JP2010080240A - 導光体およびこれを備える面発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 入射する光の進行方向を高精度に制御し、光出射面から出射される光の光強度を、光源からの距離に関わらず均一にすることができ、かつ薄形化することのできる導光体、およびこれを備える面発光装置を提供することである。
【解決手段】 導光体は、導光部と、凹凸形成部とを含んで構成される。導光部は、板状に形成され、光出射面が形成される。光出射面は、導光部の厚み方向に垂直で、面状に光を出射する。光源から発せられる光は、導光部の厚み方向に角度を成して導光部に入射する。凹凸形成部は、導光部の厚み方向内部の予め定める位置に配置され、表面が屈折率界面となる凹凸体が形成される。凹凸体は、光出射面に垂直な方向に突出または陥没する。導光体の厚み方向内部に、凹凸界面で囲まれた周囲よりも屈折率の小さい内部領域を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入射する光の進行方向を変換して出射する導光体と、導光体を備え、面状に光を出射する面発光装置とに関する。

図２２は、第１の従来技術に係る導光体を含む平面照明装置１の側面図である。第１の従来技術に係る導光体である導光板２は、有効出射領域３を有し、有効出射領域３を除く他の領域に比べて、有効出射領域３の厚みが薄く形成される。有効出射領域３には、プリズムシート４が貼付され、導光板２およびプリズムシート４を含む厚みは、この厚み方向の光源５の寸法と同一に設定される。プリズムシート４には、微細なプリズムまたはレンズアレなどが形成される（たとえば特許文献１参照）。

第２の従来技術では、導光体に接着された、光硬化樹脂を用いた出射光制御板を用いることによって、バックライトを薄く作製することができる。（たとえば特許文献２参照）。
特開２００６−９３０１５号公報 特開２００６−３２３１８５号公報

第１の従来技術では、有効出射領域３が薄く形成され、これにプリズムシート４が貼付されることによって、光源５側からプリズムシート４に光が入射する。プリズムシート４に光源５側から入射した光はプリズムシート４に形成される微細なプリズムまたはレンズアレにプリズム側から入射する。微細なプリズムやレンズアレにプリズム側から入射した光は、導光板側から入射した光に比べて、光源からの距離が近い部分と遠い部分とに分散されにくく、均一に分散された光の出射を実現しにくいという問題点がある。

第２の従来技術では、出射光制御板を用いることによって多くの光学部材をなくすことができバックライトが薄く作製できるけれども、この出射光制御板を用いても、導光板と出射光制御板との両方の厚みを、この厚み方向の光源の寸法と同じにすることはできず、薄形化に限界があるという問題点がある。

本発明の目的は、入射する光の進行方向を高精度に制御し、光出射面から出射される光の光強度を、光源からの距離に関わらず均一にすることができ、かつ薄形化することのできる導光体、およびこれを備える面発光装置を提供することである。

本発明に従えば、導光体は、導光部と、凹凸形成部とを含んで構成される。導光部は、板状に形成され、光出射面が形成される。光出射面は、導光部の厚み方向に垂直で、面状に光を出射する。光源から発せられる光は、導光部の厚み方向に角度を成して導光部に入射する。凹凸形成部は、導光部の厚み方向内部の予め定める位置に配置され、表面が屈折率界面となる凹凸体が形成される。凹凸体は、光出射面に垂直な方向に突出または陥没する。

また本発明に従えば、面発光装置は、前記導光体を備える。すなわち、導光部と、凹凸形成部とを含んで構成される。導光部は、板状に形成され、光出射面が形成される。光出射面は、導光部の厚み方向に垂直で、面状に光を出射する。光源から発せられる光は、導光部の厚み方向に角度を成して導光部に入射する。凹凸形成部は、導光部の厚み方向内部の予め定める位置に配置され、表面が屈折率界面となる凹凸体が形成される。凹凸体は、光出射面に垂直な方向に突出または陥没する。

本発明によれば、凹凸形成部に対して光出射面側から出射する光の進行方向および、凹凸形成部に対して光出射面とは反対側から出射する光の進行方向を、高精度に制御し、出射させることが可能となる。これによって、光出射面から出射される光の光強度を、光源からの距離に関わらず均一にすることができる。凹凸形成部は、導光体よりも厚み方向いずれかの向きに突出して配置されるのではなく、導光体の厚み方向内部に設けられるので、導光体の厚み方向の寸法を、この厚み方向の光源の寸法に等しく設定することが可能となる。これによって、薄形化することのできる導光体を実現することができる。

また本発明によれば、光強度の分布が均一な面発光装置を実現することができる。また、光出射面から出射される光の進行方向を高い精度で制御することができるので、輝度の高い面発光装置を実現することができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。またそれぞれの実施形態は、本発明に係る技術を具体化するために例示するものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明に係る技術内容は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。以下の説明は、導光体１０、面発光装置１１についての説明をも含む。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る面発光装置の側面図である。面発光装置は、導光体１０を備え、面状に光を出射する。導光体１０は、入射する光の進行方向を変換して出射する。導光体１０には、光源１２に臨んで入光面１３が形成され、導光体１０に入射する光は、入光面１３から入射する。第１実施形態に係る導光体１０は、入射する光を導きから出射する。第１実施形態に係る面発光装置は、たとえば液晶表示装置、パネルメータ、表示灯、面発光スイッチなどに用いられる面状の照明装置であり、本実施形態では、液晶表示装置に用いられるバックライトであるものとした。

液晶表示装置は、たとえば携帯電話、デジタルカメラ、携帯ゲーム機、カーナビゲーション（satellite navigation system）装置、パーソナルコンピュータ、および薄形テレビジョンなどに設けられる。液晶表示装置は、液晶セルの背面から面状に発光するバックライトを含んで構成される。バックライトとしては、光源１２を導光体１０の入光面１３近傍にまたは入光面１３に接触させて設けるエッジライト型バックライトと、光源１２を液晶セルの背面に設ける直下型バックライトとがあり、本実施形態の面発光装置は、エッジライト型バックライトとして用いられる。エッジライト型バックライトは、たとえば冷陰極管、発光ダイオード（light emitting diode, 略称「ＬＥＤ」）などを含む光源１２からの光を、導光体１０の入光面１３に入射させ、導光体１０によって面状に拡散させて、光出射面１４から出射する。

エッジライト型バックライトでは、導光体１０は板状に形成され、導光体１０の厚み方向Ｚに垂直な２つの表面のうち一方の表面は、光出射面１４として光を出射する。光出射面１４を形成する表面部を「光出射面部」１６と称する。導光体１０の厚み方向Ｚに垂直な表面のうち、光出射面１４から最も遠い位置の表面は、背面側表面部１７として、大略的に光出射面に平行に形成される。光出射面１４および背面側表面部１７に対して角度を成す一つの端面は、入光面１３として設定され、入光面１３を介して光源１２からの光は、導光体１０に入射する。

導光体１０は、導光部と、凹凸形成部１９とを含んで構成される。導光部は、面状に光を出射する光出射面１４が形成され、板状に形成される。光出射面１４は、導光部の厚み方向に垂直に形成される。光源から発せられる光は、導光部の厚み方向に角度を成して導光部に入射する。凹凸形成部１９は、導光部の厚み方向内部の予め定める位置に配置され、複数の凹凸体２２が形成される。具体的には、凹凸形成部１９は、大略板状体表面に凹凸体２２が形成され、光出射面１４に平行に配置される。凹凸体２２は、光出射面１４に垂直は方向に突出または陥没する。

導光部は、第１導光部１８と第２導光部２１とを含む。第１導光部には、光出射面が形成される。第２導光部２１は、板状に形成され、凹凸形成部１９に関して第１導光部１８とは反対側に、凹凸形成部１９に臨んで配置される。換言すれば、第１導光部１８と第２導光部２１とは、凹凸形成部１９を挟むように形成される。導光体１０は、凹凸形成部１９に含まれるフィルム状シート２８を中心とし、凹凸体、第１導光部または第２導光部がほぼ対称構造となっている。これによって、例えば、導光体を紫外線硬化樹脂等を用いて作製する場合、硬化収縮によって発生する反りを大幅に抑制することができる。光源１２から発せられる光は、第１導光部１８および第２導光部２１の厚み方向Ｚに角度を成して第１導光部１８および第２導光部２１に入射する。具体的には、光源１２から出射される光のうち少なくとも一部の光の進行方向は、第１導光部１８および第２導光部２１の厚み方向Ｚに垂直で、かつ光出射面１４に平行である。

第１導光部１８および第２導光部２１は、少なくとも透光性を有し、好ましくは成形性に優れた材料、たとえばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン樹脂および機能性を有するノルボルネン系樹脂などの透光性材料を用いて形成することができる。第１導光部１８および第２導光部２１の屈折率は、たとえば導光体１０がアクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂から成る場合、１．４９〜１．５９程度である。第１導光部１８と第２導光部２１とは、一部材で形成されてもよく、またそれぞれ互いに別体に形成された後、配置されてもよい。換言すれば、導光部は、一部材で形成されてもよく、複数の部材から形成されてもよい。

第１導光部１８および第２導光部２１は、それぞれ直方体、具体的には板状、すなわち平板状に形成される。第１導光部１８と第２導光部２１とは、互いに平行に、かつ互いに対向して配置される。これらの厚み方向Ｚを、単に「厚み方向」Ｚと称し、厚み方向Ｚのうち導光体１０の背面側から光出射面１４に向かう向きを「前方」Ｚ１と称し、前方Ｚ１と反対の向きを「後方」Ｚ２と称する。第１導光部１８および第２導光部２１は、厚み方向Ｚに見てそれぞれ長方形に形成される。導光体１０の入光面１３は、第１導光部１８と第２導光部２１とにわたって形成される。入光面１３は、導光体１０を厚み方向Ｚに見たときの長方形の１つの短辺を含み、厚み方向Ｚの直線を含む端面として設定される。したがって、本実施形態において入光面１３は、光出射面１４および背面側表面部１７に垂直である。入光面１３は、入射する光の進行方向を変換するために凹凸が形成されてもよいけれども、本実施形態においては、平滑な平面状に形成される。

入光面１３の法線方向を「長辺方向」Ｘと称する。長辺方向Ｘは、導光体１０を厚み方向Ｚに見たときの長方形の長辺の方向である。長辺方向Ｘのうち、導光部の外部から入光面１３を介して導光部の内部に向かう向きを、「長辺方向一方」Ｘ１と称し、光源１２側と反対の向きを「長辺方向他方」Ｘ２と称する。入光面１３に平行で、厚み方向Ｚに垂直な方向を「短辺方向」Ｙと称する。短辺方向Ｙは、導光体１０を厚み方向Ｚに見たときの長方形の短辺の方向である。

第１導光部１８および第２導光部２１のうち、入光面１３が形成される端部における厚みは、第１導光部１８と第２導光部２１とで同じに設定され、第１導光部１８および第２導光部２１の厚みの合計は、導光体１０の厚みに等しい。換言すれば、入光面１３が形成される端部において、第１導光部１８と第２導光部２１とは厚み方向Ｚに接触して配置される。入光面１３が形成される端部を除く残余の導光体１０において、第１導光部１８と第２導光部２１との間には、凹凸形成部１９が配置される。

図２は、本発明の第１実施形態に係る導光体１０の一部を拡大して表す断面図である。図３は、本発明の第１実施形態における凹凸形成部１９の平面図である。複数の凹凸体２２は、互いに同じ形状および大きさに設定され、凹凸形成部１９は、複数の単位領域２４を含んで形成される。単位領域２４は、１つまたは複数の凹凸体２２を有して互いに同じ形状に形成される。凹凸形成部１９に垂直に見て、各凹凸体２２は、円形に形成される。凹凸形成部１９に垂直に見て、各単位領域２４は、各凹凸体２２の円の中心が正三角形をなす少なくとも３つの凹凸体２２を含む。

凹凸形成部１９には、第１導光部１８に向かって突出する凹凸体２２と第２導光部２１に向かって突出する凹凸体２２とが、いずれも前記凹凸形成部１９の全体にわたって形成される。第１導光部１８に向かって突出する凹凸体２２を「第１導光部側凹凸体」２６と称し、第２導光部２１に向かって突出する凹凸体２２を「第２導光部側凹凸体」２７と称する。第１導光部側凹凸体２６が成すピッチと、第２導光部側凹凸体２７が成すピッチとは、同一に設定される。第１導光部側凹凸体２６と第２導光部側凹凸体２７とは、凹凸形成部１９に平行な方向にずれて形成される。

第１導光部側凹凸体２６および第２導光部側凹凸体２７は、光出射面１４に垂直な直線を軸線とした二次曲線の回転体の一部の形状に形成される。二次曲線は、放物線、双曲線、楕円および円のいずれでもよいけれども、二次曲線は厚み方向に延びる直線に関して線対称であるものとする。本実施形態では仮想的な楕円の長径を厚み方向に配置し、凹部の形状は、楕円をその長径まわりに回転させた形状に形成する。

第１導光部側凹凸体２６は、第１導光部１８側に突出する突出部として形成され、第２導光部側凹凸体２７は、第２導光部２１側に突出する突出部として形成される。第１導光部側凹凸体２６および第２導光部側凹凸体２７は、二次曲線の回転体の形状に形成されるので、その表面は曲面として形成される。曲面として形成される第１導光部側凹凸体２６および第２導光部側凹凸体２７の表面は、そのいずれの部分においても外方に凸の形状を成す。

換言すれば、第１導光部側凹凸体２６と第２導光部側凹凸体２７とは、厚み方向Ｚに重なることを避けて配置される。第１導光部側凹凸体２６および第２導光部側凹凸体２７の、凹凸形成部１９に平行ないずれの向きのピッチも、円形に形成される凹凸体２２の直径以上に設定される。本実施形態では、凹凸体２２のピッチは、凹凸体２２の直径の２倍に設定される。隣接する凹凸体２２の位置を、凹凸形成部１９に平行な方向にピッチの２分の１以上ずらすことで、第１導光部側凹凸体２６と第２導光部側凹凸体２７とが、厚み方向Ｚに重なることを避けることができる。

本実施形態の凹凸形成部１９は、複数の凹凸体２２とフィルム状シート２８とを含んで形成される。各凹凸体２２およびフィルム状シート２８は、透光性を有する部材から形成され、フィルム状シート２８の厚み方向Ｚに垂直な２つの表面部の両方に、複数の凹凸体２２を形成した。各凹凸体２２は、ほぼ半球の形状に形成され、各凹凸体２２のうちフィルムシートの表面部に接触する端面の形状は、円形である。この円の直径はおよそ５０マイクロメートル（micrometers, 略号「μｍ」）に設定される。フィルム状シート２８からその厚み方向Ｚに突出する各凹凸体２２の、厚み方向Ｚの寸法は、およそ３０μｍに設定される。

フィルム状シート２８の表面上において、複数の凹凸体２２は、互いに６０度の角度を成す３つの方向に延びる複数の直線状に配置される。互いに６０度の角度を成す３つの方向を、それぞれ「第１方向」、「第２方向」および「第３方向」と称すると、第１方向に延びる複数の直線同士の間隔と、第２方向に延びる複数の直線同士の間隔と、第３方向に延びる複数の直線同士の間隔とは、それぞれ互いに等しく設定される。この直線間の間隔の寸法を「ａ」とする。フィルム状シート２８の表面上に形成される凹凸体２２は、この３つの方向に延びる複数の直線の交点の位置に配置される。第１、第２または第３方向に隣接する凹凸体２２の円の中心間の距離を「ｂ」とすると、ａとｂとは、次の式（１）の関係を満たす。

これによって複数の凹凸体２２は、フィルム状シート２８の表面上に敷き詰められる複数の仮想的な正三角形の頂点の位置に配置される。換言すれば、１つの凹凸体２２から最も近い他の凹凸体２２は６つあり、この６つの凹凸体２２の円の中心は、正六角形を成す。第１〜第３方向のいずれの方向に隣合ういずれの２つの凹凸体２２も、中心間の距離は１００μｍに設定される。列を成す方向と各列における複数の凹凸体２２のピッチとについて、第１導光部側凹凸体２６と第２導光部側凹凸体２７とは、同じに設定される。厚み方向Ｚに見て、第１導光部側凹凸体２６と第２導光部側凹凸体２７とは、重なることを避けて配置され、各第１導光部側凹凸体２６は、３つの第２導光部側凹凸体２７が成す正三角形の中心点に対応する位置に配置される。

３の平方根の値をｃとすると、第１導光部側凹凸体２６と第２導光部側凹凸体２７とは、仮想的には、厚み方向Ｚに一旦重ねて配置され、その後、第１導光部側凹凸体２６および第２導光部側凹凸体２７のいずれか一方を、第１〜第３方向のうちいずれか１つの方向に５０μｍずらし、この方向に垂直で凹凸形成部１９に平行な方向にｃ×５０μｍずらすことで、配置される。

図４は、本発明の第１実施形態において凹凸形成部１９に形成される複数の単位領域２４を表す図である。凹凸形成部１９を構成するフィルム状シートの第１導光部１８側および第２導光部２１側の各表面部には、複数の単位領域２４が形成される。単位領域２４は、部材として形成されるものではなく、特定の方向に繰返されるパターンとして想定されるものである。本実施形態においては単位領域２４を、前記第１〜第３方向のうち２方向に延びる直線から成る平行四辺形を単位領域２４として、想定する。１つの平行四辺形は各辺の方向に２つずつ、４つの凹凸体２２を含む。凹凸形成部１９には、この平行四辺形が、各辺の方向に繰返され、凹凸体２２が形成される。他の実施形態において単位領域２４は、たとえば正方形に形成され、これが凹凸形成部１９の表面部に隣接して敷き詰められて配置されてもよい。

凹凸形成部１９の表面部は、単位領域２４が隣接して敷き詰められて配置されることによって、各凹凸体２２は、一定の配置パターンとして特定の方向に繰返される。このように本実施形態における複数の凹凸体２２は、偶然性によって散在して配置されるのではなく、特定方向に繰返される一定の単位領域２４に含まれる配置状態として、形成される。

凹凸形成部１９の凹凸体２２は、たとえばインプリント装置を用いて作製してもよい。インプリント装置を用いるときの金型は、たとえばエンドミルおよびダイヤモンドバイトのいずれかを用いて直接加工し、作製してもよい。または、たとえばエキシマレーザやグレースケールマスクを用いたリソグラフィによって作製することもでき、ナノ秒〜フェムト秒の時間的範囲のいずれかの時間的範囲でパルスレーザを出射することのできるレーザ装置を用いて作製することもできる。

本実施形態においては、凹凸形成部１９の第１導光部側凹凸体と第１導光部１８とは、接着層によって接着される。接着層は、凹凸形成部１９の第１導光部側凹凸体２６の先端部と第１導光部１８との間に接着剤を配置し、接着剤を固化することによって、形成される。凹凸形成部１９の第２導光部側凹凸体と第２導光部２１とも、同様に、接着層によって接着される。この場合には、凹凸形成部１９の第２導光部側凹凸体２７の先端部と第２導光部２１との間に接着剤を配置する。固化したときの接着層の厚みは、たとえば２μｍに設定される。

異なる視点で見ると、導光部の内部には、内部領域が形成されている。内部領域は、第１導光部１８および第１導光部側凹凸体２６、または、第２導光部２１および第２導光部側凹凸体２７に囲まれて形成される。内部領域は、気体または固体が配置され、この気体または固体は、第１導光部および第１導光部側凹凸体２６、または第２導光部および第２導光部側凹凸体２７よりも屈折率が小さく設定される。内部領域は、換言すれば、低屈折率領域３２である。

導光部の内部領域は、第１導光部１８および第２導光部の間に位置する。内部領域の一部は、フィルム状シート２８よりも光出射面側に位置し、この内部領域の位置よりも光出射面側に第１導光部１８が位置する。内部領域の他の一部は、フィルム状シート２８よりも背面側に位置し、この内部領域の位置よりも背面側表面部側に第２導光部２１が位置する。第１導光部１８と第２導光部２１との間の空間には凹凸形成部１９が形成され、第１導光部１８と第２導光部２１との間の空間のうち、凹凸形成部１９を除く残余の空間に、低屈折率領域３２が形成される。第１導光部に隣接して位置する低屈折率領域３２部分の屈折率は、凹凸体２２および第１導光部の屈折率よりも小さく、また第２導光部に隣接して位置する低屈折率領域３２部分の屈折率は、凹凸体２２および第２導光部の屈折率よりも小さい。

本実施形態において低屈折率領域３２には、屈折率がほぼ１である空気が位置する。具体的には、フィルム状シート２８と第１導光部１８との間であって、光出射面側に突出する凹凸体２２を除く領域に空気が位置しており、フィルム状シート２８と第２導光部２１との間であって、反射面側に突出する凹凸体２２を除く領域にも空気が位置している。第１導光部１８の屈折率、凹凸体２２の屈折率、フィルムシートの屈折率、および第２導光部２１の屈折率は、空気の屈折率に比べて高く設定される。たとえば、アクリル系樹脂であれば、屈折率は約１．５である。

したがって、第１導光部側凹凸体２６および第２導光部側凹凸体２７と、低屈折率領域に位置する空気との界面の内外における屈折率を比較すると、曲面として形成される界面の凸側に位置する部材の屈折率は、凹側に位置する部材の屈折率よりも小さい。これによって、凹凸体へ入射した光を効率的に集光することができる。

図５は、本発明の第１実施形態に係る面発光装置の平面図である。導光部に対して光源１２は、光出射面１４に平行な予め定める向きに隣接して設けられ、光出射面１４に垂直な方向において、光源１２の寸法と導光部の寸法とが同じに設定される。換言すれば、導光体１０の厚み方向Ｚの寸法は、光源１２の厚み方向Ｚの寸法と同一に設定される。具体的には、第１導光部１８、第２導光部２１および凹凸形成部１９に対して、光源１２は、光出射面１４に平行な予め定める向きに隣接して設けられ、光出射面１４に垂直な方向において、光源１２の寸法と、第１導光部１８、第２導光部２１および凹凸形成部１９の寸法の合計とが同じに設定される。

光源１２は、第１導光部１８、第２導光部２１および凹凸形成部１９に対して、厚み方向Ｚに垂直ないずれかの向きに隣接して設けられる。本実施形態において光源１２は、発光部を含む発光素子であり、発光部は、ＬＥＤによって実現される。光源１２は、電源（図示せず）から電力が供給されることによって稼動し、発散光を出射する。面発光装置は、光源１２支持部材をさらに含み、光源１２は、光源１２支持部材（図示せず）によって導光体１０に対して固定される。光源１２光源１２支持部材は、光源１２の表面のうち導光体１０の入光面１３に臨む表面を除く残余の表面を覆って設けられる。発光素子は、発光部と、発光部を被覆する透光性樹脂とを含んで形成される。透光性樹脂は、発光部から発せられる光の一部を吸収して、発光部から発せられる光とは異なる波長の光を出射する。

透光性樹脂は、照射される光の一部を吸収して蛍光を発する蛍光物質を含んで構成される。蛍光物質は、照射される光の一部を吸収することによって励起され、電子遷移する。電子遷移は、エネルギー準位の異なる軌道間での電子遷移、金属−配位子電荷移動（ metal to ligand charge transfer, 略号「ＭＬＣＴ」）、配位子−金属電荷移動（ ligand to metal charge transfer, 略号「ＬＭＣＴ」）などの場合を含む。蛍光物質の分子間配置は、電子遷移によって変位し、蛍光物質からの発光は、分子間配置が緩和によって変位した後に起こる。したがって、蛍光物質から発せられる蛍光の波長は、蛍光物質が吸収した光の波長よりも必ず長くなる。この現象は、ストークスシフトとして知られる。換言すれば、蛍光物質は、発光部からの光の波長を変換するものである。

発光部が紫外線を出射する場合には、蛍光物質としては、紫外線を吸収して可視光を出射する材料を用いる。また発光部が可視光を出射する場合には、蛍光物質は、可視光を吸収して、これよりも長波長の可視光を出射する材料を用いる。たとえば発光部が、４６０ナノメートル（nanometers, 略号「ｎｍ」）程度の波長を中心とした青色の光を出射し、蛍光物質がこの光を吸収して、６１０ｎｍ程度の波長を中心とした黄橙の光を出射すれば、青色と黄橙とは補色であるので、発光部と蛍光物質とを合わせて発光素子は、ほぼ白色の光を発することができる。

蛍光物質としては、たとえばペリレン系誘導体、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、またはＹＡＧ：Ｃｅなどの蛍光物質、ＥｕおよびＣｒの少なくともいずれか一方が添加されることによって光学素子としての機能が活性化された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２などの蛍光物質を用いることができる。ペリレン（perylene）は、peri-ジナフタレン（peri- dinaphthalene）またはジベンゾ［de,kl］アントラセン（dibenz［ke,kl］anthracene）とも呼ばれる物質で、ペリレン系誘導体は、ペリレンの炭素骨格に化学修飾された化合物の総称である。Ｚｎは亜鉛、Ｃｄはカドミウム、Ｓは硫黄、Ｃｕは銅、Ｏは酸素、ＹＡＧはイットリウム・アルミニウム・ガーネット（Yttrium Aluminum Garnet）、Ｃｅはセリウム、Ｅｕはユーロピウム、Ｃｒはクロム、Ｃａはカルシウム、Ｓｉはケイ素を表す。

特にＹＡＧ：Ｃｅから成る蛍光物質を利用した場合には、青色に発光する発光部からの光の一部を吸収して、補色に近い黄色系の光を発することができ、発光部からの光と蛍光物質からの光とで白色光を形成することができる。またＥｕおよびＣｒの少なくともいずれか一方が添加されることによって活性化された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２を用いれば、発光部からの青色の光の一部を吸収して補色に近い赤色系の光を発することができる。

発光部としては、たとえば窒化物系化合物半導体であって、次の組成式（２）で示される材料を、好適に用いることができる。
Ｉｎ_ｉＧａ_ｊＡｌ_ｋＮ …（２）

組成式（１）において、Ｉｎはインジウム、Ｇａはガリウム、Ａｌはアルミニウム、Ｎは窒素を表し、ｉ、ｊ、およびｋは、各元素の比を表す添え字である。組成式（１）においてｉ、ｊおよびｋは、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１を満たす。発光部を成す材料としては、組成式（１）に示す材料のみならず、ＩｎＧａＮおよび特定の不純物をドープしたＧａＮなどを用いることができる。これらの材料からなる半導体素子は、基板上にＩｎＧａＮおよびＧａＮなどの半導体を有機金属気相成長（metal organic chemical vapor deposition, 略称「ＭＯＣＶＤ」）法などによって発光層として成長させることによって形成される。

半導体素子の構造としては、金属／絶縁体／半導体（metal/insulator/semiconductor, 略称「ＭＩＳ」）接合、ＰＩＮ接合（PIN junction）などが形成されるヘテロ構造、ホモ構造およびダブルへテロ構造のものとすることができる。また半導体発生層を量子効果が生じる薄膜で形成した単一量子井戸型構造および多量子井戸型構造とすることも可能である。

光源１２は、入光面１３近傍にまたは入射面に接触して１つ以上配置される。本実施形態において光源１２は、規定光量が１．５カンデラ（candela, 略号「ｃｄ」）の発光部を用いた発光ダイオード（light emitting diode, 略称「ＬＥＤ」）を含み、４つ使用される。４つの光源１２はいずれも入光面１３に臨んで短辺方向Ｙに等間隔に配置され、光源１２のピッチは９ミリメートル（millimeters, 略号「ｍｍ」）に設定される。したがって、１つの光源１２の短辺方向Ｙ中央と、これに隣接する光源１２の短辺方向Ｙとの中央とは、短辺方向Ｙに９ｍｍ離れて配置される。

導光部のうち光出射面１４側の表面部、および導光部のうち光出射面１４から厚み方向Ｚに最も離れた位置の表面部のうちの少なくとも一部には、プリズム状の凹凸形状部分３３が形成される。具体的には、光出射面部１６の一部と第２導光部２１の反射シート３７側に臨む背面側表面部の一部とに凹凸形状部分３３が形成される。凹凸形状部分３３は、光出射面部１６および背面側表面部１７のうちいずれか一方に形成されてもよく、両方に形成されてもよい。また凹凸形状部分３３は、光出射面部１６および背面側表面部１７のそれぞれの一部に形成されてもよく、全面に形成されていてもよい。本実施形態において凹凸形成部は、光出射面部１６および背面側表面部１７の両方に形成され、光出射面部１６および背面側表面部１７の全体にわたって複数形成される。

各凹凸形状部分３３は、多面体の一部を成す形状に形成される。本実施形態において各凹凸形状部分３３は、三角柱の形状の一部を成して形成される。三角柱の軸線は短辺方向Ｙに配置される。したがって、短辺方向Ｙに見た凹凸形状部分３３の形状は、三角形の一部を成す。第１導光部１８に形成される各凹凸形状部分３３は、短辺方向Ｙに延びる稜線を形成し最も前方Ｚ１に突出した稜線部３４と、稜線部３４から長辺方向一方Ｘ１または他方Ｘ２に向かうにつれて後方Ｚ２に向かう２つの斜面部３６とを含んで形成される。したがって第１導光部１８に形成される凹凸形状部分３３のうち前方Ｚ１に臨む表面部は、稜線部３４を棟とする切妻屋根のような形状に形成される。２つの斜面部３６の表面が成す角度は、本実施形態においては１７０度に設定される。

第２導光部２１に形成される各凹凸形状部分３３は、短辺方向Ｙに延びる稜線を形成し最も後方Ｚ２に突出した稜線部３４と、稜線部３４から長辺方向一方Ｘ１または他方Ｘ２に向かうにつれて前方Ｚ１に向かう２つの斜面部３６とを含んで形成される。したがって第２導光部２１に形成される凹凸形状部分３３のうち後方Ｚ２に臨む表面部は、稜線部３４を棟とする切妻屋根のような形状に形成される。２つの斜面部３６の表面が成す角度は、本実施形態においては１７０度に設定される。

第１導光部１８および第２導光部２１に形成される凹凸形状部分３３において、各凹凸形状部分３３は、長辺方向に垂直で稜線３４を通過する仮想面を基準として面対称に形成される。複数の凹凸形状部分３３は、互いに同じ形状および同じ大きさに形成され、長辺方向Ｘに並ぶ。長辺方向Ｘに隣接する凹凸形状部分３３間は、斜面部３６の表面が交わることによって谷の形状に形成される。谷の形状に形成される部分と稜線部３４との厚み方向Ｚの距離は、およそ２μｍに設定され、長辺方向Ｘに隣接する稜線部３４間のピッチは、およそ４６μｍに設定される。

導光体よりも後方Ｚ２には、反射シート３７が配置される。導光体１０のうち第２導光部２１の後方Ｚ２の背面側表面部１７、すなわち光出射面部１６から厚み方向Ｚに最も遠い位置の表面部に、透光性を有しかつ第２導光部２１よりも屈折率の小さい材料からなる接着剤を塗布し、この接着剤に後方Ｚ２側から反射シート３７を貼り付けてもよい。反射シート３７は、反射率が可及的に１００％に近い反射表面部を有しており、反射表面部を第２導光部２１に向けて配置される。

反射シート３７は、住友３Ｍの「ＥＳＲ」を使用した。反射シート３７よりも後方Ｚ２側には、遮光テープを貼付した。遮光テープは反射シート３７の後方Ｚ２側から反射シート３７の全面にわたって貼付し、たとえば日東電工の遮光反射両面接着テープＮｏ．５６８０Ｗを使用することができる。導光体は、樹脂製フレームや遮光テープ等によって固定されるけれども、樹脂製フレームおよび遮光テープは図示を省略している。

光源１２から発せられた光は、広がりながら導光体１０に入光面１３から入射する。入光面１３から導光体１０に入射した光は、第１導光部１８と第２導光部２１とに入射する。第１導光部１８と第２導光部２１とに入射した光の一部は、入光面１３近傍の光出射面１４から前方Ｚ１に出射されるが、大部分は広がりながら第１導光部１８および第２導光部２１の中を長辺方向一方Ｘ１に進行する。入光面１３から第１導光部１８に入射した光の一部は、凹凸形成部１９を介して第２導光部２１に入射し、入光面１３から第２導光部２１に入射した光の一部は、凹凸形成部１９を介して第１導光部１８に入射する。凹凸形成部１９に入射した光は、凹凸体によって集光される。

凹凸形成部１９には複数の凹凸体２２が形成されており、凹凸体２２を光が通過するときには、凹凸体界面で反射および屈折され、通過する以前に比べて、光線束の発散角が変化する。凹凸体２２に入射し透過する光は、凹凸体２２の形状と、凹凸体２２の周囲に形成される低屈折率領域３２との界面で、１回または複数回反射し前方Ｚ１または後方Ｚ２の方向へと光線の向きが変えられる。本実施形態において低屈折率領域３２には空気が位置し、凹凸体２２を成す部材と空気との界面において、両屈折率が異なることによって反射が起こり、集光される。

第１導光部１８に入射し、光出射面１４に到達した光は、あるいは出射および屈折しあるいは反射される。第１導光部１８の中を進行する光のうち、光出射面１４から厚み方向Ｚに最も遠く、後方Ｚ２に位置する表面に到達した光も、一部は出射および屈折し、一部は反射される。第２導光部２１に入射し第２導光部２１中を進行する光のうち、背面側表面部１７を出射および屈折した光は、反射シート３７で反射され、反射シート３７よりも後方Ｚ２に進行することなく、前方Ｚ１に進路が変更される。第２導光部２１のうち、最も光出射面１４に近い位置の表面部に到達した光は、一部が反射され、一部は出射および屈折する。導光体１０に入射し導光体１０中を進行する光は、このように屈折と反射とを繰返し、光源１２からの距離に関わらず一様な光強度の分布を有する光として光出射面１４から出射される。

面発光装置は、光源１２からの光を一様な面状の光として出射する装置であり、バックライトを用いる画像表示装置に用いられる。本実施形態では、２．４インチの携帯電話の液晶表示装置に用いた。導光体１０の長辺方向Ｘの寸法は５５ｍｍとし、短辺方向Ｙの寸法は３９ｍｍ、厚み方向Ｚの寸法は０．４ｍｍとした。本実施形態の導光体１０では、凹凸形成部１９の厚み方向Ｚの位置は導光体１０の厚み方向Ｚの中央位置に配置される。光源１２の、厚み方向Ｚの寸法は０．４ｍｍであり、導光体１０の厚みと同じ寸法である。

このように規定することによって、第１導光部１８および第２導光部２１を進行する光は、光源１２からの距離に関わらず一様な分布を示す光となって光出射面１４から出射される。また光源１２の厚み方向Ｚの寸法に対して、導光体１０の厚みを必要最小限の厚みとすることができる。

第１実施形態によれば、凹凸形成部１９は、導光部の厚み方向内部の予め定める位置に配置され、複数の凹凸体２２が形成される。これによって、凹凸形成部１９に対して光出射面１４側から入射する光の進行方向、および凹凸形成部１９に対して光出射面１４とは反対側から入射する光の進行方向を、高精度に制御し、出射させることが可能となる。これによって、光出射面１４から出射される光の光強度を、光源１２からの距離に関わらず均一にし、光出射面に垂直な光を増やすことができる。凹凸形成部１９は、導光体１０よりも厚み方向Ｚいずれかに飛び出して配置されるのではなく、導光体１０の厚み方向Ｚ内部に設けられるので、導光体１０の厚み方向Ｚの寸法を、この厚み方向Ｚの光源１２の寸法に等しく設定することが可能となる。これによって、薄形化することのできる導光体１０を実現することができる。

また第１実施形態によれば、導光部は、第１導光部１８と第２導光部２１とを含み、第１導光部１８には、光出射面１４が形成される。第１導光部および第２導光部２１は、凹凸形成部１９をはさむようにして、凹凸形成部１９に臨んで配置される。これによって、凹凸形成部１９を通過する光を凹凸体２２によって制御し、凹凸形成部１９よりも光出射面１４側の導光体１０内で伝播される光を第１導光部１８によって制御し、凹凸形成部１９よりも光出射面１４とは反対側の導光体１０内で伝播される光を第２導光部２１によって制御することが可能となる。したがって導光体１０は、入射する光の進行方向を、高精度に制御し、出射させることが可能となる。

また第１実施形態によれば、複数の凹凸体２２は、互いに同じ形状および大きさに設定され、凹凸形成部１９は、複数の単位領域２４を含んで形成される。単位領域２４は、１つまたは複数の凹凸体２２を有して互いに同じ形状に形成される。これによって、凹凸形状層における各凹凸体２２の形成に係る偶然性を排除することができる。各凹凸体２２は、ランダムに形成されるわけではないので、凹凸形状層に到達する光の進行方向を、高い精度で制御して出射させることが可能となる。

また第１実施形態によれば、凹凸形成部１９に垂直に見て、各凹凸体２２は、円形に形成される。これによって、厚み方向Ｚに垂直ないずれの向きにも異方性を持たないので、凹凸形成部１９の形成を容易にすることができる。また、あらゆる方向からの光を等しく効率的に集光させることができ、空間分布を均一にすることができる。

また第１実施形態によれば、凹凸形成部１９に垂直に見て、各単位領域２４は、各凹凸体２２の円の中心が正三角形をなす少なくとも３つの凹凸体２２を含む。これによって、凹凸形成部１９に予めピッチを設定して凹凸体２２を形成するときに、単位面積の凹凸形成部１９の中に多くの凹凸体２２を配置することができる。したがって、単位面積の凹凸形成部１９に形成される凹凸体２２の個数が少ない場合に比べて、凹凸形成部１９による光の進路変更の効率を、高くすることができる。

また第１実施形態によれば、第１導光部側凹凸体２６および第２導光部側凹凸体２７は、光出射面１４に垂直な直線を軸線とした二次曲線の回転体の一部の形状に形成される。これによって、光出射面１４に平行ないずれかの向きから凹凸体２２に接触する部材と凹凸体２２との界面は、二次曲線の回転体の一部を成す形状に形成される。したがって、凹凸形成部１９に入射した光の集光度を変化させることができる。これによって、たとえば光出射面１４に平行ないずれかの向きから凹凸体２２に接触する部材と凹凸体２２との界面が多面体の一部として形成される場合に比べて、凹凸形成部１９に入射した光に対して、光の進行方向を連続的に変化させることができる。したがって、光の進行方向に多様性を持たせることができる。これによって、光出射面から出射される光の光強度を向上させることができる。

また第１実施形態によれば、凹凸形成部１９には、第１導光部側凹凸体２６と第２導光部側凹凸体２７とが、いずれも前記凹凸形成部１９の全体にわたって形成される。これによって、第１導光部１８から凹凸形成部１９を介して第２導光部２１側に進行する光に対する凹凸体２２の影響と、これとは逆向きに進行する光に対する凹凸体２２の影響とが異なる場合にも、第１導光部１８側からの光に対する影響と部２１側からの光に対する影響とを高い精度で進路変更させる凹凸形成部１９を実現することができる。したがって、凹凸形成部１９に到達する光を、高い精度で進路変更させることができる。

また第１実施形態によれば、第１導光部側凹凸体２６と第２導光部側凹凸体２７とは、凹凸形成部１９に平行な方向にずれて形成される。これによって、第１導光部側凹凸体２６と第２導光部側凹凸体２７とは、厚み方向Ｚに重なることを避けて配置される。したがって凹凸形成部１９は、第１導光部１８側から凹凸形成部１９に到達する光に対しても、第２導光部２１側から凹凸形成部１９に到達する光に対しても影響することができ、かつ第１導光部１８側から到達する光にも第２導光部２１側から到達する光にも、第１導光部１８側に形成される凹凸体２２および第２導光部２１側に形成される凹凸体２２のいずれか一方の凹凸体２２によって進路変更させることができる。これによって、凹凸形成部に到達する光を高い精度で制御することができる。

また第１実施形態によれば、第１導光部１８と第２導光部２１との間には凹凸形成部１９が形成され、除く残余の領域には、低屈折率領域３２が形成される。低屈折率領域３２部分の屈折率は、たとえば屈折率が１．４以下であって、第１導光部１８、第２導光部２１および凹凸形成部１９の屈折率よりも小さい。これによって、低屈折率領域３２が形成されない場合に比べて、凹凸形成部１９に到達する光への、凹凸形成部１９による影響を大きくすることができる。したがって、凹凸形成部１９による光の進路変更の効率を高くすることができる。

また第１実施形態によれば、低屈折率領域３２には、空気が位置する。これによって、第１導光部１８、第２導光部２１および凹凸形成部１９の屈折率との差を、樹脂等固体を充填する場合と比べて、大きくすることができ、凹凸形成部１９による光の進路変更の効率を高くすることができる。また、低屈折率領域３２を、部位による屈折率に差異のない均一な領域とすることができる。さらに、低屈折率領域３２を何らかの部材によって実現する場合に比べて、部品点数を削減することができ、製造工程数を低減することができる。

また第１実施形態によれば、第１導光部１８第１導光部１８のうち光出射面１４側の表面部、および第２導光部２１のうち光出射面１４から厚み方向Ｚに最も離れた位置の表面部のうちの少なくとも一部には、プリズム状の凹凸形状部分３３が形成される。これによって、凹凸形状部分３３が形成されない場合に比べて、光出射面１４から出射される光を、凹凸形状部分３３によって、散乱させることができる。したがって、光出射面１４から出射される光の光強度の分布を、均一にすることができる。

また第１実施形態によれば、第１導光部１８、第２導光部２１および凹凸形成部１９に対して、光源１２は、光出射面１４に平行な予め定める向きに隣接して設けられ、光出射面１４に垂直な方向において、光源１２の寸法と、第１導光部１８、第２導光部２１および凹凸形成部１９の寸法とが同じに設定される。換言すれば、導光体１０の厚み方向Ｚの寸法は、光源１２の厚み方向Ｚの寸法と同一に設定される。光源１２は、第１導光部１８、第２導光部２１および凹凸形成部１９に対して、厚み方向Ｚに垂直ないずれかの向きに隣接して設けられる。これによって、導光体１０の厚みを、必要最小限の厚みとすることができる。

また第１実施形態によれば、面発光装置は、前記導光体１０を備える。これによって、光強度の分布が均一な面発光装置を実現することができる。また、光出射面１４から出射される光の進行方向を高い精度で制御することができるので、輝度の高い面発光装置を実現することができる。

また第１実施形態によれば、導光体１０は、凹凸形成部１９を中心として、凹凸体、第１導光部および第２導光部がほぼ対称構造となっている。これによって、例えば、導光体の一部または全部を紫外線硬化樹脂等を用いて作製する場合、硬化収縮によって発生する反りを大幅に抑制することができる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る導光体１０の側面図である。第２実施形態に係る導光体１０は、第１実施形態に係る導光体１０に類似しており、以下、第１実施形態に対する第２実施形態の相違点を中心に説明する。第２実施形態において、背面側表面部１７には、たとえば銀、アルミニウムの単体金属などによって実現される反射性塗料４０を塗布する。これによって、導光体１０の厚み方向Ｚに垂直な表面のうち、光出射面１４から最も遠い位置の表面は、背面側表面部１７として、導光体１０内部から到達する光を反射する。したがって、反射シート３７を用いる場合に比べて、面発光装置の厚み方向Ｚの寸法を小さくすることができる。

（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態に係る導光体１０の側面図である。図８は、本発明の第３実施形態に係る導光体１０の平面図である。第３実施形態に係る導光体１０は、第１実施形態に係る導光体１０に類似しており、以下、第１実施形態に対する第３実施形態の相違点を中心に説明する。第３実施形態において、凹凸形成部１９には、第１導光部側突出領域３８と、第２導光部側突出領域３９とが形成される。第１導光部側突出領域３８には、第１導光部側凹凸体２６が形成され、第２導光部側突出領域３９には、第２導光部側凹凸体２７が形成される。第１導光部側凹凸体２６は、第１導光部１８に向かって先細状に突出する凹凸体２２であり、第２導光部側凹凸体２７は、第２導光部２１側に向かって先細状に突出する凹凸体２２である。第３実施形態において、第１導光部側突出領域３８には、第２導光部側凹凸体２７は形成されず、第２導光部側突出領域３９には、第１導光部側凹凸体２６は形成されない。

導光体１０のうち、入光面１３から遠い長辺方向一方Ｘ１寄りの導光体１０を「一方側導光体」４２と称し、入光面１３に近い長辺方向他方Ｘ２寄りの導光体１０を「他方側導光体」４４と称する。光は導光体１０に対して入光面１３から入射する。したがって、第１実施形態においては、他方側導光体４４を通過する光の光強度は、一方側導光体４２を通過する光の光強度よりも強くなる。一方側導光体４２から出射される光の光強度と、他方側導光体４４から出射される光の光強度とを等しくするためには、一方側導光体４２を通過する光の光強度に対して光出射面１４から出射される光の光強度の割合を大きく、他方側導光体４４を通過する光の光強度に対して光出射面１４から出射される光の光強度の割合を小さくする必要がある。

第３実施形態では、一方側導光体４２内に第２導光部側突出領域３９を配置し、他方側導光体４４内に第１導光部側突出領域３８を配置する。本実施形態では第２導光部側突出領域３９と第１導光部側突出領域３８との境界を、導光体１０の長辺方向Ｘ中央部に設け、第２導光部側突出領域３９の面積と第１導光部側突出領域３８の面積とを同じに設定したけれども、他の実施形態において、第２導光部側突出領域３９と第１導光部側突出領域３８とは、異なる面積に設定されてもよい。

それぞれの設定は、使用する第１導光部１８、第２導光部２１、フィルム状シート２８および凹凸体２２の屈折率にも、また各凹凸体２２の形状、配置パターン、第１導光部１８および第２導光部２１に形成される凹凸形状部分３３の形状にも適応して設定されることが好ましい。一方側導光体４２内に第２導光部側突出領域３９を配置し、他方側導光体４４内に第１導光部側突出領域３８を配置することによって、一方側導光体４２から出射される光の光強度と、他方側導光体４４から出射される光の光強度とを等しくすることができる。

第２導光部２１の背面側表面部１７のうち、第２導光部側突出領域３９に対応する領域にはプリズム状の凹凸形状部分３３が形成される。第２導光部２１の背面側表面部１７のうち、第１導光部側突出領域３８に対応する領域は、厚み方向Ｚに垂直かつ平坦な形状に形成される。第１導光部１８の光出射面部１６のうち、第１導光部側突出領域３８に対応する領域にはプリズム状の凹凸形状部分３３が形成される。第１導光部１８の背面側表面部１７のうち、第２導光部側突出領域３９に対応する領域は、厚み方向Ｚに垂直かつ平坦な形状に形成される。

第１導光部側突出領域３８の凹凸形成部１９の第２導光部２１側の表面部と、第２導光部側突出領域３９の凹凸形成部１９の第１導光部１８側の表面部とは、いずれも平坦に形成される。これによって、第１導光部１８および第２導光部２１内を通り、第２導光部において第１導光部側突出領域３８での出射、および第１導光部において第２導光部側突出領域３９での出射を防止することができる。

第１導光部１８と第２導光部２１とを含めて「導光部」と称する。導光部を通り凹凸形状部分３３に到達する光のうち、進行方向の厚み方向Ｚ成分が光出射面１４に平行な成分よりも大きい光は、凹凸形状部分３３の界面で出射しやすく、光出射面１４に平行な成分が厚み方向Ｚ成分よりも大きい光は、凹凸形状部分３３の界面で反射されやすい。凹凸形成部分３３の斜面部は、厚み方向Ｚに対して４５度よりも大きい角度を成して形成される。したがって、導光部内から凹凸形状部分３３に到達する光のうち、光出射面１４に平行な成分が厚み方向Ｚ成分よりも大きい光が、凹凸形状部分３３によって反射されると、反射される前より厚み方向Ｚ成分が大きくなる。すなわち、凹凸形状部分３３によって反射を繰り返した光は、厚み方向Ｚ成分の大きい光が多い。

凹凸形状部分３３に反射されることによって、厚み方向Ｚ成分が光出射面１４に平行な成分よりもある程度大きくなった光は、凹凸体２２が形成される側から凹凸形成部１９へ入射する確立が高くなる。逆に、凹凸形状部分３３が存在しない領域では、伝播する光の厚み方向Ｚ成分が光出射面１４に平行な成分よりも小さいままであるため、凹凸形成部１９へ入射しない。これによって、第１導光部または第２導光部から凹凸形成部１９へ入射する領域を別個にすることができる。つまり、第１導光部側突出領域３８が形成される領域において第２導光部では凹凸形状部分３３がなく、第２導光部を伝播する光は、進行方向の厚み方向Ｚ成分が光出射面１４に平行な成分よりも小さいままとなり、光出射面１４から出射しない。第２導光部側突出領域３９が形成される領域において第１導光部１８では凹凸形状部分３３がなく、第１導光部を伝播する光は、進行方向の厚み方向Ｚ成分が光出射面１４に平行な成分よりも小さいままとなり、光出射面１４から出射しない。

凹凸形状部分３３および第２導光部側突出領域３８の配置されていない領域では、第２導光部内を伝播する光が出射せず、全反射によってほぼ無損失で一方側導光部へと伝播される。したがって、一方側と他方側での光強度を同様にすることができる。

第３実施形態によれば、凹凸形成部１９には、第１導光部側突出領域３８と、第２導光部側突出領域３９とが形成される。これによって、第１導光部側突出領域３８または第２導光部側突出領域３９は、第１導光部および第２導光部内を伝播する光のどちらかのみを光出射面から出射させることができる。したがって、第１導光部１８から凹凸形成部１９へ入射する領域と、第２導光部２１から凹凸形成部１９へ入射する領域とを分け、それぞれ第１導光部側突出領域３８および第２導光部側突出領域３９のいずれか一方を配置させることで、第１導光部または第２導光部のいずれか一方では凹凸形成部１９へ入射せず入光面から遠い位置へ光が伝播するため、入光面側と反対側の光出射面から出射する光の強度分布を均一化させることができる。

（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態における凹凸体２２の形状を表す図である。図９（ａ）凹凸体２２の平面図であり、図９（ｂ）は、第４実施形態における凹凸体２２を図９（ａ）に示す切断面線Ｓ１−Ｓ１で切断して見た断面図であり、図９（ｃ）は、第４実施形態における凹凸体２２を図９（ａ）に示す切断面線Ｓ２−Ｓ２で切断して見た断面図であり、図９（ｄ）は、第４実施形態における凹凸体２２の配置パターンを表す平面図である。第４実施形態に係る導光体１０は、第１実施形態に係る導光体１０に類似しており、以下、第１実施形態に対する第４実施形態の相違点を中心に説明する。

図９（ａ）に示すように、第４実施形態において凹凸体２２は、凸に形成される。凹凸体２２内部に位置する凸領域は、厚み方向Ｚに見て長手形状に形成される。大略的には楕円形状に形成され、長手方向一方の端部は丸く、長手方向他方の端部は尖って形成される。図９（ｂ）に示すように、凸領域の、丸く形成される長手方向一方の厚み方向Ｚの変化量は、尖って形成される長手方向他方の厚み方向Ｚの変化量よりも大きく設定され、長手方向に傾斜する。換言すれば、凸領域は、丸く形成される部分が尖って形成される部分よりも勾配が大きく形成される。凸領域の長手方向に垂直な断面形状は、図９（ｃ）に示すように、短手方向の一方で湾曲し、他方で直線的な形状に形成される。

複数の凹凸体２２は、図９（ｄ）に示すように、短辺方向Ｙには同じ向きの姿勢に形成され、長辺方向Ｘには長手方向が交互に異なる向きに形成される。言い換えると、長辺方向Ｘに隣り合う２つの凹凸体２２は、短辺方向Ｙに垂直な面を基準に対称となっている。単位領域２４は２つの凹凸体２２を含む形状に設定することができ、この単位領域２４がフィルム状シート２８の表面に平行な２つの方向に隣接して配置される。このような形状とすることによって、隣接する凹凸体２２を互いに近接して配置することができる。したがって、第１導光部及び第２導光部から凹凸形成部１９へ入射する光のうち、凹凸体２２へ入射する光の割合を、可及的に大きくすることができる。

（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態に係る面発光装置の側面図である。第５実施形態に係る面発光装置は、第１実施形態に係る面発光装置に類似しており、以下、第１実施形態に対する第５実施形態の相違点を中心に説明する。第５実施形態に係る面発光装置では、凹凸形成部１９は２つ独立して設けられる。各凹凸形成部１９には、その厚み方向Ｚに垂直な２つの表面のうち、一方に凹凸体２２が形成される。各凹凸形成部１９は、光出射面１４の面積のおよそ半分の面積に形成される。

２つの凹凸形成部１９のうち一方は、光出射面１４のうち長辺方向一方Ｘ１側の半分に対応して、他方の凹凸形成部１９よりも長辺方向他方Ｘ２に配置される。２つの凹凸形成部１９のうち他方は、光出射面１４のうち長辺方向他方Ｘ２側の半分に対応して、一方の凹凸形成部１９よりも長辺方向他方Ｘ２に配置される。この凹凸形成部１９は、凹凸体２２を第２導光部２１側に向けて配置される。２つの凹凸形成部１９は、導光体１０のうち入光面１３近傍の一部を除く残余の導光体１０内に配置される。この凹凸形成部１９は、凹凸体２２を第１導光部１８側に向けて配置される。

２つの凹凸形成部１９は、配置されるときの姿勢の向きが厚み方向Ｚに異なるけれども、作製されるときには、同一部品として、または同一の形状を成す部品として作製することができる。したがって、１つのフィルム状シート２８に第１導光部側突出領域３８と第２導光部側突出領域３９とを形成する第３実施形態に比べて、作製を容易にすることができる。また、第３実施形態に比べて、厚み方向Ｚに余分な隙間がなくなるため導光体全体を薄く作製することができる。

（第６実施形態）
図１１は、本発明の第６実施形態に係る面発光装置の側面図である。図１２は、本発明の第６実施形態に係る面発光装置の平面図である。第６実施形態に係る面発光装置は、第５実施形態に係る面発光装置に類似しており、以下、第５実施形態に対する第６実施形態の相違点を中心に説明する。第６実施形態に係る面発光装置では、凹凸形成部１９は厚み方向Ｚに見て矩形に形成され、導光体１０内において、長辺方向Ｘにも短辺方向Ｙにも複数配置される。

第１導光部１８、第２導光部２１、フィルム状シート２８および凹凸体２２の屈折率、第１導光部１８および第２導光部２１に形成される凹凸形状部分３３の形状によっては、導光体１０の長辺方向一方Ｘ１寄りの部分と長辺方向他方Ｘ２寄りの部分との２つの領域において、光強度の差異が生じ不均一になる場合もある。このような場合には、図１１および図１２に示すように、凹凸形成部１９を長辺方向Ｘにも短辺方向Ｙにも複数配置する。第６実施形態では、図１２に示すように、複数の凹凸形成部１９は、厚み方向Ｚに見て市松模様の形状を成して配置される。長辺方向Ｘおよび短辺方向Ｙに隣接するいずれの２つの凹凸形成部１９も、凹凸体２２が臨む向きとして第１導光部１８に向かう向きと第２導光部２１に向かう向きとの差異を有する。

第１導光部１８および第２導光部２１に形成される凹凸形状部分３３は、凹凸形成部１９の突出部が臨む表面部に対応して形成される。したがって、光出射面部１６および背面側表面部１７において、複数の凹凸形状部分３３と、プリズム状ではなく平坦に形成される部分とは、長辺方向Ｘおよび短辺方向Ｙに交互に並び、厚み方向Ｚに見て市松模様に形成される。

各凹凸形成部１９の長辺方向Ｘの寸法と短辺方向Ｙの寸法とは異なって設定されてもよいけれども、本実施形態では同じ寸法とし、各凹凸形成部１９は、正方形に形成される。これによって、いずれの凹凸形成部１９も同じ手順、または同一に作製することができ、かつ長辺方向Ｘおよび短辺方向Ｙを考慮して配置する必要がなくなる。したがって、光出射面１４からの出射される光の光強度の分布を、高い精度で調整して均一にすることと、製造を容易にすることのできる面発光装置を実現することができる。

（第７実施形態）
図１３は、本発明の第７実施形態に係る面発光装置の平面図である。第７実施形態に係る面発光装置は、第６実施形態に係る面発光装置に類似しており、以下、第６実施形態に対する第７実施形態の相違点を中心に説明する。第７実施形態に係る面発光装置では、凹凸形成部１９は厚み方向Ｚに見て三角形に形成され、導光体１０内において、長辺方向Ｘに複数配置される。短辺方向Ｙにおける各凹凸形成部１９の三角形の寸法は、第１導光部１８および第２導光部２１の短辺方向Ｙの寸法に一致し、長辺方向Ｘにおける各凹凸形成部１９の三角形の寸法は、第１導光部１８および第２導光部２１の長辺方向Ｘの寸法よりも小さく設定される。各凹凸形成部１９の三角形の各頂点は、第１導光部１８および第２導光部２１を厚み方向Ｚに見たときの長辺上に位置し、２つの三角形の凹凸形成部１９、２つで長方形または平行四辺形を成す。１つの導光体１０内において、この長方形または平行四辺形が長辺方向Ｘに複数配置される。

（第８実施形態）
第８実施形態に係る面発光装置は、第１実施形態に係る面発光装置に類似しており、以下、第１実施形態に対する第８実施形態の相違点を中心に説明する。第８実施形態に係る面発光装置では、凹凸形成部１９には、第１導光部１８側に臨む、すなわち前方Ｚ１に臨む表面にも、第２導光部２１側に臨む、すなわち後方Ｚ２に臨む表面にも、凹凸形成部１９全体にわたって凹凸体２２が形成される。第１導光部１８側に臨む表面部における凹凸体２２の個数の密度と、第２導光部２１側に臨む表面部における凹凸体２２の個数の密度とには、差が設定される。第８実施形態に係る面発光装置の側面図を図示すると、図１４に類似する。

たとえば本実施形態では、第１導光部１８側に臨んで配置される凹凸体２２の個数は、単位面積当たりに少なく、それに比べて第２導光部２１側に望んで配置される凹凸体２２の個数は、単位面積当たりに多く配置される。凹凸形成部１９を第２導光部２１側から第１導光部１８側へ、つまり後方Ｚ２から前方Ｚ１へ通過する光の一部は光出射面１４から出射され、出射された光は、導光体１０内に戻ることはない。これに対し凹凸形成部１９を第１導光部１８側から第２導光部２１側へ、つまり前方Ｚ１から後方Ｚ２へ通過する光は反射シート３７に反射され、そのほとんどまたは全部が後方Ｚ２から前方Ｚ１に向かう光に変換される。したがって、第１導光部１８、第２導光部２１の材質、フィルム状シート２８および凹凸体２２の材質によっては、凹凸形成部１９の後方Ｚ２から前方Ｚ１への光に対する機能と、前方Ｚ１から後方Ｚ２への光に対する機能とは、異なる方が望ましい場合もある。

第１導光部１８側に臨む表面部における凹凸体２２の個数の密度と、第２導光部２１側に臨む表面部における凹凸体２２の個数の密度とには、差が設定されることによって、後方Ｚ２から前方Ｚ１への光に対する機能と、前方Ｚ１から後方Ｚ２への光に対する機能とに差異を生じさせることができる。これによって、導光体１０内を進行する光のうち、凹凸形成部１９を通過する光を増大させることが可能となり、光出射面１４から出射される光を均一な光とすることが可能となる。

本実施形態では、凹凸形成部１９のうち第１導光部１８に臨む表面部、および第２導光部２１に臨む表面部において、形成される凹凸体２２の分布は一様であるものとした。ただし他の実施形態において、形成される凹凸体２２の個数の密度は、入光面１３または光源１２からの距離に応じて変化してもよい。第１導光部１８に臨む表面部、および第２導光部２１に臨む表面部における凹凸体２２の、面積当たりの個数分布を、入光面１３または光源１２からの距離に応じて変化させることによって、光出射面１４から出射される光の光強度の分布を、高い精度で制御することが可能となる。

（第９実施形態）
図１４は、本発明の第９実施形態に係る面発光装置の側面図である。第９実施形態に係る面発光装置は、第１実施形態に係る面発光装置に類似しており、以下、第１実施形態に対する第９実施形態の相違点を中心に説明する。第９実施形態に係る面発光装置では、第１導光部１８の厚みと第２導光部２１の厚みとの比は、第１導光部側凹凸体２６の個数と、第２導光部側凹凸体２７の個数との比に一致して設定される。第１導光部側凹凸体２６および第２導光部側凹凸体２７はいずれも、それぞれの面内で均一に全体にわたって形成される。

第１実施形態において凹凸形成部１９は、導光体１０の厚み方向Ｚの中央位置に配置され、かつ第１導光部側凹凸体２６の個数と第２導光部側凹凸体２７の個数とは一致して形成された。第９実施形態では、第１導光部１８の厚みと第２導光部２１の厚みとは異なって設定され、それらの厚みの比と、第１導光部側凹凸体２６の密度および第２導光部側凹凸体２７の密度の比とは、同じに設定される。

これによって、導光体１０の厚み方向Ｚにおける凹凸形成部１９の位置を変化させても、凹凸形成部１９による光への影響の効率を一定に保つことができる。導光体１０の厚み方向Ｚにおける凹凸形成部１９の位置を変化させることができるので、凹凸形成部１９の位置を変化させることができない場合に比べて、導光体１０の設計に係る自由度を高くすることができる。

（第１０実施形態）
図１５は、本発明の第１０実施形態における凹凸体２２の斜視図である。図１５（ａ）〜（ｄ）に示す形状は、第１０実施形態において凸状に形成される凹凸体２２を表す。図１５（ａ）に示す形状では、凸状に形成される凹凸体２２の先端が尖って形成される。図１５（ｂ）に示す形状では、凹凸体２２を厚み方向Ｚに見たときの形状は四角形であり、この場合の凹凸体２２は、四角錐に突出した凸部を先端において丸めた形状に形成される。図１５（ｃ）に示す形状では、凹凸体２２は長手方向を有する形状に形成され、凸状に突出して形成される凹凸体２２の突出量が、長手方向の一方と他方とにおいて異なる。図１５（ｄ）に示す形状では、凸状に形成される凹凸体２２の端部が平坦に形成され、図１５（ａ）の示す凹凸体の先端を平坦に切り取った形状に形成される。

これら図１５（ａ）〜（ｄ）は、たとえば、第１導光部１８、第２導光部２１、フィルム状シート２８および凹凸体２２の材質、屈折率に応じて選択して配置される。たとえば凹凸体２２の材質が異なれば反射および屈折の様子も変化する。また凹凸体２２の屈折率が異なれば、凹凸形成部１９を通過する光の集光の様子も変化する。それら材質および物性に応じて凹凸体２２の形状を変化させることによって、光出射面１４から出射される光の光強度の分布を、高い精度で制御することができる。

図１６は、本発明の第１０実施形態における面発光装置の側面図である。本実施形態において凹凸形成部１９は、高屈折率材料４５によって実現される。低屈折率材料４７の屈折率は、高屈折率材料４５および第１導光部または第２導光部の屈折率よりも低く設定される。第１導光部１８と第２導光部２１との間の領域のうち、高屈折率材料４５を除く領域を「低屈折率領域」３２と称すると、低屈折率材料４７は、低屈折率領域３２に配置される。第１０実施形態において、低屈折率材料４７は、厚み方向Ｚに重ねて形成される。２つの低屈折率材料４７には凹凸が形成される。低屈折率材料４７の凹凸は、互い違いに対向して形成される。厚み方向Ｚに積層される２つの低屈折率材料４７の間には、低屈折率材料４７よりも屈折率の高い、高屈折率材料４５が充填される。これによって、高屈折率材料４５は、第１導光部１８側からも第２導光部２１側からも規定され、厚み方向Ｚ両側から形状が規定される。

第１〜第９実施形態においては、フィルム状シート２８を設け、その厚み方向に垂直な２つの表面上に凹凸体２２を形成し、必然的に凹凸体２２の周囲かつフィルム状シート２８と導光部との間に位置する領域を低屈折率領域３２とした。これに対し第１０実施形態においては、凹凸体２２を形成する材料に比べて低屈折率である材料を先に２つ設け、高屈折率材料４５の位置および形状を、低屈折領域に配置される材料の表面部およびその形状によって規定する。

本実施形態において低屈折率領域３２に配置される材料を「低屈折率材料」４７と称すると、低屈折率材料４７には、複数の凹部が形成される。複数の凹部は高屈折率材料４５の少なくとも一部が配置される位置である。第１導光部１８に沿って高屈折率材料４５よりも前方Ｚ１に配置される低屈折率材料４７の凹部と、第２導光部２１に沿って高屈折率材料４５よりも後方Ｚ２に配置される低屈折率材料４７の凹部とは、互いにずれて配置される。各凹部の内面は、厚み方向に延びる直線まわりに二次曲線を回転した回転体の一部の形状を成す。

これによって、高屈折率材料４５と低屈折率材料４７との界面は、二次曲線の回転体の一部を成す形状に形成される。二次曲線は、放物線、双曲線、楕円および円のいずれでもよいけれども、二次曲線は厚み方向に延びる直線に関して線対称であるものとする。本実施形態では仮想的な楕円の長径を厚み方向に配置し、凹部の形状は、楕円をその長径まわりに回転させた形状に形成する。

高屈折率材料４５は、厚み方向に離れる低屈折率材料４７の間に配置される。高屈折率材料４５の前駆体は、液体を含む流動的な材料とし、低屈折率材料４７の間に配置された後、固化されることによって、高屈折率材料４５となる。第１導光部１８と第２導光部２１との間に配置される２つの低屈折率材料４７は、少なくとも端部を除いて互いに厚み方向に離れて配置されるので、２つの低屈折率材料４７間に位置する高屈折率材料は、１つの部材として形成される。前方Ｚ１と後方Ｚ２とに配置される低屈折率材料４７は、端部で互いに連続して形成されてもよい。端部を除く部分が前方Ｚ１と後方Ｚ２とに離れて配置され、高屈折率材料がその間隙に配置されるならば、低屈折率材料４７を厚み方向に見たときの周囲の端部が連続しているか否かは、いずれの構成とすることも可能である。

このような構成とすることによって、第１導光部１８と第２導光部２１との間に配置される高屈折率材料を凹凸体２２を含む１つの部材として形成することができる。つまり、フィルム状シート２８と凹凸体２２とを別部材として形成する場合に比べて、界面を少なくすることができる。したがって、フレネル反射を抑制することができる。これによって、輝度を向上させることができる。また、フィルム状シート２８と凹凸体２２とを第１導光部１８および第２導光部２１間に配置する場合に比べて、作成にかかる工程数を低減することができる。

またフィルム状シート２８と凹凸体２２とを別の工程で作成する場合には、凹凸体２２の厚み方向Ｚの寸法にバラつきによって、フィルム状シート２８が配置される位置は、厚み方向Ｚにずれる。しかし低屈折率材料４７を形成し、低屈折率材料４７間に高屈折率材料を配置する場合には、高屈折率材料の厚み方向の位置のずれを小さくすることができる。また工程数を低減することができるので、作成に係る費用の低減が可能となる。特にフィルム状シート２８と凹凸体２２とを形成し、かつ低屈折率領域３２に空気ではなく低屈折率な材料を配置する場合に比べると、工程数および作成費用の低減の効果は大きい。このように、第１０実施形態では、フレネル反射の抑制と、高屈折率材料４５の配置における位置精度の向上と、工程数および作成費用の低減とを、同時に達成することができる。

また高屈折率材料４５のうち、低屈折率材料４７に向かって突出して形成される部分の表面は、曲面として形成され、この表面のいずれの部分においても低屈折率材料４７側に凸、高屈折率材料４５側に凹の形状に形成される。凸側に位置する材料の屈折率は、凹側に位置する材料の屈折率よりも低く設定される。高屈折率材料のうち、第１導光部１８側および第２導光部２１側に突出する部分は、厚み方向に見て重なる位置から凹凸体のピッチの半分、長辺方向一方Ｘ１方向へずらして配置される。これによって、高屈折率材料４５のこの突出する部分は、第１導光部１８側から到達し、第１導光部側の凹凸体で集光する光に対して第２導光部側の凹凸体が阻害になることを防ぐことができる。また、第２導光部２１側から到達し、第２導光部側の凹凸体で集光する光に対して第１導光部側の凹凸体が阻害になることを防ぐことができる。

高屈折率材料４５の、前方Ｚ１に突出して形成される部分のうち、最も前方Ｚ１の先端部は、第１導光部１８に接して形成され、高屈折率材料４５の、後方Ｚ２に突出して形成される部分のうち、最も後方Ｚ２の先端部とは、第２導光部２１に接して形成される。

高屈折率材料４５と低屈折率材料４７との界面は、曲面として形成されるので、たとえば低屈折率材料４７と高屈折率材料４５との界面が多面体の一部として形成される場合に比べて、凹凸形成部１９に入射した光に対して、光の進行方向を連続的に変化させることができる。したがって、あらゆる進行方向の光に対して集光効果を発揮することができる。これによって、導光体から出射する光の強度を向上することができる。

（変形例）
図１７は、本発明の変形例における面発光装置の側面図である。図１８は、本発明の他の変形例における面発光装置の側面図である。図１７に示す面発光装置において第１導光部１８の光出射面部１６および第２導光部２１の背面側表面部１７には、およそ半球の形状の凹所が形成される。各凹所の形状および大きさは、光出射面部１６においても背面側表面部１７においても、全て同一に設定される。形成される凹所の個数の密度は、入光面１３に近い位置ほど、疎に、入光面１３から遠い位置ほど、密に設定される。

これによって、入光面１３に近い導光体１０において、導光体１０内を通過する光の光量に対する、光出射面１４から出射される光の光量との割合を小さくし、入光面１３から遠い導光体１０において、導光体１０内を通過する光の光量に対する、光出射面１４から出射される光の光量の割合を大きくすることができる。したがって、入光面１３に近い位置の光出射面１４から出射される光の光量と、入光面１３に遠い位置の光出射面１４から出射される光の光量とを均一にすることができる。

図１８に示す面発光装置において、凹凸形成部１９に形成される各凹凸体２２は、第１導光部１８側と第２導光部２１側とにおいて、同じ位置に形成される。これによって、厚み方向Ｚに凹凸体２２を通過する光は２つの凹凸体２２を通過して拡散される。各凹凸体２２は、第１導光部１８に臨む凹凸体２２も第２導光部２１に臨む凹凸体２２も、いずれも同じ形状および大きさに設定される。凹凸形成部１９に形成される凹凸体２２の個数の密度は、入光面１３に近い位置ほど、疎に、入光面１３から遠い位置ほど、密に設定される。これによって、入光面１３に近い位置の光出射面１４から出射される光の光量と、入光面１３に遠い位置の光出射面１４から出射される光の光量とを均一にすることができる。

図１８に示す実施形態において、第１導光部１８および第２導光部２１には、プリズム状の凹凸形状部分３３は、形成されず、光出射面部１６および背面側表面部１７は、平坦かつ平滑に形成される。

（比較例）
図１９は、本発明に対する比較例における面発光装置の側面図である。図１９に示す比較例では、光源１２の厚み方向Ｚの寸法を０．４ｍｍとした。導光板４６の光出射面１４側には、導光板４６に対向し、導光板４６に向かって凹凸体２２が突出する凹凸形成部１９を配置した。凹凸形成部１９の凹凸体２２は、前方Ｚ１側の表面上には配置されず、後方Ｚ２、すなわち導光板４６に臨む側の表面上にのみ配置される。図１９（ａ）に示す比較例では、導光板４６を０．４ｍｍとし、図１９（ｂ）に示す比較例では、導光板４６の厚みと凹凸形成部１９の厚みとの合計寸法は、０．４ｍｍとし、光源１２の厚み方向Ｚの寸法とほぼ同じに形成した。

図１９の（ａ）および（ｂ）に示す比較例において、凹凸形成部１９のフィルム状シート２８は、第１実施形態のフィルム状シート２８と同じとし、各凹凸体２２の形状、大きさ、配置位置および材質も、第１実施形態において後方に臨んで設けられた各凹凸体２２と同じとする。導光板４６の前方Ｚ１に臨む表面部および後方Ｚ２に臨む表面部は、平坦かつ平滑に形成され、後方Ｚ２に臨む表面部には、反射シート３７が貼付される。図１９に示した比較例における正面輝度のシミュレーション結果と、本発明の第１実施形態における正面輝度のシミュレーション結果は、図２０を参照しながら後述する。

図１９（ａ）に示す比較例においては、導光板４６の厚みは光源１２の厚み方向Ｚの寸法と同じに設定される。したがって、仮に凹凸形成部の厚みを可及的に小さく設定したとしても、本発明の第１実施形態における導光体全体の厚み以下とすることはできない。したがって、省スペース化を実現することができない。

前述したように本発明の第１実施形態において凹凸体２２は、フィルム状シート２８の前方Ｚ１に臨む表面部と後方Ｚ２に臨む表面部との両方に形成される。凹凸体２２の厚み方向Ｚの寸法は、前方Ｚ１に臨む凹凸体２２と後方Ｚ２に臨む凹凸体２２とで同じに設定され、フィルム状シート２８を挟む第１導光部１８と第２導光部２１とは、厚み方向Ｚに同じ寸法に設定される。これに対し図１９（ｂ）に示す比較例においては、フィルム状シート２８の後方Ｚ２に臨む表面部には、凹凸体２２が設けられ、前方Ｚ１に臨む表面部は、凹凸体２２が設けられることなく、平坦かつ平滑に形成される。凹凸体２２よりも後方Ｚ２の導光板４６の厚みは、フィルム状シート２８の厚みよりも大きく、したがって、凹凸体２２の位置は、光源１２の厚み方向Ｚの中央位置よりも前方Ｚ１寄りに配置される。

図２０は、本発明の第１実施形態と、本発明に対する比較例とにおけるシミュレーション結果の正面輝度を表す図である。図２０（ａ）は、第１実施形態における正面輝度を表し、図２０（ｂ）は、図１９の（ａ）および（ｂ）に示す比較例における正面輝度を表す。図２０は、第１実施形態に係る面発光装置に対応するモデルと、比較例に対応するモデルとを、前方Ｚ１から厚み方向Ｚに見た図であり、図２０において右側に入光面が配置されている。色が薄い部分ほど発光強度が正面輝度が大きいことを示しており、色が暗い部分ほど、正面輝度が小さいことを示している。

図２０に示すように、図１９の比較例では、光源１２近傍における正面輝度と光源１２から遠い位置における正面輝度との差が大きく、入光面から遠い位置における正面輝度は第１実施形態に比べて小さい。これは図１９（ａ）に示す比較例においても図１９（ｂ）に示す比較例においても同様であった。これに対し、第１実施形態においては、この差が比較例に比べて小さく、入光面から遠い位置における正面輝度が、比較例に比べて大きい。

図２１は、本発明の第１実施形態と、本発明に対する比較例とにおいて、実験結果における正面輝度の分布を表す図である。図２１（ａ）は、光出射面１４を前方Ｚ１から厚み方向Ｚに見た平面図であり、図２１（ａ）において、出射される光の正面輝度を測定した光出射面１４上の２５箇所の位置を、Ｐ１〜Ｐ２５で表している。図２１（ｂ）は、光出射面１４上の各位置において測定された輝度を表す図であり、横軸のＰ１〜Ｐ２５は、図２１（ａ）に示した光出射面１４上の位置を表している。図２１（ｂ）の縦軸は、正面輝度を表しており、単位はカンデラ毎平方メートル（candela per square meters, 略号「ｃｄ／ｍ^２」）である。光源１２としては、ＬＥＤを４つ配置し、隣接する光源１２のピッチは９ｍｍとした。各ＬＥＤは直列接続して電圧を印加し、２０ミリアンペア（ milliamperes, 略号「ｍＡ」）の電流とする調整を行った。

図２１（ｂ）において、第１実施形態における実験結果は実線で表され、比較例における実験結果は、破線で表される。図２１に示すように、比較例では光源１２近傍における正面輝度と光源１２から遠い位置における正面輝度との差が大きく、第１実施形態においては、この差が比較例に比べて小さい。特に比較例では、入光面１３近傍の光出射面１４における明るさが、入光面１３近傍の部分を除く残余の光出射面１４の部分の明るさに対して、突出して明るい。入光面１３に近いほど明るいという傾向は、第１実施形態においても現れてはいるけれども、入光面１３からの距離に対する光出射面１４の正面輝度の依存性は、比較例に比べて小さい。

前述の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において構成を変更することができる。面発光装置は、導光体１０、光源１２、反射シート３７にて構成されることが好ましいが、このような構成に限ることはなく、さらに他の光学部材として、たとえば光拡散シートや偏光反射シートを含んで構成されてもよい。また光源１２は、個別のＬＥＤを光源１２として用いる構成に限らず、1つの筐体にチップを複数備えた線状化ＬＥＤとした構成、または冷陰極管を使用する等、光源１２の種類には限定されない。また導光体１０の入光面１３は、平坦状に限らず、光源１２の出射形態に応じて入光部に凹凸の形状を形成して輝度むら削減に利用してもよい。

第１〜第１０の実施形態の中で、光出射面部１６および背面側表面部１７には、プリズム状の凹凸形状部分３３を形成したが、形成する形状については、規定しない。たとえば、図１８に示すようにプリズムパターンを形成しなくても良い。また、凹凸形状部分３３は第１導光部、および第２導光部上に形成し、言い換えれば、凸状に形成したが、凹に形成されても良い。

第１導光部および第２導光部は、それぞれ１つの部材として形成される実施形態について詳述したけれども、他の実施形態において第１導光部および第２導光部は、１つの部材として形成されても良い。たとえば光源１２に臨む端部において連続し、１つの部材のうちの一部が第１導光部として前方Ｚ１側に、他の一部が第２導光部として後方Ｚ２側に配置される構成とすることも可能である。

また前述の実施の形態では、面発光装置は、液晶表示装置に用いられるが、液晶表示装置に限ることはなく、パネルメーター、表示灯および面発光スイッチなどにも適用可能である。

凹凸形成部１９の単位領域２４には、４つまたは２つの凹凸体２２が含まれる実施形態を説明したけれども、単位領域２４に含まれる凹凸体２２の個数については、規定しない。また単位領域２４に含まれる複数の凹凸体２２の大きさは、互いに異なってもよい。単位領域２４は、凹凸形成部１９に平行な少なくとも２つの方向に繰返して形成されるので、各単位領域２４内において凹凸体２２がランダムのように配置されている状態であっても、凹凸形成部１９の表面上で複数の凹凸体２２はランダムに配置されることはない。

第１実施形態において、第１導光部側凹凸体２６と第２導光部側凹凸体２７とは、仮想的には、厚み方向Ｚに一旦重ねて配置され、その後、第１〜第３方向のうちいずれか１つの方向に５０μｍずらし、このずらした方向に垂直で凹凸形成部１９に平行な方向にｃ×５０μｍずらすものとして配置したけれども、他の実施形態において第１導光部側凹凸体２６と第２導光部側凹凸体２７とは、たとえば第１〜第３方向のうちいずれか１つの方向に５０μｍずらことで配置されてもよい。

本発明の第１実施形態に係る面発光装置の側面図である。 本発明の第１実施形態に係る導光体１０の一部を拡大して表す断面図である。 本発明の第１実施形態における凹凸形成部１９の平面図である。 本発明の第１実施形態において凹凸形成部１９に形成される複数の単位領域２４を表す図である。 本発明の第１実施形態に係る面発光装置の平面図である。 本発明の第２実施形態に係る導光体１０の側面図である。 本発明の第３実施形態に係る導光体１０の側面図である。 本発明の第３実施形態に係る導光体１０の平面図である。 本発明の第４実施形態における凹凸体２２の形状を表す図である。 本発明の第５実施形態に係る面発光装置の側面図である。 本発明の第６実施形態に係る面発光装置の側面図である。 本発明の第６実施形態に係る面発光装置の平面図である。 本発明の第６実施形態に係る面発光装置の平面図である。 本発明の第６実施形態に係る面発光装置の側面図である。 本発明の他の実施形態における凹凸体２２の斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態における面発光装置の側面図である。 本発明の変形例における面発光装置の側面図である。 本発明の他の変形例における面発光装置の側面図である。 本発明に対する比較例における面発光装置の側面図である。 本発明の第１実施形態と、本発明に対する比較例とにおけるシミュレーション結果の正面輝度を表す図である。

本発明の第１実施形態と、本発明に対する比較例とにおいて、実験結果における正面輝度の分布を表す図である。 第１の従来技術に係る導光体を含む平面照明装置１の側面図である。

符号の説明

１０ 導光体
１１ 面発光装置
１２ 光源
１３ 入光面
１４ 光出射面
１７ 背面側表面部
１８ 第１導光部
１９ 凹凸形成部
２１ 第２導光部
２２ 凹凸体
２４ 単位領域
２８ フィルム状シート
３２ 低屈折率領域
３３ 凹凸形状部分
３７ 反射シート
４０ 反射性塗料
４５ 高屈折率材料
４６ 導光板

Claims (16)

1. 板状に形成され、その厚み方向に垂直でかつ面状に光を出射する光出射面が形成され、光源から発せられる光が、厚み方向に角度を成して入射する導光部と、
   前記導光部の厚み方向内部の予め定める位置に配置され、前記光出射面に垂直な方向に突出または陥没し、表面が屈折率界面となる複数の凹凸体が形成された凹凸形成部とを含むことを特徴とする導光体。
2. 前記導光部は、
   前記光出射面が形成される第１導光部と、
   前記凹凸形成部に関して前記第１導光部と反対側に配置される第２導光部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の導光体。
3. 前記複数の凹凸体は、互いに同じ形状および大きさに形成され、凹凸形成部は、１つまたは複数の凹凸体を有して互いに同じ形状に形成される複数の単位領域を含んで形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の導光体。
4. 前記光出射面に垂直な方向に見て、各凹凸体は円形に形成されることを特徴とする請求項３に記載の導光体。
5. 前記光出射面に垂直な方向に見て、前記各単位領域は、前記円形の中心が正三角形を成す少なくとも３つの凹凸体を含むことを特徴とする請求項４に記載の導光体。
6. 前記凹凸形成部には、前記第１導光部に向かって先細状に突出する第１導光部側凹凸体が形成される第１導光部側突出群と、前記第２導光部に向かって先細状に突出する第２導光部側凹凸体が形成される第２導光部側突出群とが形成されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の導光体。
7. 前記凹凸体は、前記光出射面に垂直な直線を軸線とした二次曲線の回転体の一部の形状に形成されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の導光体。
8. 前記凹凸形成部には、前記第１導光部に向かって先細状に突出する第１導光部側凹凸体と、前記第２導光部に向かって先細状に突出する第２導光部側凹凸体とが、いずれも前記導光部の面内全体にわたって形成されることを特徴とする請求項６または７に記載の導光体。
9. 前記第１導光部側凹凸体と前記第２導光部側凹凸体とは、前記導光部の面内に平行な方向にずれて形成されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の導光体。
10. 前記第１導光部の厚みと、前記第２導光部の厚みとの比は、前記第１導光部側凹凸体の個数と、前記第２導光部側凹凸体の個数との比に一致することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の導光体。
11. 前記導光部の厚み方向内部には、
    前記凹凸体の界面および前記第１導光部の界面に包囲される領域と、前記凹凸体の界面および前記第２導光部の界面によって包囲される領域とに内部領域が形成され、
    前記内部領域には、前記凹凸体、前記第１導光部および前記第２導光部よりも屈折率が小さい気体または固体が配置されることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１つに記載の導光体。
12. 前記低屈折率内部領域には、空気が位置することを特徴とする請求項１１に記載の導光体。
13. 前記導光部のうち前記光出射面側の表面部、および前記導光部のうち前記光出射面から前記厚み方向に最も離れた位置の表面部のうちの少なくとも一部には、プリズム状の凹凸形状部分が形成されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の導光体。
14. 前記導光部に対して、前記光源は、前記光出射面に平行な予め定める向きに隣接して設けられ、前記光出射面に垂直な方向において、前記光源の寸法と、前記導光部の寸法とが同じに設定されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の導光体。
15. 導光体は、前記凹凸形成部を中心として、第１導光部、第２導光部および積層されるその他の部材がほぼ対称構造となっていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の導光体。
16. 請求項１〜１５のいずれか１つに記載の導光体を備える面発光装置。