CN1720467A

CN1720467A - 光偏转元件及光源装置

Info

Publication number: CN1720467A
Application number: CN 200380105091
Authority: CN
Inventors: 山下友义; 小野雅江
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: LMS Co Ltd
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: CN100347567C

Abstract

本发明的面光源装置，包括：一次光源(1)；有从该光源发出的光线射入的光射入面(31)、而且有引导射入的光线并且使所引导的光线射出的光射出面(33)的导光体(3)；以及与导光体光射出面对置配置的光偏转元件(4)。光偏转元件(4)具有使光射入的入光面(41)、以及位于其相反侧、使射入的光线射出的出光面(42)，入光面上相互并列地配置多个由两个棱镜面构成的棱镜列，这两个棱镜面中的至少一个由非单一平面构成，并且构成棱镜列的一个棱镜面的顶部分配角α为2～25°，另一棱镜面的顶部分配角β为33～40°，顶部分配角α和顶部分配角β之差|α－β|为8～35°。以此本发明能够提供可将射出光分布控制得狭窄，提高一次光源的利用效率，而且容易以简单的结构提高图像质量的光源装置。

Description

光偏转元件及光源装置

技术领域

本发明涉及笔记本电脑、液晶电视机、便携式电话、便携式信息终端装置等中构成作为显示单元使用的液晶显示装置等的边缘照明方式的光源装置以及用于该装置的光偏转元件，特别是涉及配置于光源装置的导光体的光射出面侧的光偏转元件的改良。

背景技术

近年来，彩色液晶显示装置作为便携式的笔记本电脑和个人电脑等的监视器，或作为液晶电视机、视频一体化型液晶电视机、便携式电话、便携式信息终端装置等的显示单元，一直在各种领域得到广泛使用。而且，随着信息处理量的增大、需求的多样化、和与多媒体对应等的需要，液晶显示装置的大画面化和高清晰度化正在发展。

液晶显示装置基本上由背照光单元和液晶显示元件单元构成。背照光单元有在液晶显示元件单元的正下方配置一次光源的正下方方式的背照光单元和与导光体的侧端面相对地配置一次光源的边缘照明方式的背照光单元，从使液晶显示装置紧凑的目的出发，多采用边缘照明方式。

但是，近年来，作为画面尺寸较小的显示装置，例如作为观察方向范围比较狭窄的便携式电话显示单元使用的液晶显示装置等，从减少耗电的目标出发，为了有效利用从一次光源发出的光量，作为边缘照明方式的背照光单元采用尽可能缩小从画面中射出的光束的扩散角度，使射出的光线集中于所需要的角度范围的结构。

作为这样限定观察方向范围的显示装置，即为了提高一次光源的光量的利用效率、减小电力消耗，集中于比较狭窄的范围射出光线的光源装置，在日本专利特开2001-143515号公报中，公开了邻近导光体的光射出面，使用在两个面上具有棱镜形成面的棱镜片的技术方案。这种两面棱镜片，其一个面即入光面和另一个面即出光面上分别形成相互平行的多个棱镜列，在入光面和出光面使棱镜列方向一致，而且将彼此棱镜列配置于相对应的位置上。以此使从导光体的光射出面向相对于该光射出面倾斜的方向，具有射出光的峰值并且在合适的角度范围分布地射出的光线，能够从棱镜片的入光面的一个棱镜面射入，在另一棱镜面受到内表面反射，再使其受到出光面的棱镜的折射作用，向比较狭窄的所要的方向集中射出光线。

但是，采用这样的光源装置，虽然能够集中在狭窄的角度范围射出，但是，作为使用为光偏转元件的棱镜片，对于两面互相平行的多个棱镜列，必须在入光面和出光面使棱镜列方向一致，而且将彼此的棱镜列配置在对应位置，这样成型比较复杂。

在日本特开平10-254371号公报中，构成棱镜列的一个面的倾斜角度α采用4.7～5.7°，另一面的倾斜角度β采用34.2～35°，以此谋求提高法线方向的辉度，但是，由于另一个面采用平面，不能够得到充分的效果。

日本特表平9-507584号公报(国际公开WO94/20871号公报)和特开平9-105804号公报中公开了构成棱镜列的一个面采用凸曲面或凹曲面的棱镜片。又，特开2002-197908号公报中公开了构成棱镜列的一个面由多个平面或一个凸曲面构成的棱镜片。但是，在这些公报中，对于将构成棱镜列的一个面的倾斜角度和另一个面的倾斜角度设定为特别的关系以谋求提高使用棱镜片的光源装置的性能没有记载。

发明内容

本发明的目的是，提供能够将射出光的分布控制成非常狭窄，提高一次光源的光量的利用效率(即，使从一次光源发出的光线集中于所要的观察方向射出的效率提高)，而且容易以简单的结构提高图像质量的光偏转元件和光源装置。

按照本发明，提供这样的光偏转元件实现上述目的，即其特征在于，具有光线射入的入光面和位于其相反侧、使射入光射出的出光面，所述入光面上相互并列排列多列由两个棱镜面构成的棱镜列，该两个棱镜面的至少一个面由非单一平面构成，并且构成所述棱镜列的一个棱镜面的顶部分配角α为2～25°，另一个棱镜面的顶部分配角β为33～40°，所述顶部分配角α与所述顶部分配角β之差|α-β|为8～35°。在本发明中，所谓非单一平面是指由单一平面构成的面以外的面。

在本发明的一种形态中，所述顶部分配角α为11～25°。

在本发明的一种形态中，所述两个棱镜面的一个面由非单一平面构成，而且另一个面由单一平面构成。

在本发明的一种形态中，所述非单一平面由至少一个凸曲面构成。

在本发明的一种形态中，所述非单一平面由倾斜角互不相同的两个或两个以上的平面构成，或由倾斜角互不相同的两个或两个以上的凸曲面构成，或由一个或一个以上的平面和～个或一个以上的凸曲面构成。在本发明的一种形态中，所述非单一平面，越是位于接近所述出光面一侧的所述平面或所述凸曲面其倾斜角越大。

在本发明的一种形态中，所述非单一平面中，最接近所述棱镜列的顶部的面的倾斜角和最接近所述出光面的面的倾斜角之差为1～15°。本发明的一种形态中，在构成所述非单一平面的所述平面和/或所述凸曲面的各面上全反射后从所述出光面射出的光线在所述各面上的射出光分布的峰值方向是形成所述棱镜列的平面的大致法线方向。

在本发明的一种形态中，构成所述非单一平面的凸曲面，其曲率半径r与所述棱镜列的间距P之比r/P为2～50。在本发明的一种形态中，所述非单一平面与连接所述棱镜列的顶部和底部的假想平面的最大距离d，与所述棱镜列的间距P之比d/P为0.4～5％。

在本发明的一种形态中，所述棱镜列，在其截面上以顶点的坐标为原点、所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，由连接点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)这16个点或其近旁点的形状构成。

在本发明的一种形态中，所述棱镜列，在其截面上以顶点的坐标为原点，所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，由连接点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)这13个点或其近旁点的形状构成。

在本发明的一种形态中，所述棱镜列，在其截面上以顶点的坐标为原点、所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，由连接点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)这12个点或其近旁点的形状构成。

在本发明的一种形态中，所述棱镜列，在其截面上所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，从所述16点、13点或12点选择出的至少5个点，由将处于以这些点为中心的半径为0.021的圆内的所述近旁点连接的形状构成。

在本发明的一种形态中，所述棱镜列的间距P与构成所述棱镜列的顶部分配角β的所述棱镜面的剖面形状中、连接棱镜顶部与谷部的假想直线的长度L2，满足L2/P＝1.1～1.7的关系。在本发明的一种形态中，顶部分配角α的所述棱镜面的剖面形状中连接棱镜顶部与谷部的假想直线的长度L1，与顶部分配角β的所述棱镜面的剖面形状中连接棱镜顶部与谷部的假想直线的长度L2，满足L2/L1＝1.1～1.3的关系。

在本发明的一种形态中，构成所述棱镜列的两个棱镜面形成的棱线，在所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，相对于其基准线形成0.018～0.354的凹凸形状。在本发明的一种形态中，构成所述棱镜列的两个棱镜面，在所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，相对于其基准面形成0.012～0.334的凹凸形状。

在本发明的一种形态中，相邻的棱镜列之间设置平坦部。在本发明的一种形态中，所述平坦部设置于从棱镜谷部向棱镜列的高度方向上2～10微米的位置上。在本发明的一种形态中，所述平坦部在所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，设置于从棱镜谷部向棱镜列的高度方向上0.035～0.18的位置上。在本发明的一种形态中，在顶部分配角β的所述棱镜面的剖面形状中连接棱镜顶部与棱镜谷部的假想直线的长度L2标准化为1时，所述平坦部设置于从棱镜谷部向棱镜列的高度方向上0.022～0.16的位置上。

按照本发明，提供这样的光偏转元件实现上述目的，即其特征在于，具有使光射入的入光面和位于其相反侧、使射入的光线射出的出光面，所述入光面上相互并列排列多个由两个棱镜面构成的棱镜列，该两个棱镜面的至少一个面由非单一平面构成，而且构成所述棱镜列的一个棱镜面的顶部分配角α为2～25°，另一棱镜面的顶部分配角β为33～40°，两个棱镜面形成的棱线，在所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，相对于其基准面形成0.018～0.354的凹凸形状。

按照本发明，提供这样的光偏转元件实现上述目的，即其特征在于，具有使光射入的入光面和位于其相反侧、使射入的光线射出的出光面，所述入光面上相互并列排列多个由两个棱镜面构成的棱镜列，该两个棱镜面的至少一个面由非单一平面构成，而且构成所述棱镜列的一个棱镜面的顶部分配角α为2～25°，另一棱镜面的顶部分配角β为33～40°，两个棱镜面在所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，相对于其基准面形成0.012～0.334的凹凸形状。

还有，按照本发明，提供这样的光偏转元件实现上述目的，即其特征在于，具备：一次光源；有从该光源发出的光线射入的光射入面、而且有引导射入的光线并且使引导的光线射出的光射出面的导光体；以及使所述入光面与该导光体的所述光射出面对置地配置的所述光偏转元件。

在本发明的一种形态中，所述光偏转元件，其棱镜列的顶部分配角α的所述棱镜面配置于接近所述一次光源的一侧，其棱镜列的顶部分配角β的所述棱镜面配置于远离所述一次光源的一侧。

在本发明的一种形态中，所述一次光源靠近所述导光体的角落部分配置，并且所述光偏转元件的棱镜列大致以所述一次光源为中心配置为大致同心圆状。

在本发明的一种形态中，具有与所述光偏转元件的出光面相邻配置的光扩散元件，该光扩散元件在使平行光射入时的射出光分布的半高宽度具有各向异性。

附图说明

图1是表示本发明的光源装置的示意立体图。

图2是本发明的光偏转元件的入光面的棱镜列的形状的说明图。

图3是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图4是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图5是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图6是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图7是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图8是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图9是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图10是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图11是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图12是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图13是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图14是表示来自光偏转元件的各种射出光分布的说明图。

图15是表示由于棱镜面的倾斜角的不同造成的光线折射和棱镜剖面长度的不同的说明图。

图16是表示由于棱镜面的倾斜角的不同造成的光线折射和棱镜剖面长度的不同的说明图。

图17是本发明的光偏转元件的入光面的棱镜列的形状的说明图。

图18是将大致为点状光源与导光体的角落部分相邻配置的立体图。

图19是射出光分布的半高宽度的说明图。

图20是本发明的光偏转元件的入光面的棱镜列的形状的说明图。

最佳实施方式

下面参照附图对本发明的实施形态进行说明。

图1是表示本发明的光源装置的一个实施形态的示意立体图。如图1所示，本实施形态的发明的面光源装置由以下构件构成，即：至少以一个侧端面作为光射入面31、以与其大致垂直的一个表面作为光射出面33的导光体3；与该导光体3的光射入面31相对配置、以光源反射器2覆盖的线状或棒状的一次光源1；配置于导光体3的光射出面33上的光偏转元件4和配置于其上的光扩散元件6；以及与导光体3的光射出面33相反一侧的背面34相对配置的光反射元件5。

导光体3与XY平面平行设置，整体上形成矩形板状。导光体3具有4个侧端面，其中与YZ面平行的1对侧端面中的至少一个侧端面作为光射入面31。光射入面31与一次光源1相对配置，一次光源发生的光从光射入面31射入导光体3内。在本发明中，也可以例如在与光射入面31相反的一侧的侧端面32等其他侧端面配置一次光源。

与导光体3的光射入面31大致垂直的两个主面处于分别与XY面大致平行的位置，任意一个面成为光射出面33(图中是上表面)。对该光射出面33或与其相反一侧的背面34中的至少一个面，赋予由粗糙表面构成的指向性光射出功能部，或由棱镜列、双凸透镜列、V字形槽等多种透镜列与光射入面31大致平行地并列形成的透镜面构成的指向性光射出功能部，以此在导光体3中引导从光射入面31射入的光线，同时使与光射入面31和光射出面33垂直的面(XZ面)内的射出光分布中有指向性的光线从光射出面33射出。该XZ面内分布的射出光分布的峰值方向与光射出面33形成的角度记为a，该角度a最好是采用10～40°，射出光分布的半高宽度最好是10～40°。

导光体3表面形成的粗糙面或透镜列，根据ISO4287/1-1984，平均倾斜角θa取0.5～15°的范围对于在光射出面33内谋求辉度均匀是有利的。平均倾斜角θa比较理想的范围是1～12°，更加理想的范围是1.5～11°。该平均倾斜角θa的最佳范围最好是根据导光体3的厚度t与射入光传播的方向的长度L之比L/t设定。亦即导光体3使用L/t超过20但是小于200的尺寸的情况下，使平均倾斜角θa为0.5～7.5°为佳，1～5°范围则更加理想，1.5～4°范围最为理想。又，导光体3使用L/t小于20的尺寸的情况下，使平均倾斜角θa为7～12°为佳，8～11°范围则更加理想。

形成为导光体3的粗糙面的平均倾斜角θa可根据ISO4287/1-1984，使用触针式表面粗糙度测量仪测定粗糙面的形状，以测定方向的坐标为x，从得到的倾斜函数f(x)利用下述式(1)和式(2)求出。在这里，L是测定长度，a是平均倾斜角θa的正切。

Δa = (1 / L) {&Integral;}_{0}^{L} | (d / dx) f (x) | dx - - - (1)

θa＝tan^-1(Δa) ……(2)

还有，导光体3，其光射出率为0.5～5％范围为佳，更理想的是1～3％范围。这是因为，如果光射出率小于0.5％，则从导光体3射出的光量少，倾向于不能够得到充分的辉度，如果光射出率大于5％，则在一次光源1的近旁有大量的光射出，在光射出面33内X方向的光的衰减显著，在光射出面33的辉度均匀性有下降倾向。这样，导光体3的光射出率采用0.5～5％，能够使从光射出面射出的光线的射出光分布的峰值光的角度(峰值角度)相对于光射出面的法线处于50～80°的范围，使从导光体3射出具有高指向性的射出特性的光，即垂直于光射入面与光射出面两者的XZ面上的射出光分布的半高宽度为10～40°的高指向性光，能够用光偏转元件4有效地使其射出方向偏转，能够提供具有高辉度的面光源装置。

在本发明中，来自导光体3的光射出率如下所述定义。光射出面33的光射入面31一侧的端缘的射出光的光强(I₀)与光射入面31一侧的端缘起距离L的位置上的射出光的强度(I)的关系满足下述关系式(3)，其中t表示导光体3的厚度(Z方向的尺寸)。

I＝I₀·A(1-A)^L/t ……(3)

在这里，常数A为光射出率，是在光射出面33中与光射入面31垂直的X方向的每单位长度(相当于导光体厚度t的长度)的导光体3射出的光的比例(％)。在纵轴上表示来自光射出面23的射出光的光强度的对数，在横轴上表示L/t，作出其关系曲线，该光射出率A从其斜率求出。

又，在没有形成指向性光射出功能部的其他主面上，为了控制来自导光体3的射出光在与一次光源1平行的面(YZ面)上的指向性，最好是形成将在与光射入面31大致垂直的方向(X方向)上延伸的多个透镜列排列的透镜面。在图1所示的实施形态中，光射出面33形成粗糙面，在背面34上形成朝与光射入面31大致垂直的方向(X方向)延伸的多个透镜列排列构成的透镜面。在本发明中也可以与图1所示的形态相反，在光射出面33上形成透镜面，背面34采用粗糙面。

如图1所示，在导光体3的背面34或光射出面33上形成透镜列的情况下，该透镜列可以举出例如大致在X方向上延伸的棱镜列、双凸透镜列、V字形槽等，但最好是采用YZ剖面的形状大致为三角形的棱镜列。

在形成这样的棱镜列的情况下，最好是其顶角采用70～150°范围的角度。这是因为通过将顶角选择为该范围能够充分将来自导光体3的射出光加以聚焦，能够谋求充分提高面光源装置的辉度。也就是说，通过将棱镜顶角选定为该范围，包含射出光分布中的峰值光，能够射出在垂直于XZ面的面上射出光分布的半高宽度为35～65°的聚焦后的射出光，能够提高作为面光源元件的辉度。还有，在将棱镜列形成于光射出面33的情况下，顶角最好是采用80～100°的范围，在将棱镜列形成于背面34的情况下，顶角最好是采用70°～80°范围或100°～150°范围。

还有，在本发明中，也可以在导光体内部混入光漫射性微颗粒使其漫射，以此赋予其指向性光射出功能，以此取代如上所述的光射出面33或其背面34上形成光射出功能部的方法或两者并用。又，作为导光体3不限于图1所示的剖面形状，也可以使用具有楔形形状、船形状等各种形状的导光体。

图2是说明光偏转元件4中的棱镜列的形状的说明图。光偏转元件4以主表面之一作为入光面41，以另一面作为出光面42。入光面41上并列排列多个棱镜列，各棱镜列由位于靠近光源侧位置的第1棱镜面44和位于偏离光源侧的位置的第2棱镜面45这两个棱镜面构成。图2所示的实施形态中，第1棱镜面44是平面，第2棱镜面45是3个相互倾斜角不同的平面46～48构成的非单一平面，这3个平面越是接近出光面42的平面其倾斜角越大。还有，在本发明中，棱镜列的面的倾斜角，是指相对于棱镜列形成平面43的各面的倾斜角度。

光偏转元件4的第1棱镜面44的顶部分配角α采用2～25°，第2棱镜面45的顶部分配角β采用33～40°，α与β之差的绝对值|α-β|采用8～35°，这样能够发挥高聚光效果，光源装置能够实现高辉度。还有，在本发明中，所谓顶部分配角α、β，是指棱镜列的顶角的相对于棱镜列形成平面43的法线左右的分配角，将第1棱镜面44的顶部与棱镜列形成平面43的法线方向形成的角度记为α，第2棱镜面45的顶部与棱镜列形成平面43的法线方向形成的角度记为β。而且，利用越是位于接近出光面42一侧的面倾斜角越大的两个或两个以上的面形成棱镜面，使在各面上全反射，从出光面42射出的光线的峰值角度在所有的面上一致，这样能够得到极高的辉度。这时，最接近出光面的面与最远离出光面的面其倾斜角之差在1°～15°范围内，比较理想的是5～12°范围内，更理想的是7～10°范围内。又，通过这样构成第2棱镜面45，容易设计具有所希望的聚光性的光偏转元件，同时也能够稳定制造具有一定的光学特性的光偏转元件。

下面对本发明的光偏转元件的棱镜面的形成和功能进行进一步的详细说明。图3～图12表示，两个棱镜面都由单一平面构成，相对于出光面法线方向，分别形成角度α和β(对应于本发明中的顶部分配角α和β)，而且相对于出光面的法线方向对称配置，对于棱镜的顶角为65.4°(α＝β＝32.7°)的已有的光偏转元件，来自导光体的射出光分布的峰值角度相对于光射出面为20°的光，在垂直于导光体的光射入面和光射出面这两个面的平面上，以怎样的射出光分布从光偏转元件射出。图3～图12表示由第1棱镜面射入的射入光由第2棱镜面全反射，从出光面42射出的状态，以及将第2棱镜面在x方向上均匀分割为10个区域，来自各区域的射出光的分布。10个区域从靠近棱镜顶部的一方起依序记为部分1、部分2、……、部分10。由第2棱镜面全反射、射出的全部光线的射出光分布中，如图13所示，其峰值光向棱镜列形成平面的法线方向射出，具有22°的半高宽度。

但是，观察部分1、部分2、……、部分10各区域的射出光分布可见，该峰值角度在部分1和部分2向约-9°(负角度值表示以法线方向为0°，偏向于光源方向的情况)附近射出，在部分3～部分7中，峰值光依序向0°方向(棱镜列形成平面的法线方向)变化，在部分8～部分10中，峰值光依序向正的角度方向变化。在最接近出光面42的区域(部分10)全反射的射出光的峰值角度为7°。第2棱镜面的各区域(部分1～部分10)之间峰值角度有16°的展开。而且来自各区域的峰值光的强度从部分1到部分10慢慢变小。

这样，可知在由一个平面构成的棱镜面全反射后射出的光线，取决于棱镜面的全反射的区域，在相当大的范围漫射。通过分别调整各区域的面的倾斜角，使各区域来的射出光的分布中的峰值光在射出时在所有的区域峰值角度为大致相同方向，这样能够使大部分射出光集中于特定的方向上射出。这时，使各区域的棱镜面的倾斜角，越是接近出光面42的区域的面该倾斜角越大，即，从部分1到部分10依序变大。这样，通过调整各区域的面的倾斜角，能够如图14所示，使整个棱镜面全反射的射出光聚光于一定的方向上。能够射出指向性高而且峰值强度大的光线。本发明是根据这样的设想作出的。

但是，在第1棱镜面44的顶部分配角α＝32.7°的情况下，在第2棱镜面45接收的光量不太多，因此峰值强度的提高是有限的。因此通过取α为2～25°，能够增大照射于第2棱镜面45的光量，其结果是，峰值强度也得以增加。这是由于，与图15相比，如图16所示在第1棱镜面44的折射效果大，而且通过尺寸调整，使棱镜有相同的间距，这样能够使棱镜面45的剖面形状上的长度变长。例如，如图16所示，如果设定α为5°，β为38°，则如图15所示，与α＝β＝32.7°的情况相比，在第2棱镜面45能够接收1.29倍的光量。这样，减小α能够增大照射于棱镜面45的光量，但是如果第2棱镜面45是单一平面，则不能够使全反射的光线高效率地大致向着法线方向。因此有必要用非平面、例如曲面，及/或者几个面、例如平面构成。

第2棱镜面45的区域的数目如果多，则能够在棱镜面整个面上仔细调整峰值角度，能够在整体上提高射出光的聚光程度。但是必须细细地形成倾斜角度不同的平面，用于形成光偏转元件的棱镜面的金属切削用的刀刃(bite)的设计和制造都变得复杂，同时也难于稳定地得到具有一定的光学特性的光偏转元件。因此形成于棱镜面的区域的数目选择为3～20个比较理想，更加理想的是4～15个。最好是该棱镜面分割为多个区域时能够均匀分割，但是也未必一定均等分割，可以根据整个棱镜面的所希望的射出光分布进行调整。

α值采用2～25°，比较理想的是5～25°，特别是11～25°，更加理想的是11～20°，最理想的范围是12～15°，β值采用33～40°，比较理想的是33.5～39.5°，更加理想的是33.5～38°，最理想的范围是34～38°，而α与β之差的绝对值|α-β|采用8～35°，比较理想的是8～34.5°，更加理想的是13～27°，最理想的范围是19～23°，α小则峰值强度大，但是在α＝0°的情况下使峰值角度大致向着法线方向是困难的。而且如果α做得小，为了使峰值角度大致向着法线方向，棱镜顶角(α+β)也做得小，因此存在制造变得困难的倾向，特别是在棱镜列成型时容易在棱镜列上形成伤痕和毛刺等光学缺陷。考虑到这些存在问题，α采用5°以上而且每一面的射出光分布的峰值角度大致为法线方向的截面形状最为理想。另一方面，α值如果过大，则有聚光效果不充分的倾向。而且如果|α-β|过小，则使α增大，则有聚光效果不充分的倾向，如果|α-β|过大，则使α减小，成型时棱镜列上容易发生光学缺陷。

具体的棱镜形状，有例如在以棱镜顶点的坐标为原点，棱镜列的间距P的长度标准化时，以(x、y)坐标表示，连接点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)这16个点的截面形状的15个平面构成的形状。也可以是连接点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)这12个点的截面形状的11个平面构成的形状。还可以是连接点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)这13个点的截面形状的12个平面构成的形状。

上述截面形状的16点、12点、以及13点不必严格地完全通过，与这些点稍有偏离(即通过各点的近旁那样的情况)对峰值的强度没有大影响。但是，在将棱镜列的间距P的程度标准化时，对于16点、12或13点中的至少5点，比较理想的是，对上述规定的坐标的偏离处在以这些点为中心的半径为0.021的圆内。半径为0.018的圆内更好，最好是半径为0.014的圆内。又，8点处在半径为0.014的圆内最理想。

在本发明中，如例如图17所示，棱镜面的具有上述那样的不同的倾斜角的面的至少一个也可以采用凸曲面，也可以所有的面都采用凸曲面。也就是说，也可以由一个或一个以上的平面和一个或一个以上的凸曲面构成棱镜面，又可以由倾斜角不同的2个或2个以上的凸曲面构成。在图17中，将第2棱镜面45分割为4个区域，由两个平面49、50和两个凸曲面51、52构成。凸曲面51在其截面形状中构成中心为(-5.025、4.389)、半径R＝6.669的圆的一部分，凸曲面52在其截面形状中构成中心为(-6.672、5.537)、半径R＝8.677的圆的一部分。这样，在用不同倾斜角的多个凸曲面构成棱镜面的情况，与利用不同倾斜角的平面构成的情况相比，区域数目可以减少为例如2～10个，比较理想的是2～5个。但是如果区域数目过小，则为调整所希望的射出光分布而对各凸曲面进行的设计不容易。因此区域数目采用3～4个更加理想。

又，凸曲面的形状不仅可以将其XY截面形状做成圆形，还可以做成非圆形。还有，在利用多个凸曲面构成棱镜面的情况下，最好是各凸曲面的形状不相同，也可以是截面为圆形的凸曲面与截面为非圆形的凸曲面组合。非圆形的形状有例如椭圆形的一部分、抛物线形状的一部分等。

在本发明中，所谓凸曲面情况下的倾斜角，是指连接凸曲面的两端边缘的面(截面形状中相当于凸曲线部的弦)相对于棱镜列形成平面43的倾斜角度。又，在凸曲面构成顶部的情况下，顶部分配角是指连接凸曲面的两端边缘的面相对于棱镜列形成平面43的法线方向构成的角度。

对于棱镜列的间距P与连接棱镜列的顶部与该棱镜列的棱镜面45的谷部的长度L2的关系，为了增加在棱镜面45接收的光量，使构成棱镜列的棱镜面的各区域的射出光分布的峰值角度向着法线方向，使棱镜顶角(α+β)不过小，L2/P＝1.1～1.7比较合适。更加理想的是L2/P＝1.16～1.6，L2/P＝1.27～1.56则还要理想。又，连接棱镜列的顶部和该棱镜面44的谷部的长度L1与连接棱镜列的顶部和棱镜面45的谷部的长度L2的关系，L2/L1＝1.1～1.3比较合适。更加理想的是L2/L1＝1.13～1.25，L2/L1＝1.16～1.22还要理想。

在本发明中，棱镜列的棱镜谷部的切入角小。因此制造时棱镜谷部容易发生毛刺，有时候棱镜谷部发生看起来像筋那样的缺陷。为了防止发生这样的缺陷，如图20所示，最好是在相邻的棱镜列之间设置平坦部59。该平坦部59如图所示，设置于从不形成该平坦部时的棱镜谷部在棱镜的高度方向上的2～10微米的位置比较理想，设置于2.5～5微米更好，3～4微米的位置还要好。在该位置不到2微米的情况下，使该棱镜列的图案成形的切削刀刃的精密加工比较困难，而超过10微米则有导致辉度下降的倾向。又，平坦部的形成位置，也可以是在棱镜列的间距P的长度规一化时从不形成该平坦部的情况下的棱镜谷部在高度方向上的0.035～0.18范围，也可以是在顶部分配角β的棱镜面的截面形状中，连接棱镜顶部和棱镜谷部的假想直线的长度L2规一化时，从棱镜谷部在棱镜列的高度方向上的0.022～0.016的范围。

可以将构成棱镜列的2个棱镜面所形成的棱线形成为，在棱镜列的间距P的长度标准化时，相对于棱线的基准线(位于棱镜列的平均高度的线)为0.018～0.354的凹凸状。相对于棱线的基准线的凹凸的程度以0.018～0.177为宜，比较理想的是0.018～0.088，更理想的是0.035～0.063。这在本发明那样可以将射入的光向观察方向极其集中射出的光偏转元件中，通过使接近平行的光线向液晶显示元件等射入，利用使棱线在Z方向形成凹凸状，能够防止在观察液晶显示元件时能够看出来的闪光，同时能够使得导光板和光偏转元件的缺陷不容易看出来，能够减少辉度的不均匀等，起着提高品位的作用。另一方面，将棱线形成凹凸状，就能够在导光板和光偏转元件之间形成若干间隙。因此从导光板射出的光线更多地照射到光源相反侧的棱镜列而不是没有间隙时应该照射的棱镜列，特别是从导光体比峰值射出光更加向靠近法线射出的光线有时候不能够照射到棱镜列的主要的反射面(离一次光源远的一侧的棱镜面)，在这种情况下，有可能与此相应减少总体辉度。但是，在本发明的光偏转元件中，由于将这样的棱线做成凹凸状，补偿辉度下降的份额，谋求辉度的大幅度提高，能够防止总体辉度的下降。但是，为了使本发明的光偏转元件的效果能够充分发挥，最好是棱线的凹凸程度采用上述范围。使棱线形成凹凸状的方法没有特别限定。例如在切削形成透镜图案时可以使用一边给予特定的振动一边进行切削的透镜型成形的方法或对已有的透镜片的透镜单元的棱线部使用很细砂纸等进行磨削加工的方法等进行成形。

又，使构成棱镜列的2个棱镜面，在棱镜列的间距P的长度标准化时，对于棱镜面的基准面(包含棱线的基准线和棱镜面的底边(谷部侧的边)的中心线的面)形成为0.012～0.334的凹凸状，以此可以与上述将棱线做成凹凸状的情况一样谋求提高品位。相对于棱镜基准面的凹凸程度以0.012～0.152为佳，比较理想的是0.012～0.076，更加理想的是0.022～0.046。

这样将上述那样的光偏转元件4载置于导光体3的光射出面33上，使该棱镜列形成面成为入光面侧，能够使得导光体3的光射出面33射出的指向性射出光在XZ面内的射出光分布更加狭窄，能够谋求光源装置的高辉度化。也就是说，在本发明中，在光偏转元件4的棱镜列形成面与导光体3的光射出面33相对配置的光源装置中，使棱镜列的作为主面的反射面(远离一次光源一侧的棱镜面)的形状最佳化，加长其长度，同时设定棱镜列的光射入面(接近一次光源的一侧的棱镜面)的倾斜角度使来自导光体3的射出光射入棱镜列时，使射入光能够向与光偏转元件4的光射出面42远离的方向折射，以此能够抑制光线向不需要的方向散射，从而提高光的利用效率，能够使光向所希望的方向集中射出，能够谋求光源装置辉度的极大的提高。

如上所述的光偏转元件4中，在棱镜面利用倾斜角度不同的多个平面或凸曲面构成时，为了确保充分的聚光特性，连接棱镜列的顶部和底部的假想平面与多个平面或凸曲面(实际棱镜面)的最大距离d与棱镜列的间距P之比d/P最好是采用0.4～5％。这是因为如果d/P低于0.4％或高于5％，则聚光特性有下降倾向，不能够充分提高辉度，0.4～4.5％的范围是比较理想的范围，更理想的范围是0.7～4.0％的范围。又，凸曲面最好是其曲率半径r与棱镜列的间距P之比r/P在2～50范围内，5～30的范围更加理想，6.5～12的范围还要理想。该r/P小于2或大于50则不能够发挥足够的聚光特性，辉度有降低的倾向。

这样的光偏转元件4射出的射出光在XZ面内的射出光分布的半高宽度以5度以上25度以下为宜，比较理想的是10～20度范围，更理想的是11～15度范围。这是因为使该射出光分布的半高宽度在5度以上能够消除由于视野极端狭窄而造成的不易看清图像等的现象，而采用25度以下能够谋求高辉度化。

一次光源1是在Y方向上延伸的线状光源，该一次光源1可以使用例如荧光灯或冷阴极管。还有，在本发明中，一次光源1不限定于线状光源，也可以使用LED光源、卤素灯、金属卤化物灯等那样的点光源。特别是在使用于便携式电话、便携式信息终端机等比较小的画面尺寸的显示装置中的情况下，最好是使用LED等小型的点光源。又，一次光源1如图1所示，不仅可以设置于导光体3的一个侧端面，根据需要也可以在相对的另一侧端面再加以设置。

在本发明中，如图1所示，一次光源1使用线状光源的情况下，形成于光偏转元件4上的棱镜列与一次光源1大致平行延伸，或在相对于一次光源1倾斜20度以下的方向上延伸，但是，形成于光偏转元件4上的棱镜列的配置可以因光源的不同根据在导光体3中传播的光的传播方向变更。例如，如图18所示，在一次光源1是将LED光源等大致为点状的光源配置于导光体3的角部等处使用的情况下，射入导光体3的光线在与光射出面33同一平面上大致以一次光源1为中心在导光体3中辐射状传插，从光射出面33射出的射出光也一样以一次光源1为中心辐射状射出。为了能够使这样辐射状射出的射出光与其射出方向无关地高效率地偏转到所希望的方向，最好是使形成于光偏转元件4上的棱镜列以包围着一次光源1的形态大致并列排列配置为弧状。这样，通过使棱镜列包围着一次光源1大致并列排列配置为弧状，从光射出面33辐射状射出的光线几乎都向光偏转元件4的棱镜列大致垂直射入，因此能够在导光体3的光射出面33的全部区域使射出光高效率地射向特定方向，能够提高辉度的均匀性。在光偏转元件4上形成的大致为弧状的棱镜列，最好是根据在导光体3中传播的光线的分布选定其弧状的程度，从光射出面33辐射状射出的光线几乎都大致垂直射入到光偏转元件4的棱镜列。具体地说，可以举出配置为以LED等点状光源为大致中心的大致同心圆状，圆弧的大致半径逐渐加大地并列配置的情况，棱镜列的半径范围根据面光源系统中的点状光源的位置和与液晶显示区域相当的面光源的有效区域的位置关系和大小决定。

光源反射器2是使一次光源1的光线少损失地引向导光体3的元件。其材料可以使用例如表面具有金属蒸镀反射层的塑料片。如图所示，光源反射器2从光反射元件5的端缘部外面经过一次光源1的外面向光漫射元件6的出光面端缘部卷起。另一方面，光源反射器2也可以避开光漫射元件6和光偏转元件4，从光反射元件5的端缘部外面经过一次光源1的外面向导光体3的光射出面端缘部卷起。

和这样的光源反射器2相同的反射构件也可以附在导光体3的侧端面31以外的侧端面。光反射元件5可以使用例如在表面蒸镀金属反射层的塑料片。在本发明中，光反射元件5也可以采用在导光体3的背面34利用蒸镀金属等形成的光反射层等，代替反射片。

本发明的导光体3和光偏转元件4可以用光透射率高的合成树脂构成。这样的合成树脂有例如甲基丙烯树脂、丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂。特别是，甲基丙烯树脂其光透射率高、耐热性能、力学性能、加工成型性能优异，最为适合。这样的甲基丙烯树脂是以甲基丙烯酸甲酯为主成分的树脂，最好是采用甲基丙烯酸甲酯含量80重量％以上的材料。在形成导光体3和光偏转元件4的粗糙面的表面结构和棱镜列等的表面结构时，可以采用具有所希望的表面结构的模具构件对透明合成树脂板进行热压成型，也可以利用网板印刷、挤压成型或射出成型等，与成型同时赋予其形状。又可以利用热和光固化型树脂等形成构造面。还有，可以在聚酯树脂、丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸酰亚胺(polymethacrylic imido)系树脂等构成的透明薄膜或薄片等透明基材上，在其表面形成活性能量线固化型树脂构成的粗糙面结构或透镜列排列结构，又可以利用粘接、熔接等方法将这样的薄片粘接在别的透明基材上结合形成一体。活性能量线固化型树脂可以使用多官能团(meta偏)丙烯化合物、乙烯化合物、(meta偏)丙烯酸酯类、丙烯基化合物、(meta偏)丙烯酸的金属盐等。

如上所述的一次光源1、光源反射器2、导光体3、光偏转元件4、光反射元件5、还有光漫射元件6构成的面光源装置的发光面(光偏转元件4的出光面42还有光漫射元件6的表面)上，通过配置液晶显示元件构成液晶显示装置。对液晶显示装置，观察者从图1中的上方通过液晶显示元件进行观察。又，在本发明中，能够使充分准直化的狭窄分布的光线从面光源装置射入液晶显示元件，因此能够得到在液晶显示元件中没有灰度反转等，亮度、色相均匀性良好的图像显示，同时能够得到集中于所希望方向的光照射，能够提高对于该方向的照明的一次光源的发光光量的利用效率。

还有，在本发明中，在这样利用光偏转元件4使视野狭窄化、高辉度化的光源装置中，能够尽可能不导致辉度下降地，根据目的适当控制视野范围，能够将光漫射元件6邻近配置于光偏转元件4的出光面上。又，在本发明中，这样配置光漫射元件6，能够抑制成为质量低下的原因的闪烁和辉度斑点等，谋求提高质量。

光漫射元件6也可以在光偏转元件4的出光面一侧与光偏转元件4形成一体，又可以将光漫射元件6另行载置于光偏转元件4的出光面一侧，但最好是另行配置光漫射元件6。在另行载置光漫射元件6的情况下，在光漫射元件6的邻近光偏转元件4的一侧的面上，为了防止与光偏转元件4粘附，最好是赋予其凹凸结构。同样，在光漫射元件6的射出面上，也有必要考虑与在其上配置的液晶显示元件之间的粘附，最好是对光漫射元件6的射出面也赋予凹凸结构。该凹凸结构在仅仅是为了防止粘附为目的而形成的情况下，采用平均倾斜角0.7°以上那样的结构为宜，比较理想的是1°以上，更加理想的是1.5°以上。

在本发明中，考虑辉度特性、视觉特性以及质量等的平衡，有必要使用具有适度使来自光偏转元件4的射出光漫射的光漫射特性的光漫射元件6。也就是说，在光漫射元件6的光漫射性能低下的情况下，难于使视野角度充分扩展，使视觉性能降低，同时不能够充分改善质量，反之，在光漫射性能过高的情况下，光偏转元件4产生的视野狭窄化效果受到损害，同时总光线透射率也降低，有辉度下降的倾向。因此在本发明的光漫射元件6中，使用使平行光射入时的射出光分布的半高宽度为1～13°范围的元件。光漫射元件6的半高宽度以3～11°范围为宜，更理想的是4～8.5°范围。还有，在本发明中所谓光漫射元件6的射出光分布的半高宽度，是如图19所示，表示射入光漫射元件6的平行光线在射出时漫射扩散到怎样的程度的数值，是指相对于透过光漫射元件6漫射的射出光的光度分布中峰值的一半处的扩展角的全部宽度的角度(Δθ₁₁)。

这样的光漫射特性可以利用在光漫射元件6中混入光漫射剂，或在光漫射元件6的至少一个表面上形成凹凸结构实现。形成于表面的凹凸结构，在形成于光漫射元件6的一个表面的情况下和在两面都形成的情况下其程度不同。在光漫射元件6的一个表面上形成凹凸结构的情况下，使其平均倾斜角度在0.8～12°的范围内为宜，比较理想的是3.5～7°，更加理想的是4～6.5°。在光漫射元件6的两个表面部形成凹凸结构的情况下，其一个表面上形成的凹凸结构平均倾斜角以0.8～6°范围为宜，比较理想的是2～4°，更加理想的是2.5～4°。在这种情况下，为了抑制光漫射元件6的总光线透射率的下降，最好是使光漫射元件6的射入面侧的平均倾斜角比射出面侧的平均倾斜角大。又，从提高辉度特性和改善视觉性能的观点出发，光漫射元件6的光扩散透过率比值以8～82％的范围为宜，比较理想的是30～70％，更理想的是40～65％范围。

在本发明的光源装置中，也要求从其发光面(光漫射元件6的射出面)的法线方向观察的情况下的显示区域内的辉度均匀。该辉度的均匀性也取决于光源的显示区域的大小，例如在笔记本电脑或监视器等的显示区域大的大型光源装置中，有时候要求比较宽广的视野角度特性，要求使从发光面射出的射出光的分布更宽。另一方面，在便携式电话和便携式信息终端等显示区域小的小型光源装置的情况下，有时候优先要求高辉度和提高显示质量，来自发光面的射出光分布也可以比较狭窄。因此光漫射元件6最好使用相应于光源装置的显示区的大小具有合适的光漫射特性的元件。

在本发明中，能够使用光偏转元件4使从导光体3来的射出光向法线方向等特定方向射出，用具有各向异性漫射性能的光漫射元件6使该射出光向所希望的方向射出。在这种情况下，也可以对光漫射元件6赋予各向异性漫射作用和光偏转作用两种功能。例如凹凸结构使用双凸透镜列或柱状透镜形状的物体的情况下，将其剖面形状形成为非对称形状，以此能够对其赋予各向异性漫射作用和光偏转作用两种功能。

又，在本发明中，对作为光源装置的视野角度进行调整，出于使其提高质量的目的，也可以使光偏转元件4和光漫射元件6含有光漫射材料。这样的光漫射材料可以使用与构成光偏转元件4和光漫射元件6的材料不同折射率的透明的微颗粒，例如可以使用硅微粒、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、氟化丙烯酸甲酯(フツ素化メタクリレ一ト)、等单独聚合物或共聚物等。作为光漫射材料有必要对含量、颗粒直径、折射率等进行适当选定，以避免损害光偏转元件4形成的狭窄视野效果和光漫射元件6造成的适度的漫射效果。例如光漫射材料的折射率与构成光偏转元件4和光漫射元件6的材料的折射率差如果过小，则漫射效果小，如果过大则产生过剩散射折射作用，因此折射率之差以0.01～0.1范围为宜，比较理想的是0.03～0.08，更理想的范围是0.03～0.05。又，光漫射材料的粒径如果过大则散射效果强，会引起闪烁并且使辉度下降，如果过小则发生着色，因此平均粒径以采用0.5～20微米范围为宜，比较理想的是2～15微米，更理想的范围是2～10微米。

还有，有时候使用本发明那样的光偏转元件的光源装置的射出光分布以峰值位置为界，在一次光源侧的射出光分布随着远离峰值光其辉度急剧下降，在远离一次光源的一侧射出光分布，辉度比较缓慢下降，显示出非对称的射出光分布。例如，在将这样的射出光分布的光源装置使用于254mm(10英寸)以上的笔记本电脑等需要比较宽的视野角度的液晶显示装置的情况下，将光漫射性比较大的光漫射元件配置于光偏转元件的出光面上使射出光分布扩展，扩大视野角度。在使用海斯值为50％以上的光漫射性强的光漫射元件的情况下，射出光分布的峰值角度向远离一次光源的一侧偏转1～3°左右。因此来自光偏转元件的射出光分布的峰值角度位于其出光面的法线方向的情况下，利用光漫射元件使射出光分布的峰值角度从法线方向向远离光源一侧偏离1～3°的角度，其结果是，使从法线方向观察的情况下的辉度极端下降。这是由于，通过使用光漫射元件，虽然从光偏转元件射出的射出光分布的非对称性有几分缓和，但是辉度比较严重下降的射出光分布的部位位于法线方向的缘故。为了避免这样的辉度极端下降，最好是预先使光偏转元件来的射出光分布的峰值角度从法线方向向光源侧倾斜1～3°。

下面利用实施例对本发明具体进行说明。还有，下面的实施例中的各物性的测定如下所述进行。

面光源装置的法线辉度、光度半高宽度的测定

使用冷阴极管作为光源，对逆变器(哈利逊公司制造的HIU-742A)施加12V直流电压以高频电流使其点亮。导光体的光度半高宽度，通过在导光体的表面固定具有4mm的针孔的黑色纸，使针孔位于表面的中央，调整距离使辉度计的测定圆为8～9mm，在冷阴极管的长度方向轴的垂直方向和平行方向以针孔为中心，测向(gonio)轴旋转以进行调节。在各方向一边使旋转轴从+80°到-80°以1°的间隔一边转动一边用辉度计测定射出光的光度分布，求峰值角度、光度分布的半高宽度(峰值的1/2的分布的扩展角)。又，面光源装置的辉度半高宽度使辉度计的视野角度为0.1°，调整为位于面光源装置的中央的面部，调节使测向旋转轴旋转。在各方向使旋转轴从+80°到-80°以1°的间隔转动，一边用辉度计测定射出光的辉度分布，求峰值辉度、峰值角度。峰值角度以光源装置的法线法线为0°，以一次光源一侧为负，其相反侧为正。

实施例1

使用丙烯树脂(三菱レイョン株式会社制アクリルペツト VH5#000)，通过射出成型制作一个面为无光泽面(平均倾斜角1.1°)的导光体。该导光体形成216mm×290mm、厚度2.0mm～0.7mm的楔形板状。该导光体的镜面侧上，与导光体的长度216mm的边(短边)平行地，利用丙烯系紫外线固化树脂形成并列连续设置棱镜列的棱镜顶角100°，间距50m的棱镜列的棱镜层。沿着与导光体的长度290mm的长边对应的一个侧端面(厚度2.0mm一侧的端面)用光源反射器(丽光社制银反射膜)覆盖冷阴极管配置。而且，在另一侧端面粘贴光漫射反射膜(东レ社制E60)，在棱镜列排列面(背面)上配置反射片。将上述结构装入框体。该导光体，与光射入面和光射出面两者垂直的面内的射出光光度分布的最大峰值角度相对于光射出面法线方向为70°，半宽高度为22.5°。

另一方面，使用折射率为1.5064的丙烯系紫外线固化性树脂，制作棱镜列，所述棱镜列是截面为连接点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)这12个点(坐标值单位微米：以下实施例中也相同)的形状形成的11个平面构成的间距56.5m的棱镜列并列连续设置的棱镜列形成面，被形成于厚度188微米的聚酯膜的一个表面上，制作棱镜片。

在该棱镜片上，顶部分配角α为15°，顶部分配角β为37.4°。对应于从点2～点12的10个平面的倾斜角度依序为52.6°、53.5°、54.3°、55.5°、56.3°、57.1°、57.9°、58.4°、58.9°、60.0°。

构成棱镜列的面的长度L1和L2相对于棱镜片的棱镜列间距P为，L2/P＝1.279，L2/L1＝1.167。连接棱镜列的顶部与底部的假想平面与对应于点2～点12的实际棱镜面的最大距离d与棱镜列间距P之比d/P为2.7％。棱镜的棱线相对于基准线的凹凸程度为0.053，棱镜面相对于基准面的凹凸程度为0.036。得到的棱镜片几乎不存在由棱镜列的成形等引起的光学缺陷等。

将得到的棱镜片如下所述配置得到面光源装置，所述配置方法是，使棱镜列形成面向着所述导光体的光射出面侧，棱镜的棱线平行于导光体的光射入面，第1棱镜面(与连接点1和点2的线对应：在以下实施例中也相同)载放在光源一侧。求该面光源装置的光射入面和光射出面两者的垂直面内的射出光辉度分布，测定以下述比较例1为基准的情况下的峰值辉度比例、峰值角度、具有峰值辉度的1/2辉度的角度(半高宽度)，其结果示于表1。

又，将液晶显示元件配置于该面光源装置进行观察，结果表明是没有闪烁等问题的高质量装置。

实施例2

除了截面为连接点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)这13个点的形状形成的12个平面构成棱镜列外，与实施例1一样制作了棱镜片。

在该棱镜片中，顶部分配角α为10°，顶部分配角β为38°。对应于从点2～点13的11个平面的倾斜角度依序为52.0°、52.6°、52.8°、53.7°、54.5°、55.3°、56.1°、56.8°、57.5°、58.4°、60.0°。

构成棱镜列的面的长度L1和L2相对于棱镜片的棱镜列间距P，L2/P＝1.414，L2/L1＝1.192。连接棱镜列的顶部与底部的假想平面与对应于点2～点13的实际棱镜面的最大距离d与棱镜列间距P之比d/P为3.3％。棱镜的棱线相对于基准线的凹凸程度为0.053，棱镜面相对于基准面的凹凸程度为0.036。得到的棱镜片有若干由棱镜列的成形等而引起的光学缺陷。

将得到的棱镜片如下所述配置，得到面光源装置，所述配置方法是，使棱镜列形成面向着实施例1的导光体的光射出面侧，棱镜的棱线平行于导光体的光射入面，第1棱镜面载放在光源一侧。求该面光源装置的光射入面和光射出面两者的垂直面内的射出光辉度分布，测定以比较例1为基准的情况下的峰值辉度比例、峰值角度、具有峰值辉度的1/2辉度的角度(半高宽度)，其结果示于表1。

实施例3

除了截面由连接点1(-11.605、65.814)、点2(0.000、0.000)、点3(9.000、11.519)、点4(15.000、19.396)这4个点的3个平面、以及用以点A(-314.871、263.703)为中心的半径为410.489的圆连接点4到点5(36.000、50.653)和用以点B(-502.516、376.787)为中心的半径为629.574的圆连接点5到点6(44.895、65.814)的两个凸曲面构成棱镜列外，与实施例2一样制作了棱镜片。

在该棱镜片中，顶部分配角α为10°，顶部分配角β为38°。对应于从点2～点4的2个平面和对应于从点4～点6的2个凸曲面倾斜角度依序为52.0°、52.7°、56.1°、59.6°。

构成棱镜列的面的长度L1和L2相对于棱镜片的棱镜列间距P，L2/P＝1.412，L2/L1＝1.194。连接棱镜列的顶部与底部的假想平面与对应于点2～点6的实际棱镜面的最大距离d与棱镜列间距P之比d/P为3.1％。棱镜的棱线相对于基准线的凹凸程度为0.053，棱镜面相对于基准面的凹凸程度为0.036。得到的棱镜片有若干由棱镜列的成形等而引起的光学缺陷。

实施例4

除了截面为连接点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)这16个点的形状形成的15个平面构成棱镜列外，与实施例1一样制作了棱镜片。

在该棱镜片中，顶部分配角α为5°，顶部分配角β为39.3°。对应于点2～点16的14个平面的倾斜角依序为50.7°、50.9°、52.0°、52.9°、53.6°、54.4°、55.2°、56.0°、56.5°、57.0°、57.5°58.0°、58.7°、59.4°。

构成棱镜列的面的长度L1和L2相对于棱镜片的棱镜列间距P，L2/P＝1.555，L2/L1＝1.217。连接棱镜列的顶部与底部的假想平面与对应于点2～点16的实际棱镜面的最大距离d与棱镜列间距P之比d/P为3.7％。棱镜的棱线相对于基准线的凹凸程度为0.053，棱镜面相对于基准面的凹凸程度为0.036。得到的棱镜片有若干由棱镜列的成形等而引起的光学缺陷。

实施例5

除了截面由连接点1(-6.322、72.265)、点2(0.000、0.000)、点3(12.000、14.687)、点4(15.000、18.527)这4个点的3个平面、以及用以点A(-283.909、247.987)为中心的半径为376.827的圆连接点4到点5(30.000、39.517)和用以点B(-376.959、312.857)为中心的半径为490.235的圆连接点5到点6(50.178、72.265)的两个凸曲面构成棱镜列外，与实施例4一样制作了棱镜片。

在该棱镜片中，顶部分配角α为5°，顶部分配角β为39.3°。对应于从点2～点4的2个平面和对应于从点4～点6的2个凸曲面倾斜角依序为50.7°、52.0°、54.4°、58.4°。

构成棱镜列的面的长度L1和L2相对于棱镜片的棱镜列间距P，L2/P＝1.560，L2/L1＝1.215。连接棱镜列的顶部与底部的假想平面与对应于点2～点6的实际棱镜面的最大距离d与棱镜列间距P之比d/P为3.9％。棱镜的棱线相对于基准线的凹凸程度为0.053，棱镜面相对于基准面的凹凸程度为0.036。得到的棱镜片有若干由棱镜列的成形等而引起的光学缺陷。

实施例6

除了截面由连接点1(-11.596、65.767)、点2(0.000、0.000)这2个点的1个平面、以及用以点A(-361.105、294.766)为中心的半径为466.137的圆连接点2到点3(44.904、65.767)的1个凸曲面构成棱镜列外，与实施例1一样制作棱镜片。

在该棱镜片中，顶部分配角α为10°，顶部分配角β为34.3°。对应于点2～点3的1个凸曲面倾斜角度为55.7°。

构成棱镜列的面的长度L1和L2相对于棱镜片的棱镜列间距P，L2/P＝1.409，L2/L1＝1.192。连接棱镜列的顶部与底部的假想平面与对应于点2～点3的实际棱镜面的最大距离d与棱镜列间距P之比d/P为3.0％。棱镜的棱线相对于基准线的凹凸程度为0.053，棱镜面相对于基准面的凹凸程度为0.036。得到的棱镜片有若干由棱镜列的成形等而引起的光学缺陷。

实施例7

除了截面由连接点1(-16.005、59.730)、点2(0.000、0.000)这2个点的1个平面、以及用以点A(-356.204、284.772)为中心的半径为456.044的圆连接点2到点3(30.000、42.238)和用以点B(-531.365、390.952)为中心的半径为660.857的圆连接点3到点4(40.495、59.730)的两个凸曲面构成棱镜列外，与实施例1一样制作了棱镜片。

在该棱镜片中，顶部分配角α为15°，顶部分配角β为35.4°。对应于点2～点4的2个凸曲面倾斜角依序为54.6°、59.0°。

构成棱镜列的面的长度L1和L2相对于棱镜片的棱镜列间距P，L2/P＝1.277，L2/L1＝1.167。连接棱镜列的顶部与底部的假想平面与对应于点2～点4的实际棱镜面的最大距离d与棱镜列间距P之比d/P为2.5％。棱镜的棱线相对于基准线的凹凸程度为0.053，棱镜面相对于基准面的凹凸程度为0.036。得到的棱镜片几乎没有由棱镜列的成形等而引起的光学缺陷。

实施例8

除了截面由连接点1(-14.1776、61.4101)、点2(0.000、0.000)这2个点的1个平面、及用以点A(-392.9609、316.1078)为中心的半径为504.3237的圆连接点2到点3(42.3224、61.4101)构成棱镜列外，与实施例1一样制作了棱镜片。在该棱镜片中，顶部分配角α为13°，顶部分配角β为34.6°。

构成棱镜列的面的长度L1和L2相对于棱镜片的棱镜列间距P，L2/P＝1.320，L2/L1＝1.183。连接棱镜列的顶部与底部的假想平面与对应于点2～点4的实际棱镜面的最大距离d与棱镜列间距P之比d/P为2.4％，其曲率半径r与棱镜列间距P之比r/P为8.93。棱镜的棱线相对于基准线的凹凸程度为0.053，棱镜面相对于基准面的凹凸程度为0.036。得到的棱镜片几乎没有由棱镜列的成形等而引起的光学缺陷。

实施例9

除了棱镜列采用从棱镜的谷部在棱镜的高度方向上3微米的位置上设置平坦部的结构外，与实施例8一样制作了棱镜片。

实施例10

除了棱镜列采用从棱镜的谷部在棱镜的高度方向上5微米的位置上设置平坦部的结构外，与实施例8一样制作了棱镜片。

实施例11

除了棱镜列采用从棱镜的谷部在棱镜的高度方向上7微米的位置上设置平坦部的结构外，与实施例8一样制作了棱镜片。

实施例12

除了棱镜列采用从棱镜的谷部在棱镜的高度方向上10微米的位置上设置平坦部的结构外，与实施例8一样制作了棱镜片。

实施例13

除了截面由连接点1(-19.7523、54.2691)、点2(0.000、0.000)这2个点的1个平面、以及用以点A(-368.9514、289.4.66)为中心的半径为468.9151的圆连接点2到点3(36.74767、54.2691)构成棱镜列外，与实施例1一样制作了棱镜片。在该棱镜片中，顶部分配角α为20°，顶部分配角β为33.8°。

构成棱镜列的面的长度L1和L2相对于棱镜片的棱镜列间距P，L2/P＝1.160，L2/L1＝1.135。连接棱镜列的顶部与底部的假想平面与对应于点2～点4的实际棱镜面的最大距离d与棱镜列间距P之比d/P为2.3％，其曲率半径r与棱镜列间距P之比r/P为8.30。棱镜的棱线相对于基准线的凹凸程度为0.053，棱镜面相对于基准面的凹凸程度为0.036。得到的棱镜片几乎没有由棱镜列的成形等而引起的光学缺陷等。

比较例1

除了棱镜片的棱镜列采用两个棱镜面都为平面，棱镜顶角为65.4°的截面为等腰三角形(α＝β＝32.7°)的构件外，与实施例1一样制作，得到了面光源装置，求该面光源装置的光射入面和光射出面两者的垂直面内的射出光辉度分布，取峰值辉度为1.00，测定峰值角度、具有峰值辉度的1/2辉度的角度(半高宽度)，其结果示于表1。

比较例2

除了棱镜片的棱镜列采用两个棱镜面都为平面，一个面的顶部分配角α取5°，另一面的顶部分配角β取38°的结构外，与实施例1一样制作，得到了面光源装置，求该面光源装置的光射入面和光身射出面两者的垂直面内的射出光辉度分布，测定以比较例1为基准的情况下的峰值辉度比例、峰值角度、具有峰值辉度的1/2辉度的角度(半高宽度)，其结果示于表1。

比较例3

除了棱镜片的棱镜列采用两个棱镜面都为平面，一个面的顶部分配角α取5°，另一面的顶部分配角β取35°的结构外，与实施例1一样制作，得到了面光源装置，求该面光源装置的光射入面和光射出面两者的垂直面内的射出光辉度分布，测定以比较例1为基准的情况下的峰值辉度比例、峰值角度、具有峰值辉度的1/2辉度的角度(半高宽度)，其结果示于表1。

	峰值辉度比例	峰值角度(°)	半高宽度(°)
	峰值辉度比例	峰值角度(°)	半高宽度(°)	实施例1	1.74	-2	14
实施例2	1.80	-3	13	实施例1	1.74	-2	14
实施例2	1.80	-3	13	实施例3	1.89	-3	13
实施例4	1.92	-2	13	实施例3	1.89	-3	13
实施例4	1.92	-2	13	实施例5	1.94	-3	15
实施例6	1.82	-3	13	实施例5	1.94	-3	15
实施例6	1.82	-3	13	实施例7	1.68	-3	14
实施例8	1.76	-1	14	实施例7	1.68	-3	14
实施例8	1.76	-1	14	实施例9	1.73	-1	14
实施例10	1.71	-1	14	实施例9	1.73	-1	14
实施例10	1.71	-1	14	实施例11	1.67	-1	14
实施例12	1.63	-1	14	实施例11	1.67	-1	14
实施例12	1.63	-1	14	实施例13	1.63	-2	14
比较例1	1.00	0	22	实施例13	1.63	-2	14
比较例1	1.00	0	22	比较例2	1.03	-1	28
比较例3	1.19	1	24	比较例2	1.03	-1	28

工业应用性

如以上说明所述，采用本发明，构成形成于光偏转元件的入光面上的棱镜列的棱镜面的至少一个采用非单一平面，并且一个棱镜面的顶部分配角α取2～25°，另一个棱镜面的顶部分配角β取33～40°，顶部分配角α与顶部分配角β之差|α-β|取8～35°，以此能够提供使从一次光源发出的光向所要的观察方向聚光的射出的高效率(一次光源的光量利用效率)的光源装置。

Claims

1.一种光偏转元件，其特征在于，具有光线射入的入光面和位于其相反侧、使射入的光射出的出光面，所述入光面上相互并列排列多列由两个棱镜面构成的棱镜列，该两个棱镜面的至少一个面由非单一平面构成，并且构成所述棱镜列的一个棱镜面的顶部分配角α为2～25°，另一个棱镜面的顶部分配角β为33～40°，所述顶部分配角α与所述顶部分配角β之差|α-β|为8～35°。

2.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，所述顶部分配角α为11～25°。

3.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，所述两个棱镜面的一个面由非单一平面构成，而且另一个面由单一平面构成。

4.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，所述非单一平面至少由一个凸曲面构成。

5.根据权利要求4所述的光偏转元件，其特征在于，所述非单一平面由倾斜角互不相同的两个或两个以上的凸曲面构成。

6.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，所述非单一平面由倾斜角互不相同的两个或两个以上的平面构成。

7.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，所述非单一平面由一个或一个以上的平面和一个或一个以上的凸曲面构成。

8.根据权利要求5或6或7所述的光偏转元件，其特征在于，所述非单一平面，越是位于靠近所述出光面一侧的所述平面或所述凸曲面其倾斜角越大。

9.根据权利要求8所述的光偏转元件，其特征在于，所述非单一平面中，最接近所述棱镜列的顶部的面的倾斜角和最接近所述出光面的面的倾斜角之差为1～15°。

10.根据权利要求5或6或7所述的光偏转元件，其特征在于，在构成所述非单一平面的所述平面和/或所述凸曲面的各面上全反射后从所述出光面射出的光线在所述各面上的射出光分布的峰值方向是形成所述棱镜列的平面的大致法线方向。

11.根据权利要求4或6或7所述的光偏转元件，其特征在于，构成所述非单一平面的凸曲面，其曲率半径r与所述棱镜列的间距P之比r/P为2～50。

12.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，所述非单一平面是连接所述棱镜列的顶部和底部的假想平面的最大距离d，与所述棱镜列的间距P之比d/P为0.4～5％。

13.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，所述棱镜列，在其截面上以顶点的坐标为原点、所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，由连接点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)这16个点或其近旁点的形状构成。

14.根据权利要求13所述的光偏转元件，其特征在于，所述棱镜列，在其截面上所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，从所述点1～点16选择出的至少5个点，由将处于以这些点为中心的半径为0.021的圆内的所述近旁点连接的形状构成。

15.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，所述棱镜列，在其截面上以顶点的坐标为原点、所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，由连接点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)这13个点或其近旁点的形状构成。

16.根据权利要求15所述的光偏转元件，其特征在于，所述棱镜列，在其截面上所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，从所述点1～点13选择出的至少5个点，由将处于以这些点为中心的半径为0.021的圆内的所述近旁点连接的形状构成。

17.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，所述棱镜列，在其截面上以顶点的坐标为原点、所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，由连接点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)这12个点或其近旁点的形状构成。

18.根据权利要求17所述的光偏转元件，其特征在于，所述棱镜列，在其截面上所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，从所述点1～点12选择出的至少5个点，由将处于以这些点为中心的半径为0.021的圆内的所述近旁点连接的形状构成。

19.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，所述棱镜列的间距P，与构成所述棱镜列的顶部分配角β的所述棱镜面的剖面形状中、连接棱镜顶部与谷部的假想直线的长度L2，满足L2/P＝1.1～1.7的关系。

20.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，顶部分配角α的所述棱镜面的剖面形状中连接棱镜顶部与谷部的假想直线的长度L1，与顶部分配角β的所述棱镜面的剖面形状中连接棱镜顶部与谷部的假想直线的长度L2，满足L2/L1＝1.1～1.3的关系。

21.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，构成所述棱镜列的两个棱镜面形成的棱线，在所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，相对于其基准线形成0.018～0.354的凹凸形状。

22.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，构成所述棱镜列的两个棱镜面，在所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，相对于其基准面形成0.012～0.334的凹凸形状。

23.根据权利要求1所述的光偏转元件，其特征在于，相邻的棱镜列之间设置平坦部。

24.根据权利要求23所述的光偏转元件，其特征在于，所述平坦部设置于棱镜列的高度方向上离棱镜谷部2～10微米的位置。

25.根据权利要求23所述的光偏转元件，其特征在于，所述平坦部，在所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，设置于棱镜列的高度方向上离棱镜谷部0.035～0.18的位置。

26.根据权利要求23所述的光偏转元件，其特征在于，在顶部分配角β的所述棱镜面的剖面形状中连接棱镜顶部与棱镜谷部的假想直线的长度L2标准化为1时，所述平坦部设置于棱镜列的高度方向上离棱镜谷部0.022～0.16的位置。

27.一种光偏转元件，其特征在于，具有使光射入的入光面和位于其相反侧、使射入的光射出的出光面，所述入光面上相互并列排列多个由两个棱镜面构成的棱镜列，该两个棱镜面的至少一个面由非单一平面构成，而且构成所述棱镜列的一个棱镜面的顶部分配角α为2～25°，另一棱镜面的顶部分配角β为33～40°，两个棱镜面形成的棱线，在所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，相对于其基准面形成0.018～0.354的凹凸形状。

28.一种光偏转元件，其特征在于，具有使光射入的入光面和位于其相反侧、使射入的光射出的出光面，所述入光面上相互并列排列多个由两个棱镜面构成的棱镜列，该两个棱镜面的至少一个面由非单一平面构成，而且构成所述棱镜列的一个棱镜面的顶部分配角α为2～25°，另一棱镜面的顶部分配角β为33～40°，两个棱镜面在所述棱镜列的间距P的长度标准化为1时，相对于其基准面形成0.012～0.334的凹凸形状。

29.一种光源装置，其特征在于，具备：一次光源；有从该一次光源发出的光线射入的光射入面、而且有引导射入的光线并且使引导的光线射出的光射出面的导光体；以及权利要求1～7、9、12～28中的任一项所述的光偏转元件，所述光偏转元件配置成使其入光面与该导光体的所述光射出面相对。

30.根据权利要求29所述的光源装置，其特征在于，所述光偏转元件，其棱镜列的顶部分配角α的所述棱镜面配置于接近所述一次光源的一侧，其棱镜列的顶部分配角β的所述棱镜面配置于远离所述一次光源的一侧。

31.根据权利要求29所述的光源装置，其特征在于，所述一次光源与所述导光体的角落部分邻接地配置，并且所述光偏转元件的棱镜列大致以所述一次光源为中心配置成大致同心圆状。

32.根据权利要求29所述的光源装置，其特征在于，具有与所述光偏转元件的出光面相邻配置的光扩散元件，该光扩散元件在使平行光射入时的射出光分布的半高宽度具有各向异性。