JP6061396B2 - 導光板及び面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、入光端面に光源を配置して出射部から面状の照明光を出射する導光板、及びこのような導光板を備えたサイドライト方式の面状照明装置に関する。

液晶表示パネルの照明手段として、小型で環境適合性に優れたＬＥＤを導光板の側端面に沿って配置してなるサイドライト方式の面状照明装置（バックライト）が、携帯電話等の小型携帯情報機器の分野を中心に広く採用されている。昨今では、小型携帯情報機器の更なる薄型化に対応するため、ＬＥＤが配置された側端面（以下、入光面ともいう）から離れるほど厚さが漸減する入光楔部が入光面と出射部との間に形成された導光板が使用されている。このような導光板を使用することにより、ＬＥＤの厚さによらず導光板の出射部を薄くすることができる（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開２００７−２８７５５０号公報 特開２００８−１７０７３９号公報

しかしながら、液晶表示装置の薄型化に対する要求は厳しさを増すばかりであり、液晶表示装置のバックライトとして用いられる面状照明装置にも、さらなる薄型化が強く求められている。例えば、使用するＬＥＤの厚さ及び入光楔部の導光方向の長さを所与の条件として、出射部を薄型化するためには、入光楔部を構成する傾斜面の傾斜角を大きくする必要がある。しかしながら、傾斜面の傾斜角を大きくすると、入光楔部及び出射部の入光楔部近傍からの漏れ光が増大して、照明光として利用される出射部からの出射光の輝度が低下するとともに、照明光の輝度分布が劣化するという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、輝度の低下及び輝度分布の劣化等を生じさせることなく、出射部を薄型化することが可能な導光板及び面状照明装置を提供することを目的とする。

以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）光源からの光を入射する端面である入光面と、前記入光面の長手方向の二端辺のうちの一方に連接する面に含まれ、前記入光面から入射した光を出射させる出射面を有する導光板であって、傾斜面を含み前記入光面側から前記出射面側に向かうほど肉厚が薄くなるように設けられた入光楔部を有しており、前記入光楔部は、前記入光面側から前記出射面側へと延在する厚肉部と薄肉部とを含み、かつ、前記厚肉部の厚さと前記薄肉部の厚さとの差分が、前記入光面側から前記出射面側に向かうに従って小さくなるように構成され、前記入光楔部の、前記入光面の前記光源と相対する領域の前方部分は、前記薄肉部からなることを特徴とする導光板（請求項１）。

本項に記載の導光板によれば、入光楔部が、入光面側から出射面側へと延在する厚肉部と薄肉部とを含み、かつ、厚肉部の厚さと薄肉部の厚さとの差分が、入光面側から出射面側に向かうに従って小さくなるように構成されていることから、入光楔部の傾斜面が入光面の長手方向に沿った傾斜も有することになるため、傾斜面に厚さ方向の入射角度幅を有して入射する光を、出射面と平行な方向にも広がりを有するように反射し、その結果、その傾斜面からの反射光が、出射面とは反対側の面で反射して再び傾斜面に入射する際の入射角度を小さくすることが可能となり、ひいては、傾斜面及び出射面の入光楔部近傍からの漏れ光を、効果的に低減することができる。

（２）（１）項に記載の導光板において、前記入光面の前記光源と相対する領域の前方部分に延在する前記薄肉部の、前記入光面側の端部は、前記光源の厚さと同一の厚さを有する部分を含むことを特徴とする導光板（請求項２）。

（３）（１）または（２）項に記載の導光板において、前記入光楔部は、複数の前記厚肉部と複数の前記薄肉部の一方または両方を有し、前記厚肉部と前記薄肉部が交互に配置されていることを特徴とする導光板（請求項３）。

（４）（１）から（３）項のいずれか１項に記載の導光板において、前記傾斜面は、前記入光面側から第１の傾斜面部と、第２の傾斜面部と、第３の傾斜面部とを有し、前記第２の傾斜面部の、前記入光面の長手方向の任意の位置で前記入光面及び前記出射面に直交する断面内の平均傾斜角は、同一の前記断面内の前記第１の傾斜面部および前記第３の傾斜面部の平均傾斜角よりも大きいことを特徴とする導光板（請求項４）。

さらに、本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、近年の薄型化および狭額縁化が進んだ導光板の入光楔部において、その入光面寄りの領域と出射面寄りの領域が、中央の領域よりも漏れ光が発生する危険性が高いという知見を得た。

そして、本項に記載の導光板によれば、入光面側から前記出射面側に向かうほど肉厚が薄くなるように設けられた入光楔部の傾斜面が、入光面側から第１の傾斜面部と、第２の傾斜面部と、第３の傾斜面部とを有しており、第２の傾斜面部（中央の領域）の、入光面の長手方向の任意の位置で入光面及び出射面に直交する断面内の平均傾斜角は、同一の断面内の第１の傾斜面部（入光面寄りの領域）および第３の傾斜面部（出射面寄りの領域）の平均傾斜角よりも大きいことにより、入光楔部のうち、漏れ光が発生する危険性が相対的に高い入光面寄りの領域及び出射面寄りの領域からの漏れ光を効果的に低減するとともに、出射面の入光楔部寄りの領域から出射する光を低減することが可能となる。

（５）（４）項に記載の導光板において、前記第１の傾斜面部と前記第２の傾斜面部との連結部、および、前記第２の傾斜面部と前記第３の傾斜面部との連結部が、曲面として構成されていることを特徴とする導光板（請求項５）。

本項に記載の導光板によれば、入光楔部の、入光面からの距離に沿った漏れ光発生の危険性の変化の態様に基づいて傾斜面の形状を適切に設定することにより、より効果的に漏れ光を低減させることが可能となる。

（６）（４）または（５）項に記載の導光板において、前記傾斜面が、全体として一つの連続曲面として構成されていることを特徴とする導光板（請求項６）。

本項に記載の導光板によれば、傾斜面が全体として一つの連続曲面として構成されているため、傾斜面の傾斜角は、任意の側断面内において、入光面に直交する方向に沿って連続して空間的に変動することにより、入光楔部の、入光面からの距離に沿った漏れ光発生の危険性の変化の態様に基づいて、傾斜面の形状をより高い自由度をもって適切に設定することが可能となり、さらに効果的に漏れ光を低減させることが可能となる。

（７）（６）項に記載の導光板において、前記連続曲面が、前記入光面側が凸状で前記出射面側が凹状の曲面であることを特徴とする導光板（請求項７）。

本項に記載の導光板によれば、薄型化および狭額縁化が進んだ導光板の入光楔部において、その入光面からの距離に沿った漏れ光発生の危険性の変化の典型的な態様に対して、傾斜面の形状を最も適切な形状とし、さらに効果的に漏れ光を低減させることが可能となる。

（８）（７）項に記載の導光板において、前記連続曲面は、側面視Ｓ字状に形成され、前記第２の傾斜面部内に変曲点を有することを特徴とする導光板（請求項８）。

本項に記載の導光板によれば、上記の最も適切な形状の傾斜面を、容易かつ効果的に形成することが可能となる。
（９）（８）項に記載の導光板において、前記変曲点は、前記連続曲面の前記入光面に直交する方向の略中央に設けられ、前記連続曲面の、側面視Ｓ字状の凸部分の形状と凹部分の形状とが略合同であることを特徴とする導光板（請求項９）。

（１０）（４）または（５）項に記載の導光板において、前記第１の傾斜面部、前記第２の傾斜面部、および前記第３の傾斜面部のうちの少なくとも１つが、複数の平面から構成されていることを特徴とする導光板（請求項１０）。

本項に記載の導光板によれば、入光楔部の、入光面からの距離に沿った漏れ光発生の危険性の変化の態様に基づいた傾斜面の形状を容易に形成し、効果的に漏れ光を低減させることが可能となる。

（１１）（１）から（１０）項のいずれか１項に記載の導光板において、前記傾斜面が、前記出射面側に設けられていることを特徴とする導光板（請求項１１）。

（１２）（１）から（１１）項のいずれか１項に記載の導光板において、前記入光面と前記入光楔部との間に、厚みが一定の平坦部が設けられていることを特徴とする導光板（請求項１２）。

（１３）（３）から（１２）項のいずれか１項に記載の導光板において、前記入光楔部が複数の前記厚肉部を有する場合、複数の前記厚肉部の形状が互いに同一である場合を含み、かつ、前記入光楔部が複数の前記薄肉部を有する場合、複数の前記薄肉部の形状が互いに同一である場合を含むことを特徴とする導光板（請求項１３）。

（１４）（１）から（１３）項のいずれか１項に記載の導光板と、前記入光面に相対するように配置され前記入光面に光を出射する光源とを備えたことを特徴とする面状照明装置（請求項１４）。

（１５）光源からの光を入射する端面である入光面と、前記入光面の長手方向の二端辺のうちの一方に連接する面に含まれ、前記入光面から入射した光を出射させる出射面を有する導光板であって、傾斜面を含み前記入光面側から前記出射面側に向かうほど肉厚が薄くなるように設けられた入光楔部を有しており、前記入光楔部は、前記入光面側から前記出射面側へと延在する厚肉部と薄肉部とを含み、かつ、前記傾斜面の前記厚肉部における平均傾斜角は、前記傾斜面の前記薄肉部における平均傾斜角よりも大きく、前記傾斜面は、前記入光面側から第１の傾斜面部と、第２の傾斜面部と、第３の傾斜面部とを有し、前記第２の傾斜面部の、前記入光面の長手方向の任意の位置で前記入光面及び前記出射面に直交する断面内の平均傾斜角は、同一の前記断面内の前記第１の傾斜面部および前記第３の傾斜面部の平均傾斜角よりも大きいことを特徴とする導光板（請求項１５）。

本発明によれば、輝度の低下及び輝度分布の劣化等を生じさせることなく、出射部を薄型化することが可能な面状照明装置を提供することが可能となる。

（ａ）は、本発明の特徴の一部を説明するための面状照明装置の一例の要部を示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す面状照明装置の特徴を模式的に示す側面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明における漏れ光危険度の概念を説明するための図であり、傾斜面に対する１回目入射光の光量、入射角度、漏れ光危険度を、それぞれ模式的に示す図である。 本発明における漏れ光危険度の概念を説明するために、傾斜面に入射する光が光軸となす角度と、一定の角度幅に対応する傾斜面上の距離を示す図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明における漏れ光危険度の概念を説明するための図であり、傾斜面に対する２回目入射光の光量、入射角度、漏れ光危険度を、それぞれ模式的に示す図である。 全体の漏れ光危険度の分布を、入光楔部の形状と対応させて示す図である。 （ａ）は、従来の面状照明装置を、入射角度の異なる複数の入射光の光路とともに示す側面図、（ｂ）は、図１（ａ）に示す面状照明装置について、入射角度の異なる複数の入射光の光路とともに示す側面図である。 擬似白色ＬＥＤの典型的な構成を示す断面図である。 本発明の特徴の一部を説明するための面状照明装置の他の例の要部を示す側面図である。 本発明の特徴の一部を説明するための面状照明装置の他の例の要部を示す側面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態における面状照明装置の要部を示す立面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る導光板及び面状照明装置を図面を参照して説明する。なお、添付の各図面において、各構成要素の形状、寸法等は、本発明の理解を容易にするため適宜誇張して示されている。また、添付の各図面において、二つの構成要素が空間を介して隣接するように図示されている場合、その空間は、本発明の理解を容易にするために挿入されるか、または誇張して示されたものであり、本発明の構成は、隣接する構成要素間の空間の有無、または、存在する場合には、その寸法によるものではない。

面状照明装置１０は、図１（ａ）に示すように、光源としてのＬＥＤ１１と、ＬＥＤ１１が発光した光を面状に出射させるための導光板２０とを備えている。導光板２０は、透明材料（例えば、ポリカーボネート樹脂）を用いて上面視矩形状に形成されており、その外表面に、ＬＥＤ１１が配置される端面である入光面２１を有している。また、導光板２０において、入光面２１の長手方向（図１（ａ）において、紙面に直交する方向）の二端辺２１ｃ、２１ｄのうちの一方の端辺２１ｃに連接する面には、出射面２２と、後述する傾斜面２５とが含まれている。以下、導光板２０の出射面２２を含む方の面を表面２３、表面２３に対向する面を裏面２４ともいう。

ここで、本発明において、入光面２１から、入光面２１と対向する端面（図示は省略する）に向かう方向（図１（ａ）の紙面右方向）を「前方」（その反対方向を「後方」）という。このように定義された「前方」は、入光面２１から導光板２０に入光した光が、全体として、導光板２０内を導光される方向でもあり、この意味で、上記定義による前後方向を、「導光方向」ともいう。
また、裏面２４が表面２３を向く方向（図１（ａ）の紙面上方向）を「上方」（その反対方向を「下方」）と定義し、この定義による上下方向を、「厚み方向」ともいう。さらに、前後方向及び上下方向と直交する方向（図１（ａ）の紙面に直交する方向）を（必要な場合、前方に向かって「右方」及び「左方」を定義して）左右方向ともいう。左右方向は、言い換えれば、入光面２１の長手方向である。また、特に明示して断らない限り、「長さ」、「厚さ（厚み）」、及び「幅」は、それぞれ前後方向、上下方向、及び左右方向の寸法をいう。

導光板２０は、入光面２１側から前方に向かって、傾斜面２５を含む入光楔部３１と、出射面２２を含む出射部３２とを備えている。そして、導光板２０の裏面２４は、入光楔部３１と出射部３２とを通じて一つの平坦面となるように形成され、一方、入光楔部３１の傾斜面２５は、入光面２１側から前方に向かって下方に傾斜するように形成されており、これによって、入光楔部３１は、入光面２１側から出射面２２側に向かうほど肉厚が薄くなるように設けられている。出射面２２は、入光面２１に略直交する平坦面として、傾斜面２５の前方の端辺２６と連接して形成され、裏面２４は、出射面２２と略平行に対向するものである。

次に、図１（ａ）とともに図１（ｂ）を参照し、面状照明装置１０の主要な特徴である入光楔部３１の傾斜面２５の構成について詳述する。ここで、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す面状照明装置１０の導光板２０の入光楔部３１の特徴を、説明のため模式的に示した側面図である。

尚、面状照明装置１０では、入光楔部３１の、入光面２１及び出射面２２に直交する断面（図１（ａ）において紙面に平行な切断面による断面）の断面形状は、入光面２１の長手方向の任意の位置で、図１（ａ）に示す側面形状と同一である。したがって、以下の説明では、このような任意の断面に共通の特徴を、図１（ａ）、（ｂ）に示す側面図に基づいて説明する。

また、本発明において、入光楔部３１の傾斜面２５上の任意の位置（例えば、位置Ｐ）における傾斜面２５の傾斜角θｐは、位置Ｐを通って入光面２１及び出射面２２に直交する断面（図１（ａ）において紙面に平行な切断面による断面。以下、単に側断面ともいう。）内において、位置Ｐから入光面２１側に出射面２２と平行に延びる半直線Ｋと、位置Ｐから入光面２１側に傾斜面２５に接して延びる半直線Ｌとがなす角（言い換えれば、傾斜面２５の位置Ｐにおける、位置Ｐを通る側断面内での上り勾配に相当する角度）である。

導光板２０では、傾斜面２５は、全体として一つの連続曲面として構成されているため、傾斜面２５の傾斜角は、任意の側断面内において、前後方向に沿って連続して空間的に変動する。

但し、導光板２０の傾斜面２５は、その傾斜角が、次のような条件を満たすように形成されている。すなわち、傾斜面２５は、入光面２１側から順に、第１の傾斜面部２５ａ（図１（ａ）に「I」で示す範囲）と、第２の傾斜面部２５ｂ（図１（ａ）に「II」で示す範囲）と、第３の傾斜面部２５ｃ（図１（ａ）に「III」で示す範囲）とを有しており、第２の傾斜面部２５ｂの平均傾斜角θ２が、第１の傾斜面部２５ａの平均傾斜角θ１よりも大きく、かつ、第３の傾斜面部２５ｃの平均傾斜角θ３よりも大きくなるように構成されている。ここで、傾斜面２５の特定の範囲における平均傾斜角は、その範囲内の各位置における傾斜角を、その範囲全体にわたって平均して得られる角度である。

さらに、図示の例では、第１及び第３の傾斜面部２５ａ、２５ｃの平均傾斜角θ１、θ３は、傾斜面２５の入光楔部３１の全長にわたる平均傾斜角θよりも小さくなるように形成されている。図１（ｂ）には、第１、第２、第３の傾斜面部２５ａ、２５ｂ、２５ｃのぞれぞれの平均傾斜角θ１、θ２、θ３、及び、傾斜面２５の入光楔部３１の全長にわたる平均傾斜角θの一例が、それぞれの平均傾斜角θ１、θ２、θ３、θを傾斜角とする仮想平面３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３６とともに示されている。図１（ｂ）において、仮想平面３６は、従来の面状照明装置における一般的な入光楔部の傾斜面形状に相当する。

また、導光板２０では、第１、第２、第３の傾斜面部２５ａ、２５ｂ、２５ｃを有する傾斜面２５を、全体として一つの連続曲面として実現するものであり、さらに、この連続曲面は、入光面２１側から前方に向かうほど裏面２４側に近づきながらも、入光面２１側が凸状の曲面に形成され、出射面２２側が凹状の曲面に形成されている。図示の例では、図１（ａ）に示す側面形状（任意の側断面形状）において、傾斜面２５を示すＳ字状の曲線は、第２の傾斜面部２５ｂ内に変曲点Ａを有しており、第１の傾斜面部２５ａと、第２の傾斜面部２５ｂの変曲点Ａから第１の傾斜面部２５ａ側とが凸状、第２の傾斜面部２５ｂの変曲点Ａから第２の傾斜面部２５ｃ側と、第３の傾斜面部２５ｃとが凹状をなすものである。

次に、図２〜図６を参照して、面状照明装置１０の作用効果について説明する。
まず、入光楔部の傾斜面が、図１（ｂ）に示す仮想平面３６のような単一の傾斜角θを有する傾斜面で構成された従来の面状照明装置において、傾斜面から発生する漏れ光の特性の傾斜面上の位置依存性について説明する。
尚、以下の説明では、便宜上、従来の面状照明装置における傾斜面には符号３６を付して参照し、その他の構成要素については、面状照明装置１０と同一の符号を付して参照する。

傾斜面３６に入射した光のうち、入光楔部３１および、傾斜面３６に起因して出射面２２の入光楔部３１の近傍から漏れる光の相対的な量（以下では、これを「漏れ光危険度」あるいは単に「危険度」という）は、傾斜面３６に入射する光の量（光量）と傾斜面３６に入射する際の光軸に対する角度（本発明では、この角度を「入射角度」という）とに、次式のように依存すると考えられる。
「光量」 × 「入射角度」 ＝ 「漏れ光危険度」
ここで、本発明において、「光軸」は、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの中心から、発光面１１ａ（したがって、入光面２１）に直交して延びる中心軸をいう。

漏れ光危険度が入射角度に依存する理由は、傾斜面３６において導光板２０内部から外部に透過する光の透過率が入射角度に依存するためである。そして、これら光量と入射角度は、ＬＥＤ１１の発光面１１ａ（導光板２０の入光面２１と略一致）からの光軸方向の距離に依存する。

また、近年の薄型および狭額縁化が進行した導光板２０においては、傾斜面３６に入射する光には、主として、入光面２１から導光板２０内に入射した後に最初に傾斜面３６に入射する光（以下、「１回目入射光」という）と、１回目入射光が傾斜面３６、続いて裏面２４で反射して再度傾斜面３６に入射する光（以下、「２回目入射光」という）とがある。但し、１回目入射光には、入光面２１から導光板２０内に入射した後に裏面２４で反射して傾斜面３６に最初に入射する光も含まれるものとする。また、２回以上裏面２４で反射した後に再度傾斜面３６に入射する光も存在するが、１回目入射光や２回目入射光に比べて光量が少なく、漏れ光に占める割合は少ない。

ここで、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、１回目入射光について、それぞれ傾斜面３６に入射する光の光量、入射角度、危険度の分布を、ＬＥＤ１１からの光軸方向の距離に対して示す図である。尚、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、危険度の特徴を分かりやすく説明するための模式図である。

まず、光量について検討する。ＬＥＤ１１から全体として放射状に出射され導光板２０内に入射した光の配向分布は、光軸方向が最大の光量となり、光軸となす角度が大きくなるほど光量が低下する分布となる。但し、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの中心を起点とした単位角度に対応する傾斜面３６の幅（光軸方向の幅Ｄに相当）は、図３に示すように、光線が光軸方向に向くほど長くなり、光軸となす角度が大きくなるほど短くなる（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）。したがって、傾斜面３６に入射する単位距離（単位面積）当たりの光量は、図２（ａ）に示すように、入光面２１に近い領域おいてはＬＥＤ１１からの距離が大きくなるにしたがって大きくなるが、ピーク（極大領域）に達した後は反転し、ＬＥＤ１１からの距離が大きくなるにしたがって減少することになる。

次に、入射角度について検討する。図２（ｂ）に示すように、傾斜面３６に入射する光の入射角度は、ＬＥＤ１１からの距離に応じた幅（範囲）があるが、この範囲の上限値は、ＬＥＤ１１からの距離が大きくなるほど小さくなり、これによって、ＬＥＤ１１からの距離が大きくなるほど、傾斜面３６での透過率は小さくなる。

したがって、図２（ｃ）に示すように、漏れ光危険度（光量と入射角度の上限値とをかけ合わせた値）は、ＬＥＤ１１からの距離がゼロの近傍で最大となり、その点よりも前方ではＬＥＤからの距離が大きくなるほど低下することになる。

次に、図４を参照して、２回目入射光について検討する。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、２回目入射光について、それぞれ傾斜面３６に入射する光の光量、入射角度、危険度の分布を、ＬＥＤ１１からの距離に対して示す図である。尚、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、危険度の特徴を分かりやすく説明するための模式図である。

まず、光量について検討する。２回目入射光の光量の分布は、図４（ａ）に示すように、１回目入射光よりも前方にピーク（極大領域）を有する分布となる。次に、図４（ｂ）を参照して、２回目入射光の入射角度について検討する。入射角度の上限値は１回目の傾斜面３６での反射の際に角度が変化する（傾斜面３６の傾斜角θの２倍ほど入射角度が大きくなる）ため、１回目入射光の分布を前方に移動させた上に、その角度変化分を重畳させた分布となる。また、入射角度の下限値は、ＬＥＤ１１からの距離に対応した正の値となり、この下限値は、上限値と同様に、ＬＥＤからの距離が大きくなるほど小さくなる傾向を有する。

したがって、２回目入射光の漏れ光危険度は、図４（ｃ）に示すように、基本的には、１回目入射光の漏れ光危険度の分布を前方に移動させた分布となる。但し、１回目の傾斜面３６での反射の際の角度変化量によっては、２回目入射光の漏れ光危険度が、１回目入射光の漏れ光危険度よりも大きくなる可能性がある。

以上のようにして得られる１回目入射光の漏れ光危険度と２回目入射光の漏れ光危険度とを足し合わせた危険度が、傾斜面３６における全体的な漏れ光危険度（図５参照）になる。図５に示すように、ＬＥＤ１１からの距離が小さい位置（入光面２１寄りの位置）に漏れ光危険度が大きい部分（極大値を示す部分）があり、その位置よりＬＥＤ１１からの距離が大きくなるほど漏れ光危険度が徐々に低下する。さらにＬＥＤ１１からの距離が大きくなると、漏れ光危険度は反転して徐々に大きくなり、再度、極大値を示す。全体としては、中心部が窪んだ曲線の凹形状となる。

本願発明の特徴の１つは、上述したように、全体的な漏れ光危険度が、極大を含む２つの領域（入光面２１側の極大領域と出射面２２側の極大領域）と、極小を含む１つの領域（中央の極小領域）とに分かれることに鑑みて、入光楔部３１の傾斜面２５の、それぞれ入射面２１側と出射面２２側の極大領域に相当する範囲に、それぞれ第１の傾斜面部２５ａと第３の傾斜面部２５ｃを設け、中央の極小領域に相当する範囲に第２の傾斜面部２５ｂを設けて、第１の傾斜面部２５ａ及び第３の傾斜面部２５ｃの平均傾斜角θ１及びθ３を、第２の傾斜面部２５ｂの平均傾斜角θ２よりも相対的に小さくすることにある。これによって、傾斜面２５で発生する漏れ光を効果的に低減することができる。
面状照明装置１０では、これによって、出射面２２から出射される照明光の輝度を向上させることが可能となる。

さらに、面状照明装置１０では、傾斜面２５の形状を、入光面２１寄りの領域が凸となり、出射面２２寄りの領域が凹となる側面視Ｓ字状の連続曲面とすることによって、全体的な漏れ光危険度の分布に応じて、傾斜面２５からの漏れ光を低減するために最適な傾斜面形状を実現することができる。

さらに、図６に示すように、傾斜角が入光楔部３１の全領域にわたって一定の傾斜面３６を備えた従来の面状照明装置（図６（ａ）参照）では、ＬＥＤ１１から、その光軸となす角度が大きい方向に出射され、その結果、比較的大きい入射角度で傾斜面３６の入光面２１寄りの領域（I）に入射する光Ｌ１は、２回目入射光として傾斜面３６の出射面２２寄りの領域（III）に入射し、そこで漏れ光を発生させる危険性が高いことに加えて、その反射光成分が、条件によっては傾斜面３６と裏面２４との間で反射を繰り返して、出射面２２の入光楔部３１近傍から出射され易くなる。従来の面状照明装置では、この種の漏れ光によって、出射面２２から出射される照明光の輝度分布の均一性が劣化するという問題も生じていた。

これに対して、面状照明装置１０では、第１の傾斜面部２５ａ及び第３の傾斜面部２５ｃの平均傾斜角θ１及びθ３を相対的に小さくしたことにより、図６（ｂ）に示すように、上記Ｌ１と同様の条件で傾斜面２５に入射する光（同様に、符号Ｌ１を付す）でも、出射面２２の入光楔部３１近傍から出射させることなく、出射部３２内に導光させることが可能となる。
面状照明装置１０では、このように、出射面２２から出射される照明光の輝度分布の均一性も向上させることが可能となる。

また、面状照明装置１０のこの特徴は、ＬＥＤ１１が所謂擬似白色ＬＥＤの場合、次のような効果も奏するものである。一般に、擬似白色ＬＥＤは、図７に示すように、青色発光チップ４１を黄色蛍光体が分散された透明樹脂４２で封止した構成を備えており、青色発光チップ４１が発光する青色光と、その青色光を吸収した黄色蛍光体が発光する黄色光との混色により、白色に見える発光スペクトルを実現するものである。その際、ＬＥＤ１１から、その光軸となす角度が大きい方向に出射される光Ｌ１は、光軸となす角度が小さい方向に出射される光Ｌ２、Ｌ３と比較して透明樹脂４２内を通過する距離が長いため、黄色味を帯びた白色光となる傾向がある。これによって、図６（ａ）を参照して上述したように、光Ｌ１に由来する漏れ光が出射面２２の入光楔部３１近傍から出射し易いことは、その漏れ光によって、照明光が部分的に黄色味を帯びるという問題の要因ともなる。

したがって、面状照明装置１０において、出射面２２の入光楔部３１近傍からの漏れ光が低減することは、このような問題を軽減または解消し、照明光の色度分布を改善するといった効果も奏するものである。

本発明者の調査・検討によれば、面状照明装置１０では、入光楔部３１に傾斜角が一定の傾斜面３６を備えた従来の面状照明装置と比較して、傾斜面２５に起因して発生する漏れ光を２５％程度低減できることが明らかとなった。また、実機試作検証により、出射面２２からの出射される照明光の輝度が４．５％向上することを確認した。

さらに、面状照明装置１０では、傾斜面２５の出射面２２と連接する部分である第３の傾斜面部２５ｃの平均傾斜角θ３が、従来の傾斜面３６の一定の傾斜角θよりも小さいことから、傾斜面２５と出射面２２が、一定の交差角度をもって不連続に連接することから発生する輝度むら（輝度の急激な変化）を抑制することができる。そして、この抑制効果は、面状照明装置１０の傾斜面２５が、第３の傾斜面部２５ｃにおいて凹状に形成され、出射面２２と連接する部分の傾斜角が平均傾斜角θ３よりもさらに小さいことによって、一層顕著なものとなる。

また、面状照明装置１０では、傾斜面２５の入光面２１寄りの部分である第１の傾斜面部２５ａの平均傾斜角θ１が、従来の傾斜面３６の一定の傾斜角θよりも小さいことから、ＬＥＤ１１が実装されたフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）（図示は省略する）を、導光板２０の傾斜面２５上に直接固定する場合には、ＬＥＤ１１の発光面１１ａが導光板２０の入光面２１に対して傾く等の、ＬＥＤ１１実装上の不具合を軽減することができる。

また、３つの傾斜面部のうち最も平均傾斜角が大きい第２の傾斜面部２５ｂを、導光方向の中央部に配置したことから、仮に、第２の傾斜面部２５ｂから漏れ光が発生したとしても、通常、傾斜面２５の上部に配置される遮光部材によって、その漏れ光を確実に吸収させることができる。

尚、図１（ａ）に示した例では、傾斜面２５は、その入光楔部３１の長さ方向（前後方向）に沿ってほぼ中央に変曲点Ａを有し、凸部分の形状と凹部分の形状がほぼ合同となるように形成されるものとして図示されているが、本発明において、傾斜面２５の形状は、このような対称性を有する場合に限定されないことは言うまでもない。面状照明装置１０において、入光楔部３１の全長に対する第１の傾斜面部２５ａ、第２の傾斜面部２５ｂ、及び第３の傾斜面部２５ｃの長さの割合、及び、第１の傾斜面部２５ａ、第２の傾斜面部２５ｂ、及び第３の傾斜面部２５ｃのそれぞれの平均傾斜角θ１、θ２、θ３は、漏れ光危険度の実際の分布等に応じて、適切に設定されるものである。

ここで、面状照明装置は、図８に示す面状照明装置５０のように、導光板５１の入光面２１と入光楔部３１との間に、平坦部３３（図８に「IＶ」で示す範囲）を設けるものであってもよい。平坦部３３は、入光面２１から延びて第１の傾斜面部２５ａに連接し、出射面２２に平行な上面５２を有しており、一定の厚みを有するものである。

また、面状照明装置は、図９に示す面状照明装置６０のように、導光板６１の傾斜面６５の第１の傾斜面部６５ａ、第２の傾斜面部６５ｂ、及び第３の傾斜面部６５ｃを、それぞれ一定の傾斜角θ１、θ２、θ３を有する傾斜面として構成するものであってもよい。言い換えれば、面状照明装置６０は、図１（ｂ）に示す仮想平面３５ａ、３５ｂ、３５ｃを、それぞれ実際の傾斜面として実現した構成を備えるものである。面状照明装置６０は、傾斜面６５を、比較的容易に形成することができる点で有利なものである。

また、面状照明装置６０は、第１の傾斜面部６５ａと第２の傾斜面部６５ｂとの連結部６６、及び、第２の傾斜面部６５ｂと第３の傾斜面部６５ｃとの連結部６７のいずれか一方または両方を、曲面として構成するものであってもよい。さらに、面状照明装置６０において、第１、第２、第３の傾斜面部６５ａ、６５ｂ、６５ｃのうちの１以上の傾斜面部を、それぞれ異なる傾斜角を有する複数の傾斜面から構成するものであってもよく、その際、各傾斜面同士の連結部のうちの１以上の連結部を、曲面として構成するものであってもよい。

ここで、以上の説明では、説明の便宜上、いずれの面状照明装置についても、導光板の入光楔部３１の入光面２１及び出射面２２に直交する断面（側断面）の断面形状は、入光面２１の長手方向の任意の位置で側面形状と同一であり、したがって、傾斜面２５、６５は、入光面２１の長手方向に沿った傾斜はないものとした。但し、本発明に係る導光板において、入光楔部の傾斜面の形状は、入光面２１の長手方向に沿った傾斜を有するものである。

図１０は、本発明の一実施形態における導光板７１及び導光板７１を備える面状照明装置７０の一例を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置７０を入光面２１側から見た正面図（立面図）、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。面状照明装置７０において、導光板７１の入光面２１は、その厚みが入光面２１の長手方向に沿って空間的に変動するように構成されている。具体的には、入光面２１の厚みは、各ＬＥＤ１１の配置位置における厚みをＬＥＤ１１の厚みと同程度の厚みとし、各ＬＥＤ１１の配置位置の両側の厚みが、ＬＥＤ１１の配置位置における厚みよりも厚くなるように構成されるとともに、傾斜面７５は、入光面２１の長手方向に沿った全幅にわたって、入光面２１から前方に向かって下方に傾斜し、傾斜面７５の前方端において、出射面２２に連接するように構成されている。

これによって、傾斜面７５は、前後方向（導光方向）に沿った傾斜だけでなく、左右方向（入光面２１の長手方向）に沿った傾斜も有することになる。この構成により、傾斜面７５の入光楔部３１の全長にわたる平均傾斜角も、各ＬＥＤの配置位置で最も小さく、各ＬＥＤ１１の配置位置の両側で最も大きくなるように、入光面２１の長手方向に沿って空間的に変動することになる。但し、面状照明装置７０において、入光面２１の長手方向に沿った任意の位置における側断面内で、第２の傾斜面部７５ｂのその側断面内おける平均傾斜角が、第１の傾斜面部７５ａ及び第３の傾斜面部７５ｃの同一の側断面内における平均傾斜角よりも大きいことは、面状照明装置１０と同様である。さらには、面状照明装置７０も、入光面２１の長手方向に沿った任意の位置における側断面内で、第１の傾斜面部７５ａ及び第３の傾斜面部７５ｃの任意の側断面内における平均傾斜角は、同一の側断面内における入光楔部３１の全長にわたる平均傾斜角よりも小さくなるように形成されているものである。

以上のような構成により、面状照明装置７０は、面状照明装置１０と同様の作用効果を奏することに加えて、傾斜面７５が入光面２１の長手方向に沿った傾斜も有しているため、傾斜面７５に厚み方向の入射角度幅を有して入射する光を、出射面２２と平行な方向にも広がりを有するように反射し、その結果、その傾斜面７５からの反射光が、裏面２４で反射して再び傾斜面７５（典型的には第３の傾斜面部７５ｃ）に入射する際の入射角度を小さくすることができるため、傾斜面７５及び出射面２２の入光楔部３１近傍からの漏れ光を、さらに効果的に低減することができる。

尚、面状照明装置７０では、入光楔部３１の長さは、入光面２１の長手方向に沿って一定であるものとしたが、本発明に係る導光板及び面状照明装置において、入光楔部３１の長さを入光面２１の長手方向に沿って空間的に変動させることによって、入光楔部３１の傾斜面に入光面２１の長手方向に沿った傾斜を設けるものであってもよい。この場合には、図１０に示す面状照明装置７０と比較して、傾斜面の入光楔部３１の全長にわたる平均傾斜角の、入光面２１の長手方向に沿った空間的な変動を比較的小さく抑えることができる。

ここで、上述した説明のための例及び実施形態では、入光楔部３１の傾斜面２５、６５、７５は、いずれも導光板２０、５１、６１、７１の表面２３側に形成されるものとしたが、本発明に係る導光板及び面状照明装置において、傾斜面７５は、導光板７１の裏面２４側に形成されるものであってもよい。あるいは、本発明に係る導光板及び面状照明装置は、導光板７１の表面２３側と裏面２４側の両方に、入光楔部３１の傾斜面を有しており、２つの傾斜面のうちのいずれか一方または両方が、本発明に係る傾斜面７５として構成されるものであってもよい。その際、２つの傾斜面のうちの一方のみを、本発明に係る傾斜面７５として構成する場合には、他方の傾斜面を、従来と同様の一定の傾斜角を有する傾斜面とするものであってもよい。

本発明に係る導光板及び面状照明装置が、上述した個別の例に関連して説明されたそれぞれの特徴を、任意に組み合わせた構成を備えた導光板及び面状照明装置を含むことは言うまでもない。例えば、面状照明装置７０の導光板７１は、面状照明装置５０に関連して説明された平坦部３３を備えるものであってもよい。

１０，５０，６０，７０：面状照明装置、１１：ＬＥＤ、２０，５１，６１，７１：導光板、２１：入光面、２１ｃ：入光面の表面（出射面を含む面）側の端辺、２１ｄ：入光面の裏面（反射面を含む面）側の端辺、２２：出射面、２３：表面、２４：裏面、２５，６５，７５：傾斜面、２５ａ，６５ａ，７５ａ：第１の傾斜面部、θ１：第１の傾斜面部の平均傾斜角、θ２：第２の傾斜面部の平均傾斜角、θ３：第３の傾斜面部の平均傾斜角

Claims (15)

1. 光源からの光を入射する端面である入光面と、
   前記入光面の長手方向の二端辺のうちの一方に連接する面に含まれ、前記入光面から入射した光を出射させる出射面を有する導光板であって、
   傾斜面を含み前記入光面側から前記出射面側に向かうほど肉厚が薄くなるように設けられた入光楔部を有しており、前記入光楔部は、前記入光面側から前記出射面側へと延在する厚肉部と薄肉部とを含み、かつ、前記厚肉部の厚さと前記薄肉部の厚さとの差分が、前記入光面側から前記出射面側に向かうに従って小さくなるように構成され、
   前記入光楔部の、前記入光面の前記光源と相対する領域の前方部分は、前記薄肉部からなることを特徴とする導光板。
2. 前記入光面の前記光源と相対する領域の前方部分に延在する前記薄肉部の、前記入光面側の端部は、前記光源の厚さと同一の厚さを有する部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の導光板。
3. 前記入光楔部は、複数の前記厚肉部と複数の前記薄肉部の一方または両方を有し、前記厚肉部と前記薄肉部が交互に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の導光板。
4. 前記傾斜面は、前記入光面側から第１の傾斜面部と、第２の傾斜面部と、第３の傾斜面部とを有し、前記第２の傾斜面部の、前記入光面の長手方向の任意の位置で前記入光面及び前記出射面に直交する断面内の平均傾斜角は、同一の前記断面内の前記第１の傾斜面部および前記第３の傾斜面部の平均傾斜角よりも大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の導光板。
5. 前記第１の傾斜面部と前記第２の傾斜面部との連結部、および、前記第２の傾斜面部と前記第３の傾斜面部との連結部が、曲面として構成されていることを特徴とする請求項４に記載の導光板。
6. 前記傾斜面が、全体として一つの連続曲面として構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の導光板。
7. 前記連続曲面が、前記入光面側が凸状で前記出射面側が凹状の曲面であることを特徴とする請求項６に記載の導光板。
8. 前記連続曲面は、側面視Ｓ字状に形成され、前記第２の傾斜面部内に変曲点を有することを特徴とする請求項７に記載の導光板。
9. 前記変曲点は、前記連続曲面の前記入光面に直交する方向の略中央に設けられ、前記連続曲面の、側面視Ｓ字状の凸部分の形状と凹部分の形状とが略合同であることを特徴とする請求項８に記載の導光板。
10. 前記第１の傾斜面部、前記第２の傾斜面部、および前記第３の傾斜面部のうちの少なくとも１つが、複数の平面から構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の導光板。
11. 前記傾斜面が、前記出射面側に設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の導光板。
12. 前記入光面と前記入光楔部との間に、厚みが一定の平坦部が設けられていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の導光板。
13. 前記入光楔部が複数の前記厚肉部を有する場合、複数の前記厚肉部の形状が互いに同一である場合を含み、かつ、前記入光楔部が複数の前記薄肉部を有する場合、複数の前記薄肉部の形状が互いに同一である場合を含むことを特徴とする請求項３から１２のいずれか１項に記載の導光板。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の導光板と、前記入光面に相対するように配置され前記入光面に光を出射する光源とを備えたことを特徴とする面状照明装置。
15. 光源からの光を入射する端面である入光面と、
    前記入光面の長手方向の二端辺のうちの一方に連接する面に含まれ、前記入光面から入射した光を出射させる出射面を有する導光板であって、
    傾斜面を含み前記入光面側から前記出射面側に向かうほど肉厚が薄くなるように設けられた入光楔部を有しており、前記入光楔部は、前記入光面側から前記出射面側へと延在する厚肉部と薄肉部とを含み、かつ、前記傾斜面の前記厚肉部における平均傾斜角は、前記傾斜面の前記薄肉部における平均傾斜角よりも大きく、
    前記傾斜面は、前記入光面側から第１の傾斜面部と、第２の傾斜面部と、第３の傾斜面部とを有し、前記第２の傾斜面部の、前記入光面の長手方向の任意の位置で前記入光面及び前記出射面に直交する断面内の平均傾斜角は、同一の前記断面内の前記第１の傾斜面部および前記第３の傾斜面部の平均傾斜角よりも大きいことを特徴とする導光板。

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