KR20030061844A - 광원 장치 - Google Patents

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KR20030061844A
KR20030061844A KR10-2003-7007839A KR20037007839A KR20030061844A KR 20030061844 A KR20030061844 A KR 20030061844A KR 20037007839 A KR20037007839 A KR 20037007839A KR 20030061844 A KR20030061844 A KR 20030061844A
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시바이세이
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미츠비시 레이온 가부시키가이샤
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Abstract

일차 광원광을 도광하여 출사면(33)으로부터 비스듬히 출사시키는 도광체(3)와, 광 출사면에 인접 배치되는 광 편향 소자(4)를 구비한다. 광 편향 소자의 입광면(41)에는 병렬의 복수의 프리즘열이 형성되어 있다. 그 일차 광원에서 먼 측의 프리즘면이, 도광체 광 출사면으로부터의 출사광 분포에서의 피크 출사광이 한쪽 프리즘면으로부터 입광하고 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되어 출광면(42)으로부터 소망하는 방향으로 출사되며 또한 광 편향 소자의 프리즘열 배열 피치와 동일 피치로 배열되어 꼭지각(θ)이 50∼70°인 가상 프리즘열(I)을 상정했을 때에, 가상 프리즘열 형상을 기준으로 볼록 곡면 형상을 이루고 있다. 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 7∼30이고, 프리즘면과 가상 프리즘열(I)의 프리즘면의 최대 거리(d)와 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.05∼5%이다.

Description

광원 장치{LIGHT SOURCE DEVICE}
최근, 컬러 액정 표시 장치는 휴대용 노트북 컴퓨터나 PC 등의 모니터로서, 혹은 액정 텔레비전이나 비디오 겸용 액정 텔레비전 등의 표시부로서, 여러 분야에서 널리 사용되어 오고 있다. 또한, 정보 처리량의 증대화, 수요의 다양화, 멀티미디어 대응 등에 수반하여, 액정 표시 장치의 대(大)화면화, 고세밀화가 한창 진행되고 있다.
액정 표시 장치는 기본적으로 백라이트부와 액정 표시 소자부로 구성되어 있다. 백라이트부로는 액정 표시 소자부의 바로 아래에 광원을 배치한 직하 방식의 것이나 도광체의 측단면에 대향하도록 광원을 배치한 에지라이트 방식의 것이 있고, 액정 표시 장치의 소형화의 관점에서 에지라이트 방식이 많이 이용되고 있다.
그런데, 최근, 비교적 작은 화면 치수의 표시 장치로서 관찰 방향범위가 비교적 좁은 예컨대 휴대 전화기의 표시부로서 사용되는 액정 표시 장치 등에는, 소비 전력의 저감의 관점에서, 에지라이트 방식의 백라이트부로서, 일차 광원으로부터 발생하는 광량을 효과적으로 이용하기 위해서, 화면에서 출사하는 광속의 확장 각도를 가능한 한 작게 하고 요구되는 각도 범위로 집중하여 광을 출사시키는 것이 이용되어 오고 있다.
이와 같이 관찰 방향 범위가 한정되는 표시 장치로서, 일차 광원의 광량의 이용 효율을 높여 소비 전력을 저감하기 위해서 비교적 좁은 범위로 집중하여 광 출사를 실행하는 광원 장치로서, 본 출원인은, 일본 특허 출원 제 2000-265574 호에서, 도광체의 광 출사면에 인접하여 양면에 프리즘 형성면을 갖는 프리즘 시트를 사용할 것을 제안하고 있다. 이 양면 프리즘 시트에는, 한쪽면인 입광면 및 다른쪽면인 출광면의 각각에, 서로 평행한 복수의 프리즘열이 형성되어 있고, 입광면과 출광면에서 프리즘열 방향을 합치시키며 또한 프리즘열을 서로 대응 위치에 배치하고 있다. 이로써, 도광체의 광 출사면으로부터 상기 광 출사면에 대하여 경사진 방향으로 출사광의 피크로 적절한 각도 범위에 분포하여 출사하는 광을, 프리즘 시트의 입광면의 한쪽 프리즘면으로부터 입사시키고, 다른쪽 프리즘면에서 내면 반사시키며, 또한 출광면의 프리즘에서의 굴절 작용을 받아, 비교적 좁은 요구되는 방향으로 광을 집중 출사시킨다.
본 광원 장치에 의하면, 좁은 각도 범위의 집중 출사가 가능하지만, 광 편향 소자로서 사용되는 프리즘 시트로서 양면에 서로 평행한 복수의 프리즘열을, 입광면과 출광면에서 프리즘열 방향을 합치시키고 또한 프리즘열을 서로 대응 위치에배치할 필요가 있기 때문에, 성형이 복잡해진다.
또한, 도광체로부터 출사된 광을 프리즘 시트를 사용하여 편향시킬 때에, 광의 집광성이나 지향성을 높이는 것 등을 목적으로 하여, 프리즘 시트를 구성하는 프리즘열의 광원에서 먼 측의 프리즘면을 볼록 곡면 형상으로 하는 것이 일본 특허 공개 제 1997-507584 호 공보, 일본 특허 공개 제 1997-105804 호 공보, 일본 특허 공개 제 1999-38209 호 공보, 및 일본 특허 공개 제 2000-35763 호 공보에 제안되어 있다. 그러나, 여기에 기재되어 있는 볼록 곡면 형상의 프리즘면은, 모두 그 곡률 반경이 비교적 큰 것 혹은 비교적 작은 것이기 때문에, 도광체로부터의 출사광 분포를 충분히 협시야화할 수 없거나, 극단적으로 협시야화되거나, 경우에 따라서는 역으로 광시야화되거나 하는 것이었다. 또한, 여기에 기재되어 있는 도광체는, 그 광 출사 기구가 높은 지향성을 부여할 수 있는 것이 아니라, 출사광 분포가 비교적 넓은 광이 출사되기 때문에, 프리즘 시트로 광을 집광시켜도 충분한 휘도의 향상을 달성할 수 있는 것이 아니었다.
발명의 요약
본 발명의 목적은, 출사광의 분포가 매우 좁게 컨트롤되어, 일차 광원의 광량의 이용 효율의 향상이 가능(즉, 일차 광원으로부터 발생되는 광을 요구되는 관찰 방향으로 집중하여 출사시키는 효율이 높게)하고, 휘도가 매우 높으며, 게다가 간소화된 구성으로 화상의 품위의 향상이 용이한 광원 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 이상과 같은 목적을 달성하는 것으로서,
광원 장치에 있어서, 일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생하는 광을입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 인접 배치되는 광 편향 소자를 구비하고 있고,
상기 광 편향 소자는 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하는 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖고 있고, 상기 입광면에는 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성되어 있고, 상기 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 상기 일차 광원에서 먼 측의 프리즘면이, 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광이 한쪽 프리즘면으로부터 입광하고 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되어 상기 출광면으로부터 소망하는 방향으로 사출하며 또한 상기 광 편향 소자의 프리즘열의 배열 피치와 동일한 피치로 배열되어 꼭지각(θ)이 50∼70°인 복수의 가상 프리즘열을 상정했을 때에, 상기 가상 프리즘열의 형상을 기준으로 볼록 곡면 형상을 하고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 7∼30인 것을 특징으로 하는 광원 장치가 제공된다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.05∼5%이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 근접한 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측 이면은 지향성 광 출사 기능을 갖는 면이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기지향성 광 출사 기능을 갖는 면의 평균 경사각이 0.5∼15°이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면(粗面) 또는 다수의 렌즈열의 배열로 이루어지는 면이다.
또한, 본 발명에 의하면, 이상과 같은 목적을 달성하는 것으로,
광원 장치에 있어서, 일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생하는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 인접 배치되는 광 편향 소자를 구비하고 있고,
상기 광 편향 소자는 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하는 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖고 있고, 상기 입광면에는 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성되어 있고, 상기 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 상기 일차 광원에서 먼 측의 프리즘면이, 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광이 한쪽 프리즘면에서 입광하고 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되어 상기 출광면으로부터 소망하는 방향으로 출사하며 또한 상기 광 편향 소자의 프리즘열의 배열 피치와 동일한 피치로 배열되어 꼭지각(θ)이 50∼70°인 복수의 가상 프리즘열을 상정했을 때에, 상기 가상 프리즘열의 형상을 기준으로 볼록 곡면 형상을 하고, 상기 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.2∼2%인 것을 특징으로 하는 광원 장치가 제공된다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열은 상기 가상 프리즘열과 공통의 바닥부를 갖고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 2∼80인 대략 볼록 원주면(圓柱面) 형상이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 가까운 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측의 이면은 지향성 광 출사 기능을 갖는 면이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면의 평균 경사각이 0.5∼15°이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면 또는 다수의 렌즈열의 배열로 이루어지는 면이다.
또한, 본 발명에 의하면, 이상과 같은 목적을 달성하는 것으로서,
광원 장치에 있어서, 일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생하는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 인접 배치되는 광 편향 소자를 구비하고 있고,
상기 광 편향 소자는 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하는 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖고 있고, 상기 입광면에는 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성되어 있고, 상기 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 한쪽 프리즘면이 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광의 방향으로 인접 가상 프리즘열의 정상부를 스쳐 통과하는 가상 광이 상기 가상 프리즘열의 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되는 위치보다 상기 출광면에 가까운 위치에 있어서 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 적어도 일부가 상기 출광면에 대하여 이루는 경사각보다 큰 경사각을 갖는 볼록 곡면 형상을 하고있는 것을 특징으로 하는 광원 장치가 제공된다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열은 상기 가상 프리즘열과 공통의 바닥부를 갖고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 2∼80의 대략 볼록 원주면 형상이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.05∼5%이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 가까운 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측의 이면은 지향성 광 출사 기능을 갖는 면이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면의 평균 경사각이 0.5∼15°이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면 또는 다수의 렌즈열의 배열로 이루어지는 면이다.
또한, 본 발명에 의하면, 이상과 같은 목적을 달성하는 것으로서,
광원 장치에 있어서, 일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생하는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 인접 배치되는 광 편향 소자를 구비하고 있고,
상기 광 편향 소자는 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하는 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖고 있고, 상기 입광면에는 서로 병렬로 배열된 복수의프리즘열이 형성되어 있고, 상기 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 한쪽 프리즘면이, 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광이 한쪽 프리즘면으로부터 입광하고 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되어 상기 출광면으로부터 소망하는 방향으로 출사하고, 또한 상기 광 편향 소자의 프리즘열의 배열 피치와 동일한 피치로 배열되어 꼭지각(θ)이 50∼70°인 복수의 가상 프리즘열을 상정했을 때에, 상기 가상 프리즘열의 형상을 기준으로 볼록 곡면 형상을 하고 있고,
상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측의 이면은 평균 경사각이 0.5∼15°인 지향성 광 출사 기능을 갖는 면인 것을 특징으로 하는 광원 장치가 제공된다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열은 상기 가상 프리즘열과 공통의 바닥부를 갖고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 2∼80인 대략 볼록 원주면 형상이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.05∼5%이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 근접한 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면 또는 다수의 렌즈열의 배열로 이루어지는 면이다.
또한, 본 발명에 의하면, 이상과 같은 목적을 달성하는 것으로서,
광원 장치에 있어서, 일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생하는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 배치되어, 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하고 또한 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성된 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖는 광 편향 소자를 구비하고 있고,
상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(B)이 36°이하이며, 상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼95%인 것을 특징으로 하는 광원 장치가 제공된다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼80%이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼70%이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 5∼25°이다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 입광면에 형성된 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 한쪽 프리즘면이, 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광이 한쪽 프리즘면으로부터 입광하고 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되어 상기 출광면으로부터 소망하는 방향으로 출사하며 또한 상기 광 편향 소자의 프리즘열의 배열 피치와 동일한 피치로 배열되어 꼭지각(θ)이 50∼70°인 복수의 가상 프리즘열을 상정했을 때에, 상기 가상 프리즘열의 형상을 기준으로 볼록 곡면 형상을 하고 있다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열은 상기 가상 프리즘열과 공통의 바닥부를 갖고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 2∼80인 대략 볼록 원주면 형상이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.05∼5%이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 근접한 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측의 이면은 지향성 광 출사 기능을 갖는 면이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면의 평균 경사각이 0.5∼15°이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면 또는 다수의 렌즈열의 배열로 이루어지는 면이다.
또한, 본 발명에 의하면, 이상과 같은 목적을 달성하는 것으로서,
광원 장치에 있어서, 일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생하는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 인접 배치되고, 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하고, 또한 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성된 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖는 광 편향 소자를 구비하고 있고,
상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(B)이 36°를 초과하고, 상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼70%인 것을 특징으로 하는 광원 장치가 제공된다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼60%이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼50%이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 25°이하이다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 입광면에 형성된 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 한쪽 프리즘면이, 상기 도광체의 광출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광이 한쪽 프리즘면으로부터 입광하고 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되어 상기 출광면으로부터 소망하는 방향으로 출사하며, 또한 상기 광 편향 소자의 프리즘열의 배열 피치와 동일한 피치로 배열되어 꼭지각(θ)이 50∼70°인 복수의 가상 프리즘열을 상정했을 때에, 상기 가상 프리즘열의 형상을 기준으로 볼록 곡면 형상을 하고 있다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열은 상기 가상 프리즘열과 공통의 바닥부를 갖고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 2∼80인 대략 볼록 원주면 형상이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.05∼5%이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 근접한 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측의 이면은 지향성 광 출사 기능을 갖는 면이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면의 평균 경사각이 0.5∼15°이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면 또는 다수의 렌즈열의 배열로 이루어지는 면이다.
본 발명은 노트북 컴퓨터나 액정 텔레비전 등에 있어서 표시부로서 사용되는 액정 표시 장치 등을 구성하는 에지라이트 방식의 광원 장치에 관한 것으로, 특히 도광체의 광 출사면측에 배치되는 광 편향 소자의 개량에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 면 광원 장치를 나타내는 모식적 사시도,
도 2는 광 편향 소자의 입광면의 프리즘열의 형상의 설명도,
도 3은 본 발명에 의한 면 광원 장치를 나타내는 모식적 사시도.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 면 광원 장치의 하나의 실시 형태를 나타내는 모식적 사시도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 면 광원 장치는, 적어도 하나의 측단면을 광 입사면(31)으로 하고, 이것과 대략 직교하는 하나의 표면을 광 출사면(33)으로 하는 도광체(3)와, 이 도광체(3)의 광 입사면(31)에 대향하여 배치되어 광원 반사재(reflector)(2)로 피복되는 일차 광원(1)과, 도광체(3)의 광 출사면상에 배치된 광 편향 소자(4)와, 도광체(3)의 광 출사면(33)의 이면(34)에 대향하여 배치된 광 반사 소자(5)로 구성된다.
도광체(3)는 XY면과 평행하게 배치되어 있고, 전체적으로 직사각형 판 형상을 하고 있다. 도광체(3)는 4개의 측단면을 갖고 있고, 그 중 YZ면과 평행한 1쌍의 측단면중 적어도 하나의 측단면을 광 입사면(31)으로 한다. 광 입사면(31)은 광원(1)과 대향하여 배치되어 있고, 광원(1)으로부터 발생한 광은 광 입사면(31)으로부터 도광체(3)내로 입사한다. 본 발명에 있어서는, 예컨대 광 입사면(31)과 대향하는 측단면(32) 등의 다른 측단면에도 광원을 배치해도 무방하다.
도광체(3)의 광 입사면(31)에 대략 직교한 2개의 주면은, 각각 XY 면과 대략평행하게 위치하고 있고, 어느 한쪽면(도면에서는 상면)이 광 출사면(33)으로 된다. 이 광 출사면(33) 또는 그 이면(34) 중 적어도 한쪽면에 거친면으로 이루어지는 지향성 광 출사 기능부나, 프리즘열, 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)열, V자 형상 홈 등의 다수의 렌즈열을 광 입사면(31)과 대략 평행하게 병렬로 형성한 렌즈면으로 이루어지는 지향성 광 출사 기능부 등을 부여함으로써, 광 입사면(31)으로부터 입사한 광을 도광체(3) 내부를 도광시키면서 광 출사면(33)으로부터 광 입사면(31) 및 광 출사면(33)에 직교하는 면(XZ면) 내부의 출사광 분포에 있어서 지향성이 있는 광을 출사시킨다. 이 XZ면내 분포에 있어서의 출사광 분포의 피크의 방향이 광 출사면(31)과 이루는 각도를 α로 한다. 상기 각도(α)는 10∼40°인 것이 바람직하고, 출사광 분포의 반값폭은 10∼40°인 것이 바람직하다.
도광체(3)의 표면에 형성하는 거친면이나 렌즈열은 ISO4287/1-1984에 의한 평균 경사각(θa)이 0.5∼15°의 범위의 것으로 하는 것이, 광 출사면(33)내에서의 휘도의 균형도를 도모하는 점에서 바람직하다. 평균 경사각(θa)은, 더욱 바람직하게는 1∼12°의 범위이며, 보다 바람직하게는 1.5∼11°의 범위이다. 이 평균 경사각(θa)은 도광체(3)의 두께(t)와 입사광이 전파하는 방향의 길이(L)의 비(L/t)에 의해 최적 범위가 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 도광체(3)로서 L/t가 20∼200 정도인 것을 사용하는 경우는, 평균 경사각(θa)을 0.5∼7.5°로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1∼5°의 범위이며, 보다 바람직하게는 1.5∼4°의 범위이다. 또한, 도광체(3)로서 L/t가 20 이하 정도인 것을 사용하는 경우는, 평균 경사각(θa)을 7∼12°로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는8∼11°의 범위이다.
도광체(3)에 형성되는 거친면의 평균 경사각(θa)은, ISO4287/1-1984에 따라, 촉침식 표면 조도계를 사용하여 거친면 형상을 측정하고, 측정 방향의 좌표를 x로 하고, 얻어진 경사 함수 f(x)로부터 다음 수학식 1 및 수학식 2를 사용하여 구할 수 있다. 여기서, L은 측정 길이이며, Δa는 평균 경사각(θa)의 정접(正接)이다.
[수학식 1]
△a = (1/L)∫0 L|(d/Dx)f(x)|dx
[수학식 2]
θa = tan-1(△a)
또한, 도광체(3)로는, 그 광 출사율이 0.5∼5%의 범위에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1∼3%의 범위이다. 이것은, 광 출사율이 0.5%보다 작아지면 도광체(3)로부터 출사하는 광량이 적어져 충분한 휘도를 얻을 수 없는 경향이 있고, 광 출사율이 5%보다 커지면 광원(1) 근방으로 다량의 광이 출사하여, 광 출사면(33)내에서의 X 방향에 있어서의 광의 감쇠가 현저해지고, 광 출사면(33)에서의 휘도의 균형도가 저하하는 경향이 있기 때문이다. 이와 같이 도광체(3)의 광 출사율을 0.5∼5%로 함으로써, 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에 있어서의 피크 광의 각도(α)가 10∼40°의 범위에 있고, 광 입사면과 광 출사면의 쌍방에 수직한 XZ면에 있어서의 출사광 분포의 반값폭이 10∼40°인 지향성이 높은출사 특성의 광을 도광체(3)로부터 출사시킬 수 있고, 그 출사 방향을 광 편향 소자(4)로 효율적으로 편향시킬 수 있어, 높은 휘도를 갖는 면 광원 소자를 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 도광체(3)로부터의 광 출사율은 다음과 같이 정의된다. 광 출사면(33)의 광 입사면(31)측의 단 에지에서의 출사광의 광 강도(I0)와 광 입사면(31)측의 단 에지로부터 거리(L)의 위치에서의 출사광 강도(I)의 관계는, 도광체(3)의 두께(Z 방향 치수)를 t라 하면, 하기의 수학식 3과 같은 관계를 만족한다.
[수학식 3]
I = I0·a(1-α)L/t
여기서, 정수(α)가 광 출사율이고, 광 출사면(33)에 있어서의 광 입사면(31)과 직교하는 X 방향에서의 단위 길이[도광체의 두께(t)에 상당하는 길이]당 도광체(3)로부터 광이 출사하는 비율(%)이다. 이 광 출사율(α)은, 종축에 광 출사면(23)으로부터의 출사광의 광 강도의 대수(logarithm)와 횡축에 (L/t)를 기입함으로써, 그 기울기로 구할 수 있다.
또한, 지향성 광 출사 기능부가 부여되어 있지 않은 다른 주면에는, 도광체(3)로부터의 출사광의 광원(1)과 평행한 면(YZ면)에서의 지향성을 제어하기 위해서, 광 입사면(31)에 대하여 대략 수직 방향(X 방향)으로 연장되는 다수의 렌즈열을 배열한 렌즈면을 형성하는 것이 바람직하다. 도 1에 도시한 실시 형태에있어서는, 광 출사면(33)에 거친면을 형성하고, 이면(34)에 광 입사면(31)에 대하여 대략 수직 방향(X 방향)으로 연장되는 다수의 렌즈열의 배열로 이루어지는 렌즈면을 형성하고 있다. 본 발명에 있어서는, 도 1에 도시한 형태와는 반대로, 광 출사면(33)에 렌즈면을 형성하고, 이면(34)을 거친면으로 할 수도 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 도광체(3)의 이면(34) 혹은 광 출사면(33)에 렌즈열을 형성하는 경우, 그 렌즈열로는 대략 X 방향으로 연장된 프리즘열, 렌티큘러 렌즈열, V자 형상 홈 등을 들 수 있지만, YZ 방향의 단면의 형상이 대략 삼각형상인 프리즘열로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 도광체(3)에 형성되는 렌즈열로서 프리즘열을 형성하는 경우에는, 그 꼭지각을 70∼150°의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 꼭지각을 이 범위로 함으로써 도광체(3)로부터의 출사광을 충분히 집광시킬 수 있고, 면 광원 소자로서의 휘도의 충분한 향상을 도모할 수 있기 때문이다. 즉, 프리즘 꼭지각을 이 범위내로 함으로써, 출사광 분포에 있어서의 피크 광을 포함하여 XZ면에 수직한 면에 있어서 출사광 분포의 반값폭이 35∼65°인 집광된 출사광을 출사시킬 수 있어, 면 광원 소자로서의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 프리즘열을 광 출사면(33)에 형성하는 경우에는, 꼭지각은 80∼100°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 프리즘열을 이면(34)에 형성하는 경우에는, 꼭지각은 70∼80°또는 100∼150°의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는, 상기와 같은 광 출사면(33) 또는 그 이면(34)에 광 출사 기능부를 형성하는 대신에 혹은 이것과 병용하여, 도광체 내부에 광 확산성 미립자를 혼입 분산함으로써 지향성 광 출사 기능을 부여한 것이어도 무방하다. 또한, 도광체(3)로는, 도 1에 도시한 바와 같은 형상에 한정되지 않고, 쐐기 형상, 선박 형상 등 여러 형상의 것을 사용할 수 있다.
광 편향 소자(4)는 도광체(3)의 광 출사면(33)상에 배치되어 있다. 광 편향 소자(4)의 2개의 주면(41, 42)은 서로 대향하고 있고, 각각 전체적으로 XY면과 평행하게 위치한다. 주면(41, 42) 중 한쪽[도광체의 광 출사면(33)측에 위치하는 주면]은 입광면(41)으로 되어 있고, 다른쪽이 출광면(42)으로 되어 있다. 출광면(42)은 도광체(3)의 광 출사면(33)과 평행한 평탄면으로 되어 있다. 입광면(41)은 다수의 Y 방향으로 연장되는 프리즘열이 서로 평행하게 배열된 프리즘 형성면으로 되어 있다. 프리즘 형성면은, 인접하는 프리즘열 사이에 비교적 폭이 좁은 평탄부(예컨대, 프리즘열 피치와 동일한 정도 혹은 그것보다 작은 폭의 평탄부)를 설치할 수도 있지만, 광의 이용 효율을 높이는 점에서는 평탄부를 설치하지 않고 프리즘열을 연속해서 형성하는 것이 바람직하다.
도 2는 광 편향 소자(4)의 입광면(41)의 프리즘열의 형상의 설명도이다. 입광면(41)의 프리즘열의 형상은 다음과 같이 설정되어 있다.
즉, 프리즘열 배열의 피치를 P로 하여, 우선 단면이 삼각 형상인 가상 프리즘열(I)을 설정한다. 이 가상 프리즘열(I)의 2개의 프리즘면(I-1, I-2)이 이루는 각도(즉, 가상 프리즘 꼭지각)를 θ로 한다. 이 가상 프리즘 꼭지각(θ)은, 도광체(3)의 광 출사면(33)으로부터 도래하는 광의 XZ면내의 강도 분포의 피크 출사광[경사각(α)]이 가상 프리즘열(I)에 입사하여 가상 프리즘면(I-2)에 의해 내면 전반사된 후에, 예컨대 출광면(42)의 법선 방향으로 진행하도록 설정되어 있다. 가상 프리즘 꼭지각(θ)은, 예컨대, 광 편향 소자(4)의 출광면(42)으로부터 출사되는 광의 피크 출사광을 출광면(42)의 법선 방향 근방(예컨대, 법선 방향에서 ±10°의 범위내)으로 향하는 경우에는, 50∼70°로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 55∼70°의 범위이며, 보다 바람직하게는 60∼70°도의 범위이다. 또한, 가상 프리즘열의 한쪽 프리즘면의 경사각[출광면(42)에 대하여 이루는 각도]은 도광체(3)로부터의 출사광을 광 편향 소자(4)로 양호한 효율로 소망하는 방향으로 편향시키기 때문에 45°이상으로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 47°이상, 보다 바람직하게는 50°이상이다.
다음에, 이상과 같이 하여 형상이 설정된 가상 프리즘열(I)의 형상을 기준으로, 그 적어도 한쪽 프리즘면이 볼록 곡면 형상으로 되도록 실제 프리즘열의 형상을 정한다. 구체적으로는, 다음과 같이 하여 실제 프리즘열의 형상을 정하는 것이 바람직하다. 도광체(3)의 광 출사면(33)으로부터 출사하는 광의 출사광 분포의 피크 출사광[경사각(α)]이 일차 광원(1)측의 인접 가상 프리즘열의 정상부를 스쳐 가상 프리즘(I)에 입사하는 가상 광을 설정하고, 이 가상 광이 가상 프리즘면(I-1)을 통과하는 위치를 K1로 하며, 가상 프리즘면(I-2)에 도달하는 위치를 K2로 한다.
통상은, 위치(K2)보다도 출광면(42)에 근접한 전면을 볼록 곡면 형상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 가상 프리즘열(I)에 있어서의 프리즘면(I-2)의 내면 전반사 위치(K2)보다도 입광면(41)에 가까운 위치[즉, 출광면(42)에서 먼 위치]에서는, 평면 형상으로 할 수도 있고 볼록 곡면 형상으로 할 수도 있다. 어느 경우도, 위치(K2)의 출광면(42)측 근방의 프리즘면 형상을 연장하는 형상으로 하는 것이 바람직하고, 프리즘열의 정상부는 가상 프리즘열의 정상부와 일치하지 않을 수도 있다.
프리즘열의 형상은, 가상 프리즘열(I)에 있어서의 프리즘면(I-2)의 내면 전반사 위치(K2)보다도 출광면(42)에 가까운 위치에서는, 그 적어도 일부 또는 전부에 프리즘면의 경사각이 가상 프리즘열(I)의 프리즘면(I-2)의 경사각보다도 큰 경사각을 갖는 볼록 곡면 형상으로 하는 것이 바람직하다.
이것은, 도 2에 도시되어 있는 치수(z)[프리즘열의 꼭지점과 가상 프리즘면(I-2)의 내면 반사 위치(K2) 사이의 Z 방향 거리]가 이하의 수학식:
z = {(P ·tanα·cot[θ/2])/(tanα+cot[θ/2])} ·〔cot[θ/2]
+{cotθ/(cot[θ/2]-cotθ)}〕
으로 나타내어지는 값 이상의 Z 방향 위치에서는, 실제 프리즘면이 이하의 수학식:
ncos[3θ/2] = sin(α-[θ/2])
으로 표시되는 가상 프리즘열(I)의 프리즘면(I-2)보다 큰 경사각을 가지도록 하는 것이다(또한, 수학식 중 n은 프리즘열의 굴절률임).
입광면(41)의 프리즘열의 형상을 이와 같이 설정함으로써, 광 편향 소자(4)로부터 출사하는 광의 분포 각도(반값폭)를 작게 할 수 있다. 그 이유는 다음과 같다. 즉, 가상 프리즘열(I)에서의 프리즘면(I-2)의 내면 전반사 위치(K2)보다도 출광면(42)에 가까운 위치에 도달하는 광은, 일차 광원측의 인접 가상 프리즘열의정상부보다도 하측으로부터 α보다 큰 경사각으로 입사하는 광선의 집합이다. 따라서, 그 분포 피크의 방향은, α보다 큰 경사의 방향이고, 그 내면 전반사광의 분포 피크의 방향은 출광면(42)의 법선 방향으로부터 내면 전반사의 가상 프리즘면에 따른 방향쪽으로 경사진 방향으로 된다. 이러한 광은 출광면(42)으로부터의 출사광의 각도 분포를 넓히는 작용을 한다. 따라서, 특정 방향으로 광량을 집중하여 출사시키기 위해서, 가상 프리즘열(I)에 있어서의 프리즘면(I-2)의 내면 전반사 위치(K2)보다도 출광면(42)에 가까운 위치에, 그 적어도 일부를 실제 프리즘열의 프리즘면의 경사각을 대응하는 가상 프리즘면의 경사각보다 크게 함으로써, 이 영역에서 실제로 내면 전반사된 광의 진행 방향을 가상 프리즘면에서의 반사광보다도 출광면(42)의 법선 방향쪽으로 이동시키도록 수정할 수 있어, 고휘도화, 시야 협소화를 도모할 수 있다.
이상과 같은 볼록 곡면 형상은 가상 프리즘열(I)에 있어서의 프리즘면(I-2)의 내면 전반사 위치(K2)보다도 출광면(42)에 가까운 위치 전체에 형성하고, 내면 전반사 위치(K2)보다도 출광면(42)에서 먼 위치에는 가상 프리즘열의 프리즘면(I-2) 그대로의 형상으로 할 수도 있으며, 내면 전반사 위치(K2)보다도 출광면(42)에서 먼 위치도 포함하여 프리즘면 전체를 볼록 곡면 형상으로 할 수도 있다. 이와 같은 볼록 곡면형상으로는 가상 프리즘열과 적어도 바닥부를 공통으로 한 곡률 반경( r)의 볼록 원주면 형상을 예시할 수 있다.
여기서, 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)은 2∼80의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7∼30의 범위이며, 더욱 바람직하게는7.5∼20의 범위이며, 특히 바람직하게는 8∼15의 범위이다. 이것은, 갑(r/P)을 이 범위로 함으로써 광 편향 소자(4)의 출광면(42)으로부터 출사하는 출사광 분포의 반값폭을 충분히 좁게 할 수 있고, 광원 장치로서의 휘도를 충분히 높게 할 수 있기 때문이다. 예컨대, 프리즘열의 피치가 40∼60㎛인 경우에는, 곡률 반경(r)은 250∼3000㎛의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 350∼1000㎛의 범위이며, 더욱 바람직하게는 350∼700㎛의 범위이다.
또한, 광 편향 소자(4)의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상으로는, 가상 프리즘열의 프리즘면과 볼록 곡면 형상의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.05∼5%의 범위로 되는 비교적 완만한 곡면 형상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1∼3%의 범위이고, 더욱 바람직하게는 0.2∼2%의 범위이며, 특히 바람직하게는 0.7∼1.5%의 범위이다. 이것은, 비(d/P)가 5%를 초과하면 광 편향 소자(4)에 의한 집광 효과가 손상되어 광의 발산이 일어나는 경향이 있고, 광 편향 소자(4)의 출광면(42)으로부터 출사하는 출사광 분포의 반값폭을 충분히 좁게 할 수 없는 경향이 있기 때문이다. 역으로, 비(d/P)가 0.05% 미만이면 광 편향 소자(4)에 의한 집광 효과가 불충분해지는 경향이 있고, 광 편향 소자(4)의 출광면(42)으로부터 출사하는 출사광 분포의 반값폭을 충분히 좁게 할 수 없는 경향이 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 광 편향 소자(4)의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상은 상기와 같은 곡률 반경(r)의 단면 원호 형상의 것에 한정되지 않고, 상기와 같은 비(d/P)의 범위내이면 비구면 형상의 볼록 곡면 형상이어도 무방하다.
본 발명에 있어서, 상기와 같은 볼록 곡면 형상의 프리즘면은, 적어도 일차 광원(1)에서 먼 측의 면에 형성하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 도광체(3)의 단면(32)에도 일차 광원을 배치하는 경우의 광 편향 소자(4)로부터 출사하는 광의 분포 각도를 충분히 작게 할 수 있다. 볼록 곡면 형상의 프리즘면은, 예컨대 도광체(3)를 전파하는 광이 광 입사면(31)과 반대측의 단면(32)에서 반사하여 되돌아오는 비율이 비교적 높은 경우에는, 일차 광원(1)에 가까운 측의 프리즘면도 볼록 곡면형상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 특히, 일차 광원(1)에 가까운 측의 프리즘면을 출광면(42)의 법선 방향에 관하여 가상 프리즘면(I-2)에 대응하는 실제 프리즘면과 대칭적인 형상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 도광체(3)를 전파하는 광이 광 입사면(31)과 반대측의 단면(32)에서 반사하여 되돌아오는 비율이 비교적 낮은 경우에는, 일차 광원(1)에 가까운 측의 프리즘면을 평면으로 할 수도 있다. 또한, 도광체(3)에 광 편향 소자(4)를 탑재했을 때의 스티킹(sticking) 현상의 발생을 억제할 목적으로 프리즘열의 정상부를 날카롭고 뾰족하게 하는 것(정상부 선단의 에지를 명확하게 형성하는 것)이 필요한 경우에는, 일차 광원(1)에 가까운 측의 프리즘면을 평면으로 하는 것이, 쌍방의 프리즘면을 볼록 곡면으로 한 경우에 비해 프리즘열 형성을 위한 성형용 금형 부재의 형상 전사면 형상의 보다 정확한 형성이 가능해지는 것에 기초하여 프리즘열 정상부를 날카롭고 뾰족하게 형성하는 것이 허용되게 되므로 바람직하다.
본 발명의 광 편향 소자에 있어서는, 소망하는 프리즘 형상을 정확하게 제작하여, 안정한 광학 성능을 얻는 동시에, 조립 작업시나 면 광원 장치로서의 사용시에 있어서의 프리즘 정상부의 마모나 변형을 억제할 목적으로, 프리즘열의 정상부에 평탄부 혹은 곡면부를 형성할 수도 있다. 이 경우, 프리즘 정상부에 형성하는 평탄부 혹은 곡면부의 폭은 면 광원 장치로서의 휘도의 저하나 스티킹 현상에 의한 휘도의 불균일 패턴의 발생을 억제하는 관점에서 3㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이하이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 면 광원 장치로서의 시야각을 조정하거나, 품위를 향상시킬 목적으로, 광 편향 소자의 출광면측에 광 확산층을 형성하거나, 프리즘열 중에 광 확산제를 함유시킬 수도 있다. 광 확산층은 광 편향 소자의 출광면측에 광 확산 시트를 탑재하거나, 출광면측에 광 편향 소자와 일체로 광 확산층을 형성하는 것에 의해서 형성할 수 있다. 이 경우, 광 편향 소자에 의한 시야 협소화에 의한 휘도 향상 효과를 가능한 한 방해하지 않도록 하기 위해서, 이방(異方) 확산성의 광 확산층을 형성하여 소망하는 방향으로 광을 확산시키는 것이 바람직하다. 프리즘열로 분산시키는 광 확산제로는, 프리즘열과 굴절률이 다른 투명한 미립자를 사용할 수 있다. 이 경우도, 광 편향 소자에 의한 시야 협소화에 의한 휘도 향상 효과를 가능한 한 방해하지 않도록 광 확산제의 함유량, 입경, 굴절률 등을 선정한다.
이와 같이, 도광체(3)의 광 출사면(33)상에 상기와 같은 광 편향 소자(4)를, 그 프리즘열 형성면이 입광면측으로 되도록 탑재함으로써, 도광체(3)의 광 출사면(33)으로부터 출사하는 지향성 출사광의 XZ면내에서의 출사광 분포를 보다 좁게 할 수 있어, 광원 장치로서의 고휘도화, 시야 협소화를 도모할 수 있다. 이러한 광 편향 소자(4)로부터의 출사광의 XZ면내에서의 출사광 분포의 반값폭은 5∼25°의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10∼20°의 범위이며, 더욱 바람직하게는 12∼18°의 범위이다. 이것은, 이 출사광 분포의 반값폭을 5°이상으로 함으로써 극단적인 시야 협소화에 의한 화상 등의 수차를 없앨 수 있고, 25°이하로 함으로써 고휘도화와 시야 협소화를 도모할 수 있기 때문이다.
본 발명에 있어서의 광 편향 소자(4)의 시야 협소화는, 도광체(3)의 광 출사면(33)으로부터의 출사광 분포(XZ면내)의 넓어짐 정도(반값폭)로 영향을 받기 때문에, 광 편향 소자(4)의 출광면(42)으로부터의 출사광 분포의 반값폭(A)의 도광체(3)의 광 출사면(33)으로부터의 출사광 분포의 반값폭(B)에 대한 비율도, 도광체(3)로부터의 출사광 분포의 반값폭(B)에 따라 변경된다. 예컨대, 도광체(3)로부터의 출사광 분포의 반값폭(B)이 26°미만인 경우에는, 반값폭(A)이 반값폭(B)의 30∼95%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30∼80%의 범위이며, 더욱 바람직하게는 30∼70%의 범위이다. 또한, 도광체(3)로부터의 출사광 분포의 반값폭(B)이 26°이상인 경우에는, 반값폭(A)이 반값폭(B)의 30∼80%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30∼70%의 범위이며, 더욱 바람직하게는 30∼60%의 범위이다. 특히, 도광체(3)로부터의 출사광 분포의 반값폭(B)이 26∼36°인 경우에는, 반값폭(A)이 반값폭(B)의 30∼80%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30∼70%의 범위이며, 더욱 바람직하게는 30∼60%의 범위이다. 또한, 도광체(3)로부터의 출사광 분포의 반값폭(B)이 36°를 초과하는 경우에는, 반값폭(A)이 반값폭(B)의 30∼70%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는30∼60%의 범위이며, 더욱 바람직하게는 30∼50%의 범위이다.
이와 같이, 본 발명에 있어서는, 도광체(3)로부터의 출사광 분포의 반값폭이 클수록 시야 협소화의 효과는 커지기 때문에, 시야 협소화의 효율이라는 점에서는 출사광 분포의 반값폭(B)이 26°이상인 도광체와의 조합으로 광 편향 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 반값폭(B)이 36°를 초과하는 도광체이다. 또한, 도광체(3)로부터의 출사광 분포의 반값폭이 작은 경우에는 시야 협소화의 효과는 작아지지만, 도광체(3)로부터의 출사광 분포의 반값폭이 작을 수록 고휘도화를 도모할 수 있기 때문에, 고휘도화라는 점에서는 출사광 분포의 반값폭(B)이 26°미만인 도광체와의 조합으로 광 편향 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
일차 광원(1)은 Y 방향으로 연장하는 선 형상의 광원이며, 상기 일차 광원(1)으로는 예컨대 형광 램프나 냉(冷)음극관을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 일차 광원(1)으로는 선 형상 광원에 한정되지 않고, LED 광원, 할로겐 램프, 메타할로 램프 등과 같은 점 광원을 사용할 수도 있다. 특히, 휴대 전화기나 휴대 정보 단말기 등의 비교적 작은 화면 치수의 표시 장치에 사용하는 경우에는, LED 등의 작은 점 광원을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 일차 광원(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 도광체(3)의 한쪽 측단면에 설치하는 경우 뿐만 아니라, 필요에 따라 대향하는 다른쪽 측단면에도 더 설치할 수도 있다.
광원 반사재(2)는 일차 광원(1)의 광을 손실이 적게 도광체(3)로 유도하는 것이다. 재질로는, 예컨대 표면에 금속 증착 반사층을 갖는 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 광원 반사재(2)는 광 반사 소자(5)의 단에지부 외면으로부터 일차 광원(1)의 외면을 거쳐 광 편향 소자(4)의 출광면 단 에지부로 감기어 있다. 그 외에, 광원 반사재(2)는 광 편향 소자(4)를 피하여, 광 반사 소자(5)의 단 에지부 외면으로부터 일차 광원(1)의 외면을 거쳐 도광체(3)의 광 출사면 단 에지부로 감는 것도 가능하다.
이와 같은 광원 반사재(2)와 동일한 반사 부재를 도광체(3)의 측단면(31) 이외의 측단면에 장착하는 것도 가능하다. 광 반사 소자(5)로는, 예컨대 표면에 금속 증착 반사층을 갖는 플라스틱 시트를 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 광 반사 소자(5)로서 반사 시트를 대신하여, 도광체(3)의 표면(34)에 금속 증착 등에 의해 형성된 광 반사층 등으로 하는 것도 가능하다.
본 발명의 도광체(3) 및 광 편향 소자(4)는 광 투과율이 높은 합성 수지로 구성할 수 있다. 이러한 합성 수지로는, 메타크릴 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 염화비닐계 수지를 예시할 수 있다. 특히, 메타크릴 수지가 광 투과율의 높이, 내열성, 역학적 특성, 성형 가공성이 우수하고, 적합하다. 이러한 메타크릴 수지로는 메틸 메타크릴레이트를 주성분으로 하는 수지이며, 메틸 메타크릴레이트가 80중량% 이상인 것이 바람직하다. 도광체(3) 및 광 편광 소자(4)의 거친면의 표면 구조나 프리즘열 등의 표면 구조를 형성하는 것에 있어서는, 투명 합성 수지판을 소망하는 표면 구조를 갖는 금형 부재를 사용하여 열 압착(heat press)함으로써 형성할 수도 있고, 스크린 인쇄, 압출 성형이나 사출 성형 등에 의해 성형과 동시에 형상 부여할 수도 있다. 또한, 열 혹은 광 경화성 수지 등을 사용하여 구거친면을 형성할 수도 있다. 또한, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리메타크릴이미드계 수지 등으로 이루어지는 투명 필름 혹은 시트 등의 투명 기재상에, 활성 에너지 선(線) 경화형 수지로 이루어지는 거친면 구조 또한 렌즈열 배열 구조를 표면에 형성할 수도 있고, 이러한 시트를 접착, 융착 등의 방법에 의해 별개의 투명 기재상에 접합 일체화시킬 수도 있다. 활성 에너지 선 경화형 수지로는 다관능(메타) 아크릴 화합물, 비닐 화합물, (메타) 아크릴산 에스테르류, 아릴 화합물, (메타) 아크릴산의 금속염 등을 사용할 수 있다.
이상과 같은 일차 광원(1), 광원 반사재(2), 도광체(3), 광 편향 소자(4) 및 광 반사 소자(5)로 이루어지는 면 광원 장치의 발광면[광 편광 소자(4)의 출광면(42)]상에 액정 표시 소자를 배치함으로써 액정 표시 장치가 구성된다. 액정 표시 장치는 도 1에 있어서의 상방으로부터 액정 표시 소자를 통해 관찰자에 의해 관찰된다. 또한, 본 발명에 있어서는, 충분히 좁은 분포의 광을 면 광원 장치로부터 액정 표시 소자에 입사시킬 수 있기 때문에, 액정 표시 소자에서의 계조(gradation) 반전 등이 없이 명도, 색상의 균일성이 양호한 화상 표시를 얻을 수 있는 동시에, 소망하는 방향으로 집중한 광 조사가 얻어져 이 방향의 조명에 대한 일차 광원의 발광 광량의 이용 효율을 높일 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 면 광원 장치의 또 다른 실시 형태를 나타내는 모식적 사시도이다. 이 실시 형태는 도광체(3)의 이면(34)이 평탄면으로 되어 있고, 광 입사 단면(31)으로부터 반대측 단면(32)쪽으로 점차 두께가 감소하는 쐐기 형상을 이루고 있으며, 일차 광원(1) 근방의 휘선이나 암선을 방지하기 위한 차광재(6)가 배치되어 있는 점만, 상기 도 1 및 도 2에 관하여 설명한 실시 형태와 다르다.
또한, 이상의 실시 형태는 면 광원 장치에 관하여 설명했지만, 본 발명은 Y 방향 치수가 예컨대 도광체(3)의 두께의 5배 이하인 X 방향으로 가늘고 긴 막대 형상의 광원 장치에도 적용할 수 있다. 그 경우, 일차 광원(1)으로는 LED 등의 대략 점 형상의 것을 사용할 수 있다.
이하에, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시예에 있어서의 각 물성의 측정은 하기와 같이 하여 실행했다.
면 광원 소자의 법선 휘도, 광도 반값폭의 측정
광원으로서 냉음극관을 사용하고, 인버터(해리슨사제 HIU-742A)에 DC 12V를 인가하여 고주파 점등시켰다. 휘도는, 면 광원 장치 혹은 도광체의 표면을 20㎜ 사방의 정방형으로 3×5 분할하고, 각 정방형의 법선 방향의 휘도값의 15점 평균을 구했다. 광도 반값폭은, 면 광원 장치 혹은 도광체의 표면에 4㎜φ의 핀 홀을 갖는 흑색의 지면을 핀 홀이 표면의 중앙에 위치하도록 고정하고, 휘도계의 측정원이 8∼9㎜로 되도록 거리를 조정하며, 냉음극관의 세로 방향축과 수직 방향 및 평행 방향에서 핀 홀을 중심으로 고니오(gonio) 회전축이 회전하도록 조절했다. 각각의 방향에서 회전축을 +80°∼-80°까지 0.5°간격으로 회전시키면서, 휘도계로 출사광의 광도 분포를 측정하여, 법선 방향의 휘도, 광도 분포의 반값폭(피크값의 1/2의 분포의 확장각)을 구했다.
평균 경사각(θa)의 측정
ISO4287/1-1987에 따라, 촉침으로서 010-2528(1㎛R, 55°원추, 다이아몬드)을 사용한 촉침식 표면 조도계(동경정기(주)제 서프콤 570A)로, 거친면의 표면 조도를 구동 속도 0.03㎜/초로 측정했다. 이 측정에 의해 얻어진 차트로부터, 그 평균선을 제하여 경사를 보정하고, 상기 수학식 1 및 수학식 2에 의해 계산하여 구했다.
[실시예 1]
아크릴 수지(미쯔비시 레이온(주)제 아크리펫 VH5#000)를 사용하여 사출 성형함으로써 한쪽면이 매트(평균 경사각 3.0°)인 도광판을 제작했다. 상기 도광판은 195㎜×253㎜, 두께 3㎜-1mm의 쐐기판 형상을 이루고 있었다. 이 도광체의 경면측에, 도광체의 길이가 195㎜인 변(짧은 변)과 평행하게 되도록, 아크릴계 자외선 경화 수지에 의해 프리즘열의 프리즘 꼭지각 140°, 피치 50㎛의 프리즘열이 병렬로 연설 배열된 프리즘층을 형성했다. 도광체의 길이 253㎜인 변(긴 변)에 대응하는 한편의 측단면(두께 3㎜ 측의 단면)에 대향하도록 하여, 긴 변을 따라 냉음극관을 광원 반사재(레코사제 은반사 필름)로 피복하여 배치했다. 또한, 그 밖의 측단면에 광 확산 반사 필름(토오레사제 E60)을 첨부하여, 프리즘열 배열(이면)에 반사 시트를 배치했다. 이상의 구성을 프레임체에 내장했다. 이 도광체는 광 출사율 1.5%이고, 출사광 광도 분포의 최대 피크는 광 출사면 법선 방향에 대하여 70°, 반값폭[반값폭(B)]은 24.5°였다.
한편, 굴절률 1.5064의 아크릴계 자외선 경화성 수지를 사용하여, 양쪽 프리즘면의 각각의 전체가 표 1에 나타낸 곡률 반경인 볼록 곡면 형상으로, 피치 50㎛인 다수의 프리즘열이 병렬로 연설된 프리즘열 형성면을 두께 50㎛인 폴리에스테르필름의 한쪽 표면에 형성한 프리즘 시트를 제작했다. 이 때, 가상 프리즘열로는, 프리즘 시트로부터의 출사광이 그 출광면의 법선 방향으로 되도록, 피치 50㎛이고, 꼭지각 65.4°인 단면 이등변 삼각형의 프리즘열을 설정했다.
얻어진 각각의 프리즘 시트를, 상기 도광체의 광 출사면측에 프리즘열 형성면이 대향하고, 도광체의 광 입사면에 프리즘열의 능선이 평행하게 되도록 탑재했다. 이상과 같이 하여 제작된 면 광원 장치의 피크 휘도의 강도비와 냉음극관에 수직 방향인 면내에서의 출사광 분포에 있어서의 반값폭[반값폭(A)]을 구하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
프리즘 시트의 프리즘열을 구성하는 프리즘면을 평면으로 한 이외는 실시예 1과 동일하게 하고, 피치 50㎛이고, 꼭지각 65.4°인 단면 이등변 삼각형의 프리즘열이 한쪽 표면에 형성된 프리즘 시트를 제작했다. 이 프리즘 시트를 실시예 1에서 얻어진 도광체의 광 출사면측에 프리즘열 형성면이 대향하고, 도광체의 광 입사면에 프리즘 능선이 평행하게 되도록 탑재했다. 이상과 같이 하여 제작된 면 광원 장치의 피크 휘도의 강도비와 냉음극관에 수직 방향인 면내에서의 출사광 분포에 있어서의 반값폭[반값폭(A)]을 구하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
프리즘면의 곡률반경 r/P 최대거리d d/P 피크 강도비 반값폭 A 반값폭 A/반값폭 B
(㎛) (㎛) (%) (도) (%)
실시예 1 A 250 5.00 1.07 2.14 1.10 20.37 83
B 375 7.50 0.71 1.43 1.33 15.06 61
C 400 8.00 0.67 1.34 1.44 14.75 60
D 425 8.50 0.63 1.26 1.46 14.78 60
E 450 9.00 0.59 1.19 1.44 14.82 60
F 475 9.50 0.56 1.13 1.44 14.86 61
G 500 10.00 0.54 1.07 1.46 14.98 61
H 525 10.50 0.51 1.02 1.45 15.09 62
I 550 11.00 0.49 0.97 1.42 15.26 62
J 575 11.50 0.47 0.93 1.40 15.44 63
K 600 12.00 0.45 0.89 1.40 15.67 64
L 625 12.50 0.43 0.86 1.38 15.86 65
M 750 15.00 0.36 0.71 1.33 16.51 67
N 1250 25.00 0.22 0.43 1.19 18.72 76
O 2500 50.00 0.11 0.22 1.07 20.61 84
P 3000 60.00 0.09 0.18 1.05 21.80 89
Q 4000 80.00 0.07 0.14 1.04 23.02 94
비교예 1 - - 0.00 0.00 1.00 27.00 110
[실시예 2]
아크릴 수지(미쓰비시레이온(주)제 아크리펫 VH5#000)를 사용하여 사출 성형함으로써 한쪽 면이 매트(평균 경사각 8.0°)인 도광판을 제작했다. 상기 도광판은 195㎜×253㎜, 두께 3㎜-1㎜인 쐐기 판 형상을 이루고 있었다. 이 도광체의 반사면측에, 도광체의 길이 195㎜인 변(짧은 변)과 평행하게 되도록, 아크릴계 자외선 경화 수지에 의해 프리즘열의 프리즘 꼭지각 140°, 피치 50㎛인 프리즘열이 병렬로 연설 배열된 프리즘층을 형성했다. 도광체의 길이 253㎜인 변(긴 변)에 대응하는 한쪽 측단면(두께 3㎜인 측의 단면)에 대향하도록 하여, 긴 변을 따라 냉음극관을 광원 반사재(레코사제 은 반사 필름)로 피복하여 배치했다. 또한, 그 밖의 측단면에 광 확산 반사 필름(도오레사제 E60)을 첨부하여, 프리즘열 배열(이면)에반사 시트를 배치했다. 이상의 구성을 프레임체에 내장했다. 이 도광체는 광 출사율 4.5%이고, 출사광 광도 분포의 최대 피크는 광 출사면 법선 방향에 대하여 61°, 반값폭[반값폭(B)]은 39°였다.
한편, 굴절률 1.5064인 아크릴계 자외선 경화성 수지를 사용하여, 양쪽 프리즘면의 각각의 전체가 표 2에 나타낸 곡률 반경인 볼록 곡면 형상으로, 피치 50㎛인 다수의 프리즘열이 병렬로 연설된 프리즘열 형성면을 두께 50㎛의 폴리에스테르 필름의 한쪽 표면에 형성한 프리즘 시트를 제작했다. 이 때, 가상 프리즘열로는, 프리즘 시트로부터의 출사광이 그 출광면의 법선 방향으로 되도록, 피치 50㎛이며, 꼭지각 65.4°인 단면 이등변 삼각형의 프리즘열을 설정했다.
얻어진 각각의 프리즘 시트를, 상기 도광체의 광 출사면측에 프리즘열 형성면이 대향하고, 도광체의 광 입사면에 프리즘열의 능선이 평행하게 되도록 탑재했다. 이상과 같이 하여 제작된 면 광원 장치의 피크 휘도의 강도비와 냉음극관에 수직 방향인 면내에서의 출사광 분포에 있어서의 반값폭[반값폭(A)]을 구하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[비교예 2]
프리즘 시트의 프리즘열을 구성하는 프리즘면을 평면으로 한 이외는 실시예 1과 동일하게 하여, 피치 50㎛이고, 꼭지각 65.4°인 단면 이등변 삼각형의 프리즘열이 한쪽 표면에 형성된 프리즘 시트를 제작했다. 이 프리즘 시트를 실시예 2로 얻어진 도광체의 광 출사면측에 프리즘열 형성면이 대향하고, 도광체의 광 입사면에 프리즘 능선이 평행하게 되도록 탑재했다. 이상과 같이 하여 제작된 면 광원장치의 피크 휘도의 강도비와 냉음극관에 수직 방향인 면내에 있어서의 출사광 분포에 있어서의 반값폭[반값폭(A)]을 구하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
프리즘면의 곡률반경 r/P 최대거리d d/P 피크 강도비 반값폭 A 반값폭 A/반값폭 B
(㎛) (㎛) (%) (도) (%)
실시예 2 A 250 5.00 1.07 2.14 1.07 24.31 62
B 375 7.50 0.71 1.43 1.24 18.29 47
C 400 8.00 0.67 1.34 1.32 17.82 46
D 425 8.50 0.63 1.26 1.33 17.53 45
E 450 9.00 0.59 1.19 1.35 17.49 45
F 475 9.50 0.56 1.13 1.36 17.33 44
G 500 10.00 0.54 1.07 1.37 17.37 45
H 525 10.50 0.51 1.02 1.38 17.39 45
I 550 11.00 0.49 0.97 1.37 17.49 45
J 575 11.50 0.47 0.93 1.38 17.80 46
K 600 12.00 0.45 0.89 1.38 18.01 46
L 625 12.50 0.43 0.86 1.36 18.21 47
M 750 15.00 0.36 0.71 1.27 19.09 49
N 1250 25.00 0.22 0.43 1.12 21.61 55
O 2500 50.00 0.11 0.22 1.06 23.50 60
P 3000 60.00 0.09 0.18 1.04 27.30 70
Q 4000 80.00 0.07 0.14 1.02 29.01 74
비교예 2 - - 0.00 0.00 1.00 31.20 80
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 광 편향 소자의 입광면에 형성되는 프리즘열 중 적어도 한쪽 프리즘면이, 도광체로부터의 피크 출사광의 경사각에 따라 설정되는 가상 프리즘열의 형상을 기준으로 하여, 볼록면 형상으로 형성되어 있기 때문에, 일차 광원으로부터 발생하는 광을 요구되는 관찰 방향으로 집중하여 출사시키는 효율(일차 광원의 광량의 이용 효율)이 높고, 게다가 광 편향 소자의 출광면이 평탄면에서 간소화되어 성형이 용이한 광원 장치가 제공된다. 특히, 본 발명에 있어서는, 광 편향 소자의 입광면의 프리즘면의 경사 각도를, 도광체로부터의 피크 출사광의 경사각에 따라 설정되는 가상 프리즘열의 위치보다 출광면에 가까운 위치에서는 가상 프리즘면의 경사각보다 큰 경사각을 갖는 볼록 곡면 형상으로 함으로써, 일차 광원으로부터 발생하는 광을 요구되는 관찰 방향으로 집중하여 출사시키는 효율(일차 광원의 광량의 이용 효율)이 높고, 게다가 광 편향 소자의 출광면이 평탄면에서 간소화되어 성형이 용이한 광원 장치가 제공된다.

Claims (52)

  1. 광원 장치에 있어서,
    일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생하는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 인접 배치되는 광 편향 소자를 구비하고 있고,
    상기 광 편향 소자는 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하는 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖고 있고, 상기 입광면에는 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성되어 있고, 상기 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 상기 일차 광원에서 먼 측의 프리즘면이, 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광이 한쪽 프리즘면으로부터 입광하고 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되어 상기 출광면으로부터 소망하는 방향으로 출사하며 또한 상기 광 편향 소자의 프리즘열의 배열 피치와 동일한 피치로 배열되어 꼭지각(θ)이 50∼70°인 복수의 가상 프리즘열을 상정했을 때에, 상기 가상 프리즘열의 형상을 기준으로 볼록 곡면 형상을 하고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 7∼30인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.05∼5%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 근접한 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측 이면은 지향성 광 출사 기능을 갖는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면의 평균 경사각이 0.5∼15°인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면 또는 다수의 렌즈열의 배열로 구성되는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  8. 광원 장치에 있어서,
    일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생되는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 인접 배치되는 광 편향 소자를 구비하고 있고,
    상기 광 편향 소자는 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하는 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖고 있고, 상기 입광면에는 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성되어 있고, 상기 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 상기 일차 광원에서 먼 측의 프리즘면이, 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광이 한쪽 프리즘면으로부터 입광하고 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되어 상기 출광면으로부터 소망하는 방향으로 출사하며 또한 상기 광 편향 소자의 프리즘열의 배열 피치와 동일한 피치로 배열되어꼭지각(θ)이 50∼70°인 복수의 가상 프리즘열을 상정했을 때에, 상기 가상 프리즘열의 형상을 기준으로 볼록 곡면 형상을 하고, 상기 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.2∼2%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프리즘열은 상기 가상 프리즘열과 공통의 바닥부를 갖고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 2∼80인 대략 볼록 원주면 형상인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 근접한 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측 이면은 지향성 광 출사 기능을 갖는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면의 평균 경사각이 0.5∼15°인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면 또는 다수의 렌즈열의 배열로 구성되는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  15. 광원 장치에 있어서,
    일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생하는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 인접 배치되는 광 편향 소자를 구비하고 있고,
    상기 광 편향 소자는 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하는 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖고 있고, 상기 입광면에는 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성되어 있고, 상기 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 한쪽 프리즘면이, 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광의 방향으로 인접 가상 프리즘열의 정상부를 스쳐 통과하는 가상 광이 상기 가상 프리즘열의 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되는 위치보다 상기 출광면에 근접한 위치에 있어서 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 적어도 일부가 상기 출광면에 대하여 경사각보다 큰 경사각을 갖는 볼록 곡면 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 프리즘열은 상기 가상 프리즘열과 공통의 바닥부를 갖고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 2∼80인 대략 볼록 원주면 형상인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가0.05∼5%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 근접한 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측 이면은 지향성 광 출사 기능을 갖는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면의 평균 경사각이 0.5∼15°인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면 또는 다수의 렌즈열의 배열로 구성되는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  23. 광원 장치에 있어서,
    일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생하는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 인접 배치되는 광 편향 소자를 구비하고 있고,
    상기 광 편향 소자는 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하는 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖고 있고, 상기 입광면에는 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성되어 있고, 상기 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 한쪽 프리즘면이, 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광이 한쪽 프리즘면으로부터 입광하고 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되어 상기 출광면으로부터 소망하는 방향으로 출사하고 또한 상기 광 편향 소자의 프리즘열의 배열 피치와 동일한 피치로 배열되어 꼭지각(θ)이 50∼70°인 복수의 가상 프리즘열을 상정했을 때에, 상기 가상 프리즘열의 형상을 기준으로 볼록 곡면 형상을 하고 있으며,
    상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측 이면은 평균 경사각이 0.5∼15°인 지향성 광 출사 기능을 갖는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 프리즘열은 상기 가상 프리즘열과 공통의 바닥부를 갖고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 2∼80인 대략 볼록 원주면 형상인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.05∼5%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 근접한 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  28. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면 또는 다수의 렌즈열의 배열로 구성되는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  29. 광원 장치에 있어서,
    일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생하는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 인접 배치되어, 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하고 또한 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성된 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖는 광 편향 소자를 구비하고,
    상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(B)이 36°이하이며, 상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼95%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼80%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼70%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 5∼25°인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 입광면에 형성된 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 한쪽 프리즘면이, 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광이 한쪽 프리즘면으로부터 입광하고 다른쪽 프리즘면에서 전반사되어 상기 출광면으로부터 소망하는 방향으로 출사하며 또한 상기 광 편향 소자의 프리즘열의 배열 피치와 동일한 피치로 배열되어 꼭지각(θ)이 50∼70°인 복수의 가상 프리즘열을 상정했을 때에, 상기 가상 프리즘열의 형상을 기준으로 볼록 곡면 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 프리즘열은 상기 가상 프리즘열과 공통의 바닥부를 갖고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 2∼80인 대략 볼록 원주면 형상인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가0.05∼5%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  36. 제 33 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 근접한 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  38. 제 33 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측 이면은 지향성 광 출사 기능을 갖는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면의 평균 경사각이 0.5∼15°인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면 또는 다수의 렌즈열의 배열로 구성되는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  41. 광원 장치에 있어서,
    일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생하는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사한 광을 도광하여 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면에 인접 배치되어, 상기 도광체의 광 출사면에 대향하여 위치하고 또한 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성된 입광면과 그 반대측의 출광면을 갖는 광 편향 소자를 구비하고 있고,
    상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(B)이 36°를 초과하고, 상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼70%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼60%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 상기 반값폭(B)의 30∼50%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  44. 제 41 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 광 입사면 및 광 출사면에 수직한 면내에 있어서의 출사광 분포의 반값폭(A)이 25°이하인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  45. 제 41 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 입광면에 형성된 프리즘열은 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 한쪽 프리즘면이, 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 분포에서의 피크 출사광이 한쪽 프리즘면으로부터 입광하고 다른쪽 프리즘면에서 내면 전반사되어 상기 출광면으로부터 소망하는 방향으로 출사하고 또한 상기 광 편향 소자의 프리즘열의 배열 피치와 동일한 피치로 배열되어 꼭지각(θ)이 50∼70°인 복수의 가상 프리즘열을 상정했을 때에, 상기 가상 프리즘열의 형상을 기준으로 볼록 곡면 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 프리즘열은 상기 가상 프리즘열과 공통의 바닥부를 갖고, 상기 볼록 곡면 형상은 상기 프리즘열의 배열 피치(P)로 규격화한 곡률 반경(r)의 값(r/P)이 2∼80인 대략 볼록 원주면 형상인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  47. 제 45 항에 있어서,
    상기 광 편향 소자의 각 프리즘열의 볼록 곡면 형상의 프리즘면과 상기 가상 프리즘열의 프리즘면의 최대 거리(d)와 상기 프리즘열의 배열 피치(P)의 비(d/P)가 0.05∼5%인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  48. 제 45 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열의 일차 광원에 근접한 측의 프리즘면의 경사각이 45°이상인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  49. 제 45 항에 있어서,
    상기 가상 프리즘열은 단면 이등변 삼각형인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  50. 제 41 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광체의 광 출사면 및/또는 그 반대측 이면은 지향성 광 출사 기능을 갖는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면의 평균 경사각이 0.5∼15°인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
  52. 제 50 항에 있어서,
    상기 지향성 광 출사 기능을 갖는 면은 거친면 또는 다수의 렌즈열의 배열로 구성되는 면인 것을 특징으로 하는
    광원 장치.
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