KR20040079962A - 광편향 소자 및 그것을 이용한 광원 장치 - Google Patents

광편향 소자 및 그것을 이용한 광원 장치 Download PDF

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Abstract

1차 광원(1)과, 1차 광원으로부터 발하는 광원을 도광하고 또한 광입사면(31) 및 광출사면(32)을 갖는 도광체(3)와, 도광체 광출사면에 인접 배치되고 또한 입광면(41) 및 출광면(42)을 갖는 광편향 소자(4)와, 광편향 소자 출광면에 인접 배치된 광편향 소자(6)를 구비한 면 광원 장치. 광편향 소자 입광면(41)에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 대략 병렬로 복수 배열되어 있다. 이들 프리즘열의 프리즘면은 적어도 2개의 서로 경사각이 상이한 평면으로 이루어지며, 그 중 출광면에 가까운 측에 위치하는 평면일수록 그 경사각이 크고, 출광면에 가장 가까운 평면의 경사각과 출광면으로부터 가장 먼 평면의 경사각의 차가 15°이다.

Description

광편향 소자 및 그것을 이용한 광원 장치{LIGHT DEFLECTION ELEMENT AND LIGHT SOURCE APPARATUS USING THE SAME}
최근, 컬러 액정 표시 장치는 휴대용 노트북이나 퍼스널 컴퓨터 등의 모니터로서, 또는 액정 텔레비전이나 비디오 일체형 액정 텔레비전, 휴대 전화기, 휴대 정보 단말 등의 표시부로서 여러 분야에서 널리 사용되어 오고 있다. 또한, 정보 처리량의 증대화, 수요의 다양화, 멀티미디어 대응 등에 따라, 액정 표시 장치의 대화면화, 고선명화가 한창 진행되고 있다.
액정 표시 장치는 기본적으로 백라이트부와 액정 표시 소자부로 구성되어 있다. 백라이트부로서는 액정 표시 소자부의 바로 아래에 광원을 배치한 직하(直下) 방식의 것이나 도광체의 측단면에 대향하도록 광원을 배치한 에지 라이트 방식의것이 있으며, 액정 표시 장치의 컴팩트화의 관점에서 에지 라이트 방식이 널리 이용되고 있다.
그런데, 최근, 비교적 작은 화면 치수의 표시 장치로서 관찰 방향 범위가 비교적 좁은, 예를 들면 휴대 전화기의 표시부로서 사용되는 액정 표시 장치 등에서는, 소비 전력의 저감의 관점에서 에지 라이트 방식의 백라이트부로서, 1차 광원으로부터 발하는 광량을 유효하게 이용하기 위해서, 화면으로부터 출사하는 광속의 확대 각도를 가능한 한 작게 하여 소요(所要)의 각도 범위로 집중해서 광을 출사시키는 것이 이용되어 오고 있다.
이와 같이 관찰 방향 범위가 한정되는 표시 장치에 사용되는 광원 장치로서, 1차 광원의 광량의 이용 효율을 높여 소비 전력을 저감하기 위해서 비교적 좁은 범위로 집중해서 광출사를 실행하는 광원 장치로서, 본 출원인은 일본 특허 공개 제2001-143515호 공보에서, 도광체의 광출사면에 인접하며 양면에 프리즘 형성면을 갖는 프리즘 시트를 사용하는 것을 제안하고 있다. 이 양면 프리즘 시트에서는 한쪽 면인 입광면 및 다른 쪽 면인 출광면 각각에 서로 평행한 복수의 프리즘열이 형성되어 있으며, 입광면과 출광면에서 프리즘열 방향을 합치시키고 또한 프리즘열끼리를 대응 위치에 배치하고 있다. 이에 의해, 도광체의 광출사면으로부터 해당 광출사면에 대해서 경사진 방향으로 출사광의 피크를 갖는 적당한 각도 범위에 분포하며 출사하는 광을, 프리즘 시트의 입광면의 한쪽의 프리즘면으로부터 입사되어 다른 쪽의 프리즘면에서 내면 반사시키고, 또한 출광면의 프리즘에서의 굴절 작용을 받아들여, 비교적 좁은 소요 방향으로 광을 집중 출사시킨다.
이러한 광원 장치에 따르면, 좁은 각도 범위의 집중 출사가 가능하지만, 광편향 소자로서 사용되는 프리즘 시트로서 양면에 서로 평행한 복수의 프리즘열을 입광면과 출광면에서 프리즘열 방향을 합치시키고 또한 프리즘열끼리를 대응 위치에 배치하는 것이 필요하여, 이 성형이 복잡해진다.
그래서, 본 발명의 목적은 출사광의 분포가 매우 좁게 제어되어, 1차 광원의 광량 이용 효율의 향상이 가능해지고(즉, 1차 광원으로부터 발하는 광을 소요의 관찰 방향으로 집중해서 출사시키는 효율이 높아짐), 게다가 간소화된 구성으로 화상 형성용 조명으로서의 품위의 향상이 용이한 광편향 소자 및 광원 장치를 제공하는 것에 있다.
발명의 개시
즉, 본 발명의 광편향 소자는, 광을 입사하는 입광면과 그 반대측에 위치하고 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있으며, 상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 대략 병렬로 복수 배열되고, 해당 프리즘열의 적어도 한쪽의 프리즘면이 적어도 2개의 경사각이 서로 상이한 평면으로 이루어지며, 상기 출광면에 가까운 측에 위치하는 평면일수록 그 경사각이 크고, 상기 출광면에 가장 가까운 평면의 경사각과 상기 출광면으로부터 가장 먼 평면의 경사각과의 차가 15° 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 광편향 소자는, 광을 입사하는 입광면과 그 반대측에 위치하고 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있으며, 상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 대략 병렬로 복수 배열되고, 해당 프리즘열의 적어도 한쪽의 프리즘면이 적어도 3개의 경사각이 서로 상이한 평면으로 이루어지며, 상기 출광면에 가까운 측에 위치하는 평면일수록 그 경사각이 큰 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 광편향 소자는, 광을 입사하는 입광면과 그 반대측에 위치하고 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있으며, 상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 대략 병렬로 복수 배열되고, 해당 프리즘열의 적어도 한쪽의 프리즘면이 적어도 2개의 경사각이 서로 상이한 볼록 곡면으로 이루어지며, 상기 출광면에 가까운 측에 위치하는 볼록 곡면일수록 그 경사각이 큰 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 광편향 소자는, 광을 입사하는 입광면과 그 반대측에 위치하고 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있으며, 상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 대략 병렬로 복수 배열되고, 해당 프리즘열의 적어도 한쪽의 프리즘면이 적어도 2개의 경사각이 서로 상이한 평면과 적어도 1개의 볼록 곡면으로 이루어지며, 상기 출광면에 가까운 측에 위치하는 평면 또는 볼록 곡면일수록 그 경사각이 큰 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 광편향 소자는, 한쪽의 면을 입광면으로 하고 또한 그 반대측의 면을 출광면으로 하며, 상기 입광면에는 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성되고, 해당 프리즘열은 제 1 프리즘면과 제 2 프리즘면의 2개의 프리즘면을 갖고 있으며, 적어도 상기 제 2 프리즘면이, 상기 프리즘열의 정부(頂部)측에 위치하는 일부분이 대략 평면으로 구성되고, 상기 출광면측에 위치하는 다른 부분이 볼록 곡면 형상을 이루고 있는 광편향 소자로서, 상기 프리즘열의 높이(H)에 대한 상기 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부까지의 높이(h)의 비율(h/H)이 25~60%인 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 광원 장치는 1차 광원과, 해당 1차 광원으로부터 발하는 광을 도광하고 또한 상기 1차 광원으로부터 발하는 광이 입사하는 광입사면 및 도광되는 광이 출사하는 광출사면을 갖는 도광체와, 해당 도광체의 광출사면에 인접 배치된 상기 광편향 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 노트북, 액정 텔레비전, 휴대 전화기, 휴대 정보 단말 등에서 표시부로서 사용되는 액정 표시 장치 등을 구성하는 에지 라이트(edge light) 방식의 광원 장치 및 그것에 사용되는 광편향 소자에 관한 것으로, 특히 도광체의 광출사면측에 배치되는 광편향 소자의 개량에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광원 장치를 도시하는 모식적 사시도,
도 2는 본 발명의 광편향 소자의 입광면의 프리즘열의 형상의 설명도,
도 3은 광편향 소자의 제 2 프리즘면(평면)의 각 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 4는 광편향 소자의 제 2 프리즘면(평면)의 각 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 5는 광편향 소자의 제 2 프리즘면(평면)의 각 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 6은 광편향 소자의 제 2 프리즘면(평면)의 각 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 7은 광편향 소자의 제 2 프리즘면(평면)의 각 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 8은 광편향 소자의 제 2 프리즘면(평면)의 각 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 9는 광편향 소자의 제 2 프리즘면(평면)의 각 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 10은 광편향 소자의 제 2 프리즘면(평면)의 각 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 11은 광편향 소자의 제 2 프리즘면(평면)의 각 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 12는 광편향 소자의 제 2 프리즘면(평면)의 각 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 13은 광편향 소자의 제 2 프리즘면(평면) 전체로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 14는 본 발명의 광편향 소자의 제 2 프리즘면 전체로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 15는 본 발명의 광편향 소자의 입광면의 프리즘열의 형상의 설명도,
도 16은 본 발명의 광편향 소자의 입광면의 프리즘열의 형상의 설명도,
도 17은 본 발명의 광편향 소자의 입광면의 프리즘열의 형상의 설명도,
도 18은 본 발명의 광편향 소자의 입광면의 프리즘열의 형상의 설명도,
도 19는 광편향 소자로부터의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 20은 본 발명의 광편향 소자의 입광면의 프리즘열의 형상의 설명도,
도 21은 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭의 설명도,
도 22는 광원 장치의 전개 길이의 설명도,
도 23은 광원 장치의 전개 길이의 설명도,
도 24는 본 발명의 광원 장치의 광편향 소자로부터의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 25는 본 발명의 광원 장치의 광편향 소자로부터의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 나타내는 그래프,
도 26은 본 발명의 광확산 소자의 이방 확산성의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타내는 설명도,
도 27은 본 발명의 광편향 소자의 이방 확산성의 설명도,
도 28은 본 발명의 이방 확산성을 갖는 광편향 소자의 요철 구조를 나타내는 개략도,
도 29는 본 발명의 이방 확산성을 갖는 광편향 소자의 요철 구조를 나타내는 개략도,
도 30은 본 발명의 이방 확산성을 갖는 광편향 소자의 요철 구조를 나타내는 개략도,
도 31은 본 발명에 따른 면 광원 장치를 나타내는 모식적 사시도,
도 32는 본 발명의 광편향 소자의 입광면의 프리즘열 형상의 모식적 부분 단면도,
도 33은 본 발명의 광편향 소자의 입광면의 프리즘열 형상의 모식적 부분 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 광원 장치인 면 광원 장치의 일 실시예를 나타내는 모식적 사시도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 면 광원 장치는 적어도 하나의 측단면을 광입사면(31)으로 하고, 이것과 대략 직교하는 하나의 표면을 광출사면(33)으로 하는 도광체(3)와, 이 도광체(3)의 광입사면(31)에 대향하여 배치되고 광원 리플렉터(2)로 덮여진 1차 광원(1)과, 도광체(3)의 광출사면상에 배치된 광편향 소자(4)와, 광편향 소자(4)의 출광면상에 배치된 광확산 소자(6)와, 도광체(3)의 광출사면(33)과는 반대측의 이면(裏面)(34)에 대향하여 배치된 광반사 소자(5)로 구성된다.
도광체(3)는 XY면과 평행하게 배치되어 있으며, 전체로서 직사각형 판 형상을 이루고 있다. 도광체(3)는 4개의 측단면을 갖고 있으며, 그 중 YZ면과 평행한 1쌍의 측단면 중 적어도 하나의 측단면을 광입사면(31)으로 한다. 광입사면(31)은 광원(1)과 대향하여 배치되어 있으며, 광원(1)으로부터 발한 광은 광입사면(31)으로부터 도광체(3)내로 입사한다. 본 발명에서는, 예를 들면 광입사면(31)과 대향하는 측단면(32) 등의 다른 측단면에도 광원을 대향 배치해도 무방하다.
도광체(3)의 광입사면(31)에 대략 직교한 2개의 주면(主面)은 각각 XY면과 대략 평행하게 위치하고 있으며, 어느 한쪽의 주면(도면에서는 상면)이 광출사면(33)으로 된다. 광출사면(33) 및 이면(34) 중 적어도 한쪽의 면에, 조면(粗面)으로 이루어지는 지향성 광출사 기능부나, 프리즘열, 렌치큘러 렌즈 열, 단면(斷面) V자 형상의 홈 등의 다수의 렌즈 열을 광입사면(31)과 대략 평행하게 병렬로 형성한 렌즈면으로 이루어지는 지향성 광출사 기능부 등을 부여하는 것에 의해, 광입사면(31)으로부터 입사한 광을 도광체(3) 내를 도광시키면서 광출사면(33)으로부터 광입사면(31) 및 광출사면(33)에 직교하는 면(XZ면)내의 출사광 광도 분포에서 지향성이 있는 광을 출사시킨다. 이 XZ면내에서의 출사광 광도 분포의 피크 방향이 광출사면(33)과 이루는 각도를 a라고 하면, 이 각도 a는 10~40°로 하는 것이 바람직하고, 출사광 광도 분포의 반치전폭은 10~40°로 하는 것이 바람직하다.
도광체(3)의 표면에 형성하는 조면이나 렌즈 열은, ISO4287/1-1984에 따른 평균 경사각 θa가 0.5~15°의 범위인 것으로 하는 것이, 광출사면(33)내에서의 휘도의 균제도(均齊度)를 도모하는 점에서 바람직하다. 평균 경사각 θa는, 더 바람직하게는 1~12°의 범위이며, 보다 바람직하게는 1.5~11°의 범위이다. 이 평균 경사각 θa는 도광체(3)의 두께(t)와 입사광이 전파하는 방향의 길이(L)와의 비(L/t)에 의해 최적 범위가 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 도광체(3)로서 L/t가 20~200 정도인 것을 사용하는 경우는, 평균 경사각 θa를 0.5~7.5°로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~5°의 범위이며, 보다 바람직하게는 1.5~4°의 범위이다. 또한, 도광체(3)로서 L/t가 20 이하 정도인 것을 사용하는 경우는, 평균경사각 θa를 7~12°로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 8~11°의 범위이다.
도광체(3)에 형성되는 조면의 평균 경사각 θa는 ISO4287/1-1984에 따라, 촉심식 표면 거칠기 측정기를 이용하여 조면 형상을 측정하고, 측정 방향의 좌표를 x로 하여 얻어진 경사 함수 f(x)로부터 다음 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 구할 수 있다. 여기서, L은 측정 길이이며, Δa는 평균 경사각 θa의 탄젠트이다.
또한, 도광체(3)로서는 그 광출사율이 0.5~5%의 범위에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~3%의 범위이다. 이것은, 광출사율이 0.5%보다 작아지면 도광체(3)로부터 출사하는 광량이 작아져 충분한 휘도가 얻어지지 않게 되는 경향이 있으며, 광출사율이 5%보다 커지면 1차 광원(1)의 근방에서 다량의 광이 출사하여 광출사면(33)내에서 X방향에서의 광의 감쇠가 현저해져, 광출사면(33)에서의 휘도의 균제도가 저하하는 경향이 있기 때문이다. 이와 같이 도광체(3)의 광출사율을 0.5~5%로 하는 것에 의해, 광출사면으로부터 출사하는 광의 출사광 광도 분포(XZ면내)에서의 피크광의 각도(피크 각도)가 광출사면의 법선에 대해 50~80°의 범위에 있으며, 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 10~40°인 지향성이 높은 출사 특성의 광을 도광체(3)로부터 출사시킬 수 있고, 그 출사 방향을 광편향 소자(4)에서 효율적으로 편향시킬 수 있어, 높은 휘도를 갖는 광원 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에서, 도광체(3)로부터의 광출사율은 다음과 같이 정의된다. 광출사면(33)의 광입사면(31)측의 가장자리에서의 출사광의 광강도(I0)와 광입사면(31)측의 가장자리로부터 거리 L의 위치에서의 출사광 강도(I)와의 관계는, 도광체(3)의 두께(Z방향 치수)를 t라고 하면, 다음의 수학식 3과 같은 관계를 만족한다.
여기서, 정수 α가 광출사율이고, 광출사면(33)에서의 광입사면(31)과 직교하는 X방향으로의 단위 길이(도광체 두께 t에 상당하는 길이)당 도광체(3)로부터 광이 출사하는 비율(%)이다. 이 광출사율 α는, 세로축에 광출사면(23)으로부터의 출사광의 광강도의 대수(對數)를 취하고, 가로축에 (L/t)를 취하고, 이들의 관계를 플롯(plot)함으로써 그 기울기로부터 구할 수 있다.
또한, 지향성 광출사 기능부가 부여되어 있지 않은 다른 주면에는, 도광체(3)로부터의 출사광의 광원(1)과, 평행한 면(YZ면)에서의 지향성을 제어하기 위해서, 광입사면(31)에 대하여 대략 수직의 방향(X방향)으로 연장되는 다수의 렌즈 열을 배열한 렌즈면을 형성하는 것이 바람직하다. 도 1에 나타낸 실시예에서는, 광출사면(33)에 조면을 형성하고, 이면(34)에 광입사면(31)에 대해서 대략 수직 방향(X방향)으로 연장되는 다수의 렌즈 열의 배열로 이루어지는 렌즈면을 형성하고 있다. 본 발명에서는, 도 1에 나타낸 형태와는 반대로, 광출사면(33)에 렌즈면을 형성하고, 이면(34)을 조면으로 하는 것이어도 무방하다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 도광체(3)의 이면(34) 또는 광출사면(33)에 렌즈 열을 형성하는 경우, 그 렌즈 열로서는 대략 X방향으로 연장된 프리즘열, 렌치큘러 렌즈 열, V자 형상 홈 등을 들 수 있지만, YZ 단면의 형상이 대략 삼각형 형상의 프리즘열로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 도광체(3)에 렌즈 열로서 프리즘열을 형성하는 경우에는, 그 꼭지각(頂角)을 70~150°의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 꼭지각을 이 범위로 하는 것에 의해 도광체(3)로부터의 출사광을 충분히 집광시킬 수 있어, 면 광원 장치로서의 휘도의 충분한 향상을 도모할 수 있기 위해서이다. 즉, 프리즘 꼭지각을 이 범위내로 하는 것에 의해, 출사광 광도 분포(XZ면내)에서의 피크광을 포함하는 XZ면에 수직인 면에서 출사광 광도 분포의 반치전폭이 35~65°인 집광된 출사광을 출사시킬 수 있어, 면 광원 장치로서의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 프리즘열을 광출사면(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 광출사면(33) 또는 그 이면(34)에 광출사 기능부를 형성하는 대신에 또는 이와 병용하여, 도광체 내부에 광확산성 미립자를 혼입 분산함으로써 지향성 광출사 기능을 부여해도 무방하다. 또한, 도광체(3)로서는 도 1에 나타낸 단면 형상에 한정되는 것은 아니라, 쐐기 형상, 선형(船型) 형상 등의 여러 형상의 것을 사용할 수 있다.
도 2는 광편향 소자(4)의 프리즘열의 형상의 설명도로서, 광편향 소자(4)는 주표면의 한쪽을 입광면(41)으로 하고 다른 쪽의 면을 출광면(42)으로 한다. 입광면(41)에는 다수의 프리즘열이 대략 병렬로 배열되고, 각 프리즘열은 광원측에 위치하는 제 1 프리즘면(44)과 광원으로부터 먼 측에 위치하는 제 2 프리즘면(45)의 2개의 프리즘면으로 구성되어 있다. 도 2에 나타낸 실시예에서는, 제 1 프리즘면(44)이 평면이고, 제 2 프리즘면(45)이 3개의 경사각이 서로 상이한 평면(46~48)으로 구성되며, 출광면에 가까운 평면일수록 경사각이 커지게 되어 있다. 또한, 평면(46~48) 중 가장 출광면에 가까운 평면(48)과 가장 출광면으로부터 먼 평면(46)과의 경사각의 차가 15° 이하로 되어 있다. 또한, 본 발명에서, 평면의 경사각이란 프리즘열 형성 평면(43)에 대한 각 평면의 경사 각도를 말한다.
본 발명의 광편향 소자(4)는 제 2 프리즘면(45)을 경사각이 서로 상이한 적어도 2개의 평면으로 구성하고, 이들 평면의 경사각이 출광면에 가까울수록 커져, 가장 출광면에 가까운 평면과 가장 출광면으로부터 먼 평면과의 경사각의 차를 15° 이하로 하는 것에 의해, 극히 높은 집광 효과를 발휘시킬 수 있어, 광원 장치로서 극히 높은 휘도를 얻을 수 있다. 이 가장 출광면에 가까운 평면과 가장 출광면으로부터 먼 평면과의 경사각의 차는 바람직하게는 0.5~10°의 범위이며, 보다 바람직하게는 1~7°의 범위이다. 또한, 경사각이 상이한 평면을 3개 이상 형성하는 경우에는, 이 경사각의 차는 상기 범위로 하는 것이 바람직하지만, 특별히 이 범위에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제 2 프리즘면(45)을 이러한 구조로 하는 것에의해, 소망하는 집광성을 갖는 편향 소자를 용이하게 설계할 수도 있고, 또한, 일정한 광학 특성을 갖는 광편향 소자를 안정하게 제조할 수도 있다.
다음에, 본 발명의 광편향 소자의 프리즘면의 형상에 대해서 설명한다. 도 3~14는 2개의 프리즘면이 모두 평면이고, 프리즘 꼭지각이 65.4°인 종래의 광편향 소자에 의해 도광체로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 피크 각도가 20°인 광이, 도광체의 광입사면 및 광출사면의 양쪽의 면에 대해서 수직인 평면에서, 어떤 출사광 광도 분포(XZ면내)에서 광편향 소자로부터 출사하는지를 나타낸 것이다. 도 3~12는 제 1 프리즘면으로부터 입사한 입사광이 제 2 프리즘면에 의해 전반사되어 출광면(42)으로부터 출사되는 상태를, 제 2 프리즘면을 X방향으로 10개의 에어리어로 균등하게 분할하여, 각각의 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 나타낸 것이다. 10개의 에어리어는 프리즘 정부에 가까운 쪽으로부터 순서대로 Part1, Part2, …Part10으로 했다. 제 2 프리즘면에서 전반사되어 출사하는 전체 광의 출사광 광도 분포(XZ면내)에서는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 그 피크광은 법선 방향으로 출사되고, 22°의 반치전폭을 갖고 있다.
그러나, 이것들을 Part1~Part10의 각 에어리어에서의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 보면, 그 피크 각도는 Part1 및 Part2에서는 약 -9°(부(負)의 각도값은 법선 방향을 0°로 하여 1차 광원쪽으로 경사진 경우를 나타냄) 부근으로 출사하고, Part3~Part7에서는 0° 방향(법선 방향)으로 피크광이 시프트하며, 또한 Part8~Part10에서는 피크광은 순서대로 정(正)의 각도 방향으로 시프트하고 있는 것을 알 수 있다. 가장 출광면(42)에 가까운 에어리어(Part10)에서 전반사되어 출사하는 피크 각도는 7°이며, 제 2 프리즘면(Part1~Part10 사이)에서는 피크 각도에 16°의 확대가 있다. 또한, 각 에어리어로부터의 피크광의 강도는 Part1에서 Part10으로 서서히 작아지고 있다.
이와 같이, 1개의 평면으로 이루어지는 프리즘면에서 전반사되어 출사한 광은, 프리즘면의 전반사하는 에어리어에 의존하여 상당히 넓은 범위에서 분산되어 있는 것을 알 수 있다. 이 각 에어리어로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)에서의 피크광을, 각 에어리어의 경사각을 각각 조정하여, 전체의 에어리어에서 피크 각도를 대략 동일 방향으로 출사시키는 것에 의해, 대부분의 출사광을 특정 방향으로 집중해서 출사시키는 것이 가능해진다. 이 때, 각 에어리어에서의 면의 경사각은 Part1로부터 Part10의 순서로, 즉 출광면(42)에 가까운 에어리어의 프리즘면일수록 경사각을 크게 하도록 한다. 이와 같이 각 에어리어의 면의 경사각을 조정함으로써, 도 14에 나타낸 바와 같이, 프리즘면 전체에서 전반사되는 출사광을 일정한 방향으로 집광시킬 수 있어, 보다 지향성이 높고, 피크 강도가 큰 광을 출사할 수 있다.
프리즘면을 분할한 각 에어리어는 적어도 2개 설정하면 되지만, 이 에어리어 수(경사각이 상이한 평면의 수)가 지나치게 적으면, 광편향 소자에 의한 집광성이 저하하고, 휘도 향상 효과가 손상되는 경향이 있기 때문에, 3개 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5개 이상, 더 바람직하게는 6개 이상이다. 또한, 에어리어 수를 2개로 하는 경우에는, 집광 특성의 저하를 어느 정도 억지할 수 있기 위해서는, 2개의 평면의 경사각의 차를 15° 이하로 하는 것이 필요하며, 바람직하게는 0.5~10°의 범위, 보다 바람직하게는 1~7°의 범위이다. 에어리어 수가 3개 이상인 경우이어도, 출광면에 가장 가까운 평면의 경사각과 출광면으로부터 가장 먼 평면의 경사각과의 차를 15° 이하로 하는 것이 집광 특성의 점에서 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5~10°, 더 바람직하게는 1~7°의 범위이다.
한편, 이 에어리어 수를 많게 하면, 프리즘면에서 전면(全面)에 걸쳐 피크 각도를 미세하게 조정할 수 있기 때문에, 전체로서의 집중도를 높일 수 있지만, 경사각이 상이한 평면을 미세하게 형성해야 되며, 광편향 소자의 프리즘면을 형성하기 위한 금형 절삭용의 바이트의 설계나 제조가 복잡해지고, 또한, 일정한 광학 특성을 갖는 광편향 소자를 안정하게 얻는 것도 어려워진다. 이 때문에, 프리즘면에 형성하는 에어리어 수는 20 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 12 이하이다. 이 프리즘면의 분할은 균등하게 분할하는 것이 바람직하지만, 반드시 균등하게 분할할 필요는 없고, 소망하는 프리즘면 전체의 출사광 휘도 분포(XZ면내)에 따라 조정할 수 있다. 또한, 상이한 경사각을 갖는 각 평면의 폭(프리즘열 단면에서의 각 평면 부분의 길이)은 프리즘열의 피치에 대하여 4~47%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 6~30%, 더 바람직하게는 7~20%의 범위이다.
본 발명에서는, 예들 들면 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 상기한 상이한 경사각을 갖는 평면의 적어도 1개를 볼록 곡면으로 하는 것도 가능하고, 모든 평면을 볼록 곡면으로 해도 무방하다. 도 15에서는 제 2 프리즘면(45)을 4개의 에어리어로 분할하고, 3개의 평면(49~51)과 1개의 볼록 곡면(52)으로 구성하고 있다.도 16에서는 제 2 프리즘면(45)을 2개의 에어리어로 분할하고, 형상이 상이한 2개의 볼록 곡면(53, 54)으로 구성하고 있다. 도면 중, 55는 곡면(53)의 형상을 결정하는 비원(非圓) 형상이고, (56)은 곡면(54)의 형상을 결정하는 원 형상이다. 또한, 제 2 프리즘면(45)을 분할한 각 에어리어의 경계를 통과하는 곡면으로 구성하는 것도 가능하고, 이 경우, 휘도의 대폭적인 저하를 초래하지 않는 범위이면 곡면은 각 에어리어의 경계로부터 다소 어긋나도 무방하다. 예를 들면, 곡면의 통과 위치(프리즘 정부로부터의 거리)의 프리즘열의 피치에 대한 비율의 에어리어의 경계 비율에 대한 어긋남이 4% 이하이면 되고, 보다 바람직하게는 2% 이하, 더 바람직하게는 1% 이하의 범위이다. 또한, 본 발명에서, 볼록 곡면의 경사각은 1개의 볼록 곡면의 모든 위치에서의 경사각을 평균한 것을 말한다. 이와 같이, 프리즘면을 상이한 경사각의 복수의 볼록 곡면으로 구성한 경우에는, 상이한 경사각의 평면에 의해 구성하는 경우와 비교해서 에어리어 수는 적게 할 수 있어, 2~10의 에어리어 수로 할 수 있고, 바람직하게는 2~8의 범위이다. 그러나, 에어리어 수가 지나치게 적으면 소망하는 출사광 광도 분포(XZ면내)를 조정하기 위한 각 볼록 곡면의 설계가 곤란해지지 때문에, 에어리어 수는 3~8의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 볼록 곡면의 형상은 그 XZ 단면의 형상이 원호 또는 비원호로 할 수 있다. 또한, 복수의 볼록 곡면에 의해 프리즘면을 구성하는 경우에는, 각 볼록 곡면의 형상이 상이한 것이 바람직하고, 단면 원호 형상의 볼록 곡면과 단면 비원호 형상의 볼록 곡면을 조합하는 것도 가능하지만, 적어도 1개의 볼록 곡면을 단면 비원호 형상으로 하는 것이 바람직하다. 복수의 볼록 곡면을 단면 원호 형상으로 하는 경우에는, 각 볼록 곡면에서 그 곡율을 변경한 것이어도 무방하다. 비원호 형상으로서는, 타원 형상의 일부, 포물선 형상의 일부 등을 들 수 있다.
또한, 볼록 곡면은 그 곡률 반경(r)과 프리즘열의 피치(P)와의 비(r/P)가 2~50의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~30, 더 바람직하게는 7~10의 범위이다. 이 r/P가 2 미만이거나, 50을 초과하면, 충분한 집광 특성을 발휘할 수 없게 되어, 휘도가 저하하는 경향이 있다.
이러한 경사각이 상이한 평면 및 볼록 곡면은, 각 평면 및 볼록 곡면에서 전반사한 광이 출광면으로부터 출사했을 때의 출사광 휘도 분포(XZ면내)에서의 피크 각도가 대략 일정한 각도로 되도록 설계되지만, 이 각 피크 각도는 반드시 대략 일정한 각도로 되도록 할 필요는 없고, 모든 피크 각도가 15° 이내의 범위내로 되는 범위로 설계할 수 있고, 바람직하게는 10° 이하, 보다 바람직하게는 7° 이하, 더 바람직하게는 5° 이하의 범위이다.
또한, 이러한 구성에 따른 프리즘열에서는 도 3~12에 나타낸 바와 같이, Part1~Part5의 에어리어에서 전반사되어 출광면으로부터 출사한 광의 출사광 광도 분포(XZ면내)에서의 강도는, 프리즘면 전체에서 전반사되어 출광면으로부터 출사한 광의 출사광 광도 분포(XZ면내)에서의 강도의 75% 이상을 차지하는 것으로 되기 때문에, 이들 에어리어에서 전반사되어 출사되는 출사광을 소망하는 방향으로 집광시키는 것이 특히 중요하게 된다. 이 때문에, 프리즘열의 프리즘 정부로부터의 높이를 h, 프리즘열 전체의 높이를 H라고 한 경우에, 적어도 h/H가 60% 이하로 되는 높이 h까지의 영역에 경사각이 상이한 평면 또는 볼록 곡면을 적어도 2개 형성하는 것이 바람직하고, 3개 이상 형성하는 것이 보다 바람직하다. 높이 h까지의 영역은 보다 바람직하게는 h/H가 50% 이하로 되는 영역이며, 더 바람직하게는 40% 이하로 되는 영역이다. 또한, 높이 h까지의 영역이 지나치게 작아지면 충분한 집광 특성이 얻어지지 않게 되는 경향으로 되고, 또한, 금형의 제조가 복잡해지므로, h/H는 20% 이상인 것이 바람직하다. 이 경우의 높이 h까지의 영역에서의 에어리어 수는 3~8의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3~6, 더 바람직하게는 3~4의 범위이다.
또한, 프리즘면이 경사각이 상이한 복수의 평면 또는 볼록 곡면으로 구성될 때, 충분한 집광 특성을 확보하기 위해서는, 프리즘열의 정부와 바닥부(곡부(谷部))를 연결하는 가상 평면 Q(도 2, 15, 16)와 복수의 평면 또는 볼록 곡면(실제의 프리즘면)과의 최대 거리 d가 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)로, 0.4~5%로 하는 것이 바람직하다. 이것은, d/P가 0.4% 미만 또는 5%를 초과하면, 집광 특성이 저하하는 경향이 있어, 충분한 휘도 향상을 도모할 수 없게 되는 경향이 있기 때문에, 보다 바람직하게는 0.4~3%의 범위이며, 더 바람직하게는 0.7~2.2%의 범위이다.
본 발명에 있어서, 프리즘열의 꼭지각은 집광 특성이나 광의 이용 효율을 고려하면, 35~80°로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 35~70°의 범위이며, 더 바람직하게는 40~70°의 범위이다. 또한, 프리즘 꼭지각의 법선에 대한 좌우의 배분각(2개의 프리즘면의 법선에 대한 경사 각도) α, β는 동일해도 상이해도 무방하지만, 대략 법선 방향(법선 방향을 0°로 한 경우의 XZ면내에서의 ±10°의 범위를 말함)의 휘도를 효율적으로 높이고자 하는 경우에는, 상이한 각도로 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 광원측에 위치하는 분배각 α를 40° 이하, β를 25~50°의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이 꼭지각의 분배각 α, β는, 그 차가 약간 있는 경우가 광이용 효율이 높게 되어 휘도를 보다 향상시킬 수 있기 때문에, 분배각 α를 25~40°, 분배각 β를 25~45°의 범위로 하고, 분배각 α와 β의 값의 절대값(α- β)을 0.5~10°로 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1~10°, 더 바람직하게는 1~8°의 범위이다. 또한, 출사광 휘도 분포(XZ면내)에서의 피크광을 대략 법선 방향 이외로 하는 경우는, 프리즘 꼭지각의 분배각 α, β를 조정하는 것에 의해, 소망하는 방향으로 피크광을 갖는 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 얻을 수 있다.
또한, 분배각 α를 20° 이하로 하는 것에 의해서도 광이용 효율을 높게 할 수 있어 휘도를 보다 향상시킬 수 있다. 이 분배각 α를 작게 할수록 광이용 효율을 높게 할 수 있지만, 분배각 α를 지나치게 작게 하면 프리즘열의 꼭지각이 작아지는 경향이 있어 프리즘 시트의 제조가 어려워지기 때문에, 분배각 α는 3~15°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~10°의 범위이다. 이 경우, 출사광 휘도 분포(XZ면내)에서의 피크광을 법선 방향으로부터 ±2°의 범위로 하여 법선 휘도를 향상시키기 위해서는, 분배각 β를 35~40°의 범위로 하면 된다.
이와 같이 분배각 α를 20° 이하로 하는 경우에는, 프리즘열의 단면 형상에 서 프리즘 정부와 곡부를 연결한 2개의 직선의 길이의 비(광원에 가까운 측의 직선의 길이 L1에 대한 광원으로부터 먼 측의 직선의 길이 L2의 비 L2/L1)를 1.1배 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이것은, L2/L1을 1.1배 이상으로 하는 것에 의해 1차 광원에 가까운 측의 프리즘면으로부터 입사한 광을 1차 광원으로부터 먼 측의 프리즘면에서 효율적으로 수광할 수 있고, 광이용 효율을 높게 할 수 있어 휘도를 보다 향상시킬 수 있기 때문이며, 보다 바람직하게는 1.15배 이상이고, 더 바람직하게는 1.17배 이상이다. 한편, L2/L1을 지나치게 크게 하면 프리즘열의 꼭지각이 작아지는 경향이 있어 프리즘 시트의 제조가 어려워지기 때문에, 1.3배 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.25배 이하, 더 바람직하게는 1.2배 이하이다. 또한, 프리즘열의 피치 P에 대한 1차 광원으로부터 먼 측의 직선의 길이 L2의 비(L2/P)를 1.25배 이상으로 하는 것이 마찬가지의 이유로 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.3배 이상이며, 더 바람직하게는 1.4배 이상이다. 한편, 이 L2/P를 지나치게 크게 하면 프리즘열의 꼭지각이 작아지는 경향이 있어 프리즘 시트의 제조가 어려워지기 때문에, 1.8배 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.6배 이하, 더 바람직하게는 1.5배 이하이다.
또한, 본 발명의 광편향 소자는 도 17, 18에 예시하는 바와 같이 인접하는 프리즘열 사이에 프리즘열의 경사각보다도 경사각이 작은 볼록 형상이나 평면(광투과 영역)을 형성해도 된다. 이러한 광투과 영역을 형성하는 것에 의해, 액정 패널측으로부터 입사한 외광(57)을 이 부분으로부터 광원 장치내로 도입할 수 있고, 도광체의 이면에 인접 배치된 반사 시트(광반사 소자)(5)에 의해 반사시켜, 다시 액정 패널측에 출사광(58)으로서 출사시키는 것에 의해, 외광도 유효하게 이용할 수있다. 이 때, 반사 시트(5)에 의해 반사한 외광의 균일성을 유지하기 위해, 반사 시트에 미약한 확산성을 부여하거나, 광편향 소자의 출광면에 광확산층을 형성하거나, 광편향 소자의 출광면에 광확산 시트를 탑재하는 것이 바람직하다. 또한, 외광의 이용 효율을 높이면, 백라이트로서의 광의 이용 효율이 저하하기 때문에, 사용 형태 등을 고려하여 광투과 영역의 비율을 정하는 것이 필요하다. 예를 들면, 광투과 영역의 폭은 프리즘열의 피치의 20~50%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20~40%의 범위이다. 광투과 영역으로서는, 도 17에 나타낸 평면 형상의 영역(59), 도 18에 나타낸 곡면 형상의 영역(60)이나 다각 주면(柱面) 형상의 영역 등을 들 수 있다. 그 중에서도 광투과 영역을 다각 주면 형상이나 곡면 형상으로 하는 것에 의해, 외광의 반사를 제어할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명의 광편향 소자에서는 광을 집광시켜서 출사시킬 때에 도광체로부터의 출사광의 광도 분포가 강하게 반영되기 때문에, 광편향 소자의 출광면으로부터의 출사광 휘도 분포(XZ면내)는 법선 방향 전후의 각도에서 비대칭한 분포 로 되는 경향이 있다. 제 2 프리즘면(45)을 1개의 곡면으로 구성한 경우에는, 도광체의 광입사면측의 출사광 휘도 분포(XZ면내)가 급격하게 저하하고, 법선 방향에서 관찰한 경우에 유효 시야각 범위내에서 비대칭성이 강하게 시인된다. 그래서, 본 발명에서는 프리즘면을 경사각이 상이한 복수의 평면 또는 볼록 곡면으로 구성함으로써, 상기와 같은 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 비대칭성을 완화할 수 있다. 즉, 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 비대칭성은, 도 19에 나타내는 바와 같이, 광편향 소자로부터 출사한 출사광의 휘도 분포(XZ면내)의 피크 각도와 휘도가 피크광의 휘도(피크 휘도)의 1/2로 되는 각도와의 차의 절대값(확대폭) Δθa, Δθb끼리의 차의 절대값(|Δθa-Δθb|)에 의해 정의할 수 있다. 따라서, 이 |Δθa-Δθb|가 9° 이하로 되도록, 프리즘면을 구성하는 평면 또는 볼록 곡면의 경사각을 조정하는 것에 의해, 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 비대칭성을 완화할 수 있다. 이 |Δθa-Δθb|는, 보다 바람직하게는 6° 이하, 더 바람직하게는 4° 이하의 범위이다. |Δθa-Δθb|를 9° 이하로 하는 것에 의해 시인성은 대략 양호하게 되고, 4° 이하로 하는 것에 의해 비대칭성에 기인하는 불쾌감은 거의 느껴지지 않게 된다.
또한, 본 발명의 광편향 소자(4)에서는, 도 20에 나타낸 바와 같이, 제 1 프리즘면(44)의 평면이 프리즘열 패턴 형성시에 발생하는 휘어짐 등에 의한 형상의 변화(프리즘열의 정부와 바닥부를 연결하는 평면에서의 변위)가 일어나는 경우가 있다. 이러한 평면의 변위가 큰 경우에는 광편향 소자(4)의 광학 특성에 영향을 미치게 되므로, 변위를 미소한 것으로 억제하는 것이 바람직하다. 즉, 프리즘열의 정부와 바닥부를 연결하는 평면으로부터의 프리즘면의 변위가 프리즘열의 피치 P에 대한 상기 평면과의 최대 거리 S의 비율(S/P)로 0.008 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.0065 이하, 보다 바람직하게는 0.005 이하의 범위이다. 이와 같은 대략 평면의 변형은 프리즘열 패턴을 형성할 때의 중합 수축 등의 영향에 주로 기인하기 때문에, 미리 중합 수축에 의한 변형의 정도를 정량화해 두어, 그것을 상쇄하도록 금형의 프리즘열의 형상을 설계해 두는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기와 같은 볼록 곡면 형상부를 갖는 프리즘면은 적어도1차 광원(1)으로부터 먼 측의 면(제 2 프리즘면(45))에 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 도광체(3)의 단면(32)에도 1차 광원을 배치하는 경우의 광편향 소자(4)로부터 출사하는 광의 출사광 휘도 분포(XZ면내)에서의 분포를 충분히 작게 할 수 있다. 볼록 곡면 형상부를 갖는 프리즘면은, 예를 들면 도광체(3)를 전파하는 광이 광입사면(31)과 반대측의 단면(32)에서 반사하여 되돌아오는 비율이 비교적 높은 경우나, 도광체(3)의 대향하는 2개의 단면에 각각 1차 광원(1)을 배치하는 경우에는, 1차 광원(1)에 가까운 측의 프리즘면(제 1 프리즘면(44))도 마찬가지의 볼록 곡면 형상부를 갖는 프리즘면으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 도광체(3)를 전파하는 광이 광입사면(31)과 반대측의 단면(32)에서 반사하여 되돌아오는 비율이 비교적 낮은 경우에는, 1차 광원(1)에 가까운 측의 프리즘면을 대략 평면으로 해도 무방하다. 또한, 본 발명의 광편향 소자(4)는 그 프리즘열의 정부의 어느 쪽이 대략 평면으로 구성되는 것이 바람직하다. 프리즘열 형성을 위한 성형 용형 부재(成形用型部材)의 형상 전사면 형상의 보다 정확한 형성이 가능해지고, 도광체(3)에 광편향 소자(4)를 탑재했을 때의 스틱킹(sticking) 현상의 발생을 억지할 수 있다.
이와 같이, 도광체(3)의 광출사면(33)상에 상기와 같은 광편향 소자(4)를, 그 프리즘열 형성면이 입광면측으로 되도록 탑재하는 것에 의해, 도광체(3)의 광출사면(33)으로부터 출사하는 지향성 출사광의 출사광 광도 분포(XZ면내)를 보다 좁게 할 수 있어, 광원 장치로서의 고휘도화, 협시야화를 도모할 수 있다. 이러한 광편향 소자(4)로부터의 출사광의 휘도 분포(XZ면내)의 반치전폭은 5~25°의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~20°의 범위이며, 더 바람직하게는 12~18°의 범위이다. 이것은, 이 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 반치전폭을 5° 이상으로 하는 것에 의해서 극단적인 협시야화에 따른 화상 등의 보기 흉함을 없앨 수 있고, 25° 이하로 하는 것에 의해서 고휘도화와 협시야화를 도모할 수 있기 때문이다.
본 발명에서의 광편향 소자(4)의 협시야화는 도광체(3)의 광출사면(33)으로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 확대의 정도(반치전폭)에 영향을 주기 때문에, 광편향 소자(4)의 출광면(42)으로부터 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 반치전폭 A의 도광체(3)의 광출사면(33)으로부터 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭 B에 대한 비율도, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭 B에 의해 변한다. 예를 들면, 도광체(3)로부터 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭 B가 26° 미만인 경우에는, 반치전폭 A가 반치전폭 B의 30~95%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~80%의 범위이며, 더 바람직하게는 30~70%의 범위이다. 또한, 도광체(3)로부터 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭 B가 26° 이상인 경우에는, 반치전폭 A가 반치전폭 B의 30~80%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~70%의 범위이며, 더 바람직하게는 30~60%의 범위이다. 특히, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭 B가 26~36°인 경우에는, 반치전폭 A가 반치전폭 B의 30~80%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~70%의 범위이며, 더 바람직하게는 30~60%의 범위이다. 또한, 도광체(3)로부터 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭 B가 36°를 초과하는 경우에는, 반치전폭 A가 반치전폭 B의 30~70%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~60%의 범위이며, 더 바람직하게는 30~50%의 범위이다.
일반적으로 도광판의 출사 효율을 높이고자 하면, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭 B는 커지고 집광 효율은 저하된다고 생각되지만, 실제는 상기한 바와 같이 협시야화의 효과는 커지기 때문에, 협시야화의 효율 및 면 광원 장치로서의 광이용 효율이라고 하는 점에서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭 B가 26° 이상인 도광체와의 조합으로 광편향 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 반치전폭 B가 36°를 초과하는 도광체이다. 또한, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 작은 경우에는 협시야화의 효과는 작아지지만, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 작은 것일수록 고휘도화를 도모할 수 있기 때문에, 고휘도화라고 하는 점에서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭 B가 26° 미만인 도광체와의 조합으로 광편향 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
1차 광원(1)은 Y방향으로 연재(延在)하는 선형상의 광원이며, 해당 1차 광원(1)으로서는, 예를 들면 형광 램프나 냉음극관을 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 1차 광원(1)으로서는 선형상 광원에 한정되는 것은 아니고, LED 광원, 할로겐 램프, 메타할로 램프 등과 같은 점 광원을 사용할 수도 있다. 특히, 휴대 전화기나 휴대 정보 단말 등의 비교적 작은 화면 치수의 표시 장치에 사용하는 경우에는, LED 등의 작은 점 광원을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 1차 광원(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 도광체(3)의 한쪽의 측단면에 설치하는 경우뿐만 아니라, 필요에 따라 반대측의 측단면에도 더 설치할 수도 있다.
예를 들면, 1차 광원(1)으로서 LED 광원 등의 대략 점형상 광원을 도광체(3)의 코너 등에 배치하여 사용하는 경우에는, 도광체(3)에 입사한 광은 광출사면(33)과 평행한 평면내에서 1차 광원(1)을 대략 중심으로 한 방사 형상으로 도광체(3) 내를 전파하고, 광출사면(33)으로부터 출사하는 출사광도 마찬가지로 1차 광원(1)을 중심으로 한 방사 형상으로 출사한다. 이러한 방사 형상으로 출사하는 출사광을 그 출사 방향에 관계없이 효율적으로 소망하는 방향으로 편향시키기 위해서는, 광편향 소자(4)에 형성하는 프리즘열을 1차 광원(1)을 둘러싸도록 대략 호상(弧狀)으로 대략 병렬로 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 프리즘열을 1차 광원(1)을 둘러싸도록 대략 호상으로 대략 병렬로 배치하는 것에 의해, 광출사면(33)으로부터 방사 형상으로 출사하는 광의 대부분이 광편향 소자(4)의 프리즘열의 연재 방향에 대하여 대략 수직으로 입사하기 때문에, 도광체(3)의 광출사면(33)의 전 영역에서 출사광을 효율적으로 특정 방향으로 향하게 할 수 있어, 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다. 광편향 소자(4)에 형성하는 대략 호상의 프리즘열은, 도광체(3) 내를 전파하는 광의 분포에 따라 그 호상의 정도를 선정하고, 광출사면(33)으로부터 방사 형상으로 출사하는 광의 대부분이 광편향 소자(4)의 프리즘열의 연재 방향에 대하여 대략 수직으로 입사하도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, LED 등의 점형상 광원을 대략 중심으로 한 동심원 형상으로 원호의 반경이 조금씩 커지도록 대략 병렬로 배치된 것을 들 수 있고, 프리즘열의 원호의 반경 범위는 면 광원 시스템에서의 점형상 광원의 위치와, 액정 표시 에어리어에 상당하는 면 광원의유효 에어리어와의 위치 관계나 크기에 의해 결정된다.
광원 리플렉터(2)는 1차 광원(1)의 광을 손실이 적게 도광체(3)로 유도하는 것이다. 재질로서는, 예를 들면 표면에 금속 증착 반사층을 갖는 플라스틱 필름을 이용할 수 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 광원 리플렉터(2)는 광반사 소자(5)의 가장자리부 외면으로부터 1차 광원(1)의 외면을 거쳐서 광확산 소자(6)의 출사면 가장자리부로 감겨져 있다. 한편, 광원 리플렉터(2)는 광확산 소자(6)를 피해서, 광반사 소자(5)의 가장자리부 외면으로부터 1차 광원(1)의 외면을 거쳐 광편향 소자(4)의 출광면 가장자리부 또는 도광체(3)의 광출사면 가장자리부로 감겨지는 것도 가능하다.
이러한 광원 리플렉터(2)와 마찬가지의 반사 부재를 도광체(3)의 측단면(31) 이외의 측단면에 부여하는 것도 가능하다. 광반사 소자(5)로서는, 예를 들면 표면에 금속 증착 반사층을 갖는 플라스틱 시트를 이용할 수 있다. 본 발명에서는 광반사 소자(5)로서 반사 시트 대신에, 도광체(3)의 이면(34)에 금속 증착 등에 의해 형성된 광반사층 등으로 하는 것도 가능하다.
본 발명의 도광체(3) 및 광편향 소자(4)는 광투과율이 높은 합성 수지로 구성할 수 있다. 이러한 합성 수지로서는 메타크릴 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 염화 비닐계 수지를 예시할 수 있다. 특히, 메타크릴 수지가 광투과율의 우수, 내열성, 역학적 특성, 성형 가공성이 우수하여 최적이다. 이러한 메타크릴 수지로서는 메타크릴산 메틸을 주성분으로 하는 수지로서, 메타크릴산 메틸이 80 중량% 이상인 것이 바람직하다. 도광체(3) 및 광편향소자(4)의 조면의 표면 구조나 프리즘열 등의 표면 구조를 형성함에 있어서는, 투명 합성 수지판을 소망하는 표면 구조를 갖는 형부재(型部材)를 이용하여 열 프레스함으로써 형성해도 무방하고, 스크린 인쇄, 압출 성형이나 사출 성형 등에 의해 성형과 동시에 형상 부여해도 무방하다. 또한, 열 또는 광경화성 수지 등을 이용하여 구조면을 형성할 수도 있다. 또한, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 염화 비닐계 수지, 폴리메타크릴이미드계 수지 등으로 이루어지는 투명 필름 또는 시트 등의 투명 기재(基材)상에, 활성 에너지 선 경화형 수지로 이루어지는 조면 구조 또한, 렌즈 열 구조를 표면에 형성해도 무방하고, 이러한 시트를 접착, 융착 등의 방법에 의해 별개의 투명 기재상에 접합 일체화시켜도 무방하다. 활성 에너지 선 경화형 수지로서는 다관능(多官能)(메타) 아크릴 화합물, 비닐 화합물, (메타)아크릴산 에스테르류, 아릴 화합물, (메타)아크릴산의 금속염 등을 사용할 수 있다.
이상과 같은 1차 광원(1), 광원 리플렉터(2), 도광체(3), 광편향 소자(4), 광확산 소자(6) 및 광반사 소자(5)로 이루어지는 광원 장치의 발광면(광확산 소자(6)의 출사면(62))상에 액정 표시 소자를 배치하는 것에 의해, 액정 표시 장치가 구성된다. 액정 표시 장치는 도 1에서 위쪽으로부터 액정 표시 소자를 통해서 관찰자에 의해 관찰된다. 또한, 본 발명에서는 충분히 콜리메이트된 좁은 휘도 분포의 광을 광원 장치로부터 액정 표시 소자에 입사시킬 수 있기 때문에, 액정 표시 소자에서의 계조 반전 등이 없이 밝기, 색상의 균일성이 양호한 화상 표시가 얻어지고, 또한, 소망하는 방향으로 집중한 광조사가 얻어져, 이 방향의 조명에 대한 1차 광원(1)의 발광 광량의 이용 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 이러한 광편향 소자(4)에 의해 협시야화되고 고휘도화되는 광원 장치에서, 휘도의 저하를 가능한 한 초래하는 일 없이, 시야 범위를 목적에 따라 적당하게 제어하기 위해서, 광편향 소자(4)의 출광면상에 광확산 소자(6)를 인접 배치한다. 또한, 본 발명에서는, 이러한 광확산 소자(6)를 배치하는 것에 의해, 품위 저하의 원인으로 되는 번쩍임이나 휘도 얼룩 등을 억지하여 품위 향상을 도모할 수도 있다.
광확산 소자(6)는 광편향 소자(4)의 출광면측에 광편향 소자(4)와 일체화 시켜 형성해도 되고, 광확산 소자(6)를 개별적으로 광편향 소자(4)의 출광면측에 탑재해도 된다. 개별적으로 광확산 소자(6)를 탑재하는 것이 바람직하다. 개별적으로 광확산 소자(6)를 배치하는 경우에는, 광확산 소자(6)의 광편향 소자(4)에 대향하는 입사면(61)에는 광편향 소자(4)와의 스틱킹을 방지하기 위해, 요철 구조를 부여하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 광확산 소자(6)의 출사면(62)에서도, 그 위에 배치되는 액정 표시 소자와의 사이에서의 스틱킹을 고려할 필요가 있어, 광확산 소자(6)의 출사측의 면에도 요철 구조를 부여하는 것이 바람직하다. 이 요철 구조는 스틱킹 방지의 목적으로만 부여하는 경우에는, 평균 경사각이 0.7° 이상으로 되는 구조로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1° 이상이며, 보다 바람직하게는 1.5° 이상이다.
본 발명에서는 휘도 특성, 시인성 및 품위 등의 밸런스를 고려하여 광편향 소자(4)로부터의 출사광을 적당히 확산시키는 광확산 특성을 갖는 광확산 소자(6)를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 광확산 소자(6)의 광확산성이 낮은 경우에는 시야각을 충분히 확대하는 것이 곤란하게 되어 시인성을 저하시키고, 또한, 품위 개선 효과가 충분하지 않게 되는 경향이 있으며, 반대로 광확산성이 지나치게 높은 경우에는 광편향 소자(4)에 의한 협시야화의 효과가 손상되고, 또한, 전광선 투과율도 낮아져 휘도가 저하되는 경향이 있다. 그래서, 본 발명의 광확산 소자(6)에서는, 평행광을 입사시켰을 때의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 1~13°의 범위인 것이 사용된다. 광확산 소자(6)의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭은 바람직하게는 3~11°의 범위, 더 바람직하게는 4~8.5°의 범위이다. 또한, 본 발명에서 광확산 소자(6)의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이란, 도 3에 나타내는 바와 같이, 광확산 소자(6)에 입사한 평행 광선이 출사시에 어느 정도 확산하여 확대될지를 나타낸 것으로, 광확산 소자(6)를 투과 확산한 출사광의 광도 분포(XZ면내)에서의 피크값에 대한 반치(半値)에서의 확대각의 전폭의 각도(ΔθH)를 말한다.
이러한 광확산 특성은 광확산 소자(6)내에 광확산제를 혼입하거나, 광확산 소자(6)의 적어도 한쪽의 표면에 요철 구조를 부여하는 것에 의해 부여할 수 있다. 표면에 형성하는 요철 구조는 광확산 소자(6)의 한쪽의 표면에 형성하는 경우와 양쪽의 표면에 형성하는 경우에서는, 그 정도가 상이하다. 광확산 소자(6)의 한쪽의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각을 0.8~12°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3.5~7°이며, 보다 바람직하게는 4~6.5°이다.광확산 소자(6)의 양쪽의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 한쪽의 표면에 형성하는 요철 구조의 평균 경사각을 0.8~6°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2~4°이며, 보다 바람직하게는 2.5~4°이다. 이 경우, 광확산 소자(6)의 전광선 투과율의 저하를 억지하기 위해서는, 광확산 소자(6)의 입사면측의 평균 경사각을 출사면측의 평균 경사각보다도 크게 하는 것이 바람직하다.
또한, 광확산 소자(6)의 헤이즈 값으로서는 8~82%의 범위로 하는 것이, 휘도 특성 향상과 시인성 개량의 관점에서 바람직하고, 더 바람직하게는 30~70%의 범위이며, 보다 바람직하게는 40~65%의 범위이다.
본 발명의 광원 장치에서는 그 발광면(광확산 소자(6)의 출사면(62))의 법선 방향으로부터 관찰한 경우의 표시 에어리어(즉, 광원 장치와 조합하여 사용되는 액정 표시 소자 등의 표시 소자의 유효 표시 에어리어에 대응하는 유효 발광 영역)내에서의 휘도가 균일한 것도 요구된다. 이 휘도의 균일성은 광원의 표시 에어리어의 크기에도 의존하고, 예를 들면 노트북이나 퍼스널 컴퓨터 모니터 등의 유효 표시 에어리어가 큰 것에 적용되는 대형의 광원 장치에서는, 비교적 넓은 시야각 특성이 요구되는 경우가 있어, 발광면으로부터 출사하는 출사광의 휘도 분포(XZ면내)를 보다 확대하는 것이 요구된다. 한편, 휴대 전화기나 휴대 정보 단말 등의 유효 표시 에어리어가 작은 것에 적용되는 소형의 광원 장치에서는, 고휘도나 표시 화상 형성용 조명의 품위의 향상이 우선되는 경우가 있어, 이 경우는 발광면으로부터 출사하는 출사광의 휘도 분포(XZ면내)는 비교적 좁아도 무방하다. 이 때문에, 광확산 소자(6)로서는 광원 장치의 표시 에어리어의 크기에 따라 적절한 광확산 특성을갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 광원 장치의 표시 에어리어의 크기에 따른 광확산 소자(6)의 광확산 특성에 대해서 설명한다. 또한, 광원 장치의 표시 에어리어의 크기는 그 전개 길이를 기준으로 하여 설명한다. 여기서, 광원 장치의 전개 길이(도광체(3)의 전개 길이)이란, 도 22에 나타낸 바와 같이, 선형상의 냉음극 광원이 1차 광원(1)으로서 도광체(3)의 광입사면(31)에 대향하여 배치된 경우, 도광체(3)에 입사한 광이 도광하는 방향, 즉 광입사면(31)과 수직인 X방향에서의 표시 에어리어 AR의 최장 거리 L을 말한다. 또한, 도 23에 나타낸 바와 같이, 도광체(3)의 코너에 형성된 광입사면(31)에 대향하여 LED 등의 점 광원이 1차 광원(1)으로서 배치된 경우, 표시 에어리어 AR의 점 광원으로부터 가장 먼 위치와 가장 가까운 위치를 연결하는 거리 L을 말한다.
(1) 도광체(3)의 전개 길이가 8cm 이하인 경우
이러한 광원 장치는 1차 광원(1)으로서 선형상의 냉음극관(일등형(一燈型))이나 LED 등이 사용되고, 휴대 전화기, 휴대 정보 단말, 디지털 카메라 등의 유효 표시 에어리어가 작은 표시 장치에 사용되기 때문에, 시야각을 그다지 크게 할 필요는 없고, 품위 저하의 원인으로 되는 번쩍임이나 휘도 얼룩 등을 억제하는 정도의 광확산성을 광확산 소자(6)에 의해 부여해, 광이용 효율을 높이고 고휘도를 유지하고, 또한, 소비 전력을 낮게 억제하는 것이 필요로 된다. 이 때문에, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 1~6°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~5°, 보다 바람직하게는 2~5°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 8~60%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 8~50%, 보다 바람직하게는 20~50%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각이 0.8~5°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.8~4°, 보다 바람직하게는 2~4°의 범위이다.
(2) 도광체(3)의 전개 길이가 8cm을 초과하고 23cm 이하인 경우(1차 광원(1)으로서 일등형의 냉음극관을 사용)
이러한 광원 장치는 노트북, 데스크탑형 퍼스널 컴퓨터의 모니터, 비교적 소형의 액정 텔레비전 등의 표시 장치에 사용되기 때문에, 비교적 넓은 시야각이 필요하고, 액정 표시 장치의 고해상도화의 요구에 따라 품위가 높은 고휘도가 필요로 된다. 이 때문에, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 3~11°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 4~10°, 보다 바람직하게는 4~9°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 30~80%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 40~73%, 보다 바람직하게는 45~70%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각이 3~9.5°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3.5~8.5°, 보다 바람직하게는 4.5~7°의 범위이다.
특히 도광체(3)의 전개 길이가 8cm을 초과하고 18cm 이하인 경우에는, 예를 들면 비교적 소형의 노트북의 표시 장치에 사용되기 때문에, 필요한 시야각은 다소 좁은 것이다. 이 때문에, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 3~8°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 4~8°, 보다 바람직하게는 4~7°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 30~70%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 40~65%, 보다 바람직하게는 45~60%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각이 3~7°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3.5~6.5°, 보다 바람직하게는 4.5~6°의 범위이다.
또한, 특히 도광체(3)의 전개 길이가 18cm을 초과하고 22cm 이하인 경우에는, 예를 들면 비교적 대형의 노트북의 표시 장치에 사용되기 때문에, 비교적 넓은 시야각이 필요하고, 또한, 표시 에어리어내에서의 휘도의 균일성을 달성하는 것이 필요하다. 이 때문에, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 4~10°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 5~9°, 보다 바람직하게는 5~8.5°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 40~75%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 50~70%, 보다 바람직하게는 50~65%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각이 3.5~8°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 4~7°, 보다 바람직하게는 4.5~6.5°의 범위이다.
또한, 특히 도광체(3)의 전개 길이가 22cm을 초과하고 23cm 이하인 경우는, 예를 들면 비교적 대형의 노트북 등의 표시 장치에 사용된다. 이것은, 일등형의 냉음극관을 1차 광원(1)으로서 사용하는 노트북으로서는 표시 에어리어가 큰 것이며, 도광체(3)의 전개 길이가 22cm 이하인 것과 비교하면 광이용 효율을 보다 높게 하여 휘도를 향상시키는 것이 필요로 된다. 이와 같이 휘도를 보다 높게 하고자하면, 예를 들면, 광원 장치의 도광체(3)의 이면에 배치되는 반사 시트로서 지향성 반사성이 낮은 발포 PET 반사 필름 대신에 지향성 반사 특성이 우수한 은(銀) 반사 시트나 알루미늄 반사 시트 등의 금속 반사 시트를 사용할 필요가 있다. 그러나, 금속 반사 시트를 사용한 경우에는, 금속 반사 특유의 번쩍임, 도광체 광입사면 근방에 나타나는 암선(暗線)ㆍ휘선, 도광체 광입사면 양단부 근방에 나타나는 암부 등의 결함이 강하게 발현되어, 광원 장치로서의 품위가 손상되는 경향이 있다. 이러한 품위 저하를 억지하기 위해서는, 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 9°를 초과하는 광확산성이 높은 광확산 소자(6)를 사용하는 것이 필요로 되어 오지만, 이러한 광확산 소자(6)를 사용한 경우에는 광확산성이 지나치게 커지고, 또한, 전(全)광선 투과율의 대폭적인 저하를 초래하기 때문에, 충분히 높은 휘도가 얻어지지 않는다고 하는 문제점이 있다. 이 때문에, 이러한 품위 저하를 도광체(3)나 광편향 소자(4)에 의해 억지한 후에, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 5~11°의 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 6~10°, 보다 바람직하게는 7~9°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 50~80%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 55~73%, 보다 바람직하게는 55~70%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각이 4.5~9.5°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 5~8.5°, 보다 바람직하게는 5~7°의 범위이다.
(3) 도광체(3)의 전개 길이가 8cm을 초과하고 28cm 이하인 경우(1차 광원(1)으로서 다등형(多燈型)의 냉음극관을 사용)
이러한 광원 장치는 데스크탑형 퍼스널 컴퓨터의 모니터, 액정 텔레비전 등의 표시 장치에 사용되기 때문에, 비교적 넓은 시야각이 필요하고, 또한, 높은 휘도가 필요로 된다. 이 때문에, 1차 광원(1)으로서는 도광체(3)의 서로 대략 평행한 2개의 단면에 각각 1개 이상의 냉음극관을 배치한 다등형인 것이 사용된다. 이러한 광원 장치에서는, 일등형의 1차 광원(1)을 이용한 것과는 품위에 관한 시인성이 상이하고, 후술하는 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 비대칭성은 잃게 되며, 광원 장치의 중앙부 부근의 출사광 휘도 분포(XZ면내) D1은, 도 24에 나타낸 바와 같이, 광확산 소자(6)를 사용하지 않는 경우에서도 대칭성이 향상한다. 또한, 1차 광원에 가까운 양단부 근방에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내) D2, D3은 각각 가장 가까운 1차 광원(1)으로부터 출사되어 도광되는 광의 영향을 받아, 약간 비대칭성을 띤 출사광 휘도 분포(XZ면내)로 이루어진다. 즉, 도 24의 좌측의 단부 근방에서는, 출사광 휘도 분포(XZ면내) D2에서 근접 1차 광원측이 급격하고 중앙측은 매끈한 테이링 경향을 갖고 있기 때문에, 좌단부 근방에서의 광의 출사 방향은 다소 중앙부로 향하고 있는 성분이 많아지고 있다. 한편, 도 24의 우측의 단부 근방에서는, 출사광 휘도 분포(XZ면내) D3에서 근접 1차 광원측이 급격하고 중앙측은 매끈한 테이링 경향을 갖고 있기 때문에, 우단부 근방에서의 광의 출사 방향은 다소 중앙부로 향하고 있는 성분이 많아지고 있다. 이 때문에, 중앙부에서 양단부 근방을 관찰했을 때의 시인성이 우수한 출사광 특성이 얻어지고, 단부까지 고품위인, 높은 휘도를 갖는 광원 장치를 구성하는데 유리하다. 이 때문에, 광확산 소자(6)로서는 넓은 시야각을 얻는 광확산성이 필요로 되어, 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 0.7~13°의 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~11°, 보다 바람직하게는 2~9°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 30~82%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 35~75%, 보다 바람직하게는 40~70%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각이 0.8~12°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~8.5°, 보다 바람직하게는 1.5~7°의 범위이다.
특히, 도광체(3)의 전개 길이가 22cm을 초과하고 28cm 이하인 경우에는, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 6~13°의 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 7~11°, 보다 바람직하게는 7~9°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 50~82%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 60~75%, 보다 바람직하게는 65~70%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각이 4.5~12°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 5.5~8.5°, 보다 바람직하게는 6~7°의 범위이다.
또한, 도광체(3)의 전개 길이가 8cm을 초과하고 22cm 이하인 경우에는, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 0.7~6°의 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~5°, 보다 바람직하게는 2~4°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 30~60%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 35~55%, 보다 바람직하게는 40~50%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각이 0.8~6°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~5°, 보다 바람직하게는 1.5~4.5°의 범위이다.
본 발명의 광원 장치에서는, 상기와 같은 광확산 소자(6)를 이용하는 경우, 광편향 소자(4)로부터 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 19~26° 정도인 집광성이 비교적 약한 광편향 소자(4)를 사용하고, 또한, 광확산성이 비교적 약한 광확산 소자(6)를 사용한 쪽이 YZ면내에서의 확산에 의한 휘도의 저하를 억제할 수 있기 때문에, 휘도 향상의 관점에서는 바람직한 경우가 있다. 이 경우, 광확산 소자(6)로서는 넓은 시야각을 얻는 광확산성이 필요로 되어, 출사광 광도 분포의 반치전폭이 1~8°의 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2~8°, 보다 바람직하게는 3~7°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 8~70%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 30~65%, 보다 바람직하게는 40~60%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6) 한쪽의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각이 0.8~7°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3~6.5°, 보다 바람직하게는 3.5~6°의 범위이다. 요철 구조를 양면에 형성하는 경우에는, 그 한쪽 표면의 평균 경사각이 0.8~4°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~4°, 보다 바람직하게는 2~4°의 범위이다.
본 발명의 광원 장치에서는, 광편향 소자(4)의 출광면으로부터 출사하는 출사광은 도 25에 나타낸 비대칭적인 출사광 휘도 분포(XZ면내: 광확산 소자 없음)를 갖는 경우가 있다. 이 출사광 휘도 분포(XZ면내)는 도광체(3)로부터 출사한 출사광 광도 분포(XZ면내)에서 유래하는 것이다. 이러한 비대칭적인 출사광 휘도 분포(XZ면내)는, 예를 들면, 광편향 소자(4)로부터의 출사광의 휘도 분포(XZ면내)의 반치전폭이, 20° 이하인 지향성이 높은 출사광이 출사되는 경우에 발현되는 경향이있다. 특히, 표시 에어리어가 비교적 큰 광원 장치에서는, 이러한 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 비대칭성을 완화시키기 위해서는, 광확산성이 비교적 강한 광확산 소자(6)를 사용하는 것이 필요로 된다(도 25에 이러한 광확산 소자를 사용한 경우의 출사광 휘도 분포를 나타냈음(광확산 소자 있음)). 한편, 광확산 소자(6)로서, 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 4° 이상, 헤이즈 값이 35% 이상인 것을 사용한 경우에는, 광확산 소자(6)로부터 출사하는 출사광의 휘도 분포(XZ면내)의 피크 각도가 광편향 소자(4)로부터의 출사광의 휘도 분포(XZ면내)의 피크 각도에 대하여, 1차 광원과 반대측의 방향으로 1~3° 정도 편각되는 경우가 있다. 이 경우, 광편향 소자로부터의 출사광의 휘도 분포(XZ면내)의 피크 각도가 소망하는 방향(예를 들면, 법선 방향)에 있는 경우에는, 광확산 소자(6)를 사용하는 것에 의해 소망하는 방향으로의 휘도의 저하를 초래하게 된다. 따라서, 광편향 소자(4)로부터의 출사광의 휘도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 20° 이하인 경우에, 상기와 같은 광확산 소자(6)를 사용할 때에는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 미리 광편향 소자(4)로부터의 출사광의 휘도 분포(XZ면내)의 피크 각도가 소망하는 방향으로부터 광원측으로 0.5~3°, 더 바람직하게는 0.5~2°, 보다 바람직하게는 1~2° 경사지도록 광편향 소자(4) 등을 설계해 두는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 광확산 소자(6)로서 광확산성에 이방성을 갖는 것을 사용하는 것이, 광확산 소자(6)의 전광선 투과율을 높여, 광편향 소자(4)로부터의 출사광을 효율적으로 확산시킬 수 있고, 휘도를 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 예를 들면, 도광체(3)의 하나의 단면에 대향하도록 선형상의 냉음극관을 1차 광원(1)으로서 배치한 광원 장치에서는, 도광체(3)의 광출사면으로부터 출사하는 출사광을 광편향 소자(4)에 의해 XZ면내에서 주로 협시야화를 도모하고, 이 XZ면내에서 협시야화된 광을 더욱 광확산 소자(6)에 의해 주로 확산시켜 시야각을 확대하도록 하고 있다. 그러나, 광확산 소자(6)로서 등방성 확산성인 것을 사용한 경우에는, 광편향 소자에 의해 협시야화되어 있지 않은 YZ면내에 대해서도 동등하게 광이 확산되기 때문에, 휘도의 저하를 초래하게 된다. 그래서, 도 26에 나타낸 바와 같이, YZ면내보다도 XZ면내에서 광확산성이 높은 이방 확산성을 갖는 광확산 소자(6)를 사용하는 것에 의해, 광편향 소자(4)에 의해 협시야화된 XZ면내에서의 광의 확산을 강하게 하고, 협시야화되어 있지 않은 YZ면내에서의 광의 확산을 약하게 할 수 있으며, 이렇게 하여 광편향 소자(4)로부터의 출사광을 효율적으로 확산할 수 있어, 휘도의 저하를 가능한 한 최소로 억제할 수 있다.
본 발명에서는, 이러한 광확산 소자(6)의 이방 확산성에 대해서는, 어떤 이방성을 갖는 광확산 소자(6)를 사용할지는 상기와 같은 XZ면내 및 YZ면내에서의 이방성의 요인에 의해서만 결정되는 것은 아니고, 도광체(3)의 광출사 기능부의 형상, 광편향 소자(4)의 렌즈 형상이나 배열, 광원 장치의 용도 등에 따라 적절하게 선정할 수 있다. 즉, 도 27에 나타낸 바와 같이, 광확산 소자(6)의 출사면에 대한 법선축 및 출사면내의 임의의 방향(P-n방향(n=1, 2, ‥‥))을 포함하는 임의의 면(ZP-n면(n=1, 2, ‥‥))을 상정하고, 이들 임의의 면에서의 출사광 휘도 분포의 반치전폭을 서로 다르게 하는 것에 의해 이방성을 부여할 수 있다. 또한, ZP-n면의 반치전폭 중에서 가장 큰 것을 최대 반치전폭, 가장 작은 것을 최소 반치전폭이라고 한다. 마찬가지로, 광확산 소자(6)에 이방 확산성을 부여하는 요철 구조의 평균 경사각에 대해서도, ZP-n면과 광확산 소자(6)(XY면)가 교차하는 임의의 P-n방향에서의 평균 경사각을 서로 다르게 하는 것에 의해 평균 경사각의 이방성을 부여할 수 있다. 이 때, P-n방향의 평균 경사각 중에서 가장 큰 것을 최대 평균 경사각, 가장 작은 것을 최소 평균 경사각이라고 한다.
예를 들면, 도광체(3)의 하나의 단면에 대향하도록 선형상의 냉음극관을 배치하고 1차 광원(1)으로 한 경우, 광편향 소자(4)는 주로 XZ면에서 협시야화를 도모하고, YZ면에서는 거의 작용하지 않기 때문에, 광편향 소자(4)로부터의 출사광을 XZ면내에서 효과적으로 확산시키고, YZ면내에서는 확산시키지 않는 이방 확산성을 갖는 광확산 소자(6)를 사용하는 것이 최적이다. 따라서, 광확산 소자(6)로서는 XZ면내에서 최대 반치전폭을 나타내고, YZ면내에서 최소 반치전폭을 나타내는 이방 확산성을 갖는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 광확산 소자(6)에 형성하는 요철 구조도 X방향에서 최대 평균 경사각을 갖고, Y방향에서 최소 평균 경사각을 갖는 구조 또는 배치로 하는 것이 바람직하다.
이러한 이방 확산성을 갖는 광확산 소자(6)에서도 휘도 특성, 시인성 및 품위 등의 밸런스를 고려하여 광편향 소자(4)로부터의 출사광을 적당히 확산시키는 광확산 특성을 갖는 광확산 소자(6)를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 광확산 소자(6)의 광확산성이 낮은 경우에는, 시야각을 충분히 확대하는 것이 곤란하게 되어 시인성을 저하시키고, 또한, 품위 개선 효과가 충분하지 않게 될 경향이 있으며, 반대로 광확산성이 지나치게 높은 경우에는 광편향 소자(4)에 의한 협시야화의 효과가 손상되고, 또한, 전광선 투과율도 낮아져 휘도가 저하될 경향이 있다. 그래서, 출사광 광도 분포(XZ면내)의 최대 반치전폭이 1~13°의 범위인 것이 사용되고, 바람직하게는 3~11°의 범위, 더 바람직하게는 4~9°의 범위이다. 또한, 최소 반치전폭에 대한 최대 반치전폭의 비(최대 반치전폭/최소 반치전폭)가 1.1~20의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2~15의 범위, 보다 바람직하게는 4~10의 범위이다. 이것은, 최대 반치전폭/최소 반치전폭을 1.1 이상으로 하는 것에 의해 광의 이용 효율을 향상시켜 휘도를 높일 수 있기 때문이며, 20 이하로 하는 것에 의해 강한 광확산성에 의한 휘도의 저하를 억지할 수 있기 때문이다.
광확산 소자(6)의 한쪽 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 최대 평균 경사각을 0.8~15°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3.5~11°이고, 보다 바람직하게는 4~9°이다. 또한, 최대 반치전폭/최소 반치전폭과 마찬가지의 이방성의 관점에서, 최소 평균 경사각에 대한 최대 평균 경사각의 비(최대 평균 경사각/최소 평균 경사각)는 1.1~20의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2~15의 범위, 보다 바람직하게는 4~10의 범위이다. 요철 구조는 광확산 소자(6)의 양쪽 표면에 형성해도 무방하고, 이 경우 광확산 소자(6)의 전광선 투과율의 저하를 억지하기 위해서는, 광확산 소자(6)의 입사면측의 평균 경사각을 출사면측의 평균 경사각보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 광확산 소자(56)의 헤이즈 값으로서는 8~82%의 범위로 하는 것이 휘도 특성 향상과 시인성 개량의 관점에서 바람직하고, 더 바람직하게는 30~70%의 범위이며, 보다 바람직하게는 40~65%의 범위이다.
또한, 광확산 소자(6)로서는 광원 장치의 표시 에어리어의 크기에 따라 적절한 광확산 특성을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 도광체(3)의 전개 길이가 8cm 이하인 경우에는, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 최대 반치전폭이 1~6°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~5°, 보다 바람직하게는 2~5°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 8~60%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 8~50%, 보다 바람직하게는 20~50%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 최대 평균 경사각이 0.8~5°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.8~4°, 보다 바람직하게는 2~4°의 범위이다.
도광체(3)의 전개 길이가 8cm을 초과하고 23cm 이하인 경우(1차 광원(1)으로서 일등형 냉음극관을 사용)에는, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 최대 반치전폭이 3~13°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 4~10°, 보다 바람직하게는 4~9°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 30~80%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 40~73%, 보다 바람직하게는 45~70%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 최대 평균 경사각이 3~15°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3.5~10°, 보다 바람직하게는 4.5~8°의 범위이다. 그 중에서도, 도광체(3)의 전개 길이가 8cm을 초과하고 18cm 이하인 경우에는, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 최대 반치전폭이 3~10°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 4~10°, 보다 바람직하게는 4~9°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 30~70%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 40~65%, 보다 바람직하게는 45~60%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 최대 평균 경사각이 3~9°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3.5~8°, 보다 바람직하게는 4.5~8°의 범위이다. 또한, 도광체(3)의 전개 길이가 18cm을 초과하고 22cm 이하인 경우에는, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포의 최대 반치전폭(XZ면내)이 4~13°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 5~11°, 보다 바람직하게는 5~8.5°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 40~75%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 50~70%, 보다 바람직하게는 50~65%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 최대 평균 경사각이 3.5~15°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 4~9°, 보다 바람직하게는 4.5~6.5°의 범위이다. 또한, 도광체(3)의 전개 길이가 22cm을 초과하고 23cm 이하인 경우는, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포의 최대 반치전폭이 5~13°의 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 6~12°, 보다 바람직하게는 7~9°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 50~80%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 55~73%, 보다 바람직하게는 55~70%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 최대 평균 경사각이 4.5~15°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 5~10°, 보다 바람직하게는 5~7°의 범위이다.
도광체(3)의 전개 길이가 8cm을 초과하고 28cm 이하인 경우(1차 광원(1)으로서 다등형의 냉음극관을 사용)에는, 광확산 소자(6)로서는 넓은 시야각을 얻는 광확산성이 필요로 되어, 출사광 광도 분포(XZ면내)의 최대 반치전폭이 0.7~13°의 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~11°, 보다 바람직하게는 2~9°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 30~82%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 35~75%, 보다 바람직하게는 40~70%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 최대 평균 경사각이 0.8~15°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~13°, 보다 바람직하게는 1.5~7°의 범위이다. 그 중에서도, 도광체(3)의 전개 길이가 22cm을 초과하고 28cm 이하인 경우에는, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포(XZ면내)의 최대 반치전폭이 6~13°의 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 7~11°, 보다 바람직하게는 7~9°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 50~82%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 60~75%, 보다 바람직하게는 65~70%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 최대 평균 경사각이 4.5~15°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 5.5~13°, 보다 바람직하게는 6~7°의 범위이다. 또한, 도광체(3)의 전개 길이가 8cm을 초과하고 22cm 이하인 경우에는, 광확산 소자(6)로서는 출사광 광도 분포의 최대 반치전폭이 0.7~6°의 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~5°, 보다 바람직하게는 2~4°의 범위이다. 또한, 헤이즈 값으로서는 30~60%의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 35~55%, 보다 바람직하게는 40~50%의 범위이다. 또한, 광확산 소자(6)의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 최대 평균 경사각이 0.8~10°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1~7°, 보다 바람직하게는 1.5~5°의 범위이다.
이러한 이방 확산성을 갖는 광확산 소자(6)의 확산성 부여 구조로서는, 예를 들면, 도 28~30에 나타낸 바와 같은 요철 구조를 들 수 있다. 도 28에 나타낸 요철 구조는 하나의 축상에 길게 신장한 렌치큘러 렌즈 열 등의 렌즈 열(6a)을 다수 병렬로 연속 설치한 배열 구조이다. 이러한 렌즈 열의 배열 피치는 표시 장치에 사용되는 액정 표시 소자의 화소의 배열 피치 및 광편향 소자(4)의 프리즘열 등의 렌즈 열의 배열 피치에 대하여 무아레(moire)가 발생하기 어려운 피치를 선정하거나, 랜덤한 배열 피치로 하는 것이 바람직하다. 통상, 렌즈 열의 배열 피치는 1~70㎛의 범위로 하는 것이 바람직하고, 제조의 용이나 무아레의 발생을 방지하는 관점에서 5~40㎛이 더 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~30㎛의 범위이다. 또한, 렌즈 열의 길이 방향과 직교하는 방향의 평균 경사각은 0.8~15°의 범위로 하는 것이 휘도 향상과 시인성 향상의 관점에서 바람직하고, 더 바람직하게는 3.5~11°, 보다 바람직하게는 4~9°의 범위이다.
도 29에 나타낸 요철 구조는 다수의 실린드리컬 렌즈 형상체(6b)를 이산적으로 배열한 구조이다. 실린드리컬 렌즈 형상체의 배열 간격은 일정한 규칙적인 피치이어도 무방하고, 임의적인 배열 피치이어도 무방하다. 통상, 실린드리컬 렌즈 형상체의 배열 피치는 1~70㎛의 범위로 하는 것이 바람직하고, 제조의 용이나 무아레의 발생을 방지하는 관점에서 5~40㎛이 더 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~30㎛의 범위이다. 또한, 실린드리컬 렌즈 형상체의 길이 방향과 직교하는 방향의 평균 경사각은 0.8~15°로 하는 것이 휘도 향상과 시인성 향상의 관점에서 바람직하고, 더 바람직하게는 3.5~11°, 보다 바람직하게는 4~9°의 범위이다. 이러한 이산적인 배열 구조는 최대 반치전폭을 나타내는 것이 요구되는 면과 광확산 소자(6)의 출사면이 교차하는 선과, 실린드리컬 렌즈 형상체의 길이 방향이 대략 직교할 확률이 높아지도록 배열하는 것이 바람직하다. 또한, 최소 반치전폭을 나타내는 것이 요구되는 면과 광확산 소자(6)의 출사면이 교차하는 선과, 실린드리컬 렌즈 형상체의 길이 방향이 대략 평행하게 될 확률이 높아지도록 배열하는 것이 바람직하다.
도 30에 나타낸 요철 구조는 헤어라인 구조이다. 헤어라인(6c)이 연장되는 방향에 직교하는 방향의 평균 경사각은 0.8~15°로 하는 것이 휘도 향상과 시인성 향상의 관점에서 바람직하고, 더 바람직하게는 3.5~11°, 보다 바람직하게는 4~9°의 범위이다. 헤어라인이 연장되는 방향은, 광확산 소자(6)로서 최대 반치전폭인 것이 필요한 면과 광확산 소자(6)의 출사면이 교차하는 선과 대략 직교하는 방향이 바람직하다.
이러한 이방 확산성을 부여하는 요철 구조가 형성된 면 및 그 이면의 적어도 한쪽에 매트 구조를 부여하는 것에 의해, 번쩍임이나 휘도 얼룩 등을 억지할 수 있어 품위를 향상시킬 수 있다. 그러나, 매트 구조의 광확산성이 강해지면 이방 확산성이 손상되어 휘도의 저하를 초래하는 경우가 있기 때문에, 비교적 광확산성이 약한 매트 구조를 부여하는 것이 바람직하다. 이러한 매트 구조로서는 평균 경사 각도가 0.5~5°의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.8~4°, 보다 바람직하게는 1~3.5°의 범위이다. 또한, 이방성 부여 요철 구조의 표면에 매트 구조를부여한 경우의 매트 구조의 평균 경사각은, 요철 구조에 기인하는 평균 경사 각도를 제외한 매트 구조 자체의 평균 경사각을 말한다. 이러한 평균 경사각은 요철 구조가 없는 부분이나 요철 구조의 길이 방향에 평행한 방향에서 측정할 수 있고, 촉침(觸針) 거칠기 측정기에 의한 계측, 광확산 소자(6)의 단면 형상을 화상 해석하는 방법, 원자간력(原子間力) 현미경 등을 이용하여 측정할 수 있다.
본 발명에서는, 광편향 소자(4)를 이용하여 도광체(3)로부터의 출사광을 법선 방향 등의 특정한 방향으로 출사시키고, 이 출사광을 이방 확산성을 갖는 광확산 소자(6)를 이용하여 소망하는 방향으로 출사시킬 수도 있다. 이 경우, 광확산 소자(6)에 이방 확산 작용과 광편향 작용의 양쪽 기능을 부여할 수도 있다. 예를 들면, 요철 구조로서 렌치큘러 렌즈 열이나 실린드리컬 렌즈 형상체를 이용한 것에서는, 그 단면 형상을 비대칭 형상으로 함으로써, 이방 확산 작용과 광편향 작용의 양쪽 기능을 부여할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 광원 장치로서의 시야각을 조정하고, 품위를 향상시키는 목적으로, 광편향 소자(4)나 광확산 소자(6)에 광확산재를 함유시킬 수도 있다. 이러한 광확산재로서는 광편향 소자(4)나 광확산 소자(6)를 구성하는 기재(基材)와 굴절률이 상이한 투명한 미립자를 사용할 수 있고, 예를 들면, 실리콘 비드, 폴리스틸렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 불소화 메타크릴레이트 등의 단독 중합체 또는 공중합체 등을 들 수 있다. 광확산재로서는 광편향 소자(4)에 의한 협시야 효과나 광확산 소자(6)에 의한 적절한 확산 효과를 손상하지 않도록, 함유량, 입경, 굴절률 등을 적당히 선정할 필요가 있다. 예를 들면, 광확산재의 굴절률은 광편향 소자(4)나 광확산 소자(6)의 기재와의 굴절률 차가 지나치게 작으면 확산 효과가 작고, 지나치게 크면 지나친 산란 굴절 작용이 생기기 때문에, 굴절률 차가 0.01~0.1의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.03~0.08, 보다 바람직하게는 0.03~0.05의 범위이다. 또한, 광확산재의 입경은, 입경이 지나치게 크면 산란이 강해져 번쩍임이나 휘도의 저하를 일으키고, 지나치게 작으면 착색이 발생하기 때문에, 평균 입경이 0.5~20㎛의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2~15㎛, 보다 바람직하게는 2~10㎛의 범위이다.
또한, 본 발명과 같은 광편향 소자를 이용한 광원 장치의 출사광 휘도 분포(XZ면내)는, 피크 위치를 경계로 1차 광원측에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)가 피크 광으로부터 멀어짐에 따라 급격하게 휘도가 저하하고, 1차 광원으로부터 먼 측에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)는 비교적 완만하게 휘도가 저하하는 비대칭의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 나타내는 경우가 있다. 예를 들면, 이러한 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 광원 장치를 10인치 이상의 노트형 퍼스널 컴퓨터 등의 비교적 넓은 시야각을 필요로 하는 액정 표시 장치에 이용하는 경우, 비교적 광확산성이 높은 광확산 소자를 광편향 소자의 출광면상에 배치하고, 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 확대하여 시야각을 확대하는 것이 행해지고 있다. 헤이즈 값이 50% 이상으로 하는 광확산성이 강한 광확산 소자를 이용하는 경우에는, 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 피크 각도가 1~3° 정도 광원으로부터 먼 측으로 편향된다. 이 때문에, 광편향 소자로부터의 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 피크 각도가 그 출광면의 법선 방향에 위치하는 경우, 광확산 소자에 의해 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 피크 각도가, 법선 방향으로부터 1~3° 정도 광원으로부터 먼 측으로 편광 되어, 결과적으로 법선 방향에서 관찰한 경우의 휘도를 극단적으로 저하시키게 된다. 이것은, 광확산 소자를 사용하는 것에 의해, 광편향 소자로부터 출사한 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 비대칭성은 다소 완화되지만, 비교적 급격하게 휘도가 저하하는 출사광 휘도 분포(XZ면내)의 부위가 법선 방향에 위치하기 때문이다. 이러한 휘도의 극단적인 저하를 피하기 위해서, 미리 광편향 소자로부터의 출사광의 휘도 분포(XZ면내)의 피크 각도를 법선 방향으로부터 광원측으로 1~3° 기울여 두는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하면서 또 다른 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 31은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 일 실시예를 나타내는 모식적 사시도이다. 도 31에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예의 면 광원 장치는, 적어도 하나의 측단면을 광입사면(31)으로 하고, 이것과 대략 직교하는 하나의 표면을 광출사면(33)으로 하는 도광체(3)와, 이 도광체(3)의 광입사면(31)에 대향하여 배치되고 광원 리플렉터(2)로 덮여진 1차 광원(1)과, 도광체(3)의 광출사면상에 배치된 광편향 소자(4)와, 도광체(3)의 광출사면(33)의 이면(34)에 대향하여 배치된 광반사 소자(5)로 구성된다. 이들 구성 부재 중, 1차 광원(1), 광원 리플렉터(2), 도광체(3) 및 광반사 소자(5)는 상기 도 1 이외의 실시예에 관련되어 설명한 것과 마찬가지이므로, 여기서는 설명을 생략한다.
도 32는 광편향 소자(4)의 프리즘열의 형상의 설명도로서, 광편향 소자(4)는 주표면의 한쪽을 입광면(41)으로 하고, 다른 쪽의 면을 출광면(42)으로 한다. 입광면(41)에는 다수의 프리즘열이 병렬로 배열되고, 각 프리즘열은 1차 광원측에 위치하는 제 1 프리즘면(44)과 1차 광원으로부터 먼 측에 위치하는 제 2 프리즘면(45)의 2개의 프리즘면으로 구성되어 있다. 도 32에 나타낸 실시예에서는, 제 1 프리즘면(44)이 평면이고, 제 2 프리즘면(45)이 프리즘열의 정부측에 위치하는 일부분이 대략 평면으로 구성되며, 출광면측에 위치하는 이외의 부분이 볼록 곡면 형상을 이루고 있다.
본 발명의 광편향 소자(4)는 제 2 프리즘면(45)을 특정 형상으로 하는 것에 의해, 극히 높은 집광 효과를 얻을 수 있고, 광원 장치로서 극히 높은 휘도를 얻을 수 있다. 즉, 제 1 프리즘면(44)의 경사각(프리즘 꼭지각의 한쪽의 분배각) α를 28~34°, 제 2 프리즘면(45)의 경사각(프리즘 꼭지각의 다른 쪽의 분배각) β를 32.5~37°, 볼록 곡면 형상부(146)의 현(弦)의 경사각 γ를 30~35°, 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부(146)까지의 높이[즉, 프리즘열의 정부로부터 대략 평면부(147)와 볼록 곡면 형상부(146)의 경계까지의 높이](h)의 비율(h/H)을 25~60%, 프리즘열의 피치(P)와 상기 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)과의 비(r/P)를 5~11로 한다. 여기서, 경사각 α, β, γ는 프리즘열 형성면(43)의 법선에 대한 각도를 말한다. 또한, 볼록 곡면 형상부(46)의 현이란, 볼록 곡면 형상부(146)의 양단부 Q1, Q2를 연결하는 평면에 대응하는 것을 말한다.
또한, 본 발명의 광편향 소자(4)에서는, 상기 볼록 곡면 형상은 상기한 바와 같이 r/P로 규정되는 단면 원호 형상의 것에 한정되지 않고, 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부(146)의 현과 볼록 곡면 형상부(146)와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)이 0.2~2%로 되는 단면 비원호 형상의 것이어도 무방하다.
또한, 본 발명의 광편향 소자(4)에서는, 도 33에 나타낸 바와 같이, 제 1 프리즘면(44)의 대략 평면에, 프리즘열 패턴 형성시에 발생하는 휘어짐 등에 의한 형상의 변화(프리즘열의 정부와 바닥부를 연결하는 평면으로부터의 변위)가 일어날 경우가 있다. 이러한 대략 평면의 변위는, 그것이 큰 경우에는 광편향 소자(4)의 광학 특성에 영향을 미치게 되므로, 근소한 것으로 억제하는 것이 바람직하다. 즉, 프리즘열의 정부와 바닥부를 연결하는 평면으로부터의 대략 평면의 변위가 프리즘열의 피치 P에 대한 상기 평면과의 최대 거리 S의 비율로 0.008 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.0065 이하, 보다 바람직하게는 0.005 이하의 범위이다. 이러한 대략 평면의 변형은, 프리즘열 패턴을 형성할 때의 중합 수축 등의 영향에 주로 기인하기 때문에, 미리 중합 수축에 의한 변형의 정도를 정량화해 두어, 그것을 상쇄하도록 금형의 프리즘열의 형상을 설계해 두는 것이 바람직하다.
상기와 같은 프리즘열의 형상은 도광체(3)로부터 출사하는 출사광 광도 분포의 반치전폭이나 피크 각도, 제 1 프리즘면(44)의 경사각 α와 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β와의 차의 절대값에 의존한다. 이하에, 본 발명의 광원 장치에 적합한 도광체 및 광편향 소자의 대표예에 대해서 설명한다.
도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포에서의 피크 각도가 광출사면(33)의 법선에 대하여 60~75°이고, 반치전폭이 26~35°이며, 제 1 프리즘면(44)의 경사각 α와 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β와의 차의 절대값(|α- β|)이 0.3 이상 1.8 미만인 경우, 제 1 프리즘면(44)의 경사각 α를 32~33.5°, 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β를 32.5~34.5°, 볼록 곡면 형상부(146)의 현의 경사각 γ을 30~31.5°,프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부(146)까지의 높이(h)의 비율(h/H)을 25~60%, 프리즘열의 피치(P)와 상기 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)의 비(r/P)를 5~9.5, 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부(146)의 현과 볼록 곡면 형상부(146)와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)을 0.2~2%로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 경사각 α를 32.2~33.1°, 경사각 β를 32.8~33.8°, 경사각 γ를 30.4~31.3°, h/H를 30~56%, r/P를 5.5~8.5, d/P를 0.23~1.1%로 한다. 보다 바람직하게는 경사각 α을 32.4~32.8°, 경사각 β를 33~33.4°, 경사각 γ를 30.8~31.2°, h/H를 38~50%, r/P를 6~8.5, d/P를 0.25~0.68%로 한다.
제 1 프리즘면(44)의 경사각 α과 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β와의 차의 절대값(|α- β|)이 0.3 미만인 경우, 제 1 프리즘면(44)의 경사각 α를 32.5~34°, 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β를 32.5~34°, 볼록 곡면 형상부(146)의 현의 경사각 γ를 30~31.5°, 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부(146)까지의 높이(h)의 비율(h/H)을 25~50%, 프리즘열의 피치(P)와 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)의 비(r/P)를 5~10, 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부(146)의 현과 볼록 곡면 형상부(146)와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)을 0.2~1.5%로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 경사각 α를 32.7~34°, 경사각 β를 32.7~34°, 경사각 γ를 30.4~31.3°, h/H를 30~41%, r/P를 6~10, d/P를 0.2~1.3%로 한다. 보다 바람직하게는 경사각 α를 33.5~33.9°, 경사각 β를 33.5~33.9°, 경사각 γ를 30.8~31.2°, h/H를 35~39%, r/P를 7~8.5, d/P를 0.3~1.1%로 한다.
제 1 프리즘면(44)의 경사각 α와 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β와의 차의 절대값(|α- β|)이 1.8 이상 8.5 이하인 경우, 제 1 프리즘면(44)의 경사각 α를 28~32°, 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β를 33~37°, 볼록 곡면 형상부(146)의 현의 경사각 γ를 32~34°, 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부(146)까지의 높이(h)의 비율(h/H)을 30~45%, 프리즘열의 피치(P)와 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)의 비(r/P)를 5~11, 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부(146)의 현과 볼록 곡면 형상부(146)와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)을 0.2~2%로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 경사각 α를 28.5~31.5°, 경사각 β를 33.5~36°, 경사각 γ를 31.7~33.2°, h/H를 33~42%, r/P를 5.2~10.5, d/P를 0.3~1%로 한다. 보다 바람직하게는 경사각 α를 29.5~30.9°, 경사각 β를 34.5~34.9°, 경사각 γ를 31.5~32.5°, h/H를 37.5~39%, r/P를 5.3~10, d/P를 0.4~0.85%로 한다.
도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포에서의 피크 각도가 광출사면(33)의 법선에 대하여 60~75°이고, 반치전폭이 26° 미만이며, 제 1 프리즘면(44)의 경사각 α와 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β와의 차의 절대값(|α- β|)이 0.3 이상 1.8 미만인 경우, 제 1 프리즘면(44)의 경사각 α를 32~33.5°, 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β를 32.5~34.5°, 볼록 곡면 형상부(146)의 현의 경사각 γ를 30~31.5°, 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부(146)까지의 높이(h)의 비율(h/H)을 30~55%, 프리즘열의 피치(P)와 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)의 비(r/P)를 5~9, 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부(146)의 현과볼록 곡면 형상부(146)와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)을 0.25~2%로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 경사각 α를 32.2~33.1°, 경사각 β를 32.7~3ㅇ3.7°, 경사각 γ를 30.4~31.3°, h/H를 37~52%, r/P를 5.5~8.5, d/P를 0.28~1.1%로 한다. 보다 바람직하게는 경사각 α를 32.4~32.8°, 경사각 β를 33~33.4°, 경사각 γ를 30.8~31.2°, h/H를 43~50%, r/P를 6~8, d/P를 0.3~0.7%로 한다.
제 1 프리즘면(44)의 경사각 α와 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β와의 차의 절대값(|α- β|)이 0.3 미만인 경우, 제 1 프리즘면(44)의 경사각 α를 33.5~34°, 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β를 33.5~34°, 볼록 곡면 형상부(146)의 현의 경사각 γ를 30~31.5°, 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부(146)까지의 높이(h)의 비율(h/H)을 35~48%, 프리즘열의 피치(P)와 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)의 비(r/P)를 7~9, 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부(146)의 현과 볼록 곡면 형상부(146)와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)을 0.3~2%로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 경사각 α를 33~33.5°, 경사각 β를 33~33.5°, 경사각 γ를 30.4~31.3°, h/H를 37~42%, r/P를 7.2~8.8, d/P를 0.33~1.1%로 한다. 보다 바람직하게는 경사각 α를 32.5~32.9°, 경사각 β를 32.5~32.9°, 경사각 γ를 30.8~31.2°, h/H를 37~40%, r/P를 7.8~8.2, d/P를 0.35~0.7%로 한다.
제 1 프리즘면(44)의 경사각 α과 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β와의 차의 절대값(|α- β|)이 1.8 이상 8.5 이하인 경우, 제 1 프리즘면의 경사각 α을 33.5~34°, 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β를 33.5~34°, 볼록 곡면 형상부(146)의현의 경사각 γ를 30~31.5°, 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부(146)까지의 높이(h)의 비율(h/H)을 35~48%, 프리즘열의 피치(P)와 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)의 비(r/P)를 7~9, 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부(146)의 현과 볼록 곡면 형상부(146)와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)을 0.3~2%로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 경사각 α를 33~33.5°, 경사각 β를 33~33.5°, 경사각 γ를 30.4~31.3°, h/H를 37~42%, r/P를 7.2~8.8, d/P를 0.33~1.1로 한다. 보다 바람직하게는 경사각 α를 32.5~32.9°, 경사각 β를 32.5~32.9°, 경사각 γ를 30.8~31.2°, h/H를 37~40%, r/P를 7.8~8.2, d/P를 0.35~0.7%로 한다.
제 1 프리즘면(44)의 경사각 α와 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β와의 차의 절대값(|α- β|)이 1.8 이상 8.5 이하인 경우, 제 1 프리즘면(44)의 경사각 α를 28~31.5°, 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β를 33~37°, 볼록 곡면 형상부(146)의 현의 경사각 γ를 31~35°, 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부(146)까지의 높이(h)의 비율(h/H)을 30~45%, 프리즘열의 피치(P)와 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)의 비(r/P)를 6~9, 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부(146)의 현과 볼록 곡면 형상부(146)와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)을 0.43~2%로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 경사각 α를 28.6~31.4°, 경사각 β를 33.5~36°, 경사각 γ를 31.5~35°, h/H를 33~42%, r/P를 6.8~8.8, d/P를 0.45~0.9%로 한다. 보다 바람직하게는 경사각 α를 28.5~31.3°, 경사각 β를 34.5~34.9°, 경사각 γ를 31.5~35°, h/H를 33~42%, r/P를 7.8~8.2, d/P를0.5~0.6%로 한다.
또한, 프리즘열의 보다 적합한 형상은, 제 1 프리즘면(44)의 경사각 α, 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β, 볼록 곡면 형상부(146)의 현의 경사각 γ, 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부(146)까지의 높이(h)의 비율(h/H), 프리즘열의 피치(P)와 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)의 비(r/P), 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부(146)의 현과 볼록 곡면 형상부(146)와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)의 최적 범위로서, 다음의 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 단속적으로 존재한다. 표 1에 나타낸 최적 범위는 도광체로부터의 출사광 광도 분포의 반치전폭이 비교적 넓은 경우(반치전폭이 26° 이상)인 것이며, 표 2에 나타낸 최적 범위는 도광체로부터의 출사광 광도 분포의 반치전폭이 비교적 좁은 경우(반치전폭이 26° 미만)인 것이다. 또한, 도 1 및 도 2에 나타낸 범위는 최적의 범위 전체를 나타낸 것은 아니고, 그 일부를 나타낸 것이다.
제 2 프리즘면(45)의 형상은, 예를 들면, 다음과 같이 하여 설정되어 있다.
즉, 경사각 α 및 β의 2개의 프리즘면으로 이루어지는 단면 삼각 형상의 가상 프리즘열 I를 설정한다. 이 가상 프리즘열 I의 2개의 프리즘면 I-1, I-2의 경사각 α 및 β는, 도광체(3)의 광출사면(33)으로부터 도래하는 광의 XZ면내의 강도 분포의 피크 출사광(경사각 a)이 가상 프리즘열 I에 입사하여 가상 프리즘면 I-2에 의해 내면 전반사된 후에, 소정의 방향(바람직하게는 출광면(42)의 법선에 대해서 ±10°의 범위)으로 출광면(42)으로부터 출사하도록 설정되어 있다. 다음에, 이상과 같이 하여 형상이 설정된 가상 프리즘열 I의 형상을 기준으로 하여, 그 적어도 한쪽의 프리즘면 I-2의 일부가 볼록 곡면 형상으로 되도록 볼록 곡면 형상의 현의 경사각 γ, 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부(146)까지의 높이(h)의 비율(h/H), 프리즘열의 피치(P)와 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)과의 비(r/P) 또는 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부(146)의 현과 볼록 곡면 형상부(146)와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)에 의해 볼록 곡면 형상부(146)를 설정하고, 실제의 프리즘열의 형상을 정한다. 또한, 도 32에 나타낸 K2는 도광체(3)의 광출사면(33)으로부터 출사하는 광의 출사광 광도 분포의 피크 출사광(경사각 a)이 1차 광원(1)측의 인접하는 프리즘열의 정부를 스쳐서 가상 프리즘 I에 입사하는 가상 광을 설정하고, 이 가상 광이 가상 프리즘면 I-1의 위치 K1을 통과하여, 가상 프리즘면 I-2에 도달하는 위치이다.
예를 들면, 가상 프리즘열 I의 위치 K2에서 내면 전반사한 광을 출광면(42)의 법선 방향으로 출사시키는 경우를 상정하면, 도 32에 도시되어 있는 치수 z(프리즘열의 정점과 가상 프리즘면 I-2의 내면 반사 위치 K2 사이의 Z방향 거리)가 이하의 수학식 4:
에서 나타내는 값 이상의 Z방향 위치에서는, 실제의 프리즘면이 이하의 수학식 5:
로 나타내는 가상 프리즘열 I의 프리즘면 I-2의 경사각보다 큰 경사각을 갖도록 하는 것이다(또한, 수학식 중 n은 프리즘열의 굴절률이다).
입광면(41)의 프리즘열의 형상을 전술한 바와 같이 설정함으로써, 광편향 소자(4)로부터 출사하는 광의 분포 각도(반치전폭)를 작게 할 수 있다. 그 이유는 다음과 같다. 즉, 가상 프리즘열 I에서의 프리즘면 I-2의 내면 전반사 위치 K2보다도 출광면(42)에 가까운 위치에 도달하는 광은, 1차 광원측의 인접 가상 프리즘열의 정부보다도 아래측으로부터 a보다 큰 경사각으로 입사하는 광선의 집합이다. 따라서, 그 분포 피크의 방향은 a보다 큰 경사의 방향이며, 그 내면 전반사광의 분포 피크의 방향은 출광면(42)의 법선 방향으로부터 내면 전반사의 가상 프리즘면에 따른 방향 쪽으로 경사진 방향으로 된다. 이러한 광은 출광면(42)으로부터의 출사광의 각도 분포를 넓히는 작용을 한다. 그래서, 특정 방향으로 광량을 집중하여 출사시키기 위해서, 가상 프리즘열 I에서의 프리즘면 I-2의 내면 전반사 위치 K2보다도 출광면(42)에 가까운 위치에서는 실제의 프리즘열의 프리즘면의 경사각을, 대응하는 가상 프리즘면의 경사각보다 크게 함으로써, 이 영역에서 실제로 내면 전반사된 광의 진행 방향을 가상 프리즘면에서의 반사광보다도 출광면(42)의 법선 방향 쪽으로 이동시키도록 수정할 수 있어, 고휘도화, 협시야화를 도모할 수 있다. 본 발명에서는, 볼록 곡면 형상부(146)는 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부(146)까지의 높이(h)의 비율(h/H)이 25~60%으로 되는 위치로부터 볼록 곡면 형상부(146)를 형성하는 것에 의해, 상기와 같은 고휘도화, 협시야화를 도모할 수 있고, 바람직하게는 30~56%의 범위이며, 더 바람직하게는 33~50%의 범위이다. 이것은, h/H가 25~60%의 범위를 일탈하면 휘도의 저하를 초래하는 경향이 있기 때문이다.
여기서, 제 1 프리즘면(44)의 경사각 α는 휘도의 저하를 피하기 위해서 28~34°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 28.5~34°의 범위이며, 보다 바람직하게는 29.5~33.9°의 범위이다. 또한, 제 2 프리즘면(45)의 경사각 β는 출사광 휘도 분포의 피크 각도가 크게 접촉하는 것에 의한 휘도의 저하를 피하기 위해서 32.5~37°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 32.7~36°의 범위이며, 보다 바람직하게는 33~34.9°의 범위이다.
여기서, 볼록 곡면 형상부(146)는 그 곡률 반경(r)과 프리즘열의 피치(P)와의 비(r/P)가 5~11의 범위로 되도록 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5.2~10.5의 범위이며, 더 바람직하게는 5.3~10의 범위이다. 이것은, r/P를 이 범위로 하는 것에 의해 광편향 소자(4)의 출광면(42)으로부터 출사하는 출사광 휘도 분포의 반치전폭을 충분히 좁게 할 수 있어, 광원 장치로서의 휘도를 충분히 높게 할 수 있기 때문이다. 예를 들면, 프리즘열의 피치가 40~60㎛인 경우에는, 곡률반경 r은 200~660㎛의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 205~630㎛의 범위이며, 더 바람직하게는 210~600㎛의 범위이다.
또한, 볼록 곡면 형상부(146)로서는, 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부(146)의 현과 볼록 곡면 형상부(146)와의 최대 거리 d의 비율(d/P)이 0.2~2%의 범위로 되는 비교적 완만한 곡면 형상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2~1.5%의 범위이며, 더 바람직하게는 0.25~1.1%의 범위이다. 이것은, d/P가 2%을 초과하면 광편향 소자(4)에 의한 집광 효과가 손상되어 광의 발산이 일어나는 경향이 있으며, 광편향 소자(4)의 출광면(42)으로부터 출사하는 출사광 휘도 분포의 반치전폭을 충분히 좁게 할 수 없게 되는 경향이 있기 때문이다. 반대로, d/P가 0.2% 미만이면 광편향 소자(4)에 의한 집광 효과가 불충분하게 되는 경향이 있으며, 광편향 소자(4)의 출광면(42)으로부터 출사하는 출사광 휘도 분포의 반치전폭을 충분히 좁게 할 수 없게 되는 경향이 있기 때문이다.
제 2 프리즘면(45)에서의 대략 평면부(47)와 볼록 곡면 형상부(146)와의 접속 부분(경계 부분)은 그 점에서의 볼록 곡면 형상부(146)와 대략 평면부(147)와의 경사가 동등하게 되도록, 즉 매끄럽게 연결되도록 설계해도 되지만, 그 접속 부분에서의 프리즘열 형성면(43)의 법선과 볼록 곡면 형상부(146)의 양단부 Q1, Q2를 연결하는 평면(볼록 곡면 형상부의 현)과의 각도(경사각 γ)를 30~35°의 범위로 하는 것에 의해, 대략 평면부(147)와 볼록 곡면 형상부(146)와의 접선 부분에서의 경사가 불연속인 경우에서도, 제 2 프리즘면의 경사각 β 및 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)과 프리즘열의 피치(P)와의 비(r/P)를 조정하는 것에 의해, 광학 특성의저하를 초래하지 않고 뛰어난 광편향 소자를 얻을 수 있다. 이 경사각 γ는 30.4~35°의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30.8~35°의 범위이다.
본 발명에서 상기와 같은 볼록 곡면 형상부(146)를 갖는 프리즘면은 적어도 1차 광원(1)으로부터 먼 측의 면(제 2 프리즘면(45))에 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 도광체(3)의 단면(32)에도 1차 광원을 배치하는 경우의 광편향 소자(4)로부터 출사하는 광의 분포 각도를 충분히 작게 할 수 있다. 볼록 곡면 형상부(146)를 갖는 프리즘면은, 예를 들면, 도광체(3)를 전파하는 광이 광입사면(31)과 반대측의 단면(32)에서 반사하여 되돌아오는 비율이 비교적 높은 경우나, 도광체(3)의 대향하는 2개의 단면에 각각 1차 광원(1)을 배치하는 경우에는, 1차 광원(1)에 가까운 측의 프리즘면(제 1 프리즘면(44))도 마찬가지의 형상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 도광체(3)를 전파하는 광이 광입사면(31)과 반대측의 단면(32)에서 반사하여 되돌아오는 비율이 비교적 낮은 경우에는, 1차 광원(1)에 가까운 측의 프리즘면을 대략 평면으로 해도 무방하다. 또한, 본 발명의 광편향 소자(4)는 그 프리즘열의 정부가 2개의 대략 평면으로 구성되기 때문에, 프리즘열 형성을 위한 성형 용형 부재의 형상 전사면 형상의 보다 정확한 형성이 가능하게 되고, 도광체(3)에 광편향 소자(4)를 탑재했을 때의 스틱킹 현상의 발생을 억지할 수 있다.
본 발명의 광편향 소자에서는, 소망하는 프리즘 형상을 정확하게 제작하여, 안정한 광학 성능을 얻고, 또한, 조립 작업시나 면 광원 장치로서의 사용시에 있어서의 프리즘 정부의 마모나 변형을 억지할 목적으로, 프리즘열의 정부에 평탄부 또는 곡면부를 형성해도 무방하다. 이 경우, 프리즘 정부에 형성하는 평탄부 또는 곡면부의 폭은 3㎛ 이하로 하는 것이, 면 광원 장치로서의 휘도의 저하나 스틱킹 현상에 의한 휘도의 불균일 패턴의 발생을 억지하는 관점에서 바람직하고, 보다 바람직하게는 2㎛ 이하이며, 더 바람직하게는 1㎛ 이하이다.
또한, 본 발명에서는 면 광원 장치로서의 시야각을 조정하거나, 품위를 향상시킬 목적으로, 광편향 소자의 출광면측에 광확산층을 형성하거나, 프리즘열 내에 광확산제를 함유시켜도 무방하다. 광확산층으로서는 광편향 소자의 출광면측에 광확산 소자를 탑재하거나, 출광면측에 광편향 소자와 일체로 광확산층을 형성하거나 하는 것에 의해 형성할 수 있다. 이 경우, 광편향 소자에 의한 협시야화에 의한 휘도 향상 효과를 가능한 한 방치하지 않도록 하기 위해서, 이방 확산성의 광확산층을 형성하여 소망하는 방향으로 광을 확산시키는 것이 바람직하다. 프리즘열에 분산시키는 광확산제로서는 프리즘열과 굴절률이 상이한 투명한 미립자를 사용할 수 있다. 이 경우도, 광편향 소자에 의한 협시야화에 따른 휘도 향상 효과를 가능한 한 방치하지 않도록, 광확산제의 함유량, 입경, 굴절률 등을 선정한다.
이와 같이, 도광체(3)의 광출사면(33)상에 상기와 같은 광편향 소자(4)를, 그 프리즘열 형성면이 입광면측으로 되도록 탑재하는 것에 의해, 도광체(3)의 광출사면(33)으로부터 출사하는 지향성 출사광의 XZ면내에서의 출사광 광도 분포를 보다 좁게 할 수 있어, 광원 장치로서의 고휘도화, 협시야화를 도모할 수 있다. 이러한 광편향 소자(4)로부터의 출사광의 XZ면내에서의 출사광 휘도 분포의 반치전폭은 5~25°의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~20°의 범위이며, 더 바람직하게는 12~18°의 범위이다. 이것은, 이 출사광 휘도 분포의 반치전폭을 5° 이상으로 하는 것에 의해 극단적인 협시야화에 따른 화상 등의 보기 흉함을 없앨 수 있고, 25° 이하로 하는 것에 의해 고휘도화와 협시야화를 도모할 수 있기 때문이다.
본 발명에서의 광편향 소자(4)의 협시야화는 도광체(3)의 광출사면(33)으로부터의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 확대의 정도(반치전폭)에 영향을 주기 때문에, 광편향 소자(4)의 출광면(42)으로부터의 출사광 휘도 분포의 반치전폭 A의, 도광체(3)의 광출사면(33)으로부터의 출사광 광도 분포의 반치전폭 B에 대한 비율도, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포의 반치전폭 B에 의해 변한다. 예를 들면, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포의 반치전폭 B가 26° 미만인 경우에는, 반치전폭 A가 반치전폭 B의 30~95%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~80%의 범위이며, 더 바람직하게는 30~70%의 범위이다. 또한, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포의 반치전폭 B가 26° 이상인 경우에는, 반치전폭 A가 반치전폭 B의 30~80%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~70%의 범위이며, 더 바람직하게는 30 ~60%의 범위이다. 특히, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포의 반치전폭 B가 26~36°인 경우에는, 반치전폭 A가 반치전폭 B의 30~80%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~70%의 범위이며, 더 바람직하게는 30~60%의 범위이다. 또한, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포의 반치전폭 B가 36°를 초과하는 경우에는, 반치전폭 A가 반치전폭 B의 30~70%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~60%의 범위이며, 더 바람직하게는 30~50%의 범위이다.
일반적으로 도광체의 출사 효율을 높이고자 하면, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포의 반치전폭 B는 크게 되어 집광 효율은 저하한다고 생각되지만, 실제는 상기한 바와 같이 협시야화의 효과는 크게 되기 때문에, 협시야화의 효율 및 면 광원 장치로서의 광이용 효율이라고 하는 점에서는 출사광 광도 분포의 반치전폭 B가 26° 이상인 도광체와의 조합으로 광편향 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 반치전폭 B가 36°를 초과하는 도광체이다. 또한, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포의 반치전폭이 작은 경우에는 협시야화의 효과는 작아지지만, 도광체(3)로부터의 출사광 광도 분포의 반치전폭이 작아질수록 고휘도화를 도모할 수 있기 때문에, 고휘도화라고 하는 점에서는 출사광 광도 분포의 반치전폭 B가 26° 미만인 도광체와의 조합으로 광편향 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
1차 광원(1)으로서 LED 광원 등의 대략 점형상 광원을 도광체(3)의 코너 등에 인접 배치하여 사용하는 경우에는, 도광체(3)에 입사한 광은 광출사면(33)과 평행한 평면내에서 1차 광원(1)을 대략 중심으로 한 방사 형상으로 도광체(3)내를 전파하고, 광출사면(33)으로부터 출사하는 출사 광도도 마찬가지로 1차 광원(1)을 중심으로 한 방사 형상으로 출사한다. 이러한 방사 형상으로 출사하는 출사광을, 그 출사 방향에 관계없이 효율적으로 소망하는 방향으로 편향시키기 위해서는, 광편향 소자(4)에 형성하는 프리즘열을 대략 호상으로 연재하는 것으로 하고, 이것을 1차 광원(1)을 둘러싸도록 병렬 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 프리즘열을 1차 광원(1)을 둘러싸도록 대략 호상의 병렬 배치로 하는 것에 의해, 광출사면(33)으로부터 방사 형상으로 출사하는 광의 대부분이 광편향 소자(4)의 프리즘열의 연장 방향에 대하여 대략 수직으로 입사하기 때문에, 도광체(3)의 광출사면(33)의 전 영역에서 출사광을 효율이 양호한 특정의 방향으로 향할 수 있어, 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다. 광편향 소자(4)에 형성하는 대략 호상의 프리즘열은, 도광체(3)내를 전파하는 광의 분포에 따라 그 호상의 정도를 선정하고, 광출사면(33)으로부터 방사 형상으로 출사하는 광의 대부분이 광편향 소자(4)의 프리즘열의 연재 방향에 대하여 대략 수직으로 입사하도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, LED 등의 점형상 광원을 대략 중심으로 한 동심원 형상으로 원호의 반경이 조금씩 크게 되도록 병렬 배치된 것을 들 수 있고, 프리즘열의 반경의 범위는 면 광원 시스템에서의 점형상 광원의 위치와, 액정 표시 소자의 표시 에어리어에 상당하는 면 광원의 유효 에어리어와의 위치 관계나 크기에 의해 적당하게 결정된다.
본 발명의 광편향 소자(4)는, 상기 도 1 이외의 실시예에 관련되어 설명한 것과 마찬가지의 광투과율이 높은 합성 수지로 구성할 수 있다.
이상과 같은 1차 광원(1), 광원 리플렉터(2), 도광체(3), 광편향 소자(4) 및 광반사 소자(5)로 이루어지는 면 광원 장치의 발광면(광편향 소자(4)의 출광면(42))상에, 액정 표시 소자를 배치하는 것에 의해 액정 표시 장치가 구성된다. 액정 표시 장치는, 도 31에서의 위쪽으로부터 액정 표시 소자를 통해서 관찰자에 의해 관찰된다. 또한, 본 발명에서는 충분히 콜리메이트된 좁은 분포의 광을 면 광원 장치로부터 액정 표시 소자에 입사시킬 수 있기 때문에, 액정 표시 소자에서의 계조 반전 등이 없이 밝기, 색상의 균일성의 양호한 화상 표시가 얻어지고, 또한,소망하는 방향으로 집중한 광조사가 얻어져, 이 방향의 조명에 대한 1차 광원의 발광 광량의 이용 효율을 높일 수 있다.
본 발명과 같은 광편향 소자를 이용한 광원 장치의 출사광 휘도 분포는, 피크 위치를 경계로 1차 광원측에서의 출사광 휘도 분포가 피크각으로부터 멀어짐에 따라 급격하게 휘도가 저하하고, 1차 광원으로부터 먼 측에서의 출사광 휘도 분포는 비교적 완만하게 휘도가 저하하는 비대칭인 출사광 휘도 분포를 나타낸다. 예를 들면, 이러한 출사광 휘도 분포의 광원 장치를 10인치 이상의 노트형 퍼스널 컴퓨터 등의 비교적 넓은 시야각을 필요로 하는 액정 표시 장치에 이용하는 경우, 비교적 광확산성이 높은 광확산 소자를 광편향 소자의 출광면상에 배치하고, 출사광 휘도 분포를 확대하여 시야각을 확대하는 것이 행해지고 있다. 헤이즈 값이 50% 이상으로 하는 광확산성이 강한 광확산 소자를 이용하는 경우에는, 출사광 휘도 분포의 피크각이 1~3° 정도 1차 광원으로부터 먼 측으로 편향된다. 이 때문에, 광편향 소자로부터의 출사광 휘도 분포의 피크각이 그 출광면의 법선 방향에 위치하는 경우, 광확산 소자에 의해 출사광 휘도 분포의 피크 각도가, 법선 방향으로부터 1~3° 정도 1차 광원으로부터 먼 측으로 편향되어, 결과적으로 법선 방향에서 관찰했을 경우의 휘도를 극단적으로 저하시키게 된다. 이것은, 광확산 소자를 사용하는 것에 의해, 광편향 소자로부터 출사한 출사광 휘도 분포의 비대칭성은 다소 완화되지만, 비교적 급격하게 휘도가 저하하는 출사광 휘도 분포의 부위가 법선 방향에 위치하기 때문이다. 이러한 휘도의 극단적인 저하를 피하기 위해서, 미리 광편향 소자로부터의 출사광 휘도 분포의 피크각을 법선 방향으로부터 1차 광원측으로1~3° 기울여 두는 것이 바람직하다.
이하, 실시예에 따라 본 발명을 구체적으로 설명한다.
또한, 이하의 실시예에서의 각 특성값의 측정은 하기와 같이 행하였다.
법선 휘도, 반치전폭, 피크 각도의 측정
1차 광원으로서 냉음극관을 이용하고, 그 구동 회로의 인버터(하리손사 제품 HIU-742A)에 DC 12V를 인가하여, 고주파 점등시켰다. 법선 휘도는 면 광원 장치 또는 도광체의 표면을 20㎜ 사방의 정사각형으로 3 ×5 분할하고, 각 정사각형의 법선 방향의 휘도값의 15점 평균을 취함으로써 구했다. 도광체의 광도 반치전폭은, 도광체의 표면에 4㎜ø의 핀홀을 갖는 흑색의 종이를 핀홀이 도광체 표면의 중앙에 위치하도록 고정하여, 휘도 측정기의 측정 원(圓)이 8~9㎜로 되도록 거리를 조정하고, 냉음극관의 길이 방향축과 수직 방향 및 평행 방향에서 핀홀을 중심으로 고니오(gonio) 회전축이 회전하도록 조절했다. 각각의 방향에서 회전축을 +80°~-80°까지 1° 간격으로 회전시키면서, 휘도 측정기로 출사광의 광도 분포(XZ면내)를 측정하여, 피크 각도, 반치전폭(피크값의 1/2 이상의 값의 분포(XZ면내)의 확대각)을 구했다. 또한, 면 광원 장치의 휘도 반치전폭은 휘도 측정기의 시야 각도를 0.1°로 하고, 면 광원 장치의 발광면의 중앙을 측정 위치로 하여 고니오 회전축이 회전하도록 조절했다. 각각의 방향에서 회전축을 +80°~-80°까지 1° 간격으로 회전시키면서, 휘도 측정기에서 출사광의 휘도 분포(XZ면내)를 측정하여, 피크 휘도, 반치전폭(피크값의 1/2 이상의 값의 분포(XZ면내)의 확대각)을 구했다.
평균 경사각(θa)의 측정
ISO4287/1-1987에 따라, 촉침으로서 010-2528(1㎛R, 55° 원추, 다이아몬드)을 이용한 촉침식 표면 거칠기 측정기(도쿄세키(주) 제품 사후코무 570A)에서, 조면의 표면 거칠기를 구동 속도 0.03㎜/초로 측정했다. 이 측정에 의해 얻어진 챠트로부터 그 평균선을 빼서 경사를 보정하며, 상기 수학식 1 및 2에 의해 계산하여 구했다.
헤이즈 값의 측정
JIS K-7105의 B법에 따라, 50㎜ ×50㎜ 크기의 시료를 적분 구식 반사 투과율계(무라카미 색채 기술 연구소 제품 RT-100형)를 이용하여 얻어진 전광선 투과율(Tt), 확산 광선 투과율(Td)로부터 다음의 수학식 6에 의해 계산하여 구했다.
광확산 소자의 출사광 광도 분포의 반치전폭의 측정
50㎜ ×50㎜ 크기의 시료에 대해서, 자동 변각 광도 측정기(무라카미 색채 연구소 제품 GP-200형)에 의한 측정을 실행하여, 구한 피크 광도의 1/2 광도인 반치 반폭 각도의 2배를 반치전폭 각도(α)로 했다. 또한, 시료에 입사시키는 광은 광원으로부터의 광을 콘덴서 렌즈에 의해 핀홀에 집광하고, 콜리메타 렌즈를 통해서 평행광(평행도 ±0.5° 이하)으로서, 광속 조리개(개구경 10.5㎜)를 통과해 시료의 입사면에 입사시킨다. 시료를 투과한 광은 수광 렌즈(개구경 11.4㎜)를 통해(시료면이 평활한 경우는, 수광 조리개의 위치에 집광함), 수광 조리개를 통과해서 수광 소자에 도달하여, 전압값으로서 출력한다. 또한, 시료를 회전시켜 마찬가지의 측정을 실행하고, 최대 반치전폭(Max α)과 최소 반치전폭(Min α)을 구했다.
(실시예 1)
아크릴 수지(미쓰비시 레이온(주) 제품 아크리펫트 VH5#000)를 이용해 사출 성형하는 것에 의해 한쪽 면이 매트면인 도광체를 제작했다. 해당 도광체는 216㎜ ×290㎜, 두께 2.0㎜-0.7㎜의 쐐기 판 형상을 하고 있었다. 이 도광체의 경면(鏡面)측에 도광체의 길이 216㎜의 변(단변)과 평행하게 되도록, 아크릴계 자외선 경화 수지에 의해 프리즘열의 프리즘 꼭지각 100°, 피치 50㎛의 프리즘열이 병렬로 연속 배열된 프리즘층을 형성했다. 도광체의 길이 290㎜의 변(장변)에 대응하는 한쪽의 측단면(두께 2.0㎜측의 단면)에 따라 냉음극관을 광원 리플렉터(레이코사 제품 은 반사 필름)로 덮어 배치했다. 또한, 그 밖의 측단면에 광확산 반사 필름(도오레사 제품 E60)을 첨부하고, 프리즘열 배열 열(이면)에 반사 시트를 배치했다. 이상의 구성을 프레임에 조립했다. 이 도광체는 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 최대 피크 각도는 광출사면 법선 방향에 대하여 70°, 반치전폭은 22.5°이었다.
한편, 굴절률 1.5064의 아크릴계 자외선 경화성 수지를 이용하여, 표 3에 나타낸 바와 같이, 프리즘열을 구성하는 한쪽의 프리즘면(제 1 프리즘면)을 법선과이루는 각도(α)가 32.5°의 평면으로 하고, 다른 쪽의 프리즘면(제 2 프리즘면)을 프리즘 정부로부터 프리즘열의 높이 21.4㎛까지를 단면 타원 형상(장축과의 교점에서의 곡률 반경이 400㎛이고 단축과의 교점에서의 곡률 반경이 800㎛인 타원 형상의 단축과의 교점 근방)의 볼록 곡면(경사각=56.6°, β=33.8°), 프리즘 정부로부터 프리즘열의 높이 21.4㎛ 이상을 곡률 반경 400㎛의 단면 원호 형상의 볼록 곡면(경사각=59.0°)으로 하는 2개의 볼록 곡면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2)으로 구성한 피치 56.5㎛의 프리즘열이 대략 병렬로 연속 설치된 프리즘열 형성면을, 두께 125㎛의 폴리에스테르 필름의 한쪽 표면에 형성한 프리즘 시트를 제작했다. 프리즘 시트의 제 2 프리즘면의 가상 평면과의 최대 거리(d)의 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)은 1.03%이었다.
얻어진 프리즘 시트를, 상기 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(실시예 2)
프리즘열을 구성하는 제 2 프리즘면을, 표 3에 나타낸 바와 같이, 프리즘 정부로부터 프리즘열의 높이 16㎛까지를 경사각을 55.2°의 평면(β=34.8°), 프리즘열의 높이 16㎛으로부터 프리즘 바닥부까지를 프리즘 정부에 가까운 측으로부터 경사각이 55.5°, 56.2°, 57.0°, 57.8°, 58.4°, 59.4°의 동일 폭의 6개의 평면으로 하는 7개의 평면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2 …7)으로 구성한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 프리즘 시트의 제 2 프리즘면의 가상 평면과의 최대 거리(d)의 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)은 1.10%이었다.
얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(실시예 3)
프리즘열을 구성하는 제 2 프리즘면을, 표 3에 나타낸 바와 같이, 프리즘 정부로부터 프리즘열의 높이 10.6㎛까지를 경사각이 56.4°의 평면(β=33.6°), 프리즘열의 높이 10.6~21.3㎛을 경사각이 56.8°의 평면, 프리즘열의 높이 21.3㎛ 이상을 곡률 반경 400㎛의 단면 원호 형상의 볼록 곡면(경사각=59.2°)으로 하는 2개의 평면과 1개의 볼록 곡면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2, 3)으로 구성한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 프리즘 시트의 제 2 프리즘면의 가상 평면과의 최대 거리(d)의 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)은 1.03%이었다.
얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(실시예 4)
프리즘열을 구성하는 제 2 프리즘면을, 표 3에 나타낸 바와 같이, 프리즘 정부로부터 프리즘열의 높이 21.5㎛까지를 경사각이 56.8°의 평면(β=33.2°), 프리즘열의 높이 21.5㎛ 이상을 경사각이 58.7°의 평면으로 하는 2개의 평면(프리즘정부측으로부터 에어리어 1, 2)으로 구성한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 프리즘 시트의 제 2 프리즘면의 가상 평면과의 최대 거리(d)의 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)은 0.76%이었다.
얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며, 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(실시예 5)
표 3에 나타낸 바와 같이, 프리즘열을 구성하는 제 1 프리즘면과 법선이 이루는 각도(α)를 29.0°, 프리즘열을 구성하는 제 2 프리즘면을, 프리즘 정부로부터 프리즘열의 높이 16.0㎛까지를 경사각을 55.3°의 평면(β=34.7°), 프리즘열의 높이 16.0㎛로부터 프리즘 바닥부까지를 프리즘 정부에 가까운 측으로부터 경사각이 55.7°, 56.5°, 57.4°, 58.2°, 59.0°, 59.6°, 60.3°의 동일 폭의 7개의 평면으로 하는 8개의 평면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2, …8)으로 구성한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 프리즘 시트의제 2 프리즘면의 가상 평면과의 최대 거리(d)의 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)은 0.73%이었다.
얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(실시예 6)
표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 5의 프리즘열 높이 16.0㎛으로부터 프리즘 바닥부까지의 7개의 에어리어를 각각 그것들의 경계를 지나는 곡면으로 구성한(프리즘 정부에 가까운 측으로부터의 각 에어리어의 경사각이 55.4°, 56.2°, 57.1°, 57.9°, 58.7°, 59.3°, 60.0°) 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 프리즘 시트의 제 2 프리즘면의 가상 평면과의 최대 거리(d)의 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)은 0.68%이었다.
얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(실시예 7)
표 3에 나타낸 바와 같이, 프리즘열을 구성하는 제 1 프리즘면과 법선이 이루는 각도(α)가 15.0°의 평면으로 하고, 제 2 프리즘면을 프리즘 정부로부터 프리즘열의 높이 10.4㎛까지를 경사각이 52.0°의 평면(β=38°), 프리즘열의 높이 10.4㎛으로부터 프리즘 바닥부까지를 프리즘 정부에 가까운 측으로부터 경사각이 52.6°, 52.8°, 53.7°, 54.5°, 55.3°, 56.1°, 56.8°, 57.5°, 58.4°, 60.0°의 동일 폭의 10개의 평면으로 하는 11개의 평면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2, …11)으로 구성한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 프리즘 시트의 제 2 프리즘면의 가상 평면과의 최대 거리(d)의 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)은 1.48%이었다.
얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(실시예 8)
표 3에 나타낸 바와 같이, 프리즘열을 구성하는 제 1 프리즘면과 법선이 이루는 각도(α)를 10.0°, 제 2 프리즘면을 프리즘 정부로부터 프리즘열의 높이 11.5㎛까지를 경사각을 52.0°의 평면(β=38.0°), 프리즘열의 높이 11.5㎛으로부터 프리즘 바닥부까지를 프리즘 정부에 가까운 측으로부터 경사각이 52.6°, 52.8°, 53.7°, 54.5°, 55.3°, 56.1°, 56.8°, 57.5°, 58.4°, 60.0°의 동일 폭의 10개의 평면으로 하는 11개의 평면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2, …11)으로 구성한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 프리즘 시트의 제 2 프리즘면의 가상 평면과의 최대 거리(d)의 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)은 1.64%이었다.
얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(실시예 9)
표 3에 나타낸 바와 같이, 프리즘열을 구성하는 제 1 프리즘면과 법선이 이루는 각도(α)를 5°, 제 2 프리즘면을 프리즘 정부로부터 프리즘열의 높이 12.9㎛까지를 경사각이 52.0°의 평면(β=38°), 프리즘열의 높이 12.9㎛으로부터 프리즘 바닥부까지를 프리즘 정부에 가까운 측으로부터 경사각이 52.6°, 52.8°, 53.7°, 54.5°, 55.3°, 56.1°, 56.8°, 57.5°, 58.4°, 60.0°의 동일 폭의 10개의 평면으로 하는 11개의 평면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2, …11)으로 구성한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 프리즘 시트의 제 2 프리즘면의 가상 평면과의 최대 거리(d)의 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)은 1.83%이었다.
얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(실시예 10)
표 3에 나타낸 바와 같이, 프리즘열을 구성하는 제 1 프리즘면과 법선이 이루는 각도(α)를 0.1°, 제 2 프리즘면을 프리즘 정부로부터 프리즘열의 높이 14.5㎛까지를 경사각을 52.0°의 평면(β=38°), 프리즘열의 높이 14.5㎛으로부터 프리즘 바닥부까지를 프리즘 정부에 가까운 측으로부터 경사각이 52.6°, 52.8°, 53.7°, 54.5°, 55.3°, 56.1°, 56.8°, 57.5°, 58.4°, 60.0°의 동일 폭의 10개의 평면으로 하는 11개의 평면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2, …11)으로 구성한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 프리즘 시트의 제 2 프리즘면의 가상 평면과의 최대 거리(d)의 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)은 2.06%이었다.
얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도의 차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(비교예 1)
프리즘 시트의 프리즘열을, 2개의 프리즘면이 모두 평면이며, 프리즘 꼭지각이 65.4°인 단면 이등변 삼각형(α= β=32.7°)으로 한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 피크 휘도를 1.00으로 하여 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(실시예 11~22)
프리즘열을 구성하는 제 2 프리즘면을, 표 5에 나타낸 경사각 및 분할 높이의 3개의 평면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2, 3)으로 구성한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도의 차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 5에 나타냈다.
(비교예 2)
프리즘열을 구성하는 제 2 프리즘면 전체를 곡률 반경 452㎛의 단면 원호 형상의 볼록 곡면(경사각=57.3°, β=36.3°)으로 한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측이 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도의 차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 5에 나타냈다.
(실시예 23~34)
아크릴 수지(미쓰비시 레이온(주) 제품 아크리펫트 VH5#000)를 이용해 사출 성형하는 것에 의해 한쪽의 면이 매트인 도광체를 제작했다. 해당 도광체는 230㎜×310㎜, 두께 3.5㎜-1.2㎜의 쐐기 판 형상을 하고 있었다. 이 도광체의 경면(鏡面)측에, 도광체의 길이 230㎜의 변(단변)과 평행해지도록, 아크릴계 자외선 경화 수지에 의해 프리즘열의 프리즘 꼭지각 100°, 피치 50㎛의 프리즘열이 대략 병렬로 연속 설치 배열된 프리즘층을 형성했다. 도광체의 길이 310㎜의 변(장변)에 대응하는 한쪽의 측단면(두께 3.5㎜인 측의 단면)에 따라 냉음극관을 광원 리플렉터(레이코사 제품 은 반사 필름)로 덮어 배치했다. 또한, 그 밖의 측단면에 광확산 반사 필름(도오레사 제품 E60)을 첨부하여, 프리즘열 배열 열(이면)에 반사 시트를 배치했다. 이상의 구성을 프레임에 조립했다. 이 도광체는 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 광도 분포(XZ면내)의 최대 피크 각도는 광출사면 법선 방향에 대하여 70°, 반치전폭은 33°이었다.
한편, 프리즘열을 구성하는 제 2 프리즘면을, 표 6에 나타낸 경사각 및 분할 높이의 3개의 평면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2, 3)으로 구성한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다.
얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고,비교예 4를 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도의 차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 6에 나타냈다.
(비교예 3)
비교예 2의 프리즘 시트를 사용한 이외에는, 실시예 23~34와 마찬가지로 하여 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)룰 구하고, 비교예 4를 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도의 차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 6에 나타냈다.
(비교예 4)
비교예 1의 프리즘 시트를 사용한 이외에는, 실시예 23~34와 마찬가지로 하여 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 이 피크 휘도를 1.00으로 하여 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도의 차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 6에 나타냈다.
(실시예 35~39)
프리즘열을 구성하는 한쪽의 프리즘면(제 1 프리즘면)과 법선이 이루는 각도(α), 다른 쪽의 프리즘면(제 2 프리즘면)측의 분배각(β)을 표 7에 나타낸 각도로 하고, 제 2 프리즘면을 표 7에 나타낸 경사각 및 분할 높이의 2개의 평면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2)으로 구성한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 비교예 5를 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도의 차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 7에 나타냈다.
(비교예 5)
프리즘열을 구성하는 제 2 프리즘면 전체를 경사각 55.0°(β=35.0°)의 평면으로 한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측이 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 이 피크 휘도를 1.00으로 해서 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도의 차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 7에 나타냈다.
(실시예 40~44)
프리즘열을 구성하는 한쪽의 프리즘면(제 1 프리즘면)과 법선이 이루는 각도(α), 다른 쪽의 프리즘면(제 2 프리즘면)측의 분배각(β)을 표 8에 나타낸 각도로 하고, 제 2 프리즘면을 표 8에 나타낸 경사각 및 분할 높이의 2개의 평면(프리즘 정부측으로부터 에어리어 1, 2)으로 구성한 이외에는, 실시예 23~34와 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 비교예 6을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도의 차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 8에 나타냈다.
(비교예 6)
프리즘열을 구성하는 제 2 프리즘면 전체를 경사각 55.0°(β=35.0°)의 평면으로 한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 얻어진 프리즘 시트를, 실시예 23~34의 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 1차 광원측으로 되도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 이 면 광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 양쪽에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포(XZ면내)를 구하고, 이 피크 휘도를 1.00으로 해서 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반치전폭), 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도의 차의 절대값(|Δθa-Δθb|)을 측정하여, 그 결과를 표 8에 나타냈다.
(실시예 45)
실시예 1의 면 광원 장치에 한쪽의 표면이 평균 경사 각도가 7.27°인 매트면이고, 다른 쪽의 표면이 평균 경사 각도가 0.7°인 매트면이며, 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 9.4°의 광확산 소자를 광편향 소자의 출광면상에, 평균 경사 각도가 7.27°인 매트면이 광편향 소자측으로 향하도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다. 제작된 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(XZ면내)에서의 비교예 5를 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 휘도 반치전폭, 육안으로 확인한 품위의 평가 결과를 표 9에 나타냈다.
(실시예 46)
한쪽의 표면이 평균 경사 각도가 5.0°인 매트면이고, 다른 쪽의 표면이 평균 경사 각도가 0.7°인 매트면이며, 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 6°의 광확산 소자를 광편향 소자의 출광면상에, 평균 경사 각도가 5.0°인 매트면이 광편향 소자측으로 향하도록 탑재한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 면 광원 장치를 얻었다. 제작된 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(XZ면내)에서의 비교예 5를 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 휘도 반치전폭, 육안으로 확인한 품위의 평가 결과를 표 9에 나타냈다.
(실시예 47)
두께 125㎛의 폴리에스테르 필름의 한쪽의 표면에 피치 30㎛인 다수의 렌치큘러 렌즈 열이 대략 병렬로 연속 설치되고, 렌치큘러 렌즈 열의 표면을 평균 경사각 1도로 조면화한 최대 평균 경사각이 10.4도이며, 최대 평균 경사각/최소 평균 경사각이 10.4°인 렌즈 배열 구조를 형성하며, 다른 쪽의 표면에는 평균 경사 각도가 0.7°의 매트면을 형성한 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 11.2°의 광확산 소자를, 렌치큘러 렌즈 열이 광편향 소자의 프리즘열과 평행하게 되고, 렌즈 배열 구조면이 광편향 소자측으로 향하도록 탑재한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 면 광원 장치를 얻었다. 제작된 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(XZ면내)에서의 비교예 5를 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 휘도 반치전폭, 육안으로 확인한 품위의 평가 결과를 표 9에 나타냈다.
(실시예 48)
두께 125㎛의 폴리에스테르 필름의 한쪽의 표면에 최대 평균 경사각이 8.2°인 헤어라인을 형성하고, 다른 쪽의 표면에는 평균 경사각이 0.7°인 매트면을 형성한 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 10.5°인 광확산 소자를, 헤어라인의 방향이 광편향 소자의 프리즘열과 대략 평행하게 되고, 헤어라인 형성면이 광편향 소자측으로 향하도록 탑재한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 면 광원 장치를 얻었다. 제작된 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(XZ면내)에서의 비교예 5를 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 휘도 반치전폭, 육안으로 확인한 품위의 평가 결과를 표 9에 나타냈다.
(실시예 49)
두께 125㎛의 폴리에스테르 필름의 한쪽의 표면에 에칭에 의해 형성한 폭 30㎛, 길이 60㎛인 다수의 실린드리컬 렌즈 형상체가 동일 방향으로 이산적으로 배열된 최대 평균 경사각이 6.0°이고, 최대 평균 경사각/최소 평균 경사각이 6.0°인 렌즈 배열 구조를 형성하고, 다른 쪽의 표면에는 평균 경사각이 0.7°인 매트면을 형성한 출사광 광도 분포(XZ면내)의 반치전폭이 7.0°인 광확산 소자를, 실린드리컬 렌즈의 배열 방향과 광편향 소자의 프리즘열이 대략 평행하게 되고, 렌즈 배열 구조면이 광편향 소자측으로 향하도록 탑재한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 면 광원 장치를 얻었다. 제작된 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(XZ면내)에서의 비교예 5를 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 휘도 반치전폭, 육안으로 확인한 품위의 평가 결과를 표 9에 나타냈다.
(실시예 50~84)
아크릴 수지를 이용해 사출 성형하는 것에 의해, 한쪽의 주면이 매트이고, 다른 쪽의 주면에 도광체의 광입사면에 직교하는 방향으로 연재하는 프리즘열이 병렬로 연속 설치 배열된 14인치의 단면 쐐기 형상의 도광체를 제작했다. 도광체의 광입사면에 대향하도록 하여 냉음극관 1차 광원을 광원 리플렉터(레이코사 제품 은 반사 필름)로 덮어 배치했다. 또한, 그 밖의 측단면에 광확산 반사 필름(도오레사 제품 E60)을 첨부하고, 프리즘열 배열의 면(이면)에 반사 시트를 배치했다. 이상의 구성을 프레임에 조립했다. 이 도광체는, 출사광 광도 분포의 최대 피크는 광출사면 법선 방향에 대하여 70°, 반치전폭은 33°이었다.
한편, 굴절률 1.5064의 아크릴계 자외선 경화성 수지를 이용하여, 프리즘열을 구성하는 1차 광원에 가까운 측의 프리즘면(제 1 프리즘면)을 대략 평면으로 하고, 1차 광원으로부터 먼 측의 프리즘면(제 2 프리즘면)의 프리즘 정부에 가까운 측의 면을 대략 평면으로 하며, 출광면에 가까운 측의 면을 볼록 곡면 형상으로 한 피치 50㎛인 다수의 프리즘열이 병렬로 연속 설치된 프리즘열 형성면을 두께 125㎛의 폴리에스테르 필름의 한쪽 표면에 형성한 프리즘 시트를 제작했다. 이 때, 프리즘열의 형상은 제 1 프리즘면의 경사각 α, 제 2 프리즘면의 경사각 β, 볼록 곡면 형상부의 현의 경사각 γ, 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부까지의 높이(h)의 비율(h/H), 프리즘열의 피치(P)와 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)과의 비(r/P), 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부의 현과 볼록 곡면 형상부와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)을 표 10에 나타낸 값으로 되도록 했다.
이 프리즘 시트를, 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행해지도록 탑재하여, 면 광원 장치를 얻었다.얻어진 면 광원 장치의 피크 휘도의 강도비, 냉음극관에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포에 있어서의 반치전폭 및 출사광 휘도 분포의 피크 각도를 측정해서, 그 결과를 표 10에 나타냈다.
(비교예 7)
프리즘 시트로서, 1차 광원으로부터 먼 측의 프리즘면(제 2 프리즘면)의 전면이 곡률 반경이 400㎛인 단면 원호의 볼록 곡면 형상으로 한 이외에는, 실시예 50과 마찬가지로 하여 면 광원 장치를 얻었다. 얻어진 면 광원 장치의 피크 휘도의 강도비, 냉음극관에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포에 있어서의 반치전폭 및 출사광 휘도 분포의 피크 각도를 측정하여, 그 결과를 표 10에 나타냈다.
(실시예 85~105)
아크릴 수지를 이용해 사출 성형하는 것에 의해, 한쪽의 주면이 매트이고, 다른 쪽의 주면에 도광체의 광입사면에 직교하는 방향으로 연재하는 프리즘열이 병렬로 연속 설치 배열된 14인치의 단면 쐐기 형상의 도광체를 제작했다. 도광체의 광입사면에 대향하도록 하여 냉음극관 1차 광원을 광원 리플렉터(레이코사 제품 은 반사 필름)로 덮어 배치했다. 또한, 그 밖의 측단면에 광확산 반사 필름(도오레사 제품 E60)을 첨부하고, 프리즘열 배열 면(이면)에 반사 시트를 배치했다. 이상의구성을 프레임에 조립했다. 이 도광체는, 출사광 광도 분포의 최대 피크는 광출사면 법선 방향에 대하여 71°, 반치전폭은 21.5°이었다.
한편, 굴절률 1.5064의 아크릴계 자외선 경화성 수지를 이용하여, 프리즘열을 구성하는 1차 광원에 가까운 측의 프리즘면(제 1 프리즘면)을 대략 평면으로 하고, 1차 광원으로부터 먼 측의 프리즘면(제 2 프리즘면)의 정부에 가까운 측의 면을 대략 평면으로 하고, 출광면에 가까운 측의 면을 볼록 곡면 형상으로 한 피치 50㎛인 다수의 프리즘열이 병렬로 연속 설치된 프리즘열 형성면을 두께 125㎛의 폴리에스테르 필름의 한쪽의 표면에 형성한 프리즘 시트를 제작했다. 이 때, 프리즘열의 형상은, 제 1 프리즘면의 경사각 α, 제 2 프리즘면의 경사각 β, 볼록 곡면 형상부의 현의 경사각 γ, 프리즘열의 높이(H)에 대한 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부까지의 높이(h)의 비율(h/H), 프리즘열의 피치(P)와 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)과의 비(r/P), 프리즘열의 피치(P)에 대한 볼록 곡면 형상부의 현과 볼록 곡면 형상부와의 최대 거리(d)의 비율(d/P)을 표 11에 나타낸 값으로 되도록 했다.
이 프리즘 시트를, 도광체의 광출사면측으로 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행해지도록 탑재하여 면 광원 장치를 얻었다. 얻어진 면 광원 장치의 피크 휘도의 강도비, 냉음극관에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포에 있어서의 반치전폭 및 출사광 휘도 분포의 피크 각도를 측정하여, 그 결과를 표 11에 나타냈다.
(비교예 8)
프리즘 시트로서, 1차 광원으로부터 먼 측의 프리즘면(제 2 프리즘면)의 전면이 곡률 반경이 400㎛인 단면 원호의 볼록 곡면 형상으로 한 이외에는, 실시예 50과 마찬가지로 하여 면 광원 장치를 얻었다. 얻어진 면 광원 장치의 피크 휘도의 강도비, 냉음극관에 수직 방향의 면내에서의 출사광 휘도 분포에 있어서의 반치전폭 및 출사광 휘도 분포의 피크 각도를 측정하여, 그 결과를 표 11에 나타냈다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 광편향 소자의 입광면에 형성되는 프리즘열의 적어도 한쪽의 프리즘면을 경사각이 상이한 복수의 평면 또는 볼록 곡면으로 구성하는 것에 의해, 1차 광원으로부터 발하는 광을 소요의 관찰 방향으로 집중해서 출사시키는 효율(1차 광원의 광량의 이용 효율)이 높은 광원 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 광편향 소자의 입광면에 형성되는 프리즘열의 적어도 한쪽의 프리즘면을 입광면측의 대략 평면부와 출광측의 볼록 곡면 형상부로 구성하는 것에 의해, 1차 광원으로부터 발하는 광을 소요의 관찰 방향으로 집중해서 출사시키는 효율이 높고, 게다가 광편향 소자의 출광면이 평탄면으로 간소화되어 성형이 용이한 광원 장치를 제공할 수 있다.

Claims (30)

  1. 광을 입사하는 입광면과, 그 반대측에 위치하고 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있으며, 상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 대략 병렬로 복수 배열되고, 해당 프리즘열의 적어도 한쪽의 프리즘면이 적어도 2개의 서로 경사각이 상이한 평면으로 이루어지고, 상기 출광면에 가까운 측에 위치하는 평면일수록 그 경사각이 크고, 상기 출광면에 가장 가까운 평면의 경사각과 상기 출광면에서 가장 먼 평면의 경사각과의 차가 15° 이하인 것
    을 특징으로 하는 광편향 소자.
  2. 광을 입사하는 입광면과, 그 반대측에 위치하고 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있으며, 상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 대략 병렬로 복수 배열되고, 해당 프리즘열의 적어도 한쪽의 프리즘면이 적어도 3개의 서로 경사각이 상이한 평면으로 이루어지고, 상기 출광면에 가까운 측에 위치하는 평면일수록 그 경사각이 큰 것
    을 특징으로 하는 광편향 소자.
  3. 광을 입사하는 입광면과, 그 반대측에 위치하고 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있으며, 상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 대략 병렬로 복수 배열되고, 해당 프리즘열의 적어도 한쪽의 프리즘면이 적어도 2개의 서로 경사각이 상이한 볼록 곡면으로 이루어지고, 상기 출광면에 가까운 측에 위치하는 볼록 곡면일수록 그 경사각이 큰 것
    을 특징으로 하는 광편향 소자.
  4. 광을 입사하는 입광면과 그 반대측에 위치하고 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있으며, 상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 대략 병렬로 복수 배열되고, 해당 프리즘열의 적어도 한쪽의 프리즘면이 적어도 2개의 서로 경사각이 상이한 평면과 적어도 1개의 볼록 곡면으로 이루어지고, 상기 출광면에 가까운 측에 위치하는 평면 또는 볼록 곡면일수록 그 경사각이 큰 것
    을 특징으로 하는 광편향 소자.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출광면에 가장 가까운 평면 또는 볼록 곡면의 경사각과 상기 출광면으로부터 가장 먼 평면 또는 볼록 곡면의 경사각과의 차가 15° 이하인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 볼록 곡면의 형상이 각각 다른 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 볼록 곡면의 곡률 반경(r)과 프리즘열의 피치(P)와의 비(r/P)가 2~50인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 볼록 곡면의 적어도 1개가 단면 비원호 형상인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평면 및/또는 상기 볼록 곡면이 프리즘 정부(頂部)로부터 해당 프리즘 정부로부터의 높이 h까지의 영역에 적어도 2개 형성되고, 프리즘열의 높이를 H라고 했을 때 h/H가 60% 이하인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평면 및/또는 상기 볼록 곡면과 프리즘 정부와 프리즘 바닥부를 연결하는 가상 평면과의 최대 거리(d)의 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)이 0.4~5%인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리즘열의 꼭지각(頂角)의 한쪽의 분배각 α가 40° 이하이며, 다른 쪽의 분배각 β가 25~50°인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 분배각 α, β의 차의 절대값(|α- β|)이 0.5~10°인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리즘열의 꼭지각의 한쪽의 분배각 α가 20° 이하인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리즘열을 구성하는 한쪽의 프리즘면이 상기 평면 및/또는 상기 볼록 곡면으로 구성되고, 다른 쪽의 프리즘면이 대략 평면인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  15. 1차 광원과, 해당 1차 광원으로부터 발하는 광을 도광하고 또한 상기 1차 광원으로부터 발하는 광이 입사하는 광입사면 및 도광되는 광이 출사하는 광출사면을 갖는 도광체와, 해당 도광체의 광출사면에 인접 배치된 청구항 1~4 중 어느 한 항에 기재된 광편향 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  16. 한쪽의 면을 입광면으로 하고 또한 그 반대측의 면을 출광면으로 하며, 상기 입광면에는 서로 병렬로 배열된 복수의 프리즘열이 형성되며, 해당 프리즘열은 제 1 프리즘면과 제 2 프리즘면의 2개의 프리즘면을 갖고 있고, 적어도 상기 제 2 프리즘면이, 상기 프리즘열의 정부측에 위치하는 일부분이 대략 평면으로 구성되고, 상기 출광면측에 위치하는 다른 부분이 볼록 곡면 형상을 이루고 있는 광편향 소자로서, 상기 프리즘열의 높이(H)에 대한 상기 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부까지의 높이(h)의 비율(h/H)이 25~60%인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘면의 경사각 α가 28~34°, 상기 제 2 프리즘면의 경사각 β가 32.5~37°, 상기 볼록 곡면 형상부의 현(弦)의 경사각 γ가 30~35°인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 프리즘열의 피치(P)와 상기 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)과의 비(r/P)가 5~11인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 볼록 곡면 형상부의 현과 상기 볼록 곡면 형상부와의 최대 거리 d의 상기 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)이 0.2~2%인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘면의 경사각 α가 32~33.5°, 상기 제 2 프리즘면의 경사각β가 32.5~34.5°, 상기 볼록 곡면 형상부의 현의 경사각 γ가 30~31.5°, 상기 프리즘열의 피치(P)와 상기 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)과의 비(r/P)가 5~9.5인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘면의 경사각 α가 32~33.5°, 상기 제 2 프리즘면의 경사각 β가 32.5~34.5°, 상기 볼록 곡면 형상부의 현의 경사각 γ가 30~31.5°, 상기 볼록 곡면 형상부의 현과 상기 볼록 곡면 형상부와의 최대 거리 d의 상기 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)이 0.2~2%인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘면의 경사각 α와 상기 제 2 프리즘면의 경사각 β와의 차의 절대값이 0.3° 이상 1.8° 미만인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘면의 경사각 α가 32.5~34°, 상기 제 2 프리즘면의 경사각 β가 32.5~34°, 상기 볼록 곡면 형상부의 현의 경사각 γ가 30~31.5°, 상기 프리즘열의 높이(H)에 대한 상기 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부까지의 높이(h)의 비율(h/H)이 25~50%, 상기 프리즘열의 피치(P)와 상기 볼록 곡면 형상의 곡률 반경(r)과의 비(r/P)가 5~10인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘면의 경사각 α가 32.5~34°, 상기 제 2 프리즘면의 경사각 β가 32.5~34°, 상기 볼록 곡면 형상부의 현의 경사각 γ가 30~31.5°, 상기 프리즘열의 높이(H)에 대한 상기 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부까지의 높이(h)의 비율(h/H)이 25~50%인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘면의 경사각 α와 상기 제 2 프리즘면의 경사각 β와의 차의 절대값이 0.3 미만인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘면의 경사각 α가 28~32°, 상기 제 2 프리즘면의 경사각 β가 33~37°, 상기 볼록 곡면 형상부의 현의 경사각 γ가 32~34°, 상기 프리즘열의 높이(H)에 대한 상기 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부까지의 높이(h)의 비율(h/H)이 30~45%인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  27. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘면의 경사각 α가 28~32°, 상기 제 2 프리즘면의 경사각 β가 33~37°, 상기 볼록 곡면 형상부의 현의 경사각 γ가 32~34°, 상기 프리즘열의 높이(H)에 대한 상기 프리즘열의 정부로부터 볼록 곡면 형상부까지의 높이(h)의 비율(h/H)이 30~45%인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘면의 경사각 α와 상기 제 2 프리즘면의 경사각 β와의 차의 절대값이 1.8 이상 8.5 이하인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  29. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘면이 대략 평면인 것을 특징으로 하는 광편향 소자.
  30. 1차 광원과, 해당 1차 광원으로부터 발하는 광을 도광하고 또한 상기 1차 광원으로부터 발하는 광이 입사하는 광입사면 및 도광되는 광이 출사하는 광출사면을 갖는 도광체와, 해당 도광체의 광출사면에 인접 배치된 청구항 16~21, 23, 24, 26, 27 및 29 중 어느 한 항에 기재된 광편향 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
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