JP4324133B2

JP4324133B2 - 導光板および平面照明装置

Info

Publication number: JP4324133B2
Application number: JP2005173979A
Authority: JP
Inventors: カリルカランタル
Original assignee: 日本ライツ株式会社
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2025-06-14
Also published as: JP2006351286A

Description

本発明は、光源や導光板の入射端面部の中心位置を中心として同心状に同心状凹稜や同心状凸稜を反出射面部に設けて、入射端面部から同心状の稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射面部方向に進む（反射する）ように、光源からの出射光を無駄なく全て反出射面部で出射面部方向に偏向（反射）させ、また出射面部で反出射面部から進んで来た光が広がりを持って外部に出射するように、入射端面部に平行に凹状や凸状の稜を出射面部に設けることによって出射面部で輝度斑の無い均一で明るい出射光を得ることができる導光板と、この導光板等を用いた平面照明装置に関するものである。

従来の平面照明装置としては、導光板の表面部や裏面部に反射部材を設け、どちらか一方に帯状のスリットである切欠部を設け、切欠部が光源に近いほど小さく、光源が点状の場合には点光源の発光部を中心とする円弧状スリットを設け、光源からの距離が大きくなるにつれスリット間が狭くなるようにするものが知られている。

また、従来の平面照明装置には、導光板の表面側に拡散部材を有し、裏面側に反射部材とを有して、導光板の反射面（裏面）に所定の長さを有する断面Ｖ字状のＶ字溝が光源と平行に各々が所定の間隔をもって離隔して一列にて配置され、Ｖ字溝の各列の隣接列を交互に千鳥状に配置し、光源から遠ざかるにつれ間隔が徐々に小さくなるように配列するものも知られている。

さらに、従来の導光板としては、表面や裏面全体に反射屈折させるＶ溝の窪みを入射方向に平行に多数断続的に千鳥状や円弧状に設け、光の進行方向に沿って窪み同士の間に隙間を設け、光源から遠ざかるにつれ間隔が徐々に小さくなるようにしたものが知られている。

また、従来の平面照明装置として、少なくとも１つの略点状の１次光源と、この１次光源より出射される光を入射する光入射面と入射光を導光して出射する光出射面とを有する導光体と、導光体からの出射光の方向を制御する光偏向素子とから面光源システムを構成し、１次光源が導光体のコーナー部または端面に配置され、光偏向素子の少なくとも片面に多数のレンズ列が１次光源を取り囲むように略弧状に並列して配置されているものも知られている。
特開昭６２−１０９００３号公報特開平５−２１６０３０号公報特開平８−２８６０３７号公報特開２００２−２４５８２３号公報

上述した従来の平面照明装置は、導光板の表面部や裏面部に反射部材を設け、どちらか一方に帯状のスリットである切欠部を設け、切欠部が光源に近いほど小さくすることで、光源に近いほどスリットから漏れる光の量をコントロールし、全体を均一に出射するようにしている。しかし、出射光がスリット状になってしまうため、見栄えが悪かった。特に光源に近いところではスリットが小さいために、輝線として現れるとともに光源に近い光のため光のエネルギが大きいためより強い輝線となってしまう課題がある。
また、光源が点状の場合には、点光源の発光部を中心とする円弧状スリットを設け、光源からの距離が大となるにつれスリット間が狭くなるようにする場合も上記と同様な理由で円弧状の輝線が現れてしまう課題がある。

さらに、従来の平面照明装置として、導光板の表面側に拡散部を有し、裏面側に反射部材とを有して、導光板の反射面（裏面）に所定の長さを有する断面Ｖ字状のＶ字溝が光源と平行に各々が所定の間隔をもって離隔して一列にて配置され、Ｖ字溝の各列の隣接列を交互に千鳥状に配置し、光源から遠ざかるにつれ間隔が徐々に小さくなるように配列する構成では、導光板内に入射された光が進行方向に対するＶ字溝の傾斜面によって反射され表面側に偏向させる。このため、特に強い出射光は光源に対して常に平行な出射光であるので、例えば光源の両端部等では出射光の輝度が低くなってしまう課題がある。
特に光源が点光源の場合には、光源からの位置によって輝度分布が均一でない場合が多いために隅等で著しく輝度低下になってしまう課題がある。

また、従来の導光板として、表面や裏面全体に反射屈折させるＶ溝の窪みを入射方向に平行に多数断続的に千鳥状や円弧状に設け、光の進行方向に沿って窪み同士の間に隙間を設け、光源から遠ざかるにつれ間隔が徐々に小さくなるようにした構成では、光源から遠ざかるにつれ間隔が徐々に小さくなるようにしても大きな導光板では窪みに遮られてしまう課題がある。

さらに、表面や裏面全体にＶ溝の窪みを入射方向に対して円弧状に多数断続的に設けて、陰極線管での中央部が強く、周辺部で弱くなっている場合にも一様な分布を期待しているが、陰極線管の中央部分からの光を反射させるために円弧状にしており、陰極線管からの平行光が利用できない。このため、陰極線管の中央部分からの光は斜方向からの光しか利用できず、陰極線管からの平行光よりもエネルギが低く、反射された光の出射位置（形状）が異なり（全体として一様の出射光でない）、表面からの出射された輝度分布に課題がある。

また、従来の平面照明装置として、少なくとも１つの略点状の１次光源と、１次光源より出射される光を入射する光入射面と入射光を導光して出射する光出射面とを有する導光体と、導光体からの出射光の方向を制御する光偏向素子とから面光源システムを構成し、１次光源が導光体のコーナー部または端面に配置され、光偏向素子の少なくとも片面に多数のレンズ列が１次光源を取り囲むように略弧状に並列して配置されているものでは、まず第１に光入射面から１次光源の光を完全に導光体から出射する手段が存在しない。第２に、積極的に裏面部からの光を全て光偏向素子により上方に立ち上げるので、出射光に広がりが無く、狭視野角となってしまうとともに輝度斑になってしまう課題がある。

（発明の目的）
上記のように、従来の構成では、光源からの光を裏面部等で反射させた光を表面部から直接出射させるために裏面部で反射される位置や光量がそのまま表面部（出射面部）に反映されてしまうため、輝度斑、視野角等に問題があった。そこで、本発明の導光板は、光源や入射端面部の中心位置を中心として同心状に同心状凹稜や同心状凸稜を反出射面部に設けて、入射端面部から同心状の稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射面部方向に進む（反射する）ように、光源からの出射光を無駄なく全て反出射面部で出射面部方向に偏向（反射）させ、さらに出射面部で反出射面部から進んで来た光が広がりをもって外部に出射するように、入射端面部に平行に凹状や凸状の稜を出射面部に設けることによって導光板の出射面部で輝度斑の無い均一で明るい出射光を得ることができる導光板と、この導光板等を用いた平面照明装置や本発明の理論に基づき、上記と同様な反出射面部を有する導光板の出射面部上方に導光板の入射端面部に平行に凹状や凸状の稜を設けた光偏向体を備えた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、少なくとも１つの側面部の中心位置または少なくとも１つの隣り合う側面部の端部位置を入射端面部とし、中心位置または端部位置を中心として同心状に傾斜面を有する同心状凸状の稜または／および同心状凹状の稜を反出射面部に設けるとともに入射端面部に平行に凹状の稜または／および凸状の稜を出射面部に設けることを特徴とする。

請求項１に係る導光板は、少なくとも１つの側面部の中心位置または少なくとも１つの隣り合う側面部の端部位置を入射端面部とし、中心位置または端部位置を中心として同心状に傾斜面を有する同心状凸状の稜または／および同心状凹状の稜を反出射面部に設けるとともに入射端面部に平行に凹状の稜または／および凸状の稜を出射面部に設けるので、反出射面において、入射端面部から同心状の稜に対応した光が出射面部での平行な稜のために出射面部において、反出射面部から進んで来た光が広がりを持って外部に出射する。

さらに、請求項２に係る導光板は、同心状凹稜および同心状凸稜を、一つの同心円上において連続または非連続に設けることを特徴とする。

請求項２に係る導光板は、同心状凹稜および同心状凸稜を、一つの同心円上において連続または非連続に設けるので、出射面部方向に進む（反射）光を出射面部の全域にすることができるばかりでなく、目的とする出射面部の位置に部分的に進む（反射）ことができる。

また、請求項３に係る導光板は、同心状凹稜および同心状凸稜は、頂点の角度が４５°〜１７９°であるとともに入射端面部方向に傾斜面を有し反出射面部と平行な仮想水平面との成す角度が０．１°〜６７．５°であることを特徴とする。

請求項３に係る導光板は、同心状凹稜および同心状凸稜は、頂点の角度が４５°〜１７９°であるとともに入射端面部方向に傾斜面を有し反出射面部と平行な仮想水平面との成す角度が０．１°〜６７．５°であるので、入射端面部から入射した光の範囲はＳｉｎ^-1（１／ｎ）（但し、ｎは屈折率）で示されるような光を出射面部方向に反射させることができる。また、同心状の稜の角度変化に伴って稜の相互間のピッチを変化することができる。

さらに、請求項４に係る導光板は、傾斜面は、傾斜面の法線が入射端面部の中心位置または端部位置からの仮想直線と１箇所または常に一致することを特徴とする。

請求項４に係る導光板は、傾斜面は、傾斜面の法線が入射端面部の中心位置または端部位置からの仮想直線と１箇所または常に一致するので、傾斜面の大きさおよび形状をコントロールすることができる。

また、請求項５に係る導光板は、凹状の稜および凸状の稜は、連続または非連続に設けることを特徴とする。

請求項５に係る導光板は、凹状の稜および凸状の稜は、連続または非連続に設けるので、反入射面部からの反射光の全てが広がりを持って外部に出射したり、反射光の一部を広がりを持って外部に出射することができる。

さらに、請求項６に係る平面照明装置は、光源と、
少なくとも１つの隣り合う側面部の端部または少なくとも１つの側面部を入射端面部とし、入射端面部の中央位置を中心とする同心状に傾斜面を有する凹状の稜である同心状凹稜または／および同心状に凸状の稜である同心状凸稜を反出射面部に設けるとともに入射端面部に平行に凹状の稜または／および凸状の稜を出射面部に設けた導光板とを少なくとも具備したことを特徴とする。

請求項６に係る平面照明装置は、光源と、
少なくとも１つの隣り合う側面部の端部または少なくとも１つの側面部を入射端面部とし、入射端面部の中央位置を中心とする同心状に傾斜面を有する凹状の稜である同心状凹稜または／および同心状に凸状の稜である同心状凸稜を反出射面部に設けるとともに入射端面部に平行に凹状の稜または／および凸状の稜を出射面部に設けた導光板とを少なくとも具備したので、反出射面部において、光源や入射端面部から同心状の稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射面部方向に進み、この光が同心状の稜に対応した光が出射面部での平行な稜のために出射面部において、反出射面部から進んで来た光が広がりを持って外部に出射する。

以上のように、請求項１に係る導光板は、少なくとも１つの側面部の中心位置または少なくとも１つの隣り合う側面部の端部位置を入射端面部とし、中心位置または端部位置を中心として同心状に傾斜面を有する同心状凸状の稜または／および同心状凹状の稜を反出射面部に設けるとともに入射端面部に平行に凹状の稜または／および凸状の稜を出射面部に設けるので、反出射面において、入射端面部から同心状の稜に対応した光が出射面部での平行な稜のために出射面部において、反出射面部から進んで来た光が広がりを持って外部に出射する。そのために、輝度斑の無い均一で明るい出射光を得ることができる。

さらに、請求項２に係る導光板は、同心状凹稜および同心状凸稜を、一つの同心円上において連続または非連続に設けるので、出射面部方向に進む（反射）光を出射面部の全域にすることができるばかりでなく、目的とする出射面部の位置に部分的に進む（反射）ことができる。そのために、例えば光源位置から近い所や光源からの輝度が高い所では、同心状凹稜および同心状凸稜を非連続に設け、他では連続に設けることによって出射面部方向に対して均一に進む（反射する）ことができる。

また、請求項３に係る導光板は、同心状凹稜および同心状凸稜は、頂点の角度が４５°〜１７９°であるとともに入射端面部方向に傾斜面を有し反出射面部と平行な仮想水平面との成す角度が０．１°〜６７．５°であるので、入射端面部から入射した光の範囲はＳｉｎ^-1（１／ｎ）（但し、ｎは屈折率）で示されるような光を出射面部方向に反射させることができる。また、同心状の稜の角度変化に伴って稜の相互間のピッチを変化することができる。そのために、入射端面部からＳｉｎ^-1（１／ｎ）の範囲で入射した光のエネルギ（輝度）に対応して頂角や仮想水平面と成す角度をコントロールすることにより均一な光を出射面部に反射させることができる。

さらに、請求項４に係る導光板は、傾斜面は、傾斜面の法線が入射端面部の中心位置または端部位置からの仮想直線と１箇所または常に一致するので、傾斜面の大きさおよび形状をコントロールすることができる。そのために、入射端面部から入射した光の全てを出射面部方向に反射させることができる。

また、請求項５に係る導光板は、凹状の稜および凸状の稜は、連続または非連続に設けるので、反入射面部からの反射光の全てが広がりを持って外部に出射したり、反射光の一部を広がりを持って外部に出射することができる。そのために、出射面部での光の広がり方をコントロールすることができ、視野角等のコントロールすることができる。

さらに、請求項６に係る平面照明装置は、光源と、
少なくとも１つの隣り合う側面部の端部または少なくとも１つの側面部を入射端面部とし、入射端面部の中央位置を中心とする同心状に傾斜面を有する凹状の稜である同心状凹稜または／および同心状に凸状の稜である同心状凸稜を反出射面部に設けるとともに入射端面部に平行に凹状の稜または／および凸状の稜を出射面部に設けた導光板とを少なくとも具備したので、反出射面部において、光源や入射端面部から同心状の稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射面部方向に進み、この光が同心状の稜に対応した光が出射面部での平行な稜のために出射面部において、反出射面部から進んで来た光が広がりを持って外部に出射する。そのために、輝度斑の無い均一で明る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、隣り合う側面部の端部や一側面部を入射端面部とし、反出射面部に入射端面部の中心位置を中心として同心状に同心状凹稜や同心状凸稜を設け、さらに出射面部に入射端面部に平行に凹状や凸状の稜を設けて、反出射面部と出射面部とに設ける互いの稜がシンメトリックに成らないようにして、光源からの光を反出射面部にて、光源や入射端面部から同心状の稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射面部方向に（反射させて）進み、出射面部にて、反出射面部から進んで来た光を、広がりを持って外部に出射して輝度斑の無い均一で明るい出射光を得ることができる導光板および平面照明装置を提供するものである。

また、上記と同様に、反出射面部に入射端面部の中心位置を中心として同心状に同心状凹稜や同心状凸稜を設け、さらに入射端面部に平行に凹状や凸状の稜を設けた光偏向体を出射面部の上方に備えて、反出射面部と光偏向体とに設ける互いの稜がシンメトリックに成らないようにして、反出射面部にて、光源や入射端面部から同心状の稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射面部方向に（反射させて）進み、光偏向体にて、反出射面部から進んで来た光を、広がりを持って外部に出射して輝度斑の無い均一で明るい出射光を得ることができる導光板および平面照明装置を提供するものである。

図１〜図４は本発明に係る平面照明装置の略斜視図、図５および図６は本発明に係る導光板の裏面側略正面図、図７〜図１０は本発明に係る導光板の裏面側略部分拡大図、図１１および図１２は本発明に係る平面照明装置の立体的な光の軌跡図である。

図１に示す平面照明装置１は、導光板２と、光源９と、ケース１０とを備えて概略構成される。

導光板２は、屈折率が１．４〜１．７程度の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で形成される。図１に示すように、導光板２は、光源９からの光を導く入射端面部３と、入射端面部３からの光を出射する出射面部６と、この出射面部６の反対側に位置する反出射面部５と、これら出射面部６と反出射面部５とに交わる側面部４とからなる。そして、導光板２は、隣り合う側面部４の端部を入射端面部３とし、入射端面部３の中心位置を中心として同心状に凹状の稜である同心状凹稜７や同心状に凸状の稜である同心状凸稜７ｂを反出射面部５に設ける。さらに、出射面部６には入射端面部３に平行に凹状の稜や凸状の稜を複数設ける。また、光源９は、出射面が入射端面部３の中心位置に向くように設ける。

また、図３に示す平面照明装置１ｃは、図１に示すものと略同等であるが、導光板２ｃの入射端面部３および光源９の位置が異なる。図３に示すように、導光板２ｃは、光を出射する出射面部６と、この出射面部６の反対側に位置する反出射面部５と、これら出射面部６と反出射面部５とに交わる側面部４とからなる。そして、導光板２ｃは、少なくとも１側面４（図３の例では４つの側面部４のうち手前側の短い側面部４）を光源９からの光を導く入射端面部３とし、入射端面部３の中心位置を中心として同心状に凹状の稜である同心状凹稜７や同心状に凸状の稜である同心状凸稜７ｂを反出射面部５に設ける。
尚、ここでは、光源９を１つとし、出射面が入射端面部３の中心位置に向くように設けたが、アレー状に入射端面部３（１側面部４）近傍に備えても良い。
さらに、出射面部６には入射端面部３（光源９側の１側面部４）に平行に凹状の稜や凸状の稜を複数設ける。

上記のように構成される導光板２，２ｃでは、導光板２，２ｃに入射した光が、屈折率γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）を満たす範囲で導光板２，２ｃ内に進む。例えば一般の導光板２，２ｃ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３の出射面部６方向から反出射面部５方向への光および反出射面部５方向から出射面部６方向への光が最大入射角９０°となる。そして、入射端面部３で屈折する屈折角γはγ＝０〜±４２°程度の範囲内となり、入射端面部３から導光板２，２ｃ内を伝播する。
尚、出射面部６近傍では反出射面部５方向のみのγ＝−４２°のみ、反出射面部５近傍では出射面部６方向のみのγ＝＋４２°のみとなる。

さらに、屈折角γ＝０〜±４２°の範囲内で導光板２，２ｃ内に入射した光は、導光板２，２ｃと空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面において、Ｓｉｎα＝（１／ｎ）により臨界角を表すことができる。例えば一般の導光板２，２ｃ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。このため、導光板２．２ｃの出射面部６や反出射面部５に光線を偏向する凸や凹等が無かったり、臨界角αを越えなければ、導光板２，２ｃ内の光は出射面部６や反出射面部５で全て全反射しながら入射端面部３の反対方向へ進むことになる。
但し、上記の場合には、導光板２，２ｃの厚さが均一で平坦であり、楔形状の導光板の場合には、楔形状のテーパ（傾斜度）により臨界角αを破りテーパーリークを引き起こす。

反出射面部５は、図５にも示すように、導光板２の１つの隣り合う側面部４の端部位置を入射端面部３とし、この端部位置を中心として同心状に凹状の稜である同心状凹稜７を設ける。
また、図１や図３では図示しないが、反出射面部５には、図９に示すように、入射端面部３の中心位置を中心として同心状に凸状の稜である同心状凸稜７ｂを設けても良い。
さらに、これら同心状凹稜７と同心状凸稜７ｂとを交互に設けても良い。

また、図１や図２および図５に示すのは、隣り合う側面部４の端部に入射端面部３を設け、同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂを反出射面部５に設けたものであり、図３や図４および図６に示すのは、１つの側面部４に入射端面部３を設け、同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂを反出射面部５に設けたものである。

さらに、図５（ａ），（ｂ）は導光板２の１つの隣り合う側面部４の端部位置を入射端面部３とし、この端部位置を中心として同心状に凹状の稜である同心状凹稜７や同心状に凸状の稜である同心状凸稜７ｂを設ける場合の裏面側略正面図である。そして、図５（ａ）の例では、入射端面部３を隣り合う２つの側面部４（短手方向の側面部と長手方向の側面部）と入射端面部３との成す角が同角になるように設ける。そして、入射端面部３に対して直角な仮想垂線ｈが同心の最短距離になる様に仮想垂線ｈを基準に同心状凹稜７の傾斜面の法線や同心状凸稜７ｂの傾斜面の法線とが一致する様に設ける。また、図５（ｂ）の例では、互いに対向する対角に位置する２つの端部を結ぶ対角線を基準とし、この対角線と直角をなすように１端部を入射端面部３として設ける。そして、入射端面部３に対して直角な仮想垂線ｈが同心の最短距離になる様に仮想垂線ｈを基準に同心状凹稜７の傾斜面の法線や同心状凸稜７ｂの傾斜面の法線とが一致する様に設ける。
尚、ここで説明するまでもなく、これら入射端面部３は同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂの法線と一致するので、光源９の発光中心と結ぶ図５（ａ），（ｂ）に示す線ｈとは直角に交わる。

また、図８に示すように、同心状凹稜７は各々が一つの同心円上において連続（図８（ａ））または非連続（図８（ｂ））に設けることができる。
尚、ここでは、同心状凹稜７で説明したが、同心状凸稜７ｂでも同様であるため、ここでは説明を省略する。

このように、同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂを一つの同心円上において連続または非連続に設けることによって出射面部６方向に進む（反射する）光を出射面部６の全域にすることができるばかりでなく、目的とする出射面部６の位置に部分的に進む（反射）ことができる。

そのために、例えば光源９位置から近い所や光源９からの輝度が高い所では、同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂを一つの同心円上において非連続に設け、他では一つの同心円上において連続に設けることによって出射面部６方向に対して均一に進む（反射する）ことができ、反出射面部５から出射面部６方向に反射する反射光の量をコントロールすることによって最終的な出射光を調整することができる。

さらに、図１０は同心状凹稜７の例を示しているが、同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂは、同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂの稜または頂点の角度θが４５°〜１７９°である。また、入射端面部３方向に傾斜面７ｃを有しており、図１０に示す反出射面部５と平行な仮想水平面Ｆとの成す角度φが０．１°〜６７．５°である。
また、上記の範囲で同心状の稜の角度θの変化に伴って稜の相互間のピッチを変化することができる。

そのために、入射端面部３からＳｉｎ^-1（１／ｎ）の範囲で入射した光のエネルギ（輝度）に対応して頂角θや仮想水平面と成す角度φをコントロールすることにより均一な光を出射面部６方向に反射させることができる。

さらに、ここでは図示しないが、上記までの説明のように、入射端面部３の中心位置を中心として、その中心線上に光源９を備えた場合には、傾斜面７ｃが入射端面部３の中心位置からの直線と傾斜面７ｃの法線とが常に一致する。

また、入射端面部３の中心位置を中心として、その中心線上に光源９を備えず光源９を複数用いた場合、例えば入射端面部３の近傍に複数の光源９を備えた時には、傾斜面７ｃが入射端面部３の中心位置からの直線と傾斜面７ｃの法線とが１点で一致する。
よって、これら傾斜面７ｃの大きさや形状をコントロールすることによって入射端面部３から入射した光の全てを出射面部６方向に反射させることができる。

さらに、図７および図９に示すように、同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂの傾斜面７ｃは、直線、曲線または円弧状に膨らんだ形状および凹んだ形状、稜部が平坦に欠切した形状で形成することができる。
図７（ａ）は傾斜面７ｃが直線な同心状凹稜７であり、図９（ａ）は傾斜面７ｃが直線な同心状凸稜７ｂである。

図７（ｂ）は傾斜面７ｃが直線であるが、稜部が平坦に欠切した同心状凹稜７である。これにより、入射端面部３からの屈折量の小さい光を稜部で遮ることなく入射端面部３から遠い所まで進ませることができる。

図９（ｂ）は傾斜面７ｃが直線であるが、稜部が平坦に欠切した同心状凸稜７ｂである。これにより、入射端面部３からの屈折量の大きい光を外部に出射し、例えばこれら導光板２，２ｃの下に反射体が存在させた時に出射角と同角で再度導光板２，２ｃ内に反射（入射）することができる。

図７（ｃ）は傾斜面７ｃが曲線または円弧状に凹んだ同心状凹稜７であり、同心状凹稜７で狭い範囲の角度で反射する。

図９（ｃ）は傾斜面７ｃが曲線または円弧状に凹んだ同心状凸稜７ｂであり、同心状凸稜７ｂで広い範囲の角度で反射する。

図７（ｄ）は傾斜面７ｃが曲線または円弧状に膨らんだ同心状凹稜７であり、同心状凹稜７で広い範囲の角度で反射する。

図９（ｄ）は傾斜面７ｃが曲線または円弧状に膨らんだ同心状凸稜７ｂであり、同心状凸稜７ｂで狭い範囲の角度で反射する。

さらに、図１および図３に示すように、導光板２の出射面部６には、入射端面部３に平行に凸状の稜８を複数設ける。
すなわち、図１の例では、隣り合う２つの側面部４の端部に設けた入射端面部３に平行に凸状の稜８を出射面部６に複数設けている。また、図３の例では、１つの側面部４である入射端面部３に平行に凸状の稜８を出射面部６に複数設けている。

また、図１および図３には凸状の稜８を示したが、凸状の稜８に代えて図示しない凹状の稜を用いても良い。
さらに、これら凸状の稜８と凹状の稜とを交互に設けても良い。

また、図１および図３では凸状の稜を連続に設けてあるが、凹状の稜や凸状の稜を連続または非連続に設けても良い。
さらに、凹状の稜や凸状の稜８を入射端面部３の位置から遠ざかる方向に互いの稜が連続に設けたり、出射面部６に独立に稜を設けても良い。

このように、出射面部６に凹状の稜や凸状の稜を設けることにより、反出射面部５からの反射光の全てが広がりを持って外部に出射したり、反射光の一部を広がりを持って外部に出射することができる。その結果、出射面部６での光の広がり方をコントロールすることができ、視野角等のコントロールすることができる。

尚、ここで図１１に示すように、これら光源９からの光を入射端面部３で導光板２，２ｃの内部に取り込んだ入射光Ｌ０は、ミクロ的には光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のように微小に広がりを持って、すなわち方位角が微小に異なって反出射面部５に設けた同心状凹稜７等に進む。そして、これらの光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は同心状凹稜７の傾斜面７ｃにより出射面部６方向に反射する。この際、同心状凹稜７が側面部４方向に円弧であるため、反射位置が異なり、反射位置の異なる反射光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３が出射面部６方向に進む。そして、反射光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３は、出射面部６に設けた凸状の稜８で屈折する。この際、反射光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３は、反射位置が異なるために、凸状の稜８に達する位置が異なり、各々出射角が異なって出射する。

ここでは反射光Ｌｒ１および反射光Ｌｒ２は凸状の稜８の手前側プリズム面から出射して出射光Ｌｒ０１および出射光Ｌｒ０２となり、反射光Ｌｒ３は凸状の稜８の後側プリズム面から出射して出射光Ｌｒ０３となって外部に出射する。

次に、図２に示す平面照明装置１ｂは、光源９と、導光板２ｂと、光偏向体８ｃと、ケース１０とから概略構成される。導光板２ｂは、光源９からの光を導く入射端面部３と、入射端面部３からの光を出射する出射面部６と、この出射面部６の反対側に位置する反出射面部５と、これら出射面部６と反出射面部５とに交わる側面部４とからなる。そして、隣り合う側面部４の端部を入射端面部３とし、入射端面部３の中心位置を中心として同心状に凹状の稜である同心状凹稜７や同心状に凸状の稜である同心状凸稜７ｂを反出射面部５に設ける。また、出射面部６を鏡面にしたり、図２に示す如く出射面部６に複数の微小光偏向素子８ｂを設ける。さらに、光源９は、出射面が入射端面部３の中心位置に向くように設ける。

さらに、光偏向体８ｃは、導光板２ｂの出射面部６の上に備え、導光板２ｂの入射端面部３に平行に凹状の稜８ｄや凸状の稜を設ける。
尚、光偏向体８ｃには、導光板２ｂの入射端面部３に対応する位置の部分に入射端面方向部８ｅを設ける。そして、導光板２ｂの反出射面部５からの反射光に対応するように光偏向体８ｃの位置決めを行う。

また、図４に示す平面照明装置１ｄは、図２に示すものと略同等であるが、入射端面部３および光源９の位置が異なる。図４に示すように、導光板２ｄは、光を出射する出射面部６と、この出射面部６の反対側に位置する反出射面部５と、これら出射面部６と反出射面部５とに交わる側面部４とからなる。そして、導光板２ｄは、少なくとも１側面部４（図４の例では４つの側面部４のうち手前側の短い側面部４）を光源９からの光を導く入射端面部３とし、入射端面部３の中心位置を中心として同心状に凹状の稜である同心状凹稜７や同心状に凸状の稜である同心状凸稜７ｂを反出射面部５に設ける。
尚、ここでは、光源９を１つとし、出射面が入射端面部３の中心位置に向くように設けたが、アレー状に入射端面部３（１側面部４）近傍に備えても良い。
また、出射面部６を鏡面にしたり、図４に示す如く出射面部６に複数の微小光偏向素子８ｂを設けている。
さらに、光偏向体８ｃは、導光板２ｄの出射面部６の上に備え、導光板２ｄの入射端面部３（１側面部４）に平行に凹状の稜や凸状の稜８ｄを設ける。

尚、反出射面部５における同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂ等（形状等についての図５〜図１０）についての説明は重複するので、ここでは説明を省略する。

出射面部６に設けた複数の微小光偏向素子８ｂは、図示しないが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、円柱等の凸形状または凹形状からなる。この微小光偏向素子８ｂは、出射面部６に一様に設けたり、ランダムおよび部分的に設ける。さらに、色々の形状を組み合わせても良く、目的にあった最適な光が出射するように選択する。

光偏向体８ｃは、透明なポリエチレンテレフタラ（レ）ート（ＰＥＴ）やアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で形成され、凸状の稜８ｄや凹状の稜を連続または非連続に設ける。

また、図２および図４の例では、凸状の稜８ｄを設けた光偏向体８ｃについて示したが、凸状の稜８ｄに代えて図示しない凹状の稜を光偏向体８ｃの設けても良い。
さらに、これら凸状の稜８ｄと凹状の稜とを交互に設けても良い。

また、図２の例では凸状の稜８ｄを千鳥状に設け、図４の例では凸状の稜８ｄを飛び飛びに設けてあるが、凸状の稜８ｄや凹状の稜を連続または非連続に設けても良い。
さらに、凸状の稜８ｄや凹状の稜を入射端面部３の位置から遠ざかる方向に互いの稜が連続に設けたり、出射面部６に独立に稜を設けても良い。

尚、図２で示す光偏向体８ｃは、導光板２ｂの入射端面部３に対応する位置の部分を入射端面方向部８ｅとし、入射端面方向部８ｅに平行に凹状の稜８ｄを設け、導光板２ｂの反出射面部５からの反射光に対応するように位置決めを行う。
同様に図４で示す光偏向体８ｃは、導光板２ｄの入射端面部３（１側面部４）に平行に凸状の稜８ｄを設け、導光板２ｄの反出射面部５からの反射光に対応するように位置決めを行う。

このように、出射面部６の上に凸状の稜８ｄや凹状の稜を設けた光偏向体８ｃを備えることにより、反出射面部５からの反射光の全てが広がりを持って外部に出射したり、反射光の一部を広がりを持って外部に出射することができる。その結果、出射面部６での光の広がり方をコントロールすることができ、視野角等のコントロールすることができる。

尚、ここで図１２に示すように、これら光源９からの光を入射端面部３で導光板２ｂや２ｄの内部に取り込んだ入射光Ｌ０は、ミクロ的には光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のように微小に広がりを持って、すなわち方位角が微小に異なって反出射面部５に設けた同心状凹稜７等に進む。そして、これら光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は同心状凹稜７の傾斜面７ｃにより出射面部６方向に反射する。この際、同心状凹稜７が側面部４方向に円弧であるため、反射位置が異なり、反射位置の異なる反射光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３が出射面部６方向に進む。そして、反射光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３は、出射面部６から一度外部に出射し、導光板２ｂの上に備えた光偏向体８ｃの凸状の稜８ｄで屈折する。この際、反射光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３は、反射位置が異なるために、凸状の稜８ｄに達する位置が異なり、各々出射角が異なって出射する。

ここでは導光板２ｂ，２ｄの反出射面部５からの反射光Ｌｒ１および反射光Ｌｒ２は凸状の稜８ｄの手前側プリズム面から出射して出射光Ｌｒ０１および出射光Ｌｒ０２となり、反射光Ｌｒ３は凸状の稜８の後側プリズム面から出射して出射光Ｌｒ０３となって外部に出射する。

光源９は、一体化された赤色発光（Ｒ）、緑色発光（Ｇ）、青色発光（Ｂ）から成る半導体発光素子、これら半導体発光素子の単色発光半導体発光素子、単色発光半導体発光素子をアレー状にしたもの、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原光をアレー状にしたもの、青色発光半導体発光素子と蛍光材とを用いた擬似白色半導体発光素子等で構成することができる。
また、光源９として、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光放電管）やＨＣＦＬ（熱陰極蛍光放電管）を用いることもできる。

ケース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物や熱可塑性樹脂にアルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層した物からなる。
ケース１０は、図示の例では、導光板２を収納する構成であるが、基本的には光源９の発光面や入射端面部３および出射面部６以外を覆い、光源９や出射面部６に出射した以外の漏れ光等の光を反射などし、再び導光板２，２ｂ，２ｃ，２ｄに入射させる。

尚、本例のケース１０に代えて、導光板２，２ｂ，２ｃ，２ｄの裏面側に反射体を設け、光源９や出射面部６に出射した以外の漏れ光等の光を反射して再度導光板２，２ｂ，２ｃ，２ｄに入射させる構成とすることもできる。また、導光板２，２ｂ，２ｃ，２ｄの裏面側に反射体を配置してケース１０内に設けることもできる。

このように、平面照明装置１は、導光板２に１つの隣り合う側面部４の端部を入射端面部３とし、また平面照明装置１ｃは、導光板２ｃに１つの側面部４を入射端面部３とし、これら入射端面部３の中心位置を中心として同心状に凹状の稜である同心状凹稜７または／および同心状に凸状の稜である同心状凸稜７ｂを反出射面部５に設けている。これにより、光源９からの光を入射端面部３から導光板２や導光板２ｃの内部に導き、この光が反出射面部５において、光源９や入射端面部３から同心状の稜７，７ｂに対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射面部６方向に反射して進み、出射面部６に設けた入射端面部３に平行に凹状の稜または／および凸状の稜８によって反出射面部５から進んで来た同心状の稜７，７ｂに対応した光が広がりを持って外部に出射する。そのために、輝度斑の無い均一で明るい出射光を得ることができる。

また、平面照明装置１ｂは、導光板２ｂに１つの隣り合う側面部４の端部を入射端面部３とし、また平面照明装置１ｄは、導光板２ｄに１つの側面部４を入射端面部３とし、これら入射端面部３の中心位置を中心として同心状に凹状の稜である同心状凹稜７または／および同心状に凸状の稜である同心状凸稜７ｂを反出射面部５に設けている。これにより、光源９からの光を入射端面部３から導光板２ｂや導光板２ｄの内部に導き、この光が反出射面部５において、光源９や入射端面部３から同心状の稜７，７ｂに対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射面部６方向に反射して進み、この光が反出射面部５において、光源９や入射端面部３から同心状の稜７，７ｂに対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射面部６方向に反射して進み、複数の微小光偏向素子８ｂを設けた出射面部６や出射面部６の鏡面から外部に出射し、出射した光は導光板２ｂや導光板２ｄの出射面部６の上に備えた光偏向体８ｃの導光板２ｂ，２ｄの入射端面部３に平行に設けた凹状の稜または／および凸状の稜８によって、広がりを持って外部に出射する。そのために、輝度斑の無い均一で明るい出射光を得ることができる。

さらに、導光板２や導光板２ｃおよび導光板２ｂや導光板２ｄの反出射面部５に設けた同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂを一つの同心円上において連続または非連続に設けることによって、導光板からの出射光が全て広がりを持って外部に出射したり、出射光の一部が広がりを持って外部に出射することができる。そのために、平面照明装置からの出射光の広がり方をコントロールすることができ、視野角等のコントロールすることができる。
このように、どのような光源等の放射パターンでも広がりの有る出射光を得ることができる。

以上のように、反出射面部５に設けた同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂと、出射面部６に設けた入射端面部３に平行な凹状の稜や凸状の稜８ｄとが互いに形状や位置が非対称に設けることによって、反出射面部５からの同心状凸稜７ｂ等による反射光の大部分が出射面部６の凸状の稜８ｄ等で１点または１線としてのみ対応するために、反出射面部５からの反射光束が出射面部６の凸状の稜８ｄ等で全て等しい方向へ屈折せずに広がりを持った出射光となる。

同様に、反出射面部５に設けた同心状凹稜７や同心状凸稜７ｂと、出射面部６（出射面部６が微小光偏向素子８ｂを複数設けた）上に備えた光偏向体８ｃの凸状の稜８ｄ等（凹状の稜や凸状の稜８ｄが入射端面部３に平行）が互いの形状や位置が非対称に設けることによって、反出射面部５からの同心状凸稜７ｂ等による反射光の大部分が出射面部６の凸状の稜８ｄ等で１点または１線としてのみ対応するために、反出射面部５からの反射光束が出射面部６の凸状の稜８ｄ等で全て等しい方向へ屈折せずに広がりを持った出射光となる。

小型なモバイル製品のバックライトから大型のバックライトまであらゆる大きさに適し、平面照明装置からの最終出射光の光が広がりを持っているために広い視野角を得ることができるので、野外やカーナビ等のモバイル液晶装置から大型の液晶テレビ等に利用することができる導光板および平面照明装置を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である。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である。本発明に係る導光板の裏面側略正面図である。本発明に係る導光板の裏面側略正面図である。本発明に係る導光板の裏面側略部分拡大図である。本発明に係る導光板の裏面側略部分拡大図である。本発明に係る導光板の裏面側略部分拡大図である。本発明に係る導光板の裏面側略部分拡大図である。本発明に係る平面照明装置の立体的な光の軌跡図である。本発明に係る平面照明装置の立体的な光の軌跡図である。

符号の説明

１，１ｂ，１ｃ，１ｄ平面照明装置
２，２ｂ，２ｃ，２ｄ導光板
３入射端面部
４側面部
５反出射面部
６出射面部
７同心状凹稜
７ｂ同心状凸稜
７ｃ傾斜面
８凸状の稜
８ｂ微小光偏向素子
８ｃ光偏向体
８ｅ入射端面方向部
９光源
１０ケース
γ 屈折角
ｎ屈折率
α 臨界角
ｈ光源と結ぶ線
φ 仮想水平面と成す角度
θ 稜の角度（頂角）
Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３，Ｌｒ０１，Ｌｒ０２，Ｌｒ０３光線

Claims

光源からの光を導く入射端面部と、前記入射端面部からの光を出射する出射面部と、当該出射面部の反対側に位置する反出射面部と、これら前記出射面部と前記反出射面部とに交わる側面部とを有する導光板において、
少なくとも１つの側面部の中心位置または少なくとも１つの隣り合う前記側面部の端部位置を入射端面部とし、前記中心位置または前記端部位置を中心として同心状に傾斜面を有する同心状凸状の稜または／および同心状凹状の稜を前記反出射面部に設けるとともに前記入射端面部に平行に凹状の稜または／および凸状の稜を前記出射面部に設けることを特徴とする導光板。
前記同心状凹稜および前記同心状凸稜は、一つの同心円上において連続または非連続に設けることを特徴とする請求項１記載の導光板。
前記同心状凹稜および前記同心状凸稜は、頂点の角度が４５°〜１７９°であるとともに前記入射端面部方向に傾斜面を有し前記反出射面部と平行な仮想水平面との成す角度が０．１°〜６７．５°であることを特徴とする請求項１記載の導光板。
前記傾斜面は、前記傾斜面の法線が前記入射端面部の中心位置または前記端部位置からの仮想直線と１箇所または常に一致することを特徴とする請求項１記載の導光板。
前記凹状の稜および前記凸状の稜は、連続または非連続に設けることを特徴とする請求項１記載の導光板。
光源と、
少なくとも１つの隣り合う側面部の端部または少なくとも１つの側面部を入射端面部とし、前記入射端面部の中央位置を中心とする同心状に傾斜面を有する凹状の稜である同心状凹稜または／および同心状に凸状の稜である同心状凸稜を反出射面部に設けるとともに前記入射端面部に平行に凹状の稜または／および凸状の稜を出射面部に設けた導光板とを少なくとも具備したことを特徴とする平面照明装置。