(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射のための出射面と背面を提供するメジャー面、並びに光導入のための入射端面を備えた導光素子であって；
前記背面には、光進行方向転換のための多数の突起列Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3・・・・・が設けられており、
各突起列Ｐi （i=1,2,3・・・・・）は前記入射端面とほぼ平行に延在するとともに、前記入射端面に関して相対的に近く且つ切り立った第１面Ｓi と前記入射端面に関して相対的に遠く且つ傾斜した第２面Ｔi を含み、
第２面Ｔi は、前記出射面へ向かう光を生成する内部反射機能と、該突起列Ｐi からの漏出光を生成する漏出機能を有し、
突起列Ｐj （j=2,3・・・・・）は、先行する突起列Ｐj-1 の第２面Ｔj-1 からの漏出光を第１面Ｓj を通して回収し、第２面Ｔj へ内部入射させるために連鎖的に協働するように配列されており、
前記出射面は、出力指向特性を修正するための多数の突起列を備え、前記突起列は前記入射端面にほぼ垂直に延在している、前記導光素子。
【請求項２】
各突起列Ｐi （i=1,2,3・・・・・）は、先鋭でない断面形状を有する先端部を備えている、請求項１に記載された導光素子。
【請求項３】
導光板と前記導光板に結合されたシート状部材を含み、前記シート状部材が前記多数の突起列Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3・・・・・を備えている、請求項１または請求項２に記載された導光素子。
【請求項４】
一次光源と、前記一次光源から供給された光を方向転換された照明光に変換するための光学素子を含む光源装置であって；
前記光学素子は、光出射のための出射面と背面を提供するメジャー面、並びに光導入のための入射端面を備え、
前記背面には、光進行方向転換のための多数の突起列Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3・・・・・が設けられており、
各突起列Ｐi （i=1,2,3・・・・・）は前記入射端面とほぼ平行に延在するとともに、前記入射端面に関して相対的に近く且つ切り立った第１面Ｓi と前記入射端面に関して相対的に遠く且つ傾斜した第２面Ｔi を含み、
第２面Ｔi は、前記出射面へ向かう光を生成する内部反射機能と、該突起列Ｐi からの漏出光を生成する漏出機能を有し、
突起列Ｐj （j=2,3・・・・・）は、先行する突起列Ｐj-1 の第２面Ｔj-1 からの漏出光を第１面Ｓj を通して回収し、第２面Ｔj へ内部入射させるために連鎖的に協働するように配列されており、
前記出射面は、出力指向特性を修正するための多数の突起列を備え、前記突起列は前記入射端面にほぼ垂直に延在している、前記光源装置。
【請求項５】
各突起列Ｐi （i=1,2,3・・・・・）は、先鋭でない断面形状を有する先端部を備えている、請求項４に記載された光源装置。
【請求項６】
導光板と前記導光板に結合されたシート状部材を含み、前記シート状部材が前記多数の突起列Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3・・・・・を備えている、請求項４または請求項５に記載された光源装置。
【請求項７】
前記出射面が乗る延在面に対して垂直な垂面に対する前記第１面Ｓi 及び前記第２面Ｔi の傾斜角を夫々α及びβとした時、０度≦α≦１０度、且つ、３０度≦β≦６０度である、請求項１〜請求項３の内のいずれか１項に記載された導光素子。
【請求項８】
前記出射面が乗る延在面に対して垂直な垂面に対する前記第１面Ｓi 及び前記第２面Ｔi の傾斜角を夫々α及びβとした時、０度≦α≦１０度、且つ、３０度≦β≦６０度である、請求項４〜請求項６の内のいずれか１項に記載された光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、側方から供給された光を内部で方向転換し、出射面から出射するための導光素子、並びに、該導光素子を用いた光源装置に関する。本発明は、例えば、液晶ディスプレイ、車内機器、広告パネル等の諸装置のバックライティングあるいはフロントライティングに適用され得る。
【０００２】
【従来の技術】
板状の導光素子である導光板の側端面から光を導入し、導光板の２つのメジャー面（端面に比して大面積の面）の内の一方を出射面として用いる型の光源装置は、例えば液晶ディスプレイのバックライティングやフロントライティングなどに広く適用されている。この種の光源装置における基本的な性能は使用する導光素子に左右されるところが大きい。
【０００３】
導光素子の基本的な役割は、側端面から導光素子の内部に導入された光の進行方向（導光素子の出射面にほぼ平行）を転換して出射面から出射させることにある。良く知られているように、導光素子として単純な透明板をそのまま用いたのでは方向転換が殆ど行なわれず、十分な輝度が得られない。そこで、出射面からの出射を促進する方向転換手段が必要になる。
【０００４】
導光素子の出射を促進する手段は、（１）導光素子内部の散乱パワー、（２）出射面に与えられた光拡散性、（３）背面に与えられた光拡散性、（４）出射面に与えられた屈折性の凹凸形状、（５）背面に与えられた内部反射手段、のうちの１つまたは２つ以上の手法に支えられている。
【０００５】
（１）の手法は高効率で均一な出射光が得られ易い。しかし、出射面からの優先的な出射方向が正面方向から大きく傾いている（通常、出射面に立てた法線に対して６０度〜７５度程度の傾斜）。従って、正面方向周辺への照明出力を得るためには、プリズムシートのような出力指向特性修正手段が不可欠になる。光拡散シートを使用しても、正面方向の出力はある程度増加するが、広範囲に光拡散が生じてエネルギ効率が低下する。
【０００６】
（２）、（３）の手法は、高効率で出射光を得ることが難しい。また、（１）の手法と同じく、出射面からの出射は斜めに強く起る。光拡散性を強めると、広範囲散乱や光拡散要素（白色インキ等）による吸収等の要因で効率が上昇しない。
【０００７】
（４）の手法は出射面からの光の脱出を容易にするが、積極的な方向転換がなされ難い。従って、高効率で出射光を得ることが難しい。特に、導光素子の背面から出射面へ向かう光が生成されないことは有利でない。
【０００８】
（５）の手法は、導光素子の背面から出射面へ向かう光を積極的に生成するものである。また、秩序ある内部反射は広範囲散乱も生じ難い。従って、所望の方向（典型的には、ほぼ正面方向）の指向性を持った出力が効率的に得られる可能性がある。しかし実際には、従来の技術では、下記のように、漏光の問題が効率的な方向転換を妨げていた。
【０００９】
図１は、上記（５）の手法の適用例を説明する断面図である。同図において、符号１はアクリル樹脂等の透明材料からなる導光素子を表わしており、その一つの側端面が入射端面２を提供している。レフレクタ８で背後を覆われた一次光源Ｌは、入射端面２の近傍に配置され、入射端面２に光を供給する。導光素子１の２つのメジャー面３、４の内一方が出射面３を提供する。他方のメジャー面４は背面を提供する。背面４は、方向転換のための多数の内部反射斜面５ａ〜５ｆを備えている。図示の都合上、少数の内部反射斜面が示されている。
【００１０】
一次光源Ｌから発せられた光は入射端面２を通って導光素子１内に導入される。導光素子１内を伝播する光（光線群）が内部反射斜面５ａ〜５ｆに遭遇すると、内部反射により出射面３に方向転換され、出射面３から照明光６ａ〜６ｆが出力される。このような作用は、エッジライティング効果と呼ばれる。図１は、典型的な設計に従って、ほぼ正面方向に出射する照明光６ａ〜６ｆが描かれている。
【００１１】
ここで注意すべきことは、一般に、内部反射面５ａ〜５ｆでは「全反射」のみならず「通常の反射」も起ることである。
良く知られているように、通常の反射は臨界角以下の内部入射角の下で起り、漏光を伴う。例えば、屈折率１．４９のアクリル樹脂製の導光素子の場合、臨界角は約４２度である。
【００１２】
臨界角以下の内部入射角は、特に、入射端面２に近い内部反射斜面（例えば５ａ）で生じ、漏光（例えば７ａ）をもたらす傾向がある。なぜならば、図の描示から理解されるように、内部入射光の傾斜（導光素子１の延在方向乃至出射面３に対する傾斜。以下、同様。）が比較的大きいからである。
また、入射端面２から比較的遠い内部反射斜面（例えば５ｃ）でも、出射面３による内部反射を経た光が、臨界角以下の内部入射角に従って漏光（例えば７ｂ）をもたらす。
【００１３】
更に、導光素子１の内部に散乱能を持つ場合（光散乱導光素子）、出射面３が出射促進のための光拡散性を持つ場合などのケースにおいては、漏光はより多く生じると考えられる。
【００１４】
言うまでもなく、このような漏光は照明光出力効率、従って光源装置の輝度を低下させる。背面４に沿って反射シートを配置すれば、ある程度の漏光を回収して、導光素子１内に戻すことが出来る。しかし、反射シートによる反射光を意図する照明出力方向（通常は、正面方向周辺）に指向させる事は困難である。従って、反射シートに頼った漏光回収は満足な解決とはならない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決することにある。即ち、本発明の１つの目的は、側端面（入射端面）から導入された光を出射面から出射させるための導光素子を改良し、漏光回収機能を持たせ、それによって方向転換効率の高めることにある。
また、本発明のもう１つの目的は、そのような改良された導光素子を採用することにより、照明光出力効率の高い光源装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光出射のための出射面と背面を提供するメジャー面、並びに光導入のための入射端面を備えた導光素子を改良する。この改良は、導光素子の背面に方向転換機能と漏光回収機能を兼ね備えた突起列を設けると共に、出射面には別の方向修正機能を備えた突起列を設けると言う基本アイデアに基礎を置いている。なお、出射面に設けられた突起列の備える方向修正機能は、入射端面に平行な面内に関して、出力指向特性を修正する機能である。
【００１７】
上記基本アイデアに従い、先ず導光素子の背面には、光進行方向転換のための多数の突起列Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3・・・・・が設けられる。各突起列Ｐi （i=1,2,3・・・・・）は、入射端面とほぼ平行に延在する。なお、番号は漏光回収機能を定義するための便宜的なもので、入射端面に近い順に付されている。更に、導光素子の出射面には、入射端面にほぼ垂直に延在し、出力指向特性を修正するための多数の突起列が設けられる。この方向特性の修正は、入射端面に平行な面内に関して、出力指向特性を修正するものである。
【００１８】
導光素子の背面に設けられた突起列Ｐi は、入射端面に関して相対的に近く且つ切り立った第１面Ｓi と前記入射端面に関して相対的に遠く且つ傾斜した第２面Ｔi を含む。
第２面Ｔi は出射面へ向かう光を生成する内部反射機能と、漏出光を生成する漏出機能を有する。そして、突起列Ｐj （j=2,3・・・・・）は、先行する突起列Ｐj-1 の第２面Ｔj-1 からの漏出光を第１面Ｓj を通して回収し、第２面Ｔj へ内部入射させるために連鎖的に協働するように配列されている。
【００１９】
各突起列Ｐi （i=1,2,3・・・・・）は、先鋭でない断面形状を有する先端部を備えていても良い。このよう形状は、輸送、光源装置や液晶ディスプレイのアセンブリング、使用中などに導光素子の先端に有害な変形や損傷を発生させる危険性を減ずる。本発明における漏光回収機能は、主として突起列の基部周辺に頼っている。従って、先鋭でない断面形状は、漏光回収機能を大きく低下させることはない。
【００２０】
突起列は、導光素子の基板部と一体をなしていても、基板部と結合された別体をなしていても良い。また、突起列は、基板部と同材料、異なる材料のいずれからなるものであっても良い。
【００２１】
導光素子は、導光板とそれに結合されたシート状部材を含む構造を有していても良い。シート状部材は、導光板と同材料、異なる材料のいずれからなるものであっても良い。導光板とシート状部材の結合は、光学的接着剤を用いて接着されていて良い。
【００２２】
改良された導光素子を光源装置に適用する際には、該導光素子の入射端面に向けて一次光を供給するための一次光源が配置される。導光素子の改良による利点は、それを用いた光源装置及び該光源装置をバックライティングあるいはフロントライティングに適用した機器（例えば液晶ディスプレイ）に反映され、明るい照明光、明るい表示、低消費電力などが得られる。
【００２３】
なお、導光素子の出射面が乗る延在面に対して垂直な垂面に対する第１面Ｓi 及び第２面Ｔi の傾斜角については、前者をα及び後者をβとして、０度≦α≦１０度、且つ、３０度≦β≦６０度であることが望ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（１）基本的な実施形態
図２は、本発明の実施形態に従った配置の概略を表わす見取図である。但し、本図及び図９、図１０においては、説明の都合上、導光素子の出射面に形成される突起列については図示を省略した。図２を参照すると、アクリル樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の透明材料からなる導光素子１０の１つの側端面が、入射端面１２を提供している。本実施形態における導光素子１０は、全体が一体の成形物である。また、厚さが入射端面１２からもう１つの端面（末端面）１５に向かって減少する傾向を有している。このような形状は、均一な輝度分布を得るのに適している。
【００２５】
棒状の一次光源（冷陰極管）Ｌが入射端面１２に沿って配置され、入射端面１２に光を供給する。導光素子１０の２つのメジャー面１３、１４の内一方が出射面１３とされる。他方の面（背面）１４には、多数の突起列Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3・・・・・Ｐi・・・・・が設けられている（なお、既述の通り出射面１３上にも突起列が形成されているが、それらについては後述する）。背面１４上の各突起列Ｐi は第１面Ｓi と第２面Ｔi を含み、入射端面１２とほぼ平行に延在している。各突起列Ｐi について、第１面Ｓi は第２面Ｔi より入射端面に近い。
【００２６】
第１面Ｓi は切り立った面である。即ち、出射面１３で代表される導光素子１０の延在面に対して垂直に近い角度をなしている。一方、第２面は第１面に比して切り立っていない傾斜面である。その傾斜角は、望まれる優先出力方向（出射面１３からの主たる出射方向）に応じて設計される。
【００２７】
出射面１３の外側に周知の液晶パネルを配置すれば、バックライト型の液晶ディスプレイが構成される。フロントライト型の液晶ディスプレイについては、後述する。
【００２８】
一次光源Ｌから発せられた光は、入射端面１２を通って導光素子１０内に導入される。導光素子１０内を伝播する光がいずれかの突起列Ｐi 内に入ると、第２面Ｔi で内部反射が起る。内部反射された光は、内部入射角と第２面Ｔi の傾斜角に応じて決まる方向へ方向転換され、出射面１３へ向かう。出射面１３への内部入射角が臨界角より小さい限り、出射面１３から照明出力が得られる。出射面１３に、光拡散性などの出射促進手段が設けられていれば、より容易に照明出力が得られる。
【００２９】
内部入射角が臨界角より小さい入射ビームについては、一部が内部反射し、残りが漏出する。換言すれば、第２面Ｔi は、出射面１３へ向かう光を生成する内部反射機能と、該突起列Ｐi からの漏出光を生成する漏出機能を有する。
【００３０】
突起列Ｐj （j=2,3・・・・・）は、漏光回収のために連鎖的に協働するように配列されている。即ち、先行突起列Ｐj-1 の第２面Ｔj-1 からの漏出光は後続突起列Ｐj の第１面Ｓj を通して回収され、第２面Ｔj へ内部入射される。この内部入射は、出射面１３への方向転換のチャンスを回収光に与える。もし、再度の漏光が生じたら、それは次の突起列Ｐj+1 の第１面Ｓj+1 から突起列Ｐj+1 内に回収されるであろう。
【００３１】
なお、背面１４に沿って描かれた破線９は、図示された諸要素をマウント乃至収容するフレームあるいはハウジングの内面を表わしている。この内面は拡散反射性あるいは正反射性を有している。銀箔のような反射部材が導光素子１０とフレームあるいはハウジングの間に介在することも有り得る。このような反射面手段も漏光の回収に多少の貢献はし得る。
【００３２】
しかし、重要なことは、本発明は外部の反射手段による回収に頼っていないことである。前述したように、このような外部の反射手段による回収は高効率が期待し難く、制御された方向への方向転換機能も十分でない。
【００３３】
図３は、突起列による方向転換及び漏光回収について説明するための図で、隣り合う２つの突起列Ｐj-1,Ｐj の断面と光線の挙動が描かれている。
図３において、左方に入射端面１２（図示せずがあり、従って、導光素子１０内における一般的な光供給方向は左方から右方である。突起列Ｐj 、Ｐj-1 はそれぞれ第１面Ｓj-1 、Ｓj 、第２面Ｔj-1 、Ｔj 含む形状を有している。第１面Ｓj-1 、Ｓj と第２面Ｔj-1 、Ｔj の交線が、先鋭な先端部Ｂj 、Ｂj-1 を形成している。
【００３４】
円内に記したように、任意の突起列Ｐについて、第１面Ｓ、第２面Ｔが垂面Ｍに対してなす角度（矢印方向が正符号）をα及びβとする。垂面Ｍは出射面１３（図２参照）が乗る延在面に関して定義されるものとする。本例においては、α＝０度、β＝４８度である。この値は好ましい一例である。一般的には、角度αは０度〜１０度程度が好ましい。α＜０度も許容されるが、製造上の困難、機械的な強度等の観点から劣るかも知れない。傾斜角βは、希望する出力方向（出射面１３からの主たる出射方向）に応じて設計される。当然、材料の屈折率ｎ（ここではｎ＝１．４９）も考慮される。通常のケースでは、傾斜角βは３０度〜６０度に範囲内にあるであろう。
【００３５】
今、突起列Ｐj-1 、Ｐj-1 の基本的な協働作用について考察するために、突起列Ｐj-1 の第２面Ｔj-1 を点Ａで代表させる。点Ａは、第２面Ｔj-1 上にあり、且つ、突起列Ｐj-1 の基部に近い（即ち、先端Ｂj-1 から遠い）位置にある。
【００３６】
点Ａで第２面Ｔj-1 に対して立てた垂線をＮ（破線）とする。符号Ｃは臨界角を表わしており、本例では４２度である。点Ａへの内部入射光線の大半は、内部入射角に応じて概略次のように分類できる。
【００３７】
光線群Ｉ；内部入射角が臨界角Ｃより十分小さいある範囲の光線群。これら光線の多くは、第２面Ｔj-1 から漏れ出て、後続突起列Ｐj の第１面Ｓj に入射する。第１面Ｓj が切り立っているために、漏出光の多くが第１面Ｓj を通って後続突起列Ｐj 内部に導入される。そして、後続突起列Ｐj の第２面Ｔj に内部入射する。
【００３８】
ここで注目すべきことは、図示された通過エリアから理解されるように、第２面Ｔj への内部入射角は、第２面Ｔj-1 への（先行して経験した）内部入射角よりも大きくなっていることである。その結果、光線群Ｉは第２面Ｔj における内部反射において容易に全反射条件を満たし、Ｉ’で図示されたように、出射面１３（図２参照）に向かう光線群に方向転換される。本例では、光線群Ｉ’はほぼ正面方向に出力されている。
【００３９】
このような光線群Ｉは、入射端面１２の近傍で多く存在するであろう。また、それ以外の領域でも、出射面１３で全反射された光の一部が光線群Ｉに属するであろう。図１を比較参照すると、前者は漏光７ａの回収に対応し、後者は漏光７ｂの回収に対応していることが理解される。
【００４０】
光線群ＩＩ；内部入射角が臨界角Ｃより小さいが、光線群Ｉに属さない光線群。これら光線のかなりの部分は、第２面Ｔj-1 から漏れ出て、後続突起列Ｐj の第１面Ｓj に入射する。第１面Ｓj が切り立っているために、漏出光の多くが第１面Ｓj を通って後続突起列Ｐj 内部に導入される。
【００４１】
しかし、図示された図示された通過エリアから理解されるように、後続突起列Ｐj の第２面Ｔj に内部入射することは困難であり、図示されたように、光線群ＩＩ’となる。光線群ＩＩ’は大きな方向転換を経験していないので、その多くが出射面１３で全反射し、再度別の突起列の第２面に入射するであろう。その時の内部入射角は、第２面Ｔj-1 及び第１面Ｓj における屈折を考慮すると、第２面Ｔj-1 への内部入射角よりやや大きくなり得る。その結果、光線群Ｉのように、方向転換されるチャンスが与えられるであろう。
【００４２】
光線群ＩＩＩ；内部入射角が臨界角Ｃより大きい光線群。これら光線は、第２面Ｔj-1 で全反射され、出射面１３（図２参照）に向かう光線群ＩＩＩ’に方向転換される。本例では、光線群ＩＩＩ’はほぼ正面方向に出力されている。
【００４３】
以上が漏光回収を伴う方向転換作用の基本形であるが、角度α、β、屈折率ｎに応じて作用にバリエーションが生し得る。例えば、角度β（＝４８度）を下方修正すると、第２面Ｔj における全反射が起こり難くなる。その場合でも、更に後続の突起列Ｐj+1 他で全反射による方向転換のチャンスが与えられる。
【００４４】
図４にそのような状況の一例を示した。図４を参照すると、順次隣り合う３つの突起列Ｐj-1,Ｐj,Ｐj+1 の断面と光線の挙動が描かれている。図４において、第１面の角度はα＝０度、第２面の角度はβ＝４０度である。この値は３者が協働した回収が行なわれる状況を与える一例である。
【００４５】
光線群ＩＶは、内部入射角が臨界角Ｃより十分小さいある範囲の光線群を表わしている（前述の光線群Ｉにほぼ対応）。これら光線の多くは、第２面Ｔj-1 から漏れ出て、後続突起列Ｐj の第１面Ｓj に入射する。第１面Ｓj が切り立っているために、漏出光の多くが第１面Ｓj を通って後続突起列Ｐj 内部に導入される。そして、後続突起列Ｐj の第２面Ｔj に内部入射する。
【００４６】
この内部入射は、第２面Ｔj-1 における内部反射と比較すると内部入射角が若干大きくなっている。しかし、角度βが小さいため、第２面Ｔj における内部反射において全反射条件を満たすには十分でない。その結果、光線の多くは、第２面Ｔj から再度漏れ出て更に後続の突起列Ｐj+1 の第１面Ｓj+1 に入射する。第１面Ｓj+1 が切り立っているために、漏出光の多くが第１面Ｓj+1 を経て突起列Ｐj+1 の第２面Ｔj+1 に内部入射する。
【００４７】
この内部入射は、第２面Ｔj における内部反射と比較して内部入射角が若干大きくなっている。本例では、その結果、第２面Ｔj+1 で全反射が起っている。この全反射に伴う方向転換により、光線群ＩＶ’が出力される。本例では、光線群ＩＶ’はほぼ正面方向に出力されている。
【００４８】
もしも、第２面Ｔj+1 でも全反射出来なかった場合には、更に後続の突起列Ｐj+2 ・・・・に漏光がリレーされる。このような過程により、漏光多くがいずれかの突起列の第２面で方向転換されることが期待される。
【００４９】
（２）他の実施形態
本発明は、上記（１）で説明した基本作用を維持した種々の他の実施形態を許容する。以下に、それらを例示的に説明する。
【００５０】
１．突起列の形状に関するモディフィケーション
（ａ）図２〜図４に示した実施形態における突起列の第１面の角度αはα＝０である。しかし、図５、図６に示したように、突起列Ｐの第１面Ｓの角度α＞０度あるいはα＜０度であっても良い。図６のような形状は、第１面Ｓにおける入射角を垂直に近付ける上で有利であり得る。一方、前述したように、製造上の困難、機械的な安定性等の観点から望ましくないかも知れない。
【００５１】
これに対して、図５のような形状は、一般に、図６のような形状に比して製造が容易で機械的な強度も高い。
【００５２】
（ｂ）図２〜図４中に示された突起列の先端Ｂは先鋭な形状を有している。しかし、図７に示したように、突起列Ｐの先端部を先鋭でない形状Ｂ’としても良い。このようにすることで、突起列Ｐが製造後の取扱（組立、輸送、稼働など）により変形あるいは損傷し、特性劣化などの弊害をもたらすことが防止される。破線で示したように、丸みをもたせることは更に好ましい。
【００５３】
（ｃ）図２〜図４中に示された突起列の基部は互いに接している。しかし、漏光回収性能と方向転換機能が損なわれない限り、図８に示したように、隣り合う突起列Ｐj-1 、Ｐj 間に小さな間隔があっても良い。大きい間隔は、漏光回収性能と方向転換機能を低下させる可能性がある。
【００５４】
２．導光素子への突起列の装備態様に関するモディフィケーション
（ａ）図２〜図４に示した実施形態における導光素子は、突起列を含めて同一材料で一体的に構成されている。しかし、図９に示したように、導光素子２０の基板部２１と突起列２２が別材料、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）とポリカーボネート（ＰＣ）で構成されていても良い。
【００５５】
（ｂ）また、図１０に示したように、基板部３１と突起列３２１を備えたプリズムシート３２と結合して導光素子３０を構成しても良い。結合のために、光学的接着剤が用いられても良い。その場合、各部分の材料は例えば次のようになる。
【００５６】
導光素子３０の基板部３１＝ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ／  屈折率ｎ＝１．４９）
プリズムシート３２の基板部＝ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴフィルム／屈折率ｎ＝１．５２）
プリズムシート３２の突起列＝ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ／  屈折率ｎ＝１．４９）
導光素子３０の基板部３１とプリズムシート３２の基板部の間の接着剤層
＝エポキシ系接着剤／屈折率ｎ＝１．５５）
このように各層の界面で多少の屈折と反射が起る。従って、上記の材料例のように屈折率差は小さいことが好ましい。多少の屈折と反射が生じても、図３、図４を参照して説明した基本作用（漏光回収と方向転換）が失われないことは言うまでもない。
【００５７】
３．導光素子の内部散乱能に関するモディフィケーション
導光素子の基板部、突起列の一方、あるいは両方が内部散乱能を有していても良い。例えば、周知のいわゆる光散乱導光体が導光素子の材料として採用されても良い。但し、内部散乱能が強すぎると本発明の基本作用の方向転換への貢献度が低下する。一般に、弱い内部散乱能の付与が好ましい。
【００５８】
４．導光素子の断面形状（厚さ分布）に関するモディフィケーション
図２〜図４中に示された導光素子１０は、薄い楔形状の断面（突起列は除く）を有している。一般に、これは出射面全体で均一な輝度を得る上で有利である。しかし、矩形状（突起列は除く）の断面を持つ均一厚の導光素子が採用されても良い。
【００６３】
ここで、導光素子の出射面に形成される突起列について、図１１を参照して説明する。図１１に示したように、導光素子１０自体がその出射面上に出射指向特性の修正のために多数の突起列Ｑを備えている。これら突起列Ｑは入射端面にほぼ垂直に延在している。従って、入射端面に平行な面内に関して、出力指向特性が修正される。例えば、入射端面に平行な面内に関して正面方向への優先伝的出力が可能になる。
【００６４】
なお、図１２に示したように、導光素子１０の出射面側に、シート状の光拡散部材７０が配置されていても良い。この光拡散部材７０は、光源装置の出射指向特性のシャープさを緩和するとともに突起列Ｐ等の微小な周期的構造が目立って観察されることを防止する。
【００６５】
また、一次光源は、棒状光源（蛍光ランプ）Ｌに代えて、他種の一次光源が採用されても良い。例えば図１３に示したように、発光ダイオードアレイの直線状配列を有するＬＥＤスタックを用いた光源が採用されても良い。
【００６６】
公知の多くの導光体利用の光源装置と同様、本発明に従った光源装置の１つの典型的な適用対象機器はバックライティング型の液晶ディスプレイである。しかし、本発明に従った光源装置は、フロントライト型の液晶ディスプレイにも適用可能である。図１４には、その際の基本的な配置と代表的光路を断面図で示した。
【００６７】
図１４を参照すると、フロントライティングに用いられる光源装置の導光素子１０は、液晶パネルＬＣＤＰの前面（観察面側）に配置される。液晶パネルＬＣＤＰは、光拡散シート、偏光板、ガラス基板（透明電極装備）、カラーフィルタ、液晶セル等を備え、背面側に反射体ＲＳが配置される。反射体ＲＳは、液晶パネルＬＣＤ内にマウントされる場合もある。
【００６８】
一次光源Ｌからの光（矢印光路で代表）が導光素子１０内に導入される。伝播光が突起列に入力されると、前述した作用によって、漏出、屈折、内部反射等を経て、出射面１３からほぼ垂直に出射され、液晶パネルＬＣＤＰに入射する。
【００６９】
この光は、液晶パネルＬＣＤＰ内の光拡散シート、偏光板、ガラス基板（透明電極装備）、カラーフィルタ、液晶セル等を経て反射体ＲＳで反射される。反射光は、再度液晶セル、カラーフィルタ、ガラス基板を経て偏光板（観察側）に至る。周知のように、偏光板の透過／遮断は、対応画素の電極のＯＮ／ＯＦＦ（偏光状態）に依存して決まる。透過が許容されれば、導光素子１０を経て表示光として外部出射され、観察者ＯＢの眼に到達する。なお、表示光は突起Ｐに遭遇して若干の屈折を起す。従って、最も明るい観察は、図示されているように、方面方向からやや傾斜した方向から行なわれる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従えば、導光素子の背面に形成された突起列による漏光回収及び方向転換に基づいて、光エネルギロスの少ない効率的な方向転換が導光素子内部で行なわれる。出力光の方向特性は、突起列の第１面、第２面の角度等で調整可能である。特に、入射端面に平行な面内に関しての出力指向特性については、導光素子の出射面に形成される突起列によって実現される。光拡散シートの付加配置、導光素子の出射面の突起形成等の方向特性修正手段との組合せも自由に出来る。更に、バックライト型の液晶ディスプレイのみならず、フロントライトタイプの液晶ディスプレイへの適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術について説明する図である。
【図２】  本発明の基本的な実施形態に従った配置の概略を表わす見取図である（但し、導光素子の出射面に形成される突起列については図示省略）。
【図３】  突起列による方向転換及び漏光回収について説明するための図である。
【図４】  後続する複数の突起列が関する方向転換及び漏光回収について説明するための図である。
【図５】  突起列の第１面の角度αがα＞０度であるケースを示した断面図。
【図６】  突起列の第１面の角度αがα＜０度であるケースを示した断面図。
【図７】  突起列Ｐの先端部を先鋭でない形状とした例について説明する断面図。
【図８】  隣り合う突起列間に小さな間隔がある例について説明する断面図。
【図９】  導光素子の基板部と突起列が別材料で構成されいる例について説明する断面図（但し、導光素子の出射面に形成される突起列については図示省略）。
【図１０】  プリズムシートが基板の背面に結合された導光素子について説明する断面図（但し、導光素子の出射面に形成される突起列については図示省略）。
【図１１】  導光素子自体がその出射面上に備えている出力指向特性の修正のための多数の突起列について説明する見取図。
【図１２】  導光素子の出射面側に光拡散部材を配置した例について説明する見取図。
【図１３】  一次光源としてＬＥＤスタックを用いた例について説明する見取図。
【図１４】  本発明に従った光源装置をフロントライト型の液晶ディスプレイに適用した例について説明する断面図。
【符号の説明】
１、１０、２０、３０  導光素子
２、１２  入射端面
３、１３  出射面（一方のメジャー面）
４、１４  背面（他方のメジャー面）
５ａ〜５ｂ  内部反射斜面
６ａ〜６ｂ  照明光
７ａ、７ｂ  漏出光
８  レフレクタ
９  外部の反射面
１５  末端面
２１、３１  導光素子の基板部
Ｐ、Ｑ  突起列
７０  光拡散部材
Ｌ  一次光源（蛍光ランプ）
ＬＣＤＰ  液晶パネル
ＬＳ  一次光源（ＬＥＤアレイ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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