JP2019061940A - 面光源装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化または大型化した場合であっても高い均斉度を有する面光源装置を提供すること。【解決手段】面光源装置は、筐体、基板、複数の発光装置および光拡散部材を有する。発光装置は、発光素子と、光束制御部材とを有する。筐体は、基板が配置された底面と、発光装置の配列方向に対して垂直な方向において、底面の両側にそれぞれ接続され、底面から離れるにつれて、光拡散部材に近づく２つの斜面とを有する。発光装置の配光特性において、最大光度の７０％以上の光度が示される角度範囲のうち光軸に対して最も大きな角度の光線は、斜面に到達する。発光装置の配列方向に対して垂直な断面において、発光素子の光軸と、発光装置から出射された最大光度の光線とのなす第１角度は、発光素子の光軸と、発光素子の発光中心と筐体の開口部側の端部とを繋ぐ直線とのなす第２角度より大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、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、面光源装置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（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載のバックライト（面光源装置）は、基板と、反射シートと、複数の光源と、光学シート（光拡散部材）とを有する。複数の光源は、それぞれ発光ダイオード（発光素子）およびレンズ（光束制御部材）を含んでいる。複数の光源は、基板上に一方向に配列されている。また、反射シートは、基板から離れるにつれて光学シートに近づくように形成されている。

特許文献２に記載のバックライト光源モジュール（面光源装置）は、基板と、反射板と、ＬＥＤ素子（発光素子）と、透明樹脂（光束制御部材）と、光学シートとを有する。ＬＥＤ素子および透明樹脂は、基板上に配置されている。また、ＬＥＤ素子および透明樹脂は、基板上に配置されている。また、反射板は、基板から離れるにつれて光学シートに近づくように形成されている。

特許文献１、２に記載された面光源装置では、光束制御部材から出射された光線のうち最大光度の光線は、発光素子の光軸に沿う方向を０°としたときに、６０〜８０°程度の角度で出射されている。その結果、光束制御部材から出射された光線のうち大部分の光線は、直接光拡散部材に到達する。

このように、特許文献１、２に記載の面光源装置では、光束制御部材から出射された光線のうち大部分の光線を直接光拡散部材に到達させることで、光拡散部材を均一に照らしている。

特開２０１４−０４１８４４号公報 特開２００８−０１０６９３号公報

しかしながら、特許文献１、２の面光源装置では、光束制御部材から出射された最大光度の光線の出射角度が６０〜８０°程度であるため、面光源装置を薄型化または大型化した場合に外縁部が暗部となってしまうおそれがある。すなわち、従来の面光源装置では、薄型化または大型化した場合、光拡散部材上の均斉度が低下してしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、面光源装置を薄型化または大型化した場合であっても高い均斉度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。

本発明の面光源装置は、開口部を有する箱状の筐体と、前記筐体内に配置された基板と、前記基板上に一方向に配列された複数の発光装置と、前記開口部を覆うように配置された光拡散部材とを有する面光源装置であって、前記複数の発光装置は、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それぞれ有し、前記筐体は、前記基板が配置された底面と、前記複数の発光装置の配列方向と平行に、かつ前記底面を挟んで両側に配置される斜面とを有し、前記斜面は、前記複数の発光装置の配列方向に対して垂直な断面において、前記底面から離れるにつれて、前記光拡散部材に近づくように傾斜し、前記発光装置の配光特性において、最大光度の７０％以上の光度が示される角度範囲のうち前記光軸に対して最も大きな角度の光線は、前記斜面に直接到達するか、または前記底面に一回反射した後に前記斜面に到達し、前記発光素子の光軸と、前記発光装置から出射された最大光度の光線とのなす第１角度は、前記発光素子の光軸と、前記発光素子の発光中心と前記開口部側の前記斜面の端部とを繋ぐ直線とのなす第２角度より大きい。

本発明の表示装置は、本発明に係る面光源装置と、前記光拡散部材の上に配置された表示部材とを有する。

本発明に係る面光源装置は、薄型化または大型化した場合であっても高い均斉度を有することができる。

図１Ａ〜Ｃは、本実施の形態に係る面光源装置の構成を示す図である。 図２Ａ〜Ｃは、本実施の形態に係る面光源装置の構成を示す図である。 図３は、光束制御部材の断面図である。 図４は、発光装置から出射される光線の角度と、当該光線の相対光度との関係を示すグラフである。 図５は、光束制御部材の出射面から出射された光線の配光特性を示すグラフである。 図６Ａ〜Ｃは、面光源装置における輝度分布を示す図である。 図７は、他の筐体の構成を説明するための面光源装置の断面図である。 図８は、比較例に係る面光源装置の断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（面光源装置の構成）
図１Ａ〜Ｃおよび図２Ａ〜Ｃ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１Ａは、面光源装置１００の平面図であり、図１Ｂは、側面図であり、図１Ｃは、正面図である。図２Ａは、図１Ａにおいて光拡散部材１４０を外した平面図であり、図２Ｂは、面光源装置１００の模式的な断面図であり、図２Ｃは、図１Ａに示されるＡ−Ａ線における部分拡大断面図である。なお、以下の説明では、発光素子１３１の光軸ＯＡに平行な方向をＺ方向とし、Ｚ方向と直交し、かつ複数の発光装置１３０の配列方向をＹ方向とし、Ｚ方向およびＹ方向に垂直な方向をＸ方向として説明する。また、１個の発光装置１３０について説明する場合は、発光素子１３１の発光中心を原点として、Ｘ方向の軸をＸ軸とし、Ｙ方向の軸をＹ軸とし、Ｚ方向の軸をＺ軸として説明する。

図１Ａ〜Ｃおよび図２Ａ〜Ｃに示されるように、面光源装置１００は、筐体１１０、基板１２０、複数の発光装置１３０および光拡散部材１４０を有する。また、図１Ｃ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１Ｃ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。

筐体１１０は、その内部に基板１２０および複数の発光装置１３０を収容するための、少なくとも一部が開口した箱である。筐体１１０は、底面１１１と、２つの第１斜面（斜面）１１２と、２つの第２斜面１１３とを有する。

底面１１１は、平面視形状が長方形の面である。底面１１１の上には、基板１２０が配置されている。底面１１１の短手方向の２つの辺には、第１斜面１１２がそれぞれ接続されている。底面１１１の長手方向の２つの辺には、第２斜面１１３がそれぞれ接続されている。なお、底面１１１は、基板１２０が配置されている領域が平らであればよく、基板１２０が配置されていない領域は、基板１２０が配置されている領域と同一平面上に配置されていなくてもよい。

２つの第１斜面１１２は、複数の発光装置１３０の配列方向と平行に、かつ底面１１１を挟んで両側に配置されている。第１斜面１１２は、複数の発光装置１３０の配列方向に対して垂直な断面において、底面１１１から離れるにつれて、光拡散部材１４０に近づくように傾斜している。第１斜面１１２は、平面であってもよいし、光拡散部材１４０側に凸の曲面であってもよいし、光拡散部材１４０に対して凹の曲面であってもよい。底面１１１に対する第１斜面１１２の傾斜角度は６°より大きく９°未満であることが好ましく、７°以上９°未満であることがより好ましい。底面に対する第１斜面１１２の傾斜角度が６°より大きく９°未満であれば、発光装置１３０から出射され、第１斜面１１２で反射した光が光拡散部材１４０の外縁部に広く到達する。

また、本実施の形態では、第１斜面１１２の底面１１１に対する傾斜角度は、筐体１１０の開口縁部を基準に設定されている。すなわち、本実施の形態では、筐体１１０は、底面１１１に垂直な側面を有していない。第１斜面１１２の底面１１１に対する傾斜角度が大きい場合には、第１斜面１１２の大きさは小さくなる。一方、第１斜面１１２の底面１１１に対する傾斜角度が小さい場合には、第１斜面１１２の大きさは大きくなる。

第２斜面１１３は、複数の発光装置１３０の配列方向（Ｙ方向）において、底面１１１の両側にそれぞれ接続されている。第２斜面１１３は、底面１１１から離れるにつれて、光拡散部材１４０に近づくように形成されている。底面１１１に対する第２斜面１１３の傾斜角度は３０〜５０°程度である。２つの第２斜面１１３は、平面であってもよいし、光拡散部材１４０側に凸の曲面であってもよいし、光拡散部材１４０に対して凹の曲面であってもよい。

前述したように、底面１１１は、基板１２０が配置されている領域が平らであればよく、基板１２０が配置されていない領域は、基板１２０が配置されている領域と同一平面上に配置されていなくてもよい。発光装置１３０よりも一方の第１斜面１１２側の底面１１１の一部は、一方の第１斜面１１２とは逆向きに傾斜していてもよい。また、発光装置１３０よりも他方の第１斜面１１２側の底面１１１の一部は、他方の第１斜面１１２とは逆向きに傾斜していてもよい。すなわち、２つの第１斜面１１２の傾きは、２つの第１斜面１１２のそれぞれの法線が面光源装置１００の表側で交わるように形成されるが、２つの基板１２０が配置されていない領域は、それぞれの法線が面光源装置１００の裏側で交わるように形成される。そのように構成することにより、発光装置１３０近傍が明るくなりすぎるのを抑制できる。

また、筐体１１０をこのような形状とすることで、面光源装置１００の見かけの厚みを薄くすることもできる。筐体１１０の開口部の大きさは、光拡散部材１４０に形成される発光領域の大きさに相当し、例えば１２００ｍｍ×６８０ｍｍである。この開口部は、光拡散部材１４０により塞がれる。底面１１１の表面から光拡散部材１４０までの高さ（空間厚さ）は、特に限定されないが、１０〜４０ｍｍ程度である。そして、筐体１１０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の材料で形成されている。

基板１２０は、筐体１１０の底面１１１上に配置されている。基板１２０は、複数の発光装置１３０を筐体１１０内に所定の間隔で配置するための平板である。基板１２０の表面は、発光装置１３０から到達した光線を光拡散部材１４０に向けて反射させる。

複数の発光装置１３０は、基板１２０上に一方向（Ｙ方向）に配列されている。複数の発光装置１３０は、一列に配列されていてもよいし、複数列に配列されていてもよい。いずれの場合も、各列はＹ方向に沿っている。また、複数の発光装置１３０の配列方向（Ｙ方向）における隣接する発光装置１３０の間隔は、同じ間隔であってもよいし、異なる間隔であってもよい。本実施の形態では、複数の発光装置１３０は、基板１２０上にＹ方向に沿って一列に配列されている。また、複数の発光装置１３０は、Ｙ方向において等間隔で配置されている。基板１２０上に配置される発光装置１３０の数は、特に限定されない。基板１２０上に配置される発光装置１３０の数は、筐体１１０の開口部により規定される発光領域（発光面）の大きさに基づいて適宜設定される。

複数の発光装置１３０は、発光素子１３１と、光束制御部材１３２とをそれぞれ有する。複数の発光装置１３０は、発光素子１３１から出射される光の光軸（後述する発光素子１３１の光軸ＯＡ）が、基板１２０の表面に対する法線に沿うようにそれぞれ配置されている。

発光装置１３０から出射された光線のうち、発光装置１３０の配光特性における最大光度の７０％以上の光度を示す光線は、第１斜面１１２に到達する。このように、配光特性における最大光度の７０％以上の光度を示す光線を、第１斜面１１２で反射された後に光拡散部材１４０へ到達するようにすることで、発光装置１３０からの出射光を効率よく光拡散部材１４０の照明光として利用し、明るく、均斉度の高い面光源装置が得られる。「最大光度の７０％以上の光度を示す光線が第１斜面１１２に到達する」とは、発光装置１３０における出射面１５４から出射された光線が、底面１１１で一回反射した後に第１斜面１１２に到達する場合と、底面１１１で反射することなく、第１斜面１１２に到達する場合と、を含む概念である。このように、最大光度の７０％以上の光度を示す光線は、第１斜面１１２を経由して光拡散部材１４０へ到達することが必要である。最大光度の７０％以上の光度を示す光線が底面１１１で反射され、第１斜面１１２へ到達せずに光拡散部材１４０を照明した場合、底面１１１での反射光によって発光装置１３０近傍を照らすこととなり、その位置に明部を生じさせる要因となる。また、本実施の形態において最大光度の７０％以上の光度を示す光線は、光軸ＯＡに対する角度が大きな光であるため、直接、光拡散部材１４０へ到達すると入射角が大きくなるため光拡散部材１４０を明るく照明することができず、光利用効率の悪いものとなる可能性がある。第１斜面１１２で反射させることにより、面光源装置１００の発光面において光量不足となりやすい外縁領域の照明光として利用することができ、光拡散部材１４０への入射角が小さくなるため光拡散部材１４０を効率よく照明することができる。

最大光度の７０％以上の光度が示される角度範囲のうち光軸ＯＡに対して最も大きな角度の光線は、第１斜面１１２に直接到達するか、または底面１１１に一回反射した後に第１斜面１１２に到達することは、例えば以下の方法で確認できる。まず、光軸ＯＡに沿う方向を０°とした場合の発光装置１３０の配光特性を調べる。次いで、最大高度の７０％の光度の光線であって、光軸ＯＡに対する角度が最大の光線の当該光軸ＯＡに対する光線の角度θを求める。次いで、面光源装置１００の断面図を作成し、出射面１５４の光拡散部材１４０側の端部から角度θの直線を描いた場合、当該直線が第１斜面１１２に到達するか、または、一回底面１１１で反射した後に第１斜面１１２に到達するか否かにより確認できる。なお、出射面１５４の底面１１１側の端部から角度θの直線を描いた場合、当該直線が第１斜面１１２に到達するか、または、一回底面１１１で反射した後に第１斜面１１２に到達することが好ましい。
なお、この確認では、発光装置から−９０°以下および＋９０°以上の方向への出射光の光度を測定された配光特性データを用いることとする。

また、発光装置１３０から出射される光線のうち最大光度の光線（以下単に「最大光度の光線」ともいう）は、光軸ＯＡに沿う方向を０°とした場合に、８５〜９５°で出射されることが好ましい。最大光度の光線の出射角が上記範囲内にあれば、最大光度の光線を第１斜面１１２に直接到達させることができる。また、光軸ＯＡ（Ｚ軸）およびＸ軸を含む断面において、光軸ＯＡに沿う方向を０°とし、一方の第１傾斜面１１２側の角度をプラスの角度とし、他方の第１傾斜面１１２側の角度をマイナスの角度とした場合、−６０〜６０°の範囲内で出射される光線の光度は、最大光度の光線の光度に対して５％未満であることが好ましく、３％未満であることがより好ましい。また、発光装置１３０の直上は照明光の光拡散部材１４０への入射角が小さく、かつ発光装置１３０から照明位置までの距離が短いことにより、わずかな光でも明るくなりやすい。そのため、大きな面光源装置１００を得るためには、発光装置１３０から遠方の発光面へ光を到達させるようにすることで、発光装置１３０の近傍を照らす光は極力抑えることが好ましい。発光素子１３１からの出射光すべてを発光装置１３０から側方へ向かわせることは困難であり、光束制御部材１３２によって制御しきれず直上方向へ漏れ出る光や基板１２０で反射する光等が存在するため、発光装置１３０直上を照らす光は少なからず存在する。

また、図２Ｂに示されるように、複数の発光装置１３０の配列方向（Ｙ方向）に対して垂直な断面において、発光素子１３１の光軸ＯＡと、最大光度の光線とのなす角度を第１角度θ１とする。また、発光素子１３１の光軸ＯＡと、発光素子１３１の発光中心と底面１１１に対して反対側の第１斜面１１２の端部とを繋ぐ直線とのなす角度を第２角度θ２とする。この場合、第１角度θ１は、第２角度θ２より大きい。これにより、最大光度の光線は、確実に第１斜面１１２に直接到達する。第１角度が第２角度よりも小さい場合、最大光度の光線は、直接光拡散部材１４０に到達してしまう。面光源装置１００の厚みが厚い場合と比較して厚みが薄い場合には、光線が光拡散部材１４０上の発光面において発光装置１３０に近い位置で出射しやすい。また、大型化した面光源装置１００では、最大光度の光線が直接光拡散部材１４０に到達した場合に入射角が大きくなるため、最大光度を示す光線でありながら光拡散部材１４０の発光面上輝度への貢献度が低くなる。このため、光拡散部材１４０上の均斉度および光利用効率の高い薄型化または大型化された面光源装置１００を得ることができない。

発光素子１３１は、面光源装置１００（および発光装置１３０）の光源である。発光素子１３１は、基板１２０上に配置されている。発光素子１３１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光素子１３１から出射される光の色は、適宜設定できる。発光素子１３１から出射される光の色は、白色であってもよいし、青色であってもよい。本実施の形態では、発光素子１３１から出射される光の色は、白色である。発光素子１３１の光軸ＯＡと、基板１２０の表面に対する法線とは、平行である。

光束制御部材１３２は、発光素子１３１から出射された光の配光を制御する。光束制御部材１３２は、その中心軸ＣＡが発光素子１３１の光軸ＯＡに一致するように、発光素子１３１の上に配置されている（図２Ｂ参照）。「発光素子１３１の光軸ＯＡ」とは、発光素子１３１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１３２の中心軸ＣＡ」とは、例えば２回対称の対称軸を意味する。

光束制御部材１３２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。たとえば、光束制御部材１３２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）などの光透過性樹脂、またはガラスである。

図３は、光束制御部材１３２の断面図である。図３に示されるように、光束制御部材１３２は、入射面１５１と、裏面１５２と、２つの反射面１５３と、２つの出射面１５４とを有する。なお、本実施の形態では、上記構成に加え、４つの脚部１５７をさらに有する。

入射面１５１は、発光素子１３１から出射された光を光束制御部材１３２の内部に入射させる。入射面１５１は、光軸ＯＡと交わるように、光束制御部材１３２の裏側（基板１２０および発光素子１３１側）に配置されている。入射面１５１の形状は、上記の機能を発揮できれば適宜設定できる。入射面１５１の形状は、平面であってもよいし、裏面１５２に開口した凹部の内面であってもよい。本実施の形態では、入射面１５１の形状は、平面である。入射面１５１を取り囲むように、脚部１５７が配置された裏面１５２が形成されている。

２つの反射面１５３は、入射面１５１を挟んで発光素子１３１と反対側である光束制御部材１３２の表側（光拡散部材１４０側）に配置されている。２つの反射面１５３は、入射面１５１で入射した光の少なくとも一部を、発光素子１３１の光軸ＯＡと略垂直であり、かつ互いに略反対向きである方向（いずれもＸ軸に沿う方向）に反射させる。２つの反射面１５３は、光軸ＯＡから離れるにつれ、Ｘ軸から離れるようにそれぞれ形成されている。具体的には、２つの反射面１５３は、発光素子１３１の光軸ＯＡから端部（出射面１５４）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（Ｘ軸に沿うように）それぞれ形成されている。発光素子１３１から出射され、入射面１５１で入射した光のうち一部の光は、反射面１５３で反射して出射面１５４に向けて進行する。また、発光素子１３１から出射され、入射面１５１で入射した光のうち他の一部の光（具体的には、発光素子１３１の発光面の外縁部から出射された光）には、反射面１５３で反射することなく、出射面１５４から光束制御部材１３２の外部に向けて出射される光成分も含まれる。

２つの出射面１５４は、裏面１５２および反射面１５３を繋ぐように配置されている。出射面１５４は、入射面１５１で入射した光を外部に出射させる。出射面１５４は、光軸ＯＡと略平行な面である。出射面１５４は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。「光軸ＯＡと略平行」とは、第１仮想断面において、光軸ＯＡに平行な直線と出射面１５４とのなす角度のうち小さい角度が０〜３°以下であることを意味する。なお、出射面１５４が曲面の場合には、当該角度は、光軸ＯＡと、出射面１５４の光軸ＯＡおよびＸ軸を含む断面における曲線の接線とのなす角度のうち小さい角度を意味する。本実施の形態では、出射面１５４は、光軸ＯＡおよびＸ軸を含む断面において、光軸ＯＡから離れるにつれて、裏側に向かうように形成された平面である。

４つの脚部１５７は、裏面１５２から裏側に突出している略円柱状の部材である。脚部１５７は、発光素子１３１に対して適切な位置に光束制御部材１３２を支持する（図２Ｂ参照）。脚部１５７を、基板１２０に形成した穴部に嵌合させて位置決めに用いてもよい。また、脚部１５７は、光学的に悪影響が及ばないように考慮された上で、光束制御部材１３２を基板１２０に安定して固定できればよく、脚部１５７の位置、形状および数は適宜設定される。本実施の形態では、脚部１５７は、Ｘ方向において、入射面１５１および出射面１５４の間にそれぞれ２つずつ、合計４つ配置されている。

光拡散部材１４０は、筐体１１０の開口部を塞ぐように配置されている。光拡散部材１４０は、光透過性および光拡散性を有する板状の部材であり、発光装置１３０からの出射光を拡散させつつ透過させる。光拡散部材１４０は、面光源装置１００の発光面となり得る。光拡散部材１４０には、光拡散板や光学シートなどが含まれる。

光拡散部材１４０の材料は、発光装置１３０からの出射光を拡散させつつ透過させ得るものであれば適宜選択できる。光拡散部材１４０の材料の例には、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が含まれる。光拡散性を付与するため、光拡散部材１４０は、光拡散部材１４０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１４０の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。

本実施の形態に係る面光源装置１００では、各発光素子１３１から出射された光は、光束制御部材１３２により光拡散部材１４０の広範囲を照らすように、特に発光素子１３１の光軸ＯＡに対して略垂直方向で、かつ互いに略反対向きである２つの方向（図３におけるＸ軸に沿う２つの方向）に向かう光に変えられて出射される。各光束制御部材１３２から出射された光線のうち、大部分の光線は第１斜面１１２で反射され、さらに光拡散部材１４０により拡散されて、外部に出射される。それにより、面光源装置１００の輝度ムラを抑制できる。

次に、本実施の形態の発光装置１３０の配光特性について調べた。図４は、光軸ＯＡおよびＸ軸を含む断面において、発光装置１３０から出射される光線の角度と、当該光の相対光度との関係を示すグラフである。図４の横軸は、光軸ＯＡに沿う方向を０°とした場合の角度（°）を示している。図４の縦軸は、ピーク光度を１００％としたときの相対光度（％）を示している。

図４に示されるように、本実施の形態に係る面光源装置１００の発光装置１３０では、光軸ＯＡおよびＸ軸を含む断面において、光軸ＯＡに沿う方向を０°とした場合、約９０°の方向に向かう光線の光度が最も高かった。また、光軸ＯＡおよびＸ軸を含む断面において、光軸ＯＡに沿う方向を０°とし、一方の第１傾斜面１１２側の角度をプラスの角度とし、他方の第１傾斜面１１２側の角度をマイナスの角度とした場合、−６０〜６０°の範囲内にある光線の光度は、ピークの光度に対して１．５％以下であり、−５０〜５０°の範囲で観察される光度はピークの光度に対して１％未満であった。

次に、発光装置１３０から所定の出射角で出射された光が光拡散部材１４０のどの位置に到達するかについて調べた。図５は、光軸ＯＡおよびＸ軸を含む断面における、光拡散部材１４０上における光軸ＯＡからの距離（ｍｍ）と、第１斜面１１２の底面１１１に対する傾斜角度（°）と、光拡散部材１４０上における輝度（ｃｄ／ｍ^２）との関係を示している。図５の横軸は、光拡散部材１４０上における光軸ＯＡからの距離（ｍｍ）である。図５の右側に示される第１縦軸は、光拡散部材１４０上における輝度（ｃｄ／ｍ^２）である。図５の左側に示される第２縦軸は、底面１１１に対する第１斜面１１２の傾斜角度（°）である。

図５の曲線は、発光装置１３０から第１斜面１１２で反射されることなく光拡散部材１４０に直接到達した光線のみにより光拡散部材１４０が照らされたと仮定したときの、光拡散部材１４０上における光軸ＯＡからの距離（横軸）と、その点における輝度（右側の第１縦軸）を示している。

前述したように、発光素子１３１から出射された光のうち、一部の光は、反射面１５４から光束制御部材１３２の外部に向けて出射される。よって、図５の曲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、発光装置１３０から出射され、直接光拡散部材１４０に到達した光による輝度分布は、発光装置１３０の直上部分が最も明るくなり、光軸ＯＡから離れるにつれて暗くなる。

図５の白三角のシンボル、黒四角のシンボルおよび黒丸のシンボルは、第１斜面１１２の傾斜角度を変化させたときの、光線の到達位置の変化を示している。白三角のシンボルは、光軸ＯＡに対する角度が９０°で発光装置１３０から出射された光線についての、第１斜面１１２の傾斜角度（左側の第１縦軸）と、光拡散部材１４０上の到達位置（横軸）との関係を示している。黒四角のシンボルは、光軸ＯＡに対する角度が９４°で発光装置１３０から出射された光線についての、第１斜面１１２の傾斜角度（左側の第１縦軸）と、光拡散部材１４０上の到達位置（横軸）との関係を示している。黒丸のシンボルは、光軸ＯＡに対する角度が８７°で発光装置１３０から出射された光線についての、第１斜面１１２の傾斜角度（左側の第１縦軸）と、光拡散部材１４０上の到達位置（横軸）との関係を示している。なお、発光装置１３０から出射された最大光度の光線（出射角：約９０°）の光度の７０％の光度の光線の出射角が、８７°および９４°である。すなわち、図５の白三角のシンボル、黒四角のシンボルおよび黒丸のシンボルは、それぞれ、最大光度の７０％の光度の光線の到達位置、略最大光度の光線の到達位置、最大光度の７０％の光度の光線の到達位置を示している。第１斜面１１２の傾斜角度は、基板１２０に対して５．１°、６．０°、７．０°、７．５°、８．０°、９．０°、１０．０°、１２．０°、１５．０°、２０．０°とした。

白三角のシンボル、黒四角のシンボルおよび黒丸のシンボルに示されるような、発光装置１３０から大きい出射角度で出射された光は、第１斜面１１２で反射されて光拡散部材１４０に到達する。このような第１斜面１１２の反射光は、図５において曲線で示される輝度分布の輝度が低い領域の全体に到達することが好ましい。このような観点からは、図５において破線で示すように、第１斜面１１２の傾斜角度は、７〜９°の範囲内であることが好ましい。第１斜面１１２の傾斜角度が７〜９°の範囲内であると、発光装置１３０から光拡散部材１４０に直接到達した光と、発光装置１３０から第１斜面１１２を介して光拡散部材１４０に到達した光とにより、光拡散部材１４０を均一に照らすことができる。また、発光装置１３０から基板１２０を介して光拡散部材１４０に到達した光は、光拡散部材１４０において、発光装置１３０から直接到達する光が多い領域と、第１斜面１１２を介して到達する光が多い領域との間の領域に到達しやすい。これにより、光拡散部材１４０は、より均一に照らされることとなる。

次に、本実施の形態に係る面光源装置１００における輝度分布について調べた。輝度の測定には、１つの発光素子１３１のみを点灯させた面光源装置１００を用いた。また、使用した面光源装置１００の発光面（光拡散部材１４０）の大きさは５５インチとし、基板１２０に対する第１斜面１１２の角度は７°とし、基板１２０と光拡散部材１４０との距離は３０ｍｍとし、光拡散部材１４０として厚さ２ｍｍの拡散板、その上にプリズムシート２枚および拡散シート１枚を順に配置して使用した。また、比較のため、第１斜面１１２を有さない比較例１の面光源装置と、基板１２０に対する第１斜面１１２の角度が１５°の比較例２の面光源装置と、についても輝度分布を調べた。

図６Ａは、本実施の形態に係る面光源装置１００の結果を示す図であり、図６Ｂは、比較例１に係る面光源装置の結果を示す図であり、図６Ｃは比較例２に係る面光源装置の結果を示す図である。図６Ａ〜Ｃの左右方向は、発光装置１３０の配列方向に垂直な方向である。

図６Ａ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、発光装置１３０の配列方向に垂直な方向において、輝度が均一であった。これは、前述したように、発光装置１３０から光拡散部材１４０に直接到達した光が発光装置１３０の直上近傍に照射され、発光装置１３０から第１斜面１１２を介した光が光拡散部材１４０の発光装置１３０の直上近傍以外の領域に分配されて照射されるためと考えられる。

図６Ｂに示されるように、第１斜面１１２を有さない比較例１に係る面光源装置では、発光装置１３０の直上近傍のみの輝度が高かった。これは、筐体１１０が第１斜面１１２を有していないため、発光装置１３０の側方へ進行した光が光拡散部材１４０に有効に照射されなかったためと考えられる。

図６Ｃに示されるように、基板１２０に対する第１斜面１１２の角度θが１５°である比較例２に係る面光源装置では、発光装置１３０の直上と外縁部との間に暗部が生じた。これは、基板１２０に対する第１斜面１１２の角度が大きすぎたため、第１斜面１１２で反射した光線が外縁部近傍に集中して照射され、発光装置１３０の直上近傍と光拡散部材１４０の外縁部間の暗部を補う光が不足したためと考えられる。

なお、図７に示されるように、面光源装置２００の筐体２１０は、発光装置１３０の配列方向に垂直な断面において、第１斜面１１２の外側端部に光軸ＯＡに沿う側面２１４を有していてもよい。ここで、「光軸ＯＡに沿う」とは、光軸ＯＡと側面２１４とが平行な場合と、光軸ＯＡに対して側面２１４が傾斜した場合とを含む。側面２１４が光軸ＯＡに対して傾斜している場合、光軸ＯＡに対する側面２１４の角度は、３°未満であることが好ましい。側面２１４は、光拡散部材１４０（発光面）の外縁部や、特に四隅が暗部になりやすい場合、光拡散部材１４０の外縁部や四隅に到達する光線の量を増やすことができるため、有効である。

また、図８に示されるように、発光装置１３０の配列方向に垂直な断面において、第１斜面３１２が光軸ＯＡから離れるにつれて、光拡散部材１４０に近づくように傾斜する比較例に係る面光源装置３００が考えられる。この場合、第１斜面３１２は、光拡散部材１４０に対して凹の曲面である。発光装置１３０の配光特性において、最大光度の７０％以上の光度が示される角度範囲のうち光軸ＯＡに対して最も大きな角度の光線は、第１斜面３１２に到達する。そして、発光装置１３０の配列方向に対して垂直な断面において、発光素子１３１の光軸ＯＡに垂直な直線（光拡散部材１４０と平行な直線）と、最大光度の７０％以上の光度が示される角度範囲のうち光軸ＯＡに対して最も大きな角度の光線が到達する第１斜面３１２とのなす角度θ３は、発光素子１３１の光軸ＯＡに垂直な直線（光拡散部材１４０と平行な直線）と、発光素子１３１の発光中心と筐体３１０の開口部側の端部とを繋ぐ直線とのなす角度θ４より小さい。ここで、第１斜面３１２は曲面であるため、「θ３」は、発光素子１３１の光軸ＯＡに垂直な直線と、最大光度の７０％以上の光度が示される角度範囲のうち光軸に対して最も大きな角度の光線が到達する位置における接線と、のなす角度とする。このような筐体３１０を用いた比較例に係る面光源装置では、本願発明のようにシャープなピークを有する配光特性を示す発光装置１３０を用いても、本願発明の効果を得ることができない。光軸ＯＡから離れるにつれてθ３が連続して変化する筐体を有する面光源装置において、本願発明と同様の効果を得るためには、θ４よりθ３が大きいことが必要である。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る面光源装置１００、２００は、発光装置１３０から出射され、直接光拡散部材１４０に到達する光で光拡散部材１４０の中央部分を主として照らし、発光装置１３０から出射され、基板１２０で反射した光で光拡散部材１４０の中央部分よりもやや外側の部分を照らし、発光装置１３０から出射され、第１斜面１１２で反射した光で光拡散部材１４０の外側の部分を照らすため、全体として光拡散部材１４０を均一に照らすことができる。

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看板、一般照明などに適用できる。

１００、２００、３００ 面光源装置
１００’ 表示装置
１０７ 被照射部材
１１０、２１０、３１０ 筐体
１１１ 底面
１１２、３１２ 第１斜面
１１３ 第２斜面
１２０ 基板
１３０ 発光装置
１３１ 発光素子
１３２ 光束制御部材
１４０ 光拡散部材
１５１ 入射面
１５２ 裏面
１５３ 反射面
１５４ 出射面
１５７ 脚部
２１４ 側面
ＯＡ 光軸
ＣＡ 中心軸

Claims (6)

1. 開口部を有する箱状の筐体と、前記筐体内に配置された基板と、前記基板上に一方向に配列された複数の発光装置と、前記開口部を覆うように配置された光拡散部材とを有する面光源装置であって、
   前記複数の発光装置は、
   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それぞれ有し、
   前記筐体は、
   前記基板が配置された底面と、
   前記複数の発光装置の配列方向と平行に、かつ前記底面を挟んで両側に配置される斜面とを有し、
   前記斜面は、前記複数の発光装置の配列方向に対して垂直な断面において、前記底面から離れるにつれて、前記光拡散部材に近づくように傾斜し、
   前記発光装置の配光特性において、最大光度の７０％以上の光度が示される角度範囲のうち前記光軸に対して最も大きな角度の光線は、前記斜面に直接到達するか、または前記底面に一回反射した後に前記斜面に到達し、
   前記発光素子の光軸と、前記発光装置から出射された最大光度の光線とのなす第１角度は、前記発光素子の光軸と、前記発光素子の発光中心と前記開口部側の前記斜面の端部とを繋ぐ直線とのなす第２角度より大きい、
   面光源装置。
2. 前記複数の発光装置は、前記基板上に一列に配列されている、請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記２つの斜面は、それぞれ平面である、請求項１または請求項２に記載の面光源装置。
4. 前記光束制御部材は、
   前記発光素子の光軸と交わるように裏側に配置され、前記発光素子から出射された光を入射させる入射面と、
   表側に配置され、前記入射面で入射した光の一部を、前記発光素子の光軸と略垂直であり、かつ互いに略反対向きである方向にそれぞれ反射させる２つの反射面と、
   前記２つの反射面を挟んで、前記光軸に垂直な方向であって、かつ前記発光装置の配列方向に垂直な方向において互いに対向するように配置され、前記２つの反射面で反射された光および前記入射面で入射した光をそれぞれ外部に出射させる２つの出射面とを有する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源装置。
5. 前記発光素子の光軸と、前記基板の表面に対する法線とは、平行である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の面光源装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の面光源装置と、
   前記光拡散部材の上に配置された表示部材とを有する、表示装置。