JP4730873B2 - 光偏向素子およびそれを用いた面光源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノートパソコンや液晶テレビ等において表示部として使用される液晶表示装置などを構成するエッジライト方式の面光源装置およびそれに使用される光偏向素子に関するものであり、特に導光体の光出射面側に配置される光偏向素子の改良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パソコン等のモニターとして、あるいは液晶テレビやビデオ一体型液晶テレビ等の表示部として、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】
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。
【０００４】
ところで、近年、比較的小さな画面寸法の表示装置であって観察方向範囲の比較的狭い例えば携帯電話機の表示部として使用される液晶表示装置等では、消費電力の低減の観点から、エッジライト方式のバックライト部として、一次光源から発せられる光量を有効に利用するために、画面から出射する光束の広がり角度をできるだけ小さくして所要の角度範囲に集中して光を出射させるものが利用されてきている。
【０００５】
このように観察方向範囲が限定される表示装置であって、一次光源の光量の利用効率を高め消費電力を低減するために比較的狭い範囲に集中して光出射を行う面光源装置として、本出願人は、特開２００１−１４３５１５号公報（特許文献１）において、導光体の光出射面に隣接して両面にプリズム形成面を有するプリズムシートを使用することを提案している。この両面プリズムシートでは、一方の面である入光面及び他方の面である出光面のそれぞれに、互いに平行な複数のプリズム列が形成されており、入光面と出光面とでプリズム列方向を合致させ且つプリズム列どうしを対応位置に配置している。これにより、導光体の光出射面から該光出射面に対して傾斜した方向に出射光のピークを持ち適宜の角度範囲に分布して出射する光を、プリズムシートの入光面の一方のプリズム面から入射させ他方のプリズム面で内面反射させ、更に出光面のプリズムでの屈折作用を受けさせて、比較的狭い所要方向へ光を集中出射させる。
【特許文献１】
特開２００１−１４３５１５号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この面光源装置によれば、狭い角度範囲の集中出射が可能であるが、光偏向素子として使用されるプリズムシートとして両面に互いに平行な複数のプリズム列を、入光面と出光面とでプリズム列方向を合致させ且つプリズム列どうしを対応位置に配置することが必要であり、この成形が複雑になる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、出射光の分布が非常に狭くコントロールされ、一次光源の光量の利用効率の向上が可能（即ち、一次光源から発せられる光を所要の観察方向へ集中して出射させる効率が高く）、しかも簡素化された構成で画像品位の向上が容易な面光源装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の面光源装置は、一次光源と、該一次光源から発せられる光を入射する光入射面、入射した光を導光して出射する光出射面、および該光出射面に対向する裏面に形成されたレンズ列を有する導光体と、該導光体の光出射面に隣接配置される光偏向素子と、を備えており、前記導光体の前記光出射面には、平均傾斜角θａが０．５〜１５度の粗面が形成されており、前記導光体の前記光出射面から出射される出射光光度分布の前記光入射面および前記光出射面に直交する面におけるピークの方向が前記光出射面となす角度が１０〜４０度であり、前記光偏向素子は、一方の面を入光面、その反対側の面を出光面とし、前記入光面には互いに並列に配列された複数のプリズム列が形成され、該プリズム列は第１のプリズム面と第２のプリズム面との２つのプリズム面を有しており、少なくとも第２のプリズム面が、前記プリズム列の頂部側に位置する部分が略平面から構成され、前記プリズム列の出光面側に位置する部分が凸曲面形状をなしている光偏向素子であって、前記プリズム列の高さ（Ｈ）に対する前記プリズム列の頂部から前記凸曲面形状部までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）が２５〜６０％であ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、本発明による面光源装置の一つの実施形態を示す模式的斜視図である。図１に示されているように、本発明の面光源装置は、少なくとも一つの側端面を光入射面３１とし、これと略直交する一つの表面を光出射面３３とする導光体３と、この導光体３の光入射面３１に対向して配置され光源リフレクタ２で覆われた一次光源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３３の裏面３４に対向して配置された光反射素子５とから構成される。
【００１１】
導光体３は、ＸＹ面と平行に配置されており、全体として矩形板状をなしている。導光体３は４つの側端面を有しており、そのうちＹＺ面と平行な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３１とする。光入射面３１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３１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３１と対向する側端面３２等の他の側端面にも光源を配置してもよい。
【００１２】
導光体３の光入射面３１に略直交した２つの主面は、それぞれＸＹ面と略平行に位置しており、いずれか一方の面（図では上面）が光出射面３３となる。この光出射面３３またはその裏面３４のうちの少なくとも一方の面に粗面からなる指向性光出射機能部や、プリズム列、レンチキュラーレンズ列、Ｖ字状溝等の多数のレンズ列を光入射面３１と略平行に並列形成したレンズ面からなる指向性光出射機能部などを付与することによって、光入射面３１から入射した光を導光体３中を導光させながら光出射面３３から光入射面３１および光出射面３３に直交する面（ＸＺ面）内の出射光光度分布において指向性のある光を出射させる。このＸＺ面内分布における出射光光度分布のピークの方向が光出射面３１となす角度をａとする。該角度ａは例えば１０〜４０度であり、出射光光度分布の半値全幅は例えば１０〜４０度である。
【００１３】
導光体３の表面に形成する粗面やレンズ列は、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４による平均傾斜角θａが０．５〜１５度の範囲のものとすることが、光出射面３３内での輝度の均斉度を図る点から好ましい。平均傾斜角θａは、さらに好ましくは１〜１２度の範囲であり、より好ましくは１．５〜１１度の範囲である。この平均傾斜角θａは、導光体３の厚さ（ｔ）と入射光が伝搬する方向の長さ（Ｌ）との比（Ｌ／ｔ）によって最適範囲が設定されることが好ましい。すなわち、導光体３としてＬ／ｔが２０〜２００程度のものを使用する場合は、平均傾斜角θａを０．５〜７．５度とすることが好ましく、さらに好ましくは１〜５度の範囲であり、より好ましくは１．５〜４度の範囲である。また、導光体３としてＬ／ｔが２０以下程度のものを使用する場合は、平均傾斜角θａを７〜１２度とすることが好ましく、さらに好ましくは８〜１１度の範囲である。
【００１４】
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（１）式および（２）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。
【００１５】
【数１】

さらに、導光体３としては、その光出射率が０．５〜５％の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは１〜３％の範囲である。これは、光出射率が０．５％より小さくなると導光体３から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３３内でのＸ方向における光の減衰が著しくなり、光出射面３３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０．５〜５％とすることにより、光出射面から出射する光の出射光光度分布におけるピーク光の角度が光出射面の法線に対し５０〜９０度の範囲にあり、光入射面と光出射面との双方に垂直なＸＺ面における出射光光度分布の半値全幅が１０〜４０度であるような指向性の高い出射特性の光を導光体３から出射させることができ、その出射方向を光偏向素子４で効率的に偏向させることができ、高い輝度を有する面光源装置を提供することができる。
【００１６】
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３３の光入射面３１側の端縁での出射光の光強度（Ｉ₀ ）と光入射面３１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（３）式のような関係を満足する。
【００１７】
【数２】

ここで、定数Ａが光出射率であり、光出射面３３における光入射面３１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Ａ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。
【００１８】
また、指向性光出射機能部が付与されていない他の主面には、導光体３からの出射光の光源１と平行な面（ＹＺ面）での指向性を制御するために、光入射面３１に対して略垂直の方向（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が好ましい。図１に示した実施形態においては、光出射面３３に粗面を形成し、裏面３４に光入射面３１に対して略垂直方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列の配列からなる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３３にレンズ面を形成し、裏面３４を粗面とするものであってもよい。
【００１９】
図１に示したように、導光体３の裏面３４あるいは光出射面３３にレンズ列を形成する場合、そのレンズ列としては略Ｘ方向に延びたプリズム列、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い。
【００２０】
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、その頂角を７０〜１５０度の範囲とすることが好ましい。これは、頂角をこの範囲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ることができ、面光源装置としての輝度の十分な向上を図ることができるためである。すなわち、プリズム頂角をこの範囲内とすることによって、出射光光度分布におけるピーク光を含みＸＺ面に垂直な面において出射光光度分布の半値全幅が３５〜６５度である集光された出射光を出射させることができ、面光源装置としての輝度を向上させることができる。なお、プリズム列を光出射面３３に形成する場合には、頂角は８０〜１００度の範囲とすることが好ましく、プリズム列を裏面３４に形成する場合には、頂角は７０〜８０度または１００〜１５０度の範囲とすることが好ましい。
【００２１】
なお、本発明では、上記のような光出射面３３またはその裏面３４に光出射機能部を形成する代わりにあるいはこれと併用して、導光体内部に光拡散性微粒子を混入分散することで指向性光出射機能を付与したものでもよい。また、導光体３としては、図１に示したような形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】
図２は、光偏向素子４のプリズム列の形状の説明図であり、光偏向素子４は主表面の一方を入光面４１とし他方の面を出光面４２とする。入光面４１には多数のプリズム列が並列に配列され、各プリズム列は光源側に位置する第１のプリズム面４４と光源から遠い側に位置する第２のプリズム面４５の２つのプリズム面から構成されている。図２に示した実施形態においては、第１のプリズム面４４が平面であり、第２のプリズム面４５がプリズム列の頂部側に位置する一部が平面から構成され、出光面側に位置する他の部分が凸曲面形状をなしている。そして、本発明の光偏向素子４においては、プリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部４６までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）を２５〜６０％とすることにより、極めて高い集光効果を得ることができ、面光源装置として極めて高い輝度を得ることができる。
【００２３】
また、本発明においては、光偏向素子４のプリズム列を構成する第１のプリズム面４４の傾斜角αを２８〜３４度、第２のプリズム面４５の傾斜角βを３２．５〜３７度、凸曲面形状部４６の弦の傾斜角γを３０〜３５度とすることが、光偏向素子４としての集光効果をより向上させ、面光源装置としての輝度をより高めることから好ましい。ここで、傾斜角α、β、γは、プリズム列形成面４３の法線に対する角度をいう。また、凸曲面形状部４６の弦とは、凸曲面形状部４６の両端部Ｑ１、Ｑ２を結ぶ平面をいう。
【００２４】
さらに、本発明の光偏向素子４においては、プリズム列のピッチ（Ｐ）と前記凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）を５〜１１とすることが、同様に、光偏向素子４としての集光効果をより向上させ、面光源装置としての輝度をより高めることから好ましい。なお、本発明の光偏向素子４においては、前記凸曲面形状は上記のようにｒ／Ｐで規定される断面円弧状のものに限らず、プリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部４６の弦と凸曲面形状部４６との最大距離（ｄ）の割合（ｄ／Ｐ）が０．２〜２％となるような非球面形状のものであってもよい。
【００２５】
また、本発明の光偏向素子４においては、図３に示したように、第１のプリズム面４４の略平面が、プリズム列パターン形成の際に発生するそり等による形状の変化（プリズム列の頂部と底部を結ぶ平面からの変位）が起こる場合がある。
しかし、このような略平面の変位が大きい場合には、光偏向素子４の光学特性に影響を及ぼすことになり、僅かな変位に抑えることが好ましい。すなわち、プリズム列の頂部と底部を結ぶ平面からの略平面の変位がプリズム列のピッチＰに対する前記平面との最大距離Ｓの割合で０．００８以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．００６５以下、より好ましくは０．００５以下の範囲である。このような略平面の変形は、プリズム列パターンを形成する際の重合収縮などの影響に主として起因するため、あらかじめ重合収縮による変形の程度を定量化しておき、それを相殺するように金型のプリズム列の形状を設計しておくことが好ましい。
【００２６】
上記のようなプリズム列の形状は、導光体３から出射する出射光光度分布の半値全幅やピーク角度、第１のプリズム面４４の傾斜角αと第２のプリズム面４５の傾斜角βとの差の絶対値に依存する。以下に、本発明の面光源装置に適した導光体の代表例について説明する。
【００２７】
導光体３からの出射光光度分布におけるピ−ク角度が光出射面３３の法線に対して６０〜７５度で、半値全幅が２６〜３５度であり、第１のプリズム面４４の傾斜角αと第２のプリズム面４５の傾斜角βとの差の絶対値（｜α−β｜）が０．３以上１．８未満である場合、第１のプリズム面４４の傾斜角αを３２〜３３．５度、第２のプリズム面４５の傾斜角βを３２．５〜３４．５度、凸曲面形状部４６の弦の傾斜角γを３０〜３１．５度、プリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部４６までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）を２５〜６０％、プリズム列のピッチ（Ｐ）と前記凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）を５〜９．５、プリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部４６の弦と凸曲面形状部４６との最大距離（ｄ）の割合（ｄ／Ｐ）を０．２〜２％とすることが好ましい。さらに好ましくは、傾斜角αを３２．２〜３３．１度、傾斜角βを３２．８〜３３．８度、傾斜角γを３０．４〜３１．３度、ｈ／Ｈを３０〜５６％、ｒ／Ｐを５．５〜８．５、ｄ／Ｐを０．２３〜１．１％とする。より好ましくは、傾斜角αを３２．４〜３２．８度、傾斜角βを３３〜３３．４度、傾斜角γを３０．８〜３１．２度、ｈ／Ｈを３８〜５０％、ｒ／Ｐを６〜８．５、ｄ／Ｐを０．２５〜０．６８％とする。
【００２８】
第１のプリズム面４４の傾斜角αと第２のプリズム面４５の傾斜角βとの差の絶対値（｜α−β｜）が０．３未満である場合、第１のプリズム面４４の傾斜角αを３２．５〜３４度、第２のプリズム面４５の傾斜角βを３２．５〜３４度、凸曲面形状部４６の弦の傾斜角γを３０〜３１．５度、プリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部４６までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）を２５〜５０％、プリズム列のピッチ（Ｐ）と凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）を５〜１０、プリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部４６の弦と凸曲面形状部４６との最大距離（ｄ）の割合（ｄ／Ｐ）を０．２〜１．５％とすることが好ましい。さらに好ましくは、傾斜角αを３２．７〜３４度、傾斜角βを３２．７〜３４度、傾斜角γを３０．４〜３１．３度、ｈ／Ｈを３０〜４１％、ｒ／Ｐを６〜１０、ｄ／Ｐを０．２〜１．３％とする。より好ましくは、傾斜角αを３３．５〜３３．９度、傾斜角βを３３．５〜３３．９度、傾斜角γを３０．８〜３１．２度、ｈ／Ｈを３５〜３９％、ｒ／Ｐを７〜８．５、ｄ／Ｐを０．３〜１．１％とする。
【００２９】
第１のプリズム面４４の傾斜角αと第２のプリズム面４５の傾斜角βとの差の絶対値（｜α−β｜）が１．８以上８．５以下である場合、第１のプリズム面４４の傾斜角αを２８〜３２度、第２のプリズム面４５の傾斜角βを３３〜３７度、凸曲面形状部４６の弦の傾斜角γを３２〜３４度、プリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部４６までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）を３０〜４５％、プリズム列のピッチ（Ｐ）と凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）を５〜１１、プリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部４６の弦と凸曲面形状部４６との最大距離（ｄ）の割合（ｄ／Ｐ）を０．２〜２％とすることが好ましい。さらに好ましくは、傾斜角αを２８．５〜３１．５度、傾斜角βを３３．５〜３６度、傾斜角γを３１．７〜３３．２度、ｈ／Ｈを３３〜４２％、ｒ／Ｐを５．２〜１０．５、ｄ／Ｐを０．３〜１％とする。より好ましくは、傾斜角αを２９．５〜３０．９度、傾斜角βを３４．５〜３４．９度、傾斜角γを３１．５〜３２．５度、ｈ／Ｈを３７．５〜３９％、ｒ／Ｐを５．３〜１０、ｄ／Ｐを０．４〜０．８５％とする。
【００３０】
導光体３からの出射光光度分布におけるピ−ク角度が光出射面３３の法線に対して６０〜７５度で、半値全幅が２６度未満であり、第１のプリズム面４４の傾斜角αと第２のプリズム面４５の傾斜角βとの差の絶対値（｜α−β｜）が０．３以上１．８未満である場合、第１のプリズム面４４の傾斜角αを３２〜３３．５度、第２のプリズム面４５の傾斜角βを３２．５〜３４．５度、凸曲面形状部４６の弦の傾斜角γを３０〜３１．５度、プリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部４６までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）を３０〜５５％、プリズム列のピッチ（Ｐ）と凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）を５〜９、プリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部４６の弦と凸曲面形状部４６との最大距離（ｄ）の割合（ｄ／Ｐ）を０．２５〜２％とすることが好ましい。さらに好ましくは、傾斜角αを３２．２〜３３．１度、傾斜角βを３２．７〜３３．７度、傾斜角γを３０．４〜３１．３度、ｈ／Ｈを３７〜５２％、ｒ／Ｐを５．５〜８．５、ｄ／Ｐを０．２８〜１．１％とする。より好ましくは、傾斜角αを３２．４〜３２．８度、傾斜角βを３３〜３３．４度、傾斜角γを３０．８〜３１．２度、ｈ／Ｈを４３〜５０％、ｒ／Ｐを６〜８、ｄ／Ｐを０．３〜０．７％とする。
【００３１】
第１のプリズム面４４の傾斜角αと第２のプリズム面４５の傾斜角βとの差の絶対値（｜α−β｜）が０．３未満である場合、第１のプリズム面４４の傾斜角αを３３．５〜３４度、第２のプリズム面４５の傾斜角βを３３．５〜３４度、凸曲面形状部４６の弦の傾斜角γを３０〜３１．５度、プリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部４６までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）を３５〜４８％、プリズム列のピッチ（Ｐ）と凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）を７〜９、プリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部４６の弦と凸曲面形状部４６との最大距離（ｄ）の割合（ｄ／Ｐ）を０．３〜２％とすることが好ましい。さらに好ましくは、傾斜角αを３３〜３３．５度、傾斜角βを３３〜３３．５度、傾斜角γを３０．４〜３１．３度、ｈ／Ｈを３７〜４２％、ｒ／Ｐを７．２〜８．８、ｄ／Ｐを０．３３〜１．１％とする。より好ましくは、傾斜角αを３２．５〜３２．９度、傾斜角βを３２．５〜３２．９度、傾斜角γを３０．８〜３１．２度、ｈ／Ｈを３７〜４０％、ｒ／Ｐを７．８〜８．２、ｄ／Ｐを０．３５〜０．７％とする。
【００３２】
第１のプリズム面４４の傾斜角αと第２のプリズム面４５の傾斜角βとの差の絶対値（｜α−β｜）が１．８以上８．５以下である場合、第１のプリズム面４４の傾斜角αを２８〜３１．５度、第２のプリズム面４５の傾斜角βを３３〜３７度、凸曲面形状部４６の弦の傾斜角γを３１〜３５度、プリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部４６までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）を３０〜４５％、プリズム列のピッチ（Ｐ）と凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）を６〜９、プリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部４６の弦と凸曲面形状部４６との最大距離（ｄ）の割合（ｄ／Ｐ）を０．４３〜２％とすることが好ましい。さらに好ましくは、傾斜角αを２８．６〜３１．４度、傾斜角βを３３．５〜３６度、傾斜角γを３１．５〜３５度、ｈ／Ｈを３３〜４２％、ｒ／Ｐを６．８〜８．８、ｄ／Ｐを０．４５〜０．９％とする。より好ましくは、傾斜角αを２８．５〜３１．３度、傾斜角βを３４．５〜３４．９度、傾斜角γを３１．５〜３５度、ｈ／Ｈを３３〜４２％、ｒ／Ｐを７．８〜８．２、ｄ／Ｐを０．５〜０．６％とする。
【００３３】
また、プリズム列の形状より最適な形状は、第１のプリズム面４４の傾斜角α、第２のプリズム面４５の傾斜角β、凸曲面形状部４６の弦の傾斜角γ、プリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部４６までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）、プリズム列のピッチ（Ｐ）と凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）、プリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部４６の弦と凸曲面形状部４６との最大距離（ｄ）の割合（ｄ／Ｐ）の最適範囲として、次の表１および表２に示したように断続的に存在する。表１に示した最適範囲は、導光体からの出射光光度分布の半値全幅が比較的広い場合（半値全幅で２６度以上）のものであり、表２に示した最適範囲は、導光体からの出射光光度分布の半値全幅が比較的狭い場合（半値全幅で２６度未満）のものである。なお、表１および表２に示した範囲は最適な範囲全てを示すものではなく、その一部を示すものである。
【００３４】
【表１】

【表２】

第２のプリズム面４５の形状は、例えば、次のようにして設定されている。
即ち、傾斜角αおよびβの２つのプリズム面からなる断面三角形状の仮想プリズム列Ｉを設定する。この仮想プリズム列Ｉの２つのプリズム面Ｉ−１，Ｉ−２の傾斜角αおよびβは、導光体３の光出射面３３から到来する光のＸＺ面内の強度分布のピーク出射光（傾斜角ａ）が仮想プリズム列Ｉに入射して仮想プリズム面Ｉ−２により内面全反射された上で、所定の方向（好ましくは出光面４２の法線に対して±１０度の範囲）に出光面４２から出射するように設定されている。次に、以上のようにして形状が設定された仮想プリズム列Ｉの形状を基準として、その少なくとも一方のプリズム面Ｉ−２の一部が凸曲面形状となるように、凸曲面形状の弦の傾斜角γ、プリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部４６までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）とプリズム列のピッチ（Ｐ）と凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）またはプリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部４６の弦と凸曲面形状部４６との最大距離（ｄ）の割合（ｄ／Ｐ）によって凸曲面形状部４６を設定し、実際のプリズム列の形状を定める。なお、図２示したＫ２は、導光体３の光出射面３３から出射する光の出射光光度分布のピーク出射光（傾斜角ａ）が一次光源１側の隣接するプリズム列の頂部をかすめて仮想プリズムＩに入射する仮想光を設定し、この仮想光が仮想プリズム面Ｉ−１の位置をＫ１を通過して、仮想プリズム面Ｉ−２に到達する位置である。
【００３５】
例えば、仮想プリズム列Ｉの位置Ｋ２で内面全反射した光を出光面４２の法線に出射させる場合を想定すると、図２に示されている寸法ｚ（プリズム列の頂点と仮想プリズム面Ｉ−２の内面反射位置Ｋ２との間のＺ方向距離）が以下の式（４）：
【数３】

で示される値以上のＺ方向位置では、実際のプリズム面が以下の式（５）：
【数４】

で表される仮想プリズム列Ｉのプリズム面Ｉ−２より大きな傾斜角を持つようにすることである（なお、式中ｎはプリズム列の屈折率である。）。
【００３６】
入光面４１のプリズム列の形状を前述のように設定することで、光偏向素子４から出射する光の分布角度（半値全幅）を小さくすることができる。その理由は次のとおりである。即ち、仮想プリズム列Ｉにおけるプリズム面Ｉ−２の内面全反射位置Ｋ２よりも出光面４２に近い位置に到達する光は、一次光源側の隣接仮想プリズム列の頂部よりも下側からａより大きな傾斜角で入射する光線の集合である。従って、その分布ピークの方向は、ａより大きな傾斜の方向であり、その内面全反射光の分布ピークの方向は出光面４２の法線方向から内面全反射の仮想プリズム面に沿った方向の方へと傾斜した方向となる。このような光は出光面４２からの出射光の角度分布を広げる作用をなす。そこで、特定方向へ光量を集中して出射させるために、仮想プリズム列Ｉにおけるプリズム面Ｉ−２の内面全反射位置Ｋ２よりも出光面４２に近い位置では実際のプリズム列のプリズム面の傾斜角を、対応する仮想プリズム面の傾斜角より大きくすることで、この領域で実際に内面全反射された光の進行方向を仮想プリズム面での反射光よりも出光面４２の法線方向の方へと移動させるように修正することができ、高輝度化、狭視野化を図ることができる。本発明においては、凸曲面形状部４６はプリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部４６までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）が２５〜６０％となるような位置から凸曲面形状部４６を形成することによって、上記のような高輝度化、狭視野化を図ることができ、好ましくは３０〜５６％の範囲であり、さらに好ましくは３３〜５０％の範囲である。これは、ｈ／Ｈが２５〜６０％の範囲を逸脱すると輝度の低下を招く傾向があるためである。
【００３７】
ここで、第１のプリズム面４４の傾斜角αが２８〜３４度の範囲を逸脱すると輝度の低下を招く傾向があるためであり、２８〜３５度の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは２８．５〜３４度の範囲であり、より好ましくは２９．５〜３３．９度の範囲である。また、第２のプリズム面４５の傾斜角βが３２．５〜３７度の範囲を逸脱すると出射光輝度分布のピーク角度が大きく触れることによる輝度の低下を招く傾向にあるためであり、２８〜３５度の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは３２．７〜３６度の範囲であり、より好ましくは３３〜３４．９度の範囲である。
【００３８】
また、凸曲面形状部４６は、その曲率半径（ｒ）とプリズム列のピッチ（Ｐ）との比（ｒ／Ｐ）が５〜１１の範囲となるよにすることが好ましく、より好ましくは５．２〜１０．５の範囲であり、さらに好ましくは５．３〜１０の範囲である。これは、ｒ／Ｐをこの範囲とすることによって光偏向素子４の出光面４２から出射する出射光輝度分布の半値全幅を十分に狭くでき、面光源装置としての輝度を十分に高くすることができるためである。例えば、プリズム列のピッチが４０〜６０μｍである場合には、曲率半径ｒは、２００〜６６０μｍの範囲とすることが好ましく、より好ましくは２０５〜６３０μｍの範囲であり、さらに好ましくは２１０〜６００μｍの範囲である。
【００３９】
また、凸曲面形状部４６としては、プリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部４６の弦と凸曲面形状部４６との最大距離ｄの比割合（ｄ／Ｐ）が０．２〜２％の範囲となるような比較的緩やかな曲面形状とすることが好ましく、より好ましくは０．２〜１．５％の範囲であり、さらに好ましくは０．２５〜１．１％の範囲である。これは、ｄ／Ｐが２％を超えると光偏向素子４による集光効果が損なわれ光の発散が起こる傾向にあり、光偏向素子４の出光面４２から出射する出射光輝度分布の半値全幅を十分に狭くできなくなる傾向にあるためである。逆に、ｄ／Ｐが０．２％未満であると光偏向素子４による集光効果が不十分となる傾向にあり、光偏向素子４の出光面４２から出射する出射光輝度分布の半値全幅を十分に狭くできなくなる傾向にあるためである。
【００４０】
第２のプリズム面４５における略平面部４７と凸曲面形状部４６との接線部分は、その点での凸曲面形状部４６と略平面部４７との傾きが等しくなるように、すなわち滑らかにつながるように設計しても良いが、その接線部分でのプリズム列形成面４３の法線と凸曲面形状部４６の両端部Ｑ１、Ｑ２を結ぶ平面（凸曲面形状部の弦）との角度（傾斜角γ）を３０〜３５度の範囲とすることにより、略平面部４７と凸曲面形状部４６との接線部分での傾きが不連続である場合でも、第２プリズム面の傾斜角βおよび凸曲面形状の曲率半径（ｒ）とプリズム列のピッチ（Ｐ）の比（ｒ／Ｐ）を調整することにより、光学特性の低下を招くことのない優れた光偏向素子を得ることができる。この傾斜角γは、３０．４〜３５度の範囲とすることが好ましく、より好ましくは３０．８〜３５度の範囲である。
【００４１】
本発明において、上記のような凸曲面形状部４６を有するプリズム面は、少なくとも一次光源１から遠い側の面（第２のプリズム面４５）に形成することが好ましい。これによれば、導光体３の端面３２にも一次光源を配置する場合の光偏向素子４から出射する光の分布角度を十分に小さくすることができる。凸曲面形状部４６を有するプリズム面は、例えば、導光体３を伝搬する光が光入射面３１と反対側の端面３２で反射して戻ってくる割合が比較的高い場合、導光体３の対向する２つの端面にそれぞれ一次光源１を配置する場合には、一次光源１に近い側のプリズム面（第１のプリズム面４４）も同様の形状とすることがより好ましい。一方、導光体３を伝搬する光が光入射面３１と反対側の端面３２で反射して戻ってくる割合が比較的低い場合には、一次光源１に近い側のプリズム面を略平面としてもよい。また、本発明の光偏向素子４は、そのプリズム列の頂部が２つの略平面より構成されるため、プリズム列形成のための成形用型部材の形状転写面形状のより正確な形成が可能になり、導光体３に光偏向素子４を載置した際のスティッキング現象の発生を抑止することができる。
【００４２】
本発明の光偏向素子においては、所望のプリズム形状を精確に作製し、安定した光学性能を得るとともに、組立作業時や面光源装置としての使用時におけるプリズム頂部の摩耗や変形を抑止する目的で、プリズム列の頂部に平坦部あるいは曲面部を形成してもよい。この場合、プリズム頂部に形成する平坦部あるいは曲面部の幅は、３μｍ以下とすることが、面光源装置としての輝度の低下やスティキング現象による輝度の不均一パターンの発生を抑止する観点から好ましく、より好ましくは２μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以下である。
【００４３】
また、本発明においては、面光源装置としての視野角を調整したり、品位を向上させる目的で、光偏向素子の出光面側に光拡散層を形成したり、プリズム列中に光拡散剤を含有させてもよい。光拡散層としては、光偏向素子の出光面側に光拡散素子を載置したり、出光面側に光偏向素子と一体に光拡散層を形成したりすることによって形成することができる。この場合、光偏向素子による狭視野化による輝度向上効果をできるだけ妨げないようにするために、異方拡散性の光拡散層を形成し所望の方向に光を拡散させることが好ましい。プリズム列に分散させる光拡散剤としては、プリズム列と屈折率が異なる透明な微粒子を使用することができる。この場合も、光偏向素子による狭視野化による輝度向上効果をできるだけ妨げないように、光拡散剤の含有量、粒径、屈折率等を選定する。
【００４４】
このように、導光体３の光出射面３３上に上記のような光偏向素子４を、そのプリズム列形成面が入光面側となるように載置することによって、導光体３の光出射面３３から出射する指向性出射光のＸＺ面内での出射光輝度分布をより狭くすることができ、面光源装置としての高輝度化、狭視野化を図ることができる。このような光偏向素子４からの出射光のＸＺ面内での出射光輝度分布の半値全幅は、５〜２５度の範囲であることが好ましく、より好ましくは１０〜２０度の範囲であり、さらに好ましくは１２〜１８度の範囲である。これは、この出射光輝度分布の半値全幅を５度以上とすることによって極端な狭視野化による画像等の見づらさをなくすことができ、２５度以下とすることによって高輝度化と狭視野化を図ることができるためである。
【００４５】
本発明における光偏向素子４の狭視野化は、導光体３の光出射面３３からの出射光光度分布（ＸＺ面内）の広がりの程度（半値全幅）に影響されるため、光偏向素子４の出光面４２からの出射光輝度分布の半値全幅Ａの導光体３の光出射面３３からの出射光光度分布の半値全幅Ｂに対する割合も、導光体３からの出射光光度分布の半値全幅Ｂによって変わる。例えば、導光体３からの出射光光度分布の半値全幅Ｂが２６度未満の場合には、半値全幅Ａが半値全幅Ｂの３０〜９５％の範囲であることが好ましく、より好ましくは３０〜８０％の範囲であり、さらに好ましくは３０〜７０％の範囲である。また、導光体３からの出射光光度分布の半値全幅Ｂが２６度以上の場合には、半値全幅Ａが半値全幅Ｂの３０〜８０％の範囲であることが好ましく、より好ましくは３０〜７０％の範囲であり、さらに好ましくは３０〜６０％の範囲である。特に、導光体３からの出射光光度分布の半値全幅Ｂが２６〜３６度の場合には、半値全幅Ａが半値全幅Ｂの３０〜８０％の範囲であることが好ましく、より好ましくは３０〜７０％の範囲であり、さらに好ましくは３０〜６０％の範囲である。さらに、導光体３からの出射光光度分布の半値全幅Ｂが３６度を超える場合には、半値全幅Ａが半値全幅Ｂの３０〜７０％の範囲であることが好ましく、より好ましくは３０〜６０％の範囲であり、さらに好ましくは３０〜５０％の範囲である。
【００４６】
一般に導光板の出射効率を高めようとすると、導光体３からの出射光光度分布の半値全幅Ｂは大きくなり集光効率は低下するように思えるが、実際は上記のように狭視野化の効果は大きくなるため、狭視野化の効率および面光源装置としての光利用効率という点では出射光光度分布の半値全幅Ｂが２６度以上である導光体との組み合わせで光偏向素子を使用することが好ましく、より好ましくは半値全幅Ｂが３６度を超える導光体である。また、導光体３からの出射光光度分布の半値全幅が小さい場合には狭視野化の効果は小さくなるが、導光体３からの出射光光度分布の半値全幅が小さいものほど高輝度化を図ることができるため、高輝度化という点では出射光光度分布の半値全幅Ｂが２６度未満である導光体との組み合わせで光偏向素子を使用することが好ましい。
【００４７】
一次光源１はＹ方向に延在する線状の光源であり、該一次光源１としては例えば蛍光ランプや冷陰極管を用いることができる。なお、本発明においては、一次光源１としては線状光源に限定されるものではなく、ＬＥＤ光源、ハロゲンランプ、メタハロランプ等のような点光源を使用することもできる。特に、携帯電話機や携帯情報端末機等の比較的小さな画面寸法の表示装置に使用する場合には、ＬＥＤ等の小さな点光源を使用することが好ましい。また、一次光源１は、図１に示したように、導光体３の一方の側端面に設置する場合だけでなく、必要に応じて対向する他方の側端面にもさらに設置することもできる。
【００４８】
例えば、一次光源１としてＬＥＤ光源等の略点状光源を導光体３のコーナー等に配置して使用してする場合には、導光体３に入射した光は光出射面３３と同一の平面内において一次光源１を略中心とした放射状に導光体３中を伝搬し、光出射面３３から出射する出射光も同様に一次光源１を中心とした放射状に出射する。このような放射状に出射する出射光を、その出射方向に関わらず効率よく所望の方向に偏向させるためには、光偏向素子４に形成するプリズム列を一次光源１を取り囲むように略弧状に並列して配置することが好ましい。このように、プリズム列を一次光源１を取り囲むように略弧状に並列して配置することにより、光出射面３３から放射状に出射する光の殆どが光偏向素子４のプリズム列に対して略垂直に入射するため、導光体３の光出射面３３の全領域で出射光を効率良く特定の方向に向けることができ、輝度の均一性を向上させることができる。光偏向素子４に形成する略弧状のプリズム列は、導光体３中を伝搬する光の分布に応じてその弧状の程度を選定し、光出射面３３から放射状に出射する光の殆どが光偏向素子４のプリズム列に対して略垂直に入射するようにすることが好ましい。具体的には、ＬＥＤ等の点状光源を略中心とした同心円状に円弧の半径が少しずつ大きくなるように並列して配置されたものが挙げられ、プリズム列の半径の範囲は、面光源システムにおける点状光源の位置と、液晶表示エリアに相当する面光源の有効エリアとの位置関係や大きさによって決定される。
【００４９】
光源リフレクタ２は一次光源１の光をロスを少なく導光体３へ導くものである。材質としては、例えば表面に金属蒸着反射層有するプラスチックフィルムを用いることができる。図示されているように、光源リフレクタ２は、光反射素子５の端縁部外面から一次光源１の外面を経て光偏向素子４の出光面端縁部へと巻きつけられている。他方、光源リフレクタ２は、光偏向素子４を避けて、光反射素子５の端縁部外面から一次光源１の外面を経て導光体３の光出射面端縁部へと巻きつけることも可能である。
【００５０】
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の側端面３１以外の側端面に付することも可能である。光反射素子５としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートを用いることができる。本発明においては、光反射素子５として反射シートに代えて、導光体３の裏面３４に金属蒸着等により形成された光反射層等とすることも可能である。
【００５１】
本発明の導光体３及び光偏向素子４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、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。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。導光体３及び光偏光素子４の粗面の表面構造やプリズム列等の表面構造を形成するに際しては、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成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。更に、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からなる粗面構造またレンズ列配列構造を表面に形成してもよいし、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。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）アクリル酸の金属塩等を使用することができる。
【００５２】
以上のような一次光源１、光源リフレクタ２、導光体３、光偏向素子４および光反射素子５からなる面光源装置の発光面（光偏光素子４の出光面４２）上に、液晶表示素子を配置することにより液晶表示装置が構成される。液晶表示装置は、図１における上方から液晶表示素子を通して観察者により観察される。また、本発明においては、十分にコリメートされた狭い分布の光を面光源装置から液晶表示素子に入射させることができるため、液晶表示素子での階調反転等がなく明るさ、色相の均一性の良好な画像表示が得られるとともに、所望の方向に集中した光照射が得られ、この方向の照明に対する一次光源の発光光量の利用効率を高めることができる。
【００５３】
本発明のような光偏向素子を用いた面光源装置の出射光輝度分布は、ピ−ク位置を境に、光源側での出射光輝度分布がピ−ク角から遠くなるにつれ急激に輝度が低下し、光源から遠い側での出射光輝度分布は比較的緩やかに輝度が低下する非対称な出射光輝度分布を示す。例えば、このような出射光輝度分布の面光源装置を１０インチ以上のノ−ト型パソコン等の比較的広い視野角を必要とする液晶表示装置に用いる場合、比較的光拡散性の高い光拡散素子を光偏向素子の出光面上に配置し、出射光輝度分布を広げて視野角を広げることが行われている。ヘイズ値が５０％以上という光拡散性の強い光拡散素子を用いる場合には、出射光輝度分布のピ−ク角が１〜３度程度光源から遠い側に偏向される。このため、光偏向素子からの出射光輝度分布のピ−ク角がその出光面の法線方向に位置する場合、光拡散素子により出射光輝度分布のピ−ク角度が、法線方向から１〜３度程度光源から遠い側に偏光され、結果として法線方向から観察した場合の輝度を極端に低下させることになる。これは、光拡散素子を使用することにより、光偏向素子から出射した出射光輝度分布の非対称性は幾分緩和されるものの、比較的急激に輝度が低下する出射光輝度分布の部位が法線方向位置するためである。このような輝度の極端な低下を避けるために、あらかじめ光偏向素子からの出射光輝度分布のピ−ク角を法線方向から光源側に１〜３度傾けておくことが好ましい。
【００５４】
【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。
【００５５】
半値全幅、ピーク角度の測定
光源として冷陰極管を用い、インバータ（ハリソン社製ＨＩＵ−７４２Ａ）にＤＣ１２Ｖを印加して高周波点灯させた。導光体の半値全幅は、導光体の表面に４ｍｍφのピンホールを有する黒色の紙をピンホールが表面の中央に位置するように固定し、輝度計の測定円が８〜９ｍｍとなるように距離を調整し、冷陰極管の長手方向軸と垂直方向でピンホールを中心にゴニオ回転軸が回転するように調節した。回転軸を＋８０°〜−８０°まで０．５°間隔で回転させながら、光度計で出射光の輝度分布を測定し、光度分布の半値全幅（ピーク値の１／２の分布の広がり角）およびピーク角度を求めた。また、面光源装置の半値全幅は、輝度計の視野角度を０.１度にし、面光源装置の発光面の中央を測定位置としてゴニオ回転軸が冷陰極管の長手方向軸と垂直方向に回転するように調整した。回転軸を＋８０度〜−８０度まで１度間隔で回転させながら、輝度計で出射光の輝度分布を測定し、ピーク輝度、半値全幅（ピーク値の１／２の分布の広がり角）およびピーク角度を求めた。なお、ピーク角度は、法線方向に対して光源側に傾いて出射する場合を負の値とし、法線方向に対して光源から遠い側に傾いて出射する場合には正の値とする。
【００５６】
平均傾斜角（θａ）の測定
ＩＳＯ４２８７／１−１９８７に従って、触針として０１０−２５２８（１μｍＲ、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（株）製サーフコム５７０Ａ）にて、粗面の表面粗さを駆動速度０．０３ｍｍ／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（１）式および（２）式によって計算して求めた。
【００５７】
実施例１〜３５
アクリル樹脂を用い射出成形することによって一方の面がマットで、他方の面に導光体の入射面に直交するようにプリズム列が並列に連設配列された１４インチの断面くさび状の導光体を作製した。導光体の入射面に対向するようにして冷陰極管を光源リフレクター（麗光社製銀反射フィルム）で覆い配置した。さらに、そ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、プリズム列配列（裏面）に反射シートを配置した。以上の構成を枠体に組み込んだ。この導光体は、出射光光度分布の最大ピークは光出射面法線方向に対して７０度、半値全幅は３３度であった。
【００５８】
一方、屈折率１．５０６４のアクリル系紫外線硬化性樹脂を用いて、プリズム列を構成する光源に近い側のプリズム面（第１のプリズム面）を略平面とし、光源から遠い側のプリズム面の頂部に近い側の面（第２のプリズム面）を略平面とし、出光面に近い側の面を凸曲面形状としたピッチ５０μｍの多数のプリズム列が並列に連設されたプリズム列形成面を厚さ１２５μｍのポリエステルフィルムの一方の表面に形成したプリズムシートを作製した。この際、プリズム列の形状は、第１のプリズム面の傾斜角α、第２のプリズム面の傾斜角β、凸曲面形状部の弦の傾斜角γ、プリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）、プリズム列のピッチ（Ｐ）と凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）、プリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部の弦と凸曲面形状部との最大距離（ｄ）の割合（ｄ／Ｐ）を表３に示した値となる形状であった。
【００５９】
このプリズムシートを導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行になるように載置し面光源装置を得た。得られた面光源装置のピーク輝度の強度比、冷陰極管に垂直方向の面内での出射光輝度分布における半値全幅及び出射光輝度分布のピーク角度を測定し、その結果を表３に示した。
【００６０】
比較例１
プリズムシートとして、光源から遠い側のプリズム面（第２のプリズム面）の全面が曲率半径が４００μｍである凸曲面形状とした以外は、実施例１と同様にして面光源装置を得た。得られた面光源装置のピーク輝度の強度比、冷陰極管に垂直方向の面内での出射光輝度分布における半値全幅及び出射光輝度分布のピーク角度を測定し、その結果を表３に示した。
【００６１】
【表３】

実施例３６〜５６
アクリル樹脂を用い射出成形することによって一方の面がマットで、他方の面に導光体の入射面に直交するようにプリズム列が並列に連設配列された１４インチの断面くさび状の導光体を作製した。導光体の入射面に対向するようにして冷陰極管を光源リフレクター（麗光社製銀反射フィルム）で覆い配置した。さらに、そ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、プリズム列配列（裏面）に反射シートを配置した。以上の構成を枠体に組み込んだ。この導光体は、出射光光度分布の最大ピークは光出射面法線方向に対して７１度、半値全幅は２１．５度であった。
【００６２】
一方、屈折率１．５０６４のアクリル系紫外線硬化性樹脂を用いて、プリズム列を構成する光源に近い側のプリズム面（第１のプリズム面）を略平面とし、光源から遠い側のプリズム面（第２のプリズム面）の頂部に近い側の面を略平面とし、出光面に近い側の面を凸曲面形状としたピッチ５０μｍの多数のプリズム列が並列に連設されたプリズム列形成面を厚さ１２５μｍのポリエステルフィルムの一方の表面に形成したプリズムシートを作製した。この際、プリズム列の形状は、第１のプリズム面の傾斜角α、第２のプリズム面の傾斜角β、凸曲面形状部の弦の傾斜角γ、プリズム列の高さ（Ｈ）に対するプリズム列の頂部から凸曲面形状部までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）、プリズム列のピッチ（Ｐ）と凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）、プリズム列のピッチ（Ｐ）に対する凸曲面形状部の弦と凸曲面形状部との最大距離（ｄ）の割合（ｄ／Ｐ）を表４に示した値となる形状であった。
【００６３】
このプリズムシートを導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行になるように載置し面光源装置を得た。得られた面光源装置のピーク輝度の強度比、冷陰極管に垂直方向の面内での出射光輝度分布における半値全幅及び出射光輝度分布のピーク角度を測定し、その結果を表４に示した。
【００６４】
比較例２
プリズムシートとして、光源から遠い側のプリズム面（第２のプリズム面）の全面が曲率半径が４００μｍである凸曲面形状とした以外は、実施例１と同様にして面光源装置を得た。得られた面光源装置のピーク輝度の強度比、冷陰極管に垂直方向の面内での出射光輝度分布における半値全幅及び出射光輝度分布のピーク角度を測定し、その結果を表４に示した。
【００６５】
【表４】

【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光偏向素子の入光面に形成されるプリズム列の少なくとも一方のプリズム面を入光面側の略平面部と出光側の凸曲面形状部とから構成することにより、一次光源から発せられる光を所要の観察方向へ集中して出射させる効率（一次光源の光量の利用効率）が高く、しかも光偏向素子の出光面が平坦面で簡素化され成形が容易である面光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による面光源装置を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の光偏向素子の入光面のプリズム列の形状の模式的部分断面図である。
【図３】本発明の光偏向素子の入光面のプリズム列の形状の模式的部分断面図である。
【符号の説明】
１ 一次光源
２ 光源リフレクタ
３ 導光体
４ 光偏向素子
５ 光反射素子
３１ 光入射面
３２ 端面
３３ 光出射面
３４ 裏面
４１ 入光面
４２ 出光面
４３ プリズム形成面
４４ 第１のプリズム面
４５ 第２のプリズム面
４６ 凸曲面形状部
４７ 略平面部
Ｉ 仮想プリズム列
Ｉ−１，Ｉ−２ 仮想プリズム列のプリズム面

Claims (4)

1. 一次光源と、該一次光源から発せられる光を入射する光入射面、入射した光を導光して出射する光出射面、および該光出射面に対向する裏面に形成されたレンズ列を有する導光体と、該導光体の光出射面に隣接配置される光偏向素子と、を備えており、
   前記導光体の前記光出射面には、平均傾斜角θａが０．５〜１５度の粗面が形成されており、
   前記導光体の前記光出射面から出射される出射光光度分布の前記光入射面および前記光出射面に直交する面におけるピークの方向が前記光出射面となす角度が１０〜４０度であり、
   前記光偏向素子は、一方の面を入光面、その反対側の面を出光面とし、前記入光面には互いに並列に配列された複数のプリズム列が形成され、該プリズム列は第１のプリズム面と第２のプリズム面との２つのプリズム面を有しており、少なくとも第２のプリズム面が、前記プリズム列の頂部側に位置する部分が略平面から構成され、前記プリズム列の出光面側に位置する部分が凸曲面形状をなしている光偏向素子であって、前記プリズム列の高さ（Ｈ）に対する前記プリズム列の頂部から前記凸曲面形状部までの高さ（ｈ）の割合（ｈ／Ｈ）が２５〜６０％であることを特徴とする面光源装置。
2. 前記光偏向素子は、前記第１のプリズム面の傾斜角αが２８〜３４度、前記第２のプリズム面の傾斜角βが３２．５〜３７度、前記凸曲面形状部の弦の傾斜角γが３０〜３５度であることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記光偏向素子は、前記プリズム列のピッチ（Ｐ）と前記凸曲面形状の曲率半径（ｒ）の比（ｒ／Ｐ）が５〜１１であることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
4. 前記光偏向素子は、前記凸曲面形状部の弦と前記凸曲面形状部との最大距離ｄの前記プリズム列のピッチ（Ｐ）の比（ｄ／Ｐ）が０．２〜２％であることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。

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