JP2021185578A - 面光源装置、表示装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】光源によって照明するエリアの輝度ムラを抑制すると共に、当該エリアの光束が他のエリアに入射してエリア間のコントラストが低下することを抑制する技術を提供する。【解決手段】導光板が、光を出射する出光面の反対側に設けられ、発光素子から出射される光束を発散させる発散部と、前記出光面において前記発光素子から所定の範囲を当該発光素子による照明エリアとし、少なくとも前記出光面における前記照明エリアの辺縁に、前記照明エリアの内側から外側へ向かう光を偏向又は遮光して、前記照明エリアの外側へ向かう光が前記出光面側へ向かうことを制限する制限部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、導光板、面光源装置、表示装置及び電子機器に関する。
液晶表示装置用のバックライトの方式として、エッジライト型バックライトと呼ばれる方式と、直下型バックライトと呼ばれる方式とがある。大型の液晶表示装置用のディスプレイとしては、光の利用効率が高く、高輝度化が容易な直下型バックライトが用いられている。また、バックライトの光源として、例えば、白色光を出射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられる。直下型バックライトの場合、液晶表示装置の直下に複数のＬＥＤを配置するが、ＬＥＤの直上の部分と他の部分とで液晶表示装置に輝度ムラが生じやすい。
従来、光源が導光板の背面に設けられた円錐状をした光源挿入用の凹みに設置され、導光板の背面には、導光板内部の光を散乱させるための光散乱用ドットが設けられ、光源からの光の少なくとも一部が導光板の前面及び／又は背面で反射された後、導光板の前面から出射されるように構成された面光源装置が提案されている（例えば特許文献１）。
特許第３４２７６３６号公報
また、直下型のバックライトは、ディスプレイ直下の面に複数のＬＥＤが縦列及び横列からなるマトリクス状に配置され、ディスプレイに表示される画像のデータに基づいて表示領域の輝度を部分的に変化させるように各ＬＥＤの点灯／非点灯を制御する、いわゆるローカルディミングが行われることがある。
ローカルディミングを行うバックライトにおいては、ＬＥＤが設けられたエリア毎に輝度の調整を行う場合、各ＬＥＤが設けられたエリア内では、当該ＬＥＤからの光束を拡散させて表示面における輝度ムラを抑制する必要があるが、拡散させた光束が他のエリアに漏れてしまうと、エリア間のコントラストが低下してしまうという問題があった。
このような状況に鑑み、本発明は、光源によって照明するエリアの輝度ムラを抑制すると共に、当該エリアの光束が他のエリアに入射してエリア間のコントラストが低下することを抑制する技術の提供を目的とする。
本発明では、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明に係る導光板は、
光を出射する出光面の反対側に設けられ、発光素子から出射される光束を発散させる発散部と、
前記出光面において前記発光素子から所定の範囲を当該発光素子による照明エリアとし、少なくとも前記出光面における前記照明エリアの辺縁に、前記照明エリアの内側から外側へ向かう光を偏向又は遮光して、前記照明エリアの外側へ向かう光が前記出光面側へ向かうことを制限する制限部とを備える。
このように、発散部により、発光素子から直上へ向かう光を減らし、照明エリアの周縁
へ向かう光を増やしている。そして、制限部により、照明エリアの内側から外側へ向かう光束が、照明エリアの外で出光面側へ向かうことを制限している。これにより、照明エリアにおける輝度ムラを抑制すると共に、当該照明エリアの光束が他の照明エリアに入射して照明エリア間のコントラストが低下することを抑制することができる。
前記導光板において、前記出光面に設けられた前記制限部を第一の制限部とし、前記出光面と反対側の面に、前記第一の制限部と対向する第二の制限部を設けてもよい。
前記導光板において、前記発散部が、前記出光面と反対側の面に設けられ、前記発光素子を収容する円錐状、円錐台状、角錐状、角錐台状又は椀状の凹部であってもよい。
前記導光板において、前記出光面に、光を拡散する複数の拡散部を設けてもよい。
前記導光板において、前記制限部が、前記出光面に設けた溝又は前記導光板の側面であってもよい。
前記導光板において、前記出光面と反対側の面の前記発散部以外の部分に、光を反射する反射層を設けてもよい。
前記導光板において、前記発散部が、前記出光面と反対側の面に前記発光素子に向けて設けられた円錐状、円錐台状、角錐状、角錐台状又は椀状の凸部であってもよい。
上記課題を解決するために、本発明に係る面光源装置は、
発光素子と、
前記発光素子から出射される光を導光する前記導光板とを備える。
また、本発明に係る面光源装置は、
発光素子と、前記発光素子から出射される光を導光する導光板とを備えた面光源装置であって、
前記導光板の前記発光素子からの光を出射する出光面と反対側の面に、前記発光素子へ向けて設けられた円錐状、円錐台状、角錐状、角錐台状又は椀状の凸部であり、前記発光素子から出射される光束を発散させる発散部と、
前記発光素子の周囲に設けられた反射面であって、前記出光面において前記発光素子から所定の範囲を当該発光素子による照明エリアとし、当該照明エリアの内側から外側へ向かう光を反射して、前記照明エリアの外側へ向かう光が前記出光面側へ向かうことを制限する制限部とを備える。
また、本発明は、上述した面光源装置と、
前記面光源装置から出射される光を受ける表示パネルとを備える表示装置として提供するようにしてもよく、さらに当該表示装置を備える電子機器として提供するようにしてもよい。
本発明によれば、光源によって照明するエリアの輝度ムラを抑制すると共に、当該エリアの光束が他のエリアに入射してエリア間のコントラストが低下することを抑制する技術を提供できる。
図１は、液晶表示装置の構成を例示する斜視図である。 図２は、面光源装置の構成を例示する斜視図である。 図３は、導光板の断面図である。 図４は、導光板の拡大断面図である。 図５は、導光板の一部を示す平面図である。 図６Ａは、ドットパターンの平面図である。 図６Ｂは、ドットパターンの平面図である。 図７は、照明エリアの内側から外側へ向かう光が溝部へ入射した場合の進行方向を示す図である。 図８は、導光板の具体例２を模式的に示す断面図である。 図９は、導光板の具体例３を模式的に示す断面図である。 図１０は、具体例３における導光板の変形例を示す断面図である。 図１１は、導光板の具体例４を模式的に示す断面図である。 図１２は、導光板の具体例５を模式的に示す断面図である。 図１３は、導光板と光源との間に透明樹脂層を配置した具体例６を模式的に示す断面図である。 図１４は、具体例６の変形例１を示す図である。 図１５は、具体例６の変形例２を示す図である。 図１６は、導光板と光源との間に透明樹脂層を配置した具体例７を模式的に示す断面図である。 図１７は、導光板と光源との間に透明樹脂層を配置した具体例８を模式的に示す断面図である。 図１８は、導光板と光源との間に透明樹脂層を配置した具体例９を模式的に示す断面図である。 図１９は、導光板と光源との間に透明樹脂層を配置した具体例１０を模式的に示す断面図である。 図２０は、導光板と光源との間に透明樹脂層を配置した具体例１１を模式的に示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的な構成に限定するものではない。
以下の実施形態では、「表示装置」は、液晶表示装置として説明され、「面光源装置」は、液晶表示装置のバックライトとして説明される。
（液晶表示装置の構成）
図１は、実施形態に係る液晶表示装置の構成を例示する斜視図である。図１に示すように、液晶表示装置は、バックライトとして配置される面光源装置１と、面光源装置１から出射される光を受ける表示パネル２とを備える。表示パネル２は、ガラス板に挟まれて封入された液晶に電圧をかけて光の透過率を増減等させることで、像を表示する。以下、面光源装置１における、表示パネル２側を上面側として、その反対面側を下面側として説明することがある。
（面光源装置１の構成）
図２は、実施形態に係る面光源装置１の構成を例示する斜視図である。面光源装置１は、導光板１０及びフレーム１２を備える。また、面光源装置１は、導光板１０の下面側に配置される複数の光源１１、実装基板１３及び反射層１４を備える。導光板１０の下面側は、表示パネル２が配置されている側の反対側である。更に、面光源装置１は、導光板１０の上面側に順に積層される拡散シート１５、プリズムシート１６及び遮光部材１７を備える。導光板１０の上面側は、表示パネル２が配置されている側である。拡散シート１５やプリズムシート１６は、１枚であってもよいし、複数枚であっても、省略されてもよい。
導光板１０は、概略平板状であり、ポリカーボネート樹脂やポリメチルメタクリレート樹脂等の透光性の素材で成形される。なお、導光板１０は、表示パネル２に沿った板状であればよく、表示パネル２が湾曲している場合には、同様に湾曲した板状とするのが望ましい。導光板１０の上面は、光が出射する出光面であり、表示パネル２と向かい合っている面である。導光板１０は、導光板１０内に入射された光を出光面に導き、出光面全体が均一に光るようにしたものである。
光源１１は、電力の供給を受けて白色光を出射面から出射する発光素子である。光源１１は、例えば、ＬＥＤパッケージであるが、ＬＥＤパッケージ以外の光源が用いられてもよい。光源１１は、発光素子であるＬＥＤチップが蛍光体を含む透光性樹脂（樹脂層）で封止されて形成されている。若しくは、ＬＥＤチップ上に蛍光体を配置せずに、導光板１０の出光面上に蛍光体層を配置してもよいし、拡散シート１５上に蛍光体層を配置してもよい。光源１１は、実装基板１３からの給電を受けて駆動される。なお、光源１１として、白色以外の光源が用いられてもよい。光源１１は、導光板１０の下方に配置されている。
フレーム１２は、開口を有し、４辺からなる枠状の部材（「枠体」の一例）である。フレーム１２は、酸化チタンを含有したポリカーボネート樹脂又は酸化チタンを含有しないポリカーボネート樹脂等により成形される。フレーム１２は、導光板１０が嵌め込まれ、フレーム１２の内周面が導光板１０の外周面を形成する側面を囲う。フレーム１２は、高い反射率を有しており、導光板１０の側面から漏れた光を反射して再利用する。実装基板１３は、絶縁性の基材上に、導体箔によって配線を設けた基板であり、光源１１が当該配線と電気的に接続されるように実装される。
実装基板１３上には、複数の光源１１及び反射層１４が設けられている。反射層１４は、光源１１の周囲に設けられている。反射層１４は、例えば、反射率の高い白色樹脂や金属箔等であり、導光板１０内で下面側へ向かった光を反射させて出光面側へ戻す。拡散シート１５は、半透明な樹脂フィルムであり、導光板１０の出光面から発せられた光を拡散させて光の指向特性を広げる。プリズムシート１６は、上面に三角プリズム状の微細なパターンが形成された透明な樹脂フィルムであり、拡散シート１５によって拡散された光を集光し、面光源装置１を上面側から見た場合の輝度を高める。
遮光部材１７は、面光源装置１を上面側から見て、枠形状になっている。枠形状は、フレーム１２の上面と同様に導光板１０を囲む形状であればよく、例えば、矩形形状、略楕円形状であってもよいし、これら以外の他の形状であってもよい。遮光部材１７は、例えば、上下両面が粘着面となった黒色の粘着テープであってもよい。遮光部材１７の枠部分が、フレーム１２の上端に沿って接着されており、面光源装置１から光が漏れることを抑制する。
（具体例１）
図３は、導光板１０の断面図である。各構成要素の大きさの比率等は、図示した例には限定されない。導光板１０は、導光板１０の下面に複数の凹部２０を有している。凹部２０は、円錐形状を有する。複数の光源１１が、実装基板１３上に配置され、各凹部２０内に一つの光源１１が収容されている。光源１１から出射された光は、導光板１０内に入射する。導光板１０内に入射した光が、導光板１０内で屈折、反射及び拡散して導光板１０の出光面１Ａから出射されることで、導光板１０の出光面１Ａが均一に光る。導光板１０の厚み（高さ）ｔ１は、例えば、０．３５ｍｍであるが、この値に限定されず、例えば０．２〜２０ｍｍなど、他の値であってもよい。光源１１のピッチｄ１は、例えば、２〜７ｍｍであるが、これらの値に限定されず、他の値であってもよい。
図４は、導光板１０の拡大断面図である。導光板１０は、光源１１からの光が入射する入射面と、入射面から入射した光を出射する出光面１Ａと、出光面１Ａと反対側の基底面１Ｂとを備える。導光板１０の基底面１Ｂは、導光板１０の下面である。導光板１０の基底面１Ｂに凹部２０が設けられている。円錐形状の凹部２０は、開口２１と、開口２１から頂点２２に向かって狭まるテーパ面（入射面）２３とを有する。即ち、凹部２０の直径は、開口２１から上方に向かって小さくなっている。テーパ面２３は、鏡面或は鏡面と同様の平滑な面である。凹部２０における開口２１の直径及び凹部２０の高さ（深さ）は、任意の値である。なお、凹部２０は円錐台状、角錐状、角錐台状、椀状、釣鐘状等であってもよい。また、光源１１の形状、高さ及び幅も特に制限されない。例えば、光源１１の発光面を凹部２０内に収容する形状及びサイズとしてもよい。
光源１１から出射された光束は、凹部２０のテーパ面２３によって屈折して発散する。凹部２０は、本例における発散部の一形態である。
また、導光板１０の出光面側において、凹部２０と対向する位置に、当該凹部２０と同様に円錐形状のくぼみである凹部３０が設けられている。凹部３０の開口の直径及び凹部３０の高さ（深さ）も、任意の値である。また、凹部３０は、円錐台状や、角錐状、角錐台状、椀状、釣鐘状等であってもよい。凹部３０は、光源１１から出射された光束をテーパ面３３によって屈折して発散する発散部の一形態である。本例において、凹部２０を第一の発散部とした場合、凹部３０は、第二の発散部の一形態である。
出光面１Ａにおいて、光源１１を中心として所定の範囲を当該光源１１による照明エリアＡ０とし、出光面１Ａにおける照明エリアＡ０の辺縁に溝部５０が設けられている。溝部５０は、断面がＶ字状であり、開口５１と、開口５１から下端５２に向かって間隔が狭まる傾斜面５３とを有する。溝部５０における開口５１の幅及び凹部５０の高さ（深さ）は、任意の値である。溝部５０は、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光を偏向して、照明エリアＡ０の外側へ向かう光が前記出光面側へ向かうことを制限する制限部である。本実施形態において、偏向とは、屈折や反射、回折等の光学的作用により、光の向き（進行方向）を変えることである。照明エリアＡ０は、ローカルディミングを行う際に輝度を調整する領域の一単位である。本例の照明エリアＡ０は、図３に示すように光源１１の並び方向において、光源１１のピッチｄ１と同じ幅（長さ）である。
また、導光板１０の出光面側において、溝部５０と対向する位置に、当該溝部５０と同様に断面がＶ字状のくぼみである溝部６０が設けられている。溝部６０は、断面がＶ字状であり、開口６１と、開口６１から上端６２に向かって間隔が狭まる傾斜面６３とを有する。溝部６０における開口６１の幅及び凹部６０の高さ（深さ）は、任意の値である。溝部６０は、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光を偏向して、照明エリアＡ０の外側へ向かう光が前記出光面側へ向かうことを制限する制限部である。本例において、溝部５０を第一の制限部とした場合、溝部６０は、第二の制限部である。
図５は、導光板１０の一部を示す平面図である。導光板１０は、マトリクス状に配置された光源１１を中心とした正方形の範囲を各光源１１による照明エリアＡ０とし、その辺縁に沿って溝部５０が縦横に設けられている。なお、図示を省略したが、溝部６０も図５の溝部５０と同様に、導光板１０の基底面１Ｂにおいて縦横に設けられている。なお、溝部５０が辺縁に設けられる照明エリアＡ０の平面形状は、他の形状であってもよい。例えば、矩形や六角形など、平面充填できる形状であればよい。
導光板１０の出光面１Ａにおいて、凹部３０及び溝部５０以外の部分には、複数のドットパターン４１が設けられている。また、導光板１０の基底面１Ｂにおいて、凹部２０及
び溝部６０以外の部分には、複数のドットパターン４２が設けられている。導光板１０内の光は、導光板１０の出光面１Ａに設けられたドットパターン４１及び導光板１０の基底面１Ｂに設けられたドットパターン４２によって屈折し、拡散する。ドットパターン４１，４２は、拡散部の一例である。
図４に示すドットパターン４１は、導光板１０の外側に突起する突起形状（凸形状）であるが、この形状に限定されず、ドットパターン４１は、導光板１０の内側に窪んだ凹形状であってもよい。図４に示すドットパターン４２は、導光板１０の内側に窪んだ凹形状であるが、この形状に限定されず、ドットパターン４２は、導光板１０の外側に突起する突起形状（凸形状）であってもよい。突起形状は、例えば、凸レンズ形状、円柱形状、角柱形状、円錐形状、角錐形状等である。凹形状は、例えば、凹レンズ形状、円柱溝形状、角柱溝形状、円錐溝形状、角錐溝形状等である。ドットパターン４１，４２は、平面視で円形、楕円形、多角形の何れであってもよい。ドットパターン４１，４２は、射出成形によって導光板１０が製造される際に、導光板１０と一体に形成されてもよい。また、ドットパターン４１，４２は、インクジェット等によって、導光板１０に別途形成されてもよい。ドットパターン４１，４２は、表面に微小な凹凸を有してもよい。ドットパターン４１，４２の表面に微小な凹凸を形成することで、ドットパターン４１，４２に入射する光をより拡散させることができる。
複数のドットパターン４１，４２は、それぞれ密集して配置されている。複数のドットパターン４１，４２は、離散的に配置されてもよいが、導光板１０内の光や導光板１０の出光面１Ａから出射される光が均一になるように拡散させる効果を高めるため、複数のドットパターン４１，４２を密集して配置することが好ましい。例えば、図６Ａに示すように、複数のドットパターン４１を、最密配置してもよい。図６Ａは、ドットパターン４１の平面図であって、導光板１０の出光面１Ａの法線方向から見た図である。図５に示すドットパターン４１は、平面視で六角形であり、複数のドットパターン４１が互いに隣接して配置されている。また、例えば、図６Ｂに示すように、複数のドットパターン４１を配置してもよい。図６Ｂは、ドットパターン４１の平面図であって、導光板１０の出光面１Ａの法線方向から見た図である。図６Ｂに示すドットパターン４１は、平面視で円形であり、複数のドットパターン４１が互いに隣接して配置されている。ドットパターン４１，４２の幅は、例えば、３０μｍであり、ドットパターン４１，４２の高さは、例えば、５〜６μｍであるが、これらの値に限定されず、他の値であってもよい。
ドットパターン４１，４２は、同一のサイズ（高さ及び幅）であってもよいし、それぞれ異なるサイズであってもよい。ドットパターン４１とドットパターン４２とは、同じサイズであっても、ドットパターン４１とドットパターン４２とが異なるサイズであってもよい。導光板１０の厚みの値や隣接する光源１１のピッチの値に応じて、ドットパターン４１，４２のサイズを変更してもよい。
図４に示したように、本例の導光板１０は、光源１１の上方に凹部２０，３０を備えており、光源１１から、上方へ進む光束を発散させる。これにより光源１１の直上へ向かう光を減らし、照明エリアＡ０の周縁へ向かう光を増やしている。また、照明エリアＡ０の周縁へ向かう光や、導光板１０内で反射した光は、拡散部４１，４２で拡散される。これにより、出光面１Ａにおける輝度の均一化を図っている。
そして、本例の導光板１０は、照明エリアＡ０の辺縁に沿って溝部５０，６０を備えている。これにより照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光を偏向して、照明エリアＡ０の外側へ向かう光が出光面側へ向かうことを制限している。図７は、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光が溝部５０へ入射した場合の進行方向を示す図である。図７に示すように、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光９９が、溝部５０に達した際、傾斜面
５３に対して入射角が臨界角以上であると全反射し、光９８のように照明エリアＡ０の内側へ戻される 。このように光源１１から出射した光が、当該光源１１の照明エリアＡ０
の外側で、出光面１Ａから出射することが抑えられるので、ローカルディミングを行う際の照明エリア間のコントラストの低下を抑制できる。
（具体例２）
図８は、導光板１０の具体例２を模式的に示す断面図である。本具体例では、上述の構成に対応する構成要素には対応する符号を付し、説明を省略する。
本具体例の導光板１０は、光源１１毎の個片で形成され、光源１１と対応してマトリクス状に配列されて構成されている。
本具体例２における第一の制限部は、個片とされた導光板１０の側面７１ によって構成されている。例えば、導光板１０の個片を側面７１間に微小な隙間を開けて列設し、側面７１に対して臨界角を超えて入射する光を反射させることで、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光が、照明エリアＡ０の外で出光面側へ向かうことを制限する。また、側面７１間に隙間を設ける構成に限らず、側面７１に遮光性の塗料を塗布することや、反射層を形成することで、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光を遮光又は反射してもよい。
また、側面７１の基底面１Ｂ側に、傾斜面７２及び、基底面１Ｂと平行な面７３からなる切欠部７９が設けられており、この切欠部７９が導光板１０の個片を列設した際に、図４の溝部６０と同様に第二の制限部を構成する。
図８の構成においても、光源１１の上方に備えた凹部２０により、光源１１から直上へ向かう光を減らし、照明エリアＡ０の周縁へ向かう光を増やしている。そして、第一の制限部である側面７１及び第二の制限部である切欠部７９により、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光束が、照明エリアＡ０の外で出光面側へ向かうことを制限している。
これにより、光源１１によって照明する照明エリアＡ０の輝度ムラを抑制すると共に、当該照明エリアＡ０の光束が他の照明エリアに入射して照明エリア間のコントラストが低下することを抑制することができる。
なお、図８では省略したが、本例の導光板１０においても、図４と同様に出光面１Ａにドットパターン４１や凹部３０（第二の発散部）を設けてもよい。また、図４と同様に基底面１Ｂの凹部２０及び切欠部７９以外の部分にドットパターン４２を設けてもよい。
（具体例３）
図９は、導光板１０の具体例３を模式的に示す断面図である。本具体例３では、上述の構成に対応する構成要素には対応する符号を付し、説明を省略する。
図９に示すように、本具体例３では、溝部６０の内面に反射層８１を形成した。このように溝部６０の傾斜面６３に反射面を形成したことで、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光が、溝部６０に当たった場合に、当該光を照明エリアＡ０の内側へ反射する。これにより、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光が、照明エリアＡ０の外で出光面側へ向かうことを制限している。
また、図１０は、前記導光板１０の変形例を示す図である。図９では、導光板１０の基底面１Ｂに凹部２０及び溝部６０のみを示したが、図１０に示すように、凹部２０と溝部６０との間に平坦部６５ を有し、この平坦部６５にも反射層８１を設けてもよい。
図９の構成においても、光源１１の上方に備えた凹部２０により、光源１１から直上へ向かう光を減らし、照明エリアＡ０の周縁へ向かう光を増やしている。そして、第一の制限部である溝部５０及び第二の制限部である溝部６０により、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光が、照明エリアＡ０の外で出光面側へ向かうことを制限している。
これにより、光源１１によって照明する照明エリアＡ０の輝度ムラを抑制すると共に、当該照明エリアＡ０の光束が他の照明エリアに入射して照明エリア間のコントラストが低下することを抑制することができる。
なお、図 １０では省略したが、本例の導光板１０においても、図４と同様に出光面１
Ａにドットパターン４１や凹部３０（第二の発散部）を設けてもよい。また、図４と同様に基底面１Ｂの平坦部６５にドットパターン４２を設けてもよい。
（具体例４）
図１１は、導光板１０の具体例４を模式的に示す断面図である。本具体例４では、上述の構成に対応する構成要素には対応する符号を付し、説明を省略する。
図１１に示すように、本具体例４では、発光素子に向けて基底面１Ｂに設けた円錐状の凸部９０を設けている。凸部９０は、発散部の一形態である。凸部９０は、円錐形状であり、円形の底面９１と、当該底面９１から頂点９２に向かって先細りのテーパ面９３とを有する。
テーパ面９３は、鏡面或は鏡面と同様の平滑な面である。凸部９０における底面９１の直径及び凹部２０の高さ（深さ）は、任意の値である。なお、凸部９０は円錐台状、角錐状、角錐台状、椀状、釣鐘状等であってもよい。光源１１から出射された光束は、凸部９０のテーパ面９３によって屈折して発散する。
図１１の構成においても、光源１１の上方に備えた凸部９０により、光源１１から出射された光束を発散させて、直上へ向かう光を減らし、照明エリアＡ０の周縁へ向かう光を増やしている。そして、制限部である溝部５０により、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光が、照明エリアＡ０の外で出光面側へ向かうことを制限している。
これにより、光源１１によって照明する照明エリアＡ０の輝度ムラを抑制すると共に、当該照明エリアＡ０の光束が他の照明エリアに入射して照明エリア間のコントラストが低下することを抑制することができる。
なお、図１１では省略したが、本例の導光板１０においても、図４と同様に出光面１Ａにドットパターン４１や凹部３０（第二の発散部）を設けてもよい。また、図４と同様に基底面１Ｂの平坦部６５にドットパターン４２を設けてもよい。
（具体例５）
図１２は、導光板１０に発散部を設け、実装基板上に制限部を設けた具体例５を模式的に示す断面図である。本具体例５では、上述の構成に対応する構成要素には対応する符号を付し、説明を省略する。
図１２に示すように、本具体例５では、発光素子に向けて基底面１Ｂに設けた円錐状の凸部９０を発散部としている。凸部９０は、円錐形状であり、円形の底面９１と、当該底面９１から頂点９２に向かって先細りのテーパ面９３とを有する。
テーパ面９３は、鏡面或は鏡面と同様の平滑な面である。凸部９０における底面９１の直径及び凹部２０の高さ（深さ）は、任意の値である。なお、凸部９０は円錐台状、角錐状、角錐台状、椀状、釣鐘状等であってもよい。光源１１から出射された光束は、凸部９０のテーパ面９３によって屈折して発散する。
また、光源１１の取り付け面である実装基板１３上の光源１１の周囲に反射部９５が設けられている。反射部９５は、断面形状が実装基板１３から上方へ向けて凸のＶ字状であり、平面視において線状である。反射部９５は、図５に示す凹部５０と同様に照明エリアＡ０の辺縁に沿って格子状に設けられている。
このように、反射部９５は、照明エリアＡ０の辺縁に設けられ、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光が、反射部９５に当たった場合に、当該光を照明エリアＡ０の内側へ反射する。これにより、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光が、照明エリアＡ０の外で出光面側へ向かうことを制限している。本具体例５において、反射部９５は、制限部の一形態である。
図１２の構成においても、光源１１の上方に備えた凸部９０により、光源１１から出射された光束を発散させて、直上へ向かう光を減らし、照明エリアＡ０の周縁へ向かう光を増やしている。そして、制限部である反射部９５により、照明エリアＡ０の内側から外側へ向かう光が、照明エリアＡ０の外で出光面側へ向かうことを制限している。
これにより、光源１１によって照明する照明エリアＡ０の輝度ムラを抑制すると共に、当該照明エリアＡ０の光束が他の照明エリアに入射して照明エリア間のコントラストが低下することを抑制することができる。
なお、図１２では省略したが、本例の導光板１０においても、図４と同様に出光面１Ａにドットパターン４１や凹部３０（第二の発散部）を設けてもよい。
（具体例６）
図１３は、導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５９を配置した面光源装置１の具体例６を模式的に示す断面図である。本具体例６において、上述の構成と対応する構成要素には対応する符号を付し、説明を省略する。
図１３に示す具体例６では、導光板１０と複数の光源１１及び反射層１４との間に透明樹脂層５９が配置されている。特に本具体例６では、複数の光源１１が透明樹脂層５９に埋め込まれ、各光源１１の発光部が透明樹脂層５９で覆われている。本具体例６では光源１１が導光板１０の凹部２０内に収容されていないが、凹部２０の下方に配置されており、平面視において、光源１１の発光部の中心と凹部２０の中心が一致している。ここで、中心が一致しているとは、厳密に一致することに限らず、例えば凹部の中心に対して光源１１の発光部の中心が所定の範囲（例えば凹部の幅の１０％）に位置することを含んでもよい。
光源１１から出射された光は、透明樹脂層５９を通って導光板１０内に入射される。このとき光源１１の直上に向かう光束は、透明樹脂層５９内で広がりながら進行し、上面から導光板１０の凹部２０内へ出射する際に屈折して、更に発散する。このように導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５９を設けたことにより、光源１１から直上へ向かう光束の拡散を促し、照明エリアＡ０内の輝度を更に均一化することができる。また、反射層１４で反射し、透明樹脂層５９を介して導光板１０へ戻る光についても、透明樹脂層５９内で更に拡散し、輝度の均一化に寄与する。なお、透明樹脂層５９の厚さは、任意に設定でき、例えば透明樹脂層５９の厚さを大きく（厚く）することで、光源１１と導光板１０
との距離を大きくとることができる。この光源１１と導光板１０との距離を大きくとることで、輝度を均一化させる効果を大きくできるので、輝度の均一化に必要な距離を確保しつつ、この距離が最小限となるように透明樹脂層５９の厚さを設定すればよい。
図１４は、具体例６の変形例１を示す図である。図１３では、図８の導光板１０を用いた例を示したが、具体例６の面光源装置１は、これに限らず、図４や、図９、図１０に示した導光板１０を採用し、この導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５９を配置した構成としてもよい。図１４は、図４の導光板１０を用いた例を示している。
図１５は、具体例６の変形例２を示す図である。図１３では、透明樹脂層５９の上面を平面としたが、図１５の変形例２では、透明樹脂層５９において、導光板１０の凹部２０の下方に位置する部分に、上方（凹部２０側）に向かって突出した凸部５９１を設けている。なお、凸部５９１は、球面形状であるが、円柱形状、角柱形状、円錐形状、角錐形状等の突起形状（凸形状）であってもよい。
（具体例７）
図１６は、導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５８を配置した面光源装置１の具体例７を模式的に示す断面図である。本具体例７において、上述の構成と対応する構成要素には対応する符号を付し、説明を省略する。
図１６に示す具体例７では、導光板１０の下方であって複数の光源１１のそれぞれの周囲に透明樹脂層５８が配置されている。したがって、各光源１１が各透明樹脂層５８に埋め込まれ、光源１１の発光部が透明樹脂層５７で覆れている。本具体例７では、導光板１０の凹部２０内に光源１１が収容されていない。図１６に示す透明樹脂層５８は、略半球形状であるが、この形状に限定されず、透明樹脂層５８は、円柱形状、角柱形状、円錐形状、角錐形状等の突起形状（凸形状）であってもよい。導光板１０の凹部２０内に透明樹脂層５８の一部が入り込んでいてもよいし、導光板１０の凹部２０内に透明樹脂層５８が入り込まなくてもよい。光源１１から出射された光は、透明樹脂層５８を通って導光板１０内に入射される。
また、本具体例７では、突起形状に形成された透明樹脂層５８の上面の一部が導光板１０の基底面１Ｂに当接することで、導光板１０の基底面１Ｂと反射面１４との間に空隙１８を設けている。この基底面１Ｂと反射面１４との距離Ｌ１は、透明樹脂層５８の高さによって、任意に設定できる。なお、本具体例７の面光源装置１は、図１６に示した導光板１０に代えて、図４や、図９、図１０に示した導光板１０を採用し、この導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５８を配置した構成としてもよい。
（具体例８）
図１７は、導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５７を配置した面光源装置１の具体例８を模式的に示す断面図である。本具体例８において、上述の構成と対応する構成要素には対応する符号を付し、説明を省略する。
図１７に示す具体例８では、導光板１０の下方であって複数の光源１１のそれぞれの周囲に透明樹脂層５７が配置されている。したがって、各光源１１が各透明樹脂層５７に埋め込まれ、光源１１の発光部が透明樹脂層５７で覆れている。本具体例８では、導光板１０の凹部２０内に光源１１が収容されていない。図１７に示す透明樹脂層５７は、上方に向かって凸の突起形状であり、例えば２つの略半球形状が繋がった形状や、平面視において中心が下方へ窪み、その周囲が輪帯状に上方へ突出したドーナツ形状である。導光板１０の凹部２０内に透明樹脂層５７の一部が入り込んでいてもよいし、導光板１０の凹部２０内に透明樹脂層５７が入り込まなくてもよい。光源１１から出射された光は、透明樹脂
層５７を通って導光板１０内に入射される。
また、本具体例８では、突起形状に形成された透明樹脂層５７の上面の一部が導光板１０の基底面１Ｂに当接することで、導光板１０の基底面１Ｂと反射面１４との間に空隙１８を設けている。この基底面１Ｂと反射面１４との距離Ｌ１は、透明樹脂層５７の高さによって、任意に設定できる。なお、本具体例８の面光源装置１は、図１７に示した導光板１０に代えて、図４や、図９、図１０に示した導光板１０を採用し、この導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５７を配置した構成としてもよい。
（具体例９）
図１８は、導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５６を配置した面光源装置１の具体例９を模式的に示す断面図である。本具体例９において、上述の構成と対応する構成要素には対応する符号を付し、説明を省略する。
図１８に示す具体例９では、導光板１０の下方に複数の透明樹脂層５６が配置されており、導光板１０と複数の光源１１のそれぞれとの間に透明樹脂層５６が配置されている。したがって、各光源１１が各透明樹脂層５６に埋め込まれ、光源１１の発光部が透明樹脂層５６で覆れている。本具体例９では、導光板１０の凹部２０内に光源１１及び透明樹脂層５６が収容されており、導光板１０の基底面１Ｂと反射層１４とが接触している。すなわち、導光板１０と反射層１４とが密着している。導光板１０の凹部２０の底面２１と透明樹脂層５６とが接触していてもよいし、導光板１０の凹部２０の底面２１と透明樹脂層５６とが非接触であってもよい。導光板１０の凹部２０のテーパ面２３と透明樹脂層５６とが接触していてもよいし、導光板１０の凹部２０のテーパ面２３と透明樹脂層５６とが非接触であってもよい。図１８に示す透明樹脂層５６は、略半球形状であるが、この形状に限定されず、透明樹脂層５６は、円柱形状、角柱形状、円錐形状、角錐形状等の突起形状（凸形状）であってもよい。光源１１から出射された光は、透明樹脂層５６を通って導光板１０内に入射される。なお、本具体例９の面光源装置１は、図１８に示した導光板１０に代えて、図４や、図９、図１０に示した導光板１０を採用し、この導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５６を配置した構成としてもよい。
（具体例１０）
図１９は、導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５５を配置した面光源装置１の具体例１０を模式的に示す断面図である。本具体例１０において、上述の構成と対応する構成要素には対応する符号を付し、説明を省略する。
図１９に示す具体例１０では、導光板１０の下方に複数の透明樹脂層５５が配置されており、導光板１０と複数の光源１１のそれぞれとの間に透明樹脂層５５が配置されている。したがって、各光源１１が各透明樹脂層５５に埋め込まれ、光源１１の発光部が透明樹脂層５５で覆れている。本具体例１０では、導光板１０の凹部２０内に光源１１及び透明樹脂層５５が収容されている。導光板１０の基底面１Ｂと反射層１４とが接触している。すなわち、導光板１０と反射層１４とが密着している。導光板１０の凹部２０の底面２１と透明樹脂層５５とが接触していてもよいし、導光板１０の凹部２０の底面２１と透明樹脂層５５とが非接触であってもよい。導光板１０の凹部２０のテーパ面２３と透明樹脂層５５とが接触していてもよいし、導光板１０の凹部２０のテーパ面２３と透明樹脂層５５とが非接触であってもよい。透明樹脂層５５は、上方に向かって凸の突起形状であり、例えば２つの略半球形状が繋がった形状や、平面視において中心が下方へ窪み、その周囲が輪帯状に上方へ突出したドーナツ形状である。光源１１から出射された光は、透明樹脂層５５を通って導光板１０内に入射される。なお、本具体例１０の面光源装置１は、図１９に示した導光板１０に代えて、図４や、図９、図１０に示した導光板１０を採用し、この導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５５を配置した構成としてもよい。
（具体例１１）
図２０は、導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５４を配置した面光源装置１の具体例１１を模式的に示す断面図である。本具体例１１において、上述の構成と対応する構成要素には対応する符号を付し、説明を省略する。
図２０に示す具体例１１では、導光板１０の下方に複数の透明樹脂層５４が配置されており、導光板１０と複数の光源１１のそれぞれとの間に透明樹脂層５１が配置されている。したがって、各光源１１が各透明樹脂層５４に埋め込まれ、光源１１の発光部が透明樹脂層５４で覆れている。本具体例１１では、導光板１０の基底面１Ｂと反射層１４との間が不図示のスペーサによって所定距離に保持されており、導光板１０と反射層１４とが離間している。なお、導光板１０の凸部９０の頂点（下部）と透明樹脂層５４とが接触していてもよいし、導光板１０の凸部９０の頂点（下部）と透明樹脂層５４とが非接触であってもよい。
透明樹脂層５４は、上方に向かって凸の突起形状であり、例えば２つの略半球形状が繋がった形状や、平面視において中心が下方へ窪み、その周囲が輪帯状に上方へ突出したドーナツ形状である。また、透明樹脂層５４は、図１８の透明樹脂層５６のように、半球形状であってもよい。光源１１から出射された光は、透明樹脂層５４を通って導光板１０内に入射される。
図１３〜図１７に示す具体例では、導光板１０の出光面１Ａの法線方向から見て、光源１１と導光板１０の凹部２０とが重なっており、導光板１０の凹部２０の下方に光源１１が配置されている。導光板１０と光源１１との間に透明樹脂層５７〜５９の何れかを配置することにより、導光板１０の厚みを大きくせずに、導光板１０と光源１１との間の距離を一定に保つことができる。導光板１０の凹部２０内に光源１１を収容せずに、導光板１０と光源１１とを離すことにより、導光板１０内に入射される光の広がりが大きくなる。透明樹脂層５７〜５９の厚みは任意である。透明樹脂層５７〜５９の厚みを変更することにより、導光板１０と光源１１との間の距離を変更することができる。例えば、光源１１の種類に応じて透明樹脂層５７〜５９の厚みを変更することにより、導光板１０と光源１１との間の距離を光源１１の種類に応じた距離にすることができる。
図１８〜図２０に示す具体例では、導光板１０の出光面１Ａの法線方向から見て、光源１１と導光板１０の凹部２０とが重なっており、導光板１０の凹部２０の下方に光源１１が配置されている。これにより、光源１１から出射する光束を透明樹脂層５４〜５６の上面で発散させ、導光板１０内に入射される光の広がりが大きくなる。透明樹脂層５４〜５６の厚みは任意である。例えば、光源１１の種類に応じて透明樹脂層５４〜５６の厚みを変更してもよい。
上記実施形態の具体例１から５に示した導光板１０を備える表示装置は、各種の電子機器に搭載することができる。このような表示装置を備えた電子機器として、スマートフォン、デジタルカメラ、タブレット端末、電子ブック、ウェアラブル機器、カーナビゲーション装置、電子辞書、電子広告板等を例示できる。本発明に係る導光板及び表示装置を用いることで、電子機器の、小型化、薄型化を図りつつ、輝度ムラを低減させることができる。
１ 面光源装置
１Ａ 出光面
１Ｂ 基底面
２ 表示パネル
１０ 導光板
１１ 光源
１２ フレーム
１３ 実装基板
１４ 反射層
１５ 拡散シート
１６ プリズムシート
１７ 遮光部材
２０，３０ 凹部
２１ 開口
２２ 頂点
２３ テーパ面
３０ 凹部
４１，４２ ドットパターン
５４〜５９ 透明樹脂層

Claims (14)

  1. 光を出射する出光面の反対側に設けられ、発光素子から出射される光束を発散させる発散部と、
    前記出光面において前記発光素子から所定の範囲を当該発光素子による照明エリアとし、少なくとも前記出光面における前記照明エリアの辺縁に、前記照明エリアの内側から外側へ向かう光を偏向又は遮光して、前記照明エリアの外側へ向かう光が前記出光面側へ向かうことを制限する制限部と、
    を備える導光板。
  2. 前記出光面に設けられた前記制限部を第一の制限部とし、前記出光面と反対側の面に、前記第一の制限部と対向する第二の制限部を設けた請求項１に記載の導光板。
  3. 前記発散部が、前記出光面と反対側の面に設けられ、前記発光素子を収容する円錐状、円錐台状、角錐状、角錐台状又は椀状の凹部である請求項１又は２に記載の導光板。
  4. 前記出光面に、光を拡散する複数の拡散部を設けた請求項１から３の何れか一項に記載の導光板。
  5. 前記制限部が、前記出光面に設けた溝又は前記導光板の側面である請求項１から４の何れか一項に記載の導光板。
  6. 前記出光面と反対側の面の前記発散部以外の部分に、光を反射する反射層を設けた請求項１から５の何れか一項に記載の導光板。
  7. 前記発散部が、前記出光面と反対側の面に前記発光素子に向けて設けられた円錐状、円錐台状、角錐状、角錐台状又は椀状の凸部である請求項１から６の何れか一項に記載の導光板。
  8. 請求項１から７の何れか一項に記載の導光板と、
    前記導光板の前記出光面の反対側に設けられた発光素子と、
    を備えた面光源装置。
  9. 請求項１から７の何れか一項に記載の導光板と、
    前記導光板の前記出光面の反対側に設けられた発光素子と、
    前記導光板と前記発光素子との間に配置された透明樹脂層と、
    を備え、
    前記透明樹脂層が前記発光素子の発光部を覆っている面光源装置。
  10. 前記発光素子が前記透明樹脂層に埋め込まれている請求項９に記載の面光源装置。
  11. 発光素子と、前記発光素子から出射される光を導光する導光板とを備えた面光源装置であって、
    前記導光板の前記発光素子からの光を出射する出光面と反対側の面に、前記発光素子へ向けて設けられた円錐状、円錐台状、角錐状、角錐台状又は椀状の凸部であり、前記発光素子から出射される光束を発散させる発散部と、
    前記発光素子の周囲に設けられた反射面であって、前記出光面において前記発光素子から所定の範囲を当該発光素子による照明エリアとし、当該照明エリアの内側から外側へ向かう光を反射して、前記照明エリアの外側へ向かう光が前記出光面側へ向かうことを制限する制限部と、
    を備える面光源装置。
  12. 前記導光板と前記発光素子との間に配置された透明樹脂層を更に備え、
    前記透明樹脂層が前記発光素子の発光部を覆っている請求項１１に記載の面光源装置。
  13. 請求項８〜１１の何れか一項に記載の面光源装置と、
    前記面光源装置から出射される光を受ける表示パネルと、
    を備える表示装置。
  14. 請求項１３に記載の表示装置を備える電子機器。
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