JP3562295B2

JP3562295B2 - Light directivity conversion element and planar light source device

Info

Publication number: JP3562295B2
Application number: JP06152298A
Authority: JP
Inventors: 圭史諫本; 正幸篠原; 茂青山
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: JPH11258412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバックライトや照明等に用いられ、光の指向性を変換するための光指向性変換素子及びこれを用いた面状光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来液晶表示素子にはバックライトが設けられている。バックライトは液晶の下面に設けられた光導光板よりほぼ一様な面状の光を出力するものである。バックライトとしては図１０（ａ）に示すように反射板１と導光板２及びその長軸方向に線状の光源３が設けられて構成される。携帯電話やＰＤＡ等ではこのように長軸方向に光源を設けるほうが電源回路の設置が容易であり、又線状の光源の場合には十分な設置スペースが確保されるために、この位置に設けられることが多い。導光板２の下面には図１０（ｂ）に示すように凹凸の加工や拡散反射インクのドット印刷によってランダムな拡散パターン２ａが形成される。拡散パターン２ａは光源３から離れるにつれて密となるように構成される。こうすれば光源３より出射した光は導光板２の上面及び下面で反射を繰り返しながら導光板内を進行し、拡散パターン２ａに達すれば光が直接又は反射板１を介して導光板２の上面に出射される。そのためこのようなバックライトでは、出射される光は図１０（ａ），（ｃ）に示すようにＸ軸の負方向に向いた指向特性を有するものとなる。
【０００３】
又導光型の面光源装置を効率化するために、反射板１と導光板４及び点光源を用いた面光源装置も知られている。この場合には、図１１に示すように導光板４は点光源５の位置を中心として同心円状のベクター結合パターン４ａを形成し、点光源５から離れるに従って円弧状の多数のパターンを配置しておくものとする。このため図１１（ｂ）に示すようにその面光源装置から出射される指向性は点光源からの方向によって夫々異なった位置で異なった方向の指向性を有することとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のバックライトでは、指向性は図１０（ｃ）に示すようにＸ軸の負方向に偏っているが、液晶表示装置は通常横長の画像を表示するため、左右方向に広がった指向性を持つように構成することが好ましい。即ち使用形態を考慮すると、図１２（ａ），（ｂ）に示すようにむしろＹ軸の正及び負方向に均等に指向性を持たせる必要がある。
【０００５】
光の指向性を変換するためには、図１３（ａ）に示すように平板の表面をのこぎり状に形成したプリズムや、図１３（ｂ）に示すように透明板の下面を三角波状に形成した１次方向拡散素子、及び図１３（ｃ）に示すように透明平板の表面にランダムな微小凹凸を形成した拡散板が用いられる。このうちプリズムを用いた場合には、図１３（ｄ）に変換後の指向特性を示すように、Ｘ軸方向に指向性をずらせることができるが、Ｙ軸方向に広がらせることができなかった。又１次方向拡散素子を用いた場合には図１３（ｅ）に示すようにＹ軸方向には光を拡散させることができるが、Ｘ軸方向に指向性をずらせることができなかった。更に拡散板では図１３（ｆ）に示すように全体に指向性を広げることができるが、Ｙ軸方向に指向性を広げることができない。このように拡散板を用いると光を全方向に拡散させるため、必要な領域に光が届くものの有効な光の光量を低下させてしまうという欠点があった。
【０００６】
又光導光板方式の面光源装置は、上述した液晶表示装置のバックライトだけでなく、将来照明装置として用いられることも予想される。このような照明装置では、ブレア光の防止や壁面での不必要なロスをなくするために、図１２（ｃ），（ｄ）に示すように中心付近に集中した光指向性パターンが望まれる。しかしながら拡散板を用いた場合には光を一様に拡散させるものとなり、中心付近にのみ集中した光を出力する効果が得られないという欠点があった。又プリズムや三角形型の１次元方向の光拡散素子を用いても中心付近に集中した指向性を得ることができないという欠点があった。
【０００７】
又ベクター結合パターンを有する面光源装置においては、中心のＺ軸方向に指向性を集中させるためには図１４に示すような同心円状のプリズムシート６を導光板２に重ねることで実現することができる。しかしこの場合には点光源５とプリズムの同心円の中心とを正確に一致させる必要があり、これが一致しない場合には所望の特性を得ることができないという欠点があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の光拡散板等の問題点に鑑みてなされたものであって、バックライトや面状光源装置等に用いられ、面状光源の光の指向性パターンを所望のパターンにすることができる光指向性変換素子及びこれを用いた面状光源装置を提供することを技術的課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の発明は、面状光源の出射面に垂直の方向から傾いた角を持つ光を、これと異なった方向に指向性を持つ光に変換する光指向性変換素子であって、前記面状光源に重ねて配置される透明平板を有し、前記透明平板の面状光源に接しない面に、その面に垂直に屈折率が該透明平板より低い帯状の反射帯体を所定のパターンとして形成し、該反射帯体へ入射した光の反射によって前記面状光源の光を所望の指向性を持つ光に変換することを特徴とするものである。
【００１０】
本願の請求項２の発明は、請求項１の光指向性変換素子において、前記透明平板の反射帯体は、前記透明平板の表面に所定の深さで形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本願の請求項３の発明は、請求項２の光指向性変換素子において、前記反射帯体は、前記透明平板に形成された溝であることを特徴とするものである。
【００１２】
本願の請求項４の発明は、面状光源の出射面に垂直の方向から傾いた角（傾斜方向）を持つ光を、これと異なった方向に指向性を持つ光に変換する光指向性変換素子であって、前記面状光源に重ねて配置される透明平板と、前記透明平板の前記面状光源に接しない面に、その面と垂直に一様なパターンで形成された溝とを有し、前記溝は、前記傾斜方向のうち前記透明平板の上面と平行な成分を正方向とし、前記正方向と逆の方向を負方向とするとき、前記正方向及び負方向に夫々同一の傾きを有する線状の一定深さの溝であり、前記溝の壁面へ入射した光の反射によって前記面状光源の光を所望の指向性を持つ光に変換することを特徴とするものである。
【００１３】
本願の請求項５の発明は、面状光源の出射面に垂直の方向から傾いた角（傾斜方向）を持つ光を、これと異なった方向に指向性を持つ光に変換する光指向性変換素子であって、前記面状光源に重ねて配置される透明平板と、前記透明平板の前記面状光源に接しない面にその面と垂直に一様なパターンで形成された溝とを有し、前記溝は、前記傾斜方向のうち前記透明平板の上面と平行な成分を正方向とし、前記正方向と逆の方向を負方向とするとき、前記正方向及び負方向の少なくとも一方に約４５°の傾きを有する線状の一定深さの溝であり、光源光の指向性方向側の壁面を光源光の指向性方向及びこれと垂直方向の微小な直角プリズム状の壁面とし、前記溝の壁面へ入射した光の反射によって前記面状光源の光を所望の指向性を持つ光に変換することを特徴とするものである。
【００１４】
本願の請求項６の発明は、面状光源の出射面に垂直の方向から傾いた角（傾斜方向）を持つ光を、これと異なった方向に指向性を持つ光に変換する光指向性変換素子であって、前記面状光源に重ねて配置される透明平板と、前記透明平板の前記面状光源に接しない面にその面と垂直に一様なパターンで形成された溝とを有し、前記溝は、前記傾斜方向のうち前記透明平板の上面と平行な成分を正方向とするとき、前記正方向を対角線に持つ多角形から成る閉曲線で構成された線状の一定深さの溝であり、前記溝の壁面へ入射した光の反射によって前記面状光源の光をその面に垂直な指向性を持つ光に変換することを特徴とするものである。
【００１５】
本願の請求項７の発明は、その位置に応じて異なった指向性を有する光を発光する面状光源の光を面にほぼ垂直な指向性及びその周囲に拡散された一様な指向性を有する光に変換する光指向性変換素子であって、前記面状光源に重ねて配置される透明平板と、前記透明平板の前記面状光源に接していない面にその面と垂直に一様なパターンで形成された溝とを有し、前記溝は、前記透明平板の上面から見て波形形状のラインから成り、微小な閉曲線パターンで構成された線状の一定深さの溝であり、前記溝の壁面へ入射した光の反射によって前記面状光源の光をその面にほぼ垂直な指向性及びその周囲に拡散された一様な指向性を持つ光に変換することを特徴とするものである。
【００１６】
本願の請求項８の発明は、出射面に垂直の方向から傾いた角を持つ方向に光を出射する面状光源の発光面に、請求項１〜７のいずれか１項記載の光指向性変換素子を重ね合わせて構成したことを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態による光指向性変換素子を用いたバックライトの構成を示す斜視図である。バックライトは図１に示すように反射板１と導光板２とが重ね合わされており、線状の光源３がその長手方向に取付けられる。本図に示すように光指向性変換素子１０をバックライトの指向性変換に用いる場合には、導光板２の表面に光指向性変換素子１０を取付ける。光指向性変換素子１０は反射板１及び導光板２と同一の外形を有する長方形の平板状の素子であり、透明平板１１、例えばアクリル板で構成されている。この光指向性変換素子１０には図１（ｂ）に平行四辺形部分の拡大図、図１（ｃ）にその部分断面図を示すように、導光板２に接していない側の表面に一様なパターンの線状の溝１２を形成する。この実施の形態においては、溝１２はその上面から見てＸ軸方向に沿って三角波状で、Ｘ軸，Ｙ軸に対する角度が４５°の一様なパターンの溝とする。この溝１２は図２にその拡大図を示すように、Ｚ軸方向に一定の深さｈ_１、例えば２５０μｍの深さを有する溝であり、入射光の指向性の方向である−Ｘ軸方向から４５°傾いて一定のピッチａ_１、例えば１００μｍ単位で繰り返し三角形状に形成されている。そして各溝のＸの負方向から正方向に向いて見える壁面には、Ｘ軸に平行及びＹ軸に平行な一定の微小ピッチで直角プリズムに溝を形成する。図２（ａ），（ｂ）はこの部分の拡大図である。そして溝のピーク部分の幅はなるべく狭く、溝全体のピッチａ_１の１／５〜１／１０以下、例えば１５μｍとする。このような溝１２を光指向性変換素子１０の上面に一定の深さｈ_１で一様に形成しておく。
【００１８】
次にこの実施の形態による光指向性変換素子１０を用いたバックライトの指向性変換について説明する。導光板２より出射する光は図３（ａ）に示すように−Ｘ軸方向に指向性を有するものとなる。この光のうち図３（ｂ）に示すＸの負方向に偏った領域Ａ_０の光は一旦溝１２の平坦な面でＹ軸の正又は負方向に反射する。即ち図２（ａ），（ｂ）に示すように溝１２の壁面の上部に当たった光Ｌ_１やＬ_２は、＋Ｙ軸方向に反射してそのまま光指向性変換素子１０より外部に出射する。従ってＹ軸の正方向に反射する光となる。又図２の光Ｌ_３に示すように壁面の下方で反射した光は一旦Ｙ軸の正方向に反射し、次いで溝１２の細かい直角プリズム状の壁面によって−Ｙ軸方向に反射される。又こうして光指向性変換素子１０から出射されるため、−Ｘ軸方向の光は左右に分離されて変換後には図３（ｃ）に示すようにＹ軸の負及び正方向の領域Ａ_１，Ａ_２に分離することとなる。又Ｚ軸付近、即ち領域Ｂ_０の光はほとんど光指向性変換素子１０の溝で反射されないため、そのままＢ_１となる。更にＸ軸の正方向に偏った領域Ｃ_０の光は最初に図２（ｂ）に示す直角プリズム状の壁面に反射し、そのまま−Ｘ軸方向に反射するため、変換後では図３（ｃ）に領域Ｃ_１で示すように−Ｘ軸方向に位置することとなる。このため最終的には図３（ａ）の入射光パターンは、光指向性変換素子１０により図３（ｃ）に示すような指向性パターンに変換されることとなる。
【００１９】
ここで溝１２の深さｈ_１は図２（ｃ）に示すように、Ｘ軸方向で隣接する壁面の最長の距離√２・ａ_１のＸの負方向への透過で壁面に当たるようにｈ_１を選択する必要がある。従って図１０（ａ）に示すように光の指向特性の傾き角の中心をαとすると、ｈ_１は以下の式を満足するように選択しておく。
ｈ_１＝√２ａ_１／ｔａｎ α
こうすれば傾き角αを有するＸ軸に平行な光は全ていずれかの壁面で反射されることとなり、図３に示すように指向性パターンが変換される。
【００２０】
この実施の形態では図１に示すように三角波状のパターンを一様に形成しているが、三角波状のパターンに限らず図４（ａ）に示すようにＶ形の多数の溝１３を図示のように並べて形成するようにしてもよい。この場合には各列のＶ字形の溝１３の中心部及び端部をＸ軸に平行な線上に一致させておく。又隣接する列のＶ字状溝の端部がＸ軸に平行な線上に並ぶように配置する。こうすればＸの負方向に向いた光はほぼ全てＶ字形の溝１３でＹ軸の正又は負方向に分離して反射されることとなる。又Ｘ軸の正方向を向いた光はＶ字形の溝１３で反射されるが、同一のＶ字溝で再度反射されてＸ軸の負方向に出射する。従って図３（ｃ）と同様の変換後のパターンが得られることとなる。
【００２１】
又図４（ｂ）に示すようにＸ，Ｙ平面で斜め方向に４５°の溝１４を形成し、各溝のＸの負方向側に微小な直角プリズム状の壁面を形成するようにしてもよい。この場合にも光拡散板の下方より溝の壁面に入射した光は壁面の上部であればＹ軸の負方向に反射して出射し、壁面の下方に入射した光は更に直角プリズム状の壁面で再び反射されてＹ軸の正方向に出射する。又Ｘ軸の正方向に指向性を有する光は直角プリズム状の壁面で反射されてＸ軸の負方向に出射する。図４（ｃ）の場合はこの逆となるが、いずれの場合も図３（ｃ）に示す指向特性を得ることができる。
【００２２】
又図１，図４（ｂ），（ｃ）のいずれの例についても、直角プリズム状の壁面はいずれか一方の方向にのみピッチを大きくした形状とすることもできる。この場合には左右の光の振り分け率を変化させることができる。
【００２３】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。この実施の形態による光指向性変換素子２０はＺ軸方向に指向性を集中させるようにした変換素子であり、図５はその面状光源装置に用いられる光指向性変換素子を示す斜視図である。この実施の形態においては、面状光源装置の上面にこの光指向性変換素子を取付けるものとする。面状光源装置はバックライトと同様に反射板１と導光板２とが接着して取付けられ、更にその一面に線状の光源３が取付けられる。この実施の形態による光指向性変換素子２０は図５（ａ）に示すように、指向性の偏りのある方向、即ち図の−Ｘ軸から±４５°傾けて直線状の溝２２をアクリル板等の透明平板２１に設けたものである。この溝２２は図５（ｂ）に平行四辺形部分の拡大図を示すように格子状とし、そのピッチをａ_２とする。この溝２２のギャップ及び深さｈ_２は一定とし、平行な壁面によって構成する。ここではピッチａ_２と深さｈ_２とは以下の関係を満たすものとする。
ｈ_２＝ａ_２／（√２ｔａｎ α）
【００２４】
次にこの実施の形態による光指向性変換素子を用いた面状光源の指向性変換について説明する。図６（ａ）に示すように四方を溝で囲まれた各正方形状の領域を各辺に平行な線分で等分して４領域に分割し領域Ａ〜Ｄとする。面状光源装置から出射される光の中心は−Ｘ軸方向にα傾いた光として、この光の指向性変換について図６（ｂ）を用いて説明する。光指向性変換素子２０の深さｈ_２の面内で領域Ａに入射した光Ｌ_Ａは、壁面２２ａでＹ軸方向に反射して光指向性変換素子２０から出射される。又領域Ｃに入射した光Ｌ_Ｃは壁面２２ｂで−Ｙ軸方向に反射して出射される。同様にして領域Ｄに入射した光Ｌ_Ｄは壁面２２ａ、次いで２２ｂで反射し、又は壁面２２ｂ、次いで２２ａで反射して＋Ｘ軸方向に反射する。領域Ｂに入射した光Ｌ_Ｂは壁面２２ａ，２２ｂでは反射せず、そのまま出射する。このため領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの光の指向性は夫々図７（ａ）〜（ｄ）に示すものとなる。又傾き角がαより十分小さいＺ軸付近の光は、これらの壁面に入射せずにそのまま外部に出射する。このため図７（ｅ）に示すように元の光の指向性が維持される。従ってこれらを合成した指向特性は図７（ｆ）に示すように中心付近に集中することとなり、中心付近のみが輝度の高い光指向性パターンが実現できることとなる。
【００２５】
尚この実施の形態においては指向性の偏った方向を対角線とする正方形状の閉曲線によって溝を形成しているが、指向性の方向及びこれと垂直な方向（この場合はＸ軸，Ｙ軸）に対称な六角形等の多角形で微小な一定ピッチの閉曲線によって溝を形成しても同様の効果が得られる。
【００２６】
図８は本発明の第３の実施の形態による光指向性変換素子３０を示す図である。この実施の形態においても前述した第１，第２の実施の形態と同様に、導光板２の上面に光指向性変換素子３０を配置するため、全体構成については省略する。この実施の形態による光指向性変換素子３０も他の実施の形態と同じく透明平板３１の上面に、図８（ａ）に示すように指向性に偏りのある−Ｘ軸方向から一定の角度、例えば±４５°の角度を基準線として図示のように全体として格子状の溝３２を設けたものである。この溝３２は側壁を平行なサインカーブ等の波形の形状とするが、そのＺ軸方向については常に垂直状態とし深さｈ_３は一定としておく。又前述した第２の実施の形態と同様に、一定のピッチａ_３で格子状のパターンを形成する。ここで溝の深さｈ_３を次式
ｈ_３＝√２ｍａ_３／ｔａｎ α （ｍは２以上の数）
を満足するようにしておく。
【００２７】
こうすれば光指向性変換素子３０の深さｈ_３に達した光が波形の空隙で反射されるため、図８（ｂ）に示すように全反射しながら面内方向（Ｘ−Ｙ平面内）で拡散反射される。そして複数回反射するため、入射光の指向性によらず、又導光板２の位置にかかわらず一様な指向性を持った出射光を得ることができる。又Ｚ軸方向の光は反射されないため、中心付近の光は入射光がそのまま出射する。このため図９（ａ）〜（ｃ）に示す入射光の指向性によらず、図９（ｄ）に示すように一定の拡散光が得られる。このため光源として面光源及び点光源のいずれを用いた場合でも、その位置にある光の指向性にかかわらず図９（ｄ）に示すようにＺ軸方向を中心とし、その周囲に広がったパターンを有する指向特性が得られることとなる。この場合には同心円状のプリズムシートを用いた場合に比べて、プリズムシートの同心円中心と点光源とを位置合わせする必要がないため、導光板上に容易に重ね合わせて取付けることができる。
【００２８】
尚この実施の形態では全体としてＸ，Ｙ軸から４５°傾けた格子状の溝を形成しているが、Ｘ軸，Ｙ軸に平行な正方形であってもよく、又多角形，円形としてもよい。この場合も透明平板の表面に一様に微小な大きさの閉曲線のパターンを形成し、各閉曲線の壁面に図８に示すような波形としておく。こうすることによって同様の効果が得られる。
【００２９】
尚前述した各実施の形態では、透明平板の上面に一定の深さの溝を形成し、その溝の形状によって光の指向性を変換するようにしているが、溝に代えて透明平板よりも低い屈折率を有する反射帯体を各実施の形態の溝と同様の形状として透明平板に充填したものとしてもよい。この場合には透明平板のＺ軸方向の全てに渡ってこのような反射帯体を設けるようにすることもできる。こうすれば透明平板を薄くすることができる。
【００３０】
尚前述した各実施の形態において、溝に入射した光はほとんど出射光とはならないためロスとなる。従って溝全体の面積を小さくするため、溝のギャップを小さくすることが好ましい。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本願の請求項１〜３の発明によれば、透明平板の反射帯体で下方からの面状光源装置の光を反射させることによって、透明帯体の形状に基づき光の指向性を変換させることができる。従って任意の指向特性を得ることができる。又請求項４，５の発明によれば、面光源の指向性をこれと異なった方向に変換することができる。このため液晶表示板のバックライトの光源に用いた場合に、光指向性を所望の方向に変換することができる。又請求項６の発明によれば、特定の方向に指向性を有する面状光源の出射光を光源の面に垂直な方向に限定することができる。更に請求項７の発明では、異なった方向を有する面状光源の光をその位置にかかわらず光源の面に垂直な方向の光はそのまま保持しつつ、その周囲に低いレベルの拡散光を有する光源に変換することができるという効果が得られる。請求項８の光源装置では、このような指向性を有する面状の光源を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態による光指向性変換素子の使用状態を示す斜視図、（ｂ）はその指向性変換パターンを示す拡大図、（ｃ）はその断面図である。
【図２】（ａ）は本実施の形態による溝の構成を示す斜視図、（ｂ）はその立面図、（ｃ）は溝の深さと傾き角との関係を示す説明図である。
【図３】本実施の形態による指向性パターンの変換を示す図である。
【図４】本実施の形態による光指向性変換素子の他の溝のパターンを示す拡大図である。
【図５】（ａ）は本発明の第２の実施の形態による光指向性変換素子の使用状態を示す斜視図、（ｂ）はその指向性変換パターンを示す拡大図、（ｃ）はその断面図である。
【図６】第２の実施の形態による光指向性変換素子の各領域での光の反射状態を示す説明図である。
【図７】本実施の形態による指向性の変換パターンを示す説明図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による光指向性変換素子の指向性の変換パターンを示す拡大図である。
【図９】本実施の形態による指向性変換の状態を示す説明図である。
【図１０】（ａ）は従来のバックライトの斜視図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）はその指向特性を示す図である。
【図１１】（ａ）は従来の点光源を用いた面光源装置の導光板のパターンを示す図、（ｂ）はその面光源装置の各位置における光の指向特性を示す図である。
【図１２】バックライト及び面状光源とその好ましい指向特性を示す図である。
【図１３】従来の光指向性変換素子とその変換後の指向特性を示す図である。
【図１４】従来のベクター結合パターンを用いた導光板の特性を改善するためのプリズムシートを示す図である。
【符号の説明】
１反射板
２，４導光板
３光源
５点状光源
１０，２０，３０光指向性変換素子
１１，２１，３１透明平板
１２，１３，１４，２２，３２溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light directivity conversion element for converting the directivity of light, which is used for a backlight, lighting, or the like, and a planar light source device using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a liquid crystal display element is provided with a backlight. The backlight outputs substantially uniform planar light from a light guide plate provided on the lower surface of the liquid crystal. As shown in FIG. 10A, the backlight is configured by providing a reflection plate 1, a light guide plate 2, and a linear light source 3 in the longitudinal direction thereof. In the case of a mobile phone or a PDA, it is easier to install the power supply circuit by providing the light source in the long axis direction. In the case of a linear light source, a sufficient installation space is secured. Is often done. As shown in FIG. 10B, a random diffusion pattern 2a is formed on the lower surface of the light guide plate 2 by processing unevenness or printing dots of diffuse reflection ink. The diffusion pattern 2a is configured to be denser as the distance from the light source 3 increases. In this way, the light emitted from the light source 3 travels inside the light guide plate while being repeatedly reflected on the upper surface and the lower surface of the light guide plate 2. When the light reaches the diffusion pattern 2 a, the light is emitted directly or via the reflector 1. Is emitted. Therefore, in such a backlight, the emitted light has a directional characteristic directed in the negative direction of the X axis as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (c).
[0003]
In order to improve the efficiency of the light guide type surface light source device, a surface light source device using a reflector 1, a light guide plate 4, and a point light source is also known. In this case, as shown in FIG. 11, the light guide plate 4 forms a concentric vector coupling pattern 4a around the position of the point light source 5, and arranges a large number of arc-shaped patterns as the distance from the point light source 5 increases. Shall be kept. Therefore, as shown in FIG. 11B, the directivity emitted from the surface light source device has directivities in different directions at different positions depending on the direction from the point light source.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional backlight, the directivity is deviated in the negative direction of the X-axis as shown in FIG. 10C, but the liquid crystal display device generally spreads in the left-right direction to display a horizontally long image. It is preferable to have a configuration having directivity. That is, in consideration of usage, it is necessary to provide directivity evenly in the positive and negative directions of the Y axis as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b).
[0005]
In order to convert the directivity of light, a prism having the surface of a flat plate formed in a sawtooth shape as shown in FIG. 13A, or a lower surface of a transparent plate formed in a triangular wave shape as shown in FIG. The primary direction diffusion element described above, and a diffusion plate having random fine irregularities formed on the surface of a transparent flat plate as shown in FIG. 13C are used. When the prism is used, the directivity can be shifted in the X-axis direction, but cannot be spread in the Y-axis direction, as shown in FIG. Was. When the primary direction diffusing element is used, light can be diffused in the Y-axis direction as shown in FIG. 13E, but the directivity cannot be shifted in the X-axis direction. Further, the diffuser can broaden the directivity as a whole as shown in FIG. 13F, but cannot broaden the directivity in the Y-axis direction. When the diffusion plate is used as described above, light is diffused in all directions. Therefore, although light reaches a necessary area, there is a disadvantage that the amount of effective light is reduced.
[0006]
The light guide plate type surface light source device is expected to be used not only as the backlight of the liquid crystal display device described above but also as a lighting device in the future. In such a lighting device, a light directivity pattern concentrated near the center as shown in FIGS. 12C and 12D is desired in order to prevent a blare light and eliminate unnecessary loss on a wall surface. . However, when a diffusion plate is used, light is diffused uniformly, and there is a disadvantage that an effect of outputting light concentrated only near the center cannot be obtained. Further, even if a prism or a one-dimensional triangular light diffusing element is used, it is not possible to obtain directivity concentrated near the center.
[0007]
In a surface light source device having a vector coupling pattern, concentrating the concentric prism sheet 6 on the light guide plate 2 as shown in FIG. it can. However, in this case, the point light source 5 and the center of the concentric circle of the prism must be accurately matched, and if they do not match, a desired characteristic cannot be obtained.
[0008]
The present invention has been made in view of the problems of such a conventional light diffusing plate and the like, and is used for a backlight, a planar light source device, and the like, and can change a light directivity pattern of a planar light source to a desired pattern. It is an object of the present invention to provide a light directivity conversion element and a planar light source device using the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 of the present application is a light directivity conversion element that converts light having an angle inclined from a direction perpendicular to an emission surface of a planar light source into light having directivity in a different direction from the light. A transparent flat plate which is disposed so as to be superimposed on the planar light source, and on a surface of the transparent flat plate which is not in contact with the planar light source, a band-shaped reflective band whose refractive index is lower than that of the transparent flat plate is perpendicular to the surface. And converting the light from the planar light source into light having a desired directivity by reflecting light incident on the reflection band.
[0010]
The invention of claim 2 of the present application is the light directivity conversion element of claim 1, wherein the reflection band of the transparent flat plate is formed at a predetermined depth on the surface of the transparent flat plate. It is.
[0011]
The invention according to claim 3 of the present application is the light directivity conversion element according to claim 2, wherein the reflection band is a groove formed in the transparent flat plate.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a light directivity converter for converting light having an angle (inclination direction) inclined from a direction perpendicular to the emission surface of a planar light source into light having directivity in a direction different from this. An element, comprising: a transparent flat plate arranged so as to overlap with the planar light source; and a groove formed on a surface of the transparent flat plate not in contact with the planar light source in a uniform pattern perpendicular to the surface. The groove has the same inclination in the positive and negative directions when a component parallel to the upper surface of the transparent plate in the inclination direction is a positive direction and a direction opposite to the positive direction is a negative direction. A linear groove having a constant depth, wherein the light from the planar light source is converted into light having a desired directivity by reflecting light incident on the wall surface of the groove.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light directivity converter for converting light having an angle (inclination direction) inclined from a direction perpendicular to the emission surface of a planar light source into light having directivity in a direction different from this. An element, having a transparent flat plate disposed on the planar light source and a groove formed in a uniform pattern perpendicular to the surface of the transparent flat plate on a surface that is not in contact with the planar light source. The groove has a positive direction in a component parallel to the upper surface of the transparent flat plate in the inclined direction, and when a direction opposite to the positive direction is a negative direction, about 45% in at least one of the positive direction and the negative direction. ° is a linear groove of a constant depth having a slope, the wall surface on the directivity direction side of the light source light is a directivity direction of the light source light and a small right-angle prism-shaped wall surface in a direction perpendicular to the direction, the wall of the groove The light from the planar light source is converted into light having a desired directivity by reflecting light incident on the wall surface. It is characterized in that conversion.
[0014]
The invention according to claim 6 of the present application is directed to a light directivity conversion for converting light having an angle (inclination direction) inclined from a direction perpendicular to the emission surface of a planar light source into light having directivity in a direction different from this. An element, having a transparent flat plate disposed on the planar light source and a groove formed in a uniform pattern perpendicular to the surface of the transparent flat plate on a surface that is not in contact with the planar light source. The groove is a linear groove having a constant depth formed by a closed curve formed of a polygon having the positive direction as a diagonal when a component parallel to the upper surface of the transparent flat plate in the inclination direction is defined as a positive direction. Wherein the light from the planar light source is converted into light having directivity perpendicular to the surface by reflection of light incident on the wall surface of the groove.
[0015]
According to the invention of claim 7 of the present application, the light of a planar light source which emits light having different directivities according to the position thereof has a directivity substantially perpendicular to the surface and a uniform directivity diffused around the surface. A light directivity conversion element that converts light into light having a transparent flat plate disposed on the planar light source, and a surface of the transparent flat plate that is not in contact with the planar light source and that is uniformly perpendicular to the surface. And a groove formed in a pattern, the groove is a linear groove of a constant depth formed of a waveform-shaped line viewed from the upper surface of the transparent flat plate, configured by a small closed curve pattern, By reflecting the light incident on the wall surface of the groove, the light of the planar light source is converted into light having a directivity substantially perpendicular to the surface and uniform directivity diffused around the surface. is there.
[0016]
The invention according to claim 8 of the present application provides the light directivity according to any one of claims 1 to 7, wherein the light emitting surface of the planar light source that emits light in a direction having an angle inclined from a direction perpendicular to the emission surface. It is characterized in that the conversion elements are configured to overlap.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1A is a perspective view showing a configuration of a backlight using the light directivity conversion device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the backlight has a reflection plate 1 and a light guide plate 2 overlapped with each other, and a linear light source 3 is attached in the longitudinal direction. As shown in this figure, when the light directivity conversion element 10 is used for directivity conversion of a backlight, the light directivity conversion element 10 is mounted on the surface of the light guide plate 2. The light directivity conversion element 10 is a rectangular flat plate-shaped element having the same outer shape as the reflection plate 1 and the light guide plate 2, and is made of a transparent flat plate 11, for example, an acrylic plate. As shown in the enlarged view of the parallelogram portion in FIG. 1B and the partial cross-sectional view in FIG. 1C, the light directivity conversion element 10 has one surface on the side not in contact with the light guide plate 2. A linear groove 12 having a similar pattern is formed. In this embodiment, the groove 12 has a triangular waveform along the X-axis direction when viewed from above, and has a uniform pattern of 45 ° with respect to the X-axis and the Y-axis. As shown in an enlarged view of FIG. 2, the groove 12 is a groove having a constant depth h ₁ in the Z-axis direction, for example, a depth of 250 μm, and a direction of the directivity of incident light in the −X-axis direction. It is formed in a triangular shape with a constant pitch a ₁ inclined at an angle of 45 ° from, for example, 100 μm. Then, on the wall surface of each groove seen from the negative direction of X to the positive direction, grooves are formed in the right-angle prism at a constant minute pitch parallel to the X axis and parallel to the Y axis. 2A and 2B are enlarged views of this part. The width as narrow as possible the peak portion of the groove, 1 / 5-1 / 10 or less of the pitch _{a 1} of the entire groove, for example, 15 [mu] m. Keep uniformly formed at a constant depth h ₁ in such a groove 12 the upper surface of the light directivity conversion element 10.
[0018]
Next, the directivity conversion of the backlight using the light directivity conversion element 10 according to this embodiment will be described. The light emitted from the light guide plate 2 has directivity in the −X-axis direction as shown in FIG. Light regions A ₀ biased in the negative direction of X shown in among Figure 3 of the light (b) is once reflected on the positive or negative direction of the Y-axis in the flat surface of the groove 12. That FIG. 2 (a), the light L ₁ and L _2, which hit the top of the wall of the groove 12 as shown in (b) is reflected in the + Y-axis direction emitted to the outside from the light directing conversion element 10 as it is . Therefore, the light is reflected in the positive direction of the Y axis. The light reflected by the lower wall as shown in the light L ₃ of Matazu 2 once reflected in the positive direction of the Y-axis, and then is reflected in the -Y-axis direction by fine rectangular prism-shaped wall of the groove 12. The way to be emitted from the light directivity conversion element 10, negative and positive directions of the area A ₁ of the Y-axis such that light -X-axis direction shown in FIG. 3 after conversion is divided into right and left (c), a separating the a _2. The vicinity of the Z axis, that is, the light in the region B ₀ is hardly reflected by the groove of the optical directivity conversion element 10, it becomes B _1. Further light region C ₀ that is biased in the positive direction of the X axis is initially reflected by the rectangular prism-shaped wall shown in FIG. 2 (b), to reflect the -X-axis direction as it is, FIG. 3 is a converted (c ) to be positioned at the -X-axis direction as indicated by a region C _1. Therefore, the incident light pattern of FIG. 3A is finally converted by the light directivity conversion element 10 into a directivity pattern as shown in FIG.
[0019]
Here the depth h ₁ of the groove 12, as shown in FIG. 2 (c), to strike the wall with a transmission in the negative direction of the longest distance √2 · a ₁ for X of the adjacent wall in the X-axis direction h ₁ must be selected. Therefore, if the center of the inclination angle of the directional properties of light as shown in FIG. 10 (a) α, h ₁ is kept selected to satisfy the following equation.
h ₁ = √2a ₁ / tan α
In this way, all the light parallel to the X axis having the inclination angle α is reflected on any wall surface, and the directivity pattern is converted as shown in FIG.
[0020]
In this embodiment, a triangular wave pattern is formed uniformly as shown in FIG. 1, but the present invention is not limited to the triangular wave pattern and a number of V-shaped grooves 13 are shown in FIG. Alternatively, they may be formed side by side. In this case, the center and the ends of the V-shaped grooves 13 in each row are aligned on a line parallel to the X axis. Also, the ends of the V-shaped grooves in adjacent rows are arranged so as to be aligned on a line parallel to the X axis. In this way, almost all the light directed in the negative direction of X is reflected by the V-shaped groove 13 separately in the positive or negative direction of the Y axis. Light directed in the positive direction of the X-axis is reflected by the V-shaped groove 13, but is reflected again by the same V-shaped groove and emitted in the negative direction of the X-axis. Therefore, a converted pattern similar to that shown in FIG. 3C is obtained.
[0021]
Also, as shown in FIG. 4 (b), a groove 14 of 45 ° is formed obliquely in the X and Y planes, and a minute right-angle prism-like wall surface is formed on the negative side of X of each groove. Good. In this case as well, the light incident on the wall of the groove from below the light diffusion plate is reflected and emitted in the negative direction of the Y-axis if it is on the upper side of the wall, and the light incident on the lower side of the wall is further converted into a rectangular prism-shaped wall. And is emitted again in the positive Y-axis direction. Light having directivity in the positive direction of the X axis is reflected by the wall surface of the right-angle prism and is emitted in the negative direction of the X axis. In the case of FIG. 4C, the opposite is true. In any case, the directional characteristics shown in FIG. 3C can be obtained.
[0022]
In each of the examples shown in FIGS. 1, 4B and 4C, the wall surface of the right-angle prism can have a shape in which the pitch is increased only in one of the directions. In this case, the distribution ratio of the left and right lights can be changed.
[0023]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The light directivity conversion element 20 according to this embodiment is a conversion element configured to concentrate the directivity in the Z-axis direction, and FIG. 5 is a perspective view showing a light directivity conversion element used in the planar light source device. is there. In this embodiment, it is assumed that the light directivity conversion element is mounted on the upper surface of the planar light source device. In the planar light source device, a reflector 1 and a light guide plate 2 are adhered and attached similarly to a backlight, and a linear light source 3 is attached to one surface thereof. As shown in FIG. 5 (a), the light directivity conversion element 20 according to this embodiment forms a linear groove 22 in a direction with a biased directivity, that is, ± 45 ° from the −X axis in the drawing. Etc. provided on a transparent flat plate 21. The groove 22 has a lattice shape as shown in the enlarged view of the parallelogram portion in FIG. 5 (b), the pitch and a _2. Gap and depth h ₂ of the groove 22 is constant, constituted by parallel walls. Here, it is assumed to satisfy the following relation to the pitch a ₂ and a depth h _2.
h ₂ = a ₂ / (√2tan α)
[0024]
Next, directivity conversion of a planar light source using the light directivity conversion element according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 6A, each square area surrounded by grooves on all sides is equally divided by line segments parallel to each side and divided into four areas to obtain areas A to D. Assuming that the center of the light emitted from the planar light source device is light inclined at α in the −X-axis direction, the directivity conversion of this light will be described with reference to FIG. Light L _A which is incident on the area A in the plane of the depth h ₂ of the optical directivity converting element 20 is reflected in the Y-axis direction on the wall surface 22a is emitted from the light directivity conversion element 20. The light L _C that is incident on the area C is emitted and reflected in the -Y-axis direction on the wall surface 22b. Light _{L D} incident on the region D in the same manner is reflected by the wall surface 22a, then 22b, or wall 22b, and then reflected to the reflected and + X-axis direction 22a. Light _{L B} incident on the region B is not reflected in the walls 22a, 22b, as it is emitted. Therefore, the directivities of the light in the areas A, B, C, and D are as shown in FIGS. 7A to 7D, respectively. Light in the vicinity of the Z-axis, whose inclination angle is sufficiently smaller than α, is emitted to the outside without being incident on these wall surfaces. Therefore, the directivity of the original light is maintained as shown in FIG. Therefore, the combined directional characteristics are concentrated near the center as shown in FIG. 7F, and a light directivity pattern having a high luminance only near the center can be realized.
[0025]
In this embodiment, the groove is formed by a square closed curve whose diagonal direction is the diagonal direction. However, the directivity direction and the direction perpendicular thereto (in this case, the X axis and the Y axis) The same effect can be obtained by forming a groove by a closed curve of a small constant pitch in a polygon such as a hexagon symmetrical to the above.
[0026]
FIG. 8 is a view showing a light directivity conversion element 30 according to the third embodiment of the present invention. Also in this embodiment, as in the first and second embodiments described above, since the light directivity conversion element 30 is arranged on the upper surface of the light guide plate 2, the overall configuration is omitted. As in the other embodiments, the light directivity conversion element 30 according to this embodiment is also provided on the upper surface of the transparent flat plate 31, as shown in FIG. For example, a lattice-shaped groove 32 is provided as a whole as shown in the figure with an angle of ± 45 ° as a reference line. This groove 32 is the shape of the waveform such as parallel sinusoidal side walls, always a vertical state depth h ₃ for the Z-axis direction is kept to be constant. Also as in the second embodiment described above, to form a grid pattern with constant pitch a _3. Here, the depth h ₃ of the groove is calculated by the following equation: h ₃ = √2ma ₃ / tan α (m is a number of 2 or more)
To be satisfied.
[0027]
Since the light reaching the depth h ₃ of the optical directivity converting element 30 is reflected by the air gap of the waveform With this arrangement, and FIG. 8 (b) total reflection while the in-plane direction as shown in (X-Y plane ) Is diffusely reflected. Since the light is reflected a plurality of times, emitted light having uniform directivity can be obtained regardless of the directivity of the incident light and regardless of the position of the light guide plate 2. In addition, since light in the Z-axis direction is not reflected, incident light exits as it is near the center. Therefore, regardless of the directivity of the incident light shown in FIGS. 9A to 9C, a constant diffused light can be obtained as shown in FIG. 9D. Therefore, regardless of whether a surface light source or a point light source is used as the light source, regardless of the directivity of the light at that position, the pattern spreads around the Z-axis direction as shown in FIG. Is obtained. In this case, since it is not necessary to align the center of the concentric circle of the prism sheet and the point light source as compared with the case of using a concentric prism sheet, the prism sheet can be easily overlapped and mounted on the light guide plate.
[0028]
In this embodiment, a lattice-like groove inclined at 45 ° from the X and Y axes is formed as a whole, but may be a square parallel to the X and Y axes, or a polygon or a circle. Good. Also in this case, a pattern of a closed curve having a minute size is formed uniformly on the surface of the transparent flat plate, and the waveform as shown in FIG. By doing so, a similar effect can be obtained.
[0029]
In each of the above-described embodiments, a groove having a constant depth is formed on the upper surface of the transparent flat plate, and the directivity of light is changed by the shape of the groove. The reflection plate having a low refractive index may be filled in a transparent flat plate in the same shape as the groove of each embodiment. In this case, such a reflection band may be provided over the entire transparent plate in the Z-axis direction. This makes it possible to make the transparent flat plate thin.
[0030]
In each of the above-described embodiments, light incident on the groove hardly becomes outgoing light, resulting in a loss. Therefore, in order to reduce the area of the entire groove, it is preferable to reduce the gap of the groove.
[0031]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the inventions of claims 1 to 3 of the present application, the light of the planar light source device is reflected from below by the transparent flat-plate reflecting band, and the light is reflected based on the shape of the transparent band. Can be converted. Therefore, any directional characteristics can be obtained. According to the fourth and fifth aspects of the present invention, the directivity of the surface light source can be converted to a direction different from the above. Therefore, when used as a light source for a backlight of a liquid crystal display panel, light directivity can be converted to a desired direction. Further, according to the invention of claim 6, it is possible to limit the light emitted from the planar light source having directivity in a specific direction to a direction perpendicular to the surface of the light source. Further, according to the invention of claim 7, a light source having a low level diffused light around the surface light source having different directions while maintaining the light in the direction perpendicular to the surface of the light source irrespective of its position. Is obtained. According to the light source device of the eighth aspect, a planar light source having such directivity can be obtained.
[Brief description of the drawings]
1A is a perspective view showing a state of use of a light directivity conversion element according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is an enlarged view showing a directivity conversion pattern thereof, and FIG. It is sectional drawing.
2A is a perspective view showing a configuration of a groove according to the present embodiment, FIG. 2B is an elevation view thereof, and FIG. 2C is an explanatory diagram showing a relationship between the depth of the groove and the inclination angle.
FIG. 3 is a diagram showing conversion of a directivity pattern according to the present embodiment.
FIG. 4 is an enlarged view showing another groove pattern of the light directivity conversion element according to the present embodiment.
FIG. 5A is a perspective view showing a use state of a light directivity conversion element according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5B is an enlarged view showing a directivity conversion pattern thereof, and FIG. It is sectional drawing.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a light reflection state in each region of the light directivity conversion element according to the second embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a directivity conversion pattern according to the present embodiment.
FIG. 8 is an enlarged view showing a directivity conversion pattern of a light directivity conversion element according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state of directivity conversion according to the present embodiment.
10A is a perspective view of a conventional backlight, FIG. 10B is a cross-sectional view thereof, and FIG. 10C is a view showing its directional characteristics.
11A is a diagram showing a pattern of a light guide plate of a conventional surface light source device using a point light source, and FIG. 11B is a diagram showing directivity characteristics of light at each position of the surface light source device.
FIG. 12 is a diagram showing a backlight, a planar light source, and preferable directivity characteristics thereof.
FIG. 13 is a diagram showing a conventional light directivity conversion element and directivity characteristics after the conversion.
FIG. 14 is a view illustrating a prism sheet for improving characteristics of a light guide plate using a conventional vector combination pattern.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reflecting plate 2, 4 Light guide plate 3 Light source 5 Point-like light source 10, 20, 30 Light directivity conversion element 11, 21, 31 Transparent flat plate 12, 13, 14, 22, 32 Groove

Claims

面状光源の出射面に垂直の方向から傾いた角を持つ光を、これと異なった方向に指向性を持つ光に変換する光指向性変換素子であって、
前記面状光源に重ねて配置される透明平板を有し、
前記透明平板の面状光源に接しない面に、その面に垂直に屈折率が該透明平板より低い帯状の反射帯体を所定のパターンとして形成し、該反射帯体へ入射した光の反射によって前記面状光源の光を所望の指向性を持つ光に変換することを特徴とする光指向性変換素子。A light directivity conversion element that converts light having an angle inclined from a direction perpendicular to the emission surface of the planar light source into light having directivity in a different direction,
Having a transparent flat plate disposed on the planar light source,
On the surface of the transparent flat plate that is not in contact with the planar light source, a band-shaped reflective band whose refractive index is lower than that of the transparent plate is formed as a predetermined pattern perpendicular to the surface, and by reflection of light incident on the reflective band. A light directivity conversion element for converting light from the planar light source into light having a desired directivity.

前記透明平板の反射帯体は、前記透明平板の表面に所定の深さで形成されていることを特徴とする請求項１記載の光指向性変換素子。The light directivity conversion element according to claim 1, wherein the reflection band of the transparent flat plate is formed at a predetermined depth on a surface of the transparent flat plate.

前記反射帯体は、前記透明平板に形成された溝であることを特徴とする請求項２記載の光指向性変換素子。The light directivity conversion device according to claim 2, wherein the reflection band is a groove formed in the transparent flat plate.

面状光源の出射面に垂直の方向から傾いた角（傾斜方向）を持つ光を、これと異なった方向に指向性を持つ光に変換する光指向性変換素子であって、
前記面状光源に重ねて配置される透明平板と、
前記透明平板の前記面状光源に接しない面に、その面と垂直に一様なパターンで形成された溝とを有し、
前記溝は、前記傾斜方向のうち前記透明平板の上面と平行な成分を正方向とし、前記正方向と逆の方向を負方向とするとき、前記正方向及び負方向に夫々同一の傾きを有する線状の一定深さの溝であり、前記溝の壁面へ入射した光の反射によって前記面状光源の光を所望の指向性を持つ光に変換することを特徴とする光指向性変換素子。A light directivity conversion element for converting light having an angle (inclination direction) inclined from a direction perpendicular to an emission surface of a planar light source into light having directivity in a direction different from the direction,
A transparent flat plate arranged on the planar light source,
On the surface of the transparent flat plate not in contact with the planar light source, has a groove formed in a uniform pattern perpendicular to the surface,
The groove has the same inclination in the positive direction and the negative direction when a component parallel to the upper surface of the transparent flat plate in the inclination direction is a positive direction and a direction opposite to the positive direction is a negative direction. A light directivity conversion element which is a linear groove having a constant depth, and converts light from the planar light source into light having a desired directivity by reflecting light incident on a wall surface of the groove.

面状光源の出射面に垂直の方向から傾いた角（傾斜方向）を持つ光を、これと異なった方向に指向性を持つ光に変換する光指向性変換素子であって、
前記面状光源に重ねて配置される透明平板と、
前記透明平板の前記面状光源に接しない面にその面と垂直に一様なパターンで形成された溝とを有し、
前記溝は、前記傾斜方向のうち前記透明平板の上面と平行な成分を正方向とし、前記正方向と逆の方向を負方向とするとき、前記正方向及び負方向の少なくとも一方に約４５°の傾きを有する線状の一定深さの溝であり、光源光の指向性方向側の壁面を光源光の指向性方向及びこれと垂直方向の微小な直角プリズム状の壁面とし、前記溝の壁面へ入射した光の反射によって前記面状光源の光を所望の指向性を持つ光に変換することを特徴とする光指向性変換素子。A light directivity conversion element for converting light having an angle (inclination direction) inclined from a direction perpendicular to an emission surface of a planar light source into light having directivity in a direction different from the direction,
A transparent flat plate arranged on the planar light source,
On the surface of the transparent plate not in contact with the planar light source, a groove formed in a uniform pattern perpendicular to the surface,
The groove has a positive direction in a component parallel to the upper surface of the transparent flat plate in the inclined direction, and when a direction opposite to the positive direction is a negative direction, at least one of the positive direction and the negative direction is approximately 45 °. Is a linear groove having a constant depth of inclination, and the wall surface on the side of the directivity direction of the light source light is a directivity direction of the light source light and a small right-angle prism-shaped wall surface in a direction perpendicular to the directivity direction of the light source light. A light directivity conversion element for converting light from the planar light source into light having a desired directivity by reflection of light incident on the light source.

面状光源の出射面に垂直の方向から傾いた角（傾斜方向）を持つ光を、これと異なった方向に指向性を持つ光に変換する光指向性変換素子であって、
前記面状光源に重ねて配置される透明平板と、
前記透明平板の前記面状光源に接しない面にその面と垂直に一様なパターンで形成された溝とを有し、
前記溝は、前記傾斜方向のうち前記透明平板の上面と平行な成分を正方向とするとき、前記正方向を対角線に持つ多角形から成る閉曲線で構成された線状の一定深さの溝であり、前記溝の壁面へ入射した光の反射によって前記面状光源の光をその面に垂直な指向性を持つ光に変換することを特徴とする光指向性変換素子。A light directivity conversion element for converting light having an angle (inclination direction) inclined from a direction perpendicular to an emission surface of a planar light source into light having directivity in a direction different from the direction,
A transparent flat plate arranged on the planar light source,
On the surface of the transparent plate not in contact with the planar light source, a groove formed in a uniform pattern perpendicular to the surface,
The groove is a linear groove having a constant depth formed of a closed curve formed of a polygon having the positive direction as a diagonal when a component parallel to the upper surface of the transparent flat plate in the inclination direction is defined as a positive direction. A light directivity conversion element for converting light from the planar light source into light having directivity perpendicular to the surface by reflection of light incident on a wall surface of the groove.

その位置に応じて異なった指向性を有する光を発光する面状光源の光を面にほぼ垂直な指向性及びその周囲に拡散された一様な指向性を有する光に変換する光指向性変換素子であって、
前記面状光源に重ねて配置される透明平板と、
前記透明平板の前記面状光源に接していない面にその面と垂直に一様なパターンで形成された溝とを有し、
前記溝は、前記透明平板の上面から見て波形形状のラインから成り、微小な閉曲線パターンで構成された線状の一定深さの溝であり、前記溝の壁面へ入射した光の反射によって前記面状光源の光をその面にほぼ垂直な指向性及びその周囲に拡散された一様な指向性を持つ光に変換することを特徴とする光指向性変換素子。Light directivity conversion that converts light from a planar light source that emits light with different directivities according to its position into light that is almost perpendicular to the surface and has uniform directivity diffused around it An element,
A transparent flat plate arranged on the planar light source,
On the surface of the transparent flat plate not in contact with the planar light source, a groove formed in a uniform pattern perpendicular to the surface,
The groove is a line having a constant depth having a linear shape formed of a minute closed curve pattern, which is formed by a waveform-shaped line as viewed from the upper surface of the transparent flat plate, and reflected by light incident on the wall surface of the groove. An optical directivity conversion element for converting light of a planar light source into light having a directivity substantially perpendicular to the surface and a uniform directivity diffused around the surface.

出射面に垂直の方向から傾いた角を持つ方向に光を出射する面状光源の発光面に、請求項１〜７のいずれか１項記載の光指向性変換素子を重ね合わせて構成したことを特徴とする面状光源装置。The light directivity conversion element according to any one of claims 1 to 7, wherein the light directivity conversion element according to any one of claims 1 to 7 is superposed on a light emitting surface of a planar light source that emits light in a direction having an angle inclined from a direction perpendicular to the light emitting surface. A planar light source device characterized by the above-mentioned.