(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源の光を導く入射端面部と、当該入射端面部と前記入射端面部に対向する反入射端面部とに接続する側面部と、前記入射端面部と前記側面部とに直交する表面部と裏面部とを有した導光板と、前記表面部からの光を受光する複数の微細なアパーチャを有した光変換体と、前記光変換体の上方に光を屈折する光制御シートとを備え、前記表面部からの光を前記アパーチャに対し鋭い光を出射し、前記光制御シートから屈折光を出射する平面照明装置ユニットにおいて、
前記表面部には屈折を行う微細な凸状からなる光集光制御部を設けるとともに前記裏面部には反射を行う微細な凹状からなる光反射制御部を設け、前記裏面部で前記入射端面部からの直接光は出射せず、前記光反射制御部からの光のみを前記表面部の前記光集光制御部方向に反射し、前記光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射するとともに前記光集光制御部と前記アパーチャとが略対になるように配置し、前記光集光制御部からの出射光が前記アパーチャに一致することを特徴とする平面照明装置ユニット。
【請求項２】
光源と、前記光源の光を導く入射端面部と、当該入射端面部と前記入射端面部に対向する反入射端面部とに接続する側面部と、前記入射端面部と前記側面部とに直交する表面部と裏面部とを有した導光板と、前記表面部からの光を受光する複数の微細なアパーチャを有した光変換体と、前記光変換体の上方に光を屈折する光制御シートとを備え、前記表面部からの光を前記アパーチャに対し鋭い光を出射し、前記光制御シートから屈折光を出射する平面照明装置ユニットにおいて、
前記表面部には屈折を行う微細な凸状からなる光集光制御部を設けるとともに前記裏面部には反射を行う微細な凹状からなる光反射制御部を設け、前記裏面部で前記入射端面部からの直接光は出射せず、前記光反射制御部からの光のみを前記表面部の前記光集光制御部方向に反射し、前記光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射し、
前記光制御シートは、前記光変換体の受光する反対側に光を入射する裏面側が平坦であり、表面側が円弧状部を成しており、前記光集光制御部と前記円弧状部の中心位置とが略一致するように設け、前記円弧状部の中心位置に入射した光を前記円弧状部から集光または広がりのある光に屈折することを特徴とする平面照明装置ユニット。
【請求項３】
前記光制御シートの前記円弧状部のピッチと前記光集光制御部のピッチとが同等であることを特徴とする請求項１又は２記載の平面照明装置ユニット。
【請求項４】
前記光制御シートは、前記平坦な前記裏面側からの垂直な平行光を前記円弧状部で屈折させて集光または広げる曲率半径を有することを特徴とする請求項１又は２記載の平面照明装置ユニット。
【請求項５】
前記光制御シートは、前記円弧状部を平行に並列に並設またはマトリックス状に設けることを特徴とする請求項１又は２記載の平面照明装置ユニット。
【請求項６】
前記光集光制御部は、互いに反対方向に傾斜面部を有するとともに互いの前記傾斜面部が接続する頂角が８０°〜１１０°の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の平面照明装置ユニット。
【請求項７】
前記光集光制御部は、出射コーンの広がりが最大で中心から２０°以内であることを特徴とする請求項１又は２記載の平面照明装置ユニット。
【請求項８】
前記光集光制御部は、前記入射端面部に対して直角に前記反入射端面部方向に延在または連なるように並設に設けることを特徴とする請求項１又は２記載の平面照明装置ユニット。
【請求項９】
前記光反射制御部は、前記入射端面部および前記反入射端面部に対して平行に設けるとともに前記表面部方向に反射する反射傾斜面と同じ前記反射傾斜面とを接続する第２の傾斜面と成す角度が１２０°〜１７０°の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の平面照明装置ユニット。
【請求項１０】
前記光集光制御部は、前記入射端面部から前記反入射端面部に進む程、前記傾斜面部が接続する頂角が１１０°から８０°へと小さくまたは前記頂角の高さが高くなることを特徴とする請求項１又は２記載の平面照明装置ユニット。
【請求項１１】
前記光反射制御部は、前記反射傾斜面の長さを前記光集光制御部のピッチと同等もしくはやや長めにすることを特徴とする請求項１又は２記載の平面照明装置ユニット。
【請求項１２】
前記導光板の前記表面部の上部に頂角を前記導光板方向に向けたプリズムシートを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の平面照明装置ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の光を導く入射端面部と、当該入射端面部と入射端面部に対向する反入射端面部とに接続する側面部と、入射端面部と側面部とに直交する表面部と裏面部とを有し、裏面部に光源からの光を表面部方向に反射させる光反射制御部を設け、表面部には導光板内の発散光を平行光に変換するようなコリーメートな光を出射させる光集光制御部を設けた導光板によって、導光板の裏面部の光反射制御部の全反射させる反射傾斜面と表面部の光集光制御部との位置関係が格子状になるとともに光集光制御部からの出射光が得られ、表面部上に備える光変換体のアパーチャの大きさと一致させることができる平面照明装置ユニットに関する。また、さらに光変換体の上方に表面が凸状や凹状の光制御シートを備え、光集光制御部と光制御シートの円弧状部とのピッチを同じにし、光集光制御部と光制御シートの円弧状部の中心位置に一致させることによって、アパーチャに対して垂直で平行光を供給するとともに光集光制御部とアパーチャとが対になって対応しているために光を効率的にアパーチャに供給して明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる平面照明装置ユニットに関する。さらに、光制御シートの円弧状部の中心位置に対しても確実にアパーチャからの出射光を供給することができ、正確な情報および視野角を自由にコントロールでき、明るく鮮明で見やすく眼に優しい美しい画像等を出射することができる平面照明装置ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の平面照明装置としては、導光板の表面部や裏面部に反射部材を設け、どちらか一方に帯状のスリットである切欠部を設け、切欠部が光源に近いほど小さく、光源が点状の場合には点光源の発光部を中心とする円弧状スリットを設け、光源からの距離が大きくなるにつれスリット間が狭くなるようにする方法が知られている。
【０００３】
また、従来の平面照明装置として、導光板の表面側に拡散部材を有し、裏面側に反射部材を有し、導光板の反射面（裏面）に所定の長さを有する断面Ｖ字状のＶ字溝が光源と平行に各々が所定の間隔をもって離隔して一列にて配置され、各列の隣接列を交互に千鳥状に配置し、光源から遠ざかるにつれ間隔が徐々に小さくなるように配列するものも知られている。
【０００４】
さらに、従来の導光板としては、表面や裏面全体に反射屈折させるＶ溝の窪みを入射方向に平行に多数断続的に千鳥状や円弧状に設け、光の進行方向に沿って窪み同士の間に隙間を設け、光源から遠ざかるにつれ間隔が徐々に小さくなるようにしたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１０９００３号公報
【特許文献２】特開平５−２１６０３０号公報
【特許文献３】特開平８−２８６０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の平面照明装置は、導光板の表面部や裏面部に反射部材を設け、どちらか一方に帯状のスリットである切欠部を設け、切欠部が光源に近いほど小さくすることで、光源に近いほどスリットから漏れる光の量をコントロールし、全体を均一に出射するようにしているが、出射光がスリット状になってしまうために見栄えが悪い。特に、光源に近い所では、スリットが小さいために、輝線として現れる。しかも、光源に近い光のため、光のエネルギが大きく、より強い輝線となってしまう課題がある。
また、光源が点状の場合には、点光源の発光部を中心とする円弧状スリットを設け、光源からの距離が大となるにつれスリット間が狭くなるような場合も、上記と同様な理由で円弧状の輝線が現れてしまう課題がある。
【０００７】
さらに、従来の平面照明装置は、導光板の表面側に拡散部材を有し、裏面側に反射部材を有し、導光板の反射面（裏面）に所定の長さを有する断面Ｖ字状のＶ字溝が光源と平行に各々が所定の間隔をもって離隔して一列にて配置され、各列の隣接列を交互に千鳥状に配置し、光源から遠ざかるにつれ間隔が徐々に小さくなるように配列するものであり、導光板内に入射された光が進行方向に対するＶ字溝の傾斜面によって反射され表面側にも偏向させるものなので、特に強い出射光は光源に対して常に平行な出射光であるために、例えば光源の両端部等では出射光の輝度が低くなってしまう課題がある。
特に光源が点光源の場合には、光源からの位置によって輝度分布が均一でない場合が多いために、隅等で著しく輝度低下になってしまう課題がある。
【０００８】
また、従来の導光板は、表面や裏面全体に反射屈折させるＶ溝の窪みを入射方向に平行に多数断続的に千鳥状や円弧状に設け、光の進行方向に沿って窪み同士の間に隙間を設け、光源から遠ざかるにつれ間隔が徐々に小さくなるようにしたものであり、光源から遠ざかるにつれ間隔が徐々に小さくなるようにしても、大きな導光板では窪みに遮られてしまう課題がある。
さらに、表面や裏面全体にＶ溝の窪みを入射方向に対して円弧状に多数断続的に設けて、陰極線管での中央部が強く、周辺部で弱くなっている場合にも、一様な分布を期待しているが、陰極線管の中央部分からの光を反射させるべく円弧状にするために、陰極線管からの平行光は利用できないので、陰極線管の中央部分からの光は斜方向からの光しか利用できず、陰極線管からの平行光よりもエネルギが低く、反射された光の出射位置（形状）が異なり（全体として一様な出射光でない）表面からの出射された輝度分布に課題がある。
【０００９】
また、従来の導光板は、光を屈折させたり、反射させたりする種々の手段を単に表面部や裏面部に設けたものであって、この手段が表面部と裏面部との関連性が無いものであったために、十分な光の利用に課題があった。
そのため、このような導光板を用いた従来の平面照明装置は、光の輝度に対して不満足なものであった。
【００１０】
さらに、これらの導光板や平面照明装置を用いた液晶表示装置は、平面照明装置からの出射光が斜めからの光が多かったり、斜めからの光成分を含んでいたために、液晶パネルからの出射光に滲みや鮮明なＲＧＢ色の再現が困難であった。
【００１１】
また、これらの導光板や平面照明装置を用いた液晶表示装置は、単に導光板や平面照明装置の上方に光変換体を載置しただけのものであるため、液晶パネルに必要な光量を得るために液晶パネルの各ＲＧＢ等のピクセルの開口部を広く取る必要があった。そのため、ピュアな画面を得るためのピクセルを微細化することと輝度の向上とに互いに矛盾を解決することに課題があった。
【００１２】
（発明の目的）
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、少なくとも、光源と、光源の光を導く入射端面部と、当該入射端面部と入射端面部に対向する反入射端面部とに接続する側面部と、入射端面部と側面部とに直交する表面部と裏面部とを有し、表面部には互いに反対方向に傾斜面部を有するとともに互いの傾斜面部が接続する頂角が８０°〜１１０°の範囲に設けて集光屈折を行う微細な凸状からなる光集光制御部を入射端面部に対して直角に反入射端面部方向に延在または連なるように並設に設け、裏面部には入射端面部や反入射端面部に対して平行に表面部方向に反射する傾斜面と同じ傾斜面とを接続する第２の傾斜面と成す角度が１２０°〜１７０°の範囲に設けて反射を行う微細な凹状からなる光反射制御部を設け、入射端面部からの直接光は出射せず、裏面部からの光のみを表面部の光集光制御部方向に反射し、光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの広がりが最大で中心から２０°以内の鋭い光を出射する導光板と、表面部からの出射コーンの鋭い出射光を受光するために上方に光の輝度や透過時間をコントロールする光変換体とを備え、光変換体のアパーチャに最適な光を透過させた出射光を得るべく、裏面側が平坦であり、表面側が円弧状の微細な凸状や凹状からなる曲率半径を有し、円弧状部の中心位置に入射した光を屈折して集光や広げるように視野角をコントロールする光制御シートの円弧状部のピッチと光集光制御部のピッチとを同等にし、光集光制御部と円弧状の中心位置とが略一致するように光制御シートの円弧状部を平行に並列に並設またはマトリックス状に光制御シートを光変換体の表示面上に備え、光集光制御部と光変換体のアパーチャとが略対になるように配置し、光集光制御部からの出射光をアパーチャに一致させることにより、正確な情報や視野角が自由に選択でき鮮明で明るく色斑や滲みが無い光等を得ることのできる平面照明装置ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に係る平面照明装置ユニットは、光源と、光源の光を導く入射端面部と、当該入射端面部と入射端面部に対向する反入射端面部とに接続する側面部と、入射端面部と側面部とに直交する表面部と裏面部とを有した導光板と、表面部からの光を受光する複数の微細なアパーチャを有した光変換体と、光変換体の上方に光を屈折する光制御シートとを備え、表面部からの光をアパーチャに対し鋭い光を出射し、光制御シートから屈折光を出射する平面照明装置ユニットであって、
表面部には屈折を行う微細な凸状からなる光集光制御部を設けるとともに裏面部には反射を行う微細な凹状からなる光反射制御部を設け、裏面部で入射端面部からの直接光は出射せず、光反射制御部からの光のみを表面部の光集光制御部方向に反射し、光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射するとともに光集光制御部とアパーチャとが略対になるように配置し、光集光制御部からの出射光がアパーチャに一致することを特徴とする。
【００１４】
請求項１に係る平面照明装置ユニットは、光源と、光源の光を導く入射端面部と、当該入射端面部と入射端面部に対向する反入射端面部とに接続する側面部と、入射端面部と側面部とに直交する表面部と裏面部とを有した導光板と、表面部からの光を受光する複数の微細なアパーチャを有した光変換体と、光変換体の上方に光を屈折する光制御シートとを備え、表面部からの光をアパーチャに対し鋭い光を出射し、光制御シートから屈折光を出射する平面照明装置ユニットであって、
表面部には屈折を行う微細な凸状からなる光集光制御部を設けるとともに裏面部には反射を行う微細な凹状からなる光反射制御部を設け、裏面部で入射端面部からの直接光は出射せず、光反射制御部からの光のみを表面部の光集光制御部方向に反射し、光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射するとともに光集光制御部とアパーチャとが略対になるように配置し、光集光制御部からの出射光がアパーチャに一致するので、導光板内に導かれた光の大部分を確実に導光板の表面部から略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を光変換体のアパーチャに出射し、光変換体へ確実に光を供給および光変換体で受光することができる。
【００１５】
また、請求項２に係る平面照明装置ユニットは、光源と、光源の光を導く入射端面部と、当該入射端面部と入射端面部に対向する反入射端面部とに接続する側面部と、入射端面部と側面部とに直交する表面部と裏面部とを有した導光板と、表面部からの光を受光する複数の微細なアパーチャを有した光変換体と、光変換体の上方に光を屈折する光制御シートとを備え、表面部からの光をアパーチャに対し鋭い光を出射し、光制御シートから屈折光を出射する平面照明装置ユニットにおいて、
表面部には屈折を行う微細な凸状からなる光集光制御部を設けるとともに裏面部には反射を行う微細な凹状からなる光反射制御部を設け、裏面部で入射端面部からの直接光は出射せず、光反射制御部からの光のみを表面部の光集光制御部方向に反射し、光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射し、
光制御シートは、光変換体の受光する反対側に光を入射する裏面側が平坦であり、表面側が円弧状部を成しており、光集光制御部と円弧状部の中心位置とが略一致するように設け、円弧状部の中心位置に入射した光を円弧状部から集光または広がりのある光に屈折することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る平面照明装置ユニットは、光源と、光源の光を導く入射端面部と、当該入射端面部と入射端面部に対向する反入射端面部とに接続する側面部と、入射端面部と側面部とに直交する表面部と裏面部とを有した導光板と、表面部からの光を受光する複数の微細なアパーチャを有した光変換体と、光変換体の上方に光を屈折する光制御シートとを備え、表面部からの光をアパーチャに対し鋭い光を出射し、光制御シートから屈折光を出射する平面照明装置ユニットにおいて、
表面部には屈折を行う微細な凸状からなる光集光制御部を設けるとともに裏面部には反射を行う微細な凹状からなる光反射制御部を設け、裏面部で入射端面部からの直接光は出射せず、光反射制御部からの光のみを表面部の光集光制御部方向に反射し、光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射し、
光制御シートは、光変換体の受光する反対側に光を入射する裏面側が平坦であり、表面側が円弧状部を成しており、光集光制御部と円弧状部の中心位置とが略一致するように設け、円弧状部の中心位置に入射した光を円弧状部から集光または広がりのある光に屈折するので、導光板内に導かれた光の大部分を確実に導光板の表面部から略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を光変換体に出射し、光変換体からの光を確実に光制御シートの円弧状部の中心位置から集光または広がりのある光を出射でき明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
【００１７】
さらに、請求項３に係る平面照明装置ユニットは、光制御シートの円弧状部のピッチと光集光制御部のピッチとが同等であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３に係る平面照明装置ユニットは、光制御シートの円弧状部のピッチと光集光制御部のピッチとが同等であるので、光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させた出射コーンの鋭い光が光変換体のアパーチャを透過し、確実に円弧状部の中心位置から広がりのある光を出射することができる。
【００１９】
また、請求項４に係る平面照明装置ユニットは、光制御シートが、平坦な裏面側からの垂直な平行光を円弧状部で屈折させて集光または広げる曲率半径を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項４に係る平面照明装置ユニットは、光制御シートが、平坦な裏面側からの垂直な平行光を円弧状部で屈折させて集光または広げる曲率半径を有するので、光変換体のアパーチャの大きさや目的とする視野角に対応した集光や広がりを有した出射光を得ることができる。
【００２１】
さらに、請求項５に係る平面照明装置ユニットは、光制御シートに対し、円弧状部を平行に並列に並設またはマトリックス状に設けることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に係る平面照明装置ユニットは、光制御シートに対し、円弧状部を平行に並列に並設またはマトリックス状に設けるので、光変換体のアパーチャや導光板の光集光制御部に対応することができる。
【００２３】
また、請求項６に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部が、互いに反対方向に傾斜面部を有するとともに互いの傾斜面部が接続する頂角が８０°〜１１０°の範囲であることを特徴とする。
【００２４】
請求項６に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部が、互いに反対方向に傾斜面部を有するとともに互いの傾斜面部が接続する頂角が８０°〜１１０°の範囲であるので、導光板の裏面部の光反射制御部からの反射光を表面部から略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射することができる。
【００２５】
さらに、請求項７に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部の出射コーンの広がりが最大で中心から２０°以内であることを特徴とする。
【００２６】
請求項７に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部の出射コーンの広がりが最大で中心から２０°以内であるので、光変換体のアパーチャに対して略垂直方向に屈折させた出射コーンの鋭い光を供給することができる。
【００２７】
また、請求項８に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部を、入射端面部に対して直角に反入射端面部方向に延在または連なるように並設に設けることを特徴とする。
【００２８】
請求項８に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部を、入射端面部に対して直角に反入射端面部方向に延在または連なるように並設に設けるので、光変換体のアパーチャや光制御シートの円弧状部に対応した位置に入射端面部から反入射端面部方向に矩形形状の複数の略垂直方向の光を屈折させ出射コーンの鋭い光が並列に並設または略四角形状にマトリックス状に略垂直方向の光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射することができる。
【００２９】
さらに、請求項９に係る平面照明装置ユニットは、光反射制御部を、入射端面部および反入射端面部に対して平行に設けるとともに表面部方向に反射する反射傾斜面と同じ反射傾斜面とを接続する第２の傾斜面と成す角度が１２０°〜１７０°の範囲であることを特徴とする。
【００３０】
請求項９に係る平面照明装置ユニットは、光反射制御部を、入射端面部および反入射端面部に対して平行に設けるとともに表面部方向に反射する反射傾斜面と同じ反射傾斜面とを接続する第２の傾斜面と成す角度が１２０°〜１７０°の範囲であるので、入射端面部から導光板内に導かれた光を入射端面部付近から反入射端面部付近まで傾斜面で表面部方向に反射することができる。
【００３１】
また、請求項１０に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部が、入射端面部から反入射端面部に進む程、傾斜面部が接続する頂角が１１０°から８０°へと小さくまたは頂角の高さが高くなることを特徴とする。
【００３２】
請求項１０に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部が、入射端面部から反入射端面部に進む程、傾斜面部が接続する頂角が１１０°から８０°へと小さくまたは頂角の高さが高くなるので、特に導光板の入射端面部から反入射端面部までの長さが長い場合には、光源からの光が反入射端面部に近づく程、裏面部の光反射制御部で反射する反射光が表面部方向に対しての反射角が大きいために表面部の光集光制御部からの屈折角を一定にすることができる。
【００３３】
さらに、請求項１１に係る平面照明装置ユニットは、光反射制御部の反射傾斜面の長さを光集光制御部のピッチと同等もしくはやや長めにすることを特徴とする。
【００３４】
請求項１１に係る平面照明装置ユニットは、光反射制御部の反射傾斜面の長さを光集光制御部のピッチと同等もしくはやや長めにするので、光反射制御部の反射幅と光集光制御部のピッチ幅とが表面部方向から見た場合に格子状となる。
【００３５】
また、請求項１２に係る平面照明装置ユニットは、導光板の表面部の上部に頂角を導光板方向に向けたプリズムシートを備えることを特徴とする。
【００３６】
請求項１２に係る平面照明装置ユニットは、導光板の表面部の上部に頂角を導光板方向に向けたプリズムシートを備えるので、特に導光板の入射端面部から反入射端面部までの長さが長い場合には、光源からの光が反入射端面部に近づく程、裏面部の光反射制御部で反射する反射光が表面部方向に対しての反射角が大きいために表面部の光集光制御部からの屈折角の大きくなるのを垂直方向になるように制御することができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように、請求項１に係る平面照明装置ユニットは、光源と、光源の光を導く入射端面部と、当該入射端面部と入射端面部に対向する反入射端面部とに接続する側面部と、入射端面部と側面部とに直交する表面部と裏面部とを有した導光板と、表面部からの光を受光する複数の微細なアパーチャを有した光変換体と、光変換体の上方に光を屈折する光制御シートとを備え、表面部からの光をアパーチャに対し鋭い光を出射し、光制御シートから屈折光を出射する平面照明装置ユニットであって、
表面部には屈折を行う微細な凸状からなる光集光制御部を設けるとともに裏面部には反射を行う微細な凹状からなる光反射制御部を設け、裏面部で入射端面部からの直接光は出射せず、光反射制御部からの光のみを表面部の光集光制御部方向に反射し、光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射するとともに光集光制御部とアパーチャとが略対になるように配置し、光集光制御部からの出射光がアパーチャに一致するので、導光板内に導かれた光の大部分を確実に導光板の表面部から略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を光変換体のアパーチャに出射し、光変換体へ確実に光を供給および光変換体で受光することができる。
そのために、正確な情報や目的にあった視野角を再現することができ、鮮明で見やすく眼に優しい美しい画像を得ることができる。
【００３８】
請求項２に係る平面照明装置ユニットは、光源と、光源の光を導く入射端面部と、当該入射端面部と入射端面部に対向する反入射端面部とに接続する側面部と、入射端面部と側面部とに直交する表面部と裏面部とを有した導光板と、表面部からの光を受光する複数の微細なアパーチャを有した光変換体と、光変換体の上方に光を屈折する光制御シートとを備え、表面部からの光をアパーチャに対し鋭い光を出射し、光制御シートから屈折光を出射する平面照明装置ユニットにおいて、
表面部には屈折を行う微細な凸状からなる光集光制御部を設けるとともに裏面部には反射を行う微細な凹状からなる光反射制御部を設け、裏面部で入射端面部からの直接光は出射せず、光反射制御部からの光のみを表面部の光集光制御部方向に反射し、光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射し、
光制御シートは、光変換体の受光する反対側に光を入射する裏面側が平坦であり、表面側が円弧状部を成しており、光集光制御部と円弧状部の中心位置とが略一致するように設け、円弧状部の中心位置に入射した光を円弧状部から集光または広がりのある光に屈折するので、導光板内に導かれた光の大部分を確実に導光板の表面部から略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を光変換体に出射し、光変換体からの光を確実に光制御シートの円弧状部の中心位置から集光または広がりのある光を出射でき明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
そのために、目的にあった視野角を再現することができ、鮮明で見やすく眼に優しい美しい画像を得ることができる。
【００３９】
請求項３に係る平面照明装置ユニットは、光制御シートの円弧状部のピッチと光集光制御部のピッチとが同等であるので、光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させた出射コーンの鋭い光が光変換体のアパーチャを透過し、確実に円弧状部の中心位置から広がりのある光を出射することができる。
そのために、多種多様な情報や画像を出射できるとともに明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
【００４０】
請求項４に係る平面照明装置ユニットは、光制御シートが、平坦な裏面側からの垂直な平行光を円弧状部で屈折させて集光または広げる曲率半径を有するので、光変換体のアパーチャの大きさや目的とする視野角に対応した集光や広がりを有した出射光を得ることができる。
そのために、異なる種類の光変換体にも対応することができるとともに個人使用のような外部に見られにくい画像や色々な位置のあらゆる角度からも外部に見易い画像等、多種多様な情報を出力できるとともに多種多様の要求に対応することができる。
【００４１】
請求項５に係る平面照明装置ユニットは、光制御シートに対し、円弧状部を平行に並列に並設またはマトリックス状に設けるので、光変換体のアパーチャや導光板の光集光制御部に対応することができる。
そのために、光変換体に対して正確に確実に光を供給でき光変換体から確実に透過光を得、明るく色斑や滲みが無い鮮明で見やすく眼に優しい美しい画像を得ることができる。
【００４２】
請求項６に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部が、互いに反対方向に傾斜面部を有するとともに互いの傾斜面部が接続する頂角が８０°〜１１０°の範囲であるので、導光板の裏面部の光反射制御部からの反射光を表面部から略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射することができる。
そのために、光変換体のアパーチャに対して垂直な光を供給することができる。
【００４３】
請求項７に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部の出射コーンの広がりが最大で中心から２０°以内であるので、光変換体のアパーチャに対して略垂直方向に屈折させた出射コーンの鋭い光を供給することができる。
そのために、光変換体から確実に透過光が明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
【００４４】
請求項８に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部を、入射端面部に対して直角に反入射端面部方向に延在または連なるように並設に設けるので、光変換体のアパーチャや光制御シートの円弧状部に対応した位置に入射端面部から反入射端面部方向に矩形形状の複数の略垂直方向の光を屈折させ出射コーンの鋭い光が並列に並設または略四角形状にマトリックス状に略垂直方向の光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射することができる。
そのために、光変換体のアパーチャに対して確実に鋭い光を出射することができる。
【００４５】
請求項９に係る平面照明装置ユニットは、光反射制御部を、入射端面部および反入射端面部に対して平行に設けるとともに表面部方向に反射する反射傾斜面と同じ反射傾斜面とを接続する第２の傾斜面と成す角度が１２０°〜１７０°の範囲であるので、入射端面部から導光板内に導かれた光を入射端面部付近から反入射端面部付近まで傾斜面で表面部方向に反射することができる。
そのために、効率良く表面部の光集光制御部に光を導くことができる。
【００４６】
請求項１０に係る平面照明装置ユニットは、光集光制御部が、入射端面部から反入射端面部に進む程、傾斜面部が接続する頂角が１１０°から８０°へと小さくまたは頂角の高さが高くなるので、特に導光板の入射端面部から反入射端面部までの長さが長い場合には、光源からの光が反入射端面部に近づく程、裏面部の光反射制御部で反射する反射光が表面部方向に対しての反射角が大きいために表面部の光集光制御部からの屈折角を一定にすることができる。
そのために、表面部全体から均一に略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を出射することができる。
【００４７】
請求項１１に係る平面照明装置ユニットは、光反射制御部の反射傾斜面の長さを光集光制御部のピッチと同等もしくはやや長めにするので、光反射制御部の反射幅と光集光制御部のピッチ幅とが表面部方向から見た場合に格子状となる。
そのため、光反射制御部の反射光幅と光集光制御部のピッチ幅とが等しくなり、光集光制御部から略矩形状の出射光を得ることができる。
【００４８】
請求項１２に係る平面照明装置ユニットは、導光板の表面部の上部に頂角を導光板方向に向けたプリズムシートを備えるので、特に導光板の入射端面部から反入射端面部までの長さが長い場合には、光源からの光が反入射端面部に近づく程、裏面部の光反射制御部で反射する反射光が表面部方向に対しての反射角が大きいために表面部の光集光制御部からの屈折角の大きくなるのを垂直方向になるように制御することができる。
そのために、光変換体のアパーチャに対して略垂直な方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る平面照明装置ユニットの概略分解斜視図である。
【図２】本発明に係る平面照明装置ユニットの導光板の一例を示す概略斜視図である。
【図３】本発明に係る平面照明装置ユニットの導光板の他の例を示す概略斜視図である。
【図４】（ａ）図２の導光板の光集光制御部と出射コーンを示す概略斜視図である。  （ｂ）（ａ）の光集光制御部と出射コーンの拡大図である。
【図５】（ａ）図３の導光板の光集光制御部と出射コーンを示す概略斜視図である。  （ｂ）（ａ）のＸ方向から見た光集光制御部と出射コーンの拡大図である。  （ｃ）（ａ）のＹ方向から見た光集光制御部と出射コーンの拡大図である。
【図６】本発明に係る平面照明装置ユニットの光制御シートの一例を示す概略斜視図である。
【図７】本発明に係る平面照明装置ユニットの光制御シートの他の例を示す概略斜視図である。
【図８】（ａ）本発明に係る平面照明装置ユニットの光制御シートの他の例を示す概略斜視図である。  （ｂ）（ａ）の平面図である。  （ｃ）（ａ）のＹ方向から見た側面図である。  （ｄ）（ａ）のＸ方向から見た側面図である。
【図９】（ａ）本発明に係る平面照明装置ユニットの光制御シートの他の例を示す概略斜視図である。  （ｂ）（ａ）の平面図である。  （ｃ）（ａ）のＹ方向から見た側面図である。  （ｄ）（ａ）のＸ方向から見た側面図である。
【図１０】（ａ）図９の光制御シートの部分拡大図である。  （ｂ）図８の光制御シートの部分拡大図である。
【図１１】（ａ）本発明に係る平面照明装置ユニットにおける光集光制御部と光束と光変換体と光制御シートの関係の一例を示す図である。  （ｂ）本発明に係る平面照明装置ユニットにおける光集光制御部と光束と光変換体と光制御シートの関係の他の例を示す図である。
【図１２】本発明に係る平面照明装置ユニットのプリズムシートの部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明は、光源、導光板、反射体、光変換体、光制御シートを基本的構成としてなり、光源からの光を表面部から略垂直方向に光を屈折させて絞られ出射コーンの広がりが最大で中心から２０°以内の出射コーンの鋭い光を出射させるために、導光板の裏面部に反射を行う微細な凹状からなる光反射制御部を入射端面部および反入射端面部に対して平行に設けるとともに表面部方向に反射する反射傾斜面と接続する第２の傾斜面との成す角度が１２０°〜１７０°の範囲に設け、入射端面部７に直角な仮想水平面と反射傾斜面とが成す角度が６°以上にした場合には裏面部の外部に積極的に光を出射させて反射体から成るケースによって再度導光板内に光を戻す。また、入射端面部７に直角な仮想水平面と反射傾斜面とが成す角度が６°以内の場合に裏面部からは出射せずに全て表面部方向に進む。また、導光板の表面部には屈折を行う微細な凸状からなる光集光制御部を入射端面部に対して直角に反入射端面部方向に延在または連なるように並設に設けるとともに光集光制御部を互いに反対方向に傾斜面部（２面または４面）を有するとともに互いの傾斜面部が接続する頂角が８０°〜１１０°の範囲に設けて光集光制御部からの出射コーンの広がりが最大で中心から２０°以内にし、光集光制御部は入射端面部からの直接光は出射せずに光反射制御部からの反射光を表面部から略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射することができる。
また、光集光制御部を入射端面部から反入射端面部に進む程、傾斜面部が接続する頂角が１１０°から８０°へと小さくまたは頂角の高さが高くし、特に導光板の入射端面部から反入射端面部までの長さが長い場合には光源からの光が反入射端面部に近づく程、裏面部の光反射制御部で反射する反射光が表面部方向に対しての反射角が大きいために表面部の光集光制御部の屈折角を一定にすることができ、表面部全体から均一に略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を出射することができる。
さらに、光反射制御部の反射傾斜面の長さを光集光制御部のピッチと同等もしくはやや長めにするので、光反射制御部の反射幅と光集光制御部のピッチ幅とが表面部方向から見た場合に格子状となり、光反射制御部の反射光幅と光集光制御部のピッチ幅とが等しくなり、光集光制御部から略矩形状や四角形状の出射光を得ることができる。
このような略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光の上方に制御される光変換体を備え、この光変換体に対して光集光制御部と光変換体のアパーチャとが略対になるように配置し、光集光制御部からの出射光をアパーチャに一致させて、導光板内に導かれた光の大部分を確実に導光板の表面部から略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を光変換体のアパーチャに出射し、光変換体のアパーチャに対して垂直な光を供給することによって、光変換体からの正確な情報や光変換体からの透過光が明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
さらに、光変換体の上方には、裏面側が平坦であり、裏面側からの垂直な平行光を屈折させて集光や広げる曲率半径を有する円弧状部を表面側に平行に並列に並設またはマトリックス状に設けた光制御シートを備える。
よって、光変換体のアパーチャからの光を集光や広がりを有した出射光として得ることができ、光変換体のアパーチャの大きさや目的とする視野角に対応した出射光を得ることができ、光変換体からの透過光が明るく色斑や滲みが無く視野角をコントロールでき、鮮明で見やすく眼に優しい美しい画像や情報を得られ異なる種類の光変換体にも対応することができるとともに個人使用のような外部に見られにくい画像や色々な位置のあらゆる角度からも外部に見易い画像等、多種多様な情報や画像を出射できるとともに多種多様の要求に対応することができる。
さらに、光制御シートの円弧状部のピッチと光集光制御部のピッチとを同等にすることによって、光集光制御部で略垂直方向に光を屈折させた出射コーンの鋭い光を光変換体のアパーチャを透過し、確実に円弧状部の中心位置から集光や広がりのある光を出射することができ、多種多様な情報や明るく色斑や滲みが無い画像等の出射光を得ることができる。
然るに、本発明は、導光板からの出射コーンの鋭い光をアパーチャに的確に供給し、アパーチャを透過した光を光制御シートで集光のある光または広がりのある光を出射でき、明るく色斑や滲みが無く視野角をコントロールした鮮明で見やすく眼に優しい美しい画像を実現することができたり、正確に多種多様な情報を発信することができる平面照明装置ユニットを提供することにある。
【００５１】
本例の平面照明装置ユニットは、図１に示すように、光源６と導光板２とから成る平面照明装置の上に光変換体３を設け、またさらにその上方に光制御シート４を設けてケース５に収納したものである。
【００５２】
ケース５は、熱可塑性樹脂に例えば酸化チタンのような白色材料を混入した物や熱可塑性樹脂にアルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層した物からなり、完全反射光として再度上方のみの光を導光板２に戻す。
そのために、ケース５の底部５ａ以外のケース内側部５ｂや５ｃに漏れた光は導光板２の上方とは無関係で余分な光であるために、ケース内側部５ｂやケース内側部５ｃの部分には光を吸収するように、例えば黒色等のカーボンを塗布したり、樹脂に練り込んで着色したケース５の底部５ａに反射材を敷いても良い。
さらに、光の反射性を有した樹脂を底部５ａに光の吸収性を施した樹脂との２色成形を行っても良い。
また、ケース５は、底部５ａの反射面を凹凸形状またはプリズム形状を成し、反射光を散乱光にして均一な反射光にしても良い。
尚、ケース５は、ケース形状にすることによって平面照明装置、光変換体、光制御シート等の設置位置を容易に組立することができるが、ケース５をケース形状にせずに導光板２に光を再度戻すことが目的とするために反射の要素があれば良い。
【００５３】
光源６は、一体化された赤色発光（Ｒ）、緑色発光（Ｇ）、青色発光（Ｂ）から成る半導体発光素子や、これら半導体発光素子の単色発光半導体発光素子、単色発光半導体発光素子をアレー状にしたもの、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色をアレー状にしたものや青色発光半導体発光素子と蛍光材とを用いた擬似白色半導体発光素子からなる。
また、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光放電管）やＨＣＦＬ（熱陰極蛍光放電管）からなる。
尚、導光板２の大きさ等によっては、両端側（入射端面部７および反入射端面部８）に光源６を設けても良い。
【００５４】
導光板２は、屈折率が１．４〜１．７程度の無色透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）や環状オレフィン・コポリマ（ＣＯＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等により形成される。図２および図３に示すように、導光板２は、外形が光源６の光を導く入射端面部７と、入射端面部７に対向する反入射端面部８と、入射端面部７と反入射端面部８とに接続する側面部９と、入射端面部７および反入射端面部８と側面部９とに直交する表面部１０と裏面部１１とからなる矩形形状に形成されている。
【００５５】
尚、導光板２に入射した光は、屈折角γが０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ-1（１／ｎ）の式を満たす範囲で導光板２内を進み、例えば一般の導光板２に使用されている樹脂材料であるアクリル樹脂の屈折率はｎ＝１．４９程度であるので、入射端面部７で屈折する屈折角γはγ＝０〜±４２°程度の範囲内になる。
【００５６】
さらに、屈折角γ＝０〜±４２°の範囲内で導光板２内に入射した光は、導光板２と空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面において、Ｓｉｎα＝（１／ｎ）の式により臨界角を表すことができる。例えば一般の導光板２に使用されている樹脂材料であるアクリル樹脂の屈折率はｎ＝１．４９程度であるので、臨界角αはα＝４２°程度になる。よって、導光板２の表面部１０や裏面部１１が平らな面の時に光線を偏向する傾斜角の大きい凸や凹等が無かったり、臨界角αを越えなければ、導光板２内の光は表面部１０や裏面部１１で全て全反射しながら入射端面部７から反対方向の反入射端面部８方向へ進むことになる。
【００５７】
裏面部１１は、図２および図３に示すように、導光板２の光反射制御部１６を入射端面部７および反入射端面部８に対して平行に複数設ける。
【００５８】
また、光反射制御部１６は、入射端面部７方向に傾き表面部１０方向に反射する反射傾斜面１７ａと、隣の反射傾斜面１７ａとに接続し反入射端面部８方向に傾く第２の傾斜面１７ｂとからなり、これら反射傾斜面１７ａと第２の傾斜面１７ｂと成す角度θ２がθ２＝１３０°〜１６０°の範囲に設けてある。
尚、入射端面部７に直角な仮想水平面と反射傾斜面１７ａとが成す角度が６°以内の場合には、導光板２の裏面部１１からは光が漏れないが、角度が大きく成る程に裏面部１１からの光の漏れが多くなる。
このため、導光板２の大きさや目的によって、導光板２の裏面部１１から全く光を漏らさないようにする時には６°以内とし、積極的に裏面部１１から光を漏らしケース５での反射を利用し、再度導光板２内に戻すことも可能である。
【００５９】
よって、導光板２内に入射した光は、裏面部１１方向へ屈折角γ＝０〜−４２°の範囲内で進み、入射した光は、入射端面部７から反入射端面部８まで全て反射傾斜面１７ａで全反射して表面部１０方向に進む。
【００６０】
表面部１０は、図２に示すように、導光板２の入射端面部７に対して直角に反入射端面部８方向に光集光制御部１０ａを延在して設ける。
【００６１】
光集光制御部１０ａは、側面部９方向に互いに反対方向に傾き接続する２つの傾斜面部１２および傾斜面部１３を有し、互いの傾斜面部１２，１３が接続する頂角θ１がθ１＝８０°〜１１０°の範囲に設ける。
この場合、導光板２内に入射した光は、表面部１０方向へ屈折角γ＝０〜＋４２°の範囲内で進む。そして、導光板２内に入射した光であって、入射角が大きな角度（＋４２°近辺）での光の中で光集光制御部１０ａの嶺線部分では、導光板２に沿うような大きな出射角での光が僅かに出射する。
また、光集光制御部１０ａの傾斜面部１２および傾斜面部１３では、より傾斜面部１２側および傾斜面部１３側に屈折し、導光板２に沿うような大きな出射角での光が僅かに出射する。
【００６２】
このように、光集光制御部１０ａでは、導光板２の表面部１０方向へ進んだ光が極ほんの僅かしか漏れず、裏面部１１の光反射制御部１６（反射傾斜面１７ａで全反射光）からの反射光（入射端面部７や反入射端面部８に平行な反射光）を受ける。
【００６３】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、光集光制御部１０ａは、傾斜面部１２および傾斜面部１３が接続し、頂角θ１がθ１＝８０°〜１１０°の範囲で光反射制御部１６の反射傾斜面１７ａで全反射した光、入射端面部７や反入射端面部８に平行な反射光（光集光制御部１０ａの延在方向と略直角方向からの反射光）を傾斜面部１２および傾斜面部１３で屈折し、両側面部９方向側に集光させ表面部１０から略垂直方向に出射コーンの広がりが最大で中心からδ＝２０°以内の出射コーンの鋭い光を外部に出射することができる。
【００６４】
また、表面部１０’は、図３に示すように、導光板２の入射端面部７に対して直角に反入射端面部８方向に光集光制御部１０ｂのドット状に連なるように並設に設ける。
【００６５】
光集光制御部１０ｂは、側面部９方向に互いに反対方向に傾き接続する２つの傾斜面部１２および傾斜面部１３さらに入射端面部７方向と反入射端面部８方向とに傾き接続する２つの傾斜面部１４および傾斜面部１５から成る四角錐状を有し、互いの傾斜面部１２，１３，１４，１５が接続する頂点θ１がθ１＝８０°〜１１０°の範囲に設ける。
この場合、導光板２内に入射した光は、表面部１０方向へ屈折角γ＝０〜＋４２°の範囲内で進む。そして、導光板２内に入射した光であって、入射角が大きな角度（＋４２°近辺）での光の中で光集光制御部１０ｂの傾斜面部１２および傾斜面部１３では、より傾斜面部１２側および傾斜面部１３側に屈折し、導光板２に沿うような大きな出射角での光が僅かに出射する。
同様に、傾斜面部１４および傾斜面部１５では、より傾斜面部１４側および傾斜面部１５側に屈折し、導光板２に沿うような大きな出射角での光が僅かに出射する。
【００６６】
このように、光集光制御部１０ｂでは、導光板２の表面部１０方向へ進んだ光が極ほんの僅かしか漏れず、裏面部１１の光反射制御部１６（反射傾斜面１７ａで全反射光）からの反射光（入射端面部７や反入射端面部８に平行な反射光）を受ける。
【００６７】
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、光集光制御部１０ｂは、傾斜面部１２と傾斜面部１３および傾斜面部１４と傾斜面部１５とが頂点で接続し、互いの頂角θ１がθ１＝８０°〜１１０°の範囲で光反射制御部１６の反射傾斜面１７ａで全反射光した光、入射端面部７や反入射端面部８に平行な反射光（光集光制御部１０ａの延在方向と略直角方向からの反射光）を傾斜面部１２と傾斜面部１３および傾斜面部１４と傾斜面部１５とで屈折し、両側面部９方向側と入射端面部７方向側と反入射端面部８方向側とに集光させ、表面部１０’から略垂直方向に出射コーンの広がりが最大で中心からδ＝２０°以内の出射コーンの鋭い光を外部に出射することができる。
尚、反射傾斜面１７ａの幅と、傾斜面部１４と傾斜面部１５との幅とが一致している。
【００６８】
さらに、裏面部１１の光反射制御部１６での反射傾斜面１７ａの長さを光集光制御部１０ａや光集光制御部１０ｂのピッチと同等もしくはやや長めにすれば、光反射制御部１６の光の反射幅と光集光制御部１０ａや１０ｂのピッチ幅とが表面部１０や１０’方向から見た場合に格子状となり、光反射制御部１６の反射光幅と光集光制御部１０ａや１０ｂのピッチ幅とが等しくなる。
【００６９】
そして、光集光制御部１０ａの場合には、入射端面部７から反入射端面部８方向に略矩形状の複数の略垂直方向の光を屈折させた出射コーンの鋭い光が並列に並設な状態で出射光を得ることができる。
【００７０】
同様に、光集光制御部１０ｂの場合には、略四角形状にマトリックス状に略垂直方向の光を屈折させ、出射コーンの鋭い光を出射することができる。
【００７１】
また、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、光集光制御部１０ａまたは光集光制御部１０ｂは、光制御シート４の円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂの中心位置とが略一致するように設ける。
【００７２】
これにより、導光板２内に導かれた光の大部分を確実に導光板２の表面部１０ａや表面部１０ｂから略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を光変換体３に出射し、光変換体３のアパーチャ２５を透過した光変換体３からの光が確実に光制御シート４の円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂの中心位置に達して、光制御シート４の円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂの中心位置から広がりのある光を出射でき、明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
【００７３】
さらに、光集光制御部１０ａまたは光集光制御部１０ｂのピッチと光制御シート４の円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂのピッチとを同じに設ける。
【００７４】
これにより、光集光制御部１０ａまたは光集光制御部１０ｂで略垂直方向に光を屈折させた出射コーンの鋭い光が光変換体３のアパーチャ２５を透過し、確実に円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂの中心位置から広がりのある光を出射することができ、明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
【００７５】
さらに、光集光制御部１０ａまたは光集光制御部１０ｂは、光変換体３のアパーチャ２５とが略対になるように配置する。
【００７６】
そして、光集光制御部１０ａまたは光集光制御部１０ｂからの出射光がアパーチャ２５に一致するようにすれば、導光板２内に導かれた光の大部分を確実に導光板２の表面部１０ａや表面部１０ｂから略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を光変換体３のアパーチャ２５に出射することができる。また、光変換体３のアパーチャ２５を透過した明るく色斑や滲みが無い出射光を確実に光制御シート４に導くことにより、光制御シート４の円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂの中心位置から広がりのある光を出射でき、明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
【００７７】
また、光集光制御部１０ａの傾斜面部１２と傾斜面部１３が接続する頂角θ１が入射端面部７から反入射端面部８に進む程、頂角θ１をθ１＝１１０°からθ１＝８０°へと小さくまたは頂角θ１の高さを高くする。
同様に、光集光制御部１０ｂの傾斜面部１２と傾斜面部１３および傾斜面部１４と傾斜面部１５が接続する頂角が入射端面部７から反入射端面部８に進む程、頂角θ１をθ１＝１１０°からθ１＝８０°へと小さくまたは頂角θ１の高さを高くする。
【００７８】
これにより、特に導光板２の入射端面部７から反入射端面部８までの長さが長い場合には、光源６からの光が反入射端面部８に近づく程、裏面部１１の光反射制御部１６で反射する反射光が表面部１０や表面部１０’方向に対しての反射角が大きい。このため、表面部１０や表面部１０’の光集光制御部１０ａや光集光制御部１０ｂからの屈折角を一定にすることができ、表面部１０や表面部１０’の全体から均一に略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を出射することができる。
【００７９】
光変換体３は、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、下方の導光板２の出射面部である表面部１０側からの出射コーンの鋭い光を電子シャッタ等で光の透過時間および遮蔽時間や輝度をコントロールし、各アパーチャ２５からの光を変換し情報を外部に出射する。
さらに、各アパーチャ２５は行列状または千鳥状に配置されている。
【００８０】
導光板２の出射面部１０上に設けた光集光制御部１０ａの傾斜面部１２および傾斜面部１３によって屈折され、光変換体３のアパーチャ２５に対して略垂直に光を出射する。
尚、この時の出射光は、反射傾斜面１７ａの幅と、傾斜面部１４と傾斜面部１５との幅（三角柱）とが一致しているので、光反射制御部１６の反射幅と光集光制御部１０ａのピッチ幅とが表面部１０方向から見た場合に格子状となる。これにより、光反射制御部１６の反射光の幅と光集光制御部１０ａのピッチ幅とが等しくなり、光集光制御部１０ａから略矩形状の出射光として光束Ｌｓｂとなって各アパーチャ２５の開口部に垂直に放射することができる。
【００８１】
同様に導光板２の出射面部１０上に設けた光集光制御部１０ｂの傾斜面部１２および傾斜面部１３と傾斜面部１４および傾斜面部１５とによって屈性され、光変換体３のアパーチャ２５に対して略垂直に光を出射する。
この時、光集光制御部１０ｂは、略四角錐凸形状（格子状）であり、各傾斜面部１２、傾斜面部１３、傾斜面部１４、傾斜面部１５で屈折した光束が四角錐凸形状の投射形状に等しく、四角形の光束Ｌｓｂとなって各アパーチャ２５の開口部に垂直に放射する。
【００８２】
このように、光集光制御部１０ａまたは光集光制御部１０ｂからアパーチャ２５の開口部の形状に対応した光集光制御部１０ａから略矩形状の出射光として光束Ｌｓｂとなって各アパーチャ２５の開口部に出射され、光変換体３によって各受光の光に対して電気信号を透過や遮光等の光信号に変換され外部に出射する。
【００８３】
尚、先に説明したように、光変換体３のアパーチャ２５と光集光制御部１０ａまたは光集光制御部１０ｂとが略対になるように配置することにより、光集光制御部１０ａまたは光集光制御部１０ｂからの出射光がアパーチャ２５に一致する。これにより、導光板２内に導かれた光の大部分を確実に導光板２の表面部１０や表面部１０’から略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を光変換体３のアパーチャ２５に対して垂直な光を出射し、正確な情報を供給することができる。
そのため、光変換体３のアパーチャ２５を透過した光変換体３からの光を確実に光制御シート４の円弧状部の中心位置から集光または広がりのある光を出射でき、明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
【００８４】
光制御シート４は、無色透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエステル樹脂基材の表面に微細な凸状または凹状の円弧状部２３のレンズアレイ形状をアクリル樹脂層によって形成したり、無色透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等により形成される。
【００８５】
図６および図７に示すように、光制御シート４は、裏面２２側が平坦であり、表面２１側が複数の微細な凸状または凹状の円弧状部２３ａ，２３ｂを導光板２の入射端面部７方向に対応した縦面１８や導光板２の反入射端面部８方向に対応した縦面１９を平行に導光板２の側面部９方向に対応した側面２０を並列に並設したものである。
故に、円弧状部２３ａ，２３ｂがＸ方向に対して連なっているものである。
【００８６】
また、光制御シート４は、図８（ａ）〜（ｄ）および図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、裏面２２側が平坦であり、表面２１側が複数の微細な凸状の円弧状部２４ａまたは凹状の円弧状部２４ｂをマトリックス状に設けたものである。
この場合には、図８（ａ）〜（ｄ）および図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、円弧状部２４ａ，２４ｂがＸ−Ｙ方向に行列になっているものである。
【００８７】
さらに、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、これら光制御シート４は、固有の曲率半径Ｒを有し、平坦な裏面２２側からの垂直な平行光を円弧状部２３ａや円弧状部２４ａで屈折して狭角βに集光または円弧状部２３ｂや円弧状部２４ｂで屈折して広角βに広げる。
尚、光制御シート４の曲率半径Ｒは、使用する光変化体や目的とする用途によって変化させる。
【００８８】
このように、光制御シート４は、任意の曲率半径Ｒを有するので、光変換体３のアパーチャ２５の大きさや目的とする視野角に対応した集光狭角βまたは広がり広角βを有した出射光を得ることができ、異なる種類の光変換体３にも対応することができるとともに個人使用のような外部に見られにくい画像や色々な位置のあらゆる角度からも外部に見易い画像等、多種多様な要求に対応することができる。
【００８９】
さらに、光制御シート４は、光変換体３のアパーチャ２５や導光板２の光集光制御部１０ａや光集光制御部１０ｂに対応することができ、光変換体３からの透過光が明るく色斑や滲みが無く視野角の広く鮮明で見やすく眼に優しい美しい画像等の情報や信号を得ることができる。
【００９０】
尚、先に説明したように、光制御シート４の円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂのピッチと光集光制御部１０ａや光集光制御部１０ｂのピッチが同等であるので、光集光制御部１０ａや光集光制御部１０ｂで略垂直方向に光を屈折させた出射コーンの鋭い光が光変換体３のアパーチャ２５を透過し、確実に円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂの中心位置から集光狭角βまたは広がり広角βのある出射光線Ｌｓを出射することができ、明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
【００９１】
図１２に示すように、プリズムシート３１は、無色透明なポリエステル樹脂基材の表面や裏面に微細なプリズムやレンズアレイ等の形状をアクリル樹脂層によって形成して構成される。
また、プリズムシート７は、透明なアクリル樹脂やポリカーボネート等の表面や裏面に微細なプリズムやレンズアレイ等の形状を形成しても良く、無色透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）の透明なシート状でも良い。
【００９２】
尚、プリズムシート３１を平面照明装置の導光板２の表面部１０の上部にプリズム頂角λを導光板２の表面部１０方向に向けたプリズムシート３１を設ける。
【００９３】
プリズムシート３１は、導光板２等から出射光線ＢＬをプリズムシート３１のプリズムシート入射面ＰＩで屈折してプリズムシート３１内に導かれ、プリズムシート反射面ＰＲに達した光線ＢＬ１がプリズムシート反射面ＰＲで全反射を行い、反射光ＢＬ２はプリズムシート出射面ＰＳ方向に進み、再度屈折を行いプリズムシート出射面ＰＳから出射光ＢＬＯを出射する。
【００９４】
そして、プリズムシート３１を備えた構成において、特に導光板２の入射端面部７から反入射端面部８までの長さが長い場合には、光源６からの光が反入射端面部８に近づく程、裏面部１１の光反射制御部１６で反射する反射光が表面部１０方向に対しての反射角が大きい。このため、表面部１０の光集光制御部１０ａや光集光制御部１０ｂからの屈折角の大きくなるのを垂直方向に成るように制御することができ、光変換体３のアパーチャ２５に対して略垂直な方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射することができる。
尚、光変換体３の大きさや光集光制御部１０ａや光集光制御部１０ｂおよび光反射制御部１６の変化によって使用しなくとも良い。
【００９５】
このように、本発明の平面照明装置ユニット１は、少なくとも光源６、導光板２、光変換体３、光制御シート４を基本的構成とし、光源６からの光を表面部１０や１０’から略垂直方向に光を屈折させて絞られ出射コーンの広がりが最大で中心からδ＝２０°以内の出射コーンの鋭い光を出射させるために、導光板２の裏面部１１に反射を行う微細な凹状からなる光反射制御部１６を入射端面部７および反入射端面部８に対して平行に設ける。しかも、表面部１０や１０’方向に反射する反射傾斜面１７ａと隣り合う同じ反射傾斜面１７ａとを接続する第２の傾斜面１７ｂと成す角度θ２がθ２＝１２０°〜θ２＝１７０°の範囲に設ける。また、表面部１０や１０’には、屈折を行う微細な凸状からなる光集光制御部１０ａや１０ｂを入射端面部７に対して直角に反入射端面部８方向に延在または連なるように並設に設ける。しかも、光集光制御部１０ａや１０ｂを互いに反対方向に傾斜面部１２，１３および１４，１５を有するとともに互いの傾斜面部１２，１３および１４，１５が接続する頂角θ１がθ１＝８０°〜θ１＝１１０°の範囲に設けて光集光制御部１０ａや１０ｂからの出射コーンの広がりが最大で中心から２０°以内にする。さらに、光集光制御部１０ａや１０ｂは、入射端面部７からの直接光は出射せずに光反射制御部１６からの反射光を表面部１０や１０’から略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射することができる。
また、光集光制御部１０ａや１０ｂを入射端面部７から反入射端面部８に進む程、傾斜面部１２，１３および１４，１５が接続する頂角がθ１＝１１０°からθ１＝８０°へと小さくまたは頂角θ１の高さが高くし、特に導光板２の入射端面部７から反入射端面部８までの長さが長い場合には、光源６からの光が反入射端面部８に近づく程、裏面部１１の光反射制御部１６で反射する反射光が表面部１０や１０’方向に対しての反射角が大きい。このため、表面部１０や１０’の光集光制御部１０ａや１０ｂからの屈折角を一定にすることができる。
その結果、表面部１０や１０’全体から均一に略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を出射することができる。
さらに、光反射制御部１６の反射傾斜面１７ａの長さを光集光制御部１０ａや１０ｂのピッチと同等もしくはやや長めにするので、光反射制御部１６の反射幅と光集光制御部１０ａや１０ｂのピッチ幅とが表面部１０や１０’方向から見た場合に格子状になる。これにより、光反射制御部１６の反射光幅と光集光制御部１０ａや１０ｂのピッチ幅とが等しくなり、光集光制御部１０ａや１０ｂから略矩形状や四角形状の出射光を得ることができる。
このような略垂直方向に光を屈折させ出射コーンの鋭い光を出射する導光板２の上方に電子的に制御される光変換体３を備え、この光変換体３に対して光集光制御部１０ａや１０ｂと光変換体３のアパーチャ２５とが略対になるように配置し、光集光制御部１０ａや１０ｂからの出射光がアパーチャ２５に一致させる。これにより、導光板２内に導かれた光の大部分を確実に導光板２の表面部１０や１０’から略垂直方向に光を屈折させて絞られた出射コーンの鋭い光を光変換体３のアパーチャ２５に出射し、光変換体３のアパーチャ２５に対して垂直な光を供給する。これにより、多種多様な情報を正確に供給および出射でき、光変換体３からの透過光が鮮明で明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
さらに、光変換体３の上方に裏面側２２が平坦で表面側２１に裏面側２２からの垂直な平行光を円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂで屈折させて集光または広げる曲率半径Ｒを有し、この円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂを平行に並列に並設またはマトリックス状に設けた光制御シート４を備える。
よって、光変換体３のアパーチャ２５からの光を集光または広がりを有した出射光として得ることができ、光変換体３のアパーチャ２５の大きさや目的とする視野角に対応した出射光を得ることができ、光変換体３からの透過光が明るく色斑や滲みが無く鮮明で見やすく眼に優しい美しい画像や情報を得られることができるとともに個人使用のような外部に見られにくい画像や色々な位置のあらゆる角度からも外部に見易い画像等、多種多様な要求に対応することができる。
さらに、光制御シート４の円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂのピッチと光集光制御部１０ａや１０ｂのピッチとが同等にする。これにより、光集光制御部１０ａや１０ｂで略垂直方向に光を屈折させた出射コーンの鋭い光を光変換体３のアパーチャ２５を透過し、確実に円弧状部２３ａ，２３ｂや円弧状部２４ａ，２４ｂの中心位置から集光または広がりのある光を出射することができ、鮮明で明るく色斑や滲みが無い出射光を得ることができる。
然るに、本発明の平面照明装置ユニット１は、導光板２からの出射コーンの鋭い光をアパーチャ２５に的確に供給し、アパーチャ２５を透過した光を光制御シート４で集光または広がりのある光を出射でき明るく色斑や滲みが無く鮮明で見やすく眼に優しい美しい画像や情報を正確に実現することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１  平面照明装置ユニット
２  導光板
３  光変換体
４  光制御シート
５  ケース
５ａ  ケース底部
５ｂ，５ｃ  ケース内側部
６  光源
７  入射端面部
８  反入射端面部
９  側面部
１０  表面部
１０’  表面部
１０ａ  光集光制御部（三角柱）
１０ｂ  光集光制御部（三角錐）
１１  裏面部
１２  傾斜面部
１３  傾斜面部
１４  傾斜面部
１５  傾斜面部
１６  光反射制御部
１７ａ  反射傾斜面
１７ｂ  第２の傾斜面
１８  縦面（導光板入射端面部方向）
１９  縦面（導光板反入射端面部方向）
２０  側面（導光板側面部方向）
２１  表面側
２２  裏面側
２３ａ  凸状円弧状部（Ｘ）
２３ｂ  凹状円弧状部（Ｘ）
２４ａ  凸状円弧状部（Ｘ−Ｙ）
２４ｂ  凹状円弧状部（Ｘ−Ｙ）
２５  アパーチャ
３１  プリズムシート
３２  出射コーン
δ  コーン角（極角）
ｎ  屈折率
γ  屈折角
α  臨界角
Ｒ  曲率半径
β  広角
θ１  頂角（表面部）
θ２  頂角（裏面部）
λ  プリズム頂角
ＰＩ  プリズムシート入射面
ＰＲ  プリズムシート反射面
ＰＳ  プリズムシート出射面
Ｌｓ  出射光線
ＬＳｂ  光束
ＢＬＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬＯ  光線
【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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