特許 7414621 発光装置及び照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】発光装置及び照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20240109BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240109BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 433

F21S2/00 435

F21Y115:10

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020067778

(22)【出願日】2020-04-03

(65)【公開番号】P2021163731

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-03-07

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡田 真文

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 延幸

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 誠

【審査官】坂口 達紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０３４８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１０５５１５５１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１３／００５５５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０７１３２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面に、第１方向に沿って配列され、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延伸する、複数の第１凸部を有する導光板と、
前記導光板の側面に隣接して配置された、複数の光源素子と、
前記第１主面に対向して配置される、プリズムシートと、
を備え、
前記光源素子の出光面は前記第２方向に向かって配置し、
前記第１凸部の前記第１方向に沿った断面形状は、頂角が底辺の上方に位置する二等辺三角形であり、頂角が５５°以上６５°以下であり、
前記導光板は、第２主面に、前記第１方向に沿って延伸し、前記第２方向に沿って配列する、複数の第２凸部を有し、
前記第２凸部の前記第２方向に沿った断面形状は、頂角が底辺の下方に位置する二等辺三角形であり、底角が１°以上３°以下である、発光装置。

【請求項2】

前記プリズムシートは、前記導光板と対向する面に、前記第１方向に延伸し、前記第２方向に配列される、複数の第３凸部状を有し、
前記プリズムシートの前記複数の第３凸部状のそれぞれは、前記第２方向に沿った断面形状が、頂角が底辺の下方に位置する二等辺三角形である、請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記導光板の前記第２主面に対向して配置される、反射シートをさらに有する、請求項１又は２に記載の発光装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置と、
前記発光装置に重畳する、集光装置と
を備える、照明装置。

【請求項5】

前記集光装置は、液晶レンズが形成される液晶層を有する、請求項４に記載の照明装置

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、発光装置及び照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

面状発光が可能な発光装置が開発されている。
導光板の側面に光源を配置し、側面に対して角度をもって配置された主面から光を出射する発光装置は面光源として用いられている。例えば、このような発光装置は液晶表示装置のバックライトに用いられる。

【0003】

液晶表示装置のバックライト用発光装置は、表示装置の視角による輝度変化を抑制するために光の出射角を広くする必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】２０１８－０４５７７８号公報

【文献】２０１２－０６９４０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本実施形態は、コリメート光を照射可能な発光装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態に係る発光装置は、第１主面に、第１方向に沿って配列され、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延伸する、複数の第１凸部を有する導光板と、前記導光板の側面に隣接して配置された、複数の光源素子と、前記第１主面に対向して配置される、プリズムシートと、を備え、前記光源素子の出光面は前記第２方向に向かって配置し、前記第１凸部の前記第１方向に沿った断面形状は、頂角が５５°以上６５°以下である、前記導光板は、第２主面に、前記第１方向に沿って延伸し、前記第２方向に沿って配列する、複数の第２凸部を有し、前記第２凸部の前記第２方向に沿った断面形状は、底角が１°以上３°以下である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。

【図2】図２は、発光装置の構成を説明する分解斜視図である。

【図3】図３は、導光板の断面形状を示す図である。

【図4】図４は、頂角θ１に対する出射角分布特性を示す図である。

【図5】図５は、頂角θ１に対する出射角分布特性を示す図である。

【図6】図６は、頂角θ１に対する出射角分布特性を示す図である。

【図7】図７は、頂角θ１に対する出射角分布特性を示す図である。

【図8】図８は、頂角θ１に対する出射角分布特性を示す図である。

【図9】図９は、頂角θ１に対する出射角φｈとの関係を示す図である。

【図10】図１０は、頂角θ１に対するノイズ相対値の関係を示す図である。

【図11】図１１は、底角θ２に基づく出射光Ｌの出射角φｖの変化を示す図である。

【図12】図１２は、底角θ２に対する出射角分布特性を示す図である。

【図13】図１３は、底角θ２に対する出射角分布特性を示す図である。

【図14】図１４は、底角θ２に対する出射角φｖとの関係を示す図である。

【図15】図１５は、照明装置の一構成例を示す図である。

【図16】図１６は、集光装置の概略断面図である。

【図17】図１７は、集光装置の電極の形状を示す平面図である。

【図18】図１８は、実施例の発光装置を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、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ものである。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、各部の幅、厚さ、形状等につい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。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様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る発光装置について詳細に説明する。

【0009】

本実施形態においては、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに交差しているが、直交していてもよい。第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向を上又は上方と定義し、第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向とは反対側の方向を下又は下方と定義する。

【0010】

また、「第１部材の上方の第２部材」及び「第１部材の下方の第２部材」とした場合、第２部材は、第１部材に接していてもよく、又は第１部材から離れて位置していてもよい。後者の場合、第１部材と第２部材との間に、第３の部材が介在していてもよい。一方、「第１部材の上の第２部材」及び「第１部材の下の第２部材」とした場合、第２部材は第１部材に接している。

【0011】

また、第３方向Ｚの矢印の先端側に表示装置ＤＳＰを観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ－Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ－Ｚ平面、あるいは第２方向Ｙ及び第３方向Ｚによって規定されるＹ－Ｚ平面における発光装置の断面を見ることを断面視という。

【0012】

図１は、実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。図１に示す発光装置ＩＬＤは、第３方向Ｚに沿って、反射シートＲＥＦ、導光板ＬＧ、プリズムシートＰＲＭを備えている。また発光装置ＩＬＤは、導光板ＬＧの側面ＬＧ１ｓに隣接して配置された光源素子ＬＳ１を備える。
導光板ＬＧは、プリズムシートＰＲＭに対向する第１主面ＬＧａ（主面ＬＧａともいう）、及び反射シートＲＥＦと対向する第２主面ＬＧｂ（主面ＬＧｂともいう）を有している。主面ＬＧａは、主面ＬＧｂより上方に位置しており、導光板の出光面である。また主面ＬＧｂは、主面ＬＧａと対向し、反対側に設けられている。主面ＬＧａ及び主面ＬＧｂには、後述する三角形柱形状の第１凸部及び第２凸部が設けられている。当該凸部の詳細については、後に詳述する。

【0013】

図１に示す例では、導光板ＬＧの第１側面ＬＧ１ｓに隣接して光源素子ＬＳ１、及び第１側面ＬＧ１ｓと反対側の第２側面ＬＧ２ｓに隣接して光源素子ＬＳ２が配置されている。なお図１では、光源素子ＬＳ１及びＬＳ２は、それぞれ１つずつ示されているが、複数の光源素子ＬＳ１及び複数の光源素子ＬＳ２を設けてもよい。また光源素子ＬＳ１及びＬＳ２の両方を設けず、光源素子ＬＳ１のみ又は光源素子ＬＳ２のみを設けてもよい。
さらに本実施形態では、光源素子ＬＳ１及びＬＳ２を区別しない場合は、単に光源素子ＬＳと呼ぶ。また第１側面ＬＧ１ｓ及び第２側面ＬＧ２ｓを区別しない場合は、単に側面という。

【0014】

光源素子ＬＳ１から出射された光は、第２方向Ｙに沿って、導光板ＬＧの側面ＬＧ１ｓから導光板ＬＧに入射する。光源素子ＬＳ２から出射された光は、第２方向Ｙの逆方向に沿って、導光板ＬＧの側面ＬＧ２ｓから導光板ＬＧに入射する。導光板ＬＧの側面ＬＧ１ｓは光源素子ＬＳ１の入光面であり、側面Ｇ２ｓは光源素子ＬＳ１の入光面である。光源素子ＬＳ１の面のうち、導光板ＬＧの側面ＬＧ１ｓに第２方向Ｙに向かって対向する面は、光源素子ＬＳ１の出光面である。また光源素子ＬＳ２の面のうち、導光板ＬＧの側面ＬＧ２ｓに第２方向Ｙに向かって対向する面は、光源素子ＬＳ２の出光面である。導光板ＬＧに入射した光は、導光板ＬＧ内部を伝播し、かつ上方に出射される。このとき導光板ＬＧから出射された光は、複数の傾斜角を有してプリズムシートＰＲＭに入射する。プリズムシートＰＲＭに入射した光は、プリズムシートＰＲＭにより第３方向Ｚに平行な方向に出射される。以上のようにして、発光装置ＩＬＤは、第３方向Ｚに平行な光が揃ったコリメート光を出射することが可能である。

【0015】

図２は、発光装置の構成を説明する図である。図２（Ａ）は、発光装置の構成を説明する分解斜視図である。図２（Ａ）に示すように、導光板ＬＧは、第１主面ＬＧａに、複数の三角柱形状の第１凸部ＴＲＶａ（凸部ＴＲａともいう）が設けられている。凸部ＴＲＶａはそれぞれ、第２方向Ｙに沿って延伸している。複数の凸部ＴＲＶａは、第２方向Ｙに交差する第１方向Ｘに沿って配列している。１つの凸部ＴＲＶａの第１方向Ｘに沿った断面形状は、二等辺三角形であり、第２方向Ｙに沿った断面形状は、長方形である。さらに具体的には、該二等辺三角形の頂点は、底辺より上方に位置している。

【0016】

また、導光板ＬＧは、第２主面ＬＧｂに、複数の三角柱形状の第２凸部ＴＲＶｂ（凸部ＴＲｂともいう）が設けられている。凸部ＴＲＶｂはそれぞれ、第１方向Ｘに沿って延伸している。複数の凸部ＴＲＶｂは、第２方向Ｙに沿って配列している。１つの凸部ＴＲＶｂの第２方向Ｙに沿った断面形状は、二等辺三角形であり、第１方向Ｘに沿った断面は、長方形である。さらに具体的は、該二等辺三角形の頂点は、底辺より下方に位置している。
なお凸部ＴＲＶａが延伸する方向（第２方向Ｙ）と、凸部ＴＲＶｂが延伸する方向（第１方向Ｘ）は、９０°以外で交差しているが、直交していることがより好ましい。

【0017】

導光板ＬＧは、例えば透光性を有する樹脂材料により形成されている。凸部ＴＲＶａ及びＴＲＶｂは、例えば透光性を有する樹脂材料により導光板ＬＧと一体成型されている。よって上記を換言すると、導光板ＬＧの主面ＬＧａは、複数の凸部ＴＲＶａを含むプリズム形状を有しており、導光板ＬＧの主面ＬＧｂは、複数の凸部ＴＲＶｂａを含むプリズム形状を有していると言える。
１つの凸部ＴＲＶａは、稜線ＲＤＧａを有している。複数の稜線ＲＤＧａとの間には、谷部ＶＬＹａが設けられる。稜線ＲＤＧａ及び谷部ＶＬＹａが延伸する方向が、凸部ＴＲＶａが延伸する方向（第２方向Ｙ）である。
１つの凸部ＴＲＶｂは、稜線ＲＤＧｂを有している。複数の稜線ＲＤＧｂとの間には、谷部ＶＬＹｂが設けられる。稜線ＲＤＧｂ及び谷部ＶＬＹｂが延伸する方向が、凸部ＴＲＶｂが延伸する方向（第１方向Ｘ）である。

【0018】

さらに換言すると、導光板ＬＧは、稜線ＲＤＧａが第２方向Ｙに延伸する凸部ＴＲＶａを複数有する主面ＬＧａを有し、隣り合う稜線ＲＤＧａとの間には、谷部ＶＬＹａを有している。稜線ＲＤａから谷部ＶＬＹａには傾斜面が配置されている。第１方向Ｘに沿って、稜線ＲＤＧａ、谷部ＶＬＹａ、及び該傾斜面がなす形状は、二等辺三角形である。
また導光板ＬＧは、稜線ＲＤＧｂが第１方向Ｘに延伸する凸部ＴＲＶｂを複数有する主面ＬＧｂを有し、隣り合う稜線ＲＤＧｂとの間には、谷部ＶＬＹｂを有している。稜線ＲＤｂから谷部ＶＬＹｂには傾斜面が配置されている。第２方向Ｙに沿って、稜線ＲＤＧｂ、谷部ＶＬＹｂ、及び該傾斜面がなす形状は、二等辺三角形である。
導光板ＬＧの上方には、導光板ＬＧと対向して、プリズムシートＰＲＭが設けられている。プリズムシートＰＲＭは、導光板ＬＧと対向する主面ＰＲＭｂ（第３主面ともいう）、及び主面ＰＲＭｂと反対側に位置して光を出射する主面ＰＲＭａ（第４主面ともいう）を有している。
主面ＰＲＭｂには、第１方向Ｘに沿って延伸し、第２方向Ｙに沿って配列する、複数の三角柱形状の第３凸部ＴＲＶｐ（以下、凸部ＴＲＶｐという）が設けられている。１つの凸部ＴＲＶｐの第２方向Ｙに沿った断面形状は、二等辺三角形であり、第１方向Ｘに沿った断面は、長方形である。さらに具体的は、該二等辺三角形の頂点は、底辺より下方に位置している。プリズムシートＰＲＭは、いわゆる逆プリズムシートである。

【0019】

図２（Ａ）に示す反射シートＲＥＦは、導光板ＬＧの主面ＬＧｂから漏出した光を反射し、導光板ＬＧ内に戻す機能を有する。これにより光取り出し効率を向上させることができる。反射シートＲＥＦは、例えば導光板ＬＧと対向する面が鏡面となっており、金属、例えば銀を蒸着したシートにより形成されている。ただし反射シートＲＥＦは、金属を蒸着したシートに限定されず、例えば金属薄膜を複数積層したシート、又は光学吸収体から形成されるシート、例えば黒色シート等であってもよい。

【0020】

図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）は、出射光Ｌの出射角を説明する図である。図２（Ｂ）に示すように、導光板ＬＧの短手方向（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）である第１方向Ｘ、及び、導光板ＬＧの長手方向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）である第２方向Ｙにおいて、導光板ＬＧ上の空間に半立体球を仮定する。図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）において、発光装置ＩＬＤから出射する出射光Ｌが、Ｙ－Ｚ平面において第３方向Ｚとなす角を出射角φｖとする。同様に、出射光Ｌが、Ｘ－Ｚ平面において第３方向Ｚとなす角を出射角φｈとする。出射角φｖは、－９０°以上９０°以下（－９０°≦φｖ≦９０°）、出射角φｈは、－９０°以上９０°以下（－９０°≦φｈ≦９０°）の範囲を有する。理想的なコリメート光では、φｖ＝φｈ＝０°であるが、実際の出射光Ｌにおいては、出射角の分布が存在する。出射角の分布については、後に詳述する。

【0021】

図３は、導光板ＬＧの断面形状を示す図である。図３（Ａ）は、図２の線Ａ１－Ａ２に沿った導光板ＬＧの断面図である。図３（Ｂ）は、図２の線Ｂ１－Ｂ２に沿った導光板ＬＧの断面図である。
図３（Ａ）に示す凸部ＴＲＶａの第１方向Ｘに沿った断面形状は、上述のように頂点が底辺の上方に位置する二等辺三角形である。図３（Ａ）において、凸部ＴＲＶａの断面形状である二等辺三角形の頂角をθ１とする。頂角θ１は、５５°以上６０°以下が好適である。理由は後述する。

【0022】

図３（Ｂ）に示す凸部ＴＲＶｂの第２方向Ｙに沿った断面形状は、上述のように頂点が底辺の下方に位置する二等辺三角形である。図３（Ｂ）において、凸部ＴＲＶｂの断面形状である二等辺三角形の底角をθ２とする。底角θ２は、１°以上３°以下が好適である。理由は後述する。

【0023】

ここで頂角θ１が５５°以上６０°以下が好適である理由について述べる。図４、図５、図６、図７、及び図８は、頂角θ１に対する出射角分布特性を示す図である。図４は凸部ＴＲＶａの頂角θ１が６０°、図５は頂角θ１が５０°、図６は頂角θ１が７０°、図７は頂角θ１が８０°、図８は頂角θ１が１００°の場合を示している。

【0024】

図４（Ａ）は、図２で述べた発光装置ＩＬＤの出射光Ｌの出射角φｖ及びφｈに対する、等輝度曲線である。図４（Ａ）において、横軸は出射角φｈ、縦軸は出射角φｖを示しており、図中同一線は等輝度の部分を示している。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に基づいた、出射角φｖ及びφｈ、並びに輝度の関係を示すグラフである。図４（Ｂ）において、横軸は出射角φｖ及びφｈ、縦軸は出射角φｖ及びφｈの輝度を規格化した規格化輝度である。図４（Ｂ）において、出射角φｖは実線、出射角φｈは点線で表している。

【0025】

図４（Ａ）に示されるように、例えば頂角θ１が６０°の場合では、輝度の分布が出射角φｈ（第１方向Ｘ）及びφｖ（第２方向Ｙ）において、ほぼ同等である。すなわち、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの両方において、均等に出射光が照射されていることを意味する。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに均等に光が出射されていることは、図４（Ｂ）において、出射角φｖ及びφｈのグラフの重複が多いことからも推定される。

【0026】

一方、図５（Ａ）（頂角θ１＝５０°）、図６（Ａ）（頂角θ１＝７０°）、図７（Ａ）（頂角θ１＝８０°）、及び図８（Ａ）（頂角θ１＝１００°）の等輝度曲線は、出射角φｈ（第１方向Ｘ）が広がっている。すなわち、第１方向Ｘと第２方向Ｙでは、不均等に光が照射されていることが分かる。
図５（Ｂ）（頂角θ１＝５０°）、図６（Ｂ）（頂角θ１＝７０°）、図７（Ｂ）（頂角θ１＝８０°）、及び図８（Ｂ）（頂角θ１＝１００°）においても、出射角φｖ及びφｈのグラフの重複が少ない。よって、頂角θ１が５０°、７０°、８０°、及び１００°の場合では、出射光が第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで不均等であると言える。

【0027】

さらに図４（Ｂ）、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）、図７（Ｂ）、及び図８（Ｂ）に示されるグラフの半値全幅（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ：ＦＷＨＭ）を用いて、頂角θ１の好適な範囲の算定について説明する。
ここでまた図４（Ｂ）に戻り、頂角θ１が６０°の場合について述べる。図４（Ｂ）のグラフから半値全幅を求めると、半値全幅を取る場合の出射角φｖは－１２°及び＋１２°、及びφｈは－１２°及び＋１２°となる。

【0028】

図４（Ｂ）のグラフの半値全幅の範囲、すなわち出射角φｖが－１２°以上１２°以下（－１２°≦φｖ≦１２°）、並びに、出射角φｈが１２°以上１２°以下（－１２°≦φｈ≦１２°）である出射光は、コリメート光として許容範囲の光である。よって本実施形態の発光装置ＩＬＤでは、当該範囲の出射角φｖ及びφｈの出射光を多く含んでいることが好ましい。

【0029】

図４（Ｂ）と同様にして、図５（Ｂ）（頂角θ１＝５０°）、図６（Ｂ）（頂角θ１＝７０°）、図７（Ｂ）（頂角θ１＝８０°）、図８（Ｂ）（頂角θ１＝１００°）の出射角φｖ及びφｈそれぞれの半値全幅を求め、半値全幅での出射角φｈをプロットしたグラフを、図９に示す。
なお出射角φｖについては、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）、図７（Ｂ）、及び図８（Ｂ）において、半値全幅を取る場合の出射角φｖは、全て－１２°及び＋１２°であったため、出射角φｈのみで評価を行う。

【0030】

図９は、頂角θ１に対する出射角φｈとの関係を示す図である。図９において、横軸は頂角θ１、縦軸は半値全幅での出射角φｈの正の値を示している。図９に示す斜線の領域は、半値全幅での出射角φｈの正の値が１２°付近の場合における、頂角θ１の取り得る範囲である。図９に示されるように、頂角θ１は、５５°以上６５°以下、７５°以上１００°以下が好ましい。

【0031】

ここで本実施形態におけるノイズについて説明する。本実施形態においてノイズとは、Ｘ－Ｙ平面に対して浅い角度で出射する光の光量とする。例えば、図８（Ｂ）（頂角θ１＝１００°）において、出射角φｖ及びφｈの両方において、３０°以上９０°以下、並びに、－９０°以上―３０°の領域に、出射光があることが分かる。このように浅い角度で出射する光（ノイズ）が多いということは、横に広がる出射光が多いということである。コリメート光を照射する発光装置ＩＬＤは、ノイズの割合が少ないことが好ましい。

【0032】

図１０は、頂角θ１に対するノイズ相対値の関係を示す図である。図１０において、横軸は頂角θ１、縦軸は下記のようにして算出したノイズ相対値である。すなわち、図８（Ｂ）（頂角θ１＝１００°）において、出射角φｈが３０°の輝度を１とする。当該輝度に対して、図４（Ｂ）（頂角θ１＝６０°）、図５（Ｂ）（頂角θ１＝５０°）、図６（Ｂ）（頂角θ１＝７０°）、図７（Ｂ）（頂角θ１＝８０°）の出射角φｈが３０°の輝度の相対値をプロットしたグラフが、図１０となる。

【0033】

図１０に示す斜線の領域は、上述したノイズ相対値が極小値を取る場合の、頂角θ１の取り得る範囲を示している。図１０に示すように、頂角θ１は、５５°以上６５°以下、９５°以上１００°以下が好ましい。
さらに５５°以上６５°以下、並びに、９５°以上１００°以下を比較すると、頂角θ１が５５°以上６５°以下の方が、９５°以上１００°以下よりも、ノイズ相対値が小さい。
以上から、発光装置ＩＬＤの導光板ＬＧの凸部ＴＲＶａは、頂角θ１が５５°以上６５°以下が好適であることは明らかである。

【0034】

ここで凸部ＴＲＶｂの底角θ２が１°以上３°以下が好適である理由について述べる。図１１は、底角θ２に基づく出射光Ｌの出射角φｖの変化を示す図である。図１１（Ａ）は、底角θ２が小さい場合、図１１（Ｂ）は、底角θ２が大きい場合の出射角φｖの角度及び出射光Ｌの分布を示している。

【0035】

図１１（Ａ）に示すように、底角θ２が小さい場合は、出射角φｖは大きく、出射角度分布は狭い。換言すると、出射光Ｌは、導光板ＬＧの主面ＬＧａに対して浅い角度でまとまって出射すると言える。
一方、図１１（Ｂ）に示すように、底角θ２が大きい場合は、出射角φｖは小さく、出射角度分布は広い。換言すると、出射光Ｌは、導光板ＬＧの主面ＬＧａに対して深い角度で広がって出射すると言える。

【0036】

図１１（Ｃ）は、導光板ＬＧ、プリズムシートＰＲＭ、及び出射光Ｌの角度を説明する概略断面図である。図１１（Ｃ）に示されるように、導光板ＬＧから出射した出射光Ｌは、プリズムシートＰＲＭに入射し、プリズムシートＰＲＭの凸部ＴＲＶｐ内部で反射し、上方に出射される。
上述したコリメート光を得るには、プリズムシートＰＲＭから出射された出射光Ｌが、第３方向Ｚと平行方向に出射されることが望ましい。

【0037】

ここで図１１（Ａ）に示す出射光Ｌは、出射角度分布が狭いため、プリズムシートＰＲＭの上方に取り出される出射光の光量が多くなる。一方、図１１（Ｂ）に示す出射光Ｌは、出射角度分布が広いため、プリズムシートＰＲＭの表面から上方に出射光が、様々な角度を持つ広がった光となってしまう。つまり、第３方向Ｚと平行な方向に取り出される出射光が少なくなる恐れが生じる。よって、出射光Ｌは、出射角度分布が狭いことが望ましい。狭い出射角度分布を得るには、導光板ＬＧの凸部ＴＲＶｂの底角θ２が小さいことが好適である。以下にさらに詳細について説明する。

【0038】

図１２及び図１３は、底角θ２に対する出射角分布特性を示す図である。図１２は凸部ＴＲＶｂの底角θ２が２°、図１３は底角θ２が５°の場合を示している。
図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）は、図４（Ａ）等と同様、出射角φｖ及びφｈに対する、等輝度曲線である。図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）において、横軸は出射角φｈ、縦軸は出射角φｖを示しており、図中同一線は等輝度の部分を示している。
図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれ図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）に基づいた、出射角φｈ及びφｖ、並びに輝度の関係を示すグラフである。

【0039】

図１２（Ｂ）のグラフから半値全幅（ＦＷＨＭ）を求めると、半値全幅での出射角φｖの範囲（出射角分布に相当）は２４°となる。図１３（Ｂ）のグラフから半値全幅を求めると、半値全幅で出射角φｖの範囲は３８°となる。
すなわち、図１２（Ｂ）に示すグラフの方が、図１３（Ｂ）に示すグラフよりも、出射角度分布が狭いということである。よって、底角θ２は、５°より２°の方が好適である。

【0040】

さらに、半値全幅を用いた出射角度分布の評価について図１４を用いて説明する。図１４は、底角θ２に対する出射角φｖとの関係を示す図である。図１４において、横軸は凸部ＴＲＶｂの底角θ２、縦軸は半値全幅での出射角φｖの範囲を示している。
図１４に示されるように、底角θ２が増えるにつれ出射角φｖの範囲も増加する。すなわちθ２が小さければ出射角度分布が狭い。しかし底角θ２は０°にはできないため、底角θ２の好適な範囲は、１°≦θ２≦３°である。また底角が１度未満では導光板ＬＧからの光の出射効率が低下し、特に、底角が０度の場合は導光板ＬＧから光の出射ができない。

【0041】

以上本実施の形態により、発光装置ＩＬＤの導光板ＬＧの凸部ＴＲＶｂについて、底角θ２が１°以上３°以下が好適であることは明らかである。

【0042】

本実施形態の発光装置ＩＬＤは、上述したようにコリメート光を出射することが可能である。このような発光装置ＩＬＤに集光装置を積層すると、光の照射方向が制御可能な照明装置を得ることができる。以下に本実施形態の照明装置について説明する。

【0043】

図１５は、照明装置ＩＬＭの一構成例を示す図である。図１５に示す照明装置ＩＬＭは、上述した発光装置ＩＬＤ、及び発光装置ＩＬＤに第３方向Ｚで重畳する集光装置ＬＳＭを有している。
照明装置ＩＬＭは、制御部ＣＴを有している。制御部ＣＴは、制御部ＩＣＴ及びＬＣＴを有している。制御部ＩＣＴは発光装置ＩＬＤを制御する制御部であり、制御部ＬＣＴは集光装置ＬＳＭを制御する制御部である。制御部ＩＣＴは、例えば図１に示す光源素子ＬＳ１への電流を制御する。制御部ＬＣＴについては後述する。

【0044】

図１６は、集光装置ＬＳＭの概略断面図である。集光装置ＬＳＭは、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、複数の液晶分子からなる液晶層ＬＣと、第１制御電極ＥＬＥ１と、第２制御電極ＥＬＥ２とを備えている。図示した例では、第１制御電極ＥＬＥ１は第１基板ＳＵＢ１に設けられ、第２制御電極ＥＬＥ２は第２基板ＳＵＢ２に設けられている。しかし第１制御電極ＥＬＥ１及び第２制御電極ＥＬＥ２がいずれも同一基板、つまり第１基板ＳＵＢ１又は第２基板ＳＵＢ２に設けられていてもよい。

【0045】

第１基板ＳＵＢ１は、透光性を有する基材ＢＡ１と、第１制御電極ＥＬＥ１と、配向膜ＡＬＡ１と、給電線ＳＰＬとを備えている。第１制御電極ＥＬＥ１は、基材ＢＡ１と液晶層ＬＣとの間に位置している。複数の第１制御電極ＥＬＥ１は、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。一例では、第１制御電極ＥＬＥ１の第１方向Ｘに沿った幅は、隣り合う第１制御電極ＥＬＥ１の第１方向Ｘに沿った間隔と同等以下である。配向膜ＡＬＡ１は、第１制御電極ＥＬＥ１を覆い、液晶層ＬＣに接触している。給電線ＳＰＬは、有効領域ＡＡの外側の非有効領域ＮＡに位置している。

【0046】

第２基板ＳＵＢ２は、透光性を有する基材ＢＡ２と、第２制御電極ＥＬＥ２と、配向膜ＡＬＡ２とを備えている。第２制御電極ＥＬＥ２は、基材ＢＡ２と液晶層ＬＣとの間に位置している。第２制御電極ＥＬＥ２は、例えば、有効領域ＡＡの略全面に位置するとともに非有効領域ＮＡにも延在した単一の平板電極である。第２制御電極ＥＬＥ２は、有効領域ＡＡにおいて、液晶層ＬＣを介して第１制御電極ＥＬＥ１と対向している。第２制御電極ＥＬＥ２は、非有効領域ＮＡにおいて給電線ＳＰＬと対向している。配向膜ＡＬＡ２は、第２制御電極ＥＬＥ２を覆い、液晶層ＬＣに接触している。

【0047】

基材ＢＡ１及びＢＡ２は、例えばガラス基板または樹脂基板である。第１制御電極ＥＬＥ１及び第２制御電極ＥＬＥ２は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成されている。配向膜ＡＬＡ１及びＡＬＡ２は、例えば、水平配向膜であり、いずれも第１方向Ｘに沿って配向処理されている。
第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、非有効領域ＮＡにおいて、シール材ＳＡＬによって接着されている。シール材ＳＡＬは、導通材ＣＤＰを備えている。導通材ＣＤＰは、給電線ＳＰＬと第２制御電極ＥＬＥ２との間に介在し、給電線ＳＰＬと第２制御電極ＥＬＥ２とを電気的に接続している。

【0048】

液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持されている。液晶層ＬＣは、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。第１制御電極ＥＬＥ１及び第２制御電極ＥＬＥ２は、液晶層ＬＣに電圧を印加することにより、液晶層ＬＣに含まれる液晶分子ＬＣＭの配向方向を変化させる。液晶分子ＬＣＭの配向方向が変化することにより、液晶層ＬＣに液晶レンズＬＮＳが形成される。

【0049】

制御部ＬＣＴは、液晶層ＬＣに印加する電圧を制御する。制御部ＬＣＴは、第１制御電極ＥＬＥ１及び第２制御電極ＥＬＥ２にそれぞれ供給する電圧を制御することにより、液晶層ＬＣに含まれる液晶分子ＬＣＭの配向方向の変化の度合を制御することができる。また制御部ＬＣＴは、第１制御電極ＥＬＥ１の各々に供給する電圧を制御することにより、液晶レンズＬＮＳの半径、焦点距離、形成位置等を制御することができる。

【0050】

図１７は、集光装置ＬＳＭの第１制御電極ＥＬＥ１の形状を示す平面図である。図１７に示す第１制御電極ＥＬＥ１は、多数の円弧電極ＥＬＥ１ａ（中心部のみ円形）及び引出電極ＷＬを有している。円弧電極ＥＬＥ１ａはそれぞれ引出電極ＷＬを介して制御部ＩＣＴに接続されている。
上述したように、制御部ＬＣＴから第１制御電極ＥＬＥ１に供給する電圧を変化させることにより、液晶レンズＬＮＳの半径、焦点距離、形成位置等を変化させることが可能である。

【0051】

以上本実施形態により、コリメート光を照射可能な発光装置、及び当該発光装置を備える照明装置を得ることが可能である。このような照明装置では、指向性を有する光を照射可能であり、照射方向がより詳細な制御が可能である。

【実施例】

【0052】

図１８は、実施例の発光装置を説明する図である。図１８（Ａ）に示す発光装置ＩＬＤは、図２と同様の構成を有しているので、詳細な説明は図２を援用し、ここでは省略する。図１８（Ａ）に示す発光装置ＩＬＤにおいて、導光板ＬＧは、屈折率１．５８のポリカーボネート材料で構成されている。導光板ＬＧの大きさは、第１方向Ｘに沿った長さＷ、第２方向Ｙに沿った長さＨ、第３方向Ｚに沿った長さ（厚さ）Ｔは、それぞれ９０ｍｍ、９０ｍｍ、２．０ｍｍである。

【0053】

導光板ＬＧの凸部ＴＲＶａは、第２方向Ｙに沿って延伸する三角柱形状を有している。凸部ＴＲＶａの第１方向Ｘに沿った断面形状は、頂角θ１が６０°の二等辺三角形である。
導光板ＬＧの凸部ＴＲＶは、第１方向Ｘに沿って延伸する三角柱形状を有している。導光板ＬＧの凸部ＴＲＶｂにおいて、第２方向Ｙに沿った断面形状は、底角θ２が２°（頂角１７６°）の二等辺三角形である。

【0054】

図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）に示すプリズムシートＰＲＭの線Ｃ１－Ｃ２に沿った断面図である。プリズムシートＰＲＭは、屈折率１．５２のアクリル材料で構成されている。プリズムシートＰＲＭは、上述のように、第１方向Ｘに沿って延伸する三角柱形状の凸部ＴＲＶｐが設けられている。凸部ＴＲＶｐの第２方向Ｙに沿った断面形状は、頂点が底辺より下方に位置する二等辺三角形である。凸部ＴＲＶｐの断面形状である二等辺三角形の頂角を、頂角θ３とする。図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）において、頂角θ３は６８°である。

【0055】

また図１８（Ａ）に示す反射シートＲＥＦは、銀蒸着正反射材により構成されている。光源素子ＬＳ１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

【0056】

図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示す発光装置ＩＬＤからの出射光について、出射角φｖ及びφｈ、並びに輝度についての関係を示したグラフが、図４（Ｂ）となる。図４（Ｂ）については、すでに詳述したので、ここでは説明は省略する。このように本実施例において、コリメート光を出射可能な発光装置を得ることができる。

【0057】

本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0058】

ＩＬＤ…発光装置、ＩＬＭ…照明装置、Ｌ…出射光、ＬＧ…導光板、ＬＧ１ｓ…側面、ＬＧ２ｓ…側面、ＬＧａ…主面、ＬＧｂ…主面、ＬＮＳ…液晶レンズ、ＬＳ…光源素子、ＬＳ１…光源素子、ＬＳ２…光源素子、ＬＳＭ…集光装置、ＰＲＭ…プリズムシート、ＲＥＦ…反射シート、ＴＲＶ…凸部、ＴＲＶａ…凸部、ＴＲＶｂ…凸部、ＴＲＶｂａ…凸部、ＴＲＶｐ…凸部、ＶＬＹａ…谷部、ＶＬＹｂ…谷部、Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向、Ｚ…第３方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】