JP6154778B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置等の照明手段として用いられる面状照明装置に関するものである。

今日、パーソナルコンピュータや携帯電話等の電子装置の表示デバイスとして、液晶表示装置が一般的に使用されている。液晶は自発光型の表示素子ではないため、その液晶パネルに対して光を照射する照明手段が必須である。このような液晶表示装置の照明手段としては、導光板と導光板の側方に配置された光源とを主要な構成要素とする面状照明装置が、薄型化が容易であるという利点を有することから、液晶表示装置と組合せて広く使用されている。又、近年の白色発光ダイオード（ＬＥＤ）の高性能化に伴い、面状照明装置のさらなる小型・薄型化及び低消費電力化を図るため、光源として白色ＬＥＤを使用した面状照明装置も一般的となっている。

このような面状照明装置の一例を、追って詳述する本発明の実施の形態に係る面状照明装置１０の構成（図９）を参照しながら説明する。
面状照明装置１０は、導光板１２と、導光板１２の入光面１２ｃに対向して配置されるＬＥＤ１４とが、ハウジングフレーム１６に収納された基本構成を有している。ＬＥＤ１４は点状光源であることから、ＬＥＤ１４から出射された光が、入光面１２ｃから導光板１２へと入光すると、輝度班、ホットスポット等と呼ばれる輝度むらが生じる場合がある。この輝度むらが生じることで、導光板１２の一方の主面である、光の出射面１２ａにおける、輝度の均一性が損なわれることになることから、かかる輝度むらの発生を抑えることは、液晶表示装置等の被照明体の、高品質な視認性を確保するうえで、常に要求されるものである。そこで、このような輝度むらの発生を防止するための技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２６１３８号公報

ところで、入光面１２ｃ付近に発生する輝度むらは、導光板１２の出射面１２ａを臨む方向に応じて、視認されたりされなかったりする事例も確認されている。具体的には、導光板１２の出射面１２ａを直上から視認（正面視）した場合には輝度むらが視認されないが、入光面１２ｃに沿って斜め方向から出射面１２ａに臨む場合（本説明では、「斜視する場合」という。）には、輝度むらが視認されるといったものである。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、面状照明装置を斜視する場合における、輝度むらの低減を図ることにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）複数の光源と、該複数の光源が配置される入光面及び該入光面に隣接する主面を有する導光板と、を含む面状照明装置であって、前記導光板の前記主面の、前記入光面に隣接する所定領域に、線状に形成された複数の光学素子を備え、該複数の光学素子の各々は、凹部及び／又は凸部が、前記光学素子の長手方向に繰り返して並ぶ凹凸形状部を含み、前記凹凸形状部には、前記主面の平面視において、前記光学素子の短手方向の一端側と他端側とを円弧状に繋ぐようにして延びる稜線が含まれている、及び／又は、前記光学素子の短手方向の窪み量及び突出量の少なくとも一方が一定量ではなく、前記複数の光学素子が、前記複数の光源の各々の正面から、隣接する前記光源の正面前方に向かって延びるように配置されている面状照明装置（請求項１）。

本項に記載の面状照明装置は、導光板の主面の、入光面に隣接する所定領域に、線状に形成された複数の光学素子を有している。この光学素子の各々は、三次元形状をなす凹部及び／又は凸部が、光学素子の長手方向に繰り返して並ぶ凹凸形状部を有しているものである。このため、導光板の入光面から入射した光は、導光板内部を進む過程で、光学素子を構成する凹凸形状部によって光路変更され光学素子の長手方向へと光が導かれる。更に、光が導かれる過程及び導かれた先の領域において、出射面からの無駄な出射が抑制された状態で光が適度に拡散されることとなる。換言すれば、光学素子の各々が、光を光学素子の長手方向に導くことで、光の指向性を制御しつつ、光学素子が設けられた領域において適度の拡散性も発揮するものである。
又、凹凸形状部には、主面の平面視において、光学素子の短手方向の一端側と他端側とを円弧状に繋ぐようにして延びる稜線が含まれることから短手方向の傾斜角度も一定にならず、円弧形状に応じて変化するものとなる。この点からも、光の拡散作用が有効に発揮される。そして、稜線を挟んで、凹凸形状部を構成する三次元形状の傾斜角度が、急変することとなる。このため、導光板内部を進む光の光路は、この稜線を境に偏向される方向が明確に異なることとなり、光の拡散作用が効率的に発揮されるものとなる。及び／又は、凹凸形状部は、光学素子の短手方向の窪み量及び突出量の少なくとも一方が一定量ではないことにより、凹凸形状部を構成する三次元形状の傾斜角度も一定にならず光学素子の短手方向の窪み量及び突出量に応じて変化するものとなる。このため、導光板内部を進む各々の光の光路はランダムに変更されることから、光の拡散作用が効率的に発揮されるものとなる。
しかも、各光学素子が、複数の光源の各々の正面から、隣接する光源の正面前方に向かって延びるように配置されていることにより、１つの光源から出射された光が、隣接する光源の正面方向へと適度に拡散されながら導かれることとなる。又、光学素子を構成する、凹凸形状部の窪み量及び／又は突出量が一定ではなく、導光板内部を進む光の光路はランダムに変更されることから、隣接する光源の正面方向へと拡散される光の拡散作用が効率的に発揮されるものとなる。又、光学素子を複数備えることで、複数の光学素子の各々により、上記作用が得られるものである。

なお、凹凸形状部は、凹部及び／又は凸部が、光学素子の長手方向に規則的に繰り返す態様に限定されるものではない。例えば、各凹部及び／又は凸部の高さ（深さ）やピッチなどが不等であるなど、非周期的又は不規則的に繰り返されるものや、明確な凹形状及び凸形状とはなっていないが、不規則に相対的な高低差が生じているような態様の、凹凸形状が含まれる場合も該当するものである。又、巨視的な凹凸形状に微視的な凹形状や凸形状が重畳しているようなものも含むものである。
又、本項に係る光学素子は、凹凸形状部のみによって形成されたものに限らず、線状に形成された光学素子の、幅方向（短手方向）の一部（例えば、幅方向中央部）に、凹凸形状部が形成されているようなものも含むものである。
更に、複数の光学素子が形成された、導光板の主面の、入光面に隣接する所定領域は、導光板の主面の平面視で、帯状（矩形）の領域であっても良く、光源からの出射光の配光分布や、導光板の出射面から出射する光の配光分布等を考慮して、光源の正面前方の一定範囲（例えば、平面視で雫状、扇状、台形状等の任意の形状範囲）の領域であっても良い。

（２）上記（１）項において、前記複数の光学素子に、直線状に形成された光学素子が含まれている面状照明装置（請求項２）。
本項に記載の面状照明装置によれば、導光板の入光面から入射した光は、導光板内部を進む過程で、直線状に形成されている光学素子によって、出射面からの無駄な出射が抑制され、かつ、直線状に延びる光学素子の長手方向へと光が導かれ、上述の作用が得られるものとなる。

（３）上記（２）項において、直線状に形成された前記複数の光学素子は、互いに平行である面状照明装置（請求項３）。
本項に記載の面状照明装置によれば、直線状に形成された前記複数の光学素子が、互いに平行であることにより、光学素子の各々によって導かれる光の指向性が一方向に揃い、光の指向性の制御が、効果的になされるものとなる。

（４）上記（２）項において、前記複数の光学素子は、前記導光板の入光面に対して垂直な方向となす角度の平均値が３０°以上６０°以下となるように配置されている面状照明装置（請求項４）。
本項に記載の面状照明装置は、複数の光学素子の、導光板の入光面に対して垂直な方向、すなわち光源の光軸となす角度の平均値が３０°以上６０°以下となるように配置されることで、上述の作用を適切に発揮するものとなる。

（５）上記（１）から（４）項において、前記複数の光学素子には、前記光源の光軸上に一方の端点が配置されている光学素子が含まれる面状照明装置（請求項５）。
本項に記載の面状照明装置は、複数の光学素子に、光源の光軸上に一方の端点が配置されている光学素子が含まれることで、上述の作用を適切に発揮するものとなる。

（６）上記（５）項の、前記主面の平面視において、互いに反対方向に延びる光学素子を備える面状照明装置。
本項に記載の面状照明装置は、主面の平面視において、互いに反対方向に延びる光学素子を備えることで、１つの光源から出射された光が、１つの光源の両側に隣接する各光源の正面方向へと拡散され、上述の作用を発揮するものとなる。

（７）上記（６）項の、前記主面の平面視において、互いに反対方向に延びる光学素子を備え、前記光源の光軸上には、互いに反対方向に延びる光学素子の端点が、前記光源の光軸に沿って交互に配置されている面状照明装置（請求項６）。
（８）複数の光源と、該複数の光源が配置される入光面及び該入光面に隣接する主面を有する導光板と、を含む面状照明装置であって、前記導光板の前記主面の、前記入光面に隣接する所定領域に、線状に形成された複数の光学素子を備え、該複数の光学素子の各々は、凹部及び／又は凸部が、前記光学素子の長手方向に繰り返して並ぶ凹凸形状部を含み、前記複数の光学素子が、前記主面の平面視において、前記複数の光源の各々の正面から、隣接する前記光源の正面前方に向かって互いに反対方向に延び、かつ、前記光源の光軸上には、互いに反対方向に延びる光学素子の端点が、前記光源の光軸に沿って交互に配置されている面状照明装置（請求項７）。
上記（８）項に記載の面状照明装置は、導光板の主面の、入光面に隣接する所定領域に、線状に形成された複数の光学素子を有している。この光学素子の各々は、三次元形状をなす凹部及び／又は凸部が、光学素子の長手方向に繰り返して並ぶ凹凸形状部を有しているものである。このため、導光板の入光面から入射した光は、導光板内部を進む過程で、光学素子を構成する凹凸形状部によって光路変更され光学素子の長手方向へと光が導かれる。更に、光が導かれる過程及び導かれた先の領域において、出射面からの無駄な出射が抑制された状態で光が適度に拡散されることとなる。換言すれば、光学素子の各々が、光を光学素子の長手方向に導くことで、光の指向性を制御しつつ、光学素子が設けられた領域において適度の拡散性も発揮するものである。
しかも、各光学素子が、複数の光源の各々の正面から、隣接する光源の正面前方に向かって延びるように配置されていることにより、１つの光源から出射された光が、隣接する光源の正面方向へと適度に拡散されながら導かれることとなる。又、光学素子を構成する、凹凸形状部の窪み量及び／又は突出量が一定ではなく、導光板内部を進む光の光路はランダムに変更されることから、隣接する光源の正面方向へと拡散される光の拡散作用が効率的に発揮されるものとなる。又、光学素子を複数備えることで、複数の光学素子の各々により、上記作用が得られるものである。
又、上記（７）（８）項に記載の面状照明装置は、主面の平面視において、光源の光軸上に、互いに反対方向に延びる光学素子の端点が、光源の光軸に沿って交互に配置されていることで、１つの光源の両側に隣接する各光源の正面方向へと拡散される際に、１つの光源から出射された光が、効率的に、かつ、両側に隣接する光源の正面方向へと均等に拡散されるものとなる。
又、光学素子の端点が、光源の光軸上で一致する場合と比較して、光学素子を構成する凹部及び／又は凸部が重なることがなく、光学素子の形状制御が容易となる。

（９）上記（１）から（８）項において、前記複数の光学素子は、前記主面の平面視において、隣接する凹部及び／又は凸部同士が互いに一部重複するように配置されてなる面状照明装置（請求項８）。
本項に記載の面状照明装置は、凹凸形状部が、主面の平面視において、隣接する凹部及び／又は凸部同士が互いに一部重複するように配置されていることで、隣接する凹部又は凸部同士が離散して配置されて形成される凹凸形状部との比較において、凹凸形状部を構成する三次元形状の傾斜角度の適正化が図られるものである。すなわち、各凹部又は凸部が、ドーム状のごとく規則的に傾斜角度を変化させる三次元曲面により構成されているような場合には、この三次元曲面は、外縁部へ近づくに従い、面の傾斜角度が増加する。一方、隣接する凹部又は凸部同士が互いに一部重複するように配置されると、各凹部又は凸部を構成する三次元曲面の外縁部が、隣接する凹部又は凸部によって、互いに削り取られるようにして線状に並ぶこととなる。そして、傾斜角度の大きな外縁部が削り取られることによって、導光板内部を進む光の光路の変更作用が緩やかとなり、入光面からより遠方へと進行する光が増加することとなる。従って、導光板の主面の、入光面からより遠方の領域から出射する光の量を増加させ、光の拡散作用が効率的に発揮されるとともに、デッドエリアから出射される光の量が抑制されて光の利用効率が向上する。

（１０）上記（９）項において、前記凹部及び／又は凸部の外径対ピッチ比が、２以上５０以下である面状照明装置（請求項９）。
本項に記載の面状照明装置は、凹部及び／又は凸部の外径（光学素子の短手方向の幅）対ピッチ（光学素子の長手方向に隣接する凹部及び／又は凸部のピッチ）の比が、２以上５０以下であることにより、光学素子による光の指向性の制御作用と、適度の拡散作用とを適切に発揮するものとなる。

（１１）上記（１）から（１０）項において、前記凹凸形状部を構成する凹部及び／又は凸部が、ドーム状をなしている面状照明装置（請求項１０）。
本項に記載の面状照明装置は、凹凸形状部を構成する凹部及び／又は凸部がドーム状をなし、複数連続して、全体として線状に形成されていることにより、上述の作用を適切に発揮するものとなる。

（１２）上記（１）から（１１）項において、前記複数の光学素子の、前記主面に対する接触角が３０°以上５０°以下である面状照明装置（請求項１１）。
本項に記載の面状照明装置は、複数の光学素子の、前記主面に対する接触角が３０°以上５０°以下であることにより、上述の作用を適切に発揮するものとなる。

（１３）上記（１）から（１２）項において、前記凹凸形状部には、前記光学素子の長手方向に沿う断面に円弧形状部が含まれる面状照明装置。
（１４）上記（１）から（１３）項において、前記光学素子の各々が、前記入光面からの道のりの増加に伴い、前記凹凸形状部の突出量及び／又は窪み量が小さくなるように形成されている面状照明装置。
なお、光学素子の各々は、必ずしも直線である必要は無く、必要な配光特性や光学特性を考慮して（輝度むらの態様に応じて）、例えば、湾曲していたり、波打つものであっても良い。そして、様々な軌跡を描くように構成される光学素子の、入光面からの道のりの増加に伴い、凹凸形状部の突出量及び／又は窪み量が小さくなるように形成されることで、輝線の視認が回避される作用が得られるものである。

本発明はこのように構成したので、面状照明装置を斜視する場合における、輝度むらの低減を図ることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る面状照明装置の導光板を模式的に示したものであり、（ａ）は平面図及び平面図の要部拡大図、（ｂ）は側面図及び側面図の要部拡大図である。 本発明の実施の形態に係る面状照明装置の、導光板の光学素子を成形するための、金型の溝を示すものであり、（ａ）は溝の平面図及び長手方向断面図（幅方向中央部の凹凸プロファイル）を示し、（ｂ）は溝部の平面図及び短手方向断面図を示し、（ｃ）は（ａ）（ｂ）に示される溝部の斜視図を示している。 本発明の実施の形態に係る導光板の作製方法の説明図であり、（ａ）は、便宜上、金型の成形面に、離散的に形成された凹部を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の斜視図であり、（ｃ）は金型の成形面の平面視において、光学素子に対応する筋状の溝部と、加工時における隣接する凹部同士が互いに一部が重なる様子を模式的に示す平面図である。 金型の成形面の光学素子に対応する領域にレーザ照射を行って、全体として線状の凹部を形成する手法を例示するものであり、（ａ）は一回の溝加工工程において単純な等ピッチ加工を行った例を、（ｂ）は（ａ）の例よりも送りピッチを大きくして一回目の溝加工工程を実施した後、二回目の溝加工工程を実施して、一回目の溝加工工程で形成された凹部の各中間位置に凹部を形成する例を示したものである。 本発明の実施の形態に係る導光板の、光学素子により得られる効果を説明するものであり、（ａ）（ｃ）は本発明の実施の形態に係る光学素子の光路変更作用を示し、（ｂ）は（ａ）の比較例として、Ｖ字状断面を有する光学素子の光路変更作用を示し、（ｄ）は（ｃ）の比較例として、隣接する凸部同士が離散して配置されて形成される光学素子の光路変更作用を示している。 図１に示される導光板の、光学素子を例示するものであり、（ａ）は光学素子の一態様の拡大平面図、（ｂ）（ｃ）は別態様の光学素子の平面図である。 本発明の実施の形態に係る導光板の、光学素子により得られる効果を説明するものであり、（ａ）本発明の実施の形態に係る光学素子の光路変更作用を模式的に示し、（ｂ）は（ａ）のＦ_０地点及びＦ_１地点における配光分布を示すグラフである。又、（ｃ）（ｄ）は各々（ａ）（ｂ）の比較例として光学素子を備えない導光板の、（ａ）（ｂ）に対応する図を示すものである。 本発明の実施の形態に係る導光板の配光分布を、光学素子を備えない導光板の配光分布と重ね合わせて示したグラフである。 本発明の実施の形態に係る面状照明装置を模式的に示した断面図である。

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、従来技術と同一部分若しくは相当する部分については、適宜同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
なお、本説明では、点状光源としてのＬＥＤ１４の正面方向、すなわち、導光板１２の入光面１２ｃから、入光面１２ｃと対向する端面１２ｄへと向かう方向を「前方」という。

図９に示される、本発明の実施の形態に係る面状照明装置１０は、対向する一対の主面１２ａ、１２ｂのうちの、一方の主面１２ａ（表面）を光の出射面とする導光板１２と、導光板の入光面１２ｃに対向して配置される点状光源としてのＬＥＤ１４と、これらの構成要素を収納するためのハウジングフレーム１６とを含むものである。ここで、導光板１２はポリカーボネート樹脂等の透明樹脂材料を成形してなるものである。ＬＥＤ１４は、例えば、青色発光ＬＥＤチップを、硬質シリコーン系樹脂中に黄色発光の蛍光体であるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）微粒子を混入した透光性樹脂で封止した構造の白色ＬＥＤが用いられる。ハウジングフレーム１６は、合成樹脂からなり導光板１２を囲む枠状の樹脂フレーム１８と、樹脂フレーム１８の外側に配置される金属フレーム２０とを有している。金属フレーム２０には、例えば、剛性と光の反射率が大きい、例えばステンレス製の板金フレームが用いられるが、同等の特性が得られるものである限り、板金フレームに限定されるものではない。又、金属フレーム２０を用いない場合もある。

導光板１２の出射面１２ａ側には、光学シート２２が配置されている。図示の例では、光学シート２２は、各々適切な光学特性を備える三枚のシートが積層されている。又、導光板１２は、入光面１２ｃに対して、対向する主面１２ａ、１２ｂ間の厚みが、少なくとも光学シート２２の厚みの分だけ薄く形成されている。そして、図９の例では、互いに厚みの異なる、導光板の入光面１２ｃに隣接する部分と、主面１２ａ、１２ｂが対向する部分との間に、入光面１２ｃ側から離れるに従って導光板の厚みが漸減する領域（楔部）１２ｅが設けられている。更に、導光板１２の裏面１２ｂ側には反射シート２４が配置され、導光板１２の出射面１２ａには光学シート２２の外周を保持するように枠状の遮光シート２８が配置されている。そして、導光板１２を光の出射面１２ａ側から平面視した場合に、枠状の遮光シート２８によって覆い隠される部分は、非発光エリア（いわゆるデッドエリア）となる。
枠状の樹脂フレーム１８の、ＬＥＤ１４が配置される一つの側辺部１８ａと、この側辺部１８ａに対向する側辺部１８ｄとには、反射シート２０の位置決めを行うための段部１８ａ１、１８ｄ１、及び、遮光シート２８の位置決めを行うための段部１８ａ２、１８ｄ２が形成されている。更に、一つの側辺部１８ａには、ＬＥＤ１４が実装されたＦＰＣ２６を位置決めするための段部１８ａ３が形成されている。

更に、本発明の実施の形態に係る導光板１２は、主面１２ａ、１２ｂの少なくとも一方の面（図１の例では両面）の、入光面１２ｃに隣接する所定領域Ａには、光学素子３４が複数設けられている。図１の例では、所定領域Ａは、ＬＥＤ１４の光軸Ｃを中心として、長さＸ、入光面１２ｃから前方に向けて奥行Ｙの矩形をなしている。又、図１の例に係る光学素子３４は、全体として直線状の突起として形成されている。更に、図示の例では、光学素子３４の各々が、図１（ｂ）に示されるように、入光面１２ｃからの道のりの増加に伴い、主面１２ａ、１２ｂからの突出量が徐々に小さくなるように形成されている。なお、入光面１２ｃに隣接する所定領域Ａは、例えば、導光板１２を光の出射面１２ａ側から平面視した場合に、枠状の遮光シート２８によって覆い隠される非発光エリア（いわゆるデッドエリア）に設定される。また、同図に示されるように、楔部１２ｅが設けられている場合には、所定領域Ａは、例えば楔部１２ｅの領域に概ね対応して設定してもよい。

又、入光面１２ｃに隣接する所定領域Ａに設けられた複数の光学素子３４は、複数のＬＥＤ１４の各々の正面から、隣接するＬＥＤ１４の正面前方に向かって延びるように配置されている。図１の例では、複数の光学素子３８は、主面１２ａ、１２ｂの平面視で直線状に、かつ、互いに平行に形成されている。しかも、複数の光学素子３８は、導光板１２の入光面１２ｃに対して垂直な方向、すなわちＬＥＤの光軸Ｃとなすθの平均値が、３０°以上６０°以下となるように配置されている。又、複数の光学素子３８（の一部）は、ＬＥＤ１４の光軸Ｃ上に一方の端点が配置され、主面１２ａ、１２ｂの平面視において、互いに反対方向に延びている。

又、本発明の実施の形態に係る光学素子３４は、図１（ｂ）に示されるように、凹部及び／又は凸部が、光学素子の長手方向に繰り返して並び、全体として直線状に形成された凹凸形状部３６を有している。図示の例では、光学素子３４を構成する凹凸形状部３６は、凸部３６_１〜３６_ｎが、光学素子３４の長手方向に繰り返して複数並ぶことにより形成されている。これらの凸部３６_１〜３６_ｎは、各々、図３（ａ）（ｂ）に示されるような、金型に形成されたドーム状の凹部４２を転写した、凸ドーム形状をなしている。
又、凹凸形状部３６は、導光板１２の主面１２ａ、１２ｂの平面視において、隣接する凸部３６_１〜３６_ｎ同士が互いに一部重複するように配置されて連続体として構成されている。
従って、凹凸形状部３６の、光学素子３４の長手方向に沿う断面には、図１（ｂ）の凸部３６_１〜３６_ｎを切断して得られる、円弧形状部が含まれている。また、光学素子３４の凹凸形状部３６には、導光板１２の主面１２ａ、１２ｂの平面視において、光学素子３４の短手方向の一端側と他端側とを円弧状に繋ぐようにして延びる、稜線４０（金型に、図２、図３（ｃ）に示される稜線３８が形成されるような場合には、この稜線３８を転写した稜線４０）が形成されている。

ここで、本発明の実施の形態に係る、導光板１２の作製方法についても説明する。
光学素子３４を備える導光板１２の作製方法は、概略的には、導光板１２の光学素子３４を設ける領域に、凹部及び／又は凸部が互いに一部重複するように所定の送りピッチ（一定である必要はない）で、凹部及び／又は凸部形成作業を行い、光学素子３４を複数形成するものである。例えば、導光板１２の作製に金型を用いることにより、高精度かつ低コストに、光学素子３４を備える導光板１２を量産することが可能である。

この場合、金型製造工程において、図４（ａ）に示される例は、一回の溝加工工程において、単純な等ピッチ加工により凹部４２を形成したものである。又、図４（ｂ）に示される例は、（ａ）の例よりも送りピッチを大きくして一回目の溝加工工程により凹部４２_１を形成した後、一回目の溝加工工程で形成された凹部４２_１の各中間位置に、二回目の溝加工工程を実施して、凹部４２_２を形成したものである。
なお、図４（ａ）（ｂ）の加工方法において、各々、最終的に形成される凹部４２のピッチを一致させたとしても、金型に形成される溝の凹凸構造は異なることとなるが、必要な光学特性を考慮して、適宜、加工方法を選択することが望ましい。

又、本発明の実施の形態では、溝加工工程にレーザを用いている。図４（ａ）に示される例に基づき説明すると、金型製造工程の凹部形成作業は、一つの凹部４２をレーザ光の照射によって形成した後、レーザ光を照射させる位置を所定距離（一つの凹部４２の幅、長さ、直径等の寸法よりも小さい距離）だけずらして、次の凹部４２を形成する。又、凹部４２の形成時には、各々、所定ショット数のレーザ光を照射することで、必要な深さの凹部４２を形成する。そして、既に形成された凹部４２に一部重畳するようにして、次の凹部４２が形成されていく。この場合、最新に形成された凹部４２は、それ以前に形成された凹部４２とは形状が異なることとなり、（定常化するまでは）最新に形成された凹部４２は、それ以前に形成された凹部４２よりも大きくなる。
更に、レーザ光を照射させる位置を、例えば、同一の方向に同一距離だけずらして、次の凹部４２を形成する作業を繰り返すものである。これにより、複数の凹部４２の各々が、一部重畳するようにして、窪み量及び／又は突出量が短手方向にも長手方向にも一定量ではない凹凸形状部が連続し、全体として線状に形成された溝部３４’が形成される。

この場合、凹部４２の窪み量を、レーザ光の照射ショット数により調整することが可能であり（具体的には、レーザ光の照射ショット数を増加させるほど、凹部４２の深さが増大することとなる。）、複数の凹部４２の窪み量を、入光面に相当する位置からの道のりの増加に伴い、徐々に小さくなるように形成することも可能である。
又、溝加工工程にレーザを用いると、レーザ照射時の熱の影響を受ける等により、凹部４２の形状は、図３（ａ）（ｂ）に断面形状が線で示されるように、凹部４２の外縁部に凸状の外輪部が形成される。このような、意図的であるかを問わず形成される、微視的な凸形状（または凹形状）が重畳する複雑な凹凸形状は、各々、後述するような本発明の作用効果に寄与するものとなる。

光学素子３４を形成するための、金型の凹部４２により構成される溝部３４’の具体的寸法例としては、例えば、溝部３４’の各々が、平行かつ導光板１２の入光面１２ｃから離間する方向に、直線状に４ｍｍの長さで、１１０μｍピッチで設けられる。又、各溝部３４’の幅（短手方向の寸法）が５５μｍ、高さが５μｍ、凹部４２のピッチが１０μｍであり、ピッチは好ましくは溝部３４’の短手方向の寸法の１/２以下（より好ましくは１/３以下）とする。更に、凹凸の高低差は０より大きく１μｍ以下が好ましいが、本発明はこれらに限定されない。
又、金型の凹部４２の外径（光学素子の短手方向の幅）対ピッチ（光学素子３８として転写される、長手方向に隣接する凹部４２のピッチ）の比が、２以上５０以下とすることが望ましい。そして、溝部３４’が転写されて構成される、光学素子３４の、主面１２ａ、１２ｂに対する接触角が３０°以上５０°以下となるように、形成されることが望ましい。
なお、レーザ加工に用いられるレーザ加工機には、例えば、ＹＡＧレーザや、ＹＶＯ_４レーザ、媒質がファイバー形状のファイバレーザ等を用い、レーザ光の波長としては、例えば１．０６μｍ等が採用される。ただし、本発明はこれらの固体レーザや波長に限定されるものではなく、ＣＯ_２レーザなどの気体レーザや半導体レーザ、液体レーザなどであってもよい。

なお、図６には、光学素子３４の異なる設置態様が示されている。図６（ａ）に示される例では、ＬＥＤ１４の光軸Ｃ上に、互いに反対方向に延びる光学素子３４の端点が、光軸Ｃに沿って交互に配置されているものである。
又、図６（ｂ）に示される例では、光学素子３４が複数設けられている所定領域Ａが、ＬＥＤ１４の前方位置に、平面視で雫状をなすように設定されている。
更に、図６（ｃ）に示される例では、図示された三つのＬＥＤ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃのうち、片側に隣接するＬＥＤ１４が無い、両側のＬＥＤ１４Ａ、１４Ｃの前方に位置する光学素子３４は、隣接するＬＥＤ１４Ｂが存在するもう一方の側にのみ向かうようにして、設けたられている。
更に、図示は省略するが、複数の光学素子３４は、必ずしも互いに平行である必要はなく、要求される配光分布や光学特性を考慮して（輝度むらの態様に応じて）、例えば、光軸Ｃに対する角度をランダムに配置しても良い。又、光学素子３４が直線状に延びている態様に限定されるものでもなく、例えば、湾曲していたり、波打つように形成されていても良い。

さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。
本発明の実施の形態に係る面状照明装置１０は、導光板１２のＬＥＤ１４の、入光面１２ｃに隣接する所定領域Ａに、線状に形成された複数の光学素子３４を有し、光学素子３４の各々は、三次元形状をなす凸部３６_１〜３６_ｎが、光学素子３４の長手方向に繰り返して並ぶ凹凸形状部３６を有しているものである。このため、図７（ａ）に示されるように、導光板１２の入光面１２ｃから入射した光は、導光板１２内部を進む過程で、正面前方に向かう光Ｌ_０のみならず、光学素子３４を構成する凹凸形状部３６によって光路変更され、光学素子３４の長手方向へと光Ｌ_１、Ｌ_２が導かれる。更に、光Ｌ_１、Ｌ_２が導かれる過程及び導かれた先の領域においても、出射面１２ａからの無駄な出射が抑制された状態で光が適度に拡散されることとなる。換言すれば、光学素子３４の各々が、光Ｌ_１、Ｌ_２を光学素子３４の長手方向に導くことで、光の指向性を制御しつつ、光学素子３４が設けられた領域において、適度の光の拡散性も発揮するものである。

しかも、各光学素子３４が、複数のＬＥＤ１４の各々の正面から、隣接するＬＥＤ１４の正面前方に向かって延びるように配置されていることにより、１つのＬＥＤ１４から出射された光が、隣接するＬＥＤ１４の正面方向へと適度に拡散されながら導かれることとなる。又、光学素子３４を構成する、凹凸形状部３６の窪み量及び／又は突出量が一定ではなく、導光板１２内部を進む光の光路はランダムに変更されることから、隣接するＬＥＤ１４の正面方向へと導かれる光Ｌ_１、Ｌ_２の拡散作用が効率的に発揮されるものとなる。又、光学素子３４を複数備えることで、複数の光学素子の各々により、上記作用効果が得られるものとなる。なお、図７（ａ）に符号ＤＬで示される線は、出射面１２ａのデッドエリアと有効エリア（良好に発光するエリア）との境界を模式的に示したものである。

図７（ａ）に示される、ＬＥＤ１４の正面前方領域Ｆ_０の配光分布（入光面１２ｃに平行な方向の配光分布）を、図７（ｂ）の左図に示し、図７（ａ）に示される、ＬＥＤ１４間の前方領域Ｆ_１の配光分布を、図７（ｂ）の右図に示している。本実施の形態によれば、ＬＥＤ１４の正面前方領域Ｆ_０の配光分布には、ＬＥＤ１４の正面前方に向かう光Ｌ_０に、隣接するＬＥＤ１４から案内された光Ｌ_２も加わり、図７（ｂ）の左図に実線で示される分布から点線で示される分布へと広げることが可能となる。一方、図７（ｂ）の右図に示される、ＬＥＤ１４間の前方領域Ｆ_１の配光分布は、二つのＬＥＤ１４からの光Ｌ_１が発光に寄与することで、典型的には二峰性を有する配光分布となる。しかしながら、ＬＥＤ１４の正面前方領域Ｆ_０の配光分布と、ＬＥＤ１４間の前方領域Ｆ_１の配光分布とが近似することで、面状照明装置１０を斜視する場合における、輝度むらの低減を図ることが可能となる。

比較例として、図７（ｃ）（ｄ）には、光学素子３４を備えない導光板１２を備える、従来の面状照明装置１０の、図７（ａ）（ｂ）に対応する図が示されている。ＬＥＤ１４の正面前方領域Ｆ_０の配光分布は、主として、ＬＥＤ１４の正面前方に向かう光Ｌ_０が発光に寄与するのに対して、ＬＥＤ１４間の前方領域Ｆ_１の配光分布は、二つのＬＥＤ１４からの光Ｌ_１が発光に寄与することで、二峰性を有する配光分布となる。そして、図７（ｄ）の左図と右図、すなわちＬＥＤ１４の正面前方領域Ｆ_０の配光分布と、ＬＥＤ１４間の前方領域Ｆ_１の配光分布とで、配光分布に大きな違いがあることから、面状照明装置１０を斜視する場合における、輝度むらが顕著に生じることとなる。
図８には、図７（ｂ）（ｄ）の配光分布を重ね合わせて示しているが、従来技術に係るＦ_０−originalＦ_１−originalの配光分布の差が顕著であるのに対し、本発明の実施の形態に係るＦ_０、Ｆ_１の配光分布の差が少なくなっていることが確認される。

又、導光板１２の入光面１２ｃから入射した光は、導光板１２内部を進む過程で、直線状に形成されている光学素子３４によって、出射面１２ａからの無駄な出射が抑制され、かつ、直線状に延びる光学素子３４の長手方向へと光が導かれ、上述の作用効果が得られるものとなる。
又、直線状に形成された複数の光学素子３４が、互いに平行であることにより、光学素子３４の各々によって導かれる光の指向性が一方向に揃い、光の指向性の制御が、効果的になされるものとなる。

しかも、複数の光学素子３４の、導光板１２の入光面１２ｃに対して垂直な方向となす角度θの平均値が、３０°以上６０°以下となるように配置されることで、上述の作用を適切に発揮するものとなる。
又、ＬＥＤ１４の光軸Ｃ上に、複数の光学素子３４の一方の端点が配置されていることで、上述の作用を適切に発揮するものとなる。
又、主面１２ａ、１２ｂの平面視において、互いに反対方向に延びる光学素子３４を備えることで、１つのＬＥＤ１４から出射された光が、１つのＬＥＤ１４の両側に隣接する各ＬＥＤ１４の正面方向へと導かれ、上述の作用を発揮するものとなる。

又、図６（ａ）に示されるように、主面１２ａ、１２ｂの平面視において、ＬＥＤ１４の光軸Ｃ上に、互いに反対方向に延びる光学素子３４の端点が、ＬＥＤ１４の光軸Ｃに沿って交互に配置されていることで、１つのＬＥＤ１４の両側に隣接する各ＬＥＤ１４の正面方向へと導かれる際に、１つのＬＥＤ１４から出射された光が、効率的に、かつ、両側に隣接するＬＥＤ１４の正面方向へと、均等に拡散されるものとなる。
しかも、光学素子３４の端点が、ＬＥＤ２４の光軸Ｃ上で一致する場合と比較して、光学素子３４を構成する凸部３６_１〜３６_ｎが重なることがなく、光学素子の形状制御が容易となる。導光板１２の作製に金型を用いる場合を例に挙げれば、レーザ加工等で、金型に対し凹部４２により構成される溝部３４’を構成する際の、溝部３４’の形状が重なることが無く、形状制御が容易となるものである。なお、かかる作用効果を得るにあたり、互いに反対方向に延びる光学素子３４の端点が、ＬＥＤ１４の光軸Ｃに沿って等間隔に配置される必要はなく、間隔が規則的に変化する場合や、ランダムに変化する場合もある。

又、光学素子３４を構成する凸部３６_１〜３６_ｎの外径（光学素子の短手方向の幅）対ピッチ（光学素子３４の長手方向に隣接する凸部３６_１〜３６_ｎのピッチ）の比が、２以上５０以下であることにより、光学素子３４による光の指向性の制御作用と、適度の拡散作用とを適切に発揮するものとなる。本発明者らの鋭意研究の結果、これらの作用を発揮する上で、外径対ピッチ比が上記数値幅において７以上であることが、特に好ましいことが確認されている。又、上記の上限値は、凸部３６_１〜３６_ｎを構成する精度（例えば、金型により形状を転写するような場合の、金型の加工精度）を、特に考慮した場合の値であり、上記作用を得るための上限値ではない。
更に、複数の光学素子３４の、主面１２ａ、１２ｂに対する接触角が３０°以上５０°以下であることにより、上述の作用を適切に発揮するものとなることが、本発明者らによって確認されている。

しかも、凹凸形状部を構成する凹部及び／又は凸部がドーム状をなし、複数連続して、全体として線状に形成されていることにより、上述の作用を適切に発揮するものとなる。
そして、本実施の形態に係る光学素子３４は、ドーム状の凸部３６_１〜３６_ｎが、光学素子３４の長手方向に隣接する凸部３６_１〜３６_ｎ同士が互いに一部重複するように繰り返して並ぶことにより構成される凹凸形状部３６を含むものであり、この凹凸形状部３６は、凸部３６_１〜３６_ｎを構成する三次元曲面によって、窪み量及び／又は突出量が一定量ではないものとなる。
言い換えれば、凹凸形状部３６は、凸部３６_１〜３６_ｎが、光学素子３４の長手方向に繰り返して並ぶことによって、光学素子３４の断面形状が一定せず、光学素子３４の長手方向に直交する方向の断面の面積の増減が、ゼロにならない範囲で長手方向に繰り返されているものである。又は、光学素子３４は、その表層に、凹凸形状が長手方向に繰り返されているものである。これにより、光学素子３４は、形状が一定せず（断面の面積が単調な減少とはならず）、高次の異方性を有するものとなり、上記作用効果が効果的に得られることとなる。

又、本実施の形態では、光学素子３４を構成する凹凸形状部３６の、光学素子３４の長手方向に沿う断面に、凸部３６_１〜３６_ｎを切断して得られるような円弧形状部が含まれることから、凸部３６_１〜３６_ｎを構成する三次元曲面の傾斜角度は、光学素子３４の長手方向に向けて一定とならず、円弧形状に応じて変化するものとなる。そして、導光板１２内部を進む光Ｌの光路は、光学素子３４の長手方向の異なる位置で、異なる方向へとランダムに変更され、光Ｌの拡散作用が効率的に発揮されることとなる。
図５（ａ）（ｂ）には、本実施の形態に係る（反射面となる側面が曲面である）光学素子３４の光路変更作用と、単純なＶ字状断面を有する（反射面となる側面が平面である）光学素子ＰＡの光路変更作用とを、光Ｌの経路（矢印）によって模式的に示している。両者の比較から明らかなように、図５（ａ）に示される、本実施の形態に係る光学素子３４の光Ｌの光路は、効果的に拡散され、面状照明装置１０の種々の輝度むらを効果的に解消するものとなる。
又、本実施の形態では、凹凸形状部３６には、主面１２ａ、１２ｂの平面視において、光学素子３４の短手方向の一端側と他端側とを円弧状に繋ぐようにして延びる稜線４０が含まれることから（短手方向の断面に円弧形状部を含むことから）、短手方向の傾斜角度も一定にならず、円弧形状に応じて変化するものとなる。この点からも、光の拡散作用が有効に発揮される。そして、稜線４０を挟んで、凹凸形状部３６を構成する三次元曲面の傾斜角度が、急変することとなる。このため、導光板１２の内部を進む光Ｌの光路は、この稜線４０を境に変更される方向が明確に異なることとなり、光Ｌの拡散作用が効率的に発揮されるものとなる。

又、本実施の形態では、凹凸形状部３６が、主面１２ａ、１２ｂの平面視において、隣接する凸部３６_１〜３６_ｎ同士が互いに一部重複するように配置され連続体として構成されていることで、隣接する凸部３６_１〜３６_ｎ同士が離散して配置されて形成される凹凸形状部との比較において、凹凸形状部を構成する三次元曲面の傾斜角度の適正化が図られるものである。
図５（ｃ）には、本実施の形態に係る光学素子３４の光路変更作用を示し、図５（ｄ）は（ｃ）の比較例として、隣接する凸部３６_ｎ同士が離散して配置されて形成される光学素子の光路変更作用を示している。各凸部３６_ｎが、図示のようにドーム状の、規則的に傾斜角度を変化させる三次元曲面により構成されているような場合には、この三次元曲面は、外縁部へ近づくに従い、面の傾斜角度（主面に対する接線角度）が増加する（図５（ｄ）参照）。

そして、図５（ｃ）に示されるように、隣接する凸部同士が互いに一部重複するように配置されると、各凸部を構成する三次元曲面の外縁部が、隣接する凸部によって、互いに削り取られるようにして線状に並ぶこととなる。傾斜角度の大きな外縁部が削り取られることによって、導光板１２の内部を進む光Ｌの光路の変更作用が緩やかとなり、入光面からより遠方へと進行する光Ｌが増加することとなる。従って、導光板１２の出射面１２ａの、入光面１２ｃからより遠方の領域から出射する光の量を増加させ、光Ｌの拡散作用を効率的に発揮することが可能となる。また、デッドエリアに出射される光の発生が抑制されることから、光の利用効率が向上する（光の利用効率の低下が抑制される）。
なお、本実施の形態では、凹凸形状部３４を構成する凸部３６_ｎがドーム状をなし、複数連続して、全体として線状に形成されていることにより、上述の作用が得られるものである。

更に、光学素子３４の各々が、入光面１２ｃからの道のりの増加に伴い、凹凸形状部３６の突出量及び／又は窪み量が小さくなるように形成されている場合には、全体として線状に形成された光学素子３４の先端寄りほど、平均的な幅は狭くなり、平均的な高さ（又は深さ）は低く（又は浅く）なる。従って、ドーム状のごとく規則的に傾斜角度を変化させる三次元曲面により構成されているような場合には、凸部３６_ｎの外縁部における、凸部３６_ｎを構成する三次元曲面の傾斜角度は、突出量及び／又は窪み量が小さくなるほど緩やかとなる。そして、導光板１２の内部を進む光Ｌの光路の変更作用が、光学素子３４の先端寄りほど緩やかとなり、導光板１２の出射面１２ａにおいて輝線として認識されることを回避することが可能となる。

なお、複数の光学素子３４は、各ＬＥＤ１４を基点として、放射状に延びるように構成しても良いし、各ＬＥＤ１４の光軸に対して非対称なパターン形状となるように構成しても良い。更には、各光学素子３４が、平面視で蛇行又は波打つように形成されていても良い。
又、導光板１２の入光面１２ｃに、各ＬＥＤ１４から出射された光の導光板１２内での配向を制御して輝度むらを軽減するための、いわゆる入光プリズム（図示せず）が設けられていても良い。入光プリズムが設けられている場合には、例えば、入光プリズムによって制御された配向と、光学素子３４の相乗効果によって、更なる輝度むらの低減を図ることが可能となるように、入光プリズムの態様に応じた複数の光学素子３４を配置することが望ましい。

又、必要に応じ、光学素子３４の各々が、入光面１２ｃからの道のりの増加に伴い、凹凸形状部３６の突出量及び／又は窪み量が小さくなることなく、全長に渡り、平均的な突出量及び／又は窪み量が変化しないように構成することとしても良い。
又、各光学素子３４の全長がそろっている必要も無く、各先端部の位置が、入光面１２ｃに隣接する所定領域Ａの範囲内で、異なっていても良く、規則的又は不規則に波打つように形成されていても良い。又、各光学素子３４は、長手方向に対して複数に分割されていてもよい。
又、本実施の形態では、光学素子３４が凸部３６_ｎによって構成される場合を例示して説明したが、凸部３６_ｎが凹状をなす場合であっても、凹状及び凸状が混在する場合であっても、上述の作用効果が適切に得られるものとなる。
又、各凸部３６_ｎのピッチを、光学素子２４の長手方向に沿って変化させても良いし、隣接する光学素子２４間で変化させても良い。これらにより、光学素子３４の光路変更作用を微小な領域ごとに調整することができ、必要な光学特性（輝度むらの態様）に高い次元で対応することが可能となる。

１０ 面状照明装置、１２導光板、１２ａ：主面（出射面）、１２ｂ：出射面と対向する主面、１２ｃ：入光面、１２ｅ：楔部、１４：ＬＥＤ、３４：光学素子、３６：凹凸形状部、 ３６_１〜３６_ｎ：凸部、４０：稜線、４２：凹部

Claims (11)

1. 複数の光源と、
   該複数の光源が配置される入光面及び該入光面に隣接する主面を有する導光板と、を含む面状照明装置であって、
   前記導光板の前記主面の、前記入光面に隣接する所定領域に、線状に形成された複数の光学素子を備え、該複数の光学素子の各々は、凹部及び／又は凸部が、前記光学素子の長手方向に繰り返して並ぶ凹凸形状部を含み、
   前記凹凸形状部には、前記主面の平面視において、前記光学素子の短手方向の一端側と他端側とを円弧状に繋ぐようにして延びる稜線が含まれている、及び／又は、前記光学素子の短手方向の窪み量及び突出量の少なくとも一方が一定量ではなく、
   前記複数の光学素子が、前記複数の光源の各々の正面から、隣接する前記光源の正面前方に向かって延びるように配置されていることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記複数の光学素子に、直線状に形成された光学素子が含まれていることを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
3. 直線状に形成された前記複数の光学素子は、互いに平行であることを特徴とする請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記複数の光学素子は、前記導光板の入光面に対して垂直な方向となす角度の平均値が３０°以上６０°以下となるように配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の面状照明装置。
5. 前記複数の光学素子には、前記光源の光軸上に一方の端点が配置されている光学素子が含まれることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の面状照明装置。
6. 前記主面の平面視において、互いに反対方向に延びる光学素子を備え、前記光源の光軸上には、互いに反対方向に延びる光学素子の端点が、前記光源の光軸に沿って交互に配置されていることを特徴とする請求項５記載の面状照明装置。
7. 複数の光源と、
   該複数の光源が配置される入光面及び該入光面に隣接する主面を有する導光板と、を含む面状照明装置であって、
   前記導光板の前記主面の、前記入光面に隣接する所定領域に、線状に形成された複数の光学素子を備え、該複数の光学素子の各々は、凹部及び／又は凸部が、前記光学素子の長手方向に繰り返して並ぶ凹凸形状部を含み、
   前記複数の光学素子が、前記主面の平面視において、前記複数の光源の各々の正面から、隣接する前記光源の正面前方に向かって互いに反対方向に延び、かつ、前記光源の光軸上には、互いに反対方向に延びる光学素子の端点が、前記光源の光軸に沿って交互に配置されていることを特徴とする面状照明装置。
8. 前記複数の光学素子は、前記主面の平面視において、隣接する凹部及び／又は凸部同士が互いに一部重複するように配置されてなることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の面状照明装置。
9. 前記凹部及び／又は凸部の外径対ピッチ比が、２以上５０以下であることを特徴とする請求項８記載の面状照明装置。
10. 前記凹部及び／又は凸部が、ドーム状をなしていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の面状照明装置。
11. 前記複数の光学素子は、前記主面に対する接触角が３０°以上５０°以下であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の面状照明装置。