JP2007072367A - プリズムシート、面光源装置、及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白点の発生を防止し、高輝度で且つ高品質の面状照明を可能にする。
【解決手段】導光板４の出射面１０に対向する面側には、光の入射面となる第１の斜面１５及び光の反射面となる第２の斜面１６を備えた断面略三角形状のプリズム状突起１４が畝状に複数並列形成されている。プリズム状突起１４は、その畝状の長手方向に対して直交する断面において、第２の斜面１６と法線１７方向とのなす角が第１の斜面１５と法線１７方向とのなす角よりも大きくなるように、第１の斜面１５と第２の斜面１６とが形成されている。また、プリズム状突起１４は、第２の斜面１６の先端側の所定範囲に、微小突起２０ａが複数形成されたことを特徴としている。
【選択図】図２

Description

この発明は、パーソナルコンピュータ，ゲーム機，携帯電話等の画像表示部分に使用される表示装置、このような表示装置の表示部材としての液晶表示パネル等を面状に照明する面光源装置、この面光源装置を構成する光制御部材としてのプリズムシートに関するものである。

従来、パーソナルコンピュータ，ゲーム機，携帯電話等の画像表示部には、液晶表示パネル等を備えた表示装置が配置されている。そして、表示装置は、被照明部材としての液晶表示パネルと、この液晶表示パネルをその背面側から面状に照明する面光源装置とを備えている。

（従来例１）
このように、液晶表示パネルを背面側から照明する面光源装置として、例えば図８に示す面光源装置１００は、導光板１０１の出射面１０２と液晶表示パネル１０３との間に拡散シート１０４及び２枚のプリズムシート１０５，１０６を順次重ねて配置し、導光板１０１から出射する光を拡散シート１０４で拡散させた後、２枚のプリズムシート１０５，１０６によって導光板１０１の出射面１０２の法線方向寄りに集光させて、液晶表示パネル１０３を効率的に照明し、液晶表示パネル１０３の表示面の明るさを増大させるようになっている。また、導光板１０１の側面（入射面）１０８に対向するように（Ｘ軸と平行に）光源１１０が配置されるようになっている。なお、２枚のプリズムシート１０５，１０６は、それぞれ断面略三角形状のプリズム状突起１１１，１１２が図中上方側に向かって突出し且つ互いに直交するように重ね合わせられている。また、導光板１０１の裏面側（出射面１０２と対向する面側）には、導光板１０１の平面形状と同様の形状に形成された反射部材１０７が配置されている。

（従来例２）
しかしながら、このような構成の面光源装置１００では、導光板１０１の出射面１０２からの出射光を、拡散シート１０４によって一度、拡散させる行程を経るため、プリズムシート１０５、１０６によって出射面１０２の法線方向寄りに集光させるようにしても、面光源装置１００としては不要な方向（例えば、画像表示を視認するために有効な方向以外）への出射光が多くなってしまう。また、出射面１０２上で使用するシートの枚数が多い程、これら界面での光のロスが多くなる。したがって、導光板と液晶表示パネルとの間に配置されるシートは、拡散性が低いほど、また枚数が少ないほど良い。

そこで、図９に示すような面光源装置２００が案出され、多く使用されるようになっている。この図９に示す面光源装置２００は、導光板２０１の出射面２０２側に一枚のプリズムシート２０３を配置し、導光板２０１から出射した指向性のある光を導光板２０１の出射面２０２の法線方向（Ｚ方向）寄りに偏向するようになっている。

なお、この面光源装置２００の導光板２０１は、光を出射面２０２から効率的に出射させるために、光源２０４に対向する導光板２０１の入射面２０５から遠ざかるにしたがって（Ｙ方向へ向かうにしたがって）板厚を減じるような楔形形状に形成されている。

また、この面光源装置２００の導光板２０１は、導光板２０１の出射面２０２から出射する光に指向性を付与するため、入射面２０５にほぼ直交する方向（Ｙ方向）に延びる断面略三角形状（入射面２０５と平行な断面における形状が略三角形状）のプリズム状突起２０６が導光板２０１の裏面２０７側に複数並設されている。なお、導光板２０１の裏面２０７に対向するように反射部材２０８が配置されている。

このような面光源装置２００の導光板２０１によれば、導光板２０１の内部を伝播する光がプリズム状突起２０６の傾斜面によって反射された際に、その傾斜面上の反射点を通るＹＺ平面（図９参照）に近づくように偏向され、このプリズム状突起２０６によって指向性を付与された光が導光板２０１の出射面２０２から出射するようになっている。

また、この面光源装置２００のプリズムシート２０３は、従来例１のプリズムシート１０５，１０６のプリズム状突起１１１，１１２が液晶表示パネル１０３に対向する面側に形成されていたのに対し、導光板２０１に対向する面側にプリズム状突起２１０が形成されている。また、このプリズムシート２０３は、プリズム状突起２１０が導光板２０１の入射面２０５にほぼ沿う方向に延びている。そして、このプリズムシート２０３は、そのプリズム状突起２１０の先端が導光板２０１の出射面２０２に当接するように、導光板２０１の出射面２０２に重ね合わされている。

（従来例３）
ところで、従来例２の面光源装置２００においては、プリズムシート２０３の導光板２０１に対向する面側に、同じ高さの複数のプリズム状突起２１０が、導光板２０１の入射面２０５にほぼ沿う方向に一様な高さとなるように極めて規則的に形成されていることから、このプリズム形成面が疑似平滑面となる。

この疑似平滑面に対向する導光板２０１の出射面２０２が平滑面である場合には、平滑面どうしが接することに起因する密着現象により、密着した部分が白点として観察されるという不具合が生じる。

このような密着による不具合を解消するために、図１０に示すように、プリズムシート２０３のプリズム状突起２１０の長手方向（図１０のＸ方向）に沿って突起高さが変化するプリズムシート２０３を使用することが考えられる（特許文献１参照）。

（従来例４）
また、図１１に示すように、平滑面どうしの密着を解消するために、導光板２０１の出射面２０２を粗面２１２に形成することも考えられる（特許文献２参照）。

特表２００２−５０４６９８号公報 特開２００３−１６７２５１号公報

しかしながら、図１０に示した従来技術のプリズムシート２０３は、その上面側に液晶表示パネル２１１が載置され、導光板２０１と液晶表示パネル２１１との間に挟まれるようになっているため、導光板２０１と液晶表示パネル２１１との間で局所的に強い力で挟圧されて、突起高さの高い部分に外力が作用すると、プリズム状突起２１０の長手方向の複数箇所（突起高さの高い箇所）が導光板２０１の出射面２０２に接触する。その結果、この従来技術のプリズムシート２０３は、外力をプリズム状突起２１０の長手方向に分散し難くなり、プリズム状突起２１０の突起高さが長手方向に沿って一様な場合に比較し、外力が作用した突起高さの高い部分がより一層大きく潰れ（変形し）、白点がより一層強調される場合がある。

また、図１１に示した従来技術は、指向性のある光を出射する導光板２０１に適用する場合、指向性を維持するために導光板２０１の出射面２０２に形成する粗面２１２の状態を導光板２０１の出射面２０２の大きさや厚さに応じてその都度変更しなければならず、導光板２０１の設計や導光板２０１の成形金型の製作の自由度が低くなるという問題を生じる。

そこで、本発明は、プリズムシートのプリズム状突起の形状を工夫することにより、容易且つ効果的に白点の発生を防止し、高輝度で且つ高品質の面状照明や画像表示を可能にすることを目的として案出された。

請求項１の発明は、導光板の出射面に重ねて配置され、前記導光板の前記出射面から指向性をもって出射する光の進行方向を前記出射面の法線方向寄りに偏向させるプリズムシートに関するものである。この発明において、前記導光板の前記出射面に対向する面側には、光の入射面となる第１の斜面及びこの第１の斜面から入射した光の反射面となる第２の斜面を備えた断面略三角形状のプリズム状突起が畝状に複数並列形成されている。そして、前記プリズム状突起は、その畝状の長手方向に対して直交する断面において、前記第２の斜面と前記法線方向とのなす角が前記第１の斜面と前記法線方向とのなす角よりも大きくなるように、前記第１の斜面と前記第２の斜面とが形成されている。また、このプリズム状突起は、前記第２の斜面の先端側の所定範囲に、微小突起が複数形成されたことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１の発明に係るプリズムシートにおいて、前記所定範囲が、前記畝状の長手方向に沿って連続的に形成されたことを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２の発明に係るプリズムシートにおいて、前記所定範囲に形成された微小突起が、前記畝状の長手方向に沿って一様の突出高さとなるように形成された断面略三角形状の微小プリズム状突起であることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１又は２の発明に係るプリズムシートにおいて、前記所定範囲に形成された前記微小突起が、ドーム形状であることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの発明に係るプリズムシートにおいて、前記所定範囲に形成された前記微小突起の前記第２の斜面からの突出高さが、０．１〜５０μｍとなるように形成されたことを特徴としている。

請求項６の発明は、導光板の出射面に重ねて配置され、前記導光板の前記出射面から指向性をもって出射する光の進行方向を前記出射面の法線方向寄りに偏向させるプリズムシートに関するものである。この発明において、前記導光板の前記出射面に対向する面側には、光の入射面となる第１の斜面及びこの第１の斜面から入射した光の反射面となる第２の斜面を備えた断面略三角形状のプリズム状突起が畝状に複数並列形成されている。そして、前記プリズム状突起は、その畝状の長手方向に対して直交する断面において、その先端が前記導光板の前記出射面に接触する複数の断面略三角形状の頂上部に分岐し、前記複数の頂上部が前記プリズム状突起の長手方向に沿って一様の突出高さに形成されたことを特徴としている。

請求項７の発明は、光源と、この光源からの光を一方の側面から入射させ、その入射した光が内部を伝播する過程において出射面に対する入射角が臨界角以下になると、前記出射面から指向性をもった光を出射するようになっている導光板と、前記導光板に重ねて配置されて、前記導光板の前記出射面に接触する請求項１乃至６のいずれかに記載のプリズムシートと、を備えたことを特徴とする面光源装置に関するものである。

請求項８の発明は、画像を表示する表示部材と、該表示部材を照明する前記請求項７に記載の面光源装置と、を備えたことを特徴とする表示装置に関するものである。

請求項１の発明によれば、プリズムシートが導光板と液晶表示パネルとの間で部分的に強く挟圧されたとしても、プリズムシートのプリズム状突起の先端側に形成された複数の微小突起が導光板の出射面に密着することにより、プリズム状突起と導光板との局所的な密着部分を複数箇所に分離し且つプリズム状突起と導光板の密着面積を小さくすることができ、照明光に生じる白点を目立ちにくくすることができるか、又は照明光に白点が発生するのを防止でき、照明品質を向上させることができる。また、請求項１の発明によれば、プリズムシートのプリズム状突起は、第１の斜面（入射面）と法線とのなす角よりも第２の斜面（反射面）と法線のなす角の方を大きくすることにより、導光板から出射した光を効率的に入射させた後、その入射光を法線方向に効率的に偏向することができるため、このようなプリズムシートを使用した面光源装置では液晶表示パネルに照射されることになる面光源装置からの出射光の高輝度化を図ることができる。また、請求項１の発明によれば、プリズムシートのプリズム状突起の形状を工夫するだけで白点に起因する照明品質の低下を防止できるので、指向出射特性を有する導光板の設計及び製造が容易になる。

請求項２の発明は、複数の微小突起が形成されたプリズムシートのプリズム状突起の先端側の所定範囲が、プリズム状突起の畝状の長手方向に沿って連続的に形成されたことにより、プリズムシートが導光板と液晶表示パネルとの間で部分的に挟圧されたとしても、プリズム状突起と導光板との密着部分を複数箇所に分離し、且つプリズム状突起と導光板の局所的な密着面積を小さくすることができ、照明光に生じる白点を目立ちにくくすることができるか、又は照明光に白点が発生するのを防止でき、照明品質を向上させることができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明における微小突起を、プリズム状突起の畝状の長手方向に沿って一様の突出高さとなるように形成された断面略三角形状の微小プリズム状突起とすることにより、プリズムシートが導光板と液晶表示パネルとの間で部分的に挟圧されたとしても、プリズム状突起と導光板との密着部分を複数箇所に分離し、複数の微小プリズム状突起の先端に挟圧力を分散できるため、プリズム状突起と導光板との局所的な密着面積を小さくすることができ、照明光に生じる白点を目立ちにくくすることができるか、又は照明光に白点が発生するのを防止でき、照明品質を向上させることができる。

請求項４の発明は、請求項１または２の発明における微小突起をドーム形状とすることにより、プリズムシートが導光板と液晶表示パネルとの間で部分的に挟圧されたとしても、プリズム状突起と導光板との密着部分を複数箇所に分離し、複数のドーム形状の微小突起の先端に挟圧力を分散できるため、プリズム状突起と導光板との局所的な密着面積を小さくすることができ、照明光に生じる白点を目立ちにくくすることができるか、又は照明光に白点が発生するのを防止でき、照明品質を向上させることができる。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの発明における微小突起を、第２の斜面からの突出高さが０．１〜５０μｍとなるように形成することにより、プリズムシートが導光板と液晶表示パネルとの間で部分的に挟圧されたとしても、プリズム状突起と導光板との密着部分を複数箇所に分離し、近接する微小突起と導光板との密着部分を確実に分離させることができるため、プリズム状突起と導光板との局所的な密着面積を小さくすることができ、照明光に生じる白点を目立ちにくくすることができるか、又は照明光に白点が発生するのを防止でき、照明品質を向上させることができる。

請求項６の発明によれば、プリズムシートが導光板と液晶表示パネルとの間で部分的に挟圧されたとしても、各頂上部のつぶれ量が少なく、プリズム状突起と導光板の出射面との密着部分が分離して発生し、しかもプリズム状突起と導光板の出射面との密着面積が小さいため、白点を目立ちにくくすることができるか、又は白点の発生を防止できる。

請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの発明のプリズムシートを使用する面光源装置であるため、白点に起因する照明品質の低下を防止でき、高輝度の照明光を出射することができる。

請求項８の発明は、請求項７の面光源装置を備えてため、白点に起因する照明品質の低下を防止でき、高品質で且つ高輝度の画像表示が可能になる。

以下、本発明の最良の形態を図面に基づき詳述する。

［第１実施形態］
図１乃至図２は、本実施の形態に係る表示装置１を示すものである。この表示装置１は、面光源装置２によって液晶表示パネル（表示部材）３を面状に照明するようになっている。

面光源装置２は、導光板４と、この導光板４の側面（入射面）５に対向するように配置した光源としての蛍光ランプ６と、導光板４の裏面７側に配置された光反射部材８と、導光板４の出射面１０に対向するように配置されたプリズムシート１１と、を備えている。

この面光源装置２は、蛍光ランプ６からの光を導光板４の入射面５から導光板４の内部に入射させた後、この導光板４の内部を伝播する光のうち導光板４の出射面１０に対する入射角が臨界角以下になった光を導光板４の出射面１０から出射させ、その出射した光をプリズムシート１１によって導光板４の出射面１０の法線方向寄りに偏向するようになっている。

導光板４は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィン系樹脂材料等の光透過性に優れた材料を使用して形成してある。この導光板４は、図１乃至図２に示すように、平面形状が略四角形状の板状体であり、入射面５から遠ざかる（Ｙ方向に向かう）にしたがって板厚を漸減する（例えば、所定の傾斜角αで板厚を漸減する）ようになっている。すなわち、導光板４は、入射面５に直交する断面における形状が略楔形形状を呈しており、入射面５側から端面（入射面に対して反対側の側面）１２側に向かって伝播する光が傾斜する裏面７で反射される度毎に出射面１０に対する入射角を減じるようになっている（出射面１０及び裏面７が光学的鏡面であり、且つ、導光板４内で光が散乱されないと仮定するならば、裏面７で反射される度毎に２αだけ出射面１０に対する入射角を減じることになる）。そして、導光板４は、内部を伝播する光の出射面１０に対して入射するときの入射点での入射角が臨界角以下になると、その光をスネルの法則にしたがって出射面１０から出射させるようになっている。

そして、導光板４の裏面７には、入射面５に対してほぼ直交する方向に畝状に延びるプリズム状突起（指向出射性付与手段）１３を入射面５の長手方向（Ｘ方向）に沿って平行に且つ連続して多数形成してある。このプリズム状突起１３は、断面略三角形状を呈しており、導光板４の裏面７の入射面５からその対向する端面（先端面）１２まで全域に渡り形成してある。このプリズム状突起１３は、導光板４の内部を伝播する光がプリズム状突起１３の傾斜面１３ａ，１３ｂによって反射された際に、その傾斜面上の反射点を通るＹＺ平面（図１参照）に近づくように偏向され、このプリズム状突起１３によって指向性を付与された光が導光板４の出射面１０から出射するようになっている。

ここで、指向出射性付与手段は、出射面１０から出射する光が所望の指向性をもって出射するように、導光板４の内部を伝播する光に指向出射性を付与するものであるかぎり、上述のように、導光板４の裏面７に形成した突起であって、入射面５に対してほぼ直交する方向に延びるプリズム状突起１３に限定されず、導光板４の出射面１０に形成した突起であって、入射面５に対してほぼ直交する方向に延びるプリズム状突起や、導光板４の裏面７及び出射面１０に形成した突起であって、入射面５に対してほぼ直交する方向に延びるプリズム状突起でもよい。また、指向出射性付与手段は、出射面１０から出射する光が所望の指向出射性を維持することができる程度に、導光板４の裏面７及び／又は出射面１０に形成した粗面であってもよい。また、指向出射性付与手段は、導光板４の裏面７及び／又は出射面１０に形成した出射促進パターンであって、出射面１０から出射する光が所望の指向出射性を維持することができる程度に形成したものでもよい。なお、出射促進パターンとしては、半球状、角錐状、円錐状等の突起又は凹みが考えられる。また、ここで、指向出射性とは、光がランダムに拡散されて導光板４から出射する状態と異なり、光が特定の出射角度方向寄りに多く出射することをいう。

プリズムシート１１は、光透過性に優れた樹脂材料（例えば，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＭＭＡ、ＰＣ）でフィルム状に形成してあり、図１乃至図２に示すように、平面形状が導光板４の出射面１０とほぼ同様の四角形状になるように形成してある。そして、このプリズムシート１１は、その導光板４の出射面１０に対向する側（図１及び図２の下面側）に、導光板４の入射面５に対してほぼ平行な方向（図のＸ方向にほぼ沿う方向）に畝状に延びるプリズム状突起１４を、平行に且つ連続して多数形成してある。このプリズムシート１１のプリズム状突起１４は、光の入射面となる第１の斜面１５と光の反射面となる第２の斜面１６を備えた断面略三角形状に形成してあり、導光板４の入射面５に直交し且つ出射面１０に直交する仮想平面内において、導光板４の出射面１０から出射する光を導光板４の出射面１０の法線方向（図２のＺ方向）寄りに偏向するように機能する。

また、プリズムシート１１のプリズム状突起１４は、導光板４の出射面１０の法線（以下、単に法線と略称する）１７と第２の斜面１６とのなす角θ２ａ，θ２ｂの方が、法線１７と第１の斜面１５とのなす角θ１よりも大きくなるように（θ２ａ，θ２ｂ＞θ１となるように）形成されている。このプリズム状突起１４の第２の斜面１６は、傾斜角度の大きな先端側傾斜面部１６ａと、この先端側傾斜面部１６ａよりも傾斜角度が小さな根元側傾斜面部１６ｂとからなっており、先端側傾斜面部１６ａと法線１７がなす角を傾斜角度θ２ａ、根元側傾斜面部１６ｂと法線１７がなす角を傾斜角度θ２ｂとしたときに、θ２ａ＞θ２ｂで表すことができる。そして、先端側傾斜面部１６ａの先端１８側の所定範囲（Ｌ）に粗面部２０が形成されている。このプリズム状突起１４の粗面部２０は、図２（ｃ）に示すように、複数の断面略三角形状の微小凹みを所定ピッチで繰り返し形成することにより、複数の微小突起２０ａが形成されている。このプリズム状突起１４の粗面部２０を構成する微小突起２０ａは、先端側傾斜面部１６ａの長手方向（図２（ｃ）の紙面に垂直な方向）に沿って一様の高さで形成されている。

このような第１の斜面１５と第２の斜面１６とが法線１７に対して非対称となるように形成されたプリズム状突起１４は、図７ｂに示すように、プリズムシート１１を導光板４に押圧するような外力（荷重）を受けると、第２の斜面１６が導光板４の出射面１０に近づくように倒れる（実線位置から点線位置まで変形してつぶれる）。その結果、図２（ｃ）に示した第２の斜面１６の複数の微小突起２０ａが導光板４の出射面１０に当接し、プリズムシート１１を導光板４に押圧する外力を複数の微小突起２０ａで分散して受けることになる。しかも、各々の微小突起２０ａは、プリズム状突起１４の長手方向に沿って一様の高さに形成されているため、押圧範囲において、プリズム状突起１４の長手方向に沿って外力が一様に分布して作用する。したがって、プリズムシート１１は、導光板４と液晶表示パネル３との間で部分的に挟圧されたとしても、図１０に示した第３従来例のプリズム状突起２１０に比較し、各々の微小突起２０ａのつぶれ量が少なくなり、プリズム状突起１４と導光板４の出射面１０との密着部分が分離して発生し、しかもプリズム状突起１４と導光板４の出射面１０との局所的な密着面積が小さくなるため、白点を目立ちにくくすることができるか、又は白点の発生を防止できる。

以上のような本実施形態に係るプリズムシート１１は、導光板４の出射面１０から出射し、プリズム状突起１４の第１の斜面１５からプリズム状突起１４内に入射した光を第２の斜面１６で法線１７方向寄りに反射するか、又は、第１の斜面１５からプリズム状突起１４内に入射した光を第２の斜面１６で反射し、さらにその第２の斜面１６で反射した光を第１の斜面１５で法線１７方向寄り反射するようになっている（図４参照）。

なお、プリズム状突起１４は、図２（ｃ）の断面形状のものに限られず、第２の斜面１６を一様な傾斜角度（法線１７と第２の斜面１６とのなす角度がθ２）とするものでもよい（図３（ａ）参照）。そして、第２の斜面１６の先端１８側に図２（ｃ）の粗面部２０と同様の粗面部２０が形成される。このように第２の斜面１６を一様な傾斜角度とすれば、プリズムシート１１の頂角設計やプリズムシート１１の製造は容易になる。

また、プリズム状突起１４は、図３（ｂ）に示すように、第２の斜面１６の傾斜角度を３段階に（θ２ａ＞θ２ｂ＞θ２ｃとなるように）形成したり、第２の斜面１６の傾斜角度を３段階よりも多く傾斜角度を変えるようにしてもよい。この場合、第２の斜面１６の傾斜角度は、プリズム状突起１４の先端１８から根元側（図３（ｂ）の上方側）に向かうにしたがって小さくなる。そして、第２の斜面１６の先端側に図２（ｃ）の粗面部２０と同様の粗面部２０が形成される。

また、プリズム状突起１４は、図３（ｃ）に示すように、第２の斜面１６を円弧状（例えば、曲率半径Ｒの円弧状）に形成するようにしてもよい。ただし、この図３（ｃ）に示す第２の斜面１６は、その接線と法線１７とのなす角がプリズム状突起１４の先端１８から根元に向かうにしたがって小さくなるように形成されている。そして、第２の斜面１６の先端１８側に図２（ｃ）の粗面部２０と同様の粗面部２０が形成される。

このように、図３（ｂ）や図３（ｃ）のような第２の斜面１６とすることにより、第２の斜面１６における反射光をより効率的に法線方向へ偏向するようにすることができる。

このような構成の本実施形態によれば、プリズムシート１１が導光板４と液晶表示パネル３との間で部分的に強く挟圧されたとしても、プリズムシート１１のプリズム状突起１４の先端１８側に形成された粗面部２０の複数の微小突起２０ａが導光板４の出射面１０に密着することにより、プリズム状突起１４と導光板４との密着部分を複数箇所に分離し且つプリズム状突起１４と導光板４の密着面積を小さくすることができ、照明光に生じる白点を目立ちにくくすることができるか、又は照明光に白点が発生するのを防止でき、照明品質を向上させることができる。

また、この第１実施形態においては、微小突起２０ａをプリズム状突起１４の畝状の長手方向に沿って一様な突出高さの断面略三角形状の微小プリズム状突起となるように形成された例を示したが、これに限らず、微小プリズム突起を畝状の長手方向に独立した錐状や半球などのドーム状の突起となるように形成してもよい。更に、これらの独立した突起をプリズム状突起１４の先端側斜面部１６ａの先端１８側の所定範囲Ｌであって、且つ畝状の長手方向に沿ってランダムに形成してもよい。このような突起を形成することにより、プリズムシート１１が導光板４と液晶表示パネル３との間で部分的に強く挟圧されて、図７（ｂ）のように第２の斜面１６が導光板４の出射面１０に近づくように倒れた場合でも、図２（ｃ）における所定範囲Ｌ方向、及びこれと直交する方向（図２（ｃ）の紙面に垂直な方向）のいずれの方向においても密着部分が分離して発生するため、局所的な密着部分の面積を小さく、目立ちにくくすることができ、照明品質を向上させることができる。このような突起の先端が、導光板４の出射面１０と確実に分離して点接触するように、突出高さを０．１〜５０μｍとすることが好ましい。更にこのような突起は、所定範囲Ｌ内であって、且つ畝状の長手方向に沿って適度な密度で形成されていることが好ましく、プリズム状突起１４の畝状の長手方向に沿った長さが０．５ｍｍの領域内に少なくとも一つ存在するような密度であることが好ましい。

光反射部材８は、白色の顔料を混ぜてシート状にした光反射性に優れたＰＥＴシートや、アルミニウム等の光反射性に優れた金属をシート状樹脂部材（例えば、ＰＥＴシート）の表面に蒸着したフィルム状部材であり、図１及び図２に示すように、平面形状が導光板４の裏面７とほぼ同様の四角形状になっている。この光反射部材８は、導光板４の裏面７側から出射する光を反射して導光板４内部に戻すように機能する。尚、光反射部材８は、導光板４が収容される筐体（図示せず）の内部を光反射性に優れた表面（白色化した表面）とし、その光反射機能を備えた筐体自体を光反射部材としてもよい。また、この光反射部材８は、銀やアルミニウムの鏡面反射部材でもよい。

また、本実施形態において、プリズムシート１１のプリズム状突起１４は、第１の斜面（入射面）１５と法線１７とのなす角θ１よりも第２の斜面（反射面）１６と法線１７のなす角θ２ａ，θ２ｂの方を大きくすることにより、導光板４から出射した光を効率的に入射させた後、その入射光を法線１７方向に無駄なく偏向することができるため、液晶表示パネル３に照射されることになる出射光の高輝度化を図ることができる。

また、本実施形態の構成によれば、プリズムシート１１のプリズム状突起１４の形状を工夫するだけで白点に起因する照明品質の低下を防止できるため、指向出射特性を有する導光板４自体にそのための特別な工夫をする必要がなくなり、導光板４の設計及び製造が容易になる。

なお、本実施形態において、プリズム状突起１４の粗面部２０の隣り合う微小突起２０ａ同士の突起高さをランダムに或いは規則的に変化させてもよい。このような粗面部２０を形成することによってプリズムシート１１が導光板４の出射面１０への押圧力の程度の違いなどに対応して、微小突起２０ａの高さを自由に変化させるように設計することができる。

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態を示すプリズムシート１１のプリズム状突起１４の拡大断面図である。

このうち、図６（ａ）に示すプリズム状突起１４は、第１の斜面１５と第２の斜面１６とが法線１７に対して対称に形成されている。そして、このプリズム状突起１４は、その先端が２個の頂上部１８ａ，１８ａに分岐するように形成されており、一方の頂上部１８ａをピッチ（ｐ）分だけ横方向にずらしたような形状であり、各頂上部１８ａ，１８ａが法線１７に対して左右対称に形成されている。また、このプリズム状突起１４の各頂上部１８ａ，１８ａは、プリズム状突起１４の長手方向（図６（ａ）の紙面に垂直な方向）に沿って同一の高さに形成されており、プリズム状突起１４の長手方向に沿って導光板４の出射面１０に均一に当接するようになっている。

また、図６（ｂ）に示すプリズム状突起１４は、図３（ａ）のプリズム状突起１４において、第２の斜面１６に形成された粗面部２０の代わりに、プリズム状突起１４の先端を２個の頂上部１８ａ，１８ａに分岐したように形成されており、一方の頂上部１８ａをピッチ（ｐ）分だけ横方向にずらしたような形状になっている。また、このプリズム状突起１４の各頂上部１８ａ，１８ａは、プリズム状突起１４の長手方向（図６（ｂ）の紙面に垂直な方向）に沿って同一の高さに形成されており、プリズム状突起１４の長手方向に沿って導光板４の出射面１０に均一に当接するようになっている。
このような構成の第２実施形態のプリズムシート１１によれば、２個の頂上部１８ａ，１８ａが導光板４の出射面１０に当接し、プリズムシート１１を導光板４に押圧する外力を２個の頂上部１８ａ，１８ａで分散して受けることになる。しかも、各々の頂上部１８ａ，１８ａは、プリズム状突起１４の長手方向に沿って一様の高さに形成されているため、その長手方向に沿って外力が一様に分布して作用する。したがって、プリズムシート１１は、導光板４と液晶表示パネル３との間で部分的に挟圧されたとしても、図１０に示した第３従来例のプリズム状突起２１０に比較し、各々の頂上部１８ａ，１８ａのつぶれ量が少なくなり、プリズム状突起１４と導光板４の出射面１０との密着部分が分離して発生し、しかもプリズム状突起１４と導光板４の出射面１０との密着面積が小さくなるため、白点を目立ちにくくすることができるか、又は白点の発生を防止できる。なお、図７（ａ），（ｂ）に示すように、プリズム状突起１４の先端を複数の頂上部１８ａ，１８ａに分岐させない場合には、プリズム状突起が外力（荷重）の作用によって点線のようにつぶされ、プリズム状突起の先端が局所的に大きな面積で導光板４の出射面１０に密着し、白点を生じ、照明品質を低下させる。

このような構成のプリズムシート１１を使用する面光源装置２、及びこの面光源装置２を備えた表示装置１は、第１実施形態と同様に、白点に起因する照明品質の低下を防止でき、高品質で且つ高輝度の画像表示を可能にする。

図４は、第１実施形態に係るプリズムシート１１の実施例を示す図であり、このプリズムシート１１のプリズム状突起１４を拡大して示す図である。なお、この図４に示すプリズム状突起１４は、第２の斜面１６の粗面部２０を省略して記載してある。

この図４において、プリズム状突起１４の先端１８から第２の斜面１６の根元２１までのＹ方向寸法を１とすると、プリズム状突起１４の先端１８から根元２１までのＺ方向寸法が１．４８３、プリズム状突起１４の先端１８から先端側傾斜面部１６ａと根元側傾斜面部１６ｂとの境界部分２２までのＺ方向寸法が０．５１９、先端側傾斜面部１６ａと根元側傾斜面部１６ｂとの境界部分２２からプリズム状突起１４の根元２１までのＹ方向寸法が０．５７９、プリズム状突起１４の先端１８から第１の斜面１５の根元２１までの−Ｙ方向寸法が０．０７８となっている。また、第１の斜面１５と法線１７とのなす角（θ１）が３°、第２の斜面１６の先端側傾斜面部１６ａと法線１７とのなす角（θ２ａ）が３９°、第２の斜面１６の根元側傾斜面部１６ｂと法線１７とのなす角（θ２ｂ）が３１°となっている。

このような形状のプリズム状突起１４は、導光板４からの出射光Ｔ１と法線１７とのなす角（以下、単に出射角と略称する）が４８°の場合、プリズム状突起１４へ入射した光Ｔ１を第２の斜面１６の根元側傾斜面部１６ｂで反射し、その反射光ＴＴ１が法線方向（Ｚ方向）寄りに偏向された状態でプリズムシート１１の出射面２２から出射するようになっている。また、プリズム状突起１４は、出射角が７３．５°の場合、導光板４から出射した光Ｓ１がプリズム状突起１４へ入射した後に第２の斜面１６の先端側傾斜面部１６ａで反射され、その反射光ＳＳ１が法線方向（Ｚ方向）寄りに偏向された状態でプリズムシート１１の出射面２２から出射するようになっている。また、プリズム状突起１４は、出射角が８２．５°の場合、導光板４から出射した光Ｔ２がプリズム状突起１４へ入射した後に第２の斜面１６の先端側傾斜面部１６ａで反射され、更にその反射光が第１の斜面１５でさらに反射され、その反射光ＴＴ２が法線方向（Ｚ方向）寄りに偏向された状態でプリズムシート１１の出射面２２から出射するようになっている。

図５（ａ）は、本実施例１のプリズムシートにおいて、白点が目立たないようにすることができ、且つ、出射光輝度を所望の数値以上に維持することができるようにするために行った面光源装置の出射光輝度比較試験結果を示すものである。この図５（ａ）において、対称形状とは、図５（ｂ）に示すように、第１の斜面１５と第２の斜面１６とが法線に対して対称形状のプリズム状突起１４を備えたプリズムシート１１であって、図２（ｃ）で示したような粗面部２０を何等形成していないプリズムシート１１を示している。また、非対称形状とは、図５（ｃ）に示す非対称形状のプリズム状突起１４を備えたプリズムシート（図２（ｃ）のプリズム状突起１４に粗面部２０を形成しない場合のプリズムシート）１１を示している。また、発明品１とは、図５（ｄ）に示すように、プリズム状突起１４の先端側傾斜面部１６ａの先端１８から６．７μｍの範囲に粗面部２０を形成したプリズムシート１１を示している。また、発明品２とは、図５（ｅ）に示すように、プリズム状突起１４の先端側傾斜面部１６ａの先端１８から１０μｍの範囲に粗面部２０を形成したプリズムシート１１を示している。ここで、非対称形状のプリズムシート１１の出射光輝度を１００とし、各プリズムシート１１の出射光輝度を比較すると、対称形状のプリズムシート１１の出射光輝度が８３であり、発明品１のプリズムシート１１の出射光輝度が８７であり、発明品２のプリズムシート１１の出射光輝度が８３である。また、図５（ａ）の発明品１と発明品２に示す、粗面部２０が６．７μｍ〜１０μｍの範囲においては、白点が目立ちにくくなることが確認できた。そこで、図４に示すプリズム状突起１４は、粗面部２０の範囲を先端１８から６．７μｍ〜１０μｍの範囲において形成すれば、白点の発生を抑えることができ、且つ高輝度の照明光を出射することができる。

なお、白点の発生試験は、導光板４の出射面１０にプリズムシート１１を重ねて配置した後、導光板４とプリズムシート１１を部分的に挟圧し、プリズムシート１１から出射される光を目視観察することにより行われた。

本発明の面光源装置は、画像表示部材として液晶表示パネルを使用する画像表示装置のみならず、室内照明装置や広告プレートの面状光源として広く使用することが可能である。

本発明を適用した第１実施形態の面光源装置及びこれを備えた表示装置の分解斜視図である。 図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す面光源装置及びこれを備えた表示装置の断面図（縦断面図）であり、図２（ｂ）はプリズムシートの一部を拡大して示す図であり、図２（ｃ）はプリズムシートのプリズム状突起を拡大して示す図である。 図３（ａ）はプリズム状突起の第１変形例を示す図であり、図３（ｂ）はプリズム状突起の第２変形例を示す図であり、図３（ｃ）はプリズム状突起の第３変形例を示す図である。 図２（ｃ）のプリズム状突起の具体例を示す図であり、プリズムシートの一部を拡大して示す図である。 図５（ａ）は各プリズム状突起に対応する輝度を示す図表であり、図５（ｂ）は対称形状のプリズム状突起を示す図、図５（ｃ）は非対称形状のプリズム状突起を示す図、図５（ｄ）は発明品１のプリズム状突起を示す図、図５（ｅ）は発明品２のプリズム状突起を示す図である。 本発明の第２実施形態を示すプリズム状突起の拡大図である。図６（ａ）は対称形状のプリズム状突起の拡大図であり、図６（ｂ）は非対称形状のプリズム状突起の拡大図である。 図７（ａ）は対称形状のプリズム状突起の変形状態図であり、図７（ｂ）は非対称形状のプリズム状突起の拡大図である。 第１従来例を示す面光源装置の分解斜視図である。 第２従来例を示す面光源装置の分解斜視図である。 第３従来例を示すプリズムシートの斜視図である。 図１１（ａ）は第４従来例を示す面光源装置の縦断面図であり、図１１（ｂ）はプリズムシートの一部拡大図であり、図１１（ｃ）は導光板の出射面の一部拡大図である。

符号の説明

１……表示装置、２……面光源装置、３……液晶表示パネル（表示部材）、４……導光板、５……側面（入射面）、６……蛍光ランプ（光源）、１０……出射面、１１……プリズムシート、１４……プリズム状突起、１５……第１の斜面、１６……第２の斜面、１７……法線、１８ａ……頂上部、２０ａ……微小突起

Claims (8)

1. 導光板の出射面に重ねて配置され、前記導光板の前記出射面から指向性をもって出射する光の進行方向を前記出射面の法線方向寄りに偏向させるプリズムシートであって、
   前記導光板の前記出射面に対向する面側には、光の入射面となる第１の斜面及びこの第１の斜面から入射した光の反射面となる第２の斜面を備えた断面略三角形状のプリズム状突起が畝状に複数並列形成され、
   前記プリズム状突起は、
   その畝状の長手方向に対して直交する断面において、
   前記第２の斜面と前記法線方向とのなす角が前記第１の斜面と前記法線方向とのなす角よりも大きくなるように、前記第１の斜面と前記第２の斜面とが形成され、
   前記第２の斜面の先端側の所定範囲に、微小突起が複数形成された、
   ことを特徴とするプリズムシート。
2. 前記所定範囲が、前記畝状の長手方向に沿って連続的に形成された、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプリズムシート。
3. 前記所定範囲に形成された微小突起が、前記畝状の長手方向に沿って一様の突出高さとなるように形成された断面略三角形状の微小プリズム状突起である、
   ことを特徴とする請求項２に記載のプリズムシート。
4. 前記所定範囲に形成された前記微小突起が、ドーム形状である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプリズムシート。
5. 前記所定範囲に形成された前記微小突起の前記第２の斜面からの突出高さが、０．１〜５０μｍとなるように形成された、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプリズムシート。
6. 導光板の出射面に重ねて配置され、前記導光板の前記出射面から指向性をもって出射する光の進行方向を前記出射面の法線方向寄りに偏向させるプリズムシートであって、
   前記導光板の前記出射面に対向する面側には、光の入射面となる第１の斜面及びこの第１の斜面から入射した光の反射面となる第２の斜面を備えた断面略三角形状のプリズム状突起が畝状に複数並列形成され、
   前記プリズム状突起は、
   その畝状の長手方向に対して直交する断面において、
   その先端が前記導光板の前記出射面に接触する複数の断面略三角形状の頂上部に分岐し、
   前記複数の頂上部が前記プリズム状突起の長手方向に沿って一様の突出高さに形成された、
   ことを特徴とするプリズムシート。
7. 光源と、
   この光源からの光を一方の側面から入射させ、その入射した光が内部を伝播する過程において出射面に対する入射角が臨界角以下になると、前記出射面から指向性をもった光を出射するようになっている導光板と、
   前記導光板に重ねて配置されて、前記導光板の前記出射面に接触する請求項１乃至６のいずれかに記載のプリズムシートと、
   を備えたことを特徴とする面光源装置。
8. 画像を表示する表示部材と、該表示部材を照明する前記請求項７に記載の面光源装置と、を備えたことを特徴とする表示装置。
   

Images