(57)【要約】【課題】一軸指向性に優れた光源装置を提供する。【解決手段】本発明の光源装置１は、互いに直交する２つの軸方向で指向性が異なる光を射出する光源部２と、互いに直交する２つの軸方向で互いに異なる散乱性を有し、光源部から入射した光を散乱光として射出させる異方性散乱シート３（異方性散乱部）と、を備え、光源部２から射出される光の指向性が低い軸方向と、異方性散乱シート３の散乱性が高い軸方向と、を概ね一致させている。【選択図】図１
2015035252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する２つの軸方向で指向性が異なる光を射出する光源部と、
互いに直交する２つの軸方向で互いに異なる散乱性を有し、前記光源部から入射した光を散乱光として射出させる異方性散乱部と、を備え、
前記光源部から射出される光の指向性が低い軸方向と、前記異方性散乱部の散乱性が高い軸方向と、を概ね一致させたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記異方性散乱部が、複数の凹凸形状が非周期的に形成された異方性散乱シートからなることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記異方性散乱シートが、凹凸構造を一軸方向に延伸して形成されることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記異方性散乱部が、複数の柱状レンズが配列されたレンチキュラーレンズからなることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記異方性散乱部の散乱性が高い軸方向に、前記異方性散乱部から射出される光を反射する反射部材が設けられたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記異方性散乱部の光射出側に、前記異方性散乱部から射出される光の散乱性が低い軸方向への広がりを規制する規制部材が設けられたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光源部が、発光素子と、前記発光素子から射出された光を反射する凹面ミラーと、前記凹面ミラーの窪みに配置された凸レンズと、を備え、
前記凹面ミラーを所定の平面で切断したときの断面形状が、焦点を有する曲線形状を少なくとも一部に有するとともに、前記焦点が前記発光素子の発光面上に位置し、
前記凸レンズが、前記所定の平面に平行な一対の平行平面を有し、
前記発光素子からの光が、前記凸レンズを通った後に前記凹面ミラーで反射し、前記凸レンズを通って前記凸レンズの光射出面から射出されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記異方性散乱部が、前記凸レンズの前記光射出面に形成された凹凸構造体からなることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項７または８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記曲線形状が概ね放物線であることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記凹面ミラーが金属膜もしくは誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光を端面から入射させ、内部で伝播させる間に主面から射出させる導光体と、を備えたことを特徴とする面光源装置。
【請求項１３】
前記異方性散乱部が、前記導光体の前記端面に形成された凹凸構造体からな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１４】
前記導光体が、光の伝播方向において前記主面に対して所定の傾斜角をなす反射面を有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の面光源装置。
【請求項１５】
前記導光体が、前記端面に近い側から遠い側に向けて厚みが薄くなる楔形状であり、前記主面と対向する面全体が前記反射面であることを特徴とする請求項１４に記載の面光源装置。
【請求項１６】
前記導光体が、前記主面と対向する面に複数のプリズム構造体を有し、前記プリズム構造体の一つの傾斜面が前記反射面であることを特徴とする請求項１４に記載の面光源装置。
【請求項１７】
前記導光体の主面から射出された光の進行方向を、前記主面の法線により近い方向に変更する方向変更用部材が備えられたことを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項１８】
請求項１２ないし１７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射出される光により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１９】
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の光源装置を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２０】
請求項１２ないし１７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、光源装置、面光源装置、表示装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源から射出された光に指向性を付与する光学素子が従来から提案されている。例えば、下記の特許文献１には、パラボラ凸面レンズの一面に複数の微小構造を形成したモノリシック光学要素が開示されている。この光学要素においては、パラボラ凸レンズ面と反対側の側面に複数の微小構造が一体形成されている。パラボラ凸レンズ面はレンズのマクロ光学的特性を与え、微小構造は滑らかに変化する強度分布が得られるような光拡散特性を与える。
【０００３】
また、液晶ディスプレイのバックライト等に用いる面光源装置が従来から提案されている。例えば、下記の特許文献２には、光導波路（導光板）の前面と後面にディフューザ表面構造を備えたバックライトアセンブリが開示されている。このバックライトアセンブリによれば、細長い楕円形状に拡散した光線出力パターンを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５７４０４号公報
【特許文献２】特許第４６８９７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶ディスプレイのバックライト等に用いる面光源装置には、色ずれ、コントラスト比等の表示特性の向上のために全方位に高い指向性が要求される。その場合、一軸性の指向性を持つ光源と、光源の指向性と直交する方向に一軸性の指向性を持つ導光板と、を組み合わせ、面光源装置全体として二軸性の指向性を得る方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、この種の面光源装置に上記特許文献１の光学要素を適用したとしても、良好な一軸指向性は得られない。その理由は、この光学要素は光を透過させる透過型の凸面レンズを用いており、屈折現象を利用する透過型レンズでは、一軸方向にのみ高い指向性を持たせることは難しいからである。
【０００７】
また、上記の面光源装置に特許文献２の導光板を適用した場合、光源から入射した光は、導光板の入光部で指向性を持っていたとしても、導光板の前面と後面とに設けられたディフューザ表面構造の作用により光の多重散乱が生じ、指向性が乱れてしまう。
【０００８】
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り、一軸指向性に優れた光源装置を提供することを目的とする。また、二軸指向性に優れた面光源装置を提供することを目的とする。また、この種の光源装置もしくは面光源装置を備え、特性に優れ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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の光源装置は、互いに直交する２つの軸方向で指向性が異なる光を射出する光源部と、互いに直交する２つの軸方向で互いに異なる散乱性を有し、前記光源部から入射した光を散乱光として射出させる異方性散乱部と、を備え、前記光源部から射出される光の指向性が低い軸方向と、前記異方性散乱部の散乱性が高い軸方向と、を概ね一致させたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の光源装置は、前記異方性散乱部が、複数の凹凸形状が非周期的に形成された異方性散乱シートからなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光源装置は、前記異方性散乱シートが、凹凸構造を一軸方向に延伸して形成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の光源装置は、前記異方性散乱部が、複数の柱状レンズが配列されたレンチキュラーレンズからなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光源装置は、前記異方性散乱部の散乱性が高い軸方向に、前記異方性散乱部から射出される光を反射する反射部材が設けられたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の光源装置は、前記異方性散乱部の光射出側に、前記異方性散乱部から射出される光の散乱性が低い軸方向への広がりを規制する規制部材が設けられたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の光源装置は、前記光源部が、発光素子と、前記発光素子から射出された光を反射する凹面ミラーと、前記凹面ミラーの窪みに配置された凸レンズと、を備え、前記凹面ミラーを所定の平面で切断したときの断面形状が、焦点を有する曲線形状を少なくとも一部に有するとともに、前記焦点が前記発光素子の発光面上に位置し、前記凸レンズが、前記所定の平面に平行な一対の平行平面を有し、前記発光素子からの光が、前記凸レンズを通った後に前記凹面ミラーで反射し、前記凸レンズを通って前記凸レンズの光射出面から射出されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の光源装置は、前記異方性散乱部が、前記凸レンズの前記光射出面に形成された凹凸構造体からなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の光源装置は、前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする。
【００１８】
本発明の光源装置は、前記曲線形状が概ね放物線であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の光源装置は、前記凹面ミラーが金属膜もしくは誘電体多層膜からなることを特徴とする。
【００２０】
本発明の面光源装置は、上記本発明の光源装置と、前記光源装置から射出された光を端面から入射させ、内部で伝播させる間に主面から射出させる導光体と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明の面光源装置は、前記異方性散乱部が、前記導光体の前記端面に形成された凹凸構造体からなることを特徴とする。
【００２２】
本発明の面光源装置は、前記導光体が、光の伝播方向において前記主面に対して所定の傾斜角をなす反射面を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の面光源装置は、前記導光体が、前記端面に近い側から遠い側に向けて厚みが薄くなる楔形状であり、前記主面と対向する面全体が前記反射面であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の面光源装置は、前記導光体が、前記主面と対向する面に複数のプリズム構造体を有し、前記プリズム構造体の一つの傾斜面が前記反射面であることを特徴とする。
【００２５】
本発明の面光源装置は、前記導光体の主面から射出された光の進行方向を、前記主面の法線により近い方向に変更する方向変更用部材が備えられたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の表示装置は、上記本発明の面光源装置と、前記面光源装置から射出される光により表示を行う表示素子と、を備えたことを特徴とする。
【００２７】
本発明の照明装置は、上記本発明の光源装置を備えたことを特徴とする。
【００２８】
本発明の照明装置は、上記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】
【００２９】
本発明によれば、一軸指向性に優れた光源装置を提供することができる。また、二軸指向性に優れた面光源装置を提供することができる。また、この種の光源装置もしくは面光源装置を備え、特性に優れ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】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の光源装置の平面図である。
【図３】本実施形態の光源装置の断面図であり、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図４】本実施形態の光源装置に用いる異方性散乱シートの表面構造を示す図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）ともに、本実施形態の光源装置における光の経路を示す図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）ともに、比較例の光源装置における光の経路を示す図である。
【図７】（Ａ）本実施形態の光源装置における輝度分布を示す図、（Ｂ）比較例の光源装置における輝度分布を示す図、である。
【図８】（Ａ）本実施形態の光源装置の第１変形例を示す断面図、（Ｂ）本実施形態の光源装置の第２変形例を示す断面図、である。
【図９】本発明の第２実施形態の面光源装置を示す分解斜視図である。
【図１０】本実施形態の面光源装置の断面図であり、図９のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図１１】本実施形態の面光源装置における導光体内部での光の経路を示す図である。
【図１２】（Ａ）比較例の面光源装置における照度分布を示す図、（Ｂ）本実施形態の面光源装置における照度分布を示す図、である。
【図１３】本実施形態の面光源装置の変形例を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態の面光源装置を示す分解斜視図である。
【図１５】本実施形態の面光源装置の断面図であり、図１４のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図１６】本実施形態の面光源装置の第１変形例を示す断面図である。
【図１７】本実施形態の面光源装置の第２変形例を示す断面図である。
【図１８】本発明の第４実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図１９】本発明の第５実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図２０】上記実施形態の表示装置を示す正面図である。
【図２１】本発明の第６実施形態の照明装置を示す断面図である。
【図２２】本発明の第７実施形態の照明装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［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７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光源装置の一例を示す。
図１は、本実施形態の光源装置を示す斜視図である。図２は、本実施形態の光源装置の平面図である。図３は、本実施形態の光源装置の断面図であり、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図４は、本実施形態の光源装置に用いる異方性散乱シートの表面構造を示す図である。
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。
【００３２】
本実施形態の光源装置１は、図１〜図３に示すように、光源部２と、異方性散乱シート３（異方性散乱部）と、を備えている。光源部２は、ＬＥＤ４（発光素子）と、シリンドリカルレンズ５（凸レンズ）と、凹面ミラー６と、を備えている。シリンドリカルレンズ５は、例えばアクリル樹脂等の樹脂で構成されている。シリンドリカルレンズ５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Ｌは平坦面５ａから射出されるため、以降、この平坦面５ａを光射出面と称する。一方、凸面は、なだらかに湾曲した湾曲面５ｂと、湾曲面５ｂの両端に連続する２つの平坦な側面５ｃと、を有している。
【００３３】
シリンドリカルレンズ５をｘｚ平面で切断した断面形状を見ると、図２に示すように、凸面のうち、湾曲面５ｂは焦点Ｐ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５ｂ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５をｙｚ平面で切断した断面形状を見ると、図３に示すように、湾曲面５ｂは直線形状である。すなわち、シリンドリカルレンズ５の湾曲面５ｂは、ｘｚ平面内において湾曲し、ｙｚ平面内においては湾曲していない放物面である。シリンドリカルレンズ５の上面５ｄおよび下面５ｅは、図３に示すように、ｘｚ平面に平行な一対の平行平面である。
【００３４】
シリンドリカルレンズ５の湾曲面５ｂに沿って凹面ミラー６が設けられている。凹面ミラー６は、シリンドリカルレンズ５の湾曲面５ｂに直接形成されたアルミニウム等の光反射率の高い金属膜、もしくは誘電体多層膜で構成されている。言い換えると、シリンドリカルレンズ５は、凹面ミラー６の内側の窪みに配置されている。このように、シリンドリカルレンズ５の湾曲面５ｂと凹面ミラー６とが密着しているため、凹面ミラー６の形状は湾曲面５ｂの形状が反映された放物面となる。したがって、凹面ミラー６の焦点の位置はシリンドリカルレンズ５の焦点の位置と一致する。焦点の位置を図２の点Ｐで示す。なお、シリンドリカルレンズ５の湾曲面５ｂに凹面ミラー６を直接形成する構成に代えて、シリンドリカルレンズとは別体に作製した凹面ミラーを貼り合わせた構成としても良い。
【００３５】
図３に示すように、シリンドリカルレンズ５の光射出面５ａには、ＬＥＤ４を内部に挿入できるだけの深さを有する貫通孔７が設けられている。シリンドリカルレンズ５をｘｚ平面で切断したときの貫通孔７の凹面ミラー６側の断面形状は円弧状に丸められている。貫通孔７の内部には、ＬＥＤ４が配置されている。ＬＥＤ４は、発光面４ａを凹面ミラー６に向けた姿勢で配置され、発光面４ａと反対側の背面が接着剤等により固定されている。
【００３６】
ＬＥＤ４の高さＹ１（ｙ軸方向の寸法）は、シリンドリカルレンズ５の厚みＹ２（ｙ軸方向の寸法）よりも小さく、例えばシリンドリカルレンズ５の厚みの１／３程度である。ＬＥＤ４と凹面ミラー６およびシリンドリカルレンズ５とは、凹面ミラー６およびシリンドリカルレンズ５の焦点ＰがＬＥＤ４の発光面４ａ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。
【００３７】
ＬＥＤ４の発光面４ａが凹面ミラー６を向いていることにより、ＬＥＤ４の発光面４ａから射出された光の略全てがシリンドリカルレンズ５を通って凹面ミラー６に向かい、凹面ミラー６で反射する。凹面ミラー６で反射した光は、シリンドリカルレンズ５を再度通ってシリンドリカルレンズ５の光射出面５ａから射出される。したがって、ＬＥＤ４の発光面４ａから射出された光のうち、凹面ミラー６で反射することなく、直接射出される光はほとんど存在しない。ＬＥＤ４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。シリンドリカルレンズ５の凸面のうち、最大の拡散角でＬＥＤ４から射出された光が到達する位置までは少なくとも放物面となっており、凹面ミラー６が存在している。よって、ＬＥＤ４からの光が到達しない部分は平坦な側面５ｃとなっており、凹面ミラー６が存在しない。
【００３８】
ここで、上記構成の光源部２から射出される光の指向性について説明する。
ＬＥＤ４の発光面４ａは有限の大きさを有しているため、発光面４ａ上の全ての点が凹面ミラー６およびシリンドリカルレンズ５の焦点Ｐの位置に必ずしも一致するわけではない。ただし、以下では説明を簡単にするため、発光面４ａの面積が十分に小さく、発光面４ａが焦点Ｐと一致しているものとして説明する。
【００３９】
ＬＥＤ４の発光面４ａから発せられた光Ｌは、所定の拡散角をもって凹面ミラー６に向かい、凹面ミラー６で反射する。ここで、シリンドリカルレンズ５の上面５ｄおよび下面５ｅに平行な平面（ｘｚ平面）内での光の振る舞いを考える。
図２に示すように、発光面４ａの位置が焦点Ｐと一致しているため、ＬＥＤ４から発せられた光Ｌは、凹面ミラー６に対してどのような角度で入射したとしても、凹面ミラー６で反射した後は凹面ミラー６の光軸に平行な方向に進行する。したがって、ＬＥＤ４の発光面４ａから発せられた拡散光は、凹面ミラー６で反射することで平行化された光、すなわち高い指向性を持つ光に変換され、シリンドリカルレンズ５の光射出面５ａから射出される。
【００４０】
次に、シリンドリカルレンズ５の上面５ｄおよび下面５ｅに垂直な平面（ｙｚ平面）内での光の振る舞いを考える。
図３に示すように、ｙｚ平面内で見る限りにおいては、凹面ミラー６は曲率を有していないため、凹面ミラー６は平面ミラーのように機能する。すなわち、光Ｌは、凹面ミラー６において入射角に等しい反射角で反射する。よって、光Ｌは、ＬＥＤ４の発光面４ａから発せられた直後の拡散角を維持したまま、シリンドリカルレンズ５の光射出面５ａから射出される。
【００４１】
以上をまとめると、シリンドリカルレンズ５（光源部２）の光射出面５ａから射出された時点において、光Ｌは、シリンドリカルレンズ５の上面５ｄおよび下面５ｅに平行な平面（ｘｚ平面）内でｘ軸方向に高い指向性を持ち、シリンドリカルレンズ５の上面５ｄおよび下面５ｅに垂直な平面（ｙｚ平面）内でｙ軸方向に低い指向性を持つ。このように、互いに直交する２つの軸方向で指向性が異なる光Ｌが、光源部２から異方性拡散シート３に入射される。
【００４２】
光源部２の光射出面、すなわち、シリンドリカルレンズ５の光射出面５ａに、異方性散乱シート３が設置されている。異方性散乱シート３は、図４に示すように、表面に複数の凹凸構造が非周期的に形成されたものである。個々の凹凸は、一つの軸方向に延伸しており、面内で互いに直交する２つの軸方向での凹凸の平均ピッチが異なるように形成されている。異方性散乱シート３は、このような構成により、互いに直交する２つの軸方向における散乱光の半値全幅が例えば３０°と１°というように、互いに直交する２つの軸方向で異なる散乱性を有するものとなる。異方性散乱シート３の一例として、図４に示すように、ポリカーボネートやアクリル等の樹脂シートからなり、シート表面の凹凸を一方向に細長く延伸させたものがあり、凹凸の延伸方向と直交する方向が散乱性の高い方向となる。
【００４３】
異方性散乱シート３としては、例えばルミニット社製の光拡散制御フィルム（商品名：ＬＳＤ）等を用いることができる。互いに直交する２つの軸方向における散乱光の半値全幅が高散乱側で４０°かつ低散乱側で０．２°、もしくは高散乱側で６０°かつ低散乱側で１°等の光拡散制御フィルムが市販されている。もしくは、表面に凹凸形状を有するものに代えて、アスペクト比が５〜５００程度の粒子を連続層中に分散させた光散乱フィルムを用いることができる。
【００４４】
本実施形態において、異方性散乱シート３は、散乱性が高い軸方向がシリンドリカルレンズ５の厚み方向（ｙ軸方向）に略一致するように配置されている。すなわち、光源部２から射出される光の指向性が低い軸方向と、異方性散乱シート３の散乱性が高い軸方向と、が概ね一致している。
異方性散乱シート３は、シリンドリカルレンズ５との間に空気層を介して配置されていてもよい。すなわち、異方性散乱シート３は、シリンドリカルレンズ５から離れて配置されていてもよい。もしくは、異方性散乱シート３は、シリンドリカルレンズ５に密着して配置されていてもよい。さらに、異方性散乱シート３がシリンドリカルレンズ５に密着している場合、異方性散乱シート３は、光学接着剤によりシリンドリカルレンズ５に光学接着されていてもよい。さらに、後述する面光源装置に用いる場合、異方性散乱シート３は、光学接着剤により導光体に光学接着されていてもよいし、シリンドリカルレンズ５と導光体との間に挟持されて固定されていてもよい。
【００４５】
以下、本実施形態の光源装置１の作用について説明する。
最初に、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、異方性散乱シートを持たない比較例の光源装置を考える。
ＬＥＤの高さ（ｙ軸方向の寸法）がシリンドリカルレンズ８の厚み（ｙ軸方向の寸法）よりも小さい場合、シリンドリカルレンズの光射出面上の１点に入射する光に着目すると、ｘｚ平面に平行な反射面（シリンドリカルレンズの上面および下面）での反射回数によって光の射出角度が一義的に決まってしまう。
【００４６】
例えば図６（Ａ）において、シリンドリカルレンズ１０１の光射出面１０１ａ上の点Ｑ１に着目すると、ＬＥＤ１０２から射出された光のうち、破線の矢印Ｌ０は、反射回数が０回の光の軌跡を示す。２点鎖線の矢印Ｌ１は、反射回数がシリンドリカルレンズ１０１の上面１０１ｄおよび下面１０１ｅで１回ずつの光の軌跡を示す。１点鎖線の矢印Ｌ２は、反射回数が上面１０１ｄおよび下面１０１ｅで２回ずつの光の軌跡を示している。このように、光射出面上の点Ｑ１から射出される光の射出角度は、反射回数に応じてｙ軸方向に離散的な値を取る。
【００４７】
次に、図６（Ｂ）に示すように、光が射出する位置を点Ｑ１から点Ｑ２に移動させると、反射回数が０回の光Ｌ１の軌跡が代わり、反射回数が同じであっても、光射出面１０１ａ上の点Ｑ２から射出される光の射出角度は、点Ｑ１から射出される光の射出角度と異なる。
【００４８】
つまり、光の射出角度は、ｙ軸方向に離散的な分布を示し、かつ、光の射出位置ごとに空間的なばらつきを生じる。このような光源部からの射出光を例えば光射出面からｚ軸方向に所定の距離離れた位置から見ると、射出光の照度分布が離散的になる。その結果、照度が高い地点と照度が低い地点とがｙ軸方向に沿って交互に現れ、照度の不均一性がより顕著になる。
【００４９】
これに対して、本実施形態の光源装置１は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ｙ軸方向に高い散乱性を有する異方性散乱シート３を備えているため、離散的であった照度分布のうちの照度が低い部分が光の散乱により補間される結果、ｙ軸方向の照度分布が均一化される。一方、異方性散乱シート３のｘ軸方向の散乱性は低いため、光源部２から射出された光のｘ軸方向の高い指向性は維持される。
【００５０】
本発明者らは、本実施形態の光源装置の効果を実証するため、光学シミュレーションを用いて、異方性散乱シートを備えた本実施形態の光源装置と、異方性散乱シートを備えていない比較例の光源装置と、で射出光の光度分布を比較した。その結果を図７（Ａ）、（Ｂ）に示す。
図７（Ａ）、（Ｂ）に示す曲線は等光度曲線である。図７（Ａ）、（Ｂ）の横軸は光射出面の法線方向を０°としたときのｘ軸方向の極角（°）を示している。図７（Ａ）、（Ｂ）の縦軸は光射出面の法線方向を０°としたときのｙ軸方向の極角（°）を示している。
【００５１】
シミュレーション条件として、ＬＥＤの幅Ｘ１（ｘ軸方向の寸法、図２参照）を１．４ｍｍ、ＬＥＤの高さＹ１（ｙ軸方向の寸法、図３参照）を１ｍｍ、ＬＥＤの奥行きＺ１（ｚ軸方向の寸法、図３参照）を０．５ｍｍ、シリンドリカルレンズの幅Ｘ２（ｘ軸方向の寸法、図２参照）を４０ｍｍ、シリンドリカルレンズの高さＹ２（ｙ軸方向の寸法、図３参照）を３ｍｍ、ＬＥＤの発光面からシリンドリカルレンズの光射出面までの距離Ｚ２（ｚ軸方向の寸法、図２参照）を３ｍｍ、シリンドリカルレンズの焦点距離Ｚ３（ｚ軸方向の寸法、図２参照）を１０ｍｍ、とした。異方性散乱シートの散乱性は、ｙ軸方向における散乱光の半値全幅を３０°、ｘ軸方向における散乱光の半値全幅を１°とした。
【００５２】
光学シミュレーションを行った結果、比較例の光源装置では、図７（Ｂ）に示すように、ｙ軸方向における射出光の光度分布が離散的であることが判った。これに対し、本実施形態の光源装置では、図７（Ａ）に示すように、ｙ軸方向における射出光の光度分布が連続的になり、光度分布がより均一化されることが判った。また、ｘ軸方向における射出光の光度分布は略変わらないことから、ｘ軸方向の高い指向性は維持されることが判った。
【００５３】
［第１変形例］
本実施形態では、異方性散乱機能を付与する手段として異方性散乱シートを用いたが、この構成に代えて、図８（Ａ）に示す光源装置を用いてもよい。
本変形例の光源装置１０は、図８（Ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ１１の光射出面１１ａに、異方性散乱を生じさせるための凹凸構造１２が付与されている。すなわち、シリンドリカルレンズ１１の光射出面１１ａ自体に、図４に示したような凹凸構造が作り込まれている。このような構成は、例えばシリンドリカルレンズ１１を作製する際に用いる金型に、凹凸構造１２を反転させた形状を予め付与しておき、この金型を用いて射出成形を行うことにより実現が可能である。この構成によれば、異方性散乱シートが不要になる。
【００５４】
［第２変形例］
本実施形態の光源装置に代えて、図８（Ｂ）に示す光源装置を用いてもよい。
本変形例の光源装置１５は、図８（Ｂ）に示すように、異方性散乱シート３の光射出側に、ルーバー１６（規制部材）が備えられている。ルーバー１６は、ｙ軸方向に延在するスリット（開口部、図示せず）を有している。ルーバー１６は、異方性散乱シート３から射出される光の散乱性が低い軸方向（ｘ軸方向）への広がりを規制する規制部材として機能する。なお、散乱性が低い軸方向（ｘ軸方向）への光の広がりを規制する部材は、ルーバー１６に限ることなく、一方向に光を絞る機能を有する他の光学部材を用いてもよい。
【００５５】
異方性散乱シート３から射出される光は、散乱性が高い軸方向（ｙ軸方向）のみならず、散乱性が低い軸方向（ｘ軸方向）にも若干散乱される。その結果、ｘ軸方向への散乱光成分がｘ軸方向の指向性を若干低下させる。ところが、本変形例の光源装置１５においては、異方性散乱シート３の光射出側に上記のルーバー１６が備えられているため、ｘ軸方向の高い指向性が確実に維持される。
【００５６】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図９〜図１２を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態の光源装置と導光体とを組み合わせた面光源装置の一実施形態である。
図９は、本実施形態の面光源装置を示す分解斜視図である。図１０は、本実施形態の面光源装置の断面図であり、図９のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
図９、図１０において、第１実施形態で用いた図面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。
【００５７】
本実施形態の面光源装置１９は、図９、図１０に示すように、光源装置１と、導光体２０と、反射ミラー２１と、プリズムシート２２（方向変更用部材）と、を備えている。導光体２０は、光源装置１から射出された光を端面から入射させ、内部で伝播させる間に主面から射出させる機能を有する。反射ミラー２１は、導光体２０の内部を伝播する光を反射させる機能を有する。プリズムシート２２は、導光体２０の主面から射出された光の進行方向を、主面の法線により近い方向に変更する機能を有する。光源装置１は、第１実施形態の光源装置であるため、説明を省略する。
【００５８】
導光体２０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板体である。導光体２０は、光源装置１が設けられた端面３ａに近い側から遠い側に向けて厚みが徐々に薄くなる楔形の形状を有している。すなわち、図１０に示すように、後述する第１主面２０ｂに垂直な面（ｙｚ平面）で切断したときの導光体２０の断面形状は直角三角形である。導光体２０の端面２０ａは、光源装置１から射出された光を入射させる光入射面である。したがって、導光体２０の端面２０ａには、光源装置１のシリンドリカルレンズ５の光射出面５ａが対向している。導光体２０の第１主面２０ｂ（図１０における上側の面）は、内部に入射した光を射出させる光射出面である。
【００５９】
なお、本実施形態においては、導光体２０の第１主面２０ｂの面内における光の伝播方向をｚ軸方向、光の伝播方向と直交する方向をｘ軸方向、第１主面２０ｂと直交する方向（導光体２０の厚み方向）をｙ軸方向、と定義する。したがって、本実施形態における「光の伝播方向」とは、図１１に示すように、導光体２０のｙｚ断面内で光（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２０の第１主面２０ｂの法線方向から見て光が伝播する方向（図１０、図１１に実線の矢印Ｚで示す）を意味する。
【００６０】
導光体２０の第１主面２０ｂに対向する第２主面２０ｃ（図１０における下側の面）は、光の伝播方向において第１主面２０ｂに対して一定の傾斜角をもって傾斜した面である。第１主面２０ｂに対する第２主面２０ｃの傾斜角α（第１主面２０ｂと第２主面２０ｃとのなす角度、導光体２０の頂角と呼ぶ場合もある）は、例えば１°〜２°程度に設定される。第２主面２０ｃには、例えばアルミニウム等の光反射率の高い金属膜からなる反射ミラー２１が設けられている。反射ミラー２１が設けられたことで、第２主面２０ｃの全体が導光体２０の内部を伝播する光を反射させる反射面として機能する。なお、反射ミラー２１は、導光体２０の第２主面２０ｃに直接形成された金属膜で構成しても良いし、導光体２０とは別体に作製した反射板を貼り合わせた構成としても良い。
【００６１】
プリズムシート２２は、導光体２０の光射出面２０ｂに対向する位置（図１０における導光体２０の上方）に設けられている。プリズムシート２２は、複数のプリズム構造体２３が導光体２０の光射出面２０ｂに対向する面に設けられたものである。各プリズム構造体２３は、光の伝播方向Ｚと直交する方向に延在している。プリズムシート２２は、プリズム構造体２３が設けられた面が導光体２０の光射出面２０ｂに対向するように配置されている。図１０に示すように、ｙｚ平面で切断した断面におけるプリズム構造体２３の断面形状は直角三角形状である。プリズム構造体２３は、導光体２０の光射出面２０ｂに対して直交する第１面２３ａと、第１面２３ａに対して所定の先端角をなす第２面２３ｂと、を有している。
【００６２】
以下、上記構成の面光源装置１９の作用について説明する。
図１１に示すように、導光体２０の端面２０ａ上の任意の入射位置ｙ０から入射角θ０で入射する光Ｉ０（ｙ０，θ０）に着目すると、この入射光Ｉ０（ｙ０，θ０）は、導光体２０の内部で反射を繰り返すことにより臨界角条件を破り、導光体２０の第１主面２０ｂと空気との界面から外部に射出される。
【００６３】
すなわち、導光体２０に入射した光Ｌは、図１１に示すように、第１主面２０ｂ（光射出面）と第２主面２０ｃ（反射面）との間で反射を繰り返しつつ、導光体２０の内部を光の伝播方向Ｚ（図１１の右側）に向けて進行する。仮に第１主面と第２主面とが平行であったとすると、光が反射を繰り返しても、第１主面および第２主面への光の入射角は変化しない。ところが、本実施形態の場合、導光体２０は光入射面２０ａ側から離れるにつれて厚みが徐々に薄くなる楔形であり、第１主面２０ｂに対して第２主面２０ｃが所定の傾斜角を有している。そのため、光Ｌは、第１主面２０ｂおよび第２主面２０ｃで１回反射する毎に第１主面２０ｂおよび第２主面２０ｃへの入射角が小さくなる。
【００６４】
具体的には、例えば導光体２０を構成するアクリル樹脂の屈折率が１．５、空気の屈折率を１．０とすると、導光体２０の第１主面２０ｂ（光射出面）における臨界角、すなわち導光体２０を構成するアクリル樹脂と空気との界面における臨界角は、Snellの法則から４２°程度となる。導光体２０に入射した直後の光が第１主面２０ｂに入射したとき、第１主面２０ｂへの光Ｌの入射角が臨界角である４２°よりも大きい間は臨界角条件を満たすため、光Ｌは第１主面２０ｂで全反射する。その後、光Ｌが第１主面２０ｂと第２主面２０ｃとの間で反射を繰り返し、第１主面２０ｂへの光Ｌの入射角が臨界角である４２°よりも小さくなった時点で臨界角条件を破り、光Ｌは外部空間に射出される。なお、第２主面２０ｃに到達した光は、入射角が臨界角より小さくなったとしても、反射ミラー２１により反射される。
【００６５】
すなわち、光Ｌは、第１主面２０ｂへの入射角が臨界角よりも大きい間は導光体２０の内部に閉じ込められ、第１主面２０ｂへの入射角が臨界角よりも小さくなった直後から順次射出される。そのため、第１主面２０ｂから射出される光の射出角は略一定に揃う。光Ｌは第１主面２０ｂから射出する際に屈折するため、第１主面２０ｂへの入射角が４２°程度の光は、射出角が概ね水平に近い光となって射出される。このように、光の伝播方向Ｚに平行、かつ導光体２０の光射出面２０ｂに垂直な平面（ｙｚ平面）内で見たとき、光Ｌは、導光体２０に入射した時点ではｘ軸方向には高い指向性を持つものの、ｙ軸方向には指向性を持っていない。ところが、光Ｌは、光路（進行方向）が折り曲げられて、導光体２０の第１主面２０ｂから射出するときには、ｚ軸方向に高い指向性を持つ。
【００６６】
上述の例で言えば、光Ｌは概ね水平に近い方向に射出される。したがって、プリズムシート２２を用いて、導光体２０から射出された光Ｌを導光体２０の第１主面２０ｂの法線方向に近い方向に立ち上げる。具体的には、先端角が４０°程度のプリズム構造体２３を有するプリズムシート２２を用い、光Ｌを、プリズム構造体２３の第１面２３ａから入射させ、第２面２３ｂで反射させることで、導光体２０の第１主面２０ｂに対して略垂直な方向に立ち上げることができる。
【００６７】
図１１において、導光体２０の第１主面２０ｂのうち、ｚ軸方向における光Ｌの射出位置ｚ１は、入射位置ｙ０と入射角θ０と導光体２０の頂角αとによって決定される。したがって、導光体２０の頂角αを決めれば、光の射出位置ｚ１は、ｚ１＝ｇ（ｙ０，θ０）と表すことができる。このとき、光Ｉ１（ｚ１，θ１）が射出位置ｚ１から射出される。なお、θ１は射出角である。したがって、導光体２０の第１主面２０ｂ（光射出面）上において輝度を均一化させようとすると、入射位置ｙ０によらず、入射角度特性が均一である必要がある。言い換えると、入射位置ｙ０と入射角θ０との間に相関がないことが必要となる。
【００６８】
しかしながら、第１実施形態で述べた通り、シリンドリカルレンズのような平行平板を有する一軸指向性の光源装置から射出された光の射出位置と射出角度との間には、一般的に相関がある。その結果、導光体から射出される光の照度分布をｚ軸方向に沿って見ると、光源装置の持つ照度分布が反映され、照度の高い領域と照度の低い領域とが交互に現れる。
【００６９】
これに対して、本実施形態の面光源装置１９は、第１実施形態の光源装置１、すなわちｙ軸方向の散乱性が強い異方性散乱シート３を備えた光源装置１を備えている。そのため、光源装置１からの射出光のｙ軸方向の照度分布が均一化され、その照度分布を反映して、導光体２０からの射出光のｚ軸方向の照度分布は、異方性散乱シートが無い場合と比べて均一化される。一方、導光体２０にｘ軸方向の指向性を乱す要素は存在しないため、光源装置１からの射出光のｘ軸方向の高い指向性は維持される。このようにして、本実施形態によれば、二軸指向性に優れた面光源装置を実現することができる。
【００７０】
本発明者らは、本実施形態の面光源装置の効果を実証するため、光学シミュレーションを用いて、本実施形態の面光源装置と比較例の面光源装置とで射出光の照度分布を比較した。その結果を図１２（Ａ）、（Ｂ）に示す。
図１２（Ａ）、（Ｂ）において、導光体の光射出面の色が白色に近い領域ほど、照度が高く、黒色に近い領域ほど、照度が低いことを示している。
シミュレーション条件として、光源装置については、第１実施形態と同じシミュレーション条件を用いた。その他、導光体については、導光体の頂角αを１．４°、導光体の長さ（ｚ軸方向の寸法）を１２０ｍｍ、導光体の端面側の厚みをシリンドリカルレンズの厚みに合わせて３ｍｍ、とした
【００７１】
光学シミュレーションを行った結果、比較例の光源装置では、図１２（Ａ）に示すように、導光体１０４の光射出面１０４ｂにおいて、照度の高い領域と照度の低い領域とが交互に現れていることが判った。これに対し、本実施形態の光源装置では、図１２（Ｂ）に示すように、導光体２０の光射出面２０ｂにおいて、ｚ軸方向における射出光の照度がより均一化されることが判った。また、ｘ軸方向における射出光の照度分布は略変わらないことから、ｘ軸方向の高い指向性は維持されることが判った。
【００７２】
［第１変形例］
上記実施形態では、異方性散乱シートを備えた第１実施形態の光源装置を用いた例を挙げたが、この構成に代えて、図１３に示す光源装置を用いてもよい。
本変形例の光源装置２６は、図１３に示すように、導光体２７の端面２７ａに、ｙ軸方向に強い散乱性を示す異方性散乱を生じさせるための凹凸構造が付与されている。すなわち、導光体２７の端面２７ａ自体に、図４に示したような凹凸構造が作り込まれている。このような構成は、例えば導光体２７を作製する際に用いる金型に、凹凸構造を反転させた形状を予め付与しておき、この金型を用いて射出成形を行うことにより実現が可能である。この構成によれば、異方性散乱シートを備えた光源装置を用いる必要がない。
【００７３】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３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２実施形態と同様であり、異方性散乱部の構成のみが第２実施形態と異なる。
図１４は、本実施形態の面光源装置を示す分解斜視図である。図１５は、本実施形態の面光源装置の断面図であり、図１４のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
図１４、図１５において、第２実施形態で用いた図面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。
【００７４】
本実施形態の面光源装置３０においては、図１４、図１５に示すように、光源部２と導光体２０との間に、異方性散乱部としてのレンチキュラーレンズ３１が設けられている。レンチキュラーレンズ３１は、短手方向に曲率を持ち、それと直交する長手方向には曲率を持たない柱状レンズ３２を複数、短手方向に配列したものである。レンチキュラーレンズ３１は、複数の柱状レンズ３２が配列された方向がシリンドリカルレンズ５の厚み方向（ｙ軸方向）となるように配置されている。すなわち、柱状レンズ３２が曲率を持つ方向がシリンドリカルレンズ５の厚み方向（ｙ軸方向）に一致する。ここでは、シリンドリカルレンズ５とレンチキュラーレンズ３１との間、およびレンチキュラーレンズ３１と導光体２０との間に間隙を設けたが、シリンドリカルレンズ５、レンチキュラーレンズ３１、および導光体２０の全てが接触していても良い。
【００７５】
反射板３３が、レンチキュラーレンズ３１の上方および下方に設けられている。反射板３３は、光反射性の高い金属で構成されていても良いし、誘電体多層膜で構成されていても良い。すなわち、本実施形態の光源装置３４は、光源部２と、レンチキュラーレンズ３１と、反射板３３と、を備えている。
【００７６】
本実施形態の面光源装置３０においては、柱状レンズ３２が曲率を持つ方向がシリンドリカルレンズ５の厚み方向（ｙ軸方向）に一致している。そのため、レンチキュラーレンズ３１による光の散乱性は、シリンドリカルレンズ５の厚み方向（ｙ軸方向）で高く、シリンドリカルレンズ５の幅方向（ｘ軸方向）で低い。したがって、レンチキュラーレンズ３１は、第１、第２実施形態の異方性散乱シート３と同様の作用を奏する。すなわち、レンチキュラーレンズ３１により光源部２から射出された光の離散的な照度分布が改善され、照度の均一化を図ることができる。これにより、二軸指向性に優れた面光源装置を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７７】
本実施形態の場合、特にレンチキュラーレンズ３１と導光体２０とが離れているため、レンチキュラーレンズ３１から散乱性の高い方向（ｙ軸方向）、特に導光体２０の外側に向けて散乱された光の一部は、導光体２０に入射しない虞がある。これに対して、レンチキュラーレンズ３１の上方および下方に反射板３３が備えられているため、レンチキュラーレンズ３１で散乱された光を反射板３３で反射させ、導光体２０に入射させることができる。その結果、光源装置３４から射出された光の利用効率を高めることができる。この種の反射板３３は、レンチキュラーレンズ３１を備えた本実施形態に限らず、異方性散乱シート３を備えた第２実施形態等にも有効である。
【００７８】
［第１変形例］
第１、第２実施形態では、楔状の導光体を備えた光源装置の例を挙げたが、この構成に代えて、図１６に示す光源装置を用いてもよい。
本変形例の面光源装置３７の導光体３８は、図１６に示すように、第１主面３８ｂ（光射出面）と対向する第２主面３８ｃに複数のプリズム構造体３９が形成されている。各プリズム構造体３９は、光の伝播方向Ｚと直交する方向（ｘ軸方向）に延在している。ｙｚ平面で切断した断面におけるプリズム構造体３９の断面形状は直角三角形状である。プリズム構造体３９は、導光体３８の第１主面３８ｂに対して直交する第１面３９ａと、第１面３９ａに対して所定の先端角をなす第２面３９ｂと、を有している。第２面３９ｂは、導光体１８の内部を伝播する光を反射させる反射面として機能する。
【００７９】
すなわち、上記実施形態の楔状の導光体２０が連続した一つの反射面を有するのに対して、本変形例の導光体３８は分割された複数の反射面を有する。したがって、本変形例の導光体３８も、楔状の導光体と同様の作用が得られる。これにより、導光体３８は、射出光にｚ軸方向の高い指向性を与えることができる。
【００８０】
［第２変形例］
第１、第２実施形態では、楔状の導光体を備えた光源装置の例を挙げたが、この構成に代えて、図１７に示す光源装置を用いてもよい。
本変形例の面光源装置４１は、図１７に示すように、光源装置１と、導光体４２と、反射ミラー２１と、を備えている。導光体４２は、導光層４３と、低屈折率層４４と、プリズム層４５の３層が積層された構成を有している。導光層４３の上面には、複数のプリズム構造体４６が形成されている。プリズム構造体４６は、導光層４３の下面に対して直交する第１面４６ａと、第１面４６ａに対して所定の先端角をなす第２面４６ｂと、を有している。第２面４６ｂは、楔状導光体の傾斜面と同様、導光層４３の内部を伝播する光を反射させて入射角を変化させる反射面として機能する。
【００８１】
低屈折率層４４は、導光層４３の屈折率よりも低い屈折率を有する材料からなる層である。プリズム層４５の下面には、複数のプリズム構造体４７が形成されている。プリズム構造体４７は、プリズム層４５の上面に対して直交する第１面４７ａと、第１面４７ａに対して所定の先端角をなす第２面４７ｂと、を有している。本変形例の面光源装置４１では、これら低屈折率層４４とプリズム層４５との作用により、プリズムシートを用いることなく、射出光を導光体４２の光射出面に垂直な方向に立ち上げることができる。
【００８２】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１８を用いて説明する。
第４、第５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２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。
図１８は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図１８において、第２実施形態で用いた図面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。
【００８３】
本実施形態の液晶表示装置６８は、図１８に示すように、第２実施形態の面光源装置１９からなるバックライト６９（面光源装置）と、第１偏光板７０と、液晶パネル７１と、第２偏光板７２と、視野角拡大フィルム７３と、を備えている。なお、図１８では、液晶パネル７１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７３が配置された図１８における液晶表示装置６８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７３が配置された側を視認側と称し、バックライト６９が配置された側を背面側と称する。
【００８４】
本実施形態の液晶表示装置６８においては、バックライト６９から射出された光を液晶パネル７１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７１から射出された光が視野角拡大フィルム７３を透過すると、射出光の角度分布が視野角拡大フィルム７３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７３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。
【００８５】
液晶パネル７１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７１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。
【００８６】
液晶表示装置６８の視認側には、視野角拡大フィルム７３が配置されている。視野角拡大フィルム７３は、基材７４と、基材７４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７５と、基材７４の一面に形成された黒色層７６（光吸収層）と、から構成されている。視野角拡大フィルム７３は、光拡散部７５が設けられた側を第２偏光板７２に向け、基材７４の側を視認側に向けた姿勢で第２偏光板７２上に配置されている。
【００８７】
基材７４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７５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７５は、水平断面（ｘｚ断面）の形状が円形であり、光射出端面となる基材７４側の面の面積が小さく、光入射端面となる基材７４と反対側の面の面積が大きく、基材７４側から基材７４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７５は、基材７４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７５は、視野角拡大フィルム７３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７５に入射した光は、光拡散部７５のテーパ状の側面で全反射しつつ、光拡散部７５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。
【００８８】
黒色層７６は、基材７４の光拡散部７５が形成された側の面のうち、複数の光拡散部７５の形成領域以外の領域に形成されている。黒色層７６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。
【００８９】
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６８では、二軸方向、すなわちｘ軸方向とｚ軸方向との双方に高い指向性を有する第２実施形態の面光源装置１９からなるバックライト６９を用いている。これにより、液晶パネル７１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７３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。
【００９０】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図１９を用いて説明する。
本実施形態は、第２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。
【００９１】
本実施形態の液晶表示装置７８は、図１９に示すように、第２実施形態の面光源装置１９からなるバックライト６９（面光源装置）と、液晶素子７９、発光素子８０と、を備えている。本実施形態の液晶表示装置７８は、赤色光による表示を行う赤色用サブピクセル８１Ｒ、緑色光による表示を行う緑色用サブピクセル８１Ｇ、青色光による表示を行う青色用サブピクセル８１Ｂが隣接して配置されており、これら３つのサブピクセル８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂ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。
【００９２】
バックライト６９は、発光素子８０の蛍光体層８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂを励起させる励起光Ｌ１を射出する。本実施形態のバックライト６９は、励起光Ｌ１として紫外光や青色光を射出する。液晶素子７９は、バックライト６９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８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂ毎に変調する。発光素子８０には、液晶素子７９により変調された励起光Ｌ１が入射され、蛍光体層８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂ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１９に示す液晶表示装置７８の上方側が、観察者が表示を見る視認側となる。
【００９３】
液晶素子７９は、第１透明基板８３と第２透明基板８４との間に液晶層８５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８４は、発光素子８０の基板を兼ねている。第１透明基板８３の内面（液晶層８５側の面）には、サブピクセル毎に第１透明電極８６が形成され、第１透明電極８６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８３の外面（液晶層８５側と反対側の面）には第１偏光板８７が設けられている。第１透明基板８３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８６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８７には、従来一般の外付けの偏光板を用いることができる。
【００９４】
一方、第２透明基板８４の内面（液晶層８５側の面）には、蛍光体層８２、第１光吸収層８８が基板側からこの順に積層されている。蛍光体層８２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６９からの励起光が紫外光である場合、赤色用サブピクセル８１Ｒ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８２Ｒが設けられる。同様に、緑色用サブピクセル８１Ｇ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８２Ｇが設けられる。青色用サブピクセル８１Ｂ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８２Ｂが設けられる。
【００９５】
もしくは、バックライト６９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８１Ｒ、緑色用サブピクセル８１Ｇ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８２Ｒ，８２Ｇが設けられる。青色用サブピクセル８１Ｂ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８４の内面には、第１光吸収層８８を覆うように第２偏光板８９が形成され、第２偏光板８９の表面に第２透明電極９０、配向膜（図示略）が積層されている。第２偏光板８９は、液晶素子７９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９０には、第１透明電極８６と同様、ＩＴＯ等の透明導電性材料が用いられる。
【００９６】
第２透明基板８４の外面側には第２光吸収層９１が形成されている。第２透明基板８４の内面に設けられた第１光吸収層８８は、バックライト６９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８４の外面に設けられた第２光吸収層９１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。
【００９７】
第４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７８は、二軸方向に高い指向性を有する、紫外光もしくは青色光を射出する面光源装置をバックライト６９として用い、紫外光もしくは青色光を蛍光体層８２で色変換する。このとき、各色の光が蛍光体層８２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。
【００９８】
［表示装置の構成例］
以下、表示装置の一構成例について、図２０を用いて説明する。
図２０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。
【００９９】
本構成例の液晶テレビジョン９３は、図２０に示すように、表示画面として上記第４実施形態の液晶表示装置６８、もしくは第５実施形態の液晶表示装置７８を備えている。観察者側（図２０の手前側）には液晶パネルが配置され、観察者と反対側（図２０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９３は、上記実施形態の液晶表示装置６８，７８を備えているため、高画質の表示が可能な液晶テレビジョンとなる。
【０１００】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図２１を用いて説明する。
第６実施形態では、第１実施形態の光源装置を備えた照明装置の一例を示す。
図２１は、本実施形態の照明装置を示す斜視図である。
図２１において、第１実施形態で用いた図面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。
【０１０１】
本実施形態の照明装置５１は、図２１に示すように、第１実施形態の光源装置１からなる光源部５２が３列並んだ構成を有している。なお、光源部５２の列数は３列に限ることはなく、また、１列であっても良い。
【０１０２】
本実施形態の照明装置５１は、異方性散乱シート３を有する第１実施形態の光源装置１からなる光源部５２を備えているため、光源装置が並んだ方向（ｘ軸方向）に高い指向性を有する一方、それと直交する方向（ｙ軸方向）には指向性を持たず、かつ、照度が均一化される。その結果、本実施形態の照明装置によれば、光源装置が並んだ方向（ｘ軸方向）に狭く、それと直交する方向（ｙ軸方向）に広い領域を均一に照明することができる。
【０１０３】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図２２を用いて説明する。
第７実施形態では、第２実施形態の面光源装置を備えた照明装置の一例を示す。
図２２は、本実施形態の照明装置を示す断面図である。
図２２において、第２実施形態で用いた図面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。
【０１０４】
本実施形態の照明装置５５は、図２２に示すように、第２実施形態の面光源装置１９を備えている。よって、本実施形態の照明装置５５は、二軸指向性を有し、かつ、照度が均一化される。その結果、本実施形態の照明装置５５によれば、照明光を狭い領域に集光させ、その領域を均一に照明することができる。本実施形態の照明装置５５を例えばホールの天井付近に設置すれば、プリズムシート２２の使用により照明装置５５から下方に向けて指向性の高い光が照射されるため、例えばダウンライト照明やスポットライトとして好適に用いることができる。
【０１０５】
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。
例えば上記実施形態においては、凹面ミラーの形状は放物面であると述べた。これに対し、上記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。
【０１０６】
【数１】
2015035252.tif 000003
【数２】
2015035252.tif 000004
【０１０７】
（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ｘｙ平面における断面形状とする凹面ミラーを用いることができる。なお、第１実施形態でも述べたように、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。
【０１０８】
その他、上記実施形態で例示した光源装置、および面光源装置を構成する各部材の形状、数、配置、材質等に関しては、上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイなどの各種表示装置、もしくはこれらの表示装置に用いられる光源装置および面光源装置、もしくは各種照明装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１，１０，１５，３４…光源装置、２…光源部、３…異方性散乱シート（異方性散乱部）、４…ＬＥＤ（発光素子）、５，１１…シリンドリカルレンズ（凸レンズ）、６…凹面ミラー、１２…凹凸構造、１６…ルーバー（規制部材）、１９，２６，３０，３７，４１…面光源装置、２０，２７，３８，４２…導光体、２２…プリズムシート（方向変更用部材）、３１…レンチキュラーレンズ（異方性散乱部）、３９…プリズム構造体、５１，５５…照明装置、６８，７８…液晶表示装置（表示装置）、６９…バックライト（面光源装置）。
【図１】
2015035252.tif 000005
【図２】
2015035252.tif 000006
【図３】
2015035252.tif 000007
【図５】
2015035252.tif 000008
【図６】
2015035252.tif 000009
【図７】
2015035252.tif 000010
【図８】
2015035252.tif 000011
【図９】
2015035252.tif 000012
【図１０】
2015035252.tif 000013
【図１１】
2015035252.tif 000014
【図１２】
2015035252.tif 000015
【図１３】
2015035252.tif 000016
【図１４】
2015035252.tif 000017
【図１５】
2015035252.tif 000018
【図１６】
2015035252.tif 000019
【図１７】
2015035252.tif 000020
【図１８】
2015035252.tif 000021
【図１９】
2015035252.tif 000022
【図２０】
2015035252.tif 000023
【図２１】
2015035252.tif 000024
【図２２】
2015035252.tif 000025
【図４】
2015035252.tif 000026