JP4993616B2 - 発光装置、面光源装置、及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置、面光源装置、及び表示装置に関し、例えば、液晶表示パネルの背面側から面状に照明するバックライトの光源や室内の一般照明など各種照明として用いられる発光装置、これを使用し、各種照明に用いられる面光源装置、及びこの面光源装置を照明手段として被照明部材と組み合わせて使用する表示装置に関するものである。

従来から、パーソナルコンピュータやテレビジョン等に使用される液晶表示モニタの照明手段として、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を点光源として使用した面光源装置が知られている。この面光源装置は、液晶表示モニタの液晶表示パネルとほぼ同形状の板状の光束制御部材の裏面側に複数のＬＥＤをマトリックス状に配置し、そのＬＥＤからの光を光束制御部材の裏面側から光束制御部材の内部に入射させ、その光束制御部材の内部に入射した光を光束制御部材の裏面に対向する出射面から出射させて、その出射光によって液晶表示パネルをその背面側から面状に照明できるようになっている。

（第１従来例）
このようなＬＥＤを光源とした面光源装置として、図２８に示すようなものが知られている。この面光源装置１００は、複数のＬＥＤ１０１のそれぞれに一対一で対応するようにマイクロレンズアレイ１０２を配置し、ＬＥＤ１０１からの光をマイクロレンズアレイ１０２を介して平面に垂直な方向（上方）に出射するようになっている（特許文献１参照）。

（第２従来例）
また、ＬＥＤを光源とした発光表示装置として、図２９に示すようなものが知られている。この発光表示装置１０３は、ＬＥＤ１０４からの光を凹レンズ１０５で拡散したのち、その凹レンズ１０５で拡散された光を凸レンズ１０６で集光し、ＬＥＤ１０４の光軸にほぼ平行な方向に光を出射するようになっている（特許文献２参照）。

（第３従来例）
また、ＬＥＤを光源とした表示装置として、図３０に示すものが知られている。この表示装置１０７は、ＬＥＤ１０８からの光を集光レンズ１１０によって集光して前方に導き、その集光された光を拡散レンズ１１１で拡散するようになっている（特許文献３参照）。

（第４従来例）
また、図３１に示す表示装置１２１は、出射面１２２が半球状の光束制御部材１２３をＬＥＤ１２４の出射面側に固着してなるＬＥＤチップ１２５を複数配置し、各ＬＥＤチップ１２５から出射する光を光拡散部材１２６を透過させた後、その光拡散部材１２６を透過した光で被照明部材（例えば、液晶表示パネル）１２７を面状に照明するようになっている。

（第５従来例）
また、図３２に示すマトリックス表示装置１３０は、表示パネル基板１３１上に発光素子１３２がマトリックス状に配列され、その発光素子１３２の表面側にレンズケース１３３が配置されており、そのレンズケース１３３が表示パネル基板１３１上に密着するように載置されている。そして、レンズケース１３３は、発光素子１３２に対応する位置に略半球状の凸部１３４が形成され、その凸部１３４の内部に発光素子１３２を内包する空洞部１３５が形成されており、その空洞部１３５の側壁が発光素子１３２からの光を正面側（図３２の上方側）へ向かうように屈折させて取り込むようになっている。すなわち、発光素子１３２からの光の入射面は空洞部１３５の側壁のみである。また、レンズケース１３３は、発光素子１３２を内包する空洞部１３５の周囲に空隙部１３６が形成されており、発光素子１３２から横方向に出射された後にレンズケース１３３内に取り込まれた光を空隙部１３６の傾斜面１３７によって正面側へ向けて全反射するようになっている。これにより、図３２に示すマトリックス表示装置１３０は、正面側の照明光輝度が大きくなっている（特許文献４参照）。
特開２００２−４９３２６号公報（段落番号００１５及び図４参照）。 特開昭５９−２２６３８１号公報（第３頁左上欄第１５行乃至同頁右上欄第２行、第６図参照）。 特開昭６３−６７０２号公報（第２頁右上欄第２０行乃至同頁左下欄第４行、第３図参照）。 特開２００１−２５０９８６号公報（図１参照）。

しかしながら、第１従来例の面光源装置１００においては、隣り合うＬＥＤ１０１の中間部分であって、マイクロレンズアレイ１０２の形状が不連続になる部分の光の出射量が急激に変化するため、各マイクロレンズアレイ１０２の境目部分の出射光の明暗のばらつきが目立つという問題点が指摘されていた。

また、第２従来例の発光表示装置１０３は、凹レンズ１０５を複数連続的に接続して平面状にするようになっておらず、また、凸レンズ１０６を複数連続的に接続して平面状にするようになっていないため、液晶表示パネルのバックライト等として、広い面積の被照明部材に対して均一な面状照明を行うことが困難である。

また、第３従来例の表示装置１０７は、ＬＥＤ１０８からの光を集光レンズ１１０で集光した後、その集光レンズ１１０で集光されたＬＥＤ１０８からの光を拡散レンズ１１１で拡散するようになっているため、特許文献１の面光源装置１００のような光の明暗の差が目立ち難くなっているものの、隣り合う複数のＬＥＤ１０８からの光同士が混ざり合いにくく、各ＬＥＤ１０８間の発光色のばらつきが目立つという問題点が指摘されていた。

また、第４従来例の表示装置１２１は、図１３の線Ｓ３に示すように、各ＬＥＤ１２４に対応するように出現する照明光の輝度のばらつきが波形形状で大きいため、各ＬＥＤ１２４間の照明光に暗部が生じ、均一な面状照明を行うことが困難であった。また、第４従来例の表示装置１２１は、図１３の線Ｓ３で示すように、各ＬＥＤチップ１２５から出射した光の光量がＬＥＤ１２４の光軸Ｌ近傍に集中する傾向があるため、隣り合う複数のＬＥＤ１２４からの光同士が混ざり合いにくく、各ＬＥＤ１２４間の発光色のばらつきが目立つという問題点が指摘されていた。

また、第５従来例のマトリックス表示装置１３０は、正面側の輝度が大きな照明光を出射するようになっているが、レンズケース１３３からの出射光がコリメートされるため、隣り合う発光素子１３２からの光同士が混ざり合いにくく、各発光素子１３２間の発光色のばらつきが目立つという問題点が指摘されていた。また、この第５従来例のマトリックス表示装置１３０は、レンズケース１３３の凸部１３４から出射する光Ｈとレンズケース１３３の空隙部１３６の傾斜面１３７で全反射された後に出射する光Ｈとが凸部１３４の直上の視認されやすい位置で交差して、リング状の輝部を生じる虞があるため、均一な面状照明を行うことが困難であった。また、この従来例のマトリックス表示装置１３０は、発光装置１３８をレンズケース１３３で完全に覆ってしまうため、発光素子１３２から発せられる熱を放熱できず、表示パネル基板１３１上の電子部品等への熱の悪影響が懸念されていた。

そこで、本発明は、光源として用いられる発光装置、複数の発光素子を使用する面光源装置及びこの面光源装置を使用する表示装置において、発光素子からの光を光束制御部材を介して出射するようになっているものに関し、各発光素子の発光色のばらつきを目立ちにくくし、輝度ムラのない均一な面状照明を可能にすると共に、発光素子から発せられる熱を放熱できるようにすることを目的とする。また、本発明は、１個の発光素子を光源として使用するような場合でも、発光素子からの光を効率よく、所望の範囲まで滑らかに拡げることができるようにすると共に、発光素子から発せられる熱を放熱できるようにすることを目的とする。

請求項１の発明は、発光素子からの光を光束制御部材を介して出射するようになっている発光装置に関するものである。この発明において、前記光束制御部材は、前記発光素子からの光の出射を制御する光制御出射面と、前記発光素子が取り付けられた基板に対向し且つ前記基板に接するように配置される裏面と、を備えている。そして、前記光制御出射面は、前記発光素子から出射した光のうち、少なくともその最大強度の光が出射される方向から７５°の角度範囲内に出射される光について、前記光束制御部材に入射して前記光制御出射面に到達した前記角度範囲内の光とその到達点を通り前記発光装置の基準光軸と平行な線とのなす角度をθ１とし、前記光制御出射面から出射する光の出射角をθ５としたとき、前記基準光軸から離れた角度領域よりも前記基準光軸の近傍の角度領域に出射される光の方が、相対的に比較してθ１の増加量に対するθ５の増加量（Δθ５／Δθ１）が大きくなるように形成されている。また、前記裏面は、（１）前記発光素子に対応する位置に形成されて、前記発光素子からの光を取り込むように前記裏面に開口縁を有する第１凹部と、（２）前記第１凹部から前記裏面に沿って半径方向外方へ向かって延びるように凹み、前記第１凹部と外部とを連通する少なくとも二つの通気溝と、を有している。また、前記通気溝の溝底には、前記基準光軸を中心とする平面形状が円弧状の第２凹部が形成されている。そして、前記第２凹部は、前記発光素子からの光が前記基準光軸寄りに屈折して入射するのを抑えることができるように形成されている。

請求項２の発明は、前記請求項１の発明に係る発光装置の前記通気溝に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記通気溝は、その延びる方向に直交し且つ前記裏面に直交する仮想平面で切断した溝断面形状が矩形形状であることを特徴としている。

請求項３の発明は、前記請求項１の発明に係る発光装置の前記通気溝に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記通気溝は、その延びる方向に直交し且つ前記裏面に直交する仮想平面で切断した溝断面形状が円弧形状であることを特徴としている。

請求項４の発明は、前記請求項１乃至３のいずれかの発明に係る発光装置の前記通気溝に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記通気溝は、溝底が前記裏面と平行になるように、前記第１凹部側端部から前記外部側端部まで一定の溝深さで形成されたことを特徴としている。

請求項５の発明は、前記請求項１乃至４のいずれかの発明に係る発光装置の前記光制御出射面に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記光制御出射面は、前記発光素子から出射される光のうちの前記基準光軸近傍の光を除き、（Ａ）θ５／θ１＞１の関係を満足するとともに、（Ｂ）θ１の増加にしたがってθ５が大きくなるように形成され、且つ、（Ｃ）θ１の増加に伴い、θ１の増加量に対するθ５の増加量が小さくなるような形状に形成された、ことを特徴としている。

請求項６の発明は、前記請求項１乃至５のいずれかの発明に係る発光装置の前記第２凹部に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記第２凹部は、（１）前記基準光軸を含む仮想平面であって且つ前記通気溝の前記外部側端部を通る仮想平面で切断した断面形状が三角形状に凹んでおり、（２）前記第１凹部側に位置して、前記第１凹部側から遠ざかるにしたがって前記溝底からの凹み量が漸増するように傾斜する平面形状が円弧状の第１の傾斜面と、（３）前記第１凹部から離れた側に位置し、前記第１の傾斜面の一端部と前記溝底とを繋ぐ平面形状が円弧状の第２の傾斜面と、からなっている。そして、（４）前記第１の傾斜面は、前記仮想平面で切断した断面形状において、前記発光素子から出射され前記第２凹部へ到達した光の前記第２の傾斜面への入射を妨げないように、前記発光素子の発光中心と前記第１の傾斜面の他端部とを結ぶ線の延長線上、或いは延長線よりも急な角度で形成されたことを特徴としている。

請求項７の発明は、発光素子からの光を光束制御部材を介して出射するようになっている発光装置に関するものである。この発明において、前記光束制御部材は、前記発光素子からの光の出射を制御する光制御出射面と、前記発光素子が取り付けられた基板に対向し且つ前記基板に接するように配置される裏面と、を備えている。そして、前記光制御出射面は、前記発光素子から出射した光のうち、少なくともその最大強度の光が出射される方向から７５°の角度範囲内に出射される光について、前記光束制御部材に入射して前記光制御出射面に到達した前記角度範囲内の光とその到達点を通り前記発光装置の基準光軸と平行な線とのなす角度をθ１とし、前記光制御出射面から出射する光の出射角をθ５としたとき、前記基準光軸から離れた角度領域よりも前記基準光軸の近傍の角度領域に出射される光の方が、相対的に比較してθ１の増加量に対するθ５の増加量（Δθ５／Δθ１）が大きくなるように形成されている。また、前記裏面は、（１）前記発光素子に対応する位置に形成されて、前記発光素子からの光を取り込むように前記裏面に開口縁を有する第１凹部と、（２）前記第１凹部から前記裏面に沿って半径方向外方へ向かって延びるように凹み、前記第１凹部と外部とを連通する少なくとも二つの通気溝と、を有している。また、前記通気溝の溝底には、前記発光素子からの光を取り込むための面を有する第２凹部が形成されている。そして、前記第２凹部は、前記発光素子からの光が前記基準光軸寄りに屈折して入射するのを抑えることができるように形成されている。
請求項８の発明は、前記請求項７の発明に係る発光装置の前記通気溝に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記通気溝は、その延びる方向に直交し且つ前記裏面に直交する仮想平面で切断した溝断面形状が矩形形状であることを特徴としている。
請求項９の発明は、前記請求項７の発明に係る発光装置の前記通気溝に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記通気溝は、その延びる方向に直交し且つ前記裏面に直交する仮想平面で切断した溝断面形状が円弧形状であることを特徴としている。
請求項１０の発明は、前記請求項７乃至９のいずれかの発明に係る発光装置の前記通気溝に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記通気溝は、溝底が前記裏面と平行になるように、前記第１凹部側端部から前記外部側端部まで一定の溝深さで形成されたことを特徴としている。
請求項１１の発明は、前記請求項７乃至１０のいずれかの発明に係る発光装置の前記光制御出射面に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記光制御出射面は、前記発光素子から出射される光のうちの前記基準光軸近傍の光を除き、（Ａ）θ５／θ１＞１の関係を満足するとともに、（Ｂ）θ１の増加にしたがってθ５が大きくなるように形成され、且つ、（Ｃ）θ１の増加に伴い、θ１の増加量に対するθ５の増加量が小さくなるような形状に形成された、ことを特徴としている。

請求項１２の発明は、前記請求項７乃至１１のいずれかの発明に係る発光装置の前記第２凹部に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記第２凹部は、（１）前記基準光軸を含む仮想平面であって且つ前記通気溝の前記外部側端部を通る仮想平面で切断した断面形状が三角形状に凹んでおり、（２）前記第１凹部側に位置して、前記第１凹部側から遠ざかるにしたがって前記溝底からの凹み量が漸増するように傾斜する第１の傾斜面と、（３）前記第１凹部から離れた側に位置し、前記第１の傾斜面の一端部と前記溝底とを繋ぐ面であり、前記発光素子からの光を取り込むための面である第２の傾斜面と、からなっている。そして、（４）前記第１の傾斜面は、前記仮想平面で切断した断面形状において、前記発光素子から出射され前記第２凹部へ到達した光の前記第２の傾斜面への入射を妨げないように、前記発光素子の発光中心と前記第１の傾斜面の他端部とを結ぶ線の延長線上、或いは延長線よりも急な角度で形成されたことを特徴としている。

請求項１３の発明は、前記請求項６又は１２の発明に係る発光装置の前記第１の傾斜面及び前記第２の傾斜面に特徴を有するものである。すなわち、前記第１の傾斜面は、前記仮想平面で切断した断面形状において、前記発光素子の発光中心と前記第１の傾斜面の他端部とを結ぶ線の延長線上に位置するように形成されたことを特徴としている。また、前記第２の傾斜面は、前記第１の傾斜面にほぼ直交するように形成されたことを特徴としている。

請求項１４の発明は、前記請求項１乃至１３のいずれかの発明に係る発光装置の前記第２凹部に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記第２凹部は、前記第１凹部の前記溝底側の開口縁から前記通気溝に沿って複数連続して形成されている。そして、前記複数の第２凹部のうち、前記第１凹部の前記溝底側の開口縁に隣接する最内周側第２凹部以外の他の第２凹部は、前記最内周側第２凹部と同一或いは相似形状に形成されたことを特徴としている。

請求項１５の発明は、前記請求項６，１２又は１３の発明に係る発光装置の前記第２凹部に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記第２凹部は、前記第１凹部の前記溝底側の開口縁から前記通気溝に沿って複数連続して形成されている。そして、前記複数の第２凹部のうち、前記第１凹部の前記溝底側の開口縁に隣接する最内周側第２凹部以外の他の第２凹部は、前記第１凹部から遠くなれば遠くなる程、前記第１の傾斜面の傾斜が前記最内周側第２凹部の前記第１の傾斜面の傾斜よりも緩やかとなるように形成されたことを特徴としている。

請求項１６の発明は、前記請求項１乃至１５のいずれかの発明に係る発光装置の前記光制御出射面に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記光制御出射面は、前記基準光軸近傍に位置し且つ前記基準光軸と同心のリング状の第１の出射面と、この第１の出射面の周囲に隣接して位置する第２の出射面とを有し、これら第１の出射面と第２の出射面との接続部分が変曲点となっていることを特徴としている。

請求項１７の発明に係る面光源装置は、前記請求項１乃至１６のいずれかの発明に係る発光装置と、この発光装置からの光を拡散・透過する光拡散部材と、を備えたことを特徴としている。

請求項１８の発明に係る表示装置は、前記請求項１７の発明に係る面光源装置と、この面光源装置からの光を照射する被照明部材と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、光束制御部材の通気溝を除く裏面が基板に接するように配置されることによって遮光されるため、発光素子から発せられた光の光束は、主として第１凹部から光束制御部材の内部に取り入れられ、その他僅かに通気溝の溝底から光束制御部材の内部に取り入れられるだけである。その結果、本発明によれば、発光素子からの光が光束制御部材の裏面側のほぼ全域が入射面となり得る場合に、第１凹部以外から入射する光に起因するリング状輝部を生じることがなく、光束制御部材の内部に入射した発光素子からの光を光制御出射面から効率よく且つ所望の範囲まで滑らかに拡げることができる。しかも、本発明によれば、発光素子の点灯時に発する熱で暖められた第１凹部内の空気を、光束制御部材の裏面に形成した通気溝を介して外部に排出することができ、発光素子の発熱に起因する熱を光束制御部材の外部に放熱することができるため、光束制御部材や基板の温度上昇を抑えることができる。

したがって、本発明によれば、複数の発光素子を光源として使用する場合、各発光素子からの光が混じり易くなり、各発光素子の発光色にばらつきがあったとしても、光束制御部材を介して出射される各発光素子の発光色のばらつきが目立ちにくくなると共に、出射光輝度も均一化し、高品質の照明が可能になる。しかも、本発明によれば、各光束制御部材が発光素子の点灯時に生じる熱を放熱できるようになっているため、各光束制御部材及び基板の温度上昇に起因する不具合の発生を防止できる。

また、本発明において、光束制御部材の裏面の通気溝に第２凹部を形成することにより、発光素子からの光が基準光軸寄りに屈折して光束制御部材の内部に入射するのを抑えることができるため、光束制御部材の裏面側に通気溝を設けただけの場合に比較し、光束制御部材の光制御出射面から出射する光に起因する輝部の発生をより一層目立ちにくくすることができ、より一層照明品質を向上することができる。

以下、本発明が適用可能な発光素子、面光源装置及び表示装置の最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（面光源装置及び表示装置の概略構成）
図１〜図３は、本実施の形態に係る表示装置１及びこの表示装置１を構成する面光源装置２を示すものである。なお、図１は被照明部材（例えば、液晶表示パネル）３等を取り外して示す表示装置１の平面図（面光源装置の平面図）である。また、図２は、表示装置１の概略を示す断面図であり、図１のＸ１−Ｘ１線に沿って切断して示す表示装置１の断面図である。また、図３は、発光素子４の基準光軸Ｌを含む表示装置１の一部断面図であり、光束制御部材５の光制御出射面６の形状を説明するために図２の一部を拡大して示す図である。ここで、基準光軸Ｌとは、発光装置からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向をいう。なお、本実施の形態においては、発光素子４の光軸（発光素子４からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向）と基準光軸Ｌが一致している場合を例にして説明する。したがって、以下の説明において、基準光軸Ｌを光軸Ｌと言い換えて説明する。

これらの図に示すように、本実施の形態の表示装置１は、平面形状が略矩形形状の光拡散部材７の裏面側にほぼ等間隔に（ピッチＰで）複数配置された点光源としての発光素子４（例えばＬＥＤ）と、光拡散部材７の出射面８（裏面１０と反対側の面）側に配置された被照明部材３と、を備えている。なお、本実施の形態においては、発光素子４、光束制御部材５及び光拡散部材７によって面光源装置２が構成されている。また、発光素子４及び光束制御部材５によって発光装置１１が構成されている。

（光束制御部材）
（１）光束制御部材の全体の形状及び取付状態
このような表示装置１を構成する光束制御部材５は、図１乃至図３に示すような形状をしており、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＥＰ（エポキシ樹脂）等の透明樹脂材料や透明なガラスで形成されている。

この光束制御部材５は、図４（ａ）に示すように、平面形状が略円形形状の光制御出射面６と、この光制御出射面６の径方向外方側に出っ張るように形成された略円環状の鍔部９とを有している。また、この光束制御部材５は、図４（ｂ）に示すように、鍔部９よりも上方へ向けて光制御出射面６が出っ張るように形成されている。

ここで、実施形態を説明する上で、便宜上、光軸Ｌと発光素子４の上面（発光面２０）との交点を発光点１３と定義する。

そして、この光束制御部材５は、図４（ａ）のＸ２−Ｘ２線に沿って切断して示す図４（ｂ）のように、裏面１２側（図４（ｂ）の下面側）の発光素子４に対応する位置に、第１凹部として、発光素子４の発光点１３を中心とする半径ｒ１の略半球状の凹み１４が形成されている。また、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、光束制御部材５の裏面１２側には、凹み１４から半径方向外方へ向かって延びる一対の通気溝１９Ａ，１９Ｂが形成されている。この一対の通気溝１９Ａ，１９Ｂは、図６に示すように、凹み１４の中心Ｃ１４を通る直線Ｔ１に沿って形成されており、凹み１４の中心Ｃ１４を通る直線Ｔ２（直線Ｔ１に直交する直線）に対して左右対称の形状となり、且つ、凹み１４の中心Ｃ１４を通る直線Ｔ１に対して上下対称の形状となるように形成されている。また、この一対の通気溝１９Ａ，１９Ｂは、直線Ｔ１（通気溝１９Ａ，１９Ｂが延びる半径方向）に直交する仮想平面によって切断した断面形状が矩形形状を呈しており、光束制御部材５の裏面１２から凹むように形成されている（図５及び図６参照）。そして、その通気溝１９Ａ，１９Ｂの一端側が凹み１４内に開口し、その通気溝１９Ａ，１９Ｂの他端側が光束制御部材５の外部に連通しており、その通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝深さ（凹み量）εが通気溝１９Ａ，１９Ｂの一端側から他端側まで一定となるように形成されている。これにより、光束制御部材５は、その裏面１２が基板１６に密接した状態であっても、凹み１４内の空間が一対の通気溝１９Ａ，１９Ｂを介して外部に連通し、一対の通気溝１９Ａ，１９Ｂのいずれか一方から、凹み１４、及び一対の通気溝１９Ａ，１９Ｂのいずれか他方を通過する空気の流れを生じさせることが可能になる。

また、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、光束制御部材５の裏面１２側に形成された通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１には、凹み１４と同心の第２凹部１５としての平面形状が円弧状の溝内凹部１５ａ〜１５ｄが通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１に連続して複数形成されている。

また、図４（ａ），図６，及び図７に示すように、光束制御部材５の裏面１２側で且つ最外周の溝内凹部１５ｄよりも径方向外方側には、光束制御部材５を基板１６に位置決めした状態で取り付けるための丸棒状の脚１７が周方向に沿って（最外周の溝内凹部１５ｄと同心の円周上に）等間隔で３個形成されている。この光束制御部材５の３個の脚１７が基板１６の表面１６ａ（光束制御部材５に対向する面）側に開口する取付穴１８に嵌合されるようになっている。なお、各脚１７の配置間隔は、取付穴１８の位置等に応じて適宜変更される。

ここで、図５乃至図７に示すように、取付穴１８は、発光素子４の発光点１３を中心とする同心円上に等間隔で３個形成されており、光束制御部材５の脚１７が嵌合されることにより、光束制御部材５を発光素子４の発光点１３に対して位置決めすることができるようになっている（発光素子４の発光点１３と光束制御部材５の中心Ｃ１４とが光軸Ｌ上に位置するようになっている）。なお、光束制御部材５が基板１６から脱落し易い態様で使用される場合には、取付穴１８と脚１７の嵌合がしまりばめとなるか、又は取付穴１８と脚１７が接着剤で固定されるようになっている。

光束制御部材５の裏面１２を基板１６の表面１６ａに接するように配置して、光束制御部材５が基板１６に取り付けられると、光束制御部材５の裏面１２側に形成した通気溝１９Ａ，１９Ｂが発光素子４の発光面２０を取り囲む凹み１４の空間と光束制御部材５の外部の空間とを連通するようになっている（図５乃至図７参照）。

このような光束制御部材５は、図７に示すように、立てかけられた基板１６に対して、一対の通気溝１９Ａ，１９Ｂが凹み１４を境にして上下方向に位置するように取り付けられて使用されると、凹み１４内の空気が発光素子４から発せられる熱によって暖められ、その温度上昇した凹み１４内の空気が軽くなって上側の通気溝１９Ａ内へ移動する。その結果、光束制御部材５の凹み１４内の圧力が低下し、下側の通気溝１９Ｂ側から凹み１４内に空気が流入する。そして、これが発光素子４の点灯中において連続して生じるため、光束制御部材５の外部から下側の通気溝１９Ｂ内に流入した空気は、凹み１４内に流入した後、上側の通気溝１９Ａ内に流出し、上側の通気溝１９Ａから光束制御部材５の外部へ流出するという空気の自然対流が生じる。その結果、本実施形態の光束制御部材５は、発光素子４が点灯されている場合でも、凹み１４内の空気の温度上昇が抑えられる。なお、同一の条件下で実験をすると、光束制御部材５に通気溝を形成しない場合には、凹み１４の空間内の温度が５７℃であるのに対し、本実施形態のように光束制御部材５に通気溝１９Ａ，１９Ｂを形成した場合には、凹み１４の空間内の温度が３３℃であった。このように、通気溝１９Ａ，１９Ｂの放熱効果は顕著である。

また、光束制御部材５は、その裏面１２側に形成された通気溝１９Ａ，１９Ｂ内へファン等によって強制的に空気が送り込まれる場合を除き、図７に示すように、立てかけられた基板１６に対して取り付けられ、通気溝１９Ａ，１９Ｂの延びる方向が水平方向に対してほぼ直交する方向（図７の上下方向）となるように取り付けられることが好ましい。

また、光束制御部材５は、その裏面１２側に形成された通気溝１９Ａ，１９Ｂ内へファン等によって強制的に空気が送り込まれる場合、一対の通気溝１９Ａ，１９Ｂのいずれか一方の外部側開口端がファン等から送られる風を受け入れることができるようになっている限り、基板の姿勢及び基板への取付姿勢（通気溝１９Ａ，１９Ｂの向き）が規制されることがない。

（２）光束制御部材の光制御出射面の詳細
図４に示すように、光束制御部材５の光制御出射面６は、光軸Ｌを中心とする所定範囲に位置する第１の出射面６ａと、この第１の出射面６ａの周囲に連続して形成される第２の出射面６ｂと、からなっている。このうち、第１の出射面６ａは、図４（ｂ）の断面形状に示すように、下に凸の滑らかな曲面形状であり、球の一部を切り取ったような凹み形状になっている。また、第２の出射面６ｂは、図４（ｂ）の断面形状に示すように、第１の出射面６ａに連続して形成される上に凸の滑らかな曲面形状であり、その平面形状が第１の出射面６ａを取り囲む略中空円板形状に形成されている（図４（ａ）参照）。そして、これら第１の出射面６ａと第２の出射面６ｂが滑らかに接続され、その両出射面６ａ，６ｂの接続部分が変曲点Ｐｏになっている。また、光制御出射面６を構成する第２の出射面６ｂの外周側には、図４（ｂ）の断面形状に示すように、第２の出射面６ｂと鍔部９とを接続する第３の出射面６ｃが形成されている（図４（ａ）参照）。なお、図４（ｂ）の断面形状では、ほぼ直線状の傾斜面からなる第３の出射面６ｃを示したが、これに限られず、光束制御部材５からの広範囲且つ均一な出射を妨げる形状でなければ曲線でもよい。ここで、光軸Ｌから出射面６ｂと６ｃの接続点Ｐａまでの角度をδ１とし、光軸Ｌから変曲点Ｐｏまでの角度をδ２とする。

このような光束制御部材５の光制御出射面６の詳細を図３に基づき説明する。この図３において、発光素子４の発光点１３を通り光軸Ｌに直交する水平面を基準面Ｃとすると、発光素子４から出射して光束制御部材５内を伝播した光Ｈが光制御出射面６から出射する位置（図３の断面における光制御出射面６と光Ｈとの交点Ｐｘ）で基準面Ｃに平行に引いた線をＡとする。また、この図３において、発光素子４からの光Ｈが光制御出射面６から出射する位置Ｐｘにおける光制御出射面６の輪郭線に対する接線Ｂと線Ａとのなす角をθ３とする。そして、この図３において、光束制御部材５の内部を伝播した発光素子４からの光Ｈが光束制御部材５の光制御出射面６から出射する出射角（光制御出射面６から出射する光Ｈと光軸Ｌとのなす角）をθ５とする。

この図３に示す光制御出射面６は、発光素子４から出射される光のうちで、少なくとも最大強度の光が出射される方向（光軸Ｌに沿った方向であって、基準面Ｃの法線方向に沿った方向）から最大強度の半分の値となる光が出射される方向までの角度範囲を含む所定の範囲内（図８における、θ１＜δ１の角度範囲内）において、法線（図３における光軸Ｌ）の近傍の光を除き、θ５／θ１＞１の関係を満足するとともに、θ１の増加にしたがってθ５が大きくなるように形成され、且つ、θ１の増加に伴い、θ１の増加量に対するθ５の増加量が小さくなるような形状に形成されている（図８の曲線２１参照）。なお、図８において、点線で示す線２２は、（θ５／θ１）＝１の線である。ここで、光束制御部材５の拡散度合いの係数をαとすると、θ１＜δ１の範囲内において、θ５は数１のように表すことができ、θ３は数２のように表すことができる。また、上述の法線（図３における光軸Ｌ）の近傍は、例えば、θ１が±５°以内程度とされることが好ましい。この領域においては、θ１＝θ５となる光が存在しており、発光素子４直上の被照射面に暗部が形成されるのを防ぐことができる。

このようにして求められたθ３は、図９の曲線２３に示すように、光軸Ｌの近傍からθ１＝δ２となるまでは、θ３はθ１の増加とともに徐々に減少し、θ１＞δ２の範囲では、θ３はθ１の増加とともに徐々に増加するようになっている。そして、θ１がδ１に合致すると、θ３＝θ１となる。

発光素子４の光軸Ｌ近傍の光束によって照明される領域は、それ以外の領域に比べて明るくなり易い（図１３のＳ３参照）。したがって、図１に示すようなマトリックス状に配置された複数の発光素子によって照明される被照射面が均一な明るさとなるようにするためには、発光素子４に対応するように配置する光束制御部材５を、発光素子４から光軸Ｌ近傍において所定の立体角で放射される光束（際立って照度の高い被照射領域に向かう光束）を広げることが必要であり、より広い面積を照明できるようなものとすることが必要となる。図３に示す光制御出射面６は、この目的を達成させるための一例として有効な形状である。

（３）光束制御部材の平面形状が円弧状の溝内凹部の詳細
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、光束制御部材５の裏面１２に形成された平面形状が円弧状の第２凹部としての溝内凹部１５は、凹み１４に隣接して位置する平面形状が円弧状の第１の溝内凹部１５ａと、この第１の溝内凹部１５ａから半径方向外方へ向かって連続して位置する平面形状が円弧状の第２〜第４の溝内凹部１５ｂ〜１５ｄとで構成されている。なお、図４（ｃ）は、通気溝１９Ｂの断面を拡大して示しているが、通気溝１９Ｂの断面と通気溝１９Ａの断面とが光軸Ｌを中心にして対称の形状になっている。したがって、通気溝１９Ａ，１９Ｂの断面形状の説明は、通気溝１９Ｂの断面形状のみとし、通気溝１９Ａの断面形状に関しては省略する。

第１の溝内凹部１５ａは、図４（ｃ）に示すように、光軸Ｌを含む仮想平面であって且つ通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１に直交する仮想平面で切断して示す断面形状が三角形状を呈しており、凹み１４の開口縁２４と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線２５の延長上にほぼ位置する第１の傾斜面１５ａ１が、光束制御部材５の裏面１２側から見て円弧状となるように（平面形状が円弧状となるように）形成され、三角形状の断面におけるこの第１の傾斜面１５ａ１の端部１５ａ３（開口縁２４とは別の端部であって、溝底１９１からの深さがｗの位置にある端部１５ａ３）と溝底１９１側とを繋ぎ且つ第１の傾斜面１５ａ１にほぼ直交する第２の傾斜面１５ａ２が光束制御部材５の裏面１２側から見て円弧状となるように（平面形状が円弧状となるように）形成され、これら第１及び第２の傾斜面１５ａ１，１５ａ２によって第１の溝内凹部１５ａが形成されている。なお、図４（ｃ）において、第１の傾斜面１５ａ１が凹み１４の開口縁２４と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線２５の延長上にほぼ位置するとは、図４（ｃ）に示す光束制御部材５の断面上において、第１の傾斜面１５ａ１が線２５の延長上に位置するか、又は第１の傾斜面１５ａ１が線２５の延長部分を開口縁２４を回動支点として反時計回り方向へ僅かに回動させた位置（例えば、図４（ｃ）の破線位置）にあることをいう。すなわち、第１の傾斜面１５ａ１は、発光素子４から発せられて直接、溝底１９１へ向かう光が入射し難い傾きで形成されていることが好ましく、また、図４（ｃ）において、第２の傾斜面１５ａ２が第１の傾斜面１５ａ１にほぼ直交するとは、製造誤差を考慮したものであり、第１の傾斜面１５ａ１に対して９０°よりも僅かに小さいか又は第１の傾斜面１５ａ１に対して９０°よりも僅かに大きい角度で交差することをいう。すなわち、第２の傾斜面１５ａ２は、その面に入射する発光素子４からの光の、基準光軸Ｌに近寄る方向への屈折を抑えるように形成されていることが好ましい。

第２の溝内凹部１５ｂは、図４（ｃ）に示すように、第１の溝内凹部１５ａとは異なる三角形状を呈しており、第１の溝内凹部１５ａの第２の傾斜面１５ａ２の溝底側端縁２６と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線２７の延長上にほぼ位置する平面形状が円弧状の第１の傾斜面１５ｂ１と、この第１の傾斜面１５ｂ１の端部１５ｂ３（溝底側端縁２６とは別の端部であって、溝底１９１からの深さがｗの位置にある端部１５ｂ３）と溝底１９１側とを繋ぎ且つ第１の傾斜面１５ｂ１にほぼ直交する平面形状が円弧状の第２の傾斜面１５ｂ２と、からなっている。

第３の溝内凹部１５ｃは、図４（ｃ）に示すように、第１乃至第２の溝内凹部１５ａ，１５ｂとは異なる三角形状を呈しており、第２の溝内凹部１５ｂの第２の傾斜面１５ｂ２の溝底側端縁２８と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線３０の延長上にほぼ位置する平面形状が円弧状の第１の傾斜面１５ｃ１と、この第１の傾斜面１５ｃ１の端部１５ｃ３（溝底側端縁２８とは別の端部であって、溝底１９１からの深さがｗの位置にある端部１５ｃ３）と溝底１９１側とを繋ぎ且つ第１の傾斜面１５ｃ１にほぼ直交する平面形状が円弧状の第２の傾斜面１５ｃ２と、からなっている。

第４の溝内凹部１５ｄは、図４（ｃ）に示すように、第１乃至第３の溝内凹部１５ａ〜１５ｃとは異なる三角形状を呈しており、第３の溝内凹部１５ｃの第２の傾斜面１５ｃ２の溝底側端縁３１と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線３２の延長上にほぼ位置する平面形状が円弧状の第１の傾斜面１５ｄ１と、この第１の傾斜面１５ｄ１の端部１５ｄ３（溝底側端縁３１とは別の端部であって、溝底１９１からの深さがｗの位置にある端部１５ｄ３）と溝底１９１側とを繋ぎ且つ第１の傾斜面１５ｄ１にほぼ直交する平面形状が円弧状の第２の傾斜面１５ｄ２と、からなっている。

ここで、第１乃至第４の溝内凹部１５ａ〜１５ｄの凹み深さｗ及び光軸Ｌから第４の溝内凹部１５ｄの径方向外方端（第２の傾斜面１５ｄ２の溝底側端縁３３）までの距離Ｌ２は、光束制御部材５の大きさ、発光素子４の発光輝度、発光素子４の発光面２０から光束制御部材５の溝底１９１までの溝深さε、発光素子４の出射光の強度が最大強度の半分になる値（半値幅）等によって最適な寸法が決定される。

また、本実施形態において、光束制御部材５の溝底１９１に形成された第２凹部としての溝内凹部１５は、発光素子４からの光のうち、光軸Ｌから大きく傾いた光が入射する場合に有効に作用する。したがって、本実施形態の光束制御部材５は、発光素子４からの光のうちの多くは第１凹部としての凹み１４から入射し、それ以外の光軸Ｌから大きく傾いた光であって通気溝１９Ａ，１９Ｂ内に進入した光が溝内凹部１５から入射するように、通気溝１９Ａ，１９Ｂが形成されている。例えば、凹み１４の開口縁２４の半径よりも通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝深さεの方が小さな値となるように形成されることが好ましい。

（４）光束制御部材の作用（発光素子からの光の入射と出射）
光束制御部材５の作用を図２乃至図４に基づいて説明する。まず、図２に示すように、発光素子４から出射した光のうち半値幅の範囲内にある光Ｈは、大部分が凹み１４から光束制御部材５に入射する際に、屈折することなくそのまま光束制御部材５に入射し、その他の部分が通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝内凹部１５ａ〜１５ｄから光束制御部材５に入射する。ここで、溝内凹部１５ａ〜１５ｄから光束制御部材５に入射する光Ｈの殆どは、第１の傾斜面１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ｄ１から入射せずに、第２の傾斜面１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２，１５ｄ２から入射することになるが、第２の傾斜面１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２，１５ｄ２が発光点１３から放射される光Ｈに対してほぼ直交する面であるため、ほとんど屈折することがない状態で入射することになり、発光素子４からの光が光軸Ｌ寄りに屈折して入射するのを抑えることができる。

次に、図２及び図３に示すように、発光素子４からの光Ｈは、光束制御部材５の内部を伝播した後、光制御出射面６から外部（空気中）にスネルの法則にしたがって出射することになる。この際、本発明に係る光束制御部材５から出射される発光素子４からの光束は、図３１に示す従来の半球状の光束制御部材１２３から出射される光束に比較し、発光素子４の直上などで局部的に出射されず、照射範囲内に向けて均一に且つ滑らかに拡げて出射させられる。

なお、図１０に示すように、光束制御部材５の裏面１２が基準面Ｃと平行の平面（図４の通気溝１９Ａ及び１９Ｂを形成しない面）であり、光束制御部材５の裏面１２を基板１６の表面１６ａから所定量（例えば、図４における通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１の溝深さと同寸法ε）だけ離し、光束制御部材５の裏面１２の全体と基板１６との間に隙間を形成し、凹み１４内の通気を行うようにした場合、裏面１２から光束制御部材５に入射する発光素子４からの光Ｈを生じさせることになり、その光は光束制御部材５の裏面１２から光束制御部材５に入射する際に、その進行方向を光軸Ｌ寄りに偏向するように屈折する。その結果、図１０に示す光束制御部材５によれば、裏面１２から入射した発光素子４からの光Ｈと凹み１４から入射した発光素子４からの光Ｈが光束制御部材５から出射した後に光拡散部材７の被照射面３４に集合し、この光Ｈの集合した部分（輝部）３５が他の部分よりも明るくリング状に光り、そのリング状の輝部３５が光拡散部材７の出射面３６側から視認されやすいという不具合を生じる。しかしながら、本発明によれば、光束制御部材５の裏面１２を基板１６に接するように配置し、光束制御部材５の裏面１２に通気溝１９Ａ，１９Ｂを形成すると共に、その通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１に溝内凹部１５を形成し、発光素子４からの光Ｈが溝底１９１側から光軸Ｌ寄りに屈折して入射するのを抑えることができるため、光Ｈを照射範囲内に向けて滑らかに拡げて出射させることが可能になり、且つ、光束制御部材５の凹み１４を通気溝１９Ａ，１９Ｂで通気することができ、発光素子４の点灯中における光束制御部材５の温度上昇を抑えることができる（図２参照）。

（光拡散部材）
図２及び図３に示す光拡散部材７は、光透過性に優れたＰＭＭＡやＰＣ等の樹脂材料によってシート状あるいは平板形状に形成されており、被照明部材（液晶表示パネル、広告表示パネル、標識表示パネル等）３の平面形状とほぼ同様の大きさ（面積）に形成されている。

この光拡散部材７は、その表面に微細な凹凸（プリズム状突起、エンボス加工やビーズコートによる拡散処理で形成される凹凸）を形成するか、又は内部に拡散材を混入させるようになっている。

このような光拡散部材７は、光束制御部材５の光制御出射面６から出射した光を透過しながら拡散し、被照明部材３に照射される光を均一化する。

また、このような光拡散部材７は、被照明部材３の発光素子４側の面に取り付けても良いし、また、被照明部材３とは別に（分離した状態で）、被照明部材３の発光素子４に対向する面側に配置するようにしてもよい。

（発光装置の実施例）
次に、本発明に係る光束制御部材５を用いた発光装置１１、及びこの発光装置１１を備えた面光源装置２の実施例を図１乃至図４を参照しつつ説明する。

これらの図に示した光束制御部材５の光制御出射面６は、発光素子４の発光特性（発光素子４からの出射光束の広がり角度であって、特に出射光の強度が最大強度の半分の値の光の出射角）、光束制御部材５の光軸Ｌに沿った方向の厚さｄ（裏面１２から光制御出射面６の最上部までの光軸Ｌに沿った方向の距離ｄ）、各発光素子４のピッチ間距離ｐ、光束制御部材５の外径寸法Ｄｏ、光制御出射面６から光拡散部材７までの光軸Ｌに沿った方向の距離Ｌ１、光束制御部材５の屈折率ｎ、光束制御部材５の凹み１４の形状等に応じて、第１の出射面６ａ及び第２の出射面６ｂの形状等が決定されるようになっている。

例えば、光束制御部材５は、屈折率ｎ＝１．４９の透明樹脂材料で形成されており、入射面の凹み１４の形状が略半球状であり、ｒ１＝１．５ｍｍ、Ｌ１＝１５．４１ｍｍ、ｐ＝４６ｍｍ、ｄ＝４．５９ｍｍ、Ｄｏ＝１６．５ｍｍに設定されている。この光束制御部材５は、第１の出射面６ａと第２の出射面６ｂの接続部分におけるθ１が、θ１＝δ２＝１４°となるように、また、第２の出射面６ｂと第３の出射面６ｃの接続部分におけるθ１が、θ１＝δ１＝７５°となるように形成されている。そして、第３の出射面６ｃは、第２の出射面６ｂの外周端の接線を光軸Ｌの周りに３６０°回転させて形成されるようになっている。ここで、図４（ｂ）において、θ１≦δ２の範囲が第１の出射面６ａの範囲であり、δ２≦θ１≦δ１の範囲が第２の出射面６ｂの範囲であり、δ１≦θ１の範囲が第３の出射面６ｃの範囲である。

また、図４乃至図６に示すように、光束制御部材５の裏面１２には、溝深さεが０．５ｍｍで且つ溝幅Ｓが１．０ｍｍの矩形形状の通気溝１９Ａ，１９Ｂが形成されている。そして、その通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１には、溝内凹部１５が形成されている。この溝内凹部１５は、第１乃至第４の溝内凹部１５ａ〜１５ｄからなり、ｗ＝０．２ｍｍ、Ｌ２＝５．７９ｍｍとなるように形成されており、第１の溝内凹部１５ａの線２５（第１の傾斜面１５ａ１）と基準面Ｃとのなす角度が１９．５°、第２の溝内凹部１５ｂの線２７（第１の傾斜面１５ｂ１）と基準面Ｃとのなす角度が１３．７°、第３の溝内凹部１５ｃの線３０（第１の傾斜面１５ｃ１）と基準面Ｃとのなす角度が９．７°、第４の溝内凹部１５ｄの線３２（第１の傾斜面１５ｄ１）と基準面Ｃとのなす角度が６．９°となるように形成されている。また、第１乃至第４の溝内凹部１５ａ〜１５ｄは、それぞれ第２の傾斜面１５ａ２〜１５ｄ２が第１の傾斜面１５ａ１〜１５ｄ１に直交するように形成されている。

ここで、溝内凹部１５を第４の溝内凹部１５ｄまでとしたのは、通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１側からの入射光に起因する照明光の点状の輝部の発生を防止し得る溝内凹部１５の形成範囲を、以下のようなシミュレーションにより確認したことによる。

このシミュレーションは、図１１に示すように、光束制御部材５の通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１に溝内凹部１５を形成していない点を除き、本実施例の発光装置１１及びこれを備えた面光源装置２と同一の構成のものを使用した。この実験においては、光束制御部材５の通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１を円弧状の遮光部材３７で部分的に覆うようになっており、開口部３８の面積（光束制御部材５への入射角度θ）が異なる数種の遮光部材３７を順次張り替え、各遮光部材３７毎に光拡散部材７の被照射面３４上に生じる輝部における照度を測定した。その結果、図１２に示すように、開口部３８の面積を広げていくと、図１１における入射角度θが７８°に到達するまでは、通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１からの入射光に起因する輝部における照度は開口部３８の面積に応じて高くなるが、入射角度θがほぼ７８°を越えるとほぼ一定値に収束する。すなわち、入射角度θが７８°を越えた範囲から入射した光は、輝部に影響を与えるものではない。したがって、溝内凹部１５は、少なくとも輝部の輝度を高める入射角度θの範囲であるθ＝７８°までの範囲の光を対象とすれば良いことが理解される。

なお、本実施例における溝内凹部１５を光束制御部材５の通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１に形成しない場合には、図１０に示す場合と同様に、溝底１９１からの入射光が光軸Ｌ寄りに屈折させられるため、光拡散部材７の被照射面３４には光軸Ｌを中心とする対象の位置に点状の輝部が発生し、照明品質を低下させる虞がある。

しかしながら、本実施例によれば、溝内凹部１５によって光束制御部材５の通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１から入射する光は、光軸Ｌ寄りに屈折させられることがなく、ほぼそのままの進行方向で光束制御部材５の内部に入射するため、光拡散部材７の被照射面３４に点状の輝部を生じることがなく、照明品質を低下させることがない。

（光拡散部材から出射する光の出射光量）
図１３は、本発明が適用される表示装置１の被照明部材３に照射される光の出射光量分布を示す図である。

この図１３は、面光源装置２の光拡散部材７の出射面８であって（図２参照）、且つ、図１のＸ３−Ｘ３線に対応する位置から出射する光によって照明される被照射面が出射面８に近接配置されていると仮定した場合の被照射面上における照度分布を示すものである（Ｘ３−Ｘ３線上に並ぶ光束制御部材５の通気溝１９Ａ，１９Ｂは、Ｘ３−Ｘ３線に沿って形成されている）。なお、図１３の縦軸は、照度（ｌｘ）を示している。また、図１３の横軸は、図１の面光源装置２の中心からＸ３−Ｘ３線に沿った方向の寸法を表している。

この図１３において、線Ｓ１は本実施形態に係る発光装置１１を使用した面光源装置２における光による照度分布を示すものであり、線Ｓ２は図１０に示した発光装置１１を使用した面光源装置２における光による照度分布を示すものであり、線Ｓ３は第４従来例として図３１に示したＬＥＤチップを使用した場合の面光源装置における光による照度分布を示すものである。

この図１３に示すように、線Ｓ３は、発光素子４に対応する部分の照度が際だって高くなっており、発光素子４と発光素子４の間に対応する部分の照度と発光素子４に対応する部分の照度とが大きく異なっていることを示している。このようにθ１＝θ５であるような場合には、被照明部材３を照明する光の明暗の差が大きく、均一な明るさの面照明を行うことができない。

また、線Ｓ２は、線Ｓ３の場合に比較して、全体的に照度が平均化され、線Ｓ３の場合ほどの照度のばらつきがないことを示している。しかし、この線Ｓ２は、図１０の発光装置１１の発光特性に示すように、光束制御部材５の裏面１２から入射した光Ｈが光軸Ｌ寄りに屈折し、その屈折した光Ｈが凹み１４から入射した光と交差することによりリング状の輝部３５を生じる現象が隣り合う発光素子４と発光素子４の間のほぼ中間位置に出現することを表しており、この部分的に明るい輝部３５が光拡散部材７の出射面３６側から視認され、照明品質を低下させることになる。

また、線Ｓ１は、線Ｓ２の場合に比較して、隣り合う発光素子４と発光素子４との間における輝部の発生が抑えられる。したがって、本発明に係る面光源装置は、図１３の線Ｓ１で示すように、光拡散部材７から出射される光による照明がより一層平均化し、均一な明るさの面状照明が可能になり、照明品質を向上させることができる。

（本実施形態による効果）
本実施形態によれば、発光素子４から発せられた光の光束は、光束制御部材５の内部に取り入れられた後、主に光束制御部材５の光制御出射面６から出射されることになる。このとき、発光素子４からの光Ｈのうち、光軸Ｌから離れた角度方向への出射光束に対する光発散効率よりも、光軸Ｌ近傍の出射光束への光発散効率の方が大きくなるように（相対的にみて発光素子４からの光の出射角度θ１の値が大きい領域よりも小さい領域における光の方が、Δθ５／Δθ１が大きい）、光束制御部材５の凹み１４及び光制御出射面６の形状が調整されることにより、発光素子４に対応する部分の照度が際だって高くなるのが抑制され、更に通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１の溝内凹部１５（１５ａ〜１５ｄ）から光束制御部材５へ入射する光Ｈが光軸Ｌ寄りに屈折するのを抑えられ、通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１の溝内凹部１５から入射する光Ｈが光制御出射面６から出射しないか又は光制御出射面６の外周縁近傍から出射するようになっているため、照明品質を低下させるようなリング状、点状、又は線状の輝部を生じることがなく、光束制御部材５の光制御出射面６から効率的に且つ広範囲に均一な照明光として出射される。

したがって、本実施形態によれば、複数の発光素子４を光源として使用する場合、各発光素子４からの光が混じり易くなり、各発光素子４の発光色にばらつきがあったとしても、光束制御部材５を介して出射される各発光素子４の発光色のばらつきが目立ちにくくなると共に、被照射面における照度も均一化し、高品質の照明が可能になる。

また、本実施形態によれば、光束制御部材５の裏面１２は、発光素子４が発する熱を放熱できるように、通気溝１９Ａ，１９Ｂが形成されているため、発光素子４が発する熱に起因する不具合（基板１６の反りの発生や光束制御部材５の変形等）の発生を防止でき、高品質の照明を行うことが可能になる。

（第２凹部の第１変形例）
図１４乃至図１５は、上記実施形態における光束制御部材５の溝内凹部（第２凹部）１５の第１変形例を示すものである。なお、本変形例の光束制御部材５は、溝内凹部１５を除き、その基本的構成が上記実施形態の光束制御部材５と同様であるため、上記実施形態の光束制御部材５と同様の構成には同一符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。

図１４に示すように、本変形例の光束制御部材５は、その通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１に形成する溝内凹部１５が第１乃至第８の溝内凹部１５ａ〜１５ｈからなっており、各溝内凹部１５ａ〜１５ｈの断面形状が同一となるように形成されている。なお、第１乃至第８の溝内凹部１５ａ〜１５ｈは、その平面形状が円弧状となるように形成されている。

すなわち、本変形例における第１の溝内凹部１５ａは、断面形状が三角形であって、発光素子４の発光点１３と凹み１４の開口縁２４とを結ぶ線２５のほぼ延長上に平面形状が円弧状の第１の傾斜面１５ａ１が位置し、その第１の傾斜面１５ａ１の端部１５ａ３が溝底１９１からｗ＝０．１ｍｍの深さにあり、その第１の傾斜面１５ａ１の端部１５ａ３と溝底１９１側とを繋ぐ平面形状が円弧状の第２の傾斜面１５ａ２が第１の傾斜面１５ａ１にほぼ直交するように形成されている。そして、この第１の溝内凹部１５ａと同一形状のものが第２乃至第８の溝内凹部１５ｂ〜１５ｈとして形成されている。なお、凹み１４の半径ｒ１は１．５ｍｍであり、通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝深さεは０．５ｍｍであり、線２５と基準面Ｃとがなす角度αは１９．５°であり、第８の溝内凹部１５ｈの第２の傾斜面１５ｈ２の溝底側端縁３８と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線４０が光軸Ｌとなす角度θは７８°以上となるように形成されている。

このような構成の光束制御部材５を使用した発光装置１１は、図１５に示すように、光束制御部材５に入射する光Ｈの入射角が大きなもの（発光素子４の光の出射光輝度が最大強度の半分程度のもの）が光軸Ｌ寄りに僅かに偏角され、その偏角された光Ｈが光束制御部材５から出射した後に光拡散部材７を照射することになり、凹み１４から入射した光Ｈと集合する部分を生じさせる。しかしながら、その屈折した光Ｈの輝度が低い上に、その光の集合する部分の面積が通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝幅Ｓに起因するものであり、その光の集合する部分の面積が光軸Ｌを中心としてリング状の輝部を生じる場合に比較して極めて小さく、且つ、その光の集合する部分が光軸Ｌから離れた位置に点状に生じる。その結果、その光の集合する部分は光拡散部材７の出射面８側から明確に視認することができない。また、隣り合う他の発光素子４からの光が混ざり合うと、前述の光の集合する部分による輝部は、更に目立たなくなる（図１参照）。このように、本変形例の発光装置１１を使用した面光源装置２及び表示装置１は、光軸Ｌ寄りに屈折して光束制御部材５に入射する光の量を溝内凹部１５によって抑えることができるため、上記実施形態の発光装置１１を使用した面光源装置２及び表示装置１と同様の効果を得ることができる（図１及び図２参照）。

（第２凹部の第２変形例）
図１６乃至図１７は、上記実施形態における光束制御部材５の溝内凹部（第２凹部）１５の第２変形例を示すものである。なお、本変形例の光束制御部材５は、溝内凹部１５を除き、その基本的構成が上記実施形態の光束制御部材５と同様であるため、上記実施形態の光束制御部材５と同様の構成には同一符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。

図１６に示すように、本変形例の光束制御部材５は、その裏面１２に一対の通気溝１９Ａ，１９Ｂが形成され、各通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１にそれぞれ単一の溝内凹部１５が形成されている。なお、この溝内凹部１５は、平面形状が円弧状となるように形成されている。

すなわち、本変形例における溝内凹部１５は、断面形状が三角形であり、発光素子４の発光点１３と凹み１４の開口縁２４とを結ぶ線２５のほぼ延長上に平面形状が円弧状の第１の傾斜面１５ａ１が位置し、その第１の傾斜面１５ａ１の端部１５ａ３と溝底１９１側とを繋ぐ平面形状が円弧状の第２の傾斜面１５ａ２が第１の傾斜面１５ａ１にほぼ直交するように形成されている。なお、本変形例において、凹み１４の半径ｒ１は１．５ｍｍであり、溝深さεは０．５ｍｍであり、線２５と基準面Ｃとのなす角度αは１９．５°であり、溝内凹部１５の第２の傾斜面１５ａ２の裏面側端縁４２と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線４３と光軸Ｌとがなす角度θは７８°以上となるように形成されている。このように、本変形例の溝内凹部１５は、上記第１変形例に係る第１の溝内凹部１５ａを拡大した形状であり、第１変形例の第１乃至第８の溝内凹部１５ａ〜１５ｈを１個の溝内凹部１５に置き換えた構造を呈している。

このような構成の光束制御部材５を使用した発光装置１１は、図１７に示すように、光束制御部材５に入射する光Ｈの入射角が大きなもの（発光素子４から出射される光の出射光輝度が最大輝度の半分程度のもの）が光軸Ｌ寄りに僅かに偏角され、その偏角された光Ｈが光束制御部材５から出射した後に光拡散部材７を照射することになり、凹み１４から入射した光Ｈと集合する部分を生じさせる。しかしながら、その屈折した光Ｈの輝度が低い上に、その光の集合する部分の面積が通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝幅Ｓに起因するものであり、その光の集合する部分の面積が光軸Ｌを中心としてリング状の輝部を生じる場合に比較して極めて小さく、且つ、その光の集合する部分が光軸Ｌから離れた位置に点状に生じる。その結果、その光の集合する部分は光拡散部材７の出射面８側から明確に視認することができない（図１及び図２参照）。また、隣り合う他の発光素子４からの光が混ざり合うと、前述の光の集合する部分による輝部は、更に目立たなくなる（図１及び図２参照）。このように、本変形例の発光装置１１を使用した面光源装置２及び表示装置１は、光軸Ｌ寄りに屈折して光束制御部材５に入射する光の量を溝内凹部１５によって抑えることができるため、上記実施形態の発光装置１１を使用した面光源装置２及び表示装置１と同様の効果を得ることができる（図１及び図２参照）。

（第２凹部の第３変形例）
図１８は、上記実施形態における光束制御部材５の溝内凹部（第２凹部）の第３変形例を示すものである。なお、本変形例の光束制御部材５は、溝内凹部１５を除き、その基本的構成が上記実施形態の光束制御部材５と同様であるため、上記実施形態の光束制御部材５と同様の構成には同一符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。なお、溝内凹部１５（１５ａ〜１５ｄ）は、平面形状が円弧状となるように形成されている。

この図１８に示すように、本変形例の光束制御部材５は、凹み１４の開口縁２４から径方向外方へ向かう溝底１９１に、同一ピッチＬ５で複数の溝内凹部１５ａ〜１５ｄを連続して形成するようになっている。この複数の溝内凹部１５ａ〜１５ｄのうちの最も径方向外方側に位置する溝内凹部１５ｄは、その第２の傾斜面１５ｄ２の溝底側端縁４５が上記実施形態における第４の溝内凹部１５ｄの第２の傾斜面１５ｄ２の溝底側端縁３３とほぼ同様の位置まで形成されている。なお、本変形例において、凹み１４の半径ｒ１は１．５ｍｍであり、溝深さεは０．５ｍｍであり、線２５と基準面Ｃとのなす角度が１９．５°であり、溝内凹部１５ｄの第２の傾斜面１５ｄ２の溝底側端縁４５と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線４６と光軸Ｌとがなす角度θは７８°以上となるように形成されている。

このような構成の光束制御部材５を使用した発光装置１１は、光軸Ｌ寄りに屈折して光束制御部材５に入射する光の量を溝内凹部１５によって抑えることができるため、上記実施形態及び各変形例と同様の効果を得ることができる。また、本変形例の発光装置１１を使用した面光源装置２及び表示装置１は、上記実施形態及び各変形例と同様の効果を得ることができる（図１及び図２参照）。

（第２凹部の第４変形例）
図１９は、上記実施形態における光束制御部材５の第２凹部１５の第４変形例を示すものである。この図１９に示すように、通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１に形成する溝内凹部１５は、裏面１２側から見て円弧状のものに限られず、直線状であっても良い。なお、直線状とするのは、溝幅Ｓが凹み１４の直径（２・ｒ１）の１／３程度以下である場合が好ましい。

（第２凹部のその他の変形例）
また、上述の実施形態の光束制御部材５では、第１の傾斜面１５ａ１と第２の傾斜面１５ａ２を直交させ、且つ第１の傾斜面１５ａ１よりも第２の傾斜面１５ａ２の方が裏面１２に対する傾斜角度が大きくなるように形成された断面三角形状の第２凹部（溝内凹部１５）の例を示したが、これに限られず、上述の実施形態における第２凹部１５の形成領域に複数個の独立した凹部（錐状凹部、半球状凹部等）が形成されてもよい。

なお、図２０は、光束制御部材５の通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１に複数形成した第２凹部の変形例を示すものであり、図２０（ａ）が光束制御部材５の裏面図、図２０（ｂ）が図２０（ａ）における凹み１４を囲む領域のうちの一部領域５０の拡大図、図２０（ｃ）が図２０（ｂ）のＸ４−Ｘ４線に沿って切断して示す断面図（第２凹部を構成する略半球状凹部５１の断面図）、図２０（ｄ）が第２凹部を構成する略半球状凹部５１の斜視図、図２０（ｅ）が図２０（ｂ）のＸ４−Ｘ４線に沿って切断して示す断面図（第２凹部を構成する円錐状凹部５２の断面図）、図２０（ｆ）が第２凹部を構成する円錐状凹部５２の斜視図を示すものである。この図２０に示すように、第２凹部は、複数の独立した略半球状凹部５１（球の一部を切り取ったような凹部（図２０（ｃ），（ｄ）参照））や、複数の独立した円錐状凹部５２（断面が二等辺三角形の凹部（図２０（ｅ），（ｆ）参照））等で構成するようにしてもよい。

また、第２凹部を十分小さく形成すれば、断面二等辺三角形状、断面円弧形状等、様々な形状とすることができる。ここでいう「十分」とは、凹み１４から入射した光が光制御出射面６に到達する前に第２凹部を形成する面へ内部入射し、全反射して光路が光軸Ｌ寄りに偏向されることによって、光拡散部材７の出射面８側から明確に視認されるような輝部が発生するのを防止できる程度を意味する。十分に小さな第２凹部であれば、第２凹部を形成する面への内部入射光を最小限に抑えることができ、明確に視認されるような輝部の発生を抑制することができる。

（通気溝の変形例１〜３）
図２１（ａ）〜（ｃ）は、上記実施形態における光束制御部材５の通気溝１９Ａ，１９Ｂの変形例１〜３を示すものであり、光束制御部材５を基板１６に取り付ける際の自由度を向上させることができる通気溝の態様を示すものである（図７参照）。

すなわち、光束制御部材５は、上記実施形態の一直線状に一対配置される態様の通気溝１９Ａ，１９Ｂに限られず、図２１（ａ）に示すように、裏面１２を周方向に４等分する通気溝１９Ａ〜１９Ｄを形成してもよい。また、図２１（ｂ）に示すように、光束制御部材５の裏面１２には、裏面１２を周方向に６等分する通気溝１９Ａ〜１９Ｆを形成してもよい。また、図２１（ｃ）に示すように、光束制御部材５の裏面１２には、裏面１２を周方向に８等分する通気溝１９Ａ〜１９Ｈを形成するようにしてもよい。そして、各通気溝１９Ａ〜１９Ｈの溝底１９１には、上記実施形態及び上記各変形例に係る第２凹部１５のいずれかが形成される。なお、図２１（ａ）〜（ｃ）の各通気溝１９Ａ〜１９Ｈは、溝深さ及び溝幅が上記実施形態の通気溝１９Ａ，１９Ｂと同様である。

図２１（ａ）に示した光束制御部材５は、立てかけられた基板１６にどのように取り付けられたとしても、通気溝１９Ａ〜１９Ｄのうちの少なくとも１つが必ず水平方向に対して４５°以上の角度で上を向いた状態となる（図７参照）。したがって、発光素子４の点灯時に凹み１４内の空気の温度が上昇すると、凹み１４から上方へ向かう空気の流れが生じ（自然対流が生じ）、凹み１４内の暖められた空気が水平方向よりも上に位置している通気溝（１９Ａ〜１９Ｄのうちの少なくとも一つ）を介して光束制御部材５の外部に排出される（図７参照）。そして、凹み１４内には、水平方向よりも下方に位置する通気溝（１９Ａ〜１９Ｄのうちの少なくとも一つ）から外気が導入される。これにより、凹み１４の空気温度が冷却され、光束制御部材５、発光素子４の凹み１４側表面、及び基板１６が冷却される（図７参照）。

また、図２１（ｂ）に示した光束制御部材５は、立てかけられた基板１６にどのように取り付けられたとしても、通気溝（１９Ａ〜１９Ｆ）のうちの少なくとも１つが必ず水平方向に対して６０°以上の角度で上を向いた状態となる（図７参照）。したがって、図２１（ｂ）に示す変形例２の光束制御部材５は、上記図２１（ａ）に示す変形例１の光束制御部材５と同等か又はそれ以上の凹み１４内の空気温度等の冷却効果を得ることが可能になる。

また、図２１（ｃ）に示した光束制御部材５は、立てかけられた基板１６にどのように取り付けられたとしても、通気溝（１９Ａ〜１９Ｇ）のうちの少なくとも１つが必ず水平方向に対して７５°以上の角度で上を向いた状態となる。したがって、図２１（ｃ）に示す変形例３の光束制御部材５は、上記図２１（ａ）に示す変形例１及び図２１（ｂ）に示す変形例２の光束制御部材５と同等か又はそれ以上の凹み１４内の空気温度等の冷却効果を得ることが可能になる。

なお、通気溝１９Ａ〜１９Ｇは、上記実施形態及び上記変形例１〜３に限定されるものではなく、各通気溝１９Ａ〜１９Ｇの凹み１４側端部が互いに接しない限り、通気溝１９Ａ〜１９Ｇの溝幅を小さくして、上記変形例３の通気溝数と異なる数だけ形成するようにしてもよい。また、通気溝１９Ａ〜１９Ｇは、溝幅に応じて溝深さを変えるようにしてもよい。

（通気溝の変形例４）
図２２は、上記実施形態における通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝幅Ｓを凹み１４の直径と同じにした光束制御部材５を示すものであり、通気溝１９Ａ，１９Ｂの変形例４を示すものである。この図２２に示す通気溝１９Ａ，１９Ｂは、溝深さが上記実施形態の通気溝１９Ａ，１９Ｂと同様であり、溝幅Ｓが上記実施形態の通気溝１９Ａ，１９Ｂの３倍となるように光束制御部材５の裏面１２に形成されている（但し、この数値は、上記実施形態の通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝幅Ｓが１ｍｍで、且つ、凹み１４の半径ｒ１が１．５ｍｍの場合を例にして算出したものである）。なお、通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１には、上記実施形態及び上記各変形例に係る第２凹部１５のいずれかが形成されることが好ましい。

このような本変形例の通気溝１９Ａ，１９Ｂを備えた光束制御部材５は、上記実施形態における光束制御部材５に比較して、通気溝１９Ａ，１９Ｂの流路断面積が大きくなり、凹み１４内の空気温度等の冷却効果がより一層大きくなる。なお、溝幅Ｓは、光束制御部材５から出射される光による照明品質の変化が視認されない範囲において、凹み１４の直径よりも大きくしてもよい。

（通気溝の変形例５）
図２３は、上記実施形態における光束制御部材５の変形例であり、通気溝１９Ａ，１９Ｂの変形例５を示すものである。この図２３に示す通気溝１９Ａ，１９Ｂは、一対の通気溝１９Ａ，１９Ｂが一直線上に位置していない態様を示すものであり、一方の通気溝１９Ｂが縦方向へ延びる中心線Ｔ２に沿って形成されており、他方の通気溝１９Ａが縦方向へ延びる中心線Ｔ２から周方向へ所定角度分だけずらして形成されている。なお、通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底には、上記実施形態及び上記各変形例に係る第２凹部１５のいずれかが形成されることが好ましい。

このように、光束制御部材５の通気溝１９Ａ，１９Ｂは、縦方向へ延びる中心線Ｔ２及び／又は横方向へ延びる中心線Ｔ１に対して非対称となるように形成することにより、ファン（図示せず）の配置位置や隣接部品（図示せず）の配置等に応じて、最適な空気流路を確保することができる。

（通気溝の変形例６）
上記実施形態、上記第１〜第４変形例、及び上記通気溝の変形例１〜５は、通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１に第２凹部１５を形成するようになっているが、光束制御部材５を広告板や道路案内板等の照明用部品として使用するような場合であって、光束制御部材５を使用した照明品質がテレビ用液晶表示パネルやパソコン用液晶表示パネルほどの品質でなくても良い場合、図２４に示すように、通気溝１９Ａ，１９Ｂの溝底１９１に第２凹部１５を形成しなくてもよい。

このようにしても、本変形例に係る光束制御部材５は、図１０に示すように、光束制御部材５の裏面１２が基板１６の表面１６ａから離間した位置に保持される態様と比較し、輝部が通気溝１９Ａ，１９Ｂの形成部位に対応して形成される程度（点状）であって、その通気溝１９Ａ，１９Ｂの形成部位に対応して形成される輝部が光軸Ｌの周りにリング状に形成される輝部に比較して極めて小さく、照明輝度のばらつきが視認し難いため、広告板や道路案内板等の照明部品として十分な照明性能を発揮できる。

また、図２４に示す光束制御部材５は、テレビやパーソナルコンピュータ等の表示パネル用として高品質の面状照明が必要とされる場合であっても、光拡散部材７の厚さ寸法等を工夫することにより、図２乃至図６で示した実施形態の光束制御部材５に代えて使用してもよい。

（通気溝の変形例７）
上記実施形態、上記第１〜第４変形例、及び上記通気溝の変形例１〜６において、光束制御部材５を側面から見たときの通気溝１９（１９Ａ〜１９Ｈ）の形状が矩形となるように形成しているが（例えば図５参照）、これに限らず、図２５のように通気溝１９を円弧形状にしてもよい。

このようにすると、矩形で形成した場合の溝底１９１に相当する円弧形状の通気溝１９の溝底が、凹レンズの効果を有するため溝底からの入射光を発散させることが可能となり、第２凹部１５を形成しなくても輝部の発生を抑制することができる。通気溝１９の幅Ｓが広い場合には、溝底の曲率が小さくなって凹レンズの効果が弱まるため、第２凹部１５を形成して光の光軸Ｌ寄りへの屈折を抑制することが好ましい。

（通気溝の変形例８）
上記実施形態、上記第１〜第４変形例、及び上記通気溝の変形例１〜７において、通気溝１９（１９Ａ〜１９Ｈ）は、その溝深さが一定である場合について示したが、これに限らず、溝深さが凹み１４から遠ざかるに従って変化するように形成してもよい。

例えば、図２６のように、凹み１４から遠ざかるに従って溝深さが深くなるように形成することにより、ファンによる風を凹み１４内へ送り込み易くなり、凹み１４内の空気温度等の冷却効果を向上させることが可能になる。

（通気溝の変形例９）
上記実施形態、上記第１〜第４変形例、及び上記通気溝の変形例１〜８において、通気溝１９（１９Ａ〜１９Ｈ）は、その溝深さが一定である場合について示したが、これに限らず、溝幅Ｓが凹み１４から遠ざかるに従って変化するように形成してもよい。

例えば、図２７のように、凹み１４から遠ざかるに従って溝幅Ｓが広くなるように形成することにより、通気溝の変形例８と同様の効果が得られる。

（光束制御部材の変形例）
また、上述の実施形態の光束制御部材５において、光制御出射面６にシボ面を形成し、光制御出射面６から出射する光を拡散させるようにしてもよい。

また、上述の実施形態の光束制御部材５は、光拡散物質（例えば、シリコーン粒子や酸化チタン）を含む材料で形成するようにしてもよい。

また、上述の実施形態において、光制御出射面６を第１の出射面６ａ、第２の出射面６ｂを変曲点ＰＯで繋ぐように形成し、凹み１４を半球状に形成した光束制御部材５を示したが、これに限らず、光制御出射面６から出射する光によって照明される被照射面に特異的な明部を発生させることのないような形状の組み合わせであればよい。例えば、光制御出射面６を１つの曲面（例えば、図３１に示すＬＥＤチップ１２５の出射面）で形成し、凹み１４を砲弾型の凹み形状にすることによって、上述の実施形態と同等の光制御効果を得るようにしてもよい。

即ち、本発明の通気溝１９（１９Ａ〜１９Ｈ）及び第２凹部１５が、発光素子４からの光Ｈのうち光軸Ｌの近傍の光束によって照明される被照射面の面積を、光束制御部材５を介すことによって広げられるように調整された凹み１４及び光制御出射面６を有する光束制御部材５に適用されることで、上述のような放熱効果と光制御効果の両方を兼ね備えた光束制御部材５を得ることができる。

この発明に係る発光装置は、テレビモニターやパーソナルコンピュータのモニターのバックライトに使用したり、室内表示灯や各種照明などの用途に広く使用することができる。

本発明が適用できる面光源装置及びこれを備えた表示装置を示すものであり、被照明部材及び光拡散部材を省略して示す平面図である。 図１のＸ１−Ｘ１線に沿って切断して示す表示装置の断面図である。 発光素子（例えばＬＥＤ）の光軸を含む表示装置の一部断面図であり、図２の一部を拡大して示す図である。 本発明の実施形態に係る光束制御部材の詳細図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＸ２−Ｘ２線に沿って示す断面図、（ｃ）が光束制御部材の裏面側の一部（図４（ｂ）の一部）を拡大して示す図である。 図４（ｂ）のＲ１方向から見た光束制御部材の側面図である。 本発明の実施形態に係る光束制御部材の裏面図である。 光束制御部材の取付状態を示す図である。 発光素子の出射角θ１と光束制御部材の出射角θ５との関係を示す図である 発光素子の出射角θ１と光束制御部材のレンズ面傾斜角θ３との関係を示す図である。 光束制御部材の裏面の全域から光が入射する場合の不具合発生状態を示す図である。 輝部の照度測定シミュレーションを模式的に示す図である。 図１１のシミュレーション結果を示す図であり、横軸が光軸からの距離を示し、縦軸が輝部の照度を示している。 本発明の発光装置が使用される表示装置の被照明部材に照射される光の出射光量分布を、比較例と比較して示す図である。 第２凹部の第１変形例を示す図であり、光束制御部材の裏面側の一部を拡大して示す断面図である。 第２凹部の第１変形例に係る光束制御部材の作用（発光素子からの光の出射状態）を示す図である。 第２凹部の第２変形例を示す図であり、光束制御部材の裏面側の一部を拡大して示す断面図である。 第２凹部の第２変形例に係る光束制御部材の作用（発光素子からの光の出射状態）を示す図である。 第２凹部の第３変形例を示す図であり、光束制御部材の裏面側の一部を拡大して示す断面図である。 第２凹部の第４変形例を示す図であり、光束制御部材の裏面図である。 本発明の他の変形例に係る光束制御部材を示す図であり、（ａ）が光束制御部材の裏面図、（ｂ）光束制御部材の裏面を一部拡大して示す図、（ｃ）が第２凹部の第１例を示す断面図（（ｂ）のｘ４−ｘ４線に沿って切断して示す略半球状凹部の断面図）、（ｄ）が（ｃ）で示した第２凹部の斜視図、（ｅ）が第２凹部の第２例を示す断面図（（ｂ）のｘ４−ｘ４線に沿って切断して示す円錐状凹部の断面図）、（ｆ）が（ｅ）で示した第２凹部の斜視図である。 通気溝の変形例を示す図であり、（ａ）が通気溝の変形例１を示す光束制御部材の裏面図、（ｂ）が通気溝の変形例２を示す光束制御部材の裏面図、（ｃ）が通気溝の変形例３を示す光束制御部材の裏面図である。 通気溝の変形例４を示す光束制御部材の裏面図である。 通気溝の変形例５を示す光束制御部材の裏面図である。 通気溝の変形例６を示す図であり、（ａ）が光束制御部材の断面図（図４（ｂ）に対応する図）であり、（ｂ）が光束制御部材の裏面図である。 通気溝の変形例７を示す図であり、図５に対応する光束制御部材の側面図である。 通気溝の変形例８を示す図であり、図２４（ａ）に対応する光束制御部材の断面図である。 通気溝の変形例９を示す図であり、図２４（ｂ）に対応する光束制御部材の裏面図である。 第１従来例を示す模式的構造図である。 第２従来例を示す模式的構造図である。 第３従来例を示す模式的構造図である。 第４従来例に係る表示装置の断面図である。 第５従来例に係るマトリックス表示装置の断面図である。

符号の説明

１……表示装置、２……面光源装置、３……被照明部材（液晶表示パネル）、４……発光素子、５……光束制御部材、６……光制御出射面、６ａ……第１の出射面、６ｂ……第２の出射面、７……光拡散部材、１１……発光装置、１２……裏面、１４……凹み（第１凹部）、１５（１５ａ〜１５ｈ）……溝内凹部（第２凹部）、１５ａ１〜１５ｈ１……第１の傾斜面、１５ａ２〜１５ｈ２……第２の傾斜面、１５ａ３〜１５ｈ３……端部、１６……基板、１９Ａ，１９Ｂ……通気溝、２４……開口縁、２５，２７，３０，３２，４０，４３，４６……線、１９１……溝底、Ｈ……光、Ｌ……光軸（基準光軸）、Ｐｏ……変曲点

Claims (18)

1. 発光素子からの光を光束制御部材を介して出射するようになっている発光装置において、
   前記光束制御部材は、前記発光素子からの光の出射を制御する光制御出射面と、前記発光素子が取り付けられた基板に対向し且つ前記基板に接するように配置される裏面と、を備え、
   前記光制御出射面は、前記発光素子から出射した光のうち、少なくともその最大強度の光が出射される方向から７５°の角度範囲内に出射される光について、前記光束制御部材に入射して前記光制御出射面に到達した前記角度範囲内の光とその到達点を通り前記発光装置の基準光軸と平行な線とのなす角度をθ１とし、前記光制御出射面から出射する光の出射角をθ５としたとき、前記基準光軸から離れた角度領域よりも前記基準光軸の近傍の角度領域に出射される光の方が、相対的に比較してθ１の増加量に対するθ５の増加量（Δθ５／Δθ１）が大きくなるように形成されており、
   前記裏面は、（１）前記発光素子に対応する位置に形成されて、前記発光素子からの光を取り込むように前記裏面に開口縁を有する第１凹部と、（２）前記第１凹部から前記裏面に沿って半径方向外方へ向かって延びるように凹み、前記第１凹部と外部とを連通する少なくとも二つの通気溝と、を有し、
   前記通気溝の溝底には、前記基準光軸を中心とする平面形状が円弧状の第２凹部が形成され、
   前記第２凹部は、前記発光素子からの光が前記基準光軸寄りに屈折して入射するのを抑えることができるように形成された、
   ことを特徴とする発光装置。
2. 前記通気溝は、その延びる方向に直交し且つ前記裏面に直交する仮想平面で切断した溝断面形状が矩形形状である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記通気溝は、その延びる方向に直交し且つ前記裏面に直交する仮想平面で切断した溝断面形状が円弧形状である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
4. 前記通気溝は、溝底が前記裏面と平行になるように、前記第１凹部側端部から前記外部側端部まで一定の溝深さで形成された、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発光装置。
5. 前記光制御出射面は、前記発光素子から出射される光のうちの前記基準光軸近傍の光を除き、
   （Ａ）θ５／θ１＞１の関係を満足するとともに、
   （Ｂ）θ１の増加にしたがってθ５が大きくなるように形成され、且つ、
   （Ｃ）θ１の増加に伴い、θ１の増加量に対するθ５の増加量が小さくなるような形状に形成された、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記第２凹部は、
   （１）前記基準光軸を含む仮想平面であって且つ前記通気溝の前記外部側端部を通る仮想平面で切断した断面形状が三角形状に凹んでおり、
   （２）前記第１凹部側に位置して、前記第１凹部側から遠ざかるにしたがって前記溝底からの凹み量が漸増するように傾斜する平面形状が円弧状の第１の傾斜面と、
   （３）前記第１凹部から離れた側に位置し、前記第１の傾斜面の一端部と前記溝底とを繋ぐ平面形状が円弧状の第２の傾斜面と、からなり、
   （４）前記第１の傾斜面は、前記仮想平面で切断した断面形状において、前記発光素子から出射され前記第２凹部へ到達した光の前記第２の傾斜面への入射を妨げないように、前記発光素子の発光中心と前記第１の傾斜面の他端部とを結ぶ線の延長線上、或いは延長線よりも急な角度で形成された、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発光装置。
7. 発光素子からの光を光束制御部材を介して出射するようになっている発光装置において、
   前記光束制御部材は、前記発光素子からの光の出射を制御する光制御出射面と、前記発光素子が取り付けられた基板に対向し且つ前記基板に接するように配置される裏面と、を備え、
   前記光制御出射面は、前記発光素子から出射した光のうち、少なくともその最大強度の光が出射される方向から７５°の角度範囲内に出射される光について、前記光束制御部材に入射して前記光制御出射面に到達した前記角度範囲内の光とその到達点を通り前記発光装置の基準光軸と平行な線とのなす角度をθ１とし、前記光制御出射面から出射する光の出射角をθ５としたとき、前記基準光軸から離れた角度領域よりも前記基準光軸の近傍の角度領域に出射される光の方が、相対的に比較してθ１の増加量に対するθ５の増加量（Δθ５／Δθ１）が大きくなるように形成されており、
   前記裏面は、（１）前記発光素子に対応する位置に形成されて、前記発光素子からの光を取り込むように前記裏面に開口縁を有する第１凹部と、（２）前記第１凹部から前記裏面に沿って半径方向外方へ向かって延びるように凹み、前記第１凹部と外部とを連通する少なくとも二つの通気溝と、を有し、
   前記通気溝の溝底には、前記発光素子からの光を取り込むための面を有する第２凹部が形成され、
   前記第２凹部は、前記発光素子からの光が前記基準光軸寄りに屈折して入射するのを抑えることができるように形成された、
   ことを特徴とする発光装置。
8. 前記通気溝は、その延びる方向に直交し且つ前記裏面に直交する仮想平面で切断した溝断面形状が矩形形状である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
9. 前記通気溝は、その延びる方向に直交し且つ前記裏面に直交する仮想平面で切断した溝断面形状が円弧形状である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
10. 前記通気溝は、溝底が前記裏面と平行になるように、前記第１凹部側端部から前記外部側端部まで一定の溝深さで形成された、
    ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の発光装置。
11. 前記光制御出射面は、前記発光素子から出射される光のうちの前記基準光軸近傍の光を除き、
    （Ａ）θ５／θ１＞１の関係を満足するとともに、
    （Ｂ）θ１の増加にしたがってθ５が大きくなるように形成され、且つ、
    （Ｃ）θ１の増加に伴い、θ１の増加量に対するθ５の増加量が小さくなるような形状に形成された、
    ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の発光装置。
12. 前記第２凹部は、
    （１）前記基準光軸を含む仮想平面であって且つ前記通気溝の前記外部側端部を通る仮想平面で切断した断面形状が三角形状に凹んでおり、
    （２）前記第１凹部側に位置して、前記第１凹部側から遠ざかるにしたがって前記溝底からの凹み量が漸増するように傾斜する第１の傾斜面と、
    （３）前記第１凹部から離れた側に位置し、前記第１の傾斜面の一端部と前記溝底とを繋ぐ面であり、前記発光素子からの光を取り込むための面である第２の傾斜面と、からなり、
    （４）前記第１の傾斜面は、前記仮想平面で切断した断面形状において、前記発光素子から出射され前記第２凹部へ到達した光の前記第２の傾斜面への入射を妨げないように、前記発光素子の発光中心と前記第１の傾斜面の他端部とを結ぶ線の延長線上、或いは延長線よりも急な角度で形成された、
    ことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の発光装置。
13. 前記第１の傾斜面は、前記仮想平面で切断した断面形状において、前記発光素子の発光中心と前記第１の傾斜面の他端部とを結ぶ線の延長線上に位置するように形成され、
    前記第２の傾斜面は、前記第１の傾斜面にほぼ直交するように形成された、
    ことを特徴とする請求項６又は１２に記載の発光装置。
14. 前記第２凹部は、前記第１凹部の前記溝底側の開口縁から前記通気溝に沿って複数連続して形成され、
    前記複数の第２凹部のうち、前記第１凹部の前記溝底側の開口縁に隣接する最内周側第２凹部以外の他の第２凹部は、前記最内周側第２凹部と同一或いは相似形状に形成された、
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の発光装置。
15. 前記第２凹部は、前記第１凹部の前記溝底側の開口縁から前記通気溝に沿って複数連続して形成され、
    前記複数の第２凹部のうち、前記第１凹部の前記溝底側の開口縁に隣接する最内周側第２凹部以外の他の第２凹部は、前記第１凹部から遠くなれば遠くなる程、前記第１の傾斜面の傾斜が前記最内周側第２凹部の前記第１の傾斜面の傾斜よりも緩やかとなるように形成された、
    ことを特徴とする請求項６、１２又は１３に記載の発光装置。
16. 前記光制御出射面は、前記基準光軸近傍に位置し且つ前記基準光軸と同心のリング状の第１の出射面と、この第１の出射面の周囲に隣接して位置する第２の出射面とを有し、これら第１の出射面と第２の出射面との接続部分が変曲点となっている、
    ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の発光装置。
17. 前記請求項１乃至１６のいずれかに記載の発光装置と、この発光装置からの光を拡散・透過する光拡散部材と、を備えたことを特徴とする面光源装置。
18. 前記請求項１７に記載の面光源装置と、この面光源装置からの光を照射する被照明部材と、を備えたことを特徴とする表示装置。

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