JP4053626B2 - 面光源装置並びに非対称プリズムシート - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指向出射性の導光板と非対称プリズムシートを用いたサイドライト型の面光源装置並びに該装置に適用可能な非対称プリズムシートに関する。なお、本明細書において、「非対称プリズムシート」とは、「多数の非対称なプリズム要素列を備えたプリズム面を有するシート状の光学要素」に対する呼称である。
【０００２】
【従来の技術】
光散乱導光体あるいは透明導光体からなる指向出射性の導光板とプリズムシートを利用した面光源装置が提案され、液晶ディスプレイのバックライト等の用途に広く用いられている。プリズムシートは、多数のプリズム要素列を備えたプリズム面を有する光学材料からなる板状部材で構成される。このようなプリズムシートは、光束の伝播方向特性を修正する機能を有していることが知られている。
【０００３】
図１は、従来の一般的なプリズムシートを採用したサイドライト型の面光源装置をバックライティングとして用いた液晶ディスプレイの概略構成を部分破断して示した見取図である。なお、図示の都合上、プリズムシート４やその他の要素の厚さ、プリズム要素の形成ピッチ、深さはなどは誇張されている。
【０００４】
同図を参照すると、符号１は指向出射性の導光板で、光散乱導光体あるいは透明導光体からなる楔形断面を有する光学部材で構成されている。光散乱導光体は、導光機能と内部散乱機能を兼備した周知の光学材料で、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるマトリックスと該マトリックス中に「異屈折率物質」を一様に混入分散させたものからなる。「異屈折率物質」とは、マトリックスの屈折率と実質的に異なる屈折率を有する物質を意味する。
【０００５】
導光板１の肉厚側の端面は光入射面２とされ、その近傍には反射体Ｒを背面からかぶせた一次光源素子（蛍光ランプ）Ｌが配置されている。導光板１の一方のメジャー面（裏面）６に沿って反射体３が配置されている。反射体３は、正反射性の銀箔シートあるいは拡散反射性の白色シートからなる。照明光は、導光板１の前面にあたる他方のメジャー面（光出射面あるいは光取出面）５から取り出される。プリズムシート４は、プリズム面を内に向けて前面５の外側に配置される。
【０００６】
説明のために破断描示された部分を参照すると、プリズムシート４の外側面４ｃが平滑面として示されている。平滑面４ｃの外側には、偏光分離シートＬＳを介して液晶パネルＬＰが配置されている。液晶パネルＬＰは、偏光軸が直交するように配置した２枚の偏光板間に液晶セル、透明電極等を挟んだ周知の構成を有している。
【０００７】
偏光分離シートＬＳは、昨今使用される傾向にある光学素子で、液晶パ内側の偏光板とプリズムシート４の間に配置される。この偏光分離シートＬＳは内側の偏光板の偏光軸と同じ方向の偏光成分に対する透過率が高く、同偏光軸と直交する方向の偏光成分に対する反射率が高い性質を有している。
【０００８】
この種の偏光分離シートとしては、正の応力光学係数を持つ第１のポリマー物質と負の応力光学係数を持つ第２のポリマー物質とからなる交互層を多数積層した構成の複屈折偏光子を利用するもの（特開平４−２９５８０４号公報参照）や、二等辺直角三角形プリズムの直線状配列を片面に有する一対の透光性基板の一方の基板のプリズム面にマックナイル条件を満たすように選択された高屈折率及び低屈折率の交互層を形成した後、これら一対の基板のプリズム面同士を対向させて光学的に接合することにより形成した偏光子を利用するもの（特開平６−５１３９９号公報参照）等が提案されている。
【０００９】
なお、図示は省略したが、液晶パネルＬＰと偏光分離シートＬＳ、あるいは液晶パネルＬＰとプリズムシート４の間（偏光分離シート不使用の場合）には、それら要素間の張り付きを防止するためのスペース（空気層）が確保されることが通例となっている。
【００１０】
プリズムシート４の内側面を構成するプリズム面は多数のプリズム要素列を有する。これら多数のプリズム要素列の配向方向は、導光板１の光入射面２とほぼ平行である。部分拡大断面図に示したように、各プリズム要素列はＶ字状の溝を形成する１対の傾斜面４ａ，４ｂを有している。
【００１１】
以下、本明細書では、導光板１の光入射面２側を向く第１傾斜面４ａの傾斜角をφa で表わし、それとは反対側を向く第２傾斜面４ｂの傾斜角をφb で表わすことにする。傾斜角φa ，φb は正面方向（符号Ｎ参照）を基準に測るものとする。多くの従来装置においては、対称プリズムシート（即ち、φa ＝φb ）が使用されている。
【００１２】
光源素子Ｌから導光板１内に導入された光は、導光板１内で散乱作用と反射作用を受けながら肉薄側の端面７に向けて導光される。この過程で、照明光が徐々に前面５から出射される。
【００１３】
周知の通り、側方から光供給を受けた導光板１の前面５から出射される光は、相当の明瞭さを持った指向性を示すため、一般に指向出射性の導光板と呼ばれている。なお、導光板１の前面５あるいは裏面に強い光拡散性を与えた場合には、導光板１の指向出射性が損なわれることがある。図２及び図３は、３例の導光板Ａ（図２），Ｂ（図２），Ｃ（図３）について前面５の出射特性を表わしたグラフである。
【００１４】
両グラフにおいて、横軸は輝度測定方向を表わしている。角度は、正面方向を０°、光入射面２側を負、末端側（前方）を正とした。縦軸はピーク値を１．０とした単位（ａ．ｕ．）で輝度を表わしている。図２における太線のカーブＡは導光板Ａの特性を表わし、細線のカーブＢは導光板Ｂの特性を表わしている。また、図３におけるカーブＣは導光板Ｃの特性を表わしている。なお、特性は導光板の前面の中央点付近を見る条件で輝度計を光入射面２に垂直な面内で角度走査して測定された。中央点と輝度計の距離は、２０３ｍｍとした。
導光板Ａ〜Ｃの諸元は次の通りである。
【００１５】
［導光板Ａ］
・材料；光散乱導光体＝ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）マトリックス中にシリコーン系樹脂粒子を０．０８ｗｔ％一様分散。
【００１６】
屈折率は約１．５
・サイズ：光入射面側から見た奥行き５１．５ｍｍ、幅６８．３ｍｍ、光入射面側端部の厚さ３．０ｍｍ、末端部の厚さ０．２ｍｍ
［導光板Ｂ］
・材料；光散乱導光体＝ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）マトリックス中にシリコーン系樹脂粒子を０．０２５ｗｔ％一様分散。
【００１７】
屈折率は約１．５
・サイズ：光入射面側から見た奥行き１９０ｍｍ、幅２５２ｍｍ、光入射面側端部の厚さ３．０ｍｍ、末端部の厚さ０．２ｍｍ
［導光板Ｃ］
・材料；透明なＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）の前面を梨地面として、適度の光拡散性を与え、光出射を促進させたもの
・サイズ：光入射面側から見た奥行き１８０ｍｍ、幅１３５ｍｍ、光入射面側端部の厚さ２．５ｍｍ、末端部の厚さ０．５ｍｍ
これらのグラフから判るように、出射光束はいずれも指向性を持っており、３例における輝度ピーク（主光線出射角）は、導光板Ａでは約６３°、導光板Ｂでは約７７°、導光板Ｃでは約７２°となっている。一般的に言えば、光入射面側から見た奥行きサイズが大きくなる程、輝度ピークを与える出射角が大きくなる傾向がある。
【００１８】
一方、実用的な目安で言えば、導光板Ａは小サイズ、導光板Ｂは大サイズ、導光板Ｃは中サイズに相当している。従って、ここに示したピーク角度約６３°〜約７７°は、実際的なピーク角度（主光線出射角）をカバーしていると考えられる。図４は、このような導光板１の指向出射性を前提に、従来一般的に使用されているプリズムシート４の基本的な作用を説明する図である。
【００１９】
図４を参照すると、プリズムシート４は、導光板１の前面５に沿ってそのプリズム面を内側に向けて配置されている。プリズム要素列を形成する各プリズム要素の頂角は例えば、φa ＋φb ＝約６０°である。
【００２０】
今、上記導光板Ａを使用して矢印Ｌ１の方向から光供給を行なった場合、前面５からの出射光束の優先伝播方向は、上記したことからθ2 ＝約６３°となる。導光板Ａの屈折率が１．５前後であることを考慮すれば、θ2 ＝６３°前後を与える前面５への入射角は、θ1 ＝３５°前後となる。以下、このような優先伝播方向に対応した光線を本明細書では主光線と呼ぶ。ここでは主光線は符号Ｓ１で指示されている。
【００２１】
前面５から出射した主光線Ｓ１は、空気層ＡＲ（屈折率ｎ0 ＝約１．０）を直進した後、プリズムシート４の一方の傾斜面４ａに垂直に近い角度で入射する（φa ＝３０°前後）。主光線が他方の傾斜面４ｂに入射する確率は非常に小さい。
【００２２】
次いで、主光線Ｓ１は傾斜面４ｂまで内部を直進して正反射される。正反射された光線は、プリズムシート４の平坦面４ｃに対して垂直方向に近い角度で入射し、プリズムシート４から出射される。この過程を通して、主光線Ｓ１の伝播方向がほぼ正面方向に修正される。
【００２３】
しかしながら、このような態様でプリズムシートを利用した従来の面光源装置には次のような２つの問題点があった。
（１）問題点１：正面方向への照明光の生成にプリズム要素の主光線入射側の傾斜面（光入射面２側を向いた傾斜面）４ａが殆ど寄与していないこと。これは平滑面（光出射面）４ｃ上での明るさの均一性に改善の余地が残されているにも関わらず、傾斜面４ａを正面方向への照明光の生成に寄与させる技術的配慮がなされていないことを意味している。
【００２４】
（２）問題点２：図１に示したように、プリズムシート４の平滑面４ｃ上に偏光分離シートＬＳなどの平滑面を持つ素子を重ねて配置した場合、プリズムシート４ｃの平滑面４ｃとの間に非常に薄く厚さが不安定な空気層（一般には、異屈折率の層）が存在し易くなり、当接面間に張り付き現象も発生する。
【００２５】
そのため、厚みのあるスペーサなどを使用して間隔を保持しなければ、干渉あるいはモアレ現象に起因した明暗模様、着色現象等が発生し易い。しかし、そのような間隔を確保することは、昨今の薄型化に対する強い要望と整合しない。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、上記従来のサイドライト型の面光源装置を改良し、プリズムシートの内側面の各プリズム要素を構成する１対の傾斜面がともに正面方向へ向かう照明光の生成に積極的に寄与出来るようにすることにある。また同時に本発明は、偏光分離シートなどの平滑面を持つ素子を近接配置しても、張り付き現象がなく、明暗模様、着色現象等による視覚感の劣化が生じないように改良された面光源装置を提供することにある。そして、本発明はこれらのことを通して、明るさと視覚感に優れた面光源装置を提供することを企図している。
【００２７】
そして、本発明は上記改良がなされた面光源装置を液晶パネルのバックライティングに適用することで、表示の明るさと視覚感を改良した液晶ディスプレイを提供しようとするものでもある。また更に、上記面光源装置あるいは液晶ディスプレイへの適用が可能な、新規な特徴を有する非対称プリズムシートを提供しようとするものでもある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（１）指向出射性の導光板の前面に配置されるプリズムシートの内側プリズム面のプロファイル（断面形状）について、新規な考え方に基づく非対称性を取り入れ、主光線入射側の傾斜面の内面反射によってほぼ正面方向への照明光を生成出来るようにするとともに、（２）該プリズムシートの外側面と他の要素（偏光分離板など）が、干渉縞やモアレ縞が発生し易い状態で接することを防止する手段を講じ、（３）併せて、該防止手段を用いて照明光生成プロセスの多様性を高めることにより、上記課題を解決したものである。
【００２９】
本発明は、指向出射性の導光板と、導光板の側端部に位置した光入射面へ向けて光供給を行なう一次光源手段と、導光板の前面に沿って配置されたプリズムシートを備えた面光源装置、あるいはそのような面光源装置をバックライティングに用いた液晶ディスプレイに対して適用可能である。
【００３０】
本発明のいずれの態様においても、導光板の前面に配置される非対称プリズムシートの内側プリズム面を提供する多数のプリズム要素の各々は、導光板の光入射面側を向く第１傾斜面並びにそれとは反対側を向く第２傾斜面の交互の繰り返しで構成されている。そして、第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、次の２つの機能（ほぼ正面方向への照明光生成寄与ルート）を持つように特徴付けられている。
【００３１】
（１）導光板から出射された主光線を、第１傾斜面から非対称プリズムシート内に導入し、第２傾斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向する。
（２）導光板から出射される主光線の周りに角度分布する光線の束（以下、「副光線束」と言う。）の中で、主光線に比して出射角が大きな副光線を第１傾斜面から非対称プリズムシート内に導入し、第２傾斜面で内部反射させた後、更に第１傾斜面で内部反射させてほぼ正面方向に偏向する。
【００３２】
これら条件を満足させるような第１傾斜面の傾斜角φa は、後述するように、非常に小さく（垂直に近く）、例えば１０°未満とすることが実際的である。第２傾斜面の傾斜角φb については、そのような小角である必要はない。
【００３３】
非対称プリズムシートの外側面に関しては、次のような手段のいずれか（併用も可能）が講じられる。
（１）非対称プリズムシート自身の外側面を非平滑面とする。非平滑面は、ノングレア処理面、プリズム面、レンズ面として具体化することが出来る。
プリズム面とする場合には、導光板の光入射面とほぼ垂直に多数のプリズム要素列を配列させる。このケースでは、非対称プリズムシートはいわゆる両面プリズムシートとなる。レンズ面とする場合には、導光板の光入射面とほぼ垂直に多数のレンズ要素列を配列させる。このケースでは、非対称プリズムシートは、「プリズム−レンズシート」と言うことも出来る。
【００３４】
いずれの場合も、非対称プリズムシートの外側に近接配置され得る偏光分離シートなどの素子との相互作用によって干渉縞やモアレ縞（輝度ムラ、視覚感の劣化）が発生することが回避される。
【００３５】
更に、別の観点から言えば、上記２種のルートで生成された内部反射光が、非対称プリズムシートの外側面からストレートに正面方向に出射される性質を緩和する。即ち、ノングレア処理面には光拡散作用があり、プリズム面やレンズ面には上記２種のルートで生成された内部反射光の一部を再度導光板側へリターンさせる作用（以下、単に「リターン作用」と言う。）がある。これら作用は、面光源装置乃至液晶ディスプレイの明るさの均一性と視覚感を向上させる上で有利である。
【００３６】
（２）非対称プリズムシートの外側に別の付加素子を配置する。このような付加素子として、付加プリズムシート、付加レンズシート、少なくとも一方の面を梨地化したシートなどを採用することが出来る。
【００３７】
付加プリズムシートを採用とする場合には、内側面にノングレア処理を施し、外側面には導光板の光入射面とほぼ垂直に多数のプリズム要素列を配列させる。
【００３８】
付加レンズシートを採用する場合にも、内側面にノングレア処理を施し、外側面には導光板の光入射面とほぼ垂直に多数のレンス要素列を配列させる。
【００３９】
いずれの場合も、非対称プリズムシートの外側に付加素子を介在させることで、各要素の対向面間の相互作用によって干渉縞やモアレ縞（輝度ムラ、視覚感の劣化）が発生することが回避される。
【００４０】
更に、別の観点から言えば、上記２種のルートで生成された内部反射光がストレートに非対称プリズムシートの外側面からほぼ正面方向に出射されても、その後に光拡散作用、リターン作用を受けるため、面光源装置乃至液晶ディスプレイの明るさの均一性と視覚感を向上させる上で有利である。
【００４１】
本発明を液晶ディスプレイに適用する場合には、上記の特徴を持つ面光源装置を周知の態様で液晶パネルのバックライティングのために配置すれば良い。その場合、上記の諸特徴が液晶ディスプレイの表示品質（明るさとその均一性、視覚感など）に反映されることは言うまでもない。液晶ディスプレイの典型的な態様に従えば、上述の特徴を持つ面光源装置で生成されたバックライティング照明光が、偏光分離シートを介して液晶パネルを照明する。
【００４２】
非対称プリズムシートとしては、多数の非対称プリズム要素列を備えたプリズム面と、非平滑面とを備え、非対称プリズム要素列は第１傾斜面とそれとは反対側を向く第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、次の条件を満たすものを提案する。
【００４３】
即ち、本発明に従えば、非対称プリズム要素の第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、（１）第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、第２傾斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向される第１の光線と、第１傾斜面から非対称プリズムシート内に導入され、第２傾斜面で内部反射され、更に前記第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向される第２の光線が存在し得る値を有しており、しかも、（２）第１の光線及び第２の光線の非対称プリズムシートに対する進入角はいずれも正（但し、前記プリズム要素の先端側からアプローチする光線の進入角の符号を正とする）であるという条件を満たす。
【００４４】
このような条件を満たし得る傾斜角φa とφb の実際的な値は、φa ＝１０°未満、φb ＝３０°〜４０°の範囲にある。
非平滑面は、ノングレア処理面、プリズム面、レンズ面の形態を取り得る。プリズム面の形態とする場合には、非対称プリズム要素列の配列方向とほぼ直交した方向に配列された多数のプリズム要素列が形成される。また、レンズ面の形態とする場合には、非対称プリズム要素列の配列方向とほぼ直交した方向に配列された多数のレンズ要素列が形成される。
【００４５】
更に、偏光分離シートそのものを非平滑面を有する要素ととらえて、非対称プリズムシートの外側にこの偏光分離シートを光学的に接合することにより一体化したものを採用することも出来る。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施形態について説明する。各実施形態の要部構成を説明する諸図は、図４（従来構成）と同様の形式の部分破断見取図で示される。それらの図においては、図示の都合上、プリズムシートその他の要素の厚さ、プリズム要素列のピッチ、深さはなどは誇張されている。
【００４７】
図６は、本発明の第１実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図１に示した従来の液晶ディスプレイと同様の構成を有しているが、導光板１の前面（光出射面）５に沿って配置されるプリズムシートとして、本発明の特徴を備えた非対称プリズムシート４１が採用されている点で異なっている。非対称プリズムシート４１は、次の２つの特徴（１），（２）を有している。特徴（１）は本発明の非対称プリズムシートに共通した特徴であり、特徴（２）は、非対称プリズム面とは反対面における非平滑化の具体化の一例に相当している。
（１）導光板１の前面（光出射面）５に沿って配置されるプリズムシートとして、本発明の特徴を備えた非対称プリズムシート４１が採用されている。部分拡大断面図に示したように、非対称プリズムシート４１は、各プリズム要素列を形成する１対の傾斜面４１ａ，４１ｂの傾斜角について、導光板１の光入射面２側を向く第１傾斜面４ａの傾斜角φa は５．６°とされ、他方の第２傾斜面４１ｂの傾斜角φb は３５°とされている。なお、このような傾斜角φa ，φb の組合せの決め方の詳細については後述する。
【００４８】
（２）非対称プリズムシート４１の外側面４１ｃの表面は、ノングレア処理された面（梨地面）である。これは、非対称プリズムシート４１の第１の形態の特徴である。
これらの相違点を除けば、各要素の構成、配置等は図１の従来の一般的な配置を有するサイドライト型の面光源装置と同様である。
即ち、符号１は指向出射性の導光板で、光散乱導光体あるいは透明導光体からなる楔形断面を有する光学部材で構成されている。光散乱導光体は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるマトリックスと該マトリックス中に「異屈折率物質」を一様に混入分散させたものからなる。
【００４９】
導光板１の肉厚側の端面は光入射面２とされ、その近傍に背面から反射体Ｒをかぶせた一次光源素子として蛍光ランプ（冷陰極管）Ｌが配置される。なお、一次光源素子として熱陰極管を用いても良いことは言うまでもない。導光板１の裏面６に沿って、正反射性の銀箔シートあるいは拡散反射性の白色シートからなる反射体３が配置される。
【００５０】
導光板１の前面（光出射面）５に沿って配置された非対称プリズムシート４１の外側には偏光分離シートＬＳが載置され、更にその外側に液晶パネルＬＰが配置される。非対称プリズムシート４１の内側面に形成されている多数の非対称プリズム要素列の配向方向は、導光板１の光入射面２とほぼ平行である。各プリズム要素列はＶ字状の溝を形成する第１傾斜面４１ａと第２傾斜面４１ｂを有している。上述したように、傾斜角φa は５．６°であり、傾斜角φb は３５°である。
【００５１】
光源素子Ｌから導光板１内に導入された光は、導光板１内で散乱作用と反射作用を受けながら肉薄側の端面７に向けて導光される。この過程で、照明光が徐々に前面５から出射される。図２、図３のグラフに関連して説明したように、導光板１の前面５からは指向出射性を持った光束が出射される。
【００５２】
例えば、導光板１として前述の導光板Ａを用いれば、正面方向から測ってほぼ６３°の方向にピークを持つ指向性の光束が出射される。即ち、ほぼ６３°の方向に進む出射光線が主光線となる。同様に、導光板１として導光板Ｂを用いれば、ほぼ７７°の方向に進む主光線が得られ、導光板Ｃを用いれば、ほぼ７２°の方向に進む主光線が得られる。
【００５３】
導光板１の前面５から出射された指向性の照明光束は、非対称プリズムシート４１の作用を受けた後、偏光分離シートＬＳで偏光分離され、液晶パネルＬＰを背後から照明する。以下、非対称プリズムシート４１の作用並びに傾斜角φa 、φb の定め方等につき、図７〜図１３を参照図に加えて説明する。なお、導光板１としては、前述の導光板Ａを採用したケースを中心に説明する。
【００５４】
図７中に併記したように、本例における非対称プリズムシート４１の内側面には傾斜角φa ＝５．６°、φb ＝３５°の条件で非対称プリズム要素が多数（１個のみ図示）形成されている。非対称プリズムシート４１の材料はＰＭＭＡ（メチルメタクリレート）で、その屈折率ｎ＝約１．５である。
【００５５】
図２のグラフから明らかなように、導光板１（導光板Ａ）から出射された主光線Ｓ１は６３°方向へ伝播し、第１傾斜面４１ａに入射する。この時の入射角β1 は２１．４°である。この入射角度は０°（垂直入射時）からはかなりはずれているが、反射率は垂直入射時のそれと殆ど同じである。
【００５６】
図５のグラフはこれを理解するために示したもので、屈折率１．５の誘電体に対する可視光の反射率を入射角（横軸）の関数で表わしたものである。同グラフから判るように、入射角が０°〜４５°程度の範囲では、殆どの光が境界面（傾斜面４１ａ）を透過して、プリズムシート４１の内部に進入する。
【００５７】
若干の屈折を伴ってプリズムシート４１の内部に進入した主光線Ｓ１は、第２の面４１ｂで正反射され、正面方向に偏向され、ノングレア処理された外側面４１ｃから出射される（符号Ｓ１１参照）。その際、適度の割合で光拡散が起こることで、プリズムシート４１の外側面からのストレートな出射が抑制される。
【００５８】
ところで、図２のグラフから明らかなように、導光板１の前面５から出射される光束は主光線Ｓ１の周りにある程度の拡がりを以て分布している。この拡がりは、「主光線の周りに角度分布する副光線の束」とみなすことが出来る。この「副光線の束」は、更に、「主光線に比して出射角の大きな副光線の束」と「主光線に比して出射角の小さな副光線の束」に分けることが出来る。以下、前者に属する光線を便宜上「内側副光線」、後者に属する光線を便宜上「外側副光線」とも言う。
【００５９】
今、図７に記したように、内側副光線束の中から出射角８０°の副光線Ｓ２に注目して光線追跡を行なうと、この内側副光線Ｓ２は第１傾斜面４１ａに入射角β2 ＝４．４°（ほぼ垂直）を以て入射する。図５のグラフから判るように、副光線Ｓ２の殆どの成分は境界面（傾斜面４１ａ）を透過して、プリズムシート４１の内部に進入する。
【００６０】
若干の屈折を伴ってプリズムシート４１の内部に進入した副光線Ｓ２は、第２の面４１ｂで正反射される。ここで、副光線Ｓ２の正反射光が傾斜面４１ｂに対してなす角度β4 の大きさを考えてみると、主光線Ｓ１に対する同様の角度β3 よりも大きいことが判る。従って、傾斜面４１ｂで正反射された副光線Ｓ２は再度傾斜面４１ａへ向かう。
【００６１】
その際の伝播方向は正面方向から大きくはずれることはなく、図７の描示からも理解されるように、正面方向（外側面４１ｃへ向かうＳ１の経路参照）から小角度だけ傾斜面４１ａ側へ倒した程度である。このことは、傾斜面４１ａの傾斜角φa を適当な小角度に選べば、内側副光線Ｓ２を正面方向に偏向させることが出来ることを意味している。
【００６２】
図７における傾斜角条件、φa ＝５．６°、φb ＝３５°は、与えられた条件（６３°方向出射主光線、プリズムシートの屈折率＝約１．５）の下で、主光線Ｓ１の正面方向への偏向と、副光線Ｓ２の正面方向への偏向とを同時に満足する（φa ，φb ）の解の一例である。傾斜面４１ａで正反射・偏向された副光線Ｓ２は、主光線Ｓ１と同様、適度の割合で光拡散を伴ってプリズムシート４１の外側面から出射される（符号Ｓ２２参照）。このように、副光線Ｓ２についても、ストレートな正面方向出射が抑制される。
【００６３】
図８は、導光板Ａに関する図２のグラフ（角度別出射特性）で表わされた角度特性を０．１°刻みでデジタル化し、各方向成分毎に図７に示した非対称プリズムシート４１について光線追跡シミュレーションを行なった結果から作成された棒グラフである。同グラフにおいて、各棒指標は計算結果を導光板Ａからの出射角について５°刻みで選択して表示したものである。
【００６４】
横軸は、傾斜面４１ａあるいは４１ｂによる正反射（偏向）後に、外側面４１ｃから出射した後の時の角度を表わしており、０°が正面方向、光入射面２側へ偏椅した場合が負、導光板末端７側へ偏椅した場合が正である。縦軸は、光子数で表現された光強度を表わしており、その数値は主光線Ｓ１のプリズムシートへ入射する前の光子数を２５００００として規格化されている。各棒指標に付された数字は、導光板Ａからの出射角を表わしている。
【００６５】
例えば、数字６３を付した棒指標は、６３°の出射角を以て導光板Ａから出射した主光線Ｓ１が正面方向（０°）に偏向され、その強度（光子数）が２５００００であることを表わしている。また、数字７０を付した棒指標は、７０°の出射角を以て導光板Ａから出射された内側副光線が−７°方向に偏向され、その強度（光子数）が２１５０００前後であることを表わしている。同様に、数字５５を付した棒指標は、５５°の出射角を以て導光板Ａから出射された外側副光線が＋７°方向に偏向され、その強度（光子数）が２１５０００前後であることを表わしている。
【００６６】
図８のグラフから次のことを読み取ることが出来る。
【００６７】
（１）主光線Ｓ１に関する棒指標（６３°出射）と、内側副光線Ｓ２に関する棒指標（８０°出射）とが、正面方向を表わす０°の位置で重なっている。即ち、正面方向では主光線Ｓ１によるピークが、副光線Ｓ２によって補強されている。光子数で言えば、２５００００が２５００００＋８００００＝３３００００程度に補強されている。
【００６８】
（２）主光線Ｓ１の出射角６３°から内側に６５°、７０°、あるいは外側に６０°、５５°、５０°、４５°と離れるに従って正面方向からのぶれが大きくなる。これらはいずれも傾斜面４１ｂでの正反射を表わしているものと考えることが出来る。
（３）ところが、出射角７５°では２本の棒指標が描かれており、一方は正面方向からのぶれが大きいが（約−１２°）、他方は小さい（約−５°）。これは、傾斜面４１ｂで正反射した光子のうち、傾斜面４１ｂで再度正反射される現象とそもそも傾斜面４１ａに戻らず出射する現象とのいずれかが起る臨界状態を表わしている（デジタル化時の量子角度幅の影響）。
【００６９】
（４）外側副光線（６０°、５５°、５０°、４５°）の中には、傾斜面４１ａでの正反射光に対応する棒指標が見い出せない。
【００７０】
（５）傾斜面４１ｂでの正反射は、８０°方向の副光線ばかりでなく、その周り（７５°、８５°）の副光線についても発生する。但し、それらは正面方向から多少ずれた方向へ向かう。
【００７１】
このような効果は、従来の対称プリズムシートでは全く期待出来ない。図９のグラフはそれを例証するシミュレーション結果を表わすグラフで、プリズムシートとしてφa ＝φb ＝３１°の対称プリズムシートを想定した以外は、図８のグラフと同条件で計算を行なった。ここでも、プリズムシートへ入射する前の主光線Ｓ１の光子数を２５００００として規格化を行なっている。但し、主光線Ｓ１（６３°出射）に対する棒指標表示は省略した。
【００７２】
図９のグラフからは次のことを読み取ることが出来る。
（１）正面方向から、内側に６５°、７０°、７５°、８０°、８５°あるいは外側に６０°、５５°、５０°、４５°と離れるに従って正面方向からのぶれが大きくなる。これらはいずれも傾斜面４１ｂでの正反射を表わしているものと考えられる。
（２）即ち、内側、外側いずれの副光線中にも４１ａでの正反射光に対応する棒指標が見い出せない。
【００７３】
公知のプリズムシートとして、φa ＝２０°、φb ＝３５°としたものがあるが、この程度の傾斜角条件では、上記のような２経路（両傾斜面の利用）を用いた正面方向偏向作用は実現出来ない。図１２は、φa ＝２０°、φb ＝３５°のプリズムシート４２（屈折率１．５）についてこれを例証した図である。
【００７４】
今、傾斜面４２ａで正反射されて正面方向に偏向される光線Ｓ３３が存在したと仮定する。これに光線逆進の法則を適用して光路を描くと、図示したような光路が得られる。即ち、傾斜面４２ａに対する入射角は、β5 ＝−７５°であり、プリズムシートに対する進入角は、−５５°である。ここで、進入角とは、プリズムシートの延在方向を基準に測った入射光線の伝播方向を表わす角（即ち、プリズムシートの延在方向に対する入射光線の傾き角度）である。入射角、進入角いずれも、プリズム要素先端側からアプローチする光線の入射角あるいは進入角の符号を＋にとることとする。
【００７５】
図１２の考察から明らかなように、光線Ｓ３のように進入角が負の光線は、実際の導光板からの出射光線では実現され得ない。本発明におけるプリズムシートは、進入角が正の光線について第１傾斜面よって正面方向への偏向が実現可能であることが要求される。そのためには、第１傾斜面の傾斜角φa はかなりの小角である必要がある。
【００７６】
傾斜角φa の臨界的な値は、プリズムシートの屈折率条件や主光線の出射角によって、多少変化することは当然であるが、実際の設計にあたっては、無理に臨界的な角度を選ぶ必要はない。
【００７７】
図１２と同様の方式で、プリズムシートの屈折率を１．５、第１傾斜面の傾斜角φa を１５°とし、主光線（６３°出射）が第２傾斜面（傾斜角φb ）で正面方向に正反射・偏向されると言う条件を満たすケースを想定すると、入射角β5 に対応する入射角は−３４．２°であり、プリズムシートに対する進入角は−１９．２°となる。
【００７８】
また、プリズムシートの屈折率を１．５、第１傾斜面の傾斜角φa を１０°とし、主光線（６３°出射）が第２傾斜面（傾斜角φb ）で正面方向に正反射・偏向されると言う条件を満たすケースを想定すると、入射角β5 に対応する入射角は−１３．２°であり、プリズムシートに対する進入角は−３．２°となる。
【００７９】
以上の例から、プリズムシートの屈折率１．５、主光線の出射角度６３°を仮定した場合、第２傾斜面（傾斜角φb ）で正面方向に正反射・偏向されると言う条件を満たし、且つ、第１傾斜面（傾斜角φa ）で正面方向に正反射・偏向される副光線が存在するための臨界条件は、φa ＝１０°付近にあることが推測される。
【００８０】
図１０、図１１は、その傍証となるグラフで、屈折率１．５の２種の非対称プリズムシート（φa ＝５．６°、φb ＝３５°及びφa ＝１５°、φb ＝３２．５°）について、プリズムシートの外側面（但し、ノングレア処理なし）からの出射特性を計測（図１０）、及び計算（図１１）したものである。
【００８１】
φa ＝５．６°、φb ＝３５°のプリズムシートは、図８に示したものと同じであり、φa ＝１５°、φb ＝３２．５°のプリズムシートは、図８に示したプリズムシートと図１２に示したプリズムシートの中間的なものである。
【００８２】
計測の条件は図２、図３のグラフと等価であり、計算の条件は図８、図９のグラフと等価である。なお、図１１のグラフに乱れがあるのは、計算処理上のデジタル化（量子化）の影響である。図１０あるいは図１１のグラフから、φa ＝１５°では、φa ＝５．６°の非対称プリズムシートで得られるような明るさが得られないことが判る（約２０％低下）。この差異は、第１傾斜面（傾斜角φa ）の活用の有無によるところが大きいものと推察される。
【００８３】
実際の設計にあたっては、第１傾斜面の傾斜角φa について臨界的な条件を追求する必要はなく、導光板の特性（主光線の出射角）、プリズムシートの屈折率を考慮して、両傾斜角φa ，φb の組合せを決定すれば良い。図２、図３のグラフから理解されるように、内側副光線は主光線の周りにある程度（１５°〜２０°程度）の拡がりをもって分布している。
【００８４】
従って、傾斜角φb を適当な値（３０°〜４０°）に仮固定し、その条件でなるべく主光線Ｓ１が第２傾斜面で正面方向に偏向される傾斜角φa を定め、その条件の下で、第１傾斜面で正面方向に偏向される副光線が存在することを確認すれば良い。
【００８５】
図８に示した事例に即して言えば、主光線Ｓ１の出射角６３°の導光板Ａと屈折率１．５の材料からなる非対称プリズムシートを使用した時、先ず傾斜角φb を３５°に仮固定してみる。すると、主光線Ｓ１を第２傾斜面で正面方向に偏向させるための傾斜角としてφa ＝５．６°を得る。次にこの条件（３５°と５．６°）下において、図１２で説明したと同様、光線逆進の法則を適用すれば、第１傾斜面で正面方向に偏向される副光線Ｓ２が存在することが確認される。
【００８６】
次に、非対称プリズムシートの屈折率ｎを変えた場合に、傾斜角φa 、φb をどの程度変えれば良いかを３例で確認したところ、次のような結果を得た。なお、主光線の出射は６３°とした。
（１）ｎ＝１．４の場合：φa ＝４．７°、φb ＝３４．２°
（２）ｎ＝１．５の場合：φa ＝５．６°、φb ＝３５°
（３）ｎ＝１．６の場合：φa ＝５．７°、φb ＝３５°
これら条件を満たす非対称プリズムシートを各々プリズムシートＩ、ＩＩ、ＩＩＩとして、図１１と同じ条件でプリズムシートの外側面（但し、ノングレア処理なし）からの出射特性を計算した結果を図１３に示した。なお、プリズムシートＩＩのグラフは、図１１のグラフの内、５．６−３５のプリズムシートのものと同一である。これらの例から判るように、プリズムシートの屈折率を現実的な範囲で変えても、最適傾斜角の条件の変化は小さく（屈折率変化０．２で１°程度の差）、また、得られる特性も大差がない。
【００８７】
以上、液晶ディスプレイとして具体化された第１実施形態を例にとり、本発明の非対称プリズムシート並びにそれを用いた面光源装置の構成、作用等を説明した。以下の説明では、他の実施形態について構成と作用の概要を述べる。但し、これまでの説明と共通する事項の繰り返し記述は適宜省略し、第１実施形態とは異なる点に極力焦点を絞って説明する。特に、各実施形態で使用される非対称プリズムシート４２，４３の内側面（非対称プリズム面）の形状及び作用は、第１実施形態に関連して詳しく述べた通りである。
【００８８】
図１４は、本発明の第２実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図６に示した第１実施形態と同様の構成を有しており、両者間の実質的な差異は非対称プリズムシートの外側面にのみ存在している。
【００８９】
即ち、本実施形態においては、非対称プリズムシート４１に代えて、両面に多数のプリズム要素を形成した非対称プリズムシート４２が使用されている。非対称プリズムシート４２の外側面４２ｃに形成されるプリズム要素列は内側面のプリズム要素列とはほぼ直交している。また、各プリズム要素列は対称形または非対称形であり、また、プリズム頂角は４０°〜１８０°未満、より好ましくは５５°〜１６０°程度である。
【００９０】
図２０は、外側プリズム面４２ｃの作用を説明する図で、導光板１の光入射面２と平行な面で切った断面図が示されている。光線Ｃ１は光入射面２と平行な面内で正面方向に進む光を代表し、光線Ｃ２は光入射面２と平行な面内で正面方向からはずれた方向に進む光を代表している。プリズム頂角φは９８°として描かれている。両光線Ｃ１，Ｃ２の挙動の特徴は次の通りである。
【００９１】
Ｃ１：相当の成分が傾斜面４２ｄ，４２ｅの順または４２ｅ，４２ｄの順に内面反射されて、光入射面２と平行な面内でシフトされ、内側面方向へ戻り光線Ｄ１となるので、照明光の全体的な経路履歴が多様化される。
Ｃ２：大半の成分が傾斜面から出射されるが、傾斜面の屈折作用により光入射面２と平行な面内で正面方向に集光される。
結局、非対称プリズムシート４２の外側面４２ｃは、照明光の全体的な経路履歴を多様化しながら、光入射面２と平行な面内で正面方向に緩やかに集光する作用を果たす。
【００９２】
図１５は、本発明の第３実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図１４に示した第２実施形態において、非対称プリズムシート４２の代わりに非対称プリズムシート４３を使用したものである。非対称プリズムシート４３の外側面４３ｃには多数のレンズ要素列が内側面のプリズム要素列とはほぼ直交した方向に形成されている。レンズ要素列の形態には種々のものが考えられる。図２１〜図２４は、そのいくつかの例を導光板１の光入射面２と平行な面で切った断面図で示したものである。光線Ｃ１は光入射面２と平行な面内で正面方向に進む光を代表し、光線Ｃ２は光入射面２と平行な面内で正面方向からはずれた方向に進む光を代表している。各図の形態における両光線Ｃ１，Ｃ２の挙動の特徴は次の通りである。
【００９３】
（図２１の形態）
Ｃ１：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した成分の大半は、そのまま光入射面２と平行な面内で正面方向に出射されるが、傾斜面４３ｅ（または４３ｆ）に入射した成分の相当部分は、傾斜面４３ｅ，４３ｆで計２度内面反射されて、光入射面２と平行な面内でシフトされ、内側面方向へ戻り光線Ｄ１となるので、照明光の全体的な経路履歴が多様化される。
Ｃ２：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した成分の大半は、屈折して種々の方向に出射されるが、傾斜面４３ｅ（または４３ｆ）に入射した成分の相当部分は、平行な面内で正面方向に集光されながら出射される。
結局、図２１の形態の外側レンズ面を持つ非対称プリズムシート４２は、全体として照明光の全体的な経路履歴を多様化しながら、光入射面２と平行な面内で正面方向に緩やかに集光する作用を果たす。
【００９４】
（図２２の形態）
図２０の形態に準じた作用があるが、凹曲面部４３ｈが存在するために、光線Ｃ１の一部はそのまま光入射面２と平行な面内で正面方向に出射され、光線Ｃ２の一部は屈折して種々の方向に出射される。
（図２３の形態）
図２１の形態に準じた作用があるが、凹曲面部４３ｈが存在するために、光線Ｃ１の一部はそのまま光入射面２と平行な面内で正面方向に出射され、光線Ｃ２の一部は屈折して種々の方向に出射される。
（図２４の形態）
レンズ面４３ｃの大半が凸曲面となっているため、光入射面２と平行な面内で正面方向への集光作用が強いものと考えられる。光線Ｃ１，Ｃ２に対する挙動は次のような特徴を持つ。
【００９５】
Ｃ１：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した成分の大半は、そのまま光入射面２と平行な面内で正面方向に出射されるが、広い凸曲面４３ｉ（または４３ｊ）に入射した成分の相当部分は、凸曲面４３ｉ，４３ｊあるいは頂部４３ｄで計３度内面反射されて、光入射面２と平行な面内でシフトされ、内側面方向へ戻り光線Ｄ１となるので、照明光の全体的な経路履歴が多様化される。
Ｃ２：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した成分の一部は、屈折して種々の方向に出射されるが、一部は戻り光となる。また、広い凸曲面４３ｉ（または４３ｊ）に入射した成分の相当部分は、光入射面２と平行な面内で正面方向に集光されて出射される。
【００９６】
図２５、図２６は、本発明の非対称プリズムシート４２，４３を使用した場合の光入射面２と直交した面内の（ランプ直交面内）及び光入射面２と平行な面内（ランプ平行方向面内）での正面方向への集光効果を例証するグラフで、（Ａ）内側面はプリズムシート４１〜４３と同一形状で、外側面が平滑な非対称プリズムシートを使用した場合、（Ｂ）非対称プリズムシート４２を使用した場合、（Ｃ）非対称プリズムシート４３を使用した場合、を対比させて出射光の方向特性の測定結果を描示したものである。
【００９７】
両図から次のことが読み取れる。
（１）図２５のグラフから明らかなように、ランプ直交方向面内では、非対称プリズムシート４２，４３の使用により、±３０度付近から外側でプロファイルが持ち上がる。但し、正面方向輝度の影響は殆ど認められないかやや改善される傾向にある。
【００９８】
（２）図２６のグラフから明らかなように、ランプ平行方向面内では、非対称プリズムシート４２，４３の使用により、±３０度付近から外側でプロファイルが沈み込む。但し、正面方向輝度の影響は殆ど認められないかやや改善される傾向にある。
【００９９】
（３）図２５、図２６を対比すると理解されるように、非対称プリズムシート４２，４３の使用により、左右方向と上下方向のプロファイルのインバランスが矯正されている。
【０１００】
次に、図１６は、本発明の第４実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図１４に示した第２実施形態において、非対称プリズムシート４２の代わりに、非対称プリズムシート４１と付加プリズムシートＡＰを重ねて使用したものである。
【０１０１】
付加プリズムシートＡＰの内側面にはノングレア処理を施し、非対称プリズムシート４１との張り付きや干渉縞、モアレ等を防止する。非対称プリズムシート４１の外側面４１ｃは平滑面、あるいは極く軽いノングレア処理をした面とすることも出来る。
【０１０２】
付加プリズムシートＡＰの外側面には、第２実施形態で使用した両面型の非対称プリズムシート４２の外側面４２ｃと同様のプリズム要素が多数形成される。その配列方向は非対称プリズムシート４１の内側面のプリズム要素列とはほぼ直交した方向とする。プリズム要素列の形態及び作用については、非対称プリズムシート４３と同様であるから詳しい説明は省略する（作用の例証結果は図２７、図２８のグラフ参照）。
【０１０３】
図１７は、本発明の第５実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図１５に示した第３実施形態において、非対称プリズムシート４３の代わりに、非対称プリズムシート４１と付加レンズシートＡＬを重ねて使用したものである。
【０１０４】
付加レンズシートＡＬの内側面にはノングレア処理を施し、非対称プリズムシート４１との張り付きや干渉縞、モアレ等を防止する。非対称プリズムシート４１の外側面４１ｃは平滑面、あるいは極く軽いノングレア処理をした面とすることも出来る。
【０１０５】
付加レンズシートＡＬの外側面には、第３実施形態で使用したプリズム面−レンズ面型の非対称プリズムシート４３の外側面４３ｃと同様のレンズ要素が多数形成される。その配列方向は非対称プリズムシート４１の内側面のプリズム要素列とはほぼ直交した方向とする。レンズ要素列の形態及び作用については、非対称プリズムシート４３と同様であるから詳しい説明は省略する。
【０１０６】
図２７、図２８は、本発明の第４実施形態の作用を例証するためのグラフである。図２７は光入射面２と直交した面内（ランプ直交方向面内）での正面方向、また、図２８は光入射面２と平行な面内（ランプ平行方向面内）での正面方向への集光効果をそれぞれ例証するグラフで、（Ａ）内側面はプリズムシート４１〜４３と同一形状で、外側面が平滑な非対称プリズムシートを使用した場合、（Ｂ）その外側に内側面をノングレア処理した付加プリズムシートＡＰを使用した場合、（Ｃ）傾斜面角度の組合せが（１５°−３２．５°）の公知の非対称プリズムシートを使用した場合、を対比させて出射光の方向特性の測定結果を描示したものである。
【０１０７】
両図から次のことが読み取れる。
（１）図２７、図２８のグラフから明らかなように、（１５°−３２．５°）の公知の非対称プリズムシートを使用した場合に比して、他のケースではランプ直交方向面内、ランプ平行面内いずれにおいても、正面方向から見た輝度が上昇している。
（２）図２７のグラフから明らかなように、ランプ直交方向面内では、非対称プリズムシート４１の単独使用時に比して、第４実施形態の採用により、±３０度付近から外側でプロファイルが持ち上がる。但し、正面方向輝度の影響は殆ど認められない。
【０１０８】
（３）図２８のグラフから明らかなように、ランプ平行方向面内では、非対称プリズムシート４１の単独使用時に比して、第４実施形態の採用により、±３０度付近から外側でプロファイルが沈み込む。但し、正面方向輝度の影響は殆ど認められない。
【０１０９】
（４）図２７、図２８を対比すると理解されるように、結局、第４実施形態の採用により、左右方向と上下方向のプロファイルのインバランスが矯正されている。なお、このような作用は、第５実施形態においても期待出来ることは容易に推測されるところである。
【０１１０】
次に、図１８、図１９は、本発明の第６実施形態及び第７実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。これら実施形態は、各々図１６に示した第４実施形態及び図１７に示した第５実施形態において、非対称プリズムシート４１と付加プリズムシートＡＰあるいは付加レンズシートの間に表面または裏面の少なくとも一方を梨地面としたフィルムＡＮを挟んだものである。なお、ここでは上側の面を梨地面としたフィルム（商品名；アンチニュートンフィルム／きもと社製）を使用した（以下、このフィルムを「アンチニュートンフィルムＡＮ」と記す）。
【０１１１】
但し、付加プリズムシートＡＰの内側面や、非対称プリズムシート４１の外側面４１ｃは平滑面、あるいは極く軽いノングレア処理をした面とすることも出来る。これは、アンチニュートンフィルムＡＮがこれら要素間の貼り付きや干渉縞、モアレ等を防止する機能を有しているからである。
【０１１２】
付加プリズムシートＡＰの外側面には、第２実施形態で使用した両面型の非対称プリズムシート４２の外側面４２ｃと同様のプリズム要素が多数形成される。また、付加プリズムシートＡＬの外側面には、第３実施形態で使用したプリズム面−レンズ面型の非対称プリズムシート４３の外側面４３ｃと同様のレンズ要素が多数形成される。それらプリズム要素あるいはレンズ要素の配列方向は非対称プリズムシート４１の内側面のプリズム要素列とはほぼ直交した方向とする。
【０１１３】
プリズム要素列あるいはレンズ要素列の形態及び作用については、非対称プリズムシート４３と同様であるから詳しい説明は省略する。
【０１１４】
図２９、図３０は、本発明の第６実施形態及び第７実施形態の作用を例証するためのグラフである。図２９は光入射面２と直交した面内（ランプ直交面内）での正面方向への集光効果を、また、図３０は光入射面２と平行な面内（ランプ平行面内）での正面方向への集光効果を例証するグラフで、（Ａ）内側面はプリズムシート４１〜４３と同一形状で、外側面が平滑な非対称プリズムシートを使用した場合、（Ｂ）外側面が平滑な非対称プリズムシートの外側にアンチニュートンフィルムＡＮと付加プリズムシートＡＰを配置した場合、（Ｃ）外側面が平滑な非対称プリズムシートの外側にアンチニュートンフィルムＡＮと付加レンズシートＡＬを配置した場合、（Ｄ）傾斜面角度の組合せが（１５°−３２．５°）の公知の非対称プリズムシートを使用した場合、の測定結果を描示したものである。
【０１１５】
両図から次のことが読み取れる。
（１）図２９、図３０のグラフから明らかなように、（１５°−３２．５°）の公知の非対称プリズムシートを使用した場合に比して、他のケースではランプ直交方向面内、ランプ平行面内いずれにおいても、正面方向から見た輝度が上昇している。
（２）図２９のグラフから明らかなように、ランプ直交方向面内では、第６実施形態あるいは第７実施形態の採用により、±３０度付近から外側でプロファイルがやや持ち上がる。
【０１１６】
（３）図３０のグラフから明らかなように、ランプ平行方向面内では、非対称プリズムシート４１の単独使用時に比して、第６実施形態あるいは第７実施形態の採用により、±３０度付近から外側でプロファイルがやや沈み込む。
【０１１７】
（４）図２９、図３０を対比すると理解されるように、結局、第６実施形態あるいは第７実施形態の採用により、左右方向と上下方向のプロファイルのインバランスが矯正されている。
【０１１８】
なお、上述した以外に、偏光分離シートそのものを非平滑面を有する要素ととらえ、非対称プリズムシートの外側に偏光分離シートを光学的接着剤により光学的に接合することにより一体化したものを「非対称プリズムシート」として採用することも本発明の実施形態の一部をなす。
【０１１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明の特徴は、次の諸点に要約することが出来る。
【０１２０】
（１）プリズムシートの内側面の各プリズム要素を構成する１対の傾斜面がともに正面方向へ向かう照明光の生成に積極的に寄与出来るようになるため、照明光の明るさレベルと均一性が向上する。また、液晶パネルのバックライティングへの適用により液晶ディスプレイの表示品質が向上する。
【０１２１】
（２）偏光分離シートなどの平滑面を持つ素子を近接配置しても、貼り付き現象がなく、明暗模様、着色現象等による視覚感の劣化が生じない。
【０１２２】
（３）本発明を面光源装置あるいは液晶ディスプレイに適用する際に特に有用な非対称プリズムシートが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一般的なプリズムシートを採用したサイドライト型の面光源装置をバックライティングとして用いた液晶ディスプレイの概略構成を部分破断して示した見取図である。
【図２】導光板Ａ及び導光板Ｂの出射特性を表わしたグラフである。
【図３】導光板Ｃの出射特性を表わしたグラフである。
【図４】従来一般的に使用されているプリズムシート４の基本的な作用を説明する図である。
【図５】屈折率１．５の誘電体に対する可視光の反射率を入射角（横軸）の関数で表わしたグラフである。
【図６】 本発明の第１実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図７】本発明の非対称プリズムシートの作用並びに傾斜角φa 、φb の定め方などについて説明するための図である。
【図８】導光板Ａに関する図２のグラフ（角度別出射特性）で表わされた角度特性を０．１°刻みでデジタル化し、各方向成分毎に図７に示した非対称プリズムシート４１について光線追跡シミュレーションを行なった結果から作成された棒グラフである。
【図９】従来の対称プリズムシートについて、図８と同様の計算を行なって作成されたグラフである。
【図１０】屈折率１．５の２種の非対称プリズムシート（φa ＝５．６°、φb ＝３５°及びφa ＝１５°、φb ＝３２．５°）について、プリズムシートの外側面（ノングレア処理なし）からの出射特性を計測した結果を表わすグラフである。
【図１１】屈折率１．５の２種の非対称プリズムシート（φa ＝５．６°、φb ＝３５°及びφa ＝１５°、φb ＝３２．５°）について、プリズムシートの外側面（ノングレア処理なし）からの出射特性を計算した結果を表わすグラフである。
【図１２】φa ＝２０°、φb ＝３５°とした非対称プリズムシートについて、両傾斜面の正面方向偏向作用が実現出来ないことを説明する図である。
【図１３】図１１と同じ条件でプリズムシートＩ〜ＩＩＩの外側面（ノングレア処理なし）からの出射特性を計算した結果を表わしたグラフである。
【図１４】本発明の第２実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図１５】本発明の第３実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図１６】本発明の第４実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図１７】本発明の第５実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図１８】本発明の第６実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図１９】本発明の第７実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図２０】非対称プリズムシートあるいは付加プリズムシートの外側面（プリズム面）の形態の一例と作用を説明する図である。
【図２１】非対称プリズムシートあるいは付加プリズムシートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を説明する図である。
【図２２】非対称プリズムシートあるいは付加プリズムシートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を説明する図である。
【図２３】非対称プリズムシートあるいは付加プリズムシートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を説明する図である。
【図２４】非対称プリズムシートあるいは付加プリズムシートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を説明する図である。
【図２５】本発明の非対称プリズムシート４２，４３を使用した場合の光入射面２と直交した面内（ランプ直交方向面内）での正面方向への集光効果を例証するグラフである。
【図２６】本発明の非対称プリズムシート４２，４３を使用した場合の光入射面２と平行な面内（ランプ平行方向面内）での正面方向への集光効果を例証するグラフである。
【図２７】図２８とともに、本発明の第４実施形態の作用を例証するためのグラフである。
【図２８】図２７とともに、本発明の第４実施形態の作用を例証するためのグラフである。
【図２９】図３０とともに、本発明の第６実施形態及び第７実施形態の作用を例証するためのグラフである。
【図３０】図２９とともに、本発明の第６実施形態及び第７実施形態の作用を例証するためのグラフである。
【符号の説明】
１ 指向出射性の導光板
２ 光入射面
３ 反射体（銀箔）
４ プリズムシート（従来）
４ａ プリズムシート（従来）の第１傾斜面
４ｂ プリズムシート（従来）の第２傾斜面
４ｃ プリズムシート（従来）の出射面
５ 導光板の前面（光出射面）
６ 導光板の裏面
７ 導光板の末端部
４１，４２，４３ 非対称プリズムシート
４１ａ 非対称プリズムシートの第１傾斜面
４１ｂ 非対称プリズムシートの第２傾斜面
４１ｃ 非対称プリズムシートの出射面
４２ｃ 非対称プリズムシートの出射面（プリズム面）
４３ｃ 非対称プリズムシートの出射面（レンズ面）
ＡＬ 付加レンズシート
ＡＭ 付加レンズシートの出射面（レンズ面）
ＡＮ アンチニュートンフィルム
ＡＰ 付加プリズムシート
ＡＳ 付加プリズムシートの出射面（プリズム面）
Ｌ 光源素子（蛍光ランプ）
ＬＰ 液晶パネル
ＬＳ 偏光分離シート
Ｒ 反射体
【発明の属する技術分野】
本発明は、指向出射性の導光板と非対称プリズムシートを用いたサイドライト型の面光源装置並びに該装置に適用可能な非対称プリズムシートに関する。なお、本明細書において、「非対称プリズムシート」とは、「多数の非対称なプリズム要素列を備えたプリズム面を有するシート状の光学要素」に対する呼称である。
【０００２】
【従来の技術】
光散乱導光体あるいは透明導光体からなる指向出射性の導光板とプリズムシートを利用した面光源装置が提案され、液晶ディスプレイのバックライト等の用途に広く用いられている。プリズムシートは、多数のプリズム要素列を備えたプリズム面を有する光学材料からなる板状部材で構成される。このようなプリズムシートは、光束の伝播方向特性を修正する機能を有していることが知られている。
【０００３】
図１は、従来の一般的なプリズムシートを採用したサイドライト型の面光源装置をバックライティングとして用いた液晶ディスプレイの概略構成を部分破断して示した見取図である。なお、図示の都合上、プリズムシート４やその他の要素の厚さ、プリズム要素の形成ピッチ、深さはなどは誇張されている。
【０００４】
同図を参照すると、符号１は指向出射性の導光板で、光散乱導光体あるいは透明導光体からなる楔形断面を有する光学部材で構成されている。光散乱導光体は、導光機能と内部散乱機能を兼備した周知の光学材料で、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるマトリックスと該マトリックス中に「異屈折率物質」を一様に混入分散させたものからなる。「異屈折率物質」とは、マトリックスの屈折率と実質的に異なる屈折率を有する物質を意味する。
【０００５】
導光板１の肉厚側の端面は光入射面２とされ、その近傍には反射体Ｒを背面からかぶせた一次光源素子（蛍光ランプ）Ｌが配置されている。導光板１の一方のメジャー面（裏面）６に沿って反射体３が配置されている。反射体３は、正反射性の銀箔シートあるいは拡散反射性の白色シートからなる。照明光は、導光板１の前面にあたる他方のメジャー面（光出射面あるいは光取出面）５から取り出される。プリズムシート４は、プリズム面を内に向けて前面５の外側に配置される。
【０００６】
説明のために破断描示された部分を参照すると、プリズムシート４の外側面４ｃが平滑面として示されている。平滑面４ｃの外側には、偏光分離シートＬＳを介して液晶パネルＬＰが配置されている。液晶パネルＬＰは、偏光軸が直交するように配置した２枚の偏光板間に液晶セル、透明電極等を挟んだ周知の構成を有している。
【０００７】
偏光分離シートＬＳは、昨今使用される傾向にある光学素子で、液晶パ内側の偏光板とプリズムシート４の間に配置される。この偏光分離シートＬＳは内側の偏光板の偏光軸と同じ方向の偏光成分に対する透過率が高く、同偏光軸と直交する方向の偏光成分に対する反射率が高い性質を有している。
【０００８】
この種の偏光分離シートとしては、正の応力光学係数を持つ第１のポリマー物質と負の応力光学係数を持つ第２のポリマー物質とからなる交互層を多数積層した構成の複屈折偏光子を利用するもの（特開平４−２９５８０４号公報参照）や、二等辺直角三角形プリズムの直線状配列を片面に有する一対の透光性基板の一方の基板のプリズム面にマックナイル条件を満たすように選択された高屈折率及び低屈折率の交互層を形成した後、これら一対の基板のプリズム面同士を対向させて光学的に接合することにより形成した偏光子を利用するもの（特開平６−５１３９９号公報参照）等が提案されている。
【０００９】
なお、図示は省略したが、液晶パネルＬＰと偏光分離シートＬＳ、あるいは液晶パネルＬＰとプリズムシート４の間（偏光分離シート不使用の場合）には、それら要素間の張り付きを防止するためのスペース（空気層）が確保されることが通例となっている。
【００１０】
プリズムシート４の内側面を構成するプリズム面は多数のプリズム要素列を有する。これら多数のプリズム要素列の配向方向は、導光板１の光入射面２とほぼ平行である。部分拡大断面図に示したように、各プリズム要素列はＶ字状の溝を形成する１対の傾斜面４ａ，４ｂを有している。
【００１１】
以下、本明細書では、導光板１の光入射面２側を向く第１傾斜面４ａの傾斜角をφa で表わし、それとは反対側を向く第２傾斜面４ｂの傾斜角をφb で表わすことにする。傾斜角φa ，φb は正面方向（符号Ｎ参照）を基準に測るものとする。多くの従来装置においては、対称プリズムシート（即ち、φa ＝φb ）が使用されている。
【００１２】
光源素子Ｌから導光板１内に導入された光は、導光板１内で散乱作用と反射作用を受けながら肉薄側の端面７に向けて導光される。この過程で、照明光が徐々に前面５から出射される。
【００１３】
周知の通り、側方から光供給を受けた導光板１の前面５から出射される光は、相当の明瞭さを持った指向性を示すため、一般に指向出射性の導光板と呼ばれている。なお、導光板１の前面５あるいは裏面に強い光拡散性を与えた場合には、導光板１の指向出射性が損なわれることがある。図２及び図３は、３例の導光板Ａ（図２），Ｂ（図２），Ｃ（図３）について前面５の出射特性を表わしたグラフである。
【００１４】
両グラフにおいて、横軸は輝度測定方向を表わしている。角度は、正面方向を０°、光入射面２側を負、末端側（前方）を正とした。縦軸はピーク値を１．０とした単位（ａ．ｕ．）で輝度を表わしている。図２における太線のカーブＡは導光板Ａの特性を表わし、細線のカーブＢは導光板Ｂの特性を表わしている。また、図３におけるカーブＣは導光板Ｃの特性を表わしている。なお、特性は導光板の前面の中央点付近を見る条件で輝度計を光入射面２に垂直な面内で角度走査して測定された。中央点と輝度計の距離は、２０３ｍｍとした。
導光板Ａ〜Ｃの諸元は次の通りである。
【００１５】
［導光板Ａ］
・材料；光散乱導光体＝ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）マトリックス中にシリコーン系樹脂粒子を０．０８ｗｔ％一様分散。
【００１６】
屈折率は約１．５
・サイズ：光入射面側から見た奥行き５１．５ｍｍ、幅６８．３ｍｍ、光入射面側端部の厚さ３．０ｍｍ、末端部の厚さ０．２ｍｍ
［導光板Ｂ］
・材料；光散乱導光体＝ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）マトリックス中にシリコーン系樹脂粒子を０．０２５ｗｔ％一様分散。
【００１７】
屈折率は約１．５
・サイズ：光入射面側から見た奥行き１９０ｍｍ、幅２５２ｍｍ、光入射面側端部の厚さ３．０ｍｍ、末端部の厚さ０．２ｍｍ
［導光板Ｃ］
・材料；透明なＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）の前面を梨地面として、適度の光拡散性を与え、光出射を促進させたもの
・サイズ：光入射面側から見た奥行き１８０ｍｍ、幅１３５ｍｍ、光入射面側端部の厚さ２．５ｍｍ、末端部の厚さ０．５ｍｍ
これらのグラフから判るように、出射光束はいずれも指向性を持っており、３例における輝度ピーク（主光線出射角）は、導光板Ａでは約６３°、導光板Ｂでは約７７°、導光板Ｃでは約７２°となっている。一般的に言えば、光入射面側から見た奥行きサイズが大きくなる程、輝度ピークを与える出射角が大きくなる傾向がある。
【００１８】
一方、実用的な目安で言えば、導光板Ａは小サイズ、導光板Ｂは大サイズ、導光板Ｃは中サイズに相当している。従って、ここに示したピーク角度約６３°〜約７７°は、実際的なピーク角度（主光線出射角）をカバーしていると考えられる。図４は、このような導光板１の指向出射性を前提に、従来一般的に使用されているプリズムシート４の基本的な作用を説明する図である。
【００１９】
図４を参照すると、プリズムシート４は、導光板１の前面５に沿ってそのプリズム面を内側に向けて配置されている。プリズム要素列を形成する各プリズム要素の頂角は例えば、φa ＋φb ＝約６０°である。
【００２０】
今、上記導光板Ａを使用して矢印Ｌ１の方向から光供給を行なった場合、前面５からの出射光束の優先伝播方向は、上記したことからθ2 ＝約６３°となる。導光板Ａの屈折率が１．５前後であることを考慮すれば、θ2 ＝６３°前後を与える前面５への入射角は、θ1 ＝３５°前後となる。以下、このような優先伝播方向に対応した光線を本明細書では主光線と呼ぶ。ここでは主光線は符号Ｓ１で指示されている。
【００２１】
前面５から出射した主光線Ｓ１は、空気層ＡＲ（屈折率ｎ0 ＝約１．０）を直進した後、プリズムシート４の一方の傾斜面４ａに垂直に近い角度で入射する（φa ＝３０°前後）。主光線が他方の傾斜面４ｂに入射する確率は非常に小さい。
【００２２】
次いで、主光線Ｓ１は傾斜面４ｂまで内部を直進して正反射される。正反射された光線は、プリズムシート４の平坦面４ｃに対して垂直方向に近い角度で入射し、プリズムシート４から出射される。この過程を通して、主光線Ｓ１の伝播方向がほぼ正面方向に修正される。
【００２３】
しかしながら、このような態様でプリズムシートを利用した従来の面光源装置には次のような２つの問題点があった。
（１）問題点１：正面方向への照明光の生成にプリズム要素の主光線入射側の傾斜面（光入射面２側を向いた傾斜面）４ａが殆ど寄与していないこと。これは平滑面（光出射面）４ｃ上での明るさの均一性に改善の余地が残されているにも関わらず、傾斜面４ａを正面方向への照明光の生成に寄与させる技術的配慮がなされていないことを意味している。
【００２４】
（２）問題点２：図１に示したように、プリズムシート４の平滑面４ｃ上に偏光分離シートＬＳなどの平滑面を持つ素子を重ねて配置した場合、プリズムシート４ｃの平滑面４ｃとの間に非常に薄く厚さが不安定な空気層（一般には、異屈折率の層）が存在し易くなり、当接面間に張り付き現象も発生する。
【００２５】
そのため、厚みのあるスペーサなどを使用して間隔を保持しなければ、干渉あるいはモアレ現象に起因した明暗模様、着色現象等が発生し易い。しかし、そのような間隔を確保することは、昨今の薄型化に対する強い要望と整合しない。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、上記従来のサイドライト型の面光源装置を改良し、プリズムシートの内側面の各プリズム要素を構成する１対の傾斜面がともに正面方向へ向かう照明光の生成に積極的に寄与出来るようにすることにある。また同時に本発明は、偏光分離シートなどの平滑面を持つ素子を近接配置しても、張り付き現象がなく、明暗模様、着色現象等による視覚感の劣化が生じないように改良された面光源装置を提供することにある。そして、本発明はこれらのことを通して、明るさと視覚感に優れた面光源装置を提供することを企図している。
【００２７】
そして、本発明は上記改良がなされた面光源装置を液晶パネルのバックライティングに適用することで、表示の明るさと視覚感を改良した液晶ディスプレイを提供しようとするものでもある。また更に、上記面光源装置あるいは液晶ディスプレイへの適用が可能な、新規な特徴を有する非対称プリズムシートを提供しようとするものでもある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（１）指向出射性の導光板の前面に配置されるプリズムシートの内側プリズム面のプロファイル（断面形状）について、新規な考え方に基づく非対称性を取り入れ、主光線入射側の傾斜面の内面反射によってほぼ正面方向への照明光を生成出来るようにするとともに、（２）該プリズムシートの外側面と他の要素（偏光分離板など）が、干渉縞やモアレ縞が発生し易い状態で接することを防止する手段を講じ、（３）併せて、該防止手段を用いて照明光生成プロセスの多様性を高めることにより、上記課題を解決したものである。
【００２９】
本発明は、指向出射性の導光板と、導光板の側端部に位置した光入射面へ向けて光供給を行なう一次光源手段と、導光板の前面に沿って配置されたプリズムシートを備えた面光源装置、あるいはそのような面光源装置をバックライティングに用いた液晶ディスプレイに対して適用可能である。
【００３０】
本発明のいずれの態様においても、導光板の前面に配置される非対称プリズムシートの内側プリズム面を提供する多数のプリズム要素の各々は、導光板の光入射面側を向く第１傾斜面並びにそれとは反対側を向く第２傾斜面の交互の繰り返しで構成されている。そして、第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、次の２つの機能（ほぼ正面方向への照明光生成寄与ルート）を持つように特徴付けられている。
【００３１】
（１）導光板から出射された主光線を、第１傾斜面から非対称プリズムシート内に導入し、第２傾斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向する。
（２）導光板から出射される主光線の周りに角度分布する光線の束（以下、「副光線束」と言う。）の中で、主光線に比して出射角が大きな副光線を第１傾斜面から非対称プリズムシート内に導入し、第２傾斜面で内部反射させた後、更に第１傾斜面で内部反射させてほぼ正面方向に偏向する。
【００３２】
これら条件を満足させるような第１傾斜面の傾斜角φa は、後述するように、非常に小さく（垂直に近く）、例えば１０°未満とすることが実際的である。第２傾斜面の傾斜角φb については、そのような小角である必要はない。
【００３３】
非対称プリズムシートの外側面に関しては、次のような手段のいずれか（併用も可能）が講じられる。
（１）非対称プリズムシート自身の外側面を非平滑面とする。非平滑面は、ノングレア処理面、プリズム面、レンズ面として具体化することが出来る。
プリズム面とする場合には、導光板の光入射面とほぼ垂直に多数のプリズム要素列を配列させる。このケースでは、非対称プリズムシートはいわゆる両面プリズムシートとなる。レンズ面とする場合には、導光板の光入射面とほぼ垂直に多数のレンズ要素列を配列させる。このケースでは、非対称プリズムシートは、「プリズム−レンズシート」と言うことも出来る。
【００３４】
いずれの場合も、非対称プリズムシートの外側に近接配置され得る偏光分離シートなどの素子との相互作用によって干渉縞やモアレ縞（輝度ムラ、視覚感の劣化）が発生することが回避される。
【００３５】
更に、別の観点から言えば、上記２種のルートで生成された内部反射光が、非対称プリズムシートの外側面からストレートに正面方向に出射される性質を緩和する。即ち、ノングレア処理面には光拡散作用があり、プリズム面やレンズ面には上記２種のルートで生成された内部反射光の一部を再度導光板側へリターンさせる作用（以下、単に「リターン作用」と言う。）がある。これら作用は、面光源装置乃至液晶ディスプレイの明るさの均一性と視覚感を向上させる上で有利である。
【００３６】
（２）非対称プリズムシートの外側に別の付加素子を配置する。このような付加素子として、付加プリズムシート、付加レンズシート、少なくとも一方の面を梨地化したシートなどを採用することが出来る。
【００３７】
付加プリズムシートを採用とする場合には、内側面にノングレア処理を施し、外側面には導光板の光入射面とほぼ垂直に多数のプリズム要素列を配列させる。
【００３８】
付加レンズシートを採用する場合にも、内側面にノングレア処理を施し、外側面には導光板の光入射面とほぼ垂直に多数のレンス要素列を配列させる。
【００３９】
いずれの場合も、非対称プリズムシートの外側に付加素子を介在させることで、各要素の対向面間の相互作用によって干渉縞やモアレ縞（輝度ムラ、視覚感の劣化）が発生することが回避される。
【００４０】
更に、別の観点から言えば、上記２種のルートで生成された内部反射光がストレートに非対称プリズムシートの外側面からほぼ正面方向に出射されても、その後に光拡散作用、リターン作用を受けるため、面光源装置乃至液晶ディスプレイの明るさの均一性と視覚感を向上させる上で有利である。
【００４１】
本発明を液晶ディスプレイに適用する場合には、上記の特徴を持つ面光源装置を周知の態様で液晶パネルのバックライティングのために配置すれば良い。その場合、上記の諸特徴が液晶ディスプレイの表示品質（明るさとその均一性、視覚感など）に反映されることは言うまでもない。液晶ディスプレイの典型的な態様に従えば、上述の特徴を持つ面光源装置で生成されたバックライティング照明光が、偏光分離シートを介して液晶パネルを照明する。
【００４２】
非対称プリズムシートとしては、多数の非対称プリズム要素列を備えたプリズム面と、非平滑面とを備え、非対称プリズム要素列は第１傾斜面とそれとは反対側を向く第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、次の条件を満たすものを提案する。
【００４３】
即ち、本発明に従えば、非対称プリズム要素の第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、（１）第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、第２傾斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向される第１の光線と、第１傾斜面から非対称プリズムシート内に導入され、第２傾斜面で内部反射され、更に前記第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向される第２の光線が存在し得る値を有しており、しかも、（２）第１の光線及び第２の光線の非対称プリズムシートに対する進入角はいずれも正（但し、前記プリズム要素の先端側からアプローチする光線の進入角の符号を正とする）であるという条件を満たす。
【００４４】
このような条件を満たし得る傾斜角φa とφb の実際的な値は、φa ＝１０°未満、φb ＝３０°〜４０°の範囲にある。
非平滑面は、ノングレア処理面、プリズム面、レンズ面の形態を取り得る。プリズム面の形態とする場合には、非対称プリズム要素列の配列方向とほぼ直交した方向に配列された多数のプリズム要素列が形成される。また、レンズ面の形態とする場合には、非対称プリズム要素列の配列方向とほぼ直交した方向に配列された多数のレンズ要素列が形成される。
【００４５】
更に、偏光分離シートそのものを非平滑面を有する要素ととらえて、非対称プリズムシートの外側にこの偏光分離シートを光学的に接合することにより一体化したものを採用することも出来る。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施形態について説明する。各実施形態の要部構成を説明する諸図は、図４（従来構成）と同様の形式の部分破断見取図で示される。それらの図においては、図示の都合上、プリズムシートその他の要素の厚さ、プリズム要素列のピッチ、深さはなどは誇張されている。
【００４７】
図６は、本発明の第１実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図１に示した従来の液晶ディスプレイと同様の構成を有しているが、導光板１の前面（光出射面）５に沿って配置されるプリズムシートとして、本発明の特徴を備えた非対称プリズムシート４１が採用されている点で異なっている。非対称プリズムシート４１は、次の２つの特徴（１），（２）を有している。特徴（１）は本発明の非対称プリズムシートに共通した特徴であり、特徴（２）は、非対称プリズム面とは反対面における非平滑化の具体化の一例に相当している。
（１）導光板１の前面（光出射面）５に沿って配置されるプリズムシートとして、本発明の特徴を備えた非対称プリズムシート４１が採用されている。部分拡大断面図に示したように、非対称プリズムシート４１は、各プリズム要素列を形成する１対の傾斜面４１ａ，４１ｂの傾斜角について、導光板１の光入射面２側を向く第１傾斜面４ａの傾斜角φa は５．６°とされ、他方の第２傾斜面４１ｂの傾斜角φb は３５°とされている。なお、このような傾斜角φa ，φb の組合せの決め方の詳細については後述する。
【００４８】
（２）非対称プリズムシート４１の外側面４１ｃの表面は、ノングレア処理された面（梨地面）である。これは、非対称プリズムシート４１の第１の形態の特徴である。
これらの相違点を除けば、各要素の構成、配置等は図１の従来の一般的な配置を有するサイドライト型の面光源装置と同様である。
即ち、符号１は指向出射性の導光板で、光散乱導光体あるいは透明導光体からなる楔形断面を有する光学部材で構成されている。光散乱導光体は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるマトリックスと該マトリックス中に「異屈折率物質」を一様に混入分散させたものからなる。
【００４９】
導光板１の肉厚側の端面は光入射面２とされ、その近傍に背面から反射体Ｒをかぶせた一次光源素子として蛍光ランプ（冷陰極管）Ｌが配置される。なお、一次光源素子として熱陰極管を用いても良いことは言うまでもない。導光板１の裏面６に沿って、正反射性の銀箔シートあるいは拡散反射性の白色シートからなる反射体３が配置される。
【００５０】
導光板１の前面（光出射面）５に沿って配置された非対称プリズムシート４１の外側には偏光分離シートＬＳが載置され、更にその外側に液晶パネルＬＰが配置される。非対称プリズムシート４１の内側面に形成されている多数の非対称プリズム要素列の配向方向は、導光板１の光入射面２とほぼ平行である。各プリズム要素列はＶ字状の溝を形成する第１傾斜面４１ａと第２傾斜面４１ｂを有している。上述したように、傾斜角φa は５．６°であり、傾斜角φb は３５°である。
【００５１】
光源素子Ｌから導光板１内に導入された光は、導光板１内で散乱作用と反射作用を受けながら肉薄側の端面７に向けて導光される。この過程で、照明光が徐々に前面５から出射される。図２、図３のグラフに関連して説明したように、導光板１の前面５からは指向出射性を持った光束が出射される。
【００５２】
例えば、導光板１として前述の導光板Ａを用いれば、正面方向から測ってほぼ６３°の方向にピークを持つ指向性の光束が出射される。即ち、ほぼ６３°の方向に進む出射光線が主光線となる。同様に、導光板１として導光板Ｂを用いれば、ほぼ７７°の方向に進む主光線が得られ、導光板Ｃを用いれば、ほぼ７２°の方向に進む主光線が得られる。
【００５３】
導光板１の前面５から出射された指向性の照明光束は、非対称プリズムシート４１の作用を受けた後、偏光分離シートＬＳで偏光分離され、液晶パネルＬＰを背後から照明する。以下、非対称プリズムシート４１の作用並びに傾斜角φa 、φb の定め方等につき、図７〜図１３を参照図に加えて説明する。なお、導光板１としては、前述の導光板Ａを採用したケースを中心に説明する。
【００５４】
図７中に併記したように、本例における非対称プリズムシート４１の内側面には傾斜角φa ＝５．６°、φb ＝３５°の条件で非対称プリズム要素が多数（１個のみ図示）形成されている。非対称プリズムシート４１の材料はＰＭＭＡ（メチルメタクリレート）で、その屈折率ｎ＝約１．５である。
【００５５】
図２のグラフから明らかなように、導光板１（導光板Ａ）から出射された主光線Ｓ１は６３°方向へ伝播し、第１傾斜面４１ａに入射する。この時の入射角β1 は２１．４°である。この入射角度は０°（垂直入射時）からはかなりはずれているが、反射率は垂直入射時のそれと殆ど同じである。
【００５６】
図５のグラフはこれを理解するために示したもので、屈折率１．５の誘電体に対する可視光の反射率を入射角（横軸）の関数で表わしたものである。同グラフから判るように、入射角が０°〜４５°程度の範囲では、殆どの光が境界面（傾斜面４１ａ）を透過して、プリズムシート４１の内部に進入する。
【００５７】
若干の屈折を伴ってプリズムシート４１の内部に進入した主光線Ｓ１は、第２の面４１ｂで正反射され、正面方向に偏向され、ノングレア処理された外側面４１ｃから出射される（符号Ｓ１１参照）。その際、適度の割合で光拡散が起こることで、プリズムシート４１の外側面からのストレートな出射が抑制される。
【００５８】
ところで、図２のグラフから明らかなように、導光板１の前面５から出射される光束は主光線Ｓ１の周りにある程度の拡がりを以て分布している。この拡がりは、「主光線の周りに角度分布する副光線の束」とみなすことが出来る。この「副光線の束」は、更に、「主光線に比して出射角の大きな副光線の束」と「主光線に比して出射角の小さな副光線の束」に分けることが出来る。以下、前者に属する光線を便宜上「内側副光線」、後者に属する光線を便宜上「外側副光線」とも言う。
【００５９】
今、図７に記したように、内側副光線束の中から出射角８０°の副光線Ｓ２に注目して光線追跡を行なうと、この内側副光線Ｓ２は第１傾斜面４１ａに入射角β2 ＝４．４°（ほぼ垂直）を以て入射する。図５のグラフから判るように、副光線Ｓ２の殆どの成分は境界面（傾斜面４１ａ）を透過して、プリズムシート４１の内部に進入する。
【００６０】
若干の屈折を伴ってプリズムシート４１の内部に進入した副光線Ｓ２は、第２の面４１ｂで正反射される。ここで、副光線Ｓ２の正反射光が傾斜面４１ｂに対してなす角度β4 の大きさを考えてみると、主光線Ｓ１に対する同様の角度β3 よりも大きいことが判る。従って、傾斜面４１ｂで正反射された副光線Ｓ２は再度傾斜面４１ａへ向かう。
【００６１】
その際の伝播方向は正面方向から大きくはずれることはなく、図７の描示からも理解されるように、正面方向（外側面４１ｃへ向かうＳ１の経路参照）から小角度だけ傾斜面４１ａ側へ倒した程度である。このことは、傾斜面４１ａの傾斜角φa を適当な小角度に選べば、内側副光線Ｓ２を正面方向に偏向させることが出来ることを意味している。
【００６２】
図７における傾斜角条件、φa ＝５．６°、φb ＝３５°は、与えられた条件（６３°方向出射主光線、プリズムシートの屈折率＝約１．５）の下で、主光線Ｓ１の正面方向への偏向と、副光線Ｓ２の正面方向への偏向とを同時に満足する（φa ，φb ）の解の一例である。傾斜面４１ａで正反射・偏向された副光線Ｓ２は、主光線Ｓ１と同様、適度の割合で光拡散を伴ってプリズムシート４１の外側面から出射される（符号Ｓ２２参照）。このように、副光線Ｓ２についても、ストレートな正面方向出射が抑制される。
【００６３】
図８は、導光板Ａに関する図２のグラフ（角度別出射特性）で表わされた角度特性を０．１°刻みでデジタル化し、各方向成分毎に図７に示した非対称プリズムシート４１について光線追跡シミュレーションを行なった結果から作成された棒グラフである。同グラフにおいて、各棒指標は計算結果を導光板Ａからの出射角について５°刻みで選択して表示したものである。
【００６４】
横軸は、傾斜面４１ａあるいは４１ｂによる正反射（偏向）後に、外側面４１ｃから出射した後の時の角度を表わしており、０°が正面方向、光入射面２側へ偏椅した場合が負、導光板末端７側へ偏椅した場合が正である。縦軸は、光子数で表現された光強度を表わしており、その数値は主光線Ｓ１のプリズムシートへ入射する前の光子数を２５００００として規格化されている。各棒指標に付された数字は、導光板Ａからの出射角を表わしている。
【００６５】
例えば、数字６３を付した棒指標は、６３°の出射角を以て導光板Ａから出射した主光線Ｓ１が正面方向（０°）に偏向され、その強度（光子数）が２５００００であることを表わしている。また、数字７０を付した棒指標は、７０°の出射角を以て導光板Ａから出射された内側副光線が−７°方向に偏向され、その強度（光子数）が２１５０００前後であることを表わしている。同様に、数字５５を付した棒指標は、５５°の出射角を以て導光板Ａから出射された外側副光線が＋７°方向に偏向され、その強度（光子数）が２１５０００前後であることを表わしている。
【００６６】
図８のグラフから次のことを読み取ることが出来る。
【００６７】
（１）主光線Ｓ１に関する棒指標（６３°出射）と、内側副光線Ｓ２に関する棒指標（８０°出射）とが、正面方向を表わす０°の位置で重なっている。即ち、正面方向では主光線Ｓ１によるピークが、副光線Ｓ２によって補強されている。光子数で言えば、２５００００が２５００００＋８００００＝３３００００程度に補強されている。
【００６８】
（２）主光線Ｓ１の出射角６３°から内側に６５°、７０°、あるいは外側に６０°、５５°、５０°、４５°と離れるに従って正面方向からのぶれが大きくなる。これらはいずれも傾斜面４１ｂでの正反射を表わしているものと考えることが出来る。
（３）ところが、出射角７５°では２本の棒指標が描かれており、一方は正面方向からのぶれが大きいが（約−１２°）、他方は小さい（約−５°）。これは、傾斜面４１ｂで正反射した光子のうち、傾斜面４１ｂで再度正反射される現象とそもそも傾斜面４１ａに戻らず出射する現象とのいずれかが起る臨界状態を表わしている（デジタル化時の量子角度幅の影響）。
【００６９】
（４）外側副光線（６０°、５５°、５０°、４５°）の中には、傾斜面４１ａでの正反射光に対応する棒指標が見い出せない。
【００７０】
（５）傾斜面４１ｂでの正反射は、８０°方向の副光線ばかりでなく、その周り（７５°、８５°）の副光線についても発生する。但し、それらは正面方向から多少ずれた方向へ向かう。
【００７１】
このような効果は、従来の対称プリズムシートでは全く期待出来ない。図９のグラフはそれを例証するシミュレーション結果を表わすグラフで、プリズムシートとしてφa ＝φb ＝３１°の対称プリズムシートを想定した以外は、図８のグラフと同条件で計算を行なった。ここでも、プリズムシートへ入射する前の主光線Ｓ１の光子数を２５００００として規格化を行なっている。但し、主光線Ｓ１（６３°出射）に対する棒指標表示は省略した。
【００７２】
図９のグラフからは次のことを読み取ることが出来る。
（１）正面方向から、内側に６５°、７０°、７５°、８０°、８５°あるいは外側に６０°、５５°、５０°、４５°と離れるに従って正面方向からのぶれが大きくなる。これらはいずれも傾斜面４１ｂでの正反射を表わしているものと考えられる。
（２）即ち、内側、外側いずれの副光線中にも４１ａでの正反射光に対応する棒指標が見い出せない。
【００７３】
公知のプリズムシートとして、φa ＝２０°、φb ＝３５°としたものがあるが、この程度の傾斜角条件では、上記のような２経路（両傾斜面の利用）を用いた正面方向偏向作用は実現出来ない。図１２は、φa ＝２０°、φb ＝３５°のプリズムシート４２（屈折率１．５）についてこれを例証した図である。
【００７４】
今、傾斜面４２ａで正反射されて正面方向に偏向される光線Ｓ３３が存在したと仮定する。これに光線逆進の法則を適用して光路を描くと、図示したような光路が得られる。即ち、傾斜面４２ａに対する入射角は、β5 ＝−７５°であり、プリズムシートに対する進入角は、−５５°である。ここで、進入角とは、プリズムシートの延在方向を基準に測った入射光線の伝播方向を表わす角（即ち、プリズムシートの延在方向に対する入射光線の傾き角度）である。入射角、進入角いずれも、プリズム要素先端側からアプローチする光線の入射角あるいは進入角の符号を＋にとることとする。
【００７５】
図１２の考察から明らかなように、光線Ｓ３のように進入角が負の光線は、実際の導光板からの出射光線では実現され得ない。本発明におけるプリズムシートは、進入角が正の光線について第１傾斜面よって正面方向への偏向が実現可能であることが要求される。そのためには、第１傾斜面の傾斜角φa はかなりの小角である必要がある。
【００７６】
傾斜角φa の臨界的な値は、プリズムシートの屈折率条件や主光線の出射角によって、多少変化することは当然であるが、実際の設計にあたっては、無理に臨界的な角度を選ぶ必要はない。
【００７７】
図１２と同様の方式で、プリズムシートの屈折率を１．５、第１傾斜面の傾斜角φa を１５°とし、主光線（６３°出射）が第２傾斜面（傾斜角φb ）で正面方向に正反射・偏向されると言う条件を満たすケースを想定すると、入射角β5 に対応する入射角は−３４．２°であり、プリズムシートに対する進入角は−１９．２°となる。
【００７８】
また、プリズムシートの屈折率を１．５、第１傾斜面の傾斜角φa を１０°とし、主光線（６３°出射）が第２傾斜面（傾斜角φb ）で正面方向に正反射・偏向されると言う条件を満たすケースを想定すると、入射角β5 に対応する入射角は−１３．２°であり、プリズムシートに対する進入角は−３．２°となる。
【００７９】
以上の例から、プリズムシートの屈折率１．５、主光線の出射角度６３°を仮定した場合、第２傾斜面（傾斜角φb ）で正面方向に正反射・偏向されると言う条件を満たし、且つ、第１傾斜面（傾斜角φa ）で正面方向に正反射・偏向される副光線が存在するための臨界条件は、φa ＝１０°付近にあることが推測される。
【００８０】
図１０、図１１は、その傍証となるグラフで、屈折率１．５の２種の非対称プリズムシート（φa ＝５．６°、φb ＝３５°及びφa ＝１５°、φb ＝３２．５°）について、プリズムシートの外側面（但し、ノングレア処理なし）からの出射特性を計測（図１０）、及び計算（図１１）したものである。
【００８１】
φa ＝５．６°、φb ＝３５°のプリズムシートは、図８に示したものと同じであり、φa ＝１５°、φb ＝３２．５°のプリズムシートは、図８に示したプリズムシートと図１２に示したプリズムシートの中間的なものである。
【００８２】
計測の条件は図２、図３のグラフと等価であり、計算の条件は図８、図９のグラフと等価である。なお、図１１のグラフに乱れがあるのは、計算処理上のデジタル化（量子化）の影響である。図１０あるいは図１１のグラフから、φa ＝１５°では、φa ＝５．６°の非対称プリズムシートで得られるような明るさが得られないことが判る（約２０％低下）。この差異は、第１傾斜面（傾斜角φa ）の活用の有無によるところが大きいものと推察される。
【００８３】
実際の設計にあたっては、第１傾斜面の傾斜角φa について臨界的な条件を追求する必要はなく、導光板の特性（主光線の出射角）、プリズムシートの屈折率を考慮して、両傾斜角φa ，φb の組合せを決定すれば良い。図２、図３のグラフから理解されるように、内側副光線は主光線の周りにある程度（１５°〜２０°程度）の拡がりをもって分布している。
【００８４】
従って、傾斜角φb を適当な値（３０°〜４０°）に仮固定し、その条件でなるべく主光線Ｓ１が第２傾斜面で正面方向に偏向される傾斜角φa を定め、その条件の下で、第１傾斜面で正面方向に偏向される副光線が存在することを確認すれば良い。
【００８５】
図８に示した事例に即して言えば、主光線Ｓ１の出射角６３°の導光板Ａと屈折率１．５の材料からなる非対称プリズムシートを使用した時、先ず傾斜角φb を３５°に仮固定してみる。すると、主光線Ｓ１を第２傾斜面で正面方向に偏向させるための傾斜角としてφa ＝５．６°を得る。次にこの条件（３５°と５．６°）下において、図１２で説明したと同様、光線逆進の法則を適用すれば、第１傾斜面で正面方向に偏向される副光線Ｓ２が存在することが確認される。
【００８６】
次に、非対称プリズムシートの屈折率ｎを変えた場合に、傾斜角φa 、φb をどの程度変えれば良いかを３例で確認したところ、次のような結果を得た。なお、主光線の出射は６３°とした。
（１）ｎ＝１．４の場合：φa ＝４．７°、φb ＝３４．２°
（２）ｎ＝１．５の場合：φa ＝５．６°、φb ＝３５°
（３）ｎ＝１．６の場合：φa ＝５．７°、φb ＝３５°
これら条件を満たす非対称プリズムシートを各々プリズムシートＩ、ＩＩ、ＩＩＩとして、図１１と同じ条件でプリズムシートの外側面（但し、ノングレア処理なし）からの出射特性を計算した結果を図１３に示した。なお、プリズムシートＩＩのグラフは、図１１のグラフの内、５．６−３５のプリズムシートのものと同一である。これらの例から判るように、プリズムシートの屈折率を現実的な範囲で変えても、最適傾斜角の条件の変化は小さく（屈折率変化０．２で１°程度の差）、また、得られる特性も大差がない。
【００８７】
以上、液晶ディスプレイとして具体化された第１実施形態を例にとり、本発明の非対称プリズムシート並びにそれを用いた面光源装置の構成、作用等を説明した。以下の説明では、他の実施形態について構成と作用の概要を述べる。但し、これまでの説明と共通する事項の繰り返し記述は適宜省略し、第１実施形態とは異なる点に極力焦点を絞って説明する。特に、各実施形態で使用される非対称プリズムシート４２，４３の内側面（非対称プリズム面）の形状及び作用は、第１実施形態に関連して詳しく述べた通りである。
【００８８】
図１４は、本発明の第２実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図６に示した第１実施形態と同様の構成を有しており、両者間の実質的な差異は非対称プリズムシートの外側面にのみ存在している。
【００８９】
即ち、本実施形態においては、非対称プリズムシート４１に代えて、両面に多数のプリズム要素を形成した非対称プリズムシート４２が使用されている。非対称プリズムシート４２の外側面４２ｃに形成されるプリズム要素列は内側面のプリズム要素列とはほぼ直交している。また、各プリズム要素列は対称形または非対称形であり、また、プリズム頂角は４０°〜１８０°未満、より好ましくは５５°〜１６０°程度である。
【００９０】
図２０は、外側プリズム面４２ｃの作用を説明する図で、導光板１の光入射面２と平行な面で切った断面図が示されている。光線Ｃ１は光入射面２と平行な面内で正面方向に進む光を代表し、光線Ｃ２は光入射面２と平行な面内で正面方向からはずれた方向に進む光を代表している。プリズム頂角φは９８°として描かれている。両光線Ｃ１，Ｃ２の挙動の特徴は次の通りである。
【００９１】
Ｃ１：相当の成分が傾斜面４２ｄ，４２ｅの順または４２ｅ，４２ｄの順に内面反射されて、光入射面２と平行な面内でシフトされ、内側面方向へ戻り光線Ｄ１となるので、照明光の全体的な経路履歴が多様化される。
Ｃ２：大半の成分が傾斜面から出射されるが、傾斜面の屈折作用により光入射面２と平行な面内で正面方向に集光される。
結局、非対称プリズムシート４２の外側面４２ｃは、照明光の全体的な経路履歴を多様化しながら、光入射面２と平行な面内で正面方向に緩やかに集光する作用を果たす。
【００９２】
図１５は、本発明の第３実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図１４に示した第２実施形態において、非対称プリズムシート４２の代わりに非対称プリズムシート４３を使用したものである。非対称プリズムシート４３の外側面４３ｃには多数のレンズ要素列が内側面のプリズム要素列とはほぼ直交した方向に形成されている。レンズ要素列の形態には種々のものが考えられる。図２１〜図２４は、そのいくつかの例を導光板１の光入射面２と平行な面で切った断面図で示したものである。光線Ｃ１は光入射面２と平行な面内で正面方向に進む光を代表し、光線Ｃ２は光入射面２と平行な面内で正面方向からはずれた方向に進む光を代表している。各図の形態における両光線Ｃ１，Ｃ２の挙動の特徴は次の通りである。
【００９３】
（図２１の形態）
Ｃ１：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した成分の大半は、そのまま光入射面２と平行な面内で正面方向に出射されるが、傾斜面４３ｅ（または４３ｆ）に入射した成分の相当部分は、傾斜面４３ｅ，４３ｆで計２度内面反射されて、光入射面２と平行な面内でシフトされ、内側面方向へ戻り光線Ｄ１となるので、照明光の全体的な経路履歴が多様化される。
Ｃ２：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した成分の大半は、屈折して種々の方向に出射されるが、傾斜面４３ｅ（または４３ｆ）に入射した成分の相当部分は、平行な面内で正面方向に集光されながら出射される。
結局、図２１の形態の外側レンズ面を持つ非対称プリズムシート４２は、全体として照明光の全体的な経路履歴を多様化しながら、光入射面２と平行な面内で正面方向に緩やかに集光する作用を果たす。
【００９４】
（図２２の形態）
図２０の形態に準じた作用があるが、凹曲面部４３ｈが存在するために、光線Ｃ１の一部はそのまま光入射面２と平行な面内で正面方向に出射され、光線Ｃ２の一部は屈折して種々の方向に出射される。
（図２３の形態）
図２１の形態に準じた作用があるが、凹曲面部４３ｈが存在するために、光線Ｃ１の一部はそのまま光入射面２と平行な面内で正面方向に出射され、光線Ｃ２の一部は屈折して種々の方向に出射される。
（図２４の形態）
レンズ面４３ｃの大半が凸曲面となっているため、光入射面２と平行な面内で正面方向への集光作用が強いものと考えられる。光線Ｃ１，Ｃ２に対する挙動は次のような特徴を持つ。
【００９５】
Ｃ１：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した成分の大半は、そのまま光入射面２と平行な面内で正面方向に出射されるが、広い凸曲面４３ｉ（または４３ｊ）に入射した成分の相当部分は、凸曲面４３ｉ，４３ｊあるいは頂部４３ｄで計３度内面反射されて、光入射面２と平行な面内でシフトされ、内側面方向へ戻り光線Ｄ１となるので、照明光の全体的な経路履歴が多様化される。
Ｃ２：凸曲面の頂部４３ｄ付近に入射した成分の一部は、屈折して種々の方向に出射されるが、一部は戻り光となる。また、広い凸曲面４３ｉ（または４３ｊ）に入射した成分の相当部分は、光入射面２と平行な面内で正面方向に集光されて出射される。
【００９６】
図２５、図２６は、本発明の非対称プリズムシート４２，４３を使用した場合の光入射面２と直交した面内の（ランプ直交面内）及び光入射面２と平行な面内（ランプ平行方向面内）での正面方向への集光効果を例証するグラフで、（Ａ）内側面はプリズムシート４１〜４３と同一形状で、外側面が平滑な非対称プリズムシートを使用した場合、（Ｂ）非対称プリズムシート４２を使用した場合、（Ｃ）非対称プリズムシート４３を使用した場合、を対比させて出射光の方向特性の測定結果を描示したものである。
【００９７】
両図から次のことが読み取れる。
（１）図２５のグラフから明らかなように、ランプ直交方向面内では、非対称プリズムシート４２，４３の使用により、±３０度付近から外側でプロファイルが持ち上がる。但し、正面方向輝度の影響は殆ど認められないかやや改善される傾向にある。
【００９８】
（２）図２６のグラフから明らかなように、ランプ平行方向面内では、非対称プリズムシート４２，４３の使用により、±３０度付近から外側でプロファイルが沈み込む。但し、正面方向輝度の影響は殆ど認められないかやや改善される傾向にある。
【００９９】
（３）図２５、図２６を対比すると理解されるように、非対称プリズムシート４２，４３の使用により、左右方向と上下方向のプロファイルのインバランスが矯正されている。
【０１００】
次に、図１６は、本発明の第４実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図１４に示した第２実施形態において、非対称プリズムシート４２の代わりに、非対称プリズムシート４１と付加プリズムシートＡＰを重ねて使用したものである。
【０１０１】
付加プリズムシートＡＰの内側面にはノングレア処理を施し、非対称プリズムシート４１との張り付きや干渉縞、モアレ等を防止する。非対称プリズムシート４１の外側面４１ｃは平滑面、あるいは極く軽いノングレア処理をした面とすることも出来る。
【０１０２】
付加プリズムシートＡＰの外側面には、第２実施形態で使用した両面型の非対称プリズムシート４２の外側面４２ｃと同様のプリズム要素が多数形成される。その配列方向は非対称プリズムシート４１の内側面のプリズム要素列とはほぼ直交した方向とする。プリズム要素列の形態及び作用については、非対称プリズムシート４３と同様であるから詳しい説明は省略する（作用の例証結果は図２７、図２８のグラフ参照）。
【０１０３】
図１７は、本発明の第５実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。本実施形態は、図１５に示した第３実施形態において、非対称プリズムシート４３の代わりに、非対称プリズムシート４１と付加レンズシートＡＬを重ねて使用したものである。
【０１０４】
付加レンズシートＡＬの内側面にはノングレア処理を施し、非対称プリズムシート４１との張り付きや干渉縞、モアレ等を防止する。非対称プリズムシート４１の外側面４１ｃは平滑面、あるいは極く軽いノングレア処理をした面とすることも出来る。
【０１０５】
付加レンズシートＡＬの外側面には、第３実施形態で使用したプリズム面−レンズ面型の非対称プリズムシート４３の外側面４３ｃと同様のレンズ要素が多数形成される。その配列方向は非対称プリズムシート４１の内側面のプリズム要素列とはほぼ直交した方向とする。レンズ要素列の形態及び作用については、非対称プリズムシート４３と同様であるから詳しい説明は省略する。
【０１０６】
図２７、図２８は、本発明の第４実施形態の作用を例証するためのグラフである。図２７は光入射面２と直交した面内（ランプ直交方向面内）での正面方向、また、図２８は光入射面２と平行な面内（ランプ平行方向面内）での正面方向への集光効果をそれぞれ例証するグラフで、（Ａ）内側面はプリズムシート４１〜４３と同一形状で、外側面が平滑な非対称プリズムシートを使用した場合、（Ｂ）その外側に内側面をノングレア処理した付加プリズムシートＡＰを使用した場合、（Ｃ）傾斜面角度の組合せが（１５°−３２．５°）の公知の非対称プリズムシートを使用した場合、を対比させて出射光の方向特性の測定結果を描示したものである。
【０１０７】
両図から次のことが読み取れる。
（１）図２７、図２８のグラフから明らかなように、（１５°−３２．５°）の公知の非対称プリズムシートを使用した場合に比して、他のケースではランプ直交方向面内、ランプ平行面内いずれにおいても、正面方向から見た輝度が上昇している。
（２）図２７のグラフから明らかなように、ランプ直交方向面内では、非対称プリズムシート４１の単独使用時に比して、第４実施形態の採用により、±３０度付近から外側でプロファイルが持ち上がる。但し、正面方向輝度の影響は殆ど認められない。
【０１０８】
（３）図２８のグラフから明らかなように、ランプ平行方向面内では、非対称プリズムシート４１の単独使用時に比して、第４実施形態の採用により、±３０度付近から外側でプロファイルが沈み込む。但し、正面方向輝度の影響は殆ど認められない。
【０１０９】
（４）図２７、図２８を対比すると理解されるように、結局、第４実施形態の採用により、左右方向と上下方向のプロファイルのインバランスが矯正されている。なお、このような作用は、第５実施形態においても期待出来ることは容易に推測されるところである。
【０１１０】
次に、図１８、図１９は、本発明の第６実施形態及び第７実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。これら実施形態は、各々図１６に示した第４実施形態及び図１７に示した第５実施形態において、非対称プリズムシート４１と付加プリズムシートＡＰあるいは付加レンズシートの間に表面または裏面の少なくとも一方を梨地面としたフィルムＡＮを挟んだものである。なお、ここでは上側の面を梨地面としたフィルム（商品名；アンチニュートンフィルム／きもと社製）を使用した（以下、このフィルムを「アンチニュートンフィルムＡＮ」と記す）。
【０１１１】
但し、付加プリズムシートＡＰの内側面や、非対称プリズムシート４１の外側面４１ｃは平滑面、あるいは極く軽いノングレア処理をした面とすることも出来る。これは、アンチニュートンフィルムＡＮがこれら要素間の貼り付きや干渉縞、モアレ等を防止する機能を有しているからである。
【０１１２】
付加プリズムシートＡＰの外側面には、第２実施形態で使用した両面型の非対称プリズムシート４２の外側面４２ｃと同様のプリズム要素が多数形成される。また、付加プリズムシートＡＬの外側面には、第３実施形態で使用したプリズム面−レンズ面型の非対称プリズムシート４３の外側面４３ｃと同様のレンズ要素が多数形成される。それらプリズム要素あるいはレンズ要素の配列方向は非対称プリズムシート４１の内側面のプリズム要素列とはほぼ直交した方向とする。
【０１１３】
プリズム要素列あるいはレンズ要素列の形態及び作用については、非対称プリズムシート４３と同様であるから詳しい説明は省略する。
【０１１４】
図２９、図３０は、本発明の第６実施形態及び第７実施形態の作用を例証するためのグラフである。図２９は光入射面２と直交した面内（ランプ直交面内）での正面方向への集光効果を、また、図３０は光入射面２と平行な面内（ランプ平行面内）での正面方向への集光効果を例証するグラフで、（Ａ）内側面はプリズムシート４１〜４３と同一形状で、外側面が平滑な非対称プリズムシートを使用した場合、（Ｂ）外側面が平滑な非対称プリズムシートの外側にアンチニュートンフィルムＡＮと付加プリズムシートＡＰを配置した場合、（Ｃ）外側面が平滑な非対称プリズムシートの外側にアンチニュートンフィルムＡＮと付加レンズシートＡＬを配置した場合、（Ｄ）傾斜面角度の組合せが（１５°−３２．５°）の公知の非対称プリズムシートを使用した場合、の測定結果を描示したものである。
【０１１５】
両図から次のことが読み取れる。
（１）図２９、図３０のグラフから明らかなように、（１５°−３２．５°）の公知の非対称プリズムシートを使用した場合に比して、他のケースではランプ直交方向面内、ランプ平行面内いずれにおいても、正面方向から見た輝度が上昇している。
（２）図２９のグラフから明らかなように、ランプ直交方向面内では、第６実施形態あるいは第７実施形態の採用により、±３０度付近から外側でプロファイルがやや持ち上がる。
【０１１６】
（３）図３０のグラフから明らかなように、ランプ平行方向面内では、非対称プリズムシート４１の単独使用時に比して、第６実施形態あるいは第７実施形態の採用により、±３０度付近から外側でプロファイルがやや沈み込む。
【０１１７】
（４）図２９、図３０を対比すると理解されるように、結局、第６実施形態あるいは第７実施形態の採用により、左右方向と上下方向のプロファイルのインバランスが矯正されている。
【０１１８】
なお、上述した以外に、偏光分離シートそのものを非平滑面を有する要素ととらえ、非対称プリズムシートの外側に偏光分離シートを光学的接着剤により光学的に接合することにより一体化したものを「非対称プリズムシート」として採用することも本発明の実施形態の一部をなす。
【０１１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明の特徴は、次の諸点に要約することが出来る。
【０１２０】
（１）プリズムシートの内側面の各プリズム要素を構成する１対の傾斜面がともに正面方向へ向かう照明光の生成に積極的に寄与出来るようになるため、照明光の明るさレベルと均一性が向上する。また、液晶パネルのバックライティングへの適用により液晶ディスプレイの表示品質が向上する。
【０１２１】
（２）偏光分離シートなどの平滑面を持つ素子を近接配置しても、貼り付き現象がなく、明暗模様、着色現象等による視覚感の劣化が生じない。
【０１２２】
（３）本発明を面光源装置あるいは液晶ディスプレイに適用する際に特に有用な非対称プリズムシートが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一般的なプリズムシートを採用したサイドライト型の面光源装置をバックライティングとして用いた液晶ディスプレイの概略構成を部分破断して示した見取図である。
【図２】導光板Ａ及び導光板Ｂの出射特性を表わしたグラフである。
【図３】導光板Ｃの出射特性を表わしたグラフである。
【図４】従来一般的に使用されているプリズムシート４の基本的な作用を説明する図である。
【図５】屈折率１．５の誘電体に対する可視光の反射率を入射角（横軸）の関数で表わしたグラフである。
【図６】 本発明の第１実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図７】本発明の非対称プリズムシートの作用並びに傾斜角φa 、φb の定め方などについて説明するための図である。
【図８】導光板Ａに関する図２のグラフ（角度別出射特性）で表わされた角度特性を０．１°刻みでデジタル化し、各方向成分毎に図７に示した非対称プリズムシート４１について光線追跡シミュレーションを行なった結果から作成された棒グラフである。
【図９】従来の対称プリズムシートについて、図８と同様の計算を行なって作成されたグラフである。
【図１０】屈折率１．５の２種の非対称プリズムシート（φa ＝５．６°、φb ＝３５°及びφa ＝１５°、φb ＝３２．５°）について、プリズムシートの外側面（ノングレア処理なし）からの出射特性を計測した結果を表わすグラフである。
【図１１】屈折率１．５の２種の非対称プリズムシート（φa ＝５．６°、φb ＝３５°及びφa ＝１５°、φb ＝３２．５°）について、プリズムシートの外側面（ノングレア処理なし）からの出射特性を計算した結果を表わすグラフである。
【図１２】φa ＝２０°、φb ＝３５°とした非対称プリズムシートについて、両傾斜面の正面方向偏向作用が実現出来ないことを説明する図である。
【図１３】図１１と同じ条件でプリズムシートＩ〜ＩＩＩの外側面（ノングレア処理なし）からの出射特性を計算した結果を表わしたグラフである。
【図１４】本発明の第２実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図１５】本発明の第３実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図１６】本発明の第４実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図１７】本発明の第５実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図１８】本発明の第６実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図１９】本発明の第７実施形態の要部構成を表わした部分破断見取図である。
【図２０】非対称プリズムシートあるいは付加プリズムシートの外側面（プリズム面）の形態の一例と作用を説明する図である。
【図２１】非対称プリズムシートあるいは付加プリズムシートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を説明する図である。
【図２２】非対称プリズムシートあるいは付加プリズムシートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を説明する図である。
【図２３】非対称プリズムシートあるいは付加プリズムシートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を説明する図である。
【図２４】非対称プリズムシートあるいは付加プリズムシートの外側面（レンズ面）の形態の一例とその作用を説明する図である。
【図２５】本発明の非対称プリズムシート４２，４３を使用した場合の光入射面２と直交した面内（ランプ直交方向面内）での正面方向への集光効果を例証するグラフである。
【図２６】本発明の非対称プリズムシート４２，４３を使用した場合の光入射面２と平行な面内（ランプ平行方向面内）での正面方向への集光効果を例証するグラフである。
【図２７】図２８とともに、本発明の第４実施形態の作用を例証するためのグラフである。
【図２８】図２７とともに、本発明の第４実施形態の作用を例証するためのグラフである。
【図２９】図３０とともに、本発明の第６実施形態及び第７実施形態の作用を例証するためのグラフである。
【図３０】図２９とともに、本発明の第６実施形態及び第７実施形態の作用を例証するためのグラフである。
【符号の説明】
１ 指向出射性の導光板
２ 光入射面
３ 反射体（銀箔）
４ プリズムシート（従来）
４ａ プリズムシート（従来）の第１傾斜面
４ｂ プリズムシート（従来）の第２傾斜面
４ｃ プリズムシート（従来）の出射面
５ 導光板の前面（光出射面）
６ 導光板の裏面
７ 導光板の末端部
４１，４２，４３ 非対称プリズムシート
４１ａ 非対称プリズムシートの第１傾斜面
４１ｂ 非対称プリズムシートの第２傾斜面
４１ｃ 非対称プリズムシートの出射面
４２ｃ 非対称プリズムシートの出射面（プリズム面）
４３ｃ 非対称プリズムシートの出射面（レンズ面）
ＡＬ 付加レンズシート
ＡＭ 付加レンズシートの出射面（レンズ面）
ＡＮ アンチニュートンフィルム
ＡＰ 付加プリズムシート
ＡＳ 付加プリズムシートの出射面（プリズム面）
Ｌ 光源素子（蛍光ランプ）
ＬＰ 液晶パネル
ＬＳ 偏光分離シート
Ｒ 反射体
Claims (15)
- 指向出射性の導光板と、前記導光板の側端部に位置した光入射面へ向けて光供給を行なう一次光源手段と、前記導光板の前面に沿って配置された非対称プリズムシートを備えた面光源装置において、
前記非対称プリズムシートは、前記光入射面とほぼ平行に配列された多数のプリズム要素列を備えたプリズム内側面と、非平滑外側面とを有しており、
前記プリズム内側面のプリズム要素列は、前記光入射面側を向く第１傾斜面と前記光入射面側とは反対側を向く第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、
前記第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、前記導光板から出射された主光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向されるとともに、前記導光板から出射された主光線に比して出射角が大きな副光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面で内部反射され、更に前記第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向されるように選ばれている、前記面光源装置。 - 前記非対称プリズムシートの前記非平滑外側面がノングレア処理面からなる、請求項１に記載された面光源装置。
- 前記非対称プリズムシートの前記非平滑外側面が、前記光入射面とほぼ垂直に配列された多数のプリズム要素列を備えている、請求項１または請求項２に記載された面光源装置。
- 前記非対称プリズムシートの前記非平滑外側面が、前記光入射面とほぼ垂直に配列された多数のレンズ要素列を備えている、請求項１または請求項２に記載された面光源装置。
- 前記非対称プリズムシートの外側に付加プリズムシートが配置されており、
前記付加プリズムシートは、前記光入射面とほぼ垂直に配列された多数のプリズム要素列を備えた外側面を有している、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載された面光源装置。 - 前記非対称プリズムシートの外側にレンズシートが配置されており、
前記レンズシートは、前記光入射面とほぼ垂直に配列された多数のレンズ要素列を備えた外側面を有している、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載された面光源装置。 - 指向出射性の導光板と、前記導光板の側端部に位置した光入射面へ向けて光供給を行なう一次光源手段と、前記導光板の前面に沿って配置された非対称プリズムシートを備えた面光源装置において、
前記非対称プリズムシートは、前記光入射面とほぼ平行に配列された多数のプリズム要素列を備えたプリズム内側面を有し、
前記プリズム内側面のプリズム要素列は、前記光入射面側を向く第１傾斜面と前記光入射面側とは反対側を向く第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、
前記第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、前記導光板から出射された主光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向されるとともに、前記導光板から出射された主光線に比して出射角が大きな副光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面で内部反射され、更に前記第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向されるように選ばれており、
前記非対称プリズムシートの外側に付加プリズムシートが配置されており、
前記付加プリズムシートは、前記光入射面とほぼ垂直に配列された多数のプリズム要素列を備えた外側面と、ノングレア処理面からなる内側面を有する、前記面光源装置。 - 指向出射性の導光板と、前記導光板の側端部に位置した光入射面へ向けて光供給を行なう一次光源手段と、前記導光板の前面に沿って配置された非対称プリズムシートを備えた面光源装置において、
前記非対称プリズムシートは、前記光入射面とほぼ平行に配列された多数のプリズム要素列を備えたプリズム内側面を有し、
前記プリズム内側面のプリズム要素列は、前記光入射面側を向く第１傾斜面と前記光入射面側とは反対側を向く第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、
前記第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、前記導光板から出射された主光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向されるとともに、前記導光板から出射された主光線に比して出射角が大きな副光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面で内部反射され、更に前記第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向されるように選ばれており、
前記非対称プリズムシートの外側にレンズシートが配置されており、
前記レンズシートは、前記光入射面とほぼ垂直に配列された多数のレンズ要素列を備えた外側面と、ノングレア処理面からなる内側面を有する、前記面光源装置。 - 指向出射性の導光板と、前記導光板の側端部に位置した光入射面へ向けて光供給を行なう一次光源手段と、前記導光板の前面に沿って配置された非対称プリズムシートを備えた面光源装置において、
前記非対称プリズムシートは、前記光入射面とほぼ平行に配列された多数のプリズム要素列を備えたプリズム内側面を有し、
前記プリズム内側面のプリズム要素列は、前記光入射面側を向く第１傾斜面と前記光入射面側とは反対側を向く第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、
前記第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、前記導光板から出射された主光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向されるとともに、前記導光板から出射された主光線に比して出射角が大きな副光線が前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面で内部反射され、更に前記第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向されるように選ばれており、
前記非対称プリズムシートの外側に少なくとも一方の面を梨地面としたフィルムが配置されている、
前記面光源装置。 - 前記導光板の正面方向に対する前記第１傾斜面の傾斜角φa が１０°未満である、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載された面光源装置。
- 多数の非対称プリズム要素列を備えたプリズム面と、非平滑面とを備えた非対称プリズムシートにおいて、
前記非対称プリズム要素列は、第１傾斜面とそれとは反対側を向く第２傾斜面の交互の繰り返しからなり、
前記第１傾斜面の傾き及び第２傾斜面の傾きは、前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面による内部反射でほぼ正面方向に偏向される第１の光線と、前記第１傾斜面から前記非対称プリズムシート内に導入され、前記第２傾斜面で内部反射され、更に前記第１傾斜面で内部反射されてほぼ正面方向に偏向される第２の光線が存在し得る値を有しており、
前記第１の光線及び前記第２の光線の前記非対称プリズムシートに対する進入角はいずれも正（但し、前記プリズム要素の先端側からアプローチする光線の進入角の符号を正とする）である、前記非対称プリズムシート。 - 前記第１傾斜面の正面方向に対する傾斜角φa が１０°未満であり、前記第２傾斜面の正面方向に対する傾斜角φb が３０°〜４０°の範囲にある、請求項１１に記載された非対称プリズムシート。
- 前記非平滑面がノングレア処理面からなる、請求項１１または請求項１２に記載されたに非対称プリズムシート。
- 前記非平滑面が、前記多数の非対称プリズム要素列の配列方向とほぼ直交した方向に配列された多数のプリズム要素列を備えている、請求項１１または請求項１２に記載された非対称プリズムシート。
- 前記非平滑面が、前記多数の非対称プリズム要素列の配列方向とほぼ直交した方向に配列された多数のレンズ要素列を備えている、請求項１１または請求項１２に記載された非対称プリズムシート。
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