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WO2008032775A1 - Élément de source de lumière planaire, élément de commande de lumière utilisé pour l'élément de source de lumière planaire et dispositif d'affichage d'images utilisant l'élément de source de lumière planaire - Google Patents

Élément de source de lumière planaire, élément de commande de lumière utilisé pour l'élément de source de lumière planaire et dispositif d'affichage d'images utilisant l'élément de source de lumière planaire Download PDF

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WO2008032775A1
WO2008032775A1 PCT/JP2007/067820 JP2007067820W WO2008032775A1 WO 2008032775 A1 WO2008032775 A1 WO 2008032775A1 JP 2007067820 W JP2007067820 W JP 2007067820W WO 2008032775 A1 WO2008032775 A1 WO 2008032775A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
axis
guide plate
light source
light guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2007/067820
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Seiji Kinoshita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
Priority to JP2007544660A priority Critical patent/JPWO2008032775A1/ja
Publication of WO2008032775A1 publication Critical patent/WO2008032775A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
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    • G02B3/00—Simple or compound lenses
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    • G02B3/005—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along a single direction only, e.g. lenticular sheets
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    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements

Definitions

  • the present invention relates to an edge light type surface light source element, a light control member used therefor, and an image display device using the same.
  • edge light type surface light source element has a linear light source on the side surface of the light guide plate. Compared with the surface light source element of the system, it has the feature that it is effective in reducing the thickness, and it is widely used as a display unit for portable notebook computers and monitors.
  • a light guide plate having a main surface of a generally rectangular shape made of a transparent resin or the like is used.
  • This light guide plate has an incident end surface on which a primary light source such as a linear light source or a point light source is disposed between an output surface that is one of the main surfaces and a bottom surface that is another main surface facing the output surface. Have it.
  • the light emitted from the primary light source enters the light guide plate from the incident end face of the light guide plate, and is guided through the light guide plate or scattered by scattering dots (white dots) provided on the bottom surface of the light guide plate. Or after being emitted from the bottom surface of the light guide plate and scattered by a reflective sheet having a reflective surface facing the bottom surface and incident again on the light guide plate, the liquid crystal display element is emitted from the output surface. It is emitted toward the part.
  • the luminance distribution in the viewing direction becomes uniform by adjusting the size, density, etc. of the dots. It has been adjusted. Thereby, the light emitted from the primary light source enters the light guide plate from the incident end face, and the incident light is emitted from the emission surface toward the liquid crystal display element while being guided through the light guide plate.
  • the surface light source element using such a printed dot type light guide plate uses light scattering at the scattering dots, the light emitted from the light guide plate exhibits a light distribution distributed over a wide angle.
  • the orientation and brightness in the front direction which are important as a surface light source element cannot be obtained sufficiently. Therefore,
  • a prism sheet directional sheet is also used. Yes.
  • the diffusion sheet is formed by applying a liquid in which diffusible fine particles are dispersed on one side or both sides of the sheet, or by molding a resin in which fine particles are dispersed into a sheet shape. This is a sheet in which light incident on the sheet is diffused by diffusing fine particles dispersed randomly.
  • the prism sheet can increase the front luminance more efficiently.
  • the light emitted from the prism sheet generally has a sharply lower brightness near 30 ° and a higher brightness region at 50 ° or higher, which is a preferable image quality.
  • There are problems such as low power, low power, and low energy efficiency.
  • Patent Document 1 a protrusion (or groove groove IJ) that is perpendicular to or inclined with respect to the incident end face is disposed on the exit surface, and printed dots are formed on the bottom surface facing the exit surface.
  • a light guide plate with embossed dots has been proposed. In such a light guide plate, the light introduced into the light guide plate is guided to the back of the light guide plate, so that the prism sheet for the lower laying is installed so that the groove row is perpendicular to the incident end surface. (Directional sheet) can be omitted.
  • two prism sheets can be omitted by intersecting the above-mentioned ridges (or groove grooves IJ).
  • Patent Documents 2 and 3 disclose a prism optical element integrated light guide plate.
  • Such a prism optical element integrated light guide plate has a V-shaped groove array in a direction intersecting with each of the emission surface and the bottom surface. As a result, the light incident from the incident end surface is taken into the bottom surface and the reflected light is efficiently reflected in the direction of the exit surface. Further, when the light is emitted from the emission surface via the prism formed on the emission surface, incident light incident in a direction perpendicular to the incident end surface can be emitted at an angle perpendicular to or close to the emission surface.
  • Patent Document 4 discloses a ridge and a concave shape alternately arranged at a predetermined pitch.
  • a light guide plate is disclosed in which the pattern is arranged perpendicularly to the output surface and the bottom surface. According to such a light guide plate, the use of a directional sheet such as a prism sheet can be omitted as much as possible, and the vertical direction can be reduced. A light guide plate that can ensure a viewing angle without reducing luminance can be provided.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Publication No. 9 61631 (Figs. 6, 8 and paragraph 0038)
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Publication No. 10-282342
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Publication No. 2003-114432
  • Patent Document 4 WO / 2006/013969
  • the ridges or ridges formed on the exit surface and the bottom surface are V-shaped groove rows having apex angles of acute angles. is there.
  • the edge light type surface light source element using the prism optical element integrated light guide plate having such V-shaped groove rows it is difficult to emit light in the vertical direction (normal direction).
  • the viewing angle was narrowed.
  • the brightness of the brightness is prominent. Therefore, when the corner of the rectangular light guide plate that is only noticeable with glare on the surface is viewed obliquely, a dark line is visible.
  • a dark line is visible.
  • trapezoidal ridges and trapezoidal ridges are alternately arranged on at least one of the exit surface and the bottom surface, thereby vertically The ability to secure a certain viewing angle while improving the brightness of the direction further improvement is desired
  • an object of the present invention is to provide a surface light source element and an image display device capable of improving the luminance in the front direction and increasing the viewing angle.
  • An object is to provide a light control member used for such a surface light source element.
  • the present invention is an edge light type surface light source element in which at least one linear light source is arranged on at least one side surface of a light guide plate, the light guide plate having an emission surface, a bottom surface facing the emission surface, And an incident end face on which light emitted from the linear light source is incident, and includes a reflecting means for reflecting light on the bottom surface side of the light guide plate, and the light guide plate on the output surface side of the light guide plate.
  • the linear light source is an X-Y plane normal line consisting of an X axis and a Y axis perpendicular to the X axis.
  • the reflecting means, the light guide plate, and the light control member are arranged parallel to the XY plane, and the reflecting means, the light guide plate, and the light are arranged in the Z-axis direction.
  • the light guide plate has an incident end surface parallel to the X axis, and the light exit plate and the light emitting plate.
  • a ridge pattern is formed on the bottom surface, the pattern formed on the emission surface is parallel to the Y axis, the pattern formed on the bottom surface is parallel to the X axis, and the light control member
  • a plurality of bowl-shaped projections parallel to the X-axis are formed on the side from which the light exits, and the contour line of the cross-section of the projection parallel to the Y-z plane composed of the Y-axis and the z-axis is It has a curved part including at least the apex part, and the following formulas respectively in the range of monotonically increasing in both directions centered on the apex of the convex part, the inclination ⁇ force s where the tangent to the contour line intersects the Y axis It is a surface light source element characterized by satisfying
  • the present invention is the above-described surface light source element, wherein the cross-sectional shape of the convex portion of the light control member is a partial ellipse formed of a part of an ellipse whose vertex is one end of the major axis of the ellipse.
  • the maximum value of the inclination of the tangent line of the partial ellipse shape with respect to the vertical axis is in the range of 60 degrees to 80 degrees, and the height h with respect to the width ⁇ in the direction parallel to the vertical axis of the partial elliptic shape is 2.
  • the present invention is the surface light source element described above, wherein the convex portion of the light control member is a portion formed of a part of a parabola including a cross-sectional shape force S in the Y-Z plane and a vertex of the parabola.
  • the parabola-shaped tangent line has a maximum inclination with respect to the Y axis in the range of 52 to 62 degrees, and the height h of the partial parabola shape with respect to the width p in the direction parallel to the Y axis.
  • an aspect ratio as a ratio is in a range of 0.32 force, and 0.47.
  • the present invention is the above-described surface light source element, wherein the cross section in the X-Z plane constituted by the X-axis and the Z-axis of the pattern on the exit surface side of the light guide plate is the X-axis.
  • the trapezoidal ridge having a parallel upper base and two oblique sides connected to the upper base, and the trapezoidal height force Sl ⁇ m ⁇ ; within the range of 100 m, with respect to the X axis of the oblique side Inclination angular force is in the range of 15 ° to 70 °, the width of the upper base is in the range of 1 ⁇ m to 500 ⁇ m, and the cross section in the Y-Z plane of the pattern on the bottom surface of the light guide plate is the Y axis Is formed in a trapezoidal ridge having an upper base parallel to the upper base and two oblique sides connected to the upper base, the height of the trapezoid is within a range of 1 m to 100 m, with respect to the Y axis of the oblique side Inclination angular force 3 ⁇ 42.
  • a surface light source element characterized in that the width of the upper base is within the range of 5 ° to 45 ° and the width of
  • the present invention is a light control member used for the surface light source element.
  • the present invention is an image display device comprising a transmissive display element on the exit surface side of the light control member of the surface light source element.
  • the luminance in the front direction is improved and the viewing angle is increased.
  • a surface light source element and an image display device can be provided.
  • FIG. 1 is an exploded schematic diagram before assembling a light control sheet of a surface light source element of the present invention, and a diagram for explaining a cross-sectional shape of a hook-shaped convex portion protruding from an emission surface of the light control sheet. .
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of a surface light source element of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a trapezoidal shape formed as a pattern on the exit surface and bottom surface of a light guide plate used in the surface light source element of the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a surface light source element of the present invention.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing a surface light source element of the present invention.
  • FIG. 6 is an angular luminance distribution of outgoing light in the vertical direction from the light guide plate provided in the surface light source element of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a traveling direction of a part of light incident parallel to the normal of the incident surface of the light control sheet.
  • FIG. 8 is a diagram showing a traveling direction of a part of light incident obliquely with respect to the normal of the incident surface of the light control sheet.
  • FIG. 9 is an angular luminance distribution diagram in the vertical direction of light emitted from the surface light source element of the present invention.
  • FIG. 10 is an angular luminance distribution diagram of light emitted in the horizontal direction from the light guide plate provided in the surface light source element of the present invention.
  • FIG. 11 is an angular luminance distribution diagram in the horizontal direction of light emitted from the surface light source element of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the surface characteristics of trapezoidal ridges protruding from the light exit surface of the light guide plate provided in the surface light source element of the present invention.
  • FIG. 13 is a configuration diagram in the case where a diffusion sheet ⁇ and a light control sheet ⁇ are mounted on the exit surface of the light guide plate to which printed dots are applied.
  • FIG. 14 is an angular luminance distribution diagram of emitted light in the vertical direction of a surface light source element in which a diffusion sheet and a prism sheet are placed on a light guide plate subjected to white dot printing.
  • the surface light source element 10 of the present invention includes a light guide plate 1 that is a flat (panel-like) transparent structure formed of a transparent resin or the like, and the light guide plate. 1 as a light control member formed of a primary light source 4 disposed on one side surface, a reflection sheet 5 disposed on the lower surface of the light guide plate 1, and a transparent resin disposed on the upper surface of the light guide plate 1.
  • the light guide plate 1 has an incident end face 8 parallel to the X axis, with the normal of the X—Y plane composed of the Y axis orthogonal to the X axis as the Z axis.
  • the primary light source 4 is disposed parallel to the incident end face 8 of the light guide plate 1 and light incident from the incident end face 8 is transmitted through the light guide plate 1 in parallel with the X-Y plane. 1 is emitted from the exit surface 6, passes through the light control sheet 11, and exits in the Z-axis direction.
  • the light control member may be supported by the light guide plate.
  • a mechanism for fixing the light control member becomes unnecessary, and since the light control member is not fixed, the stress generated in the light control member due to the heat of the device is not concentrated on the fixing part, and the light control member is damaged or significantly deformed. Can be suppressed. Furthermore, even if the light control member is made thin, it is supported by the light guide plate, so that the occurrence of deflection is unlikely to occur.
  • the light guide plate used in the present invention is used for an edge-light type surface light source element, so that a wide viewing angle characteristic is maintained while maintaining a wide viewing angle characteristic by the convex pattern on the output surface and the convex pattern on the bottom surface facing the output surface. /, Has a function to get the brightness!
  • the light guide plate 1 used in the present invention can be composed of a transparent resin having a high light transmittance.
  • a transparent resin for example, a methacrylic resin, an acrylic resin, a polycarbonate resin, a polyester resin, a cyclic polyolefin resin, or the like can be widely used.
  • one surface of the light guide plate 1 is an emission surface 6, and a bottom surface 7 is disposed opposite to the emission surface 6.
  • a primary light source 4 is disposed on at least one side surface of the light guide plate 1, and this side surface serves as an incident end surface 8.
  • the incident end face 8 may be at least one place as shown in the figure.
  • the reflecting end face 8a is formed on the side face other than the incident end face 8.
  • a typical example of the case where the incident end face 8 has two power stations is an example in which there are linear light sources as primary light sources on opposite faces, as shown in the embodiments described later, and the reflection end faces are on both side faces. It is formed.
  • the incident end face 8 of the two power stations must satisfy the condition that both are orthogonal to the pattern formed on the exit face 6 and parallel to the pattern formed on the bottom face 7.
  • a primary light source is disposed toward the incident end face 8. Any linear light source may be used as such a primary light source. However, a linear light source (line light source) in which a large number of point light sources such as a linear light source and an LED light source are arranged. Light source)!
  • the patterns of the ridges 2 and 9 formed at a predetermined pitch are formed orthogonal to each other on both the exit surface 6 and the bottom surface 7 of the light guide plate.
  • the ridges 2 and 9 include the trapezoidal ridges 2 and 9 described below, and are substantially the same or equivalent to the ridges 2 and 9 used in the conventional surface light source element. May be.
  • These ridges 2 and 9 are formed by projecting (projecting) portions having a projecting cross section extending in one direction.
  • the cross-sectional shape of these ridges may be a desired shape such as a triangle, a wedge, another polygon, a wave, or a semi-ellipse.
  • the ridges 2 formed on the exit surface 6 may be arranged with a uniform pitch and shape, but the ridges 9 formed on the bottom surface 7 are pitched away from the primary light source.
  • the ridges may be arranged narrowed, or the height of the ridges may gradually increase with distance from the light source.
  • Such a configuration with gradually different shapes includes, for example, a case where the cross section is provided with a trapezoidal ridge and the length of the upper base and / or the lower base of the trapezoid is gradually different.
  • the light power refracted using the bottom surface 7 and the reflection sheet 5 is used to control the structure of the bottom surface 7 so that the light is emitted from the light exit surface 6 with a desired intensity. It is performed in combination with each other or in combination with other adjustment means.
  • the front luminance in the viewing direction is further improved.
  • the viewing angle characteristic becomes high and the viewing angle characteristic becomes wide.
  • the trapezoidal ridges 2 and 9 are ridges extending in the longitudinal direction provided in a trapezoidal shape on the surface side from the light guide plate.
  • the convex strips 2 and 9 having a symbol A, B, C, and D as the vertices and the symbol A ' , B ′, C ′, and D ′ are arranged so as to be spaced apart from the convex strips 2 ′ and 9 ′ having trapezoidal cross sections.
  • the trapezoidal shape according to the present invention is not limited to a trapezoid in a strict sense as shown in the drawings.
  • the upper and lower bases which are planes having different heights parallel to the XY plane, are continuous across a slope that connects in a mountain shape, for example, the upper base or
  • the connecting portion between the lower base and the slope may be curved.
  • Such a trapezoidal shape having a curved connecting portion is preferable because it is relatively easy to mold and is advantageous in production, and the connecting portion is not easily damaged.
  • at least a part of the upper and lower bases may be inclined with respect to the XY plane.
  • the upper and / or lower bases are gently wavy with the X-axis direction as the longitudinal direction.
  • the uniformity of light emission can be improved by having fine irregularities.
  • the average of the inclinations preferably has no angle with respect to the XY plane.
  • the center of gravity of the light guide plate can be stabilized only by being able to guide light efficiently.
  • there are practically useful effects such as facilitating industrially advantageous continuous production in extrusion molding and the like.
  • the pitch P is equal to the sum of the width of the lower base of the ridge 2 (the length of the straight line AD) W1 and the width W3 of the upper base 3a of the ridge 3 and the width of the upper base 2a of the ridge 2 (straight line BC Length) W2 and concave 3 It is equal to the sum of the width of the bottom base (length of straight line BC ').
  • the protrusion 2 is incident from the incident end face 8 by providing a trapezoidal cross section and providing the protrusion 2 with an appropriate width W2. While taking the role of guiding light to the center of the light guide plate, the brightness in the vertical direction (normal direction) perpendicular to the exit surface 6 in the brightness distribution emitted from the exit surface 6 is increased.
  • the cross-sectional shape of the recess 3 is trapezoidal, and the recess 3 is provided with a desired width W3.
  • the light incident from the incident end face 8 plays a role of guiding the inside of the light guide plate along the Y-axis direction, and the vertical direction perpendicular to the exit face 6 (normal line) in the brightness distribution of the exit face 6 force. Direction) brightness.
  • width W2 is too narrow and the contribution of the inclined surfaces 2b and 2c becomes too large, it is difficult to sufficiently exhibit the effect of increasing the luminance in the vertical direction.
  • the width W2 and / or the width W3 are set to be relatively wide with respect to the inclined surfaces 2b and 2c, the contribution of the inclined surfaces 2b and 2c becomes relatively small.
  • the brightness in the vertical direction can be improved, the viewing angle becomes narrow, the directivity sheet is omitted as much as possible, and the problem that the viewing angle can be secured without reducing the brightness in the vertical direction cannot be sufficiently satisfied.
  • the shape and size of the ridges 2 or 3 and the pitch P are the size of the light guide plate 1 and the display of the surface light source element 10. Determined considering the relationship with performance and specifications. As a result, the brightness of the light emitted from the light exit surface 6 of the light guide plate 1 can be kept moderate and an appropriate viewing angle can be obtained.
  • the general height H of such ridges 2 is selected from the range of 1 m to 100 m, and a more preferable height H is 5 ⁇ m to 50 ⁇ m. m, the most preferred height H is selected from the range of 10 ⁇ m to 30 ⁇ .
  • the general inclination angle al and the inclination angle a2 are each selected from the range of 15 ° to 70 °, and the more preferable inclination angle al and the inclination angle a2 are each selected from the range of 15 ° to 60 °. Is done. In particular, 15 ° to 35 ° is selected as the most preferable range when viewing angle characteristics are important, and 35 ° to 60 ° is selected as the most preferable range when luminance characteristics are important. It is.
  • the general width of the lower base is in the range of 10 111 to 500 111, more preferably in the range of 15 mm to 270 ⁇ m, and most preferably in the range of 15 m to 180 ⁇ m. A force within the range is also selected.
  • the width of the upper base ⁇ 2 is selected from the range of 1 111 to 500 111, and the more preferable width W2 is in the range of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m, most preferably 5 ⁇ m to 50 ⁇ m. m in-range force, selected
  • the general width W3 is selected from the range of 0.1 ⁇ m to 500 ⁇ m, and the more preferable width W3 is within the range of 0.1 ⁇ m to 300 ⁇ m, most preferably 1 ⁇ m. A force within the range of ⁇ 150 ⁇ m is selected.
  • the exit surface 6 of the light guide plate 1 has a trapezoidal pattern in which the widths Wl, W2, and W3 are formed at a specific ratio in relation to the pitch P! / Is preferred.
  • the ratio of the width W3 of the upper base formed in the concave strip 3 to the width W2 of the upper base formed in the convex strip 2 (W3 / W2) is in the range of 0.0 ;! to 200 ⁇ preferably, more preferably (or 0.02 to; in the range of 100, most preferably in the range of 0.;! To 10).
  • the ratio of (P—W2—W3) to (W2 + W3) is preferably in the range of 0.04 to 400, more preferably (or in the range of 0.2 to 200, most preferably ( From 0.3 to 150;
  • the luminance of light emitted from the exit surface 6 of the light guide plate 1 is maintained by maintaining the ratio of W3 to W2 within these ranges. It is easy to set conditions for maintaining an appropriate viewing angle and obtaining an appropriate viewing angle.
  • a convex strip having a trapezoidal cross section is provided on the bottom surface 7 of the light guide plate 1 provided in the surface light source element of the present invention.
  • the ridge 9 and the ridge 9 ′ are arranged in parallel to the incident end face 8 with W3 being 0 and in contact with each other.
  • the cross-sectional shape of the trapezoidal protrusion 9 formed on the bottom surface 7 of the light guide plate 1 is preferably set such that the inclination angle al and the inclination angle a2 are within a range of 32.5 ° to 45 °, More preferably, it is set within the range of 35 ° to 45 °, and most preferably within the range of 37.5 ° to 42.5 °.
  • the height is preferably set within a range of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably within a range of 5 ⁇ m to 50 ⁇ m, and most preferably within a range of 10 m to 20 m.
  • the width of the upper base is preferably set in the range of 3 mm to 1600 mm, more preferably in the range of 10 mm to 800 mm, most preferably in the range of 15 m to 350 11 m
  • the width of the lower base is preferably set in the range from 6 am to 1800 am, more preferably from 15 ⁇ m to; in the range from 1000 ⁇ m, most preferably from 25 ⁇ m to 400 ⁇ m Set within the range.
  • the light control member 11 of the present invention has a function of widening the viewing angle in the horizontal direction of the light emitted from the light guide plate 1, narrowing the viewing angle in the vertical direction, and directing it to the front.
  • the light control member 11 is formed into a flat plate shape such as a sheet shape, a film shape, or a panel shape using a transparent resin or the like, and is one surface side (outgoing surface) of the main body 14.
  • Each has a specific bowl-shaped convex portion 15 formed at a predetermined pitch.
  • the saddle-like convex portion 15 is a convex pattern extending parallel to the X axis, and a contour line 15a of a cross section parallel to the Y-Z plane has a curved portion including at least the top portion.
  • the hook-shaped convex part is elongated and swelled on a straight line.
  • the contour 15a monotonously increases in both directions centered on the vertex of the convex portion, the angle ⁇ between the tangent line in the Y-Z plane and the Y axis.
  • the angle ⁇ between the tangent line in the Y-Z plane and the Y axis.
  • Ymax is the monotonically increasing angle from the origin.
  • the position in the Y-axis direction (the distance from the origin to the Y-axis) when ⁇ takes ⁇ max, that is, the slope of the tangent of contour line 15a at Ymax is ⁇ . m ax.
  • ⁇ ' is the contour 15a at ⁇ ' when ⁇ 'is 1/2 of Ymax.
  • Ymax is the distance from the origin to the inflection point, and the slope at that position is ⁇ max.
  • the position Ymax force is always 1/4 of the pitch p, that is, outside of one half of the contour 15a. Is shown. Thereby, for example, a light control sheet (prism sheet) in which only the top portion is formed round is excluded.
  • drawing is a diagram for explanation and shows an inflection point in the drawing, but this inflection point may not be provided as in an embodiment described later.
  • edge light type light guide plate having a pattern of protruding ridges orthogonal to each other on the exit surface and the bottom surface facing the exit surface, and a specific hook-shaped convex portion on the exit side on the exit surface side of the light guide plate.
  • FIG. 6 shows the angular luminance distribution of the emitted light in the vertical direction (Y-axis direction) from the light guide plate provided in the surface light source element of the present invention. That is, FIG. 6 is an angle distribution diagram of outgoing light emitted from the outgoing surface 6 when the light control sheet indicated by reference numeral 11 in FIG. 1 is not provided.
  • the light emitted from the light guide plate 1 shows a distribution with many outgoing components in the front direction and around 45 °.
  • FIG. 7 shows a traveling direction of a part of the light 12 a incident parallel to the normal line of the incident surface 11 a of the light control sheet 11.
  • a part of the light 12a incident parallel to the normal of the incident surface 11a of the light control sheet 11 is transmitted through the incident surface and refracted by the convex curved surface 15a, as indicated by reference numeral 13A.
  • the light is emitted in the vicinity of the front direction.
  • FIG. 8 shows a traveling direction of a part of the light 12b incident from an oblique direction (near 45 °) with respect to the normal line of the incident surface 11a of the light control sheet 11.
  • the light control sheet 1 Part of the light 12b incident obliquely with respect to the normal line of the incident surface 11a of 1 is refracted by the incident surface 11a and the convex curved surface 15a, and is emitted near the front direction as indicated by reference numeral 13B.
  • the part is totally reflected and returns to the light guide plate 1 again as indicated by reference numeral 13C.
  • the light guide plate 1 force that spreads in the vicinity of 45 ° in the vertical direction (Y-axis direction), the emitted light thereof is narrowed toward the front direction, and the light guide plate toward the front direction
  • the light emitted from 1 is emitted in the front direction as it is, which leads to efficient luminance improvement.
  • FIG. 9 shows the angular luminance distribution in the vertical direction (Y-axis direction) of the light emitted from the surface light source element of the present invention that has passed through the light control sheet 11 in this way.
  • FIG. 10 shows the angular luminance distribution of the emitted light in the horizontal direction (X-axis direction) from the light guide plate provided in the surface light source element of the present invention.
  • the light emitted from the light guide plate included in the surface light source element of the present invention has a distribution with a large amount of outgoing components in the front direction.
  • the surface light source element of the present invention When the surface light source element of the present invention is installed such that the convex portions of the light control sheet are arranged in parallel to the X-axis direction and the X-axis is in the horizontal direction, the light emitted from the light guide plate is light-controlled. The light is refracted by the incident surface and the convex curved surface of the sheet, and the angular luminance distribution in the horizontal direction is emitted in a direction that is more dispersed with respect to the front direction. For this reason, when the light control member according to the present invention is disposed on the light exit surface side of the light guide plate in addition to the light guide plate according to the present invention, the horizontal viewing angle is widened and the viewing angle characteristics can be improved.
  • Fig. 11 shows the angular luminance distribution in the horizontal direction of the light emitted from the surface light source element of the present invention.
  • the light guide plate used in the present invention is used for an edge-light type surface light source element, and maintains a wide viewing angle characteristic by the pattern of the projections on the exit surface and the projections on the bottom surface facing the exit surface. However, it has a function to obtain high brightness!
  • the light control sheet supported by the light guide plate has a convex portion on the exit surface, and when at least one incident end surface of the light guide plate is installed parallel to the X axis, the light control sheet has a convex shape.
  • the part is arranged parallel to the X-axis. If the X-axis direction is the horizontal direction and the Y-axis direction orthogonal to the X-axis is the upper and lower direction, the horizontal viewing angle of the light emitted from the light guide plate is increased. It has the function of widening, narrowing the viewing angle in the upper and lower directions, and directing it to the front!
  • a light guide plate having a trapezoidal convex portion and a light control sheet makes it possible to absorb or eliminate light. As light emission in any direction is reduced, light utilization efficiency can be improved and energy saving can be realized.
  • the light guide plate provided in the surface light source element of the present invention changes the direction of the incident light from the primary light source in the direction of the exit surface and the exit surface from the exit surface by the convex stripe pattern disposed on the bottom surface facing the exit surface.
  • the amount of light emitted is controlled, and the light output distribution is controlled by the convex stripe pattern on the exit surface.
  • the convex part of the light control sheet can efficiently direct the light emitted from the light guide plate to the front, so that high front luminance can be obtained.
  • the light emitted from the light control sheet has a distribution in which the luminance decreases monotonously as the angle increases from the front to the oblique direction, and the convex shape of the light control sheet is a smooth curved surface, so that scratches are present. It is hard to enter. Therefore, it is possible to correct the luminance distribution of the emitted light and to reduce the scratches and prevent the need to arrange the diffusion sheet on the light emitting surface side of the light control sheet, thereby enabling high production efficiency and low cost.
  • the convex portions of the light control sheet according to the present invention are arranged in parallel to the X axis, and light in the Y axis direction can be deflected to the front surface of the diaphragm and parallel to the X axis. It has the function of widening the light in the direction.
  • the convex portion of the light control sheet that satisfies such a condition is parallel to the X-axis direction and is composed of the Y-axis and the axis. It is necessary to have a smooth curved surface with a range that monotonously increases in both directions centered on the apex of the slope ⁇ force convex. As a result, the angle of the light that is refracted and emitted is dispersed in the vicinity of the front surface, and a smooth angular luminance distribution of the emitted light in which the luminance decreases monotonously from the front direction to the oblique direction is obtained. In addition, since the top has a curved surface, it is possible to obtain high productivity without requiring a diffusion sheet to prevent the top from being scratched.
  • the cross-sectional shape of the convex portion of the light control sheet parallel to the X-axis direction and parallel to the Y-Z plane composed of the Y-axis and the Z-axis has one end of the long axis of the ellipse.
  • the partial ellipse shape consists of a part of the ellipse as the apex, and the absolute value of the inclination of the tangent of the partial ellipse shape with respect to the Y axis is within the range of 60 ° force and 80 °, obliquely incident light is It is possible to obtain an angle distribution with smooth brightness in which the brightness decreases on the wide angle side.
  • the aspect ratio which is the ratio of the height h to the width P parallel to the Y-axis of the partial ellipse shape, is determined by the maximum value of the tangent slope of the partial ellipse shape and the aspect ratio at the top of the convex portion.
  • the cross-sectional shape of the convex portion parallel to the X-axis direction of the convex portion of the light control sheet and composed of the Y-axis and the Z-axis is parallel to the Y-Z plane.
  • the partial parabola shape consists of a part and the maximum inclination of the tangent of the partial parabola shape with respect to the Y-axis is within the range of 52 ° to 62 °, more light incident in an oblique direction is front-facing. It can be deflected in the direction.
  • the aspect ratio of the partial parabolic shape to the width p parallel to the Y-axis is determined by the maximum value of the tangent slope of the partial parabolic shape, and the maximum value of the slope is within the range of 52 ° force 62 °. This ratio is in the range of 0.32 force, et al.
  • the light control sheet of the present invention is capable of efficiently increasing the front luminance of the surface light source element of the present invention. Furthermore, compared to the prism sheet, the convex portion is hard to be damaged, and a smooth light output distribution is obtained.
  • the ridge-shaped convex portion provided on the exit surface of the light control sheet is 0.45 ⁇ max ⁇ ⁇ ' ⁇ 0.70 ⁇ max. In this case, light can be deflected more effectively in the front direction, and high front luminance can be obtained.
  • the cross-sectional shape of the convex portion of the light control sheet in the YZ plane is, for example, a partial ellipse formed of a part of an ellipse having one end of the minor axis of the ellipse as a vertex or a parabola including a parabola vertex. It is preferably a partial parabolic shape consisting of a part of
  • ⁇ max is 63 ° force, 80 °, and the aspect ratio is 0.42 force, 0.52. In this case, light is efficiently deflected to the front, and high brightness uniformity is obtained.
  • ⁇ max is 69 It is desirable that the angle is between 45 and 75, and the aspect ratio is 43, and so on.
  • ⁇ max 53 ° force is also 58 °
  • the aspect ratio is 0.34 force, such as 0.43.
  • ⁇ max is 55 ° force, etc. 57 °
  • the aspect ratio is 0.36 force, et al.
  • the convex portion of the light control sheet preferably has a convex portion width p of l ⁇ m to 500 ⁇ m. If it is larger than 50 O ⁇ m, the pattern itself is visually recognized from the exit surface, and the appearance quality deteriorates. If it is smaller than 1 ⁇ , it will be colored by the diffraction phenomenon and the appearance quality will be lowered. More preferably, it is 20 ⁇ m force, et al. 300 ⁇ m, and most desirably 30 ⁇ m force, et al. 200 ⁇ m. Within this range, it is difficult to observe the pattern itself, and it is easy to produce the protrusions, improving productivity.
  • the thickness of the light control sheet is not limited, but the thickness of the light control sheet may be set in consideration of the strength, productivity, and the like of the light control sheet itself.
  • the force thickness that varies depending on the size of the surface light source element is preferably 0.05 mm to lmm. If it is thinner than this, the strength of the light control sheet itself decreases, and the quality deteriorates due to deformation or the like. If it is thicker than this, the surface light source element becomes thick and the weight also increases. Further, in order to prevent the light control sheet from being deformed by heat and to obtain high productivity by extrusion molding or the like, it is desirable that the range is from 0.1 mm to 0.7 mm, and further from 0.2 mm. More desirable within 0.5mm range Good.
  • Examples of the method for producing the light control sheet include extrusion molding, injection molding, 2P molding, and the like. If a suitable molding method is selected in consideration of the size of the convex portion, the shape of the convex portion, mass productivity, etc. Good. Extrusion molding is suitable for large surface light source elements, such as when the major and minor sides exceed 400mm. If the thickness is less than lmm, extrusion molding and 2P molding are suitable.
  • FIG. 4 shows an example of the surface light source element 10 of the present invention in which two linear light sources 4a are arranged as primary light sources 4 on two opposite side surfaces of the light guide plate 1, and a large liquid crystal image. It is for displaying the display device.
  • Fig. 4 (a) and (b) are side views when observing the direction of force in the Y-axis direction from the side parallel to the X-Z plane, respectively, and the X-axis from the side parallel to the Y-Z plane. It is a side view when observing toward the direction.
  • Primary light sources 4 each having a pair of linear light sources 4a disposed in the reflector 4b are disposed on both side surfaces of the emission surface 6 and the bottom surface 7, respectively.
  • a thick light guide plate 1 is used to ensure a sufficient amount of light that enters the light guide plate 1 from the linear light source 4a.
  • both side surfaces on which the primary light sources 4 are arranged are made incident end surfaces 8, and both side surfaces intersecting with the incident end surfaces 8 are made reflected end surfaces 8b.
  • the diffusion sheet 5a and the light control sheet 11 according to the present invention are disposed above the emission surface 6.
  • the diffusion sheet 5a between the light guide plate 1 and the light control sheet 11, the emitted light from the surface light source element 10 can be made uniform and the quality can be improved. Further, the front luminance can be further increased by selecting an appropriate diffusion sheet 5a.
  • the output surface 6 has alternately the ridges 2 having a trapezoidal cross section and the trapezoidal ridges 3 whose tops and bottoms are reversed from each other. It is arranged. Since these ridges 2 and 3 are substantially the same as the trapezoidal surface la of the ridges 2 shown in FIGS. 1 and 2, the detailed description is omitted. Thereby, a plurality of ridges and ridges having a trapezoidal cross section perpendicular to the incident end face 8 are arranged on the exit surface 6.
  • protrusions 9 having a trapezoidal cross section are in contact with each other and arranged in parallel with the incident end surface 8.
  • the light quantity distribution of the emitted light can be adjusted.
  • the light from the linear light source 4a enters the light guide plate 1 from the incident end face 8 of the light guide plate 1 and propagates in the vertical direction while repeating total reflection between the output surface 6 and the bottom surface 7.
  • a part of this light is guided toward the exit surface 6 by the trapezoidal ridge 9 and the reflection sheet 5 formed on the bottom surface 7, and the cross section formed on the exit surface 6 is a trapezoidal prism.
  • the light is collected by (projection 2 and recess 3) and emitted within a desired viewing angle.
  • the luminance drop in the vertical direction is suppressed and the viewing angle is enlarged.
  • any optically transparent material can be used as a material for such a light guide plate or light control sheet.
  • any optically transparent material include methacrylic resin, polycarbonate resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, methacryl styrene copolymer resin, and cycloolefin alkene copolymer resin.
  • These transparent resins generally have a refractive index greater than 1.4.
  • the refractive index satisfying the conditions of the present invention is preferably in the range of 1.42 to 1.65.
  • a light diffusion means may be provided on the light guide plate and / or the light control sheet provided in the surface light source element of the present invention.
  • the light diffusing means a method of providing random irregularities such as embossing on the main surface of the light guide plate or light control sheet, a method of providing fine particles for diffusing a small amount of light inside the structure, a diffusion sheet Examples thereof include a method of providing the light guide plate and the light control sheet on the incident surface side and / or the output surface side, or a combination of these methods.
  • Random irregularities can be realized by applying a solution in which fine particles are dispersed to the main surface by spraying, molding by extrusion of a resin in which fine particles are dispersed, and transferring from a mold having irregularities.
  • the degree of unevenness it is desirable that the arithmetic average roughness Ra is 3 m or less. If it is larger than this, the front luminance decreases because the diffusion effect becomes too large.
  • the trapezoidal pattern is an example in which the zenith surface (upper base) 2a and the inclined surface 2b are mirror surfaces. These surfaces are roughened. May be.
  • the arithmetic average roughness (Ra) based on JIS B0601 is in the range of 0.1 m to 10 ⁇ m, more preferably 0.15. It is in the range of ⁇ m to 5 ⁇ m, and particularly preferably in the range of 0 ⁇ 2111 to 2111.
  • such roughening may be performed only on the upper base (zenith surface) 2a of the ridge 2 but as shown in FIG. 12 (d), the inclined surface 2b And the zenith surface 2a (full diffused surface).
  • FIG. 12 (c) it may be provided only on the side surface (inclined surface 2b).
  • this roughening may be on the upper base (zenith surface) 3a of the recess 3.
  • the image display device of the present invention is realized by providing a transmissive display device on a surface light source element, and a transmissive liquid crystal panel or the like is raised as the display device. Thereby, it is possible to obtain an image display device having high luminance on the display surface and excellent luminance uniformity.
  • the transmissive display device is provided on the emission surface side of the surface light source element of the present invention
  • 1/100 to 1 / 1.5 of the pixel pitch of the transmissive display device is desirable. If it is larger than this, interference fringes with the pixel pitch occur, and the appearance quality deteriorates.
  • the master is peeled from the nickel conductive film, and a stamper on the exit surface side, which has a trapezoidal pattern with an inclination angle of 55 ° and a flat portion with a height of 0.01 mm and a width of about 10 m at the top. I was made.
  • a V-shaped groove with an apex angle of 100 ° and a height of 0.01 mm was prepared by cutting with a diamond tool in a direct die insert, and the nickel insert A layer was formed.
  • the master was peeled off, and a stamper II on the bottom side was formed by arranging prism patterns with a height of 0.01 mm and apex angle of 100 ° at predetermined intervals.
  • the obtained light guide plate 1 has an exit surface in which convex stripes having a trapezoidal cross-sectional shape are spaced apart and a bottom surface in which convex stripes having a trapezoidal cross-sectional shape are connected to each other. It has.
  • the trapezoidal convex shape of this exit surface has a height H of 10 Hm, a zenith width W2 of 10 ⁇ m, a bottom surface width Wl force 4 111, and the trapezoidal convex shape of the bottom surface has a height of 10 m,
  • the base angles al and a2 were 40 °, and the lower bottom was gradually adjusted from 180 in to 60 in from the cold cathode tube side to the center.
  • the light control sheet of the present invention is formed by continuously forming parallel groove-shaped concave portions having a shape obtained by inverting the ridge-shaped convex portions (pitch p8011 m) of the light control sheet on a roll-shaped mold by cutting. Then, using the obtained roll-shaped mold, a methyl methacrylate-styrene copolymer resin (refractive index: 1.54) in which about 10% by weight of a styrene-butadiene rubber-like copolymer is dispersed is extruded. It was produced by.
  • the incident end faces at both ends of the light guide plate 1 are arranged parallel to the X axis, and a CCFL light source with a tube surface brightness of 39, OOOcd / m 2 (constant) along the incident end face is shown in Fig. 5.
  • a pair was arranged on each side, and reflectors were arranged on the back of the light source.
  • the light control sheet was disposed on the light exit surface of the light guide plate 1 so that the flange-shaped convex portion 15 of the light control sheet 11 was parallel to the X axis.
  • a reflection sheet 5 (E6SL manufactured by Toray Industries, Inc.) was provided on the bottom surface 7 and the reflection end surface 8b to form the backlight device shown in FIG.
  • the luminance performance of the backlight device thus formed was measured.
  • This luminance measurement was carried out using a luminance meter (TOPCON BM-7) manufactured by Topcon Corporation at a distance of 50 cm from the sample surface.
  • TOPCON BM-7 luminance meter
  • the ratio of the minimum luminance to the maximum luminance on the backlight surface was determined as luminance unevenness.
  • both sides from the vertical direction of the light exit surface with respect to the vertical plane perpendicular to the long side of the ridge having a trapezoidal cross-sectional shape formed on the light exit surface.
  • the angle distribution of luminance (hereinafter referred to as horizontal angle luminance distribution) was measured by tilting the luminance meter sequentially. Similarly, at the center of the exit surface of the light guide plate 1, the cross-sectional shape formed on the exit surface is parallel to the long side of the trapezoidal ridge, and the exit surface is perpendicular to the light guide plate 1.
  • the luminance angle distribution (hereinafter referred to as the vertical angle luminance distribution) was measured by tilting the luminance meter sequentially from the vertical direction to the both sides. From the horizontal angular luminance distribution and the vertical angular luminance distribution, the horizontal half-value angle and the vertical half-value angle, which are indicators of viewing angle characteristics, were obtained.
  • the maximum luminance was 4,785 cd / m 2
  • the luminance unevenness was 0.81
  • the horizontal half-value angle was 52.7 °
  • the vertical half-value angle was 38.7 °.
  • Example 2 is a case where one diffusion sheet and one light control sheet are placed on the exit surface of the light guide plate used in Example 1.
  • the incident end faces at both ends of the same light guide plate 1 as in Example 1 are arranged parallel to the X axis, and a CCFL light source with tube luminance of 39, OOOcd / m 2 (—constant) is shown along this incident end face.
  • a CCFL light source with tube luminance of 39, OOOcd / m 2 (—constant) is shown along this incident end face.
  • each pair was placed on the left and right, and reflectors were placed behind the light source.
  • a sheet of diffusion sheet (product name: D124) 5a made by Gidden Co., Ltd. is arranged on the light-exiting surface of the light guide plate 1, and the hook-shaped convex part is parallel to the X axis.
  • a light control sheet 11 (the same light control sheet as used in Example 1) was disposed.
  • a reflection sheet 5 (E6SL manufactured by Toray Industries, Inc.) was provided on the bottom surface 7 and the reflection end surface 8b to form the backlight device shown in FIG.
  • the luminance performance of the backlight device thus formed was measured by the same method as in Example 1. As a result, the maximum luminance was 5,070 cd / m 2 , the luminance unevenness was 0.81, and the horizontal half-value angle was 51. 8 °, the vertical half-value angle was 37.4 °, high brightness and good viewing angle characteristics.
  • a light guide plate is produced by applying printed dots on the bottom of a PMMA flat plate (plate thickness 6 mm), and one diffusion sheet and a light control sheet 1 are formed on the flat portion on the light exit surface side of the light guide plate. This is the case when a sheet is loaded.
  • a printed dot is applied to the bottom surface of the PMMA flat plate (thickness 6 mm) used in Comparative Example 1, and the light control sheet (used in Example 1 is used) on the flat part on the light exit surface side of the light guide plate. This is the case where one sheet is mounted.
  • a light source is disposed along the light incident end face at both ends of the light guide plate provided with the print dots, a reflector 4b is disposed behind the light source, and on a flat portion on the light exit surface side of the light guide plate,
  • One light control sheet is installed so that the groove row is substantially parallel to the light incident end face, and the reflection sheet 5 (E6SU manufactured by Toray Industries, Inc. is provided on the bottom face and the reflection end face.
  • the maximum luminance was 3,903 cd / m 2 and the luminance unevenness was 0.78
  • the horizontal half-value angle was 69.2 °
  • the vertical half-value angle was 42. It was 5 °.
  • This comparative example is a case of deviating from the conditions satisfied by the light control sheet of the present invention.
  • the light control sheet of this comparative example was cut into a roll mold by cutting.
  • C) Groove-shaped recesses with 20 m bowl-shaped protrusions inverted are continuously formed in parallel, and about 10 wt% of styrene-butadiene rubber-like copolymer is dispersed using the above-mentioned mold tool. It was produced by extrusion molding of a methyl methacrylate-styrene copolymer resin (refractive index 1.54).
  • the light control sheet 11 according to this comparative example has a thickness of 0.4 mm
  • the cross-sectional shape of the Y-Z plane of this convex part becomes semicircular
  • One sheet of diffusion sheet (product name: DX2) manufactured by Gidden Co., Ltd. is arranged on the flat part of the light guide plate used in Example 1, and the ridge-shaped convex part of the light control sheet is further on the X axis. Arranged to be parallel.
  • a reflection sheet 5 (E6SL manufactured by Toray Industries, Inc.) was provided on the bottom surface and the reflection end surface to form the backlight device shown in FIG.
  • the maximum luminance was 4,816 cd / m 2
  • the luminance unevenness was 0.81
  • the horizontal half-value angle was 51.2 °
  • the vertical half-value angle was 37. It was 2 °.
  • Example 2 Compared with Example 2, the shape of the convex portion of the light control sheet increased the return component to the light guide plate, and the increase in the high emission angle component decreased the brightness in the front direction.
  • the inclination from the vertex of the contour line of the light control member deviates from the monotonous increase. That is, it is a case where it deviates from 0.25P ⁇ I Ymax
  • the light control sheet of this comparative example was prepared by continuously forming in parallel a groove-like recess having a shape obtained by reversing the ridge-like protrusion of a 20 m pitch of the light control sheet on the roll-shaped mold by cutting.
  • a methacrylic acid methylstyrene-styrene copolymer resin (refractive index 1.54) in which about 10 wt% of styrene-butadiene rubber-like copolymer is dispersed is extruded using a metal mold. Therefore, it produced.
  • the light control sheet 11 according to this comparative example has a thickness of 0.4 mm, and the cross-sectional shape of the YZ plane of the convex portion is a Gaussian distribution,
  • ⁇ ′ 42.3 °
  • the absolute value of Ymax is 1/4 or less of the pitch 20 m, which deviates from the conditions satisfied by the light control sheet of the present invention.
  • One sheet of diffusion sheet (product name: DX2) manufactured by Gidden Co., Ltd. is disposed on the flat portion of the light guide plate used in Example 1, and the ridge-shaped convex portion of the light control sheet is further on the X axis. Arranged to be parallel.
  • a reflection sheet 5 (E6SL manufactured by Toray Industries, Inc.) was provided on the bottom surface and the reflection end surface to form the backlight device shown in FIG.
  • the maximum luminance was 4,533 cd / m 2
  • the luminance unevenness was 0.80
  • the horizontal half-value angle was 49.0 °
  • the vertical half-value angle was 37. It was 3 °.
  • the viewing angle in the vertical direction can be reduced and the viewing angle in the horizontal direction can be expanded, so that the luminance can be increased and the viewing angle characteristics can be improved. It can be suitably used for a surface light source element.
  • the surface light source element of the present invention is of an edge light type, it is not limited to a monitor device equipped with a liquid crystal backlight device, but to various thin image display devices such as a notebook computer, a lighting announcement, and a traffic sign. Is expected to be applied.

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Description

明 細 書
面光源素子、これに用いる光制御部材及びこれを用いた画像表示装置 技術分野
[0001] 本発明は、エッジライト方式の面光源素子と、これに用いる光制御部材及びこれを 用いた画像表示装置に関する。
背景技術
[0002] 画像表示装置に用いられる面光源素子では、エッジライト方式と直下方式の二つ の方式があるが、エッジライト方式の面光源素子は線状光源が導光板の側面にある ため、直下方式の面光源素子に比べて薄型化を図るのに有効であるという特徴を備 え、携帯用ノートパソコンやモニター等の表示部として広く使用されてレ、る。
[0003] このようなエッジライト方式の面光源素子では、透明樹脂等で作製された通常矩形 状の主面を有する導光板が用いられている。この導光板は、主面の一方である出射 面とこの出射面に対向する別の主面である底面との間に、線状光源又は点状光源な どの一次光源が配置される入射端面を有してレ、る。
[0004] 一次光源から出射した光は導光板の入射端面から導光板内部に入射し、導光板 内部を導光したり、導光板の底面に付与された散乱ドット（白色ドット）にて散乱したり 、あるいは一旦導光板の底面から出射して底面に対向して反射面を配した反射シー トで散乱して再度導光板に入射したり、などの過程を経て、出射面から液晶表示素 子部に向けて出射される。
[0005] 導光板の底面に散乱ドット（白色ドット）を印刷した印刷ドット方式の導光板では、こ のドットの大きさ、密度等を調整することにより、視認方向の輝度分布が均一になるよ うに調整されている。これにより、一次光源から出射した光は入射端面から導光板に 入射し、この入射光は、導光板内部を導かれつつ出射面から液晶表示素子部に向 けて出射される。
[0006] このような印刷ドット方式の導光板を用いた面光源素子では散乱ドットでの光散乱 を利用しているため、導光板から出射した光は広い角度に広がった配光分布を示し 、面光源素子として重要な正面方向への配向と輝度が充分に得られない。そこで、 導光板から出射された光を正面方向に集光させて高輝度化を図るため、拡散シート を複数枚使用したり、拡散シートに加えて、さらにプリズムシート（指向性シート）を用 いたりしている。
[0007] 拡散シートはシートの片面もしくは両面に拡散性の微粒子を分散した液を塗布した り、微粒子を分散させた樹脂をシート状に成形したりして作製した内部や表面に拡散 性の微粒子を分散したシートで、シートに入射した光をランダムに分散した拡散性の 微粒子によって拡散する。
[0008] 例えば、表面塗布型の拡散シートの表面を観察すると拡散性の微粒子が塗布され てレ、る領域と塗布されて!/、な!/、平坦面が微視的に混在されて!/、る。このような拡散シ ートは、拡散シートの正面方向から入射してくる光に対しては散乱効果を小さぐ正 面方向に対して大きな入射角で入射する光に対しては大きな散乱効果を発現する。
[0009] 印刷ドット方式の導光板の出射面から出射した光は、すべての方向にほぼ一様に 分布している。当該導光板の上に前述の拡散シートを 夂載せた場合、正面方向近 傍に出射された光はそのまま透過してゆき、正面方向に対して 40° 以上に出射して いる光の一部は当該拡散シートにより正面方向に偏向されるため、正面方向の輝度 が若干増加できる。
[0010] しかしながら、拡散シートの微粒子はランダムな方向に光を拡散するため、そのよう な拡散シートは入射した光を目的とする方向に機能的に分配する能力が低い。すな わち望ましい正面方向への出光割合を効率的に高めることは困難である。
[0011] 正面方向への一層の偏向を期待して拡散シートを複数枚重ねて使用しても、拡散 シートから出射した光の配光分布は一層等方的になってしまい、このため視野角特 性の改善に結びつかないばかりか、輝度の低下を招いてしまう。
[0012] 一方プリズムシートは、より効率的に正面輝度を高めることができる。し力もながら、 プリズムシートの出射光は、一般的に図 14に示すように、 30° 付近で輝度が急激に 低くなり、 50° 以上で輝度の高い領域が発生するため、好ましい画像品位とならな 力、つたり、エネルギー効率が下がったりする等の問題がある。
[0013] このため、プリズムシートを配する場合には、これらの不自然な分布を斜め方向に 広角度になるに従い単調に輝度が低下する自然な分布へと変更する為、及びプリズ ムシートの傷付き防止の為に、拡散シートをプリズムシートの出射面側に配置すること が必要となる。このため、プリズムシートを配す場合には、拡散シートを必要とし、それ 故、輝度の低下、生産効率の低下およびコストアップを招いている。更にこれら光学 シートの部品点数が増えるに従って素子の薄型化が困難になるという問題もある。そ のためこれらのシートは 100〜300 a mと!/、つた薄型のものが用いられて!/、るが、皺 が発生しやすく組立工程での不良品発生の原因となるばかりか、特にプリズムシート の皺発生が面光源素子の照明品位を著しく低下させる。
[0014] また、プリズムシートを配する場合には、プリズムの尖った頂部に外観品位低下の 原因となる傷が入り易いという問題もあり、その解決のために頂部を曲面に変更した プリズムシートも開発されている力 その場合は正面輝度向上の機能は低下する。
[0015] 一方、近年、高輝度化におけるこのような部品点数の増大を避けるため、導光板の 出射面、出射面に対向する底面等にプリズムを形成させることにより、出射面から出 射させる光を視認方向に向ける提案がなされている（例えば、特許文献 1 4参照。 )
〇
[0016] 例えば、特許文献 1には、入射端面に対して直角又は傾斜している凸条（又は凹条 の溝歹 IJ)を出射面に配設させ、出射面に対向する底面に印刷ドットまたはシボドットを 配設した導光板が提案されている。このような導光板では、導光板内に導入された光 が導光板の奥まで導かれることにより、入射端面に対して溝列が直角方向になるよう に設置される下側敷設用のプリズムシート（指向性シート）を省略することができる。ま た、この特許文献 1によれば、上述の凸条（又は凹条の溝歹 IJ)を交差させることにより 、 2枚のプリズムシートが省略できることが提案されて!/、る。
[0017] また、特許文献 2, 3には、プリズム光学素子一体型導光板が開示されている。この ようなプリズム光学素子一体型導光板では、出射面及び底面にそれぞれ交差する方 向の V字状の溝列を有している。これにより、入射端面より入射した光を底面に取入 れてその反射光を出射面方向に効率よく反射させている。また、出射面に形成され たプリズムを介して出射面より出射すると、入射端面に垂直な方向で入射された入射 光が出射面に垂直又はそれに近い角度で出射できる。
[0018] また、特許文献 4には、それぞれ所定のピッチで交互に配列された凸条及び凹状 のパターンを出射面及び底面に互いに直行させて配設した導光板が開示され、この ような導光板によれば、プリズムシートなどの指向性シートの使用を極力省略でき、か つ、鉛直方向の輝度を低減させずに視野角を確保できる導光板が提供できる。 特許文献 1 :日本特許出願公開平 9 61631号公報（図 6, 8及び段落 0038) 特許文献 2 :日本特許出願公開平 10— 282342号公報
特許文献 3：日本特許出願公開 2003— 114432号公報
特許文献 4： WO/2006/013969
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0019] しかしながら、特許文献 1に記載の導光板によれば、凸条又は凹条を交差させて形 成することにより、 2枚の指向性シートの使用を省略することができると開示されている 1S ある程度の発散光は避けられな!/、と!/、う課題が発生する。
[0020] また、特許文献 2又は 3に記載のプリズム光学素子一体型導光板では、出射面及 び底面に形成される凸条又は凹条は、頂角が鋭角である V字条の溝列である。この ような V字条の溝列を有するプリズム光学素子一体型導光板を用いたエッジライト方 式の面光源素子では、鉛直方向（法線方向）への光出射が困難であるのに加えて、 視野角が狭くなるという課題があった。また、場合によっては、視認する角度により、 輝度の明暗が顕著であるため、表面にギラツキが目立つだけでなぐ矩形状の導光 板のコーナー部を斜めから視認した時に暗線状のラインが見えて画面品位を低下さ せるという課題があった。それゆえ、このようなプリズム光学素子一体型導光板では、 拡散シートを 1枚乃至は 2枚使用して、鉛直方向の輝度を確保しつつ視野角を広げ る必要があり、そのため全体の輝度が減少するという課題があった。
[0021] また、特許文献 4に記載の導光板によれば、出射面または底面の少なくとも一方の 面で、台形形状の凸条と台形形状の凹条とを交互に配設させることにより、鉛直方向 の輝度を向上させつつ視野角をある程度確保できる力 さらなる向上が望まれている
[0022] そこで、本発明の目的は、正面方向の輝度を向上させつつ、かつ、視野角の増大 を図れる面光源素子及び画像表示装置を提供することである。また、本発明の他の 目的は、このような面光源素子に用いる光制御部材を提供することである。
課題を解決するための手段
[0023] 本発明では、出射面および出射面と対向する底面にそれぞれ直交する凸条のバタ ーンを有する導光板と、出射面に特定の畝状凸部を有する光制御シートとの組み合 わせによって上記の課題を解決する。
即ち、本発明は、導光板の少なくとも 1つの側面に線状光源を少なくとも 1個配置した エッジライト方式の面光源素子であって、当該導光板は出射面、該出射面に対向す る底面、及び前記線状光源から出射された光を入射させる入射端面を有し、前記導 光板の底面側には光を反射する反射手段を備え、前記導光板の出射面側には、前 記導光板からの光の出射方向を制御する光制御部材を備え、 X軸と、 X軸に直交す る Y軸とで構成される X— Y平面の法線を Z軸として、前記線状光源は X軸に平行に 配置しており、前記反射手段と、前記導光板と、前記光制御部材とは前記 X— Y平面 に平行に配置して Z軸方向に前記反射手段、前記導光板、前記光制御部材の順に 構成されており、前記導光板の入射端面は X軸に平行にあり、前記出射面及び前記 底面には凸条のパターンが形成され、前記出射面に形成されたパターンは Y軸に平 行であり、前記底面に形成されたパターンは X軸に平行であり、前記光制御部材は、 光が主に出射する側に X軸に平行な複数の畝状の凸部が形成され、 Y軸と z軸とで 構成される Y— z平面に平行な前記凸部の断面の輪郭線が、少なくとも頂部を含む 曲線部を有し、該輪郭線との接線が Y軸と交差する傾き Θ力 s、前記凸部の頂点を中 心とする両方向に単調に増加する範囲で、それぞれ下記の式を満たすことを特徴と する面光源素子である。
[0024]
0. 45 Θ max≤ Θ ' ≤ 0. 75 Θ max 0. 25p≤ I Ymax |
ここで、 Θ max :輪郭線の頂点から単調増加する Θの最大値
Ymax :輪郭線の頂点から単調増加する Θが Θ maxをとるときの Y軸方向の位置 Y' = Ymax/ 2 Θ，： Υ軸方向の位置が Y'の位置での輪郭線との接線の Υ軸に対する傾き Ρ：輪郭線の Υ軸と平行な方向の幅
また、本発明は、上記の面光源素子であって、前記光制御部材の前記凸部の Υ— Ζ平面の断面形状が楕円の長軸の一端を頂点とする楕円の一部からなる部分楕円 形状であり、前記部分楕円形状の接線の Υ軸に対する傾きの最大値が 60度から 80 度の範囲であり、且つ、前記部分楕円形状の Υ軸と平行な方向の幅 ρに対する高さ h の比であるアスペクト比が 0. 39力、ら 0. 53の範囲であることを特徴とする請求項 1記 載の面光源素子である。
[0025] また、本発明は、上記の面光源素子であって、前記光制御部材の前記凸部の Y— Z平面での断面形状力 S、放物線の頂点を含む放物線の一部からなる部分放物線形 状であり、前記部分放物線形状の接線の Y軸に対する傾きの最大値が 52度から 62 度の範囲であり、前記部分放物線形状の Y軸と平行な方向の幅 pに対する高さ hの 比であるアスペクト比が 0. 32力、ら 0. 47の範囲であることを特徴とする請求項 1記載 の面光源素子である。
[0026] また、本発明は上記の面光源素子であって、前記導光板の出射面側の前記パター ンの X軸と Z軸とで構成される X— Z平面での断面が X軸と平行な上底部と該上底部 に連結する二つの斜辺部を有する台形形状の凸条に形成され、該台形形状の高さ 力 Sl ^ m〜； 100 mの範囲内、斜辺部の X軸に対する傾斜角力 15° 〜70° の範囲 内、上底部の幅が 1 μ m〜500 μ mの範囲内にあり、前記導光板の底面の前記パタ ーンの Y— Z平面での断面が Y軸と平行な上底部と該上底部に連結する二つの斜辺 部を有する台形形状の凸条に形成され、該台形形状の高さが 1 m〜； 100 mの範 囲内、斜辺部の Y軸に対する傾斜角力 ¾2. 5° 〜45° の範囲内、上底部の幅が 3 H m〜； 1600 H mの範囲内にあることを特徴とする面光源素子である。
[0027] また、本発明は上記の面光源素子に用いる光制御部材である。
[0028] また、本発明は上記の面光源素子の光制御部材の出射面側に透過型表示素子を 備えることを特徴とする画像表示装置である。
発明の効果
[0029] 本発明にしたがえば、正面方向の輝度を向上させつつ、かつ、視野角の増大を図 れる面光源素子及び画像表示装置を提供することができる。 図面の簡単な説明
[0030] [図 1]本発明の面光源素子の光制御シートを組み立てる前の分解模式図と、光制御 シートの出射面に突設された畝状凸部の断面形状を説明する図である。
[図 2]本発明の面光源素子の一例を示す模式図である。
[図 3]本発明の面光源素子に用いる導光板の出射面及び底面にパターンとして形成 された台形形状を説明する模式図である。
[図 4]本発明の面光源素子を示す構成図である。
[図 5]本発明の面光源素子を示す構成図である。
[図 6]本発明の面光源素子が備える導光板からの上下方向の出射光の角度輝度分 布である。
[図 7]光制御シートの入射面の法線に対して平行に入射した光の一部の進行方向を 示した図である。
[図 8]光制御シートの入射面の法線に対して斜めに入射した光の一部の進行方向を 示した図である。
[図 9]本発明の面光源素子からの出射光の上下方向の角度輝度分布図である。
[図 10]本発明の面光源素子が備える導光板からの水平方向の出射光の角度輝度分 布図である。
[図 11]本発明の面光源素子からの出射光の水平方向の角度輝度分布図である。
[図 12]本発明の面光源素子が備える導光板の出射面に突設された台形形状の凸条 の表面特性を説明する図である。
[図 13]印刷ドットを施した導光板の出射面上に拡散シート 夂と光制御シート 夂を載 せた場合の構成図である。
[図 14]白色ドット印刷を施した導光板上に拡散シート、プリズムシートを載せた面光源 素子の上下方向の出射光の角度輝度分布図である。
符号の説明
[0031] 1 :導光板 2:凸条
3:凹条
4:一次光源
4a:線状光源
4b:リフレクタ
5:反射シート
5a:拡散シート
6:出射面
7:底面
8:入射端面 (側面）
8a:反射端面 (側面）
8b:反射端面 (側面）
9:台形凸条
10:面光源素子
11：光制御シート（光制御部材）
11a:入射面
12a:光制御シートに垂直に入射する光
12b:光制御シートに斜めに入射する光
13A、 13B:光制御シートから出射する光
13C：光制御シートの畝状凸部で全反射する光
14:光制御シートの本体
15:光制御シートの畝状凸部
15a:凸部曲面（輪郭線）
16：底面に印刷ドットを施した導光板
17:印刷ドット 発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、以下の図面 では、説明の都合上、各部の縦横の縮尺が無作為に変更された模式図により説明さ れている。
[0033] まず、本発明の面光源素子 10は、図 1、図 2に示すように、透明樹脂などから形成 される平板状 (パネル状）の透明構造体である導光板 1、この導光板 1の一側面に配 置された一次光源 4と導光板 1の下面に配設された反射シート 5および導光板 1の上 面に配設された透明樹脂などから形成される光制御部材としての光制御シート 11と から大略構成されるエッジライト方式の面光源素子である。
[0034] このような面光源素子 10では、 X軸に直交する Y軸とで構成される X— Y平面の法 線を Z軸として、導光板 1は、 X軸に平行な入射端面 8と、 X— Y平面に平行に出射面 6、底面 7とを有し、一次光源 4は、導光板 1の入射端面 8に平行に配設され、入射端 面 8から入射した光は、導光板 1の出射面 6から出射されて光制御シート 11を透過し て Z軸方向に向けて出射される。
[0035] 光制御部材は導光板に支持されてもよい。これによつて光制御部材の固定のため の機構が不要となり、かつ固定されないことで装置の熱などによる光制御部材に発生 する応力の固定部への集中がなく破損や光制御部材の著しい変形が抑制できる。さ らに光制御部材を薄型にしても導光板で支持されるため、たわみの発生も起こりにく い。
[導光板 1の説明]
本発明に用いる導光板は、エッジライト方式の面光源素子に用いることで、出射面 の凸条および出射面と対向する底面の凸条のパターンによって、広い視野角特性を 保持しつつ、高!/、輝度を得るための機能を有して!/、る。
[0036] 本発明に用いる導光板 1は、光線透過率の高い透明樹脂から構成することができる 。このような透明樹脂としては、例えば、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネー ト樹脂、ポリエステル樹脂、環状ポリオレフイン樹脂などを広く採用することができる。
[0037] 本発明においては、導光板 1の一面は、出射面 6とされ、この出射面 6に対向して 底面 7が配置されている。また、この導光板 1の少なくとも一側面には一次光源 4が配 設され、この側面は入射端面 8とされている。
[0038] 本発明において、この入射端面 8は、図示のとおり、少なくとも一力所あればよいが 、複数箇所であってもよぐ入射端面 8がー力所である場合には、入射端面 8以外の 側面には反射端面 8aが形成されている。
[0039] 入射端面 8が二力所の場合の典型例は後述する実施例に示されるとおり、互いに 相対向する面に一次光源としての線状光源がある例であり、反射端面は両側面に形 成される。二力所の入射端面 8は、いずれも出射面 6に形成されたパターンに直交し 、底面 7に形成されたパターンに平行となる条件を満たすことが必要である。
[0040] この入射端面 8に向けて一次光源が配設される。このような一次光源としては線状 光源であれば、どのようなものを用いてもよいが、いわゆる線状光源や LED光源など の点状光源が多数配列されて線状となった光源 (線状光源）であってもよ!/、。
[0041] 本発明において、導光板の出射面 6と底面 7の両面には、所定のピッチで形成され た凸条 2、 9のパターンが互いに直交して形成されている。この凸条 2、 9とは、以下に 述べる台形形状の凸条 2、 9を含み、従来の面光源素子で用いられている凸条 2、 9 と実質的に同一乃至は均等なものであってもよい。
[0042] これらの凸条 2、 9は、断面が突設された凸（突）部が一方向に延びて形成される。
これらの凸条の断面形状は、三角形、楔状、その他の多角形、波状、又は半楕円状 などの所望の形状であってよレ、。
[0043] ここで、出射面 6に形成される凸条 2は一様なピッチ及び形状で配列されていてもよ いが、底面 7に形成された凸条 9は、一次光源から離れるに従ってピッチが狭められ て配列されたり、また、光源から離れるに従って凸条の高さが漸次高くなつていてもよ い。また、一次光源から離れるに従って形状が漸次異なるように構成してもよい。この ような形状が漸次異なる構成とは、例えば、断面が台形状の凸条を備える場合、台形 の上底及び/又は下底の長さが、漸次異なる場合を包含する。いずれの場合にも、 底面 7と反射シート 5を利用して屈折した光力 出射面 6から所望する強度で出射さ れるように底面 7の構造を制御するためのものであり、これらの調整は互いに組み合 わされて、又は、他の調整手段と併用されて行われる。
[0044] 本発明の面光源素子 10が備える導光板 1において、出射面 6及び底面 7に備える パターンは、断面が台形形状の凸条 2、 9であると、視認方向である正面輝度はより 高くなり、かつ視野角特性が広くなる点でより好ましい形態である。 [0045] ここで、台形形状の凸条 2、 9とは導光板から表面側に台形形状に突設された長手 方向に延びる突条である。
[0046] 例えば、図 3に示す導光板 1の表面では、その一表面 laには、符号 A、 B、 C及び Dを各頂点とする断面が台形状の凸条 2、 9と符号 A'、 B'、 C'及び D'を各頂点とす る断面が台形状の凸条 2'、 9'とが離間して配設されている。
[0047] なお、本発明に係る台形形状とは、図面に示すように、厳密な意味での台形に限 定されない。後述する説明により明らかなように、 X— Y平面に平行な高さの異なる平 面である上底と下底とを山形に連結する斜面を挟んで連続していれば、例えば、上 底又は下底と斜面の連結部が曲面状であってもよい。このような曲面状の連結部を 有する台形形状は比較的成形が容易なため生産上有利なだけでなぐ連結部の破 損が起こり難いので好ましい。また上底、下底の少なくとも一部が X— Y平面に対して 傾きを有していても良ぐ例えば上底及び又は下底が X軸方向を長手方向とする緩 やかな波状であることや、微細な凹凸を有することで出光の均一性を高めることが出 来る。該傾きの平均は X—Y平面に対して角度を有さないことが好ましい。また傾きが 10° 以下の部分が全体の 50%以上を占めることが望ましい。
[0048] また複数の上底 2a、 2a'、 9a、 9a'下底はそれぞれ互いに同じ X— Y平面内にある ことで、効率良く光を導くことが出来るだけでなぐ導光板の重心が安定する、押し出 し成形などでの工業的に有利な連続生産が容易になる、などの実用上有用な作用 効果を奏する。
[0049] 次に、このような台形形状の機能について、出射面 6を例に図 3を用いて説明する。
「上底」、「下底」の用語を用いる力、これは上下方向を意味するのではなぐ説明の ためである。台形の平行な対辺のうち、短い辺を「上底」、長い辺を「下底」として説明 している。まず、この図 3において、直線 ADの長さ（凸条 2の下底の幅）を Wl、直線 BCの長さ（凸条 2の上底 2aの幅）を W2、直泉 AD，の長さ（凹条 3の上底 3aの幅）を W3、凸条 2の高さ（又は凹条 3の深さ）を H、直線 ADと直線 AB (傾斜面 2b)との成す 角度を al、直線 ADと直線 DC (傾斜面 2c)との成す角度を a2、及び直線 DD'の長さ をピッチ Pとする。ピッチ Pは、凸条 2の下底の幅（直線 ADの長さ） W1と凹条 3の上底 3aの幅 W3の和に等しく、また、凸条 2の上底 2aの幅（直線 BCの長さ） W2と凹条 3の 下底の幅（直線 BC'の長さ）の和に等しい。
[0050] 本発明の面光源素子が備える導光板 1の出射面 6においては、凸条 2の断面形状 を台形にして凸条 2に適宜の幅 W2を設けることにより、入射端面 8から入射した光を 導光板の中央へと導く役目を担!、つつ、出射面 6から出射される輝度分布の中で出 射面 6に直交する鉛直方向（法線方向）の輝度を高めている。
[0051] また、本発明の面光源素子が備える導光板 1の出射面 6において、凹条 3の断面形 状を台形にして凹条 3に所望の幅 W3を設けることにより、前述の W2と同様に入射端 面 8から入射した光を導光板内部を Y軸方向に沿って導く役目を担いつつ、出射面 6 力 出射される輝度分布の中で出射面 6に直交する鉛直方向（法線方向）の輝度を 高めている。
[0052] この幅 W2が狭すぎて傾斜面 2b、 2cの寄与が大きくなりすぎると、鉛直方向の輝度 を高める効果を十分に発揮することが困難となる。
[0053] また、この幅 W3が狭すぎて傾斜面 2b、 2cの寄与が大きくなりすぎても、鉛直方向 の輝度を高める効果を十分に発揮することが困難となる。
[0054] また、これに対して、幅 W2及び又は幅 W3を傾斜面 2b、 2cに対して相対的に広く 設定しすぎると、傾斜面 2b、 2cの寄与が相対的に少なくなる。そして、鉛直方向の輝 度の向上は図れるが視野角が狭くなり、指向性シートを極力省略し、かつ、鉛直方向 の輝度を低減させずに視野角を確保できるという課題を十分に満たせなくなる。
[0055] 本発明の面光源素子が備える導光板 1の出射面 6において凸条 2又は凹条 3の形 状及び大きさ並びにピッチ Pは、導光板 1の大きさ、面光源素子 10の表示性能及び 仕様等との関係を考慮して決定される。これにより、導光板 1の出射面 6から出射され る光の輝度を適度に保ち、かつ、適切な視野角を得ることができる。
[0056] このような凸条 2 (又は凹条 3)の一般的な高さ Hは、； 1 m〜； 100 mの範囲内から 選択され、より好ましい高さ Hは 5 μ m〜50 μ m、最も好ましい高さ Hは 10 μ m〜30 πιの範囲内から選択される。また、一般的な傾斜角 al及び傾斜角 a2は、それぞれ 15° 〜70° の範囲内から選択され、より好ましい傾斜角 al及び傾斜角 a2はそれぞ れ 15°〜60° の範囲内から選択される。特に視野角特性を重視する場合は 15° 〜 35° 、輝度特性を重視する場合は 35° 〜60° が最も好ましい範囲内として選択さ れる。
[0057] また、ー般的な下底の幅\¥1は10 111〜500 111の範囲内、より好ましくは 15〃 m 〜270 μ mの範囲内、最も好ましくは 15 m〜； 180 μ mの範囲内力も選択される。
[0058] また、上底の幅\¥2は1 111〜500 111の範囲内から選択され、より好ましい幅 W2 は 1 μ m〜100 μ mの範囲内、最も好ましくは 5 μ m〜50 μ mの範囲内力、ら選択され
[0059] また、一般的な幅 W3は 0· 1 μ m〜500 μ mの範囲内から選択され、より好ましい 幅 W3は 0· 1 a m〜300 μ mの範囲内、最も好ましくは 1 μ m~150 μ mの範囲内力、 ら選択される。
[0060] 本発明では、導光板 1の出射面 6が幅 Wl , W2, W3とがピッチ Pとの関係で、特定 の比率を保って形成されて!/、る台形状のパターンを有することが好ましレ、。
[0061] すなわち、本発明において好ましい導光板 1の出射面 6では、これらの凸条 2に形 成された上底の幅 W2に対する凹条 3に形成された上底の幅 W3の比（W3/W2)は 、 0. 0；!〜 200の範囲内力《好ましく、より好ましく (ま 0. 02〜； 100の範囲内、最も好まし くは 0. ；!〜 10の範囲内にある。
[0062] また、（W2 + W3)に対する（P—W2—W3)の比は、 0. 04〜400の範囲内が好ま しく、より好ましく (ま 0. 2〜200の範囲内、最も好ましく (ま 0. 3〜； 150の範囲内である
[0063] 本発明の面光源素子が備える導光板 1の出射面 6においては、 W2に対する W3の 比をこれらの範囲内に保つことにより、導光板 1の出射面 6から出射される光の輝度 を適度に保ち、かつ、適切な視野角を得るための条件設定が容易となる。
[0064] ここで、 W2に対する W3の比が 0. ；!〜 10の範囲内であると、鉛直方向の輝度の向 上が図れる。また、（W2 + W3)に対する（P—W2—W3)の比力 S、 0. 3〜； 150の範囲 内であると、鉛直方向の輝度の低下を抑制しつつ視野角特性を増大させることがで きる。
[0065] 一方、本発明の面光源素子が備える導光板 1の底面 7には、断面が台形状の凸条
9と凸条 9'が W3を 0として互いに接して入射端面 8に平行に配列している。この台形 状の凸条 9の大きさを漸次調整することにより、出射面 6から出射される光の光量分 布を調整できる。
[0066] この導光板 1の底面 7に形成されている台形状の凸条 9の断面形状は、好ましくは 傾斜角 al及び傾斜角 a2が 32. 5°〜45° の範囲内で設定され、より好ましくは 35° 〜45° の範囲内、最も好ましくは 37. 5°〜42. 5° の範囲内で設定される。高さは 好ましくは 1 μ m〜100 μ mの範囲内で設定され、より好ましくは 5 μ m〜50 μ mの範 囲内、最も好ましくは 10 m〜20 mの範囲内で設定される。上底部の幅は好まし くは 3〃 m〜； 1600〃 mの範囲内で設定され、より好ましくは 10〃 m〜800〃 mの範 囲内、最も好ましくは 15 m〜350 11 mの範囲内で設定され、下底部の幅は好ましく は 6 a m〜； 1800 a mの範囲内で設定され、より好ましくは 15〃 m〜； 1000 μ mの範 囲内、最も好ましくは 25 μ m〜400 μ mの範囲内で設定される。
[光制御部材の説明]
本発明の光制御部材 11は、導光板 1からの出射光の内、水平方向の視野角を広げ ると共に、上下方向の視野角を絞り、正面に向ける機能を有している。
[0067] 本発明において、光制御部材 11は、図 1に示すように、透明樹脂等によりシート状 、フィルム状、パネル状などの平板状に形成され、本体 14の一表面側（出射面）には 、所定のピッチで形成された特定の畝状凸部 15を有している。この畝状凸部 15とは 、 X軸に平行に延びる凸形状のパターンであって、 Y— Z平面に平行な断面の輪郭 線 15aが、少なくとも頂部を含む曲線部を有する。この畝状凸部は細長く直線上に盛 り上げた形態となっている。
[0068] ここで、この輪郭線 15aは、図 1の詳細に示すように、 Y— Z平面における接線と Y 軸との成す角度 Θ 、凸部の頂点を中心とする両方向に単調に増加する範囲で、次 の式 (I)及び式 (Π)を満たして!/、る。
[0069]
0. 45 Θ max≤ Θ ' ≤ 0. 75 Θ max … 式（I)
0. 25p ≤ I Ymax | … 式（II)
ここで、 Ymaxは、原点から単調増加する角度 Θが Θ maxをとるときの Y軸方向の位 置（原点から Y軸までの距離）、すなわち、 Ymaxでの輪郭線 15aの接線の傾きは Θ m axである。また、 Θ 'は、 Υ'が Ymaxの 1/2とした場合の Υ'の位置での輪郭線 15aの
Y軸に対する傾きであり、 pは、輪郭線 15aの Y軸と平行な方向の幅（ピッチ）である。
[0070] 従って、輪郭線 15aに変曲点がある場合には、 Ymaxは、原点から変曲点までの距 離となり、その位置での傾きが Θ maxとなる。
[0071] ここで、式（I)では、 Y，が Ymaxの半値（1/2)である Y，の位置での輪郭線 15aの Y 軸に対する傾き Θ 'の取り得る形状を意味している。
[0072] また、式 (II)では、変曲点がある場合であっても、位置 Ymax力 ピッチ pの 1/4、す なわち、輪郭線 15aの片側 1/2より外側に常にあることを示している。これにより、例 えば、頂部のみを丸く形成した光制御シート（プリズムシート）は除外されている。
[0073] なお、図では、説明のための図であり、図面上変曲点を示して説明しているが、後 述する実施例のように、この変曲点は無くてもよい。
[作用の説明]
つぎに、出射面および出射面と対向する底面に互いに直交する凸条のパターンを 有するエッジライト方式の導光板と、該導光板の出射面側に、出射側に特定の畝状 凸部を有した光制御シートとの組み合わせを採用することによって、正面方向の輝度 を向上させつつ、かつ、視野角を確保できる原理を説明する。
[垂直 (上下)方向の改善]
まず、本発明の面光源素子が備える導光板からの上下方向（Y軸方向）の出射光 の角度輝度分布を図 6に示す。すなわち、この図 6は、図 1において、符号 11で示さ れる光制御シートを備えない場合の出射面 6より出射される出射光の角度分布図で ある。導光板 1からの出射光は正面方向と 45° 近傍への出射成分が多い分布を示 している。
[0074] つぎに、図 7に光制御シート 11の入射面 11aの法線に対して平行に入射した光 12 aの一部の進行方向を示す。この図 7において、光制御シート 11の入射面 1 1aの法 線に対して平行に入射した光 12aの一部は入射面を透過して凸部曲面 15aで屈折 し、符号 13Aで示すように、正面方向付近に出射する。
[0075] つぎに、図 8に光制御シート 11の入射面 11aの法線に対して斜め（45° 近傍)方 向から入射した光 12bの一部の進行方向を示す。この図 8において、光制御シート 1 1の入射面 11aの法線に対して斜めから入射した光 12bの一部は入射面 11a及び凸 部曲面 15aで屈折し、符号 13Bで示すように、正面方向付近に出射し、他の一部は 符号 13Cで示すように、全反射して再び導光板 1に戻る。
[0076] このように、本発明に従えば、上下方向（Y軸方向）の 45° 近傍に広がる導光板 1 力、らの出射光が正面方向に向けて絞られ、正面方向への導光板 1からの出射光は、 そのまま正面方向に出射されるため効率的な輝度向上に繋がる。このようにして光制 御シート 11を透過した本発明の面光源素子からの出射光の上下方向（Y軸方向）の 角度輝度分布を図 9に示す。
[水平方向の改善]
つぎに、本発明の面光源素子が備える導光板からの水平方向（X軸方向）の出射 光の角度輝度分布を図 10に示す。本発明の面光源素子が備える導光板からの出射 光は正面方向への出射成分が多い分布である。
[0077] 光制御シートの凸部が X軸方向に平行に配設され、 X軸が水平方向になるように本 発明の面光源素子を設置した場合、導光板からの出射光は、光制御シートの入射面 及び凸部曲面で屈折し、水平方向の角度輝度分布は正面方向に対してより分散す る方向に出射される。このため、本発明に係る導光板に加えて導光板の出射面側に 本発明に係る光制御部材を配設すると、水平方向の視野角が広がり、視野角特性を 改善できる。図 11に本発明の面光源素子からの出射光の水平方向の角度輝度分布 を示す。
[0078] すなわち、本発明に用いる導光板は、エッジライト方式の面光源素子に用いること で、出射面の凸条および出射面と対向する底面の凸条のパターンによって、広い視 野角特性を保持しつつ、高!/、輝度を得るための機能を有して!/、る。
また、導光板に支持された光制御シートは、出射面に凸部を有し、導光板の少なくと も 1つの入射端面が X軸に平行に設置されている場合、当該光制御シートの凸部は X軸に平行に配置されており、 X軸方向を水平方向に、 X軸と直交する Y軸方向を上 下方向とすると、導光板からの出射光の内、水平方向の視野角を広げると共に、上 下方向の視野角を絞り、正面に向ける機能を有して!/、る。
[0079] また、台形状の凸部を有した導光板と光制御シートの使用により、光の吸収や不要 な方向への出光が低減されるので、光の利用効率を高め、省エネルギー化を実現で きる。
[0080] 本発明の面光源素子が備える導光板は一次光源からの入射光を、出射面と対向 する底面に配置させた凸条のパターンにより、出射面方向に方向転換すると共に出 射面から出射する光量を制御し、出射面の凸条のパターンにより光の出光分布を制 御する。
光制御シートの凸部は、導光板の出射光を効率的に更に正面に向けることが可能で ある為に高い正面輝度が得られる。また、光制御シートからの出射光は、正面から斜 め方向に広角度になるに従い輝度が単調に低下する分布であり、光制御シートの凸 部の形状は滑らかな曲面である為に傷が入り難い。従って、出射光の輝度分布を補 正し、傷付き防止の為に拡散シートを光制御シートの出射面側に配置する必要がな ぐ高い生産効率と低コスト化が可能である。
[0081] これにより本発明に係る光制御シートの凸部は X軸に平行に配置しており、 Y軸方 向の光を絞り正面に偏向させることが可能であると共に、 X軸に平行な方向の光を広 角化する機能を有する。
一般に、モニター等の画面表示装置に用いる場合には水平方向に広い視野角が望 まれている。従って、光制御シートで視野角を狭め、正面方向に集光させる場合には 、水平方向の集光を行うよりも、上下方向を集光することが望ましい。本発明の光制 御シートの凸部は X軸に平行に配置しているので、 X軸が水平方向になるように本発 明の面光源素子を設置することで、このような望ましい集光を効率よく実現できる。
[0082] このような条件を満たす光制御シートの凸部は、 X軸方向に平行且つ Y軸と 軸と で構成される Y— Z平面に平行な凸部の断面の輪郭線の Y軸に対する傾き Θ力 凸 部の頂点を中心とする両方向に単調に増加する範囲を持つ滑らかな曲面を有するこ とが必要である。これにより、屈折され出射する光の角度も正面付近に分散し、正面 方向から斜め方向にかけて単調に輝度が低下する滑らかな出射光の角度輝度分布 を得る。また、頂部に曲面を有する為に頂部は欠け難ぐ傷付き防止の為に拡散シ ートをおく必要がなぐ高い生産性を得ることが可能である。
[0083] また、輪郭線の Y軸に対する傾き Θが上述の式 (I)及び式 (II)を満たす場合に、導 光板からの出射光を効果的に正面に向けることができる。
[0084] Θ 'がこの範囲よりも小さいと、凸部の光を正面に偏向させる割合が小さくなり、また
Θ 'が大きいと正面から斜めに出射する光が多くなり、光の利用効率が低下する。
[0085] また、光制御シートの凸部の、 X軸方向に平行且つ Y軸と Z軸とで構成される Y— Z 平面に平行な凸部の断面形状が、楕円の長軸の一端を頂点とする楕円の一部から なる部分楕円形状であり、且つ部分楕円形状の接線の Y軸に対する傾きの絶対値が 60° 力も 80° の範囲内である場合に、斜めに入射した光を正面に偏向させ、広角 度側で輝度が低下する滑らかな輝度の角度分布を得ることが可能である。
また部分楕円形状の Y軸と平行な幅 Pに対する高さ hの比であるアスペクト比は、部 分楕円形状の接線の傾きの最大値と凸部の頂部におけるアスペクト比によって決定 され、この比が 0. 39力、ら 0. 53の範囲内である場合に、正面方向に入射した光も効 率的に正面付近に出射される為に、一層高い光の利用効率を得ることが可能である
[0086] また、光制御シートの凸部の X軸方向に平行且つ Y軸と Z軸とで構成される Y— Z平 面に平行な凸部の断面形状が、放物線の頂点を含む放物線の一部からなる部分放 物線形状であり、部分放物線形状の接線の Y軸に対する傾きの最大値が 52° から 6 2° の範囲内である場合に、斜め方向に入射した光をより多く正面方向に偏向させる ことが可能である。部分放物線形状の Y軸と平行な幅 pに対するアスペクト比は、部 分放物線形状の接線の傾きの最大値によって決定され、傾きの最大値が 52° 力 6 2° の範囲内である場合には、この比は 0. 32力、ら 0. 47の範囲内である。
[0087] また、本発明の光制御シートは、本発明の面光源素子の正面輝度を効率よく高め ること力 S可能である。更にプリズムシートと比較して凸部が傷付き難ぐまた、滑らかな 出光分布が得られる。
ここで、式（I)において、光制御シートの出射面に設ける畝状の凸部は、 0. 45 Θ max ≤ θ '≤0. 70 Θ maxであることが望ましい。この場合により効果的に光を正面方向に 偏向させることが可能であり、高い正面輝度が得られる。
更には 0. 45 Θ max≤ Θ '≤0. 68 Θであることカ望ましく、更には、 0. 46 Θ max≤ Θ '≤0. 65 Θ maxであることが望ましい。この場合に光をより効果的に正面に偏向させ 、高!/、正面輝度と高レ、輝度均一性とを得ることが可能である。
本発明において、この光制御シートの凸部の Y— Z平面の断面形状は、例えば、楕 円の短軸の一端を頂点とする楕円の一部からなる部分楕円形状又は放物線の頂点 を含む放物線の一部からなる部分放物線形状であるのが好ましい。
[0088] 光制御シートの凸部が部分楕円形状の場合には、 Θ maxが 63° 力、ら 80° であり、 アスペクト比が 0. 42力、ら 0. 52であることが望ましい。この場合に光を効率よく正面に 偏向させ、高い輝度の均一性が得られる。更に、凸部を作製する為に、凸部を反転さ せた溝状凹部を雌型として使用する場合には雌型の強度をあげ、高!、生産効率を 得る為に、 Θ maxが 69° から 75° であり、アスペクト比力 43力、ら 0. 48であること が望ましい。
[0089] 光制御シートの凸部が部分放物線形状である場合には、 Θ maxが 53° 力も 58° で あり、かつ、アスペクト比が 0. 34力、ら 0. 43であることが望ましい。この場合に斜め方 向に入射した光を正面方向に集光し、高い輝度均一性を得る。また、 Θ maxが 55° 力、ら 57° であり、アスペクト比が 0. 36力、ら 0. 39であることが更に高い正面輝度を得 る為には望ましい。
[0090] 光制御シートの凸部は、凸部の幅 pが l〃mから 500〃 mであることが望ましい。 50 O ^ mより大きいと出射面からパターンそのものが視認され、外観品位が低下する。 1 πιより小さいと回折現象により着色し外観品位の低下を招く。より好ましくは、 20 μ m力、ら 300 μ mであり、最も望ましくは 30 μ m力、ら 200 μ mである。この範囲ではパタ ーンそのものの視認が観察され難ぐまた、凸部の作製が容易となり生産性が向上す
[0091] 本発明において光制御シートの厚さは限定されないが、光制御シート自身の強度、 生産性等を考慮して光制御シートの厚さを設定すればよい。面光源素子の大きさに よって異なる力 厚さは 0. 05mmから lmmが望ましい。これより薄くなると、光制御シ ート自体の強度が低下し、変形等により品位が低下する。また、これより厚くなると面 光源素子が厚くなり、また重量も増加する。更に光制御シートの熱などによる変形を 防ぎ、かつ、押出成形等による高い生産性を得るためには、 0. lmmから 0. 7mmの 範囲内であるのが望ましぐ更には 0. 2mmから 0. 5mmの範囲内であるのがより望 ましい。
光制御シートの製造方法としては、押出成形、射出成形、 2P成形等が挙げられるが 、凸部の大きさ、凸部の形状、量産性等を考慮した上で適した成形方法を選択すれ ばよい。主面の短辺、長辺共に 400mmを超えるなど、大型の面光源素子用の場合 には押出成型が適している。また、厚さが lmmより薄い場合には、押出成形、 2P成 形が適している。
[0092] つぎに、本発明に係る面光源素子の変形例について図面を参照しつつ説明する。
[0093] まず、図 4は、導光板 1の対向する二つの側面に 2本ずつの線状光源 4aを一次光 源 4として配設した本発明の面光源素子 10の例で大型の液晶画像表示装置を表示 させるためのものである。ここで、図 4 (a)、（b)はそれぞれ X— Z平面と平行な側から Y軸方向に向力、つて観察したときの側面図と、 Y—Z平面と平行な側から X軸方向に 向かって観察したときの側面図である。
[0094] 出射面 6と底面 7との両側面に、リフレクタ 4b内にそれぞれ一対の線状光源 4aが配 設された一次光源 4が配設されて!/、る。線状光源 4aから導光板 1内へ入射させる光 量を十分に確保するために厚みの厚い導光板 1が用いられる。これにより、これらの 一次光源 4が配設された両側面は入射端面 8とされ、この入射端面 8に交差する両 側面は反射端面 8bとされて!/、る。
[0095] また、図 4の面光源素子では、出射面 6の上方に拡散シート 5aと本発明に係る光制 御シート 11が配設されている。導光板 1と光制御シート 11との間に拡散シート 5aを配 設することで、面光源素子 10の出射光を適度に均一化し品位を高めることができる。 また適当な拡散シート 5aを選択することで正面輝度も一層高めることができる。
[0096] 図 4の面光源素子 10においても、出射面 6には、断面が台形状の凸条 2とこの凸条 2の台形とは上下が逆転した台形状の凹条 3とが交互に配列されている。これらの凸 条 2及び凹条 3は、上述した図 1、図 2に示す凸条 2の台形の表面 laと実質的に同一 であるので詳細な説明は省略する。これにより、この出射面 6には、入射端面 8と直交 する断面が台形形状の凸条および凹条が複数配置される。
[0097] 一方、底面 7には、断面が台形状の凸条 9が互いに接して入射端面 8に平行に配 歹 IJしている。この台形状の凸条 9の大きさを漸次調整することにより、出射面 6から出 射される光の光量分布を調整できる。
[0098] 線状光源 4aの光は導光板 1の入射端面 8から導光板 1内に入射し、出射面 6及び 底面 7間を全反射を繰り返しつつ縦方向に伝播していく。
[0099] そして、この光の一部は底面 7に形成された台形状の凸条 9及び反射シート 5により 出射面 6に向けて導かれ、出射面 6に形成された断面が台形形状のプリズム（凸条 2 及び凹条 3)により集光され、所望する視野角内に出射される。
[0100] このように、出射面 6に断面が台形形状のプリズムを形成することにより、出射面 6に
V溝のプリズムを形成する場合に比べて鉛直方向の輝度低下が抑えられると共に視 野角が拡大する。
[0101] このような導光板又は光制御シートの材料としては、通常光学透明材料であれば用 いることが可能である。例えば、メタアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロォレフ イン樹脂、ポリスチレン樹脂、メタアクリル スチレン共重合樹脂、シクロォレフイン アルケン共重合樹脂が挙げられる。これらの透明樹脂は概ね 1. 4よりも大きな屈折率 を有している。本発明の条件を満たす屈折率としては、 1. 42から 1. 65の範囲内が 好ましい。
[0102] また、より輝度均一性を高める為に、本発明の面光源素子が備える導光板及び/ または光制御シートに、光拡散手段を設けても良い。光拡散手段としては、導光板も しくは光制御シートの主面にシボゃエンボスなどのランダムな凹凸を設ける方法、少 量の光を拡散させる微粒子を構造物の内部に設ける方法、拡散シートを導光板や光 制御シートの入射面側及び/または出射面側に設ける方法、またはこれらの組み合 わせた方法が挙げられる。ランダムな凹凸は微粒子を分散させた溶液をスプレー等 での主面への塗布、微粒子を分散させた樹脂の押出による成形、凹凸の形成された 金型からの転写により実現可能である。凹凸の程度は算術平均粗さ Raが 3 m以下 であることが望ましい。これより大きくなると、拡散効果が大きくなりすぎる為に正面輝 度が低下する。
[0103] 例えば、台形形状のパターンは、図 12 (a)に示すように、天頂面（上底） 2a及び傾 斜面 2bともに鏡面である例であった力 これらの表面は粗面化されていてもよい。
[0104] 例えば、図 12 (c)に示すように、台形プリズム（凸条 2)の傾斜面 2bを粗面化すると 、図 12 (a)に示す全面が鏡面である場合に比べて、視野角がより拡大すると共に、面 光源素子 10として表面のギラツキ感ゃ、導光板のコーナー部を斜めから視認したと きに生じる暗線状のラインが緩和されるなど表面品位の向上が図れる。
[0105] また、図 12 (d)に示すように、台形プリズム（凸条 2)の天頂面 2a及び傾斜面 2bの 全面を粗面化すると、図 12 (c)に示す傾斜面 2bのみを粗面化させた場合に比べて 表面輝度が多少低下するが、面光源素子として表面のギラツキ感ゃ、暗線状のライ ンが緩和されるなど表面品位の一層の向上が図れ、視野角と表面品位を重要視する 面光源素子に適している。また、これにより得られる液晶表示装置は、表面品位が優 れたものとなる。
[0106] このような粗面化は、例えば、 JIS B0601に基づく算術平均粗さ（Ra)が 0. 1 m 〜10 μ mの範囲内であることが好ましぐ更に好ましくは、 0. 15 μ m〜5 μ mの範囲 内であり、特に好ましくは 0· 2 111〜2 111の範囲内である。また、このような粗面化 は、図 12 (b)に示すように、凸条 2の上底（天頂面） 2aだけでもよいが、図 12 (d)に示 すように、傾斜面 2bと天頂面 2aとの双方にあってもよい (全面拡散面）。また、図 12 ( c)に示すように、側面部（傾斜面 2b)のみにあってもよい。さらに、この粗面化は、凹 条 3の上底（天頂面） 3aにあってもよい。表面を粗面化することにより拡散面が形成さ れ、これにより出射される光は、いずれの場合にも表面品位の向上が期待される。
[0107] また、本発明の画像表示装置としては、面光源素子上に透過型の表示装置を設け ることにより実現され、表示装置としては透過型の液晶パネル等が上げられる。これ により、表示面の輝度が高ぐ輝度均一性に優れる画像表示装置を得ることができる
〇
[0108] この場合、本発明の面光源素子の出射面側に透過型表示装置を設ける画像表示 装置では、透過型表示装置の画素ピッチの 1/100から 1/1. 5が望ましい。これよ り大きいと画素ピッチとの干渉縞が発生し外観品位が低下する。
実施例
[0109] 以下、実施例により本発明の効果を具体的に説明する。
(実施例 1 )
清浄なガラスに東京応化工業株式会社製ネガ型フォトレジスト (CA3000)を塗布し 、 110°Cのホットプレートにて 2分間暖めた後に室温まで冷却した。そのガラス基板と 所定の間隔でスリットを設けたフォトマスクを密着させて 35° から + 35° までの回 転を 120秒の速度で動作させ、その間に UV光を 1400mJ照射した。フォトマスクを 剥離後、その基板を現像した。得られた原盤を常法に従って、表面にニッケル導電 化膜を成膜し、このニッケル導電化膜に電铸用金属としてニッケルを電铸してニッケ ル電铸層を形成した。さらに、ニッケル導電化膜から原盤を剥離して、高さ 0. 01mm で頂上部分に幅約 10 mの平坦部を持つ、傾斜角が 55° の台形形状パターンを 賦型した出射面側のスタンパ Iを作製した。
[0110] 一方、直接金型入れ子にダイヤモンドバイトで頂角 100° 、高さ 0. 01mmの V字状 の溝条を切削加工で作製し、この切削入れ子から直接電铸を行い、ニッケル電铸層 を形成した。原盤を剥離して、高さ 0. 01mmで頂角が 100° のプリズムパターンを所 定の間隔で配列させて賦型した底面側のスタンパ IIを作製した。
[0111] これらのスタンパ I及びスタンパ IIを転写型として射出成形機の金型固定側キヤビテ ィと金型可動側キヤビティに組み込み、射出成形法にて 17インチディスプレイ用の微 細構造を持つ導光板 1 (板厚 6mm)を得た。
[0112] 得られた導光板 1は、断面形状が台形形状である凸条が離間して配設された出射 面と断面形状が台形形状である凸条が連結して配設された底面とを備えている。こ の出射面の台形凸状形状は、高さ Hが 10 H m、天頂部幅 W2が 10 μ m、底面幅 Wl 力 4 111であり、底面の台形凸状形状の高さは 10 m、底角 alおよび a2は 40° で あり、また、下底は、冷陰極管側から中央部まで 180 inから 60 inに漸次調整変 更した。
[0113] また、本発明の光制御シートは、切削加工によってロール状金型に光制御シートの 畝状凸部（ピッチ p8011 m)を反転させた形状の溝状凹部を平行に連続して作製し、 得られたロール状金型を用いて、スチレン—ブタジエンゴム状共重合体約 10重量％ を分散させたメタクリル酸メチルースチレン共重合体樹脂（屈折率 1. 54)を押出成型 することによって作製した。
[0114] ここで、この実施例に係る光制御シート 11は厚さ 0. 4mmであり、その凸部の Y-Z 平面の断面形状は下式に従い、それらの係数は、 C=3. 24 X 10— 2、 K= 0. 44、 h max=41. 7である。
[0115] [数 1]
Figure imgf000026_0001
Γ. とき, θ max :■ 79.3 "
θ ·' - "
P = Ϊ max) '· 80 μ
B ' / d m&x 0 . 4 6 2
ァ 'スベタ h it： 0 . p 2
である.。
[0116] この導光板 1の両端の入射端面を X軸に平行に配置させ、この入射端面に沿って 管面輝度 39, OOOcd/m2 (—定）の CCFL光源を図 5に示すように、左右に各一対 ずつ配設し、光源の背方にリフレクタを配設した。また、導光板 1の出射面上には光 制御シート 11の畝状凸部 15が X軸と平行になるように光制御シートを配設した。
[0117] 底面 7及び反射端面 8bには反射シート 5 (東レ株式会社製 E6SL)を配設して図 5 に示すバックライト装置を形成した。このようにして形成したバックライト装置の輝度性 能を測定した。この輝度測定は、株式会社トプコン製の輝度計 (TOPCON BM- 7 )を用い、サンプル面から 50cm離して測定した。また、バックライト面上の最大輝度 に対する最低輝度の比を輝度ムラとして求めた。さらに、導光板 1の出射面中央点に おいて、出射面に賦型されている断面形状が台形形状である凸条の長辺に直交す る垂直面に対して、出射面鉛直方向から両側に順次輝度計を傾けて輝度の角度分 布（以降水平方向角度輝度分布という）を測定した。同様に導光板 1の出射面中央点 において、出射面に賦型されている断面形状が台形形状である凸条の長辺に平行 であり、且つ導光板 1に垂直な面に対して、出射面鉛直方向から両側に順次輝度計 を傾けて輝度の角度分布（以降垂直方向角度輝度分布という）を測定した。この水平 方向角度輝度分布及び垂直方向角度輝度分布から視野角特性の指標となる水平 半値角及び垂直半値角を求めた。
[0118] この結果、最大輝度 4，785cd/m2、輝度ムラ 0. 81であり、水平半値角は 52. 7° 、 垂直半値角は 38. 7° であった。 (実施例 2)
この実施例 2は、実施例 1で用いた導光板の出射面上に拡散シート 1枚と光制御シ ート 1枚を載せた場合である。
[0119] 実施例 1と同一の導光板 1の両端の入射端面を X軸に平行に配置させ、この入射 端面に沿って管面輝度 39, OOOcd/m2 (—定）の CCFL光源を図 4に示すように、 左右に各一対ずっ配設し、光源の背方にリフレクタを配設した。また、導光板 1の出 射面上には株式会社ッジデン製の拡散シート（商品名： D124) 5aを 1枚配設し、さら にその上に畝状凸部が X軸と平行になるように光制御シート 11 (実施例 1で用いたと 同一の光制御シート）を配設した。
[0120] 底面 7及び反射端面 8bには反射シート 5 (東レ株式会社製 E6SL)を配設して図 4 に示すバックライト装置を形成した。
[0121] このようにして形成したバックライト装置の輝度性能を実施例 1と同様な方法で測定 したところ、最大輝度 5，070cd/m2、輝度ムラ 0. 81であり、水平半値角は 51. 8° 、 垂直半値角は 37. 4° で、輝度が高ぐかつ視野角特性も良好であった。
(比較例 1)
この比較例は、 PMMA製の平板 (板厚 6mm)の底面に印刷ドットを付与して導光 板を作製し、導光板の出射面側の平坦部上に拡散シート 1枚と光制御シート 1枚を載 せた場合である。
[0122] 導光板の底面には入光端面から遠ざかるほど密になるように粗密を付けた白色印 刷ドットを設け（導光板中央部でドット密度大）、輝度分布を所定の分布にした。この 導光板の両端に入光端面に沿って光源を配設し、光源の背方にリフレクタ 4bを配設 し、導光板の出射面側の平坦部上に株式会社ッジデン製の拡散シート（商品名： D1 24) 5aを 1枚配設し、更にその溝列が入光端面に対して略平行になるように 1枚の光 制御シート（実施例 1で用いたと同一の光制御シート）を設置し、底面及び反射端面 には反射シート 5 (東レ株式会社製 E6SL)を配設して図 13に示すバックライト装置を 形成した。このようにして形成したバックライト装置の輝度性能を測定した処、最大輝 度 4, 398cd/m2、輝度ムラ 0. 79であり、水平半値角は 56. 1° 、垂直半値角は 39. 1° であった。 [0123] このように白色印刷ドットの導光板に光制御シートを用いても輝度向上の効果は低 い。
(比較例 2)
この比較例は実施例 1に用いた導光板の上に、拡散シート 2枚を載せた場合である 。実施例 1と同様な導光板の平坦部上に株式会社ッジデン製の拡散シート（商品名： DX2) 5aを 2枚配設し、底面及び反射端面には反射シート 5 (東レ株式会社製 E6SL )を配設してバックライト装置を形成した。このようにして形成したバックライト装置の輝 度性能を測定した処、最大輝度 4, 766cd/m2、輝度ムラ 0. 79であり、水平半値角 は 42.3° 、垂直半値角は 42.1° であった。
[0124] 輝度ムラを解消し、かつ鉛直方向の輝度を向上させるために、拡散シート 2枚を使 用した場合、拡散シートにより光束が正面方向に集光されるが、視野角が狭くなり、 かつ等方的な角度輝度分布になっていた。
(比較例 3)
この比較例は、比較例 1で用いた PMMA製の平板（板厚 6mm)の底面に印刷ドッ トを付与して導光板の出射面側の平坦部上に光制御シート（実施例 1で用いたと同 一の光制御シート） 1枚を載せた場合である。
[0125] 当該印刷ドットを付与した導光板の両端に入光端面に沿って光源を配設し、光源 の背方にリフレクタ 4bを配設し、導光板の出射面側の平坦部上に、その溝列が入光 端面に対して略平行になるように 1枚の光制御シートを設置し、底面及び反射端面に は反射シート 5 (東レ株式会社製 E6SUを配設してバックライト装置を形成した。この ようにして形成したバックライト装置の輝度性能を測定した処、最大輝度 3，903cd/m 2、輝度ムラ 0. 78であり、水平半値角は 69. 2° 、垂直半値角は 42. 5° であった。
[0126] このように白色印刷ドットの導光板に光制御シートを用いても、導光板からの出射光 を正面方向に偏向することが十分にできないため輝度向上の効果は比較例 1に比べ ても更に低いものであった。
[0127] (比較例 4)
この比較例は、本発明の光制御シートが満たす条件から逸脱する場合である。 本比較例の光制御シートは、切削加工によってロール状金型に光制御シートのピッ チ 20 mの畝状凸部を反転させた形状の溝状凹部を平行に連続して作製し、前記口 ール状金型を用いて、スチレン一ブタジエンゴム状共重合体約 10wt%を分散させた メタクリル酸メチルースチレン共重合体樹脂（屈折率 1. 54)を押出成型することによ つて作製した。
ここで、この比較例に係る光制御シート 11は厚さ 0. 4mmであり、その凸部の Y—Z 平面の断面形状は数式 1に従い、それらの係数は C = l . 00 X 10— K = 0、 hmax = 10. 0である。このときこの凸部の Y— Z平面の断面形状は半円状となり、
Θ max : 90. 0°
Θ ' : 30. 0°
P ( =Ymax) : 20 ^ 01
であり、 Θ 'は下限値 0. 45 6 max = 40. 5より小さぐ本発明の光制御シートが満た す条件から逸脱する。
実施例 1に用いた導光板の平坦部上に株式会社ッジデン製の拡散シート（商品名 ： DX2)を 1枚配設し、さらにその上に上記光制御シートの畝状凸部が X軸と平行に なるように配設した。底面及び反射端面には反射シート 5 (東レ株式会社製 E6SL)を 配設して図 4に示すバックライト装置を形成した。このようにして形成したバックライト 装置の輝度性能を測定した処、最大輝度 4, 816cd/m2、輝度ムラ 0. 81であり、水 平半値角は 51. 2° 、垂直半値角は 37. 2° であった。
実施例 2と比較して、当該光制御シートの凸部形状により導光板への回帰成分が 増大し、かつ高出射角度成分の増大により正面方向の輝度が低下していた。
(比較例 5)
この比較例は、光制御部材の輪郭線の頂点からの傾きが単調増加から外れるもの 。すなわち 0. 25P≤ I Ymax |から外れ、本発明の光制御シートが満たす条件から 逸脱する場合である。
本比較例の光制御シートは、切削加工によってロール状金型に光制御シートのピッ チ 20 mの畝状凸部を反転させた形状の溝状凹部を平行に連続して作製し、前記 ロール状金型を用いて、スチレン一ブタジエンゴム状共重合体約 10wt%を分散させ たメタクリル酸メチルースチレン共重合体樹脂（屈折率 1. 54)を押出成型することに よって作製した。
ここで、この比較例に係る光制御シート 1 1は厚さ 0. 4mmであり、その凸部の Y—Z 平面の断面形状はガウス分布状であり、
I Ymax I : 4 ii
Θ max : 68. 0°
θ ' : 42. 3° であり、 Ymaxの絶対値がピッチ 20 mの 1/4以下にあり、本発明の光制御シートが 満たす条件から逸脱する。
実施例 1に用いた導光板の平坦部上に株式会社ッジデン製の拡散シート（商品名： DX2)を 1枚配設し、さらにその上に上記光制御シートの畝状凸部が X軸と平行にな るように配設した。底面及び反射端面には反射シート 5 (東レ株式会社製 E6SL)を配 設して図 4に示すバックライト装置を形成した。このようにして形成したバックライト装 置の輝度性能を測定した処、最大輝度 4, 533cd/m2、輝度ムラ 0. 80であり、水平 半値角は 49. 0° 、垂直半値角は 37. 3° であった。
垂直方向角度輝度分布を測定したところ、正面方向に対して高出射角度から出射さ れる光が大きく増大していた。このため実施例 2と比較して、正面方向の輝度が大きく 低下していた。
産業上の利用可能性
本発明の面光源素子が備える導光板と光制御シートを用いれば、上下方向の視野 角を絞り、かつ水平方向の視野角を拡大させることができるため高輝度化かつ視野 角特性を改善できるので、面光源素子に好適に用いることができる。また、本発明の 面光源素子は、エッジライト式であるので、液晶バックライト装置を装着したモニター 装置に限定されずに、ノートパソコン、照明公告、交通標識などの薄型の各種画像表 示装置への応用が期待される。

Claims

請求の範囲
導光板の少なくとも 1つの側面に線状光源を少なくとも 1個配置したエッジライト方 式の面光源素子であって、
当該導光板は出射面、該出射面に対向する底面、及び前記線状光源から出射さ れた光を入射させる入射端面を有し、
前記導光板の底面側には光を反射する反射手段を備え、
前記導光板の出射面側には、前記導光板からの光の出射方向を制御する光制御 部材を備え、
X軸と、 X軸に直交する Y軸とで構成される X— Y平面の法線を z軸として、 前記線状光源は X軸に平行に配置しており、
前記反射手段と、前記導光板と、前記光制御部材とは前記 X— Y平面に平行に配 置して Z軸方向に前記反射手段、前記導光板、前記光制御部材の順に構成されて おり、
前記導光板の入射端面は X軸に平行にあり、
前記出射面及び前記底面には凸条のパターンが形成され、
前記出射面に形成されたパターンは Y軸に平行であり、
前記底面に形成されたパターンは X軸に平行であり、
前記光制御部材は、光が主に出射する側に X軸に平行な複数の畝状の凸部が形 成され、
Y軸と Z軸とで構成される Y— z平面に平行な前記凸部の断面の輪郭線力 s、少なく とも頂部を含む曲線部を有し、
該輪郭線との接線が Y軸と交差する傾き Θ 、前記凸部の頂点を中心とする両方 向に単調に増加する範囲で、それぞれ下記の式を満たすことを特徴とする面光源素 子。
0. 45 Θ max≤ Θ ' ≤0. 75 Θ max
0. 25p≤ I Ymax | ここで、 Θ max :輪郭線の頂点から単調増加する Θの最大値
Ymax :輪郭線の頂点から単調増加する Θが Θ maxをとるときの Y軸方向の位置 Y' = Ymax/ 2
Θ，： Y軸方向の位置が Y'の位置での輪郭線との接線の Y軸に対する傾き P：輪郭線の Y軸と平行な方向の幅
[2] 前記光制御部材の前記凸部の Y— Z平面の断面形状が、楕円の長軸の一端を頂 点とする楕円の一部からなる部分楕円形状であり、
前記部分楕円形状の接線の Y軸に対する傾きの最大値が 60度から 80度の範囲内 であり、且つ、前記部分楕円形状の Y軸と平行な方向の幅 pに対する高さ hの比であ るアスペクト比が 0. 39力、ら 0. 53の範囲内であることを特徴とする請求項 1記載の面 光源素子。
[3] 前記光制御部材の前記凸部の Y— Z平面での断面形状が、放物線の頂点を含む 放物線の一部からなる部分放物線形状であり、
前記部分放物線形状の接線の Y軸に対する傾きの最大値が 52度から 62度の範囲 内であり、
前記部分放物線形状の Y軸と平行な方向の幅 pに対する高さ hの比であるァスぺク ト比が 0. 32から 0. 47の範囲内であることを特徴とする請求項 1記載の面光源素子。
[4] 請求項;!〜 3のいずれか一項に記載の面光源素子において、前記導光板の出射 面側の前記パターンの X軸と Z軸とで構成される X— Z平面での断面が X軸と平行な 上底部と該上底部に連結する二つの斜辺部を有する台形形状の凸条に形成され、 該台形形状の高さが 1 μ m〜； 100 mの範囲内、斜辺部の X軸に対する傾斜角が 15° 〜70° の範囲内、上底部の幅が1 111〜500 111の範囲内にぁり、
前記導光板の底面の前記パターンの Y— Z平面での断面が Y軸と平行な上底部と 該上底部に連結する二つの斜辺部を有する台形形状の凸条に形成され、
該台形形状の高さが 1 μ m〜； 100 mの範囲内、斜辺部の Y軸に対する傾斜角が
32. 5° 〜45° の範囲内、上底部の幅が 3 m〜； 1600 mの範囲内にあることを 特徴とする面光源素子。 請求項;!〜 4のいずれか一項に記載の面光源素子に用いる光制御部材。 請求項;!〜 4のいずれか一項に記載の面光源素子の光制御部材の出射面側に透 過型表示素子を備えることを特徴とする画像表示装置。
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