WO2017168930A1

WO2017168930A1 - 面光源装置、表示装置および光束制御部材

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Publication number: WO2017168930A1
Application number: PCT/JP2017/000527
Authority: WO
Inventors: 健介平加
Original assignee: 株式会社エンプラス
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2017-10-05
Also published as: US10627675B2; CN108884974B; JP2017183077A; CN108884974A; JP6762747B2; US20190113806A1

Abstract

面光源装置は、基板、発光装置および拡散板を有する。前記発光装置は、発光素子および光束制御部材を含む。前記光束制御部材は、入射面、出射面、および前記光束制御部材の外周部の一部に配置されたゲート跡を有する。前記光束制御部材が前記ゲート跡を有していない状態で前記発光装置から光を出射させたと仮定したときの前記拡散板上における照度分布が、１または２以上の所定の水平角φの方向においてそれ以外の方向よりも遠方まで光が到達する異方性を有するように、前記入射面および前記出射面は形成されている。前記ゲート跡の水平角φの範囲は、前記１または２以上の所定の水平角φのいずれか１つを含む。

Description

面光源装置、表示装置および光束制御部材

　本発明は、面光源装置、前記面光源装置を有する表示装置、および前記面光源装置に用いられる光束制御部材に関する。

　近年、省エネルギーや小型化の観点から、照明用の光源として、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」ともいう）が使用されている。そして、ＬＥＤと、ＬＥＤから出射された光の配光を制御する光束制御部材（レンズ）とを組み合わせた発光装置が、蛍光灯やハロゲンランプなどに代わり使用されている。また、液晶表示装置などの透過型画像表示装置では、バックライトとして格子状に当該発光装置を配置した直下型の面光源装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

　図１は、特許文献１に記載の面光源装置１０の構成を示す模式的な平面図である。この図では、手前に配置されている光学シート（拡散板など）を省略している。この図に示されるように、特許文献１に記載の面光源装置１０は、支持板２０と、支持板２０に固定された複数の回路基板３０と、複数の回路基板３０に実装された複数の発光ダイオード４０と、支持板２０および複数の回路基板３０上に配置され、複数の発光ダイオード４０に対応する位置に設けられた複数の孔５２を有する反射シート５０と、複数の発光ダイオード４０のそれぞれの上に配置された複数のレンズ６０と、複数のレンズ６０の上に配置された光学シート（図示省略）とを有する。反射シート５０の孔５２の直径は、レンズ６０の本体の直径より大きく、レンズ６０は、反射シート５０の孔５２を介して露出した回路基板３０に固定されている。また、レンズ６０は、外周部から外側に向かって突出する凸部６２を有している。この凸部６２は、孔５２の縁を超えて反射シート５０の一部と対向できるように形成されている。このように、特許文献１に記載の面光源装置１０では、レンズ６０の凸部６２が反射シート５０の上に位置するため、反射シート５０が支持板２０から離れることが抑制される。

　凸部６２を有するレンズ６０は、凸部６２を有しないレンズ６０に比べて輝度ムラを生じさせやすい。このため、特許文献１に記載の面光源装置１０では、凸部６２が様々な方向に向くように複数のレンズ６０を配置することで、凸部６２に起因する輝度ムラを低減しようとしている。図１に示される例では、支持板２０の４つの辺のうちの最も近い辺に凸部６２が向くように複数のレンズ６０は固定されている。

特開２０１１－３５４９号公報

　発光素子（発光ダイオード）と光束制御部材（レンズ）とを組み合わせた発光装置を複数有する面光源装置において、光束制御部材として射出成形により製造された樹脂部材を用いることが考えられる。このように射出成形により光束制御部材を製造した場合、光束制御部材の外周部の一部にゲート跡（例えばゲート残り）が残る。このようなゲート跡は、光束制御部材内に入射した光を適切な方向に出射させることができないため、面光源装置の発光面において輝度ムラ（暗部）を生じさせる原因となりうる。

　面光源装置においてゲート跡に起因する輝度ムラを低減する方法としては、特許文献１に記載されているように、ゲート跡が様々な方向に向くように複数の光束制御部材を配置することが考えられる。しかしながら、この方法は、面光源装置の発光面において、ゲート跡に起因する暗部の位置を不規則に配置することによって、ゲート跡に起因する輝度ムラを目立たなくさせているだけである。したがって、この方法には、複数の光束制御部材を実際に配置してみないと、面光源装置の発光面における輝度分布がどのようなものになるか予測しにくいという問題がある。たとえば、複数の光束制御部材のゲート跡の向きによっては、却ってゲート跡に起因する輝度ムラがより悪化することすらありうる。

　本発明の目的は、ゲート跡を有する光束制御部材を有する面光源装置であって、面光源装置内における光束制御部材の向きに関係なく、面光源装置の発光面におけるゲート跡に起因する輝度ムラが抑制された面光源装置を提供することである。また、本発明の別の目的は、当該面光源装置を有する表示装置、および当該面光源装置に用いられる光束制御部材を提供することである。

　本発明に係る面光源装置は、基板と、前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子の光軸とその中心軸とが合致するように前記発光素子の上に配置された、前記発光素子から出射された光の配光を制御するための光束制御部材とを含む少なくとも１つの発光装置と、前記発光装置の上に配置され、前記発光装置からの光を拡散させつつ透過させる拡散板と、を有し、前記光束制御部材は、前記中心軸と交差するように前記基板側に配置された凹部の内面である入射面と、前記中心軸と交差するように前記拡散板側に配置された出射面と、前記光束制御部材の外周部の一部に配置されたゲート跡と、を有し、前記発光装置において、前記中心軸を基準軸とし、かつ前記中心軸に直交する所定の方向を０°として水平角φを定義した場合、前記入射面および前記出射面は、前記光束制御部材が前記ゲート跡を有していない状態で前記発光装置から光を出射させたと仮定したときの前記拡散板上における照度分布が、１または２以上の所定の水平角φの方向においてそれ以外の方向よりも遠方まで光が到達する異方性を有するように形成されており、前記ゲート跡は、その水平角φの範囲が前記１または２以上の所定の水平角φのいずれか１つを含むように配置されている。

　また、本発明に係る表示装置は、本発明に係る面光源装置と、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。

　また、本発明に係る光束制御部材は、本発明に係る面光源装置で特定されている構成を採る。

　本発明に係る発光装置は、光束制御部材ゲート跡を有していても、ゲート跡に起因する輝度ムラ（暗部）の発生を抑制できる。したがって、本発明に係る面光源装置および表示装置は、発光面における輝度ムラおよび表示面における照度ムラがそれぞれ小さい。

図１は、特許文献１に記載の面光源装置の構成を示す図である。図２Ａ、Ｂは、本発明の一実施の形態に係る面光源装置の構成を示す図である。図３Ａ、Ｂは、本発明の一実施の形態に係る面光源装置の断面図である。図４は、本発明の一実施の形態に係る面光源装置の部分拡大断面図である。図５Ａ～Ｄは、本発明の一実施の形態に係る光束制御部材の構成を示す図である。図６Ａ、Ｂは、ゲート跡を有しない光束制御部材を有する面光源装置における光路を示す模式図である。図７Ａは、ゲート跡を有しない光束制御部材を有する面光源装置において、１つの発光装置から出射された光が拡散板の内面を照らした場合の拡散板の内面における照度分布を示す図であり、図７Ｂは、ゲート跡の位置を説明するための本発明の一実施の形態に係る光束制御部材の平面図である。図８Ａは、比較例１に係る面光源装置における照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図８Ｂは、比較例２に係る面光源装置における照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図８Ｃは、本実施の形態に係る面光源装置における照度分布のシミュレーション結果を示す図である。図９Ａは、図８Ｂおよび図８ＣにおけるＦ－Ｆ線上の照度を示すグラフであり、図９Ｂは、図８Ｂおよび図８ＣにおけるＧ－Ｇ線上の照度を示すグラフである。

　以下、本発明に係る面光源装置、表示装置および光束制御部材について、添付した図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の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、発光装置が格子状に配置されている面光源装置について説明する。この面光源装置は、面光源装置からの光を照射される表示部材（例えば液晶パネル）と組み合わせることで、表示装置として使用されうる。

　（面光源装置および発光装置の構成）
　図２～図４は、本発明の一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２Ａは、本発明の一実施の形態に係る面光源装置１００の平面図であり、図２Ｂは、正面図である。図３Ａは、図２Ｂに示されるＡ－Ａ線の断面図であり、図３Ｂは、図２Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図である。図４は、面光源装置１００の部分拡大断面図である。図４は、図３Ａに示されるＣ－Ｃ線の断面を示している。

　図２Ａ、Ｂ、図３Ａ、Ｂおよび図４に示されるように、面光源装置１００は、筐体１１０と、複数の基板１２０と、複数の発光装置２００と、拡散板１３０とを有する。

　筐体１１０は、直方体形状の中空体であり、互いに平行でかつ対向している底板１１２および天板１１４を有する。底板１１２の内面は、拡散反射面として機能する。筐体１１０の天板１１４には、開口部が設けられている。拡散板１３０は、この開口部を塞ぐように配置されており、面光源装置１００の発光面として機能する。発光面の大きさは、例えば約４００ｍｍ×約７００ｍｍである。

　複数の基板１２０は、互いに平行かつ所定の間隔で筐体１１０の底板１１２上に固定されている。また、１つの基板１２０上には、複数の発光装置２００が所定の間隔で一列に実装されている。その結果、複数の発光装置２００は、底板１１２上に格子状に配置されている。本実施の形態では、図中Ｘ方向に延びる４つの基板１２０が、Ｙ方向に配列されている。また、各基板１２０上には、８つの発光装置２００がＸ方向に配列されている。その結果、３２の発光装置２００が、略正方格子状に配置されている。なお、複数の基板１２０を配置する代わりに、大きな１つの基板１２０を配置してもよい。この場合は、複数の発光装置２００は、１つの基板１２０上に格子状に配置される。

　複数の発光装置２００は、それぞれ発光素子２１０および光束制御部材２２０を有する。発光素子２１０は、面光源装置１００の光源であり、基板１２０上に実装されている。発光素子２１０は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

　光束制御部材２２０は、レンズであり、基板１２０上に固定されている。光束制御部材２２０は、発光素子２１０から出射された光の配光を制御し、この光の進行方向を拡散板１３０の面方向に拡げる。光束制御部材２２０は、その中心軸ＣＡが発光素子２１０の光軸ＯＡに一致するように、発光素子２１０の上に配置されている（図４参照）。後述する光束制御部材２２０の入射面２２２および出射面２２６は回転対称（入射面２２２は円対称、出射面２２６は４回対称）であり、かつこの回転軸は発光素子２１０の光軸ＯＡと一致する。本明細書では、この入射面２２２および出射面２２６の回転軸を「光束制御部材２２０の中心軸ＣＡ」という。また、「発光素子２１０の光軸ＯＡ」とは、発光素子２１０からの立体的な出射光束の中心の光線を意味する。

　光束制御部材２２０は、射出成形により形成される。このため、光束制御部材２２０の外周部の一部には、ゲート跡２２７が形成される。光束制御部材２２０の材料は、射出成形により成形することが可能であり、かつ所望の波長の光を通過させ得る光透過性樹脂であれば特に限定されない。光透過性樹脂の例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）およびエポキシ樹脂（ＥＰ）が含まれる。本実施の形態に係る面光源装置１００は、光束制御部材２２０の構成に主たる特徴を有する。そこで、光束制御部材２２０については、別途詳細に説明する。

　本実施の形態では、複数の発光装置２００は、それぞれが有するゲート跡２２７が同一方向（図中Ａ方向）を向くように配置されている。

　拡散板１３０は、光拡散性を有する板状の部材であり、発光装置２１０からの出射光を拡散させつつ透過させる。拡散板１３０は、複数の発光装置２００の上に基板１２０と略平行に配置されている。通常、拡散板１３０は、液晶パネルなどの被照射部材（表示部材）とほぼ同じ大きさである。たとえば、拡散板１３０は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（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、拡散板１３０の表面に微細な凹凸が形成されているか、または拡散板１３０の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。

　本発明に係る面光源装置１００では、各発光素子２１０から出射された光は、光束制御部材２２０により拡散板１３０の広範囲を照らすように拡げられる。後述するように、光束制御部材２２０の配光特性は、発光装置２１０の配列格子に沿った方向（Ｘ方向およびＹ方向）と、配列格子の対角線方向（Ａ方向およびＢ方向）とで異なっているため、拡散板１３０の内面は略均一に照らされる。各光束制御部材２２０から拡散板１３０に到達した光は、拡散されつつ拡散板１３０を透過する。その結果、本発明に係る面光源装置１００は、面状の被照射部材（例えば液晶パネルなどの表示部材）を均一に照らすことができる。

　（光束制御部材の構成）
　図５Ａ～Ｄは、光束制御部材２２０の構成を示す図である。図５Ａは、光束制御部材２２０の平面図であり、図５Ｂは、底面図であり、図５Ｃは、背面図であり、図５Ｄは、図５Ａに示されるＤ－Ｄ線の断面図である。

　図５Ａ～Ｄに示されるように、光束制御部材２２０は、基板１２０側に配置された凹部２２１の内面である入射面２２２と、裏面２２３と、複数の脚部２２４と、複数のエジェクタピン跡２２５と、拡散板１３０側に配置された出射面２２６と、光束制御部材２２０の外周部の一部に配置されたゲート跡２２７とを有する。

　凹部２２１は、光束制御部材２２０の中心軸ＣＡ（発光素子２１０の光軸ＯＡ）と交差するように基板１２０側（裏側）に配置されている。凹部２２１の内面は、入射面２２２として機能する。すなわち、入射面２２２は、中心軸ＣＡ（光軸ＯＡ）と交わるように配置されている。入射面２２２は、発光素子２１０から出射された光のうちの大部分の光を、その光の進行方向を制御しつつ光束制御部材２２０の内部に入射させる。入射面２２２は、光束制御部材２２０の中心軸ＣＡと交わり、かつ中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称である。本実施の形態では、入射面２２２は、円対称である。

　裏面２２３は、基板１２０側に位置し、凹部２２１の開口縁部から中心軸ＣＡに直交する方向（径方向）に延在する平面である。前述の凹部２２１は、この裏面２２３の中央部に形成されている。

　複数の脚部２２４は、裏面２２３から基板１２０側に向かって突出している略円柱形状の部材である。複数の脚部２２４は、発光素子２１０に対して適切な位置に入射面２２２および出射面２２６を位置決めする。脚部２２４の高さは、特に限定されないが、例えば１ｍｍ程度である。脚部２２４の数は、２つ以上であれば特に限定されない。光束制御部材２２０を安定して支持する観点からは、脚部２２４の数は、３つ以上であることが好ましい。本実施の形態では、光束制御部材２２０は、３つの脚部２２４を有している。また、射出成形時の不具合の発生を低減する観点からは、脚部２２４は、中心軸ＣＡおよびゲート跡２２７を通る中心軸ＣＡに平行な仮想平面に対して対称に配置されていることが好ましい。

　複数のエジェクタピン跡２２５は、射出成型後の離型の際にエジェクタピンで押されることで裏面２２３に形成された跡である。エジェクタピン跡２２５の大きさおよび数は、特に限定されず、離型時の変形などを考慮して適宜選択されうる。本実施の形態では、３つのエジェクタピン跡２２５が裏面２２３に形成されている。また、射出成形時の不具合の発生を低減する観点からは、エジェクタピンで押される部位（すなわちエジェクタピン跡２２５の位置）は、中心軸ＣＡおよびゲート跡２２７を通る中心軸ＣＡに平行な仮想平面に対して対称に配置されていることが好ましい。

　出射面２２６は、光束制御部材２２０の拡散板１３０側（表側）に中心軸ＣＡと交差するように配置されている。出射面２２６は、光束制御部材２２０内に入射した光を、進行方向を制御しつつ外部に出射させる。出射面２２６は、その外縁が略ｎ角形となるｎ回対称である（ただしｎは３以上の整数）。本実施の形態では、その外縁が略四角形となる４回対称である。以下の説明では、中心軸ＣＡと略ｎ角形の任意の辺の中点とを含む断面（例えば図５Ａに示されるＤ－Ｄ線の断面）を「第１断面」と称し、中心軸ＣＡと略ｎ角形の任意の角とを含む断面（例えば図５Ａに示されるＥ－Ｅ線の断面）を「第２断面」と称する。

　出射面２２６は、中心軸ＣＡを中心とする所定範囲に位置する第１出射面２２６ａと、第１出射面２２６ａの周囲に連続して形成される第２出射面２２６ｂとを含む。

　第１出射面２２６ａは、拡散板１３０に対して凹の曲面である。本実施の形態では、第１断面における第１出射面２２６ａの曲率と、第２断面における第１出射面２２６ａの曲率とは同一である。

　第２出射面２２６ｂは、第１出射面２２６ａの周囲に位置する、拡散板１３０に向かって凸の滑らかな曲面である。本実施の形態では、第２断面における第２出射面２２６ｂの曲率は、第１断面における第２出射面２２６ｂの曲率よりも小さい。このように略ｎ角形の各角に対応する部分の曲率を略ｎ角形の各辺に対応する部分の曲率よりも小さくすることで、各辺に対応する部分から出射された光よりも各角に対応する部分から出射された光をより遠くに向けて進行させることができる。その結果、１つの発光装置２００から出射された光は、拡散板１３０の内面を略ｎ角形状に照らすこととなる。

　また、第２出射面２２６ｂは、中心軸ＣＡに直交する方向において第２出射面２２６ｂの外縁よりも外側に張り出しているオーバーハング部２２６ｃを有する。このようにオーバーハング部２２６ｃを設けることで、発光素子２１０から出射される光のうち光軸ＯＡに対する角度が大きい光も拡散板１３０を照明する光として利用できるようになる。

　図６Ａ、Ｂは、光束制御部材２２０の代わりにゲート跡２２７を有しない光束制御部材２２０’を含む発光装置２００’を有する面光源装置における光路を示す模式図である。これらの図では、入射面２２２および出射面２２６による光の制御を示すため、ゲート跡２２７を有しない光束制御部材２００’を含む発光装置２００’を有する面光源装置における光路を示している。光束制御部材２２０’と光束制御部材２２０との相違点は、ゲート跡２２７を有するか否かのみである。図６Ａは、第１断面における光路を示しており、図６Ｂは、第２断面における光路を示している。なお、図６Ａ、Ｂでは、発光素子２１０および光束制御部材２２０’へのハッチングを省略している。また、図６Ａ、Ｂに示される光路を示す光線は、出射角度（鉛直角θ）が５°から８０°まで５°刻みの各光線を示している。

　図６Ａ、Ｂに示されるように、第１断面および第２断面において、発光素子２１０から出射された出射角度が比較的小さな光は、拡げられつつ、拡散板１３０の内面の中心軸ＣＡ近傍の領域に向かうように光束制御部材２２０’により制御される。これにより、発光素子２１０から出射された出射角度が比較的小さな光は、発光装置２００’の直上に過度に明るい部分を作ることなく発光装置２００’の直上部分を均一に照射する。一方、発光素子２１０から出射された出射角度の大きな光は、集光されつつ、拡散板１３０の内面の中心軸ＣＡから離れた領域に向かうように光束制御部材２２０’により制御される。これにより、発光素子２１０から出射された出射角度の大きな光は、発光装置２００’１つあたりの出射光によって照射されるべき領域の端部に向かう。このとき、互いに隣接する２つの発光装置２００’からの出射光による被照射領域が端部同士で重なり合って、各被照射領域の端部の明るさと中央部の明るさとが同程度となるように、発光素子２１０から出射された出射角度の大きな光の集光度が調整されている。

　図７Ａは、光束制御部材２２０’を含む発光装置２００’から出射された光による、拡散板１３０の内面における照度分布を示す図である。この図でも、入射面２２２および出射面２２６による光の制御を示すため、ゲート跡２２７を有しない光束制御部材２００’を含む発光装置２００’についての照度分布を示している。この図に示されるように、上記入射面２２２および出射面２２６を含む光束制御部材２００’を含む発光装置２００’から出射された光は、拡散板１３０の内面を略四角形状に照らす。

　ここで、各発光装置２００，２００’における水平角φを、中心軸ＣＡを基準軸とし、かつ中心軸ＣＡに直交するＹ軸の方向を０°として時計回りに大きくなる角度と定義する。Ｙ軸方向はφ＝０°であり、Ｘ軸方向はφ＝９０°である。前述のとおり、１つの発光装置２００’から出射された光が拡散板１３０の内面を略ｎ角形状に照らした場合、拡散板１３０の内面における照度分布は、１または２以上の所定の水平角φの方向（具体的には略ｎ角形状の各角に対応する方向）においてそれ以外の方向よりも遠方まで光が到達する異方性を有する。図７Ａに示される例では、拡散板１３０の内面における照度分布は、φ＝４５°の方向（Ｂの方向）、φ＝１３５°の方向（Ａの方向）、φ＝２２５°の方向およびφ＝３１５°の方向においてそれ以外の方向よりも遠方まで光が到達する異方性を有している。

　このように、本実施の形態に係る光束制御部材２２０では、入射面２２２は円対称であるのに対し、出射面２２６はその外縁が略四角形となる４回対称である。この光束制御部材２２０を含む発光装置２００は、（光束制御部材２２０がゲート跡２２７を有していない状態であれば）拡散板１３０の内面を略四角形状に照らす。すなわち、入射面２２２および出射面２２６は、光束制御部材２２０がゲート跡２２７を有していない状態で発光装置２００から光を出射させたと仮定したときの拡散板１３０上における照度分布が、１または２以上の所定の水平角φの方向においてそれ以外の方向よりも遠方まで光が到達する異方性を有するように形成されている。

　ゲート跡２２７は、本実施の形態に係る光束制御部材２２０が射出成形により形成された際に光束制御部材２２０の外周部の一部に形成される樹脂注入跡である。射出成形におけるゲート方式には、ダイレクトゲート方式や、サイドゲート方式、ピンゲート方式など様々なものがあるが、本実施の形態に係る光束制御部材２２０は、ゲート部が光束制御部材２２０の側面に接続されるサイドゲート方式で形成される。

　ゲート跡２２７は、光束制御部材２２０の外周部から突出するゲート残りであってもよいし、ゲート残りが生じないようにゲートカットを行うことで光束制御部材２２０の外周部と略同一面上に形成されるゲート切断箇所であってもよい。また、ゲート跡２２７の位置は、光束制御部材２２０の外周部上であれば特に限定されない。たとえば、ゲート跡２２７は、出射面２２６の外周部の一部に形成されていてもよい。また、光束制御部材２２０が出射面２２６の外縁から中心軸ＣＡに直交する方向に突出する鍔部をさらに有している場合は、ゲート跡２２７は、鍔部の一部に形成されていてもよい。本実施の形態では、ゲート跡２２７は、出射面２２６の外周部から突出したゲート残りである。

　前述のとおり、入射面２２２および出射面２２６は、光束制御部材２２０がゲート跡２２７を有していない状態で発光装置２００から光を出射させたと仮定したときの拡散板１３０上における照度分布が、１または２以上の所定の水平角φ（図７Ａに示されるように、本実施の形態ではφ＝４５°、１３５°、２２５°および３１５°）の方向においてそれ以外の方向よりも遠方まで光が到達する異方性を有するように形成されている。そして、本実施の形態に係る光束制御部材２２０では、ゲート跡２２７は、光束制御部材２２０の外周部において、ゲート跡２２７の水平角φの範囲が前記１または２以上の所定の水平角φ（φ＝４５°、１３５°、２２５°および３１５°）のいずれか１つを含むように配置されている。本実施の形態では、図７Ｂに示されるように、φ＝１３５°を含むように、ゲート跡２２７が配置されている。

　別の観点から説明すると、出射面２２６の形状は、その外縁が略ｎ角形となるｎ回対称であり（ただしｎは３以上の整数）、ゲート跡２２７の水平角φの範囲は、略ｎ角形のいずれか１つの角に対応する水平角φを含むともいえる。このように出射面２２６の外縁が略ｎ角形となるｎ回対称である場合、出射面２２６には中心軸ＣＡと略ｎ角形の各角とを繋げる稜線が形成され、この稜線を含む方向（水平角φ）に光がある程度集光され、遠方まで光が到達する。稜線を含む部分の稜線に直交する断面において、稜線の部分は明瞭な角であってもよいし、丸みを帯びた曲線であってもよい。本実施の形態では、出射面２２６の形状は、その外縁が略四角形となる４回対称であり、ゲート跡２２７の水平角φの範囲は、前記略四角形の１つの角に対応する水平角φ（φ＝１３５°）を含んでいる。

　上記のようにゲート跡２２７を配置することは、発光装置２００（２００’）による異方性を有する照度分布において、他の方向（水平角φ）に比べて遠方まで光が到達するように光を出射させる方向（前記所定の水平角φ）にゲート跡２２７を配置することを意味する。ゲート跡２２７は、光の進行方向を適切に制御することができないため、ゲート跡２２７を配置した方向には暗部が生じやすい。しかしながら、上記のようにゲート跡２２７を配置することで、ゲート跡２２７に起因する暗部の発生を目立たなくさせることができる。

　出射面２２６の形状がｎ回対称で、その外縁が略ｎ角形である場合、それぞれの角に対応する水平角φをφ１～φｎとして表すことができる。ゲート跡２２７に起因する暗部の発生を目立たなくさせることができる発光装置２００は、面光源装置１００の底面に複数の発光装置２００を並べて配置したときにその効果が顕著である。面光源装置１００において複数の発光装置２００の好ましい配置は、「ある発光装置２００ａのゲート跡２２７を配置した水平角φｎに対応する出射面２２６の外縁の角が、その発光装置２００ａに隣接する発光装置２００ｂのゲート跡２２７を配置していない水平角φ１～φｎ－１に対応する出射面２２６の外縁の角と向き合うような配置」と表現することができる。すなわち、互いに隣接する２つの発光装置２００間において、出射面２２６の外縁の角は向かい合いつつも、ゲート跡２２７同士は向かい合わないように、複数の発光装置２００を配置することが好ましい。

　（シミュレーション）
　前述した光束制御部材２２０を用いた面光源装置１００の拡散板１３０の内面の照度分布のシミュレーションを行った。本シミュレーションでは、１６個の発光装置２００を正方格子状に配置した面光源装置１００において、すべての発光装置２００を点灯させた。なお、比較として、ゲート跡が形成されていない光束制御部材を用いた面光源装置（以下「比較例１に係る面光源装置」ともいう）、およびφ＝１８０°の方向にゲート跡が形成されている光束制御部材（ゲート跡の水平角φの範囲は、前記１または２以上の所定の水平角φを１つも含まない）を用いた面光源装置（以下「比較例２に係る面光源装置」ともいう）についても同様にシミュレーションした。なお、本実施の形態に係る面光源装置１００における発光装置２００の配置と、比較例１および比較例２に係る面光源装置における発光装置の配置とは、同じである。

　図８Ａは、比較例１に係る面光源装置における照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図８Ｂは、比較例２に係る面光源装置における照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図８Ｃは、本実施の形態に係る面光源装置１００における照度分布のシミュレーション結果を示す図である。これらの図において、「＋」印は発光装置の位置を示している。

　また、図９Ａは、図８Ｂおよび図８ＣにおけるＦ－Ｆ線上の照度を示すグラフであり、図９Ｂは、図８Ｂおよび図８ＣにおけるＧ－Ｇ線上の照度を示すグラフである。実線は、本実施の形態に係る面光源装置１００における照度を示し、破線は、比較例２に係る面光源装置における照度を示している。

　比較例１に係る面光源装置（ゲート跡なし）では、各発光装置に対してφ＝４５°（Ｂ方向）、１３５°（Ａ方向）、２２５°、３１５°の方向に位置する領域に明部Ｂが生じた（図８Ａ参照）。これは、各発光装置が拡散板１３０の内面を略四角形状に照らし、略四角形状の被照射領域の角の部分が重なったためと考えられる。一方、図８Ｂおよび図９Ａに示されるように、比較例２に係る面光源装置（φ＝１８０°の方向にゲート跡）では、各発光装置から見てφ＝４５°（Ｂ方向）、１３５°（Ａ方向）、２２５°、３１５°の方向に位置する領域に明部Ｂが生じた（図８Ｂおよび図９Ｂ（破線）参照）のに加えて、各発光装置から見てφ＝１８０°の方向に位置する領域に暗部Ｄが生じた（図９Ａ（破線）参照）。これは、出射面２２６の一部の代わりにゲート跡２２７を設けられたことにより、ゲート跡２２７の部分で適切に光の進行方向を制御できなかったためと考えられる。

　一方、本実施の形態に係る面光源装置１００（φ＝１３５°の方向にゲート跡）では、各発光装置２００から見てφ＝１８０°の方向に位置する領域に暗部Ｄは生じておらず（図９Ａ（実線）参照）、また各発光装置２００に対してφ＝４５°（Ｂ方向）、１３５°（Ａ方向）、２２５°、３１５°の方向に位置する領域に生じている明部Ｂの照度が低下しており（図９Ｂ（実線）参照）、照度ムラが改善されていた。これは、ｎ角形状の被照射領域の角部に形成されやすい明部と、ゲート跡２２７に起因して形成されやすい暗部とが相殺されたためと考えられる。このように、ゲート跡２２７が前記所定の水平角φ（本実施の形態ではφ＝４５°、１３５°、２２５°、３１５°）のいずれかに対応する位置に配置されているため、本実施の形態に係る光束制御部材２２０を含む発光装置２００は、光束制御部材２２０の向きに関係なく、単体でゲート跡２２７に起因する輝度ムラを抑制できる。

　（効果）
　以上のように、本実施の形態に係る面光源装置１００は、ゲート跡２２７が所定の方向に形成された光束制御部材２２０を用いているため、光束制御部材２２０の向きに関係なく、ゲート跡に起因する輝度ムラを抑制することができる。

　なお、本実施の形態に係る光束制御部材２２０では、出射面２２６の外縁が略四角形となるように形成されているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、出射面の外縁は滴形のように１つの水平角φのみに角を有する形状であってもよい。この場合も、角の方向に明部が発生し易い特性を利用して、角に対応する位置に形成されるゲート跡によって暗部を緩和すればよい。

　本出願は、２０１６年３月３０日出願の特願２０１６－０６８４００に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。

　本発明に係る面光源装置、表示装置および光束制御部材は、例えば、液晶表示装置のバックライトや一般照明などに適用することができる。

　１０　面光源装置
　２０　支持板
　３０　回路基板
　４０　発光ダイオード
　５０　反射シート
　５２　孔
　６０　レンズ
　６２　凸部
　１００　面光源装置
　１１０　筐体
　１１２　底板
　１１４　天板
　１２０　基板
　１３０　拡散板
　２００，２００’　発光装置
　２１０　発光素子
　２２０，２２０’　光束制御部材
　２２１　凹部
　２２２　入射面
　２２３　裏面
　２２４　脚部
　２２５　エジェクタピン跡
　２２６　出射面
　２２６ａ　第１出射面
　２２６ｂ　第２出射面
　２２６ｃ　オーバーハング部
　２２７　ゲート跡
　ＣＡ　光束制御部材の中心軸
　ＯＡ　発光素子の光軸

Claims

　基板と、
　前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子の光軸とその中心軸とが合致するように前記発光素子の上に配置された、前記発光素子から出射された光の配光を制御するための光束制御部材とを含む少なくとも１つの発光装置と、
　前記発光装置の上に配置され、前記発光装置からの光を拡散させつつ透過させる拡散板と、
　を有し、
　前記光束制御部材は、
　前記中心軸と交差するように前記基板側に配置された凹部の内面である入射面と、
　前記中心軸と交差するように前記拡散板側に配置された出射面と、
　前記光束制御部材の外周部の一部に配置されたゲート跡と、
　を有し、
　前記発光装置において、前記中心軸を基準軸とし、かつ前記中心軸に直交する所定の方向を０°として水平角φを定義した場合、
　前記入射面および前記出射面は、前記光束制御部材が前記ゲート跡を有していない状態で前記発光装置から光を出射させたと仮定したときの前記拡散板上における照度分布が、１または２以上の所定の水平角φの方向においてそれ以外の方向よりも遠方まで光が到達する異方性を有するように形成されており、
　前記ゲート跡は、その水平角φの範囲が前記１または２以上の所定の水平角φのいずれか１つを含むように配置されている、
　面光源装置。
　前記出射面の形状は、その外縁が略ｎ角形となるｎ回対称であり（ただしｎは３以上の整数）、
　前記ゲート跡の水平角φの範囲は、前記略ｎ角形のいずれか１つの角に対応する水平角φを含む、
　請求項１に記載の面光源装置。
　前記出射面の形状は、その外縁が略四角形となる４回対称であり、
　前記ゲート跡の水平角φの範囲は、前記略四角形のいずれか１つの角に対応する水平角φを含む、
　請求項２に記載の面光源装置。
　前記ゲート跡は、前記出射面の外周部の一部に配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の面光源装置。
　前記光束制御部材は、前記出射面の外縁から前記中心軸に直交する方向に突出する鍔部をさらに有し、
　前記ゲート跡は、前記鍔部の一部に配置されている、
　請求項１～３のいずれか一項に記載の面光源装置。
　前記光束制御部材は、
　前記凹部の開口縁から前記中心軸に直交する方向に延在する裏面と、
　前記裏面から前記基板側に向かって突出する２以上の脚部と、
　をさらに有し、
　前記中心軸および前記ゲート跡を通る前記中心軸に平行な仮想平面に対して、前記脚部は、対称に配置されている、
　請求項１～５のいずれか一項に記載の面光源装置。
　前記光束制御部材は、前記裏面に配置された１または２以上のエジェクタピン跡をさらに有し、
　前記仮想平面に対して、前記１または２以上のエジェクタピン跡は、対称に配置されている、
　請求項６に記載の面光源装置。
　前記ゲート跡は、ゲート残りである、請求項１～７のいずれか一項に記載の面光源装置。
　前記少なくとも１つの発光装置は、複数の発光装置を含み、
　前記複数の発光装置は、前記ゲート跡が同一方向を向くように配置されている、
　請求項１～８のいずれか一項に記載の面光源装置。
　請求項１～９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。
　請求項１～９のいずれか一項に記載の面光源装置で用いられる光束制御部材。