TW594108B - Light source device and light deflection element - Google Patents

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Tomoyoshi Yamashita
Issei Chiba
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Description

玖、發明說明： 曼明所屬之技術領域 本發明係關於以筆記型個人電腦、液晶電視機、行動 電話、手提資訊終端等顯示部加以使用之液晶顯示裝置等 所構成之邊緣照明（edge light)方式的光源裝置及其所使用 之光偏向元件’特別’關於適合於比較大尺寸的液晶顯示 裝置等所使用’以對向於導光體的對向兩側端面的方式各 配置一次光源的光源裝置，係關於由觀察方向之變化，不 導致大幅度的輝度低降，可得極高輝度之光源裝置及使用 之光偏向元件。 先前技術 近年來’彩液晶顯示裝置係以手提用筆記型個人電腦 或個人電腦等之監視器(monitor)，或者以液晶電視機或視 頻(video)—體型液晶電視機、行動電話、手提資訊終端等 之顯示部，在種種領域廣加使用。又，隨資訊處理量之增 大化、需求之多樣化、對應多媒體等，盛行液晶顯示裝置 之大畫面化、高精細化。 液晶顯示裝置在基本上係由背面光(back light)部與液 晶顯示元件部所構成。背面光部係有正下方方式與邊緣光 方式，其中正下方方式係在液晶顯示元件部之正下方配置 光源，邊緣光方式係以對向於導光體之側端面配置一次光 源，從液晶顯示裝置之小型化觀點係以用邊緣光方式居 多。 可是，近年來，在液晶顯示裝置等，從低減消耗電力 11678pif.doc/008 5 594108 之觀點，對邊緣光方式之背面光部，爲有效利用從一次光 源所發出之光量，利用從顯示畫面所出射之光束的擴大角 度盡量加以變小以使光集中於所要之角度範圍加以出射的 方法。 對於以如此觀察方向範圍有所限定之顯示裝置，爲提 高一次光源之光量的利用效率低減消耗電力起見使集中於 比較狹窄範圍進行光出射的光源裝置，本案申請人係在日 本專利特開2001-143515號，提案在鄰接於導光體之光出 射面使用兩面具有棱鏡形成面的稜鏡薄層(prism sheet)。 對此兩面稜鏡薄層，在一方之面爲入光面及他方之面爲出 光面的各面，形成互以平行的複數稜鏡列，在入光面與出 光面使稜鏡列方向一致並且使稜鏡列彼此配置於對應位 置。藉此，使從導光體之光出射面，在對該光出射面傾斜 之方向具有出射光之峰値(peak)，分布於適當角度範圍的 出射光，從稜鏡薄層之入光面的稜鏡列之一方的稜鏡面入 射於他方之稜鏡面以內面反射，更再由出光面之稜鏡列的 折射作用，以使光向比較狹窄之所要方向加以集中出射。 但，此種光源裝置，狹窄角度範圍之集中出射雖爲可 能，其出射光分布爲極端狹窄，只要觀察方向稍微變化就 導致大的輝度低降，在尺寸比較大的光源裝置，具有實用 性有所不如之問題點。又，此種光源裝置係以光偏向元件 所使用之稜鏡薄層使兩面互爲平行的複數稜鏡列，必要在 入光面與出光面使稜鏡列方向一致並且使稜鏡列彼此配置 於對應位置之關係，此種成形變成複雜。 11678pif.doc/008 6 594108 又，使從導光體所出射之光用稜鏡薄層加以偏向之際， 以提昇聚光性或指向性等爲目的，在日本專利特表平9-507584號公報、特開平9-105804號公報、特開平11-38209 號公報、特開2000-35763號公報提案使從構成稜鏡薄層 之稜鏡列的光源較遠側之稜鏡面成爲凸曲面形狀。但，此 等公報所記述之凸曲面形狀的稜鏡面係均爲曲率半徑比較 大或比較小之關係，以使從導光體之出射光分布成爲無法 充分加以狹視野化，或以極端狹視野化，視情形也有成爲 相反的廣視野化。又，此等公報所記述之導光體，其光出 射機構係並非能附與高指向性，出射之光其出射光分布比 較廣之關係，雖然以稜鏡薄層使光加以聚光也不能充分達 成輝度之提昇。 又，在日本專利特開昭63-29890號公報，開示在入光 面形斷爲成五角形之稜鏡列的稜鏡薄層。各構成此稜鏡列 之兩個稜鏡面的稜鏡頂部側之面與接近於出光面之面係成 爲大的角度，因此，此稜鏡薄層係不能充分使從導光體之 出射光分布加以狹視野化，爲聚光特性低，輝度提昇效果 也低。 發明內容 因而，本發明之目的係提供一種光源裝置，藉由高聚 光效果可圖謀輝度之提昇之问時’對觀察方向之變化輝度 之低降較小，可提昇一次光源之光量利用效率（即，使從 一次光源所發出之光向所要之觀察方向以集中出射之效率 變高）並以簡單化之構成能容易提昇畫像品質。 11678pif.doc/008 7 594108 即，本發明之光源裝置係包括一次光源、導光體、及 光偏向元件之光源裝置。其中，導光體係具有兩個光入射 面及光出射面，兩個光入射面係互成爲對向使從該一次光 源所發出之光加以入射，光出射面係經導光之入射光加以 出射之面。光偏向元件係鄰接配置於該導光體之光出射面 側。上述光偏向元件係具有使光入射之入光面與位置於相 反側使入射光出射之出光面，在上述入光面係由兩個稜鏡 面所構成之稜鏡列互以大略並列加以複數排列，上述稜鏡 面之各個係至少由傾斜角相異之兩個面所構成，位置愈接 近上述出光面側之上述面其傾斜角愈大，最接近於上述出 光面之上述面的傾斜角與從上述出光面最遠之上述面的傾 斜角之差係在15度以下爲其特徵所在。 在本發明之一態樣，上述面之中的至少一個係爲平面。 在本發明之一態樣，上述面係均爲平面。在本發明之一態 樣，上述面係至少爲三個平面。 又，在本發明之一態樣，上述面之中的至少一個係爲 凸曲面。在本發明之一態樣，上述面係均爲凸曲面。在本 發明之一態樣，上述面係爲至少一個平面與至少一個凸曲 面。在本發明之一態樣，上述面係爲至少兩個平面及至少 一個凸曲面。在本發明之一態樣，上述面之中的至少兩個 係爲形狀互異的凸曲面。 又’本發明之光偏向元件係具有使光入射之入光面與 位置於相反側的使入射光加以出射之出光面，在上述入光 面係由兩個棱鏡面所構成之棱鏡列互以大略並列複數排 11678pif.doc/008 8 列’上述稜鏡面的各個係至少由傾斜角相異之兩個面所構 成’位置愈接近於上述出光面側之上述面其傾斜角愈大， 取接近於上述出先面之上述面的傾斜角與從上述出光面最 遠之上述面的傾斜角之差係在15度以下爲其特徵所在。 在本發明之一態樣，上述面之中的至少一個係爲平面。 在本發明之一態樣，上述面係均爲平面。在本發明之一態 樣，上述面係至少爲三個平面。 又，在本發明之一態樣，上述面之中的至少一個係凸 曲面。在本發明之一態樣，上述面係均爲凸曲面，本發明 之一態樣，上述面係爲至少一平面與至少一凸曲面。在本 發明之一態樣，上述面係爲至少兩個平面及至少一個凸曲 面。在本發明之一態樣，上述面之中的至少兩個係爲形狀 互異之凸曲面。 依照本發明時，可提供一種光源裝置’藉由使形成於 光偏向元件之入光面之稜鏡列的兩方稜鏡面由傾斜角相異 之複數平面或凸曲面等之面所構成時’由高聚光效果可圖 謀輝度之提昇的同時，對觀察方向之變化的輝度低降較 少，一次光源之光量的利用效率之提昇成爲可能（即’使 從一次光源所發出之光向所要之觀察方向以集中出射之效 率變高)並且以簡單化之構成能容易提昇畫像品質。 爲讓本發明之上述原理和其他目的、特徵和優點能更 明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作 詳細說明如下： 實施方式 11678pif.doc/008 9 594108 以下，一面參照圖面，一面說明本發明之實施形態。 第1圖係表示由本發明之面光源裝置的一實施形態之 模式斜視圖。如第1圖所示，本發明之面光源裝置係由導 光體3、一次光源1、光偏向元件4及光反射元件5所構 成。其中，導光體3係以互相對向（即在相反側)的兩個側 斷面爲光入射面31，以與此大略直交之一表面(上面）爲光 出射面33。一次光源1係以對向配置於此導光體3之光入 射面31由光源反射器(reflector)〗所覆蓋。光偏向元件4 係配置於導光體3之光出射面33上。光反射元件5係配 置於與導光體3之光出射面33相反側的背面34。 導光體3係配置爲與XY面平行，全體成爲矩形板狀。 導光體3係具有四個側端面，其中與YZ面平行之一對側 端面爲光入射面31。各光入射面31係與一次光源1以對 向配置，從一次光源1所發出之光係由光入射面31入射 於導光體3內。 大略直交於導光體3之光入射面31的兩個主面係各位 置於與XY面大略平行，任一方之面(在圖爲上面）爲光出 射面33。此光出射面33或其背面34之中的至少一方之面 係藉由附與，由粗面所構成之指向性出光機能部或，稜鏡 列，雙透鏡（lenticular lens)列、V字狀溝等之多數稜鏡列 以與光入射面31大略平行所形成之透鏡面加以構成的指 向性光出射機能部，一面使由光入射面31入射之光在導 光體3中加以導光，一面從光出射面33，使在直交於光入 射面31及光出射面33之面(XZ面）內之出射光光度分布具 11678pif.doc/008 10 594108 有指向性之光加以出射。在此xz面內之出射光光度分布 的峰値方向與光出射面33所成的角度爲a時，此角度a 係以1〇〜4〇度爲宜，出射光光度分布之半値全幅度係以 10〜15度爲宜。 在導光體3之表面所形成之粗面或透鏡列係由 IS04287/1-1984之平均傾斜角0 a在0.5〜15度之範圍者， 對圖謀光出射面33內的輝度均齊度之點爲較好，平均傾 斜角0a再好係在1〜12度之範圍，更好係在1.5〜11度之 範圍。此平均傾斜角Θa係以由導光體3之厚度⑴與入射 光傳播方向之長度（L)之比（L/t)加以設定最適範圍爲宜。 即，使用導光體3以L/t爲20〜200程度的場合，係以平均 傾斜角0 a在0.5〜7.5度爲較好，再好在1〜5度之範圍， 更好在1.5〜4度之範圍。又，對導光體3使用L/t爲20以 下程度的的場合’使平均傾斜角0 a在7〜12度爲較好，再 好係在8〜11度之範圍。 在導光體3所形成之粗面的平均傾斜角係依據 IS04287/1-1984，用觸針式表面粗糙儀測定粗面形狀，以 測定方向之座標爲X，從所得之傾斜函數f(x)可用以下之（1) 式及(2)式加以求得。在此，L係測定長度，△ &係平均傾 斜角0 a之正切。 Δ a= (1/L) |(d/dx)f(x)|dx ...........(1) Θ a= tan_1( Δ a) ...........(2) 更且，對導光體3，係以其光出射率在〇·5〜5%之範圍 者爲宜，更好係在1〜3%之範圍。此係，光出射率比〇.5% 11 11678pif.doc/008 594108 較小時從導光體3所出射之光量變少有不能得到充分輝度 之傾向，光出射率比5%大時在一次光源1近傍有多量之 光出射，在光出射面33內之X方向之光的衰減顯著，在 光出射面33之輝度均齊度有低降的傾向所致。如此藉由 使導光體3之光出射率在0.5〜5%時，可提供一種光源裝 置，可從導光體3使具有指向性高的出射特性之光，加以 出射，將此出射方向以偏向元件4加以有效率的偏向具有 高輝度。其中，指向性高的出射特性之光，係從光出射面 0 所出射之光的在出射光光度分布(XZ面內）之峰値光的角度 (峰値角度）對光出射面之法線在50〜80度之範圍，出射光 -光度分布(XZ面內）之半値全幅度在10〜50度之光。 在本發明，從導光體3之光出射率係可如以下加以定 義。僅對一方之一次光源1加以點燈的場合之光出射面33 的在光入射面31側端緣之出射光的光強度(IJ與從光入射 面31側之端緣距離L之位置的出射光強度⑴之關係使導 光體3之厚度(Z方向尺寸)爲t時，滿足以下之（3)式的關 係。 鲁 I = Ι〇 · α (l-α )L/t ............(3) 在此，常數α爲光出射率，係在光出射面33之與光入 射面31直交的X方向的單位長度(相當於導光體厚度t之 長度）的從導光體3之出射比率(％)。此光出射率α係在縱 軸取從光出射面33之出射光的光強度之對數，在橫軸取 (L/t)，由此藉以繪出此等之關係，可由其坡度加以求得。 又，未附與指向性光出射機能部之其他主面，爲控制 11678pif.doc/008 12 594108 與從導光體3之出射光的與光入射面31平行之面(YZ面 的指向性，以形成在對光入射面31大略垂直之方向（X方 向）延伸之多數透鏡列加以排列的透鏡面爲宜。在第1圖 所示之實施形態，在光出射面33形成粗面，在背面34形 成在對光入射面31大略垂直方向(X方向）延伸之多數透鏡 列加以排列所成的透鏡面。在本發明，與第1圖所示之形 態相反，也可在光出射面33形成透鏡面，在背面34爲粗 面。 如第1圖所示，在導光體3之背面34或在光出射面33 形成透鏡列的場合，其透鏡列係雖可舉大略延伸於X方向 之稜鏡列、雙透鏡列、V字狀溝等，係以ΥΖ斷面之形狀 爲大略三角形狀的稜鏡列爲宜。 在本發明，在導光體3所形成之透鏡列以稜鏡列加以 形成的場合，使其頂角在70〜150度之範圍爲宜。此係， 藉由頂角在此範圍時可使從導光體3之出射光充分加以聚 光，能圖謀光源裝置之輝度的充分提昇。即，藉由使稜鏡 頂角在此範圍時，可使，包含在出射光光度分布(ΧΖ面內) 之峰値光，在垂直於ΧΖ面(ΥΖ面）之出射光光度分布的半 値全幅度在35〜65度的加以聚光之出射光加以出射，能提 昇光源裝置之輝度。尙且，使稜鏡列形成於光出射面33 的場合，頂角係以在80〜100度之範圍爲宜，使稜鏡列形 成於背面34的場合，頂角係以在70〜80度或100〜150度 之範圍爲宜。 尙且，在本發明，替代如上述之在光出射面33或在背 11678pif.doc/008 13 594108 面34形成光出射機能部或與此倂用，也可藉由在導光體 內部加以混入分散光擴散性微粒以附與指向性光出射機 能。又，對導光體3係並非限定於如第1圖所示之斷面形 狀也可使用船型狀等之種種斷面形狀。 第2圖係光偏向元件4之稜鏡列的形狀之說明圖，光 偏向元件4係以主表面之一方爲入光面41，以他方之面爲 出光面42。在入光面41係有多數之稜鏡列大略以並列排 列，各稜鏡列係關於一方之一次光源，由位置於一次光源 側之第一稜鏡面44與位置於離一次光源較遠側之第二稜 鏡面45的兩個稜鏡面所構成。在第2圖所示之實施形態， 第一稜鏡面44及第二稜鏡面45係各由傾斜角相異之三個 平面46〜48及49〜51所構成，愈接近於出光面之平面其傾 斜角愈大。又，平面46〜51之中，構成第一稜鏡面44之 最接近於出光面之平面48與從出光面最遠之平面46的傾 斜角之差係在15度以下，構成第二稜鏡面45之最接近於 出光面的平面51與從出光面最遠之平面49的傾斜角之差 也係在15度以下。尙且，在本發明，平面等之面的傾斜 角係對於稜鏡列形成平面43的各平面等之面的傾斜角度。 本發明之光偏向元件4係使各第一稜鏡面44及第二稜 鏡面45由傾斜角相異的至少兩個平面或凸曲面等之面所 構成，此等平面或凸曲面等之面的傾斜角愈接近於出光面 愈大，藉由使最接近於出光面之平面或凸曲面等的面與從 出光面最遠之平面或凸曲面等的面之傾斜角的差在15度 以下時，可發揮極高的聚光效果，能得到極高輝度之光源 11678pif.doc/008 14 594108 裝置。此最接近於出光面之平面或凸曲面等的面與從出光 面最遠之平面或凸曲面等的面之傾斜角的差係以在0.5〜10 度之範圍爲較好，更好係在1〜7度之範圍。又，藉由使第 一稜鏡面44及第二稜鏡面45構成爲此種結構時，對具有 所期望的聚光性之偏向元件可容易加以設計之同時，也能 以安定製造具有一定光學特性之光偏向元件。 其次，說明本發明之光偏向元件的稜鏡面之形狀。在 由一個平面所構成之稜鏡面經全反射加以出射之光係依據 稜鏡面之全反射的部位，分散成相當廣範圍，使從此各部 位之在出射光輝度分布(XZ面內）之峰値光，藉由將各部位 之稜鏡面的傾斜角各加以調整，在所有部位使峰値角度出 射於大略同方向時，可使大部分之出射光集中於特定方向 加以出射。此時，使在各部位之稜鏡面的傾斜角藉由愈接 近於出光面42之部位使傾斜角愈大時，可使在稜鏡面全 體所全反射之出射光聚光於一定方向，能使高指向性、峰 値強度大的光加以出射。 對於此稜鏡面之部位，雖係至少設定兩個區域（area)即 可，此區域數（傾斜角相異平面之數）過少時，由光偏向元 件之聚光性低降，輝度提昇效果有損失傾向之關係，係以 三個以上較好，再好係在五個以上，更好係在六個以上。 此種場合，爲提昇聚光特性，必要使最接近於出光面42 之區域的傾斜角與從出光面42最遠之區域的傾斜角之差 在15度以下，較好係在0.5〜10度之範圍，再好係在1〜7 度之範圍。 11678pif.doc/008 15 594108 一方面，此區域數過多時，使在稜鏡面之全面的整個 峰値角度可細加以調整之關係，雖可使全體之集中度加以 提昇，以使傾斜角相異之平面需要很細的加以形成，形成 光偏向元件之稜鏡面的金屬模切削用的切削刀（bite)之設計 或製造變成複雜之同時，以安定取得具有一定光學特性之 光偏向元件也變成困難。因此，在稜鏡面所形成之區域數 係以20以下爲較好，再好係在12以下。此稜鏡面之分割 雖係以均等分割爲宜，並不一定需要均等分割，可按照所 期望之稜鏡面全體的出射光輝度分布(XZ面內）加以調整。 又，具有相異傾斜角的各平面之寬度（在稜鏡列斷面之各 平面部分之長度）係對稜鏡列之間距以在4〜47%之範圍爲 較好，再好係在6〜30%，更好係在7〜20%之範圍。 對於本發明，例如在第3圖及第4圖所示，使如上述 具有相異傾斜角之平面的至少一個爲凸曲面，也可使全部 平面爲凸曲面。在第3圖係使第一稜鏡面44及第二稜鏡 面45，各分割爲四個區域，由三個平面52〜54及55〜57 與一個凸曲面58及59所構成。在第4圖，使第一稜鏡面 44及第二稜鏡面45分割爲兩個區域，由互爲形狀相異之 兩個凸曲面60、61及62、63所構成。圖中，64〜67係決 定凸曲面60〜63之形狀的非圓柱面形狀。又，也可由通過 將第一稜鏡面44及第二稜鏡面45加以分割之各區域之境 界的曲面加以構成，此種場合，在不導致輝度之大幅低降 的範圍時曲面係可從各區域之境界多少偏離。例如，曲面 之通過位置（從稜鏡頂部之距離）的對稜鏡列間距之比率對 11678pif.doc/008 16 區域境界之比率的偏離在4%以下即可，再好係在2%以下， 更好係在1%以下之範圍。尙且’在本發明，凸曲面等面 之傾斜角係一個凸曲面等之面的全部位置之傾斜角加以平 均者。如此，使稜鏡面由相異傾斜角之複數凸曲面加以構 成的場合，與由相異傾斜角之平面加以構成的場合比較， 區域數係可減少，可使成爲2〜10之區域數，係以在2〜5 之範圍爲較好。但，區域數過少時調整所期望之出射光輝 度分布(XZ面內）的各凸曲面之設計變成困難之關係，區域 數係以在3〜5之範圍爲再好。 又，凸曲面形狀，其XZ方向之斷面形狀係可使成爲 圓弧(即，面係圓柱面形）或爲非圓弧(即，面係非圓柱面形 狀）。更且，由複數凸曲面構成稜鏡面之場合，各凸曲面 之形狀係以互異爲宜。此種場合，雖可組合圓柱面形狀之 凸曲面與非圓柱面形狀之凸曲面，係以至少使一個凸曲面 爲非圓柱面形狀爲宜。使複數凸曲面爲圓柱面形狀之場 合’也可改變各凸曲面之曲率。非圓柱面形狀係可舉橢圓 形狀之一部分、拋物面形狀之一部分等。 更且’凸曲面係以其曲率半徑⑴對稜鏡列之間距（P)的 比(r/P)在2〜50之範圍爲較好，再好係5〜30,更好係在7〜10 之範圍。此r/P爲2未滿，超過50時，不能充分發揮聚光 特性、有輝度低降之傾向。 又’在由此加以構成之稜鏡列，如第2圖所示，從稜 鏡列之鏡頂部的高度爲h，稜鏡列全體之高度爲Η的場合， 至少在h/H爲1〇%以上之高度h的領域使傾斜角相異之平 11678pif.doc/008 17 594108 面或凸曲面等的面至少形成兩個爲較好，形成三個以上爲 再好。此係藉由在此種高度h之領域形成平面或凸曲面等 之面兩個以上時，有充分可得聚光特性的傾向之關係。尙 且，在稜鏡面經全反射從出光面所出射之光的在出射光輝 度分布(XZ面內）之強度係佔，在h/H爲60%以下之領域在 稜鏡面全體經全反射從出光面所出射之光的在出射光輝度 分布(XZ面內）之強度的75%以上之關係，h/H係以在60% 以下之範圍時可得充分的效果。此係，加以全反射從出光 面所出射之光的在出射光輝度分布(XZ面內）之強度係佔， 在稜鏡面全體加以全反射從出光面出射之光的在出射光輝 度分布(XZ面內）之強度的75%以上之關係。高度h之領域 再好係h/H爲15%以上之領域，更好係在成爲20%以上之 領域。尙且，高度h之領域過小時變成爲不能充分取得聚 光特性之傾向的同時，金屬模之製造變成複雜之關係，h/H 係以20%以上爲最好。此種場合之在高度h的領域之區域 數係以在1〜8之範圍爲較好，再好係1〜6，更好係在2〜4 之範圍。 又，稜鏡面由傾斜角相異之複數平面或凸曲面等面所 構成時，爲確保充分的聚光特性，連接稜鏡列之預部與低 部的假想平面Q(第2、3圖）與複數平面或凸曲面（實際之 稜鏡面）的最大距離d對稜鏡列之間距(P)的比率（d/P)係以 0.4〜5%爲較好。此係，d/P爲0.4%未滿或超過5%時，有 聚光特性低降之傾向，有不能圖謀充分的輝提昇之傾向的 關係，再好係在0.4〜3%之範圍，更好係在0.7〜2.2%之範 11678pif.doc/008 18 在本發明，稜鏡列之頂角在考慮聚光特性或光之利用 效率時，係以在35〜80度爲較好，再好係在50〜70之範圍， 更好係在60〜70之範圍。又，對稜鏡頂角之法線的左右分 角（對兩個稜鏡面之法線的傾斜角度）α、A係以使位置於 光源側之分角α在25〜40度，/3在25〜40度之範圍爲宜。 此頂角之分角α、/3，爲使各從配置於對向之兩光入射面 的一次光源之光的在出射光輝度分布(ΧΖ面內）之峰値角度 大略同一方向起見，係以大略同一角度爲宜。又，爲提高 光利用效率以提昇輝度之同時，爲使由觀察方向之變化的 輝度低降變小起見，分角α與/3之差的絕對値（|α-θ|)係 以在0〜10度爲較好，再好係0〜9度，更好係在〇〜8度之 範圍。尙且，使在出射光輝度分布(ΧΖ面內）之峰値角度爲 大略法線方向以外的場合，係藉由調整稜鏡頂角之分角 α、/3，可得在所期望之方向具有峰値光的出射光輝度分 布(ΧΖ面內）。 又，本發明之光偏向元件係在鄰接之稜鏡列之間也可 形成傾斜角比稜鏡列之傾斜角較小之凸形狀或平面（光透 過領域）。如此藉由形成光透過領域，使從液晶面板側入 射之外光由此部分可導入於光源裝置內，由配置於導光體 之背面的反射薄層（sheet)5加以反射，藉由再出射於液晶 面板側時，也可有效的利用外光。此時，爲維持由反射薄 層（光反射元件）5所反射之外光的均一性，係以附與微弱 之擴散性於反射薄層、在光偏向元件之出光面形成光擴散 11678pif.doc/008 19 594108 層、使光擴散薄層載置於光偏向元件之出光面爲宜。又， 提高外光之利用效率時，背面光之光的利用效率低降之關 係，必要考慮使用形態等以決定光透過領域之比率。例如， 光透過領域之寬度係以棱鏡列之間距的20〜50%之範圍爲 較好，再好係在20〜40%之範圍。對於光透過領域，係可 舉平面形狀，曲面形狀或多角柱面形狀等。其中，用多角 柱面形狀或曲面形狀爲光透過領域時，可控制外光的反射 之點爲較好。 在使用如本發明之光偏向元件的光源裝置時，在由一 個曲面構成第一稜鏡面44及第二稜鏡面45的場合，從光 偏向元件所出射之光的出射光輝度分布(XZ面內）以急劇低 降，僅以觀察方向稍微變化就導致大的輝度低降。在本發 明係藉由使稜鏡面44、45由傾斜角相異的複數平面或凸 曲面等之面加以構成時，從光偏向元件所出射之光的在出 射光輝度分布(XZ面內），如第5圖所示之輝度，可使成爲 峰値輝度之70%的出射光分布幅度（θ7())爲10度以上，可 緩和由觀察方向之變化的急劇輝度低降。此出射光分布幅 度（Θ 7〇)係以15度以上爲再好，更好係在18度以上。 更且，對本發明，從光偏向元件所出射之光的在出射 光輝度分布(ΧΖ面內），如第5圖所示之輝度，成爲峰値輝 度之90%的出射光分布幅度（09())與成爲峰値輝度之20% 的出射光分布幅度（02Q)之比（02〇/09Q)係以在5以下爲較 好，再好係4以下，更好係3.5以下。藉由使Θ 2Q/0 90爲 爲5以下時，由觀察方向之變化的急劇輝度低降可緩和至 11678pif.doc/008 20 594108 實用上無問題之程度。 在本發明之光偏向元件4的狹視野化係受從導光體3 之光出射面33的出射光光度分布(XZ面內）之擴大程度(半 値全幅度）影響的關係，從光偏向元件4之出光面42的出 射光輝度分布(XZ面內）之半値全幅度A的對從導光體3 之光出射面33的出射光光度分布(XZ面內）之半値全幅度 B的較好比率，也由從導光體3之出射光光度分布(XZ面 內）的半値全幅度B而變。例如，從導光體3之出射光光 度分布(XZ面內）的半値全幅度B爲未滿26度的場合，半 値全幅度A係以在半値全幅度B之30〜95%的範圍爲較好， 再好係在30〜80%之範圍，更好係在30〜70%之範圍。又， 從導光體3之出射光光度分布(XZ面內）的半値全幅度B 爲26度以上的場合，半値全幅度A係以在半値全幅度B 之30〜80%的範圍爲較好，再好係在30〜70%之範圍，更好 係在30〜60%之範圍。 一般如使導光體之出射率提高時，似覺從導光體3之 出射光光度分布(XZ面內）的半値全幅度B變大聚光效率 低降，實際上係如上述狹視野化之效果變大之關係，在狹 視野化之效率及面光源裝置之光利用效率的觀點，係以與 出射光光度分布(XZ面內）之半値全幅度B爲26度以上（再 好爲超過36度）的導光體加以組合下使用光偏向元件爲 宜。又，從導光體3之出射光光度分布(XZ面內）的半値全 幅度爲小的場合，雖然狹視野化之效果變小，從導光體3 之出射光光度分布(XZ面內）的半値全幅度愈小愈可圖謀高 11678pif.doc/008 21 594108 輝度化之關係，在高輝度化的觀點，係以與出射光光度分 布(XZ面內）之半値全幅度B爲未滿26度的導光體加以組 合下使用光偏向元件爲宜。 一次光源1係延伸於Y方向之線狀光源，例如係可使 用螢光燈或冷陰極管。尙且，在本發明，對一次光源1係 並非限定於線狀光源，也可使用LED光源，鹵素燈、金 屬鹵素燈等的點光源。又光源反射器2係將一次光源1之 光以減少損失導向導光體3。對於材質係例如可使用在表 面具有金屬蒸鍍反射層的塑膠薄膜(film)。如第1圖所示， 光源反射益2係從光反射兀件5之端緣部外面經一*次光源 1之外面捲向光偏向元件4之出光面端緣部。另外。光源 反射器2係避開光偏向元件4，也可從光反射元件5之端 緣部外面經過一次光源1之外面捲向導光體3之光出射面 端緣部。 在導光體3之側端面31以外的側端面也可附加與此種 光源反射器2同樣的反射構件。對於光反射元件5，係例 如也可使用在表面具有金屬蒸鍍反射層的塑膠薄層。在本 發明，替代作爲光反射元件5之反射薄層，也可使用在導 光體3之背面34由金屬蒸鍍等加以形成的光反射層等。 本發明之導光體3及光偏向元件4係可由光透射率高 的合成樹脂加以構成。對於此種合成樹脂係可例示甲基丙 嫌酸樹脂(methacrylic resin)、丙嫌酸樹脂(acryl resin)、聚 碳酸酯係樹脂(poly-carbonate resin)、聚酯系樹脂(polyester resin)、氯乙嫌系樹脂(vinyl chloride resin)等。特別，以甲 11678pif.doc/008 22 基丙烯酸樹脂，其光透射率高，優於耐熱性、力學特性， 成形加工性，係爲最適合。此種甲基丙烯酸樹脂係以甲基 丙燦酸甲酯(methyl methacrylate)爲主成分之樹脂，係以含 甲基丙烯酸甲酯80重量％以上爲宜。在形成導光體3及光 偏向元件4之粗面的表面構造或稜鏡列等之表面構造之 際，將透明合成樹脂板使用具有所期望之表面構造的模型 構件以熱擠壓(heat press)加以形成，也可由絲網印刷、壓 出成形或射出成形等加以成形的同時附與形狀。又，也可 使用熱或光硬化性樹脂等形成構造面。更且，也可在聚酯 系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、氯乙烯系樹脂、 聚甲基丙嫌酸亞胺系樹脂(polymethacrylimide resin)等所構 成之透明薄膜（film)或薄層等的透明基材上將活化能線硬 化型樹脂所構成之粗面構造或透鏡列排列構造形成於表 面，也可將此種薄層以接著、融著等之方法在別的透明基 材上加以接合一體化。對於活化能線硬化型樹脂係可使用 多官能（甲基）丙烯基化合物、乙烯基化合物、（甲基）丙烯 酸酯類、烯丙基化合物、（甲基)丙烯酸之金屬塩等。 藉由在由以上之一次光源1、光源反射器2、導光體3、 光偏向元件4及光反射元件5所構成之面光源裝置的發光 面（光偏向元件4之出光面42)上，配置液晶顯示元件以構 成液晶顯示裝置。液晶顯示裝置係從第1圖之上方通過液 晶顯示元件由觀察者加以觀察。又，在本發明，可使充分 對準之狹窄分布的光從面光源裝置入射於液晶顯示元件之 關係，在液晶顯示元件無色調反轉等可得明亮、色相均一 11678pif.doc/008 23 594108 性良好的畫像顯示之同時，可得集中於所期望之方向的光 照明，可提高對此方向的照明之一次光源的發光光量之利 用效率。 更且，在本發明，對於以如此由光偏向元件4加以狹 視野化之高輝度化的光源裝置，爲盡量不導致輝度之低 降，使視野範圍能按照明目的加以適度控制，也可使光擴 散元件6以鄰接配置於光偏向元件4之出光面上。又，藉 由如此配置光擴散元件6,可抑制成爲品質低降原因之閃 耀或輝度斑等能圖謀品質之提昇。 光擴散元件6係可在光偏向元件4之出光面側以與光 偏向元件4成爲一體化，也可以個別使光擴散元件6載置 於光偏向元件4之出光面側。係以個別配置光擴散元件6 爲宜。以個別載置光擴散元件6的場合，在光擴散元件6 之鄰接於光偏向元件4側的面，爲防止與光偏向元件4之 粘附（sticking)，係以附與凹凸構造爲宜。以同樣，在光擴 散元件6之出射面，有必要考慮與配置在其上之液晶顯示 元件間的粘附，係以在光擴散元件6之出射面也附與凹凸 構造爲宜。此凹凸構造在僅以防止貼附目的加以附與的場 合，平均傾斜角係以0.7度以上的構造爲較好，再好係1 度以上，更好係1.5度以上。 在本發明，考慮輝度特性、視認性及品質等之平衡係 以使用具有光擴散特性的光擴散元件6爲宜，其中光擴散 特性係使從光偏向元件4之出射光能以適度加以擴散的特 性。即’在光擴散元件6之光擴散性低之場合，使視野角 11678pif.doc/008 24 594108 擴散元件6之霧化(haze)値在8〜82%之範圍時，從輝度特 性之提昇與視認性之改良的觀點係爲較好，再好係在 30〜70%之範圍，更好係在40〜65%之範圍。 在本發明之光源裝置在從其發光面（光擴散元件6之出 射面）之法線方向所觀察的場合之顯示區域（area)內要求輝 度爲均一。此輝度之均一性，係依靠於光源的顯示區域之 大小，例如，在筆記型個人電腦或監視器等之顯示區域大 的大型光源裝置，係具有要求比較廣的視野角特性之場 合，對從發光面所出射之出射光光分布(XZ面內）要求更擴 廣。一方面，在行動電話或手提資訊終端等之顯示區域較 小之小型光源裝置，係具有高輝度或顯示品質的提昇爲優 先的場合，從發光面所出射之出射光光度分布(XZ面內）係 可比較狹窄。因此，光擴散元件6係以使用可按照如第8 圖所示之光源裝置的顯示區域AR之大小(與導光體之光入 射面垂直的X方向之尺寸)具有適當之光擴散特性者爲宜。 本發明之光源裝置係適合於桌上個人電腦之監視器、 液晶電視機之尺寸比較大的顯示裝置。以此種顯示裝置加 以使用之場合，必要比較廣的視野角之同時也必要高輝 度，對於一次光源1係使用在導光體3之對向的兩端面各 配置一個以上之冷陰極管的多燈型。對於此種光源裝置， 與使用一燈型之一次光源1者關於品質之視認性係爲相 異，如後述之出射光光度分布(XZ面內）之非對稱性係失去 其特性，在光源裝置之中央部附近的出射光光度分布（XZ 面內）係如第9圖所示，在不使用光擴散元件6之場合也 11678pif.doc/008 26 可提昇對稱性。更且，在接近於光源兩端部近傍之出射光 光度分布(XZ面內）係各受從最接近處所導光之光的影響， 成爲具有右干非對稱性之出射光光度分布(XZ面內）。即， 在第9圖之左側端部近傍，光源側之出射光光度分布(xz 面內）係以急劇低降’中央側之出射光光度分布(XZ面內） 係具有平滑之拖尾（tailing)傾向的關係，左端部近傍之光 的出射方向係以稍微向中央部之成分居多。一方面，在第 9圖之右側的端部近傍，係具有與此相反之出射光光度分 布(XZ面內），光之出射方向係以稍微向中央部之成分居 多。因此，由中央部觀察兩端部近傍時可得視認性優良之 出射光特性，成爲到端部都具有高品質之高輝度的光源裝 置。對於光擴散元件6係必要取得廣視野角之光擴散性， 係以使用出射光光度分布(XZ面內）之半値全幅度在6〜13 度的範圍爲較好，再好係6.5〜11度，更好係在7〜9度之 範圍。又，對霧化値，係以在50〜82%之範圍爲較好，再 好係60〜75%，更好係在65〜70%之範圍。更且，在光擴散 元件6之表面形成凹凸構造的場合，其平均傾斜角係以在 4.5〜12度之範圍爲較好，再好係5.5〜8.5度，更好係在6〜7 度之範圍。 對本發明之光源裝置，在使用如上述之光擴散元件6 的場合，係以使用從光偏向元件4之出射光輝度分布(XZ 面內）的半値全幅度爲19〜26度程度之聚光性比較弱的光 偏向元件4之同時，以使用光擴散性比較弱之光擴散元件 6時，較可抑制在YZ面由擴散之輝度低降的關係’從輝 11678pif.doc/008 27 594108 度提昇之觀點係具有較好之場合。此種場合，對於光擴散 元件6，必要取得廣視野角之光擴散性，係以使用出射光 光度分布(XZ面內）之半値全幅度在1〜8度之範圍爲較好， 再好係2〜8度，更好係在3〜7度之範圍。又，對霧化値， 係以在8〜70%之範圍爲較好，再好係30〜65%，更好係在 40〜60%之範圍。更且，在光擴散元件6之一方的表面形 成凹凸構造之場合，其平均傾斜角係以在0.8〜7度之範圍 爲較好，再好係3〜6.5度，更好係在3.5〜6度之範圍。在 兩面形成凹凸構造的場合，其一方之表面的平均傾斜角係 以在0.8〜4度之範圍爲較好，再好係1〜4度，更好係在2〜4 度之範圍。
在本發明，對於光擴散元件6係有使用光擴散性具有 各向異性者的情形，因可提高光擴散元件6之全光線透射 率，可使從光偏向元件4之出射光以有效率的加以擴散， 可提昇輝度之關係，係爲較好。例如，在導光體3之一端 面配置線狀之冷陰極管爲一次光源的光源裝置，使從導光 體3之光出射面所出射的出射光由光偏向元件4主要在XZ 面圖謀狹視野化，使在此XZ面內狹視野化之光更再由光 擴散元件6加以擴散以擴廣視野角爲目的。但，對於光擴 散元件6使用各向同性擴散性者的場合，對於未經光偏向 元件加以狹視野化之YZ面內也以同等使光擴散之關係， 導致輝度之低降。於是，如第10圖所示，藉由使用在XZ 面內之光擴散性比YZ面內較高的具有各向異擴散性之光 擴散元件6，可使由光偏向元件4加以狹視野化之在XZ 11678pif.doc/008 28 面的光擴散加強，未經狹視野化之在YZ面內的光擴散可 加以變弱，可使從光偏向元件4之出射光以有效率的加以 擴散，以抑止使輝度之低降變爲最小。 對於此種光擴散元件6之各向異擴散性，以使用具有何 種各向異性之光偏向元件6,係並非僅決定於如上述之在 ΧΖ面與ΥΖ面之各向異性的要因，係按照導光體3之光出 射機能部之形狀、光偏向元件4之透鏡列形狀或排列，光 源裝置之用途等，可適宜加以選定。即，如第11圖所示， 想像包含光擴散元件6之出射面法線及出射面內之任意方 向（Ρ_η 方向（η=1、2、……))的任意面(ΖΡ-η 面（η=1、2、···)）， 藉由使在此等任意面之出射光光度分布(ΧΖ面內）的半値全 幅度成爲相異時可附與各向異性。尙且，在ΖΡ-η面之半 値全幅度中最大者爲最大半値全幅度，最小者爲最小半値 全幅度。以同樣，對於光擴散元件6附與各向異擴散性之 凹凸構造的平均頃斜角，藉由使ΖΡ-η面與光擴散元件6(ΧΥ 面)所交差之在任意Ρ-η方向之平均傾斜角成爲相異時，可 附與平均傾斜角之各向異性。此時，在Ρ-η方向之平均傾 斜角之中最大者爲最大平均傾斜角，最小者爲最小平均傾 斜角。 例如，在與導光體3之ΥΖ面平行的兩側端面各以對 向配置線狀之冷陰極管爲一次光源1的場合，光偏向元件 4係主要在ΥΖ面圖謀狹視野化在ΥΖ面幾乎不作用之關 係，係以使用將從光偏向元件4之出射光在ΥΖ面內以有 效的加以擴散，在ΥΖ面內不加以擴散的具有各向異擴散 11678pif.doc/008 29 性之光擴散元件6爲最適宜。因此，對於光擴散元件6係 以在YZ面表示最大半値全幅度，在γζ面表示最小半値 全幅度的具有各向異擴散性者爲宜。以同樣，對於形成於 光擴散元件6之凹凸構造係也以配置在X方向具有最大平 均傾斜角，在Y方向具有最小平均傾斜角的構造爲宜。 對於具有此種各向異擴散性之光擴散元件6,考慮輝 度特性，視認性及品質等之平衡必要使用具有光擴散特性 的光擴散元件6，其中光擴散特性係使從光偏向元件4之 出射光加以適度擴散之特性。即，在光擴散元件6之光擴 散性低的場合，使視野角充分擴大變成困難使視認性低降 的同時，品質改善效果有不能充分之傾向，以相反的在光 擴散性過高的場合，由光偏向元件4之狹視野效果損失的 同時，全光線透射率也變低有輝度低降之傾向。於是，使 用出射光光度分布(XY面內）之最大半値全幅度在1〜13度 之範圍者，再好係在3〜11度之範圍，更好係在4〜9度之 範圍。又，對最小半値全幅度之最大半値全幅度的比（最 大半値全幅度/最小半値全幅度)係以在1.1〜20之範圍爲較 好，再好係在2〜15之範圍，更好係在4〜10之範圍。此係， 藉由使最大半値全幅度/最小半値全幅度爲1.1以上時，可 提昇光之利用效率能提高輝度之關係，藉由使在20以下 時可抑止由強的光擴散性所引起之輝度的低降。 在光擴散元件6之一方的表面形成凹凸構造的場合， 其最大平均傾斜角係以在0.8〜15度之範圍爲較好，再好 係3.5〜11度，更好係4〜9度。又，與最大半値全幅度/最 11678pif.doc/008 30 小半値全幅度同樣觀點，對最小平均傾斜角之最大平均傾 斜角的比(最大平均傾斜角/最小平均傾斜角)係以在1.1〜20 之範圍爲較好，再好係在2〜15之範圍，更好係在4〜10之 範圍。凹凸構造係可形成於光擴散元件6之兩方的表面， 此種場合，爲抑止光擴散元件6之全光線透射率的低降， 係以使光擴散元件6之入射面側的平均傾斜角比出射面側 之平均傾斜角較大爲宜。又，對於光擴散元件6之霧化値 係以使在8〜82%之範圍時，從輝度特性的提昇與視認性的 改良觀點爲較好，再好係在30〜70%之範圍，更好係在 40〜65%之範圍。 對於具有此種各向異擴散性的光擴散元件6之擴散性 附與構造，例如，係可舉如第12圖〜第14圖所示之凹凸 構造。在第12圖所示之凹凸構造係使在一軸上以長延伸 之雙透鏡列等的透鏡列6a以多數大略並列加以連設的排 列構造。此種透鏡列之排列間距的選定係對以顯示裝置所 使用之液晶元件之間距及光偏向元件之稜鏡列等的透鏡列 之排列間距以不容易發生干涉條紋(moire)的間距或以成爲 隨便（random)的排列間距爲宜。通常，透鏡列之排列間距 係以在1〜70μηι之範圍爲較好，從製造之容易性或防止干 涉條紋之發生的觀點以在5〜40μπι爲再好，更好係在 10〜30μτη之範圍。又，與透鏡列之長度方向直交方向的平 均傾斜角係以在8〜15度之範圍時從輝度提昇與視認性提 昇的觀點爲較好，再好係3.5〜11度，更好係在4〜9度之 範圍。 11678pif.doc/008 31 594108 第13圖所示之凹凸構造係使多數的柱面透鏡 (cylindrical lens)形狀體6b以離散排列的構造。柱面透鏡 形狀體之排列間隔係可爲一定規則的間距，也可爲隨便之 排列間距。通常，柱面透鏡形狀體之排列間距係以在 1〜70μπι之範圍爲較好，從製造之容易性或防止干涉條紋 之發生的觀點係以5〜40μηι爲再好，更好係在10〜30μιη之 範圍。又，在與柱面透鏡形狀體之長度方向直交方向的平 均傾斜角從輝度提昇與視認性提昇的觀點係以在0.8〜15 度爲較好，再好係在3.5〜11度，更好係在4〜9度之範圍。 此種離散的排列構造係以使在光擴散元件6所要求表示最 大半値全幅度之面與光擴散元件6之出射面的交差線與， 柱面透鏡形狀體之長度方向大略成爲直交的機率變成高之 方式加以排列爲宜。又，以使在光擴散元件6所要求表示 最小半値全幅度之面與光擴散元件6之出射面的交差線 與，柱面透鏡形狀體之長度方向大略成爲平行之機率變高 之方式加以排列爲宜。 在第14圖所示之凹凸構造係爲髮紋(hairline)構造。與 髮紋6c之延伸方向直交方向的平均傾斜角在〇.8〜15度時 從輝度提昇與視認性提昇之觀點爲較好，再好係3.5〜11 度，更好係在4〜9度之範圍。髮紋之延伸方向係以與，在 光擴散元件6要求表示最大半値全幅度之面與光擴散元件 6之出射面所交差的線大略直交的方向爲宜。 在附與此種各向異擴散性所形成凹凸構造的面及其 背面之至少一方藉由附與消光(mat)構造時，可抑制閃耀或 11678pif.doc/008 32 輝度斑等能提昇品質。但，消光構造之光擴散性變強時各 向異擴散性會損失有導致輝度低降之場合的關係，係以附 與光擴散性比較弱的消光構造爲宜。對於此種消光構造， 平均傾斜角係以在0.5〜5度之範圍爲較好，再好係0.8〜4 度，更好係在1〜3.5度之範圍。尙且，在各向異性附與凹 凸構造之表面，附與消光構造之場合的消光構造之平均傾 斜角係指去除起因於凹凸構造之平均傾斜角的消光構造本 身之平均傾斜角。此種平均傾斜角係可在無凹凸構造之部 分或在與凹凸構造之長度方向平行的方向加以測定，可使 用觸針粗糙儀之計測，使用光擴散元件6之斷面形狀以畫 像解析之方法，原子間力顯微鏡等加以測定。 在本發明，使用光偏向元件4將從導光體3之出射光 在法線方向等之特定方向加以出射，使此出射光以具有各 向異擴散性之光擴散元件6可加以出射於所期望之方向。 此種場合’在光擴散元件6可附與各向異擴散作用與光偏 向作用之兩方機能。例如，在使用雙透鏡列或柱面透鏡形 狀體爲凹凸構造者，藉由使斷面形狀爲非對稱形狀時，可 附與各向異擴散作用與光偏向作用之兩機能。 又’在本發明，爲光源裝置之調整視野角，以使品質 提昇爲目的，也可在光偏向元件4或光擴散元件6含有光 擴散材料。對於此種光擴散材料係可使用與構成光偏向元 件4或光擴散元件6之材料的折射率相異之透明微粒子， 例如可舉砂石（silicon beads)、聚苯乙嫌（polystyrene)、聚 甲基丙稀酸甲酯（polymethylmethacrylate)、氟化甲基丙嫌 11678pif.d〇c/〇〇8 33 594108 酸甲酯（fluoromethacrylate)等之單獨聚合物或共聚物等。 對光擴散材料係必要以不損失由光偏向元件4之狹視野效 果或由光擴散元件6之適度擴散效果之方式加以適宜選定 含有量、粒徑、折射率等。例如，光擴散材料之折射率如 與構成光偏向元件4或光擴散元件6之材料的折射率差過 小時擴散效果變小，過大時產生過剩之散亂折射作用之關 係，折射率差係以在0.01〜0.1之範圍爲較好，再好係 0.03〜0.08，更好係在0.03〜0.05之範圍。又，擴散材料之 粒徑在過大時散亂變強引起閃耀或輝度之低降，過小時會 發生著色之關係，平均粒徑係以在0.5〜20μιη之範圍爲較 好，再好係2〜15μιη，更好係在2〜ΙΟμιη之範圍。 以下，由實施例將本發明以具體的加以說明。 尙且，在以下之實施例的各特性値之測定係如下述方 法加以進行。 面光源裝置之法線糎度、光度半値全幅度的測定 使用冷陰極管爲一次光源，在其驅動電路之反相器 (inverter)(Harrison 公司製 HIU-742A)施加 DC12 以高頻點 燈。輝度係使面光源裝置或導光體之表面以20mm四方之 正方形加以3x5分割，藉以求各正方形部分的法線方向之 輝度的十五點平均，加以求得。導光體之光度半値全幅度 係，在導光體之表面使具有4mm p之針孔(pin hole)的黑色 紙以針孔在導光體之表面中央位置的方式加以固定，加以 調整距離以使輝度儀之測定圓變成爲8〜9mm，在與冷陰極 管之長度方向軸垂直方向及平行方向以針孔爲中心加以調 11678pif.doc/008 34 594108 整，使測角（gonio)迴轉軸可以針孔爲中心迴轉。在各方向 使迴轉軸以〇·5°間隔一面迴轉於+80°〜-80。，一面以輝度儀 測定出射光之光度分布(XZ面內），以求法線方向之輝度、 峰値角度、光度分布(XZ面內）之半値全幅度（峰値之1/2 以上的値之分布(XZ面內）的擴大角度）、出射光分布幅度 (Θ 9〇、0 7Q、6» 2Q)。尙且，峰値角度係以對法線方向傾向 於一方之場合爲負値，傾向於他方之場合爲正値。 平均傾斜角（(9 J之測定 依據 IS04287/1-1987,以使用觸針爲 010-2528(1 μπιΓΙ、 55°圓錐、金剛石）之觸針式表面粗糙儀(東京精器(株)製廿_ 73 A 570Α)，以驅動速度0.03mm/秒加以測定粗面之表 面粗糙度。由此測定所得之記錄圖表（Chart)減去其平均線 補正傾斜用上述（1)式及(2)式以計算求得。 [實施例1〜9] 使用丙儲酸樹脂（acrylic resin)(三菱P Y 3 > (株）製了 卜VH5#000)藉由射出成形加以製作，一方之面 爲平均傾斜角8度之消光面，在他方之面使延伸於與長度 300mm邊（長邊）直交方向之稜鏡頂角爲1〇〇度，間距爲 50μηι的稜鏡列以並列加以連設排列之210mmx300mm、厚 6mm的14英吋導光體。沿對應於導光體之長度300mm邊 (長邊）的兩方側端面配置以光源反射器（麗光社製銀反射薄 膜）加以覆蓋的冷陰極管。更且，在其他之側端面貼附光 擴散反射薄膜（東P社製E60)，在稜鏡列排列面（背面）配置 反射薄層。將以上所構成之結構組裝於框體。此導光體在 11678pif.doc/008 35 594108 垂直於光入射面及光出射面之雙方的面內之出射光光度分 布(XZ面內）之最大峰値角度係對光出射面法線方向爲63 度，半値全幅度係44度。 一方面，使用折射率爲1.5064之丙烯基(acryl)系紫外 線硬化性樹脂，如第1表所示，使構成稜鏡列之兩方稜鏡 面（第一稜鏡面及第二稜鏡面）從稜鏡頂部至稜鏡列之高度 h’的區域（area)l爲平面（具有第1表所示之傾斜角及頂角 分角α、/3)使剩餘之接近出射面側之區域2由曲率半徑r 之凸曲面（具有第1圖所示之傾斜角）加以構成之間距爲 56·5μπι之稜鏡列大略以並列加以連設的稜鏡列形成面， 使比稜鏡列形成面形成於厚度爲125μηι之聚脂薄膜 (polyester film)的一方之表面，加以製作稜鏡薄膜層(prisni sheet)，此時，凸曲面之曲率半徑⑺與稜鏡列之間距（P)的 比(r/P)，兩方之稜鏡面的，與假想面之最大距離（d)與稜鏡 列之間距(P)的比(d/P)係如第1表所示。 將所得之稜鏡薄膜層，在上述導光體之光出射面，以 稜鏡列形成面爲對向，以稜鏡稜線平行於導光體之光入射 面的方式加以載置，以得面光源裝置。以求垂直於此面光 源裝置之光入射面及光出射面的雙方之面內的出射光輝度 分布(XZ面內），將以後述之比較例1爲基準的場合之峰値 輝度比、峰値角度、具有峰値輝度之1/2以上的輝度値之 角度範圍（半値全幅度）、具有峰値輝度之90%以上的輝度 値之出射光分布幅度（0 9〇)與具有峰値輝度之20%以上的 輝度値之出射光分布幅度（0 20)的比（θ2ΰ/09。）、具有峰値 11678pif.doc/008 36 594108 輝度之70%以上的輝度之出射光分布幅度（07。)表示於第1 表。尙且，對於實施例4及6，將其出射光輝度分布(XZ 面內）表示於第6圖。 [比較例1] 使稜鏡薄層之稜鏡列，以兩稜鏡面均爲平面，稜鏡頂 角爲60.8度之斷面等腰三角形/5 =30.4度)以外，係與 實施例1同樣以得面光源裝置。求垂直於此面光源裝置之 光入射面及光出射面的雙方之面內的出射光輝度分布（ΧΖ 面內），以峰値輝度爲1.00，將峰値角度、具有峰値輝度 之1/2以上的輝度値之角度範圍（半値全幅度）、具有峰値 輝度之90%以上的輝度値之出射光分布幅度（09())與具有 峰値輝度之20%以上的輝度値之出射光分布幅度（θ2。）的 比2()/0 9〇)、具有峰値輝度之70%以上的輝度之出射光 分布幅度（θ7())表示於第1表。尙且，出射光輝度分布(ΧΖ 面內）係表示於第6圖。 [比較例2] 使稜鏡薄層之稜鏡列，以兩稜鏡面均爲平面，稜鏡頂 角爲65.4度之斷面等腰三角形（a =/3=32.7度）以外，係與 實施例1同樣以得面光源裝置。求垂直於此面光源裝置之 光入射面及光出射面的雙方之面內的出射光輝度分布（ΧΖ 面內），將以比較例1爲基準之場合的峰値輝度比、具有 峰値輝度之1/2以上的輝度値之角度範圍（半値全幅度）、 具有峰値輝度之90%以上的輝度値之出射光分布幅度（0 90) 與具有峰値輝度之20%以上的輝度値之出射光分布幅度（0 37 11678pif.doc/008 594108 【I嗽〕
Cb ^ 26.7 14.8 16.4 od ν>·Η 21.4 11.0 24.4 卜 v〇 !- 14.6 21.3 21.5 Θ 2(/ θ 90 1.53 2.93 2.62 2.41 3.76 3.80 2.40 8.50 4.07 5.44 3.07 半値全幅 度(。) 29.7 24.4 24.3 23.3 24.2 21.4 26.4 17.3 18.4 33.6 1- 28.9 峰値角度 (°) Τ—Η νο 卜 00 寸 m 〇 〇 〇 v-H 峰讎軍度 比 1 1_ 1.05 f—H 1.13 00 ΓΟ (N ^—4 m f-H 1.36 1.06 1.00 0.94 1 g 1.79 o 1.13 0.94 2.55 0.99 2.46 0.98 2.40 1 1 % 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 1 1 凸曲面之 曲率半徑 Γ (μιη) CN 452 452 452 452 452 452 452 452 1 1 hVH (%) 34.1 44.6 36.0 28.0 47.0 38.0 37.1 41.0 43.0 1 1 h， (μηι) Η r-H CN τ—Η τ—Η 13.4 ι—Η CN CN 17.4 17.9 17.9 18.9 1 1 平面、凸曲面之傾斜角 (°) 區域2 62.0 60.0 60.0 60.0 62.0 59.0 62.0 58.0 60.0 59.6 57.3 凸曲面 凸曲面 凸曲面 凸曲面 凸曲面 凸曲面 凸曲面 凸曲面 凸曲面 區域1 58.0 58.0 58.0 58.0 56.0 57.3 56.0 56.0 54.0 平面 平面 1平面 平面 平面 平面 平面 平面 平面 稜鏡頂角 (°) 32.0 32.0 32.0 32.0 34.0 32.7 34.0 34.0 36.0 30.4 32.7 32.0 32.0 32.0 32.0 34.0 32.7 34.0 34.0 36.0 30.4 32.7 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5丨 實施例6! 實施例7 實施例8 實施例9 比較例1 I比較例2
[實施例10] 使構成稜鏡列之兩方稜鏡面，如第2表所示，由稜鏡 頂部至稜鏡列之高度17.Ιμηι(ΐι’)爲傾斜角58.0度之平面（沒 =32.0度），稜鏡列之高度17.1μηι以上爲傾斜角62·0度之 平面的兩個平面（從稜鏡頂部側爲區域1、2)所構成以外， 係與實施例1同樣加以製作稜鏡薄層。 將所得之稜鏡薄層，在與實施例1同樣之導光體的出 射面以稜鏡列形成面對向，以稜鏡稜線平行於導光體之光 入射面的方式，加以載置，以得面光源裝置。求垂直於此 面光源裝置之光入射面及光出射面雙方的面內之出射光輝 度分布(ΧΖ面內）、將以比較例1爲基準之場合的峰値輝度 比、峰値角度、具有峰値輝度之1/2以上的輝度値之角度 範圍（半値全幅度）、具有峰値輝度之90%以上的輝度値之 出射光分布幅度與具有峰値輝度之20%以上的輝度 値之出射光分布幅度（02〇)的比（02〇/09())、具有峰値輝度 之70%以上的輝度之出射光分布幅度（07())表示於第2表。 此時，兩方稜鏡面的與假想平面之最大距離(d)與稜鏡列之 間距(P)的比（d/P)係表示於第2表。 [實施例11] 使構成稜鏡列之兩方稜鏡面，如第2表所示，由稜鏡 頂部至稜鏡列之高度17·1μηι〇ι’)爲傾斜角58.0度之平面（卢 =32.0度），稜鏡列之高度17·1μηι以上爲傾斜角60.0度之 平面的兩個平面（從稜鏡頂部側爲區域1.2)所構成以外，係 與實施例1同樣加以製作稜鏡薄層。 11678pif.doc/008 40 輝度比、峰値角度、具有峰値輝度之1/2以上的輝度値之 角度範圍（半値全幅度）、具有峰値輝度之90%以上的輝度 値之出射光分布幅度（09Q)與具有峰値輝度之20%以上的 輝度値之出射光分布幅度（Θ 2Q)的比（Θ 2Q/0 9Q)。具有峰値 輝度之70%以上的輝度之出射光分布幅度（Θ 7。)表示於第2 表。此時，兩方稜鏡面的與其假想平面之最大距離(d)與稜 鏡列之間距(P)的比（d/P)係如第2表所示。 [實施例13] 使構成稜鏡列之兩方稜鏡面，如第2表所示，由稜鏡 頂部至稜鏡列之高度16.4μηι(1ι’)爲傾斜角60.0度之平面（/5 =30.0度）、稜鏡列之高度16.4〜33·0μιη爲傾斜角60.5度之 平面，稜鏡列之高度33·0μηι以上爲傾斜角63.4度之平面 的三個平面（從稜鏡頂部側爲區域1、2、3)所構成以外， 係與實施例1同樣加以製作稜鏡薄層。 將所得之稜鏡薄層，在與實施例1同樣之導光體的光 出射面，以稜鏡列形成面爲對向，以稜鏡稜線平行於導光 體之光入射面的方式加以載置，以得面光源裝置。求垂直 於此面光源裝置之光入射面及光出射面雙方的面內之出射 光輝度分布(ΧΖ面內），將以比較例1爲基準之場合的峰値 輝度比，峰値角度、具有峰値輝度之1/2以上的輝度値之 角度範圍（半値全幅度）、具有峰値輝度之90%以上的輝度 値之出射光分布幅度（6>9Q)與具有峰値輝度之20%以上的 輝度値之出射光分布幅度（^2〇)的比（θ2()/θ9())、具有峰値 輝度之70%以上的輝度之出射光分布幅度（6>7())表示於第2 11678pif.doc/008 42 594108 使構成稜鏡列之兩方稜鏡面，如第2表所示，由稜鏡 頂部至稜鏡列之高度1〇.7μπι(1ι，)爲斷面橢圓面形狀(在與長 軸交點之曲率半徑爲400μηι，與短軸交點之曲率半徑爲 800μπι之橢圓形狀的與短軸交點近傍）之凸曲面（傾斜角 =56.6度、冷=33.7度）、稜鏡列之高度10·7μιη以上爲曲率 半徑400μηι之圓柱面形狀之凸曲面(傾斜角=64.0度、凸曲 面部之弦的與稜鏡列形成面之法線所成角=26.0度）的由兩 個凸曲面（從稜鏡頂部側爲區域1.2)所構成以外，係與實施 例1同樣加以製作稜鏡薄層。將所得之稜鏡薄層，在與實 施例1同樣的導光體之光出射面，以稜鏡列形成面爲對向， 以稜鏡稜線平行於導光體之光入射面的方式加以載置，以 得面光源裝置。求垂直於此面光源裝置之光入射面及光出 射面雙方的面內之出射光輝度分布(ΧΖ面內），將以比較例 1爲基準之場合的峰値輝度比、峰値角度、具有峰値輝之 1/2以上的輝度値之角度範圍（半値全幅度）、具有峰値輝度 之90%以上的輝度値之出射光分布幅度（θ9())與具有峰値 輝度之20%以上的輝度値之出射光分布幅度（0 2。)的比 2〇/0 9Q)、具有峰値輝度之70%以上的輝度之出射光分布幅 度（θ7())表示於第2表。此時，兩方之稜鏡面的與其假想 平面之最大距離（d)與稜鏡列之間距（Ρ)的比（d/P)係如第2 表所示。 如以上說明，可提供一種光源裝置，由高聚光效果可 圖謀輝度之提昇的同時，在對於觀察方向之變化的輝度低 降較少，可提昇一次光源之光量利用效率（即，使從一次 11678pif.doc/008 44 594108 光源所發出之光向所要之觀察方向以集中出射之效率變高) 並且以簡單化構成能容易提昇畫像品質。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。
11678pif.doc/008 45 【2撇〕 寸 v£> (N QO CN 卜 寸· 1-H ON cK CN v〇 f-H 寸 Θ 2(/ θ 90 ON τ-Ή On CN W^4 CN 00 一 (N cn CN m (N Os 1·^ (N 半値全幅 度(。) CO rn m od CN ν〇 m vd cn in v〇 (N ro m § w vo r-H (N CTn VO 峰値輝度 比 Os Os 〇 〇 t-H ί·-Η CN CN CN ON 〇 r-H ON o 笔8 CN VO s CN »n ON o o rn r*H q oo 00 rn ?-H — m 〇 vd m Os Pi l> m t-H CN 卜 On ^ 1 ^H T-H r—< t-H 寸 寸 'O ▼-H (N 〇 卜 d ?-H 平面、凸曲面之傾斜角(°) 區域3 1 1 o s 寸 cn Ό 〇 § 1 1 1 降 胆 凸曲面 1 區域2 o (N Ό o § o od Os od 〇 晅 降 回 回 陌 凸曲面 區域1 〇 00 »n o od to cn ο § f-H VO vd 胆 陌 陧 陌 陌 凸曲面 稜鏡頂角 (°) ο CN cn ο (N cn 卜 (N m 〇 Os ro rn 〇 (N 〇 (N m (N cn 〇 〇 m Ch (N r〇 卜 CO ΓΛ 實施例10 實施例11 實施例12 實施例13 實施例14 實施例15
594108 圖式之簡里說明 第1圖係表示依據本發明之光源裝置的模式斜視圖。 第2圖係本發明之光偏向元件之入光面的稜鏡列形狀 之說明圖。 第3圖係本發明之光偏向元件之入光面的稜鏡列形狀 之說明圖。 第4圖係本發明之光偏向元件之入光面的稜鏡列形狀 之說明圖。 第5圖係表示從光偏向元件之出射光輝度分布(XZ面 內）的說明圖。 第6圖係表示從光偏向元件之各種出射光輝度分布(XZ 面內）的曲線圖。 第7圖係出射光光度分布(XZ面內）之半値全幅度的說 明圖。 第8圖係光源裝置之顯示區域的說明圖。 第9圖係表示從依據本發明之光源裝置的光偏向元件 之出射光輝度分布(XZ面內）的說明圖。 第10圖係表示本發明之光擴散元件的各向異擴散性之 出射光光度分布(XZ面內）的說明圖。 第11圖係本發明之光擴散元件的各向異擴散性之說明 圖。 第12圖係表示具有本發明之各向異擴散性的光擴散元 件之凹凸構造的槪要圖。 第13圖係表示具有本發明之各向異擴散性的光擴散元 11678piil.doc/008 47 594108 0a平均傾斜角 t 導光體3之厚度 L 入射光傳播方向之長度 1〇在光入射面3 1側端緣之出射光的光強度 I 從光入射面31側端緣至距離L位置之出射光強度 α光出射率 7曲率半徑 P 間距 Η 稜鏡列之全體高度 h 稜鏡列之部分高度 Q 假想平面 d 平面或凸曲面與假想平面Q之最大距離 α万稜鏡列頂角之分角 11678piil.doc/008 49

Claims (1)

  1. 594108 拾、申請專利範圍： 1. 一種光源裝置係包括： 一一次光源； 一導光體，係具有使從該一次光源所發出之光加以入 射之互爲對向之兩光入射面及使經導光之入射光加以出射 之一光出射面；以及
    一光偏向元件係鄰接配置於該導光體之該光出射面 側；並且 該光偏向元件係由具有使光加以入射之一入光面與位 置於相反側之使入射光加以出射之一出光面，在該入光面 係由兩稜鏡面所構成之一稜鏡列以互爲大略並列加以複數 排列。其特徵在於，各該些稜鏡面係至少由傾斜角相異之 兩個面所構成，位置愈接近於該出光面側之該面其傾斜角 愈大，最接近於該出光面之該面的傾斜角與從該出光面最 遠之該面的傾斜角之差爲15度以下。
    2. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其特徵在 於，在該些面之中的至少一個係一平面。 3. 如申請專利範圍第2項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些面係均爲一平面。 4. 如申請專利範圍第3項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些面係至少爲三個平面。 5. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些面之中的至少一個係爲一凸曲面。 6. 如申請專利範圍第5項所述之光源裝置，其特徵在 11678piil.doc/008 50 594108 於，該些面係均爲一^凸曲面。 7. 如申請專利範圍第5項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些面係至少爲一平面與至少爲一凸曲面。 8. 如申請專利範圍第7項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些面係至少爲兩個平面及至少爲一凸曲面。 9·如申請專利範圍第5項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些面之中的至少兩個係形狀互異之一凸曲面。 10·如申請專利範圍第5項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些凸曲面之一曲率半徑⑴與該些稜鏡列之一間距(p) 的比(r/P)係爲2〜5。 U·如申請專利範圍第5項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些凸曲面之至少一個係爲一非圓柱面。 12.如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些面係在從該些稜鏡列之頂部至高度爲h之一領域 至少形成兩個，以該些稜鏡列之高爲Η時，h/H係爲10% 以上。 13·如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些面與建接該些稜鏡列之一頂部及一底部的一假想 平面之一最大跑離（d)的對該些稜鏡列之一間距（P)的比率 (d/P)係爲 0·4〜5%。 H.如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些稜鏡列之頂角係爲35〜80度。 15·如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些稜鏡列之一頂角之一方的一分角α係爲25〜40度， 51 11678piil.doc/008 594108 他方之一分角沒係爲25〜40度。 16. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其特徵在 於，該些稜鏡列之一頂角的一方之一分角α與他方之一分 角/3係互爲相異。 17. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其特徵在 於，在從該光偏向元件所出射之出射光的輝度分布，輝度 成爲峰値輝度之70%的出射光分布幅度（θ7。)係爲10度以 上。 18. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其特徵在 於，在從該光偏向元件所出射之出射光的輝度分布，輝度 成爲峰値輝度之90%的出射光分布幅度9Q)與輝度成爲 峰値輝度之20%的出射光分布幅度9〇)的比（0 2〇/0 9。)係 爲5以下。 19. 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其特徵在 於，在該光偏向元件之該出光面上係以鄰接配置一光擴散 元件。 20. 如申請專利範圍第19項所述之光源裝置，其特徵 在於，該光擴散元件，係在使一平行光加以入射時之出射 光光度分布的半値全幅度係爲1〜13度。 21. 如申請專利範圍第19項所述之光源裝置，其特徵 在於，該光擴散元件之霧化値係爲8〜82%。 22. 如申請專利範圍第19項所述之光源裝置，其特徵 在於，該光擴散元件之至少一方之面的平均傾斜角係爲 0.8〜12度。 11678piil.doc/008 52 23. 如申請專利範圍第19項所述之光源裝置，其特徵 在於’該光擴散元件使一平行光入射時之出射光光度分布 的半値全幅度係具有各向異性。 24. 如申請專利範圍第19項所述之光源裝置，其特徵 在於，該光擴散元件使一平行光入射時之出射光光度分布 的最大半値全幅度係爲最小半値全幅度之1.1倍以上。 25· —種光偏向元件係具有使光加以入射之一入光面與 位置於相反側之使入射光加以出射一出光面，在該入光面 係由兩稜鏡面所構成之一稜鏡列以互爲大略並列加以複數 排列，其特徵在於，各該些稜鏡面係至少由傾斜角相異之 兩個面所構成，位置愈接近於該出光面之該面其傾斜角愈 大，最接近於該出光面之該面的傾斜角與從該出光面最遠 之該面的傾斜角之差爲15度以下。 26. 如申請專利範圍第25項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些面之中的至少一個係爲一平面。 27. 如申請專利範圍第26項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些面係均爲一平面。 28·如申請專利範圍第27項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些面係至少爲三個平面。 29·如申請專利範圍第25項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些面之中的至少一個係爲一凸曲面。 30·如申請專利範圍第29項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些面係均爲一凸曲面。 31.如申請專利範圍第29項所述之光偏向元件，其特 11678piil.doc/008 53 594108 徵在於，該些面係至少爲一平面與至少爲一凸曲面。 32. 如申請專利範圍第31項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些面係至少爲兩個平面及至少爲一凸曲面。 33. 如申請專利範圍第29項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些面之中的至少兩個係形狀互異之一凸曲面。 34. 如申請專利範圍第29項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些凸曲面之一曲率半徑⑴與該些稜鏡列之一間 距(P)的比(r/P)係爲2〜50。 35. 如申請專利範圍第29項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些凸曲面之至少一個係爲一非圓柱面。 36. 如申請專利範圍第25項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些面係在從該稜鏡列之頂部至高度爲h的領域 至少形成兩個，以該些稜鏡列之高度爲Η時，h/H係爲10% 以上。 37. 如申請專利範圍第25項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些面與連接該些稜鏡列之一頂部及一底部的一 假想平面之一最大距離（d)的對該些稜鏡列之一間距（P)的 比率(d/P)係爲4〜5%。 38. 如申請專利範圍第25項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些稜鏡列之一頂角係爲35〜80度。 39. 如申請專利範圍第25項所述之光偏向元件，其特 徵在於，該些稜鏡列之一頂角的一方之一分角α係爲25〜40 度，他方之一分角/5係爲25〜40度。 40. 如申請專利範圍第25項所述之光偏向元件，其特 11678piil.doc/008 54 594108 徵在於，該些稜鏡列之一頂角的一方之一分角α與他方之 一分角/5係爲互異。 11678piil.doc/008 55
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