JP5360592B2 - プリズムシート、面光源装置および表示装置 - Google Patents

プリズムシート、面光源装置および表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、入光側に複数の単位プリズムを有するプリズムシートに係り、色再現性の低下を効果的に抑制することができるプリズムシートに関する。また、本発明は、色再現性の低下を効果的に抑制することができる面光源装置に関する。さらに、本発明は、優れた色再現性を実現することができる表示装置に関する。
面状に光を照射する面光源装置が、例えば液晶表示パネルを背面側から照明する装置として、広く普及している（例えば、特許文献１）。面光源装置には、光源と、光源からの光の進行方向を偏向させる複数のシート状の部材が含まれている。面光源装置に組み込まれるシート状の部材の一つとして、入光側に多数の線状の単位プリズムを有する逆プリズムシートが知られている。
逆プリズムシートは、通常、面光源装置の発光面への法線方向（正面方向）から大きく傾斜した方向に進む光の光路補正に用いられ、典型的には、導光板に対面する位置に配置されて用いられる。導光板から出射する光は、正面方向に対して６０°〜７０°傾斜した方向を中心とする狭い角度範囲内の方向に進む。逆プリズムシートの各単位プリズムの断面形状は、典型的に、尖端を有した三角形状となっている。そして、尖端を画成する一方の面から単位プリズム内に入射した光が尖端を画成する単位プリズムの他方の面で全反射し、これにより、当該光の進行方向を正面方向の側に大きく偏向させるように、逆プリズムシートは設計されている。
特開２００４−１８５０１０号公報
ところで、本件発明者らが、逆プリズムシートを含む表示装置の出光特性を詳しく調査したところ、特定方向からの観察において色再現性が著しく低下する場合があることが確認された。具体的には、逆プリズムシートを含む表示装置では、観察方向をしだいに変化させていくと、ある特定の観察方向において表示映像の色味が著しく変化する場合があることが確認された。
そして本発明は、このような点を考慮してなされたものであって、入光側に複数の単位プリズムを有するプリズムシートであって、色再現性の低下を効果的に抑制することができるプリズムシートを提供することを目的とする。また、本発明は、色再現性の低下を効果的に抑制することができる面光源装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、優れた色再現性を実現することができる表示装置を提供することを目的とする。
本件発明者らは、上記問題点の発生原因を調査すべく、種々の入射角度（入射方向の正面方向に対してなす角度）で逆プリズムシートへ入射する光の光路追跡を行った。その結果、極めて大きな入射角度、具体的には８０°以上の入射角度で逆プリズムシートへ入射する光の波長分散が、特定の観察方向において色再現性の低下を引き起こすことの原因と考えられた。より詳細に説明すると以下の通りである。正面方向に対して８０°以上傾斜して進む光は、単位プリズムの頂部近傍のごく狭い領域のみに入射する。この結果、逆プリズムシートによって入射光に対して及ぼされる光学的作用が単位プリズムでの屈折及び反射のみである場合には、８０°以上の入射角度で逆プリズムシートへ入射した光は、逆プリズムシートから概ね同一の方向に出射するようになる。その一方で、例えば導光板から出射する光には、法線方向に対して８０°以上傾斜した方向、とりわけ８０°以上°８５以の角度で法線方向に対して傾斜した方向に進む光も多く含まれている。以上のことから、８０°以上の入射角度、とりわけ８０°以上８５°以下の入射角度で逆プリズムシートに入射した光の逆プリズムシート内で生じる波長分散現象が、その出射方向となる特定方向から、視認され得るようになり、結果として、当該特定の方向のみからの観察において色再現性が局所的に低下し得ることが、知見された。そして本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
本発明の第１のプリズムシートは、
シート状の本体部と、
前記本体部の入光側に並べて配置され、各々が配列方向と交差する方向に線状に延びる、複数の単位プリズムと、を備え、
各単位プリズムは、前記本体部のシート面と平行な方向に互いに対向して配置された第１面および第２面を有し、
前記本体部の法線方向と前記単位プリズムの配列方向との両方に平行な主切断面において、前記第２面への接線が前記本体部の法線方向に対してなす接線角度は、前記接線の前記第２面への接点が、前記本体部から最も離間した前記単位プリズムの頂部の側から前記本体部に最も接近した前記単位プリズムの基端部の側へ向かうにつれて、小さくなっていき、
一つの単位プリズムへ向けて前記主切断面と平行な面内を前記本体部の法線方向に対してα°傾斜して進む光のうち、当該一つの単位プリズムと隣り合う他の単位プリズムに接する光路をとり当該一つの単位プリズムへ前記第１面を介して入射した光が、到達する当該一つの単位プリズムの前記第２面上の位置での接線角度をθαとし、且つ、前記単位プリズムの前記頂部の側における前記第２面の端部での接線角度をθｅとすると、次の式が満たされる、
θｅ−θ８０＞θ８０−θ７０
ことを特徴とする。
本発明の第２のプリズムシートは、
シート状の本体部と、
前記本体部の入光側に並べて配置され、各々が配列方向と交差する方向に線状に延びる、複数の単位プリズムと、を備え、
各単位プリズムは、前記本体部のシート面と平行な方向に互いに対向して配置された第１面および第２面を有し、
前記本体部の法線方向と前記単位プリズムの配列方向との両方に平行な主切断面において、前記第２面への接線が前記本体部の法線方向に対してなす接線角度は、前記接線の前記第２面への接点が、前記本体部から最も離間した前記単位プリズムの頂部の側から前記本体部に最も接近した前記単位プリズムの基端部の側へ向かうにつれて、小さくなっていき、
一つの単位プリズムへ向けて前記主切断面と平行な面内を前記本体部の法線方向に対してα°傾斜して進む光のうち、当該一つの単位プリズムと隣り合う他の単位プリズムに接する光路をとり当該一つの単位プリズムへ前記第１面を介して入射した光が、到達する当該一つの単位プリズムの前記第２面上の位置での接線角度をθαとすると、次の式が満たされる、
θ８５−θ８０＞θ８０−θ７５
ことを特徴とする。
本発明による第１または第２のプリズムシートにおいて、前記第１面および前記第２面が互いに接続する位置に、前記単位プリズムの前記頂部が画成され、前記主切断面において、前記第１面および前記第２面は、前記頂部を通過して前記本体部の法線方向に延びる軸線を中心として、線対称性となっているようにしてもよい。このような本発明による第１または第２のプリズムシートにおいて、前記第２面は、前記第１面から前記単位プリズム内に入射した光を反射し、前記第１面は、前記第２面から前記単位プリズム内に入射した光を反射するようになっていてもよい。また、このような本発明による第１または第２のプリズムシートが、出光面と、前記出光面に対向する裏面と、前記出光面と前記裏面との間の側面の一部分からなる第１入光面および前記第１入光面に対向する側面の一部分からなる第２入光面と、を有する導光板の前記出光側に配置されてもよい。
本発明による第１の面光源装置は、
出光面と、前記出光面に対向する裏面と、前記出光面と前記裏面との間の側面の少なくとも一部分からなる入光面と、を有する導光板と、
前記導光板の入光面に対向して配置された光源と、
前記導光板の前記出光面に対向して配置された、上述の本発明による第１および第２のプリズムシートのいずれかと、を備える。
本発明による第２の面光源装置は、
出光面と、前記出光面に対向する裏面と、前記出光面と前記裏面との間の側面の一部分からなる第１入光面および前記第１入光面に対向する側面の一部分からなる第２入光面と、を有する導光板と、
前記導光板の前記第１入光面に対向して配置された第１光源と、
前記導光板の前記第２入光面に対向して配置された第２光源と、
前記導光板の前記出光面に対向して配置された、上述の本発明による第１および第２のプリズムシートのいずれかと、を備える。本発明による第２の面光源装置において、前記プリズムシートの各単位プリズムの長手方向は、前記第１入光面および前記第２入光面を結ぶ方向と交差しており、前記第１面および前記第２面が互いに接続する位置において、前記単位プリズムの前記頂部が画成され、前記主切断面において、前記第１面および前記第２面は、前記頂部を通過して前記本体部の法線方向に延びる軸線を中心として、線対称性となっていてもよい。
本発明による表示装置は、上述の本発明による第１および第２の面光源装置のいずれかと、前記面光源装置に対向して配置された透過型表示パネルと、を備える。
また、本発明による表示装置は、前記光源に接続された制御装置をさらに備え、
前記導光板が、基部と、前記基部の一側の面上に一方向に配列され前記出光面をなす複数の線状の単位形状要素と、を有し、
前記光源が、前記一方向に配列された複数の点状発光体を含み、
前記制御装置が、表示されるべき映像に応じて各点状発光体の出力を調節するように構成されていてもよい。
本発明によれば、局所的な色再現性の劣化に影響を及ぼし得る大きな入射角度でプリズムシートへ入射する光が、単位プリズムの第２面上での全反射により、効果的に拡散されるようになる。したがって、特定の観察方向において、色再現性が局所的に低下してしまうことを抑制することができる。
図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、表示装置および面光源装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、面光源装置の作用を説明するための断面図である。 図３は、図１の面光源装置に組み込まれた導光板を示す斜視図である。 図４は、導光板の作用を説明するための図であって、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面において導光板を示す図である。 図５は、図３の導光板の一部分を出光面の側から示す図である。 図６は、図３の面光源装置に組み込まれたプリズムシートを示す斜視図である。 図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ったプリズムシートの部分断面図である。 図８は、プリズムシートの作用を説明するための図であって、図７に対応するプリズムシートの部分断面図である。 図９は、図１に対応する図であって、面光源装置の一変形例を示す図である。 図１０（ａ）〜（ｄ）は、実施例および比較例に係るプリズムシートの主切断面における単位プリズムの断面形状を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１〜図８は本発明による一実施の形態を説明するための図である。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
図１に示すように、表示装置１０は、液晶表示パネル１５と、液晶表示パネル１５の背面側に配置され液晶表示パネル１５を背面側から面状に照らす面光源装置２０と、液晶表示パネル１５および面光源装置２０を制御する制御装置１８と、を備えている。表示装置１０は、表示面１１を有し、表示面１１に像を表示するように構成されている。
図示された液晶表示パネル１５は、出光側に配置された上偏光板１３と、入光側に配置された下偏光板１４と、上偏光板１３と下偏光板１４との間に配置された液晶セル１２と、を有している。このうち、液晶セル１２は、ガラス等からなる一対の支持板と、支持板間に配置された液晶と、液晶分子の配向を一つの画素を形成する領域毎に電場によって制御する電極と、を有する部材である。制御装置１８は、画素毎の液晶分子の配向を制御するように構成されている。この結果、液晶表示パネル１５は、面光源装置２０からの光の透過および遮断を画素毎に制御するシャッターとして機能し、面光源装置２０からの面状光を選択して透過させることにより、画像を形成するようになる。液晶表示パネル１５の詳細については、種々の公知文献（例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典（内田龍男、内池平樹監修）」２００１年工業調査会発行）に記載されており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
次に、面光源装置２０について説明する。面光源装置２０は、面状に光を発光する発光面２１を有し、液晶表示パネル１５を背面側から照明する装置である。図１に示すように、面光源装置２０は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板３０と、導光板３０の側方に配置された光源２４ａ，２４ｂと、導光板３０にそれぞれ対向して配置されたプリズムシート６０および反射シート２２と、を有している。導光板３０は、液晶表示パネル１５側の主面によって構成された出光面３１と、出光面３１に対向するもう一方の主面からなる裏面３２と、出光面３１および裏面３２の間を延びる側面と、を有している。そして、導光板３０の側面の一部分によって少なくとも一つの入光面が形成され、この入光面に対向して光源２４ａ，２４ｂが配置されている。また、側面の一部分によって一つの入光面３３に対向する反対面３４も形成され、当該一つの入光面３３から導光板３０に入射した光は、概ね、当該一つの入光面３３と、当該一つの入光面３３に対向する反対面３４と、を結ぶ第１方向（導光方向）に沿って導光板３０内を導光されるようになる。プリズムシート６０は、導光板３０の出光面３１に対向するようにして配置されており、プリズムシート６０の出光面が面光源装置２０の出光面２１を構成している。反射シート２２は、導光板３０の裏面３２に対向するようにして配置され、導光板３０を裏面側から覆っている。
なお、図示する例において、液晶表示装置１０の表示面１１、面光源装置２０の発光面２１および導光板３０の出光面３１は、四角形形状に形成されている。この結果、プリズムシート６０は、全体的に、四角形板状の部材として構成されている。同様に、導光板３０は、全体的に、一対の主面（出光面３１および裏面３２）を有する四角形板状の部材として構成されており、一対の主面間に画成される側面は四つの面を含んでいる。そして、図１に示すように、側面のうちの第１方向に対向する二つの面が、入光面３３，３４をなしている。言い換えると、上述した一つの入光面が第１入光面３３として機能し、この一つの入光面に対向する反対面が第２入光面３４として機能するようになっている。図１に示すように、第１入光面３３に対向して第１光源２４ａが設けられ、第２入光面３４に対向して第２光源２４ｂが設けられている。また、本実施の形態における導光板３０は、第１方向に沿った各位置において、一定の断面形状を有するようになっている。
第１光源２４ａおよび第２光源２４ｂは、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯や、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）や白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本実施の形態において、第１光源２４ａおよび第２光源２４ｂの各々は、対応する入光面３３，３４の長手方向に沿って、並べて配置された多数の点状発光体、具体的には、多数の発光ダイオード（ＬＥＤ）によって、構成されている。なお、図３には、第１光源２４ａをなす多数の点状発光体２５の配置位置が示されている。制御装置１８は、各点状発光体２５の出力、すなわち、各点状発光体２５の点灯および消灯、及び／又は、各点状発光体２５の点灯時の明るさを、他の点状発光体の出力から独立して調節し得るように構成されている。
反射シート２２は、導光板３０の裏面３２から出射した光を反射して、再び導光板３０内に入射させるための部材である。反射シート２２は、白色の散乱反射シート、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等から、構成され得る。
なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。また、本明細書において、「プリズム」や「レンズ」という用語は、入射光に対して種々の光学的作用（例えば、反射や屈折）を及ぼし得る形状要素（光学要素）を意味するものである。また、「プリズム」および「レンズ」等の用語は、形状要素（光学要素）として、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。
さらに、本明細書において「シート面（板面、フィルム面）」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。そして、本実施の形態においては、導光板３０の板面、プリズムシート６０のシート面、反射シート２２のシート面、液晶表示パネルのパネル面、表示装置１０の表示面１１、および、面光源装置２０の発光面２１は、互いに平行となっている。さらに、本明細書において「正面方向」とは、面光源装置２０の発光面２１に対する法線の方向ｎｄ（例えば、図２および図４参照）であり、本実施の形態においては、表示装置１０の表示面１１への法線方向、導光板３０の板面への法線方向、プリズムシート６０のシート面への法線方向、全体的かつ大局的に見た場合におけるプリズムシート６０の入光面や導光板３０の出光面３１への法線方向等にも一致する。
次に、図２〜図４を主に参照して、導光板３０についてさらに詳述する。図３および図２によく示されているように、導光板３０は、板状に形成された基部４０と、基部４０の一側の面（出光側面）４１上に形成された複数の単位形状要素（単位光学要素、単位プリズム、単位レンズ）５０と、を有している。基部４０は、一対の平行な主面を有する平板状の部材として構成されている。そして、プリズムシート６０に対面しない側に位置する基部４０の他側の面４２によって、導光板３０の裏面３２が構成されている。
図１および図２に示すように、基部４０は、主部４４と、主部４４中に分散された光散乱剤（光拡散性粒子）４５と、を有している。光散乱剤４５は、基部４０内を進む光に対し、反射や屈折等によって、当該光の進路方向を変化させる作用を及ぼすようになっている。このような光散乱剤４５の光拡散機能（光散乱機能）は、例えば、主部４４をなす材料とは異なる屈折率を有した材料から光散乱剤４５を構成することにより、あるいは、光に対して反射作用を及ぼし得る材料から光散乱剤４５を構成することにより、付与することができる。なお、図１および図２以外の図面においては、光散乱剤４５を省略している。
次に、基部４０の一側の面４１上に設けられた単位形状要素５０について説明する。図２によく示されているように、複数の単位形状要素５０は、第１方向に交差し且つ基部４０の一側の面４１と平行な第２方向に並べて、基部４０の一側の面４１上に、配列されている。各単位形状要素５０は、基部４０の一側の面４１上を、第２方向と交差するようにして線状に延びている。
とりわけ本実施の形態において、複数の単位形状要素５０は、基部４０の一側の面４１上に、第２方向に隙間無く並べて配列されている。したがって、導光板４０の出光面４１は、単位形状要素５０の表面によってなされる傾斜面３７，３８として、構成されている。また、各単位形状要素５０は、第２方向と直交する第１方向に沿って、直線状に延びている。さらに、各単位形状要素５０は、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。また、本実施の形態において、複数の単位形状要素５０は、互いに同一に構成されている。
図４に示す断面、つまり、単位形状要素の配列方向（第２方向）および基部４０の一側の面４１（導光板３０の板面）への法線方向ｎｄの両方向に平行な断面（以下においては、単に「導光板の主切断面」とも呼ぶ）において、各単位形状要素５０は、基部４０の一側の面４１上に一辺が位置する三角形形状、又は、この三角形形状の基部４０から突出した頂角が面取りされてなる形状を有している。図示する例において、各単位形状要素５０の主切断面における断面形状は、基部４０から突出する三角形の頂角５６を面取りした形状となっている（図４参照）。
図示する例においては、正面方向輝度を効果的に上昇させること、および、第２方向に沿った面内での輝度の角度分布に対称性を付与することを目的として、単位形状要素５０の主切断面における断面形状は、正面方向ｎｄを中心として、対称性を有している。したがって、主切断面における断面三角形形状の二つの底角θ１，θ２は互いに等しい角度となっている。
なお、本件明細書における「三角形形状」とは、厳密な意味での三角形形状のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む略三角形形状を含む。また同様に、本明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」や「直交」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。
以上のような構成を有した導光板３０の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位形状要素５０の具体例として、導光板３０の板面に沿った幅Ｗａ（図４参照）を０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることができ、導光板３０の板面への法線方向に沿った単位形状要素５０の基部４０の一側の面４１からの高さＨａを０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とすることができる。また、単位形状要素５０の断面形状が三角形形状からなる場合には、頂角５６の角度を９０°以上１６０°以下とすることができる。単位形状要素５０の断面形状が三角形形状の頂角５６を面取りしてなる形状となっている場合、主切断面において、単位形状要素５０の頂部５２は、曲率半径の値が単位形状要素５０の幅Ｗａの値以下となっている曲線として、形成されていることが好ましい。一方、基部４０の厚みは、０．５ｍｍ〜６ｍｍとすることができる。
また、以上のような構成を有した導光板３０は、一例として、押し出し成型によって作製され得る。押し出し成型で作製された導光板３０においては、基部４０と、基部４０の一側の面４１上の複数の単位形状要素５０と、が一体的に形成され得る。また、押し出し成型によって導光板３０を作製する場合、単位形状要素５０が、基部４０の主部４４をなす材料と同一の樹脂材料と、基部４０の光散乱剤４５をなす粒子と、から構成されてもよい。あるいは、いわゆる共押し出しにより導光板３０が作製され、基部４０が、樹脂材料からなる主部４４と、主部４４中に分散された光散乱剤４５と、から構成され、その一方で、単位形状要素５０が、基部４０の主部４４をなす材料と同一の樹脂材料と、基部４０の光散乱剤４５とは別途の機能を有した粒子と、から構成されてもよいし、または、基部４０の主部４４をなす材料と同一の樹脂材料のみから構成されてもよい。
次に、図２および図６〜図８を主に参照して、プリズムシート６０についてさらに詳述する。プリズムシート６０は、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向の輝度を集中的に向上させるためのシート状部材である。図２および図６によく示されているように、プリズムシート６０は、板状に形成された本体部６５と、本体部６５の入光側面６６上に形成された複数の単位プリズム（単位形状要素、単位光学要素、単位レンズ）７０と、を有している。本体部６５は、一対の平行な主面を有する平板状の部材として構成されている。そして、導光板３０に対面しない側に位置する本体部６５の出光側面６７によって、面光源装置２０の発光面２１をなすプリズムシート６０の出光面が構成されている。
次に、本体部６５の入光側面６６上に設けられた単位プリズム７０について説明する。図６によく示されているように、複数の単位プリズム７０は、本体部６５の入光側面６６上に並べて配置されている。各単位プリズム７０は、線状に形成され、その配列方向と交差する方向に延びている。
本実施の形態において、複数の単位プリズム７０は互いに同一に構成されている。そして、図示する例において、各単位プリズム７０は直線状に延びている。また、各単位プリズム７０は、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。さらに、複数の単位プリズム７０は、その長手方向に直交する方向に沿って、本体部６５の入光側面６６上に隙間無く並べられている。
なお、上述してきたように、プリズムシート６０は、導光板３０に重ねられるようにして配置され、プリズムシート６０の単位プリズム７０が導光板３０の出光面３１に対面するようになっている。また、図１および図２に示すように、プリズムシート６０は、単位プリズム７０の長手方向が導光板３０による導光方向（導光板３０の入光面と当該入光面に対向する反対面とを結ぶ第１方向）と交差するように、導光板３０に対して位置決めされている。より厳密には、単位プリズム７０の長手方向が導光板３０による導光方向と直交するとともに、単位プリズム７０の配列方向が導光板３０による導光方向と平行になるように、プリズムシート６０が導光板３０に対して位置決めされている。
各単位プリズム７０は、本体部６５のシート面と平行な方向に互いに対向して配置された第１面７１および第２面７２を有するようになっている。後述するように、第２面７２は、主として、第１光源２４ａから発光された光であって、導光板３０内を進み、その後、第１面７１を介してプリズムシート６０へ入射する光に対し、偏向作用を及ぼす。一方、第１面７１は、主として、第２光源２４ｂから発光された光であって、導光板３０内を進み、その後、第２面７２を介してプリズムシート６０へ入射する光に対し、偏向作用を及ぼす。
図７および図８によく示されているように、第１面７１および第２面７２は、それぞれ本体部６５から延び出るとともに互いに接続されている。第１面７１および第２面７２が本体部６５にそれぞれ接続する位置において、単位プリズム７０の基端部７４が画成されている。また、第１面７１および第２面７２が互いに接続する位置において、本体部６５から最も入光側に突出した単位プリズム７０の頂部（先端部）７５が画成されている。また、光源２４ａ，２４ｂおよび導光板２４が導光方向における中心位置Ｐｃを中心として対称的な構成を有していることに対応し、単位プリズム７０をなす第１面７１および第２面７２は、頂部７５を通過してプリズムシート６０の法線方向ｎｄに延びる面を中心として、対称的に形成されている。
上述したように、また図６に示すように、プリズムシート６０のシート面への法線方向ｎｄおよび複数の単位プリズム７０の配列方向の両方に平行な断面（プリズムシートの主切断面）における各単位プリズム７０の断面形状は、当該単位プリズム７０の長手方向（直線状に延びている方向）に沿って一定となっている。以下において、プリズムシート６０の主切断面における単位プリズム７０の断面形状についてさらに詳細に説明する。なお、図１および図２では、プリズムシートの主切断面と平行な断面において、面光源装置２０（表示装置１０）が示されている。
図７に示すように、本実施の形態においては、プリズムシートの主切断面における各単位プリズム７０の断面形状は、入光側（導光板の側）に向けて先細りしていく形状となっている。つまり、主切断面において、本体部６５のシート面と平行な単位プリズム７０の幅は、本体部６５の法線方向ｎｄに沿って本体部６５から離間するにつれて小さくなっていく。
また、図７に示すように、プリズムシートの主切断面において、単位プリズム７０の外輪郭は、つなぎ合わされた複数の弧（円弧または楕円弧）によって構成されている。図示する例においては、第１面７１および第２面７２をそれぞれ構成するようになる二つの楕円弧Ａ１，Ａ２によって、単位プリズム７０の主切断面における外輪郭が構成されている（図７参照）。
ただし、この例に限られず、さらに単位プリズム７５の頂部７５に面取りを施すことにより、三つの弧から単位プリズム７０の主切断面における外輪郭が構成されるようにしてもよい。また、図示する例とは異なり、互いにつなぎ合わされた隣り合う二つ弧が、つなぎ合わせ部分において、共通する接線を有する、すなわち、隣り合う二つの弧が連続的に接続するようにしてもよい。この場合、より安定して、プリズムシート６０の出光面２１における輝度の角度分布をなだらかに変化させること、および、観察方向を変化させた際に明るさが急激に変化すること（カットオフが発生すること）を防止することが可能となる。
さらに、図７に示すように、単位プリズム７０の第１面７１または第２面７２への接線ＴＬが、つまり、単位プリズム７０の外輪郭への接線ＴＬが、主切断面において本体部６５のシート面への法線方向ｎｄに対してなす角度（「接線角度」とも呼ぶ）θは、接線ＴＬの単位プリズム７０への接点ＴＰが、本体部６５の法線方向ｎｄにおいて本体部６５から最も離間した単位プリズム７０の頂部７５の側から、本体部６５の法線方向ｎｄにおいて本体部６５に最も接近する単位プリズム７０の基端部７４の側へ向かうにつれて、小さくなっていく。なおここでいう、接線角度θが「小さくなっていく」とは、接線角度θが常に大きく変化していくこと（図７および図８によく示されている本実施の形態における態様）だけでなく、少なくとも一部の領域において接線角度θが変化しない場合も含む概念である。すなわち、ここでいう、接線角度θが「小さくなっていく」とは、接点ＴＰが単位プリズム７０の頂部７５の側から基端部７４の側へ向かう際に、接線角度θが「大きくなることがない」ことを意味している。
また、図７によく示された単位プリズム７０の主切断面における断面形状は、本件発明者らの研究結果に基づき、次のように設計されている。一つの単位プリズム７０へ向けてプリズムシートの主切断面と平行な面内を本体部６５の法線方向ｎｄに対してα°傾斜して進む光のうち、当該一つの単位プリズム７０と隣り合う他の単位プリズムに接する光路（図７における光Ｌ７１〜Ｌ７４の光路）をとり当該一つの単位プリズム７０へ第１面７１を介して入射した光が到達する当該一つの単位プリズム７０の第２面７２上の位置（つまり、プリズムシートの主切断面と平行な面内を本体部６５の法線方向ｎｄに対してα°傾斜して進んでプリズムシート６０に入射する光が到達し得る第２面７２上における最も単位プリズム７０の基端部７４（本体部６５）の側の位置）での接線角度をθαとし、且つ、単位プリズム７０の頂部７５の側における第２面７２の端部での接線角度をθｅとした場合に、以下の二つの式が満たされるようになっている。
θｅ−θ８０＞θ８０−θ７０ ・・・ 式（１）
θ８５−θ８０＞θ８０−θ７５ ・・・ 式（２）
なお、上述したように、本実施の形態によれば、第１面７１および第２面７２は対称的な構成を有している。したがって、一つの単位プリズム７０へ向けてプリズムシートの主切断面と平行な面内を本体部６５の法線方向ｎｄに対してα°傾斜して進む光のうち、当該一つの単位プリズム７０と隣り合う他の単位プリズムに接する光路をとり当該一つの単位プリズム７０へ第２面７２を介して入射した光が到達する当該一つの単位プリズム７０の第１面７１上の位置（つまり、プリズムシートの主切断面と平行な面内を本体部６５の法線方向ｎｄに対してα°傾斜して進んでプリズムシート６０に入射する光が到達し得る第１面７１上における最も単位プリズム７０の基端部７４（本体部６５）の側の位置）での接線角度をθαとし、且つ、単位プリズム７０の頂部７５の側における第１面７１の端部での接線角度をθｅとした場合にも、上述した二つの式（１）および（２）が満たされるようになっている。
さらに、正面方向輝度を向上させるといった観点からは、θ８０およびθ８５は３０°以上４０°以下となっていることが好ましい。θ８０およびθ８５は、上述したように、プリズムシートの主切断面と平行な面内を本体部６５の法線方向ｎｄに対して８０°および８５°傾斜して進んでプリズムシート６０に入射する光が到達し得る第２面７２上における最も単位プリズム７０の基端部７４（本体部６５）の側の位置での接線角度θαとなる。そして、θ８０およびθ８５が測定される位置は、単位プリズム７０の頂部７５近傍に位置し、この位置には種々の傾斜角度の光が大量に入射する。そして一般的に、導光板３０から出射する光には、６０°以上８０°以下の角度だけ正面方向に対して傾斜した方向に進む光が最も多く含まれる。このため、正面方向に対して６０°〜８０°傾斜した方向に進む光を効果的に正面方向へ偏向することができるよう、θ８０およびθ８５は３０°以上４０°以下となっていることが好ましい。
以上の構成からなるプリズムシート６０の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位プリズム７０の具体例として、プリズムシート６０のシート面に沿った幅Ｗ（図８参照）を０．０２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とすることができ、プリズムシート６０のシート面への法線方向ｎｄに沿った単位プリズム７０の本体部６５の入光側面６６からの高さＨ（図８参照）を０．０２ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下とすることができる。一方、本体部６５の厚みは、０．１ｍｍ〜０．６ｍｍとすることができる。
以上のような構成からなるプリズムシート６０は、例えば、本体部６５をなすようになる基材を用意し、この基材の一方の面上に、電離放射線硬化型樹脂を硬化して単位プリズム７０を形成することによって、作製され得る。この製造方法を採用する場合、本体部６５が、基材と、基材上で硬化される電離放射線硬化型樹脂の一部からなるランド部と、によって構成されるようにしてもよい。ここで、本体部６５をなす基材用の材料としては、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂を用いることができる。また、単位プリズム７０をなす材料として、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、エポキシ系等の単量体（モノマー）、プレポリマー、或いは、これらの混合系から成る紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂、或いは、電子線（ＥＢ）硬化性樹脂を用いることができる。
次に、以上のような構成からなる表示装置１０の作用について説明する。
まず、図２に示すように、光源２４ｂ，２４ｂをなす発光体２５で発光された光は、入光面３３，３４を介し、導光板３０に入射する。図２には、一例として、第１光源２４ａから第１入光面３３を介して導光板３０に光が入射する例が示されている。以下、この図２に示された例に基づいて面光源装置２０および表示装置１０の作用について説明する。ただし、導光板３０は、第１方向における中央位置Ｐｃを中心として対称的な構成を有している。また、第１光源２４ａおよび第２光源２４ｂは、第１方向に導光板３０を挟んで、対称的に構成されている。さらに、その他の面光源装置２０の構成要素、および、透過型表示部１５も、同様に対称性を有している。このような構成の対称性にともない、第２光源２４ｂから第２入光面３４を介して導光板３０に入射する光に対しても、以下の説明が同様に当てはまる。
図２に示すように、導光板３０へ入射した光Ｌ２１，Ｌ２２は、導光板３０の出光面３１および裏面３２において、反射、とりわけ導光板３０をなす材料と空気との屈折率差に起因して全反射を繰り返し、導光板３０の入光面３３と反対面（他方の入光面）３４とを結ぶ第１方向（導光方向）へ進んでいく。
ただし、導光板３０の基部４０内には光散乱剤４５が分散されている。このため、図２に示すように、導光板３０内を進む光Ｌ２１，Ｌ２２は、光散乱剤４５によって進行方向を不規則に変更され、全反射臨界角未満の入射角度で出光面３１および裏面３２に入射することもある。この場合、当該光は、導光板３０の出光面３１および裏面３２から、出射し得るようになる。出光面３１から出射した光Ｌ２１，Ｌ２２は、導光板３０の出光側に配置されたプリズムシート６０へと向かう。一方、裏面３２から出射した光は、導光板３０の背面に配置された反射シート２２で反射され再び導光板３０内に入射して導光板３０内を進むことになる。
導光板３０内を進行する光と、導光板３０内に分散された光散乱剤４５と、の衝突は、導光板３０内の導光方向に沿った各区域において、生じる。このため、導光板３０内を進んでいる光は、少しずつ、出光面３１から出射するようになる。これにより、導光板３０の出光面３１から出射する光の導光方向（第１方向）に沿った光量分布を均一化させることができる。
とりわけ、図示する導光板３０の出光面３１は複数の単位形状要素５０によって構成され、各単位形状要素５０の主切断面における断面形状は、三角形形状または三角形形状の頂角５６を面取りしてなる形状となっている。すなわち、出光面３１、導光板３０の裏面３２に対して傾斜した傾斜面３７，３８として、構成されている。そして、この傾斜面３７，３８で全反射して導光板３０内を進む光およびこの傾斜面３７，３８を通過して導光板３０から出射する光は、この傾斜面３７，３８から、以下に説明する作用を及ぼされるようになる。まず、傾斜面３７，３８で全反射して導光板３０内を進む光に対して及ぼされる作用について説明する。
図４には、出光面３１および裏面３２において全反射を繰り返しながら導光板３０内を進む光Ｌ４１，Ｌ４２の光路が、導光板の主切断面内に示されている。上述したように、導光板３０の出光面３１をなす傾斜面３７，３８は、三角形形状の頂角を面取りしてなる形状を断面形状として有している単位形状要素５０の外表面によって形成され、基部４０の一側の面４１への法線方向ｎｄを挟んで互いに逆側に傾斜した二種類の面を含んでいる。また、互いに逆側に傾斜した二種類の傾斜面３７，３８は、第２方向に沿って、交互に並べられている。そして、図４に示すように、導光板３０内を出光面３１に向けて進み出光面３１に入射する光Ｌ４１，Ｌ４２は、多くの場合、二種類の傾斜面３７，３８のうちの、主切断面において基部４０の一側の面４１への法線方向ｎｄを基準として当該光の進行方向とは逆側に傾斜した傾斜面へ入射する。
この結果、図４に示すように、導光板３０内を進む光Ｌ４１，Ｌ４２は、出光面３１の傾斜面３７，３８で全反射する多くの場合、主切断面においてその進行方向と正面方向ｎｄがなす角度θａが小さくなるように、進行方向を変化させるようになる。このような現象から、図５中に一例を示すように、出光面３１および裏面３２において全反射を繰り返しながら導光板３０内を進む光Ｌ５１は、出光面５１のうちの傾斜面３７，３８において全反射した際に、その進行方向が導光板３０の板面への法線方向ｎｄからの視野において第１方向（導光方向）に対してなす角度θｂが小さくなるように、進行方向を変化させる傾向が現れる。
なお、図５中における光Ｌ５１の光路のうち、導光板３０内を出光面３１に向けて進み出光面３１で全反射される迄の光の光路を実線で示し、導光板３０内を裏面３２に向けて進み裏面３２で全反射される迄の光の光路を点線で示している。本実施の形態においては、導光板３０裏面３２は導光板３０の板面と平行となっている。したがって、図５に点線で示すように、導光板３０内を進む光Ｌ５１が導光板３０の裏面３２で全反射された場合、導光板３０の板面への法線方向ｎｄからの視野において、当該光Ｌ２１の進行方向は、全反射前後で変化しない。
このようなことから、導光板３０内を第１方向（導光方向）に誘導される光（図５のＬ５１参照）は、その進行方向が導光板３０の板面への法線方向ｎｄからの視野において第１方向に対してなす角度θｂが小さくなるように、進行方向を変化させていく、傾向を有するようになる。すなわち、導光板３０内に入射した光は、第２方向への移動を規制されながら、第１方向へ進むようになる。これにより、導光板３０の出光面３１から出射する光の第２方向に沿った光量分布を、光源２４ａ，２４ｂをなす発光体２５の構成や、発光体２５の出力によって、調節することが可能となる。
次に、傾斜面３７，３８を通過して導光板３０から出射する光に対して、傾斜面３７，３８から及ぼされる作用について説明する。図４に示すように、単位形状要素５０を介して導光板３０を出射する光Ｌ４１，Ｌ４２は、導光板３０の出光面３１をなす単位形状要素５０の出光側面（傾斜面）３７，３８において屈折する。この屈折により、主切断面において正面方向ｎｄから傾斜した方向に進む光Ｌ４１，Ｌ４２の進行方向（出射方向）は、主として、導光板３０内を通過している際における光の進行方向と比較して、正面方向ｎｄに対してなす角度が小さくなるように、曲げられる。このような作用により、単位形状要素５０は、導光方向と直交する第２方向に沿った光の成分について、透過光の進行方向を正面方向ｎｄ側に絞り込むことができる。すなわち、単位形状要素５０は、導光方向と直交する第２方向に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。
以上のようにして、光源２４ａ，２４ｂの発光体２５から導光板３０の入射した光が、導光板３０の出光面３１の導光方向に沿った各位置から出射していき、また、導光板３０からの出射光量は、導光方向に沿って均一化されるようになる。
導光板３０の出光面３１から出射した光Ｌ２１，Ｌ２２は、図２に示すように、プリズムシート６０へ入射するようになる。なお、第１光源２４ａで発光された光Ｌ２１，Ｌ２２は、導光板３０内を第１入光面３３の側から第２入光面３４の側へ向けて進んでいる途中に、導光板３０の出光面３１から出射する。このため、第１光源２４ａで発光された光Ｌ２１，Ｌ２２の導光板３０からの出射方向は、正面方向ｎｄと導光方向（第１方向）との両方向に沿った図２の断面において、正面方向ｎｄから第２入光面３４の側に傾斜するようになる。通常使用されている導光板３０においては、導光板３０をなす材料と空気との屈折率差にも影響を受け、導光板３０の出光面３１から出射する第１光源２４ａからの光の第１方向成分の出射角度（出射光の第１方向成分と導光板３０の板面への法線方向ｎｄとがなす角度）θｃは、４５°〜８５°の範囲内に偏る、傾向がある。同様に、第２光源２４ｂからの光の第１方向成分の導光板３０からの出射角度θｃは、第１光源２４ａからの光とは正面方向ｎｄを挟んで逆側に４５°〜８５°傾斜した角度範囲内に偏る、傾向がある。
また、上述したように、このプリズムシート６０は、導光板３０の側へ向けて頂部７５が突出する単位プリズム７０を有している。図２によく示されているように、単位プリズム７０の長手方向は、導光板３０による導光方向（第１方向）と交差する方向、とりわけ本実施の形態では導光方向と直交する第２方向と、平行になっている。
この結果、第１光源２４ａで発光され導光板３０を介してプリズムシート３０へ向かう光Ｌ２１，Ｌ２２は、互いに接続された第１面７１および第２面７２のうちの、第１面７１を介して単位プリズム７０へ入射する。図２に示すように、この光Ｌ２１，Ｌ２２は、その後、第２面７２で全反射する。これに対して第２光源２４ｂから導光板３０を介してプリズムシート６０へ向かう光は、互いに接続された第１面７１および第２面７２のうちの、第２面７２を介して単位プリズム７０へ入射し、その後、第１面７１で全反射してその進行方向を変化させるようになる。
そして、単位プリズム７０のプリズム面７１，７２での全反射により、図２の断面（第１方向（導光方向）と正面方向ｎｄとの両方向に平行な断面）において正面方向ｎｄから傾斜した方向に進む光Ｌ２１，Ｌ２２は、その進行方向が正面方向ｎｄに対してなす角度が小さくなるように、曲げられる。このような作用により、単位プリズム７０は、第１方向（導光方向）に沿った光の成分について、透過光の進行方向を正面方向ｎｄ側に絞り込むことができる。すなわち、プリズムシート６０は、第１方向に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。
なお、このようにプリズムシート６０の単位プリズム７０によってその進行方向を大きく変化させられる光は、主として、単位プリズム７０の配列方向である第１方向に進む成分であり、導光板３０の単位形状要素５０の傾斜面３７，３８によって集光させられる第２方向に進む成分とは異なる。したがって、プリズムシート６０の単位プリズム７０での光学的作用によって、導光板３０の単位形状要素５０によって上昇させられた正面方向輝度を害すことなく、さらに、正面方向輝度を向上させることができる。
以上のように、面光源装置２０では、第１方向（導光方向）に沿った出射光量の分布を均一化させ、さらに、正面方向輝度を向上させ、発光面２１から光を面状に発光する。面光源装置２０を出射した光は、その後、液晶表示パネル１５に入射する。液晶表示パネル１５は、面光源装置２０からの光を画素毎に選択的に透過させる。これにより、液晶表示装置１０の観察者が、映像を観察することができるようになる。
また、上述したように、導光板３０内に入射した光は、傾斜面３７，３８によって第２方向への移動を規制されながら、第１方向へ進むようになる。すなわち、光源２４ａ，２４ｂをなす多数の発光体２５の各々で発光された光は、導光板３０の出光面３１のうちの、第２方向における所定の位置に位置し且つ第１方向に延びる特定の領域内から、主として出射することになる。したがって、表示装置１０の表示面１１に表示される映像に対応して、制御装置１８が、各発光体２５の出力を調節するようにしてもよい。
例えば、表示装置１０の表示面１１内のある領域に何も表示しない場合、言い換えると、表示装置１０の表示面１１内のある領域に黒を表示する場合、表示面１０の当該領域に対応する導光板３０の出光面３１の領域に光を供給する点状発光体２５を消灯させるようにしてもよい。この場合、面光源装置２０からの照明光を表示パネル１５で完全に遮断できないことに起因するコントラストの低下といった従来の不具合を解消することができる。また、電気使用量を節約することができ、省エネルギーの観点からも好ましい。
さらに、黒を表示する例に限られず、表示面１１に表示される映像に対応して各点状発光体２５の出力の程度を調節することにより、表示パネル１５のみに依存することなく、表示される映像の各領域における明るさを調節するようにしてもよい。このような例においても、表示される像のコントラストを向上させることができるとともに、省エネルギーを実現することができる。
ところで、上述したように、入光側に突出する単位プリズムを有するプリズムシートを組み込まれた従来の表示装置では、特定方向からの観察において色再現性が著しく低下することがあった。すなわち、このような従来の表示装置では、観察方向を変化させていくと、特定の観察方向において、突然、表示画像の色味が著しく変化するといった現象が生じていた。本件発明者らが鋭意調査したところ、このような色再現性の局所的な劣化が生じる原因は、極めて大きな角度でプリズムシートに入射する光の波長分散にあると考えられた。より詳細に説明すると以下の通りである。
正面方向に対して８０°以上傾斜して進む光は、単位プリズムの頂部近傍における極めて狭い領域のみに入射するようになる。この結果、プリズムシートによって入射光に対して及ぼされる光学的作用が単位プリズムでの屈折及び反射のみである場合には、８０°以上の入射角度で逆プリズムシートへ入射した光は、逆プリズムシートから概ね同一の方向に出射するようになる。とりわけ、単位プリズムの第１面のうち、８０°以上の入射角度の入射光が透過するようになる領域が、平らな面として形成されている場合、並びに、単位プリズムの第２面のうち、８０°以上の入射角度の入射光が到達して反射されるようになる領域が、平らな面として形成されている場合、８０°以上の入射角度でプリズムシートに入射した光は、概ね特定の方向のみに向けて、プリズムシートから出射するようになる。
その一方で、一般的に、導光板から出射する光は、正面方向に対して６０°〜８０°だけ傾斜した方向を中心とする或る程度限られた角度範囲内の方向に進む。そして、導光板から出射する光には、法線方向ｎｄに対して８０°以上傾斜した方向に進む光も多く含まれている。
このような状況においては、８０°以上の入射角度でプリズムシートに入射した光が、プリズムシート内での色分散現象（第１面での屈折時における色分散現象および第２面での反射時における色分散現象）により、各色の光毎に極わずかにずれた方向から別個に視認され得るものと考えられる。この場合、８０°以上の入射角度でプリズムシートに入射した光が出射するようになる特定方向において、観察される表示画像の色味が変化するようになる。結果として、当該特定の方向のみからの観察において色再現性が局所的に低下していたと考えられる。
これに対して本実施の形態によれば、第１光源２４ａから導光板３０を介してプリズムシート６０へ入射した光Ｌ２１，Ｌ２２が全反射されるようになる単位プリズム７０のプリズム面（第１面７１および第２面７２）は、主切断面において、当該プリズム面７１，７２への接線ＴＬが前記本体部６５の法線方向ｎｄに対してなす接線角度θが、接線ＴＬのプリズム面７１，７２への接点ＴＰが単位プリズム７０の頂部７５の側から基端部７４の側へ向かうにつれて、しだいに小さくなるように、曲面として構成されている。
そして、本実施の形態においては、プリズムシート６０の単位プリズム７０が、上述した式（１）を満たすように、構成されている。すなわち、主切断面において、８０°以上９０°未満の角度だけ正面方向ｎｄに対して傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光が到達し得る単位プリズム７０のプリズム面７１，７２上の領域での接線角度θの変化が、正面方向に対して７０°以上傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光が到達し得るが、８０°を超える角度で正面方向ｎｄに対して傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光が到達することができないプリズム面７１，７２上の領域での接線角度θの変化よりも、大きくなっている。つまり、主切断面において８０°以上９０°未満の入射角度でプリズムシート６０へ入射する光が到達し得る単位プリズム７０のプリズム面７１，７２上の領域での接線角度θの変化量が、プリズム面７１，７２上の当該領域に隣接する他の領域での接線角度θの変化量よりも大きくなっている。
このような式（１）を満たす本実施の形態によれば、８０°を超えて正面方向ｎｄに対して傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光は、単位プリズム７０のプリズム面７１，７２上のどの位置に入射するかによって、プリズムシート６０からのその出射方向が大きく異なるようになる。すなわち、図８に示すように、８０°を超えて正面方向ｎｄに対して傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光Ｌ８１，Ｌ８２，Ｌ８３は、単位プリズム７０のプリズム面７１，７２上での全反射により、効果的に拡散されるようになる。したがって、特定の観察方向において、色分散によって各色の光が個別に取り出されて視認されることが効果的に防止され、これにより、当該観察方向において、色再現性が局所的に低下してしまうことを防止することができる。
また、本実施の形態においては、プリズムシート６０の単位プリズム７０が、上述した式（２）を満たすように、構成されている。すなわち、正面方向ｎｄに対して８０°以上傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光が到達し得るが、８５°を超えて正面方向ｎｄに対して傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光が到達することができないプリズム面７１，７２上の領域での接線角度θの変化が、正面方向ｎｄに対して７５°以上傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光が到達し得るが、８０°を超えて正面方向ｎｄに対して傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光が到達することができないプリズム面７１，７２上の領域での接線角度θの変化よりも、大きくなっている。つまり、８０°以上の入射角度でプリズムシート６０へ入射する光が到達し得るが、８５°を超える入射角度でプリズムシート６０へ入射する光が到達することができないプリズム面７１，７２上の領域での接線角度θの変化量が、当該領域に隣接するプリズム面７１，７２上の領域での接線角度θの変化量、詳細には、７５°以上の入射角度でプリズムシート６０へ入射する光が到達し得るが、８０°を超える入射角度でプリズムシート６０へ入射する光が到達することができないプリズム面７１，７２上の領域での接線角度θの変化率よりも大きくなっている。
上述したように、導光板３０から出射する光は、正面方向に対して６０°〜７０°だけ傾斜した方向を中心とする或る程度限られた角度範囲内の方向に進む。そして、導光板３０から出射する光には、法線方向ｎｄに対して８０°以上９０°未満の角度で傾斜した方向に進む光も多く含まれている。ただし、導光板３０の板面への法線方向ｎｄおよび導光板３０による導光方向（第１方向）の両方に沿った導光板３０の切断面（図２に示す切断面）と平行な面において、導光板の出光面における輝度の角度分布を測定した場合、法線方向に対して８５°を超えて傾斜した方向の輝度は、ピーク輝度に対して大幅に低下している。すなわち、８５°を超える入射角度でプリズムシート６０に入射する光の光量はわずかであり、上述した色再現性を局所的に低下させてしまうのは、法線方向に対して８０°以上８５°以下の入射角度でプリズムシート６０に入射する光である。したがって、式（２）を満たす本実施の形態によれば、局所的な色再現性の低下を引き起こし得る光をより効果的に拡散させながら、局所的な色再現性の低下に大きな影響を及ぼさない光に対して悪影響を及ぼすことを防止することができる。
また、このような式（２）を満たす本実施の形態によれば、単位プリズム７０の頂部７５の形状を自由に設計することが可能となる。これにより、例えば、耐擦傷性に優れた形状を単位プリズム７０の頂部７５に付与することも可能となる。
さらに、本実施の形態によれば、各単位プリズム７０において、第１面７１および第２面７２が互いに接続する位置に単位プリズム７０の頂部７５が画成され、主切断面において、第１面７１および第２面７２は頂部７５を通過して本体部６５の法線方向ｎｄに延びる軸線を中心として線対称性となっている。そして、上述したように、主切断面において８０°以上９０°未満の角度だけ正面方向ｎｄに対して傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光が到達し得る単位プリズム７０の例えば第２面７２（または第１面７１）上の領域での接線角度θの変化率が、当該第２面７２（または第１面７１）上の領域に隣接する他の領域での接線角度θの変化率よりも大きくなっている。この場合、主切断面において８０°以上９０°未満の角度だけ正面方向ｎｄに対して傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光が通過するようになる第１面７１（または第２面７２）上の領域での接線角度θの変化率も大きくなる。すなわち、８０°を超えて正面方向ｎｄに対して傾斜した方向からプリズムシート６０へ入射する光は、単位プリズム７０の第１面７１上での屈折によっても、効果的に拡散されるようになる。したがって、特定の観察方向において、色分散によって各色の光が個別に取り出されて視認されることが効果的に防止され、これにより、当該観察方向において、色再現性が局所的に低下してしまうことよりを防止することができる。
以上のように本実施の形態によれば、全反射によって光の進行方向を正面方向へ向けて偏向きさせる第２面７２が、プリズムシートの主切断面と平行な面内を本体部６５の法線方向ｎｄに対してα°傾斜して進んでプリズムシート６０に入射する光が到達し得る第２面７２上における最も本体部６５の側の位置での接線角度をθαとし、且つ、単位プリズム７０の頂部７５の側における第２面７２の端部での接線角度をθｅとした場合に、以下の二つの式が満たされるようになっている。
θｅ−θ８０＞θ８０−θ７０ ・・・式（１）
θ８５−θ８０＞θ８０−θ７５ ・・・式（２）
したがって、第１光源２４ａから大きな入射角度でプリズムシート６０へ入射する光が、単位プリズム７０の第２面７２上での全反射により、効果的に拡散されるようになる。
また、第２面７２とともに単位プリズム７０の外輪郭（プリズム面）を構成する第１面７１が、第２面と対称的に構成されている。したがって、第１光源２４ａと対称的に構成された第２光源２４ｂから大きな入射角度でプリズムシート６０へ入射する光が、単位プリズム７０の第１面７１上での全反射により、効果的に拡散されるようになる。これらにより、特定の観察方向において、色再現性が局所的に低下してしまうことを防止することができる。
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いており、重複する説明を省略する。
（変形例１）
例えば、上述した実施の形態において、プリズムシート６０の主切断面における単位プリズム７０の断面形状が、上述した式（１）および式（２）の両方を満たすように設計されている例を示したが、これに限られず、式（１）および式（２）のいずれか一方のみを満たすように構成されていてもよい。上述してきたように、プリズムシートの主切断面における単位プリズム７０の断面形状が、上述した式（１）および式（２）のいずれか一方のみを満たす場合においても、上述した実施の形態と同様に、特定の観察方向において、色再現性が局所的に低下してしまうことを防止することができる。
（変形例２）
また、上述した実施の形態においては、本体部６５のシート面と平行な方向に対向して配置された第１面７１および第２面７２であって、互いに接続し合う位置に単位レンズ７０の頂部７５を画成する第１面７１および第２面７２によって、単位レンズ７０が画成されている例を示したが、これに限られない。例えば、単位レンズ７０の外輪郭（すなわち、プリズム面）が、本体部６５のシート面と平行な方向に対向して配置された第１面７１および第２面７２と、第１面７１および第２面７２との間に配置されプリズムシート６０のシート面と平行に延びる平坦部と、によって画成されるようにしてもよい。この場合、第１面７１および第２面７２を連結する平坦部によって、単位プリズム７０の頂部７５が画成されるようになる。この例において、第１面７１および第２面７２への接線角度θが、接線ＴＬの接点ＴＰが単位プリズム７０の頂部７５の側から基端部７４の側に向かうにつれて、小さくなっていき、且つ、第１面７１または第２面７２が上述した式（１）および式（２）の少なくとも一方を満たす場合には、上述した実施の形態と同様に、特定の観察方向において、色再現性が局所的に低下してしまうことを防止することができる。
（変形例３）
さらに、上述した実施の形態において、導光板３０の側面のうちの対向する二つの面３３，３４が入光面を構成する例を示したが、これに限られない。例えば、図９に示す変形例のように、導光板３０の側面のうちの一つの面３３のみが入光面として機能するようにしてもよい。
なお、このような変形例では、面光源装置２０の発光面２１への法線方向ｎｄおよび第１方向の両方向に平行な断面における、導光板３０から出射する出射光の出射方向は、正面方向ｎｄに対して、一方の側のみに傾斜するようになる。このため、プリズムシート６０の単位プリズム７０は、プリズムシート６０のシート面への法線方向ｎｄおよび単位プリズム７０の配列方向の両方向に平行な断面において対称的な形状を有する必要はない。すなわち、図９に示す変形例にように、導光板３０からの光を透過させる透過面としての第１面７１は、この第１面７１を介して導光板３０内に入射した光を全反射させる反射面としての第２面７２と、対称的に構成される必要はない。図９に示す単位プリズム７０において、反射面としての第２面７２は正面方向ｎｄに対して傾斜しているのに対し、透過面としての第１面７１は概ね正面方向ｎｄと平行に延びている。
（変形例４）
さらに、上述した実施の形態において、基部４０内に光散乱剤４５を分散させることによって、導光板３０に入射した光が導光板３０から出射し得るようにした例を示したが、この例に限られない。
一例として、図９に示すように、導光板３０の出光面３１および裏面３２を互いに対して傾斜させるようにしてもよい。図９に示す例では、導光板３０の裏面３２は、入光面３３から反対面３４に向かうにつれて、出光面３２に対して接近するように傾斜した複数の傾斜面３２ａと、隣り合う二つの傾斜面３２ａを連結する段差面３２ｂと、を有している。このうち段差面３２ｂは、導光板３０の板面の法線方向ｎｄに延びている。したがって、導光板３０内を入光面３３の側から反対面３４の側へと進む光の多くは、裏面３２のうち、段差面３２ｂに入射することなく、傾斜面３２ａにて反射するようになる。このため、図９に示すように、出光面３１および裏面３２にて反射して導光板３０内を光Ｌ９１が進む場合、当該光Ｌ９１の出光面３１および裏面３２への入射角度は、裏面３２で反射する度に小さくなり、全反射を繰り返した後に全反射臨界角未満となる。この結果、導光板３０内を進む光Ｌ９１は、基部４０内で光散乱剤４５に衝突しなくとも、入光面３３から離間した領域において、導光板３０内から出射するようになる。これにより、第１方向に沿った出射光量の均一化を図ることができる。
さらに、上述した実施の形態での例や図９に示す例に限られず、導光板３０に入射した光を導光板３０から出射させるための別の構成（別の光取り出し構成）を、既述の構成と代えて又は既述の構成に加えて、採用することができる。光散乱剤４５を分散させる構成および出光面３１および裏面３２を互いに対して傾斜させる構成以外の、光取り出し構成としては、例えば、出光面３１および裏面３２の少なくとも一方を粗面とする構成や、裏面３２上に白色散乱層のパターンを設ける構成等が、挙げられる。また、図９に示す例において、導光板３０の裏面３２が傾斜面３２ａと段差面３２ｂとを有しているが、これに限られず、段差面３２ｂを省き、導光板３０の裏面３２が一つの連続した平坦な傾斜面や一つの連続した曲面として構成されていてもよい。
（変形例５）
さらに、上述した実施の形態において、導光板３０の単位形状要素５０が、例えば基部４０の主部４５をなす材料と同一の樹脂材料のみからなり、光散乱剤４５等の粒子を含んでいない例を示したが、これに限られない。一例として、単位形状要素５０が、光散乱剤４５を含んでいてもよく、このような導光板３０は押し出し成型により極めて容易に作製され得る。
（変形例６）
さらに、上述した実施の形態において、光源２４ａ，２４ｂが、導光板３０の入光面３３，３４の長手方向（第２方向）に沿って並べて配置された複数の点状発光体（ＬＥＤ）２５から構成される例を示したが、これに限られず、エッジライト型の面光源装置に用いられ得る種々の光源、例えば、導光板３０の入光面３３，３４の長手方向と平行に延びるように配置された冷陰極管から、光源２４ａ，２４ｂが構成されてもよい。
（変形例７）
さらに、上述した面光源装置２０および表示装置１０の構成は、単なる例示に過ぎず、種々の変更が可能である。例えば、透過光を拡散させる機能を有した光拡散シートや、特定の偏光成分のみを透過し、それ以外の偏光成分を反射する偏光分離機能を有した偏光分離シート等を、プリズムシート６０の出光側に設けるようにしてもよい。
（変形例８）
なお、以上において、上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
以下に説明する実施例１および実施例２に係る透過型表示装置、並びに、比較例１および比較例２に係る透過型表示装置を作製した。得られた透過型表示装置について、表示画像の色再現性を比較した。
〔透過型表示装置の構成〕
面光源装置および液晶表示パネルを有した透過型表示装置を作製した。面光源装置は、導光板と、光源と、反射シートと、プリズムシートとが、上述した実施の形態での態様と同様の位置関係で配置されてなる装置とした。プリズムシート以外の構成要素、すなわち、液晶表示パネル、並びに、面光源装置の導光板、光源および反射シートは、市販されている液晶表示装置に組み込まれているものを使用した。そして、透過型表示装置間において、プリズムシートのみを互いに異なるものを使用し、液晶表示パネル、並びに、面光源装置の導光板、光源および反射シートついては同一のものを使用した。
（プリズムシート）
プリズムシートは、シート状の本体部と、本体部の入光側面に突出する多数の直線状単位プリズムと、を有するようにした。多数の単位プリズムは、その長手方向に直交する方向に隙間無く並べられていた。各単位プリズムの断面形状は、単位プリズムの長手方向に沿って一定とした。各透過型表示装置に組み込まれたプリズムシート間において、単位プリズムの主切断面における断面形状の外輪郭を変更した。ただし、各透過型表示装置に組み込まれたプリズムシート間において、単位プリズムの幅Ｗ（図８参照）および高さＨ（図８参照）は同一とした。
図１０には、各透過型表示装置に組み込まれたプリズムシートの単位プリズムの主切断面における断面形状を示している。実施例１および実施例２に係る透過型表示装置並びに比較例１に係る透過型表示装置に組み込まれたプリズムシートにおいて、単位プリズムは、上述した実施の形態と同様に、弧状の第１面および弧状の第２面とを有するようにした。弧状の第１面および弧状の第２面は、接線角度が、単位プリズムの頂部の側から基端部の側へ向けて小さくなっていくようにした。また、第１面および第２面は、単位プリズムの頂部を通り正面方向へ延びる軸線を中心として、対称的に構成した。
一方、比較例２に係る透過型表示装置に組み込まれたプリズムシートの単位レンズは、主切断面において三角形形状となるようにした。すなわち、この単位プリズムは接線角度が一定となる直線状の第１面および第２面を有するようにした。
一つの単位プリズムへ向けて主切断面と平行な面内を本体部の法線方向に対してα°傾斜して進む光のうち、当該一つの単位プリズムと隣り合う他の単位プリズムに接する光路をとり当該一つの単位プリズムへ前記第１面を介して入射した光が、到達する当該一つの単位プリズムの前記第２面上の位置での接線角度をθαとして、各透過型表示装置のプリズムシートについて、θ８５、θ８０、θ７５およびθ７０を測定した。また、単位プリズムの頂部の側における第２面の端部での接線角度をθｅとして、各透過型表示装置のプリズムシートについて、θｅを測定した。測定結果を表１に示す。また、表１において、以下の式（１）および（２）を満たす透過型表示装置について○を付し、以下の式（１）および（２）を満たさない透過型表示装置について×を付した。
θｅ−θ８０＞θ８０−θ７０ ・・・式（１）
θ８５−θ８０＞θ８０−θ７５ ・・・式（２）
（導光板）
導光板は、上述した実施の形態と同様に、基部と、基部の一側面上に隙間無く第２方向に並べて配列された複数の単位形状要素と、を含んでいた。単位形状要素の主切断面における断面形状は、二等辺三角形形状の頂角を面取りした形状となっていた。一つの導光板に含まれる複数の単位形状要素は、互いに同一に構成されていた。基部は、厚さが一定の平板状に形成された主部と、主部内に分散された光散乱剤と、を有する矩形状の板材として形成した。導光板は、対向する一対の側面がそれぞれ入光面をなすようにした。すなわち、一対の側面に対向して、それぞれ、後述する光源が配置されるようにした。
（光源）
上述した実施の形体での態様と同様に、点状発光体から光源を構成した。具体的には、導光板の第１入光面（入光面）および第２入光面（反対面）にそれぞれ対向する位置に、第２方向に沿って、ＬＥＤチップを２ｍｍの間隔で配列してなる構成を採用した。
（反射シート）
反射シートは、鏡面シートを採用した。
＜評価結果＞
透過型表示装置の表示面に表示される画像を種々の方向から観察し、色再現性を評価した。結果を表１に示す。或る特定の方向において、その他の方向とは異なる色で、表示画像が観察された透過型表示装置について、表１で×を付した。一方、いずれの方向からも同一の色で表示画像が観察された透過型表示装置について、表１で○を付した。
Figure 0005360592
１０ 表示装置
１５ 液晶表示パネル
１８ 制御装置
２０ 面光源装置
２２ 反射シート
２４ａ，２４ｂ 光源
２５ 発光体
２６ 光学シート
３０ 導光板
３１ 出光面
３２ 裏面
３３ 入光面（第１入光面）
３４ 反対面（第２入光面）
３７，３８ 傾斜面
４０ 基部
４１ 一側の面
４４ 主部
４５ 光散乱剤
５０ 単位形状要素
６０ プリズムシート
６５ 本体部
６６ 入光側面
６７ 出光側面
７０ 単位プリズム
７１ 第１面
７２ 第２面
７４ 基端部（端部）
７５ 頂部（先端部）

Claims (6)

  1. シート状の本体部と、
    前記本体部の入光側に並べて配置され、各々が配列方向と交差する方向に線状に延びる、複数の単位プリズムと、を備え、
    各単位プリズムは、前記本体部のシート面と平行な方向に互いに対向して配置された第１面および第２面を有し、
    前記本体部の法線方向と前記単位プリズムの配列方向との両方に平行な主切断面において、前記第２面への接線が前記本体部の法線方向に対してなす接線角度は、前記接線の前記第２面への接点が、前記本体部から最も離間した前記単位プリズムの頂部の側から前記本体部に最も接近した前記単位プリズムの基端部の側へ向かうにつれて、小さくなっていき、
    一つの単位プリズムへ向けて前記主切断面と平行な面内を前記本体部の法線方向に対してα°傾斜して進む光のうち、当該一つの単位プリズムと隣り合う他の単位プリズムに接する光路をとり当該一つの単位プリズムへ前記第１面を介して入射した光が、到達する当該一つの単位プリズムの前記第２面上の位置での接線角度をθαとし、且つ、前記単位プリズムの前記頂部の側における前記第２面の端部での接線角度をθｅとすると、以下の式が満たされる、
    θｅ−θ８０＞θ８０−θ７０
    ことを特徴とするプリズムシート。
  2. シート状の本体部と、
    前記本体部の入光側に並べて配置され、各々が配列方向と交差する方向に線状に延びる、複数の単位プリズムと、を備え、
    各単位プリズムは、前記本体部のシート面と平行な方向に互いに対向して配置された第１面および第２面を有し、
    前記本体部の法線方向と前記単位プリズムの配列方向との両方に平行な主切断面において、前記第２面への接線が前記本体部の法線方向に対してなす接線角度は、前記接線の前記第２面への接点が、前記本体部から最も離間した前記単位プリズムの頂部の側から前記本体部に最も接近した前記単位プリズムの基端部の側へ向かうにつれて、小さくなっていき、
    一つの単位プリズムへ向けて前記主切断面と平行な面内を前記本体部の法線方向に対してα°傾斜して進む光のうち、当該一つの単位プリズムと隣り合う他の単位プリズムに接する光路をとり当該一つの単位プリズムへ前記第１面を介して入射した光が、到達する当該一つの単位プリズムの前記第２面上の位置での接線角度をθαとすると、以下の式が満たされる、
    θ８５−θ８０＞θ８０−θ７５
    ことを特徴とするプリズムシート。
  3. 前記第１面および前記第２面が互いに接続する位置において、前記単位プリズムの前記頂部が画成され、
    前記主切断面において、前記第１面および前記第２面は、前記頂部を通過して前記本体部の法線方向に延びる軸線を中心として、線対称性となっている、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のプリズムシート。
  4. 出光面と、前記出光面に対向する裏面と、前記出光面と前記裏面との間の側面の少なくとも一部分からなる入光面と、を有する導光板と、
    前記導光板の入光面に対向して配置された光源と、
    前記導光板の前記出光面に対向して配置された、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプリズムシートと、を備える、
    ことを特徴とする面光源装置。
  5. 請求項４に記載の面光源装置と、
    前記面光源装置に対向して配置された透過型表示パネルと、を備える、
    ことを特徴とする表示装置。
  6. 前記光源に接続された制御装置をさらに備え、
    前記導光板は、基部と、前記基部の一側の面上に一方向に配列され前記出光面をなす複数の線状の単位形状要素と、を有し、
    前記光源は、前記一方向に配列された複数の点状発光体を含み、
    前記制御装置は、表示されるべき映像に応じて各点状発光体の出力を調節するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項５の記載の表示装置。
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