JPH09265092A - サイドライト型面光源装置 - Google Patents

サイドライト型面光源装置

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JPH09265092A
JPH09265092A JP8097329A JP9732996A JPH09265092A JP H09265092 A JPH09265092 A JP H09265092A JP 8097329 A JP8097329 A JP 8097329A JP 9732996 A JP9732996 A JP 9732996A JP H09265092 A JPH09265092 A JP H09265092A
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JP
Japan
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light
guide plate
reflection
propagation direction
light guide
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JP8097329A
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Takayuki Arai
孝之 荒井
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Original Assignee
Enplas Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 正面方向へ集中的に照明光を出射することが
出来るサイドライト型面光源装置。 【解決手段】 指向出射性の導光板１の発光面５の窓部
１ｗからは、明瞭な指向性を持った光束が出射される。
この光束は、７０°方向に出射される光線Ｃ01で代表さ
れる。反射部１ｒへ入射した光束Ｃ02は、導光板１内に
戻され、再度窓部１ｗからの出射の機会が与えられる。
窓部１ｗから空気層ＡＲへ脱出した光束Ｃ01は、伝播方
向特性修正素子１４の平坦領域１４ｇへ斜めに入射し、
光束の伝播方向の平行度が改善される。平坦領域１４ｇ
間の谷部（無効領域）への入射は、反射部１ｒによって
抑止される。更に、凸部要素１４ｃの全反射面１４ｂで
全反射された後、改善された平行度を劣化させることな
く平坦な外側面１４ｈから正面方向に出射される。凸部
要素１４ｃを二次元的に形成したり、外側面１４ｈに、
プリズム溝やシリンドリカルレンズアレイを形成して、
二次元的に平行度を高めることも出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、指向出射性の導光
板と伝播方向特性修正素子を組み合わせて用いたサイド
ライト型の面光源装置に関する。本発明の面光源装置
は、例えば液晶ディスプレイのバックライティングのよ
うに、正面方向へ集中的に伝播する照明光束が望まれる
用途に有利に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】導光板の側方に冷陰極管のような光源素
子を配置し、導光板面を発光面とするサイドライト型の
面光源装置は、薄型の構成で比較的大きな断面積を持つ
照明光束が得られるという特性を有しており、液晶ディ
スプレイのバックライティングなどに広く用いられてい
る。
【０００３】特に、導光板として光散乱導光体（透明な
光学材料の内部にミクロな屈折率不均一構造を分布させ
て光散乱能を与えた光学要素）を用いた場合、より簡単
な構造で光利用効率に優れたサイドライト型の面光源装
置を構成することが出来る。また、光散乱導光体が内部
に有するミクロな屈折率不均一構造のサイズを過剰に小
さくしない条件では、発光面から出射光束に明瞭な指向
性を与えることが出来る。このような条件を満たす導光
板をここでは「指向出射性」の導光板と呼ぶこととす
る。
【０００４】デバイの散乱理論によれば、一般に、光散
乱導光体内部に分布する屈折率不均一構造のサイズは、
相関距離ａで表現することが出来る。この相関距離を用
いると、光散乱導光体が明瞭な指向出射性を示す実際的
な条件として、相関距離ａ≧０．０６μがある。
【０００５】サイドライト型の面光源装置に使用される
指向出射性の導光板としては、上記の光散乱導光体を用
いたものの他に、透明な光学材料からなる導光板の表面
に全反射を抑制するための微細な凹凸部を設けたものが
知られている。このような凹凸部は、導光板の表面自体
を微細な凹凸形状とする方法や、導光板の平滑な表面上
に透光性の微粒子を透光性の結合剤（バインダ）で固着
する方法によって形成することが出来る。
【０００６】サイドライト型の面光源装置の導光板に指
向出射性のものを採用すれば、発光面をその指向性に合
致した方向から見た時の輝度は非常に高いものとなる。
ところが、ここで問題となることは、指向出射性の導光
板の発光面から出射される光束の主たる伝播方向（以
下、「優先伝播方向」と言う。）が、発光面の正面方向
から大きくずれているという事実である。
【０００７】図１はこれを例証するグラフで、指向出射
性の導光板をサイドライト型の面光源装置で用いた場合
の出射光強度の角度特性がプロットされている。同グラ
フにおける測定条件の概略は図２に示した通りである。
即ち、測定対象とされた面光源装置に使用された導光板
１は、楔形断面形状を有する光散乱導光体で構成されて
いる。具体的な材料としては、ポリメチルメタクリレー
ト（ＰＭＭＡ；屈折率１．４９２）からなるマトリック
ス中に異屈折率物質としてシリコーン系樹脂材料（トス
パール１２０；東芝シリコーン社製）を一様に混入分散
させたものを使用した。
【０００８】シリコーン系樹脂材料の含有比率は、０．
０３ｗｔ％とした。導光板１のサイズは図示された通
り、光入射面２側から見た奥行きを１８０ｍｍ、幅を１
３５ｍｍ、光入射面２側の厚さを２．５ｍｍ、末端面７
側の厚さを０．５ｍｍとした。導光板１の光入射面２か
ら１．０ｍｍ離して直管状の冷陰極管Ｌ（管径ｌ＝２．
４ｍｍ）を配置し、これを銀箔からなる反射シートＲで
背後から取り囲み、光の散逸を防止した。導光板１の裏
面６にも反射体３として銀箔シートを配置した。銀箔シ
ート３と裏面６の間には薄い空気層（厚さδ1 で表示）
が存在している。
【０００９】図２おいて、符号Ｍは輝度測定に使用した
輝度計（ミノルタ製ＬＳ１１０；測定視野角１／３°、
クローズアップレンズ装着）を表わしている。測定は輝
度計Ｍが発光面５の中央点Ｐを常に距離２０３ｍｍの距
離から視線ｂで見る条件で、視線ｂの方向を冷陰極管Ｌ
に対して垂直な面内で旋回走査させながら行なった。グ
ラフの横軸は、この視線ｂの方向を出射角φ（°）で表
わしている。計測された輝度値はCOS 補正（視線角度に
よって輝度計に入射する出射光を与える発光面面積がCO
S 関数的に変化することを補償するための補正）後の、
ピーク値に対する相対輝度値（％）に換算した上で、縦
軸上にプロットした。図１のグラフから、本例では８０
°をやや下回る角度の方向に明瞭なピーク（優先伝播方
向）があることが判る。なお、COS 補正は以後に説明す
る全グラフについて行なっているので、その都度は触れ
ないこととする。
【００１０】このような事実から考えて、サイドライト
型の面光源装置に指向出射性の導光板を使用する場合に
は、発光面５からの出射光の優先伝播方向を修正する必
要が生じる。特に、液晶ディスプレイのバックライティ
ングへの適用を考えた場合、最も一般的な観察方向は正
面方向であるから、優先伝播方向を正面方向へ修正する
必要が生じる。
【００１１】従来より、プリズムシートと呼ばれる素子
を導光板の発光面に沿って配設することで優先伝播方向
の修正を行なうことが一般的に行なわれている。プリズ
ムシートの配置法には、そのプリズム面を内側（発光面
側、以下同様。）に向けて配置する方法と、外側（発光
面と反対側、以下同様。）に向けて配置する方法があ
る。
【００１２】図３は、前者の配置法を採用した面光源装
置の基本的な配置を見取図で示したものである。この配
置は、図２（測定条件説明図）に示した配置にプリズム
シートを追加したものであり、各要素の参照符号も共用
されている。
【００１３】符号４で示されたプリズムシートは、指向
出射性の導光板（楔形断面形状を有する光散乱導光体で
構成された導光板）１の発光面５の外側に配置される。
プリズムシート４は、斜面４ａ，４ｂからなるプリズム
列を微細なピッチで多数形成し、他方の面を平坦面４ｅ
とした透光性のシートである。材料としては通常ポリカ
ーボネートなどのプラスチックが使用される。なお、描
示の都合上、プリズムシート４と発光面５の間の間隔及
びプリズム面の繰り返しで形成されるプリズム列のピッ
チは、本図以下において誇張して描かれている。
【００１４】面光源装置を液晶ディスプレイのバックラ
イティングとして使用する場合には、プリズムシート４
の更に外側に公知の液晶表示パネルが配置される。な
お、導光板１の断面が楔形状とされているのは、輝度レ
ベルの向上と輝度の均一性を確保する上で有利なためで
ある。このような形状に基づく効果の詳細については、
例えば特開平７−１９８９５６号公報に記されている。
【００１５】光源素子Ｌから導光板１内に送り込まれた
光は、導光板１内で散乱作用や反射作用を受けながら肉
薄側の端面７に向けて導光される過程で、徐々に発光面
５から出射される。前述した通り、導光板１内に混入分
散させる異屈折率粒子の粒径（一般には、屈折率不均一
構造に関する相関距離）が過剰に小さくないという条件
の下では、発光面５から出射される光は明瞭な優先伝播
方向５ａを持つ。そして、優先伝播方向５ａは、図１の
グラフで例証したように、発光面５に立てた法線に対し
て６０°から８０°程度傾斜している。
【００１６】優先伝播方向５ａを持つ発光面５からの出
射光は、プリズムシート４の内側面４ａ，４ｂから入射
し、外側面４ｅからほぼ正面方向に出射される。この優
先伝播方向の修正作用は主としてプリズムシートの内部
反射に基づくもので、図４を参照して次のように説明さ
れる。
【００１７】図４は、図３に示した配置において、ラン
プＬと直交する方向に沿った断面内における光の挙動を
説明する図である。ここで、「ランプＬと直交する方
向」とは、「ランプＬの延在方向と垂直な方向」、即
ち、「光入射面２の延在方向と垂直な方向」のことであ
り、以下、これを単に「ランプ直交方向」と言う。同様
に、「ランプＬの延在方向と平行な方向」、即ち、「光
入射面２の延在方向と平行な方向」のことを単に「ラン
プ平行方向」などと言う。
【００１８】プリズムシート４は、発光面５に沿ってプ
リズム面を内側に向けて配置されている。プリズム面を
形成するプリズム単位の断面は二等辺三角形をなしてい
る。その頂角をφ3 とする。また、光入射の方向を矢印
Ｌ’、発光面５から出射される光束の優先伝播方向を出
射角φ2 で表わす。上述したように、φ2 の値は、一般
に６０°〜８０°程度となる。
【００１９】導光板１の屈折率を約１．５程度（ＰＭＭ
Ａマトリックスでは１．４９２）とすれば、発光面５へ
の内部側からの入射角φ1 は、４０°をやや下回る程度
となる。このような入射角φ1 と出射角φ2 で表わされ
る光線を代表光線Ｂ1 で表わした。
【００２０】発光面５から出射した代表光線Ｂ1 は、空
気層ＡＲ（屈折率ｎ0 ＝１．０とみなし得る。）を直進
した後、プリズムシート４の斜面４ａにほぼ垂直に入射
して若干の屈折作用を受ける。なお、光線Ｂ1 が反対側
の斜面４ｂに入射する割合は相対的に小さい。
【００２１】代表光線Ｂ1 は更にプリズムシート４内を
反対側の斜面４ｂまでほぼ直進して正反射（全反射）さ
れ、プリズムシート４の平坦面４ｅに内側から入射す
る。プリズム頂角φ3 の値を出射角φ2 、プリズムシー
ト４の屈折率ｎ2 等に応じて適当に設定すれば、平坦面
４ｅへの入射角をほぼ０°とし、ほぼ正面方向（φ4 ＝
約９０°）に向かう光線４ｆが生成される。
【００２２】このようにして、優先伝播方向を正面方向
に修正するという目的は一応達成される。しかし、この
配置法においてはプリズムシート４は、代表光線Ｂ1 で
表わされる優先伝播方向を持つ光束の偏向素子としては
機能しているが、発光面５からの出射時点に光束が有し
ている伝播方向の拡がりを更に絞るような集光素子とし
ては殆ど機能していない。即ち、光束の向きを変える機
能はあるが光束を寄せ集めて伝播方向の平行度を向上さ
せる機能は乏しい。
【００２３】空気層ＡＲからプリズムシート４への入射
は、低屈折率媒体から高屈折率媒体へなされるが、上記
したように入射角は斜面４ａを通してほぼ垂直である。
このような条件では、スネルの法則の表式から理解され
るように、集光作用は殆ど生じない。また、プリズムシ
ート４内の伝播や斜面４ｂの内面の反射を通しても集光
作用が生じないのは明白である。そして、高屈折率媒体
の平坦面４ｅからの出射時には、むしろ光の発散が起
る。但し、垂直に近い出射であれば、斜面４ａへの入射
時と同様の理由で発散作用は弱い。
【００２４】そこで、プリズムシート４に集光作用を発
揮させるために、プリズムシート４を裏返し、プリズム
面を外側に向けて配置する方法が提案されている。
【００２５】図５は、そのような配置を採用した場合の
代表光線の挙動を説明する断面図である。符号４ｃ，４
ｄは、外側に向いたプリズム面を形成する斜面、４ｇは
内側に向いた平坦面を表わし、発光面５と平行である。
頂角φ5 を有するプリズムシート４のプリズム単位の断
面は、二等辺三角形をなし、斜面４ｃ，４ｄの傾斜角φ
6 ，φ7 について、φ6 ＝φ7 が成り立っている。
【００２６】図４の場合と同様に、光入射の方向を矢印
Ｌ’で表わせば、代表光線Ｂ2 は、φ1 ＝４０°をやや
下回る内側入射角を以て発光面５に入射し、その大半が
空気層ＡＲ（屈折率ｎ0 ＝１．０）へ出射される。この
時の出射角φ2 は既述した通り、６０°〜８０°程度と
なる。
【００２７】発光面５から出射された代表光線Ｂ2 は、
空気層ＡＲを直進後、プリズムシート４の平坦面４ｇに
斜めに入射し、図示されたような屈折経路Ｐ1 Ｐ2 を辿
り、プリズムシート４の面４ｃあるいは面４ｄから出射
される。プリズム頂角φ5 の値を発光面５からの出射角
φ2 、プリズムシート４の屈折率ｎ2 に応じて適当に設
定すれば、出射光４ｆの伝播方向を正面方向に近づける
ことが出来る。
【００２８】この配置法によれば、（１）プリズムシー
ト４への入射が発光面５と平行な平坦面４ｇから行なわ
れること、及び（２）プリズム面４ｃ，４ｄが一種の凸
レンズアレイとして機能することから、光束を正面方向
へ寄せ集めるような集光作用が発揮される。
【００２９】上記（１）の事実を一般化すれば、平坦面
を持つ光透過素子をその平坦面が内側に向き且つ発光面
５と平行となるように配置し、この平坦面に斜めから光
束を入射させると、一種の集光作用が生じると言うこと
である。これを図６を参照して簡単に説明する。図６に
おいて、符号１は図１のグラフに示した指向出射性を有
するＰＭＭＡマトリックスを使用した導光板（屈折率
１．４９２）を表わし、符号１０は平坦面１１を持つ光
透過素子を表わしている。光透過素子１０として、ここ
ではＰＭＭＡ製の平板（屈折率１．４９２）を考える。
平板１０の平坦面１１は発光面５と平行であり、両者の
間には空気層ＡＲ（屈折率＝１．０）が存在している。
【００３０】今、代表光線Ｂ10で代表される光束が空気
層ＡＲを伝播中の状態において、優先伝播方向を中心に
幅２０．０°の角度範囲に伝播する「部分光束」に注目
する。図１の実測例から推定して、このような部分光束
は発光面５から出射される光束の大半を代表していると
考えて差し支えない。そこで、この角度範囲で定義され
る部分光束の両端の光線をＢ11，Ｂ12で表わし、光線Ｂ
10，Ｂ11，Ｂ12について上記屈折率の条件でスネルの法
則を適用して光線追跡を試みた。
【００３１】その結果は、本図６中に書き込まれている
通りである。即ち、空気層ＡＲ内を伝播中は２０．１°
の拡がりがあった光束は、平坦面１１に対する斜入射時
の屈折を通して６．９°に狭まっている。換言すれば、
光線Ｂ10，Ｂ11，Ｂ12が導光板１内で持っていた拡がり
状態（符号Ｃ〜Ｃ”参照）を取り戻したことになる。即
ち、空気層ＡＲより高屈折率の媒体の表面で形成される
光透過素子の平坦面は、発光面５に平行に配置された
時、空気層ＡＲへの脱出で一旦弱められた指向性を取り
戻す作用を有する。
【００３２】なお、符号Ｃ’，Ｓで指示されている光線
群は、平坦面１１上のある入射点Ｑに注目した条件での
光線追跡の状況を表わしており、これから集光作用がよ
り明解に理解される。
【００３３】図５に示した「溝外向き」の配置は、この
ような集光作用が利用出来る点で優れているが、図４に
示した「溝内向き」の配置に比して、光束の偏向作用が
得難いという難点がある。即ち、「溝外向き」の配置
は、図４における斜面４ｂのような内面反射が利用出来
ず、プリズムシート両面における屈折作用のみで光束を
偏向させることになる。
【００３４】即ち、通常用意し得るプリズムシートや導
光板の材料の屈折率の条件（屈折率は１．５前後）で
は、プリズム頂角φ5 を調整しても、光束を正面方向へ
向けることは困難である。
【００３５】図７のグラフは、これを例証する実測例
で、「溝内向き」の配置と「溝外向き」の配置につい
て、図１と同様の測定条件（図２に関連して説明した条
件）の下で、出射光強度の角度特性をプロットしたもの
である。同グラフにおける測定条件の概略は図２に示し
た通りである。即ち、グラフＩは、図１の結果を得た配
置にプリズム頂角７０°のプリズムシートを「溝外向
き」で追加した場合の出射光強度の角度特性をプロット
したものである。これに対してグラフＩＩは、図１の結
果を得た配置にプリズム頂角６６°のプリズムシートを
「溝内向き」で追加した場合の出射光強度の角度特性を
プロットしたものである。なお、縦軸のスケールはグラ
フＩのピークを１００とした相対光度（％）を表わして
いる。
【００３６】両グラフの比較から明らかなように、グラ
フＩが表わす「溝外向き」の配置はグラフＩＩが表わす
「溝内向き」の配置に比べ、集光機能は大幅に優れてい
るが、正面方向への偏向機能が不足しており、優先伝播
方向が正面方向から２０°以上もずれている。このよう
な傾向は、本事例に限らず一般的なものである。
【００３７】そこで従来は、「溝外向き」でプリズムシ
ートを使用する場合には、これを２枚重ねて使用するこ
とが通例であった。図８のグラフは、このような手法を
適用した場合の出射光強度の角度特性の実測例で、測定
条件は図７と同様である。
【００３８】即ち、グラフＩＩＩは、図１の結果を得た
配置にプリズム頂角６６°のプリズムシートとプリズム
頂角９０°のプリズムシートとを「溝外向き」で２枚重
ねて追加した場合の出射光強度の角度特性をプロットし
たものである。グラフＩＩは、図７で述べたプリズム頂
角６６°のプリズムシートを「溝内向き」で用いた配置
に対するものである。なお、縦軸のスケールはグラフＩ
ＩＩのピークを１００とした相対光度（％）を表わして
いる。
【００３９】両グラフから明らかなように、グラフＩＩ
Ｉが表わす「溝外向き」２枚重ねの配置はグラフＩＩが
表わす「溝内向き」の配置に比べ、集光機能が大幅に優
れているだけでなく、正面方向への偏向機能も十分であ
る。換言すれば、図７に示した「溝外向き」１枚におけ
る偏向機能不足が解消している。
【００４０】しかしこの方法は、２枚のプリズムシート
の微細な溝同士が重なることによるモアレ縞の発生や、
２枚のプリズムシートの繰り返し溝の間に一定の位相関
係を確保しなければ高い光利用効率が得られない等の難
点を有している。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、上記従来技術の問題点を解決することにある。即
ち、本発明は、指向出射性の導光板の発光面からの出射
光束を正面方向へ偏向させながら、同時に光束の伝播方
向の平行度を改善するような集光機能を併せて発揮する
伝播方向特性修正素子を用いたサイドライト型面光源装
置を提供しようとするものである。
【００４２】
【課題を解決するための手段】本発明のサイドライト型
の面光源装置は、指向出射性の導光板の発光面に沿って
伝播方向特性修正素子を配置することによって上記技術
課題を解決するものである。ここで使用される導光板
は、側端面から離れるに従って厚さを減ずる傾向を持つ
楔形の断面を有していることが好ましいが、本発明の本
質的な特徴には直接関係しないので、平板状のものも使
用し得る。
【００４３】本発明で使用される伝播方向特性修正素子
は、導光板の発光面とほぼ平行な光取入面となる平坦領
域を先端部に有する多数の凸部要素の一次元アレイまた
は二次元アレイを備えている。各凸部要素は、その側部
の少なくとも一部に、全反射を含む反射に基づく正面方
向への偏向機能を持った反射偏向面を有する。また、反
射パターン手段は、導光板の発光面から指向性を以て出
射された光束が前記凸部要素の平坦領域以外の部分に入
射することを抑制するように分布する反射部を有してい
る。
【００４４】凸部要素の一次元アレイの典型例は、多数
のリッジ要素をランプと平行方向に整列たもので与えら
れる。この場合、ランプから相対的に遠い側部に全反射
を含む反射に基づく正面方向への偏向機能を持つ反射偏
向面が設けられる。また、反射パターン手段の反射部
は、導光板の発光面から指向性を以て出射された光束が
前記リッジ要素の平坦領域以外の部分に入射することを
抑制するようにストライプ状に分布する。
【００４５】凸部要素で二次元アレイを構成する場合、
各凸部要素は、更にその側部の少なくとも一部に、全反
射を含む反射に基づく正面方向への二次元的な偏向機能
を持つ反射偏向面を有するような形状が選ばれる。その
ような形状として柱状突起、特に、四角柱突起形状ある
いは円錐柱状突起形状（円柱状突起形状を含む）があ
る。
【００４６】四角柱状突起要素を採用する場合、各四角
柱状突起要素に全反射を含む反射に基づく正面方向への
二次元的な偏向機能を持つように形成された三個の反射
偏向面が設けられる。
【００４７】また、円錐柱状突起要素を採用する場合、
各円錐柱状突起要素に全反射を含む反射に基づく正面方
向への二次元的な偏向機能を持つ周面が設けられる。
【００４８】反射パターン手段の具体的な形態として
は、導光板の発光面と伝播方向特性修正素子の間に配置
される反射パターンシート、あるいは、導光板の発光面
上に分布して形成された反射部がある。
【００４９】本発明で使用される導光板は、側端面から
離れるに従って厚さを減ずる傾向を持つ楔形の断面を有
していることが好ましい。
【００５０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従った実施形態Ｉ
〜ＸＩＩを例にとり、本発明を更に詳しく説明する。各
実施形態における説明では、適宜共通した参照番号を使
用し、また、同一要素、構成あるいは機能についての繰
り返し説明は適宜省略する。特に、各実施形態で使用さ
れている導光板は、図１、図２、図３等で引用されたも
のと同じものとすることが出来る。
【００５１】即ち、各実施形態において、指向出射性の
導光板１として、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ；屈折率１．４９２）からなるマトリックス中に異屈
折率物質としてシリコーン系樹脂材料（トスパール１２
０；東芝シリコーン社製）を一様に混入分散させたもの
が使用されている。シリコーン系樹脂材料の含有比率
は、例えば０．０３ｗｔ％である。異屈折率粒子の含有
比率は設計的に定められるもので、一般に、発光面サイ
ズ（奥行き）が大きくなる程、含有比率は低く設定され
る。
【００５２】導光板１のサイズの具体例は前述した通り
であり、例えば、光入射面２側から見た奥行きが１８０
ｍｍ、幅が１３５ｍｍ、光入射面２側の厚さが２．５ｍ
ｍ、末端面７側の厚さは０．５ｍｍである。導光板１の
光入射面２から１．０ｍｍ離し、光供給手段として直管
状のランプＬ（管径ｌ＝２．４ｍｍの冷陰極管）を配置
した。ランプＬは、これを銀箔からなる反射シートＲで
背後から取り囲み、光の散逸を防止した。導光板１の裏
面側にも反射体３として銀箔シートを配置したことも前
述した通りである。
【００５３】［実施形態Ｉ］全体配置の概略は図９に示
した通りである。即ち、本実施形態では、図３に示した
従来例で使用されているプリズムシート４に代えて、伝
播方向特性修正素子１４と反射パターンシート１６が配
置される。反射パターンシート１６は、反射パターン手
段として伝播方向特性修正素子１４の内側に配置され
る。
【００５４】伝播方向特性修正素子１４、反射パターン
シート１６の構造及び機能については、図１０を用いて
説明する。図１０は、導光板１の発光面５、伝播方向特
性修正素子１４及び反射パターンシート１６の周辺を拡
大断面図で描き、代表光線の伝播経路などを併記したも
のである。
【００５５】図９、図１０を併せて参照すると、伝播方
向特性修正素子１４は透明樹脂材料（ここでは、ＰＭＭ
Ａ；屈折率１．４９２）で構成されており、一次元アレ
イを形成する凸部要素として、多数のリッジ１４ｃを備
えている。各リッジ１４ｃは先端部に平坦領域１４ｇを
有している。各平坦領域１４ｇは、発光面５と平行な関
係にあり、発光面５から出射された光を取り入れる光取
入面として機能する。各リッジ１４ｃの２つの側面１４
ａ，１４ｂの内、光入射面２から遠い方の側面１４ｂ
は、伝播方向特性修正素子１４内に導入された光をラン
プ直交方向断面内で正面方向へ偏向する全反射面として
機能する。
【００５６】反射偏向面１４ｂの傾斜角は、このような
機能に適合した大きさに設計される。他方の側面１４ａ
の傾斜角の大きさは一般には任意であるが、平坦領域１
４ｇ間の間隔を出来るだけ小さくとれるように設計され
ることが好ましい。
【００５７】伝播方向特性修正素子１４の内側に配置さ
れる反射パターンシート１６も透明樹脂材料（ここで
は、ＰＭＭＡ；屈折率１．４９２）で構成されており、
一方の面（本実施形態では内側面）には反射部１６ｒが
ストライプパターンで分布形成されている。一つの反射
部１６ｒとその隣の反射部１６ｒの間は、窓部１６ｗを
形成している。反射部１６ｒは、正反射性のＡｇ，Ａｌ
などからなる層あるは膜で形成されることが好ましい。
【００５８】なお、図９において反射パターンシート１
６の外側面に見えている明暗ストライプパターンは、後
述する作用によって形成される明部と暗部を表わしてお
り、反射部１６ｒと窓部１６ｗ自身のストライプパター
ンではない。但し、反射部１６ｒを反射パターンシート
１６の外側面に形成した場合には、図９中で示された明
暗ストライプは、反射部１６ｒによって形成される明部
と暗部を表わすことになる。
【００５９】反射部１６ｒの形成周期と伝播方向特性修
正素子１４の凸部要素１４ｃの形成周期は等しく設計さ
れる。また、反射部１６ｒの寸法（ストライプ幅）と凸
部要素（リッジ）１４ｃとの相対的な位置関係は、各平
坦領域１４ｇへの光入射を妨げず、且つ、各平坦領域１
４ｇ間のＶ字状の谷部への光入射を阻止するように設計
される。
【００６０】本実施形態における光束の正面方向への偏
向と集光のプロセスを順を追って記せば、次のようなも
のとなる。 （１）指向出射性の導光板１の発光面５から明瞭な指向
性を持った光束が出射される。既に述べた通り、この光
束の優先伝播方向は、一般に、発光面５に立てた法線に
対して６０°〜８０°程度傾斜している。ここでは、中
間をとって、７０°方向に出射される光線Ｃ1 ，Ｃ2 で
出射光束を代表させる。但し、この光束の伝播方向に
は、ある程度の拡がりがある（図６参照）。
【００６１】（２）出射光束は、反射パターンシート１
６へ向い、反射部１６ｒまたは窓部１６ｗへ入射する。
窓部１６ｗは、反射部１６ｒが形成されていない平滑面
である。窓部１６ｗへ入射した光束（Ｃ1 で代表）の多
くは、スネルの屈折の法則に従って屈折し、反射パター
ンシート１６内部へ進む。一方、反射部１６ｒへ入射し
た光束（Ｃ2 で代表）は、発光面５へ向けて反射され
る。この反射光及び窓部１６ｗからの少量の反射光は、
発光面５による反射、導光板１内への再入射と発光面５
からの再出射などを経て、再度反射パターンシート１６
への入射の機会が与えられる。このように反射光はリサ
イクル的に利用される。
【００６２】（３）直接あるいは上記リサイクル過程を
経て、反射パターンシート１６内に進入した光束は、平
滑な外側面１６ｑから再度空気層ＡＲへ出射される。こ
こでも、スネルの法則に従った屈折が生じる。しかし、
１６ｗと１６ｑで起る現象は相殺し合う関係であるか
ら、反射パターンシート１６の透過前後で光束の向き
（Ｃ1 ）と拡がりは、変化しないと考えて良い。なお、
反射部１６ｒがストライプパターンに対応した明部と暗
部が、反射パターンシート１６の外側面１６ｑ上に形成
されることは、既に述べた通りである。
【００６３】（４）反射パターンシート１６の透過光束
（Ｃ1 で代表）は、伝播方向特性修正素子１４の平坦領
域１４ｇへ斜めに入射する。換言すれば、反射パターン
シート１６の透過光束経路と平坦領域１４ｇの位置、寸
法が互いに整合するように、伝播方向特性修正素子１４
と反射パターンシート１６の構造と配置が設計される。
【００６４】平坦領域１４ｇへの斜入射時には、図６を
参照して説明した集光作用により、光束の伝播方向の平
行度が改善される。平坦領域１４ｇ間の谷部（無効領
域）への入射は、反射パターンシート１６によって抑止
されている。
【００６５】（５）伝播方向特性修正素子１４の平坦領
域１４ｇへ斜入射した光束（Ｃ1 で代表）は、凸部要素
１４ｃの全反射偏向側面１４ｂで全反射される。全反射
時に平坦領域１４ｇからの入射で改善された光束の平行
度が劣化しないことは言うまでもない。
【００６６】全反射偏向側面１４ｂの傾斜角は、全反射
によって光束がほぼ正面方向へ偏向されるように設計さ
れる。ここでは、代表光線Ｃ1 （発光面５からの出射角
７０°）、伝播方向特性修正素子１４及び反射パターン
シート１６の屈折率が１．４９２の条件で計算された最
適角度として、α1 ＝７０．５°が例記されている。
【００６７】反射偏向面１４ｂの最適傾斜角は、発光面
５からの出射角（導光板１の屈折率にほぼ依存）、伝播
方向特性修正素子１４及び反射パターンシート１６の屈
折率の条件によってある程度変化する。実際に導光板
１、伝播方向特性修正素子１４及び反射パターンシート
１６に使用される材料の屈折率はほぼ１．４９〜１．６
の範囲にある。これを前提に実際的なα1 の範囲を計算
すると、６７°≦α1 ≦７５°となる。
【００６８】なお、他方の面１４ａの傾斜角α2 に絶対
的な制限はないが、α2 がα1 を大きく下回ることは製
造技術上、強度上等の無理が生じる。また、反射偏向面
１４ｂで反射された光を再反射させてしまう可能性も生
じる。逆に、α2 が９０°を大きく越えると、平坦領域
１４ｇの占有率低下の問題が生じる。これらを考慮した
実際的なα2 の範囲としては、６５°≦α2 ≦１１５°
があり、その中で好ましい範囲としては、９０°≦α2
≦１１０°がある。更に言えば、α2 をほぼ９０°とす
れば、製造も容易で、平坦領域１４ｇの占有率も大きく
とれる点で有利である。
【００６９】（６）反射偏向面１４ｂの全反射によって
ほぼ正面方向へ偏向された光束は、伝播方向特性修正素
子１４の平坦な外側面１４ｈにほぼ垂直に入射し、照明
光束として外部空気層ＡＲに放出される。これは高屈折
率媒体から低屈折率媒体への伝播を意味するが、外側面
１４ｈへの入射はほぼ垂直であるから、光束発散（平行
度の劣化）は殆ど起らない。結局、平坦伝播方向特性修
正素子１６の透過によって、光束の偏向と平行度の改善
が併せて達成されることになる。
【００７０】なお、この実施形態Ｉの変形型として、反
射部１６ｒを反射パターンシート１６の外側面に形成し
たものがある。その場合の作用は、反射が反射パターン
シート１６の内側面でなく外側面で起る点等を除けば、
上記説明した実施形態Ｉとほぼ同様である。
【００７１】［実施形態ＩＩ］本実施形態は、図１１に
全体配置を示したように、基本的には実施形態Ｉと同じ
構造を採用しながら、伝播方向特性修正素子１４の外側
面にランプ直交方向に整列したプリズム溝アレイ１５を
形成したものである。実施形態Ｉと共通した構成と機能
については、詳しい説明は省略する。
【００７２】本実施形態では、伝播方向特性修正素子１
４の外側面にランプ直交方向に整列したプリズム溝アレ
イ１５を形成したことにより、ランプ平行方向断面内に
おける正面指向性を向上させている。
【００７３】このような技術手段が有効性を持つ理由
は、指向出射性の導光板１の発光面からの出射光は、ラ
ンプ平行方向断面内では正面方向への緩い指向性を示
し、これを改善する余地が残されているからである。
【００７４】図１２はこれを例証する図１と同様のグラ
フである。本グラフを得た対象物（サイドライト型面光
源装置）は図１のグラフを得た対象物と同一であるが、
輝度計の視線の旋回走査を行なう断面は、図２に示した
ものに対して垂直である。即ち、輝度計の視線が発光面
の中央点Ｐ（図２で表示）を常に通る条件で、中央点Ｐ
を通るランプ平行断面内で輝度計を旋回走査しながら輝
度を計測した。計測された輝度値は、ピーク値に対する
相対輝度値（％）に換算した上で、縦軸上にプロットし
た。図１のグラフから、正面方向（０°）から大きくは
ずれた方向へも相当の出射が行なわれていることが判
る。
【００７５】伝播方向特性修正素子１４の外側面に形成
されたプリズム溝アレイ１５の光学的な作用は、図５で
説明したプリズムシート４のプリズム面４ｃ，４ｄと基
本的に同じである。但し、プリズム溝アレイ１５の偏向
・集光作用は、プリズム溝アレイ１５の配列方向（ラン
プ直交方向）に対して垂直な方向、即ちランプ平行方向
の断面内で有効に発揮される。従って、このようなプリ
ズム溝アレイ１５を伝播方向特性修正素子１４の外側面
に形成することで、正面方向から見た面光源装置の明る
さが更に改善される。なお、プリズム溝アレイ１５を構
成するプリズム要素の頂角は、９０°〜１１０°程度、
特に１００°前後とすることが好ましい。
【００７６】［実施形態ＩＩＩ］本実施形態は、図１３
に全体配置を示したように、実施形態ＩＩにおいて伝播
方向特性修正素子の外側面にプリズム溝アレイに代えて
シリンドリカルレンズアレイを形成したものである。シ
リンドリカルレンズアレイ１５の配向方向は、当然、ラ
ンプ直交方向とされる。このようなシリンドリカルレン
ズアレイ１５が、実施形態ＩＩにおけるプリズム溝アレ
イと同様の偏向・集光作用を発揮し、正面方向から見た
面光源装置の明るさを改善することは言うまでもない。
【００７７】［実施形態ＩＶ］本実施形態は、図１４に
全体配置を示したように、実施形態Ｉにおける反射パタ
ーン手段として採用されている反射パターンシート１６
を導光板１の発光面５上に形成される反射パターンで置
き換えたものである。
【００７８】導光板１上に反射パターンを形成した構
造、機能については、図１５を用いて説明する。図１５
は、図１０と同様の形式で導光板１の発光面５、伝播方
向特性修正素子１４の周辺を拡大断面図で描き、代表光
線の伝播経路などを併記したものである。
【００７９】図１４及び図１５において、伝播方向特性
修正素子１４は図１０に示したものと基本的に同じもの
である。従って、その構造、機能の詳細説明の繰り返し
は行なわない。
【００８０】導光板１の発光面５上に形成される反射パ
ターンは、多数の反射部１ｒからなるもので、全体で図
１４中に示したようなストライプパターンを形成するよ
うに分布している。反射部１ｒは、正反射性のＡｇ，Ａ
ｌなどからなる層あるは膜で形成されることが好まし
い。また、反射部１ｒの形成周期と伝播方向特性修正素
子１４の凸部要素１４ｃの形成周期は等しく設計され
る。
【００８１】そして、反射部１ｒの寸法（ストライプ
幅）と凸部要素（リッジ）１４ｃとの相対的な位置関係
は、各平坦領域１４ｇへの光入射を妨げず、且つ、各平
坦領域１４ｇ間のＶ字状の谷部への光入射を阻止するよ
うに設計される。このような反射部１ｒは、実施形態Ｉ
〜ＩＩＩで使用されている反射パターンシート１６の反
射部１６ｒと類似した機能を発揮する。
【００８２】以下、本実施形態における光束の正面方向
への偏向と集光のプロセスを順を追って記せば、次のよ
うなものとなる。 （１）指向出射性の導光板１の発光面５の窓部１ｗ、即
ち、反射部１ｒが形成されていない部分からは、明瞭な
指向性を持った光束が出射される。この光束の優先伝播
方向は、一般に、発光面５に立てた法線に対して６０°
〜８０°程度傾斜している。ここでは、中間をとって、
７０°方向に出射される光線Ｃ01で出射光束を代表させ
る。但し、この光束の伝播方向には、ある程度の拡がり
がある（図６参照）。
【００８３】一方、導光板１内部で反射部１ｒへ入射し
た光束（Ｃ02で代表）は、導光板１内に戻される。この
反射光は、導光板１内部の散乱、裏面での反射などを経
て、再度窓部１ｗからの出射の機会が与えられる。この
ように、反射部１ｗによる反射光はリサイクル的に利用
される。
【００８４】（２）直接あるいは上記リサイクル過程を
経て、窓部１ｗから空気層ＡＲへ脱出した光束（Ｃ01で
代表）は、伝播方向特性修正素子１４の平坦領域１４ｇ
へ斜めに入射する。換言すれば、窓部１ｗから脱出した
光束の経路と平坦領域１４ｇの位置、寸法が互いに整合
するように、伝播方向特性修正素子１４と反射部１ｒの
配置が設計される。
【００８５】平坦領域１４ｇへの斜入射時には、図６を
参照して説明した集光作用により、光束の伝播方向の平
行度が改善される。なお、平坦領域１４ｇ間の谷部（無
効領域）への入射は、反射部１ｒによって抑止されてい
る。
【００８６】（３）伝播方向特性修正素子１４の平坦領
域１４ｇへ斜入射した光束（Ｃ01で代表）は、凸部要素
１４ｃの一方の反射偏向面１４ｂで全反射される。この
ような全反射によって、平坦領域１４ｇからの入射で改
善された光束の平行度が劣化することはない。実施形態
Ｉの説明で述べたように、反射偏向面１４ｂの傾斜角
は、全反射によって光束がほぼ正面方向へ偏向されるよ
うに設計される。ここでは、代表光線Ｃ01（発光面５か
らの出射角７０°）、伝播方向特性修正素子１４の屈折
率が１．４９２の条件で計算された最適角度として、α
1 ＝７０．５°が例記されている。
【００８７】反射偏向面１４ｂの最適傾斜角は、発光面
５からの出射角（導光板１の屈折率にほぼ依存）、伝播
方向特性修正素子１４の屈折率の条件によってある程度
変化する。既述した通り、実際に導光板１、伝播方向特
性修正素子１４に使用される材料の屈折率はほぼ１．４
９〜１．６の範囲にある。これを前提に実際的なα1の
範囲を計算すると、６５°≦α1 ≦７５°となる。
【００８８】なお、他方の面１４ａの傾斜角α2 に絶対
的な制限はないこと、実際的な範囲として、６５°≦α
2 ≦１１５°があり、その中でも９０°≦α2 ≦１１０
°が好ましいことは既に述べた。更に、α2 をほぼ９０
°とすれば、製造も容易で、平坦領域１４ｇの占有率も
大きくとれる点で有利であることも実施形態Ｉ〜ＩＩＩ
の場合と同じである。
【００８９】（４）反射偏向面１４ｂの全反射によって
ほぼ正面方向へ偏向された光束は、伝播方向特性修正素
子１４の平坦な外側面１４ｈにほぼ垂直に入射し、照明
光束として外部空気層ＡＲに放出される。これは高屈折
率媒体から低屈折率媒体への伝播を意味するが、外側面
１４ｈへの入射はほぼ垂直であるから、光束発散（平行
度の劣化）は殆ど起らない。結局、平坦伝播方向特性修
正素子１６の透過によって、光束の偏向と平行度の改善
が併せて達成されることになる。
【００９０】［実施形態Ｖ］実施形態Ｖは、図１６に全
体配置を示したように、基本的には実施形態ＩＶと同じ
構造を採用しながら、伝播方向特性修正素子１４の外側
面にランプ直交方向に整列したプリズム溝アレイ１５を
形成したものである。伝播方向特性修正素子１４の外側
面に形成されたプリズム溝アレイ１５の作用が、実施形
態ＩＩで説明したものと同様であることは言うまでもな
い。
【００９１】即ち、このようなプリズム溝アレイ１５を
伝播方向特性修正素子１４の外側面に形成することで、
正面方向から見た面光源装置の明るさが更に改善され
る。なお、プリズム溝アレイ１５を構成するプリズム要
素の頂角は、実施形態ＩＩの場合と同様、９０°〜１１
０°程度、特に１００°前後とすることが好ましい。
【００９２】［実施形態ＶＩ］実施形態ＶＩは、図１７
に全体配置を示したように、実施形態Ｖにおいて伝播方
向特性修正素子の外側面にプリズム溝アレイに代えてシ
リンドリカルレンズアレイを形成したものである。シリ
ンドリカルレンズアレイ１５の配向方向は、ランプ直交
方向とされる。このようなシリンドリカルレンズアレイ
１５が、実施形態ＩＩＩにおけると同様の偏向・集光作
用を発揮し、正面方向から見た面光源装置の明るさを改
善することは言うまでもない。
【００９３】ここまでの実施形態Ｉ〜ＶＩはいずれも多
数の凸部要素を一次元的に配列形成した伝播方向特性修
正素子を用いた例であるのに対して、次に説明する実施
形態ＶＩＩ〜ＸＩＩは多数の凸部要素を二次元的に配列
形成した伝播方向特性修正素子を用いた例である。多数
の凸部要素を二次元的に配列形成するには、各凸部要素
を先端に平坦領域を有する柱状の突起要素とし、突起要
素の二次元アレイを構成すれば良い。
【００９４】凸部要素を二次元的に配列形成する趣旨
は、ランプ直交方向断面内のみならずランプ平行方向断
面内についても正面方向への偏向と集光を行ない、照明
光束の平行度を二次元的に更に向上させることにある。
即ち、実施形態ＩＩ，ＩＩＩ，Ｖ，ＶＩで採用したプリ
ズム溝あるいはシリンドリカルレンズと同様に、ランプ
側から見て左右側方へ照明光束が拡がって放出されるこ
とを防止することを企図するものである。
【００９５】従って、凸部要素の二次元アレイとプリズ
ム溝あるいはシリンドリカルレンズの手段を組み合わせ
て、照明光束の側方への拡がりを防止する機能を重層的
に強化することも出来る。実施形態ＶＩＩ，ＶＩＩＩ，
Ｘ，ＸＩはその具体例である。
【００９６】［実施形態ＶＩＩ］本実施形態は、実施形
態Ｉにおいて伝播方向特性修正素子と反射パターンシー
トを一次元型のものから二次元型のものに変更した例の
一つに相当している。即ち、図１８に全体配置と円形で
囲んだ部分拡大描示を併記したように、指向出射性の導
光板１に沿って、伝播方向特性修正素子１４と反射パタ
ーンシート１６が配置される。この配置形は実施形態Ｉ
〜ＩＩＩと同じである。また、伝播方向特性修正素子１
４と反射パターンシート１６を構成する材料についても
同様のものが使用出来る。
【００９７】しかし、伝播方向特性修正素子１４と反射
パターンシート１６の構造と機能に一部差異がある。以
下、この点を中心に説明する。例えばＰＭＭＡの様な透
明樹脂材料で構成された伝播方向特性修正素子１４は、
二次元アレイを形成する凸部要素として、多数の四角柱
状突起１４ｃを備えている。各四角柱状突起１４ｃは先
端部に平坦領域１４ｇを有している。各平坦領域１４ｇ
は、一次元配列の場合と同じく、発光面５と平行な関係
にあり、発光面５から出射された光を取り入れる光取入
面として機能する。
【００９８】各四角柱状突起１４ｃの４つの側面の内、
光入射面２から遠い方の側面１４ｂは、伝播方向特性修
正素子１４内に導入された光をランプ直交方向断面内で
正面方向へ偏向する全反射面として機能する。即ち、一
次元配列（実施形態Ｉ〜ＶＩ）における伝播方向特性修
正素子の反射偏向面１４ｂと同様の機能を果たす。
【００９９】従って、実施形態Ｉの関連説明における反
射偏向面の傾斜角の大きさに関する議論は、本実施形態
においても適用される。即ち、実際的な条件の下で、反
射偏向面１４ｂの傾斜角はほぼ６７°〜７５°の範囲の
値とされる。
【０１００】反射偏向面１４ｂに対向する側面１４ａの
傾斜角についても、実施形態Ｉの場合と同様の理由で、
一般に６５°〜１１５°の範囲、好ましくは、９０°〜
１１０°、特に９０°前後とされる。
【０１０１】残る二面１４ｅ，１４ｆは、伝播方向特性
修正素子１４内に導入された光をランプ平行方向断面内
で正面方向へ偏向する反射面として機能する。即ち、有
効に作用する方向は異なるが（垂直な方向）、反射偏向
面１４ｂと同様の機能を果たす。但し、ランプ平行方向
断面内で光束の伝播方向は相当の拡がりをもっているの
で、反射偏向面１４ｂ程、全反射でない反射も相当生じ
る（図１、図１０のグラフを参照）。
【０１０２】しかし、反射偏向作用自体に本質的な差異
は無いから、反射偏向面１４ａの傾斜角の大きさを反射
偏向面１４ｂの傾斜角に準じて定めても実用上差し支え
ない。従って、反射偏向面１４ａの傾斜角は、６７°〜
７５°の範囲とすることが出来る。この範囲で、三方の
反射偏向面１４ｂ，１４ｅ，１４ｆの傾斜角を等しく設
計しても良い。
【０１０３】次に、例えばＰＭＭＡの様な透明樹脂材料
で構成され、伝播方向特性修正素子１４の内側に配置さ
れる反射パターンシート１６は、一方の面（本実施形態
では外側面）に反射部１６ｒがグリッドパターンで分布
形成されている。反射部１６ｒが形成されていな部分
は、反射部１６ｒは、正反射性のＡｇ，Ａｌなどからな
る層あるは膜で形成されることが好ましい。反射部１６
ｒが存在しない表面領域は窓部１６ｗを形成する。
【０１０４】なお、反射部１６ｒを反射パターンシート
１６の内側面に形成した場合には、図１８中で示された
明暗パターンは、反射部と窓部自身のパターンではな
く、反射パターンシート１６の外側面に現われる明暗パ
ターンを表わすことになる。
【０１０５】反射パターンシート１６は、各凸部要素の
平坦領域１４ｇ以外の谷部（無効領域）に導光板１の発
光面５からの出射光が入射することを抑止するために設
けられる。従って、実施形態Ｉ〜ＩＩＩの場合と同様、
窓部１６ｗの形成周期と伝播方向特性修正素子１４の凸
部要素１４ｃの形成周期は等しく設計される。また、反
射部１６ｒの寸法（グリッド幅）と凸部要素（四角柱突
起）１４ｃとの二次元的相対的位置関係は、各平坦領域
１４ｇへの光入射を妨げず、且つ、各平坦領域１４ｇ間
の谷部への光入射を阻止するように設計される。
【０１０６】本実施形態において、光束の正面方向への
偏向と集光が二次元的に達成されるプロセスの概略を記
せば、次のようなものとなる。 （１）指向出射性の導光板１の発光面５から明瞭な指向
性を持った光束が出射される。既に述べた通り、この光
束の優先伝播方向は、一般に、発光面５に立てた法線に
対して６０°〜８０°程度傾斜している。また、この光
束の伝播方向には、ランプ直交方向断面、ランプ平行方
向断面のいずれに関しても、ある程度の拡がりがある。
一般に、後者の方が大きい（図１、図６、図１２参
照）。
【０１０７】（２）出射光束は、反射パターンシート１
６の内部を透過後に、反射部１６ｒまたは窓部１６ｗへ
入射する（反射部１６を反射パターンシート１６の内側
に形成した場合には、直接入射）。反射部１６ｒへ入射
した光束は、内側へ向けて反射される。この反射光及び
窓部１６ｗからの少量の反射光は、反射パターンシート
１６内側面による反射、発光面５による反射、導光板１
内への再入射、発光面５５からの再出射などを経て、再
度窓部１６ｗへの入射の機会が与えられる。このように
反射光はリサイクル的に利用される。
【０１０８】（３）直接あるいは上記リサイクル過程を
経て、反射パターンシート１６を通過した光束は、各四
角柱状突起１４ｃの平坦領域１４ｇへ斜めに入射する。
換言すれば、反射パターンシート１６の透過光束経路と
平坦領域１４ｇの位置、寸法が互いに２次元的に整合す
るように、伝播方向特性修正素子１４と反射パターンシ
ート１６の構造と配置が設計される。
【０１０９】平坦領域１４ｇへの斜入射時には、図６を
参照して説明した集光作用により、光束の伝播方向の平
行度が改善される。なお、平坦領域１４ｇ間の谷部（無
効領域）への入射は、反射パターンシート１６によって
抑止されている。
【０１１０】（４）伝播方向特性修正素子１４の平坦領
域１４ｇへ斜入射した光束（２次元的な伝播方向の拡が
りがあることに注意）は、四角柱状要素１４ｃの三方の
反射偏向面１４ｂ，１４ｅ，１４ｆで反射され、ほぼ正
面方向へ偏向される。反射偏向面１４ｂによる反射は、
ほぼ全反射である。これらの反射による光束の平行度の
劣化は起らない。
【０１１１】（５）ほぼ正面方向へ偏向された光束は、
伝播方向特性修正素子１４の外側面にほぼ垂直に入射
し、照明光束として外部空気層に放出される。これは高
屈折率媒体から低屈折率媒体への伝播を意味するが、外
側面への入射は二次元的な意味で垂直に近いから、光束
発散（平行度の劣化）はランプ直交断面内は勿論のこ
と、ランプ平行断面内でも余り起らない。結局、本実施
形態では、光束の偏向と平行度の改善が二次元的に達成
されることになる。
【０１１２】［実施形態ＶＩＩＩ及び実施形態ＩＸ］図
１９及び図２０には、これら実施形態の全体配置が円形
で囲んだ部分拡大描示とともに示されている。各実施形
態は、基本的には実施形態ＶＩＩと同じ構造を採用しな
がら、伝播方向特性修正素子１４の外側面にランプ直交
方向に整列したプリズム溝アレイ１５（実施形態ＶＩＩ
Ｉ）あるいはシリンドリカルレンズ１５（実施形態Ｉ
Ｘ）を形成したものである。実施形態ＶＩＩと共通した
構成と機能については、繰り返し説明は省略する。
【０１１３】プリズム溝アレイ１５あるいはシリンドリ
カルレンズ１５は、実施形態ＩＩあるいはＩＩＩで採用
されているものと、構造、機能共に基本的には同じであ
る。但し、実施形態ＩＩ，ＩＩＩとは異なり、伝播方向
特性修正素子１４の凸部要素が二次元的に配列されてい
るので、照明光束の側方への拡がり防止機能が重層的に
強化されている点に注意すべきである。
【０１１４】［実施形態Ｘ］本実施形態は、実施形態Ｖ
ＩＩにおいて採用されている伝播方向特性修正素子の凸
部要素の形状を四角柱状のものから円錐柱状（円柱状を
含む。以下同じ。）のものに置き換え、それに応じて反
射パターンシートの反射部のパターンを変更したもので
ある。即ち、図２１に全体配置と円形で囲んだ部分拡大
描示を併記したように、本実施形態における伝播方向特
性修正素子１４は、二次元アレイを形成する凸部要素と
して、多数の円錐柱状突起１４ｃを備えている。各円錐
柱状突起１４ｃは先端部に平坦領域１４ｇを有してい
る。各平坦領域１４ｇは、他の実施形態と同じく、発光
面５と平行な関係にあり、発光面５から出射された光を
取り入れる光取入面として機能する。なお、図２１〜図
２３では、平坦面１４ｇが見えるように発光面５に対し
てやや傾斜した描示がなされている。
【０１１５】各円錐柱状突起１４ｃの周面１４ｓは、実
施形態ＶＩＩ〜ＩＸにおける四角柱状突起の四方の面１
４ａ，１４ｂ，１４ｅ，１４ｆを滑らかに曲面化したも
のに相当し、その機能は周方向位置に依存して連続的に
変化する。即ち、ランプＬ側から見て相対的に遠い（背
後に隠れる側）の周面部分は、ランプ直交方向断面内に
おける正面方向への偏向機能を発揮する（側面１４ｂと
類似した役割）。この偏向は、主として全反射で行なわ
れる。
【０１１６】上記相対的に遠い周面部分から、ランプＬ
側から見て右両側の周面部分へ近づくと、ランプ直交方
向断面内における正面方向への偏向機能は弱まり、代わ
ってランプ平行方向断面内における正面方向への偏向機
能が強まって来る（側面１４ｅ，ｆと類似した役割）。
そして、更にランプＬ側から見て近い（手前側）の周面
部分に近づくと、いずれの断面内での偏向機能も急速に
無効化する（側面１４ａと類似した役割）。
【０１１７】このような機能分布を考慮すると、前述の
四角柱状突起を用いた場合の類推から、ランプＬ側から
見て相対的に最も遠い稜線の傾斜角は、６７°〜７５°
程度とすることが好ましい。また、ランプＬ側から見て
最も近くの稜線の傾斜角は、６５°〜１１５°、更に範
囲を絞れば９０°〜１１０°、特にほぼ９０°とするこ
とが好ましい。
【０１１８】次に、例えばＰＭＭＡの様な透明樹脂材料
で構成され、伝播方向特性修正素子１４の内側に配置さ
れる反射パターンシート１６は、一方の面（本実施形態
では外側面）に反射部１６ｒが丸穴抜きグリッドパター
ンで分布形成されている。
【０１１９】反射部１６ｒが形成されていな部分は、ほ
ぼ円形または楕円形の窓部１６ｗとなる。反射部１６ｒ
は正反射性のＡｇ，Ａｌなどからなる層あるは膜で形成
されることが好ましい。なお、反射部１６ｒを反射パタ
ーンシート１６の内側面に形成した場合には、図２１中
で示された明暗パターンは、反射部と窓部自身のパター
ンではなく、反射パターンシート１６の外側面に現われ
る明暗パターンを表わすことになる。
【０１２０】反射パターンシート１６は、各凸部要素の
平坦領域１４ｇ以外の谷部（無効領域）に導光板１の発
光面５からの出射光が入射することを抑止するために設
けられる。従って、他の実施形態の場合と同様、窓部１
６ｗの形成周期と伝播方向特性修正素子１４の凸部要素
１４ｃの形成周期は等しく設計される。また、反射部１
６ｒの寸法と凸部要素（円錐柱状突起）１４ｃとの二次
元的相対的位置関係は、各平坦領域１４ｇへの光入射を
妨げず、且つ、各平坦領域１４ｇ間の谷部への光入射を
阻止するように設計される。
【０１２１】本実施形態において、光束の正面方向への
偏向と集光が二次元的に達成されるプロセスを簡単に記
せば、次のようなものとなる。 （１）指向出射性の導光板１の発光面から明瞭な指向性
を持った光束が、発光面に立てた法線に対して６０°〜
８０°程度の傾斜角を以て出射される。この光束の伝播
方向には、ランプ直交方向断面、ランプ平行方向断面の
いずれに関しても、ある程度の拡がりがある。一般に、
後者の方が大きいことは既に述べた通りである。
【０１２２】（２）出射光束は、反射パターンシート１
６の内部を透過後に、反射部１６ｒまたは窓部１６ｗへ
入射する（反射部１６を反射パターンシート１６の内側
に形成した場合には、直接入射）。反射部１６ｒへ入射
した光束は、内側へ向けて反射される。この反射光及び
窓部１６ｗからの少量の反射光は、反射パターンシート
１６内側面による反射、発光面による反射、導光板１内
への再入射、発光面５からの再出射などを経て、再度窓
部１６ｗへの入射の機会が与えられる。このように反射
光はリサイクル的に利用される。
【０１２３】（３）直接あるいは上記リサイクル過程を
経て、反射パターンシート１６を通過した光束は、各円
錐柱状突起１４ｃの平坦領域１４ｇへ斜めに入射する。
平坦領域１４ｇへの斜入射時には、光束の伝播方向の平
行度が改善される。平坦領域１４ｇ間の谷部（無効領
域）への入射は、反射パターンシート１６によって抑止
されている。
【０１２４】（４）伝播方向特性修正素子１４の平坦領
域１４ｇへ斜入射した光束（２次元的な伝播方向の拡が
りがあることに注意）は、円錐柱状突起１４ｃの周面１
４ｓのいずれかの部分で反射され、上記した機能分布に
従って反射され（相当部分は全反射）、ほぼ正面方向へ
偏向される。この反射による光束の平行度の劣化は起ら
ない。
【０１２５】（５）ほぼ正面方向へ偏向された光束は、
伝播方向特性修正素子１４の外側面にほぼ垂直に入射
し、照明光束として外部空気層に放出される。これは高
屈折率媒体から低屈折率媒体への伝播を意味するが、外
側面への入射は二次元的な意味で垂直に近いから、光束
発散（平行度の劣化）はランプ直交断面内は勿論のこ
と、ランプ平行断面内でも余り起らない。結局、本実施
形態では、光束の偏向と平行度の改善が二次元的に達成
されることになる。
【０１２６】［実施形態ＸＩ及び実施形態ＸＩＩ］図２
２及び図２３には、これら実施形態の全体配置が円形で
囲んだ部分拡大描示とともに示されている。各実施形態
は、基本的には実施形態Ｘと同じ構造を採用しながら、
伝播方向特性修正素子１４の外側面にランプ直交方向に
整列したプリズム溝アレイ１５（実施形態ＸＩ）あるい
はシリンドリカルレンズ１５（実施形態ＸＩＩ）を形成
したものである。実施形態ＸＩＩと共通した構成と機能
については、繰り返し説明は省略する。
【０１２７】プリズム溝アレイ１５あるいはシリンドリ
カルレンズ１５は、実施形態ＩＩ，ＩＩＩ，ＶＩＩＩ，
ＩＸで採用されているものと、構造、機能共に基本的に
は同じである。そして、これらの実施形態は、実施形態
ＶＩＩＩ，ＩＸと同様、伝播方向特性修正素子１４の凸
部要素（円錐柱状突起）が二次元的に配列されているの
で、照明光束の側方への拡がり防止機能が重層的に強化
されている点に注意すべきである。
【０１２８】以上、１２個の実施形態について述べた
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
い。例えば、 （１）指向出射性の導光板１は、実施形態で採用した光
散乱導光体からなるもの以外に、他種のもの（例えば、
表面に全反射を抑制するための微細な凹凸部を設けた透
明な光学材料）を使用しても良い。 （２）実施形態Ｘ〜ＸＩＩにおいて使用されている反射
パターンシートに代えて、実施形態ＩＶ〜ＶＩのよう
に、発光面表面に反射パターンを形成した導光板を用い
ても良い。
【０１２９】（３）実施形態ＶＩＩ〜ＩＸにおける四角
柱状突起の形状として、通常の四角柱状の突起ではなく
四角錐状の突起を採用しても良い。即ち、本発明に言う
「四角柱状突起」には、四角錐形状突起が含まれる。ま
た、実施形態Ｘ〜ＸＩＩにおける柱状突起の形状は、少
なくともランプ直交断面内で正面方向への全反射による
偏向機能を発揮出来る限り、円錐柱、四角柱以外の形状
としても良い（偏向がすべて全反射によらなくても良
い）。そのような形状例としては、ランプ平行方向に偏
平な楕円錐柱、ランプ側から見て左右側に膨らみをもた
せた準四角柱形状、五角柱、六角柱などの多角柱の形状
（多角錐を含む）がある。
【０１３０】（４）実施形態ＩＩ〜ＩＶ，Ｖ，ＶＩ，Ｖ
ＩＩＩ，ＩＸ，ＸＩ，ＸＩＩで使用されている伝播方向
特性修正素子１４については、そぼ外側面にプリズム溝
アレイあるいはシリンドリカルレンズアレイ１５を一体
的に形成しているが、これを例えば次のような技術手段
で代替することも出来る。即ち、実施形態Ｉで使用され
ている外側面が平坦な伝播方向特性修正素子１４と、一
方の面のみにプリズム溝アレイあるいはシリンドリカル
レンズアレイを形成したプリズムシートとを別体のまま
重ねて用いても良い。また、これらを貼り合わせた形態
で使用しても良い。
【０１３１】（５）各実施形態において使用される伝播
方向特性修正素子と反射パターンシートは、それらを貼
り合わせるなどした一体化した形態で使用しても良い。
【０１３２】（６）各実施形態における面光源装置を複
数個用い、一次元的あるいは二次元的な配列を形成する
ように連結し、加算的に発光面面積を増大させた面光源
装置を構成しても良い。
【０１３３】
【発明の効果】本発明によれば、正面方向への偏向作用
と集光作用（伝播方向の平行度を改善する作用）を同時
に果たす伝播方向特性修正素子と、伝播方向特性修正素
子への光入射を制御する反射パターン手段を組み合わせ
ることで、正面方向に集中的に平行度が高く明るい照明
光束を放出するサイドライト型面光源装置が提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】指向出射性の導光板をサイドライト型の面光源
装置で用いた場合の出射光強度の角度特性（ランプ直交
方向断面内）を表わしたグラフである。
【図２】導光板の出射光強度の測定条件を説明する図で
ある。
【図３】プリズム面を内側に向けてプリズムシートを配
置した場合のサイドライト型面光源装置の基本的な配置
を見取図で示したものである。
【図４】プリズム面を内側に向けてプリズムシートを配
置した場合の作用を説明する図である。
【図５】プリズム面を外側に向けてプリズムシートを配
置した場合の作用を説明する図である。
【図６】平坦面への斜め入射による集光作用を一般的に
説明する図である。
【図７】「溝内向き」の配置と「溝外向き」の配置につ
いて、図１と同様の測定条件の下で、出射光強度の角度
特性をプロットしたグラフである。
【図８】プリズムシートを「溝外向き」で２枚重ねて使
用した場合の作用を説明するための比較対照グラフであ
る。
【図９】実施形態Ｉの全体配置を描いた見取図である。
【図１０】実施形態Ｉ〜実施形態ＩＩＩに関連して、導
光板の発光面、伝播方向特性修正素子及び反射パターン
シートの周辺を拡大断面図で描き、代表光線の伝播経路
などを併記したものである。
【図１１】実施形態ＩＩの全体配置を描いた見取図であ
る。
【図１２】指向出射性の導光板をサイドライト型の面光
源装置で用いた場合の出射光強度の角度特性（ランプ平
行方向断面内）を表わしたグラフである。
【図１３】実施形態ＩＩＩの全体配置を描いた見取図で
ある。
【図１４】実施形態ＩＶの全体配置を描いた見取図であ
る。
【図１５】実施形態ＩＶ〜実施形態ＶＩに関連して、導
光板の発光面、伝播方向特性修正素子及び反射パターン
シートの周辺を拡大断面図で描き、代表光線の伝播経路
などを併記したものである。
【図１６】実施形態Ｖの全体配置を描いた見取図であ
る。
【図１７】実施形態ＶＩの全体配置を描いた見取図であ
る。
【図１８】実施形態ＶＩＩの全体配置を円形で囲んだ部
分拡大描示とともに示した見取り図である。
【図１９】実施形態ＶＩＩＩの全体配置を円形で囲んだ
部分拡大描示とともに示した見取り図である。
【図２０】実施形態ＩＸの全体配置を円形で囲んだ部分
拡大描示とともに示した見取り図である。
【図２１】実施形態Ｘの全体配置を円形で囲んだ部分拡
大描示とともに示した見取り図である。
【図２２】実施形態ＸＩの全体配置を円形で囲んだ部分
拡大描示とともに示した見取り図である。
【図２３】実施形態ＸＩＩの全体配置を円形で囲んだ部
分拡大描示とともに示した見取り図である。
【符号の説明】
１ 指向出射性の導光板 １ｒ 反射部 １ｗ 窓部 ２ 光入射面 ３ 反射体（銀箔） ４ プリズムシート ４ａ〜４ｄ プリズム面を形成する斜面 ４ｅ プリズムシートの光出射面 ４ｆ プリズムシートからの出射光 ５ 発光面 ６ 導光板の裏面 ７ 導光板の末端部 １０ ＰＭＭＡ平板 １１ ＰＭＭＡ平板の平坦面 １４ 伝播方向特性修正素子 １４ａ 凸部要素の側面（偏向に関して無効な側面） １４ｂ，１４ｅ，１４ｆ 凸部要素の反射偏向面 １４ｃ 凸部要素（リッジ、四角柱状突起、円錐柱状突
起） １４ｇ 平坦領域 １４ｈ 伝播方向特性修正素子の外側面 １４ｓ 円錐柱状突起の周面 １５ プリズム溝アレイまたはシリンドリカルレンズア
レイ １６ 反射パターンシート １６ｗ 反射パターンシートの窓部 １６ｑ 反射パターンシートの外側面 １６ｒ 反射パターンシートの反射部 ＡＲ 空気層 Ｌ 光源（冷陰極管） Ｍ 輝度計 Ｐ 中央点 Ｒ 反射体（銀箔）

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 指向出射性の導光板と、該導光板の側端
    面に沿って配置された光供給手段と、前記導光板の発光
    面に沿って配置された伝播方向特性修正素子と、前記伝
    播方向特性修正素子への光入射を制御する反射パターン
    手段を備え、 前記伝播方向特性修正素子は、前記発光面とほぼ平行な
    光取入面となる平坦領域を先端部に有する多数の凸部要
    素の一次元アレイを備え、 前記凸部要素は、更にその側部の少なくとも一部に、全
    反射を含む反射に基づく正面方向への偏向機能を持った
    反射偏向面を有し、 前記反射パターン手段は、前記導光板の発光面から指向
    性を以て出射された光束が前記凸部要素の平坦領域以外
    の部分に入射することを抑制するように分布する反射部
    を有している、サイドライト型面光源装置。
  2. 【請求項２】 指向出射性の導光板と、該導光板の側端
    面に沿って配置された光供給手段と、前記導光板の発光
    面に沿って配置された伝播方向特性修正素子と、前記伝
    播方向特性修正素子への光入射を制御する反射パターン
    手段を備え、 前記伝播方向特性修正素子は、前記発光面とほぼ平行な
    光取入面となる平坦領域を先端部に有する多数のリッジ
    要素の一次元アレイを備え、 前記多数のリッジ要素は、前記側端面と平行に整列する
    とともに、光供給手段から相対的に遠い側部に全反射を
    含む反射に基づく正面方向への偏向機能を持つ反射偏向
    面を有し、 前記反射パターン手段は、前記導光板の発光面から指向
    性を以て出射された光束が前記リッジ要素の平坦領域以
    外の部分に入射することを抑制するようにストライプ状
    に分布する多数の反射部を有している、サイドライト型
    面光源装置。
  3. 【請求項３】 指向出射性の導光板と、該導光板の側端
    面に沿って配置された光供給手段と、前記導光板の発光
    面に沿って配置された伝播方向特性修正素子と、前記伝
    播方向特性修正素子への光入射を制御する反射パターン
    手段を備え、 前記伝播方向特性修正素子は、前記発光面とほぼ平行な
    光取入面となる平坦領域を先端部に有する多数の凸部要
    素の二次元アレイを備え、 前記凸部要素は、更にその側部の少なくとも一部に、全
    反射を含む反射に基づく正面方向への二次元的な偏向機
    能を持つ反射偏向面を有し、 前記反射パターン手段は、前記導光板の発光面から指向
    性を以て出射された光束が前記伝播方向特性修正素子の
    平坦領域以外の部分に入射することを抑制するように分
    布する反射部を有している、サイドライト型面光源装
    置。
  4. 【請求項４】 指向出射性の導光板と、該導光板の側端
    面に沿って配置された光供給手段と、前記導光板の発光
    面に沿って配置された伝播方向特性修正素子と、前記伝
    播方向特性修正素子への光入射を制御する反射パターン
    手段を備え、 前記伝播方向特性修正素子は、前記発光面とほぼ平行な
    光取入面となる平坦領域を先端部に有する多数の柱状突
    起要素の二次元アレイを備え、 前記多数の柱状突起要素は、全反射を含む反射に基づく
    正面方向への二次元的な偏向機能を持つ少なくとも一つ
    の反射偏向面を有し、 前記反射パターン手段は、前記導光板の発光面から指向
    性を以て出射された光束が前記伝播方向特性修正素子の
    平坦領域以外の部分に入射することを抑制するようにグ
    リッド状に分布する多数の反射部を有している、サイド
    ライト型面光源装置。
  5. 【請求項５】 指向出射性の導光板と、該導光板の側端
    面に沿って配置された光供給手段と、前記導光板の発光
    面に沿って配置された伝播方向特性修正素子と、前記伝
    播方向特性修正素子への光入射を制御する反射パターン
    手段を備え、 前記伝播方向特性修正素子は、前記発光面とほぼ平行な
    光取入面となる平坦領域を先端部に有する多数の四角柱
    状突起要素の二次元アレイを備え、 前記多数の四角柱状突起要素は、全反射を含む反射に基
    づく正面方向への二次元的な偏向機能を持つように形成
    された三個の反射偏向面を有し、 前記反射パターン手段は、前記導光板の発光面から指向
    性を以て出射された光束が前記伝播方向特性修正素子の
    平坦領域以外の部分に入射することを抑制するようにグ
    リッド状に分布する多数の反射部を有している、サイド
    ライト型面光源装置。
  6. 【請求項６】 指向出射性の導光板と、該導光板の側端
    面に沿って配置された光供給手段と、前記導光板の発光
    面に沿って配置された伝播方向特性修正素子と、前記伝
    播方向特性修正素子への光入射を制御する反射パターン
    手段を備え、 前記伝播方向特性修正素子は、前記発光面とほぼ平行な
    光取入面となる平坦領域を先端部に有する多数の円錐柱
    状突起要素の二次元アレイを備え、 前記多数の円錐柱状突起要素は、全反射を含む反射に基
    づく正面方向への二次元的な偏向機能を持つ周面を有
    し、 前記反射パターン手段は、前記導光板の発光面から指向
    性を以て出射された光束が前記伝播方向特性修正素子の
    平坦領域以外の部分に入射することを抑制するようにグ
    リッド状に分布する多数の反射部を有している、サイド
    ライト型面光源装置。
  7. 【請求項７】 前記反射パターン手段が、前記導光板の
    発光面と前記伝播方向特性修正素子の間に配置される反
    射パターンシートであり、 前記反射パターンシート上に前記反射部が形成されてい
    る、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載された、
    サイドライト型面光源装置。
  8. 【請求項８】 前記反射パターン手段が、前記導光板の
    発光面上に分布して形成された前記反射部である、請求
    項１〜請求項６のいずれか１項に記載された、サイドラ
    イト型面光源装置。
  9. 【請求項９】 前記導光板が、前記側端面から離れるに
    従って厚さを減ずる傾向を持つ楔形の断面を有してい
    る、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された、
    サイドライト型面光源装置。
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