JP2003035824A - 導光板および平面照明装置 - Google Patents
導光板および平面照明装置Info
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Abstract
る。 【解決手段】 導光板2の隅7に円弧状に欠切した入射
部8を有し、裏面部5に入射部8の欠切した円弧形状と
同心に光源3からの光を略表面部4方向に全反射する入
射部8方向に傾斜面9aを持つ凸状や凹状の稜9を設け
る。光源3からの円弧状(放射状)に出射した光を円弧
状に一致した入射部8から導光板2内に取り込み、同様
に円弧状(放射状)に進んだ入射光を裏面部5に入射部
8方向に持つ傾斜面9aを入射部8の円弧形状と同心位
置に凸状や凹状の稜9を設けて略表面部4方向に全反射
させて表面部4から出射し、この出射光を表面部4に設
けた光を屈折させる微細な光制御素子13や導光板2に
設けた稜9に対応した位置に放射状に設けた頂角が60
〜80度のプリズム形状をなした偏光シート11等を用
いる。
Description
用いる導光板および平面照明装置に関するものであり、
導光板の少なくとも1つの隅を円弧状に欠切した入射部
を有し、この欠切した円弧形状と同心に光源からの光を
略表面部方向に全反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸
状や凹状の稜を裏面部に設け、輝度の高い出射光が得ら
れ、さらに偏光シートや拡散シートを用いることで出射
光をコントロールして目的とする視野角が得られ、明る
く均一な光を得ることを目的とする導光板および平面照
明装置に関する。
晶表示装置の大きさに無関係に輝度を上げるために、単
に表面部や裏面部に設けた溝や凸や凹の形状のドット等
の数量を入射端面部から反入射端面部方向に進むに従い
増加させて、表面部からの出射光を均一にする様にする
方法が知られている。
いた平面照明装置では、導光板の側面にLEDを複数並
べ、これらLEDに対向する位置の導光板の側面部にプ
リズム等の凸や凹の形状を設け、導光板の隅部分的まで
光線が達するようにしている。
面照明装置は、液晶表示装置の大きさに無関係に輝度を
上げるために、単に表面部や裏面部に設けた溝や凸や凹
の形状のドット等の数量を入射端面部から反入射端面部
方向に進むに従い増加させて、表面部からの出射光を均
一にする様にする方法なので、輝度的には溝や凸形状お
よび凹形状を入射端面部から反入射端面部方向に進むに
従い増加させることによって、導光板に対して輝度量を
得ることはできる。しかし、側面側方向等に光のコーン
の広がりを得ることができない課題がある。
いた平面照明装置では、導光板の側面にLEDを複数並
べ、これらLEDに対向する位置の導光板の側面部にプ
リズム等の凸や凹の形状を設ける方法なので、プリズム
によって全体としては両側面方向に光が進む。しかし、
光源が点光源であるため、個々の光源からの左右方向に
進む光線が左右方向で重なり合ってしまう部分が存在し
てしまい、全体として部分的な明暗が発生してしまう課
題がある。
めなされたもので、その目的は導光板の隅に円弧状に欠
切した入射部を有し、裏面部に入射部の欠切した円弧形
状と同心に光源からの光を略表面部方向に全反射する入
射部方向に傾斜面を持つ凸状や凹状の稜を設け、光源か
らの円弧状(放射状)に出射した光を円弧状に一致した
入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状(放射
状)に進んだ入射光を裏面部に入射部方向に持つ傾斜面
を入射部の円弧形状と同心位置に凸状や凹状の稜を設け
て略表面部方向に全反射させて表面部から出射し、この
出射光を表面部に設けた光を屈折させる微細な光制御素
子や導光板に設けた稜に対応した位置に放射状に設けた
頂角が60〜80度のプリズム形状をなした偏光シート
等を用いることによって、必要視野角を維持し、均一で
明るい輝度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。
請求項1に係る導光板は、二つの側面部が交差する隅の
少なくとも1つを円弧状に欠切した入射部を有するとと
もに裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に光源か
らの光を略表面部方向に全反射する入射部方向に傾斜面
を持つ凸状または/および凹状の稜を設けたことを特徴
とする。
交差する隅の少なくとも1つを円弧状に欠切した入射部
を有するとともに裏面部に入射部の欠切した円弧形状と
同心に光源からの光を略表面部方向に全反射する入射部
方向に傾斜面を持つ凸状または/および凹状の稜を設け
たので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致
した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝
播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や
凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域
のどこでも均一に全反射して高輝度の光を表面部方向に
出射することができる。
裏面部の仮想水平面と成す角度が0.01度〜10度の
範囲であることを特徴とする。
の仮想水平面と成す角度が0.01度〜10度の範囲で
あるので、導光板内に存在する光線の大部分を仮想水平
面と成す小さい角度の傾斜面により表面部方向に全反射
することができる。
を曲線または円弧状であることを特徴とする。
たは円弧状であるので、曲線または円弧状が内側にへこ
んだ稜の面に場合には、光を拡散し、また、曲線または
円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合には、曲率と一致
する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散
するように出射光の出射角等可変することができる。
または非連続に欠切した円弧形状と同心に設けることを
特徴とする。
非連続に欠切した円弧形状と同心に設けるので、表面部
や裏面部から出射光を稜に沿って全域に出射することが
できるばかりでなく、目的とする位置に部分的に出射す
ることもできる。
角が80度〜179度の範囲であることを特徴とする。
度〜179度の範囲であるので、導光板に於ける稜の角
度変化に伴い稜の相互間の間隔を調整することができる
とともに光源から離れるにしたがって稜の相互間のピッ
チを短く設定することもでき、さらに凸状または凹状の
稜の高さまたは深さを設定することができる。
が平坦に欠切したことを特徴とする。
に欠切したので、例えば表面部のみに平坦に欠切させた
稜を設け、裏面部の近傍に反射体を備えた場合には、表
面部で全反射した光が裏面部方向に進み、裏面部から外
部に出射した光線が反射体で反射して再度導光板に入射
した光線は、表面部の稜の斜面では反射や屈折を行う
が、本請求項に於ける平坦部では略ストレートに表面部
から出射することができる。
光源と、当該光源からの光を出射する表面部または裏面
部と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部
と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも1つを
円弧状に欠切した入射部を有するとともに裏面部に入射
部の欠切した円弧形状と同心に光源からの光を略表面部
方向に全反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状または
/および凹状の稜を設けた導光板と、表面部を覆う偏光
シートとを具備することを特徴とする。
当該光源からの光を出射する表面部または裏面部と、こ
れら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二
つの側面部が交差する隅の少なくとも1つを円弧状に欠
切した入射部を有するとともに裏面部に入射部の欠切し
た円弧形状と同心に光源からの光を略表面部方向に全反
射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状または/および凹
状の稜を設けた導光板と、表面部を覆う偏光シートとを
具備するので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状
に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧
状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な
凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同
心領域のどこでも均一に全反射して表面部から導光板に
沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全
に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シート
によって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射す
ることができる。
は、光源と、当該光源からの光を出射する表面部または
裏面部と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面
部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも1つ
を円弧状に欠切した入射部を有するとともに表面部に光
を屈折させる微細な光制御素子を有し、裏面部に入射部
の欠切した円弧形状と同心に光源からの光を略表面部方
向に全反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状または/
および凹状の稜を設けた導光板と、表面部を覆う拡散シ
ートとを具備することを特徴とする。
当該光源からの光を出射する表面部または裏面部と、こ
れら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二
つの側面部が交差する隅の少なくとも1つを円弧状に欠
切した入射部を有するとともに表面部に光を屈折させる
微細な光制御素子を有し、裏面部に入射部の欠切した円
弧形状と同心に光源からの光を略表面部方向に全反射す
る入射部方向に傾斜面を持つ凸状または/および凹状の
稜を設けた導光板と、表面部を覆う拡散シートとを具備
するので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一
致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に
伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状
や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領
域のどこでも均一に全反射して表面部方向に進んだ光線
を表面部に設けた微細な光制御素子により表面部より出
射し、この光線を拡散シートによって、拡散した光を出
射することができる。
は、光源と、当該光源からの光を出射する表面部または
裏面部と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面
部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも1つ
を円弧状に欠切した入射部を有するとともに裏面部に入
射部の欠切した円弧形状と同心に光源からの光を略表面
部方向に全反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状また
は/および凹状の稜を設けた導光板と、表面部を覆う拡
散シートまたは偏光シートと、表面部および入射部以外
の部分を覆う反射シートとを具備することを特徴とす
る。
当該光源からの光を出射する表面部または裏面部と、こ
れら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二
つの側面部が交差する隅の少なくとも1つを円弧状に欠
切した入射部を有するとともに裏面部に入射部の欠切し
た円弧形状と同心に光源からの光を略表面部方向に全反
射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状または/および凹
状の稜を設けた導光板と、表面部を覆う拡散シートまた
は偏光シートと、表面部および入射部以外の部分を覆う
反射シートとを具備するので、光源からの円弧状に出射
した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込
み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円
弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜
面によって、同心領域のどこでも均一に全反射したり、
裏面部より少量の光やエネルギの低い光等を反射シート
により、隅無く再度導光板に戻して、表面部方向に進ん
だ光線を表面部に設けた微細な光制御素子により表面部
より出射し、この光線を拡散シートによって、拡散した
光を出射させたり、または表面部から導光板に沿ったよ
うに出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光
シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって
略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することが
できる。
置は、偏光シートを導光板に放射状に設けた稜に対応し
た位置に頂角が60度〜80度のプリズム形状をするこ
とを特徴とする。
ートを導光板に放射状に設けた稜に対応した位置に頂角
が60度〜80度のプリズム形状をするので、導光板か
ら導光板に沿ったように出射した光線を略垂直な上方に
偏光することができるとともに目的に合わせて稜の相互
間のピッチや稜の高さまたは深さを設定することができ
る。
図面に基づき説明する。なお、本発明は、円弧状に欠切
した入射部を導光板の隅に設けるとともに裏面部に入射
部の欠切した円弧形状と同心位置に入射部方向に傾斜面
を持つ凸状や凹状の稜を設け、光源からの円弧状(放射
状)に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板
内に取り込み、同様に円弧状(放射状)に進んだ入射光
を傾斜面で全反射して略表面部から出射し、この出射光
を表面部に設けた微細な光制御素子で屈折させたり、導
光板の上部に備えた頂角が60〜80度のプリズム形状
をなすとともに導光板に設けた稜と同様な放射状の偏光
シート等を用いることによって、必要視野角を維持しな
がら均一で明るい輝度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。
成を示す分解斜視図、図2は本発明に係る導光板の裏面
部に設けた稜の平面図、図3は図2の導光板の入射部と
入射部から同心の稜の法線と直角方向7とを結ぶ線2c
の導光板の部分断面図、図4は図3において導光板の表
面部に光制御素子を設けた部分断面図、図5(a),
(b)、図6および図7は本発明に係る導光板に設けら
れる稜の他の構成例を示す部分拡大図、図8は本発明に
係る平面照明装置の光偏光シートの平面図、図9は図8
の光偏光シートの部分断面図、図10は本発明に係る平
面照明装置の光線の軌跡を示す図である。
3、拡散シートまたは光偏光シート11、反射体15を
備えて概略構成される。
ばLEDやレーザ等からなる。この光源3としては、単
色光やRGB(赤色、緑色、青色)からなる白色や蛍光
材料を用いて波長変換することによって白色光にしたも
のも用いられる。
6が交差する隅7の一つに設けられる構成について説明
するが、例えば対象位置の端部に複数の入射部8を持つ
場合には、各入射部8に異なる発光色の光源3を用いて
導光板2全体から白色の光を出射しても良い。
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
属箔を積層した物やシート状金属からなる。この反射体
15は、入射部8と表面部4以外の部分を覆い、光源3
からの光が導光板2によって表面部4に出射した以外の
光を反射または乱反射し、再び導光板2に入射させて光
源3からの光を全て表面部4から出射するようにする。
の透明なアクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート
(PC)等で形成される。導光板2は、側面部6と、光
の出射目的である表面部4と、その反対側に位置する裏
面部5および光源3からの光を導く入射部8とを有す
る。
要とする目的である視野角や輝度等の選択により鏡面と
するか、または表面に光制御素子13が設けられる。
細(例えば5μm〜100μm程度)な円弧形状、楕
円、多角柱および多角錐等からなる凹形状または凸形状
を成している。この光制御素子13は、裏面部5から表
面部4に向かう光線を屈折させる。また、光制御素子1
3が特に微細な場合には、この光制御素子13内で全反
射等を行い、全体としては散乱光のような振る舞いをす
る。
や輝度分布をコントロールするためにグラデーションを
施してもよい。これにより、裏面部4からの色々の角度
での視野角を持った光線を導光板2から出射する光に対
して最適な視野角の分布や輝度の分布をコントロールす
ることができる。
交差する隅7のうちの少なくとも1つを点光源3の放射
光と同等な円弧状に欠切して形成される。図1の例で
は、導光板2の手前側の隅が円弧状に欠切されて入射部
8が形成されている。
は、導光板2の形状に応じて、完全なる円形状や楕円形
状等目的に合わせて欠切する。例えば導光板2が横長の
長方形導光板の横広方向に出射させる場合、楕円形状に
欠切した入射部8とする。
部)に設けた入射部8の欠切した円弧形状と同心に入射
部8方向に傾斜面9aを持つ稜9が設けてられている。
3に示すように、入射部8である裏面部5の一端部位置
と同心に凸状の稜9cや凹状の稜9dを有している。そ
して、一端部位置である入射部8を中心に同心を描くよ
うに凸状の稜9c(奇数)および凹状の稜9d(偶数)
とが連続に形成され、複数の凸状の稜ライン9cnおよ
び複数の凹状の稜ライン9dnを形成している。
飛びに凸状の稜9cを設け、二つの凸状の稜9cとの間
を平面としてもよい。また、裏面部5に飛び飛びに凹状
の稜9dを設けたり、凸状の稜9cや凹状の稜9dとの
間を平面にすることも可能である。
稜9dは、傾斜面9aや傾斜面9bを備えている。特
に、傾斜面9aは、常に光源3からの光が表面部4方向
に全反射するように入射部8方向(図3の入射部8に対
して右上がり方向)に傾きを持っている。
9cおよび稜9dに達した光線は、放射出射光の光源3
から同距離にあるので、これらに対する任意の距離に於
いて光エネルギが等しく出射される。
の法線と直角方向の隅7とを結ぶ線2cの断面の一部を
示している。この図3に示すように、入射部8から放射
状に裏面部5に設けた凸状の稜9cおよび凹状の稜9d
は三角形状をしている。本例では、凸状の稜9cの角度
θ1を80度〜179度の範囲、凹状の稜9dの角度θ
2を80度〜179度の範囲としている。また、裏面部
5の仮想水平面51と成す角度θ3を0.01度〜10
度の範囲としている。
凹状の稜9dの傾斜面9aと傾斜面9bとが等しい形状
としたが、本発明の目的とするように光源3からの光が
表面部4方向に全反射するように常に傾斜面9aが入射
部8方向に傾きを持てば良い。従って、二等辺三角形で
なくても良く、例えば傾斜面9aのみを持ち、傾斜面9
bを垂直にした直角三角形の形状でも良い。
を設定することにより、図3に示すように、導光板2の
一端部位置の入射部8から導光板2に光線が入射される
と、導光板2内に存在する光は、導光板2に使用する材
料によって屈折角が所定の範囲内になる。例えば導光板
2の材料をポリカーボネート(PC)樹脂とした場合、
ポリカーボネート樹脂の屈折率n=1.59であるの
で、空気層から導光板2に光線L0が入射されると、導
光板2内に存在する光は、0≦|α|≦sin-1(1/
n)(但し、nは空気層とし屈折率n=1)の式より、
略屈折角α=±38.9713°の範囲内にある。
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n=1)との境界面では、sinγ=(1/
n)の式により臨界角を表わすことができる。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ポリカー
ボネート樹脂の屈折率はn=1.59程度であるので、
臨界角γはγ=38.97°程度になる。なお、導光板
2の材料としてアクリル樹脂(PMMA)材を用いた場
合には、アクリル樹脂の屈折率nがn=1.49程度で
あり、屈折角αはα=42.38°程度となるので、臨
界角γもγ=42.38°程度となる。
すように、最大屈折角αで表面部5や裏面部6方向に進
んだ光線L1の中で表面部4方向に進んだ光線L1は、
臨界角γより大きいので、表面部4で光線L11として
全反射する。この光線L11は、裏面部5方向に向か
い、仮想水平面51と角度θ3でなす傾斜面9bに到達
する。そして、ここでも傾斜面9bの垂線と成す角(入
射角)が臨界角γよりも大きいため、光線L11が傾斜
面9bで光線L12として全反射する。そして、光線L
12は、入射部8の反対側方向に進む。なお、ここでは
図示しないが、光線L12は、入射部8の反対側の側面
部6の近傍に設けた反射体等により再度導光板2内に戻
される。
面部5や裏面部6方向に進んだ光線L1が直接および表
面部4で全反射し、この光線が仮想水平面51と角度θ
3でなす傾斜面9aに向かった場合には、傾斜面9aの
垂線と成す角(入射角)が臨界角γよりも小さくなる。
このため、上記表面部4で全反射した光線は、臨界角γ
を破り、屈折して裏面部5から出射する。このときの出
射光は、エネルギが小さく直接的に導光板2の輝度に対
する影響は少ないが、本例では全ての光を利用するた
め、図1に示す反射体15により再度導光板2に戻して
最終的には表面部4から出射させている。
に示すように、傾斜面9aに到達した光線L2は、傾斜
面9aの垂線と成す角(入射角)が臨界角γよりも大き
い。このため、光線L2が傾斜面9aで光線L21とし
て全反射する。この全反射した光線L21は表面部4方
向に進む。そして、表面部4に達した光線L21は、垂
線と成す角(入射角)が臨界角γよりも小さいので、臨
界角γを破り、屈折して表面部4より光線L22として
出射される。この光線L22は、表面部4からある程度
の角度で表面部4に沿ったように出射する。
のような屈折角αが小さな光線の場合には、傾斜面9a
の垂線と成す角(入射角)が臨界角γよりも大きい。こ
のため、光線L3が傾斜面9aで光線L31として全反
射する。この全反射した光線L31は、表面部4に達す
るが、表面部4の垂線と成す角(入射角)が臨界角γよ
りも大きいので、光線L30として再度裏面部5方向に
進む。
場合である。これに対し、図4に示すように、表面部4
に光制御素子13が設けられている場合には、光線L3
のような屈折角αが小さな光線でも、傾斜面9aで全反
射をした光線L31は表面部4に達する。しかし、表面
部4に設けた光制御素子13によって、この光制御素子
13に進んだ光線L31での光制御素子13の法線と直
角に成す角(入射角)が臨界角γより小さい。このた
め、光線L31は臨界角γを破り、屈折して光線L3
0’として表面部4からある程度の角度で出射する。な
お、光制御素子13が無い時は全反射する。
うに出射した光線L22(図4中の破線)も表面部4に
達した光線L21は、表面部4に設けた光制御素子13
によって、この光制御素子13に進んだ光線L30での
光制御素子13の法線と直角に成す角(入射角)が臨界
角γより小さい。このため、L21は臨界角γを破り、
屈折して光線L22’として表面部4から光制御素子1
3が無い時(L22)よりも表面部4と成す角度が大き
な角度で出射する。
状に表面部5に設けた凸状の稜9cおよび凹状の稜9d
の法線と直角方向の断面の三角形状の角度範囲に於い
て、表面部4から出射する光線の大部分は、裏面部5に
設けた凸状の稜9cの傾斜面9bで全反射した光線とな
る。
α=±38.9713°の範囲内)光線のうち、屈折角
αが小さいほど光のエネルギが大きく、このエネルギが
大きい光線は直接出射する光線でなく、一度凸状の稜9
cの傾斜面9aで全反射した光線が主なものである。す
なわち、表面部4から出射する光線の大部分は、裏面部
5に設けた凸状の稜9cの傾斜面9aで全反射した光の
エネルギが大きな光線である。
たように出射する。従って、図示しないフィルム状の拡
散シートや図1に於けるフィルム状の光偏光シート11
および反射体15等を用いず、例えば導光板2を上下逆
に用いて表面部4から下方向に出射させることにより、
反射型液晶パネルに光を投射し、反射型液晶パネルから
の反射光を導光板2を透過させるようなフロントライト
に用いることができる。
状の稜9cや凹状の稜9d等の相互間のピッチを変化さ
せたり、凸状の稜9cの稜の高さや凹状の稜9dの深さ
を設定することによって、傾斜面9aに達する光線量を
変化させることで出射光量を変えることができる。
の裏面部5に凸状の稜9cや凹状の稜9dを連続に形成
した場合、光源3から入射して稜9cおよび稜9dに達
した光線は放射出射光の光源3から同距離にあり、これ
らに対応する任意の距離の稜全ての光エネルギが等しく
出射される。
2の裏面部5に凸状の稜9cや凹状の稜9dを非連続に
形成した場合、凸状の稜9cや凹状の稜9dの間に平坦
な鏡面90を有し、光源3から入射し稜9cおよび稜9
dに達した光線は放射出射光の光源3から同距離にある
が、これらに対応する任意の距離にある稜のみ光エネル
ギが等しく出射される。これにより、表面部5からの出
射光を目的とする位置に部分的に出射することができ
る。
部5に形成される稜は、三角形状の稜部を平坦に欠切し
た平坦部91および平坦部92を設けたものであっても
よい。さらに、図示しないが、例えば表面部4の稜9c
や稜9dに平坦に欠切させた平坦部91や平坦部92を
設け、裏面部5の近傍に反射体を備えた構成とすること
ができる。この場合には、表面部4で全反射した光が直
接裏面部5方向に進んだ光を裏面部5から外部に出射す
る。そして、この出射した光線が反射体15で反射し、
再度導光板2に入射した光線は、表面部4の稜9cや稜
9dの傾斜面9aや傾斜面9bでは反射や屈折を行う
が、平坦部91や平坦部92では概略ストレートに表面
部4から出射することができる。
面部5の三角形状の稜の隣り合った傾斜面9aや傾斜面
9bを曲線または円弧状にしてもよい。図7では、曲線
または円弧状が内側にへこんだ稜の傾斜面9aおよび傾
斜面9bを示している。これにより、導光板2内に存在
した光は、このへこんだ凹状の稜の傾斜面9bに達する
と、この傾斜面9bの法線に対して出射角が直線の稜よ
りも大きくなり、外側寄りに拡散した状態となる。
外側に膨らんだ稜の面の場合、導光板2内に存在した光
は、この膨らんだ凸状の稜の傾斜面9aや傾斜面9bに
達すると、この面の法線に対して出射角が直線の稜より
も小さくなり、内側寄り状態となり、曲率と一致する場
所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散する。
そして、導光板2の三角形状の稜の隣り合った傾斜面9
aや傾斜面9bを曲線または円弧状にした場合には、出
射光の出射角等を可変することができる。
稜9dの傾斜面9aや傾斜面9bが等しい形状とした
が、本発明の目的とする表面部4に出射するため、光源
3からの光を表面部4方向に全反射する入射部8方向に
傾斜面9aを有すれば良い。従って、二等辺三角形でな
くとも良く、例えば傾斜面9aのみを持ち、傾斜面9b
を垂直にした直角三角形の形状でも良い。
散シートを用いれば、導光板2の表面部4から任意の方
向や特定の方向に出射した光線を拡散することができ
る。その際、平面照明装置1からの出射光としては、広
い視野角を得ることができるとともに本発明の導光板2
により高輝度の出射光を得ることができる。
材としては、拡散シートの他、図8および図9に示す光
偏光シート11を用いることができる。
MA)やポリカーボネート(PC)等の透明樹脂からフ
ィルム状に成形される。光偏光シート11は、導光板2
に対応させた形状を有し、図9に示すように、断面が三
角形状をし、凸状の稜10aや凹状の稜10bからな
る。光偏光シート11は、導光板2と同様に、導光板2
の使用法により、図示しないが飛び飛びに凸状の稜10
aを設けたり、飛び飛びに凹状の稜10bを設けたり、
凸状の稜10aや凹状の稜10bとの間を平面にするこ
とも可能である。
うに、凸状の稜10aの角度θ5や凹状の稜10bの角
度θ6を60度〜80度の範囲としている。また、光偏
光シート11は、表面部12と平行な仮想水平面11a
と成す角度θ7を20度〜60度の範囲としている。
対応させるために、光源3が導光板2の入射部8から放
射状に片面に、ここでは表面部12の裏側に設けた凸状
の稜10aおよび凹状の稜10bを導光板2の入射部8
と同等の11bと同心の稜の法線と直角方向の11dと
を結ぶ線11cbに図9の断面の三角形状を設ける。
様に凸状の稜10aがライン10a1および凹状の稜1
0bがライン10b1のように放射状に設けられ、凸状
の稜10aをライン10a1,10a2(奇数)とし、
凹状の稜10bをライン10b1,10b2(偶数)と
して、凸状および凹状の稜が交互または連続に(ライン
10anや10bn)形成されている。
10bの辺12aと辺12bとが等しい形状としたが、
導光板2の表面部4からの出射光に合わせた形状とすれ
ばよく、二等辺三角形でなくても良い。
光板2と光偏光シート11の一部拡大側面図である。図
10における平面照明装置1は、光偏光シート11を導
光板2の上部に備えている。光偏光シート11は、凸状
稜10aが導光板2に設けた凸状の稜9cに対向するよ
うに導光板2の表面部4側に向けて配置される。そし
て、導光板2の一端部である隅7に形成された入射部8
に対面して光源3が配置される。
ついての説明は先に説明したことと重複するので、その
説明については省略し、光の軌跡等の説明を行う。
線L2は、傾斜面9aの垂線と成す角(入射角)が臨界
角γよりも大きい。このため、光線L2は、傾斜面9a
で光線L21として全反射する。この全反射した光線L
21は表面部4方向に進む。表面部4に達した光線L2
1は、垂線と成す角(入射角)が臨界角γよりも小さい
ので、臨界角γを破り、屈折して光線L22として導光
板2の表面部4から出射する。この光線L22は、光偏
光シート11の凸状の稜10aの辺12bに到達する。
そして、ここでも導光板2と光偏光シート11との材質
が同じ(ポリカーボネート(PC))であり、空気層か
ら空気よりも屈折率の大きい光偏光シート11の辺12
bに対する光線L22は、辺12bで屈折して光偏光シ
ート11内に光線L23となって進む。
内の辺12aに到達し、ここでの入射角が臨界角γ=3
8.97°よりも大きい。このため、光線L23は、辺
12aで光線L24として全反射する。この全反射した
光線L24は、光偏光シート11の表面部12方向に進
む。
の表面部12での入射角が臨界角γ=38.97°より
も小さいので、表面部12から略垂直に光線L25を出
射する。
2からの低く導光板2に沿ったような光線を、全反射を
利用して光偏光シート11に対して略垂直方向に光を出
射することができる。
9aの垂線と成す角(入射角)が臨界角γよりも大き
い。このため、光線L3は、傾斜面9aで光線L31と
して全反射する。この全反射した光線L31は、表面部
4に設けた光制御素子13に達し、光制御素子13の法
線と直角に成す角(入射角)が臨界角γより小さい。こ
のため、光線L31は、臨界角γを破り、屈折して光線
L30’として出射される。そして、光線L30’は、
光偏光シート11内に光線L32となって進む。
内の辺12aに到達する。ここでの光線L32の入射角
は、臨界角γ=38.97°よりも大きい。このため、
光線L32は、辺12aで光線L33として全反射す
る。この全反射した光線L33は、光偏光シート11の
表面部12方向に進む。
12での入射角が臨界角γ=38.97°よりも小さ
い。このため、光線L33は、表面部12から略垂直に
光線L34として出射する。
シート11の上部に拡散シートを用いるようにしてもよ
い。この場合、光偏光シート11からの高輝度の光線が
拡散シートにより拡散される。これにより、導光板2の
表面部4から任意の方向や特定の方向に出射した光線を
拡散し、平面照明装置1からの出射光としては、高輝度
で視野角の広い出射光を得ることができる。
置1によれば、導光板2の裏面部5に光源3の放射光に
略等しい円弧形状に欠切した入射部8を設けるとともに
常に光源3からの光を表面部4方向に全反射させる入射
部8方向に傾斜面9aを持つ稜9cまたは稜9dを入射
部8と同心に設け、表面部4に設けた微細な光制御素子
や光偏光シートによって輝度の高い光線を出射させるこ
とができる。さらに、拡散シートにより出射光を拡散し
て視野の広い出射光を平面照明装置1から出射すること
ができる。
や光偏光シート11等を備えた平面照明装置1は、少な
い点光源3でも、光源3の位置する所から導光板2の表
面部4に放射状に稜をもたせ、どこでも一定の光エネル
ギを与え、導光板2内に入射した光線の中でも光のエネ
ルギの大きな光線を導光板2から任意の角度で出射する
ことができる。そして、この光線を光偏光シート11で
略垂直方向に偏光したり、拡散シートで拡散することに
より、平面照明装置1として、視野角の広い高輝度の出
射光を得ることができる。
明装置は、導光板の隅に円弧状に欠切した入射部を設け
るとともに裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心位
置に入射部方向に傾斜面を持つ凸状や凹状の稜を設け、
光源からの円弧状(放射状)に出射した光を円弧状に一
致した円弧形状の入射部から導光板内に取り込み、同様
に円弧状(放射状)に進んだ入射光を傾斜面で全反射し
て略表面部から出射し、この出射光を表面部に設けた微
細な光制御素子で屈折させたり、導光板の上部に備えた
頂角が60〜80度のプリズム形状をなすとともに導光
板に設けた稜と同様な放射状の偏光シート等を用いるこ
とにより、必要視野角を維持しながら均一で明るい輝度
を得ることができる。
は、二つの側面部が交差する隅の少なくとも1つを円弧
状に欠切した入射部を有するとともに裏面部に入射部の
欠切した円弧形状と同心に光源からの光を略表面部方向
に全反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状または/お
よび凹状の稜を設けたので、光源からの円弧状に出射し
た光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込
み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円
弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜
面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して高輝
度の光を表面部方向に出射することができる。これによ
り、高輝度の出射光を得ることができる。
裏面部の仮想水平面と成す角度が0.01度〜10度の
範囲であるので、導光板内に存在する光線の大部分を仮
想水平面と成す小さい角度の傾斜面により表面部方向に
全反射することができる。これにより、光源からのエネ
ルギの高い光線を表面部に進ませ、表面部に設けた微細
な光制御素子や表面部近傍に備えた光偏光シート等によ
り出射することができる。
を曲線または円弧状であるので、曲線または円弧状が内
側にへこんだ稜の面に場合には、光を拡散し、また、曲
線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合には、曲
率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると
光を拡散するように出射光の出射角等可変することがで
き、目的に合った設計をすることができる。
または非連続に欠切した円弧形状と同心に設けるので、
表面部や裏面部から出射光を稜に沿って全域に出射する
ことができるばかりでなく、目的とする位置に部分的に
出射することもできる。これにより、視野角のコントロ
ールや輝度のコントロール等を行うことができる。
角が80度〜179度の範囲であるので、導光板に於け
る稜の角度変化に伴い稜の相互間の間隔を調整すること
ができるとともに光源から離れるにしたがって稜の相互
間のピッチを短く設定することもできる。さらに、凸状
または凹状の稜の高さまたは深さを設定することができ
るので、光源から離れるほど稜の相互間のピッチを短く
したり、凸状の稜の高さを高く、または凹状の稜の深さ
を深くすることによって、光源からの光強度の減衰分を
出射量でコントロールすることにより均一な出射光を得
ることができる。
が平坦に欠切したので、例えば表面部のみに平坦に欠切
させた稜を設け、裏面部の近傍に反射体を備えた場合に
は、表面部で全反射した光が裏面部方向に進み、裏面部
から外部に出射した光線が反射体で反射して再度導光板
に入射した光線は、表面部の稜の斜面では反射や屈折を
行うが、本請求項に於ける平坦部では略ストレートに表
面部から出射することができる。これにより、例えばフ
ロントライトの様な使用法に於いて直進光を導光板の上
部から観測することができる。
光源と、当該光源からの光を出射する表面部または裏面
部と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部
と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも1つを
円弧状に欠切した入射部を有するとともに裏面部に入射
部の欠切した円弧形状と同心に光源からの光を略表面部
方向に全反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状または
/および凹状の稜を設けた導光板と、表面部を覆う偏光
シートとを具備するので、光源からの円弧状に出射した
光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、
同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形
状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面に
よって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部か
ら導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短
距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光
偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置
から出射することができる。これにより、液晶表示装置
等に用いた場合には明るく斑が無く適度の視野角を得る
ことができる。
源と、当該光源からの光を出射する表面部または裏面部
と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、
この二つの側面部が交差する隅の少なくとも1つを円弧
状に欠切した入射部を有するとともに表面部に光を屈折
させる微細な光制御素子を有し、裏面部に入射部の欠切
した円弧形状と同心に光源からの光を略表面部方向に全
反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状または/および
凹状の稜を設けた導光板と、表面部を覆う拡散シートと
を具備するので、光源からの円弧状に出射した光を円弧
状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円
弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心
な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、
同心領域のどこでも均一に全反射して表面部方向に進ん
だ光線を表面部に設けた微細な光制御素子により表面部
より出射し、この光線を拡散シートによって、拡散した
光を出射することができる。これにより、導光板の大き
さに左右されずに明るく光源の輝度に対応した輝度分布
を得ることができ、且つ視野角の広い出射光を得ること
ができる。
光源と、当該光源からの光を出射する表面部または裏面
部と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部
と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも1つを
円弧状に欠切した入射部を有するとともに裏面部に入射
部の欠切した円弧形状と同心に光源からの光を略表面部
方向に全反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状または
/および凹状の稜を設けた導光板と、表面部を覆う拡散
シートまたは偏光シートと、表面部および入射部以外の
部分を覆う反射シートとを具備するので、光源からの円
弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板
内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部
に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向
に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反
射したり、裏面部より少量の光やエネルギの低い光等を
反射シートにより、隅無く再度導光板に戻して、表面部
方向に進んだ光線を表面部に設けた微細な光制御素子に
より表面部より出射し、この光線を拡散シートによっ
て、拡散した光を出射させたり、または表面部から導光
板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で
完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シ
ートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出
射することができる。これにより、導光板の大きさに左
右されずに明るく光源の輝度に対応した輝度分布を得る
ことができ、且つ視野角の広い出射光を得ることができ
る。
偏光シートを導光板に放射状に設けた稜に対応した位置
に頂角が60度〜80度のプリズム形状をするので、導
光板から導光板に沿ったように出射した光線を略垂直な
上方に偏光することができるとともに目的に合わせて稜
の相互間のピッチや稜の高さまたは深さを設定すること
ができる。そして、本平面照明装置に対して略垂直な光
を出射し、導光板からの出射光を取り込む光量をコント
ロールすることにより、出射光分布を均一にすることが
できる。
図
けた導光板の部分断面図
る稜の他の構成例を示す部分拡大図
例を示す部分拡大図
例を示す部分拡大図
面図
シートの一部拡大側面図であり、光線の軌跡を示す図
…光源、4,12…表面部、5…裏面部、6…側面部、
7…隅、8…入射部、9…稜、9a,9b…傾斜面、9
c…凸稜、9d…凹稜、9cn…凸稜ライン、9dn…
凹稜ライン、15…反射体、13…微細光制御素子、1
1…光偏光シート、n…屈折率、51,61,10a,
10a1,10a2,10an…凸状稜、52,62,
10b,10b1,10b2,10bn…凹状稜、51
…仮想水平線、11d…光源と同心の法線の垂直方向の
点、91,92…平坦部、9a1,9b1…曲面稜、1
2a,12b…辺、α…屈折角、θ1,θ5…凸状稜の
角度、θ2,θ6…凹状稜の角度、θ3,θ7…仮想水
平線と成す角度、γ…臨界角、L0,L1,L2,L2
1,L3,L22,L22’,L31,L30’,L1
2,L30,L11,L32,L33,L34,L2
3,L24,L25…光線。
Claims (10)
- 【請求項1】 光源からの光を導く入射部と、当該光を
出射する表面部または裏面部と、これら前記表面部と前
記裏面部とに直角に交わる側面部を有する導光板におい
て、前記導光板は二つの前記側面部が交差する隅の少な
くとも1つを円弧状に欠切した前記入射部を有するとと
もに前記裏面部に前記入射部の前記欠切した円弧形状と
同心に前記光源からの光を略前記表面部方向に全反射す
る前記入射部方向に傾斜面を持つ凸状または/および凹
状の稜を設けたことを特徴とする導光板。 - 【請求項2】 前記傾斜面は、前記裏面部の仮想水平面
と成す角度が0.01度〜10度の範囲であることを特
徴とする請求項1記載の導光板。 - 【請求項3】 前記傾斜面は、曲線または円弧状である
ことを特徴とする請求項1記載の導光板。 - 【請求項4】 前記稜は、連続または非連続に前記欠切
した円弧形状と同心に設けることを特徴とする請求項1
記載の導光板。 - 【請求項5】 前記稜は、頂角が80度〜179度の範
囲であることを特徴とする請求項1記載の導光板。 - 【請求項6】 前記稜は、頂角が平坦に欠切したことを
特徴とする請求項1記載の導光板。 - 【請求項7】 光源と、当該光源からの光を出射する表
面部または裏面部と、これら前記表面部と前記裏面部と
に直角に交わる側面部と、この二つの前記側面部が交差
する隅の少なくとも1つを円弧状に欠切した入射部を有
するとともに前記裏面部に前記入射部の前記欠切した円
弧形状と同心に前記光源からの光を略前記表面部方向に
全反射する前記入射部方向に傾斜面を持つ凸状または/
および凹状の稜を設けた導光板と、前記表面部を覆う偏
光シートとを具備することを特徴とする平面照明装置。 - 【請求項8】 光源と、当該光源からの光を出射する表
面部または裏面部と、これら前記表面部と前記裏面部と
に直角に交わる側面部と、この二つの前記側面部が交差
する隅の少なくとも1つを円弧状に欠切した入射部を有
するとともに前記表面部に光を屈折させる微細な光制御
素子を有し、前記裏面部に前記入射部の前記欠切した円
弧形状と同心に前記光源からの光を略前記表面部方向に
全反射する前記入射部方向に傾斜面を持つ凸状または/
および凹状の稜を設けた導光板と、前記表面部を覆う拡
散シートとを具備することを特徴とする平面照明装置。 - 【請求項9】 光源と、当該光源からの光を出射する表
面部または裏面部と、これら前記表面部と前記裏面部と
に直角に交わる側面部と、この二つの前記側面部が交差
する隅の少なくとも1つを円弧状に欠切した入射部を有
するとともに前記裏面部に前記入射部の前記欠切した円
弧形状と同心に前記光源からの光を略前記表面部方向に
全反射する前記入射部方向に傾斜面を持つ凸状または/
および凹状の稜を設けた導光板と、前記表面部を覆う拡
散シートまたは偏光シートと、前記表面部および前記入
射部以外の部分を覆う反射シートとを具備することを特
徴とする平面照明装置。 - 【請求項10】前記偏光シートは、前記導光板に放射状
に設けた前記稜に対応した位置に頂角が60度〜80度
のプリズム形状をすることを特徴とする請求項7または
請求項9記載の平面照明装置。
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