JP2018125245A - 面光源装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光源を含む面光源装置において、光源から遠い領域においても十分な輝度を有し、さらに光源どうしの間においても輝度ムラが生じ難い面光源装置、およびこれを含む表示装置を提供する。
【解決手段】面光源装置は、一対の基板と、一対の基板間に配置された、一対の被照射板と、一対の基板の一方または両方に配置された複数の発光装置と、を有する。発光装置の、光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、光軸方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度、および｛ｔａｎ^−１（ｔ／Ｌ）｝°（ｔは被照射板間の間隔、Ｌは一対の被照射板に沿う方向における、一方の基板に配置された発光装置の表面から、他方の基板側の被照射板の端部までの間隔を示す）方向、もしくは｛ｔａｎ^−１（ｔ／２Ｌ）｝°方向に出射する光の光度が所定の関係を満たす。また、発光装置から被照射板と垂直な面に出射する光の光度、および発光装置から被照射板と平行な面に出射する光の光度が、所定の関係を満たす。
【選択図】図２

Description

本発明は、面光源装置、およびこれを用いた表示装置に関する。

内照式看板は、看板の内部に光源を配置して、看板自体を光らせる看板である。内照式看板は、告知効果に優れており、様々なところで使用されている。
近年、内照式看板の光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されるようになっている。発光ダイオードは、小型である、電力効率がよい、鮮やかな色の発光をする、球切れの心配が無い、初期駆動特性に優れる、振動に強い、オンオフの繰返しに強い等の優れた特性を有している。

発光ダイオードからの出射光は、その出射方向が制御されていないため、発光ダイオードをそのまま光源として使用した場合、光が拡散してしまい、被照射面を効率よく照らすことができない。そこで、発光ダイオードからの出射方向を制御するため、複数の発光ダイオードと、これらを覆う一つのレンズとを有する、面光源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−２８９５０６号公報

図１に、特許文献１に記載の面光源装置３００の被照射面の正面図を示す。当該面光源装置３００は、発光素子（発光ダイオード）３３０の光軸ＬＡに平行に被照射面３２が配置されている。図１では、光が照射されている領域を白色〜黒色で示しており、他に比べて特に光の照射量が多く、明るく見える領域を黒色で示している。ここで、特許文献１に記載の面光源装置３００の光束制御部材（レンズ）３３１は、発光素子３３０の配列方向に集光機能がない。そのため、発光素子３３０から距離が遠くなるほど、光量不足となりやすく、暗部が生じやすかった。また、特許文献１に記載の面光源装置３００の光束制御部材３３１は、光の拡散機能を有さない。そのため、各発光素子３３０直近には明部（過剰に明るい領域）が生じ、複数の発光素子３３０間には、筋状の暗部が生じる。つまり、特許文献１に記載されているような従来の面光源装置では、発光素子から距離が遠い領域では、輝度が不十分となりやすく、さらに複数の発光素子間に輝度ムラ（以下、「筋ムラ」とも称する）が生じやすかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものである。すなわち、複数の光源を含む面光源装置において、光源から遠い領域においても、十分に輝度が高く、さらに光源どうしの間においても、輝度ムラが生じ難い面光源装置、およびこれを含む表示装置を提供することを目的とする。

本発明の面光源装置は、互いに略平行な一対の基板と、前記一対の基板間に、前記基板と略垂直に配置された、互いに略平行な一対の被照射板と、前記一対の基板のうちの一方または両方に、所定のピッチｐで、前記被照射板に平行に配置された複数の発光装置と、を有する面光源装置であって、前記発光装置は、発光素子と、前記発光素子から出射された光の進行方向を制御する光束制御部材と、を含み、前記光束制御部材は、前記発光素子から出射された光を入射させる入射面と、前記入射面で入射した光の一部を全反射する全反射面と、前記入射面で入射した光の一部および前記全反射面で反射した光を出射する出射面と、を有し、前記出射面の形状は、前記発光素子の光軸を通り、かつ前記被照射板と平行な断面において直線状または凹状であり、前記光軸を通り、かつ前記被照射板と垂直な断面において直線状または凸状であり、ただし前記出射面は平面ではなく、前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔Ｌは、１０００ｍｍ〜３０００ｍｍであり、前記被照射板間の間隔ｔは、３０ｍｍ〜１５０ｍｍであり、前記ピッチｐおよび前記被照射板間の間隔ｔは、ｐ≦ｔを満たし、前記発光装置が、前記一対の基板の両方に配置されている場合、前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ_１、｛ｔａｎ^−１（ｔ／Ｌ）｝°（ｔは前記被照射板間の間隔、Ｌは前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ_２とすると、ａ_１およびａ_２が以下の式（１）を満たし、
ａ_１／ａ_２＜０．５ ・・・（１）
前記発光装置が、前記一対の基板のうちの一方のみに配置されている場合、前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ_１１、｛ｔａｎ^−１（ｔ／２Ｌ）｝°（ｔは前記被照射板間の間隔、Ｌは前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ_１２とすると、ａ_１１およびａ_１２が以下の式（２）を満たし、
ａ_１１／ａ_１２＜０．５ ・・・（２）
前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに、前記発光装置から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｂ_２０、ｂ_３０、ｂ_４０、およびｂ_５０（ただし、ｂ_５０＜ｂ_４０＜ｂ_３０＜ｂ_２０）とし、前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と平行方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに、前記発光装置から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｃ_２０、ｃ_３０、ｃ_４０、およびｃ_５０（ただし、ｃ_５０＜ｃ_４０＜ｃ_３０＜ｃ_２０）とすると、ｂ_２０／ｃ_２０、ｂ_３０／ｃ_３０、ｂ_４０／ｃ_４０、およびｂ_５０／ｃ_５０が、以下の式（３）を満たす構成を採る。
（ｐ／ｔ×０．６５）＜ｂ_２０／ｃ_２０，ｂ_３０／ｃ_３０，ｂ_４０／ｃ_４０，ｂ_５０／ｃ_５０＜１ ・・・（３）
（ｐは、前記ピッチ、ｔは前記被照射板間の間隔を示す）

本発明の表示装置は、上記の面光源装置と、表示部と、を有する。

本発明の面光源装置によれば、光源から遠い領域においても、十分な輝度を有し、さらに光源どうしの間においても、輝度ムラが生じ難い。

図１は、従来の面光源装置の被照射面を示す正面図である。 図２Ａは実施の形態１に係る面光源装置の斜視図であり、図２Ｂは図２Ａに示すＡ−Ａ線における断面図であり、図２Ｃは図２Ａに示すＢ−Ｂ線における断面図である。 図３は、実施の形態１に係る面光源装置の発光装置の断面図である。 図４Ａは、実施の形態１に係る面光源装置の光束制御部材の平面図であり、図４Ｂは底面図であり、図４Ｃは、図４Ａに示すＡ−Ａ線における断面図であり、図４Ｄは、図４Ａに示すＢ−Ｂ線における断面図である。 図５は、実施の形態１に係る面光源装置の発光装置から出射する光の模式図である。 図６は、実施の形態１に係る面光源装置の発光装置から出射する光の相対光度を表すグラフである。 図７Ａは、実施の形態１に係る面光源装置の発光面の長さ方向の相対輝度を表すシミュレーション結果であり、図７Ｂは、当該面光源装置の発光面の幅方向の相対輝度を表すシミュレーション結果である。 図８Ａは、比較用の面光源装置の発光面の長さ方向の相対輝度を表すシミュレーション結果であり、図８Ｂは、当該面光源装置の発光面の幅方向の相対輝度を表すシミュレーション結果である。 図９Ａは実施の形態２に係る面光源装置の斜視図であり、図９Ｂは図９Ａに示すＡ−Ａ線における断面図であり、図９Ｃは図９Ａに示すＢ−Ｂ線における断面図である。 図１０は、実施の形態２に係る面光源装置の発光装置から出射する光の模式図である。 図１１は、本発明の表示装置を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［実施の形態１］
図２に、本発明の実施の形態１の面光源装置１００を示す。図２Ａは、面光源装置１００の斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａに示すＡ−Ａ線における断面図であり、図２Ｃは、図２Ａに示すＢ−Ｂ線における断面図である。

図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、実施の形態１の面光源装置１００は、互いに略平行な一対の基板１１と、当該基板１１間に、当該基板１１に略垂直に配置された一対の被照射板１２と、基板１１上に所定のピッチ（中心間距離）ｐで一列に配置された複数の発光装置１３と、を有する。複数の発光装置１３は、被照射板１２と平行に配列されている。本実施の形態では、一対の基板１１の両方に発光装置１３が配置されており、各基板１１側から面光源装置１００の長さ方向中央側に光が照射される。当該面光源装置１００では、被照射板１２の少なくとも一方の面が、発光面として利用される。なお、本明細書では、一方の基板１１から他方の基板１１に向かう方向を「長さ方向」、発光装置１３の配列方向を「幅方向」、一方の被照射板１２から他方の被照射板１２に向かう方向を「厚み方向」とも称する。

本実施の形態において、基板１１は、面光源装置１００の底面および天面を構成する、互いに略平行に配置された一対の矩形状の平板である。当該基板１１の互いに向かい合う面には、それぞれ複数の発光装置１３が所定のピッチｐで一列に固定されている。なお、基板１１は、複数の発光装置１３を保持可能であれば、矩形状の平板に限定されず、面光源装置１００の形状等にあわせて適宜選択される。また、基板１１の材料は、例えば樹脂や金属等とすることができる。さらに、基板１１自体が、光を反射する材料（例えば金属）から構成されていてもよく、基板１１の表面に、光を反射するための層（金属層や白色層）が形成されていてもよい。基板１１が発光装置１３から出射された光を反射すると、発光装置１３から基板方向に出射した光が、基板１１によって面光源装置１００の長さ方向中央側に反射され、面光源装置１００の長さ方向中央付近の輝度が高まりやすくなる。本実施の形態では、一対の被照射板１２に沿う方向における、一方の基板１１に配置された発光装置１３の表面から、他方の基板１１側の被照射板１２の端部までの間隔Ｌが、１０００ｍｍ〜３０００ｍｍである。

一方、被照射板１２は、面光源装置１００の側面を構成する、互いに略平行に配置された一対の矩形状の平板であり、基板１１および発光装置１３を挟み込むように位置決めされている。本実施の形態では、２枚の被照射板１２のいずれもが、発光装置１３から照射された光を拡散させつつ、当該光を透過させるための部材（以下、「拡散板」とも称する）からなるが、２枚の被照射板１２のうちの一方を、光を他方の被照射板１２（拡散板）側に反射するための反射板とすることもできる。拡散板は、発光装置１３から出射された光を透過可能な材料から構成されていればよく、例えば樹脂やガラス等からなる、光の拡散機能を有する板等とすることができる。また、反射板は、発光装置１３から出射された光を、拡散板側に反射可能であればよく、反射板自体が、光を反射する材料（例えば金属）から構成されていてもよく、反射板の表面に、光を反射するための層（金属層や白色層）が形成されていてもよい。

ここで、本実施の形態において、向かい合う被照射板１２どうしの間隔ｔは、後述の発光装置１３どうしのピッチｐ（中心間距離）以上となるように、つまり、ｐ≦ｔを満たすように設定されている。被照射板１２間の間隔ｔは、具体的には３０ｍｍ〜１５０ｍｍである。

また、発光装置１３は、基板１１に一列に複数、所定のピッチｐで配置される。面光源装置１００が含む発光装置１３の個数は、面光源装置１００の用途や、必要とされる光量等に応じて適宜選択される。また、ピッチｐは、上記被照射板１２どうしの間隔ｔ以下に適宜設定される。

各発光装置１３は、図３に示すように、それぞれ発光素子１３０および光束制御部材１３１を有する。当該発光装置１３から出射する光の光度は、光軸方向が最も大きく、光軸となす角度が大きくなるにしたがい、徐々に小さくなること（例えば、ランバーシアン配光）が好ましい。図３は、被照射板１２と平行な面における発光装置１３の断面図である。図３では、各部材の構造を明確に示すため、ハッチングを省略している。

発光素子１３０は、面光源装置１００の光源である。発光素子１３０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等、発光面を有する素子であればよく、その種類は特に制限されない。発光素子１３０の光束制御部材１３１と対向する発光面（以下、単に「発光面」とも称する）の形状についても円形状、四角形状、封止樹脂付きのドーム形状等様々であり、特に制限されない。また、発光素子１３０の発光面の面積は、面光源装置１００の用途等に応じて適宜選択される。発光素子１３０は、光束制御部材１３１の底部に形成された凹部１３１ｅ内に配置されている（図３参照）。

一方、光束制御部材１３１は、当該発光素子１３０から出射された光の進行方向を制御する。図３に示すように、光束制御部材１３１は、支持部（図示せず）によって発光素子１３０と位置決めされており、その中心軸ＣＡが発光素子１１０の光軸ＬＡと合致するように配置されている。光束制御部材１３１の材料は、発光素子１３０が発する光の波長を通過させるものであれば特に制限されない。光束制御部材１３１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）などの光透過性樹脂、ガラスが含まれる。光束制御部材１３１は、例えば射出成形により形成される。

図４Ａに、本実施の形態の光束制御部材１３１の平面図を示し、図４Ｂに当該光束制御部材１３１の底面図を示し、図４Ｃに、図４Ａに示すＡ−Ａ線における断面図を示し、図４Ｄに、図４Ａに示すＢ−Ｂ線における断面図を示す。なお、図４ＡのＡ−Ａ線は、被照射板１２と略平行な線であり、図４ＡのＢ−Ｂ線は、被照射板１２と略垂直な線である。またこれらの線は、いずれも光束制御部材１３１の中心軸ＣＡ（発光素子１３０の光軸ＬＡ）を通る。なお、図４Ａ〜Ｄでは、光束制御部材１３１の構造を明確に示すため、ハッチングを省略している。

光束制御部材１３１は、発光素子１３０から出射された光を入射させる入射面１３１ａと、入射面１３１ａから入射した光の一部を全反射する全反射面１３１ｂと、入射面１３１ａで入射して直接到達した光、および全反射面１３１ｂで反射した光を出射させる出射面１３１ｃと、を有する。

入射面１３１ａは、光束制御部材１３１の底部に形成された凹部１３１ｅの内面である。入射面１３１ａは、発光素子１３０と対向する位置に、発光素子１３０の光軸ＬＡと交わるように形成されている。また、入射面１３１ａは、中心軸ＣＡを中心とする回転対称面である。入射面１３１ａは、凹部１３１ｅの天面を構成する内天面と、凹部１３１ｅの側面を構成する内側面とを有する。内天面は平面状であってもよく、下に凸または上に凸の曲面状であってもよいが、本実施の形態では、下に凸の曲面状に形成されている。また、内側面の内径は、内天面側から開口縁側にかけて、略一定であってもよく、内天面側から開口縁側に向かうにしたがい、漸増していてもよい。本実施の形態では、内側面の内径が、内天面側から開口縁側にかけて、略一定である。

全反射面１３１ｂは、光束制御部材１３１の底部の外縁から出射面１３１ｃの外縁に延びる面である。全反射面１３１ｂは、光束制御部材１３１の中心軸ＣＡを取り囲むように形成された回転対称面であり、全反射面１３１ｂの直径は、入射面１３１ａ側（底部側）から出射面１３１ｃ側に向けて漸増している。全反射面１３１ｂを構成する母線は、外側（中心軸ＣＡから離れる側）に凸の円弧状曲線である（図４Ｃおよび図４Ｄ参照）。なお、本明細書における「全反射面」とは、発光素子１３０の発光中心から出射された光のうち、その面に到達した光を全反射させることを意図した面を意味する。全反射面１３１ｂにおいて、発光素子１３０の発光中心以外の位置から出射され、その面に到達した光の大部分は、全反射面１３１ｂで全反射するが、全反射面１３１ｂは、全ての光を全反射させることを意図した面ではない。

出射面１３１ｃは、光束制御部材１３１において入射面１３１ａ（底部）の反対側に位置する面であり、光束制御部材１３１の中心軸ＣＡと交わるように形成されている。本実施の形態では、中心軸ＣＡを通り、被照射板１２と略平行方向の光束制御部材１３１の断面（図４Ｃ参照）における出射面１３１ｃの形状と、中心軸ＣＡを通り、被照射板１２と略垂直方向の光束制御部材１３１の断面（図４Ｄ参照）における出射面１３１ｃの形状とが相違する。具体的には、光束制御部材１３１の被照射板１２と略平行方向の断面における出射面１３１ｃの形状は、凹状または直線状（本実施の形態では凹状）であり、被照射板１２と略垂直方向の断面における出射面１３１ｃの形状は、凸状または直線状（本実施の形態では凸状）である。ただし、これらは同時に直線状とはならない。つまり、出射面１３１ｃは、平面にはならない。被照射板１２と略平行方向の断面における出射面１３１ｃの形状と、被照射板１２と略垂直方向の断面における出射面１３１ｃの形状との組み合わせの例として、凹状および直線状、直線状および凸状、および凹状および凸状が挙げられる。

なお、全反射面１３１ｂの外縁と出射面１３１ｃの外縁との間には、必要に応じてフランジ（図示せず）が設けられていてもよい。また、本実施の形態では、入射面１３１ａおよび全反射面１３１ｂが直接接続されておらず、これらの間に他の面が形成されているが、入射面１３１ａおよび全反射面１３１ｂは、光束制御部材１３１の底部側で、直接接続されていてもよい。

ここで、上記光束制御部材１３１の入射面１３１ａ、全反射面１３１ｂ、および出射面１３１ｃの具体的な形状は、面光源装置１００が以下に示す２つの条件を満たすように、それぞれ設定される。

・第１の条件
発光装置１３の、発光素子１３０の光軸ＬＡを通り、被照射板１２と垂直方向の断面において、光軸方向ＬＡを０°としたときに、発光装置１３から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｂ_２０、ｂ_３０、ｂ_４０、およびｂ_５０（ただし、ｂ_５０＜ｂ_４０＜ｂ_３０＜ｂ_２０）とし、発光装置１３の、発光素子１３０の光軸ＬＡを通り、被照射板１２と平行方向の断面において、光軸方向ＬＡを０°としたときに、発光装置１３から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｃ_２０、ｃ_３０、ｃ_４０、およびｃ_５０（ただし、ｃ_５０＜ｃ_４０＜ｃ_３０＜ｃ_２０）とすると（図６参照）、ｂ_２０／ｃ_２０、ｂ_３０／ｃ_３０、ｂ_４０／ｃ_４０、およびｂ_５０／ｃ_５０のいずれもが、以下の式（３）を満たす。
（ｐ／ｔ×０．６５）＜ｂ_ｘ／ｃ_ｘ＜１ ・・・（３）
（ｐは、前記ピッチ、ｔは被照射板間の間隔、ｘは前述のｂおよびｃの添字を示す）

上記式（３）は、発光装置１３が、面光源装置１００の厚み方向では、面光源装置１００の長さ方向中央付近に光を集光し、面光源装置１００の幅方向では、光を拡散することを表している。複数の発光装置１３が配列されている場合、通常、発光装置１３の直近には過度に明るい領域（明部）が生じやすく、発光装置１３どうしの間に筋状の暗部（筋ムラ）が生じやすい。これに対し、発光装置１３から出射する光が、上記式（３）を満たすと、面光源装置１００の長さ方向中央付近における輝度が高まると共に、発光装置１３近傍で筋ムラが生じ難くなる。そして、面光源装置１００の発光面において、発光装置１３表面から１５０ｍｍ以内に相当する領域の最大輝度に対する、当該領域における最小輝度を０．９超とすることができる。当該最大輝度に対する、最小輝度が０．９超であると、人が実際に面光源装置１００を観察した際、面光源装置１００の幅方向における筋ムラが認識され難くなる。

・第２の条件
発光装置１３の、発光素子１３０の光軸ＬＡを通り、かつ被照射板１２と垂直方向の断面において、光軸ＬＡ方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ_１、｛ｔａｎ^−１（ｔ／Ｌ）｝°（ｔは上述の被照射板間の間隔、Ｌは一対の被照射板１２に沿う方向における、一方の基板１１に配置された発光装置１３の表面から、他方の基板１１側の被照射板１２の端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ_２とすると、ａ_１およびａ_２が以下の式（１）を満たす。
ａ_１／ａ_２＜０．５ ・・・（１）

上記式（１）は、発光装置１３から、被照射板１２と垂直な断面に出射する光の光度について特定するものである。そして、発光装置１３から面光源装置１００の長さ方向中央付近の被照射板１２に向けて出射する光の光度ａ_２に対して、発光装置１３近傍の被照射板１２に向けて出射する光ａ_１の光度が、０．５未満である、すなわち比較的少ないことを表している（図５参照）。

本実施の形態のような構成を有する面光源装置では、発光装置近傍の輝度が最も高く、面光源装置の長さ方向中央付近の輝度が最も低くなりやすい。そして、これらの輝度差が大きいと、面光源装置の長さ方向中央付近が非常に暗く見えやすくなる。これに対し、上記光度比（ａ_１／ａ_２）を０．５未満とすると、面光源装置１００の長さ方向中央付近に進む光の量を多くすることができる。そして、上述の式（３）と共に式（１）を満たすことで、面光源装置１００の発光面全体の最大輝度（発光装置１３近傍の輝度）に対する最小輝度（被照射板１２の長さ方向中央付近の輝度）を０．２超とすることが可能となる。当該最大輝度に対する最小輝度が０．２超であると、人が実際に面光源装置１００を観察した際、面光源装置１００の長さ方向における輝度ムラが認識され難くなる。

（面光源装置の配光特性のシミュレーション）
図２に示す構造を有する実施の形態１の面光源装置１００の発光面の輝度、および発光装置から各方向に出射する光の光度をシミュレーションした。このとき、面光源装置１〜７における光束制御部材１３１の出射面１３１ｃの形状は、いずれも図４に示す形状とした。すなわち、出射面１３１ｃの被照射板１２と略平行方向の断面における形状は凹状とし、被照射板１２と略垂直方向の断面における形状は平板状とした。ただし、各面光源装置ごとに光束制御部材１３１の出射面１３１ｃの形状（曲率等）を適宜変更した。また、比較のため、市販の光束制御部材を用いた面光源装置の輝度、および発光装置から各方向に出射する光の光度もシミュレーションした。市販の光束制御部材として、入射面が平面状であり、出射面が凹状（すり鉢形状）であり、かつ凹状の斜面に複数のプリズム形状が輪帯状に形成されたものを使用した。なお、当該市販の光束制御部材は、出射面の被照射板と略平行方向の断面における形状と、出射面の被照射板と略垂直方向の断面における形状とが同一である。また、面光源装置１、２、および６では、発光装置１３を一方の基板１１につき、それぞれ８個ずつ配置すると仮定し、面光源装置３、４、５、および７では、発光装置１３を一方の基板１１につき、それぞれ９個ずつ配置すると仮定した。さらにそのピッチｐは５０ｍｍとした。また、一方の基板１１に配置された発光装置１３の表面から、他方の基板１１側の被照射板１２端部までの間隔Ｌは２０００ｍｍ、一対の被照射板１２間の間隔ｔは５０ｍｍまたは６０ｍｍと仮定した。

シミュレーションにより算出された、上述の式（１）におけるａ_１／ａ_２の値、式（３）におけるｂ_２０／ｃ_２０、ｂ_３０／ｃ_３０、ｂ_４０／ｃ_４０、およびｂ_５０／ｃ_５０の値を表１および表２に示す。さらに、各面光源装置１００の発光面全体における最小輝度／最大輝度が０．２超であるか否かの評価、および、面光源装置１００の発光面のうち、発光装置１３表面から１５０ｍｍ以内に相当する領域における、最小輝度／最大輝度が０．９超であるか否かの評価も表１および表２に示す。

図７Ａに、上記面光源装置２（ｔ＝５０ｍｍ）の、被照射板１２（拡散板）の基板１１側端部から１０００ｍｍまでの範囲（図２Ａにおいて、矢印Ｃで示す領域）の相対輝度値、すなわち長さ方向の相対輝度値を示す。図７Ａの横軸は、被照射板１２（拡散板）の基板１１側端部からの位置を示す。また、図７Ｂに、上記面光源装置２（ｔ＝５０ｍｍ）の、被照射板１２の基板１１側端部から２００ｍｍの位置（図２Ａにおいて、矢印Ｄで示す領域）における相対輝度値、すなわち幅方向の相対輝度値を示す。図７Ｂの横軸は、発光装置の配列方向中央に位置する発光装置の中心からの位置を示す。同様に、図８Ａおよび図８Ｂに、上記面光源装置４（ｔ＝５０ｍｍ）の長さ方向および幅方向の相対輝度値を示す。

また、表１および表２に示されるように、上記式（３）を満たす面光源装置はいずれも、発光装置表面から１５０ｍｍ以内に相当する領域における最大輝度／最小輝度が０．９超となり、発光装置どうしの間に生じる筋ムラが目立ちにくい（図７Ｂ参照）。これに対し、上記式（３）を満たさない面光源装置では、上記最大輝度／最小輝度が０．９以下となり、発光装置どうしの間に暗部が生じ、筋ムラが視認されやすくなる（図８Ｂ参照）。

さらに、表１および表２に示されるように、上記式（３）を満たし、かつ上記式（１）を満たす面光源装置はいずれも、面光源装置の発光面全体における最小輝度／最大輝度が０．２超となり、面光源装置の長さ方向中央においても、十分な輝度を有する（図７Ａ参照）。これに対し、上記式（３）および式（１）を満たさない面光源装置では、面光源装置の発光面における最小輝度／最大輝度が０．２以下となり、面光源装置の長さ方向中央付近で、輝度が低下する（図８Ａ参照）。

なお、表１および表２に示されるように、同一の光束制御部材を含む面光源装置であっても、一対の被照射板の間隔ｔが変わると、式（１）や式（３）を満たさなくなることがある。したがって、光束制御部材の形状は、面光源装置の一対の被照射板に沿う方向における、一方の基板に配置された発光装置の表面から、他方の基板側の被照射板の端部までの間隔Ｌや、一対の被照射板間の間隔ｔ、発光装置を配置するピッチｐ等に合わせて、適宜選択する必要がある。

（効果）
上述のように、本実施の形態の面光源装置では、一対の被照射板に沿う方向における、一方の基板に配置された発光装置の表面から、他方の基板側の被照射板の端部までの間隔や、一対の被照射板間の間隔、発光装置の配列ピッチ等に応じて、上述の式（１）および式（３）を満たすように、光束制御部材の形状を制御する。これにより、発光装置が含む光束制御部材によって、面光源装置の厚み方向では、面光源装置の長さ方向中央側に光を集め、面光源装置の厚み方向では、光を拡散させることが可能となる。したがって、発光装置近傍で筋ムラが視認され難く、さらに、長さ方向中央付近における輝度が十分に高い面光源装置とすることが可能となる。

［実施の形態２］
図９に、本発明の実施の形態２の面光源装置２００を示す。図９Ａは、面光源装置２００の斜視図であり、図９Ｂは、図９Ａに示すＡ−Ａ線における断面図であり、図９Ｃは、図９Ａに示すＢ−Ｂ線における断面図である。

図９に示すように、実施の形態２の面光源装置２００は、互いに略平行な一対の基板１１と、当該基板１１間に、当該基板１１に略垂直に配置された一対の被照射板１２と、基板１１上に所定のピッチｐで一列に配置された複数の発光装置２３と、を有する。なお、複数の発光装置２３は、被照射板１２と平行に配列されている。本実施の形態では、一対の基板１１の一方のみに発光装置２３がそれぞれ配置されており、一方の基板１１側から他方の基板１１側に向けて光が照射される。なお、実施の形態１の面光源装置１００と同一の構成については、同一の符番を付し、説明を省略する。

本実施の形態の発光装置２３は、発光素子および光束制御部材を有し、発光素子については、実施の形態１の発光装置１３における発光素子と同様である。一方、光束制御部材は、発光素子から出射された光の進行方向を制御するものであり、支持部によって発光素子と位置決めされており、その中心軸ＣＡが発光素子の光軸ＬＡと合致するように配置されている。ここで、光束制御部材は、発光素子から出射された光を入射させる入射面と、入射面で入射した光の一部を全反射する全反射面と、入射面で入射した光の一部、および反射面で反射した光を出射させる出射面と、を有する。当該光束制御部材の入射面、全反射面、および出射面は、実施の形態１の光束制御部材と同様である。

ここで、本実施の形態における光束制御部材の入射面、全反射面、および出射面の具体的な形状は、面光源装置２００が以下に示す２つの条件を満たすように、それぞれ設定される。

・第１の条件
発光装置２３の、発光素子の光軸ＬＡを通り、被照射板１２と垂直方向の断面において、光軸方向ＬＡを０°としたときに、発光装置２３から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｂ_２０、ｂ_３０、ｂ_４０、およびｂ_５０（ただし、ｂ_５０＜ｂ_４０＜ｂ_３０＜ｂ_２０）とし、発光装置２３の、発光素子の光軸ＬＡを通り、被照射板１２と平行方向の断面において、光軸方向ＬＡを０°としたときに、発光装置２３から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｃ_２０、ｃ_３０、ｃ_４０、およびｃ_５０（ただし、ｃ_５０＜ｃ_４０＜ｃ_３０＜ｃ_２０）とすると、ｂ_２０／ｃ_２０、ｂ_３０／ｃ_３０、ｂ_４０／ｃ_４０、およびｂ_５０／ｃ_５０のいずれもが、以下の式（３）を満たす。
（ｐ／ｔ×０．６５）＜ｂ_ｘ／ｃ_ｘ＜１ ・・・（３）
（ｐは、前記ピッチ、ｔは被照射板間の間隔、ｘは前述のｂおよびｃの添字を示す）

上記式（３）は、発光装置２３が、面光源装置１００の厚み方向では、発光装置が配置されていない基板１１側に光を集光し、面光源装置１００の幅方向では、光を拡散することを表している。前述のように、複数の発光装置２３が配列されている場合、通常、発光装置２３どうしの間に筋状の暗部（筋ムラ）が生じやすい。これに対し、発光装置２３から出射する光が、上記式（３）を満たすと、発光装置２３が配置されていない基板１１側の輝度が高まると共に、発光装置２３近傍で筋ムラが生じ難くなる。そして、面光源装置２００の発光面において、発光装置２３表面から１５０ｍｍ以内に相当する領域の最大輝度に対する、当該領域における最小輝度を０．９超とすることができる。当該最大輝度に対する、最小輝度が０．９超であると、人が実際に面光源装置１００を観察した際、面光源装置１００の幅方向における筋ムラが認識され難くなる。

・第１の条件
発光装置２３の、発光素子の光軸ＬＡを通り、かつ被照射板１２と垂直方向の断面において、光軸ＬＡ方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ_１１、｛ｔａｎ^−１（ｔ／２Ｌ）｝°（ｔは上述の被照射板間の間隔、Ｌは一対の被照射板１２に沿う方向における、一方の基板１１に配置された発光装置２３の表面から、他方の基板１１側の被照射板１２端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ_１２とすると、ａ_１１およびａ_１２が以下の式（２）を満たす。
ａ_１１／ａ_１２＜０．５ ・・・（２）

上記式（２）は、発光装置２３から、面光源装置２００の被照射板１２と垂直な断面に出射する光の光度について特定するものである。そして、発光装置２３が配置されていない基板１１付近の被照射板１２に向けて出射する光の光度ａ_２に対して、発光装置２３近傍の被照射板１２に向けて出射する光ａ_１の光度が、０．５未満である、すなわち比較的少ないことを表す（図１０参照）。

本実施の形態のような構成を有する面光源装置では、発光装置近傍の輝度が最も高く、発光装置が配置されていない基板付近の輝度が最も低くなりやすい。そして、これらの輝度差が大きいと、面光源装置の長さ方向において、一方が明るく視認され、他方が暗く視認される。これに対し、上記光度比（ａ_１１／ａ_１２）を０．５未満とすると、発光装置２３が配置されていない基板１１側に進む光の量を多くすることができる。そして、式（３）と共に式（２）を満たす場合には、面光源装置２００の発光面全体の最大輝度（発光装置２３近傍の輝度）に対する最小輝度（発光装置２３が配置されていない基板１１付近の輝度）を０．２超とすることが可能となる。当該最大輝度に対する最小輝度が０．２超であると、人が実際に面光源装置２００を観察した際、面光源装置２００の長さ方向における輝度ムラが認識され難くなる。

（効果）
上述のように、本実施の形態の面光源装置でも、一対の被照射板に沿う方向における、一方の基板に配置された発光装置の表面から、他方の基板側の被照射板の端部までの間隔や、一対の被照射板間の間隔、発光装置の配列ピッチ等に応じて、上述の式（２）および式（３）を満たすように、光束制御部材の形状を制御する。これにより、光束制御部材が、面光源装置の厚み方向では、発光装置が配置されていない基板側に光を集め、面光源装置の厚み方向では、光を拡散させることが可能となる。したがって、発光装置近傍で筋ムラが視認され難く、さらに、長さ方向中央付近における輝度が十分に高い面光源装置とすることが可能となる。

［その他］
本発明の面光源装置は、例えば図１１に示すように、表示部材４４０と組み合わせて表示装置として用いることができる。表示部材４４０は、面光源装置１００が発する光を利用して、各種表示を行うものであれば特に制限されない。

本発明の面光源装置は、光源から遠い領域においても十分な輝度を有する。また、光源近傍において、輝度ムラが生じ難い。したがって、本発明の面光源装置は、例えば、屋内、屋外で使用する内照式看板の光源等として非常に有用である。

１００、２００、３００ 面光源装置
１１ 基板
１２ 被照射板
１３、２３ 発光装置
１３０、３３０ 発光素子
１３１、３３１ 光束制御部材
１３１ａ 入射面
１３１ｂ 全反射面
１３１ｃ 出射面
１３１ｅ 凹部
ＣＡ 中心軸
ＬＡ 光軸

Claims (3)

1. 互いに略平行な一対の基板と、
   前記一対の基板間に、前記基板と略垂直に配置された、互いに略平行な一対の被照射板と、
   前記一対の基板のうちの一方または両方に、所定のピッチｐで、前記被照射板に平行に配置された複数の発光装置と、
   を有する面光源装置であって、
   前記発光装置は、発光素子と、前記発光素子から出射された光の進行方向を制御する光束制御部材と、を含み、
   前記光束制御部材は、前記発光素子から出射された光を入射させる入射面と、前記入射面で入射した光の一部を全反射する全反射面と、前記入射面で入射した光の一部および前記全反射面で反射した光を出射する出射面と、を有し、
   前記出射面の形状は、前記発光素子の光軸を通り、かつ前記被照射板と平行な断面において直線状または凹状であり、前記光軸を通り、かつ前記被照射板と垂直な断面において直線状または凸状であり、ただし前記出射面は平面ではなく、
   前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔Ｌは、１０００ｍｍ〜３０００ｍｍであり、
   前記被照射板間の間隔ｔは、３０ｍｍ〜１５０ｍｍであり、
   前記ピッチｐおよび前記被照射板間の間隔ｔは、ｐ≦ｔを満たし、
   前記発光装置が、前記一対の基板の両方に配置されている場合、
   前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ_１、｛ｔａｎ^−１（ｔ／Ｌ）｝°（ｔは前記被照射板間の間隔、Ｌは前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ_２とすると、ａ_１およびａ_２が以下の式（１）を満たし、
   ａ_１／ａ_２＜０．５ ・・・（１）
   前記発光装置が、前記一対の基板のうちの一方のみに配置されている場合、
   前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに７．０°方向に出射する光の光度をａ_１１、｛ｔａｎ^−１（ｔ／２Ｌ）｝°（ｔは前記被照射板間の間隔、Ｌは前記一対の被照射板に沿う方向における、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置された前記発光装置の表面から、他方の基板側の前記被照射板の端部までの間隔を示す）方向に出射する光の光度をａ_１２とすると、ａ_１１およびａ_１２が以下の式（２）を満たし、
   ａ_１１／ａ_１２＜０．５ ・・・（２）
   前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と垂直方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに、前記発光装置から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｂ_２０、ｂ_３０、ｂ_４０、およびｂ_５０（ただし、ｂ_５０＜ｂ_４０＜ｂ_３０＜ｂ_２０）とし、
   前記発光装置の、前記光軸を通る前記被照射板と平行方向の断面において、前記光軸方向を０°としたときに、前記発光装置から出射する光の最大光度に対して、光度が２０％、３０％、４０％、および５０％となる光の出射角度をそれぞれｃ_２０、ｃ_３０、ｃ_４０、およびｃ_５０（ただし、ｃ_５０＜ｃ_４０＜ｃ_３０＜ｃ_２０）とすると、ｂ_２０／ｃ_２０、ｂ_３０／ｃ_３０、ｂ_４０／ｃ_４０、およびｂ_５０／ｃ_５０が、以下の式（３）を満たす、
   （ｐ／ｔ×０．６５）＜ｂ_２０／ｃ_２０，ｂ_３０／ｃ_３０，ｂ_４０／ｃ_４０，ｂ_５０／ｃ_５０＜１ ・・・（３）
   （ｐは、前記ピッチ、ｔは前記被照射板間の間隔を示す）
   面光源装置。
2. 前記光束制御部材の前記出射面の形状が、前記発光素子の光軸を通り、かつ前記被照射板と平行な断面において凹状であり、前記光軸を通り、かつ前記被照射板と垂直な断面において凸状である、請求項１に記載の面光源装置。
3. 請求項１または２に記載の面光源装置と、
   表示部と、
   を有する、表示装置。