JP2019003892A - 発光装置、面光源装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子から出射された光の全反射面からの出射をより抑制した発光装置を提供すること。【解決手段】発光装置は、発光素子と、光束制御部材と、を有する。光束制御部材は、入射面と、２つの第１全反射面と、２つの屈折部と、２つの導光部と、２つの第２全反射面と、２つの出射面と、を含む。屈折部は、切断面において、中心軸から離れるにつれて、表側に向かって傾斜し、入射面で入射した光を外部に出射させる第１面と、中心軸から離れるにつれて、裏側に向かって傾斜し、第１面から出射された光を再度光束制御部材内に入射させる第２面と、を含む。発光素子の端部から２つの全反射面の接続部に向かって進行した光は、屈折部により全反射面に到達するように屈折される。【選択図】図５

Description

本発明は、発光装置、面光源装置および表示装置に関する。

液晶表示装置や看板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またはエッジライト方式の面光源装置を使用することがある。エッジライト方式の面光源装置では、ＬＥＤから出射された光の配光を制御するために、ＬＥＤと棒状の光束制御部材とを組み合わせた線状光源体を使用することがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の面光源素子（面光源装置）は、複数の発光素子および透光性樹脂基板（光束制御部材）を含む線状光源体と、導光体とを有する。線状光源体は、導光体の側面に対向するように配置される。透光性樹脂基板の導光体と対向する面には、複数の発光素子の光軸上にそれぞれ配置された複数の第１切り欠き部と、隣接する発光素子２２の光軸の間にそれぞれ配置された複数の第２切り欠き部とがそれぞれ形成されている。導光体は、線状光源体から出射された光を導光する。導光体の線状光源体側の側面は、線状光源体側に凸の曲面と、線状光源体に対して凹の曲面とが連続して交互に形成されており、全体として波形に形成されている。

特許文献１に記載の面光源素子の線状光源体では、複数の発光素子から出射された光は、透光性樹脂基板によって線状に拡げられる。次いで、透光性樹脂基板によって線状に拡げられた光は、導光体によって面状に拡げられて導光体の出射面から均一に出射される。

特開２００９−２９５３３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の面光源装置では、発光素子から出射された光のうち、一部の光が進行方向をほとんど変えることなく全反射面を透過してしまうため、全反射面の直上部に明部が生じてしまうことがある。また、一部の光が全反射面を透過してしまう特許文献１に記載の面光源装置において、異なる色の光を出射する複数の発光素子を用いた場合、一方の発光素子から出射された光は、他方の発光素子から出射された光と混色することなく全反射面から出射されてしまう。このように、特許文献１に記載の面光源装置において、異なる色の光を出射する複数の発光素子を用いた場合には、単色の光が他の色の光と混ざることなくそのまま出射されてしまい、色ムラが生じるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、発光素子から出射された光の全反射面からの出射をより抑制した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、異なる色の光を出射する複数の発光素子を使用する場合であっても、色ムラを抑制した発光装置を提供することである。さらに、本発明の別の目的は、当該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。

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するように配置された発光装置であって、前記光束制御部材は、前記光束制御部材の裏側に配置され、前記発光素子から出射された光を入射させる入射面と、前記入射面と反対側の表側に配置され、前記入射面で入射した光の一部を、前記中心軸と交差する軸における一方側と他方側に向けてそれぞれ反射させる２つの第１全反射面と、前記入射面および前記第１全反射面の間に配置され、前記発光素子の前記一方側の端部および前記他方側の端部から出射して前記入射面から入射し前記２つの第１全反射面の接続部に向かって進行した光の各々を、前記一方側または前記他方側に向くようにそれぞれ屈折させる２つの屈折部と、前記入射面、前記第１全反射面および前記屈折部を挟んで相対する位置に配置され、前記入射面で入射した光のうちの一部の光を前記一方側または前記他方側に向けてそれぞれ導光させる２つの導光部と、前記導光部の両端部に配置され、前記２つの導光部を進行した光を前記中心軸光軸に対する角度が小さくなるように反射させる２つの第２全反射面と、前記２つの導光部にそれぞれ配置され、前記２つの導光部を導光した光をそれぞれ外部に出射させる２つの出射面と、を含み、前記屈折部は、前記中心軸および前記軸を含む断面において、前記中心軸から離れるにつれて前記表側に近づくように傾斜するとともに、前記入射面で入射した光を外部に出射させる第１面と、前記中心軸から離れるにつれて前記裏側に近づくように傾斜するとともに、前記第１面から出射された光を再度前記光束制御部材内に入射させる第２面と、を含み、前記発光素子の前記一方側の端部から前記２つの第１全反射面の接続部に向かって進行した光は、前記屈折部により前記一方側の前記第１全反射面に到達するように屈折され、前記発光素子の前記他方側の端部から前記２つの第１全反射面の接続部に向かって進行する光は、前記屈折部により前記他方側の前記第１全反射面に到達するように屈折される。

本発明に係る面光源装置は、本発明に係る発光装置と、前記発光装置から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散部材と、を有する。

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表示部材と、を有する。

本発明によれば、発光素子から出射された光を全反射面から出射させることをより抑制できるため明部が生じず、かつ異なる色の光を出射する複数の発光素子を使用する場合であっても、色ムラが生じない発光装置を提供できる。

図１Ａ、Ｂは、本発明の一実施の形態の表示装置の構成を示す図である。 図２は、表示装置の断面図である。 図３は、発光装置の斜視図である。 図４Ａ〜Ｅは、発光装置の構成を示す図である。 図５は、光束制御部材を出射面側から見た斜視図である。 図６Ａ〜Ｅは、光束制御部材の構成を示す図である。 図７Ａ、Ｂは、屈折部を説明するための図である。 図８Ａ、Ｂは、発光装置における光路図である。 図９Ａ、Ｂは、比較例の発光装置における光路図である。

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。

（表示装置および面光源装置の構成）
図１Ａ、Ｂおよび図２は、本発明の一実施の形態の表示装置１００の構成を示す図である。図１Ａは、表示装置１００の平面図であり、図１Ｂは、表示装置１００の正面図である。図２は、図１Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図である。

図１Ａ、Ｂおよび図２に示されるように、表示装置１００は、表示部材１１０と、面光源装置２００と、を有する。

表示部材（被照射部材）１１０は、面光源装置２００の発光領域を覆うように配置されている。表示部材１１０は、面光源装置２００から出射された光が照射される。表示部材１１０は、例えば液晶パネルである。

面光源装置２００は、筐体２１０と、基板２２０と、発光装置３００と、導光板２３０と、反射板２４０と、光拡散部材２５０とを有する。

筐体２１０は、その内部に基板２２０と、発光装置３００と、導光板２３０と、反射板２４０とを収容するための、１つの面の少なくとも一部が開放した直方体状の箱である。筐体２１０は、天板と、天板に対向する底板と、天板および底板を繋ぐ４つの側板とから構成される。天板には、発光領域となる長方形状の開口部が形成されている。この開口部は、光拡散部材２５０により塞がれる。開口部の大きさは、光拡散部材２５０に形成される発光領域（発光面）の大きさに相当し、例えば４００ｍｍ×７００ｍｍ（３２インチ）である。底板と、光拡散部材２５０とは、平行に配置されている。底板の表面から光拡散部材２５０までの高さ（空間厚さ）は、特に限定されないが、１０〜２５ｍｍ程度である。筐体２１０は、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂や、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属などから構成される。

基板２２０は、発光装置３００を筐体２１０内に所定の間隔で配置するための矩形状の平板である。基板２２０は、筐体２１０の側板上に配置されている。基板２２０上に配置される発光装置３００の数は、特に限定されない。基板２２０は、複数の発光装置３００を固定してもよいし、１つの発光装置３００を固定してもよい。本実施の形態では、基板２２０は、１０個の発光装置３００を固定している。また、基板２２０の数も特に限定されない。基板２２０は、短辺または長辺のそれぞれ一対の側板のうち一方の側板に１つ配置されていてもよいし、対向する一対の側板にそれぞれ配置されていてもよいし、すべての側板にそれぞれ配置されていてもよい。本実施の形態では、基板２２０は、１つの側板に配置されている。

発光装置３００は、発光素子３１０と、光束制御部材４００とを有する。発光装置３００は、発光素子３１０の光軸ＯＡが基板２２０の表面に対する法線と平行になるように基板２２０上に配置されている。

導光板２３０は、光束制御部材４００から出射された光を導光しつつ、表面および／または裏面から出射する。導光板２３０の平面視形状は、光拡散部材２５０とほぼ同じである。また、光束制御部材４００から出射された光の利用効率を高める観点から、導光板２３０の厚みは、後述する第３軸（Ｙ軸）方向における入射面４１０の長さよりも厚いことが好ましい。導光板２３０の表面から出射された光は、光拡散部材２５０に向かって進行する。一方、導光板２３０の裏面から出射した光は、反射板２４０に到達する。

導光板２３０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。導光板２３０の材料は、光束制御部材４００と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。

反射板２４０は、筐体２１０の底板上に配置されている。反射板２４０は、導光板２３０の裏面から出射した光を反射させて、導光板２３０を介して光拡散部材２５０に向かわせる。

光拡散部材２５０は、筐体２１０の開口部を塞ぐように配置されている。光拡散部材２５０は、光拡散性を有する板状の部材であり、導光板２３０からの出射光を拡散させつつ透過させる。通常、光拡散部材２５０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。例えば、光拡散部材２５０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。光拡散部材２５０には、光拡散性を付与するため、光拡散部材２５０の表面に微細な凹凸が形成されているか、または光拡散部材２５０の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。

（発光装置および光束制御部材の構成）
図３および図４Ａ〜Ｅは、発光装置３００の構成を示す図である。図３は、発光装置３００を光束制御部材４００側から見た場合の斜視図である。図４Ａは、発光装置３００の平面図であり、図４Ｂは、正面図であり、図４Ｃは、底面図であり、図４Ｄは、右側面図であり、図４Ｅは、図４Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図である。なお、図３および図４Ａ〜Ｅでは、基板２２０および導光板２３０も図示している。

図３および図４Ａ〜Ｅに示されるように、発光装置３００は、発光素子３１０および光束制御部材４００を有する。

発光素子３１０は、面光源装置２００（および発光装置３００）の光源である。発光素子３１０は、基板２２０上に配置されている。発光素子３１０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。１つの発光装置３００あたりの発光素子３１０の数は、１つであってもよいし、複数個であってもよい。発光素子３１０の数が複数の場合、複数の発光素子３１０は、後述する第２軸（Ｘ軸）に沿って配列される。また、発光素子３１０から出射される光の色は、適宜設定される。発光素子３１０が複数の場合、各発光素子３１０から出射される光の色は、それぞれ異なっていてもよいし、すべて同じであってもよい。本実施の形態では、発光素子３１０の数は、１つである。また、本実施の形態では、発光装置３００は、発光素子３１０の光軸ＯＡと、光束制御部材４００の中心軸ＣＡとが一致するように配置されている。ここで「発光素子３１０の光軸ＯＡ」とは、発光素子３１０からの立体的な出射光束の中心の光線を意味する。また、発光素子３１０が複数個ある場合の「発光素子３１０の光軸ＯＡ」とは、発光素子３１０からの立体的な出射光束の中心を通る直線を意味する。また、「光束制御部材４００の中心軸ＣＡ」とは、光束制御部材４００を平面視したときの第２軸（Ｘ軸）の中心であって、かつ第３軸（Ｙ軸）の中心を意味する。

光束制御部材４００は、発光素子３１０から出射された光の配光を制御する。光束制御部材４００の材料は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。例えば、光束制御部材４００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。

ここで、光束制御部材４００について詳細に説明する。図５は、光束制御部材４００を出射面４６０側から見た斜視図である。図６Ａは、光束制御部材４００の平面図であり、図６Ｂは、正面図であり、図６Ｃは、背面図であり、図６Ｄは、右側面図であり、図６Ｅは、図６Ｃに示されるＡ−Ａ線の断面図である。

図５および図６Ａ〜Ｅに示されるように、光束制御部材４００は、入射面４１０と、２つの第１全反射面４２０と、２つの屈折部４３０と、２つの導光部４４０と、２つの第２全反射面４５０と、２つの出射面４６０とを有する。なお、本実施の形態の光束制御部材４００は、光束制御部材４００を基板２２０に固定するための脚部４７０を有している。

また、以下の説明では、図５に示されるように、光束制御部材４００の中心軸ＣＡに沿う軸を第１軸（Ｚ軸）とし、第１軸に直交する軸（請求項１にいう「軸」）を第２軸（Ｘ軸）とし、第１軸および第２軸に直交する軸を第３軸（Ｙ軸）として説明する。第２軸（Ｘ軸）は、複数の発光素子３１０が配置された場合の複数の発光素子３１０の配列方向と一致する。第３軸（Ｙ軸）は、筐体２１０の深さ方向と一致する。

入射面４１０は、裏（発光素子３１０）側に配置されている。入射面４１０は、発光素子３１０から出射された光を光束制御部材４００の内部に入射させる。入射面４１０は、発光素子３１０側に開口した凹部４０５の内面である。凹部４０５は、第１軸（光束制御部材４００の中心軸ＣＡ、発光素子３１０の光軸ＯＡ）と交わり、発光素子３１０に対向して配置される。本実施の形態では、凹部４０５の形状は、底面が開口した直方体である。

第１全反射面４２０は、入射面４１０と反対側の表（導光板２３０）側に配置されている。第１全反射面４２０は、入射面４１０で入射した光の一部を、中心軸ＣＡと交差する第２軸（Ｘ軸）における一方側と他方側に向けてそれぞれ反射させる。すなわち、２つの第１全反射面４２０は、到達した光を２つの導光部４４０に向けてそれぞれ反射させる。第１全反射面４２０は、中心軸ＣＡ（第１軸、Ｚ軸）および第２軸（Ｘ軸）を含む平面で切断した断面（以下、単に「切断面」ともいう）において、中心軸ＣＡを中心として、中心から両端部に向かうにつれて、基板２２０からの高さが高くなるように形成されている。より具体的には、第１全反射面４２０は、切断面において、中心から端部に向かうにつれて、接線の傾きが徐々に小さくなるようにそれぞれ形成されている。なお、第１全反射面４２０は、第１軸（Ｚ軸）に沿う方向の光が全反射するように設計されていることが好ましい。

屈折部４３０は、入射面４１０および第１全反射面４２０の間に配置されている。屈折部４３０は、当該屈折部４３０がない場合に発光素子３１０の一方の端部および他方の端部から出射して入射面４１０から入射し２つの第１全反射面４２０の接続部に向かって進行した光の各々を、第１全反射面４２０で全反射するように屈折させる。

屈折部４３０は、第１面４３１および第２面４３２を有する。屈折部４３０の形状は、第１面４３１および第２面４３２を有し、前述の機能を発揮できれば適宜設定できる。２つの屈折部４３０は、光束制御部材４００の第３軸（Ｙ軸）方向にそれぞれ開口部を有する貫通孔の内面であってもよいし、光束制御部材４００の第３軸（Ｙ軸）方向がそれぞれ閉塞された中空領域であってもよい。本実施の形態では、２つの屈折部４３０は、光束制御部材４００の第３軸（Ｙ軸）方向にそれぞれ開口部を有する貫通孔の内面である。

第１面４３１は、裏（発光素子３１０）側に配置されている。第１面４３１は、切断面において、中心軸ＣＡから離れるにつれて表側に近づくように傾斜している。第１面４３１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面４３１は、平面であってもよいし、裏（発光素子３１０）側に凸の曲面であってもよいし、表（導光板２３０）側に凸の曲面であってもよい。本実施の形態では、第１面４３１は、平面である。

第１面４３１は、入射面４１０で入射した光のうち、一部の光を外部に出射させる。より具体的には、当該屈折部４３０がない場合に、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から２つの第１全反射面４２０の接続部に向かって進行した光を、光束制御部材４００の外部（屈折部４３０によって形成される貫通孔内）に出射させるときに、中心軸ＣＡに対する角度が小さくなるように屈折させる。また、第１面４３１は、発光素子３１０の発光面の中心（発光中心）から出射された光を、一方側または他方側に向かうようにそれぞれ内部反射させる。

第２面４３２は、表（導光板２３０）側に配置されている。第２面４３２は、切断面において、中心軸ＣＡから離れるにつれて裏（発光素子３１０）側に近づくように傾斜している。第２面４３２の形状は、前述の機能を発揮できれば適宜設定できる。第２面４３２は、平面であってもよいし、裏（発光素子３１０）側に凸の曲面であってもよいし、表（導光板２３０）側に凸の曲面であってもよい。本実施の形態では、第２面４３２は、平面である。

第２面４３２は、第１面４３１から出射された光を再度光束制御部材４００内に入射させる。より具体的には、第２面４３２は、第１面４３１から出射された光を、再度光束制御部材４００内に入射させるときに、第１全反射面４２０に到達するように制御する。このように、第１面４３０および第２面４３２は、協働して、屈折部４３０がない場合発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から出射された光であって、２つの第１全反射面４２０の接続部に向かう光を、第１全反射面４２０に到達するように制御する。

このように、発光素子３１０の一方側の端部から２つの第１全反射面４２０の接続部に向かって進行した光は、屈折部４３０により一方側の第１全反射面４２０に到達するように屈折され、発光素子３１０の他方側の端部から２つの第１全反射面４２０の接続部に向かって進行する光は、屈折部４３０により他方側の第１全反射面４２０に到達するように屈折される。よって、屈折部４３０を経由して第１全反射面４２０に到達した光は、第１面４３１および第２面４３２を経由せず直接第１全反射面４２０に到達する光よりも、第１全反射面４２０に対する入射角が大きくなり表面反射し易くなる。したがって、本実施の形態に係る光束制御部材４００は、第１全反射面４２０を透過する光を抑制できる。

また、第２面４３２は、第１面４３１から出射された光を、再度光束制御部材４００内に入射させるときに、第１全反射面４２０で内部反射（全反射）できるように屈折させてもよい。このように、第１面４３１および第２面４３２は、協働して、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から出射された光であって、２つの第１全反射面４２０の接続部に向かう光を、第１全反射面４２０から出射されないように制御してもよい。

導光部４４０は、入射面４１０、第１全反射面４２０および屈折部４３０を挟んで相対する位置にそれぞれ配置されている。導光部４４０は、入射面４１０で入射した光の一部を、第２軸（Ｘ軸）の一方側または他方側に進行させる。具体的には、入射面４１０で入射し、第１面４３１および第２面４３２を透過して第１全反射面４２０に到達した光と、入射面４１０で入射し、他の面を経由しないで第１全反射面４２０に到達した光を第２軸（Ｘ軸）の一方側または他方側に進行させる。

導光部４４０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、導光部４４０の形状は、板状である。導光部４４０の導光板２３０側の面は、第１全反射面４２０で反射した光を外部に出射する出射面４６０として機能し、導光部４４０の発光素子３１０側の面は、導光部４４０を導光した光を出射面４６０に向けて内部反射（全反射）させる第２全反射面４５０として機能する。

第２全反射面４５０は、第２軸（Ｘ軸）の延在方向において、出射面４６０と反対側の面に配置されている。第２全反射面４５０は、導光部４４０を進行した光の一部を、中心軸ＣＡ（光軸ＯＡ）に対する角度が小さくなるように出射面４６０に向けて内部反射（全反射）させる。第２全反射面４５０は、切断面において、中心から端部に向かうにつれて、基板２２０からの高さが高くなるようにそれぞれ形成されている。より具体的には、第２全反射面４５０は、切断面において、中心から端部に向かうにつれて、接線の傾きが徐々に大きくなるようにそれぞれ形成されている。

出射面４６０は、第２軸（Ｘ軸）の延在方向において、第１全反射面４２０よりも中心軸ＣＡから離れた位置にそれぞれ配置されている。出射面４６０は、導光部４４０を導光した光を外部に出射させる。出射面４６０は、導光部４４０における表（導光板２３０）側の外面である。出射面４６０の形状は、特に限定されない。出射面４６０の形状は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、出射面４６０は、平面である。

ここで、屈折部４３０による光の進行方向の制御機構について説明する。図７Ａは、屈折部４３０による光の制御を説明するための図であり、図７Ｂは、θ’_２とβとの関係を説明するための図である。

前述したように、屈折部４３０は、発光素子３１０のＸ軸方向における発光面の端部から出射された光であって、２つの第１全反射面４２０の接続部に向かう光を、第１全反射面４２０に到達させるように制御する。図７Ａに示されるように、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から所定の出射角θで出射された光（第１光線）が入射面４１０で入射した後の光（第２光線）における入射面４１０に対する屈折角をθ_ｉｎ（例えば、θ_ｉｎ＝１８．２°）とする。ここで、「第２光線」とは、入射面４１０で入射した後、第１面４３１に到達するまでの光を意味する。第２光線の第１面４３１に対する入射角をθ_１（例えば、θ_１＝１６．８°）とする。第２光線が第１面４３１から出射された後の光（第３光線）の第１面４３１おける屈折角をθ’_１（例えば、θ’_１＝２７．４°）とする。第３光線の第２面４３２に対する入射角をθ_２（例えば、θ_２＝２２．７°）とする。第３光線が第２面４３２で入射した後の光（第４光線）の第２面４３２における屈折角をθ’_２（例えば、θ_２＝１４．０°）とする。また、中心軸ＣＡに直交する平面に対する第１面４３１の傾斜角度をα（例えば、α＝３５°）とし、中心軸ＣＡに直交する平面に対する第２面４３２の傾斜角度をβ（例えば、α＝１５°）とする。なお、第２光線は、屈折部４３０がない場合には、第１全反射面４２０の接続部に向かって進行する（破線矢印参照）。本実施の形態では、第１面４３１および第２面４３２が直線の例を示したが、第１面４３１が曲面の場合、「第１面４３１の傾斜角度」とは、切断面において、第１面４３１を透過する光線および第１面４３１の交点における接線と、中心軸ＣＡに直交する平面とのなす角度を意味する。また、第２面４３２が曲面の場合、「第２面４３２の傾斜角度」とは、切断面において、第２面４３２を透過する光線および第２面４３２の交点における接線と、中心軸ＣＡに直交する平面とのなす角度を意味する。

第２光線の第１面４３１に対する入射角θ_１は、α−θ_ｉｎで求めることができる。第２光線の第１面４３１おける屈折角θ’_１は、ｓｉｎ^−１（ｎ×ｓｉｎθ_１）で求めることができる。第３光線の第２面４３２に対する入射角θ_２は、α＋β−θ’_１で求めることができる。第３光線の第２面４３２おける屈折角θ’_２は、ｓｉｎ^−１（１／ｎ×ｓｉｎθ_２）で求めることができる。

図７Ｂに示されるように、θ’_２とβとの関係がθ’_２＞βの場合には、第２面４３２で入射した光（第４光線）は、中心軸ＣＡ側に向かうように進行する（図７ＢのＬ４−１参照）。また、θ’_２＝βの場合には、第４光線は、中心軸ＣＡに沿う方向に進行する（図７ＢのＬ４−２参照）。さらに、θ’_２＜βの場合には、第４光線は、中心軸ＣＡから離れるように進行する（図７ＢのＬ４−３参照）。本実施の形態の発光装置３００では、θ’_２とβとの関係がθ’_２≦βであれば、第４光線は、第１全反射面４２０で全反射され易くなる。

このように、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から出射された光であって、２つの第１全反射面４２０の接続部に向かう光は、第１面４３１により光軸ＯＡに対する角度が小さくなるように屈折させられる。さらに、第１面４３１を透過した光は、光軸ＯＡに沿う方向または、光軸ＯＡから離れるように屈折させられる。よって、２つの第１全反射面４２０の接続部から光が漏れにくい。

（シミュレーション）
次に、本実施の形態の発光装置３００における光路についてシミュレーションした。なお、比較のため、屈折部４３０を有さない光束制御部材４００Ａを有する発光装置３００における光路についても同様にシミュレーションした。本シミュレーションでは、発光素子３１０の発光面の中心から出射された光と、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から出射された光との光について実施した。

図８Ａ、Ｂは、本実施の形態の発光装置３００における光路を示している。図８Ａは、切断面において、発光素子３１０の発光面の中心から出射された光の光路について示しており、図８Ｂは、切断面において、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から出射された光の光路について示している。図９Ａ、Ｂは、比較例の発光装置３００Ａにおける光路を示している。図９Ａは、切断面において、発光素子３１０の発光面の中心から出射された光の光路について示しており、図９Ｂは、切断面において、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から出射された光の光路について示している。図８Ａおよび図９Ａでは、発光素子３１０から出射される光は、光軸ＯＡを境界として左右対称であるため、光軸ＯＡから右側に出射された光のみを示している。なお、図８Ａ、Ｂおよび図９Ａ、Ｂでは、光路を示すために、発光素子３１０および光束制御部材４００のハッチングを省略している。

図８Ａに示されるように、発光素子３１０の発光面の中心から出射された第１光線のうち、出射角度の小さな第１光線は、入射面４１０で光束制御部材４００の内部に入射する。入射面４１０で入射した第２光線は、第１面４３１で軸の一方側または他方側に向けて内部反射する。発光素子３１０の発光面の中心から出射された第１光線のうち、出射角度の比較的大きな第１光線は、入射面４１０で光束制御部材４００の内部に入射する。入射面４１０で入射した第２光線は、軸の一方側または他方側に向けて第１全反射面４２０で内部反射する。発光素子３１０の発光面の中心から出射された第１光線のうち、出射角度の大きな第１光線は、入射面４１０で光束制御部材４００の内部に入射する。入射面４１０で入射した第２光線は、軸の一方または他方に向けて進行する。

図８Ｂに示されるように、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から出射された第１光線は、入射面４１０で光束制御部材４００の内部に入射する。入射面４１０で入射した第２光線のうち、一部の第２光線は、中心軸ＣＡを境界として、当該発光面の端部と反対側の屈折部４３０の第１面４３１に到達する。当該端部と反対側の屈折部４３０の第１面４３１に到達した第２光線は、当該第１面４３１で内部反射して、導光部４４０に向けて進行する。入射面４１０で入射した第２光線のうち、一部の第２光線は、第１面４３１および第２面４３２を透過して第１全反射面４２０に到達する。そして、第１全反射面４２０に到達した第４光線は、第１全反射面４２０で内部反射して、導光部４４０に向けて進行する。入射面４１０で入射した第２光線のうち、一部の第２光線は、当該発光面の端部と同じ側の屈折部４３０の第１面４３１に到達する。当該端部と同じ側の屈折部４３０の第１面４３１に到達した一部の第２光線は、当該第１面４３１で屈折して、当該端部と反対側の第２面４３２に到達する。当該発光面の端部と反対側の第２面４３２に到達した第２光線は、第２面４３２を透過し、当該端部と反対側の第１全反射面４２０に到達する。そして、第１全反射面４２０に到達した第４光線は、第１全反射面４２０で内部反射して、導光部４４０に向けて進行する。なお、特に図示しないが、導光部４４０を導光した光線は、第２全反射面４５０で全反射した後、出射面４６０から出射される。なお、本シミュレーションでは、発光素子３１０の端部から出射され、第１全反射面４２０に到達した全ての光は、第１全反射面４２０で全て内部反射しているが、第１全反射面４２０に到達した光のうち、一部の光は、第１全反射面４２０から外部に出射されてもよい。

このように、屈折部４３０を有する光束制御部材４００を含む発光装置３００では、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部および中心部から出射された光は、第１面４３１または第１全反射面４２０で内部反射して導光部４４０に導かれる。したがって、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部および中心部から出射された光は、第１全反射面４２０から光束制御部材４００の外部に出射さることが抑制される。これにより、異なる色を出射する複数の発光素子３１０を用いた場合には、光束制御部材４００内で混色されるため、色ムラを低減できる。

これに対し、図９Ａに示されるように、比較例の光装置３００Ａでは、発光素子３１０の発光面の中心（発光中心）から出射された第１光線は、入射面４１０Ａで入射した後、第１全反射面４２０Ａで内部反射して、導光部４４０Ａの延在方向に進行する。

一方、図９Ｂに示されるように、比較例の発光装置３００Ａでは、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から出射された第１光線は、入射面４１０Ａで入射する。そして、入射面４１０Ａで入射した第２光線のうち、当該端部と反対側の第１全反射面４２０Ａに到達した第２光線は、第１全反射面４２０で内部反射して、当該端部と反対側の導光部４４０Ａの延在方向に進行する。入射面４１０Ａで入射した第２光線のうち、当該端部と同じ側の第１全反射面４２０Ａの接続部近傍の領域に到達した第２光線は、第１全反射面４２０Ａで内部反射せずに、透過してしまう。また、入射面４１０Ａで入射した第２光線のうち、当該端部と同じ側の第１全反射面４２０Ａの導光部４４０Ａ側に到達した第２光線は、第１全反射面４２０Ａで内部反射して、当該同じ側の導光部４４０Ａの延在方向に進行する。

このように、屈折部４３０を有さない光束制御部材４００Ａを含む発光装置では、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から出射された光のうち、多くの光が第１全反射面４２０Ａで内部反射（全反射）せずに透過してしまう。よって、発光装置の直上部に明部が生じてしまう。

（効果）
以上のように、本実施の形態の発光装置３００では、屈折部４３０を有しているため、発光素子３１０の第２軸（Ｘ軸）における発光面の端部から２つの第１全反射面４２０の接続部に向けて進行した光は、屈折部４３０で屈折して第１全反射面４２０に到達する。よって、第１全反射面４２０の直上部に明部が生じにくい。また、異なる色の光が出射される複数の発光素子３１０が配置された場合には、色ムラが低減される。

本発明の発光装置を有する面光源装置は、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できる。

１００ 表示装置
１１０ 被照射部材
２００ 面光源装置
２１０ 筐体
２２０ 基板
２３０ 導光板
２４０ 反射板
２５０ 光拡散部材
３００、３００Ａ 発光装置
３１０ 発光素子
４００、４００Ａ 光束制御部材
４０５ 凹部
４１０、４１０Ａ 入射面
４２０、４２０Ａ 第１全反射面
４３０ 屈折部
４３１ 第１面
４３２ 第２面
４４０、４４０Ａ 導光部
４５０ 第２全反射面
４６０ 出射面
４７０ 脚部
ＯＡ 発光素子の光軸
ＣＡ 光束制御部材の中心軸

Claims (5)

1. 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するように配置された発光装置であって、
   前記光束制御部材は、
   前記光束制御部材の裏側に配置され、前記発光素子から出射された光を入射させる入射面と、
   前記入射面と反対側の表側に配置され、前記入射面で入射した光の一部を、前記中心軸と交差する軸における一方側と他方側に向けてそれぞれ反射させる２つの第１全反射面と、
   前記入射面および前記第１全反射面の間に配置され、前記発光素子の前記一方側の端部および前記他方側の端部から出射して前記入射面から入射し前記２つの第１全反射面の接続部に向かって進行した光の各々を、前記一方側または前記他方側に向くようにそれぞれ屈折させる２つの屈折部と、
   前記入射面、前記第１全反射面および前記屈折部を挟んで相対する位置に配置され、前記入射面で入射した光のうちの一部の光を前記一方側または前記他方側に向けてそれぞれ導光させる２つの導光部と、
   前記導光部の両端部に配置され、前記２つの導光部を進行した光を前記中心軸光軸に対する角度が小さくなるように反射させる２つの第２全反射面と、
   前記２つの導光部にそれぞれ配置され、前記２つの導光部を導光した光をそれぞれ外部に出射させる２つの出射面と、を含み、
   前記屈折部は、前記中心軸および前記軸を含む断面において、前記中心軸から離れるにつれて前記表側に近づくように傾斜するとともに、前記入射面で入射した光を外部に出射させる第１面と、前記中心軸から離れるにつれて前記裏側に近づくように傾斜するとともに、前記第１面から出射された光を再度前記光束制御部材内に入射させる第２面と、を含み、
   前記発光素子の前記一方側の端部から前記２つの第１全反射面の接続部に向かって進行した光は、前記屈折部により前記一方側の前記第１全反射面に到達するように屈折され、前記発光素子の前記他方側の端部から前記２つの第１全反射面の接続部に向かって進行する光は、前記屈折部により前記他方側の前記第１全反射面に到達するように屈折される、
   発光装置。
2. 前記発光素子の端部から前記２つの第１全反射面の接続部に向かって進行した光であって、前記屈折部により屈折され、前記第１全反射面に到達する全ての光は、前記第１全反射面で全反射される、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記中心軸に対して垂直な平面に対する前記第２面の角度は、前記発光素子の端部から前記２つの第１全反射面の接続部に向かって進行した光であって、前記第１面から出射され、前記第２面で入射した光の第２面における屈折角以下の角度である、請求項１または請求項２に記載の発光装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置と、
   前記発光装置から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散部材と、を有する、
   面光源装置。
5. 請求項４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表示部材と、を有する、
   表示装置。

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