JP5495585B2 - 光偏向素子及び光源装置 - Google Patents
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Description
また、特開2007−41015号(特許文献3)ではプリズム列を構成する面のうち光の入射側の面を2つの平面−光入射面部となる傾斜面部と傾斜面部から他の隣接するプリズムの基部へ向かう連設面部−で構成している。モアレ防止のために設けられた連設面部は略垂直となっているが、垂直に近い面を設けることは金型の切削時にバリなどの不具合が発生しやすく、成形時には離型不良などの問題を引き起こしやすくする。また、連設面部の長さが一定ではなく、輝度ムラが発生したり、十分に輝度が向上しないおそれがあった。
θa=tan-1(Δa) ・・・ (2)
さらに、導光体3としては、その光出射率が0.5〜5%の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは1〜3%の範囲である。これは、光出射率が0.5%より小さくなると導光体3から出射する光量が少なくなり十分な輝度が得られなくなる傾向にあり、光出射率が5%より大きくなると光源1近傍で多量の光が出射して、光出射面33内でのX方向における光の減衰が著しくなり、光出射面33での輝度の均斉度が低下する傾向にあるためである。このように導光体3の光出射率を0.5〜5%とすることにより、光出射面から出射する光の出射光分布におけるピーク光の角度(ピーク角度)が光出射面の法線に対し50〜90度の範囲にあり、光入射面と光出射面との双方に垂直なXZ面における出射光分布の半値全幅が10〜40度であるような指向性の高い出射特性の光を導光体3から出射させることができ、その出射方向を光偏向素子4で効率的に偏向させることができ、高い輝度を有する面光源素子を提供することができる。
ここで、定数Aが光出射率であり、光出射面33における光入射面31と直交するX方向での単位長さ(導光体厚さtに相当する長さ)当たりの導光体3から光が出射する割合(%)である。この光出射率Aは、縦軸に光出射面23からの出射光の光強度の対数と横軸に(L/t)をプロットすることで、その勾配から求めることができる。
また、各座標点の単位はμmである。
光源として冷陰極管を用い、インバータ(ハリソン社製HIU−742A)にDC12Vを印加して高周波点灯させた。導光体の光度半値全幅は、導光体の表面に4mmφのピンホールを有する黒色の紙をピンホールが表面の中央に位置するように固定し、輝度計の測定円が8〜9mmとなるように距離を調整し、冷陰極管の長手方向軸と垂直方向および平行方向でピンホールを中心にゴニオ回転軸が回転するように調節した。それぞれの方向で回転軸を+80°〜−80°まで1°間隔で回転させながら、輝度計で出射光の光度分布を測定し、ピーク角度、光度分布の半値全幅(ピーク値の1/2の分布の広がり角)を求めた。また、面光源装置の輝度半値全幅は、輝度計の視野角度を0.1度にし、面光源装置の中央の面に位置するよう調整し、ゴニオ回転軸が回転するように調節した。それぞれの方向で回転軸を+80°〜−80°まで1°間隔で回転させながら、輝度計で出射光の輝度分布を測定し、ピーク輝度、ピーク角度、輝度分布の半値全幅(ピーク値の1/2の分布の広がり角)を求めた。ピーク角度は光源装置に対し法線方向を0°とし、光源側を負、光の進行方向側を正とした。
メタクリル樹脂(三菱レイヨン(株)製アクリペットVH5#000)を用い射出成形することによって一方の面がマットである導光体を作製した。該導光体は、216mm×290mm、厚さ2.0mm−0.7mmのクサビ板状をなしていた。この導光体の鏡面側に、導光体の長さ230mmの辺(短辺)と平行になるように、アクリル系紫外線硬化樹脂によってプリズム列のプリズム頂角130°、ピッチ50μmのプリズム列が並列に連設配列されたプリズム層を形成した。導光体の長さ290mmの辺(長辺)に対応する一方の側端面(厚さ2.0mmの側の端面)に沿って冷陰極管を光源リフレクタ(麗光社製銀反射フィルム)で覆い配置した。さらに、その他の側端面に光拡散反射フィルム(東レ社製E60)を貼付し、プリズム列配列(裏面)に反射シートを配置した。以上の構成を枠体に組み込んだ。この導光体は、光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光光度分布の最大ピーク角度は光出射面法線方向に対して69度、半値全幅は23.2度であった。
プリズム列の断面を点1(−17.387,50.455)、点2(−7.21688,12.500)、点3(0.000,0.000)、点4(13.000,19.273)の4点を繋いだ3つの平面と、点4から点5(32.613,50.455)までを点A(−465.018,341.701)を中心とする半径576.594μmの円で繋いだ凸曲面で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。得られたプリズムシートのプリズム列の形状を表1に示した。
プリズム列の断面を点1(−20.143,49.353)、点2(−16.805,24.000)、点3(0.000,0.000)、点4(13.000,19.866)の4点を繋いだ3つの平面と、点4から点5(29.857,49.353)までを点A(−382.312,265.421)を中心とする半径465.370μmの円で繋いだ凸曲面で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。得られたプリズムシートのプリズム列の形状を表1に示した。
プリズム列の断面を点1(−18.111,52.993)、点2(−12.000,18.338)、点3(0.000,0.000)、点4(12.000,17.858)の4点を繋いだ3つの平面と、点4から点5(24.000,37.385)までを点A(−319.092,234.778)を中心とする半径395.824μmの円、点5から点6(31.889,52.993)までを点B(−274.139,197.873)を中心とする半径338.591μmの円で繋いだ2つの凸曲面で構成したピッチ50μmのプリズム列が並列に連設されたプリズム列形成面を、あらかじめ一方の面に半径81.870μmの弧状のレンズが50μピッチで形成された厚さ125μmのポリエステルフィルムのレンズが形成されていない面に形成しプリズムシートを作製した。得られたプリズムシートのプリズム列の形状を表1に示した。
プリズム列の断面を点1(−18.111,52.993)、点2(−12.000,18.338)、点3(0.000,0.000)、点4(12.000,17.858)の4点を繋いだ3つの平面と、点4から点5(24.000,37.385)までを点A(−319.092,234.778)を中心とする半径395.824μmの円、点5から点6(31.889,52.993)までを点B(−274.139,197.873)を中心とする半径338.591μmの円で繋いだ2つの凸曲面で構成したピッチ50μmのプリズム列が並列に連設されたプリズム列形成面を、あらかじめ一方の面に点7(0.000,0.000)、点8(20.000,3.170)、点9(40.000,3.170)、点10(50.000,0.000)の4点を結んでできる断面台形形状が50μピッチで形成された厚さ125μmのポリエステルフィルムの微細形状が形成されていない面に形成しプリズムシートを作製した。得られたプリズムシートのプリズム列の形状を表1に示した。
プリズムシートのプリズム列を、2つのプリズム面がともに平面であり、プリズム頂角が65.4度である断面二等辺三角形(α=β=32.7度)とした以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。得られたプリズムシートのプリズム列の形状を表1に示した。
プリズム列の断面を点1(−19.260,47.880)、点2(−19.260,30.000)、点3(0.000,0.000)、点4(30.740,47.880)の4点を繋いだ3つの平面で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。得られたプリズムシートのプリズム列の形状を表1に示した。
プリズム列の断面を点1(−24.385,39.024)、点2(0.000,0.000)、点3(9.204,12.808)の3点を繋いだ2つの平面と、点3から点4(25.768,38.779)までを点A(−274.985,212.342)を中心とする半径347.242μmの円で繋いだ凸曲面で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。得られたプリズムシートのプリズム列の形状を表1に示した。
2 光源リフレクタ
3 導光体
4 光偏向素子
5 光反射素子
6 光拡散素子
31 光入射端面
32 端面
33 光出射面
34 裏面
41 入光面
42 出光面
51 垂線
Claims (8)
- 光を入射する入光面とその反対側に位置し入射した光を出射する出光面とを有しており、前記入光面には2つのプリズム面から構成されるプリズム列が互いに略並列に複数配列され、
前記プリズム面のうち光源側に近い第1のプリズム面が、前記入光面に対する傾斜角が異なる2つの平面から構成され、
前記2つの平面のうち、前記出光面に近い側に位置する面の傾斜角が、前記出光面から遠い側に位置する面の前記傾斜角より大きく、前記2つの平面の前記傾斜角の差が15〜40°であり、且つ、
前記第1のプリズム面の前記出光面から遠い側に位置する面の、前記入光面の垂線に沿った方向における前記プリズム列頂部からの高さをhとし、前記プリズム面の前記垂線に沿った方向の高さをHとしたとき、h/Hが0.2〜0.5であり、
前記プリズム面のうち光源側から遠い第2のプリズム面が、前記入光面に対する傾斜角が異なる2つ以上の面から構成されており、
前記第2のプリズム面を構成する前記2つ以上の面は、平面から構成されるかまたは平面と曲面から構成され、
前記2つ以上の面のうち、前記出光面に近い側に位置する面ほどその傾斜角が大きく、前記出光面に最も近い面の傾斜角と、前記出光面から最も遠い面の傾斜角との差が1〜12°であることを特徴とする光偏向素子。 - 光を入射する入光面とその反対側に位置し入射した光を出射する出光面とを有しており、前記入光面には2つのプリズム面から構成されるプリズム列が互いに略並列に複数配列され、
前記プリズム面のうち光源側に近い第1のプリズム面が、前記入光面に対する傾斜角が異なる2つの平面から構成され、
前記2つの平面のうち、前記出光面に近い側に位置する面の傾斜角が、前記出光面から遠い側に位置する面の前記傾斜角より大きく、前記2つの平面の前記傾斜角の差が15〜40°であり、且つ、
前記第1のプリズム面の前記出光面から遠い側に位置する面の、前記入光面の垂線に沿った方向における前記プリズム列頂部からの高さをhとし、前記プリズム面の前記垂線に沿った方向の高さをHとしたとき、h/Hが0.2〜0.5であり、
前記プリズム面のうち光源側から遠い第2のプリズム面が、前記入光面に対する傾斜角が異なる2つ以上の面から構成されており、
前記第2のプリズム面を構成する前記2つ以上の面は平面と凸曲面から構成され、
前記2つ以上の面のうち、前記出光面に近い側に位置する面ほどその傾斜角が大きく、前記出光面に最も近い面の傾斜角と、前記出光面から最も遠い面の傾斜角との差が1〜12°であることを特徴とする光偏向素子。 - 前記プリズム列の頂角が60〜90°であることを特徴とする請求項1に記載の光偏向素子。
- 前記凸曲面の曲率半径(r)とプリズム列のピッチ(P)との比(r/P)が4〜20であることを特徴とする請求項2に記載の光偏向素子。
- 前記出光面に、該出光面のどの部分においてもその部分から出射された光のピーク角度が略法線方向となるように微細形状が施されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光偏向素子。
- 前記微細形状のプリズム列に垂直な断面形状は、前記プリズム列のピッチ(P)を1としたとき、曲率半径(r’)が1.1〜6の円弧形状であり、前記レンズ形状が各プリズム列に対応して設けられることを特徴とする、請求項5に記載の光偏向素子。
- 前記微細形状のプリズム列に垂直な断面形状が台形形状であり、前記プリズム列のピッチ(P)を1としたとき、前記台形形状の下底(a)の長さは1であり、前記台形形状の上底(b)の長さは0.3〜0.7であり、前記台形形状の高さは(h’)は0.04〜0.08であり、
前記台形形状は、各プリズム列に対応して設けられる請求項5に記載の光偏向素子。 - 一次光源と、該一次光源から発せられる光を入射する光入射面および入射した光を導光して出射する光出射面を有する導光体と、該導光体の光出射面側に隣接配置した請求項1〜7のいずれかに記載の光偏向素子からなることを特徴とする光源装置。
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