JP4125467B2

JP4125467B2 - 面光源素子およびレンズシート

Info

Publication number: JP4125467B2
Application number: JP2000103594A
Authority: JP
Inventors: 一清千葉; 雅春小田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2020-04-05
Also published as: JP2000353413A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
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に使用されるエッジライト方式の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、出射光の分布がコントロールされた所望の観察角範囲を有する面光源素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー液晶表示装置は、携帯用ノートパソコンや、カラー液晶パネルを用いた携帯用液晶テレビあるいはビデオ一体型液晶テレビ等の種々の分野で広く使用されてきている。また、情報処理量の増大化、ニーズの多様化、マルチメディア対応等に伴って、液晶表示装置の大画面化、高精細化が盛んに進められている。
【０００３】
このような液晶表示装置は、基本的にバックライト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、液晶表示素子部の直下に光源を配置した直下方式のものや導光体の側端面に対向するように光源を配置したエッジライト方式のものがあり、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式が多用されている。このエッジライト方式では、板状の導光体の側端面に対向するように光源を配置して、導光体の表面全体を発光させ面光源素子を構成している。
【０００４】
ところで、現在のカラー液晶表示装置を用いたノートパソコンや液晶テレビなどの機器では、可搬式となすためバッテリーを用いて駆動しているが、その電力の多くを液晶表示装置が消費し、中でも液晶表示装置を構成するバックライトの消費電力の割合は大きく、この消費電力をできる限り低く抑えることがバッテリーによる機器の駆動時間を伸ばし、液晶表示装置の実用価値を高める上で重要な課題とされている。しかし、バックライトの消費電力を抑えることによってバックライトの輝度を低下させたのでは、液晶表示のコントラストが低下し表示が見難くなり好ましくない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
また、バックライトの消費電力を抑えるとともに、輝度も極力犠牲にしないために出射光の分布を狭くする方法が提案されているが、用途によっては液晶表示の観察角度範囲が狭くなりすぎるという問題点を有している。例えば、特公平７−２７１３７号公報では光出射面が粗面の導光体を用い、多数のプリズム列を配列したプリズムシートを、そのプリズム面が導光体側となるように導光体の光出射面上に配置したバックライトが提案されている。このようなバックライトでは、高い輝度が得られるものの、線光源に対して垂直方向の出射光分布が狭くなるため、小型の液晶表示装置等のように広い観察角度範囲を必要としないものには利用できるが、大型の液晶表示装置等のように広い観察角度範囲を必要とする場合には適用できないという問題点を有している。
【０００６】
このような問題点の解決を目的として、例えば、特開平１０−１６０９１４号公報には、輝度分布を改善し観察角度範囲を広くするため、プリズムシートをそのプリズム面が導光体側となるように導光体の光出射面上に配置し、そのプリズムシートの光出射面に光拡散層を形成したものが提案されている。しかし、このようなバックライトにおいては、輝度分布を必要な観察角度範囲にある程度広げられるものの、輝度の低下が大きすぎるという問題点を有している。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、特公平７−２７１３７号公報に開示されているような高い輝度が得られる構成の面光源素子において、その高い輝度を維持しながら、所望の広さの観察角度範囲を確保できる面光源素子およびこれに用いられるレンズシートを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決させるための手段】
本発明者等は、このような状況に鑑み、光偏向素子上に特定の光拡散素子を配置することによって、輝度の低下を招くことなく、導光体の光入射面に対して垂直方向の出射光分布を制御し観察角度範囲を広げることができることを見出し、本発明に到達したものである。
【０００９】
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つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する導光体と、該導光体の光出射面上に配置された光偏向素子と、該光偏向素子の出光面上に配置された光拡散素子からなり、前記光偏向素子は導光体からの出射光を導光体の光出射面に対して偏向させる機能を有し、前記光拡散素子の拡散率が５〜１０％であることを特徴とするものである。また、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つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する導光体と、該導光体の光出射面上に配置された光偏向素子とからなり、光偏向素子は、拡散率が５〜１０％である光拡散シートの少なくとも一方の表面に多数のレンズ列が連設したレンズ面を有し、該レンズ面が入光面となるように前記光出射面上に配置されていることを特徴とするものである。さらに、本発明の面光源素子用レンズシートは、拡散率が５〜１０％である光拡散シートの少なくとも一方の表面に多数のレンズ列が連設したレンズ面を有することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の面光源素子の代表的な実施形態を示す模式的分解斜視図である。図１に示されているように、本発明の面光源素子は、少なくとの一つの側端面を光入射面２１とし、これと略直交する一つの表面を光出射面２３とする導光体３と、この導光体３の光入射面２１に対向して配置され光源リフレクター２で覆われた光源１と、導光体３の光出射面上に配置された光偏向素子４と、導光体３の光出射面２３の裏面２４に配置された反射素子６と、光偏向素子４上に配置された光拡散素子５とから構成される。なお、図中７は、ランプ際近傍の輝線や暗線を防止するための遮蔽材であり、必要に応じて設置することができる。
【００１１】
導光体３は、ＸＹ面と平行に配置されており、全体として矩形状をなしている。導光体３は４つの側端面を有しており、そのうちＹＺ面と平行で互いに対向して配置されている１対の側端面のうちの少なくとも一つの側端面を光入射面２１とする。光入射面２１は光源１と対向して配置されており、光源１から発せられた光は光入射面２１から導光体３内へと入射する。本発明においては、例えば、光入射面２１と対向する側端面２２にも光源を配置してもよい。導光体３の光入射面２１に略直交した２つの主面は互いに対向しており、それぞれＸＹ面と平行に位置し、いずれか一方の面が光出射面２３となる。この光出射面２３またはその裏面２４のうちの少なくとも一方の面に粗面等の指向性光出射機能を付与することによって、光出射面２３から指向性のある光を出射させる。
【００１２】
また、このような指向性光出射機能が付与されていない他の主面には、光入射面２１に対して略垂直方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列を配列したレンズ面を形成することもできる。図１に示した実施形態においては、光出射面２３に粗面を形成し、裏面２４に光入射面２１に対して略垂直方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列を並列したレンズ面を形成している。本発明においては、図１に示した形態とは逆に、光出射面２３をレンズ面とし、裏面２４を粗面とするものであってもよい。
【００１３】
このような導光体３としては、その光出射率が０．２〜５％の範囲にあるものが好ましいく、より好ましくは０．５〜４％、さらに好ましくは１〜３％の範囲である。これは、光出射率が０．２％より小さくなると導光体３からの出射する光量が少なくなり十分な輝度が得られなくなる傾向にあり、光出射率が５％より大きくなると光源１近傍で多量の光が出射して、光出射面２３内でのＸ方向における光の減衰が著しくなり、光出射面２３での輝度の均斉度が低下する傾向にあるためである。このように導光体３の光出射率を０．２〜５％とすることにより、光出射面２３から出射する光の主出射光の角度が光出射面２３の法線（Ｚ方向）に対し５０〜８０°の範囲にあり、光入射面と光出射面の双方に垂直な垂面（ＸＺ面）における光度半値幅が５０°以下であるような指向性の高い出射光を出射することができ、本発明のような構成の面光源素子の導光体として特に好ましい。また、このような導光体では、前記主出射光を含み前記垂面と垂直な面（ＹＺ面）における出射光の光度半値幅は３５〜６５°程度となる。本発明においては、このような導光体３からの出射光を光偏向素子４で、その出射方向を所望の方向、例えば光出射面２３の法線方向（Ｚ方向）に偏向することによって高い輝度を有する面光源素子を提供することができる。
【００１４】
本発明において、導光体３からの光出射率は次のように定義される。光出射面２３の光入射面２１側の端縁での出射光の光強度（Ｉ０）と光入射面２１側の端縁から距離Ｌの位置での出射光強度（Ｉ）との関係は、導光体３の厚さ（Ｚ方向寸法）をｔとすると、次の（１）式のような関係を満足する。
【００１５】
【数１】

ここで、定数αが光出射率であり、光出射面２３における光入射面２１と直交するＸ方向での単位長さ（導光体厚さｔに相当する長さ）当たりの導光体３から光が出射する割合（％）である。この光出射率αは、縦軸に光出射面２３からの出射光の光強度の対数と横軸に（Ｌ／ｔ）をプロットすることで、その勾配から求めることができる。光出射率αは、粗面の凹凸の大きさや形状と密接な関係にある。しかし、図１に示したように、裏面２４にレンズ列を形成したような場合には、導光体３内の光の進行方向がレンズ面に入射した際に曲げられたり、光がレンズ面に対して臨界角未満の入射角で入射して導光体３外へと出射し、反射素子６で反射して再び入射したりするため、この光出射率αは必ずしも光出射面２３の粗面の状態だけに依存するものではない。
【００１６】
本発明においては、導光体３から指向性の高い出射光を出射させるために、導光体３の光出射面２３や裏面２４に粗面やレンズ列（導光体の入射面と平行方向に延びるレンズ列を並列）を形成したり、これに代えてあるいはこれと併用して導光体３中に光拡散性微粒子を含有させる。また、導光体３の光出射面全面での輝度の均一化を図るために、このような指向性出射機能による導光体３の光の出射率が０．２〜５％の範囲となるようにすることが好ましい。
【００１７】
本発明において、導光体３の出射率αは、表面に形成した粗面やレンズ列の平均傾斜角θａあるいは導光体中に含有させる光拡散微粒子の混入割合と密接な関係にあり、導光体３の表面に形成する粗面やレンズ列の平均傾斜角θａまたは光拡散性微粒子の混入割合によって調整することができる。なお、本発明の導光体３においては、光出射面２３あるいは裏面２４に形成されたプリズム列によって導光体３内を進行する光の進行方向が変えられたり、導光体３内において光が裏面に対して臨界角未満の入射角で入射して一旦導光体３外へと屈折出射し再入射することによって光の進行方向が変えられるため、光出射率αは必ずしも導光体３に形成した粗面やレンズ列の平均傾斜角θａや光拡散性微粒子の混入割合だけに依存するものではない。
【００１８】
導光体３の表面に形成する粗面やレンズ列は、平均傾斜角θａが０．５〜７．５°の範囲とすることが、光出射面２３内での輝度の均斉度を図る点から好ましい。この平均傾斜角θａは、導光体３の出射率αと関連があり、平均傾斜角θａが大きくなると出射率αも大きくなる傾向にある。このため、平均傾斜角θａが０．５より小さくなると、導光体３の出射率αが小さくなり導光体３から出射する光の出射量が少なくなり輝度が低くなる傾向にある。また、平均傾斜角θａが７．５°とり大きくなると、導光体３の出射率αが大きくなり光出射面２３の光源１に近い領域で大部分の光が出射し、光源１から離れるに従い導光体３を伝搬する光の減衰が大きくなる傾向にあり、光出射面２３からの出射光も光源１から離れるに従って急に減衰し、光出射面２３内での輝度の均斉度が低下する傾向にある。平均傾斜角θａは、さらに好ましくは１〜５°の範囲であり、より好ましくは１．５〜４°の範囲である。
【００１９】
導光体３に形成される粗面の平均傾斜角θａは、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をｘとして、得られた傾斜関数ｆ（ｘ）から次の（２）式および（３）式を用いて求めることができる。ここで、Ｌは測定長さであり、Δａは平均傾斜角θａの正接である。
【００２０】
【数２】

【数３】

図１に示したように、導光体３の裏面２４あるいは光出射面２３に略Ｘ方向に延びるレンズ列を形成する場合、そのレンズ列としてはプリズム列、レンチキュラーレンズ列、Ｖ字状溝等が挙げられるが、ＹＺ方向の断面の形状が略三角形状のプリズム列とすることが好ましく、さらに好ましくは断面形状が略二等辺三角形状のプリズム列である。このレンズ列の屈折または反射作用により、導光体３からの出射光を光入射面２１と平行な面（ＹＺ面）での指向性を高めることができる。また、レンズ列の形状を適宜設定することにより、ＹＺ面の出射光分布を所望なものとすることができる。例えば、プリズム列ではそのプリズム頂角を適宜設定することによりＹＺ面の出射光分布を制御することができる。
【００２１】
本発明において、導光体３に形成されるレンズ列としてプリズム列を形成する場合には、そのプリズム頂角を７０〜１５０°の範囲とすることが好ましい。これは、プリズム頂角を７０°以上とすることによって導光体３からの出射光を十分集光させ面光源素子としての輝度の十分な向上を図ることができ、１５０°以下とすることによって目的とする観察角度範囲に応じて所望な出射光分布の広がりを付与することができるためである。また、プリズム頂角をこの範囲内とすることによって、光源１に平行な主出射光を含む面（例えばＹＺ面）において光度半値幅が３５〜６５°である集光された出射光を出射させることができ、面光源素子としての輝度を向上させることができる。なお、プリズム列を裏面２４に形成する場合にはプリズム頂角は７０〜８０゜または１００〜１５０゜の範囲とすることが好ましく、プリズム列を光出射面２３に形成する場合にはプリズム頂角は８０〜１００゜の範囲とすることが好ましい。
なお、本発明においては、導光体３としては、図１に示したような板状に限定されるものではなく、くさび状、船型状等の種々の形状のものが使用できる。
【００２２】
本発明の面光源素子を構成する光偏向素子４は、導光体３の光出射面２３上に配置される。光偏向素子４の２つの主面４１，４２は、互いに対向しており、それぞれＸＹ面と平行に位置する。主面４１，４２のうちの導光体３の光出射面２３と対面する主面は光偏向素子入光面４１とされており、他方が光偏向素子出光面４２とされる。光偏向素子の入光面４１には、図１に示されているように、導光体３の光入射面２１と略平行な方向に延びる多数のプリズム列を並行に連設したプリズム面が形成されている。このプリズム列は、導光体３の光入射面２１と必ずしも平行である必要はなく、光入射面２１と１５°以下の角度を有する方向に延びるように形成すればよい。ＸＺ面において光出射面２３の法線方向に対して斜め方向に出射された導光体３からの出射光は、図２に示したように、光偏向素子４に入射し、プリズム面で全反射作用によって内面反射され、光出射面２３の法線方向（Ｚ方向）に進行方向が偏向される。このように、光偏向素子４への入射光はプリズム列の全反射作用によって進行方向を偏向されるので、導光体３からの出射光の強度分布にほぼ対応した光強度分布を有する光が光偏向素子４から出射される。従って、導光体３によって適正化された分布を有する出射光を効率よく目的の方向へ偏向することができる。
【００２３】
光偏向素子４の入光面４１に形成されるプリズム列のプリズム頂角は５０〜８０°とすることが好ましく、この範囲内とすることにより導光体３からの出射光を目的の方向に効率よく偏向することができる。このプリズム頂角は、５５°〜７５°の範囲とすることがより好ましく、さらに好ましくは６０°〜７０°の範囲である。本発明において、光偏向素子４としては、導光体３からの出射光を目的の方向（例えば光出射面２３の法線方向）に偏向ができるものであればプリズム列に限定されるものではなく、例えばレンチキュラーレンズ列、多角錘や円錐状レンズ、フライアイレンズ等の種々のレンズ形状を有するものを形成することもできるが、ＸＺ面と平行な断面の形状が略三角形状となるプリズム列が特に好ましい。
【００２４】
本発明の光拡散素子５は、光偏向素子４の出光面４２上に配置され、その主面はＸＹ面と平行に位置する。この光拡散素子５としては、面光源素子としての輝度の低下を抑えながら、出射光分布を改善して適度な広さの観察角度範囲を確保できるものであることが必要である。このため、導光体３の光入射面２３と光出射面２１の双方に垂直な面（ＸＺ面）における光偏向素子４からの出射光に対する拡散率が５〜１０％である光拡散素子５を使用することが必要である。これは、光拡散素子５の拡散率が５％未満であると、出射光の分布を十分に広げることができず十分な観察角範囲を確保することができないためであり、１０％を超えると輝度の低下が大きくなる傾向にあるためである。
【００２５】
本発明において、拡散率とは、光偏光素子４からの出射光に対する光拡散素子５での拡散度合いを示すもので、ＸＺ面における光拡散素子５を通過した光の導光体３の光出射面２３の法線に対して２０°の方向での光度、７０°の方向での光度、５°の方向での光度から、次の式（４）に従って求められる。
【００２６】
【数４】

また、本発明においては、光拡散素子５として、全光線透過率が６５％以上であることが好ましく、さらに好ましくは７０％以上であり、より好ましくは８０％以上である。これは、全光線透過率を６５％以上とすることによって、面光源素子の輝度の低下をより抑えることができるためである。一般に、光拡散素子５として使用される光拡散シートにおいては、その拡散率と全光線透過率とはトレードオフの関係にあるため、光拡散素子５として上記のようなものを使用することが好ましい。本発明の光拡散素子５としては、透明シート内に光拡散性のある微粒子を含有させたもの、透明シートの表面をマット状の微細な凹凸としたもの、透明シートの表面に透明ビーズ等の光拡散性微粒子層を塗布したもの等のように種々の形態のものを使用することができる。中でも、光偏向素子４からの出射光が入射する入光面およびその裏面の出光面の少なくとも一方が微細な凹凸かなる粗面であることが好ましい。光拡散素子５として、このような構成のものを使用することによって、観察角度範囲の適度な広さを確保できるとともに、光偏向素子４あるいは液晶表示素子との密着による干渉、モアレ、ぎらつき等の発生を防止することができる。
【００２７】
本発明の面光源素子を構成する光源１は、Ｙ方向に延在する線状の光源であり、例えば、蛍光ランプや発生源が離れた場所にあるようなライン光源を用いることができる。この光源１を覆う光源リフレクタ２は、光源１からの光をロスを少なくして導光体３へ導くものであり、表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックフィルム、拡散材含有プラスッチックフィルム等を用いることができる。図１に示されているように、光源リフレクタ２は、反射素子６の端縁部外面から光源１の外面を経て光偏向素子４の出光面端縁部へと巻つけられている。なお、光源リフレクタ２は、反射素子６の端縁部外面から光源１の外面を経て導光体３の光出射面端縁部へと巻つけることも可能である。また、このような光源リフレクタ２と同様な反射部材を、導光体３の光入射面２１以外の側端面に設けてもよい。
【００２８】
反射素子６は、導光体３の裏面２４で反射せずに導光体３から出射した光を反射させ、再び裏面２４から導光体３内に入射させるもので、光源リフレクタ２と同様に、表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシート、拡散材含有プラスッチックシート等を用いることができる。本発明においては、反射素子６として、図１に示したような反射シートに代えて、導光体３の裏面２４に金属蒸着などにより反射層を形成したものでもよい。
【００２９】
本発明において、導光体３、光偏向素子４および光拡散素子５は、光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。このような合成樹脂としては、例えば、メタクリル樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。中でも、導光体３としては、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性等に優れている点からメタクリル樹脂が特に好ましい。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチルが８０重量％以上であるものが好ましい。
【００３０】
また、導光体３、光偏向素子４、光拡散素子５の粗面やレンズ面等の表面構造を形成するに際して、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって同時に形状付与してもよいし、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて形成することもできる。特に、光偏向素子４としては、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脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂等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粗面構造やレンズ構造を形成してもよいし、このようなシートを接着、融着等の方法によって別個の透明基材上に接合一体化させてもよい。使用される活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能（メタ）アクリル化合物、ビニル化合物、（メタ）アクリル酸エステル類、アリル化合物、（メタ）アクリル酸等を組み合わせて使用することができる。
【００３１】
本発明においては、光偏向素子４として上記のように透明基材上に活性エネルギー線硬化型樹脂によりレンズ構造を形成するレンズシートでは、透明基材として前記のような拡散率５〜１０％の光拡散素子５を用いることにより、光偏向素子４と光拡散素子５との両方の機能を一枚のレンズシートで機能させることができ、面光源素子の部品点数を削減することができる。しかし、より高い輝度の面光源素子を得るという観点からは、光偏向素子４と光拡散素子５をそれぞれ導光体３の光出射面２３上に順に配置することが好ましい。
以上のような構成からなる本発明の面光源素子は、その発光面（光拡散素子５の出光面）上に、液晶表示素子を配置して液晶表示装置が構成される。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、以下の実施例における各物性の測定は下記のようにして行った。
【００３３】
面光源素子の輝度、主出射光の角度、光度半値幅の測定
大野技術研究所社製ＸＹ輝度測定システムの測定台に面光源素子を載置し、面光源素子の出射面を２０ｍｍ間隔で５４分割（縦方向を６分割、横方向を９分割）し輝度計（トプコン社製ＢＭ−７）で各点の輝度値を測定し、その平均を求め面光源素子の輝度とした。また、５４点の輝度値の最大値(Max)と最小値(Min)から輝度均斉度（Min／Max）を求めた。
【００３４】
導光体の主出射光の角度、光度半値幅の測定
大野技術研究所社製ＸＹ輝度測定システムの測定台に導光体を載置し、導光体の光出射面に４ｍｍφのピンホールを有する黒色の紙をピンホールが光出射面の中央に位置するように導光体上に固定し、測定円が８〜９ｍｍとなるように輝度計（ミノルタ社製ｎｔ−１°）までの距離を調整した。光入射面と垂直な方向（縦方向）および平行な方向（横方向）でピンホールを中心に輝度計の回転軸が回転するように調節した。輝度計の回転軸を＋８０°〜−８０°まで０．５°間隔で回転させながら、縦方向および横方向での出射光の光度分布を測定した。測定した光度分布から導光体の光出射面から出射する光の主出射光の角度および主出射光の相対光度の半分になる角度を求め導光体の光度半値幅とした。なお、主出射光の分布が＋８０°以上又は−８０°以下に広がっている場合は、主出射光分布のピーク角度と測定範囲内での光度が半分になる角度の差の絶対値の２倍を光度半値幅とした。
【００３５】
拡散率の測定
大野技術研究所社製ＸＹ輝度測定システムを用い、光拡散素子からの出射光分布を上記方法にて測定した。測定した光度分布から５°、２０°および７０°の光度を求め、前記式（４）式によって拡散率を算出した。
【００３６】
全光線透過率の測定
村上色彩技術研究所社製反射・透過率計ＨＲ−１００型を用い、コリメートした１９ｍｍφの光（平行度は光軸に対して３％以内）を照射し、積分球入り口に光拡散素子を設置しない場合の光量（Ｔ１）と設置した場合の光量（Ｔ２）を測定し、Ｔ２／Ｔ１を百分率で求めた。
【００３７】
出射率（α）の測定
面光源素子の光出射面の中央部の光源側から他端面側に至る２０ｍｍ間隔で区分した各領域での光度の測定値を行い、前記（１）式に基づいて算出した。
【００３８】
実施例１〜２、比較例１〜２
一方の面が鏡面で、他方の表面が粒径１２５〜１４９μｍのガラスビーズ（不二製作所社製ＦＧＢ−１２０）を用いて１０ｃｍの距離から、吹付け圧力４〜６Ｋｇ／ｃｍ^２でブラスト処理を行って粗面とした金型を用いて、アクリル樹脂（三菱レイヨン（株）製アクリペットＶＨ５＃０００）を射出成形することによって、一方の面が粗面の導光板を作製した。得られた導光板は、１９５ｍｍ×２５３ｍｍ、厚さ３ｍｍ−１ｍｍのクサビ板状をなしていた。
【００３９】
得られた導光板の鏡面側に、導光板の長さ１９５ｍｍの短辺と平行になるように紫外線硬化型樹脂によってプリズム頂角１３０°、ピッチ５０μｍのプリズム列が並列に連設したプリズム層を形成した。導光体の長さ２５３ｍｍの長辺の側端面に対向するように、蛍光ランプ（富士通化成社製バックライトユニットＢＬ−２５２のものを使用）を配置した。次いで、導光体の他の側端面に光拡散反射フィルム（東レ社製Ｅ６０）を貼付し、プリズム列を形成した面（裏面）に対向して反射シートを配置し、光源リフレクタ（麗光社製銀反射フィルム）を配置した。なお、導光体の光出射率は１．２％、出射光の主光線の出射角度（導光体の光出射面の法線に対する角度）は６７．０°、ＸＺ面での光度半値幅は２７．５°であった。
【００４０】
一方、厚さ１２５μｍのポリエステルフィルムの一方の表面にアクリル系紫外線硬化型樹脂を用いてプリズム頂角６３°、ピッチ５０μｍのプリズム列が並列に連設したプリズム面を形成して光偏向シートとした。この光偏向シートを、光偏向シートのプリズム列が導光体の裏面のプリズム列と直交するようにし、光偏向シートのプリズム面が導光体の粗面（光出射面）に対向するようにして導光体上に配置した。得られた面光源素子は、法線輝度が３４３０Ｃｄ／ｍ^２、ＸＺ面での光度半値幅が２７．５°、ＹＺ面での光度半値幅が４１．０°、均斉度が０．７６であった。
【００４１】
上記のようにして構成された面光源素子の光偏向シート上に、表１に示す拡散率および全光線透過率を有する光拡散シートを配置した。いずれの光拡散シートも、ポリエステルフィルムの一方の表面に樹脂ビーズ層を塗布して微細な凹凸を有する光拡散層を形成したものである。なお、光拡散シートは、光拡散層を形成した面の裏面が光偏向シート側になるよう配置した。このようにして構成した面光源素子について、ＸＺ面の光度半値幅、ＹＺ面の光度半値幅および法線輝度を測定し、その結果を表１に示した。
【００４２】
実施例３〜４
実施例１および２で用いた拡散率６％、８％の２種の光拡散シートの光拡散層を形成していない表面に、実施例１と同様にしてアクリル系紫外線硬化型樹脂を用いてプリズム頂角６３°、ピッチ５０μｍのプリズム列が並列に連設したプリズム面を形成して光偏向シートとした。得られた光偏向シートを用いて実施例１と同様に面光源素子を構成した。なお、光拡散シートは使用しなかった。このようにして構成した面光源素子について、ＸＺ面の光度半値幅、ＹＺ面の光度半値幅および法線輝度を測定し、その結果を表１に示した。
【００４３】
【表１】

【００４４】
【発明の効果】
本発明は、面光源素子の輝度の低下を最小限に抑え、所望の観察角度範囲に応じた適度な出射光分布を得ることができ、高輝度で観察角度範囲の広い液晶表示装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面光源素子の一実施形態を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の光偏向素子の光学機能を説明する部分断面図である。
【符号の説明】
１光源
２光源リフレクタ
３導光体
４光偏向素子
５光拡散素子
６反射素子

Claims

光源と、該光源に対向する少なくとも１つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する導光体と、該導光体の光出射面上に配置された光偏向素子と、該光偏向素子の出光面上に配置され、以下の式で表される拡散率が５〜１０％である光拡散素子とからなることを特徴とする面光源素子。
前記光偏向素子は少なくとも一方の表面に多数のレンズ列が連設されたレンズ面を有し、該レンズ面が入光面となるように前記光出射面上に設置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。
光源と、該光源に対向する少なくとも１つの光入射面およびこれと略直交する光出射面を有する導光体と、該導光体の光出射面上に配置された光偏向素子とからなり、光偏向素子は、以下の式で表される拡散率が５〜１０％である光拡散シートの少なくとも一方の表面に多数のレンズ列が連設したレンズ面を有し、該レンズ面が入光面となるように前記光出射面上に配置されていることを特徴とする面光源素子。
前記導光体の少なくとも一方の面が平均傾斜角θａ０．５〜７．５°の粗面であることを特徴とする請求項１ないし３記載の面光源素子。
前記導光体の一方の面の平均傾斜角θａが０．５〜７．５°の粗面であり、その反対面にプリズム頂角が７０〜１５０°のプリズム列が形成されていることを特徴とする請求項４記載の面光源素子。
前記粗面が前記導光体の出射面に形成されていることを特徴とする請求項４または５記載の面光源素子。