JP5526587B2 - 導光板および面発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、導光板、および導光板を備える面発光装置に関する。

光源から照射された光源光を導光板の端面（入光端面）から面内方向に入射させ、これを面直方向に反射させて表裏両面側を面発光させる、いわゆるエッジライト型の両面発光式の面発光装置が知られている。
このような面発光装置は、看板やディスプレイ装置などの表示装置のほか、照明装置としても用いられている。

この種の面発光装置として、下記特許文献１には、反射シートを挟んで両側に導光板と拡散シートとをこの順に積層した表示装置が記載されている。この装置では、二枚の導光板の端面にまたがるようにして線状光源を装着し、導光板の面内方向に照射された光を反射シートによって面直方向の表裏両面側に反射している。

また、下記特許文献２には、表裏両面にＶ溝状のマイクロプリズムを平行に連続形成した導光板と、その端面に装着された線状光源とを備える面発光装置が記載されている。この装置では、開口を有する黒色の光吸収シートを導光板に対向して設けることで面内の輝度ムラを抑制している。

特開平１０−１８７０７５号公報 特開２００５−９２１９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の面発光装置では、反射シートを挟んで二枚の導光板を貼り合わせる際に、接着剤や空気など、導光板とは屈折率の異なる層が導光板の間に挟み込まれることが問題となる。これは、所定の面積を有する二枚の導光板を接着する際に、導光板同士の間の空気を完全に除去することが困難であることに起因する。そして、可視光線の波長（約５００ｎｍ）に対して無視できない厚さの空気層が導光板の間に局所的に封止されると、光の拡散性が部分的に変動して面発光装置の輝度ムラを生じることとなる。

また、特許文献２に記載の面発光装置では、光吸収シートの開口内部における輝度ムラは抑制されておらず、装置の面内で均一な面発光を得ることはできない。また、導光板の主面の一部を光吸収シートで覆った場合、導光板の面積に対する発光面積の比率、すなわち導光板の有効面積比率が低下することとなる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高い有効面積比率を確保することができるとともに、面内で均一な面発光を得ることのできる導光板、およびこれを用いた面発光装置を提供するものである。

本発明の導光板は、光透過性の基材の表裏両面に、前記基材の少なくとも一の入光端面から面内方向に照射された光を拡散反射する光透過性の凹凸パターンが、前記入光端面からの距離に応じて配列密度が高くなるようにそれぞれ分散して形成されていることを特徴とする。

上記の導光板によれば、凹凸パターンが基材の表裏両面に形成されているため、一枚の導光板によって両面発光式の面発光装置を得ることができる。このため、特許文献１に記載の面発光装置のように二枚の導光板を貼り合わせる必要がないため、空気層や接着剤層に起因する輝度ムラの発生が防止される。また、凹凸パターンの配列密度が入光端面からの距離に応じて高くなるため、光源から面内方向に入射した光を導光板の面内で均一に拡散反射することができる。このため、凹凸パターンの形成領域の全体を導光板の有効面積とすることができる。

また本発明の導光板においては、より具体的な実施の態様として、前記基材の表裏両面にそれぞれ形成された前記凹凸パターン同士が、前記光の照射方向に関して共通の位置に配置されていてもよい。

また本発明の導光板においては、より具体的な実施の態様として、前記基材の表裏両面にそれぞれ形成された前記凹凸パターン同士が、前記光の照射方向に関して互いにずれた位置に配置されていてもよい。

また本発明の導光板においては、より具体的な実施の態様として、前記基材が矩形状をなし、対向する一対の端面を第一および第二の前記入光端面とするとともに、
前記基材の表面に関して、前記凹凸パターンと前記第一の入光端面との距離、および前記凹凸パターンと前記第二の入光端面との距離が互いに等しく、
前記基材の裏面に関して、前記凹凸パターンと前記第一の入光端面との距離、および前記凹凸パターンと前記第二の入光端面との距離が互いに等しくてもよい。

また本発明の導光板においては、より具体的な実施の態様として、前記基材は、前記入光端面の延在方向の寸法が、前記光の照射方向の寸法よりも大きくてもよい。

本発明の面発光装置は、上記の導光板と、
前記入光端面の延在方向に離散的に配置されて前記導光板の面内方向に光をそれぞれ照射する複数個の発光素子と、
前記導光板の表裏両面にそれぞれ設けられ、前記凹凸パターンにより拡散反射して前記導光板から出射した前記光を拡散させる拡散板と、を備えている。

上記発明の面発光装置によれば、発光素子から照射された光を上述の導光板により面内に均一に拡散反射して出射し、さらに出射光を拡散板によって拡散させる。このため、面発光装置の表裏両面において輝度ムラのない面発光が実現される。

また本発明の面発光装置においては、より具体的な実施の態様として、対向する一対の入光端面に対して発光素子がそれぞれ複数個ずつ配置されていてもよい。

なお、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。

本発明によれば、高い有効面積比率を確保することができるとともに、均一な面発光が得られる導光板および面発光装置が提供される。

（ａ）は本発明の第一実施形態の面発光装置の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 第一実施形態および第一実施例に係る導光板と光源の平面模式図である。 光Ｌ（Ｌ_１〜Ｌ_３）の経路を示す模式図である。 （ａ）は第一変形例に係る面発光装置の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は第二変形例、（ｂ）は第三変形例に係る導光板と光源の平面模式図である。 （ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２、（ｃ）は実施例３に係る導光板における輝度プロファイルを示す図である。 第二実施例に係る導光板と光源の平面模式図である。 第三実施例に係る導光板と光源の平面模式図である。 実施例１〜３に係る導光板における輝度プロファイルを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
なお、本実施の形態では、導光板や面発光装置の表面側と裏面側を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものであり、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

＜第一実施形態＞
はじめに、本実施形態の導光板および面発光装置の概要を説明する。
図１（ａ）は本実施形態の面発光装置１００の斜視図であり、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。なお、同図（ｂ）は模式図であり、便宜上、たとえば凹凸パターン１５の寸法は誇張して図示している。
以下、説明のため、導光板１０のうち光源３０が配置されている入光端面１２の延在方向を、導光板１０および面発光装置１００の長さ方向という。また、光Ｌの照射方向を、導光板１０および面発光装置１００の幅方向という。長さ方向および幅方向を図１（ａ）に図示する。

図１に示す本実施形態の面発光装置１００は、導光板１０と、複数個の発光素子３１と、拡散板５０とを備えている。

導光板１０には、光透過性の基材１１の表裏両面に、基材１１の少なくとも一の入光端面１２から面内方向に照射された光Ｌを拡散反射する光透過性の凹凸パターン１５が、入光端面１２からの距離に応じて配列密度が高くなるようにそれぞれ分散して形成されている。

発光素子３１は、入光端面１２の延在方向に離散的に配置されて導光板１０の面内方向に光Ｌをそれぞれ照射する部材である。
拡散板５０は、導光板１０の表裏両面にそれぞれ設けられ、凹凸パターン１５により拡散反射して導光板１０から出射した光Ｌを拡散させる部材である。

ここで、基材１１が光透過性であるとは、基材１１の構成材料が可視光線を透過することを意味している。
導光板１０や面発光装置１００の面内方向とは、導光板１０の法線方向に対して直交する方向を代表的には意味するが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、導光板１０の入光端面１２から入射する光Ｌは、導光板１０の面内方向に対して所定の角度を有していてもよい。
また、凹凸パターン１５が光Ｌを拡散反射するとは、一つの凹凸パターン１５に対する光Ｌの入射位置によって光Ｌの反射角度が複数通りに相違することを意味する。
また、凹凸パターン１５の配列密度とは、導光板１０を面直方向からみた場合の、単位面積あたりの凹凸パターン１５の形成領域の占める割合を意味する。

つぎに、本実施形態をさらに詳細に説明する。
図１（ｂ）に示すように、導光板１０は、光透過性の基材１１の表面１３と裏面１４に凹凸パターン１５を分散して形成したものである。
凹凸パターン１５は、いわゆるエッジライト型の光源３０からの光Ｌを、均一な面発光に変えるための凹凸部である。本実施形態の凹凸パターン１５は、離散的なドット状の網点パターンとして形成されている。
以下、凹凸パターン１５を構成する個々の凹凸部をドット１８という。

なお、ドット１８の具体的な配置パターンは特に限定されず、一例としては正方格子状や千鳥状に配置することができる。

本実施形態の導光板１０では、基材１１と凹凸パターン１５を共通の材料により一体形成している。より具体的には、本実施形態の導光板１０には、基材１１の材料である熱可塑性樹脂を凹凸加工することにより凹凸パターン１５が形成されている。

熱可塑性樹脂の凹凸加工としては、凹凸パターン１５に対応する凹穴または突起がそれぞれ形成された一対の金型による熱プレスを例示することができる。

凹凸パターン１５は、基材１１に対して凸に形成してもよく、または凹に形成してもよい。本実施形態の導光板１０では、基材１１の表面１３および裏面１４に対して、凹凸パターン１５としてともに突起が形成されている。ただし本発明はこれに限られず、基材１１の表面１３と裏面１４の一方を凸に形成し、他方を凹に形成してもよい。または、基材１１の表面１３と裏面１４に対して凹穴および突起を混在して形成してもよい。
ただし、導光板１０の表裏面に向かって光Ｌを均等に拡散反射する観点からは、基材１１の表面１３と裏面１４に形成する凹凸パターン１５は凹穴または突起で共通化することが好ましい。

凹凸パターン１５の表面は粗面化されている。これにより、導光板１０の内部を進行する光Ｌが凹凸パターン１５で反射する際に反射角度がランダムとなり、光Ｌは面内に均一に拡散反射する。

凹凸パターン１５の粗面化は、熱プレス用の金型に形成された凹穴または突起の表面に対するサンドブラストやエッチング等の粗面化処理によって行うことができる。このほか、導光板１０に形成された凹凸パターン１５に対して、後から粗面化処理を行ってもよい。
凹凸パターン１５の表面の粗面化の程度は特に限定されないが、たとえば、十点平均粗さＲｚ＝１０〜２００μｍとすることができる。

凹凸パターン１５の寸法は特に限定されないが、直径０．５〜３ｍｍ程度の円柱状または半球状とすることができる。ここで、半球状とは、部分球面状を含む。凹凸パターン１５の高さ（深さ）は、たとえば５０〜１００μｍとすることができる。

図２は導光板１０および光源３０を表面１３側から見た平面模式図である。
本実施形態の導光板１０は、入光端面１２からの距離に応じて凹凸パターン１５の配列密度が高くなっている。

本実施形態の導光板１０は、基材１１が矩形状をなし、対向する一対の端面（小口）を入光端面１２（第一の入光端面１２ａおよび第二の入光端面１２ｂ）としている。第一の入光端面１２ａおよび第二の入光端面１２ｂには、それぞれ光源３０が装着されている。

本実施形態の凹凸パターン１５は、入光端面１２に対して平行な直交格子上に配置されている。そして、凹凸パターン１５は、第一の入光端面１２ａまたは第二の入光端面１２ｂからの幅方向の距離が遠いほど、すなわち導光板１０の幅方向の中央近傍ほど、その配列密度が高く形成されている。

なお、導光板１０の他の一対の小口である端面１６は、可視光線を鏡面反射する反射フィルム（図示せず）が貼付されて遮光されている。

ここで、凹凸パターン１５の配列密度を高くする方法としては、たとえば以下の二つの態様を採用することができる。
第一には、凹凸パターン１５を構成する各ドット１８の径を共通化し、ドット１８間のピッチを、導光板１０の入光端面１２から面央にかけて狭めていく態様である。
第二には、凹凸パターン１５におけるドット１８間のピッチを共通化し、ドット１８の径を、導光板１０の入光端面１２から面央にかけて拡大していく態様である。
ここで、ドット１８間のピッチとは、隣接するドット１８同士の中心間距離である。

本実施形態の導光板１０では第二の態様を採用している。すなわち、本実施形態の導光板１０では、幅方向の中央近傍に位置するドット１８ほど大径であり、入光端面１２の近傍に位置するドット１８ほど小径である。また、導光板１０の長さ方向に並ぶドット１８は同径である。

本実施形態のドット１８はそれぞれ円柱状をなしており、各高さは共通である。
ただし、各ドット１８の高さは、当該ドット１８の径に応じて差異を設けてもよい。

なお、本発明においては、第一の態様と第二の態様を複合した凹凸パターン１５を形成してもよい。すなわち、導光板１０の入光端面１２から面央にかけて、ドット１８間のピッチを狭め、かつドット１８の径を拡大させてもよい。

本実施形態の導光板１０では、基材１１の表面１３および裏面１４に形成された凹凸パターン１５は、それぞれ光Ｌの照射方向（幅方向）に関して対称に配列されている。
すなわち、凹凸パターン１５は、導光板１０の幅方向の中心線（長さ方向に伸びる中心線）に対して対称配置されている。

これにより、本実施形態の導光板１０では、対向する一対の入光端面１２にそれぞれ取り付けられる光源３０の放射輝度を互いに等しくした場合に、導光板１０の面内で均一な面発光を得ることができる。

本実施形態の導光板１０では、基材１１の表面１３に関して、凹凸パターン１５ａと第一の入光端面１２ａとの距離、および凹凸パターン１５ａと第二の入光端面１２ｂとの距離が互いに等しい。また、基材１１の裏面１４に関しても、凹凸パターン１５ｂと第一の入光端面１２ａとの距離、および凹凸パターン１５ｂと第二の入光端面１２ｂとの距離が互いに等しい。

ここで、入光端面１２と凹凸パターン１５との距離とは、凹凸パターン１５のうちもっとも入光端面１２に近接しているドット１８の中心から当該入光端面１２までの幅方向の長さをいう。かかる距離は、入光端面１２から入射した光Ｌが到達する最初のドット１８までの距離であり、光Ｌが最初に拡散する位置でもある。以下、かかる距離を、拡散開始距離という場合がある。

基材１１の表裏両面にそれぞれ形成された凹凸パターン１５同士は、光Ｌの照射方向（幅方向）に関して共通の位置に配置されている。
すなわち、基材１１の表面１３に形成された凹凸パターン１５ａと、基材１１の裏面１４に形成された凹凸パターン１５ｂとは、光Ｌの照射方向に互いに重なり合う位置に設けられている。

より具体的には、本実施形態の導光板１０では、表面１３側の凹凸パターン１５ａと裏面１４側の凹凸パターン１５ｂとが互いに重なり合っている。
ここで、凹凸パターン１５ａと凹凸パターン１５ｂとが互いに重なり合うとは、各凹凸パターン１５を構成する多数のドット１８のうち少なくとも一部同士が、導光板１０の平面視において、互いに全体または一部領域が重なった状態にあることをいう。
そして、本実施形態の導光板１０では、凹凸パターン１５ａおよび凹凸パターン１５ｂをそれぞれ構成するすべてのドット１８同士が、導光板１０の平面視において互いに重なり合っている。

また、本実施形態の導光板１０では、凹凸パターン１５ａと凹凸パターン１５ｂとは、面内におけるドット１８の形成位置、および基材１１を挟んで対応するドット１８同士の径が互いに共通である。

なお、本発明においては、基材１１の表裏両面に対して、凹凸パターン１５ａ、１５ｂを光Ｌの照射方向（幅方向）に関して共通の位置とし、入光端面１２の延在方向（長さ方向）に関して互いにずらして形成してもよい。この場合、後記実施例１と実施例２とを対照して詳述するように、発光素子３１とドット１８との長さ方向の位置関係によらず導光板１０の所期の表面輝度を再現することができる。

また、基材１１の表裏両面に対して、凹凸パターン１５ａ、１５ｂを光Ｌの照射方向（幅方向）に関して互いにずれた位置に形成してもよい。この場合、後記実施例１と実施例３とを対照して詳述するように、導光板１０の輝度ムラを低減することができる。

導光板１０に用いる熱可塑性樹脂は特に限定されないが、透明性を有するものが好ましく、アクリル系樹脂（メタクリル系樹脂）、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性オレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル、スチレン共重合化合物）を例示することができる。このうち、特にアクリル系樹脂を用いることで、平均輝度が高く、輝度分布の低下が少ない導光板を得ることができる。

アクリル系樹脂としては、透明性の観点から、メチルメタクリレートを５０質量％以上含有することが好ましい。
本実施形態の導光板１０に用いられるアクリル系の熱可塑性樹脂には、その他、メチルメタクリレート以外のアルキル（メタ）アクリレート単量体や、芳香族ビニル化合物を、共重合成分として含んでもよい。さらに、熱可塑性樹脂は、衝撃強度改良剤や難燃剤などの添加剤を含んでもよい。
また、導光板１０には、その光学性能を損なわない限りにおいて、無機または有機の透明な充填剤を配合し、機械的強度や難燃性などを付与してもよい。

本実施形態の導光板１０は、所定の厚みの板状をなしている。導光板１０の厚みは、一例として、２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下とすることができる。上記範囲の厚みとすることで、導光板１０に対して光源３０からの光Ｌを効率的に入射させることができる。

導光板１０の平面視形状、および立面視形状は特に限定されない。
本実施形態では、図１に示すように平面視矩形状の平坦な導光板１０を例示するが、本発明はこれに限られない。すなわち、導光板１０を円板状その他の非矩形状の平面視形状としてもよく、または導光板１０を厚み方向に湾曲させてもよい。

本実施形態の光源３０は、複数個の発光素子３１を直線状に配列した線状光源である。発光素子３１としては、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を例示することができる。離散的に配置される発光素子３１の間隔は特に限定されないが、たとえば１０〜２０ｍｍの等間隔とすることができる。
そして、発光素子３１の配置間隔は、ドット１８間のピッチと異なっている。具体的には、発光素子３１の配置間隔は、ドット１８間のピッチよりも大きい。

図１（ｂ）に示すように、光源３０は、複数個の発光素子３１が直線上に装填されたベース部３２と、ベース部３２に対して電源を供給する給電ケーブル３４とを備えている。

拡散板５０は、導光板１０から出射した光Ｌを拡散させることにより発光する部材であり、面発光装置１００における発光体である。
拡散板５０としては種々を用いることができ、粗面化処理したシート状の透明樹脂材料やガラス材料のほか、無機または有機粒子を分散させたシート状の樹脂材料を例示することができる。

保持枠４０は、導光板１０の入光端面１２に装着されて、入光端面１２を面発光装置１００の外部から遮光するとともに、光源３０から光Ｌを導光板１０の面内方向に入射させる部材である。保持枠４０は遮光性を有し、導光板１０と、その表裏両面に積層された一対の拡散板５０（５０ａ，５０ｂ）とをあわせて保持している。

保持枠４０の材質や形状は特に限定されないが、たとえばアルミニウムなどの金属材料を押出成形して得ることができる。

本実施形態の保持枠４０は、拡散板５０ａ，５０ｂの側縁部を保持する所定幅の帯状のカバー部４６と、複数個の発光素子３１を並んで収容する空洞部４４とを一体に備え、光源３０を内部に収容する。
カバー部４６は、面発光装置１００においては光源３０が設けられた入光端面１２に沿って延在し、拡散板５０ａ，５０ｂにおける側縁部を帯状に遮光する。

図３は、光源３０（発光素子３１）より照射されて導光板１０に入射し、凹凸パターン１５で反射した光Ｌ（Ｌ_１〜Ｌ_３）を示す模式図である。同図では、導光板１０および拡散板５０の断面のハッチングは省略する。

保持枠４０には、カバー部４６の基端部に、導光板１０の厚さ方向の内側に向かって立設された板状のストッパー部４８が形成されている。ストッパー部４８は、保持枠４０の表裏両側から厚み方向の内側に向かってそれぞれ設けられている。ストッパー部４８同士の間隔は、保持枠４０の長さ方向（図３の紙面前後方向）にわたって均一である。すなわち、対向するストッパー部４８同士の間にはスリット部４９が形成されている。

スリット部４９のスリット幅Ｗは、導光板１０の板厚よりも小さい。このため、保持枠４０を導光板１０に装着するに際し、表裏側のカバー部４６同士の間に拡散板５０とともに導光板１０を押入すると、ストッパー部４８との当接によって導光板１０は位置決めされる。これにより、導光板１０の入光端面１２と光源３０との距離が、面発光装置１００の長さ方向によらず一定となる。

そして、発光素子３１から照射されてスリット部４９を通過した光Ｌ（光Ｌ_１〜Ｌ_３）は、所定の拡散角度で広がりながら入光端面１２より導光板１０の面内方向に入射する。

同図に示すように、光Ｌには、導光板１０の表面１３または裏面１４に形成された凹凸パターン１５で拡散反射して、その反対面側より導光板１０から出射するもの（光Ｌ_１）と、凹凸パターン１５と同一面側より導光板１０から出射するもの（光Ｌ_２）とがある。また、光Ｌには、凹凸パターン１５で複数回にわたって拡散反射して導光板１０から出射するもの（光Ｌ_３）も存在する。
本実施形態の面発光装置１００では、光Ｌの反射が導光板１０の表面１３と裏面１４とで等しく生じ、均等な輝度の両面発光を行うことが可能である。

導光板１０の表面１３および裏面１４は、入光端面１２に隣接する側縁部が保持枠４０の帯状のカバー部４６によって長さ方向に遮光されている。これにより、発光素子３１から照射された光Ｌが入光端面１２の近傍より光漏れすることを防いでいる。

また、導光板１０の平坦部（基材１１）では、光Ｌは鏡面反射または透過する。光Ｌが所定の臨界角よりも大きな角度（浅い角度）で基材１１に入射した場合、光Ｌは鏡面反射して導光板１０の内部に留まり、面内方向に進行する。

なお、光Ｌが凹凸パターン１５で拡散反射して導光板１０から出射すると、導光板１０の面内方向に進行する光Ｌの光量が低下してゆく。これに対し、本実施形態の導光板１０では入光端面１２からの距離に応じて凹凸パターン１５の配列密度が増大するため、導光板１０の面内輝度が均一化される。

そして、導光板１０から出射した光Ｌは、拡散板５０で拡散されて、さらに面内輝度が均一化された状態で面発光装置１００の外部に放射される。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。

たとえば上記実施形態においては、図１に示すように、導光板１０のうち対向する一対の小口を入光端面１２として用いたが、本発明はこれに限られない。

図４（ａ）は本実施形態の第一変形例に係る面発光装置１００の斜視図であり、同図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
本変形例の面発光装置１００は、図１に示す面発光装置を幅方向に所定の寸法で切断したものである。

より具体的には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、導光板１０の一の小口を入光端面１２として用い、かかる入光端面１２に光源３０（発光素子３１）が装着されている。
また、導光板１０のうち、入光端面１２以外の三辺に係る端面１６には、反射フィルム（図示せず）が貼付されている。
そして、導光板１０は、入光端面１２から対向側の端面１６ａに向かって、凹凸パターン１５の配列密度が幅方向に一方的に高くなっている。

このように、幅方向の寸法が比較的小さい面発光装置１００に関しては、一式の光源３０のみを用いて均一な面発光を実現することができる。

図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本実施形態の第二変形例および第三変形例に係る導光板１０および光源３０の平面模式図である。

同図（ａ）に示す導光板１０は平面視が正方形をなし、四辺のすべてが入光端面１２として用いられるものである。
導光板１０の表裏面に形成された凹凸パターン１５の配列密度は、正方形板状の基材１１の面央においてもっとも高く、各辺の近傍において最も低く構成されている。
より具体的には、第二変形例に係る導光板１０では、凹凸パターン１５を構成するドット１８同士のピッチは面内で均一である。そして、基材１１の面央近傍に配置されたドット１８ａの径は最大であり、基材１１の周縁近傍に配置されたドット１８ｂの径は最小である。
本変形例に係る導光板１０を用いて面発光装置１００を構成する場合は、四辺の入光端面１２に対して、同図（ａ）に示すように、それぞれ光源３０を装着する。

同図（ｂ）に示す導光板１０は平面視が円形をなし、周回状の端面が入光端面１２として用いられるものである。
導光板１０の表裏面に形成された凹凸パターン１５の配列密度は、円板状の基材１１の面央においてもっとも高く、各辺の近傍において最も低く構成されている。
より具体的には、第三変形例に係る導光板１０では、凹凸パターン１５を構成するドット１８は基材１１の面央を中心として同心円上に複数列に配置されている。
そして、基材１１の面央近傍に配置されたドット１８ａの径は最大であり、基材１１の周縁近傍に配置されたドット１８ｂの径は最小である。
本変形例に係る導光板１０に光源３０を装着して面発光装置１００を構成する場合は、同図（ｂ）に示すように、基材１１の周囲に発光素子３１を等間隔で分散配置するとよい。

すなわち、上記第二および第三変形例に例示するように導光板１０の全周に光源３０を設ける場合には、凹凸パターン１５の配列密度を、基材１１の面央を中心として放射状に減少させてもよい。

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明の面発光装置および保持枠は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図２に示す導光板１０の表面における輝度を数値シミュレーションにより算出した。
算出条件として、基材１１は、長さ１８２０ｍｍ×幅９１０ｍｍ×厚さ８ｍｍのメタクリル樹脂の長方形の板材とした。

すなわち、本実施例の基材１１は、入光端面１２の延在方向（長さ方向）の寸法が、光Ｌの照射方向（幅方向）の寸法よりも大きいものとした。

基材１１の表面１３および裏面１４には、円柱状のドット１８をそれぞれ直交格子上に分散して立設した凹凸パターン１５ａ、１５ｂを形成した。

そして、導光板１０の長さ方向の二つの端面を入光端面１２として、それぞれに発光素子３１を配置した。
発光素子３１は、対向する一対の入光端面１２に対してそれぞれ複数個ずつ配置した。

具体的には、各発光素子３１の光度（放射強度）は４［ｃｄ］、光Ｌの配向角度は１１０度とした。また、発光素子３１同士の配置間隔は１５ｍｍとした。

ドット１８の寸法は、入光端面１２にもっとも近接する列（最外列）では直径０．８ｍｍとし、幅方向の中央の列（最内列）では２．０２ｍｍとした。
そして、図２における上下２列の最外列から、中央の最内列に向かってドット１８の径を漸増させた。
なお、隣接するドット１８間のピッチは、幅方向を２．１４ｍｍ、長さ方向を１．８７ｍｍでそれぞれ均一とした。
また、ドット１８の高さは０．０８ｍｍで共通とした。

本実施例では、図２に示すように、導光板１０の表裏面におけるドット１８を共通の位置に形成した。

かかる導光板１０に対して、発光素子３１から幅方向に光Ｌを照射した場合の導光板１０の表面１３における輝度を算出した。
具体的には、導光板１０の長さ方向の略中央において、光Ｌの照射方向、すなわち導光板１０の幅方向に、直線上の複数点における輝度を算出した。輝度の算出点は、入光端面１２からの距離が３０ｍｍから８８０ｍｍまでの５０ｍｍごとの位置とした。
そして、輝度を算出する直線（算出ライン）を、導光板１０の長さ方向に１ｍｍずつ変えて、５本の算出ラインにおける導光板１０の表面輝度の変化（輝度プロファイル）を算出した。

本実施例に係る輝度プロファイルを図６（ａ）に示した。同図は、５本の算出ラインにおける導光板１０の表面輝度を、入光端面１２からの距離ごとにプロットしたものである。
図６（ａ）では、入光端面１２からの距離が３０ｍｍから４５５ｍｍまでの算出結果を図示し、４５５ｍｍから８８０ｍｍまでの算出結果は図示を省略した。本実施例の導光板１０および発光素子３１は幅方向に対称（図２における上下対称）に構成されているため、入光端面１２からの距離が４５５ｍｍから８８０ｍｍまでの輝度は、図６（ａ）の右端を中心に鏡面対称のプロファイルとなった。

（実施例２）
図７に示す導光板１０の表面における輝度を数値シミュレーションにより算出した。
同図に示すように、本実施例に係る導光板１０では、ドット１８は入光端面１２に平行な直交格子上に配置した。そして、表面１３側の凹凸パターン１５ａと裏面１４側の凹凸パターン１５ｂとは互いに長さ方向にずれあい、幅方向には一致させた。
より具体的には、凹凸パターン１５ａと凹凸パターン１５ｂとは、長さ方向に半ピッチ分の長さ、すなわち１．８７ｍｍ／２＝０．９３５ｍｍだけ互いにずらした。

また、基材１１の表面１３および裏面１４に形成された凹凸パターン１５ａ、１５ｂは、それぞれ幅方向に関して対称に配列した。

本実施例の導光板１０は、第一実施例と同様に、基材１１の表面１３に関して、凹凸パターン１５ａと第一の入光端面１２ａとの距離、および凹凸パターン１５ａと第二の入光端面１２ｂとの距離が互いに等しいものとした。また、基材１１の裏面１４に関しても、凹凸パターン１５ｂと第一の入光端面１２ａとの距離、および凹凸パターン１５ｂと第二の入光端面１２ｂとの距離が互いに等しいものとした。

すなわち、本実施例の導光板１０では、表面１３側の拡散開始距離が両幅側で等しく、裏面１４側の拡散開始距離も両幅側で等しいものとした。そして、表裏面の拡散開始距離も互いに等しいものとした。

そして、本実施例に用いる導光板１０では、凹凸パターン１５ａと１５ｂとは光の照射方向（幅方向）に関しては共通の位置に配置した。したがって、入光端面１２（第一の入光端面１２ａまたは第二の入光端面１２ｂ）と凹凸パターン１５（１５ａまたは１５ｂ）との距離は、基材１１の表面１３と裏面１４とで同じとした。

本実施例に係る輝度プロファイルを図６（ｂ）に示した。同図は、実施例１と共通の５本の算出ライン上における導光板１０の表面輝度を、入光端面１２からの距離ごとに３０ｍｍから４５５ｍｍまでプロットしたものである。

（実施例３）
図８に示す導光板１０の表面における輝度を数値シミュレーションにより算出した。
同図に示すように、本実施例に係る導光板１０では、ドット１８は入光端面１２に平行な直交格子上に配置した。そして、基材１１の表裏両面にそれぞれ形成された凹凸パターン１５ａ、１５ｂ同士は、光Ｌの照射方向に関して互いにずれた位置に配置した。
より具体的には、凹凸パターン１５ａと凹凸パターン１５ｂとは、幅方向に半ピッチ分の長さ、すなわち２．１４ｍｍ／２＝１．０７ｍｍだけ互いにずらした。

図８に示すように、本実施例の導光板１０では、幅方向に並ぶドット１８の行数が表面１３側と裏面１４側とで相違させたものとした。具体的には、表面１３側の凹凸パターン１５ａに対し、裏面１４側の凹凸パターン１５ｂは、ドット１８が横一列分だけ少ないものとした。

本実施例の導光板１０は、第一および第二実施例と同様に、基材１１の表面１３に関して、凹凸パターン１５ａと第一の入光端面１２ａとの距離、および凹凸パターン１５ａと第二の入光端面１２ｂとの距離が互いに等しいものとした。また、基材１１の裏面１４に関しても、凹凸パターン１５ｂと第一の入光端面１２ａとの距離、および凹凸パターン１５ｂと第二の入光端面１２ｂとの距離が互いに等しいものとした。

そして、基材１１の表面１３側における入光端面１２（第一の入光端面１２ａまたは第二の入光端面１２ｂ）と凹凸パターン１５（１５ａまたは１５ｂ）との距離は、基材１１の裏面１４側における当該距離よりも短いものとした。

すなわち、本実施例の導光板１０では、表面１３側の拡散開始距離が両幅側で等しく、裏面１４側の拡散開始距離も両幅側で等しいものとした。そして、表裏面における拡散開始距離は互いに相違し、具体的には、表面１３における拡散開始距離の方が短いものとした。

なお、本実施例の表面１３側における入光端面１２と凹凸パターン１５ａとの距離は、実施例１の導光板１０における当該距離と同じとした。

基材１１の表面１３および裏面１４に形成された凹凸パターン１５ａ、１５ｂは、それぞれ光Ｌの照射方向（幅方向）に関して対称に配列した。

本実施例に係る輝度プロファイルを図６（ｃ）に示した。同図は、実施例１と共通の５本の算出ライン上における導光板１０の表面輝度を、入光端面１２からの距離ごとに３０ｍｍから４５５ｍｍまでプロットしたものである。

図９は、実施例１〜３に係る導光板１０における輝度プロファイルを示す図であり、図６（ａ）〜（ｃ）に示した５本の算出ライン上における輝度算出値を平均したものである。

図９に示すように、実施例１（Ｃａｓｅ１）では、輝度の最大最小差は２２．４［ｃｄ／ｍ²］であった。また、入光端面１２からの距離が３０ｍｍから４５５ｍｍまでに含まれる輝度算出点（すなわち、入光端面１２より３０ｍｍの位置から、４３０ｍｍの位置までの合計９点の算出点）における輝度の標準偏差は７．４［ｃｄ／ｍ²］であった。

実施例２（Ｃａｓｅ２）では、輝度の最大最小差は２２．１［ｃｄ／ｍ²］であった。また、入光端面１２からの距離が３０ｍｍから４５５ｍｍまでに含まれる輝度算出点における輝度の標準偏差は７．１［ｃｄ／ｍ²］であった。

実施例３（Ｃａｓｅ３）では、輝度の最大最小差は１４．６［ｃｄ／ｍ²］であった。また、入光端面１２からの距離が３０ｍｍから４５５ｍｍまでに含まれる輝度算出点における輝度の標準偏差は４．７［ｃｄ／ｍ²］であった。

以上の実施例より以下の知見が得られた。
実施例１と実施例２とを対比すると、図９に示すように、導光板１０の表面輝度は両者でほぼ一致していることがわかる。すなわち、光Ｌの照射方向に関して共通の位置に配置された凹凸パターン１５ａ、１５ｂを導光板１０の表裏面で長さ方向に互いにずらしても、導光板１０の表面輝度には影響がほとんどないことがわかる。
このことより、実施例１および実施例２のように、入光端面１２に対して複数個の発光素子３１を離散的に配置し、発光素子３１の配置間隔とドット１８のピッチとが互いに相違する場合も、導光板１０の面内において輝度ムラが生じないことがわかる。各発光素子３１とドット１８との位置関係によらず、導光板１０の輝度プロファイルが長さ方向に共通となるためである。
したがって、導光板１０に対向する二辺を入光端面１２として二式の光源３０をこれに装着する場合にも、対向する光源３０における発光素子３１同士を厳密に対向配置する必要がない。

また、導光板１０の表裏面の凹凸パターン１５ａ、１５ｂを長さ方向に互いにずらしても導光板１０の表面輝度への影響がほとんどないことから、ドット１８の形成に際して入光端面１２の延在方向には位置精度が求められないことがわかる。これにより、基材１１の熱プレスによってドット１８を形成する場合、基材１１の表面１３側のプレス金型と、裏面１４側のプレス金型との位置合わせに関し、入光端面１２の延在方向には高い精度が求められないことがわかる。
ここで、実施例１および実施例２のように入光端面１２の延在方向の寸法が光Ｌの照射方向の寸法よりも大きい基材１１を用いる場合には、相対的に入光端面１２の延在方向に関する凹凸パターン１５の位置精度が低下しやすい。これに対し、実施例３の結果によれば、入光端面１２の延在方向の位置精度によらず、導光板１０の所期の輝度プロファイルが再現されることがわかる。

また、実施例３は、実施例１に比べて導光板１０の輝度ムラが抑えられたことがわかる。具体的には、入光端面１２からの距離が３０ｍｍから４５５ｍｍまでに含まれる輝度算出点における輝度プロファイルの最大最小差は、２２．４［ｃｄ／ｍ²］から１４．６［ｃｄ／ｍ²］まで約３５％抑制された。また、同輝度算出点（合計９点）における輝度算出値の標準偏差は、７．４［ｃｄ／ｍ²］から４．７［ｃｄ／ｍ²］まで約３６％低減された。

実施例３は、実施例１に対し、導光板１０の両幅側における拡散開始距離が、表裏各面において個別にそれぞれ等しい点で共通し、凹凸パターン１５が表裏面で幅方向に互いにずれた位置にある点で相違する。そして、かかる相違に起因して、導光板１０の表裏面全体における面内輝度が均一化されている。これは、導光板１０に入射した直後の高強度の光Ｌの拡散反射が入光端面１２の近傍に集中することが抑制されているためである。なお、上記実施例の導光板１０のように、光透過性のドット１８によって導光板１０の表裏両側に光Ｌを均等に拡散反射することにより、拡散開始距離を表裏各面で互いに相異させても、導光板１０の表裏面に輝度ムラが生じることがない。

１０ 導光板
１１ 基材
１２ 入光端面
１３ 表面
１４ 裏面
１５ 凹凸パターン
１６ 端面
１８ ドット
３０ 光源
３１ 発光素子
３２ ベース部
３４ 給電ケーブル
４０ 保持枠
４４ 空洞部
４６ カバー部
４８ ストッパー部
４９ スリット部
５０ 拡散板
１００ 面発光装置
Ｌ 光

Claims (6)

1. 光透過性の基材の表裏両面に、前記基材の少なくとも一の入光端面から面内方向に照射された光を拡散反射する光透過性の凹凸パターンが、前記入光端面からの距離に応じて配列密度が高くなるようにそれぞれ分散して形成されており、
   前記基材が矩形状をなし、対向する一対の端面を前記入光端面とするとともに、
   前記基材の表面に関して、前記凹凸パターンが前記入光端面の延在方向に伸びる前記基材の中心線に対して対称配置されており、
   前記基材の裏面に関して、前記凹凸パターンが前記入光端面の延在方向に伸びる前記基材の中心線に対して対称配置されており、
   前記基材の表裏両面にそれぞれ形成された前記凹凸パターン同士が、前記光の照射方向に関して互いにずれた位置に配置されており、
   光の反射が前記基材の表面と裏面とで等しく生じる導光板。
2. 前記凹凸パターンは円柱状のドットからなる請求項１に記載の導光板。
3. 前記凹凸パターンの表面は粗面化されている請求項１または２に記載の導光板。
4. 前記基材は、前記入光端面の延在方向の寸法が、前記光の照射方向の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の導光板。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の導光板と、
   前記入光端面の延在方向に離散的に配置されて前記導光板の面内方向に光をそれぞれ照射する複数個の発光素子と、
   前記導光板の表裏両面にそれぞれ設けられ、前記凹凸パターンにより拡散反射して前記導光板から出射した前記光を拡散させる拡散板と、
   を備えることを特徴とする面発光装置。
6. 前記発光素子が、対向する一対の入光端面に対してそれぞれ複数個ずつ配置されていることを特徴とする請求項５に記載の面発光装置。

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