(57)【要約】【課題】輝度むらを抑制可能な発光素子を提供する。【解決手段】発光素子１０２は、光源１０３と、光源１０３から射出された光を反射する反射面１０５ａと、を備えている。反射面１０５ａで反射された光の光軸ＣＬに対して垂直な平面内における互いに直交する２つの方向を第１の方向（ｚ方向）及び第２の方向（ｙ方向）としたときに、第１の方向（ｚ方向）の光の拡散角と第２の方向（ｙ方向）の光の拡散角は互いに異なる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出された光を反射する反射面と、を備え、
前記反射面で反射された光の光軸に対して垂直な平面内における互いに直交する２つの方向を第１の方向及び第２の方向としたときに、前記第１の方向の光の拡散角と前記第２の方向の光の拡散角は互いに異なる発光素子。
【請求項２】
前記反射面は、該反射面を前記光軸を含む互いに直交する２つの平面で切ったときに、その光軸上の点における前記反射面の断面の曲率が互いに異なるアナモルフィック反射面である請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記２つの断面のうち曲率の大きい断面における前記反射面の形状は放物線であり、
前記放物線の焦点に前記光源が配置されている請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記２つの断面のうち曲率の小さい断面における前記反射面の曲率は０である請求項２又は３に記載の発光素子。
【請求項５】
凹部が形成されたパッケージを備え、
前記パッケージの凹部に前記反射面が形成され、
前記凹部に前記光源から射出された光を透過する光透過部材が充填され、
前記光透過部材に前記光源が埋設されている請求項２ないし４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
複数の前記光源が一方向に配列して設けられ、
前記パッケージには、各光源に対応した前記反射面が、前記複数の光源の配列方向に沿って設けられている請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
光入射面と光射出面とを有する導光体と、
前記導光体の光入射面に光を入射させる複数の発光素子と、を備え、
前記導光体には、前記導光体の内部を伝播した光を前記導光体の外部に取り出し可能な複数の光取出領域が前記光の伝播方向に沿って設けられ、
前記複数の光取出領域から取り出し可能な光の伝播角度は互いに異なり、
前記複数の発光素子から射出された光は、互いに異なる伝播角度で前記導光体の内部を伝播し、
前記複数の発光素子は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光素子であり、
前記発光素子において、光の拡散角が大きい方向は、前記導光体の光射出面の法線と直交し且つ前記光の伝播方向と直交する方向であり、光の拡散角が小さい方向は、前記導光体の光射出面の法線と平行な方向である調光素子。
【請求項８】
前記複数の光取出領域において前記導光体の光射出面と接する部材の屈折率は互いに異なる請求項７に記載の調光素子。
【請求項９】
前記導光体の光射出面と接する部材の屈折率は、前記導光体の光入射面から遠い位置に配置されたものほど大きい請求項８に記載の調光素子。
【請求項１０】
前記導光体の光入射面には、前記導光体の光射出面との成す角度が互いに異なる複数の傾斜面が設けられ、
前記複数の発光素子の各々が前記複数の傾斜面の各々に固定されている請求項９に記載の調光素子。
【請求項１１】
前記光入射面に対して相対的に近い位置の前記光取出領域から取り出される光を射出する前記発光素子の前記光射出面の法線と直交し且つ前記光の伝播方向と直交する方向の光の拡散角は、前記光入射面に対して相対的に遠い位置の前記光取出領域から取り出される光を射出する前記発光素子の前記光射出面の法線と直交し且つ前記光の伝播方向と直交する方向の光の拡散角よりも大きい請求項１０に記載の調光素子。
【請求項１２】
請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の調光素子と、前記調光素子から射出される光を用いて表示を行う表示素子と、を備えている表示装置。
【請求項１３】
請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の調光素子を備えている照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子、調光素子、表示装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
導光体の端面に発光素子を配置したサイドライト方式の照明装置として、特許文献１の照明装置が知られている。サイドライト方式の照明装置では、照明光の輝度を高めるために、複数の発光素子を導光体の端面に設置するのが一般的である。この場合、発光素子から射出される光の指向性が高いと、隣接する発光素子の境界部で光の明暗が発生し、輝度むらが発生する惧れがある。そのため、特許文献１の照明装置では、発光素子から射出された光を拡散部材で拡散させて、導光体全体で均一な光量の光が得られるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５２５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の照明装置では、発光素子と導光体との間に拡散部材を設置している。そのため、部品点数が増加し、コストアップの原因となる。また、発光素子から射出された光は、導光体の内部を全反射しながら伝播するため、発光素子から射出された光が導光体の光射出面と直交する方向（導光体の板厚方向）に拡散されると、光が全反射しなくなる。そのため、導光体の光入射面近傍で光漏れが発生し、輝度むらが発生する。
【０００５】
本発明の目的は、輝度むらを抑制可能な発光素子、調光素子、表示装置および照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発光素子は、光源と、前記光源から射出された光を反射する反射面と、を備え、前記反射面で反射された光の光軸に対して垂直な平面内における互いに直交する２つの方向を第１の方向及び第２の方向としたときに、前記第１の方向の光の拡散角と前記第２の方向の光の拡散角は互いに異なる。
【０００７】
前記反射面は、該反射面を前記光軸を含む互いに直交する２つの平面で切ったときに、その光軸上の点における前記反射面の断面の曲率が互いに異なるアナモルフィック反射面であってもよい。
【０００８】
前記２つの断面のうち曲率の大きい断面における前記反射面の形状は放物線であり、前記放物線の焦点に前記光源が配置されていてもよい。
【０００９】
前記２つの断面のうち曲率の小さい断面における前記反射面の曲率は０であってもよい。
【００１０】
凹部が形成されたパッケージを備え、前記パッケージの凹部に前記反射面が形成され、前記凹部に前記光源から射出された光を透過する光透過部材が充填され、前記光透過部材に前記光源が埋設されていてもよい。
【００１１】
複数の前記光源が一方向に配列して設けられ、前記パッケージには、各光源に対応した前記反射面が、前記複数の光源の配列方向に沿って設けられていてもよい。
【００１２】
本発明の調光素子は、光入射面と光射出面とを有する導光体と、前記導光体の光入射面に光を入射させる複数の発光素子と、を備え、前記導光体には、前記導光体の内部を伝播した光を前記導光体の外部に取り出し可能な複数の光取出領域が前記光の伝播方向に沿って設けられ、前記複数の光取出領域から取り出し可能な光の伝播角度は互いに異なり、前記複数の発光素子から射出された光は、互いに異なる伝播角度で前記導光体の内部を伝播し、前記複数の発光素子は、本発明の発光素子であり、前記発光素子において、光の拡散角が大きい方向は、前記導光体の光射出面の法線と直交し且つ前記光の伝播方向と直交する方向であり、光の拡散角が小さい方向は、前記導光体の光射出面の法線と平行な方向である。
【００１３】
前記複数の光取出領域において前記導光体の光射出面と接する部材の屈折率は互いに異なっていてもよい。
【００１４】
前記導光体の光射出面と接する部材の屈折率は、前記導光体の光入射面から遠い位置に配置されたものほど大きくてもよい。
【００１５】
前記導光体の光入射面には、前記導光体の光射出面との成す角度が互いに異なる複数の傾斜面が設けられ、前記複数の発光素子の各々が前記複数の傾斜面の各々に固定されていてもよい。
【００１６】
前記光入射面に対して相対的に近い位置の前記光取出領域から取り出される光を射出する前記発光素子の前記光射出面の法線と直交し且つ前記光の伝播方向と直交する方向の光の拡散角は、前記光入射面に対して相対的に遠い位置の前記光取出領域から取り出される光を射出する前記発光素子の前記光射出面の法線と直交し且つ前記光の伝播方向と直交する方向の光の拡散角よりも大きくてもよい。
【００１７】
本発明の表示装置は、本発明の調光素子と、前記調光素子から射出される光を用いて表示を行う表示素子と、を備えている。
【００１８】
本発明の照明装置は、本発明の調光素子を備えている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、輝度むらを抑制可能な発光素子、調光素子、表示装置および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態のバックライトの斜視図である。
【図２】バックライトに備えられる発光素子の断面図である。
【図３】発光素子の凹面ミラーの構成を示す図である。
【図４】凹面ミラーの曲率を変えたときの導光体内部の光量分布を示す図である。
【図５】第２実施形態のバックライトの斜視図及び発光素子の拡大図である。
【図６】導光体内部の光量分布を示す図である。
【図７】第３実施形態のバックライトに備えられた発光素子の拡大図である。
【図８】第４実施形態のバックライトを備えた液晶表示装置の分解斜視図である。
【図９】バックライトの各光取出領域から光が射出する原理を説明するための図である。
【図１０】各発光素子から射出される光のｙ方向の拡散角を示す図である。
【図１１】液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１２】バックライトの配置例を示す図である。
【図１３】バックライトの配置例を示す図である。
【図１４】照明装置の第１の構成例の断面図である。
【図１５】照明装置の第２の構成例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のバックライト（調光素子）１００の斜視図である。
【００２２】
バックライト１００は、導光体１０１と、導光体１０１の光入射面１０１ａに光を入射させる複数の発光素子１０２と、を備えている。
【００２３】
導光体１０１は、平面視矩形の透明な板状部材である。導光体１０１の端面は光入射面１０１ａであり、導光体１０１の主面は光射出面１０１ｂである。図１では、光射出面１０１ｂは、導光体１０１の２つの主面の双方に設けられているが、光射出面１０１ｂは、導光体１０１の一方の主面のみに設けられていてもよい。図１では、光射出面１０１ｂはｘｙ平面と平行な面であり、光入射面１０１ａはｙｚ平面と平行な面である。複数の発光素子１０２は、導光体１０１の光入射面１０１ａに沿ってｙ方向に配列されている。複数の発光素子１０２は、その光射出面を導光体１０１の光入射面１０１ａに向けて導光体１０１の光入射面１０１ａに固定されている。図１では、複数の発光素子１０２は、導光体１０１の１つの端面にのみ設けられているが、当該端面とＸ方向において対向する端面に複数の発光素子１０２を配置し、２つの端面から光を入射する構成としてもよい。
【００２４】
発光素子１０２から導光体１０１の光入射面１０１ａに入射した光は、導光体１０１の内部を全反射しながら概ねｘ方向に伝播する。そして、導光体１０１の２つの主面に設けられた図示略の光路変換部材によって、その光路を変換され、導光体１０１の光射出面１０１ｂから射出される。導光体１０１の光射出面１０１ｂから射出される光の光量は、発光素子１０２から射出される光の光量を変化させることによって制御される。発光素子１０２は、個々に独立して点灯、消灯が制御でき、さらに射出光量が制御できる構成となっている。これにより、バックライト１００は、射出される光の光量を調節可能な調光素子として機能する。
【００２５】
図２は、発光素子１０２の断面図である。
【００２６】
発光素子１０２は、パッケージ１０４と、凹面ミラー１０５と、光源１０３と、反射ミラー１０６と、光透過部材１０７と、を備えている。符号Ｐｆは凹面ミラー１０５のｘｚ平面と平行な断面における焦点であり、符号Ｐｃは凹面ミラー１０５の光源１０３から最も離間した位置（頂点）であり、符号ＣＬは凹面ミラー１０５の中心軸（凹面ミラー１０５の頂点Ｐｃと凹面ミラー１０５の焦点Ｐｆとを結ぶ線）である。凹面ミラー１０５の中心軸ＣＬは、凹面ミラー１０５で反射された光の光軸と一致する。そのため、図２の例では、中心軸ＣＬは、発光素子１０２の光射出面１０７ａの法線（ｘ軸）と一致している。
【００２７】
凹面ミラー１０５は、パッケージ１０４の凹部１０４ａに設けられている。凹面ミラー１０５の形状は、パッケージ１０４の凹部１０４ａの形状に倣った曲面形状となっている。凹面ミラー１０５は、光源１０３から射出された光を反射する放物面ミラーである。凹部１０４ａの形状は、例えば、パッケージ１０４となる樹脂部材の表面に凹部１０４ａの形状を反転させた凸形状を有する金型を押し付けることにより形成されている。凹部１０４ａの形状は、平坦な樹脂部材の表面を切削加工することによって形成しても良い。
【００２８】
光源１０３は、例えば、略直方体状のチップＬＥＤ（表面実装用ＬＥＤ）である。光源１０３は、凹面ミラー１０５の焦点に配置されている。凹面ミラー１０５の中心軸ＣＬは、光源１０３の光射出面の法線（チップＬＥＤの上面の法線）と一致している。
【００２９】
パッケージ１０４の凹部１０４ａには、光源１０３から射出された光を透過する光透過部材１０７が充填されている。光源１０３は、光透過部材１０７の内部に埋設されている。光透過部材１０７は、例えば、パッケージ１０４の凹部１０４ａに凹面ミラー１０５を形成し、パッケージ１０４の内部に光源１０３および反射ミラー１０６を配置した後、パッケージ１０４の内部に、アクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂を注入して硬化させることにより形成されている。光透過部材１０７の屈折率は、導光体１０１の屈折率と同じ値に設定されている。光透過部材１０７の外部に露出する面１０７ａは、発光素子１０２の光射出面となっている。
【００３０】
反射ミラー１０６は、光源１０３の実装基板に、例えばアルミニウム等の金属膜をスパッタ法もしくは蒸着法で形成することにより形成されている。反射ミラー１０６は、凹面ミラー１０５と異なる方向に射出された光源１０３からの光を凹面ミラー１０５に向けて反射する。
【００３１】
図３（ａ）は、発光素子１０２の拡大図である。図３（ｂ）は、凹面ミラー１０５のｘｚ平面と平行な断面と凹面ミラー１０５で反射された光のｘｚ平面内での角度分布を示す図である。図３（ｃ）は、凹面ミラー１０５のｘｙ平面と平行な断面と凹面ミラー１０５で反射された光のｘｙ平面内での角度分布を示す図である。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、凹面ミラー１０５は、光源１０３から最も離間した位置を頂点Ｐｃとする放物面ミラーである。凹面ミラー１０５の反射面１０５ａは、該反射面１０５ａを凹面ミラー１０５の中心軸ＣＬを含む互いに直交する２つの平面で切ったときに、その頂点Ｐｃにおける断面の曲率が互いに異なるアナモルフィック反射面である。
【００３３】
横軸を反射光の射出角度（中心軸ＣＬと平行な方向に射出したときの射出角度を０°とする）とし、縦軸を当該射出角度で射出された光の光量とし、光の光量がピーク光量の５０％まで減衰するときの射出角度α，βの差の絶対値｜α−β｜を拡散角とし、反射光の光軸（凹面ミラー１０５の中心軸ＣＬ）に対して垂直な平面内における互いに直交する２つの方向を第１の方向および第２の方向とすると、第１の方向と第２の方向の光の拡散角は互いに異なる。光の拡散角が大きい方向は、導光体１０１の光射出面１０１ｂの法線と直交し且つ光の伝播方向と直交する方向（ｙ方向）であり、光の拡散角が小さい方向は、導光体１０１の光射出面１０１ｂの法線と平行な方向（ｚ方向）である。
【００３４】
本実施形態の場合、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、反射面１０５ａのｘｚ平面と平行な断面およびｘｙ平面と平行な断面の形状は、いずれも放物線である。反射面１０５ａのｘｚ平面と平行な断面１０５Ｂにおける放物線の曲率は、反射面１０５ａのｘｙ平面と平行な断面１０５Ａにおける放物線の曲率よりも大きい。そのため、反射面１０５ａで反射された光の角度分布は、ｚ方向への広がりが小さく、ｙ方向への広がりが大きい。ｘｚ平面内において、光の光量がピーク光量の５０％まで減衰するときの射出角度はθ１，θ２である。よって、ｚ方向の拡散角Ｄ１は｜θ１−θ２｜である。ｘｙ平面内において、光の光量がピーク光量の５０％まで減衰するときの射出角度はθ３，θ４である。よって、ｚ方向の拡散角Ｄ２は｜θ３−θ４｜である。ｚ方向への光の広がりはｙ方向への光の広がりよりも小さいので、ｚ方向の拡散角Ｄ１はｙ方向の拡散角Ｄ２よりも小さい。
【００３５】
図３（ｂ）及び図３（ｃ）において、焦点Ｐｆは、反射面１０５ａのｘｚ平面と平行な断面における放物線の焦点である。反射面１０５ａのｘｚ平面と平行な断面１０５Ｂにおける放物線の曲率と反射面１０５ａのｘｙ平面と平行な断面１０５Ａにおける放物線の曲率とは異なる。そのため、焦点Ｐｆは、反射面１０５ａのｘｙ平面と平行な断面１０５Ａにおける放物線の焦点とは異なる。光源１０３は、反射面１０５ａのｘｚ平面と平行な断面１０５Ｂにおける放物線の焦点Ｐｆに配置されている。そのため、反射面１０５ａで反射された光は、ｘｚ平面と平行な平面内において概ね平行光であり、拡散角Ｄ１は概ね０°である。
【００３６】
図４（ａ）ないし図４（ｉ）は、反射面１０５ａのｘｚ平面と平行な断面における放物線の曲率Ｃ１を０．１に固定し、反射面１０５ａのｘｙ平面と平行な断面における放物線の曲率Ｃ２を０．０１ないし０．０９まで０．０１刻みで変化させたときの導光体内部の光量分布を示す図である。図４（ａ）ないし図４（ｉ）において、上段側は、ｚ方向から見た導光体１０１及び発光素子１０２の平面図であり、下段側は、導光体１０１のＡ−Ａ′断面における導光体内部の光量分布を示す図である。
【００３７】
発光素子１０２から射出される光のｙ方向への広がりは、反射面１０５ａのｘｙ平面と平行な断面における放物線の曲率Ｃ２によって変化する。曲率Ｃ２を大きくするとｙ方向への光の広がりは小さくなり、曲率Ｃ２を小さくするとｙ方向への光の広がりは大きくなる。曲率Ｃ２が０．０９の場合、発光素子１０２から射出される光はｚ方向から見て概ね平行光となる。導光体１０１のＡ−Ａ′断面内には、各発光素子１０２と対向する位置に大きな光量ピークが発生する。隣接する発光素子１０２の境界部に十分に光が広がらないため、境界部は暗くなる。そのため、導光体１０１のＡ−Ａ′断面内には大きな光量分布が発生する。曲率Ｃ２を小さくしていくと、隣接する発光素子１０２の境界部まで光が広がるようになり、境界部は明るくなる。そのため、導光体１０１のＡ−Ａ′断面内の光量分布は均一化される。
【００３８】
本実施形態のバックライト１００においては、発光素子１０２から射出される光のｚ方向の拡散角Ｄ１はｙ方向の拡散角Ｄ２よりも小さい。そのため、ｙ方向への光の広がりを許容しつつ、ｚ方向への光の広がりを抑制することができる。ｘｚ平面で見た場合、光は高い指向性をもった光となるので、発光素子１０２の光軸（凹面ミラー１０５の中心軸ＣＬ）が導光体１０１の光射出面１０１ｂに対して臨界角以上の角度に設定されていれば、導光体１０１の光射出面１０１ｂから外部に漏れ出す光は非常に少なくなる。ｘｙ平面で見た場合には、光はｙ方向への広がりが大きい指向性の小さい光となるので、発光素子１０２から射出された光は、隣接する発光素子１０２の境界部まで広がり、境界部の光量が大きくなる。その結果、導光体全体で光量分布が均一化され、輝度むらの少ないバックライトとなる。
【００３９】
［第２実施形態］
図５（ａ）は、第２実施形態のバックライト（調光素子）１１１の斜視図であり、図５（ｂ）は、バックライト１１１に備えられた発光素子１１０の拡大図である。
【００４０】
バックライト１１１において第１実施形態のバックライト１００と異なる点は、発光素子１１０の反射面１０９ａのｘｙ平面と平行な断面の曲率を０とした点である。バックライト１１１において第１実施形態のバックライト１００と共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４１】
バックライト１１１は、導光体１０１と、導光体１０１の光入射面１０１ａに光を入射させる複数の発光素子１１０と、を備えている。発光素子１１０は、パッケージ１０８と、凹面ミラー１０９と、光源１０３と、を備えている。凹面ミラー１０９は、パッケージ１０８の凹部１０８ａに設けられている。凹面ミラー１０９の形状は、パッケージ１０８の凹部１０８ａの形状に倣った曲面形状となっている。凹面ミラー１０９は、光源１０３から最も離間した位置を頂点Ｐｃとする放物面ミラーである。
【００４２】
凹面ミラー１０９の反射面１０９ａは、該反射面１０９ａを凹面ミラー１０９の中心軸（反射面１０９ａで反射された光の光軸）ＣＬを含む互いに直交する２つの平面で切ったときに、その頂点Ｐｃにおける断面の曲率が互いに異なるアナモルフィック反射面である。反射面１０９ａで反射された光の光軸ＣＬに対して垂直な平面内における互いに直交する２つの方向を第１の方向および第２の方向とすると、第１の方向と第２の方向の光の拡散角は互いに異なる。光の拡散角が大きい方向は、導光体１０１の光射出面１０１ｂの法線と直交し且つ光の伝播方向と直交する方向（ｙ方向）であり、光の拡散角が小さい方向は、導光体１０１の光射出面１０１ｂの法線と平行な方向（ｚ方向）である。
【００４３】
本実施形態の場合、反射面１０９ａのｘｚ平面と平行な断面１０９Ｂの形状は放物線であり、反射面１０９ａのｘｙ平面と平行な断面１０９Ａの形状は直線である。断面１０９Ａの曲率は０であり、断面１０９Ｂの曲率は０よりも大きい。光源１０３は、反射面１０９ａの断面１０９Ｂにおける放物線の焦点に配置されている。そのため、反射面１０９ａで反射された光の角度分布は、ｚ方向への広がりが小さく、ｙ方向への広がりが大きい。ｚ方向への光の広がりはｙ方向への光の広がりよりも小さいので、ｚ方向の拡散角はｙ方向の拡散角よりも小さい。
【００４４】
図６は、導光体内部の光量分布を示す図である。図６において、上段側は、ｚ方向から見た導光体１０１及び発光素子１１０の平面図であり、下段側は、導光体１０１のＡ−Ａ′断面における導光体内部の光量分布を示す図である。
【００４５】
反射面１０９ａの断面１０９Ａの曲率は０である。そのため、反射面１０９ａはｙ方向への光の広がりに対して何ら集光作用を持たない。そのため、発光素子１１０から射出された光は、隣接する発光素子１０２の境界部まで広がり、境界部の光量が増加する。そのため、導光体１０１のＡ−Ａ′断面内の光量分布は均一化される。よって、輝度むらの少ないバックライト１１１が得られる。
【００４６】
［第３実施形態］
図７は、第３実施形態のバックライトに備えられた発光素子１１４の拡大図である。
【００４７】
発光素子１１４において第１実施形態の発光素子１０２と異なる点は、発光素子複数個分の長さを有する長軸のパッケージ１１２に複数の光源１０３を一体に取り付けた点である。発光素子１１４において第１実施形態の発光素子１０２と共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４８】
パッケージ１１２には、各光源１０３に対応した複数の凹部１１２ａがｙ方向に沿って形成されている。複数の凹部１１２ａには、凹面ミラー１１３が形成されている。凹面ミラー１１３の形状は、パッケージ１１２の凹部１１２ａの形状に倣った曲面形状となっている。凹面ミラー１１３は、光源１０３から射出された光を反射する放物面ミラーである。凹部１１２ａの形状は、例えば、パッケージ１１２となる樹脂部材の表面に凹部１１２ａの形状を反転させた凸形状を有する金型を押し付けることにより形成されている。凹部１１２ａの形状は、平坦な樹脂部材の表面を切削加工することによって形成しても良い。
【００４９】
凹面ミラー１１３は、光源１０３から最も離間した位置を頂点Ｐｃとする放物面ミラーである。凹面ミラー１１３の反射面１１３ａは、該反射面１１３ａを凹面ミラー１１３の中心軸（反射面１１３ａで反射された光の光軸）ＣＬを含む互いに直交する２つの平面で切ったときに、その頂点Ｐｃにおける断面の曲率が互いに異なるアナモルフィック反射面である。
【００５０】
本実施形態の場合、反射面１１３ａのｘｚ平面と平行な断面１１３Ｂおよびｘｙ平面と平行な断面１１３Ａの形状は、いずれも放物線である。反射面１１３ａのｘｚ平面と平行な断面１１３Ｂにおける放物線の曲率は、反射面１１３ａのｘｙ平面と平行な断面１１３Ａにおける放物線の曲率よりも大きい。光源１０３は、反射面１１３ａのｘｚ平面と平行な断面１１３Ｂにおける放物線の焦点に配置されている。そのため、反射面１１３ａで反射された光の角度分布は、ｚ方向への広がりが小さく、ｙ方向への広がりが大きい。ｚ方向への光の広がりはｙ方向への光の広がりよりも小さいので、ｚ方向の拡散角はｙ方向の拡散角よりも小さい。
【００５１】
本実施形態の発光素子１１４においては、複数の光源１０３を同一パッケージ内にパッケージしている。そのため、部品点数が少なくなり、発光素子１１４の導光体への取り付けも容易になる。
【００５２】
［第４実施形態］
図８は、第４実施形態のバックライト（調光素子）３を備えた液晶表示装置（表示装置）１の分解斜視図である。
【００５３】
図８に示すように、液晶表示装置１は、液晶パネル２（表示素子）と、液晶パネル２の背面側に配置されたバックライト３と、を有している。
【００５４】
液晶パネル２は、バックライト３から射出された光を利用して表示を行う透過型の液晶パネルである。使用者は、バックライト３の反対側、すなわち、図８における液晶パネル２の上側から表示を視認することができる。液晶パネル２の構成は特に限定されるものではなく、スイッチング用薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を画素毎に備えたアクティブマトリクス型液晶パネルであっても良いし、ＴＦＴを備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。また、透過型の液晶パネルに限らず、半透過型（透過・反射兼用型）液晶パネルであっても良い。表示モードについても、特に限定されることはなく、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード等、種々の表示モードの液晶パネルを用いることができる。
【００５５】
バックライト３は、寸法、形状、構成が全て同一の３個のバックライトユニット４から構成されている。３個のバックライトユニット４は、導光体５の長手方向と直交する方向、すなわち、導光体５の３つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが並ぶ方向と直交する方向（ｙ方向）に互いに隣接して配置されている。したがって、バックライト３は、液晶表示装置１の画面における水平方向および垂直方向に沿って３個ずつ、合計９個の光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣを有している。
【００５６】
各バックライトユニット４は照明部６と導光体５とから構成されている。照明部６は複数（図８の例では３個）の発光素子７ａ，７ｂ，７ｃから構成されている。
【００５７】
発光素子７ａ，７ｂ，７ｃは、第１実施形態又は第２実施形態に示した構成の発光素子である。すなわち、発光素子の光射出面から射出される光の光軸に対して垂直な平面内において互いに直交する２つの方向を第１の方向及び第２の方向としたときに、第１の方向と第２の方向の光の拡散角が互いに異なる発光素子である。光の拡散角が大きい方向は、導光体５の主面５ａの法線と直交し且つ光の伝播方向と直交する方向（ｙ方向）であり、光の拡散角が小さい方向は、導光体５の主面５ａの法線と平行な方向（ｚ方向）である。なお、導光体５の主面５ａは、導光体５の内部を伝播した光が液晶パネル２に向けて射出される光射出面である。
【００５８】
導光体５は、例えばアクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂からなる平行平板で構成されている。図８の例では、バックライト３が、導光体が別体とされた３個のバックライトユニット４から構成されているが、合計９個の光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣを有する導光体が一体の構造であっても良い。この構造であっても、指向性の高い発光素子を用いることで光を射出させる光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣを選択することが可能である。
【００５９】
導光体５の１つの端面に、３個の発光素子７ａ，７ｂ，７ｃが光射出側を導光体５側に向けて設置されている。導光体５は、各発光素子７ａ，７ｂ，７ｃから射出された光が入射され、その光を内部で全反射させつつ、発光素子７ａ，７ｂ，７ｃが設置された端面側から反対側の端面（図８の−ｘ方向から＋ｘ方向）に向けて伝播させ、その間に外部空間に取り出す機能を有している。また、３個の発光素子７ａ，７ｂ，７ｃは、個々に独立して点灯、消灯が制御でき、さらに射出光量が制御できる構成となっている。これにより、バックライト３は、射出される光の光量を調節可能な調光素子として機能する。
【００６０】
図示を省略したが、バックライト３には、発光素子７ａ，７ｂ，７ｃが実装されるプリント配線板、発光素子７ａ，７ｂ，７ｃの駆動および制御を担う駆動用ＩＣを含む制御部などが備えられている。発光素子７ａ，７ｂ，７ｃとしては、ｘｚ平面内において高い指向性を有する発光素子を用いることが好ましく、例えば導光体５内部を光が導光する間の射出光の広がり角に対する強度分布の半値幅（ｘｚ平面内における拡散角）が５°程度のものを用いることができる。
【００６１】
導光体５の２つの主面のうち、液晶パネル２に対向する側の主面５ａには、複数（本実施形態では３つ）の光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが導光体５の長手方向（図８のｘ軸方向）に沿って設けられている。各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣには、導光体５の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率体８ａ，８ｂおよび導光体５の屈折率と等しい屈折率を有する屈折率体９と、各低屈折率体８ａ，８ｂおよび屈折体９から射出された光を散乱させる光散乱体１０と、がこの順に積層されている。なお、以下の説明では、便宜上、各光取出領域を、発光素子７ａ，７ｂ，７ｃに近い側から遠い側に向けて、第１光取出領域ＲＡ、第２光取出領域ＲＢ、第３光取出領域ＲＣ、と称する。また、光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが設けられた導光体５の主面を第１主面５ａ、第１主面５ａの反対側の主面を第２主面５ｂ、発光素子７ａ，７ｂ，７ｃが設けられた導光体５の端面を第１端面５ｃ、第１端面５ｃの反対側の端面を第２端面５ｄ、と称する。
【００６２】
低屈折率体８ａ，８ｂは、いずれも導光体５の屈折率よりも低い屈折率を有し、屈折率体９は、導光体５の屈折率と等しい屈折率を有している。低屈折率体８ａ，８ｂおよび屈折率体９はそれぞれ異なる屈折率を有している。また、低屈折率体８ａ，８ｂおよび屈折率体９は、各発光素子７ａ，７ｂ，７ｃから射出されて各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに入射される光の伝播方向に沿って（図８の−ｘ方向から＋ｘ方向に向けて）、屈折率が相対的に低いものから屈折率が相対的に高いものの順に配列されている。例えば、導光体５の屈折率ｎＷＧは、１．５であり、第１光取出領域ＲＡに設けられた第１低屈折率体８ａの屈折率ｎＡは１．３であり、第２光取出領域ＲＢに設けられた第２低屈折率体８ｂの屈折率ｎＢは１．４であり、第３光取出領域ＲＣに設けられた屈折率体９の屈折率ｎＣは１．５である。
【００６３】
屈折率が異なる低屈折率体８ａ，８ｂおよび屈折率体９を形成する手法としては、例えば以下の２つの手法を挙げることができる。
【００６４】
第１の手法は、異なる材料を用いて低屈折率体８ａ，８ｂおよび屈折率体９を形成することである。例えば導光体５の材料としてアクリル樹脂を用い、第１低屈折率体８ａの材料としてデュポン社製の非晶性フッ素樹脂「ＡＦ１６００」（登録商標、屈折率：ｎＡ＝１．２９〜１．３１）、第２低屈折率体８ｂの材料としてＤＩＣ社製の紫外線硬化樹脂「ＯＰ４０」（登録商標、屈折率：ｎＢ＝１．４０３）、屈折率体９の材料としてクラレ社製のメタクリル樹脂「パラペット（光学グレード）」（登録商標、屈折率：ｎＣ＝１．４９）の各液状体を導光体５上に選択的に塗布し、硬化させることで実現できる。
【００６５】
なお、屈折率体９は導光体５と等しい屈折率を有しているため、導光体５上に必ずしも屈折率体９を形成する必要はない。例えば、導光体５上に光散乱体１０が配置されているだけでもよい。
【００６６】
第２の手法は、所定の基材中に低屈折率材料を含有させた材料を用い、低屈折率材料の濃度を異ならせて屈折率を調整することである。例えば、上記の屈折率体９の材料として用いたクラレ社製のメタクリル樹脂「パラペット（光学グレード）」（登録商標、屈折率：ｎＣ＝１．４９）中に、Ardrich社製のメゾポーラスシリカナノパウダー（登録商標、屈折率：１．２７）、もしくはJason Wells社製のエアロゲル（登録商標、屈折率：１．２７）等の低屈折率材料を含有させ、これら低屈折率材料の濃度を異ならせた２種類の液状体を作製する。そして、各液状体を導光体５上に選択的に塗布し、硬化させることで実現できる。
【００６７】
低屈折率体８ａ，８ｂおよび屈折率体９上には光散乱体１０が積層されている。光散乱体１０は、低屈折率体８ａ，８ｂおよび屈折率体９から入射された光を散乱させてバックライト３の外部空間に取り出す機能を有している。具体的には、光散乱体１０としては、ベースフィルム上に散乱ビーズ等がコーティングされた市販の光散乱フィルムを使用することができ、低屈折率体８ａ，８ｂおよび屈折率体９上に光散乱フィルムを貼付することで光散乱体１０を形成することができる。本実施形態の光散乱体１０としては、光散乱能の高い光散乱フィルムを用いることが望ましい。
【００６８】
各バックライトユニット４において、導光体５の第１端面５ｃは導光体５の短手方向（図８のｙ方向）において３つに分割され、第１主面５ａに対する角度が互いに異なる３つの傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃとなっている。これらの傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、例えば第１主面５ａと端面とのなす角度が直角となった導光体を用意しておき、その端面を、３つに分割した領域毎に第１主面５ａに対して異なる角度をなすように斜めに研削する等の方法で形成できる。そして、各傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃの略中央に、発光素子７ａ，７ｂ，７ｃが１個ずつ光学接着剤を介して固定されている。したがって、第１端面５ｃの全体では、３個の発光素子７ａ，７ｂ，７ｃが導光体５の短手方向に並べられている。
【００６９】
なお、以下の説明では、便宜上、第１端面５ｃの３つの傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち、第１主面５ａに対する角度が最も小さい傾斜面（図８の右側）を第１光入射面１１ａ、第１主面５ａに対する角度が次に小さい傾斜面（図８の中央）を第２光入射面１１ｂ、第１主面５ａに対する角度が最も大きい傾斜面（図８の左側）を第３光入射面１１ｃ、と称する。また、第１光入射面１１ａに設けられた発光素子を第１発光素子７ａ、第２光入射面１１ｂに設けられた発光素子を第２発光素子７ｂ、第３光入射面１１ｃに設けられた発光素子を第３発光素子７ｃ、と称する。
【００７０】
図９（Ａ）は図８のＡ−Ａ’線に沿う断面図、図９（Ｂ）は図８のＢ−Ｂ’線に沿う断面図、図９（Ｃ）は図８のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【００７１】
本実施形態の場合、第１光入射面１１ａと第１主面５ａとのなす角度βＡは５５°、第２光入射面１１ｂと第１主面５ａとのなす角度βＢは６５°、第３光入射面１１ｃと第１主面５ａとのなす角度βＣは７５°に設定されている。各発光素子７ａ，７ｂ，７ｃは各光入射面１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対して垂直に光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃが入射するように固定されており、各発光素子７ａ，７ｂ，７ｃから射出された光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは、導光体５の第１主面５ａと第２主面５ｂとの間で全反射を繰り返しつつ、第１端面５ｃ側から第２端面５ｄ側に向けて伝播される。
【００７２】
ここで、導光体５の厚さ方向の中心を通る仮想水平面に対する光軸のなす角度を伝播角度φと定義すると、第１発光素子７ａからの光Ｌａの伝播角度φＡは３５°、第２発光素子７ｂからの光Ｌｂの伝播角度φＢは２５°、第３発光素子７ｃからの光Ｌｃの伝播角度φＣは１５°である。よって、各光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは、第１端面５ｃ側から第２端面５ｄ側に向けて伝播される間、第１光取出領域ＲＡ、第２光取出領域ＲＢ、第３光取出領域ＲＣの順に、各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに入射する。
【００７３】
なお、図９（Ａ）ないし図９（Ｃ）では、図面を見やすくするため、導光体５の長手方向の寸法（ｘ方向の寸法）に対して厚み（ｚ方向の寸法）を十分大きく描いており、各発光素子７ａ，７ｂ，７ｃから射出される光の中心軸のみを描いているため、光が各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに必ずしも入射しない場合もあるように思えるが、実際には導光体５の長手方向の寸法に対して厚みが十分に小さく、各発光素子７ａ，７ｂ，７ｃからの光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは有限の光束径を有しているため、光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに確実に入射する。
【００７４】
すなわち、本実施形態の照明部６は、３個の発光素子７ａ，７ｂ，７ｃを備えており、各発光素子７ａ，７ｂ，７ｃからの光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを、各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣから光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを取り出し可能な入射角を含む入射角で各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに入射させる。また、照明部６は、１つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに対して３種類の異なる入射角θ（θＡ＝５５°、θＢ＝６５°、θＣ＝７５°）で入射させるように、いずれの発光素子７ａ，７ｂ，７ｃを点灯させるかを切り換えることにより、導光体５の内部における光の伝播角度φ（φＡ＝３５°、φＢ＝２５°、φＣ＝１５°）を切り換える機能を有している。
【００７５】
ここで、各発光素子７ａ，７ｂ，７ｃからの光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃが、各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣにおける導光体５と各低屈折率体８ａ，８ｂおよび屈折率体９との界面に入射する際の臨界角を考慮する。
【００７６】
第１光取出領域ＲＡでの導光体５と第１低屈折率体との界面は、屈折率ｎＷＧ＝１．５の導光体と屈折率ｎＡ＝１．３の第１低屈折率体８ａとの界面となるので、Snellの法則より、臨界角γＡは６０．１°となる。したがって、第１光取出領域ＲＡでは、入射角が６０．１°未満で入射した光は界面を透過し、入射角が６０．１°以上で入射した光は界面で全反射する。同様に、第２光取出領域ＲＢでの導光体５と第２低屈折率体８ｂとの界面は、屈折率ｎＷＧ＝１．５の導光体５と屈折率ｎＢ＝１．４の第２低屈折率体８ｂとの界面となるので、臨界角γＢは６９．０°となる。したがって、第２光取出領域ＲＢでは、入射角が６９．０°未満で入射した光は界面を透過し、入射角が６９．０°以上で入射した光は界面で全反射する。これに対して、第３光取出領域ＲＣでの導光体５と屈折率体９との界面は、屈折率ｎＷＧ＝１．５の導光体と屈折率ｎＣ＝１．５の屈折率体９との界面となるので、全ての入射角において光は界面を透過する。
【００７７】
すなわち、第１光取出領域ＲＡ、第２光取出領域ＲＢ、第３光取出領域ＲＣを単独で見た場合には、第１光取出領域ＲＡで光を外部に取り出し可能な入射角範囲は６０．１°未満、第２光取出領域ＲＢで光を外部に取り出し可能な入射角範囲は６９．０°未満、第３光取出領域ＲＣで光を外部に取り出し可能な入射角範囲は全ての角度範囲となる。
【００７８】
このように、本実施形態の３つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに設けられた２つの低屈折率体８ａ，８ｂおよび屈折率体９は、光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに入射される光の伝播方向に沿って、屈折率が相対的に低いものから屈折率が相対的に高いものの順に配列されている。このような屈折率の違いに基づき、３つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣは、光を外部に取り出し可能な入射角範囲が異なっている。さらに、３つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣは、入射される光の伝播方向に沿って、取り出し可能な入射角範囲が相対的に狭い光取出領域から取り出し可能な入射角範囲が相対的に広い光取出領域（第１光取出領域ＲＡでの取出可能な入射角範囲は６０．１°未満、第２光取出領域ＲＢでの取出可能な入射角範囲は６９．０°未満、第３光取出領域ＲＣでの取出可能な入射角範囲は全角度範囲）の順に配列されている。
【００７９】
このとき、図９（Ａ）に示すように、第１光入射面１１ａに固定された第１発光素子７ａを点灯させたとすると、第１光入射面１１ａと第１主面５ａとのなす角度βＡが５５°であり、第１発光素子７ａからの光Ｌａは第１光入射面１１ａに対して垂直に入射するため、第１発光素子７ａからの光Ｌａの第１主面５ａに対する入射角θＡは５５°となる。また、本実施形態の導光体５は平行平板で構成されているため、第１発光素子７ａからの光Ｌａが何回全反射を繰り返しても、第１主面５ａに対する入射角θＡは常に５５°である。第１発光素子７ａからの光Ｌａが第１光取出領域ＲＡに到達し、導光体５と第１低屈折率体８ａとの界面に対して入射角θＡ＝５５°で入射すると、ここでの臨界角γＡは６０．１°であるから、光Ｌａは導光体５と第１低屈折率体８ａとの界面を透過して第１低屈折率体８ａに入射され、その後、光散乱体１０で散乱して外部に取り出される。このようにして、第１発光素子７ａから射出された光Ｌａの略全量を第１光取出領域ＲＡから取り出すことができる。
【００８０】
次に、図９（Ｂ）に示すように、第１発光素子７ａを消灯させ、第２光入射面１１ｂに固定された第２発光素子７ｂを点灯させたとすると、第２光入射面１１ｂと第１主面５ａとのなす角度βＢが６５°であり、第２発光素子７ｂからの光Ｌｂは第２光入射面１１ｂに対して垂直に入射するため、第２発光素子７ｂからの光Ｌｂの第１主面５ａに対する入射角θＢは６５°となる。第２発光素子７ｂからの光Ｌｂが第１光取出領域ＲＡに到達し、導光体５と第１低屈折率体８ａとの界面に対して入射角θＢ＝６５°で入射すると、ここでの臨界角γＡは６０．１°であるから、光Ｌｂは導光体５と第１低屈折率体８ａとの界面を透過できず、全反射する。次に、第２発光素子７ｂからの光Ｌｂが第２光取出領域ＲＢに到達し、導光体５と第２低屈折率体８ｂとの界面に対して入射角θＢ＝６５°で入射すると、ここでの臨界角γＢは６９．０°であるから、光Ｌｂは導光体５と第２低屈折率体８ｂとの界面を透過して第２低屈折率体８ｂに入射され、その後、光散乱体１０から外部に取り出される。このようにして、第２発光素子７ｂから射出された光Ｌｂの略全量を第２光取出領域ＲＢから取り出すことができる。
【００８１】
仮に第１発光素子７ａから射出された光Ｌａが第２光取出領域ＲＢに入射したとすると、この場合も入射角が臨界角よりも小さいという条件を満たすため、この光Ｌａを第２光取出領域ＲＢから取り出すことができる。しかしながら、第１発光素子７ａから射出された光Ｌａは第２光取出領域ＲＢに到達する前に第１光取出領域ＲＡで略全量が取り出されてしまうため、ほとんど第２光取出領域ＲＢに到達することがない。したがって、実際には第１発光素子７ａから射出された光Ｌａが第２光取出領域ＲＢから取り出されることはなく、第２発光素子７ｂから射出された光Ｌｂが第２光取出領域ＲＢから取り出されることになる。本実施形態のバックライト３は、このような原理に基づいて所定の発光素子から射出された光を所定の光取出領域のみから取り出すことができる。
【００８２】
次に、図９（Ｃ）に示すように、第２発光素子７ｂを消灯させ、第３光入射面１１ｃに固定された第３発光素子７ｃを点灯させたとすると、第３光入射面１１ｃと第１主面５ａとのなす角度βＣが７５°であり、第３発光素子７ｃからの光Ｌｃは第２光入射面１１ｃに対して垂直に入射するため、第３発光素子７ｃからの光Ｌｃの第１主面５ａに対する入射角θＣは７５°となる。第２発光素子７ｃからの光Ｌｃが第１光取出領域ＲＡもしくは第２光取出領域ＲＢに到達し、導光体５と第１低屈折率体８ａもしくは第２低屈折率体８ｂとの界面に対して入射角θＣ＝７５°で入射すると、この入射角θＣは臨界角γＡおよび臨界角γＢよりも大きいため、光Ｌｃは各界面を透過できず、全反射する。その後、第３発光素子７ｃからの光Ｌｃが第３光取出領域ＲＣに到達すると、光Ｌｃは導光体５と屈折率体９との界面を透過して屈折率体９に入射され、その後、光散乱体１０から外部に取り出される。このようにして、第３発光素子７ｃから射出された光Ｌｃの略全量を第３光取出領域ＲＣから取り出すことができる。
【００８３】
図１０（ａ）ないし図１０（ｃ）は、第１発光素子７ａ、第２発光素子７ｂおよび第３発光素子７ｃのｙ方向の光の拡散角ＤＡ，ＤＢ，ＤＣを示す図である。
【００８４】
第１発光素子７ａ、第２発光素子７ｂおよび第３発光素子７ｃのｙ方向の光の拡散角ＤＡ，ＤＢ，ＤＣ（ｙ方向への光の広がり）は互いに異なる。第１端面５ｃに近い光取出領域から光が取り出される発光素子ほどｙ方向の光の拡散角は大きい。
【００８５】
図１０の例では、第１端面５ｃに最も近い第１光取出領域ＲＡから光が取り出される第１発光素子７ａのｙ方向の光の拡散角ＤＡは最も大きい。第１光取出領域ＲＡの次に第１端面５ｃに近い第２光取出領域ＲＢから光が取り出される第２発光素子７ｂのｙ方向の光の拡散角ＤＢはその次に大きい。第１端面５ｃから最も遠い第３光取出領域ＲＣから光が取り出される第３発光素子７ｃのｙ方向の光の拡散角ＤＣは最も小さい。
【００８６】
第１端面５ｃから第１光取出領域ＲＡまでの距離をＬＡ、第１端面５ｃから第２光取出領域ＲＢまでの距離をＬＢ、第１端面５ｃから第３光取出領域ＲＣまでの距離をＬＣ、導光体５のｙ方向の幅をＷ、第１発光素子７ａのｙ方向の光の拡散角をＤＡ、第２発光素子７ｂのｙ方向の光の拡散角をＤＢ、第３発光素子７ｃのｙ方向の光の拡散角をＤＣとすると、拡散角ＤＡ，ＤＢ，ＤＣは、以下の式を満たす。
【００８７】
【数１】
2014150082.tif 000003
【００８８】
図１０（ａ）に示すように、第１発光素子７ａから射出された光は、ｙ方向に広がりながら導光体５の内部をｘ方向に伝播する。第１発光素子７ａから射出された光は、第１光取出領域ＲＡに到達した時点で、＋ｙ方向および−ｙ方向にＷ／２以上離れた位置まで広がる。そのため、隣接する第１発光素子７ａから射出された光同士が重なり、第１光取出領域ＲＡ全体で均一な光量が得られる。
【００８９】
図１０（ｂ）に示すように、第２発光素子７ｂから射出された光は、ｙ方向に広がりながら導光体５の内部をｘ方向に伝播する。第２発光素子７ｂから射出された光は、第２光取出領域ＲＢに到達した時点で、ｙ方向にＷ／２以上離れた位置まで広がる。そのため、隣接する第２発光素子７ｂから射出された光同士が重なり、第２光取出領域ＲＢ全体で均一な光量が得られる。
【００９０】
図１０（ｃ）に示すように、第３発光素子７ｃから射出された光は、ｙ方向に広がりながら導光体５の内部をｘ方向に伝播する。第３発光素子７ｃから射出された光は、第３光取出領域ＲＣに到達した時点で、＋ｙ方向および−ｙ方向にＷ／２以上離れた位置まで広がる。そのため、隣接する第３発光素子７ｃから射出された光同士が重なり、第３光取出領域ＲＣ全体で均一な光量が得られる。
【００９１】
本実施形態のバックライト３によれば、各バックライトユニット４の３個の発光素子７ａ，７ｂ，７ｃのうちのいずれの発光素子を点灯させるかによって、３つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣのうちのいずれの光取出領域から光を取り出すか、すなわち、いずれの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣを発光させるかを適宜選択することができる。また、各発光素子７ａ，７ｂ，７ｃから射出される光の量を制御することにより、選択された光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣから取り出す光の量、すなわち、選択された光取出領域の明るさを調整することができる。
【００９２】
本実施形態のバックライト３は、点灯させる発光素子７ａ，７ｂ，７ｃを切り替えるだけで各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣから光を射出するか否かを制御できる。そのため、照明部６から射出された光を導光体５から効率良く取り出すことで、光量が十分に得られ、コントラストの高いバックライトを実現できる。さらに、構造が簡単で薄型化が図れ、安価なバックライト３を実現できる。また、上記のバックライト３を用いることで、明るく、コントラストの高い表示が可能な液晶表示装置１を実現できる。
【００９３】
［表示装置の構成例］
以下、表示装置の一構成例について、図１１〜図１３を用いて説明する。
図１１は、表示装置の一構成例である液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）、図１３（Ａ）、（Ｂ）は、液晶表示装置におけるバックライトの配置例を示す図である。
【００９４】
図１１に示すように、本構成例の液晶表示装置１２１は、下側ケース１２２と、反射板１２３と、バックライト３（調光素子）と、拡散板１２４と、液晶パネル２（表示素子）と、上側ケース１２５と、を備えている。すなわち、反射板１２３とバックライト３と拡散板１２４と液晶パネル２との積層体が、下側ケース１２２および上側ケース１２５の内部に収容されている。バックライト３の液晶パネル２と反対側に反射板１２３を配置したことにより、バックライト３から液晶パネル２と反対側に漏れ出た光を反射させて表示に寄与させることができる。また、バックライト３と液晶パネル２との間に拡散板１２４を配置したことにより、バックライト３の輝度ムラを軽減することができる。ただし、反射板１２３や拡散板１２４は必ずしも用いなくても良い。
【００９５】
図１２（Ａ）に示すように、液晶表示装置１２１の画面内において、各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが画面の垂直方向に並ぶように、複数のバックライト３を配置する構成を採用することができる。もしくは、図１２（Ｂ）に示すように、液晶表示装置１２７の画面内において、各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが画面の水平方向に並ぶように、複数のバックライト３を配置する構成を採用することができる。
【００９６】
もしくは、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、長手方向の一部にのみ光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが設けられ、その他の部分は光が導光する領域となった細長い棒状の導光体１３５を複数本（本例では３本）組み合わせたバックライト１３７を用いても良い。複数本の導光体１３５は光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが設けられた領域が長手方向にずれている。そのため、複数本の導光体１３５を組み合わせたときに、導光体１３５の長手方向にわたって光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが並ぶような形態となる。
【００９７】
例えば、図１３（Ａ）に示すように、液晶表示装置１３１の画面内において、各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが画面の垂直方向に並ぶように、複数のバックライト１３７を配置する構成としても良い。もしくは、図１３（Ｂ）に示すように、液晶表示装置１３３の画面内において、各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが画面の水平方向に並ぶように、複数のバックライト１３７を配置する構成としても良い。
【００９８】
［照明装置の構成例］
以下、照明装置の２つの構成例について、図１４、図１５を用いて説明する。
図１４は、第１の構成例である照明装置の断面図である。図１５（Ａ）、（Ｂ）は、第２の構成例である照明装置を示す図であって、図１５（Ａ）は平面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図、である。
【００９９】
例えば図１４に示す照明装置２０１では、導光体５の第１主面５ａ側に屈折率が１．３の第１低屈折率体８ａが形成され、第２主面５ａ側に屈折率が１．４の第２低屈折率体８ｂが形成されている。また、第１低屈折率体８ａ上、第２低屈折率体８ｂ上には光散乱体１０が積層されている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。なお、図１４では一つの第１端面５ｃしか図示していないが、実際には紙面の奥行き方向に第１主面５ａに対する角度が異なる他の一つの第１端面が形成されている。発光素子についても、一つの発光素子７ａしか図示していないが、実際には紙面の奥行き方向に他の一つの発光素子が設置されている。
【０１００】
この照明装置２０１において、導光体５の第１端面５ｃに設けられた２つの発光素子のうち、いずれの発光素子を点灯させるかによって、第１主面５ａ側から光を射出させるか、第２主面５ｂ側から光を射出させるかを切り換えることができる。したがって、発光面を切り換えることが可能な照明装置を実現することができる。
【０１０１】
また、図１５（Ａ）に示す照明装置２０３では、導光体５の一面に「ＳＨＡＲＰ」と書かれた文字部２０４が形成されている。文字部２０４に対応して、図１５（Ｂ）に示すように、導光体５の第１主面５ａ側に屈折率が１．３の第１低屈折率体８ａが形成されており、文字部２０４以外の部分には第１低屈折率体８ａが形成されていない。また、第１低屈折率体８ａ上には光散乱体１０が積層されている。すなわち、文字部２０４が上記実施形態における光取出領域となっている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。なお、図１５（Ｂ）では一つの第１端面５ｃしか図示していないが、実際には紙面の奥行き方向に第１主面５ａに対する角度が異なる他の一つの第１端面が形成されている。発光素子についても、一つの発光素子７ａしか図示していないが、実際には紙面の奥行き方向に他の一つの発光素子が設置されている。
【０１０２】
この照明装置２０３において、導光体５の第１端面５ｃに設けられた２つの発光素子のうち、いずれの発光素子を点灯させるかによって、文字部２０４から光を射出させるか、文字部２０４以外から光を射出させるかを切り換えることができる。したがって、本構成によれば、例えば文字部２０４の点滅が可能なデジタルサイネージとして利用可能な照明装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、発光素子、調光素子、表示装置および照明装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１…液晶表示装置（表示装置）、２…液晶パネル（表示素子）、３…バックライト、５…導光体、７ａ，７ｂ，７ｃ…発光素子、８ａ，８ｂ…低屈折率体、９…屈折率体、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…光入射面、１００…バックライト（調光素子）、１０１…導光体、１０１ａ…光入射面、１０１ｂ…光射出面、１０２…発光素子、１０３…光源、１０４…パッケージ、１０４ａ…凹部、１０５…凹面ミラー、１０５ａ…反射面、１０５Ａ，１０５Ｂ…凹面ミラーの断面、１０７…光透過部材、１０８…パッケージ、１０８ａ…凹部、１０９…凹面ミラー、１０９ａ…反射面、１０９Ａ，１０９Ｂ…凹面ミラーの断面、１１０…発光素子、１１１…バックライト（調光素子）、１１２…パッケージ、１１２ａ…凹部、１１３…凹面ミラー、１１３ａ…反射面、１１３Ａ，１１３Ｂ…凹面ミラーの断面、１２１，１２７、１３１，１３３…液晶表示装置（表示装置）、１３５…導光体、１３７…バックライト（調光素子）、２０１，２０３…照明装置、ＣＬ…凹面ミラーの中心軸（反射面で反射された光の光軸）、Ｄ１，Ｄ２，ＤＡ，ＤＢ，ＤＣ…拡散角、Ｐｆ…放物線の焦点、ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ…光取出領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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