JP2006278251A - 導光板および平面照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光源の映り込みや輝度斑を無くす。
【解決手段】 導光板２は、薄板状矩形立方体形状を成し、表面部８と裏面部５との間の間距離が光源１０に近い入射端面部３で最小になり、入射端面部３から最大離距離の反入射端面部４において表面部８と裏面部５との間の間距離が最大になり、裏面部５が入射端面部３と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部６と鋭い第２の傾斜面部７とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部８または／および裏面部５に微細な光偏向素子を設ける。
【選択図】 図１
【解決手段】 導光板２は、薄板状矩形立方体形状を成し、表面部８と裏面部５との間の間距離が光源１０に近い入射端面部３で最小になり、入射端面部３から最大離距離の反入射端面部４において表面部８と裏面部５との間の間距離が最大になり、裏面部５が入射端面部３と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部６と鋭い第２の傾斜面部７とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部８または／および裏面部５に微細な光偏向素子を設ける。
【選択図】 図１
Description
本発明は、導光板の厚さが入射端面部の位置が最小になるようにして、裏面部が入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなして、光源からの光が指向性を有していても入射端面部から反入射端面部に進む時にはテーパーリークを起さず、反入射端面部で反射され入射端面部に進む時、表面部や裏面部の第１の傾斜面部でテーパーリークを起したり、全反射を行って各々反対側の面に出射したり、また裏面部の第２の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で出射することができる導光板と、この導光板の入射端面部と反入射端面部との方向に対する出射角の小さい出射光を導光板の出射光側の上部に備えたレンチキュラーレンズ体によって、出射光をさらに入射端面部と反入射端面部との方向に直角方向に出射光の出射角度を小さくすることができ、さらに入射端面部近傍に光源からの強い光の映り込みを回避するとともに導光板の側面近傍に光源を備える場合において光源が少ない時による導光板の入射端面部付近の両端部での暗部発生を回避する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。
従来の導光板および平面照明装置としては、光源からの光を最大限に利用する目的で導光板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が知られている。
さらに、大きな平明照明装置の場合には、上記の導光体の厚さを入射端面部から離れるほど厚さを薄くし、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を用いて導光板の対向する２つの端面を入射端面部とする方法が知られている。
また、従来の導光板の出射面と反対側に白色の光散乱剤を印刷する場合には、入射端面部から遠ざかるほど印刷部を増加させたり、導光板に凸凹等のドットを設ける場合でも入射端面部から遠ざかるほどドットを増加させていた。
また、従来の光源がＬＥＤ等の点光源を用いた平面照明装置として、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入射端面部にプリズム等の凸や凹の形状を設け、導光板の両端隅部分的まで光線が達するようにする方法が知られている。
特開２００３−３３７３３３号公報
特開２００３−０２９２６０号公報
上述した従来の導光板および平面照明装置として、ここでは楔形状の導光板２１に光を入射させたときの光線の軌跡を図１８および図１９を参照しながら説明する。
図１８に示すように、従来の導光板２１は、入射端面部３１から入射端面部３１の反対側に位置する反入射端面部４１に向かう程に厚さが薄くなる楔形状をなしている。このため、入射光Ｌ０１が入射端面部３１の反対側に位置する反入射端面部４１に進む間において、光線Ｌ０１は表面部６１に向かう表面部６１に対しての入射角が約４２°内（アクリル樹脂の場合）ならば表面部６１で全反射し、光線Ｌ０２として裏面部７１方向に進む。しかし、導光板２１は光線が進む方向に対して薄なる楔形状なので、裏面部７１に対する入射角が臨界角より小さいために臨界角を破り、光線Ｌ０３や光線Ｌ０４として裏面部７１より出射してしまう。
尚、ここでは説明上、裏面部７１のみに臨界角を破る出射光を示したが、表面部６１にも同様に臨界角を破る出射光が存在する。
図１８に示すように、従来の導光板２１は、入射端面部３１から入射端面部３１の反対側に位置する反入射端面部４１に向かう程に厚さが薄くなる楔形状をなしている。このため、入射光Ｌ０１が入射端面部３１の反対側に位置する反入射端面部４１に進む間において、光線Ｌ０１は表面部６１に向かう表面部６１に対しての入射角が約４２°内（アクリル樹脂の場合）ならば表面部６１で全反射し、光線Ｌ０２として裏面部７１方向に進む。しかし、導光板２１は光線が進む方向に対して薄なる楔形状なので、裏面部７１に対する入射角が臨界角より小さいために臨界角を破り、光線Ｌ０３や光線Ｌ０４として裏面部７１より出射してしまう。
尚、ここでは説明上、裏面部７１のみに臨界角を破る出射光を示したが、表面部６１にも同様に臨界角を破る出射光が存在する。
このように、図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、光源９からの光を最大限に利用する目的で導光板２１の厚さを入射端面部３１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３１から入射端面部３１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、光源９が指向性のある場合に入射端面部３１の近傍で直ちに臨界角を破り、即ちテーパーリークによって高輝度な光が出射される。そして、この光は高輝度で指向性の強い出射光のため、光源全体、例えば半導体発光素子（ＬＥＤ）の光源９の場合には半導体発光素子９自身の形状が出射面から観測（映り込み）されてしまう課題がある。
さらに、上記のように導光板の厚さを入射端面部３１から離れるほど厚さを薄くした導光板２１では、半導体発光素子９自身の形状が出射面から観測されてしまうのを回避するべく、実際には入射端面部３１近傍を利用しないで用いるため、平面照明装置の必要面積以上に大きな導光板２１を使用しなければならない課題がある。
また、従来の大きな平面照明装置の場合、上記の導光板２１の厚さを入射端面部３１から離れるほど厚さを薄くし、入射端面部３１から入射端面部３１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を用いて導光板２１の対向する２つの端面を入射端面部３１とする構成では、図２０に示すように、導光板２１の中心部分の厚さが最も薄い部分となり、全体を軽量化すればするほど中心部分の厚さが薄くなり機械的（構造的）強度に課題がある。
さらに、光源としてＲＧＢ（赤色発光、緑色発光、青色発光）の三色の光源を用いて白色光を得るため、ＲＧＢの各光源を順次並べてアレー状にした場合には、各発光色が入射端面部近傍では混ざりにくい。このために、入射端面部近傍では白色にならず各発光色が出射面から斑状に出射してしまう課題がある。
また、従来の光源にＬＥＤ等の点光源を用いた平面照明装置として、導光板の入射端面部にＬＥＤを複数並べ、これらＬＥＤに対向する位置の導光板の入射端面部にプリズム等の凸や凹の形状を設けた構成では、光源が点光源であるために光ビーム強度分布が円状や楕円状となり、光源に対向する導光板の入射端面部にプリズム加工を施すことで光源の左右方向に光を分散させて導光板から光を均一に出射させているが、隣り合っているＬＥＤ等の光源の光が重なり合い輝度の斑が発生してしまう課題がある。
さらに、従来の導光板と、１つのＬＥＤ等の点光源を入射端面部の中心に用いた平面照明装置では、図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、ＬＥＤ等の半導体発光素子の光源９では指向性を有するために、光束が狭い範囲で反入射端面部４１方向に進むとともに入射端面部３１から反入射端面部４１方向に進む間に臨界角を破ってしまうために、入射端面部３１の両端部分（入射端面部３１と入射光線Ｌ０との間）が暗部となってしまう課題がある。
また、従来の導光板や平面照明装置では、導光板内に閉じ込めた光を単にテーパーリークや導光板の表面部や裏面部に設けた溝や凸凹形状で出射させているので、光源からの光をそのまま出射したり拡散したりしている。このため、光の輝度やエネルギが低い状態での光しか出射することができず、例えば液晶表示装置のＲＧＢの各ピクセルに対して弱い光のため、開口面積を広くしなければならず、そのためにピクセルを微細化するための障害となっていた。
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、以下に示す特徴を有する導光板および平面照明装置を提供することにある。まず、指向性の有する光源からなり、例えば複数の半導体発光素子の単色光または赤色光、緑色光、青色光の三原色光あるいは波長変換材利用の白色光であるとともにアレー状または指向性の有する単体の半導体発光素子からなる光源と、当該光源からの光を導く入射端面部と、当該光を出射する表面部または／および裏面部と、これら表面部と裏面部とに略直角に交わる側面部とを有し、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において表面部と裏面部との間の間距離が最大になり、裏面部は入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部または／および裏面部には微細な光偏向素子を入射端面部に近づくほど増加するように設けた薄板状矩形立方体形状の導光板と、導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆うとともに反射面が凹凸形状またはプリズム形状である反射体と、導光板の出射面側の上部に設けたレンチキュラーレンズ体とを具備することによって、入射端面部から導光板内に導かれた光線は入射端面部の反対側に位置する反入射端面部に進む間では臨界角を破る光線は無く、導光板の各面で多くの光線を全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、反入射端面部で反射した光線を再度入射端面部方向に進む時に第１の傾斜面部により偏向され表面部で臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、初めてテーパーリークを発生することができるとともに微細な光偏向素子に達した時に臨界角を破り導光板から出射し、第２の傾斜面部では臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い直接表面部から出射することができ、特に第２の傾斜面部による全反射した光は略垂直な出射光を得ることができる。
また、反入射端面部をフレネルレンズ形状にすることによって、反入射端面部での入射端面部方向への反射光を平行な光線として反射することができる。また、表面部と裏面部との間に延存する凸状や凹状の稜を形成することによって、側面部方向に光を分散することができる。このため導光板の出射面から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
さらに、反入射端面部の凸状や凹状の稜の断面の傾斜面が直線や円弧状の三角形状にすることにより、例えば側面方向の幅が広い導光板であり、入射端面部の中心に点状の光源であっても、より広がりを有する反射光を得ることができる。
また、稜の頂部が平坦に欠切することにより、反入射端面部に進入してきた方向へ反射させることができる。そのため、光源や導光板の形状に捉われなく導光板の出射面から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
さらに、反入射端面部の厚さ方向や側面部方向が円弧形状であるので、反入射端面部での反射光に集光性を得ることができる。このため、複数の点状光源等の場合、光源からの反射光が側面方向から漏れにくくしながら互いに混合され、導光板の出射面から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
またさらに、反入射端面部が表面部方向や裏面部方向に傾斜面部を有するので、反入射端面部での反射光を第１の傾斜面部や第２の傾斜面部方向に反射させたり、表面部方向の傾斜面部と裏面部方向の傾斜面部とで２回反射することで第１の傾斜面部や第２の傾斜面部方向に反射させることができ、暗線や輝線等のバンディング現象を防止したり、第１の傾斜面部や第２の傾斜面部方向に反射させる角度をコントロールすることで出射面からの出射角度を制御することができる。
さらにまた、反入射端面部を微細なコーナーキュービック形状を有して、例えば複数の点状光源である場合に、複数の光源からの光を互いに微細なコーナーキュービック形状内で入射と反射とが同じ方向であるので、反入射端面部で反射され入射端面部方向に戻るときに導光板内で混ざり合い第１の傾斜面部や第２の傾斜面部で出射面方向に反射され、出射面から広がりのある出射光を得ることができる。
また、これら導光板の出射面側の上部にレンチキュラーレンズ体を具備し、第２の傾斜面部で臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い直接表面部から略垂直に出射することができ、この略垂直の出射光は入射端面部と反入射端面部方向（ここではＺ方向とする）での伝播によって鋭いピーク幅の光線となって出射した光をレンチキュラーレンズ体によって入射端面部および反入射端面部の左右方向（Ｘ−Ｙ方向）に集光させることができ、例えばＬＣＤでのＲＧＢの各ピクセルに対して各方向に対して鋭い光束を出射するので、ピクセルの開口面積を小さくすることができる。そして、ＲＧＢの各々のピクセルのサイズを小さくすることによって、より微細で単位面積当たりのピクセル量を多くすることができるため鮮明な画像を提供することができる。
さらに、光源の映り込みや輝度斑を無くすことができるとともにＲＧＢ等の単色光源を並べた光源の場合でも入射端面部近傍ですぐに出射せず一度導光板の入射端面部の反対側で全反射してから出射する。このために、その間に導光板内を幾度か全反射を繰り返しながら進行するためにＲＧＢの単色光が混合され完全な白色光を得ることができ、輝度とともに輝度斑や発光色斑をコントロールすることができ、ならびに導光板の利用出射面を大きく取れ、さらに大型の導光板や平面照明装置でも光源近傍の両端の入射端面部が最小で中央部が最大の厚みとなり、機械的に優れた強度の導光板および平面照明装置を提供できる。
本発明の請求項１に係る導光板は、薄板状矩形立方体形状を成し、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において表面部と裏面部との間の間距離が最大になり、裏面部は入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部または／および裏面部には微細な光偏向素子を設けることを特徴とする。
請求項１に係る導光板は、薄板状矩形立方体形状を成し、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において表面部と裏面部との間の間距離が最大になり、裏面部は入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部または／および裏面部には微細な光偏向素子を設けるので、入射端面部から導光板内に導かれた光線は入射端面部の反対側に位置する反入射端面部に進む間では臨界角を破る光線は無く、導光板の各面で多くの光線を全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、反入射端面部で反射した光線を再度入射端面部方向に進む時に第１の傾斜面部により偏向され表面部で臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、テーパーリークとともに微細な光偏向素子に達した時に臨界角を破り導光板から出射し、第２の傾斜面部では臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い直接表面部から出射することができる。
また、請求項２に係る導光板は、光偏向素子が、入射端面部に近づくほど数量または面積が増加することを特徴とする。
請求項２に係る導光板は、光偏向素子が、入射端面部に近づくほど数量または面積が増加するので、入射端面部から入射した光は導光板の表面部や裏面部に達しても臨界角に達する光が存在せず、一度入射端面部の反対側の反入射端面部で全反射した光が臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在するために反入射端面部から入射端面部に戻る間に出射面から出射するために入射端面部に近づくほど出射させる光量を多くする必要があるので、入射端面部に近づくほど光偏向素子の数量または面積が増加することにより均一な出射光を得ることができる。
さらに、請求項３に係る導光板は、第２の傾斜面部の傾斜角度が第１の傾斜面部の傾斜角度の２倍以上で９０°以下であることを特徴とする。
請求項３に係る導光板は、第２の傾斜面部の傾斜角度が第１の傾斜面部の傾斜角度の２倍以上で９０°以下であるので、第２の傾斜面部で全反射する光の表面部方向への偏向角が大きくなる。
また、請求項４に係る導光板は、反入射端面部を、２つの側面部から同距離位置を中心とし、側面部方向に曲率が変化するフレネルレンズ形状または表面部と裏面部との間に延存する凸状または／および凹状の稜を形成することを特徴とする。
請求項４に係る導光板は、反入射端面部を、２つの側面部から同距離位置を中心とし、側面部方向に曲率が変化するフレネルレンズ形状または表面部と裏面部との間に延存する凸状または／および凹状の稜を形成するので、反入射端面部での入射端面部方向への反射光を平行な光線として反射することができ、表面部と裏面部との間に延存する凸状や凹状の稜を形成することによって、側面部方向に光を分散することができる。
さらに、請求項５に係る導光板は、凸状の稜および凹状の稜の断面の傾斜面が直線または円弧状の三角形状または稜の頂部が平坦に欠切したことを特徴とする。
請求項５に係る導光板は、凸状の稜および凹状の稜の断面の傾斜面が直線または円弧状の三角形状または稜の頂部が平坦に欠切したので、例えば側面方向の幅が広い導光板であり、入射端面部の中心に点状の光源があっても、より広がりを有する反射光を得ることができる。
また、稜の頂部が平坦に欠切した場合には、反入射端面部に進入してきた方向へ反射させることができる。
また、稜の頂部が平坦に欠切した場合には、反入射端面部に進入してきた方向へ反射させることができる。
また、請求項６に係る導光板は、反入射端面部が、表面部と裏面部との厚さ方向または／および側面部方向が円弧形状であることを特徴とする。
請求項６に係る導光板は、反入射端面部が、表面部と裏面部との厚さ方向または／および側面部方向が円弧形状であるので、厚さ方向が円弧形状の場合には反入射端面部での反射光に集光性を得ることができる。これにより、無駄なく第１の傾斜面部や第２の傾斜面部方向に集光でき、明るい出射光を得ることができる。
また、側面部方向が円弧形状の場合には、反入射端面部での反射光に集光性を得ることができるため、複数の点状光源等の場合、光源からの反射光が側面方向から漏れにくくしながら互いに混合される。
また、側面部方向が円弧形状の場合には、反入射端面部での反射光に集光性を得ることができるため、複数の点状光源等の場合、光源からの反射光が側面方向から漏れにくくしながら互いに混合される。
さらに、請求項７に係る導光板は、反入射端面部が、表面部方向または／および裏面部方向に傾斜面部を有することを特徴とする。
請求項７に係る導光板は、反入射端面部が、表面部方向または／および裏面部方向に傾斜面部を有するので、反入射端面部での反射光を第１の傾斜面部や第２の傾斜面部方向に反射させたり、表面部方向の傾斜面部と裏面部方向の傾斜面部とで２回反射することで第１の傾斜面部や第２の傾斜面部に反射させることができる。
また、請求項８に係る導光板は、反入射端面部が、微細なコーナーキュービック形状を有することを特徴とする。
請求項８に係る導光板は、反入射端面部が、微細なコーナーキュービック形状を有するので、例えば複数の点状光源である場合に、複数の光源からの光を互いの微細なコーナーキュービック形状内で入射と反射とが同じ方向であるので、反入射端面部で反射され入射端面部方向に戻るときに導光板内で混ざり合い第１の傾斜面部や第２の傾斜面部で出射面方向に反射される。
また、請求項９に係る平面照明装置は、指向性の有する光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、当該光を出射する表面部または／および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部とを有した薄板状矩形立方体形状を成し、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において表面部と裏面部との間の間距離が最大になり、裏面部は入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部または／および裏面部には微細な光偏向素子を設けた導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備することを特徴とする。
光源からの光を導く入射端面部と、当該光を出射する表面部または／および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部とを有した薄板状矩形立方体形状を成し、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において表面部と裏面部との間の間距離が最大になり、裏面部は入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部または／および裏面部には微細な光偏向素子を設けた導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備することを特徴とする。
請求項９に係る平面照明装置は、指向性の有する光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、当該光を出射する表面部または／および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部とを有した薄板状矩形立方体形状を成し、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において表面部と裏面部との間の間距離が最大になり、裏面部は入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部または／および裏面部には微細な光偏向素子を設けた導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備するので、入射端面部から導光板内に導かれた光線は入射端面部の反対側に位置する反入射端面部に進む間では臨界角を破る光線は無く、導光板の各面で多くの光線を全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、反入射端面部で反射した光線を再度入射端面部方向に進む時に第１の傾斜面部により偏向され表面部で臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、テーパーリークとともに微細な光偏向素子に達した時に臨界角を破り導光板から出射し、第２の傾斜面部では臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い略垂直な光を直接表面部から出射することができる。このため、入射端面部近傍でテーパーリークは起こらないので、指向性の強い光源でも入射端面部近傍での光輝度の出射光や半導体発光素子自身等の光源の形状が出射面から観測（映り込み）や輝度斑が無い。
光源からの光を導く入射端面部と、当該光を出射する表面部または／および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部とを有した薄板状矩形立方体形状を成し、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において表面部と裏面部との間の間距離が最大になり、裏面部は入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部または／および裏面部には微細な光偏向素子を設けた導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備するので、入射端面部から導光板内に導かれた光線は入射端面部の反対側に位置する反入射端面部に進む間では臨界角を破る光線は無く、導光板の各面で多くの光線を全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、反入射端面部で反射した光線を再度入射端面部方向に進む時に第１の傾斜面部により偏向され表面部で臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、テーパーリークとともに微細な光偏向素子に達した時に臨界角を破り導光板から出射し、第２の傾斜面部では臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い略垂直な光を直接表面部から出射することができる。このため、入射端面部近傍でテーパーリークは起こらないので、指向性の強い光源でも入射端面部近傍での光輝度の出射光や半導体発光素子自身等の光源の形状が出射面から観測（映り込み）や輝度斑が無い。
さらに、反入射端面部で全反射をした光線によって始めてテーパーリークは起こすことができるので、ＲＧＢ等の単色光源を並べた光源の場合でも入射端面部近傍ですぐに出射しない。このため、発光色斑の発生を回避することができ、入射光が一度導光板の入射端面部の反対側で全反射してから出射するので、その間に導光板内を幾度か全反射を繰り返しながら進行するためにＲＧＢの単色光が混合され完全な白色光を得ることができる。
また、請求項１０に係る平面照明装置は、導光板の出射面側の上部にレンチキュラーレンズ体を具備することを特徴とする。
請求項１０に係る平面照明装置は、導光板の出射面側の上部にレンチキュラーレンズ体を具備するので、第２の傾斜面部で臨界角に近い光線でなくとも全反射を行って直接表面部から略垂直に出射することができ、この略垂直な出射光は入射端面部と反入射端面部方向（ここではＺ方向とする）での伝播によって鋭いピーク幅の光線となって出射した光をレンチキュラーレンズ体によって入射端面部および反入射端面部の左右方向（Ｘ−Ｙ方向）に集光させることができる。
さらに、請求項１１に係る平面照明装置は、光源が、指向性の有する半導体発光素子からなり、単色光または赤色光、緑色光、青色光の三原色光あるいは波長変換材利用の白色光であるとともにこれらを単体またはアレー状に構成したことを特徴とする。
請求項１１に係る平面照明装置は、光源が、指向性の有する半導体発光素子からなり、単色光または赤色光、緑色光、青色光の三原色光あるいは波長変換材利用の白色光であるとともにこれらを単体またはアレー状に構成したので、高輝度の出射光を得ることができるとともに目的に応じて高輝度の白色光を出射することができ、アレー状に構成することにより光源の形状が出射面から観測（映り込み）や輝度斑が無い出射光を得ることができる。
また、請求項１２に係る平面照明装置は、反射体の反射面が凹凸形状またはプリズム形状であることを特徴とする。
請求項１２に係る平面照明装置は、反射体の反射面が凹凸形状またはプリズム形状であるので、入射端面部から入射端面部の反対側に位置する反入射端面部に進んだ光線や出射面の反対側の面に出射した光線や漏れた光線等をより確実に再度導光板内に戻すことができ、凹凸形状やプリズム形状を制御することにより再度導光板内に戻す位置をコントロールすることができる。さらに光源がＲＧＢ等の三原色光の場合に三原色光の光をプリズム面による反射によって導光板内で混ざり合うことができる。
以上のように、請求項１に係る導光板は、薄板状矩形立方体形状を成し、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において表面部と裏面部との間の間距離が最大になり、裏面部は入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部または／および裏面部には微細な光偏向素子を設けるので、入射端面部から導光板内に導かれた光線は入射端面部の反対側に位置する反入射端面部に進む間では臨界角を破る光線は無く、導光板の各面で多くの光線を全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、反入射端面部で反射した光線を再度入射端面部方向に進む時に第１の傾斜面部により偏向され表面部で臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、テーパーリークとともに微細な光偏向素子に達した時に臨界角を破り導光板から出射し、第２の傾斜面部では臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い直接表面部から出射することができる。特に第２の傾斜面部による全反射をした光は略垂直な出射光を得ることができる。
そのため、光量をコントロールすることができるとともに光源の映り込みが無く、入射端面部近傍の入射端面部の両端をも暗部がなく明るい均一な出射光を得ることができる。このため、その分実際に使用でき得る導光板の面積が大きく取れ、さらに光源が並列（アレー状）に設けてあっても互いに隣り合う光源からの光を重ならずに輝度斑の発生を防ぐことができる。また、大型化する場合に両端を入射端面部とし、中心部分の厚さが一番厚いので導光板の機械的安定および強度に優れる。
また、請求項２に係る導光板は、光偏向素子が、入射端面部に近づくほど数量または面積が増加するので、入射端面部から入射した光は導光板の表面部や裏面部に達しても臨界角に達する光が存在せず、一度入射端面部の反対側の反入射端面部で全反射した光が臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在するために反入射端面部から入射端面部に戻る間に出射面から出射するために入射端面部に近づくほど出射させる光量を多くする必要があるので、入射端面部に近づくほど光偏向素子の数量または面積が増加することにより均一な出射光を得ることができる。
さらに、請求項３に係る導光板は、第２の傾斜面部の傾斜角度が第１の傾斜面部の傾斜角度の２倍以上で９０°以下であるので、第２の傾斜面部で全反射する光の表面部方向への偏向角が大きくなる。そのため、表面部への入射角が小さくなり出射光が垂直方向に出射しやすくなる。
また、請求項４に係る導光板は、反入射端面部を、２つの側面部から同距離位置を中心とし、側面部方向に曲率が変化するフレネルレンズ形状または表面部と裏面部との間に延存する凸状または／および凹状の稜を形成するので、反入射端面部での入射端面部方向への反射光を平行な光線として反射することができ、表面部と裏面部との間に延存する凸状や凹状の稜を形成することによって、側面部方向に光を分散することができる。そのため、導光板の出射面から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
請求項５に係る導光板は、凸状の稜および凹状の稜の断面の傾斜面が直線または円弧状の三角形状または稜の頂部が平坦に欠切したので、例えば側面方向の幅が広い導光板であり、入射端面部の中心に点状の光源があっても、より広がりを有する反射光を得ることができる。
また、稜の頂部が平坦に欠切した場合には、反入射端面部に進入してきた方向へ反射させることができる。
そのため、光源や導光板の形状に捉われなく導光板の出射面から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
また、稜の頂部が平坦に欠切した場合には、反入射端面部に進入してきた方向へ反射させることができる。
そのため、光源や導光板の形状に捉われなく導光板の出射面から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
請求項６に係る導光板は、反入射端面部が、表面部と裏面部との厚さ方向または／および側面部方向が円弧形状であるので、厚さ方向が円弧形状の場合には反入射端面部での反射光に集光性を得ることができる。これにより、無駄なく第１の傾斜面部や第２の傾斜面部方向に集光でき、明るい出射光を得ることができる。
また、側面部方向が円弧形状の場合には、反入射端面部での反射光に集光性を得ることができるため、複数の点状光源等の場合、光源からの反射光が側面方向から漏れにくくしながら互いに混合される。そのために、導光板の出射面から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
さらに、反入射端面部が表面部と裏面部との厚さ方向および側面部方向が円弧形状にした時には、所謂トーリックレンズの役割を得ることができる。そのため、１つの光源に対しても２つの焦点を持つので、導光板内部に存在する光を無駄なく利用することができる。
また、側面部方向が円弧形状の場合には、反入射端面部での反射光に集光性を得ることができるため、複数の点状光源等の場合、光源からの反射光が側面方向から漏れにくくしながら互いに混合される。そのために、導光板の出射面から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
さらに、反入射端面部が表面部と裏面部との厚さ方向および側面部方向が円弧形状にした時には、所謂トーリックレンズの役割を得ることができる。そのため、１つの光源に対しても２つの焦点を持つので、導光板内部に存在する光を無駄なく利用することができる。
請求項７に係る導光板は、反入射端面部が、表面部方向または／および裏面部方向に傾斜面部を有するので、反入射端面部での反射光を第１の傾斜面部や第２の傾斜面部方向に反射させたり、表面部方向の傾斜面部と裏面部方向の傾斜面部とで２回反射することで第１の傾斜面部や第２の傾斜面部に反射させることができる。
請求項８に係る導光板は、反入射端面部が、微細なコーナーキュービック形状を有するので、例えば複数の点状光源である場合に、複数の光源からの光を互いの微細なコーナーキュービック形状内で入射と反射とが同じ方向であるので、反入射端面部で反射され入射端面部方向に戻るときに導光板内で混ざり合い第１の傾斜面部や第２の傾斜面部で出射面方向に反射される。そのために、出射面から広がりのある出射光を得ることができる。
また、請求項９に係る平面照明装置は、指向性の有する光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、当該光を出射する表面部または／および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部とを有した薄板状矩形立方体形状を成し、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において表面部と裏面部との間の間距離が最大になり、裏面部は入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部または／および裏面部には微細な光偏向素子を設けた導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備するので、入射端面部から導光板内に導かれた光線は入射端面部の反対側に位置する反入射端面部に進む間では臨界角を破る光線は無く、導光板の各面で多くの光線を全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、反入射端面部で反射した光線を再度入射端面部方向に進む時に第１の傾斜面部により偏向され表面部で臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、テーパーリークとともに微細な光偏向素子に達した時に臨界角を破り導光板から出射し、第２の傾斜面部では臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い略垂直な光を直接表面部から出射することができる。このため、入射端面部近傍でテーパーリークは起こらないので、指向性の強い光源でも入射端面部近傍での光輝度の出射光や半導体発光素子自身等の光源の形状が出射面から観測（映り込み）や輝度斑が無い。
光源からの光を導く入射端面部と、当該光を出射する表面部または／および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部とを有した薄板状矩形立方体形状を成し、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において表面部と裏面部との間の間距離が最大になり、裏面部は入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部または／および裏面部には微細な光偏向素子を設けた導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備するので、入射端面部から導光板内に導かれた光線は入射端面部の反対側に位置する反入射端面部に進む間では臨界角を破る光線は無く、導光板の各面で多くの光線を全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、反入射端面部で反射した光線を再度入射端面部方向に進む時に第１の傾斜面部により偏向され表面部で臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、テーパーリークとともに微細な光偏向素子に達した時に臨界角を破り導光板から出射し、第２の傾斜面部では臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い略垂直な光を直接表面部から出射することができる。このため、入射端面部近傍でテーパーリークは起こらないので、指向性の強い光源でも入射端面部近傍での光輝度の出射光や半導体発光素子自身等の光源の形状が出射面から観測（映り込み）や輝度斑が無い。
そのために、光量をコントロールすることができるとともに光源の映り込みが無く、入射端面部近傍の入射端面部の両端をも暗部がなく明るい均一な出射光を得ることができる。これにより、その分実際に使用でき得る導光板の面積が大きく取れ、さらに光源が並列（アレー状）に設けてあっても互いに隣り合う光源からの光を重ならずに輝度斑の発生を防ぐことができ、また大型化する場合に両端を入射端面部とするため中心部分の厚さが一番厚いので導光板の機械的安定および強度に優れる。
さらに、反入射端面部で全反射をした光線によって始めてテーパーリークは起こすことができるので、ＲＧＢ等の単色光源を並べた光源の場合でも入射端面部近傍ですぐに出射しないので発光色斑の発生を回避することができ、入射光が一度導光板の入射端面部の反対側で全反射してから出射するために、その間に導光板内を幾度か全反射を繰り返しながら進行するためにＲＧＢの単色光が混合され完全な白色光を得ることができる。
請求項１０に係る平面照明装置は、導光板の出射面側の上部にレンチキュラーレンズ体を具備するので、第２の傾斜面部で臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い直接表面部から略垂直に出射することができ、この略垂直の出射光は入射端面部と反入射端面部方向（ここでＺ方向とする）での伝播によって鋭いピーク幅の光線となって出射した光をレンチキュラーレンズ体によって入射端面部および反入射端面部の左右方向（Ｘ−Ｙ方向）に集光させることができる。
そのために、例えば、ＬＣＤでのＲＧＢの各ピクセルに対して各方向に対して鋭い光束を出射するので、ピクセルの開口面積を小さくすることができる。このため、ＲＧＢの各々のピクセルのサイズを小さくすることによって、より微細で単位面積当たりのピクセル量を多くすることができ、鮮明が画像を提供することができる。
さらに、請求項１１に係る平面照明装置は、光源が、指向性の有する半導体発光素子からなり、単色光または赤色光、緑色光、青色光の三原色光あるいは波長変換材利用の白色光であるとともにこれらを単体またはアレー状に構成したので、高輝度の出射光を得ることができるとともに目的に応じて高輝度の白色光を出射することができ、アレー状に構成することにより光源の形状が出射面から観測（映り込み）や輝度斑が無い出射光を得ることができる。そのため、目的に応じて導光板の側面に設けてＣＣＦＬの代わりや導光板の隅に設けたりして高輝度の白色光を出射することができ、クリアな白色光や単色光を得ることができる。
また、請求項１２に係る平面照明装置は、反射体の反射面が凹凸形状またはプリズム形状であるので、入射端面部から入射端面部の反対側に位置する反入射端面部に進んだ光線や出射面の反対側の面に出射した光線や漏れた光線等をより確実に再度導光板内に戻すことができ、凹凸形状やプリズム形状を制御することにより再度導光板内に戻す位置をコントロールすることができ、さらに光源がＲＧＢ等の三原色光の場合に三原色光の光をプリズム面による反射によって導光板内で混ざり合うことができる。
そのため、凹凸形状やプリズム形状を制御することにより再度導光板内に戻す位置をコントロールすることができ、最終の出射光の輝度、光量分布および出射角等を調整することができる。さらに光源がＲＧＢ等の三原色光の場合に三原色光の光をプリズム面による反射によって導光板内で混ざり合うことができる。このため、光源からの光を無駄にせず光源から導光板の出射光に変換する効率が優れている。
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、本発明は導光板が薄板状矩形立方体形状を成して表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において間距離が最大になり、裏面部が入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなしてこれらの面が鏡面をなすとともに表面部や裏面部には微細な光偏向素子を設けたもので、またこの導光板と、指向性の有する光源と、導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体と、導光板の出射面側の上部にレンチキュラーレンズ体とを具備することによって、導光板の入射端面部近傍での光源の映り込みや輝度斑や発光色斑の発生をコントロールすることができ、ならびに導光板の利用出射面を大きく取れる導光板および平面照明装置を提供するものである。
なお、本発明は導光板が薄板状矩形立方体形状を成して表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離である反入射端面部において間距離が最大になり、裏面部が入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなしてこれらの面が鏡面をなすとともに表面部や裏面部には微細な光偏向素子を設けたもので、またこの導光板と、指向性の有する光源と、導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体と、導光板の出射面側の上部にレンチキュラーレンズ体とを具備することによって、導光板の入射端面部近傍での光源の映り込みや輝度斑や発光色斑の発生をコントロールすることができ、ならびに導光板の利用出射面を大きく取れ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は本発明に係る導光板の一例を示す略断面図および軌跡図、図３は本発明に係る導光板の部分略断面図および軌跡図、図４は本発明に係る導光板の他の例を示す略斜視図、図５は本発明に係る導光板の他の例を示す略斜視図、図６は本発明に係る導光板の他の例を示す略平面図、図７は本発明に係る導光板の他の例を示す部分略斜視図、図８は本発明に係る導光板の他の例を示す略平面図、図９は本発明に係る導光板の他の例を示す略斜視図、図１０は本発明に係る導光板の他の例を示す略斜視図、図１１は本発明に係る導光板の他の例を示す略斜視図、図１２は本発明に係る導光板の他の例を示す略断面図および軌跡図、図１３は本発明に係る導光板の他の例を示す略平面図および軌跡図、図１４（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る導光板に設けられる凸状の稜や凹状の稜の各例を示す部分拡大図、図１５は本発明に係る説明図、図１６は本発明に係る平面照明装置の他の例を示す略斜視図、図１７（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る導光板の他の例を示す裏面部側から見た略平面図である。
図１に示す平面照明装置１（１Ａ）は、導光板２（２Ａ）と光源１０と反射体１１およびレンチキュラーレンズ体１２から構成されている。
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）等で形成され、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と反対側に位置する反入射端面部４と、光を出射する表面部８と、この表面部８と反対側に位置する裏面部５と、表面部８と裏面部５とに接続する側面部１４とからなる。導光板２の表面部８や裏面部５には、図示しないが、光を全反射や屈折する光偏向素子として、例えば特開２００３−０３５８２４号公報などに記載されたもの等の加工が施されている。
尚、図１の例では、矩形形状の導光板２Ａの１側面を入射端面部３として用いているが、入射端面部３は導光板２の周辺側のどこでも良く、形状も限定されるものではない。
尚、図１の例では、矩形形状の導光板２Ａの１側面を入射端面部３として用いているが、入射端面部３は導光板２の周辺側のどこでも良く、形状も限定されるものではない。
また、導光板２は、表面部８と裏面部５との間の間距離（導光板２の厚さ）が入射端面部３で最小（薄く）になり、入射端面部３から少なくとも最大離距離（入射端面部３の反対側に位置する反入射端面部４）において間距離（厚さ）が最大（厚く）になるような形状を有する。そして、光源１０は、導光板２の厚さが薄い入射端面部３の近傍に配置し、光源１０の反対側（最大離距離）が導光板２の厚さが厚い配置となる。
さらに、導光板２の裏面部５は、入射端面部３と反対方向（反入射端面部４）に向く緩やかな第１の傾斜面部６と鋭い第２の傾斜面部７とが交互に連続的に接続した階段形状をなしている。また、実際には、各第１の傾斜面部６の傾斜角度は、入射端面部３の裏面部５側角部と反入射端面部４の裏面部５側角部とを結ぶ直線の傾斜角度（表面部８とのなす角度）とほぼ一致している。さらに、各第２の傾斜面部７は、第１の傾斜面部６の傾斜角度の２倍以上であり、平坦な表面部８とのなす角度が９０°以下に設定されている。また、これら第１の傾斜面部６と第２の傾斜面部７の面は鏡面をなしている。
図１および図２に示す導光板２Ａでは、第１の傾斜面部６と第２の傾斜面部７とからなる階段形状の各境界線が入射端面部３と平行な直線をなしており、各境界線間が等間となっている。なお、導光板２Ａが大きい場合には、入射端面部３から離れるほど各境界線間の距離を長くするのが好ましい。
導光板２の表面部８や裏面部５には、図示しないが、例えば特開２００３−０３５８２４号公報などに記載された光偏向素子が設けられている。これにより、入射端面部３からの入射光が入射端面部３の反対側に位置する反入射端面部４に進む間において導光板２が楔形状であっても臨界角を破る光線は無く進んで反入射端面部４で全反射をして、再度入射端面部３方向に光線が進む時に光偏向素子により屈折等を行い臨界角を破り表面部８から出射することができる。
また、導光板２に入射した光は、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、入射端面部３の表面部８方向から裏面部５方向への光および裏面部５方向から表面部８方向への光の最大入射角が９０°となり、入射端面部３で屈折する屈折角γがγ＝０〜±４２°程度の範囲内になる。
但し、表面部８近傍では裏面部５方向のみのγ＝−４２°のみ、裏面部５近傍では表面部８方向のみのγ＝＋４２°のみとなる。
但し、表面部８近傍では裏面部５方向のみのγ＝−４２°のみ、裏面部５近傍では表面部８方向のみのγ＝＋４２°のみとなる。
さらに、屈折角γ＝０〜±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°程度になり、導光板２の表面部８や裏面部５に光線を偏向する凸や凹等が無かったり、臨界角αを越えなければ導光板２内の光は表面部８や裏面部５で全て全反射しながら反入射端面部４方向へ進むことになる。
しかし、本発明の導光板２は、厚さ（表面部８と裏面部５との間の間距離）が入射端面部３から入射端面部３の反対側に位置する反入射端面部４に向かう程厚く（入射端面部３から最大離距離で最大に厚く）なる楔形状（一般または従来の導光板のような入射端面部から最大離距離に向かう程厚さが薄くなる楔形状とは逆）であるので、図３に示すように、入射端面部３からの入射光Ｌｎ１が入射端面部３の反対側に位置する反入射端面部４に進む間に導光板２が楔形状であっても臨界角を破る光線は無く、表面部８や裏面部５で全反射を繰り返した光線Ｌｎ２が反入射端面部４で全反射をして、再度入射端面部３方向に光線Ｌｎ３が進む時に光偏向素子１３により屈折等を行って臨界角を破り表面部８から光線Ｌｎ４として出射することができる。
尚、ここでは光偏向素子１３について、凸形状および凹形状について記したが、何れも凸形状や凹形状の傾斜面で屈折し外部に出射する。
尚、ここでは光偏向素子１３について、凸形状および凹形状について記したが、何れも凸形状や凹形状の傾斜面で屈折し外部に出射する。
さらに、本例の導光板２は、図示しないが、入射端面部３に近づくほど数量または面積が増加するように光偏向素子１３を表面部８や裏面部５に設けている。これにより、最初に光源１０から入射端面部３に入射した光は導光板２の表面部８や裏面部５に達しても臨界角αに達する光が存在せず、表面部８や裏面部５で全反射を繰り返しながら入射端面部３の反対側の反入射端面部４に進み、反入射端面部４で全反射し、再度入射端面部３方向に進んだ光が導光板２の厚さが徐々に薄くなり、臨界角αを破る光線や臨界角αに近い光線等が多く存在し、反入射端面部４から入射端面部３に戻る間に臨界角α付近の光線が光偏向素子１３の傾斜面によって屈折等を引き起こし出射面（表面部８）から出射する。
また、反入射端面部４から入射端面部３に戻る間に出射面（表面部８）から出射され入射端面部３に近づくほど（戻るほど）光量の減衰等に対応させて一層多数の光線を出射面（表面部８）から出射するために入射端面部３に近づくほど出射させる光量を多くする必要があるので、入射端面部３に近づくほど光偏向素子１３の数量または面積が増加することにより均一な出射光を得ることができる。
なお、図３では、導光板２の裏面部５での入射端面部３の反対方向（反入射端面部４）に向く緩やかな第１の傾斜面部６と鋭い第２の傾斜面部７とを図示せず、全体の形状等がわかり易いように１つの緩やかな傾斜面として裏面部５を図示している。
なお、図３では、導光板２の裏面部５での入射端面部３の反対方向（反入射端面部４）に向く緩やかな第１の傾斜面部６と鋭い第２の傾斜面部７とを図示せず、全体の形状等がわかり易いように１つの緩やかな傾斜面として裏面部５を図示している。
実際には、図２に示すように、導光板２（２Ａ）の裏面部５は、入射端面部３と反対方向（反入射端面部４）に向く緩やかな第１の傾斜面部６と鋭い第２の傾斜面部７とが交互に連続的に接続した階段形状をなしている。また、これらの面が鏡面をなしている。
したがって、導光板２は概略楔形状であり、反入射端面部４に向く緩やかな第１の傾斜面部６と鋭い第２の傾斜面部７とが交互に連続的に接続した階段形状をなしているが、入射端面部３からの入射光Ｌｎ１が入射端面部３の反対側に位置する反入射端面部４に進む間において臨界角を破る光線は無く、表面部８と裏面部５の緩やかな第１の傾斜面部６や鋭い第２の傾斜面部７で全反射を繰り返し、反入射端面部４に達し反入射端面部４で全反射をして、全反射した光線Ｌｎ２が再度入射端面部３方向に進む。このとき緩やかな第１の傾斜面部６ではあまりテーパーリークは起き難く、起きた場合でも裏面部５に沿うように大きな出射角度で出射する。また、緩やかな第１の傾斜面部６で全反射して表面部８からテーパーリークを起した場合でも表面部８に沿うように大きな出射角度で出射する。
しかし、鋭い第２の傾斜面部７に到達した光線は、テーパーリークを起こし易い状態の光線であるため、第２の傾斜面部７によって全反射をして光線Ｌｎ３が表面部８方向に進み、表面部８から略直角に光線Ｌｎ４を出射することができる。
また、第２の傾斜面部７の傾斜角度を第１の傾斜面部６の傾斜角度の２倍以上で９０°以下にしたので、上記の様に表面部８から略直角に光線Ｌｎ４を出射することができたり、第１の傾斜面部６の緩やかな傾斜角度によるテーパーリークによる出射角度よりも略２倍の出射角度で出射する範囲を得るため第１の傾斜面部６の傾斜角度に対する倍率によって視野角等の出射角を自由にコントロールすることができる。
このように、導光板２の各面で多くの光線を全反射させ、表面部８や裏面部５で全反射する角度が入射端面部３に向かうに従い大きな角度に変化し反入射端面部４に達し、反入射端面部４で反射した光線を再度入射端面部３方向に進む時に表面部８では臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、テーパーリークとともに微細な光偏向素子１３に達した時に臨界角を破り導光板２から出射するとともに裏面部５では第１の傾斜面部６で臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、テーパーリークとともに微細な光偏向素子１３に達した時に臨界角を破り導光板２から出射することができる。
また、第２の傾斜面部７では臨界角に近い光線でなくとも大きな偏向角の全反射を行い略垂直な光や広範囲の光を直接表面部８から出射することができる。そのために、入射端面部３近傍でテーパーリークは起こらないので、指向性の強い光源１０でも入射端面部３近傍での光輝度の出射光や半導体発光素子自身等の光源１０の形状が出射面から観測（映り込み）や輝度斑が無い。
さらに、反入射端面部４で全反射をした光線によって始めてテーパーリーク等を起こすことができるので、ＲＧＢ等の単色光源１０を並べた光源１０の場合でも入射端面部３近傍ですぐに出射せず発光色斑の発生を回避することができる。また、入射光が一度導光板２の入射端面部３の反対側で全反射してから出射するために、その間に導光板２内を幾度か全反射を繰り返しながら進行するので、ＲＧＢの単色光が混合され完全な白色光を得ることができる。
また、第２の傾斜面部７で臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い直接表面部８から略直角に出射することができ、この略垂直な出射光は入射端面部３と反入射端面部４方向（ここでＺ方向とする）での伝播によって鋭いピーク幅の光線となって出射することができる。
さらに、光源１０が単一の場合でも一度、入射端面部３の反対側の反入射端面部４で全反射した光が入射端面部３全体に進み、入射端面部３の方向に進むにつれて光偏向素子１３を入射端面部３に近づくほど光偏向素子１３の数量または面積が増加するので、光源１０の両端方向である入射端面部３の両端部でも均一な出射光を得ることができる。
また、このように光源１０が単一の場合には、図６および図７に示すように、反入射端面部４を２つの側面部１４から同距離位置を中心とし、側面部１４方向に曲率が変化するフレネルレンズ形状４ｃを形成する。これにより、入射端面部３から導光板２内に進入した光は、全反射を繰り返し反入射端面部４まで進む。そして、フレネルレンズ形状４ｃの反入射端面部４で反射する時、フレネルレンズ形状４ｃであるので、入射端面部３方向への反射光を平行な光線として反射することができる。
よって、反入射端面部４からの平行な反射光線によって一様に第１の傾斜面部６に進むことができ、第１の傾斜面部６で一様に全反射して、導光板の出射面から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
よって、反入射端面部４からの平行な反射光線によって一様に第１の傾斜面部６に進むことができ、第１の傾斜面部６で一様に全反射して、導光板の出射面から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
さらに、図４に略斜視図および図１３に光の軌跡を示す。反入射端面部４を表面部８と裏面部５との間に延存する凸状の稜４ｂおよび凹状の稜４ｂ’を連続的に形成し、側面部１４方向に広がりを持った光線Ｌ１は、側面部１４で全反射を繰り返しながら反入射端面部４方向に進む。光線Ｌ２は、凸状の稜４ｂの傾斜部で全反射をし反射光線Ｌ３となり、さらに対向する傾斜部で全反射をし反射光線Ｌ４となって、入射端面部３方向に戻すことができ、戻る間に第１の傾斜面部６に達し表面部８方向に進み外部に出射することができる。
同様に、図５に示すように、反入射端面部４を表面部８と裏面部５との間に延存する凸 状の稜４ｂ（凹状の稜４ｂ’）を部分的に形成した場合には、例えば光源を入射端面部３の中心のみに設けた時、凸状の稜４ｂを反入射端面部４の中心部分に多く設け、側面部１４方向に向かう程少なく設けて、凸状の稜４ｂによる反射光を入射端面部３の両端方向に反射させることができる。
このように、凸状の稜４ｂや凹状の稜４ｂ’によって側面部１４方向に光を分散することができる。
同様に、図５に示すように、反入射端面部４を表面部８と裏面部５との間に延存する凸 状の稜４ｂ（凹状の稜４ｂ’）を部分的に形成した場合には、例えば光源を入射端面部３の中心のみに設けた時、凸状の稜４ｂを反入射端面部４の中心部分に多く設け、側面部１４方向に向かう程少なく設けて、凸状の稜４ｂによる反射光を入射端面部３の両端方向に反射させることができる。
このように、凸状の稜４ｂや凹状の稜４ｂ’によって側面部１４方向に光を分散することができる。
また、図１４（ａ）〜（ｆ）に示すように、これら凸状の稜４ｂや凹状の稜４ｂ’等の稜の断面を示す。図１４（ａ）の４ｂ１は傾斜面が直線であり、図１４（ｂ），（ｃ）の４ｂ２，４ｂ３は傾斜面が円弧状であって、４ｂ２は凹状の円弧状、４ｂ３は凸状の円弧形状を有し、例えば側面部１４方向の幅が広い導光板２であったり、入射端面部３の中心に点状の光源１０であっても、より広がりを有する反射光を得ることができる。
さらに、図１４（ａ）〜（ｃ）の４ｂ１や４ｂ２および４ｂ３等の三角形状または稜の頂部が平坦に欠切した４ｂ４や４ｂ５および４ｂ６では、傾斜面では上記と同様であるが、平坦部によって反入射端面部４に進入してきた方向へ反射させることができる。
そのため、光源１０や導光板２の形状に捉われなく導光板２の出射面（表面部８）から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
さらに、図１４（ａ）〜（ｃ）の４ｂ１や４ｂ２および４ｂ３等の三角形状または稜の頂部が平坦に欠切した４ｂ４や４ｂ５および４ｂ６では、傾斜面では上記と同様であるが、平坦部によって反入射端面部４に進入してきた方向へ反射させることができる。
そのため、光源１０や導光板２の形状に捉われなく導光板２の出射面（表面部８）から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
また、図８は反入射端面部４の側面部１４方向が円弧形状４ｄにした図を示す。
反入射端面部４を円弧形状４ｄとすることによって、入射端面部３から反入射端面部４に向かった光は、反入射端面部４での反射光に円弧形状４ｄによって集光性を得ることができ、そのため例えば複数の点光源１０等の場合に、光源１０からの反射光が側面部１４方向から漏れにくくしながら互いに混合される。
そのために、導光板２の出射面（表面部８）から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
反入射端面部４を円弧形状４ｄとすることによって、入射端面部３から反入射端面部４に向かった光は、反入射端面部４での反射光に円弧形状４ｄによって集光性を得ることができ、そのため例えば複数の点光源１０等の場合に、光源１０からの反射光が側面部１４方向から漏れにくくしながら互いに混合される。
そのために、導光板２の出射面（表面部８）から斑の無い均一な出射光を得ることができる。
また、図示しないが、反入射端面部４が表面部８と裏面部５との厚さ方向に円弧形状にした場合には、反入射端面部４での厚さ方向に対して、反射光に集光性を得ることができために無駄なく第１の傾斜面部６や第２の傾斜面部７方向に集光できるため、明るい出射光を得ることができる。
さらに、図９に示すように、反入射端面部４が表面部８と裏面部５との厚さ方向およびに側面部１４方向が円弧形状４ｄ２にしたときには、所謂トーリックレンズ４ｄ２の役割を得ることができる。
そのため、１つの光源１０に対しても２つの焦点を持つので、導光板２内部に存在する光を無駄なく利用することができる。
そのため、１つの光源１０に対しても２つの焦点を持つので、導光板２内部に存在する光を無駄なく利用することができる。
また、図１０に反入射端面部４が表面部８方向（厚さ方向）に傾斜面部４ｆおよび裏面部５方向（厚さ方向）に傾斜面部４ｇを有したものである。
入射端面部３から反入射端面部４に向かった光は、傾斜面部４ｆによって反射した反射光を裏面部５方向に向かって第１の傾斜面部６や第２の傾斜面部７方向に反射させ、第２の傾斜面部７等により出射面（表面部８）方向に進み外部に出射することができる。
さらに、図１２で示す光の軌跡のように、入射端面部３から反入射端面部４に向かった光線Ｌｎ１が１度傾斜面部４ｇで反射し、傾斜面部４ｇで反射した反射光Ｌｎ２２が再度傾斜面部４ｇに対向する傾斜面部４ｆに進み、傾斜面部４ｆで再び反射して、反射光Ｌｎ２が第２の傾斜面部７方向に進み、第２の傾斜面部７によって反射した光線Ｌｎ３は出射面（表面部８）方向に進み、出射面（表面部８）から外部に光線Ｌｎ４を出射する。
そのために、暗線や輝線等のバンディング現象を防止したり、第１の傾斜面部６や第２の傾斜面部７方向に反射させる角度をコントロールすることで出射面（表面部８）からの出射角度を制御することができる。
入射端面部３から反入射端面部４に向かった光は、傾斜面部４ｆによって反射した反射光を裏面部５方向に向かって第１の傾斜面部６や第２の傾斜面部７方向に反射させ、第２の傾斜面部７等により出射面（表面部８）方向に進み外部に出射することができる。
さらに、図１２で示す光の軌跡のように、入射端面部３から反入射端面部４に向かった光線Ｌｎ１が１度傾斜面部４ｇで反射し、傾斜面部４ｇで反射した反射光Ｌｎ２２が再度傾斜面部４ｇに対向する傾斜面部４ｆに進み、傾斜面部４ｆで再び反射して、反射光Ｌｎ２が第２の傾斜面部７方向に進み、第２の傾斜面部７によって反射した光線Ｌｎ３は出射面（表面部８）方向に進み、出射面（表面部８）から外部に光線Ｌｎ４を出射する。
そのために、暗線や輝線等のバンディング現象を防止したり、第１の傾斜面部６や第２の傾斜面部７方向に反射させる角度をコントロールすることで出射面（表面部８）からの出射角度を制御することができる。
また、図１５に示すように、一点鎖線の立方体の端部をカットしたような形状のコーナーキュービック形状４ｅを形成する。そして、図１１に示すように、このコーナーキュービック形状４ｅを反入射端面部４に微細に設ける。
コーナーキュービック形状４ｅは、図１５に示すように、辺や角度がみな等しい三角錐形状で、このコーナーキュービック形状４ｅに向かった光線は元の方向に戻る性質を有するものである。
反入射端面部４が微細なコーナーキュービック形状４ｅを有する導光板２は、例えば複数の点光源１０である場合に、複数の光源１０からの光を互いの微細なコーナーキュービック形状４ｅ内で入射と反射とが同じ方向であるので、入射端面部３方向から進んだ光は、反入射端面部４で反射され入射端面部３方向に戻るときに導光板２内で混ざり合い第１の傾斜面部６や第２の傾斜面部７で出射面方向に反射されるために、出射面から広がりのある出射光を得ることができる。
コーナーキュービック形状４ｅは、図１５に示すように、辺や角度がみな等しい三角錐形状で、このコーナーキュービック形状４ｅに向かった光線は元の方向に戻る性質を有するものである。
反入射端面部４が微細なコーナーキュービック形状４ｅを有する導光板２は、例えば複数の点光源１０である場合に、複数の光源１０からの光を互いの微細なコーナーキュービック形状４ｅ内で入射と反射とが同じ方向であるので、入射端面部３方向から進んだ光は、反入射端面部４で反射され入射端面部３方向に戻るときに導光板２内で混ざり合い第１の傾斜面部６や第２の傾斜面部７で出射面方向に反射されるために、出射面から広がりのある出射光を得ることができる。
また、図示しないが、画面サイズの大きな平面照明装置１の場合には、導光板２の対向する両端面に入射端面部３を設ける構造とし、本発明の概念から導光板２は表面部８と裏面部５との間の距離（導光板２の厚さ）が入射端面部３で最小（薄く）になり、両端の入射端面部３から中心において距離（厚さ）が最大（厚く）になるような形状を有する。
即ち、図示しないが、平面照明装置１は導光板２の対向する両端面近傍に２つの光源１０を有し、この２つの光源１０に対向する導光板２の厚さが厚くなり、中心部で表面部８と互いに中心方向に向かう裏面部５との距離が最大になる。
即ち、図示しないが、平面照明装置１は導光板２の対向する両端面近傍に２つの光源１０を有し、この２つの光源１０に対向する導光板２の厚さが厚くなり、中心部で表面部８と互いに中心方向に向かう裏面部５との距離が最大になる。
故に、導光板２は、厚さ（表面部８と裏面部５との間の距離）が２つの入射端面部３から各入射端面部３の反対側に向かう程導光板２の厚さが厚く（各入射端面部３から中心の位置が最大に厚く）なる形状であるので、各入射端面部３からの入射光が中心に進む間に導光板２がテーパ形状であっても互いに中心までは臨界角αを破る光線は無く、表面部８や裏面部５で全反射を繰り返した光線は互いに対向する導光板２内および互いに対向する入射端面部３で全反射をして、再度互いに入射した各入射端面部３方向に光線が進む時に光偏向素子１３により屈折等を行って臨界角αを破り表面部８から光線を出射することができる。
また、図示しないが、半導体発光素子等（ＬＥＤ等）からなる光源１０を入射端面部３の中心に１つだけ設けた場合にも、光源１０が半導体発光素子等のため光束が狭い範囲で反入射端面部４方向に進むが、入射端面部３から反入射端面部４方向に進む間には臨界角αを破る光線は存在せず、反入射端面部４で全反射をして光線Ｌｎが再度入射端面部３方向に進む間に臨界角αを破り、さらに表面部８に設けた光偏向素子１３により臨界角α付近の光線が光偏向素子１３の傾斜面によって屈折等を引き起こし一層多数の光線を表面部８に出射することができる。これにより、入射端面部３の両端部に暗部ができず均一で明るい出射光を得ることができる。
このように、本発明の導光板２は、導光板２の厚さが入射端面部３の位置が最も薄く、入射端面部３から離れる程、導光板２の厚さが厚くなるように構成するとともに裏面部５を入射端面部３と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部６と鋭い第２の傾斜面部７とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに表面部８または／および裏面部５には微細な光偏向素子１３を設ける。このため、入射端面部３から導光板２内に導かれた光線は入射端面部３の反対側に位置する反入射端面部４に進む間では臨界角を破る光線は無く、導光板２の各面で多くの光線を全反射させ、この表面部８や裏面部５で全反射する角度が反入射端面部４に向かうに従い大きな角度に変化し、反入射端面部４で反射した光線を再度入射端面部３方向に進む時に第１の傾斜面部６により偏向され表面部８で臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、テーパーリークとともに微細な光偏向素子１３に達した時に臨界角を破り導光板２から出射し、第２の傾斜面部７では臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い直接表面部８から出射することができる。特に第２の傾斜面部７による全反射した光は略垂直な出射光を得ることができる。
そのため、光量をコントロールすることができるとともに光源の映り込みが無く、入射端面部３近傍の入射端面部３の両端をも暗部がなく明るく均一な出射光を得ることができる。これにより、その分実際に使用でき得る導光板２の面積が大きく取れ、さらに光源１０が並列（アレー状）に設けてあっても互いに隣り合う光源１０からの光を重ならずに輝度斑の発生を防ぐことができる。また、導光板を大型化する場合には、対向する両端面を入射端面部３とし、中心部分の厚さが一番厚いので導光板２の機械的安定および強度に優れる。
光源１０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、緑色、青色）の各単色光を入射端面部３の近傍に設けたり、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端面部３に設けても良い。特に、光源１０として高輝度を必要とする場合は、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を用いる。
さらに、光源１０として、半導体発光素子と波長変換材とを用いて白色光を得ても良い。例えば、ＩｎＧａＡｌＮ系の半導体発光素子の青色発光の出射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発光色が白色となる光源１０でも良い。
また、光源１０は、入射端面部３が大きい場合や導光板２自体が大きい場合にＣＣＦＬ（冷陰極管）を用いても良く、これらは線状をなし、直接光は導光板２の入射端面部３から導光板２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１０とリフレクタとの空間を通って導光板２内に入射する。
尚、この線状の光源１０の場合には、従来の導光板２１では、入射端面部３１の近傍に光輝度な輝線が現れてしまうが、本発明の導光板２を用いることによって輝線の発生を防ぐことができる。
尚、この線状の光源１０の場合には、従来の導光板２１では、入射端面部３１の近傍に光輝度な輝線が現れてしまうが、本発明の導光板２を用いることによって輝線の発生を防ぐことができる。
反射体１１は、図示しないが、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。反射体１１は、入射端面部３と表面部８以外の部分を覆い、光源１０からの光が導光板２によって表面部８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１０からの光を全て表面部８から出射するようにする。
また、反入射端面部４や裏面部５に用いる反射体１１の凹凸形状やプリズム形状を制御することにより再度導光板２内に戻す位置をコントロールし、最終の出射光の輝度、光量分布および出射角等を調整することができる。
また、反入射端面部４や裏面部５に用いる反射体１１の凹凸形状やプリズム形状を制御することにより再度導光板２内に戻す位置をコントロールし、最終の出射光の輝度、光量分布および出射角等を調整することができる。
さらに、反射体１１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１０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導光板２内で混ざり合うことができ、光源１０からの光を無駄にせず光源１０から導光板２の出射光に変換する効率を良くすることができる。
レンチキュラーレンズ体１２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で形成される。図１に示すレンチキュラーレンズ体１２は、微小円柱レンズ（半面）を平行に多数並べたもので、入射端面部３から反入射端面部４まで同じ半円状の断面を有し、入射端面部３と平行方向に多数並べて一体化されたもので、導光板２（２Ａ）からの出射光を集光させるものである。
また、後述する図１６に示すレンチキュラーレンズ体１２は、入射端面部３から離れるほど断面の大きさが大きくなった半円状の断面を有し、入射端面部３から放射状に多数並べたもので、導光板２（２Ｂ）からの出射光を集光させるものである。
また、ここでは図示しないが、例えば光源１０がＣＣＦＬ（冷陰極管）のような指向性がラジアル方向を示すような場合には、光源１０（ＣＣＦＬ）の周囲にリフレクタを設けて導光板２の入射端面部３と光源１０とを包囲するようにし、光源１０からの光を反射し、反射光を導光板２の入射端面部３に再び入射させる。リフレクタは、白色の絶縁性材料やアルミニウム等の金属を蒸着したシート状または金属等から構成することができる。
次に、本発明の導光板２と平面照明装置１の他の例を図１６に示す。図１６に示す平面照明装置１（１Ｂ）は、指向性の有する光源１０を導光板２（２Ｂ）の１端隅近傍に備えている。そして、薄板状矩形立方体形状を成した導光板２Ｂの一端に入射端面部３を設け、表面部８と裏面部５との間の間距離（導光板２ｂの厚さ）が入射端面部３で最小になり、入射端面部３から少なくとも最大離距離の端隅４（入射端面部３の対向対象端隅４）において間距離が最大になり、裏面部５が入射端面部３と反対の端隅４方向に向く緩やかな第１の傾斜面部６と鋭い第２の傾斜面部７とが交互に連続的に接続して入射端面部３から放射状に階段形状をなしている。
また、上述した階段形状をなす緩やかな第１の傾斜面部６と鋭い第２の傾斜面部７とは鏡面をなすとともに導光板２Ｂの表面部８には微細な光偏向素子１３が設けられる。
さらに、導光板２Ｂの出射面側（表面部８）の上部に導光板２Ｂの入射端面部３（入射端面部３の外側延長線上）を中心とした入射端面部３から放射状にレンチキュラーレンズ体１２を備える。また、導光板２Ｂの入射端面部３および出射面（表面部８）以外の部分を覆う反射性を有した反射体１１を備えている。
なお、ここでは、光の作用や効果は上記と同様であり、上記で説明したので、ここでは省略する。但し、図１や図２での導光板２Ａでは入射端面部３と反入射端面部４との相互方向に係る光の作用であったが、図１６での導光板２Ｂおよび平面照明装置１Ｂでは光源１０や入射端面部３を中心として入射端面部３を挟む２つの側面方向へ放射状に広がり、その２つの側面から入射端面部３から最大離距離の端隅４を挟む２つの側面部での反射作用が異なっているもので、またこの導光板２Ｂからの出射光に対応したレンチキュラーレンズ体１２である。
ところで、図１６に示す導光板２Ｂの階段形状は、図１７（ａ）〜（ｃ）に示す何れかの形状とすることもできる。なお、図１７（ａ）〜（ｃ）では、階段形状の境界線を一点鎖線で示している。図１７（ａ）の例の階段形状は、入射端面部３と端隅４とを結ぶ仮想線Ｌ上で境界線が略直角に交わるように、導光板２Ｂの隅部の入射端面部３に接続する両端側面側から直線で接続されたものである。そして、階段形状の各境界線間が等間隔となっている。図１７（ｂ）の例の階段形状は、入射端面部３を中心として、導光板２Ｂの隅部の入射端面部３に接続する両端側面側から円弧状に接続されたものである。そして、階段形状の各境界線間が等間隔となっている。図１７（ｃ）の例の階段形状は、入射端面部３と端隅４とを結ぶ仮想線Ｌに対して境界線が略直角に交わるように、導光板２Ｂの隅部の入射端面部３に接続する両端側面側から直線で接続されたものである。そして、階段形状の各境界線間が等間隔となっている。なお、図１６および図１７（ａ）〜（ｃ）の導光板２が大きい（入射端面部３からの距離が長い）場合には、各境界線間の距離を入射端面部３から離れるほど長くするのが好ましい。
ここでは、これら光の作用や効果は図１乃至図３を用いて説明した場合と同様であるため、その説明を省略するが、図１６の平面照明装置１においても、レンチキュラーレンズ体１２は導光板２からの出射光に対応した形状（図１７（ａ）〜（ｃ）に示す形状）のものが用いられる。
ところで、本例の導光板２としては、図１７（ｄ）〜（ｆ）に示すように、上述した図１７（ａ）〜（ｃ）に示す導光板２Ｂを４枚組み合わせて構成することもできる。図１７（ｄ）の例では、図１７（ａ）に示す４枚の導光板２Ｂを４つの端隅４で一致するように組み合わせ、各入射端面部３間を結ぶ仮想線Ｌ上に階段形状の境界線の角部が位置して階段形状が同心矩形状に形成される。そして、端隅４を中心とする同心矩形状の各境界線間が等間隔となっている。図１７（ｅ）の例では、図１７（ｂ）に示す４枚の導光板２Ｂを４つの端隅４で一致するように組み合わせ、端隅４を中心として階段形状が同心円状に形成される。そして、端隅４を中心とする同心円状の各境界線間が等間隔となっている。図１７（ｆ）の例では、図１７（ｃ）に示す４枚の導光板２Ｂを４つの端隅４で一致するように組み合わせ、各入射端面部３間を結ぶ仮想線Ｌと略直角をなして階段形状の直線部が位置して階段形状が同心矩形状に形成される。そして、端隅４を中心とする同心矩形状の各境界線間が等間隔となっている。
なお、図１７（ｄ）〜（ｆ）の導光板２が大きい（入射端面部３からの距離が長い）場合には、各境界線間の距離を入射端面部３から離れるほど長くするのが好ましい。例えば図１７（ｄ）の導光板２Ｂの場合には、端隅４から４つの入射端面部３に近づくほど端隅４を中心とする同心矩形状の各境界線間の距離を短くする。
ここで、上述した図１７（ｄ）〜（ｆ）の何れかの導光板２Ｂを採用した場合、各４隅の入射端面部３近傍に光源１０を備えた構成となり、導光板２Ｂの上方に設けるレンチキュラーレンズ体１２も使用する４枚の導光板２Ｂの形状（図１７（ａ）〜（ｃ）の何れかの形状）に対応したものが用いられる。
このように、本発明の導光板２および平面照明装置１は、導光板２の厚さが入射端面部３の位置が最も薄く、入射端面部３から離れる程、導光板２の厚さが厚くなるように構成することにより入射端面部３から入射端面部３の反対側に位置する反入射端面部４方向に進む（以下、順方向）時には導光板２の各面の鏡面でより多く全反射をし、反入射端面部４に達し反入射端面部４で全反射を行った後に、再度入射端面部３方向に進む（以下、逆方向）。そして、逆方向に進む時には導光板２の厚さが段々薄くなるため、第１の傾斜面部６により偏向され表面部８で臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、テーパーリークとともに微細な光偏向素子１３に達した時に臨界角を破り導光板２から出射し、第２の傾斜面部７では臨界角に近い光線でなくとも偏向する角度が大きくなっているので、全反射を行った時に表面部８への入射角が小さくなり、直接表面部８から出射することができる。特に第２の傾斜面部７による全反射した光は略垂直な出射光を得ることができる。
また、表面部８の入射端面部３に近づくほど分布量が増すように設けた光偏向素子１３により、臨界角α付近の光線が光偏向素子１３の傾斜面によって屈折等を引き起こし、一層多数の光線を表面部８に出射し、均一で高輝度の出射光を得ることができる。
同様に導光板２の両端に入射端面部３を設けた場合には、導光板２の厚さが入射端面部３の位置が最も薄く、導光板２の中心部分で導光板２の厚さが最も厚くなるような構成のため、順方向では各面の鏡面で全反射のみとなり、中心部を超えた位置からおよび逆方向での中心部を超えた位置から各々導光板２の厚さが段々薄くなるため、光線が進みながら臨界角を破り、表面部８から出射するとともに表面部８の入射端面部３に近づくほど分布量が増すように設けた光偏向素子１３により臨界角α付近の光線が光偏向素子１３の傾斜面によって屈折等を引き起こし一層多数の光線を表面部８に出射するとともに均一で高輝度の出射光を得ることができる。しかも、第２の傾斜面部７では臨界角に近い光線でなくとも偏向する角度が大きくなっているので、全反射を行った時に表面部８への入射角が小さくなり、直接表面部８から出射することができる。
よって、入射端面部３の近傍では光源１０からの直接的な高輝度な光、所謂映り込みを出射せずに導光板２の全体に明るく斑のない光を出射する。特に導光板２の両端に入射端面部３を設けた場合には、機械的強度に優れ、映り込みの無い分だけ実質的な大きな出射面を確保することができる。そして、光源１０が三原色光（ＲＧＢ）を用いて白色光源１０とする場合にも入射端面部３近傍では出射しないので、各色（ＲＧＢ）光線が順方向に進む間に混ざり合い臨界角αを破る時には完全な白色光として出射することができる。
また、半導体発光素子のように指向性の有る光源１０を入射端面部３の中心に１つだけ設けた場合に、光束が狭い範囲で反入射端面部４方向に進むため、従来では導光板２の入射端面部３の両端部分が暗部となってしまうが、入射端面部３から反入射端面部４方向に進む間には臨界角αを破る光線は存在せず、反入射端面部４で全反射をして光線Ｌｎが再度入射端面部３方向に進む間に臨界角αを破り、さらに表面部８に設けた光偏向素子１３により臨界角α付近の光線が光偏向素子１３の傾斜面によって屈折等を引き起こし一層多数の光線を表面部８に出射することができる。このため、入射端面部３の両端部に暗部ができず均一で明るい出射光を得ることができる。
以上のように本発明の導光板は、導光板の厚さを入射端面部を最低の厚さとし、入射端面部から離れるほど厚くなるようにするとともに裏面部には緩やかな傾斜面を有する第１の傾斜面部と鋭い傾斜面を有する第２の傾斜面部とに接続し、第１の傾斜面部よりも鋭い第２の傾斜面部（第１の傾斜面部の傾斜角度の２倍以上）を有して互いに交互に連続的に接続して階段形状に成型したもので、この導光板とレンチキュラーレンズ体等を備えて平面照明装置を構成している。
小型の液晶表示装置等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まで適し、特に高輝度で輝度斑や色温度斑の無い出射光を得ることができる。例えばモバイル製品から液晶テレビ等汎用品から特殊な用途に至る導光板および平面照明装置を提供することができる。
１（１Ａ，１Ｂ） 平面照明装置
２（２Ａ，２Ｂ） 導光板
３ 入射端面部
４ 反入射端面部
４ｂ 凸状の稜
４ｂ’ 凹状の稜
４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３ 傾斜面
４ｂ４，４ｂ５，４ｂ６ 平坦頂部
４ｃ フレネル形状
４ｄ 円弧形状
４ｄ２ トーリックレンズ
４ｅ コーナーキュービック形状
４ｆ，４ｇ 傾斜面部
５ 裏面部
６ 第１の傾斜面部
７ 第２の傾斜面部
８ 表面部
９ 光源
１０ 光源
１１ 反射体
１２ レンチキュラーレンズ体
１３ 光偏向素子
１４ 側面部
２１ 導光板
３１ 入射端面部
４１ 反入射端面部
６１ 表面部
７１ 裏面部
Ｌ 仮想線
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌｎ１，Ｌｎ２，Ｌｎ３，Ｌｎ４，Ｌｏ，Ｌｏ１，Ｌｏ２，Ｌｏ３，Ｌｏ４，Ｌｎ２２ 光線
γ 屈折角
ｎ 屈折率
α 臨界角
２（２Ａ，２Ｂ） 導光板
３ 入射端面部
４ 反入射端面部
４ｂ 凸状の稜
４ｂ’ 凹状の稜
４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３ 傾斜面
４ｂ４，４ｂ５，４ｂ６ 平坦頂部
４ｃ フレネル形状
４ｄ 円弧形状
４ｄ２ トーリックレンズ
４ｅ コーナーキュービック形状
４ｆ，４ｇ 傾斜面部
５ 裏面部
６ 第１の傾斜面部
７ 第２の傾斜面部
８ 表面部
９ 光源
１０ 光源
１１ 反射体
１２ レンチキュラーレンズ体
１３ 光偏向素子
１４ 側面部
２１ 導光板
３１ 入射端面部
４１ 反入射端面部
６１ 表面部
７１ 裏面部
Ｌ 仮想線
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌｎ１，Ｌｎ２，Ｌｎ３，Ｌｎ４，Ｌｏ，Ｌｏ１，Ｌｏ２，Ｌｏ３，Ｌｏ４，Ｌｎ２２ 光線
γ 屈折角
ｎ 屈折率
α 臨界角
Claims (12)
- 指向性の有する光を導く入射端面部と、当該光を出射する表面部または／および裏面部と、これら前記表面部と前記裏面部とに交わる側面部とを有する導光板であって、
薄板状矩形立方体形状を成し、前記表面部と前記裏面部との間の間距離が前記入射端面部で最小になり、前記入射端面部から最大離距離である反入射端面部において前記表面部と前記裏面部との間の前記間距離が最大になり、前記裏面部は前記入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに前記表面部または／および前記裏面部には微細な光偏向素子を設けることを特徴とする導光板。 - 前記光偏向素子は、前記入射端面部に近づくほど数量または面積が増加することを特徴とする請求項１記載の導光板。
- 前記第２の傾斜面部は、傾斜角度が前記第１の傾斜面部の傾斜角度の２倍以上で９０°以下であることを特徴とする請求項１記載の導光板。
- 前記反入射端面部は、２つの前記側面部から同距離位置を中心とし、前記側面部方向に曲率が変化するフレネルレンズ形状または前記表面部と前記裏面部との間に延存する凸状または／および凹状の稜を形成することを特徴とする請求項１記載の導光板。
- 前記凸状の稜および前記凹状の稜は、断面の傾斜面が直線または円弧状の三角形状または前記稜の頂部が平坦に欠切したことを特徴とする請求項４記載の導光板。
- 前記反入射端面部は、前記表面部と前記裏面部との厚さ方向または／および前記側面部方向が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。
- 前記反入射端面部は、前記表面部方向または／および前記裏面部方向に傾斜面部を有することを特徴とする請求項１、４、６の何れかに記載の導光板。
- 前記反入射端面部は、微細なコーナーキュービック形状を有することを特徴とする請求項１記載の導光板。
- 指向性の有する光源と、
前記光源からの光を導く入射端面部と、当該光を出射する表面部または／および裏面部と、これら前記表面部と前記裏面部とに交わる側面部とを有した薄板状矩形立方体形状を成し、前記表面部と前記裏面部との間の間距離が前記入射端面部で最小になり、前記入射端面部から最大離距離である反入射端面部において前記表面部と前記裏面部との間の前記間距離が最大になり、前記裏面部は前記入射端面部と反対方向に向く緩やかな第１の傾斜面部と鋭い第２の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、これらの面が鏡面をなすとともに前記表面部または／および前記裏面部には微細な光偏向素子を設けた導光板と、
前記導光板の前記入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備することを特徴とする平面照明装置。 - 前記導光板の出射面側の上部にレンチキュラーレンズ体を具備することを特徴とする請求項９記載の平面照明装置。
- 前記光源は、指向性の有する半導体発光素子からなり、単色光または赤色光、緑色光、青色光の三原色光あるいは波長変換材利用の白色光であるとともにこれらを単体またはアレー状に構成したことを特徴とする請求項９記載の平面照明装置。
- 前記反射体は、反射面が凹凸形状またはプリズム形状であることを特徴とする請求項９記載の平面照明装置。
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