JP2009283403A - 導光板および面光源照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １つの点光源を用いるときに、相当の長さの助走距離を必要とせずとも、輝度ムラを回避することの可能な導光板を提供する。
【解決手段】 導光板２１は、点光源２２からの光を入光端面２１ａから入光させるときに、入光端面２１ａから入光した点光源２２からの光を広げるための助走領域２１ｆと、助走領域２１ｆで広げた光を出射する光取り出し面２１ｐを上面に有する光取り出し領域２１ｇとを備えており、助走領域２１ｆは、入光端面２１ａから光取り出し領域２１ｇに向かう助走領域２１ｆの少なくとも一部において、入光端面２１ａから光取り出し領域２１ｇに向かう方向に対して垂直な断面形状が、中央部２１ｑと、該中央部２１ｑの両側に該中央部２１ｑから段差をもって位置し、該中央部２１ｑよりも薄い厚さの薄肉部２１ｒとからなっている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、導光板および面光源照明装置に関する。

液晶パネルなどの透過性の表示物は、明るい画面を得る為に背面から面光源照明装置により照明されることが多い。特にパーソナルコンピューターやテレビモニタに用いられるカラー液晶パネルの場合は、駆動回路により開口率が制約を受け、更にカラーフィルタにより光透過率が低下する為、面光源照明装置による照明が必須となる。

背面から照明する面光源照明装置は、光源の配置により、サイドエッジ型と直下型に分けられる。特に、薄さを必要とする面光源照明装置ではサイドエッジ型を用いることが多い。一般的に１０インチ程度の面光源照明装置では、額縁に光源を納めたサイドエッジ型の面光源照明装置が用いられる。さらに大きい面光源照明装置では、光源としてＬＥＤを用いる場合、エッジに並べたＬＥＤの個数では要求する面輝度を得ることが難しく、また全面に均一に光を導光させることが難しいため、例えば特許文献１や特許文献２などに示されているように、導光板を瓦状に敷き詰めたタンデム型面光源照明装置が提案されている。

また、光源として、従来はＣＣＦＬを用いたものが主流であったが、近年ではＲＧＢのＬＥＤを用いることで高演色性のバックライトを実現し、さらにタンデム型面光源照明装置ではローカルディミング技術によりディスプレイの高コントラスト、低消費電力を実現することができる。

図１（ａ），（ｂ）は在来のサイドエッジ型面光源照明装置の概略図であり、図１（ａ）は面光源照明装置の側面から見たときの断面構造を示す図、図１（ｂ）は図１（ａ）の蓋４を取り外したときの面光源照明装置の平面図（光取り出し面側から見た平面図）である。図１（ａ），（ｂ）を参照すると、この面光源照明装置は、導光板１の入光端面１ａ側に光源（例えばＬＥＤ）２が配置されており、導光板１および光源（例えばＬＥＤ）２は、筐体３に収められている。筐体３は、導光板１及び光源（例えばＬＥＤ）２で構成される光学系の底面及び四方側面を囲っており、また、導光板１の上面の一部（後述の助走領域１ｆ）は蓋４に覆われて、導光板１の光取り出し領域１ｇの光取り出し面１ｐ以外からは光が漏れない構造となっている。

一般的に、ＬＥＤのような点光源からの光を導光板に入射する方法としては、図１のように、点光源２の発光面を導光板１の入光端面１ａに対向させて配置し、点光源２からの光を導光板１へ直接入射する方法が多用される。

しかし、この場合、導光板１は、点光源２の有する光度指向特性の影響を受け、図１に示すように、点光源２の近傍では、正面部分１ｋのみ明るくなり、１ｍ、１ｎは光が届かないために暗くなり、輝度ムラが生じる。そこで、点光源２から光取り出し面１ｐまでの間に、ある程度の距離をおいて、光を十分に広げ、輝度ムラがなくなった部分を光取り出し面１ｐとして使用する必要がある。入光端面１ａから輝度ムラが生じなくなる程度に光を広げるための導光板１の領域（入光端面１ａから輝度ムラが生じなくなる程度の距離（助走距離）ｙをおいた導光板１の領域）を、助走領域と呼ぶ。図１において、１ｆが助走領域であり、１ｊは助走領域１ｆと光取り出し領域１ｇとの境界である。

このように、図１の例では、導光板１は、助走領域１ｆと光取り出し領域１ｇとを備え、助走領域１ｆは蓋４で覆われており、光取り出し領域１ｇの光取り出し面１ｐ以外からは光が漏れないような構造となっている。

図１（ｂ）には、１つの点光源（例えばＬＥＤ）２からの光が導光する様子が概念的に示されている。すなわち、１つの点光源（例えばＬＥＤ）２からの光は、導光板１の入光端面１ａから入射後、助走領域１ｆを介して徐々に広がり、光取り出し面１ｐに到達したときには全体に広がっており、光取り出し面１ｐより光を取り出すことができる。なお、図１において、５は光散乱構造であり、光取り出し領域１ｇに入射した光を光散乱させて光取り出し面１ｐから出射させる機能を有している。また、図１では省略されているが、光取り出し面１ｐには輝度ムラを無くすため、もしくは輝度を向上させるため、拡散板、拡散シート、プリズムシートなどの光学シートを適宜挿入しても良い。
特許第３３７３４２７号公報 特開２００１−３１２９１６号公報

ところで、一般的なＬａｍｂｅｒｔｉａｎな指向特性を持つ点光源を多灯用いる場合であれば、助走距離ｙは略光源ピッチ程度の短いものとなるが、この場合には、灯数を増した為にコストは嵩む。一方、図１のような１灯の点光源２の場合は、後述のように、導光板１の側面（壁）１ｓからの反射光の影響を受ける為に、助走距離ｙは導光板１の幅ｘの倍以上必要となる。

図１（ｂ）での光線の軌跡を例に挙げると、光取り出し面１ｐの中央部の領域１ｈは点光源２からの直射光のみに照らされているが、光取り出し面１ｐの壁側の領域１ｉは、光源２からの直射光と壁１ｓで反射された光の両方に照らされており、これが輝度ムラの原因となり得る。そのため、輝度ムラを回避するためには助走領域１ｆの助走距離ｙを長くすることが考えられる。上述の例では、面光源照明装置がサイドエッジ型面光源照明装置である場合について説明したが、輝度ムラを回避するために助走領域１ｆの助走距離ｙを長くすることは、タンデム型面光源照明装置に用いられる導光板においても同様であり、１つの点光源を用いるときには、ある程度の長さの助走距離を必要とする。

このように、１つの点光源を用いるときには、輝度ムラを回避するのにある程度の長さの助走距離を必要とするため、サイドエッジ型面光源照明装置では額縁が大きくなってしまうこと、また、タンデム型面光源照明装置では導光板の助走領域を斜め下方に伸ばすためにバックライト全体の厚みが増してしまうという問題がある。換言すれば、１つの点光源を光源とする導光板および面光源照明装置において、輝度ムラをなくすためには、導光板の入光端面から光取り出し面にかけて、ある程度の助走距離をとる必要があり、それによってサイドエッジ型導光板ではサイズが大きくなり、また、タンデム型導光板では厚みが増してしまうという問題がある。

本発明は、１つの点光源を用いるときに、相当の長さの助走距離を必要とせずとも、輝度ムラを回避することの可能な導光板および面光源照明装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、点光源からの光を入光端面から入光させるときに、入光端面から入光した点光源からの光を広げるための助走領域と、助走領域で広げた光を出射する光取り出し面を上面に有する光取り出し領域とを備えた導光板であって、
前記助走領域は、前記入光端面から前記光取り出し領域に向かう前記助走領域の少なくとも一部において、前記入光端面から前記光取り出し領域に向かう方向に対して垂直な断面形状が、中央部と、該中央部の両側に該中央部から段差をもって位置し、該中央部よりも薄い厚さの薄肉部とからなっていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の導光板において、前記中央部の上面と前記薄肉部の上面とは、互いに平行になっていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の導光板において、前記中央部から前記薄肉部への段差は、前記中央部の上面および前記薄肉部の上面に対して垂直な面からの傾斜角θが−５°≦θ≦５°の範囲内の段差側面となっていることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の導光板において、該導光板は、サイドエッジ型導光板またはタンデム型導光板であることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、導光板と、該導光板の入光端面に光を入光させる１つの点光源とを有する面光源照明装置であって、前記導光板には、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の導光板が用いられ、前記点光源は、該点光源からの光が前記導光板の中央部に入光するように配置されていることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の面光源照明装置において、前記点光源には、白色ＬＥＤが用いられることを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、請求項５記載の面光源照明装置において、前記点光源には、赤、緑、青の三色のＬＥＤを一つのパッケージに実装した光源が用いられることを特徴としている。

請求項１乃至請求項４記載の発明によれば、点光源からの光を入光端面から入光させるときに、入光端面から入光した点光源からの光を広げるための助走領域と、助走領域で広げた光を出射する光取り出し面を上面に有する光取り出し領域とを備えた導光板であって、前記助走領域は、前記入光端面から前記光取り出し領域に向かう前記助走領域の少なくとも一部において、前記入光端面から前記光取り出し領域に向かう方向に対して垂直な断面形状が、中央部と、該中央部の両側に該中央部から段差をもって位置し、該中央部よりも薄い厚さの薄肉部とからなっているので、１つの点光源からの光を入光端面から入光させるときに、相当の長さの助走距離を必要とせずとも（導光板の幅（入光端面から光取り出し領域に向かう方向に対して垂直な方向の導光板の幅）程度の助走距離で）、輝度ムラを回避することができる。

また、請求項５乃至請求項７記載の発明によれば、導光板と、該導光板の入光端面に光を入光させる１つの点光源とを有する面光源照明装置であって、前記導光板には、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の導光板が用いられるので、サイドエッジ型面光源照明装置では額縁の大きさを小さくすることができ、タンデム型面光源照明装置では厚さを薄くすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る面光源照明装置の構成例を示す図であり、図２（ａ）は面光源照明装置の側面から見たときの断面構造を示す図、図２（ｂ）は図２（ａ）の蓋２４を取り外したときの面光源照明装置の平面図（光取り出し面側から見た平面図）であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＦ−Ｆ線における導光板の断面図である。なお、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）の例では、面光源照明装置は、サイドエッジ型面光源照明装置として構成されている。

図２（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照すると、この面光源照明装置は、導光板２１の入光端面２１ａ側に点光源（例えばＬＥＤ）２２が配置されており、導光板２１および点光源（例えばＬＥＤ）２２は、筐体２３に収められている。筐体２３は、導光板２１及び点光源（例えばＬＥＤ）２２で構成される光学系の底面及び四方側面を囲っており、また、導光板２１の上面の一部（後述の助走領域１ｆ）は蓋２４に覆われて、導光板２１の光取り出し領域２１ｇの光取り出し面２１ｐ以外からは光が漏れない構造となっている。

また、点光源２２は、点光源２２からの光を導光板２１に入射させるため、点光源２２の発光面を導光板２１の入光端面２１ａに対向させて配置されている。

また、導光板２１は、点光源２２からの光を入光端面２１ａから入光させるときに、入光端面２１ａから入光した点光源２２からの光を広げるための助走領域２１ｆと、助走領域２１ｆで広げた光を出射する光取り出し面２１ｐを上面に有する光取り出し領域２１ｇとを備えている。

ここで、本発明の導光板２１では、助走領域２１ｆは、入光端面２１ａから光取り出し領域２１ｇに向かう助走領域２１ｆの少なくとも一部において（図２（ａ），（ｂ），（ｃ）の例では、入光端面２１ａから光取り出し領域２１ｇに向かう途中まで）、入光端面２１ａから光取り出し領域２１ｇに向かう方向に対して垂直な断面形状が、中央部２１ｑと、該中央部２１ｑの両側に該中央部２１ｑから段差をもって位置し、該中央部２１ｑよりも薄い厚さの薄肉部２１ｒとからなっている。

中央部２１ｑの上面２１ｂと薄肉部２１ｒの上面２１ｃとは、互いに平行になっている。

また、中央部２１ｑから薄肉部２１ｒへの段差は、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）の例では、中央部２１ｑの上面２１ｂおよび薄肉部２１ｒの上面２１ｃに対して垂直な段差面（段差側面）２１ｅとなっている。

本発明の導光板２１では、助走領域２１ｆは、入光端面２１ａから光取り出し領域２１ｇに向かう助走領域２１ｆの少なくとも一部において、入光端面２１ａから光取り出し領域２１ｇに向かう方向に対して垂直な断面形状が、中央部２１ｑと、該中央部２１ｑの両側に該中央部２１ｑから段差をもって位置し、該中央部２１ｑよりも薄い厚さの薄肉部２１ｒとからなっているので、１つの点光源２２からの光を入光端面２１ａから入光させるときに、相当の長さの助走距離を必要とせずとも（導光板２１の幅ｘ（入光端面２１ａから光取り出し領域２１ｇに向かう方向に対して垂直な方向の導光板２１の幅ｘ）程度の助走距離ｙで）、輝度ムラを回避することができる。

以下、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）の面光源照明装置について、より具体的に説明する。

点光源２２としては、より具体的には、サイドビュータイプＬＥＤが用いられる（以下、単にＬＥＤと略す）。点光源（例えばＬＥＤ）２２は導光板２１の入光端面２１ａと対向させて、導光板２１の中心線２１ｙ上に位置決めされている。図２（ｃ）に示すように、点光源２２と対向する入光端面２１ａの箇所（すなわち、中央部２１ｑ）は厚さが厚くなっており、その助走領域２１ｆの厚い箇所（すなわち、中央部２１ｑ）の両側は、薄肉部２１ｒとなっており、導光板２１の中心線２１ｙと対称な位置に段差をつけて厚さが薄くなっている。また、段差の厚みに関しても対称性を有している。すなわち、中央部２１ｑに対して左右の薄肉部２１ｒは、同じ厚さのものとなっている。換言すれば、導光板２１の断面形状は、中央部２１ｑに対して左右対称な形状を有している。この断面形状（入光端面２１ａから光取り出し領域２１ｇに向かう方向に対して垂直な断面形状）は、入光端面２１ａから光取り出し領域２１ｇに向かって、助走領域２１ｆの全域もしくはある一定のところまで、同じ形状となっている。また、助走領域２１ｆの最上面２１ｂ、薄肉部２１ｒの上面２１ｃ及び助走領域２１ｆの下面２１ｄは、ともに平行であることが望ましい。但し、必要ならば助走領域２１ｆの全体またはその一部で光取り出し領域２１ｇに向けてその厚みを増加させても良い。これに対し、助走領域２１ｆにおいて、光取り出し領域２１ｇに向けてその厚みを減ずると、助走領域２１ｆにおける光の伝播の損失につながるため、好ましくない。また、段差側面２１ｅは、助走領域２１ｆの最上面２１ｂ，薄肉部２１ｒの上面２１ｃ及び助走領域２１ｆの下面２１ｄに対して、垂直な面であることが望ましい。段差側面２１ｅが垂直な面に対して傾きをもつと、垂直な面で全反射していた光が、全反射せずにそこから光が漏れ、バックライトとして輝度低下につながる。そのため、段差側面２１ｅとしては、垂直な面から傾きをもたせるとしても、垂直な面に対して５°以内が望ましい。すなわち、段差側面２１ｅとしては、助走領域２１ｆの最上面２１ｂ，薄肉部２１ｒの上面２１ｃ及び助走領域２１ｆの下面２１ｄに対して垂直な面からの傾斜角θが−５°≦θ≦５°の範囲内となっているのが望ましい。

図２（ｂ）には点光源２２からの光が導光する様子が模式的に示されている。すなわち、図２（ｂ）を参照すると、点光源２２から斜めに出た光は助走領域２１ｆを導光し、段差側面２１ｅで反射する光もあれば、導光板側面２１ｓで反射する光もある。従って、図２（ｂ）中に示すように、光取り出し領域２１ｇの壁側の領域２１ｉに光を行き渡らせつつも、光取り出し領域２１ｇの中央部の領域２１ｈにも光を導光させることができ、導光板の助走距離ｙを同じとする場合に図１に示した従来の導光板に比べて輝度ムラを減らすことができる。

図３は図２（ａ），（ｂ），（ｃ）の面光源照明装置の導光板２１の具体例を示す図である。この具体例では、導光板２１の全体の長さが５２ｍｍ（助走領域２１ｆの長さｙが２５ｍｍ、光取り出し領域２１ｇの長さが２７ｍｍ）であり、導光板２１の全体の幅が２４ｍｍである。また、助走領域２１ｆの入光端面２１ａから光取り出し領域２１ｇに向かって１４ｍｍの長さにわたり、薄肉部２１ｒが形成されている。導光板２１の薄肉部２１ｒ以外の厚さ（中央部２１ｑをも含めた厚さ）は１．４ｍｍであるのに対し、薄肉部２１ｒの厚さは１．１ｍｍである。すなわち、段差の厚さは０．３ｍｍである。また、導光板２１の全体の幅２４ｍｍのうち、中央部２１ｑの幅は６ｍｍである。

本願の発明者は、図３の構成と図３で段差が無いとした場合の構成（薄肉部２１ｒが無いとした場合の構成）とのそれぞれにおいて、光取り出し領域２１ｇのＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面及びＣ−Ｃ断面での輝度分布を調べた。図４、図５、図６には、光取り出し領域２１ｇのＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面及びＣ−Ｃ断面での輝度分布の結果がそれぞれ示されている。なお、図４、図５、図６において、縦軸は輝度の平均値で正規化した相対輝度となっている。

図４において、段差無しの場合には、光取り出し領域２１ｇの中央部の輝度が低い一方、光取り出し領域２１ｇの両端は輝度が高くなっており、全体として輝度ムラが大きいことがわかる。それに対し、図３のように段差をつけることによって、光取り出し領域２１ｇの中央部の輝度が上昇し、光取り出し領域２１ｇの両端の輝度は低下して、輝度分布が均一になることがわかる。

また、図５及び図６においては、段差の有無によって輝度ムラに大きな変化はない。このことは、段差をつけることによって他の場所に輝度ムラを生じさせてしまうということはないということである。

図７には、各断面での輝度ムラが具体的な数値で示されている。数値はそれぞれの断面輝度分布において、輝度平均値に対する輝度ムラの最大値，最小値を示している。図７から、段差の無い場合では、Ａ−Ａ断面での輝度ムラが大きくなっているが、段差が有る場合は全体にわたって輝度ムラが一定であることがわかる。

上述の例では、面光源照明装置がサイドエッジ型面光源照明装置として構成され、従って、導光板もサイドエッジ型導光板として構成されている場合を示したが、本発明は、面光源照明装置がタンデム型面光源照明装置である場合にも適用され、従って、導光板がタンデム型導光板として構成されている場合にも適用される。

すなわち、前述したように、従来では、１つの点光源を用いるときには、輝度ムラを回避するのにある程度の長さの助走距離を必要とするため、タンデム型面光源照明装置（タンデム方式導光板）では厚みが増してしまうという問題がある。これに対し、タンデム型導光板、タンデム型面光源照明装置にも、サイドエッジ型導光板、サイドエッジ型面光源照明装置と同様に本発明を適用することによって、１つの点光源を用いるときに、相当の長さの助走距離を必要とせずとも、輝度ムラを回避することができ、上記問題を解決することができる。

図８はタンデム型面光源照明装置の構成例を示す図（断面図）である。図８を参照すると、タンデム型面光源照明装置は、複数枚の導光板（タンデム型導光板）３１と、各導光板（タンデム型導光板）３１の入光端面に対向して配置された１つの点光源３２と、筐体３３と、反射部材３４と、光学シート類３５とを備えている。ここで、各導光板（タンデム型導光板）３１は、ある導光板の助走領域の上部に一つ手前の導光板の先端が瓦状に重ね合わされた所謂タンデム型の構造となっている。なお、図８において、反射部材３４、光学シート類３５は、必ず設けられなければならないものではなく、必要に応じて適宜設けられる。

図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係るタンデム型導光板３１の構成例を示す図であり、図９（ａ）はタンデム型導光板３１の側面から見たときの断面構造を示す図、図９（ｂ）はタンデム型導光板３１の平面図（光取り出し面側から見た平面図）であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＦ−Ｆ線における導光板の断面図である。

図９（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照すると、このタンデム型導光板３１は、点光源３２からの光を入光端面３１ａから入光させるときに、入光端面３１ａから入光した点光源３２からの光を広げるための助走領域３１ｆと、助走領域３１ｆで広げた光を出射する光取り出し面３１ｐを上面に有する光取り出し領域３１ｇとを備えている。

ここで、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）の導光板３１では、助走領域３１ｆは、光取り出し領域３１ｇの上面（光取り出し面）３１ｐに対して傾斜している。すなわち、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）の導光板３１では、助走領域３１ｆは、光取り出し領域３１ｇの底面３１ｈ（光取り出し領域３１ｇの上面（光取り出し面）３１ｐに対して傾斜した面となっている底面３１ｈ）をそのまま延長させた板状のものとなっている。なお、助走領域３１ｆの光取り出し領域３１ｇの上面（光取り出し面）３１ｐに対する傾斜角は、例えば３０°未満であって、助走領域３１ｆの少なくとも一部の領域上に、全体の厚さを増加させることなく、他の導光板３１を重ね合わせることが可能な角度以上のものとなっている。

また、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）の導光板３１では、助走領域３１ｆは、入光端面３１ａから光取り出し領域３１ｇに向かう助走領域３１ｆの少なくとも一部において（図９（ａ），（ｂ），（ｃ）の例では、入光端面３１ａから光取り出し領域３１ｇに向かう途中まで）、入光端面３１ａから光取り出し領域３１ｇに向かう方向に対して垂直な断面形状が、中央部３１ｑと、該中央部３１ｑの両側に該中央部３１ｑから段差をもって位置し、該中央部３１ｑよりも薄い厚さの薄肉部３１ｒとからなっている。

中央部３１ｑの上面３１ｂと薄肉部３１ｒの上面３１ｃとは、互いに平行になっている。

また、中央部３１ｑから薄肉部３１ｒへの段差は、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）の例では、中央部３１ｑの上面３１ｂおよび薄肉部３１ｒの上面３１ｃに対して垂直な段差面（段差側面）３１ｅとなっている。

図９（ａ），（ｂ），（ｃ）の導光板３１では、助走領域３１ｆは、入光端面３１ａから光取り出し領域３１ｇに向かう助走領域３１ｆの少なくとも一部において、入光端面３１ａから光取り出し領域３１ｇに向かう方向に対して垂直な断面形状が、中央部３１ｑと、該中央部３１ｑの両側に該中央部３１ｑから段差をもって位置し、該中央部３１ｑよりも薄い厚さの薄肉部３１ｒとからなっているので、１つの点光源３２からの光を入光端面３１ａから入光させるときに、相当の長さの助走距離を必要とせずとも（導光板３１の幅ｘ（入光端面３１ａから光取り出し領域３１ｇに向かう方向に対して垂直な方向の導光板３１の幅ｘ）程度の助走距離ｙで）、輝度ムラを回避することができる。

以下、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）のタンデム型導光板３１について、より具体的に説明する。

上記のようなタンデム型導光板３１においても、点光源３２としては、より具体的には、サイドビュータイプＬＥＤが用いられる（以下、単にＬＥＤと略す）。点光源（例えばＬＥＤ）３２は導光板３１の入光端面３１ａと対向させて、導光板３１の中心線３１ｙ上に位置決めされている。図９（ｃ）に示すように、点光源３２と対向する入光端面３１ａの箇所（すなわち、中央部３１ｑ）は厚さが厚くなっており、その助走領域３１ｆの厚い箇所（すなわち、中央部３１ｑ）の両側は、薄肉部３１ｒとなっており、導光板３１の中心線３１ｙと対称な位置に段差をつけて厚さが薄くなっている。また、段差の厚みに関しても対称性を有している。すなわち、中央部３１ｑに対して左右の薄肉部３１ｒは、同じ厚さのものとなっている。換言すれば、導光板３１の断面形状は、中央部３１ｑに対して左右対称な形状を有している。この断面形状（入光端面３１ａから光取り出し領域３１ｇに向かう方向に対して垂直な断面形状）は、入光端面３１ａから光取り出し領域３１ｇに向かって、助走領域３１ｆの全域もしくはある一定のところまで、同じ形状となっている。また、助走領域３１ｆの最上面３１ｂ、薄肉部３１ｒの上面３１ｃ及び助走領域３１ｆの下面３１ｄは、ともに平行であることが望ましい。但し、必要ならば助走領域３１ｆの全体またはその一部で光取り出し領域３１ｇに向けてその厚みを増加させても良い。これに対し、助走領域３１ｆにおいて、光取り出し領域３１ｇに向けてその厚みを減ずると、助走領域３１ｆにおける光の伝播の損失につながるため、好ましくない。また、段差側面３１ｅは、助走領域３１ｆの最上面３１ｂ，薄肉部３１ｒの上面３１ｃ及び助走領域３１ｆの下面３１ｄに対して、垂直な面であることが望ましい。実際の導光板成形においては段差側面３１ｅに若干の抜き勾配が必要となってくる。しかし、段差側面３１ｅが垂直な面に対して傾きをもつと、垂直な面で全反射していた光が、全反射せずにそこから光が漏れ、バックライトとして輝度低下につながる。そのため、段差側面３１ｅとしては、垂直な面から傾きをもたせるとしても、垂直な面に対して５°以内が望ましい。すなわち、段差側面３１ｅとしては、助走領域３１ｆの最上面３１ｂ，薄肉部３１ｒの上面３１ｃ及び助走領域３１ｆの下面３１ｄに対して垂直な面からの傾斜角θが−５°≦θ≦５°の範囲内となっているのが望ましい。さらに成形性等を考慮すると、０〜５°が好適である。

また、光取り出し領域３１ｇから離れた薄肉部３１ｒには、導光板３１を図示しないハウジング等に固定するためのネジ孔３１ｓが、中央部３１ｑに対して左右対称に設けられている。点光源３２から発せられた光を効率良く導光板３１に入光させるため、その反射面やレンズ等により点光源３２の光軸方向が最も輝度が高くなるようにする。すなわち、側方方向に向かう光量は光軸方向に比べて少ない。ネジ孔３１ｓは、このように導光板３１に入光し光取り出し領域３１ｇに向かう光の少ない箇所、具体的には光取り出し領域３１ｇから離れた薄肉部３１ｒであって、導光板３１の隅部近傍に設けられる。ネジ孔３１ｓをこの位置に設けることで、導光板３１に入光した光がネジ孔３１ｓによって遮られることを、ネジ孔３１ｓを他の位置に設ける場合に比べて低減することができ、明るさのムラを生じにくくすることができる。さらに、光取り出し領域３１ｇの上に他の導光板３１を重ね合わせた際においてもネジ孔３１ｓにて生じる迷光を低減させることができるので、重ね合わせた他の導光板３１の光取り出し領域３１ｇの明るさの均一性に悪影響を及ぼすことがない。よって、複数の導光板３１を確実に固定でき、かつ、各々の導光板３１を薄くすることができ、総じてタンデム型面光源照明装置全体の厚みの低減および重量の低減を図ることができる。

このように、本発明では、１つの点光源を用いるときに、相当の長さの助走距離を必要とせずとも、輝度ムラを回避することができるので（具体的には、１つの点光源を用いるときにも、導光板幅程度の助走距離で輝度ムラを無くすことができるので）、サイドエッジ型面光源照明装置では額縁を小さくすることができ、また、タンデム型面光源照明装置では厚さを薄くすることができる。

なお、上述した本発明の導光板２１、３１（助走領域２１ｆ、３１ｆおよび光取り出し領域２１ｇ、３１ｇ）は、在来の導光板と同様の材料（例えば、ＰＭＭＡ，ＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂やガラスなど）で形成されている。

すなわち、上述した本発明の導光板２１、３１は、一般的な導光板と同様に、ＰＭＭＡやＰＣといった光学用途に使用される樹脂を用いて射出成形等の一般的な成形方法を用いて製造することができる。また特に生産性を問わない場合は、樹脂板やガラス板から切削などの機械加工を施して作成しても良い。

また、上述した本発明の導光板２１、３１は、在来の導光板と同様に、導光板の底面，側面が反射部材などで覆われていてもよい。また、上述した本発明の導光板の光取り出し領域２１ｇ、３１ｇには、在来の導光板と同様に、光取り出し領域２１ｇ、３１ｇの底面および／または出射面に、微小凹凸，円錐や略半球や台形ドット，ローレット加工，印刷ドット、別のシート部材に拡散反射材を塗布したものを貼り付けるなどした所謂光取り出し手段である輝度分布制御用の加工を施すことができる。一方、助走領域２１ｆ、３１ｆには、このような光取り出し手段としての拡散反射加工は不要である。また、上述した本発明の導光板２１、３１は、在来の導光板と同様に、必要に応じて、導光板の光出射面上に、拡散板，拡散シート，プリズムシートなどの面光源用光学部材が重ねられてもよい。

また、上述の例では、中央部の両側の薄肉部は、入光端面から光取り出し領域に向かって、助走領域の全域もしくはある一定のところまで設けられているとしたが、本発明は、これに限定されず、助走領域の少なくとも一部に設けられていれば良い。

また、上述の各例において、点光源２２、３２には、白色ＬＥＤを用いることができる。あるいは、点光源２２、３２には、赤、緑、青の三色のＬＥＤを一つのパッケージに実装した光源を用いることができる。

また、タンデム型導光板３１としては、図８、図９に示したものに限らず、数々の変形が可能である。例えば図１０に示すように、助走領域３１ｆが、光取り出し領域３１ｇの上面（光取り出し面）３１ｐに平行な上面および／または底面をもつ形状のものにも、本発明を同様にして適用できる。

本発明は、薄型の大型面光源装置、特にパーソナルコンピューターやテレビ用のモニタ，液晶ディスプレイバックライト，透過型看板バックライト，トレース台の照明装置，シャウカステン（レントゲンライトボックス）照明装置や、シーリングランプなどの平面照明装置などに利用可能である。

在来のサイドエッジ型面光源照明装置の概略図である。 本発明に係る面光源照明装置の構成例を示す図である。 図２の面光源照明装置の導光板の具体例を示す図である。 図３の構成と図３で段差が無いとした場合の構成とのそれぞれにおいて、光取り出し領域のＡ−Ａ断面での輝度分布を調べた結果を示す図である。 図３の構成と図３で段差が無いとした場合の構成とのそれぞれにおいて、光取り出し領域のＢ−Ｂ断面での輝度分布を調べた結果を示す図である。 図３の構成と図３で段差が無いとした場合の構成とのそれぞれにおいて、光取り出し領域のＣ−Ｃ断面での輝度分布を調べた結果を示す図である。 光取り出し領域の各断面での輝度ムラを具体的な数値で示した図である。 タンデム型面光源照明装置の構成例を示す図（断面図）である。 本発明に係るタンデム型導光板の構成例を示す図である。 本発明に係るタンデム型導光板の変形例を示す図である。

符号の説明

２１、３１ 導光板
２１ａ、３１ａ 入光端面
２１ｇ、３１ｇ 光取り出し領域
２１ｐ、３１ｐ 光取り出し面
２１ｆ、３１ｆ 助走領域
２１ｑ、３１ｑ 中央部
２１ｒ、３１ｒ 薄肉部
２２、３２ 点光源
２３、３３ 筐体

Claims (7)

1. 点光源からの光を入光端面から入光させるときに、入光端面から入光した点光源からの光を広げるための助走領域と、助走領域で広げた光を出射する光取り出し面を上面に有する光取り出し領域とを備えた導光板であって、
   前記助走領域は、前記入光端面から前記光取り出し領域に向かう前記助走領域の少なくとも一部において、前記入光端面から前記光取り出し領域に向かう方向に対して垂直な断面形状が、中央部と、該中央部の両側に該中央部から段差をもって位置し、該中央部よりも薄い厚さの薄肉部とからなっていることを特徴とする導光板。
2. 請求項１記載の導光板において、前記中央部の上面と前記薄肉部の上面とは、互いに平行になっていることを特徴とする導光板。
3. 請求項１または請求項２記載の導光板において、前記中央部から前記薄肉部への段差は、前記中央部の上面および前記薄肉部の上面に対して垂直な面からの傾斜角θが−５°≦θ≦５°の範囲内の段差側面となっていることを特徴とする導光板。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の導光板において、該導光板は、サイドエッジ型導光板またはタンデム型導光板であることを特徴とする導光板。
5. 導光板と、該導光板の入光端面に光を入光させる１つの点光源とを有する面光源照明装置であって、前記導光板には、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の導光板が用いられ、前記点光源は、該点光源からの光が前記導光板の中央部に入光するように配置されていることを特徴とする面光源照明装置。
6. 請求項５記載の面光源照明装置において、前記点光源には、白色ＬＥＤが用いられることを特徴とする面光源照明装置。
7. 請求項５記載の面光源照明装置において、前記点光源には、赤、緑、青の三色のＬＥＤを一つのパッケージに実装した光源が用いられることを特徴とする面光源照明装置。

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