(57)【要約】【課題】薄型で、軽量で、均一で輝度むらのない照明光を射出することができ、かつ大型化が可能な単位導光板、導光板ユニットおよび面状照明装置を提供することにある。【解決手段】矩形状の平坦な光射出面と、この光射出面の一辺に平行で前記光射出面の略中央部に位置する厚肉部と、前記厚肉部の両側に前記厚肉部と平行に形成される薄肉端部と、前記薄肉端部の少なくとも一方かつ前記光射出面の裏面側に形成され、線状に配置される光源を収納するための平行溝の半部と、前記厚肉部の両側に配置され、前記一辺と直交する方向に沿って前記厚肉部から前記薄肉端部に向って肉厚が薄くなる傾斜背面部と、前記平行溝に収納される前記光源から前記薄肉端部に入射して前記傾斜背面部の内部を前記厚肉部に向って伝播する光を散乱する散乱手段を有することにより、前記課題を解決する。【選択図】図３
2008027740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の平坦な光射出面と、
この光射出面の一辺に平行で前記光射出面の略中央部に位置する厚肉部と、
前記厚肉部の両側に前記厚肉部と平行に形成される薄肉端部と、
前記薄肉端部の少なくとも一方かつ前記光射出面の裏面側に形成され、線状に配置される光源を収納するための平行溝の半部と、
前記厚肉部の両側に配置され、前記一辺と直交する方向に沿って前記厚肉部から前記薄肉端部に向って肉厚が薄くなる傾斜背面部と、
前記平行溝に収納される前記光源から前記薄肉端部に入射して前記傾斜背面部の内部を前記厚肉部に向って伝播する光を散乱する散乱手段を有することを特徴とする単位導光板。
【請求項２】
矩形状の平坦な光射出面と、
この光射出面の一辺に平行で前記光射出面の略中央部に位置する薄肉部と、
前記薄肉部の両側に前記薄肉部と平行に形成される厚肉端部と、
前記薄肉部の前記光射出面の裏面側に前記一辺に平行に形成され、線状に配置される光源を収納するための平行溝と、
前記薄肉部の両側に配置され、前記一辺と直交する方向に沿って前記薄肉部から前記厚肉部に向って肉厚が厚くなる傾斜背面部と、
前記平行溝に収納される前記光源から前記薄肉部に入射して前記傾斜背面部の内部を前記厚肉端部に向って伝播する光を散乱する散乱手段を有することを特徴とする単位導光板。
【請求項３】
前記散乱手段は、下記式（１）および下記式（２）を満たす散乱粒子である請求項１または２に記載の単位導光板。
１．１≦Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣ≦８．２・・・（１）
０．００５≦ＫＣ≦０．１・・・（２）
（ただし、式中、Φは、散乱粒子の散乱断面積、Ｎｐは、単位導光板に含まれる散乱粒子の密度、ＬＧは、前記光射出面の平行溝と直交する方向の一辺の半分の長さ、ＫＣは、補正係数を表す。）
【請求項４】
前記光射出面の表面粗さは、前記平行溝に平行な表面粗さをＲａ１、前記平行溝に垂直な方向の表面粗さをＲａ２としたとき、下記式（３）を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の単位導光板。
Ｒａ２＜Ｒａ１  かつ  Ｒａ２＜１００・・・（３）
【請求項５】
前記光射出面に平行な面と前記傾斜背面部の傾斜面とが前記厚肉部または前記厚肉端部の頂点で交わる際に成す角度が、下記式（４）を満たす請求項１〜４のいずれかに記載の単位導光板。
０°＜α＜４５°・・・（４）
（ただし、式中、前記光射出面に平行な面と前記傾斜背面部の傾斜面とが前記厚肉部または前記厚肉端部で交わる際に成す角度をαとする。）
【請求項６】
請求項１および３〜６のいずれかに記載の単位導光板を２つ以上連結し、各光射出面が同一平面状に配置された導光板ユニットであって、
隣接する２つの前記単位導光板を少なくとも前記一辺と直交する方向に互いの前記薄肉端部の前記平行溝の半部同士を連結して、線状に配置された前記光源を収納する前記平行溝を形成したことを特徴とする導光板ユニット。
【請求項７】
さらに、前記一辺と直交する方向に連結された前記２つ以上の単位導光板の連結体を、２組以上、互いの前記平行溝が同一線状に並ぶように、前記平行溝と平行な方向に連結したものである請求項６に記載の導光板ユニット。
【請求項８】
請求項２〜６のいずれかに記載の単位導光板を２つ以上連結し、各光射出面が同一平面状に配置された導光板ユニットであって、
隣接する２つの前記単位導光板が、互いの前記厚肉端部同士が連結されることにより、前記平行溝と直交する方向に連結されているか、または、互いの前記平行溝が同一線上に並ぶように、前記平行溝と平行な方向に連結されているか、もしくは、前記平行溝と平行な方向および直交する方向の両方に連結されているか、のいずれかであることを特徴とする導光板ユニット。
【請求項９】
さらに、矩形状の平坦な光射出面と、この光射出面の一端側の薄肉端部と、他端側の厚肉端部と、前記薄肉端部から前記厚肉部に向って肉厚が厚くなる傾斜背面部と、
前記光源から前記薄肉端部に入射して前記傾斜背面部の内部を前記厚肉端部に向って伝播する光を錯乱する錯乱手段を有する単位導光板の半部を２つ有し、
請求項２〜６のいずれかに記載の単位導光板の両端の前記厚肉端部、または、請求項８に記載の導光板ユニットの前記一辺と直交する方向の両端に配置される前記単位導光板の連結されていない前記厚肉端部のそれぞれに、前記単位導光板半部の前記厚肉端部を連結し、各光射出面が同一平面状に配置されたことを特徴とする導光板ユニット。
【請求項１０】
請求項６または７に記載の導光板ユニットと、
前記導光板ユニットの隣接する前記単位導光板の前記薄肉端部の連結部に形成される前記平行溝内に線状に配置された前記光源とを有することを特徴とする面状照明装置。
【請求項１１】
前記導光板ユニットの前記一辺と直交する方向の両端に配置される前記導光板ユニットの連結されていない前記薄肉端部にも、前記光源が線状に配置される請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１２】
請求項８または９に記載の導光板ユニットと、
前記導光板ユニットの各単位導光板の前記平行溝内に線状に配置された前記光源とを有することを特徴とする面状照明装置。
【請求項１３】
前記導光板ユニットが、前記一辺と直交する方向の両端にそれぞれ前記単位導光板半部が連結されている場合には、前記単位導光板の半部の連結されていない前記薄肉端部にも、前記光源が線状に配置される請求項１２に記載の面状照明装置。
【請求項１４】
前記光源は、線状光源または線状に所定の間隔で配置された点光源である請求項１０〜１３のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１５】
前記平行溝に配置された前記光源の光出射分布は、前記平行溝の天井方向より、両側の壁方向に大きい請求項１０〜１４のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１６】
前記光射出面に垂直方向の前記単位導光板の最大厚みと前記光源間の距離との関係が、下記式（４）を満たす請求項１０〜１５に記載の面状照明装置。
１０Ｔ＜Ｄ１＜１０００Ｔ・・・（５）
（ただし、式中、単位導光板の最大厚みをＴ、光源間の距離をＤ１とする。）
【請求項１７】
前記線状に配置された光源同士の距離は、下記式（６）を満たす請求項１０〜１６に記載の面状照明装置。
１０ｍｍ＜Ｄ２・・・（６）
（ただし、式中、前記線状に配置された光源同士の距離をＤ２とする。）
【請求項１８】
さらに、前記導光板ユニットの前記傾斜背面部の傾斜面の背面に配置された反射フィルムを有する請求項１０〜１７に記載の面状照明装置。
【請求項１９】
さらに、前記導光板ユニットの前記光射出面の上に配置された拡散シートを有する請求項１０〜１８に記載の面状照明装置。
【請求項２０】
さらに、前記導光板ユニットの前記光射出面と前記拡散シートとの間に配置されるプリズムシートを有する請求項１０〜１９に記載の面状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状光源や線状に配置された点状光源から入射した光を面方向に拡散して光射出面からより均一な照明光を出射する透明な導光板、となる単位導光板、導光板ユニットおよびこれを用いる面状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置には、液晶パネル（ＬＣＤ）の裏面側から光を照射し、液晶パネルを照明するバックライトユニットが用いられている。バックライトユニットは、通常、照明用の光源、この光源から出射した光を拡散して液晶パネルを照射する導光板、導光板から放射される光を均一化するプリズムシートや拡散シート等の部品を用いて構成される。
【０００３】
近年、このバックライトユニットは、上記のようにして、液晶表示装置に用いられるだけではなく、屋内外を照明する、もしくは液晶表示パネルや公告パネルや公告塔や看板などを裏面側から照射する、面状照明装置としても用いられている。
この面状照明装置も同様であるが、近年の液晶表示装置は、薄型化や低消費電力化が要望されており、それを実現するために種々の形状の導光板が提案されている（特許文献１、特許文献２、および特許文献３参照）。
【０００４】
特許文献１には、反出光面側に概長方形断面をなし、棒状光源を配置するための溝を有し、光源からの光を拡散する拡散系が前記反出光面および溝部に形成されている導光板が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、対向する入射端面側において出光面を反射面よりそれぞれ幅広とするように該対向する入射端面に相互に突合せ対接自在にして下面に入射端面間の線状光源を被嵌する被嵌溝を形成する一対の突出縁部を有する透明基板と、該透明基板の反射面に形成した上記対向する入射端面間の幅方向中間位置をピークとして密度変調する導光手段と、上記出光面の突出縁部または該突出縁部と出光面面内方向に帯状に形成した光源光に透過を減少調整する透過調整手段とを備えてなることを特徴とする並列使用の導光板が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、表面が平坦面であり、裏面は、断面形状が光源から遠ざかるにつれて薄くなるような曲面を含む傾斜面で構成されており、相対的に光源から近い位置と、光源から遠い位置での導光板裏面の傾斜角度をそれぞれθｎ１とθｆ１とした場合、θｆ１≦θｎ１の関係を満足し、かつ最も薄くなる位置での裏面の傾斜角度を０度とした導光板が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３０７４７４７号公報
【特許文献２】特開２００１‐４２３２７号公報
【特許文献３】特開２００２‐７５０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３に記載されている導光板は、高輝度で、かつ、均一な照明装置を提供することは可能であるが、大型化するためには、光源からより遠い位置まで光を到達させるために、導光板自体の厚みを厚くする必要がある。すなわち、これらに開示される導光板を用いた照明装置では、薄型化、軽量化を実現することができないという問題がある。
また、特許文献１〜３に記載されている、光源の入射位置から遠ざかるにつれて厚みを減する傾向を持つ形状、または、平板形状では光の到達距離に限界があるため、すなわち、これらに開示される導光板を用いた照明装置の大型化にも限界がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、薄型で、軽量で、均一で輝度むらのない照明光を射出することができ、かつ大型化が可能な単位導光板、導光板ユニットおよび面状照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、矩形状の平坦な光射出面と、この光射出面の一辺に平行で前記光射出面の略中央部に位置する厚肉部と、前記厚肉部の両側に前記厚肉部と平行に形成される薄肉端部と、前記薄肉端部の少なくとも一方かつ前記光射出面の裏面側に形成され、線状に配置される光源を収納するための平行溝の半部と、前記厚肉部の両側に配置され、前記一辺と直交する方向に沿って前記厚肉部から前記薄肉端部に向って肉厚が薄くなる傾斜背面部と、前記平行溝に収納される前記光源から前記薄肉端部に入射して前記傾斜背面部の内部を前記厚肉部に向って伝播する光を散乱する散乱手段を有することを特徴とする単位導光板を提供するものである。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明は、矩形状の平坦な光射出面と、この光射出面の一辺に平行で前記光射出面の略中央部に位置する薄肉部と、前記薄肉部の両側に前記薄肉部と平行に形成される厚肉端部と、前記薄肉部の前記光射出面の裏面側に前記一辺に平行に形成され、線状に配置される光源を収納するための平行溝と、前記薄肉部の両側に配置され、前記一辺と直交する方向に沿って前記薄肉部から前記厚肉部に向って肉厚が厚くなる傾斜背面部と、前記平行溝に収納される前記光源から前記薄肉部に入射して前記傾斜背面部の内部を前記厚肉端部に向って伝播する光を散乱する散乱手段を有することを特徴とする単位導光板を提供するものである。
【００１２】
本発明においては、前記散乱手段は、下記式（１）および下記式（２）を満たす散乱粒子であるのが好ましい。
１．１≦Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣ≦８．２・・・（１）
０．００５≦ＫＣ≦０．１・・・（２）
（ただし、式中、Φは、散乱粒子の散乱断面積、Ｎｐは、単位導光板に含まれる散乱粒子の密度、ＬＧは、前記光射出面の平行溝と直交する方向の一辺の半分の長さ、ＫＣは、補正係数を表す。）
【００１３】
また、本発明においては、前記平行溝に平行な表面粗さをＲａ１、前記平行溝に垂直な方向の表面粗さをＲａ２としたとき、下記式（３）を満たすのが好ましい。
Ｒａ２＜Ｒａ１  かつ  Ｒａ２＜１００・・・（３）
【００１４】
また、本発明においては、前記光射出面に平行な面と前記傾斜背面部の傾斜面とが前記厚肉部または前記厚肉端部の頂点で交わる際に成す角度が、下記式（４）を満たすのが好ましい。
０°＜α＜４５°・・・（４）
（ただし、式中、前記光射出面に平行な面と前記傾斜背面部の傾斜面とが前記厚肉部または前記厚肉端部で交わる際に成す角度をαとする。）
【００１５】
また、上記目的を達成するために、本発明は、上記いずれかの単位導光板を２つ以上連結し、各光射出面が同一平面状に配置された導光板ユニットであって、隣接する２つの前記単位導光板を少なくとも前記一辺と直交する方向に互いの前記薄肉端部の前記平行溝の半部同士を連結して、線状に配置された前記光源を収納する前記平行溝を形成したことを特徴とする導光板ユニットを提供するものである。
【００１６】
本発明においては、さらに、前記一辺と直交する方向に連結された前記２つ以上の単位導光板の連結体を、２組以上、互いの前記平行溝が同一線状に並ぶように、前記平行溝と平行な方向に連結したものであるのが好ましい。
【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明は、上記いずれかの単位導光板を２つ以上連結し、各光射出面が同一平面状に配置された導光板ユニットであって、隣接する２つの前記単位導光板が、互いの前記厚肉端部同士が連結されることにより、前記平行溝と直交する方向に連結されているか、または、互いの前記平行溝が同一線上に並ぶように、前記平行溝と平行な方向に連結されているか、もしくは、前記平行溝と平行な方向および直交する方向の両方に連結されているか、のいずれかであることを特徴とする導光板ユニットを提供するものである。
【００１８】
また、上記目的を達成するために、本発明は、さらに、矩形状の平坦な光射出面と、この光射出面の一端側の薄肉端部と、他端側の厚肉端部と、前記薄肉端部から前記厚肉部に向って肉厚が厚くなる傾斜背面部と、前記光源から前記薄肉端部に入射して前記傾斜背面部の内部を前記厚肉端部に向って伝播する光を錯乱する錯乱手段を有する単位導光板の半部を２つ有し、上記いずれかの単位導光板の両端の前記厚肉端部、または、上記いずれかの導光板ユニットの前記一辺と直交する方向の両端に配置される前記単位導光板の連結されていない前記厚肉端部のそれぞれに、前記単位導光板半部の前記厚肉端部を連結し、各光射出面が同一平面状に配置されたことを特徴とする導光板ユニットを提供するものである。
【００１９】
また、上記目的を達成するために、本発明は、上記導光板ユニットと、前記導光板ユニットの隣接する前記単位導光板の前記薄肉端部の連結部に形成される前記平行溝内に線状に配置された前記光源とを有することを特徴とする面状照明装置を提供するものである。
【００２０】
本発明においては、前記導光板ユニットの前記一辺と直交する方向の両端に配置される前記導光板ユニットの連結されていない前記薄肉端部にも、前記光源が線状に配置されるのが好ましい。
【００２１】
また、上記目的を達成するために、本発明は、上記導光板ユニットと、前記導光板ユニットの各単位導光板の前記平行溝内に線状に配置された前記光源とを有することを特徴とする面状照明装置を提供するものである。
【００２２】
本発明においては、前記導光板ユニットが、前記一辺と直交する方向の両端にそれぞれ前記単位導光板半部が連結されている場合には、前記単位導光板の半部の連結されていない前記薄肉端部にも、前記光源が線状に配置されるのが好ましい。
【００２３】
また、本発明においては、前記光源は、線状光源または線状に所定の間隔で配置された点光源であるのが好ましい。
【００２４】
また、本発明においては、前記平行溝に配置された前記光源の光出射分布は、前記平行溝の天井方向より、両側の壁方向に大きいのが好ましい。
【００２５】
また、本発明においては、前記光射出面に垂直方向の前記単位導光板の最大厚みと前記光源間の距離との関係が、下記式（５）を満たすのが好ましい。
１０Ｔ＜Ｄ１＜１０００Ｔ・・・・（５）
（ただし、式中、単位導光板の最大厚みをＴ、光源間の距離をＤ１とする。）
【００２６】
また、本発明においては、前記線状に配置された光源同士の距離は、下記式（６）を満たすのが好ましい。
１０ｍｍ＜Ｄ２・・・（６）
（ただし、式中、前記線状に配置された光源同士の距離をＤ２とする。）
【００２７】
前記傾斜背面部の傾斜面が前記肉厚部において交わる際に成す稜線部の半径をＲとしたとき、前記稜線部は、下記式（１１）を満たす範囲で連続的に変化するのが好ましい。
３ｍｍ＜Ｒ＜３０ｍｍ・・・・・・（１１）
【００２８】
また、本発明においては、さらに、前記導光板ユニットの前記傾斜背面部の傾斜面の背面に配置された反射フィルムを有するのが好ましい。
【００２９】
また、本発明においては、さらに、前記導光板ユニットの前記光射出面の上に配置された拡散シートを有するのが好ましい。
【００３０】
また、本発明においては、さらに、前記導光板ユニットの前記光射出面と前記拡散シートとの間に配置されるプリズムシートを有するのが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の第１の態様および第２の態様によれば、薄型で軽量であり、光源から出射された光に対する光射出面からの光の出射効率を高くすることができ、且つ、導光板の光射出面のサイズを、より大サイズとすることができる。
【００３２】
また、本発明の第３の態様によれば、上記第１の態様の単位導光板および第２の態様の導光板ユニットを用いることにより薄型で軽量であり、より低コストで製造することができ、光源から出射された光に対する光射出面からの光の出射効率を高くすることができ、また、照明表面を大サイズとすることができ、または、壁掛けテレビなどの液晶表示装置に適用することができる面状照明装置を適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の単位導光板、導光板ユニット、およびこれらを用いる面状照明装置について、添付の図面に示される好適な態様を基に、詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の第３の態様である面状照明装置の一実施形態を示し、光射出面側から見た外観を示す概略斜視図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ図１に示す面状照明装置の正面図、底面図、側面図および背面図である。なお、これらの図も含め、以下の図においては、理解を容易にするために、面状照明装置の厚みの方向に、拡大して示されている。
図１および図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、面状照明装置１０は、複数の線状光源１２を含み、矩形状の光射出面１１ａから均一な光を出射する照明装置本体１１と、内部に照明装置本体１１を収納し、光射出面１１ａの側（表面側）に矩形状の開口部１３ａが形成された筐体１３と、筐体１３の、光射出面１１ａと逆側（裏面側）に取り付けられ、複数の線状光源１２をそれぞれ点灯するのに用いられる複数のインバータユニット８を収納するインバータ収納部９と、インバータ収納部９に収納される複数のインバータユニット８に接続され、それぞれ複数の線状光源１２を点灯するための電源（図示せず）とを有する。
【００３５】
ここで、図３に、本発明の第１の態様である単位導光板１９または２０を、複数並列に連結して構成される本発明の第２の態様の導光板ユニット１８を用いた照明装置本体１１の概略断面図を示す。
照明装置本体１１は、矩形状の光射出面１１ａから均一な光を出射するためのものであり、図３に示すように、基本的には、複数の線状光源１２と、本発明の第１の態様である単位導光板１９または２０を複数並列に連結させて、光射出面１１ａ側に矩形状の光射出面１８ａが形成されるように構成し、光射出面１８ａの裏側に線状光源１２をそれぞれ収納する複数の平行溝１８ｆが形成される導光板ユニット１８と、導光板ユニット１８の光射出面１８ａ側に配置される２枚のプリズムシート１６および１７と、拡散シート１４とを有する。
なお、図３に示すように、照明装置本体１１は、本発明の第２の態様である導光板ユニット１８によるものであり、導光板ユニット１８の上部に配置される２枚のプリズムシート１６および１７も、拡散シート１４も、導光板ユニット１８の光射出面１８ａと略同一のサイズ（面積）を持つものであることは言うまでもない。
また、上述の導光板ユニット１８を構成する本発明の第１の態様である単位導光板１９および２０、並びに、導光板ユニット１８を構成するための単位導光板１９または２０の連結については、後に詳述する。
【００３６】
線状光源１２は、図３においては、導光板ユニット１８に形成される平行溝１８ｆの内部に配置され、平行溝１８ｆの対向壁面に向けて対向する両側からそれぞれ光を射出する線状光源１２ａと、平行溝１８ｆと平行な、導光板ユニット１８の両平行端面１８ｇにそれぞれ配置され、各平行端面１８ｇに向けて片側から光を射出する線状光源１２ｂとを有する。
線状光源１２ａは、図３に示すように、一方向（図示例においては、奥手方向）に線状に延在するＬＥＤアレイ２４ａと、ＬＥＤアレイ２４ａの延在方向の両側面に所定間隔離間して線状に配置される複数のＬＥＤ素子（図４（ａ）参照）の各々に対して配置される複数のカップリングレンズ２８とを備える。なお、ＬＥＤアレイ２４ａは、図４（ａ）に示すように、一方向に延在する板状のヒートシンク２７ａと、このヒートシンク２７ａの両側面にそれぞれ対向するように所定間隔離間して配置されている複数のＬＥＤチップ（ＬＥＤ素子）２５とを有する。
他方、線状光源１２ｂは、図３および図４（ｂ）に示すように、一方向（図３に示す例では、奥手方向）に延在する略半幅板状のヒートシンク２７ｂ、およびこのヒートシンク２７ｂの片側面に所定間隔離間されて配置されている複数のＬＥＤチップ２５とを有するＬＥＤアレイ２４ｂ（図４（ｂ）参照）と、ＬＥＤアレイ２４ｂの複数のＬＥＤチップ２５の各々に対して配置される複数のカップリングレンズ２８（図３参照）とを備える。すなわち、図４（ｂ）に示すＬＥＤアレイ２４ｂは、図４（ａ）に示すＬＥＤアレイ２４ａを長手方向（延在方向）に沿って略半分にした形状を有し、線状光源１２ｂは、図３に示すように、線状光源１２ａの奥手方向に沿って略半分にした形状を有する。
【００３７】
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、ヒートシンク２７ａおよび２７ｂは、それぞれその長手方向の両側側面および片側側面に複数のＬＥＤチップ２５を支持し、複数のＬＥＤチップ２５から発生する熱を吸収し、外部に放散させるために、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成されているのが好ましい。
こうして、ヒートシンク２７ａおよび２７ｂにそれぞれ支持された複数のＬＥＤチップ２５は、図３に示すように、導光板ユニット１８の平行溝１８ｆの対向壁面および導光板ユニット１８の平行端面とそれぞれ対向するように線状に配置される。
なお、本実施形態では、ＬＥＤチップの支持部としてヒートシンクを用いたが、本発明はこれに限定されず、ＬＥＤチップの冷却が必要ない場合は、放熱機能を備えない板状部材を支持部として用いてもよい。
【００３８】
また、ＬＥＤチップ２５は、蛍光物質を用いてＬＥＤが発する光を白色光に変換するように構成した単色のＬＥＤを用いるのが好ましい。例えば、単色のＬＥＤとしてＧａＮ系青色ＬＥＤを用いた場合には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光物質を用いることで、白色光を得ることができる。
【００３９】
ここで、本実施形態のＬＥＤチップ２５は、図４（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ２５の配列方向の長さよりも、配列方向に直交する方向の長さが短い長方形形状、つまり、後述する導光板ユニット１８の厚み方向（光射出面１８ａに垂直な方向）が短辺となる長方形形状を有する。言い換えれば、ＬＥＤチップ２５は、導光板ユニット１８の光射出面１８ａに垂直な方向の長さをａ、配列方向の長さをｂとしたときに、ｂ＞ａとなる形状である。また、ＬＥＤチップ２５の配置間隔をｐとするとｐ＞ｂである。このように、ＬＥＤチップ２５の導光板ユニット１８の光射出面１８ａに垂直な方向の長さａ、配列方向の長さｂ、ＬＥＤチップ２５の配置間隔ｐの関係がｐ＞ｂ＞ａを満たすことが好ましい。
ＬＥＤチップ２５を長方形形状とすることで、大光量の出力を維持しつつ、薄型な光源とすることができる。光源を薄型化することで、本発明の面状照明装置１０を薄型にすることができる。
【００４０】
なお、ＬＥＤチップは、ＬＥＤアレイをより薄型にできるため、導光板ユニット１８の厚み方向を短辺とする長方形形状とすることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、正方形形状、円形形状、多角形形状、楕円形形状等の種々の形状のＬＥＤチップを用いることができる。
【００４１】
図３に示すように、ＬＥＤアレイ２４ａおよび２４ｂの各ＬＥＤチップ２５の光射出側には、カップリングレンズ２８としてボールレンズが配置されている。カップリングレンズ２８は、上述のように、各ＬＥＤチップ２５に対応して配置されている。各ＬＥＤチップ２５から出射した光は、カップリングレンズ２８によって平行光にされ、導光板ユニット１８の内面に入射する。
ここでは、カップリングレンズとしてボールレンズを用いたが、これに限らず、ＬＥＤが発する光を平行光にすることができれば特に限定されない。カップリングレンズには、例えば、シリンドリカルレンズ、レンチキュラ、かまぼこ型のレンズ、フレネルレンズなどを用いることもできる。
また、ＬＤ（レーザーダイオード）も好ましく用いることができる。
【００４２】
本発明の第２の態様である導光板ユニット１８は、上述のように、図３において、導光板ユニット１８を点線で区切った単位導光板１９（図５参照）を、その光出射面１９aが平坦な面として連結されるように、平行溝１８ｆと直交する方向に複数並列に連結して構成されたものということもできるし、または、導光板ユニット１８を一点鎖線で区切った単位導光板２０（図６参照）を、その光出射面２０aが平坦な面として連結されるように、平行溝１８ｆと直交する方向に複数並列に連結し、この連結体の両端に、単位導光板２０の半部２０ｆを、その厚肉端部２０ｃと、連結体の端部となる単位導光板２０の厚肉端部２０ｃとが重なるように、連結して構成されたものであるということもできる。
以下では、単位導光板１９および単位導光板２０の構造および形状について説明することにより、本発明の第２の態様である導光板ユニット１８の構成を詳細に説明する。
【００４３】
図５（ａ）および（ｂ）に、導光板ユニット１８を構成する１つの単位となる本発明の第１の態様である単位導光板１９の一部分の概略斜視図と概略部分断面図を示す。
【００４４】
本発明の第１の態様である単位導光板１９は、図５に示すように、矩形状の光射出面１９ａと、この光射出面１９ａの一辺に平行で光射出面１９ａの略中央部に位置する厚肉部１９ｂと、厚肉部１９ｂの両端に厚肉部１９ｂと平行に形成される薄肉端部１９ｃと、薄肉端部１９ｃの光射出面１９ａの裏面側に形成され、線状に配置される光源１２ｂを収納するための平行溝１８ｆの半部１９ｄと、厚肉部１９ｂの両側に配置され、平行溝１８ｆ（前記一辺）と直交する方向に沿って厚肉部１９ｂから薄肉端部１９ｃに向って肉厚が薄くなる傾斜背面部１９ｅと、を有する。すなわち、単位導光板１９は、光射出面１９ａの形状が矩形状であり、透明樹脂により形成されている。単位導光板１９は、光射出面１９ａとなる面が平坦となっており、他方の面が、略中央に位置する厚肉部１９ｂから両端の薄肉端部１９ｃに向うに従って板厚が薄くなるように、傾斜している。
さらに、単位導光板１９は、光源１２から入射して、単位導光板１９の内部を伝播する光を散乱する散乱手段を有する。なお、散乱手段については、後に詳述する。
なお、図示例においては、平行溝１８ｆの半部１９ｄは、単位導光板１９の薄肉端部１９ｃの光射出面１９ａの裏面側両側に形成されているが、本発明においては、両側に限定されず、薄肉端部１９ｃの光射出面１９ａの裏面側の一方でもよい。
【００４５】
上述の単位導光板１９を用いて、導光板ユニット１８を構成する場合には、図３に示すように、上述のような形状を有する本発明の単位導光板１９（図３中では、点線で示す）を、光射出面１９ａが同一平面（光射出面１８ａ）を形成し、かつ、平行溝１８ｆと直交する方向（図中横方向）に、単位導光板１９の互いの平行溝１８ｆの半部１９ｄ同士が、線状に配置された光源１２ｂを収納する平行溝１８ｆを形成するように、２つ以上（図示例においては、４つ）連結することにより、本発明の第２の態様である導光板ユニット１８を形成する。
【００４６】
他方、図６（ａ）および（ｂ）に、導光板ユニット１８を構成する１つの単位となる本発明の第１の態様である単位導光板２０の概略斜視図と概略部分断面図を示す。
【００４７】
本発明の第１の態様である単位導光板２０は、図６に示すように、矩形状の光射出面２０ａと、この光射出面２０ａの一辺に平行で光射出面２０ａの略中央部に位置する薄肉部２０ｂと、薄肉部２０ｂの両端に薄肉部２０ｂと平行に形成される厚肉端部２０ｃと、薄肉部２０ｂの光射出面２０ａの裏面側に前記一辺に平行に形成され、線状に配置される光源を収納するための平行溝１８ｆと、薄肉部２０ｂの両側に配置され、前記一辺と直交する方向に沿って薄肉部２０ｂから厚肉端部２０ｃに向って肉厚が厚くなる傾斜背面部２０ｄと、を有する。すなわち、単位導光板２０は、表面の外形形状が矩形状の平板であり、透明樹脂により形成されている。単位導光板２０は、一方の面が平坦となっており、他方の面が、略中央に位置する薄肉部２０ｂに平行溝１８ｆを有し、かつ、この薄肉部２０ｂから両端の厚肉端部２０ｃに向うに従って板厚が薄くなるように、傾斜している。
さらに、単位導光板２０も、光源１２から入射して、単位導光板２０の内部を伝播する光を散乱する散乱手段を有する。
【００４８】
上述の単位導光板２０を用いて、導光板ユニット１８を構成する場合には、図３に示すように、上述のような形状を有する本発明の単位導光板２０（図３中では、一点鎖線で示す）を、光射出面２０ａが同一平面（光射出面１８ａ）を形成し、かつ、平行溝１８ｆと直交する方向に厚肉端部２０ｃ同士が接合するように、２つ以上（図示例においては、４つ）連結し、さらに、２つ以上連結した単位導光板２０の両端の厚肉端部に、単位導光板２０の半部２０ｆの厚肉端部を連結することにより、本発明の第２の態様である導光板ユニット１８を形成する。なお、単位導光板２０の半部２０ｆとは、単位導光板２０を平行溝１８ｆと直交する方向に二等分したものである。
なお、上述のように、図示例においては、連結した単位導光板２０の両端の厚肉端部に、単位導光板２０の半部２０ｆの厚肉端部を連結して、導光板ユニット１８を形成しているが、本発明においては、これに限定はされず、連結した単位導光板２０の両端の厚肉端部に何も連結せず、後述する反射フィルム２２を配置する構成としてもよい。
【００４９】
上述のような形状を有する本発明の第１の態様である単位導光板１９または２０を用いて形成される本発明の第２の態様である導光板ユニット１８は、平行溝１８ｆに配置される光源１２ａまたは平行溝１８ｆに直交する方向の導光板ユニット１８の端面に配置される光源１２ｂから放射される光のうち、平行溝１８ｆを形成する側壁または上記端面から導光板ユニット１８の内部に入射した光は、導光板ユニット１８の内部を通過し、光射出面１８ａから出射、あるいは、傾斜面１８ｂで反射した後、光射出面１８ａから出射する。このとき、導光板ユニット１８の下面から一部の光が漏洩するが、その漏洩した光は、導光板ユニット１８の傾斜面１８ｂ側に形成された後述する反射フィルム２２により反射して再び導光板ユニット１８の内部に入射して光射出面１８ａから出射する。こうして、導光板ユニット１８の光射出面１８ａから均一な光が放射される。
【００５０】
さらに、導光板ユニット１８は、内側に光源１２ａが配置される平行溝１８ｆまたは光源１２ｂが配置平行溝１８ｆに直交する方向の導光板ユニット１８の端面から、平行溝１８ｆと直交する方向に、隣り合う平行溝１８ｆ間、または、隣り合う上記端面および平行溝１８ｆ間の略中間地点（単位導光板１９の厚肉部または単位導光板２０の厚肉端部の連結部）に向って、徐々に厚みが厚くなる形状とすることで、導光板ユニット１８に入射した光をより遠くまで到達させることができる。また、平板形状や楔形形状の導光板よりも薄くすることができる。つまり、本発明によれば、導光板ユニット１８は、光源から入射した光をより遠くまで到達させることが可能で、かつ、薄型化、軽量化することができる。つまり、全反射の際の入射角度が徐々に浅くなり、光射出面から光が外部に出にくくなるため、入射光をより奥に到達させることが可能となる。これにより、面状照明装置を軽量化、薄型化、大型化することができる。さらに、導光板ユニット１８を薄型化することで、導光板ユニット自体をフレキシブルにすることができる。これにより、フレキシブル液晶と組み合わせて、フレキシブルＬＣＤモニター、フレキシブルテレビ（ＴＶ）とすることができる。
【００５１】
なお、本発明において、導光板ユニット１８の平行溝１８ｆの深さは、光源１２ａの一部が導光板ユニット１８の下面からはみ出さないように決定されることが好ましく、光源１２ａの寸法や導光板ユニット１８の機械的強度、経時変化を考慮して決定することが好ましい。また導光板ユニット１８の厚みは、光源１２の寸法に応じて任意に変更することができる。
【００５２】
また、導光板ユニット１８の平行溝１８ｆの断面形状は、図３、図６および図７（ａ）に示すような三角形状に限定されず、図７（ｂ）に示すような三角形状の先端が丸みを帯びた形状でもよいし、図７（ｃ）に示すような放物線を描くような形状でもよいし、図７（ｄ）平行溝１８ｆの中心に向って凸の２つの曲線から形成される形状でもよく、光源１２ｂを収容することができればどのような形状でもよい。
【００５３】
また、導光板ユニット１８の形状は、導光板ユニット１８の厚みが、平行溝１８ｆまたは平行溝１８ｆに直交する方向の導光板ユニット１８の端面から、平行溝１８ｆと直交する方向に、隣り合う平行溝１８ｆ間、または、隣り合う平行溝１８ｆに直交する方向の導光板ユニット１８の端面および平行溝１８ｆ間の略中間地点（単位導光板１９の厚肉部または単位導光板２０の厚肉端部の連結部）に向って、徐々に厚みが厚くなる形状であれば、どのような形状でもよい。例えば、導光板ユニット１８の光射出面１８ａの裏側に位置する傾斜面１８ｂ（傾斜背面部１９ｅまたは２０ｄ）を曲面形状にしてもよい。
【００５４】
また、図示例においては、導光板ユニット１８は、上述のように、単位導光板１９または２０を平行溝１８ｆと直交する方向にのみ連結する構成としたが、本発明においては、これに限定されず、２つ以上の導光板ユニット１８を、平行溝１８ｆと平行な方向に、互いの平行溝１８ｆが同一線状に並ぶように連結してもよい。
【００５５】
次いで、単位導光板１９および２０について、さらに詳しく詳述する。なお、ここでは、単位導光板１９および２０において、共通する特徴部分については、単位導光板１９を代表例とし、両者に異なる部分については個々に説明する。また、ここで述べる単位導光板１９および２０の特徴は、これらを用いて構成される単位導光板ユニット１８の特徴でもあるので、同様の効果を有することができるのは言うまでもない。
これと同様に、上述の導光板ユニット１８の説明で述べた平行溝１８ｆの深さや断面形状または拡散反射体については、単位導光板１９および２０にも適用されるのはいうまでもない。
【００５６】
本発明において、単位導光板１９、すなわち、導光板ユニット１８は、光源１２から入射して、単位導光板１９の内部を伝播する光を散乱する散乱手段を有する。この散乱手段は、単位導光板１９の内部に入射した光を充分に伝播することができるものであれば、特に限定は無いが、下記式（１）および下記式（２）を満たす散乱粒子であるのが好ましい。
１．１≦Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣ≦８．２・・・（１）
０．００５≦ＫＣ≦０．１・・・（２）
（ただし、式中、Φは、散乱粒子の散乱断面積、Ｎｐは、単位導光板に含まれる散乱粒子の密度、ＬＧは、前記光射出面の平行溝と直交する方向の一辺の半分の長さ、ＫＣは、補正係数を表す。）
導光板１８は、このような関係を満たす散乱粒子を含んでいるので、均一で輝度むらが少ない照明光を光出射面から出射することができる。
【００５７】
一般的に、平行光束を等方媒質に入射させた場合の透過率Ｔは、Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ則により下記式（７）で表される。
Ｔ＝Ｉ／Ｉ０＝ｅｘｐ（−ρ・ｘ）・・・（７）
ここで、ｘは距離、Ｉ０は入射光強度、Ｉは出射光強度、ρは減衰定数である。
【００５８】
上記減衰定数ρは、粒子の散乱断面積Φと媒質に含まれる単位体積当たりの粒子数Ｎpとを用いて下記式（８）で表される。
ρ＝Φ・Ｎｐ・・・（８）
したがって、導光板の光軸方向の半分の長さをＬＧとすると、光の取り出し効率Ｅｏｕｔは、下記式（９）で与えられる。ここで、導光板の光軸方向の半分の長さＬＧは、導光板１８の光入射面に垂直な方向における導光板１８の一方の光入射面から導光板１８の中心までの長さとなる。
また、光の取り出し効率とは、入射光に対する、導光板の光入射面から光軸方向に長さＬＧ離間した位置に到達する光の割合であり、例えば、図５に示す単位導光板１９の場合は、端面に入射する光に対する単位導光板１９の中心（導光板の光軸方向の半分の長さとなる位置）に到達する光の割合である。
Ｅｏｕｔ∝ｅｘｐ（−Φ・Ｎｐ・ＬＧ）・・・（９）
【００５９】
ここで式（９）は有限の大きさの空間におけるものであり、式（７）との関係を補正するための補正係数ＫＣを導入する。補正係数ＫＣは、有限の空間の光学媒質中で光が伝搬する場合に経験的に求められる無次元の補正係数である。そうすると、光の取り出し効率Ｅｏｕｔは、下記式（１０）で表される。
Ｅｏｕｔ＝ｅｘｐ（−Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣ）・・・（１０）
【００６０】
式（１０）に従えば、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値が３．５のときに、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが３％であり、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値が４．７のときに、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが１％である。
この結果より、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値が大きくなると、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが低くなることが分かる。光は導光板の光軸方向へ進むにつれて散乱するため、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが低くなると考えられる。
【００６１】
したがって、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値は大きいほど導光板として好ましい性質であることが分かる。つまり、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値を大きくすることで、光の入射面と対向する面から射出される光を少なくし、光射出面から射出される光を多くすることができる。すなわち、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値を大きくすることで、入射面に入射する光に対する光射出面から射出される光の割合（以下「光利用効率」ともいう。）を高くすることができる。具体的には、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値を１．１以上とすることで、光利用効率を５０％以上にすることができる。
ここで、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値は大きくすると、導光板１８の光射出面１８ａから出射する光の照度むらが顕著になるが、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値を８．２以下とすることで、照度むらを一定以下（許容範囲内）に抑えることができる。なお、照度と輝度は略同様に扱うことができる。従って、本発明においては、輝度と照度とは、同様の傾向があると推測される。
以上より、本発明の導光板のΦ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値は、１．１以上かつ８．２以下であるという関係を満たすことが好ましく、２．０以上かつ７．０以下であることがより好ましい。また、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値は、３．０以上であればさらに好ましく、４．７以上であれば最も好ましい。
また、補正係数ＫＣは、０．００５以上０．１以下であることが好ましい。
【００６２】
単位導光板１９、すなわち、導光板ユニット１８は、上記式（１）および上記式（２）式のような関係を満たす散乱粒子を含むことにより、導光板ユニット１８に入射した光を導光板ユニット１８内で適宜光散乱させ、全反射条件を破り、導光板自体では、出射しにくくなった光を出射させる機能を持たせ、光射出面から射出される光をさらに均一にすることができる。
【００６３】
また、単位導光板１９の内部に散乱手段を含有させるために、本実施形態の単位導光板１９は、透明樹脂に、光を散乱させるため散乱粒子が混錬分散されて形成されている。単位導光板１９に用いられる透明樹脂の材料としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレート、ＭＳ樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）のような光学的に透明な樹脂が挙げられる。他方、単位導光板１９に混錬分散させる散乱粒子としては、アトシパール、シンコーン、シリカ、ジルコニア、誘電体ポリマなどを用いることができる。このような散乱粒子を単位導光板１９の内部に含有させることによって、均一で輝度むらが少ない照明光を光射出面から出射することができる。
このような単位導光板１９は、押出成形法や射出成形法を用いて製造することができる。
【００６４】
さらに、単位導光板１９は、散乱手段に加えて、単位導光板１９の光射出面１９ａ側（導光板ユニット１８の光射出面１８ａ側）に透過率調整体を付加し、この透過率調整体の配置密度を適宜調整することでも、さらに均一な光を出射させることができる。
【００６５】
また、上記の透明樹脂に可塑剤を混入して単位導光板１９を作製してもよい。
このように、透明樹脂と可塑剤とを混合した材料で単位導光板１９を作製することで、導光板ユニット１８をフレキシブルにすること、つまり、柔軟性のある導光板ユニット１８とすることができ、導光板ユニット１８を種々の形状に変形させることが可能となる。従って、導光板の表面を種々の曲面に形成することができる。
これにより、例えば、導光板ユニット１８、または、この導光板ユニット１８を用いた面状照明装置を電飾（イルミネーション）関係の表示板として用いる場合に、曲率を持つ壁にも装着することが可能となり、導光板をより多くの種類、より広い使用範囲の電飾やＰＯＰ（ＰＯＰ広告）等に利用することができる。
【００６６】
ここで、可塑剤としては、フタル酸エステル、具体的には、フタル酸ジメチル（ＤＭＰ）、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル（ＤＯＰ（ＤＥＨＰ））、フタル酸ジノルマルオクチル（ＤｎＯＰ）、フタル酸ジイソノニル（ＤＩＮＰ）、フタル酸ジノニル（ＤＮＰ）、フタル酸ジイソデジル（ＤＩＤＰ）、フタル酸混基エステル（Ｃ６〜Ｃ１１）（６１０Ｐ、７１１Ｐ等）、フタル酸ブチルベンジル（ＢＢＰ）が例示される。また、フタル酸エステル以外にも、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、アジピン酸ジイソノニル（ＤＩＮＡ）、アジピン酸ジノルマルアルキル（Ｃ６、８、１０）（６１０Ａ）、アジピン酸ジアルキル（Ｃ７、９）（７９Ａ）、アゼライン酸ジオクチル（ＤＯＺ）、セバシン酸ジブチル（ＤＢＳ）、セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）、リン酸トリクレシル（ＴＣＰ）、アセチルクエン酸トリブチル（ＡＴＢＣ）、エポキシ化大豆油（ＥＳＢＯ）、トリメリット酸トリオクチル（ＴＯＴＭ）、ポリエステル系、塩素化パラフィン等が例示される。
【００６７】
また、単位導光板１９は、単位導光板１９の表面粗さＲａ、すなわち、単位導光板１９の光射出面１９aの表面粗さには、特に限定はないが、平行溝１８ｆと平行な方向の光射出面１９ａの表面粗さをＲａ１とし、平行溝１８ｆと直交する方向の光射出面１９ａの表面粗さをＲａ２としたとき、下記式（３）を満たすのが好ましい。
Ｒａ２＜Ｒａ１  かつ  Ｒａ２＜１００・・・（３）
【００６８】
また、本発明の第１の態様の単位導光板１９において、単位導光板１９の光射出面１９ａに平行な面と傾斜背面部１９ｅ（２０ｄ）の傾斜面と厚肉部１９ｂ（または、厚肉端部２０ｃ）の頂点で交わる際に成す角度αが、下記式（４）を満たすのが好ましい。
０°＜α＜４５°・・・（４）
前記単位導光板１９の光射出面１９ａに平行な面と傾斜背面部１９ｅ（２０ｄ）の傾斜面と厚肉部１９ｂ（または、厚肉端部２０ｃ）の頂点で交わる際に成す角度αを、０°超にすることにより、導光板内に入射した光束を効率よく伝播させることができ、また、前記αを、４５°未満とすることにより、出射効率を高く維持することができる。
【００６９】
また、本発明において、単位導光板１９は、光射出面１９ａに垂直方向の最大厚みＴと隣接する光源１２ａ同志（または１２ａと１２ｂ）の距離Ｄとの関係に特に限定は無いが、隣接する光源１２ａ同志（または１２ａと１２ｂ）の距離Ｄが、光射出面１９ａに垂直方向の最大厚みの１０倍超、または、光射出面１９ａに垂直方向の最大厚みの１００倍を未満にした場合には、出射光の輝度分布を保ちつつ出射効率を維持することができるため、下記式（５）を満たすのが好ましい。
１０Ｔ＜Ｄ１＜１０００Ｔ・・・・（５）
（ただし、式中、単位導光板の最大厚みをＴ、光源間の距離をＤ１とする。）
【００７０】
なお、単位導光板１９の形状は、一方の面が平坦となっており、他方の面が、略中央に位置する厚肉部１９ｂから両端の薄肉端部１９ｃに向うに従って板厚が薄くなるように、傾斜している形状であれば、どのような形状でもよい。例えば、単位導光板１９の傾斜部１９ｅの傾斜面が曲面であってもよい。同様に、単位導光板２０の形状も、単位導光板２０は、一方の面が平坦となっており、他方の面が、略中央に位置する薄肉部２０ｂに平行溝１８ｆを有し、かつ、この薄肉部２０ｂから両端の厚肉端部２０ｃに向うに従って板厚が薄くなるように、傾斜しているであれば、どのような形状でもよい。例えば、単位導光板２０の傾斜背面部２０ｄの傾斜面が曲面であってもよい。
【００７１】
また、本実施形態においては、図８に示すように、母材（単位導光板１９または２０）の屈折率よりも屈折率が低い低屈折率部材１４８を平行溝１８fの内側、すなわち、光源１２からの光入射面を含む一部に設け、光源から射出された光を低屈折率部材１４８に入射させることで、光源から射出され光入射面に入射する光のフレネルロスを低減し、入射効率を向上させることができる。
また、低屈折率部材１４８は、入射された光を平行光にし、かつミキシングする機能、つまり、カップリングレンズ及び混合部の機能を有する。本実施形態のバックライトユニットは、低屈折率部材を設けることで、カップリングレンズ及び混合部を設けることなく、光源１２から射出された光をより遠い位置まで到達させることができ、かつ、均一な輝度のむらのない照明光を射出させることができる。
【００７２】
また、単位導光板１９または２０の光射出面１９ａまたは２０ａ、すなわち、導光板ユニット１８の光射出面１８ａは、略全面を低屈折率部材で形成することが好ましい。光射出面の略全面を低屈折率部材とすることで、光源から射出され導光板に入射する光を低屈折率部材に入射させることができ、入射効率をより向上させることができる。
なお、図示例においては、低屈折率部材１４８を光入射面の反対側の面に対して凸のかまぼこ形状としたが、本発明はこれに限定されない。
【００７３】
また、上述のようにして単位導光板１９または２０を用いて導光板ユニット１８を構成する際には、一方の単位導光板１９または２０の傾斜面と、それと接続する他方の単位導光板１９または２０の傾斜面とが交差しないように、すなわち、傾斜面の連結部分において滑らかな平面または曲面が形成されるように、単位導光板１９または２０の傾斜面の傾斜角度を調整することもできる。
導光板ユニット１８ならびに単位導光板１９および２０は、基本的に以上のように構成される。
【００７４】
次に、図３に示す照明装置本体１１において、拡散シート１４は、導光板ユニット１８の光射出面１８ａから出射する光を拡散して均一化するためのものであり、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレートやＭＳ樹脂、その他のアクリル系樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）のような光学的に透明な樹脂からなる平板状部材に光拡散性を付与して形成される。その方法は特に限定されないが、例えば、上記平板状部材の表面に微細凹凸加工や研磨による表面粗化（以降これらを施した面を「砂擦り面」という。）を施して拡散性を付与したり、表面に光を散乱させるシリカ、酸化チタン、酸化亜鉛等の顔料もしくは樹脂やガラス、ジルコニア等のビーズ類をバインダとともに塗工したり、上記の樹脂中に光を散乱させる前述の顔料、ビーズ類を混練することで形成される。本発明において、拡散シート１４としては、マットタイプやコーティングタイプの拡散シートを用いることができる。
本発明において、拡散シート１４としては、上記の素材を用い、かつ、光拡散性を付与した厚み５００μｍ以下のフィルム状部材を用いることも好ましい。
【００７５】
拡散シート１４は、図３に示されるように、プリズムシート１７の光射出面側に配置される。拡散シート１４は、フィルム状部材に光拡散性を付与して形成される。フィルム状部材は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレート、ＭＳ樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）のような光学的に透明な樹脂を材料に形成することができる。
拡散シート１４の製造方法は特に限定されないが、例えば、フィルム状部材の表面に微細凹凸加工や研磨による表面粗化を施して拡散性を付与したり、シリカ、酸化チタンもしくは酸化亜鉛等の顔料、または、樹脂、ガラスもしくはジルコニア等のビーズ類などの光を散乱させるための材料をバインダとともに表面に塗工したり、上記の透明樹脂中に光を散乱させる前述の顔料またはビーズ類を混練することで形成される。他には、反射率が高く光の吸収が低い材料で、例えば、Ａｇ、Ａｌのような金属を用いて形成することもできる。
本発明において、拡散シート１４としては、マットタイプやコーティングタイプの拡散フィルムを用いることができる。
【００７６】
拡散シート１４は、導光板ユニット１８の光射出面１８ａから所定の距離だけ離して配置されることが好ましく、その距離は導光板ユニット１８の光射出面１８ａからの光量分布に応じて適宜変更し得る。このように拡散シート１４を導光板ユニット１８の光射出面１８ａから所定の間隔だけ離すことにより、導光板ユニット１８の光射出面１８ａから射出する光が、光射出面１８ａと拡散シート１４の間で更にミキシング（混合）される。これにより、拡散シート１４を透過して液晶表示パネル４を照明する光の照度を、より一層均一化することができる。拡散シート１４を導光板ユニット１８の光射出面１８ａから所定の間隔だけ離す方法としては、例えば、拡散シート１４と導光板ユニット１８との間にスペーサを設ける方法を用いることができる。
特に、照明装置本体１１の厚みを少し厚くしてもよい場合には、導光板ユニット１８の平行溝１８ｆの断面形状によって、平行溝１８ｆに相当する導光板ユニット１８の光射出面１８ａにおける照度のピーク値を十分に低減する必要はなく、部分的に低減するとともに拡散シート１４と導光板ユニット１８の光射出面１８ａとの間に間隙を設けて、拡散シート１４から射出される照明光の照度分布を均一にしても良い。また、導光板ユニット１８の平行溝１８ｆの断面形状の改良（平行溝の先端部分の先細化）に限界があり、平行溝１８ｆに相当する導光板ユニット１８の光射出面１８ａにおける照度のピーク値を完全に低減できない場合や十分に低減できない場合にも、拡散シート１４と導光板ユニット１８の光射出面１８ａとの間に間隙を設けて、拡散シート１４から射出される照明光の照度分布を均一にしても良い。
【００７７】
プリズムシート１６及び１７は、複数のプリズムを平行に配列させることにより形成された透明なシートであり、導光板ユニット１８の光射出面１８ａから出射する光の集光性を高めて輝度を改善することができる。プリズムシート１６及び１７の一方は、そのプリズム列の延在する方向が導光板ユニット１８の平行溝１８ｆと平行になるように配置され、他方は垂直になるように配置されている。すなわち、プリズムシート１６及び１７は、プリズム列の延在する方向が互いに垂直になるように配置されている。また、プリズムシート１６は、プリズムの頂角が導光板ユニット１８の光射出面１８ａと対向するように配置される。ここで、プリズムシート１６及び１７の配置順序は、図示例のように、導光板の直上に、導光板の平行溝と平行な方向に延在するプリズムを有するプリズムシート１６を配置し、そのプリズムシート１６の上に、導光板ユニット１８の平行溝１８ｆと垂直な方向に延在するプリズムを有するプリズムシート１７を配置しても良く、また、その逆でも良い。
【００７８】
また、図示例では、プリズムシートを用いたが、プリズムシートの代わりに、プリズムに類する光学素子が規則的に配置されたシートを用いても良い。また、レンズ効果を有する素子、例えば、レンチキュラーレンズ、凹レンズ、凸レンズ、ピラミッド型などの光学素子を規則的に備えるシートをプリズムシートの代わりに用いることもできる。
【００７９】
本発明においては、更に、後の述べる反射フィルム２２と、導光板ユニット１８の傾斜面１８ｄとの間にもプリズムシートを設けることが好ましい。反射フィルム２２と導光板ユニット１８の傾斜面１８ｄとの間に設けられるプリズムシート（図示せず）は、プリズムの延在する方向が導光板ユニット１８の平行溝１８ｆと垂直になるように配置されるとともに、プリズムの頂角が導光板ユニット１８の傾斜面１８ｂと対向するように配置することが好ましい。
【００８０】
ここではプリズムシートを用いたが、プリズムシートと同様の効果を有する光学素子を用いても良く、レンズ効果を有する光学素子、例えば、レンチキュラーレンズ、凹レンズ、凸レンズ、ピラミッド型などの光学素子が規則的に配置されたシートを設けても良い。
なお、図示例においては、プリズムシート１６及び１７、さらに好ましくは反射フィルム２２と、導光板ユニット１８の傾斜面１８ｄとの間にもプリズムシートを用いているが、導光板ユニット１８の平行溝１８ｆによる光射出面１８ａにおける照度がより均一化されている場合には、プリズムシートはもちろん不要であるし、プリズムシート１６及び１７のどちらか一方、または両方を用いなくても良い。高価なプリズムシートの使用枚数を減らし、あるいは、プリズムシートの使用をやめることにより、装置コストを低減させることができる。
【００８１】
また、光射出面１８ａ上に、プリズム列が形成されたプリズムシートを配置したが、導光板１８の傾斜面１８ｂにプリズム列を形成しても同様の効果が得られる。つまり、傾斜面にプリズム列を形成することでも、光射出面１８ａから出射する光の集光性を高めて輝度を改善することができる。また、プリズム列には限定されず、プリズムに類する光学素子を規則的に形成してもよい。例えば、レンチキュラーレンズ、凹レンズ、凸レンズ、ピラミッド型など、レンズ効果を有する光学素子を導光板の傾斜面に形成することもできる。
【００８２】
本実施形態において、反射フィルム２２は、導光板ユニット１８の傾斜面１８ｂから漏洩する光を反射して、再び導光板ユニット１８に入射させるためのものであり、光の出射効率を向上させることができる。反射フィルム２２は、導光板ユニット１８の傾斜面１８ｂまたは必要に応じて側面を覆うように形成される。
【００８３】
反射フィルム２２は、導光板ユニット１８の傾斜面１８ｂから漏洩する光を反射することができるのであれば、どのような材料で形成されてもよく、例えば、ＰＥＴやＰＰ（ポリプロピレン）等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは上記のような白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。
【００８４】
実施形態においては、光源１２ｂの背面後（図中、下側）には、何も設けていないが、必要に応じて、光源１２ｂの下面から光を反射して、導光板ユニット１８の平行溝１８ｆの内側から光を入射させるために、リフレクタを設けてもよい。リフレクタは、例えば、上記反射フィルムと同じ素材、すなわち、表面に十分な反射性を付与した樹脂素材、金属箔もしくは金属板により形成することができ、形状にも特に限定はない。
【００８５】
また、本実施形態においては、本発明の第３の態様である面状照明装置２の光射出面１４ａ側に光射出面１４ａから射出される光の輝度むらを低減させる機能を有する透過率調整部材を配置してもよい。
透過率調整部材は、上述のように、導光板ユニット１８から出射させる光の輝度むらを低減させるために用いられるものであり、通常、透明フィルムと、透明フィルムの表面に配置される多数の透過率調整体とを有する。この透過率調整部材は、本実施形態においては、特に限定はない。
【００８６】
透過率調整部材は、上述したように、導光板ユニット１８から射出される光の輝度むらを低減させるために用いられ、透明フィルムと、透明フィルムの表面に配置される多数の透過率調整体とを有する。
【００８７】
透明フィルムは、フィルム状の形状を有し、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレートやＭＳ樹脂、その他のアクリル系樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等の光学的に透明な部材で形成されている。
【００８８】
透過率調整体は、所定の透過率を有する種々の大きさのドットであり、四角形や円形、六角形などの形状を有し、所定パターン、例えば、位置に応じてドットの大きさ、ドットの配置数が異なるパターン（網点パターン）で透明フィルムの導光板ユニット１８側の表面全面に印刷等によって形成されている。
透過率調整体は、拡散反射体であればよく、例えば、光を散乱させるシリカ、酸化チタン、酸化亜鉛等の顔料もしくは樹脂やガラス、ジルコニア等のビーズ類をバインダとともに塗工した物や、表面に微細凹凸加工や研磨による表面粗化パターンでもよい。他には反射率が高く光の吸収が低い材料で、例えば、Ａｇ、Ａｌのような金属を用いることもできる。
また、透過率調整体として、スクリーン印刷、オフセット印刷等で用いられる、一般的な白インクを用いることができる。一例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸亜鉛、硫酸バリウム等を、アクリル系バインダや、ポリエステル系バインダ、塩化ビニル系バインダ等に分散したインク、酸化チタンにシリカを混合し拡散性を付与したインクを用いることができる。
【００８９】
また、本発明において、光源１２には、特に限定は無いが、光源１２の光出射分布が、導光板ユニット１８の平行溝１８ｆの天井方向（図１中上向き）より、平行溝１８ｆと直交する方向（図１中横方向）に向けて大きいものが好ましく、その１例として、上記実施形態では、白色光を発光するＬＥＤを用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、赤色、緑色及び青色の３色のＬＥＤを用い、カップリングレンズにより各ＬＥＤが発する光を混色することで白色光を得ることもできる。
【００９０】
また、上記実施形態では、光源にＬＥＤを用いたが本発明は、これに限定されず、例えば、半導体レーザ（ＬＤ）、タングステンランプ、キセノンランプ等の点状光源を平行溝１８ｆに沿って、線状に配列して用いてもよく、また、ここでの点状光源同士の離間距離Ｄ２は、下記式（６）を満たすのが好ましい。
１０ｍｍ＜Ｄ２・・・（６）
また、光源１２は、蛍光管、冷陰極管、熱陰極管、外部電極管等の線状の光源を用いてもよい。
【００９１】
また、本実施形態においては、平行溝１８ｆと直交する方向の導光板ユニット１８の両端面には、光源１２ｂを配置しているが、本発明は、これに限定されず平行溝１８ｆにのみ光源１２ａを配置する構成としてもよい。
【００９２】
また、図９に、導光板ユニットの別の例を示す。
図９（ａ）は、本発明の第２の態様の導光板ユニット１８とは別の態様の概略断面図を示すものであり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す導光板ユニットを構成する単位導光板の概略断面図を示す。
【００９３】
導光板ユニット１５０は、図９（ａ）に示すように、複数の単位導光板１９または２０を連結させた導光板ユニット１８と同様に、複数の単位導光板１５２を連結させたものである。
単位導光板ト１５２は、図９（ｂ）に示すように、略矩形形状の光射出面１５４ａおよび１５４ｂと、この光射出面１５４ｂの反対側に位置し、光源１５４を挟んで、光射出面１５４ｂに対して所定の角度で傾斜する傾斜面１５６ｂと、光源１５４から略光射出面分離間した光入射面１５８ｂと、光入射面１５８ｂと平行で、かつ、上部が光源１５４と接触している入射面１５８ａと、光入射面１５４ａの反対側に位置し、光源１６０を挟んで、光射出面１５４ａに対して所定の角度で傾斜する傾斜面１５６ａとで構成される。
【００９４】
上記の構成とすることにより、導光板ユニット１５２の略中心に位置する光源１５４から出射する光は、光源１５４付近の薄肉部から、光射出面１５８ｂへ向う方向、すなわち、厚みが厚くなる方向（図面右方向）に広がることにより、光源１５４から出射した光をより遠くに到達させるころができ、さらに、光源１５４から光源１６０の方向にむかって、導光板ユニットの形状の厚みを徐々に薄くなる形状とすることで、光を、光源１５４から光源１６０付近まで到達させることができる。すなわち、この構成を有する単位導光板は、光源から出射された光を、図中左右両側に位置する単位導光板に広げることができる。
【００９５】
さらに、導光板ユニット１５０は、図９（ａ）に示すように、隣接した単位導光板の光入射面と光源とを接合して形成されることにより、複数の単位導光板１５２が一体に成形され連結した形状となっている。また、導光板ユニット１５０は、光射出面が全て同一平面を形成するように並列して配置される。
このように複数の単位導光板１５２を連結させることで、大型の導光板を構成することができる。
【００９６】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明の単位導光板、導光板ユニットおよび面状照明装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００９７】
なお、導光板ユニット１８の光射出面１８ａの裏側に位置する傾斜面１８ｂ（図３に示す）に複数の拡散反射体を所定のパターンで、具体的には、導光板ユニット１８の平行溝１８ｆ付近、すなわち線状光源１２付近の密度が高く、平行溝１８ｆと平行溝１８ｆとの略中央または平行溝１８ｆと平行溝１８ｆに直交する方向の導光板ユニット１８の端面との略中央に向うに従って、すなわち、導光板ユニット１８ｆの厚みが厚くなるに従って次第に密度が低くなるようなパターンで、例えば、印刷により形成してもよい。このような拡散反射体を所定パターンで、導光板ユニット１８の傾斜面１８ｂに形成することにより、導光板ユニット１８の光射出面１８ａにおける輝線の発生やムラを抑制することができる。また、拡散反射体を導光板ユニット１８の傾斜面１８ｂに印刷する代わりに、拡散反射体が所定パターンで形成された薄いシートを導光板ユニット１８の傾斜面１８ｂと後に述べる反射フィルム２２との間に配置してもよい。なお、拡散反射体の形状は、矩形、多角形、円形、楕円形、などを任意の形状にすることができる。
【００９８】
ここで、拡散反射体としては、例えば、光を散乱させるシリカ、酸化チタンもしくは酸化亜鉛等の顔料、または、樹脂、ガラスもしくはジルコニア等のビーズ類などの光を散乱させるための材料をバインダとともに塗工した物や、表面に微細凹凸加工や研磨による表面粗化パターンでもよい。他には反射率が高く光の吸収が低い材料で、例えば、Ａｇ、Ａｌのような金属を用いることもできる。また、拡散反射体として、スクリーン印刷、オフセット印刷等で用いられる、一般的な白インクも用いることができる。一例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸亜鉛、硫酸バリウム等を、アクリル系バインダや、ポリエステル系バインダ、塩化ビニル系バインダ等に分散したインク、酸化チタンにシリカを混合し拡散性を付与したインクを用いることができる。
【００９９】
また、本実施形態では、拡散反射体を線状光源１２から離れるに従って密から疎にしたが、本発明はこれに限定されず、輝線の強さや広がり、必要な出射光の輝度分布等に応じて適宜選択することができ、例えば、傾斜面全面に均一な密度に配置しても、光入射面から離れるに従って密から疎に配置してもよい。また、このような拡散反射体を印刷により形成する代わりに、拡散反射体の配置位置に対応する部分を砂擦り面として荒らしてもよい。
なお、拡散反射体は、導光板ユニット１８の傾斜面１８ｂに配置するに限定されず、必要に応じて、光入射面以外の任意の面に配置してよい。例えば、光射出面１８ａに配置してもよく、また、傾斜面１８ｂと光入射面の反対側の面とに配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の面状照明装置の一実施形態の概略概略図である。
【図２】（ａ）図１に示す本発明の面状照明装置の正面図である。                        （ｂ）図１に示す本発明の面状照明装置の底面図である。                        （ｃ）図１に示す本発明の面状照明装置の側面図である。                        （ｄ）図１に示す本発明の面状照明装置の背面図である。
【図３】本発明の導光板ユニット１８を用いた照明装置本体の概略断面図である。
【図４】（ａ）ＬＥＤアレイの構成の概略斜視図である。                                （ｂ）（ａ）とは別のＬＥＤアレイの構成の概略斜視図である。                  （ｃ）ＬＥＤチップの構成の概略上面図である。
【図５】（ａ）本発明の単位導光板部分の照明装置本体の概略斜視図である。              （ｂ）本発明の単位導光板部分の照明装置本体の概略部分断面図である。
【図６】（ａ）本発明の単位導光板部分の照明装置本体の概略斜視図である。              （ｂ）本発明の単位導光板部分の照明装置本体の概略部分断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）本発明の導光板ユニットの平行溝の断面形状の例である。
【図８】低屈折率部材を設けた本発明の単位導光板または導光板ユニットの一部分の概略断面図である。
【図９】（ａ）本発明の導光板ユニットの別の一実施形態の概略断面図である。            （ｂ）本発明の単位導光板の別の一実施形態の概略断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
８  インバータユニット
９  インバータ収納部
１０  面状照明装置
１１  照明装置本体
１１ａ  光射出面
１２  光源
１３  筐体
１３ａ  開口部
１４  拡散シート
１６,１７  プリズムシート
１８  部導光板ユニット
１８ａ  光射出面
１８ｂ  傾斜面
１８ｆ  平行溝
１９,２０  単位導光板
１９ａ  光射出面
１９ｂ  厚肉部
１９ｃ  薄肉端部
１９ｄ  半部
１９ｅ  傾斜背面部
２０ａ  光射出面
２０ｂ  薄肉部
２０ｃ  厚肉端部
２０ｄ  傾斜背面部
２０ｆ  単位導光板の半部
２４  ＬＥＤアレイ
２５  ＬＥＤチップ
２７  ヒートシンク
２８  カップリングレンズ
１４８  低屈折率部材
１５２  単位導光板
１５０  導光板ユニット
１５４,１６０  光源
１５４ａ,１５４ｂ  光射出面と、
１５６ａ,１５６ｂ  傾斜面
１５８ａ, １５８ｂ  光入射面
【図１】
2008027740.tif 000003
【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】
2008027740.tif 000009
【図８】
2008027740.tif 000010
【図９】
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