JP4142016B2 - 導光板およびそれを備えた照明装置、平面光源装置ならびに表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、点光源または、線光源から発する光線を、面光源に変換する導光板及び照明装置に関するものである。

近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザーダイオード）などの半導体光源は、輝度や発光効率において、性能の向上が著しい。また本来の特徴である、色純度の高さや寿命の長さというメリットもあり、これに伴って、照明の光源としての利用が進もうとしている。特に従来の光源に比較して、色再現性が高くすることが可能な為、液晶ディスプレイ、電光ポスター等のバックライトへの利用が検討されている。

しかしながら、一般照明としては、光源として白色ＬＥＤを用いた構成では、白色ＬＥＤの演色性（色の再現性）の低さから照明用途には十分に利用されていない。このように、白色ＬＥＤを用いたものとしては、演出効果を高めるために使われていたり、車のテールランプ等の、色再現性を強く要求されない用途に使われたりしている。

そこで、色の再現性を向上させるために、複数の単色光からなる光源、例えば、複数のＬＥＤ等を用いて、照明装置を構成する技術が提案されている。

しかしながら、点光源のＬＥＤ、ＬＤを用いて、液晶ディスプレイ、電光ポスター等のバックライトで求められる面光源を作成する為には、面光源化プロセスと、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色混合プロセスが必要であった。以下に、その具体例について説明する。

まず、第一の従来の技術は、図２３、２４に示すように、この面光源化と色混合のプロセスをそれぞれ別の導光板３００、３０１で実現した例である。光源の例としてＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤ３０４を使用している。ＬＥＤ３０４から照射された光は、まず色混合用の導光板３００に入り、これを導光する間にＲ、Ｇ、Ｂの３原色が混合され、おおむね白色光線となる。次に光線はプリズム３０２で折り返し、面光源化用の導光板３０１に入る。この面光源化用の導光板３０１は、通常、アクリル平板の裏面に反射ドット３０３を塗布して製作されている。光線は、反射ドット３０３に到達するまで、面光源化用の導光板３０１内を内面反射によって導光する。ここで、反射ドット３０３の密度の分布を制御することによって、面輝度を均一に調整することが容易にできる（非特許文献１：光学四学会主催、カラーフォーラムＪＡＰＡＮ２００２、プログラム集９５頁参照）。

次に、第二の従来の技術は、図２５に示すように、上記面光源化と色混合のプロセスを１枚の導光板３０５で実現した例である。導光板３０５の厚さは、光線入射側が薄く、光線入射側と背向する側が厚いクサビ状をしている。光源の例としてＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤ３０６を使用している。光線は、導光板３０５に入射すると導光板内を全反射によって進行し、導光板３０５の反対側へ進行する間に、色混合がなされる。導光板３０５のＬＥＤ３０６に背向する端面には、傾斜された反射面３０７があり、光線の角度を変換する。すると、反射面３０７にて反射された光が光源側へ向けて進行する間に光線が導光板３０５の内面に対して入射する角度は、大きくなっていくので、やがて臨界角より大きい角度になった位置Ａで、光線は、導光板３０５から表面に放出される。また導光板３０５の光が放出される面に対して反対側の面（裏面）には、空気層を挟んで反射板が備えられており、裏面で反射された光線は、表面に導光される。従って、反射面３０７の形状により、面輝度を調整することになる（非特許文献２：Gerard Harvers lumileds[online]、[平成１４年１２月１８日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.lumileds.com/pdfs/techpaperspres/SID-BA.pdf＞２１頁参照）。

しかしながら上記の方法では以下のような問題点がある。

第一の従来の技術として記載した導光板の場合、面光源化と色混合とを別の導光板で行っている。従って、それぞれの導光板は、面光源化と色混合とを行うために必要な厚さを有することとなり、導光板の厚さ、重量が倍増する。また、面光源化を行う導光板と色混合を行う導光板との間を接続する導光板接続部で、光損失による光伝達効率の低下が生じる場合がある。

また、第二の従来の技術として記載した導光板の場合、面輝度を均一化するためには、該導光板全体（例えば、反射面）の形状設計は非常に困難になる。例えば、２０インチ液晶ディスプレイの場合、画面の長さは３００ｍｍであるのに対して、導光板の厚さはわずか数ｍｍ程度と非常に薄く、狭い領域の中で全体の輝度分布を制御しなければならず、実現が難しい。さらに、部品のバラつき、組立時のバラつきによって光線分布が変化した場合に表面輝度分布が敏感に変動するため、均一な品質を有する導光板の量産は難しい。

本願の目的は、上記問題点に鑑み、屈折率の異なる複数の導光層を積層して導光板を構成することで、従来に比べて、厚さが薄く、かつ、簡単に量産が可能な、点光源、および／または、線光源を面光源に変換することができる導光板を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の導光板は、光源からの光が入射される、屈折率ｎ１の材料からなる第１導光層と、上記第１導光層に入射された光を散乱光として出射する散乱導光層とが、第１導光層内を伝播する光の方向に対して直交する方向に積層されてなる導光板であって、上記散乱導光層は、第１導光層と隣接する上記屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２の材料からなる第２導光層と、上記第２導光層に伝播される光を散乱させる散乱層とを少なくとも有するとともに、上記第１導光層において、上記光源からの光が入射される導光面と背向する面には、該第１導光層内を伝播される光を上記散乱導光層に照射する反射手段が設けられ、上記第１導光層は、上記散乱導光層が形成されている面及び背向面において上記光源から第１導光層に入射される光を全反射することを特徴としている。

上記の構成によれば、第１導光層と散乱導光層とは積層されている。そして、第１導光層の導光面に入射されたほぼ全ての光は、反射手段まで第１導光層内において全反射を繰り返しながら伝播されて、該反射手段で反射される。そして、反射された光は、散乱導光層に入射するようになっている。具体的には、反射手段にて反射された光は第２導光層に入射するようになっており、その後、散乱層に入射されることとなる。そして、散乱導光層（散乱層）に入射されてきた光は散乱光として、出射されるようになっている。この場合、第２導光層は、上記反射手段で反射されてきた光を散乱層に導くことができればよく、その厚さとしては非常に薄くすることができる。従って、例えば、従来の、色混合と面光源化とを個別の導光板にて行う構成に比べて、導光板の厚さを薄くすることができる。また、例えば、色混合と面光源化とを１つの導光板で行う構成に比べて、導光板の形状を厳密に設計する必要がない。従って、従来と比べて、導光板を簡単に製造することができるので、大量生産が可能である。なお、上記第１導光層内を伝播する光の方向とは、第１導光層全体における光の伝播方向であり、局所的な方向ではない。つまり、第１導光層内を伝播する光の方向とは、導光面と反射手段とを結ぶ方向である。

本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。

〔実施の形態１〕
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態１を説明する。本実施の形態にかかる導光板は、導光面に対して、一定の角度範囲内となるように調整されている光源からの光が入射される、屈折率ｎ１の材料からなる第１導光層と、上記第１導光層に入射された光を散乱光として出射する散乱導光層とが、第１導光層内を伝播する光の方向に対して垂直になるように積層されてなる導光板であって、上記散乱導光層は、第１導光層と隣接する、上記屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２の材料からなる第２導光層と、上記第２導光層を伝播する光を散乱させる散乱層とを少なくとも有し、上記第１導光層の光が入射される導光面と背向する面には、該第１導光層内を伝播してきた光を上記散乱導光層に照射する反射手段が設けられている構成である。なお、上記第１導光層内を伝播する光の方向とは、第１導光層全体における光の伝播方向であり、局所的な光の伝播方向を示すものではない。つまり、第１導光層内を伝播する光の方向とは、導光面と反射手段とを結ぶ方向である。換言すると、上記第１導光層と第２導光層とが積層される方向に対して、直交する方向から光が入射されることとなる。また、上記一定の角度範囲内の光とは、上記導光面に照射される光が、全反射しながら該導光面から反射手段までの第１導光層内を伝播するとともに、上記反射手段により反射された光が第２導光層へ入射するように設定された光を示す。なお、上記導光面とは、上記第１導光層の外部の例えば光源から光が入射される面を示している。

図１は、本実施の形態に係る導光板１００を備えた照明装置１０７の概略の構成を示す側面図である。本実施の形態にかかる導光板１００は、基本構成として、第１導光体（第１導光層）１０１、反射部（反射手段）１０２、第２導光体（第２導光層）１０３、および、反射ドット（散乱層）１０４を備えている。そして、第２導光体１０３と反射ドット１０４とにより散乱導光層が構成されている。

第１導光体１０１は、屈折率がｎ１である材料から形成されている。そして、第２導光体１０３は、上記屈折率がｎ１よりも低い屈折率ｎ２である材料で形成されている。本実施の形態では、第１導光体１０１として、屈折率ｎ１が１．４９である、厚さ６ｍｍのアクリル板（住友化学社製、スミペックス）を使用している。

また、第２導光体１０３には第１導光体１０１と比較して屈折率の低い１．４３の光導波路形成樹脂（ＮＴＴ−ＡＴ社製）を用いている。上記光導波路形成樹脂は、粘度と屈折率とを所望の値に設定することができる紫外線硬化樹脂である。第２導光体１０３の形成方法としては、例えば、上記光導波路形成樹脂を第１導光体１０１に滴下させて、スピンコート法により均一な膜厚になるように第２導光体１０３を形成する方法を用いることができる。上記第２導光体１０３の厚さは、反射部１０２により反射された光を、反射ドット１０４に導くことができる厚さであればよく、特に限定されるものではない。本実施の形態では、第２導光体１０３を構成する材料の粘度と、該第２導光体１０３を製造する際のスピンコートの回転数とを設定することにより、第２導光体１０３の膜厚を約０．５ｍｍになるように設定している。そして、光導波路形成樹脂に、例えば、３８５ｎｍにピークをもつ紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ２の強度で１０分間照射することにより、所望の屈折率の第２導光体１０３を形成している。なお、この第２導光体１０３の形成方法はこれに限定されるものではない。また、上記第１導光体１０１および第２導光体１０３は、それぞれ平板状であるとともに、それぞれ均一の厚さを有している。

そして、本実施の形態にかかる導光板１００は、上記第１導光体１０１と第２導光体１０３とが光学的に接続されており、第２導光体１０３の第１導光体１０１と接続されている面の背向面には、光を散乱する反射ドット１０４が設けられている。そして、第１導光体１０１の１つの側面（端面）には、導光板１００の断面（側面）から見て傾斜のある、具体的には「くの字」状の反射部１０２が設けられている。上記側面とは、第１導光体１０１の第２導光体１０３が接続されている面に対して直交する面を示している。このような導光板１００に加えて、シリンドリカルレンズ１０５（集光光学素子）とＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）からなる光源ユニット１０６とにより、本実施の形態にかかる照明装置１０７が構成されている。また、上記光源ユニット１０６およびシリンドリカルレンズ１０５は、第１導光体１０１の反射部１０２が取り付けられている面の背向する面側に設けられている。なお、本実施の形態では、上記光源ユニット１０６と集光光学素子であるシリンドリカルレンズ１０５とから光源が構成されている。

なお、図１においては、理解を容易にするために各部品の大小関係を誇張して記載しており、各部品の大きさは実際とは異なる。

この図１に示した照明装置１０７の斜視図を図２に示す。光源ユニット１０６は複数のＬＥＤから構成されている。本実施の形態では、図１に示すように、照明装置１０７において、光源ユニット１０６は、赤のＬＥＤ１０６ｒ、緑のＬＥＤ１０６ｇ、青のＬＥＤ１０６ｂの、３種類のＬＥＤを備えている。また、説明の便宜上、図２においては、反射ドット１０４は図示していない。

光源ユニット１０６から出射された光は、例えば、図３に示すような配光分布になっている。配光分布とは光の出射する方向と強度とを示す分布を示しており、極座標で示され、図面上原点０からの距離が光の強度を、また、傾きがＬＥＤの中心方向に対する角度を示している。本実施の形態では、１つのＬＥＤから出射される光は、ＬＥＤの中心方向に対して約±４５度の範囲に光が分布していることが分かる。また、この分布は方位によってほとんど変わらない。以下の説明では、ある特定の範囲内の光の分布のことを配光角（照射角度）として説明する。

上記光源ユニット１０６から出射された光がシリンドリカルレンズ１０５を透過すると、図４に示したような配光分布になる。図２に示したシリンドリカルレンズ１０５の長辺方向、すなわち、シリンドリカルレンズ１０５が延びている方向（以降、導光面に水平方向という）にはレンズ効果がないため、図４（ａ）に示すように、図３とほぼ同じ配光分布を示すこととなる。また、シリンドリカルレンズ１０５の長辺方向と直交する短辺方向、すなわち、シリンドリカルレンズ１０５から反射部１０２側に向かう方向、換言すると、導光面と反射部１０２とを結ぶ方向（以降、導光面に垂直方向という）では、レンズ効果のために図４（ｂ）に示すように、配光分布が変わり、光源ユニット１０６から出射された光の配向分布に比べて、狭い角度で光が分布している。本実施の形態では、導光面と反射部１０２とを結ぶ方向には、ＬＥＤの中心方向に対して約±２０度の範囲に光が分布している。すなわち、配光角が±２０度の範囲内になるように上記シリンドリカルレンズ１０５は設計されている。ＬＥＤは厳密には点光源ではなく、ある面積を持つチップから発光するため、一般に、完全な平行光を作り出すことは難しい。また光源の種類やロット間でもバラツキがあるために、配光を完全に制御することは難しい。しかし、本実施の形態のように、配光角を例えば、約±２０度以内と比較的幅広い角度範囲内に制御することは容易である。また、シリンドリカルレンズ１０５を透過する光の配光分布は、該シリンドリカルレンズ１０５の焦点位置により比較的自由に制御が可能である。また、シリンドリカルレンズ１０５の代わりに、例えば、該シリンドリカルレンズ１０５と同様な効果を持つ集光光学素子、例えば凸型レンズのように、集光作用があり、かつ、光の透過率が高いものを用いても良い。しかし、ＬＥＤから照射されるすべての方位の光を集光する場合には、該ＬＥＤから照射される光を混合する距離が必要になるため、短い距離での光の混合が必要な場合には、例えば、シリンドリカルレンズのような異方性のあるレンズが望ましい。また、シリンドリカルレンズのような集光光学素子の有無は光源の種類によって変わり、光源が元の状態で集光されている、言い換えると平行光に比較的近い光源の場合には集光光学素子は必要ない。

また、本実施の形態で用いるシリンドリカルレンズ１０５の表面には、反射防止処理を施している。光学レンズにこのような処理を施すことにより、光の透過効率をより一層向上させることができる。

シリンドリカルレンズ１０５によって配光分布が制御された光は、第１導光体１０１に入射することとなる。このときの光の配光分布を、直交座標を用いて、図５に示す。この配向分布の、横軸には導光面に垂直方向の角度、縦軸には光の強度を模式的に示している。なお、以下の説明では、角度範囲内での光の強度分布に関しては特に限定されるものではないため、便宜上、縦軸の光の強度は強度に関係なく一定としている。

配光角が、±２０度の範囲内に集光されたシリンドリカルレンズ１０５からの光は、図５（ａ）に示すように表される。また、本実施の形態の配光分布を図５（ａ）、図５（ｂ）に示し、また、この光の角度の関係を矢印で模式的に描くと図６（ａ）の光２００と光２０１とで示した矢印となる。なお、以下の説明では、光の角度を規定するために、図６の説明において、光の入射軸を０度とし、その軸から第２導光体１０３の方向へ傾く方向をマイナスの角度とし、その反対方向へ傾く方向をプラスの角度と規定する。この規定は光の進行方向（往路と復路）で不変のものとする。なお、上記光の入射軸とは、本実施の形態における導光面に垂直方向、すなわち、導光体の積層面と平行な方向を示している。なお、本実施の形態では、上記積層面と導光面とは直交している。

上記シリンドリカルレンズ１０５から出射した、配光角が±２０度の範囲内に集光された光は、第１導光体１０１に入射されると、図５（ｂ）に示すように、約±１３．３度の配光角に分布する。具体的には、上記第１導光体１０１に入射する光は、導光面から見て、約−１３．３度〜約＋１３．３度の範囲内に分布していることとなる。この、配光角が変化する現象は、屈折率が約１の空気から屈折率１．４９の第１導光体１０１に入射するときの光の屈折効果によるものである。また、これは図６（ａ）では光２０２と光２０３とで示した矢印で表される。

第１導光体１０１は、図６（ａ）または図６（ｂ）に示すように、空気との境界面１０８と、第２導光体１０３との境界面１０９との、２つの境界面をもつ。屈折率ｎ１が１．４９の第１導光体１０１と空気（屈折率；約１）との境界面では全反射条件により、境界面の法線に対して約４２．２度より大きい角度からの入射光は全反射を起こす。すなわち、境界面に対して約±４７．８度の範囲内で照射される光は全反射を起こす（図６（ｃ）参照）。第１導光体１０１に入射される光は、図５（ｂ）に示すように配光角が約±１３．３度の範囲内の光であり、全反射条件を満たすため、空気中には出射されないことが分かる。この光線は図６（ａ）では、光２０４で表される。すなわち、本実施の形態では、第１導光体１０１と第２導光体１０３との境界面１０９に照射される光が全反射するように設定された配光角を有する光を、該第１導光体１０１に入射させるようになっている。

また、第２導光体１０３との境界面１０９での全反射条件は、２つの導光体の屈折率により決定され、境界面の法線に対して約７３．７度より大きい角度からの入射光は全反射を起こす。すなわち境界面に対して約±１６．３度の範囲内で照射される光は全反射を起こす（図６（ｄ）参照）。前述のように、第１導光体１０１に入射される光は、図５（ｂ）に示すように配光角が約±１３．３度の範囲内の光であり、空気との境界面１０８と同様に全反射条件を満たすため、第１導光体１０１内を伝播する光は、第２導光体１０３との境界面１０９において、第２導光体１０３へ出射されないことが分かる。この光線は、図６（ａ）では光２０５で表される。すなわち、本実施の形態では、上記条件に加えて、第１導光体１０１の境界面１０８から直接出射される光がないように、換言すると、第１導光体１０１の、外部との境界面１０８に照射される光が全反射するように設定された配光角を有する光を、該第１導光体１０１に入射させるようになっている。

つまり、光源から照射され第１導光体１０１の中を伝わる光の全ては全反射を繰り返しながら、導光面と背向する面、すなわち、反射部１０２が設けられている面に進むことになる。

反射部１０２は、例えば、レーザーカッターにより第１導光体１０１の側面を、山の形に切り落とし、切削面を研磨した後、この面にアルミ膜を形成することにより構成すればよい。また、上記アルミ膜の代わりに光を反射する材料であれば何を用いても構わないが、この反射面の光の反射率により、光の利用効率が大きく左右されるため、できるだけ高反射率の反射膜を選択するのが望ましい。また、空気層を介して反射部１０２を配置してもよいが、この場合には空気との界面反射による光の損失が生じるために、該空気層は設けられていないほうが望ましい。従って、光の利用効率を向上させるためには、誘電体多層膜を、上記第１導光体１０１の側面に形成するのが最も効果的である。

本実施の形態では、反射部１０２の傾斜角を約１５度に設定している。換言すると、反射部１０２を、図１に示すように、上記第１導光体１０１の導光面に対して、約１５度の傾斜を持つように形成している。具体的には、本実施の形態に用いられている反射部１０２は、複数のＬＥＤが配置されている長手方向に対して垂直な面（以下、単に断面と称する）から見て、略「くの字」状に形成されている。そして、光の照射方向から見て凹状に配置されている。つまり、上記断面とは第１導光体１０１と第２導光体１０３とが積層される方向に平行であり、かつ、導光面に対して垂直な面である。

そして、上記反射部１０２は、導光面に対して１５度の傾斜となるように配置されているので、反射部１０２に入射した光は、反射により約３０度の角度変化が起きる。その結果、反射部１０２で反射された光は、図５（ｃ）に示すように、導光面に対して、約１６．７度から約４３．３度と、約−１６．７度から約−４３．３度の間に分布することとなる。これら代表的な角度である約１６．７度、約４３．３度、約−１６．７度、約−４３．３度の４種の光の角度を図６の（ａ）、（ｂ）に示すと、約１６．７度の光は、図６（ｂ）に示す光２０６、約４３．３度の光は図６（ａ）に示す光２０７、約−１６．７度の光は図６（ｂ）に示す光２０８、約−４３．３度の光は図６（ａ）に示す光２０９のようになる。

そして、上記反射部１０２により反射された光は、導光面が形成されている方向へ進み、境界面１０８、１０９へ入射することとなる。このとき、空気（外部）との境界面１０８では、前述のように全反射条件により、境界面１０８に対して約±４７．８度の範囲内で入射する光は全反射が起きることとなる。従って、上記反射部１０２により反射された光の配光角は約±１６．７度〜約±４３．３度の範囲内であるため、該反射された光は、全反射されることとなる。これを図６（ａ）、図６（ｂ）に示すと、図６（ｂ）に示す光２１０、図６（ａ）に示す光２１１のようになる。

一方、第２導光体１０３との境界面１０９では、全反射条件により、該境界面１０９に対して約±１６．１度の範囲内で入射する光は全反射する。しかし、上記反射部１０２により反射された光の配光角は約±１６．７度〜約±４３．３度の範囲内であるため、該反射された光は、全反射されることなく、第２導光体１０３へ進入することになる。このとき、例えば、約−１６．７度と約−４３．３度の配光角を有する光は、屈折の効果により、それぞれ約−３．６度と約−４０．７度との配光角に変化することとなる。それぞれの光を図６（ａ）（ｂ）で示すと、図６（ｂ）に示す光２１２と、図６（ａ）に示す光２１３とで表される。すなわち、上記反射部１０２で反射されて、第２導光体１０３に入射する光の配光角は、約−３．６度〜約−４０．７度の範囲内である。

第２導光体１０３と空気（外部）との境界面では、全反射条件により、境界面の法線に対して約４４．４度よりも大きい角度の光が該境界面に入射した場合に全反射が起きることとなる。つまり、境界面に対して０°より大きく約±４５．６度までの範囲内で光が入射する場合には、入射された光は全反射することとなる。そして、上記第２導光体１０３を伝播する（進む）光は、上記のように配光角が約−３．６度〜約−４３．３度の範囲内であるため、上記第２導光体と外部との境界面で全反射を起こし、その後、第１導光体１０１へ戻ることとなる。そして、上記境界面で全反射した光、すなわち、第１導光体１０１へ戻る光は、再び屈折を繰り返して、図６（ｂ）に示す光２０６および図６（ａ）に示す光２０７で示した光のように、配光角が約１６．７度〜約４３．３度の範囲内の光となる。

なお、上記の説明では、第１導光体１０１と外部との境界面１０８、第１導光体１０１と第２導光体１０３との境界面１０９、および、第２導光体１０３と外部との境界面は、互いに平行であり、かつ、導光面に対して直交している。

以上をまとめると、本実施の形態では、±２０度の角度範囲で第１導光体１０１に入射する光は、第１導光体１０１の内部で全反射を繰り返し、反射部１０２まで到達することとなる。そして、上記光は、反射部１０２により反射されて、角度変換される。そして、反射された光は、第１導光体１０１と外部との境界面１０８では全反射される一方、第１導光体１０１と第２導光体１０３との境界面１０９では、上記反射された光は第２導光体１０３へ屈折されて入射することとなる。また、上記第２導光体１０３へ入射した光は、該第２導光体と外部との境界面で全反射することとなる。つまり、反射部１０２で反射された光は、第１導光体１０１と外部との境界面１０８、および、第２導光体１０３と外部との境界面の間で全反射を繰り返すこととなる。

ところで、本実施の形態では、図１に示すように、反射ドット１０４が第２導光体１０３の表面、すなわち、第２導光体１０３と外部との境界面に形成されている。従って、境界面１０９で屈折されて第２導光体１０３に入射した光は、上記反射ドット１０４に照射されることとなる。そして、反射ドット１０４に入射した光は、該反射ドット１０４により、散乱・反射され、第２導光体１０３と外部との境界面に対して垂直方向、かつ、第２導光体１０３から見て第１導光体１０１が形成されている方向に、進行方向を変えられる。これにより、光は、第１導光体１０１と空気の境界面１０８から外部の方へ出射する。

なお、ここで反射ドット１０４に入射されなかった光、つまり、散乱・反射しない光は、全反射により導光を続けるが、さらにその一部が別の場所の反射ドット１０４に当たり、同様な結果を繰り返す。最終的に、光が入射側の端面（導光面）に戻るまでに、ほぼ全ての、第１導光体１０１の導光面から入射された光が導光板１００から出射することとなる。そして、反射ドット１０４の配置を適宜設計することによって、光の利用効率の良い導光板１００及び照明装置１０７を得ることができる。もちろん、反射ドット１０４の設計の仕方により均一な発光面を形成することは容易であり、反射ドット１０４の最適化は現状の多くの製品で行われている。

また、この反射ドット１０４による散乱で迷光が生じ、第２導光体１０３から直接空気側、すなわち、大部分の光が出射する方向と反対側に、該迷光が出射する場合がある。この場合には、例えば、第２導光体１０３の外側、すなわち、該反射ドット１０４から見て、第２導光体１０３が形成されている側と反対側に反射板（図示せず）を配置すると更に光の出射効率を向上させることができる。

以上のように、上記の構成では、第２導光体１０３に入射した光の一部は、反射ドット１０４により、散乱・反射するが、第１導光体１０１の導光面から入射する光は、反射部１０２に当たるまでの間は第１導光体１０１の内部で全反射を繰り返すため、反射ドット１０４に当たることはなく、この間では個々のＬＥＤの光の混合が行われる。上記間の光は、第１導光体１０１から外部に出射されることがないので、目に見えることがない。そして、反射部１０２までに色ムラや輝度ムラがほぼなくなった状態となり、該状態の光が、反射ドット１０４により、導光板１００の外部に出射され、初めて目に見えることになる。このため、輝度ムラも色ムラもほとんど認識できない面光源を得ることができる。

このように作製された照明装置１０７は、赤、緑、青の点光源であるＬＥＤを用いているのにもかかわらず、色が完全に混合して色ムラのない、またＬＥＤの個々の輝度ムラも認識できない、均一な光の面光源である。

また、本実施の形態の照明装置１０７を例えば照明スタンドに適用した場合には、白色の光を均一に照射することができる。さらに、この照明スタンドは赤、緑、青のＬＥＤの光量を変化させることにより、好みの色の白色を、輝度のムラも、色のムラもなく再現することが可能である。この照明装置１０７は照明スタンドのみならず、例えば、天井や壁に取り付ける照明にも用いることが可能である。また、本実施の形態にかかる照明装置１０７は、点光源である光源ユニット１０６の設定を変更することにより、白色以外の色を照射させることができるので、例えば、明るさを求める照明ではなく、演出効果を求める照明等にも好適に用いることができる。具体的には、光源ユニット１０６に、光の３原色である赤、緑、青の光源（ＬＥＤ）の割合を変化させることにより、様々な色の光を照らし出すことができる。

また、本実施の形態にかかる導光板１００では、第１導光体１０１で、色の混色および実質的な面光源化を同時に行っている。

従って、従来の、色の混色と面光源化とを別の導光板で行う構成に比べて、導光板全体の厚さを薄くすることができる。

本実施の形態にかかる導光板１００では、第２導光体１０３は、第１導光体１０１からの光を屈折させるために設けられていればよいので、第２導光体１０３の厚さを極めて薄くした場合でも、面光源化することができる。従って、従来の構成と比べて、導光板全体の厚さを薄くすることができる。

また、第１導光体１０１の形状は、厚さの均一な板状であればよく、例えば、従来の１枚の導光板の形状によって色混合および面光源化を行う構成に比べて、導光板の構成を簡単にすることができる。また、本実施の形態のように、従来と比べて、導光板の構成を簡単にすることにより、該導光板を大量生産した場合でも、面輝度分布のばらつきがない導光板を量産することができる。

また、本実施の形態にかかる光源としては、複数の色の点光源または線光源であることがより好ましい。上記光源として、互いに異なる単色光を発する複数の点光源および／または線光源を用いることにより、色再現性の良好な面光源を得ることができる。

本実施の形態にかかる導光板１００は、第１導光体１０１内に入射された光が、反射部１０２にて反射されるまで、該第１導光体１０１内を全反射しながら進み、反射部１０２によって反射された光が、第１導光体１０１と第２導光体１０３との境界面で、屈折して、反射ドット１０４に照射された後に、散乱光となるように、上記第１導光体１０１および第２導光体１０３の屈折率と、反射部１０２の導光面に対する角度と、入射される光の角度範囲（配光角）とがそれぞれ設定されている構成である。

具体的には、第１導光体１０１の屈折率ｎ１が１．４９、第２導光体１０３の屈折率ｎ２が１．４３となるよう材料を選択し、反射部１０２を導光面に対して１５度傾斜するように配置し、第１導光体１０１に入射する光の配光角を±１３．３度の範囲内に設定している。これにより、より均一な面光源化が可能な導光板とすることができる。

また、本実施の形態にかかる第１導光体１０１および第２導光体１０３の形状をそれぞれ厚さの均一な平板状とすることにより、簡単に導光板１００を製造することができる。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

図７は、本実施の形態に係る導光体１２０及び照明装置１２７の概略の構成を示す側面図である。この実施の形態２において、導光板１２０は、基本構成として、屈折率がｎ１の第１導光体１０１、屈折率がｎ１より小さくｎ２である第２導光体１０３、屈折率がｎ２より大きくｎ３である第３導光体１１０、反射部１０２、および、反射ドット１０４を備えている。そして、第１導光体１０１と第３導光体１１０との間に第２導光体１０３が形成されており、互いの導光体は光学的に接続されている。また、第３導光体１１０の、第２導光体１０３と接続されている面と背向する面に反射ドット１０４が形成されている。なお、本実施の形態では、第２導光体１０３と第３導光体１１０と反射ドット１０４とにより拡散導光層が形成されている。さらには、第１導光体１０１の一方の端面には、導光面に対して傾斜している反射部１０２が備えられている。具体的には、上記反射部１０２は、第１導光体１０１の導光面の背向面（側）に設けられている。

これら基本構成からなる導光板１２０に加え、集光光学素子であるシリンドリカルレンズ１０５と光源の光源ユニット１０６とから照明装置１２７は構成されている。本実施の形態２においても実施の形態１と同様、光源ユニット１０６は複数のＬＥＤから構成されている。

なお、図７において、理解を容易にするために各部品の大小関係を誇張して記載しており、各部品の大きさは実際とは異なる。

本実施の形態２では、第１導光体１０１の屈折率ｎ１を１．４９に、第２導光体１０３の屈折率ｎ２を１．４３に、第３導光体１１０の屈折率ｎ３を屈折率ｎ１と同じ１．４９に設定している。具体的には、実施の形態１と同様に第１導光体１０１は厚さ６ｍｍのアクリル板を用い、第３導光体１１０には、第１導光体と同じ材料で厚さが２ｍｍのアクリル板を用いている。第２導光体１０３を構成する材料としては、光路結合用接着剤（ＮＴＴ−ＡＴ社製）を用いている。この光路結合用接着剤は、紫外線を照射することで硬化するため、接合する部材の隙間に入れて部材同士を接着するために用いられるものである。本実施の形態２においては、第２導光体１０３を以下に説明する方法により形成している。具体的には、まず、第１導光体１０１に上記光路結合用接着剤を滴下して、その上から第３導光体１１０を重ねて、光路結合用接着剤が均一の厚さになるように圧力をかけた。そして、この状態で３８５ｎｍにピークをもつ紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ２の強度で１５分間照射することにより上記光路結合用接着剤を完全に硬化させることで、第２導光体１０３を形成している。このときの第２導光体１０３の厚さは約５０μｍに設定している。第２導光体１０３の厚さとしては、光学的には可視光の波長のオーダーより大きければよい。しかし、第２導光体１０３の厚さが薄すぎると、接着強度を確保することができないため、数μｍ程度の厚さが必要である。なお、上記第２導光体１０３は、板状の第１導光体１０１と第３導光体１１０とに挟まれる形となるため、従来と比べて薄型化が可能であり、その結果、少量の光路結合用接着剤で構成できることは明らかである。これによりコスト削減が可能になる。

本実施の形態２の基本的な動作は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と異なる部分を強調して説明する。光源ユニット１０６からの光はシリンドリカルレンズ１０５により、配光角が約±２０度の範囲内に集光されるように設定されている。この配光角は特に限定されるものではなく、より狭い範囲の配光に設定されていることがより好ましい。上記シリンドリカルレンズ１０５により集光された光は、第１導光体１０１の導光面（反射部１０２が形成されている面と背向する面）から入射され、第１導光体１０１の内面を、全反射を繰り返して反射部１０２まで到達する。この全反射を繰り返し導光する理由は実施の形態１で説明した通りである。反射部１０２は、実施の形態１と同様に、導光面に対して、１５度の傾斜角を有するように設けられている。つまり、第１導光体１０１を導光してきた光は、該反射部１０２によって、３０度の角度変化を起こされて、第２導光体１０３側へ進行する。実施の形態１では反射部１０２は「くの字」状に傾斜していたが、本実施の形態２では、反射部１０２は、上記断面から見て、第２導光体１０３の方へ傾斜している。これは光学的には実施の形態１と同じであり何ら問題がない。また、加工の観点からは、切削加工やアルミ膜など反射部材の配置に関して工程数が減るので望ましい。また、例えば、ラフな設計された反射部１０２の反射面からの光漏れが仮に生じたとしても、その影響は少なくなる。

本実施の形態２において、実施の形態１と大きく異なるのは、第２導光体１０３のさらに外側、すなわち、上記第２導光体１０３から見て、第１導光体１０１が設けられている面の背向面に、第３導光体１１０が配置されていることである。第２導光体１０３を進行してきた光は、実施の形態１では第２導光体１０３と空気の境界面により全反射をしていたが、本実施の形態では、第２導光体１０３は第３導光体１１０と接しているため再び屈折を起こす。このときの光の進行は、第１導光体１０１と第３導光体１１０の屈折率が同じ場合には容易に類推できる。それは第２導光体１０３から第１導光体１０１への進行と同様のためである。つまり、第２導光体１０３から第３導光体１１０へは全反射が起きずに入射し、その光は第３導光体１１０と空気との境界面で全反射を起こす。これは第１導光体１０１と空気との境界面で全反射を起こすのと同じ理由である。

以上のように、配光角が±２０度の範囲内で第１導光体１０１に入射する光は第１導光体１０１の内部で全反射を繰り返し、反射部１０２まで到達し、反射部１０２により角度変換される。そして、反射部１０２で反射された光は、第１導光体１０１と外部との境界面で全反射を繰り返すとともに、第１導光体１０１と第２導光体１０３との境界面で屈折し、該第２導光体１０３に入射されることとなる。そして、第２導光体１０３に入射した光は、該第２導光体１０３と第３導光体１１０との境界面で屈折し、上記第３導光体１１０に入射されることとなる。

そして、第３導光体１１０に入射した光は、第３導光体１１０に設けられている反射ドット１０４によって、散乱・反射することとなる。そして、反射ドット１０４にて散乱・反射された光の一部は、第２導光体１０３および第１導光体１０１を通過して、第１導光体１０１と外部（空気）との境界面から出射される。そして、この反射ドット１０４を配置する分布を最適化することにより、均一に面光源化された照明装置が得られる。また、迷光を効率的に利用するために反射板を第３導光体１１０の外側に配置しても良い。

本実施の形態では、上記実施の形態１の構成に加えて、さらに第３導光体１１０を形成することにより、第２導光体１０３の層厚をより薄くすることができるという利点に加えて、以下に説明する利点がある。

実施の形態１における、反射ドット１０４が設けられている第２導光体１０３に入射する光の角度と、本実施の形態における、反射ドット１０４が設けられている第３導光体１１０に入射する光の角度とを比較すると、本実施の形態の方が反射ドット１０４との境界面に対して、より垂直に近い角度となっている。つまり、本実施の形態の方が、実施の形態１に比べて、反射ドット１０４に対して、より急な角度で光が入射する。これは、本実施の形態では、反射ドット１０４に接している第３導光体１１０の導光体の屈折率が第２導光体１０３の屈折率に比べて大きいためである。一般的に、反射ドット１０４に入射した光の多くは正反射光となり、その角度を中心にガウス分布となる。このため、反射ドット１０４（反射ドット１０４と、該反射ドット１０４に隣接している第３導光体１１０との境界面）に対して、垂直に近い角度で入射した光の方が、より効率的に導光板１００から外部（空気）へ出射することができる。

〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１および２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。本実施の形態では、上記構成に加えて、散乱層が、第２導光体からなる散乱導光層の第１導光層と接する面の背向面に形成された凹凸により構成されている例について説明する。

図８は、本実施の形態に係る導光板１３０及び照明装置１３７の概略の構成を示す側面図である。この実施の形態３において、導光板１３０は、基本構成として、屈折率がｎ１の第１導光体１０１と、屈折率がｎ１より小さいｎ２の第２導光体１０３と、屈折率がｎ２より大きいｎ３の第３導光体１１０とが、順に積層されている。そして、互いの導光体は、光学的に接続されている。

本実施の形態にかかる導光板１３０において、第３導光体１１０の第２導光体１０３と接続されている面と背向する面には、物理的に凹状の形状をもつ微細パターン１１１（散乱層）が形成されている。また、第１導光体１０１の、導光面の背向面（側）には反射部１０２が形成されている。この反射部１０２は、多くの反射面から構成されているが、同じ方向に傾いている反射面は互いに平行で、いわば鋸歯の形状になっている。

また、本実施の形態にかかる導光板１３０において、第１導光体１０１の導光面には、シリンドリカルレンズ（集光光学素子）１０５が取り付けられている。具体的には、第１導光体１０１とシリンドリカルレンズ１０５とが一体的に形成されている。つまり、本実施の形態の照明装置１３７は、光源ユニット１０６と導光板１３０とで構成されている。また、本実施の形態も実施の形態１と同様、光源ユニット１０６は複数のＬＥＤから構成されている。

なお、図８において、理解を容易にするために各部品の大小関係を誇張して記載しており、各部品の大きさは実際とは異なる。

本実施の形態では、第１導光体１０１、第２導光体１０３、および、第３導光体１１０を構成する材料として、それぞれ、屈折率ｎ１が１．４９の材料、ｎ２が１．４３の材料、ｎ３がｎ１の材料をそれぞれ用いている。なお、第１導光体１０１、第２導光体１０３、および、第３導光体１１０の積層方法は、実施の形態２と同様である。

本実施の形態で実施の形態２と大きく異なるのは、反射部１０２とシリンドリカルレンズ１０５と微細パターン１１１の形成方法である。

一般的に、上記導光体の材料となるアクリル樹脂を成型する方法としては、押し出し成形とキャスト成形との二つの方法が挙げられる。押し出し成形は、固まりきらないアクリル樹脂の塊を、例えば、ロールの間で延伸しながら薄くすることにより導光体を作製する方法である。押し出し成形のメリットは量産性に優れコストが低いことにあるが、規格品以外の導光体を作製するには不向きである。キャスト成形は、ある型に溶融したアクリル樹脂を流し込むことにより導光体を作製する。キャスト成形のメリットは、いかなる形の導光体も作製できることにあるが、コストが高いという欠点がある。

本実施の形態の第１導光体１０１は、キャスト成形によって製造した。具体的には、第１導光体１０１の片方の端面、つまり、導光面を形成するための面と対向する面に、いわゆる鋸歯状の形状を有し、もう片方の端面、つまり、導光面を形成するための面側にシリンドリカルレンズの形状を持つ型を使用して、上記型にアクリル樹脂を流し込むことにより第１導光体１０１を作製した。また、同様に第３導光体１１０は、凹状の微細パターン１１１の形状を持つ型を使用してアクリル樹脂材料を流し込むことにより作製している。

上述のように型を用いて導光体を作製するキャスト成形の場合、一般にコストが高くなる。しかし、押出し形成により上記導光体を作成する場合に必要となる反射部１０２を形成するための切削加工やシリンドリカルレンズ１０５の実装、また、微細パターン１１１の形成のコストを考慮すると、キャスト成形の方が製造工程を簡略化でき、かつ、コスト的に見ても、押出し形成による場合とほとんど変わらない。

また、一体形成したシリンドリカルレンズ１０５は、シリンドリカルレンズ１０５単体を光学接着剤で第１導光体１０１の導光面に貼り付ける場合と同様の効果を奏する。

本実施の形態の基本的な動作は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と異なる部分を強調して説明する。光源ユニット１０６からの光は、第１導光体１０１の端面に形成されたシリンドリカルレンズ１０５により、第１導光体１０１内で、例えば、配光角が約±１３．３度の範囲内に集光されることとなる。実施の形態１および２では、配光角が±２０度の範囲内の光が空気層を介して第１導光体１０１に入射される際、屈折により配光角が約±１３．３度の範囲内になっている。本実施の形態では空気層を介さない、すなわち、上記第１導光体１０１とシリンドリカルレンズ１０５とが同じ材料、かつ、一体に形成されている。このため、本実施の形態にかかる、シリンドリカルレンズ１０５の形状を、第１導光体１０１内を伝播する光の配光角を想定して設計する必要がある。しかし、上記第１導光体１０１内を伝播する光の配光角は上記の範囲の角度に限定されるものではなく、より狭い角度に集光されることがより好ましい。そして、第１導光体１０１に照射される光は、該第１導光体１０１の内面で全反射を繰り返して反射部１０２まで到達することとなる。

反射部１０２は実施の形態１と同様に導光面に対して１５度傾斜するように設けられている。そして、反射部１０２に伝播してきた光は３０度の角度変化が生じて、反射されることとなる。実施の形態１では反射部１０２は、両方向、つまり、上記断面から見て、「くの字」状となるように傾斜している。本実施の形態において、反射部１０２は、複数の「くの字」状の傾斜面から形成された鋸歯状の形状を有している。したがって、光学的には実施の形態１と同様に、反射部１０２によって反射された光は、上記第１導光体１から見て、第２導光体１０３が形成されている方向と、その反対方向へ反射されることとなる。また、本実施の形態の反射部１０２は、図８に示すように、反射部１０２の出っ張りが短い。つまり、反射部１０２は、互いに傾斜角の等しい複数の「くの字」状の傾斜面を有する、鋸歯状とすることにより、該反射部１０２の、導光面から反射部１０２が形成されている面の方向（導光面に垂直方向）の厚さを薄くすることができる。上記反射部１０２の形状を鋸歯状とした導光板１３０は、現在主流となりつつある狭額縁といわれるディスプレイの周囲（いわゆる額縁）の大きさが小さい液晶表示装置に好適に適用することができる。

本実施の形態において、実施の形態２と大きく異なるのは、第３導光体１１０の第２導光体１０３が形成されている面の背向面側の表面に、微細パターン１１１が形成されていることである。そして、上記第３導光体１１０に入射した光は、該微細パターン１１１で反射して、導光板１３０の外部、つまり、第１導光体１０１から外部へと出射することとなる。

上記微細パターン１１１は、形状は実施の形態２の反射ドット１０４と異なっているが、基本的な機能は同様で、全反射する光の一部を導光板１３０から外部へ出射する。そして、光の出射方向を、この微細パターン１１１の形状により自由に制御できるため、光の取り出し効率を高くすることができる。本実施の形態では、上記微細パターン１１１は、第３導光体１１０上に、第２導光体１０３が形成されている方向に対して、凸形状となっている。しかし、上記微細パターン１１１の形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、第３導光体１１０の第２導光体１０３が接着されている面の背向面側に、該第２導光体１０３側から見て凸形状となるように形成してもよい。

また、上記説明の微細パターン１１１は、第３導光体１１０に窪みを設けることにより形成しているが、例えば、上記窪みに密度の異なるモノマー等の媒質を、注入してもよい。このとき、媒質の拡散により屈折率分布が生じる。この構成とした場合でも、上記第３導光体１１０と上記媒質との境界面で、光の散乱が起きることとなる。つまり、微細パターン１１１は、光学的に凹凸が形成された部材により構成されていてもよい。

〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、２および３にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

図９は、本実施の形態に係る導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。この実施の形態４において、導光板１４０は、基本構成として、屈折率がｎ１の第１導光体１０１に、複数の屈折率がｎ１より小さいｎ２の第２導光体１０３が形成されている。そして、上記導光体は光学的に接続されている。そして、第２導光体１０３の第１導光体１０１が設けられている面の背向面側の表面には反射ドット１０４が設けられている。さらには、第１導光体１０１の一方の端面、つまり、導光面と背向する面には、物理的には傾斜のない反射部１０２が設けられている。この反射部１０２はホログラフィー技術により形成し、オフアクシスの機能を持たせている。つまり、本実施の形態において、上記反射部１０２は、ホログラムで構成されている。ホログラフィー技術を用いると、高効率の反射を得ることができ、また、オフアクシスという機能を持たせることができる。オフアクシスとは正反射（反射角）の角度が見かけ上変わることを意味する。例えば、ミラーなどの場合には、反射面の法線に＋３０度の角度で光が入射した場合、反射角は入射角と同じ角度の３０度になる。一方、オフアクシスが１５度のホログラムの場合には、３０度で入射した光は４５度（もしくは１５度）の角度で反射することが可能となる。つまり、ホログラムは、平面であり、導光面に対して平行となるように配置されているが、導光面に対して傾斜したミラーと同じ働きをする。そして、本実施の形態では、実施の形態３と同様に、第１導光体１０１の導光面にシリンドリカルレンズ１０５が一体形成されている。このように、シリンドリカルレンズ１０５と第１導光体１０１とを一体形成することにより、上記２つの境界面における、反射による光の損失をなくすことができる。そして、上記構成の導光板１４０と、光源である光源ユニット１０６とにより照明装置１４７が構成されている。また、本実施の形態も実施の形態１と同様、光源ユニット１０６は複数のＬＥＤから構成されている。

なお、図９において、理解を容易にするために各部品の大小関係を誇張して記載しており、各部品の大きさは実際とは異なる。

本実施の形態では、上記第１導光体１０１、第２導光体１０３に、それぞれ屈折率ｎ１が１．４９である材料、屈折率ｎ２が１．４３である材料を用いている。具体的には、実施の形態２と同様に、第１導光体１０１にアクリル板を用い、第２導光体１０３に光路結合用接着剤を用いた。反射ドット１０４の形成には一般的にスクリーン印刷を用いている。これは所望のドットを形成するスクリーン版により、例えば、反射ドット１０４の材料（ＴｉＯ２などを含有した溶液）を印刷する方法である。このスクリーン版は、マスク設計したマスタ版から同パターンのものを大量かつ安価に作成できる。本実施の形態では、第２導光体１０３と反射ドット１０４とはほぼ同一の場所に形成されるために、同じマスタ版から作成したスクリーン版を用いることができる。マスタ版と比較してスクリーン版は非常に安価であり、コストの低下に繋がる。更には、反射ドット１０４の材料を第２導光体１０３の材料に混合し、一度に塗布することも可能である。

本実施の形態の基本的な動作は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と異なる部分を強調して説明する。光源ユニット１０６から照射される光は第１導光体１０１の端面（導光面）に形成されたシリンドリカルレンズ１０５により、光の配光角が約±１３．３度の範囲内に集光される。実施の形態１および２では、上記配光角が±２０度の範囲内になるよう設計しており、異なる角度となっている。実施の形態１と２では±２０度の範囲の光が空気層を介して第１導光体１０１に入射される際、屈折により約±１３．３度になっていたが、本実施の形態ではシリンドリカルレンズ１０５と第１導光層との間に空気層を介さないため、シリンドリカルレンズ１０５を第１導光体１０１での配光角を想定して設計する必要がある。しかし、上記配光角は、特に限定されるものではなく、より狭い角度に集光されていることがより好ましい。そして、第１導光体１０１に照射された光は、該第１導光体１０１の内面で全反射を繰り返しながら、反射部１０２に到達する。反射部１０２は、１５度のオフアクシスをもつホログラムであるので、該反射部１０２に導光してきた光は３０度の角度変化を起こして、第２導光体１０３に照射されることとなる。なお、上記ホログラムから構成されている反射部１０２は、図８に示すように、出っ張り、つまり、導光面から該導光面と背向する面が形成されている方向（導光面に垂直方向）の厚さがほとんどない。上記のように、上記反射部１０２としてホログラムを用いた導光板１４０は、現在主流となりつつある狭額縁といわれるディスプレイの周囲（いわゆる額縁）の大きさが小さい液晶表示装置に好適に適用することができる。

本実施の形態において、実施の形態２と大きく異なるのは、第２導光体１０３が部分的にしか存在しないことである。換言すると、本実施の形態では、第２導光体１０３および反射ドット１０４は、第１導光体１０１の表面に、部分的に配置されている。上記のような構成は、実施の形態１の構成と異なるが、機能については実施の形態１と同様である。これについて以下に説明する。

導光面に形成されたシリンドリカルレンズ１０５から照射された光は、反射部１０２まで、全反射を繰り返すことにより伝播する。そして、上記反射部１０２にて反射された光は、第２導光体１０３が形成されていない部分では、第１導光体１０１内を全反射しながら伝播することとなる。そして、上記第２導光体１０３に照射された光のみが反射ドット１０４に導かれることとなる。つまり、少なくとも反射ドット１０４が配置されている部分のみに、第２導光体１０３が設けられていればよい。このように、反射ドット１０４が配置される部分のみに、上記第２導光体１０３を形成することにより、第２導光体１０３を形成する材料が少量で良いため、コスト低下を図ることができる。また、更には第１導光体１０１と第２導光体１０３との境界面が減少するため、さらなる効率化に繋がる。

本実施の形態の液晶表示装置（表示装置）は、図１０に示すように、、照明装置１４７の光を照射する方向に液晶パネル１１２を備えた構成を有している。換言すると、本実施の形態にかかる表示装置は、液晶パネル１１２と上で説明した導光板１４０と３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の光源ユニット１０６と液晶パネル１１２とからなっている。

ＬＥＤには光源として下記のすぐれた特徴がある。（１）発光効率向上が著しく、将来的に蛍光ランプより省電力化の可能性がある。（２）発光スペクトルが集中しているため高色再現性がある。（３）長寿命であるため光源交換などのメンテナンスが不要である。（４）水銀を不使用のため、環境負荷が少ない。（５）温度環境によらず、高速始動性を有する等の点である。

しかし、一般にＬＥＤは、点光源であることと３原色が分離していることから、例えば、表示装置等に用いられる、白色の均一な面光源を必要とするバックライトへの応用に障害となっていた。

本実施の形態にかかる表示装置は、上述したように、上記説明の導光板１４０を用いている。具体的には、上記導光板１４０は、複数の導光体が接合された、いわば１枚の導光板で構成されており、３原色の点光源からの光線を色混合し、面光源から照射される均一な白色光に変換することができる。従って、上記導光板１４０を、例えば、液晶パネル１１２のバックライトとすることにより、上記（１）〜（５）の優れた性能を持つ表示装置を実現できる。

また、例えば、光源にレーザーを使用し、本発明の導光板と組み合わせてバックライトとすることにより、さらに高い色再現性を実現できる。ＬＥＤレーザーとは、必要とする色再現性、パワーとサイズ、コストを勘案して選択すれば良い。

〔実施の形態５〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１２に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１〜４にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

図１２は、本実施の形態に係る導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。図１２に示すように、照明装置１５７は、導光板１５０と、光源である蛍光管１１３とから構成されている。

本実施の形態にかかる導光板１５０は、基本構成として、第１導光体（第１導光層）１０１と反射部（反射手段）１０２と、それぞれ複数の第２導光体（第２導光層）１０３と反射ドット（散乱層）１０４とを備えている。そして、反射ドット１０４は第２導光体１０３上に設けられ、第２導光体１０３と反射ドット１０４とにより散乱導光層が構成されている。

本実施の形態にかかる照明装置１５７は、導光板１５０と蛍光管１５７を組み合わせて使用することにより、以下の効果を得ることができる。従来、図１１に示すように片側入射の蛍光管エッジランプ方式で、反射ドットによって面光源化する場合、反射ドットの散乱特性は光の波長（色）によって異なるため、導光板の中心に比べ、導光板のランプに近い方から照射される光は青、緑、赤の順に強くなり、反対に導光板のランプから遠い側から照射される光は、赤、緑、青の順に強くなるため、面内に色むらを生じるという不具合があった。

これに対し、図１２に示すように、実施の形態４で説明した導光板１４０に類似の構成を有する導光板１５０と蛍光管１１３とを組み合わせた場合、入射光の内、配光角が約±１６．１度の範囲内に入らない光は、屈折率の関係から、第２導光体１０３に進入することとなり、反射部１０２に到達する前にほとんど散乱される。従って、上記説明のように蛍光管１１３に近い側が青くなり、反射部１０２側が赤くなる。しかし、配光角が約±１６．１度の範囲内の線は、第２導光体１０３に進入することなく、反射部１０２に到達する。そして、該反射部１０２で反射されて、反射角は約１３．９度から約４６．１度と、約−１３．９度から約−４６．１度との範囲内の配光角に変換されることとなる。そして、上記反射部１０２によって、角度変換された光は、第２導光体１０３に進入することとなる。つまり、反射部１０２が、導光面に背向する位置に設けられているため、見かけ上、第１導光体１０１の両側に光源が形成されている場合と同じように光が進行するようになっている。このため、導光面側から照射された光と、反射部１０２によって反射された光とによって色むらは打ち消し合うこととなり、従来、課題であった片側から光が入射されることにより生じる色むらは解消される。

このように、導光板および該導光板を用いた照明装置及び表示装置について説明したが、本発明はこうした実施の形態１から５に限定されるものではない。例えば、各実施の形態において説明した反射部１０２を、他の実施の形態の構成に適用することができることは言うまでもない。

また、例えば、反射部１０２の構成については、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すような、変形例も考えられる。具体的には、反射部１０２は、上記断面から見て、湾曲している形状や、該断面から見て導光面側に凸形状になっていても良い。なお、図１３（ａ）では、反射部１０２に誇張してかなり大きな曲面を持たせている構成について説明しているが、反射部１０２で反射される光の角度は、上で説明してきた第１導光体１０１と第２導光体１０３との臨界角より大きく、第２導光体１０３と外部（空気）との臨界角より小さい必要がある。換言すると、反射部１０２は、該反射部１０２によって反射された光が、上記第１導光体１０１と第２導光体１０３との境界面では、第２導光体側に屈折する一方、第１導光体１０１と外部（空気）との境界面では、全反射を起こして、第１導光体１０１の内部に反射するように設定される必要がある。これにより、上記反射部１０２にて反射された光は、第２導光体１０３に入射されることとなり、反射ドット１０４によって拡散されることとなる。つまり、均一な面光源化が可能となる。

また、例えば、導光面側に設けられている、または、第１導光体１０１の導光面に取り付けられている集光光学素子としても様々な構成が考えられる。具体的には、例えば、図１に示したようにシリンドリカルレンズ１０５を用いる構成や、シリンドリカルレンズが第１導光体１０１に一体形成された図８のような構成に加え、さらに、図１４（ａ）に示すように凸型レンズ１１４を用いる構成とすることもできる。例えば、上記の実施の形態と同様に、±４５度の範囲内の配光角を有する光を放射する光源ユニット１０６を用いて、光源ユニット１０６からの光を上記凸型レンズ１１４を用いて、±２０度の範囲内の配光角に集光する場合には、第１導光体１０１の厚さが１０ｍｍのとき、曲率１３ｍｍ、厚み２ｍｍの凸型レンズ１１４を、ＬＥＤの発光点から３．２ｍｍの場所に配置すれば良い。なお、この凸型レンズ１１４は中心対称のレンズでも構わないが、、導光面に照射させる光に、垂直な方向と水平な方向とで異方性を生じさせるようなレンズを用いることがより好ましい。さらに、例えば、図１４（ｂ）に示すように、集光光学素子（レンズ）を用いずに、直接ＬＥＤのような光源を配置する構成であってもよい。特に、近年では、集光機能を持たせたＬＥＤが実用化されており、このようなＬＥＤを用いる場合には、集光光学素子を不要とすることができる。

また、例えば、反射ドット１０４のような光拡散手段も様々な構成が考えられる。例えば、図１５（ａ）に示すように、低屈折率の第２導光体１０３の表面に反射ドット１０４が構成され、さらに反射ドット１０４の間に反射板１１５が配置されている。これは反射ドット１０４によって反射・拡散された際、第１導光体１０１側へ戻らずに漏れ出た迷光を戻すのに有効である。反射板１１５として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を発泡した白色のシート等を用いることができる。

図１５（ｂ）には反射ドット１０４の位置の変形例を示しており、第３導光体１１０の内部に反射ドット１０４が形成されている。上述したように、反射ドット１０４は第３導光体１１０の空気側の表面に形成しても構わないが、この図で示したように第３導光体１１０の第２導光体１０３側の表面に形成しても構わない。

図１５（ｃ）では反射ドット１０４の変わりに光拡散材（光散乱物）１１６を用いている。光拡散材１１６は、第２導光体１０３中に分散して設けられている。第２導光体１０３を通過して第２導光体１０３と空気の境界面で全反射する光は、その進路上の光拡散材１１６によって散乱され、第１導光体１０１と接続されている方向に散乱した光が進む。また、第２導光体１０３の第１導光体を接する面と反対側の面に反射板１１５を配置することで、さらに散乱光が効率よく導光体から出射される。また、上記第２導光体１０３中に光拡散材１１６を埋設することにより分散させる方法としては、例えば、上記第２導光体１０３と屈折率の異なる直径数μｍ程度の微粒子のガラスやプラスチックビーズ（光拡散材）を混ぜ合わせることが挙げられる。また、光拡散材１１６として、銀の微粒子（数μｍ）や中空の微粒子を混ぜ合わせることも可能である。

また、図１６に示すように、第１導光体１０１の厚さについては、特に限定されるものではない。つまり、例えば、第１導光体１０１と第２導光体１０３とのそれぞれの厚さは任意で設定することができる。従って、例えば、図１６に示すように、第１導光体１０１よりも、第２導光体１０３の方が厚く形成されていてもよい。

また、例えば、第１導光体１０１、第２導光体１０３、第３導光体１１０が積層されている構成では、図１７に示すように、高い屈折率の第１導光体１０１と第３導光体１１０とに挟まれた該第２導光体１０３が最も厚くなっていてもよい。

図１８に示すように、高屈折率の導光体（第１導光体１０１）と低屈折率の導光体（第２導光体１０３）との配置と、光の出射方向の関係は、光拡散材１１６などの散乱手段（散乱層）によって変えることができる。この例では、高屈折率の第１導光体１０１に光が入射した後、入射した光は、反射部１０２までは、該第１導光体１０１内を全反射して導光する。そして、反射部１０２にて反射された光は、第１導光体１０１と第２導光体１０３とを導光することとなる。そして、上記第２導光体１０３に導光した光は、第２導光体１０３に含まれている光拡散材１１６によって、第２導光体１０３から外部（空気）側へ散乱される。このとき、第１導光体１０１と外部（空気）との境界面に、反射板１１５を配置することで、迷光も効率よく第１導光体１０１から出射させることが可能となる。

また、例えば、図１９に示すように、第１導光体１０１の両面に第２導光体１０３が形成され、第２導光体１０３の中には光拡散材１１６が含まれている構成であってもよい。なお、光拡散材１１６が含まれた第２導光体１０３の代わりに、第２導光体１０３の第１導光体１０１と接続されている面の背向面に反射ドット１０４を備える第２導光体１０３が第１導光体１０１の両側に形成されている構成としてもよい。

図１９に示すように、第１導光体１０１の導光面側にはシリンドリカルレンズ１０５と光源ユニット１０６とが配置され、背向面には反射部１０２が配置されている。この構成によると、第１導光体１０１の中で全反射しながら導光した光が反射部１０２で角度を変えて反射される。そして、反射部１０２で反射された光は、２枚の第２導光体１０３の間を導光することとなる。このとき光拡散材１１６で散乱された光は２つの第２導光体１０３の外側、つまり両面から出射される。上記構成の導光板を用いると、例えば、両面に液晶パネルを配置した両面ディスプレイを簡単に構成することができる。このように構成された表示装置は、例えば、道路交通標識のような両方から情報を得るためのディスプレイに用いることができる。また、光拡散材１１６や反射ドット１０４の分布密度や濃度を調整することにより、照明装置の表面と裏面との照度を異ならせることも可能である。また、上述した実施の形態１〜４の導光体を二つ逆向きに重ね合わせて両面から発光するような構成としてもよいが、上記第１導光体１０１の両側に第２導光体１０３を設けた構成である、図１９に示した構成の場合には、より一層薄型化が可能となり、また部品点数も少ないというメリットがある。

また、図２０の（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１導光体１０１への光の入射方法も様々な方法が考えられる。ここに示したどの例も、第１導光体１０１と同じ平面上に光源ユニット１０６は設けられていないが、効果は同等である。具体的には、例えば、図２０（ａ）に示すように、プリズム等の光学素子１１７により角度を変換した光を第１導光体１０１に入射させても良いし、図２０（ｂ）に示すように、湾曲している反射ミラー１１８によって角度を変換した光を上記第１導光体１０１に入射させてもよいし、図２０（ｃ）に示すように、第１導光体１０１の積層面に対して傾斜させて形成した導光面に光を入射しても良い。

また、各実施の形態で用いた第１導光体１０１よりも低屈折率である第２導光体１０３としては、屈折率が制御できる材料で光の吸収が少ないものであれば良く、形成方法も特に限定されるものではない。これはその他の部材においても同様のことが言え、同等の機能を果たすものであれば材料は限定されない。

また、本実施の形態にかかる上記散乱層は、光散乱物から構成されてなることがより好ましい。上記の構成によれば、散乱層は、光散乱物から構成されている。従って、例えば、第２導光体１０３や第３導光体１１０を形成する際に、光散乱物を入れることにより、より簡単に散乱層を構成することができる。また、上記第２導光体１０３に光散乱物を入れて散乱層を形成することにより、第２導光層１０３と散乱層とを一体形成することができる。

次に、図２１に本実施の形態にかかる照明装置の別の変形例を示す。

図２１に示す照明装置１０７は、光拡散材１１６を含む第２導光体１０３と導光板１００と光源ユニット１０６と反射板１１５とミラー１１９とを備えている。上記第２導光体１０３上に、第１導光体１０１が２つ備えられているとともに、上記第１導光体１０１の導光面は、所定の間隔をあけて互いに対向するように配置されており、上記導光面間に光源ユニット１０６が備えられている。なお、光源ユニット１０６には、主に光源の横方向に光を出射する、いわゆるサイドエミッタ−タイプのＬＥＤを用いた。

また、光源ユニット１０６と第２導光体１０３との間にはミラー１１９が配置されている。これにより、光源ユニット１０６の頭方向、すなわち、第２導光体が形成されている方向にわずかに漏れる光を、第１導光体１０１に効率的に導くことができる。それゆえ、輝度および色度のムラの少ない明るい照明装置を得ることができる。

光源ユニット１０６の左右に配置された第１導光体１０１に入射した光は、反射部１０２で反射される。上記２つの反射部１０２の導光面に対する角度は同じになっている。

上記の構成によれば、２つの第１導光体１０１の導光面に対して光源ユニット１０６を１つ設置すればよいため、省スペース化をはかることができる。

このように、光源ユニット１０６を上記導光面間に備えることにより、上記反射部１０２を照明装置１０７の第１導光体１０１の外側の両端面に配置することができる。

次に、図２２（ａ）に、図２１に類似の構成を有する照明装置１０７を２つ並置することにより形成した平面光源装置１７７を示す。

図２２（ａ）に示す照明装置１０７では、反射部１０２は、第１導光体１０１の導光面に背向する端面のみを覆うように形成されているのに対し、図２２（ａ）に示す照明装置１０７では、反射部１０２は、第１導光体１０１の導光面に背向する端面と導光体１０３の端面とを覆うように形成されている点が異なっているのみで、ほぼ同様の構成を有している。

図２２（ａ）に示すように、上記照明装置１０７の反射部１０２同士を隙間なく接するように配置することで、上記照明装置１０７を２つ並置し、照明装置１０７間に隙間のない、均一で面積の大きい平面光源装置１７７を製造することが可能になる。

なお、図２２（ａ）には、照明装置１０７が２つ並置されている構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、照明装置１０７を２つ以上並置することにより、より一層面積の大きい平面光源装置を製造することができる。

上記の構成によれば、同じ構成を有する照明装置１０７を複数個組み合わせることにより平面光源装置１７７を作製することが可能であるため、平面光源装置１７７の製造工程における生産性を向上させることができる。

次に、図２２（ｂ）から図２２（ｄ）に本発明の他の実施形態にかかる平面光源装置を示す。

図２２（ｂ）に示すように、平面光源装置１６７は、前述の図１に示すような、「くの字」状の反射部を有する照明装置１０７と、上記「くの字」状の反射部に隙間なく組み合わせることのできる形状を反射部を備える照明装置１０７とから構成されている。すなわち、上記平面光源装置１６７の反射部１０２は、上記２つの反射部のそれぞれ凸部と凹部とを組み合わせることにより形成されている。このように、照明装置１０７同士を隙間なく配置することによって、大面積かつ均一な光を照射することのできる平面光源装置１６７を実現することが可能になる。

図２１（ｃ）は、照明装置１０７の、導光面に対し傾斜した反射部同士を組み合わせた構成の平面光源装置１６７を示している。

また、図２１（ｄ）は、図８に示す照明装置１０７の反射部同士を組み合わせた構成の平面光源装置１６７を示している。

上記図２１（ｂ）から図２１（ｄ）のいずれの場合も、照明装置１０７の各導光板の反射部同士を組み合わせることにより、導光板１００間にほぼ隙間のない、大面積で均一な平面光源装置１６７を実現することが可能となる。なお、平面光源装置１６７の反射部１０２は、照明装置１０７のそれぞれの反射部からなる部分である。

以上のように、本発明の導光板は、屈折率ｎ１の物質で構成された第１導光層と、光を散乱する散乱機能を備えた散乱導光層とが積層して構成され、さらに、上記散乱導光層は、屈折率ｎ２（ｎ２＜ｎ１）の物質で構成された第２導光層を備えているとともに、上記第１導光層は、第１導光層内を伝播し、該第１導光層の端面に達した光を、散乱導光層に入射するように反射する反射手段を、第１導光層の端面（側面）、つまり、光が入射される導光面の背向面に備えている構成であることがより好ましい。

上記構成により、上記反射手段を備えた端面に背向する端面より上記第１導光層に入射したほぼ全ての光は、上記反射手段を備えた端面に到達するまでは入射した層の中で全反射を繰り返しながら直進し、上記反射手段を備えた端面において反射され、進行方向を反転し、上記背向する端面方向に折り返す際に、境界面に入射する角度を変えられることで散乱導光層に入射することが可能となる。

また、上記第２導光層は、第１導光層に設けられている反射手段からの光を散乱層に導くことができる厚さであればよいので、従来の２枚の導光板を用いる構成に比べて、第２導光層の厚さを薄くすることができる。

さらに、上記反射手段によって、光線を１枚の導光板内に往復させるため、従来の２枚の導光板を使う方式に対して厚みを薄く、重量も軽くでき、導光板接続部での光損失がないため光利用効率が向上する。また、屈折率の異なる導光層によって、上記反射手段に到達する前の経路と、反射手段で反射した後の経路とで伝播される光を分離して、面光源化を可能にする。

また、本発明の導光板は、上記散乱導光層が、屈折率ｎ２（ｎ２＜ｎ１）の物質で構成された第２導光層と、光散乱物を備えた散乱層の２層を含む構成であってもよい。これにより第２導光層と散乱層を別々に形成でき、従来の技術を活かして均一な照明を可能とする導光板を形成できる。

また、本発明の導光板は、上記散乱導光層が、内部に光散乱物を包含した屈折率ｎ２（ｎ２＜ｎ１）の物質で構成された第２導光層である構成であってもよい。これにより第２導光層と光散乱物を同時に形成することができ工程数が削減でき、また散乱物の濃度調整も容易で、前方散乱と後方散乱の制御が容易に可能となる。

また、本発明の導光板は、さらに、第２導光層の第１導光層と接する面と背向する面に、凹凸を付けて、第２導光層に光を散乱する機能を付与した構成であってもよい。これにより複雑な形状を持つ凹凸の形成が可能となり、反射ドットよりも効率の良い散乱をする。

また、本発明の導光板は、上記第１導光層の端面（側面）に設けられた反射手段は、第１導光層内を伝播した光の内、積層面に対して一定角度範囲の光を、上記散乱導光層に対する入射角θ（積層面に対する法線を基準とした角度）が、臨界角θc（θc＝ｓｉｎ-１（ｎ２／ｎ１））より小さくなるように反射するようになっている構成であってもよい。これにより、第１導光層を伝播してきた光のほぼ全ての光が散乱導光層に入射し、光の利用効率の高い導光板が可能となる。

また、本発明の導光体は、第１導光層の端面（側面）に設けられた上記反射手段が、ホログラムで構成されていることを特徴としている。上記の構成によれば、上記複数の層の端面は簡易な形状でよく、上記反射面を作成するための掘削あるいは型抜きといった作業が不要となる。従って、上記反射手段を薄型化できると同時に、導光板自体は直方体のため製造工程が簡略化され安価な製造が可能となる。

また、本発明の照明装置は、点、または線光源と、上記導光板と、上記導光板の第１導光層に入射する光を、導光板の積層面に対して、一定の角度範囲内とする為の集光光学素子を備えた構成とすることがより好ましい。これにより、最も光の利用効率が良くなるよう該発光手段から該導光板に入射する光の角度を適切に修正が可能となり、導光体表面から得られる光量を大きくできる。また、ある光源の光線角度分布が、上記導光体が要求する角度分布以上の場合も、上記光学素子によって角度分布を変換し、この光源を利用可能にする。また往路では拡散せず、復路では拡散するという、光路系の切り替えが効率良くできる。

また、本発明の照明装置は、上記集光光学素子が、シリンドリカルレンズである構成であってもよい。上記構成により、例えば複数の発光ダイオード等の点光源を一列に並べた発光手段により光を上記導光体に入射する場合に、該導光体内の複数の層の法線方向は界面反射をさせるために入射角を絞り、層の水平方向は入射角を絞ることなく入射することができる。これにより、発光ダイオード等点光源から入射した光は、層の水平方向では混合されて輝度および色度のムラを打ち消し、法線方向は背向面側配置される反射手段により反射を受けるまでは臨界角を超えて該導光体の外部に光が漏れることを防ぐことができる。

また、本発明の導光板は、光源から上記導光板の第１導光層に入射する光を、導光板の積層面に対して、一定の角度範囲内とする為に、光が入射する側の端面、つまり導光面に、集光機能を持つ光学素子を形成した構成であってもよい。上記構成により、該光学素子と該導光体を個別に作成して配置する場合と比較して、位置ずれによる光学特性の悪化を避け、常に好適な照明を得ることができる。さらに境界面における光の損失をなくすことができる。

また、本発明の導光板は、散乱導光層、第１導光層、および、別の散乱導光層が順に積層されて構成されていてもよい。これにより、薄くて軽く、単純な構成で、両面を照明する導光板が可能となる。

また、本発明の導光板は、さらに、平面光源としての光出力を、一方の面からだけとする為に、散乱導光層の第１導光体が設けられている面の背向面を、反射面とした構成であってもよい。これにより、散乱により光出力すべき面に導かれなかった迷光を反射させ、より高い効率の光出力が可能である。

本発明の表示装置は、上記照明装置を用いた構成とすることがより好ましい。上記構成により、該表示装置は、光源として点光源を使用した場合にも、輝度および色度のムラが少なく、明るい好適な表示画像を得ることができる。従って、点光源あるいは、分離した３原色の半導体光源を光源として使用する場合も、その光線を混合し、かつ面光源化して、表示パネルのバックライトとして利用可能となる。これにより、半導体光源の特徴である、省電力性、高色再現性、超寿命性、水銀レス性、高速始動性をもつ表示装置を実現可能とする。

また、例えば、本発明の導光板と、赤、緑、青のＬＥＤを組み合わせて、一般照明の照明装置を構成した場合には、色のムラがなく、色再現性が良好な照明装置を構成することができる。

以上のように本発明にかかる導光板は、例えば、上記非特許文献１に開示の構成と比べて、部品点数が少ない、プリズムを使用しないので汚れに強い、界面の数が少ないので、例えば、プリズムとプリズムとの間に生じる光損失が小さいという効果を奏する。このため、例えば、上記非特許文献１に開示の構成のように、プリズムの間にゴミが入るといったことがなく、安価に製造することができる。また、位置合わせを行うことが少ないので製造工程を簡単にすることができる。

また、導光板は、その厚さで光の利用効率が変わる。具体的には、その厚さが厚いほど、端面からの光の入射の余裕ができる。また、導光板の厚さが厚い場合には、全反射で導光する際の反射回数が減ることとなり、光損失が少なくなる。従って、光の利用効率だけを考えれば、導光板の厚さが厚いほど望ましい。以上の点を鑑みると、例えば、上記非特許文献１に開示の構成において、２枚の導光板の厚さを半分の厚さにして、２枚の導光板で普通の１枚分の導光板の厚さにすることは、非常に困難である。しかしながら、本発明の導光板では、第１導光体１０１の厚さを従来の導光板の１枚分とし、第２導光体３の厚さを薄くすることで、従来の導光板と略同じ厚さにすることが可能となり、かつ、光利用効率も変わることがないので、効果は十分にある。従って、上記非特許文献１に開示の構成と比較して、導光板の厚さを薄くすることができる。

さらに、例えば、非特許文献２のように、端面（境界面）の形状を厳密に設計する必要がなく、キャスト形成以外でも製造が可能であるので大型な導光板を製造することが容易に行うことができるという効果を奏する。従って、製造を簡単に行うことができるので、安価に製造することができる。

本発明の導光板は、光源からの光が入射される、屈折率ｎ１の材料からなる第１導光層と、上記第１導光層に入射された光を散乱光として出射する散乱導光層とが、第１導光層内を伝播する光の方向に対して直交する方向に積層されてなる導光板であって、上記散乱導光層は、第１導光層と隣接する上記屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２の材料からなる第２導光層と、上記第２導光層に伝播される光を散乱させる散乱層とを少なくとも有するとともに、上記第１導光層の光が入射される導光面と背向する面には、該第１導光層内を伝播される光を上記散乱導光層に照射する反射手段が設けられている構成を有している。

上記の構成によれば、第１導光層と散乱導光層とは積層されている。そして、第１導光層の導光面に入射されたほぼ全ての光は、反射手段まで全反射を繰り返しながら伝播されて、該反射手段で反射される。そして、反射された光は、散乱導光層に入射するようになっている。具体的には、反射手段にて反射された光は第２導光層に入射するようになっており、その後、散乱層に入射されることとなる。そして、散乱導光層（散乱層）に入射されてきた光は散乱光として、出射されるようになっている。この場合、第２導光層は、上記反射手段で反射されてきた光を散乱層に導くことができればよく、その厚さとしては非常に薄くすることができる。従って、例えば、従来の、色混合と面光源化とを個別の導光板にて行う構成に比べて、導光板の厚さを薄くすることができる。また、例えば、色混合と面光源化とを１つの導光板で行う構成に比べて、導光板の形状を厳密に設計する必要がない。従って、従来と比べて、導光板の製造を簡単にすることができるので、大量生産することが可能である。なお、上記第１導光層内を伝播する光の方向とは、第１導光層全体における光の伝播方向であり、局所的な方向ではない。つまり、第１導光層内を伝播する光の方向とは、導光面と反射手段とを結ぶ方向である。

本発明の導光板は、さらに、上記第１導光層の導光面に対して、照射角度が一定の範囲内となるように設定された光が、第１導光層に照射される構成であることがより好ましい。

上記照射角度が一定の範囲内となるように設定された光とは、上記導光面に照射される光が、全反射しながら該導光面から反射手段までの第１導光層内を伝播するとともに、上記反射手段により反射された光が第２導光層へ入射するように調整された光を示す。また、上記照射角度が一定の範囲内となるように設定された光は、さらに、反射手段により反射された光が、第１導光層と外部との境界面を全反射しながら伝播することができることがより好ましい。

上記の構成によれば、導光面に対して一定の角度範囲を有する光を、上記第１導光層に照射するようになっている。これにより、上記第１導光層に照射された光は、該第１導光層内を、全反射を繰り返しながら、上記反射手段まで伝播することとなる。そして、上記反射手段により反射された光は、上記第２導光層に入射されることとなる。そして、第２導光層へ入射した光は、散乱層で散乱光となり、外部（導光板外部）に照射することとなる。すなわち、上記第１導光層に入射した光は、反射手段までに色の混色が行われる。そして、第２導光層に入射された光のみが外部に照射されることとなる。従って、上記一定の角度範囲を有する光を第１導光層に照射することにより、より均一な面光源化が可能になるとともに、白色光のみを外部に照射することができる。

本発明の導光板は、さらに、上記第１導光層の導光面には、第１導光層に入射する光を、導光面に対して、一定の角度範囲内に集光させる集光光学素子が設けられている構成がより好ましい。

上記の構成によれば、一定の角度範囲内の光を第１導光層に入射させることができるので、より均一な面光源化が可能となる。また、導光面に集光光学素子が設けられているので、上記第１導光層に入射する光の損失をより一層低減することができる。また、例えば、照射する光の角度が、上記一定の範囲内を超えるような、あらゆる光源を使用する場合でも好適に、均一に面光源化することができる。

本発明の導光板は、さらに、上記散乱層と第２導光層とが一体形成されてなる構成がより好ましい。

上記の構成によれば、上記散乱層と第２導光層とを一体形成しているので、導光板の製造工程を減らすことができる。

本発明の導光板は、さらに、上記散乱導光層は、光散乱物が上記第２導光層に包含されてなる構成がより好ましい。

上記の構成によれば、光散乱物が上記第２導光層に包含されているので、より導光板の厚さを薄くすることができる。

本発明の導光板は、さらに、上記散乱層は、第２導光層の第１導光層と接する面の背向面に形成された凹凸により構成されていることがより好ましい。

上記の構成によれば、第２導光層の外部側表面（上記背向面）に凹凸を形成することにより散乱層が形成されているので、より簡単に散乱層を構成することができる。

本発明の導光板は、さらに、上記反射手段は、該反射手段に照射された光を、上記散乱導光層の面に垂直な方向を基準として、ｓｉｎ-１（ｎ２／ｎ１）で示される角度よりも小さくなるように反射するように配置されている構成がより好ましい。

上記の構成によれば、第１導光層を伝播してきた光のほぼ全ての光が散乱導光層（散乱層）に入射することとなるので、光の利用効率の高い導光板を実現することが可能となる。

本発明の導光板は、さらに、上記反射手段が、ホログラムである構成がより好ましい。

上記の構成によれば、反射手段をホログラムで構成することにより、反射手段の厚さを薄くすることができるので、導光板の側面方向（反射手段と導光面とを結ぶ方向）の長さを小さくすることができる。従って、例えば、このように構成した導光板を表示領域外の領域が狭いディスプレイ、所謂、狭額縁のディスプレイ等に好適に適用することができる。

本発明の導光板は、さらに、上記第１導光層の、散乱導光層が形成されている面の背向面に別の散乱導光層が形成されてなる構成がより好ましい。

上記の構成によれば、第１導光層の両側に散乱導光層が設けられている。これにより、例えば、第１導光層の両側に光を照射することができる。

本発明の導光板は、さらに、上記散乱導光層の、第１導光層が形成されている面の背向面に、反射部材が設けられている構成がより好ましい。
上記の構成によれば、上記散乱導光層の、第１導光層が形成されている面の背向面側に、反射部材が設けられているので、例えば、散乱層で迷光が生じた場合でも効率よく、光を照射方向に照射することができる。

本発明の照明装置は、上記課題を解決するために、上記導光板と、該導光板の第１導光層に光を照射する光源とを備える構成であってもよい。

上記の構成によれば、均一に面光源化された光を照射することができる照明装置を提供することができる。

本発明の照明装置は、さらに、上記第１導光層に入射する光の照射角度が、当該第１導光層の導光面に対して、一定の範囲内となるように光源が配置されている構成であることがより好ましい。

上記の構成によれば、導光面に対して一定の角度範囲を有する光を、上記第１導光層に照射することにより、照明装置のより均一な面光源化が可能になるとともに、白色光のみを外部に照射することができる。

本発明の照明装置は、さらに、上記光源は、導光板の第１導光層に入射する光を、該導光板の積層面に対して、一定の角度範囲内に集光する集光光学素子を有している構成がより好ましい。

上記の構成によれば、光源に集光光学素子が設けられているので、導光板に一定の角度範囲内の光を照射することができる。これにより、より均一な面光源化された光を照射することができる。

本発明の照明装置は、さらに、上記集光光学素子が、シリンドリカルレンズである構成がより好ましい。

上記の構成によれば、上記集光光学素子として、シリンドリカルレンズを用いることにより、簡単に、一定の角度範囲内の光を導光板に照射することができる。

本発明の照明装置は、さらに、上記導光板の上記第２導光層上に、上記第１導光層が複数備えられているとともに、上記第１導光層の導光面は、所定の間隔をあけて互いに対向するように配置されており、上記導光面間に上記光源が備えられている構成であることが好ましい。

上記の構成によれば、光源は上記導光面間に備えられているため、上記反射手段は照明装置の外側の端面に配置される。これにより、反射手段同士を組み合わせることによって、上記照明装置を複数個並置することが可能になる。

また、上記の構成によれば、２つの第１導光層に対して光源を１つ設置すればよいため、省スペース化をはかることができるとともに、照明装置全体の面積における導光板の占める面積の割合が増大するため、均一でムラの少ない照明装置を得ることができる。

本発明の照明装置は、さらに、上記光源からの光を上記第１導光層に導くためのミラーを備える構成であることが好ましい。

上記の構成によれば、光を効率的に上記第１導光層に導くことができるため、輝度および色度のムラが少なく、明るい照明装置を提供することができる。

本発明の平面光源装置は、本発明の照明装置が複数並置されてなる構成を有している。

上記の構成によれば、大面積化に対応可能で、かつ輝度および色度のムラが少なく、明るい平面光源装置を得ることができる。

また、本発明の平面光源装置は、２つの照明装置の各反射手段が、互いに対向するように配置されている構成を有している。

上記の構成によれば、上記反射手段同士を組み合わせることによって、照明装置間に隙間のない平面光源装置を簡単に実現することができる。これにより、大面積化に対応可能で、かつ輝度および色度のムラが少なく、明るい平面光源装置を提供することができる。

本発明の表示装置は、上記導光板を備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、均一に面光源化された光が照射される表示装置を提供することができる。

本発明の導光板および導光板を備えた照明装置は、電光ポスターのバックライト、照明スタンド、天井や壁に取り付ける照明等の各種照明装置に適用することができ、本発明の表示装置は液晶ディスプレイや電光ポスター等に適用することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の実施の一形態における導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。 上記導光板および照明装置の概略の構成を示す斜視図である。 ＬＥＤの配光分布を示すグラフである。 光学素子を透過後のＬＥＤの配光分布を示すグラフであり、導光面に水平方向の配光分布を示すグラフである。 光学素子を透過後のＬＥＤの配光分布を示すグラフであり、導光面に垂直方向の配光分布を示すグラフである。 上記導光体に入射された光線の分布を示すグラフであり、シリンドリカルレンズを通過した光の配光分布を示すグラフである。 上記導光体に入射された光線の分布を示すグラフであり、導光面に入射した光の配光分布を示すグラフである。 上記導光体に入射された光線の分布を示すグラフであり、反射手段によって反射された光の配光分布を示している。 上記導光板に入射された光線の分布を示す側面図であり、導光面に入射した光の伝播を示す側面図である。 上記導光板に入射された光線の分布を示す側面図であり、反射手段にて反射された光の伝播を示す側面図である。 上記導光板に入射された光線の分布を示す側面図であり、第１導光層と外部との境界面で全反射が起きる光の角度を示す要部の側面図である。 上記導光板に入射された光線の分布を示す側面図であり、第１導光層と第２導光層との境界面で全反射が起きる光の角度を示している要部の側面図である。 本発明の実施の他の形態における導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。 本発明の実施のさらに他の形態における導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。 本発明の実施のさらに他の形態における導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における表示装置の概略の構成を示す側面図である。 従来の、表示装置の概略の構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。 上記導光体の概略の構成を示す側面図であり、反射手段が湾曲している構成を示す側面図である。 上記導光体の概略の構成を示す側面図であり、導光面側に凸形状である構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における照明装置の概略の構成を示す側面図であり、光源に凸レンズが設けられている構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における照明装置の概略の構成を示す側面図であり、ＬＥＤ自体に光学集光素子が組み込まれている構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における導光体の概略の構成を示す側面図であり、散乱ドットの外側に反射手段が設けられている構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における導光体の概略の構成を示す側面図であり、第２導光層と第３導光層との間に反射ドットが形成されている構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における導光体の概略の構成を示す側面図であり、第２導光層中に光拡散剤が分散された構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における照明装置の概略の構成を示す側面図であり、光源にプリズムが設けられている構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における照明装置の概略の構成を示す側面図であり、光源に湾曲したミラーが設けられている構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における照明装置の概略の構成を示す側面図であり、第１導光層の導光面が傾斜している構成を示す側面図である。 本発明のさらに他の実施の形態における照明装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の平面光源装置の概略構成を示す側面図であり、反射部を両端面に持つ照明装置を並置した場合の側面図である。 本発明の平面光源装置の概略構成を示す側面図であり、「くの字」状の反射部を並べた場合の側面図である。 本発明の平面光源装置の概略構成を示す側面図であり、斜面の反射部を並べた場合の側面図である。 本発明の平面光源装置の概略構成を示す側面図であり、鋸歯状の反射部を並べた場合の側面図である。 従来の導光板および照明装置の概略の構成を示す斜視図である。 従来の導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。 従来の導光板および照明装置の概略の構成を示す側面図である。

Claims (18)

1. 光源からの光が入射される、屈折率ｎ１の材料からなる第１導光層と、
   光を散乱光として出射する散乱導光層とが、積層されてなる導光板であって、
   上記散乱導光層は、第１導光層と隣接する上記屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２の材料からなる第２導光層と、
   上記第２導光層に伝播される光を散乱させる散乱層とを有するとともに、
   上記第１導光層において、上記光源からの光が入射される導光面と背向する端面には、該第１導光層内を伝播され該端面に到達した光を上記散乱導光層に照射するよう角度変換する反射手段が設けられ、
   上記第１導光層は、上記散乱導光層が形成されている面及び背向面において上記光源から第１導光層に入射される光を全反射することを特徴とする導光板。
2. 上記第１導光層の導光面には、第１導光層に入射する光を導光面に対して一定の角度範囲内に集光させる集光光学素子が設けられていることを特徴とする請求項１記載の導光板。
3. 上記散乱層と第２導光層とが一体形成されてなることを特徴とする請求項１記載の導光板。
4. 上記散乱導光層は、光散乱物が上記第２導光層に包含されてなることを特徴とする請求項１記載の導光板。
5. 上記散乱層は、第２導光層の第１導光層と接する面の背向面に形成された凹凸により構成されていることを特徴とする上記請求項１記載の導光板。
6. 上記反射手段は、該反射手段に照射された光を、上記散乱導光層が形成されている面に対して垂直な方向から見て、ｓｉｎ^{- １}（ｎ２／ｎ１）で示される角度よりも小さくなるように反射するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の導光板。
7. 上記反射手段が、ホログラムであることを特徴とする請求項１記載の導光板。
8. さらに、上記第１導光層の、散乱導光層が形成されている面の背向面に別の散乱導光層が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の導光板。
9. 上記散乱導光層の、第１導光層が形成されている面の背向面側に、反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の導光板。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の導光板と、上記導光板の第１導光層に光を照射する光源とを備えることを特徴とする照明装置。
11. 上記第１導光層に入射する光の照射角度が、当該第１導光層の導光面に対して、一定の範囲内となるように光源が配置されていることを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
12. 上記光源は、導光板の第１導光層に入射する光を、該導光板の積層面に対して、一定の角度範囲内に集光する集光光学素子を有していることを特徴とする請求項１１記載の照明装置。
13. 上記集光光学素子が、シリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
14. 上記導光板の上記第２導光層上に、上記第１導光層が複数備えられているとともに、上記第１導光層の導光面は、所定の間隔をあけて互いに対向するように配置されており、上記導光面間に上記光源が備えられていることを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
15. 上記光源からの光を上記第１導光層に導くためのミラーを備えることを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
16. 請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の上記照明装置が複数並置されてなることを特徴とする平面光源装置。
17. ２つの照明装置の各反射手段が、互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の平面光源装置。
18. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の導光板を備えることを特徴とする表示装置。

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