JP5772637B2 - 面発光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、複数の面光源を備えた面発光モジュールに関する。

特開２００５−３５３５６０号公報（特許文献１）、特開２００９−１５８１８８号公報（特許文献２）、および、特開２０００−１４８０３２号公報（特許文献３）に開示されているように、近年、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）または有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Organic Electroluminescence）等を面光源として用いる面発光モジュールが注目を集めている。面発光モジュールは、照明器具として用いられる場合に限られず、たとえば、液晶テレビ、計算機モニター、または、屋外広告（サイネージ）などのバックライトとしても用いられている。

照明器具または液晶テレビなどに対する大型化の要請が高まるにつれて、面発光モジュールにもより面積の大きなものが望まれている。面発光モジュールの面積を大きくするためには、面発光モジュールを構成する面光源の面積を大きくすることが考えられる。しかしながら、面光源を構成する発光ダイオードまたは有機ＥＬ素子などの面積を大きくすることは、これらを製造する装置が大きくなることに伴って製造コストが増大したり、大きな基板を製造することに伴って歩留まりが低下したりする。

製造コストの増大および歩留まりの低下などを抑制するため、比較的に面積の小さな複数の面光源を配列する方法が知られている。小さな面光源は、比較的に高い生産効率で安価に製造されることができる。しかしながら、一般的な面光源は、封止されたり配線が接続されたりする必要があるため、面光源の端部または周囲に非発光部が設けられる。従来の面発光モジュールにおいては、複数の面光源を配列した際に非発光部が目立ってしまい、輝度のバラツキが存在して全体として一つの面発光モジュールとして見え難いという問題があった。

特開２００５−３５３５６０号公報 特開２００９−１５８１８８号公報 特開２０００−１４８０３２号公報

本発明は、輝度の不均一性を低減し、非発光部を目立たなくすることが可能な面発光モジュールを提供することを目的する。

本発明に基づく面発光モジュールは、各々の端部に非発光部を含み、上記非発光部同士が重なるように配置された第１面光源および第２面光源と、出射基準面を含み、上記第１面光源および上記第２面光源の各々の発光部から出射された光を上記出射基準面に導光する光学素子と、を備え、上記光学素子は、上記第１面光源の上記発光部と光学的に接続される第１接続面と、上記第２面光源の上記発光部と光学的に接続される第２接続面と、上記非発光部同士が重なっている部分に対応するように位置し、上記第１接続面および上記第２接続面の各々を通して上記光学素子の内部に入射した上記光を上記出射基準面側に向かって反射させる光反射部と、を有し、上記光学素子の厚さ方向において、上記第１接続面と上記出射基準面との間の寸法は、上記第２接続面と上記出射基準面との間の寸法よりも小さい。

好ましくは、上記光反射部は、平面状に形成される。好ましくは、上記光反射部は、放物面状に形成される。

好ましくは、上記光反射部は、上記出射基準面側に向かって反射される上記光の反射率を増加させる増反射膜を有する。好ましくは、上記光反射部は、上記出射基準面側に向かって反射される上記光を散乱させる第１光散乱部を有する。

好ましくは、上記出射基準面には、上記出射基準面を通して出射される上記光を散乱させる第２光散乱部が設けられる。好ましくは、上記第１面光源の上記発光部と上記第１接続面との間、およびまたは、上記第２面光源の上記発光部と上記第２接続面との間には、透明部材が設けられる。

本発明によれば、輝度の不均一性を低減し、非発光部を目立たなくすることが可能な面発光モジュールを得ることができる。

実施の形態１における面発光モジュールを示す断面図である。 実施の形態１における面発光モジュールに備えられる面光源を示す斜視図である。 実施の形態１における面発光モジュールに備えられる面光源を示す平面図である。 図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。 実施の形態１における面発光モジュールに備えられる光学素子を示す斜視図である。 実施の形態１における面発光モジュールを拡大して示す断面図である。 実施の形態１における面発光モジュールが動作している状態を拡大して示す断面図である。 実施の形態１の比較例における面発光モジュールを拡大して示す断面図である。 実施の形態２における面発光モジュールを示す断面図である。 実施の形態３における面発光モジュールを示す断面図である。 実施の形態４における面発光モジュールを示す断面図である。 実施の形態５における面発光モジュールを示す断面図である。 実施の形態６における面発光モジュールを示す断面図である。 図１３中のＸＩＶ線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 実施の形態６の比較例における面発光モジュールを示す断面図である。 実施の形態７における面発光モジュールの分解した状態を示す斜視図である。 実施の形態７における面発光モジュールの組み立てられた状態を示す斜視図である。 実施の形態７の第１変形例における面発光モジュールに用いられる光学素子を示す斜視図である。 実施の形態７の第２変形例における面発光モジュールに用いられる光学素子を示す平面図である。 実施の形態７の第３変形例における面発光モジュールに用いられる光学素子を示す平面図である。 実施の形態７の第４変形例における面発光モジュールに用いられる光学素子を示す平面図である。

本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。各実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

［実施の形態１］
図１〜図７を参照して、本実施の形態における面発光モジュール１００について説明する。図１は、面発光モジュール１００を示す断面図である。図２は、面発光モジュール１００に備えられる面光源１１を示す斜視図である。図３は、面光源１１を示す平面図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。図５は、面発光モジュール１００に備えられる光学素子２０を示す斜視図である。図６は、面発光モジュール１００を拡大して示す断面図である。図７は、面発光モジュール１００が動作している様子を拡大して示す断面図である。

図１に示すように、面発光モジュール１００は、面光源１１（第１面光源）、面光源１２（第２面光源）、面光源１３、面光源１４、光学素子２０、筐体３０、配線３１、および、制御駆動回路３２を備える。筐体３０は、中空状に構成される。面光源１１〜１４、光学素子２０、配線３１、および制御駆動回路３２は、筐体３０の内部に配置される。光学素子２０および制御駆動回路３２は、所定の保持部材（図示せず）によって、筐体３０に対してそれぞれ固定されている。

（面光源１１〜１４）
面光源１１は、発光部１１Ｅ、および、非発光部としての電極１１Ｌ，１１Ｒを含む。
面光源１２は、発光部１２Ｅ、および、非発光部としての電極１２Ｌ，１２Ｒを含む。面光源１３は、発光部１３Ｅ、および、非発光部としての電極１３Ｌ，１３Ｒを含む。面光源１４は、発光部１４Ｅ、および、非発光部としての電極１４Ｌ，１４Ｒを含む。面光源１２〜１４は、面光源１１と同様に構成される。以下、代表として面光源１１について説明する。

図２〜図４に示すように、本実施の形態の面光源１１は、例示として、有機ＥＬ素子から構成される。面光源１１は、有機ＥＬ素子に限られず、１または複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と拡散板とから面状の光源として構成されていてもよいし、冷陰極管を用いて面状の光源として構成されていてもよい。

面光源１１は、透明基板１１Ｓと、透明基板１１Ｓ上に設けられた発光部１１Ｅと、発光部１１Ｅの周囲に設けられた非発光部１１Ｆと、を有する。非発光部１１Ｆは、電極１１Ｌ、電極１１Ｒ、および、封止部材（図示せず）を含む。封止部材は、発光部１１Ｅの周囲に設けられ、発光部１１Ｅを外気および水分などから保護する。電極１１Ｌおよび電極１１Ｒは、発光部１１Ｅを挟んで相互に対向するように設けられている。説明の便宜上、図１における面光源１１は模式的に図示されており、図１の面光源１１においては透明基板１１Ｓが図示されていない。

制御駆動回路３２（図１参照）から電極１１Ｌおよび電極１１Ｒを通して発光部１１Ｅに電力が供給されると、発光部１１Ｅが発光する。この際、電極１１Ｌ、電極１１Ｒ、および封止部材は、非発光部１１Ｆを構成しており、発光しない。面光源１１は、いわゆるボトムエミッションタイプの有機ＥＬ素子であり、発光部１１Ｅで生成された光Ｌ１１は、透明基板１１Ｓを通して外部に取り出される。面光源１１は、いわゆるトップエミッションタイプの有機ＥＬ素子であってもよい。面光源１１がトップエミッションタイプの有機ＥＬ素子である場合、発光部１１Ｅで生成された光は、透明基板１１Ｓを通さずに外部に取り出される。

面光源１１は、ボトムエミッションタイプの有機ＥＬ素子から構成される場合であっても、トップエミッションタイプの有機ＥＬ素子から構成される場合であっても、発光ダイオード（ＬＥＤ）と拡散板とから面状の光源として構成される場合であっても、冷陰極管を用いて面状の光源として構成される場合であっても、端部または周囲に非発光部１１Ｆが設けられる。これらについては、面光源１２〜１４についても同様である。

（光学素子２０）
図１および図５を参照して、光学素子２０は、可視光の波長領域で透明性を有する単一の部材から構成され、面光源１１〜１４の各々から出射された光を光学的に接続しつつ（導光しつつ）合成する。光学素子２０は、面光源１１〜１４を一つの光源として面発光モジュール１００の使用者に対して擬似的に見せるためのものである。光学素子２０の材料としては、たとえばガラス部材、石英、または樹脂材料などを用いることができる。樹脂材料としては、ポリカーボネート、またはアクリルなどが用いられるとよい。

本実施の形態の光学素子２０は、全体として略平板状に構成される。光学素子２０は、接続面２１（第１接続面）、接続面２２（第２接続面）、接続面２３、接続面２４、および、出射基準面２５を含む。詳細は後述されるが、面光源１１〜１４から出射された光は、接続面２１〜２４を通して光学素子２０の内部にそれぞれ入射する。光学素子２０の内部に入射した光は、出射基準面２５を通して外部に取り出される。

接続面２１の大きさおよび形状は、面光源１１の発光部１１Ｅのそれらに対応している。接続面２２の大きさおよび形状は、面光源１２の発光部１２Ｅのそれらに対応している。接続面２３の大きさおよび形状は、面光源１３の発光部１３Ｅのそれらに対応している。接続面２４の大きさおよび形状は、面光源１４の発光部１４Ｅのそれらに対応している。

本実施の形態においては、面光源１１〜１４の発光部１１Ｅ〜１４Ｅの表面（出射面）がそれぞれ平坦に形成されており、これに伴って接続面２１〜２４も平坦に形成されている。出射基準面２５も平坦に形成され、接続面２１〜２４は、出射基準面２５の反対側において一方向に順に並んで形成されている。本実施の形態における接続面２１〜２４は、出射基準面２５に対して平行な位置関係にある。

光学素子２０の厚さ方向（図１紙面中の上下方向）において、接続面２１と出射基準面２５との間の寸法Ｈ２１は、接続面２２と出射基準面２５との間の寸法Ｈ２２よりも小さく設けられる（寸法Ｈ２１＜寸法Ｈ２２）。接続面２２と出射基準面２５との間の寸法Ｈ２２は、接続面２３と出射基準面２５との間の寸法Ｈ２３よりも大きく設けられる（寸法Ｈ２２＞寸法Ｈ２３）。接続面２３と出射基準面２５との間の寸法Ｈ２３は、接続面２４と出射基準面２５との間の寸法Ｈ２４よりも小さく設けられる（寸法Ｈ２３＜寸法Ｈ２４）。寸法Ｈ２１の値および寸法Ｈ２３の値は、互いに同一であるとよい。寸法Ｈ２２の値および寸法Ｈ２４の値も、互いに同一であるとよい。

光学素子２０の接続面２１が形成されている部分は、接続面２１を頂面とする四角錐台形状に形成されている。接続面２１を取り囲むように環状の光反射部が形成されている。接続面２１の一方の端部には平面状の光反射部２１Ｍが設けられており、接続面２１の他方の端部には平面状の光反射部２１Ｎが設けられている。

光学素子２０の接続面２２が形成されている部分は、接続面２２を頂面とする四角錐台形状に形成されている。接続面２２を取り囲むように環状の光反射部が形成されている。接続面２２の一方の端部には平面状の光反射部２２Ｍが設けられており、接続面２２の他方の端部には平面状の光反射部２２Ｎが設けられている。

光学素子２０の接続面２３が形成されている部分は、接続面２３を頂面とする四角錐台形状に形成されている。接続面２３を取り囲むように環状の光反射部が形成されている。接続面２３の一方の端部には平面状の光反射部２３Ｍが設けられており、接続面２３の他方の端部には平面状の光反射部２３Ｎが設けられている。

光学素子２０の接続面２４が形成されている部分は、接続面２４を頂面とする四角錐台形状に形成されている。接続面２４を取り囲むように環状の光反射部が形成されている。接続面２４の一方の端部には平面状の光反射部２４Ｍが設けられており、接続面２４の他方の端部には平面状の光反射部２４Ｎが設けられている。

接続面２１および接続面２２の間に位置する光反射部２１Ｎおよび光反射部２２Ｍは、台形状にそれぞれ形成されており、断面視（図１参照）においてはＶ字形状を呈している。接続面２２および接続面２３の間に位置する光反射部２２Ｎおよび光反射部２３Ｍは、台形状にそれぞれ形成されており、断面視（図１参照）においてはＶ字形状を呈している。接続面２３および接続面２４の間に位置する光反射部２３Ｎおよび光反射部２４Ｍは、台形状にそれぞれ形成されており、断面視（図１参照）においてはＶ字形状を呈している。

図１および図６に示すように、面光源１１は、接続面２１と相互に対向するように配置されている。面光源１１の発光部１１Ｅと接続面２１とは、透明部材などを挟んで相互に光学的に接続されている。面光源１２は、接続面２２と相互に対向するように配置されている。面光源１２の発光部１２Ｅと接続面２２とは、透明部材などを挟んで相互に光学的に接続されている。面光源１３は、接続面２３と相互に対向するように配置されている。面光源１３の発光部１３Ｅと接続面２３とは、透明部材などを挟んで相互に光学的に接続されている。面光源１４は、接続面２４と相互に対向するように配置されている。面光源１４の発光部１４Ｅと接続面２４とは、透明部材などを挟んで相互に光学的に接続されている。

相互に隣り合う面光源１１および面光源１２は、光学素子２０における寸法Ｈ２１＜寸法Ｈ２２の関係を利用して、電極１１Ｒ（非発光部）および電極１２Ｌ（非発光部）同士が（光学素子２０の厚さ方向において）重なるように配置されている。当該配置関係により、面光源１１および面光源１２は、出射基準面２５に対する高さが異なっている。電極１１Ｒおよび電極１２Ｌは、配線３１を通して相互に電気的に接続されている。電極１１Ｒおよび電極１２Ｌは、光反射部２１Ｎ，２２Ｍによって形成されているＶ字状の空間に対向するように配置されている。換言すると、光反射部２１Ｎ，２２Ｍは、面光源１１の電極１１Ｒおよび面光源１２の電極１２Ｌ同士が重なっている部分に対応するように位置している。

相互に隣り合う面光源１２および面光源１３は、光学素子２０における寸法Ｈ２２＞寸法Ｈ２３の関係を利用して、電極１２Ｒ（非発光部）および電極１３Ｌ（非発光部）同士が（光学素子２０の厚さ方向において）重なるように配置されている。当該配置関係により、面光源１２および面光源１３も、出射基準面２５に対する高さが異なっている。電極１２Ｒおよび電極１３Ｌは、配線３１を通して相互に電気的に接続されている。電極１２Ｒおよび電極１３Ｌは、光反射部２２Ｎ，２３Ｍによって形成されているＶ字状の空間に対向するように配置されている。換言すると、光反射部２２Ｎ，２３Ｍは、面光源１２の電極１２Ｒおよび面光源１３の電極１３Ｌ同士が重なっている部分に対応するように位置している。

相互に隣り合う面光源１３および面光源１４は、光学素子２０における寸法Ｈ２３＜寸法Ｈ２４の関係を利用して、電極１３Ｒ（非発光部）および電極１４Ｌ（非発光部）同士が（光学素子２０の厚さ方向において）重なるように配置されている。当該配置関係により、面光源１３および面光源１４も、出射基準面２５に対する高さが異なっている。電極１３Ｒおよび電極１４Ｌは、配線３１を通して相互に電気的に接続されている。電極１３Ｒおよび電極１４Ｌは、光反射部２３Ｎ，２４Ｍによって形成されているＶ字状の空間に対向するように配置されている。換言すると、光反射部２３Ｎ，２４Ｍは、面光源１３の電極１３Ｒおよび面光源１４の電極１４Ｌ同士が重なっている部分に対応するように位置している。

面光源１１の電極１１Ｌは、配線３１によって制御駆動回路３２に接続されている。面光源１４の電極１４Ｒは、配線３１によって制御駆動回路３２に接続されている。配線３１を通して、面光源１１〜１４は直列接続されている。

（面発光モジュール１００の動作）
図１および図７を参照して、制御駆動回路３２から電力を供給されることによって、面発光モジュール１００が駆動される。面光源１１〜１４の発光部１１Ｅ〜１４Ｅにおいては、光がそれぞれ生成される。面光源１１〜１４の発光部１１Ｅ〜１４Ｅから出射された光は、接続面２１〜２４を通して光学素子２０の内部にそれぞれ入射する。

光学素子２０の内部に入射した光のうち、一部の光は、光学素子２０の内部において導光されてそのまま出射基準面２５から外部に向かって出射される。光学素子２０の内部に入射した光のうち、光学素子２０の内部において斜め方向に導光された光は、光反射部２１Ｍ，２１Ｎ，２２Ｍ，２２Ｎ，２３Ｍ，２３Ｎ，２４Ｍ，２４Ｎに反射して、出射基準面２５に向かって導光された後、出射基準面２５から外部に向かって出射される。

本実施の形態における面発光モジュール１００によれば、面光源１１〜１４の発光部１１Ｅ〜１４Ｅにおいて生成された光は、光学素子２０の内部および出射基準面２５を通して効率良く外部に取り出されることができる。特に、出射基準面２５から出射される出射光ＬＬのうち、各光反射部の反射によって出射基準面２５に取り出された出射光Ｌ２０は、面光源１１〜１４の非発光部に対応する部分における出射基準面２５上の輝度を向上させている。面発光モジュール１００によれば、出射基準面２５上の輝度ムラの発生が緩和されており、単一の部材から構成される光学素子２０を通して、面光源１１〜１４を一つの光源として取り扱うことができる。

（実施の形態１の比較例）
図８は、実施の形態１の比較例における面発光モジュール１００Ｚを示す断面図である。面発光モジュール１００Ｚにおいては、光学素子２０Ｚの各接続面が、略同一平面上に位置している。面光源１１の電極１１Ｒと面光源１２の電極１２Ｌとは重なるようには配置されていない。面光源１２の電極１２Ｒと面光源１３の電極１３Ｌとも重なるようには配置されていない。面発光モジュール１００Ｚにおける各面光源は、略同一平面上に位置しており、非発光部同士が重なるように配置されてはいない。

面発光モジュール１００Ｚの場合、出射基準面２５上の非発光部に対応する幅は、寸法Ｗ２１となる。一方で、図６に示すように、実施の形態１における面発光モジュール１００の場合、出射基準面２５上の非発光部に対応する幅は、寸法Ｗ２０である。面光源に設けられた非発光部の幅が実施の形態１および比較例において同一の場合、出射基準面２５上の非発光部に対応する幅は、実施の形態１の方が、比較例の場合に比べて狭く構成されることができる（寸法Ｗ２１＞寸法Ｗ２０）。

したがって実施の形態１における面発光モジュール１００は、比較例における面発光モジュール１００Ｚに比べて、輝度の不均一性を低減し、非発光部をより一層目立たなくすることが可能である。面発光モジュール１００によれば、面光源１１〜１４を一つの光源として使用者に対して擬似的に見せることが可能であり、照明装置またはバックライトなどとして、高い品質のものを提供することができる。

［実施の形態２］
上述の実施の形態１の面発光モジュール１００においては、光学素子２０の光反射部２１Ｎ，２２Ｍ，２２Ｎ，２３Ｍなどの各光反射部が平面状に形成されるため、光学素子２０は容易に作製されることができる。

図９を参照して、本実施の形態の面発光モジュール１０１においては、光学素子２０Ａの光反射部２１Ｎ，２２Ｍ，２２Ｎ，２３Ｍなどの各光反射部が、放物面状に形成される。光学素子２０Ａの各光反射部は、接続面と接する場所で曲率半径が無限大となる放物面状に形成される。当該構成によっても、光学素子２０Ａの内部に入射した光のうち、光学素子２０Ａの内部において斜め方向に導光された光は、各光反射部に反射して、出射基準面２５に向かって導光された後、出射基準面２５から外部に向かって出射される。

各光反射部が放物面状に形成されるために、面光源の発光部から接続面に深い角度を持って入射した光を出射基準面２５側により多く反射させることが可能となる。非発光部上方の出射基準面２５における輝度の不足をより解消することができ、輝度の均一性を一層向上させることが可能となる。放物面の湾曲の程度を最適化し、より多くの光を出射基準面２５から取り出されるように構成するとよい。

［実施の形態３］
図１０を参照して、本実施の形態の面発光モジュール１０２においては、光学素子２０Ｂの光反射部２１Ｎ，２２Ｍ，２２Ｎ，２３Ｍなどの各光反射部に、増反射膜２６が設けられる。増反射膜２６の配設によって、各光反射部の反射により出射基準面２５に取り出される光の反射率を増加させることができる。

増反射膜２６の具体例としては、たとえば金属反射膜が挙げられる。金属反射膜としては、可視光の波長領域で反射率の高い、たとえばアルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）などが用いられるとよい。金（Ａｕ）も、酸化され難いため有効である。銅（Ｃｕ）も、導電性が良いため有効である。白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウムまたは、オスミニウムなども、熱的性質および化学的性質の観点から、高温でも酸化されにくく且つ基板材料との化学反応も起さないため有効である。増反射膜２６としては、これらの金属材料を複数種類含む合金を用いても良い。

金属反射膜の他にも、誘電体の干渉を利用した多層膜反射膜なども有効である。具体的には、誘電体材料として料（屈折率）という形式で例を挙げると、ＧａＡｓ（３．３）、Ｓｉ（３．７）などがあり、Ｔａ_２Ｏ_５（２．５）またはＳｉＯｘ（１．４〜３．７）を用いることができる。その他の誘電体の材料（波長域）としては、ダイヤモンド（可視全域）；ＩＩＩ−Ｖ族半導体：ＡｌＧａＡｓ（近赤外，赤）、ＧａＮ（緑，青）、ＧａＡｓＰ（赤，橙，青），ＧａＰ（赤，黄，緑）、ＩｎＧａＮ（青緑，青），ＡｌＧａＩｎＰ（橙，黄橙，黄，緑）；ＩＩ−ＶＩ族半導体：ＺｎＳｅ（青）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、弗化カルシウム（ＣａＦ）、チッ化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、ダイアモンド（Ｃ）などが例示できる。

［実施の形態４］
図１１を参照して、本実施の形態の面発光モジュール１０３においては、光学素子２０Ｃの光反射部２１Ｎ，２２Ｍ，２２Ｎ，２３Ｍなどの各光反射部に、光散乱部２７（第１光散乱部）が設けられる。本実施の形態においては、光学素子２０Ｃの各光反射部に光散乱部２７が設けられた後、光散乱部２７を光学素子２０Ｃの外側から覆うように増反射膜２６が設けられる。

光散乱部２７としては、光学素子２０Ｃの各光反射部（反射面）上に凹凸加工を施したもの、または、光学素子２０Ｃの各光反射部（反射面）上に微粒子を塗布する加工を施したものなどが挙げられる。凹凸加工を施したり微粒子を塗布する加工を施したりした後に、増反射膜２６が成膜などによって必要に応じて設けられるとよい。また、光散乱部２７は、微粒子が混在された樹脂膜または凹凸形状を有する樹脂膜などの、光散乱性を有するシート状部材が光学素子２０Ｃの各光反射部（反射面）上に貼り付けられたものであってもよい。必要に応じて、シート状部材の光反射部に貼り付けられる面とは反対側の面に増反射膜が設けられるとよい。

光散乱部２７が設けられることにより、各光反射部の反射によって出射基準面２５に取り出される光は、各光反射部に対する反射の際に広く散乱されることとなり、結果として出射基準面２５において輝度のより高い均一性を確保することが可能となる。

［実施の形態５］
図１２を参照して、本実施の形態の面発光モジュール１０４においては、光学素子２０Ｄの出射基準面２５上に、光散乱部２８（第２光散乱部）が設けられる。光散乱部２８としては、光学素子２０Ｄの出射基準面２５上に凹凸加工を施したもの、または、光学素子２０Ｄの出射基準面２５上に微粒子を塗布する加工を施したものなどが挙げられる。これらに限られず、光散乱部２８としては、表面に凹凸加工が施された樹脂膜が出射基準面２５上に設けられてもよいし、微粒子が混在された樹脂膜が出射基準面２５上に設けられてもよいし、光散乱性を有するシート状の部材が出射基準面２５上に設けられてもよい。

光散乱部２８が出射基準面２５上に設けられることにより、出射基準面２５から取り出された光は、出射基準面２５から取り出される際に広く散乱されることとなり、結果として出射基準面２５において輝度のより高い均一性を確保することが可能となる。

［実施の形態６］
図１３を参照して、本実施の形態の面発光モジュール１０５においては、面光源１１の発光部１１Ｅと接続面２１との間に、透明部材２９が設けられる。同様に、面光源１２の発光部１２Ｅと接続面２２との間にも透明部材２９が設けられ、面光源１３の発光部１３Ｅと接続面２３との間にも透明部材２９が設けられる。

透明部材２９は、たとえば光学接着剤である。透明部材２９として光学接着剤が用いられる場合、各面光源は、光学的にも機械的にも各接続面に接続される。各面光源と各接続面との光学的な接続のためには、透明部材２９としては透明性を有するゴム状の部材が用いられてもよい。この場合、各面光源は、ゴム状の部材を各接続面に押し付けるように固定されるとよい。

図１４を参照して、透明部材２９は、その屈折率が空気の屈折率より高いものが用いられる。透明部材２９の屈折率としては、透明部材２９としてたとえば樹脂、ガラス、または透明電極が用いられる場合、１．４〜２．０程度である。図１４に示すように、発光部１２Ｅと光学素子２０Ｅの接続面２２との間に透明部材２９が設けられる場合、発光部１２Ｅの内部で発生した光の多くを光学素子２０Ｅの内部に取り込むことが可能となる。

図１５に示す比較例の光学素子２０Ｙのように、空気を通して発光部１２Ｅと光学素子２０Ｙの接続面２２とを光学的に接続した場合、発光部１２Ｅの内部で発生した光のうちの発光部１２Ｅと空気との界面における臨界角θ以上の角度を有する光は全反射されてしまう。結果として、その光は光学素子２０Ｙの内部に入射しない状態となり、光エネルギーの一部が損失してしまうこととなる。

これに対して、図１３および図１４に示す本実施の形態のように透明部材２９が用いられる場合、発光部１２Ｅと接続面２２との間に空気が存在しない。発光部１２Ｅと空気との間の界面で全反射が生じずに、発光部１２Ｅの内部で発生した光のうち、接続面２２に対して深い入射角度を有する光も光学素子２０Ｅの内部に入射することが可能になる。深い入射角度の光は、光学素子２０Ｅの内部の光反射部において出射基準面２５側へと反射され、光学素子２０Ｅと外部との間の臨界角よりも浅い角度の光へと変換されるため、外部へ効果的に取り出すことが可能となる。

さらに、このようにして深い角度で光学素子２０Ｅへ入射した光の一部は、隣接する面光源との境界方向へ向かうことになるので、より非発光部を目立たなくすることが可能となる。したがって、面光源と接続面が透明部材２９を挟んで光学的に接続されている場合には、非発光部を目立たなくすることが可能であると同時に、面発光モジュールとしてのエネルギー使用効率を向上させるという効果を得ることも可能となる。

［実施の形態７］
上述の各実施の形態は、１次元方向に面光源１１〜１４を配列するという面発光モジュールに基づいて説明した。本発明の面発光モジュールとしては、複数の面光源が１次元方向に配列される場合に限られず、複数の面光源が２次元方向に配列される場合にも適用可能である。

図１６および図１７を参照して、本実施の形態における面発光モジュール１０６は、面光源１１〜１６と、光学素子２０Ｆとを備える。面光源１１〜１６は、平面視長方形状に形成される。面光源１１および面光源１２は、非発光部としての長辺同士が相互に重なるように配置される。面光源１２および面光源１３も、非発光部としての長辺同士が相互に重なるように配置される。面光源１４および面光源１５も、非発光部としての長辺同士が相互に重なるように配置される。面光源１５および面光源１６も、非発光部としての長辺同士が相互に重なるように配置される。

面光源１１および面光源１４は、同一平面上において相互に隣接するように配置される。面光源１２および面光源１５は、同一平面上において相互に隣接するように配置される。面光源１３および面光源１６は、同一平面上において相互に隣接するように配置される。

光学素子２０Ｆにおいては、接続面２１〜２３が形成される。光学素子２０Ｆの厚さ方向において、接続面２１と出射基準面２５との間の寸法Ｈ２１は、接続面２２と出射基準面２５との間の寸法Ｈ２２よりも小さく設けられる。接続面２３と出射基準面２５との間の寸法Ｈ２３は、接続面２２と出射基準面２５との間の寸法Ｈ２２よりも小さく設けられる。寸法Ｈ２１の値および寸法Ｈ２３の値は、互いに同一であるとよい。

光学素子２０Ｆの接続面２１が形成されている部分は、接続面２１を頂面とする四角錐台形状に形成されている。接続面２１を取り囲むように環状の光反射部が形成されている。接続面２１の一方の端部には平面状の光反射部２１Ｍが設けられており、接続面２１の他方の端部には平面状の光反射部２１Ｎが設けられている。光反射部２１Ｍ，２１Ｎは、放物面状に形成されていてもよい。

光学素子２０Ｆの接続面２２が形成されている部分は、接続面２２を頂面とする四角錐台形状に形成されている。接続面２２を取り囲むように環状の光反射部が形成されている。接続面２２の一方の端部には平面状の光反射部２２Ｍが設けられており、接続面２２の他方の端部には平面状の光反射部２２Ｎが設けられている。光反射部２２Ｍ，２２Ｎは、放物面状に形成されていてもよい。

光学素子２０Ｆの接続面２３が形成されている部分は、接続面２３を頂面とする四角錐台形状に形成されている。接続面２３を取り囲むように環状の光反射部が形成されている。接続面２３の一方の端部には平面状の光反射部２３Ｍが設けられており、接続面２３の他方の端部には平面状の光反射部２３Ｎが設けられている。光反射部２３Ｍ，２３Ｎは、放物面状に形成されていてもよい。

接続面２１および接続面２２の間に位置する光反射部２１Ｎおよび光反射部２２Ｍは、台形状にそれぞれ形成されており、断面視においてはＶ字形状を呈している。接続面２２および接続面２３の間に位置する光反射部２２Ｎおよび光反射部２３Ｍは、台形状にそれぞれ形成されており、断面視においてはＶ字形状を呈している。接続面２３および接続面２４の間に位置する光反射部２３Ｎおよび光反射部２４Ｍは、台形状にそれぞれ形成されており、断面視においてはＶ字形状を呈している。

面発光モジュール１０６が組み立てられた状態において、面光源１１および面光源１２は、出射基準面２５に対する高さがそれぞれ異なっている。面光源１２および面光源１３も、出射基準面２５に対する高さがそれぞれ異なっている。面光源１４および面光源１５も、出射基準面２５に対する高さがそれぞれ異なっている。面光源１５および面光源１６も、出射基準面２５に対する高さがそれぞれ異なっている。

当該構成によっても、上述の各実施の形態と同様に、光学素子２０Ｆの内部に入射した光のうち、光学素子２０Ｆの内部において斜め方向に導光された光は、光反射部２１Ｍ，２１Ｎ，２２Ｍ，２２Ｎ，２３Ｍ，２３Ｎに反射して、出射基準面２５に向かって導光された後、出射基準面２５から外部に向かって出射される。各光反射部の反射によって出射基準面２５に取り出された出射光は、面光源１１〜１６の非発光部に対応する部分における出射基準面２５上の輝度を向上させている。

したがって本実施の形態における面発光モジュール１０６によっても、面光源１１〜１６の発光部において生成された光は、光学素子２０Ｆの内部および出射基準面２５を通して効率良く外部に取り出され、面光源１１〜１６を一つの面発光モジュール１０６として取り扱うことができる。面発光モジュール１０６によれば、輝度の不均一性を低減し、非発光部を目立たなくすることが可能であり、光学素子２０Ｆが単一の部材から構成されているため面光源１１〜１４を一つの光源として使用者に対して擬似的に見せることができる。

（第１変形例）
図１８に示す光学素子２０Ｆ１のように、複数の面光源が接続面２１〜２４にそれぞれ独立して接続される場合は、より非発光部を目立たなくすることができる。光学素子２０Ｆ１においては、接続面２１〜２４が、正方格子配列で並べられる。接続面２１は、高さ寸法Ｈ２１を有し、接続面２２は、高さ寸法Ｈ２２を有し、接続面２３は、高さ寸法Ｈ２３を有し、接続面２４は、高さ寸法Ｈ２４を有する。

接続面２１〜２４は、出射基準面２５からの高さがそれぞれ異なっている。さらに、隣接する接続面２１〜２４の出射基準面２５からの高さは、すべて異なっている。このような光学素子２０Ｆ１を用いて面発光モジュールを構成することにより、隣接するすべての面光源同士の間において、非発光部同士を立体的に重ねることができ、非発光部を目立たなくすることが可能である。隣接するすべての面光源同士の間において非発光部同士を立体的に重ねるように設計する場合、グラフ理論の四色定理なども参考にされるとよい。

（第２変形例）
上述の各実施の形態においては、長方形状を有する接続面を例に説明してきたが、接続面の形状は、面光源の形に合わせることが望ましい。

図１９に示す光学素子２０Ｆ２においては、接続面２１〜２４が、平面視六角形状に形成されている。接続面２１〜２４が平面視六角形状に構成される場合、空間の占有密度を向上させることができる。この場合、面光源の発光部の形も六角形状であることが望ましく、発光部の形に合わせて接続面も六角形状に形成される。

光学素子２０Ｆ２においては、４種類の高さを有する接続面が用いられるが、隣接するすべての面光源同士の間において非発光部同士を立体的に重ねるためには、３種類の高さを有する接続面が用いられればよい。

（第３変形例）
図２０に示す光学素子２０Ｆ３においては、接続面２１，２２が、平面視三角形状に形成されている。接続面２１，２２が平面視三角形状に構成される場合、面光源の発光部の形も三角形状であることが望ましい。

光学素子２０Ｆ３においては、２種類の高さを有する接続面が用いられるが、隣接するすべての面光源同士の間において非発光部同士を立体的に重ねるためには、６種類の高さを有する接続面が用いられればよい。

（第４変形例）
図２１に示す光学素子２０Ｆ４においては、接続面２１，２２が、平面視正方形状に形成されている。接続面２１，２２が平面視正方形状に構成される場合、面光源の発光部の形も正方形状であることが望ましい。

光学素子２０Ｆ４においては、２種類の高さを有する接続面が用いられるが、隣接するすべての面光源同士の間において非発光部同士を立体的に重ねるためには、４種類の高さを有する接続面が用いられればよい。

上述の各実施の形態および各変形例において、隣接するすべての面光源同士の間において非発光部同士を立体的に重ねるためには、複数種類の高さを有する接続面を形成する必要があるが、必要に応じて、面光源の角部の一部を切り欠くように構成してもよい。切り欠いた部分を活用して、隣接する面光源同士は同一平面上に配置されることができる。この場合、面発光モジュールとしての厚さが増大することを抑制することが可能となる。

以上、本発明に基づいた各実施の形態および各変形例について説明したが、今回開示された各実施の形態および各変形例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１１ 面光源（第１面光源）、１１Ｅ，１２Ｅ，１３Ｅ，１４Ｅ 発光部、１１Ｆ 非発光部、１１Ｌ，１１Ｒ，１２Ｌ，１２Ｒ，１３Ｌ，１３Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒ 電極（非発光部）、１１Ｓ 透明基板、１２ 面光源（第２面光源）、１３，１４，１５，１６ 面光源、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｆ１，２０Ｆ２，２０Ｆ３，２０Ｆ４，２０Ｙ，２０Ｚ 光学素子、２１ 接続面（第１接続面）、２２ 接続面（第２接続面）、２３，２４ 接続面、２１Ｍ，２１Ｎ，２２Ｍ，２２Ｎ，２３Ｍ，２３Ｎ，２４Ｍ，２４Ｎ 光反射部、２５ 出射基準面、２６ 増反射膜、２７ 光散乱部（第１光散乱部）、２８ 光散乱部（第２光散乱部）、２９ 透明部材、３０ 筐体、３１ 配線、３２ 制御駆動回路、１００，１００Ｚ，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６ 面発光モジュール、Ｈ２１，Ｈ２２，Ｈ２３，Ｈ２４，Ｗ２０，Ｗ２１ 寸法、Ｌ１１ 光、Ｌ２０，ＬＬ 出射光、θ 臨界角。

Claims (7)

1. 各々の端部に非発光部を含み、前記非発光部同士が重なるように配置された第１面光源および第２面光源と、
   出射基準面を含み、前記第１面光源および前記第２面光源の各々の発光部から出射された光を前記出射基準面に導光する光学素子と、を備え、
   前記光学素子は、
   前記第１面光源の前記発光部と光学的に接続される第１接続面と、
   前記第２面光源の前記発光部と光学的に接続される第２接続面と、
   前記非発光部同士が重なっている部分に対応するように位置し、前記第１接続面および前記第２接続面の各々を通して前記光学素子の内部に入射した前記光を前記出射基準面側に向かって反射させる光反射部と、を有し、
   前記光学素子の厚さ方向において、前記第１接続面と前記出射基準面との間の寸法は、前記第２接続面と前記出射基準面との間の寸法よりも小さい、
   面発光モジュール。
2. 前記光反射部は、平面状に形成される、
   請求項１に記載の面発光モジュール。
3. 前記光反射部は、放物面状に形成される、
   請求項１に記載の面発光モジュール。
4. 前記光反射部は、前記出射基準面側に向かって反射される前記光の反射率を増加させる増反射膜を有する、
   請求項１から３のいずれかに記載の面発光モジュール。
5. 前記光反射部は、前記出射基準面側に向かって反射される前記光を散乱させる第１光散乱部を有する、
   請求項１から４のいずれかに記載の面発光モジュール。
6. 前記出射基準面には、前記出射基準面を通して出射される前記光を散乱させる第２光散乱部が設けられる、
   請求項１から５のいずれかに記載の面発光モジュール。
7. 前記第１面光源の前記発光部と前記第１接続面との間、およびまたは、前記第２面光源の前記発光部と前記第２接続面との間には、透明部材が設けられる、
   請求項１から６のいずれかに記載の面発光モジュール。

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