JP4182075B2 - 導光板および平面照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、導光板の表面部や裏面部に複数の高さの異なる稜を持った略三角柱や円弧柱を入射端面部に略直角方向に延在させたもので、光学的には、稜の頂角が等しくとも高さが異なるために略三角柱や円弧柱の同じ条件での入射角に対して出射光の広がり範囲が異なるとともに略三角柱や円弧柱のピッチや稜の高さが異なるために異なる出射光量を得ることができ、機械的には、略三角柱や円弧柱の高さが一定（同等）で無いために表面部の上方に備えた光学部材や裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付くことを防ぐことができる導光板および平面照明装置に関するものである。

従来の導光板としては、表面部に対し、光を入射する端面と略直交する方向に延長する一対の斜面を有する凸部が、端面と略平行な方向に繰り返し形成されてプリズム形状をなしたものが知られている。

また、従来の導光板として、表面部や裏面部に対し、入射端面に対して直角または傾斜するように断面形状が三角形や半円状等のプリズム形状のものや、これらを飛び飛びに載置したものも知られている。
特開平１１−００２７３０号公報 特開平０９−０６１６３１号公報

上述した従来の導光板は、何れも導光板の表面部や裏面部にプリズム形状を設けて光の偏向や集光或いは拡散等の目的としているために、これらの稜の高さがすべて一定（同等）となっている。このため、導光板の出射方向となる表面部の上方に備えた光学部材や導光板の出射方向の逆となる裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付いてしまい、目的とする光の偏向方向を変えてしまったり、局部的に必要以上の光（輝線）の発生等、光学的に作用を阻害してしまう課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、導光板の表面部または／および裏面部に、入射端面部に略直角方向に延在する高さの異なる稜を有し、稜の頂部分の断面形状が三角形状または／および円弧形状である略三角柱または／および円弧柱を側面方向に複数並べたもので、光学的に稜の頂角が等しくとも高さが異なるために略三角柱や円弧柱の同じ条件での入射角に対して出射光の広がり範囲が異なるとともに略三角柱や円弧柱のピッチや稜の高さが異なるために異なる出射光量を得ることができ、出射光の広がり範囲や出射光量を目的に合わせてコントロールすることによって均一で高輝度な出射光を得ることができ、目的とする光の偏向方向を変えてしまったり、局部的に必要以上の光（輝線）の発生等、光学的な作用の阻害を防止することができ、また機械的に略三角柱や円弧柱の高さが一定（同等）で無いために表面部の上方に備えた光学部材や裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付くことを防ぐことができ、特に永年使用時に略三角柱や円弧柱の稜の磨耗が無く、長い年月にわたって斑の無い高輝度の出射光を得ることができる導光板および平面照明装置を提供することにある。

本発明の請求項１に係る導光板は、表面部または／および裏面部には入射端面部に略直角方向に延在する高さの異なる稜を有する略三角柱または／および円弧柱を側面方向に規則性を持って複数並べたことを特徴とする。

請求項１に係る導光板は、表面部または／および裏面部には入射端面部に略直角方向に延在する高さの異なる稜を有する略三角柱または／および円弧柱を側面方向に規則性を持って複数並べたので、光学的に稜の頂角が等しくとも高さが異なるために略三角柱や円弧柱の同じ条件での入射角に対して出射光の広がり範囲が異なるとともに略三角柱や円弧柱のピッチや稜の高さが異なるために異なる出射光量を得ることができる。

また、機械的に略三角柱や円弧柱の高さが一定（同等）で無いために表面部の上方に備えた光学部品や裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付くことを防ぐことができる。

また、請求項２に係る導光板は、稜の頂部分の断面形状が三角形状または／および円弧形状であることを特徴とする。

請求項２に係る導光板は、稜の頂部分の断面形状が三角形状または／および円弧形状であるので、光学的には大差が無いが、機械的には表面部の上方に備えた光学部品や裏面部の下方に備えた反射シート等に対して接触面積が稜の頂部分の断面形状が三角形状の場合の方が小さい。また、導光板の材料等にもよるが、永年時での接触部分の磨耗等の変化が稜の頂部分の断面形状が円弧形状の場合の方が小さい。

さらに、請求項３に係る導光板は、略三角柱の稜に接続する面が直線または曲線であることを特徴とする

請求項３に係る導光板は、略三角柱の稜に接続する面が直線または曲線であるので、略三角柱の稜に接続する面が直線の場合には同じ方向からの入射角に対して同方向の出射角で出射し、略三角柱の稜に接続する面が曲線の場合には法線が常に変化するために出射角が全て異なる出射角で出射する。

また、請求項４に係る導光板は、稜の隣り合う間隔が３０ミクロンから１５０ミクロンの範囲であることを特徴とする。

請求項４に係る導光板は、稜の隣り合う間隔が３０ミクロンから１５０ミクロンの範囲であるので、略三角柱や円弧柱を連続的に設けた場合でも稜の隣り合う間隔の変化によって高さの異なる稜を得ることができるとともに例えばこれら導光板の上方に液晶表示装置を載置した時に液晶表示装置の液晶のピクセルのピッチと導光板に設けた略三角柱や円弧柱とのピッチが一致しない様に選択することができる。

さらに、請求項５に係る導光板は、稜の異なる高さの間隔が１ミクロンから１０ミクロンの範囲であることを特徴とする。

請求項５に係る導光板は、稜の異なる高さの間隔が１ミクロンから１０ミクロンの範囲であるので、光学的に稜の頂角が等しくとも高さが異なるために略三角柱や円弧柱の同じ条件での入射角に対して出射光の広がり範囲が異なるために異なる出射光量となるが、高さの間隔範囲が微小であるので出射光に斑を発生させず、高さが一定（同等）で無いために表面部の上方に備えた光学部品や裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付くことを防ぐことができる。

また、請求項６に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部から導いた光を外部に出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部と入射端面部とに接続する側面部とからなり、表面部または／および裏面部には入射端面部に略直角方向に延在する高さの異なる稜を有する略三角柱または／および円弧柱を側面方向に規則性を持って複数並べた導光板と、
光源を導光板の入射端面部に対向する部分以外を包囲するリフレクタと、
裏面部の近傍に備える反射体と、
これら光源と導光板とリフレクタと反射体とを少なくとも収納するケースとを具備することを特徴とする。

請求項６に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部から導いた光を外部に出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部と入射端面部とに接続する側面部とからなり、表面部または／および裏面部には入射端面部に略直角方向に延在する高さの異なる稜を有する略三角柱または／および円弧柱を側面方向に規則性を持って複数並べた導光板と、
光源を導光板の入射端面部に対向する部分以外を包囲するリフレクタと、
裏面部の近傍に備える反射体と、
これら光源と導光板とリフレクタと反射体とを少なくとも収納するケースとを具備するので、導光板が光学的に稜の頂角が等しくとも高さが異なるために略三角柱や円弧柱の同じ条件での入射角に対して出射光の広がり範囲が異なるとともに略三角柱や円弧柱のピッチや稜の高さが異なるために異なる出射光量を得ることができる。

また、機械的に略三角柱や円弧柱の高さが一定（同等）で無いために表面部の上方に備えた光学部品や裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付くことを防ぐことができ、特に永年使用時に略三角柱や円弧柱の稜の磨耗が無く、長い年月にわたって斑の無い高輝度の出射光を得ることができる。

以上のように、請求項１に係る導光板は、表面部または／および裏面部には入射端面部に略直角方向に延在する高さの異なる稜を有する略三角柱または／および円弧柱を側面方向に規則性を持って複数並べたので、光学的に稜の頂角が等しくとも高さが異なるために略三角柱や円弧柱の同じ条件での入射角に対して出射光の広がり範囲が異なるとともに略三角柱や円弧柱のピッチや稜の高さが異なるために異なる出射光量を得ることができる。そのために、出射光の広がり範囲や出射光量を目的に合わせてコントロールすることによって均一で高輝度な出射光を得ることができる。

また、機械的に略三角柱や円弧柱の高さが一定（同等）で無いために表面部の上方に備えた光学部品や裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付くことを防ぐことができる。そのために、目的とする光の偏向方向を変えてしまったり、局部的に必要以上の光（輝線）の発生等、光学的な作用の阻害を防止することができる。

また、請求項２に係る導光板は、稜の頂部分の断面形状が三角形状または／および円弧形状であるので、光学的には大差が無いが、機械的には表面部の上方に備えた光学部品や裏面部の下方に備えた反射シート等に対して接触面積が稜の頂部分の断面形状が三角形状の場合の方が小さい。また、導光板の材料等にもよるが、永年時での接触部分の磨耗等の変化が稜の頂部分の断面形状が円弧形状の場合の方が小さい。そのため、表面部の上方に備えた光学部材や裏面部の下方に備えた反射シートおよび導光板の材料に対応して表面部の上方に備えた光学部材や裏面部の下方に備えた反射シート等に対して表面部や裏面部に貼り付かないようにすることができる。

さらに、請求項３に係る導光板は、略三角柱の稜に接続する面が直線または曲線であるので、略三角柱の稜に接続する面が直線の場合には同じ方向からの入射角に対して同方向の出射角で出射し、略三角柱の稜に接続する面が曲線の場合には法線が常に変化するために出射角が全て異なる出射角で出射する。そのため、目的に合わせてコントロールすることで導光板の全体として均一で高輝度な出射光を得ることができる。

また、請求項４に係る導光板は、稜の隣り合う間隔が３０ミクロンから１５０ミクロンの範囲であるので、略三角柱や円弧柱を連続的に設けた場合でも稜の隣り合う間隔の変化によって高さの異なる稜を得ることができるとともに例えばこれら導光板の上方に液晶表示装置を載置した時に液晶表示装置の液晶のピクセルのピッチと導光板に設けた略三角柱や円弧柱とのピッチが一致しない様に選択することができる。そのため、モアレの発生を防ぐことができる。

さらに、請求項５に係る導光板は、稜の異なる高さの間隔が１ミクロンから１０ミクロンの範囲であるので、光学的に稜の頂角が等しくとも高さが異なるために略三角柱や円弧柱の同じ条件での入射角に対して出射光の広がり範囲が異なるために異なる出射光量となるが、高さの間隔範囲が微小であるので出射光に斑を発生させず、高さが一定（同等）で無いために表面部の上方に備えた光学部品や裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付くことを防ぐことができる。そのため、高輝度な出射光を得ることができながら目的とする光の偏向方向を変えてしまったり、局部的に必要以上の光（輝線）の発生等、光学的な作用の阻害を防止することができる。

また、請求項６に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部から導いた光を外部に出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部と入射端面部とに接続する側面部とからなり、表面部または／および裏面部には入射端面部に略直角方向に延在する高さの異なる稜を有する略三角柱または／および円弧柱を側面方向に規則性を持って複数並べた導光板と、
光源を導光板の入射端面部に対向する部分以外を包囲するリフレクタと、
裏面部の近傍に備える反射体と、
これら光源と導光板とリフレクタと反射体とを少なくとも収納するケースとを具備するので、導光板が光学的に稜の頂角が等しくとも高さが異なるために略三角柱や円弧柱の同じ条件での入射角に対して出射光の広がり範囲が異なるとともに略三角柱や円弧柱のピッチや稜の高さが異なるために異なる出射光量を得ることができる。

また、機械的に略三角柱や円弧柱の高さが一定（同等）で無いために表面部の上方に備えた光学部品や裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付くことを防ぐことができる。そのために、出射光の広がり範囲や出射光量を目的に合わせてコントロールすることによって均一で高輝度な出射光を得ることができ、目的とする光の偏向方向を変えてしまったり、局部的に必要以上の光（輝線）の発生等、光学的な作用の阻害を防止することができ、特に永年使用時に略三角柱や円弧柱の稜の磨耗が無く、長い年月にわたって斑の無い高輝度の出射光を得ることができる。然るに、ライフの長い安定した高輝度の平面照明装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明は、導光板の表面部や裏面部等に、入射端面部に対して略直角方向に略三角柱や円弧柱が延在し、その略三角柱や円弧柱の稜の頂部分の断面形状が三角形状や円弧形状であり、高さの異なる稜を有した略三角柱や円弧柱を側面方向に複数並設したもので、光学的に稜の頂角が等しくとも高さが異なるために略三角柱や円弧柱の同じ条件での入射角に対して出射光の広がり範囲が異なるとともに略三角柱や円弧柱のピッチや稜の高さが異なるために異なる出射光量を得ることができ、出射光の広がり範囲や出射光量を目的に合わせてコントロールすることによって均一で高輝度な出射光を得ることができ、目的とする光の偏向方向を変えてしまったり、局部的に必要以上の光（輝線）の発生等、光学的な作用の阻害を防止することができ、また機械的に略三角柱や円弧柱の高さが一定（同等）で無いために表面部の上方に備えた光学部材や裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付くことを防ぐことができ、特に永年使用時に略三角柱や円弧柱の稜の磨耗が無く、長い年月にわたって斑の無い高輝度の出射光を得ることができる導光板および平面照明装置を提供するものである。

図１は本発明に係る平面照明装置の一例を示す略斜視図、図２〜図７は本発明に係る導光板に設けられる凸条の各例を示す略断面図、図８および図９は本発明に係る導光板の光の略軌跡図、図１０は本発明に係る平面照明装置の他の例を示す略斜視図である。

図１に示すように、平面照明装置１（１Ａ）は、光源１０と、この光源１０の近傍に備え光源１０からの光を導く入射端面部３と、この入射端面部３から導いた光を外部に出射する表面部４と、表面部４の反対側に位置し、入射端面部３に略直角方向に延在する高さの異なる稜を有する略三角柱の凸条を有した裏面部５と、これら表面部４と裏面部５と入射端面部３とに接続する側面部６とからなる導光板２（２Ａ）と、光源１０における導光板２Ａの入射端面部３に対向する部分以外を包囲するリフレクタ１１と、裏面部５の近傍に備える反射体１２と、これら光源１０と導光板２Ａとリフレクタ１１と反射体１２とを少なくとも収納するケース１３から成る構成である。

導光板２は、屈折率が１．４〜１．７程度の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で成形される。導光板２は、表面部４に光偏向素子１４の微細なドットを有している。また、導光板２の裏面部５には、高さの異なる稜８を有する略三角柱７ａや７ｂが入射端面部３に対して略直角方向に延在している。この略三角柱７ａや７ｂは、側面部６に沿って連続的に複数並設されている。

さらに、図１の例の導光板２Ａは、入射端面部３から入射端面部３の反対側に位置する反入射端面部３ｂに向かうほど厚さが薄くなるような楔形状をなしている。
また、図１における各凸条は、略三角柱７ａや略三角柱７ｂの稜８の頂部分の断面形状が三角形状であり、稜８に接続する面９が直線である。

なお、ここでは図示しないが、凸条としての略三角柱７ａや略三角柱７ｂは稜８の頂部分の断面形状が円弧形状であり、稜８に接続する面９が直線であっても良い。
また、ここでは図示しないが、凸条は、略三角柱７ａおよび略三角柱７ｂが非連続で裏面部５に飛び飛びに所定間隔を空けて設けても良く、略三角柱７ａおよび略三角柱７ｂが存在しない裏面部５の部分は鏡面を成している。

また、図２および図３に示す凸条は、入射端面部３側から見た断面において、稜８の頂部分の断面形状が三角形状で稜８に接続する面９が直線である略三角柱７ａや略三角柱７ｂを連続的に設けたものである。そして、図２の例では略三角柱７ａと略三角柱７ｂとを交互に設けた形状を成し、図３の例では略三角柱７ａの間に複数（図示の例では２つ）の略三角柱７ｂを設けた形状を成している。

さらに、図４に示す凸条は、入射端面部３側から見た断面において、稜８の頂部分の断面形状が円弧形状で稜８に接続する面９が直線である略三角柱７ｃと、稜８の頂部分の断面形状が円弧形状で稜８に接続する面９ｄが曲線である円弧柱７ｄとを交互に連続的に設けたものである。

また、図５に示す凸条は、入射端面部３側から見た断面において、稜８の頂部分の断面形状が三角形状で稜８に接続する面９が直線である略三角柱７ａと、稜８の頂部分の断面形状が円弧形状で稜８に接続する面９ｂが曲線である円弧柱７ｄとを交互に連続的に設けたものである。

さらに、図６に示す凸条は、入射端面部３側から見た断面において、稜８の頂部分の断面形状が三角形状で稜８に接続する面９が直線である略三角柱７ｂと、稜８の頂部分の断面形状が円弧形状で稜８に接続する面９が直線である略三角柱７ｃとを交互に連続的に設けたものである。

また、図７に示す凸条は、入射端面部３側から見た断面において、稜８の頂部分の断面形状が三角形状で稜８に接続する面９が直線である略三角柱７ａと、稜８の頂部分の断面形状が円弧形状で稜８に接続する面９ｄが曲線である円弧柱７ｄとを非連続で裏面部５に飛び飛びに所定間隔を空けて設けたものであり、これら略三角柱７ａや円弧柱７ｄが存在しない裏面部５の部分は鏡面を成している。

ここで、稜８に接続する面９、面９ｂについて図８（ａ），（ｂ）で示す。
図８（ａ）は導光板２の略三角柱７ａや略三角柱７ｂや略三角柱７ｃ等の稜８に接続する面９が直線であるので、面９に進んだ光線Ｌｓｏ１は面９に対する入射角と反射角とが等しく反射し、反射光線Ｌｒ１として上方に進む。
同様に面９に進んだ光線Ｌｓｏ２は面９に対する入射角と反射角とが等しく反射し、反射光線Ｌｒ２として上方に進む。
さらに、面９に進んだ光線Ｌｓｏ３も同様に、面９に対する入射角と反射角とが等しく反射し、反射光線Ｌｒ３として上方に進む。

このように、略三角柱７ａや略三角柱７ｂや略三角柱７ｃ等の稜８に接続する直線な面９によって光線Ｌｓｏ１、光線Ｌｓｏ２、光線Ｌｓｏ３は平行で同方向に反射し、反射光線Ｌｒ１、反射光線Ｌｒ２、反射光線Ｌｒ３として上方に進む。すなわち、略三角柱の稜８に接続する面９が直線の場合には、光が同じ方向からの入射角に対して同方向の出射角で出射する。

また、図８（ｂ）は導光板２の円弧柱７ｄの稜８に接続する面９ｂが曲線であるので、面９ｂに進んだ光線Ｌｓ１は面９ｂの法線と成す入射角と等しい反射角で反射し、反射光線Ｌｒｒ１として上方に進む。
同様に面９ｂに進んだ光線Ｌｓ２は面９ｂの法線と成す入射角と等しい反射角で反射し、反射光線Ｌｒｒ２として上方に進む。
さらに、面９ｂに進んだ光線Ｌｓ３も同様に、面９ｂの法線と成す入射角と等しい反射角で反射し、反射光線Ｌｒｒ３として上方に進む。

このように、略三角柱７ｄの稜８に接続する面９ｂが曲線によって光線Ｌｓ１、光線Ｌｓ２、光線Ｌｓ３は異なる方向に反射し、反射光線Ｌｒｒ１、反射光線Ｌｒｒ２、反射光線Ｌｒｒ３として上方に進む。すなわち、略三角柱の稜８に接続する面９ｂが曲線の場合には、法線が常に変化するために、出射角が全て異なる出射角で出射する。そのため、目的に合わせて稜８に接続する面９ｂの曲線の曲率をコントロールすることで出射角をコントロールすることができる。

なお、導光板２の稜８の頂部分の断面形状が三角形状や円弧形状であるので、光学的には大差は無いが、機械的には図示しないが表面部４の上方に備えた光学部品や裏面部５の下方に備えた反射シート１２等に対して接触面積が稜８の頂部分の断面形状が三角形状の場合の方が小さい。
また、導光板２の材料等にもよるが、永年時での接触部分の磨耗等の変化が稜８の頂部分の断面形状が円弧形状の場合の方が小さい。
そのため、表面部４の上方に備えた光学部材や裏面部５の下方に備えた反射シート１２および導光板２の材料に対応して表面部４の上方に備えた光学部品や裏面部５の下方に備えた反射シート１２等に対して表面部４や裏面部５に貼り付かないようにすることができる。

以上のように、入射端面部３側からの断面の稜８の頂部分の断面形状が三角形状で稜８に接続する面９が直線である略三角柱７ａや略三角柱７ｂおよび入射端面部３側からの断面の稜８の頂部分の断面形状が円弧形状で稜８に接続する面９が直線である略三角柱７ｃおよび入射端面部３側からの断面の稜８の頂部分の断面形状が円弧形状で稜８に接続する面９ｂが曲線である円弧柱７ｄ等を色々な組み合わせにしても良く、これらを連続的に交互に複数混合、また飛び飛びに設け、これらが存在しない裏面部５の部分は鏡面を設けたものでも良い。
なお、ここでの説明は、裏面部５に略三角柱７ａ，７ｂ，７ｃや円弧柱７ｄ等を設けたものであるが、表面部４に設けても良く、表面部４と裏面部５の両面に設けても良い。

また、導光板２は、入射端面部３から入射した光は、屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲で導光板２の内に進む。例えば一般の導光板２に使用されている樹脂材料であるアクリル樹脂の屈折率はｎ＝１．４９程度であるので、入射した光は屈折角γ＝±４２°の範囲にある。

さらに、屈折角γ＝±４２°の範囲内で導光板２内に入射した光は、導光板２と空気層（屈折率はｎ＝１）との境界面において、Ｓｉｎα＝（１／ｎ）の式により臨界角を表すことができる。例えば一般の導光板２に使用されている樹脂材料であるアクリル樹脂の屈折率はｎ＝１．４９程度であるので、臨界角αはα＝４２°程度になる。

そのため、導光板２の裏面部５に略三角柱７ａや略三角柱７ｂを有しない場合には、入射端面部３から裏面部５方向に屈折された入射光は上記のように裏面部５が平面（鏡面部）であれば単に入射角と同じ反射角で表面部４方向に全反射し、表面部４に設けた光偏向素子１４によって、屈折等をして外部に出射する。
また、導光板２の全体が楔形状を成しているので、裏面部５で反射角が偏向され表面部４に達した時に入射角が臨界角を破る角度になり、表面部４から外部（テーパーリーク）に出射する。

以上の様な導光板２の裏面部５と表面部４との上下方向のみでの作用が働くが、導光板２は図９に示すように裏面部５に略三角柱７ａや略三角柱７ｂを有しているので、入射端面部３から裏面部５方向に屈折された入射光は略三角柱７ａや略三角柱７ｂの面９によって上下方向での作用の他に側面部６方向に反射するため、表面部４からの出射光が側面部６方向への広がりがあるとともに表面部４に対する入射角が小さい。このため、表面部４からの出射光が表面部４に対してより垂直方向に出射することができる。

図９（ａ）は、裏面部５に設けた略三角柱７ａ部分の図であり、入射端面部３から裏面部５方向に屈折された入射光Ｌｏは、稜８に接続する直線の面９で斜め上部方向に反射し、反射光Ｌｒｏとして表面部４方向に進む。

また、同様に図９（ｂ）は、裏面部５に略三角柱７ａを連続的に設けたもので、入射端面部３の色々な方向から裏面部５方向に屈折された入射光で、左方向からの入射光Ｌｏ１は、稜８の右側に接続する直線の面９で対向するもう一つ左側の直線の面９のやや上部方向に反射し、この反射光線Ｌ２Ｒはもう一つの直線の面９に達した後、さらに面９で斜め上部方向に反射し、反射光Ｌ１ｏとして表面部４方向の右方向に進む。

同様に入射光Ｌｏ２は、稜８の右側に接続する直線の面９で斜め上部方向に反射し、反射光線Ｌ２ｏとして表面部４方向の左方向に進む。
また、同様に右方向からの入射光Ｌｏ３は、稜８で斜め上部方向に反射し、反射光Ｌ３ｏとして表面部４方向の左方向に進む。

本例において、導光板２は、略三角柱７ａ，７ｂ，７ｃや円弧柱７ｄを連続的に設けた場合、稜８と稜８との隣り合う間隔が３０ミクロンから１５０ミクロンの範囲である。そのために、互いの稜８の隣り合う間隔の変化によって高さの異なる稜８を得ることができる。
なお、例えば、これら導光板２の上方に図示しない液晶表示装置を載置した時に液晶表示装置の液晶のピクセルのピッチと導光板２に設けた略三角柱７ａ，７ｂ，７ｃや円弧柱７ｄとのピッチが一致しない様に選択することができ、そのため、モアレの発生を防ぐことができる。

さらに、導光板２は、略三角柱７ａ，７ｂ，７ｃや円弧柱７ｄを連続的または非連続的に設けた稜８の異なる高さの間隔が１ミクロンから１０ミクロンの範囲である。
このように、光学的に稜８の頂角が等しくとも稜８の高さが異なるために略三角柱７ａ，７ｂ，７ｃや円弧柱７ｄの同じ条件での入射角に対して出射光の広がり範囲が異なるとともに略三角柱７ａ，７ｂ，７ｃや円弧柱７ｄのピッチや稜の高さが異なるために異なる出射光量を得ることができる。
そのために、出射光の広がり範囲や出射光量を目的に合わせてコントロールすることによって均一で高輝度な出射光を得ることができる。

また、略三角柱７ａ，７ｂ，７ｃや円弧柱７ｄの高さが一定（同等）で無いために表面部４の上方に備えた光学部品や裏面部５の下方に備えた反射シート１２等が導光板２の表面部４や裏面部５に貼り付くことを防ぐことができる。

そのために、目的とする光の偏向方向を変えてしまったり、局部的に必要以上の光（輝線）の発生等、光学的な作用の阻害を防止することができる。

光源１０は、冷陰極管（ＣＣＦＬ）または半導体発光素子（ＬＥＤやレーザ等）からなる。
冷陰極管（ＣＣＦＬ）は、細い石英ガラス等の管の両端に電極を設けて、放電させ管の内側に塗布した蛍光材によって紫外線やＲＧＢをも含む色温度の略全波長領域に対して発色し筒状に発光する。
また、半導体発行素子は、４元素化合物やＩｎＧａＡｌＰ系、ＩｎＧａＡｌＮ系、ＩｎＧａＮ系等の化合物の高輝度の発光素子等の赤色発光、緑色発光、青色発光の３原色を線状（アレー状）に用いる。

さらに、半導体発光素子からの光によって励起し発光する波長変換材（ＹＡＧ系）からの発光色と、半導体発光素子自身の発光色とによって混合された発光色を用いても良い。この場合には、例えば青色発光のＩｎＧａＡｌＮ系の半導体発光素子からの光によって励起し黄色や橙色等に発光する波長変換材（ＹＡＧ系）を半導体発光素子の周囲に設け、半導体発光素子自身の青色発光色と波長変換材からの黄色や橙色等の発光色とによって混合された白色の発光色を得ることができる。

リフレクタ１１は、シート状金属や熱可塑性樹脂に例えば酸化チタンのような白色材料を混入したシートや熱可塑性樹脂のシートにアルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層した物からなり、導光板２の入射端面部３の近傍に設けた光源１０の導光板２の入射端面部３に対向した以外を包囲する。

また、リフレクタ１１は、反射面を凹凸形状またはプリズム形状を成し、リフレクタ１１での反射光を散乱光にして、光源１０の電極付近での輝度低下部分を補正するようにして均一な反射光にし、光源１０からの出射光の大部分を導光板２の入射端面部３に向ける。

反射体１２は、アルミニウムやステンレス等の反射性の優れた金属薄板をプレス成型等によって作られる。
また、熱可塑性樹脂に酸化チタンのような白色材料を混入させたものを射出成型したり、熱可塑性樹脂にアルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層したものからなる。

反射体１２は、導光板２の裏面部５の下方に設けて、導光板２や光源１０からの漏れ光を再度導光板２に戻す。

ケース１３は、アルミニウムやステンレス等の反射性の優れた金属薄板や変成ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン４６や芳香族系ポリエステル等からなる液晶ポリマなどの絶縁性の有る樹脂材料に、光の反射性を良くするとともに遮光性を得るために酸化チタン等の白色粉体を混入させたものを加熱射出成形によって上部開口部を有する様な形状に成形する。

また、ケース１３は、底部に上記反射体１２を載置したり、反射性の優れた金属薄板で作成した時には上記反射体１２を省いて直接ケース１３を用いても良い。

図１０は本例の平面照明装置１の他の例を示している。図１０に示す平面照明装置１（１Ｂ）は、導光板２（２Ｂ）の対向する両端面を入射端面部３とし、凸条として図１に示したものと同様の稜８の高さが異なる略三角柱７ａや略三角柱７ｂを裏面部５に設け、厚さが一定な導光板２（２Ｂ）と、導光板２Ｂの両端の入射端面部３近傍に備えた光源１０ａ，１０ｂと、光源１０ａ，１０ｂを導光板２Ｂの入射端面部３に対向する部分以外を包囲するリフレクタ１１ａ，１１ｂと、裏面部５の近傍に備える反射体１２と、これら光源１０ａ，１０ｂと導光板２Ｂとリフレクタ１１ａ，１１ｂと反射体１２とを少なくとも収納するケース１３から成る構成である。

また、図１の説明と同様に、裏面部５および／または表面部４には、図２乃至図７に示すような略三角柱７ａや略三角柱７ｂや略三角柱７ｃおよび円弧柱７ｄによる凸条を入射端面部３に対して略直角方向に側面部６に沿って連続的または非連続に並設することができる。その際、稜の頂部分の断面形状が三角形状や円弧形状であっても良い。また、稜に接続する面９が直線または曲線であっても良い。さらに、導光板２Ｂは、略三角柱７ａ，７ｂ，７ｃや円弧柱７ｄを連続的に設けた場合、稜８と稜８との隣り合う間隔が３０ミクロンから１５０ミクロンの範囲である。

なお、ここでは作用や効果が図１で説明したのと同じであるため、説明を省略する。
しかし、この図１０での導光板２Ｂは厚さが一定であるために、テーパーリークは起こしにくく、表面部４に達した光が表面部４に設けた光偏向素子１４によって外部に出射することができる。

以上のように本発明の平面照明装置は、光源と、導光板と、光源を導光板の入射端面部に対向する部分以外を包囲するリフレクタと、裏面部の近傍に備える反射体と、これら光源と導光板とリフレクタと反射体とを収納するケースとを具備している。そして、導光板は、光を導く入射端面部と、入射端面部から導いた光を外部に出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部と入射端面部とに接続する側面部とからなり、表面部や裏面部に入射端面部に略直角方向に延在する高さの異なる稜を有する略三角柱や円弧柱を側面方向に並べて構成される。これにより、導光板が光学的に稜の頂角が等しくとも高さが異なるために略三角柱や円弧柱の同じ条件での入射角に対して出射光の広がり範囲が異なるとともに略三角柱や円弧柱のピッチや稜の高さが異なるために異なる出射光量を得ることができる。そして、機械的に略三角柱や円弧柱の高さが一定（同等）で無いために表面部の上方に備えた光学部材や裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付くことを防ぐことができる。そのために、出射光の広がり範囲や出射光量を目的に合わせてコントロールすることによって均一で高輝度な出射光を得ることができ、目的とする光の偏向方向を変えてしまったり、局部的に必要以上の光（輝線）の発生等、光学的な作用の阻害を防止することができ、特に永年使用時に略三角柱や円弧柱の稜の磨耗が無く、長い年月にわたって斑の無い高輝度の出射光を得ることができ、ライフの長い安定した高輝度を得ることができる平面照明装置である。

小型なモバイル製品用のバックライトから大型の液晶表示装置等のバックライトなどに適し、高輝度であるだけでなく特に大きなバックライトでの表面部の上方に備える光学部材や裏面部の下方に備えた反射シート等が導光板の表面部や裏面部に貼り付くことを防ぐことができるとともに局部的に必要以上の光（輝線）の発生等、光学的な作用の阻害を防止することができ、特に永年使用時に略三角柱や円弧柱の稜の磨耗が無く、長い年月にあわって斑の無い高輝度の出射光を得ることができる。
然るに、ライフの長い安定した高輝度の出射光を得ることができる導光板および平面照明装置を提供することができる。

本発明に係る平面照明装置の一例を示す略斜視図である。 本発明に係る導光板の略断面図である。 本発明に係る導光板の略断面図である。 本発明に係る導光板の略断面図である。 本発明に係る導光板の略断面図である。 本発明に係る導光板の略断面図である。 本発明に係る導光板の略断面図である。 本発明に係る導光板の光の略軌跡図である。 本発明に係る導光板の光の略軌跡図である。 本発明に係る平面照明装置の他の例を示す略斜視図である。

符号の説明

１（１Ａ，１Ｂ） 平面照明装置
２（２Ａ，２Ｂ） 導光板
３ 入射端面部
４ 表面部
５ 裏面部
６ 側面部
７ａ，７ｂ，７ｃ 略三角柱
７ｄ 円弧柱
８ 稜
９，９ｂ 面
１０ａ，１０ｂ 光源
１１ａ，１１ｂ リフレクタ
１２ 反射体
１３ ケース
１４ 光偏向素子
α 臨界角
γ 屈折角
ｎ 屈折率
Ｌｏ１，Ｌｏ２，Ｌｏ３，Ｌ１ｏ，Ｌ２ｏ，Ｌ３ｏ，Ｌｏ，Ｌｒｏ，Ｌ２Ｒ，Ｌｓ１，Ｌｓ２，Ｌｓ３，Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３，Ｌｒｒ１，Ｌｒｒ２，Ｌｒｒ３．Ｌｓｏ１，Ｌｓｏ２，Ｌｓｏ３ 光線

Claims (6)

1. 光を導く入射端面部と、この入射端面部から導いた光を外部に出射する表面部と、前記表面部の反対側に位置する裏面部と、これら前記表面部と前記裏面部と前記入射端面部とに接続する側面部とからなる導光板において、
   前記表面部または／および前記裏面部には前記入射端面部に略直角方向に延在する高さの異なる稜を有する略三角柱または／および円弧柱を前記側面方向に規則性を持って複数並べたことを特徴とする導光板。
2. 前記稜は、頂部分の断面形状が三角形状または／および円弧形状であることを特徴とする請求項１記載の導光板。
3. 前記略三角柱は、前記稜に接続する面が直線または曲線であることを特徴とする請求項１記載の導光板。
4. 前記稜は、隣り合う間隔が３０ミクロンから１５０ミクロンの範囲であることを特徴とする請求項１記載の導光板。
5. 前記稜は、異なる高さの間隔が１ミクロンから１０ミクロンの範囲であることを特徴とする請求項１記載の導光板。
6. 光源と、
   前記光源からの光を導く入射端面部と、この入射端面部から導いた光を外部に出射する表面部と、前記表面部の反対側に位置する裏面部と、これら前記表面部と前記裏面部と前記入射端面部とに接続する側面部とからなり、前記表面部または／および前記裏面部には前記入射端面部に略直角方向に延在する高さの異なる稜を有する略三角柱または／および円弧柱を前記側面方向に規則性を持って複数並べた導光板と、
   前記光源を前記導光板の前記入射端面部に対向する部分以外を包囲するリフレクタと、
   前記裏面部の近傍に備える反射体と、
   これら前記光源と前記導光板と前記リフレクタと前記反射体とを少なくとも収納するケースとを具備することを特徴とする平面照明装置。

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