JPH1039302A

JPH1039302A - 面状照明系

Info

Publication number: JPH1039302A
Application number: JP9097433A
Authority: JP
Inventors: Koji Fukui; 厚司福井; Kanji Nishii; 完治西井; Kenji Takamoto; 健治高本; Masaya Ito; 正弥伊藤; Kazumasa Takada; 和政高田; Takeshi Den; 健田; Koki Nakabayashi; 耕基中林; Hiroshi Watabe; 宏渡部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-05-09
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1998-02-13
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JP3644787B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高効率で、輝度が高く、しかも消費電力の少
ない量産性に優れた面状照明系を提供する。【解決手段】平行平板状の導光体１の下面に、断面形
状が三角形の複数本の溝６を形成する。導光体１の一方
の側面に溝６と平行に線状光源４を配置し、線状光源４
を覆うようにしてリフレクタ５を設ける。導光体１の屈
折率をｎ、放射輝度分布の中心角をαとして、溝６の線
状光源４側の斜面の角度φ₁を、下記（３３）のように
設定する。【数３３】導光体１の上面に光拡散板２を配置し、導光体１の下面
及び他方の側面を覆うようにして反射板３を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
などのバックライトとして用いられる面状照明系に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソルコンピュータ、携帯端末
などの表示装置として、液晶ディスプレイが広く用いら
れるようになってきた。そして、そのバックライトとし
ての面状照明系に対して、高輝度化、低消費電力化が求
められている。

【０００３】以下、従来の面状照明系の一例について、
図３４を用いて説明する（特開平５−１２７１５９号参
照）。図３４は従来技術における面状照明系を示す断面
図である。図３４に示すように、従来の面状照明系は、
平行平板状の導光体１３１と、導光体１３１の側面近傍
に導光体１３１の側面と平行に設けられた線状光源１３
４と、線状光源１３４を覆うようにして設けられた反射
板１３５と、導光体１３１の裏面（下面）に点状に形成
された光拡散物質１３６と、導光体１３１の裏面（下
面）に設けられた反射シート１３３と、導光体１３１の
表面（上面）に設けられた光拡散シート１３２と、光拡
散シート１３２の直上に設けられたプリズムシート１３
７とにより構成されている。

【０００４】この従来の面状照明系においては、線状光
源１３４からの光を、導光体１３１の側面から入射さ
せ、導光体１３１内を全反射で伝播する光を、導光体１
３１の裏面に形成された光拡散物質１３６によって拡散
させている。これにより、光の全反射の条件がくずれ、
導光体１３１の外部に光が射出される。導光体１３１か
らの射出光は、導光体１３１の裏面に設けられた反射シ
ート１３３によって反射されて、導光体１３１の表面か
ら射出する。導光体１３１の表面からは斜め方向に光が
射出されるので、光拡散シート１３２の上に設けられた
プリズムシート１３７における屈折作用によって光を正
面方向に向けている。尚、この場合、導光体１３１の表
面に光拡散シート１３２が設けられているので、導光体
１３１の表面側から導光体１３１の裏面に形成された光
拡散物質１３６のパターンが見えることはない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の面状照明系においては、プリズムシート１３７と
反射シート１３３との間で多重反射が起こるため、光拡
散物質１３６、光拡散シート１３２及び反射シート１３
３での光吸収が大きくなり、面状照明系としての光効率
が低下するといった問題点があった。また、シートを多
数用いるため（反射シート１３３、光拡散シート１３
２、プリズムシート１３７）、各シートの位置合わせの
ズレや、シート間へのゴミの混入による表示品質の低下
などを招くといった問題点があった。

【０００６】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、高効率で、輝度が高
く、しかも消費電力の少ない量産性に優れた面状照明系
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る面状照明系の第１の構成は、導光体
と、前記導光体の側面に配置された光源とを備え、前記
光源から前記導光体へ入射する光を、前記導光体の上面
から射出するようにした面状照明系であって、前記導光
体の下面に複数本の溝を間隔を置いて形成し、前記溝の
少なくとも前記光源側の面を傾斜させたことを特徴とす
る。この面状照明系の第１の構成によれば、導光体の下
面の平坦部と溝傾斜部での２回の全反射によって導光体
の上面から光を射出させることができるので、プリズム
シート、及び導光体の下面の光拡散材が不要となる。こ
のため、プリズムシート、光拡散材での光吸収がなくな
って、光効率が向上するので、高輝度化及び低消費電力
化が可能となる。また、シートの枚数を削減することが
でき、かつ、光拡散材を導光体の下面に形成する工程を
省くことができるので、組立性及び量産性が向上する。

【０００８】また、前記本発明の面状照明系の第１の構
成においては、導光体の断面形状がくさび形であるのが
好ましい。この好ましい例によれば、軽量化を図ること
ができる。また、導光体の光源と反対側の側面で反射し
た光が再び光源に戻ることはないので、導光体から効率
良く光を取り出すことができる。

【０００９】また、前記本発明の面状照明系の第１の構
成においては、溝幅が溝間隔よりも小さいのが好まし
い。この好ましい例によれば、導光体内を伝播する光
が、導光体の溝が形成されていない部分で全反射し、か
つ、溝の傾斜面で全反射することにより、導光体のみで
導光体の上面に対してほぼ垂直な方向に光を射出するこ
とができるので、プリズムシートが不要となる。その結
果、プリズムシート内での多重反射による光量の低下を
防止することができる。また、導光体から光を取り出す
ために導光体の下面に光拡散物質を塗布する必要がな
く、光拡散物質での光吸収が起こらないので、高輝度の
面状照明系を実現することができる。

【００１０】また、前記本発明の面状照明系の第１の構
成においては、溝の断面形状が台形又は三角形であるの
が好ましい。また、前記本発明の面状照明系の第１の構
成においては、導光体の屈折率をｎ、放射輝度分布の中
心角をαとしたとき、溝の光源側の面の傾斜角が下記
（数２）で与えられるのが好ましい。

【００１１】

【数２】

【００１２】この好ましい例によれば、任意の方向αに
放射輝度分布の中心を向けることができる。また、前記
本発明の面状照明系の第１の構成においては、各溝が、
隣接した複数の溝群からなるのが好ましい。この好まし
い例によれば、さらなる高輝度化が可能となる。

【００１３】また、前記本発明の面状照明系の第１の構
成においては、導光体の下面が階段形状となっており、
各階段ごとに少なくとも１本の溝が形成されているのが
好ましい。

【００１４】また、前記本発明の面状照明系の第１の構
成においては、溝の少なくとも光源側の傾斜面が曲面で
あるのが好ましい。この好ましい例によれば、導光体か
らの射出光の放射輝度分布を広げることができるので、
視野角の広い液晶ディスプレイに対応させることができ
る。

【００１５】また、前記本発明の面状照明系の第１の構
成においては、溝の少なくとも光源側の傾斜面が粗面で
あるのが好ましい。この好ましい例によれば、反射光を
拡散させて、導光体からの射出光の放射輝度分布を広げ
ることができるので、視野角の広い液晶ディスプレイに
対応させることができる。

【００１６】また、前記本発明の面状照明系の第１の構
成においては、導光体の上方に偏光子を設け、前記導光
体の下方に偏光方向を回転させる偏光変換板を設けるの
が好ましい。この好ましい例によれば、液晶ディスプレ
イの入射側偏光子での光吸収を防ぐことができるので、
光効率を最大２倍に向上させることができる。その結
果、大幅な高輝度化及び低消費電力化が可能となる。ま
た、この場合には、断面形状が三角形で、頂角がほぼ９
０°の溝が形成された偏光変換板を用い、前記偏光変換
板を、前記溝の方向が偏光子の透過軸に対してほぼ４５
°の角度をなすように配置するのが好ましい。この好ま
しい例によれば、偏光変換板への入射光の偏光方向を回
転させることができる。

【００１７】また、前記本発明の面状照明系の第１の構
成においては、導光体の上方に偏光子を設け、前記導光
体の下方に位相差が４分の１波長の位相差板を設け、前
記位相差板を、その光学軸方向が前記偏光子の透過軸に
対してほぼ４５°の角度をなすように配置するのが好ま
しい。この好ましい例によれば、位相差板への入射光の
偏光方向を回転させて、液晶ディスプレイの入射側偏光
子での光吸収を防ぐことができる。その結果、光効率を
最大２倍に向上させることができるので、大幅な高輝度
化及び低消費電力化が可能となる。

【００１８】また、前記本発明の面状照明系の第１の構
成においては、導光体の上方に光拡散板を設け、前記導
光体の下方に反射板を設けるのが好ましい。この好まし
い例によれば、導光体の下面から射出した光を反射板に
よって反射させて、導光体内に再入射させることができ
ると共に、導光体の上面から射出した光を光拡散板によ
って拡散させて、溝による輝線を防止することができ
る。

【００１９】また、本発明に係る面状照明系の第２の構
成は、導光体と、前記導光体の側面に配置された光源と
を備え、前記光源から前記導光体へ入射する光を、前記
導光体の上面から射出するようにした面状照明系であっ
て、前記導光体の下面に複数本の線状突起を間隔を置い
て形成し、前記線状突起の前記光源と反対側の面を少な
くとも傾斜させたことを特徴とする。この面状照明系の
第２の構成によれば、導光体の下面の線状突起の傾斜部
での全反射によって導光体の上面から光を射出させるこ
とができるので、プリズムシート、及び導光体の下面の
光拡散材が不要となる。このため、プリズムシート、光
拡散材での光吸収がなくなって、光効率が向上するの
で、高輝度化及び低消費電力化が可能となる。また、シ
ートの枚数を削減することができ、かつ、光拡散材を導
光体の下面に形成する工程を省くことができるので、組
立性及び量産性が向上する。

【００２０】また、前記本発明の面状照明系の第２の構
成においては、導光体の断面形状がくさび形であるのが
好ましい。また、前記本発明の面状照明系の第２の構成
においては、導光体の下面が階段形状となっており、各
階段ごとに線状突起が形成されているのが好ましい。

【００２１】また、前記本発明の面状照明系の第２の構
成においては、導光体の上方に偏光子を設け、前記導光
体の下方に偏光方向を回転させる偏光変換板を設けるの
が好ましい。また、この場合には、断面形状が三角形
で、頂角がほぼ９０°の溝が形成された偏光変換板を用
い、前記偏光変換板を、前記溝の方向が偏光子の透過軸
に対してほぼ４５°の角度をなすように配置するのが好
ましい。

【００２２】また、前記本発明の面状照明系の第２の構
成においては、導光体の上方に偏光子を設け、前記導光
体の下方に位相差が４分の１波長の位相差板を設け、前
記位相差板を、その光学軸方向が前記偏光子の透過軸に
対してほぼ４５°の角度をなすように配置するのが好ま
しい。

【００２３】また、前記本発明の面状照明系の第２の構
成においては、導光体の上方に光拡散板を設け、前記導
光体の下方に反射板を設けるのが好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。〈第１の実施の形態〉図１は本発明の第１の実施の形態
における面状照明系を示す断面図である。図１におい
て、１は導光体であり、導光体１は石英、ガラス、透明
樹脂（例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート）等
を材料として形成されている。導光体１の上面と下面と
はほぼ平行であり、上面側から見ると導光体１の形状は
ほぼ長方形である。また、導光体１の側面と上面及び下
面とはほぼ９０°の角度をなしている。導光体１の下面
には、複数本の溝６が形成されている。２は光拡散板で
あり、光拡散板２は導光体１の上面の上方に配置されて
いる。光拡散板２は、透明な樹脂などのシートの内部に
屈折率の異なる材料を分散させるか、透明なシートの上
に透明な球状の材料を分散させるか、透明なシートの表
面に凹凸を形成することによって構成されている。３は
反射板であり、反射板３は導光体１の下面及び後述する
線状光源４側と反対側の側面を覆うようにして配置され
ている。反射板３は、例えば、透明な樹脂シートの内部
に数μｍ〜数１０μｍ程度の気泡を密に分散させるか、
樹脂シート、金属板等に銀、アルミなどの反射率の高い
材料を蒸着することによって構成されている。これによ
り、反射板３は、少なくとも導光体１と対向する面で反
射率が高くなっている。４は線状光源であり、この線状
光源４は導光体１の一方の側面近傍に配置されている。
この線状光源４としては、例えば、熱陰極管、冷陰極管
等の蛍光灯、発光ダイオードを線状に配列したもの、白
熱灯、有機発光材料を線状に形成したものが用いられ
る。５はリフレクタであり、このリフレクタ５は線状光
源４を覆うようにして配置されている。リフレクタ５
は、その内面で反射率が高く、かつ拡散性が小さくなる
ように構成されている。このような特性を有するリフレ
クタ５は、例えば、樹脂シートに銀、アルミなどの反射
率の高い材料を蒸着し、このシートを薄い金属板あるい
は樹脂シートに接着することによって得られる。

【００２５】図２に、本実施の形態におけるリフレクタ
の断面形状を示す。図２中、７及び８は、リフレクタ５
の一部であり、断面が楕円形状となっている（以下「楕
円部７」、「楕円部８」という。）。楕円部７の焦点の
１つは線状光源４の中心点Ｏであり、もう１つの焦点は
線状光源４とリフレクタ５の上面との間に位置する点Ｐ
である。同様に、楕円部８の焦点の１つは線状光源４の
中心点Ｏであり、もう１つの焦点は線状光源４とリフレ
クタ５の下面との間に位置する点Ｑである。楕円部７、
８の楕円動径は小さい方が望ましい。尚、線状光源４が
蛍光灯の場合、線状光源４とリフレクタ５との隙間は、
ガラスの屈折率１．５に近い屈折率を有する透明な材料
で充填されるのが望ましい。

【００２６】線状光源４側における導光体１の側面の厚
みとリフレクタ５の高さは同じであるのが望ましい。線
状光源４の大きさ（径）は、リフレクタ５の高さの８０
％以下であるのが望ましく、さらにはリフレクタ５の高
さの７０％以下であるのが望ましい。これにより、線状
光源４とリフレクタ５との隙間が確保され、線状光源４
の後方射出光を効率良く導光体１に導くことができるか
らである。

【００２７】図３に、図１の面状照明系における導光体
の断面形状（図１のＡ部）を示す。図３において、線状
光源４は左側方に位置している。図３に示すように、導
光体１の下面は、導光体１の上面１５とほぼ平行な平坦
部１１と、断面形状が台形の複数本の溝６とにより構成
されている。溝６は、線状光源４側の斜面１２と、導光
体１の上面１５とほぼ平行な底面１４と、線状光源４と
反対側の斜面１３とを有している。導光体１からの射出
光の放射輝度分布の中心を、導光体１の上面１５に対し
てほぼ垂直とするためには、溝６の線状光源４側の斜面
１２の角度φ₁をほぼ５３°に設定すればよい。また、
放射輝度分布の中心を、導光体１の上面１５の法線方向
に対して±１０°以内に収めるためには、線状光源４側
の斜面１２の角度φ₁を、約４６°＜φ₁＜約６０°の
範囲に設定すればよい。さらに、放射輝度分布の中心角
をαとし、図３の面内で任意の方向αに放射輝度分布の
中心を向けるためには、線状光源４側の斜面１２の角度
φ₁を、下記（数３）のように設定すればよい。

【００２８】

【数３】

【００２９】また、溝６の線状光源４と反対側の斜面１
３の角度φ₂が９０°に近いほど、導光体１からの放射
輝度は高くなる。斜面１３は、導光体１の入射部であ
る。従って、斜面１３は線状光源４からの入射部（側
面）と同様であり、上面１５及び下面に対して角度φ₂
を９０°前後とすることにより、斜面１３からの入射光
を導光体１内で全反射させることができ、その結果、導
光体１からの斜め方向の射出光を防止することができる
ので、正面方向（上面１５方向）への輝度を高くするこ
とができる。実用的には、線状光源４と反対側の斜面１
３の角度φ₂は６０°＜φ₂＜９０°の範囲にあるのが
望ましい。導光体１をプレス成形、射出成形、ローラ成
形などによって作製することを考えると、３°程度の抜
き勾配を付けるのが望ましいので、線状光源４と反対側
の斜面１３の角度φ₂は８７°程度、あるいは、８７°
よりも小さく設定されるのが望ましい。

【００３０】図４（ａ）、（ｂ）に、本実施の形態の面
状照明系における導光体に形成される溝の配置（溝分
布）を示す。溝６の方向は、線状光源４の長手方向とほ
ぼ平行である。溝６のピッチｐは一定であり、線状光源
４に近いほど溝６の幅Ｈが小さく、線状光源４から遠ざ
かるに従って溝６の幅Ｈは増加していく。

【００３１】導光体１の線状光源４側の側面からの距離
をｘ、距離ｘにおける溝６の面積比をＳ（距離ｘの近傍
における平坦部１１の面積をｓ₁、溝６の面積をｓ₂と
した場合、Ｓ＝ｓ₂／（ｓ₁＋ｓ₂））、導光体１の長
さをＬとすれば、下記（数４）の関係が成り立つ。

【００３２】

【数４】

【００３３】この場合、Ｓは０＜Ｓ＜１／２の範囲にあ
り、βは１．０＜β＜４．０の範囲にあるのが望まし
い。導光体１からの射出光の輝度分布を均一とするため
には、αを０．０４程度、βを３．０程度にすればよ
い。

【００３４】溝６のピッチｐが細かいほど、溝筋が目立
たなくなり、ディスプレイの視認性が向上する。また、
溝６のピッチｐが細かい場合には、光拡散板２として拡
散性の小さなものを用いることができるので、正面方向
（導光体１の上面方向）の輝度を高めることが可能とな
る。ピッチｐを変えて目視での実験を行った結果、ピッ
チｐを１ｍｍ以下に設定することにより、溝筋が目立た
なくなることが分かった。好ましくは、ピッチｐを０．
５ｍｍ以下に設定するのがよい。さらに、ピッチｐを液
晶ディスプレイの画素ピッチの３分の１以下に設定すれ
ば、光拡散板２は不要となる。

【００３５】次に、上記のように構成された面状照明系
について、その動作を説明する。まず、図２に示すよう
に、線状光源４からの射出光は、光線１０のように導光
体１内に直接入射するか、リフレクタ５で反射した後、
導光体１内に入射する。線状光源４からの後方射出光
（導光体１と反対側に射出する光）の大部分は、リフレ
クタ５の楕円部７、８に入射する。楕円部７（８）の焦
点の１つは線状光源４の中心点Ｏであり、もう１つの焦
点は線状光源４とリフレクタ５の上面（下面）との間に
位置する点Ｐ（点Ｑ）である。楕円部７、８のような楕
円鏡の場合、１つの焦点から出た光は、他方の焦点に集
光するという特性があるので、線状光源４から出た後方
射出光の大部分は、楕円部７、８によって導光体１へ入
射する。一般に、線状光源４が蛍光灯の場合、蛍光灯へ
の再入射光の約半分は蛍光灯の蛍光体によって吸収され
てしまうが、本構成によれば、線状光源４での光吸収を
軽減することができる。また、楕円部７、８の楕円動径
が小さいほど、楕円部７、８での反射光の割合が増える
ので、光効率が向上する。また、線状光源４が蛍光灯の
場合、蛍光灯の発光部、すなわち蛍光体は、蛍光管の内
側に形成されているので、線状光源４とリフレクタ５と
の隙間を蛍光管の材料の屈折率に近い屈折率を有する透
明材料で充填することにより、実質的に蛍光管の直径を
小さくすることができる。その結果、線状光源４とリフ
レクタ５との隙間を増やすことができるので、光効率を
向上させることができる。

【００３６】次に、図３を用いて、導光体１内での光の
伝播について説明する。導光体１の屈折率をｎとした場
合、導光体１へ入射した光は、スネルの法則により、放
射分布が±ｓｉｎ^-1（１／ｎ）の光となる。導光体１の
材料のほとんどは、屈折率ｎが１．４２以上であるの
で、放射分布は、±４４．７７°の範囲となる。ところ
で、導光体１は、上面と下面がほぼ平行であり、上面及
び下面と導光体１への入射面である側面とのなす角はほ
ぼ９０°であるので、導光体１の側面から入射した光が
導光体１の上面あるいは下面に入射した場合、入射角θ
の最小値は、（９０°−４４．７７°）＝４５．２３°
となる。導光体１の屈折率ｎが１．４２以上のとき、全
反射角は４４．７７°以下となるので、導光体１の側面
から入射した光は、導光体１の上面あるいは下面で全反
射することになる。導光体１内を伝播する光のうち、光
線１６のように溝６の近傍以外の平坦部１１で全反射し
た光は、導光体１内で全反射を繰り返しながら伝播して
いく。同様に、光線１７のように溝６の底面１４で全反
射した光も、導光体１内で全反射を繰り返しながら伝播
していく。光線１８のように溝６の近傍の平坦部１１で
全反射し、かつ溝６の線状光源４側の斜面１２で全反射
した光は、光路を大きく変えて導光体１の上面１５に入
射する。このとき、２回の全反射で光路が大きく変わる
ので、全反射角以下の入射角となり、大部分の光は導光
体１の外部へ射出する。また、光線１９のように溝６の
線状光源４側の斜面１２に直接入射した光の大部分は、
斜面１２を透過し、斜面１２、１３で屈折して再び導光
体１内に戻り、導光体１内で全反射を繰り返しながら伝
播していく。尚、斜面１２を透過する光のうちの一部
は、反射板３（図１）で反射して導光体１内に戻る。以
上のように、導光体１内を伝播する光のうち、平坦部１
１と溝６の線状光源４側の斜面１２とで２回全反射する
光が、導光体１の上面１５から外部へ射出することにな
る。

【００３７】図５に、光線追跡によって導光体１からの
射出光の放射輝度分布を求めた結果を示す。図５の横軸
は、図１の紙面内での放射輝度分布を表しており、負の
方向が線状光源４側となる。図５の縦軸は、正規化され
た輝度を表している。図５は、溝６の線状光源４側の斜
面１２の角度φ₁を５３°、線状光源４と反対側の斜面
１３の角度φ₂を８７°に設定したときの放射輝度分布
である。この場合、導光体１の上面１５に対してほぼ垂
直な方向に放射輝度分布の中心がきていることが分か
る。導光体１の上面１５からの射出光は、溝６の線状光
源４側の斜面１２での全反射によって光路が変わるの
で、斜面１２の角度φ₁を変えることによって放射輝度
分布の中心角αを制御することができる。

【００３８】スネルの法則により、下記（数５）の関係
が成り立つので、α及びφ₁は下記（数６）、（数７）
のように表記される。

【００３９】

【数５】

【００４０】

【数６】

【００４１】

【数７】

【００４２】例えば、導光体１がアクリルを材料として
形成され、その屈折率ｎが１．４９の場合、放射輝度分
布の中心角αを±１０°の範囲に収めるためには、溝６
の線状光源４側の斜面１２の角度φ₁を４６°＜φ₁＜
６０°の範囲に設定すればよい。

【００４３】線状光源４に近いほど導光体１内の光量が
多く、線状光源４から離れるに従って導光体１内の光量
も減ってくる。このため、図４（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、線状光源４に近いほど平坦部１１に対する溝６の
幅Ｈを小さくし、線状光源４から離れるに従って平坦部
１１に対する溝６の幅Ｈを大きくすることにより、導光
体１の上面１５での射出光量のバラツキの小さい面状照
明系を得ることができる。

【００４４】導光体１の上面１５から射出した光は、光
拡散板２（図１）に入射して拡散される。この拡散によ
り、導光体１の下面に形成された溝６による輝線を防止
することができる。

【００４５】以上のように、本実施の形態によれば、平
行平板状の導光体１の側面に線状光源４を配置し、導光
体１の下面に断面形状が台形の複数本の溝６を線状光源
４とほぼ平行に形成し、導光体１の下面の平坦部１１と
溝６の線状光源４側の斜面１２とで２回全反射する光を
導光体１の上面１５から射出させるようにしたことによ
り、プリズムシート、及び導光体１の下面の光拡散材が
不要となる。従って、プリズムシート、光拡散材での光
吸収がなくなり、光効率が向上するので、高輝度化及び
低消費電力化が可能となる。また、シートの枚数を削減
することができ、かつ、光拡散材を導光体１の下面に形
成する工程を省くことができるので、組立性及び量産性
が向上する。

【００４６】尚、本実施の形態においては、溝６の断面
形状を台形としているが、必ずしもこの構成に限定され
るものではない。図６に示すように、溝６の断面形状を
三角形としてもよい。

【００４７】〈第２の実施の形態〉図７は本発明の第２
の実施の形態における面状照明系の導光体を示す断面図
である。本実施の形態における面状照明系は、基本的に
は上記第１の実施の形態と同じ構成であるが、導光体１
の下面に形成される溝の形状が異なっている。尚、図７
において、線状光源４は左側方に位置している。

【００４８】図７に示すように、導光体１の下面は、導
光体１の上面１５とほぼ平行な平坦部１１と、線状光源
４側の斜面２０と線状光源４と反対側の斜面２１とから
なる断面形状が三角形の第３溝と、同じく斜面２２、２
３からなる第２溝と、同じく斜面２４、２５からなる第
１溝とにより構成されている。第１から第３までの溝は
隣接して配置されている。溝の線状光源４側の斜面２
０、２２、２４の角度φ ₁はほぼ同じであり、また、溝
の線状光源４と反対側の斜面２１、２３、２５の角度φ
₂もほぼ同じである。すなわち、第１から第３までの溝
はほぼ相似形である。導光体１からの射出光の放射輝度
分布の中心を、導光体１の上面１５に対してほぼ垂直と
するためには、溝６の線状光源４側の斜面２０、２２、
２４の角度φ₁を約５０°に設定すればよい。また、放
射輝度分布の中心を、導光体１の上面１５の法線方向に
対して±１０°以内に収めるためには、角度φ₁を、約
４３°＜φ₁＜約５７°の範囲に設定すればよい。さら
に、放射輝度分布の中心角をαとし、図７の面内で任意
の方向αに放射輝度分布の中心を向けるためには、角度
φ₁を、下記（数８）のように設定すればよい。

【００４９】

【数８】

【００５０】また、溝６の線状光源４と反対側の斜面２
１、２３、２５の角度φ₂が９０°に近いほど、導光体
１からの放射輝度は高くなる。実用的には、角度φ₂は
６０°＜φ₂＜９０°の範囲にあるのが望ましい。導光
体１をプレス成形、射出成形、ローラ成形などによって
作製することを考えると、３°程度の抜き勾配を付ける
のが望ましいので、角度φ₂は８７°程度、あるいは、
８７°よりも小さく設定されるのが望ましい。

【００５１】第１溝、第２溝、第３溝の幅をｈ₁、
ｈ₂、ｈ₃としたとき、ｈ₁＞ｈ₂＞ｈ ₃の関係を満た
すのが望ましい。すなわち、線状光源４に近いほど溝幅
が小さくなるのが望ましい。例えば、第１番目の溝の溝
幅に対する第ｎ番目の溝の溝幅の比をｈｎとした場合
に、ｈｎ＝γ^n-1とすればよい。この場合、γは０．５
〜１．０の範囲にあるのが望ましく、さらには０．８程
度であるのが望ましい。

【００５２】次に、上記のように構成された面状照明系
について、その動作を説明する。導光体１内を伝播する
光のうち、溝の近傍以外の平坦部１１に入射した光は、
導光体１内で全反射を捲り返しながら伝播していく。斜
面２０、２１からなる第３溝の近傍の平坦部１１に入射
した光は、平坦部１１で全反射した後、斜面２０でさら
に全反射し、光路を大きく変えて導光体１の上面１５に
入射する。このようにして上面１５に入射した光の大部
分は、その入射角が上面１５での全反射角以下となり、
導光体１の上面１５から外部へ射出する。また、斜面２
０に直接入射した光の大部分は、斜面２０を透過し、一
部はその反対側の斜面２１から再び導光体１内に入射
し、残りの一部は反射板３（図１）で反射して再び導光
体１内に入射する。斜面２１から再び導光体１内に入射
した光の一部は、第２溝の線状光源４側の斜面２２で全
反射し、上面１５を透過して導光体１の外部へ射出す
る。斜面２１から再び導光体１内に入射した光の残りの
一部は、斜面２２を透過し、その反対側の斜面２３から
再び導光体１内に入射し、第１溝の線状光源４側の斜面
２４での全反射によって導光体１の上面１５から射出す
る。第２溝及び第１溝の線状光源４側の斜面２２、２４
に直接入射する光についても同様である。

【００５３】図８に、光線追跡によって導光体１からの
射出光の放射輝度分布を求めた結果を示す。図８の横軸
は、図７の紙面内での放射輝度分布を表しており、負の
方向が線状光源４側となる。図８の縦軸は、正規化され
た輝度を表している。図８において、２７（破線）は、
上記第１の実施の形態における放射輝度分布であり、２
６（実線）は、本実施の形態における角度φ₁を５０
°、角度φ₂を８７°に設定したときの放射輝度分布で
ある。この場合、導光体１の上面１５に対してほぼ垂直
な方向に放射輝度分布の中心がきていることが分かる。
また、本実施の形態における面状照明系の中心輝度は、
１ピッチ当たり溝を３個配置したことにより、上記第１
の実施の形態の場合と比較して約４０％程度向上してい
る。導光体１からの射出光は、溝の線状光源４側の斜面
２０、２２、２４での全反射によって光路が変わるの
で、これらの斜面の角度φ₁を変えることによって放射
輝度分布の中心角αを制御することができる。

【００５４】スネルの法則により、下記（数９）の関係
が成り立つので、α及びφ₁は下記（数１０）、（数１
１）のように表記される。

【００５５】

【数９】

【００５６】

【数１０】

【００５７】

【数１１】

【００５８】例えば、導光体１がアクリルを材料として
形成され、その屈折率ｎが１．４９の場合、放射輝度分
布の中心角αを±１０°の範囲に収めるためには、溝の
線状光源４側の斜面２０、２２、２４の角度φ₁を４３
°＜φ₁＜５７°の範囲に設定すればよい。

【００５９】以上のように、本実施の形態によれば、平
行平板状の導光体１の側面に線状光源４を配置し、導光
体１の下面に断面形状が三角形の溝を１ピッチ当たり３
個隣接して形成し、各溝での全反射によって導光体１の
上面１５から光を射出させるようにしたことにより、上
記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、上
記したように、さらなる高輝度化も可能となる。

【００６０】尚、本実施の形態においては、１ピッチ当
たり３個の溝を形成しているが、必ずしもこの構成に限
定されるものではなく、１ピッチ当たり２個、あるいは
４個以上の溝を形成してもよい。１ピッチ当たりの溝の
数が多いほど輝度は高くなるが、加工の容易さを考慮す
ると、溝の数は１ピッチ当たり３個程度が望ましい。

【００６１】また、上記第１及び第２の実施の形態にお
いては、導光体１の形状を平行平板状としているが、必
ずしもこの構成に限定されるものではない。軽量化を図
り、あるいは、導光体１から効率良く光を取り出すため
に、導光体１の形状を、線状光源４と反対側の側面を細
くした直線状あるいは曲線状のくさび断面としてもよ
い。

【００６２】〈第３の実施の形態〉図９は本発明の第３
の実施の形態における面状照明系を示す断面図、図１０
は図９のＡ部拡大断面図である。本実施の形態における
面状照明系は、基本的には上記第２の実施の形態と同様
な構成であるが、導光体の下面の形状が異なっている。
図９、図１０に示すように、導光体２８の下面は階段形
状となっており、階段の段差部分に隣接して溝２９が形
成されている。すなわち、導光体２８の下面の１つの階
段部分は、平坦部１１と、線状光源４側の斜面２０と線
状光源４と反対側の斜面２１とからなる断面形状が三角
形の第３溝と、同じく斜面２２、２３からなる第２溝
と、同じく斜面２４、２５からなる第１溝と、段差部の
斜面３０とにより構成されている。平坦部１１は、導光
体２８の上面１５とほぼ平行であり、第１から第３まで
の溝は隣接して配置されている。斜面２０、２２、２
４、３０の角度φ₁はほぼ同じであり、また、斜面２
１、２３、２５の角度φ₂もほぼ同じである。すなわ
ち、第１から第３までの溝はほぼ相似形である。導光体
２８からの射出光の放射輝度分布の中心を、導光体２８
の上面１５に対してほぼ垂直とするためには、角度φ₁
を約５０°に設定すればよい。また、放射輝度分布の中
心を、導光体２８の上面１５の法線方向に対して±１０
°以内に収めるためには、角度φ₁を、約４３°＜φ₁
＜約５７°の範囲に設定すればよい。さらに、放射輝度
分布の中心角をαとし、図９の面内で任意の方向αに放
射輝度分布の中心を向けるためには、角度φ₁を、下記
（数１２）のように設定すればよい。

【００６３】

【数１２】

【００６４】また、角度φ₂が９０°に近いほど、導光
体２８からの放射輝度は高くなる。実用的には、角度φ
₂は６０°＜φ₂＜９０°の範囲にあるのが望ましい。
導光体２８をプレス成形、射出成形、ローラ成形などに
よって作製することを考えると、３°程度の抜き勾配を
付けるのが望ましいので、角度φ₂は８７°程度、ある
いは、８７°よりも小さく設定されるのが望ましい。

【００６５】第１溝、第２溝、第３溝の幅をｈ₁、
ｈ₂、ｈ₃としたとき、ｈ₁＞ｈ₂＞ｈ ₃の関係を満た
すのが望ましい。すなわち、線状光源４に近いほど溝幅
が小さくなるのが望ましい。例えば、第１番目の溝の溝
幅に対する第ｎ番目の溝の幅の比をｈｎとした場合に、
ｈｎ＝γ^n-1とすればよい。この場合、γは０．５〜
１．０の範囲にあるのが望ましく、さらには０．８程度
であるのが望ましい。

【００６６】導光体２８は、線状光源４に近いほど厚み
が厚く、線状光源４から離れるに従って薄くなる。階段
の段差Δｔは一定値で、導光体２８の包絡線は平面とな
り、導光体２８はくさび形となる。線状光源４と反対側
の導光体２８の側面の厚みｔ ₂が小さいほど、導光体２
８からの放射輝度は高くなる。線状光源４側の導光体２
８の厚みをｔ₁とした場合、ｔ₂／ｔ₁は０．５以下で
あるのが望ましい。尚、導光体２８の長さをＬとしたと
き、導光体２８のくさび角は、ｔａｎ^-1｛（ｔ ₂−
ｔ₁）／Ｌ｝で与えられる。

【００６７】以上のように構成された面状照明系におい
ては、上記第２の実施の形態の場合と同様に、導光体２
８内に入射した光は、溝の線状光源４側の斜面２０、２
２、２４及び段差部の斜面３０での全反射によって導光
体２８の上面１５から射出する。さらに、導光体２８は
線状光源４から遠ざかるほど薄くなるので、線状光源４
からの光が、導光体２８の線状光源４と反対側の側面で
反射して、再び線状光源４に戻ることはない。その結
果、光効率が高くなる。

【００６８】図１１に、光線追跡によって導光体２８か
らの射出光の放射輝度分布を求めた結果を示す。図１１
の横軸は、図９の紙面内での放射輝度分布を表してお
り、負の方向が線状光源４側となる。図１１の縦軸は、
正規化された輝度を表している。図１１において、３２
（破線）は、上記第２の実施の形態における放射輝度分
布であり、３１（実線）は、本実施の形態における角度
φ₁を５０°、角度φ₂を８７°、導光体２８のくさび
角を１．８３°に設定したときの放射輝度分布である。
この場合、導光体２８の上面１５に対してほぼ垂直な方
向に放射輝度分布の中心がきていることが分かる。ま
た、本実施の形態における面状照明系の中心輝度は、１
ピッチ内に溝を３個配置し、導光体２８のくさび角を
１．８３°としたことにより、上記第２の実施の形態の
場合と比較して約２０％程度向上している。導光体２８
からの射出光は、斜面２０、２２、２４、３０での全反
射によって光路が変わるので、これらの斜面の角度φ₁
を変えることによって放射輝度分布の中心角αを制御す
ることができる。

【００６９】スネルの法則により、下記（数１３）の関
係が成り立つので、α及びφ₁は下記（数１４）、（数
１５）のように表記される。

【００７０】

【数１３】

【００７１】

【数１４】

【００７２】

【数１５】

【００７３】例えば、導光体２８がアクリルを材料とし
て形成され、その屈折率ｎが１．４９の場合、放射輝度
分布の中心角αを±１０°の範囲に収めるためには、角
度φ ₁を４３°＜φ₁＜５７°の範囲に設定すればよ
い。

【００７４】以上のように、本実施の形態によれば、導
光体２８の側面に線状光源４を配置し、導光体２８の厚
みを線状光源４からの距離に応じて薄くするために下面
を階段形状とし、さらに、導光体２８の下面に断面形状
が三角形の溝を１ピッチ当たり３個隣接して形成し、各
溝での全反射によって導光体２８の上面１５から光を射
出させるようにしたことにより、上記第２の実施の形態
と同様の効果が得られる。また、上記したように、さら
なる高輝度化も可能となる。

【００７５】尚、本実施の形態においては、１ピッチ当
たり３個の溝を形成しているが、必ずしもこの構成に限
定されるものではなく、１ピッチ当たり１個、２個ある
いは４個以上の溝を形成してもよい。１ピッチ当たりの
溝の数が多いほど輝度は高くなるが、加工の容易さを考
慮すると、溝の数は１ピッチ当たり３個程度が望まし
い。

【００７６】また、本実施の形態においては、階段の段
差Δｔを一定の値としているが、必ずしもこの構成に限
定されるものではなく、線状光源４からの距離によって
段差Δｔの値を変化させてもよい。例えば、斜面２４、
２５からなる第１溝の深さに合わせて、段差Δｔの値を
決めてもよい。この場合、導光体２８の下面の包絡線の
断面形状は、線状光源４側の側面の下端から上面の線状
光源４と反対側の端とを曲線で結んだものとなる。

【００７７】また、本実施の形態においては、階段ごと
に溝が形成されているが、必ずしもこの構成に限定され
るものではなく、溝が形成されていない階段部分を設け
てもよい。

【００７８】〈第４の実施の形態〉図１２は本発明の第
４の実施の形態における面状照明系を示す断面図、図１
３は図１２のＡ部拡大断面図である。本実施の形態にお
ける面状照明系は、基本的には上記第３の実施の形態と
同様な構成であるが、導光体の下面の形状、及び反射板
３を除去し、代わりに導光体の裏面を反射率の高い材料
で覆った点が異なっている。

【００７９】図１２、図１３に示すように、導光体３３
の下面は階段形状となっており、階段の段差部分に、線
状光源４側の斜面３５と線状光源４と反対側の斜面３６
とからなる断面形状が三角形の線状突起が形成されてい
る。ここで、階段の段差Δｔは一定値である。導光体３
３の屈折率をｎとしたとき、線状光源４側の斜面３５の
角度φ₃は、下記（数１６）を満たすように設定され
る。

【００８０】

【数１６】

【００８１】導光体３３の下面の平坦部１１は、導光体
３３の上面１５とほぼ平行である。導光体３３の下面に
は、反射率の高い材料、例えば、銀、アルミ、もしくは
誘電体多層膜などを蒸着することによって反射膜３４が
形成されている。これにより、導光体３３の下面の平坦
部１１、及び斜面３５、３６において光が反射される。

【００８２】次に、上記のように構成された面状照明系
について、その動作を説明する。導光体３３の内部を伝
播する光のうち、平坦部１１に入射した光３８は、導光
体３３内で全反射を繰り返しながら伝播していく。線状
突起の線状光源４と反対側の斜面３６に入射した光３７
は、斜面３６での全反射によって光路を変え、導光体３
３の上面１５から外部へ射出する。導光体３３内を伝播
する光は、導光体３３の上面１５あるいは下面への入射
角が最大｛９０°−ｓｉｎ^-1（１／ｎ）｝である。一
方、線状突起の線状光源４側の斜面３５の角度φ₃は
｛９０°−ｓｉｎ^-1（１／ｎ）｝以下であるので、斜面
３５への入射光ほほとんどない。

【００８３】以上のように、本実施の形態によれば、導
光体３３の側面に線状光源４を配置し、導光体３３の下
面に斜面３５、３６からなる線状突起を設け、さらに導
光体３３の下面に反射膜３４を形成し、線状突起の線状
光源４と反対側の斜面３６での全反射によって導光体３
３の上面１５から光を射出させるようにしたことによ
り、上記第３の実施の形態と同様の効果が得られる。さ
らに、反射板３（図９）を除去したことにより、シート
の枚数を削減することができるので、組立性、量産性も
向上する。

【００８４】尚、本実施の形態においては、導光体３３
の下面を階段状に形成しているが、必ずしもこの構成に
限定されるものではなく、段差Δｔ＝０としてもよい。〈第５の実施の形態〉図１４は本発明の第５の実施の形
態における面状照明系を示す断面図である。図１４に示
すように、本実施の形態における面状照明系は、基本的
には上記第１の実施の形態と同様な構成であるが、中心
軸に対して、対称にそれぞれ上記第１の実施の形態にお
ける面状照明系が配置され、中央部で線状光源４と反対
側の側面が結合された構成となっている点で異なる。

【００８５】以上の構成により、上記第１の実施の形態
と同様の効果が得られ、さらに、線状光源４が２個とな
るので、２倍の高輝度化が可能となる。尚、本実施の形
態においては、導光体１の下面に形成される溝の構成と
して上記第１の実施の形態における溝の構成を採用して
いるが、必ずしもこの構成に限定されるものではなく、
上記第２の実施の形態における溝の構成を採用してもよ
い。

【００８６】〈第６の実施の形態〉図１５は本発明の第
６の実施の形態における面状照明系を示す断面図であ
る。図１５に示すように、本実施の形態における面状照
明系は、基本的には上記第３の実施の形態と同様な構成
であるが、中心軸に対して、対称にそれぞれ上記第３の
実施の形態における面状照明系が配置され、中央部で線
状光源４と反対側の側面が結合された構成となっている
点で異なる。

【００８７】以上の構成により、上記第３の実施の形態
と同様の効果が得られ、さらに、線状光源４が２個とな
るので、２倍の高輝度化が可能となる。尚、図１６に示
すように、中心軸に対して、対称にそれぞれ上記第３の
実施の形態における面状照明系を配置し、２つの導光体
２８の下面の包絡線が平面となるように中央部で線状光
源４と反対側の側面を結合した構成としてもよい。

【００８８】〈第７の実施の形態〉図１７（ａ）、
（ｂ）は本発明の第７の実施の形態における面状照明系
の導光体下面の溝分布を示す図である。図１７に示すよ
うに、本実施の形態における面状照明系は、基本的には
上記第１の実施の形態と同様な構成であるが、導光体１
の下面に形成される溝の分布が異なっている。溝６の方
向は、線状光源４の長手方向とほぼ平行であり、溝６の
幅Ｈは一定で、溝６のピッチｐ（ｐ₁、ｐ₂、ｐ ₃、ｐ
₄）が変化する。線状光源４に近いほど溝６のピッチｐ
が大きく、線状光源４から遠ざかるに従って溝６のピッ
チｐが小さくなる。

【００８９】導光体１の線状光源４側の側面からの距離
をｘ、距離ｘにおける溝の面積比をＳ（距離ｘの近傍に
おける平坦部１１の面積をｓ₁、溝６の面積をｓ₂とし
た場合、Ｓ＝ｓ₂／（ｓ₁＋ｓ₂））、導光体１の長さ
をＬとすれば、上記第１の実施の形態の場合と同様に、
下記（数１７）の関係が成り立つ。

【００９０】

【数１７】

【００９１】この場合、Ｓは０＜Ｓ＜１／２の範囲にあ
り、βは１．０＜β＜４．０の範囲にあるのが望まし
い。導光体１からの射出光の輝度分布を均一とするため
には、αを０．０４程度、βを３．０程度とすればよ
い。

【００９２】本実施の形態によれば、上記第１の実施の
形態と同様の効果が得られる。〈第８の実施の形態〉図１８（ａ）、（ｂ）は本発明の
第８の実施の形態における面状照明系の導光体下面の溝
分布を示す図である。図１８（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、本実施の形態における面状照明系は、基本的には上
記第１の実施の形態と同様な構成であるが、導光体１の
下面に形成される溝の分布が異なっている。

【００９３】溝６の方向は、線状光源４の長手方向とほ
ぼ平行であり、線状光源４の長手方向に垂直な方向にお
ける溝６の幅Ｈ及びピッチｐは一定である。線状光源４
の長手方向における溝６の長さは線状光源４に近いほど
短く、線状光源４から遠ざかるに従って長くなってい
る。線状光源４の長手方向における溝６のピッチｑは、
線状光源４の長手方向に垂直な方向における溝６のピッ
チｐと同程度であるのが望ましい。

【００９４】導光体１の線状光源４側の側面からの距離
をｘ、距離ｘにおける溝の面積比をＳ（距離ｘの近傍に
おける平坦部１１の面積をｓ₁、溝６の面積をｓ₂とし
た場合、Ｓ＝ｓ₂／（ｓ₁＋ｓ₂））、導光体１の長さ
をＬとすれば、上記第１の実施の形態の場合と同様に、
下記（数１８）の関係が成り立つ。

【００９５】

【数１８】

【００９６】この場合、Ｓは０＜Ｓ＜１／２の範囲にあ
り、βは１．０＜β＜４．０の範囲にあるのが望まし
い。導光体１からの射出光の輝度分布を均一とするため
には、αを０．０４程度、βを３．０程度とすればよ
い。

【００９７】本実施の形態によれば、上記第１の実施の
形態と同様の効果が得られる。〈第９の実施の形態〉図１９は本発明の第９の実施の形
態における面状照明系の導光体下面の溝形状を示す断面
図である。本実施の形態における面状照明系は、基本的
には上記第１の実施の形態と同様な構成であるが、導光
体１の下面に形成される溝の形状が異なっている。図１
９（ａ）、（ｂ）に示すように、溝６の線状光源４側の
斜面１２を曲面とすることにより、導光体１からの射出
光の放射輝度分布を広げることができる。また、図１９
（ｃ）に示すように、溝６の線状光源４側の斜面１２を
粗面化することにより、反射光を拡散させて、導光体１
からの射出光の放射輝度分布を広げることができる。

【００９８】以上の構成により、上記第１の実施の形態
と同様な効果が得られ、さらに、線状光源４側の溝斜面
１２を曲面とするか、溝斜面１２を粗面化することによ
り、放射輝度分布を広げて、視野角の広い液晶ディスプ
レイに対応させることができる。

【００９９】尚、上記第１〜第９の実施の形態において
は、導光体の上面と側面とのなす角を９０°に設定して
いるが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。
導光体の上面は、導光体の側面から入射する光が導光体
の内部で全反射する条件を満たす範囲で傾けてもよい。
例えば、導光体の上面と側面とのなす角を８０°〜１０
０°に設定してもよく、あるいは、側面に曲面をつけて
もよい。

【０１００】また、上記第１〜第９の実施の形態におい
ては、導光体の下面に形成される溝の分布を指数関数で
与えているが、下記（１９）で表される多項式で与えて
もよい。

【０１０１】

【数１９】

【０１０２】また、上記第１〜第９の実施の形態におい
ては、リフレクタ５の形状を２つの楕円部を有するよう
な断面形状としているが、必ずしもこの構成に限定され
るもではなく、リフレクタ５の断面形状をコの字形ある
いは半円形としてもよい。

【０１０３】また、上記第１〜第９の実施の形態におい
ては、１個の線状光源４が用いられているが、図２０に
示すように、線状光源４を２個とし、それぞれの線状光
源４についてそれぞれ楕円部７、８を設けてもよい。ま
た、線状光源４が３個以上の場合についても同様であ
る。

【０１０４】また、上記第３及び第６の実施の形態にお
いては、導光体下面の溝が階段形状の段差部分に隣接し
て形成されているが、必ずしもこの構成に限定されるも
のではなく、導光体下面の溝はどの位置に形成してもよ
い。

【０１０５】また、上記第７及び第８の実施の形態にお
ける溝の分布を、上記第２〜第６の実施の形態に適用し
てもよい。また、上記第１〜第９の実施の形態におい
て、導光体の線状光源４側の側面からの距離ｘにおける
溝の面積比Ｓの条件式を満たす範囲で、上記第１、第
５、第６の実施の形態における溝の分布を組み合わせて
もよい。

【０１０６】また、上記第９の実施の形態における溝の
形状を、上記第２〜第８の実施の形態に適用してもよ
い。〈第１０の実施の形態〉図２１は本発明の第１０の実施
の形態における面状照明系を示す断面図、図２２は導光
体の斜視図である。

【０１０７】図２１、図２２において、１０１は導光体
であり、石英、ガラス、透明樹脂（例えば、アクリル系
樹脂、ポリカーボネート）等を材料として形成されてい
る。ここでは、説明を簡単にするために、導光体１０１
を平行平板、導光体１０１の側面と上面及び下面とのな
す角を９０°、導光体１０１の屈折率ｎを１．５とす
る。１０４は線状光源であり、線状光源１０４としては
蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤを並べたものなどが用いられ
る。線状光源１０４は、導光体１０１の側面とほぼ平行
に配置されている。１０５はリフレクタであり、このリ
フレクタ１０５は線状光源１０４を覆うようにして配置
されている（図２２参照）。リフレクタ１０５のうち線
状光源１０４と向き合う面には、銀、アルミなどの反射
率の高い物質が蒸着されており、これにより高反射率が
実現されている。リフレクタ１０５の後端面には、２つ
の窪みが形成されている。窪みの断面形状は、浅い楕円
形か扇形であるのが望ましい。

【０１０８】導光体１０１の下面には、線状光源１０４
と平行に複数の溝１０６が形成されている。すなわち、
導光体１０１の下面は、溝１０６が形成された部分と、
溝１０６が形成されていない部分（平坦部）とにより構
成されている。溝１０６のピッチｐ（図２５）は一定で
あり、溝幅はピッチｐよりも狭くなっている。ここで
は、説明を簡単にするために、溝１０６の断面形状を二
等辺三角形とし、頂角をβとする（図２５参照）。

【０１０９】導光体１０１の上面近傍には、導光体１０
１の上面を覆うようにして光拡散シート１０２が配置さ
れている。また、導光体１０１の下面近傍には、導光体
１０１の下面を覆うようにして反射シート１０３が配置
されている。反射シート１０３のうち導光体１０１の溝
１０６と向き合う面には、銀、アルミなどの反射率の高
い物質が蒸着されており、これにより高反射率が実現さ
れている。

【０１１０】以下、上記のように構成された面状照明系
について、図２１、図２３〜図２５を用いてその動作を
説明する。図２３は線状光源及びリフレクタでの光路追
跡の図、図２４は導光体内での光路追跡の図、図２５は
導光体に形成された溝での光路追跡の図である。

【０１１１】図２３に示すように、線状光源１０４から
の射出光は、導光体１０１内に直接入射するか、リフレ
クタ１０５で反射した後、導光体１０１内に入射する。
リフレクタ１０５に２つの窪みを形成することにより、
窪み部分での反射光が線状光源１０４とリフレクタ１０
５との間を通り、導光体１０１内に入射する。線状光源
１０４に光が再入射すると光吸収が起こるが、リフレク
タ５に窪みを形成することにより、線状光源１０４での
光吸収を低減することができる。

【０１１２】導光体１０１の側面に角度η₁で入射した
光は、導光体１０１内に入ると、角度η₂で屈折する。
スネルの法則により、下記（数２０）の関係がが成り立
つので、屈折角η₂は下記（数２１）のように表記され
る。

【０１１３】

【数２０】

【０１１４】

【数２１】

【０１１５】屈折角η₂の最大値η_2maxを求めると、下
記（数２２）のようになる。

【０１１６】

【数２２】

【０１１７】例えば、導光体１０１の屈折率ｎが１．５
のとき、η_2maxは４１．８°となる。図２４に示すよう
に、導光体１０１内へ入射した光のうち、導光体１０１
の下面の溝１０６の近傍以外の平坦部に入射した光の入
射角η₃は、下記（数２３）のように表記される。

【０１１８】

【数２３】

【０１１９】一方、屈折率ｎ（ｎ＞１）の媒質から空気
（屈折率１）中へ進むときの境界での全反射角は、スネ
ルの法則を用いて計算すると、ｓｉｎ^-1（１／ｎ）とな
る。導光体１０１の側面から入射した光が導光体１０１
の上面、及び下面の溝１０６の近傍以外の平坦部で全反
射を繰り返しながら伝播するためには、角度η₃が全反
射角ｓｉｎ^-1（１／ｎ）よりも大きければよい。すなわ
ち、下記（数２４）の関係が成り立てばよい。

【０１２０】

【数２４】

【０１２１】上記（数２２）、（数２３）より、角度η
₃の最小値η_3minは、下記（数２５）のようになる。

【０１２２】

【数２５】

【０１２３】従って、上記（数２４）、（数２５）を用
いると、導光体１０１の上面、及び下面の溝１０６の近
傍以外の平坦部で全反射を繰り返しながら光が伝播する
ための屈折率ｎの条件は、下記（数２６）のようにな
る。

【０１２４】

【数２６】

【０１２５】本実施の形態においては、導光体１０１の
屈折率ｎを１．５としたので、この条件は満たされる。
一般に、石英、ガラス、アクリル系樹脂、ポリカーボネ
ートなどの材料では、屈折率は２^1/2以上であるので、
この条件は満足される。従って、導光体１０１の下面の
溝１０６近傍以外の平坦部に入射した光は、導光体１０
１内で全反射を繰り返しながら伝播する。

【０１２６】次に、導光体１０１内に入射した光が、導
光体１０１の下面に形成された溝１０６によって導光体
１０１の上面からほぼ垂直な方向に射出することについ
て、図２５を用いて説明する。

【０１２７】図２５において、導光体１０１の上面と平
行な方向をｘ軸方向、導光体１０１の上面と垂直な方向
をｙ軸方向とする。また、導光体１０１の内部を伝播す
る光の方向とｘ軸とのなす角をη₂とする。

【０１２８】導光体１０１への入射の条件より、η₂の
最大値は、上記（数２２）で与えられるように、ｓｉｎ
^-1（１／ｎ）である。図２５に示すように、溝１０６が
形成されていない部分（平坦部）で全反射した光のうち
の一部は、溝１０６の斜面に入射する。この光線をａと
する。

【０１２９】光線ａは、溝１０６が形成されていない部
分（平坦部）に入射角η₃で入射する。導光体１０１の
屈折率ｎは上記（数２６）の条件を満たすので、全反射
となる。次いで、この光線ａは溝１０６の斜面に入射す
る。溝１０６は、その断面形状が二等辺三角形で、頂角
がβであるので、斜面の傾きγは、下記（数２７）で与
えられる。

【０１３０】

【数２７】

【０１３１】溝１０６の斜面への入射角η₄は、図２５
より下記（数２８）で与えられる。

【０１３２】

【数２８】

【０１３３】ここで、溝１０６の斜面での全反射の条件
を求めると、下記（数２９）のようになる。

【０１３４】

【数２９】

【０１３５】溝１０６の斜面で全反射した光線は、導光
体１０１の上面へ入射する。このときの入射角η₆は、
下記（数３０）で与えられる。

【０１３６】

【数３０】

【０１３７】導光体１０１からの射出角η₇は、スネル
の法則より、下記（数３１）で与えられる。

【０１３８】

【数３１】

【０１３９】上記（数２２）、（数２８）、（数２９）
より、η₂の範囲は、下記（数３２）で与えられる。

【０１４０】

【数３２】

【０１４１】例えば、溝１０６の頂角βを６０°、導光
体１０１の屈折率ｎを１．５とすれば、上記（数３２）
より、１１．８°＜η₂＜４１．８°となり、上記（数
３１）より、−２７．９°＜η₇＜１７．９°となる。
従って、この構成によれば、導光体１０１内を伝播する
光が導光体１０１から射出するとき、導光体１０１の上
面に対してほぼ垂直な方向に放射分布の中心がくる。

【０１４２】また、溝１０６の頂角βを少し大きくして
６５°とし、導光体１０１の屈折率ｎを１．５とすれ
ば、上記（数３２）より、９．３°＜η₂＜４１．８°
となり、上記（数３１）より、−２３．９°＜η₇＜２
５．７°となる。従って、この構成によれば、導光体１
０１からの放射分布の対称性が良好となる。

【０１４３】また、導光体１０１の屈折率ｎを大きくし
て１．６とし、溝１０６の頂角βを７０°とすれば、上
記（数３２）より、３．７°＜η₂＜３８．７°とな
り、上記（数３１）より、−２６．７°＜η₇＜３０．
９°となる。従って、この構成によれば、導光体１０１
からの射出光の広がり角を変えることができる。

【０１４４】以上のように、導光体１０１の屈折率ｎ、
溝１０６の頂角βを変えることにより、導光体１０１か
らの射出光の指向性と広がり角を制御することができ
る。導光体１０１の上面から射出した光は、光拡散シー
ト１０２（図２１）によって拡散され、所定の視野角、
及び、ムラの無い放射分布が得られる。

【０１４５】また、導光体１０１内を伝播する光のう
ち、溝１０６の斜面に直接入射する光は、溝１０６を横
断して再び導光体１内に戻るか、反射シート１０３で反
射した後、導光体１０１内に戻る。

【０１４６】また、溝１０６を一定の間隔で配置し、溝
１０６の深さを変えることにより、導光体１０１から射
出する光の量を調整して、導光体１０１上の場所による
射出光量のバラツキを抑えることができる。すなわち、
溝１０６の深さが浅い場合には、溝１０６の斜面の面積
が小さくなるので、溝１０６の斜面で全反射する光の量
が少なくなり、導光体１０１からの射出光量も少なくな
る。逆に、溝１０６の深さが深い場合には、溝１０６の
斜面の面積が大きくなるので、溝１０６の斜面で全反射
する光の量が多くなり、導光体１０１からの射出光量も
多くなる。従って、導光体１０１の内部では、線状光源
１０４に近いほど光の量が多く、線状光源１０４から離
れるに従って光の量が少なくなるので、線状光源１０４
に近いほど溝１０６の深さを浅くし、線状光源１０４か
ら離れるに従って少しずつ溝１０６の深さを深くするこ
とにより、導光体１０１からの射出光量を、導光体１０
１上の場所によらず一定とすることができる。

【０１４７】尚、溝１０６の間隔に対する溝１０６の深
さの比が所定の値であれば、溝１０６の間隔は等間隔で
なくてもよい。例えば、線状光源１０４側の溝１０６の
間隔を広くし、線状光源１０４から離れるに従って溝１
０６の間隔を狭くしてもよい。

【０１４８】また、本実施の形態においては、平行平板
状の導光体１０１を用いているが、必ずしもこの構成に
限定されるものではない。軽量化を図り、あるいは、導
光体１０１から効率良く光を取り出すために、導光体１
０１の形状を、線状光源１０４と反対側の側面を細くし
た直線状あるいは曲線状のくさび断面としてもよい。ま
た、導光体１０１を中空形状としてもよい。

【０１４９】また、本実施の形態においては、導光体１
０１の上面及び下面と側面とのなす角を９０°に設定し
ているが、必ずしもこの構成に限定されるものではな
く、導光体１０１の側面から入射する光が導光体１０１
の内部で全反射する条件を満たせば、９０°以外の角度
を持たせてもよく、あるいは、側面に曲面をつけてもよ
い。

【０１５０】また、本実施の形態においては、溝１０６
の断面形状を二等辺三角形としているが、必ずしもこの
構成に限定されるものではない。導光体１０１の１つの
側面に１個の線状光源１０４を配置する場合には、溝１
０６の断面形状を任意の三角形としてもよい。また、溝
１０６の先端部をわずかに丸めてもよい。

【０１５１】また、視野角を広げるために、溝１０６の
斜面の一部を粗面としてもよい。また、本実施の形態に
おいては、１個の線状光源１０４を用いているが、高輝
度化を図るために複数の線状光源１０４を導光体１０１
の各側面に配置してもよい。

【０１５２】また、本実施の形態においては、導光体１
０１の屈折率ｎを１．５に設定しているが、導光体１０
１の屈折率ｎは必ずしもこの値に限定されるものではな
く、１．４１以上の値であればよい。

【０１５３】また、本実施の形態においては、溝１０６
が線状光源１０４と平行になるように形成されている
が、必ずしもこの構成に限定されるものではなく、図２
６に示すように、複数本の溝１０６をクロスさせて形成
してもよい。このような構成とすることにより、液晶パ
ネルの画素配列とのモアレ縞を防ぐことができる。

【０１５４】〈第１１の実施の形態〉図２７は本発明の
第１１の実施の形態における面状照明系を示す断面図、
図２８はその面状照明系における光路追跡の図、図２９
（ａ）は偏光変換板の平面図、図２９（ｂ）は図２９
（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２９（ｃ）は図２９（ａ）の
Ｂ−Ｂ断面図、図２９（ｄ）は図２９（ａ）のＣ−Ｃ断
面図、図３０は偏光変換の説明図である。

【０１５５】図２７に示すように、光源４、リフレクタ
５、導光体２８の構成は上記第３の実施の形態と同様で
あるため、その説明は省略する。導光体２８の上面近傍
には光拡散板４２が設けられている。これにより、導光
体２８の上面から射出した光を、偏光状態を保持したま
ま拡散させることができる。すなわち、光拡散板４２に
直線偏光が入射した場合、射出する拡散光の偏光はほぼ
直線偏光であり、かつ偏光方向は入射光とほぼ平行にな
る。光拡散板４２の上面近傍には偏光子４０が設けられ
ている。この偏光子４０は、特定の方向の偏光のみを透
過し、透過する光の偏光方向と直交する偏光を反射す
る。偏光子４０は、その透過軸が液晶ディスプレイの入
射側偏光子の透過軸と平行となるように配置される。導
光体２８の下面近傍には偏光変換板４１が設けられてい
る。この偏光変換板４１は、特定の偏光方向の直線偏光
が入射したときに、偏光方向をほぼ９０°回転させて入
射方向と逆方向に射出する。

【０１５６】以下に、偏光変換板４１の構造について、
図２９を用いて説明する。図２９（ａ）、（ｄ）に示す
ように、偏光変換板４１には、その長手方向に沿って細
いスリット状の複数本の溝４１ｂが形成されている。ま
た、図２９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、偏光
変換板４１には、スリット状の溝４１ｂとほぼ４５°の
角度をなして、互いに直交するようにＶ溝４１ｃ、４１
ｄがそれぞれ複数本形成されている。Ｖ溝４１ｃ、４１
ｄの頂角δ₁、δ₂は、それぞれほぼ９０°である。ス
リット状の溝４１ｂ、及びＶ溝４１ｃ、４１ｄの深さ
は、ほぼ同じである。偏光変換板４１は、図２７におい
て溝形成部が下となるように配置される。さらに、偏光
変換板４１の溝形成部には、銀、アルミ等の反射率の高
い材料を蒸着することによって、反射膜４１ａが形成さ
れている。

【０１５７】以下、上記のように構成された面状照明系
について、図２８、図３０を用いてその動作を説明す
る。図２８に示すように、導光体２８内を伝播する光４
３は、導光体２８の下面に形成された溝２９での全反射
によって導光体２８の上面から射出する。一般に、線状
光源４からの射出光はランダム偏光であるので、導光体
２８から射出する光もランダム偏光である。導光体２８
の上面から射出して偏光子４０に達した光のうち、偏光
子４０の透過軸方向の偏光４４は偏光子４０を透過し、
偏光４４と直交する偏光４５は偏光子４０で反射され
る。偏光子４０で反射された偏光４５は、導光体２８を
透過して、偏光変換板４１に達する。

【０１５８】次に、偏光子４０で反射され偏光変換板４
１に達した光の偏光方向が偏光変換板４１によって９０
°回転することについて、図３０を用いて説明する。図
３０は偏光変換板４１の３つの溝４１ｂ、４１ｃ、４１
ｄによって形成される３つの面を示したものである。図
３０において、光線４７は、偏光変換板４１に入射する
光であり、偏光方向がｘ軸方向の直線偏光である。光線
４７は、面５１で反射して光線４８となる。光線４８の
偏光方向もｘ軸と平行である。光線４８は、面５２で反
射して光線４９となる。光線４９の偏光方向はｙ軸と平
行である。さらに、光線４９は、面５３で反射して光線
５０となる。光線５０の偏光方向もｙ軸と平行である。
従って、光線５０の偏光方向は、光線４７に対して９０
°回転している。ここでは、光線４７の偏光方向をｘ軸
と平行としたが、光線４７の偏光方向がｘｙ平面内のど
の方向であっても、光線５０の偏光方向は光線４７に対
して９０°回転する。このように、偏光変換板４１によ
って偏光方向が９０°回転するので、図２８に示すよう
に、偏光変換板４１での反射光４６の偏光方向は偏光子
４０の透過軸方向と平行になり、反射光４６は偏光子４
０を透過する。

【０１５９】以上のように、本実施の形態によれば、３
つの溝４１ｂ、４１ｃ、４１ｄによって形成される３つ
の面での反射によって偏光方向を回転させる偏光変換板
４１を用いることにより、液晶ディスプレイの入射側偏
光子での光吸収を防ぐことができるので、光効率を最大
２倍に向上させることができる。従って、大幅な高輝度
化及び低消費電力化が可能となる。

【０１６０】〈第１２の実施の形態〉図３１（ａ）は本
発明の第１２の実施の形態における面状照明系の偏光変
換板を示す部分斜視図、図３１（ｂ）は偏光子の透過軸
方向と偏光変換板の溝方向との関係を示す図、図３２
（ａ）、（ｂ）は偏光変換板での偏光変換の説明図であ
る。本実施の形態における面状照明系は、基本的には上
記第１１の実施の形態と同様な構成であるが、偏光変換
板の構造が異なっている。

【０１６１】図３１（ａ）に示すように、偏光変換板５
９には、断面形状が三角形で、頂角δ₃が約９０°の複
数本の溝５９ａが連続して形成されている。偏光変換板
５９の溝形成部には、銀、アルミ等の反射率の高い材料
を蒸着することによって、反射膜５８が形成されてい
る。この偏光変換板５９は、面状照明系において溝形成
部が下となるように配置される（図２８の４１参照）。
偏光変換板５９の溝方向と偏光子４０（図２７参照）の
透過軸方向とのなす角δ₄は、約４５°である。図３１
（ｂ）に示すように、例えば、偏光子４０の透過軸方向
を５４とすれば、偏光変換板５９の溝５９ａの方向は、
５７あるいは５６の方向となる。

【０１６２】次に、偏光変換板５９により偏光方向が９
０°回転することについて、図３２を用いて説明する。
図３２（ａ）は偏光変換板の隣接する溝部分を示したも
のである。図３２（ｂ）は図３２（ａ）におけるＤ、
Ｅ、Ｆ方向から見たときの図である。Ｄ矢視図で見る
と、溝５９ａの斜面へ入射した光線６０の偏光方向は、
溝５９ａの方向、すなわちｘ軸方向に対して４５°の角
度をなしている。光線６０は、斜面で反射して光線６１
となる。光線６１の偏光方向は、Ｅ矢視図で見ると、ｘ
ｚ面内において、ｘ軸に対して４５°の角度をなす。ま
た、Ｆ矢視図で見ると、Ｅ矢視図とは反対側から見るこ
とになるので、光線６１の偏光方向は９０°回転して見
える。さらに、光線６１は、もう一方の斜面で反射して
光線６２となる。Ｄ矢視図で見ると、光線６２の偏光方
向は、光線６０の偏光方向に対して９０°回転してい
る。よって、偏光変換板５９により、偏光方向を９０°
回転させることができる。

【０１６３】以上のように、本実施の形態によれば、頂
角δ₃が９０°の三角溝５９ａが形成された偏光変換板
５９を、溝５９ａの方向が偏光子４０の透過軸方向に対
してほぼ４５°の角度をなすように配置することによ
り、偏光変換板５９によって偏光方向を回転させること
が可能となるので、上記第１１の実施の形態と同様の効
果が得られる。

【０１６４】〈第１３の実施の形態〉図３３（ａ）は本
発明の第１３の実施の形態における面状照明系を示す断
面図、図３３（ｂ）は偏光子の透過軸方向と位相差板の
光学軸の方位との関係を示す図である。本実施の形態に
おける面状照明系は、基本的には上記第１１の実施の形
態と同様な構成であるが、偏光変換板４１の代わりに、
位相差板６３と反射板６４とを用いる点で異なってい
る。

【０１６５】位相差板６３は１軸性の複屈折を有する板
であり、例えば、水晶、方解石、あるいは透明な樹脂シ
ートを伸張して複屈折性を持たせたものなどが用いられ
る。位相差板６３の位相差は、垂直入射光に対して４分
の１波長ずれるように設定される。位相差板６３の材料
としては、波長分散性の大きい材料を用いるのが望まし
く、これにより線状光源４の波長域内で位相差を一定に
することができる。位相差板６３は、その光学軸が偏光
子４０の透過軸に対してほぼ４５°の角度をなすように
配置される。例えば、図３３（ｂ）の５４を偏光子４０
の透過軸の方向とすれば、位相差板６３の光学軸は方位
６５あるいは方位６６の方向に設定される。ここで、偏
光子４０の透過軸の方向５４と方位６５あるいは方位６
６とのなす角δ₅は４５°である。

【０１６６】位相差が４分の１波長の位相差板６３に、
偏光方向が位相差板６３の光学軸に対して４５°の角度
をなす光が入射すると、位相差板６３から射出する光は
円偏光となる。この円偏光が反射板６４で反射し、再び
位相差板６３に入射すると、直線偏光に戻る。このと
き、偏光方向は、位相差板６３に入射した直線偏光の偏
光方向と９０°ずれる。

【０１６７】以上のように、本実施の形態によれば、位
相差が４分の１波長の位相差板６３を用い、この位相差
板６３を、光学軸の方向が偏光子４０の透過軸の方向に
対してほぼ４５°の角度をなすように配置することによ
り、上記第１１の実施の形態と同様な効果が得られる。

【０１６８】尚、上記第１１、第１２及び第１３の実施
の形態においては、上記第３の実施の形態の構成を基に
しているが、必ずしもこの構成に限定されるものではな
く、上記第１、第２、あるいは、第４から第１０の実施
の形態の構成を基にしてもよい。

【０１６９】また、上記第１１、第１２及び第１３の実
施の形態においては、偏光子４０での透過偏光及び反射
偏光を直線偏光としているが、必ずしもこの構成に限定
されるものではなく、楕円偏光であってもよい。

【０１７０】また、上記第１１、第１２及び第１３の実
施の形態においては、偏光変換板によって直線偏光を９
０°回転させるようにしているが、楕円偏光の場合にも
同様である。

【０１７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の面状照明
系の第１の構成によれば、導光体の下面の平坦部と溝傾
斜部での２回の全反射によって導光体の上面から光を射
出させることができるので、プリズムシート、及び導光
体の下面の光拡散材が不要となる。このため、プリズム
シート、光拡散材での光吸収がなくなって、光効率が向
上するので、高輝度化及び低消費電力化が可能となる。
また、シートの枚数を削減することができ、かつ、光拡
散材を導光体の下面に形成する工程を省くことができる
ので、組立性及び量産性が向上する。

【０１７２】また、本発明の面状照明系の第２の構成に
よれば、導光体の下面の線状突起の傾斜部での全反射に
よって導光体の上面から光を射出させることができるの
で、プリズムシート、及び導光体の下面の光拡散材が不
要となる。このため、プリズムシート、光拡散材での光
吸収がなくなって、光効率が向上するので、高輝度化及
び低消費電力化が可能となる。また、シートの枚数を削
減することができ、かつ、光拡散材を導光体の下面に形
成する工程を省くことができるので、組立性及び量産性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における面状照明系
を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における面状照明系
のリフレクタの形状を示す断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態における面状照明系
の導光体の形状（図１のＡ部）を示す断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態における面状照明系
の導光体下面の溝分布を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態における面状照明系
を用いて導光体からの射出光の放射輝度分布を求めた結
果を示す図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態における面状照明系
の導光体の他の構成例を示す断面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態における面状照明系
の導光体を示す断面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態における面状照明系
を用いて導光体からの射出光の放射輝度分布を求めた結
果を示す図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態における面状照明系
を示す断面図である。

【図１０】図９のＡ部拡大断面図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態における面状照明
系を用いて導光体からの射出光の放射輝度分布を求めた
結果を示す図である。

【図１２】本発明の第４の実施の形態における面状照明
系を示す断面図である。

【図１３】図１２のＡ部拡大断面図である。

【図１４】本発明の第５の実施の形態における面状照明
系を示す断面図である。

【図１５】本発明の第６の実施の形態における面状照明
系を示す断面図である。

【図１６】本発明の第６の実施の形態における面状照明
系の他の例を示す断面図である。

【図１７】本発明の第７の実施の形態における面状照明
系の導光体下面の溝分布を示す図である。

【図１８】本発明の第８の実施の形態における面状照明
系の導光体下面の溝分布を示す図である。

【図１９】本発明の第９の実施の形態における面状照明
系の導光体下面の溝の形状を示す断面図である。

【図２０】本発明の実施の形態に用いる光源及びリフレ
クタの他の構成例を示す断面図である。

【図２１】本発明の第１０の実施の形態における面状照
明系を示す断面図である。

【図２２】本発明の第１０の実施の形態における面状照
明系の導光体を示す斜視図である。

【図２３】本発明の第１０の実施の形態における面状照
明系の線状光源及びリフレクタでの光路追跡の図であ
る。

【図２４】本発明の第１０の実施の形態における面状照
明系の導光体内での光路追跡の図である。

【図２５】本発明の第１０の実施の形態における面状照
明系の導光体に形成された溝での光路追跡の図である。

【図２６】本発明の第１０の実施の形態における面状照
明系の導光体の他の構成例を示す斜視図である。

【図２７】本発明の第１１の実施の形態における面状照
明系を示す断面図である。

【図２８】本発明の第１１の実施の形態における面状照
明系の光路追跡の図である。

【図２９】（ａ）は本発明の第１１の実施の形態におけ
る面状照明系の偏光変換板を示す平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面
図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

【図３０】本発明の第１１の実施の形態における面状照
明系の偏光変換の説明図である。

【図３１】（ａ）は本発明の第１２の実施の形態におけ
る面状照明系の偏光変換板を示す部分斜視図、（ｂ）は
本発明の第１２の実施の形態における面状照明系の偏光
子の透過軸方向と偏光変換板の溝方向との関係を示す図
である。

【図３２】本発明の第１１の実施の形態における面状照
明系の偏光変換板での偏光変換の説明図である。

【図３３】（ａ）は本発明の第１３の実施の形態におけ
る面状照明系を示す断面図、（ｂ）は本発明の第１３の
実施の形態における面状照明系の偏光子の透過軸方向と
位相差板の光学軸の方位との関係を示す図である。

【図３４】従来技術における面状照明系を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１、２８、３３、１０１導光体２光拡散板３、３４、５８、６４反射板４、１０４線状光源５、１０５リフレクタ６、２９、１０６導光体の下面の溝７、８楕円部１１導光体の下面の平坦部１２、２０、２２、２４、３５溝の線状光源側の斜面１３、２１、２３、２５、３６溝の線状光源と反対側
の斜面１４溝の底面１５導光体の上面４０偏光子４１、５９偏光変換板４２光拡散板６３位相差板１０３反射シート

フロントページの続き (72)発明者伊藤正弥大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者高田和政大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者田健大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者中林耕基大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者渡部宏大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導光体と、前記導光体の側面に配置され
た光源とを備え、前記光源から前記導光体へ入射する光
を、前記導光体の上面から射出するようにした面状照明
系であって、前記導光体の下面に複数本の溝を間隔を置
いて形成し、前記溝の少なくとも前記光源側の面を傾斜
させたことを特徴とする面状照明系。
【請求項２】導光体の断面形状がくさび形である請求
項１に記載の面状照明系。
【請求項３】溝幅が溝間隔よりも小さい請求項１に記
載の面状照明系。
【請求項４】溝の断面形状が台形又は三角形である請
求項１に記載の面状照明系。
【請求項５】導光体の屈折率をｎ、放射輝度分布の中
心角をαとしたとき、溝の光源側の面の傾斜角が下記
（数１）で与えられる請求項１に記載の面状照明系。【数１】
【請求項６】各溝が、隣接した複数の溝群からなる請
求項１に記載の面状照明系。
【請求項７】導光体の下面が階段形状となっており、
各階段ごとに少なくとも１本の溝が形成された請求項１
に記載の面状照明系。
【請求項８】溝の少なくとも光源側の傾斜面が曲面で
ある請求項１に記載の面状照明系。
【請求項９】溝の少なくとも光源側の傾斜面が粗面で
ある請求項１に記載の面状照明系。
【請求項１０】導光体の上方に偏光子を設け、前記導
光体の下方に偏光方向を回転させる偏光変換板を設けた
請求項１に記載の面状照明系。
【請求項１１】断面形状が三角形で、頂角がほぼ９０
°の溝が形成された偏光変換板を用い、前記偏光変換板
を、前記溝の方向が偏光子の透過軸に対してほぼ４５°
の角度をなすように配置した請求項１０に記載の面状照
明系。
【請求項１２】導光体の上方に偏光子を設け、前記導
光体の下方に位相差が４分の１波長の位相差板を設け、
前記位相差板を、その光学軸方向が前記偏光子の透過軸
に対してほぼ４５°の角度をなすように配置した請求項
１に記載の面状照明系。
【請求項１３】導光体の上方に光拡散板を設け、前記
導光体の下方に反射板を設けた請求項１に記載の面状照
明系。
【請求項１４】導光体と、前記導光体の側面に配置さ
れた光源とを備え、前記光源から前記導光体へ入射する
光を、前記導光体の上面から射出するようにした面状照
明系であって、前記導光体の下面に複数本の線状突起を
間隔を置いて形成し、前記線状突起の前記光源と反対側
の面を少なくとも傾斜させたことを特徴とする面状照明
系。
【請求項１５】導光体の断面形状がくさび形である請
求項１４に記載の面状照明系。
【請求項１６】導光体の下面が階段形状となってお
り、各階段ごとに線状突起が形成された請求項１４に記
載の面状照明系。
【請求項１７】導光体の上方に偏光子を設け、前記導
光体の下方に偏光方向を回転させる偏光変換板を設けた
請求項１４に記載の面状照明系。
【請求項１８】断面形状が三角形で、頂角がほぼ９０
°の溝が形成された偏光変換板を用い、前記偏光変換板
を、前記溝の方向が偏光子の透過軸に対してほぼ４５°
の角度をなすように配置した請求項１７に記載の面状照
明系。
【請求項１９】導光体の上方に偏光子を設け、前記導
光体の下方に位相差が４分の１波長の位相差板を設け、
前記位相差板を、その光学軸方向が前記偏光子の透過軸
に対してほぼ４５°の角度をなすように配置した請求項
１４に記載の面状照明系。
【請求項２０】導光体の上方に光拡散板を設け、前記
導光体の下方に反射板を設けた請求項１４に記載の面状
照明系。