KR100977941B1 - 광 편향 소자 및 광원 장치 - Google Patents

Abstract

일차 광원(1)과, 그것으로부터 발생한 광이 입사하는 광입사면(31)을 갖고 또한 입사한 광을 도광하며 도광된 광을 출사하는 광출사면(33)을 갖는 도광체(3)와, 도광체 광출사면에 대향 배치된 광 편향 소자(4)를 구비한 면광원 장치. 광 편향 소자(4)는, 광이 입사하는 입광면(41)과 그 반대쪽에 위치하여 입사한 광을 출사하는 출광면(42)을 갖고, 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 병렬로 복수 배열되며, 이들 2개의 프리즘면의 적어도 한쪽이 비단일 평면으로 이루어지고, 또한 프리즘열을 구성하는 한쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 α가 2∼25도이고 다른 쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 β가 33~40도이며, 꼭대기부 분할각 α와 꼭대기부 분할각 β의 차(｜α-β｜)가 8∼35도이다. 이에 따라, 출사광 분포가 좁게 제어되어, 일차 광원광량의 이용 효율의 향상이 가능해지고, 또한 간소화된 구성으로 화상품위의 향상이 용이한 광원 장치가 제공된다.

Description

광 편향 소자 및 광원 장치{LIGHT DEFLECTOR AND LIGHT SOURCE DEVICE}

본 발명은 노트북 퍼스널컴퓨터, 액정 텔레비전, 휴대전화, 휴대 정보단말 등에 있어서 표시부로서 사용되는 액정 표시 장치 등을 구성하는 에지라이트(edge-light) 방식의 광원 장치 및 그것에 사용되는 광 편향 소자에 관한 것이며, 특히 광원 장치의 도광체의 광출사면측에 배치되는 광 편향 소자의 개량에 관한 것이다.

최근, 컬러 액정 표시 장치는, 휴대용 노트북 퍼스널컴퓨터나 퍼스널컴퓨터 등의 모니터로서, 또는 액정 텔레비전이나 비디오 일체형 액정 텔레비전, 휴대전화, 휴대 정보단말 등의 표시부로서, 여러 분야에서 널리 사용되고 있다. 또한, 정보 처리량의 증대화, 요구의 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 일차 광원을 배치한 직하방식의 것이나 도광체의 측단면에 대향하도록 일차 광원을 배치한 에지라이트 방식의 것이 있고, 액정 표시 장치의 소형화의 관점에서 에지라이트 방식이 많이 이 용되고 있다.

그런데, 최근, 비교적 작은 화면치수의 표시 장치로서 관찰 방향 범위가 비교적 좁은 예컨대 휴대전화기의 표시부로서 사용되는 액정 표시 장치 등에서는, 소비 전력의 저감의 관점에서, 에지라이트 방식의 백라이트부로서, 일차 광원으로부터 발생하는 광량을 유효하게 이용하기 위해서, 화면으로부터 출사하는 광속의 확대 각도를 될 수 있는 한 작게 하여 소요의 각도 범위에 집중하여 광을 출사시키는 것이 이용되고 있다.

이와 같이 관찰 방향 범위가 한정되는 표시 장치로서, 일차 광원의 광량의 이용 효율을 높여 소비 전력을 저감하기 위해 비교적 좁은 범위에 집중하여 광출사를 하는 광원 장치로서, 일본 특허 공개 2001-143515호 공보에 있어서, 도광체의 광출사면에 인접하여 양면에 프리즘 형성면을 갖는 프리즘 시트를 사용하는 것이 제안되어 있다. 이 양면 프리즘 시트에서는, 한쪽의 면인 입광면 및 다른 쪽 면인 출광면의 각각에, 서로 평행한 복수의 프리즘열이 형성되어 있고, 입광면과 출광면에서 프리즘열 방향을 합치시키고 또한 프리즘열끼리 대응 위치에 배치하고 있다. 이에 따라, 도광체의 광출사면으로부터 그 광출사면에 대하여 경사진 방향으로 출사광의 피크를 갖고 적절한 각도 범위에 분포하여 출사하는 광을, 프리즘 시트의 입광면의 한쪽의 프리즘면으로부터 입사되어 다른 쪽의 프리즘면에서 내면 반사시키고, 또한 출광면의 프리즘에서의 굴절 작용을 받아, 비교적 좁은 소요(所要) 방향으로 광을 집중 출사시킬 수 있다.

그러나, 이러한 광원 장치에 의하면, 좁은 각도 범위의 집중 출사가 가능하 지만, 광 편향 소자로서 사용되는 프리즘 시트로서 양면에 서로 평행한 복수의 프리즘열을, 입광면과 출광면에서 프리즘열 방향을 합치시키고 또한 프리즘열끼리 대응 위치에 배치하는 것이 필요하여, 이 성형이 복잡하게 된다.

일본 특허 공개 평성 제10-254371호 공보에서는, 프리즘열을 구성하는 한쪽 면의 경사각 α를 4.7∼5.7도, 다른 쪽 면의 경사각 β를 34.2∼35도로 하는 것으로 법선 방향의 휘도 향상을 도모하고 있지만, 다른 쪽 면을 평면으로 하고 있기 때문에 충분한 효과를 얻을 수 없다.

일본 특허 공개 평성 제9-507584호 공보(국제공개 WO94/20871 공보) 및 일본 특허 공개 평성 제9-105804호 공보에는, 프리즘열을 구성하는 한쪽의 면을 볼록 또는 오목한 곡면으로 한 프리즘 시트가 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 2002-197908호 공보에는, 프리즘열을 구성하는 한쪽의 면을 복수의 평면 또는 하나의 볼록곡면으로 구성한 프리즘 시트가 개시되어 있다. 그러나, 이들 공보에는, 프리즘열을 구성하는 한쪽 면의 경사각과 다른 쪽 면의 경사각을 특별한 관계로 설정함으로써 프리즘 시트를 이용한 광원 장치의 성능 향상을 도모하는 것에 대해서는, 기재가 없다.

본 발명의 목적은, 출사광의 분포가 매우 좁게 제어되어, 일차 광원의 광량의 이용 효율의 향상이 가능해지고(즉, 일차 광원으로부터 발생하는 광을 소요의 관찰 방향으로 집중하여 출사시키는 효율이 높게 되고), 또한 간소화된 구성으로 화상품위의 향상이 용이한 광 편향 소자 및 광원 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의하면, 상기 목적을 달성하는 것으로서, 광이 입사하는 입광면과 그 반대쪽에 위치하여 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있고, 상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 병렬로 복수 배열되며, 그 2개의 프리즘면의 적어도 한쪽이 비단일 평면(非單一平面)으로 이루어지고, 또한 상기 프리즘열을 구성하는 한쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 α가 2∼25도이고 다른 쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 β가 33~40도이며, 상기 꼭대기부 분할각 α와 상기 꼭대기부 분할각 β의 차(｜α-β｜)가 8∼35도인 것을 특징으로 하는 광 편향 소자가 제공된다. 본 발명에 있어서, 비단일 평면이란 단일 평면으로 이루어지는 면 이외의 면을 말한다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 꼭대기부 분할각 α가 11∼25도이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 2개의 프리즘면의 한쪽이 비단일 평면으로 이루어지고 또한 다른 쪽이 단일 평면으로 이루어진다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 비단일 평면은 적어도 하나의 볼록곡면으로 이루어진다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 비단일 평면은, 서로 경사각이 다른 2개 이상의 평면으로 이루어지고, 또는 서로 경사각이 다른 2개 이상의 볼록곡면으로 이루어지고, 또는 하나 이상의 평면과 하나 이상의 볼록곡면으로 이루어진다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 비단일 평면은, 상기 출광면에 가까운 쪽에 위치하는 상기 평면 또는 상기 볼록곡면일수록 경사각이 크다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 비단일 평면에 있어서, 상기 프리즘열의 꼭대기부에 가장 가까운 면의 경사각과 상기 출광면에 가장 가까운 면의 경사각의 차가 1∼15도이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 비단일 평면을 구성하는 상기 평면 및/또는 상기 볼록곡면의 각 면에서 전반사하여 상기 출광면으로부터 출사하는 광의 상기 각 면마다의 출사광 분포의 피크의 방향이 상기 프리즘열이 형성되어 있는 평면의 대략 법선 방향이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 비단일 평면을 구성하는 볼록곡면은, 그 곡율 반경(r)과 상기 프리즘열의 피치(P)의 비(r/P)가 2∼50이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 비단일 평면은, 상기 프리즘열의 꼭대기부와 계곡부를 연결하는 가상 평면과의 최대거리(d)의, 상기 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)이 0.4∼5%이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열이, 그 단면에 있어서, 정점의 좌표를 원점으로 하고, 상기 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, 점 1(-0.111, 1.27), 점 2(0.0, 0.0), 점 3(0.159, 0.195), 점 4(0.212, 0.260), 점 5(0.265, 0.328), 점 6(0.319, 0.398), 점 7(0.372, 0.470), 점 8(0.425, 0.544), 점 9(0.478, 0.621), 점 10(0.531, 0.699), 점 11(0.584, 0.780), 점 12(0.637, 0.861), 점 13(0.690, 0.945), 점 14(0.743, 1.030), 점 15(0.796, 1.117), 점 16(0.889, 1.27)의 16점 또는 그 근방점을 잇는 형상으로 이루어진다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열이, 그 단면에 있어서, 정점의 좌표를 원점으로 하고, 상기 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, 점 1(-0.206, 1.168), 점 2(0.000, 0.000), 점 3(0.159, 0.204), 점 4(0.212, 0.273), 점 5(0.265, 0.343), 점 6(0.319, 0.416), 점 7(0.372, 0.490), 점 8(0.425, 0.567), 점 9(0.478, 0.646), 점 10(0.531, 0.727), 점 11(0.584, 0.810), 점 12(0.637, 0.897), 점 13(0.794, 1.168)의 13점 또는 그 근방점을 잇는 형상으로 이루어진다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열이, 그 단면에 있어서, 정점의 좌표를 원점으로 하고, 상기 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, 점 1(-0.284, 1.059), 점 2(0.000, 0.000), 점 3(0.212, 0.278), 점 4(0.265, 0.350), 점 5(0.319, 0.423), 점 6(0.372, 0.501), 점 7(0.425, 0.581), 점 8(0.478, 0.663), 점 9(0.531, 0.748), 점 10(0.584, 0.834), 점 11(0.637, 0.922), 점 12(0.716, 1.059)의 12점 또는 그 근방점을 잇는 형상으로 이루어진다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열이, 그 단면에 있어서, 상기 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, 상기 16점, 13점 또는 12점 중에서 선택한 적어도 5점에 대해서는 그 점을 중심으로 한 반경 0.021의 원내에 있는 상기 근방점을 이용하여 잇는 형상으로 이루어진다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열의 피치 P와, 상기 프리즘열을 구성하는 꼭대기부 분할각 β의 상기 프리즘면의 단면 형상에 있어서 프리즘 꼭대기부와 계곡부를 연결한 가상 직선의 길이 L2가, L2/P=1.1∼1.7의 관계를 만족시킨다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 꼭대기부 분할각 α의 상기 프리즘면의 단면 형상에 있어서 프리즘 꼭대기부와 계곡부를 연결한 가상 직선의 길이 L1과, 꼭대기부 분할각 β의 상기 프리즘면의 단면 형상에 있어서 프리즘 꼭대기부와 계곡부를 연결한 가상 직선의 길이 L2가, L2/L1=1.1∼1.3의 관계를 만족시킨다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열을 구성하는 2개의 프리즘면이 이루는 능선이, 상기 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, 그 기준선에 대하여 0.018∼0.354의 요철 형상으로 형성되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 프리즘열을 구성하는 2개의 프리즘면이, 상기 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, 그 기준면에 대하여 0.012∼0.334의 요철 형상으로 형성되어 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 서로 인접하는 프리즘열의 사이에 평탄부가 마련되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 평탄부가 프리즘 계곡부로부터 프리즘열의 높이 방향으로 2∼10㎛의 위치에 마련되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 평탄부가, 상기 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, 프리즘 계곡부로부터 프리즘열의 높이 방향으로 0.035∼0.18의 위치에 마련되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 평탄부가, 꼭대기부 분할각 β의 상기 프리즘면의 단면 형상에 있어서 프리즘 꼭대기부와 프리즘 계곡부를 연결한 가상 직선의 길이 L2를 1로 정규화했을 때, 프리즘 계곡부로부터 프리즘열의 높이 방향으로 0.022∼0.16의 위치에 마련되어 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 목적을 달성하는 것으로서, 광이 입사하는 입광면과 그 반대쪽에 위치하여 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있고, 상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 병렬로 복수 배열되고, 그 2개의 프리즘면의 적어도 한쪽이 비단일 평면으로 이루어지고, 또한 상기 프리즘열을 구성하는 한쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 α가 2∼25도이고 다른 쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 β가 33~40도이며, 2개의 프리즘면이 이루는 능선이 상기 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화한 때에, 그 기준면에 대하여 0.018∼0.354의 요철 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 편향 소자가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 목적을 달성하는 것으로서, 광이 입사하는 입광면과 그 반대쪽에 위치하여 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있고, 상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 병렬로 복수 배열되며, 그 2개의 프리즘면의 적어도 한쪽이 비단일 평면으로 이루어지고, 또한 상기 프리즘열을 구성하는 한쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 α가 2∼25도이고 다른 쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 β가 33~40도이며, 2개의 프리즘면이 상기 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화한 때에, 그 기준면에 대하여 0.012∼0.334의 요철 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 편향 소자가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 목적을 달성하는 것으로서, 일차 광원과, 그 일차 광원으로부터 발생한 광이 입사하는 광입사면을 갖고 또한 입사한 광을 도광하며 도광된 광을 출사하는 광출사면을 갖는 도광체와, 그 도광체의 상기 광출사면에 대향하여 상기 입광면이 위치하도록 배치된 상기 광 편향 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 장치가 제공된다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자는, 상기 프리즘열의 꼭대기부 분할각 α의 상기 프리즘면이 상기 일차 광원에 가까운 쪽에 배치되고, 상기 프리즘열의 꼭대기부 분할각 β의 상기 프리즘면이 상기 일차 광원으로부터 먼 쪽에 배치되어 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 일차 광원이 상기 도광체의 코너부에 인접하여 배치되고, 또한 상기 광 편향 소자의 프리즘열이 상기 일차 광원을 대략 중심으로 하여 대략 동심원 형상으로 배치되어 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 출광면 상에 인접 배치된 광 확산 소자를 구비하고 있고, 그 광 확산 소자는 평행광이 입사했을 때의 출사광 분포의 반값전폭이 이방성을 갖고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 광원 장치를 나타내는 모식적 사시도,

도 2는 본 발명의 광 편향 소자의 입광면의 프리즘열의 형상의 설명도,

도 3은 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 4는 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 5는 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 6은 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 7은 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 8은 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 9는 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 10은 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 11은 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 12는 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 13은 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 14는 광 편향 소자로부터의 각종 출사광 분포를 나타내는 설명도,

도 15는 프리즘면의 경사각의 차이에 의한 광의 굴절 및 프리즘 단면의 길이의 차이를 나타내는 설명도,

도 16은 프리즘면의 경사각의 차이에 의한 광의 굴절 및 프리즘 단면의 길이의 차이를 나타내는 설명도,

도 17은 본 발명의 광 편향 소자의 입광면의 프리즘열의 형상의 설명도,

도 18은 대략 점형상 광원을 도광체의 코너부에 인접 배치한 사시도,

도 19는 출사광 분포의 반값전폭의 설명도,

도 20은 본 발명의 광 편향 소자의 입광면의 프리즘열의 형상의 설명도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 면광원 장치의 하나의 실시예를 나타내는 모식적 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 발명의 면광원 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 배치되어 광원 리플렉터(2)로 덮인 선형상 또는 막대 형상의 일차 광원(1)과, 도광체(3)의 광출사면(33) 상에 배치된 광 편향 소자(4) 및 그 위에 배치된 광 확산 소자(6)와, 도광체(3)의 광출사면(33)과 반대쪽의 이면(34)에 대향하여 배치된 광 반사 소자(5)로 구성된다.

도광체(3)는 XY 면과 평행히 배치되어 있고, 전체로서 직사각형판 형상을 이루고 있다. 도광체(3)는 4개의 측단면을 갖고 있고, 그 중 YZ 면과 평행한 1쌍의 측단면 중, 적어도 하나의 측단면을 광입사면(31)으로 한다. 광입사면(31)은 일차 광원(1)과 대향하여 배치되어 있고, 일차 광원(1)으로부터 발생한 광은 광입사면(31)으로부터 도광체(3) 내로 입사한다. 본 발명에 있어서는, 예컨대, 광입사면(31)과 반대쪽의 측단면(32) 등의 다른 측단면에도 일차 광원을 배치하더라도 좋다.

도광체(3)의 광입사면(31)에 대략 직교한 2개의 주면은, 각각 XY 면과 대략 평행히 위치하고 있고, 어느 한쪽의 면(도면에서는 상면)이 광출사면(33)으로 된다. 이 광출사면(33) 또는 그것과 반대쪽의 이면(34) 중의 적어도 한쪽의 면에 조면(粗面)으로 이루어지는 지향성 광출사 기능부나, 프리즘열, 렌티큘러 렌즈열, V자 형상홈 등의 다수의 렌즈열을 광입사면(31)과 대략 평행하게 병렬 형성한 렌즈면으로 이루어지는 지향성 광출사 기능부를 부여함으로써, 광입사면(31)으로부터 입사한 광을 도광체(3) 속을 도광시키면서, 광출사면(33)으로부터 광입사면(31) 및 광출사면(33)에 직교하는 면(XZ 면) 중의 출사광 분포에 있어서 지향성이 있는 광을 출사시킨다. 이 XZ 면내 분포에 있어서의 출사광 분포의 피크의 방향이 광출사면(33)과 이루는 각도를 a라고 하면, 이 각도 a는 10∼40도로 하는 것이 바람직하고, 출사광 분포의 반값전폭은 10∼40도로 하는 것이 바람직하다.

도광체(3)의 표면에 형성하는 조면이나 렌즈열은, ISO4287/1-1984에 의한 평균 경사각 θa가 0.5∼15도의 범위인 것으로 하는 것이, 광출사면(33) 내에서의 휘도의 균제도를 도모하는 점에서 바람직하다. 평균 경사각 θa는, 더 바람직하게는 1∼12도의 범위이고, 보다 바람직하게는 1.5∼11도의 범위이다. 이 평균 경사각 θa는, 도광체(3)의 두께(t)와 입사광이 전파하는 방향의 길이(L)의 비(L/t)에 의해 최적범위가 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 도광체(3)로서 L/t가 20 이상 200 이하 정도인 것을 사용하는 경우는, 평균 경사각 θa를 0.5∼7.5도로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1∼5도의 범위이며, 보다 바람직하게는 1.5∼4도의 범위이다. 또한, 도광체(3)로서 L/t가 20 이하 정도인 것을 사용하는 경우는, 평균 경사각 θa를 7∼12도로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 8∼11도의 범위이다.

도광체(3)에 형성되는 조면의 평균 경사각 θa는, ISO4287/1-1984에 따라서, 촉침식 표면 거칠기 측정기를 이용하여 조면 형상을 측정하고, 측정 방향의 좌표를 x로 하여, 얻어진 경사함수 f(x)로부터 다음 (1)식 및 (2)식을 이용하여 구할 수 있다. 여기서, L은 측정 길이이며, Δa는 평균 경사각 θa의 정접(tangent)이다.

(1)

(2)

또한, 도광체(3)로서는, 그 광출사율이 0.5∼5%의 범위에 있는 것이 바람직 하고, 보다 바람직하게는 1∼3%의 범위이다. 이것은, 광출사율이 0.5%보다 작아지면 도광체(3)로부터 출사하는 광량이 적어져 충분한 휘도를 얻을 수 없게 되는 경향이 있고, 광출사율이 5%보다 커지면 일차 광원(1)의 근방에서 다량의 광이 출사하여, 광출사면(33) 내에서의 X 방향에서의 광의 감쇠가 현저해지고, 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 분포에 있어서의 피크광의 각도(피크 각도)가 광출사면의 법선에 대하여 50∼80도의 범위에 있고, 광입사면과 광출사면의 쌍방에 수직인 XZ 면에서의 출사광 분포의 반값전폭이 10∼40도인 지향성이 높은 출사 특성의 광을 도광체(3)로부터 출사시킬 수 있고, 그 출사 방향을 광 편향 소자(4)로 효율적으로 편향시킬 수 있어, 높은 휘도를 갖는 면광원 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 있어서, 도광체(3)로부터의 광출사율은 다음과 같이 정의된다. 광출사면(33)의 광입사면(31)측의 가장자리에서의 출사광의 광 강도(I₀)와 광입사면(31)측의 가장자리에서 거리 L의 위치에서의 출사광 강도(I)의 관계는, 도광체(3)의 두께(z 방향 치수)를 t라고 하면, 다음 (3)식과 같은 관계를 만족한다.

(3)

여기서, 정수 A가 광출사율이며, 광출사면(33)에 있어서의 광입사면(31)과 직교하는 X 방향에서의 단위 길이(도광체 두께 t에 상당하는 길이)당의 도광체(3)로부터 광이 출사하는 비율(%)이다. 이 광출사율 A는, 세로축에 광출사면(23)으로 부터의 출사광의 광 강도의 대수를 잡고 가로축에 (L/t)를 잡아, 이들의 관계를 플로팅함으로써, 그 경사에서 구할 수 있다.

또한, 지향성 광출사 기능부가 부여되어 있지 않은 다른 주면에는, 도광체(3)로부터의 출사광의 일차 광원(1)과 평행한 면(YZ 면)에서의 지향성을 제어하기 위해서, 광입사면(31)에 대하여 대략 수직의 방향(X 방향)으로 연장하는 다수의 렌즈열을 배열한 렌즈면을 형성하는 것이 바람직하다. 도 1에 나타낸 실시예에 있어서는, 광출사면(33)에 조면을 형성하고, 이면(34)에 광입사면(31)에 대하여 대략 수직 방향(X 방향)으로 연장하는 다수의 렌즈열의 배열로 이루어지는 렌즈면을 형성하고 있다. 본 발명에 있어서는, 도 1에 나타낸 형태와는 반대로, 광출사면(33)에 렌즈면을 형성하고, 이면(34)을 조면으로 하는 것이라도 좋다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 도광체(3)의 이면(34) 또는 광출사면(33)에 렌즈열을 형성하는 경우, 그 렌즈열로서는 약 X 방향으로 연장한 프리즘열, 렌티큘러 렌즈열, V자 형상홈 등을 들 수 있지만, YZ 단면의 형상이 대략 삼각형 형상인 프리즘열로 하는 것이 바람직하다.

이 프리즘열을 형성하는 경우에는, 그 꼭지각을 70∼150도의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 꼭지각을 이 범위로 함으로써 도광체(3)로부터의 출사광을 충분히 집광시킬 수 있어, 면광원 장치로서의 휘도의 충분한 향상을 도모할 수 있기 때문이다. 즉, 프리즘 꼭지각을 이 범위 내로 함으로써, 출사광 분포에 있어서의 피크광을 포함하여 XZ 면에 수직인 면에서 출사광 분포의 반값전폭이 35∼65도인 집광된 출사광을 출사시킬 수 있어, 면광원 소자로서의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또, 프리즘열을 광출사면(33)에 형성하는 경우에는, 꼭지각은 80∼100도의 범위로 하는 것이 바람직하고, 프리즘열을 이면(34)에 형성하는 경우에는, 꼭지각은 70∼80도 또는 100∼150도의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에서는, 상기한 바와 같은 광출사면(33) 또는 그 이면(34)에 광출사 기능부를 형성하는 대신에 또는 이것과 병용하여, 도광체 내부에 광 확산성 미립자를 혼입 분산하는 것으로 지향성 광출사 기능을 부여한 것이라도 좋다. 또한, 도광체(3)로서는, 도 1에 나타낸 바와 같은 단면 형상에 한정되는 것이 아니라, 쐐기 형상, 관형상 등의 여러가지의 단면 형상을 가지는 것을 사용할 수 있다.

도 2는 광 편향 소자(4)에 있어서의 프리즘열의 형상의 설명도이며, 광 편향 소자(4)는 주 표면의 한쪽을 입광면(41)으로 하고 다른 쪽 면을 출광면(42)으로 한다. 입광면(41)에는 다수의 프리즘열이 병렬로 배열되고, 각 프리즘열은 광원측에 위치하는 제 1 프리즘면(44)과 광원으로부터 먼 쪽에 위치하는 제 2 프리즘면(45)의 2개의 프리즘면으로 구성되어 있다. 도 2에 나타낸 실시예에 있어서는, 제 1 프리즘면(44)이 평면이며, 제 2 프리즘면(45)이 세 개의 서로 경사각이 다른 평면(46∼48)으로 구성된 비단일 평면이며, 이들 세 개의 평면은 출광면(42)에 가까운 평면일수록 경사각이 커지고 있다. 또, 본 발명에 있어서, 프리즘열의 면의 경사각이란 프리즘열 형성 평면(43)에 대한 각 면의 경사각도를 말한다.

광 편향 소자(4)는, 제 1 프리즘면(44)의 꼭대기부 분할각 α를 2∼25도, 제 2 프리즘면(45)의 꼭대기부 분할각 β를 33∼40도, α와 β의 차의 절대값(｜α-β｜)을 8∼35도로 하는 것에 의해, 높은 집광 효과를 발휘시킬 수 있어, 광원 장치 로서 높은 휘도를 얻을 수 있다. 또, 본 발명에 있어서, 꼭대기부 분할각 α, β란, 프리즘열의 꼭지각의 프리즘열 형성 평면(43)의 법선 방향에 대한 좌우의 분할각이며, 제 1 프리즘면(44)의 꼭지점에서의 프리즘열 형성 평면(43)의 법선 방향과 이루는 각도를 α로 하고, 제 2 프리즘면(45)의 꼭지점에서의 프리즘열 형성 평면(43)의 법선 방향과 이루는 각도를 β로 하고 있다. 또한, 출광면(42)에 가까운 쪽에 위치하는 면일수록 경사각이 커지는 2개 이상의 면에 의해 프리즘면을 형성하고, 각 면에서 전반사하여 출광면(42)으로부터 출사하는 광의 피크 각도를 모든 면에서 일치시킴으로써 지극히 높은 휘도를 얻을 수 있다. 이 때, 가장 출광면에 가까운 면과 가장 출광면에서 먼 면의 경사각의 차는 1도∼15도의 범위이며, 바람직하게는 5∼12도의 범위이며, 보다 바람직하게는 7∼10도의 범위이다. 또한, 제 2 프리즘면(45)을 이러한 구조로 하는 것에 의해, 소망의 집광성을 갖는 편향 소자를 용이하게 설계할 수도 있고 또한, 일정한 광학 특성을 갖는 광 편향 소자를 안정되게 제조할 수도 있다.

다음에, 본 발명의 광 편향 소자에 있어서의 프리즘면의 형상 및 기능에 대하여 또한 상세히 설명한다. 도 3∼도 12는, 2개의 프리즘면이 모두 단일 평면으로 이루어지고 출광면 법선 방향에 대하여 각각 각도 α 및 β(본 발명에 있어서의 꼭대기부 분할각 α 및 β에 대응)를 이루고 또한 출광면 법선 방향에 대해서 서로 대칭으로 배치되어 있고, 프리즘 꼭지각이 65.4도(α=β=32.7도)인 종래의 광 편향 소자에 대하여, 도광체로부터의 출사광 분포의 피크 각도가 광출사면에 대하여 20도인 광이, 도광체의 광입사면 및 광출사면의 양쪽의 면에 대하여 수직인 평면에 있어서, 어떠한 출사광 분포로 광 편향 소자로부터 출사하는지를 나타낸 것이다. 도 3∼도 12는, 제 1 프리즘면으로부터 입사한 입사광이 제 2 프리즘면에 의해 전반사되어 출광면(42)으로부터 출사되는 상태를, 제 2 프리즘면을 x 방향으로 10개의 영역으로 균등하게 분할하고, 각각의 영역으로부터의 출사광 분포를 나타낸 것이다. 10개의 영역은 프리즘 꼭지점에 가까운 쪽으로부터 순서대로 Part1, Part2, …Part10으로 했다. 제 2 프리즘면에서 전반사되어 출사하는 전체의 광의 출사광 분포에 있어서는, 도 13에 도시하는 바와 같이 그 피크광은 프리즘열 형성 평면의 법선 방향으로 출사되고, 22도의 반값전폭을 갖고 있다.

그러나, 이들을 Part1∼Part10의 각 영역에서의 출사광 분포에서 보면, 그 피크 각도는, Part1 및 Part2에서는 대략 -9도(음의 각도값은 법선 방향을 0도로 하여 광원 방향으로 기운 경우를 나타냄) 부근에 출사하고, Part3∼Part7에서는 0도 방향(프리즘열 형성 평면의 법선 방향)을 향하여 피크광이 순차적으로 시프트하며, 또한 Part8∼Part10에서는 피크광은 양의 각도 방향으로 순차적으로 시프트하고 있는 것을 알 수 있다. 출광면(42)에 가장 가까운 영역(Part10)에서 전반사되는 출사광의 피크 각도는 7도이다. 제 2 프리즘면의 각 영역(Part1∼Part10) 사이에서 피크 각도가 넓어지는 정도는 16도이다. 또한, 각 영역으로부터의 피크광의 강도는, Part1로부터 Part10으로 가면서 서서히 작아지고 있다.

이와 같이, 하나의 평면으로 이루어지는 프리즘면에서 전반사되어 출사한 광은, 프리즘면의 전반사하는 영역에 의존하여 상당히 넓은 범위에서 분산하고 있는 것을 알 수 있다. 이 각 영역으로부터의 출사광 분포에 있어서의 피크광을, 각 영 역의 면의 경사각을 각각 조정하여, 모든 영역에서 피크 각도가 대략 동일한 방향이 되도록 출사시킴으로써, 대부분의 출사광을 특정 방향으로 집중하여 출사시키는 것이 가능해진다. 이 때, 각 영역에 있어서의 프리즘의 면의 경사각은, Part 1로부터 Part10의 순서대로 커지도록, 즉 출광면(42)에 가까운 영역의 면일수록 경사각을 크게 하도록 한다. 이와 같이, 각 영역의 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. 본 발명은 이러한 착상에 근거하여 이루어진 것이다.

그러나, 제 1 프리즘면(44)의 꼭대기부 분할각이 α=32.7도이면 제 2 프리즘면(45)에서 받는 광량이 그다지 많지 않기 때문에, 피크 강도의 향상에는 한계가 있다. 그래서 α를 2∼25도로 함으로써 제 2 프리즘면(45)에 도달하는 광량을 증대시킬 수 있고, 그 결과 피크 강도의 증가가 초래된다. 이것은 도 15와 비교하여 도 16에 도시하는 바와 같이 제 1 프리즘면(44)에서의 굴절의 효과가 커지고, 또한 프리즘이 동일한 피치가 되도록 치수 조정을 하는 것에 의해 프리즘면(45)의 단면 형상에 있어서의 길이가 길어지기 때문이다. 예컨대, 도 16에 도시하는 바와 같이 α를 5도, β를 38도라고 하면, 도 15와 같이 α=β=32.7도의 경우와 비교하여 대략 1.29배의 광량을 제 2 프리즘면(45)에서 받을 수 있다. 이와 같이 α를 작게 함으로써 프리즘면(45)에 도달하는 광량은 증대하지만, 제 2 프리즘면(45)이 단일 평면이라면, 전반사한 광을 효율적으로 대략 법선 방향으로 향하게 할 수 없다. 이것 때문에 제 2 프리즘면(45)을 비 평면 예컨대 곡면으로 하거나 및/또는 몇개의 면 예컨대 평면으로 구성해야 한다.

제 2 프리즘면(45)의 영역의 수에 관해서는, 많게 하면 프리즘면 전면에 걸쳐 피크 각도를 세밀하게 조정할 수 있어, 전체로서의 출광의 집중도를 높일 수 있다. 그러나 경사각이 다른 평면을 세밀하게 형성해야 하고, 광 편향 소자의 프리즘면을 형성하기 위한 금형 절삭용의 바이트의 설계나 제조가 복잡해지고 또한, 일정한 광학 특성을 갖는 광 편향 소자를 안정되게 얻는 것도 어렵게 된다. 이 때문에, 프리즘면에 형성하는 영역수는 3∼20의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4∼15의 범위이다. 이 프리즘면의 영역으로의 분할은 균등하게 실행하는 것이 바람직하지만, 반드시 균등하게 분할할 필요는 없고, 프리즘면 전체의 소망의 출사광 분포에 따라 조정할 수 있다.

α의 값으로서는 2∼25도, 바람직하게는 5∼25도, 특히 11∼25도, 더 바람직하게는 11∼20도, 가장 바람직하게는 12∼15도의 범위이며, β의 값으로서는33~40도, 바람직하게는 33.5∼39.5도, 더 바람직하게는 33.5∼38도, 가장 바람직하게는 34∼38도의 범위이다. 또한 α와 β의 차의 절대값 ｜α-β｜는 8∼35도, 바람직하게는 8∼34.5도, 더 바람직하게는 13∼27도, 가장 바람직하게는 19∼23도이다. α의 값은 작은 쪽이 피크 강도는 커지지만, α=0도에서는 피크 각도를 대략 법선 방향으로 향하게 하기 어렵게 된다. 또한 α를 작게 하면, 피크 각도를 대략 법선 방향으로 향하게 하기 위해서는 프리즘 꼭지각(α+β)도 작게 하는 것이 되기 때문에, 제조가 곤란하게 되는 경향이 있어, 특히 프리즘열의 성형시에 프리즘열에 손상이나 버(burr) 등의 광학 결함을 발생시키기 쉽게 된다. 이들을 고려하면, α는 5도 이상이고 또한 각 면마다의 출사광 분포의 피크 각도가 대략 법선 방향이 되는 단면 형상이 가장 바람직하다. 한편, α의 값이 너무 크면 집광 효과가 불충분하게 되는 경향이 있다. 또한, ｜α-β｜은, 지나치게 작으면 α를 크게 하는 것으로 되어 집광 효과가 불충분하게 되는 경향이 있고, 너무 크면 α를 작게 하는 것이 되어 성형시에 프리즘열에 광학 결함을 발생시키기 쉽게 된다.

구체적인 프리즘 형상으로서는, 프리즘의 정점의 좌표를 원점으로 하고 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, (x, z) 좌표 표시에서, 점 1(-0.111, 1.27), 점 2(0.0, 0.0), 점 3(0.159, 0.195), 점 4(0.212, 0.260), 점 5(0.265, 0.328), 점 6(0.319, 0.398), 점 7(0.372, 0.470), 점 8(0.425, 0.544), 점 9(0.478, 0.621), 점 10(0.531, 0.699), 점 11(0.584, 0.780), 점 12(0.637, 0.861), 점 13(0.690, 0.945), 점 14(0.743, 1.030), 점 15(0.796, 1.117), 점 16(0.889, 1.27)의 16점을 잇는 단면 형상의 15개의 평면으로 이루어지는 것을 들 수 있다. 또한 점 1(-0.284, 1.059), 점 2(0.000, 0.000), 점 3(0.212, 0.278), 점 4(0.265, 0.350), 점 5(0.319, 0.423), 점 6(0.372, 0.501), 점 7(0.425, 0.581), 점 8(0.478, 0.663), 점 9(0.531, 0.748), 점 10(0.584, 0.834), 점 11(0.637, 0.922), 점 12(0.716, 1.059)의 12점을 잇는 단면 형상의 11개의 평면으로 이루어지는 형상도 바람직하다. 또한 점 1(-0.206, 1.168), 점 2(0.000, 0.000), 점 3(0.159, 0.204), 점 4(0.212, 0.273), 점 5(0.265, 0.343), 점 6(0.319, 0.416), 점 7(0.372, 0.490), 점 8(0.425, 0.567), 점 9(0.478, 0.646), 점 10(0.531, 0.727), 점 11(0.584, 0.810), 점 12(0.637, 0.897), 점 13(0.794, 1.168)의 13점을 잇는 단면 형상의 12개의 평면으로 이루어지는 것도 바람직하다.

상기 단면 형상의 16점, 12점 및 13점은 엄밀히 그 모두를 지날 필요는 없다. 각 점으로부터의 다소의 어긋남(즉 각 점의 근방점을 지나도록 하는 것)은 피크 강도에 큰 영향을 부여하지 않는다. 단, 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, 16점, 12점 또는 13점 중의 적어도 5점에 대해서는, 상기 소정 좌표로부터의 어긋남이 그들의 점을 중심으로 한 반경 0.021의 원내에 있는 것이 바람직하고, 바람직하게는 반경 0.018의 원내, 더 바람직하게는 반경 0.014의 원내에 있는 것이 바람직하다. 또한 8점이 반경 0.014의 원내에 있는 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 예컨대 도 17에 나타낸 바와 같이, 프리즘면의 상기한 바와 같은 서로 다른 경사각을 갖는 면의 적어도 하나를 볼록곡면으로 할 수도 있고, 모든 면을 볼록곡면으로 해도 좋다. 즉, 프리즘면을 하나 이상의 평면과 하나 이상의 볼록곡면으로 구성하더라도 좋고, 경사각이 다른 2개 이상의 볼록곡면으로 구성하더라도 좋다. 도 17에서는, 제 2 프리즘면(45)을, 4개의 영역으로 분할하여, 2개의 평면(49, 50)과 2개의 볼록곡면(51, 52)으로 구성하고 있다. 볼록곡면(51)은, 그 단면 형상에 있어서 중심(-5.025, 4.389) 반경 R=6.669인 원의 일부를 이루고 있고, 볼록곡면(52)은, 그 단면 형상에 있어서 중심(-6.672, 5.537) 반경 R=8.677인 원의 일부를 이루고 있다. 이와 같이, 프리즘면을 다른 경사각의 복수의 볼록곡면으로 구성한 경우에는, 다른 경사각의 평면에 의해 구성하는 경우와 비교하여, 영역수를 예컨대 2∼10 바람직하게는 2∼5로 적게 할 수 있다. 그러나, 영역수가 지나치게 적으면 소망의 출사광 분포를 조정하기 위한 각 볼록곡면의 설계가 곤란해지기 때문에, 영역수는 3∼4의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 볼록곡면의 형상은, 그 XY 단면 형상을 원형뿐만 아니라 비원형으로 할 수 있다. 또한, 복수의 볼록곡면에 의해 프리즘면을 구성하는 경우에는, 각 볼록곡면의 형상이 다른 것이 바람직하고, 단면이 원형형상인 볼록곡면과 단면이 비원형형상인 볼록곡면을 조합할 수도 있다. 비원형형상으로서는, 타원형상의 일부, 포물선형상의 일부 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 볼록곡면의 경우의 경사각이란, 볼록곡면의 양단연을 연결하는 면(단면 형상에 있어서는 볼록 곡선부의 현에 상당)의 프리즘열 형성 평면(43)에 대한 경사각도를 말한다. 또한, 볼록곡면이 꼭대기부를 구성하는 경우에는, 꼭대기부 분할각은, 볼록곡면의 양단연을 연결하는 면의 프리즘열 형성 평면(43)의 법선 방향과 이루는 각을 말한다.

프리즘열의 피치 P와 프리즘열의 꼭대기부 및 당해 프리즘열의 프리즘면(45)의 계곡부를 연결한 길이 L2의 관계에 대해서는, 프리즘면(45)에서 받는 광량을 많게 하고, 프리즘열을 구성하는 프리즘면의 각 영역의 출사광 분포의 피크 각도를 법선 방향을 향하게 하고, 프리즘 꼭지각(α+β)이 너무 작아지지 않도록 하기 위해서는, L2/P=1.1∼1.7로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 L2/P=1.16∼1.6, 더 바람직하게는 L2/P=1.27∼1.56이다. 또한, 프리즘열의 꼭대기부 및 당해 프리즘면(44)의 계곡부를 연결한 길이 L1과 프리즘열의 꼭대기부 및 프리즘면(45)의 계곡부를 연결한 길이 L2의 관계는, L2/L1=1.1∼1.3로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 L2/L1=1.13∼1.25, 더 바람직하게는 L2/L1=1.16∼1.22이다.

본 발명에 있어서, 프리즘열은 프리즘 계곡부의 패인 각이 작아진다. 이 때문에, 제조시에 프리즘 계곡부에 버(burr)가 발생하여 쉽게 되어, 프리즘 계곡부가 줄기와 같이 보이는 결함이 발생하는 경우가 있다. 이러한 결함의 발생을 방지하기 위해서는, 도 20에 도시하는 바와 같이 인접하는 프리즘열의 사이에 평탄부(59)를 마련하는 것이 바람직하다. 이 평탄부(59)는, 도시한 바와 같이, 당해 평탄부를 형성하지 않는 경우의 프리즘 계곡부로부터 프리즘의 높이 방향으로 2∼10㎛의 위치에 마련하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.5∼5㎛, 더 바람직하게는 3∼4㎛의 위치이다. 이 위치가 2㎛ 미만에서는, 프리즘열의 패턴을 틀로 형성하는 절삭 바이트의 정밀한 가공이 곤란하게 되는 경향이 있고, 10㎛를 넘으면 휘도 저하를 초래하는 경향이 있기 때문이다. 또한, 평탄부의 형성 위치는, 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, 당해 평탄부를 형성하지 않는 경우의 프리즘 계곡부로부터 높이 방향으로 0.035∼0.18의 범위라도 좋고, 꼭대기부 분할각 β의 프리즘면의 단면 형상에 있어서 프리즘 꼭대기부와 프리즘 계곡부를 연결한 가상 직선의 길이 L2를 1로 정규화했을 때, 프리즘 계곡부로부터 프리즘열의 높이 방향으로 0.022∼0.16의 범위라도 좋다.

프리즘열을 구성하는 2개의 프리즘면이 이루는 능선을, 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, 능선의 기준선(프리즘열의 평균 높이에 위치하는 선)에 대하여 0.018∼0.354의 요철 형상으로 형성할 수도 있다. 능선의 기준선에 대한 요철의 정도는 바람직하게는 0.018∼0.177, 더 바람직하게는 0.018∼0.088, 보다 바람직하게는 0.035∼0.063이다. 이것은, 본 발명과 같이 입사한 광을 관찰 방향으로 극히 집중하여 출사할 수 있는 광 편향 소자에 있어서, 액정 표시 소자 등에 평행광에 가까운 광이 입사함으로써, 액정 표시 소자를 관찰한 경우에 시인되는 번쩍거림을, 능선을 Z 방향에 관해서 요철 형상으로 함으로써 방지할 수 있고 또한, 도광판이나 광 편향 소자의 결함을 시인하기 어렵게 되고, 휘도의 불균일을 감소시키는 등의 품위 향상에 도움이 된다. 한편 능선을 요철 형상으로 하면, 도광판과 광 편향 소자 사이에 약간의 극간이 생긴다. 이 때문에 도광판으로부터의 출사광은, 극간이 없을 때 도달해야 하는 프리즘열보다 반광원측의 프리즘열에 도달하는 것으로 되고, 특히 도광체로부터 피크 출사광보다 법선 근처로 출사하는 광은 프리즘열의 주된 반사면(일차 광원으로부터 먼 쪽의 프리즘면)에 도달할 수 없게 되는 일이 있고, 그 경우에는 그 만큼 전체의 휘도가 저하할 우려가 있다. 그러나, 본 발명의 광 편향 소자에서는, 이러한 능선을 요철 형상으로 한 것에 의한 휘도 저하분을 보충하여 대폭적인 휘도 향상을 도모할 수 있기 때문에, 전체의 휘도 저하를 막을 수 있다. 그러나, 본 발명의 광 편향 소자의 효과를 충분히 발휘하기 위해서는, 능선의 요철의 정도는 상기 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 능선을 요철 형상으로 형성하는 방법은, 특히 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 렌즈 패턴을 절삭 형성할 때에 특정 진동을 부여하면서 절삭한 렌즈형을 사용하여 성형하는 방법이나 종래의 렌즈 시트의 렌즈 단위의 능선부를 미세한 샌드페이퍼(sandpaper) 등을 사용하여 연삭가공하는 방법 등에 의해서 형성할 수 있다.

또한 프리즘열을 구성하는 두 개의 프리즘면을, 프리즘열의 피치 P의 길이를 1로 정규화했을 때, 프리즘면의 기준면(능선의 기준선과 프리즘면의 바닥변(계곡부측의 변)의 중심선을 포함하는 면)에 대하여 0.012∼0.334의 요철 형상으로 형성 하는 것으로 상기 능선을 요철 형상으로 하는 경우와 마찬가지로 품위 향상을 도모할 수 있다. 프리즘 기준면에 대한 요철의 정도는 바람직하게는 0.012∼0.152, 더 바람직하게는 0.012∼0.076, 보다 바람직하게는 0.022∼0.046이다.

이와 같이, 도광체(3)의 광출사면(33) 상에 상기한 바와 같은 광 편향 소자(4)를, 그 프리즘열 형성면이 입광면측이 되도록 탑재함으로써, 도광체(3)의 광출사면(33)으로부터 출사하는 지향성 출사광의 XZ 면내에서의 출사광 분포를 보다 좁게 할 수 있어, 광원 장치로서의 고휘도화를 도모할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서는, 광 편향 소자(4)의 프리즘열 형성면이 도광체(3)의 광출사면(33)에 대향하여 배치되는 광원 장치에 있어서, 프리즘열의 주된 반사면(일차 광원으로부터 먼 쪽의 프리즘면)의 형상을 최적화하여, 그 길이를 길게 하고 또한, 도광체(3)로부터의 출사광이 프리즘열에 입사할 때에, 입사광이 광 편향 소자(4)의 출광면(42)으로부터 멀어지는 방향으로 굴절시킬 수 있도록 프리즘열의 광의 입사면(일차 광원에 가까운 쪽의 프리즘면)의 경사각을 설정함으로써, 불필요한 방향으로의 광의 분산을 억지함으로써 광의 이용 효율을 높이고, 소망의 방향으로 집중하여 광을 출사시킬 수 있어, 광원 장치로서의 현저한 휘도 향상을 도모할 수 있었던 것이다.

상기한 바와 같은 광 편향 소자(4)에 있어서, 프리즘면이 경사각이 다른 복수의 평면 또는 볼록곡면에 의해 구성될 때, 충분한 집광 특성을 확보하기 위해서는, 프리즘열의 꼭대기부와 계곡부를 연결하는 가상 평면과 복수의 평면 또는 볼록곡면(실제의 프리즘면)의 최대거리(d)를 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)로 0.4∼5%로 하는 것이 바람직하다. 이것은, d/P가 0.4% 미만이거나, 또는 5%을 넘으면, 집광 특성이 저하하는 경향이 있어, 충분한 휘도 향상을 도모할 수 없는 경향이 있기 때문이며, 보다 바람직하게는 0.4∼4.5%의 범위이며, 더 바람직하게는 0.7∼4.0%의 범위이다. 또한, 볼록곡면으로서는, 그 곡율 반경(r)을 프리즘열의 피치(P)와의 비(r/P)가 2∼50의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5∼30, 또한바람직하게는 6.5∼12의 범위이다. 이 r/P가 2 미만이거나 50을 초과하면, 충분한 집광 특성을 발휘할 수 없게 되어, 휘도가 저하하는 경향이 있다.

이러한 광 편향 소자(4)로부터의 출사광의 XZ 면내에서의 출사광 분포의 반값전폭은, 5도 이상 25도 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10∼20도의 범위이며, 더 바람직하게는 11∼15도의 범위이다. 이것은, 이 출사광 분포의 반값전폭을 5도 이상으로 함으로써 극단적인 협시야화(狹視野化)에 의한 화상 등의 시인(視認) 곤란을 없앨 수 있고, 25도 이하로 함으로써 고휘도화를 도모할 수 있기 때문이다.

일차 광원(1)은 Y 방향으로 연장하는 선형상의 광원이며, 그 일차 광원(1)으로서는 예컨대 형광램프나 냉음극관을 이용할 수 있다. 또, 본 발명에 있어서는, 일차 광원(1)은 선형상 광원에 한정되는 것이 아니라, LED 광원, 할로겐 램프, 메타할로램프 등과 같은 점광원을 사용할 수도 있다. 특히, 휴대전화기나 휴대 정보단말기 등의 비교적 작은 화면치수의 표시 장치에 사용하는 경우에는, LED 등의 작은 점광원을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 일차 광원(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 도광체(3)의 한쪽의 측단면에 설치하는 경우뿐만 아니라, 필요에 따라 대향하는 다른 쪽의 측단면에도 더 설치할 수도 있다.

본 발명에 있어서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 일차 광원(1)으로서 선형상의 광원을 사용하는 경우에는, 광 편향 소자(4)에 형성하는 프리즘열은 일차 광원(1)과 대략 평행한 방향으로 연장하도록, 또는 일차 광원(1)과 20° 이하의 경사를 갖는 방향으로 연장하도록 형성하지만, 광 편향 소자(4)에 형성하는 프리즘열의 배치는 사용하는 광원에 따라, 도광체(3) 속을 전파하는 광의 전파 방향에 따라 변경할 수 있다. 예컨대, 도 18에 도시하는 바와 같이 일차 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 동일한 평면내에서 일차 광원(1)을 대략 중심으로 한 방사상으로 도광체(3) 속을 전파하고, 광출사면(33)으로부터 출사하는 출사광도 마찬가지로 일차 광원(1)을 중심으로 한 방사상으로 출사한다. 이러한 방사상으로 출사하는 출사광을, 그 출사 방향에 관계없이 효율적으로 소망의 방향으로 편향시키기 위해서는, 광 편향 소자(4)에 형성하는 프리즘열을 일차 광원(1)을 둘러싸도록 대략 활 형상으로 병렬하여 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 프리즘열을 일차 광원(1)을 둘러싸도록 대략 활 형상으로 병렬하여 배치함으로써, 광출사면(33)으로부터 방사상으로 출사하는 광의 대부분이 광 편향 소자(4)의 프리즘열에 대하여 대략 수직하게 입사하기 때문에, 도광체(3)의 광출사면(33)의 전 영역에서 출사광을 효율좋게 특정한 방향을 향하게 할 수 있어, 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다. 광 편향 소자(4)에 형성하는 대략 활 형상의 프리즘열은, 도광체(3) 속을 전파하는 광의 분포에 따라 그 활 형상의 정도를 선정하고, 광출사면(33)으로부터 방사상으로 출사하는 광의 대부분이 광 편향 소자(4)의 프리즘열에 대하여 대략 수직하게 입사하도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, LED 등의 점형상 광원을 대략 중심으로 한 대략 동심원 형상에 대략 원호의 반경이 조금씩 커지도록 병렬하여 배치된 것을 들 수 있고, 프리즘열의 반경 범위는, 면광원 시스템에 있어서의 점형상 광원의 위치와, 액정 표시 영역에 상당하는 면광원의 유효 영역의 위치 관계나 크기에 따라 결정된다.

광원 리플렉터(2)는 일차 광원(1)의 광을 손실이 적게 도광체(3)로 이끄는 것이다. 재질로서는, 예컨대 표면에 금속 증착 반사층을 갖는 플라스틱막을 이용할 수 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 광원 리플렉터(2)는, 광 반사 소자(5)의 가장자리부 외면으로부터 일차 광원(1)의 외면을 거쳐 광 확산 소자(6)의 출광면 가장자리부로 감겨 있다. 한편, 광원 리플렉터(2)는, 광 확산 소자(6) 및 광 편향 소자(4)를 피하여, 광 반사 소자(5)의 가장자리부 외면으로부터 일차 광원(1)의 외면을 거쳐 도광체(3)의 광출사면 가장자리부로 감는 것도 가능하다.

이러한 광원 리플렉터(2)와 마찬가지의 반사 부재를, 도광체(3)의 측단면(31) 이외의 측단면에 붙이는 것도 가능하다. 광 반사 소자(5)로서는, 예컨대 표면에 금속 증착 반사층을 갖는 플라스틱 시트를 이용할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 광 반사 소자(5)로서 반사 시트 대신에, 도광체(3)의 이면(34)에 금속 증착 등에 의해 형성된 광 반사층 등으로 하는 것도 가능하다.

본 발명의 도광체(3) 및 광 편향 소자(4)는, 광투과율이 높은 합성 수지로 구성할 수 있다. 이러한 합성 수지로서는, 메타크릴레이트 수지, 아크릴 수지, 폴 리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 염화비닐계 수지를 예시할 수 있다. 특히, 메타크릴레이트 수지가, 광투과율의 높이, 내열성, 역학적 특성, 성형 가공성이 우수하여 알맞다. 이러한 메타크릴레이트 수지로서는, 메타크릴산메틸을 주성분으로 하는 수지이며, 메타크릴산메틸이 80중량% 이상인 것이 바람직하다. 도광체(3) 및 광 편향 소자(4)의 조면의 표면 구조나 프리즘열 등의 표면 구조를 형성하는 것에 대하여서는, 투명 합성 수지판을 소망의 표면 구조를 갖는 형부재를 이용하여 열프레스하는 것으로 형성하더라도 좋고, 스크린 인쇄, 압출성형이나 사출성형 등에 의해서 성형과 동시에 형상 부여하더라도 좋다. 또한, 열 또는 광경화성 수지 등을 이용하여 구조면을 형성할 수도 있다. 또한, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리메타크릴이미드계 수지 등으로 이루어지는 투명필름 또는 시트 등의 투명기재 상에, 활성에너지선경화형 수지로 이루어지는 조면 구조 또 렌즈열 배열 구조를 표면에 형성하더라도 좋고, 이러한 시트를 접착, 융착 등의 방법에 의해서 별개의 투명기재상에 접합 일체화시키더라도 좋다. 활성에너지선경화형 수지로서는, 다관능(메타)아크릴화합물, 비닐화합물, (메타)아크릴산에스테르류, 알릴화합물, (메타)아크릴산의 금속염 등을 사용할 수 있다.

이상과 같은 일차 광원(1), 광원 리플렉터(2), 도광체(3), 광 편향 소자(4) 및 광 반사 소자(5) 또는 광 확산 소자(6)로 이루어지는 면광원 장치의 발광면(광 편향 소자(4)의 출광면(42) 또는 광 확산 소자(6)의 표면) 상에, 액정 표시 소자를 배치함으로써 액정 표시 장치가 구성된다. 액정 표시 장치는, 도 1에 있어서의 윗 쪽으로부터 액정 표시 소자를 통해서 관찰자에 의해 관찰된다. 또한, 본 발명에 있어서는, 충분히 콜리메이트된 좁은 분포의 광을 면광원 장치로부터 액정 표시 소자에 입사시킬 수 있기 때문에, 액정 표시 소자에서의 계조 반전 등이 없어 밝기, 색상의 균일성이 양호한 화상 표시를 얻을 수 있고 또한, 소망의 방향으로 집중한 광조사를 얻을 수 있어, 이 방향의 조명에 대한 일차 광원의 발광광량의 이용 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 이와 같이 광 편향 소자(4)에 의해 협시야화되고 고휘도화된 광원 장치에 있어서, 휘도의 저하를 될 수 있는 한 초래하지 않고, 시야 범위를 목적에 따라 적절히 제어하기 때문에, 광 편향 소자(4)의 출광면 상에 광 확산 소자(6)를 인접 배치할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 이와 같이 광 확산 소자(6)를 배치함으로써, 품위 저하의 원인으로 되는 번쩍거림이나 휘도 불균일 등을 억지하여 품위 향상을 도모할 수도 있다.

광 확산 소자(6)는, 광 편향 소자(4)의 출광면측에서 광 편향 소자(4)와 일체화시키더라도 좋고, 광 확산 소자(6)를 개별적으로 광 편향 소자(4)의 출광면측에 탑재해도 좋지만, 개별적으로 광 확산 소자(6)를 배치하는 쪽이 바람직하다. 개별적으로 광 확산 소자(6)를 탑재하는 경우에는, 광 확산 소자(6)의 광 편향 소자(4)에 인접하는 쪽의 면에는, 광 편향 소자(4)와의 고착을 방지하기 위해, 요철 구조를 부여하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 광 확산 소자(6)의 출사면에서도, 그 위에 배치되는 액정 표시 소자와의 사이에서의 고착을 고려해야 하여, 광 확산 소자(6)의 출사면에도 요철 구조를 부여하는 것이 바람직하다. 이 요철 구조는, 고착 방지의 목적만으로 부여하는 경우에는, 평균 경사각이 0.7도 이상으로 되는 것 같은 구조로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1도 이상이며, 보다 바람직하게는 1.5도 이상이다.

본 발명에 있어서는, 휘도 특성, 시인성 및 품위 등의 밸런스를 고려하여 광 편향 소자(4)로부터의 출사광을 적절히 확산시키는 광 확산 특성을 갖는 광 확산 소자(6)를 사용하는 것이 필요하다. 즉, 광 확산 소자(6)의 광 확산성이 낮은 경우에는, 시야각을 충분히 확대하기 어려워져 시인성을 저하시키고 또한, 품위 개선 효과가 충분하지 않게 되는 경향이 있고, 반대로 광 확산성이 지나치게 높은 경우에는 광 편향 소자(4)에 의한 협시야화의 효과가 손상되고, 또한, 전 광선 투과율도 낮게 되어 휘도가 저하하는 경향이 있다. 그래서, 본 발명의 광 확산 소자(6)에 있어서는, 평행광을 입사했을 때의 출사광 분포의 반값전폭이 1∼13도의 범위인 것이 사용된다. 광 확산 소자(6)의 반값전폭은, 바람직하게는 3∼11도의 범위, 더 바람직하게는 4∼8.5도의 범위이다. 또, 본 발명에 있어서 광 확산 소자(6)의 출사광 분포의 반값전폭이란, 도 19에 도시하는 바와 같이 광 확산 소자(6)에 입사한 평행 광선이 출사시에 어느 정도 확산하여 넓어지는지를 나타낸 것으로, 광 확산 소자(6)를 투과 확산한 출사광의 광도 분포에 있어서의 피크값에 대한 반값에서의 넓이 각의 전폭의 각도(Δθ_H)를 말한다.

이러한 광 확산 특성은, 광 확산 소자(6)중에 광 확산제를 혼입하거나, 광 확산 소자(6)의 적어도 한쪽의 표면에 요철 구조를 부여함으로써 부여할 수 있다. 표면에 형성하는 요철 구조는, 광 확산 소자(6)의 한쪽의 표면에 형성하는 경우와 양쪽의 표면에 형성하는 경우에, 그 정도가 다르다. 광 확산 소자(6)의 한쪽의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각을 0.8∼12도의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3.5∼7도이며, 보다 바람직하게는 4∼6.5도이다. 광 확산 소자(6)의 양쪽의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 한쪽의 표면에 형성하는 요철 구조의 평균 경사각을 0.8∼6도의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2∼4도이며, 보다 바람직하게는 2.5∼4도이다. 이 경우, 광 확산 소자(6)의 전 광선 투과율의 저하를 억지하기 위해서는, 광 확산 소자(6)의 입사면측의 평균 경사각을 출사면측의 평균 경사각보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 광 확산 소자(6)의 헤이즈(haze) 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 장치에 있어서는, 그 발광면(광 확산 소자(6)의 출사면)의 법선 방향에서 관찰한 경우의 표시 면적 내에서의 휘도가 균일한 것도 요구된다. 이 휘도의 균일성은 광원의 표시 면적의 크기에도 의존하고, 예컨대, 노트북 퍼스널컴퓨터나 모니터 등의 표시 면적이 큰 대형의 광원 장치에서는, 비교적 넓은 시야각 특성이 요구되는 경우가 있어, 발광면에서 출사하는 출사광의 분포를 보다 넓게 하는 것이 요구된다. 한편, 휴대전화나 휴대 정보단말 등의 표시 면적이 작은 소형의 광원 장치에서는, 고휘도나 표시품위 향상이 우선되는 경우가 있어, 발광면으로부터의 출사하는 출사광 분포는 비교적 좁더라도 좋다. 이 때문에, 광 확산 소자(6)로서는, 광원 장치의 표시 면적의 크기에 따라 적절한 광 확산 특성을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 광 편향 소자(4)를 이용하여 도광체(3)로부터의 출사광을 법선 방향 등의 특정 방향으로 출사시키고, 이 출사광을 이방 확산성을 갖는 광 확산 소자(6)를 이용하여 소망의 방향으로 출사시킬 수도 있다. 이 경우, 광 확산 소자(6)에 이방 확산 작용과 광 편향 작용의 양쪽의 기능을 부여할 수도 있다. 예컨대, 요철 구조로서 렌티큘러 렌즈열이나 실린드리컬 렌즈 형상체를 이용한 것에서는, 그 단면 형상을 비대칭 형상으로 함으로써 이방 확산 작용과 광 편향 작용의 양 기능을 부여할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 광원 장치로서의 시야각을 조정하고, 품위를 향상시킬 목적으로, 광 편향 소자(4)나 광 확산 소자(6)에 광 확산재를 함유시킬 수도 있다. 이러한 광 확산재로서는, 광 편향 소자(4)나 광 확산 소자(6)를 구성하는 재료와 굴절율이 다른 투명한 미립자를 사용할 수 있고, 예컨대, 실리콘비즈, 폴리스틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 불소화메타크릴레이트 등의 단독중합체 또는 공중합체 등을 들 수 있다. 광 확산재로서는, 광 편향 소자(4)에 의한 협시야 효과나 광 확산 소자(6)에 의한 적절한 확산 효과를 손상하지 않도록, 함유량, 입경, 굴절율 등을 적절히 선정해야 한다. 예컨대, 광 확산재의 굴절율은, 광 편향 소자(4)나 광 확산 소자(6)를 구성하는 재료의 굴절율차가 너무 작으면 확산 효과가 작고, 너무 크면 지나친 산란 굴절 작용이 발생하기 때문에, 굴절율차가 0.01∼0.1의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.03∼0.08, 보다 바람직하게는 0.03∼0.05의 범위이다. 또한, 광 확산재의 입경은, 입경이 너무 크면 산란이 강하게 되어 번쩍거림이나 휘도의 저하를 야기하고, 너무 작으면 착색이 발생하기 때문에, 평균 입경이 0.5∼20㎛의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2∼15㎛, 보다 바람직하게는 2∼10㎛의 범위이다.

또, 본 발명과 같은 광 편향 소자를 이용한 광원 장치의 출사광 분포는, 피크 위치를 경계로, 일차 광원측에서의 출사광 분포가 피크광으로부터 멀어짐에 따라 급격히 휘도가 저하하고, 일차 광원으로부터 먼 쪽에서의 출사광 분포는 비교적 완만하게 휘도가 저하하는 비대칭인 출사광 분포를 나타내는 경우가 있다. 예컨대, 이러한 출사광 분포의 광원 장치를 10인치 이상의 노트북 컴퓨터 등의 비교적 넓은 시야각을 필요로 하는 액정 표시 장치에 이용하는 경우, 비교적 광 확산성이 높은 광 확산 소자를 광 편향 소자의 출광면 상에 배치하여, 출사광 분포를 확대하여 시야각을 확대한 것이 행하여지고 있다. 헤이즈값이 50% 이상이라고 하는 광 확산성이 강한 광 확산 소자를 이용하는 경우에는, 출사광 분포의 피크 각도가 1∼3도 정도 일차 광원으로부터 먼 쪽으로 편향된다. 이 때문에, 광 편향 소자로부터의 출사광 분포의 피크 각도가 그 출광면의 법선 방향에 위치하는 경우, 광 확산 소자에 의해 출사광 분포의 피크 각도가, 법선 방향에서 1∼3도 정도 광원으로부터 먼 쪽으로 편광되고, 결과적으로 법선 방향에서 관찰한 경우의 휘도를 극단적으로 저하시키는 것으로 된다. 이것은, 광 확산 소자를 사용함으로써, 광 편향 소자로부터 출사한 출사광 분포의 비대칭성은 어느 정도 완화되지만, 비교적 급격히 휘도가 저하하는 출사광 분포의 부위가 법선 방향에 위치하기 때문이다. 이러한 휘도 의 극단적인 저하를 피하기 위해서, 미리 광 편향 소자로부터의 출사광 분포의 피크 각도를 법선 방향에서 광원측으로 1∼3도 기울여 놓는 것이 바람직하다.

이하, 실시예에 따라 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또, 이하의 실시예에 있어서의 각 물성의 측정은 하기와 같이 하여 행했다.

면광원 장치의 법선 휘도, 광도 반값전폭의 측정

광원으로서 냉음극관을 이용하여, 인버터(하리손사제 HIU-742A)에 DC12V를 인가하여 고주파 점등시켰다. 도광체의 광도 반값전폭은, 도광체의 표면에 4㎜φ의 핀홀을 갖는 흑색 종이를 핀홀이 표면의 중앙에 위치하도록 고정하여, 휘도계의 측정원이 8∼9㎜가 되도록 거리를 조정하고, 냉음극관의 긴쪽 방향축과 수직인 방향 및 평행 방향에서 핀홀을 중심으로 고니오 회전축이 회전하도록 조절했다. 각각의 방향에서 회전축을 +80°∼-80°까지 1° 간격으로 회전시키면서, 휘도계로 출사광의 광도 분포를 측정하여, 피크 각도, 광도 분포의 반값전폭(피크값의 1/2의 분포의 넓이 각)을 구했다. 또한, 면광원 장치의 휘도 반값전폭은, 휘도계의 시야각도를 0.1도로 하고, 면광원 장치의 중앙의 면 부분에 위치하도록 조정하여, 고니오 회전축이 회전하도록 조절했다. 각각의 방향에서 회전축을 +80°∼-80°까지 1° 간격으로 회전시키면서, 휘도계로 출사광의 휘도 분포를 측정하여, 피크 휘도, 피크 각도를 구했다. 피크 각도는 광원 장치에 대하여 법선 방향을 0°로 하고, 일차 광원측을 음, 그리고 반대쪽을 양으로 했다.

(실시예 1)

아크릴 수지(미쓰비시레이온(주)제 아크리펫트 VH5 #000)를 이용하여 사출성형함으로써 한쪽의 면이 매트(평균 경사각 1.1도)인 도광체를 제작했다. 그 도광체는, 216㎜×290㎜, 두께 2.0㎜-0.7㎜의 쐐기판 형상을 하고 있었다. 이 도광체의 경면측에, 도광체의 길이 216㎜의 변(짧은 변)과 평행하게 되도록, 아크릴계 자외선경화수지에 의해서 프리즘열의 프리즘 꼭지각 100°, 피치 50㎛의 프리즘열이 병렬로 연속 배열된 프리즘층을 형성했다. 도광체의 길이 290㎜의 변(긴 변)에 대응하는 한쪽의 측단면(두께 2.0㎜의 측의 단면)에 따라 냉음극관을 광원 반사경(레코사제 은 반사막)으로 덮어 배치했다. 또한, 그 밖의 측단면에 광 확산 반사막(도오레사제 E60)을 부착하고, 프리즘열 배열면(이면)에 반사 시트를 배치했다. 이상의 구성을 프레임에 내장했다. 이 도광체는, 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 광도 분포의 최대피크 각도는 광출사면 법선 방향에 대하여 70도, 반값전폭은 22.5도였다.

한편, 굴절율 1.5064인 아크릴계 자외선경화성수지를 이용하여, 단면이 점 1(-16.031, 59.828), 점 2(0.000, 0.000), 점 3(12.000, 15.695), 점 4(15.000, 19.750), 점 5(18.000, 23.925), 점 6(21.000, 28.320), 점 7(24.000, 32.818), 점 8(27.000, 37.455), 점 9(30.000, 42.238), 점 10(33.000, 47.114), 점 11(36.000, 52.087), 점 12(40. 469, 59.828)의 12점(좌표값은 ㎛ 단위: 이하의 실시예에 있어서도 마찬가지)을 잇는 형상으로 이루어지는 11개의 평면으로 구성한 피치 56.5㎛의 프리즘열이 병렬로 연속하여 마련된 프리즘열 형성면을, 두께 188㎛의 폴리에스 테르막의 한쪽의 표면에 형성한 프리즘 시트를 제작했다.

이 프리즘 시트에 있어서, 꼭대기부 분할각 α는 15도이며, 꼭대기부 분할각 β는 37.4도였다. 점 2로부터 점 12까지 대응하는 10개의 평면의 경사각은, 순차적으로, 52.6도, 53.5도, 54.3도, 55.5도, 56.3도, 57.1도, 57.9도, 58.4도, 58.9도, 60.0도였다.

프리즘 시트의 프리즘열 피치 P에 대하여 프리즘열을 구성하는 면의 길이 L1 및 L2는 L2/P=1.279, L2/L1=1.167였다. 프리즘열의 꼭대기부와 계곡부를 연결하는 가상 평면과 점 2로부터 점 12까지 대응하는 실제의 프리즘면의 최대거리 d의 프리즘열 피치 P에 대한 비율 d/P는 2.7%였다. 프리즘 능선의 기준선에 대한 요철 정도는 0.053이며, 프리즘면의 기준면에 대한 요철 정도는 0.036였다. 얻어진 프리즘 시트는, 프리즘열의 성형 등에 기인하는 광학 결함 등은 거의 없는 것이었다.

얻어진 프리즘 시트를, 상기 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면(점 1과 점 2를 연결하는 선에 대응: 이하의 실시예에 있어서도 마찬가지)이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 후술의 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 2)

프리즘열을, 단면이 점 1(-11.638, 66.002), 점 2(0.000, 0.000), 점 3(9.000, 11.519), 점 4(12.000, 15.443), 점 5(15.000, 19.396), 점 6(18.000, 23.480), 점 7(21.000, 27.686), 점 8(24.000, 32.018), 점 9(27.000, 36.483), 점 10(30.000, 41.067), 점 11(33.000, 45.776), 점 12(36.000, 50.653), 점 13(44.862, 66.002)의 13점을 잇는 형상으로 이루어지는 12개의 평면으로 구성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다.

이 프리즘 시트에 있어서, 꼭대기부 분할각 α는 10도이며, 꼭대기부 분할각 β는 38도였다. 점 2로부터 점 13까지 대응하는 11의 평면의 경사각은, 순차적으로, 52.0도, 52.6도, 52.8도, 53.7도, 54.5도, 55.3도, 56.1도, 56.8도, 57.5도, 58.4도, 60.0도였다.

프리즘 시트의 프리즘열 피치 P에 대하여 프리즘열을 구성하는 면의 길이 L1 및 L2는 L2/P=1.414, L2/L1=1.192였다. 프리즘열의 꼭대기부와 계곡부를 연결하는 가상 평면과 점 2로부터 점 13까지 대응하는 실제의 프리즘면의 최대거리 d의 프리즘열 피치 P에 대한 비율 d/P는 3.3%였다. 프리즘 능선의 기준선에 대한 요철 정도는 0.053이며, 프리즘면의 기준면에 대한 요철 정도는 0.036였다. 얻어진 프리즘 시트는, 프리즘열의 성형 등에 기인하는 광학 결함이 약간 발생하고 있었다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 3)

프리즘열을, 단면이 점 1(-11.605, 65.814), 점 2(0.000, 0.000), 점 3(9.000, 11.519), 점 4(15.000, 19.396)의 4점을 잇는 3개의 평면과, 점 4로부터 점 5(36.000, 50.653)까지를 점 A(-314.871, 263.703)을 중심으로 하는 반경 410.489의 원, 점 5로부터 점 6(44.895, 65.814)까지를 점 B(-502.516, 376.787)를 중심으로 하는 반경 629.574의 원으로 각각 잇는 2개의 볼록곡면으로 구성한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다.

이 프리즘 시트에 있어서, 꼭대기부 분할각 α는 10도이며, 꼭대기부 분할각 β는 38도였다. 점 2로부터 점 4까지 대응하는 2개의 평면 및 점 4로부터 점 6까지 대응하는 2개의 볼록곡면의 경사각은, 순차적으로, 52.0도, 52.7도, 56.1도, 59.6도였다.

프리즘 시트의 프리즘열 피치 P에 대하여 프리즘열을 구성하는 면의 길이 L1 및 L2는 L2/P=1.412, L2/L1=1.194였다. 프리즘열의 꼭대기부와 계곡부를 연결하는 가상 평면과 점 2로부터 점 6까지 대응하는 실제의 프리즘면의 최대거리 d의 프리즘열 피치 P에 대한 비율 d/P는 3.1%였다. 프리즘 능선의 기준선에 대한 요철 정도는 0.053이며, 프리즘면의 기준면에 대한 요철 정도는 0.036였다. 얻어진 프리즘 시트는, 프리즘열의 성형 등에 기인하는 광학 결함이 약간 발생하고 있었다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 4)

프리즘열을, 단면이 점 1(-6.292, 71.920), 점 2(0.000, 0.000), 점 3(9.000, 10.996), 점 4(12.000, 14.687), 점 5(15.000, 18.527), 점 6(18.000, 22.494), 점 7(21.000, 26.563), 점 8(24.000, 30.753), 점 9(27.000, 35.070), 점 10(30.000, 39.517), 점 11(33.000, 44.050), 점 12(36.000, 48.669), 점 13(39.000, 53.378), 점 14(42.000, 58.179), 점 15(45.000, 63.114), 점 16(50.208, 71.920)의 16점을 잇는 형상으로 이루어지는 15개의 평면으로 구성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다.

이 프리즘 시트에 있어서, 꼭대기부 분할각 α는 5도이며, 꼭대기부 분할각 β는 39.3도였다. 점 2로부터 점 16까지 대응하는 14의 평면의 경사각은, 순차적으로, 50.7도, 50.9도, 52.0도, 52.9도, 53.6도, 54.4도, 55.2도, 56.0도, 56.5도, 57.0도, 57.5도, 58.0도, 58.7도, 59.4도였다.

프리즘 시트의 프리즘열 피치 P에 대하여 프리즘열을 구성하는 면의 길이 L1 및 L2는 L2/P=1.555, L2/L1=1.217였다. 프리즘열의 꼭대기부와 계곡부를 연결하는 가상 평면과 점 2로부터 점 16까지 대응하는 실제의 프리즘면의 최대거리 d의 프리즘열 피치 P에 대한 비율 d/P는 3.7%였다. 프리즘 능선의 기준선에 대한 요철 정도는 0.053이며, 프리즘면의 기준면에 대한 요철 정도는 0.036였다. 얻어진 프리즘 시트는, 프리즘열의 성형 등에 기인하는 광학 결함이 약간 발생하고 있었다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 5)

프리즘열을, 단면이 점 1(-6.322, 72.265), 점 2(0.000, 0.000), 점 3(12.000, 14.687), 점 4(15.000, 18.527)의 4점을 잇는 3개의 평면과, 점 4로부터 점 5(30.000, 39.517)까지를 점 A(-283.909, 247.987)를 중심으로 하는 반경 376.827의 원, 점 5로부터 점 6(50.178, 72.265)까지를 점 B(-376.959, 312.857)를 중심으로 하는 반경 490.235의 원으로 각각 잇는 2개의 볼록곡면으로 구성한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다.

이 프리즘 시트에 있어서, 꼭대기부 분할각 α는 5도이며, 꼭대기부 분할각 β는 39.3도였다. 점 2로부터 점 4까지 대응하는 2개의 평면 및 점 4로부터 점 6까지 대응하는 2개의 볼록곡면의 경사각은, 순차적으로, 50.7도, 52.0도, 54.4도, 58.4도였다.

프리즘 시트의 프리즘열 피치 P에 대하여 프리즘열을 구성하는 면의 길이 L1 및 L2는 L2/P=1.560, L2/L1=1.215였다. 프리즘열의 꼭대기부와 계곡부를 연결하는 가상 평면과 점 2로부터 점 6까지 대응하는 실제의 프리즘면의 최대거리 d의 프리즘열 피치 P에 대한 비율 d/P는 3.9%였다. 프리즘 능선의 기준선에 대한 요철 정도는 0.053이며, 프리즘면의 기준면에 대한 요철 정도는 0.036였다. 얻어진 프리즘 시트는, 프리즘열의 성형 등에 기인하는 광학 결함이 약간 발생하고 있었다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 6)

프리즘열을, 단면이 점 1(-11.596, 65.767), 점 2(0.000, 0.000)의 2점을 잇는 하나의 평면과, 점 2로부터 점 3(44.904, 65.767)까지를 점 A(-361.105, 294.766)를 중심으로 하는 반경 466.137의 원으로 잇는 하나의 볼록곡면으로 구성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다.

이 프리즘 시트에 있어서, 꼭대기부 분할각 α는 10도이며, 꼭대기부 분할각 β는 34.3도였다. 점 2로부터 점 3까지 대응하는 하나의 볼록곡면의 경사각은 55.7도였다.

프리즘 시트의 프리즘열 피치 P에 대하여 프리즘열을 구성하는 면의 길이 L1 및 L2는 L2/P=1.409, L2/Ll=1.192였다. 프리즘열의 꼭대기부와 계곡부를 연결하는 가상 평면과 점 2로부터 점 3까지 대응하는 실제의 프리즘면의 최대거리 d의 프리즘열 피치 P에 대한 비율 d/P는 3.0%였다. 프리즘 능선의 기준선에 대한 요철 정도는 0.053이며, 프리즘면의 기준면에 대한 요철 정도는 0.036였다. 얻어진 프리즘 시트는, 프리즘열의 성형 등에 기인하는 광학 결함이 약간 발생하고 있었다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 7)

프리즘열을, 단면이 점 1(-16.005, 59.730), 점 2(0.000, 0.000)의 2점을 잇는 하나의 평면과, 점 2로부터 점 3(30.000, 42.238)까지를 점 A(-356.204, 284.772)를 중심으로 하는 반경 456.044의 원, 점 3으로부터 점 4(40.495, 59.730)까지를 점 B(-531.365, 390.952)를 중심으로 하는 반경 660.857의 원으로 각각 잇는 2개의 볼록곡면으로 구성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다.

이 프리즘 시트에 있어서, 꼭대기부 분할각 α는 15도이며, 꼭대기부 분할각 β는 35.4도였다. 점 2로부터 점 4까지 대응하는 2개의 볼록곡면의 경사각은, 순차적으로, 54.6도, 59.0도였다.

프리즘 시트의 프리즘열 피치 P에 대하여 프리즘열을 구성하는 면의 길이 L1 및 L2는 L2/P=1.277, L2/L1=1.167였다. 프리즘열의 꼭대기부와 계곡부를 연결하는 가상 평면과 점 2로부터 점 4까지 대응하는 실제의 프리즘면의 최대거리 d의 프리즘열 피치 P에 대한 비율 d/P는 2.5%였다. 프리즘 능선의 기준선에 대한 요철 정도는 0.053이며, 프리즘면의 기준면에 대한 요철 정도는 0.036였다. 얻어진 프리즘 시트는, 프리즘열의 성형 등에 기인하는 광학 결함 등은 거의 없는 것이었다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 8)

프리즘열을, 단면이 점 1(-14.1776, 61.4101), 점 2(0.000, 0.000)의 2점을 잇는 하나의 평면과, 점 2로부터 점 3(42.3224, 61.4101)까지를 점 A(-392.9609, 316.1078)를 중심으로 하는 반경 504.3237의 원으로 구성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 이 프리즘 시트에 있어서, 꼭대기부 분할각 α는 13도이며, 꼭대기부 분할각 β는 34.6도였다.

프리즘 시트의 프리즘열 피치 P에 대하여 프리즘열을 구성하는 면의 길이 L1 및 L2는 L2/P=1.320, L2/L1=1.183였다. 프리즘열의 꼭대기부와 계곡부를 연결하는 가상 평면과 점 2 내지 점 4까지 대응하는 실제의 프리즘면의 최대거리 d의 프리즘열 피치 P에 대한 비율 d/P는 2.4%이며, 그 곡율 반경 r의 프리즘열 피치 P에 대한 비율 r/P는 8.93였다. 프리즘 능선의 기준선에 대한 요철 정도는 0.053이며, 프리즘면의 기준면에 대한 요철 정도는 0.036였다. 얻어진 프리즘 시트는, 프리즘열의 성형 등에 기인하는 광학 결함 등은 거의 없는 것이었다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 9)

프리즘열을, 프리즘의 계곡부로부터 프리즘의 높이 방향으로 3㎛의 위치에 평탄부를 마련한 것으로 한 것 이외는 실시예 8과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 10)

프리즘열을, 프리즘의 계곡부로부터 프리즘의 높이 방향으로 5㎛의 위치에 평탄부를 마련한 것으로 한 것 이외는 실시예 8과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등 이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 11)

프리즘열을, 프리즘의 계곡부로부터 프리즘의 높이 방향으로 7㎛의 위치에 평탄부를 마련한 것으로 한 것 이외는 실시예 8과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 12)

프리즘열을, 프리즘의 계곡부로부터 프리즘의 높이 방향으로 10㎛의 위치에 평탄부를 마련한 것으로 한 것 이외는 실시예 8과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(실시예 13)

프리즘열을, 단면이 점 1(-19.7523, 54.2691), 점 2(0.000, 0.000)의 2점을 잇는 하나의 평면과, 점 2로부터 점 3(36.74767, 54.2691)까지를 점 A(-368.9514, 289.4066)를 중심으로 하는 반경 468.9151의 원으로 구성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 프리즘 시트를 제작했다. 이 프리즘 시트에 있어서, 꼭대기부 분할각 α는 20도이며, 꼭대기부 분할각 β는 33.8도였다.

프리즘 시트의 프리즘열 피치 P에 대하여 프리즘열을 구성하는 면의 길이 L1 및 L2는 L2/P=1.160, L2/L1=1.135였다. 프리즘열의 꼭대기부와 계곡부를 연결하는 가상 평면과 점 2로부터 점 4까지 대응하는 실제의 프리즘면의 최대거리 d의 프리즘열 피치 P에 대한 비율 d/P는 2.3%이며, 그 곡율 반경 r의 프리즘열 피치 P에 대한 비율 r/P는 8.30였다. 프리즘 능선의 기준선에 대한 요철 정도는 0.053이며, 프리즘면의 기준면에 대한 요철 정도는 0.036였다. 얻어진 프리즘 시트는, 프리즘열의 성형 등에 기인하는 광학 결함 등은 거의 없는 것이었다.

얻어진 프리즘 시트를, 실시예 1의 도광체의 광출사면측에 프리즘열 형성면이 향하고, 도광체의 광입사면에 프리즘 능선이 평행하며 제 1 프리즘면이 광원측으로 되도록 실어, 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 이 면광원 장치에 액정 표시 소자를 배치하여 관찰한 바, 번쩍거림 등이 없는 고품위인 것이었다.

(비교예 1)

프리즘 시트의 프리즘열을, 2개의 프리즘면이 모두 평면이며, 프리즘 꼭지각이 65.4도인 단면이등변삼각형(α=β=32.7도)으로 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하고, 피크 휘도를 1.00으로 하여, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(비교예 2)

프리즘 시트의 프리즘열을, 2개의 프리즘면이 모두 평면이며, 한쪽 면의 꼭 대기부 분할각 α를 5도, 다른 쪽 면의 꼭대기부 분할각 β를 38도로 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(비교예 3)

프리즘 시트의 프리즘열을, 2개의 프리즘면이 모두 평면이며, 한쪽 면의 꼭대기부 분할각 α를 5도, 다른 쪽 면의 꼭대기부 분할각 β를 35도로 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 면광원 장치를 얻었다. 이 면광원 장치의 광입사면 및 광출사면의 쌍방에 수직인 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하여, 비교예 1을 기준으로 한 경우의 피크 휘도 비율, 피크 각도, 피크 휘도의 1/2의 휘도를 갖는 각도(반값전폭)를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 광 편향 소자의 입광면에 형성되는 프리즘열을 구성하는 프리즘면의 적어도 한쪽을 비단일 평면으로 하고, 또한 한쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 α를 2∼25도로 하고, 다른 쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 β를 33~40도로 하여, 꼭대기부 분할각 α와 꼭대기부 분할각 β의 차 (｜α-β｜)를 8∼35도로 함으로써 일차 광원으로부터 발생하는 광을 소요의 관찰 방향으로 집중하여 출사시키는 효율(일차 광원의 광량의 이용 효율)이 좋은 광원 장치를 제공할 수 있다.

Claims (33)

1. 광이 입사하는 입광면과 그 반대쪽에 위치하고 입사한 광을 출사하는 출광면을 갖고 있고,

   상기 입광면에는 2개의 프리즘면으로 구성되는 프리즘열이 서로 병렬로 복수 배열되고, 그 2개의 프리즘면 중 적어도 한쪽이 비단일 평면으로 이루어지며,

   상기 프리즘열을 구성하는 한쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 α가 2∼25도이고 다른 쪽의 프리즘면의 꼭대기부 분할각 β가 33~40도이며,

   상기 꼭대기부 분할각 α와 상기 꼭대기부 분할각 β의 차(｜α-β｜)가 8∼35도이고,

   상기 프리즘열의 피치 P와, 상기 프리즘열을 구성하는 꼭대기부 분할각 β의 상기 프리즘면의 단면 형상에 있어서 프리즘 꼭대기부와 계곡부를 연결한 가상 직선의 길이 L2가, L2/P=1.16~1.6인 관계를 만족시키는 것

   을 특징으로 하는 광 편향 소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 비단일 평면은 복수의 평면으로 이루어지거나 또는 복수의 볼록곡면으로 이루어지거나, 또는 1개 이상의 평면과 1개 이상의 볼록 곡면의 조합으로 이루어지고,

   상기 출광면에 가까운 쪽에 위치하는 상기 평면 또는 상기 볼록곡면일수록 경사각이 큰 것

   을 특징으로 하는 광 편향 소자.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 비단일 평면은, 상기 프리즘열의 꼭대기부에 가까운 부분에서 적어도 하나의 평면으로 이루어지고, 상기 프리즘열의 계곡부에 가까운 쪽에서 적어도 하나의 볼록곡면으로 이루어지며, 상기 평면과 상기 볼록곡면의 경계는, 상기 꼭대기부로부터 상기 프리즘열의 높이의 3할 이하에 위치하는 것을 특징으로 하는 광 편향 소자.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 프리즘열은, 그 단면에 있어서, 꼭데기부의 좌표를 원점으로 했을 때, 점 1(-11.605, 65.814), 점 2(0.000, 0.000), 점 3(9.000, 11.519), 점 4(15.000, 19.396)의 4점 또는 그 근방점을 잇는 복수의 평면과, 상기 점 4와 점 5(36.000, 50.653)의 2점 또는 그 근방점을 잇는 반경 410.489의 원호 및 상기 점 5와 점 6(44.895, 65.814)의 2점 또는 그 근방점을 잇는 반경 629.574의 원호를 잇는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 편향 소자.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 프리즘열은, 그 단면에 있어서, 꼭데기부의 좌표를 원점으로 했을 때, 점 1(-6.322, 72.265), 점 2(0.000, 0.000), 점 3(12.000, 14.687), 점 4(15.000, 18.527)의 4점 또는 그 근방점을 잇는 복수의 평면과, 상기 점 4와 점 5(30.000, 39.517)의 2점 또는 그 근방점을 잇는 반경 376.827의 원호 및 상기 점 5와 점 6(50.178, 72.265)의 2점 또는 그 근방점을 잇는 반경 490.235의 원호를 잇는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 편향 소자.
6. 일차 광원과, 그 일차 광원으로부터 발생한 광이 입사하는 광입사면을 갖고 또한 입사한 광을 도광하며 도광된 광을 출사하는 광출사면을 갖는 도광체와, 그 도광체의 상기 광출사면에 대향하여 상기 입광면이 위치하도록 배치된 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 광 편향 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 광 편향 소자는, 상기 프리즘열의 꼭대기부 분할각 α의 상기 프리즘면이 상기 일차 광원에 가까운 쪽에 배치되고, 상기 프리즘열의 꼭대기부 분할각 β의 상기 프리즘면이 상기 일차 광원으로부터 먼 쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제

Images