JP2004207130A - 導光体および平面照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たず、入射端面部から導いた光を大きな平坦部から出射する。
【解決手段】平面照明装置１は、複数の光源９、第１の導光体３、第２の導光体４、光源９、反射体１０を備える。第１の導光体３は、光源９からの光を導く入射面部と、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、入射面部と出射面部とを接続する２つの傾斜側面と、入射面部と出射面部とを接続する２つの側面とからなる。第２の導光体２は、表面部５が平坦部からなり、２両端を裏面部６方向に傾斜させ、側面部を表面部５と裏面部６とに平行にし、２両側面を、光を導く入射端面部とし、入射端面部が第１の導光体３の出射面部の幅の略半分の幅を有する。光源９からの光を第１の導光体３の入射面部から導き出射面部から出射された光を第２の導光体２の入射端面部から導き表面部５から出射する。
【選択図】図１
【解決手段】平面照明装置１は、複数の光源９、第１の導光体３、第２の導光体４、光源９、反射体１０を備える。第１の導光体３は、光源９からの光を導く入射面部と、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、入射面部と出射面部とを接続する２つの傾斜側面と、入射面部と出射面部とを接続する２つの側面とからなる。第２の導光体２は、表面部５が平坦部からなり、２両端を裏面部６方向に傾斜させ、側面部を表面部５と裏面部６とに平行にし、２両側面を、光を導く入射端面部とし、入射端面部が第１の導光体３の出射面部の幅の略半分の幅を有する。光源９からの光を第１の導光体３の入射面部から導き出射面部から出射された光を第２の導光体２の入射端面部から導き表面部５から出射する。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大きな平面照明装置を提供するもので、光源からの光線を入射面部から導き、この入射面部の幅の略２倍の幅を有した出射面部から細長い平面光を出射する第１の導光体からの出射光を表面部の２両端または４端を裏面部方向に傾斜させて側面部を表面部と裏面部とに平行にした２つの両側面または４つの側面から導き、表面部の２両端または４端以外の大きな平坦部から出射する第２の導光体等を複数設けることによって大きな平面光を得ることができる導光体および平面照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の大画面用の導光体は、導光体自体を大きくし、光源からの光を最大限に利用する目的で２側面部や４側面部を入射面部として用いている。また、導光板の厚さを入射端面部から離れるほど薄くさせる、所謂楔形状に成形して、入射端面部から入射端面部の反対方向に向かう光のテーパーリークを利用する方法が知られている。
【０００３】
また、大画面用の大きな平面照明装置の場合には、導光体を用いずにケース内に冷陰極蛍光管の様な光源を並べ、上部に拡散板を用いた方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の大画面用の導光体として、導光体自体を大きくし、光源からの光を最大限に利用する目的で２側面部や４側面部を入射面部として用いる場合には、必要とする大きさに対応した導光体が必要となる。このため、導光体の大きさが大きくなるに従い、導光体の自重により撓みの発生が生じる。この撓みの発生を回避するためには、導光体の厚さを厚さを厚くしなければならず、そのため導光体の重量が大きくなる課題がある。また、導光体の厚さを入射端面部から離れるほど厚さを薄くさせる、所謂楔形状に成形して、入射端面部から入射端面部の反対方向に向かう光のテーパーリークを利用する方法では、厚さが薄くなる部分の強度や保持が困難であるという課題がある。しかも、これら導光体を大きくした場合、輝度を向上させるには光源を増やす必要があり、入射端面部の厚さを厚くしなければならない課題がある。
【０００５】
さらに、大画面化を図るため、従来の導光体を複数つないで用いた場合には、導光体の端部である互いの隣接する境界部が線として目立ってしまう課題がある。
【０００６】
また、導光体の側面側に光源を設ける従来の平面照明装置の場合には、光源が側面部にあるため、導光体からの出射光が導光体の出射面に沿ったような光が多く出射する課題がある。
【０００７】
さらに、従来の大きな画面を得る大きな平面照明装置の場合に、導光体を用いずにケース内に冷陰極蛍光管の様な光源を並べ、上部に拡散板を用いた、所謂、直下型バックライトの平面照明装置では、平面照明装置の大きさに対応してケースの大きさを大きくしなければならない課題がある。
また、ある程度の大きさになると、拡散板自身の重量で拡散板が撓んでしまう課題がある。この撓みを回避するため、支持部を設けると、支持部の影や支持部分の輝度の低下に課題がある。
【０００８】
この発明は、このような課題を解決するためなされたもので、その目的は、複数の光源と、光源からの光を導く入射面部と、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、入射面部と出射面部とを接続する２つの傾斜側面と、入射面部と出射面部とを接続する２つの側面とからなる第１の導光体と、表面部や裏面部に光を屈折および全反射する光偏向素子を設け、表面部が平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４側面を、光を導く入射端面部とするとともに入射端面部は第１の導光体の出射面部の幅の略半分の幅を有する第２の導光体とを具備し、光源からの光を第１の導光体の入射面部から導き出射面部から出射し、出射された光を複数の第２の導光体の入射端面部から導き表面部から出射する第２の導光体とによって、第２の導光体が入射端面部と表面部との臨界部分が無く、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たず、２両側面または４側面の入射端面部から導いた光を大きな平坦部から出射することができるとともに支持体を用いずに導光体自体で自立することができる導光体および平面照明装置を提供することにある。
【０００９】
【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に係る導光体は、表面部は平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４側面を、光を導く入射端面部とすることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る導光体は、表面部は平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４側面を、光を導く入射端面部とするので、入射端面部と表面部との臨界部分が無く、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たず、２両側面または４側面の入射端面部から導いた光を大きな平坦部から出射することができるとともに支持体を用いずに導光体自体で自立することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る導光体は、光を屈折および全反射する光偏向素子を表面部および裏面部に設けることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る導光体は、光を屈折および全反射する光偏向素子を表面部および裏面部に設けるので、表面部方向に傾斜した導光体の２両端または４端の傾斜部分および表面部分から均一で同等の光を出射することができる。
【００１３】
さらに、請求項３に係る平面照明装置は、複数の光源と、当該光源からの光を導く入射面部と、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、入射面部と出射面部とを接続する２つの傾斜側面と、入射面部と出射面部とを接続する２つの側面とからなる複数の第１の導光体と、表面部が平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４両側面を、光を導く入射端面部とするとともに入射端面部は第１の導光体の出射面部の幅の略半分の幅を有する第２の導光体を複数具備し、光源からの光を第１の導光体の入射面部から導き出射面部から出射し、この出射された光を複数の第２の導光体の入射端面部から導き表面部から出射することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る平面照明装置は、複数の光源と、当該光源からの光を導く入射面部と、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、入射面部と出射面部とを接続する２つの傾斜側面と、入射面部と出射面部とを接続する２つの側面とからなる複数の第１の導光体と、表面部が平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４両側面を、光を導く入射端面部とするとともに入射端面部は第１の導光体の出射面部の幅の略半分の幅を有する第２の導光体を複数具備し、光源からの光を第１の導光体の入射面部から導き出射面部から出射し、この出射された光を複数の第２の導光体の入射端面部から導き表面部から出射するので、光源からの光を第１の導光体の入射面部から取り入れ、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部から出射した光を第２の導光体の２つの入射端面部に導き、２つの第２の導光体の表面部の大きな平坦部から出射することができる。これにより、どんな大きな平面照明装置を構成することができるとともに自由な大きさを構成することができ、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たずに均一な光を出射することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
なお、本発明は以下に説明するような効果を奏する導光体と平面照明装置を提供することにある。すなわち、本発明の平面照明装置は、光源と、光源からの光を均一な平面光を提供する第１の導光体と、この第１の導光体からの光を大きな平坦部から出射できる第２の導光体から構成される。そして、第２の導光体は、導光体の側面部が裏面部方向に向く様に、導光体の表面部に大きな平坦部を残す様に導光体の表面部の２両端や４端を裏面部方向に傾けて２つまたは４つの傾斜面部を形成し、側面部を表面部や裏面部と平行になる様にし、この平行な部分（側面部）を入射端面部としている。これにより、入射端面部から入射した光が傾斜面部で全反射を繰り返しながら表面部に達し、表面部や裏面部および傾斜面部に光偏向素子を設け、入射端面部から入射した光の一部は傾斜面部で出射し、裏面部に設けた光偏向素子によって表面部方向に全反射をし、直接表面部から出射したり、表面部に達した光を光偏向素子によって表面部から出射することができる。
【００１６】
また、この第２の導光体の入射端面部に入射するための平面光は、第１の導光体によって、光源からの光を導く細長い入射面部と、この入射面部に対向する位置に入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、これら入射面部と出射面部とを接続し、相対する２つの傾斜側面と２つの側面とからなる。そして、光源から入射面部に導いた光の内、一部は直接出射面部に達し、入射面部で大きく屈折した光は傾斜側面で全反射をし、略垂直に出射面部に達し、この出射面部から出射し、第２の導光体の入射端面部に向かう。そのため、第１の導光体の出射面部は第２の導光体の入射端面部の略２倍の幅を有して第１の導光体の出射面部からの光を余すこと無く第２の導光体に到達し、第２の導光体の表面部の平坦部から均一な平面光を得ることができる。
【００１７】
図１（ａ）は本発明に係る平面照明装置の略斜視構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）の平面照明装置の略断面図、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る第２の導光体を示す図、図３は第２の導光体の光の軌跡を示す図、図４は第１の導光体の略斜視図、図５は第１の導光体の光の軌跡を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、平面照明装置１は、第１の導光体３、第２の導光体２、光源９、反射体１０を備えて概略構成される。この平面照明装置１は、反射体１０で囲まれた第１の導光体３の入射面部近傍に備える光源９から第１の導光体３に光を導いている。第１の導光体３の出射面部には、複数（２つ）の入射端面部が接触または近傍に来る様に第２の導光体２が配置されている。これにより、第１の導光体３の出射面部から出射した光を、第２の導光体２の入射端面部から取り込み、表面部５の広い平坦部５ａから光を出射させている。
【００１９】
第１の導光体３と第２の導光体２とは、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）等で形成されている。
【００２０】
第２の導光体２（２Ａ）は、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、表面部５が大きな平坦部５ａを有している。この第２の導光体２Ａは、表面部５の２両端を裏面部６方向に傾斜する傾斜面部５ｂを形成し、表面部５と裏面部６とが接続する４つの側面部８（導光体２Ａの厚さに相当）のうち互いに向き合う２つの側面部８を表面部５と裏面部６とに平行になるようにしている。そして、側面部８の前記平行な２両側面は、光を導く入射端面部７（７ａ，７ｂ）を形成している。すなわち、図２（ａ），（ｂ）に示す第２の導光体２Ａは、表面部５の互いに向き合う２両端の傾斜面部５ｂの端面が表面部５と裏面部６に平行な２つの入射端面部７ａ，７ｂを形成している。
【００２１】
また、第２の導光体２（２Ｂ）は、図３（ａ），（ｂ）に示す様に、表面部５が大きな平坦部５ａを有している。この第２の導光体２Ｂは、表面部５の外周全４端を裏面部６方向に傾斜する傾斜面部５ｂを形成し、表面部５と裏面部６とが接続する側面部（導光体の厚さに相当）の４つの側面部を表面部５と裏面部６とに平行になるようにしている。そして、側面部の前記平行な全４側面は、光を導く入射端面部７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を形成している。すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示す第２の導光体２Ｂは、表面部５の外周全４端の傾斜面部５ｂの端面が表面部５と裏面部６に平行な４つの入射端面部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを形成している。
【００２２】
尚、これら表面部５の平坦部５ａと傾斜面部５ｂとの境および裏面部６の平坦部６ａと傾斜面部６ｂとの境は、丸みをおびた曲面を形成しており、境として認識できない様にしてある。
また、これら入射端面部７ａの幅および入射端面部７ｂの幅や入射端面部７ｃの幅および入射端面部７ｄの幅は、第１の導光体３の光が出射する出射面部の幅の略半分の大きさである。
【００２３】
さらに、表面部５の平坦部５ａや裏面部６の平坦部６ａおよび表面部５の傾斜面部５ｂや裏面部６の傾斜面部６ｂには、光を全反射や屈折する光偏向素子１１，１２が必要に応じて形成されている。
【００２４】
次に、第２の導光体２（２Ａ，２Ｂ）の光の軌跡を図４を参照しながら説明する。
第２の導光体２（２Ａ，２Ｂ）の入射端面部７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体２Ａ，２Ｂ内に進む。例えば一般の導光体２Ａ，２Ｂ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ｎはｎ＝１．４９程度である。従って、最大入射角は、入射端面部７の傾斜面部５ｂ方向から傾斜面部６ｂ方向への光および傾斜面部６ｂ方向から傾斜面部５ｂ方向への光が入射角９０°となる。これにより、入射端面部７で屈折する屈折角γは、γ＝０〜±４２°程度の範囲内になる。
但し、入射端面部７に対して垂直な直線をγ＝０とし、各傾斜面部５ｂ方向へγ＝＋４２°、傾斜面部６ｂ方向へγ＝＋４２°の範囲に光線が存在する。
【００２５】
さらに、屈折角γ＝０〜４２°の範囲内で第２の導光体２Ａ，２Ｂ内に入射した光は、第２の導光体２Ａ，２Ｂと空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面において、Ｓｉｎα＝（１／ｎ）の式により臨界角を表わすことができる。例えば一般の導光体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ｎはｎ＝１．４９程度であるので、臨界角αはα＝４２°程度になる。
【００２６】
以上の様に、入射端面部７から入射した光は、０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ-1（１／ｎ）を満たす屈折率γの範囲γ＝０〜±４２°で第２の導光体２Ａ，２Ｂ内を進み、また第２の導光体２（２Ａ，２Ｂ）内と空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面ではＳｉｎα＝（１／ｎ）で臨界角α＝４２°となる。従って、入射角が臨界角よりも大きな場合には全反射し、臨界角を破らない限り第２の導光体２Ａ，２Ｂ内に閉じ込められ、第２の導光体２Ａ，２Ｂ内から脱出できない。
【００２７】
入射端面部７から入射した光線は、屈折角γの範囲γ＝０°〜±４２°で第２の導光体２Ａ，２Ｂ内を進む。そして、真直ぐな光線Ｌ１は、表面部５の傾斜面部５ｂで全反射を行い、表面部５の傾斜面部５ｂに対しての入射角と同じ反射角で表面部５の平坦部５ａ方向に進む。この表面部５の平坦部５ａに達した光線Ｌ２は、表面部５の平坦部５ａに設けた光偏向素子１１（ここでは凹形状）によって屈折して表面部５の平坦部５ａから出射光Ｌ３として出射する。
【００２８】
また、入射端面部７で屈折した±４２°（ここでは左右方向）程度の光線の内表面部５の傾斜面部５ｂ方向に進んだ光線Ｌｒは、表面部５の傾斜面部５ｂに達して表面部５の傾斜面部５ｂに設けた光偏向素子１２（ここでは凸形状）によって屈折して表面部５の傾斜面部５ｂから出射光Ｌｒ０として出射する。
【００２９】
同様に、入射端面部７の裏面部６の傾斜面部６ｂ方向に屈折した±４２°程度の光線ＬＬは、裏面部６の傾斜面部６ｂ方向へ進み、裏面部６の傾斜面部６ｂで全反射を行って反対側の表面部５の傾斜面部５ｂに達して表面部５の傾斜面部５ｂに設けた光偏向素子１２（ここでは凸形状）によって屈折して表面部５の傾斜面部５ｂから出射光ＬＬ０として出射する。
【００３０】
さらに、入射端面部７から入射した光線の一部は、表面部５の傾斜面部５ｂや裏面部の傾斜面部６ｂの鏡面部分で全反射をしながら進み、表面部５の平坦部５ａや裏面部６の平坦部６ａに達する。そして、裏面部６の平坦部６ａに達した光線Ｌ４は再度全反射する。ここで、裏面部６の平坦部６ａに設けた光偏向素子１１（ここでは凹形状）に達した光線Ｌ４１は、光偏向素子１１によって全反射して裏面部６の平坦部６ａから表面部５の平坦部５ａに進み、光線Ｌ４０として出射する。
【００３１】
尚、ここでは、図４を用いて左部分のみの光の軌跡について説明したが、右部分も同様な光の軌跡を得る。特に表面部５の平坦部５ａからの出射光は、左右（ここでは図２に示す様に２つの入射端面部７ａと、入射端面部７ｂから入射し、また図３に示す様に４つの入射端面部７ａ、入射端面部７ｂ、入射端面部７ｃ、入射端面部７ｄから入射する。）２つの入射端面部７から光を入射して、両方の出射端面部７からの光を表面部５の平坦部５ａで出射する。
【００３２】
さらに、光偏向素子１１や光偏向素子１２の分布は、表面部５の平坦部５ａから出射する輝度と表面部５の傾斜面部５ｂから出射する輝度とが同じになる様に表面部５の傾斜面部５ｂ、裏面部６の傾斜面部６ｂ、表面部５の平坦部５ａおよび裏面部６の平坦部６ａに設ける光偏向素子１１および光偏向素子１２の量をコントロールすることにより得ることができる。
【００３３】
尚、光偏向素子１１，１２は、球および楕円球の一部ならびに三角錘、円錐、四角錐、三角柱、四角柱、円柱等の内から表面部５の平坦部５ａから最適な光が出射するように選択する。
例えば、表面部５の平坦部５ａに設けた光偏向素子１２の位置が図４の第２の導光体２の左寄りにある場合、もっと表面部５の平坦部５ａの中心方向に出射しなければならない時に、凸形状の球の一部の円弧状面よりも屈折する出射面と成る面の角度が小さい三角錐や四角錐を用いて表面部５の平坦部５ａに沿った出射光を得た方が良い場合もある。
【００３４】
このように、光偏向素子１１，１２は、表面部５の平坦部５ａからの必要な出射光の方向、輝度等およびこれらの組み合わせ等を選択する。これにより、第２の導光体２の入射端面部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄからの全反射等で伝播した光を屈折させて偏向し、表面部５の平坦部５ａの中央方向からの出射光によって第２の導光体２の平坦部５ａ全体から均一に出射することができる。
【００３５】
また、第２の導光体２は表面部５の平坦部５ａと表面部５の傾斜面部５ｂとの境がなく表面部５の平坦部５ａからの出射光と表面部５の傾斜面部５ｂからの出射光とが同等に出射されて傾斜面部５ｂを含めての全表面部５からの出射光が均一に出射される。
【００３６】
第１の導光体３は、図５に示すように、光源９からの光を導く細長い矩形形状をなした入射面部３６と、この入射面部３６の反対側に位置し、入射面部３６の幅よりも広い幅を有して光源９からの光を出射する出射面部３５と、これら入射面部３６と出射面部３５とを接続する細長い２つの傾斜側面３７と、これら２つの傾斜側面３７と入射面部３６と出射面部３５とを垂直に接続する２つの側面３８とからなる。
【００３７】
また、第１の導光体３は、出射面部３５の幅を第２の導光体２の入射端面部７ａの幅および入射端面部７ｂの幅や入射端面部７ｃの幅および入射端面部７ｄの幅の略倍の大きさである。
但し、第１の導光体３の長さは、第２の導光体２の長さと等しい。
【００３８】
さらに、第１の導光体３の光の軌跡を図６を参照しながら説明する。
第２の導光体２（２Ａ，２Ｂ）でも説明したように、第１の導光体３の入射面部３６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体３内に進む。例えば一般の導光体３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ｎはｎ＝１．４９程度であるので、最大入射角は９０°となる。従って、入射面部３６で屈折する屈折角γは、γ＝０〜±４２°程度の範囲内になる。
但し、入射面部３６に対して垂直な直線をγ＝０とし、各傾斜側面３７方向の右方向へγ＝＋４２°、傾斜側面３７の左方向へγ＝＋４２°の範囲に光線が存在する。
【００３９】
また、屈折角γ＝０〜±４２°の範囲内で第１の導光体３内に入射した光は、第１の導光体３と空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面において、Ｓｉｎα＝（１／ｎ）の式により臨界角を表わすことができる。例えば一般の導光体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ｎはｎ＝１．４９程度であるので、臨界角αはα＝４２°程度になる。
【００４０】
第１の導光体３の入射面部３６から入射した真直ぐな光線Ｌ１３は、入射面部３６や出射面部３５で屈折せずに直接出射面部３５から光線Ｌ１３０を出射する。
尚、出射面部３５に対し多少の入射角を有する光線は概略出射面部３５から多少の屈折をした出射角で出射する。
【００４１】入射面部３６で屈折した±４２°（ここでは左右方向）程度の光線の内傾斜側面３７の左方向に進んだ光線Ｌｒ３は、左側の傾斜側面３７で全反射をして入射角に等しい反射角で光線Ｌｒ３１として出射面部３５方向に進み、出射面部３５でやや屈折して光線Ｌｒ３０として出射する。
【００４２】
同様に入射面部３６で±４２°に屈折した光線の内傾斜側面３７の右方向に進んだ光線ＬＬ３は、左側の傾斜側面３７で全反射をして入射角に等しい反射角で光線ＬＬ３１として出射面部３５方向に進み、出射面部３５でやや屈折して光線ＬＬ３０として出射する。
【００４３】
尚、出射面部３５や２つの傾斜側面３７および２つの側面３８に第２の導光体２に設けた光偏向素子１１や光偏向素子１２を設けても良い。
【００４４】
この第１の導光体３の出射面部３５からの出射光は、第２の導光体２Ａの入射端面部７ａおよび入射端面部７ｂや第２導光体２Ｂの入射端面部７ａおよび入射端面部７ｂならびに入射端面部７ｃおよび入射端面部７ｄに向かい、出射光の全てをこれらに入射する。
【００４５】
光源９は、冷陰極管（ＣＣＦＬ）等からなり、これらは第１の導光体３の入射面部３６に対応する長さの線状をなし、直接光は第１の導光体３の入射面部３６から導光体３内に入射し、他の光は図示しないリフレクタで反射されながら光源９とリフレクタとの空間を通って第１の導光体３内に入射する。
また、光源９としては、半導体発光素子であって、ＬＥＤやレーザ等からなり、ＲＧＢ（赤色発光、緑色発光、青色発光）からなる複数の半導体発光素子を組み合わせたアレー状に構成したユニットを入射面部３６近傍に設けても良い。
【００４６】
尚、従来の平面照明装置では、光源からの光を導光体から直ぐに出射光を出射するために輝度の斑や虹の発生があるが、本発明のように光源からの光を一度、第１の導光体３で第２の導光体２に対応した光を出射し、この出射光を第２の導光体２によりさらに広がりを持った均一な光を出射することができる。
【００４７】
反射体１０は、反射面が凹凸形状またはプリズム形状を成し、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やシート状金属からなる。この反射体１０は、第１の導光体３の入射面部３６と出射面部３５以外の部分を覆い、光源９からの光が第１の導光体３によって出射面部３５に出射した以外の光を反射または乱反射し、再び第１の導光体３に入射させて光源９からの光を全て出射面部３５から出射する。
【００４８】
さらに、反射体１０は、反射面が凹凸形状またはプリズム形状であるので、光源９がＲＧＢ等の三原色光の光をプリズム面による反射によって第１の導光体３内で混ざり合うことができ、光源９からの光を無駄にせず光源９から導光体２の出射光に変換する効率を良くすることができる。
【００４９】
また、ここでは図示しないが、平面照明装置１として第２の導光体２の表面部の上方にプリズムシートを用いても良い。この時プリズムシートのプリズム面（プリズムの稜）を導光体２に向ける。これにより、第２の導光体２に沿った様な出射光がある場合、出射光を一度プリズムシート内に取り込み、取り込んだ面と反対側の面で全反射をし、最終的に平面照明装置１から略垂直な出射光を得ることができる。
【００５０】
ところで、上述した実施の形態では、第２の導光体２の入射端面部７に出射面部３５が位置するように第１の導光体３が設けられた構成について説明したが、反射体１０を第１の導光体３として用いることもできる。この場合の反射体１０は、第２の導光体２の２つの入射端面部７の幅と略一致するように開口幅が設定される。これにより、光源９からの光は、反射体１０の開口より２つの第２の導光体２の２つの入射端面部（例えば７ａ，７ｂ）より入射される。
【００５１】
このように、本発明の導光体を含む平面照明装置は、線状の光源９と、この光源９からの光を第１の導光体３の入射面部３６から導き、この第１の導光体３の入射面部３６よりも広い幅を有し、光源９からの光を出射する出射面部３５と、入射面部３６と出射面部３５とを接続する２つの傾斜面部３７で入射面部３６から入射した光の内大きく屈折された光を全反射して出射面部３５方向に導き出射面部３５から略垂直な光を出射し、この第１の導光体３の出射面部３５の幅の略半分の幅を有した第２の導光体２の入射端面部７により、この第１の導光体３からの出射光を複数の第２の導光体２の入射端面部７から導き、第２の導光体２の表面部５の２両端または４端を裏面部６方向に傾斜させて、第２の導光体２の本来の側面部を表面部５と裏面部６とに平行にして得た入射端面部７に入射した光は表面部５側に傾斜した傾斜面部５ｂや裏面部６側に傾斜した傾斜面部６ｂで全反射を繰り返しながら第２の導光体２の表面部５の大きな平坦部５ａに導き、この平坦部５ａに設けた光偏向素子１１や光偏向素子１２によって外部に出射する。
また、表面部５側に傾斜した傾斜面部５ｂにも光偏向素子１１や光偏向素子１２を設けることにより傾斜面部５ｂからも光を出射することができ、表面部５の大きな平坦部５ａと表面部５の傾斜面部５ｂとから等しく均一な光を出射することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る導光体は、表面部は平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４側面を、光を導く入射端面部とするので、入射端面部と表面部との臨界部分が無く、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たない。そして、２両側面または４側面の入射端面部から導いた光を大きな平坦部から出射することができるとともに支持体を用いずに導光体自体で自立することができる。これにより、導光体を多数並べることで目的とする大きさの平面照明装置に対応した大きさの導光体を得ることができる。
【００５３】
また、請求項２に係る導光体は、光を屈折および全反射する光偏向素子を表面部および裏面部に設けるので、表面部方向に傾斜した導光体の２両端または４端の傾斜部分および表面部分から均一で同等の光を出射することができる。これにより、傾斜部分を含め導光体全体から平面光を得ることができる。
【００５４】
さらに、請求項３に係る平面照明装置は、複数の光源と、当該光源からの光を導く入射面部と、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、入射面部と出射面部とを接続する２つの傾斜側面と、入射面部と出射面部とを接続する２つの側面とからなる複数の第１の導光体と、表面部が平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４両側面を、光を導く入射端面部とするとともに入射端面部は第１の導光体の出射面部の幅の略半分の幅を有する第２の導光体を複数具備し、光源からの光を第１の導光体の入射面部から導き出射面部から出射し、この出射された光を複数の第２の導光体の入射端面部から導き表面部から出射することができる。そして、光源からの光を第１の導光体の入射面部から取り入れ、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部から出射した光を第２の導光体の２つの入射端面部に導き、２つの第２の導光体の表面部の大きな平坦部から出射するので、どんな大きな平面照明装置を構成することができるとともに自由な大きさを構成することができ、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たずに均一な光を出射することができる。これにより、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たずに均一な光を出射することができ、本発明の平面照明装置を液晶表示装置等に用いることによって目的に合った施工および設計をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明に係る平面照明装置の略斜視構成図
（ｂ）同平面照明装置の側面図
【図２】（ａ）本発明に係る導光体の略斜視図
（ｂ）同導光体の側面図
【図３】（ａ）本発明に係る導光体の略斜視図
（ｂ）同導光体の側面図
【図４】本発明に係る導光体の軌跡図
【図５】本発明に係る導光体の略斜視図
【図６】本発明に係る導光体の軌跡図
【符号の説明】
１…平面照明装置、２（２Ａ，２Ｂ），３…導光体、５…表面部、５ａ…表面平坦部、５ｂ…表面側傾斜面部、６…裏面部、６ａ…裏面平坦部、６ｂ…裏面側傾斜面部、７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）…入射端面部、８…側面部、９…光源、１０…反射体、１１，１２…光偏向素子、３５…出射面部、３６…入射面部、３７…傾斜側面、３８…側面、γ…屈折角、ｎ…屈折率、α…臨界角、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，ＬＬ，Ｌｒ，ＬＬ１，Ｌｒ０，ＬＬ０，Ｌ４１，Ｌ４０，Ｌ１３，ＬＬ３Ｌｒ３，ＬＬ３０，Ｌ１３０Ｌｒ３０…光線。
【発明の属する技術分野】
本発明は、大きな平面照明装置を提供するもので、光源からの光線を入射面部から導き、この入射面部の幅の略２倍の幅を有した出射面部から細長い平面光を出射する第１の導光体からの出射光を表面部の２両端または４端を裏面部方向に傾斜させて側面部を表面部と裏面部とに平行にした２つの両側面または４つの側面から導き、表面部の２両端または４端以外の大きな平坦部から出射する第２の導光体等を複数設けることによって大きな平面光を得ることができる導光体および平面照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の大画面用の導光体は、導光体自体を大きくし、光源からの光を最大限に利用する目的で２側面部や４側面部を入射面部として用いている。また、導光板の厚さを入射端面部から離れるほど薄くさせる、所謂楔形状に成形して、入射端面部から入射端面部の反対方向に向かう光のテーパーリークを利用する方法が知られている。
【０００３】
また、大画面用の大きな平面照明装置の場合には、導光体を用いずにケース内に冷陰極蛍光管の様な光源を並べ、上部に拡散板を用いた方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の大画面用の導光体として、導光体自体を大きくし、光源からの光を最大限に利用する目的で２側面部や４側面部を入射面部として用いる場合には、必要とする大きさに対応した導光体が必要となる。このため、導光体の大きさが大きくなるに従い、導光体の自重により撓みの発生が生じる。この撓みの発生を回避するためには、導光体の厚さを厚さを厚くしなければならず、そのため導光体の重量が大きくなる課題がある。また、導光体の厚さを入射端面部から離れるほど厚さを薄くさせる、所謂楔形状に成形して、入射端面部から入射端面部の反対方向に向かう光のテーパーリークを利用する方法では、厚さが薄くなる部分の強度や保持が困難であるという課題がある。しかも、これら導光体を大きくした場合、輝度を向上させるには光源を増やす必要があり、入射端面部の厚さを厚くしなければならない課題がある。
【０００５】
さらに、大画面化を図るため、従来の導光体を複数つないで用いた場合には、導光体の端部である互いの隣接する境界部が線として目立ってしまう課題がある。
【０００６】
また、導光体の側面側に光源を設ける従来の平面照明装置の場合には、光源が側面部にあるため、導光体からの出射光が導光体の出射面に沿ったような光が多く出射する課題がある。
【０００７】
さらに、従来の大きな画面を得る大きな平面照明装置の場合に、導光体を用いずにケース内に冷陰極蛍光管の様な光源を並べ、上部に拡散板を用いた、所謂、直下型バックライトの平面照明装置では、平面照明装置の大きさに対応してケースの大きさを大きくしなければならない課題がある。
また、ある程度の大きさになると、拡散板自身の重量で拡散板が撓んでしまう課題がある。この撓みを回避するため、支持部を設けると、支持部の影や支持部分の輝度の低下に課題がある。
【０００８】
この発明は、このような課題を解決するためなされたもので、その目的は、複数の光源と、光源からの光を導く入射面部と、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、入射面部と出射面部とを接続する２つの傾斜側面と、入射面部と出射面部とを接続する２つの側面とからなる第１の導光体と、表面部や裏面部に光を屈折および全反射する光偏向素子を設け、表面部が平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４側面を、光を導く入射端面部とするとともに入射端面部は第１の導光体の出射面部の幅の略半分の幅を有する第２の導光体とを具備し、光源からの光を第１の導光体の入射面部から導き出射面部から出射し、出射された光を複数の第２の導光体の入射端面部から導き表面部から出射する第２の導光体とによって、第２の導光体が入射端面部と表面部との臨界部分が無く、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たず、２両側面または４側面の入射端面部から導いた光を大きな平坦部から出射することができるとともに支持体を用いずに導光体自体で自立することができる導光体および平面照明装置を提供することにある。
【０００９】
【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に係る導光体は、表面部は平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４側面を、光を導く入射端面部とすることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る導光体は、表面部は平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４側面を、光を導く入射端面部とするので、入射端面部と表面部との臨界部分が無く、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たず、２両側面または４側面の入射端面部から導いた光を大きな平坦部から出射することができるとともに支持体を用いずに導光体自体で自立することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る導光体は、光を屈折および全反射する光偏向素子を表面部および裏面部に設けることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る導光体は、光を屈折および全反射する光偏向素子を表面部および裏面部に設けるので、表面部方向に傾斜した導光体の２両端または４端の傾斜部分および表面部分から均一で同等の光を出射することができる。
【００１３】
さらに、請求項３に係る平面照明装置は、複数の光源と、当該光源からの光を導く入射面部と、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、入射面部と出射面部とを接続する２つの傾斜側面と、入射面部と出射面部とを接続する２つの側面とからなる複数の第１の導光体と、表面部が平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４両側面を、光を導く入射端面部とするとともに入射端面部は第１の導光体の出射面部の幅の略半分の幅を有する第２の導光体を複数具備し、光源からの光を第１の導光体の入射面部から導き出射面部から出射し、この出射された光を複数の第２の導光体の入射端面部から導き表面部から出射することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る平面照明装置は、複数の光源と、当該光源からの光を導く入射面部と、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、入射面部と出射面部とを接続する２つの傾斜側面と、入射面部と出射面部とを接続する２つの側面とからなる複数の第１の導光体と、表面部が平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４両側面を、光を導く入射端面部とするとともに入射端面部は第１の導光体の出射面部の幅の略半分の幅を有する第２の導光体を複数具備し、光源からの光を第１の導光体の入射面部から導き出射面部から出射し、この出射された光を複数の第２の導光体の入射端面部から導き表面部から出射するので、光源からの光を第１の導光体の入射面部から取り入れ、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部から出射した光を第２の導光体の２つの入射端面部に導き、２つの第２の導光体の表面部の大きな平坦部から出射することができる。これにより、どんな大きな平面照明装置を構成することができるとともに自由な大きさを構成することができ、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たずに均一な光を出射することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
なお、本発明は以下に説明するような効果を奏する導光体と平面照明装置を提供することにある。すなわち、本発明の平面照明装置は、光源と、光源からの光を均一な平面光を提供する第１の導光体と、この第１の導光体からの光を大きな平坦部から出射できる第２の導光体から構成される。そして、第２の導光体は、導光体の側面部が裏面部方向に向く様に、導光体の表面部に大きな平坦部を残す様に導光体の表面部の２両端や４端を裏面部方向に傾けて２つまたは４つの傾斜面部を形成し、側面部を表面部や裏面部と平行になる様にし、この平行な部分（側面部）を入射端面部としている。これにより、入射端面部から入射した光が傾斜面部で全反射を繰り返しながら表面部に達し、表面部や裏面部および傾斜面部に光偏向素子を設け、入射端面部から入射した光の一部は傾斜面部で出射し、裏面部に設けた光偏向素子によって表面部方向に全反射をし、直接表面部から出射したり、表面部に達した光を光偏向素子によって表面部から出射することができる。
【００１６】
また、この第２の導光体の入射端面部に入射するための平面光は、第１の導光体によって、光源からの光を導く細長い入射面部と、この入射面部に対向する位置に入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、これら入射面部と出射面部とを接続し、相対する２つの傾斜側面と２つの側面とからなる。そして、光源から入射面部に導いた光の内、一部は直接出射面部に達し、入射面部で大きく屈折した光は傾斜側面で全反射をし、略垂直に出射面部に達し、この出射面部から出射し、第２の導光体の入射端面部に向かう。そのため、第１の導光体の出射面部は第２の導光体の入射端面部の略２倍の幅を有して第１の導光体の出射面部からの光を余すこと無く第２の導光体に到達し、第２の導光体の表面部の平坦部から均一な平面光を得ることができる。
【００１７】
図１（ａ）は本発明に係る平面照明装置の略斜視構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）の平面照明装置の略断面図、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る第２の導光体を示す図、図３は第２の導光体の光の軌跡を示す図、図４は第１の導光体の略斜視図、図５は第１の導光体の光の軌跡を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、平面照明装置１は、第１の導光体３、第２の導光体２、光源９、反射体１０を備えて概略構成される。この平面照明装置１は、反射体１０で囲まれた第１の導光体３の入射面部近傍に備える光源９から第１の導光体３に光を導いている。第１の導光体３の出射面部には、複数（２つ）の入射端面部が接触または近傍に来る様に第２の導光体２が配置されている。これにより、第１の導光体３の出射面部から出射した光を、第２の導光体２の入射端面部から取り込み、表面部５の広い平坦部５ａから光を出射させている。
【００１９】
第１の導光体３と第２の導光体２とは、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）等で形成されている。
【００２０】
第２の導光体２（２Ａ）は、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、表面部５が大きな平坦部５ａを有している。この第２の導光体２Ａは、表面部５の２両端を裏面部６方向に傾斜する傾斜面部５ｂを形成し、表面部５と裏面部６とが接続する４つの側面部８（導光体２Ａの厚さに相当）のうち互いに向き合う２つの側面部８を表面部５と裏面部６とに平行になるようにしている。そして、側面部８の前記平行な２両側面は、光を導く入射端面部７（７ａ，７ｂ）を形成している。すなわち、図２（ａ），（ｂ）に示す第２の導光体２Ａは、表面部５の互いに向き合う２両端の傾斜面部５ｂの端面が表面部５と裏面部６に平行な２つの入射端面部７ａ，７ｂを形成している。
【００２１】
また、第２の導光体２（２Ｂ）は、図３（ａ），（ｂ）に示す様に、表面部５が大きな平坦部５ａを有している。この第２の導光体２Ｂは、表面部５の外周全４端を裏面部６方向に傾斜する傾斜面部５ｂを形成し、表面部５と裏面部６とが接続する側面部（導光体の厚さに相当）の４つの側面部を表面部５と裏面部６とに平行になるようにしている。そして、側面部の前記平行な全４側面は、光を導く入射端面部７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を形成している。すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示す第２の導光体２Ｂは、表面部５の外周全４端の傾斜面部５ｂの端面が表面部５と裏面部６に平行な４つの入射端面部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを形成している。
【００２２】
尚、これら表面部５の平坦部５ａと傾斜面部５ｂとの境および裏面部６の平坦部６ａと傾斜面部６ｂとの境は、丸みをおびた曲面を形成しており、境として認識できない様にしてある。
また、これら入射端面部７ａの幅および入射端面部７ｂの幅や入射端面部７ｃの幅および入射端面部７ｄの幅は、第１の導光体３の光が出射する出射面部の幅の略半分の大きさである。
【００２３】
さらに、表面部５の平坦部５ａや裏面部６の平坦部６ａおよび表面部５の傾斜面部５ｂや裏面部６の傾斜面部６ｂには、光を全反射や屈折する光偏向素子１１，１２が必要に応じて形成されている。
【００２４】
次に、第２の導光体２（２Ａ，２Ｂ）の光の軌跡を図４を参照しながら説明する。
第２の導光体２（２Ａ，２Ｂ）の入射端面部７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体２Ａ，２Ｂ内に進む。例えば一般の導光体２Ａ，２Ｂ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ｎはｎ＝１．４９程度である。従って、最大入射角は、入射端面部７の傾斜面部５ｂ方向から傾斜面部６ｂ方向への光および傾斜面部６ｂ方向から傾斜面部５ｂ方向への光が入射角９０°となる。これにより、入射端面部７で屈折する屈折角γは、γ＝０〜±４２°程度の範囲内になる。
但し、入射端面部７に対して垂直な直線をγ＝０とし、各傾斜面部５ｂ方向へγ＝＋４２°、傾斜面部６ｂ方向へγ＝＋４２°の範囲に光線が存在する。
【００２５】
さらに、屈折角γ＝０〜４２°の範囲内で第２の導光体２Ａ，２Ｂ内に入射した光は、第２の導光体２Ａ，２Ｂと空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面において、Ｓｉｎα＝（１／ｎ）の式により臨界角を表わすことができる。例えば一般の導光体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ｎはｎ＝１．４９程度であるので、臨界角αはα＝４２°程度になる。
【００２６】
以上の様に、入射端面部７から入射した光は、０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ-1（１／ｎ）を満たす屈折率γの範囲γ＝０〜±４２°で第２の導光体２Ａ，２Ｂ内を進み、また第２の導光体２（２Ａ，２Ｂ）内と空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面ではＳｉｎα＝（１／ｎ）で臨界角α＝４２°となる。従って、入射角が臨界角よりも大きな場合には全反射し、臨界角を破らない限り第２の導光体２Ａ，２Ｂ内に閉じ込められ、第２の導光体２Ａ，２Ｂ内から脱出できない。
【００２７】
入射端面部７から入射した光線は、屈折角γの範囲γ＝０°〜±４２°で第２の導光体２Ａ，２Ｂ内を進む。そして、真直ぐな光線Ｌ１は、表面部５の傾斜面部５ｂで全反射を行い、表面部５の傾斜面部５ｂに対しての入射角と同じ反射角で表面部５の平坦部５ａ方向に進む。この表面部５の平坦部５ａに達した光線Ｌ２は、表面部５の平坦部５ａに設けた光偏向素子１１（ここでは凹形状）によって屈折して表面部５の平坦部５ａから出射光Ｌ３として出射する。
【００２８】
また、入射端面部７で屈折した±４２°（ここでは左右方向）程度の光線の内表面部５の傾斜面部５ｂ方向に進んだ光線Ｌｒは、表面部５の傾斜面部５ｂに達して表面部５の傾斜面部５ｂに設けた光偏向素子１２（ここでは凸形状）によって屈折して表面部５の傾斜面部５ｂから出射光Ｌｒ０として出射する。
【００２９】
同様に、入射端面部７の裏面部６の傾斜面部６ｂ方向に屈折した±４２°程度の光線ＬＬは、裏面部６の傾斜面部６ｂ方向へ進み、裏面部６の傾斜面部６ｂで全反射を行って反対側の表面部５の傾斜面部５ｂに達して表面部５の傾斜面部５ｂに設けた光偏向素子１２（ここでは凸形状）によって屈折して表面部５の傾斜面部５ｂから出射光ＬＬ０として出射する。
【００３０】
さらに、入射端面部７から入射した光線の一部は、表面部５の傾斜面部５ｂや裏面部の傾斜面部６ｂの鏡面部分で全反射をしながら進み、表面部５の平坦部５ａや裏面部６の平坦部６ａに達する。そして、裏面部６の平坦部６ａに達した光線Ｌ４は再度全反射する。ここで、裏面部６の平坦部６ａに設けた光偏向素子１１（ここでは凹形状）に達した光線Ｌ４１は、光偏向素子１１によって全反射して裏面部６の平坦部６ａから表面部５の平坦部５ａに進み、光線Ｌ４０として出射する。
【００３１】
尚、ここでは、図４を用いて左部分のみの光の軌跡について説明したが、右部分も同様な光の軌跡を得る。特に表面部５の平坦部５ａからの出射光は、左右（ここでは図２に示す様に２つの入射端面部７ａと、入射端面部７ｂから入射し、また図３に示す様に４つの入射端面部７ａ、入射端面部７ｂ、入射端面部７ｃ、入射端面部７ｄから入射する。）２つの入射端面部７から光を入射して、両方の出射端面部７からの光を表面部５の平坦部５ａで出射する。
【００３２】
さらに、光偏向素子１１や光偏向素子１２の分布は、表面部５の平坦部５ａから出射する輝度と表面部５の傾斜面部５ｂから出射する輝度とが同じになる様に表面部５の傾斜面部５ｂ、裏面部６の傾斜面部６ｂ、表面部５の平坦部５ａおよび裏面部６の平坦部６ａに設ける光偏向素子１１および光偏向素子１２の量をコントロールすることにより得ることができる。
【００３３】
尚、光偏向素子１１，１２は、球および楕円球の一部ならびに三角錘、円錐、四角錐、三角柱、四角柱、円柱等の内から表面部５の平坦部５ａから最適な光が出射するように選択する。
例えば、表面部５の平坦部５ａに設けた光偏向素子１２の位置が図４の第２の導光体２の左寄りにある場合、もっと表面部５の平坦部５ａの中心方向に出射しなければならない時に、凸形状の球の一部の円弧状面よりも屈折する出射面と成る面の角度が小さい三角錐や四角錐を用いて表面部５の平坦部５ａに沿った出射光を得た方が良い場合もある。
【００３４】
このように、光偏向素子１１，１２は、表面部５の平坦部５ａからの必要な出射光の方向、輝度等およびこれらの組み合わせ等を選択する。これにより、第２の導光体２の入射端面部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄからの全反射等で伝播した光を屈折させて偏向し、表面部５の平坦部５ａの中央方向からの出射光によって第２の導光体２の平坦部５ａ全体から均一に出射することができる。
【００３５】
また、第２の導光体２は表面部５の平坦部５ａと表面部５の傾斜面部５ｂとの境がなく表面部５の平坦部５ａからの出射光と表面部５の傾斜面部５ｂからの出射光とが同等に出射されて傾斜面部５ｂを含めての全表面部５からの出射光が均一に出射される。
【００３６】
第１の導光体３は、図５に示すように、光源９からの光を導く細長い矩形形状をなした入射面部３６と、この入射面部３６の反対側に位置し、入射面部３６の幅よりも広い幅を有して光源９からの光を出射する出射面部３５と、これら入射面部３６と出射面部３５とを接続する細長い２つの傾斜側面３７と、これら２つの傾斜側面３７と入射面部３６と出射面部３５とを垂直に接続する２つの側面３８とからなる。
【００３７】
また、第１の導光体３は、出射面部３５の幅を第２の導光体２の入射端面部７ａの幅および入射端面部７ｂの幅や入射端面部７ｃの幅および入射端面部７ｄの幅の略倍の大きさである。
但し、第１の導光体３の長さは、第２の導光体２の長さと等しい。
【００３８】
さらに、第１の導光体３の光の軌跡を図６を参照しながら説明する。
第２の導光体２（２Ａ，２Ｂ）でも説明したように、第１の導光体３の入射面部３６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体３内に進む。例えば一般の導光体３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ｎはｎ＝１．４９程度であるので、最大入射角は９０°となる。従って、入射面部３６で屈折する屈折角γは、γ＝０〜±４２°程度の範囲内になる。
但し、入射面部３６に対して垂直な直線をγ＝０とし、各傾斜側面３７方向の右方向へγ＝＋４２°、傾斜側面３７の左方向へγ＝＋４２°の範囲に光線が存在する。
【００３９】
また、屈折角γ＝０〜±４２°の範囲内で第１の導光体３内に入射した光は、第１の導光体３と空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面において、Ｓｉｎα＝（１／ｎ）の式により臨界角を表わすことができる。例えば一般の導光体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ｎはｎ＝１．４９程度であるので、臨界角αはα＝４２°程度になる。
【００４０】
第１の導光体３の入射面部３６から入射した真直ぐな光線Ｌ１３は、入射面部３６や出射面部３５で屈折せずに直接出射面部３５から光線Ｌ１３０を出射する。
尚、出射面部３５に対し多少の入射角を有する光線は概略出射面部３５から多少の屈折をした出射角で出射する。
【００４１】入射面部３６で屈折した±４２°（ここでは左右方向）程度の光線の内傾斜側面３７の左方向に進んだ光線Ｌｒ３は、左側の傾斜側面３７で全反射をして入射角に等しい反射角で光線Ｌｒ３１として出射面部３５方向に進み、出射面部３５でやや屈折して光線Ｌｒ３０として出射する。
【００４２】
同様に入射面部３６で±４２°に屈折した光線の内傾斜側面３７の右方向に進んだ光線ＬＬ３は、左側の傾斜側面３７で全反射をして入射角に等しい反射角で光線ＬＬ３１として出射面部３５方向に進み、出射面部３５でやや屈折して光線ＬＬ３０として出射する。
【００４３】
尚、出射面部３５や２つの傾斜側面３７および２つの側面３８に第２の導光体２に設けた光偏向素子１１や光偏向素子１２を設けても良い。
【００４４】
この第１の導光体３の出射面部３５からの出射光は、第２の導光体２Ａの入射端面部７ａおよび入射端面部７ｂや第２導光体２Ｂの入射端面部７ａおよび入射端面部７ｂならびに入射端面部７ｃおよび入射端面部７ｄに向かい、出射光の全てをこれらに入射する。
【００４５】
光源９は、冷陰極管（ＣＣＦＬ）等からなり、これらは第１の導光体３の入射面部３６に対応する長さの線状をなし、直接光は第１の導光体３の入射面部３６から導光体３内に入射し、他の光は図示しないリフレクタで反射されながら光源９とリフレクタとの空間を通って第１の導光体３内に入射する。
また、光源９としては、半導体発光素子であって、ＬＥＤやレーザ等からなり、ＲＧＢ（赤色発光、緑色発光、青色発光）からなる複数の半導体発光素子を組み合わせたアレー状に構成したユニットを入射面部３６近傍に設けても良い。
【００４６】
尚、従来の平面照明装置では、光源からの光を導光体から直ぐに出射光を出射するために輝度の斑や虹の発生があるが、本発明のように光源からの光を一度、第１の導光体３で第２の導光体２に対応した光を出射し、この出射光を第２の導光体２によりさらに広がりを持った均一な光を出射することができる。
【００４７】
反射体１０は、反射面が凹凸形状またはプリズム形状を成し、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やシート状金属からなる。この反射体１０は、第１の導光体３の入射面部３６と出射面部３５以外の部分を覆い、光源９からの光が第１の導光体３によって出射面部３５に出射した以外の光を反射または乱反射し、再び第１の導光体３に入射させて光源９からの光を全て出射面部３５から出射する。
【００４８】
さらに、反射体１０は、反射面が凹凸形状またはプリズム形状であるので、光源９がＲＧＢ等の三原色光の光をプリズム面による反射によって第１の導光体３内で混ざり合うことができ、光源９からの光を無駄にせず光源９から導光体２の出射光に変換する効率を良くすることができる。
【００４９】
また、ここでは図示しないが、平面照明装置１として第２の導光体２の表面部の上方にプリズムシートを用いても良い。この時プリズムシートのプリズム面（プリズムの稜）を導光体２に向ける。これにより、第２の導光体２に沿った様な出射光がある場合、出射光を一度プリズムシート内に取り込み、取り込んだ面と反対側の面で全反射をし、最終的に平面照明装置１から略垂直な出射光を得ることができる。
【００５０】
ところで、上述した実施の形態では、第２の導光体２の入射端面部７に出射面部３５が位置するように第１の導光体３が設けられた構成について説明したが、反射体１０を第１の導光体３として用いることもできる。この場合の反射体１０は、第２の導光体２の２つの入射端面部７の幅と略一致するように開口幅が設定される。これにより、光源９からの光は、反射体１０の開口より２つの第２の導光体２の２つの入射端面部（例えば７ａ，７ｂ）より入射される。
【００５１】
このように、本発明の導光体を含む平面照明装置は、線状の光源９と、この光源９からの光を第１の導光体３の入射面部３６から導き、この第１の導光体３の入射面部３６よりも広い幅を有し、光源９からの光を出射する出射面部３５と、入射面部３６と出射面部３５とを接続する２つの傾斜面部３７で入射面部３６から入射した光の内大きく屈折された光を全反射して出射面部３５方向に導き出射面部３５から略垂直な光を出射し、この第１の導光体３の出射面部３５の幅の略半分の幅を有した第２の導光体２の入射端面部７により、この第１の導光体３からの出射光を複数の第２の導光体２の入射端面部７から導き、第２の導光体２の表面部５の２両端または４端を裏面部６方向に傾斜させて、第２の導光体２の本来の側面部を表面部５と裏面部６とに平行にして得た入射端面部７に入射した光は表面部５側に傾斜した傾斜面部５ｂや裏面部６側に傾斜した傾斜面部６ｂで全反射を繰り返しながら第２の導光体２の表面部５の大きな平坦部５ａに導き、この平坦部５ａに設けた光偏向素子１１や光偏向素子１２によって外部に出射する。
また、表面部５側に傾斜した傾斜面部５ｂにも光偏向素子１１や光偏向素子１２を設けることにより傾斜面部５ｂからも光を出射することができ、表面部５の大きな平坦部５ａと表面部５の傾斜面部５ｂとから等しく均一な光を出射することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る導光体は、表面部は平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４側面を、光を導く入射端面部とするので、入射端面部と表面部との臨界部分が無く、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たない。そして、２両側面または４側面の入射端面部から導いた光を大きな平坦部から出射することができるとともに支持体を用いずに導光体自体で自立することができる。これにより、導光体を多数並べることで目的とする大きさの平面照明装置に対応した大きさの導光体を得ることができる。
【００５３】
また、請求項２に係る導光体は、光を屈折および全反射する光偏向素子を表面部および裏面部に設けるので、表面部方向に傾斜した導光体の２両端または４端の傾斜部分および表面部分から均一で同等の光を出射することができる。これにより、傾斜部分を含め導光体全体から平面光を得ることができる。
【００５４】
さらに、請求項３に係る平面照明装置は、複数の光源と、当該光源からの光を導く入射面部と、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、入射面部と出射面部とを接続する２つの傾斜側面と、入射面部と出射面部とを接続する２つの側面とからなる複数の第１の導光体と、表面部が平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を表面部と裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４両側面を、光を導く入射端面部とするとともに入射端面部は第１の導光体の出射面部の幅の略半分の幅を有する第２の導光体を複数具備し、光源からの光を第１の導光体の入射面部から導き出射面部から出射し、この出射された光を複数の第２の導光体の入射端面部から導き表面部から出射することができる。そして、光源からの光を第１の導光体の入射面部から取り入れ、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部から出射した光を第２の導光体の２つの入射端面部に導き、２つの第２の導光体の表面部の大きな平坦部から出射するので、どんな大きな平面照明装置を構成することができるとともに自由な大きさを構成することができ、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たずに均一な光を出射することができる。これにより、複数並べても互いの隣接する境界部が線として目立たずに均一な光を出射することができ、本発明の平面照明装置を液晶表示装置等に用いることによって目的に合った施工および設計をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明に係る平面照明装置の略斜視構成図
（ｂ）同平面照明装置の側面図
【図２】（ａ）本発明に係る導光体の略斜視図
（ｂ）同導光体の側面図
【図３】（ａ）本発明に係る導光体の略斜視図
（ｂ）同導光体の側面図
【図４】本発明に係る導光体の軌跡図
【図５】本発明に係る導光体の略斜視図
【図６】本発明に係る導光体の軌跡図
【符号の説明】
１…平面照明装置、２（２Ａ，２Ｂ），３…導光体、５…表面部、５ａ…表面平坦部、５ｂ…表面側傾斜面部、６…裏面部、６ａ…裏面平坦部、６ｂ…裏面側傾斜面部、７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）…入射端面部、８…側面部、９…光源、１０…反射体、１１，１２…光偏向素子、３５…出射面部、３６…入射面部、３７…傾斜側面、３８…側面、γ…屈折角、ｎ…屈折率、α…臨界角、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，ＬＬ，Ｌｒ，ＬＬ１，Ｌｒ０，ＬＬ０，Ｌ４１，Ｌ４０，Ｌ１３，ＬＬ３Ｌｒ３，ＬＬ３０，Ｌ１３０Ｌｒ３０…光線。
Claims (3)
- 光を出射する表面部と、前記表面部の反対方向に位置する裏面部と、前記表面部と前記裏面部とに接続する側面部を有する導光体であって、前記表面部は平坦部からなるとともに２両端または４端を前記裏面部方向に傾斜させ、前記側面部を前記表面部と前記裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４側面を、光を導く入射端面部とすることを特徴とする導光体。
- 光を屈折および全反射する光偏向素子を前記表面部および前記裏面部に設けることを特徴とする請求項１記載の導光体。
- 複数の光源と、当該光源からの光を導く入射面部と、この入射面部よりも広い幅を有する出射面部と、前記入射面部と前記出射面部とを接続する２つの傾斜側面と、前記入射面部と前記出射面部とを接続する２つの側面とからなる複数の第１の導光体と、表面部が平坦部からなるとともに２両端または４端を裏面部方向に傾斜させ、側面部を前記表面部と前記裏面部とに平行にし、この平行な２両側面または４両側面を、光を導く入射端面部とするとともに前記入射端面部は前記第１の導光体の前記出射面部の幅の略半分の幅を有する第２の導光体を複数具備し、前記光源からの光を前記第１の導光体の前記入射面部から導き前記出射面部から出射し、この出射された光を複数の第２の導光体の入射端面部から導き前記表面部から出射することを特徴とする平面照明装置。
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