特許 6820768 面光源装置および表示装置

(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】6820768

(24)【登録日】2021年1月7日

(45)【発行日】2021年1月27日

(54)【発明の名称】面光源装置および表示装置

(51)【国際特許分類】

   F21V 5/00 20180101AFI20210114BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20210114BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20210114BHJP

   F21Y 105/12 20160101ALN20210114BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20210114BHJP

【ＦＩ】

   F21V5/00 510

   F21S2/00 482

   F21V5/04 100

   F21Y105:12

   F21Y115:10

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-40964(P2017-40964)

(22)【出願日】2017年3月3日

(65)【公開番号】特開2018-147679(P2018-147679A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2020年2月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208765

【氏名又は名称】株式会社エンプラス

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平加 健介

【審査官】 大橋 俊之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２２１１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１７００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４５２９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ５／０４

Ｆ２１Ｙ １０５／１２

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子および前記発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材をそれぞれ含み、前記発光素子の発光中心が前記光束制御部材の中心軸上に位置し、第１の方向の中心間距離がＰｘ、かつ前記第１の方向に直交する第２の方向の中心間距離がＰｙとなるように、格子状に配列された複数の発光装置と、
前記複数の発光装置の表側に配置され、前記複数の発光装置からの光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、
を有する、面光源装置であって、
前記光束制御部材は、前記中心軸と交わるように、裏側に開口した凹部の内面である入射面と、
前記中心軸と交わるように配置された第１出射面と、前記第１出射面を取り囲むように配置された、表側に向けて凸の第２出射面とを含み、表側に配置された出射面と、を有し、
各発光装置について、前記第１の方向に沿い、前記中心軸を含む第１断面において、下記式（１）を満たす光線のうち、発光角度θ１が最も小さい発光角度θ１ｘｍｉｎの光線は、下記式（２）を満たすように前記光拡散板に到達し、
各発光装置について、前記第２の方向に沿い、前記中心軸を含む第２断面において、下記式（１）を満たす光線のうち、発光角度θ１が最も小さい発光角度θ１ｙｍｉｎの光線は、下記式（３）を満たすように前記光拡散板に到達する、
面光源装置。
θ３／θ１＜１ 式（１）
［上記式（１）において、θ１は、前記発光中心から前記入射面へ向かう任意の光線の進行方向の前記中心軸に対する角度である。θ３は、前記発光中心から発光角度θ１で出射され前記光束制御部材内を伝播し前記出射面から出射された、前記出射面から前記光拡散板へ向かう光線の進行方向の前記中心軸に対する角度である。］
Ｐｘ／２＜Ａｘ＜Ｐｘ 式（２）
［上記式（２）において、Ａｘは、前記第１断面において、前記発光中心から発光角度θ１ｘｍｉｎで出射された光線の前記光拡散板上の到達点の前記中心軸からの距離である。］
Ｐｙ／２＜Ａｙ＜Ｐｙ 式（３）
［上記式（３）において、Ａｙは、前記第２断面において、前記発光中心から発光角度θ１ｙｍｉｎで出射された光線の前記光拡散板上の到達点の前記中心軸からの距離である。］

【請求項2】

前記各発光装置について、前記格子の対角線の方向に沿い、前記中心軸を含む第３断面において、前記式（１）を満たす光線のうち、発光角度θ１が最も小さい発光角度θ１ｘｙｍｉｎの光線は、下記式（４）を満たす、請求項１に記載の面光源装置。

【数1】

［上記式（４）において、Ａｘｙは、前記第３断面において、前記発光中心から発光角度θ１ｘｙｍｉｎで出射された光線の前記光拡散板上の到達点の前記中心軸からの距離である。］

【請求項3】

前記複数の発光装置は、正方格子状に配置されている、請求項１または請求項２に記載の面光源装置。

【請求項4】

下記式（６）および下記式（７）を満たすように前記光拡散板に到達する光線は、下記式（５）を満たす、請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源装置。
θ３／θ１≧１ 式（５）
Ａｘ≦Ｐｘ／２ 式（６）
Ａｙ≦Ｐｙ／２ 式（７）

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出射された光を照射される被照射部材と、
を有する、表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、面光源装置および表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、省エネルギーや小型化の観点から、照明用の光源として、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」ともいう）が使用されている。そして、ＬＥＤと、ＬＥＤから出射された光の配光を制御する光束制御部材とを組み合わせた発光装置は、蛍光灯やハロゲンランプなどに代わり使用されている。また、液晶表示装置などの透過型画像表示装置では、バックライトとして格子状に当該発光装置を搭載した直下型の面光源装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

図１は、特許文献１に記載の面光源装置１０の構成を示す図である。図１Ａは、面光源装置１０の模式的な平面図であり、図１Ｂは、面光源装置１０における発光装置３０の平面図であり、図１Ｃは、図１Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図である。図１Ａの破線は、発光装置３０から出射された光の照射範囲を模式的に示している。

【0004】

図１Ａ〜Ｃに示されるように、特許文献１に記載の面光源装置１０は、プリント配線基板２０と、プリント配線基板２０上に長方格子状に配置された複数の発光装置３０と、複数の発光装置３０の上に配置された光拡散板３２とを有する。複数の発光装置３０は、それぞれ発光素子３５と、発光素子３５上を覆うように配置された導光部材（光束制御部材）４０とを含む。

【0005】

導光部材４０は、略半球形状のレンズ部４１と、レンズ部４１を取り囲むように配置された鍔部４２とを有する。また、レンズ部４１は、裏側に配置された凹部４３の内面である入射面４４と、表側に配置された出射面４５とを有する。出射面４５は、中心軸ＣＡに互いに平行な２つの平面４６と、２つの平面４６の間に配置された表面に向けて凸の曲面４７とを含む。特許文献１に記載の面光源装置１０では、発光素子３５から出射された光は、導光部材４０によって、複数の発光装置３０の間隔が短い方向（長方格子の短辺方向；Ｙ方向）と比較して、複数の発光装置３０の間隔が長い方向（長方格子の長辺方向；Ｘ方向）に拡がるように制御される。よって、特許文献１に記載の面光源装置では、複数の発光装置３０が長方格子状に配置された場合であっても光拡散板３２を均一に照射できるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２００９／１５７１６６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の面光源装置１０などでは、光拡散板３２を水平面に対して垂直に配置する場合がある。この場合、自重により光拡散板３２が歪むことがあるため、面光源装置１０の中央部と外縁部とでは、プリント配線基板２０および光拡散板３２の距離が異なることがある。このため、光拡散板上において、輝度ムラが生じてしまうおそれがある。

【0008】

そこで、本発明の目的は、基板と拡散板との距離が変化した場合であっても、光拡散板上における輝度ムラの発生を抑制できる面光源装置および表示装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る面光源装置は、発光素子および前記発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材をそれぞれ含み、前記発光素子の発光中心が前記光束制御部材の中心軸上に位置し、第１の方向の中心間距離がＰｘ、かつ前記第１の方向に直交する第２の方向の中心間距離がＰｙとなるように、格子状に配列された複数の発光装置と、前記複数の発光装置の表側に配置され、前記複数の発光装置からの光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、を有する、面光源装置であって、前記光束制御部材は、前記中心軸と交わるように、裏側に開口した凹部の内面である入射面と、前記中心軸と交わるように配置された第１出射面と、前記第１出射面を取り囲むように配置された、表側に向けて凸の第２出射面とを含み、表側に配置された出射面と、を有し、各発光装置について、前記第１の方向に沿い、前記中心軸を含む第１断面において、下記式（１）を満たす光線のうち、発光角度θ１が最も小さい発光角度θ１ｘｍｉｎの光線は、下記式（２）を満たすように前記光拡散板に到達し、各発光装置について、前記第２の方向に沿い、前記中心軸を含む第２断面において、下記式（１）を満たす光線のうち、発光角度θ１が最も小さい発光角度θ１ｙｍｉｎの光線は、下記式（３）を満たすように前記光拡散板に到達する。
θ３／θ１＜１ 式（１）
［上記式（１）において、θ１は、前記発光中心から前記入射面へ向かう任意の光線の進行方向の前記中心軸に対する角度である。θ３は、前記発光中心から発光角度θ１で出射され前記光束制御部材内を伝播し前記出射面から出射された、前記出射面から前記光拡散板へ向かう光線の進行方向の前記中心軸に対する角度である。］
Ｐｘ／２＜Ａｘ＜Ｐｘ 式（２）
［上記式（２）において、Ａｘは、前記第１断面において、前記発光中心から発光角度θ１ｘｍｉｎで出射された光線の前記光拡散板上の到達点の前記中心軸からの距離である。］
Ｐｙ／２＜Ａｙ＜Ｐｙ 式（３）
［上記式（３）において、Ａｙは、前記第２断面において、前記発光中心から発光角度θ１ｙｍｉｎで出射された光線の前記光拡散板上の到達点の前記中心軸からの距離である。］

【0010】

また、本発明に係る表示装置は、本発明に係る面光源装置と、前記面光源装置から出射された光を照射される被照射部材と、を有する。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る面光源装置は、基板と被照射面との距離が変化した場合であっても、被照射面上における明部の発生を抑制できる。また、本発明に係る表示装置は、明部の発生を抑制できる面光源装置を有するため、被照射部材上に輝度ムラを生じさせにくい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１Ａ〜Ｃは、特許文献１に記載の面光源装置の構成を示す図である。

【図2】図２Ａ、Ｂは、本発明の実施１の形態に係る面光源装置の構成を示す図である。

【図3】図３Ａ、Ｂは、面光源装置の断面図である。

【図4】図４は、面光源装置の部分拡大断面図である。

【図5】図５Ａ〜Ｃは、光束制御部材の構成を示す図である。

【図6】図６Ａは、発光角度および出射角度の関係を説明するための図であり、図６Ｂは、発光角度と、発光角度に対する出射角度の値との関係を示すグラフである。

【図7】図７Ａは、光拡散板上における光線の到達位置を説明するための図であり、図７Ｂは、発光角度と、光拡散板上における光線の中心軸からの距離との関係を示すグラフである。

【図8】図８Ａは、発光装置における輝度分布を示すグラフであり、図８Ｂは、輝度の１階微分値を示すグラフである。

【図9】図９は、面光源装置における輝度分布を示すグラフである。

【図10】図１０は、実施の形態２に係る面光源装置における発光装置の配置を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係る面光源装置および表示装置について、添付した図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の面光源装置の代表例として、液晶表示装置のバックライトなどに適する、発光装置が格子状に配置されている面光源装置について説明する。

【0014】

［実施の形態１］
（面光源装置の構成）
図２〜図４は、本発明の実施の形態１に係る面光源装置１００の構成を模式的に示す図である。図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る面光源装置１００の平面図であり、図２Ｂは、正面図である。図３Ａは、図２Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図３Ｂは、図２Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。図４は、面光源装置１００の部分拡大断面図である。

【0015】

図２Ａ、Ｂ、図３Ａ、Ｂおよび図４に示されるように、面光源装置１００は、筐体１１０と、複数の発光装置２００と、光拡散板（被照射面）１２０とを有する。本発明の面光源装置１００は、液晶表示装置のバックライトなどに適用できる。また、図２Ｂに示されるように、面光源装置１００は、液晶パネルなどの表示部材（被照射部材）１０７（図２Ｂにおいて、点線で示している）と組み合わせることで、表示装置１００’としても使用できる。

【0016】

筐体１１０の底板１１２の内面は、拡散反射面として機能する。底板１１２上には、発光装置２００が配置された基板２１０が所定の位置に配置されている。また、筐体１１０の天板１１４には、開口部が設けられている。光拡散板１２０は、この開口部を塞ぐように配置されており、発光面として機能する。発光面の大きさは、例えば約４００ｍｍ×約７００ｍｍとすることができる。

【0017】

複数の発光装置２００は、筐体１１０の底板１１２上の基板２１０に格子状に配列されている。ここで「格子状に配列」とは、単位格子が矩形となるように配列されていることをいう。単位格子の例には、長方形の格子、正方形の格子（正方格子）を含む。本実施の形態では、複数の発光装置２００は、正方格子状に配列されている。本実施の形態では、複数の発光装置２００は、第１の方向（図３ＡにおけるＸ方向）の中心間距離がＰｘ、かつ第１の方向に直交する第２の方向（図３ＡにおけるＹ方向）の中心間距離がＰｙとなるように、格子状に配列されている。このように、本実施の形態では、中心間距離Ｐｘおよび中心間距離Ｐｙは、同じ長さである。複数の発光装置２００は、それぞれ発光素子２２０および光束制御部材３００を有する。

【0018】

発光素子２２０は、面光源装置１００の光源であり、基板２１０上に実装されている。発光素子２２０は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光素子２２０は、その発光中心（光軸ＯＡ）が光束制御部材３００の中心軸ＣＡ上に位置するように配置されている。また、発光素子２２０は、その発光中心（光軸ＯＡ）が発光装置２００の中心と一致するように配置されている（図４参照）。ここで、「発光素子の光軸ＯＡ」とは、発光素子２２０からの立体的な出射光束の中心の光線を意味する。このように、発光素子２２０は、第１の方向（図３ＡにおけるＸ方向）の中心間距離がＰｘ、かつ第１の方向に直交する第２の方向（図３ＡにおけるＹ方向）の中心間距離がＰｙとなるように、格子状に配列されている。

【0019】

光束制御部材３００は、レンズであり、基板２１０上に固定されている。光束制御部材３００は、発光素子２２０から出射された光の配光を制御し、当該光の進行方向を基板２１０の面方向に拡げる。光束制御部材３００は、その中心軸ＣＡが発光素子２２０の光軸ＯＡと一致するように、発光素子２２０の上に配置されている（図４参照）。なお、後述する光束制御部材３００の入射面３２０および出射面３３０は回転対称（本実施の形態では円対称）であり、かつこの回転軸は発光素子２２０の光軸ＯＡと一致する。この入射面３２０および出射面３３０の回転軸を「光束制御部材の中心軸ＣＡ」という。

【0020】

光束制御部材３００は、一体成形により形成することができる。光束制御部材３００の材料は、所望の波長の光を通過させ得る材料であればよい。たとえば、光束制御部材３００の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、シリコーン樹脂などの光透過性樹脂、またはガラスである。本実施の形態に係る面光源装置１００は、光束制御部材３００の構成に主たる特徴を有する。そこで、光束制御部材３００の備えるべき特徴については、別途詳細に説明する。

【0021】

光拡散板１２０は、光拡散性を有する板状の部材であり、発光装置２００からの出射光を拡散させつつ透過させる。光拡散板１２０は、複数の発光装置２００の上に基板２１０と略平行に配置されている。通常、光拡散板１２０は、液晶パネルなどの被照射部材とほぼ同じ大きさである。たとえば、光拡散板１２０は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ）などの光透過性樹脂により形成される。光拡散性を付与するため、光拡散板１２０の表面に微細な凹凸が形成されているか、または光拡散板１２０の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。

【0022】

本発明に係る面光源装置１００では、各発光素子２２０から出射された光は、光束制御部材３００により光拡散板１２０の所定の照射領域を照らすように制御される。後述するように、光束制御部材３００は、所定の照射領域を適切に照らすため、光拡散板１２０の内面は略均一に照らされる。各光束制御部材３００から光拡散板１２０に到達した光は、拡散されつつ光拡散板１２０を透過する。その結果、本発明に係る面光源装置１００は、面状の被照射部材（例えば液晶パネル）を均一に照らすことができる。

【0023】

（光束制御部材の構成）
図５Ａ〜Ｃは、本発明の実施の形態１に係る光束制御部材３００の構成を示す図である。図５Ａは、光束制御部材３００の平面図であり、図５Ｂは、底面図であり、図５Ｃは、図５Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。

【0024】

図５Ａ〜Ｃに示されるように、光束制御部材３００は、入射面３２０と、出射面３３０とを有する。また、光束制御部材３００は、光束制御部材３００の取り扱いを容易にするための鍔部と、発光素子２２０から発せられる熱を外部に逃がすための間隙を形成するとともに、光束制御部材３００を基板２１０に位置決めして固定するための脚部（いずれも図示省略）とを有していてもよい。本実施の形態における光束制御部材３００の平面視形状は、円形である。

【0025】

入射面３２０は、発光素子２２０から出射された光のうち、大部分の光を、その光の進行方向を制御するとともに、光束制御部材３００の内部に入射させる。入射面２３０は、裏側に向けて開口した凹部３１０の内面である。入射面３２０は、中心軸ＣＡ（光軸ＯＡ）と交わるように配置されている。入射面３２０は、光束制御部材３００の中心軸ＣＡと交わり、中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称（本実施の形態では円対称）である。すなわち、凹部３１０は、光束制御部材３００の中心軸ＣＡ（発光素子２２０の光軸ＯＡ）と交わるように裏面３０５の中央部に配置されている（図４参照）。

【0026】

裏面３０５は、光束制御部材３００の裏側に位置し、凹部３１０の開口縁部から径方向に延在する平面である。

【0027】

出射面３３０は、光束制御部材３００の表側（光拡散板１２０側）に配置されている。出射面３３０は、光束制御部材３００内に入射した光を、進行方向を制御しつつ外部に出射させる。出射面３３０は、中心軸ＣＡと交わり、中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称（本実施の形態では円対称）である。

【0028】

出射面３３０は、中心軸ＣＡを中心とする所定範囲に位置する第１出射面３３０ａと、第１出射面３３０ａの周囲に連続して形成される第２出射面３３０ｂを有する。第１出射面３３０ａの形状は、適宜設定できる。第１出射面３３０ａの形状は、平面であってもよいし、裏側に凸の曲面であってもよいし、表側に凸の曲面であってもよい。本実施の形態では、第１出射面３３０ａは、中心軸ＣＡと交わるように形成された、裏側に凸の曲面である。第２出射面３３０ｂは、第１出射面３３０ａの周囲に位置する、表側に凸の滑らかな曲面である。第２出射面３３０ｂは、中心軸ＣＡを含む断面において、オーバーハング部３３０ｃを有する。ここで、「オーバーハング部」とは、中心軸ＣＡに垂直な方向において、第２出射面３３０ｂの外側端部が、中心軸ＣＡに沿う方向における第２出射面３３０ｂの下側端部よりさらに外側に張り出している部分をいう。本実施の形態では、第２出射面３３０ｂが当該オーバーハング部３３０ｃを有することにより、発光素子２２０から出射される光のうち、光軸ＯＡに対する角度が大きい光も有効に光拡散板１２０（被照射面）を照明する光として利用できるように制御している。

【0029】

（面光源装置の具体的な特徴）
次に、面光源装置１００のより具体的な特徴について説明する。本実施の形態に係る面光源装置１００では、各発光装置２００が光拡散板１２０上における所定の領域をそれぞれ適切に照射し、かつ照射領域および非照射領域の境界において、明暗のコントラストが高くなるように設計されている。照射領域および非照射領域の境界において、高い明暗のコントラストを示すためには、非照射領域に発光装置２００からの光線Ｌがあまり到達せず、かつ照射領域の外縁部が非照射領域と比較して明るく照らされていることが好ましい。すなわち、照射領域の外縁部に照射される光線Ｌの中心軸ＣＡに対する角度が小さいことが必要である。そこで、まず、発光角度θ１および出射角度θ３の関係について検討した。なお、本実施形態では、第１の方向（Ｘ方向）における発光装置２０の中心間距離Ｐｘおよび第２の方向（Ｙ方向）における発光装置２００の中心間距離Ｐｙは、いずれも９０ｍｍとした。また、基板２１０と光拡散板１２０との距離を２４ｍｍとした。

【0030】

図６Ａは、発光角度θ１および出射角度θ３を説明するための図である。図６Ａに示されるように、光束制御部材３００の中心軸ＣＡを含む任意の断面において、発光素子２２０の発光中心から入射面３２０へ向かう任意の光線Ｌの進行方向の中心軸ＣＡに対する角度を「発光角度θ１」とし、発光中心から発光角度θ１で出射され光束制御部材３００内を伝播し出射面３３０から出射された、出射面３３０から光拡散板１２０へ向かう光線の進行方向の中心軸ＣＡに対する角度を「出射角度θ３」とする。なお、図６Ａに示される、「θ１ｘ」は、第１の方向（Ｘ方向）に沿い、中心軸ＣＡを含む第１断面における発光角度であり、「θ１ｙ」は、第２の方向（Ｙ方向）に沿い、中心軸ＣＡを含む第２断面における発光角度である。また、「θ３ｘ」は、第１の方向（Ｘ方向）に沿い、中心軸ＣＡを含む第１断面における出射角度であり、「θ３ｙ」は、第２の方向（Ｙ方向）に沿い、中心軸ＣＡを含む第２断面における出射角度である。

【0031】

図６Ｂは、発光角度θ１と、発光角度θ１に対する出射角度θ３の値との関係を示すグラフである。図６Ｂの実線は、本実施の形態に係る面光源装置１００に対応する線であり、点線は、比較例に係る発光装置に対応する線である。比較例に係る面光源装置は、光束制御部材として、平面視形状が円形であり、隣接する発光装置のみならず、更に離れた位置の発光装置の出射光とも被照射面において混ざり合うような配光分布に設計された光束制御部材を使用した。

【0032】

図６Ｂに示されるように、本実施の形態に係る面光源装置１００では、θ１≧７０°の領域において、出射角度θ３／発光角度θ１＜１となるように設計される。これは、発光角度θ１が７０°以上の光線Ｌは、発光角度θ１に対して出射角度θ３が小さくなったことを示している。すなわち、本実施の形態では、発光角度θ１が７０°以上の光線Ｌは、発光角度θ１が７０°未満の光線Ｌと比較して、中心軸ＣＡ（光軸ＯＡ）側に集光するように制御される。一方、比較例に係る面光源装置では、出射角度θ３／発光角度θ１＜１となる領域が存在しないことが分かる。このように、本実施の形態に係る面光源装置１００では、発光角度θ１が大きな光線Ｌは、下記式（１）を満たす。すなわち、本実施の形態に係る面光源装置１００における光束制御部材３００は、発光素子２２０から出射された光線Ｌとして、下記式（１）を満たす光線Ｌが生じるように設計される。
θ３／θ１＜１ 式（１）

【0033】

次いで、発光装置２００（発光素子２２０の発光中心）から出射された光線Ｌの光拡散板１２０上における到達位置を検討した。図７Ａは、発光角度θ１と、発光角度θ１の光線Ｌの光拡散板１２０における中心軸ＣＡからの距離Ａｘ、Ａｙとの関係を示す図であり、図７Ｂは、発光角度θ１と、発光角度θ１の光線Ｌの光拡散板１２０における中心軸ＣＡからの距離Ａｘ、Ａｙとを示すグラフである。図７Ｂにおける実線は、本実施の形態に係る面光源装置１００に対応する線であり、点線は、比較例に係る面光源装置に対応する線である。なお、前述したように、本実施の形態に係る光束制御部材３００は、中心軸ＣＡを回転軸とした円対称であるため、中心軸ＣＡを含む任意の断面において、発光素子２２０の発光中心から出射された光線Ｌの光拡散板１２０上における到達位置は同じである。図７Ａに示される「Ａｘ」は、第１断面において、発光中心から発光角度θ１ｘｍｉｎで出射された光線の光拡散板１２０上の到達点の中心軸ＣＡからの距離であり、「Ａｙ」は、第１断面において、発光中心から発光角度θ１ｘｍｉｎで出射された光線の光拡散板１２０上の到達点の中心軸ＣＡからの距離である。

【0034】

図７Ｂの実線に示されるように、本実施の形態に係る面光源装置１００では、発光角度θ１（θ１ｘ、θ１ｙ）が最も小さい発光角度θ１ｍｉｎ（θ１ｘｍｉｎ、θ１ｙｍｉｎ；７０°）の光線Ｌは、光拡散板１２０上において中心軸ＣＡから６６ｍｍ（Ａｘ、Ａｙ＝６６ｍｍ）の位置に到達する。また、発光角度θ１（θ１ｘ、θ１ｙ）が７０°以上の光であっても、光拡散板１２０上において中心軸ＣＡから９０ｍｍ（Ａｘ、Ａｙ＝９０ｍｍ）の位置には到達しない。これは、当該発光装置２００から出射された光が、第１の方向（Ｘ方向）および第２の方向（Ｙ方向）に隣接する発光装置２００の中心軸ＣＡ上に到達しないことを示している。

【0035】

一方、比較例に係る面光源装置では、発光角度θ１（θ１ｘ、θ１ｙ）が７０°以上の光線Ｌは、光拡散板上において中心軸ＣＡから９０ｍｍより遠くに到達している。これは、当該発光装置ら出射された光線Ｌが、第１の方向（Ｘ方向）および第２の方向（Ｙ方向）に隣接する発光装置の中心軸ＣＡ上に到達してしまうことを示している。

【0036】

このように、本実施の形態では、第１の方向（Ｘ方向）に沿い、中心軸ＣＡを含む第１断面において、上記式（１）を満たす光線のうち、発光角度θ１ｘが最も小さい発光角度θ１ｘｍｉｎの光線は、下記式（２）を満たすように光拡散板１２０に到達する。また、第２の方向（Ｙ方向）に沿い、中心軸ＣＡを含む第２断面において、上記式（１）を満たす光線のうち、発光角度θ１ｙが最も小さい発光角度θ１ｙｍｉｎの光線は、下記式（３）を満たすように光拡散板１２０に到達する。すなわち、本実施の形態に係る面光源装置１００における光束制御部材３００は、下記式（２）および式（３）を満たすように設計される。
Ｐｘ／２＜Ａｘ＜Ｐｘ 式（２）
Ｐｙ／２＜Ａｙ＜Ｐｙ 式（３）

【0037】

なお、図７Ｂにおいて、実線および点線が途切れているのは、発光角度θ１が所定の角度（本実施の形態では、約８４°）より大きくなると、光束制御部材３００の鍔部や、光束制御部材３００および発光素子２２０の間の距離などが影響して、光線Ｌを制御できないことに起因する。すなわち、図７Ｂでは、発光角度θ１が所定の角度より大きいときには、光線が光拡散板１２０に到達する位置を特定できないため、発光角度θ１が所定の角度より大きい光線については示していない。

【0038】

次に、前述した光束制御部材３００を用いた面光源装置１００において、光拡散板１２０上の輝度分布を調べた。また、比較として、比較例に係る面光源装置についても、光拡散板１２０上の輝度分布を調べた。なお、本実施の形態に係る面光源装置および比較例に係る面光源装置では、１つの発光素子２２０のみ点灯させた。

【0039】

図８Ａは、面光源装置１００の、中心軸ＣＡを含む断面における光拡散板１２０上の輝度分布を示すグラフであり、図８Ａの横軸は、中心軸ＣＡからの距離（ｍｍ）を示しており、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を示している。図８Ａの実線は、本実施の形態に係る面光源装置１００の結果をそれぞれ示す線であり、点線は、比較例に係る面光源装置の結果をそれぞれ示す線である。また、図８Ａの一点鎖線は、発光装置２００の中心間距離（Ｐｘ、Ｐｙ：±９０ｍｍ）、または発光装置２００の中心間距離の半分の距離（Ｐｘ／２、Ｐｙ／２：±４５ｍｍ）を示している。

【0040】

図８Ａの点線で丸く囲まれた領域に示されるように、本実施の形態に係る面光源装置１００では、中心軸ＣＡから離れるにつれて、輝度を示す線の傾きが急に緩やかになる変化領域が存在する。これは、本実施の形態に係る面光源装置１００では、光拡散板１２０における照射領域および非照射領域の間の明暗のコントラストが高いことを示している。

【0041】

一方、比較例の面光源装置では、中心軸ＣＡから離れても、輝度を示す線の傾きがあまり変化しなかった。これは、比較例の面光源装置では、中心軸ＣＡから離れるにつれて、輝度が徐々に低下していることを示している。すなわち、光拡散板における照射領域および非照射領域の間の明暗のコントラストが低いことを示している。

【0042】

次いで、変化領域の位置を明確にするために、当該輝度を中心軸ＣＡからの距離で微分した。図８Ｂは、図８Ａに示される輝度を中心軸ＣＡからの距離で１階微分した微分値を示すグラフである。図８Ｂの横軸は、中心軸ＣＡからの距離（ｍｍ）を示しており、縦軸は、輝度の１階微分値を示している。図８Ｂの実線は、本実施の形態に係る面光源装置１００の結果をそれぞれ示す線であり、点線は、比較例に係る面光源装置の結果をそれぞれ示す線である。また、図８Ｂの一点鎖線は、発光装置２００の中心間距離（Ｐｘ、Ｐｙ：±９０ｍｍ）、または発光装置２００の中心間距離の半分の距離（Ｐｘ／２、Ｐｙ／２：±４５ｍｍ）を示している。

【0043】

図８Ｂの実線に示されるように、本実施の形態における面光源装置１００の変化領域は、発光角度θ１ｘｍｉｎで出射された光線Ｌの光拡散板１２０上の到達位置（±６６ｍｍ）と、発光装置２００の中心間距離Ｐｘ、Ｐｙ（±９０ｍｍ）との間にあることがわかる。一方、図８Ｂの点線に示されるように、比較例に係る面光源装置では、本実施の形態に係る面光源装置１００のように、微分値が大きく変化する変化領域は、見られなかった。

【0044】

次に、本実施の形態において、発光角度θ１が７０°未満の光線Ｌについて説明する。図６Ｂに示されるように、発光角度θ１が７０°未満の光は、出射角度θ３／発光角度θ１≧１となった。これは、発光角度θ１が７０°未満の光線Ｌは、発光角度θ１に対して、出射角度θ３が大きくなったことを示している。すなわち、本実施の形態において、発光角度θ１が７０°未満では、発光角度θ１が７０°以上のときと比較して、光線Ｌが拡がるように制御されている。このように、本実施の形態に係る面光源装置１００では、発光角度θ１が比較的小さな光線Ｌは、式（５）を満たすことが好ましい。すなわち、本実施の形態に係る面光源装置１００における光束制御部材３００は、発光素子２２０から出射された光線Ｌとして、下記式（５）を満たす光線Ｌが生じるように設計されることが好ましい。
θ３／θ１≧１ 式（５）

【0045】

次いで、発光装置２００（発光素子２２０の発光中心）から出射された光線Ｌの光拡散板１２０上における到達位置を検討した。特に図示しないが、式（５）を満たす光線Ｌは、中心軸ＣＡから４５ｍｍ（Ａｘ、Ａｙ＝４５ｍｍ）の位置までの間に到達することがわかる。このように、下記式（６）および下記式（７）を満たすように光拡散板１２０に到達する光線は、上記式（５）を満たす。すなわち、本実施の形態に係る面光源装置１００における光束制御部材３００は、下記式（６）および下記式（７）を満たすように設計されることが好ましい。
Ａｘ≦Ｐｘ／２ 式（６）
Ａｙ≦Ｐｙ／２ 式（７）

【0046】

（基板および光拡散板の距離Ｄと輝度分布との関係）
次に、基板２１０および光拡散板１２０の距離Ｄが変化した場合において、面光源装置１００における輝度を測定し輝度分布を調べた。図９は、面光源装置１００の輝度分布を規格化したグラフである。図９の横軸は、中心軸ＣＡからの距離（ｍｍ）を示しており、縦軸は輝度の規格値を示している。また、本測定では、第１の方向（Ｘ方向）に沿って配列された３つの発光素子２２０を点灯させ、光拡散板１２０上において３つの発光素子２２０の各中心軸ＣＡを含む直線上の輝度分布を調べた。

【0047】

図９における線Ａは、基板２１０および光拡散板１２０の距離Ｄが２４ｍｍの面光源装置１００の結果を示しており、線Ｂは、距離Ｄが２５ｍｍの面光源装置１００の結果を示しており、線Ｃは、距離Ｄが２６ｍｍの面光源装置１００の結果を示している。

【0048】

図９に示されるように、基板２１０および光拡散板１２０の距離Ｄが変化した場合であっても、光拡散板１２０上における輝度は、ほぼ変化がなかった。

【0049】

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る面光源装置１００では、θ３／θ１＜１を満たす光は、第１断面においてＰｘ／２＜Ａｘ＜Ｐｘを満たし、かつ第２断面において、Ｐｙ／２＜Ａｙ＜Ｐｙを満たす。このように、本実施の形態に係る面光源装置１００は、基板２１０と光拡散板１２０との距離に関係なく、光拡散板１２０を均一に照射できるように設計されている。また、発光装置２００から出射された光は、第１の方向（Ｘ方向）および第２の方向（Ｙ方向）において、面光源装置１００内において隣接する発光装置２００の中心軸ＣＡに到達しないため、光拡散板１２０を均一に照射できる。

【0050】

［実施の形態２］
（面光源装置の構成）
実施の形態２に係る面光源装置は、発光装置４００の配置と、光束制御部材５００の有する特徴が、実施の形態１に係る面光源装置１００と異なる。そこで、実施の形態１と同様の構成については、同様の符号を付して、その説明を省略する。

【0051】

図１０は、実施の形態２に係る発光装置４００の配置を説明するための図である。図１０に示されるように、実施の形態２に係る面光源装置では、第１の方向（Ｘ方向）における発光装置４００の中心間距離Ｐｘと、第２の方向（Ｙ方向）における発光装置４００の中心間距離Ｐｙとが異なる。すなわち、実施の形態２に係る面光源装置では、単位格子が長方形の格子となるように、発光装置４００が配列されている。中心間距離Ｐｘおよび中心間距離Ｐｙの比率は、適宜に選択できる。中心間距離Ｐｘが中心間距離Ｐｙより長くてもよいし、中心間距離Ｐｙが中心間距離Ｐｘより長くてもよい。本実施の形態では、中心間距離Ｐｘが中心間距離Ｐｙより長い。中心間距離Ｐｘおよび中心間距離Ｐｙの比率は、１：１〜１：２であることが好ましい。

【0052】

図１０に示されるように、中心間距離Ｐｘおよび中心間距離Ｐｙが異なる場合であっても、照射領域および非照射領域の明暗のコントラストを高める観点から、実施の形態２においても、実施の形態１に示した式（１）〜式（３）を満たす必要がある。すなわち、実施の形態２に係る光線Ｌの照射領域は、楕円形となる。また、実施の形態２に係る面光源装置では、単位格子の対角線の方向において明部および暗部が生じることを避ける観点から、式（１）〜式（３）に加え、単位格子の対角線の方向に沿い、かつ中心軸ＣＡを含む第３断面における光線Ｌの到達位置も考慮することが好ましい。

【0053】

この場合、第３断面において、照射領域および非照射領域の明暗のコントラストを高くするためには、当該第３断面においても非照射領域に発光装置４００からの光線Ｌがあまり到達せず、照射領域の外縁部が非照射領域と比較して明るく照らされていることが好ましい。すなわち、照射領域の外縁部に照射される光線Ｌの中心軸ＣＡに対する角度が小さいことが必要である。

【0054】

より具体的には、第３断面において、式（１）を満たす光線のうち、発光角度θ１が最も小さい発光角度θ１ｘｙｍｉｎの光線は、格子の対角線の長さの半分よりも中心軸ＣＡから離れた位置であって、かつ中心間距離Ｐｘおよび中心間距離Ｐｙより中心軸ＣＡ側の光拡散板１２０に到達することが好ましい。すなわち、格子の対角線の方向に沿い、中心軸ＣＡを含む第３断面において、式（１）を満たす光線のうち、発光角度θ１が最も小さい発光角度θ１ｘｙｍｉｎの光線は、式（４）を満たすことが好ましい。

【数1】

【0055】

（効果）
以上のように、実施の形態２に係る面光源装置は、実施の形態１と同様の効果に加え、中心間距離Ｐｘおよび中心間距離Ｐｙが異なる長さであっても、被照射面を均一に照射することができる。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明に係る面光源装置は、例えば、液晶表示装置のバックライトや一般照明などに適用することができる。

【符号の説明】

【0057】

１０ 面光源装置
２０ プリント配線基板
３０ 発光装置
３５ 発光素子
４０ 導光部材
４１ レンズ部
４２ 鍔部
４３ 凹部
４４ 入射面
４５ 出射面
４６ 平面
４７ 曲面
１００ 面光源装置
１００’ 表示装置
１０７ 被照射部材
１１０ 筐体
１１２ 底板
１１４ 天板
１２０ 光拡散板
２００、４００ 発光装置
２１０ 基板
２２０ 発光素子
３００、５００ 光束制御部材
３０５ 裏面
３１０ 凹部
３２０ 入射面
３３０ 出射面
３３０ａ 第１出射面
３３０ｂ 第２出射面
３３０ｃ オーバーハング部
ＣＡ 光束制御部材の中心軸
ＯＡ 発光素子の光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】