JP2009134883A - 導光板および平面照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の指向特性に対応した領域では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射する。
【解決手段】平面照明装置１は、光源１２、導光板２、リフレクタ１４、ケース１４を具備する。導光板２は、光源１２からの光を導く入射端面部６と、導いた光を出射する表面部３と、表面部３の反対側に位置する裏面部４と、表面部３と裏面部４との接続する側面部７とから成る。裏面部４に設ける凸部形状８は、光源１２に対向する入射端面部６から光源１２の指向特性に対応するように入射端面部６に対して直角方向に延在して分布し、その断面の大きさを変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源の指向特性に対応するように互いに対向する傾斜面からなり入射端面部から離れるに従って徐々に断面積が大きくなるような凸部形状または凹部形状を光源の位置に対応させて導光板の裏面部に分布させ、光源に対向付近では入射端面部から離れた位置から入射端面部に対して直角方向に延在するように入射端面部から任意の距離を持つように凸部形状または凹部形状を分布させたり、また光源の位置などによって断面積の大きさを変化させて光源の位置や指向特性に対応させて凸部形状または凹部形状を分布し、さらに光源や導光板の形状によって凸部形状または凹部形状を入射端面部に対向する側面部の近傍で無くなるようにしたり、入射端面部に対向する近傍で断面積が徐々に小さくなるようにして入射端面部から入射端面部に対向する側面部に向かった光の側面部での反射光をも利用し、光源の指向特性に対応した領域では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができ、表面部から観測した時に光源の映り込みが無く、出射面部全体として斑の無い均一な出射光および複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合された出射光を得ることができる導光板と、この導光板を用いた平面照明装置に関するものである。

従来の光源装置としては、放射光を導光板等の中に多く進入させるため、導光板中に勘合するようにして全てを、透明材を用いているものが知られている。
さらに、より多くの光源を使用できるように、光源装置を小型化し、出射部以外の部分が極力省略された光源装置も知られている。

さらに、光源装置に使用されている光源が半導体発光素子（ＬＥＤ等）であるため、指向性が強いので、導光板の中心位置に特に輝度やエネルギ値の高い光が直進し、導光板の入射部の反対側方向に進むため、入射部分で拡散するように入射部を表面部から裏面部方向に稜を持つプリズム加工を施して導光板内に入射するときに光を拡散する構成の平面照明装置が知られている。
特開平１０−２９３２０２号公報

上述した従来の光源装置として、放射光を導光板等の中に多く進入させるため、導光板中に勘合するようにして全てを、透明材を用いているものでは、光源からの光の指向性がそのままの状態で導光板内に進入するので、指向性に反映したそのままの出射光を得てしまい光の斑が出来てしまう課題と導光板の中心部分に侵入した直線光の利用が少ない課題がある。

さらに、光源装置に使用されている光源が半導体発光素子（ＬＥＤ等）であるため、指向性が強いので、導光板の中心位置に特に輝度やエネルギ値の高い光が直進し、導光板の入射部の反対側方向に進むため、入射部分で拡散するように入射部を表面部から裏面部方向に稜を持つプリズム加工を施して導光板内に入射するときに光を拡散する構成の平面照明装置では、厚さに対する横方向に対しては拡散効果を得ることができるが、厚さ方向に対しては拡散されず、横方向に進んだ光の一部分は導光板の側面部部分から外部に漏れ、そのために出射面からの出射光量が期待ほど得ることができない課題がある。

（発明の目的）
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、以下のような導光板および平面照明装置を提供することにある。すなわち、導光板の裏面部に入射端面部に対して直角方向に延在するように互いに対向する傾斜面を有する凸部形状を設けて入射した光は傾斜面で互いに対向する（入射端面部に対して左右方向）傾斜面方向の表面部方向に進み表面部方向に光を偏向させるとともに入射端面部から離れるに従って徐々に断面積の大きさを変化させるように凸部形状の高さ（深さ）を変えて傾斜面での全反射させる面積を大きくすることによって入射端面部から離れるに従って入射端面部からの光に遭遇する確率を高めるとともに光源の指向特性や形状や配置位置に対応させて、凸部形状の断面の大きさを変化させたり、凸部形状を設ける位置（入射端面部からの距離）を変化させることによって表面部からの出射光を均一にする。
また、光源の指向特性や形状や配置位置および導光板の形状などに対応させて、凸部形状を入射端面部に対向する側面部の近傍で無くなるようにしたり、入射端面部に対向する近傍で断面の大きさが徐々に小さくなるようにして入射端面部から入射端面部に対向する（入射端面部の反対側）側面部に向かった光の側面部での反射光をも利用し、光源の指向特性に対応した領域では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができ、出射面部から観測した時に光源の映り込みが無く、出射面部全体として斑の無い均一な出射光および複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合された出射光を得ることができる。

本発明の請求項１に係る導光板は、裏面部には入射端面部に対して直角方向に延在する凸部形状または凹部形状を光源に対向する入射端面部から光源の指向特性に対応するように分布させるとともに凸部形状または凹部形状の断面の大きさを変化させることを特徴とする。

請求項１に係る導光板は、裏面部には入射端面部に対して直角方向に延在する凸部形状または凹部形状を光源に対向する入射端面部から光源の指向特性に対応するように分布させるとともに凸部形状または凹部形状の断面の大きさを変化させるので、光源の指向特性に対応した領域（例えば、光源の指向特性が放物線形状や扇形状などに対応した領域には凸部や凹部ではなく鏡面部）では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができる。

また、請求項２に係る導光板は、凸部形状または凹部形状が、入射端面部から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、入射端面部に対向する側面部の近傍で無くなることを特徴とする。

請求項２に係る導光板は、凸部形状または凹部形状が、入射端面部から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、入射端面部に対向する側面部の近傍で無くなるので、入射端面部からの光を入射端面部から離れるに従って凸部形状または凹部形状に向かう光の確率を多くし、凸部形状の場合には、凸部形状の傾斜面で全反射して表面部方向に偏向したり、入射端面部から離れる方向に光を導く。さらに入射端面部から離れるに従って表面部と凸部形状との距離が増えて表面部での臨界角を破る光線量が少なくなり、入射端面部の反対側の側面に到達した光を反射させ、再度入射端面部方向に進む光線が臨界角を破り（テーパーリーク）表面部から出射することができるが、入射端面部の反対側の側面近傍では反射光量が多くならないようにすることができる。
また、凹部形状の場合には、入射端面部から離れるほどに凹部形状の傾斜面の面積が大きくなり、凹部形状の傾斜面で全反射して表面部方向に偏向し表面部から出射することができるが、入射端面部の反対側の側面近傍では反射光量が多くならないようにすることができる。尚、ここでは記載しないが、表面部には微細な凸や凹のドットを設けてより出射光をコントロールすることができる。

さらに、請求項３に係る導光板は、凸部形状または凹部形状が、入射端面部から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、入射端面部に対向する近傍で断面の大きさが徐々に小さくなることを特徴とする。

請求項３に係る導光板は、凸部形状または凹部形状が、入射端面部から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、入射端面部に対向する近傍で断面の大きさが徐々に小さくなるので、凸部形状の場合には、入射端面部からの光を入射端面部から離れるに従って凸部形状に向かう光の確率を多くし、凸部形状の傾斜面で全反射して出射表面部方向に偏向する光を入射端面部に対向する側面部の近傍では表面部での臨界角を破る光線量が少なくなり、入射端面部に対向する側面部で反射する反射光が再度入射端面部方向に進む光線が臨界角を破り（テーパリーク）表面部から出射することができるが、入射端面部の反対側の側面近傍では反射光量が多くならないようにコントロールすることができる。
また、凹部形状の場合には、入射端面部から離れるほどに凹部形状の傾斜面の面積が大きくなり、凹部形状の傾斜面で全反射して表面部方向に偏向し表面部から出射することができるが、入射端面部の反対側の側面近傍では反射光量が多くならないようにコントロールすることができる。

また、請求項４に係る導光板は、凸部形状または凹部形状が、互いに対向する傾斜面からなることを特徴とする。

請求項４に係る導光板は、凸部形状または凹部形状が、互いに対向する傾斜面からなるので、凸部形状の場合には、偏向しながら幾度か互いの傾斜面間で反射しながら偏向方向を変化させて入射端面部の反対側の側面方向に進ませることができる。
また、凹部形状の場合には、互いに対向する表面部方向に全反射して光を偏向させることができる。

さらに、請求項５に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、導いた光を出射する表面部と、この表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部との接続する側面部とから成り、裏面部には入射端面部に対して直角方向に延在する凸部形状または凹部形状を光源に対向する入射端面部から光源の指向特性に対応するように分布させるとともに凸部形状または凹部形状の断面の大きさを変化させる導光板と、
入射端面部と裏面部とを覆うリフレクタと、
これら光源と導光板とリフレクタとを収納するケースとを具備したことを特徴とする。

請求項５に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、導いた光を出射する表面部と、この表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部との接続する側面部とから成り、裏面部には入射端面部に対して直角方向に延在する凸部形状または凹部形状を光源に対向する入射端面部から光源の指向特性に対応するように分布させるとともに凸部形状または凹部形状の断面の大きさを変化させる導光板と、
入射端面部と裏面部とを覆うリフレクタと、
これら光源と導光板とリフレクタとを収納するケースとを具備したので、光源の指向特性に対応した領域（例えば、光源の指向特性が放物線形状や扇形状などに対応した領域には凸部または凹部ではなく鏡面部）では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができる。

また、請求項６に係る平面照明装置は、リフレクタが、光源の出射面の大きさに開口部を有することを特徴とする。

請求項６に係る平面照明装置は、リフレクタが、光源の出射面の大きさに開口部を有するので、リフレクタを光源よりも導光板側に載置しても光源からの出射光を開口部から導光板方向に出射することができる。

以上のように、請求項１に係る導光板は、裏面部には入射端面部に対して直角方向に延在する凸部形状または凹部形状を光源に対向する入射端面部から光源の指向特性に対応するように分布させるとともに凸部形状または凹部形状の断面の大きさを変化させるので、光源の指向特性に対応した領域（例えば、光源の指向特性が放物線形状や扇形状などに対応した領域には凸部や凹部ではなく鏡面部）では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができる。
そのため、出射面部から観測した時に光源の映り込みが無く、出射面部全体として均一な出射光を得ることができる。また、複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合された出射光を得ることができる。

また、請求項２に係る導光板は、凸部形状または凹部形状が、入射端面部から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、入射端面部に対向する側面部の近傍で無くなるので、入射端面部からの光を入射端面部から離れるに従って凸部形状または凹部形状に向かう光の確率を多くし、凸部形状の場合には、凸部形状の傾斜面で全反射して表面部方向に偏向したり、入射端面部から離れる方向に光を導く。さらに入射端面部から離れるに従って表面部と凸部形状との距離が増えて表面部での臨界角を破る光線量が少なくなり、入射端面部の反対側の側面に到達した光を反射させ、再度入射端面部方向に進む光線が臨界角を破り（テーパーリーク）表面部から出射することができるが、入射端面部の反対側の側面近傍では反射光量が多くならないようにすることができる。
また、凹部形状の場合には、入射端面部から離れるほどに凹部形状の傾斜面の面積が大きくなり、凹部形状の傾斜面で全反射して表面部方向に偏向し表面部から出射することができるが、入射端面部の反対側の側面近傍では反射光量が多くならないようにすることができる。尚、ここでは記載しないが、表面部には微細な凸や凹のドットを設けてより出射光をコントロールすることができる。
そのため、表面部からの出射光に斑が無く均一な輝度を得ることができる。

さらに、請求項３に係る導光板は、凸部形状または凹部形状が、入射端面部から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、入射端面部に対向する近傍で断面の大きさが徐々に小さくなるので、凸部形状の場合には、入射端面部からの光を入射端面部から離れるに従って凸部形状に向かう光の確率を多くし、凸部形状の傾斜面で全反射して出射表面部方向に偏向する光を入射端面部に対向する側面部の近傍では表面部での臨界角を破る光線量が少なくなり、入射端面部に対向する側面部で反射する反射光が再度入射端面部方向に進む光線が臨界角を破り（テーパリーク）表面部から出射することができるが、入射端面部の反対側の側面近傍では反射光量が多くならないようにコントロールすることができる。
また、凹部形状の場合には、入射端面部から離れるほどに凹部形状の傾斜面の面積が大きくなり、凹部形状の傾斜面で全反射して表面部方向に偏向し表面部から出射することができるが、入射端面部の反対側の側面近傍では反射光量が多くならないようにコントロールすることができる。
そのため、出射表面部からの出射光に斑が無く均一な輝度を得ることができる。

また、請求項４に係る導光板は、凸部形状または凹部形状が、互いに対向する傾斜面からなるので、凸部形状の場合には、偏向しながら幾度か互いの傾斜面間で反射しながら偏向方向を変化させて入射端面部の反対側の側面方向に進ませることができる。
また、凹部形状の場合には、互いに対向する表面部方向に全反射して光を偏向させることができる。
そのために、表面部からの出射光に偏りが無い出射光を得ることができる。

さらに、請求項５に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射端面部と、導いた光を出射する表面部と、この表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部との接続する側面部とから成り、裏面部には入射端面部に対して直角方向に延在する凸部形状または凹部形状を光源に対向する入射端面部から光源の指向特性に対応するように分布させるとともに凸部形状または凹部形状の断面の大きさを変化させる導光板と、
入射端面部と裏面部とを覆うリフレクタと、
これら光源と導光板とリフレクタとを収納するケースとを具備したので、光源の指向特性に対応した領域（例えば、光源の指向特性が放物線形状や扇形状などに対応した領域には凸部または凹部ではなく鏡面部）では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができる。
そのため、出射面部から観測した時に光源の映り込みが無く、出射面部全体として斑が無く均一な出射光を得ることができる。また、複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合された出射光を得ることができる。

さらに、請求項６に係る平面照明装置は、リフレクタが、光源の出射面の大きさに開口部を有するので、リフレクタを光源よりも導光板側に載置しても光源からの出射光を開口部から導光板方向に出射することができる。
そのために、光源と導光板とが接触せずに光源からの出射光を導光板の入射端面部に出射することができるとともに入射端面部からの漏れ光を再び導光板内に戻すことができる。
また、導光板からの漏れ光を無くすことができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜４は本発明に係る平面照明装置の各例における裏面部側からの略分解斜視図、図５，６は本発明に係る導光板の裏面側からの凸部形状や凹部形状の配置状態図、図７〜図１２は本発明に係る導光板の裏面部に分布される凸部形状や凹部形状の各例を示す部分拡大図である。尚、説明の都合上、図１〜図６における凸部形状や凹部形状は見やすいように誇張表現している。

本発明は、以下のような導光板および平面照明装置を提供するものである。すなわち、互いに対向する傾斜面からなり、入射端面部から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、入射端面部に対向する側面部の近傍で無くなったり、入射端面部に対向する近傍で断面の大きさが徐々に小さくなったりする凸部形状や凹部形状を、入射端面部に対して直角方向に延在させるとともに光源に対向する入射端面部から光源の指向特性に対応するように裏面部に分布させ、光源の指向特性に対応した領域では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができ、出射面部から観測した時に光源の映り込みが無く斑の無い均一な出射光を得る。

また、リフレクタに対し、光源の対向位置に光源の出射面の大きさに開口部を設けて光源から横方向の光を拡散させるとともに導光板から戻ってきた光を反射し、再度導光板内に戻すことができる出射面部全体として均一な出射光および複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合された出射光を得る。

平面照明装置１Ａ（１）は、図１に示すように、半導体発光素子を基板等に載置した光源１２を導光板２の近傍に備え、光源１２を包囲するリフレクタ１４と、これら導光板２と光源１２とを収納するケース１３からなる構成である。

導光板２は、屈折率が１．４〜１．７程度の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等で形成され、光を導く入射端面部６と、入射端面部６の反対側に位置する側面部７と、導いた光を出射する表面部３と、この表面部３の反対側に位置する裏面部４とから成る。

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６で屈折する屈折角γはγ＝０〜±４２°程度の範囲内になる。

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３や裏面部４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３や裏面部４で全て全反射しながら入射端面部６から反対方向の側面部７方向へ進むことになる。

また、導光板２の裏面部４には凸部形状８を設ける。この凸部形状８は、入射端面部６に対して直角方向に延在し、光源１２に対向する入射端面部６から光源１２の指向特性に対応するように分布させる。
例えば、光源１２に直線上に対向する凸部形状８は、入射端面部６から離れた位置から入射端面部６に対して直角方向に延在し、光源１２の直線上から離れるに従って、入射端面部６に近づく位置から入射端面部６に対して直角方向に延在するように分布を変化させる。
よって、図５に示すように、裏面部４には、光源１２の指向特性に対応するように入射端面部６から扇状や放物線状や円弧状に凸部形状８が分布し、この凸部形状８の存在しない領域４６が鏡面状態となっている。

さらに、導光板２は、凸部形状８の断面積が入射端面部６から離れるに従って徐々に大きくなり、入射端面部６に対向する近傍で断面積が徐々に小さくなるように変化させる。

また、導光板２の凸部形状８は、光源１２の指向特性に対応するような分布であるために、入射端面部６から同距離であっても、光源１２に直線的に対向する位置では極めて小さな断面積であるが、光源１２の直線上（左右方向）から離れた位置の凸部形状８は入射端面部６でかなりの大きさの断面積である。
図５に示す光源１２側の凸部形状８の先端部分８７の位置が光源１２の直線上（左右方向）から離れた位置では入射端面部６よりも光源１２側に突き出した位置から設けた状態である。

さらに、導光板２の凸部形状８は、入射端面部６から離れるに従って徐々に断面積が大きくなるとともに入射端面部６に対向する側面部７の近傍で無くなり、凸部形状８の終端８８から側面部７までの領域４７が鏡面である。

また、図７に示すように、導光板２の凸部形状８は、互いに対向する傾斜面８１と傾斜面８２からなり、これら傾斜面８１，８２も入射端面部６から離れるに従って徐々に面積が大きくなる。これにより、入射端面部６から入射した屈折し裏面部４方向に進んだ光線は、傾斜面８１や傾斜面８２で反射し、互いに対向する傾斜面８１や傾斜面８２で再度反射しながら入射端面部６の反対側に対向する側面部７方向に進む。

さらに、図８に示すように、導光板２の凸部形状８ｃは、入射端面部６から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、入射端面部６に対向する側面部７の近傍で断面の大きさが徐々に小さくなる。
そして、凸部形状８ｃは、互いに対向し入射端面部６から離れるに従って徐々に面積が大きくなる傾斜面８１と傾斜面８２を有し、入射端面部６に反対側に対向する側面部７の近傍で、この傾斜面８１に続く傾斜面８１ｂおよび対向する傾斜面８２に続く傾斜面８２ｂとが徐々に面積が小さくなる。これにより、入射端面部６から入射した屈折し裏面部４方向に進んだ光線は、傾斜面８１や傾斜面８２で反射し、互いに対向する傾斜面８１や傾斜面８２で再度反射しながら入射端面部６の反対側に対向する側面部７方向に進む。そして、傾斜面８１ｂや傾斜面８２ｂで再度反射した光線は、やや入射端面部６方向に偏向される。

このように、凸部形状８は、入射端面部６から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、入射端面部６に対向する側面部７の近傍で無くなるので、入射端面部６からの光のうち入射端面部６から離れるに従って凸部形状８に向かう光の確率を多くし、凸部形状８の傾斜面８１，８２で全反射して表面部３方向に偏向したり、入射端面部６から離れる方向に光を導く。さらに入射端面部６から離れるに従って表面部３と凸部形状８との距離が増えて表面部３での臨界角を破る光線量が少なくなり、入射端面部６の反対側の側面部７に到達した光を反射させ、再度入射端面部６方向に進む光線が臨界角を破り（テーパーリーク）表面部３から出射することができるが、入射端面部６の反対側の側面部７近傍では反射光量が多くならないようにすることができる。
そのため、表面部３からの出射光が斑が無く均一な輝度を得ることができ、出射面部３から観測した時に光源１２の映り込みが無く、出射面部３全体として均一な出射光を得ることができる。また、複数の光源１２や発光色の異なる複数の光源１２からの光でも混合された出射光を得ることができる。

次に、平面照明装置１Ｂ（１）は、図２に示すように、導光板２の裏面部４に凹部形状９を設けている。この凹部形状９は、導光板２の入射端面部６に対して直角方向に延在し、光源１２に対向する入射端面部６から光源１２の指向特性に対応するように導光板２の裏面部４に分布させる。
凸部形状８と同様に、例えば光源１２に直線上に対向する凹部形状９は、入射端面部６から離れた位置から入射端面部６に対して直角方向に延在し、光源１２の直線上から離れるに従って、入射端面部６に近づく位置から入射端面部６に対して直角方向に延在するように分布を変化させる。
よって、図５に示すように、裏面部４には、光源１２の指向特性に対応するように入射端面部６から扇状や放物線状や円弧状に凹部形状９が分布し、この凹部形状９の存在しない領域４６が鏡面状態となっている。

さらに、導光板２は、凹部形状９の断面積が入射端面部６から離れるに従って徐々に大きくなり、入射端面部６に対向する近傍で断面積が徐々に小さくなるように変化させる。

また、導光板２の凹部形状９は、光源１２の指向特性に対応するような分布であるために、入射端面部６から同距離であっても、光源１２に直線的に対向する位置では極めて小さな断面積であるが、光源１２の直線上（左右方向）から離れた位置の凹部形状９は入射端面部６でかなりの大きさの断面積である。
図５に示す光源１２側の凹部形状９の先端部分８７の位置が光源１２の直線上（左右方向）から離れた位置では入射端面部６よりも光源１２側に突き出した位置から設けた状態である。

さらに、導光板２の凹部形状９は、入射端面部６から離れるに従って徐々に断面積が大きくなるとともに入射端面部６に対向する側面部７の近傍で無くなり、凹部形状９の終端８８から側面部７までの領域４７が鏡面である。

また、図１０に示すように、導光板２の凹部形状９は、互いに対向する傾斜面９１と傾斜面９２からなり、これら傾斜面９１，９２も入射端面部６から離れるに従って徐々に面積が大きくなる。これにより、入射端面部６から入射した屈折し裏面部４方向に進んだ光線は、傾斜面９１や傾斜面９２で反射して表面部３方向に偏向する。

さらに、図１１に示すように、導光板２の凹部形状９ｃは、入射端面部６から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、入射端面部６に対向する側面部７の近傍で断面の大きさが徐々に小さくなる。
そして、凹部形状９ｃは、互いに対向し入射端面部６から離れるに従って徐々に面積が大きくなる傾斜面９１と傾斜面９２を有し、入射端面部６に反対側に対向する側面部７の近傍で、この傾斜面９１に続く傾斜面９１ｂおよび対向する傾斜面９２に続く傾斜面９２ｂとが徐々に面積が小さくなる。これにより、入射端面部６から入射した屈性し裏面部４方向に進んだ光線は、傾斜面９１や傾斜面９２で反射し、表面部３方向に進む。そして、傾斜面９１ｂや傾斜面９２ｂでは入射端面部６から進んだ光線は余り遭遇せず、一旦入射端面部６の反対側に対向する側面部７で反射した光線が傾斜面９１ｂや傾斜面９２ｂで反射し、傾斜面９１や傾斜面９２での反射光よりも広がりを持って表面部３方向に偏向される。

このように、凹部形状９は、入射端面部６から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、入射端面部６に対向する側面部７の近傍で無くなるので、入射端面部６からの光のうち入射端面部６から離れるに従って凹部形状９に向かう光の確率を多くし、入射端面部６から離れるほどに凹部形状９の傾斜面９１，９２の面積が大きくなり、凹部形状９の傾斜面９１，９２で全反射して表面部３方向に偏向し表面部３から出射することができるが、入射端面部６の反対側の側面部７近傍では反射光量が多くならないようにすることができる。
そのため、表面部３からの出射光が斑が無く均一な輝度を得ることができ、出射面部３から観測した時に光源１２の映り込みが無く、出射面部３全体として均一な出射光を得ることができる。また、複数の光源１２や発光色の異なる複数の光源１２からの光でも混合された出射光を得ることができる。

尚、図示しないが、これら導光板２の表面部３には、微細な凸や凹のドットを設け、表面部３の近傍に達した光線の中で、臨界角に近い光線を出射させることができる。

次に、平面照明装置１Ｃ（１）は、図３に示すように、半導体発光素子を基板等に載置したＬ字状の光源１２ｂを導光板２の近傍に備え、光源１２ｂを包囲するリフレクタ１４と、これら導光板２と光源１２ｂとを収納するケース１３からなる構成である。

導光板２は、屈折率が１．４〜１．７程度の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等で形成され、光を導く隣合って続く２つの入射端面部６と、入射端面部６の反対側に位置する２つの側面部７と、導いた光を出射する表面部３と、この表面部３の反対側に位置する裏面部４とから成る。
尚、ここでは導光板２に対する光の性質等に関し説明が重複するために省略する。

また、導光板２の裏面部４には、２つの入射端面部６の各々に対して直角方向に延在する凸部形状８を光源１２ｂに対向する入射端面部６から光源１２ｂの指向特性に対応するように分布させる。
ここでは、光源１２ｂが２方向であるために２つの指向特性に対応するように凸部形状８が互いに交差する状態となる。

例えば、２方向に出射する光源１２ｂに直線上に各々に対向する凸部形状８は、２つの入射端面部６から離れた位置から各々の入射端面部６に対して直角方向に延在し、光源１２ｂの直線上から離れるに従って、各々の入射端面部６に近づく位置から入射端面部６に対して直角方向に延在するように分布を変化させる。
よって、図６に示すように、裏面部４には、光源１２ｂの指向特性に対応するように２つの入射端面部６が接続している付近に凸部形状８が分布し、この凸部形状８の存在しない領域が鏡面状態となっている。

さらに、導光板２は、凸部形状８の断面積が各々の入射端面部６から離れるに従って徐々に大きくなり、各々の入射端面部６に対向する近傍で凸部形状８の断面積が徐々に小さくなるように変化させる。

また、導光板２の凸部形状８は、光源１２ｂの指向特性に対応するような分布であるため、２つの入射端面部６が接続している付近では極めて小さな断面積であるが、光源１２ｂの端部方向の位置の凸部形状８は入射端面部６でかなりの大きさの断面積である。
図６に示す光源１２ｂ側の凸部形状８の先端部分８７の位置が光源１２ｂの端部方向の位置では入射端面部６よりも光源１２ｂ側に突き出した位置から設けた状態である。

さらに、導光板２の凸部形状８は、入射端面部６から離れるに従って徐々に断面積が大きくなるとともに入射端面部６の反対側に対向する側面部７の近傍で無くなり、凸部形状８の終端８８から側面部７までの領域４７が鏡面である。

また、図９に示すように、導光板２の凸部形状８は、互いに対向する傾斜面８１と傾斜面８２からなり、これら傾斜面８１，８２も入射端面部６から離れるに従って徐々に面積が大きくなり、２つの凸部形状８が互いに略直角に交わっている。
即ち、１つの凸部形状８の傾斜面８１にもう１つの（他）凸部形状８の傾斜面８２が接続され、傾斜面８２に他の凸部形状８の傾斜面８１が接続される状態である。
尚、ここでは、互いに１箇所で凸部形状８が交わっているが、互いに略直角方向からの凸部形状８の数だけの接続部分を有する。

この平面照明装置１Ｃで１つの入射端面部６から入射した光線は、入射端面部６に対して直角方向に延在する凸部形状８に対して、凸部形状８の傾斜面８１や傾斜面８２で反射し、互いに対向する傾斜面８１や傾斜面８２で再度反射しながら入射端面部６の反対側に対向する側面部７方向に進み、入射端面部６に対して平行方向に延在する凸部形状８に対して、傾斜面８１または傾斜面８２で反射し表面部３方向に偏向する。
同様に他の入射端面部６から入射した光線も同様な光線の働きを行い、２つの入射端面部６の接続する位置の反対方向では互いの傾斜面８１の大きさが大きくなり反射量も多くできる。

また、凸部形状８の分布によって必然的に各々凸部形状８の高さ（深さ）が入射端面部６から離れるに従って高く（深く）なって入射端面部６に近い凸部形状８に依る光線の遮り等を回避することができる。

次に、平面照明装置１Ｄ（１）は、図４に示すように、半導体発光素子を基板等に載置したＬ字状の光源１２ｂを導光板２の近傍に備え、光源１２ｂを包囲するリフレクタ１４と、これら導光板２と光源１２ｂとを収納するケース１３からなる構成である。

導光板２は、屈折率が１．４〜１．７程度の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等で形成され、光を導く隣合って続く２つの入射端面部６と、入射端面部６の反対側に位置する２つの側面部７と、導いた光を出射する表面部３と、この表面部３の反対側に位置する裏面部４とから成る。
尚、ここでは導光板２に対する光の性質等に関し説明が重複するために省略する。

また、導光板２の裏面部４には、２つの入射端面部６の各々に対して直角方向に延在する凹部形状９を光源１２ｂに対向する入射端面部６から光源１２ｂの指向特性に対応するように分布させる。
ここでは、光源１２ｂが２方向であるために２つの指向特性に対応するように凹部形状９が互いに交差する状態となる。

例えば、２方向に出射する光源１２ｂに直線上に各々に対向する凹部形状９は、２つの入射端面部６から離れた位置から各々の入射端面部６に対して直角方向に延在し、光源１２ｂの直線上から離れるに従って、各々の入射端面部６に近づく位置から入射端面部６に対して直角方向に延在するように分布を変化させる。
よって、図６に示すように、裏面部４には、光源１２ｂの指向特性に対応するように２つの入射端面部６が接続している付近に凹部形状９が分布し、この凹部形状９の存在しない領域が鏡面状態となっている。

さらに、導光板２は、凹部形状９の断面積を各々の入射端面部６から離れるに従って徐々に大きくなり、各々の入射端面部６に対向する近傍で凹部形状９の断面積が徐々に小さくなるように変化させる。

また、導光板２の凹部形状９は、光源１２ｂの指向特性に対応するような分布であるため、２つの入射端面部６が接続している付近では極めて小さな断面積であるが、光源１２ｂの端部方向の位置の凹部形状９は入射端面部６でかなりの大きさの断面積である。
図６に示す光源１２ｂ側の凹部形状９の先端部分８７の位置が光源１２ｂの端部方向の位置では入射端面部６よりも光源１２ｂ側に突き出した位置から設けた状態である。

さらに、導光板２の凹部形状９は、入射端面部６から離れるに従って徐々に断面積が大きくなるとともに入射端面部６の反対側に対向する側面部７の近傍で無くなり、凹部形状９の終端８８から側面部７までの領域４７が鏡面である。

また、図１２に示すように、導光板２の凹部形状９は、互いに対向する傾斜面９１と傾斜面９２からなり、これら傾斜面９１，９２も入射端面部６から離れるに従って徐々に面積が大きくなり、２つの凹部形状９が互いに略直角に交わっている。
即ち、１つの凹部形状９の傾斜面９１にもう１つの（他）凹部形状９の傾斜面９２が接続され、傾斜面９２に他の凹部形状９の傾斜面９１が接続される状態である。
尚、ここでは、互いに１箇所で凹部形状９が交わっているが、互いに略直角方向からの凹部形状９の数だけの接続部分を有する。

この平面照明装置１Ｄで１つの入射端面部６から入射した光線は、入射端面部６に対して直角方向に延在する凹部形状９に対して、凹部形状９の傾斜面９１や傾斜面９２で反射し表面部３方向に偏向し、入射端面部６に対して平行方向に延在する凹部形状９に対して、傾斜面９１または傾斜面９２で反射し表面部３方向に偏向する。
同様に他の入射端面部６から入射した光線も同様な光線の働きを行い、２つの入射端面部６の接続する位置の反対方向では互いの傾斜面９１の大きさが大きくなり反射量も多くできる。

また、凹部形状９の分布によって必然的に各々凹部形状９の高さ（深さ）が入射端面部６から離れるに従って高く（深く）なって入射端面部６に近い凹部形状９に依る光線の遮り等を回避することができる。

光源１２は、基板等に直接半導体発光素子を載置しても良く、またインジェクションないしトランスファーモルド等であっても良く、パターンをインサート成形によって樹脂にパターン形状を形成した燐青銅材等からなるリードフレームを挿入してリードフレーム上に成型樹脂によって形成した後に半導体発光素子をダイボンディングやワイヤーボンディングしたものでも良い。

尚、形成する樹脂は、変成ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン４６や芳香族系ポリエステル等からなる液晶ポリマなどの絶縁性の有る材料に、光の反射性を良くするとともに遮光性を得るためにチタン酸バリウム等の白色粉体を混入させたものを加熱射出成形する。
また、加熱射出成形する時の金型に於いて、出射方向周辺に対応する部分には、微細な凸凹の加工が施してある。

さらに光源１２ｂは、冷陰極管（ＣＣＦＬ）等の管状やＬＥＤを線状に並べたものであっても良い。

また図示しないが、半導体発光素子は、４元素化合物やＩｎＧａＡｌＰ系、ＩｎＧａＡｌＮ系、ＩｎＧａＮ系等の化合物の半導体チップ等からなる高輝度発光素子であり、アレー状にＲ（赤色発光）Ｇ（緑色発光）Ｂ（青色発光）を並べたり、単色発光の半導体発光素子を並べる。
また、青色発光の半導体発光素子と黄色発光の波長変換材料である蛍光材とを用いて青色発光の半導体発光素子自身からの青色の光を出射させ、この半導体発光素子の青色光によって励起し、黄色発光の蛍光材による黄色の発光した光と青色の発光色との混合によって白色の光を出射させた擬似白色のものでも良い。
尚、ここでは、光源１２，１２ｂの電極端子や接続リード線や配線等は省略し図示しない。

リフレクタ１４は、光源１２や１２ｂを囲み、導光板２の入射端面部６部分に対向する部分のみを開口部とし、他の部分は光が漏れないように遮蔽するとともに光を反射させ全ての光が開口部から出射するようにする。

さらに、リフレクタ１４は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の熱可塑性樹脂を成形し、拡散部には酸化チタンのような白色材料を混入させて反射効率を上げたり、散乱反射させるために微細な凸凹の加工を施してある。

また、図示しないが、リフレクタ１４は、ケース１３と勘合できるようにし、光が漏れないようにする。

ケース１３は、強度を有した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樹脂や熱可塑性樹脂等のプラスチック樹脂やアルミダイキャスト等の金属などから形成され、導光板２を収納しさらに光源１２や１２ｂの部分さらにリフレクタ１４も収納し、場合によっては上部に図示しない拡散体（導光板２の上）を載置する。

尚、ここでは図示しないが、拡散体は、透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなり、表面や裏面に微細な凹凸を施し、この拡散体を通過するときに１つの光束をランダムな方向に拡散させ、強い輝度部や暗部等を目立たなくすることができる。

このように、本発明は、指向性の有する光源からの指向性光を導光板内に導く時、導光板の入射端面部近傍に備えた光源の位置に対向する導光板の裏面部に対して、入射端面部から光源の指向特性に一致する光強度の領域に対して鏡面とすることや入射端面部から離れるに従い断面積が変化する凸部形状や凹部形状を光源の指向性に対応させた分布によって、光源の指向特性に対応した領域では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができ、出射面部から観測した時に光源の映り込みが無く、出射面部全体として均一な出射光を得ることができ、複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合させれた出射光を得ることができる導光板である。また、この導光板の入射端面部と裏面部とを覆うリフレクタと、これら光源と導光板とリフレクタとを収納するケースとを具備して、光源の指向特性に対応した領域（例えば、光源の指向特性が放物線形状や扇形状などに対応した領域には凸部または凹部ではなく鏡面部）では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射し、出射面部から観測した時に光源の映り込みが無く、出射面部全体として斑が無く均一な出射光を得ることができ、複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合された出射光を得ることができる平面照明装置である。

本発明に係る平面照明装置の裏面部側からの略分解斜視図である。 本発明に係る平面照明装置の裏面部側からの略分解斜視図である。 本発明に係る平面照明装置の裏面部側からの略分解斜視図である。 本発明に係る平面照明装置の裏面部側からの略分解斜視図である。 本発明に係る導光板の裏面側からの凸部形状や凹部形状の配置状態図である。 本発明に係る導光板の裏面側からの凸部形状や凹部形状の配置状態図である。 本発明に係る導光板の裏面部に分布される凸部形状の部分拡大図である。 本発明に係る導光板の裏面部に分布される凸部形状の部分拡大図である。 本発明に係る導光板の裏面部に分布される凸部形状の部分拡大図である。 本発明に係る導光板の裏面部に分布される凹部形状の部分拡大図である。 本発明に係る導光板の裏面部に分布される凹部形状の部分拡大図である。 本発明に係る導光板の裏面部に分布される凹部形状の部分拡大図である。

符号の説明

１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ） 平面照明装置
２ 導光板
３ 表面部（出射面部）
４ 裏面部
６ 入射端面部
７ 側面部
８，８ｃ 凸部形状
９ 凹部形状
１２，１２ｂ 光源
１３ ケース
１４ リフレクタ
４６，４７ 領域
８１，８２，８１ｂ，８２ｂ 傾斜面
９１，９２，９１ｂ，９２ｂ 傾斜面
８７ 先端部分
８８ 終端
γ 屈折角（最大屈折角）
ｎ 屈折率
α 臨界角

Claims (6)

1. 光源からの光を導く入射端面部と、導いた光を出射する表面部と、この表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部との接続する側面部とから成る導光板において、
   前記裏面部には前記入射端面部に対して直角方向に延在する凸部形状または凹部形状を前記光源に対向する前記入射端面部から前記光源の指向特性に対応するように分布させるとともに前記凸部形状または前記凹部形状の断面の大きさを変化させることを特徴とする導光板。
2. 前記凸部形状または前記凹部形状は、前記入射端面部から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、前記入射端面部に対向する前記側面部の近傍で無くなることを特徴とする請求項１記載の導光板。
3. 前記凸部形状または前記凹部形状は、前記入射端面部から離れるに従って徐々に断面の大きさが大きくなり、前記入射端面部に対向する近傍で前記断面の大きさが徐々に小さくなることを特徴とする請求項１記載の導光板。
4. 前記凸部形状または前記凹部形状は、互いに対向する傾斜面からなることを特徴とする請求項１記載の導光板。
5. 光源と、
   前記光源からの光を導く入射端面部と、導いた光を出射する表面部と、この表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部との接続する側面部とから成り、前記裏面部には前記入射端面部に対して直角方向に延在する凸部形状または凹部形状を前記光源に対向する前記入射端面部から前記光源の指向特性に対応するように分布させるとともに前記凸部形状または前記凹部形状の断面の大きさを変化させる導光板と、
   前記入射端面部と前記裏面部とを覆うリフレクタと、
   これら前記光源と前記導光板と前記リフレクタとを収納するケースとを具備したことを特徴とする平面照明装置。
6. 前記リフレクタは、前記光源の出射面の大きさに開口部を有することを特徴とする請求項５記載の平面照明装置。

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