JP3896895B2 - 面発光装置の導光板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光を発光面全体に広げて出力するための面発光装置の導光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶バックライトなどの光源として、点光源であるＬＥＤチップからの光を面状に発光させる面発光装置が用いられている。この面発光装置は、対向する主面を有する導光板の一端面から１又は２以上の発光ダイオードからの光を入射してその導光板の一方の主面全体から光を出射させるように構成される。
すなわち、図２０の平面図に示すように、外枠９０３に、第１の主面と第２の主面とを有し透過性樹脂からなる導光板９０１と、その導光板９０１の端面に対向するように設けられた発光ダイオード９０２と、導光板の第２の主面側に設けられた反射体（図示せず）とを有してなり、発光ダイオード９０２からの光を導光板９０１の一方の主面全体から光を出射させる
【０００３】
以上のように構成された面発光装置では、発光ダイオード９０２から出力された光が導光板９０１を伝播されるにしたがって減少し、光源から離れるにしたがって光量が減少するので、反射面である第２の主面に光拡散ドットパターンを形成し均一な面発光を得ようとしている。この光拡散ドットパターンは光源から離れるにしたがって、ドットの密度又は各ドットの面積を順次増加させる等により、光拡散ドットが占める面積を順次増加させて発光面内における輝度の均一化を図っている。
図２１は、特開平８−２７１８９３号公報に開示された導光板反射面の光拡散ドットパターンを示す平面図であり、この例では、光源１０１から離れるにしたがって、ドット１０２の面積を順次大きくして、光源から離れるにしたがって光拡散ドットが占める面積の割合を順次増加させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１に示す従来例の光拡散ドットパターンでは、光拡散ドットの配列に起因した輝線が発生するという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、発光面からの均一な発光が可能でかつ輝線の発生を抑制できる導光板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係る面発光装置の導光板は、互いに対向する出射面と反射面を有し、一端面又は対向する２端面に設けられた光源から入力される光を、上記出射面から均一に出射するように上記反射面に複数のドットが形成された面発光装置の導光板において、上記ドットは、一定の分布密度を有する領域として定義される帯状領域が形成されるように配置され、上記帯状領域の分布密度が、光源から入力される光の減衰量に応じて光源から離れるにしたがって一定量だけ順次増加するように設定され、上記各帯状領域において、上記ドットが配列されることにより隣接する帯状領域に向かう方向の複数の縦ラインが略等間隔に形成され、上記各帯状領域に上記ドットにより形成される縦ラインの間隔は、隣接する帯状領域の間においては互いに異なるように設定されていることを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係る面発光装置の導光板では、隣接する上記帯状領域間において、縦ラインの間隔を互いに異ならせているので、長い距離に亙って縦ラインが１つの直線を構成することがなく、輝線の発生を防止できる。
また、上記帯状領域の分布密度が、光源から入力される光の減衰量に応じて光源から離れるにしたがって一定量だけ順次増加するように設定されているので、均一な面発光が可能になる。
【０００８】
また、本発明に係る面発光装置の導光板では、上記各帯状領域において、上記ドットを上記縦ラインと直交する複数の横ラインが形成されるように配列し、上記縦ライン間の間隔と上記横ライン間の間隔とをその帯状領域におけるドットの分布密度に基いて設定するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明に係る上記面発光装置の導光板において、上記光源が設けられた端面の両側に位置する反射面の一部において、上記ドットが光の減衰量に応じて設定された密度になるようにランダムに配置されるように構成してもよい。
【００１１】
さらに、本発明に係る上記面発光装置の導光板において、上記光源の近傍に位置する反射面の一部において、上記ドットが光の減衰量に応じて設定された密度になるようにランダムに配置されるように構成してもよい。
【００１２】
またさらに、本発明に係る面発光装置の導光板においては、上記ドットがそれぞれ凹部と凸部とを有することが好ましく、これにより、各ドットでより効果的に光を散乱させることができる。
【００１３】
また、上記各ドットは凸部とその凸部の周りに形成された凹部により構成されていてもよく、凹部とその凹部の周りに形成された凸部により構成されていてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の面発光装置の導光板にについて説明する。
実施の形態１．
本実施の形態１の導光板は、一方の主面である出射面に対向する他方の主面である反射面に所定の分布を満足するように多数のドットを形成することにより、光源から入力される光が出射面から均一に出射されるように構成した面発光装置の導光板であって、上記所定の分布を本願特有のドットパターンにより実現したものである。
すなわち、本実施の形態１の導光板では、反射面において光源１０が設けられる端面の両側に位置する隅部５２ａ，５２ｂを除く、反射面の主要な部分に以下のようにドットが形成されている。
尚、図１は導光板の反射面に形成されたドットの分布を示す平面図であり、図２は図１の一部分（５１の符号を付して示す部分）の拡大図である。
【００１５】
（一定のドット密度を有する帯状領域）
第１に本実施の形態１の反射面において、図２に示すように、ドットは、一定のドット密度を有する領域が帯状に形成されるように配置される。
この帯状に形成された各帯状領域Ｒｋ（ｋ＝１，２，３，・・・，ｎ）は、図３に示すドット密度曲線Ｃ１において、ドット密度がΔＤｙだけ増加する毎に境界を設定することにより定義される。
また、各帯状領域Ｒｋのドット密度は、例えば、各領域にそれぞれ対応するドット密度曲線Ｃ１上における最大ドット密度と最低ドット密度の平均値であるドット密度Ｄｋに設定することができ、各帯状領域Ｒｋ内においてはドット密度が一定（その帯状領域Ｒｋ内ではどこの部分についてもドット密度はＤｋである。）になるようにドットを形成する。
すなわち、帯状領域Ｒｋは、一定の分布密度を有する領域として定義される。
尚、本実施の形態１において、各帯状領域Ｒｋの幅ΔＬｘｋは、導光板の長さに比較して十分小さく設定され、各帯状領域Ｒｋ内において、ドット密度を一定に設定しても、実質的には、本実施の形態１のドット密度は、図３のドット密度曲線Ｃ１に従って設定したものと同等とみなすことができる。
【００１６】
（各帯状領域Ｒｋにおけるドットの配列）
本実施の形態１の各帯状領域Ｒｋにおいて、図２に示すように、ドットは、隣接する帯状領域に向かう方向（本実施の形態１では導光板の長手方向に一致する方向）に縦ライン１ｋを形成するように配列される。
また、各帯状領域Ｒｋにおいて、ドットは縦ライン１ｋと直交する複数の横ライン２ｋを形成するように配列される。
ここで、縦ライン１ｋ間の間隔と横ライン２ｋ間の間隔とは、その帯状領域Ｒｋに要求されるドットの分布密度Ｄｋを満足するように設定される。
【００１７】
（隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間において満足すべきドット配列条件）
本実施の形態１において、各帯状領域Ｒｋにおいてドット配列により形成される縦ライン１ｋ間の間隔は、隣接する帯状領域Ｒｋ＋１においてドット配列により形成される縦ライン１ｋ＋１間の間隔とは異なるように設定される。
また、隣接する２つの帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１の間では、一方の帯状領域Ｒｋにおいてドットにより形成される縦ライン１ｋと、他方の帯状領域Ｒｋ＋１においてドットにより形成される縦ライン１ｋ＋１とが１つの直線を構成しないようにドットを配列する。
【００１８】
また、本発明では、輝線が発生しやすい部分ほど、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋと帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１の距離を大きくすることが好ましく、これによってより効果的に輝線の発生を抑制できる。従って、導光板の反射面において、光源の光軸の延長線の近傍では、帯状領域Ｒｋの隣接する縦ライン１ｋの中心線上に帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１が位置するように設定することが好ましい。
【００１９】
このように、本実施の形態１では、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間において、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋ間の間隔と帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１間の間隔とを異なるように設定し、かつ帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋと、帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１とが１つの直線を構成しないように配列させることにより、配列されたドットが長い距離に亙って１つの直線を形成することがないので、輝線の発生を防止できる。
すなわち、本実施の形態１では、各帯状領域Ｒｋにおいてはドットが直線上に配列されているが、各帯状領域Ｒｋは限られた領域に制限されているので、配列されたドットが長い距離に亙って１つの直線を形成することがなく、各帯状領域Ｒｋにおいてドットが直線上に配列されていてもそれにより視認される輝線が生じることはない。
このように、本実施の形態１では、各帯状領域Ｒｋ内においてはドットを一定の規則に従って配列することによりドットの偏在を防止し、隣接する帯状領域間では互いに配列規則を異ならせることにより輝線の発生を防止している。
【００２０】
ここで、本実施の形態１では、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間において、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋ間の間隔と帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１間の間隔とを異なるように設定し、かつ帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋと、帯状領域Ｒｋ＋１の縦ラインＲｋ＋１とが１つの直線を構成しないようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、いずれか一方の条件を満たすように各帯状領域における縦ラインの位置を設定するようにすればよい。
【００２１】
すなわち、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間において、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋ間の間隔と帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１間の間隔とを異なるように設定すると、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間に跨って一部のドットが１つの直線を構成することがあっても、３つの帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１，Ｒｋ＋２間に亙って１つの直線を構成することはほとんどない。従って、本発明では、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間において、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋ間の間隔と帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１間の間隔とを異なるように設定するだけで、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
また、１つの帯状領域Ｒｋ内において、例えば、中央部付近の縦ライン１ｋ間の間隔とその両側の部分での縦ライン１ｋ間の間隔とが異なるようにドットを配列させた場合、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋと帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１とが１つの直線を構成しないようにさえすれば、本実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
【００２２】
（反射面の隅部５２ａ，５２ｂにおけるドット配置）
また、本実施の形態１の導光板では、反射面において、光源１０が設けられる端面の両側に位置する隅部５２ａ，５２ｂでは、ドットを所定の密度になるようにランダムに配置している。
隅部５２ａ，５２ｂは、光源の指向性に因り光が伝達されないために暗くなる部分であるために、他の部分に比較してドット密度を高くする必要があり、一定の規則に従って配列する必要もないことから、本実施の形態１ではランダムにドットを配置することにした。
ここで、隅部５２ａ，５２ｂは、帯状領域と同様の規則に従ってドットを配置した後、さらにドットをランダムに追加するようにして所定の密度のランダム配置を実現しても良い。
【００２３】
以下、本実施の形態１のドットの配列パターンの設定方法の一例について説明する。
（第１ステップ）
本方法では、まず、導光板の形状及び実際にドットを形成する場合に適用する製造方法等を考慮して、ドットのサイズを決定する。
（第２ステップ）
次に、発光面における発光強度が面内で均一になるように、反射面における各位置の面積率（単位面積あたりにドットが占める面積の割合）を設定する。ここで、面積率は光源から入力される光の減衰量に応じて設定し、面積率は光の減衰量が大きい所ほど大きくなる。
そして、その面積率とステップ１で決定されたドットのサイズとに基いて、ドット密度曲線（図３に示すＣ１）を作成する。
【００２４】
（第３ステップ）
次に、第２ステップで作成したドット密度曲線（図３に示すＣ１）に基いて、ドット密度がΔＤｙだけ増加する毎に境界を設定することにより、帯状領域Ｒｋ（ｋ＝１，２，３，・・・，Ｒｎ）を定義し、各帯状領域Ｒｋのドット密度を、例えば、各領域にそれぞれ対応するドット密度曲線Ｃ１上における最大ドット密度と最低ドット密度の平均値であるドット密度Ｄｋに設定する。
【００２５】
（第４ステップ）
次に、各領域に対して設定されたドット密度Ｄｋに基いて、図４に示すように、各帯状領域Ｒｋをさらに格子に区切り、各格子Ｌａｋの中心にドットを１つ配置する。すなわち、各格子Ｌａｋに対してそれぞれ１つのドットを形成することにより、帯状領域Ｒｋにおいてドット密度Ｄｋが実現されるように、各格子Ｌａｋの大きさを設定する。
より具体的には、まず、各格子の面積ＳＬａを次の（１）式により求め、その求めた面積の平方根から各格子の１辺の長さＰを決定する（（２）式）。
面積ＳＬａ＝（単位面積）／（ドット密度Ｄｋ）…（１）
格子の１辺の長さＰ＝√（面積ＳＬａ）…（２）
【００２６】
以上のようにしてドット配列を決定すると、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間においては、互いにドット密度が異なることから格子の１辺の長さが異なり、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋ間の間隔と帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１間の間隔とが異なるように設定される。
これにより、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋと帯状領域Ｒｋ＋１の縦ラインＲｋ＋１とが１つの直線を構成しないようにドットを配列させることができ、輝線の発生を防止できる。
尚、このようにしてドット配列を設定した場合、隣接する帯状領域において一部のドットが１つの直線上に配列される場合があり得るが、３つの帯状領域に亙って１つの直線を構成することは確率的にほとんどあり得ないので、視認される輝線の発生を防止できる。
また、言うまでもなく、上述のようにして配置されたドットは、各帯状領域を区切った格子の中心を格子点とする新たな格子を構成している。
【００２７】
以上の実施の形態１の面発光装置の導光板では、隅部５２ａ，５２ｂを除く反射面全体に帯状領域を定義することによりドットを配列した。
しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、反射面のうち光源に近い輝線の発生が特に顕著な部分（例えば、図１における５１で示す部分）において、より効果的に輝線の発生を防止できるようにドットを配置してもよい。
【００２８】
実施の形態２．
以下、実施の形態２の導光板について説明する。
本実施の形態２の導光板は、図５に示すように、光源１０が設けられる端面側のドット配列をランダムに配置したものであり、実施の形態１の導光板に比較してより効果的に輝線の発生を防止したものである。
具体的には実施の形態２の導光板において、光源１０が設けられる端面側のドットは、光源１０の前方の領域５３と、その領域５３の両側に位置する隅部５４ａ，５４ｂのドット配置を所定のドット密度を満足するようにかつランダムに配置し、領域５３及び隅部５４ａ，５４ｂを除く領域５７（光源１０が設けられる端面から離れた領域）のドット配置を実施の形態１と同様にしたものである。
【００２９】
以下、本発明に係る実施の形態２における領域５３及び隅部５４ａ，５４ｂのドット配置について詳細に説明する。
実施の形態２の導光板反射面の光拡散ドットパターンにおいて、領域５３では、光源１０から入力される光の減衰量に対応して光源１０から離れるほどドット密度が増加するようにかつドットが直線上に並ばないようにランダムに配置された分布を有することを特徴とし、これにより導光板の出射面（特に光源１０の近傍）における輝線の発生を抑制している。
尚、実施の形態２において、領域５３のドット密度は実施の形態１で説明した図３のドット密度曲線に基づいて設定される。
【００３０】
以下、本実施の形態２における、領域５３の光拡散ドットパターンの作成方法について図６のフローチャートを参照しながら説明する。
本作成方法において、ステップＳ１では、導光板の形状、光の入射位置（光源を設ける位置）及びドットの形状と寸法を含む、光拡散ドットパターンを作成する上で必要な導光板に係るデータを入力する。
次に、ステップＳ２では、ステップＳ１で入力された導光板に係るデータ（導光板の形状及びドットの形状と寸法）に基づいて、導光板反射面における縦横の分割数を決定する。
【００３１】
ここで、この縦横の分割数の決定においては、分割後の各領域の１辺がそれぞれ、ドットの直径の倍数又は略倍数に設定することが好ましい。このようにすると、各領域において隙間無くドットを形成することができ、かつ隣接する領域間においてもドット間の隙間を無くすことができる。
また、本発明において、ドット密度を滑らかに変化させることができるように、好ましくは、決定する縦横の分割数は分割された領域が概ね正方形になるようにかつ、分割された領域に形成することができるドットの最大数が以下の関係を満足するように分割数を決定する。
すなわち、ドットが円形である場合、各領域に配置することができるドットの最大個数とドットの径との積が５〜１０（ｍｍ個）となるようにメッシュ分割する。
また、ドットが正方形である場合、各領域に配置することができるドットの最大個数とドットの１辺との積が５〜１０（ｍｍ個）となるようにメッシュ分割する。
【００３２】
このステップＳ２の処理の一例を示すと、例えば、導光板のサイズが縦６６ｍｍ、横１８ｍｍ、ドットが径６０μｍの円形である場合、以下のようにする。
まず、上述した関係から領域内の最大ドット数の好ましい範囲として、８３個〜１６７個（（５〜１０）ｍｍ個／０．０６ｍｍ）を得る。
次に、この最大ドット数の好ましい範囲から略正方形の領域の１辺に並ぶドットの好ましい個数として、９〜１３個を得る。
このようにして得られた領域の縦横それぞれの１辺に並ぶ好ましいドットの個数（９〜１３個）とドット径０．０６ｍｍを乗じて得た値を目安として、各領域の１辺の値として好ましい範囲を設定する。
例えば、上記寸法の導光板の場合、縦方向を１００分割で縦方向の１辺が０．６６０ｍｍになるように、横方向を３０分割して横方向の１辺が０．６００ｍｍになるように分割する。
このように分割すると、各領域においてドットを縦方向に１１個、横方向に１０個配列させると、１１０個のドットを隙間なく各ドットに並べることができる。また、このように分割すると隣接する領域間においてドット間に隙間が形成されないようにドットを配列させることができる。
【００３３】
ステップＳ３では、ステップＳ２で分割した各領域に形成するドットの必要個数を、導光板における光の減衰量に対応させて決定する。
具体的には、導光板における光の減衰量に対応する密度関数を作成し、その密度関数に基いて各領域に形成するドットの必要個数を決定する。
この密度関数は、導光板反射面における光源からの距離及び方向（すなわち、反射面における位置）に対するドットの密度分布を表すものであり、光の減衰が小さい光源に近いところでは小さくなり、光の減衰が大きい光源から離れた所では大きくなる。また、密度関数は、光源の光軸との角度が大きい所では密度は大きくなり、光源の光軸との角度が小さい所では密度が小さくなる傾向がある。
【００３４】
光源が複数ある場合の密度関数は、個々の光源に対応して作成された密度関数を全ての総計に基づいて作成することができる。
図７には、ステップＳ３で決定された各領域に形成するドットの必要個数の一覧表の一例を示す（縦横それぞれ５分割した例）。尚、図７の例では、１行目の３列の前方に光源が設けられる。
【００３５】
ステップＳ４では、例えばコンピュターのディスプレイ上で、導光板の反射面において、ステップＳ２で決定された分割数に対応するメッシュを切り、各分割領域に対応するマスを作成する。
尚、図８には、図７に対応させて５×５の２５個のマスＭ１１〜Ｍ５５に分割したメッシュの例を示している。
そして、ステップＳ５で、図９（ａ）に示すように、各マスに配列させ得る最大個数の、ドット形状に対応する直径Ｒの円（単にドット２１という。）を描く（最密充填配置）。
次に、ステップＳ６で、各マスにおいてステップＳ５で最密充填されたドット２１から余分のドットをランダムに削除することにより各マスに必要な個数（それぞれのマスに対してステップＳ３で決定された個数）のドット２１を残す。
これにより、各マスにはランダムに描かれた必要個数のドットに対応する円が形成される。
【００３６】
このようにして、光源から入力される光の減衰量に対応して光源から離れるほど密度が増加するようにかつドットが直線上に並ばないようにランダムに配置された分布を有する光拡散ドットパターンを作成することができる。
【００３７】
以上の実施の形態２において、ステップＳ５とステップＳ６では、全てのマスに最大個数の円を描いた後に、ステップＳ６に移り各マス毎に順次、最密充填された円から余分の円をランダムに削除するようにしても良いし、ステップＳ５で１つマスに最大個数の円を描き、次にステップＳ６でその最大個数の円を描いたマスから余分の円をランダムに削除し、その後各マス毎にステップＳ５とステップＳ６とを繰り返すようにしても良い。
【００３８】
実施の形態２の変形例
以上の実施の形態２の光拡散パターン作成方法では、ステップＳ５で各マスにドットに対応した円を整列させ、ステップＳ６で各マスにおいて配列された円からランダムに余分な円を抜き取るようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、ステップＳ５、ステップＳ６に代え以下のようにしてもよい。
すなわち、図１０（ａ）に示すように、メッシュ分割された各マスに互いにドットが重なることなく最大個数のドットを詰めることができるようにドットを配置する位置２２を設定し、
図１０（ｂ）に示すように、ドットを配置される位置を設定した各マスにおいて、ドットの個数がステップＳ３で決定した必要個数になるように位置にランダムに直径Ｒのドット２１を配置する。
このようにしても、光源から入力される光の減衰量に対応して光源から離れるほど密度が増加するようにかつドットが直線上に並ばないようにランダムに配置された分布を有する光拡散ドットパターンを作成することができる。
【００３９】
以上の実施の形態２及び実施の形態２の変形例の光拡散ドットパターンの作成方法によれば、出射面の輝線の発生を抑制できる光拡散ドットパターンを簡単でかつ容易にしかも短時間で作成できる。
また、以上の実施の形態２及び実施の形態２の変形例の光拡散ドットパターンの作成方法によれば、光拡散ドットパターンの修正を容易にできる。
【００４０】
以上の実施の形態２では、ドット形状を円形として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば四角形等の他の形状であってもよい。
以上のようにしても実施の形態２と同様の効果が得られる。
尚、この場合、例えば、ステップＳ１〜Ｓ６にしたがって作成された光拡散ドットパターンにおいて、各円形のドットの中心を実際に形成する四角形のドットの中心を一致させるようにして、四角形ドットからなる光拡散ドットパターンを形成するようにすればよい。
【００４１】
また、以上の実施の形態２では、ドット形状を円形としてかつドット間に隙間なくドット１を設けるようにして光拡散ドットパターンを作成する方法について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば一定の間隔をおいて形成される直径ｒのドット（ｒ＜Ｒ）を実際に形成する場合においても適用することができる。
尚、この場合も、例えば、ステップＳ１〜Ｓ６にしたがって作成された光拡散ドットパターンにおいて、隙間なく形成された直径Ｒの円形のドット１の中心と、実際に形成する直径ｒがＲより小さい円形のドットの中心を一致させるようにして一定の隙間を有するドットからなる光拡散ドットパターンを形成することができる。
この場合、最も近接して形成される隣接するドット間の間隔は、同一マス内及び隣接するマス間とも（Ｒ−ｒ）となる。
【００４２】
（ランダム配置を適用する領域５３の設定）
実施の形態２において、ドットをランダム配置する領域５３は、例えば次のようにして設定する。
上述したように実施の形態２は、特に輝線の発生しやすい場所にドットのランダム配置を適用したものである。
従って、導光板において輝線が発生しやすい場所は光源１０から一定の距離内にある部分であることを考慮すると、光源１０の発光点を中心とする円によってドットをランダム配置する位置を定義できる。
具体的には、図１１に示すように、光源１０が設けられる一端面中央を中心として、例えば、導光板の幅に等しい直径の半円Ｃ５３を描き、その半円Ｃ５３内部の隅部５４ａ，５４ｂを除いた部分を、ドットをランダムに配置する領域５３として定義する。この範囲に領域５３を定義し、この領域５３及び隅部５４ａ，５４ｂを除いた他の部分に実施の形態１で説明した配列を適用すると、導光板の発光面において極めて高い輝度の均一性が得られる。
ここで、半円Ｃ５３内から隅部５４ａ，５４ｂを除く理由は、隅部５４ａ，５４ｂは光源１０の指向性の関係で輝線が発生しにくい部分であるからである。この隅部５４ａ，５４ｂでは、光源１０が指向性を有する関係上、他の部分に比較して暗くなる（光の減衰量が大きい）部分であることから、その光の減衰量に応じてドットを多くすることが好ましい。
尚、隅部５４ａ，５４ｂでは、その好ましいドット密度を満足する限り、ドットをランダムに配置してもよいし、規則的に配置してもよい。
【００４３】
また、図１１に示すようにしてドットをランダム配置する領域５３を定義する場合、輝線の発生しやすい部分は例えば光源の指向特性等により変化するものであり、光源の特性に応じて半円Ｃ５３の直径は導光板の幅より適宜小さくすることもできる。
【００４４】
また、本実施の形態２では、図１１に示す扇形の領域５３に代えて、図１２に示すようにして領域５３を定義してもよい。
すなわち、図１２では、図１１において説明した半円Ｃ５３の接線であって光源が設けられる端面に平行な領域境界線Ｔ５３より光源側の領域として定義される領域から隅部５４ａ，５４ｂを除いた部分を領域５３として定義してもよい。
また、この場合、領域５３は領域境界線Ｔ５３をさらに光源から０〜５ｍｍ程度離した領域境界線Ｔ５３ａにより定義してもよい。
【００４５】
以上のようにして定義された領域５３より光源から離れた部分（図１３において５８の符号を付して示す部分）では、図１３に示すように、側面によって反射された光と光源から直進してきた光とが混ざり合い、輝線の発生が抑えられる。
【００４６】
以上のように、本発明では、光源の指向特性等の影響によって特に輝線の発生が著しい部分には、実施の形態２で示したドットをランダム配置することが好ましく、これによって、より効果的に輝線の発生を防止できる。
【００４７】
変形例．
（ドットの形状）
本発明において、ドットは凹部からなるドットであっても良いし、凸部からなるドットであっても良く、後述の種々の形状のものが適用できる。
以下、図１４〜図１９を参照しながら、本発明において使用することができる好ましいドット形状について説明する。ここで、図１４〜図１９においてそれぞれ、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
尚、本発明は図１４〜図１９に示すドット形状に限定されるものではなく、それ以外の形状であっても適用できる。
【００４８】
以下、各図に示された形状について簡単に説明する。
図１４は、反射基準面Ｒｆより窪んだ比較的単純な凹部により形成されたドットであり、本形状のドットは製作が容易である。
また、図１５は、反射基準面Ｒｆより盛り上がった峰がリング状に形成されたドットであり、図１６は図１４の凹部からなるドットにおいて周囲が盛り上がったドットであり、図１５及び図１６のドットは、図１４の単純な凹部からなるドットに比較して高い光散乱効果を有する。
【００４９】
図１７は、反射基準面Ｒｆより盛り上がった比較的単純な凸部により形成されたドットであり、本形状のドットは製作が容易である。
また、図１８は、反射基準面Ｒｆより窪んだドットにおいて中央部が盛り上がったドットであり、図１８は図１７の凸部からなるドットにおいて周囲が窪んだドットである。この図１８及び図１９のドットは、図１７の単純な凸部からなるドットに比較して高い光散乱効果を有する。
【００５０】
図１５、図１６、図１８、図１９に示す１つのドットに凸部と凹部を有する光散乱能が高いドットは、例えば、先の尖ったピンを樹脂板に押し付けて凹部を形成する際にその凹部の周りが盛り上がることを利用することにより比較的簡単に作製でき、押圧条件の管理により高い再現性も確保できる。また、この方法は複数のピンを有する金型においても適用することができ、大量生産も可能である。
【００５１】
本発明において、上述のドットの形状によりドットの光散乱能が異なることを利用すると、実施の形態１及び２で説明したドット密度と配列に加えて各ドットの形状も含めて発光面の各部分における輝度を調整できる。このようにすると、ドット密度と配列だけでは調整しきれなかったより微妙な発光面の輝度調整が可能となる。
特に、光の光量が少なくなりがちな隅部５４ａ，５４ｂや、光源から離れた光量が少なく暗くなりやすい部分などのドット密度と配列だけでは十分に輝度を高くできなかった部分において、ドットの形状により光の拡散を効果的に行うことにより、発光輝度を高くできる。
【００５２】
さらに、図１４〜図１９では、平面形状が円形のドットを用いた例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、四角形又は多角形等の他の形状であつてもよい。
実施の形態１及び２において、円形のドットを用いた場合は、ドット密度は１０〜７８．５％に設定することが好ましく、四角形のドットを用いた場合は、ドット密度は１０〜１００％に設定することが好ましい。
さらに、本発明では、必要に光の散乱量に応じて各領域毎にドットの形状を異なるようにしてもよく、これによりより発光面における発光輝度をより均一にできる。
【００５３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る面発光装置の導光板は、反射面において、上記ドットが、一定の分布密度を有する領域として定義される帯状領域を形成するようにかつその隣接する帯状領域間において長い距離に亙って縦ラインが１つの直線を構成することがないように配置されているので、輝線の発生を防止できる。
また、本発明では、輝線の発生が顕著な部分において必要なドット密度を満足するようにドットをランダムに配置することもでき、これによってより効果的に輝線の発生を防止できる。
従って、本発明によれば、発光面からの均一な発光が可能でかつ輝線の発生を抑制できる導光板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施の形態１の導光板の反射面に形成されたドットの分布を示す平面図である。
【図２】 図１の一部分５１を拡大して示す平面図である。
【図３】 実施の形態１に係る導光板の反射面に形成するドットのドット密度曲線を示すグラフである。
【図４】 本実施の形態１に係るドットパターンの設定方法において、各帯状領域に格子を形成した時の平面図である。
【図５】 本発明に係る実施の形態２の導光板の反射面に形成されたドットの分布を示す平面図である。
【図６】 本発明に係る実施の形態２の領域５３における光拡散パターン作成方法のフローチャートである。
【図７】 実施の形態２の光拡散パターン作成方法におけるステップＳ３で決定された各領域に形成するドットの必要個数の一覧表の一例を示す図である。
【図８】 実施の形態２の光拡散パターン作成方法におけるステップＳ４で、導波路の反射面をメッシュに切った例を示す平面図である。
【図９】 （ａ）は実施の形態２の光拡散パターン作成方法におけるステップＳ５で、各マスに配列させ得る最大個数のドット形状に対応する円を描いた状態を示す図であり、（ｂ）はステップＳ６で、各マスにおいてステップＳ５で最密充填された円から余分の円をランダムに削除することにより各マスに必要な個数の円を残した状態を示す図である。
【図１０】 （ａ）は、本発明に係る変形例の光拡散パターン作成方法において、メッシュ分割された各マスに互いにドットが重なることなく最大個数のドットを詰めることができるようにドットを配置する位置を設定した状態を示す図であり、（ｂ）は、ドットを配置される位置を設定した各マスにおいて、ドットの個数がステップＳ３で決定した必要個数になるように位置にランダムにドットを配置する後の状態を示す図である。
【図１１】 実施の形態２における領域５３の範囲を示す平面図である。
【図１２】 実施の形態２において、図１１とは異なる範囲に設定された領域５３を示す平面図である。
【図１３】 実施の形態２において光の進行を図示した平面図である。
【図１４】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例１）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１５】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例２）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１６】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例３）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１７】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例４）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１８】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例５）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１９】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例６）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図２０】 一般的な面発光装置の平面図である。
【図２１】 従来の導光板の反射面に形成されたドットパターンの一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ｋ…縦ライン、
２ｋ…横ライン、
１０…光源、
２１…ドット、
５３…ドットをランダム配置する領域、
５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂ…隅部、
Ｒｋ…帯状領域。
Ｍ１１〜Ｍ５５ メッシュを切ることにより形成されたマス。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光を発光面全体に広げて出力するための面発光装置の導光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶バックライトなどの光源として、点光源であるＬＥＤチップからの光を面状に発光させる面発光装置が用いられている。この面発光装置は、対向する主面を有する導光板の一端面から１又は２以上の発光ダイオードからの光を入射してその導光板の一方の主面全体から光を出射させるように構成される。
すなわち、図２０の平面図に示すように、外枠９０３に、第１の主面と第２の主面とを有し透過性樹脂からなる導光板９０１と、その導光板９０１の端面に対向するように設けられた発光ダイオード９０２と、導光板の第２の主面側に設けられた反射体（図示せず）とを有してなり、発光ダイオード９０２からの光を導光板９０１の一方の主面全体から光を出射させる
【０００３】
以上のように構成された面発光装置では、発光ダイオード９０２から出力された光が導光板９０１を伝播されるにしたがって減少し、光源から離れるにしたがって光量が減少するので、反射面である第２の主面に光拡散ドットパターンを形成し均一な面発光を得ようとしている。この光拡散ドットパターンは光源から離れるにしたがって、ドットの密度又は各ドットの面積を順次増加させる等により、光拡散ドットが占める面積を順次増加させて発光面内における輝度の均一化を図っている。
図２１は、特開平８−２７１８９３号公報に開示された導光板反射面の光拡散ドットパターンを示す平面図であり、この例では、光源１０１から離れるにしたがって、ドット１０２の面積を順次大きくして、光源から離れるにしたがって光拡散ドットが占める面積の割合を順次増加させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１に示す従来例の光拡散ドットパターンでは、光拡散ドットの配列に起因した輝線が発生するという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、発光面からの均一な発光が可能でかつ輝線の発生を抑制できる導光板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係る面発光装置の導光板は、互いに対向する出射面と反射面を有し、一端面又は対向する２端面に設けられた光源から入力される光を、上記出射面から均一に出射するように上記反射面に複数のドットが形成された面発光装置の導光板において、上記ドットは、一定の分布密度を有する領域として定義される帯状領域が形成されるように配置され、上記帯状領域の分布密度が、光源から入力される光の減衰量に応じて光源から離れるにしたがって一定量だけ順次増加するように設定され、上記各帯状領域において、上記ドットが配列されることにより隣接する帯状領域に向かう方向の複数の縦ラインが略等間隔に形成され、上記各帯状領域に上記ドットにより形成される縦ラインの間隔は、隣接する帯状領域の間においては互いに異なるように設定されていることを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係る面発光装置の導光板では、隣接する上記帯状領域間において、縦ラインの間隔を互いに異ならせているので、長い距離に亙って縦ラインが１つの直線を構成することがなく、輝線の発生を防止できる。
また、上記帯状領域の分布密度が、光源から入力される光の減衰量に応じて光源から離れるにしたがって一定量だけ順次増加するように設定されているので、均一な面発光が可能になる。
【０００８】
また、本発明に係る面発光装置の導光板では、上記各帯状領域において、上記ドットを上記縦ラインと直交する複数の横ラインが形成されるように配列し、上記縦ライン間の間隔と上記横ライン間の間隔とをその帯状領域におけるドットの分布密度に基いて設定するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明に係る上記面発光装置の導光板において、上記光源が設けられた端面の両側に位置する反射面の一部において、上記ドットが光の減衰量に応じて設定された密度になるようにランダムに配置されるように構成してもよい。
【００１１】
さらに、本発明に係る上記面発光装置の導光板において、上記光源の近傍に位置する反射面の一部において、上記ドットが光の減衰量に応じて設定された密度になるようにランダムに配置されるように構成してもよい。
【００１２】
またさらに、本発明に係る面発光装置の導光板においては、上記ドットがそれぞれ凹部と凸部とを有することが好ましく、これにより、各ドットでより効果的に光を散乱させることができる。
【００１３】
また、上記各ドットは凸部とその凸部の周りに形成された凹部により構成されていてもよく、凹部とその凹部の周りに形成された凸部により構成されていてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の面発光装置の導光板にについて説明する。
実施の形態１．
本実施の形態１の導光板は、一方の主面である出射面に対向する他方の主面である反射面に所定の分布を満足するように多数のドットを形成することにより、光源から入力される光が出射面から均一に出射されるように構成した面発光装置の導光板であって、上記所定の分布を本願特有のドットパターンにより実現したものである。
すなわち、本実施の形態１の導光板では、反射面において光源１０が設けられる端面の両側に位置する隅部５２ａ，５２ｂを除く、反射面の主要な部分に以下のようにドットが形成されている。
尚、図１は導光板の反射面に形成されたドットの分布を示す平面図であり、図２は図１の一部分（５１の符号を付して示す部分）の拡大図である。
【００１５】
（一定のドット密度を有する帯状領域）
第１に本実施の形態１の反射面において、図２に示すように、ドットは、一定のドット密度を有する領域が帯状に形成されるように配置される。
この帯状に形成された各帯状領域Ｒｋ（ｋ＝１，２，３，・・・，ｎ）は、図３に示すドット密度曲線Ｃ１において、ドット密度がΔＤｙだけ増加する毎に境界を設定することにより定義される。
また、各帯状領域Ｒｋのドット密度は、例えば、各領域にそれぞれ対応するドット密度曲線Ｃ１上における最大ドット密度と最低ドット密度の平均値であるドット密度Ｄｋに設定することができ、各帯状領域Ｒｋ内においてはドット密度が一定（その帯状領域Ｒｋ内ではどこの部分についてもドット密度はＤｋである。）になるようにドットを形成する。
すなわち、帯状領域Ｒｋは、一定の分布密度を有する領域として定義される。
尚、本実施の形態１において、各帯状領域Ｒｋの幅ΔＬｘｋは、導光板の長さに比較して十分小さく設定され、各帯状領域Ｒｋ内において、ドット密度を一定に設定しても、実質的には、本実施の形態１のドット密度は、図３のドット密度曲線Ｃ１に従って設定したものと同等とみなすことができる。
【００１６】
（各帯状領域Ｒｋにおけるドットの配列）
本実施の形態１の各帯状領域Ｒｋにおいて、図２に示すように、ドットは、隣接する帯状領域に向かう方向（本実施の形態１では導光板の長手方向に一致する方向）に縦ライン１ｋを形成するように配列される。
また、各帯状領域Ｒｋにおいて、ドットは縦ライン１ｋと直交する複数の横ライン２ｋを形成するように配列される。
ここで、縦ライン１ｋ間の間隔と横ライン２ｋ間の間隔とは、その帯状領域Ｒｋに要求されるドットの分布密度Ｄｋを満足するように設定される。
【００１７】
（隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間において満足すべきドット配列条件）
本実施の形態１において、各帯状領域Ｒｋにおいてドット配列により形成される縦ライン１ｋ間の間隔は、隣接する帯状領域Ｒｋ＋１においてドット配列により形成される縦ライン１ｋ＋１間の間隔とは異なるように設定される。
また、隣接する２つの帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１の間では、一方の帯状領域Ｒｋにおいてドットにより形成される縦ライン１ｋと、他方の帯状領域Ｒｋ＋１においてドットにより形成される縦ライン１ｋ＋１とが１つの直線を構成しないようにドットを配列する。
【００１８】
また、本発明では、輝線が発生しやすい部分ほど、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋと帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１の距離を大きくすることが好ましく、これによってより効果的に輝線の発生を抑制できる。従って、導光板の反射面において、光源の光軸の延長線の近傍では、帯状領域Ｒｋの隣接する縦ライン１ｋの中心線上に帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１が位置するように設定することが好ましい。
【００１９】
このように、本実施の形態１では、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間において、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋ間の間隔と帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１間の間隔とを異なるように設定し、かつ帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋと、帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１とが１つの直線を構成しないように配列させることにより、配列されたドットが長い距離に亙って１つの直線を形成することがないので、輝線の発生を防止できる。
すなわち、本実施の形態１では、各帯状領域Ｒｋにおいてはドットが直線上に配列されているが、各帯状領域Ｒｋは限られた領域に制限されているので、配列されたドットが長い距離に亙って１つの直線を形成することがなく、各帯状領域Ｒｋにおいてドットが直線上に配列されていてもそれにより視認される輝線が生じることはない。
このように、本実施の形態１では、各帯状領域Ｒｋ内においてはドットを一定の規則に従って配列することによりドットの偏在を防止し、隣接する帯状領域間では互いに配列規則を異ならせることにより輝線の発生を防止している。
【００２０】
ここで、本実施の形態１では、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間において、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋ間の間隔と帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１間の間隔とを異なるように設定し、かつ帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋと、帯状領域Ｒｋ＋１の縦ラインＲｋ＋１とが１つの直線を構成しないようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、いずれか一方の条件を満たすように各帯状領域における縦ラインの位置を設定するようにすればよい。
【００２１】
すなわち、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間において、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋ間の間隔と帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１間の間隔とを異なるように設定すると、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間に跨って一部のドットが１つの直線を構成することがあっても、３つの帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１，Ｒｋ＋２間に亙って１つの直線を構成することはほとんどない。従って、本発明では、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間において、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋ間の間隔と帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１間の間隔とを異なるように設定するだけで、実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
また、１つの帯状領域Ｒｋ内において、例えば、中央部付近の縦ライン１ｋ間の間隔とその両側の部分での縦ライン１ｋ間の間隔とが異なるようにドットを配列させた場合、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋと帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１とが１つの直線を構成しないようにさえすれば、本実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
【００２２】
（反射面の隅部５２ａ，５２ｂにおけるドット配置）
また、本実施の形態１の導光板では、反射面において、光源１０が設けられる端面の両側に位置する隅部５２ａ，５２ｂでは、ドットを所定の密度になるようにランダムに配置している。
隅部５２ａ，５２ｂは、光源の指向性に因り光が伝達されないために暗くなる部分であるために、他の部分に比較してドット密度を高くする必要があり、一定の規則に従って配列する必要もないことから、本実施の形態１ではランダムにドットを配置することにした。
ここで、隅部５２ａ，５２ｂは、帯状領域と同様の規則に従ってドットを配置した後、さらにドットをランダムに追加するようにして所定の密度のランダム配置を実現しても良い。
【００２３】
以下、本実施の形態１のドットの配列パターンの設定方法の一例について説明する。
（第１ステップ）
本方法では、まず、導光板の形状及び実際にドットを形成する場合に適用する製造方法等を考慮して、ドットのサイズを決定する。
（第２ステップ）
次に、発光面における発光強度が面内で均一になるように、反射面における各位置の面積率（単位面積あたりにドットが占める面積の割合）を設定する。ここで、面積率は光源から入力される光の減衰量に応じて設定し、面積率は光の減衰量が大きい所ほど大きくなる。
そして、その面積率とステップ１で決定されたドットのサイズとに基いて、ドット密度曲線（図３に示すＣ１）を作成する。
【００２４】
（第３ステップ）
次に、第２ステップで作成したドット密度曲線（図３に示すＣ１）に基いて、ドット密度がΔＤｙだけ増加する毎に境界を設定することにより、帯状領域Ｒｋ（ｋ＝１，２，３，・・・，Ｒｎ）を定義し、各帯状領域Ｒｋのドット密度を、例えば、各領域にそれぞれ対応するドット密度曲線Ｃ１上における最大ドット密度と最低ドット密度の平均値であるドット密度Ｄｋに設定する。
【００２５】
（第４ステップ）
次に、各領域に対して設定されたドット密度Ｄｋに基いて、図４に示すように、各帯状領域Ｒｋをさらに格子に区切り、各格子Ｌａｋの中心にドットを１つ配置する。すなわち、各格子Ｌａｋに対してそれぞれ１つのドットを形成することにより、帯状領域Ｒｋにおいてドット密度Ｄｋが実現されるように、各格子Ｌａｋの大きさを設定する。
より具体的には、まず、各格子の面積ＳＬａを次の（１）式により求め、その求めた面積の平方根から各格子の１辺の長さＰを決定する（（２）式）。
面積ＳＬａ＝（単位面積）／（ドット密度Ｄｋ）…（１）
格子の１辺の長さＰ＝√（面積ＳＬａ）…（２）
【００２６】
以上のようにしてドット配列を決定すると、隣接する帯状領域Ｒｋ，Ｒｋ＋１間においては、互いにドット密度が異なることから格子の１辺の長さが異なり、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋ間の間隔と帯状領域Ｒｋ＋１の縦ライン１ｋ＋１間の間隔とが異なるように設定される。
これにより、帯状領域Ｒｋの縦ライン１ｋと帯状領域Ｒｋ＋１の縦ラインＲｋ＋１とが１つの直線を構成しないようにドットを配列させることができ、輝線の発生を防止できる。
尚、このようにしてドット配列を設定した場合、隣接する帯状領域において一部のドットが１つの直線上に配列される場合があり得るが、３つの帯状領域に亙って１つの直線を構成することは確率的にほとんどあり得ないので、視認される輝線の発生を防止できる。
また、言うまでもなく、上述のようにして配置されたドットは、各帯状領域を区切った格子の中心を格子点とする新たな格子を構成している。
【００２７】
以上の実施の形態１の面発光装置の導光板では、隅部５２ａ，５２ｂを除く反射面全体に帯状領域を定義することによりドットを配列した。
しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、反射面のうち光源に近い輝線の発生が特に顕著な部分（例えば、図１における５１で示す部分）において、より効果的に輝線の発生を防止できるようにドットを配置してもよい。
【００２８】
実施の形態２．
以下、実施の形態２の導光板について説明する。
本実施の形態２の導光板は、図５に示すように、光源１０が設けられる端面側のドット配列をランダムに配置したものであり、実施の形態１の導光板に比較してより効果的に輝線の発生を防止したものである。
具体的には実施の形態２の導光板において、光源１０が設けられる端面側のドットは、光源１０の前方の領域５３と、その領域５３の両側に位置する隅部５４ａ，５４ｂのドット配置を所定のドット密度を満足するようにかつランダムに配置し、領域５３及び隅部５４ａ，５４ｂを除く領域５７（光源１０が設けられる端面から離れた領域）のドット配置を実施の形態１と同様にしたものである。
【００２９】
以下、本発明に係る実施の形態２における領域５３及び隅部５４ａ，５４ｂのドット配置について詳細に説明する。
実施の形態２の導光板反射面の光拡散ドットパターンにおいて、領域５３では、光源１０から入力される光の減衰量に対応して光源１０から離れるほどドット密度が増加するようにかつドットが直線上に並ばないようにランダムに配置された分布を有することを特徴とし、これにより導光板の出射面（特に光源１０の近傍）における輝線の発生を抑制している。
尚、実施の形態２において、領域５３のドット密度は実施の形態１で説明した図３のドット密度曲線に基づいて設定される。
【００３０】
以下、本実施の形態２における、領域５３の光拡散ドットパターンの作成方法について図６のフローチャートを参照しながら説明する。
本作成方法において、ステップＳ１では、導光板の形状、光の入射位置（光源を設ける位置）及びドットの形状と寸法を含む、光拡散ドットパターンを作成する上で必要な導光板に係るデータを入力する。
次に、ステップＳ２では、ステップＳ１で入力された導光板に係るデータ（導光板の形状及びドットの形状と寸法）に基づいて、導光板反射面における縦横の分割数を決定する。
【００３１】
ここで、この縦横の分割数の決定においては、分割後の各領域の１辺がそれぞれ、ドットの直径の倍数又は略倍数に設定することが好ましい。このようにすると、各領域において隙間無くドットを形成することができ、かつ隣接する領域間においてもドット間の隙間を無くすことができる。
また、本発明において、ドット密度を滑らかに変化させることができるように、好ましくは、決定する縦横の分割数は分割された領域が概ね正方形になるようにかつ、分割された領域に形成することができるドットの最大数が以下の関係を満足するように分割数を決定する。
すなわち、ドットが円形である場合、各領域に配置することができるドットの最大個数とドットの径との積が５〜１０（ｍｍ個）となるようにメッシュ分割する。
また、ドットが正方形である場合、各領域に配置することができるドットの最大個数とドットの１辺との積が５〜１０（ｍｍ個）となるようにメッシュ分割する。
【００３２】
このステップＳ２の処理の一例を示すと、例えば、導光板のサイズが縦６６ｍｍ、横１８ｍｍ、ドットが径６０μｍの円形である場合、以下のようにする。
まず、上述した関係から領域内の最大ドット数の好ましい範囲として、８３個〜１６７個（（５〜１０）ｍｍ個／０．０６ｍｍ）を得る。
次に、この最大ドット数の好ましい範囲から略正方形の領域の１辺に並ぶドットの好ましい個数として、９〜１３個を得る。
このようにして得られた領域の縦横それぞれの１辺に並ぶ好ましいドットの個数（９〜１３個）とドット径０．０６ｍｍを乗じて得た値を目安として、各領域の１辺の値として好ましい範囲を設定する。
例えば、上記寸法の導光板の場合、縦方向を１００分割で縦方向の１辺が０．６６０ｍｍになるように、横方向を３０分割して横方向の１辺が０．６００ｍｍになるように分割する。
このように分割すると、各領域においてドットを縦方向に１１個、横方向に１０個配列させると、１１０個のドットを隙間なく各ドットに並べることができる。また、このように分割すると隣接する領域間においてドット間に隙間が形成されないようにドットを配列させることができる。
【００３３】
ステップＳ３では、ステップＳ２で分割した各領域に形成するドットの必要個数を、導光板における光の減衰量に対応させて決定する。
具体的には、導光板における光の減衰量に対応する密度関数を作成し、その密度関数に基いて各領域に形成するドットの必要個数を決定する。
この密度関数は、導光板反射面における光源からの距離及び方向（すなわち、反射面における位置）に対するドットの密度分布を表すものであり、光の減衰が小さい光源に近いところでは小さくなり、光の減衰が大きい光源から離れた所では大きくなる。また、密度関数は、光源の光軸との角度が大きい所では密度は大きくなり、光源の光軸との角度が小さい所では密度が小さくなる傾向がある。
【００３４】
光源が複数ある場合の密度関数は、個々の光源に対応して作成された密度関数を全ての総計に基づいて作成することができる。
図７には、ステップＳ３で決定された各領域に形成するドットの必要個数の一覧表の一例を示す（縦横それぞれ５分割した例）。尚、図７の例では、１行目の３列の前方に光源が設けられる。
【００３５】
ステップＳ４では、例えばコンピュターのディスプレイ上で、導光板の反射面において、ステップＳ２で決定された分割数に対応するメッシュを切り、各分割領域に対応するマスを作成する。
尚、図８には、図７に対応させて５×５の２５個のマスＭ１１〜Ｍ５５に分割したメッシュの例を示している。
そして、ステップＳ５で、図９（ａ）に示すように、各マスに配列させ得る最大個数の、ドット形状に対応する直径Ｒの円（単にドット２１という。）を描く（最密充填配置）。
次に、ステップＳ６で、各マスにおいてステップＳ５で最密充填されたドット２１から余分のドットをランダムに削除することにより各マスに必要な個数（それぞれのマスに対してステップＳ３で決定された個数）のドット２１を残す。
これにより、各マスにはランダムに描かれた必要個数のドットに対応する円が形成される。
【００３６】
このようにして、光源から入力される光の減衰量に対応して光源から離れるほど密度が増加するようにかつドットが直線上に並ばないようにランダムに配置された分布を有する光拡散ドットパターンを作成することができる。
【００３７】
以上の実施の形態２において、ステップＳ５とステップＳ６では、全てのマスに最大個数の円を描いた後に、ステップＳ６に移り各マス毎に順次、最密充填された円から余分の円をランダムに削除するようにしても良いし、ステップＳ５で１つマスに最大個数の円を描き、次にステップＳ６でその最大個数の円を描いたマスから余分の円をランダムに削除し、その後各マス毎にステップＳ５とステップＳ６とを繰り返すようにしても良い。
【００３８】
実施の形態２の変形例
以上の実施の形態２の光拡散パターン作成方法では、ステップＳ５で各マスにドットに対応した円を整列させ、ステップＳ６で各マスにおいて配列された円からランダムに余分な円を抜き取るようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、ステップＳ５、ステップＳ６に代え以下のようにしてもよい。
すなわち、図１０（ａ）に示すように、メッシュ分割された各マスに互いにドットが重なることなく最大個数のドットを詰めることができるようにドットを配置する位置２２を設定し、
図１０（ｂ）に示すように、ドットを配置される位置を設定した各マスにおいて、ドットの個数がステップＳ３で決定した必要個数になるように位置にランダムに直径Ｒのドット２１を配置する。
このようにしても、光源から入力される光の減衰量に対応して光源から離れるほど密度が増加するようにかつドットが直線上に並ばないようにランダムに配置された分布を有する光拡散ドットパターンを作成することができる。
【００３９】
以上の実施の形態２及び実施の形態２の変形例の光拡散ドットパターンの作成方法によれば、出射面の輝線の発生を抑制できる光拡散ドットパターンを簡単でかつ容易にしかも短時間で作成できる。
また、以上の実施の形態２及び実施の形態２の変形例の光拡散ドットパターンの作成方法によれば、光拡散ドットパターンの修正を容易にできる。
【００４０】
以上の実施の形態２では、ドット形状を円形として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば四角形等の他の形状であってもよい。
以上のようにしても実施の形態２と同様の効果が得られる。
尚、この場合、例えば、ステップＳ１〜Ｓ６にしたがって作成された光拡散ドットパターンにおいて、各円形のドットの中心を実際に形成する四角形のドットの中心を一致させるようにして、四角形ドットからなる光拡散ドットパターンを形成するようにすればよい。
【００４１】
また、以上の実施の形態２では、ドット形状を円形としてかつドット間に隙間なくドット１を設けるようにして光拡散ドットパターンを作成する方法について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば一定の間隔をおいて形成される直径ｒのドット（ｒ＜Ｒ）を実際に形成する場合においても適用することができる。
尚、この場合も、例えば、ステップＳ１〜Ｓ６にしたがって作成された光拡散ドットパターンにおいて、隙間なく形成された直径Ｒの円形のドット１の中心と、実際に形成する直径ｒがＲより小さい円形のドットの中心を一致させるようにして一定の隙間を有するドットからなる光拡散ドットパターンを形成することができる。
この場合、最も近接して形成される隣接するドット間の間隔は、同一マス内及び隣接するマス間とも（Ｒ−ｒ）となる。
【００４２】
（ランダム配置を適用する領域５３の設定）
実施の形態２において、ドットをランダム配置する領域５３は、例えば次のようにして設定する。
上述したように実施の形態２は、特に輝線の発生しやすい場所にドットのランダム配置を適用したものである。
従って、導光板において輝線が発生しやすい場所は光源１０から一定の距離内にある部分であることを考慮すると、光源１０の発光点を中心とする円によってドットをランダム配置する位置を定義できる。
具体的には、図１１に示すように、光源１０が設けられる一端面中央を中心として、例えば、導光板の幅に等しい直径の半円Ｃ５３を描き、その半円Ｃ５３内部の隅部５４ａ，５４ｂを除いた部分を、ドットをランダムに配置する領域５３として定義する。この範囲に領域５３を定義し、この領域５３及び隅部５４ａ，５４ｂを除いた他の部分に実施の形態１で説明した配列を適用すると、導光板の発光面において極めて高い輝度の均一性が得られる。
ここで、半円Ｃ５３内から隅部５４ａ，５４ｂを除く理由は、隅部５４ａ，５４ｂは光源１０の指向性の関係で輝線が発生しにくい部分であるからである。この隅部５４ａ，５４ｂでは、光源１０が指向性を有する関係上、他の部分に比較して暗くなる（光の減衰量が大きい）部分であることから、その光の減衰量に応じてドットを多くすることが好ましい。
尚、隅部５４ａ，５４ｂでは、その好ましいドット密度を満足する限り、ドットをランダムに配置してもよいし、規則的に配置してもよい。
【００４３】
また、図１１に示すようにしてドットをランダム配置する領域５３を定義する場合、輝線の発生しやすい部分は例えば光源の指向特性等により変化するものであり、光源の特性に応じて半円Ｃ５３の直径は導光板の幅より適宜小さくすることもできる。
【００４４】
また、本実施の形態２では、図１１に示す扇形の領域５３に代えて、図１２に示すようにして領域５３を定義してもよい。
すなわち、図１２では、図１１において説明した半円Ｃ５３の接線であって光源が設けられる端面に平行な領域境界線Ｔ５３より光源側の領域として定義される領域から隅部５４ａ，５４ｂを除いた部分を領域５３として定義してもよい。
また、この場合、領域５３は領域境界線Ｔ５３をさらに光源から０〜５ｍｍ程度離した領域境界線Ｔ５３ａにより定義してもよい。
【００４５】
以上のようにして定義された領域５３より光源から離れた部分（図１３において５８の符号を付して示す部分）では、図１３に示すように、側面によって反射された光と光源から直進してきた光とが混ざり合い、輝線の発生が抑えられる。
【００４６】
以上のように、本発明では、光源の指向特性等の影響によって特に輝線の発生が著しい部分には、実施の形態２で示したドットをランダム配置することが好ましく、これによって、より効果的に輝線の発生を防止できる。
【００４７】
変形例．
（ドットの形状）
本発明において、ドットは凹部からなるドットであっても良いし、凸部からなるドットであっても良く、後述の種々の形状のものが適用できる。
以下、図１４〜図１９を参照しながら、本発明において使用することができる好ましいドット形状について説明する。ここで、図１４〜図１９においてそれぞれ、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
尚、本発明は図１４〜図１９に示すドット形状に限定されるものではなく、それ以外の形状であっても適用できる。
【００４８】
以下、各図に示された形状について簡単に説明する。
図１４は、反射基準面Ｒｆより窪んだ比較的単純な凹部により形成されたドットであり、本形状のドットは製作が容易である。
また、図１５は、反射基準面Ｒｆより盛り上がった峰がリング状に形成されたドットであり、図１６は図１４の凹部からなるドットにおいて周囲が盛り上がったドットであり、図１５及び図１６のドットは、図１４の単純な凹部からなるドットに比較して高い光散乱効果を有する。
【００４９】
図１７は、反射基準面Ｒｆより盛り上がった比較的単純な凸部により形成されたドットであり、本形状のドットは製作が容易である。
また、図１８は、反射基準面Ｒｆより窪んだドットにおいて中央部が盛り上がったドットであり、図１８は図１７の凸部からなるドットにおいて周囲が窪んだドットである。この図１８及び図１９のドットは、図１７の単純な凸部からなるドットに比較して高い光散乱効果を有する。
【００５０】
図１５、図１６、図１８、図１９に示す１つのドットに凸部と凹部を有する光散乱能が高いドットは、例えば、先の尖ったピンを樹脂板に押し付けて凹部を形成する際にその凹部の周りが盛り上がることを利用することにより比較的簡単に作製でき、押圧条件の管理により高い再現性も確保できる。また、この方法は複数のピンを有する金型においても適用することができ、大量生産も可能である。
【００５１】
本発明において、上述のドットの形状によりドットの光散乱能が異なることを利用すると、実施の形態１及び２で説明したドット密度と配列に加えて各ドットの形状も含めて発光面の各部分における輝度を調整できる。このようにすると、ドット密度と配列だけでは調整しきれなかったより微妙な発光面の輝度調整が可能となる。
特に、光の光量が少なくなりがちな隅部５４ａ，５４ｂや、光源から離れた光量が少なく暗くなりやすい部分などのドット密度と配列だけでは十分に輝度を高くできなかった部分において、ドットの形状により光の拡散を効果的に行うことにより、発光輝度を高くできる。
【００５２】
さらに、図１４〜図１９では、平面形状が円形のドットを用いた例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、四角形又は多角形等の他の形状であつてもよい。
実施の形態１及び２において、円形のドットを用いた場合は、ドット密度は１０〜７８．５％に設定することが好ましく、四角形のドットを用いた場合は、ドット密度は１０〜１００％に設定することが好ましい。
さらに、本発明では、必要に光の散乱量に応じて各領域毎にドットの形状を異なるようにしてもよく、これによりより発光面における発光輝度をより均一にできる。
【００５３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る面発光装置の導光板は、反射面において、上記ドットが、一定の分布密度を有する領域として定義される帯状領域を形成するようにかつその隣接する帯状領域間において長い距離に亙って縦ラインが１つの直線を構成することがないように配置されているので、輝線の発生を防止できる。
また、本発明では、輝線の発生が顕著な部分において必要なドット密度を満足するようにドットをランダムに配置することもでき、これによってより効果的に輝線の発生を防止できる。
従って、本発明によれば、発光面からの均一な発光が可能でかつ輝線の発生を抑制できる導光板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施の形態１の導光板の反射面に形成されたドットの分布を示す平面図である。
【図２】 図１の一部分５１を拡大して示す平面図である。
【図３】 実施の形態１に係る導光板の反射面に形成するドットのドット密度曲線を示すグラフである。
【図４】 本実施の形態１に係るドットパターンの設定方法において、各帯状領域に格子を形成した時の平面図である。
【図５】 本発明に係る実施の形態２の導光板の反射面に形成されたドットの分布を示す平面図である。
【図６】 本発明に係る実施の形態２の領域５３における光拡散パターン作成方法のフローチャートである。
【図７】 実施の形態２の光拡散パターン作成方法におけるステップＳ３で決定された各領域に形成するドットの必要個数の一覧表の一例を示す図である。
【図８】 実施の形態２の光拡散パターン作成方法におけるステップＳ４で、導波路の反射面をメッシュに切った例を示す平面図である。
【図９】 （ａ）は実施の形態２の光拡散パターン作成方法におけるステップＳ５で、各マスに配列させ得る最大個数のドット形状に対応する円を描いた状態を示す図であり、（ｂ）はステップＳ６で、各マスにおいてステップＳ５で最密充填された円から余分の円をランダムに削除することにより各マスに必要な個数の円を残した状態を示す図である。
【図１０】 （ａ）は、本発明に係る変形例の光拡散パターン作成方法において、メッシュ分割された各マスに互いにドットが重なることなく最大個数のドットを詰めることができるようにドットを配置する位置を設定した状態を示す図であり、（ｂ）は、ドットを配置される位置を設定した各マスにおいて、ドットの個数がステップＳ３で決定した必要個数になるように位置にランダムにドットを配置する後の状態を示す図である。
【図１１】 実施の形態２における領域５３の範囲を示す平面図である。
【図１２】 実施の形態２において、図１１とは異なる範囲に設定された領域５３を示す平面図である。
【図１３】 実施の形態２において光の進行を図示した平面図である。
【図１４】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例１）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１５】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例２）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１６】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例３）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１７】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例４）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１８】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例５）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１９】 本発明に係る導光板に適用できるドットの形状（例６）を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図２０】 一般的な面発光装置の平面図である。
【図２１】 従来の導光板の反射面に形成されたドットパターンの一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ｋ…縦ライン、
２ｋ…横ライン、
１０…光源、
２１…ドット、
５３…ドットをランダム配置する領域、
５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂ…隅部、
Ｒｋ…帯状領域。
Ｍ１１〜Ｍ５５ メッシュを切ることにより形成されたマス。
Claims (7)
- 互いに対向する出射面と反射面を有し、一端面又は対向する２端面に設けられた光源から入力される光を、上記出射面から均一に出射するように上記反射面に複数のドットが形成された面発光装置の導光板において、
上記ドットは、一定の分布密度を有する領域として定義される帯状領域が形成されるように配置され、上記帯状領域の分布密度が、光源から入力される光の減衰量に応じて光源から離れるにしたがって一定量だけ順次増加するように設定され、
上記各帯状領域において、上記ドットが配列されることにより隣接する帯状領域に向かう方向の複数の縦ラインが略等間隔に形成され、
上記各帯状領域に上記ドットにより形成される縦ラインの間隔は、隣接する帯状領域の間においては互いに異なるように設定されていることを特徴とする面発光装置の導光板。 - 上記各帯状領域において、上記ドットは上記縦ラインと直交する複数の横ラインを形成するように配列され、上記縦ライン間の間隔と上記横ライン間の間隔とがその帯状領域におけるドットの分布密度に基いて設定された請求項１に記載の面発光装置の導光板。
- 上記光源が設けられた端面の両側に位置する反射面の一部において、上記ドットが光の減衰量に応じて設定された密度になるようにランダムに配置された請求項１または２に記載の面発光装置の導光板。
- 上記光源の近傍に位置する上記反射面の一部において、上記ドットが光の減衰量に応じて設定された密度になるようにランダムに配置された請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の面発光装置の導光板。
- 上記ドットがそれぞれ凹部と凸部とを有する請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の面発光装置の導光板。
- 上記各ドットが凸部とその凸部の周りに形成された凹部とからなる請求項５に記載の面発光装置の導光板。
- 上記各ドットが凹部とその凹部の周りに形成された凸部とからなる請求項５に記載の面発光装置の導光板。
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