JP2017050262A - 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】側方にも光を出射する発光素子を用いても、輝度ムラを生じさせにくい光束制御部材を提供すること。【解決手段】光束制御部材は、第１凹部の内面の第１入射面および第２入射面を含む入射面と、出射面と、第２凹部とを含む。第１入射面および第２入射面の交点は、第１凹部の開口縁部より中心軸側に配置されている。第２入射面の第１入射面側端における接線の中心軸に直交する第１仮想直線に対する角度は、第１入射面の第２入射面側端における接線の第１仮想直線に対する角度より小さい。光束制御部材は、中心軸に直交し、当該開口縁部を通る第２仮想直線と、第２凹部の頂部との間隔をｈ１、第２入射面での光の入射位置と、第２仮想直線との間隔をｈ２、入射位置と、当該頂部との中心軸に直交方向の距離をｄ、入射位置での光の屈折角をθ１、入射位置の接線の第２仮想直線に対する角度をθ２とした場合、ｈ１＜ｈ２＋ｄ×ｃｏｔ（θ１＋θ２）を満たす。【選択図】図１１

Description

本発明は、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、当該光束制御部材を有する発光装置、面光源装置および表示装置に関する。

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直下型の面光源装置を使用することがある。近年、光源として複数の発光素子を有する、直下型の面光源装置が使用されるようになってきている。

たとえば、直下型の面光源装置は、基板と、複数の発光素子と、複数の光束制御部材（レンズ）と、光拡散部材とを有する。発光素子は、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。複数の発光素子は、基板上にマトリックス状に配置されている。各発光素子の上には、各発光素子から出射された光を基板の面方向に拡げる光束制御部材が配置されている。光束制御部材から出射された光は、光拡散部材により拡散され、被照射部材（例えば液晶パネル）を面状に照らす。

図１Ａ、Ｂは、従来の光束制御部材の構成を示す図である。図１Ａは、裏側から見た斜視図であり、図１Ｂは、裏側から見た断面斜視図であり、図１Ｃは、断面図である。なお、図１Ａ、Ｂでは、裏側に配置された脚部を省略している。図１Ａ〜Ｃに示されるように、従来の光束制御部材２０は、入射面２２と、出射面２４とを有する。入射面２２は、発光素子と対向して配置された裏面に形成された第１凹部の内面であって、発光素子から出射された光を入射させる。出射面２４は、入射面２２の反対側に配置されており、入射面２２で入射した光を外部に出射させる。

図２Ａ、Ｂは、光束制御部材２０の光路図である。図２Ａは、出射角３０°で発光素子１０の発光面の中心から出射された光線の光路図であり、図２Ｂは、出射角４０°で発光素子１０の発光面の中心から出射された光光線の光路図である。ここで「出射角」とは、発光素子１０の光軸ＯＡに対する、出射された光線の角度（図２Ａのθ）を意味する。なお、図２Ａ、Ｂでも、裏側に配置された脚部を省略している。

図２Ａ、Ｂに示されるように、発光素子１０から出射された光は、入射面２２で光束制御部材２０の内部に入射する。光束制御部材２０の内部に入射した光は、出射面２４に到達する。出射面２４に到達した光のうち、大部分の光は、出射面２４から外部に出射される（実線の矢印）。このとき、出射面２４から出射される光は、出射面２４で屈折して出射され、その進行方向が制御される。一方、出射面２４に到達した光のうち、他の一部の光は、出射面２４で反射し（フレネル反射）、裏面２６に到達する（破線の矢印）。裏面２６に到達した光のうち、一部の光が裏面２６で内部反射した場合、光束制御部材２０の直上に向かう光量が過剰になってしまうため、発光装置から照射される光の輝度に不均一な分布（輝度ムラ）が生じてしまう。また、裏面２６に到達した光が裏面２６から出射された場合、出射された光が基板に吸収されてしまうため、光の利用効率が低下してしまう。そこで、特許文献１では、このような問題を解決できる光束制御部材が提案されている。

図３Ａ〜Ｃは、特許文献１に記載の光束制御部材３０の構成を示す図である。図３Ａは、裏側から見た斜視図であり、図３Ｂは、裏側から見た断面斜視図であり、図３Ｃは、断面図である。なお、図３Ａ、Ｂでは、裏側に配置された脚部を省略している。図３Ａ〜Ｃに示されるように、特許文献１に記載の光束制御部材３０では、傾斜面３２が外側に配置され、中心軸ＣＡと略平行な面３４を内側に有する第２凹部が裏面２６に形成されている。傾斜面３２は、光束制御部材３０の中心軸ＣＡに対して回転対称（円対称）であり、かつ中心軸ＣＡに直交する仮想線に対して所定の角度（例えば４５°）で傾斜している。

図４Ａ、Ｂは、光束制御部材３０の光路図である。図４Ａは、出射角３０°で発光素子１０の発光面の中心から出射された光線の光路図であり、図４Ｂは、出射角４０°で発光素子１０の発光面の中心から出射された光線の光路図である。なお、図４Ａ、Ｂでも、裏側に配置された脚部を省略している。図４Ａ、Ｂに示されるように、出射面２４で内部反射した光は、裏面２６上の所定の領域に到達する。上記所定の領域に傾斜面３２を形成することで、傾斜面３２に到達した光のうち、少なくとも一部の光を側方方向に向けて反射させることができる。

このように、特許文献１に記載の光束制御部材３０では、出射面２４で内部反射した光は、光束制御部材３０の直上に向かいにくくなるとともに、基板に吸収されにくくなる。したがって、特許文献１に記載の光束制御部材３０を有する発光装置は、従来の光束制御部材２０を有する発光装置に比べて、均一にかつ効率よく光を照射することができる。

また、近年、照明用の光源として、チップ・オン・ボード（ＣＯＢ）型のＬＥＤが、実装の容易さおよび発光効率の高さから用いられている。ＣＯＢ型のＬＥＤは、上方方向への光の出射に加えて、従来のＬＥＤよりも多くの光を側方方向へも出射することが知られている。

特開２０１１−２３２０４号公報

特許文献１に記載の面光源装置の発光素子としてＣＯＢ型のＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤの側方方向に出射される光を入射面２２から光束制御部材の内部へ多く入射させる観点から、光束制御部材は、光束制御部材の裏面が発光素子の上面よりも低くなるように配置されることがある。このとき、発光素子の側方方向に出射され、入射面２２の下部で光束制御部材の内部に入射した光は、光束制御部材の内部を伝播し、前記第２凹部を形成する内側の面３４に到達する。この光は、前記内側の面３４を透過するとともに、面３４の表面状態によっては散乱する。さらに、面３４を透過した光の大部分は、傾斜面３２で屈折して、光束制御部材の上部近傍に向かって進行する（図５参照）。このように、特許文献１に記載の面光源装置にＣＯＢ型のＬＥＤを用いた場合、この内側の面３４での散乱および傾斜面３２での屈折により、発光装置の上部近傍に向かう光が過剰になってしまうため、光束制御部材の上部近傍に円環状に輝度の高い領域ができて、輝度ムラが生じてしまう。また、光束制御部材の裏面が発光素子の上面より高くなるように配置される場合であっても、前記第１凹部の外縁付近から入射した光が屈折によって前記第２凹部を形成する内側の面３４に到達する場合がある。

本発明の目的は、ＣＯＢ型のＬＥＤなどの、側方方向に光を多く出射する発光素子と組みあわせて用いた場合や、光軸に対して大きな角度で光束制御部材内を伝播する光が到達し易い位置に凹部が形成される場合でも、光束制御部材から出射される光に輝度ムラを生じさせにくい光束制御部材を提供することである。

また、本発明の別の目的は、当該光束制御部材を有する発光装置、面光源装置および表示装置を提供することでもある。

本発明の光束制御部材は、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であって、前記光束制御部材の中心軸と交わるように裏側に配置された第１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を外部に出射させる出射面と、前記入射面を取り囲むように裏側に配置された第２凹部と、を含み、前記入射面は、前記中心軸と交わるように配置された第１入射面と、前記第１入射面の外縁部と前記第１凹部の開口縁部を接続するように配置された第２入射面と、を有し、前記中心軸を含む断面において、前記第１入射面および前記第２入射面の交点は、前記第１凹部の開口縁部より前記中心軸側に配置されており、前記断面において、前記第２入射面の前記第１入射面側の端部における接線の前記中心軸に直交する第１仮想直線に対する傾斜角度は、前記第１入射面の前記第２入射面側の端部における接線の前記第１仮想直線に対する傾斜角度より小さく、以下の式（１）を満たす。
［上記式（１）において、ｈ１は、前記断面における、前記中心軸に直交し、かつ前記第１凹部の開口縁部を通る第２仮想直線と、前記第２凹部の頂部との間隔であり、ｈ２は、前記断面における、前記発光素子から出射され、かつ前記第２入射面で入射した任意の光の入射位置と、前記第２仮想直線との間隔であり、ｄは、前記断面における、前記入射位置と、前記第２凹部の頂部との前記中心軸に直交する方向についての距離であり、θ１は、前記断面における、前記入射位置で入射した前記任意の光の屈折角であり、θ２は、前記断面における、前記入射位置の接線の前記第２仮想直線に対する傾斜角度である。］

本発明の発光装置は、発光素子と、本発明の光束制御部材とを有し、前記光束制御部材は、前記中心軸が前記発光素子の光軸と合致するように配置されている。

本発明の面光源装置は、基板と、前記基板上に一定の間隔で配置された、本発明に記載の複数の発光装置と、前記複数の発光装置の上に前記基板と略平行に配置され、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し、前記光軸に沿う方向から前記発光装置から最も高い光度の光が出射する方向までの角度範囲において、前記発光装置からの光の光度は、前記光軸に対する角度が大きくなるにつれて漸増し、かつ以下の式（２）、式（３）および式（４）を満たす。
［上記式（２）、式（３）および式（４）において、Ｐは、前記複数の発光装置の中心間距離であり、Ｈは、前記基板の上面と前記光拡散板の下面との間隔であり、Ｌは、前記光軸と前記光拡散板の下面との交点から、前記最も高い光度の光が前記光拡散板の下面に到達した点までの距離であり、Ｉ_０は、前記発光装置から前記光軸方向に出射された光の光度であり、Ｉ_１／２は、前記光拡散板の下面における、前記光軸と前記光拡散板の下面との交点からＰ／２の距離の点に向かって、前記発光装置から出射された光の光度である。］

本発明の表示装置は、本発明の面光源装置と、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。

本発明の光束制御部材は、ＣＯＢ型のＬＥＤなどの、側方方向に光を多く出射する発光素子と組み合わせた場合でも、出射される光に輝度ムラを生じさせにくい。

また、本発明の発光装置、面光源装置および表示装置は、上記輝度ムラを生じさせにくい光束制御部材を含むため、出射される光に輝度ムラを生じさせにくい。

図１Ａ〜Ｃは、従来の光束制御部材の構成を示す図である。 図２Ａ、Ｂは、従来の光束制御部材の光路図である。 図３Ａ〜Ｃは、特許文献１に記載の光束制御部材の構成を示す図である。 図４Ａ、Ｂは、特許文献１に記載の光束制御部材の光路図である。 図５は、特許文献１に記載の光束制御部材の別の光路図である 図６Ａ、Ｂは、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７Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る面光源装置の構成を示す断面図である。 図８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９Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る光束制御部材を裏側から見た斜視図である。 図１０Ａ〜Ｃ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１１Ａ、Ｂは、式（１）を説明するための、実施の形態１に係る光束制御部材の部分拡大断面図である。 図１２は、実施の形態１に係る発光装置における光路図である。 図１３は、式（２）、式（３）、式（４）および式（５）を説明するための、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１４Ａ、Ｂは、４種類の発光装置の配光特性を示すグラフである。 図１５は、発光装置における輝度分布を示すグラフである。 図１６は、４種類の面光源装置についてのＨ／ＰおよびＬ／Ｐの値を示すグラフである。 図１７Ａは、４種類の面光源装置についてのＩ_１／２／Ｉ_０の値を示すグラフである。図１７Ｂは、４種類の面光源装置についてのＩ_１／４／Ｉ_０の値を示すグラフである。 図１８Ａ、Ｂは、４種類の面光源装置において発光装置を１つのみ点灯した場合の発光面の輝度分布を示すグラフである。 図１９Ａは、光束制御部材を有しない面光源装置の発光面の輝度分布を示す図である。図１９Ｂは、本発明の実施の形態に係る面光源装置（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ＞１、Ｉ_１／２／Ｉ_０＞６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）の発光面の輝度分布を示す図である。図１９Ｃ〜Ｅは、参考例の面光源装置（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ≦１、Ｉ_１／２／Ｉ_０≦６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）の発光面の輝度分布を示す図である。 図２０は、参考例の面光源装置（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ≦１、Ｉ_１／２／Ｉ_０＞６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）における光路を示す断面図である。 図２１Ａは、本発明および参考例の面光源装置で使用される発光装置（Ｉ_１／２／Ｉ_０≦６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）の配光特性を示すグラフである。図２１Ｂは、本発明および参考例の面光源装置（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ＞１、Ｉ_１／２／Ｉ_０≦６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）において発光装置をそれぞれ１つのみ点灯した場合の発光面の輝度分布を示すグラフである。 図２２は、参考例の面光源装置（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ＞１、Ｉ_１／２／Ｉ_０≦６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）の発光面の輝度分布を示す図である。 図２３Ａ、Ｂは、Ｉ_１／４／Ｉ_０の値がそれぞれ異なる発光装置を有する面光源装置において発光装置を１つだけ点灯した場合の発光面の輝度分布を示すグラフである。 図２４は、Ｉ_１／４／Ｉ_０と発光装置近傍の領域の輝度との関係を示すグラフである。 図２５Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る光束制御部材を裏側から見た斜視図である。 図２６Ａ、Ｂは、変形例に係る入射面の形状を説明するための図である。

以下、本発明の光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置について、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面光源装置について説明する。これらの面光源装置は、面光源装置からの光を照射される被照射部材（例えば液晶パネル）と組み合わせることで、表示装置として使用されうる。

［実施の形態１］
（面光源装置および発光装置の構成）
図６〜図８は、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６Ａは、実施の形態１に係る面光源装置１００の平面図であり、図６Ｂは、正面図である。図７Ａは、図６Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図７Ｂは、図６Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。図８は、面光源装置１００の部分拡大断面図である。

図６Ａ、Ｂおよび図７Ａ、Ｂ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１２０とを有する。複数の発光装置２００は、筐体１１０の底板１１２上の基板２１０にマトリックス状に配置されている。底板１１２の内面は、拡散反射面として機能する。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。発光装置２００の中心間距離（ピッチ）はＰ（ｍｍ）であり、基板２１０の上面と光拡散板１２０の下面との間隔（高さ）はＨ（ｍｍ）である（図１３参照）。本実施の形態に係る面光源装置１００は、例えば以下の式（２）を満たす。

複数の発光装置２００は、それぞれ基板２１０上に一定の間隔で配置されている。複数の基板２１０は、それぞれ筐体１１０の底板１１２上の所定の位置に固定されている。図８に示されるように、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。本実施の形態では、発光素子２２０は、実装が容易であり、かつ、発光効率が高い観点から、チップ・オン・ボード（ＣＯＢ）型のＬＥＤであることが好ましい。

ＣＯＢ型のＬＥＤは、従来のＬＥＤよりも多くの光を側方方向に出射することが知られている。ＣＯＢ型のＬＥＤなどの発光素子２２０では、側方方向に多くの光を出射するため、発光素子２２０の側面方向に出射する光をより多く光束制御部材３００に入射させる必要がある。よって、発光素子２２０は、その上面が後述の第１凹部３１０の下端（開口縁部）よりも鉛直方向上方に配置されることが好ましい。

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に一致するように、発光素子２２０の上に配置されている（図８参照）。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はいずれも回転対称（円対称）であり、かつこれらの回転軸は一致する。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。また、「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。

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については、別途詳細に説明する。

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。

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の広範囲を照らすように拡げられる。各光束制御部材３００から出射された光は、さらに光拡散板１２０により拡散される。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。

（光束制御部材の構成）
図９および図１０Ａ〜Ｃは、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９は、光束制御部材３００を裏側（基板２１０側）から見た斜視図である。図１０Ａは、光束制御部材３００の平面図であり、図１０Ｂは、底面図であり、図１０Ｃは、図１０Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。

図９および図１０Ａ〜Ｃに示されるように、光束制御部材３００は、第１凹部３１０の内面である入射面３２０と、出射面３３０と、第２凹部３４０とを有する。また、本実施の形態では、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を有している。さらに、光束制御部材３００は、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）を有していてもよい。

第１凹部３１０は、光束制御部材３００の中心軸ＣＡと交わるように裏面３０５の中央部に配置されている。第１凹部３１０は、発光素子２２０の光軸ＯＡ（光束制御部材３００の中心軸ＣＡ）と交わるように配置されている。第１凹部３１０の内面は、入射面３２０として機能する。すなわち、入射面３２０は、中心軸ＣＡと交わるように配置されている。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（円対称）である。入射面３２０は、第１入射面３２２と、第２入射面３２４とを有する。

第１入射面３２２は、中心軸ＣＡと交わるように、第１凹部３１０の底側に配置されている。第１入射面３２２は、発光素子２２０から出射された光のうち、出射角の小さい光（主として発光素子２２０の上面から出射された光）を光束制御部材３００の内部に入射させる。第１入射面３２２は、１つの面で構成されていてもよいし、複数の面で構成されていてもよい。本実施の形態では、第１入射面３２２は、１つの面で構成されている。また、第１入射面３２２は、中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称（円対称）である。中心軸ＣＡを含む断面において、第１入射面３２２は、中心軸ＣＡから離れるにつれて、裏面３０５に近づくように形成されている。より具体的には、第１入射面３２２は、釣り鐘型に形成されている。

第２入射面３２４は、第１入射面３２２の外縁部と第１凹部３１０の開口縁部とを接続するように、第１凹部３１０の開口部側に配置されている。第２入射面３２４は、第１入射面３２２で入射する光より、出射角の大きな光（主として発光素子２２０の側面から出射された光）を光束制御部材３００の内部に入射させる。中心軸ＣＡを含む断面において、第１入射面３２２および第２入射面３２４の交点は、第１凹部３１０の開口縁部より中心軸ＣＡ側に配置されている。

中心軸ＣＡを含む断面において、第２入射面３２４の第１入射面３２２側の端部における接線の中心軸ＣＡに直交する第１仮想直線に対する傾斜角度は、第１入射面３２２の第２入射面３２４側の端部における接線の第１仮想直線に対する傾斜角度より小さい。ここで、「傾斜角度」とは、２直線がなす角度のうち、小さい角度をいう。本実施の形態では、「第２入射面３２４の第１入射面３２２側の端部における接線の中心軸ＣＡに直交する第１仮想直線に対する傾斜角度」とは、第２入射面３２４の第１入射面３２２側の端部における接線と、中心軸ＣＡに直交する第１仮想直線とのなす角度のうち、小さい角度をいう。また、「第１入射面３２２の第２入射面３２４側の端部における接線の第１仮想直線に対する傾斜角度」とは、第１入射面３２２の第２入射面３２４側の端部における接線と、中心軸ＣＡに直交する第１仮想直線とのなす角度のうち、小さい角度をいう。

さらに、第２入射面３２４は、中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称（円対称）である。中心軸ＣＡを含む断面における第２入射面３２４の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、中心軸ＣＡを含む断面における第２入射面３２４の形状は、直線である。すなわち、第２入射面３２４の接線の第１仮想直線に対する傾斜角度は、第１入射面３２２の外縁部から第１凹部３１０の開口縁部に向かうにつれて一定である。このように、第２入射面３２４が中心軸ＣＡから離れるにつれて、裏面３０５に近づくように形成されているため、第２入射面３２４で入射した光は、出射面３３０側に向けて屈折される。これにより、本実施の形態では、第２入射面３２４で入射した光が第２凹部３４０に直接到達しないようにしている。この点については、別途詳細に説明する。

裏面３０５は、光束制御部材３００の裏側に位置し、第１凹部３１０の開口縁部から径方向に延在する平面である。

出射面３３０は、光束制御部材３００の表側（光拡散板１２０側）に、鍔部３５０から突出するように配置されている。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（円対称）である。

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と、第２出射面３３０ｂと鍔部３５０とを接続する第３出射面３３０ｃとを有する（図１０Ｃ参照）。第１出射面３３０ａは、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の形状は、円環状の凸形状である。第３出射面３３０ｃは、第２出射面３３０ｂの周囲に位置する曲面である。図１０Ｃに示されるように、中心軸ＣＡを含む断面において、第３出射面３３０ｃの断面は、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。

第２凹部３４０は、裏面３０５において、光軸ＯＡに対し、第１凹部３１０（入射面３２０）を取り囲むように配置されている。第２凹部３４０は、入射面３２０で入射した光の一部であって、出射面３３０で内部反射し、裏面３０５に向かう光を側方方向（中心軸ＣＡに対して径方向外側）に反射させる。中心軸ＣＡを含む断面において、第２凹部３４０は、略Ｖ字状である。第２凹部３４０は、光軸ＯＡ（中心軸ＣＡ）側に配置された内側傾斜面３４２と、内側傾斜面３４２より外側に配置された外側傾斜面３４４とを有する。

内側傾斜面３４２は、中心軸ＣＡ側に配置されている。内側傾斜面３４２は、中心軸ＣＡに沿って配置されている。内側傾斜面３４２は、中心軸ＣＡを回転軸として円筒状に形成されている。

外側傾斜面３４４は、内側傾斜面３４２より中心軸ＣＡから離れて配置されている。外側傾斜面３４４は、中心軸ＣＡを含む断面において、中心軸ＣＡから離れるにつれて、裏面３０５に近づくように傾斜している。中心軸ＣＡを含む断面における外側傾斜面３４４の形状は、特に限定されない。中心軸ＣＡを含む断面における外側傾斜面３４４の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、中心軸ＣＡを含む断面における外側傾斜面３４４の形状は、直線である。

内側傾斜面３４２および外側傾斜面３４４は、連続して配置されてもよいし、離間して配置されていてもよい。内側傾斜面３４２および外側傾斜面３４４が離間して配置されている場合、内側傾斜面３４２および外側傾斜面３４４の間に他の面が配置される。

第２凹部３４０の位置は特に限定されないが、出射面３３０で反射した光が多く到達する領域に形成されていることが好ましい。出射面３３０で反射した光の到達位置は、出射面３３０の形状など様々な要因により変化するため、光束制御部材３００に応じて適宜設定される。

前述したとおり、中心軸ＣＡから第２入射面３２４より離れた位置（第２入射面３２４より外側）には、第２凹部３４０が配置されている。したがって、第２入射面３２４と、第２凹部３４０との関係は、第２入射面３２４で入射した光が直接第２凹部３４０に到達しないように制御するために重要である。このため、本実施の形態に係る光束制御部材３００では、第２入射面３２４と、第２凹部３４０との関係を示す以下の式（１）を満たすように、第２入射面３２４が形成されている。

図１１Ａ、Ｂは、式（１）を説明するための、光束制御部材の部分拡大断面図である。図１１Ａ、Ｂに示されるように、中心軸ＣＡを含む断面における、中心軸ＣＡに直交し、かつ第１凹部３１０の開口縁部を通る第２仮想直線ＶＬ２と第２凹部３４０の頂部との間隔をｈ１とし、中心軸ＣＡを含む断面における、発光素子２２０から出射され、かつ第２入射面３２４で入射した任意の光の入射位置と、第２仮想直線ＶＬ２との間隔をｈ２とする。また、中心軸ＣＡを含む断面における、第２入射面３２４で入射した任意の光の入射位置と、第２凹部３４０の頂部との中心軸ＣＡに直交する方向についての距離をｄとする。さらに、中心軸ＣＡを含む断面における、第２入射面３２４で入射した任意の光の入射位置で入射した任意の光の屈折角をθ１とし、中心軸ＣＡを含む断面における、第２入射面３２４で入射した任意の光の入射位置の接線の第２仮想直線ＶＬ２に対する傾斜角度θ２とする。ここで、「第２入射面３２４で入射した任意の光の入射位置の接線の第２仮想直線ＶＬ２に対する傾斜角度」とは、第２入射面３２４で入射した任意の光の入射位置の接線と、第２仮想直線とのなす角度のうち、小さな角度をいう。

光束制御部材３００を平面視したときの第２凹部３４０の頂部の位置において、第２仮想直線ＶＬ２と任意の光Ｌとの距離をＨとする。Ｈは、以下の式（１Ａ）で表すことができる。

ここで、発光素子２２０から出射され、第２入射面３２４で入射した光Ｌが直接第２凹部３４０（内側傾斜面３４２）に到達しないためには、中心軸ＣＡに沿う方向において、任意の光Ｌが第２凹部３４０の頂部よりも表側を進行する必要がある。具体的には、Ｈがｈ１より大きい必要がある。すなわち、第２入射面３２４および第２凹部３４０は、下記式（１）を満たす必要がある。

第２入射面３２４と第２凹部３４０とが、前述の式（１）を満たすように設計されることで、発光素子２２０から出射され、第２入射面３２４で入射した光Ｌが直接第２凹部３４０（内側傾斜面３４２）に到達せずに、第２凹部３４０の頂部よりも表側を進行する。

また、前述の式（１）式に至るまでの考え方は、発光素子２２０から出射され、第２入射面３２４で入射した光Ｌが、直接鍔部３５０に到達しないように光束制御部材３００を設計することにも適用できる。具体的には、中心軸ＣＡに直交する方向において、発光素子２２０から出射され、かつ第２入射面３２４で入射した任意の光Ｌの入射した入射位置と、鍔部３５０の内側端部との距離をｄ２とする。また、中心軸ＣＡに沿う方向において、鍔部３５０の高さをｈ３とする。θ１およびθ２は、前述の通りである。この場合、ｈ３は、以下の式（１Ｂ）で表すことができる。

ここで、発光素子２２０から出射され、第２入射面３２４で入射した光Ｌが直接鍔部３５０に到達しないためには、中心軸ＣＡに沿う方向において、光Ｌが鍔部３５０よりも表側を進行する必要がある。具体的には、Ｈがｈ３より大きい必要がある。すなわち、鍔部３５０および第２入射面は、下記式（１Ｃ）を満たす必要がある。

第２入射面３２４と鍔部３５０とが、前述の式（１Ｃ）を満たすように設計されることで、発光素子２２０から出射され、第２入射面３２４で入射した光Ｌが直接鍔部３５０に到達せずに、鍔部３５０よりも表側を進行する。

また、前述した式（１）および式（１Ｃ）を満たすように、光束制御部材３００を設計することで、光の利用効率をさらに高くすることができる。式（１Ａ）において、任意の光ＬによってＨを規定したが、この任意の光Ｌを第２仮想直線ＶＬ２と平行な光と特定し、この光が第１凹部３１０の開口縁部（第２入射面３２４の最外縁）で屈折して光束制御部材３００内へ入射した場合（すなわちｈ２＝０）に求められるＨがｈ１より大きくなるように（Ｈ＞ｈ１）規定することで、深さｈ１の第２凹部が形成された場合における第２入射面外縁の傾斜角θ２の最小値を特定することができる。

図１２は、発光装置２００における光路図である。なお、図１２では、光路を示すため発光素子２２０よび光束制御部材３００へのハッチングを省略している。

図１２に示されるように、発光素子２２０から出射された光のうち、上部の発光面から出射された光は、第１入射面３２２で光束制御部材３００の内部に入射する。第１入射面３２２で入射した光のうち、大部分の光は、出射面３３０で屈折することにより進行方向を制御されながら、出射面３３０から光束制御部材３００の外部に出射される。第１入射面３２２で入射した光のうち、一部の光は、出射面３３０で内部反射して第２凹部３４０（外側傾斜面３４４）に到達する。第２凹部３４０に到達した光のうち、大部分の光は、外側傾斜面３４４で側方に向かって反射される。外側傾斜面３４４で反射した光は、例えば鍔部３５０から出射される。

一方、発光素子２２０から出射された光のうち、側部の発光面から出射された光は、第２入射面３２４で光束制御部材３００の内部に入射する。このとき、発光素子２２０から出射された光は、第２入射面３２４で出射面３３０側に向かって屈折する。第２入射面３２４で入射した光は、出射面３３０で屈折することにより進行方向を制御されながら、出射面３３０から光束制御部材３００の外部に出射される。

（面光源装置の配光特性）
図１３は、本実施の形態に係る面光源装置１００の部分拡大断面図である。この図では、筐体１１０を省略している。近年、面光源装置１００における発光素子２２０数の更なる低減による省エネルギー化および面光源装置１００の更なる薄型化が要求されている。そこで、前述した光束制御部材３００を有する面光源装置１００において、省エネルギー化および薄型化し、かつ輝度ムラを低減することを実現するための条件として、以下の式（２）があげられる。
［式（２）において、Ｐは、複数の発光装置２００の中心間距離（ピッチ）である。Ｈは、基板１２０の上面と光拡散板１２０の下面との間隔（高さ）である。］

また、面光源装置１００は、上記式（２）を満たしつつ発光面の輝度ムラの発生を防ぐために、以下の式（３）を満たすことが好ましい。すなわち、光束制御部材３００の入射面３２０および出射面３３０の形状は、前述の式（１）に加えて、以下の式（３）を満たすように調整されている。図１３に示されるように、式（３）は、ある発光装置２００からピーク出射角で出射された光が、隣接する発光装置２００よりも遠くまで到達することを意味する。これにより、発光面の発光装置２００間の領域に明部（相対的に輝度が高い領域）が発生することを抑制することができる。式（３）を満たすため、発光装置２００から出射される光の出射角（光軸方向が０°、基板面方向が９０°）のうち、最も光度が高い光の出射角（ピーク出射角）は、７８.７°を超える。
［式（３）において、Ｐは、複数の発光装置２００の中心間距離（ピッチ）である。Ｌは、発光装置２００の光軸ＯＡと光拡散板１２０の下面との交点から、発光装置２００からピーク出射角で出射された光が光拡散板１２０の下面に到達した点までの距離である。］

また、面光源装置１００は、上記式（３）を満たしつつ発光面の輝度ムラの発生を防ぐために、以下の式（４）も満たすことが好ましい。すなわち、光束制御部材３００の入射面３２０および出射面３３０の形状は、さらに以下の式（４）を満たすように調整されている。図１３に示されるように、式（４）は、光拡散板１２０の下面における２つの発光装置２００の中点に向かう光の光度（Ｉ_１／２）が、発光装置２００の直上に向かう光の光度（Ｉ_０）よりも６倍を超えて高いことを意味する。これにより、発光面の発光装置２００間の領域に暗部（相対的に輝度が低い領域）が発生することを抑制することができる。
［式（４）において、Ｉ_０は、発光装置２００から光軸ＯＡ方向に出射された光の光度である。Ｉ_１／２は、光拡散板１２０の下面における、光軸ＯＡと光拡散板１２０の下面との交点からＰ／２の距離の点に向かって、発光装置２００から出射された光の光度である。］

また、面光源装置１００は、以下の式（５）も満たすことが好ましい。すなわち、光束制御部材３００の入射面３２０および出射面３３０の形状は、さらに以下の式（５）を満たすように調整されていることが好ましい。図１３に示されるように、式（５）は、光拡散板１２０の下面における２つの発光装置２００の中点と一方の発光装置２００との間の中点（Ｐ／４の点）に向かう光の光度（Ｉ_１／４）が、当該発光装置２００の直上に向かう光の光度（Ｉ_０）の２.４倍以下であることを意味する。これにより、発光面の発光装置２００の近傍の領域に明部（相対的に輝度が高い領域）が発生することを抑制することができ、発光面における輝度分布をより均一にすることができる。
［式（５）において、Ｉ_０は、発光装置２００から光軸ＯＡ方向に出射された光の光度である（Ｉ_０≠０）。Ｉ_１／４は、光拡散板１２０の下面における、光軸ＯＡと光拡散板１２０の下面との交点からＰ／４の距離の点に向かって、発光装置２００から出射された光の光度である。］

（発光装置の配光特性）
本実施の形態に係る面光源装置１００で使用される発光装置２００について、配光特性を測定した。また、参考のため、出射面の形状が異なる光束制御部材を有する発光装置（以下、「参考例１〜３に係る発光装置」ともいう）についても配光特性を測定した。本実施の形態に係る発光装置２００と、３種類の参考例１〜３に係る発光装置の特性を表１に示す。

図１４Ａおよび図１４Ｂは、表１に示される４種類の発光装置（Ｐ１１０、Ｐ６０、Ｐ７５およびＰ９０）の配光特性を示すグラフである。横軸は、発光素子の発光面の中心を原点とし、発光装置の光軸ＯＡを０°としたときの角度（°）を示している。図１４Ａの縦軸は各角度における光度（ｃｄ）を示しており、図１４Ｂの縦軸は、相対光度を示している。図１４Ｂでは、各発光装置について、０°の光度を１としたときの相対光度を示している。本実施の形態に係る発光装置２００（Ｐ１１０）の結果を太い実線で示す。一方、参考例１〜３に係る発光装置（Ｐ６０、Ｐ７５およびＰ９０）の測定結果は、細い破線、細い実線または細い一点鎖線で示す。

図１４Ａおよび図１４Ｂに示されるように、本実施の形態に係る発光装置２００（Ｐ１１０）は、ピーク出射角が７８.７°以上であり、参考例１〜３に係る発光装置（Ｐ６０、Ｐ７５およびＰ９０）に比べて遠方に向かう光をより多く生成できることがわかる。

（発光装置の輝度分布および面光源装置の輝度分布）
次いで、本実施の形態に係る発光装置２００の輝度分布を測定した。本測定では、発光素子２２０と、前述の式（１）を満たす発光装置２００を使用した。そして、基板２１０に固定された発光装置２００と空気層を介して配置された仮想面上の輝度分布を測定した。また、比較のため、図３に示される第２入射面３２４を有さない光束制御部材３０を用いた発光装置（以下、「比較例１に係る発光装置」ともいう）における仮想面上の輝度についても測定した。なお、本実施の形態に係る発光装置２００および比較例１に係る発光装置において、発光素子の光軸ＯＡと、光束制御部材３００の中心軸ＣＡとは、一致するように配置されている。

図１５は、光軸ＯＡを含む断面において、発光装置２００と空気層を介して配置された仮想面上の輝度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。図１５の横軸は、仮想面における光軸ＯＡ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１５における実線は、本実施の形態に係る発光装置２００（Ｐ１１０）の結果を示しており、破線は、比較例１に係る発光装置の結果を示している。

図１５に示されるように、比較例１に係る発光装置では、発光装置の直上部にリング状の明部が生じていることが分かる（図１５の破線矢印参照）。これは、光束制御部材が式（１）を満たしていないため、第２入射面３２４で入射した光が、第２凹部３４０（内側傾斜面３４２）に到達した後、出射面３３０（第３出射面３３０ｃ）から出射された光によるものだと考えられた。一方、本実施の形態に係る発光装置２００では、発光装置２００の直上部にリング状の明部が抑制され、発光装置２００より外側の領域における輝度が僅かに上昇した（図１５の実線矢印参照）。これは、光束制御部材３００が式（１）を満たしているため、第２入射面３２４で入射した光が、第２凹部３４０（内側傾斜面３４２）に到達することなく出射面３３０（第３出射面３３０ｃ）から出射された光によるものだと考えられた。

次に、本実施の形態に係る、式（１）を満たす光束制御部材３００を含む発光装置２００（Ｐ１１０）を有する面光源装置１００について、輝度分布を測定した。また、参考のため、上記参考例１〜３の発光装置（Ｐ６０、Ｐ７５およびＰ９０）を有する面光源装置についても、輝度分布を測定した。各発光装置（Ｐ１１０、Ｐ６０、Ｐ７５およびＰ９０）は、高さＨが１９ｍｍの面光源装置の内部に、それぞれの最適なピッチ（表１参照）で配置した。

図１６は、各面光源装置についてのＨ／ＰおよびＬ／Ｐの値を示すグラフである。このグラフに示されるように、本実施の形態に係る面光源装置１００では、Ｈ／Ｐが０.２以下であり、かつＬ／Ｐが１超である。すなわち、本実施の形態に係る面光源装置１００は、上記式（２）および式（３）を満たしている。一方、参考例１〜３の発光装置（Ｐ６０、Ｐ７５およびＰ９０）を有する面光源装置では、Ｈ／Ｐが０.２超であり、かつＬ／Ｐが１以下である。すなわち、これらの面光源装置は、上記式（２）および式（３）をいずれも満たしていない。

図１７Ａは、各面光源装置についてのＩ_１／２／Ｉ_０の値を示すグラフであり、図１７Ｂは、各面光源装置についてのＩ_１／４／Ｉ_０の値を示すグラフである。図１７Ａおよび図１７Ｂ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、Ｉ_１／２／Ｉ_０が６超であり、かつＩ_１／４／Ｉ_０が２.４以下である。すなわち、本実施の形態に係る面光源装置１００は、上記式（４）および式（５）を満たしている。一方、参考例１〜３の発光装置（Ｐ６０、Ｐ７５およびＰ９０）を有する面光源装置では、Ｉ_１／４／Ｉ_０が２.４以下であるが、Ｉ_１／２／Ｉ_０が６以下である。すなわち、これらの面光源装置は、上記式（５）を満たしているが、上記式（４）を満たしていない。

図１８Ａおよび図１８Ｂは、各面光源装置において発光装置を１つだけ点灯した場合の発光面の輝度分布を示すグラフである。横軸は、発光装置の光軸ＯＡからの距離を示している。縦軸は、各点における輝度（図１８Ａ）または相対輝度（図１８Ｂ）を示している。図１８Ｂでは、各面光源装置について、光軸ＯＡ上の輝度を１としたときの相対輝度を示している。本実施の形態に係る発光装置２００（Ｐ１１０）を有する面光源装置の結果を太い実線で示す。一方、参考例１〜３の発光装置（Ｐ６０、Ｐ７５およびＰ９０）を有する面光源装置の測定結果は、細い破線、細い実線または細い一点鎖線で示す。

図１８Ｂに示されるように、式（１）を満たす光束制御部材３００を含む発光装置２００（Ｐ１１０）を１１０ｍｍピッチ（Ｈ／Ｐ＝０.１７）で配置した場合には、発光面における発光装置２００の中間位置（±５５ｍｍ）において十分な明るさを得られるが、参考例１、２の発光装置（Ｐ６０およびＰ７５）を１１０ｍｍピッチ（Ｈ／Ｐ＝０.１７）で配置した場合には、中間位置（±５５ｍｍ）において明るさが不足することがわかる。また、発光装置を１１０ｍｍピッチ（Ｈ／Ｐ＝０.１７）でマトリックス状に配置した場合には、対角線方向における発光装置の中心間距離は、約１５５ｍｍとなる。参考例３の発光装置（Ｐ９０）を１１０ｍｍピッチ（Ｈ／Ｐ＝０.１７）で配置した場合には、発光面における対角線方向の中間位置（±７７.５ｍｍ）において明るさが不足する。これに対し、本実施の形態に係る発光装置２００では、発光面における輝度分布の裾野部分においても十分な輝度を得られることがわかる。

図１９は、各面光源装置において発光装置を１６個点灯した場合の発光面の輝度分布である。図１９Ａは、光束制御部材を外した場合の発光面の輝度分布を示すグラフであり、図１９Ｂは、本実施の形態に係る面光源装置１００の発光面の輝度分布であり、図１９Ｃは、参考例１の発光装置（Ｐ６０）を有する面光源装置の発光面の輝度分布であり、図１９Ｄは、参考例２の発光装置（Ｐ７５）を有する面光源装置の発光面の輝度分布であり、図１９Ｅは、参考例３の発光装置（Ｐ９０）を有する面光源装置の発光面の輝度分布である。各発光装置は、高さＨが１９ｍｍの面光源装置の内部にピッチ１１０ｍｍで配置されており、いずれの面光源装置においても、Ｈ／Ｐは０.１７である。

図１９Ｃ〜Ｅに示されるように、参考例１〜３の光束制御部材を有する面光源装置（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ≦１、Ｉ_１／２／Ｉ_０≦６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）では、輝度ムラが大きかった。これに対し、本実施の形態に係る面光源装置１００（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ＞１、Ｉ_１／２／Ｉ_０＞６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）では、図１７Ｂに示されるように、Ｈ／Ｐが０.２以下であるにもかかわらず、輝度ムラが小さかった。ここで「輝度ムラが小さい」とは、発光面の発光装置間の領域における最大輝度に対する最小輝度の割合が９５％以上であることを意味する。

以上のように、本実施の形態に係る面光源装置１００は、発光面から均一な光を出射することができる。

なお、面光源装置が上記式（３）を満たさない場合は、発光装置からピーク出射角（例えば６３°）で出射された光は、光拡散板の下面のうち発光装置間の領域に到達する。このため、上記式（２）のみを満たさない面光源装置１０’（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ≦１、Ｉ_１／２／Ｉ_０＞６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）では、図２０に示されるように、発光装置４０からの出射光のほとんどが発光面の発光装置４０近傍の領域（ピーク出射角で出射された光が到達する領域）に到達することにより、発光面において発光装置４０間に光量不足の領域が生じてしまう。その結果、発光面において発光装置４０近傍の領域に相対的に明るい明部Ｂが形成され、輝度ムラが生じてしまう。

また、面光源装置が上記式（４）を満たさない場合は、発光装置の配光特性は、図２１Ａにおいて破線で示すようになる。図２１Ａにおいて、実線は、本実施の形態に係る発光装置２００（Ｐ１１０）の配光特性を示す曲線である。図２１Ｂは、この発光装置を有する面光源装置において発光装置を１つだけ点灯した場合の発光面の輝度分布を示すグラフである。図２１Ｂにおいて、破線は、上記式（４）のみを満たさない面光源装置（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ＞１、Ｉ_１／２／Ｉ_０≦６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）の発光面の輝度分布を示す曲線であり、実線は、本実施の形態に係る面光源装置１００（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ＞１、Ｉ_１／２／Ｉ_０＞６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）の発光面の輝度分布を示す曲線である。また、図２２は、上記式（４）のみを満たさない面光源装置（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ＞１、Ｉ_１／２／Ｉ_０≦６、Ｉ_１／４／Ｉ_０≦２.４）において発光装置を１６個点灯した場合の発光面の輝度分布である。これらの結果から、面光源装置が上記式（４）を満たさない場合は、発光面のうち発光装置４０間の領域が相対的に暗くなり、輝度ムラが生じてしまうことがわかる。

また、面光源装置が上記式（５）を満たさない場合であっても、上記式（２）〜式（４）を満たしていれば輝度ムラが十分に抑制されるが、面光源装置が上記式（５）も満たす場合は、発光面における輝度分布がより均一になる。図２３Ａおよび図２３Ｂは、Ｉ_１／４／Ｉ_０の値がそれぞれ異なる発光装置を有する面光源装置において発光装置を１つだけ点灯した場合の発光面の輝度分布を示すグラフである。図２３Ｂでは、図２３Ａのグラフのピーク部分を拡大して示している。太い実線は、本実施の形態に係る発光装置２００（Ｐ１１０）を有する面光源装置（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ＞１、Ｉ_１／２／Ｉ_０＞６、Ｉ_１／４／Ｉ_０＝１.６）の発光面の輝度分布を示す曲線である。細い破線、細い実線、細い一点鎖線および細い二点鎖線は、他の発光装置を有する面光源装置（Ｈ／Ｐ≦０.２、Ｌ／Ｐ＞１、Ｉ_１／２／Ｉ_０＞６、Ｉ_１／４／Ｉ_０＝２.０，２.１，２.２，２.３，２.４，２.５）の発光面の輝度分布を示す曲線である。本実施の形態に係る発光装置２００（Ｐ１１０）を有する面光源装置と他の発光装置を有する面光源装置とでは、Ｉ_１／４／Ｉ_０の値のみが異なる。これらの結果から、Ｉ_１／４／Ｉ_０の値が変わると、発光面のうち発光装置４０近傍の領域の輝度が変わることがわかる。発光面における輝度分布がより均一にする観点からは、発光装置４０近傍の領域の輝度は、発光装置４０直上の輝度よりも低いことが好ましい。

図２４は、Ｉ_１／４／Ｉ_０と発光装置４０近傍の領域の輝度との関係を示すグラフである。縦軸は、発光面において発光装置４０直上の点の輝度を１としたときの、発光面において発光装置４０の光軸ＯＡから１８ｍｍの点（図２３Ａのグラフにおいてピークがある点）の輝度の相対値を示している。このグラフから、Ｉ_１／４／Ｉ_０が２.４以下の場合は、発光装置４０近傍の領域の輝度が、発光装置４０直上の輝度よりも低くなることがわかる。したがって、発光面における輝度分布をより均一にする観点からは、Ｉ_１／４／Ｉ_０が２.４以下であることが好ましい。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光束制御部材３００および面光源装置１００は、主に発光素子２２０の側面から出射した光を入射させるとともに、出射面３３０へ向けて屈折させる第２入射面３２４を有している。よって、本実施の形態に係る光束制御部材３００および面光源装置１００では、発光装置２００の上部にリング状の明部が生じることがなく、輝度ムラを抑制できる。

また、このような光束制御部材３００を有する面光源装置１００および表示装置では、前述の式（２）〜（５）を満たすため、同様に輝度ムラを抑制できる。

［実施の形態２］
実施の形態２に係る表示装置は、光束制御部材６００の構成が実施の形態１に係る表示装置と異なる。そこで、実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

（光束制御部材の構成）
図２５Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る光束制御部材６００を裏側から見た斜視図である。図２５Ａ、Ｂに示されるように、実施の形態２に係る表示装置における光束制御部材６００は、入射面３２０と、出射面３３０と、第２凹部６４０とを有する。また、本実施の形態に係る光束制御部材６００は、鍔部３５０を有している。さらに、光束制御部材６００は、脚部（図示省略）を有していてもよい。

実施の形態２に係る光束制御部材６００における第２凹部６４０は、内側傾斜面３４２と、外側傾斜面６４４とを有する。外側傾斜面６４４には、複数の凸条３４４ｄが配置されている。

複数の凸条３４４ｄは、それぞれ断面が略三角形状であり、かつ中心軸ＣＡに対して回転対称（凸条３４４ｄの数をｎとしたときｎ回対称）となるように形成されている。各凸条３４４ｄは、平面状の第１傾斜面３４４ａと、平面状の第２傾斜面３４４ｂと、第１傾斜面３４４ａと第２傾斜面３４４ｂとの交線である稜線３４４ｃとを有しており、全反射プリズムのように機能する。図２５に示されるように、光軸ＯＡおよび稜線３４４ｃを含む光束制御部材６００の断面において、光軸ＯＡと、稜線３４４ｃを含む第３仮想直線ＶＬ３とは、光軸方向について、裏面３０５に対して外側傾斜面６４４よりも遠い位置で交わる。すなわち、各凸条３４４ｄは、稜線３４４ｃは、中心軸ＣＡから離れるにつれて、裏面側に向かう方向（例えば６０°）に傾斜している。

（発光装置および面光源装置の配光特性）
本実施の形態に係る光束制御部材６００を含む発光装置について、配光特性を測定した。特に図示しないが、実施の形態２に係る光束制御部材６００を含む発光装置では、実施の形態１に係る発光装に比べて遠方に向かう光をより多く生成できた。また、実施の形態２に係る光束制御部材６００を含む発光装置では、実施の形態１に係る発光装置２００と同様に、発光装置の直上部にリング状の明部が抑制された。さらに、前述の式（２）〜式（５）を満たす実施の形態２に係る面光源装置では、輝度ムラが小さかった。これは、外側傾斜面６４４に複数の凸条３４４ｄが配置されているため、出射面３３０で内部反射した光が、基板２１０でさらに反射することによる輝度ムラの発生や、基板２１０に吸収されることによる光の損失をさらに抑制することができたものと考えられた。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光束制御部材６００は、実施の形態１と同様、または実施の形態１以上の効果を有する。また、複数の凸条３４４ｄは、全反射プリズムのように機能するため、出射面３３０で内部反射した光が、基板２１０でさらに反射することによる輝度ムラの発生や、基板２１０に吸収されることによる光の損失をさらに抑制することができた。

なお、前述した実施の形態１、２では、において、第２入射面３２４の接線の第１仮想直線に対する傾斜角度は一定であったが、第２入射面３２４の接線の第１仮想直線に対する傾斜角度は、式（１）を満たすことができれば特に限定されない。たとえば、第２入射面３２４’の接線の第１仮想直線に対する傾斜角度は、図２６Ａに示されるように、徐々に小さくなるように形成されていてもよい。また、第２入射面３２４”の接線の第１仮想直線に対する傾斜角度は、図２６Ｂに示されるように、接線の傾斜が徐々に大きくなるように形成されていてもよい。これらの場合であっても、第２入射面３２４’、３２４”で入射した光は、第２凹部３４０、６４０に直接到達することがない。

本発明の光束制御部材、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。

１０ 発光素子
２０、３０ 光束制御部材
２２ 入射面
２４ 出射面
２６ 裏面
３２ 傾斜面
３４ 中心軸に対して略平行な面
４０ 発光装置
１００ 面光源装置
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、６００ 光束制御部材
３０５ 裏面
３１０ 第１凹部
３２０ 入射面
３２２ 第１入射面
３２４、３２４’、３２４” 第２入射面
３３０ 出射面
３３０ａ 第１出射面
３３０ｂ 第２出射面
３３０ｃ 第３出射面
３４０、６４０ 第２凹部
３４２ 内側傾斜面
３４４、６４４ 外側傾斜面
３４４ａ 第１傾斜面
３４４ｂ 第２傾斜面
３４４ｃ 稜線
３４４ｄ 凸条
３５０ 鍔部
ＣＡ 光束制御部材の中心軸
ＶＬ２ 第２仮想直線
ＯＡ 発光素子の光軸

Claims (8)

1. 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であって、
   前記光束制御部材の中心軸と交わるように裏側に配置された第１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を外部に出射させる出射面と、
   前記入射面を取り囲むように裏側に配置された第２凹部と、
   を含み、
   前記入射面は、
   前記中心軸と交わるように配置された第１入射面と、
   前記第１入射面の外縁部と前記第１凹部の開口縁部を接続するように配置された第２入射面と、
   を有し、
   前記中心軸を含む断面において、前記第１入射面および前記第２入射面の交点は、前記第１凹部の開口縁部より前記中心軸側に配置されており、
   前記断面において、前記第２入射面の前記第１入射面側の端部における接線の前記中心軸に直交する第１仮想直線に対する傾斜角度は、前記第１入射面の前記第２入射面側の端部における接線の前記第１仮想直線に対する傾斜角度より小さく、
   以下の式（１）を満たす、
   光束制御部材。
   ［上記式（１）において、
   ｈ１は、前記断面における、前記中心軸に直交し、かつ前記第１凹部の開口縁部を通る第２仮想直線と、前記第２凹部の頂部との間隔であり、
   ｈ２は、前記断面における、前記発光素子から出射され、かつ前記第２入射面で入射した任意の光の入射位置と、前記第２仮想直線との間隔であり、
   ｄは、前記断面における、前記入射位置と、前記第２凹部の頂部との前記中心軸に直交する方向についての距離であり、
   θ１は、前記断面における、前記入射位置で入射した前記任意の光の屈折角であり、
   θ２は、前記断面における、前記入射位置における接線の前記第２仮想直線に対する傾斜角度である。］
2. 前記断面において、前記第２入射面の接線の前記第１仮想直線に対する傾斜角度は、前記第１入射面の外縁部から前記第１凹部の開口縁部に向かうにつれて、徐々に小さくなるか、徐々に大きくなるか、または一定である、請求項１に記載の光束制御部材。
3. 前記第２凹部は、
   前記中心軸側に配置された内側傾斜面と、
   前記内側傾斜面より前記中心軸から離れて配置された外側傾斜面と、
   を有し、
   前記断面において、前記外側傾斜面は、前記中心軸から離れるにつれて、裏面側に向かう方向に傾斜している、
   請求項１または請求項２に記載の光束制御部材。
4. 前記外側傾斜面には、前記中心軸に垂直な断面形状が略三角形状の複数の凸条が配置されており、
   前記複数の凸条は、それぞれ、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傾斜面との交線である稜線とを有しており、
   前記複数の凸条は、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、
   前記稜線は、前記中心軸から離れるにつれて、裏面側に向かう方向に傾斜している、
   請求項３に記載の光束制御部材。
5. 発光素子と、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の光束制御部材とを有し、
   前記光束制御部材は、前記中心軸が前記発光素子の光軸と合致する位置に配置されている、
   発光装置。
6. 前記発光素子は、チップ・オン・ボード型（ＣＯＢ）の発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項５に記載の発光装置。
7. 基板と、
   前記基板上に一定の間隔で配置された、請求項５または請求項６に記載の複数の発光装置と、
   前記複数の発光装置の上に前記基板と略平行に配置され、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し、
   前記光軸に沿う方向から前記発光装置から最も高い光度の光が出射する方向までの角度範囲において、前記発光装置からの光の光度は、前記光軸に対する角度が大きくなるにつれて漸増し、かつ以下の式（２）、式（３）および式（４）を満たす、
   面光源装置。
   ［上記式（２）、式（３）および式（４）において、
   Ｐは、前記複数の発光装置の中心間距離であり、
   Ｈは、前記基板の上面と前記光拡散板の下面との間隔であり、
   Ｌは、前記光軸と前記光拡散板の下面との交点から、前記最も高い光度の光が前記光拡散板の下面に到達した点までの距離であり、
   Ｉ_０は、前記発光装置から前記光軸方向に出射された光の光度であり、
   Ｉ_１／２は、前記光拡散板の下面における、前記光軸と前記光拡散板の下面との交点からＰ／２の距離の点に向かって、前記発光装置から出射された光の光度である。］
8. 請求項７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。