(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板の端面に光源部からの光を入射させ、前記導光板の内部を伝搬して前記導光板の正面と背面のうちの正面から光を出射する面光源照明装置において、
前記導光板の前記端面の長手方向に間隔を空けて配置された複数個の光源を有する光源部と、
前記光源部から光が入射する前記導光板の背面に、前記光源部からの入光方向に対して第１の斜め方向に直線の溝群を有する第１導光パターンを設け、
前記導光板の前記背面に、第１導光パターンとは異なる第２の斜め方向に直線の溝群を有する第２導光パターンを設け、
第１導光パターンによって反射した光を第２導光パターンによって反射させて前記導光板の正面から光を出射し、
前記光源部から入射したライン状の光を略平行光にする入光レンズと、前記入光レンズを通過した光のうちで平行光から外れた光を吸収して通過させるルーバー部を有する入光部と、をさらに有し、前記入光部を介した光を前記導光板の端面に入射させ、
前記入光レンズは、
前記光源部の側の面と前記ルーバー部の側の面に曲面を保有しており、前記入光レンズの光軸方向における前記入光レンズの長さが前記光源部の光源のピッチの距離より小さい、
面光源照明装置。
【請求項２】
前記ルーバー部は、
前記導光板の前記端面の長手方向に間隔を空けて配置され入射した光を遮る隔壁と、
前記隔壁の相互間から前記導光板の正面側または前記背面側へ向かって拡がった光を反射する反射面と、
前記隔壁と前記反射面で囲まれたエリアに形成された気体層または樹脂層を設けた、
請求項１に記載の面光源照明装置。
【請求項３】
前記隔壁の間隔が、前記隔壁の奥行きに対して０．１倍以上から０．６倍以下である、
請求項２に記載の面光源照明装置。
【請求項４】
第１導光パターンは、第１プリズム主反射面と、底角が前記第１プリズム主反射面の底角よりも傾きの大きい第１プリズム副反射面とから構成され、
第２導光パターンは、第２プリズム主反射面と、底角が前記第２プリズム主反射面の底角よりも傾きの大きい第２プリズム副反射面とから構成され、
第１プリズム副反射面によって反射した光が第２プリズム主反射面によって更に反射して、前記導光板の正面から光を出射する、
請求項１に記載の面光源照明装置。
【請求項５】
前記導光板を構成する材料と空気との屈折率の差が０．４５以上の時に、
第１導光パターンの前記第１プリズム主反射面の底角が３０°〜５０°以下、前記第１プリズム副反射面の底角が７０°〜９０°以下、
第２導光パターンの前記第２プリズム主反射面の底角が３０°〜５０°以下、前記第２プリズム副反射面の底角が７０°〜９０°以下である、
請求項４に記載の面光源照明装置。
【請求項６】
前記導光板を構成する材料と空気との屈折率の差が０．４５以上の時に、  第１導光パターンの前記第１プリズム主反射面の底角が４５°〜６５°以下、前記第１プリズム副反射面の底角が７０°〜９０°以下、
第２導光パターンの前記第２プリズム主反射面の底角が４５°〜６５°以下、前記第２プリズム副反射面の底角が７０°〜９０°以下である、
請求項４に記載の面光源照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に車載用の液晶ディスプレイや屋外屋内展示用のサイネージなどに用いられるバックライト光源用の面光源照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称す）を用いたバックライト光源は、冷陰極管を用いたものよりも薄型、軽量、高効率などの利点が大きいため、近年広く採用されている。
より薄型を目指すためにＬＥＤ光源を液晶モニターやディスプレイの真下に配置する直下方式に対して、薄いアクリルやポリカーボネート板の裏面に微小なパターンが刻まれた導光板を用いて、その導光板の端面から入光させることで導光板の正面を面発光させるエッジライト方式が現在主流となっている。
【０００３】
エッジライト方式では、ＬＥＤチップなどの光源から放射される光を導光板に入射し、これを求められる方向に配光制御することと、導光板上で輝線や均一などのムラを発生させずに均一に発光をすることが重要視される。そのためには、導光板に光を入射する時に均一にしておくことと、導光板のパターンを適切に配置することで輝度ムラや暗線を発生させずに求められる配光に制御することが可能となる。
【０００４】
図９（ａ）の従来の面光源照明装置は、ＬＥＤ３２の光が入光レンズ３３を介して導光板３４の入射端面３５から中へ導かれ、図９（ｂ）のように導光板３４の裏面の平面部３６で反射しながら反対側まで光が進んで行く。
【０００５】
平面部３６には導光パターン３７が刻まれている。導光板３４はアクリルやポリカーボネートなど樹脂材料でできているため空気との屈折率の差により約４１°以上の入射角度では全反射することになる。導光板３４の内部での導光の途中で導光パターン３７に当たって導光パターン３７から導光板３４の正面に向かって光が反射されることにより、その部分が発光する。
【０００６】
このような導光パターン３７が導光板３４の裏面の全面に特定のピッチで刻まれていることにより、各場所で導光板３４の正面への反射が起こり、導光板３４の正面の全体で発光している。
【０００７】
ＬＥＤ３２からの光は一般的に放射状に発生しており、そのような光が導光板３４に入射して導光パターン３７に当たる場合、入射角度に応じて導光板３４の正面ではなく、導光パターン３７から斜めに導光板３４の正面あるいは斜めに導光板３４の背面に反射することになり、面光源照明装置からの放射光は広がることになる。
【０００８】
そのため、おおよそ平行光になるように設計された入光レンズ３３を、導光板３４の前に挿入することで平行に近い光を導光板３４に入射している。入光レンズ３３もアクリルやポリカーボネートなど透光性を有する材質で板状となっており、それらが複数個並列で並べられることで入光レンズアレイ３８となっている。ＬＥＤ３２から放射された光は、各入光レンズ３３を透過することによって略平行光に変換され、入射端面３５から導光板３４内に入射する。これにより導光パターン３７に対して斜めに当る光が少なくなり、導光板３４の正面への光の方向制御が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−２３３４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般的な民生用の液晶モニターやディスプレイでは、その正面方向に輝度の最大値が出ていて、かつ正面方向から見たときの均一性が最も重視される。これに対して車載用では、光の方向制御についてその使用用途に応じて正面だけではなく特定の方向への制御が求められる。例えばスピードメーターなどアナログ表示の代わりとして用いられるディスプレイでは、正面の上方に光が出ると、それがフロントウィンドウに反射して視界に入るため遮光のフードが必要となり、意匠性を低下させる要因となる。そのため正面の上方には光が出ず、正面から下方の辺りに出ることが望まれる。
【００１１】
また、屋内や屋外に展示するデジタルサイネージ用の面光源照明装置では、高い位置に設置されている場合は正面に輝度が高いことよりも、人の目に映えやすいように正面の下方向に輝度が高いことが求められる。
【００１２】
さらに、車載用の場合には面光源照明装置の大きさの制約が大きく、さらに振動や使用温度環境の変化に対応しなければならないなど、面光源照明装置の構成条件にも制約が大きい。
【００１３】
図９（ａ）の面光源照明装置では、ＬＥＤ３２と導光板３４の間に入光レンズ３３を挿入する形となり、この幅の分だけ距離が長くなる。これにより液晶モニターやディスプレイの枠となるベゼル部分の幅が大きくなり、意匠性が低下するだけでなく、車載用途ではサイズの制限があるため搭載できない場合が発生する。
【００１４】
また、車載用では振動対策が重要となってくる。ＬＥＤ３２と導光板３４だけの構成であれば振動による位置ずれによる影響は小さいが、その間に入光レンズ３３が入ることによる相対位置ずれによる影響が大きくなる。
【００１５】
また、車載では温度環境が厳しく、−３０℃〜＋８５℃での使用環境が求められる。その時に熱収縮が発生し、材料の熱膨張係数の差により相対位置ずれが発生する。この場合でも、入光レンズ３３がＬＥＤ３２と導光板３４の間に入ることによる相対位置ずれによる影響が大きくなる。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、車載用のディスプレイなどで求められる特定の方向に光の出射方向を制御できる面光源照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の面光源照明装置は、導光板の端面に光源部からの光を入射させ、前記導光板の内部を伝搬して前記導光板の正面と背面のうちの正面から光を出射する面光源照明装置において、前記導光板の前記端面の長手方向に間隔を空けて配置された複数個の光源を有する光源部と、前記光源部から光が入射する前記導光板の背面に、前記光源部からの入光方向に対して第１の斜め方向に直線の溝群を有する第１導光パターンを設け、前記導光板の前記背面に、第１導光パターンとは異なる第２の斜め方向に直線の溝群を有する第２導光パターンを設け、第１導光パターンによって反射した光を第２導光パターンによって反射させて前記導光板の正面から光を出射し、前記光源部から入射したライン状の光を略平行光にする入光レンズと、前記入光レンズを通過した光のうちで平行光から外れた光を吸収して通過させるルーバー部を有する入光部と、をさらに有し、前記入光部を介した光を前記導光板の端面に入射させ、前記入光レンズは、前記光源部の側の面と前記ルーバー部の側の面に曲面を保有しており、前記入光レンズの光軸方向における前記入光レンズの長さが前記光源部の光源のピッチの距離より小さい、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、導光板の背面に設けた第１導光パターンによって反射した光を、同じく背面に設けた第２導光パターンによって反射させて出射方向を設定することができ、導光板の正面から目的の分布特性で出射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の面光源照明装置の実施の形態１の（ａ）正面図と（ｂ）底面図と（ｃ）背面図
【図２】本発明の面光源照明装置の実施の形態１の入光部の（ａ）拡大平面図と（ｂ）その側面図
【図３】本発明の面光源照明装置の実施の形態１のルーバー部の拡大斜視図
【図４】本発明の面光源照明装置の実施の形態１の（ａ）正面図と（ｂ）その断面Ａの拡大断面図と（ｃ）導光板裏面の第１導光パターンの拡大断面図、および（ｄ）断面Ｂの拡大断面図と（ｅ）導光板裏面の第２導光パターンの拡大断面図
【図５】本発明の面光源照明装置の実施の形態１の第１，第２導光パターンによる光の反射状態を説明する（ａ）拡大斜視図と（ｂ）その側面図
【図６】本発明の面光源照明装置の実施の形態１の導光板から出射する光の分布と出射方向を説明する斜視図
【図７】（ａ）従来の面光源照明装置の導光板から出射する光の輝度の上下方向の分布特性図と（ｂ）実施の形態１の導光板から出射する光の輝度の上下方向の分布特性図および（ｃ）実施の形態１の導光板を導光パターンの設定を変更した場合に出射する光の輝度の上下方向の分布特性図
【図８】本発明の面光源照明装置の（ａ）実施の形態１の空間分布方向制御の分布特性の図と（ｂ）（ｃ）実施の形態２の空間分布方向制御の分布特性の図および（ｄ）実施の形態３の空間分布方向制御の分布特性の図
【図９】従来例の面光源照明装置の（ａ）外観斜視図と（ｂ）その底面の斜視図
【図１０】本発明の実施の形態５の面光源照明装置の正面図
【図１１】実施の形態５の空間分布方向制御の分布特性の図
【図１２】(ａ)矢印Ｄ方向から見た図１０の矢視図と(ｂ)矢印Ｄ方向から見た図１０の別の具体例の矢視図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の面光源照明装置を示す。
【００２１】
この面光源照明装置は、図１（ａ）に示すように板状の導光板１と、その左の端面１Ｌの側に配置された光源部２ａと、導光板１の右の端面１Ｒの側に配置された光源部２ｂと、光源部２ａと導光板１の端面１Ｌとの間に介装された入光部３ａと、光源部２ｂと導光板１の端面１Ｒとの間に介装された入光部３ｂを有している。Ｘは導光板１の横方向、Ｙは導光板１の縦方向、Ｚは導光板１の背面から正面に向かう方向を表している。
【００２２】
導光板１の材料には、空気との屈折率の差が０．４５以上のものを使用した。例えば、導光板１にはアクリル樹脂またはポリカードネート樹脂などの材料を使用できる。導光板１の背面には、図１（ｂ）と図１（ｃ）にも示すように直線の溝群の第１導光パターン４Ａと第２導光パターン４Ｂが形成されている。第１，第２導光パターン４Ａ，４Ｂは、導光板１の背面に溝状の凹部で端面形状が三角形に構成されている。
【００２３】
定ピッチで形成されている第１導光パターン４Ａの傾きは、図１（ａ）において導光板１の上側の辺または端面１Ｌを一端として他端が、導光板１の端面１Ｒに次第に近付くようにφ１だけ傾いている。
【００２４】
定ピッチで形成されている第２導光パターン４Ｂの傾きは、図１（ａ）において導光板１の上側の辺または端面１Ｒを一端として他端が導光板１の端面１Ｌに次第に近付くようにφ２だけ傾いている。
【００２５】
導光板１は、光源部２ａ，２ｂで発生した光が入光部３ａ，３ｂを通過して入光することにより、導光板１の正面が面発光して、例えば車載用のディスプレイなどのバックライトとして機能する。
【００２６】
導光板１の背面には、図１（ｂ）に示すように裏面シート５が配置されている。この裏面シート５は光吸収材料を用いており、導光板１の背面に漏れた不要な光が導光板１の正面側に戻ることを制限している。なお、図１（ｃ）では第１，第２導光パターン４Ａ，４Ｂを図示するために裏面シート５の記載が省かれている。
【００２７】
光源部２ａ，２ｂは、図２（ａ）（ｂ）に示すように複数個のＬＥＤ８を直列に並べた実装基板９で構成されている。また入光部３ａ，３ｂは、何れも入光レンズ６とルーバー部７で構成されている。
【００２８】
ここでＬＥＤ８が発光した光は入光レンズ６に入光する。入光レンズ６のＬＥＤ側と導光板側の両方に曲面形状が形成されている。ＬＥＤ側の曲面１０が凹形状、導光板側の曲面１１が凸形状のいわゆるメニスカス形状となっている。曲面１０を凹形状とすることで、ここを透過する光が屈折を起こし、ＬＥＤの放射角度よりもさらに広く拡散させる機能を持たせており、凸形状の曲面１１で導光板１に対して略平行光で入射するように屈折させる。入光レンズ６の両面を使って光を広げた後に略平行光とすることで光のムラを低減させて、入光レンズ６のＬＥＤ８から導光板１への光軸方向の長さも短くすることが可能となっている。
【００２９】
従来のレンズではＬＥＤ８のピッチに対するＬＥＤ８から導光板１への光軸方向の長さが同等以上と長くなっていたが、これによりＬＥＤ８のピッチの距離よりも小さくすることが可能となる。ＬＥＤピッチよりも同等以上の場合はサイズが大きくなり、車載の場合に搭載容量を大きく取ることになり採用されにくくなる。一例として、ＬＥＤ８のピッチ６ｍｍの場合は導光板１への光軸方向の長さを５ｍｍ以下で実現できる。つまり、この入光レンズ６の導光板１への光軸方向の長さはＬＥＤ８のピッチより小さい。
【００３０】
一方で、入光レンズ６では短い距離で光の方向制御を行っているため、方向がずれて斜め方向に出てしまう光も発生している。そのため入光レンズ６と導光板１の間にルーバー部７が設けられている。このルーバー部７により、斜めにずれた不要な光は吸収されておおよそ平行に揃えられた光のみが導光板１に入光することになる。
【００３１】
ルーバー部７を図３に示す。
このルーバー部７は、導光板１の長手方向（Ｙ方向）に間隔を空けて導光板１の正面と背面に直交する方向に配置された隔壁１２、隔壁１２の正面側の端面の相互間を閉塞する表反射面１３と、隔壁１２の背面側の端面の相互間を閉塞する裏反射面１４を有している。２枚の隔壁１２，１２と、表反射面１３および裏反射面１４によって囲まれたエリア内部が空気層または樹脂層になっている。空気層の場合は、表反射面１３と裏反射面１４は鏡面で反射させる構造となっており、樹脂層で充填されている場合は樹脂の界面で反射する。
【００３２】
隔壁１２はカーボンなど黒色の吸収材料が用いられているため、光が入射したときに光が反射することなく吸収される機能を備えている。ルーバー奥行１５に対してルーバー幅１６を制限することでＬＥＤ８から導光板１方向への光軸方向で導光板１の面内で大きな入射角度を持っている光が隔壁１２により吸収されることで、ルーバー部７から出てくる光は直進する光だけになり、おおよそ平行光で導光板１に入るように制御できる。
【００３３】
ルーバー幅１６はルーバー奥行１５に対して０．１倍内以上から０．６倍以下という比になっている。０．６倍より大きいと入射角度が３１°を超えて入射することになり方向が制御できず、０．１倍未満では光がほとんど吸収されて必要な光量が得られない。一例として、ルーバーの奥行１５が１ｍｍであることに対してルーバー幅１６は０．５ｍｍとして、この時の比は０．５倍となっている。
【００３４】
このように、ＬＥＤ８で発光し、入光レンズ６とルーバー部７を透過することで略平行光に変換されて導光板１へ入射した光は、導光板１の内部の正面と背面で反射を繰り返しながら反対方向まで導光して行く。導光板１の背面に形成された第１，第２導光パターン４Ａ，４Ｂに当った光は反射により導光板１の正面側に反射される。通常の導光板では導光パターンは導光板１への入射方向に対して図９（ａ）に見られるように導光板面内で９０°の直交したＡ方向に設定されているが、この実施の形態では図１（ａ）（ｃ）および図４（ａ）に示すように第１，第２導光パターン４Ａ，４Ｂを導光板１への入射方向に対して斜め方向に傾けて配置していることを特徴としている。
【００３５】
図４（ａ）〜（ｅ）に基づいて第１，第２導光パターン４Ａ，４Ｂを詳しく説明する。図４（ａ）の断面Ａで切った場合の第１導光パターン４Ａを図４（ｂ）に示す。第１導光パターン４Ａの導光パターン角度φ１は、光源部２ａから導光板１への入射方向を０°としたときに、２０°以上から５０°以下の角度を持たせる。ここではφ１＝４５°に設定している。
【００３６】
図４（ｃ）は図４（ｂ）を拡大したものである。第１導光パターン４Ａは、底角がθＡ１のプリズム主反射面１７と、底角がθＡ２のプリズム副反射面１８とで構成されている。
【００３７】
図４（ａ）の断面Ｂで切った場合の第２導光パターン４Ｂを図４（ｄ）に示す。第２導光パターン４Ｂの導光パターン角度φ２は、光源部２ｂから導光板１への入射方向を０°としたときに、２０°以上から５０°以下の角度を持たせる。ここではφ２＝４５°に設定している。
【００３８】
図４（ｅ）は図４（ｄ）を拡大したものである。第２導光パターン４Ｂは、底角がθＢ１のプリズム主反射面１９と、底角がθＢ２のプリズム副反射面２０とで構成されている。
【００３９】
導光パターン角度φ１，φ２は、２０°未満の場合は光源部２ａ，２ｂからの光がほとんど当たらないため光量が得られず、５０°より大きい場合は、導光板１の正面から下方向への出射光の分布の方向制御ができなくなる。
【００４０】
光源部２ａから出射して導光板１の左側の端面１Ｌから導光板１の内部に入射した光は、その一部が、導光板１の正面側の界面または背面側の界面で反射して導光板１の内部を伝搬する。また、第２導光パターン４Ｂのプリズム主反射面１９で反射して更に導光板１の正面側の界面で反射して導光板１の内部を伝搬する。また、第１導光パターン４Ａのプリズム副反射面１８で反射して導光板１の正面側へ出射する。
【００４１】
光源部２ｂから出射して導光板１の右側の端面１Ｒから導光板１の内部に入射した光は、その一部が、導光板１の正面側の界面または背面側の界面で反射して導光板１の内部を伝搬する。また、第２導光パターン４Ａのプリズム主反射面１７で反射して更に導光板１の正面側の界面で反射して導光板１の内部を伝搬する。また、第２導光パターン４Ｂのプリズム副反射面２０で反射して導光板１の正面側へ出射する。
【００４２】
このように、主として反射を行わせる面をプリズム主反射面１７，１９としており、この面の角度θＡ１，θＢ１が方向制御に大きく寄与する。プリズム副反射面１８，２０は、最初に光が当ったときにこの面で下方向へ反転させる効果が与えられている。
【００４３】
プリズム主反射面１７，１９の底角θＡ１は３０°以上から５０°以下の角度を持たせる。３０°未満の場合には、導光板１の正面から上方向への光モレが発生して輝度が低下し、５０°より大きい場合は導光板１の正面から斜め下方向の反射ができなくなり光はほとんど真下へのモレ光となってしまう。
【００４４】
プリズム副反射面１８の底角θＡ２，θＢ２は７０°以上から９０°以下の角度を持たせる。７０°未満の場合には、導光板１の正面から上方向への光モレが発生して輝度が低下し、９０°より大きい場合は斜面がオーバーハングする形となり加工ができなくなる。
【００４５】
ここではプリズム主反射面１７の角度θＡ１を３２°プリズム副反射面１８の角度θＡ２を７２°としている。
第２導光パターン４Ｂにおいても、主として反射を行わせる面をプリズム主反射面１９としており、この面の角度θＢ１が方向制御に大きく寄与する。プリズム主反射面の傾斜角θＢ１は、最初に光が当ったときにこの面で下方向へ反転させる効果が与えられている。
【００４６】
プリズム主反射面１９の底角θＢ１は、プリズム主反射面１７の底角θＡ１と同じである。プリズム副反射面２０の底角θＢ２はプリズム副反射面１７の底角θＡ２と同じである。ここでは、プリズム主反射面１９の角度θＢ１を３２°、プリズム副反射面２０の角度θＢ２を７２°としている。
【００４７】
このように互いの傾きが異なる第１，第２導光パターン４Ａ，４Ｂを導光板１に形成したので、左側の光源部２ａから導光板１に入射した光は、図５（ａ）に示すように導光板１の中を導光してきた光線２１がプリズム副反射面１８に当ると導光板内で下方向に反射され、次に、プリズム主反射面１９で斜めの角度で反射して、図５（ｂ）に示すように反射した光線２１は導光板１の正面から斜め下方向に方向制御されて出射する。
【００４８】
同様に、右側の光源部２ｂから導光板１に入射した光は、図５（ａ）に示すように導光板１の中を導光してきた光線２１がプリズム副反射面２０に当ると導光板内で下方向に反射され、次に、プリズム主反射面１７で斜めの角度で反射して導光板１の正面から斜め下方向に方向制御されて出射する。
【００４９】
このように第１，第２導光パターン４Ａ，４Ｂによって出射する方向２３を正面の下方に制御できるようになった光の分布２４を、図６に示す。面光源照明装置２２は導光板１と光源部２ａ，２ｂと入光部３ａ，３ｂを一体にしたものである。
【００５０】
従来の面光源照明装置の輝度の上下方向の分布特性を比較例として図７（ａ）に示す。横軸は出射する角度を示しており、０°が正面、−９０°が真上、＋９０°が真下となっている。縦軸は輝度のピーク値に対する相対値を示している。この比較例では光の出射方向の制御がされていないため、導光板の正面をピークとして広く輝度が分布しており、上下方向にも光が強く出ていることが確認できる。
【００５１】
これに対して図７（ｂ）（ｃ）は実施の形態１の面光源照明装置の輝度の上下方向の分布特性である。入光部３ａ，３ｂを導入することで図７（ｂ）のように正面を中心に光の出る方向を狭くすることで正面のみ光を集中させて出るような輝度パターンにすることが可能となる。さらに、第１，第２導光パターン４Ａ，４Ｂのφ１，φ２，θＡ１，θＡ２，θＢ１，θＢ２を適切に設定することにより図７（ｃ）に示すように、出射する光の方向を絞り、かつ斜め下方向に制御することが可能となっており、上方への不要な光はほとんど出ない特性となる。
【００５２】
この実施の形態１の空間分布方向制御の分布特性を図８（ａ）に示す。
この図では、正面方向を中心とした半球方向への光の光度の分布を示したものである。円の上側が真上、円の下側が真下となっており、右と左も同様である。ここで白くなっている個所は光が強く出ている部分を示し、黒い部分は光が出ていないことを示している。輝度が中央よりも下に制御していることと、光をこの部分に集めることで十分な光量を確保していることが確認できる。車載用のスピードメーターなどのインパネのバックライトに好適である。
【００５３】
このように実施の形態１の面光源照明装置によると、短い入光レンズ６で光を十分に拡散させた後に略平行光化し、不要光をルーバー部７で除去することで、面光源照明装置としてのサイズを小さくしたまま、光の方向制御を可能としている。
【００５４】
また、車載では課題となるのが振動であり、振動が繰り返されることで長期的な変化として、ＬＥＤ８と入光レンズ６の相対的な位置ずれ、入光レンズ６と導光板１の相対的な位置ずれが発生しやすく、その影響で光の方向が初期状態からずれて行く傾向になる。そのような条件下でもこの実施の形態１の面光源照明装置では、ルーバー部７を用いているため、ずれたときに斜めに不要な光が出ることを抑えることができ、出射特性は大きく変わらない。したがって、車載では安全性が求められるため、長時間の使用でもドライバーの視界の中で不要な光が発生しない安定した照明ができる。
【００５５】
また温度変化についても通常の民生品よりも高い温度幅での使用が求められるため、熱膨張で材料による膨張係数が異なることで相対的な位置ずれが起こり１００μｍオーダのずれが発生するが、この場合も同じくＬＥＤ８と入光レンズ６の相対的な位置ずれ、また入光レンズ６と導光板１の相対的な位置ずれが発生しやすく、その影響で光の方向が初期状態からずれて行く傾向になる。この場合も前述の通り不要な光が発生しない効果が得られる。
【００５６】
また、熱膨張によって導光板の伸びにより曲げや反りが発生する場合があり、導光パターンのプリズムの角度が変化する影響が発生するが、この実施の形態１の面光源照明装置では、斜め方向の第１，第２の導光パターン４Ａ，４Ｂとしていることにより、従来に比べてその角度が変化する度合いが低くなっており、誤差の影響としては半分程度となっているため、出射特性の変化や面光源照明装置の明るさの低下などの不具合がほとんど発生しない、良好な特性を実現できる。
【００５７】
このように、この実施の形態の面光源照明装置を車載用ディスプレイなどのバックライトに使用することによって、サイズを大きくすることなく、また厳しい車載環境での振動や大きな温度変化により発生する位置ずれに対しても高い尤度を持つことで初期状態からの劣化のない高い信頼性を維持することができ、更に、出射する光の方向制御を目的の方向に設定できる面光源照明装置を実現できる。
【００５８】
（実施の形態２）
実施の形態１の結果である図８（ａ）を見ると、斜め左上と斜め右上が若干白くなっており、光モレが発生していることが確認できる。その方向では視野には入ってこないが、迷光としてノイズ成分になる可能性がある。実施の形態２ではこれを改善する実施形態について説明する。
【００５９】
実施の形態１では第１導光パターン４Ａのφ１＝４５°、第２導光パターン４Ｂは、傾きの方向が第１導光パターン４Ａとは異なり傾きの角度は第１導光パターン４Ａと同じであるφ２＝１８０°−４５°＝１３５°に設定し、θＡ１＝３２°、θＡ２＝７２°、θＢ１＝３２°、θＢ２＝７２°に設定した場合であったが、この実施の形態２では、φ１＝３０°、φ２＝１８０°−３０°＝１５０°に設定し、さらに、θＡ１＝４０°、θＡ２＝７２°、θＢ１＝４０°、θＢ２＝７２°に設定した。その他の構成は実施の形態１と同じである。
【００６０】
その結果の空間分布方向制御の分布特性を図８（ｂ）に示す。このように、実施の形態２では、実施の形態１で発生していた不要な斜め方向の光をなくして、中央部から下方向に光の方向が制御できていることがわかる。
【００６１】
（実施の形態３）
面光源照明装置を設置する条件によっては、実施の形態２の結果である図８（ｂ）の場合よりも更に中央部に光を集めたい場合がある。実施の形態２ではθＡ１＝４０°、θＡ２＝７２°、θＢ１＝４０°、θＢ２＝７２°に設定したが、この実施の形態３では、θＡ１＝４４°、θＡ２＝７２°、θＢ１＝４４°、θＢ２＝７２°に設定した。その他の構成は実施の形態２と同じである。
【００６２】
その結果の空間分布方向制御の分布特性を図８（ｃ）に示す。このように、実施の形態３では、不要な斜め方向の光をなくして、かつ中央部に近い下方向に光の方向が制御できている。このように車種ごとに異なるディスプレイ配置の設計要請に対しても柔軟に対応することができることがわかる。
【００６３】
（実施の形態４）
実施の形態１，２では導光板１の正面の上方向に光を出すことなく、導光板１の正面から下方向に出射光の方向制御する事例について述べたが、車載用のナビゲーション装置などのセンターパネルの場合では、導光板１の正面の上方に位置するフロントウィンドウ側に光が出ない点では同じだが、ドライバー席側と助手席側に光が強く出ることが求められ、導光板１の正面方向への輝度はあまり必要がない。実施の形態４ではこの仕様を満足できる形態について説明する。
【００６４】
実施の形態４では、φ１＝４５°、φ２＝１８０°−４５°＝１３５°と実施の形態１と同じに設定するが、実施の形態１とは裏面シート５の構成が異なる。実施の形態１の裏面シート５には光吸収材料を用いていたが、この実施の形態４では導光板１の背面に漏れてしまう光も積極的に活用するために、光反射材料を裏面シート５として用いている。その他の構成は実施の形態１と同じである。
【００６５】
これによって、導光板１の背面に漏れた光が裏面シート５によって導光板１の正面側に正反射させることによって、空間分布方向制御の分布特性は図８（ｄ）に示すように、左右方向のドライバー側と助手席側には明るく、フロントウィンドウ側への不要な方向の光をなくす光の方向が制御できていることがわかる。
【００６６】
（実施の形態５）
実施の形態４ではセンターパネルの場合として、導光板１の左右側のドライバー席側と助手席側に光が強く出ることが求められる事例について述べたが、後方確認用のディスプレイルームミラーでは、求められる方向は同じだが光源の位置が設置の制約上必然的に導光板１の上の辺の側となる。実施の形態５ではこの仕様を満足できる形態について説明する。
【００６７】
実施の形態５では、図１０に示すように入光部３ａ，３ｂは不要であり、光源２ａが導光板１の上側の辺の更に上方に取り付けられている。
第１，第２導光パターン４Ａ，４Ｂは、φ１＝２８°、φ２＝１８０°−２８°＝１５２°が望ましく、前記導光板を構成する材料と空気との屈折率の差が０．４５以上の時に、第１導光パターン４Ａの第１プリズム主反射面１７の底角θＡ１が４５°〜６５°以下、第１プリズム副反射面１８の底角θＡ２が７０°〜９０°以下、第２導光パターン４Ｂの第２プリズム主反射面１９の底角θＢ１が４５°〜６５°以下、第２プリズム副反射面２０の底角θＢ２が７０°〜９０°以下に形成した。より具体的には、導光パターンの反射面の底角θＡ１は５４°、θＡ２は７６°、θＢ１は５４°、θＢ２は７６°が好適であった。
【００６８】
これによって、空間分布方向制御の分布特性は、図１１に示すように左右方向のドライバー側と助手席側にも明るくする光の方向が制御できていることがわかる。
なお、導光板１は、図１２(ａ)に示すように長方形断面形状としてもよいし、図１２(ｂ)に示すように楔形断面形状にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、ディスプレイのバックライトなどに用いられる面光源照明装置の出射特性を必要とされる仕様に容易に設定することができ、面光源照明装置を必要としている各種電子機器の安定した表示の実現と、信頼性の向上に寄与する。
【符号の説明】
【００７０】
１    導光板
１Ｌ    端面
１Ｒ    端面
２ａ，２ｂ    光源部
３ａ，３ｂ    入光部
Ｘ  導光板１の横方向
Ｙ  導光板１の縦方向
Ｚ  導光板１の背面から正面に向かう方向
４Ａ    第１導光パターン
４Ｂ    第２導光パターン
５    裏面シート
６    入光レンズ
７    ルーバー部
８    ＬＥＤ
９    ＬＥＤ実装基板
１０    ＬＥＤ側の曲面
１１    導光板側の曲面
１２    隔壁
１３    表反射面
１４    裏反射面
１５    ルーバー奥行
１６    ルーバー幅
１７，１９    プリズム主反射面
１８，２０    プリズム副反射面
φ１    第１導光パターンの導光パターン角度
θＡ１    第１導光パターンのプリズム主反射面１７の底角
θＡ２    第１導光パターンのプリズム副反射面１８の底角
φ２    第２導光パターンの導光パターン角度
θＢ１    第２導光パターンのプリズム主反射面１９の底角
θＢ２    第２導光パターンのプリズム副反射面２０の底角
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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