JP4460141B2 - 両面成形導光板および平面照明装置 - Google Patents
両面成形導光板および平面照明装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両面成形導光板および平面照明装置に関するものであり、表面部や裏面部に屈折や反射を行う円弧状等の光制御部を設けるとともに表面部または裏面部に入射端面部から反射端面部に延びるプリズム部が入射端面部に向かってプリズム部の陵部を斜めに略三角平面状に切り取った部分の面積が大きくなるようにして輝線や暗線の出現を防止し、明るく均一な出射光を得ることのできる両面成形導光板および平面解明装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の導光板として、例えば特開平８−２４０７２０号公報に開示されるものが知られている。この導光板は、導光板の裏面部の下部に設けた反射体の上面端部に、光を吸収するための着色ドット印刷部を有し、かつ、該着色ドット印刷部を蛍光管に近い方から遠い方に向かって面積が徐々に小さくなるようにしたり、また着色ドットが灰色、こげ茶色、紫色、緑色等からなり、さらに着色ドットが蛍光管の長軸方向とほぼ平行な複数本の直線状に配列され、任意の直線状に配列された複数のドットの各中心点が、任意の直線状に配列された複数のドットの列と隣接する列にある複数のドットの各中心点のほぼ中間地点に配列されるものである。
【０００３】
また、従来の導光板として、例えば特開平８−３２７８２８号公報に開示されるものが知られている。この導光板は、光入射面の乗った平面に沿って延在する光遮蔽壁を設けて、導光板の入射端面部と表面部および裏面部との接続する部分を遮蔽材で覆ったものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導光板として、例えば特開平８−２４０７２０号公報に開示されるものは、導光板の裏面部の下部に設けた反射体の上面端部に、光を吸収するための着色ドット印刷部を有し、かつ、該着色ドット印刷部を蛍光管に近い方から遠い方に向かって面積が徐々に小さくなるようにしたり、また着色ドットが灰色、こげ茶色、紫色、緑色等からなり、さらに着色ドットが蛍光管の長軸方向とほぼ平行な複数本の直線状に配列され、任意の直線状に配列された複数のドットの各中心点が、任意の直線状に配列された複数のドットの列と隣接する列にある複数のドットの各中心点のほぼ中間地点に配列される構成である。
【０００５】
ところで、一般的な導光板では、図６に示すように導光板２に入射した光は、屈折角γが０≦｜γ｜≦ｓｉｎ-1（１／ｎ）の式を満たす範囲で導光板２内に進み、例えば一般の導光板２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、光源に一番近い入射端面部３では、入射角が０°で入射端面部３の反対側の面（反射端面部）方向に屈折せずに進み（この光線のエネルギ値が一番高い）、また表面部５や裏面部６に近い場所での入射角も同様に０°に近い角度で入射する。
【０００６】
さらに最大入射角は、図示しないリフレクタ等により反射散乱された光が入射端面部３の表面部５方向から裏面部６方向への光および裏面部６方向から表面部５方向への光が入射角９０°となり、入射端面部３で屈折する屈折角γはγ＝±４２°程度の範囲内になる。
但し、表面部５近傍では裏面部６方向のみのγ＝−４２°のみ、裏面部６近傍では表面部５方向のみのγ＝＋４２°のみとなる。
【０００７】
また、屈折角γ＝±４２°の範囲内で導光板２内に入射した光は、導光板２と空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面では、ｓｉｎα＝（１／ｎ）の式により臨界角を表わすことができる。例えば一般の導光板２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°程度になり、導光板２の表面部５や裏面部６に光線を乱す溝、凸や凹等が無ければ、導光板２内の光は表面部５や裏面部６で全て全反射しながら入射端面部３の反対側の面（反射端面部）方向へ進む。
【０００８】
このように、入射端面部３での何れの場所でも屈折角γ＝±４２°の範囲内の光線が存在し、特に入射端面部３近傍に於ける表面部５方向や裏面部６方向等に向かう光線は、屈折角がγ＝４２°付近の光線であり、例えば、入射端面部３に近くエネルギ値が高い屈折角γ＝４２°の光線は、入射端面部３の表面部５側に近い所と裏面部６側に近い所であり、入射端面部３の表面部５側に近い所から入射した光線Ｌ１は、表面部５で全反射をして裏面部６に光線Ｌ２となって進み、裏面部６に設けた凸部４０のドットパターンや図示しない散乱溝等によって全反射され、光線Ｌ２の入射角β１よりも出射角（反射角）β２の方が小さいために裏面部６で全反射し、光線Ｌ３となって表面部５に到達した光線は入射角が臨界角を破り表面部５から出射する。
【０００９】
また、図示しないが裏面部６に設けた凸部４０や図示しない散乱溝等によって屈折して導光板２の裏面部６の外に出射した光線は不図示の反射体により反射され、反射した光は再び導光板２に入射される。入射された光線は入射角度よりも小さい出射角度の場合には表面部５で臨界角を破り出射する。
【００１０】
よって、表面部５や裏面部６に何らかの光線を乱す溝、凸や凹等の存在が無ければ全反射を続け、光線を乱す溝、凸や凹等の存在が有れば臨界角を破るリーク光やリークし得る光線となるが、入射端面部３側から最初にリーク光が出る範囲条件としては、図７で示すように、入射端面部３から表面部５方向への屈折角がγ＝＋４２°の光線や入射端面部３から裏面部６方向への屈折角がγ＝−４２°の光線はｃｏｔγ＊Ｌ＝Ｘで得られ、入射端面部３からＸ離れた位置に進み、この位置に光線を乱す溝、凸や凹等の存在によって臨界角を破るリーク光が出射していまい、例えば、屈折角をγ＝４２°、導光板２の入射端面部３の厚さが２ｍｍ（ここでは裏面部６からの最大距離Ｌ）の場合に発生する輝線の位置はｃｏｔ（４２°）＊２＝２．２２１２５となり、入射端面部から約２．２２ｍｍ前後の位置に出現する。
【００１１】
したがって、特開平８−２４０７２０号公報に開示される導光板において、着色ドットの印刷部の蛍光管の長軸方向と直角方向の幅が０．１ｍｍ〜２ｍｍである場合には、０．２２１２５ｍｍズレてしまい、導光板の厚さによって臨界角を破るリーク光の位置が異なってしまう課題とともに入射端面部３側から最初に表面部５や裏面部６に向かう光線が導光板を透過して初めて光のエネルギを吸収することが出来るが、凸凹や散乱ドットパターン等の存在が無ければ全反射によりＸの奇数倍の位置に存在するで凸凹や散乱ドットパターン等の存在によってリーク光の出射位置を左右してしまう課題がある。
【００１２】
但し、入射端面部３からの距離Ｘ、輝線の出現する最大屈折角γの表面部５および裏面部６からの距離Ｌ、屈折角をγとする。
【００１３】
さらに、入射端面部３と表面部５または裏面部６との成す傾きが６度以上の楔形導光板２の場合には、裏面部６が鏡面で凸凹や散乱ドットパターン等の存在が無くとも、π／２−最大屈折角γ（４２°）−６°＝４２°以下となり、入射角度よりも小さい出射角度となって臨界角を破り表面部５から輝線となって上記の条件と一致した位置でリーク光が出現してしまう課題がある。
【００１４】
また、やや重複するような説明になるが、平面照明装置に現れる輝線は、蛍光管等の線状光源と平行に現れるとともに輝線の線幅は１／１０ｍｍ程度の細線であるために、輝線の発生する位置に対して光を吸収する着色印刷部等で輝線幅と同程度の幅で線を施したり、印刷や組み立て時に導光板との位置合わせの目的のために線を施すと光の吸収以上に暗線となって現れてしまう課題がある。
【００１５】
さらに、例えば表面部５に凸凹や散乱ドットパターン等を設け、裏面部６に入射端面部３と直角方向に反射端面部４に延びるプリズムパターンを裏面部６に均一に施し、入射端面部３から入射し裏面部６方向に進んだ光線はプリズムによって集光されたエネルギの高い（高輝度）光線が裏面部６の下部にある反射体によって入射角と同角の反射角でプリズムに反射し、プリズム内に入った光線は各プリズムの入射側と反対方向の側面部７方向に進み表面部５に達して表面部５から出射するが、プリズムが側面部７に沿って多数並んでいるために表面部５から出射した高輝度の光線が輝線のように現れてしまう課題がある。
【００１６】
また、従来の導光板として、例えば特開平８−３２７８２８号公報に開示されるものでは、光入射面の乗った平面に沿って延在する光遮蔽壁を設けて、導光板の入射端面部と表面部および裏面部との接続する部分を遮蔽材で覆う構成なので、直接光線を遮ってしまうため導光板内に入射する光量が減少し、光源からのエネルギの損失とともに遮蔽材の部品点数の増加や組み立て等の生産性等の課題がある。
【００１７】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は両面成形導光板の表面部や裏面部に屈折や反射を行う円弧状等の光制御部を設けるとともに表面部または裏面部に入射端面部から反射端面部に延びるプリズムが入射端面部に向かってプリズムの陵部を斜めに略三角平面状に切り取った部分の面積が大きくなるようにして輝線や暗線の出現を防止し、明るく均一な出射光を得ることのできる両面成形導光板および平面解明装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため請求項１に係る導光板は、表面部に屈折を行う光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に延びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取ることを特徴とする。
【００１９】
請求項１に係る導光板は、表面部に屈折を行う光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に延びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取るので、プリズムによる集光作用を小さくさせて外部に出射するとともに再度導光板に入射する外部からの光線に対し拡散効果が小さく、輝線の出現を防止できる。
【００２０】
また、請求項２に係る導光板は、略三角平面状の部分を表面部または裏面部となす角度が０．０９５°〜１１．３°の範囲であることを特徴と特徴とする。
【００２１】
請求項２に係る導光板は、略三角平面状の部分を表面部または裏面部となす角度が０．０９５°〜１１．３°の範囲であるので、導光板の大きさや厚さに左右されずにプリズムによる高輝度の輝線の発生を防止できる。
【００２２】
さらに、請求項３に係る導光板は、光制御部を半径を５μｍ〜５０μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凸型または円弧状凹型もしくは最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凸型または凹型であることをを特徴とする。
【００２３】
請求項３に係る導光板は、光制御部の半径を５μｍ〜５０μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凸型または円弧状凹型もしくは最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凸型または凹型であるので、入射端面部から導いた光源からの光線を目的に合った方向に出射することができるとともに線状光源からの出射光線を線状にせずに分散することができる。
【００２４】
また、請求項４に係る導光板は、プリズムの幅を５μｍ〜１０００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜１０００μｍ、ピッチを５μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする。
【００２５】
請求項４に係る導光板は、プリズムの幅を５μｍ〜１０００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜１０００μｍ、ピッチを５μｍ〜１０００μｍであるので、導光板のサイズに伴ってプリズムの幅、ピッチおよび高さまたは深さをコントロールすることにより対向面に対して側面方向に広がりを持たせる光線を得ることができる。
【００２６】
さらに、請求項５に係る平面照明装置は、光源と、当該光源からの光を導く入射端面部と入射端面部の反対側に位置する反射端面部と入射端面部から導いた光を出射する表面部と表面部の反対側に位置する裏面部と入射端面部と反射端面部とに接続する側面部とを有し表面部に屈折を行う凸型や凹型の光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に廷びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取った両面成形導光板と、裏面部の下部に備えた反射体と、光源の光を反射し再び入射端面部に入射させるリフレクタとを具備したことを特徴とする。
【００２７】
請求項５に係る平面照明装置は、光源と、当該光源からの光を導く入射端面部と入射端面部の反対側に位置する反射端面部と入射端面部から導いた光を出射する表面部と表面部の反対側に位置する裏面部と入射端面部と反射端面部とに接続する側面部とを有し表面部に屈折を行う凸型や凹型の光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に廷びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取った両面成形導光板と、裏面部の下部に備えた反射体と、光源の光を反射し再び入射端面部に入射させるリフレクタとを具備したので、入射端面部から導いた光源からの光線を導光板のサイズに伴ってプリズムの幅、ピッチおよび高さまたは深さをコントロールすることにより対向面に対して側面方向に広がりを持たせ目的に合った方向に出射させるとともにプリズムの陵部を斜めに略三角平面状に切り取り入射端面部に近い程切り取部分の面積が大きくなるようにし、プリズムによる集光作用を小さくさせて線状光源からの出射光線を線状にせずに分散したり、反射体で反射した光線を再度導光板に入射する外部からの光線に対し拡散効果が小さいので、導光板の大きさや厚さに左右されずにプリズムによる高輝度の輝線の発生を防止することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図に基づいて説明する。
尚、本発明は、両面成形導光板の表面部や裏面部に屈折や反射を行う円弧状等の光制御部を設けるとともに表面部または裏面部に入射端面部から反射端面部に延びるプリズム部が入射端面部に向かってプリズムの陵部を斜めに略三角平面状に切り取った部分の面積が大きくなるようにして輝線や暗線の出現を防止し、明るく均一な出射光を得ることのできる導光板および平面照明装置を提供することにある。
【００２９】
図１は本発明に係る平面照明装置の略斜視構成図、図２は導光板の入射端面部の拡大平面図、図３は本発明に係る平面照明装置のプリズム部の光線軌跡略図、図４は本発明に係る平面照明装置の入射端面部の光線軌跡略図、図５は本発明に係る平面照明装置のプリズム部の光線軌跡略図である。
【００３０】
図１に示すように、本発明に係る平面照明装置１は、導光板２、光制御部８、反射体１３、光源１１およびリフレクタ１２とを備えて構成されている。
【００３１】
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）等で成形され、光源１０からの光を導く入射端面部３と、この入射端面部３と反対側に位置し光を導光板２内部に反射する反射端面部４と、これら入射端面部３と反射端面部４とに接続する側面部７と、光を出射する表面部５と、この表面部５と反対側に位置する裏面部６とからなる。
【００３２】
また、導光板２は、表面部５に半径を５μｍ〜５０μｍ、高さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凸型や半径を５μｍ〜５０μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凹型の光制御部８を施したり、最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、高さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凸型や最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、深さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凹型の光制御部８を施してある。
【００３３】
光制御部８は、図２に示すように、例えば円弧状凸型において、入射端面部３から導光板内に屈折角γ＝±４２°（但し、導光板２に使用されている樹脂材料を屈折率はｎ＝１．４９程度のアクリル樹脂とする。)で入射した光線Ｌ１の中で表面部５方向に進んだ光線ＬＲ１は表面部５に施した円弧状凸型の光制御部８に進み、空気層との臨界面８ａによって円弧状凸型の法線となす入射角（約２０°）が臨界角よりも小さいために外部（空気層）に屈折して入射角よりも大きな出射角（約３０．６°）で光線Ｌ０が出射する。
【００３４】
また、図示しないが裏面部６に設けたプリズム９により屈折角γ＝−４２°によって裏面部６方向に進んだ光線が屈折して裏面部６の外部に出射され（全体としては集光される）、導光板２の下部に設けた反射体１３によって反射された光線が再びプリズム９を透過し導光板２内に入射する。
【００３５】
さらに、導光板２の裏面部６には、幅を５μｍ〜１０００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜１０００μｍ、ピッチを５μｍ〜１０００μｍのプリズム９を施して導光板のサイズに伴ってプリズム９の幅、ピッチおよび高さまたは深さをコントロールすることにより対向面に対して側面方向に広がりを持たせる光線を得るようにする。
【００３６】
例えば、図３に示すように線光源１１からの光を入射端面部３で屈折し屈折角γ＝０〜−４２°の平行光線Ｌ１が裏面部６に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きい（６３°程度）ため、反射し光線Ｌ１２となり、さらにプリズム９の対向面に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さい（１６°程度）ため、プリズム面を透過した光線Ｌ１３は、反射体１３面に達して、この反射体１３に対する入射角と等しい出射角で反射し、光線Ｌ１４は再度、他方のプリズム面に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さいため、屈折して光線Ｌ１５はプリズム９を透過して再びプリズム９面で空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きく、反射して光線Ｌ０６として表面部５方向に進む。
【００３７】
また、同様に平行光線Ｌ１１が裏面部６に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きいため、反射し光線Ｌ２１となり、さらにプリズム９の対向面に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さいため、プリズム面を透過した光線Ｌ２２は、反射体１３面に達して、この反射体１３に対する入射角と等しい出射角で反射し、光線Ｌ２３は再度、他方のプリズム面に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さいため、屈折して光線Ｌ０７として表面部５方向に進む。
【００３８】
尚、これら光線Ｌ０６や光線Ｌ０７は、プリズム９の左右方向（導光板２の側面部７方向）に広がるようにプリズム９によって線光源１１からの入射端面部３から反射端面部４方向に進む平行光線を表面部５に達するまでに側面部７方向に広がりをもたせることができる。
【００３９】
プリズム９は、図４に示すように、導光板２の入射端面部３に近い程大きく、裏面部６となす角度δが０．０９５°〜１１．３°の範囲でプリズム９の陵部を斜めに切り取り、切り取った面が略三角平面状１０（１０ａ，１０ｂ）の形状になっている。これにより、入射端面部３での入射光は、屈折角γ＝±４２°の範囲のみの光となり、屈折角γ＝０〜−４２°の裏面部６方向に進んだ平行光線ＬＳがプリズム９の陵部を斜めに切り取った略三角平面状１０で空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きい（６５°程度）ため、略三角平面状１０で反射し光線ＬＳ０となり、表面部５方向に進み、裏面部６の外部には漏れず、ましては入射端面部３付近の表面部５には出射しない。
【００４０】
また、図５に入射端面部３からの略三角平面状１０への視野図（プリズム部９の入射端面部３からの２箇所の断面図）を示す。
【００４１】
プリズム９の陵部を斜めに切り取り、導光板２の入射端面部３に近い程略三角平面状１０の底面部が大きくなる。屈折角γ＝−４２°で裏面部６方向に進んだ平行光線ＬＳ１は、プリズム９の１面に達し、空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きい（７２°程度）ため、１面で反射した光線ＬＳ１１は略三角平面状１０の底面部に進み、ここで光線ＬＳ１１は空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さいため、略三角平面状１０の底面部を透過した光線ＬＳ１２は、反射体１３面に達し反射して表面部５方向に進むが、光線ＬＳ１３は導光板２の側面部７方向に進むので入射端面部３付近の表面部５には輝線の発生が起こらない。
【００４２】
同様に略三角平面状１０の底面部が大きな場合には、屈折角γ＝−４２°で裏面部６方向に進んだ平行光線ＬＳ２は、プリズム９の１面に達し、空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きいため、１面で反射した光線ＬＳ２１は略三角平面状１０の底面部に進み、ここで光線ＬＳ２１は空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さいため、略三角平面状１０の底面部を透過した光線ＬＳ２２は、反射体１３面に達し反射して表面部５方向に進み光線ＬＳ１３と同様に反射光線は導光板２の側面部７方向に進むので入射端面部３付近の表面部５には輝線の発生が起こらない。
【００４３】
また、これら裏面部６方向に進む光線は、図４に示したように全体として図示しないが反射端面部４方向に進み、さらに説明したように反射光線は導光板２の側面部７方向に進むので入射端面部３付近の表面部５には輝線としての発生は無い。
【００４４】
尚、図１では、入射端面部３と反射端面部４とに連続するプリズム部９の陵部を斜めに切り取って略三角平面状１０（１０ａ，１０ｂ）を形成したプリズム部９の形状を示しているが、導光板２内に進入した光線が、全て有効に表面部５に出射せずに反射端面部４方向に多くの光線が達するような場合は、入射端面部３側のみのプリズム部９の陵部を斜めに切り取って略三角平面状１０（１０ａ）としてもよい。また、導光板が長い場合や導光板の両端面（図１で言えば入射端面部３と反射端面部４）に対向して光源が配置される場合には、図１に示すようにプリズム部９の両端の陵部を斜めに切り取って略三角平面状１０ａ，１０ｂにするのが好ましい。
【００４５】
光源１１は、ＣＦＬ（冷陰管）等の線状をなし、直接光は導光板２の入射端面部５から導光板２内に入射し、他の光はリフレクタ１２で反射されながら光源１１とリフレクタ１３との空間を通って導光板２内に入射する。
【００４６】
リフレクタ１２は、白色の絶縁性材料やアルミニウム等の金属を蒸着したシート状または金属等からなり、導光板２の入射端面部５と光源１１とを包囲するようにし、光源１１からの光を反射し、反射光を導光板２の入射端面部５に再び入射させる。
【００４７】
反射体１３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り、入射端面部５と表面部５以外の部分を覆い光源１１からの光が導光板２によって表面部５に出射した以外の光を反射し、再び導光板２に入射させて光源１１からの光を全て表面部５から出射するようにする。
【００４８】
このように、本発明の両面成形導光板および平面照明装置は、両面成形導光板の表面部や裏面部に屈折や反射を行う半径を５μｍ〜５０μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凸型または円弧状凹型もしくは最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凸型または凹型の円弧状等の光制御部を設けるとともに表面部または裏面部に入射端面部から反射端面部に延びるプリズムの幅を５μｍ〜１０００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜１０００μｍ、ピッチを５μｍ〜１０００μｍとするプリズムが入射端面部に向かってプリズムの陵部を裏面部となす角度が０．０９５°〜１１．３°の範囲に斜めに略三角平面状に切り取った部分の面積が大きくなるようにして輝線や暗線の出現を防止し、明るく均一な出射光を得る。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る導光板は、表面部に屈折を行う光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に延びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取るので、プリズムによる集光作用を小さくさせて外部に出射するとともに再度導光板に入射する外部からの光線に対し拡散効果が小さく、輝線の出現を防止できて目に優しく見やすい平面光源を得ることができる。
【００５０】
また、請求項２に係る導光板は、略三角平面状の部分を表面部または裏面部となす角度が０．０９５°〜１１．３°の範囲であるので、導光板の大きさや厚さに左右されずにプリズムによる高輝度の輝線の発生を防止でき、あらゆる導光板や平面照明装置等の設計が容易にできる。
【００５１】
さらに、請求項３に係る導光板は、光制御部の半径を５μｍ〜５０μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凸型または円弧状凹型もしくは最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凸型または凹型であるので、入射端面部から導いた光源からの光線を目的に合った方向に出射することができるとともに線状光源からの出射光線を線状にせずに分散することができ、見やすく明るい導光板を得ることができる。
【００５２】
また、請求項４に係る導光板は、プリズムの幅を５μｍ〜１０００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜１０００μｍ、ピッチを５μｍ〜１０００μｍであるので、導光板のサイズに伴ってプリズムの幅、ピッチおよび高さまたは深さをコントロールすることにより対向面に対して側面方向に広がりを持たせる光線を得ることができるので、光制御部による反射端面部方向や入射端面部方向に光線を制御することにより導光板全体として視野角の広がりの有る出射光を得ることができる。
【００５３】
さらにまた、請求項５に係る平面照明装置は、光源と、当該光源からの光を導く入射端面部と入射端面部の反対側に位置する反射端面部と入射端面部から導いた光を出射する表面部と表面部の反対側に位置する裏面部と入射端面部と反射端面部とに接続する側面部とを有し表面部に屈折を行う凸型や凹型の光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に廷びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取った両面成形導光板と、裏面部の下部に備えた反射体と、光源の光を反射し再び入射端面部に入射させるリフレクタとを具備したので、入射端面部から導いた光源からの光線を導光板のサイズに伴ってプリズムの幅、ピッチおよび高さまたは深さをコントロールすることにより対向面に対して側面方向に広がりを持たせ目的に合った方向に出射させるとともにプリズムの陵部を斜めに略三角平面状に切り取り入射端面部に近い程切り取部分の面積が大きくなるようにし、プリズムによる集光作用を小さくさせて線状光源からの出射光線を線状にせずに分散したり、反射体で反射した光線を再度導光板に入射する外部からの光線に対し拡散効果が小さいので、導光板の大きさや厚さに左右されずにプリズムによる高輝度の輝線の発生を防止することができ、カーナビのような小型で高輝度な物やモニタのような広視野角の必要な物まで各種に対応できる。
【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横成図
【図２】本発明に係る平面照明装置の入射端面部の拡大平面図
【図３】本発明に係る平面照明装置のプリズム部の光線軌跡略図
【図４】本発明に係る平面照明装置の入射端面部の光線軌跡略図
【図５】本発明に係る平面照明装置のプリズム部の光線軌跡略図
【図６】従来の導光板の光線軌跡略図
【図７】従来の導光板の光線軌跡略図
【符号の説明】
１…平面照明装置、２…両面成形導光板、３…入射端面部、４…反射端面部、５…表面部、６…裏面部、７…側面部、８…光制御部、８ａ…臨界面、９…プリズム部、１０（１０ａ，１０ｂ）…略三角平面状、１１…光源、１２…リフレクタ、１３…反射体、ｎ…屈折率、γ…屈折角、δ…裏面部となす角度、Ｌ１，ＬＲ１，Ｌ０，Ｌ１１，Ｌ０６，Ｌ０７，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ１５，Ｌ２３，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５，ＬＳ０，ＬＳ，ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ１１，ＬＳ１２，ＬＳ１３，ＬＳ２１，ＬＳ２２，Ｌ２，Ｌ３…光線、Ｌ…導光板の厚。４０…凸部のドットパターン、β１…入射角、β２…出射角。
【発明の属する技術分野】
本発明は、両面成形導光板および平面照明装置に関するものであり、表面部や裏面部に屈折や反射を行う円弧状等の光制御部を設けるとともに表面部または裏面部に入射端面部から反射端面部に延びるプリズム部が入射端面部に向かってプリズム部の陵部を斜めに略三角平面状に切り取った部分の面積が大きくなるようにして輝線や暗線の出現を防止し、明るく均一な出射光を得ることのできる両面成形導光板および平面解明装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の導光板として、例えば特開平８−２４０７２０号公報に開示されるものが知られている。この導光板は、導光板の裏面部の下部に設けた反射体の上面端部に、光を吸収するための着色ドット印刷部を有し、かつ、該着色ドット印刷部を蛍光管に近い方から遠い方に向かって面積が徐々に小さくなるようにしたり、また着色ドットが灰色、こげ茶色、紫色、緑色等からなり、さらに着色ドットが蛍光管の長軸方向とほぼ平行な複数本の直線状に配列され、任意の直線状に配列された複数のドットの各中心点が、任意の直線状に配列された複数のドットの列と隣接する列にある複数のドットの各中心点のほぼ中間地点に配列されるものである。
【０００３】
また、従来の導光板として、例えば特開平８−３２７８２８号公報に開示されるものが知られている。この導光板は、光入射面の乗った平面に沿って延在する光遮蔽壁を設けて、導光板の入射端面部と表面部および裏面部との接続する部分を遮蔽材で覆ったものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導光板として、例えば特開平８−２４０７２０号公報に開示されるものは、導光板の裏面部の下部に設けた反射体の上面端部に、光を吸収するための着色ドット印刷部を有し、かつ、該着色ドット印刷部を蛍光管に近い方から遠い方に向かって面積が徐々に小さくなるようにしたり、また着色ドットが灰色、こげ茶色、紫色、緑色等からなり、さらに着色ドットが蛍光管の長軸方向とほぼ平行な複数本の直線状に配列され、任意の直線状に配列された複数のドットの各中心点が、任意の直線状に配列された複数のドットの列と隣接する列にある複数のドットの各中心点のほぼ中間地点に配列される構成である。
【０００５】
ところで、一般的な導光板では、図６に示すように導光板２に入射した光は、屈折角γが０≦｜γ｜≦ｓｉｎ-1（１／ｎ）の式を満たす範囲で導光板２内に進み、例えば一般の導光板２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、光源に一番近い入射端面部３では、入射角が０°で入射端面部３の反対側の面（反射端面部）方向に屈折せずに進み（この光線のエネルギ値が一番高い）、また表面部５や裏面部６に近い場所での入射角も同様に０°に近い角度で入射する。
【０００６】
さらに最大入射角は、図示しないリフレクタ等により反射散乱された光が入射端面部３の表面部５方向から裏面部６方向への光および裏面部６方向から表面部５方向への光が入射角９０°となり、入射端面部３で屈折する屈折角γはγ＝±４２°程度の範囲内になる。
但し、表面部５近傍では裏面部６方向のみのγ＝−４２°のみ、裏面部６近傍では表面部５方向のみのγ＝＋４２°のみとなる。
【０００７】
また、屈折角γ＝±４２°の範囲内で導光板２内に入射した光は、導光板２と空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面では、ｓｉｎα＝（１／ｎ）の式により臨界角を表わすことができる。例えば一般の導光板２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°程度になり、導光板２の表面部５や裏面部６に光線を乱す溝、凸や凹等が無ければ、導光板２内の光は表面部５や裏面部６で全て全反射しながら入射端面部３の反対側の面（反射端面部）方向へ進む。
【０００８】
このように、入射端面部３での何れの場所でも屈折角γ＝±４２°の範囲内の光線が存在し、特に入射端面部３近傍に於ける表面部５方向や裏面部６方向等に向かう光線は、屈折角がγ＝４２°付近の光線であり、例えば、入射端面部３に近くエネルギ値が高い屈折角γ＝４２°の光線は、入射端面部３の表面部５側に近い所と裏面部６側に近い所であり、入射端面部３の表面部５側に近い所から入射した光線Ｌ１は、表面部５で全反射をして裏面部６に光線Ｌ２となって進み、裏面部６に設けた凸部４０のドットパターンや図示しない散乱溝等によって全反射され、光線Ｌ２の入射角β１よりも出射角（反射角）β２の方が小さいために裏面部６で全反射し、光線Ｌ３となって表面部５に到達した光線は入射角が臨界角を破り表面部５から出射する。
【０００９】
また、図示しないが裏面部６に設けた凸部４０や図示しない散乱溝等によって屈折して導光板２の裏面部６の外に出射した光線は不図示の反射体により反射され、反射した光は再び導光板２に入射される。入射された光線は入射角度よりも小さい出射角度の場合には表面部５で臨界角を破り出射する。
【００１０】
よって、表面部５や裏面部６に何らかの光線を乱す溝、凸や凹等の存在が無ければ全反射を続け、光線を乱す溝、凸や凹等の存在が有れば臨界角を破るリーク光やリークし得る光線となるが、入射端面部３側から最初にリーク光が出る範囲条件としては、図７で示すように、入射端面部３から表面部５方向への屈折角がγ＝＋４２°の光線や入射端面部３から裏面部６方向への屈折角がγ＝−４２°の光線はｃｏｔγ＊Ｌ＝Ｘで得られ、入射端面部３からＸ離れた位置に進み、この位置に光線を乱す溝、凸や凹等の存在によって臨界角を破るリーク光が出射していまい、例えば、屈折角をγ＝４２°、導光板２の入射端面部３の厚さが２ｍｍ（ここでは裏面部６からの最大距離Ｌ）の場合に発生する輝線の位置はｃｏｔ（４２°）＊２＝２．２２１２５となり、入射端面部から約２．２２ｍｍ前後の位置に出現する。
【００１１】
したがって、特開平８−２４０７２０号公報に開示される導光板において、着色ドットの印刷部の蛍光管の長軸方向と直角方向の幅が０．１ｍｍ〜２ｍｍである場合には、０．２２１２５ｍｍズレてしまい、導光板の厚さによって臨界角を破るリーク光の位置が異なってしまう課題とともに入射端面部３側から最初に表面部５や裏面部６に向かう光線が導光板を透過して初めて光のエネルギを吸収することが出来るが、凸凹や散乱ドットパターン等の存在が無ければ全反射によりＸの奇数倍の位置に存在するで凸凹や散乱ドットパターン等の存在によってリーク光の出射位置を左右してしまう課題がある。
【００１２】
但し、入射端面部３からの距離Ｘ、輝線の出現する最大屈折角γの表面部５および裏面部６からの距離Ｌ、屈折角をγとする。
【００１３】
さらに、入射端面部３と表面部５または裏面部６との成す傾きが６度以上の楔形導光板２の場合には、裏面部６が鏡面で凸凹や散乱ドットパターン等の存在が無くとも、π／２−最大屈折角γ（４２°）−６°＝４２°以下となり、入射角度よりも小さい出射角度となって臨界角を破り表面部５から輝線となって上記の条件と一致した位置でリーク光が出現してしまう課題がある。
【００１４】
また、やや重複するような説明になるが、平面照明装置に現れる輝線は、蛍光管等の線状光源と平行に現れるとともに輝線の線幅は１／１０ｍｍ程度の細線であるために、輝線の発生する位置に対して光を吸収する着色印刷部等で輝線幅と同程度の幅で線を施したり、印刷や組み立て時に導光板との位置合わせの目的のために線を施すと光の吸収以上に暗線となって現れてしまう課題がある。
【００１５】
さらに、例えば表面部５に凸凹や散乱ドットパターン等を設け、裏面部６に入射端面部３と直角方向に反射端面部４に延びるプリズムパターンを裏面部６に均一に施し、入射端面部３から入射し裏面部６方向に進んだ光線はプリズムによって集光されたエネルギの高い（高輝度）光線が裏面部６の下部にある反射体によって入射角と同角の反射角でプリズムに反射し、プリズム内に入った光線は各プリズムの入射側と反対方向の側面部７方向に進み表面部５に達して表面部５から出射するが、プリズムが側面部７に沿って多数並んでいるために表面部５から出射した高輝度の光線が輝線のように現れてしまう課題がある。
【００１６】
また、従来の導光板として、例えば特開平８−３２７８２８号公報に開示されるものでは、光入射面の乗った平面に沿って延在する光遮蔽壁を設けて、導光板の入射端面部と表面部および裏面部との接続する部分を遮蔽材で覆う構成なので、直接光線を遮ってしまうため導光板内に入射する光量が減少し、光源からのエネルギの損失とともに遮蔽材の部品点数の増加や組み立て等の生産性等の課題がある。
【００１７】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は両面成形導光板の表面部や裏面部に屈折や反射を行う円弧状等の光制御部を設けるとともに表面部または裏面部に入射端面部から反射端面部に延びるプリズムが入射端面部に向かってプリズムの陵部を斜めに略三角平面状に切り取った部分の面積が大きくなるようにして輝線や暗線の出現を防止し、明るく均一な出射光を得ることのできる両面成形導光板および平面解明装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため請求項１に係る導光板は、表面部に屈折を行う光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に延びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取ることを特徴とする。
【００１９】
請求項１に係る導光板は、表面部に屈折を行う光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に延びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取るので、プリズムによる集光作用を小さくさせて外部に出射するとともに再度導光板に入射する外部からの光線に対し拡散効果が小さく、輝線の出現を防止できる。
【００２０】
また、請求項２に係る導光板は、略三角平面状の部分を表面部または裏面部となす角度が０．０９５°〜１１．３°の範囲であることを特徴と特徴とする。
【００２１】
請求項２に係る導光板は、略三角平面状の部分を表面部または裏面部となす角度が０．０９５°〜１１．３°の範囲であるので、導光板の大きさや厚さに左右されずにプリズムによる高輝度の輝線の発生を防止できる。
【００２２】
さらに、請求項３に係る導光板は、光制御部を半径を５μｍ〜５０μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凸型または円弧状凹型もしくは最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凸型または凹型であることをを特徴とする。
【００２３】
請求項３に係る導光板は、光制御部の半径を５μｍ〜５０μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凸型または円弧状凹型もしくは最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凸型または凹型であるので、入射端面部から導いた光源からの光線を目的に合った方向に出射することができるとともに線状光源からの出射光線を線状にせずに分散することができる。
【００２４】
また、請求項４に係る導光板は、プリズムの幅を５μｍ〜１０００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜１０００μｍ、ピッチを５μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする。
【００２５】
請求項４に係る導光板は、プリズムの幅を５μｍ〜１０００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜１０００μｍ、ピッチを５μｍ〜１０００μｍであるので、導光板のサイズに伴ってプリズムの幅、ピッチおよび高さまたは深さをコントロールすることにより対向面に対して側面方向に広がりを持たせる光線を得ることができる。
【００２６】
さらに、請求項５に係る平面照明装置は、光源と、当該光源からの光を導く入射端面部と入射端面部の反対側に位置する反射端面部と入射端面部から導いた光を出射する表面部と表面部の反対側に位置する裏面部と入射端面部と反射端面部とに接続する側面部とを有し表面部に屈折を行う凸型や凹型の光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に廷びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取った両面成形導光板と、裏面部の下部に備えた反射体と、光源の光を反射し再び入射端面部に入射させるリフレクタとを具備したことを特徴とする。
【００２７】
請求項５に係る平面照明装置は、光源と、当該光源からの光を導く入射端面部と入射端面部の反対側に位置する反射端面部と入射端面部から導いた光を出射する表面部と表面部の反対側に位置する裏面部と入射端面部と反射端面部とに接続する側面部とを有し表面部に屈折を行う凸型や凹型の光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に廷びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取った両面成形導光板と、裏面部の下部に備えた反射体と、光源の光を反射し再び入射端面部に入射させるリフレクタとを具備したので、入射端面部から導いた光源からの光線を導光板のサイズに伴ってプリズムの幅、ピッチおよび高さまたは深さをコントロールすることにより対向面に対して側面方向に広がりを持たせ目的に合った方向に出射させるとともにプリズムの陵部を斜めに略三角平面状に切り取り入射端面部に近い程切り取部分の面積が大きくなるようにし、プリズムによる集光作用を小さくさせて線状光源からの出射光線を線状にせずに分散したり、反射体で反射した光線を再度導光板に入射する外部からの光線に対し拡散効果が小さいので、導光板の大きさや厚さに左右されずにプリズムによる高輝度の輝線の発生を防止することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図に基づいて説明する。
尚、本発明は、両面成形導光板の表面部や裏面部に屈折や反射を行う円弧状等の光制御部を設けるとともに表面部または裏面部に入射端面部から反射端面部に延びるプリズム部が入射端面部に向かってプリズムの陵部を斜めに略三角平面状に切り取った部分の面積が大きくなるようにして輝線や暗線の出現を防止し、明るく均一な出射光を得ることのできる導光板および平面照明装置を提供することにある。
【００２９】
図１は本発明に係る平面照明装置の略斜視構成図、図２は導光板の入射端面部の拡大平面図、図３は本発明に係る平面照明装置のプリズム部の光線軌跡略図、図４は本発明に係る平面照明装置の入射端面部の光線軌跡略図、図５は本発明に係る平面照明装置のプリズム部の光線軌跡略図である。
【００３０】
図１に示すように、本発明に係る平面照明装置１は、導光板２、光制御部８、反射体１３、光源１１およびリフレクタ１２とを備えて構成されている。
【００３１】
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）等で成形され、光源１０からの光を導く入射端面部３と、この入射端面部３と反対側に位置し光を導光板２内部に反射する反射端面部４と、これら入射端面部３と反射端面部４とに接続する側面部７と、光を出射する表面部５と、この表面部５と反対側に位置する裏面部６とからなる。
【００３２】
また、導光板２は、表面部５に半径を５μｍ〜５０μｍ、高さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凸型や半径を５μｍ〜５０μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凹型の光制御部８を施したり、最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、高さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凸型や最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、深さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凹型の光制御部８を施してある。
【００３３】
光制御部８は、図２に示すように、例えば円弧状凸型において、入射端面部３から導光板内に屈折角γ＝±４２°（但し、導光板２に使用されている樹脂材料を屈折率はｎ＝１．４９程度のアクリル樹脂とする。)で入射した光線Ｌ１の中で表面部５方向に進んだ光線ＬＲ１は表面部５に施した円弧状凸型の光制御部８に進み、空気層との臨界面８ａによって円弧状凸型の法線となす入射角（約２０°）が臨界角よりも小さいために外部（空気層）に屈折して入射角よりも大きな出射角（約３０．６°）で光線Ｌ０が出射する。
【００３４】
また、図示しないが裏面部６に設けたプリズム９により屈折角γ＝−４２°によって裏面部６方向に進んだ光線が屈折して裏面部６の外部に出射され（全体としては集光される）、導光板２の下部に設けた反射体１３によって反射された光線が再びプリズム９を透過し導光板２内に入射する。
【００３５】
さらに、導光板２の裏面部６には、幅を５μｍ〜１０００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜１０００μｍ、ピッチを５μｍ〜１０００μｍのプリズム９を施して導光板のサイズに伴ってプリズム９の幅、ピッチおよび高さまたは深さをコントロールすることにより対向面に対して側面方向に広がりを持たせる光線を得るようにする。
【００３６】
例えば、図３に示すように線光源１１からの光を入射端面部３で屈折し屈折角γ＝０〜−４２°の平行光線Ｌ１が裏面部６に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きい（６３°程度）ため、反射し光線Ｌ１２となり、さらにプリズム９の対向面に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さい（１６°程度）ため、プリズム面を透過した光線Ｌ１３は、反射体１３面に達して、この反射体１３に対する入射角と等しい出射角で反射し、光線Ｌ１４は再度、他方のプリズム面に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さいため、屈折して光線Ｌ１５はプリズム９を透過して再びプリズム９面で空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きく、反射して光線Ｌ０６として表面部５方向に進む。
【００３７】
また、同様に平行光線Ｌ１１が裏面部６に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きいため、反射し光線Ｌ２１となり、さらにプリズム９の対向面に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さいため、プリズム面を透過した光線Ｌ２２は、反射体１３面に達して、この反射体１３に対する入射角と等しい出射角で反射し、光線Ｌ２３は再度、他方のプリズム面に進みプリズム９と空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さいため、屈折して光線Ｌ０７として表面部５方向に進む。
【００３８】
尚、これら光線Ｌ０６や光線Ｌ０７は、プリズム９の左右方向（導光板２の側面部７方向）に広がるようにプリズム９によって線光源１１からの入射端面部３から反射端面部４方向に進む平行光線を表面部５に達するまでに側面部７方向に広がりをもたせることができる。
【００３９】
プリズム９は、図４に示すように、導光板２の入射端面部３に近い程大きく、裏面部６となす角度δが０．０９５°〜１１．３°の範囲でプリズム９の陵部を斜めに切り取り、切り取った面が略三角平面状１０（１０ａ，１０ｂ）の形状になっている。これにより、入射端面部３での入射光は、屈折角γ＝±４２°の範囲のみの光となり、屈折角γ＝０〜−４２°の裏面部６方向に進んだ平行光線ＬＳがプリズム９の陵部を斜めに切り取った略三角平面状１０で空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きい（６５°程度）ため、略三角平面状１０で反射し光線ＬＳ０となり、表面部５方向に進み、裏面部６の外部には漏れず、ましては入射端面部３付近の表面部５には出射しない。
【００４０】
また、図５に入射端面部３からの略三角平面状１０への視野図（プリズム部９の入射端面部３からの２箇所の断面図）を示す。
【００４１】
プリズム９の陵部を斜めに切り取り、導光板２の入射端面部３に近い程略三角平面状１０の底面部が大きくなる。屈折角γ＝−４２°で裏面部６方向に進んだ平行光線ＬＳ１は、プリズム９の１面に達し、空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きい（７２°程度）ため、１面で反射した光線ＬＳ１１は略三角平面状１０の底面部に進み、ここで光線ＬＳ１１は空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さいため、略三角平面状１０の底面部を透過した光線ＬＳ１２は、反射体１３面に達し反射して表面部５方向に進むが、光線ＬＳ１３は導光板２の側面部７方向に進むので入射端面部３付近の表面部５には輝線の発生が起こらない。
【００４２】
同様に略三角平面状１０の底面部が大きな場合には、屈折角γ＝−４２°で裏面部６方向に進んだ平行光線ＬＳ２は、プリズム９の１面に達し、空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも大きいため、１面で反射した光線ＬＳ２１は略三角平面状１０の底面部に進み、ここで光線ＬＳ２１は空気層との臨界面で入射角が臨界角よりも小さいため、略三角平面状１０の底面部を透過した光線ＬＳ２２は、反射体１３面に達し反射して表面部５方向に進み光線ＬＳ１３と同様に反射光線は導光板２の側面部７方向に進むので入射端面部３付近の表面部５には輝線の発生が起こらない。
【００４３】
また、これら裏面部６方向に進む光線は、図４に示したように全体として図示しないが反射端面部４方向に進み、さらに説明したように反射光線は導光板２の側面部７方向に進むので入射端面部３付近の表面部５には輝線としての発生は無い。
【００４４】
尚、図１では、入射端面部３と反射端面部４とに連続するプリズム部９の陵部を斜めに切り取って略三角平面状１０（１０ａ，１０ｂ）を形成したプリズム部９の形状を示しているが、導光板２内に進入した光線が、全て有効に表面部５に出射せずに反射端面部４方向に多くの光線が達するような場合は、入射端面部３側のみのプリズム部９の陵部を斜めに切り取って略三角平面状１０（１０ａ）としてもよい。また、導光板が長い場合や導光板の両端面（図１で言えば入射端面部３と反射端面部４）に対向して光源が配置される場合には、図１に示すようにプリズム部９の両端の陵部を斜めに切り取って略三角平面状１０ａ，１０ｂにするのが好ましい。
【００４５】
光源１１は、ＣＦＬ（冷陰管）等の線状をなし、直接光は導光板２の入射端面部５から導光板２内に入射し、他の光はリフレクタ１２で反射されながら光源１１とリフレクタ１３との空間を通って導光板２内に入射する。
【００４６】
リフレクタ１２は、白色の絶縁性材料やアルミニウム等の金属を蒸着したシート状または金属等からなり、導光板２の入射端面部５と光源１１とを包囲するようにし、光源１１からの光を反射し、反射光を導光板２の入射端面部５に再び入射させる。
【００４７】
反射体１３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り、入射端面部５と表面部５以外の部分を覆い光源１１からの光が導光板２によって表面部５に出射した以外の光を反射し、再び導光板２に入射させて光源１１からの光を全て表面部５から出射するようにする。
【００４８】
このように、本発明の両面成形導光板および平面照明装置は、両面成形導光板の表面部や裏面部に屈折や反射を行う半径を５μｍ〜５０μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凸型または円弧状凹型もしくは最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凸型または凹型の円弧状等の光制御部を設けるとともに表面部または裏面部に入射端面部から反射端面部に延びるプリズムの幅を５μｍ〜１０００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜１０００μｍ、ピッチを５μｍ〜１０００μｍとするプリズムが入射端面部に向かってプリズムの陵部を裏面部となす角度が０．０９５°〜１１．３°の範囲に斜めに略三角平面状に切り取った部分の面積が大きくなるようにして輝線や暗線の出現を防止し、明るく均一な出射光を得る。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る導光板は、表面部に屈折を行う光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に延びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取るので、プリズムによる集光作用を小さくさせて外部に出射するとともに再度導光板に入射する外部からの光線に対し拡散効果が小さく、輝線の出現を防止できて目に優しく見やすい平面光源を得ることができる。
【００５０】
また、請求項２に係る導光板は、略三角平面状の部分を表面部または裏面部となす角度が０．０９５°〜１１．３°の範囲であるので、導光板の大きさや厚さに左右されずにプリズムによる高輝度の輝線の発生を防止でき、あらゆる導光板や平面照明装置等の設計が容易にできる。
【００５１】
さらに、請求項３に係る導光板は、光制御部の半径を５μｍ〜５０μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凸型または円弧状凹型もしくは最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凸型または凹型であるので、入射端面部から導いた光源からの光線を目的に合った方向に出射することができるとともに線状光源からの出射光線を線状にせずに分散することができ、見やすく明るい導光板を得ることができる。
【００５２】
また、請求項４に係る導光板は、プリズムの幅を５μｍ〜１０００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜１０００μｍ、ピッチを５μｍ〜１０００μｍであるので、導光板のサイズに伴ってプリズムの幅、ピッチおよび高さまたは深さをコントロールすることにより対向面に対して側面方向に広がりを持たせる光線を得ることができるので、光制御部による反射端面部方向や入射端面部方向に光線を制御することにより導光板全体として視野角の広がりの有る出射光を得ることができる。
【００５３】
さらにまた、請求項５に係る平面照明装置は、光源と、当該光源からの光を導く入射端面部と入射端面部の反対側に位置する反射端面部と入射端面部から導いた光を出射する表面部と表面部の反対側に位置する裏面部と入射端面部と反射端面部とに接続する側面部とを有し表面部に屈折を行う凸型や凹型の光制御部を設けるとともに裏面部に入射端面部から反射端面部に廷びる凸状のプリズム部を略三角平面状に入射端面部に向かってプリズム部の頂から裏面部までプリズム部の陵部を斜めに切り取った両面成形導光板と、裏面部の下部に備えた反射体と、光源の光を反射し再び入射端面部に入射させるリフレクタとを具備したので、入射端面部から導いた光源からの光線を導光板のサイズに伴ってプリズムの幅、ピッチおよび高さまたは深さをコントロールすることにより対向面に対して側面方向に広がりを持たせ目的に合った方向に出射させるとともにプリズムの陵部を斜めに略三角平面状に切り取り入射端面部に近い程切り取部分の面積が大きくなるようにし、プリズムによる集光作用を小さくさせて線状光源からの出射光線を線状にせずに分散したり、反射体で反射した光線を再度導光板に入射する外部からの光線に対し拡散効果が小さいので、導光板の大きさや厚さに左右されずにプリズムによる高輝度の輝線の発生を防止することができ、カーナビのような小型で高輝度な物やモニタのような広視野角の必要な物まで各種に対応できる。
【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横成図
【図２】本発明に係る平面照明装置の入射端面部の拡大平面図
【図３】本発明に係る平面照明装置のプリズム部の光線軌跡略図
【図４】本発明に係る平面照明装置の入射端面部の光線軌跡略図
【図５】本発明に係る平面照明装置のプリズム部の光線軌跡略図
【図６】従来の導光板の光線軌跡略図
【図７】従来の導光板の光線軌跡略図
【符号の説明】
１…平面照明装置、２…両面成形導光板、３…入射端面部、４…反射端面部、５…表面部、６…裏面部、７…側面部、８…光制御部、８ａ…臨界面、９…プリズム部、１０（１０ａ，１０ｂ）…略三角平面状、１１…光源、１２…リフレクタ、１３…反射体、ｎ…屈折率、γ…屈折角、δ…裏面部となす角度、Ｌ１，ＬＲ１，Ｌ０，Ｌ１１，Ｌ０６，Ｌ０７，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ１５，Ｌ２３，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５，ＬＳ０，ＬＳ，ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ１１，ＬＳ１２，ＬＳ１３，ＬＳ２１，ＬＳ２２，Ｌ２，Ｌ３…光線、Ｌ…導光板の厚。４０…凸部のドットパターン、β１…入射角、β２…出射角。
Claims (5)
- 光源からの光を導く入射端面部と、該入射端面部の反対側に位置し光を反射する反射端面部と、前記入射端面部および前記反射端面部に接続する側面部と、前記入射端面部から導いた光を出射する表面部と、該表面部の反対側に位置する裏面部とを有する導光板において、前記表面部に屈折を行う光制御部を設けるとともに前記裏面部に前記入射端面部から前記反射端面部に延びる凸状のプリズム部を略三角平面状に前記入射端面部に向かって前記プリズム部の頂から前記裏面部まで前記プリズム部の陵部を斜めに切り取ることを特徴とする両面成形導光板。
- 前記略三角平面状の部分は、前記表面部または前記裏面部となす角度が０．０９５°〜１１．３°の範囲であることを特徴とする請求項１記載の両面成形導光板。
- 前記光制御部は、半径を５μｍ〜５０μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍ、曲率半径を１０μｍ〜１００μｍである円弧状凸型または円弧状凹型もしくは最大投射長１０μｍ〜１００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜５０μｍである三角柱、四角柱および円柱の凸型または凹型であることを特徴とする請求項１記載の両面成形導光板。
- 前記プリズムは、幅を５μｍ〜１０００μｍ、高さまたは深さを５μｍ〜１０００μｍ、ピッチを５μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１記載の両面成形導光板。
- 光源と、当該光源からの光を導く入射端面部と前記入射端面部の反対側に位置する反射端面部と前記入射端面部から導いた光を出射する表面部と前記表面部の反対側に位置する裏面部と前記入射端面部と前記反射端面部とに接続する側面部とを有し前記表面部に屈折を行う凸型や凹型の光制御部を設けるとともに前記裏面部に前記入射端面部から前記反射端面部に延びる凸状のプリズム部を略三角平面状に前記入射端面部に向かって前記プリズム部の頂から前記裏面部まで前記プリズム部の陵部を斜めに切り取った両面成形導光板と、前記裏面部の下部に備えた反射体と、前記光源の光を反射し再び前記入射端面部に入射させるリフレクタとを具備したことを特徴とする平面照明装置。
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