JP2003185847A - 線状光源となる導光体及び面状発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光輝度の均一化を図ることにより光利用効
率を高めることができる導光体を提供する。 【解決手段】 導光体３の入射面３３は、互いに対向す
るように設けられとともに、二つのＬＥＤ２からの光が
入射するようになっている。導光体３の出射面３４は、
これら入射面３３の間に延在するとともに、これら入射
面３３間から入射された光の方向を変更して線状の光源
となるように光を出射する。また、この導光体３におい
ては、出射面３４の反対側に、入射面３３から入射した
光と交差する方向に沿って複数の溝３５ａが形成された
光制御面３５が設けられている。そして、この光制御面
３５に、各溝３５ａを形成するそれぞれ二つずつの内面
が、溝３５ａの長さ方向に沿うとともに互いに交差する
方向に沿って設けられている。これら二つの内面のなす
角度βは９０°≦α≦１７０°である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、線状光源となる導
光体、及び該導光体を備えた面状発光装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話やＰＤＡ等に用いられる液晶表
示装置は、一般的に、液晶パネルを照明するため、フロ
ントライト型又はバックライト型といったタイプの照明
装置を備えている。この照明装置には、広く一般的に、
矩形状の導光板が備えられている。導光板は、その端面
から入射した光を面状に伝播させて面状に発光するもの
であるが、導光板を面発光させるために、線状に発光す
る線状光源を導光板の端面に沿って配設している。その
線状光源として蛍光管が広く利用されているが、蛍光管
を利用することには、消費電力を低く抑えることが難し
い、照明装置の省スペース化を図りにくい、物理的衝撃
に対する耐久性に乏しい、といったいくつかの問題があ
った。また、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を線状に
並べることにより線状光源として機能させる手法もある
が、この手法では、並べられた一つ一つのＬＥＤ間に隙
間があるため、均一性を持たせて線状に発光させること
が難しいという欠点があった。

【０００３】そこで、棒状に形成された導光体を導光板
の端面に沿って配設し、この導光体の端面にＬＥＤ等の
点状光源から光を照射することにより、この導光体を線
状に発光させて線状光源としての機能を持たせる手法が
考えられた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この手
法においては、導光体を線状に発光させることはできる
ものの、やはり、発光輝度を均一化して導光体を線状に
発光させることは難しく、この場合、ＬＥＤ等の点状光
源からの光利用効率が最良であるとは言い難かった。具
体例を挙げれば、特開平９−１２０００７号公報及び特
開平１０−２８３８１７号公報に開示されているよう
に、導光体自体の形状を種々に変えて、導光体の発光輝
度の均一化を図っているが、これらの開示技術で示す導
光体は、光源付近の輝度が高く、光源から離れるにつれ
て輝度が低下するように思われ、また、導光体自体の形
状が変えられているため、導光体の発光輝度にムラが生
じるように思われる。いずれにしても、発光輝度を均一
化して導光体を線状に発光させることには、まだ改良の
余地がある。

【０００５】そこで、本発明は、発光輝度の均一化を図
ることにより光利用効率を高めることができる、線状光
源となる導光体、及び該導光体を備えた面状発光装置を
提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、点状光源からの光が入射さ
れる入射面が左右両端に互いに対向するように設けら
れ、これら入射面の間に延在するとともに、これら入射
面から入射された光の方向を変更して線状の光源となる
ように光を出射する出射面を備えた線状光源となる導光
体であって、前記出射面の反対側に、前記入射面から入
射した光と交差する方向に沿って複数の溝が形成された
光制御面が設けられ、前記光制御面に、各溝を形成する
それぞれ二つずつの内面が、前記溝の長さ方向に沿うと
ともに互いに交差する方向に沿って設けられ、これら二
つの内面のなす角度αが９０°≦α≦１７０°であるこ
とを特徴とする。

【０００７】請求項１記載の発明によれば、点状光源か
らの出射光は、入射面から導光体内に入射し、その入射
した入射面とは反対側の入射面に向かって伝播するが、
その入射光は、出射面並らびに光制御面及びそれ以外の
各面に向かって伝播することになる。ここで、導光体に
おける入射面並らびに出射面並らびに光制御面及びそれ
以外の面（光制御面の内面を含む）の外面は、基本的
に、導光体と空気との境界面となり、光が、各面に対し
て直角に近い深い角度で入射するときは屈折して透過
し、各面に対して浅い角度で入射するときは反射するよ
うになっている。従って、導光体の入射面から入射し導
光体内を伝播する伝播光においては、導光体のいずれか
の面から外部に透過する伝播光もあるが、光制御面と交
差する伝播光もある。具体的に、上記構成において、光
制御面には、入射面からの入射光と交差する方向に沿っ
て複数の溝が形成されているので、その伝播光は、各溝
を形成する二つずつの内面のうち少なくとも一方の内面
と交差し屈折又は反射する。そして、光制御面に形成さ
れた複数の溝のいずれかの内面で反射した反射光は、導
光体内を伝播し、最終的に、導光体の出射面から導光体
の外部に出射するようになっている。このような構成と
することにより、導光体の出射面全体から出射する出射
光の全光量を増やすことができ、発光輝度の向上を図る
ことができる。特に、導光体の出射面に対向する位置に
プリズムシートを配置して出射面からの出射光の光指向
性を向上させることを想定した場合に、上記構成のよう
に、光制御面の各溝を形成する二つの内面のなす角度α
が９０°≦α≦１７０°であれば、出射面に対する出射
光の出射角度を最適角度にして、該出射光をプリズムシ
ートに入射させることができる。すなわち、従来技術で
述べたように線状光源となる導光体を導光板の端面に沿
って配設し、導光体からの出射光をプリズムシートに入
射させた場合、光の伝播方向を、導光板の端面に略直交
する方向に変更できる（出射光の光指向性を向上させる
ことができる）とともに、プリズムシートの出射面から
の出射光を、該出射面の各部分において均一化した状態
にすることができる。この場合、導光体における発光輝
度の向上に加え、光指向性の向上及び発光輝度の均一化
を図ることができ、ひいては光利用効率に優れた導光体
とすることができる。なお、角度αが９０°＞αである
ときは、プリズムシートから出射する出射光の光指向性
が低下する。一方、角度αがα＞１７０°であるとき
は、プリズムシートから出射する出射光の光指向性が大
幅に低下することはないが、導光体の出射面から出射す
る出射光の光量が減少するので、導光体の発光輝度が低
下する。

【０００８】請求項２記載の発明における線状光源とな
る導光体のように、前記角度αが１３０°≦α≦１７０
°であることが好ましい。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の線状光源となる導光体において、複数の前記溝がピ
ッチｐで並んで配置されるとともに、これら溝のピッチ
ｐが、０ｍｍ＜ｐ≦１．０ｍｍであることを特徴とす
る。

【００１０】なお、輝度ムラを抑えて導光体を発光させ
るためには、溝のピッチｐをできる限り小さくするよう
に溝を形成する必要がある。ここで、「溝のピッチｐ
が、０ｍｍ＜ｐ≦１．０ｍｍである」とき、輝度ムラが
少ない状態で、導光体は発光する。しかしながら、ピッ
チｐがｐ＞１．０ｍｍであれば、導光体の輝度にムラが
生じる可能性がある。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項２記載の線
状光源となる導光体において、前記溝が深さｄで形成さ
れるとともに、複数の前記溝がピッチｐで並んで配置さ
れ、これら溝の深さｄと溝のピッチｐとの比ｐ／ｄが８
≦ｐ／ｄ≦２１であり、かつ、前記角度αが１４８°≦
α≦１５２°であることを特徴とする。

【００１２】なお、ここでいう「溝の深さｄと溝のピッ
チｐとの比ｐ／ｄが、８≦ｐ／ｄ≦２１である」とは、
「角度αが１４８°≦α≦１５２°である」ときに、比
ｐ／ｄが８≦ｐ／ｄ≦２１の範囲内であれば、各溝の間
のスペースを最適な状態に保持し光指向性の向上及び発
光輝度の均一化を図ることができる。ここで各溝の間隔
は、互いに隣接して形成されている状態から、各溝の間
隔が最大で略二つ分の溝のスペースを開けて形成されて
いるような状態となる。しかしながら、比ｐ／ｄが０＜
ｐ／ｄ＜８、ｐ／ｄ＞２１であったり、これに加え、角
度αがα＜１４８°、１５２°＜αであったりする場
合、各溝の間のスペースが最適でない（狭すぎるたり広
すぎたりする）、各溝の深さが最適でない（深すぎたり
浅すぎたりする）等の理由により、光指向性の向上及び
発光輝度の均一化を図ることが難しくなる。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか一つに記載の線状光源となる導光体において、前
記溝が深さｄで形成されるとともに、複数の前記溝がピ
ッチｐで並んで配置され、左右両端にそれぞれ設けられ
た前記入射面のうちの距離が近い方の入射面から前記溝
が遠ざかるにつれて、前記ピッチｐと前記深さｄとの比
ｐ／ｄが小さくなるように前記溝が形成されていること
を特徴とする。

【００１４】「ピッチｐと深さｄとの比ｐ／ｄが小さく
なる」とは、（ｉ）ピッチｐが小さくなる場合（この場
合、深さｄは一定と考える）と、（ｉｉ）深さｄが大き
くなる場合（この場合、ピッチｐは一定と考える）とが
考えられる。（ｉ）ピッチｐが小さくなる場合、並んで
配置される溝同士の互いの距離が小さくなるので、導光
体の入射面から遠ざかるに従い、光制御面に形成された
溝の数は疎から密の状態となる。この場合、点状光源か
ら離れている部分では、溝が密な状態で形成されて、点
状光源からの入射光を反射する内面が増えるので、光源
付近の輝度が高く、光源から離れるにつれて輝度が低下
するようなことはなく、導光体における発光輝度の均一
化を図ることができる。一方、（ｉｉ）深さｄが大きく
なる場合、導光体の入射面から遠ざかるに従い、導光体
内に入り込む溝が深くなるとともに溝の内面の面積も広
くなる。この場合、点状光源から離れている部分では、
溝の内面の面積が広くされており、点状光源からの入射
光においてこの内面に交差し反射する光量は増えるの
で、光源付近の輝度が高く、光源から離れるにつれて輝
度が低下するようなことはなく、導光体における発光輝
度の均一化を図ることができる。すなわち、これらのこ
とから、入射面から遠ざかるにつれて光制御面の単位面
積当たりの光を反射する内面の面積を増やすことで、出
射面からの出射光における、入射面に近い部分と遠い部
分とで出射される光量を略等しくできる。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項１〜５のい
ずれか一つに記載の線状光源となる導光体において、複
数の前記溝がピッチｐで並んで配置され、左右両端にそ
れぞれ設けられた前記入射面のうちの距離が近い方の入
射面から前記溝が遠ざかるにつれて、前記ピッチｐが小
さくなるように前記溝が形成されていることを特徴とす
る。

【００１６】請求項６記載の発明によれば、請求項５に
ついての（ｉ）の説明と同様の作用効果を奏することに
なる。

【００１７】請求項７記載の発明は、請求項１〜６のい
ずれか一つに記載の線状光源となる導光体において、前
記入射面は、前記点状光源から入射する光を拡散させる
拡散手段を有することを特徴とする。

【００１８】請求項７記載の発明によれば、導光体内を
伝播する伝播光が入射面に入射した際に、この伝播光は
拡散手段により拡散されることになる。この場合、伝播
光が入射面から導光体の外部へ透過するのを抑止でき、
ひいては点状光源からの光量損失を抑えることができ
る。

【００１９】請求項８記載の発明は、請求項１〜７記載
の線状光源となる導光体において、前記入射面には、前
記拡散手段として複数の溝が形成されていることを特徴
とする。

【００２０】請求項８記載の発明によれば、導光体内を
伝播する伝播光が入射面に入射した際に、この伝播光
は、溝と交差し屈折又は反射することになる。この場
合、伝播光が入射面から導光体の外部へ透過するのを抑
止でき、ひいては点状光源からの光量損失を抑えること
ができる。

【００２１】請求項９記載の発明は、請求項１〜８のい
ずれか一つに記載の線状光源となる導光体を備えた面状
発光装置であって、前記導光体と、前記導光体の左右両
端にそれぞれ設けられた入射面に、それぞれ光を入射す
る点状光源と、前記導光体の前記出射面に対向するよう
に端面が配置され、前記出射面から線状光源の光として
出射された光を面状光源の光に変換して出射する導光板
と、を備えたことを特徴とする。

【００２２】請求項９記載の発明によれば、請求項１〜
１２のいずれか一つに記載の線状光源となる導光体を備
えるので、導光体における発光輝度の向上を図った状態
で、導光体からの出射光を導光板に入射させることがで
きる。従って、この場合、光源としてＬＥＤ等を用いた
としても、この点状光源からの光利用効率を高めること
ができる面状発光装置とすることができる。

【００２３】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
面状発光装置において、前記導光体の前記出射面と、前
記導光板の前記端面との間に、光制御用のプリズムシー
トを配置することを特徴とする。

【００２４】請求項１０記載の発明によれば、プリズム
シートを配置することにより、導光体からの出射光の光
指向性の向上及び発光輝度の均一化を図ることができ
る。

【００２５】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の面状発光装置において、前記プリズムシートには、前
記導光体の前記出射面に対向する側に、前記出射面から
出射した光と交差する方向に沿って複数の溝が形成され
た光制御面が設けられ、該光制御面に、各溝を形成する
それぞれ二つずつの内面が、前記溝の長さ方向に沿うと
ともに互いに交差する方向に沿って設けられ、これら二
つの内面のなす角度βが５８°≦β≦７０°であり、か
つ、複数の前記溝がピッチｐｐで並んで配置されるとと
もに、これら溝のピッチｐｐが０ｍｍ＜ｐｐ≦０．５ｍ
ｍであることを特徴とする。

【００２６】請求項１１記載の発明において、請求項１
〜４のいずれか一つに記載した溝の諸条件（すなわち、
溝を形成する二つの内面のなす角度α、溝のピッチｐ又
は溝の深さｄと溝のピッチｐとの比ｐ／ｄ）を考慮した
場合に、上記構成のように、プリズムシートにおける光
制御面の溝を形成する二つの内面のなす角度βを５８°
≦β≦７０°とし、かつ、該溝のピッチｐｐを０ｍｍ＜
ｐｐ≦０．５ｍｍとすることにより、導光体からの出射
光の発光輝度を向上させた状態で、該出射光の発光輝度
の均一化及び光指向性をも確実に向上させることができ
る。従って、導光体から出射した出射光が、上記条件を
満たすプリズムシートを透過することにより、より最適
化された出射光を導光板に入射させることができ、ひい
ては面状発光装置の光利用効率を大幅に向上させること
ができる。

【００２７】請求項１２記載の発明における面状発光装
置のように、前記角度βが６２°≦β≦６６°であるこ
とが好ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の導光体及び該導光
体を備える面状発光装置に係る実施の形態について図面
を参照して説明する。

【００２９】まず、構成の説明を行う。図１に示すよう
に、面状発光装置Ａは、概略的に、導光板１と、二つの
発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という）２と、導光体
３と、反射板４と、プリズムシート５と、を備えてい
る。

【００３０】導光板１は、所定の厚みを有する板状の部
材であって、ポリメチルメタクリレート（アクリル樹
脂）等の材料から形成された透明体である。この導光板
１において、一つの端面１ａが、プリズムシート５を介
した状態で、導光体３の後述する出射面３４に対向する
ように配置されている。導光体３の出射面３４から線状
光源の光として出射された光が、プリズムシート５を透
過してこの端面１ａから導光板１内に入射することによ
り、その入射光は導光板１内を面状に伝播するとともに
背面に設けられた反射部（図示しない）で反射し、導光
板１は正面に向かって面状に発光する。すなわち、導光
板１は、線状光源の光を面状光源の光に変換して出射す
るものである。なお、本実施の形態において、導光板１
は周知のものを使用できる。

【００３１】二つのＬＥＤ２は、導光体３の両端にそれ
ぞれ設けられた、後述する入射面３３に対向して配置さ
れている。これらＬＥＤ２は、それぞれ点状に発光する
ことにより導光体３内に光を供給し導光体３を線状に発
光させる光源となるものである。

【００３２】導光体３は、図１〜３に示すように、長尺
な略直方体形状を有する部材であって、石英ガラス、ア
クリル樹脂等の材料から形成された透明体である。この
導光体３の各面を機能的に説明すると、二つの入射面３
３と、出射面３４と、光制御面３５とを備えている。

【００３３】二つの入射面３３は、互いに対向するよう
に導光体３の両端に設けられた両端面であって、二つの
ＬＥＤ２にそれぞれ対向して配置されている。二つのＬ
ＥＤ２の発光による光は、これら入射面３３のそれぞれ
の面から入射するようになっている。この入射面３３
は、複数の断面Ｖ字状の溝３３ａを有している。ここ
で、導光体３内を伝播する伝播光は、複数の断面Ｖ字状
の溝３３ａが形成された入射面３３と交差して拡散す
る、具体的には屈折又は反射する。従って、入射面３３
に形成された溝３３ａは、導光体３内を伝播する光を拡
散する拡散手段としての機能を有するものである。この
ような構成とすることにより、導光体３内を伝播する伝
播光が入射面３３から導光体３の外部へ透過するのを抑
止でき、ひいては点状光源としてのＬＥＤ２からの光量
損失を抑えることができる。

【００３４】出射面３４は、二つの入射面３３の間に延
在する、導光体３の正面であって、プリズムシート５を
介した状態で導光板１の端面１ａと略平行に対向して配
置されている。この出射面３４は、二つの入射面３３か
ら入射された光の方向を変更して導光体３が線状の光源
となるように光を出射する面である。すなわち、入射面
３３から入射した入射光は、導光体３内を伝播して、こ
の出射面３４から出射する。なお、この出射光は、プリ
ズムシート５を透過して、その後、導光板１の端面１ａ
から導光板１内に入射して面状に伝播する。

【００３５】光制御面３５は、出射面３４の反対側の
面、すなわち導光体３の背面であって、光制御面３３か
ら入射した入射光と交差することによって該入射光の方
向を変更して、出射面３４から該入射光が出射するよう
に出射光の方向を制御する面である。具体的に、光制御
面３５には、入射面３３から入射した光と交差する方向
に沿って（言い換えれば、導光体３の長さ方向に直交す
るとともに背面の光制御面３５に沿って）複数の断面Ｖ
字状の溝３５ａが形成されている。各溝３５ａは、それ
ぞれ二つずつの内面によって形成されている。なお、以
下の説明において、各溝３５ａを形成するそれぞれ二つ
ずつの内面それぞれを、図３に示すように、導光体３の
中央部側の内面を第一内面３５ｂとして、導光体３の中
央部から離れた側の内面を第二内面３５ｃとして表現す
る。これら第一内面３５ｂ及び第二内面３５ｃは、溝３
５ａの長さ方向に沿うとともに互いに交差する方向に沿
って設けられている。

【００３６】上記した導光体３の光制御面３５における
溝３５ａは、以下の諸条件（ｉ）〜（ｉｉｉ）を満たす
ものである（図３参照）。 （ｉ）第一内面３５ｂと第二内面３５ｃとのなす角度α
（以下「頂角α」という。）は、９０°≦頂角α≦１７
０°、好ましくは１３０°≦頂角α≦１７０°、さらに
好ましくは１４５°≦頂角α≦１５５°、最も好ましく
は頂角α＝１５０°又はそれに近い角度である。なお、
図３は、頂角α＝１５０°を満たした状態のものであ
る。 （ｉｉ）複数の溝３５ａがピッチｐで並んで配置されて
おり、これら溝３５ａのピッチｐは、０ｍｍ＜ｐ≦１．
０ｍｍ、好ましくは０ｍｍ＜ｐ≦０．５ｍｍである。な
お、ピッチｐは、加工上の問題が生じない範囲で、小さ
いことが好ましい。ここでいう「ピッチｐ」とは、溝３
５ａを形成する一方の内面（例えば、第二内面３５ｃ）
のうち他方の内面（例えば、第一内面３５ｂ）と当接す
る当接辺とは反対側の非当接辺から、隣の溝３５ａの一
方の内面（例えば、隣の溝３５ａの第二内面３５ｃ）の
非当接辺までの距離を意味する。 （ｉｉｉ）溝３５ａのピッチｐと溝３５ａの深さｄとの
比ｐ／ｄは、８≦比ｐ／ｄ≦２１である。

【００３７】反射板４は、図１（ａ）に示すように、断
面コ字状に形成されており、導光体３の上面３６並らび
に下面３７及び光制御面３５を覆うように配置されてい
る。反射板４は、導光体３の上面３６並らびに下面３７
及び光制御面３５から透過した光を反射することにより
その反射光を導光体３内に再入射させるものであって、
導光体３からの透過光の光量損失を防止する機能を有す
るものである。

【００３８】プリズムシート５は、図１に示すように、
導光体３の出射面３４と、導光板１の端面１ａとの間に
配置されている。このプリズムシート５には、導光板１
の端面１ａに対向する正面側の出射面５１と、導光体３
の出射面３４に対向する背面側の光制御面５２とが設け
られている。出射面５１は、プリズムシート５内を伝播
した伝播光を導光板１の端面１ａに向かって出射する面
であって、平面状に形成されている。光制御面５２は、
導光体３からの出射光が入射する面であって、導光体３
からの出射光の伝播方向を出射面５１に略直交する方向
に変更して、出射面５１からの出射光の方向を制御する
面である。具体的に、光制御面５２には、出射面３４か
ら出射した光と交差する方向に沿って（言い換えれば、
プリズムシート５の長さ方向に直交するとともに背面側
の光制御面５２に沿って）複数の断面Ｖ字状の溝５２ａ
が形成されている。各溝５２ａは、それぞれ二つずつの
内面によって形成されている。なお、以下の説明におい
て、各溝５２ａを形成するそれぞれ二つずつの内面それ
ぞれを、図３に示すように、プリズムシート５の中央部
側の内面を第一内面５２ｂとして、プリズムシート５の
中央部から離れた側の内面を第二内面５２ｃとして表現
する。これら第一内面５２ｂ及び第二内面５２ｃは、溝
５２ａの長さ方向に沿うとともに互いに交差する方向に
沿って設けられている。

【００３９】上記した光制御面５２の溝５２ａは、以下
の諸条件（ｉ）及び（ｉｉ）を満たすものである（図３
参照）。 （ｉ）第一内面５２ｂ及び第二内面５２ｃのなす角度β
（以下「頂角β」という）は、５８°≦頂角β≦７０
°、好ましくは６２°≦頂角β≦６６°、さらに好まし
くは頂角β＝６４°又はそれに近い角度である。 （ｉｉ）複数の溝５２ａがピッチｐｐで並んで配置され
ており、これら溝５２ａのピッチｐｐは、０ｍｍ＜ｐｐ
≦１．０ｍｍ、好ましくは０ｍｍ＜ｐｐ≦０．５ｍｍで
ある。なお、ここでいう「ピッチｐｐ」とは、溝５２ａ
を形成する一方の内面（例えば、第一内面５２ｂ）のう
ち他方の内面（例えば、第二内面５２ｃ）と当接する当
接辺とは反対側の非当接辺から、隣の溝５２ａの一方の
内面（例えば、隣の溝５２ａの第一内面５２ｂ）の非当
接辺までの距離を意味する。

【００４０】次に、導光体３及びプリズムシート５にお
ける光の挙動を、図３を参照して説明する。なお、本実
施の形態では、一方のＬＥＤ２から導光体３内に入射し
た入射光のその後の挙動について説明するが、特に
（Ｉ）入射後すぐに光制御面３５に交差する光の挙動
と、（ＩＩ）入射後、出射面３４で反射し、光制御面３
５に交差する光の挙動と、（ＩＩＩ）入射後、出射面３
４で屈折し、出射面３４から出射する光の挙動と、に注
目して説明する。

【００４１】（Ｉ）入射後すぐに光制御面３５に交差す
る光（以下「光Ｉ」という。）の挙動：ＬＥＤ２が発光
すると、光Ｉは入射面３３から光制御面３５の方向に伝
播し、光制御面３５の溝３５ａを形成する第二内面３５
ｃと交差して反射する。その後、光Ｉは、導光体３内を
出射面３４の方向に伝播し、さらに導光体３の出射面３
４で屈折して出射面３４から出射する。その後、光Ｉ
は、出射方向に形成されているプリズムシート５の溝５
２ａ、詳しくは溝５２ａの第一内面５２ｂと交差しやや
屈折して、プリズムシート５内に入射する。そして、光
Ｉは、入射した溝５２ａの隣の溝５２ａの第二内面５２
ｃと交差して反射し、プリズムシート５内を伝播して、
プリズムシート５の出射面５１から出射する。

【００４２】（ＩＩ）入射後、出射面３４で反射し、光
制御面３５に交差する光（以下「光ＩＩ」という。）の
挙動：ＬＥＤ２が発光すると、光ＩＩは入射面３３から
出射面３４の方向に伝播し、出射面３４で反射する。そ
の後、光ＩＩは、導光体３内を光制御面３５の方向に伝
播し、溝３５ａの第二内面３５ｃと交差して屈折し、導
光体３の外部へ透過する。その後、光ＩＩは、導光体３
の光制御面３５を覆う反射板４で反射し、隣り合う溝３
５ａの間に設けられた平坦面３５ｄで屈折して、導光体
３内に再入射する。その後、光ＩＩは、導光体３内を出
射面３４の方向に伝播して、出射面３４から出射する。
そして、光ＩＩは、プリズムシート５に向かう方向に伝
播し、上記した光Ｉと同様の挙動を示しながら、プリズ
ムシート５の出射面５１から出射する。

【００４３】（ＩＩＩ）入射後、出射面３４で屈折し、
出射面３４から出射する光（以下「光ＩＩＩ」とい
う。）の挙動：ＬＥＤ２が発光すると、光ＩＩＩは入射
面３３から出射面３４の方向に伝播し、出射面３４で屈
折して出射面３４から出射する。そして、光ＩＩＩは、
プリズムシート５に向かう方向に伝播し、上記した光Ｉ
及び光ＩＩと同様の挙動を示しながら、プリズムシート
５の出射面５１から出射する。

【００４４】ここで、光Ｉ、光ＩＩ及び光ＩＩＩのいず
れにおいても、これらの光は、導光体３から出射する際
には、導光体３の出射面３４に対して浅い角度で出射す
るが、プリズムシート５から出射する際には、プリズム
シート５の出射面５１に対して略直交する角度で出射し
ている。

【００４５】次に、プリズムシート５の出射面５１から
の出射光の光量と該出射光の出射面５１に対する出射角
度との関係を、図４〜６を参照して説明する。なお、図
５及び６における導光体３及びプリズムシート５は、以
下の状態で形成されたものである（図３参照）。 導光体３の光制御面３５における溝３５ａのピッチｐ ０．５ｍｍ 導光体３の光制御面３５における溝３５ａの深さｄ ０．０６ｍｍ 導光体３の光制御面３５における溝３５ａの数 ３４ 導光体３の入射面３３における溝３３ａの深さｓｄ ０．２５ｍｍ 導光体３の入射面３３における溝３３ａの幅ｓｐ ０．５ｍｍ 導光体３の入射面３３における溝３３ａの数 ５ プリズムシート５の光制御面５２における溝５２ａのピッチｐｐ １．０ｍｍ プリズムシート５の光制御面５２における溝５２ａの深さｄｄ ０．８ｍｍ

【００４６】図５及び６それぞれは、導光体３の光制御
面３５における溝３５ａが頂角α＝１５０°（図５に対
応）及び頂角α＝６０°（図６に対応）であって、 （ａ）Ｚ（プリズムシート５の高さ方向）成分におけ
る、プリズムシート５の出射面５１の中央部からの出射
光の光量と該出射光の出射角度θｚとの関係（図４
（ｂ）参照） （ｂ）Ｘ（プリズムシート５の長さ方向）成分におけ
る、プリズムシート５の出射面５１の中央部からの出射
光の光量と該出射光の出射角度θｘとの関係（図４
（ａ）参照） をそれぞれ示している。なお、具体的には、横軸は、出
射角度θｘ及びθｚを示し、Ｚ及びＸ成分のいずれにお
いても、出射面５１の中央部で出射面５１に直交する出
射光Ｏの出射角度θｘ及びθｚ＝０°としている。縦軸
は、測定した測定値（図５及び６中の●及び■参照）の
うちその最大値を１とした場合の各出射角度θｘ及びθ
ｚにおける光量比を示している。さらに、図５及び６に
おいて、二つのＬＥＤ２両方を発光させた場合（以下
「両側ＬＥＤの場合」という。）は実線（●を結んでい
る）で示し、一つのＬＥＤ２だけを発光させた場合（以
下「片側ＬＥＤの場合」という。）は点線（■を結んで
いる）で示している。

【００４７】図５（ａ）において、−９０°≦θｚ≦９
０°の範囲では、Ｚ成分における＋側と−側とで略対称
な関係を保持している。特に、出射角度θｚがθｚ＝０
°のときを最大として、θｚ＝０°近傍の光量が大きく
なっているのがわかる。図５（ｂ）において、両側ＬＥ
Ｄの場合、−９０°≦θｘ≦９０°の範囲では、Ｘ成分
における＋側と−側とで略対称な関係を保持している。
これに対して、片側ＬＥＤの場合、Ｘ成分における＋側
では両側ＬＥＤの場合と同様の関係を示し、−側では常
に光量が小さくなっている。特に、両側ＬＥＤの場合、
出射角度θｘがθｘ＝０°のときを最大として、θｘ＝
０°近傍の光量が大きくなっているのがわかる。図５
（ａ）及び（ｂ）において、Ｚ及びＸ成分における出射
角度θｚ及びθｘ＝０°近傍の光量、すなわち出射面５
１に対し略直交する光の光量が大きくなっているのがわ
かる。また、図５（ａ）及び（ｂ）において、片側ＬＥ
Ｄの場合より、両側ＬＥＤの場合のほうが、Ｚ及びＸ成
分において大きな光量を得られることがわかる。さら
に、この場合、出射角度θｚ＝０°及びθｘ＝０°を中
心としたより対称的な関係を示すので、Ｚ及びＸ成分に
おいてより均一な出射光が出射面３４から発せられてい
ることがわかる。

【００４８】図６（ａ）において、−９０°≦θｚ≦９
０°の範囲では、Ｚ成分における＋側と−側とで略対称
な関係を保持している。特に、出射角度θｚがθｚ＝０
°のときを最大として、θｚ＝０°近傍の光量が大きく
なっているのがわかる。図６（ｂ）において、両側ＬＥ
Ｄの場合、−９０°≦θｘ≦９０°の範囲では、Ｘ成分
における＋側と−側とで略対称な関係を保持している。
これに対して、片側ＬＥＤの場合、Ｘ成分における＋側
では両側ＬＥＤの場合と同様の関係を示し、−側では常
に光量が小さくなっている。特に、両側ＬＥＤの場合、
出射角度θｘがθｘ＝０°のときを極大、θｘ＝±４０
°のときを最大として、θｘ＝０°及び±４０°近傍の
光量が大きくなっているのがわかる。

【００４９】ここで、図５及び６に示す結果（両側ＬＥ
Ｄで比較した場合）において注目すべきことは、頂角α
＝１５０°のときのＸ成分の光量（図５（ｂ）に対応）
はθｘ＝０°近傍に集中しているのに対し、頂角α＝６
０°のときのＸ成分の光量（図６（ｂ）に対応）はθｘ
＝０°近傍のみならずθｘ＝±４０°近傍にも集中して
いることである。すなわち、Ｘ成分の出射光について、
頂角α＝６０°の場合にはθｘ＝０°近傍のみならずθ
ｘ＝±４０°近傍でも光量が大きくなっているので、プ
リズムシート５の出射面５１に対して斜め方向に出射す
る出射光が増える、言い換えれば、導光板１の端面１ａ
に対して斜めに入射する光量が増えることになる。これ
に対して、頂角α＝６０°の場合にはθｘ＝０°近傍以
外の光量はそれほど大きくないので、θｘ＝０°近傍の
光量が特に大きくなっている。この場合、プリズムシー
ト５の出射面５１に対して略直交する光量が増える、言
い換えれば、導光板１の端面１ａに対して略直交する光
量が増えることになる。これらの結果は、図３に示す導
光体３の光制御面３５における溝３５ａの頂角αが頂角
α＝１５０°であって、上記した光制御面３５の溝３５
ａの条件（ｉ）９０°≦頂角α≦１７０°を強く支持す
るものである。

【００５０】なお、図６及び７に示した、プリズムシー
ト５の出射面５１からの出射光の光量と該出射光の出射
面５１に対する出射角度との関係においては、出射面５
１の中央部からの出射光に着目したが、出射面５１のＸ
及びＺ成分における中央部とは異なる位置からの出射光
に関しても図６及び７に示した結果と同様となる。

【００５１】次に、プリズムシート５を配置しない場合
における、導光体３の出射面３４からの出射光の光量と
該出射光の出射面３４に対する出射角度との関係を、図
７を参照して説明する。なお、導光体３の光制御面３５
における溝３５ａの頂角αは頂角α＝１５０°である。
また、溝３５ａの深さｄを０．０６ｍｍに変更しただけ
で、それ以外の溝３５ａの条件、出射光の出射角度θｚ
並らびにθｘの定義及びその他の態様は、図５及び６に
示すものと同様である。

【００５２】図７（ａ）において、−９０°≦θｚ≦９
０°の範囲では、Ｚ成分における＋側と−側とで略対称
な関係を保持している。特に、出射角度θｚがθｚ＝±
２５°のときを最大として、θｚ＝±２５°近傍の光量
が大きくなっているのがわかる。図７（ｂ）において、
両側ＬＥＤの場合、−９０°≦θｘ≦９０°の範囲で
は、Ｘ成分における＋側と−側とで略対称な関係を保持
している。これに対して、片側ＬＥＤの場合、Ｘ成分に
おける＋側では両側ＬＥＤの場合と同様の関係を示し、
−側では常に光量が小さくなっている。特に、両側ＬＥ
Ｄの場合、出射角度θｘがθｘ＝±５０°のときを最大
として、θｘ＝±５０°近傍の光量が大きくなっている
のがわかる。

【００５３】ここで、図５及び７に示す結果（図５及び
７はどちらも導光体３の溝３５ａの頂角αが頂角α＝１
５０°である）とを比較した場合において注目すべきこ
とは、プリズムシート５を配置した場合のＸ成分の光量
がθｘ＝０°近傍に集中している（図５（ｂ）に対応）
のに対し、プリズムシート５を配置しない場合のＸ成分
の光量がθｘ＝０°近傍にほとんど無い（図７（ｂ）に
対応）ことである。この結果は、図３に示す導光体３の
光制御面３５における溝３５ａの条件（ｉ）９０°≦頂
角α≦１７０°を強く支持するとともに、この条件下に
おけるプリズムシート５の有無の意義を強く示唆するも
のである。

【００５４】以上、本実施の形態によれば、ＬＥＤ２か
らの出射光は、導光体３の入射面３３から導光体３内に
入射し、出射面３４並らびに光制御面３５及びそれ以外
の各面に向かって伝播する。この伝播光においては、導
光体３のいずれかの面から外部に透過する伝播光もある
が、光制御面３５と交差する伝播光もある。具体的に、
本実施の形態において、導光体３の光制御面３５には、
入射面３３からの入射光と交差する方向に沿って複数の
溝３５ａが形成されているので、その伝播光は、各溝３
５を形成する第一内面３５ｂ及び第二内面３５ｃのうち
少なくとも一方の内面と交差し屈折又は反射する。そし
て、光制御面３５に形成された複数の溝３５ａのいずれ
かの内面で反射した反射光は、導光体３内を伝播し、最
終的に、導光体３の出射面３４から導光体３の外部に出
射するようになっている。これにより、導光体３の出射
面３４全体から出射する出射光の全光量を増やすことが
でき、導光体３における発光輝度の向上を図ることがで
きる。また、本実施の形態に示したように、導光体３と
導光板１との間にプリズムシート５を配置するととも
に、導光体３及びプリズムシート５が上記した所定の条
件を満たす場合には、導光体３の出射面３４に対する出
射光の出射角度を、プリズムシート５による光指向性を
高めるような最適角度にして、該出射光をプリズムシー
ト５に入射させ、プリズムシート５を透過させることが
できる。この場合、図５〜７の結果に示したように、プ
リズムシート５の出射面５１からの出射光の伝播方向
を、出射面５１に略直交する方向（言い換えれば、導光
板１の端面１ａに略直交する方向）に変更することによ
り光指向性を向上させることができ、さらにプリズムシ
ート５の出射面５１からの出射光を、該出射面５１の各
部分において均一化した状態にすることができる。これ
により、導光体３における発光輝度の向上に加え、光指
向性の向上及び発光輝度の均一化を図ることができ、ひ
いては光利用効率に優れた導光体３とすることができ
る。さらに、この場合、導光体３から出射した出射光が
プリズムシート５を透過することにより、より最適化さ
れた出射光を導光板３に入射させることができ、ひいて
は面状発光装置Ａの光利用効率を大幅に向上させること
ができる。

【００５５】また、本実施の形態においては、導光体３
の光制御面３５について、二つの入射面３３のうち距離
が近い方の入射面３３から溝３５ａが遠ざかるにつれ
て、該溝３５ａのピッチｐと深さｄとの比ｐ／ｄが小さ
くなることが好ましい。何故なら、以下に示す（ｉ）
（ｉｉ）の理由によるからである。（ｉ）ピッチｐが小
さくなる場合（この場合、深さｄは一定と考える）、各
溝３５ａ同士の互いの距離が小さくなるので、導光体３
の入射面３３から遠ざかるに従い、光制御面３３に形成
された溝３５ａの数は疎から密の状態となる。この場
合、ＬＥＤ２から離れている部分（光制御面３５の中央
部に近い部分）では、溝３５ａが密な状態で形成され
て、ＬＥＤ２からの入射光を反射する第一内面３５ｂ及
び第二内面３５ｃが増えるので、ＬＥＤ２付近の輝度が
高く、ＬＥＤ２から離れるにつれて輝度が低下するよう
なことはなく、導光体３における発光輝度の均一化を図
ることができる。一方、（ｉｉ）深さｄが大きくなる場
合（この場合、ピッチｐは一定と考える）、導光体３の
入射面３３から遠ざかるに従い、導光体３内に入り込む
溝３５ａが深くなるとともに溝３５ａの第一内面３５ｂ
及び第二内面３５ｃの面積も広くなる。この場合、ＬＥ
Ｄ２から離れている部分（光制御面３５の中央部に近い
部分）では、溝３５ａの第一内面３５ｂ及び第二内面３
５ｃの面積が広くされており、ＬＥＤ２からの入射光に
おいてこの斜面に交差し反射する光量は増えるので、Ｌ
ＥＤ２付近の輝度が高く、ＬＥＤ２から離れるにつれて
輝度が低下するようなことはなく、導光体３における発
光輝度の均一化を図ることができる。すなわち、これら
のことから、入射面３３から遠ざかるにつれて光制御面
３５の単位面積当たりの光を反射する第一内面３５ｂ及
び第二内面３５ｃの面積を増やすことで、出射面３４か
らの出射光における、入射面３３に近い部分と遠い部分
とで出射される光量を略等しくできる。

【００５６】なお、本実施の形態では、導光板１の片側
（端面１ａ側）に導光体３を配置する構成としたが、導
光体３と同様の導光体を、端面１ａの反対側にも導光体
３と対称的に配置し、導光板１の両側に導光体を配置す
る構成としてもよい。この場合、導光板１の発光輝度は
向上するが、面状発光装置Ａのサイズにより、導光板１
に要求される発光輝度も変わるので、面状発光装置Ａの
用途に合わせて、導光板１の片側か若しくは両側又は隣
接する二つの端面側に導光体３を配置する必要がある。

【００５７】また、導光体３における発光輝度の向上を
図るうえでは好ましくないが、導光体３に光を供給する
光源を一つにして一方の入射面３３から光を導光体３内
に入射するようにしてもよい。この場合、入射面３３に
おける各溝３３ａのピッチｓｐ（図３参照）を、光源か
らの距離も考慮して適宜変更する必要がある。

【００５８】さらに、本実施の形態では、導光体３に光
を入射する光源（ＬＥＤ２）を入射面３３の両端にそれ
ぞれ一つずつ配置したが、各入射面３３に光を供給する
光源は一つに限らず、複数の光源を配置してもよい。光
源の数は、導光体３に要求される発光輝度若しくは光源
の消費電力若しくは面状発光装置Ａのサイズ等、その他
の面状発光装置Ａの機能を制限する条件を考慮して、変
更可能である。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、導光板の端面と該端面
に対向する導光体の出射面との間にプリズムシートを配
置した場合に、導光体からの出射光を、導光板の端面に
対して略直交する角度で入射させることができる。これ
により、光指向性の向上及び発光輝度の均一化を図った
導光体を提供でき、光利用効率に優れた導光体とするこ
とができる。また、この場合、より最適化された出射光
を導光板に入射させることができるので、面状発光装置
の光利用効率を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る面状発光装置を示す（ａ）
斜視図（ｂ）平面図である。

【図２】本実施の形態に係る導光体及びプリズムシート
を示す斜視図である。

【図３】前記導光体及びプリズムシートの要部平面図で
ある。

【図４】前記プリズムシートからの出射光の光量と該出
射光の出射角度との関係を説明するための図である。

【図５】前記導光体において頂角αが頂角α＝１５０°
である場合の、前記プリズムシートからの出射光の光量
と該出射光の出射角度との関係を示す図である。

【図６】前記導光体において頂角αが頂角α＝６０°で
ある場合の、前記プリズムシートからの出射光の光量と
該出射光の出射角度との関係を示す図である。

【図７】前記プリズムシートを配置しない場合の、前記
導光体からの出射光の光量と該出射光の出射角度との関
係を示す図である。

【符号の説明】

Ａ 面状発光装置 １ 導光板 １ａ 端面 ２ ＬＥＤ（点状光源） ３ 導光体 ３３ 入射面 ３４ 出射面 ３５ 光制御面 ３５ａ 溝 ３５ｂ 第一内面（二つの内面のうち一方の内面） ３５ｃ 第二内面（二つの内面のうち他方の内面） ４ 反射板 ５ プリズムシート ５２ 光制御面 ５２ａ 溝 ５２ｂ 第一内面（二つの内面のうち一方の内面） ５２ｃ 第二内面（二つの内面のうち他方の内面） ｐ （導光体の光制御面における溝の）ピッチ ｄ （導光体の光制御面における溝の）深さ α 頂角（導光体の光制御面における溝を形成する二
つの内面のなす角度） ｐｐ （プリズムシートの光制御面における溝の）ピ
ッチ ｄｄ （プリズムシートの光制御面における溝の）深
さ β 頂角（プリズムシートの光制御面における溝を形
成する二つの内面のなす角度）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 俊一郎 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ株 式会社内 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 5C096 AA05 BA02 CC06 CD02 CD09 CD22 CD43 CD53 CD57 CG17

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】点状光源からの光が入射される入射面が左
   右両端に互いに対向するように設けられ、これら入射面
   の間に延在するとともに、これら入射面から入射された
   光の方向を変更して線状の光源となるように光を出射す
   る出射面を備えた線状光源となる導光体であって、 前記出射面の反対側に、前記入射面から入射した光と交
   差する方向に沿って複数の溝が形成された光制御面が設
   けられ、前記光制御面に、各溝を形成するそれぞれ二つ
   ずつの内面が、前記溝の長さ方向に沿うとともに互いに
   交差する方向に沿って設けられ、これら二つの内面のな
   す角度αが９０°≦α≦１７０°であることを特徴とす
   る線状光源となる導光体。
2. 【請求項２】請求項１記載の線状光源となる導光体にお
   いて、 前記角度αが１３０°≦α≦１７０°であることを特徴
   とする線状光源となる導光体。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の線状光源となる導光
   体において、 複数の前記溝がピッチｐで並んで配置されるとともに、
   これら溝のピッチｐが、０ｍｍ＜ｐ≦１．０ｍｍである
   ことを特徴とする線状光源となる導光体。
4. 【請求項４】請求項３記載の線状光源となる導光体にお
   いて、 前記溝が深さｄで形成されるとともに、複数の前記溝が
   ピッチｐで並んで配置され、これら溝の深さｄと溝のピ
   ッチｐとの比ｐ／ｄが８≦ｐ／ｄ≦２１であり、かつ、
   前記角度αが１４８°≦α≦１５２°であることを特徴
   とする線状光源となる導光体。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか一つに記載の線状
   光源となる導光体において、 前記溝が深さｄで形成されるとともに、複数の前記溝が
   ピッチｐで並んで配置され、左右両端にそれぞれ設けら
   れた前記入射面のうちの距離が近い方の入射面から前記
   溝が遠ざかるにつれて、前記ピッチｐと前記深さｄとの
   比ｐ／ｄが小さくなるように前記溝が形成されているこ
   とを特徴とする線状光源となる導光体。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか一つに記載の線状
   光源となる導光体において、 複数の前記溝がピッチｐで並んで配置され、 左右両端にそれぞれ設けられた前記入射面のうちの距離
   が近い方の入射面から前記溝が遠ざかるにつれて、前記
   ピッチｐが小さくなるように前記溝が形成されているこ
   とを特徴とする線状光源となる導光体。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれか一つに記載の線状
   光源となる導光体において、 前記入射面は、前記点状光源から入射する光を拡散させ
   る拡散手段を有することを特徴とする線状光源となる導
   光体。
8. 【請求項８】請求項１〜７記載の線状光源となる導光体
   において、 前記入射面には、前記拡散手段として複数の溝が形成さ
   れていることを特徴とする線状光源となる導光体。
9. 【請求項９】請求項１〜８のいずれか一つに記載の線状
   光源となる導光体を備えた面状発光装置であって、 前記導光体と、 前記導光体の左右両端にそれぞれ設けられた入射面に、
   それぞれ光を入射する点状光源と、 前記導光体の前記出射面に対向するように端面が配置さ
   れ、前記出射面から線状光源の光として出射された光を
   面状光源の光に変換して出射する導光板と、 を備えたことを特徴とする面状発光装置。
10. 【請求項１０】請求項９記載の面状発光装置において、 前記導光体の前記出射面と、前記導光板の前記端面との
    間に、光制御用のプリズムシートを配置することを特徴
    とする面状発光装置。
11. 【請求項１１】請求項１０記載の面状発光装置におい
    て、 前記プリズムシートには、前記導光体の前記出射面に対
    向する側に、前記出射面から出射した光と交差する方向
    に沿って複数の溝が形成された光制御面が設けられ、 該光制御面に、各溝を形成するそれぞれ二つずつの内面
    が、前記溝の長さ方向に沿うとともに互いに交差する方
    向に沿って設けられ、これら二つの内面のなす角度βが
    ５８°≦β≦７０°であり、かつ、複数の前記溝がピッ
    チｐｐで並んで配置されるとともに、これら溝のピッチ
    ｐｐが０ｍｍ＜ｐｐ≦０．５ｍｍであることを特徴とす
    る面状発光装置。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の面状発光装置におい
    て、 前記角度βが６２°≦β≦６６°であることを特徴とす
    る面状発光装置。