(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面より遠ざかるに従って厚さが薄くなるように形成された板状部材の前記端面から入射され、前記板状部材の内部を伝搬しながら前記板状部材の出射面より出射する照明光の指向性を補正する光制御部材であって、
前記照明光を内部に取り入れる第１の斜面と、前記第１の斜面から内部に取り入れられた照明光を反射する第２の斜面とからなる凸部を複数備えたプリズム面を有し、
前記プリズム面が前記板状部材の前記出射面に対向するように用いるにあたり、前記第１の斜面及び又は前記第２の斜面を光拡散面とした
ことを特徴とする光制御部材。
【請求項２】
前記凸部は、
断面形状がほぼ三角形形状で、一方向に延長するように形成され、かつ前記一方向と直交する方向に繰り返し形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の光制御部材。
【請求項３】
前記光拡散面が粗面により形成された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光制御部材。
【請求項４】
端面より遠ざかるに従って厚さが薄くなるように形成された板状部材の前記端面から入射され、前記板状部材の内部を伝搬する照明光を、その伝搬の過程で前記板状部材の出射面から出射するサイドライト型面光源装置において、
前記板状部材から出射した照明光を内部に取り入れる第１の斜面と、前記第１の斜面から内部に取り入れられた照明光を反射する第２の斜面とからなる凸部を複数備えたプリズム面を有し、
前記プリズム面が前記板状部材の前記出射面に対向するように用いるにあたり、前記第１の斜面及び又は前記第２の斜面を光拡散面とした
ことを特徴とするサイドライト型面光源装置。
【請求項５】
前記凸部は、
断面形状がほぼ三角形形状で、一方向に延長するように形成され、かつ前記一方向と直交する方向に繰り返し形成された
ことを特徴とする請求項４に記載のサイドライト型面光源装置。
【請求項６】
前記光拡散面が粗面により形成された
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のサイドライト型面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に適用されるサイドライト型面光源装置と、このサイドライト型面光源装置に適用して好適な光制御部材に関し、特に指向出射性を有する導光板を用いたサイドライト型面光源装置に適用するものである。本発明は、このサイドライト型面光源装置において、光制御部材の斜面を光拡散面に形成することにより、出射面側より反射シートを認識できないようにし、その分の品位を向上する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置においては、サイドライト型面光源装置により液晶パネルを照明し、これにより全体形状を薄型化するようになされている。
【０００３】
すなわちサイドライト型面光源装置は、冷陰極管等の棒状光源でなる一次光源を板状部材（すなわち導光板でなる）の側方に配置し、この一次光源より出射される照明光を導光板の端面より導光板に入射する。さらにサイドライト型面光源装置は、この照明光を偏向して、導光板の平面より液晶パネルに向けて出射するように形成され、これにより全体形状を薄型化できるようになされている。
【０００４】
このようなサイドライト型面光源装置は、ほぼ均一な板厚により導光板を形成した方式のものと、一次光源より遠ざかるに従って導光板の板厚を徐々に薄く形成した形式のものとがあり、後者は、前者に比して効率良く照明光を出射することができる。
【０００５】
図１１は、この後者のサイドライト型面光源装置の構成を示す分解斜視図であり、このサイドライト型面光源装置１は、導光板でなる光散乱導光体２の側方に一次光源３を配置した後、反射シート４、光散乱導光体２、光制御部材としてのプリズムシート５、拡散シート６を積層して形成される。このうち一次光源３は、冷陰極管でなる蛍光ランプ７の周囲を、断面略半円形形状の反射部材でなるリフレクター８で囲って形成され、リフレクター８の開口側より光散乱導光体２の端面に照明光を入射する。
【０００６】
反射シート４は、金属箔等でなるシート状の正反射部材、又は白色ＰＥＴフィルム等でなるシート状の乱反射部材により形成される。
【０００７】
光散乱導光体２は、楔型断面形状の導光板で、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中に、これと屈折率の異なる透光性の微粒子が一様に混入分散されて形成される。これによりＡ−Ａ断面により断面を取って図１２に示すように、この光散乱導光体２は、一次光源３側端面でなる入射面Ｔより照明光Ｌを入射し、透光性の微粒子により照明光Ｌを散乱させながら、また乱反射部材による反射シート４を適用した場合は、この反射シート４により一部乱反射させながら、反射シート４側平面（以下斜面と呼ぶ）とプリズムシート５側平面（以下出射面と呼ぶ）との間を繰り返し反射させながら照明光Ｌを伝播する。
【０００８】
この伝播の際に、照明光Ｌは、斜面側で反射する毎に出射面に対する入射角が低下し、出射面に対して臨界角以下の成分が出射面より出射される。この出射面より出射される照明光Ｌ１は、照明光Ｌが光散乱導光体２の内部において透光性の微粒子により散乱され、また反射シート４により乱反射して伝播すること等により、散乱光により出射される。しかしながらこの照明光Ｌ１は、出射面に対して伝播方向に傾いて形成された斜面を反射して伝播し、臨界角以下の成分が射出されることにより、矢印Ｂの部分を図１３に拡大して示すように、主たる出射方向が楔形形状の先端方向に傾いて形成される。すなわち導光板からの出射光Ｌ１が指向性を有するようになり、これによりサイドライト型面光源装置１は、指向出射性を有するようになる。
【０００９】
プリズムシート５は、この指向性を補正するために配置される。すなわちプリズムシート５は、ポリカーボネート等の透光性のシート材で形成され、光散乱導光体２側面にプリズム面が形成される。このプリズム面は、光散乱導光体２の入射面Ｔとほぼ平行に延長する断面三角形形状の凸部が、入射面Ｔ側から楔形形状の先端方向に、繰り返されて形成される。これによりプリズムシート５は、光散乱導光体２から入射する照明光Ｌ１の主成分を、この三角形形状の凸部における光源側の斜面（以下光源側斜面と呼ぶ）Ｍ１より内部に入射した後、光源側斜面Ｍ１に対向する斜面（以下出射斜面と呼ぶ）Ｍ２により反射して射出し、出射光Ｌ１の主たる出射方向を出射面の正面方向（法線方向）に補正する。
【００１０】
これによりこのサイドライト型面光源装置１では、ほぼ均一な板厚により導光板を形成した方式のサイドライト型面光源装置に比して、出射光を正面方向に効率良く出射できるようになされている。
【００１１】
拡散シート６は、ポリカーボネート等の透光性のシート材で形成され、入射面及び又は出射面が粗面にて形成される。これにより拡散シート６は、プリズムシート５の出射光を拡散して、液晶表示装置を形成した際に所望の視野角を確保できるようになされている。
【００１２】
なお、このように指向出射性を有する導光板としては、透明部材又は半透明部材により、楔形形状又は楔形形状に近い形状に導光板を形成し、この導光板の出射面及び又は裏面に散乱膜等を形成したものもある。このような導光板を用いたサイドライト型面光源装置においても、同様に、出射光を正面方向に効率良く出射できるようになされている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところがこの種のサイドライト型面光源装置１においては、出射面を正面から見たとき、光散乱導光体２の下に配置した反射シート４の色合いが認識され、その分品位が低下する問題がある。
【００１４】
すなわち図１４に示すように、このように拡散シート６に入射する照明光は、プリズムシート５の出射斜面Ｍ２より反射した成分が主成分となり、光散乱導光体２により散乱された一部成分がプリズムシート５の光源側斜面Ｍ１を介して入射する。
【００１５】
従って拡散シート６の出射面においては、プリズムシート５の凸部形状に対応して、照明光により強く照明される領域ＡＲと、比較的弱く照明される領域ＤＲとが微小間隔で繰り返し形成される。これに対してサイドライト型面光源装置１の照明光を液晶パネル側より観察する場合は、この拡散シート６の出射面を観察することになる。
【００１６】
これにより出射面を正面から見る場合は、この比較的弱く照明される領域ＤＲを介して、光散乱導光体２の下に配置した反射シート４の色合いが認識されるものと考えられる。
【００１７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、出射面側より反射シートを認識できないようにし、出射面より射出される照明光の品位を向上することができるサイドライト型面光源装置とこのサイドライト型面光源装置に適用して好適なプリズムシートを提案しようとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、端面より遠ざかるに従って厚さが薄くなるように形成された板状部材の前記端面から入射され、前記板状部材の内部を伝搬しながら前記板状部材の出射面より出射する照明光の指向性を補正する光制御部材に適用する。この光制御部材において、前記照明光を内部に取り入れる第１の斜面と、前記第１の斜面から内部に取り入れられた照明光を反射する第２の斜面とからなる凸部を複数備えたプリズム面を有し、前記プリズム面が前記板状部材の前記出射面に対向するように用いるにあたり、前記第１の斜面及び又は前記第２の斜面を光拡散面とする。
【００１９】
特に、これら多数の凸部が、断面形状がほぼ三角形形状で、一方向に延長するように形成され、かつこの一方向と直交する方向に繰り返し形成されている場合に適用して、好適である。
【００２０】
また、端面より遠ざかるに従って厚さが薄くなるように形成された板状部材の前記端面から入射され、前記板状部材の内部を伝搬する照明光を、その伝搬の過程で前記板状部材の出射面から出射するサイドライト型面光源装置に適用する。このサイドライト型面光源装置において、前記板状部材から出射した照明光を内部に取り入れる第１の斜面と、前記第１の斜面から内部に取り入れられた照明光を反射する第２の斜面とからなる凸部を複数備えたプリズム面を有し、前記プリズム面が前記板状部材の前記出射面に対向するように用いるにあたり、前記第１の斜面及び又は前記第２の斜面を光拡散面とする。
【００２１】
好ましくは、これら多数の凸部が、断面形状がほぼ三角形形状で、一方向に延長するように形成され、かつ前記一方向と直交する方向に繰り返し形成される場合に適用して、好適である。
【００２２】
これらの手段により、サイドライト型面光源装置において、光制御部材の板状部材側面にプリズム面が形成される場合において、このプリズム面を形成する多数の凸部の斜面を光拡散面に形成すれば、この斜面により散乱された照明光が、プリズムシートの出射面を介して出射されることになる。従ってこの斜面により拡散された照明光により光制御部材の出射面がほぼ一様に照明されることになり、出射面側より反射シートを認識できないようにすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置を示す斜視図である。このサイドライト型面光源装置１０において、図１１及び図１２について上述したサイドライト型面光源装置と同一構成は、同一の符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００２５】
このサイドライト型面光源装置１０において、反射シート１１は、銀を蒸着して形成されたシート状の正反射部材で形成され、光散乱導光体２の斜面により漏れる照明光を効率良く光散乱導光体２の内部に戻すようになされている。
【００２６】
これに対して光制御部材でなるプリズムシート１２は、図１１について上述したプリズムシート５と拡散シート６の機能を併せ持つように形成され、これによりサイドライト型面光源装置１０では、拡散シートを省略して全体構成を簡略化するようになされている。
【００２７】
すなわち図１は、このプリズムシート１２を光散乱導光体２側より見て示す斜視図である。プリズムシート１２は、ポリカーボネート等の透光性のシート材で形成され、光散乱導光体２側面にプリズム面が形成される。このプリズム面は、光散乱導光体２の入射面Ｔとほぼ平行に延長する断面三角形形状の凸部が、入射面Ｔ側から楔形形状の先端方向に、繰り返されて形成される。これによりプリズムシート１２は、光散乱導光体２から到来する照明光Ｌ１の主成分を、これら凸部の光源側斜面Ｍ１より内部に入射した後、光源側斜面Ｍ１に対応する出射斜面Ｍ２により反射して射出し、照明光の主な出射方向を出射面の正面方向に補正する。
【００２８】
さらにこのプリズムシート１２は、サンドブラスト処理により出射斜面Ｍ２が粗面に形成されており、この出射斜面Ｍ２が光拡散面として機能するように構成されている。これにより図３に示すように、照明光Ｌ１は、出射斜面Ｍ２により反射する際に散乱され、粗面の程度に応じた広がりで出射面より出射される。これによりこのサイドライト型面光源装置１０では、拡散シートを省略しても所望の視野角を確保できるようになされている。
【００２９】
さらにこのようにプリズムシート１２の出射斜面Ｍ２を粗面に形成すれば、１つの出射斜面Ｍ２で反射された照明光Ｌ１により照明されるプリズムシート１２の出射面側領域ＡＲを拡大することができ、プリズムシート１２の出射面をほぼ一様に照明して、従来構成のような比較的弱く照明される領域ＤＲ（図１４）を無くすことができる。これによりこの実施の形態では、出射面側よりサイドライト型面光源装置１０を観察して、出射面側より反射シート１１の金属光沢を認識できないようにすることができる。特に、このように入射面側にて照明光Ｌ１を散乱すれば、出射面より照明光を出射する際の屈折により照明光Ｌ１の広がりを大きくすることができ、これによっても反射シート１１の金属光沢をさらに認識できないようにすることができる。
【００３０】
かくするにつき、このように１つの出射斜面Ｍ２で反射された照明光Ｌ１により照明されるプリズムシート１２の出射面側領域ＡＲを拡大することにより、この場合、断面三角形形状の凸部の大きさ、粗面の程度を選定して、実用上充分な視野角を確保し、また充分な品位を確保することができる。
【００３１】
実験した結果によれば、この凸部の断面形状を二等辺三角形形状に形成して、凸部の形成ピッチＴを５０〔μｍ〕に設定した場合、頂角αを６０度〜７０度の範囲に設定し、ＪＩＳ  Ｂ００３１−１９９４に規定された表面粗さに従って、出射斜面Ｍ２の算術平均粗Ｒａを０．０１〜０．０５〔μｍ〕の範囲に、また十点平均粗さＲｚを０．１〜０．５〔μｍ〕の範囲に設定した場合に、実用上充分な品位により照明光を射出することができ、また実用上充分な視野角を確保することができた。なお頂角αにおいては、液晶表示パネルとして機器に実装した際に、機器に応じて必要とされる指向性が異なることにより、角度５５度〜７５度の範囲が実用上の範囲となる。
【００３２】
図４は、この条件によりプリズムシート１２を配置しない場合の指向性を示す特性曲線図であり、この場合は照明光が主に楔形形状の先端方向に傾いて出射されていることがわかる。なおこの測定では、出射面の正面（法線方向）を角度０度と規定し、光源側及び楔形形状の先端方向をそれぞれ負及び正方向と規定して測定した。これに対して図５は、出射斜面を粗面により形成した場合（記号Ｌ３で示す）と、出射斜面を粗面により形成しない場合（記号Ｌ４で示す）とを示す特性曲線図である。この場合拡散シートを配置しなくても、視野角が拡大していることがわかる。
【００３３】
以上の構成によれば、プリズムシート１２の出射斜面Ｍ２を粗面に形成して光拡散面とすることにより、プリズムシート１２の出射面をほぼ一様に照明して照明光を出射することができる。これにより正面より観察して反射シート１１の色合いを認識できないようにすることができ、その分品位を向上することができる。
【００３４】
なお上述の実施の形態では、プリズムシート１２の出射斜面Ｍ２を粗面に形成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図６に示すように、光源側斜面Ｍ１を粗面に形成してもよい。この場合光源側斜面Ｍ１より入射する照明光を予め拡散して、直接に、さらには出射斜面Ｍ２で反射して、プリズムシート２１の出射面より出射することになり、これによってもプリズムシート２１の出射面を一様に照明して、反射シートの色合いを認識できないようにすることができる。
【００３５】
またこれらに代えて、図７に示すプリズムシート３１のように、出射斜面Ｍ２及び光源側斜面Ｍ１の双方を粗面に形成しても、同様の効果を得ることができる。
【００３６】
さらに上述の実施の形態では、断面二等辺三角形形状の凸部を繰り返し形成してプリズム面を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図８に示すプリズムシート４１のように、光源側斜面Ｍ１と出射斜面Ｍ２とを非対象に形成しても、これらの斜面Ｍ１及び又はＭ２を粗面に形成して、同様の効果を得ることができる。なおこの場合、頂角αを４０度〜５０度の範囲に、斜面Ｍ１、Ｍ２の粗さを上述した範囲に選定して、正面方向に指向性を設定し、実用上充分な品位と視野角を確保することができる。また頂角αにおいては、この場合、角度４０度〜５５度の範囲が実用上の範囲となる。
【００３７】
また上述の実施の形態では、光散乱導光体側にプリズム面を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図９に示すプリズムシート５１のように、両面にプリズム面を形成する場合にも広く適用することができる。すなわちこの場合も、光散乱導光体側のプリズム面において、光源側斜面、出射斜面の何れかを、又は両方を粗面に形成して同様の効果を得ることができる。
【００３８】
さらに上述の実施の形態では、一方向に延長する断面三角形形状の凸部を繰り返し形成してプリズムシートを形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要はプリズムシートに沿った平面に対して斜めに傾いた斜面を有する多数の凸部が繰り返し形成されていれば良く、例えば図１０に示すように、所定長さの断面三角形形状の凸部を、一定のピッチでずらして配置する場合等、種々の形状のプリズムシートを広く適用することができる。
【００３９】
また上述の実施の形態では、プリズムシートの出射面側は、何ら処理しない場合、すなわちほぼ鏡面に形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、出射面側も併せて粗面に形成しても良い。このようにすれば、出射面側の粗面の程度と、入射面側の粗面の程度により、照明光の品位を向上して、視野角の選定範囲を拡大することができる。
【００４０】
また上述の実施の形態では、サンドブラスト処理によりプリズムシートの斜面を粗面に形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、マット面処理により粗面に形成する場合、化学エッチング処理により粗面に形成する場合等、種々の粗面形成手法を広く適用することができる。また粗面ではなく、斜面に白色インク等を印刷することにより、斜面を光拡散面として機能させるように構成することも可能である。
【００４１】
さらに上述の実施の形態では、導光板でなる光散乱導光体を、断面楔形形状に形成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、出射指向性を有する導光板を用いるサイドライト型面光源装置に広く適用することができる。
【００４２】
また上述の実施の形態では、一端面より照明光を入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せて他の端面から照明光を入射する構成のサイドライト型面光源装置にも広く適用することができる。
【００４３】
また上述の実施の形態では、導光板に光散乱導光体を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、指向出射性を有する導光板を用いるサイドライト型面光源装置に広く適用することができる。
【００４４】
さらに上述の実施の形態では、液晶表示装置の面光源装置に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の照明機器、表示装置等のサイドライト型面光源装置に広く適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、指向出射性を有するサイドライト型面光源装置において、プリズムシートの斜面を光拡散面に形成することにより、出射面側より反射シートを認識できないようにすることができ、これにより品位を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るサイドライト型面光源装置に適用される光制御部材としてのプリズムシートを示す斜視図である。
【図２】図１のサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。
【図３】図１のプリズムシートの説明に供する断面図である。
【図４】図２のサイドライト型面光源装置と同一の構成においてプリズムシートを配置しない場合の指向性を示す特性曲線図である。
【図５】図４に対応して実際の指向性を示す特性曲線図である。
【図６】出射斜面に代えて光源側斜面を粗面に形成したプリズムシートを示す断面図である。
【図７】出射斜面及び光源側斜面を粗面に形成したプリズムシートを示す断面図である。
【図８】出射斜面及び光源側斜面を非対象に形成したプリズムシートを示す断面図である。
【図９】入射面及び出射面に凸部を形成したプリズムシートを示す斜視図である。
【図１０】他の実施の形態に係るプリズムシートを示す斜視図である。
【図１１】従来のサイドライト型面光源装置を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１のサイドライト型面光源装置をＡ−Ａ断面により取って示す断面図である。
【図１３】図１１のサイドライト型面光源装置におけるプリズムシート及び拡散シートの動作の説明に供する断面図である。
【図１４】図１３においてプリズムシートと拡散シートとの関連の説明に供する断面図である。
【符号の説明】
１、１０                                    サイドライト型面光源装置
２                                          光散乱導光体
３                                          一次光源
４、１１                                    反射シート
５、１２、２１、３１、４１、５１、６１      プリズムシート
６                                          拡散シート
７                                          蛍光ランプ
８                                          リフレクター
Ｍ１                                        光源側斜面
Ｍ２                                        出射斜面
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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