JP2004233938A - Light deflection element and light source device - Google Patents
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Abstract
【課題】出射光分布が狭くコントロールされ、一次光源光量の利用効率の向上が可能となり、しかも簡素化された構成で画像品位の向上が容易な光偏向素子および光源装置を提供する。
【解決手段】一次光源1と、それから発せられた光が入射する光入射面31を有し且つ入射した光を導光し且つ導光された光を出射する光出射面33を有する導光体3と、導光体光出射面に対向配置された光偏向素子4とを備えた面光源装置。光偏向素子4は、光を入射する入光面41とその反対側に位置し入射した光を出射する出光面42とを有し、入光面には2つのプリズム面から構成されるプリズム列が互いに並列に複数配列され、これら2つのプリズム面の少なくとも一方が非単一平面からなり、かつプリズム列を構成する一方のプリズム面の頂部振り分け角αが2〜25度で他方のプリズム面の頂部振り分け角βが33〜40度である。
【選択図】 図1Provided is a light deflecting element and a light source device in which the distribution of emitted light is controlled to be narrow, the utilization efficiency of the light amount of a primary light source can be improved, and the image quality can be easily improved with a simplified configuration.
A light guide having a primary light source (1) and a light incident surface (31) on which light emitted from the primary light source is incident, and a light exit surface (33) for guiding the incident light and emitting the guided light. 3. A surface light source device comprising: a light guide element 3; The light deflecting element 4 has a light incident surface 41 on which light is incident and a light exit surface 42 which is located on the opposite side and emits incident light, and the light incident surface has a prism array composed of two prism surfaces. Are arranged in parallel with each other, at least one of these two prism surfaces is formed of a non-single plane, and the top distribution angle α of one of the prism surfaces constituting the prism array is 2 to 25 degrees and the other prism surface is The top distribution angle β is 33 to 40 degrees.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノートパソコン、液晶テレビ、携帯電話、携帯情報端末等において表示部として使用される液晶表示装置等を構成するエッジライト方式の光源装置およびそれに使用される光偏向素子に関するものであり、特に光源装置の導光体の光出射面側に配置される光偏向素子の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、カラー液晶表示装置は、携帯用ノートパソコンやパソコン等のモニターとして、あるいは液晶テレビやビデオ一体型液晶テレビ、携帯電話、携帯情報端末等の表示部として、種々の分野で広く使用されてきている。また、情報処理量の増大化、ニーズの多様化、マルチメディア対応等に伴って、液晶表示装置の大画面化、高精細化が盛んに進められている。
【0003】
液晶表示装置は、基本的にバックライト部と液晶表示素子部とから構成されている。バックライト部としては、液晶表示素子部の直下に一次光源を配置した直下方式のものや導光体の側端面に対向するように一次光源を配置したエッジライト方式のものがあり、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式が多用されている。
【0004】
ところで、近年、比較的小さな画面寸法の表示装置であって観察方向範囲の比較的狭い例えば携帯電話機の表示部として使用される液晶表示装置等では、消費電力の低減の観点から、エッジライト方式のバックライト部として、一次光源から発せられる光量を有効に利用するために、画面から出射する光束の広がり角度をできるだけ小さくして所要の角度範囲に集中して光を出射させるものが利用されてきている。
【0005】
このように観察方向範囲が限定される表示装置であって、一次光源の光量の利用効率を高め消費電力を低減するために比較的狭い範囲に集中して光出射を行う光源装置として、特開2001−143515号公報(特許文献2)において、導光体の光出射面に隣接して両面にプリズム形成面を有するプリズムシートを使用することが提案されている。この両面プリズムシートでは、一方の面である入光面及び他方の面である出光面のそれぞれに、互いに平行な複数のプリズム列が形成されており、入光面と出光面とでプリズム列方向を合致させ且つプリズム列どうしを対応位置に配置している。これにより、導光体の光出射面から該光出射面に対して傾斜した方向に出射光のピークを持ち適宜の角度範囲に分布して出射する光を、プリズムシートの入光面の一方のプリズム面から入射させ他方のプリズム面で内面反射させ、更に出光面のプリズムでの屈折作用を受けさせて、比較的狭い所要方向へ光を集中出射させることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような光源装置によれば、狭い角度範囲の集中出射が可能であるが、光偏向素子として使用されるプリズムシートとして両面に互いに平行な複数のプリズム列を、入光面と出光面とでプリズム列方向を合致させ且つプリズム列どうしを対応位置に配置することが必要であり、この成形が複雑になる。
【0007】
特開平10−254371号公報(特許文献1)では、プリズム列を構成する一方の面の傾斜角αを4.7〜5.7度、他方の面の傾斜角βを34.2〜35度とすることで法線方向の輝度向上を図っているが、他方の面を平面としているため充分な効果が得られていない。
【0008】
そこで、本発明の目的は、出射光の分布が非常に狭くコントロールされ、一次光源の光量の利用効率の向上が可能となり(即ち、一次光源から発せられる光を所要の観察方向へ集中して出射させる効率が高くなり)、しかも簡素化された構成で画像品位の向上が容易な光偏向素子および光源装置を提供することにある。
【0009】
【特許文献1】
特開平10−254371号公報
【特許文献2】
特開2001−143515号公報
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
光を入射する入光面とその反対側に位置し入射した光を出射する出光面とを有しており、前記入光面には2つのプリズム面から構成されるプリズム列が互いに並列に複数配列され、該2つのプリズム面の少なくとも一方が非単一平面からなり、かつ前記プリズム列を構成する一方のプリズム面の頂部振り分け角αが2〜25度で他方のプリズム面の頂部振り分け角βが33〜40度であることを特徴とする光偏向素子、
が提供される。本発明において、非単一平面とは、単一平面からなる面以外の面をいう。
【0011】
本発明の一態様においては、前記2つのプリズム面の一方が非単一平面からなり且つ他方が単一平面からなる。
【0012】
本発明の一態様においては、前記非単一平面は少なくとも1つの凸曲面からなる。
【0013】
本発明の一態様においては、前記非単一平面は、互いに傾斜角の異なる2つ以上の平面からなり、あるいは互いに傾斜角の異なる2つ以上の凸曲面からなり、あるいは1つ以上の平面と1つ以上の凸曲面とからなる。本発明の一態様においては、前記非単一平面は、前記出光面に近い側に位置する前記平面または前記凸曲面ほど傾斜角が大きい。
【0014】
本発明の一態様においては、前記非単一平面において、前記プリズム列の頂部に最も近い面の傾斜角と最も前記出光面に近い面の傾斜角との差が1°〜15°である。本発明の一態様においては、前記非単一平面を構成する前記平面および/または前記凸曲面の各面で全反射して前記出光面から出射する光において、前記各面ごとの出射光分布のピークの方向が前記プリズム列の形成されている平面の略法線方向である。
【0015】
本発明の一態様においては、前記プリズム列が、その断面において、頂点の座標を原点とし、前記プリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、点1(−0.111,1.27)、点2(0.0,0.0)、点3(0.159,0.195)、点4(0.212,0.260)、点5(0.265,0.328)、点6(0.319,0.398)、点7(0.372,0.470)、点8(0.425,0.544)、点9(0.478,0.621)、点10(0.531,0.699)、点11(0.584,0.780)、点12(0.637,0.861)、点13(0.690,0.945)、点14(0.743,1.030)、点15(0.796,1.117)、点16(0.889,1.27)の16点またはその近傍点を繋いだ形状からなる。
【0016】
本発明の一態様においては、前記プリズム列が、その断面において、頂点の座標を原点とし、前記プリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、点1(−0.206,1.168)、点2(0.000,0.000)、点3(0.159,0.204)、点4(0.212,0.273)、点5(0.265,0.343)、点6(0.319,0.416)、点7(0.372,0.490)、点8(0.425,0.567)、点9(0.478,0.646)、点10(0.531,0.727)、点11(0.584,0.810)、点12(0.637,0.897)、点13(0.794,1.168)の13点を繋いだ形状からなる。
【0017】
本発明の一態様においては、前記プリズム列が、その断面において、頂点の座標を原点とし、前記プリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、点1(−0.284,1.059)、点2(0.000,0.000)、点3(0.212,0.278)、点4(0.265,0.350)、点5(0.319,0.423)、点6(0.372,0.501)、点7(0.425,0.581)、点8(0.478,0.663)、点9(0.531,0.748)、点10(0.584,0.834)、点11(0.637,0.922)、点12(0.716,1.059)の12点を繋いだ形状からなる。
【0018】
本発明の一態様においては、前記プリズム列が、その断面において、前記プリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、前記16点、13点または12点から選んだ少なくとも5点についてはその点を中心とした半径0.021の円内にある前記近傍点を用いて繋いだ形状からなる。
【0019】
本発明の一態様においては、前記プリズム列のピッチPと、前記プリズム列を構成する頂部振り分け角βの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部と谷部とを結んだ仮想直線の長さL2とが、L2/P=1.1〜1.7の関係を満たす。本発明の一態様においては、頂部振り分け角αの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部と谷部とを結んだ仮想直線の長さL1と、頂部振り分け角βの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部と谷部とを結んだ仮想直線の長さL2とが、L2/L1=1.1〜1.3の関係を満たす。
【0020】
本発明の一態様においては、前記プリズム列を構成する2つのプリズム面のなす稜線が、前記プリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、その基準線に対して0.018〜0.354の凹凸状に形成されている。本発明の一態様においては、前記プリズム列を構成する2つのプリズム面が、前記プリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、その基準面に対して0.012〜0.334の凹凸状に形成されている。
【0021】
本発明の一態様においては、互いに隣接するプリズム列の間に平坦部が設けられている。本発明の一態様においては、前記平坦部がプリズム谷部からプリズム列の高さ方向に2〜10μmの位置に設けられている。本発明の一態様においては、前記平坦部が、前記プリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、プリズム谷部からプリズム列の高さ方向に0.035〜0.18の位置に設けられている。本発明の一態様においては、前記平坦部が、頂部振り分け角βの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部とプリズム谷部とを結んだ仮想直線の長さL2を1と正規化したとき、プリズム谷部からプリズム列の高さ方向に0.022〜0.16の位置に設けられている。
【0022】
また、本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
一次光源と、該一次光源から発せられた光が入射する光入射面を有し且つ入射した光を導光し且つ導光された光を出射する光出射面を有する導光体と、該導光体の前記光出射面に対向して前記入光面が位置するように配置された上記光偏向素子とを備えていることを特徴とする光源装置、
が提供される。
【0023】
本発明の一態様においては、前記光偏向素子は、前記プリズム列の頂部振り分け角αの前記プリズム面が前記一次光源に近い側に配置され、前記プリズム列の頂部振り分け角βの前記プリズム面が前記一次光源から遠い側に配置されている。
【0024】
本発明の一態様においては、前記一次光源が前記導光体のコーナー部に隣接して配置され、かつ前記光偏向素子のプリズム列が前記一次光源を略中心として略同心円状に配置されている。
【0025】
本発明の一態様においては、前記光偏向素子の出光面上に隣接配置された光拡散素子を備えており、該光拡散素子は平行光を入射したときの出射光分布の半値全幅が異方性を有している。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【0027】
図1は、本発明による面光源装置の一つの実施形態を示す模式的斜視図である。図1に示されているように、本実施形態の発明の面光源装置は、少なくとも一つの側端面を光入射面31とし、これと略直交する一つの表面を光出射面33とする導光体3と、この導光体3の光入射面31に対向して配置され光源リフレクタ2で覆われた線状または棒状の一次光源1と、導光体3の光出射面33上に配置された光偏向素子4およびその上に配置された光拡散素子6と、導光体3の光出射面33と反対側の裏面34に対向して配置された光反射素子5とから構成される。
【0028】
導光体3は、XY面と平行に配置されており、全体として矩形板状をなしている。導光体3は4つの側端面を有しており、そのうちYZ面と平行な1対の側端面のうち、少なくとも一つの側端面を光入射面31とする。光入射面31は一次光源1と対向して配置されており、一次光源1から発せられた光は光入射面31から導光体3内へと入射する。本発明においては、例えば、光入射面31と反対側の側端面32等の他の側端面にも一次光源を配置してもよい。
【0029】
導光体3の光入射面31に略直交した2つの主面は、それぞれXY面と略平行に位置しており、いずれか一方の面(図では上面)が光出射面33となる。この光出射面33またはそれと反対側の裏面34のうちの少なくとも一方の面に粗面からなる指向性光出射機能部や、プリズム列、レンチキュラーレンズ列、V字状溝等の多数のレンズ列を光入射面31と略平行に並列形成したレンズ面からなる指向性光出射機能部を付与することによって、光入射面31から入射した光を導光体3中を導光させながら、光出射面33から光入射面31および光出射面33に直交する面(XZ面)内の出射光分布において指向性のある光を出射させる。このXZ面内分布における出射光分布のピークの方向が光出射面33となす角度をaとすると、この角度aは10〜40度とすることが好ましく、出射光分布の半値全幅は10〜40度とすることが好ましい。
【0030】
導光体3の表面に形成する粗面やレンズ列は、ISO4287/1−1984による平均傾斜角θaが0.5〜15度の範囲のものとすることが、光出射面33内での輝度の均斉度を図る点から好ましい。平均傾斜角θaは、さらに好ましくは1〜12度の範囲であり、より好ましくは1.5〜11度の範囲である。この平均傾斜角θaは、導光体3の厚さ(t)と入射光が伝搬する方向の長さ(L)との比(L/t)によって最適範囲が設定されることが好ましい。すなわち、導光体3としてL/tが20を越え200以下程度のものを使用する場合は、平均傾斜角θaを0.5〜7.5度とすることが好ましく、さらに好ましくは1〜5度の範囲であり、より好ましくは1.5〜4度の範囲である。また、導光体3としてL/tが20以下程度のものを使用する場合は、平均傾斜角θaを7〜12度とすることが好ましく、さらに好ましくは8〜11度の範囲である。
【0031】
導光体3に形成される粗面の平均傾斜角θaは、ISO4287/1−1984に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をxとして、得られた傾斜関数f(x)から次の(1)式および(2)式を用いて求めることができる。ここで、Lは測定長さであり、Δaは平均傾斜角θaの正接である。
【0032】
Δa=(1/L)∫0 L|(d/dx)f(x)|dx ・・・ (1)
θa=tan−1(Δa) ・・・ (2)
さらに、導光体3としては、その光出射率が0.5〜5%の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは1〜3%の範囲である。これは、光出射率が0.5%より小さくなると導光体3から出射する光量が少なくなり十分な輝度が得られなくなる傾向にあり、光出射率が5%より大きくなると一次光源1の近傍で多量の光が出射して、光出射面33内でのX方向における光の減衰が著しくなり、光出射面33での輝度の均斉度が低下する傾向にあるためである。このように導光体3の光出射率を0.5〜5%とすることにより、光出射面から出射する光の出射光分布におけるピーク光の角度(ピーク角度)が光出射面の法線に対し50〜80度の範囲にあり、光入射面と光出射面との双方に垂直なXZ面における出射光分布の半値全幅が10〜40度であるような指向性の高い出射特性の光を導光体3から出射させることができ、その出射方向を光偏向素子4で効率的に偏向させることができ、高い輝度を有する面光源素子を提供することができる。
【0033】
本発明において、導光体3からの光出射率は次のように定義される。光出射面33の光入射面31側の端縁での出射光の光強度(I0 )と光入射面31側の端縁から距離Lの位置での出射光強度(I)との関係は、導光体3の厚さ(Z方向寸法)をtとすると、次の(3)式のような関係を満足する。
【0034】
I=I0・A(1−A)L/t ・・・ (3)
ここで、定数Aが光出射率であり、光出射面33における光入射面31と直交するX方向での単位長さ(導光体厚さtに相当する長さ)当たりの導光体3から光が出射する割合(%)である。この光出射率Aは、縦軸に光出射面23からの出射光の光強度の対数をとり横軸に(L/t)をとり、これらの関係をプロットすることで、その勾配から求めることができる。
【0035】
また、指向性光出射機能部が付与されていない他の主面には、導光体3からの出射光の一次光源1と平行な面(YZ面)での指向性を制御するために、光入射面31に対して略垂直の方向(X方向)に延びる多数のレンズ列を配列したレンズ面を形成することが好ましい。図1に示した実施形態においては、光出射面33に粗面を形成し、裏面34に光入射面31に対して略垂直方向(X方向)に延びる多数のレンズ列の配列からなるレンズ面を形成している。本発明においては、図1に示した形態とは逆に、光出射面33にレンズ面を形成し、裏面34を粗面とするものであってもよい。
【0036】
図1に示したように、導光体3の裏面34あるいは光出射面33にレンズ列を形成する場合、そのレンズ列としては略X方向に延びたプリズム列、レンチキュラーレンズ列、V字状溝等が挙げられるが、YZ断面の形状が略三角形状のプリズム列とすることが好ましい。
【0037】
このプリズム列を形成する場合には、その頂角を70〜150度の範囲とすることが好ましい。これは、頂角をこの範囲とすることによって導光体3からの出射光を十分集光さることができ、面光源装置としての輝度の十分な向上を図ることができるためである。すなわち、プリズム頂角をこの範囲内とすることによって、出射光分布におけるピーク光を含みXZ面に垂直な面において出射光分布の半値全幅が35〜65度である集光された出射光を出射させることができ、面光源素子としての輝度を向上させることができる。なお、プリズム列を光出射面33に形成する場合には、頂角は80〜100度の範囲とすることが好ましく、プリズム列を裏面34に形成する場合には、頂角は70〜80度または100〜150度の範囲とすることが好ましい。
【0038】
なお、本発明では、上記のような光出射面33またはその裏面34に光出射機能部を形成する代わりにあるいはこれと併用して、導光体内部に光拡散性微粒子を混入分散することで指向性光出射機能を付与したものでもよい。また、導光体3としては、図1に示したような断面形状に限定されるものではなく、くさび状、船型状等の種々の断面形状を持つものが使用できる。
【0039】
図2は、光偏向素子4におけるプリズム列の形状の説明図であり、光偏向素子4は主表面の一方を入光面41とし他方の面を出光面42とする。入光面41には多数のプリズム列が並列に配列され、各プリズム列は光源側に位置する第1のプリズム面44と光源から遠い側に位置する第2のプリズム面45との2つのプリズム面から構成されている。図2に示した実施形態においては、第1のプリズム面44が平面であり、第2のプリズム面45が3つの互いに傾斜角の異なる平面46〜48から構成された非単一平面であり、これら3つの平面は出光面42に近い平面ほど傾斜角が大きくなっている。なお、本発明において、プリズム列の面の傾斜角とはプリズム列形成平面43に対する各面の傾斜角度をいう。
【0040】
光偏向素子4は、第1のプリズム面44の頂部振り分け角αを2〜25度、第2のプリズム面45の頂部振り分け角βを33〜40度、αとβの差の絶対値(|α−β|)を8〜38度とすることにより、高い集光効果を発揮させることができ、光源装置として高い輝度を得ることができる。なお、本発明において、頂部振り分け角α、βとは、プリズム列の頂角のプリズム列形成平面43の法線方向に対する左右の振り分け角であり、第1のプリズム面44の頂部におけるプリズム列形成平面43の法線方向となす角度をαとし、第2のプリズム面45の頂部におけるプリズム列形成平面43の法線方向となす角度をβとしている。さらに、出光面42に近い側に位置する面ほど傾斜角が大きくなるような2つ以上の面によりプリズム面を形成し、各面で全反射して出光面42から出射する光のピーク角度をすべての面で一致させることで、極めて高い輝度を得ることができる。このとき、最も出光面に近い面と最も出光面から遠い面との傾斜角の差は1度〜15度の範囲であり、好ましくは5〜12度の範囲であり、より好ましくは7〜10度の範囲である。また、第2のプリズム面45をこのような構造にすることにより、所望の集光性を有する偏向素子を容易に設計することもできるとともに、一定の光学特性を有する光偏向素子を安定して製造することもできる。
【0041】
次に、本発明の光偏向素子におけるプリズム面の形状及び機能について更に詳細に説明する。図3〜図12は、2つのプリズム面がともに単一平面からなり出光面法線方向に対しそれぞれ角度α及びβ(本発明における頂部振り分け角α及びβに対応)をなし且つ出光面法線方向に関して互いに対称に配置されており、プリズム頂角が65.4度(α=β=32.7度)である従来の光偏向素子について、導光体からの出射光分布のピーク角度が光出射面に対し20度である光が、導光体の光入射面および光出射面の両方の面に対して垂直な平面において、どのような出射光分布で光偏向素子から出射するかを示したものである。図3〜図12は、第1のプリズム面より入射した入射光が第2のプリズム面によって全反射され出光面42から出射される状態を、第2プリズム面をx方向に10個のエリアに均等に分割し、それぞれのエリアからの出射光分布を示したものである。10個のエリアは、プリズム頂部に近い方から順にPart1、Part2、・・・Part10とした。第2のプリズム面で全反射され出射する全体の光の出射光分布においては、図13に示すように、そのピーク光はプリズム列形成平面の法線方向に出射され、22度の半値全幅を有している。
【0042】
しかし、これらをPart1〜Part10の各エリアにおける出射光分布で見ると、そのピーク角度は、Part1およびPart2では約−9度(負の角度値は法線方向を0度として光源方向に傾いた場合を示す。)付近に出射し、Part3〜Part7では0度方向(プリズム列形成平面の法線方向)に向かってピーク光が順次シフトし、さらにPart8〜Part10ではピーク光は正の角度方向に順次シフトしているのがわかる。最も出光面42に近いエリア(Part10)で全反射される出射光のピーク角度は7度である。第2のプリズム面の各エリア(Part1〜Part10)の間ではピーク角度に16度の広がりがある。また、各エリアからのピーク光の強度は、Part1からPart10へと徐々に小さくなっている。
【0043】
このように、一つの平面からなるプリズム面で全反射され出射した光は、プリズム面の全反射するエリアに依存してかなり広い範囲で分散していることがわかる。この各エリアからの出射光分布におけるピーク光を、各エリアの面の傾斜角をそれぞれ調整し、すべてのエリアでピーク角度が略同方向になるように出射させることによって、大部分の出射光を特定方向に集中して出射させることが可能となる。このとき、各エリアにおけるプリズムの面の傾斜角は、Part1からPart10の順に大きくなるように、すなわち出光面42に近いエリアの面ほど傾斜角を大きくするようにする。このように、各エリアの面の傾斜角を調整することで、図14に示したようにプリズム面全体で全反射される出射光を一定の方向に集光させることができ、より指向性が高く、ピーク強度の大きな光を出射することができる。本発明は、このような着想に基づいてなされたものである。
【0044】
しかしながら、第1のプリズム面44の頂部振り分け角がα=32.7度では第2のプリズム面45で受ける光量があまり多くないため、ピーク強度の向上には限界がある。そこでαを2〜25度にすることで、第2のプリズム面45に当たる光量を増大させることができ、その結果ピーク強度の増加がもたらされる。これは図15と比較して図16に示すように第1のプリズム面44での屈折の効果が大きくなり、さらにプリズムが同一のピッチになるように寸法調整を行うことによりプリズム面45の断面形状における長さが長くなるためである。例えば、図16に示すようにαを5度、βを38度とすると、図15のようにα=β=32.7度の場合に比較して約1.29倍の光量を第2のプリズム面45で受けることができる。このようにαを小さくすることでプリズム面45に当たる光量は増大するが、第2のプリズム面45が単一平面であると、全反射した光を効率よく略法線方向に向けることができない。このため第2のプリズム面45を非平面例えば曲面とするかおよび/またはいくつかの面例えば平面で構成する必要がある。
【0045】
第2のプリズム面45のエリアの数に関しては、多くするとプリズム面全面にわたってピーク角度を細かく調整することができ、全体としての出光の集中度を高めることができる。しかし傾斜角の異なる平面を細かく形成しなければならず、光偏向素子のプリズム面を形成するための金型切削用のバイトの設計や製造が複雑となるとともに、一定の光学特性を有する光偏向素子を安定して得ることも難しくなる。このため、プリズム面に形成するエリア数は3〜20の範囲とすることが好ましく、より好ましくは4〜15の範囲である。このプリズム面のエリアへの分割は均等に行うことが好ましいが、必ずしも均等に分割する必要はなく、プリズム面全体の所望の出射光分布に応じて調整することができる。
【0046】
αの値としては2〜25度、好ましくは5〜20度、さらに好ましくは11〜20度、最も好ましくは12〜15度の範囲であり、βの値としては33〜40度、好ましくは33.5〜39.5度、さらに好ましくは33.5〜38度、最も好ましくは34〜38度の範囲である。またαとβの差の絶対値(|α−β|)は8〜38度、好ましくは13〜35度、さらに好ましくは13〜27度、最も好ましくは19〜26度である。αの値は小さい方がピーク強度は大きくなるが、α=0度ではピーク角度を略法線方向に向けることが困難になる。またαを小さくすると、ピーク角度を略法線方向に向けるためにはプリズム頂角(α+β)も小さくすることになるため、製造がやや難しくなる。これらを考慮すると、αは5度以上で且つ各面ごとの出射光分布のピーク角度が略法線方向になるような断面形状が最も好ましい。
【0047】
具体的なプリズム形状としては、プリズムの頂点の座標を原点としプリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、(x、z)座標表示で、点1(−0.111,1.27)、点2(0.0,0.0)、点3(0.159,0.195)、点4(0.212,0.260)、点5(0.265,0.328)、点6(0.319,0.398)、点7(0.372,0.470)、点8(0.425,0.544)、点9(0.478,0.621)、点10(0.531,0.699)、点11(0.584,0.780)、点12(0.637,0.861)、点13(0.690,0.945)、点14(0.743,1.030)、点15(0.796,1.117)、点16(0.889,1.27)の16点を繋いだ断面形状の15の平面からなるものが挙げられる。また点1(−0.284,1.059)、点2(0.000,0.000)、点3(0.212,0.278)、点4(0.265,0.350)、点5(0.319,0.423)、点6(0.372,0.501)、点7(0.425,0.581)、点8(0.478,0.663)、点9(0.531,0.748)、点10(0.584,0.834)、点11(0.637,0.922)、点12(0.716,1.059)の12点を繋いだ断面形状の11の平面からなる形状も好ましい。さらに点1(−0.206,1.168)、点2(0.000,0.000)、点3(0.159,0.204)、点4(0.212,0.273)、点5(0.265,0.343)、点6(0.319,0.416)、点7(0.372,0.490)、点8(0.425,0.567)、点9(0.478,0.646)、点10(0.531,0.727)、点11(0.584,0.810)、点12(0.637,0.897)、点13(0.794,1.168)の13点を繋いだ断面形状の12の平面からなるものも好ましい。
【0048】
上記断面形状の16点、12点及び13点は厳密にその全てを通る必要はない。各点からの多少のずれ(即ち各点の近傍点を通るようにすること)はピーク強度に大きな影響を与えない。ただし、プリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、16点、12点または13点中の少なくとも5点については、上記所定座標からのずれがそれらの点を中心とした半径0.021の円内にあるのが望ましく、好ましくは半径0.018の円内、さらに好ましくは半径0.014の円内にあるのが望ましい。また8点が半径0.014の円内にあるのが最も望ましい。
【0049】
本発明においては、例えば図17に示したように、プリズム面の上記のような異なる傾斜角を有する面の少なくとも1つを凸曲面とすることもでき、全ての面を凸曲面としてもよい。すなわち、プリズム面を1つ以上の平面と1つ以上の凸曲面とから構成してもよいし、傾斜角の異なる2つ以上の凸曲面から構成してもよい。図17では、第2のプリズム面45を、4つのエリアに分割し、2つの平面49,50と2つの凸曲面51,52とから構成している。凸曲面51は、その断面形状において中心(−5.025,4.389)半径R=6.669の円の一部をなしており、凸曲面52は、その断面形状において中心(−6.672,5.537)半径R=8.677の円の一部をなしている。このように、プリズム面を異なる傾斜角の複数の凸曲面で構成した場合には、異なる傾斜角の平面により構成する場合と比較して、エリア数をたとえば2〜10好ましくは2〜5と少なくすることができる。しかし、エリア数が少なすぎると所望の出射光分布を調整するための各凸曲面の設計が困難となるため、エリア数は3〜4の範囲とすることがより好ましい。
【0050】
また、凸曲面の形状は、そのXY断面形状を円形のみならず非円形とすることができる。さらに、複数の凸曲面によりプリズム面を構成する場合には、各凸曲面の形状が異なることが好ましく、断面円形状の凸曲面と断面非円形状の凸曲面とを組み合わせることもできる。非円形状としては、楕円形状の一部、放物線形状の一部等が挙げられる。
【0051】
本発明において、凸曲面の場合の傾斜角とは、凸曲面の両端縁を結ぶ面(断面形状においては凸曲線部の弦に相当)のプリズム列形成平面43に対する傾斜角度をいう。また、凸曲面が頂部を構成する場合には、頂部振り分け角は、凸曲面の両端縁を結ぶ面のプリズム列形成平面43の法線方向となす角をいう。
【0052】
プリズム列のピッチPとプリズム列の頂部及び当該プリズム列のプリズム面45の谷部を結んだ長さL2との関係については、プリズム面45で受ける光量を多くし、プリズム列を構成するプリズム面の各エリアの出射光分布のピーク角度を法線方向に向け、プリズム頂角(α+β)が小さくなりすぎないようにするためには、L2/P=1.1〜1.7とすることが好ましい。より好ましくはL2/P=1.16〜1.6、さらに好ましくはL2/P=1.27〜1.56である。また、プリズム列の頂部及び当該プリズム面44の谷部を結んだ長さL1とプリズム列の頂部及びプリズム面45の谷部を結んだ長さL2との関係は、L2/L1=1.1〜1.3とすることが好ましい。より好ましくはL2/L1=1.13〜1.25、さらに好ましくはL2/L1=1.16〜1.22である。
【0053】
本発明において、プリズム列はプリズム谷部の切込み角が小さくなる。このため、製造の際にプリズム谷部にバリが発生しやすくなり、プリズム谷部が筋のように見える欠陥が発生する場合がある。このような欠陥の発生を防止するためには、図20に示すように、隣接するプリズム列の間に平坦部59を設けることが好ましい。この平坦部59は、図示されるように、当該平坦部を形成しない場合のプリズム谷部からプリズムの高さ方向に2〜10μmの位置に設けることが好ましく、より好ましくは2.5〜5μm、さらに好ましくは3〜4μmの位置である。この位置が2μm未満では、プリズム列のパターンを型に形成する切削バイトの精密な加工が困難となる傾向にあり、10μmを超えると輝度低下を招く傾向があるためである。また、平坦部の形成位置は、プリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、当該平坦部を形成しない場合のプリズム谷部から高さ方向に0.035〜0.18の範囲でもよいし、頂部振り分け角βのプリズム面の断面形状においてプリズム頂部とプリズム谷部とを結んだ仮想直線の長さL2を1と正規化したとき、プリズム谷部からプリズム列の高さ方向に0.022〜0.16の範囲でもよい。
【0054】
プリズム列を構成する2つのプリズム面のなす稜線を、プリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、稜線の基準線(プリズム列の平均高さに位置する線)に対して0.018〜0.354の凹凸状に形成することもできる。稜線の基準線に対する凹凸の度合いは好ましくは0.018〜0.177、さらに好ましくは0.018〜0.088、より好ましくは0.035〜0.063である。稜線をZ方向に関して凹凸状にすることで、ぎらつきを防ぎ、導光板や光偏向素子の欠陥を視認しにくくし、輝度の不均一を減少させる等の品位向上に役立つ。一方稜線を凹凸状にすると、導光板と光偏向素子との間に若干の隙間が生ずる。このため導光板からの出射光は、隙間がない時あたるべきプリズム列より反光源側のプリズム列にあたることになり、特に導光体からピーク出射光よりも法線寄りに出射する光はプリズム列の主たる反射面(一次光源から遠い側のプリズム面)に当たることができなくなることがあり、その場合にはその分だけ全体の輝度が低下するおそれがある。しかし、本発明の光偏向素子では、このような稜線を凹凸状にしたことによる輝度低下分を補って大幅な輝度アップが図れるので、全体の輝度低下を防ぐことができる。しかし、本発明の光偏向素子の効果を十分に発揮するためには、稜線の凹凸の度合いは前記範囲内とすることが好ましい。稜線を凹凸状に形成する方法は、特に限定されるものではない。例えば、レンズパターンを切削形成する際に特定の振動を与えながら切削したレンズ型を使用して成形する方法や従来のレンズシートのレンズ単位の稜線部を微細なサンドペーパー等を使用して研削加工する方法等によって形成することができる。
【0055】
またプリズム列を構成する2つのプリズム面を、プリズム列のピッチPの長さを1と正規化したとき、プリズム面の基準面(稜線の基準線とプリズム面の底辺(谷部側の辺)の中心線を含む面)に対して0.012〜0.334の凹凸状に形成することで上記稜線を凹凸状にする場合と同様、品位向上が図れる。プリズム基準面に対する凹凸の度合いは好ましくは0.012〜0.152、さらに好ましくは0.012〜0.076、より好ましくは0.022〜0.046である。
【0056】
このように、導光体3の光出射面33上に上記のような光偏向素子4を、そのプリズム列形成面が入光面側となるように載置することによって、導光体3の光出射面33から出射する指向性出射光のXZ面内での出射光分布をより狭くすることができ、光源装置としての高輝度化を図ることができる。すなわち、本発明においては、光偏向素子4のプリズム列形成面が導光体3の光出射面33に対向して配置される光源装置において、プリズム列の主たる反射面(一次光源から遠い側のプリズム面)の形状を最適化し、その長さを長くするともに、導光体3からの出射光がプリズム列に入射する際に、入射光が光偏向素子4の出光面42から遠ざかる方向に屈折させることができるようにプリズム列の光の入射面(一次光源に近い側のプリズム面)の傾斜角を設定することによって、不要な方向への光の分散を抑止することにより光の利用効率を高め、所望の方向に集中して光を出射させることができ、光源装置としての格段の輝度の向上を図ることができたものである。
【0057】
上記のような光偏向素子4において、プリズム面が傾斜角の異なる複数の平面あるいは凸曲面により構成されるとき、十分な集光特性を確保するためには、プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と複数の平面あるいは凸曲面(実際のプリズム面)との最大距離(d)をプリズム列のピッチ(P)に対する割合(d/P)で0.4〜5%とすることが好ましい。これは、d/Pが0.4%未満であったり、あるいは5%を越えると、集光特性が低下する傾向にあり、十分な輝度向上を図れなくなる傾向にあるためであり、より好ましくは0.4〜4.5%の範囲であり、更に好ましくは0.7〜4.0%の範囲である。また、凸曲面としては、その曲率半径(r)をプリズム列のピッチ(P)との比(r/P)が2〜50の範囲とすることが好ましく、より好ましくは5〜30、更に好ましくは6.5〜12の範囲である。このr/Pが2未満であったり50を越えると、十分な集光特性を発揮できなくなり、輝度が低下する傾向にある。
【0058】
このような光偏向素子4からの出射光のXZ面内での出射光分布の半値全幅は、5度以上25度以下であることが好ましく、より好ましくは10〜20度の範囲であり、さらに好ましくは11〜15度の範囲である。これは、この出射光分布の半値全幅を5度以上とすることによって極端な狭視野化による画像等の見づらさをなくすことができ、25度以下とすることによって高輝度化を図ることができるためである。
【0059】
一次光源1はY方向に延在する線状の光源であり、該一次光源1としては例えば蛍光ランプや冷陰極管を用いることができる。なお、本発明においては、一次光源1は線状光源に限定されるものではなく、LED光源、ハロゲンランプ、メタハロランプ等のような点光源を使用することもできる。特に、携帯電話機や携帯情報端末機等の比較的小さな画面寸法の表示装置に使用する場合には、LED等の小さな点光源を使用することが好ましい。また、一次光源1は、図1に示したように、導光体3の一方の側端面に設置する場合だけでなく、必要に応じて対向する他方の側端面にもさらに設置することもできる。
【0060】
本発明においては、図1に示したように、一次光源1として線状の光源を使用する場合には、光偏向素子4に形成するプリズム列は一次光源1と略平行な方向に延びるように、あるいは一次光源1と20°以下の傾きを有する方向に延びるように形成するが、光偏向素子4に形成するプリズム列の配置は使用する光源によって、導光体3中を伝搬する光の伝搬方向によって変更することができる。例えば、図18に示すように一次光源1としてLED光源等の略点状光源を導光体3のコーナー等に配置して使用する場合には、導光体3に入射した光は光出射面33と同一の平面内において一次光源1を略中心とした放射状に導光体3中を伝搬し、光出射面33から出射する出射光も同様に一次光源1を中心とした放射状に出射する。このような放射状に出射する出射光を、その出射方向に関わらず効率よく所望の方向に偏向させるためには、光偏向素子4に形成するプリズム列を一次光源1を取り囲むように略弧状に並列して配置することが好ましい。このように、プリズム列を一次光源1を取り囲むように略弧状に並列して配置することにより、光出射面33から放射状に出射する光の殆どが光偏向素子4のプリズム列に対して略垂直に入射するため、導光体3の光出射面33の全領域で出射光を効率良く特定の方向に向けることができ、輝度の均一性を向上させることができる。光偏向素子4に形成する略弧状のプリズム列は、導光体3中を伝搬する光の分布に応じてその弧状の程度を選定し、光出射面33から放射状に出射する光の殆どが光偏向素子4のプリズム列に対して略垂直に入射するようにすることが好ましい。具体的には、LED等の点状光源を略中心とした略同心円状に略円弧の半径が少しずつ大きくなるように並列して配置されたものが挙げられ、プリズム列の半径の範囲は、面光源システムにおける点状光源の位置と、液晶表示エリアに相当する面光源の有効エリアとの位置関係や大きさによって決定される。
【0061】
光源リフレクタ2は一次光源1の光をロスを少なく導光体3へ導くものである。材質としては、例えば表面に金属蒸着反射層有するプラスチックフィルムを用いることができる。図示されているように、光源リフレクタ2は、光反射素子5の端縁部外面から一次光源1の外面を経て光拡散素子6の出光面端縁部へと巻きつけられている。他方、光源リフレクタ2は、光拡散素子6及び光偏向素子4を避けて、光反射素子5の端縁部外面から一次光源1の外面を経て導光体3の光出射面端縁部へと巻きつけることも可能である。
【0062】
このような光源リフレクタ2と同様な反射部材を、導光体3の側端面31以外の側端面に付することも可能である。光反射素子5としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートを用いることができる。本発明においては、光反射素子5として反射シートに代えて、導光体3の裏面34に金属蒸着等により形成された光反射層等とすることも可能である。
【0063】
本発明の導光体3及び光偏向素子4は、光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。このような合成樹脂としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチルが80重量%以上であるものが好ましい。導光体3及び光偏向素子4の粗面の表面構造やプリズム列等の表面構造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。更に、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂からなる粗面構造またレンズ列配列構造を表面に形成してもよいし、このようなシートを接着、融着等の方法によって別個の透明基材上に接合一体化させてもよい。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能(メタ)アクリル化合物、ビニル化合物、(メタ)アクリル酸エステル類、アリル化合物、(メタ)アクリル酸の金属塩等を使用することができる。
【0064】
以上のような一次光源1、光源リフレクタ2、導光体3、光偏向素子4および光反射素子5更には光拡散素子6からなる面光源装置の発光面(光偏向素子4の出光面42更には光拡散素子6の表面)上に、液晶表示素子を配置することにより液晶表示装置が構成される。液晶表示装置は、図1における上方から液晶表示素子を通して観察者により観察される。また、本発明においては、十分にコリメートされた狭い分布の光を面光源装置から液晶表示素子に入射させることができるため、液晶表示素子での階調反転等がなく明るさ、色相の均一性の良好な画像表示が得られるとともに、所望の方向に集中した光照射が得られ、この方向の照明に対する一次光源の発光光量の利用効率を高めることができる。
【0065】
さらに、本発明においては、このように光偏向素子4によって狭視野化され高輝度化された光源装置において、輝度の低下をできる限り招くことなく、視野範囲を目的に応じて適度に制御するために、光偏向素子4の出光面上に光拡散素子6を隣接配置することができる。また、本発明においては、このように光拡散素子6を配置することによって、品位低下の原因となるぎらつきや輝度斑等を抑止し品位向上を図ることもできる。
【0066】
光拡散素子6は、光偏向素子4の出光面側にて光偏向素子4と一体化させてもよいし、光拡散素子6を個別に光偏向素子4の出光面側に載置してもよいが、個別に光拡散素子6を配置するほうが好ましい。個別に光拡散素子6を載置する場合には、光拡散素子6の光偏向素子4に隣接する側の面には、光偏向素子4とのスティッキングを防止するため、凹凸構造を付与することが好ましい。同様に、光拡散素子6の出射面においても、その上に配置される液晶表示素子との間でのスティッキングを考慮する必要があり、光拡散素子6の出射面にも凹凸構造を付与することが好ましい。この凹凸構造は、スティッキング防止の目的のみに付与する場合には、平均傾斜角が0.7度以上となるような構造とすることが好ましく、さらに好ましくは1度以上であり、より好ましくは1.5度以上である。
【0067】
本発明においては、輝度特性、視認性および品位等のバランスを考慮して光偏向素子4からの出射光を適度に拡散させる光拡散特性を有する光拡散素子6を使用することが必要である。すなわち、光拡散素子6の光拡散性が低い場合には、視野角を十分に広げることが困難となり視認性を低下させるとともに、品位改善効果が十分でなくなる傾向にあり、逆に光拡散性が高すぎる場合には光偏向素子4による狭視野化の効果が損なわれるとともに、全光線透過率も低くなり輝度が低下する傾向にある。そこで、本発明の光拡散素子6においては、平行光を入射したときの出射光分布の半値全幅が1〜13度の範囲であるものが使用される。光拡散素子6の半値全幅は、好ましくは3〜11度の範囲、さらに好ましくは4〜8.5度の範囲である。なお、本発明において光拡散素子6の出射光分布の半値全幅とは、図19に示すように、光拡散素子6に入射した平行光線が出射時にどの程度拡散して広がるかを示したもので、光拡散素子6を透過拡散した出射光の光度分布におけるピーク値に対する半値での広がり角の全幅の角度(ΔθH)をいう。
【0068】
このような光拡散特性は、光拡散素子6中に光拡散剤を混入したり、光拡散素子6の少なくとも一方の表面に凹凸構造を付与することによって付与することができる。表面に形成する凹凸構造は、光拡散素子6の一方の表面に形成する場合と両方の表面に形成する場合とでは、その程度が異なる。光拡散素子6の一方の表面に凹凸構造を形成する場合には、その平均傾斜角を0.8〜12度の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは3.5〜7度であり、より好ましくは4〜6.5度である。光拡散素子6の両方の表面に凹凸構造を形成する場合には、一方の表面に形成する凹凸構造の平均傾斜角を0.8〜6度の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは2〜4度であり、より好ましくは2.5〜4度である。この場合、光拡散素子6の全光線透過率の低下を抑止するためには、光拡散素子6の入射面側の平均傾斜角を出射面側の平均傾斜角よりも大きくすることが好ましい。また、光拡散素子6のヘイズ値としては8〜82%の範囲とすることが、輝度特性向上と視認性改良の観点から好ましく、さらに好ましくは30〜70%の範囲であり、より好ましくは40〜65%の範囲である。
【0069】
本発明の光源装置においては、その発光面(光拡散素子6の出射面)の法線方向から観察した場合の表示エリア内における輝度が均一であることも要求される。この輝度の均一性は光源の表示エリアの大きさにも依存し、例えば、ノートパソコンやモニター等の表示エリアが大きい大型の光源装置では、比較的広い視野角特性が要求される場合があり、発光面から出射する出射光の分布をより広くすることが要求される。一方、携帯電話や携帯情報端末等の表示エリアが小さい小型の光源装置では、高輝度や表示品位向上が優先される場合があり、発光面からの出射する出射光分布は比較的狭くてもよい。このため、光拡散素子6としては、光源装置の表示エリアの大きさに応じて適切な光拡散特性を有するものを使用することが好ましい。
【0070】
本発明においては、光偏向素子4を用いて導光体3からの出射光を法線方向等の特定な方向に出射させ、この出射光を異方拡散性を有する光拡散素子6を用いて所望の方向に出射させることもできる。この場合、光拡散素子6に異方拡散作用と光偏向作用の両方の機能を付与することもできる。例えば、凹凸構造としてレンチキュラーレンズ列やシリンドリカルレンズ形状体を用いたものでは、その断面形状を非対称形状にすることで、異方拡散作用と光偏向作用の両機能を付与することができる。
【0071】
また、本発明においては、光源装置としての視野角を調整し、品位を向上させる目的で、光偏向素子4や光拡散素子6に光拡散材を含有させることもできる。このような光拡散材としては、光偏向素子4や光拡散素子6を構成する材料と屈折率が異なる透明な微粒子を使用することができ、例えば、シリコンビーズ、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、フッ素化メタクリレート等の単独重合体あるいは共重合体等が挙げられる。光拡散材としては、光偏向素子4による狭視野効果や光拡散素子6による適度な拡散効果を損なわないように、含有量、粒径、屈折率等を適宜選定する必要がある。例えば、光拡散材の屈折率は、光偏向素子4や光拡散素子6を構成する材料との屈折率差が小さすぎると拡散効果が小さく、大きすぎると過剰な散乱屈折作用が生じるため、屈折率差が0.01〜0.1の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは0.03〜0.08、より好ましくは0.03〜0.05の範囲である。また、光拡散材の粒径は、粒径が大きすぎると散乱が強くなりぎらつきや輝度の低下を引き起こし、小さすぎると着色が発生するため、平均粒径が0.5〜20μmの範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは2〜15μm、より好ましくは2〜10μmの範囲である。
【0072】
なお、本発明のような光偏向素子を用いた光源装置の出射光分布は、ピーク位置を境に、一次光源側での出射光分布がピーク光から遠くなるにつれ急激に輝度が低下し、一次光源から遠い側での出射光分布は比較的緩やかに輝度が低下する非対称な出射光分布を示す場合がある。例えば、このような出射光分布の光源装置を10インチ以上のノート型パソコン等の比較的広い視野角を必要とする液晶表示装置に用いる場合、比較的光拡散性の高い光拡散素子を光偏向素子の出光面上に配置し、出射光分布を広げて視野角を広げることが行われている。ヘイズ値が50%以上という光拡散性の強い光拡散素子を用いる場合には、出射光分布のピーク角度が1〜3度程度一次光源から遠い側に偏向される。このため、光偏向素子からの出射光分布のピーク角度がその出光面の法線方向に位置する場合、光拡散素子により出射光分布のピーク角度が、法線方向から1〜3度程度光源から遠い側に偏光され、結果として法線方向から観察した場合の輝度を極端に低下させることになる。これは、光拡散素子を使用することにより、光偏向素子から出射した出射光分布の非対称性は幾分緩和されるものの、比較的急激に輝度が低下する出射光分布の部位が法線方向位置するためである。このような輝度の極端な低下を避けるために、あらかじめ光偏向素子からの出射光分布のピーク角度を法線方向から光源側に1〜3度傾けておくことが好ましい。
【0073】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、以下の実施例における各物性の測定は下記のようにして行った。
【0074】
面光源装置の法線輝度、光度半値全幅の測定
光源として冷陰極管を用い、インバータ(ハリソン社製HIU−742A)にDC12Vを印加して高周波点灯させた。導光体の光度半値全幅は、導光体の表面に4mmφのピンホールを有する黒色の紙をピンホールが表面の中央に位置するように固定し、輝度計の測定円が8〜9mmとなるように距離を調整し、冷陰極管の長手方向軸と垂直の方向および平行の方向でピンホールを中心にゴニオ回転軸が回転するように調節した。それぞれの方向で回転軸を+80°〜−80°まで1°間隔で回転させながら、輝度計で出射光の光度分布を測定し、ピーク角度、光度分布の半値全幅(ピーク値の1/2の分布の広がり角)を求めた。また、面光源装置の輝度半値全幅は、輝度計の視野角度を0.1度にし、面光源装置の中央の面部分に位置するよう調整し、ゴニオ回転軸が回転するように調節した。それぞれの方向で回転軸を+80°〜−80°まで1°間隔で回転させながら、輝度計で出射光の輝度分布を測定し、ピーク輝度、ピーク角度を求めた。ピーク角度は光源装置に対し法線方向を0°とし、一次光源側を負、それと反対側を正とした。
【0075】
実施例1
アクリル樹脂(三菱レイヨン(株)製アクリペットVH5#000)を用い射出成形することによって一方の面がマット(平均傾斜角1.1度)である導光体を作製した。該導光体は、216mm×290mm、厚さ2.0mm−0.7mmのクサビ板状をなしていた。この導光体の鏡面側に、導光体の長さ216mmの辺(短辺)と平行になるように、アクリル系紫外線硬化樹脂によってプリズム列のプリズム頂角100°、ピッチ50μmのプリズム列が並列に連設配列されたプリズム層を形成した。導光体の長さ290mmの辺(長辺)に対応する一方の側端面(厚さ2.0mmの側の端面)に沿って冷陰極管を光源リフレクター(麗光社製銀反射フィルム)で覆い配置した。さらに、その他の側端面に光拡散反射フィルム(東レ社製E60)を貼付し、プリズム列配列面(裏面)に反射シートを配置した。以上の構成を枠体に組み込んだ。この導光体は、光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光光度分布の最大ピーク角度は光出射面法線方向に対して70度、半値全幅は22.5度であった。
【0076】
一方、屈折率1.5064のアクリル系紫外線硬化性樹脂を用いて、断面が点1(−16.031,59.828)、点2(0.000,0.000)、点3(12.000,15.695)、点4(15.000,19.750)、点5(18.000,23.925)、点6(21.000,28.320)、点7(24.000,32.818)、点8(27.000,37.455)、点9(30.000,42.238)、点10(33.000,47.114)、点11(36.000,52.087)、点12(40.469,59.828)の12点(座標値はμm単位:以下の実施例においても同様)を繋いだ形状からなる11の平面で構成したピッチ56.5μmのプリズム列が並列に連設されたプリズム列形成面を、厚さ188μmのポリエステルフィルムの一方の表面に形成したプリズムシートを作製した。
【0077】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは15度であり、頂部振り分け角βは37.4度であった。点2から点12までに対応する10の平面の傾斜角は、順次、52.6度、53.5度、54.3度、55.5度、56.3度、57.1度、57.9度、58.4度、58.9度、60.0度であった。
【0078】
プリズムシートのプリズム列ピッチPに対してプリズム列を構成する面の長さL1およびL2はL2/P=1.279、L2/L1=1.167であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点2から点12までに対応する実際のプリズム面との最大距離dのプリズム列ピッチPに対する割合d/Pは2.7%であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは0.053であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは0.036であった。
【0079】
得られたプリズムシートを、上記導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第1のプリズム面(点1と点2とを結ぶ線に対応:以下の実施例においても同様)が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、後述の比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
【0080】
実施例2
プリズム列を、断面が点1(−11.638,66.002)、点2(0.000,0.000)、点3(9.000,11.519)、点4(12.000,15.443)、点5(15.000,19.396)、点6(18.000,23.480)、点7(21.000,27.686)、点8(24.000,32.018)、点9(27.000,36.483)、点10(30.000,41.067)、点11(33.000,45.776)、点12(36.000,50.653)、点13(44.862,66.002)の13点を繋いだ形状からなる12の平面で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。
【0081】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは10度であり、頂部振り分け角βは38度であった。点2から点13までに対応する11の平面の傾斜角は、順次、52.0度、52.6度、52.8度、53.7度、54.5度、55.3度、56.1度、56.8度、57.5度、58.4度、60.0度であった。
【0082】
プリズムシートのプリズム列ピッチPに対してプリズム列を構成する面の長さL1およびL2はL2/P=1.414、L2/L1=1.192であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点2から点13までに対応する実際のプリズム面との最大距離dのプリズム列ピッチPに対する割合d/Pは3.3%であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは0.053であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは0.036であった。
【0083】
得られたプリズムシートを、実施例1の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第1のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
【0084】
実施例3
プリズム列を、断面が点1(−11.605,65.814)、点2(0.000,0.000)、点3(9.000,11.519)、点4(15.000,19.396)の4点を繋いだ3つの平面と、点4から点5(36.000,50.653)までを点A(−314.871,263.703)を中心とする半径410.489の円、点5から点6(44.895,65.814)までを点B(−502.516,376.787)を中心とする半径629.574の円でそれぞれ繋いだ2つの凸曲面とで構成した以外は、実施例2と同様にしてプリズムシートを作製した。
【0085】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは10度であり、頂部振り分け角βは38度であった。点2から点4までに対応する2つの平面及び点4から点6までに対応する2つの凸曲面の傾斜角は、順次、52.0度、52.7度、56.1度、59.6度であった。
【0086】
プリズムシートのプリズム列ピッチPに対してプリズム列を構成する面の長さL1およびL2はL2/P=1.412、L2/L1=1.194であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点2から点6までに対応する実際のプリズム面との最大距離dのプリズム列ピッチPに対する割合d/Pは3.1%であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは0.053であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは0.036であった。
【0087】
得られたプリズムシートを、実施例1の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第1のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
【0088】
実施例4
プリズム列を、断面が点1(−6.292,71.920)、点2(0.000,0.000)、点3(9.000,10.996)、点4(12.000,14.687)、点5(15.000,18.527)、点6(18.000,22.494)、点7(21.000,26.563)、点8(24.000,30.753)、点9(27.000,35.070)、点10(30.000,39.517)、点11(33.000,44.050)、点12(36.000,48.669)、点13(39.000,53.378)、点14(42.000,58.179)、点15(45.000,63.114)、点16(50.208,71.920)、の16点を繋いだ形状からなる15の平面で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。
【0089】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは5度であり、頂部振り分け角βは39.3度であった。点2から点16までに対応する14の平面の傾斜角は、順次、50.7度、50.9度、52.0度、52.9度、53.6度、54.4度、55.2度、56.0度、56.5度、57.0度、57.5度、58.0度、58.7度、59.4度であった。
【0090】
プリズムシートのプリズム列ピッチPに対してプリズム列を構成する面の長さL1およびL2はL2/P=1.555、L2/L1=1.217であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点2から点16までに対応する実際のプリズム面との最大距離dのプリズム列ピッチPに対する割合d/Pは3.7%であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは0.053であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは0.036であった。
【0091】
得られたプリズムシートを、実施例1の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第1のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
【0092】
実施例5
プリズム列を、断面が点1(−6.322,72.265)、点2(0.000,0.000)、点3(12.000,14.687)、点4(15.000,18.527)の4点を繋いだ3つの平面と、点4から点5(30.000,39.517)までを点A(−283.909,247.987)を中心とする半径376.827の円、点5から点6(50.178,72.265)までを点B(−376.959,312.857)を中心とする半径490.235の円でそれぞれ繋いだ2つの凸曲面とで構成した以外は、実施例4と同様にしてプリズムシートを作製した。
【0093】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは5度であり、頂部振り分け角βは39.3度であった。点2から点4までに対応する2つの平面及び点4から点6までに対応する2つの凸曲面の傾斜角は、順次、50.7度、52.0度、54.4度、58.4度であった。
【0094】
プリズムシートのプリズム列ピッチPに対してプリズム列を構成する面の長さL1およびL2はL2/P=1.560、L2/L1=1.215であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点2から点6までに対応する実際のプリズム面との最大距離dのプリズム列ピッチPに対する割合d/Pは3.9%であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは0.053であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは0.036であった。
【0095】
得られたプリズムシートを、実施例1の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第1のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
【0096】
実施例6
プリズム列を、断面が点1(−11.596,65.767)、点2(0.000,0.000)の2点を繋いだ1つの平面と、点2から点3(44.904,65.767)までを点A(−361.105,294.766)を中心とする半径466.137の円で繋いだ1つの凸曲面とで構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。
【0097】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは10度であり、頂部振り分け角βは34.3度であった。点2から点3までに対応する1つの凸曲面の傾斜角は、55.7度であった。
【0098】
プリズムシートのプリズム列ピッチPに対してプリズム列を構成する面の長さL1およびL2はL2/P=1.409、L2/L1=1.192であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点2から点3までに対応する実際のプリズム面との最大距離dのプリズム列ピッチPに対する割合d/Pは3.0%であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは0.053であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは0.036であった。
【0099】
得られたプリズムシートを、実施例1の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第1のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
【0100】
実施例7
プリズム列を、断面が点1(−16.005,59.730)、点2(0.000,0.000)の2点を繋いだ1つの平面と、点2から点3(30.000,42.238)までを点A(−356.204,284.772)を中心とする半径456.044の円、点3から点4(40.495,59.730)までを点B(−531.365,390.952)を中心とする半径660.857の円でそれぞれ繋いだ2つの凸曲面とで構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは15度であり、頂部振り分け角βは35.4度であった。点2から点4までに対応する2つの凸曲面の傾斜角は、順次、54.6度、59.0度であった。
【0101】
プリズムシートのプリズム列ピッチPに対してプリズム列を構成する面の長さL1およびL2はL2/P=1.277、L2/L1=1.167であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点2から点4までに対応する実際のプリズム面との最大距離dのプリズム列ピッチPに対する割合d/Pは2.5%であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは0.053であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは0.036であった。
【0102】
得られたプリズムシートを、実施例1の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第1のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
【0103】
実施例8
プリズム列を、断面が点1(−14.1776,61.4101)、点2(0.000,0.000)の2点を繋いだ1つの平面と、点2から点3(42.3224,61.4101)までを点A(−392.9609,316.1078)を中心とする半径504.3237の円で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。プリズムシートのプリズム列ピッチPに対してプリズム列を構成する面の長さL1およびL2はL2/P=1.320、L2/L1=1.183であった。
【0104】
実施例9
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に3μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例8と同様にしてプリズムシートを作製した。
【0105】
実施例10
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に5μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例8と同様にしてプリズムシートを作製した。
【0106】
実施例11
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に7μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例8と同様にしてプリズムシートを作製した。
【0107】
実施例12
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に10μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例8と同様にしてプリズムシートを作製した。
【0108】
実施例13
プリズム列を、断面が点1(−19.7523,54.2691)、点2(0.000,0.000)の2点を繋いだ1つの平面と、点2から点3(36.74767,54.2691)までを点A(−368.9514,289.4066)を中心とする半径468.9151の円で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。プリズムシートのプリズム列ピッチPに対してプリズム列を構成する面の長さL1およびL2はL2/P=1.160、L2/L1=1.135であった。
【0109】
比較例1
プリズムシートのプリズム列を、2つのプリズム面がともに平面であり、プリズム頂角が65.4度である断面二等辺三角形(α=β=32.7度)とした以外は、実施例1と同様にして面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、ピーク輝度を1.00とし、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
【0110】
比較例2
プリズムシートのプリズム列を、2つのプリズム面がともに平面であり、一方の面の頂部振り分け角αを5度、他方の面の頂部振り分け角βを38度とした以外は、実施例1と同様にして面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
【0111】
比較例3
プリズムシートのプリズム列を、2つのプリズム面がともに平面であり、一方の面の頂部振り分け角αを5度、他方の面の頂部振り分け角βを35度とした以外は、実施例1と同様にして面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
【0112】
【表1】
【0113】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光偏向素子の入光面に形成されるプリズム列を構成するプリズム面の少なくとも一方を非単一平面とし、かつ一方のプリズム面の頂部振り分け角αを2〜25度とし、他方のプリズム面の頂部振り分け角βを33〜40度とすることで、一次光源から発せられる光を所要の観察方向へ集中して出射させる効率(一次光源の光量の利用効率)のよい光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光源装置を示す模式的斜視図である。
【図2】本発明の光偏向素子の入光面のプリズム列の形状の説明図である。
【図3】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図4】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図5】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図6】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図7】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図8】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図9】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図10】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図11】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図12】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図13】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図14】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図15】プリズム面の傾斜角の違いによる光の屈折およびプリズム断面の長さの違いを示す説明図である。
【図16】プリズム面の傾斜角の違いによる光の屈折およびプリズム断面の長さの違いを示す説明図である。
【図17】本発明の光偏向素子の入光面のプリズム列の形状の説明図である。
【図18】略点状光源を導光体のコーナー部に隣接配置した斜視図である。
【図19】出射光分布の半値全幅の説明図である。
【図20】本発明の光偏向素子の入光面のプリズム列の形状の説明図である。
【符号の説明】
1 一次光源
2 光源リフレクタ
3 導光体
4 光偏向素子
5 光反射素子
6 光拡散素子
31 光入射端面
32 端面
33 光出射面
34 裏面
41 入光面
42 出光面
43 プリズム列形成平面
44 第1のプリズム面
45 第2のプリズム面
46〜50 平面
51,52 凸曲面
59 平坦部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an edge light type light source device constituting a liquid crystal display device or the like used as a display unit in a notebook computer, a liquid crystal television, a mobile phone, a portable information terminal, and the like, and a light deflection element used therein. In particular, the present invention relates to an improvement in a light deflecting element disposed on a light exit surface side of a light guide of a light source device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, color liquid crystal display devices have been widely used in various fields as monitors of portable notebook personal computers and personal computers, or as display units of liquid crystal televisions and video-integrated liquid crystal televisions, mobile phones, personal digital assistants, and the like. I have. In addition, with an increase in information processing volume, diversification of needs, multimedia support, and the like, a large screen and high definition of a liquid crystal display device have been actively promoted.
[0003]
The liquid crystal display device basically includes a backlight unit and a liquid crystal display element unit. As the backlight portion, there are a direct type in which a primary light source is disposed directly below a liquid crystal display element portion, and an edge light type in which a primary light source is disposed so as to face a side end surface of a light guide, and a liquid crystal display device. The edge light method is frequently used from the viewpoint of downsizing.
[0004]
By the way, in recent years, in a liquid crystal display device used as a display unit of a mobile phone, for example, which is a display device having a relatively small screen size and a viewing direction range is relatively narrow, from the viewpoint of reducing power consumption, an edge light type is used. In order to effectively use the amount of light emitted from the primary light source, a backlight unit that reduces the spread angle of a light beam emitted from a screen as much as possible and emits light concentrated on a required angle range has been used. I have.
[0005]
As a display device in which the range of observation directions is limited as described above, a light source device that concentrates light in a relatively narrow range in order to increase the use efficiency of the light amount of the primary light source and reduce power consumption is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-143515 (Patent Document 2) proposes to use a prism sheet having a prism forming surface on both surfaces adjacent to a light exit surface of a light guide. In this double-sided prism sheet, a plurality of prism rows parallel to each other are formed on each of a light incident surface, which is one surface, and a light emitting surface, which is the other surface. And the prism rows are arranged at corresponding positions. Thereby, the light emitted from the light exit surface of the prism sheet has a peak of the emitted light in a direction inclined with respect to the light exit surface, and is emitted in an appropriate angle range. The light can enter from the prism surface, be reflected internally by the other prism surface, and be refracted by the prism on the light exit surface, so that light can be concentrated and emitted in a relatively narrow required direction.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to such a light source device, concentrated emission in a narrow angle range is possible. However, a plurality of prism rows parallel to each other on both sides as a prism sheet used as a light deflecting element are provided on a light entrance surface and a light exit surface. It is necessary to make the prism row directions coincide with each other and to arrange the prism rows at corresponding positions, and this molding becomes complicated.
[0007]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-254371 (Patent Document 1), the inclination angle α of one surface constituting a prism array is 4.7 to 5.7 degrees, and the inclination angle β of the other surface is 34.2 to 35 degrees. In this case, the luminance in the normal direction is improved, but a sufficient effect is not obtained because the other surface is flat.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to control the distribution of the emitted light to be very narrow and to improve the efficiency of using the light amount of the primary light source (that is, to concentrate the light emitted from the primary light source in a required observation direction). It is an object of the present invention to provide a light deflecting element and a light source device in which the image quality can be easily improved with a simplified configuration.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-10-254371
[Patent Document 2]
JP 2001-143515 A
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, to achieve the above object,
It has a light incident surface on which light is incident and a light exit surface which is located on the opposite side and emits incident light, and the light incident surface has a plurality of prism rows each composed of two prism surfaces arranged in parallel with each other. And at least one of the two prism surfaces is formed of a non-single plane, and the apex distribution angle α of one of the prism surfaces constituting the prism array is 2 to 25 degrees and the apex distribution angle β of the other prism surface Is 33 to 40 degrees, a light deflecting element,
Is provided. In the present invention, a non-single plane refers to a plane other than a plane composed of a single plane.
[0011]
In one embodiment of the present invention, one of the two prism surfaces is formed of a non-single plane and the other is formed of a single plane.
[0012]
In one aspect of the invention, the non-single plane comprises at least one convexly curved surface.
[0013]
In one embodiment of the present invention, the non-single plane includes two or more planes having different inclination angles from each other, or includes two or more convex curved surfaces having different inclination angles from each other, or one or more planes. It consists of one or more convex surfaces. In one embodiment of the present invention, the non-single plane has a larger inclination angle as the plane or the convex curved surface located closer to the light emitting surface.
[0014]
In one aspect of the present invention, in the non-single plane, the difference between the inclination angle of the surface closest to the top of the prism row and the inclination angle of the surface closest to the light exit surface is 1 ° to 15 °. In one embodiment of the present invention, in the light emitted from the light emitting surface after being totally reflected on each of the planes and / or the convex curved surfaces constituting the non-single plane, the distribution of the emitted light distribution for each of the surfaces is defined. The direction of the peak is substantially the normal direction of the plane on which the prism rows are formed.
[0015]
In one embodiment of the present invention, when the prism row has the coordinates of the vertices as its origin in its cross section and the length of the pitch P of the prism row is normalized to 1, the point 1 (−0.111, 1 .27), point 2 (0.0, 0.0), point 3 (0.159, 0.195), point 4 (0.212, 0.260), point 5 (0.265, 0.328) ), Point 6 (0.319, 0.398), point 7 (0.372, 0.470), point 8 (0.425, 0.544), point 9 (0.478, 0.621), Point 10 (0.531, 0.699), Point 11 (0.584, 0.780), Point 12 (0.637, 0.861), Point 13 (0.690, 0.945), Point 14 (0.743, 1.030), point 15 (0.796, 1.117), point 16 (0.889, 1.27) Consisting of the connected shape in the vicinity point.
[0016]
In one embodiment of the present invention, when the prism row has its origin at the coordinates of the vertex in the cross section and the length of the pitch P of the prism row is normalized to 1, the point 1 (−0.206, 1 .168), point 2 (0.000, 0.000), point 3 (0.159, 0.204), point 4 (0.212, 0.273), point 5 (0.265, 0.343) ), Point 6 (0.319, 0.416), point 7 (0.372, 0.490), point 8 (0.425, 0.567), point 9 (0.478, 0.646), 13 points of point 10 (0.531, 0.727), point 11 (0.584, 0.810), point 12 (0.637, 0.897), and point 13 (0.794, 1.168) It consists of a shape that connects.
[0017]
In one embodiment of the present invention, the prism row has a point 1 (−0.284, 1) when the coordinates of a vertex are set as an origin and the length of the pitch P of the prism row is normalized to 1 in the cross section. .059), point 2 (0.000, 0.000), point 3 (0.212, 0.278), point 4 (0.265, 0.350), point 5 (0.319, 0.423) ), Point 6 (0.372, 0.501), point 7 (0.425, 0.581), point 8 (0.478, 0.663), point 9 (0.531, 0.748), The shape is formed by connecting 12 points 10 (0.584, 0.834), 11 (0.637, 0.922), and 12 (0.716, 1.059).
[0018]
In one embodiment of the present invention, when the length of the pitch P of the prism array is normalized to 1 in the cross section of the prism array, at least 5 points selected from the 16 points, 13 points, or 12 points Has a shape connected by using the above-mentioned neighboring points within a circle having a radius of 0.021 around the point.
[0019]
In one embodiment of the present invention, the pitch P of the prism array and the length L2 of a virtual straight line connecting the prism apex and the valley in the cross-sectional shape of the prism surface at the apex distribution angle β constituting the prism array. Satisfy the relationship of L2 / P = 1.1 to 1.7. In one embodiment of the present invention, the length L1 of a virtual straight line connecting the prism top and the valley in the cross-sectional shape of the prism surface at the top distribution angle α, and the prism in the cross-sectional shape of the prism surface at the top distribution angle β The length L2 of the virtual straight line connecting the top and the valley satisfies the relationship of L2 / L1 = 1.1 to 1.3.
[0020]
In one embodiment of the present invention, when the ridge formed by the two prism surfaces constituting the prism array normalizes the length of the pitch P of the prism array to 1, the distance between the ridge and the reference line is 0.018 to 0.018. It is formed in an irregular shape of 0.354. In one embodiment of the present invention, when the two prism surfaces forming the prism array normalize the length of the pitch P of the prism array to 1, the distance between the two prism surfaces is 0.012 to 0.334 with respect to the reference surface. It is formed in an uneven shape.
[0021]
In one embodiment of the present invention, a flat portion is provided between adjacent prism rows. In one embodiment of the present invention, the flat portion is provided at a position of 2 to 10 μm in the height direction of the prism row from the prism valley. In one aspect of the present invention, when the length of the pitch P of the prism rows is normalized to 1 in the flat portion, the flat portions are located at positions 0.035 to 0.18 in the height direction of the prism rows from the prism troughs. It is provided in. In one embodiment of the present invention, when the flat portion normalizes the length L2 of an imaginary straight line connecting the prism top and the prism valley to 1 in the cross-sectional shape of the prism surface at the top distribution angle β, It is provided at a position of 0.022 to 0.16 in the height direction of the prism row from the trough.
[0022]
Further, according to the present invention, as achieving the above object,
A light guide having a primary light source, a light incident surface on which light emitted from the primary light source is incident, and a light exit surface for guiding the incident light and emitting the guided light; A light source device, comprising: the light deflecting element disposed so that the light incident surface is located opposite to the light exit surface of the light body.
Is provided.
[0023]
In one aspect of the present invention, the light deflecting element is arranged such that the prism surface having a top distribution angle α of the prism array is closer to the primary light source, and the prism surface having a top distribution angle β of the prism array is It is arranged on the side far from the primary light source.
[0024]
In one embodiment of the present invention, the primary light source is disposed adjacent to a corner of the light guide, and a prism array of the light deflecting element is disposed substantially concentrically around the primary light source. .
[0025]
In one embodiment of the present invention, the light deflecting element further includes a light diffusing element disposed adjacent to the light exit surface of the light deflecting element, and the light diffusing element has an anisotropic full width at half maximum of an emitted light distribution when parallel light is incident. Have the property.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing one embodiment of the surface light source device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the surface light source device according to the embodiment of the present invention has a light guide in which at least one side end surface is a
[0028]
The
[0029]
The two main surfaces of the
[0030]
The rough surface and the lens array formed on the surface of the
[0031]
The average inclination angle θa of the rough surface formed on the
[0032]
Δa = (1 / L) ∫0 L| (D / dx) f (x) | dx (1)
θa = tan-1(Δa) (2)
Further, the
[0033]
In the present invention, the light emission rate from the
[0034]
I = I0・ A (1-A)L / t ... (3)
Here, the constant A is the light emission rate, and the
[0035]
In addition, on another main surface to which the directional light emission function unit is not provided, in order to control the directivity on a plane (YZ plane) parallel to the primary
[0036]
As shown in FIG. 1, when a lens array is formed on the
[0037]
When this prism row is formed, the apex angle is preferably in the range of 70 to 150 degrees. This is because by setting the apex angle in this range, the light emitted from the
[0038]
In the present invention, instead of forming the light emitting function portion on the
[0039]
FIG. 2 is an explanatory diagram of the shape of the prism array in the
[0040]
The
[0041]
Next, the shape and function of the prism surface in the light deflection element of the present invention will be described in more detail. 3 to 12 show that the two prism surfaces are both formed of a single plane and have angles α and β (corresponding to the top distribution angles α and β in the present invention) with respect to the normal direction of the light emission surface, respectively. With respect to a conventional light deflecting element which is arranged symmetrically with respect to the direction and has a prism apex angle of 65.4 degrees (α = β = 32.7 degrees), the peak angle of the distribution of light emitted from the light guide is equal to the light angle. It shows how the light that is 20 degrees with respect to the exit surface exits from the light deflection element in a plane perpendicular to both the light entrance surface and the light exit surface of the light guide. It is a thing. FIGS. 3 to 12 show a state in which incident light incident from the first prism surface is totally reflected by the second prism surface and emitted from the
[0042]
However, when these are viewed in the emission light distributions in the respective areas of Part1 to Part10, the peak angle is about -9 degrees in Part1 and Part2 (a negative angle value is a case where the normal direction is 0 degree and the light is inclined toward the light source. The peak light is sequentially shifted in the direction of 0 degrees (the normal direction of the prism array forming plane) in Part3 to Part7, and the peak light is sequentially shifted in the positive angle direction in Part8 to Part10. You can see that it is shifting. The peak angle of the emitted light totally reflected in the area (Part 10) closest to the
[0043]
Thus, it can be seen that the light totally reflected and emitted by the prism surface composed of one plane is dispersed in a considerably wide range depending on the area of the prism surface that is totally reflected. By adjusting the inclination angle of the surface of each area, the peak light in the emission light distribution from each area is emitted so that the peak angle is substantially the same direction in all areas, so that most of the emission light is reduced. It is possible to emit light concentrated in a specific direction. At this time, the inclination angle of the prism surface in each area is set to be larger in the order of Part1 to Part10, that is, the inclination angle is set larger in the area closer to the
[0044]
However, when the apex distribution angle of the
[0045]
When the number of areas of the
[0046]
The value of α is in the range of 2 to 25 degrees, preferably 5 to 20 degrees, more preferably 11 to 20 degrees, most preferably 12 to 15 degrees, and the value of β is 33 to 40 degrees, preferably 33 to 40 degrees. 0.5-39.5 degrees, more preferably 33.5-38 degrees, and most preferably 34-38 degrees. The absolute value of the difference between α and β (| α−β |) is 8 to 38 degrees, preferably 13 to 35 degrees, more preferably 13 to 27 degrees, and most preferably 19 to 26 degrees. The smaller the value of α, the higher the peak intensity, but it becomes difficult to direct the peak angle in the substantially normal direction when α = 0 degrees. When α is reduced, the prism apex angle (α + β) is also reduced in order to direct the peak angle in the substantially normal direction, so that the manufacturing becomes somewhat difficult. In consideration of these, α is most preferably 5 degrees or more, and the cross-sectional shape in which the peak angle of the emitted light distribution for each surface is substantially the normal direction is most preferable.
[0047]
As a specific prism shape, when the coordinate of the vertex of the prism is set as the origin and the length of the pitch P of the prism row is normalized to 1, the point 1 (−0.111, 1) is displayed in (x, z) coordinate display. .27), point 2 (0.0, 0.0), point 3 (0.159, 0.195), point 4 (0.212, 0.260), point 5 (0.265, 0.328) ), Point 6 (0.319, 0.398), point 7 (0.372, 0.470), point 8 (0.425, 0.544), point 9 (0.478, 0.621), Point 10 (0.531, 0.699), Point 11 (0.584, 0.780), Point 12 (0.637, 0.861), Point 13 (0.690, 0.945), Point 14 (0.743, 1.030), point 15 (0.796, 1.117), point 16 (0.889, 1.27) Include those consisting of 15 planes of. Point 1 (-0.284, 1.059), point 2 (0.000, 0.000), point 3 (0.212, 0.278), point 4 (0.265, 0.350), Point 5 (0.319, 0.423), Point 6 (0.372, 0.501), Point 7 (0.425, 0.581), Point 8 (0.478, 0.663), Point 9 12 points of (0.531, 0.748), point 10 (0.584, 0.834), point 11 (0.637, 0.922), and point 12 (0.716, 1.059) are connected. A shape composed of eleven planes having an elliptical cross-sectional shape is also preferable. Further, point 1 (−0.206, 1.168), point 2 (0.000, 0.000), point 3 (0.159, 0.204), point 4 (0.212, 0.273), Point 5 (0.265, 0.343), Point 6 (0.319, 0.416), Point 7 (0.372, 0.490), Point 8 (0.425, 0.567), Point 9 (0.478, 0.646), point 10 (0.531, 0.727), point 11 (0.584, 0.810), point 12 (0.637, 0.897), point 13 (0 .794, 1.168) are also preferably formed of 12 planes having a sectional shape connecting 13 points.
[0048]
The points 16, 12, and 13 of the cross-sectional shape do not have to pass exactly all of them. A slight deviation from each point (that is, passing through a point near each point) does not significantly affect the peak intensity. However, when the length of the pitch P of the prism rows is normalized to 1, at least 5 points among the 16 points, 12 points, or 13 points have deviations from the above-mentioned predetermined coordinates of a radius of 0 around those points. 0.021, preferably within a circle of radius 0.018, more preferably within a circle of radius 0.014. Most preferably, the eight points are within a circle having a radius of 0.014.
[0049]
In the present invention, for example, as shown in FIG. 17, at least one of the prism surfaces having different inclination angles as described above may be a convex curved surface, or all surfaces may be convex curved surfaces. That is, the prism surface may be composed of one or more flat surfaces and one or more convex curved surfaces, or may be composed of two or more convex curved surfaces having different inclination angles. In FIG. 17, the
[0050]
The shape of the convex curved surface can be not only circular but also non-circular in XY cross section. Further, when a prism surface is formed by a plurality of convex curved surfaces, it is preferable that the shapes of the convex curved surfaces are different, and a convex curved surface having a circular cross section and a convex curved surface having a non-circular cross section can be combined. Examples of the non-circular shape include a part of an elliptical shape and a part of a parabolic shape.
[0051]
In the present invention, the angle of inclination in the case of a convex curved surface refers to the angle of inclination of the surface (corresponding to the chord of the convex curved portion in the cross-sectional shape) connecting the both edges of the convex curved surface with respect to the prism
[0052]
Regarding the relationship between the pitch P of the prism array and the length L2 connecting the top of the prism array and the valley of the
[0053]
In the present invention, the prism row has a small cut angle at the prism valley. For this reason, burrs are likely to occur in the prism valley during manufacturing, and a defect that the prism valley looks like a streak may occur. In order to prevent such a defect from occurring, it is preferable to provide a
[0054]
When the length of the pitch P between the prism rows is normalized to one, the ridge formed by the two prism surfaces constituting the prism row is 0 with respect to the reference line of the ridge (the line located at the average height of the prism row). It is also possible to form irregularities of 0.018 to 0.354. The degree of unevenness of the ridgeline with respect to the reference line is preferably 0.018 to 0.177, more preferably 0.018 to 0.088, and even more preferably 0.035 to 0.063. By making the ridges uneven in the Z direction, glare is prevented, defects of the light guide plate and the light deflecting element are hardly visually recognized, and the quality is improved, such as reducing uneven brightness. On the other hand, when the ridge is made uneven, a slight gap is generated between the light guide plate and the light deflecting element. For this reason, the light emitted from the light guide plate impinges on the prism array on the side opposite to the light source from the prism array to be hit when there is no gap. In particular, the light emitted from the light guide closer to the normal line than the peak emission light is the prism array May not be able to hit the main reflecting surface (the prism surface farther from the primary light source), in which case the overall brightness may be reduced accordingly. However, in the light deflecting element of the present invention, since the luminance is greatly increased by compensating for the luminance reduction due to the unevenness of the ridge line, it is possible to prevent the overall luminance from lowering. However, in order to sufficiently exhibit the effect of the light deflecting element of the present invention, it is preferable that the degree of unevenness of the ridge line be within the above range. The method for forming the ridge lines in an uneven shape is not particularly limited. For example, a method of forming using a lens mold cut while applying a specific vibration when cutting and forming a lens pattern, or grinding a ridge line part of a lens unit of a conventional lens sheet using fine sandpaper etc. And the like.
[0055]
When the two prism surfaces constituting the prism array are normalized with the length of the pitch P of the prism array being 1, the reference surface of the prism surface (the reference line of the ridge line and the bottom of the prism surface (side on the valley side)) (A plane including the center line of the ridge line) can be formed in an uneven shape of 0.012 to 0.334, thereby improving the quality as in the case of forming the ridge line in an uneven shape. The degree of unevenness with respect to the prism reference plane is preferably 0.012 to 0.152, more preferably 0.012 to 0.076, and even more preferably 0.022 to 0.046.
[0056]
As described above, the
[0057]
In the
[0058]
The full width at half maximum of the emission light distribution of the emission light from the
[0059]
The primary
[0060]
In the present invention, as shown in FIG. 1, when a linear light source is used as the primary
[0061]
The
[0062]
A reflecting member similar to the
[0063]
The
[0064]
The light emitting surface (the
[0065]
Further, in the present invention, in the light source device having a narrow field of view and a high luminance by the
[0066]
The
[0067]
In the present invention, it is necessary to use the
[0068]
Such light diffusion characteristics can be imparted by mixing a light diffusing agent into the
[0069]
In the light source device of the present invention, it is also required that the luminance in the display area when observed from the normal direction of the light emitting surface (the emission surface of the light diffusing element 6) is uniform. The uniformity of the luminance also depends on the size of the display area of the light source. For example, a large light source device having a large display area such as a notebook computer or a monitor may require a relatively wide viewing angle characteristic. It is required that the distribution of the light emitted from the light emitting surface be made wider. On the other hand, in a small light source device having a small display area such as a mobile phone or a portable information terminal, high brightness and improvement in display quality may be prioritized, and the distribution of light emitted from the light emitting surface may be relatively narrow. . For this reason, it is preferable to use the
[0070]
In the present invention, light emitted from the
[0071]
In the present invention, the
[0072]
The emission light distribution of the light source device using the light deflecting element as in the present invention is such that, at the peak position, as the emission light distribution on the primary light source side becomes farther from the peak light, the brightness rapidly decreases, and The outgoing light distribution on the side far from the light source may exhibit an asymmetric outgoing light distribution in which the luminance decreases relatively slowly. For example, when a light source device having such an emitted light distribution is used for a liquid crystal display device requiring a relatively wide viewing angle, such as a notebook personal computer having a size of 10 inches or more, a light diffusing element having a relatively high light diffusing property is subjected to light deflection. 2. Description of the Related Art It has been practiced to dispose on an outgoing light surface of an element to widen an outgoing light distribution to widen a viewing angle. When a light diffusing element having a light diffusing property with a haze value of 50% or more is used, the peak angle of the emitted light distribution is deflected about 1 to 3 degrees farther from the primary light source. Therefore, when the peak angle of the light distribution emitted from the light deflecting element is located in the normal direction of the light exit surface, the peak angle of the light distribution emitted by the light diffusion element is about 1 to 3 degrees from the normal direction from the light source. The light is polarized to the far side, and as a result, the brightness when viewed from the normal direction is extremely reduced. This is because, although the asymmetry of the distribution of the emitted light emitted from the light deflecting element is somewhat reduced by using the light diffusing element, the portion of the emitted light distribution where the luminance decreases relatively sharply is positioned in the normal direction. To do that. In order to avoid such an extreme decrease in luminance, it is preferable that the peak angle of the light distribution emitted from the light deflecting element is inclined in advance by 1 to 3 degrees from the normal direction toward the light source.
[0073]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, the measurement of each physical property in the following Examples was performed as follows.
[0074]
Measurement of normal luminance and full width at half maximum of luminous intensity of surface light source device
A cold cathode tube was used as a light source, and DC 12 V was applied to an inverter (HIU-742A manufactured by Harrison) to perform high-frequency lighting. The full width at half maximum luminous intensity of the light guide is fixed to black paper having a pinhole of 4 mmφ on the surface of the light guide so that the pinhole is located at the center of the surface, and the measurement circle of the luminance meter is 8 to 9 mm. The gonio rotation axis was adjusted so as to rotate around the pinhole in a direction perpendicular to and parallel to the longitudinal axis of the cold cathode tube. The luminous intensity distribution of the emitted light was measured with a luminance meter while rotating the rotation axis at an interval of 1 ° from + 80 ° to −80 ° in each direction, and the peak angle and the full width at half maximum of the luminous intensity distribution (1/2 of the peak value) were measured. Angle of distribution). Further, the full width at half maximum of the luminance of the surface light source device was adjusted so that the viewing angle of the luminance meter was 0.1 degree, the central position of the surface light source device was adjusted, and the gonio rotation axis was rotated. While rotating the rotation axis in each direction from + 80 ° to -80 ° at 1 ° intervals, the luminance distribution of the emitted light was measured with a luminance meter, and the peak luminance and peak angle were determined. The peak angle was 0 ° in the normal direction to the light source device, the primary light source side was negative, and the opposite side was positive.
[0075]
Example 1
A light guide having one surface mat (average inclination angle 1.1 degrees) was produced by injection molding using an acrylic resin (Acrypet VH5 # 000 manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.). The light guide had a wedge plate shape of 216 mm × 290 mm and a thickness of 2.0 mm-0.7 mm. On the mirror side of the light guide, a prism row having a prism apex angle of 100 ° and a pitch of 50 μm is formed by an acrylic ultraviolet curing resin so as to be parallel to a side (short side) of the light guide having a length of 216 mm. The prism layers arranged in parallel were formed. A cold-cathode tube is illuminated with a light source reflector (silver reflection film manufactured by Reiko Co., Ltd.) along one side end surface (end surface on the side having a thickness of 2.0 mm) corresponding to the side (long side) having a length of 290 mm of the light guide. Covered and arranged. Further, a light diffusion reflection film (E60 manufactured by Toray Industries, Inc.) was attached to the other side end surface, and a reflection sheet was disposed on the prism array side (back surface). The above configuration was incorporated in a frame. In this light guide, the maximum peak angle of the emitted light luminous intensity distribution in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emitting surface is 70 degrees with respect to the normal direction of the light emitting surface, and the full width at half maximum is 22.5 degrees. Met.
[0076]
On the other hand, using an acrylic ultraviolet curable resin having a refractive index of 1.5064, the cross sections are point 1 (-16.031, 59.828), point 2 (0.000, 0.000), and point 3 (12. 000, 15.695), point 4 (15,000, 19.750), point 5 (18,000, 23.925), point 6 (21,000, 28.320), point 7 (24.000, 32.818), point 8 (27.000, 37.455), point 9 (30.000, 42.238), point 10 (33.000, 47.114), point 11 (36.000, 52. 087) and 12 points (40.469, 59.828) and 12 points (coordinate values are in μm units; the same applies to the following embodiments). The prism row forming surface where the rows are A prism sheet formed on one surface of a polyester film having a thickness of 188 μm was prepared.
[0077]
In this prism sheet, the top distribution angle α was 15 degrees, and the top distribution angle β was 37.4 degrees. The inclination angles of 10 planes corresponding to
[0078]
The lengths L1 and L2 of the surfaces forming the prism rows with respect to the prism row pitch P of the prism sheet were L2 / P = 1.279 and L2 / L1 = 1.167. The ratio d / P of the maximum distance d between the virtual plane connecting the top and bottom of the prism array and the actual prism surface corresponding to
[0079]
The obtained prism sheet is placed on the first prism surface (
[0080]
Example 2
The cross sections of the prism rows are shown as points 1 (-11.638, 66.002), point 2 (0.000, 0.000), point 3 (9,000, 11.519), point 4 (12,000, 15.443), point 5 (15,000, 19.396), point 6 (18,000, 23.480), point 7 (21,000, 27.686), point 8 (24,000, 32.000). 018), point 9 (27.000, 36.483), point 10 (30.000, 41.067), point 11 (33,000, 45.776), point 12 (36.000, 50.6553) A prism sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface was composed of twelve planes having a shape connecting 13 points of point 13 (44.862 and 66.002).
[0081]
In this prism sheet, the top distribution angle α was 10 degrees, and the top distribution angle β was 38 degrees. The inclination angles of the eleven planes corresponding to
[0082]
With respect to the prism row pitch P of the prism sheet, the lengths L1 and L2 of the surfaces forming the prism rows were L2 / P = 1.414 and L2 / L1 = 1.192. The ratio d / P of the maximum distance d between the imaginary plane connecting the top and bottom of the prism array and the actual prism surface corresponding to
[0083]
The prism sheet thus obtained is arranged such that the prism row forming surface faces the light exit surface side of the light guide of Example 1, the prism ridge line is parallel to the light incidence surface of the light guide, and the first prism surface faces the light source side. And a surface light source device was obtained. The emission light luminance distribution in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emission surface of this surface light source device is obtained, and the peak luminance ratio, peak angle, and 1/2 of the peak luminance based on Comparative Example 1 are determined. Were measured (full width at half maximum), and the results are shown in Table 1.
[0084]
Example 3
The prism array is divided into points 1 (-11.605, 65.814), point 2 (0.000, 0.000), point 3 (9,000, 11.519), and point 4 (15,000, 19.396), and a radius from
[0085]
In this prism sheet, the top distribution angle α was 10 degrees, and the top distribution angle β was 38 degrees. The inclination angles of two planes corresponding to
[0086]
With respect to the prism row pitch P of the prism sheet, the lengths L1 and L2 of the surfaces forming the prism rows were L2 / P = 1.412 and L2 / L1 = 1.194. The ratio d / P of the maximum distance d between the virtual plane connecting the top and bottom of the prism array and the actual prism surface corresponding to
[0087]
The prism sheet thus obtained is arranged such that the prism row forming surface faces the light exit surface side of the light guide of Example 1, the prism ridge line is parallel to the light incidence surface of the light guide, and the first prism surface faces the light source side. And a surface light source device was obtained. The emission light luminance distribution in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emission surface of this surface light source device is obtained, and the peak luminance ratio, peak angle, and 1/2 of the peak luminance based on Comparative Example 1 are determined. Were measured (full width at half maximum), and the results are shown in Table 1.
[0088]
Example 4
The prism rows were cross-sectioned at point 1 (-6.292, 71.920), point 2 (0.000, 0.000), point 3 (9,000, 10.996), point 4 (12,000, 14.687), point 5 (15,000, 18.527), point 6 (18,000, 22.494), point 7 (21,000, 26.563), point 8 (24.000, 30. 753), point 9 (27.000, 35.070), point 10 (30.000, 39.517), point 11 (33,000, 44.050), point 12 (36.000, 48.669). , Point 13 (39.000, 53.378), point 14 (42,000, 58.179), point 15 (45,000, 63.114), and point 16 (50.208, 71.920). Example except that it was composed of 15 planes having a shape connecting 16 points To prepare a prism sheet in the same manner as.
[0089]
In this prism sheet, the top distribution angle α was 5 degrees, and the top distribution angle β was 39.3 degrees. The inclination angles of the 14 planes corresponding to
[0090]
The lengths L1 and L2 of the surfaces forming the prism rows with respect to the prism row pitch P of the prism sheet were L2 / P = 1.555 and L2 / L1 = 1.217. The ratio d / P of the maximum distance d between the virtual plane connecting the top and bottom of the prism array and the actual prism surface corresponding to the
[0091]
The prism sheet thus obtained is arranged such that the prism row forming surface faces the light exit surface side of the light guide of Example 1, the prism ridge line is parallel to the light incidence surface of the light guide, and the first prism surface faces the light source side. And a surface light source device was obtained. The emission light luminance distribution in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emission surface of this surface light source device is obtained, and the peak luminance ratio, peak angle, and 1/2 of the peak luminance based on Comparative Example 1 are determined. Were measured (full width at half maximum), and the results are shown in Table 1.
[0092]
Example 5
The prism rows were cross-sectioned at point 1 (−6.322, 72.265), point 2 (0.000, 0.000), point 3 (12,000, 14.687), and point 4 (15,000, 18.527) and three planes connecting the four points, and a radius 376. from the
[0093]
In this prism sheet, the top distribution angle α was 5 degrees, and the top distribution angle β was 39.3 degrees. The inclination angles of two planes corresponding to
[0094]
With respect to the prism row pitch P of the prism sheet, the lengths L1 and L2 of the surfaces forming the prism rows were L2 / P = 1.560 and L2 / L1 = 1.215. The ratio d / P of the maximum distance d between the virtual plane connecting the top and bottom of the prism array and the actual prism surface corresponding to
[0095]
The prism sheet thus obtained is arranged such that the prism row forming surface faces the light exit surface side of the light guide of Example 1, the prism ridge line is parallel to the light incidence surface of the light guide, and the first prism surface faces the light source side. And a surface light source device was obtained. The emission light luminance distribution in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emission surface of this surface light source device is obtained, and the peak luminance ratio, peak angle, and 1/2 of the peak luminance based on Comparative Example 1 are determined. Were measured (full width at half maximum), and the results are shown in Table 1.
[0096]
Example 6
The prism array is formed by connecting a plane having a cross section connecting two points 1 (-11.596, 65.767) and 2 (0.000, 0.000), and a
[0097]
In this prism sheet, the top distribution angle α was 10 degrees, and the top distribution angle β was 34.3 degrees. The inclination angle of one convex surface corresponding to
[0098]
With respect to the prism row pitch P of the prism sheet, the lengths L1 and L2 of the surfaces forming the prism rows were L2 / P = 1.409 and L2 / L1 = 1.192. The ratio d / P of the maximum distance d between the imaginary plane connecting the top and bottom of the prism array and the actual prism surface corresponding to the
[0099]
The prism sheet thus obtained is arranged such that the prism row forming surface faces the light exit surface side of the light guide of Example 1, the prism ridge line is parallel to the light incidence surface of the light guide, and the first prism surface faces the light source side. And a surface light source device was obtained. The emission light luminance distribution in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emission surface of this surface light source device is obtained, and the peak luminance ratio, peak angle, and 1/2 of the peak luminance based on Comparative Example 1 are determined. Were measured (full width at half maximum), and the results are shown in Table 1.
[0100]
Example 7
The prism array is composed of one plane having a cross section connecting two points, point 1 (-16.005, 59.730) and point 2 (0.000, 0.000), and
In this prism sheet, the top distribution angle α was 15 degrees, and the top distribution angle β was 35.4 degrees. The inclination angles of the two convex curved surfaces corresponding to
[0101]
With respect to the prism row pitch P of the prism sheet, the lengths L1 and L2 of the surfaces forming the prism rows were L2 / P = 1.277 and L2 / L1 = 1.167. The ratio d / P of the maximum distance d between the virtual plane connecting the top and bottom of the prism array and the actual prism surface corresponding to
[0102]
The prism sheet thus obtained is arranged such that the prism row forming surface faces the light exit surface side of the light guide of Example 1, the prism ridge line is parallel to the light incidence surface of the light guide, and the first prism surface faces the light source side. And a surface light source device was obtained. The emission light luminance distribution in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emission surface of this surface light source device is obtained, and the peak luminance ratio, peak angle, and 1/2 of the peak luminance based on Comparative Example 1 are determined. Were measured (full width at half maximum), and the results are shown in Table 1.
[0103]
Example 8
A prism array is formed by connecting a plane having a cross section connecting two points, point 1 (−14.1776, 61.4101) and point 2 (0.000, 0.000), and a point from
[0104]
Example 9
A prism sheet was manufactured in the same manner as in Example 8, except that the prism row was such that a flat portion was provided at a
[0105]
Example 10
A prism sheet was produced in the same manner as in Example 8, except that the prism array was such that a flat portion was provided at a position 5 μm from the trough of the prism in the height direction of the prism.
[0106]
Example 11
A prism sheet was manufactured in the same manner as in Example 8, except that the prism row was such that a flat portion was provided at a
[0107]
Example 12
A prism sheet was produced in the same manner as in Example 8, except that the prism row was such that a flat portion was provided at a
[0108]
Example 13
The prism array is formed by connecting a plane having a cross section connecting two points, point 1 (-19.7523, 54.2691) and point 2 (0.000, 0.000), and a point from
[0109]
Comparative Example 1
Example 1 was the same as Example 1 except that the prism row of the prism sheet was an isosceles triangle in cross section (α = β = 32.7 degrees) in which the two prism surfaces were both flat and the prism apex angle was 65.4 degrees. Similarly, a surface light source device was obtained. An outgoing light luminance distribution in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emitting surface of the surface light source device is obtained, the peak luminance is set to 1.00, the peak angle, and the angle having half of the peak luminance. (Full width at half maximum) was measured, and the results are shown in Table 1.
[0110]
Comparative Example 2
The prism array of the prism sheet is the same as that of the first embodiment except that the two prism surfaces are both flat, the top distribution angle α of one surface is 5 degrees, and the top distribution angle β of the other surface is 38 degrees. Thus, a surface light source device was obtained. The emission light luminance distribution in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emission surface of this surface light source device is obtained, and the peak luminance ratio, peak angle, and 1/2 of the peak luminance based on Comparative Example 1 are determined. Were measured (full width at half maximum), and the results are shown in Table 1.
[0111]
Comparative Example 3
The same as Example 1 except that the prism array of the prism sheet was such that the two prism surfaces were both flat, the top distribution angle α of one surface was 5 degrees, and the top distribution angle β of the other surface was 35 degrees. Thus, a surface light source device was obtained. The emission light luminance distribution in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emission surface of this surface light source device is obtained, and the peak luminance ratio, peak angle, and 1/2 of the peak luminance based on Comparative Example 1 are determined. Were measured (full width at half maximum), and the results are shown in Table 1.
[0112]
[Table 1]
[0113]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at least one of the prism surfaces constituting the prism array formed on the light entrance surface of the light deflecting element is a non-single plane, and the top distribution angle α of one of the prism surfaces is α. Is set to 2 to 25 degrees, and the apex distribution angle β of the other prism surface is set to 33 to 40 degrees, so that the light emitted from the primary light source is concentrated and emitted in a required observation direction (the efficiency of the light amount of the primary light source). A light source device with good utilization efficiency) can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a light source device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a shape of a prism array on a light incident surface of the light deflecting element of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating various light distributions emitted from a light deflection element.
FIG. 4 is an explanatory view showing various light distributions emitted from a light deflection element.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing various light distributions emitted from a light deflection element.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing various light distributions emitted from a light deflection element.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing various light distributions emitted from a light deflection element.
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating various distributions of emitted light from a light deflection element.
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating various distributions of emitted light from a light deflection element.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing various light distributions emitted from a light deflection element.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing various light distributions emitted from a light deflecting element.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing various light distributions emitted from a light deflection element.
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating various light distributions emitted from a light deflection element.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing distributions of various emitted lights from the light deflection element.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a difference in refraction of light and a difference in length of a prism cross section due to a difference in the inclination angle of the prism surface.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a difference in refraction of light and a difference in length of a prism cross section due to a difference in the inclination angle of the prism surface.
FIG. 17 is an explanatory diagram of the shape of a prism array on the light incident surface of the light deflecting element of the present invention.
FIG. 18 is a perspective view in which a substantially point light source is disposed adjacent to a corner of a light guide.
FIG. 19 is an explanatory diagram of the full width at half maximum of the emitted light distribution.
FIG. 20 is an explanatory diagram of the shape of a prism array on the light incident surface of the light deflection element of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Primary light source
2 Light source reflector
3 Light guide
4 Light deflection element
5 Light reflection element
6 Light diffusion element
31 Light incident end face
32 end face
33 Light exit surface
34 Back
41 Light incident surface
42 Light emitting surface
43 Prism row forming plane
44 First prism surface
45 Second prism surface
46-50 plane
51,52 convex curved surface
59 Flat part
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| A521 | Written amendment |
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| A02 | Decision of refusal |
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| A521 | Written amendment |
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