JP2022072872A - 面光源装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光素子に対して１つの光束制御部材を用いる面光源装置および表示装置であって、発光素子が均等の間隔で配置されていることが前提とされない面光源装置および表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】面光源装置は、基板上に配置された複数の発光素子と、前記複数の発光素子からの光の配光を制御するための複数の光束制御部材と、前記複数の光束制御部材から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、を有する。前記複数の光束制御部材は、それぞれ、前記複数の発光素子のうちの２つ以上の発光素子の上に配置され、前記２つ以上の発光素子からの光の配光を制御する。１つの前記光束制御部材の下に配置された隣接する２つの前記発光素子の中心間距離Ｄ１と、隣接する２つの前記光束制御部材の下にそれぞれ配置された隣接する２つの前記発光素子の中心間距離Ｄ２とは異なる。
【選択図】図４

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、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ている。また、発光素子は広い範囲に光を照射するために数多く配置されることがある。

特許文献１は、複数の発光素子（ミニＬＥＤ）上に配置された光束制御部材（マイクロアレイレンズ）を有する表示装置を開示している。このマイクロアレイレンズでは複数のレンズが支持プレートによって連なっており、基板に配置された多数の発光素子上に１つのマイクロアレイレンズが配置される。このようにすることで個々の発光素子上に個々のレンズを配置する必要がなく、実装時のハンドリング性が良好になり実装が容易になる。

中国特許出願公開第１１０２０８９８４号明細書

上記のような表示装置では、一般的に、光を均等に出射するために複数の発光素子が均等の間隔で配置されている。しかしながら、複数の発光素子の間隔を固定すると、設計の自由度が下がり、細かな設計変更に柔軟に対応できないことがある。たとえば、複数の発光素子を所定の間隔で配置することを前提とした場合、表示装置や面光源装置のサイズを大きくすれば発光素子の数を必ず多くしなければならず、コストが増大してしまう。また、複数の発光素子の間隔を固定すると、表示装置または面光源装置のサイズによっては、表示装置または面光源装置に合うように複数の発光素子を適切に配置できないこともある。

一方で、特許文献１に記載されているような光束制御部材（マイクロアレイレンズ）を用いる場合であって、複数の発光素子の間隔を変更するときは、複数のレンズの間隔を変更した光束制御部材（マイクロアレイレンズ）を製造しなおさなければならず、コストが増大してしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の発光素子に対して１つの光束制御部材を用いる面光源装置および表示装置であって、発光素子が均等の間隔で配置されていることが前提とされない面光源装置および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、基板上に配置された複数の発光素子と、前記複数の発光素子からの光の配光を制御するための複数の光束制御部材と、前記複数の光束制御部材から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、を有し、前記複数の光束制御部材は、それぞれ、前記複数の発光素子のうちの２つ以上の発光素子の上に配置され、前記２つ以上の発光素子からの光の配光を制御し、１つの前記光束制御部材の下に配置された隣接する２つの前記発光素子の中心間距離Ｄ１と、隣接する２つの前記光束制御部材の下にそれぞれ配置された隣接する２つの前記発光素子の中心間距離Ｄ２とが異なる。

本発明の表示装置は、上記の面光源装置と、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。

本発明によれば、複数の発光素子に対して１つの光束制御部材を用いる面光源装置および表示装置であって、発光素子が均等の間隔で配置されていることが前提とされない面光源装置および表示装置を提供することができる。

図１Ａ、Ｂは、実施の形態に係る面光源装置および表示装置の構成を示す図である。 図２Ａ、２Ｂは、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、図２Ｂの部分拡大図である。 図４は、発光素子と光束制御部材との配置を示す図である。 図５Ａ～Ｃは、発光素子および光束制御部材の配置を変化させたときの輝度分布の変化を示す。 図６Ａ～Ｃは、発光素子および光束制御部材の配置を変化させたときの輝度分布の変化を示す。 図７Ａ、Ｂは、発光素子および光束制御部材の配置を変化させたときの輝度比率の変化を示す。 図８は、発光素子と光束制御部材との配置を示す図である。 図９Ａ～Ｇは、光束制御部材の構成を示す。 図１０Ａ～Ｇは、光束制御部材の構成を示す。 図１１Ａ、Ｂは光束制御部材中の光路図を示す。

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。以下の説明では、本発明に係る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表示部材１０２（例えば液晶パネル）と組み合わせることで、表示装置１００’として使用されうる（図１Ｂ参照）。

（面光源装置の構成）
図１Ａ、１Ｂは、本発明の実施の形態に係る面光源装置１００の構成を示す図である。図１Ａは、平面図であり、図１Ｂは、正面図である。図２Ａは、図１Ｂに示されるＡ－Ａ線の断面図であり、図２Ｂは、図１Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図であり、図３は、図２Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。

図１Ａ～３に示されるように、本実施の形態に係る面光源装置１００は、筐体１１０と、基板２０１上に配置された複数の発光素子１１１と、複数の発光素子１１１からの光の配光を制御するための複数の光束制御部材２００と、複数の光束制御部材２００から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板１２０とを有する。

図３に示されるように、発光素子１１１は、基板２０１上に配置されている。また、図２Ａに示されるように、本実施の形態では、複数の発光素子１１１は、Ｘ方向と、Ｘ方向に直交するＹ方向とに格子状に配列されている。すなわち、本実施の形態では、Ｘ方向に一列に配列された複数の発光素子１１１を含む発光素子の列が、互いに平行になるようにＹ方向に複数配置されている。なお、この後説明するように、複数の発光素子１１１の間隔は、均等ではない。

また、本実施の形態では、図２Ｂに示される底板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、特に限定されないが、例えば約４００ｍｍ×約７００ｍｍである。

発光素子１１１は、面光源装置１００の光源であり、基板２０１上に実装されている。発光素子１１１は、例えば白色発光ダイオードや青色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。また、発光素子１１１の種類は、特に制限されないが、天面および側面から光を出射する発光素子１１１（例えば、ＣＯＢ型発光ダイオード）などが、本発明の実施の形態に係る面光源装置１００において好適に用いられる。発光素子１１１のサイズは、特に制限されない。たとえば、発光素子１１１の発光面は、平面視したとき一辺が１ｍｍ以下の矩形である。

光束制御部材２００は、発光素子１１１から出射された光の配光を制御する光学部材であり、基板２０１上に固定されている。後述するように、光束制御部材２００は、複数の入射ユニット２１０を有し、光束制御部材２００は、各入射ユニット２１０（入射面２２０）の中心軸ＣＡが各発光素子１１１の光軸ＬＡに一致するように、複数の発光素子１１１の上に配置されている。なお、本実施の形態に係る光束制御部材２００において、光束制御部材２００の入射ユニット２１０（入射面２２０および第１反射面２２１）は回転対称である。この入射ユニット２１０の回転軸を「入射ユニット２１０、入射面３２０または第１反射面３２１の中心軸ＣＡ」という。また、「発光素子１１１の光軸ＬＡ」とは、発光素子１１１からの立体的な出射光束の中心の光線を意味する。発光素子１１１が実装された基板２０１と光束制御部材２００の裏面との間には、発光素子１１１から発せられる熱を外部に逃がすための隙間が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。

光束制御部材２００は、一体成形により形成されている。光束制御部材２００の材料は、所望の波長の光を通過させ得る材料であれば特に限定されない。たとえば、光束制御部材２００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。

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。通常、光拡散板１２０は、液晶パネルなどの表示部材１０２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。

基板２０１の表面と光拡散板１２０の下面との間の距離である光学距離ＯＤは、特に限定されない。本実施の形態に係る面光源装置１００は、非常に薄くすることが可能である。たとえば、光学距離ＯＤは、５ｍｍ以下である。

本実施の形態に係る面光源装置１００では、各発光素子１１１から出射された光は、光束制御部材２００により光拡散板１２０の所定の範囲を照らすように拡げられる。各光束制御部材２００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、本実施の形態に係る面光源装置１００は、面状の表示部材（例えば液晶パネル）１０２を均一に照らすことができる。

本発明は、光束制御部材２００と発光素子１１１との配置に特徴がある。光束制御部材２００と発光素子１１１との配置について図４を用いて説明する。

図４に示されるように、複数の光束制御部材２００は、それぞれ、複数の発光素子１１１のうちの２つ以上の発光素子１１１の上に配置され、これらの発光素子１１１からの光の配光を制御する。本実施の形態では、図４に示されるように、光束制御部材２００ａ～ｄのそれぞれの下には、４つの発光素子１１１が配置されている。

ここで図４に示されるように、本発明の面光源装置１００では、１つの光束制御部材２００の下に配置された隣接する２つの発光素子１１１の中心間距離Ｄ１と、隣接する２つの光束制御部材２００の下にそれぞれ配置された隣接する２つの発光素子１１１の中心間距離Ｄ２とが異なる。一般的には、面光源装置１００の発光面における輝度ムラを低減するために複数の発光素子１１１の配置は均等にすることが多いが、これは上述のように面光源装置１００の設計の自由度を下げる。本発明は、複数の発光素子１１１を均等に配置するという考えに縛られることなく、複数の発光素子１１１の配置を上記のように均等にしないことを特徴とする。

上記のように発光素子１１１を均等に配置しなければ、面光源装置１００の設計の自由度を上げられるが、一方で、面光源装置１００の発光面において輝度ムラが生じやすくなる。図５Ａ～Ｃ、図６Ａ～Ｃはこの問題に関し、発光素子１１１の中心間距離Ｄ２を拡げていったときの輝度分布の変化を示すグラフである。

図４を用いて、異なる光束制御部材２００の下に配置された隣接する２つの発光素子１１１の中心間距離Ｄ２を拡げていく態様について説明する。基板２０１の表面から光拡散板１２０の下面までの距離である光学距離ＯＤを３ｍｍとした場合において（図３参照）、同じ光束制御部材２００の下に配置された隣接する２つの発光素子１１１の中心間距離Ｄ１を１８ｍｍと固定して、異なる光束制御部材２００の下に配置された隣接する２つの発光素子１１１の中心間距離Ｄ２を３６ｍｍから、２ｍｍずつＸ方向およびＹ方向に４６ｍｍまで拡げていった。図５Ａはこのときの輝度分布の変化を示す。なお、これらの輝度分布は、４つの光束制御部材２００の下に配置された全ての発光素子１１１を点灯したときの、図４のＸ１－Ｘ１線上の光拡散板１２０における輝度分布を示している。４つの光束制御部材２００以外の光束制御部材２００の下に配置された発光素子１１１は点灯していない。Ｘ１－Ｘ１線は、Ｙ方向において隣接する２つの光束制御部材２００の中心間の中点上を通るＸ方向に沿う線である。Ｙ１－Ｙ１線は、Ｘ方向において隣接する２つの光束制御部材２００の中心間の中点上を通るＹ方向に沿う線である。Ｘ１－Ｘ１線とＹ１－Ｙ１線の交点がβ地点である。Ｘ方向またはＹ方向において隣接する２つの光束制御部材２００の中心間の中点がα地点である。なお、光束制御部材２００は後述する第１の光束制御部材２００を用いた。

また、図５Ｂ、Ｃは、光学距離ＯＤをそれぞれ４ｍｍ、５ｍｍと設定した以外は図５Ａと同様にした場合の輝度分布を示す。

図５Ａ～Ｃに示されるように、中心間距離Ｄ２を徐々に大きくしていくと、４つの光束制御部材２００ａ～ｄの真ん中にあるβ地点の輝度が最大であった状態から、徐々に暗くなっていき、α地点の輝度が最大輝度になっていくことがわかる。ここで面光源装置１００の発光面における輝度ムラを低減するという観点から、β地点の輝度の落ち込みは最大輝度（α地点が最大輝度になった場合の最大輝度）から－２％以内であることが好ましい。

下記の表１は、図５Ａ～Ｃに基づき、β地点の輝度の落ち込みが最大輝度（α地点が最大輝度になった場合の輝度）から－２％以内である場合は○とし、－２％を超える場合を×として示す。

表１に示されるように、光学距離ＯＤが３ｍｍまたは４ｍｍのときは、中心間距離Ｄ２を４０ｍｍまで拡げてもβ地点の輝度の落ち込みが最大輝度から－２％以内であり、輝度ムラが実質的に生じていないことがわかる。また、光学距離ＯＤが５ｍｍのときは、中心間距離Ｄ２を４２ｍｍまで拡げてもβ地点の輝度の落ち込みが最大輝度から－２％以内であり、輝度ムラが実質的に生じていないことがわかる。

図６Ａ～Ｃは、後述する第２の光束制御部材２００を用いた以外は上記の図５Ａ～Ｃと同様にしたときの輝度分布の変化を示す。図６Ａ～Ｃにおいても図５Ａ～Ｃと同様に、発光素子１１１の中心間距離Ｄ２を大きくしていくと４つの光束制御部材２００ａ～ｄの真ん中にあるβ地点の輝度が最大であった状態から、徐々に暗くなっていき、α地点の輝度が最大輝度になっていくことがわかる。

下記の表２は、図６Ａ～Ｃに基づき、β地点の輝度の落ち込みが最大輝度から－２％以内である場合は○とし、－２％を超える場合は×として示す。

表２に示されるように、後述する第２の光束制御部材２００を用いた場合でも、光学距離ＯＤが３ｍｍまたは４ｍｍのときは、中心間距離Ｄ２を４０ｍｍまで拡げてもβ地点の輝度の落ち込みが最大輝度から－２％以内であり、輝度ムラが実質的に生じていないことがわかる。また、光学距離ＯＤが５ｍｍのときは、中心間距離Ｄ２を４２ｍｍまで拡げてもβ地点の輝度の落ち込みが最大輝度から－２％以内であり、輝度ムラが実質的に生じていないことがわかる。

上記のようにα地点とβ地点の輝度は、発光素子１１１の中心間距離Ｄ２をどこまで拡げられるかに関わり重要である。図７Ａ、Ｂのグラフはこのことに関する。具体的には、図７Ａ、Ｂは、図４に示されるように、複数の光束制御部材２００のうちの１つの光束制御部材２００の下にあるすべての発光素子１１１のみを点灯したときにおいて、当該１つの光束制御部材２００を含み、かつＸ方向において隣接する２つの光束制御部材２００の中心間の中点上を通るＹ方向に沿うＹ１－Ｙ１線と、当該１つの光束制御部材２００を含み、かつＹ方向において隣接する２つの光束制御部材２００の中心間の中点上を通るＸ方向に沿うＸ１－Ｘ１線との交点をβ地点とし、当該１つの光束制御部材２００を含み、かつＸ方向において隣接する２つの光束制御部材２００の中心間の中点をα地点とし、光拡散板１２０においてα地点の直上に位置する点の輝度をα１とし、光拡散板１２０においてβ地点の直上に位置する点の輝度をβ１としたときに、中心間距離Ｄ２を大きくしていったときのβ１とα１との関係であるβ１／α１（輝度比率）を示す。なお、図７Ａは後述する第１の光束制御部材２００を用いた場合であり、図７Ｂは後述する第２の光束制御部材２００を用いた場合である。

図７Ａ、Ｂに示されるように、中心間距離Ｄ２を大きくしていくと、α地点の輝度α１よりβ地点の輝度β１の方がより大きく減少していくため輝度比率（β１／α１）は小さくなっていく。

ここで、図７Ａおよび図７Ｂにおいて、表１および表２から、輝度ムラが許容できるか否かの境界線（○と×の境界線）は、輝度比率（β１／α１）が０．６１のところに引くことができる。すなわち、輝度比率（β１／α１）という観点からどこまで中心間距離Ｄ２を拡げられるかということを考えたときに、輝度比率（β１／α１）が０．６１以上（β１／α１≧０．６１）という関係を満たす範囲で中心間距離Ｄ２を拡げることができる。

また、別の観点から考えると、１つの光束制御部材２００から出射された光に起因する輝度分布の幅、特に半値幅は、中心間距離Ｄ２をどこまで拡げられるかに関わり重要であると考えられる。たとえば、輝度分布幅をより広ければ、β地点の輝度であるβ１が高くなり、中心間距離Ｄ２をより拡げられると考えられる。図８および下記の表３はこの観点からの考察に関する。下記の表３は、図８に示される複数の光束制御部材２００ａ～ｄのうちの１つの光束制御部材２００（例えば２００ｃ）の下にある全ての発光素子１１１のみを点灯したときのＸ２－Ｘ２線に対応する光拡散板１３０上の線上の輝度分布の輝度分布幅（ｍｍ）を示す。なお、Ｘ２－Ｘ２線は、１つの光束制御部材２００の下においてＸ方向に隣接する２つの発光素子１１１の中心を通る線である。

表３に示されるように、第１の光束制御部材２００と第２の光束制御部材２００とでは、第２の光束制御部材２００の方が、より輝度分布幅が広い。また、第１の光束制御部材２００および第２の光束制御部材２００のそれぞれにおいて、光学距離ＯＤを大きくした方がより輝度分布幅が広くなった。上記のように、輝度分布幅は、図８のβ地点の輝度β１およびα地点の輝度α１に影響を及ぼし重要と考えられる。下記の表４は、このことに関し輝度分布幅と中心間距離Ｄ２の関係を示す。

具体的には、表４中の許容されるＤ２は、上記の表１に基づくものである。すなわち、表１に示されるように第１の光束制御部材２００を用いる場合は、ＯＤが３ｍｍまたは４ｍｍのときは、中心間距離Ｄ２は４０ｍｍまで拡げられ、ＯＤが５ｍｍのときは、中心間距離Ｄ２は４２ｍｍまで拡げられる。また、第２の光束制御部材を用いる場合も、ＯＤが３ｍｍまたは４ｍｍのときは、中心間距離Ｄ２は４０ｍｍまで拡げられ、ＯＤが５ｍｍのときは、中心間距離Ｄ２は４２ｍｍまで拡げられる。表４は、このように許容される中心間距離Ｄ２で、半値幅Ａおよび２０％幅Ｂのそれぞれを割った値を表４に示す。

表４に示されるように、許容される中心間距離Ｄ２で半値幅Ａを割った値であるＡ／Ｄ２の最小値は１．１３であり、半値幅Ａ／Ｄ２が１．１３以上であれば、面光源装置１００における輝度ムラを実質的に生じさせなくできると考えられる。すなわち、中心間距離Ｄ２≦Ａ／１．１３であれば面光源装置１００からの光を均一にできると考えられる。

一方で、輝度分布幅が広すぎると、ローカルディミング性能が悪くなってしまうと考えられる。表４に示されるように、許容される中心間距離Ｄ２で２０％幅Ｂを割った値である２０％幅Ｂ／Ｄ２の最大値は１．９８であり、２０％幅／Ｄ２が１．９８以下であればローカルディミング性が良好であると考えられる。すなわち、中心間距離Ｄ２≧Ｂ／１．９８であればローカルディミング性が良好であると考えられる。

（光束制御部材の構成）
本発明の面光源装置１００および表示装置１００’に用いられる光束制御部材２００の構成は、面光源装置１００において用いられたときに上記のパラメータ等を満たす限り特に制限されない。以下に、本発明の面光源装置１００および表示装置１００’に好適に用いることができる光束制御部材２００の例について説明する。

図９Ａ～Ｇは、本発明の面光源装置１００および表示装置１００’に好適に用いることができる第１の光束制御部材２００を示す。図９Ａは光束制御部材２００の平面図であり、図９Ｂは斜視図であり、図９Ｃは底面図であり、図９Ｄは側面図である。また図９Ｅは図９ＡのＥ－Ｅ線に沿う断面図であり、図９Ｆは図９ＡのＦ－Ｆ線に沿う断面図であり、図９Ｇは図９ＡのＧ－Ｇ線に沿う断面図である。これらの断面図では、ハッチングを省略している。

第１の光束制御部材２００は、基板２０１上に配置された複数の発光素子１１１から出射された光の配向を制御するための光束制御部材２００であって、複数の入射ユニット２１０と、出射ユニット２３０とを有する。複数の入射ユニット２１０は、発光素子１１１の配列に対応して配置されており、例えば格子状に配置されている。出射ユニット２３０は、基板２０１に沿う方向において複数の入射ユニット２１０の間に配置されている。

複数の入射ユニット２１０は、発光素子１１１から出射された光をそれぞれ入射させる。入射ユニット２１０は、発光素子１１１から出射された光を入射させる入射面２２０と、入射面２２０で入射した光を出射ユニット２３０に向けて反射させる第１反射面２２１とを有する（図９Ｆ参照）。

入射面２２０は、光束制御部材２００の裏側に配置され、発光素子１１１と対向する位置に形成されている凹部の内面である。入射面２２０は、発光素子１１１から出射された光の大部分を、その進行方向を制御しつつ光束制御部材２００の内部に入射させる。入射面２２０は、発光素子１１１の光軸ＬＡと交わり、光軸ＬＡに対して回転対称（円対称）である。入射面２２０の形状は、特に限定されず、入射面２２０で入射した光が第１反射面２２１および第１出射面２３１に向かうように設定される。本実施の形態では、入射面２２０は、発光素子１１１の光軸ＬＡから離れるにつれて基板２０１からの距離が徐々に短くなるような形状である。

第１反射面２２１は、光束制御部材２００の表側において入射面２２０を挟んで発光素子１１１と対向する位置に配置され、入射面２２０で入射した光を発光素子１１１の光軸ＬＡから離れるように側方方向に反射させる。ここで、側方方向とは、光束制御部材２００の外縁方向を意味しているのではなく、光軸を中心に３６０°径方向の外へ向かうことを意味する。

このようにすることで、第１反射面２２１は、入射面２２０で入射した光が上方に抜けるのを抑制して発光素子１１１の直上に明部が発生するのを防ぐとともに、発光素子１１１間に光を導いて発光素子１１１間に暗部が発生するのも防ぐ。第１反射面２２１の形状は入射面２２０から入射した光を側方に反射させることができれば特に制限されない。第１反射面２２１は、例えば、発光素子１１１の光軸ＬＡに対して回転対称（円対称）であり、かつ、発光素子１１１の光軸ＬＡから離れるにつれて表側に向かう（基板２０１から離れる）ように構成されていてもよい。

この回転対称の中心部分から外周部分にかけての母線は、発光素子１１１の光軸に対して傾斜した曲線または直線である。第１反射面２２１は、入射面２２０の中心軸ＣＡを回転軸として、この母線を３６０°回転させた状態の凹面である。本実施の形態では、この母線は、曲線である。

本実施の形態において、入射面２２０および第１反射面２２１は、それぞれ凹部の内面であり、平面視したときに、入射面２２０を構成する凹部の開口縁の面積に対して、第１反射面２２１を構成する凹部の開口縁の面積は、０．５倍～２．０倍であることが好ましい。また、０．５倍～１．５倍であることがより好ましく、０．５倍～１．３倍であることが特に好ましい。このように、入射面２２０に対する第１反射面２２１の大きさが、従来の全反射レンズよりも小さい。これは、発光素子１１１の中心から出射され入射面２２０に入射した光は、第１反射面２２１だけではなく、第１出射面２３１にも到達するように設計していることに起因する。

出射ユニット２３０は、複数の入射ユニット２１０で入射した光を導光しながら出射させる。本実施の形態では、４つの入射ユニット２１０が仮想四角形の各角に配置されているとした場合、光束制御部材２００は、仮想四角形の４つの辺に対応する位置にそれぞれ各辺に沿うように配置されている４つの出射ユニット２３０と、仮想四角形に取り囲まれるように配置されている１つの出射ユニット２３０とを有している。各出射ユニット２３０は、図９Ａ～Ｃに示されるように、光束制御部材２００の裏側に配置される第２出射面２３２を有する。第２出射面２３２は、入射ユニット２１０の第１反射面２２１からの光を反射させる。また、出射ユニット２３０は、光束制御部材２００の表側において第２出射面２３２と対向して配置され、入射ユニット２１０からの光の一部を反射させ、他の一部を出射させる第１出射面２３１を有する。

また、出射ユニット２３０は、第１出射面２３１と第２出射面２３２との間を進む光が出射することを促進するための出射促進部２３４を有する。出射促進部２３４は、第１出射面２３１および第２出射面２３２のうちの少なくとも一方に配置されている。

本実施の形態では、図９Ｃに示されるように、出射促進部２３４は、第２出射面２３２に配置されている。出射促進部２３４が配置されることで、第１出射面２３１と第２出射面２３２との間隔が小さくなり光が出射されることが促進される。出射促進部２３４における第１出射面２３１と第２出射面２３２との間隔は、入射ユニット２１０から離れるほど小さくなっていることが好ましい。このような構成により、入射ユニット２１０から導かれた光は第１出射面２３１から出射されやすくなる。

第１出射面２３１の形状は、特に制限されない。本実施の形態では、仮想四角形の４つの辺に対応する位置に配置されている４つの第１出射面２３１は凹面である（図９Ａ、Ｂ、Ｇ参照）。一方、前記仮想四角形に取り囲まれるように配置されている第１出射面２３１は、上下逆に配置された円錐台の上底および側面の一部により構成される凹面である（図９Ｅ参照）。

なお、出射促進部２３４の構成は、上記機能を発揮することができれば、上記の例に限定されない。たとえば、出射促進部２３４は、第１出射面２３１および第２出射面２３２のうちの少なくとも１つに配置された、凹面、粗面、フレネル面、溝および貫通孔からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上であってもよい。

出射促進部２３４が第１出射面２３１または第２出射面２３２に形成された凹面の場合、第１出射面２３１と第２出射面２３２との間隔が小さく形成されれば、第１出射面２３１と第２出射面２３２との間を進む光が第１出射面２３１から出射されやすくなる。出射促進部２３４が第２出射面２３２に形成された粗面の場合、第１出射面２３１と第２出射面２３２との間を進む光が、当該粗面において正反射ではなく乱反射するため、第１出射面２３１から出射されやすくなる。出射促進部２３４が第１出射面２３１に形成された粗面の場合、第１出射面２３１と第２出射面２３２との間を進む光が、当該粗面において正反射ではなく拡散透過するため、第１出射面２３１から出射されやすくなる。出射促進部２３４が第２出射面２３２に形成されたフレネル面または溝の場合、第１出射面２３１と第２出射面２３２との間を進む光が、当該フレネル面または当該溝を構成する面において第１出射面２３１における入射角が小さくなるように第１出射面２３１に向けて反射されるため、第１出射面２３１から出射されやすくなる。出射促進部２３４が第１出射面２３１に形成されたフレネル面または溝の場合、第１出射面２３１と第２出射面２３２との間を進む光が、当該フレネル面または当該フレネル面を構成する面において出射されるため、第１出射面２３１から出射されやすくなる。出射促進部２３４が第１出射面２３１と第２出射面２３２とに開口する貫通孔の場合、第１出射面２３１と第２出射面２３２との間を進む光が、当該貫通孔を構成する面において出射されるため、第１出射面２３１から出射されやすくなる。

図１０Ａ～Ｇは、本発明の面光源装置１００および表示装置１００’に好適に用いることができる第２の光束制御部材２００を示す。図１０Ａは第２の光束制御部材２００の平面図であり、図１０Ｂは斜視図であり、図１０Ｃは底面図であり、図１０Ｄは側面図である。また図１０Ｅは図１０ＡのＥ－Ｅ線に沿う断面図であり、図１０Ｆは図１０ＡのＦ－Ｆ線に沿う断面図であり、図１０Ｇは図１０ＡのＧ－Ｇ線に沿う断面図である。これらの断面図では、ハッチングを省略している。

第２の光束制御部材２００は、第１の光束制御部材２００と比べて第２出射面２３２に形成された出射促進部２３４がより大きい。第２の光束制御部材２００の構成は、第１の光束制御部材２００と略同様の構成であるため、同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。

（光路）
図１１Ａは、第１の光束制御部材２００の光路図である。図１１Ａに示されるように、発光素子１１１から出射された光は、入射面２２０で光束制御部材２００に入射する。入射面２２０で入射した光の一部は、直接出射ユニット２３０に向かい、他の一部は第１反射面２２１で反射されて出射ユニット２３０に向かう。出射ユニット２３０に到達した光は、第２出射面２３２と第１出射面２３１との間で繰り返し反射されて出射ユニット２３０内を導光される。このとき、第１出射面２３１に到達した光の一部は、反射されずに第１出射面２３１から出射される。

このように、出射ユニット２３０に到達した光は、出射ユニット２３０の第２出射面２３２と第１出射面２３１との間を進みつつ、徐々に第１出射面２３１から出射される。ここで、出射ユニット２３０は、出射促進部２３４を有すると第２出射面２３２と第１出射面２３３との間隔が小さくなり、光の出射が促進される。

図１１Ｂは光束制御部材２００の端部における配光を示す。図１１Ｂに示されるように光束制御部材２００の表側の外縁の断面形状は矩形状でも、面取りした形状でもよい。面取りした形状としては、例えば、Ｒ面取り、Ｃ面（傾斜面）取り等が挙げられる。光束制御部材２００の端部の断面形状を面取りすると、図１１Ｂに示されるように光束制御部材２００で広い領域を照射することが可能であり、光束制御部材２００の間が暗くなってしまうことを防ぐことができる。

（効果）
本発明によれば、発光素子が均等の間隔で配置されていることが前提とされていない面光源装置および表示装置を提供することができる。

１００ 面光源装置
１００’ 表示装置
１０２ 表示部材
１１０ 筐体
１１１ 発光素子
１１２ 底板
１１４ 天板
１２０ 光拡散板
２００ 光束制御部材
２０１ 基板
２１０ 入射ユニット
２２０ 入射面
２２１ 第１反射面
２３０ 出射ユニット
２３１ 第１出射面
２３２ 第２出射面
ＣＡ 中心軸
ＬＡ 光軸

Claims (8)

1. 基板上に配置された複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子からの光の配光を制御するための複数の光束制御部材と、
   前記複数の光束制御部材から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、
   を有し、
   前記複数の光束制御部材は、それぞれ、前記複数の発光素子のうちの２つ以上の発光素子の上に配置され、前記２つ以上の発光素子からの光の配光を制御し、
   １つの前記光束制御部材の下に配置された隣接する２つの前記発光素子の中心間距離Ｄ１と、隣接する２つの前記光束制御部材の下にそれぞれ配置された隣接する２つの前記発光素子の中心間距離Ｄ２とが異なる、
   面光源装置。
2. 前記複数の発光素子は、Ｘ方向と、前記Ｘ方向と直交するＹ方向とに格子状に配列されている、請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記複数の光束制御部材のうちの１つの前記光束制御部材の下にある前記２つ以上の発光素子のみを点灯したときにおいて、当該１つの前記光束制御部材を含み、かつＸ方向において隣接する２つの前記光束制御部材の中心間の中点上を通るＹ方向に沿うＹ１－Ｙ１線と、当該１つの前記光束制御部材を含み、かつ前記Ｙ方向において隣接する２つの前記光束制御部材の中心間の中点上を通る前記Ｘ方向に沿うＸ１－Ｘ１線との交点をβ地点とし、当該１つの前記光束制御部材を含み、かつＸ方向において隣接する２つの前記光束制御部材の中心間の中点をα地点とし、前記光拡散板において前記α地点の直上に位置する点の輝度をα１とし、前記光拡散板において前記β地点の直上に位置する点の輝度をβ１としたときに、β１／α１≧０．６１である、請求項２に記載の面光源装置。
4. 前記複数の光束制御部材のうちの１つの前記光束制御部材の下にある前記２つ以上の発光素子のみを点灯したときにおいて、当該１つの前記光束制御部材の下において前記Ｘ方向に隣接する２つの前記発光素子の中心を通るＸ２－Ｘ２線に対応する前記光拡散板上の線上の輝度分布の半値幅をＡとしたときに、中心間距離Ｄ２≦Ａ／１．１３である、請求項２または３に記載の面光源装置。
5. 前記複数の光束制御部材のうちの１つの前記光束制御部材の下にある前記２つ以上の発光素子のみを点灯したときにおいて、当該１つの前記光束制御部材の下において前記Ｘ方向に隣接する２つの前記発光素子の中心を通るＸ２－Ｘ２線に対応する前記光拡散板上の線上の輝度分布の２０％幅をＢとしたときに、中心間距離Ｄ２≧Ｂ／１．９８である、請求項２～４のいずれか一項に記載の面光源装置。
6. 前記発光素子の発光面は、平面視したときに一辺が１ｍｍ以下の矩形であり、
   前記基板の表面と前記光拡散板の下面との間の距離である光学距離ＯＤは、５ｍｍ以下である、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の面光源装置。
7. 前記光束制御部材の表側の外縁は、面取りした形状である、請求項１～６のいずれか一項に記載の面光源装置。
8. 請求項１～７のいずれか一項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。

Images