JP6362792B2 - 面光源装置および液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、面光源装置、および液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置が備える液晶パネルは、自ら発光しない。このため、液晶表示装置は、液晶パネルを照明する光源として、液晶パネルの裏面側にバックライト装置（面光源装置）を備えている。

このバックライト装置の構成として、複数の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤという。）を並べた直下型のバックライト装置が知られている。

近年では、高効率で高出力の小型のＬＥＤが開発されている。そのため、バックライト装置に使用するＬＥＤの数を減らしても、計算上ではこれまでと同様の明るさを得ることができる。

また、本発明に係る面光源装置は、均一性の高い輝度分布の面状の光を発する。このため、液晶表示装置のバックライト以外においても利用できる。例えば、面光源装置は、部屋の照明等で用いられる照明装置としても利用できる。

また、本発明に係る面光源装置は、例えば、写真などを裏面側から照明する公告表示装置などにも利用できる。

例えば、液晶表示装置のバックライトを例とすると、特許文献１は、保持基板上に配置された１以上の点状光源に、それらの光源を被覆するシリンドリカルレンズを配置した面状照射光源を示している。

特開２００６−２８６６０８号公報（段落０００７〜０００９、図１）

しかしながら、特許文献１においては、シリンドリカルレンズの媒質中から空気中へと光が透過する際に、境界面で反射光が発生する。また、光源からの光の発散角を広げるほど反射光は増加する。そして、照射される光の光量が低下する。

本発明は、配光制御素子の光出射面で反射された光線を用いて、光の利用効率を向上した面光源装置を提供することを目的とする。

面光源装置は、光を出射する光源と、前記光を入射して、入射した前記光の配光を変更する配光制御素子とを備え、前記光は、第１の光線及び第２の光線を含み、前記光源は、前記第１の光線を出射する第１の発光面と、前記第１の発光面の周辺に形成されて、前記第１の光線の出射方向に対して、垂直な方向に前記第２の光線を出射する第２の発光面とを含み、前記配光制御素子は、前記光源から出射された前記第１の光線及び前記第２の光線を入射する光入射面、拡散材が前記光入射面の内側に層状に分布して、入射した前記第１の光線及び前記第２の光線を前記拡散材により拡散させる拡散層、前記配光制御素子の光軸が通る位置に形成され前記第１の光線が前記拡散材により拡散されずに前記拡散層を通過して到達する面である第１の光出射面、前記第１の光出射面の端部に配置されて前記光軸の方向において前記光源側に延びて形成され前記第２の光線が前記拡散材により拡散されずに前記拡散層を通過して到達する面である第２の光出射面及び前記第１の光出射面と対向する位置に配置され前記第１の光出射面で反射された前記第１の光線を前記第２の光出射面に向けて反射する光反射面を備え、前記第１の光出射面および前記第２の光出射面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に曲率を有さないシリンドリカル面であり、前記光入射面は、前記第２の方向に延びる溝形状である。

本発明によれば、光の利用効率を向上することができる。

本発明に係る実施の形態１に係る液晶表示装置１００（面光源装置２００を含む）の構成を概略的に示す構成図である。 本発明に係る実施の形態１に係る面光源装置２００の光源７から出射された光線が、配光制御素子６を透過する際の挙動を示した図である。 本発明に係る実施の形態１に係る面光源装置２００の光源７から出射された光線が、配光制御素子６内で反射し、透過する際の挙動を示した図である。 本発明に係る実施の形態１に係る面光源装置２００の光源７から出射された光線が、配光制御素子６を透過する際の挙動を示した図である。 本発明に係る変形例１に係る面光源装置２００の変形例１の配光制御素子６ａの構成を示す図である。 本発明に係る変形例２に係る面光源装置２００の変形例２の配光制御素子６bの構成を示す図である。 本発明に係る変形例４に係る液晶表示装置１１０（面光源装置２１０を含む）の構成を概略的に示す構成図である。 本発明に係る変形例４に係る面光源装置２１０の光源７から出射された光線が、配光制御素子８を透過する際の挙動を示した図である。 本発明に係る変形例４に係る面光源装置２１０の光源７から出射された光線が、配光制御素子８内で反射し、透過する際の挙動を示した図である。 本発明に係る変形例４に係る面光源装置２１０の光源７から出射された光線が、配光制御素子８を透過する際の挙動を示した図である。 本発明に係る変形例５に係る液晶表示装置１２０（面光源装置２２０を含む）の構成を概略的に示す構成図である。

以下の各実施の形態で説明する面光源装置は、複数の光源を用いて面状の光を発する。また、液晶表示装置は、この面光源装置を用いて液晶パネルを裏面から照明することで、液晶パネルに映像を表示させる。

レンズ面で反射光が発生するため、この反射光を照明光として利用して面状に照射された光の均一を向上することが好ましい。特に、照射領域の周辺での光量の低下を抑えることは難しい。

本発明は、配光制御素子の光出射面で反射された光線を用いて、面状の光の均一性を向上した面光源装置を提供することを目的とする。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る液晶表示装置１００（面光源装置２００を含む）の構成を概略的に示す構成図である。

以下の各実施の形態において、説明を容易にするために、各図中にｘｙｚ直交座標系の座標軸を示す。

通常、液晶表示装置では、液晶パネルの長辺方向を水平にして配置する。そのため、以下の実施の形態において、ｙ軸方向を水平方向し、ｘ軸方向を垂直方向として説明する。

なお、後述するように、例えば、配光制御素子がシリンドリカルレンズであって、特に複数の配光制御素子を水平方向に延びるように配置した場合には、液晶パネルの長辺方向を垂直にして配置しても構わない。また、液晶表示装置の水平方向は、例えば、表示される映像の左右方向である。また、液晶表示装置の垂直方向は、例えば、表示される映像の上下方向である。

以下の説明において、液晶パネル１（液晶表示素子）の短辺方向をｘ軸方向（図１において左右方向）とする。液晶パネル１の長辺方向をｙ軸方向（図１が描かれている紙面に垂直方向）とする。ｘ軸及びｙ軸を含む平面であるｘ−ｙ平面に垂直な方向をｚ軸方向（図１における上下方向）とする。

そして、液晶表示装置の表示面側から見て、左側をｙ軸の正方向（＋ｙ軸方向）とし、右側を、ｙ軸の負方向（−ｙ軸方向）とする。「表示面側から見て」とは、＋ｚ軸方向側から−ｚ軸方向側を見ることである。液晶表示装置の上側をｘ軸の正方向（＋ｘ軸方向）とし、下側をｘ軸の負方向（−ｘ軸方向）とする。また、液晶表示装置が映像を表示する方向をｚ軸の正方向（＋ｚ軸方向）とし、その反対方向を、ｚ軸の負方向（−ｚ軸方向）とする。

＋ｚ軸方向側を表示面側という。−ｚ軸方向側を裏面側という。

＜液晶表示装置１００及び面光源装置２００の構成＞
図１に示されるように、実施の形態１に係る液晶表示装置１００は、透過型の液晶パネル１および面光源装置２００を備えている。また、液晶表示装置１００は、光学シート２，３を備えることができる。

図１に示されるように、面光源装置２００は、配光制御素子６及び光源７を備えている。また、面光源装置２００は、拡散板４又は反射部５を備えることができる。

図１では、面光源装置２００は、光学シート３および光学シート２を通して、液晶パネル１の裏面１ｂ（−ｚ軸方向側の面）に光を照射している。これらの構成要素１，２，３，２００は、＋ｚ軸方向から−ｚ軸方向に向けて順に配列されている。

液晶パネル１は、光を画像光に変換する。「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。

液晶パネル１の表示面１ａは、例えば、ｘ−ｙ平面に平行な面である。表示面１ａは、液晶パネル１の＋ｚ軸方向側の面である。液晶パネル１の液晶層は、ｘ−ｙ平面に平行な方向に広がる面状の構造を有している。

液晶パネル１の表示面１ａは、通常、矩形形状である。つまり、表示面１ａの隣接する２辺は、直交している。例えば、表示面１ａの短辺は、ｘ軸に平行である。また、表示面１ａの長辺は、ｙ軸に平行である。ただし、表示面の形状は、他の形状であってもよい。

光学シート２は、細かな照明むらなどの光学的な影響を抑制する。

光学シート３は、拡散板４から放射された光を液晶パネル１の表示面１ａの法線方向に向ける機能を有する。

拡散板４は、透過する光を拡散させる。「拡散」とは、拡がり散ることである。つまり、光が散乱することである。拡散板４は、透過する光を散乱させる。

拡散板４は、例えば、薄板形状である。また、拡散板４は、例えば、シート状であってもよい。また、基板上に形成された膜状であってもよい。基板は、例えば、拡散膜を形成するための透明な板などを意味する。つまり、基板は、拡散膜を保持している。

拡散板４は、反射部５の＋ｚ軸側に配置されている。拡散板４は、反射部５の開口部５３を覆うように配置される。つまり、拡散板４は、面光源装置２００の光出射面に配置されている。

なお、以下の説明で、例えば、「光線は拡散板４に到達する」などの説明をしている。上述のように、一例として、反射部５の開口部５３に拡散板４が配置されている。このため、「光線は拡散板４に到達する」は、「光線は開口部５３に到達する」に言い換えることができる。また、開口部５３または拡散板４は、面光源装置２００の光出射面として機能している。このため、「光線は拡散板４に到達する」は、「光線は面光源装置２００の光出射面に到達する」に言い換えることができる。つまり、拡散板４および反射部５の開口部５３は、面光源装置２００の光出射面の一例として示されている。

反射部５は、光を反射する部材である。そのため、例えば、反射部５が独立した部材の場合には、反射部５は反射部材となる。なお、反射部５は、例えば、液晶表示装置１００の筐体の一部であっても良い。

反射部５は、底面５１及び側面５２を備えている。実施の形態１では、反射部５は、１つの底面５１及び４つ側面５２を備えている。つまり、反射部５は、５つの面を備えている。反射部５は、箱形状をしている。

底面５１は、例えば、ｘ−ｙ平面に平行な面である。また、底面５１は、例えば、矩形状をしている。

側面５２は、底面５１の各辺に接続されている。側面５２は、＋ｚ軸方向に向けて発光領域が広がるように傾斜している。発光領域は、例えば、ｘ−ｙ平面に平行な面上での領域である。つまり、側面５２の反射面は、＋ｚ軸方向を向いている。側面５２の反射面は、反射部５の内側の面である。

底面５１が矩形状の場合には、４つの側面５２のうち、底面５１のｙ方向と平行な辺に接続された２つの側面５２は、＋ｚ軸方向に向けて互いの間隔が広がるように傾斜している。つまり、−ｘ軸方向側の側面５２は、ｙ−ｚ平面に対して、−ｙ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、反時計回りに回転している。また、＋ｘ軸方向側の側面５２は、ｙ−ｚ平面に対して、−ｙ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、時計回りに回転している。

また、４つの側面５２のうち、底面５１のｘ方向と平行な辺に接続された２つの側面５２も、＋ｚ軸方向に向けて互いの間隔が広がるように傾斜している。つまり、−ｙ軸方向側の側面５２は、ｚ−ｘ平面に対して、−ｙ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、手前側（−ｙ軸方向側）に回転している。また、＋ｙ軸方向側の側面５２は、ｚ−ｘ平面に対して、−ｙ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、奥側（＋ｙ軸方向側）に回転している。

反射部５の内部は、反射面となっている。つまり、底面５１の内側の面は、反射面である。また、側面５２の内側の面は、反射面である。反射部５の反射面は、例えば、拡散反射面であってもよい。

反射部５は、例えば、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂を基材とした光反射シート又は基板の表面に金属を蒸着させた光反射シート等を採用することができる。つまり、反射膜は基板上に形成されている。なお、ここで、基板は透明である必要はない。

反射部５の底面５１に対向する＋ｚ軸方向には、開口部５３が形成されている。反射部５及び拡散板４は、中空の箱形状を構成する。拡散板４は、箱形状の反射部５の蓋に相当する。この中空の箱は、例えば、反射面及び拡散面を備えている。

配光制御素子６は、光源７から出射された光の配光を変更する光学素子である。例えば、配光制御素子６は、例えば、集光レンズである。また、配光制御素子６は、例えば、部分的に集光特性を有し、部分的に発散特性を有するレンズである。ここで、集光特性は、凸レンズの特性である。発散特性は、凹レンズの特性である。また、配光制御素子６は、また、例えば、シリンドリカルレンズである。

「配光」とは、光源の空間に対する光度分布をいう。つまり、光源から出る光の空間的分布である。また、「光度」とは、発光体の放つ光の強さの程度を示すもので、ある方向の微小な立体角内を通る光束を、その微小立体角で割ったものである。つまり、「光度」とは、光源からどのくらい強い光が出ているかを表す物理量である。

配光制御素子６は、光源７の＋ｚ軸方向に配置されている。配光制御素子６は、光源７を覆うように配置されている。配光制御素子６は、光源７を囲うように配置されている。実施の形態１では、配光制御素子６は、光源７を＋ｚ軸側から囲っている。

配光制御素子６は、例えば、ｙ軸方向に延びる棒形状の光学素子である。配光制御素子６は、例えば、シリンドリカルレンズである。

シリンドリカルレンズは、円筒形状の屈折面を待ったレンズである。つまり、シリンドリカルレンズは、一つの方向（第１の方向）に曲率を有し、その方向（第１の方向）に垂直な方向（第２の方向）に曲率を有さない。シリンドリカルレンズに光を入射させると、一方向だけの集光または発散が行われる。凸形状のシリンドリカルレンズに平行光を入射させると線状に集光する。この集光された線を、焦線という。

実施の形態１では、第１の方向がｘ軸方向である。そして、第２の方向がｙ軸方向である。

配光制御素子６は、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などの透明材料が使用される。

図２、図３及び図４は、光源７から出射された光線が、配光制御素子６を透過する際の挙動を示した図である。図２は、光源７から出射された光線の内、配光制御素子６の光軸Ｃ付近の光線Ｌ_１の進み方を示した図である。図３は、光源７から光軸Ｃ付近に出射された光線Ｌ_１のうち、光出射面６２で反射された光Ｌ_３の進み方を示した図である。図４は、光源７から出射された光線の内、光軸Ｃに対する角度が広い光線Ｌ_２の進み方を示した図である。

実施の形態１において、配光制御素子６の光軸Ｃは、ｚ軸に平行である。

図２、図３及び図４は、ｚ−ｘ平面の断面形状で示されている。ただし、光線を見やすくするために、断面部分のハッチングを省いている。

光源７から光軸Ｃ付近に出射された光線Ｌ_１は、例えば、直接、光源７から光出射面６２ａに到達する光線である。光線Ｌ_１は、光源７の発光面７ａから出射されている。

また、光軸Ｃに対する角度が広い光線Ｌ_２は、例えば、直接、光源７から光出射面６２ｂに到達する光線である。光線Ｌ_２は、光源７の発光面７ｂから出射されている。

以下において、配光制御素子６がｙ軸方向に延びるシリンドリカルレンズである場合について説明している。つまり、配光制御素子６は、ｚ−ｘ平面上で集光または発散が行われる。

配光制御素子６は、光源７から出射された光線Ｌを入射する光入射面６１を備えている。また、配光制御素子６は、光入射面６１から入射した光線Ｌを出射する光出射面６２を備えている。なお、光線Ｌは、光線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３を含んでいる。

光入射面６１は、２つの光入射面６１ａ，６１ｂを備えている。光入射面６１ａ，６１ｂは、ｙ−ｚ平面に対して傾斜した面である。

光入射面６１ａ，６１ｂは、＋ｚ方向に向かって距離が近づくように傾斜している。つまり、光入射面６１は、光軸Ｃに対して対称となる位置の間隔が光出射面６２ａの方向に向けて狭くなっている。光入射面６１ａ，６１ｂは、光軸Ｃとの間隔が光出射面６２ａの方向に向けて狭くなっている。

ｚ−ｘ平面上で見ると、光入射面６１ａ，６１ｂは、二等辺三角形の形状を形成している。ｚ−ｘ平面上で見ると、光入射面６１ａ，６１ｂは、二等辺三角形の等辺に相当する。そして、ｚ−ｘ平面上で見ると、光入射面６１ａ，６１ｂの交わる部分は、二等辺三角形の頂点に相当する。なお、光入射面６１ａ，６１ｂは、ｚ−ｘ平面上で曲線を描く曲面であてもよい。

図２では、光入射面６１ａ，６１ｂの交わる部分（頂点部６３）は曲面となっている。なお、頂点部６３は、例えば、ｘ−ｙ平面に平行な平面形状であってもよい。つまり、頂点部６３は、例えば、光軸Ｃに垂直な平面に平行な平面形状であってもよい。この場合には、ｚ−ｘ平面上で、光入射面６１は、台形形状となる。

図２、図３及び図４では、光軸Ｃは、頂点部６３を通っている。つまり、光軸Ｃは、光入射面６１の光出射面６２ａ側の端部を通っている。

光入射面６１ａ，６１ｂは、例えば、ｚ−ｘ平面上で、光軸Ｃに対して対称である。

実施の形態１では、配光制御素子６をシリンドリカルレンズとして説明している。配光制御素子６において、光入射面６１ａ，６１ｂは、三角柱形状の凹部である。この凹部は、例えば、溝形状である。凹部は、例えば、ｙ軸方向に延びている。

光源７は、光入射面６１が形成する凹部に配置されている。凹部は、光入射面６１に覆われた空間である。つまり、凹部は、光入射面６１の−ｚ軸側の空間である。凹部は、光入射面６１に対して、光出射面６２ａと反対側の空間である。

光出射面６２は、２つの光出射面６２ａ，６２ｂを備えている。

光出射面６２ａは、配光制御素子６の＋ｚ軸方向に配置されている。光出射面６２ａには、光軸Ｃが通っている。つまり、光出射面６２ａは、光軸Ｃと交点を有する。

光出射面６２ａは、例えば、＋ｚ軸方向に突出した凸面である。実施の形態１では、光出射面６２ａは、例えば、円筒面形状である。つまり、光出射面６２ａは、シリンドリカル面である。

「シリンドリカル面」とは、円筒面形状のことで、一方向には曲率を持つが、それと直交する方向には曲率を持たない面のことである。なお、シリンドリカル面の断面は円弧形状に限らない。

実施の形態１では、光出射面６２ａは、ｘ軸方向に曲率を持ち、ｙ軸方向に曲率を持っていない。

「光軸」とは、レンズ又は球面鏡などの、中心と焦点とを通る直線である。シリンドリカル面の場合には、曲率を持つ断面形状のレンズ形状で定められる。実施の形態１では、ｚ−ｘ平面上での光出射面６２ａの形状で光軸Ｃを定めている。なお、実施の形態１では、「円筒面の軸」とは、光軸Ｃとは異なり、ｙ軸に平行な軸である。

光出射面６２ｂは、光出射面６２ａのｘ軸方向の端部に形成されている。光出射面６２ｂ_１は、光出射面６２ａの＋ｘ軸方向の端部に形成されている。光出射面６２ｂ_２は、光出射面６２ａの−ｘ軸方向の端部に形成されている。

そして、ｚ−ｘ平面において、光出射面６２ｂは、光出射面６２ａの端部から−ｚ方向へ延びている。つまり、光出射面６２ｂは、光出射面６２ａの端部から光軸Ｃの方向において光源７側に延びている。

光出射面６２ｂは、ｙ−ｚ平面に対して傾斜した面である。光出射面６２ｂ_１は、−ｙ軸方向から見て、ｙ−ｚ平面に対して、反時計回りに回転している。光出射面６２ｂ_２は、−ｙ軸方向から見て、ｙ−ｚ平面に対して、時計回りに回転している。つまり、−ｚ軸方向に向けて、光出射面６２ｂ_１，６２ｂ_２は、互いの間隔が広がるように傾斜している。光出射面６２ｂ_１，６２ｂ_２は、光源７の方向に向けて、光軸Ｃとの間隔が広がるように傾斜している。光出射面６２ｂ_１，６２ｂ_２は、光源７から光出射面６２ａに向けて、光軸Ｃとの間隔が狭くなるように傾斜している。実施の形態１では、光出射面６２ｂ_１，６２ｂ_２は、光軸Ｃに対して対称である。

光出射面６２ｂは、例えば、平面形状である。または、光出射面６２ｂは、例えば、曲面形状である。例えば、光出射面６２ｂは、凸面形状である。図２では、光出射面６２ｂは緩やかな凸面形状である。

光反射面６７は、光出射面６２ａで反射された光線Ｌ_３を反射する面である。

そのため、光反射面６７は、光出射面６２ａと対向する位置に形成されている。

また、光反射面６７は、ｚ−ｘ平面上で、光入射面６１とｘ軸方向に並んで形成されている。ｚ−ｘ平面上において、光反射面６７ａと光反射面６７ｂとは、光入射面６１を挟むように配置されている。光入射面６１は、光軸Ｃ上に位置している。そして、光反射面６７ａと光反射面６７ｂとは、光軸Ｃに対して対称に配置されている。

ｚ−ｘ平面上において、光反射面６７ａは、光入射面６１の＋ｘ軸側に形成されている。光反射面６７ｂは、光入射面６１の−ｘ軸側に形成されている。つまり、光反射面６７ａは、光入射面６１ａの＋ｘ軸側に形成されている。光反射面６７ｂは、光入射面６１ｂの−ｘ軸側に形成されている。

光反射面６７は、凹曲面形状をしている。つまり、光反射面６７は、ｚ−ｘ平面上で見ると、＋ｚ軸方向に凸形状をしている。光反射面６７は、ｚ−ｘ平面上で見ると、光出射面６２ａの方向に突出している。図３では、光反射面６７は緩やかな凹曲面形状をしている。

光反射面６７は、例えば、ｙ軸方向に延びる溝形状である。

光反射面６７ａ_１は、光反射面６７ａの＋ｘ軸側の面である。光反射面６７ａ_２は、光反射面６７ａの−ｘ軸側の面である。光反射面６７ｂ_１は、光反射面６７ｂの＋ｘ軸側の面である。光反射面６７ｂ_２は、光反射面６７ｂの−ｘ軸側の面である。

光反射面６７は、例えば、光拡散面である。この場合には、光反射面６７で反射された光線Ｌ_３は散乱する。

光源７は、例えば、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ素子という）を用いた光源である。光源７は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス光源又は平面上に塗布された蛍光体に励起光を照射して発光させる光源等も含む。つまり、光源７は、例えば、固体光源である。なお、実施の形態１では、光源７はＬＥＤ素子を用いているとして説明する。

複数のＬＥＤ素子（光源７）は、反射部５の底面５１上に配置されている。ＬＥＤ素子（光源７）は、例えば、ｙ軸方向に並んで配置されている。光源７は、光出射面６２ａの円筒面の軸方向に並べて配置されている。

また、光源７は、＋ｚ軸側の面と、側面とから光を発する。ここで、側面は、光源７の＋ｚ軸側の面と−ｚ軸側の面とをつなぐ面である。発光面７ａは、光源７の＋ｚ軸側の面である。発光面７ｂは、光源７の側面である。

発光面７ａは、光線Ｌ_１を出射する。発光面７ｂは、光線Ｌ_２を出射する。発光面７ｂは、発光面７ａの周辺に形成されている。発光面７ｂは、光線Ｌ_１の出射方向（＋ｚ軸方向）に対して、垂直な方向に光線Ｌ_２を出射する。

光源７の−ｚ軸側の面は、光源７に給電などをする面である。このため、光源７の−ｚ軸側の面は、回路基板などに電気的に接触している。例えば、光源７が直方体形状である場合には、光源７は、５面の発光面を有する。このＬＥＤは、ＣＳＰ−ＬＥＤ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）とも呼ばれる。

つまり、光源７は、光源７の取り付けられている面（光源７の−ｚ軸側の面）以外の方向に光を発することのできる形状であればよい。つまり、光源７は、実施の形態１での光線Ｌ_１と光線Ｌ_２とを発することができればよい。

光源７は、例えば、柱体形状をしている。「柱体」とは、平行な２つの平面と柱面とで囲まれた筒状の立体のことである。柱面は、柱体の側面にあたる曲面である。柱体は、角柱または円柱などを含む。光源７は、例えば、四角柱形状である。または、光源７は、例えば、円柱形状である。例えば、四角柱の場合には、柱面は複数の平面になる。

発光面７ａは、柱体形状の１つの平面に相当する。また、発光面７ｂは、柱体形状の柱面に相当する。

なお、柱体形状の２つの平面のうち、少なくとも、発光面７ａに相当する面は、曲面であっても良い。また、中心軸を通る平面上での側面の形状は、曲線であってもよい。例えば、柱体形状の中心軸に垂直な平面上での側面の形状は、曲線であってもよい。

また、光源７は、例えば、錐台形状をしている。「錐台」とは、錐体から、頂点を共有し相似に縮小した錐体を取り除いた立体図形である。光源７は、例えば、角錐台形状である。または、光源７は、例えば、円錐台形状である。錐台は２枚の平行な底面を持つ。台形の２本の底辺と同様に、それぞれを上底または下底と呼ぶ。

発光面７ａは、錐台形状の１つの底面（上底）に相当する。また、発光面７ｂは、錐台形状の側面に相当する。

なお、少なくとも、錐台形状の上底は、曲面であっても良い。また、中心軸を通る平面上での側面の形状は、曲線であってもよい。例えば、錐台形状の中心軸に垂直な平面上での側面の形状は、曲線であってもよい。

また、光源７は、例えば、ドーム形状をしている。「ドーム形状」とは、アーチ形状の頂部を中心として水平に回転させた形状である。例えば、ドーム形状は、半球形状である。「アーチ形状」とは、中央部が上の方向に突出した曲線形状である。

また、光源７は、柱体形状、錐台形状またはドーム形状を組み合わせた形状であってもよい。例えば、錐台形状の上底部分にドーム形状を乗せた形状であってもよい。

上述のように、光源７は、光入射面６１ａ，６１ｂによって形成された凹部に配置されている。

光源７の光軸Ｃｓは、例えば、光源７の発光面７ａの中心に位置する発光面７ａに対する法線である。つまり、光軸Ｃｓは、光源７の発光面７ａの中心に位置する発光面７ａに垂直な軸である。実施の形態１では、光源７の光軸Ｃｓは、配光制御素子６の光軸Ｃと一致している。

＜光線の挙動＞
光源７から出射された光線Ｌは、光入射面６１から配光制御素子６の内部に入射する。光入射面６１に達した光線Ｌは、光入射面６１ａ，６１ｂによって屈折して、配光制御素子６内部へ入射する。

スネルの法則により、光線の屈折角は、光線の入射角よりも大きくなる。

図２に示すように、光源７よりも＋ｚ軸方向側に出射された光線Ｌ_１は、光入射面６１ａ，６１ｂで＋ｚ軸方向側に屈折する。光源７よりも＋ｚ軸方向側に出射された光線Ｌ_１は、光源７の＋ｚ軸側の発光面７ａから出射された光線である。

また、図４に示すように、光源７の側面（発光面７ｂ）から出射された光線Ｌ_２の一部も、光入射面６１ａ，６１ｂで+ｚ軸方向側に屈折する。

光線Ｌは配光制御素子６内部を進行した後に、光出射面６２に達する。

フレネルの式により、光線は屈折率の異なる物質の界面に入射すると、一部の光線は界面で反射される。また、他の一部の光線は界面で屈折して透過する。光線が界面に入射する角度が大きくなるほど、界面で反射する光線の比率は増える。さらに、ある角度以上で界面に入射した光線は透過せずに、すべて反射する。

配光制御素子６の内部を進行した光線Ｌの一部は、光出射面６２ａから出射される。

光出射面６２ａは、配光制御素子６の＋ｚ軸方向の面である。光出射面６２ａは、例えば、凸面形状である。図２では、光出射面６２ａは、緩やかに変化する凸面形状である。

図２に示すように、光出射面６２ａによって、光線Ｌ_１は光軸Ｃに対する角度が大きくなる方向に屈折する。

図３に示すように、配光制御素子６内部を進行した光線Ｌ_１の一部は、光出射面６２ａによって反射される。つまり、光出射面６２ａで反射された光線Ｌ_３は、−ｚ軸方向に進行する。

光出射面６２ａによって反射された光線Ｌ_３は、光出射面６２に対して入射した角度（入射角）と同等の角度（反射角）で反射する。つまり、反射する光線の入射角と反射角とは等しい（反射の法則）。入射角と反射角とは、それぞれの光線の進行方向と境界面の垂線との間の角度として定義される。

光出射面６２ａによって反射された光線Ｌ_３は、光出射面６２ａに対して入射した角度と同等の角度で−ｚ方向に反射する。

光出射面６２ａによって反射されて、配光制御素子６の内部を進行した光線Ｌ_３の一部は、光反射面６７によって、＋ｚ方向に反射される。そして、光反射面６７によって反射された光線Ｌ_３は、＋ｚ方向に進行する。

光反射面６７が光拡散面の場合には、光出射面６２ａによって反射されて、配光制御素子６内部を進行した光線Ｌ_３の一部は、光反射面６７によって拡散されて＋ｚ方向に反射される。つまり、光反射面６７によって反射された光線Ｌ_３は、拡散光となる。そして、光反射面６７によって反射された光線Ｌ_３は、＋ｚ方向に進行する。

光反射面６７によって反射された光線Ｌ_３は、配光制御素子６内部を進行した後に、光出射面６２ｂから出射される。光反射面６７によって反射された光線Ｌ_３は、光線Ｌ_２と合成される。そして、光出射面６２ｂから出射される光の光量は増加される。

光出射面６２ａで反射された光線Ｌ_３は、光反射面６７ａ_１または光反射面６７ｂ_２で反射されて、それぞれ光出射面６２ｂから出射される。光出射面６２ａで反射された光線Ｌ_３は、光反射面６７ａ_１で反射されて、光出射面６２ｂ_１から出射される。光出射面６２ａで反射された光線Ｌ_３は、光反射面６７ｂ_２で反射されて、光出射面６２ｂ_２から出射される。

光反射面６７で反射された光線Ｌ_３は、光出射面６２ｂによって、＋ｚ軸方向に屈折される。

光出射面６２ｂは、例えば、凸面形状をしている。このため、光出射面６２ｂに達した光線Ｌ_２，Ｌ_３は、光出射面６２ｂ上の位置によって、屈折する方向が異なる。光出射面６２ｂから出射された光線Ｌ_２，Ｌ_３は、＋ｚ方向に広がって進む。そして、光出射面６２ｂから出射した光線Ｌ_２，Ｌ_３は、開口部５３の周辺の領域に到達する。

しかし、場合によっては、光出射面６２ｂから出射された光線Ｌ_２，Ｌ_３の一部は、−ｚ方向に広がって進む。−ｚ方向に進行した光線Ｌ_２，Ｌ_３は、反射部５の底面５１または側面５２で反射される。そして、底面５１または側面５２で反射された光線Ｌ_２，Ｌ_３は、＋ｚ方向に進行する。つまり、光出射面６２ｂから出射された光線Ｌ_２，Ｌ_３は、拡散板４上（開口部５３）に到達する。そして、これらの光線Ｌ_２，Ｌ_３は、開口部５３の周辺の領域に到達する。

光入射面６１での屈折、光出射面６２ａでの屈折、光出射面６２ａでの反射、光反射面６７での反射、または光出射面６２ｂでの屈折によって、光源７から出射された光線Ｌは、面光源装置２００が面状の光を照射する方向に進む。実施の形態１では、面光源装置２００が面状の光を照射する方向は、開口部５３の方向である。面光源装置２００が面状の光を照射する方向は、＋ｚ軸方向である。開口部５３は、面光源装置２００の光出射面である。

そして、配光制御素子６から出射された光線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３は、例えば、拡散板４に到達する。拡散板４に達した光線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３は、拡散されて、面光源装置２００から出射される。実施の形態１では、拡散板４は、面光源装置２００の光出射面である。

つまり、配光制御素子６は、光源７の配光を、面光源装置２００の光出射面上での輝度分布に変更する機能を有する。

配光制御素子６は、光入射面６１の傾斜角Ａ、頂点部６３の曲率、光出射面６２ａの曲面の形状、光出射面６２ｂの傾斜角度、光出射面６２ｂの曲面の形状、光反射面６７ａ_１，６７ｂ_２の傾斜角度または光反射面６７ａ_１，６７ｂ_２の曲面の形状などを調整することで、配光制御素子６から出射される光線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３の広がりを制御できる。傾斜角Ａは、ｚ−ｘ平面上で、光入射面６１ａ，６１ｂと光軸Ｃとのなす角である。

拡散板４に到達した光線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３の一部は、反射して、反射部５の内部を進行する。反射部５の内部を進行した光線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３は、反射部５の底面５１又は側面５２で反射されて、再び拡散板４に到達する。

拡散板４によって、拡散板４を透過する光は拡散される。そして、拡散板４を透過した光は、均一性を増した面状の照明光となる。

拡散板４を透過した光は、液晶パネル１の裏面１ｂに向けて放射される。この照明光は、光学シート３及び光学シート２を透過して、液晶パネル１の裏面１ｂに照射される。裏面１ｂは、液晶パネル１の−ｚ軸方向側の面である。

上述のように、配光制御素子６を、例えば、棒形状の光学素子として説明した。しかし、配光制御素子６は、棒形状の光学素子に限られない。１つの光源７に１つの配光制御素子６を取り付けても同様の効果を得られる。つまり、配光制御素子６は、光軸Ｃに対して回転対称の形状等であっても構わない。つまり、配光制御素子６は、光軸Ｃに対して対称な回転体の形状である。回転体は、平面曲線をこの平面内の直線を回転の軸として回転させることにより得られる立体図形である。

この場合には、光入射面６１は、円錐形状または円錐台形状などとなる。なお、頂点部６３は、曲面形状又は平面形状等を取りえる。

しかし、配光制御素子６が棒形状の場合には、配光制御素子６は押出し成形によって製造することができる。通常、直下型のバックライト装置では、１つのＬＥＤ素子（光源７）に１つのレンズが装着されている。しかし、棒状の配光制御素子６は、１列に並べられた複数のＬＥＤ素子（光源７）に対して、１つで良い。

そのため、配光制御素子６を棒形状とすることで、配光制御素子６の部品点数を減らすことができる。また、個々のＬＥＤ素子（光源７）にレンズ（配光制御素子６）を装着する場合には、ＬＥＤ素子（光源７）を配置した基板上に、個々の配光制御素子６を取り付ける必要がある。しかし、本実施の形態１の配光制御素子６では、１列に並べられた複数のＬＥＤ素子（光源７）に対して、１つの配光制御素子６を取り付けるため、配光制御素子６の取り付け作業が容易になる。

また、例えば、複数のレンズを１つの光学素子で構成するレンズアレイの様に、ＬＥＤ素子（光源７）に対してｘ−ｙ平面において位置決めが必要な光学素子の採用が考えられる。しかし、ＬＥＤ素子（光源７）の数の増減によって、光学素子の金型を変更する必要がある。このため、面光源装置の仕様の変更に対する汎用性が低い。

本実施の形態１に係る配光制御素子６では、ＬＥＤ素子（光源７）の数の増減に対して、配光制御素子６の金型の変更は不要である。そのため、配光制御素子６は、面光源装置２００の仕様の変更に対する汎用性が高い。つまり、ＬＥＤ素子（光源７）の数を変えるだけで、面光源装置２００の輝度を調整できる。このため、最適なＬＥＤ素子（光源７）の数を配置することができる。

また、配光制御素子６を押出し成形で製造した場合には、その長さは自由に変えられる。このため、例えば、液晶表示装置１００の大きさが異なる場合でも、同じ金型で対応できる。

以上より、本実施の形態１の面光源装置２００は、一部の領域に光源７を配置しても、配光制御素子６から出射される光線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３を、面光源装置２００の光出射面（拡散板４）に向けて変更できる。つまり、光線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３の進行方向は、配光制御素子６によって、開口部５３（面光源装置２００の光出射面）の方向に変更される。このため、面光源装置２００は、反射部５の形状に対する依存率を低減して、均一性を増した面状光源を実現できる。

また、光源７の数を減らすために、光源７を一列に並べて配置する構成が考えられる。例えば、複数の光源７は、表示面側から見て、例えば、バックライト装置２００の短辺方向（ｘ軸方向）の中央の部分に、長辺方向（ｙ軸方向）に沿って配置される。棒形状の配光制御素子６を用いることで、簡易な構成によって光源７の配光を面光源装置２００の光出射面（拡散板４）に向けることができる。

なお、配光制御素子６は透明材料としたが、例えば、拡散材を含む材料を採用することもできる。光線が拡散材に入射すると、光線は散乱されて、進行方向を変える。そのため、配光制御素子６の内部を進む光線Ｌは、ランダムな方向に進行方向が変更される。そして、進行方向を変更された光線Ｌは、配光制御素子６の光出射面６２に達する。このため、配光制御素子６から出射された光によって、広い範囲に照射することができる。

また、透明な材料を用いて、配光制御素子６の光入射面６１、光出射面６２又は光反射面６７に凹凸形状を形成することができる。つまり、例えば、光入射面６１、光出射面６２又は光反射面６７に微小な凹凸形状を付けてもよい。

光入射面６１、光出射面６２又は光反射面６７に設けられた凹凸形状によって、光線の進行方向はランダムに変わる。このため、配光制御素子６から出射された光によって、広い範囲を照明することができる。

これらのように、光を拡散することで、光の進む方向がランダムとなる。このため、明線を和らげることができる。「明線」とは、面光源装置の光出射面上に、線状にできる輝度の高い領域のことである。

また、複数の光源７を並べて配置すると面光源装置の光出射面上で輝度ムラが発生する場合がある。この場合でも、光を拡散することで、輝度ムラを緩和することができる。つまり、明るい部分と暗い部分との差を緩和することができる。

また、凹凸形状を光入射面６１、光出射面６２及び光反射面６７の全域において施す必要はない。例えば、光入射面６１のみに凹凸形状を付けることができる。また、例えば、光出射面６２の一部の領域のみに凹凸形状を付けることができる。また、例えば、光反射面６７の一部の領域のみに凹凸形状を付けることができる。つまり、凹凸形状は、光入射面６１、光出射面６２又は光反射面６７の一部の領域であってもよい。

また、凹凸形状は、全ての領域において同一の粗さにする必要はない。例えば、光入射面６１の凹凸形状を、光出射面６２又は光反射面６７の凹凸形状よりも小さくすることができる。

ただし、拡散材又は凹凸形状による光の拡散の程度は、光入射面６１による光線の屈折の程度、光出射面６２による光線の屈折の程度又は光反射面６７での光線の反射の程度に比べて小さいことが好ましい。なぜなら、配光制御素子６から出射される光の配光において、拡散材又は凹凸形状による影響が支配的となり、設計によって配光を調整することが難しくなるからである。

光の配光は、配光制御素子６の形状による屈折または反射によって、面光源装置２００の光出射面（拡散板４）に向けられる。このため、光の拡散の要因が増すと、光源７の近くのみが明るくなり、光源７から離れるにつれて暗くなる可能性がある。

＜変形例１＞
図５は、変形例１の配光制御素子６ａの構成を示す図である。

配光制御素子６の材料は透明材料とした。しかし、例えば、図５に示すように、配光制御素子６ａを材料６４及び透明材料６５を用いた多層構造としてもよい。

配光制御素子６ａの光出射面６２ａの部分は、材料６４で形成されている。また、材料６４で形成された部分の−ｚ軸側の部分は、透明材料６５で形成されている。つまり、材料６４で形成された部分の光入射面６１側の部分は、透明材料６５で形成されている。

このため、光入射面６１から入射した光は、透明材料６５の部分を透過した後に、材料６４の部分を透過して、光出射面６２ａに到達する。

材料６４は、例えば、拡散材を含んだ材料とすることができる。また、材料６４は、例えば、透明材料６５と異なる屈折率の透明材料とすることができる。

押出し成形で配光制御素子６ａを作製する場合には、複数の材料を用いて成形することができる。

このように材料を一部変えることで、配光を制御できる。

なお、図５に示した多層構造に限るものではない。配光に合わせて任意の位置に任意の材料を配置することができる。

＜変形例２＞
図６は、変形例２の配光制御素子６ｂの構成を示す図である。

図６に示すように、例えば、図２に示した配光制御素子６の光出射面６２上に光拡散素子６６を配置してもよい。図６では、光拡散素子６６は、シート形状をしている。また、光拡散素子６６は、光軸Ｃ上に配置されている。光拡散素子６６は、配光制御素子６ｂの光出射面６２ａ上に配置されている。

配光制御素子６ｂの光軸Ｃ上を進行する光線は、光入射面６１及び光出射面６２ａで屈折せずに直進することがある。その場合には、表示面上で、その部分は明線になって現れる。光拡散素子６６を光軸Ｃ上に配置することで、この明線を和らげて、輝度の均一性を高めることができる。

また、光拡散素子６６に代えて、光出射面６２ａの光軸Ｃが通る領域に凹凸面を形成することができる。例えば、押出し成形で配光制御素子６ａを作製する場合には、ｚ−ｘ平面上が凹凸形状で、ｙ軸方向に延びる溝を形成することができる。

＜変形例３＞
また、例えば、図２に示した配光制御素子６の光出射面６２ａの光軸Ｃ上に光反射素子を配置してもよい。例えば、図６に示す光拡散素子６６を光反射素子に変更することができる。

光源７の数が少なく、隣接する光源７の間の領域が暗い部分として目立つ場合がある。この場合においても、光出射面６２ａの光軸Ｃ上に光反射素子を配置して、光を−ｚ軸方向に反射させる。この反射は、拡散反射であってもよい。

また、光反射素子は、各光源７の＋ｚ軸方向の位置に配置することができる。光反射素子で反射された光は、ｙ軸方向に進行する。光反射素子で反射された光は、配光制御素子６の取り付けられた基板上で反射する。図１では、配光制御素子６の取り付けられた基板は、反射部５の底面５１である。そして、光反射素子で反射された光は、隣接する光反射素子の間の光出射面６２ａの領域から出射される。

この光の反射によって、光はｙ軸方向に広がる。これによって、隣接する光源７の間にも光が広がるため、暗い部分が目立たなくなる。

これらのような、簡素な構成で、面状の光の均一性を向上させることが可能である。

以上より、本実施の形態１の面光源装置２００によれば、簡素で汎用性の高い配光制御素子６によって、少ない光源７で、均一性を増した輝度分布を得ることができる。

＜変形例４＞
通常、面発光の光源（面光源）は、レンズが大きいと点光源とみなすことができる。しかし、光源が点光源としてみなせない場合には、レンズ面の設計値からのばらつきに対する感度が高くなる。つまり、点光源よりも面光源の方が、レンズ面の形状変化に対する光線の進行方向の変化が大きい。レンズ面の感度が高くなると、レンズ面の公差が厳しくなる。レンズ面の設計値からのばらつきは、例えば、レンズ成型時などに発生する。

また、円形状のレンズを並べて面状の光を形成する場合には、輝度分布は他のレンズからの光との重ね合わせで形成される。このため、感度の高いレンズを使用しても、隣接する光源からの光の重畳によって、輝度分布のムラは緩和される。

しかし、シリンドリカルレンズの場合には、例えば、１本のレンズでレンズの長手方向に並べられた複数の光源の配光を決める。例えば、シリンドリカルレンズの長手方向に延びる凹凸形状によって輝度分布のムラが発生する。そして、この輝度分布のムラは、隣接する光源からの光の重畳で緩和されない。

シリンドリカルレンズの長手方向に延びる凹凸形状は、例えば、射出成型の金型を製作する際に形成されて、シリンドリカルレンズ転写される。または、シリンドリカルレンズの長手方向に延びる凹凸形状は、例えば、押出し成形の際に形成される。

例えば、シリンドリカルレンズの断面形状で、設計値から０．０５ｍｍ以上のばらつきを持った場合に、輝度分布上で暗線または明線が発生してしまう場合がある。ここでの断面は、ｚ−ｘ平面上での断面である。押出し成型されたレンズの公差範囲が最低でも±０．１ｍｍ程度とすると、レンズ面の形状で光の均一性を向上することは難しい。

変形例４に係る面光源装置２１０は、配光制御素子６ｃの光入射面６１で拡散された光線Ｌ_４と、拡散されず透過した光線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３とを用いている。これによって、面光源装置２１０は、レンズ面の精度のばらつきによる輝度分布の均一性の低下を抑えることができる。

図７は、変形例４に係る液晶表示装置１１０（面光源装置２１０を含む）の構成を概略的に示す構成図である。図８、図９及び図１０は、光源７から出射された光線が、配光制御素子６ｃを透過する際の挙動を示した図である。

液晶表示装置１１０は、配光制御素子６ｃおよび反射部材５４を備える点で液晶表示装置１００と相違する。

配光制御素子６ｃは、拡散層６８を備える点で配光制御素子６と相違する。それ以外においては、配光制御素子６ｃは、配光制御素子６と同様である。

配光制御素子６ｃは、光源７から出射された光線Ｌを入射する光入射面６１を備えている。また、配光制御素子６ｃは、光入射面６１から入射した光線Ｌを拡散させる拡散層６８を備えている。

配光制御素子６ｃは、入射面６１に拡散層６８を備えている。拡散層６８は、入射光を拡散させる。変形例４では、拡散層６８は、入射面６１の内側に形成されている。

拡散層６８は、例えば、光出射面６２に形成されるよりも、光入射面６１に形成される方が良い。

配光制御素子６ｃにおいて、光入射面６１における屈折角よりも、光出射面６２における屈折角の方が大きい。屈折角は、光線が境界面で屈折を起こすときに、光線の進行方向と境界面に立てた法線とのつくる角である。光入射面６１における屈折角は、光入射面６１の法線と配光制御素子６ｃ内を進行する光線とのなす角である。光出射面６２における屈折角は、光出射面６２の法線と配光制御素子６ｃから出射された光線とのなす角である。

これによって、光入射面６１よりも光出射面６２の方が、面形状の公差に対する光線の進行方向の感度が高い。つまり、光入射面６１よりも光出射面６２の方が、面形状の変化に対する光線の進行方向の変化が大きい。

仮に、光出射面６２に拡散層６８を設けた場合には、光出射面６２の形状のばらつき又は拡散層の厚さのばらつき等による配光分布の変化が発生しやすくなる。そのため、製造の際の品質管理を厳しくする必要がある。

また、光入射面６１と比較して、光出射面６２の面積は大きい。このため、拡散層６８に使用する拡散材（粒子６９）も多くなる。そして、それは、コストアップにつながる可能性がある。

拡散層６８は、例えば、粒子６９を含む層である。粒子６９の屈折率は、配光制御素子６ｃに使用される透明材料の屈折率と異なる値である。粒子６９には、例えば、シリコーン粒子、アクリル粒子またはポリカーボネート粒子などが使用される。

また、少量の粒子６９で高い拡散性を得るためには、小さい粒子径の粒子６９を使用することが望ましい。粒子６９の粒子径は、例えば、１μｍ以上で、１００μｍ以下である。さらに良くは、粒子６９の粒子径は、例えば、粒子径が１μｍ以上で、５０μｍ以下である。さらに良くは、粒子６９の粒子径は、例えば、粒子径が１μｍ以上で、１０μｍ以下である。

粒子６９は、例えば、球形形状が好ましい。または、粒子６９は、例えば、ランダムな形状であってもよい。粒子６９のランダムな形状は、例えば、球形形状の粒子６９を砕いて作製される。

拡散層６８には、例えば、同じ大きさの粒子６９が含まれている。また、拡散層６８には、異なる大きさの粒子６９が含まれていてもよい。また、粒子６９の形状は、例えば、同一である。また、粒子６９の形状は、例えば、それぞれが異なっていてもよい。

図８、図９及び図１０では、拡散層６８は、ｚ−ｘ平面上で見ると、光入射面６１ａ，６１ｂの二等辺三角形の形状の周辺に形成されている。拡散層６８は、例えば、光入射面６１ａ，６１ｂの周辺全体に形成されている。つまり、拡散材（粒子６９）は、光入射面６１に層状に分布している。

なお、拡散層６８は、光入射面６１ａ，６１ｂの周辺の一部に形成されてもよい。例えば、拡散層６８は、頂点部６３のみに形成されてもよい。頂点部６３は、光入射面６１ａ，６１ｂの二等辺三角形の形状の頂点の部分である。

例えば、拡散層６８は、光入射面６１の形状に沿って、均一な厚みで形成される。また、拡散層６８は、粒子６９の均一な濃度で形成される。

例えば、光源７からの光の強度分布を考慮して、拡散層６８は、光入射面６１の形状に沿って、不均一な厚みで形成されることができる。また、例えば、拡散層６８は、粒子６９の不均一な濃度で形成されることができる。

以下において、配光制御素子６ｃがｙ軸方向に延びるシリンドリカルレンズである場合について説明している。つまり、配光制御素子６ｃは、ｚ−ｘ平面上で集光または発散が行われる。

図８、図９及び図１０において、光線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３は、拡散層６８で拡散されずに進行する。一方、光線Ｌ_４は、拡散層６８で拡散される。

図８は、光源７から出射された光線の内、配光制御素子６ｃの光軸Ｃ付近の光線Ｌ_１の進み方を示した図である。図９は、光源７から光軸Ｃ付近に出射された光線Ｌ_１のうち、光出射面６２で反射された光線Ｌ_３の進み方を示した図である。図１０は、光源７から出射された光線の内、光軸Ｃに対する角度が広い光線Ｌ_２の進み方を示した図である。図８、図９及び図１０の各図で、光線Ｌ_４は拡散層６８で拡散された光線である。

変形例４において、配光制御素子６ｃの光軸Ｃは、ｚ軸に平行である。

図８、図９及び図１０は、ｚ−ｘ平面の断面形状で示されている。ただし、光線を見やすくするために、断面部分のハッチングを省いている。

光源７から光軸Ｃ付近に出射された光線Ｌ_１は、例えば、拡散層６８を拡散されずに通過し、光出射面６２ａに到達する光線である。光線Ｌ_１は、光源７の発光面７ａから出射されている。

また、光軸Ｃに対する角度が広い光線Ｌ_２は、例えば、直接、拡散層６８を拡散されずに通過し、光出射面６２ｂに到達する光線である。光線Ｌ_２は、光源７の発光面７ｂから出射されている。

光源７から出射された光線Ｌは、光入射面６１から配光制御素子６ｃの内部に入射する。光入射面６１に達した光線Ｌは、光入射面６１ａ，６１ｂによって屈折して、配光制御素子６ｃ内部へ入射する。

光線Ｌ_４は光入射面６１ａ，６１ｂで屈折した後に、拡散層６８に到達する。

拡散層６８を進行中に、光線Ｌ_４は、粒子６９を透過する。粒子６９の形状または大きさに基づいて、光線Ｌ_４は、ミー散乱によって拡散する。拡散層６８の厚さが厚いほど、光線Ｌ_４は拡散する。

ただし、拡散光Ｌ_４が増えすぎると、照射領域の周辺の光量が減少する。このため、拡散層６８の厚さは、光入射面６１と光出射面６２との最短距離の３分の２以下であることが好ましい。

＜変形例５＞
映像表示装置は、例えば、明るい部分と暗い部分の輝度差を大きくすることで、表示される映像の明度差を大きくしている。つまり、最大輝度値を高くすることで、表示面内での輝度差を大きくすることができる。これによって、映像表示装置は、映像を鮮明に表示することができる。

表示される映像の多くは、例えば、太陽または空などのように、表示面１ａの上側が明るい。一方、特許文献１では、輝度または照度を均一にするように光源が配置されている。このため、特許文献１に示された構成では、表示される映像の明度差を大きくすることは難しい。

変形例５に係る面光源装置２２０は、液晶表示装置１２０の表示面１ａの上側（＋ｘ軸側）を明るくするように、光源７を配置している。これによって、太陽または空などを含む映像を表示した場合でも、液晶表示装置１２０は、映像の明度差を大きくすることができる。

変形例５に係る面光源装置２２０によれば、明度差の大きい映像を表示できる。

図１１は、変形例５に係る液晶表示装置１２０（面光源装置２２０を含む）の構成を概略的に示す構成図である。

液晶表示装置１２０は、配光制御素子６ｃおよび反射部材５４を、各々２つ備える点で液晶表示装置１００および１１０と相違する。なお、液晶表示装置１２０は、配光制御素子６ｃの代わりに、配光制御素子６，６ａ，６ｂを備えることができる。また、反射部材５４を省くことができる。

図１１において、配光制御素子６ｃおよび反射部材５４を合わせてロッドとよぶ。ロッドＲ_１は、配光制御素子６ｃ₁および反射部材５４ａを含む。ロッドＲ_２は、配光制御素子６ｃ₂および反射部材５４ｂを含む。なお、反射部材５４を省いた場合には、ロッドＲ_１，Ｒ_２は配光制御素子６ｃ_１，６ｃ_２となる。

液晶表示装置１２０は、＋ｘ軸側を画面の上部としている。面光源装置２００，２１０の光軸Ｃは、面光源装置２００，２１０のｘ軸方向の中心に位置している。つまり、配光制御素子６，６ａ，６ｂの光軸Ｃは、面光源装置２００，２１０のｘ軸方向の中心に位置している。

面光源装置２２０では、光軸Ｃ_１，Ｃ_２は、面光源装置２２０のｘ軸方向の中心に位置していない。図１１において、面光源装置２２０のｘ軸方向の中心を中心位置Ｃａで表わす。

ロッドＲ_１は、例えば、中心位置Ｃａよりも−ｘ軸側に配置されている。つまり、ロッドＲ_１は、面光源装置２２０の中心よりも下側に配置されている。ロッドＲ_２は、例えば、中心位置Ｃａよりも＋ｘ軸側に配置されている。つまり、ロッドＲ_２は、面光源装置２２０の中心よりも上側に配置されている。

ロッドＲ_１，Ｒ_２は、配光制御素子６ｃ_１，６ｃ_２の曲率を有する方向に並べて配置されている。配光制御素子６ｃ_１，６ｃ_２は、配光制御素子６ｃ_１，６ｃ_２の曲率を有する方向に並べて配置されている。なお、ここで配光制御素子６ｃ_１，６ｃ_２は、シリンドリカルレンズである。

ここで、ロッドＲ_１の光軸Ｃ_１と中心位置Ｃａとの距離を距離Ｄ_１とする。ロッドＲ_２の光軸Ｃ_２と中心位置Ｃａとの距離を距離Ｄ_２とする。面光源装置２２０において、距離Ｄ_１は距離Ｄ_２よりも短い（Ｄ_１＜Ｄ_２）。

なお、ロッドＲ_１を中心位置Ｃａよりも＋ｘ軸側に配置することができる。

面光源装置２２０は、２つ以上のロッドＲを備えることが望ましい。１つのロッドＲ_２は、中心位置Ｃａの＋ｘ軸側に配置される。これによって、面光源装置２００の発光面の上部の輝度は高くなる。しかし、面光源装置２２０の発光面の下部の光量が減少する。

ロッドＲ_１は、中心位置Ｃａの−ｘ軸側に配置される。これによって、面光源装置２２０の発光面の下部の光量を上げることができる。しかし、面光源装置２２０の発光面の下部の光量よりも、面光源装置２２０の発光面の中央部及び上部の輝度を上げるため、ロッドＲ_１は、中心位置Ｃａの近くに配置される。なお、図１１では、面光源装置２２０の発光面は、拡散板４である。

配光制御素子６ｃは、液晶表示装置１２０の水平方向に延びるように配置されている。複数の光制御素子６ｃ_１，６ｃ_２の垂直方向の中心位置Ｃｂは、中心位置Ｃａよりも上側（＋ｘ軸方向側）に位置している。なお、変形例５では、中心位置Ｃａは、液晶パネル１の垂直方向の中心位置と一致している。そのため、複数の光制御素子６ｃ_１，６ｃ_２の垂直方向の中心位置Ｃｂは、液晶パネル１の垂直方向の中心位置（中心位置Ｃａ）よりも上側に位置している。図１１で、中心位置Ｃｂと液晶パネル１の垂直方向の中心位置（中心位置Ｃａ）との距離は距離Ｄ_３である。

以上よって、変形例５の面光源装置２２０は、発光面の中央部及び上部の輝度を上げることができる。そして、面光源装置２２０は、通常表示される映像に適した輝度分布を得ることができる。面光源装置２２０は、通常表示される映像の明度差を大きくすることができる。そして、面光源装置２２０は、映像を鮮明に表示することができる。

なお、上述の各実施の形態においては、「平行」または「垂直」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す記載をした場合には、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを示している。

また、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。

以上の各実施の形態を基にして、以下に発明の内容を付記（１）及び付記（２）として記載する。付記（１）と付記（２）とは、各々独立して符号を付している。そのため、例えば、付記（１）と付記（２）との両方に、「付記１」が存在する。

また、付記（１）の特徴と付記（２）の特徴とを組み合わせることができる。

＜付記（１）＞
＜付記１＞
光を出射する光源と、
前記光を入射して、入射した前記光の配光を変更する配光制御素子と
を備え、
前記光は、第１の光線及び第２の光線を含み、
前記光源は、前記第１の光線を出射する第１の発光面と、前記第１の発光面の周辺に形成されて、前記第１の光線の出射方向に対して、垂直な方向に前記第２の光線を出射する第２の発光面とを有し、
前記配光制御素子は、前記配光制御素子の光軸が通る位置に形成され、前記第１の光線が到達する面である第１の光出射面、前記第１の光出射面の端部に配置されて前記光軸の方向において前記光源側に延びて形成され、前記第２の光線が到達する面である第２の光出射面及び前記第１の光出射面と対向する位置に配置され、前記第１の光出射面で反射された前記第１の光線を、前記第２の光出射面に向けて反射する光反射面を含み、
前記第２の光出射面は、前記光源から前記第１の光出射面に向けて、前記光軸との間隔が狭くなるように傾斜し
前記光反射面は、前記第１の光出射面側に凸形状である面光源装置。

＜付記２＞
前記配光制御素子は、前記光源から出射された前記光を入射する光入射面を有し、
前記光入射面は、前記光源を覆うように形成されている付記１に記載の面光源装置。

＜付記３＞
前記光入射面は、前記光軸との間隔が前記光源から前記第１の光出射面に向けて狭くなる付記２に記載の面光源装置。

＜付記４＞
前記第１の光出射面および前記第２の光出射面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に曲率を有さないシリンドリカル面である付記１から３のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記５＞
前記光源は、前記第２の方向に並べて配置される付記４に記載の面光源装置。

＜付記６＞
前記第１の光出射面および前記第２の光出射面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に曲率を有さないシリンドリカル面であり、
前記光入射面は、前記第２の方向に延びる溝形状である付記２または３に記載の面光源装置。

＜付記７＞
前記光源は、前記第２の方向に並べて配置される付記６に記載の面光源装置。

＜付記８＞
前記配光制御素子は、前記第１の光出射面、前記第２の光出射面又は光反射面に凹凸形状の領域を備える付記１から７のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記９＞
前記配光制御素子は、前記光入射面に凹凸形状の領域を備える付記２、３、６または７のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記１０＞
前記配光制御素子は、拡散材を含む付記１から９のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記１１＞
前記配光制御素子は、異なる屈折率の材料を含む付記１から１０のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記１２＞
前記配光制御素子は、前記第１の光出射面の前記光軸を含む領域に光拡散素子又は光反射素子を備える付記１から１１のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記１３＞
付記１から１２のいずれか１つに記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出射された面状の光を画像光に変換する液晶パネルと
を備えた液晶表示装置。

＜付記（２）＞
＜付記１＞
光を出射する光源と、
前記光を入射して、入射した前記光の配光を変更する配光制御素子と
を備え、
前記光は、第１の光線及び第２の光線を含み、
前記光源は、前記第１の光線を出射する第１の発光面と、前記第１の発光面の周辺に形成されて、前記第１の光線の出射方向に対して、垂直な方向に前記第２の光線を出射する第２の発光面とを含み、
前記配光制御素子は、前記光源から出射された前記光を入射する光入射面、前記配光制御素子の光軸が通る位置に形成され前記第１の光線が到達する面である第１の光出射面、前記第１の光出射面の端部に配置されて前記光軸の方向において前記光源側に延びて形成され前記第２の光線が到達する面である第２の光出射面及び前記第１の光出射面と対向する位置に配置され前記第１の光出射面で反射された前記第１の光線を前記第２の光出射面に向けて反射する光反射面を備える面光源装置。

＜付記２＞
前記配光制御素子は、拡散材を含む付記１に記載の面光源装置。

＜付記３＞
前記拡散材は、前記光入射面に層状に分布する付記２に記載の面光源装置。

＜付記４＞
前記光入射面は、前記光源を覆うように形成されている付記１から３のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記５＞
前記光入射面は、前記光軸との間隔が前記光源から前記第１の光出射面に向けて狭くなる付記１から４のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記６＞
前記第２の光出射面は、前記光源から前記第１の光出射面に向けて、前記光軸との間隔が狭くなるように傾斜する付記１から５のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記７＞
前記光反射面は、前記第１の光出射面側に凸形状である付記１から６のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記８＞
前記配光制御素子は、前記第１の光出射面、前記第２の光出射面又は光反射面に凹凸形状の領域を備える付記１から７のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記９＞
前記配光制御素子は、異なる屈折率の材料を含む付記１から８のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記１０＞
前記配光制御素子は、前記第１の光出射面の前記光軸を含む領域に光拡散素子又は光反射素子を備える付記１から９のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記１１＞
前記第１の光出射面および前記第２の光出射面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に曲率を有さないシリンドリカル面である付記１から１０のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記１２＞
前記光源は、前記第２の方向に並べて配置される付記１１に記載の面光源装置。

＜付記１３＞
前記光入射面は、前記第２の方向に延びる溝形状である付記１１または１２に記載の面光源装置。

＜付記１４＞
前記配光制御素子は、少なくとも２つ以上備えられ、
各々の前記配光制御素子は、平行に配置される付記１１から１３のいずれか１つに記載の面光源装置。

＜付記１５＞
付記１４に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出射された面状の光を画像光に変換する液晶パネルと
を備え
前記配光制御素子は、水平方向に延びるように配置され、
複数の前記光制御素子の垂直方向の中心位置は、前記液晶パネルの垂直方向の中心位置よりも上側に位置する液晶表示装置。

＜付記１６＞
付記１から１４のいずれか１つに記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出射された面状の光を画像光に変換する液晶パネルと
を備えた液晶表示装置。

１００，１１０，１２０ 液晶表示装置、 ２００，２１０，２２０ 面光源装置、 １ 液晶パネル、 １ａ 表示面、 １ｂ 裏面、 ２，３ 光学シート、 ４ 拡散板、 ５ 反射部、 ５１ 底面、 ５２ 側面、 ５３ 開口部、 ５４ 反射部材、 ６，６ａ，６ｂ，６ｃ 配光制御素子、 ６１，６１ａ，６１ｂ 光入射面、 ６２，６２ａ，６２ｂ 光出射面、 ６３ 頂点部、 ６４ 材料、 ６５ 透明材料、 ６６ 光拡散素子、 ６７ 光反射面、 ６８ 拡散層、 ６９ 粒子、 ７ 光源、 ７ａ，７ｂ 発光面、 Ａ 傾斜角、 Ｃ，Ｃｓ，Ｃ_１，Ｃ_２ 光軸、 Ｃａ，Ｃｂ 中心位置、 Ｌ，Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，Ｌ_４ 光線、 Ｒ，Ｒ_１，Ｒ_２ ロッド。

Claims (8)

1. 光を出射する光源と、
   前記光を入射して、入射した前記光の配光を変更する配光制御素子と
   を備え、
   前記光は、第１の光線及び第２の光線を含み、
   前記光源は、前記第１の光線を出射する第１の発光面と、前記第１の発光面の周辺に形成されて、前記第１の光線の出射方向に対して、垂直な方向に前記第２の光線を出射する第２の発光面とを含み、
   前記配光制御素子は、
   前記光源から出射された前記第１の光線及び前記第２の光線を入射する光入射面、
   拡散材が前記光入射面の内側に層状に分布して、入射した前記第１の光線及び前記第２の光線を前記拡散材により拡散させる拡散層、
   前記配光制御素子の光軸が通る位置に形成され前記第１の光線が前記拡散材により拡散されずに前記拡散層を通過して到達する面である第１の光出射面、
   前記第１の光出射面の端部に配置されて前記光軸の方向において前記光源側に延びて形成され前記第２の光線が前記拡散材により拡散されずに前記拡散層を通過して到達する面である第２の光出射面及び
   前記第１の光出射面と対向する位置に配置され前記第１の光出射面で反射された前記第１の光線を前記第２の光出射面に向けて反射する光反射面を備え、
   前記第１の光出射面および前記第２の光出射面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に曲率を有さないシリンドリカル面であり、
   前記光入射面は、前記第２の方向に延びる溝形状である面光源装置。
2. 前記拡散層は、前記光入射面の周辺全体に形成されている請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記光入射面は、前記光源を覆うように形成されている請求項１または２に記載の面光源装置。
4. 前記光入射面は、前記光軸との間隔が前記光源から前記第１の光出射面に向けて狭くなる請求項１から３のいずれか１項に記載の面光源装置。
5. 前記光源は、前記第２の方向に複数並べて配置される請求項１から４のいずれか１項に記載の面光源装置。
6. 前記配光制御素子は、少なくとも２つ以上備えられ、
   各々の前記配光制御素子は、平行に配置される請求項１から５のいずれか１項に記載の面光源装置。
7. 請求項６に記載の面光源装置と、
   前記面光源装置から出射された面状の光を画像光に変換する液晶パネルと
   を備え
   前記配光制御素子は、水平方向に延びるように配置され、
   複数の前記配光制御素子の垂直方向の中心位置は、前記液晶パネルの垂直方向の中心位置よりも上側に位置する液晶表示装置。
8. 請求項１から６のいずれか１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面状の光を画像光に変換する液晶パネルと
   を備えた液晶表示装置。

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