特許 6858034 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】6858034

(24)【登録日】2021年3月25日

(45)【発行日】2021年4月14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 20180101AFI20210405BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20210405BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20210405BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20210405BHJP

【ＦＩ】

   F21V5/00 510

   F21S2/00 480

   G02F1/13357

   F21Y115:10

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-34740(P2017-34740)

(22)【出願日】2017年2月27日

(65)【公開番号】特開2018-142418(P2018-142418A)

(43)【公開日】2018年9月13日

【審査請求日】2020年1月8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】桃井 拓郎

【審査官】 大橋 俊之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２３３１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４３６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０１７００１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

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含み、前記発光素子の光軸および前記光束制御部材の中心軸が一致した発光装置と、前記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向けて開口した凹部の内面であって、前記発光素子から出射された光を入射させる入射面と、
前記中心軸と交わるように表側に配置され、前記入射面で入射した光の配光を制御する光制御面と、
前記凹部の開口縁部を取り囲むように裏側に配置された裏面と、
前記凹部の開口縁部を取り囲むように前記裏面に形成された円環状の環状溝と、を有し、
前記環状溝は、
前記中心軸側に配置された第１内面と、
前記第１内面より前記中心軸から離れて配置された第２内面と、を含み、
前記光制御面は、
前記中心軸と交わるように配置され、前記発光素子の発光中心から出射された第１光線を透過させる第１透過部と、
前記第１透過部を取り囲むように前記第１透過部に連続して配置され、前記発光中心から前記光軸に対して前記第１光線より大きな角度で出射された第２光線を前記第２内面に向けて全反射させる全反射部と、
前記全反射部を取り囲むように前記全反射部に連続して配置され、前記発光中心から前記光軸に対して前記第２光線より大きな角度で出射された第３光線と、前記全反射部および前記第２内面で順次反射した第２光線とを透過させる第２透過部と、を含み、
前記光軸と前記第３光線の前記光拡散板における到達位置との間の距離は、前記光軸と前記第２光線の前記光拡散板における到達位置との間の距離よりも、長い、
面光源装置。

【請求項2】

前記第２内面には、第１傾斜面と、第２傾斜面と、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面の間に配置された稜線と、を有し、前記稜線が前記中心軸から離れるにつれて裏側に向かって傾斜した複数の凸条が、前記中心軸に対して回転対称となるように配置されており、
前記全反射部で全反射した第２光線は、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面で順次反射した後に、前記第２透過部から前記光束制御部材の外部に出射される、
請求項１に記載の面光源装置。

【請求項3】

前記光束制御部材の材料の屈折率は、１．５５以上である、請求項１または請求項２に記載の面光源装置。

【請求項4】

前記光束制御部材は、ポリカーボネート製である、請求項３に記載の面光源装置。

【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配置された発光装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載の発光装置は、発光素子および光束制御部材を有する。また、発光素子の光軸および光束制御部材の中心軸は、一致している。光束制御部材は、発光素子から出射された光を光束制御部材の内部に入射させる光入射面と、光入射面で入射した光を光束制御部材の外部に出射させる光出射面と、光入射面および光出射面を繋ぐ底面とを有している。

【0004】

光入射面は、底面側に開口した凹部の内面である。また、光出射面は、発光素子の光軸を交わるように、その中央部分が底面側に滑らかな凸形状となっており、中央部分より外側は、底面と反対側に向かって滑らかな凸形状となっている。

【0005】

発光素子の発光面の中心から出射された光は、光入射面で中心軸から離れるように屈折して光束制御部材の内部に入射する。光束制御部材の内部に入射された光は、光出射面でさらに中心軸から離れるように屈折して光束制御部材の外部に出射される。このように、特許文献１の発光装置では、発光素子から出射され、光束制御部材の内部に入射した光を積極的に外部に出射させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−０４３６２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の発光装置では、光出射面に到達した光を積極的に出射するように制御している。よって、特許文献１に記載の発光装置を有する面光源装置では、発光素子から出射された光を光束制御部材の光入射面および光出射面によって屈折させてはいるものの、発光装置の直上に明部が生じてしまうおそれがある。このような面光源装置を薄型化および少灯化する場合には、当該明部が強調されてしまい、被照射面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、上記従来の発光装置よりも、直上に向かう光量をより抑制しつつ、かつ発光素子から出射された光をより広範囲に拡げることができる発光装置を提供することである。また、本発明の別の目的は、この発光装置を有す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】

本発明に係る発光装置は、発光素子と、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とを有し、前記発光素子の光軸および前記光束制御部材の中心軸が一致した発光装置であって、前記光束制御部材は、前記中心軸と交わるように裏側に向けて開口した凹部の内面であって、前記発光素子から出射された光を入射させる入射面と、前記中心軸と交わるように表側に配置され、前記入射面で入射した光の配光を制御する光制御面と、前記凹部の開口縁部を取り囲むように裏側に配置された裏面と、前記凹部の開口縁部を取り囲むように前記裏面に形成された円環状の環状溝と、を有し、前記環状溝は、前記中心軸側に配置された第１内面と、前記第１内面より前記中心軸から離れて配置された第２内面と、を含み、前記光制御面は、前記中心軸と交わるように配置され、前記発光素子の発光中心から出射された第１光線を透過させる第１透過部と、前記第１透過部を取り囲むように前記第１透過部に連続して配置され、前記発光中心から前記光軸に対して前記第１光線より大きな角度で出射された第２光線を前記第２内面に向けて全反射させる全反射部と、前記全反射部を取り囲むように前記全反射部に連続して配置され、前記発光中心から前記光軸に対して前記第２光線より大きな角度で出射された第３光線と、前記全反射部および前記第２内面で順次反射した第２光線とを透過させる第２透過部とを含む。

【0010】

本発明に係る面光源装置は、本発明に係る複数の発光装置と、前記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。

【0011】

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】

【0012】

本発明によれば、上記従来の発光装置よりも、直上に向かう光量をより抑制しつつ、かつ発光素子から出射された光をより広範囲に拡げることができる発光装置を提供できる。また、本発明によれば、発光装置の直上に明部が生じにくい、輝度ムラが抑制された面光源装置および表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

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

【図2】図２Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る面光源装置の断面図である。

【図3】図３は、実施の形態１に係る面光源装置の部分拡大断面図である。

【図4】図４は、実施の形態１に係る光束制御部材を裏面側から見た斜視図である。

【図5】図５Ａ〜Ｄは、実施の形態１に係る光束制御部材の構成を示す図である。

【図6】図６Ａは、実施の形態１に係る面光源装置における光路図であり、図６Ｂは、比較例１に係る面光源装置における光路図である。

【図7】図７Ａ〜Ｄは、実施の形態１に係る面光源装置における光路図である。

【図8】図８Ａ〜Ｄは、実施の形態１に係る面光源装置における光路図である。

【図9】図９Ａ〜Ｄは、比較例１に係る面光源装置における光路図である。

【図10】図１０Ａ〜Ｄは、比較例１に係る面光源装置における光路図である。

【図11】図１１Ａ〜Ｄは、比較例２に係る面光源装置における光路図である。

【図12】図１２Ａ、Ｂは、面光源装置における輝度分布を示すグラフである。

【図13】図１３は、本発明の実施の形態２に係る面光源装置の光束制御部材を裏面側から見た斜視図である。

【図14】図１４Ａ〜Ｄは、実施の形態２に係る面光源装置の光束制御部材の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

［実施の形態１］
（面光源装置の構成）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１に係る面光源装置１００の構成を示す図である。図１Ａ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１Ｂは、正面図である。図１Ａは、図１Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図２Ｂは、図１Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。図３は、面光源装置１００の部分拡大断面図である。なお、図３では、光束制御部材３００の脚部を省略している。また、図３では、面光源装置１００のハッチングを省略している。

【0016】

図１Ａ、Ｂ、図２Ａ、Ｂおよび図３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１Ｂ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１Ｂ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。

【0017】

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。

【0018】

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、単位格子が矩形や三角形などの多角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、三角形の格子（三角格子）、長方形の格子、正方形の格子（正方格子）、多角形の格子を含む。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。すなわち、本実施の形態では、複数の発光装置２００は、第１の方向（図２ＡにおけるＸ方向）の中心間距離および第１の方向に直交する第２の方向（図２ＡにおけるＹ方向）の中心間距離がいずれも同じＰとなるように配列されている。

【0019】

また、複数の発光装置２００の中心間距離Ｐに対する基板２１０および光拡散板１２０の間隔Ｈの比は、適宜設定できる。複数の発光装置２００の中心間距離Ｐに対する基板２１０および光拡散板１２０の間隔Ｈの比は、面光源装置１００を薄型化する観点から、０．１８以下であることが好ましい。例えば、複数の発光装置２００の中心間距離Ｐが３６ｍｍの場合、基板２１０および光拡散板１２０の間隔Ｈは６ｍｍ（Ｈ／Ｐ＝０．１７）であり、複数の発光装置２００の中心間距離Ｐが４４ｍｍの場合、基板２１０および光拡散板１２０の間隔Ｈは８ｍｍ（Ｈ／Ｐ＝０．１８）であり、複数の発光装置２００の中心間距離Ｐが６０ｍｍの場合、基板２１０および光拡散板１２０の間隔Ｈは１０ｍｍ（Ｈ／Ｐ＝０．１７）である。

【0020】

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。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３参照）。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。発光素子２２０は、第１の方向（図２ＡにおけるＸ方向）の中心間距離および第１の方向に直交する第２の方向（図２ＡにおけるＹ方向）の中心間距離が同じとなるように正方格子状に配列されている。すなわち、第１の方向および第２の方向における複数の発光素子の中心間距離は、いずれもＰである。

【0021】

また、発光素子２２０の光軸方向における発光素子２２０の発光面の位置（高さ）は、適宜設定できる。発光素子２２０の光軸方向における発光素子２２０の発光面の位置（高さ）は、凹部３０５（図４参照）の開口縁部と同じ位置であってもよいし、開口縁部より基板２１０側であってもよいし、開口縁部より光拡散板１２０側であってもよい。本実施の形態では、発光素子２２０の発光面は、光軸方向において、凹部３０５の開口縁部と同じ位置（高さ）に配置されている。

【0022】

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３参照）。なお、後述する光束制御部材３００の入射面３１０および光制御面３２０は回転対称（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３１０および光制御面３２０の回転軸を「光束制御部材の中心軸ＣＡ」という。

【0023】

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適宜選択できる。光束制御部材３００の材料の例には、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、またはガラスが含まれる。光束制御部材３００の材料の屈折率は、特に限定されないが、光束制御部材３００を大型化することなく後述の全反射部３２２に全反射機能を付与する観点から、１．５５以上であることが好ましい。屈折率が１．５５以上である材料の例には、ポリカーボネート、チオウレタン樹脂、ベース樹脂材料に高屈折率機能を付与するナノ粒子を分散させたナノコンポジット材料などのレンズに好適な透明材料が含まれる。すなわち、光束制御部材３００は、ポリカーボネート製であることが好ましい。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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

（光束制御部材の構成）
図４は、本発明の実施の形態１に係る光束制御部材３００を裏面側から見た斜視図である。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、正面図であり、図５Ｄは、図５Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。

【0027】

図４および図５Ａ〜Ｄに示されるように、光束制御部材３００は、入射面３１０と、光制御面３２０と、裏面３３０と、環状溝３４０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３５０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（図示省略）とを有していてもよい。

【0028】

入射面３１０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３１０は、裏側に向けて開口した凹部３０５の内面である。入射面３１０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３１０は、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３０５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３３０の中央部に配置されている（図３参照）。

【0029】

光制御面３２０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。光制御面３２０は、光束制御部材３００内に入射した光のうち、一部の光をその進行方向を制御しつつ外部に出射させ、他の一部の光を環状溝３４０に向けて全反射させる。光制御面３２０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。

【0030】

光制御面３２０は、第１透過部３２１と、全反射部３２２と、第２透過部３２３とを有する。

【0031】

第１透過部３２１は、中心軸ＣＡと交わるように、中心軸ＣＡを中心とする所定の範囲に配置されている。第１透過部３２１は、発光素子２２０の発光中心から光軸ＯＡに対して小さい角度で出射された第１光線を、その進行方向を制御しつつ透過させる。第１透過部３２１の形状は、前述の機能を発揮できれば適宜設定できる。第１透過部３２１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透過部３２１は、裏側に凸の曲面である。第１透過部３２１は、例えば発光素子２２０の発光中心から０°以上１４°以下の角度で出射された第１光線を透過させる。

【0032】

全反射部３２２は、第１透過部３２１を取り囲むように第１透過部３２１に連続して配置されている。全反射部３２２は、少なくとも、発光素子２２０の発光中心から光軸ＯＡに対して第１光線より大きい角度で出射された第２光線を環状溝３４０の第２内面３４２に向けて全反射させる。全反射部３２２は、発光素子２２０の発光中心以外の領域から出射された光も第２内面３４２に向けて全反射させることが好ましい。しかしながら、発光素子２２０の発光中心以外の領域から出射されて全反射部３２２に到達したすべての光が、第２内面３４２に向けて全反射される必要はない。したがって、全反射部３２２に到達した一部の光は、透過してもよいし、第２内面３４２以外の領域に向けて反射されてもよい。全反射部３２２の形状は、少なくとも、発光素子２２０の発光中心から出射されて全反射部３２２に到達した光が第２内面３４２に向けて全反射するように設計される。具体的には、発光素子２２０の発光中心から出射されて全反射部３２２に向かう光が、臨界角以上の角度で全反射部３２２に到達するように設計すればよい。本実施の形態では、全反射部３２２は、表側に凸の滑らかな曲面である。全反射部３２２の形状は、発光素子２２の位置や、入射面３１０の形状、光束制御部材３００の材料などを考慮して設計される。前述したように、光束制御部材３００の材料の屈折率が高ければ、光束制御部材３００を大型化することなく、発光素子２２０の発光中心から出射された光を第２内面３４２に向けて全反射させうる形状を全反射部３２２に付与することができる。全反射部３２２は、例えば発光素子２２０の発光中心から１４°超４６°以下の角度で出射された第２光線を全反射させる。また、本実施の形態では、全反射部３２２の表面は、光束制御部材３００の外部に露出している。すなわち、本実施の形態では、全反射部３２２の表面には、反射膜などの反射部材は形成されていない。

【0033】

第２透過部３２３は、全反射部３２２を取り囲むように全反射部３２２に連続して配置されている。第２透過部３２３は、発光素子２２０の発光中心から光軸ＯＡに対して第２光線より大きい角度で出射された第３光線と、全反射部３２２および環状溝３４０の第２内面３４２で順次反射した第２光線とを透過させる。第２透過部３２３の形状は、前述の機能を発揮できれば適宜設定できる。本実施の形態では、第２透過部３２３は、表側に凸の滑らかな曲面である。第２透過部３２３は、例えば発光素子２２０の発光中心から４６°超の角度で出射された第３光線を透過させる。

【0034】

裏面３３０は、凹部３０５の開口縁部を取り囲むように裏側に配置された面である。裏面３３０の形状は、適宜設定できる。裏面３３０は、中心軸ＣＡに垂直な面であってもよいし、中心軸ＣＡから離れるにつれて、裏側に傾斜した傾斜面であってもよいし、中心軸ＣＡから離れるにつれて、表側に傾斜した傾斜面であってもよい。また、裏面３３０は、滑らかな面であってもよいし、粗面化されていてもよい。本実施の形態では、裏面３３０は、中心軸ＣＡに垂直な滑らかな平面である。

【0035】

環状溝３４０は、凹部３０５（入射面３１０）の開口縁部を取り囲むように裏面３３０に形成されている。環状溝３４０は、中心軸ＣＡを軸とした回転対称である。環状溝３４０は、中心軸ＣＡ側に配置された第１内面３４１と、中心軸ＣＡに対して第１内面３４１より離れて配置された第２内面３４２と、を含む。また、本実施の形態では、第２内面３４２側には複数の凸条３４３が配置されており、これらの凸条３４３の表面が第２内面３４２である。

【0036】

第１内面３４１は、中心軸ＣＡと平行となるように配置されていてもよいし、中心軸ＣＡから離れるにつれて表側に向かって傾斜していてもよい。本実施の形態では、第１内面３４１は、中心軸ＣＡと平行である。

【0037】

第２内面３４２は、第１内面３４１を取り囲むように光束制御部材３００の裏側に形成されている。第２内面３４２は、中心軸ＣＡから離れるにつれて裏側に向かって傾斜している。

【0038】

裏面３３０における環状溝３４０の位置は、全反射部３２２で全反射した第２光線の少なくとも一部が第２内面３４２に到達し、第２透過部３２３に向けて反射されることができれば特に限定されない。環状溝３４０は、全反射部３２２で全反射した第２光線の大部分が到達する領域に配置されていることが好ましい。

【0039】

第２内面３４２（複数の凸条３４３）は、全反射部３２２で全反射した光線を第２透過部３２３に向けて内部反射させる。第２内面３４２（複数の凸条３４３）は、中心軸ＣＡから離れるにつれて裏側に向うように傾斜している。また、各凸条３４３は、第１傾斜面３４４と、第２傾斜面３４５と、第１傾斜面３４４および第２傾斜面３４５の間に配置されており、中心軸ＣＡから離れるにつれて、裏面側に向かう方向に傾斜した稜線３４６とを有している。凸条３４３の稜線３４６に垂直な断面形状は、三角形状、頂部にＲ面取を施した三角形状、半円形状、第１傾斜面３４４および第２傾斜面３４５の間に他の面を介した台形状などが含まれる。本実施の形態では、凸条３４３の稜線３４６に垂直な断面形状は、三角形状である。すなわち、本実施の形態では、第１傾斜面３４４および第２傾斜面は、稜線３４６で接続されている。各凸条３４３は、全反射プリズムのように機能する。すなわち、全反射部３２２で全反射した第２光線は、第１傾斜面３４４および第２傾斜面３４５で順次反射して第２透過部３２３に向かう。複数の凸条３４３は、中心軸ＣＡに対して回転対称（凸条３４３の数をｎとしたときｎ回対称）となるように配置されている。

【0040】

次に、面光源装置１００の光路についてシミュレーションした。図６Ａは、本実施の形態に係る面光源装置１００の中心軸ＣＡを含む断面における光路のシミュレーション結果を示しており、図６Ｂは、比較例１に係る面光源装置５００の中心軸ＣＡを含む断面における光路のシミュレーション結果を示している。図６Ａ、Ｂでは、発光素子２２０の発光中心から、光軸ＯＡに対して０〜８０°の範囲でそれぞれ２°ずつ異なる角度で出射された光線を示している。基板２１０および光拡散板１２０の間隔Ｈは、１０ｍｍである。また、比較例１に係る面光源装置５００は、光束制御部材６００の構成のみが本実施の形態に係る光束制御部材３００と異なる。具体的には、比較例１に係る面光源装置５００の光束制御部材６００は、全反射部３２２の代わりに、第２光線を外部に透過させる透過部６４２を有する。また、図６Ａ、Ｂでは、光路を示すために、面光源装置１００、５００におけるハッチングを省略している。

【0041】

図６Ａと図６Ｂとを比較するとわかるように、本実施の形態に係る面光源装置１００は、比較例１に係る面光源装置５００と比較して、発光装置２００の直上部に向かう光が少ないことが分かる。すなわち、発光装置２００の直上部に明部が生じないことが分かる。 また、本実施の形態に係る面光源装置１００は、比較例１に係る面光源装置５００と比較して、発光素子２２０の発光中心から出射された光を、発光装置２００（光束制御部材３００）の中心軸ＣＡからより離れた位置に到達させることができる。

【0042】

次に、光線の出射角度と、光線の光拡散板１２０における到達位置との関係についてシミュレーションした。また、比較例１、２に係る面光源装置５００、７００についても、同様にシミュレーションした。比較例２に係る面光源装置７００は、光束制御部材８００の構成のみが本発明に係る光束制御部材３００と異なる。具体的には、比較例２に係る面光源装置７００の光束制御部材８００は、環状溝３４０を有しておらず、かつ裏面３３０が粗面化されたローレット形状に形成されている。

【0043】

図７Ａ〜Ｄおよび図８Ａ〜Ｄは、本発明に係る面光源装置１００の中心軸ＣＡを含む断面における光路のシミュレーション結果を示しており、図９Ａ〜Ｄおよび図１０Ａ〜Ｄは、比較例１に係る面光源装置５００の中心軸ＣＡを含む断面における光路のシミュレーション結果を示している。図１１Ａ〜Ｄは、比較例２に係る面光源装置７００の中心軸ＣＡを含む断面における光路のシミュレーション結果を示している。図７Ａ、図９Ａおよび図１１Ａは、出射角度が２〜１０°の範囲の光路図であり、図７Ｂ、図９Ｂおよび図１１Ｂは、出射角度が１０〜２０°の範囲の光路図であり、図７Ｃ、図９Ｃおよび図１１Ｃは、出射角度が２０〜３０°の範囲の光路図であり、図７Ｄ、図９Ｄおよび図１１Ｃは、出射角度が３０〜４０°の範囲の光路図である。図８Ａおよび図１０Ａは、出射角度が４０〜５０°の範囲の光路図であり、図８Ｂおよび図１０Ｂは、出射角度が５０〜６０°の範囲の光路図であり、図８Ｃおよび図１０Ｃは、出射角度が６０〜７０°の範囲の光路図であり、図８Ｄおよび図１０Ｄは、出射角度が７０〜８０°の範囲の光路図である。また、図７〜図１１では、光路を示すために、面光源装置１００、５００におけるハッチングを省略している。

【0044】

図７Ａ、Ｂ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、発光素子２２０の発光中心から出射された出射角度の小さい第１光線は、入射面３１０で入射した後、第１透過部３２１で中心軸ＣＡから離れる方向に向かうように制御されて、光束制御部材３００の外部に出射される。そして、光束制御部材３００から出射された光は、中心軸ＣＡから比較的近い光拡散板１２０上の位置に到達する。

【0045】

図７Ｂ〜Ｄに示されるように、発光素子２２０の発光中心から第１光線より大きな角度で出射された第２光線は、入射面３１０で入射した後、全反射部３２２に到達する。第２光線は、全反射部３２２で環状溝３４０に向かって全反射され、さらに第１傾斜面３４４および第２傾斜面３４５で順次内部反射されて、第２透過部３２３から出射される。このとき、第２光線は、後述の比較例１に係る面光源装置５００における第２光線よりも広い範囲において光拡散板１２０に到達する。

【0046】

図８Ａ〜Ｄに示されるように、発光素子２２０の発光中心から第２光線より大きな角度で出射された第３光線は、入射面３１０で入射した後、第２透過部３２３で中心軸ＣＡから離れる方向に向かうように制御されて、光束制御部材３００の外部に出射される。そして、光束制御部材３００から出射された光は、光拡散板１２０上の中心軸ＣＡから遠い位置に到達する。

【0047】

一方、図９Ａ〜Ｄおよび図１０Ａ〜Ｄに示されるように、比較例１に係る面光源装置５００では、第１光線は、入射面３１０で入射し、第１透過部３２１で中心軸ＣＡから離れる方向に向かうように制御されて、光束制御部材６００の外部に出射される。第２光線は、透過部で中心軸ＣＡからさらに離れる方向に向かうように制御されて、光束制御部材６００の外部に出射される。第３光線は、第２透過部６４２で中心軸ＣＡからさらに離れる方向に向かうように制御されて、光束制御部材６００の外部に出射される。このように、比較例１に係る面光源装置５００では、発光素子２２０から出射された光は、発光角度が大きくなるにつれて、中心軸から離れた位置に到達することがわかる。

【0048】

また、図１１Ａ〜Ｄに示されるように、比較例２に係る面光源装置７００では、第１光線は、入射面３１０で入射し、第１透過部３２１で中心軸ＣＡから離れる方向に向かうように制御されて、光束制御部材８００の外部に出射される。第２光線は、全反射部３２２で全反射して、裏面３３０に向かって進行する。裏面３３０に到達した第２光線のうち、一部の第２光線は、裏面３３０で内部反射して第２透過部３２３から光束制御部材８００の上方に向かって出射される。なお、特に図示しないが、第３光線は、第２透過部３２３で中心軸ＣＡからさらに離れる方向に向かうように制御されて、光束制御部材８００の外部に出射される。このように、比較例２に係る面光源装置７００では、環状溝３４０が形成されていないため、全反射部３２２で全反射した光線のうち、一部の光線が直上に向かってしまうことが分かる。

【0049】

次に、面光源装置１００における光拡散板１２０上の輝度分布についてシミュレーションした。また、比較のため、比較例１にかかる面光源装置５００についても調べた。本シミュレーションでは、発光素子２２０の発光中心から出射され、光束制御部材３００、６００の光制御面から出射された直射光と、直射光以外の散乱光と、直射光および散乱光を合わせた全体光とについて輝度分布を調べた。

【0050】

図１２Ａは、本実施の形態に係る面光源装置１００における輝度分布を示すグラフであり、図１２Ｂは、比較例１に係る面光源装置５００における輝度分布を示すグラフである。図１２Ａ、Ｂの横軸は、中心軸ＣＡからの距離であり、縦軸は輝度である。Ｌ１は、全体光の結果を示しており、Ｌ２は、直射光の結果を示しており、Ｌ３は、散乱光の結果を示している。

【0051】

前述したように、比較例１に係る面光源装置５００では、発光素子２２０から出射され、入射面３１０で入射した光のうち、大部分の光は、光制御面から光束制御部材６００の外部に出射される（図６Ｂ参照）。光束制御部材６００では、光軸ＯＡ近傍の光を拡げて発光素子２２０直上の輝度を抑制しようとしても、拡げられた光線は遠方まで届かず、光軸ＯＡの近傍に輪帯状の明部を形成する。図１２Ｂの点線で囲まれた領域に示されるように、比較例１に係る面光源装置５００（比較例１では、基板２１０および光拡散板１２０の間隔Ｈ＝１０ｍｍ）では、発光装置の光軸ＯＡからの距離１５ｍｍ付近において高い輝度を示していることからも明らかである。一方、本実施の形態に係る面光源装置１００では、直射光による面光源装置上の輝度（光軸ＯＡからの距離１５ｍｍ付近における輝度）は、比較例１に係る面光源装置５００よりも低いことがわかる。これは、本実施の形態に係る面光源装置１００では、光束制御部材３００が全反射部３２２を有しているため、発光装置２００の上方に抜けて、光軸ＯＡからの距離１５ｍｍ付近へ到達する光が少なくなったためと考えられる（図６Ａ参照）。

【0052】

前述したように、Ｈ＝１０ｍｍの場合には、光軸ＯＡからの距離１５ｍｍ付近に到達する光線によって明部が生じるが、基板２１０および光拡散板１２０の間隔Ｈが大きくなった場合には、被照射面が遠くなることにより照射範囲が広がり、明部が目立たなくなる。本発明は、光制御面における屈折によって限界まで光を拡げても、基板２１０および光拡散板１２０の間隔Ｈが小さいために、拡げられた光が特定位置に集中して到達し、光拡散板上に明部を生成してしまうような場合に有効である。すなわち、本発明では、特定位置に集中しやすい光を光制御面において全反射し、一度、光束制御部材の裏面に形成された環状溝の第２内面へ戻し、光拡散板上の特定位置に光が集中しないように第２内面において再度反射させることで、明部の生成を抑制できる。

【0053】

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る発光装置２００は、第２光線が全反射部３２２を透過せずに全反射部３２２で全反射され、環状溝３４０の第２内面３４２でさらに内部反射して、第２透過部３２３から外部に出射される。このように、本実施の形態に係る発光装置２００は、従来の発光装置と比較して、発光装置２００の上方に抜けてしまう光線を側方に向かうように制御できるため、発光装置の直上の明部の発生を抑制でき、より広範囲に光線を到達させることができる。したがって、本実施の形態に係る発光装置２００を面光源装置１００に適用することで、面光源装置１００を薄型化したり、発光装置２００の数を減らしたりできる。

【0054】

［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、光束制御部材４００の構成のみが実施の形態１の面光源装置１００と異なる。そこで、光束制御部材４００のみについて説明する。また、実施の形態１の光束制御部材３００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。

【0055】

図１３は、本発明の実施の形態２に係る面光源装置の光束制御部材４００を裏面側から見た斜視図である。図１４Ａは、光束制御部材４００の平面図であり、図１４Ｂは、底面図であり、図１４Ｃは、正面図であり、図１４Ｄは、図１４Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。

【0056】

実施の形態２に係る面光源装置の光束制御部材４００は、入射面３１０と、光制御面３２０と、裏面３３０と、環状溝４４０とを有する。環状溝４４０は、第１内面３４１および第２内面４４２を有する。第２内面４４２には、複数の凸条３４３が形成されていない。すなわち、本実施の形態では、第２内面４４２は、円錐台の側面の形状に形成されている。

【0057】

また、特に図示しないが、実施の形態２に係る面光源装置における光路図は、実施の形態１に係る面光源装置１００における光路図とほぼ同じであった。

【0058】

（効果）
実施の形態２に係る面光源装置は、実施の形態１と同様の効果を有する。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明に係る発光装置および面光源装置は、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】

【0060】

１００、５００、７００ 面光源装置
１００’ 表示装置
１０７ 被照射面
１１０ 筐体
１１２ 底板
１１４ 天板
１２０ 光拡散板
２００ 発光装置
２１０ 基板
２２０ 発光素子
３００、４００、６００、８００ 光束制御部材
３０５ 凹部
３１０ 入射面
３２０ 光制御面
３２１ 第１透過部
３２２ 全反射部
３２３ 第２透過部
３３０ 裏面
３４０、４４０ 環状溝
３４１ 第１内面
３４２、４４２ 第２内面
３４３ 凸条
３４４ 第１傾斜面
３４５ 第２傾斜面
３４６ 稜線
３５０ 鍔部
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】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】