JP2019096411A - 面光源装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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、筐体と、基板と、発光装置と、光拡散板と、を有する。筐体の斜面は、光軸から離れるにつれて、光拡散板に近づくように傾斜する。光軸を含む断面において、発光装置から出射され、光軸に対する角度の絶対値が０〜６０°の光の光度は、発光装置から出射される光の最大光度に対して１．５％以下であり、光軸を含む断面において、最大光度の７０％以上の光度の光が出射される角度範囲のうち、光軸に対して最大角度の絶対値をθとしたとき、出射面は、斜面の底面側端部を通り、かつ光軸と交わる直線と、光軸とのなす角度のうち、大きい角度がθ以上の直線と交わるように配置されている。【選択図】図５

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１参照）。

特許文献１に記載の面状発光装置（面光源装置）は、筐体と、筐体内に配置された支持板と、支持板の上に配置された実装基板と、実装基板の上に配置された複数の光放射用光源ユニット（発光装置）と、筐体の開口部を覆うように配置された拡散透過部と、を有する。光放射用光源ユニットは、スペーサと、スペーサの上に配置されたＬＥＤと、ＬＥＤの上に配置された光方向変換用光学素子と、を有する。

特許文献１に記載された面状発光装置では、ＬＥＤから出射された光は、光方向変換用光学素子によって、ＬＥＤの光軸方向、光軸に対して直交する方向、光方向変換用光学素子よりも実装基板の方向にそれぞれ進行するように制御される。光方向変換用光学素子よりも実装基板の方向に進行した光は、実装基板または支持板によって、拡散透過部に向けて反射される。これにより、特許文献１に記載の面状発光装置は、拡散透過部を均一に照らしている。

特開２００７−０４８８８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の面状発光装置では、光放射用光源ユニットの配置と、光放射用光源ユニットの配光特性との関係によって、拡散透過部の品位を悪化させることがある。例えば、光放射用光源ユニットを拡散透過部に近づけると、光放射用光源ユニットおよび拡散透過部の間隔が短くなるため、光放射用光源ユニットの直上部に明部が生じてしまうおそれがある。すなわち、従来の面光源装置では、発光装置の位置によって、拡散透過部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、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、前記基板上に配置された発光装置と、前記開口部を覆うように配置された光拡散板と、を有し、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配光を制御する光束制御部材と、を有し、前記筐体は、前記基板が配置された底面と、前記発光素子の光軸を含む断面において、前記光軸に対して前記底面より離れた位置に配置された斜面と、を有し、前記斜面は、前記光軸を含む断面において、前記光軸から離れるにつれて、前記光拡散板に近づくように傾斜し、前記光束制御部材は、前記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、前記入射面を囲うように配置され、前記光軸から離れる方向に延在した裏面と、表側に配置され、前記入射面で入射した光の一部を、前記光軸と略垂直の方向に反射させる反射面と、前記反射面および前記裏面を繋ぐように配置され、前記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外部に出射させる出射面と、を有し、前記光軸を含む断面において、前記発光装置から出射され、前記光軸に対する角度の絶対値が０〜６０°の光の光度は、前記発光装置から出射される光の最大光度に対して１．５％以下であり、前記光軸を含む断面において、前記最大光度の７０％以上の光度の光が出射される角度範囲のうち、前記光軸に対して最大角度の絶対値をθとしたとき、前記出射面は、前記斜面の前記底面側端部を通り、かつ前記光軸と交わる直線と、前記光軸とのなす角度のうち、大きい角度が前記θ以上の前記直線と交わるように配置されている。

本発明の表示装置は、本発明に係る面光源装置と、前記光拡散板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および表示装置は、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１の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１の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、発光装置における出射面の配置を説明するための模式図である。 図６Ａ、Ｂは、面光源装置における一部の光線の光路図である。 図７は、発光装置から出射される光の配光特性を示すグラフである。 図８Ａ、Ｂは、変形例に係る面光源装置の構成を示す断面図である。 図９Ａ〜Ｃは、実施の形態２の面光源装置の構成を示す図である。

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。

［実施の形態１］
（面光源装置の構成）
図１Ａ〜Ｃおよび図２Ａ〜Ｃは、実施の形態１の面光源装置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において光拡散板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および光拡散板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１０１’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状に形成されている。本実施の形態では、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仮想断面（光軸ＯＡを含む断面）において、光軸ＯＡから離れるにつれて、光拡散板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、光拡散板１４０側に凸の曲面であってもよいし、光拡散板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。第１斜面１１２が曲面の場合、「底面１１１に対する第１斜面１１２の傾斜角度」とは、「底面１１１に対する第１斜面１１２上の接線の傾斜角度」を意味する。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板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の大きさは小さくなる。

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、光軸ＯＡから離れるにつれて、光拡散板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４０〜５０°程度である。２つの第２斜面１１３は、平面であってもよいし、光拡散板１４０側に凸の曲面であってもよいし、光拡散板１４０に対して凹の曲面であってもよい。

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、光拡散板１４０に形成される発光領域の大きさに相当し、例えば４００ｍｍ×７００ｍｍである。この開口部は、光拡散板１４０により塞がれる。底面１１１の表面から光拡散板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の大きさは、発光装置１３０を配置でき、かつ、出射面１５４から出射された光線が到達しない大きさであれば、適宜に設定できる。本実施の形態では、Ｘ軸方向における基板１２０の長さは、Ｘ軸方向における光束制御部材１３２の長さと同じである。また、本実施の形態では、基板１２０は、所定の厚みを有している。基板１２０の厚みは、仮想断面において、最大高度の７０％以上の光度の光が出射される角度範囲のうち、光軸ＯＡに対する最大角度の絶対値をθ（以下、「最大角度の絶対値θ」ともいう）としたとき、第１斜面１１２の底面１１１側端部を通り、かつ光軸ＯＡと交わる直線および光軸ＯＡのなす角度のうち、大きい角度がθ以上となる直線Ｌ（図５参照）と、出射面１５４と、が交わる高さとなる厚みである。ここで「θ」の上限値は、１８０°であり、光度が検出される角度を意味する。

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。

複数の発光装置１３０の配列方向に対して垂直な仮想断面（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、光軸ＯＡに対する角度の絶対値が０〜６０°の光の光度は、発光装置１３０から出射される光の最大光度（以下、「最大光度」ともいう）に対して１．５％以下である。発光装置１３０から出射され、光軸ＯＡに対する角度の絶対値が０〜６０°の光の光度は、最大光度に対して１．０％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましい。発光装置１３０から出射され、光軸ＯＡに対する角度の絶対値が０〜６０°の光の光度が最大光度に対して１．５％以下であれば、発光装置１３０および光拡散板１４０との間隔が狭くなっても、発光装置１３０の直上部に明部が生じることがない。

最大光度に対して、光軸ＯＡに対する角度の絶対値が０〜６０°の光の光度は、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、最大高度と、光軸ＯＡに対する角度の絶対値が０〜６０°の光の光度と、を比較することで確認できる。

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、Ｃ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。本実施の形態では、「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。また、光軸ＯＡに対して入射面１５１より外側には、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（光拡散板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、光拡散版１４０に近づく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、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、複数の発光装置１３０の配列方向に対して垂直な仮想断面（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。

また、出射面１５４は、仮想断面において、最大高度の７０％以上の光度の光が出射される角度範囲のうち、光軸ＯＡに対する最大角度の絶対値をθとしたとき、第１斜面１１２の底面１１１側端部を通り、かつ光軸ＯＡと交わる直線と、光軸ＯＡとのなす角度のうち、大きい角度がθ以上の直線Ｌと交わるように配置されている。

４つの脚部１５７は、裏面１５２から裏側に突出した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３参照）。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。

光拡散板１４０は、筐体１１０の開口部を塞ぐように配置されている。光拡散板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。光拡散板１４０は、面光源装置１００の発光面となり得る。光拡散板１４０には、光拡散板や光学シートなどが含まれる。

光拡散板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。光拡散板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、光拡散板１４０は、光拡散板１４０の表面に微細な凹凸が形成されているか、または光拡散板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により光拡散板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、さらに光拡散板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の均斉度を高めることができる。

次に、本実施の形態の面光源装置１００における発光装置１３０の配光特性について調べた。図４は、仮想断面において、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（°）の絶対値を示している。図４の縦軸は、最大光度を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、本実施の形態の面光源装置１００における発光装置１３０は、仮想断面において、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に対する角度の絶対値が０〜６０°の範囲内にある光線の光度は、最大光度に対して１．５％以下であり、０〜５０°の範囲で観察される光度は、最大光度に対して１．０％未満であった。また、光度が検出できる光軸ＯＡに対する角度の絶対値は、１２０°であった。

次に、発光装置１３０の配置について調べた。図５は、発光装置１３０における出射面１５４の配置を説明するための模式図である。図５に示されるように、発光装置１３０（光束制御部材１３２）の出射面１５４は、第１斜面１１２の底面１１１側端部を通り、かつ光軸ＯＡと交わる直線と、光軸ＯＡとのなす角度のうち、大きい角度が最大角度の絶対値θ以上の直線Ｌと交わるように配置されている。本実施の形態では、前述の条件が満たされるように出射面１５４を配置するために、基板１２０によって出射面１５４（発光装置１３０）の高さを調整している。このような条件に合致するように、発光装置１３０を配置することで、出射面１５４から出射される光のうち、θより大きな角度で出射される光は、仮想断面において光軸ＯＡと底面１１１の第１斜面１１２側端部とを３等分したうち、第１斜面１１２側から２／３の領域に到達する。出射面１５４から出射され、底面１１１に到達した光は、光拡散板１４０に向けて反射する。

次に、本実施の形態に係る面光源装置１００のように、基板１２０を厚くした場合において、出射面１５４から出射された光線の光路について調べた。また、比較として、基板１２０を厚くしない比較例の面光源装置１００’についても同様に調べた。

図６Ａは、比較例の面光源装置１００’における一部の光線の光路を示しており、図６Ｂは、本実施の形態に係る面光源装置１００における一部の光線の光路を示している。なお、図６Ａに示された光線の出射角度と、図６Ｂに示された光線の出射角度とは、同じである。なお、面光源装置１００における基板１２０の表面から光拡散板１４０の裏面までの間隔は２８ｍｍであり、面光源装置１００’における基板１２０の表面から光拡散板１４０の裏面までの間隔は３０ｍｍとした。

図６Ａ、Ｂに示されるように、基板１２０が厚い本実施の形態の面光源装置１００（Ｐ２）における光線の底面１１１への到達位置は、基板１２０が薄い比較例の面光源装置１００’の場合（Ｐ１）よりも、光軸ＯＡから離れた位置であった。また、底面１１１で反射した光も、基板１２０が厚い本実施の形態の面光源装置１００（Ｐ２）では、基板１２０が薄い比較例の面光源装置１００’の場合（Ｐ１）よりも、光拡散板１４０の到達位置が光軸ＯＡから離れた位置であった。これは、比較例の面光源装置１００’と比較して、本実施の形態に係る面光源装置１００では、基板１２０が基板１２０’より厚く、出射面１５４から出射される位置が高くなった（光拡散板１４０側に位置している）ためと考えられる。

次に、面光源装置１００における光拡散板１４０上の輝度分布について調べた。図７は、光軸ＯＡおよびＸ軸を含む断面（仮想断面）において、光拡散板１４０上における光軸ＯＡからの距離（ｍｍ）と、光拡散板１４０上における相対輝度（％）との関係を示している。図７の横軸は、光拡散板１４０上における光軸ＯＡからの距離（ｍｍ）である。図７の縦軸は、光拡散板１４０上における相対輝度（％）である。図７の実線は、前述の比較例の面光源装置１００’であって、基板１２０の表面および光拡散板１４０の間隔が３０ｍｍの場合の結果を示しており、一点鎖線は、本実施の形態の面光源装置１００であって、基板１２０の表面および光拡散板１４０の間隔が２８ｍｍの場合の結果を示しており、点線は、本実施の形態の面光源装置１００であって、基板１２０の表面および光拡散板１４０の間隔が２７ｍｍの場合の結果を示している。

図７に示されるように、基板１２０の表面および光拡散板１４０の間隔を短くするほど、発光装置１３０の直上付近の輝度が相対的に低くなっていることが分かる。まず、発光装置１３０の直上の光拡散板１４０の中央部分では、基板１２０の表面と、光拡散板１４０との間隔が短くなることで、発光装置１３０が光拡散板１４０に近づくため、輝度が高くなると考えられる。一方、発光装置１３０の直上部分でない光拡散板１４０の外周部分では、出射面１５４から出射される出射位置が光拡散板１４０側に近づくことで、光拡散板１４０への到達位置が光軸ＯＡから離れた位置になると考えられる。ここで、発光装置１３０から出射され、光軸ＯＡに対する角度が小さい光の光度は、最大光度と比較してとても低い（図４参照）。よって、発光装置１３０と光拡散板１４０との間隔を短くしても、輝度は著しく高くならない。しかし、発光装置１３０から出射され、光軸ＯＡに対する角度が大きな光の光度は、とても高い（図４参照）。よって、発光装置１３０と光拡散板１４０との間隔を短くした場合、多くの光線の光拡散板１４０への到達位置が変化する。したがって、発光装置１３０の直上部分における輝度の増加量よりも、発光装置１３０から離れた外周部分における輝度の増加量が大きかったことにより、相対的に光拡散板１４０の中央部分の輝度が低くなり、逆に光拡散板１４０の外周部分の輝度が高くなったと考えられる。

［変形例］
次に、本実施の形態１の変形例の面光源装置２００、３００について説明する。図８Ａは、変形例１の面光源装置２００の模式的な断面図であり、図８Ｂは、変形例２の面光源装置２００の模式的な断面図である。なお、図８Ａ、Ｂにおける点Ｐ１は、前述した比較例の面光源装置１００’において、図８Ａ、Ｂと同じ出射角の光線の底面２１１への到達位置を示している。

［変形例１］
実施の形態１の変形例１に係る面光源装置２００は、筐体２１０および基板２２０の構成が実施の形態１に係る面光源装置１００と異なる。そこで、本変形例では、面光源装置１００と異なる構成について主として説明する。

図８Ａに示されるように、本変形例に係る面光源装置２００は、筐体２１０と、基板２２０と、発光装置１３０と、光拡散板１４０と、を有する。筐体２１０は、底面２１１と、２つの第１斜面１１２と、２つの第２斜面１１３と、を有する。

底面２１１は、第１底面２１２と、２つの第２底面２１３と、を有する。第１底面２１２は、基板１２０が配置される平板である。第１底面２１２の大きさは、基板１２０よりも大きく形成されていればよい。２つの第２底面２１３は、複数の発光装置１３０の配列方向と平行に、かつ第１底面２１２を挟んで両側に配置されている。第１底面２１２は、複数の発光装置１３０の配列方向に対して垂直な仮想断面において、光軸ＯＡから離れるにつれて、光拡散板１４０から離れるように傾斜している。第１底面２１１に対する第２底面２１２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。

また、本変形例の場合でも、仮想断面において、発光装置１３０から出射され、光軸ＯＡに対する角度の絶対値が０〜６０°の光の光度は、発光装置１３０から出射される光の最大光度に対して１．５％以下であり、仮想断面において、最大光度の７０％以上の光度の光が出射される角度範囲のうち、光軸ＯＡに対して最大角度の絶対値をθとしたとき、出射面１５４は、第１斜面１１２の底面２１１側端部を通り、かつ光軸ＯＡと交わる直線と、光軸ＯＡとのなす角度のうち、大きい角度がθ以上の直線Ｌと交わるように配置されている。

前述した第１底面２１２に対する第２底面２１３の傾斜角度と、基板２２０の厚みとは、出射面１５４が前記直線Ｌと交わるように配置されれば、適宜に設定できる。例えば、第１底面２１２に対する第２底面２１３の傾斜角度を大きくして、基板２２０を薄く形成してもよい。また、第１底面２１２に対する第２底面２１３の傾斜角度を小さくして、基板２２０を厚く形成してもよい。

この場合、第２底面２１３が斜面である本実施の形態の面光源装置２００（Ｐ３）における光線の底面２１１への到達位置は、底面１１１が平面である比較例の面光源装置１００’の場合（Ｐ１）よりも、光軸ＯＡから離れた位置であった。

これにより、θ以上の角度で発光装置１３０から出射される光線は、θより大きな角度で出射される光は、仮想断面において光軸ＯＡと底面２１１の第１斜面１１２側端部とを３等分したうち、第１斜面１１２側から２／３の領域に到達する。このように配置されることにより、発光装置１３０から出射される光線を光軸ＯＡから離れた位置の底面２１１に到達させることができ、底面２１１の傾斜方向と反射特性に応じて、底面２１１での反射光を比較例の面光源装置１００’よりも光軸ＯＡから離れた位置の拡散板１４０上へ到達させて、従来の面光源装置１００’と比較して光拡散板１４０上における輝度を均一にできる。

［変形例２］
実施の形態１の変形例２に係る面光源装置３００は、筐体３１０の構成が実施の形態１の変形例１に係る面光源装置２００と異なる。そこで、本変形例では、面光源装置２００と異なる構成について主として説明する。

図８Ｂに示されるように、本変形例に係る面光源装置３００は、筐体３１０と、基板２２０と、発光装置１３０と、拡散板１４０と、を有する。筐体３１０は、底面３１１と、２つの第１斜面３１３と、２つの第２斜面１１３と、を有する。

底面３１１は、第１底面２１２と、２つの第２底面３１２と、を有する。第１底面２１２は、基板１２０が配置される平板である。２つの第２底面３１２は、複数の発光装置１３０の配列方向と平行に、かつ第１底面２１２を挟んで両側に配置されている。第２底面３１２は、複数の発光装置１３０の配列方向に対して垂直な仮想断面において、光軸ＯＡから離れるにつれて、光拡散板１４０から離れるように傾斜している。本実施の形態では、第２底面３１２は、仮想断面において、光拡散板１４０側に凹の曲面である。

第１斜面３１３は、複数の発光装置１３０の配列方向と平行に、かつ第２底面３１２を挟んで両側に配置されている。また、仮想断面において、第１斜面３１３は、光軸ＯＡから離れるにつれて、光拡散板１４０に近づくように傾斜している。本実施の形態では、第１斜面３１３は、仮想断面において、光拡散板１４０側に凹の曲面である。

第２底面３１２と、第１斜面３１３とは、滑らかに接続されていてもよいし、不連続的に接続されていてもよい。第２底面３１２および第１斜面３１３が滑らかに接続されている場合、「第１斜面３１３の底面３１１側端部」とは、仮想断面において、第１斜面３１３の外側から接線を引いた場合に、当該接線の傾きがゼロ「０」になる部分を意味する。

この場合、第２底面３１２が曲面である本実施の形態の面光源装置３００（Ｐ４）における光線の底面３１１への到達位置は、底面１１１が平面である比較例の面光源装置１００’の場合（Ｐ１）よりも、光軸ＯＡから離れた位置であった。

また、本変形例の場合でも、仮想断面において、発光装置１３０から出射され、光軸ＯＡに対する角度の絶対値が０〜６０°の光の光度は、発光装置１３０から出射される光の最大光度に対して１．５％以下であり、仮想断面において、最大光度の７０％以上の光度の光が出射される角度範囲のうち、光軸ＯＡに対して最大角度の絶対値をθとしたとき、出射面は、第１斜面３１３の底面３１１側端部を通り、かつ光軸ＯＡと交わる直線と、光軸ＯＡとのなす角度のうち、大きい角度がθ以上の直線Ｌと交わるように配置されている。

前述した第１底面２１２に対する第２底面２１３の傾斜角度と、基板２２０の厚みとは、出射面１５４が前記直線Ｌと交わるように配置されれば、適宜に設定できる。例えば、第１底面２１２に対する第２底面３１２の傾斜角度を大きくして、基板２２０を薄く形成してもよい。また、第１底面２１２に対する第２底面３１２の傾斜角度を小さくして、基板２２０を厚く形成してもよい。

これにより、θ以上の角度で発光装置１３０から出射される光線は、θより大きな角度で出射される光は、仮想断面において光軸ＯＡと底面３１１の第１斜面３１３側端部との間を３等分したうち、第１斜面３１３側から２／３の領域に到達する。このように配置されることにより、発光装置１３０から出射される光線を光軸ＯＡから離れた位置の底面３１１に到達させることができ、底面３１１の傾斜方向および反射特性に応じて、底面３１１での反射光を比較例の面光源装置１００’よりも光軸ＯＡから離れた位置の光拡散板１４０上へ到達させて、従来の面光源装置と比較して光拡散板上における輝度を均一にできる。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る面光源装置１００、２００、３００では、基板１２０を厚くするか、底面２１１、３１１の形状を変更することで、出射面１５４から出射される光線の底面１１１における到達位置を光軸ＯＡから遠くにすることで、発光装置１３０の直上部分の光度と、発光装置１３０の外周部分の光度との差を小さくできる。よって全体として光拡散板１４０を均一に照らすことができる。

［実施の形態２］
実施の形態２の面光源装置４００は、平面視形状が円形である点において、実施の形態１の面光源装置１００と異なる。そこで、以下の説明では、面光源装置４００を構成する部材の形状を主として説明する。

図９Ａ〜Ｃは、実施の形態２の面光源装置４００の構成を示す図である。図９Ａは、面光源装置４００において光拡散板１４０を外した平面図であり、図９Ｂは、面光源装置４００の断面図であり、図９Ｃは、光束制御部材４３２の断面図である。図９Ａ〜Ｃに示されるように実施の形態２の面光源装置４００は、面光源装置４００は、筐体４１０と、基板４２０と、発光素子１３１および光束制御部材４３２を含む複数の発光装置４３０と、光拡散板１４０と、を有する。本実施の形態において、筐体４１０、基板４２０、光束制御部材４３２および光拡散板１４０の平面視形状は、いずれも円形である。

筐体４１０は、底面４１１と、斜面４１２と、を有する。底面４１１の平面視形状は、円形である。斜面４１２は、発光素子１３１の光軸ＯＡを含む断面において、光軸ＯＡに対して底面４１１より離れた位置に配置されている。斜面４１２は、光軸ＯＡを含む断面において、光軸ＯＡから離れるにつれて、光拡散板１４０に近づくように傾斜している。

光軸ＯＡを含む断面において、斜面４１２は、直線状であってもよいし、光拡散板１４０側に凸の曲線状であってもよいし、光拡散板１４０側に凹の曲線状であってもよい。本実施の形態では、光軸ＯＡを含む断面において、斜面４１２は、直線状である。すなわち、本実施の形態では、斜面４１２は、逆円錐台形状の側面の形状である。

光束制御部材４３２は、入射面４５１と、裏面４５２と、反射面４５３と、出射面４５４と、脚部１５７と、を有する。入射面４５１と、裏面４５２と、反射面４５３と、出射面４５４と、脚部１５７と、は、いずれも光束制御部材４３２の中心軸を回転軸とした回転対称（円対称）である。

光軸ＯＡを含む断面において、発光装置４３０から出射され、光軸ＯＡに対する角度の絶対値が０〜６０°の光の光度は、発光装置４３０から出射される光の最大光度に対して１．５％以下である。また、光軸ＯＡを含む断面において、最大光度の７０％以上の光度の光が出射される角度範囲のうち、光軸ＯＡに対して最大角度の絶対値をθとしたとき、出射面４５４は、斜面４１２の底面４１１側端部を通り、かつ光軸ＯＡと交わる直線と、光軸ＯＡとのなす角度のうち、大きい角度が前記θ以上の直線Ｌと交わるように配置されている。

（効果）
本実施の形態の面光源装置４００は、実施の形態１の面光源装置１００と同様の効果を有する。

なお、特に図示していないが、本実施の形態においても、底面は、第１底面と、第２底面と、を有していてもよい。この場合、第２底面は、光軸ＯＡを含む断面において、光軸ＯＡから離れるにつれて、光拡散板１４０から離れるように傾斜する。すなわち、第２底面は、円錐台形状の側面形状となる。また、光軸ＯＡを含む断面において、第２底面および斜面は、光拡散板１４０側に凹の曲線状であってもよい。

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、１００’、２００、３００、４００ 面光源装置
１０１’ 表示装置
１０７ 被照射部材
１１０、２１０、３１０、４１０ 筐体
１１１、２１１、３１１、４１１ 底面
１１２、３１３ 第１斜面
１１３ 第２斜面
１２０、２２０、４２０ 基板
１３０、４３０ 発光装置
１３１ 発光素子
１３２、４３２ 光束制御部材
１４０ 光拡散板
１５１、４５１ 入射面
１５２、４５２ 裏面
１５３、４５３ 反射面
１５４、４５４ 出射面
１５７ 脚部
２１２ 第１底面
２１３、３１２ 第２底面
４１２ 斜面
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、
   前記基板上に配置された発光装置と、
   前記開口部を覆うように配置された光拡散板と、を有し、
   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配光を制御する光束制御部材と、を有し、
   前記筐体は、
   前記基板が配置された底面と、
   前記発光素子の光軸を含む断面において、前記光軸に対して前記底面より離れた位置に配置された斜面と、を有し、
   前記斜面は、前記光軸を含む断面において、前記光軸から離れるにつれて、前記光拡散板に近づくように傾斜し、
   前記光束制御部材は、
   前記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、
   前記入射面を囲うように配置され、前記光軸から離れる方向に延在した裏面と、
   表側に配置され、前記入射面で入射した光の一部を、前記光軸と略垂直の方向に反射させる反射面と、
   前記反射面および前記裏面を繋ぐように配置され、前記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外部に出射させる出射面と、を有し、
   前記光軸を含む断面において、前記発光装置から出射され、前記光軸に対する角度の絶対値が０〜６０°の光の光度は、前記発光装置から出射される光の最大光度に対して１．５％以下であり、
   前記光軸を含む断面において、前記最大光度の７０％以上の光度の光が出射される角度範囲のうち、前記光軸に対して最大角度の絶対値をθとしたとき、前記出射面は、前記斜面の前記底面側端部を通り、かつ前記光軸と交わる直線と、前記光軸とのなす角度のうち、大きい角度が前記θ以上の前記直線と交わるように配置されている、
   面光源装置。
2. 前記発光装置は、前記基板上に一方向に複数配置され、
   前記斜面は、前記複数の発光装置の配列方向と平行に、前記底面を挟んで両側に配置され、かつ前記複数の発光装置の配列方向に対して垂直な仮想断面において、前記光軸から離れるにつれて、前記光拡散板に近づくように傾斜しており、
   前記反射面は、表側に配置され、前記入射面で入射した光の一部を、前記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ように２つ配置され、
   前記出射面は、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、かつ前記仮想断面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ように２つ配置されている、
   請求項１に記載の面光源装置。
3. 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２に記載の面光源装置。
4. 前記２つの斜面は、それぞれ平面である、請求項２または請求項３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、
   前記光拡散板の上に配置された表示部材と、を有する、
   表示装置。

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