JP6716353B2 - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、照明装置及び表示装置に関する。

例えば、液晶表示装置などの表示装置は、画素を有する表示パネルと、表示パネルを照明するバックライトなどの照明装置とを備えている。照明装置は、光を発する光源と、この光源からの光が照射される導光板とを備えている。

光源からの光は、端面から導光板に入射し、導光板内を伝播し、導光板の一方の主面に相当する出光面から出射する。異なる色の光をそれぞれ発する複数の光源を用いることで、これらの色を混合した所望の色の出射光を得ることもできる。

光源が発する光の視野角が狭い場合、導光板の出光面において光源に近い領域では、所望の輝度を得られない可能性がある。また、上述のように異なる色の光を混合する構成を採用する場合、導光板の出光面において光源に近い領域では、各色の光が十分に混合されずに所望の色を得られない可能性がある。

特開２０００−３２１４４０号公報

本開示の一態様における目的は、導光板の出光面から良好な輝度或いは色の光を照射する照明装置及び表示装置を提供することである。

一実施形態に係る照明装置は、光を発する光源と、上記光源からの光が照射される入光面を有する導光板と、上記入光面に設けられた光屈折構造と、を備えている。上記導光板は、上記光源からの光が照射される照射方向、厚み方向、及び上記照射方向と上記厚み方向に交差する幅方向を有する。また、上記導光板は、上記厚み方向に第１面、上記幅方向に第２面を有する。上記光屈折構造を通過する上記光源からの光の放射強度［Ｗ／Ｓｒ］は、中心部よりも上記幅方向の端部近傍の方が高く、上記幅方向の端部近傍よりも上記厚み方向の端部近傍の方が高い。

また、一実施形態に係る表示装置は、光を選択的に透過して画像を表示する表示パネルと、上記照明装置とを備え、上記照明装置が上記表示パネルに光を照射する。

図１は、第１実施形態に係る表示装置の概略的な構成を示す斜視図である。 図２は、同実施形態に係る照明装置の概略的な構成を示す斜視図である。 図３は、光源からの光の相対強度と視野角の関係を示す図である。 図４は、同実施形態に係る照明装置の概略的な正面図である。 図５は、同実施形態に係る光屈折構造の一例である孔の正面図である。 図６は、図５におけるＦ６−Ｆ６線に沿う断面図ある。 図７は、図５におけるＦ７−Ｆ７線に沿う断面図である。 図８は、光源からの光の放射強度分布を示す図である。 図９は、上記孔を通過した光源からの光の強度分布を示す図である。 図１０は、断面正円形の孔を用いた場合の放射強度分布を示す図である。 図１１は、第２実施形態に係る放射強度分布を示す図である。 図１２は、同実施形態に係る照明装置の構成例を示す図である。 図１３は、同実施形態に係る照明装置の他の構成例を示す図である。 図１４は、同実施形態に係る照明装置の更に他の構成例を示す図である。 図１５は、第３実施形態に係る導光板及び光源の概略的な断面図である。 図１６は、同実施形態に係る導光板及び光源の他の断面図である。 図１７は、第４実施形態に係る照明装置の概略構成を示す斜視図である。 図１８は、同実施形態に係る照明装置の概略的な平面図である。 図１９は、同実施形態に係る照明装置の概略的な断面図である。 図２０は、第５実施形態に係る照明装置の概略的な斜視図である。 図２１は、同実施形態に係る第２レンズの作用を示す図である。 図２２は、第６実施形態に係る照明装置の概略的な平面図である。 図２３は、第７実施形態に係る光屈折構造である突起の正面図である。 図２４は、図２３におけるＦ２４−Ｆ２４線に沿う断面図ある。 図２５は、図２３におけるＦ２５−Ｆ２５線に沿う断面図である。 図２６は、突起を通過した光源からの光の放射強度分布を示す図である。

いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有される。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。各図において、連続して配置される同一又は類似の要素については符号を省略することがある。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。

各実施形態においては、表示装置の一例として、透過型の液晶表示装置を開示する。また、照明装置の一例として、液晶表示装置のバックライトを開示する。ただし、各実施形態は、他種の表示装置や照明装置に対する、各実施形態にて開示される個々の技術的思想の適用を妨げるものではない。他種の表示装置としては、例えば、透過型の機能に加えて外光を反射してこの反射光を表示に利用する反射型の機能を備えた液晶表示装置や、Micro Electro Mechanical System（ＭＥＭＳ）シャッターが光学素子として機能する機械式表示パネルを有する表示装置などが想定される。他種の照明装置としては、例えば、表示装置の前面に配置されるフロントライトなどが想定される。また、照明装置は、表示装置の照明とは異なる用途で使用されるものであっても良い。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る表示装置１の概略的な構成を示す斜視図である。表示装置１は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、テレビ受像装置、車載装置、ゲーム機器、ウェアラブル端末等の種々の装置に用いることができる。

表示装置１は、表示パネル２と、バックライトである照明装置３と、表示パネル２を駆動する駆動ＩＣチップ４と、表示パネル２及び照明装置３の動作を制御する制御モジュール５と、表示パネル２及び照明装置３へ制御信号を伝達するフレキシブル回路基板ＦＰＣ１，ＦＰＣ２とを備えている。

表示パネル２は、第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向する第２基板ＳＵＢ２と、各基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の間にある液晶層ＬＣと、を備えている。表示パネル２は、画像を表示する表示領域ＤＡを有している。表示パネル２は、例えば、表示領域ＤＡにおいてマトリクス状に配列された複数の画素ＰＸを備えている。

照明装置３は、第１基板ＳＵＢ１と対向している。駆動ＩＣチップ４は、例えば第１基板ＳＵＢ１に実装されている。但し、駆動ＩＣチップ４は、制御モジュール５などに実装されても良い。フレキシブル回路基板ＦＰＣ１は、第１基板ＳＵＢ１と制御モジュール５とを接続している。フレキシブル回路基板ＦＰＣ２は、照明装置３と制御モジュール５とを接続している。

図２は、照明装置３の概略的な構成を示す斜視図である。照明装置３は、複数の光源ＬＳと、平板状の導光板１０と、光源ＬＳ及び導光板１０を収容するケース３０とを備えている。以下の説明においては、図２に示すように第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び第３方向Ｚを定義する。第１方向Ｘは、導光板１０の長さ方向と平行である。第２方向Ｙは、導光板１０の幅方向と平行である。第３方向Ｚは、導光板１０の厚み方向と平行である。各方向Ｘ，Ｙ，Ｚは、例えば互いに垂直に交わる。なお、本実施形態において、光源ＬＳからの光が照射される照射方向は、第１方向Ｘと平行である。上記照射方向は、例えば光源ＬＳが発する光において、放射強度が最も高い光軸（後述の光軸ＡＸ２）に沿う方向である。

導光板１０は、第３方向Ｚにおいて第１主面１１と第２主面１２を有し、第１方向Ｘにおいて第１側面１３と第２側面１４を有し、第２方向Ｙにおいて第３側面１５と第４側面１６を有している。第１主面１１は、導光板１０の第１面の一例である。各側面１５，１６は、導光板１０の第２面の一例である。第２主面１２は、導光板１０の第３面の一例である。各主面１１，１２は、例えばＹＸ平面と平行である。各側面１３，１４は、例えばＹＺ平面と平行である。各側面１５，１６は、例えばＸＺ平面と平行である。

照明装置３は、光出射構造２０をさらに備えている。本実施形態において、光出射構造２０は、第２主面１２に設けられた多数のプリズム２１である。プリズム２１は、例えばＸＺ平面に沿う断面が三角形状であり、第２方向Ｙに延びている。プリズム２１は、断面が他の形状であっても良いし、光源ＬＳ側に曲率中心を有する形状に曲がっていても良い。

図２の例においては、６個の光源ＬＳ１〜ＬＳ６が第１側面１３に沿って配列されている。但し、光源ＬＳの数は６個に限られず、より多数であっても良いし、より少数であっても良い。

光源ＬＳ１，ＬＳ４は、例えば赤色（Ｒ）のレーザ光を発するレーザ光源である。光源ＬＳ２，ＬＳ５は、例えば緑色（Ｇ）のレーザ光を発するレーザ光源である。光源ＬＳ３，ＬＳ６は、例えば青色（Ｂ）のレーザ光を発するレーザ光源である。これらのレーザ光源としては、例えば半導体レーザを用いることができる。本実施形態では、光源ＬＳからの光が進行に伴って広がる拡散光である場合を想定する。

各光源ＬＳ１〜ＬＳ６の光は、第１側面１３に照射され、第１側面１３を介して導光板１０に入射する。すなわち、第１側面１３は、導光板１０の入光面に相当する。導光板１０を伝播する光は、プリズム２１にて全反射されることにより第１主面１１に向けて屈曲し、第１主面１１から出射する。すなわち、第１主面１１は、導光板１０の出光面に相当する。

なお、ここでは光出射構造２０が導光板１０の第２主面１２に設けられたプリズム２１である場合を例示したが、この例に限られない。光出射構造２０は、第１主面１１に設けられても良い。また、導光板１０とは別のシートに光出射構造２０が設けられ、このシートが第１主面１１或いは第２主面１２に配置されても良い。

各光源ＬＳ１〜ＬＳ６からの光は、導光板１０内で混合される。したがって、第１主面１１から出射する光は、赤色、緑色、青色が混合された色、例えば白色である。第１主面１１を図１に示した表示パネル２の第１基板ＳＵＢ１に対向させることで、画像表示に用いられる光を表示パネル２に照射することができる。

ケース３０は、第１側壁３１と、第２側壁３２と、第３側壁３３と、第４側壁３４と、底壁３５とを備えている。各側壁３１〜３４及び底壁３５の内面には光を鏡面反射する反射層が形成されている。したがって、各側壁３１〜３４及び底壁３５は、それぞれ反射部材として機能する。

導光板１０及び各光源ＬＳ１〜ＬＳ６は、ケース３０に収容される。収容された状態において、第１側面１３は第１側壁３１に対向し、第２側面１４は第２側壁３２に対向し、第３側面１５は第３側壁３３に対向し、第４側面１６は第４側壁３４に対向し、第２主面１２は底壁３５に対向する。各側面１３〜１６及び第２主面１２から導光板１０の外へ出射する光は、各側壁３１〜３４及び底壁３５の反射層によって導光板１０に向けて反射される。これにより、導光板１０からの不要な光漏れが防がれ、照明装置３における光の利用効率が向上する。

なお、ここではケース３０の各側壁３１〜３４及び底壁３５が反射部材として機能する場合を例示した。しかしながら、ケース３０とは別途の反射部材が各側面１３〜１６及び第２主面１２に対向して配置されても良い。

ここで、光源ＬＳが発する光の特性の一例について説明する。図３は、光源ＬＳからの光の相対強度と視野角［ｄｅｇ．］の関係を示す図である。実線で示す曲線は、第２方向Ｙにおける視野角と相対強度の関係を示すプロファイルである。破線で示す曲線は、第３方向Ｚにおける視野角と相対強度の関係を示すプロファイルである。各相対強度は、視野角が０°の場合に１．０である。

第２方向Ｙにおいて、相対強度が最大値の半値（すなわち０．５）以上となる視野角の範囲は、約３０°（−１５°〜１５°）である。一方で、第３方向Ｚにおいて、相対強度が半値以上となる視野角の範囲は、約１０°（−５°〜５°）である。このように、レーザ光源である光源ＬＳの視野角の範囲は、第２方向Ｙにおいても約３０°と狭い。したがって、各光源ＬＳ１〜ＬＳ６が発する光を混合するために、長い距離が必要となる。

本実施形態に係る照明装置３は、各光源ＬＳ１〜ＬＳ６が発する光を短距離で混合するための光屈折構造を備えている。以下、当該光屈折構造につき、図４乃至図７を用いて説明する。
図４は、照明装置３の概略的な正面図である。導光板１０は、第１側面１３に複数の孔４０（凹部）を備えている。各孔４０は、いずれも凹状の光屈折構造の一例であり、第２方向Ｙに並んでいる。図４の例においては、各光源ＬＳ１〜ＬＳ６の各々に対して１つずつ孔４０が設けられている。各光源ＬＳ１〜ＬＳ６は、いずれも孔４０の外に配置されている。

各光源ＬＳ１〜ＬＳ６が発する光は、それぞれ対応する孔４０に入る。孔４０に入った光は、孔４０の表面で屈曲（屈折）するために、第２方向Ｙにおける視野角が広がる。導光板１０内において、各光源ＬＳ１〜ＬＳ６からの光は混合し、例えば白色の混合光が生成される。各孔４０により光の視野角を広げることで、第１側面１３から所望の色の混合光が得られる位置までの距離Ｄが短くなる。

図５は、孔４０の正面図である。図６は、図５におけるＦ６−Ｆ６線に沿う断面図ある。図７は、図５におけるＦ７−Ｆ７線に沿う断面図である。各図に示す孔４０は、光源ＬＳ１に対応する孔４０である。他の孔４０の構造や、これら他の孔４０と光源ＬＳ２〜ＬＳ６との関係も同様であるため、説明を省略する。

図５に示すように、孔４０は、長軸ＬＡと、短軸ＳＡとを有する楕円形である。長軸ＬＡは、孔４０の第２方向Ｙにおける第１長さに相当する。短軸ＳＡは、孔４０の第３方向Ｚにおける第２長さに相当する。長軸ＬＡは、短軸ＳＡよりも長い。図６に示すように、孔４０は、深さＤＰを有している。光の視野角を広げる観点から、深さＤＰは、長軸ＬＡよりも長いことが好ましい。

光源ＬＳ１が発する光は、全て孔４０に入る。光源ＬＳ１が発する光のＹＺ平面における放射強度のプロファイル（例えば放射強度が半値以上となるプロファイル）は、孔４０と同じく、第２方向Ｙと平行な長軸と、第３方向Ｚと平行な短軸とを有する楕円形である（図８参照）。例えば、長軸ＬＡと短軸ＳＡの比は、光源ＬＳ１が発する光の楕円形のプロファイルにおける長軸と短軸の比と同じである。

本実施形態において、孔４０の中心軸ＡＸ１は、第１方向Ｘと平行である。例えば、孔４０のＹＺ平面と平行な断面は、第１方向Ｘにおけるどの位置においても、長軸と短軸の比が長軸ＬＡと短軸ＳＡの比と一致する楕円形である。第１方向Ｘにおける各位置での断面における孔４０の中心を繋ぐ線分が、中心軸ＡＸ１に相当する。また、本実施形態において、光源ＬＳ１の光軸ＡＸ２は、中心軸ＡＸ１と一致する。光源ＬＳが発する光は、光軸ＡＸ２において最も放射強度が強い。

図６及び図７には、放射強度が半値となる光の光路を１点鎖線で示している。これらの光路は、第２方向Ｙにおいて視野角θｙで広がっており、第３方向Ｚにおいて視野角θｚで広がっている。

ここで、図６に示すように、ＸＹ平面において孔４０の表面に入射する光の角度をθ１ａ、この表面から導光板１０に出射する光の角度をθ１ｂとする。さらに、図７に示すように、ＸＺ平面において孔４０の表面に入射する光の角度をθ２ａ、この表面から導光板１０に出射する光の角度をθ２ｂとする。本実施形態において、孔４０の内部は空洞（空気層）である。したがって、孔４０の内部よりも導光板１０の屈折率の方が大きいので、θ１ａ＞θ１ｂ、θ２ａ＞θ２ｂとなる。すなわち、孔４０から導光板１０に入射する光の視野角は、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚに広がる。

図６に示すように、孔４０から導光板１０に入射した光は、角度θ１ｂで第４側面１６に入射する。本実施形態において、角度θ１ｂは、第４側面１６における臨界角未満の角度である。すなわち、角度θ１ｂは、第４側面１６における全反射条件を満たさない。この場合、第４側面１６を光が通過する。但し、この光は、第４側面１６を通過してすぐに、ケース３０の第４側壁３４で鏡面反射され、第４側面１６から導光板１０に入射する。なお、第３側面１５においても同様に光が全反射条件を満たさずに出射するが、第３側壁３３での全反射により導光板１０に戻される。

また、図７に示すように、孔４０から導光板１０に入射した光は、角度θ２ｂで第１主面１１に入射する。本実施形態において、角度θ２ｂは、第１主面１１における臨界角以上の角度である。すなわち、角度θ２ｂは、第１主面１１における全反射条件を満たす。この場合、第１主面１１において光が全反射される。図７の例では、第２主面１２にプリズム２１が無い領域が存在する。この領域においても同様に、光が全反射される。

導光板１０を伝播する光がプリズム２１に到達すると、この光の少なくとも一部は、第１主面１１に向けて反射される。この光は、第１主面１１での全反射条件を外れ、第１主面１１から出射する。導光板１０を伝播する光は第２主面１２からも出射し得るが、このような光は底壁３５で鏡面反射され、導光板１０内に戻される。

なお、ここでは放射強度が半値となる光の光路を例に挙げた。しかしながら、孔４０から導光板１０に入射する他の光も同様に、第３側面１５及び第４側面１６における全反射条件を満たさず、第１主面１１及びプリズム２１が形成されていない第２主面１２における全反射条件を満たす。

続いて、孔４０の効果について説明する。図８は、孔４０を通過する前の光源ＬＳからの光の放射強度分布を示す図である。図９は、孔４０を通過した光源ＬＳからの光の放射強度分布を示す図である。また、比較例として、図１０を示す。図１０は、孔４０に代えて、ＹＺ平面と平行な断面が正円形の孔を用いた場合の放射強度分布を示す図である。各図においては、横軸が第２方向Ｙにおける視野角であり、縦軸が第３方向Ｚにおける視野角であり、これら視野角における放射強度を等高線とハッチングにより示している。放射強度の単位は、ワット毎ステラジアン［Ｗ／Ｓｒ］を用いる。

図８に示すように、光源ＬＳが発する光の放射強度は、楕円形であり、極めて狭い範囲に分布する。上述の通り、放射強度が最大値の半値以上となる第２方向Ｙの視野角は約３０°（−１５°〜１５°）であり、放射強度が最大値の半値以上となる第３方向Ｚの視野角は約１０°（−５°〜５°）である。

図９に示すように、孔４０を通過した光の放射角は、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚのいずれにおいても大幅に広くなる。図９における放射強度は、中心部の領域Ａ０よりも、第２方向Ｙにおける端部近傍の領域Ａ１，Ａ２の方が高い。さらに、この放射強度は、領域Ａ１，Ａ２よりも、第３方向Ｚにおける端部近傍の領域Ａ３，Ａ４の方が高い。

第３方向Ｚの視野角が０°に近い光は、図２に示したプリズム２１に当たらずに導光板１０の第２側面１４に到達する。この光は、ケース３０の第２側壁３２で鏡面反射して導光板１０に戻り、直接或いは各所での反射を経てプリズム２１に当たって第１主面１１から出射する。このような光は、導光板１０を抜けるまでの光路が長くなるので減衰し易い。したがって、第３方向Ｚの視野角が０°に近い領域Ａ０〜Ａ２で放射強度が高い場合には、光源ＬＳからの光の利用効率が下がる可能性がある。

これに対し、図９においては、領域Ａ０の放射強度が領域Ａ３，Ａ４よりも十分に低い。したがって、光の利用効率を高めることができる。さらに、図９においては、領域Ａ１，Ａ２についても放射強度が領域Ａ３，Ａ４より低いため、光の利用効率を一層高めることができる。

なお、放射強度が高い領域Ａ３，Ａ４は、第２方向Ｙの視野角において、約９０°（−４５°〜４５°）の広範囲に亘り連続的に分布している。このように、第２方向Ｙの視野角を広げることにより、図４に示した各光源ＬＳ１〜ＬＳ６の光が第１側面１３に近い範囲で混合される。したがって、図４に示した距離Ｄを短くすることができる。

なお、図１０に示すように、円形の孔を用いた場合でも、中心部の領域Ａ０の放射強度は低くなる。しかしながら、領域Ａ３，Ａ４よりも領域Ａ１，Ａ２の放射強度の方が高くなる。

図１０の放射強度分布においては、第３方向Ｚの視野角が０°に近い範囲の放射強度が高い。これらの光は、上述の通り、プリズム２１に当たらずに導光板１０の第２側面１４に到達し得るため、光の利用効率が下がる。また、この放射強度分布においては、第２方向Ｙの視野角が０°に近い範囲の放射強度が全体的に低い。このように第２方向Ｙにおいて放射強度分布にムラがあると、各光源ＬＳ１〜ＬＳ６の光が混合し難いため、所望の色の混合光を得られない可能性がある。

以上説明したように、本実施形態においては、導光板１０に光屈折構造を設けたために、光源ＬＳ１〜ＬＳ６に近い位置でも好適に光を混合できる。これにより、出光面である第１主面１１から、輝度や色のムラが抑制された良好な光を照射することができる。また、このようにムラの抑制された光を表示パネル２に照射することで、表示装置１の表示品位を高めることができる。また、各光源ＬＳ１〜ＬＳ６の光を混合するための領域が小さくて済むので、この領域を表示領域ＤＡの外側に設ける場合であっても、表示装置１を狭額縁化できる。

また、光屈折構造として孔４０を用いた場合には、導光板１０とは別途の光屈折構造を用意する必要が無いので、部品点数を削減できる。さらに、光屈折構造のためのスペースを追加する必要もない。
以上の他にも、本実施形態からは種々の好適な効果を得ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。ここでは、第１実施形態との相違点に着目し、第１実施形態と同一の構成については説明を省略する。
本実施形態では、光屈折構造である孔４０を通過した光の放射強度分布が第１実施形態と異なる。図１１は、本実施形態に係る放射強度分布の一例を示す図である。この放射強度分布においては、第３方向Ｚにおける両端部近傍の領域Ａ３，Ａ４のうち、領域Ａ４の放射強度よりも、領域Ａ３の放射強度の方が高い。

このような放射強度分布を得るための構成の例を、図１２乃至図１４に示す。各図においては、導光板１０のＸＺ平面と平行な断面と、光源ＬＳとを示している。この光源ＬＳは、上述の光源ＬＳ１〜ＬＳ６のいずれであっても良い。

図１２の例においては、光源ＬＳが導光板１０の第２主面１２に向けて傾いている。これにより、光源ＬＳの光軸ＡＸ２は、孔４０の中心軸ＡＸ１に対して傾いている。具体的には、光軸ＡＸ２は、孔４０における第２主面１２側の面を向いている。中心軸ＡＸ１は、第１方向Ｘと平行である。

図１３の例においては、中心軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが平行である。しかしながら、孔４０に対して、光源ＬＳが第２主面１２の方向にずれている。これにより、中心軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２が一致しておらず、第３方向Ｚにずれている。中心軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２は、いずれも第１方向Ｘと平行である。

図１４の例においては、中心軸ＡＸ１が第１方向Ｘに対して傾いている。具体的には、孔４０が第２主面１２に向けて延びている。これにより、光源ＬＳの光軸ＡＸ２は、孔４０の中心軸ＡＸ１に対して傾いている。光軸ＡＸ２は、第１方向Ｘと平行である。

以上のように、中心軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２を傾けたり、第３方向Ｚにずらしたりすることで、図１１のような放射強度分布を得ることができる。なお、図１１においては領域Ａ４の放射強度よりも領域Ａ３の放射強度が高い場合を示したが、領域Ａ３の放射強度よりも領域Ａ４の放射強度が高くても良い。

図１２において光源ＬＳを第１主面１１に向けて傾けたり、図１３において光源ＬＳを第１主面１１の方向にずらしたり、図１４において孔４０を第１主面１１に向けて延ばしたりすることで、領域Ａ３，Ａ４の放射強度の関係を逆転させることができる。

本実施形態の構成でも第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態で示した各構成は、照明装置３が備える複数の光源ＬＳ（例えば光源ＬＳ１〜ＬＳ６）とこれらに対応する孔４０に対して一律に適用する必要はない。例えば、複数の光源ＬＳと孔４０において、図１１乃至図１３のいずれか１つが適用された光源ＬＳと孔４０の組と、図１１乃至図１３の他の１つが適用された光源ＬＳと孔４０の組とが混在していても良い。さらに、第１実施形態にて開示した構成が適用された光源ＬＳと孔４０の組がさらに混在していても良い。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。ここでは、上述の各実施形態との相違点に着目し、各実施形態と同一の構成については説明を省略する。
本実施形態では、光源ＬＳからの光の視野角を光屈折構造に到達する前に広げる第１レンズを配置した点で、上述の各実施形態と異なる。図１５及び図１６を用いて第１レンズの配置態様の一例を説明する。図１５は、導光板１０のＸＹ平面と平行な断面と光源ＬＳとを示す図である。図１６は、導光板１０のＸＺ平面と平行な断面と光源ＬＳとを示す図である。この光源ＬＳは、上述の光源ＬＳ１〜ＬＳ６のいずれであっても良い。

光源ＬＳは、発光素子５０と、第１レンズ５１とを備えている。第１レンズ５１は、発光素子５０と孔４０の間にある。第１レンズ５１は、発光素子５０と対向する面に、凹部５１ａを有している。図１６に示すように、凹部５１ａは、第３方向Ｚに延びている。図１５に示すように、凹部５１ａのＸＹ平面と平行な断面形状は半円形である。

図１５に示すように、発光素子５０が発する光は、凹部５１ａを通過する際に、第２方向Ｙの視野角が広げられる。凹部５１ａを通過した光は、その後に孔４０を通過する際に、第２方向Ｙの視野角がさらに広げられる。このように、第１レンズ５１を配置することで、第２方向Ｙの視野角が一層広がるので、照明装置３が備える複数の光源ＬＳ（例えば光源ＬＳ１〜ＬＳ６）の光を第１側面１３に近い範囲で好適に混合できる。

なお、図１６に示すように、発光素子５０が発する光の第３方向Ｚの視野角は、第１レンズ５１を通過する際に殆ど変化しない。したがって、第３方向Ｚに関しては、第１主面１１及び第２主面１２の臨界角を超えないように、発光素子５０からの光を制御することができる。

なお、第１レンズ５１は、照明装置３が備える複数の光源ＬＳ（例えば光源ＬＳ１〜ＬＳ６）の全てに配置されても良いし、一部にのみ配置されても良い。また、第１レンズ５１は、光源ＬＳの外において、光源ＬＳと孔４０の間に設けられても良い。また、第１レンズ５１は、凹部５１ａに代えて、孔４０側の面に、ＸＹ平面と平行な断面形状が円形の突起を備えても良い。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。ここでは、上述の各実施形態との相違点に着目し、各実施形態と同一の構成については説明を省略する。
図１７は、本実施形態に係る照明装置３の構成を概略的に示す斜視図である。図２の例と同様に、照明装置３はケース３０を備えるが、ここでは図示を省略している。

本実施形態では、光源ＬＳが導光板１０の第２主面１２に対向して配置されている。図１７においては、３つの光源ＬＳ１〜ＬＳ３が第２方向Ｙに並んでいる。光源ＬＳの数はより多くても良いし、少なくても良い。

照明装置３は、光源ＬＳ１〜ＬＳ３からの光を屈曲させて入光面である第１側面１３に照射する屈曲部６０をさらに備えている。屈曲部６０は、例えば、第１プリズム面６１と、第２プリズム面６２と、第３プリズム面６３とを有する三角柱状のプリズムである。第１プリズム面６１の一部は、導光板１０の第１側面１３と対向している。第１プリズム面６１の他の一部は、光源ＬＳ１〜ＬＳ３と対向している。光源ＬＳ１〜ＬＳ３が発する光は、第１プリズム面６１に照射される。

図１８は、導光板１０の第２主面１２側から照明装置３を見た平面図である。図１９は、照明装置３のＸＺ平面と平行な断面を概略的に示す図である。図１９においては、光源ＬＳ２と光源ＬＳ２が発する光の光路を代表して示している。光源ＬＳ１，ＬＳ３の光路もここに示す光路と同様である。

図１８に示すように、導光板１０は、光屈折構造としての孔４０を備えている。本実施形態では、光源ＬＳよりも孔４０の方が多い。例えば、孔４０の数は、光源ＬＳの数の２倍以上とすることができる。図１８の例では、光源ＬＳ１が３個であるのに対して、孔４０は７個である。但し、光源ＬＳと孔４０の数は、これに限定されない。

図１９に示すように、第１プリズム面６１は、光源ＬＳ２（及び光源ＬＳ１，ＬＳ３）と対向する入光領域６１ａと、導光板１０の第１側面１３と対向する出光領域６１ｂとを有している。光源ＬＳ２からの光は、入光領域６１ａから屈曲部６０に入射する。この光は第２プリズム面６２で全反射し、さらに第３プリズム面６３で全反射し、出光領域６１ｂから出射する。出光領域６１ｂから出射した光の視野角は、孔４０で広げられる。

このように、屈曲部６０は、光源ＬＳ１〜ＬＳ３からの光の進行方向を、１８０°屈曲させる。但し、屈曲部６０は、１８０°以外の角度で光源ＬＳ１〜ＬＳ３からの光の進行方向を屈曲させるものでも良い。

図１８に示すように、光源ＬＳ１〜ＬＳ３が発する光は、第２方向Ｙに広がりながら、屈曲部６０を介して第１側面１３に到達する。屈曲部６０で光を折り返す構造においては、光源ＬＳから孔４０までの光路を長く確保できる。したがって、光源ＬＳからの光が孔４０に到達するまでに、光の幅を第２方向Ｙに大きく広げることができる。

このように大きく広がった光は、複数の孔４０に照射され、第２方向Ｙにおける視野角が広げられる。この構成においては、他の実施形態と比べ、第１側面１３に近い範囲で、各光源ＬＳ１〜ＬＳ３からの光を混合できる。また、１つの光源ＬＳからの光が複数の孔４０に照射されるので、光源ＬＳの数を減らすことができる。

なお、本実施形態においては、１つの光源ＬＳからの光が１つの孔４０よりも広い範囲に照射される。したがって、第１側面１３に照射される光をできるだけ多く孔４０に入れるためには、隣り合う孔４０の間隔を詰める必要がある。一例として、第１側面１３において隣り合う孔４０の間隔を、孔４０の第２方向Ｙにおける長さ（上述の長軸ＬＡの長さ）の半分以下とすることが好ましい。さらには、第１側面１３において、隣り合う孔４０が隙間なく接していると一層好ましい。

第３実施形態と同様に、光源ＬＳが発する光の第２方向Ｙにおける視野角を広げる第１レンズを配置しても良い。このような第１レンズは、例えば、図１５及び図１６の例と同じく光源ＬＳに内蔵しても良いし、光源ＬＳと屈曲部６０の間に配置しても良い。

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。ここでは、上述の各実施形態との相違点に着目し、各実施形態と同一の構成については説明を省略する。
上述の第４実施形態の構成においては、図１９に示したように、光源ＬＳから孔４０までの光路において、光源ＬＳが発する光の第３方向Ｚにおける幅も広がる。この幅が広がりすぎると、屈曲部６０を経て第１側面１３に到達する光の第３方向Ｚにおける幅が、第１側面１３の幅を超えてしまう。そこで、光源ＬＳからの光の第３方向Ｚにおける幅を制御する第２レンズを設けても良い。

図２０は、本実施形態に係る照明装置３の概略的な斜視図である。この図の例においては、光源ＬＳ１〜ＬＳ３と屈曲部６０の間に、それぞれ第２レンズ７０が配置されている。これら第２レンズ７０は、一体的に形成された一つのレンズであっても良い。

例えば、第２レンズ７０は、ＸＺ平面と平行な断面が円形で、かつ第２方向Ｙに延びるシリンドリカルレンズである。光源ＬＳ１〜ＬＳ３からの光は、それぞれに対応する第２レンズ７０を経て屈曲部６０に照射される。

図２１は、第２レンズ７０の作用を示す図である。光源ＬＳ（ＬＳ１〜ＬＳ３）からの光は、第３方向Ｚに広がって第２レンズ７０に到達する。第２レンズ７０は、この光を屈折させて、焦点Ｆに向けて集束する光に変換する。これにより、光源ＬＳからの光の第３方向Ｚにおける幅が狭まる。屈曲部６０は、焦点Ｆ、焦点Ｆと第２レンズ７０の間、或いは焦点Ｆ以遠のいずれに配置されても良い。

なお、第２レンズ７０は、屈曲部６０と導光板１０の第１側面１３の間に配置されても良い。また、第１乃至第３実施形態にて開示した照明装置３において、第２レンズ７０を設けても良い。この場合、第２レンズ７０は、光源ＬＳとこの光源ＬＳに対応する孔４０の間に配置すれば良い。

（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。ここでは、上述の各実施形態との相違点に着目し、各実施形態と同一の構成については説明を省略する。
上述の第４実施形態の構成においては、光源ＬＳ１〜ＬＳ３の光が複数の孔４０に照射されるので、各孔４０に入る光が一様でない。したがって、各孔４０を通過する光の放射強度にバラつきが生じる可能性がある。そこで、本実施形態では、各孔４０の中心軸ＡＸ１を適宜に傾け、各孔４０を通過する光の放射強度のバラつきを抑制する。

図２２は、本実施形態に係る照明装置３を導光板１０の第２主面１２側から見た平面図である。この図の例において、第２方向Ｙにおける中央の孔４０の中心軸ＡＸ１は、第１方向Ｘと平行である。この中央の孔４０と第３側面１５の間の３個の孔４０は、第３側面１５の方向に傾いて延びている。これら３個の孔４０は、第３側面１５に近いものほど、中心軸ＡＸ１の第１方向Ｘに対する傾き角が大きくなる。

また、中央の孔４０と第４側面１６の間の３個の孔４０は、第４側面１６の方向に傾いて延びている。これら３個の孔４０は、第４側面１６に近いものほど、中心軸ＡＸ１の第１方向Ｘに対する傾き角が大きくなる。

このように、本実施形態においては、各孔４０が異なる方向に傾いている。より具体的には、各孔４０のいずれかを第１屈折構造、他のいずれかを第２屈折構造とした場合、第１屈折構造の第１中心軸と、第２屈折構造の第２中心軸とが互いに平行とならない。

本実施形態のように各孔４０を傾けると、各孔４０にはそれぞれの中心軸ＡＸ１に近い角度で光源ＬＳ１〜ＬＳ３からの光が入る。したがって、各孔４０を通過する光の放射強度のバラつきを抑制できる。また、結果として、出光面である第１主面１１の輝度や色のムラを抑制できる。

（第７実施形態）
第７実施形態について説明する。ここでは、上述の各実施形態との相違点に着目し、各実施形態と同一の構成については説明を省略する。
上述の各実施形態では、光屈折構造が孔４０である場合を例示した。しかしながら、光屈折構造は、導光板１０の第１側面１３から突出した凸状の構造、例えば突起であっても良い。突起である光屈折構造につき、図２３乃至図２５を用いて説明する。

図２３は、光屈折構造である突起４１の正面図である。図２４は、図２３におけるＦ２４−Ｆ２４線に沿う断面図ある。図２５は、図２３におけるＦ２５−Ｆ２５線に沿う断面図である。図２の例と同様に、照明装置３はケース３０を備えるが、ここでは図示を省略している。

突起４１は、孔４０と同様に、長軸ＬＡと、短軸ＳＡと、中心軸ＡＸ１とを有する楕円形である。図２４に示すように、突起４１は、長さＬを有している。光の視野角を広げる観点から、長さＬは、長軸ＬＡよりも長いことが好ましい。例えば、光源ＬＳの光軸ＡＸ２は、中心軸ＡＸ１と一致する。但し、図１２乃至図１４に示したように、中心軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２を傾けたり、第３方向Ｚにずらしたりしても良い。

例えば、突起４１は、導光板１０と一体的に形成されている。但し、導光板１０とは別途に突起４１を作製し、接着などの適宜の方法で接続しても良い。例えば金型を用いて導光板１０と突起４１とを一体成型する場合、当該金型は、孔４０が形成された導光板１０の金型よりも作製が容易である。

光源ＬＳが発する光は、突起４１に照射される。この光は、突起４１の表面を通過する際に屈曲し、図２４に示すように第２方向Ｙにおける視野角が広がる。また、図２５に示すように、突起４１の表面を通過した光の第３方向Ｚにおける視野角も変化する。

孔４０の場合と同様に、突起４１を通過した光は、図２に示した導光板１０の第３側面１５及び第４側面１６における全反射条件を満たさない。また、突起４１を通過した光は、第１主面１１及び第２主面１２の全反射条件を満たす。

図２６は、突起４１を通過した光源ＬＳからの光の放射強度分布を示す図である。横軸は第２方向Ｙにおける視野角であり、縦軸は第３方向Ｚにおける視野角であり、これら視野角における放射強度を等高線とハッチングにより示している。放射強度の単位は、ワット毎ステラジアン［Ｗ／Ｓｒ］を用いる。

図２６に示した放射強度は、図９に示した孔４０の場合と同様に、中心部よりも第２方向Ｙにおける両端部近傍の方が高い。さらに、この放射強度は、第２方向Ｙにおける両端部近傍よりも、第３方向Ｚにおける両端部近傍の方が高い。

このように、光屈折構造として突起４１を用いる場合であっても、孔４０の場合と同様の放射強度分布が得られる。したがって、上述の各実施形態における孔４０に代えて突起４１を用いた場合であっても、各実施形態にて述べた効果を得ることができる。

以上の第１乃至第７実施形態にて開示した構成は、適宜に組み合わせることができる。
また、各実施形態では、光屈折構造の例として、断面が楕円形の孔４０及び突起４１を開示したが、光屈折構造はこれらに限られない。光屈折構造は、求められる視野角や放射強度分布に応じて、適宜に形状を工夫することができる。

また、各実施形態における孔４０の内部は、空洞でなくても良い。すなわち、孔４０の内部を樹脂などの充填材で満たしても良い。このような充填材は、孔４０により光の視野角を広げる作用を確保するために、導光板１０よりも屈折率が十分に低い材料で形成することが好ましい。

また、各実施形態では、光源ＬＳがレーザ光源である場合を例示した。しかしながら、光源ＬＳは、レーザ光よりも波長域が広い光を発する発光ダイオードなどであっても良い。このような場合でも、光屈折構造により第２方向Ｚにおける光の視野角を広げることができる。

また、光源ＬＳが発する光は、蛍光体を励起する紫外光などの励起光であっても良い。この場合には、例えば表示パネル２に蛍光層を設け、この蛍光層が励起光により励起して可視光を発する構成を採用できる。

本発明の実施形態として上述した表示装置及び照明装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置及び照明装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、各実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１…表示装置、２…表示パネル、ＳＵＢ１…第１基板、ＳＵＢ２…第２基板、ＬＣ…液晶層、ＤＡ…表示領域、ＰＸ…画素、３…照明装置、ＬＳ…光源、ＡＸ１…光屈折構造の中心軸、ＡＸ２…光源の光軸、１０…導光板、２０…光出射構造、２１…プリズム、３０…ケース、４０…孔、４１…突起、５０…発光素子、５１…第１レンズ、６０…屈曲部、７０…第２レンズ、Ｘ…第１方向（照射方向）、Ｙ…第２方向（幅方向）、Ｚ…第３方向（厚み方向）。

Claims (10)

1. 光を発する光源と、
   前記光源からの光が照射される入光面を有する導光板と、
   前記入光面に設けられた光屈折構造と、を備え、
   前記導光板は、前記光源からの光が照射される照射方向、厚み方向、及び前記照射方向と前記厚み方向に交差する幅方向を有し、
   前記導光板は、前記厚み方向に第１面、前記幅方向に第２面を有し、
   前記光屈折構造を通過する前記光源からの光の放射強度［Ｗ／Ｓｒ］は、中心部よりも前記幅方向の端部近傍の方が高く、前記幅方向の端部近傍よりも前記厚み方向の端部近傍の方が高い、
   照明装置。
2. 前記光屈折構造を通過した前記光源からの光の放射強度［Ｗ／Ｓｒ］は、前記厚み方向における両端部のうちの一方の端部近傍よりも、他方の端部近傍の方が高い、
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第２面から出射する光を前記第２面に向けて反射する反射部材をさらに備える、
   請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記光屈折構造は、前記入光面に設けられた孔である、
   請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記幅方向に並ぶ複数の前記光屈折構造を備える、
   請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記光源よりも、前記光屈折構造の方が多い、
   請求項５に記載の照明装置。
7. 前記複数の光屈折構造は、第１光屈折構造と、第２光屈折構造とを含み、
   前記第１光屈折構造は、第１中心軸を有し、
   前記第２光屈折構造は、第２中心軸を有し、
   前記第１中心軸と前記第２中心軸は、互いに平行でない、
   請求項５又は６に記載の照明装置。
8. 前記光屈折構造と前記光源の間にレンズをさらに備え、
   前記レンズは、前記光源からの光の前記厚み方向における幅を制御する、
   請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の照明装置。
9. 前記入光面に対向する屈曲部をさらに備え、
   前記導光板は、前記厚み方向において、前記第１面の反対側の第３面を有し、
   前記光源は、前記第３面と対向しており、前記屈曲部に向けて光を発し、
   前記屈曲部は、前記光源からの光を屈曲させて、前記入光面に照射する、
   請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の照明装置。
10. 光を選択的に透過して画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルに光を照射する請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の照明装置とを備える表示装置。

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