(57)【要約】【課題】例えば光の透過や遮光によって所定情報を照明する印刷表示パネルまたは液晶表示パネルのごとき受光型電子表示パネルを照明する導光体及び照明装置に関するもので、光の損失を抑えて有効利用を図ることが可能な導光体及び照明装置を提供する。【解決手段】透光性材料からなる導光体２と、この導光体２に光を入光させる光源１とを備え、導光体２において光源１からの光を導入する側の端面２１であってその特定範囲Ｒに反射防止処理部ＡＲを設けたことにより、特定範囲Ｒ以外は反射促進部２３として反射率を向上させて、導光体２外に抜ける（透過する）光を低下させ、その分、照明効率を向上させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料からなり、光源からの光を導入する側の端面であってその特定範囲に反射防止処理部を設けたことを特徴とする導光体。
【請求項２】
透光性材料からなる導光体と、この導光体に光を入光させる光源とを備え、前記導光体の前記光源からの光を導入する側の端面であってその特定範囲に反射防止処理部を設けたことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
前記反射防止処理部が光干渉膜またはモスアイ構造であることを特徴とする請求項１記載の導光体または請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記端面に、前記光源側に向けて突出し、前記光源からの光を入光させる入光面と、この入光面を通じて内部に導入した光を反射する反射面とを有する光導入部が設けられ、前記入光面またはその一部となる前記特定範囲に前記反射防止処理部を設けたことを特徴とする請求項１記載の導光体または請求項２記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源が点光源であることを特徴とする請求項１記載の導光体または請求項２記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光の透過や遮光によって所定情報を照明する印刷表示パネルまたは液晶表示パネルのごとき受光型電子表示パネルを照明する導光体及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の導光体を用いた照明装置として、例えば下記特許文献１記載のものが知られている。この照明装置は、透光性材料からなる導光体と、この導光体の一側面に対向配置されるライン状の光源とを備え、光源に対向する導光体の入光面に、光干渉薄膜からなる反射防止膜を設けたものである。反射防止膜は、蒸着またはコーティング等の手段によって設けられており、入光面の反射率を低下させることにより、導入光を増加させ、光の有効利用を図る目的で設けられている。
【特許文献１】特開平０５−２８９０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記公報記載の照明装置は、反射防止膜を設けることによって、導光体内への光導入効率は向上するが、ライン状の光源に対向するように入光面の全域に反射防止膜を連続的に形成しているため、一旦、導光体に取り込んだ後、導光体の側面や入光面とは反対側に位置する端面で反射する等して、再び入光面に至った光が導光体の外部に抜けやすく、導光体に取り込んだ光の有効利用の観点から改良の余地が残されていた。
そこで本発明は、前述の課題に対処するため、光の損失を抑えて有効利用を図ることが可能な導光体及び照明装置の提供を主な目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、前記目的を達成するため、透光性材料からなり、光源からの光を導入する側の端面であってその特定範囲に反射防止処理部を設けたことを特徴とする。
【０００５】
また本発明は、前記目的を達成するため、透光性材料からなる導光体と、この導光体に光を入光させる光源とを備え、前記導光体の前記光源からの光を導入する側の端面であってその特定範囲に反射防止処理部を設けたことを特徴とする。
【０００６】
また本発明は、前記反射防止処理部が光干渉膜またはモスアイ構造であることを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、前記端面に、前記光源側に向けて突出し、前記光源からの光を入光させる入光面と、この入光面を通じて内部に導入した光を反射する反射面とを有する光導入部が設けられ、前記入光面またはその一部となる前記特定範囲に前記反射防止処理部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、前記光源が点光源であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、初期の目的を達成でき、光の損失を抑えて有効利用を図ることが可能な導光体及び照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明による照明装置（導光体）を液晶表示パネルの照明装置に適用した場合を例に説明する。
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態を示すもので、図１は本実施形態による照明装置の概略構成を示す側面図、図２は同実施形態において液晶表示パネルを除いた平面図である。
【００１１】
図１及び図２において、本実施形態による照明装置は、光源１と導光体２とを備えており、図示しない液晶表示パネルの背後に配置され、液晶表示パネルを照明するものである。
【００１２】
光源１は例えば白色光を発する複数（３個）の発光ダイオードからなり、出射面が導光体２の一辺に対向するように配置されている。
【００１３】
導光体２は、透光性材料、例えばアクリル樹脂を用いて平板状に形成され、導光体２の一辺側に位置し、光源１からの光を導入する側となる端面２１には、この場合、全体が連続平面にて構成される入光面２２が形成されている。
【００１４】
この入光面２２において、光源１の出射面中心を基準として周囲に広がる特定範囲Ｒに反射防止処理部ＡＲが部分的に形成され、一方、特定範囲Ｒ以外の領域は、反射防止処理部ＡＲを形成しない反射促進部２３となっている。
【００１５】
本実施形態の反射防止処理部ＡＲは、光干渉膜からなるもので、実質的に無色透明で光干渉性を有する光学薄膜（材料としては例えば酸化ケイ素、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン、二フッ化マグネシウム、ゲルマニウム、三フッ化セリウム、二酸化セリウム、硫化亜鉛、シリコンからなる）を例えば複数層積層した薄膜からなり、隣接する各薄膜どうしは屈折率が異なるようになっている。これら光学薄膜は、例えば材料自体の屈折率が比較的大きい二酸化チタン（チタン化合物）と、材料自体の屈折率が二酸化チタンよりも小さい酸化ケイ素（ケイ素化合物）とが交互に重なるよう、真空蒸着法、スパッタリング法、ディッピング法等の成膜法を用いて形成されている。なお光干渉膜のトータル膜厚は、この例では１μｍ以下となっている。
【００１６】
このように構成される光干渉膜に光源１からの光が入射した時、その光は、空気と光学薄膜との界面、各光学薄膜どうしの界面、光学薄膜と導光体２（入光面２２）との界面で反射し、別々の反射光が生じるが、各光学薄膜や屈折率（材料）を最適に組み合わせることによって、反射光の光波どうしの干渉で生じる合成光波の振幅が小さくなるように反射光（光波）どうしの位相制御を行い、これにより光干渉膜を通じて反射する光の反射率を低下させ、その結果、導光体２に進入する入射光の透過率が大きくなるようになっている。
【００１７】
なお、光干渉膜を複数の光学薄膜から構成したのは、各光学薄膜の膜厚や屈折率（材料）が固定されていることから、観察者の視線方向や反射光の波長によって反射率が変化することに対応したもので、複数層とすることにより、幅広い波長域にて低反射率を維持するためである。
【００１８】
以上のように本実施形態によれば、透光性材料からなる導光体２と、この導光体２に光を入光させる光源１とを備え、導光体２において光源１からの光を導入する側の端面２１であってその特定範囲Ｒに反射防止処理部ＡＲを設けたことにより、特定範囲Ｒ以外は反射促進部２３として反射率を向上させて、導光体２外に抜ける（透過する）光を低下させ、その分、照明効率を向上させることができる。
【００１９】
すなわち反射防止処理部ＡＲを設けた入光面２２領域（特定領域Ｒ）は、外部空気中から光導入部２１内に入射する光の入射効率が高いのと同様に、導光体２内に取り込んだ後反射等により再び入光面２２に至った光が導光体の外部に抜けやすい性質を有している。このため、光源１の出射面中心を基準として周囲に広がる特定範囲Ｒのみに、反射防止処理部ＡＲを形成し、その他を反射促進部２３とすることで、反射率を向上させ、光の有効利用を図ることを可能としている。
【００２０】
また本実施形態では、反射防止処理部ＡＲを光干渉膜としたが、反射防止処理部ＡＲの具体手段は任意である。
【００２１】
図３及び図４は、本発明の第２の実施形態を示すもので、図３は光干渉膜からなる反射防止処理部ＡＲに替えて採用されるモスアイ構造からなる反射防止処理部ＡＲを示す平面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
「モスアイ構造」とは、物質の表面に電磁波の一種である光の波長以下の周期で複数の突起Ｐ（図３，図４参照）を集合形成した構造であり、平滑な表面に比べてその表面に入射する光の反射率が低下する光学特性を有している。蛾の目に見られる構造であるため，「モスアイ（Moth-eye）」構造と呼ばれている。
【００２３】
具体的には、図３及び図４に示すように、その断面を見ると（図４参照）、物質（導光体２）の表面の広がり方向に突起Ｐ（溝部ｇ）が一定間隔（周期）で並んだ一種の回折格子である。
【００２４】
突起Ｐは、先端（光源１）に向けて幅寸法が徐々に減少する円錐形状（頂点ｔを通る中心軸ｃａを基準とした回転対称形状）であり、突起Ｐの中心軸ｃａと、各突起Ｐどうしの溝部ｇの最深部は、図３及び図４中、点線で示す仮想マトリクスの交点上に位置しており、各突起Ｐどうしの間隔ａと隣接する溝部ｇの最深部の間隔ａ’は同じであり、紫外光の最短波長から可視光の最長波長に至る範囲（略１９０ｎｍ〜略７８０ｎｍ）中、可視光の最長波長（略７８０ｎｍ）よりも小さいものである。一方、突起Ｐの高さｈは、好ましくは間隔ａ（ａ’）の半分より大きく、その５倍未満程度に設定されている。
【００２５】
なおモスアイ構造部は、例えばナノインプリンティング（導光体２をモスアイ構造パターンを設けた金型を押し当てて転写）や射出成形により導光体２に直接形成したり、またはモスアイ構造を有するフィルム（膜）を導光体２に転写あるいは貼着することにより形成できる。
【００２６】
このようなモスアイ構造部を持つ反射防止部ＡＲに光が入射した場合、仮に間隔ａ（ａ’）がその入射光の波長よりも大きいと、その反射光および透過光にそれぞれ１次，２次，３次等の回折光が発生するが、本実施形態のごとく間隔ａ（ａ’）が波長よりも小さく、回折光の表面方向ベクトルが入射光ベクトルの値を超えると、その回折光は境界面方向にのみ伝搬するエバネッセント波となり、表面に垂直な方向の電場の振幅が急激に減少し、物質の境界面から射出出来なくなってしまう。代わりに０次の回折光に光が集中し、結果として平滑な表面に比べ反射率が低下するとともに透過率が上昇するという現象が発生する。
【００２７】
例えば、実験例として図示しないが、厚さ１ｍｍの平板状透明アクリル板からなる導光体テストピースを２種類用意し、一方には入光面に突起間隔ａ（溝間隔ａ’）が２６５ｎｍ、高さｈが２５０ｎｍの円錐型突起からなるモスアイ構造のテストパターンをナノプリンティングで形成し、他方は入光面にテストパターンを形成せずに単なる平滑面とし、各テストピースの入光面を白色光を照射する発光ダイオードからなるテスト光源に対向すると共に、その反対側に輝度計を設置して、複数回（５回）にわたって透過（入光）輝度を計測したところ、テストパターン付きの導光体テストピース、すなわちモスアイ構造を適用した方が、適用しない導光体テストピースに対し、平均値で３．６％透過（入光）効率が向上することが確認されている。
【００２８】
以上のごとく光干渉膜からなる反射防止処理部ＡＲに替えて、モスアイ構造からなる反射防止処理部ＡＲを採用した本実施形態によれば、前記第１の実施形態と同様の効果を期待できる。
【００２９】
なおモスアイ構造の反射率および透過率は、突起Ｐの高さｈとその間隔ａによって決まるアスペクト比（ｈ／ａ）に依存し、このアスペクト比（ｈ／ａ）が０．５＜ｈ／ａ５．０の時に良好な反射防止効果が得られることが知られており、前記実験例のアスペクト比は、約０．９４であった。
【００３０】
また特に、反射防止処理部ＡＲとして、光干渉膜に替えてモスアイ構造を採用したことにより、入光効率を高めるながらも、大量生産に向き生産性が良好で、光の波長や入射角度に対する依存度を小さくすることができる。
【００３１】
また特に、モスアイ構造を金型を用いて形成する場合、本発明のように特定領域Ｒのみにモスアイ構造を適用することにより、金型制作に要するコストを低減させることができる。
【００３２】
図５は本発明の第３の実施形態を示す平面図である。
本実施形態では、導光体２の端面２１に、光源側に向けてテーパ形（台形状）に突出する光導入部２４が光源１の数に対応して３つ設けられている。
【００３３】
光導入部２４には、光源１に最も近接する台形短辺を利用して光源１からの光を入光させる入光面２２が形成され、また入光面２２の周囲には、一対の台形側辺を利用し入光面２２を通じて内部に導入した光を反射する傾斜面からなる反射面２５が設けられ、さらに光導入部２４の中央には、内部に導入した光を側方に反射する「Ｖ」字状の空洞反射部２６が形成されている。
【００３４】
そして入光面２４の一部となる特定範囲Ｒ（光源１の出射面中心を基準として周囲に広がる領域）に、光干渉膜またはモスアイ構造からなる反射防止処理部ＡＲが形成されている。
【００３５】
なおこの場合、光導入部２４は光源１に対して一つ形成され、各光導入部２１と対応する導光体２部分とで第１〜第３の導光ブロック２ａ〜２ｃを構成しており、各導光ブロック２ａ〜２ｃの構造は同一である。また第１の導光ブロック２ａは、そのブロック単位で本体部２２から前記液晶表示パネルに向けて出光する光が略均一となるように設定されており、残りの第２及び第３の導光ブロック２ｂ，２ｃも同一構造を有することで、導光体２全体が略均一に光を出光できるように構成されている。
【００３６】
以上のごとく構成される本実施形態によれば、前記第１の実施形態と同様の効果を期待できる他、導光体２の端面２１に、光源１側に向けて突出し、光源１からの光を入光させる入光面２２と、この入光面２２を通じて内部に導入した光を反射する反射面２５とを有する光導入部２４を設け、入光面２２の一部となる特定範囲Ｒに反射防止処理部ＡＲを設けたものであるため、端面２１内において反射面２５及び特定範囲Ｒ以外の入光面２２領域を反射防止処理部ＡＲのない反射促進部２３として活用でき、この場合、特に反射面２５に反射防止処理部ＡＲが形成されないことにより、より一層の照明効率向上を期待できる。
【００３７】
なお本実施形態では、入光面２２の一部となる特定範囲Ｒに反射防止処理部ＡＲを設けたが、入光面２２全域、すなわち反射面２５を含まない端面２１領域に反射防止処理部ＡＲを設けてもよい。
【００３８】
なお本実施形態では、入光面２３を平面としたが、凸面や凹面に設定したり、あるいは凸面と凹面を組み合わせたり、あるいは凸面と凹面と平面を組み合わせた構造に設定してもよい。
【００３９】
また本発明による導光体は、その適用が照明装置等、必ずしも対象物を照明する装置に限定されるものではなく、光源からの光を導く部品として適用対象は任意である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態による照明装置の概略構成を示す側面図。
【図２】同実施形態における照明装置であって液晶表示パネルを除いた平面図。
【図３】本発明の第２の実施形態となるモスアイ構造示す平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図
【図５】本発明の第３の実施形態による照明装置に適用される導光体を示す平面図。
【符号の説明】
【００４１】
１  光源
２  導光体
２ａ〜２ｃ  第１〜第３の導光ブロック
２１  端面
２２  入光面
２３  反射促進部
２４  光導入部
２５  反射面
２６  空洞反射面
ａ，ａ’  間隔
ｃａ  中心軸
ｇ  溝部
ｔ  頂点
Ｌ  テスト光源
Ｐ  突起
Ｒ  特定範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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