JP2004233938A - 光偏向素子及び光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出射光分布が狭くコントロールされ、一次光源光量の利用効率の向上が可能となり、しかも簡素化された構成で画像品位の向上が容易な光偏向素子および光源装置を提供する。
【解決手段】一次光源１と、それから発せられた光が入射する光入射面３１を有し且つ入射した光を導光し且つ導光された光を出射する光出射面３３を有する導光体３と、導光体光出射面に対向配置された光偏向素子４とを備えた面光源装置。光偏向素子４は、光を入射する入光面４１とその反対側に位置し入射した光を出射する出光面４２とを有し、入光面には２つのプリズム面から構成されるプリズム列が互いに並列に複数配列され、これら２つのプリズム面の少なくとも一方が非単一平面からなり、かつプリズム列を構成する一方のプリズム面の頂部振り分け角αが２〜２５度で他方のプリズム面の頂部振り分け角βが３３〜４０度である。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノートパソコン、液晶テレビ、携帯電話、携帯情報端末等において表示部として使用される液晶表示装置等を構成するエッジライト方式の光源装置およびそれに使用される光偏向素子に関するものであり、特に光源装置の導光体の光出射面側に配置される光偏向素子の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー液晶表示装置は、携帯用ノートパソコンやパソコン等のモニターとして、あるいは液晶テレビやビデオ一体型液晶テレビ、携帯電話、携帯情報端末等の表示部として、種々の分野で広く使用されてきている。また、情報処理量の増大化、ニーズの多様化、マルチメディア対応等に伴って、液晶表示装置の大画面化、高精細化が盛んに進められている。
【０００３】
液晶表示装置は、基本的にバックライト部と液晶表示素子部とから構成されている。バックライト部としては、液晶表示素子部の直下に一次光源を配置した直下方式のものや導光体の側端面に対向するように一次光源を配置したエッジライト方式のものがあり、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式が多用されている。
【０００４】
ところで、近年、比較的小さな画面寸法の表示装置であって観察方向範囲の比較的狭い例えば携帯電話機の表示部として使用される液晶表示装置等では、消費電力の低減の観点から、エッジライト方式のバックライト部として、一次光源から発せられる光量を有効に利用するために、画面から出射する光束の広がり角度をできるだけ小さくして所要の角度範囲に集中して光を出射させるものが利用されてきている。
【０００５】
このように観察方向範囲が限定される表示装置であって、一次光源の光量の利用効率を高め消費電力を低減するために比較的狭い範囲に集中して光出射を行う光源装置として、特開２００１−１４３５１５号公報（特許文献２）において、導光体の光出射面に隣接して両面にプリズム形成面を有するプリズムシートを使用することが提案されている。この両面プリズムシートでは、一方の面である入光面及び他方の面である出光面のそれぞれに、互いに平行な複数のプリズム列が形成されており、入光面と出光面とでプリズム列方向を合致させ且つプリズム列どうしを対応位置に配置している。これにより、導光体の光出射面から該光出射面に対して傾斜した方向に出射光のピークを持ち適宜の角度範囲に分布して出射する光を、プリズムシートの入光面の一方のプリズム面から入射させ他方のプリズム面で内面反射させ、更に出光面のプリズムでの屈折作用を受けさせて、比較的狭い所要方向へ光を集中出射させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような光源装置によれば、狭い角度範囲の集中出射が可能であるが、光偏向素子として使用されるプリズムシートとして両面に互いに平行な複数のプリズム列を、入光面と出光面とでプリズム列方向を合致させ且つプリズム列どうしを対応位置に配置することが必要であり、この成形が複雑になる。
【０００７】
特開平１０−２５４３７１号公報（特許文献１）では、プリズム列を構成する一方の面の傾斜角αを４．７〜５．７度、他方の面の傾斜角βを３４．２〜３５度とすることで法線方向の輝度向上を図っているが、他方の面を平面としているため充分な効果が得られていない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、出射光の分布が非常に狭くコントロールされ、一次光源の光量の利用効率の向上が可能となり（即ち、一次光源から発せられる光を所要の観察方向へ集中して出射させる効率が高くなり）、しかも簡素化された構成で画像品位の向上が容易な光偏向素子および光源装置を提供することにある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−２５４３７１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１４３５１５号公報
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
光を入射する入光面とその反対側に位置し入射した光を出射する出光面とを有しており、前記入光面には２つのプリズム面から構成されるプリズム列が互いに並列に複数配列され、該２つのプリズム面の少なくとも一方が非単一平面からなり、かつ前記プリズム列を構成する一方のプリズム面の頂部振り分け角αが２〜２５度で他方のプリズム面の頂部振り分け角βが３３〜４０度であることを特徴とする光偏向素子、
が提供される。本発明において、非単一平面とは、単一平面からなる面以外の面をいう。
【００１１】
本発明の一態様においては、前記２つのプリズム面の一方が非単一平面からなり且つ他方が単一平面からなる。
【００１２】
本発明の一態様においては、前記非単一平面は少なくとも１つの凸曲面からなる。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記非単一平面は、互いに傾斜角の異なる２つ以上の平面からなり、あるいは互いに傾斜角の異なる２つ以上の凸曲面からなり、あるいは１つ以上の平面と１つ以上の凸曲面とからなる。本発明の一態様においては、前記非単一平面は、前記出光面に近い側に位置する前記平面または前記凸曲面ほど傾斜角が大きい。
【００１４】
本発明の一態様においては、前記非単一平面において、前記プリズム列の頂部に最も近い面の傾斜角と最も前記出光面に近い面の傾斜角との差が１°〜１５°である。本発明の一態様においては、前記非単一平面を構成する前記平面および／または前記凸曲面の各面で全反射して前記出光面から出射する光において、前記各面ごとの出射光分布のピークの方向が前記プリズム列の形成されている平面の略法線方向である。
【００１５】
本発明の一態様においては、前記プリズム列が、その断面において、頂点の座標を原点とし、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、点１（−０．１１１，１．２７）、点２（０．０，０．０）、点３（０．１５９，０．１９５）、点４（０．２１２，０．２６０）、点５（０．２６５，０．３２８）、点６（０．３１９，０．３９８）、点７（０．３７２，０．４７０）、点８（０．４２５，０．５４４）、点９（０．４７８，０．６２１）、点１０（０．５３１，０．６９９）、点１１（０．５８４，０．７８０）、点１２（０．６３７，０．８６１）、点１３（０．６９０，０．９４５）、点１４（０．７４３，１．０３０）、点１５（０．７９６，１．１１７）、点１６（０．８８９，１．２７）の１６点またはその近傍点を繋いだ形状からなる。
【００１６】
本発明の一態様においては、前記プリズム列が、その断面において、頂点の座標を原点とし、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、点１（−０．２０６，１．１６８）、点２（０．０００，０．０００）、点３（０．１５９，０．２０４）、点４（０．２１２，０．２７３）、点５（０．２６５，０．３４３）、点６（０．３１９，０．４１６）、点７（０．３７２，０．４９０）、点８（０．４２５，０．５６７）、点９（０．４７８，０．６４６）、点１０（０．５３１，０．７２７）、点１１（０．５８４，０．８１０）、点１２（０．６３７，０．８９７）、点１３（０．７９４，１．１６８）の１３点を繋いだ形状からなる。
【００１７】
本発明の一態様においては、前記プリズム列が、その断面において、頂点の座標を原点とし、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、点１（−０．２８４，１．０５９）、点２（０．０００，０．０００）、点３（０．２１２，０．２７８）、点４（０．２６５，０．３５０）、点５（０．３１９，０．４２３）、点６（０．３７２，０．５０１）、点７（０．４２５，０．５８１）、点８（０．４７８，０．６６３）、点９（０．５３１，０．７４８）、点１０（０．５８４，０．８３４）、点１１（０．６３７，０．９２２）、点１２（０．７１６，１．０５９）の１２点を繋いだ形状からなる。
【００１８】
本発明の一態様においては、前記プリズム列が、その断面において、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、前記１６点、１３点または１２点から選んだ少なくとも５点についてはその点を中心とした半径０．０２１の円内にある前記近傍点を用いて繋いだ形状からなる。
【００１９】
本発明の一態様においては、前記プリズム列のピッチＰと、前記プリズム列を構成する頂部振り分け角βの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部と谷部とを結んだ仮想直線の長さＬ２とが、Ｌ２／Ｐ＝１．１〜１．７の関係を満たす。本発明の一態様においては、頂部振り分け角αの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部と谷部とを結んだ仮想直線の長さＬ１と、頂部振り分け角βの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部と谷部とを結んだ仮想直線の長さＬ２とが、Ｌ２／Ｌ１＝１．１〜１．３の関係を満たす。
【００２０】
本発明の一態様においては、前記プリズム列を構成する２つのプリズム面のなす稜線が、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、その基準線に対して０．０１８〜０．３５４の凹凸状に形成されている。本発明の一態様においては、前記プリズム列を構成する２つのプリズム面が、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、その基準面に対して０．０１２〜０．３３４の凹凸状に形成されている。
【００２１】
本発明の一態様においては、互いに隣接するプリズム列の間に平坦部が設けられている。本発明の一態様においては、前記平坦部がプリズム谷部からプリズム列の高さ方向に２〜１０μｍの位置に設けられている。本発明の一態様においては、前記平坦部が、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、プリズム谷部からプリズム列の高さ方向に０．０３５〜０．１８の位置に設けられている。本発明の一態様においては、前記平坦部が、頂部振り分け角βの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部とプリズム谷部とを結んだ仮想直線の長さＬ２を１と正規化したとき、プリズム谷部からプリズム列の高さ方向に０．０２２〜０．１６の位置に設けられている。
【００２２】
また、本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
一次光源と、該一次光源から発せられた光が入射する光入射面を有し且つ入射した光を導光し且つ導光された光を出射する光出射面を有する導光体と、該導光体の前記光出射面に対向して前記入光面が位置するように配置された上記光偏向素子とを備えていることを特徴とする光源装置、
が提供される。
【００２３】
本発明の一態様においては、前記光偏向素子は、前記プリズム列の頂部振り分け角αの前記プリズム面が前記一次光源に近い側に配置され、前記プリズム列の頂部振り分け角βの前記プリズム面が前記一次光源から遠い側に配置されている。
【００２４】
本発明の一態様においては、前記一次光源が前記導光体のコーナー部に隣接して配置され、かつ前記光偏向素子のプリズム列が前記一次光源を略中心として略同心円状に配置されている。
【００２５】
本発明の一態様においては、前記光偏向素子の出光面上に隣接配置された光拡散素子を備えており、該光拡散素子は平行光を入射したときの出射光分布の半値全幅が異方性を有している。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
図１は、本発明による面光源装置の一つの実施形態を示す模式的斜視図である。図１に示されているように、本実施形態の発明の面光源装置は、少なくとも一つの側端面を光入射面３１とし、これと略直交する一つの表面を光出射面３３とする導光体３と、この導光体３の光入射面３１に対向して配置され光源リフレクタ２で覆われた線状または棒状の一次光源１と、導光体３の光出射面３３上に配置された光偏向素子４およびその上に配置された光拡散素子６と、導光体３の光出射面３３と反対側の裏面３４に対向して配置された光反射素子５とから構成される。
【００２８】
導光体３は、ＸＹ面と平行に配置されており、全体として矩形板状をなしている。導光体３は４つの側端面を有しており、そのうちＹＺ面と平行な１対の側端面のうち、少なくとも一つの側端面を光入射面３１とする。光入射面３１は一次光源１と対向して配置されており、一次光源１から発せられた光は光入射面３１から導光体３内へと入射する。本発明においては、例えば、光入射面３１と反対側の側端面３２等の他の側端面にも一次光源を配置してもよい。
【００２９】
導光体３の光入射面３１に略直交した２つの主面は、それぞれＸＹ面と略平行に位置しており、いずれか一方の面（図では上面）が光出射面３３となる。この光出射面３３またはそれと反対側の裏面３４のうちの少なくとも一方の面に粗面からなる指向性光出射機能部や、プリズム列、レンチキュラーレンズ列、Ｖ字状溝等の多数のレンズ列を光入射面３１と略平行に並列形成したレンズ面からなる指向性光出射機能部を付与することによって、光入射面３１から入射した光を導光体３中を導光させながら、光出射面３３から光入射面３１および光出射面３３に直交する面（ＸＺ面）内の出射光分布において指向性のある光を出射させる。このＸＺ面内分布における出射光分布のピークの方向が光出射面３３となす角度をａとすると、この角度ａは１０〜４０度とすることが好ましく、出射光分布の半値全幅は１０〜４０度とすることが好ましい。
【００３０】
導光体３の表面に形成する粗面やレンズ列は、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４による平均傾斜角θａが０．５〜１５度の範囲のものとすることが、光出射面３３内での輝度の均斉度を図る点から好ましい。平均傾斜角θａは、さらに好ましくは１〜１２度の範囲であり、より好ましくは１．５〜１１度の範囲である。この平均傾斜角θａは、導光体３の厚さ（ｔ）と入射光が伝搬する方向の長さ（Ｌ）との比（Ｌ／ｔ）によって最適範囲が設定されることが好ましい。すなわち、導光体３としてＬ／ｔが２０を越え２００以下程度のものを使用する場合は、平均傾斜角θａを０．５〜７．５度とすることが好ましく、さらに好ましくは１〜５度の範囲であり、より好ましくは１．５〜４度の範囲である。また、導光体３としてＬ／ｔが２０以下程度のものを使用する場合は、平均傾斜角θａを７〜１２度とすることが好ましく、さらに好ましくは８〜１１度の範囲である。
【００３１】
導光体３に形成される粗面の平均傾斜角θａは、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をｘとして、得られた傾斜関数ｆ（ｘ）から次の（１）式および（２）式を用いて求めることができる。ここで、Ｌは測定長さであり、Δａは平均傾斜角θａの正接である。
【００３２】
Δａ＝（１／Ｌ）∫_０ ^Ｌ｜（ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ ・・・ （１）
θａ＝ｔａｎ^−１（Δａ） ・・・ （２）
さらに、導光体３としては、その光出射率が０．５〜５％の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは１〜３％の範囲である。これは、光出射率が０．５％より小さくなると導光体３から出射する光量が少なくなり十分な輝度が得られなくなる傾向にあり、光出射率が５％より大きくなると一次光源１の近傍で多量の光が出射して、光出射面３３内でのＸ方向における光の減衰が著しくなり、光出射面３３での輝度の均斉度が低下する傾向にあるためである。このように導光体３の光出射率を０．５〜５％とすることにより、光出射面から出射する光の出射光分布におけるピーク光の角度（ピーク角度）が光出射面の法線に対し５０〜８０度の範囲にあり、光入射面と光出射面との双方に垂直なＸＺ面における出射光分布の半値全幅が１０〜４０度であるような指向性の高い出射特性の光を導光体３から出射させることができ、その出射方向を光偏向素子４で効率的に偏向させることができ、高い輝度を有する面光源素子を提供することができる。
【００３３】
本発明において、導光体３からの光出射率は次のように定義される。光出射面３３の光入射面３１側の端縁での出射光の光強度（Ｉ_０ ）と光入射面３１側の端縁から距離Ｌの位置での出射光強度（Ｉ）との関係は、導光体３の厚さ（Ｚ方向寸法）をｔとすると、次の（３）式のような関係を満足する。
【００３４】
Ｉ＝Ｉ_０・Ａ（１−Ａ）^Ｌ／ｔ ・・・ （３）
ここで、定数Ａが光出射率であり、光出射面３３における光入射面３１と直交するＸ方向での単位長さ（導光体厚さｔに相当する長さ）当たりの導光体３から光が出射する割合（％）である。この光出射率Ａは、縦軸に光出射面２３からの出射光の光強度の対数をとり横軸に（Ｌ／ｔ）をとり、これらの関係をプロットすることで、その勾配から求めることができる。
【００３５】
また、指向性光出射機能部が付与されていない他の主面には、導光体３からの出射光の一次光源１と平行な面（ＹＺ面）での指向性を制御するために、光入射面３１に対して略垂直の方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列を配列したレンズ面を形成することが好ましい。図１に示した実施形態においては、光出射面３３に粗面を形成し、裏面３４に光入射面３１に対して略垂直方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列の配列からなるレンズ面を形成している。本発明においては、図１に示した形態とは逆に、光出射面３３にレンズ面を形成し、裏面３４を粗面とするものであってもよい。
【００３６】
図１に示したように、導光体３の裏面３４あるいは光出射面３３にレンズ列を形成する場合、そのレンズ列としては略Ｘ方向に延びたプリズム列、レンチキュラーレンズ列、Ｖ字状溝等が挙げられるが、ＹＺ断面の形状が略三角形状のプリズム列とすることが好ましい。
【００３７】
このプリズム列を形成する場合には、その頂角を７０〜１５０度の範囲とすることが好ましい。これは、頂角をこの範囲とすることによって導光体３からの出射光を十分集光さることができ、面光源装置としての輝度の十分な向上を図ることができるためである。すなわち、プリズム頂角をこの範囲内とすることによって、出射光分布におけるピーク光を含みＸＺ面に垂直な面において出射光分布の半値全幅が３５〜６５度である集光された出射光を出射させることができ、面光源素子としての輝度を向上させることができる。なお、プリズム列を光出射面３３に形成する場合には、頂角は８０〜１００度の範囲とすることが好ましく、プリズム列を裏面３４に形成する場合には、頂角は７０〜８０度または１００〜１５０度の範囲とすることが好ましい。
【００３８】
なお、本発明では、上記のような光出射面３３またはその裏面３４に光出射機能部を形成する代わりにあるいはこれと併用して、導光体内部に光拡散性微粒子を混入分散することで指向性光出射機能を付与したものでもよい。また、導光体３としては、図１に示したような断面形状に限定されるものではなく、くさび状、船型状等の種々の断面形状を持つものが使用できる。
【００３９】
図２は、光偏向素子４におけるプリズム列の形状の説明図であり、光偏向素子４は主表面の一方を入光面４１とし他方の面を出光面４２とする。入光面４１には多数のプリズム列が並列に配列され、各プリズム列は光源側に位置する第１のプリズム面４４と光源から遠い側に位置する第２のプリズム面４５との２つのプリズム面から構成されている。図２に示した実施形態においては、第１のプリズム面４４が平面であり、第２のプリズム面４５が３つの互いに傾斜角の異なる平面４６〜４８から構成された非単一平面であり、これら３つの平面は出光面４２に近い平面ほど傾斜角が大きくなっている。なお、本発明において、プリズム列の面の傾斜角とはプリズム列形成平面４３に対する各面の傾斜角度をいう。
【００４０】
光偏向素子４は、第１のプリズム面４４の頂部振り分け角αを２〜２５度、第２のプリズム面４５の頂部振り分け角βを３３〜４０度、αとβの差の絶対値（｜α−β｜）を８〜３８度とすることにより、高い集光効果を発揮させることができ、光源装置として高い輝度を得ることができる。なお、本発明において、頂部振り分け角α、βとは、プリズム列の頂角のプリズム列形成平面４３の法線方向に対する左右の振り分け角であり、第１のプリズム面４４の頂部におけるプリズム列形成平面４３の法線方向となす角度をαとし、第２のプリズム面４５の頂部におけるプリズム列形成平面４３の法線方向となす角度をβとしている。さらに、出光面４２に近い側に位置する面ほど傾斜角が大きくなるような２つ以上の面によりプリズム面を形成し、各面で全反射して出光面４２から出射する光のピーク角度をすべての面で一致させることで、極めて高い輝度を得ることができる。このとき、最も出光面に近い面と最も出光面から遠い面との傾斜角の差は１度〜１５度の範囲であり、好ましくは５〜１２度の範囲であり、より好ましくは７〜１０度の範囲である。また、第２のプリズム面４５をこのような構造にすることにより、所望の集光性を有する偏向素子を容易に設計することもできるとともに、一定の光学特性を有する光偏向素子を安定して製造することもできる。
【００４１】
次に、本発明の光偏向素子におけるプリズム面の形状及び機能について更に詳細に説明する。図３〜図１２は、２つのプリズム面がともに単一平面からなり出光面法線方向に対しそれぞれ角度α及びβ（本発明における頂部振り分け角α及びβに対応）をなし且つ出光面法線方向に関して互いに対称に配置されており、プリズム頂角が６５．４度（α＝β＝３２．７度）である従来の光偏向素子について、導光体からの出射光分布のピーク角度が光出射面に対し２０度である光が、導光体の光入射面および光出射面の両方の面に対して垂直な平面において、どのような出射光分布で光偏向素子から出射するかを示したものである。図３〜図１２は、第１のプリズム面より入射した入射光が第２のプリズム面によって全反射され出光面４２から出射される状態を、第２プリズム面をｘ方向に１０個のエリアに均等に分割し、それぞれのエリアからの出射光分布を示したものである。１０個のエリアは、プリズム頂部に近い方から順にＰａｒｔ１、Ｐａｒｔ２、・・・Ｐａｒｔ１０とした。第２のプリズム面で全反射され出射する全体の光の出射光分布においては、図１３に示すように、そのピーク光はプリズム列形成平面の法線方向に出射され、２２度の半値全幅を有している。
【００４２】
しかし、これらをＰａｒｔ１〜Ｐａｒｔ１０の各エリアにおける出射光分布で見ると、そのピーク角度は、Ｐａｒｔ１およびＰａｒｔ２では約−９度（負の角度値は法線方向を０度として光源方向に傾いた場合を示す。）付近に出射し、Ｐａｒｔ３〜Ｐａｒｔ７では０度方向（プリズム列形成平面の法線方向）に向かってピーク光が順次シフトし、さらにＰａｒｔ８〜Ｐａｒｔ１０ではピーク光は正の角度方向に順次シフトしているのがわかる。最も出光面４２に近いエリア（Ｐａｒｔ１０）で全反射される出射光のピーク角度は７度である。第２のプリズム面の各エリア（Ｐａｒｔ１〜Ｐａｒｔ１０）の間ではピーク角度に１６度の広がりがある。また、各エリアからのピーク光の強度は、Ｐａｒｔ１からＰａｒｔ１０へと徐々に小さくなっている。
【００４３】
このように、一つの平面からなるプリズム面で全反射され出射した光は、プリズム面の全反射するエリアに依存してかなり広い範囲で分散していることがわかる。この各エリアからの出射光分布におけるピーク光を、各エリアの面の傾斜角をそれぞれ調整し、すべてのエリアでピーク角度が略同方向になるように出射させることによって、大部分の出射光を特定方向に集中して出射させることが可能となる。このとき、各エリアにおけるプリズムの面の傾斜角は、Ｐａｒｔ１からＰａｒｔ１０の順に大きくなるように、すなわち出光面４２に近いエリアの面ほど傾斜角を大きくするようにする。このように、各エリアの面の傾斜角を調整することで、図１４に示したようにプリズム面全体で全反射される出射光を一定の方向に集光させることができ、より指向性が高く、ピーク強度の大きな光を出射することができる。本発明は、このような着想に基づいてなされたものである。
【００４４】
しかしながら、第１のプリズム面４４の頂部振り分け角がα＝３２．７度では第２のプリズム面４５で受ける光量があまり多くないため、ピーク強度の向上には限界がある。そこでαを２〜２５度にすることで、第２のプリズム面４５に当たる光量を増大させることができ、その結果ピーク強度の増加がもたらされる。これは図１５と比較して図１６に示すように第１のプリズム面４４での屈折の効果が大きくなり、さらにプリズムが同一のピッチになるように寸法調整を行うことによりプリズム面４５の断面形状における長さが長くなるためである。例えば、図１６に示すようにαを５度、βを３８度とすると、図１５のようにα＝β＝３２．７度の場合に比較して約１．２９倍の光量を第２のプリズム面４５で受けることができる。このようにαを小さくすることでプリズム面４５に当たる光量は増大するが、第２のプリズム面４５が単一平面であると、全反射した光を効率よく略法線方向に向けることができない。このため第２のプリズム面４５を非平面例えば曲面とするかおよび／またはいくつかの面例えば平面で構成する必要がある。
【００４５】
第２のプリズム面４５のエリアの数に関しては、多くするとプリズム面全面にわたってピーク角度を細かく調整することができ、全体としての出光の集中度を高めることができる。しかし傾斜角の異なる平面を細かく形成しなければならず、光偏向素子のプリズム面を形成するための金型切削用のバイトの設計や製造が複雑となるとともに、一定の光学特性を有する光偏向素子を安定して得ることも難しくなる。このため、プリズム面に形成するエリア数は３〜２０の範囲とすることが好ましく、より好ましくは４〜１５の範囲である。このプリズム面のエリアへの分割は均等に行うことが好ましいが、必ずしも均等に分割する必要はなく、プリズム面全体の所望の出射光分布に応じて調整することができる。
【００４６】
αの値としては２〜２５度、好ましくは５〜２０度、さらに好ましくは１１〜２０度、最も好ましくは１２〜１５度の範囲であり、βの値としては３３〜４０度、好ましくは３３．５〜３９．５度、さらに好ましくは３３．５〜３８度、最も好ましくは３４〜３８度の範囲である。またαとβの差の絶対値（｜α−β｜）は８〜３８度、好ましくは１３〜３５度、さらに好ましくは１３〜２７度、最も好ましくは１９〜２６度である。αの値は小さい方がピーク強度は大きくなるが、α＝０度ではピーク角度を略法線方向に向けることが困難になる。またαを小さくすると、ピーク角度を略法線方向に向けるためにはプリズム頂角（α＋β）も小さくすることになるため、製造がやや難しくなる。これらを考慮すると、αは５度以上で且つ各面ごとの出射光分布のピーク角度が略法線方向になるような断面形状が最も好ましい。
【００４７】
具体的なプリズム形状としては、プリズムの頂点の座標を原点としプリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、（ｘ、ｚ）座標表示で、点１（−０．１１１，１．２７）、点２（０．０，０．０）、点３（０．１５９，０．１９５）、点４（０．２１２，０．２６０）、点５（０．２６５，０．３２８）、点６（０．３１９，０．３９８）、点７（０．３７２，０．４７０）、点８（０．４２５，０．５４４）、点９（０．４７８，０．６２１）、点１０（０．５３１，０．６９９）、点１１（０．５８４，０．７８０）、点１２（０．６３７，０．８６１）、点１３（０．６９０，０．９４５）、点１４（０．７４３，１．０３０）、点１５（０．７９６，１．１１７）、点１６（０．８８９，１．２７）の１６点を繋いだ断面形状の１５の平面からなるものが挙げられる。また点１（−０．２８４，１．０５９）、点２（０．０００，０．０００）、点３（０．２１２，０．２７８）、点４（０．２６５，０．３５０）、点５（０．３１９，０．４２３）、点６（０．３７２，０．５０１）、点７（０．４２５，０．５８１）、点８（０．４７８，０．６６３）、点９（０．５３１，０．７４８）、点１０（０．５８４，０．８３４）、点１１（０．６３７，０．９２２）、点１２（０．７１６，１．０５９）の１２点を繋いだ断面形状の１１の平面からなる形状も好ましい。さらに点１（−０．２０６，１．１６８）、点２（０．０００，０．０００）、点３（０．１５９，０．２０４）、点４（０．２１２，０．２７３）、点５（０．２６５，０．３４３）、点６（０．３１９，０．４１６）、点７（０．３７２，０．４９０）、点８（０．４２５，０．５６７）、点９（０．４７８，０．６４６）、点１０（０．５３１，０．７２７）、点１１（０．５８４，０．８１０）、点１２（０．６３７，０．８９７）、点１３（０．７９４，１．１６８）の１３点を繋いだ断面形状の１２の平面からなるものも好ましい。
【００４８】
上記断面形状の１６点、１２点及び１３点は厳密にその全てを通る必要はない。各点からの多少のずれ（即ち各点の近傍点を通るようにすること）はピーク強度に大きな影響を与えない。ただし、プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、１６点、１２点または１３点中の少なくとも５点については、上記所定座標からのずれがそれらの点を中心とした半径０．０２１の円内にあるのが望ましく、好ましくは半径０．０１８の円内、さらに好ましくは半径０．０１４の円内にあるのが望ましい。また８点が半径０．０１４の円内にあるのが最も望ましい。
【００４９】
本発明においては、例えば図１７に示したように、プリズム面の上記のような異なる傾斜角を有する面の少なくとも１つを凸曲面とすることもでき、全ての面を凸曲面としてもよい。すなわち、プリズム面を１つ以上の平面と１つ以上の凸曲面とから構成してもよいし、傾斜角の異なる２つ以上の凸曲面から構成してもよい。図１７では、第２のプリズム面４５を、４つのエリアに分割し、２つの平面４９，５０と２つの凸曲面５１，５２とから構成している。凸曲面５１は、その断面形状において中心（−５．０２５，４．３８９）半径Ｒ＝６．６６９の円の一部をなしており、凸曲面５２は、その断面形状において中心（−６．６７２，５．５３７）半径Ｒ＝８．６７７の円の一部をなしている。このように、プリズム面を異なる傾斜角の複数の凸曲面で構成した場合には、異なる傾斜角の平面により構成する場合と比較して、エリア数をたとえば２〜１０好ましくは２〜５と少なくすることができる。しかし、エリア数が少なすぎると所望の出射光分布を調整するための各凸曲面の設計が困難となるため、エリア数は３〜４の範囲とすることがより好ましい。
【００５０】
また、凸曲面の形状は、そのＸＹ断面形状を円形のみならず非円形とすることができる。さらに、複数の凸曲面によりプリズム面を構成する場合には、各凸曲面の形状が異なることが好ましく、断面円形状の凸曲面と断面非円形状の凸曲面とを組み合わせることもできる。非円形状としては、楕円形状の一部、放物線形状の一部等が挙げられる。
【００５１】
本発明において、凸曲面の場合の傾斜角とは、凸曲面の両端縁を結ぶ面（断面形状においては凸曲線部の弦に相当）のプリズム列形成平面４３に対する傾斜角度をいう。また、凸曲面が頂部を構成する場合には、頂部振り分け角は、凸曲面の両端縁を結ぶ面のプリズム列形成平面４３の法線方向となす角をいう。
【００５２】
プリズム列のピッチＰとプリズム列の頂部及び当該プリズム列のプリズム面４５の谷部を結んだ長さＬ２との関係については、プリズム面４５で受ける光量を多くし、プリズム列を構成するプリズム面の各エリアの出射光分布のピーク角度を法線方向に向け、プリズム頂角（α＋β）が小さくなりすぎないようにするためには、Ｌ２／Ｐ＝１．１〜１．７とすることが好ましい。より好ましくはＬ２／Ｐ＝１．１６〜１．６、さらに好ましくはＬ２／Ｐ＝１．２７〜１．５６である。また、プリズム列の頂部及び当該プリズム面４４の谷部を結んだ長さＬ１とプリズム列の頂部及びプリズム面４５の谷部を結んだ長さＬ２との関係は、Ｌ２／Ｌ１＝１．１〜１．３とすることが好ましい。より好ましくはＬ２／Ｌ１＝１．１３〜１．２５、さらに好ましくはＬ２／Ｌ１＝１．１６〜１．２２である。
【００５３】
本発明において、プリズム列はプリズム谷部の切込み角が小さくなる。このため、製造の際にプリズム谷部にバリが発生しやすくなり、プリズム谷部が筋のように見える欠陥が発生する場合がある。このような欠陥の発生を防止するためには、図２０に示すように、隣接するプリズム列の間に平坦部５９を設けることが好ましい。この平坦部５９は、図示されるように、当該平坦部を形成しない場合のプリズム谷部からプリズムの高さ方向に２〜１０μｍの位置に設けることが好ましく、より好ましくは２．５〜５μｍ、さらに好ましくは３〜４μｍの位置である。この位置が２μｍ未満では、プリズム列のパターンを型に形成する切削バイトの精密な加工が困難となる傾向にあり、１０μｍを超えると輝度低下を招く傾向があるためである。また、平坦部の形成位置は、プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、当該平坦部を形成しない場合のプリズム谷部から高さ方向に０．０３５〜０．１８の範囲でもよいし、頂部振り分け角βのプリズム面の断面形状においてプリズム頂部とプリズム谷部とを結んだ仮想直線の長さＬ２を１と正規化したとき、プリズム谷部からプリズム列の高さ方向に０．０２２〜０．１６の範囲でもよい。
【００５４】
プリズム列を構成する２つのプリズム面のなす稜線を、プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、稜線の基準線（プリズム列の平均高さに位置する線）に対して０．０１８〜０．３５４の凹凸状に形成することもできる。稜線の基準線に対する凹凸の度合いは好ましくは０．０１８〜０．１７７、さらに好ましくは０．０１８〜０．０８８、より好ましくは０．０３５〜０．０６３である。稜線をＺ方向に関して凹凸状にすることで、ぎらつきを防ぎ、導光板や光偏向素子の欠陥を視認しにくくし、輝度の不均一を減少させる等の品位向上に役立つ。一方稜線を凹凸状にすると、導光板と光偏向素子との間に若干の隙間が生ずる。このため導光板からの出射光は、隙間がない時あたるべきプリズム列より反光源側のプリズム列にあたることになり、特に導光体からピーク出射光よりも法線寄りに出射する光はプリズム列の主たる反射面（一次光源から遠い側のプリズム面）に当たることができなくなることがあり、その場合にはその分だけ全体の輝度が低下するおそれがある。しかし、本発明の光偏向素子では、このような稜線を凹凸状にしたことによる輝度低下分を補って大幅な輝度アップが図れるので、全体の輝度低下を防ぐことができる。しかし、本発明の光偏向素子の効果を十分に発揮するためには、稜線の凹凸の度合いは前記範囲内とすることが好ましい。稜線を凹凸状に形成する方法は、特に限定されるものではない。例えば、レンズパターンを切削形成する際に特定の振動を与えながら切削したレンズ型を使用して成形する方法や従来のレンズシートのレンズ単位の稜線部を微細なサンドペーパー等を使用して研削加工する方法等によって形成することができる。
【００５５】
またプリズム列を構成する２つのプリズム面を、プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、プリズム面の基準面（稜線の基準線とプリズム面の底辺（谷部側の辺）の中心線を含む面）に対して０．０１２〜０．３３４の凹凸状に形成することで上記稜線を凹凸状にする場合と同様、品位向上が図れる。プリズム基準面に対する凹凸の度合いは好ましくは０．０１２〜０．１５２、さらに好ましくは０．０１２〜０．０７６、より好ましくは０．０２２〜０．０４６である。
【００５６】
このように、導光体３の光出射面３３上に上記のような光偏向素子４を、そのプリズム列形成面が入光面側となるように載置することによって、導光体３の光出射面３３から出射する指向性出射光のＸＺ面内での出射光分布をより狭くすることができ、光源装置としての高輝度化を図ることができる。すなわち、本発明においては、光偏向素子４のプリズム列形成面が導光体３の光出射面３３に対向して配置される光源装置において、プリズム列の主たる反射面（一次光源から遠い側のプリズム面）の形状を最適化し、その長さを長くするともに、導光体３からの出射光がプリズム列に入射する際に、入射光が光偏向素子４の出光面４２から遠ざかる方向に屈折させることができるようにプリズム列の光の入射面（一次光源に近い側のプリズム面）の傾斜角を設定することによって、不要な方向への光の分散を抑止することにより光の利用効率を高め、所望の方向に集中して光を出射させることができ、光源装置としての格段の輝度の向上を図ることができたものである。
【００５７】
上記のような光偏向素子４において、プリズム面が傾斜角の異なる複数の平面あるいは凸曲面により構成されるとき、十分な集光特性を確保するためには、プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と複数の平面あるいは凸曲面（実際のプリズム面）との最大距離（ｄ）をプリズム列のピッチ（Ｐ）に対する割合（ｄ／Ｐ）で０．４〜５％とすることが好ましい。これは、ｄ／Ｐが０．４％未満であったり、あるいは５％を越えると、集光特性が低下する傾向にあり、十分な輝度向上を図れなくなる傾向にあるためであり、より好ましくは０．４〜４．５％の範囲であり、更に好ましくは０．７〜４．０％の範囲である。また、凸曲面としては、その曲率半径（ｒ）をプリズム列のピッチ（Ｐ）との比（ｒ／Ｐ）が２〜５０の範囲とすることが好ましく、より好ましくは５〜３０、更に好ましくは６．５〜１２の範囲である。このｒ／Ｐが２未満であったり５０を越えると、十分な集光特性を発揮できなくなり、輝度が低下する傾向にある。
【００５８】
このような光偏向素子４からの出射光のＸＺ面内での出射光分布の半値全幅は、５度以上２５度以下であることが好ましく、より好ましくは１０〜２０度の範囲であり、さらに好ましくは１１〜１５度の範囲である。これは、この出射光分布の半値全幅を５度以上とすることによって極端な狭視野化による画像等の見づらさをなくすことができ、２５度以下とすることによって高輝度化を図ることができるためである。
【００５９】
一次光源１はＹ方向に延在する線状の光源であり、該一次光源１としては例えば蛍光ランプや冷陰極管を用いることができる。なお、本発明においては、一次光源１は線状光源に限定されるものではなく、ＬＥＤ光源、ハロゲンランプ、メタハロランプ等のような点光源を使用することもできる。特に、携帯電話機や携帯情報端末機等の比較的小さな画面寸法の表示装置に使用する場合には、ＬＥＤ等の小さな点光源を使用することが好ましい。また、一次光源１は、図１に示したように、導光体３の一方の側端面に設置する場合だけでなく、必要に応じて対向する他方の側端面にもさらに設置することもできる。
【００６０】
本発明においては、図１に示したように、一次光源１として線状の光源を使用する場合には、光偏向素子４に形成するプリズム列は一次光源１と略平行な方向に延びるように、あるいは一次光源１と２０°以下の傾きを有する方向に延びるように形成するが、光偏向素子４に形成するプリズム列の配置は使用する光源によって、導光体３中を伝搬する光の伝搬方向によって変更することができる。例えば、図１８に示すように一次光源１としてＬＥＤ光源等の略点状光源を導光体３のコーナー等に配置して使用する場合には、導光体３に入射した光は光出射面３３と同一の平面内において一次光源１を略中心とした放射状に導光体３中を伝搬し、光出射面３３から出射する出射光も同様に一次光源１を中心とした放射状に出射する。このような放射状に出射する出射光を、その出射方向に関わらず効率よく所望の方向に偏向させるためには、光偏向素子４に形成するプリズム列を一次光源１を取り囲むように略弧状に並列して配置することが好ましい。このように、プリズム列を一次光源１を取り囲むように略弧状に並列して配置することにより、光出射面３３から放射状に出射する光の殆どが光偏向素子４のプリズム列に対して略垂直に入射するため、導光体３の光出射面３３の全領域で出射光を効率良く特定の方向に向けることができ、輝度の均一性を向上させることができる。光偏向素子４に形成する略弧状のプリズム列は、導光体３中を伝搬する光の分布に応じてその弧状の程度を選定し、光出射面３３から放射状に出射する光の殆どが光偏向素子４のプリズム列に対して略垂直に入射するようにすることが好ましい。具体的には、ＬＥＤ等の点状光源を略中心とした略同心円状に略円弧の半径が少しずつ大きくなるように並列して配置されたものが挙げられ、プリズム列の半径の範囲は、面光源システムにおける点状光源の位置と、液晶表示エリアに相当する面光源の有効エリアとの位置関係や大きさによって決定される。
【００６１】
光源リフレクタ２は一次光源１の光をロスを少なく導光体３へ導くものである。材質としては、例えば表面に金属蒸着反射層有するプラスチックフィルムを用いることができる。図示されているように、光源リフレクタ２は、光反射素子５の端縁部外面から一次光源１の外面を経て光拡散素子６の出光面端縁部へと巻きつけられている。他方、光源リフレクタ２は、光拡散素子６及び光偏向素子４を避けて、光反射素子５の端縁部外面から一次光源１の外面を経て導光体３の光出射面端縁部へと巻きつけることも可能である。
【００６２】
このような光源リフレクタ２と同様な反射部材を、導光体３の側端面３１以外の側端面に付することも可能である。光反射素子５としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートを用いることができる。本発明においては、光反射素子５として反射シートに代えて、導光体３の裏面３４に金属蒸着等により形成された光反射層等とすることも可能である。
【００６３】
本発明の導光体３及び光偏向素子４は、光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。このような合成樹脂としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチルが８０重量％以上であるものが好ましい。導光体３及び光偏向素子４の粗面の表面構造やプリズム列等の表面構造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。更に、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂からなる粗面構造またレンズ列配列構造を表面に形成してもよいし、このようなシートを接着、融着等の方法によって別個の透明基材上に接合一体化させてもよい。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能（メタ）アクリル化合物、ビニル化合物、（メタ）アクリル酸エステル類、アリル化合物、（メタ）アクリル酸の金属塩等を使用することができる。
【００６４】
以上のような一次光源１、光源リフレクタ２、導光体３、光偏向素子４および光反射素子５更には光拡散素子６からなる面光源装置の発光面（光偏向素子４の出光面４２更には光拡散素子６の表面）上に、液晶表示素子を配置することにより液晶表示装置が構成される。液晶表示装置は、図１における上方から液晶表示素子を通して観察者により観察される。また、本発明においては、十分にコリメートされた狭い分布の光を面光源装置から液晶表示素子に入射させることができるため、液晶表示素子での階調反転等がなく明るさ、色相の均一性の良好な画像表示が得られるとともに、所望の方向に集中した光照射が得られ、この方向の照明に対する一次光源の発光光量の利用効率を高めることができる。
【００６５】
さらに、本発明においては、このように光偏向素子４によって狭視野化され高輝度化された光源装置において、輝度の低下をできる限り招くことなく、視野範囲を目的に応じて適度に制御するために、光偏向素子４の出光面上に光拡散素子６を隣接配置することができる。また、本発明においては、このように光拡散素子６を配置することによって、品位低下の原因となるぎらつきや輝度斑等を抑止し品位向上を図ることもできる。
【００６６】
光拡散素子６は、光偏向素子４の出光面側にて光偏向素子４と一体化させてもよいし、光拡散素子６を個別に光偏向素子４の出光面側に載置してもよいが、個別に光拡散素子６を配置するほうが好ましい。個別に光拡散素子６を載置する場合には、光拡散素子６の光偏向素子４に隣接する側の面には、光偏向素子４とのスティッキングを防止するため、凹凸構造を付与することが好ましい。同様に、光拡散素子６の出射面においても、その上に配置される液晶表示素子との間でのスティッキングを考慮する必要があり、光拡散素子６の出射面にも凹凸構造を付与することが好ましい。この凹凸構造は、スティッキング防止の目的のみに付与する場合には、平均傾斜角が０．７度以上となるような構造とすることが好ましく、さらに好ましくは１度以上であり、より好ましくは１．５度以上である。
【００６７】
本発明においては、輝度特性、視認性および品位等のバランスを考慮して光偏向素子４からの出射光を適度に拡散させる光拡散特性を有する光拡散素子６を使用することが必要である。すなわち、光拡散素子６の光拡散性が低い場合には、視野角を十分に広げることが困難となり視認性を低下させるとともに、品位改善効果が十分でなくなる傾向にあり、逆に光拡散性が高すぎる場合には光偏向素子４による狭視野化の効果が損なわれるとともに、全光線透過率も低くなり輝度が低下する傾向にある。そこで、本発明の光拡散素子６においては、平行光を入射したときの出射光分布の半値全幅が１〜１３度の範囲であるものが使用される。光拡散素子６の半値全幅は、好ましくは３〜１１度の範囲、さらに好ましくは４〜８．５度の範囲である。なお、本発明において光拡散素子６の出射光分布の半値全幅とは、図１９に示すように、光拡散素子６に入射した平行光線が出射時にどの程度拡散して広がるかを示したもので、光拡散素子６を透過拡散した出射光の光度分布におけるピーク値に対する半値での広がり角の全幅の角度（Δθ_Ｈ）をいう。
【００６８】
このような光拡散特性は、光拡散素子６中に光拡散剤を混入したり、光拡散素子６の少なくとも一方の表面に凹凸構造を付与することによって付与することができる。表面に形成する凹凸構造は、光拡散素子６の一方の表面に形成する場合と両方の表面に形成する場合とでは、その程度が異なる。光拡散素子６の一方の表面に凹凸構造を形成する場合には、その平均傾斜角を０．８〜１２度の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは３．５〜７度であり、より好ましくは４〜６．５度である。光拡散素子６の両方の表面に凹凸構造を形成する場合には、一方の表面に形成する凹凸構造の平均傾斜角を０．８〜６度の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは２〜４度であり、より好ましくは２．５〜４度である。この場合、光拡散素子６の全光線透過率の低下を抑止するためには、光拡散素子６の入射面側の平均傾斜角を出射面側の平均傾斜角よりも大きくすることが好ましい。また、光拡散素子６のヘイズ値としては８〜８２％の範囲とすることが、輝度特性向上と視認性改良の観点から好ましく、さらに好ましくは３０〜７０％の範囲であり、より好ましくは４０〜６５％の範囲である。
【００６９】
本発明の光源装置においては、その発光面（光拡散素子６の出射面）の法線方向から観察した場合の表示エリア内における輝度が均一であることも要求される。この輝度の均一性は光源の表示エリアの大きさにも依存し、例えば、ノートパソコンやモニター等の表示エリアが大きい大型の光源装置では、比較的広い視野角特性が要求される場合があり、発光面から出射する出射光の分布をより広くすることが要求される。一方、携帯電話や携帯情報端末等の表示エリアが小さい小型の光源装置では、高輝度や表示品位向上が優先される場合があり、発光面からの出射する出射光分布は比較的狭くてもよい。このため、光拡散素子６としては、光源装置の表示エリアの大きさに応じて適切な光拡散特性を有するものを使用することが好ましい。
【００７０】
本発明においては、光偏向素子４を用いて導光体３からの出射光を法線方向等の特定な方向に出射させ、この出射光を異方拡散性を有する光拡散素子６を用いて所望の方向に出射させることもできる。この場合、光拡散素子６に異方拡散作用と光偏向作用の両方の機能を付与することもできる。例えば、凹凸構造としてレンチキュラーレンズ列やシリンドリカルレンズ形状体を用いたものでは、その断面形状を非対称形状にすることで、異方拡散作用と光偏向作用の両機能を付与することができる。
【００７１】
また、本発明においては、光源装置としての視野角を調整し、品位を向上させる目的で、光偏向素子４や光拡散素子６に光拡散材を含有させることもできる。このような光拡散材としては、光偏向素子４や光拡散素子６を構成する材料と屈折率が異なる透明な微粒子を使用することができ、例えば、シリコンビーズ、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、フッ素化メタクリレート等の単独重合体あるいは共重合体等が挙げられる。光拡散材としては、光偏向素子４による狭視野効果や光拡散素子６による適度な拡散効果を損なわないように、含有量、粒径、屈折率等を適宜選定する必要がある。例えば、光拡散材の屈折率は、光偏向素子４や光拡散素子６を構成する材料との屈折率差が小さすぎると拡散効果が小さく、大きすぎると過剰な散乱屈折作用が生じるため、屈折率差が０．０１〜０．１の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは０．０３〜０．０８、より好ましくは０．０３〜０．０５の範囲である。また、光拡散材の粒径は、粒径が大きすぎると散乱が強くなりぎらつきや輝度の低下を引き起こし、小さすぎると着色が発生するため、平均粒径が０．５〜２０μｍの範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは２〜１５μｍ、より好ましくは２〜１０μｍの範囲である。
【００７２】
なお、本発明のような光偏向素子を用いた光源装置の出射光分布は、ピーク位置を境に、一次光源側での出射光分布がピーク光から遠くなるにつれ急激に輝度が低下し、一次光源から遠い側での出射光分布は比較的緩やかに輝度が低下する非対称な出射光分布を示す場合がある。例えば、このような出射光分布の光源装置を１０インチ以上のノート型パソコン等の比較的広い視野角を必要とする液晶表示装置に用いる場合、比較的光拡散性の高い光拡散素子を光偏向素子の出光面上に配置し、出射光分布を広げて視野角を広げることが行われている。ヘイズ値が５０％以上という光拡散性の強い光拡散素子を用いる場合には、出射光分布のピーク角度が１〜３度程度一次光源から遠い側に偏向される。このため、光偏向素子からの出射光分布のピーク角度がその出光面の法線方向に位置する場合、光拡散素子により出射光分布のピーク角度が、法線方向から１〜３度程度光源から遠い側に偏光され、結果として法線方向から観察した場合の輝度を極端に低下させることになる。これは、光拡散素子を使用することにより、光偏向素子から出射した出射光分布の非対称性は幾分緩和されるものの、比較的急激に輝度が低下する出射光分布の部位が法線方向位置するためである。このような輝度の極端な低下を避けるために、あらかじめ光偏向素子からの出射光分布のピーク角度を法線方向から光源側に１〜３度傾けておくことが好ましい。
【００７３】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、以下の実施例における各物性の測定は下記のようにして行った。
【００７４】
面光源装置の法線輝度、光度半値全幅の測定
光源として冷陰極管を用い、インバータ（ハリソン社製ＨＩＵ−７４２Ａ）にＤＣ１２Ｖを印加して高周波点灯させた。導光体の光度半値全幅は、導光体の表面に４ｍｍφのピンホールを有する黒色の紙をピンホールが表面の中央に位置するように固定し、輝度計の測定円が８〜９ｍｍとなるように距離を調整し、冷陰極管の長手方向軸と垂直の方向および平行の方向でピンホールを中心にゴニオ回転軸が回転するように調節した。それぞれの方向で回転軸を＋８０°〜−８０°まで１°間隔で回転させながら、輝度計で出射光の光度分布を測定し、ピーク角度、光度分布の半値全幅（ピーク値の１／２の分布の広がり角）を求めた。また、面光源装置の輝度半値全幅は、輝度計の視野角度を０．１度にし、面光源装置の中央の面部分に位置するよう調整し、ゴニオ回転軸が回転するように調節した。それぞれの方向で回転軸を＋８０°〜−８０°まで１°間隔で回転させながら、輝度計で出射光の輝度分布を測定し、ピーク輝度、ピーク角度を求めた。ピーク角度は光源装置に対し法線方向を０°とし、一次光源側を負、それと反対側を正とした。
【００７５】
実施例１
アクリル樹脂（三菱レイヨン（株）製アクリペットＶＨ５＃０００）を用い射出成形することによって一方の面がマット（平均傾斜角１．１度）である導光体を作製した。該導光体は、２１６ｍｍ×２９０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ−０．７ｍｍのクサビ板状をなしていた。この導光体の鏡面側に、導光体の長さ２１６ｍｍの辺（短辺）と平行になるように、アクリル系紫外線硬化樹脂によってプリズム列のプリズム頂角１００°、ピッチ５０μｍのプリズム列が並列に連設配列されたプリズム層を形成した。導光体の長さ２９０ｍｍの辺（長辺）に対応する一方の側端面（厚さ２．０ｍｍの側の端面）に沿って冷陰極管を光源リフレクター（麗光社製銀反射フィルム）で覆い配置した。さらに、その他の側端面に光拡散反射フィルム（東レ社製Ｅ６０）を貼付し、プリズム列配列面（裏面）に反射シートを配置した。以上の構成を枠体に組み込んだ。この導光体は、光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光光度分布の最大ピーク角度は光出射面法線方向に対して７０度、半値全幅は２２．５度であった。
【００７６】
一方、屈折率１．５０６４のアクリル系紫外線硬化性樹脂を用いて、断面が点１（−１６．０３１，５９．８２８）、点２（０．０００，０．０００）、点３（１２．０００，１５．６９５）、点４（１５．０００，１９．７５０）、点５（１８．０００，２３．９２５）、点６（２１．０００，２８．３２０）、点７（２４．０００，３２．８１８）、点８（２７．０００，３７．４５５）、点９（３０．０００，４２．２３８）、点１０（３３．０００，４７．１１４）、点１１（３６．０００，５２．０８７）、点１２（４０．４６９，５９．８２８）の１２点（座標値はμｍ単位：以下の実施例においても同様）を繋いだ形状からなる１１の平面で構成したピッチ５６．５μｍのプリズム列が並列に連設されたプリズム列形成面を、厚さ１８８μｍのポリエステルフィルムの一方の表面に形成したプリズムシートを作製した。
【００７７】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは１５度であり、頂部振り分け角βは３７．４度であった。点２から点１２までに対応する１０の平面の傾斜角は、順次、５２．６度、５３．５度、５４．３度、５５．５度、５６．３度、５７．１度、５７．９度、５８．４度、５８．９度、６０．０度であった。
【００７８】
プリズムシートのプリズム列ピッチＰに対してプリズム列を構成する面の長さＬ１およびＬ２はＬ２／Ｐ＝１．２７９、Ｌ２／Ｌ１＝１．１６７であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点２から点１２までに対応する実際のプリズム面との最大距離ｄのプリズム列ピッチＰに対する割合ｄ／Ｐは２．７％であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは０．０５３であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは０．０３６であった。
【００７９】
得られたプリズムシートを、上記導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第１のプリズム面（点１と点２とを結ぶ線に対応：以下の実施例においても同様）が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、後述の比較例１を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定し、その結果を表１に示した。
【００８０】
実施例２
プリズム列を、断面が点１（−１１．６３８，６６．００２）、点２（０．０００，０．０００）、点３（９．０００，１１．５１９）、点４（１２．０００，１５．４４３）、点５（１５．０００，１９．３９６）、点６（１８．０００，２３．４８０）、点７（２１．０００，２７．６８６）、点８（２４．０００，３２．０１８）、点９（２７．０００，３６．４８３）、点１０（３０．０００，４１．０６７）、点１１（３３．０００，４５．７７６）、点１２（３６．０００，５０．６５３）、点１３（４４．８６２，６６．００２）の１３点を繋いだ形状からなる１２の平面で構成した以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを作製した。
【００８１】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは１０度であり、頂部振り分け角βは３８度であった。点２から点１３までに対応する１１の平面の傾斜角は、順次、５２．０度、５２．６度、５２．８度、５３．７度、５４．５度、５５．３度、５６．１度、５６．８度、５７．５度、５８．４度、６０．０度であった。
【００８２】
プリズムシートのプリズム列ピッチＰに対してプリズム列を構成する面の長さＬ１およびＬ２はＬ２／Ｐ＝１．４１４、Ｌ２／Ｌ１＝１．１９２であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点２から点１３までに対応する実際のプリズム面との最大距離ｄのプリズム列ピッチＰに対する割合ｄ／Ｐは３．３％であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは０．０５３であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは０．０３６であった。
【００８３】
得られたプリズムシートを、実施例１の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第１のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例１を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定し、その結果を表１に示した。
【００８４】
実施例３
プリズム列を、断面が点１（−１１．６０５，６５．８１４）、点２（０．０００，０．０００）、点３（９．０００，１１．５１９）、点４（１５．０００，１９．３９６）の４点を繋いだ３つの平面と、点４から点５（３６．０００，５０．６５３）までを点Ａ（−３１４．８７１，２６３．７０３）を中心とする半径４１０．４８９の円、点５から点６（４４．８９５，６５．８１４）までを点Ｂ（−５０２．５１６，３７６．７８７）を中心とする半径６２９．５７４の円でそれぞれ繋いだ２つの凸曲面とで構成した以外は、実施例２と同様にしてプリズムシートを作製した。
【００８５】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは１０度であり、頂部振り分け角βは３８度であった。点２から点４までに対応する２つの平面及び点４から点６までに対応する２つの凸曲面の傾斜角は、順次、５２．０度、５２．７度、５６．１度、５９．６度であった。
【００８６】
プリズムシートのプリズム列ピッチＰに対してプリズム列を構成する面の長さＬ１およびＬ２はＬ２／Ｐ＝１．４１２、Ｌ２／Ｌ１＝１．１９４であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点２から点６までに対応する実際のプリズム面との最大距離ｄのプリズム列ピッチＰに対する割合ｄ／Ｐは３．１％であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは０．０５３であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは０．０３６であった。
【００８７】
得られたプリズムシートを、実施例１の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第１のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例１を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定し、その結果を表１に示した。
【００８８】
実施例４
プリズム列を、断面が点１（−６．２９２，７１．９２０）、点２（０．０００，０．０００）、点３（９．０００，１０．９９６）、点４（１２．０００，１４．６８７）、点５（１５．０００，１８．５２７）、点６（１８．０００，２２．４９４）、点７（２１．０００，２６．５６３）、点８（２４．０００，３０．７５３）、点９（２７．０００，３５．０７０）、点１０（３０．０００，３９．５１７）、点１１（３３．０００，４４．０５０）、点１２（３６．０００，４８．６６９）、点１３（３９．０００，５３．３７８）、点１４（４２．０００，５８．１７９）、点１５（４５．０００，６３．１１４）、点１６（５０．２０８，７１．９２０）、の１６点を繋いだ形状からなる１５の平面で構成した以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを作製した。
【００８９】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは５度であり、頂部振り分け角βは３９．３度であった。点２から点１６までに対応する１４の平面の傾斜角は、順次、５０．７度、５０．９度、５２．０度、５２．９度、５３．６度、５４．４度、５５．２度、５６．０度、５６．５度、５７．０度、５７．５度、５８．０度、５８．７度、５９．４度であった。
【００９０】
プリズムシートのプリズム列ピッチＰに対してプリズム列を構成する面の長さＬ１およびＬ２はＬ２／Ｐ＝１．５５５、Ｌ２／Ｌ１＝１．２１７であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点２から点１６までに対応する実際のプリズム面との最大距離ｄのプリズム列ピッチＰに対する割合ｄ／Ｐは３．７％であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは０．０５３であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは０．０３６であった。
【００９１】
得られたプリズムシートを、実施例１の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第１のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例１を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定し、その結果を表１に示した。
【００９２】
実施例５
プリズム列を、断面が点１（−６．３２２，７２．２６５）、点２（０．０００，０．０００）、点３（１２．０００，１４．６８７）、点４（１５．０００，１８．５２７）の４点を繋いだ３つの平面と、点４から点５（３０．０００，３９．５１７）までを点Ａ（−２８３．９０９，２４７．９８７）を中心とする半径３７６．８２７の円、点５から点６（５０．１７８，７２．２６５）までを点Ｂ（−３７６．９５９，３１２．８５７）を中心とする半径４９０．２３５の円でそれぞれ繋いだ２つの凸曲面とで構成した以外は、実施例４と同様にしてプリズムシートを作製した。
【００９３】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは５度であり、頂部振り分け角βは３９．３度であった。点２から点４までに対応する２つの平面及び点４から点６までに対応する２つの凸曲面の傾斜角は、順次、５０．７度、５２．０度、５４．４度、５８．４度であった。
【００９４】
プリズムシートのプリズム列ピッチＰに対してプリズム列を構成する面の長さＬ１およびＬ２はＬ２／Ｐ＝１．５６０、Ｌ２／Ｌ１＝１．２１５であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点２から点６までに対応する実際のプリズム面との最大距離ｄのプリズム列ピッチＰに対する割合ｄ／Ｐは３．９％であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは０．０５３であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは０．０３６であった。
【００９５】
得られたプリズムシートを、実施例１の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第１のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例１を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定し、その結果を表１に示した。
【００９６】
実施例６
プリズム列を、断面が点１（−１１．５９６，６５．７６７）、点２（０．０００，０．０００）の２点を繋いだ１つの平面と、点２から点３（４４．９０４，６５．７６７）までを点Ａ（−３６１．１０５，２９４．７６６）を中心とする半径４６６．１３７の円で繋いだ１つの凸曲面とで構成した以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを作製した。
【００９７】
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは１０度であり、頂部振り分け角βは３４．３度であった。点２から点３までに対応する１つの凸曲面の傾斜角は、５５．７度であった。
【００９８】
プリズムシートのプリズム列ピッチＰに対してプリズム列を構成する面の長さＬ１およびＬ２はＬ２／Ｐ＝１．４０９、Ｌ２／Ｌ１＝１．１９２であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点２から点３までに対応する実際のプリズム面との最大距離ｄのプリズム列ピッチＰに対する割合ｄ／Ｐは３．０％であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは０．０５３であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは０．０３６であった。
【００９９】
得られたプリズムシートを、実施例１の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第１のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例１を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定し、その結果を表１に示した。
【０１００】
実施例７
プリズム列を、断面が点１（−１６．００５，５９．７３０）、点２（０．０００，０．０００）の２点を繋いだ１つの平面と、点２から点３（３０．０００，４２．２３８）までを点Ａ（−３５６．２０４，２８４．７７２）を中心とする半径４５６．０４４の円、点３から点４（４０．４９５，５９．７３０）までを点Ｂ（−５３１．３６５，３９０．９５２）を中心とする半径６６０．８５７の円でそれぞれ繋いだ２つの凸曲面とで構成した以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを作製した。
このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは１５度であり、頂部振り分け角βは３５．４度であった。点２から点４までに対応する２つの凸曲面の傾斜角は、順次、５４．６度、５９．０度であった。
【０１０１】
プリズムシートのプリズム列ピッチＰに対してプリズム列を構成する面の長さＬ１およびＬ２はＬ２／Ｐ＝１．２７７、Ｌ２／Ｌ１＝１．１６７であった。プリズム列の頂部と底部とを結ぶ仮想平面と点２から点４までに対応する実際のプリズム面との最大距離ｄのプリズム列ピッチＰに対する割合ｄ／Ｐは２．５％であった。プリズム稜線の基準線に対する凹凸度合いは０．０５３であり、プリズム面の基準面に対する凹凸度合いは０．０３６であった。
【０１０２】
得られたプリズムシートを、実施例１の導光体の光出射面側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射面にプリズム稜線が平行であり第１のプリズム面が光源側となるように載置し、面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例１を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定し、その結果を表１に示した。
【０１０３】
実施例８
プリズム列を、断面が点１（−１４．１７７６，６１．４１０１）、点２（０．０００，０．０００）の２点を繋いだ１つの平面と、点２から点３（４２．３２２４，６１．４１０１）までを点Ａ（−３９２．９６０９，３１６．１０７８）を中心とする半径５０４．３２３７の円で構成した以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを作製した。プリズムシートのプリズム列ピッチＰに対してプリズム列を構成する面の長さＬ１およびＬ２はＬ２／Ｐ＝１．３２０、Ｌ２／Ｌ１＝１．１８３であった。
【０１０４】
実施例９
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に３μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例８と同様にしてプリズムシートを作製した。
【０１０５】
実施例１０
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に５μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例８と同様にしてプリズムシートを作製した。
【０１０６】
実施例１１
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に７μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例８と同様にしてプリズムシートを作製した。
【０１０７】
実施例１２
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に１０μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例８と同様にしてプリズムシートを作製した。
【０１０８】
実施例１３
プリズム列を、断面が点１（−１９．７５２３，５４．２６９１）、点２（０．０００，０．０００）の２点を繋いだ１つの平面と、点２から点３（３６．７４７６７，５４．２６９１）までを点Ａ（−３６８．９５１４，２８９．４０６６）を中心とする半径４６８．９１５１の円で構成した以外は、実施例１と同様にしてプリズムシートを作製した。プリズムシートのプリズム列ピッチＰに対してプリズム列を構成する面の長さＬ１およびＬ２はＬ２／Ｐ＝１．１６０、Ｌ２／Ｌ１＝１．１３５であった。
【０１０９】
比較例１
プリズムシートのプリズム列を、２つのプリズム面がともに平面であり、プリズム頂角が６５．４度である断面二等辺三角形（α＝β＝３２．７度）とした以外は、実施例１と同様にして面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、ピーク輝度を１．００とし、ピーク角度、ピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定し、その結果を表１に示した。
【０１１０】
比較例２
プリズムシートのプリズム列を、２つのプリズム面がともに平面であり、一方の面の頂部振り分け角αを５度、他方の面の頂部振り分け角βを３８度とした以外は、実施例１と同様にして面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例１を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定し、その結果を表１に示した。
【０１１１】
比較例３
プリズムシートのプリズム列を、２つのプリズム面がともに平面であり、一方の面の頂部振り分け角αを５度、他方の面の頂部振り分け角βを３５度とした以外は、実施例１と同様にして面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例１を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定し、その結果を表１に示した。
【０１１２】
【表１】

【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光偏向素子の入光面に形成されるプリズム列を構成するプリズム面の少なくとも一方を非単一平面とし、かつ一方のプリズム面の頂部振り分け角αを２〜２５度とし、他方のプリズム面の頂部振り分け角βを３３〜４０度とすることで、一次光源から発せられる光を所要の観察方向へ集中して出射させる効率（一次光源の光量の利用効率）のよい光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光源装置を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の光偏向素子の入光面のプリズム列の形状の説明図である。
【図３】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図４】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図５】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図６】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図７】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図８】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図９】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図１０】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図１１】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図１２】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図１３】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図１４】光偏向素子からの各種出射光分布を示す説明図である。
【図１５】プリズム面の傾斜角の違いによる光の屈折およびプリズム断面の長さの違いを示す説明図である。
【図１６】プリズム面の傾斜角の違いによる光の屈折およびプリズム断面の長さの違いを示す説明図である。
【図１７】本発明の光偏向素子の入光面のプリズム列の形状の説明図である。
【図１８】略点状光源を導光体のコーナー部に隣接配置した斜視図である。
【図１９】出射光分布の半値全幅の説明図である。
【図２０】本発明の光偏向素子の入光面のプリズム列の形状の説明図である。
【符号の説明】
１ 一次光源
２ 光源リフレクタ
３ 導光体
４ 光偏向素子
５ 光反射素子
６ 光拡散素子
３１ 光入射端面
３２ 端面
３３ 光出射面
３４ 裏面
４１ 入光面
４２ 出光面
４３ プリズム列形成平面
４４ 第１のプリズム面
４５ 第２のプリズム面
４６〜５０ 平面
５１，５２ 凸曲面
５９ 平坦部

Claims (27)

1. 光を入射する入光面とその反対側に位置し入射した光を出射する出光面とを有しており、前記入光面には２つのプリズム面から構成されるプリズム列が互いに並列に複数配列され、該２つのプリズム面の少なくとも一方が非単一平面からなり、かつ前記プリズム列を構成する一方のプリズム面の頂部振り分け角αが２〜２５度で他方のプリズム面の頂部振り分け角βが３３〜４０度であることを特徴とする光偏向素子。
2. 前記２つのプリズム面の一方が非単一平面からなり且つ他方が単一平面からなることを特徴とする、請求項１に記載の光偏向素子。
3. 前記非単一平面は少なくとも１つの凸曲面からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の光偏向素子。
4. 前記非単一平面は互いに傾斜角の異なる２つ以上の平面からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の光偏向素子。
5. 前記非単一平面は互いに傾斜角の異なる２つ以上の凸曲面からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の光偏向素子。
6. 前記非単一平面は１つ以上の平面と１つ以上の凸曲面とからなることを特徴とする、請求項１または２に記載の光偏向素子。
7. 前記非単一平面は、前記出光面に近い側に位置する前記平面または前記凸曲面ほど傾斜角が大きいことを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の光偏向素子。
8. 前記非単一平面において、前記プリズム列の頂部に最も近い面の傾斜角と最も前記出光面に近い面の傾斜角との差が１°〜１５°であることを特徴とする、請求項４〜７のいずれかに記載の光偏向素子。
9. 前記非単一平面を構成する前記平面および／または前記凸曲面の各面で全反射して前記出光面から出射する光において、前記各面ごとの出射光分布のピークの方向が前記プリズム列の形成されている平面の略法線方向であることを特徴とする、請求項３〜６のいずれかに記載の光偏向素子。
10. 前記プリズム列が、その断面において、頂点の座標を原点とし、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、点１（−０．１１１，１．２７）、点２（０．０，０．０）、点３（０．１５９，０．１９５）、点４（０．２１２，０．２６０）、点５（０．２６５，０．３２８）、点６（０．３１９，０．３９８）、点７（０．３７２，０．４７０）、点８（０．４２５，０．５４４）、点９（０．４７８，０．６２１）、点１０（０．５３１，０．６９９）、点１１（０．５８４，０．７８０）、点１２（０．６３７，０．８６１）、点１３（０．６９０，０．９４５）、点１４（０．７４３，１．０３０）、点１５（０．７９６，１．１１７）、点１６（０．８８９，１．２７）の１６点またはその近傍点を繋いだ形状からなることを特徴とする、請求項１に記載の光偏向素子。
11. 前記プリズム列が、その断面において、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、前記点１〜点１６から選んだ少なくとも５点についてはその点を中心とした半径０．０２１の円内にある前記近傍点を用いて繋いだ形状からなることを特徴とする、請求項１０に記載の光偏向素子。
12. 前記プリズム列が、その断面において、頂点の座標を原点とし、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、点１（−０．２０６，１．１６８）、点２（０．０００，０．０００）、点３（０．１５９，０．２０４）、点４（０．２１２，０．２７３）、点５（０．２６５，０．３４３）、点６（０．３１９，０．４１６）、点７（０．３７２，０．４９０）、点８（０．４２５，０．５６７）、点９（０．４７８，０．６４６）、点１０（０．５３１，０．７２７）、点１１（０．５８４，０．８１０）、点１２（０．６３７，０．８９７）、点１３（０．７９４，１．１６８）の１３点またはその近傍点を繋いだ形状からなることを特徴とする、請求項１に記載の光偏向素子。
13. 前記プリズム列が、その断面において、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、前記点１〜点１３から選んだ少なくとも５点についてはその点を中心とした半径０．０２１の円内にある前記近傍点を用いて繋いだ形状からなることを特徴とする、請求項１２に記載の光偏向素子。
14. 前記プリズム列が、その断面において、頂点の座標を原点とし、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、点１（−０．２８４，１．０５９）、点２（０．０００，０．０００）、点３（０．２１２，０．２７８）、点４（０．２６５，０．３５０）、点５（０．３１９，０．４２３）、点６（０．３７２，０．５０１）、点７（０．４２５，０．５８１）、点８（０．４７８，０．６６３）、点９（０．５３１，０．７４８）、点１０（０．５８４，０．８３４）、点１１（０．６３７，０．９２２）、点１２（０．７１６，１．０５９）の１２点またはその近傍点を繋いだ形状からなることを特徴とする、請求項１に記載の光偏向素子。
15. 前記プリズム列が、その断面において、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、前記点１〜点１２から選んだ少なくとも５点についてはその点を中心とした半径０．０２１の円内にある前記近傍点を用いて繋いだ形状からなることを特徴とする、請求項１４に記載の光偏向素子。
16. 前記プリズム列のピッチＰと、前記プリズム列を構成する頂部振り分け角βの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部と谷部とを結んだ仮想直線の長さＬ２とが、Ｌ２／Ｐ＝１．１〜１．７の関係を満たすことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の光偏向素子。
17. 頂部振り分け角αの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部と谷部とを結んだ仮想直線の長さＬ１と、頂部振り分け角βの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部と谷部とを結んだ仮想直線の長さＬ２とが、Ｌ２／Ｌ１＝１．１〜１．３の関係を満たすことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載の光偏向素子。
18. 前記プリズム列を構成する２つのプリズム面のなす稜線が、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、その基準線に対して０．０１８〜０．３５４の凹凸状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の光偏向素子。
19. 前記プリズム列を構成する２つのプリズム面が、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、その基準面に対して０．０１２〜０．３３４の凹凸状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれかに記載の光偏向素子。
20. 互いに隣接するプリズム列の間に平坦部が設けられていることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれかに記載の光偏向素子。
21. 前記平坦部がプリズム谷部からプリズム列の高さ方向に２〜１０μｍの位置に設けられていることを特徴とする、請求項２０に記載の光偏向素子。
22. 前記平坦部が、前記プリズム列のピッチＰの長さを１と正規化したとき、プリズム谷部からプリズム列の高さ方向に０．０３５〜０．１８の位置に設けられていることを特徴とする、請求項２０に記載の光偏向素子。
23. 前記平坦部が、頂部振り分け角βの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部とプリズム谷部とを結んだ仮想直線の長さＬ２を１と正規化したとき、プリズム谷部からプリズム列の高さ方向に０．０２２〜０．１６の位置に設けられていることを特徴とする、請求項２０に記載の光偏向素子。
24. 一次光源と、該一次光源から発せられた光が入射する光入射面を有し且つ入射した光を導光し且つ導光された光を出射する光出射面を有する導光体と、該導光体の前記光出射面に対向して前記入光面が位置するように配置された請求項１〜２３のいずれかに記載の光偏向素子とを備えていることを特徴とする光源装置。
25. 前記光偏向素子は、前記プリズム列の頂部振り分け角αの前記プリズム面が前記一次光源に近い側に配置され、前記プリズム列の頂部振り分け角βの前記プリズム面が前記一次光源から遠い側に配置されていることを特徴とする、請求項２４に記載の光源装置。
26. 前記一次光源が前記導光体のコーナー部に隣接して配置され、かつ前記光偏向素子のプリズム列が前記一次光源を略中心として略同心円状に配置されていることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の光源装置。
27. 前記光偏向素子の出光面上に隣接配置された光拡散素子を備えており、該光拡散素子は平行光を入射したときの出射光分布の半値全幅が異方性を有していることを特徴をする、請求項２４〜２６のいずれかに記載の光源装置。

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