專利名稱：光源裝置以及光偏轉(zhuǎn)元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及構成液晶顯示裝置等顯示裝置的邊緣照明方式的光源裝置以及使用于這種裝置的光偏轉(zhuǎn)元件，特別是涉及這樣構成的光源裝置以及使用于其的光偏轉(zhuǎn)元件，所述光源裝置通過使光在互不相同的兩個以上方向具有指向性地射出，從而對從這兩個以上的方向觀察顯示圖像特別適合。
背景技術：
近年來，彩色液晶顯示裝置作為便攜式筆記本電腦和個人電腦等的監(jiān)視器，或作為液晶電視機與錄像機形成一體的液晶電視機、便攜式電話機、便攜式信息終端等的顯示部，被廣泛使用于各種領域。另外，隨著信息處理量的增大、需求的多樣化、與多媒體對應等，液晶顯示裝置的大畫面化、高清晰度化也迅速發(fā)展。
液晶顯示裝置基本上由背光部與液晶顯示元件部構成。作為背光部，從液晶顯示裝置的緊湊化的觀點出發(fā)，多采用與導光體的側(cè)端面相對地配置一次光源的邊緣照明方式。
但是近年來，液晶顯示裝置等從降低電力消耗的觀點出發(fā)，作為邊緣照明方式的背光部在便攜式筆記本電腦、便攜式電話機、便攜式信息終端等中，為了有效利用一次光源發(fā)出的光量，越來越多采用提高了光的利用效率的高輝度電源裝置。
例如在日本特開平2-17號公報(專利文獻1)和特開平2-84618號公報(專利文獻2)中提出了采用在導光體的光出射面及其背面中的至少一個面上形成有多個透鏡單位的透鏡面、梨皮面，同時在光出射面上載置棱鏡片的光源裝置。但是，這樣的光源裝置雖然能夠得到比較高的輝度，但是在光出射面上的輝度均勻性不能夠滿足要求。因此，為了謀求光出射面上的輝度均勻性，特開平7-288552號公報(專利文獻3)等提出了將在導光體上形成的透鏡面、梨皮面的平均傾斜角作成0.5～7.5°的光源裝置。但是這樣的光源裝置中，雖然輝度的均勻性得到改善，能夠像上述專利文獻1和專利文獻2記載的那樣得到比較高的輝度，但是還不能夠充分滿足高輝度化的要求。
又，在使用棱鏡片使從導光體射出的光線偏轉(zhuǎn)時，為了提高光的聚光性能和指向性，將光線會聚于比較狹窄的范圍再使其射出，使構成棱鏡片的棱鏡列的棱鏡面形成凸曲面形狀，這樣的技術方案在特表平9-507584號公報(專利文獻4)、特開平9-105804號公報(專利文獻5)、特開平11-38209號公報(專利文獻6)、特開2000-35763號公報(專利文獻7)中提出。但是這些棱鏡片是使出射的光線盡可能集中于一個方向(大致法線方向)上射出，不是使其在互不相同的兩個方向上具有指向性地射出光線。
而且，與上述專利文獻4～7目的相同，在特開昭63-298902號公報(專利文獻8)、特開2002-197908號公報(專利文獻9)中提出了由多個平面構成形成棱鏡片的棱鏡列的棱鏡面的技術方案。但是這些棱鏡片也是使射出的光線盡可能集中于一個方向(大致法線方向)上射出，不能夠使其在互不相同的兩個方向上具有指向性地射出光線。
近年來，對液晶顯示裝置，在推進低耗電化的同時，要求使其在至少兩個互不相同的方向、特別是至少在3個互不相同的方向上具有指向性地射出光線。作為這樣的液晶顯示裝置，例如有車用導航系統(tǒng)的車載顯示裝置。裝置車載顯示裝置不僅使用于車輛導航用的圖像顯示，而且也使用于電視用的圖像顯示等。因此，除了駕駛員和副駕駛席上的人員能夠看到外，有時后排席位上的乘客也能夠看到顯示的圖像，因此必須基于車載電池所限制的電源供應以所需要的亮度對駕駛員、副駕駛席上的人員以及后排席位上的乘客顯示。這種車載顯示裝置通常配置于駕駛員席與副駕駛席之間，而且使顯示畫面與汽車的行駛方向垂直。因此對于駕駛員與副駕駛席上的乘客，要求有對于顯示畫面的法線方向在相互相反側(cè)形成25～35°左右的角度的方向上的兩個指向性，對于后排席位上的乘客，則要求大致在顯示畫面的法線方向上的指向性。
但是，在專利文獻4～9中所述的光源裝置，出射光只在特定的一個方向(例如顯示畫面的大約法線方向)上具有高指向性地射出，因此在除此以外的方向上輝度極低，作為車載顯示裝置是不合適的。
作為這樣的要求具有兩個以上的指向性的顯示裝置，還有例如在對于顯示畫面預先決定的至少兩個位置上由至少兩個游戲者或觀察者進行游戲或觀察的游戲機等的顯示裝置。
專利文獻1特開平2-17號公報專利文獻2特開平2-84618號公報專利文獻3特開平7-288552號公報專利文獻4特表平9-507584號公報專利文獻5特開平9-105804號公報專利文獻6特開平11-38209號公報專利文獻7特開2000-35763號公報專利文獻8特開昭63-298902號公報專利文獻9特開2002-197908號公報發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于，提供形成為在互不相同的兩個以上的方向上具有指向性地使光線射出，使其特別適合以低消耗功率從兩個以上的方向觀察顯示良好的圖像的光源裝置以及使用于該裝置的光偏轉(zhuǎn)元件。
本發(fā)明的光源裝置，具備具有在大致相互平行的方向上延伸并相互位于相反側(cè)的第1光入射端面、第2光入射端面、以及光出射面的導光體；分別與所述第1光入射端面和所述第2光入射端面相鄰配置的第1一次光源和第2一次光源；以及具有與所述光出射面相對配置的入光面和位于其相反側(cè)的出光面的光偏轉(zhuǎn)元件，其特征在于，所述導光體的光出射面或位于其相反側(cè)的背面中的至少一個面上，形成有平均傾斜角為0.5～15°的指向性光出射功能部，在所述光偏轉(zhuǎn)元件的入光面上形成有在與所述第1光入射端面以及所述第2光入射端面大致平行的方向上延伸的相互平行的多個棱鏡列，各所述棱鏡列分別具有靠近所述第1一次光源一側(cè)的第1棱鏡面和靠近所述第2一次光源一側(cè)的第2棱鏡面，所述第1棱鏡面具有在所述棱鏡列延伸的方向上延伸的第1區(qū)域和在所述棱鏡列延伸的方向上延伸的第2區(qū)域，所述棱鏡列的頂角是80～120°，所述第1區(qū)域與所述第2區(qū)域的傾斜角度之差為5～20°，所述第2區(qū)域與所述第1區(qū)域相比，其相對于棱鏡列形成平面法線方向的傾斜角度小。
又，本發(fā)明的光源裝置，具備具有作為在大致相互平行的方向上延伸并相互位于相反側(cè)的兩個端面之一的光入射端面及光出射面的導光體；與所述光入射端面相鄰配置的一次光源；以及具有與所述光出射面相對配置的入光面和位于其相反側(cè)的出光面的光偏轉(zhuǎn)元件，其特征在于，所述導光體的光出射面和位于其相反側(cè)的背面中的至少一個面上，形成有平均傾斜角為0.5～15°的指向性光出射功能部，在所述光偏轉(zhuǎn)元件的入光面上，形成有在與所述光入射端面大致平行的方向上延伸的相互平行的多個棱鏡列，各所述棱鏡列分別具有靠近所述一次光源一側(cè)的第1棱鏡面與遠離所述一次光源一側(cè)的第2棱鏡面，所述第1棱鏡面具有在所述棱鏡列延伸的方向上延伸的第1區(qū)域和在所述棱鏡列延伸的方向上延伸的第2區(qū)域，所述棱鏡列的頂角是50～90°，所述第1區(qū)域與所述第2區(qū)域的傾斜角度之差為10～25°，所述第2區(qū)域與所述第1區(qū)域相比，其相對于棱鏡列形成平面法線方向的傾斜角度小。
還有，本發(fā)明的光偏轉(zhuǎn)元件，是使用于上述光源裝置中的光偏轉(zhuǎn)元件，具體地說，其特征在于，在入光面上形成有在與所述第1光入射端面和所述第2光入射端面大致平行的方向上延伸的相互平行的多個棱鏡列，各所述棱鏡列具有第1棱鏡面和第2棱鏡面，所述第1棱鏡面具有在所述棱鏡列的延伸方向上延伸的第1區(qū)域和在所述棱鏡列的延伸方向上延伸的第2區(qū)域，所述棱鏡列的頂角為80～120°，所述第1區(qū)域與所述第2區(qū)域的傾斜角度之差為5～20°，所述第2區(qū)域與所述第1區(qū)域相比，相對于棱鏡列形成平面法線方向的傾斜角度較小，或其特征在于，在入光面上形成有在與所述第1光入射端面大致平行的方向上延伸的相互平行的多個棱鏡列，各所述棱鏡列具有第1棱鏡面和第2棱鏡面，所述第1棱鏡面具有在所述棱鏡列的延伸方向上延伸的第1區(qū)域和在所述棱鏡列的延伸方向上延伸的第2區(qū)域，所述棱鏡列的頂角為50～90°，所述第1區(qū)域與所述第2區(qū)域的傾斜角度之差為10～25°，所述第2區(qū)域與所述第1區(qū)域相比，相對于棱鏡列形成平面法線方向的傾斜角度較小。
采用本發(fā)明，在導光體的光出射面或位于其相反側(cè)上的背面中的至少一個面上，形成平均傾斜角為0.5～15°的指向性光出射功能部，同時由第1區(qū)域和第2區(qū)域構成光偏轉(zhuǎn)元件的棱鏡列的第1棱鏡面，棱鏡列的頂角采用80～120°，第1區(qū)域與第2區(qū)域的傾斜角度之差采用5～20°，使第2區(qū)域的傾斜角度比第1區(qū)域的小，這樣能夠使光線在互不相同的兩個以上的方向上具有指向性地射出，能夠以低消耗電力實現(xiàn)從兩個以上的方向觀察顯示良好的圖像。


圖1是本發(fā)明的光源裝置的一實施形態(tài)的示意立體圖；圖2是表示導光體的變形例的示意圖；圖3是光偏轉(zhuǎn)元件的棱鏡列的形狀的說明圖；圖4表示從出光面射出的光線在XZ平面內(nèi)的光度分布；圖5是光偏轉(zhuǎn)元件的棱鏡列的形狀的說明圖；圖6表示從出光面射出的光線在XZ平面內(nèi)的光度分布；圖7是光偏轉(zhuǎn)元件的棱鏡列的形狀的說明圖；圖8表示從出光面射出的光線在XZ平面內(nèi)的光度分布；圖9表示實施例中使用的棱鏡列的剖面形狀及尺寸；圖10是實施例中得到的光源裝置的出射光的光度分布圖；圖11表示實施例中使用的棱鏡列的剖面形狀及尺寸；圖12是實施例中得到的光源裝置的出射光的光度分布圖；圖13表示實施例中使用的棱鏡列的剖面形狀及尺寸；
圖14是實施例中得到的光源裝置的出射光的光度分布圖；圖15表示實施例中使用的棱鏡列的剖面形狀及尺寸；圖16是實施例中得到的光源裝置的出射光的光度分布圖；圖17表示實施例中使用的棱鏡列的剖面形狀及尺寸；圖18是實施例中得到的光源裝置的出射光的光度分布圖。
符號說明1 一次光源2 光源反射器3 導光體31 光入射端面33 光出射面34 背面4 光偏轉(zhuǎn)元件41 入光面411第1棱鏡面4111 第1區(qū)域4112 第2區(qū)域412第2棱鏡面4121 第3區(qū)域4122 第4區(qū)域42 出光面43 棱鏡列形成平面5 光反射元件6 光漫射元件具體實施方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施形態(tài)進行說明。
圖1是本發(fā)明的光源裝置的一實施形態(tài)的示意立體圖。如圖1所示，本發(fā)明的光源裝置包括以相互平行地在Y方向上延伸并相互位于相反側(cè)的兩個側(cè)端面作為光入射端面31，以與其大致垂直的一個表面(主面)作為光出射面33的導光體3；分別與該導光體3的兩個光入射端面31相鄰配置，并被各光源反射器2覆蓋的兩個一次光源1；與導光體3的光出射面上相鄰配置的光偏轉(zhuǎn)元件4；與位于導光體3的光出射面33的相反側(cè)的表面34相鄰配置的光反射元件5，以及配置在光偏轉(zhuǎn)元件4上的光漫射元件6。還有，在本實施形態(tài)中，在光偏轉(zhuǎn)元件4上配置了光漫射元件6，但是光漫射元件6可以根據(jù)需要配置，也可以采用不配置光漫射元件6的結(jié)構。
導光體3與XY面平行配置，總體上形成矩形板狀。導光體3具有4個側(cè)端面，其中與YZ面平行的1對側(cè)端面作為光入射端面31。在圖1中，位于右側(cè)的側(cè)端面31是第1光入射端面，圖1中，位于左側(cè)的側(cè)端面31是第2光入射端面。各光入射端面31分別配置一次光源，從一次光源1發(fā)出的光線射入各光入射端面31，然后被引入導光體3內(nèi)。在圖1中，位于右側(cè)的一次光源1是第1一次光源，圖1中，位于左側(cè)的一次光源1是第2一次光源。
與導光體3的光入射端面31大致垂直的兩個主面，分別與XY面大致平行配置，任意一方的面(圖中的上表面)作為光出射面33。對該光出射面33或其背面34中的至少一個面，賦予將粗糙面、棱鏡列、雙凸透鏡列、V字形槽等多個透鏡列與光入射端面31大致平行形成的透鏡面構成的指向性光出射功能部，以此一邊將從光入射端面31射入的光線引導到導光體3中，一邊使垂直于光入射端面31及光出射面33的面(XZ面)內(nèi)的出射光分布中有指向性的光線從光出射面33射出。
在導光體3的表面上作為指向性光出射機構形成的粗糙面、透鏡列，采用其根據(jù)ISO4287/1-1984決定的平均傾斜角θa為0.5～15°的范圍，但理想的是能夠使具有上述那樣的指向性的光線射出，同時提高在光出射面33內(nèi)的輝度均勻性。平均傾斜角θa更加理想的是1～12°范圍內(nèi)的角度，1.5～11°的范圍還要理想。該平均傾斜角θa最好是根據(jù)導光體3的厚度(t)和入射光傳播的方向上的長度(L)之比(L/t)設定最佳范圍。也就是說，導光體3使用L/t為20～200左右的導光體的情況下，最好是平均傾斜角θa采用0.5～10°，1～9°范圍內(nèi)則更加理想。而在導光體3采用L/t為20以下的導光體的情況下，最好是平均傾斜角θa采用7～12°，8～11°范圍內(nèi)則更加理想。
通過這樣在導光體3的光出射面33或其背面34上形成平均傾斜角為0.5～15°的指向性出射功能部，能夠提供以下這樣的高輝度的光源裝置從光出射面射出的光線的出射光光度分布(XZ面內(nèi))中的峰值光的角度(峰值角度)相對于光出射面的法線左右(即相互相反側(cè))的角度a分別為10～40°的范圍內(nèi)，能使具有出射光光度分布(XZ面內(nèi))的半高寬為10～50°這樣的指向性的高出射特性的光線從導光體3向相對于光出射面法線對稱的左右兩個方向射出，利用具有后述結(jié)構的光偏轉(zhuǎn)元件4使其出射方向高效率地向兩個以上的所希望的方向偏轉(zhuǎn)，在這些方向上具有指向性。
在這里，角度a是XZ面內(nèi)的出射光光度分布的峰值方向與光出射面33形成的角度。該角度a以10～40°為宜，更理想的是15～16°，20～30°還要理想。又，出射光光度分布的半高寬以10～50°為宜，更理想的是15～47°，20～45°還要理想。
導光體3上形成的粗糙面的平均傾斜角θa，根據(jù)ISO4287/1-1984采用觸針式表面粗度計測定粗糙面的形狀，以測定的方向的坐標為x，從得到的傾斜函數(shù)f(x)用下式(1)和(2)可以求得。
〔數(shù)1〕Δa＝(1/L)∫0L|(d/dx)f(x)|dx……(1)θa＝tan-1(Δa) ……(2)在這里，L為測定長度，Δa為平均傾斜角θa的正切。
而且導光體3，其光出射率以0.5～5％的范圍內(nèi)為宜，更理想的是1～3％的范圍內(nèi)。這是因為，如果光出射率小于0.5％，則從導光體3射出的光量少，存在不能夠得到充分的輝度的傾向，如果光出射率大于5％，則在一次光源1的附近有大量的光射出，在光出射面33內(nèi)的X方向上的光的衰減顯著，在光出射面33的輝度的均勻度有下降的傾向。在本發(fā)明中，光線從導光體3射出的光出射率定義如下。只點亮一個一次光源1的情況下的光出射面33的光入射端面31一側(cè)的端緣的出射光的光強(I0)與離光入射端面31一側(cè)的端緣的距離為L的位置上的出射光強度(I)的關系滿足下述式(3)所述關系，其中t表示導光體3的厚度(Z方向上的尺寸)。
〔數(shù)2〕I＝I0·α(1-α)L/1……(3)在這里，常數(shù)α表示光出射率，是從光出射面33上的與光入射端面31垂直的X方向上的每單位長度(與導光體厚度t相當?shù)拈L度)的導光體3射出的光線的比例(％)。該光出射率α可以通過以縱軸表示從光出射面33射出的光強度的對數(shù)，以橫軸表示L/t，標繪它們的關系，并從其斜率求出。
又，在沒有被賦予指向性光出射功能部的另一主面上，為了控制從導光體3射出的光在與光入射端面31平行的面(YZ面)上的指向性，最好是形成配置了在大致垂直于光入射端面31的方向(X方向)上延伸的多個透鏡列的透鏡面。在圖1所示的實施形態(tài)中，在光出射面33上形成粗糙面，在背面34上形成由在大致垂直于光入射端面31的方向(X方向)上延伸的多個透鏡列排列而成的透鏡面。在本發(fā)明中，也可以與圖1所示的形態(tài)相反，在光出射面33上形成透鏡面，背面34采用粗糙面。
如圖1所示，在導光體3的背面34或光出射面33上形成在大致垂直于光入射端面31的方向(大致為X方向)上延伸的多個透鏡列的情況下，作為所述透鏡列，可以舉出有棱鏡列、雙凸透鏡列、V字形槽等，但是最好是采用YZ剖面的形狀為大約三角形形狀的棱鏡列。
在本發(fā)明中，在導光體3上形成的大致在X方向上延伸的透鏡列是棱鏡列的情況下，最好是其頂角在70～150°的范圍內(nèi)。這是因為通過把頂角設于該范圍內(nèi)，可以使從導光體3射出的光線聚光，能夠謀求光源裝置的輝度的提高。也就是說，通過將頂角限定于該范圍內(nèi)，能夠射出包括出射光光度分布(XZ面內(nèi))的峰值光、在XZ面的垂直面(YZ面)上出射光光度分布的半高寬為35～65°的會聚的出射光，能夠提高光源裝置的輝度。還有，在將棱鏡列形成于光出射面33的情況下，頂角最好是在80～100°范圍內(nèi)，在將棱鏡列形成于背面34的情況下，頂角最好是在70～80°或100～150°范圍內(nèi)。
還有，在本發(fā)明中，也可以在導光體內(nèi)部混入光漫射性微粒并且使其分散。又，導光體3不限于圖1所示的形狀，也可以使用船狀等各種剖面形狀的構件。例如，如圖2所示，在XZ剖面形狀中，背面34彎曲，從光入射端面31向中央部厚度逐漸變薄。通過做成這樣的形狀，能夠加大從光出射面33射出的光的出射率。
圖3是本發(fā)明一實施形態(tài)的光偏轉(zhuǎn)元件4的棱鏡列的形狀的說明圖。光偏轉(zhuǎn)元件4以一個主表面作為入光面41，以另一主表面作為出光面42。在入光面41上將多個棱鏡列大致并列配置，使棱鏡列的延伸方向與導光體3的光入射端面31大致平行地將其配置于導光體3的光出射面33上。各棱鏡列具有位于靠近第1一次光源的一側(cè)的位置上的第1棱鏡面411和位于靠近第2一次光源的一側(cè)的位置上的第2棱鏡面412兩個棱鏡面。第1棱鏡面411由在Y方向上延伸且分別由單一剖面構成、而且傾斜角度互不相同的第1區(qū)域4111和第2區(qū)域4112構成。第1區(qū)域4111是接近棱鏡列的頂部的區(qū)域，第2區(qū)域4112是與第1區(qū)域4111連接、且處于比第1區(qū)域4111更遠離棱鏡列頂部的位置上的區(qū)域。還有，在本發(fā)明中，所謂平面等面的傾斜角度，是指相對于與棱鏡列的底面對應的棱鏡列形成平面43的各平面等面的傾斜角度。
相對于棱鏡列形成平面43的垂直方向(以下稱為“棱鏡列形成平面法線方向”)，形成第1區(qū)域4111的傾向角度α，形成第2區(qū)域4112的傾斜角α’，而且形成第2棱鏡面412的傾斜角β。棱鏡列的頂角(α+β、棱鏡頂角)最好是80～120°，更理想的是80～110°。在棱鏡頂角為80°以下的情況下，得到與棱鏡列形成平面的法線方向相差規(guī)定的角度的方向的光出射指向性是比較困難的，在棱鏡頂角超過120°的情況下，得到充分的輝度比較困難。棱鏡頂角的相對于棱鏡列形成平面法線方向的左右分配角度α、β以40～60°為宜，最好是40～55°。又，第1區(qū)域4111與第2區(qū)域41]2的傾斜角度之差(α-α’)以5～20°為宜，7～17比較理想，10～15°更加理想。在該傾向角度之差(α-α’)未滿5°或超過20°的情況下，得到在與棱鏡列形成平面的法線方向相差規(guī)定的角度的方向上有指向性的出射光是比較困難的。
在圖3所示的實施形態(tài)中，從第1一次光源發(fā)出、射入第1光入射端面且被引入導光體3內(nèi)的光線，從光出射面33在圖3中向左上方傾斜射出，從入光面41的第1棱鏡面411被引入光偏轉(zhuǎn)元件4內(nèi)，由第2棱鏡面412在內(nèi)表面全反射，相對于棱鏡列形成平面法線方向向左斜射(形成第2角度的方向)。符號L2表示該路徑的光線。另一方面，從第2一次光源發(fā)出、射入第2光入射端面且被引入導光體3內(nèi)的光線，從光出射面33在圖3中向右上方傾斜射出，從入光面41的第2棱鏡面412被引入光偏轉(zhuǎn)元件4內(nèi)。其一部分由第1棱鏡面411的第1區(qū)域4111的內(nèi)表面全反射，相對于棱鏡列形成平面法線方向向右斜方向(形成第1角度的方向)出射。該路徑的光線用符號L11表示。又，另一部分由第1棱鏡面411的第2區(qū)域4112的內(nèi)表面全反射，向棱鏡列形成平面法線方向射出。該路徑的光線用符號L12表示。
圖4表示從出光面42射出的光線的XZ面內(nèi)的光度分布。主要利用光L12得到在棱鏡列形成平面法線方向(角度0度)具有峰值的指向性出射光，主要利用光L11得到相對于棱鏡列形成平面法線方向在第1角度θ1的方向上具有峰值的指向性出射光，主要利用光線L2得到相對于棱鏡列形成平面法線方向在第2角度θ2的方向上具有峰值的指向性出射光，總共得到在3個方向上具有指向性的出射光。角度θ1、θ2設定為例如20～40°為宜，特別理想的是25～35°的范圍內(nèi)。
如圖3所示，棱鏡列的間距、即棱鏡列的寬度(X方向的尺寸)記為P，第1棱鏡面的寬度記為W1，第2棱鏡面的寬度記為W2，第1棱鏡面的第1區(qū)域4111和第2區(qū)域4112的寬度分別記為W11、W12。間距P為例如10～100微米，寬度W1、W2、W11、W12根據(jù)向所希望的方向的指向性出射光的強度比適當設定。例如通過改變寬度W11、W12的比例，可以改變光L11與光L12的峰值光強度比。主要對向棱鏡列形成面的法線方向的指向性發(fā)射作出貢獻的第2區(qū)域的寬度W12以采用間距P的10～40％為宜，比較理想的范圍是12～35％的范圍，15～30％的范圍更為理想。
在本發(fā)明中，作為不同的兩個方向的指向性(指向性的分離)的判斷基準，對于這些方向的出射光強度中的較小的一個(M)與這些方向之間的方向中的出射光強度中的最小值(N)，將{(M-N)/(M+N)}≥0.15成立的情況作為在這兩個方向上分別具有指向性的情況。(M-N)/(M+N)以0.2以上為宜，更理想的范圍是0.3以上。
本實施形態(tài)的光偏轉(zhuǎn)元件4通過在第1棱鏡面411上設置相互之間傾斜角度有5～20°的不同的第1區(qū)域4111和第2區(qū)域4112，以此能夠用這兩個區(qū)域與第2棱鏡面412使具有互不相同的3個方向的指向性的光射出。因此能夠減小一次光源的耗電，同時能夠發(fā)射在所需要的3個方向具有良好輝度的光線。
圖5是光偏轉(zhuǎn)元件4的棱鏡列的形狀的又一實施形態(tài)的說明圖。又，圖6表示從出光面42射出的光線在XZ面內(nèi)的光度分布。在這些圖中，對于具有與圖1～圖4中相同功能的構件標以相同的符號。
在本實施形態(tài)中，除了第1棱鏡面411外，第2棱鏡面412也由在Y方向上延伸且由單一平面構成、而且相互傾斜角度不同的第3區(qū)域4121和第4區(qū)域4122兩個平面構成。第3區(qū)域4121是靠近棱鏡列的頂部的區(qū)域，第4區(qū)域4122是與第3區(qū)域4121相連、比第3區(qū)域4121更加遠離棱鏡列的頂部的位置上的區(qū)域。第3區(qū)域4121和第4區(qū)域4122的寬度分別為W21、W22。相對于棱鏡列形成面法線方向，第3區(qū)域4121形成傾斜角β，第4區(qū)域4122形成傾斜角β’。第3區(qū)域4121與第4區(qū)域4122的傾斜角度之差(β-β’)以5～20°為宜，7～17°較為理想，10～15°更理想。
第4區(qū)域4122與第2區(qū)域4112一起，主要對棱鏡列形成平面法線方向的指向性光出射作出貢獻。因此，角度α與角度β采用大致相同的角度，角度α’與角度β’也采用大致相同的角度。在本實施形態(tài)中，主要對向棱鏡列形成平面法線方向發(fā)射指向性光作出貢獻的第2區(qū)域和第4區(qū)域的寬度總和(W12+W22)以間距P的10～40％為宜，比較理想的是12～35％的范圍，更理想的范圍是15～30％。
在本實施形態(tài)中，從第1一次光源發(fā)射、射入第1光入射端面并被引入導光體3內(nèi)的光線，從光出射面33向圖5中左上方斜向射出，從入光面41的第1棱鏡面411被引入光偏轉(zhuǎn)元件4內(nèi)。其一部分由第2棱鏡面412的第3區(qū)域4121的內(nèi)表面全反射，向著相對于棱鏡列形成平面法線方向左斜方向(形成第2角度的方向)射出。該路徑的光線用符號L21表示。又，另一部分由第2棱鏡面412的第4區(qū)域4122的內(nèi)表面全反射，向棱鏡列形成平面法線方向射出。該路徑的光線用符號L22表示。
在本實施形態(tài)中，與圖4的情況相比，棱鏡列形成平面法線方向的出射光強度變高，與其形成第2角度θ2的方向的出射光強度變低。
圖7是光偏轉(zhuǎn)元件4的棱鏡列的形狀的又一實施形態(tài)的說明圖。又，圖8是表示從出光面42射出的光線在XZ面內(nèi)的光度分布圖。在這些圖中，與圖1～圖6中具有相同功能的構件標以相同的符號。
本實施形態(tài)在由凸曲面構成第2區(qū)域4112和第4區(qū)域4122這一點上與圖5和圖6的實施形態(tài)不同。該凸曲面可以是XZ剖面的形狀為圓弧形狀(圓柱面的一部分的形狀)的凸曲面，也可以是XZ剖面的形狀為非圓弧狀(例如橢圓或拋物線的一部分的形狀)的凸曲面。通過適當設定這第2區(qū)域4112和第4區(qū)域4122的凸曲面的形狀，能夠使棱鏡列形成平面法線方向的指向性的程度、即出射光光度分布為所希望的分布。例如通過適當設定曲率半徑，能夠如圖8所示，提高棱鏡列形成平面法線方向的指向性的程度，提高出射光的峰值，反之，降低該方向的指向性的程度，加大出射光的分布范圍，能夠擴展視野范圍。在本實施形態(tài)中，由凸曲面構成第2區(qū)域4112和第4區(qū)域4122，但是也可以采用由凹曲面構成第2區(qū)域4112和第4區(qū)域4122的結(jié)構。在這種情況下，棱鏡列形成平面法線方向的指向性的程度下降，出射光的分布范圍變大，能夠擴展視野范圍。其程度可以利用曲率半徑的設定調(diào)整到所希望的程度。
在本發(fā)明中，第1區(qū)域4111、第2區(qū)域4112、第3區(qū)域4121、第4區(qū)域4122中的至少一個區(qū)域由凸狀曲面或凹狀曲面構成，其他區(qū)域由平面構成，這樣能夠控制向特定方向射出的出射光的指向性的程度。
還有，在本發(fā)明中，凸曲面等曲面的傾斜角度是指一個凸曲面等面上的全部位置上的傾斜角度的平均值，近似地說，如圖7所示，可以以在XZ剖面上連接曲線部的兩端的線段的斜率為代表。
在上面所述的實施形態(tài)中，以發(fā)射在棱鏡列形成平面的法線方向、相對于該方向的左右方向上的各一個方向共3個方向上具有指向性的出射光的情況為例進行說明，但是在本發(fā)明中，指向性的方向不限定于3個，而可以是2個，也可以是4個或4個以上。
在向兩個方向發(fā)射具有指向性的出射光的情況下，例如在如圖3所示的例子中，只要設定第2棱鏡面412的傾斜角度β，使得利用第2棱鏡面412的內(nèi)表面全反射的光線的出射方向是在棱鏡列形成平面法線方向上即可。又，在向4個或4個以上的方向上發(fā)射具有指向性的出射光的情況下，例如，如圖3所示的例子中，也可以在第1棱鏡面411上形成與第1區(qū)域4111和第2區(qū)域4112傾斜角度不同的其他區(qū)域，又可以在圖5所示的例子中，在第2棱鏡面412上形成與第3區(qū)域4121和第4區(qū)域4122傾斜角度不同的其他區(qū)域，在圖5所示的例子中，也可以改變第4區(qū)域4122的傾斜角度，利用內(nèi)表面反射將其反射到與利用第1～第3區(qū)域的內(nèi)表面反射的方向不同的方向上。
又，在上述實施形態(tài)中，使第2區(qū)域4112位于比第1區(qū)域4111遠離棱鏡列頂部的一側(cè)的位置上，但是反之也可以使傾斜角度α的第1區(qū)域4111位于比傾斜角度α’的第2區(qū)域4112遠離棱鏡列頂部的一側(cè)的位置上。同樣，也可以使傾斜角度β的第3區(qū)域4121位于比傾斜角度β’的第4區(qū)域4]22遠離棱鏡列頂部的一側(cè)的位置上。但是，從光偏轉(zhuǎn)元件4的生產(chǎn)效率和耐用性等的角度出發(fā)，最好是像上述實施形態(tài)那樣，形成使傾斜角度小的第2區(qū)域4112位于比第1區(qū)域4111遠離棱鏡列頂部的一側(cè)的結(jié)構。
還有，在上述實施形態(tài)中，對在第1棱鏡面上形成第1區(qū)域和第2區(qū)域，在第2棱鏡面上形成第3區(qū)域和第4區(qū)域的情況(形成4個區(qū)域的情況)進行了說明，但是在本發(fā)明中，也可以在任意一個棱鏡面或兩個棱鏡面上形成其他區(qū)域。在這種情況下，其他區(qū)域形成于第1區(qū)域與第2區(qū)域之間或第3區(qū)域與第4區(qū)域之間，其傾斜角度比第1區(qū)域或第3區(qū)域的傾斜角度小，比第2區(qū)域或第4區(qū)域的傾斜角度大。
一次光源是在Y方向上延伸的線狀光源，可以使用例如熒光燈或冷陰極管。還有，在本發(fā)明中，一次光源1不限于線狀光源，也可以使用LED光源、鹵素燈、金屬鹵素燈等那樣的點光源。又，光源反射器2是將一次光源1的光線低損失地引入導光體3的構件。其材料可以采用例如在表面上具有金屬蒸鍍反射層的塑料薄膜。如圖1所示，光源反射器2從光反射元件5的端緣部外面經(jīng)一次光源1的外面卷繞到光偏轉(zhuǎn)元件4的出光面端緣部。另一方面，光源反射器2也可以避開光偏轉(zhuǎn)元件4，從光反射元件5的端緣部外面經(jīng)過一次光源的外面卷繞到導光體3的光出射面端緣部。
也可以將與這樣的光源反射器2相同的反射構件安裝于導光體3的光入射端面31以外的側(cè)端面上。光反射元件5可以使用例如在表面上具有金屬蒸鍍反射層的塑料片。在本發(fā)明中，光反射元件5也可以使用在導光體3的背面34上利用金屬蒸鍍等方法形成的光反射層等來代替反射片。
在本發(fā)明中，作為另一實施形態(tài)，也可以采用以導光體的一個端面作為光入射端面、靠近該光入射端面配置一次光源的光源裝置。在這種情況下，作為在導光體的光出射面上配置的光偏轉(zhuǎn)元件，在與導光體的光出射面相對配置的入光面上形成在與光入射端面大致平行的方向上延伸的相互平行的多個棱鏡列，各棱鏡列分別由靠近一次光源的一側(cè)的第1棱鏡面和遠離一次光源的一側(cè)的第2棱鏡面形成的，在第1棱鏡面上具有向棱鏡列的延伸方向延伸的第1區(qū)域和在所述棱鏡列的延伸方向上延伸的第2區(qū)域，棱鏡列的頂角采用50～90°，第1區(qū)域與第2區(qū)域的傾斜角度之差為10～25°，使第2區(qū)域的傾斜角度比第1區(qū)域的傾斜角度小。也就是在圖3所示的實施形態(tài)中，棱鏡頂角(α+β)采用50～90°范圍內(nèi)的角度，構成第1棱鏡面411的第1區(qū)域4111與第2區(qū)域4112的傾斜角度之差(α-α’)采用10～25°范圍內(nèi)的角度。
在該棱鏡頂角(α+β)小于50°的情況下，在偏離棱鏡列形成平面法線方向所要求的角度的方向上得到光出射指向性是困難的，在棱鏡頂角超過90°的情況下，得到充分的輝度是困難的。棱鏡頂角的相對于棱鏡列形成平面法線方向的左右分配角度α、β，最好是α在5～50°范圍內(nèi)，β在40～60°范圍內(nèi)，而α在10～40°范圍內(nèi)，β在40～55°范圍內(nèi)則更理想。另外，第1區(qū)域4111與第2區(qū)域4112的傾斜角度之差(α-α’)以10～25°為宜，15～25°比較理想，17～23°則更好。在該傾斜角度的差(α-α’)小于10°或超過25°的情況下，比較難以在偏離棱鏡列形成平面的法線方向所要求的角度的方向上得到指向性出射光。
在本實施形態(tài)中，從一次光源發(fā)射、射入光入射端面且被引入導光體3內(nèi)的光線，從光出射面33向圖3中右上方斜射，從入光面41的第2棱鏡面412被引入光偏轉(zhuǎn)元件4。其一部分由第1棱鏡面411的第1區(qū)域4111的內(nèi)表面全反射，向著對棱鏡列形成平面法線方向右斜方向(形成第1角度的方向)射出。該路徑的光線是符號L11表示的光線。而其另一部分由第1棱鏡面411的第2區(qū)域4112的內(nèi)表面全反射，向著對棱鏡列形成平面法線方向左斜方向(形成第2角度的方向、L2表示的路徑的方向)射出。由此，能夠得到主要相對棱鏡列形成平面法線方向在第1角度θ1的方向上具有峰值的指向性出射光，以及主要相對棱鏡列形成平面法線方向在第2角度θ2的方向上具有峰值的指向性出射光，即得到在兩個方向上具有指向性的出射光。角度θ1和角度θ2以設定為例如20～40°為宜，更理想的是設定在25～35°范圍內(nèi)。
本實施形態(tài)的光偏轉(zhuǎn)元件4通過在第1棱鏡面411上設置相互之間傾斜角度差異在10～25°范圍內(nèi)的第1區(qū)域4111與第2區(qū)域4112，能夠利用這兩個區(qū)域射出在互不相同的兩個方向上的具有指向性的光線。因此能夠降低一次電源的電力消耗，同時能夠射出在所要求的兩個方向上具有良好的輝度的光線。
在本實施形態(tài)中，在第1區(qū)域4111與第2區(qū)域4112之間形成傾斜角度比第1區(qū)域4111小，比第2區(qū)域4112大的第5區(qū)域4113，以此能夠得到在具有上述角度θ1的方向、具有第2角度θ2的方向、以及棱鏡列形成平面法線方向或其近旁的第3方向具有峰值的指向性出射光，利用這3個區(qū)域，能夠在3個互不相同的方向上射出具有指向性的出射光。在這種情況下，主要對棱鏡列形成平面的法線方向的指向性出射光的發(fā)射作出貢獻的第5區(qū)域4113的寬度以間距P的10～40％為宜，比較理想的范圍是12～35％，更理想的是15～30％的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的導光體3和光偏轉(zhuǎn)元件4可以利用光透射率高的合成樹脂構成。這樣的合成樹脂例如有甲基丙烯酸樹脂、丙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚氯乙烯樹脂。特別是甲基丙烯酸樹脂，其光透射率、耐熱性、力學性能、成型加工性能優(yōu)異，是最合適的材料。作為這樣的甲基丙烯酸樹脂，是以甲基丙烯酸甲脂單位為主成分的樹脂，最好是甲基丙烯酸甲脂單位的比例為80重量％以上。形成導光體3及光偏轉(zhuǎn)元件4的粗糙面的表面結(jié)構和棱鏡列等的表面結(jié)構時，也可以利用具有所希望的表面結(jié)構的模具構件對透明的合成樹脂板進行熱壓形成，又可以利用網(wǎng)板印刷、擠壓成型或注射模塑成型等方法在成型的同時賦予其形狀。又可以利用熱固化樹脂或光固化樹脂等形成構造面。還可以在聚酯樹脂、丙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚甲基丙烯酸(酰)亞胺系樹脂等構成的透明薄膜或薄片等透明基體上，在表面上形成活性能量線固化型樹脂構成的粗糙結(jié)構或透鏡列排列結(jié)構，也可以利用粘接、熔接等方法將這樣的薄片接合在分立的透明基體上形成一體?；钚阅芰烤€固化型樹脂可以采用多官能(甲基)丙烯化合物、乙烯系化合物、(甲基)丙烯酸酯類、烯丙基化合物、(甲基)丙烯酸的金屬鹽等。
光漫射元件6是以抑制作為圖像顯示的質(zhì)量下降的原因的閃爍和輝度斑等為目的、根據(jù)需要而使用的元件?？紤]到指向性特性、輝度特性、視覺特性以及質(zhì)量等的平衡，光漫射元件6最好是使用具有使從光偏轉(zhuǎn)元件4射出的光線適度漫射的光漫射特性的光漫射元件6，但是由于使用光漫射元件6，指向性的程度有下降的傾向，因此最好是使用光漫射性弱的光漫射元件。
光漫射元件6可以載置在與光漫射元件6分立的光偏轉(zhuǎn)元件4的出光面?zhèn)龋部梢栽诠馄D(zhuǎn)元件4的出光面?zhèn)扰c光偏轉(zhuǎn)元件4成一整體形成，但是另體配置光漫射元件6的方式比較理想。在另體載置光漫射元件6的情況下，在光漫射元件6的與光偏轉(zhuǎn)元件4相鄰的一側(cè)的面上，為了防止與光偏轉(zhuǎn)元件4的粘附，最好是使其具有凹凸結(jié)構。同樣，在光漫射元件6的出射面上，也需要考慮與配置于其上的液晶顯示元件之間的粘附的問題，在光漫射元件6的出射面上也最好是賦予凹凸結(jié)構。這種凹凸結(jié)構，在僅以防止粘附為目的的情況下，采用平均傾斜角為0.7°以上的結(jié)構為宜，比較理想的是1°以上，更理想的是1.5°以上。
光漫射特性可以通過在光漫射元件6中混入光漫射劑，或?qū)饴湓?的至少一個表面賦予凹凸結(jié)構來賦予。在表面上形成的凹凸結(jié)構，在形成于光漫射元件6的一個表面的情況下與形成于兩個表面的情況下其程度不同。在光漫射元件6的一個表面上形成凹凸結(jié)構的情況下，其平均傾斜角以0.8～12°范圍為宜，比較理想的是3.5～7°范圍，更理想的是4～6.5°范圍。在光漫射元件6的兩個表面形成凹凸結(jié)構的情況下，其一個表面上形成的凹凸結(jié)構的平均傾斜角以0.8～6°范圍為宜，比較理想的是2～4°范圍，更理想的是2.5～4°范圍。在這種情況下，為了抑制光漫射元件6的全光線透射率的下降，最好是使光漫射元件6的入射面?zhèn)鹊钠骄鶅A斜角比出射面?zhèn)鹊钠骄鶅A斜角大。又，使光漫射元件6的霾系數(shù)在8～82％范圍內(nèi)從視覺性能的改良考慮是理想的，更加理想的范圍是30～70％，最好是在40～65％范圍內(nèi)。
在如上所述的一次光源1、光源反射器2、導光體3、光偏轉(zhuǎn)元件4、光反射元件5以及光漫射元件6構成的光源裝置的發(fā)光面(光漫射元件6的表面)上，通過配置液晶顯示元件形成液晶顯示裝置。觀察者從圖1中的上方在3個方向(即棱鏡列形成平面的法線方向、以及在XZ面內(nèi)與棱鏡列形成平面的法線方向分別形成各角度θ1、θ2的方向)上通過液晶顯示元件觀察液晶顯示裝置。由于得到集中于所希望的方向上的光照射，所以能夠提高對于這3個方向的照明的一次光源的發(fā)光量利用效率。
在本發(fā)明中，也可以以調(diào)整光源裝置的視野角度、提高質(zhì)量為目的，使光偏轉(zhuǎn)元件4和光漫射元件6含有光漫射材料。作為這樣的光漫射材料，可以使用與構成光偏轉(zhuǎn)元件4、光漫射元件6的材料折射率不同的透明微粒，例如采用硅珠、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、氟化甲基丙烯酸酯等單獨聚合體和共聚體等構成的微粒。作為光漫射材料，有必要對含量、粒徑、折射率等進行適當選擇，以避免損害光偏轉(zhuǎn)元件4的指向特性和光漫射元件6的適度的漫射效果。例如光漫射材料的折射率，如果與構成光偏轉(zhuǎn)元件4和光漫射元件6的材料的折射率差過小，則漫射效果小，如果過大則產(chǎn)生過大的散射折射作用，因此折射率差以0.01～0.1范圍為宜，比較理想的是0.03～0.08，更理想的是在0.03～0.05范圍內(nèi)。又，漫射材料的粒徑如果過大則散射過強，會引起閃爍和輝度下降，過小則發(fā)生著色，因此平均粒徑以0.5～20微米為宜，比較理想的是2～15微米，更理想的是2～10微米。
實施例以下利用實施例對本發(fā)明進行具體說明。以下實施例中的各特性值的測定如下所述進行。
光度分布的測定采用冷陰極管作為一次光源，在其驅(qū)動電路的變換器(哈理遜公司制造的HIU-742A)上施加DC12V電壓使其高頻點亮。將具有4mmφ的針孔的黑色紙固定于導光體或光源裝置的光偏轉(zhuǎn)元件的表面，使針孔位于導光體或光源裝置的光偏轉(zhuǎn)元件的表面中央，調(diào)整距離以使輝度計的測定圓為8～9mm，在與冷陰極管的長度方向的軸平行的方向的周圍，進行調(diào)節(jié)使角度旋轉(zhuǎn)軸以針孔為中心旋轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)軸一邊在+90°～-90°以0.5°的間隔旋轉(zhuǎn)一邊用輝度計測定出射光的光度分布(XZ面內(nèi))。還有，峰值角度以相對于法線方向傾向于一側(cè)為負值，傾向于另一側(cè)為正值。
平均傾斜角θa的測定根據(jù)ISO4287/1-1987，用觸針采用010-2528(1μmR、55°圓錐、金剛石)的觸針式表面粗度計(東京精器株式會社制造的SURFCOM570A)以0.03mm/秒的驅(qū)動速度測定粗糙面的表面粗糙度。從由該測定得到的圖表減去其平均線對傾斜進行修正，利用上述式(1)和式(2)進行計算求得。
實施例1通過利用丙烯樹脂(三菱麗陽株式會社制造的ACRYPET VH5#000)注塑成型，制作一個面為平均傾斜角8°的無光澤面，另一面上并列連續(xù)配置在長度300mm的邊(長邊)的垂直方向上延伸的棱鏡頂角100°、間距50微米的棱鏡列的210mm×300mm、厚度6mm的14英寸的導光體。沿著與導光體的長度300mm的長邊對應的兩個側(cè)端面，以光源反射器(麗光株式會社制造的銀反射器)覆蓋著冷陰極管配置。又，在其他側(cè)端面上粘貼光漫反射膜(東麗株式會社制造的E60)，在棱鏡列排列面(背面)上配置反射片。將上述結(jié)構組裝于筐體內(nèi)。該導光體在光入射端面和光出射端面兩者的垂直面內(nèi)的出射光光度分布(XZ面內(nèi))中，其峰值角度在相對于光出射面的相互相反側(cè)成27°的兩個方向上，具有半高寬分別為44°的光度分布。
另一方面，利用折射率為1.5064的丙烯系的紫外線固化樹脂制造如下所述結(jié)構的棱鏡片，即將如同9所示的剖面形狀(角度)和尺寸(單位為微米)的棱鏡列大致并排連續(xù)設置的棱鏡列形成面，形成于厚度125微米的聚酯薄膜的一個表面上。
載置得到的棱鏡片，以使在上述導光體的光出射面(粗糙面)上棱鏡列形成面為導光體側(cè)，在導光體的光入射面上棱鏡的棱線平行，從而得到光源裝置。求該光源裝置的光入射端面和光出射面兩者的垂直面內(nèi)的出射光分布(XZ面內(nèi))，如圖10所示，在3個方向上具有指向性。
實施例2除了棱鏡片的棱鏡列使用圖11所示的剖面形狀(角度)和尺寸(單位為微米)的構件以外，其他與實施例1相同，從而得到光源裝置。求該光源裝置的光入射端面和光出射面兩者的垂直面內(nèi)的出射光分布(XZ面內(nèi))，如同12所示，在3個方向上具有指向性。
實施例3除了棱鏡片的棱鏡列使用圖13所示的剖面形狀(角度)和尺寸(單位為微米)的構件以外，其他與實施例1相同，從而得到光源裝置。求該光源裝置的光入射端面和光出射面兩者的垂直面內(nèi)的出射光分布(XZ面內(nèi))，如同14所示，在3個方向上具有指向性。
實施例4除了棱鏡片的棱鏡列使用圖15所示的剖面形狀(角度)和尺寸(單位為微米)的構件以外，其他與實施例1相同，得到光源裝置。求該光源裝置的光入射端面和光出射面兩者的垂直面內(nèi)的出射光分布(XZ面內(nèi))，如同16所示，在3個方向上具有指向性。
實施例5除了棱鏡片的棱鏡列使用圖17所示的剖面形狀(角度)和尺寸(單位為微米)的構件，沿著與導光體的長度300mm的邊(長邊)對應的一個側(cè)端面配置冷陰極管以外，其他與實施例1相同，從而得到光源裝置。求該光源裝置的光入射端面和光出射面兩者的垂直面內(nèi)的出射光分布(XZ面內(nèi))，如同18所示，在3個方向上具有指向性。
工業(yè)應用性本發(fā)明涉及構成液晶顯示裝置等顯示裝置的邊緣照明方式的光源裝置以及使用于這種裝置的光偏轉(zhuǎn)元件。
權利要求
1.一種光源裝置，具備具有在大致相互平行的方向上延伸并相互位于相反側(cè)的第1光入射端面、第2光入射端面、以及光出射面的導光體；分別與所述第1光入射端面和所述第2光入射端面相鄰配置的第1一次光源和第2一次光源；以及具有與所述光出射面相對配置的入光面和位于其相反側(cè)的出光面的光偏轉(zhuǎn)元件，其特征在于，所述導光體的光出射面或位于其相反側(cè)的背面中的至少一個面上，形成有平均傾斜角為0.5～15°的指向性光出射功能部，在所述光偏轉(zhuǎn)元件的入光面上形成有在與所述第1光入射端面以及所述第2光入射端面大致平行的方向上延伸的相互平行的多個棱鏡列，各所述棱鏡列分別具有靠近所述第1一次光源一側(cè)的第1棱鏡面和靠近所述第2一次光源一側(cè)的第2棱鏡面，所述第1棱鏡面具有在所述棱鏡列延伸的方向上延伸的第1區(qū)域和在所述棱鏡列延伸的方向上延伸的第2區(qū)域，所述棱鏡列的頂角是80～120°，所述第1區(qū)域與所述第2區(qū)域的傾斜角度之差為5～20°，所述第2區(qū)域與所述第1區(qū)域相比，其相對于棱鏡列形成平面法線方向的傾斜角度小。
2.如權利要求1所述的光源裝置，其特征在于，所述第2區(qū)域與所述第1區(qū)域相比，位于更遠離所述棱鏡列頂部的地方。
3.如權利要求1所述的光源裝置，其特征在于，與所述棱鏡列的延伸方向垂直的斷面上所述第2區(qū)域的寬度與所述棱鏡列的寬度之比為10～40％。
4.如權利要求1所述的光源裝置，其特征在于，所述第1區(qū)域、所述第2區(qū)域、以及所述第2棱鏡面中的至少一個由單一平面或曲面構成。
5.如權利要求1所述的光源裝置，其特征在于，所述第1區(qū)域是利用內(nèi)表面反射，使從所述光出射面出射、從所述第2棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到相對于所述棱鏡列形成平面法線方向形成第1角度的方向上的區(qū)域，所述第2區(qū)域是利用內(nèi)表面反射，使從所述光出射面出射、從所述第2棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到所述棱鏡列形成平面法線方向或其近旁的方向的區(qū)域，所述第2棱鏡面是利用內(nèi)表面反射，至少使從所述光出射面出射、從所述第1棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到相對于所述棱鏡列形成平面法線方向形成第2角度的方向上的棱鏡面。
6.如權利要求5所述的光源裝置，其特征在于，所述第2角度相對所述棱鏡列形成平面法線方向位于與所述第1角度相反一側(cè)的位置上。
7.如權利要求5所述的光源裝置，其特征在于，形成所述第2角度的方向是所述法線方向或其近旁的方向。
8.如權利要求1所述的光源裝置，其特征在于，所述第2棱鏡面具有在所述棱鏡列的延伸方向上延伸的第3區(qū)域和在所述棱鏡列的延伸方向上延伸的第4區(qū)域，所述第3區(qū)域和所述第4區(qū)域的傾斜角度之差為5～20°，所述第4區(qū)域與所述第3區(qū)域相比，其相對于棱鏡列形成平面法線方向的傾斜角度小。
9.如權利要求8所述的光源裝置，其特征在于，所述第4區(qū)域與所述第3區(qū)域相比，位于更遠離所述棱鏡列的頂部的位置上。
10.如權利要求8所述的光源裝置，其特征在于，與所述棱鏡列的延伸方向垂直的斷面上，所述第2區(qū)域的寬度和所述第4區(qū)域的寬度之和與所述棱鏡列的寬度之比為10～40％。
11.如權利要求8所述的光源裝置，其特征在于，所述第1區(qū)域、所述第2區(qū)域、所述第3區(qū)域、以及所述第4區(qū)域中的至少一個由單一平面或曲面構成。
12.如權利要求8所述的光源裝置，其特征在于，所述第1區(qū)域是利用內(nèi)表面反射，使從所述光出射面出射、從所述第2棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到相對于所述棱鏡列形成平面法線方向形成第1角度的方向上的區(qū)域，所述第2區(qū)域是利用內(nèi)表面反射，使從所述光出射面出射、從所述第2棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到所述棱鏡列形成平面法線方向或其近旁的方向的區(qū)域，所述第2棱鏡面是利用內(nèi)表面反射，至少使從所述光出射面出射、從所述第1棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到相對于所述棱鏡列形成平面法線方向形成第2角度的方向上的棱鏡面。
13.如權利要求12所述的光源裝置，其特征在于，所述第2角度相對所述棱鏡列形成平面法線方向位于與所述第1角度相反一側(cè)的位置上。
14.如權利要求12所述的光源裝置，其特征在于，形成所述第2角度的方向是所述法線方向或其近旁的方向。
15.如權利要求12所述的光源裝置，其特征在于，所述第3區(qū)域是利用內(nèi)表面反射，使從所述光出射面出射、從所述第1棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到相對于所述棱鏡列形成平面法線方向形成第2角度的方向上的區(qū)域，所述第4區(qū)域是利用內(nèi)表面反射，使從所述光出射面出射、從所述第1棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到所述棱鏡列形成平面法線方向或其近旁的方向的區(qū)域。
16.如權利要求15所述的光源裝置，其特征在于，所述第2角度相對所述棱鏡列形成平面法線方向位于與所述第1角度相反的一側(cè)的位置上。
17.如權利要求15所述的光源裝置，其特征在于，形成所述第2角度的方向是所述法線方向或其近旁的方向。
18.如權利要求1～17中的任一項所述的光源裝置，其特征在于，所述導光體使來自光出射面的、出射光光度分布中的峰值光相對于光出射面法線互為相反側(cè)與光出射面法線形成50～80°的至少兩個方向的出射光射出，其出射光光度分布的半高寬均為10～50°。
19.一種光源裝置，具備具有作為在大致相互平行的方向上延伸并相互位于相反側(cè)的兩個端面之一的光入射端面及光出射面的導光體；與所述光入射端面相鄰配置的一次光源；以及具有與所述光出射面相對配置的入光面和位于其相反側(cè)的出光面的光偏轉(zhuǎn)元件，其特征在于，所述導光體的光出射面和位于其相反側(cè)的背面中的至少一個面上，形成有平均傾斜角為0.5～15°的指向性光出射功能部，在所述光偏轉(zhuǎn)元件的入光面上，形成有在與所述光入射端面大致平行的方向上延伸的相互平行的多個棱鏡列，各所述棱鏡列分別具有靠近所述一次光源一側(cè)的第1棱鏡面和遠離所述一次光源一側(cè)的第2棱鏡面，所述第1棱鏡面具有在所述棱鏡列延伸的方向上延伸的第1區(qū)域和在所述棱鏡列延伸的方向上延伸的第2區(qū)域，所述棱鏡列的頂角是50～90°，所述第1區(qū)域與所述第2區(qū)域的傾斜角度之差為10～25°，所述第2區(qū)域與所述第1區(qū)域相比，其相對于棱鏡列形成平面的法線方向的傾斜角度小。
20.如權利要求19所述的光源裝置，其特征在于，所述第2區(qū)域與所述第1區(qū)域相比，位于更遠離所述棱鏡列頂部的地方。
21.如權利要求19所述的光源裝置，其特征在于，所述第1區(qū)域、所述第2區(qū)域、以及所述第2棱鏡面中的至少一個由單一平面或曲面構成。
22.如權利要求19所述的光源裝置，其特征在于，所述第1區(qū)域是利用內(nèi)表面反射，使從所述光出射面出射、從所述第2棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到相對于所述棱鏡列形成平面法線方向形成第1角度的方向上的區(qū)域，所述第2區(qū)域是利用內(nèi)表面反射，使從所述光出射面出射、從所述第2棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到所述棱鏡列形成平面法線方向或其近旁的方向的區(qū)域。
23.如權利要求22所述的光源裝置，其特征在于，所述第2角度相對所述棱鏡列形成平面法線方向位于與所述第1角度相反的一側(cè)的位置上。
24.如權利要求19所述的光源裝置，其特征在于，所述第1區(qū)域與所述第2區(qū)域之間具有第5區(qū)域。
25.如權利要求24所述的光源裝置，其特征在于，所述第5區(qū)域的傾斜角度比第1區(qū)域的傾斜角度小，比第2區(qū)域的傾斜角度大。
26.如權利要求25所述的光源裝置，其特征在于，與所述棱鏡列的延伸方向垂直的斷面上所述第5區(qū)域的寬度與的所述棱鏡列的寬度之比為10～40％。
27.如權利要求25所述的光源裝置，其特征在于，所述第1區(qū)域是利用內(nèi)表面反射，使從所述光出射面出射、從所述第2棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到相對于所述棱鏡列形成平面法線方向形成第1角度的方向上的區(qū)域，所述第2區(qū)域是利用內(nèi)表面反射，使從所述光出射面出射、從所述第2棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到所述棱鏡列形成平面法線方向或其近旁的方向的區(qū)域，所述第5區(qū)域是利用內(nèi)表面反射，使從所述光出射面出射、從所述第2棱鏡面被引入所述棱鏡列內(nèi)的光線偏轉(zhuǎn)到所述棱鏡列形成平面法線方向或其近旁的方向的區(qū)域。
28.如權利要求1～27中的任一項所述的光偏轉(zhuǎn)元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及光源裝置，該裝置具備具有第1光入射端面、第2光入射端面、及光出射面的導光體、與第1光入射端面和第2光入射端面相鄰配置的第1一次光源和第2一次光源、以及具有與光出射面相對配置的入光面和出光面的光偏轉(zhuǎn)元件，導光體的光出射面或背面中的至少一個面上，形成平均傾斜角為0.5°～15°的指向性光出射功能部，在光偏轉(zhuǎn)元件的入光面上形成在與第1光入射端面以及第2光入射端面大致平行的方向上延伸的相互平行的多個棱鏡列，棱鏡列具有靠近第1一次光源一側(cè)的第1棱鏡面與靠近第2一次光源一側(cè)的第2棱鏡面，第1棱鏡面具有在所述棱鏡列延伸方向延伸的第1區(qū)域和第2區(qū)域，棱鏡列的頂角是80°～120°，第1區(qū)域與第2區(qū)域的傾斜角度之差為5°～20°，第2區(qū)域比第1區(qū)域傾斜角度小。
文檔編號G02B5/02GK1816719SQ20048001918
公開日2006年8月9日 申請日期2004年7月12日 優(yōu)先權日2003年7月15日
發(fā)明者山下友義, 小野雅江 申請人:三菱麗陽株式會社