(57)【要約】【課題】指向性の高い光が得られる面光源装置を提供する。【解決手段】本発明の面光源装置１は、ＬＥＤ２（光源）と、導光体３と、反射部４と、を備えている。反射部４は、導光体３の第２主面３ｂと対向する反射面を有し、焦点を有する形状の凹面ミラーと、導光体３の第２主面３ｂに接するとともに凹面ミラーの焦点を含む位置に設けられ、導光体３の内部を伝播する間に第２主面３ｂに到達した光のうち、焦点もしくは焦点の近傍を通る光を透過させて凹面ミラーの反射面に向けて射出させる光透過部８と、を備えている。【選択図】図１
2014135116.tif 000002
【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入射させ、第１主面と第２主面との間で全反射させつつ内部を伝播させる導光体と、
前記導光体の内部を伝播する光のうち、前記第２主面から射出される一部の光を反射させて前記光の進行方向を変え、前記導光体に再度入射させて前記第１主面から射出させる反射部と、を備え、
前記反射部は、前記導光体の前記第２主面と対向する反射面を有し、前記光の伝播方向に平行かつ前記第２主面に垂直な平面内にて焦点を有する形状の凹面ミラーと、
前記導光体の前記第２主面に接するとともに前記凹面ミラーの焦点を含む位置に設けられ、前記導光体の内部を伝播する間に前記第２主面に到達した光のうち、前記焦点もしくは前記焦点の近傍を通る光を透過させて前記凹面ミラーの反射面に向けて射出させる光透過部と、
を備えたことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記凹面ミラーの窪みに凸レンズを備え、
前記導光体と前記凸レンズとの互いに対向する面同士が離間しており、
前記導光体と前記凸レンズとが前記光透過部を介して連結されていることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記導光体の前記第２主面の法線方向から見た前記凹面ミラーの平面形状が、円形であることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記光源が、互いに対向する前記導光体の第１端面と第２端面とに設けられたことを特徴とする請求項３に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記導光体の前記第２主面の法線方向から見た前記凹面ミラーの平面形状が、略半円形であることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
【請求項６】
前記光源が前記導光体の第１端面に設けられ、
前記凹面ミラーは、前記平面形状における略半円の直線側が前記第１端面を向くように配置されたことを特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
【請求項７】
前記凹面ミラーが、前記光の伝播方向に平行な方向に曲率を持ち、前記光の伝播方向に垂直かつ前記第２主面に平行な方向には曲率を持たず、前記光透過部が、前記光の伝播方向に垂直かつ前記第２主面に平行な方向に延在することを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
【請求項８】
前記凹面ミラーが複数設けられたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項９】
前記複数の凹面ミラーのうち、少なくとも一部の凹面ミラーの平面寸法が他の凹面ミラーの平面寸法と異なることを特徴とする請求項８に記載の面光源装置。
【請求項１０】
前記複数の凹面ミラーの配置密度が、前記光の伝播方向に沿って順次高くなることを特徴とする請求項８または９に記載の面光源装置。
【請求項１１】
前記導光体の前記第２主面の法線方向から見た前記凹面ミラーの平面形状が、多角形であり、
隣り合う前記多角形同士が密着して配置されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項１２】
前記光源が、射出光に対して、前記光の伝播方向に垂直かつ前記第２主面に平行な方向に指向性を付与することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項１３】
前記光源が、前記光の伝播方向に垂直かつ前記第２主面に平行な方向に沿って前記光の伝播方向に平行な方向の寸法が順次小さくなる楔状の導光部材を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の面光源装置。
【請求項１４】
前記光源が、発光素子と前記発光素子から射出された光を反射するミラーとを備え、
前記ミラーは、前記導光体の前記第２主面に平行な平面内にて焦点を有し、
前記発光素子は、発光面上に前記焦点が位置するように配置され、
前記発光素子からの光が前記ミラーを介して前記導光体に入射されることを特徴とする請求項１２に記載の面光源装置。
【請求項１５】
凸レンズの一つの面に、焦点を有する凹面ミラーを設けてなるミラーレンズを作製する工程と、
前記凸レンズの他の面に光硬化樹脂を塗布し、膜内に前記焦点が位置するように光硬化樹脂膜を形成する工程と、
前記光硬化樹脂膜および前記凸レンズを介して前記光硬化樹脂膜の硬化が開始しない強度で前記凹面ミラーに対して光を照射する工程と、
光照射後の前記光硬化樹脂膜を現像し、前記光硬化樹脂膜のうち、前記焦点および前記焦点の近傍の部分のみを残存させ、その残存部分を光透過部とする工程と、
前記光透過部を介して前記ミラーレンズを導光体に固定する工程と、
前記導光体に光源を設置する工程と、
を備えたことを特徴とする面光源装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の面光源装置と、前記面光源装置からの射出光を用いて表示を行う表示素子と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の面光源装置を備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置およびその製造方法、表示装置、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の一例として、面光源装置から射出される光を利用して表示を行う透過型液晶表示装置が知られている。この種の液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルの背面側に配置された面光源装置と、を有している。従来の面光源装置は、発光ダイオード（Light Emitting Diode, 以下、ＬＥＤと略記する）等の光源と導光板とを備えている。この面光源装置では、光源から射出された光を導光板の内部で伝播させ、導光板の全面から射出させる。以下、本明細書では、表示パネルの背面側に設けられる面光源装置のことをバックライトと記す場合もある。
【０００３】
バックライトからの射出光に指向性を持たせる手法として、光発生装置と、導光板と、マイクロプリズムと、マイクロレンズアレイと、を備えたバックライト装置が開示されている（下記の特許文献１参照）。このバックライト装置において、光発生装置から射出された光は、導光板の内部を伝播する間にマイクロプリズムに入射すると、マイクロプリズムで反射して進行方向が変わり、正面に取り出される。さらに、マイクロプリズムから射出された光は、マイクロレンズアレイに入射し、各マイクロレンズにより平行度が高められてバックライト装置から射出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７０６５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたバックライト装置において、マイクロレンズにより指向性を高めるためには、マイクロレンズの焦点位置もしくは焦点位置の近傍にマイクロプリズムが配置されている必要がある。したがって、マイクロプリズムとマイクロレンズアレイとの間のアライメントに高い精度が要求される。アライメントの精度が低い場合には光の平行度を高めることができず、十分な指向性が得られない。また、このバックライト装置は部品点数が多く、部材コスト、組立コスト等を含む製造コストが高騰するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、指向性の高い光が得られる面光源装置を提供することを目的とする。低コストの面光源装置を提供することを目的とする。この種の面光源装置を製造する方法を提供することを目的とする。この種の面光源装置を備えた表示装置および照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の面光源装置は、光源と、前記光源から射出された光を入射させ、第１主面と第２主面との間で全反射させつつ内部を伝播させる導光体と、前記導光体の内部を伝播する光のうち、前記第２主面から射出される一部の光を反射させて前記光の進行方向を変え、前記導光体に再度入射させて前記第１主面から射出させる反射部と、を備え、前記反射部は、前記導光体の前記第２主面と対向する反射面を有し、前記光の伝播方向に平行かつ前記第２主面に垂直な平面内にて焦点を有する形状の凹面ミラーと、前記導光体の前記第２主面に接するとともに前記凹面ミラーの焦点を含む位置に設けられ、前記導光体の内部を伝播する間に前記第２主面に到達した光のうち、前記焦点もしくは前記焦点の近傍を通る光を透過させて前記凹面ミラーの反射面に向けて射出させる光透過部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の面光源装置は、前記凹面ミラーの窪みに凸レンズを備え、前記導光体と前記凸レンズとの互いに対向する面同士が離間しており、前記導光体と前記凸レンズとが前記光透過部を介して連結されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の面光源装置は、前記導光体の前記第２主面の法線方向から見た前記凹面ミラーの平面形状が円形であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の面光源装置は、前記光源が、互いに対向する前記導光体の第１端面と第２端面とに設けられたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の面光源装置は、前記導光体の前記第２主面の法線方向から見た前記凹面ミラーの平面形状が略半円形であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の面光源装置は、前記光源が前記導光体の第１端面に設けられ、前記凹面ミラーが、前記平面形状における略半円の直線側が前記第１端面を向くように配置されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の面光源装置は、前記凹面ミラーが、前記光の伝播方向に平行な方向に曲率を持ち、前記光の伝播方向に垂直かつ前記第２主面に平行な方向には曲率を持たず、前記光透過部が、前記光の伝播方向に垂直かつ前記第２主面に平行な方向に延在することを特徴とする。
【００１４】
本発明の面光源装置は、前記凹面ミラーが複数設けられたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の面光源装置は、前記複数の凹面ミラーのうち、少なくとも一部の凹面ミラーの平面寸法が他の凹面ミラーの平面寸法と異なることを特徴とする。
【００１６】
本発明の面光源装置は、前記複数の凹面ミラーの配置密度が、前記光の伝播方向に沿って順次高くなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の面光源装置は、前記導光体の前記第２主面の法線方向から見た前記凹面ミラーの平面形状が多角形であり、隣り合う前記多角形同士が密着して配置されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の面光源装置は、前記光源が、射出光に対して、前記光の伝播方向に垂直かつ前記第２主面に平行な方向に指向性を付与することを特徴とする。
【００１９】
本発明の面光源装置は、前記光源が、前記光の伝播方向に垂直かつ前記第２主面に平行な方向に沿って前記光の伝播方向に平行な方向の寸法が順次小さくなる楔状の導光部材を備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の面光源装置は、前記光源が、発光素子と前記発光素子から射出された光を反射するミラーとを備え、前記ミラーが、前記導光体の前記第２主面に平行な平面内にて焦点を有し、前記発光素子は、発光面上に前記焦点が位置するように配置され、前記発光素子からの光が前記ミラーを介して前記導光体に入射されることを特徴とする。
【００２１】
本発明の面光源装置の製造方法は、凸レンズの一つの面に、焦点を有する凹面ミラーを設けてなるミラーレンズを作製する工程と、前記凸レンズの他の面に光硬化樹脂を塗布し、膜内に前記焦点が位置するように光硬化樹脂膜を形成する工程と、前記凹面ミラーに前記光硬化樹脂膜および前記凸レンズを介して前記光硬化樹脂膜の硬化が開始しない強度で光を照射する工程と、光照射後の前記光硬化樹脂膜を現像し、前記光硬化樹脂膜のうち、前記焦点および前記焦点の近傍の部分のみを残存させ、その残存部分を光透過部とする工程と、前記光透過部を介して前記ミラーレンズを導光体に固定する工程と、前記導光体に光源を設置する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の表示装置は、本発明の面光源装置と、前記面光源装置からの射出光を用いて表示を行う表示素子と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の照明装置は、本発明の面光源装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、指向性の高い光が得られる面光源装置を提供することができる。低コストの面光源装置を提供することができる。また、この種の面光源装置を製造する方法を提供することができる。また、この種の面光源装置を備えた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】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の面光源装置を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図４】本実施形態の面光源装置の製造プロセスを示す図である。
【図５】本実施形態の面光源装置による輝度プロファイルを示す図である。
【図６】本実施形態の面光源装置における直径比−半値幅特性を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態の面光源装置を示す平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態の面光源装置を示す平面図である。
【図９】本発明の第４実施形態の面光源装置を示す平面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態の面光源装置を示す平面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態の面光源装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の第７実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図１３】本実施形態の面光源装置を示す平面図である。
【図１４】本発明の第８実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図１５】本実施形態の面光源装置を示す平面図である。
【図１６】本発明の第９実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１７】本発明の第１０実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１８】本発明の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正面図である。
【図１９】本発明の照明装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。
本実施形態では、例えば液晶表示装置のバックライトとして用いて好適な面光源装置の一例を示す。
図１は、本実施形態の面光源装置を示す斜視図である。図２は、本実施形態の面光源装置を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図４は、本実施形態の面光源装置の製造プロセスを示す図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２７】
本実施形態の面光源装置１は、図１に示すように、複数のＬＥＤ２（光源）と、導光体３と、複数の反射部４と、を備えている。各反射部４は、ミラーレンズ７と、光透過部８と、から構成されている。導光体３は、ＬＥＤ２から射出された光を入射させ、第１主面３ａと第２主面３ｂとの間で全反射させつつ内部を伝播させる機能を有する。反射部４は、導光体３の内部を伝播する光のうち、第２主面３ｂから射出される一部の光を反射させて光の進行方向を変え、導光体３に再度入射させて第１主面３ａから射出させる機能を有する。なお、図面を見やすくするため、図面では導光体３上に１４個の反射部４のみを示しているが、実際にはより多数の反射部４が設けられている。
【００２８】
導光体３は、アクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂からなる板体である。図２および図３に示すように、導光体３の６つの面のうち、互いに対向する２つの主面３ａ，３ｂは平行であり、互いに対向する２つの端面３ｃ，３ｄは平行である。導光板３の一つの端面３ｃには、複数（本実施形態では３個）のＬＥＤ２が設置されている。各ＬＥＤ２の光射出面２ａは導光板３の端面３ｃに対向している。したがって、導光板３の２つの端面３ｃ、３ｄのうち、ＬＥＤ２が設けられた側の端面３ｃは、各ＬＥＤ２からの射出光を入射させる光入射端面となる。以下、ＬＥＤ２が設けられた側の端面３ｃを第１端面と称し、ＬＥＤ２が設けられていない側の端面３ｄを第２端面と称する。また、本実施形態のＬＥＤ２は指向性を有していない。したがって、ＬＥＤ２は、所定の拡がり角を有する拡散光を射出する。
【００２９】
導光板３の２つの主面３ａ，３ｂのうち、一方の主面３ｂには複数の反射部４が設けられている。主面３ｂの法線方向から見た反射部４の平面形状は円形である。複数の反射部４は、図２に示すように、主面３ｂの面内において直交する２つの方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向）に２次元的に配置されている。隣り合う反射部４の中心間の距離を１ピッチとすると、隣り合う行の複数の反射部４は、行方向に１／２ピッチずつずれた位置に配置されている。また、導光板３の他方の主面３ａは、図３に示すように、複数の反射部４で反射した光を射出させる光射出面となる。以下、反射部４が設けられていない側の主面３ａを第１主面と称し、反射部４が設けられた側の主面３ｂを第２主面と称する。
【００３０】
なお、本実施形態において、導光体３の第１主面３ａの面内における光の伝播方向をｘ軸方向、光の伝播方向と直交する方向をｙ軸方向、第１主面３ａと直交する方向（導光体３の厚み方向）をｚ軸方向、と定義する。したがって、本明細書における「光の伝播方向」とは、図３に示す導光体３のｘｚ断面内で光（１点鎖線の矢印Ｌで示す）が反射しつつ伝播する方向を意味するのではなく、導光体３の第１主面３ａの法線方向から見て光が伝播する方向（実線の矢印Ｘで示す）を意味する。
【００３１】
各反射部４は、図３に示すように、凸レンズ５と凹面ミラー６とからなるミラーレンズ７と、光透過部８と、から構成されている。凸レンズ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構成されている。凸レンズ５は、一方の面５ａが平面（光射出面）、他方の面５ｂが放物面（反射面）となったレンズ、いわゆる平凸レンズである。
【００３２】
凹面ミラー６は、凸レンズ５の放物面５ｂに沿って形成されたアルミニウム等の反射率が高い金属薄膜から構成されている。本実施形態では、ｘｚ平面で切断した凹面ミラー６のうち、光Ｌが入射する頂部の形状は放物面状であり、側部の形状は円筒状である。このように、凹面ミラー６のうち、光透過部８を通して光Ｌが入射する範囲が少なくとも放物面状であれば良いが、凹面ミラー６の全体が放物面状であっても良い。このように、凹面ミラー６は、少なくとも一部に放物面を有しているため、焦点を有している。
【００３３】
光透過部８は、アクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂からなる円柱状の部材である。光透過部８に用いる光透過性樹脂は、後述するように、紫外線硬化性を有することが望ましい。光透過部８に用いる光透過性樹脂は、凸レンズ５に用いる光透過性樹脂と同じ種類であっても良いし、異なる種類であっても良い。したがって、光透過部８に用いる光透過性樹脂の屈折率と凸レンズ５に用いる光透過性樹脂の屈折率とは同じであっても良いし、異なっていても良い。
【００３４】
光透過部８は、導光体３とミラーレンズ７とを連結するとともに、導光体３の内部を伝播する光Ｌをミラーレンズ７に導く機能を有している。ミラーレンズ７は、凸レンズ５の平面５ａ側を導光体３の第２主面３ｂに対向させた姿勢で光透過部８により導光体３に連結されている。図２に示すように、光透過部８の直径ＤｔはミラーレンズＤｌの直径に比べて十分に小さく、光透過部８は、図３に示すように、凹面ミラー６の焦点Ｓとその近傍のみに設けられている。凹面ミラー６の焦点Ｓは、光透過部８とミラーレンズ７との界面に位置していることが望ましいが、光透過部８の内部に位置していても良いし、光透過部８と導光体３との界面に位置していても良い。凸レンズ５の平面５ａと導光体３の第２主面３ｂとは離間しており、凸レンズ５の平面５ａと導光体３の第２主面３ｂとに挟まれた空間には空気９が存在している。
【００３５】
放物面５ｂの断面形状である放物線は、曲率半径をＲとし、図３のように座標軸を設定したとき、下記の（１）式で表すことができる。
ｚ＝ｙ２／２Ｒ  …（１）
したがって、寸法の一例として、ミラーレンズ７の直径Ｄｌを１００μｍ、曲率半径Ｒを５０μｍとすると、焦点Ｓはミラーレンズ７の上面（平面５ａ）の中心、ミラーレンズ７の頂点Ｔから２５μｍ離れた位置にある。また、ミラーレンズ７の直径Ｄｌを１００μｍとしたとき、光透過部８の直径Ｄｔは５μｍ程度である。
【００３６】
以下、上記構成の面光源装置１の製造方法について説明する。
例えば、射出成型等の手法を用いて光透過性樹脂からなる凸レンズ５を作製した後、スパッタ法等を用いて凸レンズ５の放物面５ｂにアルミニウム等の金属薄膜を成膜し、金属薄膜からなる凹面ミラー６を形成することでミラーレンズ７を作製する。
【００３７】
次いで、図４（Ａ）に示すように、ミラーレンズ７の一面（平面５ａ）に紫外線硬化樹脂（光硬化樹脂）を塗布し、紫外線硬化樹脂膜１０（光硬化樹脂膜）を形成する。このとき、凹面ミラー６の焦点Ｓが紫外線硬化樹脂膜１０の上面もしくは下面または内部に位置するように、放物面５ｂの形状に対する紫外線硬化樹脂膜１０の膜厚を調整する。
【００３８】
次いで、図４（Ｂ）に示すように、紫外線硬化樹脂膜１０および凸レンズ５を介して凹面ミラー６に紫外線硬化樹脂膜１０の硬化が開始しない程度の弱い強度で紫外線ＵＶを照射する。このとき、紫外線ＵＶの強度が弱いため、紫外線ＵＶが紫外線硬化樹脂膜１０を１回透過した程度では紫外線硬化樹脂は硬化しない。この後、紫外線ＵＶが凹面ミラー６で反射すると、反射した紫外線ＵＶが焦点Ｓの位置に集光される。すると、焦点Ｓおよびその近傍の位置では紫外線ＵＶの強度が高まるため、紫外線硬化樹脂膜１０が硬化する。
【００３９】
次いで、図４（Ｃ）に示すように、紫外線ＵＶを照射した後の紫外線硬化樹脂膜１０を現像する。すると、紫外線硬化樹脂膜１０のうち、焦点Ｓおよびその近傍の硬化した部分のみが残存する。この残存部分がミラーレンズ７と導光体３とを連結する光透過部８となる。ここまでの工程で反射部４が完成する。
次いで、図４（Ｄ）に示すように、光透過部８を介して反射部４を導光体３に貼り合わせて固定する。
最後に、導光体３の端面３ｃにＬＥＤ２を設置することにより、本実施形態の面光源装置１が完成する。
【００４０】
本実施形態の面光源装置１の場合、図３に示すように、ＬＥＤ２から射出される光Ｌは、ある程度の広がりを持った拡散光である。ＬＥＤ２からの光は、導光体３の第１主面３ａと第２主面３ｂとの間で全反射を繰り返しながら第１端面３ｃ側から第２端面３ｄ側に向けて進行する。ここで、導光体３を構成する光透過性樹脂（例えばアクリル樹脂）の屈折率が１．５であったとすると、導光体３の第１主面３ａおよび第２主面３ｂは、屈折率が１．５の光透過性樹脂と屈折率が１．０の空気との界面となる。したがって、導光体３の第１主面３ａおよび第２主面３ｂでの臨界角は略４２度となる。すなわち、導光体３の第１主面３ａおよび第２主面３ｂに対する入射角θが４２度以上の光は、導光体３の第１主面３ａおよび第２主面３ｂにおいて全反射する。
【００４１】
ところが、導光体３の第２主面３ｂのうち、光透過部８が設けられた位置においては、光透過部８を構成する光透過性樹脂（例えばアクリル樹脂）の屈折率が１．５であったとすると、導光体３の第２主面３ｂは、屈折率が１．５の光透過性樹脂と屈折率が１．５の光透過性樹脂との界面となる。この場合、導光体３の第２主面３ｂでは全反射が生じない。したがって、図３に示す光Ｌのように、光透過部８の位置に到達した光Ｌのみが、光透過部８を透過して、ミラーレンズ７に入射することができる。
【００４２】
その後、ミラーレンズ７に入射した光は凹面ミラー６で反射する。その際、光Ｌは凹面ミラー６の焦点Ｓおよびその近傍を通っているため、凹面ミラー６で反射した光Ｌは、導光体３の第２主面３ｂに対して略垂直な方向に進行する。その結果、凹面ミラー６で反射した光Ｌは、凸レンズ５を透過した後、導光体３の第１主面３ａから第１主面３ａに対して略垂直な方向にのみ射出される。言い換えると、焦点Ｓから大きく外れた位置を通って凹面ミラー６に入射する光が存在しないため、導光体３の第１主面３ａに対して垂直以外の方向に射出される光がほとんど存在しない。このようにして、本実施形態の面光源装置１によれば、導光体３の第１主面３ａの法線方向に指向性の高い光を得ることができる。
【００４３】
なお、図３では、ｘ軸方向の指向性のみを示しているが、ｘ軸方向に限らず、ｚ軸を中心とした全ての方位角方向において、光Ｌが凹面ミラー６の焦点Ｓおよびその近傍のみを通ることで、導光体３の第１主面３ａに垂直な方向にのみ射出される。よって、本実施形態の面光源装置１は、いずれの方位角方向にも指向性の高い光を得ることができる。
【００４４】
本発明者らは、本実施形態の面光源装置１の効果を実証するため、シミュレーションにより面光源装置１から射出される光の角度−輝度プロファイルを求めた。
図５は、そのシミュレーション結果を示す図である。射出光の角度は、導光体３の第１主面３ａから見て正面方向、すなわち第１主面３ａの法線方向を０度とし、法線方向を基準として第１主面３ａに平行な方向を＋９０度および−９０度とした。図５のｘ軸は図２の平面図におけるｘ軸（光の伝播方向）に対応し、図５のｙ軸は図２の平面図におけるｙ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応している。シミュレーションの条件として、ミラーレンズ７の直径Ｄｌを１００μｍ、ミラーレンズ７の放物面の曲率半径を５０μｍ、光透過部８の円柱体の直径Ｄｔを５μｍ、とした。
【００４５】
図５に示す通り、導光体３からの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向の双方ともに、全幅２０度以内の高い指向性を持つことが確認された。このことから、導光体３からの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向に限らず、全ての方位角において高い指向性を持つことが推測される。
【００４６】
次に、本発明者らは、ミラーレンズ７の直径Ｄｌを１００μｍ、ミラーレンズ７の放物面の曲率半径を５０μｍに固定した上で、光透過部８の直径Ｄｔを変化させたときの角度−輝度プロファイルの半値幅を調べた。その結果を図６に示す。図６の横軸はミラーレンズ７の直径Ｄｌに対する光透過部８の直径Ｄｔの比を示し、図６の縦軸は半値幅［度］を示している。
【００４７】
図６に示す通り、ミラーレンズ７の直径Ｄｌに対する光透過部８の直径Ｄｔの比が小さい程、半値幅が小さく、高い指向性を示すことが確認された。上記のシミュレーション条件であるミラーレンズ７の直径Ｄｌを１００μｍ、光透過部８の直径Ｄｔを５μｍ（直径比は０．０５）としたときは半値幅が約２０度で高い指向性を示す。ところが、光透過部８の直径Ｄｔを１０μｍ（直径比は０．１）としたときは半値幅が約４０度となり、高い指向性は得られなくなる。
【００４８】
ミラーレンズ７の直径Ｄｌに対する光透過部８の直径Ｄｔの比が大きくなると高い指向性が得られない理由は、ミラーレンズ７の焦点Ｓから外れた位置からミラーレンズ７に入射する光が多くなるため、導光体３の正面方向以外に射出される光が多くなるためと思われる。したがって、ミラーレンズ７の直径Ｄｌに対する光透過部８の直径Ｄｔの比は０．０５程度とすることが好ましい。指向性の点では直径比は小さい程良いが、直径比が小さすぎると、ミラーレンズ７への光の入射量が少なくなり、導光体３から取り出せる光の量が少なくなるため、好ましくない。
【００４９】
本実施形態の面光源装置１の製造方法によれば、ミラーレンズ７を作製した後、紫外線硬化性樹脂膜１０を介して弱い強度で紫外線ＵＶを照射し、紫外線ＵＶが凹面ミラー６で反射した際に焦点Ｓに集光されることを利用して、焦点Ｓとその近傍のみに紫外線硬化性樹脂膜１０を残存させ、これを光透過部８としている。そのため、ミラーレンズ７に対する光透過部８の位置が自己整合的に決まる。したがって、製造時にミラーレンズ７の焦点Ｓの位置に対して光透過部８を位置合わせする手間が省けるとともに、ミラーレンズ７の焦点Ｓに対して光透過部８が高い精度で位置合わせされる。その結果、高い指向性を持つ面光源装置１を歩留まり良く製造することができる。
【００５０】
なお、本実施形態の面光源装置１では、導光体３の内部を伝播する光Ｌのうち、光透過部８に到達した光だけが導光体３の外部に取り出されることになる。したがって、光透過部８に到達せずに導光体３の第２端面３ｄに到達する光が存在する。そのため、導光体３の第２端面３ｄに反射膜を形成しても良い。その場合、導光体３の第２端面３ｄに到達した光は反射膜で反射し、第１端面３ｃに向かって戻る。その戻る経路において光透過部８に到達した光を導光体３の外部に取り出すことができる。さらに、導光体３の側面にも反射膜を形成しても良い。
【００５１】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、ＬＥＤの配置が第１実施形態と異なるのみである。
図７は、本実施形態の面光源装置の平面図であり、第１実施形態の図２に相当する図である。図７において図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
第１実施形態においては、導光体３の第１端面３ｃにのみＬＥＤ２が設けられていた。これに対して、本実施形態の面光源装置１２は、図７に示すように、導光体３の第１端面３ｃに加えて、導光体３の第２端面３ｄにも複数のＬＥＤ２が設けられている。ただし、導光体３に設けられた反射部４の数は第１実施形態と同じである。
【００５３】
本実施形態の面光源装置１２においても、高い指向性を持つ射出光が得られる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態の場合、反射部４の数は第１実施形態と同じであっても、導光体３の第１端面３ｃに設けたＬＥＤ２からの光と第２端面３ｄに設けたＬＥＤ２からの光を同じ反射部４で取り出せるため、効率の良い面光源装置を提供することができる。
【００５４】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、反射部の形状が第１実施形態と異なるのみである。
図８は、本実施形態の面光源装置の平面図であり、第１実施形態の図２に相当する図である。図８において図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
第１実施形態においては、導光体３の第２主面３ｂの法線方向から見て円形の反射部４が設けられていた。これに対して、本実施形態の面光源装置１４は、図８に示すように、導光体３の第２主面３ｂの法線方向から見て略半円形の反射部１５が設けられている。ただし、光透過部８は、第１実施形態と同様、円柱体で構成されている。したがって、ミラーレンズ１６の平面形状が略半円形となっている。また、ミラーレンズ１６は、ミラーレンズ１６の平面形状である半円の直線側が導光体３の第１端面３ｃを向くように配置されている。
【００５６】
本実施形態の面光源装置１４においても、高い指向性を持つ射出光が得られる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。導光体３の第１端面３ｃに設けられたＬＥＤ２から第２端面３ｄに向かう光のみを利用するのであれば、本実施形態のように、第１実施形態のような円形のミラーレンズ７のうち、導光体３の第２端面３ｄ側の半分があれば足りる。本実施形態の構成によれば、ミラーレンズ１６の占有面積が第１実施形態に比べて小さくなるため、ミラーレンズ１６の配置密度を高めることができる。その結果、光の取り出し効率を高めることができる。
【００５７】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、反射部の形状が第１実施形態と異なるのみである。
図９は、本実施形態の面光源装置の平面図であり、第１実施形態の図２に相当する図である。図９において図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
第１実施形態においては、導光体３の第２主面３ｂの法線方向から見て円形の反射部４が設けられていた。これに対して、本実施形態の面光源装置１８は、図９に示すように、導光体３の第２主面３ｂに法線方向から見て正六角形の反射部１９が設けられている。ただし、光透過部８は、第１実施形態と同様、円柱体で構成されている。したがって、ミラーレンズ２０の平面形状が正六角形となっている。ただし、本実施形態のミラーレンズ２０は、第１実施形態と同様の円形のミラーレンズの縁部をカットして正六角形にしただけであり、ミラーレンズ２０の頂部は第１実施形態と同様の放物面を有している。また、隣り合うミラーレンズ２０は、正六角形の辺同士が接するように密着して配置されている。複数のミラーレンズ２０は、一体の光透過性樹脂により形成されている。
【００５９】
本実施形態の面光源装置１８においても、高い指向性を持つ射出光が得られる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態の場合、ミラーレンズ２０の間に隙間がないため、ミラーレンズ２０の配置密度を高めることができる。その結果、光の取り出し効率を高めることができる。また、複数のミラーレンズ２０を一体の光透過性樹脂で形成すれば、反射部１９を作製する際に取り扱いが容易になる。
【００６０】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図１０を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、反射部の寸法および配置密度が第１実施形態と異なるのみである。
図１０は、本実施形態の面光源装置の平面図であり、第１実施形態の図２に相当する図である。図１０において図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６１】
第１実施形態においては、複数の反射部４の寸法が等しく、導光体３の全体にわたって複数の反射部４が均等に配置されていた。これに対して、本実施形態の面光源装置２２は、図１０に示すように、反射部２３ａ〜２３ｄの形状は全て円形であるが、複数の反射部２３ａ〜２３ｄの寸法が異なっている。また、導光体３上の複数の反射部２３ａ〜２３ｄの配置が不均等である。
【００６２】
具体的には、ＬＥＤ２に近い導光体３の第１端面３ｃ寄りに位置するミラーレンズ２４ａの直径が小さく、ＬＥＤ２から遠い導光体３の第２端面３ｄ寄りに位置するミラーレンズ２４ｄの直径が大きく設定されている。また、全ての反射部２３ａ〜２３ｄにおいて、ミラーレンズ２４ａ〜２４ｄの直径に対する光透過部８の直径の比は等しい。したがって、導光体３の第１端面３ｃ寄りに位置する光透過部８の直径が小さく、導光体３の第２端面３ｄ寄りに位置する光透過部８の直径が大きく設定されている。また、ＬＥＤ２に近い導光体３の第１端面３ｃ寄りに位置するミラーレンズ２４ａの配置密度が小さく、ＬＥＤ２から遠い導光体３の第２端面３ｄ寄りに位置するミラーレンズ２４ｄの配置密度が大きく設定されている。
【００６３】
本実施形態の面光源装置２２においても、高い指向性を持つ射出光が得られる、という第１実施形態と同様の効果を得ることができる。ＬＥＤ２から射出された光が導光体３の第１端面３ｃから第２端面３ｄに向けて進行する際、複数の反射部が均等に配置されていると、ＬＥＤ２に近い側の反射部から先に光が多く取り出され、光が進行するにつれて光の取り出し量が徐々に少なくなる場合がある。その結果、面内で輝度が不均一になる場合がある。本実施形態の場合、ＬＥＤ２に近い側の反射部２３ａの寸法および配置密度が小さく、ＬＥＤ２から遠い側の反射部２３ｄの寸法および配置密度が大きいため、面内での輝度を均一にすることができる。
【００６４】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図１１を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、反射部の構成が第１実施形態と異なるのみである。
図１１は、本実施形態の面光源装置の断面図であり、第１実施形態の図３に相当する図である。図１１において図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６５】
第１実施形態においては、ミラーレンズ７を構成する凸レンズ５が光透過部８を介して導光体３に連結されていた。これに対して、本実施形態の面光源装置２６は、図１１に示すように、凹面ミラー６の内部が空洞であり、凸レンズが存在しない。また、本実施形態の光透過部２７は、光を直線的に透過するものではない。光透過部２７は、導光体３の内部を伝播してきた光Ｌを散乱させるものであり、光Ｌを凹面ミラー６に向けて射出させる散乱体で構成されている。光透過部２７は、凹面ミラー６の焦点Ｓがその内部に位置するように配置されている。なお、図示を省略するが、凹面ミラー６は、導光体３との間で所定の間隔をもって任意の支持手段によって支持されている。例えば第４実施形態のように複数の凹面ミラー６が密着して一体に形成されており、その全体が導光体３との間でスペーサー等により支持されている形態でも良い。
【００６６】
本実施形態の面光源装置２６の場合、導光体３の第２主面３ｂのうち、光透過部２７に到達した光のみが光透過部２７の内部で散乱して凹面ミラー６の内部空間に取り出される。その後、光Ｌは、凹面ミラー６で反射して導光体３を透過し、導光体３の正面方向に取り出される。このようにして、第１〜第５実施形態と同様、本実施形態の面光源装置２６においても、高い指向性を持つ射出光を得ることができる。
【００６７】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図１２、図１３を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光源と反射部の構成が第１実施形態と異なるのみである。
図１２は本実施形態の面光源装置の斜視図であり、第１実施形態の図１に相当する図である。図１３は本実施形態の面光源装置の平面図であり、第１実施形態の図２に相当する図である。図１２、図１３において図１、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
本実施形態の面光源装置２９は、図１２に示すように、光源３０と、導光体３と、複数の反射部３１と、を備えている。光源３０は、ＬＥＤ３２と、楔形プリズム３３と、プリズムシート３４と、を備えている。第１実施形態の反射部４は、導光体３の法線方向から見た平面形状が円形であった。これに対して、本実施形態の反射部３１は、導光体３の法線方向から見た平面形状が光の伝播方向と垂直な方向（ｙ軸方向）に帯状に延在している。
【００６９】
第１〜第６実施形態では、指向性を持たないＬＥＤ２を用いることを想定していた。これに対して、本実施形態の場合、ＬＥＤ３２は指向性を持っていなくても良いが、光源３０は、図１３に示すように、導光体３の第１主面３ａと平行、かつ光の伝播方向と垂直な方向（ｙ軸方向）に指向性を持った光Ｌを射出する。ＬＥＤ３２は、導光体３の法線方向から見た平面形状が直角三角形の楔形プリズム３３の端面３３ａに配置されており、楔形プリズム３３の内部に向けて光を射出する。楔形プリズム３３は、導光体３の第１主面３ａに平行、かつ光の伝播方向に垂直な方向（ｙ軸方向）に沿って光の伝播方向に平行な方向（ｘ軸方向）の寸法が順次小さくなる楔形の導光部材である。
【００７０】
ＬＥＤ３２から射出された光Ｌは、楔形プリズム３３の傾斜面３３ｂと垂直面３３ｃとの間で全反射を繰り返しながら、楔形プリズム３３の端面３３ａから鋭角の先端部に向けて進行する。このとき、全反射の回数が増える程、垂直面３３ｃに対する光の入射角が小さくなる。そして、垂直面３３ｃに対する入射角が臨界角よりも小さくなった光のみが楔形プリズム３３の垂直面３３ｃから外部に射出される。このようにして、高い指向性を持つ光が楔形プリズム３３から射出される。
【００７１】
ただし、楔形プリズム３３から射出された段階では、光Ｌの進行方向は、導光体３の第１端面３ｃに対して垂直な方向には向いていない。そこで、複数のプリズム３５を有するプリズムシート３４が、楔形プリズム３３の垂直面３３ｃと対向するように配置されている。光Ｌは、プリズムシート３４を透過するとき、垂直面３４ａに入射する際に１回屈折し、各プリズム３５の傾斜面３５ａから射出される際に１回屈折する。したがって、プリズムシート３４の垂直面３４ａに対する光Ｌの入射角に応じて、プリズム３５の形状を適切に設計することにより、光Ｌの進行方向を導光体３の第１端面３ｃに対して垂直な方向に向けることができる。
【００７２】
本実施形態では、上記の光源３０を用いることにより、導光体３での光の伝播方向に垂直な方向（ｙ軸方向）において指向性の高い光を導光体３の第１端面３ｃから入射させることができる。そのため、光の伝播方向に垂直な方向（ｙ軸方向）において指向性を高める機能を反射部３１に持たせる必要がない。したがって、本実施形態では、光の伝播方向に垂直な方向（ｙ軸方向）に延在するレンチキュラー型のミラーレンズ３６を用いれば良い。したがって、本実施形態のミラーレンズ３６は、光の伝播方向（ｘ軸方向）に曲率を持ち、導光体３の第１主面３ａと平行かつ光の伝播方向と垂直な方向（ｙ軸方向）には曲率を持たない。
【００７３】
上記の構成により、ミラーレンズ３６を構成する凹面ミラー３７の焦点は、導光体３の第１主面３ａと平行かつ光の伝播方向と垂直な方向（ｙ軸方向）に連続して線状に存在する。これに応じて、光透過部３８が導光体３の第１主面３ａと平行かつ光の伝播方向と垂直な方向（ｙ軸方向）に長く延在する。ミラーレンズ３６の線状の焦点は、光透過部３８の表面または内部に位置している。
【００７４】
本実施形態の場合も、光透過部３８が焦点とその近傍のみに設けられ、焦点とその近傍を通った光のみがミラーレンズ３６の凹面ミラー３７で反射する点は第１実施形態と同様である。したがって、反射部３１の作用によって光の伝播方向（ｘ軸方向）における指向性が高い光が得られることは第１実施形態で説明した通りである。このようにして、第１〜第６実施形態と同様、本実施形態の面光源装置２９によれば、いずれの方向にも高い指向性を持つ射出光を得ることができる。
【００７５】
［第８実施形態］
以下、本発明の第８実施形態について、図１４、図１５を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光源と反射部の構成が第１実施形態と異なるのみである。
図１４は本実施形態の面光源装置の斜視図であり、第１実施形態の図１に相当する図である。図１５は本実施形態の面光源装置の平面図であり、第１実施形態の図２に相当する図である。図１４、図１５において図１、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７６】
本実施形態の反射部３１は、第７実施形態の反射部３１と同じものである。本実施形態の面光源装置４０は、図１４に示すように、第７実施形態と同様、導光体３の第１主面３ａと平行かつ光の伝播方向と垂直な方向（ｙ軸方向）に延在する複数の反射部３１を備えている。本実施形態においては、導光体３の第１主面３ａと平行かつ光の伝播方向と垂直な方向（ｙ軸方向）に指向性の高い光を射出するための光源４１の構成が第７実施形態と異なる。
【００７７】
光源４１は、図１４、図１５に示すように、複数の発光部４２が、光の伝播方向と垂直な方向（ｙ軸方向）に１列に配列された構成を有している。発光部４２は、ＬＥＤ４３と、シリンドリカルレンズ４４と、ミラー４５と、を備えている。シリンドリカルレンズ４４は、一方が凸面、他方が平坦面となったレンズ、いわゆる平凸レンズである。光は平坦面４４ａから射出されるため、以降、この平坦面４４ａを光射出面と称する。一方、凸面４４ｂは、なだらかに湾曲した湾曲面と、湾曲面の両端に連続する２つの平坦な面と、を有している。
【００７８】
シリンドリカルレンズ４４をｘｙ平面で切断した断面形状を見ると、図１５に示すように、凸面４４ｂのうち、湾曲面は焦点Ｓを有する曲線形状を有している。本実施形態の場合、具体的には、湾曲面の断面形状は放物線状である。一方、シリンドリカルレンズ４４をｘｚ平面で切断した断面形状については、湾曲面は直線形状である。すなわち、シリンドリカルレンズ４４の湾曲面は、ｘｙ平面内において湾曲し、ｘｙ平面内においては湾曲していない放物面である。
【００７９】
シリンドリカルレンズ４４の湾曲面に沿ってミラー４５が設けられている。このように、シリンドリカルレンズ４４の湾曲面とミラー４５とが密着しているため、ミラー４５の形状は湾曲面の形状が反映された放物面となる。したがって、ミラー４５の焦点Ｓの位置はシリンドリカルレンズ４４の焦点Ｓの位置と一致する。焦点を図１５に点Ｓで示す。
【００８０】
シリンドリカルレンズ４４の光射出面４４ａには、ＬＥＤ４３を内部に挿入できるだけの深さを有する溝４６が設けられている。シリンドリカルレンズ４４をｘｙ平面で切断したときの溝４６の底部の断面形状は円弧状に丸められている。溝４６の内部には、棒状のＬＥＤ４３が配置されている。ＬＥＤ４３は、発光面をミラー４５に向けた姿勢で配置されている。ＬＥＤ４３とミラー４５およびシリンドリカルレンズ４４とは、ミラー４５およびシリンドリカルレンズ４４の焦点ＳがＬＥＤ４３の発光面上に位置するように、互いの位置関係や寸法、形状等が設定されている。
【００８１】
ＬＥＤ４３の発光面がミラー４５を向いていることにより、ＬＥＤ４３の発光面から射出された光の略全てがミラー４５に向かい、ミラー４５で反射した後、シリンドリカルレンズ４４の光射出面４４ａから射出される。ＬＥＤ４３は、特に指向性を有するものではなく、所定の拡散角で光を射出する一般的なＬＥＤを用いることができる。
【００８２】
ＬＥＤ４３の発光面から発せられた光Ｌは、所定の拡散角をもってミラー４５に向かい、ミラー４５で反射する。ＬＥＤ４３の発光面の位置が焦点Ｓと一致しているため、ＬＥＤ４３から発せられた光Ｌは、ミラー４５に対してどのような角度で入射したとしても、ミラー４５で反射した後はミラー４５の光軸に平行な方向に進行する。したがって、ＬＥＤ４３の発光面から発せられた直後の拡散光は、ミラー４５で反射することでｙ軸方向に平行化された光、すなわちｙ軸方向に高い指向性を持つ光に変換され、シリンドリカルレンズ４４の光射出面４４ａから射出され、導光体３に入射される。
【００８３】
本実施形態の場合も、光透過部３８が焦点とその近傍のみに設けられ、焦点とその近傍を通った光のみがミラーレンズ３６で反射する点は第１実施形態と同様である。したがって、反射部３１の作用によって光の伝播方向（ｘ軸方向）における指向性が高い光が得られることは第１実施形態で説明した通りである。このようにして、第１〜第６実施形態と同様、本実施形態の面光源装置においても、高い指向性を持つ射出光を得ることができる。
【００８４】
なお、本実施形態の光源４１はミラー４５の内側にシリンドリカルレンズ４４を備えているが、シリンドリカルレンズ４４は必ずしも備えていなくても良く、ミラー４５の内側が中空であっても良い。
【００８５】
［第９実施形態］
以下、本発明の第９実施形態について、図１６を用いて説明する。
第９〜第１０実施形態では、上記実施形態の面光源装置を備えた表示装置の一例を示す。本実施形態は、第１実施形態の面光源装置をバックライトとして備えた液晶表示装置の一例である。
【００８６】
本実施形態の液晶表示装置４８は、図１６に示すように、バックライト４９（面光源装置）と、第１偏光板５０と、液晶パネル５１と、第２偏光板５２と、視野角拡大フィルム５３と、から構成されている。なお、図１６では、液晶パネル５１を模式的に１枚の板状に図示している。観察者は、視野角拡大フィルム５３が配置された図１６における液晶表示装置４８の上側から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、視野角拡大フィルム５３が配置された側を視認側と称し、バックライト４９が配置された側を背面側と称する。
【００８７】
本実施形態の液晶表示装置４８においては、バックライト４９から射出された光を液晶パネル５１で変調し、変調した光によって所定の画像や文字等を表示する。また、液晶パネル５１から射出された光が視野角拡大フィルム５３を透過すると、射出光の角度分布が視野角拡大フィルム５３に入射する前よりも広がった状態となって光が視野角拡大フィルム５３から射出される。これにより、観察者は広い視野角を持って表示を視認できる。
【００８８】
液晶パネル５１としては、例えばアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを用いることができる。ただし、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限らず、例えば半透過型（透過・反射兼用型）液晶パネル、各画素が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。液晶パネル５１には周知の一般的な液晶パネルを用いることができるため、詳細な構成の説明は省略する。
【００８９】
液晶表示装置４８の視認側には、視野角拡大フィルム５３が配置されている。視野角拡大フィルム５３は、基材５４と、基材５４の一面（視認側と反対側の面）に形成された複数の光拡散部５５と、基材５４の一面に形成された黒色層５６（光吸収層）と、から構成されている。視野角拡大フィルム５３は、光拡散部５５が設けられた側を第２偏光板５２に向け、基材５４の側を視認側に向けた姿勢で第２偏光板５２上に配置されている。
【００９０】
基材５４には、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム等の透明樹脂製の基材が好ましく用いられる。光拡散部５５は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の光透過性および感光性を有する有機材料で構成されている。光拡散部５５は、水平断面（ｘｙ断面）の形状が円形であり、光射出端面となる基材５４側の面の面積が小さく、光入射端面となる基材５４と反対側の面の面積が大きく、基材５４側から基材５４と反対側に向けて水平断面の面積が徐々に大きくなっている。すなわち、光拡散部５５は、基材５４側から見たとき、いわゆる逆テーパ状の円錐台状の形状を有している。光拡散部５５は、視野角拡大フィルム５３において光の透過に寄与する部分である。すなわち、光拡散部５５に入射した光は、光拡散部５５のテーパ状の側面で全反射しつつ、光拡散部５５の内部に略閉じこめられた状態で導光し、全方位に拡散した状態で射出される。
【００９１】
黒色層５６は、基材５４の光拡散部５５が形成された側の面のうち、複数の光拡散部５５の形成領域以外の領域に形成されている。黒色層５６は、一例として、ブラックレジスト等の光吸収性および感光性を有する有機材料で構成されている。
【００９２】
例えば画面の正面方向、すなわち液晶パネルを垂直に透過する光を基準として、液晶表示装置の画質の調整を行った場合、指向性を持たない従来のバックライトを用いた液晶表示装置では、画面を正面方向から見たときと斜め方向から見たときとで色ずれが生じてしまう。これに対して、本実施形態の液晶表示装置４８では、正面方向に高い指向性を有する第１実施形態の面光源装置１からなるバックライト４９を用いているため、液晶パネル５１において色変化が少ない角度範囲のみを光が透過する。その後、視野角拡大フィルム５３で光が全ての方位に拡散するため、観察者はどの方向から見ても色ずれの少ない高画質の映像を見ることができる。
【００９３】
［第１０実施形態］
以下、本発明の第１０実施形態について、図１７を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態の面光源装置をバックライトとして備えた蛍光励起型の液晶表示装置の一例である。
【００９４】
本実施形態の液晶表示装置５８は、図１７に示すように、バックライト４９（面光源装置）と、液晶素子５９、発光素子６０と、を備えている。本実施形態の液晶表示装置５８は、赤色光による表示を行う赤色用サブピクセル６１Ｒ、緑色光による表示を行う緑色用サブピクセル６１Ｇ、青色光による表示を行う青色用サブピクセル６１Ｂが隣接して配置されており、これら３つのサブピクセル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂにより表示を構成する最小単位である１つのピクセルが構成されている。
【００９５】
バックライト４９は、発光素子６０の蛍光体層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂを励起させる励起光Ｌ１を射出するものであり、本実施形態では励起光Ｌ１として紫外光や青色光を射出する。液晶素子５９は、バックライト４９から射出された励起光Ｌ１の透過率を上記のサブピクセル６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ毎に変調するものである。発光素子６０には、液晶素子５９により変調された励起光Ｌ１が入射され、蛍光体層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂが励起されて発光した光が外部に射出される。したがって、本実施形態では、図１７に示す液晶表示装置５８の上方側が、観察者が表示を見る視認側となる。
【００９６】
液晶素子５９は、第１透明基板６３と第２透明基板６４との間に液晶層６５が挟持された構成となっている。本実施形態の場合、観察者から見て前面側に位置する第２透明基板６４は、発光素子６０の基板を兼ねている。第１透明基板６３の内面（液晶層６５側の面）には、サブピクセル毎に第１透明電極６６が形成され、第１透明電極６６を覆うように配向膜（図示略）が形成されている。第１透明基板６３の外面（液晶層６５側と反対側の面）には第１偏光板６７が設けられている。第１透明基板６３には、例えばガラス、石英、プラスチック等からなる励起光を透過し得る基板を用いることができる。第１透明電極６６には、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性材料が用いられる。第１偏光板６７には、従来一般の外付けの偏光板を用いることができる。
【００９７】
一方、第２透明基板６４の内面（液晶層６５側の面）には、蛍光体層６２、第１光吸収層６８が基板側からこの順に積層されている。蛍光体層６２を構成する蛍光体材料は、サブピクセル毎に発光波長帯域が異なっている。バックライト４９からの励起光が紫外光である場合、赤色用サブピクセル６１Ｒには紫外光を吸収して赤色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層６２Ｒが設けられる。同様に、緑色用サブピクセル６１Ｇには紫外光を吸収して緑色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層６２Ｇが設けられる。青色用サブピクセル６１Ｂには紫外光を吸収して青色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層６２Ｂが設けられる。
【００９８】
もしくは、バックライト４９からの励起光が青色光である場合には、赤色用サブピクセル６１Ｒ、緑色用サブピクセル６１Ｇには青色光を吸収して赤色光、緑色光をそれぞれ発光する蛍光体材料からなる蛍光体層６２Ｒ，６２Ｇが設けられ、青色用サブピクセル６１Ｂには、蛍光体層に代えて、励起光である青色光を波長変換することなく拡散させて外部に射出させる光拡散層が設けられる。さらに、第２透明基板６４の内面には、第１光吸収層６８を覆うように第２偏光板６９が形成され、第２偏光板６９の表面に第２透明電極７０、配向膜（図示略）が積層されている。第２偏光板６９は、液晶素子５９の製造過程で塗布技術等を用いて作り込まれる偏光板であり、いわゆるイン・セル偏光板である。第２透明電極７０には、第１透明電極６６と同様、ＩＴＯ等の透明導電性材料が用いられる。
【００９９】
第２透明基板６４の外面側には第２光吸収層７１が形成されている。第２透明基板６４の内面に設けられた第１光吸収層６８は、バックライト４９からの励起光Ｌ１の漏れによるコントラスト低下を抑制するためのものである。第２透明基板６４の外面に設けられた第２光吸収層７１は、外光によるコントラスト低下を抑制するためのものである。
【０１００】
第９実施形態で述べた通り、通常の液晶表示装置は、斜め方向から見たときに色ずれが生じる。これに対して、本実施形態の蛍光励起型の液晶表示装置５４は、高い指向性を有する紫外光もしくは青色光の面光源装置をバックライト４４として用い、紫外光もしくは青色光を蛍光体層５８で色変換するものである。このとき、各色の光が蛍光体層５８から等方的に射出されるため、観察者はどの方向から見ても色ずれの少ない高画質の映像を見ることができる。
【０１０１】
［表示装置の構成例］
以下、表示装置の一構成例について、図１８を用いて説明する。
図１８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正面図である。
【０１０２】
本構成例の液晶テレビジョン７３は、図１８に示すように、表示画面として上記第９実施形態の液晶表示装置４８、もしくは第１０実施形態の液晶表示装置５８を備えている。観察者側（図１８の手前側）には液晶パネルが配置され、観察者と反対側（図１８の奥側）にはバックライト（面光源装置）が配置されている。
本構成例の液晶テレビジョン７３は、上記実施形態の液晶表示装置４８，５８を備えたことで、高い画質の液晶テレビジョンとなる。
【０１０３】
［照明装置の構成例］
以下、照明装置の一構成例について、図１９を用いて説明する。
図１９は、照明装置の概略構成を示す図である。
照明装置の基本構成は第１実施形態の面光源装置と略同様であるため、図１９において第１実施形態の図３と共通な構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０４】
本構成例の照明装置７５は、図１９に示すように、ＬＥＤ２と、導光体３と、複数の反射部４と、を備えている。すなわち、照明装置７５は、第１実施形態の面光源装置１と同様である。導光体３の第１主面を斜め下方に向けた姿勢で照明装置７５を設置すれば、照明装置７５の斜め下方に向けて指向性の高い光Ｌを照射することができる。
【０１０５】
本構成例の照明装置７５を例えばホールの天井付近に設置すれば、照明装置７５から下方に向けて指向性の高い光が照射されるので、スポットライトとして用いることができる。
【０１０６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記の実施形態においては、反射部を構成する凹面ミラーの形状は放物面であると説明した。これに対し、上記の実施形態で用いることが可能な凹面ミラーの形状は、必ずしも放物面に限ることなく、放物面を含む概念として円錐曲面であれば良い。円錐曲面の頂点を通る断面の形状を示す曲線は二次曲線と呼ばれる。二次曲線は、円錐を任意の平面で切り取った断面から得られる曲線である。凹面ミラーの径方向の座標をρ、凹面ミラーの中心軸方向の座標をｚ、コーニック係数をｋとすると、二次曲線を下記の（１）式、（２）式で表すことができる。
【０１０７】
【数１】
2014135116.tif 000003
【数２】
2014135116.tif 000004
【０１０８】
（１）式、（２）式におけるコーニック係数ｋの値によって二次曲線の形状は変化する。二次曲線は、例えばｋ＝０のときに円となり、ｋ＝−０．２５のときに楕円曲線となり、ｋ＝−１のときに放物線となり、ｋ＝−２のときに双曲線となる。上記の実施形態では、これらの二次曲線を断面形状とする凹面ミラーを用いることができる。なお、ＬＥＤからの光が到達する領域が少なくとも円錐曲面であれば良いので、ＬＥＤからの光が到達しない領域は例えば平坦な面であっても良い。
【０１０９】
その他、上記実施形態で例示した面光源装置の各構成要素の形状、数、配置、材質等に関しては、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、液晶表示装置などの各種表示装置、もしくはこの種の表示装置に用いられる面光源装置、もしくは各種照明装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１，１２，１４，１８，２２，２６，２９，４０…面光源装置、２…ＬＥＤ（光源）、３…導光体、４，１５，１９，２３ａ〜２３ｄ，３１…反射部、５…凸レンズ、６，３７…凹面ミラー、７，１６，２０，２４ａ〜２４ｄ，３６…ミラーレンズ、８，２７，３８…光透過部、１０…紫外線硬化性樹脂膜（光硬化性樹脂膜）、３０，４１…光源、３２，４３…ＬＥＤ（発光素子）、３３…楔形プリズム（導光部材）、４５…ミラー、４８，５８…液晶表示装置（表示装置）、４９…バックライト（面光源装置）、７３…液晶テレビジョン（表示装置）、７５…照明装置、Ｓ…焦点。
【図１】
2014135116.tif 000005
【図２】
2014135116.tif 000006
【図３】
2014135116.tif 000007
【図４】
2014135116.tif 000008
【図５】
2014135116.tif 000009
【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】
2014135116.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2014135116.tif 000018
【図１５】
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【図１６】
2014135116.tif 000020
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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