CN101368688A - 光源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的光源装置，至少包括：主光源(1)；对主光源所发出光进行光传导、并具有光入射面(31)和光出射面(33)的导光体(3)；与导光体的光出射面邻接配置、并具有光入射面(41)和光出射面(42)的光偏转元件(4)；以及与光偏转元件的光导出面邻接配置、并具有入射面(61)和出射面(62)的光扩散元件(6)，其中，光偏转元件的光入射面上形成有彼此并列配置的多列棱镜，是其光散射元件在平行光入射时的出射光光强分布的半高宽为1～13度，从而提供了一种主光源光利用效率优异，无损于高亮度特性、且视角特性以及作为图像形成用照明的质量优异的光源装置。
Description
本申请为下述申请的分案申请：
原申请的申请日：2003年1月16日
原申请的申请号：038023555(国际申请号PCT/JP03/00307)
原申请的发明名称：光源装置
技术领域
本发明涉及一种构成在笔记本电脑、液晶电视、移动电话、便携式信息终端等中用作显示部的液晶显示装置的边缘光方式的光源装置。
背景技术
近年来，彩色液晶显示装置广泛用于各个领域，例如用作便携式笔记本电脑或个人计算机等的监视器，或者用作液晶电视、视频一体化型液晶电视、移动电话、或便携式信息终端等的显示部。而且，随着信息处理量的增加，需求的多样化，以及适应多媒体等的需要，大屏幕、高清晰的液晶显示装置越来越盛行。
液晶显示装置基本上由背光部和液晶显示元件部所构成。作为背光部来说，有将光源配置于液晶显示元件部正下方的正下方背光式和将光源配置为与导光体侧端面相对的边缘光方式的背光部，考虑到液晶显示装置的小型化，大多采用边缘光方式。
不过，近年来相对较小屏幕尺寸的显示装置，即观察方向范围相对较窄，可用作例如移动电话的显示部的液晶显示装置等，考虑到降低消耗功率，作为边缘光方式的背光部，为了有效利用一次光源所发出的光量，一直在利用通过使屏幕所出射的光束的展宽角尽可能小，以使出射光集中于所需角度范围的背光部。
作为限制观察方向的范围的显示装置，即光出射时集中于相对较窄的范围以提高一次光源的光量利用效率，降低消耗功率的光源装置，本申请人在日本专利特开2001-143515号公报中提出了使用与导光体的光出射面相邻，两面上均具有棱镜形成面的棱镜片这种方案。这种双面棱镜片，在其中一面即光进入面和另一面即光导出面上分别形成有互相平行的多条棱镜列，光进入面和光导出面使棱镜列方向保持一致，且将棱镜列彼此配置于相对应位置。借助于此，在相对于导光体的光出射面倾斜的方向上具有出射光峰值并分布于适当角度范围的导光体光出射面的出射光，从棱镜片的光进入面的一棱镜面入射，在另一棱镜面的内表面反射，而且还受到光导出面的棱镜折射作用，使光在相对较窄的所需方向上集中出射。利用该光源装置，能够在较窄角度范围内集中出射，但作为用作光偏转元件的棱镜片，必须使双面互相平行的多条棱镜列棱镜在光进入面和光导出面均使棱镜列方向保持一致，且将棱镜列彼此配置于相对应位置，故而其成型很复杂。
而且，还有这样的问题，即这种集中于较窄角度范围出射的光强得晃眼，导致背光品质变差。而且，这种视角窄的光源装置，对小型的背光来说没有问题，但对于4英寸以上的液晶显示装置用背光，尤其是12～15英寸左右的笔记本电脑用的液晶显示装置所用的背光，具有视野角度窄、可视性差的问题。
因此，本发明目的在于，提供一种一次光源光利用效率优异，无损于高亮度特性，且视角特性以及图像形成用照明的质量均优异的光源装置。
发明内容
具体地说，本发明的光源装置，至少包括：一次光源；对该一次光源所发出的光进行光传导、并具有让所述一次光源所发出的光入射的光入射面和让所传导的光出射的光出射面的导光体；与该导光体的光出射面邻接配置，并具有处于与所述光出射面相对的位置的光进入面和其相反一侧的光导出面的光偏转元件；以及与所述光偏转元件的光导出面邻接配置，并具有处于与所述光偏转元件的光导出面相对的位置7的入射面和其相反一侧的出射面的光散射元件，其中，所述光偏转元件的光进入面上形成有彼此并列排列的多条棱镜列，各该棱镜列分别具有2个棱镜面，至少其中之一所述棱镜面，在设想有剖面为三角形状的这种多条假想棱镜列，这些假想棱镜列按与所述光偏转元件的棱镜列的排列间距相同的间距排列，并且所述导光体的光出射面的出射光分布中的峰值光从其中之一假想棱镜面让光进入，而由另一假想棱镜面内表面全反射，从所述光导出面向所需方向出射时，以所述假想棱镜列的形状为基准，形成凸曲面形状，所述光散射元件在平行光入射时的出射光光强分布的半高宽为1～13度。
又，本发明的光源装置，至少包括：一次光源；对该一次光源所发出的光进行光传导，并具有让所述一次光源所发出的光入射的光入射面和让所传导的光出射的光出射面的导光体；与该导光体的光出射面邻接配置，并具有处于与所述光出射面相对的位置的光进入面和其相反一侧的光导出面的光偏转元件；以及与所述光偏转元件的光导出面邻接配置，并具有处于与所述光偏转元件的光导出面相对的位置的入射面和其相反一侧的出射面的光散射元件，其中，在设想有剖面为三角形状的这种多条假想棱镜列，这些假想棱镜列按与所述光偏转元件的棱镜列的排列间距相同的间距排列，并且所述导光体的光出射面的出射光分布中的峰值光从其中之一假想棱镜面让光进入，而由另一假想棱镜面内表面全反射，从所述光导出面向所需方向出射时，以所述假想棱镜列的形状为基准，形成凸曲面形状，所述光偏转元件的光导出面的出射光其亮度分布的半高宽为19～26度，所述光散射元件在平行光入射时的出射光光强分布的半高宽为1～8度。
还有，本发明的光源装置，至少包括：2个一次光源；对该一次光源所发出光进行光传导，并具有让所述两个一次光源所发出光分别入射，配置于彼此相反侧的两个光入射面和所传导的光出射的光出射面，展开长度超过8cm、为28cm或以下的导光体；与该导光体的光出射面邻接配置、并具有处于与所述光出射面相对的位置的光进入面和其相反一侧的光导出面的光偏转元件；以及与所述光偏转元件的光导出面邻接配置、并具有处于与所述光偏转元件的光导出面相对的位置的入射面和其相反一侧的出射面的光散射元件，其中，所述光偏转元件的光进入面上形成有彼此并列排列的多条棱镜列，各该棱镜列分别具有两个棱镜面，至少其中之一所述棱镜面，在设想有剖面为三角形状的这种多条假想棱镜列，这些假想棱镜列按与所述光偏转元件的棱镜列的排列间距相同的间距排列，并且所述导光体的光出射面的出射光分布中的峰值光从其中之一假想棱镜面让光进入，而由另一假想棱镜面内表面全反射，从所述光导出面向所需方向出射时，以所述假想棱镜列的形状为基准，形成凸曲面形状，所述光散射元件在平行光入射时的出射光光强分布的半高宽为0.7～13度。
还有，本发明的光源装置，至少包括：一次光源；对该一次光源所发出光进行光传导，并具有让所述一次光源所发出的光入射的光入射面和所传导的光出射的光出射面的导光体；与该导光体的光出射面邻接配置、并具有处于与所述光出射面相对的位置的光进入面和其相反一侧的光导出面的光偏转元件；以及与所述光偏转元件的光导出面邻接配置、并具有处于与所述光偏转元件的光导出面相对的位置的入射面和其相反一侧的出射面的光散射元件，其中，所述光散射元件在平行光入射时的出射光光强分布的半高宽具有各向异性。
附图说明
图1是本发明光源装置的示意性立体图；
图2是光偏转元件其光进入面的棱镜列形状的说明图；
图3是光散射元件的出射光光强分布的半高宽的说明图；
图4是光源装置展开长度的说明图；
图5是光源装置展开长度的说明图；
图6是示出本发明光源装置的光偏转元件出射光的亮度分布(XZ面内)的说明图；
图7是示出本发明光源装置的光偏转元件出射光的亮度分布(XZ面内)的曲线图；
图8是示出本发明的散射特性有各向异性的光散射元件的出射光光强分布的说明图；
图9是本发明的光散射元件的各向异性的散射特性的说明图；
图10是本发明的散射特性有各向异性的光散射元件的凹凸结构的示意图；
图11是本发明的散射特性有各向异性的光散射元件的凹凸结构的示意图；
图12是本发明的散射特性有各向异性的光散射元件其凹凸结构的示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明实施方式。
图1是本发明的面状光源装置(面光源装置)一实施方式的示意性立体图。如图1所示，本发明的光源装置包括下列部件，即以至少一侧端面为光入射面31，以与其基本正交的一表面为光出射面33的导光体3；与该导光体3的光入射面31相对配置，由光源反光器2所覆盖的一次光源1；配置在导光体3的光出射面上的光偏转元件4；在光偏转元件4的光导出面42上与其相对配置的光散射元件6；以及与导光体3的光出射面33的相反侧的背面34相对配置的光反射元件5。
导光体3与XY面平行配置，总体上呈矩形板状。导光体3具有4个侧向端面，以其中与YZ面平行的1对侧向端面中的至少一个侧向端面为光入射面31。光入射面31与一次光源1相对配置，一次光源1所发出的光从光入射面31入射到导光体3内。本发明中，也可以将光源与例如光入射面31的相反侧的侧向端面32等其他侧向端面也相对配置。
导光体3与光入射面31基本正交的两个主面，分别位于与XY面基本平行的位置，其中任意一面(图中为上表面)为光出射面33。通过赋予该光出射面33或其背面34中至少个一面以由粗面组成的定向光出射功能部、或由与光入射面31基本平行并排形成棱镜列、双凸透镜列、V字型槽等多的透镜列的透镜面所组成的定向光出射功能部等，使从光入射面31入射光一边在导光体3中传导一边使具有定向性的光在与光入射面31和光出射面33两者正交的平面(XZ面)内从光出射面33射出。令该XZ面内分布的出射光光强分布峰值的方向与光出射面33所成的角度为α。该角度α为例如10～40度，出射光光强分布的半高宽例如为10～40度。
导光体3表面形成的粗面或透镜列，从谋求光出射面33内亮度的均匀性来说，较理想的是基于ISO 4287/1-1984标准的平均倾斜角θa在0.5～15度的范围内。平均倾斜角θa理想的是1～12度范围内，更理想的是1.5～11度范围内。较理想的是，该平均倾斜角θa由导光体3的厚度(t)和入射光传播方向长度(L)两者的比值(L/t)设定最佳范围。也就是说，用L/t为20～200左右的导光体作为导光体3时，较理想的是，平均倾斜角θa取0.5～7.5度，理想的是1～5度范围，更理想的是1.5～4度范围。而用L/t为20或以下程度的导光体作为导光体3时，较理想的是，平均倾斜角θa取7～12度，更理想的是8～11度范围。
导光体3上所形成的粗面其平均倾斜角θa，可根据一斜率函数f(x)用下面的式(1)和式(2)求得，其中该斜率函数f(x)是按照ISO 4287/1-1984标准，用触针式表面粗度仪测定粗面形状，以测定方向的座标为x得到的。这里，L为测定长度，Δa为平均倾斜角θa的正切。
θa＝tan-1(Δa) (2)
此外，就导光体3来说，较理想的是其光出射率为0.5～5％范围，更理想的是1～3％范围。这是因为，光出射率一旦小于0.5％，便存在导光体3出射的光量变少而无法获得足够亮度的趋势，而光出射率一旦大于5％，便存在一次光源1附近有大量的光射出，而光出射面33内的X方向的出射光变得衰减显著，致使光出射面33的亮度均匀性有下降趋势。这样，取导光体3的光出射率为0.5～5％，可以使光出射面出射光的出射光光强分布(XZ面内)的峰值光的角度在距光出射面法线50～80度范围内，可使导光体3射出光具有与光入射面和光出射面两者垂直的XZ面的出射光光强分布(XZ面内)的半高宽为10～40度的这种定向性高的出射特性的光，从而可用光偏转元件4有效地使其出射方向偏转，提供具有高亮度的光源装置。
本发明中，导光体3的光出射率定义如下。即光出射面33的靠光入射面31一侧端缘处的出射光光强(I0)和距离光入射面3一侧端缘L的位置上的出射光光强(I)两者间的关系，在记导光体3的厚度(Z方向尺寸)为t时满足下面式(3)的关系。
I＝I0·α(1-α)L/t (3)
其中，常数α为光出射率，为光出射面33的与光入射面31正交的X方向的单位长度(相当于导光体厚度t的长度)的导光体3出射光的比例(％)。该光出射率α可通过纵轴取光出射面23的出射光光强的对数、横轴取(L/t)来绘制两者间的关系图，根据其梯度求得。
而未赋予定向光出射功能部的其他主面，为了控制导光体3的出射光在与一次光源1平行面(YZ面)上的取向，较为理想的是形成一透镜面，其所排列的多个透镜列在相对于光入射面31基本垂直的方向(X方向)上延伸。图1所示的实施方式中，光出射面33形成粗面，而背面34则形成在相对于光入射面31基本垂直方向(X方向)上延伸的多个透镜列排列所组成的透镜面。本发明中，也可以与图1所示的方式相反，光出射面33上形成透镜面，而背面34则形成为粗面。
如图1所示，导光体3的背面34或光输出面33上形成透镜列时，作为该透镜列所举出的是在大约X方向上延伸的棱镜列、双凸透镜列、V字型槽等，但较理想的是形成为YZ剖面形状大致为三角形形状的棱镜列。
本发明中，导光体3上形成棱镜列作为透镜列时，较理想的是取其顶角为70～150度范围内的大小。这是因为，可通过取顶角为此范围来使导光体3的出射光充分聚光，可实现光源装置亮度的充分提高。也就是说，可通过取棱镜顶角为此范围，使所出射的是包含出射光光强分布中的峰值光，在与XZ面垂直的面上出射光光强分布的半高宽为35～65度的经过聚光的出射光，从而可使光源装置的亮度提高。另外，光出射面33上形成棱镜列时，顶角较为理想的是80～100度范围，而背面34上形成棱镜列时，顶角较为理想的是70～80或100～150度范围。
另外，本发明中也可以取代或者一并使用如上所述的光出射面33或其背面34上形成光出射功能部分这种构成，通过在导光体内部混入分布光散射性微粒来赋予定向光出射功能。而且，就导光体3而言，不限于图1所示形状，可使用楔状、船型形状等种种形状。
光偏转元件4配置于导光体3的光出射面33上。光偏转元件4的两个主面41、42总体上彼此平行排列，分别在总体上处于与XY面平行的位置。主面41、42中的一面(位于导光体3光出射面33一侧的主面)作为光进入面41，而另一面作为光导出面42。光导出面42形成为与导光体3的光出射面33平行的平整面。光进入面41形成为彼此平行排列有多个在Y方向上延伸的棱镜列的棱镜形成面。棱镜形成面可以在邻接的棱镜列间设置宽度相对较窄的平整部(例如宽度与棱镜列的X方向尺寸大致相同或较小的平整部)，但出于提高光利用效率的考虑，最好是不设置平整部而是在X方向上连续排列棱镜列。
图2是光偏转元件4的光进入面41的棱镜列形状的说明图。光进入面41的棱镜列形状可作如下设定。
即棱镜列排列间距记为P，首先设定剖面为三角形的假想棱镜列I。将该假想棱镜列I的两个棱镜面(即假想棱镜面)I-1、I-2所成的角度(即假想棱顶角)记为θ。该假想棱镜顶角θ可设定为，从导光体3的光出射面33到来的光在XZ面内的出射光光强分布的峰值光(倾斜角α)入射至假想棱镜列I，由假想棱镜面I-2的内表面全反射，行进于例如光导出面42的法线方向。假想棱顶角θ，在例如光偏转元件4的光导出面42的出射光的峰值光所传导光导出面42的法线方向附近(例如离法线方向±10度范围内)的情况下，可取θ为50～80度，较为理想的是55～75度范围，更为理想的是60～70度范围。而且，假想棱镜列中一假想棱镜面的倾斜角(相对于光导出面42所成的角度)，由于从导光体3的出射光由光偏转元件4高效率地偏转至所需方向，因而可取45度以上，较为理想的是47度以上，更为理想的是50度以上。
接下来，以如上所述设定形状的假想棱镜列I的形状为基准，确定实际的棱镜列的形状，以便其中至少一个棱镜面为凸曲面形状。具体来说，最好是是如下所述确定实际棱镜列的形状。导光体3的光出射面33的出射光的出射光光强分布(XZ面内)的峰值光(倾斜角α)设定掠过一次光源1一侧的相邻假想棱镜列的顶部，入射至假想棱镜I的假想光，令该假想光通过假想棱镜面I-1的位置为K1，而到达假想棱镜面I-2的位置为K2。
通常，最好是是将比位置K2更为接近光导出面42的整面形成为凸曲面形状。而在比假想棱镜列I的棱镜面I-2的内表面全反射位置K2更为接近光进入面41的位置(即离光导出面42较远的位置)，可以形成为平面形状，也可以形成为凸曲面形状。不论哪一种情形，最好是形成将位置K2的靠光导出面42一侧附近的棱镜面形状延长的形状，棱镜列的顶部也可以与假想棱镜列的顶部不一致。
棱镜列的形状，较好是在假想棱镜列I中的假想棱镜面I-2的比内表面全反射位置K2更为接近光导出面42的位置上，形成为其至少一部分或全部棱镜面倾斜角具有大于假想棱镜列I的假想棱镜面I-2倾斜角的倾斜角这种凸曲面形状。
也就是说，形成为在图2所示的尺寸z(棱镜列顶点与假想棱镜面I-2的内面反射位置K2两者间的Z方向的距离)为下面式(4)所示值以上的Z方向位置，
z＝{(P·tanα·cot[θ/2]/
(tanα+cot[θ/2])}·[cot[θ/2] (4)
+{cotθ/(cot[θ/2]-cotθ)}]
具有的倾斜角大于实际棱镜面由下面式(5)所表示的假想棱镜列I的棱镜面I-2的倾斜角(另外，式中n为棱镜列的折射率)。
ncos[3θ/2]＝sin(α-[θ/2]) (5)
可以通过这样设定光进入面41的棱镜列形状，来减小光偏转元件4的出射光的亮度分布角度(半高宽)。其理由如下，即到达假想棱镜列I中假想棱镜面I-2的比内表面全反射位置K2更为接近光导出面42的位置的光，为从一次光源一侧的相邻假想棱镜列的顶部下侧，以大于α的倾斜角入射的光线的集合。因而，该峰值光方向为大于α的倾斜方向，其内表面全反射光的峰值光方向便成为从光导出面42的法线方向向沿内表面全反射的假想棱镜面的方向倾斜的方向。这样的光起到展宽光导出面42的出射光的亮度分布的作用。因此，为了在特定方向上集中光量出射，可以在假想棱镜列I中假想棱镜面I-2的比内表面全反射位置K2更为接近光导出面42的位置，在其至少一部分当中，使实际棱镜列的棱镜面的倾斜角大于对应的假想棱镜面的倾斜角，以将该区域中实际经内表面全反射的光的行进方向修正为与假想棱镜面的反射光相比更向光导出面42的法线方向一侧移动，从而可实现高亮度、窄视野。
如上所述的凸曲面形状，形成于假想棱镜列I的假想棱镜面I-2的比内表面全反射位置K2更为接近光导出面42的所有位置，在比内表面全反射位置K2远离光导出面42的位置，可以采用假想棱镜列的假想棱镜面I-2原来的形状，也可以把包含比内表面全反射位置K2远离光导出面42的位置的整个棱镜面形成凸曲面形状。作为这样的凸曲面形状，有例如至少底部与假想棱镜列共有的曲率半径r的凸圆柱面形状。
这里，作为以间距P规一化的曲率半径r的值(r/P)，以2～80范围内为佳，较为理想的是在7～30范围内，更为理想的是在8～20范围内。这是因为，通过将r/P取在这样的范围内，可使光偏转元件4的光导出面42所出射的出射光的亮度分布(XZ面内)的半高宽足够窄，从而可充分提高作为光源装置的亮度。例如棱镜列间距为40～60μm时，曲率半径r以250～3000μm范围为佳，较为理想的是350～1000μm范围，更为理想的是400～700μm范围。
而作为光偏转元件4的各个棱镜列的凸曲面形状，较理想的是形成为，假想棱镜列的假想棱镜面和凸曲面形状棱镜面两者间的最大距离d与上述棱镜列的排列间距P的比值(d/P)为0.05～5％范围这样的相对较为平缓的曲面形状，较为理想的是0.1～3％范围，更为理想的是0.2～2％范围。这是因为，d/P一旦超过5％，便存在光偏转元件4的聚光效果受损，形成光散射趋势，存在无法使光偏转元件4的光导出面42所射出的出射光的亮度分布(XZ面内)的半高宽足够窄的倾斜。反之，d/P一旦小于0.05％，就有光偏转元件4的聚光效果变得不充分的趋势，存在无法使光偏转元件4的光导出面42所射出的出射光的亮度分布(XZ面内)的半高宽足够窄的倾斜。
另外，本发明中，光偏转元件4的各个棱镜列的凸曲面形状不限于如上所述的曲率半径r的剖面圆弧形的形状，只要在如上所述的d/P范围内，也可以是剖面非圆弧形状的凸曲面形状。
本发明中，最好是如上所述的凸曲面形状的棱镜面至少形成于远离一次光源1一侧的面。采用这样的结构，可以使得在导光体3的端面32也配置一次光源1时光偏转元件4的出射光的亮度分布角宽度足够小。凸曲面形状的棱镜面在通过例如导光体3传播的光由光入射面31的相反侧端面32反射回来的比例相对较高时，最好是接近一次光源1一侧的棱镜面也形成为凸曲面形状。特别是，最好是将接近一次光源1一侧的棱镜面形成为与假想棱镜面I-2所对应的实际棱镜面相对于光导出面42的法线方向相对称的形状。而在通过导光体3传播的光由光入射面31的相反侧端面32反射回来的比例相对较低时，也可以将接近一次光源1一侧的棱镜面形成为平面。而且，出于抑制在导光体3上载置光偏转元件4时出现粘附(sticking)现象的目的，而需要使棱镜列顶部形成为尖锐顶部(明确形成顶部前端边缘)时，将接近一次光源1一侧的棱镜面形成为平面，与两个棱镜面均形成为凸曲面的情形相比，能够更正确形成棱镜列形成用的成型用型材的形状转印面形状，基于这一点，容易将棱镜列顶部做得尖锐，因此是理想的。
本发明光偏转元件中，出于精确制作所需棱镜形状，获得稳定的光学性能，并且在抑制组装作业时或作为光源装置使用时棱镜顶部的磨损或变形的目的，也可以在棱镜列顶部形成平整部或曲面部。在这种情况下，出于抑制光源装置的亮度下降或粘附现象造成的亮度不均匀条纹的发生的目的，在棱镜列顶部形成的平整部或曲面部的宽度以3μm以下为佳，较为理想的是2μm以下，更为理想的是1μm以下。
这样，可通过将如上所述的光偏转元件4载置于导光体3的光出射面33上，以使该棱镜列形成面为光进入面侧，从而使从导光体3的光出射面33所出射的定向出射光在XZ面内的出射光光强分布更窄，故而可实现高亮度、窄视野的光源装置。这种光偏转元件4的出射光在XZ面内的出射光亮度分布的半高宽以5～26度范围内为佳，较为理想的是10～20度范围，更为理想的是12～18度范围。这是因为，将该出射光亮度分布(XZ面内)的半高宽取为5度以上，可避免由于视野极端窄而引起的图像看不清楚等情况发生，而且可通过取为26度以下来实现高亮度化和窄视野化。
本发明中光偏转元件4的窄视野化，可影响到导光体3的光出射面33的出射光光强分布(XZ面内)的展宽程度(半高宽)，因而光偏转元件4的光导出面42的出射光亮度分布(XZ面内)的半高宽A与导光体3的光出射面33的出射光光强分布(XZ面内)的半高宽B的比例，也随导光体3的出射光光强分布(XZ面内)的半高宽B而变化。例如，导光体3的出射光光强分布(XZ面内)的半高宽B不足26度时，以半高宽A为半高宽B的30～95％范围为佳，较为理想的是30～80％范围，更为理想的是30～70％范围。而导光体3的出射光光强分布(XZ面内)的半高宽B为26度以上时，以半高宽A为半高宽B的30～80％范围为佳，较为理想的是30～70％范围，更为理想的是30～60％范围。尤其是导光体3的出射光光强分布(XZ面内)的半高宽B为26～36度的情况下，以半高宽A为半高宽B的30～80％范围为佳，较为理想的是30～70％范围，更为理想的是30～60％范围。而导光体3的出射光光强分布(XZ面内)的半高宽B超过36度时，以半高宽A为半高宽B的30～70％范围为佳，较为理想的是30～60％范围，更为理想的是30～50％范围。
这样，本发明中，导光体3的出射光光强分布(XZ面内)的半高宽越大窄视野化效果越佳，因而就窄视野效率这方面而言，以与出射光光强分布(XZ面内)的半高宽B为26度以上的导光体3的组合使用光偏转元件4为佳，更为理想的是与半高宽B超过36度的导光体3相组合。而导光体3的出射光光强分布(XZ面内)的半高宽小的情况下，窄视野化效果减小，但导光体3的出射光光强分布(XZ面内)的半高宽越小可实现越高的亮度，因而就高亮度化而言，最好是与出射光光强分布(XZ面内)的半高宽B不足26度的导光体3相组合使用光偏转元件4。
此外，本发明中这样利用光偏转元件4实现窄视野化和高亮度化的光源装置中，为了尽可能不导致亮度降低，并根据目的对视野范围进行适当控制，在光偏转元件4的光导出面上邻接配置光散射元件6。而且，本发明中还可通过这样配置光散射元件6，对造成品质降低的晃眼或亮斑等加以抑制，以谋求品质的提高。
光散射元件6可以在光偏转元件4的光导出面一侧与光偏转元件4形成为一体，也可以单独将光散射元件6载置于光偏转元件4的光导出面一侧。最好是单独配置光散射元件6。单独配置光散射元件6时，光散射元件6与光偏转元件4对置的入射面61为了防止与光偏转元件4的粘附，最好是对其赋予凹凸结构。同样，光偏转元件6的出射面62也需要考虑与其上配置的液晶显示元件之间的粘附，最好是对光散射元件6出射侧的面赋予凹凸结构。该凹凸结构在仅仅出于防止粘附的目的而赋予时，以形成为平均倾斜角为0.7度以上的结构为佳，较为理想的是1度以上，更为理想的是1.5度以上。
本发明中，考虑亮度特性、视觉辨认性和品质等的平衡，最好是使用具有使光偏转元件4的出射光适当散射的光散射特性的光散射元件6。也就是说，光散射元件6的光散射性低时，难以使视野角充分展宽，造成视觉辨认性降低，而且存在品质改善效果不够充分，反之光散射性过高时，有损于光偏转元件4的窄视野化效果，而且存在全光透射率低且亮度低的倾向。因此，本发明的光散射元件6中使用的是有平行光入射时出射光光强分布的半高宽为1～13度范围的元件。光散射元件6的出射光光强分布的半高宽，较为理想的是3～11度范围，更为理想的是4～8.5度范围。另外，本发明中光散射元件6的出射光光强分布的半高宽如图3所示，表示入射至光散射元件6的平行光在出射时散射、展宽到什么程度，即透过光散射元件6散射的出射光光强分布的峰值的一半处的展宽角的全宽角度(ΔθH)。
这种光散射特性，可通过在光散射元件6中混入光散射剂，或对光散射元件6至少一表面赋予凹凸结构来提供。表面形成的凹凸结构，对于在光散射元件6的一表面上形成的情形和在两表面上均形成的情形而言，其程度有所不同。光散射元件6一表面上形成凹凸结构时，以其平均倾斜角在0.8～12度范围内为佳，较为理想的是3.5～7度，更为理想的是4～6.5度。光散射元件6的两表面均形成凹凸结构时，以其中一面形成的凹凸结构的平均倾斜角在0.8～6度范围内为佳，较为理想的是2～4度，更为理想的是2.5～4度。在这种情况下，为了抑制光散射元件6的全光透射率下降，最好是使光散射元件6入射面一侧的平均倾斜角大于出射面一侧的平均倾斜角。
而且，从提高亮度和改善辨认性的观点来说，以光散射元件6的混浊度的值在8～82％范围为佳，较为理想的是30～70％，更为理想的是40～65％。
本发明的光源装置中，还要求从其发光面(光散射元件6的出射面62)的法线方向观察时显示区域(即与光源装置组合使用的液晶显示元件等的显示元件的有效显示区对应的有效发光区)内的亮度应均匀。这种亮度均匀性也与光源显示区的大小有关，对于用于例如笔记本电脑或个人电脑监视器等有效显示区大的设备的大型光源装置来说，有时要求相对较宽的视野角特性，从而要求进一步展宽发光面出射的出射光亮度分布(XZ面内)。而对于手机或便携终端等有效显示区小的设备的小型光源装置来说，有时以高亮度或显示图像形成用照明品质作为优先要求，这时发光面出射的出射光亮度分布(XZ面内)也可以相对较窄。因此，作为光散射元件6，最好是使用具有适合光源装置的显示区大小的光散射特性的光散射元件。
下面说明与这种光源装置的显示区大小相应的光散射元件6的光散射特性。另外，光源装置的显示区大小以其展开长度为基准进行说明。这里，光源装置的展开长度(导光体3的展开长度)如图4所示，是指线型冷阴极光源作为一次光源1与导光体3的光入射面31相对配置时显示区AR在向导光体3入射的光在导光方向、即与光入射面31垂直的X方向上的最长距离L。而如图5所示，是指LED等点光源作为一次光源1与导光体3的角部形成的光入射面31相对配置时，显示区AR距离点光源最远的位置和最近的位置两者间的连线距离L。
(1)导光体3的展开长度为8cm以下的情形
这种光源装置可使用线型冷阴极管(单灯型)或LED等，用于手机、便携信息终端、数字相机等有效显示区小的显示装置，因而不需要使视野角太大，需要由光散射元件6提供足以抑制造成品质降低的晃眼或亮斑等的光散射性，提高光利用效率，维持高亮度，同时抑制消耗功率。因此，作为光散射元件6，以出射光光强分布的半高宽在1～6度范围内为佳，较为理想的是1～5度范围，更为理想的是2～5度范围。而作为混浊度的值，以8～60％范围内为佳，较为理想的是在8～50％范围内，更为理想的是在20～50％范围范围内。而在光散射元件6表面形成凹凸结构时，其平均倾斜角以为0.8～5度范围为佳，较为理想的是0.8～4度，更为理想的是2～4度范围。
(2)导光体3的展开长度超过8cm、为23cm以下的情况下(使用单灯型冷阴极管作为一次光源1)
这种光源装置，可用于笔记本电脑、台式个人电脑的监视器、相对较小型号的液晶电视等的显示装置，因而需要相对较宽的视野角，随着液晶显示装置的高清晰度化，需要品质高的高亮度。因此，作为光散射元件6，以出射光光强分布的半高宽在3～11度范围内为佳，较为理想的是4～10度，更为理想的是4～9度。而作为混浊度的值，以30～80％范围内为佳，较为理想的是40～73％，更为理想的是45～70％范围内。而在光散射元件6表面形成凹凸结构时，以其平均倾斜角在3～9.5度范围内为佳，较为理想的是3.5～8.5度，更为理想的是4.5～7度范围内。
尤其是导光体3的展开长度超过8cm、为18cm以下时，可用于例如相对较小型号的笔记本电脑的显示装置，因而，所需的视野角稍窄。因此，作为光散射元件6，以出射光光强分布的半高宽在3～8度范围内为佳，较为理想的是4～8度，更为理想的是4～7度范围内。而作为混浊度的值，以30～70％范围内为佳，较为理想的是40～65％，更为理想的是45～60％范围。而在光散射元件6表面形成凹凸结构时，以其平均倾斜角在3～7度范围内为佳，较为理想的是3.5～6.5度，更为理想的是4.5～6度范围内。
而且，尤其是导光体3的展开长度超过18cm、为22cm以下时，可用于例如相对较大型号的笔记本电脑的显示装置，因而，需要相对较宽的视野角，而且需要达到在显示区内亮度均匀。因此，作为光散射元件6，以出射光光强分布的半高宽4～10度范围内为佳，较为理想的是5～9度，更为理想的是5～8.5度范围内。而作为混浊度的值，以40～75％范围内为佳，较为理想的是50～70％，更为理想的是50～65％范围内。而在光散射元件6表面形成凹凸结构的情况下，以其平均倾斜角在3.5～8度范围内为佳，较为理想的是4～7度，更为理想的是4.5～6.5度范围。
而尤其是导光体3的展开长度超过22cm、为23cm以下时，可用于例如相对较大型号的笔记本电脑等的显示装置。这是因为，作为一次光源1使用单灯型冷阴极管的笔记本电脑，其显示区较大，与导光体3的展开长度为22cm以下的情况相比，需要提高光利用效率，以使亮度提高。要这样提高亮度，需要替代定向反射性低的发泡PET反射膜，使用定向反射特性优异的银反射层或铝反射层等金属反射层，作为在例如光源装置的导光体3背面配置的反射层。但使用金属反射层时，可容易发现金属反射所特有的晃眼、导光体光入射面附近出现的暗线和亮线、导光体光入射面两端部附近出现的暗部等缺陷，存在有损于作为光源装置的品质的趋势。为了抑制这样的品质降低，需要使用出射光光强分布的半高宽超过9度的光散射性高的光散射元件6，但用这种光散射元件6时存在这样的问题，即光散射性过大，造成全光透射率大幅度降低，有时得不到足够高亮度。因此，在利用导光体3或光偏转元件4抑制这样的品质降低的基础上，作为光散射元件6，以出射光光强分布的半高宽在5～11度范围内为佳，较为理想的是6～10度，更为理想的是7～9度范围。而作为混浊度的值，以50～80％范围为佳，较为理想的是55～73％，更为理想的是55～70％范围。而在光散射元件6表面形成凹凸结构的情况下，以其平均倾斜角在4.5～9.5度范围内为佳，较为理想的是5～8.5度，更为理想的是5～7度范围内。
(3)导光体3的展开长度超过8cm、为28cm以下的情形(使用多灯型冷阴极管作为一次光源1)
这样的光源装置可用于台式PC的监视器、液晶电视等显示装置，因而需要相对较宽的视野角，并需要较高的亮度。因此，作为一次光源1使用分别在导光体3的彼此基本平行的2个端面上配置1个或以上冷阴极管的多灯型一次光源。这种光源装置，在涉及品质的辨认性方面与用单灯型一次光源1的光源装置有所不同，失去如下所述的出射光亮度分布(XZ面内)的非对称性，光源装置中央部位附近的出射光亮度分布(XZ面内)D1如图6所示，即便不用光散射元件6的情况下，对称性也提高。而且，接近一次光源的两端部附近的出射光亮度分布(XZ面内)D2、D3分别受到最近的一次光源1所出射光，并且所传导的光的影响，成为带有若干非对称性的出射光亮度分布(XZ面内)。也就是说，图6左侧端部附近，存在出射光亮度分布(XZ面内)D2中接近一次光源侧陡而中央侧平缓的拖尾趋势，因而左端部附近的光射出方向朝向中央部位的成分稍多。而图6右侧端部附近存在出射光亮度分布(XZ面内)D3中接近一次光源侧陡而中央侧平缓的拖尾趋势，因而右端部附近的光射出方向朝向中央部位的成分稍多。因此，可得到从中央部位观察两端部附近时辨认性优异的出射光特性，有利于构成直到端部均为高品质、具有高亮度的光源装置。因此，作为光散射元件6，需要得到宽视野角的光散射性，以使用出射光光强分布的半高宽为0.7～13度范围内的光散射元件为佳，较为理想的是1～11度，更为理想的是2～9度范围内。而作为混浊度的值，以30～82％范围为佳，较为理想的是35～75％，更为理想的是40～70％范围内。而在光散射元件6表面形成凹凸结构的情况下，以其平均倾斜角在0.8～12度范围内为佳，较为理想的是1～8.5度，更为理想的是1.5～7度范围内。
尤其是导光体3的展开长度超过22cm、为28cm以下时，作为光散射元件6，以用出射光光强分布的半高宽为6～13度范围内的光散射元件为佳，较为理想的是7～11度，更为理想的是7～9度范围内。而作为混浊度的值，以50～82％范围为佳，较为理想的是60～75％，更为理想的是65～70％范围内。而在光散射元件6表面形成凹凸结构的情况下，以其平均倾斜角在4.5～12度范围内为佳，较为理想的是5.5～8.5度，更为理想的是6～7度范围内。
而且，尤其是导光体3的展开长度超过8cm、为22cm以下时，作为光散射元件6，以用出射光光强分布的半高宽在0.7～6度范围的光散射元件为佳，较为理想的是1～5度，更为理想的是2～4度范围内。而作为混浊度的值，以30～60％范围内为佳，较为理想的是35～55％，更为理想的是40～50％范围内。而在光散射元件6表面形成凹凸结构的情况下，以其平均倾斜角在0.8～6度范围内为佳，较为理想的是1～5度，更为理想的是1.5～4.5度范围。
本发明光源装置中，使用如上所述的光散射元件6时，使用光偏转元件4的出射光亮度分布(XZ面内)的半高宽在19～26度左右的、聚光性相对较弱的光偏转元件4，并且使用光散射性相对较弱的光散射元件6，更能够抑制YZ面内散射所造成的亮度降低，因而有时从提高亮度出发较为理想。在这种情况下，作为光散射元件6，需要获得宽视野角的光散射性，以使用出射光光强分布的半高宽在1～8度范围内的光散射元件为佳，较为理想的是2～6度范围内的，更为理想的是3～7度范围内的。而作为混浊度的值，以8～70％范围内为佳，较为理想的是30～65％，更为理想的是40～60％范围内。而光散射元件6的一表面上形成凹凸结构的情况下，以其平均倾斜角在0.8～7度范围内为佳，较为理想的是3～6.5度，更为理想的是3.5～6度范围内。两面上均形成凹凸结构的情况下，以其中一表面的平均倾斜角为0.8～4度范围内为佳，较为理想的是1～4度，更为理想的是2～4度范围内。
本发明光源装置中，光偏转元件4的光导出面出射的出射光有时具有如图7所示的非对称出射光亮度分布(XZ面内：无光散射元件)。该出射光亮度分布(XZ面内)来源于导光体3出射的出射光的光强分布(XZ面内)。这种非对称出射光亮度分布(XZ面内)，具有在例如出射的是光偏转元件4的出射光的亮度分布(XZ面内)的半高宽为20度以下的定向性高的出射光的情况下所发现的趋势。尤其是在显示区相对较大的光源装置中，为了缓和这样的出射光亮度分布(XZ面内)的非对称性，需要使用光散射性相对较强的光散射元件6(图7示出使用这种光散射元件时的出射光亮度分布(具有光散射元件))。另一方面，使用出射光光强分布的半高宽为4度以上，混浊度的值为35％以上的光散射元件作为光散射元件6时，光散射元件6所出射的出射光的亮度分布(XZ面内)的峰值角度，相对于光偏转元件4的出射光的亮度分布(XZ面内)的峰值角度，有朝向与一次光源相反侧方向存在1～3度左右的偏角的情况。这时，光偏转元件的出射光的亮度分布(XZ面内)的峰值角度处于所需方向(例如法线方向)时，便由于使用光散射元件6而造成亮度在所需方向上降低。所以，光偏转元件4的出射光的亮度分布(XZ面内)的半高宽为20度以下时使用如上所述的光散射元件6时，以如图7所示预先设置光偏转元件4等以便光偏转元件4的出射光的亮度分布(XZ面内)的峰值角度从所需方向往光源一侧倾斜0.5～3度，较为理想的是倾斜0.5～2度，更为理想的是倾斜1～2度。
本发明中，使用光散射性为各向异性的光散射元件作为光散射元件6，以便可提高光散射元件6的全光透射率，可使光偏转元件4的出射光有效散射，使亮度提高，因此是比较理想的。例如将线型冷阴极管作为一次光源1配置以便与导光体3的一个端面对置的光源装置中，由光偏转元件4在XZ面内主要使导光体3的光出射面出射的出射光实现窄视野化，进一步由光散射元件6主要使该XZ面内实现了窄视野化的光散射并扩展视野角。但用散射特性为各向同性的光散射元件作为光散射元件6时，由光偏转元件在未实现窄视野化的YZ面内也进行同样的光散射，因而造成亮度降低。因此，可如图8所示使用与YZ面内相比在XZ面内的光散射性更高的这种散射特性为各向异性的光散射元件6，可加强由光偏转元件4实现窄视野化的XZ面内光的散射，减弱未实现窄视野化的YZ面内光的散射，因此可使光偏转元件4的出射光有效散射，从而可将亮度的降低尽可能抑制于最低。
本发明中，对于这种光散射元件6的各向异性的散射特性，用哪一种各向异性的光散射元件6，并非仅取决于在如上所述的XZ面内和YZ面内的各向异性的因素，而还可以根据导光体3的光出射功能部的形状、光偏转元件4的透镜形状或排列、光源装置用途等进行适当选取。也就是说，如图9所示，设想一包含光散射元件6的出射面的法线轴和出射面内任意方向(P-n方向(n＝1，2，……))的任意面(ZP-n面(n＝1，2，……))，可通过使这些任意面的出射光亮度分布的半高宽有所不同来赋予各向异性。另外，以ZP-n面的半高宽当中最大的为最大半高宽，而以最小的为最小半高宽。同样，对于赋予光散射元件6各向异性的散射特性的凹凸结构的平均倾斜角，也可以通过使ZP-n面与光散射元件6(XY面)相交的任意P-n方向的平均倾斜角有所不同，来赋予平均倾斜角的各向异性。这时，以P-n方向的平均倾斜角中最大的作为最大平均倾斜角，而以其最小的作为最小平均倾斜角。
例如配置线型冷阴极管使其与导光体3的一个端面对置作为一次光源1时，光偏转元件4主要以XZ面谋求窄视野化，而YZ面几乎不起作用，因而用在XZ面内能有效地使光偏转元件4的出射光散射，在YZ面内不使其散射的散射特性有各向异性的光散射元件6最为合适。所以，光散射元件6，最好是具有在XZ面内显现最大半高宽，而在YZ面内则显现最小半高宽这样的各向异性的散射特性。同样，形成于光散射元件6的凹凸结构，也最好是形成为X方向上具有最大平均倾斜角，而Y方向上则具有最小平均倾斜角这样的结构或配置。
对于具有这样的各向异性的散射特性的光散射元件6，最好是也考虑亮度特性、辨认性以及品质等的平衡，来使用具有能够适当散射光偏转元件4的出射光的光散射特性的光散射元件6。也就是说，光散射元件6的光散射性低时，难以充分展宽视野角，使辨认性降低，同时存在品质改善效果不充分的倾向，反之光散射性过高时有损于光偏转元件4产生的窄视野化效果，同时有全光透射率降低、亮度降低的倾向。因此，以使用出射光光强分布的最大半高宽在1～13度范围内的元件为佳，较为理想的是3～11度范围内，更为理想的是4～9度范围内。而且，以最大半高宽与最小半高宽的比值(最大半高宽/最小半高宽)在1.1～20范围内为佳，较为理想的是2～15范围内，更为理想的是4～10范围内。这是因为，可通过取最大半高宽/最小半高宽为1.1以上，使光利用效率提高以提高亮度，通过取20以下以抑制较强的光散射性造成亮度下降。
在光散射元件6其中一表面形成凹凸结构时，以其最大平均倾斜角在0.8～15度范围内为佳，较为理想的是3.5～11度范围，更为理想的是4～9度范围。而且，从与最大半高宽/最小半高宽相同的各向异性的观点出发，以最大平均倾斜角与最小平均倾斜角的比值(最大平均倾斜角/最小平均倾斜角)在1.1～20范围内为佳，较为理想的是2～15范围，更为理想的是4～10范围。凹凸结构也可以形成于光散射元件6的两个表面，这时，为了抑制光散射元件6的全光透射率的降低，最好是使光散射元件6的入射面一侧的平均倾斜角大于出射面一侧平均倾斜角。而混浊度的值，从提高亮度特性和改善辨认性的观点出发，以8～82％范围内为佳，较为理想的是30～70％，更为理想的是40～65％范围。
而光散射元件6最好是根据光源装置的显示区大小使用具有适当光散射特性的光散射元件。导光体3的展开长度为8cm以下时，作为光散射元件6，以出射光光强分布的最大半高宽在1～6度范围内为佳，较为理想的是1～5度，更为理想的是2～5度。而作为混浊度的值，以8～60％范围内为佳，较为理想的是8～50％，更为理想的是20～50％范围。而在光散射元件6表面上形成凹凸结构的情况下，以其最大平均倾斜角在0.8～5度范围内为佳，较为理想的是0.8～4度，更为理想的是2～4度范围。
导光体3的展开长度超过8cm、为23cm以下时(使用单灯型冷阴极管作为一次光源1)，作为光散射元件6，以出射光光强分布的最大半高宽在3～13度范围内为佳，较为理想的是4～10度，更为理想的是4～9度。而作为混浊度的值，以30～80％范围内为佳，较为理想的是40～73％，更为理想的是45～70％范围。而在光散射元件6表面上形成凹凸结构的情况下，以其最大平均倾斜角在3～15度范围内为佳，较为理想的是3.5～10度，更为理想的是4.5～8度范围内。其中，导光体3的展开长度超过8cm、为18cm以下时，作为光散射元件6，以出射光光强分布的最大半高宽在3～10度范围内为佳，较为理想的是4～10度，更为理想的是4～9度范围内。而作为混浊度的值，以30～70％范围为佳，较为理想的是40～65％，更为理想的是45～60％范围。而在光散射元件6表面上形成凹凸结构的情况下，以其最大平均倾斜角在3～9度范围内为佳，较为理想的是3.5～8度，更为理想的是4.5～8度范围内。而且，导光体3的展开长度超过18cm、为22cm以下时，作为光散射元件6，以出射光光强分布的最大半高宽在4～13度范围内为佳，较为理想的是5～11度，更为理想的是5～8.5度范围内。而作为混浊度的值，以40～75％范围内为佳，较为理想的是50～70％，更为理想的是50～65％范围内。而在光散射元件6表面上形成凹凸结构的情况下，以其最大平均倾斜角在3.5～15度范围内为佳，较为理想的是4～9度，更为理想的是4.5～6.5度范围。而导光体3的展开长度超过22cm、为23cm以下时，作为光散射元件6，以使用出射光光强分布的最大半高宽在5～13度范围内的光散射元件为宜，较为理想的是6～12度，更为理想的是7～9度范围。而且以混浊度的值在50～80％范围内的为宜，较为理想的是55～73％，更为理想的是55～70％范围。而在光散射元件6表面上形成凹凸结构的情况下，以其最大平均倾斜角在4.5～15度范围内为佳，较为理想的是5～10度，更为理想的是5～7度范围内。
导光体3的展开长度超过8cm、为28cm以下时(使用多灯型冷阴极管作为一次光源1)，作为光散射元件6，需要得到宽视野角的光散射性，以使用出射光光强分布的最大半高宽在0.7～13度范围内的光散射元件为宜，较为理想的是1～11度范围内的元件，更为理想的是2～9度范围内的元件。而作为混浊度的值，以30～82％范围内为佳，较为理想的是35～75％，更为理想的是40～70％范围内。而在光散射元件6表面上形成凹凸结构的情况下，以其最大平均倾斜角在0.8～15度范围内为佳，较为理想的是1～13度，更为理想的是1.5～7度范围。其中，导光体3的展开长度超过22cm、为28cm以下时，作为光散射元件6，以使用出射光光强分布的最大半高宽在6～13度范围内的光散射元件为宜，较为理想的是7～11度范围的，更为理想的是7～9度范围的。而作为混浊度的值，以50～82％范围为佳，较为理想的是60～75％，更为理想的是65～70％范围。而在光散射元件6表面上形成凹凸结构的情况下，以其最大平均倾斜角在4.5～15度范围内为佳，较为理想的是5.5～13度，更为理想的是6～7度范围。而导光体3的展开长度超过8cm、为22cm以下时，作为光散射元件6，以使用出射光光强分布的最大半高宽为0.7～6度范围的光散射元件为宜，较为理想的是1～5度，更为理想的是2～4度范围。而作为混浊度的值，以30～60％范围为佳，较为理想的是35～55％，更为理想的是40～50％范围。而在光散射元件6表面形成凹凸结构的情况下，以其最大平均倾斜角在0.8～10度范围内为佳，较为理想的是1～7度，更为理想的是1.5～5度范围。
作为具有这样的各向异性的散射特性的光散射元件6的散射性赋予结构，可例举例如图10～图12所示的凹凸结构。图10所示的凹凸结构，为将许多在一轴上延伸的双凸透镜列等透镜列6a并排连续设置的排列结构。这样的透镜列的排列间距，最好是选择对于显示装置所用的液晶显示元件的像素的排列间距和光偏转元件4的棱镜列等透镜列的排列间距难于发生干涉条纹的间距，或者选取随机排列的间距。通常，以透镜列的排列间距取1～70μm范围为佳，从便于制造和防止发生干涉条纹的观点出发，较为理想的是5～40μm，更为理想的是10～30μm范围。而且，从提高亮度和提升辨认性的观点出发，与透镜列的纵向正交的方向上的平均倾斜角以0.8～15度范围为佳，较为理想的是3.5～11度，更为理想的是4～9度范围。
图11所示凹凸结构为将许多圆柱形透镜状体6b离散地排列的结构。圆柱形透镜状体的排列间隔可以是有一定规则的间距，也可以是随机的排列间距。通常，圆柱形透镜状体的排列间距取1～70μm范围为佳，从便于制造和防止发生干涉条纹的观点出发，较为理想的是5～40μm，更为理想的是10～30μm范围。而且，从提高亮度和提升辨认性的观点出发，与圆柱形透镜状体的纵向正交的方向的平均倾斜角以0.8～15度范围为佳，较为理想的是3.5～11度，更为理想的是4～9度范围。这样的离散性的排列结构最好是排列为，要求显现最大半高宽的面和光散射元件6的出射面两者相交的交线与圆柱形透镜状体的纵向基本正交的概率较高。而且，较理想的排列是，要求显现最小半高宽的面和光散射元件6的出射面两者相交的交线与圆柱形透镜状体的纵向基本平行的概率高。
图12所示的凹凸结构为极细线(hairline)结构。从提高亮度和提升辨认性的观点出发，与发线6c延伸方向正交的方向的平均倾斜角以0.8～15度范围为佳，较为理想的是3.5～11度，更为理想的是4～9度范围。极细线的延伸方向，最好是与作为光散射元件6需要为最大半高宽的面和光散射元件6的出射面两者相交的交线基本正交的方向。
通过对赋予这种各向异性的散射特性的凹凸结构的形成面及其背面的至少其一赋予粗面结构，可以抑制晃眼或亮斑等情况的发生，从而可使品质提高。但粗面结构的光散射性变得较强，有时会损害各向异性的散射特性，造成亮度降低，因而最好是赋予光散射性相对较弱的粗面结构。采用这样的粗面结构，以平均倾斜角在0.5～5度范围内为佳，较为理想的是0.8～4度，更为理想的是1～3.5度范围。另外，赋予各向异性的凹凸结构的表面再被赋予粗面结构时，粗面结构的平均倾斜角是指除了凹凸结构所造成的平均倾斜角度以外的粗面结构本身的平均倾斜角。这种平均倾斜角，可在与无凹凸结构的部位或凹凸结构的纵向相平行方向上进行测定，也可用触针粗度计测定、对光散射元件6的剖面形状进行图像分析的方法、原子间作用力显微镜等来测定。
本发明中，还可用光偏转元件4使导光体3的出射光在法线方向等特定方向上出射，用具有各向异性的散射特性的光散射元件6使该出射光在所希望的方向上出射。在这种情况下，还可对光散射元件6赋予各向异性散射作用和光偏转作用这两方面的功能。例如，用双凸透镜列或圆柱形透镜状体作为凹凸结构的光散射元件，可使其剖面形状为非对称形状，赋予其各向异性散射作用和光偏转作用这两方面的功能。
而且，本发明中还可以调整作为光源装置的视野角，并出于提高品质的目的，使光偏转元件4或光散射元件6含有光散射材料。作为这样的光散射材料，可以使用构成光偏转元件4或光散射元件6的基材和折射率不同的透明微粒，例如可例举出硅珠、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、氟化甲基丙烯酸盐等单体聚合物或共聚合物等。作为光散射材料，需要适当选取含量、粒径、折射率等，以避免损害光偏转元件4产生的窄视野化效果和光散射元件6产生的适当的散射效果。例如光散射材料的折射率，如果与光偏转元件4或光散射元件6的基材的折射率差过小，散射效果便很小，而过大的话，则产生过剩的散射折射作用，所以以折射率在0.01～0.1范围为宜，较为理想的是0.03～0.08，更为理想的是0.03～0.05范围。此外，就光散射材料的粒径来说，粒径过大便造成散射增强，导致晃眼或亮度降低，而过小便发生着色，所以以平均粒径在0.5～20μm范围为宜，较为理想的是2～15μm，更为理想的是2～10μm范围。
一次光源1是在Y方向上延伸的线状光源，作为该一次光源1可用例如荧光灯或冷阴极管。另外，本发明中，一次光源1并非限于线状光源，还可使用LED光源、卤素灯、金属卤化物灯这样的点光源。尤其是用于手机或便携式信息终端等相对较小屏幕尺寸的显示装置时，最好是使用LED等较小的点光源。而且，一次光源1如图1所示，不仅可以与导光体3一侧端面相对设置，还可以根据需要也在相反侧端面设置。
光源反光镜2是能够在光损耗少的条件下将一次光源1的光引向导光体3的构件。其材质可采用例如表面具有金属蒸镀反射层的塑料膜。如图所示，光源反光器2从光反射元件5的端缘部外表面经过一次光源1的外表面卷入附着于光散射元件6的出射面端缘部。另一方面，光源反光镜2也可避开光散射元件6，从光反射元件5的端缘部外表面经过一次光源1的外表面卷入附着到光偏转元件4的光导出面端缘部。或者，也可还避开光偏转元件4，从光反射元件5的端缘部外表面经过一次光源1的外表面卷入附着到导光体3的光出射面端缘部。
也可将与这样的光源反光镜2相同的反射部件附在导光体3的侧端面31以外的侧端面上。作为光反射元件5，可以采用例如表面具有金属蒸镀反射层的塑料片。本发明中，还可在导光体3的背面34上做成金属蒸镀等形成的光反射层等来替代反射片作为光反射元件5。
本发明的导光体3、光偏转元件4和光散射元件6可由光透射率高的合成树脂构成。作为这种合成树脂来，可以是例如甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酯系树脂、氯乙烯系树脂。尤其是甲基丙烯酸树脂，光透射率高、耐热性、力学特性、成型加工性能方面较出色，故而是最佳选择。作为这样的甲基丙烯酸树脂，最好是以甲基丙烯酸甲酯为主要成分的树脂，甲基丙烯酸甲酯含量为80重量％以上的树脂。形成导光体3、光偏转元件4和光散射元件6的粗面或极细线等表面结构和棱镜列或双凸透镜列等表面结构时，也可以通过用具有所需表面结构的模具进行热压形成，由可以通过丝网印刷、挤压成型或射出成型等方法在成型的同时赋予形状。而且，还可以用热固化性树脂或光固化性树脂等形成结构面。此外，也可以在由聚酯系树脂、丙烯酸系树脂、聚碳酸酯系树脂、氯乙烯系树脂、聚甲基丙烯酰亚胺树脂等制成的透明膜或薄片等透明基材上，在其表面上形成由活性能量射线固化型树脂制成的粗面结构或透镜列排列结构，也可以利用粘接、熔接等方法将这样的薄片与各透明基材接合形成为一体。作为活性能量射线固化型树脂，可以使用多官能团(甲基)丙烯酸化合物、乙烯基化合物、(甲基)丙烯酸酯类、烯丙基(allyl)化合物、(甲基)丙烯酸的金属盐等。
可通过在由如上所述的一次光源1、光源反光镜2、导光体3、光偏转元件4、光散射元件6以及光反射元件5所组成的光源装置的发光面(光散射元件6的出射面62)上配置液晶显示元件，构成以本发明光源装置作为背光的液晶显示装置。对液晶显示装置，观看者可从图1上方通过液晶显示元件观看。而且在本发明中，可使经过充分准直化的较窄的亮度分布(XZ面内)的光从光源装置入射至液晶显示元件，因而可获得液晶显示元件中没有灰度逆转等，亮度、色度均匀性均良好的图像显示，同时可获得集中于所希望方向的光照射，从而可提高一次光源1的发光量用于该方向照明的利用率。
以上实施方式是就面光源装置进行的说明，但本发明也可适用于Y方向尺寸为例如导光体3厚度的5倍或以下、X方向较为细长的棒状光源装置。在这种情况下，作为一次光源1可用LED等大致为点状的光源。
下面利用实施例具体说明本发明。
另外，按下文所述方式进行以下实施例的各特性值的测定。
面光源装置的法线亮度、光强半高宽的测定
用冷阴极管作为一次光源，对该驱动电路的逆变器(哈利逊(ハリソン)公司制HIU-742A)加上12V直流电压，按高频方式点亮。法线亮度是通过将面光源装置或导光体表面分割为3×5个20mm见方的正方形，取各正方形法线方向亮度值共计15点平均来求出的。求导光体的光强半高宽时，将具有4mmφ针孔的黑色纸固定于导光体表面，以便该针孔位于导光体表面的中央，调整距离以便亮度计的测定圆为8～9mm，在冷阴极管纵向轴的垂直方向和平行方向进行调整，以使测角旋转轴以针孔为中心旋转。在各个方向上使旋转轴按1度间隔旋转+80度至-80度，同时用亮度计测定出射光的光强分布(XZ面内)，求得峰值角度、半高宽(峰值的1/2以上值的分布(XZ面内)的展宽角)。而求面光源装置的亮度半高宽时，则调节为使亮度计视野角度为0.1度，以面光源装置的发光面中央为测定位置使测角旋转轴旋转。在各个方向上使旋转轴按1度间隔旋转+80度至-80度，同时用亮度计测定出射光的亮度分布(XZ面内)，求得峰值亮度、半高宽(峰值的1/2以上值的分布(XZ面内)的展宽角)。
平均倾斜角(θa)的测定
根据ISO4287/1-1987，由用010-2528(1μmR、55度圆锥、钻石)作为触针的触针式表面粗度计(东京精器株式会社制サ—フコム570A)，以驱动速度0.03mm/秒测定粗面的表面粗度。从根据该测定所获得的图表，扣除该平均线对倾斜进行修正，再利用式(1)和式(2)计算求出。
混浊度的值的测定
按照JIS K-7105中的B法，根据用积分球式反射透过率计(村上色彩技术研究株式会社制RT-100型)对50mm×50mm大小的试样所获得的全光透射率(Tt)、散射光透射率
(Td)，按下面式(6)计算求出。
混浊度的值(％)＝Td/Tt (6)
光散射元件的出射光光强分布的半高宽的测定
对50mm×50mm大小的试样，进行基于自动变角光度计(村上色彩技术研究株式会社制GP-200型)的测定，所求得的峰值光强的1/2光强、即2倍半高半宽角度为半高宽角度记为(α)。另外，入射至试样的光，是将光源光由聚光透镜聚光至针孔，通过准直透镜形成为平行光(平行度为0.5度以下)，再通过光阑(数值孔为10.5mm)入射至试样的入射面。试样透过的光通过受光透镜(数值孔径为11.4mm)(试样表面平滑时聚光于受光光阑位置)，再通过受光光阑到达受光元件，作为电压值输出。而且，旋转试样进行相同的测定，求出最大半高宽(Max α)和最小半高宽(Min α)。
实施例1
用丙烯树脂(三菱丽阳株式会社制ァクペツトVH5#000)，利用射出成型方法制作其中一个面为粗面的导光体。该导光体形成为216mm×290mm、厚度为2.0mm～0.7mm的楔板状。该导光体镜面一侧，用丙烯酸系紫外线固化树脂形成一与导光体长度为216mm的边长(短边)保持平行，连续并排排列有棱镜列的棱镜顶角为130度、间距为50μm的棱镜列的棱镜层。通过与导光体长度290mm的边长(长边)对应的一的侧端面(厚度为2.0mm的一侧的端面)相对配置，沿长边用光源反光镜(丽光株式会社制银反射膜)覆盖冷阴极管。而且，在另一侧端面粘贴光散射反射膜(东レ株式会社制E60)，并在棱镜列排列面(背面)相对配置反射层。将上述构成组装到框架中。该导光体的出射光光强分布(XZ面内)的最大峰值相对于光出射面法线方向为70度，半高宽为22.5度。
而用折射率为1.5064的丙烯酸系紫外线固化树脂，制作在厚度125μm的聚酯膜的一个表面形成的棱镜层，其中一个面的棱镜面是曲率半径为1000μm的凸曲面形状，而另一棱镜面则为平面形状，形成了并排连续设置有间距50μm的多个棱镜列的棱镜层。这时，作为假想棱镜列，设定间距为50μm、顶角为65.4度的等腰三角形剖面的棱镜列，以使棱镜层的出射光处于其光导出面的法线方向。
使棱镜列形成面朝向上述导光体的光出射面(粗面)一侧，且棱镜列的棱线与导光体的光入射面平行，来载置所得到的棱镜层，以使导光体的光入射面朝向各棱镜列的平面状棱镜面。
而且，在光偏转元件的光导出面上载置一光散射元件得到面光源装置，其中该光散射元件一表面是平均倾斜角为3.37度的粗面，另一表面是平均倾斜角为0.7度的粗面，出射光光强分布的半高宽为4度，混浊度的值为37.35％，而平均倾斜角为3.37度的粗面朝向光偏转元件一侧。求出所制作的面光源装置的峰值亮度的强度比(以下面述及的对比例1的面光源装置为基准的亮度比值)和冷阴极管相垂直的面内的出射光亮度分布(XZ面内)的半高宽，表1示出其结果。
实施例2
除了将构成棱镜层棱镜列的靠近一次光源一侧的棱镜面形成为平面，而将远离一次光源一侧的棱镜面形成为在棱镜列高度为16μm以上区域(棱镜列顶部附近区域)为平面形状，高度不足16μm的区域(棱镜列底部附近区域)为曲率半径400μm的凸曲面形状(包含平面形状区域和凸曲面形状区域两者的边界线与棱镜面底部连接的面相对于棱镜层法线的倾斜角为30度)，其他均与实施例1相同，制作其一表面形成有间距为50μm、顶角为65.4度的棱镜列的棱镜层。
使该棱镜列形成面朝向实施例1所得到的导光体的光出射面一侧，棱镜棱线与导光体光入射面平行地载置该棱镜层。另外，该情况下的假想棱镜面位置K2处于棱镜列高度27μm的位置。
而且，在光偏转元件的光导出面上载置一光散射元件得到面光源装置，其中该光散射元件一表面是平均倾斜角为7.27度的粗面，另一表面是平均倾斜角为0.7度的粗面，出射光光强分布的半高宽为9.4度，混浊度的值为73.60％，而平均倾斜角为7.27度的粗面朝向光偏转元件一侧。求出所制作的面光源装置的峰值亮度的强度比和冷阴极管的垂直面内的出射光亮度分布(XZ面内)的半高宽，表1示出其结果。
实施例3
除了在光偏转元件的光导出面上载置一光散射元件，其中该光散射元件一表面是平均倾斜角为5.0度的粗面，另一表面是平均倾斜角为0.7度的粗面，出射光光强分布的半高宽为6度，混浊度的值为58.25％，平均倾斜角为5.0度的粗面对着光偏转元件一侧配置，其他均与实施例2相同得到面光源装置。求出所制作的面光源装置的峰值亮度的强度比和冷阴极管的垂直面内的出射光亮度分布(XZ面内)的半高宽，表1示出其结果。
实施例4
除了在厚度125μm的聚酯膜的一表面并排连续设置间距为30μm的多个双凸透镜列，并形成双凸透镜列表面按平均倾斜角为1度的粗面处理得到的最大平均倾斜角为10.4度、最大平均倾斜角/最小平均倾斜角为10.4的透镜排列结构，另一表面则使双凸透镜列与光偏转元件的棱镜列平行、且透镜排列结构面朝向光偏转元件一侧载置一形成平均倾斜角为0.7度的粗面而成的光散射元件，该光散射元件的出射光光强分布的半高宽为11.2度，混浊度的值为64.70％，其他均与实施例2相同得到面光源装置。求出所制作的面光源装置的峰值亮度的强度比和冷阴极管的垂直面内的出射光亮度分布(XZ面内)的半高宽，表1示出其结果。
实施例5
除了在厚度125μm的聚酯膜的某一表面形成最大平均倾斜角为8.2度的极细线，另一表面则使极细线方向与光偏转元件的棱镜列基本平行、且极细线形成面朝向光偏转元件的棱镜列一侧载置一形成平均倾斜角为0.7度的粗面而成的光散射元件，该光散射元件的出射光光强分布的半高宽为10.5度，混浊度的值为62.0％，其他均与实施例2相同得到面光源装置。求出所制作的面光源装置的峰值亮度的强度比和冷阴极管的垂直面内的出射光亮度分布(XZ面内)的半高宽，表1示出其结果。
对比例1
除了用各棱镜列的两个棱镜面均为平面形状的棱镜作为棱镜层，且未用光散射元件以外，其他均与实施例1相同得到面光源装置。求出所制作的面光源装置的峰值亮度的强度比和冷阴极管的垂直面内的出射光亮度分布(XZ面内)的半高宽，表1示出其结果。
对比例2
除了未用光散射元件以外，其他均与实施例1相同得到面光源装置。求出所制作的面光源装置的峰值亮度的强度比和冷阴极管的垂直面内的出射光亮度分布(XZ面内)的半高宽，表1示出其结果。
[表1]
工业实用性
综上所述，本发明中通过将具有特定光散射特性的光散射元件配置在光偏转元件的光导出面上，一侧提供一种一次光源光利用效率高、无损于高亮度特性、视野角特性和图像品质优异的光源装置。
Claims (15)
1.一种光源装置，至少包括：一次光源；对该一次光源所发出光进行光传导，并具有让所述一次光源所发出的光入射的光入射面和让所传导的光出射的光出射面的导光体；与该导光体的光出射面邻接配置并具有处于与所述光出射面相对的位置的光进入面和其相反一侧的光导出面的光偏转元件；以及与所述光偏转元件的光导出面邻接配置并具有处于与所述光偏转元件的光导出面相对的位置的入射面和其相反一侧的出射面的光散射元件，其特征在于，所述光散射元件在平行光入射时的出射光光强分布的半高宽具有各向异性。
2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述光散射元件在平行光入射时的出射光光强分布的最大半高宽为1～13度。
3.如权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，所述光散射元件在平行光入射时的出射光光强分布的最大半高宽为最小半高宽的1.1倍或以上。
4.如权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，所述光散射元件的混浊度的值为8～82％。
5.如权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，所述光散射元件的入射面和出射面中至少一个面的凹凸结构的平均倾斜角具有各向异性。
6.如权利要求4所述的光源装置，其特征在于，所述光散射元件的入射面和出射面中至少一个面的凹凸结构的最大平均倾斜角为0.8～15度。
7.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，所述导光体的展开长度为8cm或以下，其中，所述展开长度为显示区域上沿导光方向离一次光源最近的位置和最远的位置之间的距离，所述光散射元件在平行光入射时的出射光光强分布的最大半高宽为1～6度。
8.如权利要求1、2和7中任一项所述的光源装置，其特征在于，所述导光体的展开长度为8cm或以下，其中，所述展开长度为显示区域上沿导光方向离一次光源最近的位置和最远的位置之间的距离，所述光散射元件的混浊度的值为8～60％。
9.如权利要求1、2和7中任一项所述的光源装置，其特征在于，所述导光体的展开长度为8cm或以下，其中，所述展开长度为显示区域上沿导光方向离一次光源最近的位置和最远的位置之间的距离，所述光散射元件的入射面和出射面中至少一个面的凹凸结构的最大平均倾斜角为0.8～5度。
10.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，所述导光体的展开长度超过8cm且为23cm或以下，其中，所述展开长度为显示区域上沿导光方向离一次光源最近的位置和最远的位置之间的距离，所述光散射元件在平行光入射时的出射光光强分布的最大半高宽为3～13度。
11.如权利要求1、2和10中任一项所述的光源装置，其特征在于，所述导光体的展开长度超过8cm且为23cm或以下，其中，所述展开长度为显示区域上沿导光方向离一次光源最近的位置和最远的位置之间的距离，所述光散射元件的混浊度的值为30～80％。
12.如权利要求1、2和10中任一项所述的光源装置，其特征在于，所述导光体的展开长度超过8cm且为23cm或以下，其中，所述展开长度为显示区域上沿导光方向离一次光源最近的位置和最远的位置之间的距离，所述光散射元件的入射面和出射面中至少一个面的凹凸结构的最大平均倾斜角为3～15度。
13.如权利要求1、2、7和10中任一项所述的光源装置，其特征在于，所述光散射元件的入射面的凹凸结构的最大平均倾斜角大于出射面的凹凸结构的最大平均倾斜角。
14.如权利要求34所述的光源装置，其特征在于，所述光散射元件的入射面的凹凸结构的最大平均倾斜角为最小平均倾斜角的1.1倍或以上。
15.如权利要求1、2、7和10中任一项所述的光源装置，其特征在于，所述光偏转元件的光进入面上形成有彼此并列排列的多条棱镜列，该棱镜列分别具有两个棱镜面，至少其中之一所述棱镜面形成凸曲面形状。
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