JP6446816B2 - 導光部材及びそれを用いた表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、導光部材及びそれを用いた表示装置に関する。

一般に、人間は、液晶画面や画像スクリーンを介して映像情報を閲覧する。このような状況の下、小型の装置で迫力ある映像情報を伝達するものとして、メガネレンズに画像を表示させる表示装置（例えば、特許文献１参照）やメガネ型の網膜に直接画像を表示させる網膜投影型走査方式ディスプレイが提案されている（例えば、映像情報メディア学会誌Ｖｏｌ６５，Ｎｏ．６，ｐｐ．７５８〜７６３（２０１１）、網膜走査投影方式ディスプレイ、非特許文献１参照）。
このような網膜走査投影方式ディスプレイは、光走査系からの走査された略平行の光を所定形状に束ねて、スポット状の均一な強度分布を有する光にし、その束ねられた光を直接眼に入射させる。観察者は、眼球の角膜と水晶体のレンズ作用によって直接網膜上に２次元走査画像を観察する（例えば、特許文献２参照）。

具体的には、図２に示すように、網膜走査投影方式ディスプレイ１００は、略平行な光ビーム１１１を出射する光源１３１と、光ビーム１１１が光透過窓１３３を介して直接眼２０１に入射するように、光ビーム１１１を反射、偏向させる２次元走査光学系１３２と、光源１３１を制御する信号処理部１３４と、これらが納められた筐体１３０とを備える。網膜走査投影方式ディスプレイ１００は、メガネのような機構により、観察者の顔２００に取り付けられる。
網膜走査投影方式ディスプレイ１００は、光源１３１から発せられた略平行な光ビーム１１１を、２次元走査光学系１３２により、直接、反射、偏向させて、眼２０１に直接入射させ、観察者の眼２０１の網膜上に２次元の走査画像を形成する。

このような網膜走査投影方式ディスプレイは、非常に小さいので、走査された略平行の光の強度分布が均一でないと、鮮明な走査画像を得ることができない。このため、スポット状の均一な強度分布を有する光が要求されている。

特開平１１−６４７８１号公報 特開２００７−１６３８８２号公報

ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｓｔａｇｅ．ｊｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｒｔｉｃｌｅ／ｉｔｅｊ／６５／６／６５＿７５８／＿ｐｄｆ

本発明の課題は、スポット状の均一な強度分布を有する光を得ることができる導光部材及びそれを用いた表示装置を提供することにある。

本発明は、以下の導光部材及びそれを用いた表示装置を提供するものである。
［１］ 光が出射する出射光源面を有する光源と、
前記出射光源面から出射した光が内部で散乱しながら伝搬するように、前記出射光源面に対向して配置された第１散乱層と、
透過性材料で形成され前記第１散乱層から出射した光が内部を伝搬方向に伝搬するように、前記第１散乱層の前記光源とは反対側に前記第１散乱層に対向して配置された導光体とを備え、
前記導光体は、前記第１散乱層から出射した光が前記導光体の内部に入射する光入射面と、前記導光体の内部を伝搬する光の少なくとも一部が前記導光体の内部から漏れないように、前記伝搬する光を反射させる反射側面と、前記導光体の内部を伝搬してきた光が出射する光出射面とを有する、導光部材。

［２］ 前記第１散乱層は、拡散粒子を含有する層である、［１］に記載の導光部材。
［３］ 前記導光体と前記第１散乱層とは、互いに接着されている、［１］又は［２］に記載の導光部材。

［４］ 前記第１散乱層は、前記出射光源面から出射した光が前記第１散乱層に入射する第１光入射面と、前記第１散乱層の内部で散乱しながら伝搬してきた光が出射する第１光出射面とを有し、
前記第１光出射面と前記光入射面とは、互いに同一形状である、［１］から［３］のいずれかに記載の導光部材。

［５］ 前記第１光出射面は、前記出射光源面より広い、［４］に記載の導光部材。
光源の出射光源面から出射した光は第１散乱層の内部において充分に散乱される。このとき、第１光出射面は出射光源面より広いので、散乱した光の殆どを第１光出射面から出射させることができる。

［６］ 前記第１散乱層は、さらに、前記第１散乱層の内部を伝搬する光の少なくとも一部を反射させる第１反射界側面を有する、［１］から［５］のいずれかに記載の導光部材。

［７］ さらに、前記光出射面から出射した光が内部で散乱しながら伝搬するように、前記導光体の前記第１散乱層とは反対側に前記光出射面に対向して配置された第２散乱層を備える、［１］から［６］のいずれかに記載の導光部材。
導光部材は、光を散乱させる第１散乱層又は第２散乱層を備えるので、第１散乱層又は第２散乱層から均一性を有する光を出射させることができる。このため、導光体の伝搬方向の長さを短くすることができ、さらに、導光部材を備える表示装置を小型化することができる。

［８］ 前記第２散乱層は、拡散粒子を含有する層である、［７］に記載の導光部材。
第１散乱層や第２散乱層に光源や他の透明部材を接着したり、水のような液状の異物が第１散乱層や第２散乱層に付着したりしても、第１散乱層や第２散乱層が拡散粒子を含有する層であるので、第１散乱層や第２散乱層の内部にある拡散粒子の散乱機能が低下することを抑制することができる。

［９］ 前記導光体と前記第２散乱層とは、互いに接着されている、［７］又は［８］に記載の導光部材。
導光体と第１散乱層又は第２散乱層とが互いに接着されているので、光を散乱させる散乱シート等を組み込まないでも、導光部材に散乱性を担保することができる。このため、導光部材を筐体に組み込む際に、導光体と第１散乱層や第２散乱層とを筐体に一括搭載することができるので、導光部材を用いた製品（例えば、表示装置）の生産性を高くすることができる。

［１０］ 前記第２散乱層は、前記光出射面から出射した光が前記第２散乱層に入射する第２光入射面と、前記第２散乱層の内部で散乱しながら伝搬してきた光が出射する第２光出射面とを有し、
前記第２光入射面と前記光出射面とは、互いに同一形状である、［７］から［９］のいずれかに記載の導光部材。
第１光出射面と光入射面とが互いに同一形状であったり、第２光入射面と光出射面とが互いに同一形状であったりすると、第１光出射面の全面と光入射面の全面とを接地面とすることができたり、第２光入射面の全面と光出射面の全面とを接地面とすることができたりするので、導光部材を筐体に載置する際等のハンドリング中に第１散乱層や第２散乱層が導光体から剥離してしまうことを抑制することができる。また、第１散乱層や第２散乱層が導光体に確実に接地しているので、第１散乱層や第２散乱層と導光体とを収納する筐体を小さくすることができる。

［１１］ 前記第２散乱層は、さらに、前記第２散乱層の内部を伝搬する光が前記第２散乱層の内部から漏れないように、前記伝搬する光を反射させる第２反射界側面を有する、［７］から［１０］のいずれかに記載の導光部材。
第１散乱層又は第２散乱層の内部を伝搬する光が大きく散乱しても、伝搬する光を反射させる第１反射界側面又は第２反射界側面で反射するので、第１散乱層又は第２散乱層の内部を伝搬する光を第１散乱層又は第２散乱層の内部から殆ど漏らさないようにすることができる。

［１２］ さらに、前記光出射面から出射した光が伝搬するように、前記導光体の前記第１散乱層とは反対側に配置されたレンズを備える、［１］から［１１］のいずれかに記載の導光部材。
光出射面から出射した光が導光体の第１散乱層とは反対側に配置されたレンズを伝搬するので、出射角度の広い光成分も投影することができるような高輝度の光にすることができる。

［１３］ 前記レンズは、略矩形の底面を有する、［１２］に記載の導光部材。
レンズを介して出射した光は、矩形状の投影板、反射液晶、透過液晶等に伝搬されるが、レンズの底面の形状がこれらに合う形状であるので、出射した光はこれらから殆ど漏れず、光の無駄な成分を少なくすることができる。

［１４］ 前記導光体は、さらに、前記伝搬方向に対して直交する光軸直交方向における前記導光体の断面形状が前記光入射面から前記光出射面に向かうに従ってステップ状に拡大するステップ拡大部を有する、［１］から［１３］のいずれかに記載の導光部材。
ステップ拡大部は、光入射面から光出射面に向かうに従ってステップ状に拡大しているので、導光体の内部を光入射面から光出射面に伝搬する光はステップ拡大部を殆ど伝搬しない。このため、導光部材を筐体等への組み込みをする際に、ステップ拡大部を筐体の保持部に接触するように保持させて、その接触した部分の光の反射率が低下しても、伝搬する光がステップ拡大部を殆ど伝搬しないので、導光体を伝搬する光の劣化（保持部が接触することによる光の反射率の吸収や光の散乱）を抑制することができる。

［１５］ 前記反射側面は、前記伝搬方向に対して直交する光軸直交方向における前記導光体の断面形状が前記光入射面から前記光出射面に向かうに従って徐々に変化するテーパ部を有する、［１］から［１４］のいずれかに記載の導光部材。
テーパ部が、光入射面から光出射面に向かうに従って導光体の断面形状が徐々に縮小する縮小テーパであると、導光体の内部を伝搬する光をより短距離で光出射面における均一性を有する光にすることができる。また、テーパ部が、光入射面から光出射面に向かうに従って導光体の断面形状が徐々に拡大する拡大テーパであると、光出射面から出射する光の広がり角を低減することができる。

［１６］ 前記光源は、互いに異なる色の複数の発光点を有する、［１］から［１５］のいずれかに記載の導光部材。
光源は、ＲＧＢのような互いに異なる色の発光点を有するので、良好な光の均一性を有する導光部材を提供することができる。

［１７］ ［１］から［１６］のいずれかに記載の導光部材を用いた表示装置。

本発明によれば、スポット状の均一な強度分布を有する光を得ることができる導光部材及びそれを用いた表示装置を提供することができる。

本発明に係る導光部材の概略平面図である。 図１に示した導光部材を用いた表示装置の断面構成図である。

図面を参照して、本発明に係る導光部材を説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施の形態に限定されない。
図１に示すように、本発明に係る導光部材１０は、光源５と、第１散乱層２０と、導光体３０とを備える。さらに、導光部材１０は、第２散乱層４０とレンズ５０とを備える。
導光部材１０の第１散乱層２０と第２散乱層４０との距離は、光の均一性に問題の無い長さであれば特に制限はないが、本実施形態では、約４ｍｍであり、後述する第１散乱層２０の第１光入射面２１は矩形や多角形状であれば特に問題は無いが、本実施形態では１．０５ｍｍ×１．８５ｍｍの矩形状を有し、その比率は１６：９である。

本実施形態の光源５は、互いに異なる色の３つの発光点（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を有する。各発光点は、光が出射する出射光源面６を有する。各発光点は、光が所定の範囲に広がるように構成されていることが好ましい。発光点は、発光点からの光が導光部材１０に入射可能な位置に適宜配置されていればよく、本実施例では３つの発光点は、所定の距離を置いて一列に配置されている。
光源５は、所定の光を発することができれば、特に限定されず、公知の光源であってもよく、例えば、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）、レーザー、ハロゲンランプ等を挙げることができる。

第１散乱層２０は、直方体の形状を有し、出射光源面６から出射した光Ｌが内部で散乱しながら伝搬するように、出射光源面６に対向して配置されている。

第１散乱層２０は、第１光入射面２１と、第１光出射面２２とを有する。第１散乱層２０は、さらに、第１反射界側面２３を有する。
第１光入射面２１は、第１散乱層２０の表面の一部で有り、出射光源面６から出射した光が第１散乱層２０に入射する面である。
第１光出射面２２は、第１散乱層２０の表面の別の一部で有り、第１散乱層２０の内部で散乱しながら伝搬してきた光が出射する面である。第１光出射面２２は、出射光源面６より広いことが好ましい。そのようにすることにより、光源５の出射光源面６から出射した光Ｌは第１散乱層２０の内部において充分に散乱される。このとき、第１光出射面２２は出射光源面６より広いので、散乱した光Ｌの殆どを第１光出射面２２から出射させることができる。

第１反射界側面２３は、第１散乱層２０の表面のさらに別の一部で有り、第１散乱層２０の内部を伝搬する光Ｌの少なくとも一部を、好ましくはできるだけ多くの光が、第１散乱層２０の内部から漏れないように、伝搬する光Ｌを第１散乱層２０の内部に向けて反射させる面である。
第１散乱層２０は、伝搬する光Ｌを反射させる第１反射界側面２３を有するので、第１散乱層２０の内部を伝搬する光Ｌが大きく散乱しても、第１散乱層２０の内部を伝搬する光Ｌを第１散乱層２０の内部から殆ど漏らさないようにすることができる。

第１散乱層２０としては、散乱ビーズ入りの透過性樹脂、表面を散乱シートで覆った透過性樹脂、それらの複合樹脂等で形成されている。第１散乱層２０が散乱ビーズ入りの透過性樹脂で形成されていると、第１散乱層２０は拡散粒子を含有する層となる。第１散乱層２０が拡散粒子を含有する層であると、第１散乱層２０を光源や他の透明部材に接着させたり、水のような液状の異物が第１散乱層２０に付着したりしても、第１散乱層２０の内部にある拡散粒子が散乱機能の低下を抑制することができる。
本実施形態の第１散乱層は、屈折率１．４９の樹脂ワニスに屈折率１．５９（粒径約３．０μｍ）の樹脂ビーズが含有されている。
第１散乱層２０の厚みは、１０μｍ〜１．０ｍｍであると散乱の機能を付与しやすいため好ましく、２０μｍ〜０．５ｍｍであると、小型化の観点及び第１散乱層２０の形成性の観点からより好ましく、５０μｍ〜０．３ｍｍであるとさらに好ましい。
第１散乱層２０の拡散粒子としては、ガラス、樹脂、空隙等の透明な粒子を挙げることができる。第１散乱層２０の拡散粒子の平均粒径は、散乱の度合いが波長に依存しにくい観点及び散乱の効率の観点から１μｍ〜１０μｍであることが好ましく、より効率のよい散乱が可能である観点から１〜８μｍが特に好ましい。なお、拡散粒子の平均粒子径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。

導光体３０は、光入射面３２と反射側面３５と光出射面３４とを有する。導光体３０は、さらに、ステップ拡大部３６を有する。
導光体３０は、第１散乱層２０から出射した光Ｌが内部を伝搬方向ｆに伝搬するように、第１散乱層２０の光源５とは反対側に第１散乱層２０に対向して配置されている。導光体３０と第１散乱層２０とは、互いに接着されていることが好ましい。導光体３０と第１散乱層２０とを接着させる接着剤としては、透過性を有する接着剤であることが好ましく、例えば、液状又はシート状の接着剤が挙げられ熱硬化型接着剤や光硬化型接着剤等を挙げることができる。
導光体３０は、透過性材料で形成され、例えば、ガラス、透明樹脂等を例示することができる。

光入射面３２は、第１散乱層２０から出射した光Ｌが導光体３０の内部に入射する面である。

反射側面３５は、導光体３０の内部を伝搬する光Ｌが導光体３０の内部から漏れないように、伝搬する光Ｌを導光体３０の内部に向けて反射させる面である。
反射側面３５は、伝搬方向ｆに対して直交する光軸直交方向における導光体３０の断面形状が光入射面３２から光出射面３４に向かうに従って徐々に変化するテーパ部３７を有する。テーパ部３７は、光入射面３２から光出射面３４に向かうに従って導光体３０の断面形状が徐々に拡大する拡大テーパである。このため、光出射面３４から出射する光の広がり角を低減することができる。なお、テーパ部３７が、光入射面３２から光出射面３４に向かうに従って導光体３０の断面形状が徐々に拡大する拡大テーパであってもよい。この場合、導光体３０の内部を伝搬する光Ｌをより短距離で光出射面３４における均一性を有する光にすることができる。

光出射面３４は、導光体３０の内部を伝搬してきた光Ｌが出射する面である。光出射面３４から出射する光としては、例えば、反射側面３５で反射された光や反射側面３５で反射されなかった光である。光出射面３４は、第２光入射面４１と同一形状であることが好ましい。

ステップ拡大部３６は、伝搬方向ｆに対して直交する光軸直交方向における導光体３０の断面形状が光入射面３２から光出射面３４に向かうに従ってステップ状に拡大している部分である。そして、ステップ拡大部３６がステップ状に拡大しているので、反射側面３５において、光入射面３２側から伸びるテーパ部３７が、光出射面３４側から伸びるテーパ部３７の内側に入り込むように伸びており、その両者の端部を結ぶように、ステップ面３６ａが形成されている。ステップ面３６ａはステップ拡大部３６の表面になる。このため、光入射面３２から導光体３０の内部を介してステップ面３６ａを見ると、ステップ面３６ａは、光入射面３２側から伸びるテーパ部３７の陰に隠れることになるので、導光体３０の内部を伝搬する光Ｌは、ステップ面３６ａの近傍の部位であるステップ拡大部３６を殆ど伝搬しない。したがって、導光部材１０を筐体等への組み込みをする際に、ステップ拡大部３６を筐体の保持部６０に接触するように保持させることにより、ステップ拡大部３６の屈折率が変化しても、伝搬する光Ｌがステップ拡大部３６を殆ど伝搬しないので、導光体３０を伝搬する光Ｌの劣化（保持部６０が接触することによる光の反射率の吸収や光の散乱）を抑制することができる。

導光体３０と第１散乱層２０とは、互いに接着されていることが好ましい。導光体３０と第１散乱層２０とが互いに接着されていると、光を散乱させる散乱シート等を組み込まないでも、導光部材１０に散乱性を担保することができる。このため、導光部材１０を筐体に組み込む際に、導光体３０と第１散乱層２０とを筐体に一括搭載することができるので、導光部材１０を用いた製品（例えば、表示装置）の生産性を高くすることができる。

第１光出射面２２と光入射面３２とは、互いに同一形状であることが好ましい。第１光出射面２２と光入射面３２とが互いに同一形状であると、第１光出射面２２の全面と光入射面３２の全面とを接地面とすることができるので、導光部材１０のハンドリング中に第１散乱層２０が導光体３０から剥離してしまうことを抑制することができる。また、第１散乱層２０が導光体３０に確実に接地しているので、第１散乱層２０と導光体３０とを収納する筐体を小さくすることができる。

第２散乱層４０は、直方体の形状を有し、光出射面３４から出射した光Ｌが内部で散乱しながら伝搬するように、導光体３０の第１散乱層２０とは反対側に、光出射面３４に対向して配置されている。導光部材１０は、光Ｌを散乱させる第２散乱層４０を備えるので、第２散乱層４０から均一性を有する光Ｌを出射させることができる。このため、導光体３０の伝搬方向ｆの長さを短くすることができるので、導光部材１０を小型化することができる。

第２散乱層４０は、第２光入射面４１と第２光出射面４２とを有する。第２散乱層４０は、さらに、第２反射界側面４３を有する。
第２光入射面４１は、第２散乱層４０の表面の一部で有り、光出射面３４から出射した光Ｌが第２散乱層４０に入射する面である。
第２光出射面４２は、第２散乱層４０の表面の別の一部で有り、第２散乱層４０の内部で散乱しながら伝搬してきた光Ｌが出射する面である。
第２反射界側面４３は、第２散乱層４０の表面のさらに別の一部で有り、第２散乱層４０の内部を伝搬する光Ｌが第２散乱層４０の内部から漏れないように、伝搬する光Ｌを第２散乱層４０の内部に向けて反射させる面である。
第２散乱層４０は、伝搬する光Ｌを反射させる第２反射界側面４３を有するので、第２散乱層４０の内部を伝搬する光Ｌが大きく散乱しても、第２散乱層４０の内部を伝搬する光Ｌを第２散乱層４０の内部から殆ど漏らさないようにすることができる。

第２散乱層４０としては、ガラス、透明樹脂等で形成されており、第２散乱層４０の拡散粒子を含有する層である。第２散乱層４０が拡散粒子を含有する層であるので、第２散乱層４０を光源や他の透明部材に接着させたり、水のような液状の異物が第２散乱層４０に付着したりしても、第２散乱層４０の内部にある拡散粒子が散乱機能の低下を抑制する。第２散乱層４０の拡散粒子としては、ガラス、樹脂、空隙等の透明な粒子を挙げることができる。第２散乱層４０の拡散粒子の直径は、散乱の度合いが波長に依存しにくい観点及び散乱の効率の観点から１μｍ〜１０μｍであることが好ましく、より効率のよい散乱が可能である観点から１〜８μｍが特に好ましい。
第２散乱層４０は、第１散乱層２０に比べて、透過性が高く、散乱される光の角度が大きいことが好ましい。
本実施形態の第１散乱層は、屈折率１．４９の樹脂ワニスに屈折率１．５９（平均粒径３．０μｍ）の樹脂ビーズが含有されている。

導光体３０と第２散乱層４０とは、互いに接着されていることが好ましい。導光体３０と第２散乱層４０とが互いに接着されていると、光を散乱させる散乱シート等を組み込まないでも、導光部材１０に散乱性を担保することができる。このため、導光部材１０を筐体に組み込む際に、導光体３０と第２散乱層４０とを筐体に一括搭載することができるので、導光部材１０を用いた製品（例えば、表示装置）の生産性を高くすることができる。

第２光入射面４１と光出射面３４とは、互いに同一形状であることが好ましい。第２光入射面４１と光出射面３４とが互いに同一形状であると、第２光入射面４１の全面と光出射面３４の全面とを接地面とすることができるので、導光部材１０のハンドリング中に第２散乱層４０が導光体３０から剥離してしまうことを抑制することができる。また、第２散乱層４０が導光体３０に確実に接地しているので、第２散乱層４０と導光体３０とを収納する筐体を小さくすることができる。

レンズ５０は、光出射面３４から出射した光が伝搬するように、導光体３０の第１散乱層２０とは反対側に配置されている。具体的には、レンズ５０は、第２散乱層４０の導光体３０とは反対側に第２散乱層４０に対向して配置されている。このため、光出射面３４、即ち、第２光出射面４２から出射した光Ｌはレンズ５０を伝搬するので、出射角度の広い光成分も投影することができるような高輝度の導光部材１０を提供することができる。

レンズ５０は、略矩形の底面５１を有することが好ましい。このため、矩形の底面５１を有するレンズ５０を介して凸面５２から出射した光Ｌは、良好な均一性を有するので、投影板、反射液晶、透過液晶等から殆ど漏れない。このため、光の無駄な成分を少なくすることができる。
レンズ５０は、例えば、単眼や複眼であってもよいし、平凸レンズやフレネルレンズであってもよい。

以上の導光部材１０は、以下のように、作用する。
先ず、光源５の３つの発光体が光Ｌを出射する。３つの発光体はいわゆる点光源であり、また、第１散乱層２０の第１光入射面２１は所定の広さを有する面である。このため、第１光入射面２１には、発光体に近い箇所や、発光体から遠い箇所があり、また、発光体からの光の第１光入射面２１への入射角度も、第１光入射面２１の全体で異なる。
つまり、発光体から出射された光は、第１光入射面２１全体において不均一な強度分布かつ様々な入射角度で第１光入射面２１に入射することになる。
ところが、第１散乱層２０は、出射光源面６から出射した光Ｌが内部で散乱しながら伝搬するように、出射光源面６に対向して配置されているので、３つの発光点から出射された光Ｌは、第１散乱層２０の内部を伝搬することにより、強度の強い光と強度の弱い光とが混在するように、第１散乱層の内部で散乱すると共に、それらの方向も概ね伝搬方向ｆに対して均等にばらつくようになる。さらに、伝搬する光Ｌが第１散乱層２０の側面から出射しようとしても、その側面は光Ｌを反射させる第１反射界側面２３であるから、光Ｌは殆ど第１散乱層２０の側面から出射しない。その結果、損失の少ない、均一の強度分布と光の方向とが均一にばらついた光Ｌが第１散乱層２０から出射する。

次に、第１散乱層２０の第１光出射面２２から出射した光Ｌは、導光体３０の光入射面３２から入射する。このとき、第１光出射面２２から出射した光Ｌは、第１散乱層２０で光の強度分布が均一になるようにかつ光の方向が均一にばらつくように、すでに散乱されているので、導光体３０の伝搬方向ｆの長さを短くすることができる。
導光体３０の光入射面３２から入射した光Ｌは、導光体３０の反射側面３５で反射されながら、光出射面３４から出射する。このとき、反射側面３５は、伝搬方向ｆに対して直交する光軸直交方向における導光体３０の断面形状が光入射面３２から光出射面３４に向かうに従って徐々に広くなるテーパ部３７を有するので、光出射面３４から出射する光の広がり角は低減される。
また、ステップ拡大部３６を筐体の保持部６０に接触するように保持させることにより、ステップ拡大部３６の屈折率が変化しても、伝搬する光Ｌがステップ拡大部３６を殆ど伝搬しないので、導光体３０を伝搬する光Ｌの劣化（保持部６０が接触することによる光の反射率の吸収や光の散乱）は抑制される。

次に、光出射面３４から出射した光Ｌは、第２散乱層４０の第２光入射面４１から入射する。そして、第２光入射面４１から入射した光Ｌは、第２散乱層４０の内部で散乱しながら伝搬し、第２光出射面４２から出射する。
第２散乱層４０は、第１散乱層２０に比べて、透過性が高く、散乱される光の角度が大きいことが好ましい。第２光出射面４２から出射する光Ｌは、より角度成分の分布に偏りが少ないと共に、均一な強度分布を有する。

そして、第２光出射面４２から出射した光Ｌは、レンズ５０の底面５１から入射し、レンズ５０の内部を伝搬し、凸面５２から出射する。このため、凸面５２から出射した光Ｌは、レンズ５０により、スポット状の均一な強度分布を有する光になる。

本発明に係る表示装置は、例えば、図２に示す網膜走査投影方式ディスプレイ１００の光源１３１に導光部材１０を用いることで得ることができる。

以上の説明から明らかなように、導光部材１０は、光Ｌが出射する出射光源面６を有する光源５と、出射光源面６から出射した光Ｌが内部で散乱しながら伝搬するように、出射光源面６に対向して配置された第１散乱層２０と、透過性材料で形成され第１散乱層２０から出射した光Ｌが内部を伝搬方向ｆに伝搬するように、第１散乱層２０の光源５とは反対側に第１散乱層２０に対向して配置された導光体３０とを備える。導光体３０は、第１散乱層２０から出射した光Ｌが導光体３０の内部に入射する光入射面３２と、導光体３０の内部を伝搬する光Ｌが導光体３０の内部から漏れないように、伝搬する光Ｌを反射させる反射側面３５と、導光体３０の内部を伝搬してきた光Ｌが出射する光出射面３４とを有する。このため、導光部材１０は、スポット状の均一な強度分布を有する光を得ることができる。

［実施例１］
屈折率１．４６のガラス板（厚み；３．６ｍｍ）の両面に、屈折率１．５９の樹脂ピーズ（スチレン系樹脂、平均粒径３．０μｍ）を屈折率１．４９の樹脂層（アクリル系樹脂）に体積率で２０％含有させた第１散乱層（厚み２００μｍ）及び第２散乱層（厚み２００μｍ）を形成した。
次に、ダイシングソー（ＤＡＣ５５２、株式会社ディスコ社製）を用いて第１散乱層、導光体、第２散乱層を１．０５ｍｍ×１．８５ｍｍ（高さ４．０ｍｍ）に切り出し、導光部材を作製した。導光体の表裏には導光体と同一の断面形状の第１散乱層と第２散乱層が具備されている。
得られた導光部材の第１散乱層側に、０．７ｍｍピッチにＲＧＢが配列したＬＥＤ光源を配置して光源を点灯させたところ、第２散乱層側での光の色むらも少なく、５ｃｍ投影させた像も良好であった。

［実施例２］
実施例１において、光源をレーザーに変更したところ、第２散乱層側での光の色むらも少なく、５ｃｍ投影させた像も良好であった。

［実施例３］
実施例１において、第２散乱層の光軸方向に底面形状が１．０５ｍｍ×１．８５ｍｍの底面を有するレンズ（厚み０．５ｍｍ）を配置したところ、５ｃｍ投影させた像は光量が大きく良好であった。

［実施例４］
実施例１において、８°の傾斜面を有するダイシングソーを用いて、第１散乱層側から１ｍｍまでの位置に導光体の面積が拡大するテーパ部を設けるように加工し、次いで先の加工面から外側に０．０５ｍｍの段差を設けてさらに３ｍｍ加工してテーパ部３７及びステップ拡大部３６を有する導光部材を作製した。
ステップ拡大部３６近傍の拡大された側の導光体を保持部６０で保持し、実施例１と同様にＬＥＤを入射したところ、第２散乱層側での光の色むらもより少なく、５ｃｍ投影させた像もより良好であった。

［比較例１］
実施例２において第１散乱層を設けなかった以外は同様の方法で導光部品を作製した。第２散乱層と反対の面の導光部材に光を入射したところ、第２散乱層側での光の色むらは大きく、５ｃｍ投影させた像も色むらがあった。

５ 光源
６ 光源の出射光源面
１０ 導光部材
２０ 第１散乱層
２１ 第１散乱層の第１光入射面
２２ 第１散乱層の第１光出射面
２３ 第１散乱層の第１反射界側面
３０ 導光体
３２ 導光体の光入射面
３４ 導光体の光出射面
３５ 導光体の反射側面
３６ 導光体のステップ拡大部
３７ 導光体のテーパ部
４０ 第２散乱層
４１ 第２散乱層の第２光入射面
４２ 第２散乱層の第２光出射面
４３ 第２散乱層の第２反射界側面
５０ レンズ
５１ レンズの底面
５２ レンズの凸面

Claims (17)

1. 光が出射する出射光源面を有する光源と、
   前記出射光源面から出射した光が内部で散乱しながら伝搬するように、前記出射光源面に対向して配置された第１散乱層と、
   透過性材料で形成され前記第１散乱層から出射した光が内部を伝搬方向に伝搬するように、前記第１散乱層の前記光源とは反対側に前記第１散乱層に対向して配置された導光体と、
   さらに、前記導光体の光出射面から出射した光が内部で散乱しながら伝搬するように、前記導光体の前記第１散乱層とは反対側に前記光出射面に対向して配置された第２散乱層とを備え、
   前記第１散乱層は、樹脂ビーズ及び透過性樹脂を含有する層であり、
   前記導光体は、前記第１散乱層から出射した光が前記導光体の内部に入射する光入射面と、前記導光体の内部を伝搬する光の少なくとも一部が前記導光体の内部から漏れないように、前記伝搬する光を反射させる反射側面と、前記導光体の内部を伝搬してきた光が出射する光出射面とを有し、
   前記第２散乱層は、前記第１散乱層に比べて、透過率が高い、導光部材。
2. 光が出射する出射光源面を有する光源と、
   前記出射光源面から出射した光が内部で散乱しながら伝搬するように、前記出射光源面に対向して配置された第１散乱層と、
   透過性材料で形成され前記第１散乱層から出射した光が内部を伝搬方向に伝搬するように、前記第１散乱層の前記光源とは反対側に前記第１散乱層に対向して配置された導光体と、
   さらに、前記導光体の光出射面から出射した光が内部で散乱しながら伝搬するように、前記導光体の前記第１散乱層とは反対側に前記光出射面に対向して配置された第２散乱層とを備え、
   前記第１散乱層は、樹脂ビーズ及び透過性樹脂を含有する層であり、
   前記導光体は、前記第１散乱層から出射した光が前記導光体の内部に入射する光入射面と、前記導光体の内部を伝搬する光の少なくとも一部が前記導光体の内部から漏れないように、前記伝搬する光を反射させる反射側面と、前記導光体の内部を伝搬してきた光が出射する光出射面とを有し、
   前記第２散乱層は、前記第１散乱層に比べて、散乱される光の角度が大きい、導光部材。
3. 前記樹脂ビーズの平均粒径は、１μｍ〜１０μｍである請求項１又は２に記載の導光部材。
4. 前記導光体と前記第１散乱層とは、互いに接着されている、請求項１から３のいずれかに記載の導光部材。
5. 前記第１散乱層は、前記出射光源面から出射した光が前記第１散乱層に入射する第１光入射面と、前記第１散乱層の内部で散乱しながら伝搬してきた光が出射する第１光出射面とを有し、
   前記第１光出射面と前記光入射面とは、互いに同一形状である、請求項１から４のいずれかに記載の導光部材。
6. 前記第１光出射面は、前記出射光源面より広い、請求項５に記載の導光部材。
7. 前記第１散乱層は、さらに、前記第１散乱層の内部を伝搬する光の少なくとも一部を反射させる第１反射界側面を有する、請求項１から６のいずれかに記載の導光部材。
8. 前記第２散乱層は、樹脂ビーズ及び透過性樹脂を含有する層である、請求項１から７のいずれかに記載の導光部材。
9. 前記導光体と前記第２散乱層とは、互いに接着されている、請求項１から８のいずれかに記載の導光部材。
10. 前記第２散乱層は、前記光出射面から出射した光が前記第２散乱層に入射する第２光入射面と、前記第２散乱層の内部で散乱しながら伝搬してきた光が出射する第２光出射面とを有し、
    前記第２光入射面と前記光出射面とは、互いに同一形状である、請求項１から９のいずれかに記載の導光部材。
11. 前記第２散乱層は、さらに、前記第２散乱層の内部を伝搬する光の少なくとも一部を反射させる第２反射界側面を有する、請求項１から１０のいずれかに記載の導光部材。
12. さらに、前記光出射面から出射した光が伝搬するように、前記導光体の前記第１散乱層とは反対側に配置されたレンズを備える、請求項１から１１のいずれかに記載の導光部材。
13. 前記レンズは、略矩形の底面を有する、請求項１２に記載の導光部材。
14. 前記導光体は、さらに、前記伝搬方向に対して直交する光軸直交方向における前記導光体の断面形状が前記光入射面から前記光出射面に向かうに従ってステップ状に拡大するステップ拡大部を有する、請求項１から１３のいずれかに記載の導光部材。
15. 前記反射側面は、前記伝搬方向に対して直交する光軸直交方向における前記導光体の断面形状が前記光入射面から前記光出射面に向かうに従って徐々に変化するテーパ部を有する、請求項１から１４のいずれかに記載の導光部材。
16. 前記光源は、互いに異なる色の複数の発光点を有する、請求項１から１５のいずれかに記載の導光部材。
17. 請求項１から１６のいずれかに記載の導光部材を用いた表示装置。