(57)【要約】【課題】面光源装置を薄型化する。【解決手段】導光部材１０は、第１方向ｄ１において複数の光源５に対面して配置される。導光部材１０は、複数の第１部分２０と、第２部分３０と、を有する。第１部分２０は、第１方向ｄ１において複数の光源５の各々に対面して設けられ、光源５からの光の少なくとも一部を反射する反射面２２を有する。第２部分３０は、第１方向ｄ１に互いに対向する第１面３１及び第２面３２を有し、第１部分２０で反射された光の少なくとも一部を第１面３１及び第２面３２で全反射させることで第１方向ｄ１に非平行な第２方向ｄ２に光を導光させる。【選択図】図３
2020170668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向において複数の光源に対面して配置される導光部材であって、
前記複数の光源の各々に対面して設けられ、前記光源からの光の少なくとも一部を反射する反射面を有する複数の第１部分と、
前記第１方向に互いに対向する第１面及び第２面を有し、前記第１部分で反射された光の少なくとも一部を前記第１面及び前記第２面で全反射させることで前記第１方向に非平行な第２方向に光を導光させる第２部分と、を備える、導光部材。
【請求項２】
前記第１部分は、前記光源に対面する入射側面を有し、
前記反射面は、前記入射側面に対して傾斜している、請求項１に記載の導光部材。
【請求項３】
前記反射面の前記入射側面に対する傾斜角度は、前記入射側面から離間するにつれて小さくなっている、請求項２に記載の導光部材。
【請求項４】
前記反射面は、前記第１部分の前記光源に対面する側とは反対側に設けられ前記光源に対面する側に向けて先細りする凹部を形成する面である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項５】
前記反射面の外輪郭は、平面視において、正方形、正六角形、または円形である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項６】
前記第２部分の前記第２面は、前記第１部分の前記反射面と接続している、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項７】
前記第１面は、平坦面であり、
前記第２面は、前記第１面と平行な部分を含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項８】
前記第２部分の屈折率は、１．２０以上である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項９】
前記第２部分は、導光している光を出射させるための出射手段を有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項１０】
前記出射手段は、前記反射面から離間するにつれて、密度が高くなっている、請求項９に記載の導光部材。
【請求項１１】
前記出射手段は、前記第２部分の前記第２面に設けられている、請求項９または１０に記載の導光部材。
【請求項１２】
前記出射手段は、前記第２面の一部に設けられた凹形状または凸形状である、請求項１１に記載の導光部材。
【請求項１３】
第１方向において複数の光源に対面して配置される導光部材であって、
前記第１方向に対向する一側主面及び他側主面を備え、
前記一側主面は、前記光源に対面し、
前記他側主面には、前記一側主面に向けて先細りする凹形状が、互いから離間して複数設けられ、
前記他側主面のうちの前記凹形状を形成する部分は、前記一側主面から入射した光の少なくとも一部を反射する反射面として機能し、
前記一側主面及び前記他側主面は、前記反射面で反射された光の少なくとも一部を全反射させることで前記第１方向に非平行な第２方向に光を導光させる、導光部材。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の導光部材と、
前記第１方向において前記導光部材の前記第１部分に対面する複数の光源と、を備える、面光源装置。
【請求項１５】
前記第１方向における前記光源と前記導光部材との間の長さは、１０ｍｍ以下である、請求項１４に記載の面光源装置。
【請求項１６】
前記第２方向に沿った前記反射面の長さは、前記第２方向に沿った前記光源の長さの１倍以上２０倍以下である、請求項１４または１５に記載の面光源装置。
【請求項１７】
前記第１面と前記第２面との間の最大長さは、前記第２方向に沿った前記光源の長さの１０倍以下である、請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光部材及び導光部材を有する面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
面状に発光する発光面を有した面光源装置が、例えば液晶表示装置に組み込まれ液晶表示パネルを背面側から照明するバックライトとして、広く普及している（例えば、特許文献１）。液晶表示装置用の面光源装置は、大別すると、光学部材の直下に複数の光源を配置する直下型と、光学部材の側方に複数の光源を配置するエッジライト型（サイドライト型とも呼ぶ）と、に分類される。
【０００３】
従来の面光源装置は常に光を全面に発している。このため、従来の面光源装置を有する表示装置では、黒色を表示する場合、面光源装置からの光を遮光している。しかしながら、面光源装置からの光を十分に遮光することができずに表示装置に表示する画像のコントラストが悪化することや、遮光する光も発光するため面光源装置における消費電力が多大になるといった問題が生じている。
【０００４】
このような問題に対応するために、面光源装置の発光を面内の各位置において独立して制御するローカルディミングが知られている。面光源装置においてローカルディミングを実施することで、黒色を表示する部分に対応する光源のみを発光しないように制御することができる。このため、面光源装置からの光を遮光することなく、表示装置に表示する画像のコントラストを向上させることができる。さらに、面光源装置における消費電力を低減することができる。
【０００５】
エッジライト型の面光源装置は、光学部材の側方に光源が配置されて１つの光源の光を一方向に導光させるため、ローカルディミングを実施することが困難である。一方、直下型の面光源装置は、光学部材の直下に配置された複数の光源の発光を独立して制御することで、ローカルディミングを容易に実施することができる。したがって、表示装置に表示する画像のコントラストを向上させ、面光源装置における消費電力を低減するために、直下型の面光源装置を用いることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９５９４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、直下型の面光源装置では、光学部材の下方に複数の光源に対面して複数の光学部材が配置されている。複数の光学部材によって、複数の光源の配列に起因した明るさのムラが解消され、面光源装置から発せられる光の光量の面内分布を均一化させることができる。明るさ分布を均一化するためには、光学部材を光源から或る程度離間させる必要がある。したがって、直下型の面光源装置では、光学部材と光源との間の長さが長くなるため、薄型化することが困難である。
【０００８】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、面光源装置を薄型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の導光部材は、第１方向において複数の光源に対面して配置される導光部材であって、
前記複数の光源の各々に対面して設けられ、前記光源からの光の少なくとも一部を反射する反射面を有する複数の第１部分と、
前記第１方向に互いに対向する第１面及び第２面を有し、前記第１部分で反射された光の少なくとも一部を前記第１面及び前記第２面で全反射させることで前記第１方向に非平行な第２方向に光を導光させる第２部分と、を備える。
【００１０】
本発明の第１の導光部材において、
前記第１部分は、前記光源に対面する入射側面を有し、
前記反射面は、前記入射側面に対して傾斜していてもよい。
【００１１】
本発明の第１の導光部材において、前記反射面の前記入射側面に対する傾斜角度は、前記入射側面から離間するにつれて小さくなっていてもよい。
【００１２】
本発明の第１の導光部材において、前記反射面は、前記第１部分の前記光源に対面する側とは反対側に設けられ前記光源に対面する側に向けて先細りする凹部を形成する面であってもよい。
【００１３】
本発明の第１の導光部材において、前記反射面の外輪郭は、平面視において、正方形、正六角形、または円形であってもよい。
【００１４】
本発明の第１の導光部材において、前記第２部分の前記第２面は、前記第１部分の前記反射面と接続していてもよい。
【００１５】
本発明の第１の導光部材において、
前記第１面は、平坦面であり、
前記第２面は、前記第１面と平行な部分を含んでもよい。
【００１６】
本発明の第１の導光部材において、前記第２部分の屈折率は、１．２０以上であってもよい。
【００１７】
本発明の第１の導光部材において、前記第２部分は、導光している光を出射させるための出射手段を有してもよい。
【００１８】
本発明の第１の導光部材において、前記出射手段は、前記反射面から離間するにつれて、密度が高くなっていてもよい。
【００１９】
本発明の第１の導光部材において、前記出射手段は、前記第２部分の前記第２面に設けられていてもよい。
【００２０】
本発明の第１の導光部材において、前記出射手段は、前記第２面の一部に設けられた凹形状または凸形状であってもよい。
【００２１】
本発明の第２の導光部材は、第１方向において複数の光源に対面して配置される導光部材であって、
前記一側主面は、前記光源に対面し、
前記第１方向に対向する一側主面及び他側主面を備え、
前記他側主面には、前記一側主面に向けて先細りする凹形状が、互いから離間して複数設けられ、
前記他側主面のうちの前記凹形状を形成する部分は、前記一側主面から入射した光の少なくとも一部を反射する反射面として機能し、
前記一側主面及び前記他側主面は、前記反射面で反射された光の少なくとも一部を全反射させることで前記第１方向に非平行な第２方向に光を導光させる。
【００２２】
本発明の面光源装置は、
上述したいずれかの導光部材と、
前記第１方向において前記導光部材の前記第１部分に対面する複数の光源と、を備える。
【００２３】
本発明の面光源装置において、前記第１方向における前記光源と前記導光部材との間の長さは、１０ｍｍ以下であってもよい。
【００２４】
本発明の面光源装置において、前記第２方向に沿った前記反射面の長さは、前記第２方向に沿った前記光源の長さの１倍以上２０倍以下であってもよい。
【００２５】
本発明の面光源装置において、前記第１面と前記第２面との間の最大長さは、前記第２方向に沿った前記光源の長さの１０倍以下であってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、面光源装置を薄型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、面光源装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の面光源装置の平面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った面光源装置の断面図である。
【図４】図４は、導光部材の１つの第１部分を示す斜視図である。
【図５】図５は、面光源装置の作用を説明するための図である。
【図６】図６は、導光部材の第１部分の一変形例を示す平面図である。
【図７】図７は、第１部分の一変形例の斜視図である。
【図８】図８は、導光部材の第１部分の他の変形例を示す平面図である。
【図９】図９は、第１部分の他の変形例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００２９】
なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００３０】
図１は、面光源装置１を概略的に示す斜視図である。面光源装置１は、面状に光を発光する。面光源装置１は、例えば液晶表示装置に組み込まれて、液晶表示装置のバックライトとして用いられる。面光源装置１は、直下型の面光源装置として構成されている。面光源装置１は、面光源装置１の発光面に略平行な平面に２次元配列された複数の光源５と、第１方向ｄ１において複数の光源５に対面して配置される導光部材１０と、を有している。光源５は、導光部材１０の後述する一側主面１１と対面して配置されている。また、光源５は、後述する導光部材１０の反射面２２に対向する位置に配置されている。第１方向ｄ１は、面光源装置１の厚さ方向である。図１に示された例では、導光部材１０の光源５に対面する側とは逆側の面が、面光源装置１の発光面となる。なお、面光源装置１は、導光部材１０の光源５に対面する側とは逆側に配置された図１に示されていない拡散板等をさらに有していてもよい。この場合、拡散板の導光部材１０に対面する側とは逆側の面が、面光源装置１の発光面となる。
【００３１】
面光源装置１が組み込まれる表示装置等に表示する画像に応じて、複数の光源５は、発光を独立して制御されることができる。すなわち、面光源装置１は、ローカルディミングを実施可能となっている。したがって、本実施の形態の面光源装置１は、組み込まれる表示装置に表示する画像のコントラストを向上させることができ、さらに面光源装置１における消費電力を低減することができる。複数の光源５の発光の制御は、例えば図示しない制御部からの信号によって行われる。
【００３２】
光源５は、正方格子の格子点に対応する位置に配置されている。隣り合う光源５の間隔は、例えば１００ｍｍ以下である。光源５は、例えば、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）や白熱電球等の種々の態様で構成され得る。とりわけ、面光源装置１を薄型化するために、光源５としてＬＥＤが用いられることが好ましい。このような光源５の厚さは、例えば１０μｍ以上５０００μｍ以下である。また、光源５は、例えば平面視において１辺が１０μｍ以上５０００μｍ以下の正方形もしくは長方形、あるいは直径が１０μｍ以上５０００μｍ以下の円形である。
【００３３】
導光部材１０は、光源５からの光を入射して、その内部で第１方向ｄ１とは非平行な第２方向ｄ２に導光させる。図示された例において、第１方向ｄ１と第２方向ｄ２とは、互いに直交している。また、図示された例において、導光部材１０は、光源５からの光を平面状に導光させる。言い換えると、第２方向ｄ２とは、第１方向ｄ１に非平行な任意の方向である。導光部材１０は、内部を導光している光を光源５に対面する側とは逆側から出射する。導光部材１０から出射される光は、平面視において略均一になっている。
【００３４】
導光部材１０は、第１方向ｄ１において光源５に対面して配置されている。面光源装置１の厚さを薄くするため、第１方向ｄ１における光源５と導光部材１０との間の長さＤは、１０ｍｍ以下であり、好ましくは１ｍｍ以下である。導光部材１０は、面光源装置１の全体において配置されている。導光部材１０は、一体的に形成された部材である。また、導光部材１０は、例えば熱可塑性樹脂で、高い可視光透過性を有する樹脂によって形成されている。導光部材１０を形成する樹脂として、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＣＯＰ(シクロオレフィンポリマー)を例示することができる。
【００３５】
図１に示すように、導光部材１０は、板状の外形状を有している。導光部材１０は、互いに対向する一側主面１１及び他側主面１２を有している。一側主面１１及び他側主面１２は、第１方向ｄ１に対向している。一側主面１１は、光源５に対面している。導光部材１０は、第１方向ｄ１に非平行な方向に広がっており、したがって第２方向ｄ２にも広がっている。この導光部材１０は、詳しくは後述するように、一側主面１１から内部に入射した光の進行方向を第１方向ｄ１から第２方向ｄ２へと向け、さらに一側主面１１及び他側主面１２での全反射によって第２方向ｄ２に導光させる。
【００３６】
図２には、面光源装置１の平面図が示されている。図２に示されているように、導光部材１０は、複数の第１部分２０と、第１部分２０を取り囲む第２部分３０と、を有している。図示された例では、導光部材１０は、その板面に沿って、第１部分２０及び第２部分３０のいずれかに平面分割されている。このうち、第１部分２０は、その光源５とは反対側に凹部２５が形成されている。とりわけ、第１部分２０は、導光部材１０の光を出射させる側において凹部２５となっている。この凹部２５は、第１方向ｄ１に沿って一側主面１１の側に向け先細り形状を有している。そして、第１部分２０における他側主面１２は、凹部２５をなす面（表面、壁面）によって形成されている。この凹部２５をなす面は、後述する一側主面１１に対して傾斜した反射面２２を構成する。第２部分３０は、導光部材１０の光を入射させる側及び出射させる側において略平坦となっている部分である。
【００３７】
図２における二点鎖線は、隣り合う第１部分２０の中間線を示している。図２に示された例では、第１部分２０の中心は、正方格子の格子点に対応する位置に設けられる。第１部分２０の中間線で囲まれた領域は、正方形となっている。
【００３８】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った面光源装置１の断面図である。図３に示すように、第１部分２０は、第１方向ｄ１において光源５に対面する。第１部分２０は、光源５に対面する入射側面２１と、光を反射可能な反射面２２と、を有している。すなわち、導光部材１０の一側主面１１は、第１部分２０において、入射側面２１を含む。導光部材１０の他側主面１２は、第１部分２０において、反射面２２を含む。反射面２２は、入射側面２１と第１方向ｄ１に対向している。
【００３９】
第１部分２０は、入射側面２１に入射した光源５からの光の少なくとも一部を反射面２２で反射させる。反射面２２で反射した光の進行方向は、第１方向ｄ１に対してなす角度が大きくなり、その一方で、第２方向ｄ２に対してなす角度が小さくなるように変更させられる。
【００４０】
入射側面２１に入射した光源５からの光が反射面２２に入射するよう、反射面２２は、少なくとも平面視において光源５と重なる位置に設けられている。反射面２２は、第１部分２０と第１部分２０の外部との間の屈折率差に基づく全反射によって少なくとも一部光を反射させる機能を有する。全反射によれば、効率的に光の進行方向を変化させることができる。
【００４１】
反射面２２は、第１部分２０の表面の一部であり、第１部分２０と第１部分２０の外部との間の界面である。図示された例のように、導光部材１０の光を出射させる側において凹部２５となっている部分である場合、反射面２２は、第１部分２０と第１部分２０の外部である空気との界面である。しかしながら、図示された例に限らず、導光部材１０の凹部２５となっている部分が第１部分２０と屈折率の異なる樹脂等で平坦化されていてもよい。このように導光部材１０と導光部材１０の凹部２５に充填された充填材とによって導光板が形成される場合、第１部分２０と当該樹脂との間の界面が反射面２２となる。
【００４２】
凹部２５は、第１方向ｄ１に沿って光源５に向けて先細りする形状である。凹部２５の最も深い最深部は、第１方向ｄ１への投影において光源５と重なる位置にある。そして、最深部から第１方向ｄ１へ直交する方向へずれるにしたがい、凹部２５の深さは浅くなっていく。上述したように、凹部２５をなす他側主面１２の面が、光の進行方向を第１方向ｄ１から第２方向ｄ２に向ける反射面２２をなす。したがって、凹部２５によって形成される反射面２２は、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２の両方に対して傾斜している。凹部２５は、第１方向ｄ１から観察において、一つの光源５からの光を放射状に広げることができるよう、平面視において第１方向ｄ１に延びて光源５と交わる軸線を中心とする正多角形または円形であることが好ましく、さらに先細りする回転体の形状を有していることが好ましい。具体的には、凹部２５の形状として、三角錐形状、四角錐形状、五角錐形状、六角錐形状等の角錐形状、円錐形状等を例示することができる。
【００４３】
なお、本明細書において、錐形状とは、平面上の閉じた曲線または折れ線とこの平面外の１点とを、直線で結ぶことで形成される形状だけでなく、曲線で結ぶことで形成される形状をも含む。
【００４４】
入射側面２１と反射面２２との間は例えば隣接していても良い。また、入射側面２１から入射した光が反射面２２に入射しやすいよう、第２方向ｄ２に沿った反射面２２の長さＷ、言い換えると反射面２２の幅は、広くなっていることが好ましい。具体的には、第２方向ｄ２に沿った反射面２２の長さＷは、第２方向ｄ２に沿った光源５の長さの１倍以上２０倍以下であることが好ましく、２倍以上１０倍以下であることがより好ましい。
【００４５】
ここで、光源５の長さとは、光源の光を発する部分のみの長さを意味しており、光を発する部分の縁取り等を除いた長さである。
【００４６】
なお、反射面２２での反射は、反射効率を考慮すると全反射であることが好ましい。光が反射面２２において第１部分２０と第１部分２０の外部との間の屈折率差に基づいて全反射されることが可能であるよう、とりわけ、より大きな入射角で反射面２２に入射した光が全反射されることが可能であるよう、第１部分２０の屈折率は、第１部分２０の外部の屈折率より十分に大きいことが好ましい。具体的には、第１部分２０の屈折率は、１．２０以上であることが好ましく、１．３０以上であることがより好ましい。
【００４７】
また、入射側面２１は、第２方向ｄ２に平行な平坦面であり、反射面２２は、入射側面２１に対して傾斜している。反射面２２の入射側面２１に対する傾斜角度は、入射側面２１から離間するにつれて小さくなっている。このとき、凹部２５の最深部から第２方向ｄ２に離間するにつれて、反射面２２の入射側面２１に対する傾斜角度は小さくなっていく。第１方向ｄ１に沿って光源５の中心の直上となる凹部２５の最深部の近傍において、反射面２２入射する光の進行方向が第２方向ｄ２に対してなす角度は大きくなる。このような光を全反射させるには、凹部２５の最深部近傍において、反射面２２の入射側面２１に対する傾斜角度は大きくなっていることが好ましい。逆に、第１方向ｄ１に沿って光源５の直上となる凹部２５の最深部から第２方向ｄ２に離間した領域において、反射面２２に入射する光の進行方向が第２方向ｄ２に対してなす角度は小さくなる。このような光を全反射させるには、凹部２５の最深部から第２方向ｄ２に離間した領域において、反射面２２の入射側面２１に対する傾斜角度は小さくなっていることが好ましい。
【００４８】
図４には、１つの第１部分２０が示されている。図２及び図４に示されているように、第１部分２０、特に１つの第１部分２０に含まれる反射面２２の外輪郭、言い換えると、一つの凹部２５を形成する反射面２２の外輪郭は、平面視において、円形である。第１部分２０の反射面２２は、円形の中心から外周へと向かって入射側面２１に対する傾斜角度が小さくなっていく曲面である。
【００４９】
第２部分３０は、第１部分２０で反射された光を導光させる。第２部分３０は、第１方向ｄ１に互いに対向する第１面３１及び第２面３２を有している。第１面３１及び第２面３２で光を反射させることで、第２部分３０において第２方向ｄ２に光を導光することができる。第１面３１及び第２面３２は、第２部分３０と第２部分３０の外部との間の屈折率差に基づく全反射よって光を反射させることが好ましい。第２部分３０を導光している光は、第２面３２から出射する。
【００５０】
第１面３１は、光源５に対面する側の面であり、第２面３２は、光源５に対面する側とは逆側の面である。第１面３１は、第２方向ｄ２に平行な平坦面である。すなわち、第１面３１は、第１部分２０の入射側面２１と平行である。図示された例では、第１面３１は、入射側面２１と接続している。導光部材１０の一側主面１１は、第１部分２０における入射側面２１及び第２部分３０における第１面３１を含んでいる。また、第２面３２は、第１面３１と平行な部分を含んでいる。第２面３２は、第１部分２０の反射面２２と接続している。導光部材１０の他側主面１２は、第１部分２０における反射面２２及び第２部分３０における第２面３２を含んでいる。
【００５１】
第１面３１と第２面３２との間の最大長さＴ、言い換えると第２部分３０の厚さは、面光源装置１の厚さを薄くするために、第２方向ｄ２に沿った光源５の長さの０．５倍以上１０倍以下であることが好ましく、１倍以上５倍以下であることがより好ましい。図示された例では、第２部分３０の厚さは、導光部材１０の厚さと一致する。
【００５２】
第１面３１及び第２面３２での反射は、反射効率を考慮すると全反射であることが好ましい。光が第１面３１及び第２面３２において第２部分３０と第２部分３０の外部との間の屈折率差に基づいて全反射されることが可能であるよう、とりわけ、より大きな入射角で第１面３１及び第２面３２に入射した光が全反射されることが可能であるように、第２部分３０の屈折率は、第２部分３０の外部の屈折率より十分に大きいことが好ましい。具体的には、第２部分３０の屈折率は、１．２０以上であることが好ましく、１．３０以上であることがより好ましい。
【００５３】
なお、第１部分２０の屈折率と第２部分３０の屈折率とは、同一となっていてもよい。例えば、第１部分２０と第２部分３０とが同一の材料から一体的に成形されることで、第１部分２０の屈折率と第２部分３０の屈折率とは、同一とすることができる。
【００５４】
第２部分３０は、その内部を導光している光を導光部材１０から出射させるための出射手段３５をさらに有している。出射手段３５は、図３に示されている例では、第２部分３０の第２面３２に設けられている。より詳しくは、出射手段３５は、第２面３２の一部に設けられた凸形状である。光は、凸形状に入射することで、第２面３２において全反射角度未満の角度となり得る。第２面３２において全反射角度未満の角度となった光は、第２面３２において全反射せずに、第２面３２から出射する。一方、第１面３１には凸形状等の出射手段は設けられていないため、光は第１面３１からはほとんど出射しない。すなわち、第２面３２のみに出射手段３５を設けることで、第２部分３０を導光している光を、第２面３２から選択的に出射させることができる。
【００５５】
なお、出射手段３５は、図示された例に限らず、例えば第２面３２の一部に設けられた凹形状であってもよい。出射手段３５が凹形状である場合、上述した凸形状と同様に、凹形状に入射した光が全反射角度未満の角度となることで、第２面３２から光を出射させることができる。あるいは、出射手段３５は、第２部分３０に含まれる散乱粒子等であってもよい。散乱粒子によって散乱されることで、散乱された光は第２面３２に全反射角度未満の角度で入射し得る。全反射角度未満の角度で入射した光は、第２面３２において全反射せずに、第２面３２から出射する。
【００５６】
第２方向ｄ２に沿った出射手段３５の分布を調節することにより、導光部材１０からの出射する光の量の第２方向ｄ２に沿った分布を調節することができる。図３に示された例では、出射手段３５は、第２方向ｄ２に沿って第１部分２０の反射面２２から離間するにつれて密度が高くなっている。すなわち、反射面２２から離間するにつれて、光が出射しやすくなっている。ここで、出射手段３５の密度とは、例えば出射手段３５が第２面３２に設けられた凸形状である場合、第２面３２の単位面積あたりの凸形状が設けられた面積の割合のことを意味する。
【００５７】
このような導光部材１０は、例えば透明な樹脂を射出成型することで形成することができる。
【００５８】
次に、図５を参照しながら、本実施の形態の導光部材１０及び面光源装置１の作用について説明する。図５は、光源５からの光の導光部材１０の内部での進路の例を示す断面図である。
【００５９】
導光部材１０の第１部分２０が第１方向ｄ１において光源５に対面しているため、図５に示すように、光源５からの光は、導光部材１０の第１部分２０に入射側面２１から入射する。第１部分２０に入射した光は、入射側面２１に対向する反射面２２に向かう。
【００６０】
反射面２２に向かう光の一部は、図５に示す光Ｌ１のように、全反射角度未満の角度で反射面２２に入射し得る。このような光Ｌ１は、反射面２２で反射されずに、反射面２２から出射する。
【００６１】
一方、反射面２２に入射した光の少なくとも一部は、図５に示す光Ｌ２のように、全反射角度以上の角度で反射面２２に入射する。このような光Ｌ２は、反射面２２において１回または複数回反射される。反射面２２で反射された光は、第１方向ｄ１に非平行な第２方向ｄ２に向かう成分を含むようになる。第２方向ｄ２に向かうことで、光源５からの光は、導光部材１０の第１部分２０から第２部分３０に入射する。
【００６２】
第２部分３０に入射した光は、第１面３１及び第２面３２で反射されることで、第２方向ｄ２に導光される。第２面３２には、凸形状の出射手段３５が設けられている。出射手段３５に入射した光は、第２面３２において全反射角度未満の角度となり、第２面３２から出射する。
【００６３】
以上のようにして、光源５からの光が導光部材１０によって第２方向ｄ２に導光されながら、第２部分３０の第２面３２から出射する。言い換えると、導光部材１０によって、光源５からの光を第２方向ｄ２に広げることができる。第２方向ｄ２に光を広げることで、面光源装置１から発せられる光の光量の面内分布を均一化させることができる。
【００６４】
ところで、従来の直下型の面光源装置では、出射された光の明るさを均一にするため、光源から離間した位置に光学部材を配置する必要がある。光源から離間した位置に光学部材を配置することで、光源からの光を広げることができ、光学部材に均一に光を入射させやすくすることができる。光学部材に均一に光を入射させることで、面光源装置から出射する光の明るさのむらを小さくすることができる。しかしながら、光源と光学部材との間の方向は、面光源装置の厚さ方向と一致する。したがって、出射された光の明るさを均一にするために光源と光学部材との間の長さを長くすると、面光源装置全体の厚さが厚くなってしまう。
【００６５】
一方、本実施の形態では、光学部材として、面光源装置１の厚さ方向である第１方向ｄ１において、光源５に対面する導光部材１０が配置されている。導光部材１０によって、光源５からの光は、第１方向ｄ１に非平行な第２方向ｄ２に導光される。より詳しくは、第１部分２０の入射側面２１から入射した光源５からの光は、反射面２２で反射されて第２部分３０へ向かい、第２部分３０の第１面３１と第２面３２とで全反射されることで、第２方向ｄ２に向かうことができる。このため、光源５と導光部材１０との間の長さを長くしなくても、導光部材１０の内部を導光させることによって、光源５からの光を広げることができる。このように、本実施の形態の導光部材１０によって、光源５と導光部材１０との間の長さによらずに、光源５からの光を広げて、面光源装置１から出射する光の明るさのむらを小さくすることができる。すなわち、面光源装置１の機能を損なうことなく、光源５と導光部材１０との間の長さＤを短くして、面光源装置１を薄型化することができる。
【００６６】
具体的には、第１方向ｄ１における光源５と導光部材１０との間の長さＤは、１０ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。このように、光源５と導光部材１０との間の長さを十分に小さくすることができる。したがって、面光源装置１を薄型化することができる。
【００６７】
また、反射面２２は、入射側面２１に対して傾斜している。このため、入射側面２１から入射した光源５からの光は、反射面２２で反射されることで、第２方向ｄ２へ向かう成分を含みやすく、第２部分３０へ容易に向かうことができる。第２部分３０へ向かった光は、第２部分３０において導光される。このため、光源５と導光部材１０との間の長さを小さくしても、光源５からの光を広げることができる。
【００６８】
さらに、反射面２２は第２方向ｄ２において光源５から離間するにつれて第１方向ｄ１において光源５から離間するように第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に対して傾斜し且つ反射面２２の入射側面２１に対する傾斜角度は、入射側面２１から離間するにつれて小さくなっている。これにより、第１方向ｄ１における反射面２２の長さを長くすることなく、入射側面２１から入射した光を入射角度が全反射角度以上の角度となるように反射面２２に入射させることができる。言い換えると、光源５からの光を反射面２２で反射させて第２部分３０で導光させることを可能にしながら、導光部材１０の厚さを薄くすることができる。導光部材１０を薄くすることで、面光源装置１を薄型化することができる。
【００６９】
また、第２方向ｄ２に沿った反射面２２の長さＷは、第２方向ｄ２に沿った光源５の長さの１倍以上であり、好ましくは２倍以上である。第２方向ｄ２における反射面２２の長さが第２方向ｄ２に沿った光源５の長さに比べて長くなっていることで、光源５から導光部材１０の第１部分２０に入射した光を適切に反射面２２で反射させることができる。また、第２方向ｄ２における反射面２２の長さＷは、第２方向ｄ２に沿った光源５の長さの２０倍以下であり、好ましくは１０倍以下である。第１部分２０は、第２方向ｄ２へ光を導光させる機能を有していない。第２方向ｄ２における反射面２２の長さが長くなりすぎていないことで、導光部材１０において第２方向ｄ２へ光を導光させる機能が発揮しやすくなり、導光部材１０から出射する光の明るさのむらを小さくすることができる。
【００７０】
さらに、第１方向ｄ１からの観察において一つの凹部２５をなす反射面２２の外輪郭は、平面視において、円形である。言い換えると、一つの凹部２５は、平面視において、円形である。このため、反射面２２で反射された光は、円形から延びるように第２方向ｄ２に向かう。すなわち、光は、平面視において円形から等方的に広がる。円形は、中心から周縁までの長さが一定である。したがって、反射面２２で反射された光を第２方向ｄ２に均一に広げることができる。
【００７１】
また、第２部分３０の第２面３２は、第１部分２０の反射面２２と接続している。このため、反射面２２で反射した光が第２部分３０に入射せずに導光部材１０から出射してしまうことが抑制される。言い換えると、反射面２２で反射した光が第２部分３０に容易に入射することができる。すなわち、第２部分３０で光を導光させて、導光部材１０から明るさのむらを小さくして光を出射させることができる。
【００７２】
さらに、第２部分３０を薄くしても、第２部分３０における第１面３１及び第２面３２での光の全反射には影響しない。このため、第２部分３０の厚さを薄くすることができる。具体的には、第１面３１と第２面３２との間の最大長さＴは、第２方向ｄ２に沿った光源５の長さの０．５倍以上１０倍以下であり、好ましくは１倍以上５倍以下である。第２部分３０を薄くすることで、導光部材１０の厚さを薄くすることができる。導光部材１０を薄くすることで、面光源装置１を薄型化することができる。加えて、光源５の第２方向ｄ２における端部から出射する光が、第１部分２０の反射面２２に小さな入射角で入射する。小さな入射角で入射する光は、全反射しにくい。光源５に対して導光部材１０の厚さを十分に厚くすることで、光源５の第２方向ｄ２における端部から出射する光の反射面２２への入射角を大きくすることができる。すなわち、光源５の第２方向ｄ２における端部からの光を反射面２２で全反射しやすくすることができる。
【００７３】
また、第１面３１は、平坦面であり、第２面３２は、第１面３１と平行な部分を含む。このような第１面３１及び第２面３２によれば、第１面３１及び第２面３２で光を連続して全反射させることが容易である。すなわち、第２部分３０において光を容易に導光させることができる。
【００７４】
さらに、第２部分３０の屈折率は、１．２０以上であり、好ましくは１．３０以上である。第２部分３０の屈折率がこのように十分に大きいことで、第１面３１及び第２面３２に大きな角度で光が入射しても、全反射させやすくなる。すなわち、第２部分３０において光を導光させやすくすることができる。
【００７５】
また、第２部分３０は、出射手段３５を有する。出射手段３５によって、第２部分３０を導光している光を出射させることができる。すなわち、導光部材１０に入射した光源５からの光を取り出すことができる。
【００７６】
特に、出射手段３５は、反射面２２から離間するにつれて、密度が高くなっている。反射面２２は、第１方向ｄ１において光源５に対面している。すなわち、出射手段３５は、光源５から離間するにつれて、密度が高くなっている。光源５から近いほど光の量は多いため、出射手段３５が少なくても十分な量の光が出射する。一方、光源５から離間するほど光の量は少なくなるため、出射手段３５が少ないと、光源５から近い位置に比べて出射する光の量が少なくなってしまう。出射手段３５が光源５から離間するにつれて多くなっていることで、第２方向ｄ２に沿って反射面２２から離間した領域での第２部分３０からの光の出射が促進され、光源５から離間するにつれて出射する光の量が低下してしまうことを効果的に抑制することができる。
【００７７】
このような出射手段３５は、第２部分３０の第２面３２に設けられている。したがって、第２部分３０を導光している光を、第２面３２から選択的に出射させることができる。すなわち、光を効率よく利用することができる。また、出射手段３５は、第２面３２の一部に設けられた凹形状または凸形状である。このような出射手段３５は、容易に形成することができる。さらに、出射手段３５が第２面３２に凹形状または凸形状として設けられていることで、光は第２面３２において出射しやすくなる。
【００７８】
以上のように、本実施の形態の導光部材１０は、第１方向ｄ１において複数の光源５に対面して配置される導光部材であって、複数の光源５の各々に対面して設けられ、光源５からの光の少なくとも一部を反射する反射面２２を有する複数の第１部分２０と、第１方向ｄ１に互いに対向する第１面３１及び第２面３２を有し、第１部分２０で反射された光の少なくとも一部を第１面３１及び第２面３２で全反射させることで第１方向ｄ１に非平行な第２方向ｄ２に光を導光させる第２部分３０と、を備える。このような導光部材１０によれば、第１部分２０の入射側面２１から入射した光源５からの光は、反射面２２で反射されて第２部分３０へ向かい、第２部分３０の第１面３１と第２面３２とで全反射されることで、第２方向ｄ２に向かうことができる。このため、光源５と導光部材１０との間の長さを短くしても、導光部材１０の内部を導光させることによって、光源５からの光を広げることができる。すなわち、光源５に対面してこのような導光部材１０を配置することで、面光源装置１を薄型化することができる。
【００７９】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。
【００８０】
例えば、図６に示されているように、反射面２２の外輪郭は、平面視において、正方形となっていてもよい。言い換えると、一つの凹部２５は、平面視において、正方形となっていてもよい。この場合、反射面２２で反射された光は、正方形から延びるように第２方向ｄ２に向かう。すなわち、第１部分２０において、光は、平面視において正方形形状から等方的に広がり、第２部分３０に入射する光の明るさのむらを小さくすることができる。
【００８１】
図７には、図６に示された第１部分２０が示されている。この第１部分２０の反射面２２は、正方形の中心から周縁へと向かって入射側面２１に対する傾斜角度が小さくなっていく凸状の曲面である。
【００８２】
さらに、図６に示された例では、第１部分２０は、正方格子の格子点に対応する位置に設けられている。したがって、第１部分２０の中間線で囲まれた領域は、正方形となっている。このため、反射面２２で反射された光は、第１部分２０の中間線まで、等方的に広がる。ここで、正方形は、平面充填可能な形状である。このため、同一の第１部分２０の中間線で囲まれた領域のみで、導光部材１０の全体を敷き詰めることができる。第１部分２０の中間線で囲まれた領域で敷き詰められるように導光部材１０が形成されていることで、反射面２２で反射された光は、導光部材１０の各領域において等方的に広がる。すなわち、導光部材１０の全体において、出射する光の明るさのむらを小さくすることができる。
【００８３】
あるいは、図８に示されているように、反射面２２の外輪郭は、平面視において、正六角形となっていてもよい。言い換えると、一つの凹部２５は、平面視において、正六角形となっていてもよい。この場合、反射面２２で反射された光は、正六角形から延びるように第２方向ｄ２に向かう。すなわち、第１部分２０において、光は、平面視において正六角形形状から等方的に広がり、第２部分３０に入射する光の明るさのむらを小さくすることができる。
【００８４】
図９には、図８に示された第１部分２０が示されている。この第１部分２０の反射面２２は、正六角形の中心から各頂点へと向かって入射側面２１に対する傾斜角度が小さくなっていく曲面である。
【００８５】
さらに、図８に示された例では、第１部分２０は、正六角形に対応した六角格子の格子点に対応する位置に設けられている。したがって、第１部分２０の中間線であって図８の二点鎖線で囲まれた領域は、正六角形となっている。このため、反射面２２で反射された光は、第１部分２０の中間線まで、等方的に広がる。ここで、正六角形は、平面充填可能な形状である。このため、同一の第１部分２０の中間線で囲まれた領域のみで、導光部材１０の全体を敷き詰めることができる。第１部分２０の中間線で囲まれた領域で敷き詰められるように導光部材１０が形成されていることで、反射面２２で反射された光は、導光部材１０の各領域において等方的に広がる。すなわち、導光部材１０の全体において、出射する光の明るさのむらを小さくすることができる。
【００８６】
特に、正六角形は、図６に示された正方形と比較して、中心から周縁までの最短の長さに対する最長の長さの比が小さい。具体的には、正方形の中心から周縁までの最短の長さに対する最長の長さの比が約１．４１であるのに対し、正六角形の中心から周縁までの最短の長さに対する最長の長さの比は、約１．１５である。すなわち、正方形より正六角形のほうが、中心から周縁までの長さのばらつきが小さい。したがって、図８に示されたように、第１部分２０の中間線で囲まれた領域で平面充填するように導光部材１０が形成されていることで、光が導光部材１０の全体からより均一に出射しやすくなる。このため、導光部材１０から出射する光の明るさのむらをより小さくすることができる。
【００８７】
また、図８に示された例では、第１部分２０は、光源５に対面するように設けられている。言い換えると、光源５は、第１部分２０に対面する位置に配置される。この変形例において、第１部分２０の中心が六角格子の格子点に対応する位置に設けられているため、光源５も、第１部分２０に対面するように、六角格子の格子点に対応する位置に配置されている。
【符号の説明】
【００８８】
１    面光源装置
５    光源
１０    導光部材
１１    一側主面
１２    他側主面
２０    第１部分
２１    入射側面
２２    反射面
２５    凹部
３０    第２部分
３１    第１面
３２    第２面
３５    出射手段
【図１】
2020170668.tif 000003
【図２】
2020170668.tif 000004
【図３】
2020170668.tif 000005
【図４】
2020170668.tif 000006
【図５】
2020170668.tif 000007
【図６】
2020170668.tif 000008
【図７】
2020170668.tif 000009
【図８】
2020170668.tif 000010
【図９】
2020170668.tif 000011