JP4260767B2 - 導光板および平面照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、側面部と平行に延在するように入射部から内部に入射した光を入射部と略直角な方向に伝播して全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で屈折角が最大値付近の光に対し、法線で全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを表面部や裏面部等に複数設け、光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射することができ、また光反射部によって内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる導光板およびこの導光板と反射体を用いた平面照明装置に関するものである。

従来の導光板としては、表面に管状光源の軸と直交する方向に稜線を有するように断面が略二等辺三角形状で、その頂角が６５°〜８５°の範囲の拡散プリズムを複数形成したものが知られている。

また、従来の導光板としては、プリズムの稜が入射部と平行の光偏向パターンを裏面部に設けたもの、プリズムの稜が入射部と直角の光集光パターンを表面部に設けたもの、前記光偏向パターン付近に焦点を持つシリンドリカルレンズ形状の光集光パターンを設けたもの等が知られ、またこの導光板を用いた面光源装置も知られている。
特開平１１−０２４５８４号公報 特開平０９−１１３７３０号公報

ところで、この種の導光板において、入射端面部から入射した光は、屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲で導光板内を進む。例えば一般の導光板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ｎはｎ＝１．４９程度であるので、入射した光は屈折角γ＝±４２°の範囲にある。

さらに、屈折角γ＝±４２°の範囲内で導光板内に入射した光は、導光板と空気層（屈折率はｎ＝１）との境界面において、Ｓｉｎα＝（１／ｎ）の式により臨界角を表すことができる。例えば一般の導光板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ｎはｎ＝１．４９程度であるので、臨界角αはα＝４２°程度になる。

そのため、導光板の表面部や裏面部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、導光板内の光は表面部や裏面部で全て全反射しながら入射端面部から遠ざかり入射端面部の反対側方向へ進むことになる。

また、導光板の全体が楔形状をなしている場合（一般的に、表面部はフラットなため裏面部側をテーパとしている）には、裏面部で反射した光線はテーパ角の分だけ反射角が偏向され表面部に進む。そして、この全反射を繰り返すうちに臨界角を破る角度の光線が表面部に達した時に、入射角が臨界角αを破る角度になり、表面部から外部（テーパリーク）に出射する。

以上のような導光板に対する論理に基づいて検証した場合、上述した従来の表面に管状光源の軸と直交する方向に稜線を有するように断面が略二等辺三角形状で、その頂角が６５°〜８５°の範囲の拡散プリズムを複数形成した導光板では、導光板の入射部から入射した光のうち表面部方向に向かった光（屈折角γ＝＋４２°の範囲にある光）は断面が略二等辺三角形状で頂角が６５°〜８５°の範囲の拡散プリズムに対しては有効に働くが（出射光の輝度分布が１２０°方向にシフトしている）、裏面部方向に向かった光（屈折角γ＝−４２°の範囲にある光）は有効に利用されない課題がある。

さらに、従来の光偏向パターンのプリズムの稜を入射部と平行に設けた導光板の場合には、常に入射部側の手前の光偏向パターンによって入射部から入射部の反対側方向への光線を阻止してしまう課題がある。

また、光偏向パターン付近に焦点を持つシリンドリカルレンズ形状の光集光パターンを設けた導光板の場合には、確かに光集光パターンのシリンドリカルレンズ形状の焦点に光偏向パターンで導光板内に光を偏向すれば光集光パターンからの出射光の輝度は高くなるが、この光集光パターンの配置に沿って他と異なる輝度を認識してしまう輝度斑が発生してしまう課題がある。

（発明の目的）
本発明の目的は、光源から導光板内に入射した光を側面部と平行に延在するように入射部と略直角な方向に伝播して全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で屈折角が最大値付近の光に対し、法線で全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを表面部や裏面部等に複数設けることにより、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射するとともに導光板の外部からの光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができ、導光板の内部からの光を光反射部によって全反射して光を出射面部方向に集光して進むことができる導光板を提供することにある。

また、上述した入射部から下方に屈折した光を有効に利用することができる導光板と、導光板の側面部および表面部または裏面部からの光を反射する反射体と、これら光源と導光板と反射体とを収納するケースとを具備し、反射体で側面部（横）方向に対して集光して出射した光を導光板の反出射面部に反射し、これら反射光を光反射部によって導光板の内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる平面照明装置を提供することにある。

本発明の請求項１に係る導光板は、入射部から導光板内に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを出射面部に対向する対向面に側面部と平行に延在するように複数設けることを特徴とする。

請求項１に係る導光板は、入射部から導光板内に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを出射面部に対向する対向面に側面部と平行に延在するように複数設けるので、導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光を光反射部によって全反射することができる。しかも、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射することができる。また、導光板の外部からの光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。

また、請求項２に係る導光板は、さらに出射面部に微細な凸形状または／および微細な凹形状を複数設けることを特徴とする。

請求項２に係る導光板は、さらに出射面部に微細な凸形状または／および微細な凹形状を複数設けるので、導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光を光反射部によって全反射することができる。しかも、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して光を出射面部方向に集光して進むとともに、導光板の外部からの光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。
また、出射面部付近に達した入射部から導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光や光反射部によって導光板内部に広がりの有る方向に入射した光を出射面部から出射することができる。

さらに、請求項３に係る導光板は、入射部から内部に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを入射部に対して６°以下に傾斜ズレをもって少なくとも出射面部または対向面に側面部と平行に延在するように複数設けたことを特徴とする。

請求項３に係る導光板は、入射部から内部に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを入射部に対して６°以下に傾斜ズレをもって少なくとも出射面部または対向面に側面部と平行に延在するように複数設けたので、全体の６°以下のズレを持って、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射することができる。しかも、導光板の外部からの光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。
さらに、導光板の内部からの光を光反射部によって全反射して光を出射面部方向に集光して進むことができる。

また、請求項４に係る導光板は、側面部方向に対して光反射部を連設または並設することを特徴とする。

請求項４に係る導光板は、側面部方向に対して光反射部を連設または並設するので、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射する光を連続的にしたり非連続的に出射することができる。しかも、導光板の外部からの光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に連続的にしたり非連続的に入射することができる。

さらに、請求項５に係る導光板は、光反射部の最大幅の２つの接線を延ばし交差する交差角が５０°〜９０°であることを特徴とする。

請求項５に係る導光板は、光反射部の最大幅の２つの接線を延ばし交差する交差角が５０°〜９０°であるので、大きな曲率半径に対して少ない凸部分で構成できる。

また、請求項６に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射部と該光を外部に出射する出射面部と、これら入射部と出射面部とに略直角に接続する側面部とからなり、入射部から内部に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを出射面部に対向する対向面に側面部と平行に延在するように複数設けた導光板と、
導光板の側面部および対向面からの光を反射する反射体と、
少なくともこれら光源と導光板と反射体とを収納するケースとを具備することを特徴とする。

請求項６に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射部と該光を外部に出射する出射面部と、これら入射部と出射面部とに略直角に接続する側面部とからなり、入射部から内部に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを出射面部に対向する対向面に側面部と平行に延在するように複数設けた導光板と、
導光板の側面部および対向面からの光を反射する反射体と、
少なくともこれら光源と導光板と反射体とを収納するケースとを具備するので、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射した光を反射体で導光板の反出射部に反射し、少なくともこれら反射光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。
特に、導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光を光反射部によって全反射して光を出射面部方向に集光して進むことができる。

さらに、請求項７に係る平面照明装置は、さらに導光板の出射面部に微細な凸形状または／および微細な凹形状を複数設けることを特徴とする。

請求項７に係る平面照明装置は、さらに導光板の出射面部に微細な凸形状または／および微細な凹形状を複数設けるので、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射した光を反射体で導光板の反出射面部に反射し、少なくともこれら反射光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。
特に、導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光を光反射部によって全反射して光を出射面部方向に集光して進むことができる。
また、出射面部付近に達した入射部から導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光や光反射部によって導光板内部に広がりの有る方向に入射した光を出射面部から出射することができる。

また、請求項８に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射部と該光を外部に出射する出射面部と、これら入射部と出射面部とに略直角に接続する側面部とからなり、入射部から内部に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを入射部に対して６°以下に傾斜ズレをもって少なくとも出射面部または対向面に側面部と平行に延在するように複数設けた導光板と、
導光板の側面部および対向面からの光を反射する反射体と、
少なくともこれら光源と導光板と反射体とを収納するケースとを具備することを特徴とする。

請求項８に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射部と該光を外部に出射する出射面部と、これら入射部と出射面部とに略直角に接続する側面部とからなり、入射部から内部に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを入射部に対して６°以下に傾斜ズレをもって少なくとも出射面部または対向面に側面部と平行に延在するように複数設けた導光板と、
導光板の側面部および対向面からの光を反射する反射体と、
少なくともこれら光源と導光板と反射体とを収納するケースとを具備するので、導光板の出射面部からの出射光と導光板の上部にプリズムシートや液晶表示装置等を載置したときに、光反射部のピッチとプリズムシートのピッチや液晶表示装置の液晶ピクセルのピッチと位相が一致せずにモアレの発生を防ぐことができる。

以上のように、請求項１に係る導光板は、入射部から導光板内に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを出射面部に対向する対向面に側面部と平行に延在するように複数設けるので、導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光を光反射部によって全反射することができる。しかも、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射するとともに導光板の外部からの光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。そのため、導光板の入射部から下方に屈折した光を有効に利用することができ、高輝度の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、さらに出射面部に微細な凸形状または／および微細な凹形状を複数設けるので、導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光を光反射部によって全反射することができる。しかも、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して光を出射面部方向に集光して進むとともに導光板の外部からの光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。
また、出射面部付近に達した入射部から導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光や光反射部によって導光板内部に広がりの有る方向に入射した光を出射面部から出射することができる。そのため、導光板の入射部から下方に屈折した光を有効に利用することができ、均一で高輝度の出射光を得ることができる。

さらに、請求項３に係る導光板は、入射部から内部に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを入射部に対して６°以下に傾斜ズレをもって少なくとも出射面部または対向面に側面部と平行に延在するように複数設けたので、全体の６°以下のズレを持って、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射することができる。しかも、導光板の外部からの光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。
さらに、導光板の内部からの光を光反射部によって全反射して光を出射面部方向に集光して進むことができる。
そして、導光板の出射面部からの出射光が例えば導光板の上方にプリズムシートや液晶表示装置等を載置したときに、入射部に対して６°以下に傾斜ズレをもたせたので、光反射部のピッチとプリズムシートのピッチや液晶表示装置の液晶ピクセルのピッチと位相が一致せずにモアレの発生を防ぐことができる。

また、請求項４に係る導光板は、側面部方向に対して光反射部を連設または並設するので、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射する光を連続的にしたり非連続的に出射することができる。しかも、導光板の外部からの光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に連続的にしたり非連続的に入射することができる。そのため、最終出射光に目的に対する光の出射光をコントロールすることができる。

さらに、請求項５に係る導光板は、光反射部の最大幅の２つの接線を延ばし交差する交差角が５０°〜９０°であるので、大きな曲率半径に対して少ない凸部分で構成することができる。そのために、導光板の内部からの光を多く光反射部で受けることができ、導光板の入射部から下方に屈折した光を有効に利用することができる。

また、請求項６に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射部と該光を外部に出射する出射面部と、これら入射部と出射面部とに略直角に接続する側面部とからなり、入射部から内部に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを出射面部に対向する対向面に側面部と平行に延在するように複数設けた導光板と、
導光板の側面部および対向面からの光を反射する反射体と、
少なくともこれら光源と導光板と反射体とを収納するケースとを具備するので、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射した光を反射体で導光板の反出射部に反射し、少なくともこれら反射光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。
特に、導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光を光反射部によって全反射して光を出射面部方向に集光して進むことができる。そのために、出射面部から視野角が広く輝度の高い出射光を得ることができる。

さらに、請求項７に係る平面照明装置は、さらに導光板の出射面部に微細な凸形状または／および微細な凹形状を複数設けるので、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射した光を反射体で導光板の反出射面部に反射し、少なくともこれら反射光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。
特に、導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光を光反射部によって全反射して光を出射面部方向に集光して進むことができる。
また、出射面部付近に達した入射部から導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光や光反射部によって導光板内部に広がりの有る方向に入射した光を出射面部から出射することができる。そのために、出射面部から視野角が広く均一で輝度の高い出射光を得ることができる。

また、請求項８に係る平面照明装置は、光源と、
光源からの光を導く入射部と該光を外部に出射する出射面部と、これら入射部と出射面部とに略直角に接続する側面部とからなり、入射部から内部に入射する光は、入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で導光板内を進み、これら導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で入射部での屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを入射部に対して６°以下に傾斜ズレをもって少なくとも出射面部または対向面に側面部と平行に延在するように複数設けたので、導光板の出射面部からの出射光と導光板の上部にプリズムシートや液晶表示装置等を載置したときに、光反射部のピッチとプリズムシートのピッチや液晶表示装置の液晶ピクセルのピッチと位相が一致せずにモアレの発生を防ぐことができる。そのために、見やすい出射光を得ることができる。

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。
なお、本発明は、側面部と平行に延在するように入射部から入射した光を入射部と略直角な方向に伝播して全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で屈折角が最大値付近の光に対し、法線で全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを表面部や裏面部等に複数設けた導光板と、光源と、導光板の側面部および表面部または裏面部からの光を反射する反射体と、これら光源と導光板と反射体とを収納するケースとを具備して平面照明装置を構成している。
これにより、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射することができる。しかも、導光板の外部からの光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。

また、導光板の内部からの光を光反射部によって全反射して光を出射面部方向に集光して進むため、導光板の入射部から下方に屈折した光を有効に利用することができ、高輝度の出射光を得ることができる。
そして、この導光板の裏面部下部に備えた反射体により、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射した光を導光板の反出射面部に反射している。これにより、これら反射光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。
また、出射面部付近に達した入射部から導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光や光反射部によって導光板内部に広がりの有る方向に入射した光を出射面部から出射することができる。そのために、出射面部から視野角が広く均一で輝度の高い出射光を得ることができる。

さらに、導光板自身や導光板を入射部に対して６°以下に傾斜ズレをもたせたので、導光板の出射面部からの出射光と導光板の上部にプリズムシートや液晶表示装置等を載置したときに、光反射部のピッチとプリズムシートのピッチや液晶表示装置の液晶ピクセルのピッチと位相が一致せずにモアレの発生を防ぐことができる。

図１および図２は本発明に係る平面照明装置の略斜視図、図３〜図６は本発明に係る導光板の略光の軌跡図、図７は本発明に係る導光板の略部分断面図、図８は本発明に係る導光板の略裏面図、図９は本発明に係る平面照明装置の略斜視図である。

図１に示すように、平面照明装置１は、導光板２と、光源９と、リフレクタ１０と、反射体１１およびケース１２から構成されている。

導光板２は、光源９からの光を導く入射部３と、この入射部３の反対側方向に位置する反射端面部３ｂ（反入射部３ｂ）と光を出射する出射面４（ここでは表面部４、以下表面部４とする）、表面部４の反対側方向に位置する裏面部５およびこれら入射部３、表面部４、裏面部５に接続する側面部６からなる略平面矩形形状を成し、入射部３から反射端面部３ｂ（反入射部３ｂ）に向かう程導光板２の厚さが薄くなるような楔形状を成している。

また、導光板２の裏面部５には、鏡面部８と、光反射部７とが交互に複数設けられる。鏡面部８は、入射部３から導光板２内に入射した光を入射部３と略直角な第１の方向に対して全反射する。光反射部７は、入射部３から反射端面部３ｂに向かって延出する断面円弧状の凸条をなし、入射部３から導光板２内に入射した屈折角の最大値付近の光の中で入射部３と略平行な側面部（横）６方向に対して全反射する連続的に変化する法線と接する位置を鏡面としている。
さらに、ここでは鏡面部８と光反射部７とを交互に設けたが、光反射部７を連設したり、光反射部７の数を多く鏡面部８の数を少なくして設けても良い。
なお、ここでは図示しないが、鏡面部８と光反射部７とを裏面部５のみに設けたが、鏡面部８と光反射部７とを表面部４に設けても良く、表面部４と裏面部５の両面に鏡面部８と光反射部７とを設けても良い。

なお、ここでは、導光板２は、入射部３から反射端面部（反入射部）３ｂに向かう程導光板２の厚さが薄くなるような楔形状を成しているように表しているが、光反射部７自身の大きさ（高さ）を一定とし、入射部３から反射端面部（反入射部）３ｂに向かう程導光板２自身の厚さが薄くなるような楔形状の場合と、導光板２自身の厚さを一定とし、光反射部７自身の大きさ（高さ）が入射部３から反射端面部（反入射部）３ｂに向かう程低くなるような楔形状の場合とがある。

光反射部７自身の大きさ（高さ）を一定とし、入射部３から反射端面部（反入射部）３ｂに向かう程導光板２自身の厚さが薄くなるような楔形状の場合には、光反射部７の作用は入射部３から反射端面部（反入射部）３ｂを通して一定である。

さらに、導光板２の表面部４には、超臨界部１４を設けて臨界角αを破るようにして表面部４から出射するようにする。
なお、超臨界部１４として、例えば特開２００３−０３５８２４号公報などに記載されたもの等の加工が施されている。

ここで、図３に外部から導光板２の裏面部５の光反射部７に達する光の軌跡を示す。この図３は導光板２の裏面部５の下部位置に備えた反射体１１に導光板２内に存在する光を用いて説明するものである。図３において、光線Ｌ１（導光板２内での屈折角γの範囲にある略最屈折の光線）は、反射体１１によって反射（ここでは完全反射とする）され、反射光Ｌ１ｒとして光反射部７方向に進む。この反射光Ｌ１ｒは、光反射部７で屈折され、導光板２の内部、表面部４方向に光線Ｌ１Ｇとして進む。

同様に光線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、反射体１１によって反射（ここでは完全反射とする）され、反射光Ｌ２ｒ，Ｌ３ｒ，Ｌ４ｒとして光反射部７方向に進む。これら反射光Ｌ２ｒ，Ｌ３ｒ，Ｌ４ｒは、光反射部７で屈折され、導光板２の内部、表面部４方向に光線Ｌ２Ｇ，Ｌ３Ｇ，Ｌ４Ｇとして進む。

このように、広がりを有する光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、光反射部７で屈折されて広がりを有する光線として導光板２の内部に進むことができる。
よって、導光板２の外部からの光を光反射部７によって導光板２内部に側面部（横）６方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。

また、図４は導光板２の内部から平行な光線Ｌｈ１，Ｌｈ２，Ｌｈ３，Ｌｈ４，Ｌｈ５を裏面部５の光反射部７から出射し、導光板２の裏面部５の下部位置に備えた反射体１１で完全反射した後に再度光反射部７から導光板２内に進む光線について説明をするものである。図４において、導光板２の内部から光線Ｌｈ１が光反射部７から屈折して外部に出射光Ｌ０１として出射し、反射体１１によって反射（ここでも完全反射とする）されて反射光Ｌｒ１が光反射部７方向に進む。そして、この反射光Ｌｒ１は、再度光反射部７によって屈折され、導光板２の内部、表面部４方向に光線ＬＧ１として進む。

同様に光線Ｌｈ２，Ｌｈ３，Ｌｈ４，Ｌｈ５は、光反射部７によって屈折して外部に出射光Ｌ０２，Ｌ０３，Ｌ０４，Ｌ０５として出射し、反射体１１によって反射されて反射光Ｌｒ２，Ｌｒ３，Ｌｒ４，Ｌｒ５として光反射部７方向に進む。

さらに、光反射部７方向に進んだ反射光Ｌｒ２，Ｌｒ３，Ｌｒ４，Ｌｒ５は、再度光反射部７によって屈折され、導光板２の内部、表面部４方向に光線ＬＧ２，ＬＧ３，ＬＧ４，ＬＧ５として進む。

このように、導光板２の内部からの光を光反射部７によって屈折し、外部に出射するときに側面部（横）６方向に対して集光して出射する。
また、再度光反射部７によって屈折された光は側面部（横）６方向に対して集光される。

さらに、図５は上記と同様に、導光板２の内部からの光を裏面部５の光反射部７より出射し、導光板２の裏面部５の下部位置に備えた反射体１１で完全反射した後に再度光反射部７から導光板２内に進む光線について説明をするものである。

図５において、導光板２の内部から光線ＬＩ１が光反射部７から屈折して外部に出射光Ｌ０１として出射し、反射体１１によって反射されて反射光Ｌｒ１として光反射部７に進む。この反射光Ｌｒ１は、再度光反射部７によって屈折され、導光板２の内部、表面部４方向に光線Ｌ１Ｇとして進む。

同様に光線ＬＩ２，ＬＩ３は、光反射部７によって屈折して外部に出射光Ｌ０２，Ｌ０３として出射し、反射体１１によって反射されて反射光Ｌｒ２，Ｌｒ３として光反射部７方向に進む。そして、これら反射光Ｌｒ２，Ｌｒ３は、再度光反射部７によって屈折され、導光板２の内部、表面部４方向に光線ＬＧ２，ＬＧ３として進む。
しかし、光線の中でＬＩ４は、光反射部７で全反射を行い、導光板２の内部、表面部４方向に光線Ｌｐとして進む。

このように、光反射部７に収束するような光は、光反射部７から外部に１度出射した後に完全反射し、さらに再度光反射部７に進み、光反射部７で屈折されると光線の流れが可逆のように対称な方向として表面部４方向に広がりを持って進む。

また、図５の中で光反射部７によって全反射する光線（光線ＬＩ４）ような光反射部７に対する入射角の光について図６で説明をする。

図６において、導光板２の内部からの光線ＬｏＰ１は、光反射部７で全反射して反射光ＬＰ１として導光板２の内部、表面部４方向に進む。
同様に光線ＬｏＰ２，ＬｏＰ３，ＬｏＰ４，ＬｏＰ５は、光反射部７で全反射して反射光ＬＰ２，ＬＰ３，ＬＰ４，ＬＰ５として導光板２の内部、表面部４方向に進む。

このように、これら導光板２の内部からの光を光反射部７によって全反射した光は表面部４（出射面部）方向に集光して進む。

さらに、ここでは図示しないが導光板２の内部から光反射部７より出射し、反射体１１によって反射された光線のうち導光板２の鏡面部８に達した光線は、鏡面部８で屈折した後に表面部４方向に進む。

故に、入射部３から導光板２内に入射した光を全反射する平坦な鏡面部８と、導光板２内の光の中で屈折角が最大値付近の光に対し、法線で全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部７とを側面部６と平行に延在するように裏面部５に複数設けることによって、導光板２の入射部３から下方に屈折した光を有効に利用することができ、特に導光板２内に入射した屈折角の最大値付近の光を全反射して高輝度の出射光を得ることができる。

また、ここでは図示しないが、導光板２には、入射部３から導光板２内に入射した光を出射する表面部４（出射面部）に導光板２内に存在する光の臨界角を破る超臨界部１４を設けることによって、臨界角に近い角度での表面部４への入射する光がこの超臨界部１４によって入射角を破り、表面部４外部に出射することができる。このため、より入射部３からの光を有効に利用することができ、均一で高輝度の出射光を得ることができる。

図７に鏡面部８と光反射部７とを交互に設けた略断面図を示す。図７の例では、光反射部７の最大幅（両側の鏡面部８との接続点間の幅）の２つの接線ｓ１を延ばし交差する交差角βが５３°〜６２°に設ける。
なお、ここでは、実際の導光板２の一例として、交差角β＝５２．３８８８°とし、曲率半径ｒ＝０．０２８５ｍｍ、光反射部７の凸高さを０．１４８ｍｍ、幅を０．０５ｍｍとし加工を行った。また、鏡面部８の幅は０．００５ｍｍとした。

鏡面部８は、表面部４と略平行な平面からなり、導光板２内の光の作用は先に説明したように、導光板２内に入射した光は、（アクリル樹脂の場合、屈折率はｎ＝１．４９程度）屈折角γ＝±４２°の範囲内で導光板２内に進み、導光板２と空気層との境界面では、臨界角α＝４２°程度であるので、テーパー角による累積した角度が、臨界角α以上にならないと導光板２の外部に漏れず、導光板２の外部（反射体１１等からの光）からの光でも同様であるが実際には反射体１１等からの光は臨界角α以上の反射角であるため外部からの光を導光板２内に導く。

光反射部７は、導光板２の内部からの光を屈折し、外部に出射するときに側面部（横）６方向に対して集光して出射する。この光反射部７によって全反射した光は、表面部４方向に集光して進む。
また、導光板２の外部からの光を光反射部７によって導光板２内部に側面部（横）６方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。

このように、導光板２の光反射部７の最大幅の２つの接線ｓ１を延ばし交差する交差角βが５３°〜６２°のように大きな曲率半径に対して少ない凸部分であるので、導光板２の内部からの光を多く光反射部７で受けることができ、導光板２の入射部３から下方に屈折した光を有効に利用することができる。

また、ここでは図示しないが、光反射部７と鏡面部８との組み合わせによって導光板２の内部からの光を光反射部７によって外部に出射するときに側面部（横）６方向に対して集光して出射する光を連続的にしたり非連続的に出射でき、導光板２の外部からの光を光反射部７によって導光板２内部に側面部（横）６方向に対して広がりの有る方向に連続的にしたり、非連続的に入射することができ、最終出射光に目的に対する光の出射光をコントロールすることができる。

さらに、導光板２は、図８に示すように、光反射部７と、鏡面部８とを入射部３に対して傾斜角θ＝６°以下に傾斜ズレをもって複数設けることもできる。ここでは、光反射部７と鏡面部８とを交互に設けている。

また、ここでは図示しないが、上記のように導光板２自身の光反射部７と鏡面部８とを入射部３に対して傾斜角θ＝６°以下に傾斜ズレをもって設けずに、傾斜角の無い（傾斜角θ＝０）導光板２を光源９やリフレクタ１０および光源９側のケース１２や反射体１１の側面に対して傾斜角θ＝６°以下の傾斜角θを取って載置しても良い。

尚、ここで傾斜角θ＝６°以下とするのは、導光板２の側面部６方向に平行な反射部７の側面が入射部３と６°以上の傾きを持ってしまうと、光反射部７の側面方向で臨界角αを越えてしまい光反射部７から光が漏れてしまうために傾斜角θ＝６°以下とする。

このように、導光板２全体が６°以下のズレを持つことにより、導光板２の表面部４（出射面部）からの出射光が例えば導光板２の上方に図示しないプリズムシートや液晶表示装置等を載置したときに、入射角３に対して６°以下の傾斜ズレをもたせたので光反射部７のピッチとプリズムシートのピッチや液晶表示装置の液晶ピクセルのピッチと位相が一致せずにモアレの発生を防ぐことができる。

光源９は、冷陰極管（ＣＣＦＬ）または半導体発光素子（ＬＥＤやレーザ等）からなる。
冷陰極管（ＣＣＦＬ）は、細い石英ガラス等の管の両端に電極を設けて、放電させ管の内側に塗布した蛍光材によって紫外線やＲＧＢをも含む色温度の略全波長領域に対して発色し筒状に発光する。
また、半導体発光素子は、４元素化合物やＩｎＧａＡｌＰ系、ＩｎＧａＡｌＮ系、ＩｎＧａＮ系等の化合物の高輝度の発光素子等の赤色発光、緑色発光、青色発光の３原色を線状（アレー状）に用いる。

さらに、半導体発光素子からの光によって励起し発光する波長変換材（ＹＡＧ系）からの発光色と、半導体発光素子自身の発光色とによって混合された発光色を用いても良い。
この場合には、例えば青色発光のＩｎＧａＡｌＮ系の半導体発光素子からの光によって励起し黄色や橙色等に発光する波長変換材（ＹＡＧ系）を半導体発光素子の周囲に設け、半導体発光素子自身の青色発光色と波長変換材からの黄色や橙色等の発光色とによって混合された白色の発光色を得ることができる。

リフレクタ１０は、シート状金属や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からなり、導光板２の入射部３の近傍に設けた光源９の導光板２の入射部３に対向した以外を包囲する。

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９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し、光源９からの出射光の大部分を導光板２の入射部３に向ける。

反射体１１は、アルミニウムやステンレス等の反射性の優れた金属薄板をプレス成型等によって作られる。
また、熱可塑性樹脂に酸化チタンのような白色材料を混入させたものを射出成型したり、熱可塑性樹脂にアルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層したものからなる。

反射体１１は、導光板２の裏面部５の下方に設けて、導光板２や光源９からの漏れ光を再度導光板２に戻す。

ケース１２は、アルミニウムやステンレス等の反射性の優れた金属薄板や変成ポリアミド、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樹脂材料に、光の反射性を良くするとともに遮光性を得るために酸化チタン等の白色粉体を混入させたものを加熱射出成形によって上部開口部を有するような形状に成形する。

また、ケース１２は、底部に上記反射体１１を載置したり、反射性の優れた金属薄板で作成したときには上記反射体１１を省いて直接ケース１２を用いても良い。

また、図２に示す平面照明装置１ｂは、導光板２ｂと、光源９ａ、光源９ｂと、リフレクタ１０ａ、リフレクタ１０ｂと、反射体１１およびケース１２から構成されている。

導光板２ｂは、２つの光源９からの光を導く両端２つの入射部３と、光を出射する出射面４（ここでは表面部４、以下表面部４とする）、表面部４の反対側方向に位置する裏面部５およびこれら入射部３、表面部４、裏面部５に接続する側面部６からなる平面矩形形状をなしている。

また、導光板２ｂは、平面照明装置１と同様に、裏面部５には、導光板２ｂ内の光を全反射する平坦な鏡面部８と、導光板２ｂ内の光の中で屈折角が最大値付近の光に対し、法線で全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部７とを側面部６と平行に延在するよう複数設ける。

さらに、ここでは鏡面部８と光反射部７とを交互に設けたが、光反射部７を連設したり、光反射部７の数を多く鏡面部８の数を少なくして設けても良い。
なお、ここでは図示しないが、鏡面８と光反射部７とを裏面部５のみに設けたが、表面部４に設けても良く、表面部４と裏面部５の両面に設けても良い。
また、導光板２と同様に、導光板２ｂの表面部４には、超臨界部１４を設けてある。

なお、平面照明装置１ｂにおいて、図１を用いて説明した平面照明装置１と重複する部分についての説明を省略する。
但し、この平面照明装置１ｂは、導光板２ｂの厚さが一定のため、平面照明装置１のようなテーパーリークは起こさない。
また、ケース１２は、導光板２または導光板２ｂと、光源９または光源９ａ、光源９ｂと、リフレクタ１０またはリフレクタ１０ａ、リフレクタ１０ｂと、反射体１１とを収納するが、その他電子部品等、例えば液晶表示装置等に必要な部品等も一緒に収納しても良い。

ここで、出射面部（表面部４や裏面部５）に光反射部７や鏡面部８などを設けた場合の平面照明装置の一例を図９に示す。

図９に示す平面照明装置１は、入射部３から内部に入射した光を全反射する平坦な鏡面部８と、導光板２，２ｂ内の光の中で屈折角が最大値付近の光に対し、法線で全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部７とを表面部４と裏面部５とに側面部６と平行に延在するように複数設けた導光板２ｃと、光源９と、リフレクタ１０と、反射体１１およびケース１２から構成される。

導光板２ｃの裏面部５側には、入射部３から反射端面部（反入射部）３ｂに向かう程光反射部７自身の大きさ（高さ）が低くなるように光反射部７を設ける。
そのため、入射部３から反射端面部（反入射部）３ｂに向かう程、光反射部７の幅が狭くなっていき、鏡面部８は入射部３から反射端面部（反入射部）３ｂに向かう程広くなるように設ける。

また、出射面部（表面部４）には、光反射部７を連続的に設けたような状態となるように、大きさ（高さ）が一定の光反射部７を設けるとともに、鏡面部８の部分を微小に設ける。

このように、導光板２の表面部４と裏面部５とに設ける光反射部７の分布や大きさを変えて設けて、裏面部５に設けた作用等は先に説明したので、ここではその説明を省くが、表面部４に設けた光反射部７の作用はプリズムレンズのような集光効果を得ることができる。

このように、入射部から入射した光を全反射する平坦な鏡面部と、導光板内の光の中で屈折角が最大値付近の光に対し、法線で全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを表面部や裏面部に側面部と平行に延在するように複数設けることによって、導光板の内部からの光を光反射部によって特に導光板内に入射した屈折角の最大値付近の光を全反射して高輝度の出射光を得ることができる。
さらに、導光板の内部からの光を光反射部によって外部に出射するときに側面部（横）方向に対して集光して出射するとともに導光板の外部からの光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる。これににより、入射部から下方に屈折した光を有効に利用することができる導光板を提供できる。

また、上記導光板と、光源と、導光板の側面部および表面部または裏面部からの光を反射する反射体とを収納するケースとを具備することによって、反射体で側面部（横）方向に対して集光して出射した光を導光板の反出射面部に反射し、これら反射光を光反射部によって導光板内部に側面部（横）方向に対して広がりの有る方向に入射することができる平面照明装置を提供できる。

本発明は、小型の液晶表示装置から大型の液晶表示装置まで、多種多様のバックライトとして利用でき、特に輝度の高い出射光を得ることができるためカーナビ等の高輝度が必要な製品に提供することができる。

本発明に係る平面照明装置の略斜視図である。 本発明に係る平面照明装置の略斜視図 本発明に係る導光板の略光の軌跡図である。 本発明に係る導光板の略光の軌跡図である。 本発明に係る導光板の略光の軌跡図である。 本発明に係る導光板の略光の軌跡図である。 本発明に係る導光板の略部分断面図である。 本発明に係る導光板の略裏面図である。 本発明に係る平面照明装置の略斜視図である。

符号の説明

１，１ｂ 平面照明装置
２，２ｂ，２ｃ 導光板
３ 入射部
３ｂ 反射端面部（反入射部）
４ 表面部
５ 裏面部
６ 側面部
７ 光反射部
８ 鏡面部
９，９ａ，９ｂ 光源
１０，１０ａ，１０ｂ リフレクタ
１１ 反射体
１２ ケース
１４ 超臨界部
α 臨界角
γ 屈折角
ｎ 屈折率
β 交差角
θ 傾斜角
ｓ１ 接線
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 光線
Ｌ１ｒ，Ｌ２ｒ，Ｌ３ｒ，Ｌ４ｒ 光線
Ｌ１Ｇ，Ｌ２Ｇ，Ｌ３Ｇ，Ｌ４Ｇ 光線
Ｌｈ１，Ｌｈ２，Ｌｈ３，Ｌｈ４，Ｌｈ５ 光線
Ｌ０１，Ｌ０２，Ｌ０３，Ｌ０４，Ｌ０５ 光線
Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３，Ｌｒ４，Ｌｒ５ 光線
ＬＧ１，ＬＧ２，ＬＧ３，ＬＧ４，ＬＧ５ 光線
ＬＩ１，ＬＩ２，ＬＩ３，ＬＩ４ 光線
Ｌ１Ｇ，Ｌ２Ｇ，Ｌ３Ｇ，Ｌｐ 光線
ＬｏＰ２，ＬｏＰ３，ＬｏＰ４，ＬｏＰ５ 光線
ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３，ＬＰ４，ＬＰ５ 光線

Claims (8)

1. 光源からの光を導く入射部と、該光を外部に出射する出射面部と、これら前記入射部と前記出射面部とに略直角に接続する側面部とからなる導光板において、
   前記入射部から前記導光板内に入射する光は、前記入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で前記導光板内を進み、これら前記導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、前記導光板内の光の中で前記入射部での前記屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを前記出射面部に対向する対向面に前記側面部と平行に延在するように複数設けることを特徴とする導光板。
2. 前記導光板は、さらに前記出射面部に微細な凸形状または／および微細な凹形状を複数設けることを特徴とする請求項１記載の導光板。
3. 光源からの光を導く入射部と、該光を外部に出射する出射面部と、これら前記入射部と前記出射面部とに略直角に接続する側面部とからなる導光板において、
   前記入射部から前記導光板内に入射する光は、前記入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で前記導光板内を進み、これら前記導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、前記導光板内の光の中で前記入射部での前記屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを前記入射部に対して６°以下に傾斜ズレをもって少なくとも前記出射面部または前記対向面に前記側面部と平行に延在するように複数設けたことを特徴とする導光板。
4. 前記光反射部は、前記側面部方向に対して連設または並設することを特徴とする請求項１記載の導光板。
5. 前記光反射部は、最大幅の２つの接線を延ばし交差する交差角が５０°〜９０°であることを特徴とする請求項１記載の導光板。
6. 光源と、
   前記光源からの光を導く入射部と該光を外部に出射する出射面部と、これら前記入射部と前記出射面部とに略直角に接続する側面部とからなり、前記入射部から内部に入射する光は、前記入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で前記導光板内を進み、これら前記導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、前記導光板内の光の中で前記入射部での前記屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを前記出射面部に対向する対向面に前記側面部と平行に延在するように複数設けた導光板と、
   前記導光板の前記側面部および前記対向面からの光を反射する反射体と、
   少なくともこれら前記光源と前記導光板と前記反射体とを収納するケースとを具備することを特徴とする平面照明装置。
7. 前記導光板は、さらに前記出射面部に微細な凸形状または／および微細な凹形状を複数設けることを特徴とする請求項６記載の平面照明装置。
8. 光源と、
   前記光源からの光を導く入射部と該光を外部に出射する出射面部と、これら前記入射部と前記出射面部とに略直角に接続する側面部とからなり、前記入射部から内部に入射する光は、前記入射部での屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の式を満たす範囲｛但し、ｎは屈折率｝で前記導光板内を進み、これら前記導光板内の光を全反射する平坦な鏡面部と、前記導光板内の光の中で前記入射部での前記屈折角が最大値付近の光を全反射する様な断面が円弧状凸形状の鏡面とした光反射部とを前記入射部に対して６°以下に傾斜ズレをもって少なくとも前記出射面部または前記対向面に前記側面部と平行に延在するように複数設けた導光板と、
   前記導光板の前記側面部および前記対向面からの光を反射する反射体と、
   少なくともこれら前記光源と前記導光板と前記反射体とを収納するケースとを具備することを特徴とする平面照明装置。

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