(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料からなる細長い導光体と、該導光体の少なくとも一端部に位置する点光源と、前記導光体の一長手方向から光を出射する出射面と前記光源に対向した入射端面部以外を覆う反射体とからなる光源装置に用いられる導光体において、
前記導光体は四角柱形状を成し前記出射面に前記入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有し、前記凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、前記光源から前記稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射することを特徴とする導光体。
【請求項２】
透光性材料からなる細長い導光体と、該導光体の少なくとも一端部に位置する点光源と、前記導光体の一長手方向から光を出射する出射面と前記光源に対向した入射端面部以外を覆う反射体とからなる光源装置に用いられる導光体において、
前記導光体は円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、前記矩形状面を出射面として前記入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有し、前記凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、前記光源から前記稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射することを特徴とする導光体。
【請求項３】
前記稜は、前記中心位置と前記同心との法線と直角方向での断面が常に三角形状であることを特徴とする請求項１又は２記載の導光体。
【請求項４】
前記三角形状は、前記稜部が平坦に欠切したことを特徴とする請求項１又は２記載の導光体。
【請求項５】
前記三角形状は、前記稜の隣り合った面が曲線または円弧状であることを特徴とする請求項１又は２記載の導光体。
【請求項６】
光源と、
少なくとも一端部を前記光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、前記出射面に前記入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い四角柱形状または長手方向に平面を有した略円柱形状の導光体と、
前記導光体の出射面上に前記稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートとを具備し、
前記導光体の稜の角度と前記光偏向シートの稜の角度とが常に同角度であることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
前記光偏向シートは、前記導光体の前記入射端面部から前記中心位置と前記導光体の稜と同心の位置に対応する放射状の凸状または／および凹状の稜を有することを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項８】
前記光偏向シートの稜は、前記中心位置と前記同心の位置に対応した稜との法線と直角方向での断面が常に三角形状であることを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項９】
前記光偏向シートは、連続または非連続であることを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項１０】
光源と、
少なくとも一端部を前記光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、前記出射面に前記入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い四角柱形状の導光体と、
前記導光体の出射面上に前記稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、
前記光偏向シートに対向した位置に前記光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または／および裏面部を有した導光板とを具備し、
前記光源から前記稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、前記導光体から出射した光を前記光偏向シートにより前記出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を前記導光板の前記入射面部から導き前記表面部または／および前記裏面部から光を出射することを特徴とする平面照明装置。
【請求項１１】
光源と、
細長い円柱形状を有し少なくとも一端部を前記光源からの光線を導く入射端面部とするとともに前記円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、前記矩形状面を光を出射する出射面を有し、前記出射面に前記入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い円柱形状の導光体と、
前記導光体の出射面上に前記稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、
前記光偏向シートに対向した位置に前記光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または／および裏面部を有した導光板とを具備し、
前記光源から前記稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、前記導光体から出射した光を前記光偏向シートにより前記出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を前記導光板の前記入射面部から導き前記表面部または／および前記裏面部から光を出射することを特徴とする平面照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる光源装置の導光体および当該導光体と同形状を有した光偏向シートとを用いた平面照明装置に関する。特に、本発明は、少ない光源でも明るく斑の無い出射光が得られる導光体および光源装置ならびに平面照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の導光体としては、光源から光を導く入射端面部と光を出射する出射面以外の面にローレット加工等の凸凹形状を施して出射面から光を出射するものが知られている。
【０００３】
また、従来の導光体として、導光体の表面部や裏面部にプリズムやブラスト等で凸状または凹状の形状をランダムに設け、光源から入射した入射光を反射させ、出射面から光を出射させるものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の導光体として、光源から光を導く入射端面部と光を出射する出射面以外の面にローレット加工等の凸凹形状を施して出射面から光を出射する構成では、繊細な光のコントロールができず、凸凹形状の何処かでは反射等の作用はあるが、確実に光の制御ができず光の偏向効率に課題がある。
【０００５】
また、導光体の表面部や裏面部にプリズムやブラスト等で凸状または凹状の形状をランダムに設け、光源から入射した入射光を反射させ、出射面から光を出射させる構成では、プリズムやブラスト等で凸状または凹状の形状を導光体の表面部や裏面部にランダムに設けている。このため、光源から入射した入射光を反射や屈折および集光等をしても出射エネルギが均等に分布せず、出射光として斑や輝度低下する課題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、導光体を四角柱形状や円柱形状に成し、光を出射する出射面に入射端面部の中心位置と同心に凸状や凹状の稜を有し、この導光体の稜と対称な位置関係を有する円弧状プリズム形状を有する光偏向シートを備えて、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく略垂直方向に光を出射させ、この略垂直方向に導光板の入射面を設けて導光板内に光偏向シートからの出射光を効率良く導き導光板の表面部から輝度斑のない明るい出射光が得られる導光体および光源装置ならびに平面照明装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に係る導光体は、四角柱形状を成し出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射することを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係る導光体は、四角柱形状を成し出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射するので、導光体の出射面の何処でも斑なく均一な輝度で出射することができる。また、稜が連続または非連続であるので、出射面から出射光を稜に沿って全域に出射することができるばかりでなく、目的とする位置に部分的に出射することもできる。
【０００９】
また、請求項２に係る導光体は、円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を出射面として入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る導光体は、円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を出射面として入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射するので、導光体の出射面の何処でも斑なく均一な輝度で出射することができる。
【００１１】
さらに、請求項３に係る導光体は、稜を中心位置と同心との法線と直角方向での断面が常に三角形状であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る導光体は、稜を中心位置と同心との法線と直角方向での断面が常に三角形状であるので、出射面から出射角を略同一とする出射光を得ることができる。
【００１３】
さらに、請求項４に係る導光体は、三角形状の稜部が平坦に欠切したことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る導光体は、三角形状の稜部が平坦に欠切したので、例えば出射面の反対側面の近傍に反射体を備えた場合には、出射面の平坦部で全反射した光が出射面の反対側面方向に進んで導光体の外部に出射した光線が、反射体で反射して再度導光体に入射し、この光線が出射面の稜の斜面では反射や屈折を行うが、本請求項に於ける平坦の部分では略ストレートに出射面から出射することができる。
【００１５】
また、請求項５に係る導光体は、三角形状の稜の隣り合った面が曲線または円弧状であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る導光体は、三角形状の稜の隣り合った面が曲線または円弧状であるので、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の面の場合には、光を拡散し、また、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合には、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散するように出射光の出射角等可変することができる。
【００１７】
さらに、請求項６に係る光源装置は、光源と、
少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い四角柱形状または長手方向に平面を有した略円柱形状の導光体と、
導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートとを具備し、
導光体の稜の角度と光偏向シートの稜の角度とが常に同角度であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に係る光源装置は、光源と、少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い四角柱形状または長手方向に平面を有した略円柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートとを具備し、導光体の稜の角度と光偏向シートの稜の角度とが常に同角度であるので、導光体の稜から出射する前の光線の角度と光偏向シートの稜に入射した後の光線の角度とが等しくすることができるとともに導光板の稜からの出射光を最短距離で完全に光偏向シートの稜に導き効率良く光線を偏向することができる。
【００１９】
また、請求項７に係る光源装置は、光偏向シートが導光体の入射端面部から中心位置と導光体の稜と同心の位置に対応する凸状または／および凹状の稜を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項７に係る光源装置は、光偏向シートが導光体の入射端面部から中心位置と導光体の稜と同心の位置に対応する凸状または／および凹状の稜を有するので、導光体の凸状や凹状の稜からの出射光を最短距離で完全に本光偏向シートの凸状や凹状の稜に導くことができる。
【００２１】
さらに、請求項８に係る光源装置は、光偏向シートの稜を中心位置と同心の位置に対応した稜との法線と直角方向での断面が常に三角形状であることを特徴とする。
【００２２】
請求項８に係る光源装置は、光偏向シートの稜を中心位置と同心の位置に対応した稜との法線と直角方向での断面が常に三角形状であるので、導光体からの出射光を偏向することができる。
【００２３】
また、請求項９に係る光源装置は、光偏向シートを連続または非連続であることを特徴とする。
【００２４】
請求項９に係る光源装置は、光偏向シートを連続または非連続であるので、導光体からの出射光に対して偏向を必要とする部分を選択的に偏向することができる。
【００２５】
さらに、請求項１０に係る平面照明装置は、光源と、
少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い四角柱形状の導光体と、
導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、
光偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または／および裏面部を有した導光板とを具備し、
光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または／および裏面部から光を出射することを特徴とする。
【００２６】
請求項１０に係る平面照明装置は、光源と、少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い四角柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、光偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または／および裏面部を有した導光板とを具備し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または／および裏面部から光を出射するので、観測側に対して正面の表面全体から出射光を得られる。
【００２７】
また、請求項１１に係る平面照明装置は、光源と、
細長い円柱形状を有し少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い円柱形状の導光体と、
導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、
光偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または／および裏面部を有した導光板とを具備し、
光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または／および裏面部から光を出射することを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に係る平面照明装置は、光源と、細長い円柱形状を有し少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い円柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、光偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または／および裏面部を有した導光板とを具備し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または／および裏面部から光を出射するので、観測側に対して正面の表面全体から出射光を得られる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
なお、本発明は、導光体の少なくとも一つの面部を入射端面部とし、出射面や裏面に入射端面部の中心位置と同心に凸状や凹状の三角形状断面を持つ稜を連続または非連続に設けて光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギを等しく出射させ、さらに導光体に設けた形状とシンメトリに光を偏向する光偏向シートを導光体の上部に配置して導光体からの出射光を略垂直方向に偏向して出射する光源装置からの出射光を導光板の入射面に投射し、導光板の表面部や裏面部から均一で輝度斑のない明るい出射光が得られる導光体および光源装置ならびに平面照明装置を提供するものである。
【００３０】
図１は本発明に係る平面照明装置の概略構成を示す全体斜視図、図２は本発明に係る導光体の出射面の概略を示す平面図、図３および図４は本発明に係る導光体の一部拡大側断面図であって、図２に示す導光体の点Ｐ１と点Ｐ１から同心の稜の法線と直角方向Ａとを結ぶＰ１−Ａの断面図、図５〜図７は本発明に係る導光体の一部拡大斜視図、図８は本発明に係る光偏向シートの略断面図、図９は本発明に係る光偏向シートの略平面図、図１０は本発明に係る略光源装置の光の軌跡図である。
【００３１】
なお、本発明では、光源、導光体、光偏向シートから構成されるものを光源装置とし、光源、導光体、光偏向シート、導光板（更にリフレクタを含む場合もある）から構成されるものを平面照明装置としている。
【００３２】
図１に示す平面照明装置１は、光源２、導光体３、光偏向シート８、導光板９、リフレクタ１５を備えて概略構成されている。
【００３３】
光源２は、半導体発光素子であって、ＬＥＤやレーザ等からなり、単色光やＲＧＢ（赤色、緑色、青色）からなる白色や蛍光材料を用いて波長変換することによって白色光にしたものも用いられる。また、ここでは図示しないが、光源２を導光体３の入射端面部４に直接、光源２の発光面２ａ部を接続するような一体化させたものを用いても良い。
【００３４】
導光体３は、透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で成形される。この導光体３は、少なくとも一つの端部で光源２からの光を導く入射端面部４と、その反対側の端面部４ｂと、入射端面部４から入射した光を出射する出射面５と、その反対側の裏面６と、これら入射端面部４、端面部４ｂ、出射面５および裏面６に囲まれる側面７ａ，７ｂからなり、略矩形棒状をなしている。
【００３５】
導光体３は、図２および図３に示すように、出射面５が入射端面部４の中心位置Ｐ１と同心に凹状の稜５ａや凸状の稜５ｂを有している。
【００３６】
これは、出射面５の入射端面部４の中心位置である点Ｐ１を中心に同心を描くように、図３の凸状の稜５ｂがラインＳ１のように放射状に設けられるとともに図３の凹状の稜５ａがラインＳ２のように放射状に設けられる。
【００３７】
図３の例では、凸状の稜５ｂをラインＳ１，Ｓ３（奇数）とし、凹状の稜５ａをラインＳ２，Ｓ４（偶数）として凸状および凹状を交互または連続に（ラインＳｎ）示している。なお、図示しないが、飛び飛びに凸状の稜５ｂを設け、凸状の稜５ｂと稜５ｂとの間を平面としたり、飛び飛びに凹状の稜５ａを設け、凹状の稜５ａと稜５ａとの間を平面にすることも可能である。
【００３８】
以上の構成により、光源２から入射して稜５ｂおよび稜５ａに達した光線は、放射出射光の光源２から同距離にあるため、これらに対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射している。
【００３９】
ここで説明が重複するが、図３は図２に於ける入射端面部４の中心位置Ｐ１を入射部Ｐとし、この入射部Ｐの中心位置Ｐ１と同心の稜の法線と直角方向Ａとを結ぶ線Ｐ１−Ａの断面を示す。
【００４０】
入射端面部４から放射状に出射面５に設けた凸状の稜５ｂおよび凹状の稜５ａは断面が三角形状をしている。
【００４１】
図４に示すように、入射部Ｐの中心位置Ｐ１から導光体３に入射する光線は、例えば導光体３の材料をポリカーボネート（ＰＣ）樹脂とした場合、ポリカーボネート樹脂の屈折率ｎ＝１．５９であるので、空気層から導光体３内に入る。この導光体３内に入って導光体内に存在する光線Ｌ０は、０≦｜α｜≦ｓｉｎ-1（１／ｎ）の式より（但し、ｎは空気層とし屈折率ｎ＝１）、略屈折角α＝±３８．９７１３°の範囲内にある。
【００４２】
また、屈折角α＝±３８．９７１３°の範囲内で導光体３内に入射した光は、導光体３と空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面において、ｓｉｎγ＝（１／ｎ）の式により臨界角を表わすことができる。例えば一般の導光体３に使用されている樹脂材料であるポリカーボネート樹脂の屈折率はｎ＝１．５９程度であるので、臨界角γはγ＝３８．９７°程度になる。なお、導光体３の材料としてアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）材を用いた場合には、アクリル樹脂の屈折率ｎがｎ＝１．４９程度であり、屈折角αはα＝４２．３８°程度となるので、臨界角γもγ＝４２．３８°程度となる。
【００４３】
なお、図３は導光体３の出射面５のみに凸状の稜５ｂおよび凹状の稜５ａを設けた図であるが、図４に示すように、導光体３の裏面６にも凸所の稜５ｂおよび凹状の稜５ａと同等の凸状の稜６ｂおよび凹状の稜６ａを設けることにより裏面６に向かった光線も利用することができる。
【００４４】
また、図３では、導光体３の入射端面部４側の出射面５や裏面６に平面部分を描いているが、これは出射面５や裏面６の基の平面を表わすもので、実際には、入射端面部４である中心位置Ｐ１から凸状の稜５ｂや稜６ｂまたは凹状の稜５ａや稜６ａの三角形状を設けるものが一般的である。
【００４５】
よって、図４に示すように、最大屈折角αで出射面５方向に進んだ光線Ｌ１やＬ１’は、仮想水平面１ｃや１ｄと角度θ３でなす辺５ｄや辺６ｄの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも小さく臨界角γを破り、屈折して光線Ｌ１２や光線Ｌ１２’として出射面５や裏面６に沿ったように出射する。
【００４６】
また、例えば光線Ｌ２やＬ２’のような屈折角αが小さな光線の場合には、辺５ｄや辺６ｄの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも大きいため、光線Ｌ３や光線Ｌ３’として全反射をする。そして、光線Ｌ３や光線Ｌ３’は、互いに反対側の面方向に進んで再度辺６ｄや辺５ｄに達し、この辺６ｄや辺５ｄの垂線と成す角（入射角）が臨界角γよりも小さいので、臨界角γを破り、屈折して光線Ｌ４や光線Ｌ４’として裏面６や出射面５からある程度の角度で出射面５や裏面６に沿ったように出射する。
【００４７】
このように、本発明の入射端面部４から放射状に出射面５や裏面６に設けた凸状の稜５ｂや稜６ｂおよび凹状の稜５ａや稜６ａの法線と直角方向の断面の三角形状の角度範囲に於いて、出射面５から出射する光線の大部分は、裏面６に設けた凸状の稜６ｂの辺６ｄで全反射した光線である。また、裏面６から出射する光線の大部分は、出射面５に設けた凸状の稜５ｂの辺５ｄで全反射した光線である。
【００４８】
なお、導光体３の中に存在する（略屈折角α＝±３８．９７１３°の範囲内）光線のうち、屈折角αが小さいほど光のエネルギが大きく、このエネルギが大きい光線も一度凸状の稜６ｂの辺６ｄで全反射した光線を有効に利用することができる。
【００４９】
さらに、光源２から離れるにしたがって凸状の稜５ｂや稜６ｂ、凹状の稜５ａや稜６ａ等の相互間のピッチを変化させたり、凸状の稜５ｂや稜６ｂの稜の高さや凹状の稜５ａや稜６ａの稜の深さを設定することもできる。これにより、辺５ｄや辺６ｄ等に達する光線量を変化させ、出射光量を変えることができる。
【００５０】
また、導光体３は、図５（ａ）に示すように、凸状の稜５ｂや稜６ｂおよび凹状の稜５ａや稜６ａを連続にした場合、光源２から入射して稜５ｂ、稜６ｂ、稜５ａおよび稜６ａに達した光線は、放射出射光の光源２から同距離にあり、これらに対応する任意の距離の稜全ての光エネルギが等しく出射している。
【００５１】
さらに、導光体３は、図５（ｂ）に示すように、凸状の稜５ｂや稜６ｂおよび凹状の稜５ａや稜６ａを非連続にした場合、光源２から入射して稜５ｂ、稜６ｂ、稜５ａおよび稜６ａに達した光線は、放射出射光の光源２から同距離にあるが、これらに対応する任意の距離にある稜のみ光エネルギが等しく出射している。これにより、出射面５や裏面６からの出射光を目的とする位置に部分的に出射することもできる。
【００５２】
また、図６に示すように、導光体３は、三角形状の稜部を平坦に欠切した平坦部５１１および平坦部５２１を設けたものであってもよい。さらに、図示はしないが、例えば出射面５のみに稜５ｂに平坦に欠切させた平坦部５１１を設けてもよい。これにより、裏面６の近傍に反射体を備えた場合、出射面５で全反射した光が裏面６方向に進み、裏面６から外部に出射した光線が反射体で反射して、再度導光体３に入射した光線は、出射面５の稜５ｂの斜面（辺）では反射や屈折を行うが、平坦部５１１では概略ストレートに出射面５から出射することができる。
【００５３】
なお、ここでは図示しないが、裏面６でも同様に平坦部を設けることにより、同様な作用で裏面６に設けた平坦部から概略ストレートに出射することができる。
【００５４】
さらに、図７に示すように、導光体３の三角形状の稜の隣り合った面（辺）を曲線または円弧状にしてもよい。図７では、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の面５１ａおよび５１ｂを示している。これにより、導光体３内に存在した光は、このへこんだ凹状の稜の面５１ａに達すると、この面５１ａの法線に対して出射角が直線の稜よりも大きくなり、外側寄りに拡散した状態となる。
【００５５】
また、図示しないが、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合、導光体３内に存在した光は、この膨らんだ凸状の稜の面に達すると、この面の法線に対して出射角が直線の稜よりも小さくなり、内側寄り状態となり、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散する。
【００５６】
このように、導光体３の三角形状の稜の隣り合った面（辺）を曲線または円弧状にした場合には、出射光の出射角等を可変することができる。
【００５７】
なお、ここでの凸状の稜５ｂや稜６ｂおよび凹状の稜５ａや稜６ａの辺５ｃと辺５ｄおよび辺６ｃと辺６ｄとが等しい形状としたが、本発明の目的とする導光体３からの出射方向が導光体３の出射面５の入射端面部４方向から入射端面部４の反対方向に出射すれば良い。従って、二等辺三角形でなくとも良く、例えば辺５ｄや辺６ｄのみを持ち、辺５ｃや辺６ｃを垂直にした直角三角形の形状でも良い。
【００５８】
また、ここでは図示しないが、光源２を導光体３の両端に設けた場合には、導光体３の出射面５を両端４，４ｂから同距離になる出射面５の中心位置に向かって互いに図２および図３に示す凸状の稜５ｂや凹状の稜５ａを設ける。これにより、両端からの光源２の光線を効率良く出射する。
【００５９】
さらに、ここでは図示しないが、導光体３を円柱形状にし、長手方向に矩形状面をした出射面５を設け、先に説明した図２および図３に示すのと同様に入射端面部４の中心位置Ｐ１と同心に凸状の稜５ｂや凹状の稜５ａを設ける構成としてもよい。
【００６０】
この場合には、出射面５のみに稜５ｂや稜５ａを設け、他の円柱形状部分は常に全反射を繰り返し、最終的には出射面５から出射し、四角柱形状の場合と同様な効果を得ることができる。
【００６１】
図８は本発明に係る平面照明装置の光偏向シートの部分拡大断面図、図９は光源２が導光体３と対応させた入射端面部４の中心位置に配置した場合に於ける光偏向シート８の平面図である。
【００６２】
光偏向シート８は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の透明樹脂から成形される。光偏向シート８は、導光体３に対応させた形状を有し、断面が三角形状をし、凸状の稜８ａや凹状の稜８ｂを有している。光偏向シート８は、導光体３の使用法によって、図示しないが飛び飛びに凸状の稜８ａを設けたり、飛び飛びに凹状の稜８ｂを設けたり、凸状の稜８ａと稜８ａとの間や凹状の稜８ｂと稜８ｂとの間を平面にすることも可能である。
【００６３】
また、光偏向シート８は、導光体３と対応させるために、導光体３の入射端面部４の入射部Ｐと対向して光源２を設けた場合、図９に示すように、入射部Ｐから放射状に片面に、ここでは表面部８’の裏側に設けた凸状の稜８ａおよび凹状の稜８ｂを入射部Ｐの中心位置Ｐ１と同心の稜の法線と直角方向ａとを結ぶ線Ｐ−ａに図８に示すような断面三角形状を設ける。
【００６４】
さらに、光偏向シート８は、導光体３と同様に凸状の稜８ａをラインＳ１，Ｓ（奇数）とし、凹状の稜８ｂをラインＳ２，Ｓ４（偶数）として同心上に放射状に設け、凸状の稜８ａおよび凹状の稜８ｂを交互または連続に（ラインＳｎ）形成することができる。
【００６５】
なお、ここでは、凸状稜８ａおよび凹状稜８ｂの辺８ｄと辺８ｃとを等しい形状としたが、導光体３の出射面５からの出射光に合わせて二等辺三角形でなくとも良い。
【００６６】
次に、図１０は本発明に係る導光体３と光偏向シート８等からなる光源装置の部分平面図である。
【００６７】
光源装置は、光偏向シート８を導光体３の出射面５の上部に備え、導光体３に設けた凸状の稜５ｂに対向するように光偏向シート８の凸状稜８ａを導光体３の出射面５側に向けて配置し、光源２を導光体３の入射端面部４の近傍に配置して構成される。
【００６８】
ここでは、導光体３や光偏向シート８についての説明は先に説明したことと重複するので省略し、光源装置としての光の軌跡等の説明を行う。
【００６９】
図１０において、入射部Ｐから導光体３内部に入射した光線の中で最大屈折角αの出射面５方向に進んだ光線Ｌ０は、出射面５の凸状の稜５ｂの辺５ｄに到達する。この光線Ｌ０に対して出射面５が平面である場合には、全反射をして裏面６方向に進むが、辺５ｄに対して入射角が臨界角γ＝３８．９７°よりも小さいために、臨界角γを破り屈折して空気層に光線Ｌ１が出射する。この時の光線Ｌ１は、導光体３の出射面５に沿ったように大きな出射角で出射する。
【００７０】
次に、光線Ｌ１は、光偏向シート８の凸状の稜８ａの辺８ｃに到達し、ここでも導光体３と光偏向シート８との材質が同じ（ポリカーボネート（ＰＣ））であり、空気層から空気よりも屈折率の大きい光偏向シート８の辺８ｃに対する光線Ｌ１は、辺８ｃで屈折して光偏向シート８内に光線Ｌ１１となって進む。
【００７１】
さらに、光線Ｌ１１は、光偏向シート８内の辺８ｄに到達し、ここでの入射角が臨界角γ＝３８．９７°よりも大きいために、辺８ｄで全反射をして、光線Ｌ１２は光偏向シート８の表面部８’方向に進む。
【００７２】
光線Ｌ１２は、光偏向シート８の表面部８’での入射角が臨界角γ＝３８．９７°よりも小さいので、表面部８’から略垂直に出射する。
【００７３】
このように、光偏向シート８は、導光体３からの低く導光体３に沿ったような光線を、全反射を利用して光偏向シート８に対して略垂直方向に光を出射することができる。このため、導光体３の出射面５および光偏向シート８に対向に置かれた導光板９の入射面部１０に対して略垂直に光を投射することができる。
【００７４】
導光板９は、光を導く入射面部１０と、その反対側に位置する反射端面部１１と、これら入射面部１０と反射端面部１１とに直角に接続する側面１４ａと１４ｂならびに入射面部１０からの光を出射する表面部１２および裏面部１３を有し、矩形形状や楔形状に構成される。
【００７５】
導光板９は、透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で成形される。この導光板９は、光源２と導光体３と光偏向シート８とからなる光源装置からの光線を入射面部１０で導光板９内に導き、図示しない表面部１２や裏面部１３に施した微細な円弧形状、楕円、多角柱および多角錘等からなる凹形状または凸形状やドットパターンおよびプリズム形状により、光源２から入射した光を屈折、拡散、反射および散乱等して、表面部１２や裏面部１３から光を出射する。
【００７６】
リフレクタ１５は、光源２からの光を導光体３に入射する入射端面部４や光を出射する出射面５以外の部分を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シートや熱可塑性樹脂のシート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やシート状金属で覆い光源２からの光が導光体３から出射した以外の光を反射または乱反射し、再び導光体３に入射させて光源２からの光を全て導光体３の出射面５から出射するようにする。
【００７７】
よって、本発明の導光体３および光偏向シート８等からなる光源装置は、少ない点光源でも、光源の位置する所から導光体３の出射面５や裏面６に放射状に稜をもたせ、どこでも一定の光エネルギを与える。そして、導光体３内に入射した光線の中でも光のエネルギの大きな光線を導光体３から任意の角度で出射し、この光線を光偏向シート８により、略垂直方向に偏向して出射するので、確実に導光板９に投射することができる。
【００７８】
そして、本発明の平面照明装置は、導光体３の上部に光偏向シート８を備えることにより、導光体３から導光体３に沿ったように出射した光線を光偏向シート８により全体として導光板９の入射面部１０に効率良く出射し、導光板９の表面部より高輝度で斑のない光を出射することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る導光体は、四角柱形状を成し出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射するので、導光体の出射面の何処でも斑なく均一な輝度で出射することができ、導光板の入射面に対し質の良い光を提供することができる。また、稜が連続または非連続であるので、出射面から出射光を稜に沿って全域に出射することができるばかりでなく、目的とする位置に部分的に出射することもできる。このため、出射光の光コーンの広がりをコントロールや輝度のコントロール等を行うことができる。
【００８０】
また、請求項２に係る導光体は、円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を出射面として入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射するので、導光体の出射面の何処でも斑なく均一な輝度で出射することができ、導光板の入射面に対し質の良い光を提供することができる。
【００８１】
さらに、請求項３に係る導光体は、稜を中心位置と同心との法線と直角方向での断面が常に三角形状であるので、出射面から出射角を略同一とする出射光を得ることができ、導光板の入射面に対し質の良い光を提供することができる。
【００８２】
さらに、請求項４に係る導光体は、三角形状の稜部が平坦に欠切したので、例えば出射面の反対側面の近傍に反射体を備えた場合には、出射面の平坦部で全反射した光が出射面の反対側面方向に進んで導光体の外部に出射した光線が、反射体で反射して再度導光体に入射し、この光線が出射面の稜の斜面では反射や屈折を行うが、本請求項に於ける平坦の部分では略ストレートに出射面から出射することができるので、出射光の輝度コントロールをすることができる。
【００８３】
また、請求項５に係る導光体は、三角形状の稜の隣り合った面が曲線または円弧状であるので、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の面の場合には、光を拡散し、また、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合には、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散するように出射光の出射角等可変することができるので、目的に合った設計をすることができる。
【００８４】
さらに、請求項６に係る光源装置は、光源と、少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い四角柱形状または長手方向に平面を有した略円柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートとを具備し、導光体の稜の角度と光偏向シートの稜の角度とが常に同角度であるので、導光体の稜から出射する前の光線の角度と光偏向シートの稜に入射した後の光線の角度とが等しくすることができるとともに導光板の稜からの出射光を最短距離で完全に光偏向シートの稜に導き効率良く光線を偏向することができる。これにより、明るく斑のない均一な出射光を得ることができ、導光体からの出射光が導光体側に沿って出射するような光線でも隈無く略垂直に立ち上げ、導光板の入射面に光源からの光を効率良く投射することができる。
【００８５】
また、請求項７に係る光源装置は、光偏向シートが導光体の入射端面部から中心位置と導光体の稜と同心の位置に対応する凸状または／および凹状の稜を有するので、導光体の凸状や凹状の稜からの出射光を最短距離で完全に本光偏向シートの凸状や凹状の稜に導くことができるので、本光偏向シートによって導光体からの出射光を偏向することができる。
【００８６】
さらに、請求項８に係る光源装置は、光偏向シートの稜を中心位置と同心の位置に対応した稜との法線と直角方向での断面が常に三角形状であるので、導光体からの出射光を偏向することができる。例えば導光体からの出射光が導光体側に沿って出射するような光線でも略直角に偏向することができる。
【００８７】
また、請求項９に係る光源装置は、光偏向シートを連続または非連続であるので、導光体からの出射光に対して偏向を必要とする部分を選択的に偏向することができる。このため、目的に合った設計をすることができる。
【００８８】
さらに、請求項１０に係る平面照明装置は、光源と、少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い四角柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、光偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または／および裏面部を有した導光板とを具備し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または／および裏面部から光を出射するので、観測側に対して正面の表面全体から出射光を得られる。これにより、液晶表示装置等に用いた場合には明るく斑が無く適度の視野角を得ることができる。
【００８９】
また、請求項１１に係る平面照明装置は、光源と、細長い円柱形状を有し少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または／および凹状の稜を有する細長い円柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、光偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または／および裏面部を有した導光板とを具備し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または／および裏面部から光を出射するので、観測側に対して正面の表面全体から出射光を得られる。これにより、液晶表示装置等に用いた場合には明るく斑が無く適度の視野角を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る平面照明装置の概略構成を示す全体斜視図
【図２】  本発明に係る導光体の出射面の概略を示す平面図
【図３】  本発明に係る導光体の一部拡大側断面図
【図４】  本発明に係る導光体の一部拡大側断面図
【図５】  （ａ），（ｂ）本発明に係る導光体の一部拡大斜視図
【図６】  本発明に係る導光体の一部拡大斜視図
【図７】  本発明に係る導光体の一部拡大斜視図
【図８】  本発明に係る平面照明装置に装備される光偏向シートの概略側面図
【図９】  本発明に係る平面照明装置に装備される光偏向シートの概略平面図
【図１０】  本発明に係る光源装置の光の軌跡図
【符号の説明】
１…平面照明装置、２…光源、２ａ…発光面、３…導光体、４…入射端面部、４ｂ…端面部、５…出射面、５ｂ…凸状稜、５ａ…凹状稜、６…裏面、７ａ，７ｂ…側面、８…光偏向シート、９…導光板、ｎ…屈折率、８ｂ…凸状稜、８ａ…凹状稜、１ｃ，１ｄ，１１ａ…仮想水平線、Ａ，ａ…光源と同心の法線の垂直方向の点、５１１，５２１…平坦部、５１ａ，５２ａ…曲面稜、５ｃ，５ｄ，８ｃ，８ｄ…辺、Ｐ…入射部、Ｐ１…中心位置、Ｓ１…凸稜ライン、Ｓ２…凹稜ライン、Ｓｎ…ライン、α…屈折角、θ１，θ５…凸状稜の角度、θ２，θ６…凹状稜の角度、θ３，θ７…仮想水平線と成す角度、γ…臨界角、Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１’，Ｌ２’，Ｌ３，Ｌ３’，Ｌ４，Ｌ４’，Ｌ１２，Ｌ１２’，Ｌ１１，Ｌ１３，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４…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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