(57)【要約】【課題】導光板の光出射面に生じる光の高輝度領域（ホットスポット）を減少させ、輝度ムラが無く均一な面照明光が得られる面発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】導光板１の光反射面１ｂに連続的な態様を成す複数の線状プリズム３が形成された面発光装置において、それら線状プリズム３のうち、導光板１の光出射面１ｃに生じる光の高輝度領域（ホットスポット）に対応する部分を、断続的な態様を成す破線状プリズム５とする。導光板１の内部を伝播する光のうち、破線状プリズム５へ到達した光の一部は、破線状プリズム５のプリズム面で光出射面１ｃ側へと反射され、一方で他の一部は、破線状プリズム５を構成する複数の個片状プリズム５ａの隣接する個片状プリズム５ａ間の隙間を反射されることなく進行方向へと通過する。その結果、光出射面１ｃ側へ反射される光の絶対量が減少してホットスポットが減少する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板の側端面である光入射面に点状光源を配設し、当該点状光源から出射された光を前記導光板内部を伝播させて前記導光板の一主面である光出射面から外部へと出射させる面発光装置であって、
前記導光板の光出射面と対向する主面である光反射面には、前記導光板内部を伝播する光を前記導光板の光出射面側へ向けて反射する連続的な態様を成す線状プリズムと、互いに所定の間隔を空けて配置された複数の個片状プリズムの集合体から成る破線状プリズムとが形成され、
前記破線状プリズムは、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度が均一となるように、前記導光板の光出射面から出射される光の高輝度領域に対応した領域に形成領域が調整されていることを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記個片状プリズムの前記点光源の出光軸と直交する方向の配置間隔は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度分布に応じて変化していることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記個片状プリズムの前記点光源の出光軸と直交する方向の配置間隔は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度が低い領域よりも高い領域の方が大きくなるように変化していることを特徴とする請求項２に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記個片状プリズムの前記点光源の出光軸に沿った方向の配置間隔は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度分布に応じて変化していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の面発光装置。
【請求項５】
前記個片状プリズムの前記点光源の出光軸に沿った方向の配置間隔は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度が低い領域よりも高い領域の方が大きくなるように変化していることを特徴とする請求項４に記載の面発光装置。
【請求項６】
前記個片状プリズムの深さ或いは高さは、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度分布に応じて変化していることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の面発光装置。
【請求項７】
前記個片状プリズムの深さ或いは高さは、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度が低い領域よりも高い領域の方が小さくなるように変化していることを特徴とする請求項６に記載の面発光装置。
【請求項８】
前記個片状プリズムのプリズム面の傾斜角度は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度分布に応じて変化していることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の面発光装置。
【請求項９】
前記個片状プリズムのプリズム面の傾斜角度は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度が低い領域よりも高い領域の方が小さくなるように変化していることを特徴とする請求項８に記載の面発光装置。
【請求項１０】
前記線状プリズム及び／又は前記個片状プリズムは、前記導光板の光入射面と平行な方向に延在することを特徴とする請求項１〜９の何れか１つに記載の面発光装置。
【請求項１１】
前記線状プリズム及び／又は前記個片状プリズムは、前記導光板の光入射面と直交する方向に延在することを特徴とする請求項１〜９の何れか１つに記載の面発光装置。
【請求項１２】
前記線状プリズム及び／又は前記個片状プリズムは、前記点状光源を中心として円弧状に延在することを特徴とする請求項１〜９の何れか１つに記載の面発光装置。
【請求項１３】
前記線状プリズム及び／又は前記個片状プリズムは、前記点状光源を中心として放射状に延在することを特徴とする請求項１〜９の何れか１つに記載の面発光装置。
【請求項１４】
前記線状プリズムは、前記導光板の厚み方向に切った断面がＶ字状、円弧状、及びコ字状の何れかである溝もしくは凸条であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１つに記載の面発光装置。
【請求項１５】
前記個片状プリズムは、前記導光板の厚み方向に切った断面がＶ字状、円弧状、及びコ字状の何れかである溝もしくは凸条、又は輪郭が半球状、円錐状、及び角錐状の何れかである凹部もしくは凸部であることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１つに記載の面発光装置。
【請求項１６】
前記破線状プリズムは、前記点状光源から出射されて前記導光板内部へ入射した光の指向範囲内に形成領域が調整されていることを特徴とする請求項１０に記載の面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板の側端面に点状光源を配設し、そこから出射された光を導光板内部を伝播させて導光板の光出射面から外部へ出射させる面発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、透光性材料からなる導光板の側端面にＬＥＤ等の点状光源を配設し、そこから出射された光を導光板内部を伝播させて導光板の光出射面から外部へ出射させる所謂面発光装置が知られている。
【０００３】
面発光装置においては、導光板内部を伝播する光を効率良く光出射面から出射させることが望まれ、そのために導光板の光出射面と対向する面である光反射面には、導光板内部を伝播する光を光出射面側へ向けて反射させる線状プリズムが形成されている。（例えば、特許文献１、２、３参照）
【０００４】
図３は、導光板の光反射面に線状プリズムが形成された従来の面発光装置を模式的に示す下面図、及び側面図である。尚、図３において下面とは光反射面であり、図を分かり易くするため、下面図では線状プリズムの頂部のみを一本の直線で表している（以下、本明細書で用いる図面においては同様とする）。ここに示す従来の面発光装置では、導光板１の一側端面である光入射面１ａにＬＥＤから成る点状光源２が発光面を光入射面１ａに対向させて１つ配設されると共に、導光板１の光反射面１ｂには、光入射面１ａと平行に延びる複数の線状プリズム３が互いに等間隔で形成されている。線状プリズム３は、導光板１の厚み方向に切った断面が例えば頂角９０°のＶ字状を成す所謂Ｖ溝とされている。
【０００５】
点状光源２から出射された光（図中点線矢印で表記）は、所定の指向範囲Ｒを持って導光板内部１へと入射し、光入射面１ａと対向する側へ向かって導光板１内部を拡散しながら伝播していく。導光板１内部を伝播する光のうち、導光板１の光反射面１ｂに形成された線状プリズム３のプリズム面（傾斜面）３ａに所定の臨界角以上で入射した光は、プリズム面３ａで光出射面１ｃ側へ反射されて光出射面１ｃから面照明光となって導光板１外部へと出射する。
【特許文献１】特開２００４−７１４１３号公報
【特許文献２】特開２００５−２５９３６１号公報
【特許文献３】特開２００６−１３４６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に点状光源から出射された光は指向性が強いため、導光板の光出射面（特に指向範囲内）には、通称ホットスポットと呼ばれる比較的輝度が高い領域が生じる傾向がある。ホットスポットが生じると、それが光出射面全体における輝度ムラとなって光出射面の見栄えが悪化し、面発光装置の品質が低下する。
【０００７】
図４は、導光板の光出射面にホットスポットが発生した状態を示す図で、（ａ）線状プリズムが光入射面と平行に形成されている場合、（ｂ）線状プリズムが光入射面と直交するように形成されている場合である。ホットスポットが発生する領域は、使用する点状光源の種類や線状プリズムの形成パターン等により多様に変化し、例えば線状プリズムが導光板１の光入射面１ａと平行に形成されている場合には、ホットスポットＨは、図４（ａ）に示すように点状光源２を中心として導光板１内部へ向けて比較的広い範囲で放射状に発生し、線状プリズムが導光板１の光入射面１ａと直交するように形成されている場合には、ホットスポットＨは、図４（ｂ）に示すように点状光源２の両端付近から導光板１の両側面へ向けて比較的狭い範囲で放射状に二方向へ発生する。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みて成されたものであり、輝度ムラが無く均一な面照明光が得られる面発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
導光板の側端面である光入射面に点状光源を配設し、当該点状光源から出射された光を前記導光板内部を伝播させて前記導光板の一主面である光出射面から外部へと出射させる面発光装置であって、前記導光板の光出射面と対向する主面である光反射面には、前記導光板内部を伝播する光を前記導光板の光出射面側へ向けて反射する連続的な態様を成す線状プリズムと、互いに所定の間隔を空けて配置された複数の個片状プリズムの集合体から成る破線状プリズムとが形成され、前記破線状プリズムは、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度が均一となるように、前記導光板の光出射面から出射される光の高輝度領域に対応した領域に形成領域が調整されている面発光装置とする。
【００１０】
前記個片状プリズムの前記点光源の出光軸と直交する方向の配置間隔は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度分布に応じて変化面発光装置とする。
【００１１】
前記個片状プリズムの前記点光源の出光軸と直交する方向の配置間隔は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度が低い領域よりも高い領域の方が大きくなるように変化面発光装置とする。
【００１２】
前記個片状プリズムの前記点光源の出光軸に沿った方向の配置間隔は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度分布に応じて変化している面発光装置とする。
【００１３】
前記個片状プリズムの前記点光源の出光軸に沿った方向の配置間隔は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度が低い領域よりも高い領域の方が大きくなるように変化している面発光装置とする。
【００１４】
前記個片状プリズムの深さ或いは高さは、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度分布に応じて変化している面発光装置とする。
【００１５】
前記個片状プリズムの深さ或いは高さは、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度が低い領域よりも高い領域の方が小さくなるように変化している面発光装置とする。
【００１６】
前記個片状プリズムのプリズム面の傾斜角度は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度分布に応じて変化している面発光装置とする。
【００１７】
前記個片状プリズムのプリズム面の傾斜角度は、前記導光板の光出射面から出射される光の輝度が低い領域よりも高い領域の方が小さくなるように変化している面発光装置とする。
【００１８】
前記線状プリズム及び／又は前記個片状プリズムは、前記導光板の光入射面と平行な方向に延在する面発光装置とする。
【００１９】
前記線状プリズム及び／又は前記個片状プリズムは、前記導光板の光入射面と直交する方向に延在する面発光装置とする。
【００２０】
前記線状プリズム及び／又は前記個片状プリズムは、前記点状光源を中心として円弧状に延在する面発光装置とする。
【００２１】
前記線状プリズム及び／又は前記個片状プリズムは、前記点状光源を中心として放射状に延在する面発光装置とする。
【００２２】
前記線状プリズムは、前記導光板の厚み方向に切った断面がＶ字状、円弧状、及びコ字状の何れかである溝もしくは凸条である面発光装置とする。
【００２３】
前記個片状プリズムは、前記導光板の厚み方向に切った断面がＶ字状、円弧状、及びコ字状の何れかである溝もしくは凸条、又は輪郭が半球状、円錐状、及び角錐状の何れかである凹部もしくは凸部である面発光装置とする。
【００２４】
前記破線状プリズムは、前記点状光源から出射されて前記導光板内部へ入射した光の指向範囲内に形成領域が調整されている面発光装置とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、導光板の光反射面に形成される線状プリズムのうち、導光板の光出射面に生じる光の高輝度領域（ホットスポット）に対応する部分を破線状とすることで、その領域における輝度を好適に低下させて光出射面全体の輝度を均一化し、輝度ムラを解消することができる。
【００２６】
また、破線状プリズムを形成するに当たっては、線状プリズムと実質的に同じ形成手段（金型成形や切削加工）を採用することができるため、従来より輝度ムラを解消する手段として知られているサンドブラストやドット印刷等を別途実施するよりも工数の増加や製造コストの増大を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
導光板の光反射面に連続的な態様を成す線状プリズムと、互いに所定の間隔を空けて配置された複数の個片状プリズムの集合体から成る破線状プリズムとを形成すると共に、破線状プリズムの形成領域を、導光板の光出射面から出射される光の輝度が均一となるように調整する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明による面発光装置の一実施形態を模式的に示す下面図、側面図、及び破線状プリズム周辺の要部拡大斜視図である。透光性材料から成る矩形状導光板１の一側端面である光入射面１ａには、ＬＥＤから成る点状光源２が発光面を光入射面１ａに対向させて１つ配設されている。また、光入射面１ａの少なくとも点状光源２の発光面と対向する領域には、点状光源２から出射された光を拡散させる複数の微細プリズム列（ローレット）４が導光板１の厚み方向へ向かって互いに平行且つ等間隔で形成されている。
【００２９】
点状光源２から出射された光は、例えば図１に示すように導光板１の光入射面１ａから所定の指向範囲Ｒを持って点状光源２を中心として放射状に導光板１内部へと入射し、光入射面１ａと対向する側へ向かって導光板１内部を拡散しながら伝播していく。この時、導光板１の光出射面１ｃには、特に点状光源２から出射されて導光板１内部へと入射した光の指向範囲Ｒに対応する領域に、前述の図４（ａ）に示したような光の輝度が比較的高い部分、即ち光出射面１ｃから出射される光の密度が高い部分（ホットスポットＨ）が生じる。
【００３０】
尚、ホットスポットの発生領域は、必ずしも点状光源２から出射された光の指向範囲Ｒと完全に一致するものではなく、導光板の形状や厚さ等の各種パラメーターや、導光板に設けられる反射構造物（プリズム、粗面、印刷ドット等）の形成条件等により多様に変化するものである。但し、本実施例では、光の指向範囲ＲとホットスポットＨとが完全に一致するものとしている。
【００３１】
導光板１の一主面である光反射面１ｂには、導光板１内部を伝播する光を光反射面１ｂと対向する光出射面１ｃ側へ向けて反射する複数の線状プリズム３が、光入射面１ａと平行且つ互いに等間隔で形成されている。本実施例において線状プリズム３は、導光板１の金型成形や機械的加工（切削加工）等により形成された長溝状の凹部で、導光板１の厚み方向に切った断面が頂角９０°のＶ字状を成す所謂Ｖ溝とされている。
【００３２】
また、導光板１の光反射面１ｂのうち、導光板１の光出射面１ｃに生じる光の高輝度領域（ホットスポットＨ）に対応する領域には、互いに所定の間隔を空けて配置された個片状プリズム５ａの集合体から成る破線状プリズム５が形成されている。
【００３３】
本実施例における破線状プリズム５は、線状プリズム３の一部を延在方向へ向かって所定間隔で断続的に区切ることにより形成されており、各個片状プリズム５ａは線状プリズム３よりも実質的に短小で、線状プリズム３の延在方向に沿って整列配置されている。即ち、巨視的に見ると、連続的な態様を成す線状プリズム３の一部が断続的な態様を成すものとして構成されている。
【００３４】
点状光源２から出射された光は、まず導光板１の光入射面１ａに形成されたローレット４により、ある程度拡散された上で導光板１内部へと入射する。導光板１内部へと入射した光は、光入射面１ａと対向する側へ向かって乱反射を繰り返しながら導光板１内部を伝播し、その過程で導光板１の光反射面１ｂに形成された線状プリズム３に到達した一部の光は、線状プリズム３のプリズム面（傾斜面）３ａで光出射面１ｃ側へ反射され、光出射面１ｃから面照明光となって導光板１外部へと出射する。
【００３５】
以上の過程において、点状光源２から出射された光は、導光板１の光入射面１ａに形成されたローレット４によりある程度拡散されるものの、入射光の多くは点状光源２の光の指向範囲内に集中するため、線状プリズム３が光反射面１ｂの全面に亘って一様に形成されていた場合には、必然的にその領域に存在する光の絶対量が増加して線状プリズム３による光出射面１ｃ側への反射光量が増加し、それが光出射面１ｃにおけるホットスポットとなって輝度ムラが生じる。
【００３６】
しかしながら、本発明の面発光装置においてその領域に到達した光（要部拡大図中実線矢印で表記）の一部は、破線状プリズム５を構成する個片状プリズム５ａのプリズム面（傾斜面）で光出射面１ｃ側へと反射され、その一方で他の一部は、隣接する個片状プリズム５ａ間の隙間をそのまま進行方向へと通過して光出射面１ｃ側へは反射されず、その結果としてその領域における光出射面１ｃ側への絶対的な反射光量が減ぜられて光出射面１ｃからの出射光が均一化される。
【００３７】
破線状プリズム５により反射光量が減ぜられる程度は、破線状プリズム５を構成する各個片状プリズム５ａの点状光源の出光軸Ａと直交する方向の配置間隔（ピッチ）に依存し、この配置間隔をホットスポットの発生領域や輝度分布に応じて適宜設定することにより、光出射面１ｃからの出射光が均一となるように調整される。
【００３８】
しかしながら、ホットスポットにはその発生領域の中でも輝度に差があり、一般的には導光板１の光入射面１ａからそれと対向する側へ遠ざかるに連れ、また点状光源２の出光軸Ａからそれと直交する側へ遠ざかるに連れて徐々に輝度が低下する傾向があるため、破線状プリズム５をホットスポットの発生領域内において一様に形成しただけでは、十分な輝度低減効果が得られない場合がある。
【００３９】
そこで、そういった場合には、例えば破線状プリズム５を構成する各個片状プリズム５ａの点状光源２の出光軸Ａと直交する方向の配置間隔を導光板１の光入射面１ａからそれと対向する側へ遠ざかる連れ、また点状光源２の出光軸Ａからそれと直交する側へ遠ざかるに連れて徐々に小さくなるようにし、破線状プリズム５の形成領域全体における光の反射率をホットスポットの輝度分布に合せて変化させる。即ち、ホットスポットの発生領域内において、輝度が高い部分に対しては個片状プリズム５ａの配列状態を粗にし、逆に輝度が低い部分に対しては密にして光出射面１ｃ全体の輝度を調整する。
【００４０】
また、破線状プリズム５の形成領域全体における反射率は、以上のように個片状プリズム５ａの点状光源２の出光軸Ａと直交する方向の配置間隔を変えることのみならず、個片状プリズム５ａの点状光源２の出光軸Ａに沿った方向の配置間隔や、個片状プリズム５ａの光反射特性に影響を及ぼす各種パラメーター、例えば外形サイズ（縦横幅）、溝の深さ、プリズム面の傾斜角度等を変えることでも変化させることが可能である。
【００４１】
以上の場合において、個片状プリズム５ａの点状光源２の出光軸Ａに沿った方向の配置間隔を変える場合には、ホットスポット発生領域内の輝度が高い部分に対して配置間隔を小さくし、個片状プリズム５ａの外形サイズを変える場合には、ホットスポット発生領域内の輝度が高い部分に対して個片状プリズム５ａの外形サイズを小さくし、溝の深さを変える場合には、ホットスポット発生領域内の輝度が高い部分に対して溝の深さを浅くし、プリズム面の傾斜角度を変える場合には、ホットスポット発生領域内の輝度が高い部分に対して傾斜角度（導光板１底面からの立上り角度）を小さくすればよい。尚、これらの構成は互いに組み合わせて実施することが可能であり、そうすることで、よりいっそう効果的にホットスポットを減少させることができる。
【実施例２】
【００４２】
図２は、本発明による面発光装置の他の実施形態を示す下面図、及び側面図である。前述の実施例１では、線状プリズムは導光板１の光入射面１ａと平行な方向に延在していたのに対し、本実施例２では、導光板１の光入射面１ａと直交する方向に延在する線状プリズム６として構成されている。
【００４３】
この構成において一般的にホットスポットＨは、図２に示すように点状光源２の両端付近から導光板１の両側面へ向かって比較的狭い範囲で放射状に二方向へ発生し、本実施例では、その領域に対応して破線状プリズム７が形成されている。
【００４４】
ホットスポットＨは、実施例１と同様に破線状プリズム７の作用により減少し、導光板１の光出射面１ｃから出射される光の輝度が均一化される。このように、線状プリズムの延在方向（形成パターン）が変わったとしても、実施例１と同様のホットスポット低減効果を得ることが可能である。
【００４５】
以上、本発明による面発光装置の実施例について説明したが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではなく、例えば線状プリズムや破線状プリズムは光源を中心として円弧状又は放射状に延在するものであってもよく、その形態も溝ではなく導光板底面から突出する凸条であってもよく、更には、その断面形状もＶ字状に限らず円弧状やコ字状であってもよい。
【００４６】
また、破線状プリズムを構成する個片状プリズムは、実施例で示したような外形が矩形状のＶ溝に限定されず、輪郭が半球状や円錐状もしくは角錐状の凹部や凸部等としてもよく、線状プリズムと破線状プリズムとは、必ずしも同じ態様である必要は無い。
【００４７】
また、以上の実施例において、個片状プリズムは線状プリズムの延在方向に沿って整列配置されているが、破線状プリズムの形成領域内で不規則に散在させるようにしてもよい。
【００４８】
また、使用する点状光源の数、配設個所、種類等にも特に制限はなく、例えば点状光源を２つ用いてそれらを互いに対向する導光板側端面に配置するようにしてもよい。
【００４９】
ホットスポットは、線状プリズムの延在方向、形態、断面形状、また導光板自体の形状や厚さ等により発生位置や発生領域は多様に変化するものであるが、何れの場合であっても、ホットスポットに対応する領域のプリズムを破線状プリズムとすることで、ホットスポットを低減乃至は消滅させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による面発光装置の一実施形態を模式的に示す下面図、側面図、及び破線状プリズム周辺の要部拡大斜視図
【図２】本発明による面発光装置の他の実施形態を示す下面図、及び側面図
【図３】導光板の光反射面に線状プリズムが形成された従来の面発光装置を模式的に示す下面図、及び側面図
【図４】導光板の光出射面にホットスポットが生じた状態を示す図で、（ａ）線状プリズムが光入射面と平行に形成されている場合、（ｂ）線状プリズムが光入射面と直交するように形成されている場合
【符号の説明】
【００５１】
１    導光板
１ａ  光入射面
１ｂ  光反射面
１ｃ  光出射面
２    点状光源（ＬＥＤ）
３    線状プリズム
３ａ  プリズム面
４    プリズム列（ローレット）
５    破線状プリズム
５ａ  個片状プリズム
６    線状プリズム
７    破線状プリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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