(57)【要約】【課題】照明への光の利用効率が高く、均一な照明が可能で、照明光の角度差の小さい照明用の導光素子を提供する。【解決手段】上面（１１）に２つの表面（１３ａ、１３ｂ）を有するプリズム状の凸部（１３）を繰り返し設け、端面（１４）より入射した光を下面（１２）と表面（１３ｂ）とで全反射して導光素子（１１）の内部を進行させながら、表面（１３ａ）で反射して方向を大きく変えて、下面より出射させて、照明光とする。下面を凸部の繰り返し方向の曲面とすることにより、上面への光の入射角および入射頻度を調整して、均一な照明および高い光の利用効率を実現する。また、表面（１３ａ）の傾斜を凸部ごとに変えることにより、照明光の角度差を小さくする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリズム状の凸部が繰り返し形成された上面と、上面に対向する下面とを有し、内部に入射した光を、上面と下面で全反射して凸部の繰り返しの方向に進行させながら、各凸部の一部位で下面を透過するように反射して、下面より出射した光を照明用の光とする導光素子において、
下面が凸部の繰り返し方向の曲面であって、最も厚い部位が凸部の繰り返しの方向の両端の間に位置することを特徴とする導光素子。
【請求項２】
プリズム状の凸部が繰り返し形成された上面と、上面に対向する下面とを有し、内部に入射した光を、上面と下面で全反射して凸部の繰り返しの方向に進行させながら、各凸部の一部位で下面を透過するように反射して、下面より出射した光を照明用の光とする導光素子において、
上面が全体として、凸部の繰り返し方向の曲面であることを特徴とする導光素子。
【請求項３】
各凸部が、光の下流側から順に、上流側から下流側に下降する第１の表面と、上流側から下流側に上昇する第２の表面とを有して、第１の表面で下面を透過する方向に光を反射し、第２の表面で下面によって全反射される方向に光を反射し、
第２の表面の傾斜が光の下流側に位置する凸部ほど小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導光素子。
【請求項４】
各凸部が、光の下流側から順に、上流側から下流側に下降する第１の表面と、上流側から下流側に上昇する第２の表面とを有して、第１の表面で下面を透過する方向に光を反射し、第２の表面で下面によって全反射される方向に光を反射し、
第１の表面の傾斜が凸部によって異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導光素子。
【請求項５】
凸部の繰り返しの方向の断面において第１の表面が成す線分と第２の表面が成す線分の長さの比が、１対１０から１対１６までの範囲内であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の導光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向する２つの表面で全反射して光を導きながら、一方の表面より出射させる照明用の導光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）の普及に伴い、低消費電力で表示品位の高い映像表示装置が望まれており、これを満たす表示素子として、反射型液晶表示器が多用されている。反射型液晶表示器は、明所では、外光を照明光として利用するため、照明用の光源を必要とせず、電力消費が抑えられる。一方、暗所では、視認性向上のために照明する必要があるが、反射型であるという構造上、観察者側から照明するフロントライト照明装置が用いられる。
【０００３】
薄型化のために、フロントライト照明装置は、光源と面状の導光素子とで構成するのが一般的である。導光素子は、液晶表示器の前面に配置され、光源からの光を、端部より入射させて内部を進行させながら、一方の表面より少しずつ出射させて、液晶表示器に導く。
【０００４】
導光素子を含むフロントライト照明装置を備えた液晶表示装置を図１５に示す。図１５において（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。導光素子９０は、巨視的に見て平板状であり、上面９１と下面９２を有する。上面９２にはプリズム状の凸部９３が繰り返し設けられており、各凸部９３は、第１の表面９３ａと第２の表面９３ｂを有する。下面９２は平面であり、上面９１は全体として下面９２に平行な平面である。
【０００５】
導光素子９０の各凸部９３の第１の表面９３ａは第２の表面９３ｂ側が高くなるように傾斜しており、第２の表面９３ｂは第１の表面９３ａ側が高くなるように傾斜している。第２の表面９３ｂの幅は第１の表面９３ａの幅よりも大きく、上面９１の全体としての平面に対する第２の表面９３ｂの傾斜角θ２は、第１の表面９３の傾斜角θ１よりも小さい。
【０００６】
導光素子９０の端面９４に対向して、線状の光源（例えば冷陰極管）９６とリフレクタ９７が配置されている。光源９６が発した光は、直接またはリフレクタ９７によって反射されて、端面９４より導光素子９０に入射する。入射した光は、下面９２と上面９１の各凸部９３の第２の表面９３ｂで全反射されて、導光素子９０の内部を凸部９３の繰り返しの方向に進行し、その間、凸部９３の第１の表面９３ａで反射されて大きく向きを変えられ、下面９２を透過して出射する。
【０００７】
フロントライト照明装置は、導光素子９０の下面９２が反射型液晶表示器９８に対向する形態で使用され、下面より出射した光で液晶表示器９８を照明する。その照明特性は、導光素子９０全体の形状と、各凸部９３の形状によって規定される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来より、照明装置の照明特性を規定する導光素子９０の全体形状や各凸部９３の形状については、細かく検討されていない。このため、光源９６からの光の照明への利用効率が低くとどまったり、均一な照明ができなくなったりしているのが現状である。
【０００９】
照明対象面の全体を照明するために、光源９６からの光は、入射側の端面９４に対向する端面９５にまで導かれるが、端面９５に達した光は、これを透過して失われる。端面９５に達する光が多ければ、光の利用効率は低下する。
【００１０】
導光素子９０の各部位における出射光の量は、凸部９３の第１の表面９３ａの単位距離当たりの数と、第１の表面９３ａの個々の面積と、導光素子９０内に残存している光の量と、光が上面９１に入射する単位距離当たりの頻度の積におおよそ比例する。導光素子９０の内部を進行する光の量は次第に減少するから、同一形状の凸部９３を一定のピッチで繰り返していたのでは、入射側の端面９４から遠い部位ほど出射する光は少なくなり、照明光の量に勾配が生じる。この様子を図１６に示す。
【００１１】
また、全反射を生じさせる凸部９３の第２の表面９３ｂは、光の上流側から下流側に上昇しているため、導光素子９０の内部を進行する光の上面９１や下面９２に対する入射角は、第２の表面９３ｂで全反射されるごとに、２×θ２ずつ大きくなっていく。つまり、光は、入射側の端面９４から離れるほど、上面９１全体や下面９２に対して平行近づいていく。この様子を図１７に示す。したがって、端面９４から離れるほど、上面９１への光の入射頻度は少なくなって、照明光の量の勾配が助長されることになる。また、端面９５に達して失われる光の増大を招く結果ともなる。
【００１２】
光源９６からの光は発散光であるため、第１の表面９３ａに対する光の入射角は凸部９３ごとに相違する。したがって、第１の表面９３ａでの反射によって生じる照明光の進行方向も凸部９３ａごとに異なる。この様子を図１８示す。さらに、前述のように、上面９１に対する入射角は２×θ２ずつ増大するから、第１の表面９３ａに対する入射角も２×θ２ずつ増大することになり、照明光の角度差は一層大きくなる。液晶表示器に対する照明光の角度範囲には制約があり、入射角が許容範囲を超えると、照明光を適切に変調することができなくなったり、変調後の映像を表す光に進行方向の異なるゴースト光が生じたりして、提供する映像の品位の低下を招く。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、照明への光の利用効率が高く、均一な照明が可能で、照明光の角度差の小さい照明用の導光素子を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、プリズム状の凸部が繰り返し形成された上面と、上面に対向する下面とを有し、内部に入射した光を、上面と下面で全反射して凸部の繰り返しの方向に進行させながら、各凸部の一部位で下面を透過するように反射して、下面より出射した光を照明用の光とする導光素子において、下面が凸部の繰り返し方向の曲面であって、最も厚い部位が凸部の繰り返しの方向の両端の間に位置する構成とする。
【００１５】
この導光素子は、凸部が設けられていない下面が平面ではなく曲面であり、内部を進行する光の上面や下面に対する入射角や素子の厚さ（上面と下面との距離）を、下面の曲率で調整することができる。厚さが小さいほど上面への光の入射頻度は高くなり、したがって、光の進行方向の下流側の部位の厚さを小さくすることで、均一な照明を行うことができる。また、下流側の部位の下面から多くの光を出射させて、下流側の端面を透過して失われる光を低減することも可能であり、光の利用効率が高まる。しかも、中央部を厚くしたことにより、出射する照明光の角度差を小さく抑えることが容易になる。
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明ではまた、プリズム状の凸部が繰り返し形成された上面と、上面に対向する下面とを有し、内部に入射した光を、上面と下面で全反射して凸部の繰り返しの方向に進行させながら、各凸部の一部位で下面を透過するように反射して、下面より出射した光を照明用の光とする導光素子において、上面が全体として、凸部の繰り返し方向の曲面である構成とする。
【００１７】
この導光素子は、凸部が設けられている上面が巨視的に見て曲面であり、内部を進行する光の上面や下面に対する入射角や素子の厚さを、上面の曲率で調整することができる。下流側の部位の厚さを小さくして、均一な照明を行うことや、光の利用効率を高めることが可能になる。また、下面を透過する光を生じさせる部位の面積を凸部によって変えることも可能であり、これにより一層均一な照明を行うことができる。
【００１８】
ここで、各凸部が、光の下流側から順に、上流側から下流側に下降する第１の表面と、上流側から下流側に上昇する第２の表面とを有して、第１の表面で下面を透過する方向に光を反射し、第２の表面で下面によって全反射される方向に光を反射し、第２の表面の傾斜が光の下流側に位置する凸部ほど小さい設定とするとよい。このようにすると、第２の表面の傾斜に起因して上面に対する光の入射角が下流側の部位で大きくなるのを抑えることができ、また、下流側の部位の厚さを一層小さくすることができて、さらに均一な照明をすることが可能になり、光の利用効率も向上する。また、照明光の角度差もさらに小さくなる。
【００１９】
また、各凸部が、光の下流側から順に、上流側から下流側に下降する第１の表面と、上流側から下流側に上昇する第２の表面とを有して、第１の表面で下面を透過する方向に光を反射し、第２の表面で下面によって全反射される方向に光を反射し、第１の表面の傾斜が凸部によって異なる設定とするとよい。このようにすると、照明光の角度差を小さくすることが容易になる。なお、凸部は、第１の表面と第２の表面に加えて、第１の表面を透過した光を再入射させるための第３の表面を有するようにしてもよい。
【００２０】
凸部の繰り返しの方向の断面において第１の表面が成す線分と第２の表面が成す線分の長さの比が、１対１０から１対１６までの範囲内である設定とするとよい。このようにすると、凸部の繰り返しのピッチの割に第１の表面を大きくすることができて、作製が容易になる。しかも、出射する光の量と内部を進行する光の量とのバランスを、均一な照明が可能な範囲に保つことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態の導光素子１の縦断面を図１に模式的に示す。導光素子１は板状であり、上面１１とこれに対向する下面１２を有する。上面１１には、プリズム状の凸部１３が繰り返し形成されている。各凸部１３は第１の表面１３ａと第２の表面１３ｂを有し、断面が三角形状である。また、全ての凸部１３は同じ形状、同じ大きさであり、平行である。各凸部１３は導光素子１の全体の大きさに比べて小さく、上面１１は全体として、つまり巨視的に見て、平面である。
【００２２】
導光素子１は、凸部１３の繰り返しの方向に対して垂直な２つの端面１４、１５を有している。端面１４に対向して線状の光源を配置することで、導光素子１はその光源と共に照明装置を成す。光源としては、図１５に示したように、冷陰極管とリフレクタとを組み合わせたものや、線状の導光素子と小さな発光素子（例えば発光ダイオード）とを組み合わせ、発光素子を線状導光素子の端面に対向させたものを用いることができる。
【００２３】
上面１１の各凸部１３の第１の表面１３ａは第２の表面１３ｂ側（端面１４側）が高くなるように傾斜しており、第２の表面１３ｂは第１の表面１３ａ側（端面１５側）が高くなるように傾斜している。第２の表面１３ｂの幅は第１の表面１３ａの幅よりも大きく、上面１１の全体としての平面に対する第２の表面１３ｂの傾斜角θ２は、第１の表面１３ａの傾斜角θ１よりも小さい。第１の表面１３ａの傾斜角θ１は３５°〜５５°に設定されている。
【００２４】
導光素子１は、端面１４を透過して入射した光源からの光を、下面１２と上面１１の各凸部１３の第２の表面１３ｂとで全反射して、凸部１３の繰り返しの方向に進行させながら、第１の表面１３ａで反射して大きく方向を変え、下面１２を透過させて出射させる。導光素子１を含む照明装置は、導光素子１の下面１２が照明対象、例えば反射型液晶表示器に対向する形態で使用する。
【００２５】
導光素子１の下面１２は、凸部１３の繰り返しの方向に曲率を有する凸の曲面である。また、下面１２は、端面１４付近では端面１４に近づくほど上昇して上面１１に近づき、端面１５付近では端面１５に近づくほど上昇して上面１１に近づく。つまり、導光素子１は端面１４と端面１５の間において最も厚い。
【００２６】
導光素子１の内部を進行する光の上面１１に対する入射角は、凸部１３の第２の表面１３ｂで全反射されるごとに、２×θ２ずつ大きくなる。しかしながら、下面１２が上記のような曲面であるため、上面１１に対する光の入射角は下面１２で全反射されるごとに小さくなる。すなわち、第２の表面１３ｂでの全反射による上面１１に対する光の入射角の増大を、下面１２での全反射によって相殺することが可能であり、上面１１に対する光の角度を導光素子１の全体にわたって略一定にすることができる。これにより、上面１１に対する光の単位距離当たりの入射頻度が下流側（端面１５側）の部位で低下するのが抑えられる。
【００２７】
さらに、下面１２の曲率を大きくすることで、上面１１に対する光の入射角を下流側の部位ほど小さくなるようにすることも可能である。この様子を図２に示す。このようにすると、下流側の部位の上面１１への入射頻度はさらに高くなる。
【００２８】
また、上面１１に入射してから次に上面１１に入射するまでの光の進行距離は導光素子１の厚さに比例し、したがって、上面１１に対する光の入射頻度は導光素子１の厚さに反比例する。下流側の部位が薄い導光素子１では、この点でも、下流側の部位における上面１１への入射頻度を高めることができる。
【００２９】
したがって、導光素子１は、内部に残存する光が少なくなる下流側の部位においても多くの光を出射させることが可能であり、照明対象を均一に照明することができる。しかも、上面１１に対して平行に近い光は下流側であっても少ないため、端面１５を透過して失われる光が減少し、光源からの光を照明に効率よく利用することができる。
【００３０】
なお、ここでは凸部１３を２つの表面１３ａ、１３ｂのみを有する三角形状としているが、図３に示すように、第３の表面１３ｃを加えて台形状としてもよい。これは、以下に述べる各実施形態においても同様である。出射光を生じさせる第１の表面１３ａに対する光の入射角は比較的小さく、第１の表面１３ａを透過する光も生じるが、第１の表面１３ａを透過した光の一部を第３の表面１３ｃから導光素子１内に再入射させることが可能になり、光の利用効率が一層向上する。第３の表面１３ｃを加えた場合も、全反射を生じさせるのは第２の表面１３ｂである。
【００３１】
第２の実施形態の導光素子２の縦断面を図４に模式的に示す。本実施形態の導光素子２は、上記の導光素子１を修飾して、凸部１３の第２の表面１３ｂの傾斜角θ２を次第に変化させたものである。端面１４に最も近い凸部１３から数えてｎ番目の凸部１３の第２の表面１３ｂの傾斜角をθ２（ｎ）と表せば、θ２（ｎ）＜θ（ｎ＋１）である。第１の表面１３ａの傾斜角θ１は一定である。
【００３２】
１つの凸部１３の第１の表面１３ａとその隣の凸部１３の第２の表面１３ｂの交線（以下、この交線を底線とよぶ）は、全て同一平面上に位置する（以下、底線が成す面を底線面とよぶ）。同一の凸部１３の第１の表面１３ａと第２の表面１３ｂの交線（以下、この交線を稜線とよぶ）は、同一平面上または曲面上に位置する（以下、稜線が成す面を稜線面とよぶ）。
【００３３】
第２の表面１３ｂの幅（凸部の繰り返しの方向に平行で第１、第２の表面１３ａ、１３ｂと直交する断面で第２の表面１３ｂが成す線分の長さ）は略一定であり、したがって、第１の表面１３ａの幅は凸部１３によって異なる。稜線面が平面であるか曲面であるかは、第２の表面１３ａの傾斜角θ２の変化の仕方に依存する。ただし、第２の表面１３ｂの幅は一定でなくてもよい。
【００３４】
導光素子２においては、第１の表面１３ａの面積が下流側の凸部１３ほど大きいため、下流側の部位から出射する光の量をさらに増すことができる。したがって、一層均一な照明が可能である。第２の表面１３ｂの傾斜角θ２をどのように変化させるかは、下面１２の曲率を考慮して設定する。
【００３５】
第３の実施形態の導光素子３および第４の実施形態の導光素子４の縦断面をそれぞれ図５および図６に模式的に示す。これらの導光素子３、４は、上面１１を、全体として、凸部１３の繰り返しの方向に曲率を有する曲面としたものである。いずれの導光素子３、４においても、底線面は曲面であり、また、凸部１３は全て同じ形状、同じ大きさである。第２の表面１３ｂの傾斜角θ２は、端面１４側の凸部１３から次第に小さくなるように設定されており、稜線面は底線面とはやや異なる曲面である。上面１１は、端面１４と端面１５の間において最も高い。
【００３６】
底線方向から見た２つの凸部１３を重ねて図７（ａ）に示す。これらの凸部１３は図７（ｂ）の２つの凸部１３である。凸部１３は形状および大きさが同じでありながら、第２の表面１３ｂの傾斜角θ２が相違するため、ピッチＰに差ΔＰが生じ、下流側のピッチの方が小さい。したがって、導光素子３、４においては、単位距離当たりの第１の表面１３ａの数が下流側で多く、下流側の部位から出射する光の量をさらに多くすることができる。
【００３７】
しかも、第１の表面１３ａの傾斜角θ１は端面１４側の凸部１３から次第に大きくなり、図８に示すように、上面１１に対する入射角が凸部１３よって相違するにもかかわらず、出射する照明光の方向を略一定にすることができる。導光素子３、４のいずれも、下面１２は曲面である。導光素子３は、端面１４において最大の厚さであり、導光素子４は、中央部において最大の厚さである。
【００３８】
第５の実施形態の導光素子５および第６の実施形態の導光素子６の縦断面をそれぞれ図９および図１０に模式的に示す。これらの導光素子５、６は、それぞれ導光素子３、４を修飾して、上面１１を端面１４において最も高くしたものである。
【００３９】
第７の実施形態の導光素子７の上面１１の一部分の縦断面を図１１に示す。導光素子７は、第２の表面１３ｂの幅を端面１４側の凸部１３から次第に小さくなるようにしたものである。第１の表面１３ａの幅は同じであり、したがって、凸部１３ごとに形状、大きさ共に相違する。このようにしても、単位距離当たりの第１の表面１３ａの数が下流側の部位ほど多くなり、下流側の部位から出射する光の量を多くすることができる。なお、第２の表面１３ｂは全て平行である。
【００４０】
第８の実施形態の導光素子８の上面１１の一部分の縦断面を図１２に示す。この導光素子８は、上記の導光素子７と同様に第２の表面１３ｂの幅を端面１４側の凸部１３から次第に小さくするとともに、第２の表面１３ｂの傾斜角θ２も、次第に小さくしたものである。したがって、上面１１は曲面である。このようにすると、下流側の部位から出射する光の量を導光素子７よりもさらに多くすることができる。また、出射する光の角度差も小さくなる。
【００４１】
第９の実施形態の導光素子９の上面１１の一部分の縦断面を図１３に示す。この導光素子９は、上記の導光素子８を修飾して、第１の表面１３ａの幅を端面１４側の凸部１３から次第に大きくしたものである。このようにすると、単位距離当たりの第１の表面１３ａの数にあまり差は生じないが、第１の表面１３ａの面積が下流側の部位ほど大きくなり、下流側の部位から出射する光の量を多くすることができる。
【００４２】
光線追跡法による本発明の導光素子の特性の計算結果の例を次に示す。計算例としては、第１の実施形態の導光素子１と、第４の実施形態の導光素子４を用いた。また、比較例として、図１５に示した従来の導光素子９０と、その下面９２を上面９１に対して非平行にした図１４の導光素子９０ａを用いた。計算結果は表１に示すとおりである。
【００４３】
2004061622.tif 000003
【００４４】
ここで、第１第２表面幅比は、第１の表面１３ａ（９３ａ）の幅（凸部の繰り返し方向の断面での線分の長さ）に対する第２の表面１３ｂ（９３ｂ）の幅の比であり、下流側端面での厚さは端面１５（９５）における導光素子の厚さである。光の利用効率は入射する光の総量に対する下面１２（９２）から出射する光の総量の比である。また、第１、第２の表面の傾斜角θ１、θ２は、導光素子４においては、端面１４に最も近い凸部１３のものである。第２の表面の傾斜角θ２の全変化量は第２の表面１３ｂの全てにわたっての傾斜角θ２の変化の総量である。
【００４５】
導光素子の全長は４４ｍｍ、上流側の端面１４（９４）での厚さは１ｍｍ、凸部１３（９３）のピッチは０．１７ｍｍ、凸部の全長は４０ｍｍ、凸部の開始位置は端面１４（９４）から２ｍｍである。導光素子１、４の下面１１は曲率半径が５７１．６ｍｍの円筒面とし、端面１４と端面１５を結ぶ直線の垂直二等分線上に曲率中心を位置させた。なお、各導光素子は輝度均斉度が９０％以上となるように個別に設定した。また、各導光素子の屈折率は１．５８４とした。
【００４６】
従来の導光素子９０においては、輝度均斉度が９０％以上になるようにすると、光の利用効率は１９．６％にとどまった。下流側の部位ほど上面９１に近づくように平面の下面９２を傾斜させた導光素子９０ａにおいても、光の利用効率は２％程度向上したに過ぎない。
【００４７】
これに対し、本発明の第１の実施形態の導光素子１では、光の利用効率は３５．８％となり、従来の導光素子９０の１．５倍に向上した。第４の実施形態の導光素子４では、光の利用効率はさらに向上し３８．３％となった。これは、均一な照明と高い光の利用効率の両立に、下面１２や上面１１を曲面とすることが有効であることを示す。また、第１の表面１３ａの幅に対する第２の表面１３ｂの幅の比は１６以下が好ましいことが判る。ただし、この比を１０未満にすると輝度均斉度を９０％以上にするのが難しいことが他の計算結果から判っており、この比は１０以上かつ１６以下とするのがよい。
【００４８】
なお、各実施形態においては、入射側の端面１４を平面としているが、端面１４の形状は任意に設定してよい。例えば、光源として棒状の冷陰極管を用いる場合、端面を冷陰極管の表面に沿う凹面とすることで、光源を近接させて入射する光の量を多くすることができる
【００４９】
導光素子の材料としては、ガラスのほかに、樹脂を用いることができる。樹脂を用いれば、射出成形やコンプレッション成形によって作製することが可能であり、製造効率が向上する。材料は、透明性、屈折率等の光学的特性を考慮して選択すればよく、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、メチルメタクリレートと他のメタクリレートまたはアクリレートとの共重合体、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマーが適する。
【００５０】
特に、シクロオレフィンポリマーは、比重が１．０と他の樹脂に比べて小さく（例えばＰＭＭＡは比重１．２）、屈折率も１．５３と他の樹脂に比べて大きく（例えばＰＭＭＡは屈折率１．４９）、したがって光閉じ込め効果が高いので、軽量化および薄型化の点で好ましい。しかも、固化前の流動性が高いので射出成形に適しており、吸湿性が低く高湿条件下でも変形し難いので、薄型とする導光素子に好適である。
【００５１】
また、導光素子を単一の材料で形成する必要はない。例えば、プリズム状の凸部を形成したシートを単なる透明板に貼り付けて作製することも可能である。
【００５２】
【発明の効果】
プリズム状の凸部が繰り返し形成された上面と、上面に対向する下面とを有し、内部に入射した光を、上面と下面で全反射して凸部の繰り返しの方向に進行させながら、各凸部の一部位で下面を透過するように反射して、下面より出射した光を照明用の光とする導光素子において、本発明のように、下面が凸部の繰り返し方向の曲面であって、最も厚い部位が凸部の繰り返しの方向の両端の間に位置する構成とすると、上面や下面に対する光の入射角や素子の厚さを、下面の曲率で調整することができて、均一な照明を行うことや、光の利用効率を高めることが可能になる。しかも、中央部を厚くしたことにより、出射する光の角度差を小さく抑えることが容易である。
【００５３】
プリズム状の凸部が繰り返し形成された上面と、上面に対向する下面とを有し、内部に入射した光を、上面と下面で全反射して凸部の繰り返しの方向に進行させながら、各凸部の一部位で下面を透過するように反射して、下面より出射した光を照明用の光とする導光素子において、本発明のように、上面が全体として、凸部の繰り返し方向の曲面である構成とすると、上面や下面に対する光の入射角や素子の厚さを、上面の曲率で調整することができて、均一な照明を行うことや、光の利用効率を高めることが可能になる。また、下面を透過する光を生じさせる部位の面積を凸部によって変えることも可能であり、これにより一層均一な照明を行うことができる。
【００５４】
各凸部が、光の下流側から順に、上流側から下流側に下降する第１の表面と、上流側から下流側に上昇する第２の表面とを有して、第１の表面で下面を透過する方向に光を反射し、第２の表面で下面によって全反射される方向に光を反射し、第２の表面の傾斜が光の下流側に位置する凸部ほど小さい設定とすると、第２の表面の傾斜に起因して上面に対する光の入射角が下流側の部位で大きくなるのを抑えることができ、また、下流側の部位の厚さを一層小さくすることができて、さらに均一な照明をすることが可能になり、光の利用効率も向上する。また、照明光の角度差もさらに小さくなる。
【００５５】
各凸部が、光の下流側から順に、上流側から下流側に下降する第１の表面と、上流側から下流側に上昇する第２の表面とを有して、第１の表面で下面を透過する方向に光を反射し、第２の表面で下面によって全反射される方向に光を反射し、第１の表面の傾斜が凸部によって異なる設定とすると、照明光の角度差を小さくすることが容易になる。
【００５６】
凸部の繰り返しの方向の断面において第１の表面が成す線分と第２の表面が成す線分の長さの比が、１対１０から１対１６までの範囲内である設定とすると、凸部の繰り返しのピッチの割に第１の表面を大きくすることができて、作製が容易になる上、出射する光の量と内部を進行する光の量とのバランスを、均一な照明が可能な範囲に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の導光素子の縦断面図。
【図２】第１の実施形態の導光素子の上面および下面に対する光の角度を示す図。
【図３】第１の実施形態の導光素子の変形例の縦断面図。
【図４】第２の実施形態の導光素子の縦断面図。
【図５】第３の実施形態の導光素子の縦断面図。
【図６】第４の実施形態の導光素子の縦断面図。
【図７】第３、第４の実施形態の導光素子の異なる凸部の縦断面図。
【図８】第３、第４の実施形態の導光素子から出射する照明光の角度を示す図。
【図９】第５の実施形態の導光素子の縦断面図。
【図１０】第６の実施形態の導光素子の縦断面図。
【図１１】第７の実施形態の導光素子の上面の一部分の縦断面図。
【図１２】第８の実施形態の導光素子の上面の一部分の縦断面図。
【図１３】第９の実施形態の導光素子の上面の一部分の縦断面図。
【図１４】特性評価に用いた従来の導光素子の変形例の縦断面図。
【図１５】従来の導光素子を備えた液晶表示装置の平面図（ａ）および縦断面図（ｂ）。
【図１６】従来の導光素子における照明光の量の不均一さを示す図。
【図１７】従来の導光素子における上面への入射角の変化を示す図。
【図１８】従来の導光素子における照明光の角度差を示す図。
【符号の説明】
１〜９　導光素子
１１　　　上面
１２　　　下面
１３　　　凸部
１３ａ　　第１の表面
１３ｂ　　第２の表面
１３ｃ　　第３の表面
１４　　　端面
１５　　　端面
θ１　　　第１の表面の傾斜角
θ２　　　第２の表面の傾斜角
Ｐ　　　　凸部のピッチ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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