JP4138276B2 - 導光板および平面照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いる導光板および平面照明装置に関するものであり、導光板の少なくとも１つの隅を円弧状に欠切した入射部を有し、この欠切した円弧形状と同心に光源からの光を略表面部方向に全反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状や凹状の稜を裏面部に設け、輝度の高い出射光が得られ、さらに偏光シートや拡散シートを用いることで出射光をコントロールして目的とする視野角が得られ、明るく均一な光を得ることを目的とする導光板および平面照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の導光板および平面照明装置は、液晶表示装置の大きさに無関係に輝度を上げるために、単に表面部や裏面部に設けた溝や凸や凹の形状のドット等の数量を入射端面部から反入射端面部方向に進むに従い増加させて、表面部からの出射光を均一にする様にする方法が知られている。
【０００３】
また、従来の光源がＬＥＤ等の点光源を用いた平面照明装置では、導光板の側面にＬＥＤを複数並べ、これらＬＥＤに対向する位置の導光板の側面部にプリズム等の凸や凹の形状を設け、導光板の隅部分的まで光線が達するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導光板および平面照明装置は、液晶表示装置の大きさに無関係に輝度を上げるために、単に表面部や裏面部に設けた溝や凸や凹の形状のドット等の数量を入射端面部から反入射端面部方向に進むに従い増加させて、表面部からの出射光を均一にする様にする方法なので、輝度的には溝や凸形状および凹形状を入射端面部から反入射端面部方向に進むに従い増加させることによって、導光板に対して輝度量を得ることはできる。しかし、側面側方向等に光のコーンの広がりを得ることができない課題がある。
【０００５】
また、従来の光源がＬＥＤ等の点光源を用いた平面照明装置では、導光板の側面にＬＥＤを複数並べ、これらＬＥＤに対向する位置の導光板の側面部にプリズム等の凸や凹の形状を設ける方法なので、プリズムによって全体としては両側面方向に光が進む。しかし、光源が点光源であるため、個々の光源からの左右方向に進む光線が左右方向で重なり合ってしまう部分が存在してしまい、全体として部分的な明暗が発生してしまう課題がある。
【０００６】
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、その目的は導光板の隅に円弧状に欠切した入射部を有し、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に光源からの光を略表面部方向に全反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状や凹状の稜を設け、光源からの円弧状（放射状）に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状（放射状）に進んだ入射光を裏面部に入射部方向に持つ傾斜面を入射部の円弧形状と同心位置に凸状や凹状の稜を設けて略表面部方向に全反射させて表面部から出射し、この出射光を表面部に設けた光を屈折させる微細な光制御素子や導光板に設けた稜に対応した位置に放射状に設けた頂角が６０〜８０度のプリズム形状をなした偏光シート等を用いることによって、必要視野角を維持し、均一で明るい輝度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ことにある。
【０００７】
【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、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う偏光シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う偏光シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。
【０００９】
また、請求項２に係る導光板は、傾斜面を裏面部の仮想水平面と成す角度が０．０１度〜１０度の範囲であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る導光板は、傾斜面を裏面部の仮想水平面と成す角度が０．０１度〜１０度の範囲であるので、導光板内に存在する光線の大部分を仮想水平面と成す小さい角度の傾斜面により表面部方向に全反射することができる。
【００１１】
さらに、請求項３に係る導光板は、傾斜面を曲線または円弧状であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る導光板は、傾斜面を曲線または円弧状であるので、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の面に場合には、光を拡散し、また、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合には、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散するように出射光の出射角等可変することができる。
【００１３】
また、請求項４に係る導光板は、稜を連続または非連続に欠切した円弧形状と同心に設けることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る導光板は、稜を連続または非連続に欠切した円弧形状と同心に設けるので、表面部や裏面部から出射光を稜に沿って全域に出射することができるばかりでなく、目的とする位置に部分的に出射することもできる。
【００１５】
さらに、請求項５に係る導光板は、稜を頂角が８０度〜１７９度の範囲であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る導光板は、稜を頂角が８０度〜１７９度の範囲であるので、導光板に於ける稜の角度変化に伴い稜の相互間の間隔を調整することができるとともに光源から離れるにしたがって稜の相互間のピッチを短く設定することもでき、さらに凸状または凹状の稜の高さまたは深さを設定することができる。
【００１７】
また、請求項６に係る導光板は、稜を頂角が平坦に欠切したことを特徴とする。
【００１８】
請求項６に係る導光板は、稜を頂角が平坦に欠切したので、例えば表面部のみに平坦に欠切させた稜を設け、裏面部の近傍に反射体を備えた場合には、表面部で全反射した光が裏面部方向に進み、裏面部から外部に出射した光線が反射体で反射して再度導光板に入射した光線は、表面部の稜の斜面では反射や屈折を行うが、本請求項に於ける平坦部では略ストレートに表面部から出射することができる。
【００１９】
さらに、請求項７に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に出射する光源と、当該光源からの光を出射する表面部または裏面部と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部から入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を設け、光源からの光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、表面部を覆う偏光シートとを具備することを特徴とする。
【００２０】
請求項７に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に出射する光源と、当該光源からの光を出射する表面部または裏面部と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部から入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を設け、光源からの光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、表面部を覆う偏光シートとを具備するので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。
【００２１】
また、請求項２に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有するとともに表面部に光を屈折させる微細な光制御素子を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したことを特徴とする。
【００２２】
請求項２に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有するとともに表面部に光を屈折させる微細な光制御素子を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部方向に進んだ光線を表面部に設けた微細な光制御素子により表面部より出射し、この光線を拡散シートによって、拡散した光を出射することができる。
【００２３】
さらにまた、請求項３に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜連続または非連続に複数を設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートまたは偏光シートと、
表面部および入射部以外の部分を覆う反射シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したことを特徴とする。
【００２４】
請求項３に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜連続または非連続に複数を設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートまたは偏光シートと、
表面部および入射部以外の部分を覆う反射シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射したり、裏面部より少量の光やエネルギの低い光等を反射シートにより、隅無く再度導光板に戻して、表面部方向に進んだ光線を表面部に設けた微細な光制御素子により表面部より出射し、この光線を拡散シートによって、拡散した光を出射させたり、または表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。
【００２５】
またさらに、請求項４に係る平面照明装置は、偏光シートを導光板に放射状に設けた稜に対応した位置に頂角が６０度〜８０度のプリズム形状を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項４に係る平面照明装置は、偏光シートを導光板に放射状に設けた稜に対応した位置に頂角が６０度〜８０度のプリズム形状を有するので、導光板から導光板に沿ったように出射した光線を略垂直な上方に偏光することができるとともに目的に合わせて稜の相互間のピッチや稜の高さまたは深さを設定することができる。
【００２７】
【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、円弧状に欠切した入射部を導光板の隅に設けるとともに裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心位置に入射部方向に傾斜面を持つ凸状や凹状の稜を設け、光源からの円弧状（放射状）に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状（放射状）に進んだ入射光を傾斜面で全反射して略表面部から出射し、この出射光を表面部に設けた微細な光制御素子で屈折させたり、導光板の上部に備えた頂角が６０〜８０度のプリズム形状をなすとともに導光板に設けた稜と同様な放射状の偏光シート等を用いることによって、必要視野角を維持しながら均一で明るい輝度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ことにある。
【００２８】
図１は本発明に係る平面照明装置の概略構成を示す分解斜視図、図２は本発明に係る導光板の裏面部に設けた稜の平面図、図３は図２の導光板の入射部と入射部から同心の稜の法線と直角方向７とを結ぶ線２ｃの導光板の部分断面図、図４は図３において導光板の表面部に光制御素子を設けた部分断面図、図５（ａ），（ｂ）、図６および図７は本発明に係る導光板に設けられる稜の他の構成例を示す部分拡大図、図８は本発明に係る平面照明装置の光偏光シートの平面図、図９は図８の光偏光シートの部分断面図、図１０は本発明に係る平面照明装置の光線の軌跡を示す図である。
【００２９】
図１の平面照明装置１は、導光板２、光源３、拡散シートまたは光偏光シート１１、反射体１５を備えて概略構成される。
【００３０】
光源３は、半導体発光素子であって、例えばＬＥＤやレーザ等からなる。この光源３としては、単色光やＲＧＢ（赤色、緑色、青色）からなる白色や蛍光材料を用いて波長変換することによって白色光にしたものも用いられる。
【００３１】
なお、本例では、導光板２の二つの側面部６が交差する隅７の一つに設けられる構成について説明するが、例えば対象位置の端部に複数の入射部８を持つ場合には、各入射部８に異なる発光色の光源３を用いて導光板２全体から白色の光を出射しても良い。
【００３２】
反射体１５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る。この反射体１５は、入射部８と表面部４以外の部分を覆い、光源３からの光が導光板２によって表面部４に出射した以外の光を反射または乱反射し、再び導光板２に入射させて光源３からの光を全て表面部４から出射するようにする。
【００３３】
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。導光板２は、側面部６と、光の出射目的である表面部４と、その反対側に位置する裏面部５および光源３からの光を導く入射部８とを有する。
【００３４】
表面部４は、最終的な平面照明装置１の必要とする目的である視野角や輝度等の選択により鏡面とするか、または表面に光制御素子１３が設けられる。
【００３５】
図４に示すように、光制御素子１３は、微細（例えば５μｍ〜１００μｍ程度）な円弧形状、楕円、多角柱および多角錐等からなる凹形状または凸形状を成している。この光制御素子１３は、裏面部５から表面部４に向かう光線を屈折させる。また、光制御素子１３が特に微細な場合には、この光制御素子１３内で全反射等を行い、全体としては散乱光のような振る舞いをする。
【００３６】
また、光制御素子１３は、目的とする角度や輝度分布をコントロールするためにグラデーションを施してもよい。これにより、裏面部４からの色々の角度での視野角を持った光線を導光板２から出射する光に対して最適な視野角の分布や輝度の分布をコントロールすることができる。
【００３７】
入射部８は、導光板２の二つの側面部６が交差する隅７のうちの少なくとも１つを点光源３の放射光と同等な円弧状に欠切して形成される。図１の例では、導光板２の手前側の隅が円弧状に欠切されて入射部８が形成されている。
【００３９】
裏面部５には、導光板２の一端部（一隅部）に設けた入射部８の欠切した円弧形状と同心に入射部８方向に傾斜面９ａを持つ稜９が設けてられている。
【００４０】
更に説明すると、裏面部５には、図２や図３に示すように、入射部８である裏面部５の一端部位置と同心に凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄを有している。そして、一端部位置である入射部８を中心に同心を描くように凸状の稜９ｃ（奇数）および凹状の稜９ｄ（偶数）とが連続に形成され、複数の凸状の稜ライン９ｃｎおよび複数の凹状の稜ライン９ｄｎを形成している。
【００４１】
なお、図示しないが、裏面部５には、飛び飛びに凸状の稜９ｃを設け、二つの凸状の稜９ｃとの間を平面としてもよい。また、裏面部５に飛び飛びに凹状の稜９ｄを設けたり、凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄとの間を平面にすることも可能である。
【００４２】
図３に示すように、凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄは、傾斜面９ａや傾斜面９ｂを備えている。特に、傾斜面９ａは、常に光源３からの光が表面部４方向に全反射するように入射部８方向（図３の入射部８に対して右上がり方向）に傾きを持っている。
【００４３】
以上の構成により、光源３から入射して稜９ｃおよび稜９ｄに達した光線は、放射出射光の光源３から同距離にあるので、これらに対する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射される。
【００４４】
図３は図２に於ける入射部８と同心の稜９の法線と直角方向の隅７とを結ぶ線２ｃの断面の一部を示している。この図３に示すように、入射部８から放射状に裏面部５に設けた凸状の稜９ｃおよび凹状の稜９ｄは三角形状をしている。本例では、凸状の稜９ｃの角度θ１を８０度〜１７９度の範囲、凹状の稜９ｄの角度θ２を８０度〜１７９度の範囲としている。また、裏面部５の仮想水平面５１と成す角度θ３を０．０１度〜１０度の範囲としている。
【００４５】
なお、図３の例では、凸状の稜９ｃおよび凹状の稜９ｄの傾斜面９ａと傾斜面９ｂとが等しい形状としたが、本発明の目的とするように光源３からの光が表面部４方向に全反射するように常に傾斜面９ａが入射部８方向に傾きを持てば良い。従って、二等辺三角形でなくても良く、例えば傾斜面９ａのみを持ち、傾斜面９ｂを垂直にした直角三角形の形状でも良い。
【００４６】
以上のように各角度θ１，θ２およびθ３を設定することにより、図３に示すように、導光板２の一端部位置の入射部８から導光板２に光線が入射されると、導光板２内に存在する光は、導光板２に使用する材料によって屈折角が所定の範囲内になる。例えば導光板２の材料をポリカーボネート（ＰＣ）樹脂とした場合、ポリカーボネート樹脂の屈折率ｎ＝１．５９であるので、空気層から導光板２に光線Ｌ０が入射されると、導光板２内に存在する光は、０≦｜α｜≦ｓｉｎ-1（１／ｎ）（但し、ｎは空気層とし屈折率ｎ＝１）の式より、略屈折角α＝±３８．９７１３°の範囲内にある。
【００４７】
また、屈折角α＝±３８．９７１３°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、ｓｉｎγ＝（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ポリカーボネート樹脂の屈折率はｎ＝１．５９程度であるので、臨界角γはγ＝３８．９７°程度になる。なお、導光板２の材料としてアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）材を用いた場合には、アクリル樹脂の屈折率ｎがｎ＝１．４９程度であり、屈折角αはα＝４２．３８°程度となるので、臨界角γもγ＝４２．３８°程度となる。
【００４８】
よって、表面部４が鏡面の場合、図３に示すように、最大屈折角αで表面部５や裏面部６方向に進んだ光線Ｌ１の中で表面部４方向に進んだ光線Ｌ１は、臨界角γより大きいので、表面部４で光線Ｌ１１として全反射する。この光線Ｌ１１は、裏面部５方向に向かい、仮想水平面５１と角度θ３でなす傾斜面９ｂに到達する。そして、ここでも傾斜面９ｂの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きいため、光線Ｌ１１が傾斜面９ｂで光線Ｌ１２として全反射する。そして、光線Ｌ１２は、入射部８の反対側方向に進む。なお、ここでは図示しないが、光線Ｌ１２は、入射部８の反対側の側面部６の近傍に設けた反射体等により再度導光板２内に戻される。
【００４９】
また、図示はしないが、最大屈折角αで表面部５や裏面部６方向に進んだ光線Ｌ１が直接および表面部４で全反射し、この光線が仮想水平面５１と角度θ３でなす傾斜面９ａに向かった場合には、傾斜面９ａの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも小さくなる。このため、上記表面部４で全反射した光線は、臨界角γを破り、屈折して裏面部５から出射する。このときの出射光は、エネルギが小さく直接的に導光板２の輝度に対する影響は少ないが、本例では全ての光を利用するため、図１に示す反射体１５により再度導光板２に戻して最終的には表面部４から出射させている。
【００５０】
さらに、屈折角αがやや小さい場合、図３に示すように、傾斜面９ａに到達した光線Ｌ２は、傾斜面９ａの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きい。このため、光線Ｌ２が傾斜面９ａで光線Ｌ２１として全反射する。この全反射した光線Ｌ２１は表面部４方向に進む。そして、表面部４に達した光線Ｌ２１は、垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも小さいので、臨界角γを破り、屈折して表面部４より光線Ｌ２２として出射される。この光線Ｌ２２は、表面部４からある程度の角度で表面部４に沿ったように出射する。
【００５１】
また、図３に示すように、例えば光線Ｌ３のような屈折角αが小さな光線の場合には、傾斜面９ａの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きい。このため、光線Ｌ３が傾斜面９ａで光線Ｌ３１として全反射する。この全反射した光線Ｌ３１は、表面部４に達するが、表面部４の垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きいので、光線Ｌ３０として再度裏面部５方向に進む。
【００５２】
以上の説明は導光板２の表面部４が鏡面の場合である。これに対し、図４に示すように、表面部４に光制御素子１３が設けられている場合には、光線Ｌ３のような屈折角αが小さな光線でも、傾斜面９ａで全反射をした光線Ｌ３１は表面部４に達する。しかし、表面部４に設けた光制御素子１３によって、この光制御素子１３に進んだ光線Ｌ３１での光制御素子１３の法線と直角に成す角（入射角）が臨界角γより小さい。このため、光線Ｌ３１は臨界角γを破り、屈折して光線Ｌ３０’として表面部４からある程度の角度で出射する。なお、光制御素子１３が無い時は全反射する。
【００５３】
また、同様に、図３で表面部４に沿ったように出射した光線Ｌ２２（図４中の破線）も表面部４に達した光線Ｌ２１は、表面部４に設けた光制御素子１３によって、この光制御素子１３に進んだ光線Ｌ３０での光制御素子１３の法線と直角に成す角（入射角）が臨界角γより小さい。このため、Ｌ２１は臨界角γを破り、屈折して光線Ｌ２２’として表面部４から光制御素子１３が無い時（Ｌ２２）よりも表面部４と成す角度が大きな角度で出射する。
【００５４】
このように、本例では、入射部８から放射状に表面部５に設けた凸状の稜９ｃおよび凹状の稜９ｄの法線と直角方向の断面の三角形状の角度範囲に於いて、表面部４から出射する光線の大部分は、裏面部５に設けた凸状の稜９ｃの傾斜面９ｂで全反射した光線となる。
【００５５】
なお、導光板２の中に存在する（略屈折角α＝±３８．９７１３°の範囲内）光線のうち、屈折角αが小さいほど光のエネルギが大きく、このエネルギが大きい光線は直接出射する光線でなく、一度凸状の稜９ｃの傾斜面９ａで全反射した光線が主なものである。すなわち、表面部４から出射する光線の大部分は、裏面部５に設けた凸状の稜９ｃの傾斜面９ａで全反射した光のエネルギが大きな光線である。
【００５６】
また、これら出射光は、表面部４側に傾いたように出射する。従って、図示しないフィルム状の拡散シートや図１に於けるフィルム状の光偏光シート１１および反射体１５等を用いず、例えば導光板２を上下逆に用いて表面部４から下方向に出射させることにより、反射型液晶パネルに光を投射し、反射型液晶パネルからの反射光を導光板２を透過させるようなフロントライトに用いることができる。
【００５７】
さらに、光源３から離れるにしたがって凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄ等の相互間のピッチを変化させたり、凸状の稜９ｃの稜の高さや凹状の稜９ｄの深さを設定することによって、傾斜面９ａに達する光線量を変化させることで出射光量を変えることができる。
【００５８】
また、図５（ａ）に示すように、導光板２の裏面部５に凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄを連続に形成した場合、光源３から入射して稜９ｃおよび稜９ｄに達した光線は放射出射光の光源３から同距離にあり、これらに対応する任意の距離の稜全ての光エネルギが等しく出射される。
【００５９】
さらに、図５（ｂ）に示すように、導光板２の裏面部５に凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄを非連続に形成した場合、凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄの間に平坦な鏡面９０を有し、光源３から入射し稜９ｃおよび稜９ｄに達した光線は放射出射光の光源３から同距離にあるが、これらに対応する任意の距離にある稜のみ光エネルギが等しく出射される。これにより、表面部５からの出射光を目的とする位置に部分的に出射することができる。
【００６０】
また、図６に示すように、導光板２の裏面部５に形成される稜は、三角形状の稜部を平坦に欠切した平坦部９１および平坦部９２を設けたものであってもよい。さらに、図示しないが、例えば表面部４の稜９ｃや稜９ｄに平坦に欠切させた平坦部９１や平坦部９２を設け、裏面部５の近傍に反射体を備えた構成とすることができる。この場合には、表面部４で全反射した光が直接裏面部５方向に進んだ光を裏面部５から外部に出射する。そして、この出射した光線が反射体１５で反射し、再度導光板２に入射した光線は、表面部４の稜９ｃや稜９ｄの傾斜面９ａや傾斜面９ｂでは反射や屈折を行うが、平坦部９１や平坦部９２では概略ストレートに表面部４から出射することができる。
【００６１】
さらに、図７に示すように、導光板２の裏面部５の三角形状の稜の隣り合った傾斜面９ａや傾斜面９ｂを曲線または円弧状にしてもよい。図７では、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の傾斜面９ａおよび傾斜面９ｂを示している。これにより、導光板２内に存在した光は、このへこんだ凹状の稜の傾斜面９ｂに達すると、この傾斜面９ｂの法線に対して出射角が直線の稜よりも大きくなり、外側寄りに拡散した状態となる。
【００６２】
また、図示しないが、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合、導光板２内に存在した光は、この膨らんだ凸状の稜の傾斜面９ａや傾斜面９ｂに達すると、この面の法線に対して出射角が直線の稜よりも小さくなり、内側寄り状態となり、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散する。そして、導光板２の三角形状の稜の隣り合った傾斜面９ａや傾斜面９ｂを曲線または円弧状にした場合には、出射光の出射角等を可変することができる。
【００６３】
なお、ここでの凸状の稜９ｃおよび凹状の稜９ｄの傾斜面９ａや傾斜面９ｂが等しい形状としたが、本発明の目的とする表面部４に出射するため、光源３からの光を表面部４方向に全反射する入射部８方向に傾斜面９ａを有すれば良い。従って、二等辺三角形でなくとも良く、例えば傾斜面９ａのみを持ち、傾斜面９ｂを垂直にした直角三角形の形状でも良い。
【００６４】
さらに、導光板２の上部にフィルム状の拡散シートを用いれば、導光板２の表面部４から任意の方向や特定の方向に出射した光線を拡散することができる。その際、平面照明装置１からの出射光としては、広い視野角を得ることができるとともに本発明の導光板２により高輝度の出射光を得ることができる。
【００６５】
ところで、導光板２の上部に配設される部材としては、拡散シートの他、図８および図９に示す光偏光シート１１を用いることができる。
【００６６】
光偏光シート１１は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の透明樹脂からフィルム状に成形される。光偏光シート１１は、導光板２に対応させた形状を有し、図９に示すように、断面が三角形状をし、凸状の稜１０ａや凹状の稜１０ｂからなる。光偏光シート１１は、導光板２と同様に、導光板２の使用法により、図示しないが飛び飛びに凸状の稜１０ａを設けたり、飛び飛びに凹状の稜１０ｂを設けたり、凸状の稜１０ａや凹状の稜１０ｂとの間を平面にすることも可能である。
【００６７】
また、光偏光シート１１は、図９に示すように、凸状の稜１０ａの角度θ５や凹状の稜１０ｂの角度θ６を６０度〜８０度の範囲としている。また、光偏光シート１１は、表面部１２と平行な仮想水平面１１ａと成す角度θ７を２０度〜６０度の範囲としている。
【００６８】
さらに、光偏光シート１１は、導光板２と対応させるために、光源３が導光板２の入射部８から放射状に片面に、ここでは表面部１２の裏側に設けた凸状の稜１０ａおよび凹状の稜１０ｂを導光板２の入射部８と同等の１１ｂと同心の稜の法線と直角方向の１１ｄとを結ぶ線１１ｃｂに図９の断面の三角形状を設ける。
【００６９】
また、光偏光シート１１は、導光板２と同様に凸状の稜１０ａがライン１０ａ１および凹状の稜１０ｂがライン１０ｂ１のように放射状に設けられ、凸状の稜１０ａをライン１０ａ１，１０ａ２（奇数）とし、凹状の稜１０ｂをライン１０ｂ１，１０ｂ２（偶数）として、凸状および凹状の稜が交互または連続に（ライン１０ａｎや１０ｂｎ）形成されている。
【００７０】
なお、ここでの凸状稜１０ａおよび凹状稜１０ｂの辺１２ａと辺１２ｂとが等しい形状としたが、導光板２の表面部４からの出射光に合わせた形状とすればよく、二等辺三角形でなくても良い。
【００７１】
図１０は本発明に係る平面照明装置１の導光板２と光偏光シート１１の一部拡大側面図である。図１０における平面照明装置１は、光偏光シート１１を導光板２の上部に備えている。光偏光シート１１は、凸状稜１０ａが導光板２に設けた凸状の稜９ｃに対向するように導光板２の表面部４側に向けて配置される。そして、導光板２の一端部である隅７に形成された入射部８に対面して光源３が配置される。
【００７２】
ここでは、導光板２や光偏光シート１１についての説明は先に説明したことと重複するので、その説明については省略し、光の軌跡等の説明を行う。
【００７３】
図１０において、傾斜面９ａに到達した光線Ｌ２は、傾斜面９ａの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きい。このため、光線Ｌ２は、傾斜面９ａで光線Ｌ２１として全反射する。この全反射した光線Ｌ２１は表面部４方向に進む。表面部４に達した光線Ｌ２１は、垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも小さいので、臨界角γを破り、屈折して光線Ｌ２２として導光板２の表面部４から出射する。この光線Ｌ２２は、光偏光シート１１の凸状の稜１０ａの辺１２ｂに到達する。そして、ここでも導光板２と光偏光シート１１との材質が同じ（ポリカーボネート（ＰＣ））であり、空気層から空気よりも屈折率の大きい光偏光シート１１の辺１２ｂに対する光線Ｌ２２は、辺１２ｂで屈折して光偏光シート１１内に光線Ｌ２３となって進む。
【００７４】
さらに、光線Ｌ２３は、光偏光シート１１内の辺１２ａに到達し、ここでの入射角が臨界角γ＝３８．９７°よりも大きい。このため、光線Ｌ２３は、辺１２ａで光線Ｌ２４として全反射する。この全反射した光線Ｌ２４は、光偏光シート１１の表面部１２方向に進む。
【００７５】
そして、光線Ｌ２４は、光偏光シート１１の表面部１２での入射角が臨界角γ＝３８．９７°よりも小さいので、表面部１２から略垂直に光線Ｌ２５を出射する。
【００７６】
このように、光偏光シート１１は、導光板２からの低く導光板２に沿ったような光線を、全反射を利用して光偏光シート１１に対して略垂直方向に光を出射することができる。
【００７７】
また、例えば光線Ｌ３の場合には、傾斜面９ａの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きい。このため、光線Ｌ３は、傾斜面９ａで光線Ｌ３１として全反射する。この全反射した光線Ｌ３１は、表面部４に設けた光制御素子１３に達し、光制御素子１３の法線と直角に成す角（入射角）が臨界角γより小さい。このため、光線Ｌ３１は、臨界角γを破り、屈折して光線Ｌ３０’として出射される。そして、光線Ｌ３０’は、光偏光シート１１内に光線Ｌ３２となって進む。
【００７８】
さらに、光線Ｌ３２は、光偏光シート１１内の辺１２ａに到達する。ここでの光線Ｌ３２の入射角は、臨界角γ＝３８．９７°よりも大きい。このため、光線Ｌ３２は、辺１２ａで光線Ｌ３３として全反射する。この全反射した光線Ｌ３３は、光偏光シート１１の表面部１２方向に進む。
【００７９】
光線Ｌ３３は、光偏光シート１１の表面部１２での入射角が臨界角γ＝３８．９７°よりも小さい。このため、光線Ｌ３３は、表面部１２から略垂直に光線Ｌ３４として出射する。
【００８０】
ところで、図１０の構成において、光偏光シート１１の上部に拡散シートを用いるようにしてもよい。この場合、光偏光シート１１からの高輝度の光線が拡散シートにより拡散される。これにより、導光板２の表面部４から任意の方向や特定の方向に出射した光線を拡散し、平面照明装置１からの出射光としては、高輝度で視野角の広い出射光を得ることができる。
【００８１】
以上説明したように、本発明の平面照明装置１によれば、導光板２の裏面部５に光源３の放射光に略等しい円弧形状に欠切した入射部８を設けるとともに常に光源３からの光を表面部４方向に全反射させる入射部８方向に傾斜面９ａを持つ稜９ｃまたは稜９ｄを入射部８と同心に設け、表面部４に設けた微細な光制御素子や光偏光シートによって輝度の高い光線を出射させることができる。さらに、拡散シートにより出射光を拡散して視野の広い出射光を平面照明装置１から出射することができる。
【００８２】
また、本発明の導光板２および拡散シートや光偏光シート１１等を備えた平面照明装置１は、少ない点光源３でも、光源３の位置する所から導光板２の表面部４に放射状に稜をもたせ、どこでも一定の光エネルギを与え、導光板２内に入射した光線の中でも光のエネルギの大きな光線を導光板２から任意の角度で出射することができる。そして、この光線を光偏光シート１１で略垂直方向に偏光したり、拡散シートで拡散することにより、平面照明装置１として、視野角の広い高輝度の出射光を得ることができる。
【００８３】
このように、本発明の導光板および平面照明装置は、導光板の隅に円弧状に欠切した入射部を設けるとともに裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心位置に入射部方向に傾斜面を持つ凸状や凹状の稜を設け、光源からの円弧状（放射状）に出射した光を円弧状に一致した円弧形状の入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状（放射状）に進んだ入射光を傾斜面で全反射して略表面部から出射し、この出射光を表面部に設けた微細な光制御素子で屈折させたり、導光板の上部に備えた頂角が６０〜８０度のプリズム形状をなすとともに導光板に設けた稜と同様な放射状の偏光シート等を用いることにより、必要視野角を維持しながら均一で明るい輝度を得ることができる。
【００８４】
【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、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う偏光シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。これにより、液晶表示装置等に用いた場合には明るく斑が無く適度の視野角を得ることができる。
【００８５】
また、請求項２に係る導光板は、傾斜面を裏面部の仮想水平面と成す角度が０．０１度〜１０度の範囲であるので、導光板内に存在する光線の大部分を仮想水平面と成す小さい角度の傾斜面により表面部方向に全反射することができる。これにより、光源からのエネルギの高い光線を表面部に進ませ、表面部に設けた微細な光制御素子や表面部近傍に備えた光偏光シート等により出射することができる。
【００８６】
さらに、請求項３に係る導光板は、傾斜面を曲線または円弧状であるので、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の面に場合には、光を拡散し、また、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合には、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散するように出射光の出射角等可変することができ、目的に合った設計をすることができる。
【００８７】
また、請求項４に係る導光板は、稜を連続または非連続に欠切した円弧形状と同心に設けるので、表面部や裏面部から出射光を稜に沿って全域に出射することができるばかりでなく、目的とする位置に部分的に出射することもできる。これにより、視野角のコントロールや輝度のコントロール等を行うことができる。
【００８８】
さらに、請求項５に係る導光板は、稜を頂角が８０度〜１７９度の範囲であるので、導光板に於ける稜の角度変化に伴い稜の相互間の間隔を調整することができるとともに光源から離れるにしたがって稜の相互間のピッチを短く設定することもできる。さらに、凸状または凹状の稜の高さまたは深さを設定することができるので、光源から離れるほど稜の相互間のピッチを短くしたり、凸状の稜の高さを高く、または凹状の稜の深さを深くすることによって、光源からの光強度の減衰分を出射量でコントロールすることにより均一な出射光を得ることができる。
【００８９】
また、請求項６に係る導光板は、稜を頂角が平坦に欠切したので、例えば表面部のみに平坦に欠切させた稜を設け、裏面部の近傍に反射体を備えた場合には、表面部で全反射した光が裏面部方向に進み、裏面部から外部に出射した光線が反射体で反射して再度導光板に入射した光線は、表面部の稜の斜面では反射や屈折を行うが、本請求項に於ける平坦部では略ストレートに表面部から出射することができる。これにより、例えばフロントライトの様な使用法に於いて直進光を導光板の上部から観測することができる。
【００９０】
さらに、請求項７に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に出射する光源と、当該光源からの光を出射する表面部または裏面部と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部から入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を設け、光源からの光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、表面部を覆う偏光シートとを具備するので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。これにより、液晶表示装置等に用いた場合には明るく斑が無く適度の視野角を得ることができる。
【００９１】
また、請求項２に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有するとともに表面部に光を屈折させる微細な光制御素子を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部方向に進んだ光線を表面部に設けた微細な光制御素子により表面部より出射し、この光線を拡散シートによって、拡散した光を出射することができる。これにより、導光板の大きさに左右されずに明るく光源の輝度に対応した輝度分布を得ることができ、且つ視野角の広い出射光を得ることができる。
【００９２】
さらに、請求項３に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜連続または非連続に複数を設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートまたは偏光シートと、
表面部および入射部以外の部分を覆う反射シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射したり、裏面部より少量の光やエネルギの低い光等を反射シートにより、隅無く再度導光板に戻して、表面部方向に進んだ光線を表面部に設けた微細な光制御素子により表面部より出射し、この光線を拡散シートによって、拡散した光を出射させたり、または表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。これにより、導光板の大きさに左右されずに明るく光源の輝度に対応した輝度分布を得ることができ、且つ視野角の広い出射光を得ることができる。
【００９３】
また、請求項４に係る平面照明装置は、偏光シートを導光板に放射状に設けた稜に対応した位置に頂角が６０度〜８０度のプリズム形状を有するので、導光板から導光板に沿ったように出射した光線を略垂直な上方に偏光することができるとともに目的に合わせて稜の相互間のピッチや稜の高さまたは深さを設定することができる。そして、本平面照明装置に対して略垂直な光を出射し、導光板からの出射光を取り込む光量をコントロールすることにより、出射光分布を均一にすることができる。
【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
【図２】本発明に係る導光板の裏面部に設けた稜の平面図
【図３】図２の導光板の部分断面図
【図４】図３における導光板の表面部に光制御素子を設けた導光板の部分断面図
【図５】（ａ），（ｂ）本発明に係る導光板に設けられる稜の他の構成例を示す部分拡大図
【図６】本発明に係る導光板に設けられる稜の他の構成例を示す部分拡大図
【図７】本発明に係る導光板に設けられる稜の他の構成例を示す部分拡大図
【図８】本発明に係る平面照明装置の光偏光シートの平面図
【図９】図８の光偏光シートの部分断面図
【図１０】本発明に係る平面照明装置の導光板と光偏光シートの一部拡大側面図であり、光線の軌跡を示す図
【符号の説明】
１…平面照明装置、２…導光板、２ｃ，１１ｃ…線、３…光源、４，１２…表面部、５…裏面部、６…側面部、７…隅、８…入射部、９…稜、９ａ，９ｂ…傾斜面、９ｃ…凸稜、９ｄ…凹稜、９ｃｎ…凸稜ライン、９ｄｎ…凹稜ライン、１５…反射体、１３…微細光制御素子、１１…光偏光シート、ｎ…屈折率、５１，６１，１０ａ，１０ａ１，１０ａ２，１０ａｎ…凸状稜、５２，６２，１０ｂ，１０ｂ１，１０ｂ２，１０ｂｎ…凹状稜、５１…仮想水平線、１１ｄ…光源と同心の法線の垂直方向の点、９１，９２…平坦部、９ａ１，９ｂ１…曲面稜、１２ａ，１２ｂ…辺、α…屈折角、θ１，θ５…凸状稜の角度、θ２，θ６…凹状稜の角度、θ３，θ７…仮想水平線と成す角度、γ…臨界角、Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ２１，Ｌ３，Ｌ２２，Ｌ２２’，Ｌ３１，Ｌ３０’，Ｌ１２，Ｌ３０，Ｌ１１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５…光線。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いる導光板および平面照明装置に関するものであり、導光板の少なくとも１つの隅を円弧状に欠切した入射部を有し、この欠切した円弧形状と同心に光源からの光を略表面部方向に全反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状や凹状の稜を裏面部に設け、輝度の高い出射光が得られ、さらに偏光シートや拡散シートを用いることで出射光をコントロールして目的とする視野角が得られ、明るく均一な光を得ることを目的とする導光板および平面照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の導光板および平面照明装置は、液晶表示装置の大きさに無関係に輝度を上げるために、単に表面部や裏面部に設けた溝や凸や凹の形状のドット等の数量を入射端面部から反入射端面部方向に進むに従い増加させて、表面部からの出射光を均一にする様にする方法が知られている。
【０００３】
また、従来の光源がＬＥＤ等の点光源を用いた平面照明装置では、導光板の側面にＬＥＤを複数並べ、これらＬＥＤに対向する位置の導光板の側面部にプリズム等の凸や凹の形状を設け、導光板の隅部分的まで光線が達するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導光板および平面照明装置は、液晶表示装置の大きさに無関係に輝度を上げるために、単に表面部や裏面部に設けた溝や凸や凹の形状のドット等の数量を入射端面部から反入射端面部方向に進むに従い増加させて、表面部からの出射光を均一にする様にする方法なので、輝度的には溝や凸形状および凹形状を入射端面部から反入射端面部方向に進むに従い増加させることによって、導光板に対して輝度量を得ることはできる。しかし、側面側方向等に光のコーンの広がりを得ることができない課題がある。
【０００５】
また、従来の光源がＬＥＤ等の点光源を用いた平面照明装置では、導光板の側面にＬＥＤを複数並べ、これらＬＥＤに対向する位置の導光板の側面部にプリズム等の凸や凹の形状を設ける方法なので、プリズムによって全体としては両側面方向に光が進む。しかし、光源が点光源であるため、個々の光源からの左右方向に進む光線が左右方向で重なり合ってしまう部分が存在してしまい、全体として部分的な明暗が発生してしまう課題がある。
【０００６】
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、その目的は導光板の隅に円弧状に欠切した入射部を有し、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に光源からの光を略表面部方向に全反射する入射部方向に傾斜面を持つ凸状や凹状の稜を設け、光源からの円弧状（放射状）に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状（放射状）に進んだ入射光を裏面部に入射部方向に持つ傾斜面を入射部の円弧形状と同心位置に凸状や凹状の稜を設けて略表面部方向に全反射させて表面部から出射し、この出射光を表面部に設けた光を屈折させる微細な光制御素子や導光板に設けた稜に対応した位置に放射状に設けた頂角が６０〜８０度のプリズム形状をなした偏光シート等を用いることによって、必要視野角を維持し、均一で明るい輝度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ことにある。
【０００７】
【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、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う偏光シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う偏光シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。
【０００９】
また、請求項２に係る導光板は、傾斜面を裏面部の仮想水平面と成す角度が０．０１度〜１０度の範囲であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る導光板は、傾斜面を裏面部の仮想水平面と成す角度が０．０１度〜１０度の範囲であるので、導光板内に存在する光線の大部分を仮想水平面と成す小さい角度の傾斜面により表面部方向に全反射することができる。
【００１１】
さらに、請求項３に係る導光板は、傾斜面を曲線または円弧状であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る導光板は、傾斜面を曲線または円弧状であるので、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の面に場合には、光を拡散し、また、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合には、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散するように出射光の出射角等可変することができる。
【００１３】
また、請求項４に係る導光板は、稜を連続または非連続に欠切した円弧形状と同心に設けることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る導光板は、稜を連続または非連続に欠切した円弧形状と同心に設けるので、表面部や裏面部から出射光を稜に沿って全域に出射することができるばかりでなく、目的とする位置に部分的に出射することもできる。
【００１５】
さらに、請求項５に係る導光板は、稜を頂角が８０度〜１７９度の範囲であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る導光板は、稜を頂角が８０度〜１７９度の範囲であるので、導光板に於ける稜の角度変化に伴い稜の相互間の間隔を調整することができるとともに光源から離れるにしたがって稜の相互間のピッチを短く設定することもでき、さらに凸状または凹状の稜の高さまたは深さを設定することができる。
【００１７】
また、請求項６に係る導光板は、稜を頂角が平坦に欠切したことを特徴とする。
【００１８】
請求項６に係る導光板は、稜を頂角が平坦に欠切したので、例えば表面部のみに平坦に欠切させた稜を設け、裏面部の近傍に反射体を備えた場合には、表面部で全反射した光が裏面部方向に進み、裏面部から外部に出射した光線が反射体で反射して再度導光板に入射した光線は、表面部の稜の斜面では反射や屈折を行うが、本請求項に於ける平坦部では略ストレートに表面部から出射することができる。
【００１９】
さらに、請求項７に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に出射する光源と、当該光源からの光を出射する表面部または裏面部と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部から入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を設け、光源からの光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、表面部を覆う偏光シートとを具備することを特徴とする。
【００２０】
請求項７に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に出射する光源と、当該光源からの光を出射する表面部または裏面部と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部から入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を設け、光源からの光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、表面部を覆う偏光シートとを具備するので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。
【００２１】
また、請求項２に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有するとともに表面部に光を屈折させる微細な光制御素子を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したことを特徴とする。
【００２２】
請求項２に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有するとともに表面部に光を屈折させる微細な光制御素子を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部方向に進んだ光線を表面部に設けた微細な光制御素子により表面部より出射し、この光線を拡散シートによって、拡散した光を出射することができる。
【００２３】
さらにまた、請求項３に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜連続または非連続に複数を設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートまたは偏光シートと、
表面部および入射部以外の部分を覆う反射シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したことを特徴とする。
【００２４】
請求項３に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜連続または非連続に複数を設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートまたは偏光シートと、
表面部および入射部以外の部分を覆う反射シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射したり、裏面部より少量の光やエネルギの低い光等を反射シートにより、隅無く再度導光板に戻して、表面部方向に進んだ光線を表面部に設けた微細な光制御素子により表面部より出射し、この光線を拡散シートによって、拡散した光を出射させたり、または表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。
【００２５】
またさらに、請求項４に係る平面照明装置は、偏光シートを導光板に放射状に設けた稜に対応した位置に頂角が６０度〜８０度のプリズム形状を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項４に係る平面照明装置は、偏光シートを導光板に放射状に設けた稜に対応した位置に頂角が６０度〜８０度のプリズム形状を有するので、導光板から導光板に沿ったように出射した光線を略垂直な上方に偏光することができるとともに目的に合わせて稜の相互間のピッチや稜の高さまたは深さを設定することができる。
【００２７】
【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、円弧状に欠切した入射部を導光板の隅に設けるとともに裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心位置に入射部方向に傾斜面を持つ凸状や凹状の稜を設け、光源からの円弧状（放射状）に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状（放射状）に進んだ入射光を傾斜面で全反射して略表面部から出射し、この出射光を表面部に設けた微細な光制御素子で屈折させたり、導光板の上部に備えた頂角が６０〜８０度のプリズム形状をなすとともに導光板に設けた稜と同様な放射状の偏光シート等を用いることによって、必要視野角を維持しながら均一で明るい輝度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ことにある。
【００２８】
図１は本発明に係る平面照明装置の概略構成を示す分解斜視図、図２は本発明に係る導光板の裏面部に設けた稜の平面図、図３は図２の導光板の入射部と入射部から同心の稜の法線と直角方向７とを結ぶ線２ｃの導光板の部分断面図、図４は図３において導光板の表面部に光制御素子を設けた部分断面図、図５（ａ），（ｂ）、図６および図７は本発明に係る導光板に設けられる稜の他の構成例を示す部分拡大図、図８は本発明に係る平面照明装置の光偏光シートの平面図、図９は図８の光偏光シートの部分断面図、図１０は本発明に係る平面照明装置の光線の軌跡を示す図である。
【００２９】
図１の平面照明装置１は、導光板２、光源３、拡散シートまたは光偏光シート１１、反射体１５を備えて概略構成される。
【００３０】
光源３は、半導体発光素子であって、例えばＬＥＤやレーザ等からなる。この光源３としては、単色光やＲＧＢ（赤色、緑色、青色）からなる白色や蛍光材料を用いて波長変換することによって白色光にしたものも用いられる。
【００３１】
なお、本例では、導光板２の二つの側面部６が交差する隅７の一つに設けられる構成について説明するが、例えば対象位置の端部に複数の入射部８を持つ場合には、各入射部８に異なる発光色の光源３を用いて導光板２全体から白色の光を出射しても良い。
【００３２】
反射体１５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る。この反射体１５は、入射部８と表面部４以外の部分を覆い、光源３からの光が導光板２によって表面部４に出射した以外の光を反射または乱反射し、再び導光板２に入射させて光源３からの光を全て表面部４から出射するようにする。
【００３３】
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。導光板２は、側面部６と、光の出射目的である表面部４と、その反対側に位置する裏面部５および光源３からの光を導く入射部８とを有する。
【００３４】
表面部４は、最終的な平面照明装置１の必要とする目的である視野角や輝度等の選択により鏡面とするか、または表面に光制御素子１３が設けられる。
【００３５】
図４に示すように、光制御素子１３は、微細（例えば５μｍ〜１００μｍ程度）な円弧形状、楕円、多角柱および多角錐等からなる凹形状または凸形状を成している。この光制御素子１３は、裏面部５から表面部４に向かう光線を屈折させる。また、光制御素子１３が特に微細な場合には、この光制御素子１３内で全反射等を行い、全体としては散乱光のような振る舞いをする。
【００３６】
また、光制御素子１３は、目的とする角度や輝度分布をコントロールするためにグラデーションを施してもよい。これにより、裏面部４からの色々の角度での視野角を持った光線を導光板２から出射する光に対して最適な視野角の分布や輝度の分布をコントロールすることができる。
【００３７】
入射部８は、導光板２の二つの側面部６が交差する隅７のうちの少なくとも１つを点光源３の放射光と同等な円弧状に欠切して形成される。図１の例では、導光板２の手前側の隅が円弧状に欠切されて入射部８が形成されている。
【００３９】
裏面部５には、導光板２の一端部（一隅部）に設けた入射部８の欠切した円弧形状と同心に入射部８方向に傾斜面９ａを持つ稜９が設けてられている。
【００４０】
更に説明すると、裏面部５には、図２や図３に示すように、入射部８である裏面部５の一端部位置と同心に凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄを有している。そして、一端部位置である入射部８を中心に同心を描くように凸状の稜９ｃ（奇数）および凹状の稜９ｄ（偶数）とが連続に形成され、複数の凸状の稜ライン９ｃｎおよび複数の凹状の稜ライン９ｄｎを形成している。
【００４１】
なお、図示しないが、裏面部５には、飛び飛びに凸状の稜９ｃを設け、二つの凸状の稜９ｃとの間を平面としてもよい。また、裏面部５に飛び飛びに凹状の稜９ｄを設けたり、凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄとの間を平面にすることも可能である。
【００４２】
図３に示すように、凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄは、傾斜面９ａや傾斜面９ｂを備えている。特に、傾斜面９ａは、常に光源３からの光が表面部４方向に全反射するように入射部８方向（図３の入射部８に対して右上がり方向）に傾きを持っている。
【００４３】
以上の構成により、光源３から入射して稜９ｃおよび稜９ｄに達した光線は、放射出射光の光源３から同距離にあるので、これらに対する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射される。
【００４４】
図３は図２に於ける入射部８と同心の稜９の法線と直角方向の隅７とを結ぶ線２ｃの断面の一部を示している。この図３に示すように、入射部８から放射状に裏面部５に設けた凸状の稜９ｃおよび凹状の稜９ｄは三角形状をしている。本例では、凸状の稜９ｃの角度θ１を８０度〜１７９度の範囲、凹状の稜９ｄの角度θ２を８０度〜１７９度の範囲としている。また、裏面部５の仮想水平面５１と成す角度θ３を０．０１度〜１０度の範囲としている。
【００４５】
なお、図３の例では、凸状の稜９ｃおよび凹状の稜９ｄの傾斜面９ａと傾斜面９ｂとが等しい形状としたが、本発明の目的とするように光源３からの光が表面部４方向に全反射するように常に傾斜面９ａが入射部８方向に傾きを持てば良い。従って、二等辺三角形でなくても良く、例えば傾斜面９ａのみを持ち、傾斜面９ｂを垂直にした直角三角形の形状でも良い。
【００４６】
以上のように各角度θ１，θ２およびθ３を設定することにより、図３に示すように、導光板２の一端部位置の入射部８から導光板２に光線が入射されると、導光板２内に存在する光は、導光板２に使用する材料によって屈折角が所定の範囲内になる。例えば導光板２の材料をポリカーボネート（ＰＣ）樹脂とした場合、ポリカーボネート樹脂の屈折率ｎ＝１．５９であるので、空気層から導光板２に光線Ｌ０が入射されると、導光板２内に存在する光は、０≦｜α｜≦ｓｉｎ-1（１／ｎ）（但し、ｎは空気層とし屈折率ｎ＝１）の式より、略屈折角α＝±３８．９７１３°の範囲内にある。
【００４７】
また、屈折角α＝±３８．９７１３°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、ｓｉｎγ＝（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ポリカーボネート樹脂の屈折率はｎ＝１．５９程度であるので、臨界角γはγ＝３８．９７°程度になる。なお、導光板２の材料としてアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）材を用いた場合には、アクリル樹脂の屈折率ｎがｎ＝１．４９程度であり、屈折角αはα＝４２．３８°程度となるので、臨界角γもγ＝４２．３８°程度となる。
【００４８】
よって、表面部４が鏡面の場合、図３に示すように、最大屈折角αで表面部５や裏面部６方向に進んだ光線Ｌ１の中で表面部４方向に進んだ光線Ｌ１は、臨界角γより大きいので、表面部４で光線Ｌ１１として全反射する。この光線Ｌ１１は、裏面部５方向に向かい、仮想水平面５１と角度θ３でなす傾斜面９ｂに到達する。そして、ここでも傾斜面９ｂの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きいため、光線Ｌ１１が傾斜面９ｂで光線Ｌ１２として全反射する。そして、光線Ｌ１２は、入射部８の反対側方向に進む。なお、ここでは図示しないが、光線Ｌ１２は、入射部８の反対側の側面部６の近傍に設けた反射体等により再度導光板２内に戻される。
【００４９】
また、図示はしないが、最大屈折角αで表面部５や裏面部６方向に進んだ光線Ｌ１が直接および表面部４で全反射し、この光線が仮想水平面５１と角度θ３でなす傾斜面９ａに向かった場合には、傾斜面９ａの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも小さくなる。このため、上記表面部４で全反射した光線は、臨界角γを破り、屈折して裏面部５から出射する。このときの出射光は、エネルギが小さく直接的に導光板２の輝度に対する影響は少ないが、本例では全ての光を利用するため、図１に示す反射体１５により再度導光板２に戻して最終的には表面部４から出射させている。
【００５０】
さらに、屈折角αがやや小さい場合、図３に示すように、傾斜面９ａに到達した光線Ｌ２は、傾斜面９ａの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きい。このため、光線Ｌ２が傾斜面９ａで光線Ｌ２１として全反射する。この全反射した光線Ｌ２１は表面部４方向に進む。そして、表面部４に達した光線Ｌ２１は、垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも小さいので、臨界角γを破り、屈折して表面部４より光線Ｌ２２として出射される。この光線Ｌ２２は、表面部４からある程度の角度で表面部４に沿ったように出射する。
【００５１】
また、図３に示すように、例えば光線Ｌ３のような屈折角αが小さな光線の場合には、傾斜面９ａの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きい。このため、光線Ｌ３が傾斜面９ａで光線Ｌ３１として全反射する。この全反射した光線Ｌ３１は、表面部４に達するが、表面部４の垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きいので、光線Ｌ３０として再度裏面部５方向に進む。
【００５２】
以上の説明は導光板２の表面部４が鏡面の場合である。これに対し、図４に示すように、表面部４に光制御素子１３が設けられている場合には、光線Ｌ３のような屈折角αが小さな光線でも、傾斜面９ａで全反射をした光線Ｌ３１は表面部４に達する。しかし、表面部４に設けた光制御素子１３によって、この光制御素子１３に進んだ光線Ｌ３１での光制御素子１３の法線と直角に成す角（入射角）が臨界角γより小さい。このため、光線Ｌ３１は臨界角γを破り、屈折して光線Ｌ３０’として表面部４からある程度の角度で出射する。なお、光制御素子１３が無い時は全反射する。
【００５３】
また、同様に、図３で表面部４に沿ったように出射した光線Ｌ２２（図４中の破線）も表面部４に達した光線Ｌ２１は、表面部４に設けた光制御素子１３によって、この光制御素子１３に進んだ光線Ｌ３０での光制御素子１３の法線と直角に成す角（入射角）が臨界角γより小さい。このため、Ｌ２１は臨界角γを破り、屈折して光線Ｌ２２’として表面部４から光制御素子１３が無い時（Ｌ２２）よりも表面部４と成す角度が大きな角度で出射する。
【００５４】
このように、本例では、入射部８から放射状に表面部５に設けた凸状の稜９ｃおよび凹状の稜９ｄの法線と直角方向の断面の三角形状の角度範囲に於いて、表面部４から出射する光線の大部分は、裏面部５に設けた凸状の稜９ｃの傾斜面９ｂで全反射した光線となる。
【００５５】
なお、導光板２の中に存在する（略屈折角α＝±３８．９７１３°の範囲内）光線のうち、屈折角αが小さいほど光のエネルギが大きく、このエネルギが大きい光線は直接出射する光線でなく、一度凸状の稜９ｃの傾斜面９ａで全反射した光線が主なものである。すなわち、表面部４から出射する光線の大部分は、裏面部５に設けた凸状の稜９ｃの傾斜面９ａで全反射した光のエネルギが大きな光線である。
【００５６】
また、これら出射光は、表面部４側に傾いたように出射する。従って、図示しないフィルム状の拡散シートや図１に於けるフィルム状の光偏光シート１１および反射体１５等を用いず、例えば導光板２を上下逆に用いて表面部４から下方向に出射させることにより、反射型液晶パネルに光を投射し、反射型液晶パネルからの反射光を導光板２を透過させるようなフロントライトに用いることができる。
【００５７】
さらに、光源３から離れるにしたがって凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄ等の相互間のピッチを変化させたり、凸状の稜９ｃの稜の高さや凹状の稜９ｄの深さを設定することによって、傾斜面９ａに達する光線量を変化させることで出射光量を変えることができる。
【００５８】
また、図５（ａ）に示すように、導光板２の裏面部５に凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄを連続に形成した場合、光源３から入射して稜９ｃおよび稜９ｄに達した光線は放射出射光の光源３から同距離にあり、これらに対応する任意の距離の稜全ての光エネルギが等しく出射される。
【００５９】
さらに、図５（ｂ）に示すように、導光板２の裏面部５に凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄを非連続に形成した場合、凸状の稜９ｃや凹状の稜９ｄの間に平坦な鏡面９０を有し、光源３から入射し稜９ｃおよび稜９ｄに達した光線は放射出射光の光源３から同距離にあるが、これらに対応する任意の距離にある稜のみ光エネルギが等しく出射される。これにより、表面部５からの出射光を目的とする位置に部分的に出射することができる。
【００６０】
また、図６に示すように、導光板２の裏面部５に形成される稜は、三角形状の稜部を平坦に欠切した平坦部９１および平坦部９２を設けたものであってもよい。さらに、図示しないが、例えば表面部４の稜９ｃや稜９ｄに平坦に欠切させた平坦部９１や平坦部９２を設け、裏面部５の近傍に反射体を備えた構成とすることができる。この場合には、表面部４で全反射した光が直接裏面部５方向に進んだ光を裏面部５から外部に出射する。そして、この出射した光線が反射体１５で反射し、再度導光板２に入射した光線は、表面部４の稜９ｃや稜９ｄの傾斜面９ａや傾斜面９ｂでは反射や屈折を行うが、平坦部９１や平坦部９２では概略ストレートに表面部４から出射することができる。
【００６１】
さらに、図７に示すように、導光板２の裏面部５の三角形状の稜の隣り合った傾斜面９ａや傾斜面９ｂを曲線または円弧状にしてもよい。図７では、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の傾斜面９ａおよび傾斜面９ｂを示している。これにより、導光板２内に存在した光は、このへこんだ凹状の稜の傾斜面９ｂに達すると、この傾斜面９ｂの法線に対して出射角が直線の稜よりも大きくなり、外側寄りに拡散した状態となる。
【００６２】
また、図示しないが、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合、導光板２内に存在した光は、この膨らんだ凸状の稜の傾斜面９ａや傾斜面９ｂに達すると、この面の法線に対して出射角が直線の稜よりも小さくなり、内側寄り状態となり、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散する。そして、導光板２の三角形状の稜の隣り合った傾斜面９ａや傾斜面９ｂを曲線または円弧状にした場合には、出射光の出射角等を可変することができる。
【００６３】
なお、ここでの凸状の稜９ｃおよび凹状の稜９ｄの傾斜面９ａや傾斜面９ｂが等しい形状としたが、本発明の目的とする表面部４に出射するため、光源３からの光を表面部４方向に全反射する入射部８方向に傾斜面９ａを有すれば良い。従って、二等辺三角形でなくとも良く、例えば傾斜面９ａのみを持ち、傾斜面９ｂを垂直にした直角三角形の形状でも良い。
【００６４】
さらに、導光板２の上部にフィルム状の拡散シートを用いれば、導光板２の表面部４から任意の方向や特定の方向に出射した光線を拡散することができる。その際、平面照明装置１からの出射光としては、広い視野角を得ることができるとともに本発明の導光板２により高輝度の出射光を得ることができる。
【００６５】
ところで、導光板２の上部に配設される部材としては、拡散シートの他、図８および図９に示す光偏光シート１１を用いることができる。
【００６６】
光偏光シート１１は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の透明樹脂からフィルム状に成形される。光偏光シート１１は、導光板２に対応させた形状を有し、図９に示すように、断面が三角形状をし、凸状の稜１０ａや凹状の稜１０ｂからなる。光偏光シート１１は、導光板２と同様に、導光板２の使用法により、図示しないが飛び飛びに凸状の稜１０ａを設けたり、飛び飛びに凹状の稜１０ｂを設けたり、凸状の稜１０ａや凹状の稜１０ｂとの間を平面にすることも可能である。
【００６７】
また、光偏光シート１１は、図９に示すように、凸状の稜１０ａの角度θ５や凹状の稜１０ｂの角度θ６を６０度〜８０度の範囲としている。また、光偏光シート１１は、表面部１２と平行な仮想水平面１１ａと成す角度θ７を２０度〜６０度の範囲としている。
【００６８】
さらに、光偏光シート１１は、導光板２と対応させるために、光源３が導光板２の入射部８から放射状に片面に、ここでは表面部１２の裏側に設けた凸状の稜１０ａおよび凹状の稜１０ｂを導光板２の入射部８と同等の１１ｂと同心の稜の法線と直角方向の１１ｄとを結ぶ線１１ｃｂに図９の断面の三角形状を設ける。
【００６９】
また、光偏光シート１１は、導光板２と同様に凸状の稜１０ａがライン１０ａ１および凹状の稜１０ｂがライン１０ｂ１のように放射状に設けられ、凸状の稜１０ａをライン１０ａ１，１０ａ２（奇数）とし、凹状の稜１０ｂをライン１０ｂ１，１０ｂ２（偶数）として、凸状および凹状の稜が交互または連続に（ライン１０ａｎや１０ｂｎ）形成されている。
【００７０】
なお、ここでの凸状稜１０ａおよび凹状稜１０ｂの辺１２ａと辺１２ｂとが等しい形状としたが、導光板２の表面部４からの出射光に合わせた形状とすればよく、二等辺三角形でなくても良い。
【００７１】
図１０は本発明に係る平面照明装置１の導光板２と光偏光シート１１の一部拡大側面図である。図１０における平面照明装置１は、光偏光シート１１を導光板２の上部に備えている。光偏光シート１１は、凸状稜１０ａが導光板２に設けた凸状の稜９ｃに対向するように導光板２の表面部４側に向けて配置される。そして、導光板２の一端部である隅７に形成された入射部８に対面して光源３が配置される。
【００７２】
ここでは、導光板２や光偏光シート１１についての説明は先に説明したことと重複するので、その説明については省略し、光の軌跡等の説明を行う。
【００７３】
図１０において、傾斜面９ａに到達した光線Ｌ２は、傾斜面９ａの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きい。このため、光線Ｌ２は、傾斜面９ａで光線Ｌ２１として全反射する。この全反射した光線Ｌ２１は表面部４方向に進む。表面部４に達した光線Ｌ２１は、垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも小さいので、臨界角γを破り、屈折して光線Ｌ２２として導光板２の表面部４から出射する。この光線Ｌ２２は、光偏光シート１１の凸状の稜１０ａの辺１２ｂに到達する。そして、ここでも導光板２と光偏光シート１１との材質が同じ（ポリカーボネート（ＰＣ））であり、空気層から空気よりも屈折率の大きい光偏光シート１１の辺１２ｂに対する光線Ｌ２２は、辺１２ｂで屈折して光偏光シート１１内に光線Ｌ２３となって進む。
【００７４】
さらに、光線Ｌ２３は、光偏光シート１１内の辺１２ａに到達し、ここでの入射角が臨界角γ＝３８．９７°よりも大きい。このため、光線Ｌ２３は、辺１２ａで光線Ｌ２４として全反射する。この全反射した光線Ｌ２４は、光偏光シート１１の表面部１２方向に進む。
【００７５】
そして、光線Ｌ２４は、光偏光シート１１の表面部１２での入射角が臨界角γ＝３８．９７°よりも小さいので、表面部１２から略垂直に光線Ｌ２５を出射する。
【００７６】
このように、光偏光シート１１は、導光板２からの低く導光板２に沿ったような光線を、全反射を利用して光偏光シート１１に対して略垂直方向に光を出射することができる。
【００７７】
また、例えば光線Ｌ３の場合には、傾斜面９ａの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きい。このため、光線Ｌ３は、傾斜面９ａで光線Ｌ３１として全反射する。この全反射した光線Ｌ３１は、表面部４に設けた光制御素子１３に達し、光制御素子１３の法線と直角に成す角（入射角）が臨界角γより小さい。このため、光線Ｌ３１は、臨界角γを破り、屈折して光線Ｌ３０’として出射される。そして、光線Ｌ３０’は、光偏光シート１１内に光線Ｌ３２となって進む。
【００７８】
さらに、光線Ｌ３２は、光偏光シート１１内の辺１２ａに到達する。ここでの光線Ｌ３２の入射角は、臨界角γ＝３８．９７°よりも大きい。このため、光線Ｌ３２は、辺１２ａで光線Ｌ３３として全反射する。この全反射した光線Ｌ３３は、光偏光シート１１の表面部１２方向に進む。
【００７９】
光線Ｌ３３は、光偏光シート１１の表面部１２での入射角が臨界角γ＝３８．９７°よりも小さい。このため、光線Ｌ３３は、表面部１２から略垂直に光線Ｌ３４として出射する。
【００８０】
ところで、図１０の構成において、光偏光シート１１の上部に拡散シートを用いるようにしてもよい。この場合、光偏光シート１１からの高輝度の光線が拡散シートにより拡散される。これにより、導光板２の表面部４から任意の方向や特定の方向に出射した光線を拡散し、平面照明装置１からの出射光としては、高輝度で視野角の広い出射光を得ることができる。
【００８１】
以上説明したように、本発明の平面照明装置１によれば、導光板２の裏面部５に光源３の放射光に略等しい円弧形状に欠切した入射部８を設けるとともに常に光源３からの光を表面部４方向に全反射させる入射部８方向に傾斜面９ａを持つ稜９ｃまたは稜９ｄを入射部８と同心に設け、表面部４に設けた微細な光制御素子や光偏光シートによって輝度の高い光線を出射させることができる。さらに、拡散シートにより出射光を拡散して視野の広い出射光を平面照明装置１から出射することができる。
【００８２】
また、本発明の導光板２および拡散シートや光偏光シート１１等を備えた平面照明装置１は、少ない点光源３でも、光源３の位置する所から導光板２の表面部４に放射状に稜をもたせ、どこでも一定の光エネルギを与え、導光板２内に入射した光線の中でも光のエネルギの大きな光線を導光板２から任意の角度で出射することができる。そして、この光線を光偏光シート１１で略垂直方向に偏光したり、拡散シートで拡散することにより、平面照明装置１として、視野角の広い高輝度の出射光を得ることができる。
【００８３】
このように、本発明の導光板および平面照明装置は、導光板の隅に円弧状に欠切した入射部を設けるとともに裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心位置に入射部方向に傾斜面を持つ凸状や凹状の稜を設け、光源からの円弧状（放射状）に出射した光を円弧状に一致した円弧形状の入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状（放射状）に進んだ入射光を傾斜面で全反射して略表面部から出射し、この出射光を表面部に設けた微細な光制御素子で屈折させたり、導光板の上部に備えた頂角が６０〜８０度のプリズム形状をなすとともに導光板に設けた稜と同様な放射状の偏光シート等を用いることにより、必要視野角を維持しながら均一で明るい輝度を得ることができる。
【００８４】
【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、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う偏光シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。これにより、液晶表示装置等に用いた場合には明るく斑が無く適度の視野角を得ることができる。
【００８５】
また、請求項２に係る導光板は、傾斜面を裏面部の仮想水平面と成す角度が０．０１度〜１０度の範囲であるので、導光板内に存在する光線の大部分を仮想水平面と成す小さい角度の傾斜面により表面部方向に全反射することができる。これにより、光源からのエネルギの高い光線を表面部に進ませ、表面部に設けた微細な光制御素子や表面部近傍に備えた光偏光シート等により出射することができる。
【００８６】
さらに、請求項３に係る導光板は、傾斜面を曲線または円弧状であるので、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の面に場合には、光を拡散し、また、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合には、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散するように出射光の出射角等可変することができ、目的に合った設計をすることができる。
【００８７】
また、請求項４に係る導光板は、稜を連続または非連続に欠切した円弧形状と同心に設けるので、表面部や裏面部から出射光を稜に沿って全域に出射することができるばかりでなく、目的とする位置に部分的に出射することもできる。これにより、視野角のコントロールや輝度のコントロール等を行うことができる。
【００８８】
さらに、請求項５に係る導光板は、稜を頂角が８０度〜１７９度の範囲であるので、導光板に於ける稜の角度変化に伴い稜の相互間の間隔を調整することができるとともに光源から離れるにしたがって稜の相互間のピッチを短く設定することもできる。さらに、凸状または凹状の稜の高さまたは深さを設定することができるので、光源から離れるほど稜の相互間のピッチを短くしたり、凸状の稜の高さを高く、または凹状の稜の深さを深くすることによって、光源からの光強度の減衰分を出射量でコントロールすることにより均一な出射光を得ることができる。
【００８９】
また、請求項６に係る導光板は、稜を頂角が平坦に欠切したので、例えば表面部のみに平坦に欠切させた稜を設け、裏面部の近傍に反射体を備えた場合には、表面部で全反射した光が裏面部方向に進み、裏面部から外部に出射した光線が反射体で反射して再度導光板に入射した光線は、表面部の稜の斜面では反射や屈折を行うが、本請求項に於ける平坦部では略ストレートに表面部から出射することができる。これにより、例えばフロントライトの様な使用法に於いて直進光を導光板の上部から観測することができる。
【００９０】
さらに、請求項７に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に出射する光源と、当該光源からの光を出射する表面部または裏面部と、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部から入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を設け、光源からの光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、表面部を覆う偏光シートとを具備するので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。これにより、液晶表示装置等に用いた場合には明るく斑が無く適度の視野角を得ることができる。
【００９１】
また、請求項２に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有するとともに表面部に光を屈折させる微細な光制御素子を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射して表面部方向に進んだ光線を表面部に設けた微細な光制御素子により表面部より出射し、この光線を拡散シートによって、拡散した光を出射することができる。これにより、導光板の大きさに左右されずに明るく光源の輝度に対応した輝度分布を得ることができ、且つ視野角の広い出射光を得ることができる。
【００９２】
さらに、請求項３に係る平面照明装置は、円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら表面部と裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの側面部が交差する隅の少なくとも１つを光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、裏面部に入射部の欠切した円弧形状と同心に円弧状または放射状に広がりを持って入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜連続または非連続に複数を設け、光源からの円弧状または放射状の光を傾斜面によって略表面部方向に全反射する導光板と、
表面部を覆う拡散シートまたは偏光シートと、
表面部および入射部以外の部分を覆う反射シートとを具備し、
光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と導光板の円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で入射部の欠切部分内に光源を配置したので、光源からの円弧状に出射した光を円弧状に一致した入射部から導光板内に取り込み、同様に円弧状に伝播した入射光を裏面部に設けた円弧形状と同心な凸状や凹状の稜の入射部方向に持つ傾斜面によって、同心領域のどこでも均一に全反射したり、裏面部より少量の光やエネルギの低い光等を反射シートにより、隅無く再度導光板に戻して、表面部方向に進んだ光線を表面部に設けた微細な光制御素子により表面部より出射し、この光線を拡散シートによって、拡散した光を出射させたり、または表面部から導光板に沿ったように出射した光線を表面部から最短距離で完全に光偏光シートの凸状や凹状の稜に導き、光偏光シートによって略垂直方向に偏光して平面照明装置から出射することができる。これにより、導光板の大きさに左右されずに明るく光源の輝度に対応した輝度分布を得ることができ、且つ視野角の広い出射光を得ることができる。
【００９３】
また、請求項４に係る平面照明装置は、偏光シートを導光板に放射状に設けた稜に対応した位置に頂角が６０度〜８０度のプリズム形状を有するので、導光板から導光板に沿ったように出射した光線を略垂直な上方に偏光することができるとともに目的に合わせて稜の相互間のピッチや稜の高さまたは深さを設定することができる。そして、本平面照明装置に対して略垂直な光を出射し、導光板からの出射光を取り込む光量をコントロールすることにより、出射光分布を均一にすることができる。
【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
【図２】本発明に係る導光板の裏面部に設けた稜の平面図
【図３】図２の導光板の部分断面図
【図４】図３における導光板の表面部に光制御素子を設けた導光板の部分断面図
【図５】（ａ），（ｂ）本発明に係る導光板に設けられる稜の他の構成例を示す部分拡大図
【図６】本発明に係る導光板に設けられる稜の他の構成例を示す部分拡大図
【図７】本発明に係る導光板に設けられる稜の他の構成例を示す部分拡大図
【図８】本発明に係る平面照明装置の光偏光シートの平面図
【図９】図８の光偏光シートの部分断面図
【図１０】本発明に係る平面照明装置の導光板と光偏光シートの一部拡大側面図であり、光線の軌跡を示す図
【符号の説明】
１…平面照明装置、２…導光板、２ｃ，１１ｃ…線、３…光源、４，１２…表面部、５…裏面部、６…側面部、７…隅、８…入射部、９…稜、９ａ，９ｂ…傾斜面、９ｃ…凸稜、９ｄ…凹稜、９ｃｎ…凸稜ライン、９ｄｎ…凹稜ライン、１５…反射体、１３…微細光制御素子、１１…光偏光シート、ｎ…屈折率、５１，６１，１０ａ，１０ａ１，１０ａ２，１０ａｎ…凸状稜、５２，６２，１０ｂ，１０ｂ１，１０ｂ２，１０ｂｎ…凹状稜、５１…仮想水平線、１１ｄ…光源と同心の法線の垂直方向の点、９１，９２…平坦部、９ａ１，９ｂ１…曲面稜、１２ａ，１２ｂ…辺、α…屈折角、θ１，θ５…凸状稜の角度、θ２，θ６…凹状稜の角度、θ３，θ７…仮想水平線と成す角度、γ…臨界角、Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ２１，Ｌ３，Ｌ２２，Ｌ２２’，Ｌ３１，Ｌ３０’，Ｌ１２，Ｌ３０，Ｌ１１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５…光線。
Claims (4)
- 円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら前記表面部と前記裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの前記側面部が交差する隅の少なくとも１つを前記光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、前記入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、前記裏面部に前記入射部の前記欠切した円弧形状と同心に前記円弧状または放射状に広がりを持って前記入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、前記光源からの円弧状または放射状の光を前記傾斜面によって略前記表面部方向に全反射する導光板と、
前記表面部を覆う偏光シートとを具備し、
前記光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と前記導光板の前記円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で前記入射部の欠切部分内に前記光源を配置したことを特徴とする平面照明装置。 - 円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら前記表面部と前記裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの前記側面部が交差する隅の少なくとも１つを前記光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有するとともに前記表面部に光を屈折させる微細な光制御素子を有し、前記入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、前記裏面部に前記入射部の前記欠切した円弧形状と同心に前記円弧状または放射状に広がりを持って前記入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜を連続または非連続に複数設け、前記光源からの円弧状または放射状の光を前記傾斜面によって略前記表面部方向に全反射する導光板と、
前記表面部を覆う拡散シートとを具備し、
前記光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と前記導光板の前記円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で前記入射部の欠切部分内に前記光源を配置したことを特徴とする平面照明装置。 - 円弧状または放射状に光を出射する矩形状の光源と、
当該光源からの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、これら前記表面部と前記裏面部とに直角に交わる側面部と、この二つの前記側面部が交差する隅の少なくとも１つを前記光源からの円弧状または放射状に出射した光に一致した円弧状に欠切した入射部を有し、前記入射部の全体から円弧状または放射状の光を入射し、放射状に広がりながら進行する光に対応するように、前記裏面部に前記入射部の前記欠切した円弧形状と同心に前記円弧状または放射状に広がりを持って前記入射部方向に傾斜面を持つ凸状または／および凹状の稜連続または非連続に複数を設け、前記光源からの円弧状または放射状の光を前記傾斜面によって略前記表面部方向に全反射する導光板と、
前記表面部を覆う拡散シートまたは偏光シートと、
前記表面部および前記入射部以外の部分を覆う反射シートとを具備し、
前記光源の互いに隣合う２つの側面が交差する端部位置と前記導光板の前記円弧状に欠切した入射部とが対向する位置で前記入射部の欠切部分内に前記光源を配置したことを特徴とする平面照明装置。 - 前記偏光シートは、前記導光板に放射状に設けた前記稜に対応した位置に頂角が６０度〜８０度のプリズム形状を有することを特徴とする請求項１または請求項３記載の平面照明装置。
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