1\11 0 L) を介して直流 電源に接続し、 DC 1 2 Vを印加して点灯させた。 面光源素子を測定台に 載置し、 その中央で冷陰極管軸と平行な回転軸で回転するように調節し た。 次いで、 3 mm Φのピンホールを有する黒色の紙を、 ピンホールが導 光体の中央に位置するように導光体上に固定し、 測定円が 8〜9 mm Φと なるように輝度計 （ミノルタ社製 n t— 1 ° ) の位置を調整した。 冷陰極 管のエイジング時間が 30分以上経過後に、 回転軸を 0° として輝度計に て出射光の輝度を測定した。 測定は、 導光体の冷陰極管近傍の 5 mmを除 外して、 他の部分を 2 Omm角の正方形に区分し、 各正方形の中心での輝 度を測定した後、 各測定値を平均して法線輝度とした。

面光源素子の法線輝度の測定 （大型面光源素子） 光源として 3 0Wの蛍光灯を用いた以外は、 小型面光源素子の場合と同 様にして測定を行った。

微小平均傾斜角 （Δ Θ & ) が 2 0 ° 以上の領域の割合

平均傾斜角 （ Θ & ) の場合と同様にして粗面の表面粗さを測定し、 得ら れたチヤ一卜を 1 mm間隔で n個に分割し、 各微小領域での微小平均傾斜 角 （△ Θ a ) を前記式 （ 1 3 ) によって計算して求めた。 この計算結果か ら、 全微小領域の数に対する微小平均傾斜角 （Δ Θ 3) が 2 0 ° 以上の微 小領域の数の割合を求めた。

表面粗さの測定

触針式表面粗さ計 （東京精器社製サーフコム 5 70 Α型） にて、 触針と して 1 R、 5 5 ° 円錐ダイヤモンド針 （ 0 1 0 - 2 5 2 8 ) を用レ、 て、 駆動速度 0. 0 3 mmノ秒で測定した。 測定値は、 5 μτη間隔で凹凸 を記録した。 また、 この測定値 （D i ) から式 （ 1 4) 、 ( 1 5 ) に従つ て 1次微分係数 （K , ) および 2次微分係数 （ L i ) を求めた。

Κ ' 二 （D _{i + 1} - D , ) 5 · · · ( 1 4 )

し = ( K _{i + 1} - K i ) /5 · · · ( 1 5 )

平均周期 （S )

導光体の任意の方向の長さ 1 0 0 0 の直線上における 5 μ ιη間隔の 1次微分係数 （K i ) を求めた。 求めた 1次微分係数 （K i ) を順次つな いで、 0を横切る数 （m) から次の式 （ 1 6 ) より求めた。

S = ( 1 0 0 0 x 2 ) /m · * . ( 1 6 )

微小平均曲率半径 （R)

触針式表面粗さ計で求めた 2次微分係数 （L , ) の絶対値の逆数を計算 し、 この値が 1 0—⁶より小さいものは除外して平均を求めて、 その値を微 小平均曲率半径 （ R ) とした。 微小平均曲率半径の分布の平均偏差 （S)

導光体の任意の方向の長さ 1 000 の直線上における 5 間隔の 曲率半径 （ r , ) と微小平均曲率半径 （ R) から、 前記式 （ 1 1 ) より求 めた。

[実施例 1 ]

ガラス板の表面を、 粒径 1 2 5〜 1 49 /urnのガラスビーズ （不二製作 所社製 F G B - 1 2 0) を用いて、 ガラス板から吹付けノズルまでの距離 を 1 0 c mとして、 吹付け圧力 4 K g_ c m² でブラス卜処理を行った。 その後、 フッ醆処理を行うことによりブラス卜面の化学ェッチングを行 い、 電铸によりレプリカ型を取って得た電铸型を用いて、 厚さ 4 mm、 1 6 5 m m X 2 1 0 m mの透明アクリル樹脂板の一方の表面に熱転写によつ て粗面を転写し導光体とした。

得られた導光体の粗面は、 略球面状の微細な凸状体が一様に分布した 構造となっていた。 導光体の平均傾斜角 （ S a ) および微小平均傾斜角 ( Δ θ & ) が 2 0 ° 以上の領域の割合を測定してその結果を表〗 に示し た。 また、 得られた導光体の粗面を、 触針式表面粗さ計を用いて測定した 表面粗さのチャートを図 1 0に示した。 この 1次微分係数および 2次微分 係数を求め、 それぞれ図 1 0に示した。 表 1 に導光体表面の構造パラメ一 夕一を示した。 さらに、 この導光体を用いて、 導光体からの出射光角度分 布を測定し、 最大光強度を示すピーク方向の法線に対する角度 （ピーク 角） 、 最大光強度を示すピーク方向と最大光強度の 50 %の強度を示す方 向のなす角度 （ピークからの 5 0 %強度の角度差） 、 最大光強度を示す ピーク方向と最大光強度の 1 0%の強度を示す方向のなす角度 （ピーク力 > らの 1 0 %強度の角度差） を求めて表 1に示した。

得られた導光体の 2 1 0 mmの一つの端面および 1 6 5 mmの二方の端 面に銀蒸着した P ETフィルムを粘着加工して貼り付け、 粗面化した光出 射面と対向する裏面に銀蒸着した P ETフィルムをテープ止めして反射面 を形成した。 導光体の残りの 2 1 0 mmの一つの端面に直管型の蛍光灯 (松下電器産業社製 KC 230 T 4 E、 4 mm ø X 2 30 mm) を設置 し、 導光体の光出射面上に P ETフィルムに屈折率 1. 53のアクリル系 紫外線硬化樹脂で、 頂角 63° 、 ピッチ 50 μηのプリズム列を平行に多 数形成したプリズムシートを、 プリズム面が導光体の光出射面側に向く よ うに載置して面光源素子とした。 得られた面光源素子の法線輝度を求めて 表 1に示した。

一方、 厚さ 3mm、 90 m m X 300 m mの透明アクリル樹脂板を用い て、 同様の手順で導光体を作製した。 得られた導光体の 30 Ommの二つ の端面に銀蒸着した P E Tフィルムを粘着加工して貼り付け、 粗面化した 光出射面と対向する裏面に銀蒸着した P E Tフィルムをテープ止めして反 射面を形成した。 導光体の 90mmの一つの端面に直管型の蛍光灯 （松下 電器産業社製 K C 1 30 T 4 E、 4 mm φ x 1 30 mm) を設置した。 こ の面光源素子を用いて、 導光体の出射率及びバラツキ度 （ R%) を求めて 表 1に示した。

[実施例 2 ]

鏡面仕上げをしたステンレス板の表面を、 粒径 1 25〜 1 49 wmのガ ラスビーズ （不二製作所社製 F G B— 1 20 ) を用いて、 ステンレス板か ら吹付けノズルまでの距離を 1 0 c mとして、 吹付け圧力 4 K /c m² でブラス卜処理を行った。 このステンレス板の型を用いて、 厚さ 3 mm、 1 65 m m X 2 1 0 mmの透明ァクリル樹脂板の一方の表面に熱転写に よって粗面を転写し導光体とした。

得られた導光体の粗面は、 略球面状の微細な凸状体が一様に分布した 構造となっていた。 導光体の平均傾斜角 （ 0 a ) および微小平均傾斜角 ( Δ Θ a ) が 2 0 ° 以上の領域の割合を測定してその結果を表 1に示し た。 また、 得られた導光体の粗面を、 触針式表面粗さ計を用いて測定し、 表 1に導光体表面の構造パラメーターを示した。 さらに、 この導光体を用 いて、 導光体からの出射光角度分布を測定し、 最大光強度.を示すピーク方 向の法線に対する角度 （ピーク角） 、 最大光強度を示すピーク方向と最大 光強度の 5 0 %の強度を示す方向のなす角度 （ピークからの 50 %強度の 角度差） 、 最大光強度を示すピーク方向と最大光強度の 1 0 %の強度を示 す方向のなす角度 （ピークからの 1 0%強度の角度差） を求めて表 1に示 した。

得られた導光体を実施例 1 と同様にして面光源素子とした。 得られた面 光源素子の法線輝度を求めて表 1に示した。 また、 実施例 1 と同様に構成 した面光源素子を用いて、 導光体の出射率及びバラツキ度 （ R%) を求め て表 1に示した。

[実施例 3]

実施例 2で用いたステンレス板の型を用いて、 厚さ 4mm、 1 6 5 mm x 2 1 0 mmの透明アクリル樹脂板の一方の表面に熟転写によって粗面を 転写し導光体を得た。 得られた導光体は、 実施例 2の導光体と同じ構造、 物性、 特性を有していた。 得られた導光体を実施例 1 と同様にして面光源 素子とした。 得られた面光源素子の法線輝度を求めて表 1に示した。 ま た、 実施例 1 と同様に構成した面光源素子を用いて、 導光体の出射率及び バラツキ度 （R%) を求めて表 1に示した。

[実施例 4 ]

透明アクリル樹脂板として、 2 1 0 mmの一端の厚さが 3 mmで、 他端 の厚さが 1 mmのくさび状のものを用いた以外は、 実施例 1 と同様にして 導光体を得た。

得られた導光体は、 実施例 1 と同じ構造、 物性、 特性を有していた。 得 られた導光体の厚さ 3 m mの端面側に直管型の蛍光灯を設置した以外は、 実施例 1 と同様にして面光源素子とした。 得られた面光源素子の法線輝 度、 およびその導光体の出射率 （ α) 及びバラツキ度 （R%) を求めて表 1に示した。

[比較例 1 ]

ブラス卜処理のガラスビーズとして粒怪 74〜88 urn (不二製作所社 製 F G B— 200) を用いた以外は実施例 2と同様にして導光体を得た。 得られた導光体の平均傾斜角 （ S a) および微小平均傾斜角 （Δ θ ε が 20 ° 以上の領域の割合を測定してその結果を表 1に示した。 また、 得 られた導光体の粗面を、 触針式表面粗さ計を用いて測定した表面粗さの チャートを図 1 1に示した。 この 1次微分係数および 2次微分係数を求 め、 それぞれ図 1 1に示した。 表 1に導光体表面の構造パラメ一ターを示 した。 さらに、 この導光体を用いて、 導光体からの出射光角度分布を測定 し、 最大光強度を示すピーク方向の法線に対する角度 （ピーク角） 、 最大 光強度を示すピーク方向と最大光強度の 50%の強度を示す方向のなす角 度 （ピークからの 50%強度の角度差） 、 最大光強度を示すピーク方向と 最大光強度の 1 0 %の強度を示す方向のなす角度 （ピークからの 1 0%強 度の角度差） を求めて表 1に示した。

得られた導光体を実施例 1 と同様にして面光源素子とした。 得られた面 光源素子の法線輝度を求めて表 1に示した。 また、 実施例 1 と同様に構成 した面光源素子を用いて、 導光体の出射率及びバラツキ度 （ R%) を求め て表 1に示した。

[比較例 2 ] 比較例 1で用いたステンレス板の型を用いて、 厚さ 4mm、 1 65mm x 2 1 O mmの透明ァクリル樹脂板の一方の表面に熱転写によって粗面を 転写し導光体を得た。 得られた導光体は、 実施例 2と同じ構造、 物性、 特 性を有していた。 得られた導光体を実施例 1 と同様にして面光源素子とし た。 得られた面光源素子の法線輝度を求めて表 1に示した。 また、 実施例 1 と同様に構成した面光源素子を用いて、 導光体の出射率及びバラツキ度 ( R %) を求めて表 1に示した。

匕較例 3〕

ブラスト処理のガラスビーズとして粒径 53〜62 )Lt m (不二製作所社 製 F G B— 300 ) を用い、 吹付け圧力を 5 K gZc m² とした以外は実 施例 2と同様にして導光体を得た。 得られた導光体の平均傾斜角 （Θ &) および微小平均傾斜角 （A 6> a) が 20° 以上の領域の割合を測定してそ の結果を表 1に示した。 また、 得られた導光体の粗面を、 触針式表面粗さ 計を用いて測定し、 表 1に導光体表面の構造パラメータ一を示した。 さら に、 この導光体を用いて、 導光体からの出射光角度分布を測定し、 最大光 強度を示すピーク方向の法線に対する角度 （ピーク角） 、 最大光強度を示 すピーク方向と最大光強度の 50%の強度を示す方向のなす角度 （ピーク からの 50%強度の角度差） 、 最大光強度を示すピーク方向と最大光強度 の 1 0 %の強度を示す方向のなす角度 （ピークからの 1 0 %強度の角度 差） を求めて表 1に示した。 得られた面光源素子の法線輝度を求めて表 1 に示した。 また、 実施例 1 と同様に構成した面光源素子を用いて、 導光体 の出射率及びバラツキ度 （ R%) を求めて表 1に示した。

[実施例 5]

真输板にダイャモンドバイ 卜を用いて図 4に示したような形状に対応す る頂角 1 72° 、 ピッチ 50 μ mの多数のプリズム列が平行に連続したプ リズムパターンが形成された金型を用いて、 4mmx 2 1 0 mm x 1 65 mmの透明ァクリル樹脂板の一方の表面に熱転写によってプリズム面を転 写し導光体と した。 得られた導光体の平均傾斜角 （ Θ &) は 4. 2 ° で あった。 得られた導光体の 1 65 mmの二つの端面および 2 1 0 mmの一 方の端面に銀蒸着した P ETフィルムを粘着加工して貼り付け、 プリズム 面とした光出射面と対向する裏面に銀蒸着した P E Tフィルムをテープ止 めして反射面を形成した。 導光体の残りの一つの端面に銀蒸着した P E T フィルムで冷陰極管 （松下電器社製 K C 230 T4 E、 4mm 0 X 23 O mm ) を巻き付けて光源ランプと して設置し、 導光体の光出射面上に P E Tフィルムに屈折率 1. 53のアクリル系紫外線硬化樹脂で、 頂角 63° 、 ピッチ 50 mのプリズム列を平行に多数形成したプリズムシ一 トを、 プリズム面が導光体の光出射面側に向くように載置して面光源素子 とした。 得られた面光源素子の法線輝度を求めて表 2に示した。

一方、 3 mm x 90mmX 300 mmの透明ァクリル樹脂板を用いて、 同様の手順で導光体を作製した。 得られた導光体の 30 Ommの二つの端 面に銀蒸着した P ETフィルムを粘着加工して貼り付けた点以外は、 上記 と同様の方法で面光源素子を作製し、 得られた面光源素子の導光体の出射 率及びバラツキ度 （R%) を求めて表 2に示した。

[実施例 6]

真鍮板にダイヤモンドバイ トを用いて図 5に示したような形状に対応す るピッチ 50 /umの多数のレンチキュラーレンズ列が平行に連続したレン ズパターンが形成された金型を用いて、 4 mm X 2 1 0 mm X 1 65 mm の透明ァク リル樹脂板の一方の表面に熱転写によってレンチキユラーレ ンズ面を転写し導光体とした。 得られた導光体の平均傾斜角 （ Θ &) は 4. 3 ° であった。 得られた導光体を実施例 5と同様にして面光源素子と した。 得られた面光源素子の法線輝度を求めて表 2に示した。 また、 実施 例 5と同様にして面光源素子を作製し、 得られた面光源素子の導光体の出 射率及びバラツキ度 （R%) を求めて表 2に示した。

[比較例 4]

真鍮板にダイヤモンドバイ 卜を用いて図 1 2に示したような形状に対応 する頂角 1 64 ° 、 ピッチ 50 の多数のプリズム列が平行に連続し たプリズムパターンが形成された金型を用いて、 4 mm x 2 l 0 mm x 1 6 5 mmの透明ァクリル樹脂板の一方の表面に熱転写によってプリズ ム面を転写し導光体とした。 得られた導光体の平均傾斜角 （ Θ & ) は 8. 2 ° であった。 得られた導光体を実施例 5と同様にして面光源素子と した。 得られた面光源素子の法線輝度を求めて表 2に示した。 また、 実施 例 5と同様にして面光源素子を作製し、 得られた面光源素子の導光体の出 射率及びバラツキ度 （ R%) を求めて表 2に示した。

[比較例 5]

真鍮板にダイヤモンドバイ 卜を用いて図 1 3に示したような形状に対応 するピッチ 50 jamの多数のレンチキュラーレンズ列が平行に連続したレ ンズパターンが形成された金型を用いて、 4 mm X 2 1 0 mm X l 6 5 mmの透明ァクリル樹脂板の一方の表面に熱転写によってレンチキュラー レンズ面を転写し導光体とした。 得られた導光体の平均傾斜角 （S a) は 8. 3 ° であった。 得られた導光体を実施例 5と同様にして面光源素子と した。 得られた面光源素子の法線輝度を求めて表 2に示した。 また、 実施 例 5と同様にして面光源素子を作製し、 得られた面光源素子の導光体の出 射率及びバラツキ度 （R%) を求めて表 2に示した。

実施例 1〜 6および比較例 1〜 5の面光源素子を液晶表示装置のバック ライ トとして使用したところ、 本発明の実施例 1〜6の面光源素子を用い たものでは、 非常に明るく、 均一な液晶表示画面が観察された。 一方、 比 較例 1〜 5の面光源素子を用いた場合には、 光源近傍では比較的明るい画 面が観察されたものの、 光源から離れるに従って明るさの低下が著しいも のであった。

[実施例 7]

実施例 1 と同様にして、 厚さ 1 0mm、 600 mm X l 2 50 mmの透 明ァクリル樹脂板の一方の表面に熱転写によって粗面を転写し導光体とし た。 得られた導光体の平均傾斜角 （Θ &) 、 微小平均傾斜角 （Δ Θ 8) が 20° 以上の領域の割合を測定してその結果を表 3に示した。 また、 得ら れた導光体の粗面の構造、 出射光特性は実施例 1 と同じであった。

得られた導光体の 600 mmの ^の端面および 1 250 mmの二方の 端面に銀蒸着した P ETフィルムを粘着加工して貼り付け、 粗面化した光 出射面と対向する裏面に銀蒸着した P ETフィルムをテープ止めして反射 面を形成した。 導光体の残りの 600 mmの一つの端面に 30Wの蛍光灯 (松下電器産業社製 F S L 30 T 6W) を設置し、 導光体の光出射面上に P E Tフィルムに屈折率 1 . 53のアクリル系紫外線硬化樹脂で、 頂角 63° 、 ピッチ 50 rnのプリズム列を平行に多数形成したプリズムシー 卜を、 プリズム面が導光体の光出射面側に向くように載置して面光源素子 とした。 得られた面光源素子の法線輝度を求めて表 3に示した。

一方、 厚さ 1 0mm、 600mmX l 250 mmの透明ァクリル樹脂板 を用いて、 同様の手順で導光体を作製した。 得られた導光体の 1 2 50 m mの二つの端面に銀蒸着した P E Tフィルムを粘着加工して貼り付け、 粗 面化した光出射面と対向する裏面に銀蒸着した P E Tフィルムをテープ止 めして反射面を形成した。 導光体の 600 mmの一^？の端面に 30 Wの蛍 光灯 （松下電器産業社製 F S L 30 T 6 W) を設置した。 この面光源素子 を用いて、 導光体の出射率及びバラツキ度 （ R%) を求めて表 3に示し た。

[比較例 6]

比較例 1 と同様にして、 厚さ 1 0mm、 600mm X l 2 5 Ommの透 明ァクリル樹脂板の一方の表面に熱転写によって粗面を転写し導光体とし た。 得られた導光体の平均傾斜角 （θ _&) 、 微小平均傾斜角 （A S a) が 20° 以上の領域の割合を測定してその結果を表 3に示した。 また、 得ら れた導光体の粗面の構造、 出射光特性は比較例 1 と同じであった。 得られ た導光体を実施例 7と同様にして面光源素子とした。 得られた面光源素子 の得られた面光源素子の法線輝度を求めて表 3に示した。 また、 実施例 7 と同様に構成した面光源素子を用いて、 導光体の出射率及びバラツキ度 ( R %) を求めて表 3に示した。

[実施例 8]

実施例 5と同様にして、 1 0 mm x 600 mm X l 250 m mの透明ァ クリル樹脂板の一方の表面に熱転写によってプリズム面を転写し導光体と した。 得られた導光体の平均傾斜角 （S a) は 4. 2° であった。 得られ た導光体の 1 250 mmの二つの端面および 600 mmの一方の端面に銀 蒸着した P ETフィルムを粘着加工して貼り付け、 プリズム面とした光出 射面と対向する裏面に銀蒸着した P ETフィルムをテープ止めして反射面 を形成した。 導光体の残りの一つの端面に銀蒸着した P ETフィルムで 3 0Wの蛍光灯 （松下電器社製 F S L 30 T 6) を巻き付けて光源ランプと して設置し、 導光体の光出射面上に P ETフィルムに屈折率 1. 53のァ クリル系紫外線硬化樹脂で、 頂角 63° 、 ピッチ 50 μηιのプリズム列を 平行に多数形成したプリズムシートを、 プリズム面が導光体の光出射面側 に向く ように載置して面光源素子とした。 得られた面光源素子の法線輝 度を求めて表 4に示した。

一方、 1 0 mm X 600mm X l 250 mmの透明ァクリル樹脂板を用 いて、 同様の手順で導光体を作製した。 得られた導光体の 1 250 mmの 二つの端面に銀蒸着した P E Tフィルムを粘着加工して貼り付けた点以外 は、 上記と同様の方法で面光源素子を作製し、 得られた面光源素子の導光 体の出射率及びバラツキ度 （R%) を求めて表 4に示した。

[実施例 9 ]

実施例 6と同様にして、 1 0mmx 600mm x l 250 mmの透明ァ クリル樹脂板の一方の表面に熱転写によってレンチキュラーレンズ面を転 写し導光体とした。 得られた導光体の平均傾斜角 （ S a) は 4. 3 ° で あった。 得られた導光体を実施例 8と同様にして面光源素子とした。 得ら れた面光源素子の法線輝度を求めて表 4に示した。 また、 実施例 8と同様 にして面光源素子を作製し、 得られた面光源素子の導光体の出射率及びバ ラツキ度 （ R%) を求めて表 4に示した。

[比較例 7 ]

比較例 4と同様にして、 1 0mmx 600mmx 1 250 mmの透明ァ クリル樹脂板の一方の表面に熱転写によってプリズム面を転写し導光体と した。 得られた導光体の平均傾斜角 （0 a) は 8. 2° であった。 得られ た導光体を実施例 8と同様にして面光源素子と した。 得られた面光源素 子の法線輝度を求めて表 4に示した。 また、 実施例 8と同様にして面光 源素子を作製し、 得られた面光源素子の導光体の出射率及びバラツキ度 ( R %) を求めて表 4に示した。

[比較例 8]

比較例 5と同様にして、 1 0mmx 600mmx l 250 mmの透明ァ クリル樹脂板の一方の表面に熱転写によってプリズム面を転写し導光体と した。 得られた導光体の平均傾斜角 （0 a) は 8. 3° であった。 得られ た導光体を実施例 8と同様にして面光源素子とした。 得られた面光源素 子の法線輝度を求めて表 4に示した。 また、 実施例 8と同様にして面光 源素子を作製し、 得られた面光源素子の導光体の出射率及びバラツキ度 ( R %) を求めて表 4に示した。

実施例 7〜 9および比較例 6〜 8の面光源素子上に、 写真を印刷した半 透明ァクリル板あるいは交通標識を印刷した半透明ァクリル板を配置し て、 大型看板および交通標識を構成した。 本発明の実施例 7〜9の面光源 素子を用いた看板や標識では、 非常に明るく、 均一なものであった。 一 方、 比較例 6〜8の面光源素子を用いた場合には、 光源近傍では比較的明 るい画面が観察されたものの、 光源から離れるに従って明るさが著しく低 下し、 端部近傍では非常に暗いものであった。 産業上の利用可能性

本発明は、 導光体の光出射面およびそれと対向する裏面の少なく とも 一方の面に、 例えば略球面状の微細な多数の凸状体からなる平均傾斜角 ( 0 3 ) が0. 5〜7. 5° の粗面を形成するか、 平均傾斜角 （ Θ a) が 0. 5〜7. 5° の傾斜面で構成される多数のレンズ列を形成して、 平均 傾斜角 （ S a) が 0. 5〜7. 5° の微細構造を形成することによって、 高い輝度を有するとともに、 斑点パターン等の均一化処理を施すことなく 光出射面内での均一な輝度分布を示す面光源素子であり、 ノートバソコ ン、 液晶テレビ等に使用される液晶表示装置、 案内標示板や大型看板、 高 速道路や一般道路での案内標識や交通標識等の表示装置に適した面光源素 子を提供できるものである。 表 実施例 1 実施例 2 ms 謹列 4 腿例 1 麵列 2 1：画 3

L/t 41.3 55 41.3 55 41.3 55 平均傾斜角 （0 a) 2.7 2.9 2.9 2.7 8.4 8.4 21.8 (度）

ΔΘ aが 20° iiLh 0 0.5 0.5 0 3 3 4 の割合 (%)

バラツキ度 （R%) 14 19 18 18 163 121 850 (%)

出射率 (α) {%) 1.27 1.73 1.73 2.50 4.67 4.67 8.46 雄輝度 (cd/cm²) 2424 2074 1991 2450 2324 2291 2060 微小平均曲率 206.6 255.8 255.8 206.6 69.0 69.0 49.8 半径 (R) (Mm)

平均偏差 (S) 135.0 196.7 196.7 135.0 61.1 61.1 44.9 ( m)

SZR 0.657 0.769 0.769 0.657 0.886 0.886 0.902 平均周期 （P) 35.1 48.8 48.8 35.1 28.6 28.6 37.0 (um)

R/P 5.86 5.20 5.20 5.86 2.41 2.41 1.35 ピーク角 （度） 71 70 70 71 63 63 67

50%強度の角度差 15 16 16 15 26 26 23 (度）

10%強度の角度差 32 47 47 32 51 51 62

(度） 表 2 実施例 5 実施例 6 臓列 4 比較例 5

L/t 41.3 41.3 41.3 41.3 平均傾斜角 （ Θ a ) 4.2 4.3 8.2 8.3 (度）

バラツキ度 （R%) 17 18 110 115 (%)

出射率 （α) (%) 1.61 1.61 4.15 4.15 法線輝度 （cd/cm²) 2303 2327 2176 2240

表 3 実施例 Ί 臓列 6

L/t 125 125 平均傾斜角 （6 a) 2.7 8.4

(度）

△ Θ aが 20° 以上 0 3 の割合 （％)

バラツキ度 （R%) 180 650 (%)

出射率 ( ) (%) 3.40 9.10 法線輝度 (cd/cm²) 397 345 微小平均曲率 206.6 69.0 半径 (R) ( tm)

平均偏差 （S) 135.0 61.1

S/R 0.657 0.886 平均周期 （P) 35.1 28.6

RZP 5.86 2.41 ピーク角 （度） 71 63

50%強度の角度差 15 26 (度）

10%強度の角度差 32 51 (度）

表 4 実施例 8 麵列 9 臓列 7 比較例 8

L/t 125 125 125 125 平均傾斜角 （0 a) 4.2 4.3 8.2 8.3 (度）

バラツキ度 （R%) 170 180 630 670 (%)

出射率 (α) {%) 3.20 3.20 8.10 8.30 法線輝度 (cd/cm^z) 352 360 308 315

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 光源と、 該光源に対向する少なく とも 1つの側端面を光入射面と し、 この光入射面と略直交する 1つの面を光出射面とする導光体と、 導光 体の光出射面側に配設された光変角シ一卜とからなり、 前記導光体の光 出射面およびその裏面の少なく とも一方の面が平均傾斜角が 0 . 5〜 7 . 5 ° の微細構造を有することを特徴とする面光源素子。

2 . 前記光変角シートは少なくとも一方の面に多数のレンズ列が互いに 平行に形成されたレンズシートからなることを特徴とする請求項 1記載の 面光源素子。

3 . 前記レンズシートは少なく とも一方の面に多数のプリズム列が互い に平行に形成されたプリズムシートであることを特徴とする請求項 2記載 の面光源素子。

4 . 前記微細構造は略球面状の微細な多数の凸状体からなる粗面から構 成されていることを特徴とする請求項 1記載の面光源素子。

5 . 前記多数の凸状体の微小平均曲率半径と平均周期との比が 3〜 1 0 であり、 微小平均曲率半径の分布の平均偏差と微小平均曲率半径との比が 0 . 8 5以下であることを特徴とする請求項 4記載の面光源素子。

6 . 前記粗面は微小平均傾斜角が 2 0 ° 以上の領域の割合が 2 %以下で あることを特徴とする請求項 4記載の面光源素子。

7 . 前記微細構造は前記光入射面と平行な方向に延び平均傾斜角 0 . 5 〜7 . 5 ° の斜面からなる多数のレンズ列から構成されていることを特徴 とする請求項 1記載の面光源素子。

8 . 前記レンズ列がプリズム列からなることを特徴とする請求項 7記載 の面光源素子。

9. 前記レンズ列が断面が弧状のレンチキュラーレンズ列からなること を特徴とする請求項 7記載の面光源素子。

1 0. 前記導光体の光出射面での光の出射率が 1〜4. 5%であること を特徴とする請求項 1記載の面光源素子。

1 1. 前記導光体の光出射面からの出射光の最大光強度を示すピークの 方向が光出射面法線に対して 65度以上の角度をなすことを特徴とする請 求項 1記載の面光源素子。

1 2. 前記導光体の光出射面からの出射光の最大光強度を示すピークの 方向と最大光強度の 50%の光強度となる方向とがなす角度は 20度以下 であることを特徴とする請求項 1記載の面光源素子。

1 3. 前記導光体は、 光入射端部からそれに対向する端部までの長さ (L) と厚さ （t) との比 （L_ t) が 200以下であることを特徴とす る請求項 1記載の面光源素子。

1 4. 請求項 1記載の面光源素子をバックライ トとして用いたことを特 徴とする液晶表示装置。

1 5. 前記導光体の光出射面における輝度のバラツキ度 （R%) が 30 %以下であることを特徴とする請求項 1 4記載の液晶表示装置。

1 6. 請求項 1記載の面光源素子をバックライ 卜として用いたことを特 徴とする標示装置。

1 7. 前記導光体の光出射面における輝度のバラツキ度 （ R %) が 250 %以下であることを特徴とする請求項 1 6記載の標示装置。

1 8. 請求項 1記載の面光源素子をバックライ トとして用いたことを特 徴とする交通標識装置。

1 9. 前記導光体の光出射面における輝度のバラツキ度 （ R %) が 450 %以下であることを特徴とする請求項 1 8記載の交通標識装置。