JP4331313B2 - Light guide element and light source device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、側方から供給された光を内部で方向転換し、出射面から出射するための導光素子、並びに、該導光素子を用いた光源装置に関する。本発明は、例えば、液晶ディスプレイ、車内機器、広告パネル等の諸装置のバックライティングあるいはフロントライティングに適用され得る。
【0002】
【従来の技術】
板状の導光素子である導光板の側端面から光を導入し、導光板の2つのメジャー面(端面に比して大面積の面)の内の一方を出射面として用いる型の光源装置は、例えば液晶ディスプレイのバックライティングやフロントライティングなどに広く適用されている。この種の光源装置における基本的な性能は使用する導光素子に左右されるところが大きい。
【0003】
導光素子の基本的な役割は、側端面から導光素子の内部に導入された光の進行方向(導光素子の出射面にほぼ平行)を転換して出射面から出射させることにある。良く知られているように、導光素子として単純な透明板をそのまま用いたのでは方向転換が殆ど行なわれず、十分な輝度が得られない。そこで、出射面からの出射を促進する方向転換手段が必要になる。
【0004】
導光素子の出射を促進する手段は、(1)導光素子内部の散乱パワー、(2)出射面に与えられた光拡散性、(3)背面に与えられた光拡散性、(4)出射面に与えられた屈折性の凹凸形状、(5)背面に与えられた内部反射手段、のうちの1つまたは2つ以上の手法に支えられている。
【0005】
(1)の手法は高効率で均一な出射光が得られ易い。しかし、出射面からの優先的な出射方向が正面方向から大きく傾いている(通常、出射面に立てた法線に対して60度〜75度程度の傾斜)。従って、正面方向周辺への照明出力を得るためには、プリズムシートのような出力指向特性修正手段が不可欠になる。光拡散シートを使用しても、正面方向の出力はある程度増加するが、広範囲に光拡散が生じてエネルギ効率が低下する。
【0006】
(2)、(3)の手法は、高効率で出射光を得ることが難しい。また、(1)の手法と同じく、出射面からの出射は斜めに強く起る。光拡散性を強めると、広範囲散乱や光拡散要素(白色インキ等)による吸収等の要因で効率が上昇しない。
【0007】
(4)の手法は出射面からの光の脱出を容易にするが、積極的な方向転換がなされ難い。従って、高効率で出射光を得ることが難しい。特に、導光素子の背面から出射面へ向かう光が生成されないことは有利でない。
【0008】
(5)の手法は、導光素子の背面から出射面へ向かう光を積極的に生成するものである。また、秩序ある内部反射は広範囲散乱も生じ難い。従って、所望の方向(典型的には、ほぼ正面方向)の指向性を持った出力が効率的に得られる可能性がある。しかし実際には、従来の技術では、下記のように、漏光の問題が効率的な方向転換を妨げていた。
【0009】
図1は、上記(5)の手法の適用例を説明する断面図である。同図において、符号1はアクリル樹脂等の透明材料からなる導光素子を表わしており、その一つの側端面が入射端面2を提供している。レフレクタ8で背後を覆われた一次光源Lは、入射端面2の近傍に配置され、入射端面2に光を供給する。導光素子1の2つのメジャー面3、4の内一方が出射面3を提供する。他方のメジャー面4は背面を提供する。背面4は、方向転換のための多数の内部反射斜面5a〜5fを備えている。図示の都合上、少数の内部反射斜面が示されている。
【0010】
一次光源Lから発せられた光は入射端面2を通って導光素子1内に導入される。導光素子1内を伝播する光(光線群)が内部反射斜面5a〜5fに遭遇すると、内部反射により出射面3に方向転換され、出射面3から照明光6a〜6fが出力される。このような作用は、エッジライティング効果と呼ばれる。図1は、典型的な設計に従って、ほぼ正面方向に出射する照明光6a〜6fが描かれている。
【0011】
ここで注意すべきことは、一般に、内部反射面5a〜5fでは「全反射」のみならず「通常の反射」も起ることである。
良く知られているように、通常の反射は臨界角以下の内部入射角の下で起り、漏光を伴う。例えば、屈折率1.49のアクリル樹脂製の導光素子の場合、臨界角は約42度である。
【0012】
臨界角以下の内部入射角は、特に、入射端面2に近い内部反射斜面(例えば5a)で生じ、漏光(例えば7a)をもたらす傾向がある。なぜならば、図の描示から理解されるように、内部入射光の傾斜(導光素子1の延在方向乃至出射面3に対する傾斜。以下、同様。)が比較的大きいからである。
また、入射端面2から比較的遠い内部反射斜面(例えば5c)でも、出射面3による内部反射を経た光が、臨界角以下の内部入射角に従って漏光(例えば7b)をもたらす。
【0013】
更に、導光素子1の内部に散乱能を持つ場合(光散乱導光素子)、出射面3が出射促進のための光拡散性を持つ場合などのケースにおいては、漏光はより多く生じると考えられる。
【0014】
言うまでもなく、このような漏光は照明光出力効率、従って光源装置の輝度を低下させる。背面4に沿って反射シートを配置すれば、ある程度の漏光を回収して、導光素子1内に戻すことが出来る。しかし、反射シートによる反射光を意図する照明出力方向(通常は、正面方向周辺)に指向させる事は困難である。従って、反射シートに頼った漏光回収は満足な解決とはならない。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決することにある。即ち、本発明の1つの目的は、側端面(入射端面)から導入された光を出射面から出射させるための導光素子を改良し、漏光回収機能を持たせ、それによって方向転換効率の高めることにある。
また、本発明のもう1つの目的は、そのような改良された導光素子を採用することにより、照明光出力効率の高い光源装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光出射のための出射面と背面を提供するメジャー面、並びに光導入のための入射端面を備えた導光素子を改良する。この改良は、導光素子の背面に方向転換機能と漏光回収機能を兼ね備えた突起列を設けると共に、出射面には別の方向修正機能を備えた突起列を設けると言う基本アイデアに基礎を置いている。なお、出射面に設けられた突起列の備える方向修正機能は、入射端面に平行な面内に関して、出力指向特性を修正する機能である。
【0017】
上記基本アイデアに従い、先ず導光素子の背面には、光進行方向転換のための多数の突起列P1,P2,P3・・・・・が設けられる。各突起列Pi (i=1,2,3・・・・・)は、入射端面とほぼ平行に延在する。なお、番号は漏光回収機能を定義するための便宜的なもので、入射端面に近い順に付されている。更に、導光素子の出射面には、入射端面にほぼ垂直に延在し、出力指向特性を修正するための多数の突起列が設けられる。この方向特性の修正は、入射端面に平行な面内に関して、出力指向特性を修正するものである。
【0018】
導光素子の背面に設けられた突起列Pi は、入射端面に関して相対的に近く且つ切り立った第1面Si と前記入射端面に関して相対的に遠く且つ傾斜した第2面Ti を含む。
第2面Ti は出射面へ向かう光を生成する内部反射機能と、漏出光を生成する漏出機能を有する。そして、突起列Pj (j=2,3・・・・・)は、先行する突起列Pj-1 の第2面Tj-1 からの漏出光を第1面Sj を通して回収し、第2面Tj へ内部入射させるために連鎖的に協働するように配列されている。
【0019】
各突起列Pi (i=1,2,3・・・・・)は、先鋭でない断面形状を有する先端部を備えていても良い。このよう形状は、輸送、光源装置や液晶ディスプレイのアセンブリング、使用中などに導光素子の先端に有害な変形や損傷を発生させる危険性を減ずる。本発明における漏光回収機能は、主として突起列の基部周辺に頼っている。従って、先鋭でない断面形状は、漏光回収機能を大きく低下させることはない。
【0020】
突起列は、導光素子の基板部と一体をなしていても、基板部と結合された別体をなしていても良い。また、突起列は、基板部と同材料、異なる材料のいずれからなるものであっても良い。
【0021】
導光素子は、導光板とそれに結合されたシート状部材を含む構造を有していても良い。シート状部材は、導光板と同材料、異なる材料のいずれからなるものであっても良い。導光板とシート状部材の結合は、光学的接着剤を用いて接着されていて良い。
【0022】
改良された導光素子を光源装置に適用する際には、該導光素子の入射端面に向けて一次光を供給するための一次光源が配置される。導光素子の改良による利点は、それを用いた光源装置及び該光源装置をバックライティングあるいはフロントライティングに適用した機器(例えば液晶ディスプレイ)に反映され、明るい照明光、明るい表示、低消費電力などが得られる。
【0023】
なお、導光素子の出射面が乗る延在面に対して垂直な垂面に対する第1面Si 及び第2面Ti の傾斜角については、前者をα及び後者をβとして、0度≦α≦10度、且つ、30度≦β≦60度であることが望ましい。
【0024】
【発明の実施の形態】
(1)基本的な実施形態
図2は、本発明の実施形態に従った配置の概略を表わす見取図である。但し、本図及び図9、図10においては、説明の都合上、導光素子の出射面に形成される突起列については図示を省略した。図2を参照すると、アクリル樹脂、ポリカーボネイト(PC)等の透明材料からなる導光素子10の1つの側端面が、入射端面12を提供している。本実施形態における導光素子10は、全体が一体の成形物である。また、厚さが入射端面12からもう1つの端面(末端面)15に向かって減少する傾向を有している。このような形状は、均一な輝度分布を得るのに適している。
【0025】
棒状の一次光源(冷陰極管)Lが入射端面12に沿って配置され、入射端面12に光を供給する。導光素子10の2つのメジャー面13、14の内一方が出射面13とされる。他方の面(背面)14には、多数の突起列P1,P2,P3・・・・・Pi・・・・・が設けられている(なお、既述の通り出射面13上にも突起列が形成されているが、それらについては後述する)。背面14上の各突起列Pi は第1面Si と第2面Ti を含み、入射端面12とほぼ平行に延在している。各突起列Pi について、第1面Si は第2面Ti より入射端面に近い。
【0026】
第1面Si は切り立った面である。即ち、出射面13で代表される導光素子10の延在面に対して垂直に近い角度をなしている。一方、第2面は第1面に比して切り立っていない傾斜面である。その傾斜角は、望まれる優先出力方向(出射面13からの主たる出射方向)に応じて設計される。
【0027】
出射面13の外側に周知の液晶パネルを配置すれば、バックライト型の液晶ディスプレイが構成される。フロントライト型の液晶ディスプレイについては、後述する。
【0028】
一次光源Lから発せられた光は、入射端面12を通って導光素子10内に導入される。導光素子10内を伝播する光がいずれかの突起列Pi 内に入ると、第2面Ti で内部反射が起る。内部反射された光は、内部入射角と第2面Ti の傾斜角に応じて決まる方向へ方向転換され、出射面13へ向かう。出射面13への内部入射角が臨界角より小さい限り、出射面13から照明出力が得られる。出射面13に、光拡散性などの出射促進手段が設けられていれば、より容易に照明出力が得られる。
【0029】
内部入射角が臨界角より小さい入射ビームについては、一部が内部反射し、残りが漏出する。換言すれば、第2面Ti は、出射面13へ向かう光を生成する内部反射機能と、該突起列Pi からの漏出光を生成する漏出機能を有する。
【0030】
突起列Pj (j=2,3・・・・・)は、漏光回収のために連鎖的に協働するように配列されている。即ち、先行突起列Pj-1 の第2面Tj-1 からの漏出光は後続突起列Pj の第1面Sj を通して回収され、第2面Tj へ内部入射される。この内部入射は、出射面13への方向転換のチャンスを回収光に与える。もし、再度の漏光が生じたら、それは次の突起列Pj+1 の第1面Sj+1 から突起列Pj+1 内に回収されるであろう。
【0031】
なお、背面14に沿って描かれた破線9は、図示された諸要素をマウント乃至収容するフレームあるいはハウジングの内面を表わしている。この内面は拡散反射性あるいは正反射性を有している。銀箔のような反射部材が導光素子10とフレームあるいはハウジングの間に介在することも有り得る。このような反射面手段も漏光の回収に多少の貢献はし得る。
【0032】
しかし、重要なことは、本発明は外部の反射手段による回収に頼っていないことである。前述したように、このような外部の反射手段による回収は高効率が期待し難く、制御された方向への方向転換機能も十分でない。
【0033】
図3は、突起列による方向転換及び漏光回収について説明するための図で、隣り合う2つの突起列Pj-1,Pj の断面と光線の挙動が描かれている。
図3において、左方に入射端面12(図示せずがあり、従って、導光素子10内における一般的な光供給方向は左方から右方である。突起列Pj 、Pj-1 はそれぞれ第1面Sj-1 、Sj 、第2面Tj-1 、Tj 含む形状を有している。第1面Sj-1 、Sj と第2面Tj-1 、Tj の交線が、先鋭な先端部Bj 、Bj-1 を形成している。
【0034】
円内に記したように、任意の突起列Pについて、第1面S、第2面Tが垂面Mに対してなす角度(矢印方向が正符号)をα及びβとする。垂面Mは出射面13(図2参照)が乗る延在面に関して定義されるものとする。本例においては、α=0度、β=48度である。この値は好ましい一例である。一般的には、角度αは0度〜10度程度が好ましい。α<0度も許容されるが、製造上の困難、機械的な強度等の観点から劣るかも知れない。傾斜角βは、希望する出力方向(出射面13からの主たる出射方向)に応じて設計される。当然、材料の屈折率n(ここではn=1.49)も考慮される。通常のケースでは、傾斜角βは30度〜60度に範囲内にあるであろう。
【0035】
今、突起列Pj-1 、Pj-1 の基本的な協働作用について考察するために、突起列Pj-1 の第2面Tj-1 を点Aで代表させる。点Aは、第2面Tj-1 上にあり、且つ、突起列Pj-1 の基部に近い(即ち、先端Bj-1 から遠い)位置にある。
【0036】
点Aで第2面Tj-1 に対して立てた垂線をN(破線)とする。符号Cは臨界角を表わしており、本例では42度である。点Aへの内部入射光線の大半は、内部入射角に応じて概略次のように分類できる。
【0037】
光線群I;内部入射角が臨界角Cより十分小さいある範囲の光線群。これら光線の多くは、第2面Tj-1 から漏れ出て、後続突起列Pj の第1面Sj に入射する。第1面Sj が切り立っているために、漏出光の多くが第1面Sj を通って後続突起列Pj 内部に導入される。そして、後続突起列Pj の第2面Tj に内部入射する。
【0038】
ここで注目すべきことは、図示された通過エリアから理解されるように、第2面Tj への内部入射角は、第2面Tj-1 への(先行して経験した)内部入射角よりも大きくなっていることである。その結果、光線群Iは第2面Tj における内部反射において容易に全反射条件を満たし、I’で図示されたように、出射面13(図2参照)に向かう光線群に方向転換される。本例では、光線群I’はほぼ正面方向に出力されている。
【0039】
このような光線群Iは、入射端面12の近傍で多く存在するであろう。また、それ以外の領域でも、出射面13で全反射された光の一部が光線群Iに属するであろう。図1を比較参照すると、前者は漏光7aの回収に対応し、後者は漏光7bの回収に対応していることが理解される。
【0040】
光線群II;内部入射角が臨界角Cより小さいが、光線群Iに属さない光線群。これら光線のかなりの部分は、第2面Tj-1 から漏れ出て、後続突起列Pj の第1面Sj に入射する。第1面Sj が切り立っているために、漏出光の多くが第1面Sj を通って後続突起列Pj 内部に導入される。
【0041】
しかし、図示された図示された通過エリアから理解されるように、後続突起列Pj の第2面Tj に内部入射することは困難であり、図示されたように、光線群II’となる。光線群II’は大きな方向転換を経験していないので、その多くが出射面13で全反射し、再度別の突起列の第2面に入射するであろう。その時の内部入射角は、第2面Tj-1 及び第1面Sj における屈折を考慮すると、第2面Tj-1 への内部入射角よりやや大きくなり得る。その結果、光線群Iのように、方向転換されるチャンスが与えられるであろう。
【0042】
光線群III;内部入射角が臨界角Cより大きい光線群。これら光線は、第2面Tj-1 で全反射され、出射面13(図2参照)に向かう光線群III’に方向転換される。本例では、光線群III’はほぼ正面方向に出力されている。
【0043】
以上が漏光回収を伴う方向転換作用の基本形であるが、角度α、β、屈折率nに応じて作用にバリエーションが生し得る。例えば、角度β(=48度)を下方修正すると、第2面Tj における全反射が起こり難くなる。その場合でも、更に後続の突起列Pj+1 他で全反射による方向転換のチャンスが与えられる。
【0044】
図4にそのような状況の一例を示した。図4を参照すると、順次隣り合う3つの突起列Pj-1,Pj,Pj+1 の断面と光線の挙動が描かれている。図4において、第1面の角度はα=0度、第2面の角度はβ=40度である。この値は3者が協働した回収が行なわれる状況を与える一例である。
【0045】
光線群IVは、内部入射角が臨界角Cより十分小さいある範囲の光線群を表わしている(前述の光線群Iにほぼ対応)。これら光線の多くは、第2面Tj-1 から漏れ出て、後続突起列Pj の第1面Sj に入射する。第1面Sj が切り立っているために、漏出光の多くが第1面Sj を通って後続突起列Pj 内部に導入される。そして、後続突起列Pj の第2面Tj に内部入射する。
【0046】
この内部入射は、第2面Tj-1 における内部反射と比較すると内部入射角が若干大きくなっている。しかし、角度βが小さいため、第2面Tj における内部反射において全反射条件を満たすには十分でない。その結果、光線の多くは、第2面Tj から再度漏れ出て更に後続の突起列Pj+1 の第1面Sj+1 に入射する。第1面Sj+1 が切り立っているために、漏出光の多くが第1面Sj+1 を経て突起列Pj+1 の第2面Tj+1 に内部入射する。
【0047】
この内部入射は、第2面Tj における内部反射と比較して内部入射角が若干大きくなっている。本例では、その結果、第2面Tj+1 で全反射が起っている。この全反射に伴う方向転換により、光線群IV’が出力される。本例では、光線群IV’はほぼ正面方向に出力されている。
【0048】
もしも、第2面Tj+1 でも全反射出来なかった場合には、更に後続の突起列Pj+2 ・・・・に漏光がリレーされる。このような過程により、漏光多くがいずれかの突起列の第2面で方向転換されることが期待される。
【0049】
(2)他の実施形態
本発明は、上記(1)で説明した基本作用を維持した種々の他の実施形態を許容する。以下に、それらを例示的に説明する。
【0050】
1.突起列の形状に関するモディフィケーション
(a)図2〜図4に示した実施形態における突起列の第1面の角度αはα=0である。しかし、図5、図6に示したように、突起列Pの第1面Sの角度α>0度あるいはα<0度であっても良い。図6のような形状は、第1面Sにおける入射角を垂直に近付ける上で有利であり得る。一方、前述したように、製造上の困難、機械的な安定性等の観点から望ましくないかも知れない。
【0051】
これに対して、図5のような形状は、一般に、図6のような形状に比して製造が容易で機械的な強度も高い。
【0052】
(b)図2〜図4中に示された突起列の先端Bは先鋭な形状を有している。しかし、図7に示したように、突起列Pの先端部を先鋭でない形状B’としても良い。このようにすることで、突起列Pが製造後の取扱(組立、輸送、稼働など)により変形あるいは損傷し、特性劣化などの弊害をもたらすことが防止される。破線で示したように、丸みをもたせることは更に好ましい。
【0053】
(c)図2〜図4中に示された突起列の基部は互いに接している。しかし、漏光回収性能と方向転換機能が損なわれない限り、図8に示したように、隣り合う突起列Pj-1 、Pj 間に小さな間隔があっても良い。大きい間隔は、漏光回収性能と方向転換機能を低下させる可能性がある。
【0054】
2.導光素子への突起列の装備態様に関するモディフィケーション
(a)図2〜図4に示した実施形態における導光素子は、突起列を含めて同一材料で一体的に構成されている。しかし、図9に示したように、導光素子20の基板部21と突起列22が別材料、例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)とポリカーボネート(PC)で構成されていても良い。
【0055】
(b)また、図10に示したように、基板部31と突起列321を備えたプリズムシート32と結合して導光素子30を構成しても良い。結合のために、光学的接着剤が用いられても良い。その場合、各部分の材料は例えば次のようになる。
【0056】
導光素子30の基板部31=ポリメチルメタクリレート(PMMA/ 屈折率n=1.49)
プリズムシート32の基板部=ポリエチレンテレフタレート(PETフィルム/屈折率n=1.52)
プリズムシート32の突起列=ポリメチルメタクリレート(PMMA/ 屈折率n=1.49)
導光素子30の基板部31とプリズムシート32の基板部の間の接着剤層
=エポキシ系接着剤/屈折率n=1.55)
このように各層の界面で多少の屈折と反射が起る。従って、上記の材料例のように屈折率差は小さいことが好ましい。多少の屈折と反射が生じても、図3、図4を参照して説明した基本作用(漏光回収と方向転換)が失われないことは言うまでもない。
【0057】
3.導光素子の内部散乱能に関するモディフィケーション
導光素子の基板部、突起列の一方、あるいは両方が内部散乱能を有していても良い。例えば、周知のいわゆる光散乱導光体が導光素子の材料として採用されても良い。但し、内部散乱能が強すぎると本発明の基本作用の方向転換への貢献度が低下する。一般に、弱い内部散乱能の付与が好ましい。
【0058】
4.導光素子の断面形状(厚さ分布)に関するモディフィケーション
図2〜図4中に示された導光素子10は、薄い楔形状の断面(突起列は除く)を有している。一般に、これは出射面全体で均一な輝度を得る上で有利である。しかし、矩形状(突起列は除く)の断面を持つ均一厚の導光素子が採用されても良い。
【0063】
ここで、導光素子の出射面に形成される突起列について、図11を参照して説明する。図11に示したように、導光素子10自体がその出射面上に出射指向特性の修正のために多数の突起列Qを備えている。これら突起列Qは入射端面にほぼ垂直に延在している。従って、入射端面に平行な面内に関して、出力指向特性が修正される。例えば、入射端面に平行な面内に関して正面方向への優先伝的出力が可能になる。
【0064】
なお、図12に示したように、導光素子10の出射面側に、シート状の光拡散部材70が配置されていても良い。この光拡散部材70は、光源装置の出射指向特性のシャープさを緩和するとともに突起列P等の微小な周期的構造が目立って観察されることを防止する。
【0065】
また、一次光源は、棒状光源(蛍光ランプ)Lに代えて、他種の一次光源が採用されても良い。例えば図13に示したように、発光ダイオードアレイの直線状配列を有するLEDスタックを用いた光源が採用されても良い。
【0066】
公知の多くの導光体利用の光源装置と同様、本発明に従った光源装置の1つの典型的な適用対象機器はバックライティング型の液晶ディスプレイである。しかし、本発明に従った光源装置は、フロントライト型の液晶ディスプレイにも適用可能である。図14には、その際の基本的な配置と代表的光路を断面図で示した。
【0067】
図14を参照すると、フロントライティングに用いられる光源装置の導光素子10は、液晶パネルLCDPの前面(観察面側)に配置される。液晶パネルLCDPは、光拡散シート、偏光板、ガラス基板(透明電極装備)、カラーフィルタ、液晶セル等を備え、背面側に反射体RSが配置される。反射体RSは、液晶パネルLCD内にマウントされる場合もある。
【0068】
一次光源Lからの光(矢印光路で代表)が導光素子10内に導入される。伝播光が突起列に入力されると、前述した作用によって、漏出、屈折、内部反射等を経て、出射面13からほぼ垂直に出射され、液晶パネルLCDPに入射する。
【0069】
この光は、液晶パネルLCDP内の光拡散シート、偏光板、ガラス基板(透明電極装備)、カラーフィルタ、液晶セル等を経て反射体RSで反射される。反射光は、再度液晶セル、カラーフィルタ、ガラス基板を経て偏光板(観察側)に至る。周知のように、偏光板の透過/遮断は、対応画素の電極のON/OFF(偏光状態)に依存して決まる。透過が許容されれば、導光素子10を経て表示光として外部出射され、観察者OBの眼に到達する。なお、表示光は突起Pに遭遇して若干の屈折を起す。従って、最も明るい観察は、図示されているように、方面方向からやや傾斜した方向から行なわれる。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従えば、導光素子の背面に形成された突起列による漏光回収及び方向転換に基づいて、光エネルギロスの少ない効率的な方向転換が導光素子内部で行なわれる。出力光の方向特性は、突起列の第1面、第2面の角度等で調整可能である。特に、入射端面に平行な面内に関しての出力指向特性については、導光素子の出射面に形成される突起列によって実現される。光拡散シートの付加配置、導光素子の出射面の突起形成等の方向特性修正手段との組合せも自由に出来る。更に、バックライト型の液晶ディスプレイのみならず、フロントライトタイプの液晶ディスプレイへの適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来技術について説明する図である。
【図2】 本発明の基本的な実施形態に従った配置の概略を表わす見取図である(但し、導光素子の出射面に形成される突起列については図示省略)。
【図3】 突起列による方向転換及び漏光回収について説明するための図である。
【図4】 後続する複数の突起列が関する方向転換及び漏光回収について説明するための図である。
【図5】 突起列の第1面の角度αがα>0度であるケースを示した断面図。
【図6】 突起列の第1面の角度αがα<0度であるケースを示した断面図。
【図7】 突起列Pの先端部を先鋭でない形状とした例について説明する断面図。
【図8】 隣り合う突起列間に小さな間隔がある例について説明する断面図。
【図9】 導光素子の基板部と突起列が別材料で構成されいる例について説明する断面図(但し、導光素子の出射面に形成される突起列については図示省略)。
【図10】 プリズムシートが基板の背面に結合された導光素子について説明する断面図(但し、導光素子の出射面に形成される突起列については図示省略)。
【図11】 導光素子自体がその出射面上に備えている出力指向特性の修正のための多数の突起列について説明する見取図。
【図12】 導光素子の出射面側に光拡散部材を配置した例について説明する見取図。
【図13】 一次光源としてLEDスタックを用いた例について説明する見取図。
【図14】 本発明に従った光源装置をフロントライト型の液晶ディスプレイに適用した例について説明する断面図。
【符号の説明】
1、10、20、30 導光素子
2、12 入射端面
3、13 出射面(一方のメジャー面)
4、14 背面(他方のメジャー面)
5a〜5b 内部反射斜面
6a〜6b 照明光
7a、7b 漏出光
8 レフレクタ
9 外部の反射面
15 末端面
21、31 導光素子の基板部
P、Q 突起列
70 光拡散部材
L 一次光源(蛍光ランプ)
LCDP 液晶パネル
LS 一次光源(LEDアレイ)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light guide element for internally changing the direction of light supplied from the side and emitting the light from an emission surface, and a light source device using the light guide element. The present invention can be applied to backlighting or front lighting of various devices such as a liquid crystal display, an in-vehicle device, and an advertising panel.
[0002]
[Prior art]
A light source device of a type that introduces light from a side end face of a light guide plate, which is a plate-like light guide element, and uses one of two major faces (surface having a larger area than the end face) of the light guide plate as an exit face Is widely applied, for example, to backlighting and front lighting of liquid crystal displays. The basic performance of this type of light source device depends largely on the light guide element used.
[0003]
The basic role of the light guide element is to change the traveling direction of light introduced into the light guide element from the side end face (substantially parallel to the exit surface of the light guide element) and emit the light from the exit surface. As is well known, if a simple transparent plate is used as it is as the light guide element, the direction is hardly changed and sufficient luminance cannot be obtained. Therefore, a direction changing means that promotes emission from the emission surface is required.
[0004]
Means for promoting emission of the light guide element are (1) scattering power inside the light guide element, (2) light diffusibility given to the emission surface, (3) light diffusivity given to the back surface, (4) It is supported by one or two or more of the refractive uneven shape provided on the exit surface and (5) internal reflection means provided on the back surface.
[0005]
The method (1) is easy to obtain high-efficiency and uniform outgoing light. However, the preferential emission direction from the emission surface is greatly inclined from the front direction (usually, an inclination of about 60 to 75 degrees with respect to the normal line standing on the emission surface). Therefore, in order to obtain the illumination output to the periphery in the front direction, output directivity characteristic correcting means such as a prism sheet is indispensable. Even if the light diffusing sheet is used, the output in the front direction increases to some extent, but light diffusion occurs in a wide range and the energy efficiency decreases.
[0006]
In the methods (2) and (3), it is difficult to obtain outgoing light with high efficiency. Further, similarly to the method (1), the emission from the emission surface strongly occurs obliquely. Increasing light diffusivity does not increase efficiency due to factors such as wide-range scattering and absorption by light diffusing elements (white ink, etc.).
[0007]
The method (4) facilitates the escape of light from the exit surface, but it is difficult to make a positive change of direction. Therefore, it is difficult to obtain outgoing light with high efficiency. In particular, it is not advantageous that light traveling from the back surface of the light guide element toward the exit surface is not generated.
[0008]
The method (5) positively generates light traveling from the back surface of the light guide element toward the exit surface. In addition, orderly internal reflection hardly causes wide-range scattering. Therefore, there is a possibility that an output having directivity in a desired direction (typically, almost in the front direction) can be obtained efficiently. However, in the prior art, the problem of light leakage has hindered efficient direction change as described below.
[0009]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining an application example of the method (5). In the figure,
[0010]
The light emitted from the primary light source L is introduced into the
[0011]
It should be noted that, in general, not only “total reflection” but also “normal reflection” occur in the
As is well known, normal reflection occurs under an internal incident angle below the critical angle and involves light leakage. For example, in the case of a light guide element made of acrylic resin having a refractive index of 1.49, the critical angle is about 42 degrees.
[0012]
The internal incident angle below the critical angle particularly occurs on the internal reflection slope (for example, 5a) close to the incident end face 2, and tends to cause light leakage (for example, 7a). This is because, as can be understood from the drawing, the inclination of the internal incident light (the extending direction of the
Further, even on an internal reflection inclined surface (for example, 5c) that is relatively far from the incident end surface 2, light that has undergone internal reflection by the exit surface 3 causes light leakage (for example, 7b) according to an internal incident angle that is less than the critical angle.
[0013]
Further, in the case where the
[0014]
Needless to say, such light leakage reduces the illumination light output efficiency, and thus the luminance of the light source device. If a reflective sheet is disposed along the back surface 4, a certain amount of light leakage can be collected and returned to the
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to improve a light guide element for emitting light introduced from a side end face (incident end face) from an exit face, to provide a leakage light collecting function, thereby increasing direction change efficiency. There is.
Another object of the present invention is to provide a light source device with high illumination light output efficiency by employing such an improved light guide element.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention improves a light guide element having a major surface that provides an output surface and a back surface for light emission, and an incident end surface for light introduction. In this improvement, the rear surface of the light guide element is provided with a projection row having both a direction changing function and a light leakage collecting function.At the same time, a projection row having another direction correcting function is provided on the exit surface.Is based on the basic idea.Note that the direction correcting function provided in the projection row provided on the exit surface is a function of correcting the output directivity characteristic in a plane parallel to the incident end surface.
[0017]
Follow the basic idea aboveFirstA large number of protrusion rows P1, P2, P3,... Are provided on the back surface of the light guide element to change the light traveling direction. Each protrusion row Pi (i = 1, 2, 3...) Extends substantially parallel to the incident end face. Note that the numbers are for convenience in defining the leakage light collection function, and are assigned in the order closer to the incident end face.In addition, the projection surface of the light guide element is provided with a large number of protrusion rows extending substantially perpendicular to the incident end surface and for correcting output directivity characteristics. This correction of the directional characteristic is to correct the output directivity characteristic in the plane parallel to the incident end face.
[0018]
The protrusion row Pi provided on the back surface of the light guide element is:It includes a first surface Si that is relatively close and sharp with respect to the incident end surface, and a second surface Ti that is relatively far and inclined with respect to the incident end surface.
The second surface Ti has an internal reflection function for generating light toward the exit surface and a leakage function for generating leakage light. The projection row Pj (j = 2, 3,...) Collects leaked light from the second surface Tj-1 of the preceding projection row Pj-1 through the first surface Sj, and the second surface Tj. Are arranged to cooperate in a chain for internal incidence.
[0019]
Each protrusion row Pi (i = 1, 2, 3...) May include a tip portion having a non-sharp cross-sectional shape. Such a shape reduces the risk of causing harmful deformation or damage to the tip of the light guide element during transportation, assembly of the light source device or liquid crystal display, or during use. The light leakage recovery function in the present invention relies mainly on the vicinity of the base of the projection row. Therefore, the non-sharp cross-sectional shape does not significantly reduce the leakage light collection function.
[0020]
The protrusion row may be integrated with the substrate portion of the light guide element or may be a separate body coupled to the substrate portion. Further, the protrusion row may be made of either the same material as the substrate portion or a different material.
[0021]
The light guide element may have a structure including a light guide plate and a sheet-like member coupled thereto. The sheet-like member may be made of either the same material as the light guide plate or a different material. The light guide plate and the sheet-like member may be bonded using an optical adhesive..
[0022]
When the improved light guide element is applied to the light source device, a primary light source for supplying primary light toward the incident end face of the light guide element is disposed. The advantages of the improvement of the light guide element are reflected in a light source device using the light guide device and a device (for example, a liquid crystal display) in which the light source device is applied to backlighting or front lighting, and bright illumination light, bright display, low power consumption, etc. can get.
[0023]
NaRegarding the inclination angles of the first surface Si and the second surface Ti with respect to the vertical surface perpendicular to the extending surface on which the exit surface of the light guide element rides, the former is α and the latter is β, and 0 degree ≦ α ≦. It is desirable that 10 degrees and 30 degrees ≦ β ≦ 60 degrees.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(1) Basic embodiment
FIG. 2 illustrates the present invention.The fruitIt is a sketch showing the outline of arrangement according to an embodiment.However, in this figure, FIG. 9, and FIG. 10, illustration of the protrusion row formed on the light exit surface of the light guide element is omitted for convenience of explanation.Referring to FIG. 2, one side end face of the
[0025]
A rod-shaped primary light source (cold cathode tube) L is disposed along the
[0026]
The first surface Si is a sharp surface. That is, an angle close to perpendicular to the extending surface of the
[0027]
If a known liquid crystal panel is arranged outside the
[0028]
The light emitted from the primary light source L is introduced into the
[0029]
As for the incident beam whose internal incident angle is smaller than the critical angle, a part of the incident beam is internally reflected and the rest leaks. In other words, the second surface Ti has an internal reflection function for generating light toward the
[0030]
SuddenThe arrays Pj (j = 2, 3,...) Are arranged so as to cooperate in a chained manner for light leakage recovery. That is, the leakage light from the second surface Tj-1 of the preceding projection row Pj-1 is collected through the first surface Sj of the subsequent projection row Pj and is incident on the second surface Tj internally. This internal incidence gives the recovered light an opportunity to change direction to the
[0031]
A broken line 9 drawn along the
[0032]
Importantly, however, the present invention does not rely on recovery by external reflecting means. As described above, it is difficult to expect high efficiency in the recovery by such an external reflecting means, and the direction changing function in the controlled direction is not sufficient.
[0033]
FIG. 3 is a view for explaining the direction change and leakage light collection by the projection rows, and shows the cross section of two adjacent projection rows Pj-1 and Pj and the behavior of the light beam.
3, the incident end face 12 (not shown) is on the left side, and therefore the general light supply direction in the
[0034]
As described in the circle, the angles formed by the first surface S and the second surface T with respect to the vertical surface M (an arrow direction is a plus sign) for an arbitrary projection row P are α and β. The vertical surface M is defined with respect to the extended surface on which the light exit surface 13 (see FIG. 2) rides. In this example, α = 0 degrees and β = 48 degrees. This value is a preferred example. In general, the angle α is preferably about 0 to 10 degrees. α <0 degrees is also acceptable, but it may be inferior in terms of manufacturing difficulties, mechanical strength, and the like. The inclination angle β is designed according to the desired output direction (the main emission direction from the emission surface 13). Of course, the refractive index n of the material (here n = 1.49) is also taken into account. In the normal case, the tilt angle β will be in the range of 30-60 degrees.
[0035]
Now, the second surface Tj-1 of the projection row Pj-1 is represented by a point A in order to consider the basic cooperative action of the projection rows Pj-1 and Pj-1. The point A is on the second surface Tj-1, and is close to the base of the projection row Pj-1 (that is, far from the tip Bj-1).
[0036]
A perpendicular line with respect to the second surface Tj-1 at the point A is N (broken line). Symbol C represents a critical angle, which is 42 degrees in this example. Most of the internally incident rays at the point A can be roughly classified as follows according to the internal incident angle.
[0037]
Ray group I: A ray group in which the internal incident angle is sufficiently smaller than the critical angle C. Most of these light rays leak from the second surface Tj-1 and enter the first surface Sj of the subsequent projection row Pj. Since the first surface Sj is raised, most of the leaked light is introduced into the subsequent projection row Pj through the first surface Sj. Then, it is incident on the second surface Tj of the subsequent projection row Pj.
[0038]
It should be noted that the internal incident angle on the second surface Tj is larger than the internal incident angle (experienced previously) on the second surface Tj-1 as can be understood from the illustrated passing area. Is also getting bigger. As a result, the light group I easily satisfies the total reflection condition in the internal reflection at the second surface Tj, and is redirected to the light group toward the exit surface 13 (see FIG. 2) as illustrated by I '. In this example, the light beam group I 'is output substantially in the front direction.
[0039]
There will be many such light groups I in the vicinity of the
[0040]
Ray group II: A ray group whose internal incident angle is smaller than the critical angle C but does not belong to the ray group I. A considerable part of these light rays leak from the second surface Tj-1 and enter the first surface Sj of the subsequent projection row Pj. Since the first surface Sj is raised, most of the leaked light is introduced into the subsequent projection row Pj through the first surface Sj.
[0041]
However, as can be understood from the illustrated passing area, it is difficult to internally enter the second surface Tj of the subsequent projection row Pj, so that the light beam group II 'is formed as illustrated. Since the ray group II 'has not experienced a large reorientation, most of it will be totally reflected at the
[0042]
Ray group III: a ray group having an internal incident angle larger than the critical angle C. These light rays are totally reflected by the second surface Tj-1, and are redirected to a light ray group III 'toward the emission surface 13 (see FIG. 2). In this example, the light beam group III 'is output substantially in the front direction.
[0043]
The above is the basic form of the direction changing action with light leakage recovery, but the action can vary depending on the angles α and β and the refractive index n. For example, if the angle β (= 48 degrees) is corrected downward, total reflection on the second surface Tj is difficult to occur. Even in that case, a chance to change the direction by total reflection is given to the subsequent protrusion row Pj + 1.
[0044]
FIG. 4 shows an example of such a situation. Referring to FIG. 4, the cross-sections of three protrusion rows Pj-1, Pj, Pj + 1 that are adjacent to each other and the behavior of light rays are depicted. In FIG. 4, the angle of the first surface is α = 0 degrees, and the angle of the second surface is β = 40 degrees. This value is an example that gives a situation in which collection is performed in cooperation with the three parties.
[0045]
The light ray group IV represents a light ray group in a certain range in which the internal incident angle is sufficiently smaller than the critical angle C (substantially corresponding to the light ray group I described above). Most of these light rays leak from the second surface Tj-1 and enter the first surface Sj of the subsequent projection row Pj. Since the first surface Sj is raised, most of the leaked light is introduced into the subsequent projection row Pj through the first surface Sj. Then, it is incident on the second surface Tj of the subsequent projection row Pj.
[0046]
This internal incidence has a slightly larger internal incidence angle than internal reflection at the second surface Tj-1. However, since the angle β is small, the internal reflection at the second surface Tj is not sufficient to satisfy the total reflection condition. As a result, most of the light rays leak again from the second surface Tj and further enter the first surface Sj + 1 of the subsequent projection row Pj + 1. Since the first surface Sj + 1 stands upright, most of the leaked light is incident on the second surface Tj + 1 of the projection row Pj + 1 via the first surface Sj + 1.
[0047]
This internal incidence has a slightly larger internal incidence angle than internal reflection on the second surface Tj. In this example, as a result, total reflection occurs on the second surface Tj + 1. The light beam group IV 'is output by the direction change accompanying the total reflection. In this example, the light beam group IV 'is output substantially in the front direction.
[0048]
If the second surface Tj + 1 cannot be totally reflected, the light leakage is further relayed to the subsequent projection row Pj + 2... Through such a process, it is expected that a large amount of light leakage is redirected on the second surface of one of the protrusion rows.
[0049]
(2) Other embodiments
The present invention allows various other embodiments that maintain the basic function described in (1) above. Hereinafter, they will be described by way of example.
[0050]
1. Modifications on the shape of the protrusion row
(A) The angle α of the first surface of the projection row in the embodiment shown in FIGS. 2 to 4 is α = 0. However, as shown in FIGS. 5 and 6, the angle α> 0 degrees or α <0 degrees of the first surface S of the projection row P may be used. The shape as shown in FIG. 6 may be advantageous in bringing the incident angle on the first surface S close to vertical. On the other hand, as described above, it may be undesirable from the viewpoint of manufacturing difficulty, mechanical stability, and the like.
[0051]
In contrast, the shape as shown in FIG. 5 is generally easier to manufacture and has higher mechanical strength than the shape as shown in FIG.
[0052]
(B) The tip B of the projection row shown in FIGS. 2 to 4 has a sharp shape. However, as shown in FIG. 7, the tip end portion of the protrusion row P may have a non-sharp shape B ′. By doing so, it is possible to prevent the protrusion row P from being deformed or damaged due to handling after manufacture (assembly, transportation, operation, etc.) and causing adverse effects such as deterioration of characteristics. As indicated by the broken line, it is more preferable to have a roundness.
[0053]
(C) The bases of the protrusion rows shown in FIGS. 2 to 4 are in contact with each other. However, as long as the leakage light collecting performance and the direction changing function are not impaired, as shown in FIG. 8, there may be a small interval between the adjacent protrusion rows Pj-1 and Pj. A large interval may degrade the light leakage collection performance and direction change function.
[0054]
2. Modifications related to the arrangement of protrusions on the light guide element
(A) The light guide element in the embodiment shown in FIGS. 2 to 4 is integrally formed of the same material including the protrusion rows. However, as shown in FIG. 9, the
[0055]
(B) As shown in FIG. 10, the
[0056]
The
Substrate portion of
Projection row of
Adhesive layer between
= Epoxy adhesive / refractive index n = 1.55)
In this way, some refraction and reflection occur at the interface of each layer. Therefore, it is preferable that the difference in refractive index is small as in the above material example. Needless to say, even if some refraction and reflection occur, the basic action (leakage light collection and direction change) described with reference to FIGS. 3 and 4 is not lost.
[0057]
3. Modification of the light scattering element's internal scattering ability
One or both of the substrate portion of the light guide element, the protrusion row, or both may have internal scattering ability. For example, a well-known so-called light scattering light guide may be employed as the material of the light guide element. However, if the internal scattering ability is too strong, the degree of contribution to the change in direction of the basic action of the present invention is reduced. In general, it is preferable to impart weak internal scattering ability.
[0058]
4). Modification of the cross-sectional shape (thickness distribution) of the light guide element
The
[0063]
Here, the protrusion row formed on the exit surface of the light guide element will be described with reference to FIG.FIG.1As shown in FIG. 5, the
[0064]
Note that FIG.As shown in FIG. 4, a sheet-like
[0065]
Also,Primary light source is rod-shaped light source (fluorescent lamp) LInstead ofOther types of primary light sources may be employed. For example, FIG.3As shown in FIG. 4, a light source using an LED stack having a linear array of light emitting diode arrays may be employed.
[0066]
publicAs with many known light source-based light source devices, one typical application of the light source device according to the present invention is a backlight type liquid crystal display. However, the light source device according to the present invention is also applicable to a front light type liquid crystal display. FIG.4The cross-sectional view shows the basic arrangement and the typical optical path.
[0067]
FIG.4, The
[0068]
Light from the primary light source L (represented by an arrow optical path) is introduced into the
[0069]
This light is reflected by the reflector RS through a light diffusion sheet, a polarizing plate, a glass substrate (equipped with a transparent electrode), a color filter, a liquid crystal cell, and the like in the liquid crystal panel LCDP. The reflected light reaches the polarizing plate (observation side) again through the liquid crystal cell, the color filter, and the glass substrate. As is well known, transmission / cutoff of the polarizing plate is determined depending on ON / OFF (polarization state) of the electrode of the corresponding pixel. If transmission is allowed, the light is emitted to the outside as display light through the
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, efficient direction change with little light energy loss is performed inside the light guide element based on leakage light collection and direction change by the projection row formed on the back surface of the light guide element. It is. The direction characteristic of the output light can be adjusted by the angle of the first surface and the second surface of the projection row.In particular, the output directivity characteristic in the plane parallel to the incident end face is realized by a projection row formed on the exit surface of the light guide element.Combination with additional arrangement of the light diffusing sheet and directional characteristic correction means such as formation of protrusions on the exit surface of the light guide element is also possible. Further, it can be applied not only to a backlight type liquid crystal display but also to a front light type liquid crystal display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional technique.
[Figure 2]BookFIG. 4 is a sketch representing an outline of an arrangement according to a basic embodiment of the invention(However, the projection rows formed on the light exit surface of the light guide element are not shown).
FIG. 3 is a diagram for explaining direction change and light leakage recovery by a protrusion row;
FIG. 4 is a diagram for describing direction change and leakage light collection related to a plurality of subsequent protrusion rows.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a case where the angle α of the first surface of the protrusion row is α> 0 degrees.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a case where the angle α of the first surface of the protrusion row is α <0 degrees.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example in which the tip end portion of the protrusion row P has a non-sharp shape.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an example in which there is a small gap between adjacent protrusion rows.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an example in which the substrate portion of the light guide element and the protrusion row are made of different materials(However, the projection rows formed on the light exit surface of the light guide element are not shown).
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a light guide element in which a prism sheet is coupled to the back surface of a substrate.(However, the projection rows formed on the light exit surface of the light guide element are not shown).
FIG. 11 Light guide elementA number of protrusion rows for correcting the output directivity characteristic that itself has on its exit surfaceA sketch to explain about.
FIG. 12 shows light on the exit surface side of the light guide element.Example of diffusing memberA sketch to explain about.
FIG. 13LED stack was used as the primary light sourceA floor plan explaining an example.
FIG. 14The light source device according to the present invention is applied to a front light type liquid crystal display.Sectional drawing explaining an example.
[Explanation of symbols]
1, 10, 20, 30 Light guide element
2, 12 Incident end face
3, 13 Output surface (one major surface)
4, 14 Back (the other major surface)
5a-5b Internal reflection slope
6a-6b Illumination light
7a, 7b Leakage light
8 Reflector
9 External reflective surface
15 End face
21, 31 Light guide element substrate
P,Q ProtrusionColumn
70 Light diffusion member
L Primary light source (fluorescent lamp)
LCDP LCD panel
LS Primary light source (LED array)
Claims (8)
前記背面には、光進行方向転換のための多数の突起列P1,P2,P3・・・・・が設けられており、
各突起列Pi (i=1,2,3・・・・・)は前記入射端面とほぼ平行に延在するとともに、前記入射端面に関して相対的に近く且つ切り立った第1面Si と前記入射端面に関して相対的に遠く且つ傾斜した第2面Ti を含み、
第2面Ti は、前記出射面へ向かう光を生成する内部反射機能と、該突起列Pi からの漏出光を生成する漏出機能を有し、
突起列Pj (j=2,3・・・・・)は、先行する突起列Pj-1 の第2面Tj-1 からの漏出光を第1面Sj を通して回収し、第2面Tj へ内部入射させるために連鎖的に協働するように配列されており、
前記出射面は、出力指向特性を修正するための多数の突起列を備え、前記突起列は前記入射端面にほぼ垂直に延在している、前記導光素子。A light guide element having a major surface providing an exit surface and a back surface for light emission, and an incident end surface for light introduction;
On the back side, a plurality of projection rows P1, P2, P3,...
Each projection row Pi (i = 1, 2, 3...) Extends substantially parallel to the incident end face, and is relatively close to the incident end face, and is separated from the first face Si and the incident end face. A relatively far and inclined second surface Ti with respect to
The second surface Ti has an internal reflection function for generating light traveling toward the emission surface and a leakage function for generating leakage light from the projection row Pi.
The projection row Pj (j = 2, 3,...) Collects the leaked light from the second surface Tj-1 of the preceding projection row Pj-1 through the first surface Sj, and internally enters the second surface Tj. Arranged to work together in a chain to make it incident ,
The light emitting element, wherein the output surface includes a plurality of protrusion rows for correcting output directivity characteristics, and the protrusion rows extend substantially perpendicular to the incident end face .
前記光学素子は、光出射のための出射面と背面を提供するメジャー面、並びに光導入のための入射端面を備え、
前記背面には、光進行方向転換のための多数の突起列P1,P2,P3・・・・・が設けられており、
各突起列Pi (i=1,2,3・・・・・)は前記入射端面とほぼ平行に延在するとともに、前記入射端面に関して相対的に近く且つ切り立った第1面Si と前記入射端面に関して相対的に遠く且つ傾斜した第2面Ti を含み、
第2面Ti は、前記出射面へ向かう光を生成する内部反射機能と、該突起列Pi からの漏出光を生成する漏出機能を有し、
突起列Pj (j=2,3・・・・・)は、先行する突起列Pj-1 の第2面Tj-1 からの漏出光を第1面Sj を通して回収し、第2面Tj へ内部入射させるために連鎖的に協働するように配列されており、
前記出射面は、出力指向特性を修正するための多数の突起列を備え、前記突起列は前記入射端面にほぼ垂直に延在している、前記光源装置。 A light source device including a primary light source and an optical element for converting the light supplied from the primary light source into a redirected illumination light;
The optical element includes a major surface that provides an emission surface and a back surface for light emission, and an incident end surface for light introduction,
On the back side, a plurality of projection rows P1, P2, P3,...
Each projection row Pi (i = 1, 2, 3...) Extends substantially parallel to the incident end face, and is relatively close to the incident end face, and is separated from the first face Si and the incident end face. A relatively far and inclined second surface Ti with respect to
The second surface Ti has an internal reflection function for generating light traveling toward the emission surface and a leakage function for generating leakage light from the projection row Pi.
The projection row Pj (j = 2, 3,...) Collects the leaked light from the second surface Tj-1 of the preceding projection row Pj-1 through the first surface Sj, and internally enters the second surface Tj. Arranged to work together in a chain to make it incident,
The light source device , wherein the exit surface includes a plurality of protrusion rows for correcting output directivity characteristics, and the protrusion rows extend substantially perpendicular to the incident end face .
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