JP2003177251A - 線状光源となる導光体及び面状発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光輝度の均一化を図ることにより光利用効
率を高めることができる導光体を提供する。 【解決手段】 本発明の導光体３は、二つのＬＥＤ２か
らの光が入射されるとともに、互いに対向するように設
けられている入射面３３と、これら入射面３３の間に延
在するとともに、これら入射面３３間から入射された光
の方向を変更して線状の光源となるように光を出射する
出射面３４と、を備えている。また、この導光体３にお
いては、出射面３４の反対側に、入射面３３から入射し
た光と交差する方向に沿って複数の溝３５ａが形成され
た光制御面３５が設けられている。そして、この光制御
面３５に、各溝３５ａを形成するそれぞれ二つずつの内
面が、溝３５ａの長さ方向に沿うとともに互いに交差す
る方向に沿って設けられている。これら二つの内面のな
す角度αは３７°≦α≦５３°である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、線状光源となる導
光体、及び該導光体を備えた面状発光装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話やＰＤＡ等に用いられる液晶表
示装置は、一般的に、液晶パネルを照明するため、フロ
ントライト型又はバックライト型といったタイプの照明
装置を備えている。この照明装置には、広く一般的に、
矩形状の導光板が備えられている。導光板は、その端面
から入射した光を面状に伝播させて面状に発光するもの
であるが、導光板を面発光させるために、線状に発光す
る線状光源を導光板の端面に沿って配設している。その
線状光源として蛍光管が広く利用されているが、蛍光管
を利用することには、消費電力を低く抑えることが難し
い、照明装置の省スペース化を図りにくい、物理的衝撃
に対する耐久性に乏しい、といったいくつかの問題があ
った。また、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を線状に
並べることにより線状光源として機能させる手法もある
が、この手法では、並べられた一つ一つのＬＥＤ間に隙
間があるため、均一性を持たせて線状に発光させること
が難しいという欠点があった。

【０００３】そこで、棒状に形成された導光体を導光板
の端面に沿って配設し、この導光体の端面にＬＥＤ等の
点状光源から光を照射することにより、この導光体を線
状に発光させて線状光源としての機能を持たせる手法が
考えられた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この手
法においては、導光体を線状に発光させることはできる
ものの、やはり、発光輝度を均一化して導光体を線状に
発光させることは難しく、この場合、ＬＥＤ等の点状光
源からの光利用効率が最良であるとは言い難かった。具
体例を挙げれば、特開平９−１２０００７号公報及び特
開平１０−２８３８１７号公報に開示されているよう
に、導光体自体の形状を種々に変えて、導光体の発光輝
度の均一化を図っているが、これらの開示技術で示す導
光体は、光源付近の輝度が高く、光源から離れるにつれ
て輝度が低下するように思われ、また、導光体自体の形
状が変えられているため、導光体の発光輝度にムラが生
じるように思われる。いずれにしても、発光輝度を均一
化して導光体を線状に発光させることには、まだ改良の
余地がある。

【０００５】そこで、本発明は、発光輝度の均一化を図
ることにより光利用効率を高めることができる、線状光
源となる導光体、及び該導光体を備えた面状発光装置を
提供する。

【０００６】

【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記載の発明は、点状光源からの光が入射さ
れる入射面が左右両端に互いに対向するように設けら
れ、これら入射面の間に延在するとともに、これら入射
面から入射された光の方向を変更して線状の光源となる
ように光を出射する出射面を備えた線状光源となる導光
体であって、前記出射面の反対側に、前記入射面から入
射した光と交差する方向に沿って複数の溝が形成された
光制御面が設けられ、前記光制御面に、各溝を形成する
それぞれ二つずつの内面が、前記溝の長さ方向に沿うと
ともに互いに交差する方向に沿って設けられ、これら二
つの内面のなす角度αが３７°≦α≦５３°であること
を特徴とする。

【０００７】請求項１記載の発明によれば、点状光源か
らの出射光は、入射面から導光体内に入射し、その入射
した入射面とは反対側の入射面に向かって伝播するが、
その入射光は、出射面並らびに光制御面及びそれ以外の
各面に向かって伝播することになる。ここで、導光体に
おける入射面並らびに出射面並らびに光制御面及びそれ
以外の面（光制御面の内面を含む）の外面は、基本的
に、導光体と空気との境界面となり、光が、各面に対し
て直角に近い深い角度で入射するときは屈折して透過
し、各面に対して浅い角度で入射するときは反射するよ
うになっている。従って、導光体の入射面から入射し導
光体内を伝播する伝播光においては、導光体のいずれか
の面から外部に透過する伝播光もあるが、光制御面と交
差する伝播光もある。具体的に、上記構成おいて、光制
御面には、入射面からの入射光と交差する方向に沿って
複数の溝が形成されているので、その伝播光は、各溝を
形成する二つずつの内面のうち少なくとも一方の内面と
交差し屈折又は反射する。屈折した伝播光は、伝播方向
に形成された溝の内面とさらに交差して屈折又は反射
し、一方、反射した伝播光は導光体の出射面から導光体
の外部に出射するようになっている。ここで、溝の内面
と交差し屈折を繰り返した伝播光は、最終的に、複数形
成された溝のいずれかの内面で反射し、導光体の出射面
から導光体の外部に出射するようになっている。すなわ
ち、上記構成では、初めに交差した内面で反射した反射
光だけが出射面から出射するのではなく、溝の内面で屈
折した屈折光もさらに他の溝の内面と交差して屈折又は
反射し、最終的に、いずれかの溝の内面でこの屈折光は
反射し出射面から出射するようになっている。簡潔に言
えば、入射面から入射した入射光は、高い確率で出射面
から出射する。従って、この場合、光制御面に形成され
た複数の溝の内面いずれかで反射する伝播光が増えるの
で、必然的に、出射面から出射する光の光量も増え、出
射面の各部分において出射面から出射する出射光の光量
はより均一化された状態となっている。これにより、導
光体における発光輝度の均一化を図ることができ、ひい
ては光利用効率に優れた導光体とすることができる。

【０００８】また、「二つの内面のなす角度αが３７°
≦α≦５３°である」とき、出射面に対して略直交して
出射する出射光の光量が増大し、角度αがこの範囲外の
ときは、出射面に対して略直交して出射する出射光の光
量が減少する可能性が高くなる。なお、上記構成におい
ては、二つの内面のうち一方の内面が出射面と直交する
ことが好ましく、例えば、該一方の内面と出射面とのな
す角度γが８２°≦γ≦９８°であることが好ましい。
ここで、γ＜９０°であるときには、光制御面に形成さ
れた溝がオーバーハング状態となり溝の成形が難しくな
るので、８２°≦γ＜９０°であることが特に好まし
い。

【０００９】請求項２記載の発明における線状光源とな
る導光体のように、前記角度αが４３°≦α≦４７°で
あることが好ましい。このような構成とすることによ
り、出射面に対して略直交して出射する出射光の光量が
さらに増大する。

【００１０】請求項３記載の発明における線状光源とな
る導光体のように、前記溝の二つの前記内面のうちの前
記溝に近い前記入射面から近い方の前記内面と、前記出
射面とのなす角度βが３７°≦β≦５３°であることが
好ましい。特に、この場合、入射面からの入射光が、二
つの内面のうちの溝に近い入射面から近い方の内面に反
射することにより、出射面に対して略直交して出射する
出射光の光量を増大させることができる。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか一つに記載の線状光源となる導光体において、左
右両端にそれぞれ設けられた前記入射面同士の間の中央
を中心として、前記溝が前記中心の左右に対称に配置さ
れるとともに、前記溝の形状が対称に形成されているこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明によれば、二つの入射
面から入射した光は、それぞれの入射面側で対称的な経
路で導光体内を伝播することになるので、出射面から出
射する光の光量は、二つの入射面側のそれぞれで略同じ
になり、導光体における発光輝度の均一化をより確実に
図ることができる。

【００１３】請求項５記載の発明における線状光源とな
る導光体のように、前記各溝が、左右両端にそれぞれ設
けられた前記入射面同士の間の中央を中心とする複数の
同心円にそれぞれ沿った円弧状に形成されていてもよ
い。

【００１４】請求項６記載の発明における線状光源とな
る導光体のように、前記各溝が、左右両端にそれぞれ設
けられた二つの入射面を通る方向に対して直交する方向
に沿って、真っ直ぐに形成されていてもよい。

【００１５】請求項７記載の発明は、請求項１〜６のい
ずれか一つに記載の線状光源となる導光体において、複
数の前記溝がピッチｐで並んで配置されるとともに、こ
れら溝のピッチｐが、０ｍｍ＜ｐ≦０．５ｍｍであるこ
とを特徴とする。

【００１６】なお、点状光源からの光を利用して輝度ム
ラを少なくするようにして導光体が発光するためには、
溝のピッチｐをできる限り小さくするように溝を形成す
る必要がある。ここで、「溝のピッチｐが、０ｍｍ＜ｐ
≦０．５ｍｍである」とき、輝度ムラが少ない状態で、
導光体は発光する。ピッチｐがこの範囲を超えると、導
光体の輝度にムラが生じることになる。

【００１７】請求項８記載の発明は、請求項１〜７のい
ずれか一つに記載の線状光源となる導光体において、前
記溝が深さｄで形成されるとともに、ピッチｐで並んで
配置され、これら溝の深さｄと溝のピッチｐとの比ｐ／
ｄが、１≦ｐ／ｄ≦３であることを特徴とする。

【００１８】なお、ここでいう「溝の深さｄと溝のピッ
チｐとの比ｐ／ｄが、１≦ｐ／ｄ≦３である」とは、溝
の幅を幅ｗとすれば、溝の幅ｗと溝の深さｄとの比ｗ／
ｄが比ｗ／ｄ＝１である場合において、ｐ＝ｄのとき各
溝が互いに隣接して形成されていることを意味し、ｐ＝
３ｄのとき各溝が二つ分の溝のスペースを空けて形成さ
れていることを意味している。

【００１９】請求項９記載の発明は、請求項１〜８のい
ずれか一つに記載の線状光源となる導光体において、前
記溝が深さｄで形成されるとともに、ピッチｐで並んで
配置され、左右両端にそれぞれ設けられた前記入射面の
うちの距離が近い方の入射面から前記溝が遠ざかるにつ
れて、前記ピッチｐと前記深さｄとの比ｐ／ｄが小さく
なるように前記溝が形成されていることを特徴とする。

【００２０】また、「ピッチｐと深さｄとの比ｐ／ｄが
小さくなる」とは、（ｉ）ピッチｐが小さくなる場合
（この場合、深さｄは一定と考える）と、（ｉｉ）深さ
ｄが大きくなる場合（この場合、ピッチｐは一定と考え
る）とが考えられる。 （ｉ）ピッチｐが小さくなる場合、並んで配置される溝
同士の互いの距離が小さくなるので、導光体の入射面か
ら遠ざかるに従い、光制御面に形成された溝の数は疎か
ら密の状態となる。この場合、点状光源から離れている
部分では、溝が密な状態で形成されて、点状光源からの
入射光を反射する内面が増えるので、光源付近の輝度が
高く、光源から離れるにつれて輝度が低下するようなこ
とはなく、導光体における発光輝度の均一化を図ること
ができる。一方、（ｉｉ）深さｄが大きくなる場合、導
光体の入射面から遠ざかるに従い、導光体内に入り込む
溝が深くなるとともに溝の内面の面積も広くなる。この
場合、点状光源から離れている部分では、溝の内面の面
積が広くされており、点状光源からの入射光においてこ
の内面に交差し反射する光量は増えるので、光源付近の
輝度が高く、光源から離れるにつれて輝度が低下するよ
うなことはなく、導光体における発光輝度の均一化を図
ることができる。すなわち、これらのことから、入射面
から遠ざかるにつれて光制御面の単位面積当たりの光を
反射する内面の面積を増やすことで、出射面からの出射
光における、入射面に近い部分と遠い部分とで出射され
る光量を略等しくできる。

【００２１】請求項１０記載の発明は、請求項１〜９の
いずれか一つに記載の線状光源となる導光体において、
前記溝がピッチｐで並んで配置され、左右両端にそれぞ
れ設けられた前記入射面のうちの距離が近い方の入射面
から前記溝が遠ざかるにつれて、前記ピッチｐが小さく
なるように前記溝が形成されていることを特徴とする。

【００２２】請求項１０記載の発明によれば、請求項９
についての（ｉ）の説明と同様の作用効果を奏すること
になる。

【００２３】請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０
のいずれか一つに記載の線状光源となる導光体におい
て、前記入射面は、前記点状光源から入射する光を拡散
させる拡散手段を有することを特徴とする。

【００２４】請求項１１記載の発明によれば、導光体内
を伝播する伝播光が入射面に入射した際に、この伝播光
は拡散手段により拡散されることになる。この場合、全
ての伝播光が入射面から導光体の外部へ透過するのを抑
止でき、ひいては点状光源からの光量損失を抑えること
ができる。

【００２５】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
の線状光源となる導光体において、前記入射面には、前
記拡散手段として複数の溝が形成されていることを特徴
とする。

【００２６】請求項１２記載の発明によれば、導光体内
を伝播する伝播光が入射面に入射した際に、この伝播光
は、溝と交差し屈折又は反射することになる。この場
合、全ての伝播光が入射面から導光体の外部へ透過する
のを抑止でき、ひいては点状光源からの光量損失を抑え
ることができる。

【００２７】請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２
のいずれか一つに記載の線状光源となる導光体を備えた
面状発光装置であって、前記導光体と、前記導光体の左
右両端にそれぞれ設けられた前記入射面に、それぞれ光
を入射する点状光源と、前記導光体の前記出射面に対向
するように端面が配置され、前記出射面から線状光源の
光として出射された光を面状光源の光に変換して出射す
る導光板と、を備えたことを特徴とする。

【００２８】請求項１３記載の発明によれば、請求項１
〜１２のいずれか一つに記載の線状光源となる導光体を
備えるので、導光体における発光輝度の均一化を図るこ
とができ、また、導光体の出射面からの出射光におい
て、出射面に略直交する出射光の光量を増やすことで、
導光板の端面で反射する光を減らすことができる。従っ
て、この場合、光源としてＬＥＤ等を用いたとしても、
この点状光源からの光利用効率を高めることができるの
で、導光体と導光板との間にプリズムシートを設けなく
ても、光利用効率に優れた面状発光装置とすることがで
きる。そして、この場合、プリズムシート分の部品点数
を低減し、コスト削減化及び面状発光装置の製造工程に
おける不良率の低減化を図ることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の導光体及び該導光
体を備える面状発光装置に係る実施の形態について図面
を参照して説明する。まず、構成の説明を行う。図１に
示すように、面状発光装置Ａは、概略的に、導光板１
と、二つの発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という）２
と、導光体３と、反射板４と、を備えている。

【００３０】導光板１は、所定の厚みを有する板状の部
材であって、ポリメチルメタクリレート（アクリル樹
脂）等の材料から形成された透明体である。この導光板
１において、一つの端面１ａが、導光体３の後述する出
射面３４に対向するように配置されている。導光体３の
出射面３４から線状光源の光として出射された光がこの
端面１ａから導光板１内に入射することにより、その入
射光は導光板１内を面状に伝播するとともに背面に設け
られた反射部（図示しない）で反射し、導光板１は正面
に向かって面状に発光する。すなわち、導光板１は、線
状光源の光を面状光源の光に変換して出射するものであ
る。なお、本実施の形態において、導光板１は周知のも
のを使用できる。

【００３１】二つのＬＥＤ２は、導光体３の両端にそれ
ぞれ設けられた、後述する入射面３３に対向して配置さ
れている。これらＬＥＤ２は、それぞれ点状に発光する
ことにより導光体３内に光を供給し導光体３を線状に発
光させる光源となるものである。

【００３２】導光体３は、長尺な略直方体形状を有する
部材であって、石英ガラス、アクリル樹脂等の材料から
形成された透明体である。この導光体３の各面を機能的
に説明すると、二つの入射面３３と、出射面３４と、光
制御面３５とを備えている。

【００３３】二つの入射面３３は、導光体３の両端に互
いに対向するように設けられた両端面であって、二つの
ＬＥＤ２にそれぞれ対向して配置されている。二つのＬ
ＥＤ２の発光による光は、これら入射面３３のそれぞれ
の面から入射するようになっている。この入射面３３
は、図１〜３に示すように、複数の断面Ｖ字状の溝３３
ａを有している。ここで、導光体３内を伝播する伝播光
は、複数の断面Ｖ字状の溝３３ａが形成された面と交差
して拡散する、具体的には屈折又は反射する。従って、
入射面３３に形成された溝３３ａは、導光体３内を伝播
する光を拡散する拡散手段としての機能を有するもので
ある。このような構成とすることにより、導光体３内を
伝播する全ての伝播光が入射面３３から導光体３の外部
へ透過するのを抑止でき、ひいては点状光源としてのＬ
ＥＤ２からの光量損失を抑えることができる。

【００３４】出射面３４は、二つの入射面３３の間に延
在する、導光体３の正面であって、導光板１の端面１ａ
と略平行に対向して配置されている。この出射面３４
は、二つの入射面３３から入射された光の方向を変更し
て導光体３が線状の光源となるように光を出射する面で
ある。すなわち、入射面３３から入射した入射光は、導
光体３内を伝播して、この出射面３４から出射する。な
お、この出射光は、導光板１の端面１ａから導光板１内
に入射して面状に伝播する。

【００３５】光制御面３５は、出射面３４の反対側の
面、すなわち導光体３の背面であって、光制御面３３か
ら入射した入射光と交差することによって該入射光の方
向を変更して、出射面３４から該入射光が出射するよう
に出射光の方向を制御する面である。具体的に、光制御
面３５には、入射面３３から入射した光と交差する方向
に沿って（言い換えれば、導光体３の長さ方向に直交す
るとともに背面の光制御面３５に沿って）複数の断面Ｖ
字状の溝３５ａが形成されている。各溝３５ａを形成す
るそれぞれ二つずつの内面は、図３に示すように、出射
面３４に対して略直交するように延在する垂直面３５ｂ
と、出射面３４に対して傾斜するように延在する傾斜面
３５ｃとされている。これら垂直面３５ｂ及び傾斜面３
５ｃは、溝３５ａの長さ方向に沿うとともに互いに交差
する方向に沿って設けられている。なお、ここでいう
「垂直面３５ｂ」は、出射面３４に対して略直交するよ
うに延在する面とされているが、必ずしも出射面３４に
対して完全に直交するように延在する面とされていなく
ともよい。

【００３６】上記した光制御面３５の溝３５ａは、以下
の諸条件（ｉ）〜（ｖ）を満たすものである（図３参
照）。 （ｉ）垂直面３５ｂと傾斜面３５ｃとのなす角度α（以
下「頂角α」という。）は、３７°≦頂角α≦５３°、
好ましくは４３°≦頂角α≦４７°、さらに好ましくは
頂角α＝４５°又はそれに近い角度である。 （ｉｉ）複数の溝３５ａは、光制御面３５の中央部３５
ｄを中心として、対称に配置されているとともに、形状
が対称に形成されている（図２参照）。 （ｉｉｉ）溝３５ａの二つの内面のうちの該溝３５ａに
近い入射面３３から近い方の内面（すなわち、傾斜面３
５ｃ）と、出射面３４とがなす角度（以下「角β」とい
う。）は、３７°≦角β≦５３°である。なお、本実施
の形態では、出射面３４と、光制御面３５において溝３
５ａが形成されていない状態の平坦とされた基準面３５
ｅとが平行であるので、この「角β」は、傾斜面３５ｃ
と基準面３５ｅとのなす角度と錯角関係になる。 （ｉｖ）各溝３５ａが、二つの入射面３３を通る方向に
対して直交する方向に沿って、真っ直ぐに形成されてい
る。 （ｖ）複数の溝３５ａがピッチｐで並んで配置されてお
り、これら溝３５ａのピッチｐは、０ｍｍ＜ｐ≦０．５
ｍｍである。なお、ピッチｐは、加工上の問題が生じな
い範囲で小さいことが好ましい。ここでいう「ピッチ
ｐ」とは、溝３５ａを形成する垂直面３５ｂのうち傾斜
面３５ｃと当接する当接辺とは反対側の非当接辺から、
隣の溝３５ａの垂直面３５ｂの非当接辺までの距離を意
味する。 （ｖｉ）溝３５ａのピッチｐと溝３５ａの深さｄとの比
ｐ／ｄは、１≦比ｐ／ｄ≦３である。 なお、図３は、比ｐ／ｄ＝１（頂角α＝角β＝４５°）
を満たし、かつ、溝３５ａの幅を幅ｗとしたとき（図３
参照）の溝３５ａの幅ｗと溝３５ａの深さｄとの比ｗ／
ｄが比ｗ／ｄ＝１を満たした状態のものである。

【００３７】なお、光制御面３５は、上記（ｉｖ）の条
件に代えて、図４に示すような構成とされていてもよ
い。具体的に、光制御面３５の各溝３５ａは、二つの入
射面３３同士の間の中央部３５ｄを中心とする複数の同
心円にそれぞれ沿った円弧状に形成されている。ある一
つの溝３５ａについて着目すると、溝３５ａを形成する
一方の面は、その面の一辺が他方の面の一辺と当接する
当接辺３５ｆと、当接辺３５ｆの反対側の辺となる二つ
の非当接辺３５ｇとを備えている。そして、これら当接
辺３５ｆ及び非当接辺３５ｇは、光制御面３５の中央部
３５ｄを中心とするような同心円のそれぞれの円弧の一
部とされている。この場合、図４（ｂ）に示すように、
光制御面３５の中央部３５ｄに近いほど、当接辺３５ｆ
及び非当接辺３５ｇは小さな円の円弧の一部となるの
で、当接辺３５ｆ及び非当接辺３５ｇの湾曲度はきつく
なる。一方、光制御面３５の中央部３５ｄから遠ざかる
ほど、当接辺３５ｆ及び非当接辺３５ｇの辺は大きな円
の円弧の一部となるので、当接辺３５ｆ及び非当接辺３
５ｇの湾曲度は緩くなる。なお、この場合において、溝
３５ａを形成する二つの面のうち中央部３５ｄから遠い
側の面は、二つのＬＥＤ２のうちの近い側のＬＥＤ２に
向かってやや湾曲した湾曲面となっている。

【００３８】反射板４は、図１（ａ）に示すように、断
面コ字状に形成されており、導光体３の上面３６並らび
に下面３７及び光制御面３５を覆うように配置されてい
る。反射板４は、導光体３の上面３６並らびに下面３７
及び光制御面３５から透過した光を反射することにより
その反射光を導光体３内に再入射させるものであって、
導光体３からの透過光の光量損失を防止する機能を有す
るものである。

【００３９】次に、導光体３における光の挙動を、図３
を参照して説明する。なお、本実施の形態では、一方の
ＬＥＤ２から導光体３内に入射した入射光のその後の挙
動について説明するが、特に（Ｉ）入射後すぐに光制御
面３５に交差する光の挙動と、（ＩＩ）入射後、出射面
３４で反射し、光制御面３５に交差する光の挙動と、に
注目して説明する。

【００４０】（Ｉ）入射後すぐに光制御面３５に交差す
る光（以下「光Ｉ」という。）の挙動：ＬＥＤ２が発光
すると、光Ｉは入射面３３から光制御面３５の方向に伝
播する。その後、光Ｉは、光制御面３５の溝３５ａを形
成する複数の傾斜面３５ｃ及び垂直面３５ｂと交差して
屈折しながら伝播する。ここで、光Ｉは、出射面３４か
ら遠ざかる方向に入射しているが、複数の傾斜面３５ｃ
及び垂直面３５ｂで屈折を繰り返すことにより、出射面
３４に略平行となる経路に沿うように屈折して伝播して
いる。そして、光Ｉは、ＬＥＤ２から遠ざかった位置の
溝３５ａの傾斜面３５ｃで反射し、導光体３内を伝播し
て、出射面３４から出射する。

【００４１】（ＩＩ）入射後、出射面３４で反射し、光
制御面３５に交差する光（以下「光ＩＩ」という。）の
挙動：ＬＥＤ２が発光すると、光ＩＩは入射面３３から
出射面３４の方向に伝播する。その後、光ＩＩは、出射
面３４で反射し、光制御面３５の方向に伝播する。伝播
する光ＩＩは、その後、光制御面３５の溝３５ａを形成
する複数の傾斜面３５ｃ及び垂直面３５ｂと交差して屈
折しながら伝播する。そして、光ＩＩは、上記した光Ｉ
と同様の挙動を示しながら、出射面３４から出射する。

【００４２】次に、出射面３４からの出射光の光量と該
出射光の出射面３４に対する出射角度との関係を、図５
〜７を参照して説明する。なお、図６及び７における導
光体３は、以下の状態で形成されたものである（図３参
照）。 光制御面３５の溝３５ａの深さｄ ０．２５ｍｍ 入射面３３の溝３３ａの深さｓｄ ０．２５ｍｍ 入射面３３の溝３３ａの幅ｓｐ ０．５ｍｍ 入射面３３の溝３３ａの数 ５

【００４３】図６及び７それぞれは、光制御面３５の溝
３５ａが頂角α＝４５°（図６に対応）及び頂角α＝６
０°（図７に対応）であって、 （ａ）Ｚ（導光体３の厚さ方向）成分における、出射面
３４の中央部からの出射光の光量と該出射光の出射角度
θｚとの関係（図５（ｂ）参照） （ｂ）Ｘ（導光体３の長さ方向）成分における、出射面
３４の中央部からの出射光の光量と該出射光の出射角度
θｘとの関係（図５（ａ）参照）をそれぞれ示してい
る。なお、具体的には、横軸は、出射角度θｘ及びθｚ
を示し、Ｚ及びＸ成分のいずれにおいても、出射面３４
の中央部で出射面３４に直交する出射光Ｏの出射角度θ
ｘ及びθｚ＝０°としている。縦軸は、測定した測定値
（図６及び７中の●及び■参照）のうちその最大値を１
とした場合の各出射角度θｘ及びθｚにおける光量比を
示している。さらに、図６及び７において、二つのＬＥ
Ｄ２両方を発光させた場合（以下「両側ＬＥＤの場合」
という。）は実線（●を結んでいる）で示し、一つのＬ
ＥＤ２だけを発光させた場合（以下「片側ＬＥＤの場
合」という。）は点線（■を結んでいる）で示してい
る。

【００４４】図６（ａ）において、−９０°≦θｚ≦９
０°の範囲では、Ｚ成分における＋側と−側とで略対称
な関係を保持している。特に、出射角度θｚが−４５°
≦θｚ≦４５°の範囲では、安定して大きな光量を得ら
れることがわかる。図６（ｂ）において、−９０°≦θ
ｘ≦９０°の範囲では、Ｘ成分における＋側と−側とで
略対称な関係を保持している。特に、出射角度θｘがθ
ｘ＝０°のときを最大として、θｘ＝０°近傍の光量が
大きくなっているのがわかる。図６（ａ）及び（ｂ）に
おいて、Ｚ及びＸ成分における出射角度θｚ及びθｘ＝
０°近傍の光量、すなわち出射面３４に対し略直交する
光の光量が大きくなっているのがわかる。また、図６
（ａ）及び（ｂ）において、片側ＬＥＤの場合より、両
側ＬＥＤの場合のほうが、Ｚ及びＸ成分において大きな
光量を得られることがわかる。さらに、この場合、出射
角度θｚ＝０°及びθｘ＝０°を中心としたより対称的
な関係を示すので、Ｚ及びＸ成分においてより均一な出
射光が出射面３４から発せられていることがわかる。

【００４５】図７（ａ）において、−９０°≦θｚ≦９
０°の範囲では、Ｚ成分における＋側と−側とで略対称
な関係を保持している。特に、出射角度θｚがθｚ＝±
４５°のときを最大として、θｚ＝±４５°近傍の光量
が大きくなっているのがわかる。図７（ｂ）において、
両側ＬＥＤの場合、−９０°≦θｘ≦９０°の範囲で
は、Ｘ成分における＋側と−側とで略対称な関係を保持
している。これに対して、片側ＬＥＤの場合、Ｘ成分に
おける＋側では両側ＬＥＤの場合と同様の関係を示し、
−側では常に光量が小さくなっている。特に、両側ＬＥ
Ｄの場合、出射角度θｘがθｘ＝±２０°のときを最大
として、θｘ＝±２０°近傍の光量が大きくなっている
のがわかる。ここで、注目すべきことは、図７（ａ）及
び（ｂ）において、Ｚ及びＸ成分における出射角度θｚ
及びθｘ＝０°近傍の光量、すなわち出射面３４に対し
略直交する光の光量がほとんどないことである。また、
図示しないが、図７（ａ）及び（ｂ）に示す出射光の光
量の最大値は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すものに比較
して、略半分となっていることである。これは、図６に
示す溝３５ａの頂角αが頂角α＝４５°であって、上記
した光制御面３５の溝３５ａの条件（ｉ）３７°≦頂角
α≦５３°を強く支持するものである。

【００４６】なお、図６及び７に示した、出射面３４か
らの出射光の光量と該出射光の出射面３４に対する出射
角度との関係においては、出射面３４の中央部からの出
射光に着目したが、出射面３４のＸ及びＺ成分における
中央部とは異なる位置からの出射光に関しても図６及び
７に示した結果と同様となる。

【００４７】以上、本実施の形態に係る導光体３によれ
ば、点状光源としてのＬＥＤ２からの出射光は、入射面
３３から導光体３内に入射し、その入射した入射面３と
は反対側の入射面３３に向かって伝播するが、その入射
光は、出射面３４並らびに光制御面３５及び上下の側面
の各面に向かって伝播することになる。その伝播光にお
いては、導光体３のいずれかの面から外部に透過する伝
播光もあるが、光制御面３５における溝３５ａの傾斜面
３５ｃと交差する、具体的には、屈折又は反射する伝播
光もある。傾斜面３５ｃで屈折した伝播光は、同じ溝３
５ａの垂直面３５ｂと交差して屈折し導光体３の外部に
透過してからさらに隣の溝３５ａの傾斜面３５ｃと交差
して屈折又は反射するようになっている。一方、傾斜面
３５ｃで反射した伝播光は、導光体３の出射面３４から
導光体３の外部に出射するようになっている。ここで、
図３を参照して説明したように、各溝３５ａの垂直面３
５ｂ及び傾斜面３５ｃで屈折を繰り返した伝播光は、最
終的に、複数形成された溝３５ａのいずれかの傾斜面３
５ｃで反射し、導光体３の出射面３４から導光体３の外
部に出射するようになっている。すなわち、本実施の形
態では、初めに交差した傾斜面３５ｃで反射した反射光
だけが出射面３４から出射するのではなく、溝３５ａの
傾斜面３５ｃで屈折した屈折光もさらに他の溝３５ａの
傾斜面３５ｃと交差して屈折又は反射し、最終的に、い
ずれかの溝３５ａの傾斜面３５ｃでこの屈折光は反射し
出射面３４から出射するようになっている。簡潔に言え
ば、入射面３３から入射した入射光は、高い確率で出射
面３４から出射するのである。従って、この場合、光制
御面３５に形成された複数の溝３５ａの傾斜面３５ｃい
ずれかで反射する光の光量が増えるので、必然的に、出
射面３４から出射する出射光の光量も増え、出射面３４
の各部分において出射面３４から出射する出射光の光量
はより均一化された状態となっている。これにより、導
光体３における発光輝度の均一化を図ることができ、ひ
いては光利用効率に優れた導光体３とすることができ
る。

【００４８】また、図６及び７に示したように、光制御
面３５の溝３５ａが上述した所定の条件を満たしたと
き、出射面３４に対して略直交する出射光の光量が特に
大きいので、導光板１の端面１ａに対して略直交した状
態で入射する入射光の光量を増やすことができ、導光板
１の端面１ａに対して斜めに入射することにより該端面
１ａで反射する光を抑えることができる。

【００４９】従って、上記の理由により、点状光源とし
てＬＥＤ２を用いたとしても、この点状光源からの光利
用効率を高めることができるので、導光体３と導光板１
との間にプリズムシートを設けなくても、光利用効率に
優れた面状発光装置２とすることができる。そして、こ
の場合、プリズムシート分の部品点数を低減し、コスト
削減化及び面状発光装置の製造工程における不良率の低
減化を図ることができる。

【００５０】また、本実施の形態においては、導光体３
の光制御面３５について、二つの入射面３３のうち距離
が近い方の入射面３３から溝３５ａが遠ざかるにつれ
て、該溝３５ａのピッチｐと深さｄとの比ｐ／ｄが小さ
くなることが好ましい。何故なら、以下に示す（ｉ）
（ｉｉ）の理由によるからである。 （ｉ）ピッチｐが小さくなる場合（この場合、深さｄは
一定と考える）、各溝３５ａ同士の互いの距離が小さく
なるので、導光体３の入射面３３から遠ざかるに従い、
光制御面３３に形成された溝３５ａの数は疎から密の状
態となる。この場合、ＬＥＤ２から離れている部分（光
制御面３５の中央部３５ｄに近い部分）では、溝３５ａ
が密な状態で形成されて、ＬＥＤ２からの入射光を反射
する傾斜面３５ｃが増えるので、ＬＥＤ２付近の輝度が
高く、ＬＥＤ２から離れるにつれて輝度が低下するよう
なことはなく、導光体３における発光輝度の均一化を図
ることができる。一方、（ｉｉ）深さｄが大きくなる場
合（この場合、ピッチｐは一定と考える）、導光体３の
入射面３３から遠ざかるに従い、導光体３内に入り込む
溝３５ａが深くなるとともに溝３５ａの傾斜面３５ｃの
面積も広くなる。この場合、ＬＥＤ２から離れている部
分（光制御面３５の中央部３５ｄに近い部分）では、溝
３５ａの傾斜面３５ｃの面積が広くされており、ＬＥＤ
２からの入射光においてこの斜面に交差し反射する光量
は増えるので、ＬＥＤ２付近の輝度が高く、ＬＥＤ２か
ら離れるにつれて輝度が低下するようなことはなく、導
光体３における発光輝度の均一化を図ることができる。
すなわち、これらのことから、入射面３３から遠ざかる
につれて光制御面３５の単位面積当たりの光を反射する
傾斜面３５ｃの面積を増やすことで、出射面３４からの
出射光における、入射面３３に近い部分と遠い部分とで
出射される光量を略等しくできる。

【００５１】なお、本実施の形態では、導光板１の片側
（端面１ａ側）に導光体３を配置する構成としたが、導
光体３と同様の導光体を、端面１ａの反対側にも導光体
３と対称的に配置し、導光板１の両側に導光体を配置す
る構成としてもよい。この場合、導光板１の発光輝度は
向上するが、面状発光装置Ａのサイズにより、導光板１
に要求される発光輝度も変わるので、面状発光装置Ａの
用途に合わせて、導光板１の片側か若しくは両側又は隣
接する二つの端面側に導光体３を配置する必要がある。

【００５２】また、導光体３における発光輝度の向上を
図るうえでは好ましくないが、導光体３に光を供給する
光源を一つにして一方の入射面３３から光を導光体３内
に入射するようにしてもよい。この場合、入射面３３に
おける各溝３３ａのピッチｓｐ（図３参照）を、光源か
らの距離も考慮して適宜変更する必要がある。

【００５３】さらに、本実施の形態では、導光体３に光
を入射する光源（ＬＥＤ２）を入射面３３の両端にそれ
ぞれ一つずつ配置したが、各入射面３３に光を供給する
光源は一つに限らず、複数の光源を配置してもよい。光
源の数は、導光体３に要求される発光輝度若しくは光源
の消費電力若しくは面状発光装置Ａのサイズ等、その他
の面状発光装置Ａの機能を制限する条件を考慮して、変
更可能である。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、導光体における発光輝
度の均一化を図ることができ、光利用効率に優れた導光
体とすることができる。また、導光板の端面に対して略
直交した状態で入射する入射光の光量を増やすことがで
き、導光板の端面に対して斜めに入射することにより該
端面で反射する光を抑えることができる。これらのこと
より、ＬＥＤ等の点状光源を用いたとしても、この点状
光源からの光利用効率を高めることができるので、導光
体と導光板との間にプリズムシートを設けなくても、光
利用効率に優れた面状発光装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る面状発光装置を示す（ａ）
斜視図（ｂ）平面図である。

【図２】本実施の形態に係る導光体を示す斜視図であ
る。

【図３】前記導光体の要部平面図である。

【図４】前記導光体の変形例を示す（ａ）斜視図（ｂ）
側面図である。

【図５】前記導光体において、出射光の光量と出射光の
出射角度との関係を説明するための図である。

【図６】前記導光体において、頂角α＝４５°における
出射光の光量と出射光の出射角度との関係を示す図であ
る。

【図７】前記導光体において、頂角α＝６０°における
出射光の光量と出射光の出射角度との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ａ 面状発光装置 １ 導光板 １ａ 端面 ２ ＬＥＤ（点状光源） ３ 導光体 ３３ 入射面 ３４ 出射面 ３５ 光制御面 ３５ａ 溝 ３５ｂ 垂直面（二つの内面のうち一方の内面） ３５ｃ 傾斜面（二つの内面のうち他方の内面） ３５ｄ 中央部（中央） ３５ｅ 基準面 ４ 反射板 ｐ ピッチ ｄ 深さ α 頂角 β 角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 俊一郎 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ株 式会社内 Ｆターム(参考） 2H038 AA54 BA06 2H091 FA14X FA14Z FA23X FA23Z FA45X FA45Z FB02 FC17 FD02 KA10 LA18

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】点状光源からの光が入射される入射面が左
   右両端に互いに対向するように設けられ、これら入射面
   の間に延在するとともに、これら入射面から入射された
   光の方向を変更して線状の光源となるように光を出射す
   る出射面を備えた線状光源となる導光体であって、 前記出射面の反対側に、前記入射面から入射した光と交
   差する方向に沿って複数の溝が形成された光制御面が設
   けられ、前記光制御面に、各溝を形成するそれぞれ二つ
   ずつの内面が、前記溝の長さ方向に沿うとともに互いに
   交差する方向に沿って設けられ、これら二つの内面のな
   す角度αが３７°≦α≦５３°であることを特徴とする
   線状光源となる導光体。
2. 【請求項２】請求項１記載の線状光源となる導光体にお
   いて、 前記角度αが４３°≦α≦４７°であることを特徴とす
   る線状光源となる導光体。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の線状光源となる導光
   体において、 前記溝の二つの前記内面のうちの前記溝に近い前記入射
   面から近い方の前記内面と、前記出射面とのなす角度β
   が３７°≦β≦５３°であることを特徴とする線状光源
   となる導光体。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか一つに記載の線状
   光源となる導光体において、 左右両端にそれぞれ設けられた前記入射面同士の間の中
   央を中心として、前記溝が前記中心の左右に対称に配置
   されるとともに、前記溝の形状が対称に形成されている
   ことを特徴とする線状光源となる導光体。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか一つに記載の線状
   光源となる導光体において、 前記各溝が、左右両端にそれぞれ設けられた前記入射面
   同士の間の中央を中心とする複数の同心円にそれぞれ沿
   った円弧状に形成されていることを特徴とする線状光源
   となる導光体。
6. 【請求項６】請求項１〜４のいずれか一つに記載の線状
   光源となる導光体において、 前記各溝が、左右両端にそれぞれ設けられた二つの入射
   面を通る方向に対して直交する方向に沿って、真っ直ぐ
   に形成されていることを特徴とする線状光源となる導光
   体。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれか一つに記載の線状
   光源となる導光体において、 複数の前記溝がピッチｐで並んで配置されるとともに、
   これら溝のピッチｐが、０ｍｍ＜ｐ≦０．５ｍｍである
   ことを特徴とする線状光源となる導光体。
8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれか一つに記載の線状
   光源となる導光体において、 前記溝が深さｄで形成されるとともに、ピッチｐで並ん
   で配置され、これら溝の深さｄと溝のピッチｐとの比ｐ
   ／ｄが、１≦ｐ／ｄ≦３であることを特徴とする線状光
   源となる導光体。
9. 【請求項９】請求項１〜８のいずれか一つに記載の線状
   光源となる導光体において、 前記溝が深さｄで形成されるとともに、ピッチｐで並ん
   で配置され、左右両端にそれぞれ設けられた前記入射面
   のうちの距離が近い方の入射面から前記溝が遠ざかるに
   つれて、前記ピッチｐと前記深さｄとの比ｐ／ｄが小さ
   くなるように前記溝が形成されていることを特徴とする
   線状光源となる導光体。
10. 【請求項１０】請求項１〜９のいずれか一つに記載の線
    状光源となる導光体において、 前記溝がピッチｐで並んで配置され、 左右両端にそれぞれ設けられた前記入射面のうちの距離
    が近い方の入射面から前記溝が遠ざかるにつれて、前記
    ピッチｐが小さくなるように前記溝が形成されているこ
    とを特徴とする線状光源となる導光体。
11. 【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか一つに記載の
    線状光源となる導光体において、 前記入射面は、前記点状光源から入射する光を拡散させ
    る拡散手段を有することを特徴とする線状光源となる導
    光体。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の線状光源となる導光体
    において、 前記入射面には、前記拡散手段として複数の溝が形成さ
    れていることを特徴とする線状光源となる導光体。
13. 【請求項１３】請求項１〜１２のいずれか一つに記載の
    線状光源となる導光体を備えた面状発光装置であって、 前記導光体と、 前記導光体の左右両端にそれぞれ設けられた入射面に、
    それぞれ光を入射する点状光源と、 前記導光体の前記出射面に対向するように端面が配置さ
    れ、前記出射面から線状光源の光として出射された光を
    面状光源の光に変換して出射する導光板と、 を備えたことを特徴とする面状発光装置。