(57)【要約】【課題】正面輝度が高く、入光むらが小さく、部材点数を削減できる両面プリズムシートおよびバックライトを提供する。【解決手段】透明基材の表面側に断面形状が略三角形で、角度が５°≦θ１≦２０°、４０°≦θ２≦５５°の単位プリズムを１次元方向に配列してなる第一プリズムを有し、透明基材の裏面側には断面形状が略三角形で、角度が２５°≦Φ１≦３５°、２５°≦Φ２≦３５°の単位プリズムを１次元配列した第二プリズムを有し、第二プリズムの配列方向と表面側に配列した第一プリズム配列方向とのなす角度が３５°≦γ≦５５°である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材の表面側に断面形状が略三角形で、頂角を二分割することによって表せる角度θ１及びθ２が５°≦θ１≦２０°、４０°≦θ２≦５５°の単位プリズムを１次元方向に配列してなる第一プリズムを有し、前記透明基材の裏面側には断面形状が略三角形で、頂角を二分割することによって表せる角度Φ１及びΦ２が２５°≦Φ１≦３５°、２５°≦Φ２≦３５°の単位プリズムを１次元配列した第二プリズムを有し、前記透明基材の裏面側に配列した第二プリズムの配列方向と前記表面側に配列した第一プリズム配列方向とのなす角度γが３５°≦γ≦５５°であることを特徴とする両面プリズムシート。
【請求項２】
前記透明基材の裏面側に配列した第二プリズムの一部分に少なくとも１種類以上の別パターンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の両面プリズムシート。
【請求項３】
前記別パターンが鏡面または球状レンズアレイであることを特徴とする請求項２記載の両面プリズムシート。
【請求項４】
片面プリズムシートと請求項１から請求項３いずれかに記載の両面プリズムシートを積層してなるプリズムシート組であって、
前記片面プリズムシートは透明基材の表面側に断面形状が略三角形で、頂角を頂点から垂直方向に二分かつすることによって表せる角度ψ１及びψ２が５°≦ψ１≦５５°、４０°≦ψ２≦５５°の単位プリズムが配列してなるプリズムを有してなり、当該片面プリズムシートの前記プリズムの配列方向と、前記両面プリズムシートの第一プリズム配列方向とのなす角度ξが８０°≦ξ≦１００°であり、前記片面プリズムシートの裏面側を前記両面プリズムシートの第一プリズム面側に積層すること特徴するプリズムシート組。
【請求項５】
請求項４記載のプリズムシート組を積層してなるバックライトであって、少なくとも透光性平板からなる導光体と、該導光体の側単面の双方又は一方に隣接して設けられた光源ユニットと、前記導光体裏面に対向して設けられた反射板とを有し、前記導光体表面の光出射面上に、前記両面プリズムシートの第二プリズム面を前記導光体光出射面に向け、かつ前記両面プリズムシートの第一プリズムの配列方向が前記導光体の光入射面に対して略平行または略垂直の位置関係となるように前記プリズムシート組を積層することを特徴とするバックライト。
【請求項６】
前記導光体の光出射面から出射される光の角度分布において、輝度が最大となる角度が、前記光出射面の法線方向から６０°〜８０°の範囲に傾いていることを特徴とする請求項５記載のバックライト。
【請求項７】
前記導光体の光入射面近傍の光出射面と前記近傍を除いた他の領域の出射面から出射される光の角度分布が異なり、輝度が最大となる角度が近傍付近では５０°〜６５°、他の領域では６０°〜８０°の範囲に傾いていることを特徴とする請求項５記載のバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透過型、半透過型の液晶表示素子、広告板、非常誘導灯などの背面光源としての照明手段として、均一にかつ明るい性能を少ない部品点数で実現する両面プリズムシート、プリズムシート組及びバックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラー液晶表示装置は携帯電話、携帯用ノートパソコン、携帯用液晶テレビ、あるいはビデオ一体型液晶テレビ等として種種の分野で広く利用されている。この液晶表示装置は、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面に光源を設けたエッジライト方式があり、液晶表示装置のコンパクト化からエッジライト方式が多用されている。このエッジライト方式は、透光性平板の導光体の側面部に光源を配置して、導光体の表面全体から光を出射させる方式のバックライトである。
【０００３】
このような液晶表示装置においてはそのバッテリー駆動時間を伸ばすことが要求されているが、液晶表示装置に使われているバックライトの消費電力の割合が大きく、バッテリー駆動時間を伸ばすための障害になっている。この消費をできる限り低く抑えることがバッテリー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表示品位が犠牲になり好ましくない。そこでバックライトの輝度を犠牲にすることなく、消費電力を抑制するため、バックライトの輝度の効率を高めかつ輝度均一性の高いバックライトの開発が進められている。
【０００４】
図１は従来技術として現在最も普及しているバックライト構成を示す。ＬＥＤ光源１から出射した光は導光体２に光入射面２ａから入射し、導光体内部を導波する。光反射面２ｂに設けられたグルーブやドット等の反射要素で反射された光は導光体の光出射面２ｃから斜め方向に出射する。輝度の面内分布が均一になるように、反射要素の形状か配置を工夫したものが用いられている。たとえば、光源に近い側は反射要素の面密度を小さくし光源からの距離が大きくなるにつれて、面密度を大きくして、均一性を確保している。
【０００５】
しかしながら、光は導光体から斜め方向に出射されるため、光を有効に利用するためには、光をバックライトの法線方向へ、偏向及び集光させる必要がある。そこで導光体の上に拡散フィルム３を設け、均一性を向上させるとともに、導光体からの出射光をバックライトの法線方向へ偏向させる。さらに光を集光させるために、断面が３角形形状で頂角が９０°の上むきプリズム４、５を２枚、配列方向が互いに直交するように重ねて配置することで輝度の効率向上を図っている。
【０００６】
このプリズムを２枚直交して積層する方式は主にプリズム斜面での屈折作用を利用して導光体からの出射光を法線方向へ偏向させる方向制御を行っている。したがって、一部の光は側方に反射、屈折されるため輝度の効率向上には限界がある。一方、下面に全反射する光もあり、この光はバックライトの下面の設置された反射シート６で反射され再利用可能である。再利用された光は、最初に出射された位置とは異なる位置から出射されるため、面内のむら解消や輝度均一性を高める効果があり、この方式は輝度の効率と均一性のバランスが良いため広く採用されている。しかしながら、本方式は拡散フィルム１枚、プリズムフィルム２枚から構成され部材点数が多いために、バックライトの組立て作業が煩雑になり、製造原価が高くなること、バックライトの厚さが大きくなる等の欠点がある。
【０００７】
部材点数を減らす方法として特開平７−１９８９１３号公報では図２に示すようにプリズムの配列方向を互いに異ならせたプリズムをフィルムの上下面に設けた両面プリズムシート１１を図１に示したバックライト構成で拡散フィルム３の上に直交プリズム４、５に置き換えて用いることが記載されている。上向きプリズム２枚を直交して積層させて用いた場合、プリズムシート間の空気層と２枚目のプリズムシートの界面でのフレネル反射損が発生する。プリズムを両面に形成した両面プリズム１１で空気層をなくし、フレネル反射損を防止して輝度向上を狙った発明である。また、この方式は２枚のプリズムの機能を１枚にして、拡散フィルムと組み合わせて用いるため、部材を１枚減らせる利点がある。
【０００８】
しかしながら、下向きに配置したプリズムにおいては片面の傾斜は主に全反射として機能する。拡散フィルムからの出射光は指向性が小さいため下向きプリズムでは所定の方向に光を効率よく方向制御ができない欠点があり、その結果として、上向きプリズムの斜面で側方への反射屈折成分が多くなり、プリズムを２枚直交して重ねる方式より輝度が低下する問題がある。
【０００９】
図３に特許第２７３９７３０号のバックライト構成を示す。図１の拡散フィルム３と上向きプリズム２枚を、下向きプリズムシート２１に置き換えた構成となっている。この下向きプリズムシート２１は断面が三角形形状のプリズムを有し、このプリズムを導光体の光出射面２ｃに対向するよう下向きに配置し、かつプリズムの配列方向を導光体の光入射面２ａと平行にしている。導光体２から斜めに出射した指向性光を、プリズムの一方の斜面で屈折させ、この屈折させた光をもう一方の斜面で法線方向へ全反射させ、光を法線方向に方向制御する方法である。本方法は導光体からの指向性出射光を直接全反射で法線方向へ出射させるため、正面輝度の効率が原理的に高くなる。
【００１０】
しかし、特許第２７３９７３０号に記載の方法では、部品点数を下向きプリズム１枚と少なくできるが、指向性が大きいためむら解消や、均一性確保には不向きであり、実際には下向きプリズム２１の上に拡散フィルムを積層して用いる場合がほとんどである。
【００１１】
携帯機器ディスプレイでは最近光源としてＬＥＤが使用される場合がほとんどである。図４にバックライトを点灯させ、このバックライトを正面から観察した写真を示す。ＬＥＤ１を光源として使用した場合、バックライトの入光部近傍ではＬＥＤの指向特性に起因する暗部３１と明部３２が明確に分かれる入光むら３３が発生する。機器の薄型化、小型化の要求により、バックライトにおける表示エリア３４の面積割合が増大する傾向にあり、入光むらを極小化することも重要な課題である。
【００１２】
また、特許第２７３９７３０号の下向きプリズム方式は導光板からの出射光を反射で戻すことなく直接（１回）で法線方向へ出射させるために入光むらが視認できる領域が大きくなる欠点がある。また、入光むら改善を目的に下向きプリズムの上に拡散フィルムを積層させても、入光むらの改善効果は小さい。したがって、非表示エリアが大きい仕様のバックライトに限定して使用されているのが現状である。
【特許文献１】特開平７−１９８９１３号公報
【特許文献２】特許第２７３９７３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、液晶ディスプレイに対する低価格、薄肉化、小型化、輝度効率向上、高表示品位の要求に対応した、部品点数が少なく、輝度効率が高く、入光むらの小さい両面プリズムシート、プリズムシート組及びバックライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、両面プリズムシートと片面プリズムシートを形状、方向を詳細に検討し、これらを組み合わせて用いることにより、輝度効率と入光むら特性のバランスが良く、部材を１枚低減できるプリズムシート及びバックライトが得られることを見出し、本発明に到達した。
【００１５】
すなわち、本発明の両面プリズムシートは透明基材の表面側に断面形状が略三角形で、頂角を二分割することによって表せる角度θ１及びθ２が５°≦θ１≦２０°、４０°≦θ２≦５５°の単位プリズムを１次元方向に配列してなる第一プリズムを有し、裏面側には断面形状が略三角形で、頂角を二分割することによって表せる角度Φ１及びΦ２が２５°≦Φ１≦３５°、２５°≦Φ２≦３５°の単位プリズムを１次元配列した第二プリズムを有し、前記透明基板の裏面側に配列した第二プリズムの配列方向と前記表面側に配列した第一プリズム配列方向とのなす角度γが３５°≦γ≦５５°であることを特徴とするものである。前記頂角の二分割は、頂角の頂点から鉛直方向に二分割した角度と表記することもできる。また、頂角の頂点から透明基材の表面に対して引いた垂直線によって二分割される角度としても表記できる。
【００１６】
また、本発明の両面プリズムシートは透明基材の表面側に断面形状が略三角形で、頂角を二分割することによって表せる角度θ１及びθ２が５°≦θ１≦２０°、４０°≦θ２≦５５°の単位プリズムを１次元方向に配列してなる第一プリズムを有し、前記透明基材の裏面側には断面形状が略三角形で、頂角を二分割することによって表せる角度Φ１及びΦ２が２５°≦Φ１≦３５°、２５°≦Φ２≦３５°の単位プリズムを１次元配列した第二プリズムを有し、前記透明基材の裏面側に配列した第２プリズムの配列方向と前記表面側に配列した第一プリズム配列方向とのなす角度γが３５°≦γ≦５５°であり、かつ前記第二プリズムの一部分に少なくとも１種類以上の別パターンを設けることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明のプリズムシート組は、片面プリズムシートと両面プリズムシートを組み合わせた構造である。片面プリズムシートは、透明基材の表面側に断面形状が略三角形で、頂角を二分割することによって表せる角度ψ１及びψ２が５°≦ψ１≦５５°、４０°≦ψ２≦５５°の単位プリズムが配列してなるプリズムを有している。両面プリズムシートは、透明基材の表面側に断面形状が略三角形で、頂角を二分割することによって表せる角度θ１及びθ２が５°≦θ１≦２０°、４０°≦θ２≦５５°の単位プリズムを１次元方向に配列してなる第一プリズムを有し、前記透明基材の裏面側には断面形状が略三角形で、頂角を二分割することによって表せる角度Φ１及びΦ２が２５°≦Φ１≦３５°、２５°≦Φ２≦３５°の単位プリズムを１次元配列した第二プリズムを有し、前記透明基材の裏面側に配列した第二プリズムの配列方向と前記表面側に配列した第一プリズム配列方向とのなす角度γが３５°≦γ≦５５°である。また、両面プリズムシートは、前記透明基材の裏面側に配列した第二プリズムの一部分に少なくとも１種類以上の別パターンが設けられているものでもよい。そして、片面プリズムシートのプリズムの配列方向と、両面プリズムシートの第一プリズム配列方向とのなす角度が８０°≦ξ≦１００°であり、片面プリズムシートの裏面側を両面プリズムシートの第一プリズム面側に積層すること特徴としている。
【００１８】
本発明のバックライトは少なくとも透光性平板からなる導光体と、該導光体の側単面の双方又は一方に隣接して設けられた光源ユニットと、前記導光体裏面に対向して設けられた反射板と、前記プリズムシート組を有し、前記導光体表面の光出射面上に前記プリズムシート組を積層する。前記導光体表面の光出射面上に前記プリズムシート組を積層する際には、前記両面プリズムシートの第二プリズム面を前記導光体光出射面に向け、かつ前記両面プリズムシートの第一プリズムの配列方向が前記導光体の光入射面に対して略平行または略垂直の位置関係となるように積層する。
【００１９】
本発明のバックライトは導光体から出射される光の角度分布において、輝度が最大となる角度が、光出射面の法線方向から６０°〜８０°の範囲に傾いていることを特徴としている。
【００２０】
本発明のバックライトは導光体の光入射面近傍の光出射面と近傍を除いた他の領域の出射面から出射される光の角度分布が異なり、輝度が最大となる角度が近傍付近では５０°〜６５°、他の領域では６０°〜８０°の範囲に傾いていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、液晶ディスプレイに対する低価格、薄肉化、小型化、輝度効率向上、高表示品位の要求に対応した、部品点数が少なく、輝度効率が高く、入光むらの小さい両面プリズムシート、プリズムシート組及びバックライトを提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の両面プリズムシート、プリズムシート組、及びバックライトの詳細を、図面を使用し説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２３】
図５は本発明のバックライトの具体例の構成図である。このバックライトは、本発明の両面プリズムシートの具体例、プリズムシート組の具体例を用いて成る。図５にあってバックライトは、透光性平板からなる導光体２と、該導光体２の側単面の一方に隣接して設けられた光源ユニット１と、導光体２の裏面２ｂに対向して設けられた反射板６と、プリズムシート組７を有し、導光体２の表面の光出射面２ｃ上にプリズムシート組７を積層する。積層構成を簡単に説明すれば以下の通りになる。導光体２の上に両面プリズム４１を第二のプリズム４３が導光体に対向するように、第一プリズム４２が両面プリズムの光出射側となるように配置する。さらに片面プリズム５１を両面プリズム４１の上に、プリズム５２が上、プリズムを形成していない裏面が下となるように配置する。なお、図５にあって光源ユニット１は、導光体２の側端面の一方（図５では紙面に向かって左側）に隣接して設けられているが、側端面の双方に設けられていてもよい。また、プリズムシート組７は、両面プリズムシート４１と片面プリズムシート５１とを組み合わせた組み合わせ構造体である。
【００２４】
図６は本発明の両面プリズムシート４１の斜視図である。図７は両面プリズムシート４１の第１プリズム４２の断面形状を示す。図８は両面プリズムシート４１の第２プリズム４３の断面形状を示す。両面プリズムシート４１は、透明基材の表面に断面形状が略三角形の単位プリズムを配列した第一プリズム４２が形成され、裏面に断面形状が略三角形の単位プリズムを配列した第二プリズム４３が形成された両面プリズムである。第一プリズム４２は、図７に示すように、断面形状が略三角形である単位プリズムを１次元方向に配列してなる。単位プリズムは、断面形状の頂角を二分割することによって表せる角度θ１及びθ２が５°≦θ１≦２０°、４０°≦θ２≦５５°の単位プリズムである。特に、ここでは、前記頂角の二分割は、頂角の頂点から鉛直方向に二分割した角度と表記することもできる。また、頂角の頂点から透明基材の表面に対して引いた垂直線によって二分割される角度としても表記できる。プリズムの頂角の表記については以下同様である。
【００２５】
第二プリズム４３も、図８に示すように、断面形状が略三角形である単位プリズムを１次元方向に配列してなる。単位プリズムは、頂角を二分割することによって表せる角度Φ１及びΦ２が２５°≦Φ１≦３５°、２５°≦Φ２≦３５°の単位プリズムである。
【００２６】
また、両面プリズムシート４１の前記透明基材の裏面側に配列した第二プリズム４３の配列方向と前記表面側に配列した第一プリズム４２の配列方向とのなす角度γは３５°≦γ≦５５°である。詳細については、図１０〜図１２を用いて後述する。図１０〜図１２は、両面プリズムシート４１の第一プリズム４２の配列方向６１と、第二プリズム４３の配列方向６２とのなす角度γの定義を説明するための図である。
【００２７】
図９は、片面プリズムシート５１のプリズム５２の断面形状を示す。片面プリズムシート５１は、透明基材の表面側に断面形状が略三角形で、頂角を二分割することによって表せる角度ψ１及びψ２が５°≦ψ１≦５５°、４０°≦ψ２≦５５°の単位プリズムが配列してなるプリズムを有している。
【００２８】
図５に示したバックライトにあっては、導光体２の表面の光出射面２ｄ上にプリズムシート組７を積層する際には、両面プリズムシート４１の第二プリズム４３面を導光体２の光出射面２ｄに向け、かつ両面プリズムシート４１の第一プリズム４２の配列方向が導光体２の光入射面２ａに対して略平行または略垂直の位置関係となるように積層する。
【００２９】
また、プリズムシート組７は、片面プリズムシート５１のプリズムの配列方向と、両面プリズムシート４１の第一プリズム４２の配列方向とのなす角度が８０°≦ξ≦１００°であり、片面プリズムシート５１の裏面側を両面プリズムシート４１の第一プリズム４２面側に積層する。このプリズムシート組７における両面プリズムシート４１と片面プリズムシート５１との組み合わせ構造については後述する。
【００３０】
図１０〜図１３は両面プリズムシート４１の第一プリズム４２の配列方向と第二プリズムの配列方向との位置関係、及び両面プリズムシート４１と片面プリズムシート５１に形成された各プリズムの配列方向との位置関係を示す図である。
【００３１】
図１０及び図１１は両面プリズムシート４１の第一プリズム４２のプリズム配列方向６１が導光体２の入射面２ａに略平行に配置した場合を示す。図１０と図１１との違いは、両面プリズムシート４１の第一プリズム４２のプリズム配列方向６１に対する第二プリズム４３のプリズム配列方向６２が異なることを示している点である。
【００３２】
具体的に、図１０にあっては、両面プリズムシート４１の第一プリズム４２のプリズム配列方向６１は導光体２の入射面２ａに略平行である。また、第一プリズム４２のプリズム配列方向６１と第二プリズム４３のプリズム配列方向６２との角度は、プリズム配列方向６１を基準線（＝０）と仮定すれば負側にγである。両面プリズムシート４１の第一プリズム４２の配列方向６１と片面プリズムシートのプリズムの配列方向６３のなす角度はξである。
【００３３】
また、図１１にあっても、両面プリズムシート４１の第一プリズム４２のプリズム配列方向６１は導光体２の入射面２ａに略平行である。しかし、第一プリズム４２のプリズム配列方向６１と第二プリズム４３のプリズム配列方向６２との角度は、プリズム配列方向６１を基準線（＝０）と仮定すれば正側にγである。また、両面プリズムシート４１の第一プリズム４２の配列方向６１と片面プリズムシートのプリズムの配列方向６３のなす角度は図１０に示した例と同様にξである。
【００３４】
図１２及び図１３は両面プリズムシート４１の第一プリズム４２のプリズム配列方向６１が導光体２の入射面２ａに略直角に配置した場合を示す。図１２と図１３との違いも、両面プリズムシート４１の第一プリズム４２のプリズム配列方向６１に対する第二プリズム４３のプリズム配列方向６２が異なることを示している点である。
【００３５】
具体的に、図１２にあっては、両面プリズムシート４１の第一プリズム４２のプリズム配列方向６１は導光体２の入射面２ａに略垂直である。また、第一プリズム４２のプリズム配列方向６１と第二プリズム４３のプリズム配列方向６２との角度は、プリズム配列方向６１を基準線（＝０）と仮定すれば正側にγである。両面プリズムシート４１の第一プリズム４２の配列方向６１と片面プリズムシートのプリズムの配列方向６３のなす角度はξである。
【００３６】
また、図１３にあっても、両面プリズムシート４１の第一プリズム４２のプリズム配列方向６１は導光体２の入射面２ａに略垂直である。しかし、第一プリズム４２のプリズム配列方向６１と第二プリズム４３のプリズム配列方向６２との角度は、プリズム配列方向６１を基準線（＝０）と仮定すれば負側にγである。また、両面プリズムシート４１の第一プリズム４２の配列方向６１と片面プリズムシートのプリズムの配列方向６３のなす角度は図１０に示した例と同様にξである。
【００３７】
次に、図１４には光線の方向を示すための図を示す。この図１４は図５に示したバックライトを構成しているＬＥＤ光源１、導光体２及びプリズム組７における光線の動きを説明するために用いる。図１４では、ＬＥＤ光源１、導光体２に対して、光出射点を原点Ｏとした直交座標ＸＹＺと、光線をＬ１、光線Ｌ１の天頂角をα、方位角をβで定義した。すなわち光線方向は天頂角α、方位角βで表示でき、例えば、Ｘ方向はα＝９０°、β＝０°、Ｙ方向はα＝９０°、β＝９０°、Ｚ方向はα＝０°で表せる。
【００３８】
図１４での光線方向の定義にて、本発明のバックライトを構成する面光源素子１、両面プリズムシート４１、およびプリズムシート組７での光線の動きを図１０で示した位置の場合について図５を用いて説明する。ただし、ここでは導光体２からの出射光の最大となる角度がα＝７０°、β＝９０°とし、強度が最大となる主光線方向の動きについて考える。ＬＥＤ光源１から光が出射され、光入射面２ａから導光体２に入射して導波する。導光体２に導波した光の内、反射面２ｂに形成された反射要素で反射した光は、光出射面２ｃから斜め方向α＝約７０度、β＝９０度に出射する。この光は両面プリズムシート４１の第二プリズム４３の角度Φ１で定義される斜面で屈折され、角度Φ２で定義される斜面Φ２で全反射される。このとき、両面プリズムシート内部では、α＝約２７度、β＝約１３５度方向の光線となる。さらにこの光線は第一プリズムの角度θ２で定義された斜面にて屈折されα＝約２８度、β＝約１８０度で出射される。次に片面プリズムに入射した光はプリズムの形成していない裏面にて屈折され、さらに、プリズム５２の角度ψ２で定義される斜面にて定義される斜面にて屈折され、α＝約０度、即ち正面方向へ出射する。
【００３９】
ここで両面プリズムシート４１の第二プリズム４３の単位プリズムの角度範囲は、頂角を二分割することによって表せる角度Φ１及びΦ２が２５°≦Φ１≦３５°、２５°≦Φ２≦３５°である必要がある。角度が２５°未満あるいは３５°を超えて大きいと、所定の角度から、光線がそれるため、結果として、片面プリズム透過後の正面輝度が低下する。また、プリズムのピッチについては特に制限はないが、プリズムシートの品質や生産性の観点から２０μｍから６０μｍ程度が望ましい。第二プリズムの頂点には、面光源素子組立ての際に導光体の表面を傷をつけないよう、輝度が低下しない範囲でＲをつけても良い。このＲの範囲は３μｍ以下が望ましい。
【００４０】
両面プリズムシートの第一プリズムの単位プリズムの角度範囲は頂角を二分割することによって表せる角度θ１及びθ２が５°≦θ１≦２０°、４０°≦θ２≦５５°である必要がある。θ２が４０°未満、または５５°を超えて大きいと所定の角度から光線がそれ、最終的に正面輝度が低下する。正面輝度を高めるには４５°≦θ２≦５０°がさらに好ましい。θ１で定義される斜面には光線が入射しないほうが輝度が高められるため、θ１はできるだけ小さいほうが良いが、プリズムの品質や生産性を考慮すると５度以上２０度以下が望ましい。また、プリズムのピッチについては特に制限はないが、プリズムシートの品質や生産性の観点から２０μｍから６０μｍ程度が望ましい。
【００４１】
第一プリズムの配列方向については、図１０から図１３に符号６１を付して示したように、入光面に対して略平行か略垂直に設定するのが望ましい。平行、垂直から大きくずれると、光学設計が複雑になること、第二プリズム４３の角度および片面プリズムシート５１のプリズム角度を最適値に設計しても、正面輝度が低下すること、量産において、斜めにカットする必要が生じ材料歩留等が悪化するためである。
【００４２】
第一プリズム４２の配列方向６１と第二プリズムの配列方向６２のなす角γは３５°≦γ≦５５°、より好ましくは４０°≦γ≦５０°にする必要がある。この範囲外では第二プリズム４３を透過した光の方向が目標である所定の角度から大きくそれるので、結果としてバックライトの正面輝度が低下するからである。
【００４３】
図５に示した第二プリズム４３の入光部近傍４４付近には、上述したプリズムではなく、別パターン、例えば、鏡面、球状レンズアレイ等を形成、或いは白色ドット印刷を施すと入光むら改善に効果がある。別パターンを設ける領域は導光体の入光面からの距離が５ｍｍ以下、望ましくは３ｍｍ以下に設定すると良い。また、パターンの形状、配置等についてはむら改善効果があれば特に制限はない。
【００４４】
片面プリズムシート５１のプリズムの単位プリズムは、断面形状にあって、頂角を頂点から垂直方向に二分かつすることによって表せる角度ψ１及びψ２が５°≦ψ１≦５５°、４０°≦ψ２≦５５°であることが必要である。この範囲外であると光線が正面から側方に屈折され正面輝度が低下するためである。特に正面輝度特性を重視した場合は５°≦ψ１≦２０°、４０°≦ψ２≦５５°が望ましい。一方、ある程度の輝度を確保し、視野角を広げたい場合は２０°＜ψ１≦５５°、４０°≦ψ２≦５５°が望ましい。さらに片面プリズムシート５１のプリズムψ２で定義される斜面は一部光を下方向へ全反射させる機能があり、入光むらを低減する働きを有する。このプリズムのピッチについては特に制限はなく、プリズムシートの品質や生産性の観点から２０μｍから６０μｍ程度が望ましい。
【００４５】
片面プリズムシート５１の裏面はプリズムを形成していない平面であるが、両面プリズムシート４１との密着防止や視野角調整のために、微小突起等を設けることも可能である。
【００４６】
片面プリズムシート５１のプリズム配列方向６３と両面プリズムシート４１の第一プリズム４２のプリズム配列方向６１なす角度ξは８０°≦ξ≦１００°にする必要がある。この範囲外では正面輝度が低下する。
【００４７】
面光源素子は少なくとも透光性平板からなる導光体２と、該導光体２の側単面の双方又は一方に隣接して設けられた光源ユニット１と前記導光体２の裏面２ｂに対向して設けられた反射板６と、前記導光体２表面の光出射面２ｃ上に、両面プリズムシート４１の第二プリズム４３面を該導光体光出射面２ｃに向け、かつ第一プリズム４２の配列方向６１が該導光体２の光入射面２ａに対して略平行または略垂直の位置関係にて片面プリズムシート５１を積層したもので、それらの位置関係と各々のプリズム配列方向は図１０〜図１３に示したとおりであり、かつ角度の範囲は上述したとおりである。
【００４８】
なお、導光体の出射角度については、光の利用効率の観点から、輝度が最大となる角度が、光線の天頂角をα、方位角をβで定義すると、α＝６０°〜８０°、β＝約９０°が必要である。この範囲外の場合、導光体から出射する光量が減少し、最終的にバックライトの正面輝度が低下してしまうためである。
【００４９】
また、図５の導光体２の光出射面２ｃの入光部近傍２ｄからの出射角度については、輝度が最大となる角度がα＝５０°〜６５°、β＝約９０°に設定すると入光むらを改善できる。この範囲外の場合、両面プリズムシート４１の第一プリズム４２傾斜面及び片面プリズムシート５１のプリズム面での全反射による戻り光の割合が不適となり入光むらの改善効果が小さくなる。出射角度を変える領域は導光体の入光面からの距離が５ｍｍ以下、望ましくは３ｍｍ以下に設定すると良い。さらに両面プリズムシートの第二プリズム面の入光むらを改善する目的で設けた別パターン領域と一致させることが望ましい。入光部近傍の出射角度を他の領域の出射角度から変える方法は、例えば反射要素の形状とくに傾斜角を変えることにより実現できる。また、他の領域との輝度を合わせるために反射要素の密度を調整するとさらに好ましい。反射要素としては、出射角度がα＝５０°〜６５°であればグルーブやドット等種類、形状に制限はない。
【００５０】
本発明の両面プリズムシート４１および片面プリズムシート５１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、塩化ビニル系樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂等が挙げられる。中でも、プリズムシートの耐擦傷性、取り扱い性、生産性等の観点から活性エネルギー線硬化型が好ましい。また、プリズムシートには、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。
【００５１】
プリズムシート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プリズムシート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脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂、ポリオレフィ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プリズム部を形成する。まず、所定のプリズムパターンを形成したプリズム型に活性エネルギー線硬化型樹脂液を注入し、透明基材に重ね合わせる。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樹脂液を重合硬化して、プリズム型から剥離してプリズムシートを得る。
【００５２】
本発明のプリズムシートに使用される、導光体の方式には特に制限はなく、例えば、導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面に微細な凹凸やプリズムを形成したり、白色拡散性塗料等を塗布または印刷したり、導光体の中に光拡散材を分散させたりする方法が挙げられる。
【００５３】
本発明において導光体としては、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、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の高透明性の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を製造することができる。
【００５４】
上述したような、本発明の両面プリズムシート４１および両面、片面プリズムシート組７を使用したバックライトは部品点数が少なく、輝度効率が高く、入光むらが小さい。したがって本発明のバックライトを液晶ディスプレイに搭載することにより、液晶ディスプレイに対する低価格、薄肉化、小型化、輝度効率向上、高表示品位の要求を満足することができる。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００５６】
（実施例１）
図５に示すように、光源１、導光体２、反射シート６および２枚のプリズムシート（プリズムシート組）７からなる２．４インチサイズの面光源装置を組み立てて光学特性を測定した。光源１として、ＬＥＤ（日亜化学工業株式会社製ＮＳＣＷ２１５）を５灯使用した。反射シート６については市販の銀シート（株式会社麗光製ルイルミラー６０Ｗ１０）を用いた。導光体２（３７ｍｍ×４９ｍｍ×ｔ０．４ｍｍ）ついては下面に反射要素としてグルーブを上面にホログラムディフューザで構成されたものを射出成形により製作した。グルーブ配置については光線追跡シミュレーションにより導光板２からの出射光の輝度が均一になるように設計した。導光体材料として、市販のポリカーボネート成型材料（出光興産株式会社製ＬＣ１５００）を使用した。なお、本実施例に使用した導光体２の出射光の輝度が最大となる角度は６８度であった。
【００５７】
プリズムシート成形用の型については両面用第一プリズム型としてθ１＝１５°、θ２＝４８°、ピッチ３０μｍ、第二プリズム型としてΦ１＝２９°、Φ２＝２９°、ピッチ３０μｍ、片面プリズム型としてψ１＝４５°、ψ２＝４５°、ピッチ４６μｍをそれぞれ準備した。第二プリズム型の表面にアクリル系の紫外線硬化型樹脂を塗布し、その上に市販の易接着ＰＥＴ（東洋紡績株式会社製コスモシャインＡ４３００）を重ね、ゴムロールにて樹脂が均一になるよう引き伸ばした。易接着ＰＥＴの上からメタルハライドランプにより紫外線を約１５００ｍＪ照射した後、型から引き剥がして第二プリズム４３をＰＥＴ片面に作製した。次に第１プリズム型に紫外線硬化樹脂を塗布し、第二プリズム４３の配列方向６２と第一プリズム型のプリズム配列方向６１とのなす角γが４５度になるよう、第二プリズム面を上にしてＰＥＴを重ねゴムロールにて樹脂が均一となるよう引き伸ばし、第二プリズム面側から紫外線を照射（１５００ｍＪ）し、引き剥がしてＰＥＴ両面プリズム４１を形成した。片面プリズムシート５１の片面プリズムについても同様の方法にて成形した。これらのプリズムフィルムを所定の大きさに切り出しプリズムシートとした。
【００５８】
導光体２の上に両面プリズムシート４１の第一プリズム４２の配列方向６１が導光体２の光入射面２ａに平行となるように積層した。その上に片面プリズムシート５１の片面プリズムの配列方向６３と両面プリズムシート４１の第一プリズム４２の配列方向６１とのなす角度ξが９０°となるように積層し光学特性評価用のバックライトとした。
【００５９】
点灯評価としてＬＥＤ１個あたり１８ｍＡの電流を印加し、輝度測定装置（有限会社ハイランド製ＲＩＳＡ）にて、バックライトの中央部正面輝度を測定した。バックライトの入光部むらの定義と測定法を、図１５を用いて説明する。図１５はバックライトを点灯させた状態で真上からバックライトの入光部近傍を撮影した写真である。図１５の左側にＬＥＤ１が３個観察される。入光付近でＬＥＤに平行方向（Ｘ方向）の幅３７ｍｍを１００分割、ＬＥＤ１に垂直方向（Ｙ方向）の長さ９ｍｍを３０分割したメッシュ７１をきり、各部分の正面輝度を測定した。ＬＥＤ１からある一定距離Ｙに対してＸ方向１００点の輝度データの最小と最大の比（最小値／最大値）を距離Ｙでの均斉度と定義し、均斉度が０．６以上となる最小の距離Ｙを入光むらと定義した。測定は上述の輝度測定装置で直径０．１ｍｍの位置分解能で測定し、入光むらを求めた。正面輝度と入光むらの測定値ならび、両面プリズムと片面プリズムの位置関係やプリズム形状を決定する角度を合わせて表１の実施例１に示した。正面輝度は５５６０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００６０】
（実施例２）
実施例１で用いたフィルムを使用して、両面プリズムシート４１の第１プリズム４２と導光体２の光入射面２ａが垂直となる図１２の配置でバックライトを構成し、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例２の行に示した。正面輝度は５５３０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００６１】
（実施例３）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす角γ＝３５°、第一プリズム４２の単位プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の単位プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および単位プリズムの前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例３の行に示した。正面輝度は５２１０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．０（ｍｍ）であった。
【００６２】
（実施例４）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす前記角度γ＝５５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例４の行に示した。正面輝度は５２８０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．０（ｍｍ）であった。
【００６３】
（実施例５）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす前記角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝２０°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例５の行に示した。正面輝度は５３４０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００６４】
（実施例６）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１０°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを持つ片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例６の行に示した。正面輝度は５６５０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．６（ｍｍ）であった。
【００６５】
（実施例７）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす前記角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４０°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム４２の配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例７の行に示した。正面輝度は５１６０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００６６】
（実施例８）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす前記角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝５５°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例８の行に示した。正面輝度は５２１０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．６（ｍｍ）であった。
【００６７】
（実施例９）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２５°、前記角度Φ２＝２５°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例９の行に示した。正面輝度は５２５０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００６８】
（実施例１０）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝３５°、前記Φ２＝３５°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例１０の行に示した。正面輝度は５１４０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．０（ｍｍ）であった。
【００６９】
（実施例１１）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝１５°、前記角度ψ２＝４８°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例１１の行に示した。正面輝度は６２６０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００７０】
（実施例１２）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝５°、前記角度ψ２＝４８°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例１２の行に示した。正面輝度は６６７０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．６（ｍｍ）であった。
【００７１】
（実施例１３）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝２０°、前記角度ψ２＝４８°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例１３の行に示した。正面輝度は５９００（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００７２】
（実施例１４）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝１５°、前記角度ψ２＝４０°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例１４の行に示した。正面輝度は５２８０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．６（ｍｍ）であった。
【００７３】
（実施例１５）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝１５°、前記角度ψ２＝５５°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例１５の行に示した。正面輝度は５２３０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００７４】
（実施例１６）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝１５°、前記角度ψ２＝４８°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝１００°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例１６の行に示した。正面輝度は５２２０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００７５】
（実施例１７）
第一プリズム４２と第二プリズム４３のなす前記角度γ＝４５°、第一プリズム４２の前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズム４３の前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシート４１および前記角度ψ１＝１５°、前記角度ψ２＝４８°の片面プリズムを有する片面プリズムシート５１を実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズム４２のなす角度ξ＝８０°とし、第一プリズム配列方向６１と導光体２の光入射面２ａとが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例１７の行に示した。正面輝度は５３５０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００７６】
（実施例１８）
実施例１１の両面プリズムシート４１の第二プリズム４３の入光部近傍３ｍｍの領域４４を鏡面とし、実施例１１と同じバックライト構成にて正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例１８の行に示した。正面輝度は６２４０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．０（ｍｍ）であった。
【００７７】
（実施例１９）
導光体（３７ｍｍ×４９ｍｍ×ｔ０．４ｍｍ）２の光反射面２ｂの入光部近傍３ｍｍの領域４４に頂角１５０°でピッチ９７μｍの断面が二等辺三角形形状のグルーブを０．１８５ｍｍ間隔で配置し、他の領域については、光線追跡シミュレーションにより導光板からの出射光の輝度が均一になるように設計を行い、実施例１と同じ材料、方法で導光体を製作した。この導光体２を実施例１８のバックライト構成に使用した導光体に置き換えて、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例１９の行に示した。正面輝度は５９８０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは２．７（ｍｍ）であった。
【００７８】
（実施例２０）
実施例１９と同じ構成のバックライトで、実施例１９の両面プリズムシート４１の第二プリズム４３の入光部近傍３ｍｍの領域４４に直径約１５μｍのレンズアレイ（ヘイズ約５０％）を形成した両面プリズムシート４１に置き換えて、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、実施例２０の行に示した。正面輝度は５９５０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは２．７（ｍｍ）であった。
【００７９】
次に、本発明の適用範囲内にはない比較例を挙げ、前記実施例１〜実施例２０と比較する。
【００８０】
（比較例１）
比較例１は図１に示した構成のバックライトの具体例である。単位プリズムの断面形状が二等辺三角形で頂角が９０°、ピッチ５０μｍの片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作した。図１に示した構成のとおり、導光体２の上に樹脂中にビーズを分散した市販の拡散シート（株式会社きもと製ライトアップ５０ＬＳＥ）３を、その上に製作したプリズム４の配列方向が導光体２の光入射面２ａに平行になるよう、プリズム４を上向きにして積層した。さらに、同じプリズムシート５をプリズムの配列方向が導光体２の光入射面２ａに垂直になるよう、すなわち一枚目のプリズム４の配列と直交させ、かつプリズム５を上向きになるように積層させて評価用バックライトとした。本構成は現在最も普及している、上向きプリズムを２枚、そのプリズム配列方向を直交させて配置する方式である。実施例１と同じ方法で正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例１の行に示した。正面輝度は５１３０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは２．４（ｍｍ）であった。
【００８１】
比較例１と本発明の範囲内である実施例１から実施例２０の測定結果を比較すると実施例すべてにおいて比較例１より正面輝度が高い。つまり、比較例１の正面輝度が５１３０（ｃｄ／ｍ２）であるのに対して実施例１〜実施例２０の正面輝度は５１４０（ｃｄ／ｍ２）〜６６７０（ｃｄ／ｍ２）である。
【００８２】
（比較例２）
比較例２は図３に示した構成のバックライトの具体例である。単位プリズムの断面形状が二等辺三角形で頂角が６３°、ピッチ３０μｍの片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作した。図３に示した構成のとおり、導光体２の上に、プリズム面を下向きにして、かつプリズム２１の配列方向が導光体２の光入射面２ａに平行になるよう積層した。さらに、その上に市販の拡散フィルム（株式会社きもと製ライトアップ５０ＴＬ２）を積層し評価用バックライトとした。本構成は従来技術で下向き１枚プリズム方式である。実施例１と同じ方法で正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例２の行に示した。正面輝度は５１３０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは５．７（ｍｍ）であった。
【００８３】
比較例２と本発明の範囲内である実施例１から実施例２０の測定結果を比較すると実施例すべてにおいて比較例２より入光むらが小さい。具体的な数字で示すと、比較例２の入光むらが５．７（ｍｍ）であるのに対して実施例１〜実施例２０の入光むらは３．６（ｍｍ）〜２．７（ｍｍ）である。すなわち、本発明の範囲にある実施例１から実施例２０は正面輝度が高く、入光むらが小さい、バランスの良い性能を提供できることが実証された。
【００８４】
（比較例３）
図５等を参照して比較例３を説明する。比較例３はバックライトの両面プリズムシートの第一プリズムと導光体光入射面との位置関係を本発明の範囲外とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝４５°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向と導光体の光入射面とが平行となる図１０の配置から２０°傾けたバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例３の行に示した。正面輝度は４５５９（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．９（ｍｍ）であった。
【００８５】
（比較例４）
比較例４は第一プリズムと第二プリズムとの角度γを本発明の範囲外である３０°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝３０°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例４の行に示した。正面輝度は４１７０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．０（ｍｍ）であった。
【００８６】
（比較例５）
比較例５は第一プリズムと第二プリズムとの角度γを本発明の範囲外である６０°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝６０°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例５の行に示した。正面輝度は４８９０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００８７】
（比較例６）
比較例６は両面プリズムシートの第一プリズムの前記角度θ１を本発明の範囲外である２５°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角γ＝４５°、第一プリズムの前記角度θ１＝２５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例６の行に示した。正面輝度は４７１０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．６（ｍｍ）であった。
【００８８】
（比較例７）
比較例７は両面プリズムシートの第一プリズムの前記角度θ２を本発明の範囲外である３５°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝４５°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝３５°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例７の行に示した。正面輝度は４８７０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．０（ｍｍ）であった。
【００８９】
（比較例８）
比較例８は両面プリズムシートの第一プリズムの前記角度θ２を本発明の範囲外である６０°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝４５°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝６０°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例８の行に示した。正面輝度は４７３０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００９０】
（比較例９）
比較例９は両面プリズムシートの第二プリズムの前記角度Φ１及びΦ２を本発明の範囲外である２０°及び２０°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝４５°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２０°、前記角度Φ２＝２０°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝４５°、ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例９の行に示した。正面輝度は３９２０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．０（ｍｍ）であった。
【００９１】
（比較例１０）
比較例１０は両面プリズムシートの第二プリズムの前記角度Φ１及びΦ２を本発明の範囲外である４０°及び４０°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝４５°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズムの前記角度Φ１＝４０°、前記角度Φ２＝４０°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝４５°、前記角度ψ２＝４５°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例１０の行に示した。正面輝度は２７９０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．６（ｍｍ）であった。
【００９２】
（比較例１１）
比較例１１は片面プリズムシートが有する片面プリズムの前記角度ψ１を本発明の範囲外である５６°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝４５°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝５６°、前記角度ψ２＝４８°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例１１の行に示した。正面輝度は４５１０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００９３】
（比較例１２）
比較例１２は片面プリズムシートが有する片面プリズムの前記角度ψ２を本発明の範囲外である３５°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝４５°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムおよび前記角度ψ１＝１５°、前記角度ψ２＝３５°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例１２の行に示した。正面輝度は４４６０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．９（ｍｍ）であった。
【００９４】
（比較例１３）
比較例１３は片面プリズムシートが有する片面プリズムの前記角度ψ２を本発明の範囲外である６０°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝４５°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝１５°、前記ψ２＝６０°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝９０°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例１３の行に示した。正面輝度は４９１０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは４．１（ｍｍ）であった。
【００９５】
（比較例１４）
比較例１４は両面プリズムシートの第一プリズム配列方向と片面プリズムシートの片面プリズムの配列方向のなす角度ξを本発明の範囲外の１０５°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝４５°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムシートおよび前記角度ψ１＝２０°、前記角度ψ２＝４８°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝１０５°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例１４の行に示した。正面輝度は４７７０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．６（ｍｍ）であった。
【００９６】
（比較例１５）
比較例１５は両面プリズムシートの第一プリズム配列方向と片面プリズムシートの片面プリズムの配列方向のなす角度ξを本発明の範囲外の７５°とした構成である。第一プリズムと第二プリズムのなす角度γ＝４５°、第一プリズムの前記角度θ１＝１５°、前記角度θ２＝４８°、第二プリズムの前記角度Φ１＝２９°、前記角度Φ２＝２９°の両面プリズムおよび前記角度ψ１＝２０°、前記角度ψ２＝４８°の片面プリズムを有する片面プリズムシートを実施例１に記載した方法で製作し、片面プリズムと第一プリズムのなす角度ξ＝７５°とし、第一プリズム配列方向と導光体光入射面とが平行となる図１０の配置でバックライトを構成して、正面輝度と入光むらを測定した。その結果を表１、比較例１５の行に示した。正面輝度は４９８０（ｃｄ／ｍ２）、入光むらは３．３（ｍｍ）であった。
【００９７】
本発明の範囲外である比較例３から比較例１５では輝度が従来技術の比較例１より小さくなることが判明した。比較例１と本発明の範囲内である実施例１から実施例２０の測定結果を比較すると実施例すべてにおいて比較例１より正面輝度が高かったので、比較例３から比較例１５よりも実施例１〜実施例２０は正面輝度が高いといえる。また、表１を参照して正面輝度と入光むらとのバランスを考慮しても、本発明の実施例１〜実施例２０が比較例１〜比較例１５よりも優れているといえる。
【表１】
2008233846.tif 000003
【００９８】
本発明は請求項の範囲内にある形状、配列方向の両面プリズムシートと片面プリズムシートを請求範囲内にある構成方法で組み合わせて用いることにより、輝度効率と入光むら特性のバランスが良く、かつ部材を１枚低減できるプリズムシート及びバックライトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】上向きプリズムシートを２枚用いたバックライトの構成を示す概略図である。
【図２】先行技術の両面プリズムシートを示す斜視図である。
【図３】下向きプリズムシートを１枚用いたバックライトの構成を示す概略図である。
【図４】バックライト点灯時の入光むらを示す図である。
【図５】本発明のバックライトの構成を示す概略図である。
【図６】本発明の両面プリズムシートを示す斜視図である。
【図７】本発明の両面プリズムシートの第一プリズムの断面図である。
【図８】本発明の両面プリズムシートの第二プリズムの断面図である。
【図９】本発明の片面プリズムシートのプリズムの断面図である。
【図１０】本発明のプリズムシート組と導光体の位置関係を示す概略図である。
【図１１】本発明のプリズムシート組と導光体の位置関係を示す概略図である。
【図１２】本発明のプリズムシート組と導光体の位置関係を示す概略図である。
【図１３】本発明のプリズムシート組と導光体の位置関係を示す概略図である。
【図１４】光線の方向の定義を示す概略図である。
【図１５】入光むらの定義をよび測定法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１００】
１；ＬＥＤ光源（ＬＥＤ）
２；導光体
２ａ；光入斜面
２ｂ；光反射面
２ｃ；光出射面
２ｄ；光出射面の入光部近傍
３；拡散シート（拡散フィルム）
４、５；上向きプリズム（直交プリズム）
６；反射シート
７；プリズムシート組
１１；両面プリズムシート（両面プリズム）
２１；下向きプリズムシート
３１；暗部
３２；明部
３３；入光むら
３４；表示エリア
４１；両面プリズムシート（両面プリズム）
４２；第一プリズム
４３；第二プリズム
４４；第二プリズムの入光部近傍
５１；片面プリズムシート（片面プリズム）
５２；片面プリズム（プリズム）
６１；第一プリズム配列方向
６２；第二プリズム配列方向
６３；片面プリズム配列方向
Ｌ１；光線
７１；メッシュ
γ；第二プリズムの配列方向と第一プリズム型のプリズム配列方向とのなす角
ξ；片面プリズムの配列方向と両面プリズムシートの配列方向とのなす角度
θ１、θ２；第一プリズムの頂角
Φ１、Φ２；第二プリズムの頂角
ψ１、ψ２；プリズムの頂角
Ｘ、Ｙ、Ｚ；直交座標
α；天頂角
β；方位角
Ｏ；原点（光出射点）
【図１】
2008233846.tif 000004
【図２】
2008233846.tif 000005
【図３】
2008233846.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008233846.tif 000008
【図７】
2008233846.tif 000009
【図８】
2008233846.tif 000010
【図９】
2008233846.tif 000011
【図１０】
2008233846.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2008233846.tif 000014
【図１３】
2008233846.tif 000015
【図１４】
2008233846.tif 000016
【図４】
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【図１５】
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