JP2739730B2 - 面光源素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は面光源装置に用いる
面光源素子に関する。本発明は特に、液晶表示装置等の
背面照明手段として好適に使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置等の背面照明手段と
しては、光源に線状ランプを用いランプを回転放物線型
リフレクターの焦点に置きランプ上部に乳半状の拡散板
を置いた形状が一般的であり、リフレクターの形状を最
適化する工夫及び拡散板の拡散率を調整する工夫等が行
なわれている。

【０００３】また、特殊な形状として、線状ランプと導
光体を組合わせ、導光体形状を点光源近似によってシュ
ミレートし、ある方向に出射光を集光するように近似曲
線状に加工したものや、光の進行方向に沿って導光体の
厚みを変えたものや、光源からの距離によってプリズム
角を変えたレンチキュラーを使ったもの、及びこれらの
幾つかを組合わせたものがある。点光源近似をすれば、
殆んどの場合、光路をシュミレート出来、且つそれに応
じた導光層の形状を光進行方向の距離に応じて変えてい
くことは可能であり、この様な提案も特許及び実用新案
で多数なされている。

【０００４】しかし、面光源は出射平面よりできるだけ
全方向に均一に光が出射することを目的とした物が殆ん
どであるが、使用目的によっては或る方向に光を集中し
たい場合がある。

【０００５】例えば視野角の小さいパーソナルユースの
液晶カラーＴＶ等は、或る方向だけに均一な光を出射し
且つ出射面全体ができるだけ均一な出射光量であること
が要求される。

【０００６】図９はそのような液晶カラーＴＶ装置の概
略構成図である。同図において、１は液晶画面、２は液
晶カラーＴＶ装置の本体部、３は液晶画面１の画面の法
線、４は観察者の目である。この形式の装置において
は、液晶画面１を液晶カラーＴＶ装置の本体部２から４
５°程度の角度で立たせ、法線３に対して１５°の角度
をなす方向から画面を見るような構成になっている。し
たがって、図において、Ｘで示す角度域内で面光源の輝
度が他の角度域に比べて大きくなるような背面照明手段
があれば、全体の光量をそこに集中できる点において、
有利となる。つまり、この様な面光源の輝度は所望の方
向に対して最高の輝度値を示し、それは全方向均一出射
型の輝度値より何倍も大きくなる。従ってある特定方向
のみが視角である様な表示装置の背面照明として使用す
れば低消費電力で高輝度の表示装置を得ることが出来
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９の
ような液晶カラーＴＶ装置等の平面に使用する光源は、
特殊な小面積の例外を除いて殆んどの場合、点光源を使
うことはない。使用する光源は、体積光源（蛍光灯の様
に点光源と見做すことが出来ない光源）であり、点光源
近似の一致性は極めて悪い。従って従来技術で提案され
ている様な形状は、形状が精密且つ複雑で製造にコスト
がかかる割には、前記のような所望の特性を得ることは
難しい。

【０００８】しかも蛍光灯の様な体積光源は光源自体が
拡散光であり、無指向性である。即ち、拡散光出射光源
を用いて所望の指向性を確保することは厳密な意味では
非常に困難である。

【０００９】また、前記のような光出射の方向性の点と
は別に、光源装置自体をできるだけ小型にする為には、
少なくとも光源ランプの直径と同じ程度の厚さで目的を
達成する必要がある。前述したようなランプの下部に回
転放物線型リフレクターを配設するタイプの光源装置で
はランプ径の２〜４倍の厚さになり、小型化の要望を満
たすことはできない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、前記従
来技術の問題点に鑑み、カラー液晶ＴＶ装置の様な小型
でしかも視野角が小さく、しかも視野が限定される様な
表示器の背面照明として、薄型（ランプの径と同程度）
で、光源のワット数を増加することなく、使用者が見る
方向に集中光が簡単に得られる面光源素子を提供するこ
とにある。

【００１１】以上のような目的は、少なくとも一つの側
端を入射面とし、これと直交する面を光出射面とする第
１のエレメントと、上記第１のエレメントの出射面の反
対面に対向して配設された反射面と、上記第１のエレメ
ントからの出射光を入射させる入射面と所定の方向に光
を出射させる出射面とを備え、上記第１のエレメントの
入射面と平行に形成された多数のプリズム単位を表面に
有する第２のエレメントと、上記第１のエレメントの入
射面に対向して配置された光源とから構成され、上記第
１のエレメントの光出射面より当該光出射面と上記第１
のエレメントの入射面との双方に対し直交する面方向に
おいて上記第１のエレメントの光出射面の法線方向に対
し傾きを有する特定方向に指向性を有する出射光を出射
させるとともに、この第１のエレメントからの出射光を
上記第２のエレメントによって前記法線方向の方へと偏
向させるようにしてなることを特徴とする面光源素子に
より達成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る面光源素子に
ついて、図面に基づき詳細に説明する。

【００１３】まず、本発明に係る面光源素子の基本的な
考え方について、説明する。

【００１４】導光体の空気に対する光の屈折率ｎは凡ね
ｎ＝１．４〜１．６近辺であり、図１０（ａ）に示すよ
うに、導光体１０の入射端面１１と出射平面１６が直交
している様な形状（エッジライティング）では臨界反射
角が４５°前後で原理的に出射平面１６には光が出射し
ない。なお、図１０（ａ）において、１４は蛍光灯等の
光源、１５はそのリフレクター、１３は導光体１０の出
射平面１６と反対側に形成された反射面である。

【００１５】そのため、図１０（ｂ）に示すように、一
般的には出射平面１６を拡散加工した平面１６ａとした
り、出射対向面の反射面１３を散乱反射面１３ａとする
が、光の出射の方向性を欲する今回の目的では出射光が
散乱光となる為この様な手段は使えない。

【００１６】そこで、本発明者らは、第１エレメントで
ある導光体の表面あるいはその反対面をできるだけ均一
に粗面加工（本発明では以降梨地面という）を施し、そ
の形成された梨地面と出射光の出射方向性を詳細に検討
した結果、導光体の入射面及び出射面の双方に直交する
面において、出射面の法線に対し、例えば、７０〜８０
度程度の傾きを有する特定方向に指向性を有した光が出
射し、出射平面の法線方向ｉの出射光量は極めて少ない
ことを見出し、この方向を法線方向の方に変換させるた
めに、多数の線状のプリズム単位を有する第２のエレメ
ントを、プリズム単位が第１のエレメントの入射面と平
行となるように組み合わせることを考えて本発明を完成
させた。

【００１７】第１エレメントの構成の斜視図を図４
（ａ）に示すが、出射平面には均一な梨地面を形成し、
その反対面には反射面１３を形成させその一端に蛍光灯
の様な線状光源１４を配設した。図４（ｂ）はそのＡ−
Ａ′断面図である。

【００１８】図７（ａ），（ｂ）、図１４（ｃ），
（ｄ）及び図１５（ｅ），（ｆ）は、図４（ｂ）に示し
た出射光輝度の角度分布を示した図である。すなわち、
各角度の出射光の内、最も大きい角度の出射光を１００
％としたときの各角度の出射光の割合いを示した図であ
る（測定試料及び測定法については後述する）。

【００１９】図５（ａ），（ｂ）はそれぞれその測定方
法を示す図であり、図５（ａ）は測定位置を示す正面図
であり、図５（ｂ）はＡ−Ａ′断面図である。図５
（ｂ）において、４８は輝度計である。

【００２０】結果は、図７（ａ），（ｂ）、図１４
（ｃ），（ｄ）及び図１５（ｅ），（ｆ）に示すとお
り、光源として必要な正面方向（平面の法線方向）には
殆ど光は出ておらず、７５〜８０度の特定方向に出射光
が集中していることがわかった。

【００２１】そこで、本発明はこの様に特定方向に出射
光が集中し、出射光分布ができるだけ小さく且つ出射光
量の多い梨地面６０を有する導光体（第１のエレメン
ト）を逆に利用し、法線の両側に出射した出射光２０，
２１（図４（ｂ）参照）を第１のエレメントの入射面と
平行に形成された線状のプリズム群を有する第２のエレ
メントによって屈折させることにより、出射光２０，２
１を偏向させ、法線方向近傍の所望方向に出射光を集中
出射させることをその原理とするものである。

【００２２】図６（ａ），（ｂ）は上記の作用のもう一
つの構成要素である第２のエレメントのプリズムを拡大
した図である。同図において、２０，２１はそれぞれ第
１のエレメントの梨地面６０からの右側方向、左側方向
への出射光、θ₁ ，θ₂ はそれぞれ、法線とプリズム面
３０，３１がなす角、３２は出射面である。また、ψ ₁
〜ψ₆ 及びφ₁ 〜φ₆ はそれぞれ、プリズム単位の各面
或は基準線に対する角度を示したものであり、その角度
の取り方は図６（ａ），（ｂ）に示すとおりである。

【００２３】出射光２１のようにプリズムの右側より入
射する場合においては、プリズム面３０から入射し、プ
リズム面３１で全反射した後、出射面３２から所定角度
ψ₆で出射する。また、出射光２０のようにプリズムの
左側より入射する場合においては、プリズム面３１から
入射し、プリズム面３０で全反射した後、出射面３２か
ら所定角度φ₆ で出射する。

【００２４】第１のエレメントの梨地面６０の第１次出
射光の出射角は、法線に対して対称になるので、第２の
エレメントのプリズム群の構成単位のプリズムのプリズ
ム角（図６のθ₁ ，θ₂ ）及び屈折率を変えることによ
り所望の出射角（ψ₆ 及びφ ₆ ）を得ることが可能であ
る。

【００２５】

【実施例】以下、本発明に係る面光源素子について、そ
の具体的な構成について、図面に基づき詳細に説明す
る。

【００２６】図１は本発明に係る面光源素子の一実施例
を示す部分的な断面図である。

【００２７】同図において、１４は蛍光灯等の光源、１
５はそのリフレクター、１３は導光体５０の出射面１６
と反対側に形成された反射面、１６は導光体５０の出射
面である（６０は梨地面）。なお、導光体５０の出射面
１６は反射層１３の面と実質的に平行な面である。４０
は第２エレメントのプリズム単位、３２はその出射面で
ある。プリズム単位４０は光源（ランプ）に平行な方向
に延びる凸状の線形状をなしている。

【００２８】本発明の構成は、導光体の少なくとも一つ
の側端１１を入射面とし、これと直交する面を光出射面
１６とし、該出射面１６の反対面に反射層１３を備えか
つ、導光体の少なくとも一つの面に前記梨地面６０を配
した第１のエレメント５０と、上記第１のエレメント５
０からの出射光を入射させ、かつ所定の方向に光を出射
させるプリズム単位４０を配した入射面と該プリズム単
位４０からの光を出射せしめる出射面３２とを備えた第
２のエレメント５１とから構成されている。

【００２９】第１エレメントから出射した光はそれぞれ
光線５４，５５の様に出射され、ψ ₆ とφ₆ とをほぼ同
じになる様にプリズム単位を設定することにより、目的
を達成することができる。

【００３０】本発明の素子を構成する材料としては、小
型軽量の目的から光の導光体として可視光透過率の最も
大きいアクリル樹脂が好適であるが、これに限定する必
要はない。

【００３１】また、光源１４としては、小型の蛍光灯を
用いるが、連続した形状の線状光源（例えば、フィラメ
ントランプ）であってもかまわない。

【００３２】次に、第１のエレメントにより第１次の出
射角が、法線に対して対称になる場合のプリズム角の決
定例を示す。法線に非対称な場合も光の入射角を左、右
変えることで簡単に計算出来る。なお、ｎはエレメント
を構成する材料の屈折率である。 プリズムの左側より入射の場合 （記号は総て図６（ａ）による） （ｉ）９０°−ψ＜θ₁ ，φ₁ ＝（θ₁ ＋ψ）−９０， ｓｉｎφ₂ ＝ｓｉｎ（θ₁ ＋ψ−９０）／ｎ， φ₅ ＝９０−（２θ₂ ＋θ₁ −φ₂ ）， ｓｉｎφ₆ ＝ｎ×ｓｉｎφ₅ ， φ₆ ＝ｓｉｎ^-1（ｎ×ｓｉｎφ₅ ） （ii）９０°−ψ＞θ₁ ，φ₁ ＝９０−（θ₁ ＋ψ）， ｓｉｎφ₂ ＝ｓｉｎ（９０−θ₁ −ψ）／ｎ， φ₅ ＝９０−（２θ₂ ＋θ₁ ＋φ₂ ）， ｓｉｎφ₆ ＝ｎ×ｓｉｎφ₅ ， (iii) ９０°−ψ＝θ₁ ，φ₁ ＝０， φ₅ ＝９０−（２θ₂ ＋θ₁ ）， ｓｉｎφ₆ ＝ｎ×ｓｉｎφ₅ プリズムの右側より入射 （記号は総て図６（ｂ）による） （iv）９０°−ψ＜θ₂ ， ψ₁ ＝（θ₂ ＋ψ）−９０， ｓｉｎψ₂ ＝ｓｉｎ（θ₂ ＋ψ−９０）／ｎ， ψ₅ ＝（２θ₁ ＋θ₂ −ψ₂ ）−９０， ｓｉｎψ₆ ＝ｎ×ｓｉｎψ₅ （ｖ）９０°−ψ＞θ₂ ， ψ₁ ＝９０−（θ₂ ＋ψ）， ｓｉｎψ₂ ＝ｓｉｎ（９０−θ₂ −ψ）／ｎ， ψ₅ ＝（２θ₁ ＋θ₂ ＋ψ₂ ）−９０， ｓｉｎψ₆ ＝ｎ×ｓｉｎψ₅ （vi）９０°−ψ＝θ₂ ，ψ₁ ＝０， ψ₅ ＝（２θ₂ ＋θ₁ ）−９０， ｓｉｎψ₆ ＝ｎ×ｓｉｎψ₅ また、プリズムの材質をアクリル樹脂で作ると屈折率は
ｎ＝１．４９であり、プリズム４０への入射角を法線に
対して、対称でψ＝６５°とすると、先の計算式により
プリズムよりの出射角は法線の片側に集束する角度が得
られる（左、右の差が２°以内の計算例を示す）。

【００３３】 入射角ψ＝６５° 左側プリズム角θ₁ 右側プリズム角θ₂ θ₁ θ₂ 左側よりの光 右側よりの光 （φ₆ ） （ψ₆ ） ３５° ２８° ８．５° ８．９° ３６° ２７° １１．０° １１．５° ３７° ２６° １３．５° １４．０° ３８° ２５° １６．０° １６．５° ３９° ２４° １８．６° １９．１° ４０° ２３° ２１．１° ２１．７° ４１° ２２° ２３．７° ２４．３° ４２° ２１° ２６．３° ２６．９° ４３° ２０° ２９．０° ２９．６° 図２及び図３は本発明の他の構成例を示す面光源素子の
部分的な断面図である。

【００３４】図２において、第１のエレメント（導光
体）５０−１はその梨地面６０を光の出射面１６とは反
対側に形成し、独立または一体的に形成した反射層１３
に対向させて配置したものとなっており、第１エレメン
ト５０−１の出射面１６は平滑面となっている。図３は
導光体５０の上下面に梨地面を配した導光体５０−２を
使用した構成例を示したものである。尚、本発明におい
て、透明導光体の出射面１６となる梨地面の仮想平面が
反射層の面１３と実質的に平行ということは、厚みの均
一な板状体ということで、本発明は容易に製作、組立可
能な透明導光体を用いることを特徴の一つとしている。

【００３５】図１２は、第１のエレメント５０の出射光
が法線に対称に出射し、第２のエレメント５１のプリズ
ム単位の角度（図６のθ₁ ，θ₂ ）をθ₁ ＝θ₂ ＝３
１．５°とした場合の実施例を示す図である。この実施
例によれば、光線５６，５７のように、第２のエレメン
トの出射面３２からの出射光を法線方向に集束すること
ができる。

【００３６】次に３インチ液晶カラーＴＶ用の背面光源
を想定し、パネルサイズを横６１ｍｍ×縦５６ｍｍとし
た本発明の構成例について説明する。

【００３７】第１のエレメントは、厚さ５ｍｍの透明ア
クリル樹脂、第２のエレメントは厚さ１ｍｍのアクリル
樹脂として以下の具体的な実施例を作成したが、本発明
はサイズ、厚み、材質共にこれに限定されるものではな
いことは明らかである。

【００３８】［詳細な実施例−１］ 図１に示す構成例の作製及びその評価 （導光体の作製）まず、磨いた黄銅板（約３ｍｍ×２５
０ｍｍ×２５０ｍｍ）の片面に６０メッシュのガラスビ
ーズを吹きつける常法のホーニング法によって金属板表
面をホーニング加工し、レプリカ用の金型を作製する。
ホーニングの程度により５種類の金型を作製した。

【００３９】次に、厚さ５ｍｍのアクリル樹脂板の片面
に該金型を用い熱プレスによりホーニング面のレプリカ
をとり、これを導光体とした。

【００４０】（第２エレメントの製作）ポータブル液晶
ＴＶの画面の有効視野角、法線よりの傾き角（図９参
照）を測定して、出射角を画面法線に対して１５°（ψ
₆ ＝φ₆ ）になる様に決定し、プリズム角を左側３８°
（＝θ₁ ）右側２５°（＝θ₂ ）とした（図６（ａ），
（ｂ）参照）。そして、その設定のプリズムの先端角
（＝θ₁ ＋θ₂ ）６３°のプリズム辺が多数平行に配さ
れたマルチプリズムで、且つピッチ０．３８ｍｍの金型
を作成し、熱プレスにより厚さ１ｍｍのアクリル樹脂板
に熱転写し、第２のエレメントとした。

【００４１】（導光体の曇価の測定） （１）前記（導光体の作製）で５種類の金型を用いてレ
プリカをとったアクリル樹脂板５ｍｍより各各５０ｍｍ
×５０ｍｍ試片を切り出し、曇価測定用試料とした。対
照試料としては、レプリカをとる前の透明なアクリル樹
脂板を同じ様に５０ｍｍ×５０ｍｍに切断して使用し
た。

【００４２】曇価の測定は、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３−６
１に準じ計測器の光入射側にレプリカ面を配置して測定
し、次式により曇価を求めた： 曇価＝｛（拡散光透過率）／（全光線透過率）｝×１０
０％ （２）測定結果は表１の通りである。

【００４３】

【表１】 （第１エレメントの製作及び出射光の角度分布評価）次
に、上記導光体より、横６１ｍｍ×縦５６ｍｍの大きさ
の板を切断し、横６１ｍｍの２辺を常法により研摩し、
縦５６ｍｍの２辺は粘着剤つきアルミニウム蒸着膜付き
ポリエステルを貼りつけ、転写したマット面の対面には
銀蒸着膜付きポリエステルフィルムを配設した。横６１
ｍｍの２辺に沿って径７ｍｍ、長さ２４５ｍｍのランプ
（（株）スタンレー電気製ＣＢ７−２４５Ｗ冷陰極管）
をアルミニウム箔をリフレクターとして巻きつけ、ＤＣ
１２Ｖでインバーターを介して点灯した。第１エレメン
トの中央部（図５（ａ）の部分）について輝度計
（（株）ミノルタ製輝度計ｎｔ−１）で法線に対して角
度を変えて測定し、出射光分布を求めた（図５（ｂ）参
照）。

【００４４】このようにして求めたデータが表２及び前
述した図７（ａ），（ｂ）及び図１４（ｃ），（ｄ）で
ある。図７他において半径方向に輝度を円周方向に光出
射角をとってある。試料−５及び対照試料はいずれの方
向にも出射光量が小さく、測定が不正確となった為、割
愛した。

【００４５】

【表２】 尚、使用したランプの中央部に於ける管面輝度は各々５
０００ｃｄ／ｍ² ，５２００ｃｄ／ｍ² であった。

【００４６】（本発明に係る面光源素子の製作及びその
評価）前記第２エレメントよりマルチプリズムの線方向
が長辺に平行になる様に、横１６ｍｍ×縦５６ｍｍに切
断し、前記第１エレメントの光出射面にプリズム凸部が
向き合う様に配設し、ランプ辺に沿って（横６１ｍｍの
辺）約５ｍｍ巾の両面粘着テープで固定し、本発明に係
る面光源素子を製作した。

【００４７】第１エレメントの出射光の角度分布評価の
方法と全く同様な方法で、本面光源素子の出射光の角度
分布を測定した。その測定結果を表３及び図８（ａ），
（ｂ）及び図１６（ｃ），（ｄ）に示す。

【００４８】

【表３】 ＊分布角：輝度値がピーク輝度の１／２になる時の角度。

【００４９】以上の様に導光体の梨地面の性能として
は、曇価が約３０％以上、好ましくは５０％以上あれば
面光源素子として充分な輝度と分布角を得ることが出来
る。

【００５０】［詳細な実施例−２］ 図２及び図３に示す構成例の製作及びその評価 ［詳細な実施例−１］の試料−２を作成した金型を用い
アクリル樹脂５ｍｍ厚の両面レプリカをとり、これを試
料−６とした。この導光体は図３に示した５０−２に相
当する。

【００５１】（導光体の曇価の測定）［詳細な実施例−
１］と全く同様にして製作して試料−６の曇価を測定し
たところ、試料−６の曇価は８１．５％であった。

【００５２】（第１エレメントの製作及び出射光の角度
分布評価）［詳細な実施例−１］と全く同様にして製作
した。導光体として前記試料−２及び試料−６を用い次
の点を除いて［詳細な実施例−１］と全く同じである。

【００５３】異なる点：試料−２と同じ導光体の梨地面
に銀蒸着付きポリエステルフィルムを配設した（図２参
照）。この様に配設した試料を試料−７とする。これは
図２の導光体５０−１に相当する。

【００５４】出射光の角度分布の測定結果は図１５
（ｅ），（ｆ）である。

【００５５】

【表４】 尚、使用したランプの中央部に於ける管面輝度は各々５
０００ｃｄ／ｍ² ，５２００ｃｄ／ｍ² であった。

【００５６】（本発明に係る面光源素子の製作及びその
評価）［詳細な実施例−１］と全く同様にして面光源素
子を製作し本面光源素子の出射光の角度分布を測定し
た。その結果を表５及び図１７（ｅ），（ｆ）に示す。

【００５７】

【表５】 以上の様に梨地面が両面（試料−６）或は反射層に密接
（試料−７）していると集中光の分布角を広くすること
ができる（ピーク輝度はその分小さくなる）。

【００５８】（比較例）アクリル系樹脂ペレット（三菱
レイヨン社製、ハイペットＨＢＳ［登録商標］）にルチ
ル型酸化チタンを重量で１．５％ドライブレンドし、通
常の押出機で５０μ厚のフィルムを作成した。該フィル
ムを無機ガラス平板上に空気泡の入らぬ様に延展し、メ
チルメタクリレートで仮止めした後、常法通り重合固化
して厚さ５ｍｍのアクリル樹脂板を得た。

【００５９】この様にして作られた比較例の板を横６１
ｍｍ×縦５６ｍｍに切断し、横６１ｍｍの２辺を常法に
より研摩し縦５６ｍｍの２辺は粘着剤つきアルミニウム
蒸着膜付きフィルムを貼りつけ、板表面に形成されてい
る白色の薄層の対面に銀蒸着膜付きポリエステルフィル
ムを配設した。次いで第１のエレメントと同様の測定を
全く同じ方法で行ない、出射光分布を求めた。その結果
を表６及び図１１に示した。

【００６０】

【表６】 （まとめ）例えば図８（ａ），（ｂ）、図１６（ｃ），
（ｄ）及び図１７（ｅ），（ｆ）と図１１を比較してみ
ればわかる様に、比較例が全方向に均一に光が出射する
特性を有しているのに対し、本発明の面光源素子は特定
方向に集中光を得ることができ、かつ中心点のピーク輝
度値が約３．５〜４倍の高輝度値を得ることが出来る利
点を有していることが分る。

【００６１】［詳細な実施例−３］図１２に示したよう
に出射角を画面法線方向に向ける例としてプリズム角を
左右対称に３１．５°（＝θ₁ ）、３１．５°（＝θ
₂ ）とし、ピッチ０．５ｍｍの金型を作成し、熱プレス
により厚さ１ｍｍのアクリル樹脂に熱転写し、第２のエ
レメントを作成した。

【００６２】第１のエレメントとして表２の試料−１の
導光体を用い、第２のエレメントに上記３１．５°／３
１．５°（θ₁ ＝θ₂ ）のマルチプリズムを用い、［詳
細な実施例−１］と全く同様にして面光源素子を作成
し、出射光の角度分布を測定した。第１のエレメントの
ピーク輝度の測定結果を表７に、また、その面光源素子
のピーク輝度を表８に、さらに、その面光源素子の出射
光輝度の角度分布を図１３に示す。

【００６３】

【表７】

【００６４】

【表８】 表８及び図１３から解るように、θ₁ ，θ₂ を上記の様
に設定することにより、通常の場合に比べて集中光を画
面法線方向に向けることのできる面光源素子を作成でき
た。

【００６５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る面
光源素子によれば、 液晶カラーＴＶの様な小型でしかも視野角が小さく、
しかも視野が限定される様な表示器の背面照明として
は、薄型（ランプの径と同程度）で、光源のワット数を
増加することなく集中光が簡単に得られる最適の光源装
置を提供できる。 本質的に拡散光源である蛍光灯を用い軽便に集中光が
得られ且つ、集中光の出射方向を簡単に自由に決めるこ
とが出来る。効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】面光源素子の断面図である。

【図２】面光源素子の断面図である。

【図３】面光源素子の断面図である。

【図４】第１のエレメントの斜視図及び断面図である。

【図５】出射光輝度の角度分布の測定法の概念図であ
る。

【図６】第１のエレメントより出射光のピーク光がプリ
ズムに入射した時の光路解析図である。

【図７】導光体の出射光輝度の角度分布を示す図であ
る。

【図８】面光源素子の出射光輝度の角度分布を示す図で
ある。

【図９】液晶カラーＴＶの観視状態に於ける相対角度を
示す図である。

【図１０】従来の面光源装置の断面図である。

【図１１】面光源素子の出射光輝度の角度分布を示す図
である。

【図１２】第２のエレメントがθ₁ ＝θ₂ 型である面光
源素子の断面図である。

【図１３】θ₁ ＝θ₂ 型の面光源素子の出射光輝度の角
度分布を示す図である。

【図１４】導光体の出射光輝度の角度分布を示す図であ
る。

【図１５】導光体の出射光輝度の角度分布を示す図であ
る。

【図１６】面光源素子の出射光輝度の角度分布を示す図
である。

【図１７】面光源素子の出射光輝度の角度分布を示す図
である。

【符号の説明】

１３ 反射面 １４ 光源 １５ リフレクター １６ 出射面 ５０，５０−１，５０−２ 導光体（第１のエレメン
ト） ５１ 第２のエレメント ４０ プリズム単位 ６０ 梨地面

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの側端を入射面とし、こ
   れと直交する面を光出射面とする第１のエレメントと、 上記第１のエレメントの出射面の反対面に対向して配設
   された反射面と、 上記第１のエレメントからの出射光を入射させる入射面
   と所定の方向に光を出射させる出射面とを備え、上記第
   １のエレメントの入射面と平行に形成された多数のプリ
   ズム単位を表面に有する第２のエレメントと、 上記第１のエレメントの入射面に対向して配置された光
   源とから構成され、 上記第１のエレメントの光出射面より当該光出射面と上
   記第１のエレメントの入射面との双方に対し直交する面
   方向において上記第１のエレメントの光出射面の法線方
   向に対し傾きを有する特定方向に指向性を有する出射光
   を出射させるとともに、この第１のエレメントからの出
   射光を上記第２のエレメントによって前記法線方向の方
   へと偏向させるようにしてなることを特徴とする面光源
   素子。