JP4260512B2 - 平面照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出射特性の異なる２つの導光板を重ね合せ、使用目的に合せて１つの導光板および２つの導光板を用いて広範囲使用することができる平面照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、使用目的に合わせて出射面からの出射光が出射面全体に均一に出射したり、出射面の中心部分に輝度が高くなるように、これら単一の目的に合わせた平面照明装置が知られている。
【０００３】
また、従来の平面照明装置に於いて、全く同じ導光板を２つ用い、単に輝度の向上目的として２つの導光板を重ね合わせものが知られている。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては下記のものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１１７２２号公報
【０００５】
特に、上記特許文献１に開示される平面照明装置は、輝度向上を目的とし、小型化および軽量化を行うために、光源側の入射側面を最大厚さとし、この入射側面から遠ざかるほど厚さを薄くした楔形状の導光板を互いに逆向きにして重ね合わせたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、例えばノートパソコンやディスクトップ用モニタに用いる平面照明装置の出射光の特性は、出射面全体に均一に出射し、画面の中心や左右および上下に表示される文字等の同サイズ、同形状のものが全て一様な輝度でないと見づらいので、出射面全体に均一に出射するようにしている。
【０００７】
また、液晶テレビ等では、出射面の中心部分の輝度が高くなるようにしている。すなわち、画像全体としての認識が多く、画面の立体感等を得るために出射面の中心輝度が高くないと迫力なく、画面の中心部分を中心に観賞するので、出射面の輝度の中心部分が高くなるようにしている。
【０００８】
従って、従来の平面照明装置では、上述した使用目的に対してどちらかの出射特性のみに対応したものなので、使用目的に合わせて別々に個々の平面照明装置が必要となる課題がある。
【０００９】
また、従来の平面照明装置に於いて、全く同じ導光板を２つ用いて単に輝度の向上目的とした２つの導光板を重ね合わせたものや光源側の入射側面を最大厚さとし、この入射側面から遠ざかるほど厚さを薄くした楔形状の導光板を互いに逆向きにして重ね合わせたものでは、単に輝度が全体として高いが、輝度分布としての出射面の中心部分を中心として山形状のように輝度が高くできない。しかも、中心部分の輝度を高くした場合には、出射画面に均一な輝度分布を得ることができない課題がある。
【００１０】
この発明は、このような課題を解決するためなされたもので、以下の目的を達成することができる平面照明装置を提供することにある。すなわち、本発明の平面照明装置は、出射特性の異なる２つの導光板として、表面部および裏面部に均一または若干中央に多く、反射や屈折する第１の光偏向素子を設けて出射面から輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、表面部および裏面部に光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の光偏向素子を設けて出射面から中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板とを重ね合わせる。そして、第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍および第１の導光板と第２の導光板との間の位置の側端面部近傍に光源を設ける。
【００１１】
これにより、目的を達成するために必要とする出射光の出射特性を選択できるようにしている。例えばノートパソコンやディスクトップ用モニタとして用いる時には、第１の導光板を用いて出射光の特性を出射面全体に均一に出射し、画面の中心や左右および上下に表示される文字等の同サイズ、同形状のものが全て一様な輝度にして何処の位置でも文字等が均一に見やすくする。また、液晶テレビ等として用いる時には、全体としての高輝度が必要であり、さらに画像全体としての認識が多く、画面の中心部分を中心に観賞するので、第１の導光板と第２の導光板とを用いて、画面の立体感等を得るために出射面の中心部分の輝度が高くなるようにして、画面の立体感や迫力等を得ることができるように、１つの平面照明装置でモニタでもテレビでも用いることができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に係る平面照明装置は、輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、
該第１の導光板と重ね合わせて設けられ、中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板と、
第１の導光板と第２の導光板の各側端面部近傍に設けられ、第１の導光板と第２の導光板の側端面部から光を入射する複数の光源と、
該複数の光源からの光が第１の導光板と第２の導光板に導かれるように複数の光源を覆う複数のリフレクタとを備え、
第１の導光板は、表面部または／および裏面部に均一または若干中央に多く、反射や屈折する第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板は、表面部または／および裏面部に反射や屈折する第１の光偏向素子を中央に近づく程多くまたは／および光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の光偏向素子を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る平面照明装置は、輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、
該第１の導光板と重ね合わせて設けられ、中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板と、
第１の導光板と第２の導光板の各側端面部近傍に設けられ、第１の導光板と第２の導光板の側端面部から光を入射する複数の光源と、
該複数の光源からの光が第１の導光板と第２の導光板に導かれるように複数の光源を覆う複数のリフレクタとを備え、
第１の導光板は、表面部または／および裏面部に均一または若干中央に多く、反射や屈折する第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板は、表面部または／および裏面部に反射や屈折する第１の光偏向素子を中央に近づく程多くまたは／および光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の光偏向素子を設けたので、第１の導光板の出射面からの出射光が同方向に揃うとともに出射面から均一な輝度を出射することができ、出射面から輝度分布が均一な出射光を必要とするモニタ等や第２の導光板により光源からの光を全反射したり屈折することができ、表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が中央に近づく程大きくなる傾斜面であるために中央での出射光線が垂直方向に出射することができ、出射面から中心の輝度が高い輝度分布の出射光を必要とするテレビ等、１つの平面照明装置で両方の光学的機能を兼ね備えることができる。
【００１８】
また、請求項２に係る平面照明装置は、光源を第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けるとともに第１の導光板と第２の導光板との間の位置の側端面部近傍に設けることを特徴とする。
【００１９】
請求項２に係る平面照明装置は、光源を第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けるとともに第１の導光板と第２の導光板との間の位置の側端面部近傍に設けるので、有効に第１の導光板と第２の導光板との間を利用し、より光源の光束を増やすことができる。
【００２０】
さらに、請求項３に係る平面照明装置は、リフレクタを第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けた各光源を一括に第１の導光板と第２の導光板側以外を包囲することを特徴とする。
【００２１】
請求項３に係る平面照明装置は、リフレクタを第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けた各光源を一括に第１の導光板と第２の導光板側以外を包囲するので、第１の導光板と第２の導光板の個々に必要とせず、第１の導光板側の光も第２の導光板に、および第２の導光板側の光も第１の導光板に導くことができる。
【００２２】
また、請求項４に係る平面照明装置は、第１の導光板に対し、表面部に凸状で断面が円弧形状の球および楕円球の一部、円柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板に対し、表面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第２の光偏向素子を設けることを特徴とする。
【００２３】
請求項４に係る平面照明装置は、第１の導光板に対し、表面部に凸状で断面が円弧形状の球および楕円球の一部、円柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板に対し、表面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第２の光偏向素子を設けるので、光源側に対して容易に傾斜面部を形成することができるとともに個々の分布による個々の光を偏向したり連続的に偏向することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
なお、本発明は以下に説明するような目的・効果を奏する平面照明装置を提供することにある。例えばノートパソコンやディスクトップ用モニタとして用いる時には、画面の中心や左右および上下に表示されるものが全て一様な輝度にして何処の位置でも文字等が均一に見やすくするために、出射面から輝度分布が均一な光が出射することが必要である。また、液晶テレビとして用いる時には、画像全体としての認識が多く、画面の中心部分の輝度が高くなるようにして、画面の立体感等を得るために出射面の中心部分の輝度が高くなるようにして、画面の立体感や迫力等を得ることができるように、出射面から中心の輝度が高い輝度分布の光を出射することが必要である。
【００２５】
そこで、本発明の平面照明装置では、これら２つの要件を１つの平面照明装置で満たすため、表面部および裏面部に均一または若干中央に多く、反射や屈折する第１の光偏向素子を設けて出射面から輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、表面部および裏面部に光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の偏向素子を設けて出射面から中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板とを重ね合わせるとともに、第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍および第１の導光板と第２の導光板との間の位置の側端面部近傍に光源を設けている。これにより、ノートパソコンやディスクトップ用モニタとして用いたり、テレビとして用いたりすることができる平面照明装置を提供することができる。
【００２６】
図１は本発明に係る平面照明装置の略斜視構成図、図２は本発明に係る平面照明装置の概略構成を示す側面図、図３は本発明に係る平面照明装置の第１の導光板の光の軌跡図、図４は本発明に係る平面照明装置の第２の導光板の光の軌跡図である。
【００２７】
図１に示すように、平面照明装置１は、第１の導光板２、第２の導光板３、複数の光源９ａ，９ｂ，９ｃ、リフレクタ１０、反射体１１、拡散シート１２を備えて構成される。
【００２８】
第１の導光板２および第２の導光板３は、屈折率が１．４〜１．７程度の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で形成されている。この第１の導光板２と第２の導光板３とは、図２に示すように、重ね合せるように配置する。
【００２９】
そして、第１の導光板２および第２の導光板３の２側面（対向する２側面）側の近傍に複数の光源９ａ，９ｂ，９ｃ（図示の例では３つ）を配置する。また、光源９ａ，９ｂ，９ｃ側に向く第１の導光板２や第２の導光板３の各２側面は、光を導く入射端面部６ａおよび入射端面部６ｂを形成し、光源９ａ，９ｂ，９ｃからの光を第１の導光板２や第２の導光板３内に導く。
【００３０】
また、複数の光源９ａ，９ｂ，９ｃと第１の導光板２の裏面部５ｂ側から第２の導光板３の表面部４ａ側までを囲むようにリフレクタ１０で覆う。さらに、図１および図２の例では、第１の導光板２の裏面部５ｂ側に反射体１１を設け、第２の導光板３の表面部４ａ側に拡散シート１２を設ける構成としている。
【００３１】
第１の導光板２は、表面部４ｂと裏面部５ｂと側面部７ｂおよび入射端面部６ｂを有している。表面部４ｂまたは／および裏面部５ｂには、第１の光偏向素子８ｂが均一または若干中央に多く設けられる。これにより、入射端面部６ｂから入射した光は、第１の光偏向素子８ｂによって反射や屈折をし、表面部４ｂの出射面からの出射光が同方向に揃うとともに出射面から均一な輝度を出射する。
【００３２】
ここで、図３に第１の導光板２の光の軌跡を示す。
第１の導光板２において、左右の入射端面部６ｂから入射した光線は、屈折角γが０≦｜γ｜≦ｓｉｎ-1（１／ｎ）の式を満たす範囲で第１の導光板２内に進む。例えば一般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６ｂの表面部４ｂ方向から裏面部５ｂ方向への光および裏面部５ｂ方向から表面部４ｂ方向への光が最大入射角９０°となる。また、入射端面部６ｂで屈折する屈折角γはγ＝０〜±４２°程度の範囲内になる。
【００３３】
但し、表面部４ｂ近傍では裏面部５ｂ方向のみのγ＝−４２°のみ、裏面部５ｂ近傍では表面部４ｂ方向のみのγ＝＋４２°のみとなる。
【００３４】
さらに、屈折率γ＝０〜±４２°の範囲内で第１の導光板２内に入射した光は、第１の導光板２と空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面において、ｓｉｎα＝（１／ｎ）の式より臨界角を表わすことができる。例えば一般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°程度になる。従って、第１の導光板２の表面部４ｂや裏面部５ｂ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、第１の導光板２内の光は表面部４ｂや裏面部５ｂで全て全反射しながら入射端面部６ｂの反対側方向（互いに向き合っている入射端面部６ｂ）へ進むことになる。
【００３５】
上記のように、左右の入射端面部６ｂで屈折角γが小さな光線ＬｒやＬＬは、裏面部５ｂに均一に設けた第１の光偏向素子８ｂ２（ここでは、凹状で断面が三角形）によって全反射する。この全反射をした光線Ｌｒ１やＬＬ１は、表面部４ｂ方向に進み、表面部４ｂで屈折する。この屈折した光線は、表面部４ｂから光線Ｌｒ２やＬＬ２として出射する。
【００３６】
また同様に、左右の入射端面部６ｂで屈折角γが大きな光線ＬｒｓやＬＬｓは、表面部４ｂに均一に設けた第１の光偏向素子８ｂ１（ここでは、凸状で断面が円弧）によって屈折する。この屈折した光線は、表面部４ｂの第１の光偏向素子８ｂ１から光線Ｌｒｓ１やＬＬｓ１として出射する。
【００３７】
このように、第１の導光板２の表面部４ｂや裏面部５ｂに均一に同形状の第１の光偏向素子８ｂ１や８ｂ２を設けることによって第１の光偏向素子８ｂ１や８ｂ２から出射する光線の出射角度等が一定方向を向き、左右の入射端面部６ｂからの揃った光が、左右互いにクロスし、全体として均一な出射光を得ることができ、輝度斑の無い出射画面を得ることができる。
【００３８】
尚、大きなサイズの第１の導光板２の場合には、入射端面部６ｂからの入射光線が遠くまで進みにくいために、中央部の輝度向上を目的として若干中央に多く設ける。
【００３９】
第２の導光板３は、表面部４ａと裏面部５ａと側面部７ａおよび入射端面部６ａを有している。表面部４ａまたは／および裏面部５ａには、光源９ａ側に傾斜面を有するとともに表面部４ａおよび裏面部５ａの鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源９ａ方向に近づくほど小さく、中央に近づくほど大きくなる傾斜面を形成する第２の光偏向素子８ａが設けられる。これにより、入射端面部６ａから入射した光を第２の光偏向素子８ａによって中央方向に全反射したり屈折し、中央に向かう程表面部４ａの出射面からの出射光が垂直方向に出射する。
【００４０】
さらに、中央部に近づくほど第１の光偏向素子８ｂを多く設ければ、第２の導光板３内に閉じ込められた光を第１の光偏向素子８ｂによって臨界角を破って中央に近づくほど表面部４ａから多くの光を出射したり、中央に近づくほど多くの光を全反射させ、表面部４ａの出射面から多くの出射光を出射する。
【００４１】
また、中央に近づくほど第２の光偏向素子８ａを多く設ければ、中央付近により垂直方向に出射する出射光を多く出射させることによって中心輝度が高くすることができる。
【００４２】
ここで、図４に第２の導光板３の光の軌跡を示す。尚、左右の入射端面部６ａから入射した光線の屈折角や臨界角等は第１の導光板２で説明したので、第２の導光板３については省略する。
【００４３】
左右の入射端面部６ａで屈折角γが小さな光線Ｌ２ｒやＬ２Ｌは、裏面部５ａに設けた第２の光偏向素子８ａ２（ここでは、凹状で断面が三角形）によって全反射する。この全反射をした光線Ｌ２ｒ１やＬ２Ｌ１は、表面部４ａ方向に進み、表面部４ａで屈折する。この屈折した光線は、表面部４ａから光線Ｌ２ｒ０やＬ２Ｌ０として出射する。
【００４４】
さらに、裏面部５ａに設けた第２の光偏向素子８ａ２の裏面部５ａの鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源９ａ（入射端面部６ａ方向）方向に近づくほど小さな傾斜面ＴＬを有して、中央に近づく程大きな傾斜面Ｔｈを形成する。
【００４５】
そのため、第２の光偏向素子８ａ２で全反射するときに、裏面部５ａの鏡面を基準面とする仮想面と成す角度θ１が小さな傾斜面ＴＬで全反射した光線Ｌ２ｒ１やＬ２Ｌ１では、表面部４ａに向かう入射角が大きいので、表面部４ａからの出射角が大きく表面部４ａに沿ったような光線Ｌ２ｒ０やＬ２Ｌ０を出射する。
【００４６】
また、裏面部５ａの鏡面を基準面とする仮想面と成す角度θ２が大きな傾斜面Ｔｈで全反射した光線Ｌ２ｒｓやＬ２Ｌｓでは、表面部４ａに向かう入射角が小さいので、表面部４ａからの出射角が小さく表面部４ａに垂直のような光線Ｌ２ｒ０ｓやＬ２Ｌ０ｓを出射する。
【００４７】
同様に、左右の入射端面部６ａで屈折角γが大きな光線Ｌ２ｒｓやＬ２Ｌｓは、表面部４ａの中央に近づくほど多く設けた第１の光偏向素子８ａ３（ここでは、凹状で断面が三角形）によって屈折をして表面部４ａの第１の光偏向素子８ａ１から光線Ｌ２ｒ０やＬ２Ｌ０を出射するように中心付近に多く出射する。
【００４８】
このように、第２の導光板３の表面部４ａや裏面部５ａに第１の光偏向素子８ｂ３を中央に近づくほど多く設けたり、光源９ａ（入射端面部６ａ）側に傾斜面ＴＬ，Ｔｈを有する第２の光偏向素子８ａを設けている。尚、傾斜面ＴＬは、表面部４ａや裏面部５ａの鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源９ａ（入射端面部６ａ）に近づくほど角度θ１が小さくなっている。また、傾斜面Ｔｈは、中央に近づくほど角度θ２が大きくなっている。そして、第１の光偏向素子８ｂ３によって中央部付近の出射光量を多くしたり、第２の光偏向素子８ａによって中央部付近での出射光線が第２の導光板３に対して略垂直方向に出射する。これにより、第２の導光板３の出射面全体として中心位置の輝度が高くなるような出射光を得ることができる。
【００４９】
尚、ここでは光偏向素子８（８ａ，８ａ２，８ｂ１，８ｂ２）について、凸形状および凹形状について図示したが、何れも凸形状や凹形状の傾斜面で全反射をして光の進行方向を偏向させたり、屈折して外部に出射する。
【００５０】
また、ここでの説明において、第１の導光板２は、表面部４ｂに凸状で断面が円弧形状の第１の光偏向素子８ｂ２を設け、裏面部５ｂに凹状で断面が三角形状の第１の光偏向素子８ｂ２を設けている。また、第２の導光板３は、表面部４ａに凹状で断面が三角形状の第１の光偏向素子８ｂ３を設け、裏面部５ａに凹状で断面が三角形状の第２の光偏向素子８ａ２を設けている。しかし、これら光偏向素子８は、図示のものに限定されず、輝度分布、視野角等をも含んだ目的等に合わせて選択することができる。例えば球および楕円球の一部ならびに三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱、円柱等の凹形状および凸形状の内から各表面部４ａ、表面部４ｂから最適な光が出射するように光偏向素子８を選択することができる。
【００５２】
さらに、ここでは図示しないが、入射端面部を第１の導光板２および第２の導光板３の両側面（左右）側を、入射端面部６ａおよび入射端面部６ｂとしたが、上下方向の両側面の側面部７ａおよび側面部７ｂも含めて全側面部（４側面）を入射端面部としても良い。
【００５３】
然るに、第１の導光板２では、輝度斑が無く均一な出射光を得ることができ、例えば個人が見るようなコンピュータのモニタ等に利用する目的に用いることができる。また、第２の導光板３では、高輝度で、特に中心輝度が高い出射光を得ることができ、例えば多数の人々が見るようなテレビ等に利用する目的として用いることができる。さらに、このテレビに用いる時にはこの第１の導光板２と第２の導光板３の両方を用いることで、一段と輝度の高い出射光を得ることができ、第１の導光板２と第２の導光板３の２つの出射特性の異なる導光板を重ね合わせることによって、少ないスペースで二通りの使用目的を達成することができる。
【００５４】
光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）は、冷陰極管（ＣＣＦＬ）等からなり、これらは第１の導光板２の入射端面部６ｂや第２の導光板３の入射端面部６ａに対応する長さの線状をなしている。光源９ａ，９ｂ，９ｃは、光源制御部１５によって点灯・消灯制御される。本例では、ノートパソコンやディスクトップ用モニタに使用する場合、光源９ｃ又は光源９ｂ，９ｃが光源制御部１５により点灯制御される。また、液晶テレビに使用する場合には、光源９ａ，９ｂ，９ｃの全てが光源制御部１５により点灯制御される。
【００５５】
光源９ａは、第２の導光板３の入射端面部６ａの近傍に設けられる。この光源９ａからの光は、第２の導光板３内に入射する。入射端面部６ａに直接入射しない他の光は、リフレクタ１０で反射されながら光源９ａとリフレクタ１０との空間を通って第２の導光板３内に入射する。この時、光源９ｂからの漏れ光やリフレクタ１０で反射された光源９ｂからの光および光源９ｃからの光やリフレクタ１０で反射された光源９ｃからの光も入射端面部６ａから入射する。
【００５６】
光源９ｂは、第１の導光板２の入射端面部６ｂの近傍に設けられる。この光源９ｂからの光は、第１の導光板２内に入射する。入射端面部６ｂに直接入射しない他の光は、リフレクタ１０で反射されながら光源９ｂとリフレクタ１０との空間を通って第２の導光板３内に入射する。この時、光源９ａからの漏れ光やリフレクタ１０で反射された光源９ａからの光および光源９ｃからの光やリフレクタ１０で反射された光源９ｃからの光も入射端面部６ａから入射する。
【００５７】
光源９ｃは、第１の導光板２の入射端面部６ｂと第２の導光板３の入射端面部６ａとの間の位置の近傍に設けられる。この光源９ｃからの光は、第１の導光板２と第２の導光板３とに斜めから直接、これら第１の導光板２と第２の導光板３の内部に入射する。入射端面部６ａや入射端面部６ｂに直接入射しない他の光はリフレクタ１０で反射されながら光源９ｃとリフレクタ１０との空間を通って第１の導光板２や第２の導光板３内に入射する。この時、光源９ａからの漏れ光やリフレクタ１０で反射された光源９ａからの光および光源９ｂからの光やリフレクタ１０で反射された光源９ｂからの光も入射端面部６ａから入射する。
【００５８】
また、光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）は、半導体発光素子であるＬＥＤやレーザーを線状にアレー形状にしたものを用いても良い。さらに、ＲＧＢの半導体発光素子を交互に並べても良く、また波長変換材料を用いて白色発光の光を用いても良い。また、図示の例では、各導光板２，３の入射端面部６ａ，６ｂに対向して光源９ａ，９ｃを設けた構成としたが、光源９の厚さが導光板２，３の厚さの１／２以下であれば、各導光板２，３の入射端面部６ａ，６ｂに対向して複数の光源９を設けることも可能であり、これにより更なる輝度の向上を図ることができる。
【００５９】
リフレクタ１０は、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ムニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層した物やシート状金属からなる。このリフレクタ１０は、第１の導光板２の入射端面部６ｂの近傍に設けた光源９ｂと、第２の導光板３の入射端面部６ａの近傍に設けた光源９ａと、第１の導光板２の入射端面部６ｂと第２の導光板３の入射端面部６ａとの間の位置の近傍に設けた光源９ｃとを一括して、第１の導光板２の入射端面部６ｂと第２の導光板３の入射端面部６ａ以外を包囲する。
【００６０】
よって、第１の導光板２と第２の導光板３の個々にリフレクタ１０を必要とせずに、リフレクタ１０で包囲した空間内で、第１の導光板２の近傍に設けた光源９ｂからの光も第２の導光板３に、および第２の導光板３の近傍に設けた光源９ａからの光も第１の導光板２に導くことができる。これにより、光源９ａや光源９ｂおよび光源９ｃからの大部分の光を第１の導光板２や第２の導光板３に入射させることができる。
【００６１】
また、リフレクタ１０は、反射面を凹凸形状またはプリズム形状を成し、リフレクタ１０での反射光を散乱光にして、光源９ａや光源９ｂおよび光源９ｃの電極付近での輝度低下部分を補正するようにして均一な反射光にする。
【００６２】
反射体１１は、反射面が凹凸形状またはプリズム形状を成し、熱可塑性樹脂に例えば酸化チタンのような白色材料を混入したシートや熱可塑性樹脂のシートにアルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層した物やシート状金属からなる。この反射体１１は、第１の導光体２の裏面部５ｂや第１の導光体２の側面部７ｂおよび第２の導光板３の側面部７ａを覆い、第１の導光板２の入射端面部６ｂや第２の導光板３の入射端面部６ａから第１の導光板２や第２の導光板３に導いた光の内、第１の導光板２の裏面部５ｂや第１の導光板２の側面部７ｂおよび第２の導光板３の側面部７ａからの漏れた光を第１の導光板２や第２の導光板３に再度反射して戻して、第１の導光板２の表面部４ｂと第２の導光板３の表面部４ａのみから出射するように出射効率を上げる。
【００６３】
尚、第１の導光板２の側面部７ｂや第２の導光板３の側面部７ａ近傍に光源を設けた場合には、この第１の導光板２の側面部７ｂや第２の導光板３の側面部７ａには反射体１１で覆わない。
【００６４】
さらに、反射体１０は、光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）を半導体発光素子であるＬＥＤやレーザーのＲＧＢ発光素子を交互にアレー形状に並べても反射面が凹凸形状またはプリズム形状であるので、光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）からのＲＧＢ等の三原色光の光をプリズム面による反射によって第１の導光板２の側面部７ｂや第２の導光板３内で混ざり合うことができ、光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）からの光を無駄にせずに光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）から第１の導光板２の側面部７ｂや第２の導光板３の出射光に変換する効率を良くすることができる。
【００６５】
拡散シート１２は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の透明樹脂から成形され、凸凹形状が設けてある。この拡散シート１２は、第２の導光板３の表面部４ａからの出射光を、光の輝度の強弱を全体的に均一に拡散して輝度斑等を防ぐ。
【００６６】
尚、最終的に本発明の平面照明装置１の出射面である第２の導光板３の表面部４ａからの出射光が輝度斑等が無い場合には、この拡散シート１２を用いないでも良い。
【００６７】
このように、本発明の平面照明装置１は、表面部および裏面部に均一または若干中央に多く第１の光偏向素子を設けて反射や屈折させて出射面から輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、表面部および裏面部に光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の光偏向素子を設けて出射面から中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板との２つの光学的機能の異なる導光板を用いて、これらを重ね合わせている。従って、例えばノートパソコンやディスクトップ用モニタとして用いる時には、第１の導光板のみによって画面の中心や左右および上下に表示される文字等の同サイズ、同形状のものが全て一様な輝度にして何処の位置でも文字等が均一に見やすくなる。また、液晶テレビとして用いる時には、第１の導光板に加え、第２の導光板を用いることによって画像全体としての認識が多く、画面の中心部分を中心に観賞するので、画面の立体感等を得るために出射面の中心部分の輝度が高くなるようにして、画面の立体感や迫力等を得ることができるように、画面全体が高輝度であり、出射面から中心の輝度高い輝度分布の光を出射することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る平面照明装置は、輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、
該第１の導光板と重ね合わせて設けられ、中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板と、
第１の導光板と第２の導光板の各側端面部近傍に設けられ、第１の導光板と第２の導光板の側端面部から光を入射する複数の光源と、
該複数の光源からの光が第１の導光板と第２の導光板に導かれるように複数の光源を覆う複数のリフレクタとを備え、
第１の導光板は、表面部または／および裏面部に均一または若干中央に多く、反射や屈折する第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板は、表面部または／および裏面部に反射や屈折する第１の光偏向素子を中央に近づく程多くまたは／および光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の光偏向素子を設けたので、第１の導光板の出射面からの出射光が同方向に揃うとともに出射面から均一な輝度を出射することができ、出射面から輝度分布が均一な出射光を必要とするモニタ等や第２の導光板により光源からの光を全反射したり屈折することができ、表面部および裏面部の鏡面を基線とする仮想面と成す角度が中央に近づく程大きくなる傾斜面であるために中央での出射光線が垂直方向に出射することができ、出射面から中心の輝度が高い輝度分布の出射光を必要とするテレビ等、１つの平面照明装置で両方の光学的機能を兼ね備えることができる。これにより、各々目的に合った平面照明装置を用いずとも本発明の平面照明装置１つでこれらの目的を達成することができる。
【００７１】
また、請求項２に係る平面照明装置は、光源を第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けるとともに第１の導光板と第２の導光板との間の位置の側端面部近傍に設けるので、有効に第１の導光板と第２の導光板との間を利用し、より光源の光束を増やすことができる。これにより、第１の導光板と第２の導光板の出射輝度が向上し、高輝度の平面照明装置を得ることができる。
【００７２】
さらに、請求項３に係る平面照明装置は、リフレクタを第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けた各光源を一括に第１の導光板と第２の導光板側以外を包囲するので、第１の導光板と第２の導光板の個々に必要とせず、第１の導光板側の光も第２の導光板に、および第２の導光板側の光も第１の導光板に導くことができる。これにより、互いの導光板の入射端面部から入射した光以外の光を互いの導光板内に再度入射させることができ、無駄なく光源からの光を効率良く利用することができる。
【００７３】
また、請求項４に係る平面照明装置は、第１の導光板に対し、表面部に凸状で断面が円弧形状の球および楕円球の一部、円柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板に対し、表面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第２の光偏向素子を設けるので、光源側に対して容易に傾斜面部を形成することができるとともに個々の分布による個々の光を偏向したり連続的に偏向することができる。これにより、目的に合った位置、方向に全反射や屈折をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る平面照明装置の略斜視構成図である。
【図２】本発明に係る平面照明装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係る平面照明装置の導光板内光線軌跡図である。
【図４】本発明に係る平面照明装置の導光板内光線軌跡図である。
【符号の説明】
１…平面照明装置、２…第１の導光板、３…第２の導光板、４ａ，４ｂ…表面部、５ａ，５ｂ…裏面部、６ａ，６ｂ…入射端面部、７ａ，７ｂ…側面部、８ａ，８ｂ，８ａ２，８ｂ２，８ｂ３…光偏向素子、９ａ，９ｂ，９ｃ…光源、１０…リフレクタ、１１…反射体、１２…拡散シート、１５…光源制御部、Ｌｒ，ＬＬ，Ｌｒ１，ＬＬ１，Ｌｒｓ，ＬＬｓ，Ｌｒｓ１，Ｌｒ２，ＬＬｓ１，Ｌ２ｒ，Ｌ２Ｌ，Ｌ２ｒ１，Ｌ２Ｌ１，Ｌ２ｒｓ，Ｌ２Ｌｓ，Ｌ２ｒ０ｓ，Ｌ２Ｌ０ｓ，Ｌ２ｒ０，Ｌ２Ｌ０…光線、ＴＬ，Ｔｈ…傾斜面、γ…屈折角、ｎ…屈折率、α…臨界角、θ１、θ２…角度。
【発明の属する技術分野】
本発明は、出射特性の異なる２つの導光板を重ね合せ、使用目的に合せて１つの導光板および２つの導光板を用いて広範囲使用することができる平面照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、使用目的に合わせて出射面からの出射光が出射面全体に均一に出射したり、出射面の中心部分に輝度が高くなるように、これら単一の目的に合わせた平面照明装置が知られている。
【０００３】
また、従来の平面照明装置に於いて、全く同じ導光板を２つ用い、単に輝度の向上目的として２つの導光板を重ね合わせものが知られている。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては下記のものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１１７２２号公報
【０００５】
特に、上記特許文献１に開示される平面照明装置は、輝度向上を目的とし、小型化および軽量化を行うために、光源側の入射側面を最大厚さとし、この入射側面から遠ざかるほど厚さを薄くした楔形状の導光板を互いに逆向きにして重ね合わせたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、例えばノートパソコンやディスクトップ用モニタに用いる平面照明装置の出射光の特性は、出射面全体に均一に出射し、画面の中心や左右および上下に表示される文字等の同サイズ、同形状のものが全て一様な輝度でないと見づらいので、出射面全体に均一に出射するようにしている。
【０００７】
また、液晶テレビ等では、出射面の中心部分の輝度が高くなるようにしている。すなわち、画像全体としての認識が多く、画面の立体感等を得るために出射面の中心輝度が高くないと迫力なく、画面の中心部分を中心に観賞するので、出射面の輝度の中心部分が高くなるようにしている。
【０００８】
従って、従来の平面照明装置では、上述した使用目的に対してどちらかの出射特性のみに対応したものなので、使用目的に合わせて別々に個々の平面照明装置が必要となる課題がある。
【０００９】
また、従来の平面照明装置に於いて、全く同じ導光板を２つ用いて単に輝度の向上目的とした２つの導光板を重ね合わせたものや光源側の入射側面を最大厚さとし、この入射側面から遠ざかるほど厚さを薄くした楔形状の導光板を互いに逆向きにして重ね合わせたものでは、単に輝度が全体として高いが、輝度分布としての出射面の中心部分を中心として山形状のように輝度が高くできない。しかも、中心部分の輝度を高くした場合には、出射画面に均一な輝度分布を得ることができない課題がある。
【００１０】
この発明は、このような課題を解決するためなされたもので、以下の目的を達成することができる平面照明装置を提供することにある。すなわち、本発明の平面照明装置は、出射特性の異なる２つの導光板として、表面部および裏面部に均一または若干中央に多く、反射や屈折する第１の光偏向素子を設けて出射面から輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、表面部および裏面部に光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の光偏向素子を設けて出射面から中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板とを重ね合わせる。そして、第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍および第１の導光板と第２の導光板との間の位置の側端面部近傍に光源を設ける。
【００１１】
これにより、目的を達成するために必要とする出射光の出射特性を選択できるようにしている。例えばノートパソコンやディスクトップ用モニタとして用いる時には、第１の導光板を用いて出射光の特性を出射面全体に均一に出射し、画面の中心や左右および上下に表示される文字等の同サイズ、同形状のものが全て一様な輝度にして何処の位置でも文字等が均一に見やすくする。また、液晶テレビ等として用いる時には、全体としての高輝度が必要であり、さらに画像全体としての認識が多く、画面の中心部分を中心に観賞するので、第１の導光板と第２の導光板とを用いて、画面の立体感等を得るために出射面の中心部分の輝度が高くなるようにして、画面の立体感や迫力等を得ることができるように、１つの平面照明装置でモニタでもテレビでも用いることができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に係る平面照明装置は、輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、
該第１の導光板と重ね合わせて設けられ、中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板と、
第１の導光板と第２の導光板の各側端面部近傍に設けられ、第１の導光板と第２の導光板の側端面部から光を入射する複数の光源と、
該複数の光源からの光が第１の導光板と第２の導光板に導かれるように複数の光源を覆う複数のリフレクタとを備え、
第１の導光板は、表面部または／および裏面部に均一または若干中央に多く、反射や屈折する第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板は、表面部または／および裏面部に反射や屈折する第１の光偏向素子を中央に近づく程多くまたは／および光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の光偏向素子を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る平面照明装置は、輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、
該第１の導光板と重ね合わせて設けられ、中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板と、
第１の導光板と第２の導光板の各側端面部近傍に設けられ、第１の導光板と第２の導光板の側端面部から光を入射する複数の光源と、
該複数の光源からの光が第１の導光板と第２の導光板に導かれるように複数の光源を覆う複数のリフレクタとを備え、
第１の導光板は、表面部または／および裏面部に均一または若干中央に多く、反射や屈折する第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板は、表面部または／および裏面部に反射や屈折する第１の光偏向素子を中央に近づく程多くまたは／および光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の光偏向素子を設けたので、第１の導光板の出射面からの出射光が同方向に揃うとともに出射面から均一な輝度を出射することができ、出射面から輝度分布が均一な出射光を必要とするモニタ等や第２の導光板により光源からの光を全反射したり屈折することができ、表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が中央に近づく程大きくなる傾斜面であるために中央での出射光線が垂直方向に出射することができ、出射面から中心の輝度が高い輝度分布の出射光を必要とするテレビ等、１つの平面照明装置で両方の光学的機能を兼ね備えることができる。
【００１８】
また、請求項２に係る平面照明装置は、光源を第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けるとともに第１の導光板と第２の導光板との間の位置の側端面部近傍に設けることを特徴とする。
【００１９】
請求項２に係る平面照明装置は、光源を第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けるとともに第１の導光板と第２の導光板との間の位置の側端面部近傍に設けるので、有効に第１の導光板と第２の導光板との間を利用し、より光源の光束を増やすことができる。
【００２０】
さらに、請求項３に係る平面照明装置は、リフレクタを第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けた各光源を一括に第１の導光板と第２の導光板側以外を包囲することを特徴とする。
【００２１】
請求項３に係る平面照明装置は、リフレクタを第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けた各光源を一括に第１の導光板と第２の導光板側以外を包囲するので、第１の導光板と第２の導光板の個々に必要とせず、第１の導光板側の光も第２の導光板に、および第２の導光板側の光も第１の導光板に導くことができる。
【００２２】
また、請求項４に係る平面照明装置は、第１の導光板に対し、表面部に凸状で断面が円弧形状の球および楕円球の一部、円柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板に対し、表面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第２の光偏向素子を設けることを特徴とする。
【００２３】
請求項４に係る平面照明装置は、第１の導光板に対し、表面部に凸状で断面が円弧形状の球および楕円球の一部、円柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板に対し、表面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第２の光偏向素子を設けるので、光源側に対して容易に傾斜面部を形成することができるとともに個々の分布による個々の光を偏向したり連続的に偏向することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
なお、本発明は以下に説明するような目的・効果を奏する平面照明装置を提供することにある。例えばノートパソコンやディスクトップ用モニタとして用いる時には、画面の中心や左右および上下に表示されるものが全て一様な輝度にして何処の位置でも文字等が均一に見やすくするために、出射面から輝度分布が均一な光が出射することが必要である。また、液晶テレビとして用いる時には、画像全体としての認識が多く、画面の中心部分の輝度が高くなるようにして、画面の立体感等を得るために出射面の中心部分の輝度が高くなるようにして、画面の立体感や迫力等を得ることができるように、出射面から中心の輝度が高い輝度分布の光を出射することが必要である。
【００２５】
そこで、本発明の平面照明装置では、これら２つの要件を１つの平面照明装置で満たすため、表面部および裏面部に均一または若干中央に多く、反射や屈折する第１の光偏向素子を設けて出射面から輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、表面部および裏面部に光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の偏向素子を設けて出射面から中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板とを重ね合わせるとともに、第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍および第１の導光板と第２の導光板との間の位置の側端面部近傍に光源を設けている。これにより、ノートパソコンやディスクトップ用モニタとして用いたり、テレビとして用いたりすることができる平面照明装置を提供することができる。
【００２６】
図１は本発明に係る平面照明装置の略斜視構成図、図２は本発明に係る平面照明装置の概略構成を示す側面図、図３は本発明に係る平面照明装置の第１の導光板の光の軌跡図、図４は本発明に係る平面照明装置の第２の導光板の光の軌跡図である。
【００２７】
図１に示すように、平面照明装置１は、第１の導光板２、第２の導光板３、複数の光源９ａ，９ｂ，９ｃ、リフレクタ１０、反射体１１、拡散シート１２を備えて構成される。
【００２８】
第１の導光板２および第２の導光板３は、屈折率が１．４〜１．７程度の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で形成されている。この第１の導光板２と第２の導光板３とは、図２に示すように、重ね合せるように配置する。
【００２９】
そして、第１の導光板２および第２の導光板３の２側面（対向する２側面）側の近傍に複数の光源９ａ，９ｂ，９ｃ（図示の例では３つ）を配置する。また、光源９ａ，９ｂ，９ｃ側に向く第１の導光板２や第２の導光板３の各２側面は、光を導く入射端面部６ａおよび入射端面部６ｂを形成し、光源９ａ，９ｂ，９ｃからの光を第１の導光板２や第２の導光板３内に導く。
【００３０】
また、複数の光源９ａ，９ｂ，９ｃと第１の導光板２の裏面部５ｂ側から第２の導光板３の表面部４ａ側までを囲むようにリフレクタ１０で覆う。さらに、図１および図２の例では、第１の導光板２の裏面部５ｂ側に反射体１１を設け、第２の導光板３の表面部４ａ側に拡散シート１２を設ける構成としている。
【００３１】
第１の導光板２は、表面部４ｂと裏面部５ｂと側面部７ｂおよび入射端面部６ｂを有している。表面部４ｂまたは／および裏面部５ｂには、第１の光偏向素子８ｂが均一または若干中央に多く設けられる。これにより、入射端面部６ｂから入射した光は、第１の光偏向素子８ｂによって反射や屈折をし、表面部４ｂの出射面からの出射光が同方向に揃うとともに出射面から均一な輝度を出射する。
【００３２】
ここで、図３に第１の導光板２の光の軌跡を示す。
第１の導光板２において、左右の入射端面部６ｂから入射した光線は、屈折角γが０≦｜γ｜≦ｓｉｎ-1（１／ｎ）の式を満たす範囲で第１の導光板２内に進む。例えば一般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６ｂの表面部４ｂ方向から裏面部５ｂ方向への光および裏面部５ｂ方向から表面部４ｂ方向への光が最大入射角９０°となる。また、入射端面部６ｂで屈折する屈折角γはγ＝０〜±４２°程度の範囲内になる。
【００３３】
但し、表面部４ｂ近傍では裏面部５ｂ方向のみのγ＝−４２°のみ、裏面部５ｂ近傍では表面部４ｂ方向のみのγ＝＋４２°のみとなる。
【００３４】
さらに、屈折率γ＝０〜±４２°の範囲内で第１の導光板２内に入射した光は、第１の導光板２と空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面において、ｓｉｎα＝（１／ｎ）の式より臨界角を表わすことができる。例えば一般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°程度になる。従って、第１の導光板２の表面部４ｂや裏面部５ｂ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、第１の導光板２内の光は表面部４ｂや裏面部５ｂで全て全反射しながら入射端面部６ｂの反対側方向（互いに向き合っている入射端面部６ｂ）へ進むことになる。
【００３５】
上記のように、左右の入射端面部６ｂで屈折角γが小さな光線ＬｒやＬＬは、裏面部５ｂに均一に設けた第１の光偏向素子８ｂ２（ここでは、凹状で断面が三角形）によって全反射する。この全反射をした光線Ｌｒ１やＬＬ１は、表面部４ｂ方向に進み、表面部４ｂで屈折する。この屈折した光線は、表面部４ｂから光線Ｌｒ２やＬＬ２として出射する。
【００３６】
また同様に、左右の入射端面部６ｂで屈折角γが大きな光線ＬｒｓやＬＬｓは、表面部４ｂに均一に設けた第１の光偏向素子８ｂ１（ここでは、凸状で断面が円弧）によって屈折する。この屈折した光線は、表面部４ｂの第１の光偏向素子８ｂ１から光線Ｌｒｓ１やＬＬｓ１として出射する。
【００３７】
このように、第１の導光板２の表面部４ｂや裏面部５ｂに均一に同形状の第１の光偏向素子８ｂ１や８ｂ２を設けることによって第１の光偏向素子８ｂ１や８ｂ２から出射する光線の出射角度等が一定方向を向き、左右の入射端面部６ｂからの揃った光が、左右互いにクロスし、全体として均一な出射光を得ることができ、輝度斑の無い出射画面を得ることができる。
【００３８】
尚、大きなサイズの第１の導光板２の場合には、入射端面部６ｂからの入射光線が遠くまで進みにくいために、中央部の輝度向上を目的として若干中央に多く設ける。
【００３９】
第２の導光板３は、表面部４ａと裏面部５ａと側面部７ａおよび入射端面部６ａを有している。表面部４ａまたは／および裏面部５ａには、光源９ａ側に傾斜面を有するとともに表面部４ａおよび裏面部５ａの鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源９ａ方向に近づくほど小さく、中央に近づくほど大きくなる傾斜面を形成する第２の光偏向素子８ａが設けられる。これにより、入射端面部６ａから入射した光を第２の光偏向素子８ａによって中央方向に全反射したり屈折し、中央に向かう程表面部４ａの出射面からの出射光が垂直方向に出射する。
【００４０】
さらに、中央部に近づくほど第１の光偏向素子８ｂを多く設ければ、第２の導光板３内に閉じ込められた光を第１の光偏向素子８ｂによって臨界角を破って中央に近づくほど表面部４ａから多くの光を出射したり、中央に近づくほど多くの光を全反射させ、表面部４ａの出射面から多くの出射光を出射する。
【００４１】
また、中央に近づくほど第２の光偏向素子８ａを多く設ければ、中央付近により垂直方向に出射する出射光を多く出射させることによって中心輝度が高くすることができる。
【００４２】
ここで、図４に第２の導光板３の光の軌跡を示す。尚、左右の入射端面部６ａから入射した光線の屈折角や臨界角等は第１の導光板２で説明したので、第２の導光板３については省略する。
【００４３】
左右の入射端面部６ａで屈折角γが小さな光線Ｌ２ｒやＬ２Ｌは、裏面部５ａに設けた第２の光偏向素子８ａ２（ここでは、凹状で断面が三角形）によって全反射する。この全反射をした光線Ｌ２ｒ１やＬ２Ｌ１は、表面部４ａ方向に進み、表面部４ａで屈折する。この屈折した光線は、表面部４ａから光線Ｌ２ｒ０やＬ２Ｌ０として出射する。
【００４４】
さらに、裏面部５ａに設けた第２の光偏向素子８ａ２の裏面部５ａの鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源９ａ（入射端面部６ａ方向）方向に近づくほど小さな傾斜面ＴＬを有して、中央に近づく程大きな傾斜面Ｔｈを形成する。
【００４５】
そのため、第２の光偏向素子８ａ２で全反射するときに、裏面部５ａの鏡面を基準面とする仮想面と成す角度θ１が小さな傾斜面ＴＬで全反射した光線Ｌ２ｒ１やＬ２Ｌ１では、表面部４ａに向かう入射角が大きいので、表面部４ａからの出射角が大きく表面部４ａに沿ったような光線Ｌ２ｒ０やＬ２Ｌ０を出射する。
【００４６】
また、裏面部５ａの鏡面を基準面とする仮想面と成す角度θ２が大きな傾斜面Ｔｈで全反射した光線Ｌ２ｒｓやＬ２Ｌｓでは、表面部４ａに向かう入射角が小さいので、表面部４ａからの出射角が小さく表面部４ａに垂直のような光線Ｌ２ｒ０ｓやＬ２Ｌ０ｓを出射する。
【００４７】
同様に、左右の入射端面部６ａで屈折角γが大きな光線Ｌ２ｒｓやＬ２Ｌｓは、表面部４ａの中央に近づくほど多く設けた第１の光偏向素子８ａ３（ここでは、凹状で断面が三角形）によって屈折をして表面部４ａの第１の光偏向素子８ａ１から光線Ｌ２ｒ０やＬ２Ｌ０を出射するように中心付近に多く出射する。
【００４８】
このように、第２の導光板３の表面部４ａや裏面部５ａに第１の光偏向素子８ｂ３を中央に近づくほど多く設けたり、光源９ａ（入射端面部６ａ）側に傾斜面ＴＬ，Ｔｈを有する第２の光偏向素子８ａを設けている。尚、傾斜面ＴＬは、表面部４ａや裏面部５ａの鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源９ａ（入射端面部６ａ）に近づくほど角度θ１が小さくなっている。また、傾斜面Ｔｈは、中央に近づくほど角度θ２が大きくなっている。そして、第１の光偏向素子８ｂ３によって中央部付近の出射光量を多くしたり、第２の光偏向素子８ａによって中央部付近での出射光線が第２の導光板３に対して略垂直方向に出射する。これにより、第２の導光板３の出射面全体として中心位置の輝度が高くなるような出射光を得ることができる。
【００４９】
尚、ここでは光偏向素子８（８ａ，８ａ２，８ｂ１，８ｂ２）について、凸形状および凹形状について図示したが、何れも凸形状や凹形状の傾斜面で全反射をして光の進行方向を偏向させたり、屈折して外部に出射する。
【００５０】
また、ここでの説明において、第１の導光板２は、表面部４ｂに凸状で断面が円弧形状の第１の光偏向素子８ｂ２を設け、裏面部５ｂに凹状で断面が三角形状の第１の光偏向素子８ｂ２を設けている。また、第２の導光板３は、表面部４ａに凹状で断面が三角形状の第１の光偏向素子８ｂ３を設け、裏面部５ａに凹状で断面が三角形状の第２の光偏向素子８ａ２を設けている。しかし、これら光偏向素子８は、図示のものに限定されず、輝度分布、視野角等をも含んだ目的等に合わせて選択することができる。例えば球および楕円球の一部ならびに三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱、円柱等の凹形状および凸形状の内から各表面部４ａ、表面部４ｂから最適な光が出射するように光偏向素子８を選択することができる。
【００５２】
さらに、ここでは図示しないが、入射端面部を第１の導光板２および第２の導光板３の両側面（左右）側を、入射端面部６ａおよび入射端面部６ｂとしたが、上下方向の両側面の側面部７ａおよび側面部７ｂも含めて全側面部（４側面）を入射端面部としても良い。
【００５３】
然るに、第１の導光板２では、輝度斑が無く均一な出射光を得ることができ、例えば個人が見るようなコンピュータのモニタ等に利用する目的に用いることができる。また、第２の導光板３では、高輝度で、特に中心輝度が高い出射光を得ることができ、例えば多数の人々が見るようなテレビ等に利用する目的として用いることができる。さらに、このテレビに用いる時にはこの第１の導光板２と第２の導光板３の両方を用いることで、一段と輝度の高い出射光を得ることができ、第１の導光板２と第２の導光板３の２つの出射特性の異なる導光板を重ね合わせることによって、少ないスペースで二通りの使用目的を達成することができる。
【００５４】
光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）は、冷陰極管（ＣＣＦＬ）等からなり、これらは第１の導光板２の入射端面部６ｂや第２の導光板３の入射端面部６ａに対応する長さの線状をなしている。光源９ａ，９ｂ，９ｃは、光源制御部１５によって点灯・消灯制御される。本例では、ノートパソコンやディスクトップ用モニタに使用する場合、光源９ｃ又は光源９ｂ，９ｃが光源制御部１５により点灯制御される。また、液晶テレビに使用する場合には、光源９ａ，９ｂ，９ｃの全てが光源制御部１５により点灯制御される。
【００５５】
光源９ａは、第２の導光板３の入射端面部６ａの近傍に設けられる。この光源９ａからの光は、第２の導光板３内に入射する。入射端面部６ａに直接入射しない他の光は、リフレクタ１０で反射されながら光源９ａとリフレクタ１０との空間を通って第２の導光板３内に入射する。この時、光源９ｂからの漏れ光やリフレクタ１０で反射された光源９ｂからの光および光源９ｃからの光やリフレクタ１０で反射された光源９ｃからの光も入射端面部６ａから入射する。
【００５６】
光源９ｂは、第１の導光板２の入射端面部６ｂの近傍に設けられる。この光源９ｂからの光は、第１の導光板２内に入射する。入射端面部６ｂに直接入射しない他の光は、リフレクタ１０で反射されながら光源９ｂとリフレクタ１０との空間を通って第２の導光板３内に入射する。この時、光源９ａからの漏れ光やリフレクタ１０で反射された光源９ａからの光および光源９ｃからの光やリフレクタ１０で反射された光源９ｃからの光も入射端面部６ａから入射する。
【００５７】
光源９ｃは、第１の導光板２の入射端面部６ｂと第２の導光板３の入射端面部６ａとの間の位置の近傍に設けられる。この光源９ｃからの光は、第１の導光板２と第２の導光板３とに斜めから直接、これら第１の導光板２と第２の導光板３の内部に入射する。入射端面部６ａや入射端面部６ｂに直接入射しない他の光はリフレクタ１０で反射されながら光源９ｃとリフレクタ１０との空間を通って第１の導光板２や第２の導光板３内に入射する。この時、光源９ａからの漏れ光やリフレクタ１０で反射された光源９ａからの光および光源９ｂからの光やリフレクタ１０で反射された光源９ｂからの光も入射端面部６ａから入射する。
【００５８】
また、光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）は、半導体発光素子であるＬＥＤやレーザーを線状にアレー形状にしたものを用いても良い。さらに、ＲＧＢの半導体発光素子を交互に並べても良く、また波長変換材料を用いて白色発光の光を用いても良い。また、図示の例では、各導光板２，３の入射端面部６ａ，６ｂに対向して光源９ａ，９ｃを設けた構成としたが、光源９の厚さが導光板２，３の厚さの１／２以下であれば、各導光板２，３の入射端面部６ａ，６ｂに対向して複数の光源９を設けることも可能であり、これにより更なる輝度の向上を図ることができる。
【００５９】
リフレクタ１０は、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ムニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層した物やシート状金属からなる。このリフレクタ１０は、第１の導光板２の入射端面部６ｂの近傍に設けた光源９ｂと、第２の導光板３の入射端面部６ａの近傍に設けた光源９ａと、第１の導光板２の入射端面部６ｂと第２の導光板３の入射端面部６ａとの間の位置の近傍に設けた光源９ｃとを一括して、第１の導光板２の入射端面部６ｂと第２の導光板３の入射端面部６ａ以外を包囲する。
【００６０】
よって、第１の導光板２と第２の導光板３の個々にリフレクタ１０を必要とせずに、リフレクタ１０で包囲した空間内で、第１の導光板２の近傍に設けた光源９ｂからの光も第２の導光板３に、および第２の導光板３の近傍に設けた光源９ａからの光も第１の導光板２に導くことができる。これにより、光源９ａや光源９ｂおよび光源９ｃからの大部分の光を第１の導光板２や第２の導光板３に入射させることができる。
【００６１】
また、リフレクタ１０は、反射面を凹凸形状またはプリズム形状を成し、リフレクタ１０での反射光を散乱光にして、光源９ａや光源９ｂおよび光源９ｃの電極付近での輝度低下部分を補正するようにして均一な反射光にする。
【００６２】
反射体１１は、反射面が凹凸形状またはプリズム形状を成し、熱可塑性樹脂に例えば酸化チタンのような白色材料を混入したシートや熱可塑性樹脂のシートにアルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層した物やシート状金属からなる。この反射体１１は、第１の導光体２の裏面部５ｂや第１の導光体２の側面部７ｂおよび第２の導光板３の側面部７ａを覆い、第１の導光板２の入射端面部６ｂや第２の導光板３の入射端面部６ａから第１の導光板２や第２の導光板３に導いた光の内、第１の導光板２の裏面部５ｂや第１の導光板２の側面部７ｂおよび第２の導光板３の側面部７ａからの漏れた光を第１の導光板２や第２の導光板３に再度反射して戻して、第１の導光板２の表面部４ｂと第２の導光板３の表面部４ａのみから出射するように出射効率を上げる。
【００６３】
尚、第１の導光板２の側面部７ｂや第２の導光板３の側面部７ａ近傍に光源を設けた場合には、この第１の導光板２の側面部７ｂや第２の導光板３の側面部７ａには反射体１１で覆わない。
【００６４】
さらに、反射体１０は、光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）を半導体発光素子であるＬＥＤやレーザーのＲＧＢ発光素子を交互にアレー形状に並べても反射面が凹凸形状またはプリズム形状であるので、光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）からのＲＧＢ等の三原色光の光をプリズム面による反射によって第１の導光板２の側面部７ｂや第２の導光板３内で混ざり合うことができ、光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）からの光を無駄にせずに光源９（９ａ，９ｂ，９ｃ）から第１の導光板２の側面部７ｂや第２の導光板３の出射光に変換する効率を良くすることができる。
【００６５】
拡散シート１２は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の透明樹脂から成形され、凸凹形状が設けてある。この拡散シート１２は、第２の導光板３の表面部４ａからの出射光を、光の輝度の強弱を全体的に均一に拡散して輝度斑等を防ぐ。
【００６６】
尚、最終的に本発明の平面照明装置１の出射面である第２の導光板３の表面部４ａからの出射光が輝度斑等が無い場合には、この拡散シート１２を用いないでも良い。
【００６７】
このように、本発明の平面照明装置１は、表面部および裏面部に均一または若干中央に多く第１の光偏向素子を設けて反射や屈折させて出射面から輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、表面部および裏面部に光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の光偏向素子を設けて出射面から中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板との２つの光学的機能の異なる導光板を用いて、これらを重ね合わせている。従って、例えばノートパソコンやディスクトップ用モニタとして用いる時には、第１の導光板のみによって画面の中心や左右および上下に表示される文字等の同サイズ、同形状のものが全て一様な輝度にして何処の位置でも文字等が均一に見やすくなる。また、液晶テレビとして用いる時には、第１の導光板に加え、第２の導光板を用いることによって画像全体としての認識が多く、画面の中心部分を中心に観賞するので、画面の立体感等を得るために出射面の中心部分の輝度が高くなるようにして、画面の立体感や迫力等を得ることができるように、画面全体が高輝度であり、出射面から中心の輝度高い輝度分布の光を出射することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る平面照明装置は、輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、
該第１の導光板と重ね合わせて設けられ、中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板と、
第１の導光板と第２の導光板の各側端面部近傍に設けられ、第１の導光板と第２の導光板の側端面部から光を入射する複数の光源と、
該複数の光源からの光が第１の導光板と第２の導光板に導かれるように複数の光源を覆う複数のリフレクタとを備え、
第１の導光板は、表面部または／および裏面部に均一または若干中央に多く、反射や屈折する第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板は、表面部または／および裏面部に反射や屈折する第１の光偏向素子を中央に近づく程多くまたは／および光源側に向いた傾斜面を有するとともに表面部および裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の光偏向素子を設けたので、第１の導光板の出射面からの出射光が同方向に揃うとともに出射面から均一な輝度を出射することができ、出射面から輝度分布が均一な出射光を必要とするモニタ等や第２の導光板により光源からの光を全反射したり屈折することができ、表面部および裏面部の鏡面を基線とする仮想面と成す角度が中央に近づく程大きくなる傾斜面であるために中央での出射光線が垂直方向に出射することができ、出射面から中心の輝度が高い輝度分布の出射光を必要とするテレビ等、１つの平面照明装置で両方の光学的機能を兼ね備えることができる。これにより、各々目的に合った平面照明装置を用いずとも本発明の平面照明装置１つでこれらの目的を達成することができる。
【００７１】
また、請求項２に係る平面照明装置は、光源を第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けるとともに第１の導光板と第２の導光板との間の位置の側端面部近傍に設けるので、有効に第１の導光板と第２の導光板との間を利用し、より光源の光束を増やすことができる。これにより、第１の導光板と第２の導光板の出射輝度が向上し、高輝度の平面照明装置を得ることができる。
【００７２】
さらに、請求項３に係る平面照明装置は、リフレクタを第１の導光板と第２の導光板との各側端面部近傍に設けた各光源を一括に第１の導光板と第２の導光板側以外を包囲するので、第１の導光板と第２の導光板の個々に必要とせず、第１の導光板側の光も第２の導光板に、および第２の導光板側の光も第１の導光板に導くことができる。これにより、互いの導光板の入射端面部から入射した光以外の光を互いの導光板内に再度入射させることができ、無駄なく光源からの光を効率良く利用することができる。
【００７３】
また、請求項４に係る平面照明装置は、第１の導光板に対し、表面部に凸状で断面が円弧形状の球および楕円球の一部、円柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、
第２の導光板に対し、表面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第１の光偏向素子を設け、裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる第２の光偏向素子を設けるので、光源側に対して容易に傾斜面部を形成することができるとともに個々の分布による個々の光を偏向したり連続的に偏向することができる。これにより、目的に合った位置、方向に全反射や屈折をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る平面照明装置の略斜視構成図である。
【図２】本発明に係る平面照明装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係る平面照明装置の導光板内光線軌跡図である。
【図４】本発明に係る平面照明装置の導光板内光線軌跡図である。
【符号の説明】
１…平面照明装置、２…第１の導光板、３…第２の導光板、４ａ，４ｂ…表面部、５ａ，５ｂ…裏面部、６ａ，６ｂ…入射端面部、７ａ，７ｂ…側面部、８ａ，８ｂ，８ａ２，８ｂ２，８ｂ３…光偏向素子、９ａ，９ｂ，９ｃ…光源、１０…リフレクタ、１１…反射体、１２…拡散シート、１５…光源制御部、Ｌｒ，ＬＬ，Ｌｒ１，ＬＬ１，Ｌｒｓ，ＬＬｓ，Ｌｒｓ１，Ｌｒ２，ＬＬｓ１，Ｌ２ｒ，Ｌ２Ｌ，Ｌ２ｒ１，Ｌ２Ｌ１，Ｌ２ｒｓ，Ｌ２Ｌｓ，Ｌ２ｒ０ｓ，Ｌ２Ｌ０ｓ，Ｌ２ｒ０，Ｌ２Ｌ０…光線、ＴＬ，Ｔｈ…傾斜面、γ…屈折角、ｎ…屈折率、α…臨界角、θ１、θ２…角度。
Claims (4)
- 輝度分布が均一な光を出射する第１の導光板と、
該第１の導光板と重ね合わせて設けられ、中心の輝度が高い輝度分布の光を出射する第２の導光板と、
前記第１の導光板と前記第２の導光板の各側端面部近傍に設けられ、前記第１の導光板と前記第２の導光板の側端面部から光を入射する複数の光源と、
該複数の光源からの光が前記第１の導光板と前記第２の導光板に導かれるように前記複数の光源を覆う複数のリフレクタとを備え、
前記第１の導光板は、表面部または／および裏面部に均一または若干中央に多く、反射や屈折する第１の光偏向素子を設け、
前記第２の導光板は、表面部または／および裏面部に反射や屈折する第１の光偏向素子を中央に近づく程多くまたは／および前記光源側に向いた傾斜面を有するとともに前記表面部および前記裏面部の鏡面を基準面とする仮想面と成す角度が前記光源に近づく程小さく、中央に近づく程大きくなる傾斜面を有する第２の光偏向素子を設けたことを特徴とする平面照明装置。 - 前記光源は、前記第１の導光板と前記第２の導光板との各側端面部近傍に設けるとともに前記第１の導光板と前記第２の導光板との間の位置の側端面部近傍に設けることを特徴とする請求項１記載の平面照明装置。
- 前記リフレクタは、前記第１の導光板と前記第２の導光板との各側端面部近傍に設けた各光源を一括に前記第１の導光板と前記第２の導光板側以外を包囲することを特徴とする請求項１記載の平面照明装置。
- 前記第１の導光板は、前記表面部に凸状で断面が円弧形状の球および楕円球の一部、円柱等からなる前記第１の光偏向素子を設け、前記裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる前記第１の光偏向素子を設け、
前記第２の導光板は、前記表面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる前記第１の光偏向素子を設け、前記裏面部に凹状で断面が三角形状の三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱等からなる前記第２の光偏向素子を設けることを特徴とする請求項１記載の平面照明装置。
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