JP2019192532A - 面光源装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画面の端部に対応する外周領域の輝度均一性を向上させながら、薄型化、高輝度化および軽量化が可能な面光源装置の提供を目的とする。【解決手段】面光源装置は、主面を有する保持部と、保持部の主面に保持される光源と、光源を覆って設けられ、光源から出射される光の配光を変更する配光制御素子と、を含む。配光制御素子は、光源から出射される光が入射する光入射面と、光入射面から入射する光の一部が全反射する曲面と、曲面にて全反射する光の一部が到達する光出射面と、を含む。曲面は、光源の上方を覆うようにかつ光入射面よりも保持部の主面から離れて位置する凸面であって、光源を含む断面において、一端から他端にかけて保持部の主面との距離が離れる凸面を含む。光出射面は、曲面の他端から保持部の主面の方向に延在する面を含む。【選択図】図１

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。

バックライト装置の構成として、エッジ型のバックライト装置および直下型のバックライト装置が知られている。

エッジ型のバックライト装置は、導光板の側面に配置された光源から光が入射する構成を有する。直下型のバックライト装置は、複数の発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、ＬＥＤという。）が背面側に並べられた構成を有する。

近年、試験放送が開始された４Ｋ８Ｋ放送に対応する液晶表示装置は、従来よりも高い解像度を有するものの、その液晶パネルを透過する光の透過率は低下する。そのため、４Ｋ８Ｋ放送に対応する液晶表示装置には、これまでよりも多くの光量で照明することができるバックライトが必要である。しかし、エッジ型のバックライト装置においては、導光板の側面の長さによって設置できる光源の個数に上限がある。そのため、その個数の上限以上に光量を増やすことができない。このような理由から、現行の４Ｋ８Ｋパネルを有する液晶表示装置には、より多く光源を並べることのできる直下型のバックライト装置が用いられることが一般的である。

また、液晶表示装置が大型化されるにあたり、ユーザが感じる威圧感の緩和および設置場所への負荷軽減を目的とした軽量化のため、液晶表示装置全体の厚みは薄型化される傾向にある。ここでいう薄型化とは、バックライト構成部品の厚みが２０ｍｍ以下のものを指す。

特開平１１−７０１４号公報 特開２００６−２８６６０８号公報 国際公開第２０１０／１４６９２１号

特許文献１には、平板状の導光板の端面に、点光源としてＬＥＤが配置された照明装置が開示されている。その照明装置は、いわゆるエッジ型のバックライト装置である。エッジ型のバックライト装置は、上述したように、導光板の端面の長さと光源の大きさとの関係により、設置可能な光源の個数が限られる。そのため、高輝度化には限界がある。また、バックライト装置の大きさが大きくなるほど、導光板が大きくなるため、重量が増加する。

特許文献２には、保持基板上に配置された１以上の点光源と、それらの点光源を被覆するシリンドリカルレンズとを有する面状照射光源が開示されている。その面状照射光源は、保持基板に対し垂直方向の凹レンズ機能と水平方向の凸レンズ機能とにより、面状の照射光を得ている。しかし、そのような構成を有する面状照射光源は、レンズ１本あたりの照射範囲が狭い。レンズ１本あたりの照射範囲を拡げるためには、投射距離が必要である。薄型化を実現しながら、大型化された液晶パネルを均一に照射するためには、レンズの本数を増やす必要がり、重量が増加する。

特許文献３には、シャーシの底板の縁部において、底部に対し斜めに立ち上がる反射シートを有する照明装置が開示されている。その照明装置は、直下型のバックライト装置であり、ＬＥＤを覆う拡散レンズを有する。ＬＥＤから出射された光は、斜面を有する反射シートによって、シャーシの開口を覆う拡散板の方向に反射する。しかし、斜面の近くに設置されたＬＥＤを覆う拡散レンズは、底板の中央に設置されたＬＥＤを覆う拡散レンズと同様の構成を有する。つまり、いずれの拡散レンズも、設置位置によらず、ＬＥＤから出射される光を同じ特性で広い範囲に分散させる。そのため、照明装置の外周付近における輝度の低下は避けられず、面内輝度均一性が低下する。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、画面の端部に対応する外周領域の輝度均一性を向上させながら、薄型化、高輝度化および軽量化が可能な面光源装置の提供を目的とする。

本発明における面光源装置は、主面を有する保持部と、保持部の主面に保持される少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの光源を覆って設けられ、少なくとも１つの光源から出射される光の配光を変更する配光制御素子と、を含む。配光制御素子は、少なくとも１つの光源から出射される光が入射する光入射面と、光入射面から入射する光の一部が全反射する曲面と、曲面にて全反射する光の一部が到達する光出射面と、を含む。曲面は、少なくとも１つの光源の上方を覆うようにかつ光入射面よりも保持部の主面から離れて位置する凸面であって、少なくとも１つの光源を含む断面において、一端から他端にかけて保持部の主面との距離が離れる凸面を含む。光出射面は、曲面の他端から保持部の主面の方向に延在する面を含む。

本発明によれば、画面の端部に対応する外周領域の輝度均一性を向上させながら、薄型化、高輝度化および軽量化が可能な面光源装置の提供が可能である。

本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白になる。

実施の形態１における液晶表示装置および面光源装置の構成を概略的に示す図である。 実施の形態１における面光源装置の光源および第１配光制御素子の構成を示す図である。 第１配光制御素子を透過する光線の挙動を示す図である。 第１配光制御素子を透過し開口部に到達する光線の挙動を示す図である。 第１配光制御素子を透過し開口部に到達する光線の挙動を示す図である。 第１配光制御素子を透過し開口部に到達する光線の挙動を示す図である。 実施の形態２における面光源装置の第１配光制御素子の構成を示す図である。 実施の形態２における面光源装置の第１配光制御素子の構成を示す図である。 実施の形態３における面光源装置の第１配光制御素子の構成を示す図である。 実施の形態４における面光源装置の第１配光制御素子の構成を示す図である。 実施の形態４における面光源装置が有する第１配光制御素子とその周辺の構成を示す図である。

＜実施の形態１＞
（液晶表示装置および面光源装置の構成）
図１は、実施の形態１における液晶表示装置１００および面光源装置２００の構成を概略的に示す図である。

以下の各実施の形態において、図１に示されるｘｙｚ直交座標系を適宜用いて、各装置の構成および機能を説明する。

以下の説明において、液晶パネル１の短辺方向は、ｘ方向（左右方向）である。液晶パネル１の長辺方向は、ｙ方向（図１が描かれている紙面に対し垂直方向）である。ｘ軸およびｙ軸を含む平面であるｘ−ｙ平面に対し垂直な方向が、ｚ方向（上下方向）である。液晶パネル１の長辺方向が水平にして配置された場合、ｙ方向が水平方向であり、ｘ方向が垂直方向である。

液晶表示装置１００の表示面側から見て、左側が＋ｙ方向であり、右側が−ｙ方向である。「表示面側から見て」とは、＋ｚ方向から−ｚ方向を見ることに対応する。液晶表示装置１００の上側が＋ｘ方向であり、下側が−ｘ方向である。また、液晶表示装置１００が映像を表示する方向は＋ｚ方向であり、その反対方向が−ｚ方向である。＋ｚ方向は、液晶パネル１の表示面１ａ側に対応する。−ｚ方向は、液晶パネル１の裏面１ｂ側に対応する。

実施の形態１における液晶表示装置１００は、液晶パネル１および面光源装置２００を有する。さらに、液晶表示装置１００は、液晶パネル１と面光源装置２００との間に、光学シート２および光学シート３を有する。

液晶パネル１、光学シート２、光学シート３および面光源装置２００は、＋ｚ方向から−ｚ方向に順に配置されている。

液晶パネル１は、透過型の液晶パネルである。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。液晶パネル１の液晶層（図示せず）は、ｘ−ｙ平面に平行な方向に広がる面状の構造を有する。

液晶パネル１の表示面１ａは、通常、矩形形状を有する。表示面１ａの隣接する２辺は、直交している。実施の形態１において、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１ａ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機能を有する。

光学シート３は、面光源装置２００が有する拡散板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。

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に光を照射する。

液晶パネル１は、面光源装置２００から出射された面状の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。

面光源装置２００は、配光制御素子６および少なくとも１つの光源７を有する。さらに、実施の形態１において、面光源装置２００は、拡散板４および反射部５を有する。

拡散板４は、反射部５の＋ｚ方向に配置されている。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。

拡散板４は、例えば、薄板形状を有する。または、例えば、拡散板４は、シート状であってもよい。または、拡散板４は、基板上に形成された拡散膜を有する構成であってもよい。基板は、例えば、拡散膜を形成するための透明な基板である。つまり、その基板は拡散膜を保持している。

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。

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、底面５１および側面５２を有する。実施の形態１では、反射部５は、１つの底面５１および４つ側面５２を有する。つまり、反射部５は、５つの面を有する。反射部５は、箱形状を有する。

底面５１は、例えば、ｘ−ｙ平面に平行な面である。また、底面５１の形状は、例えば、矩形である。

側面５２は、底面５１の各辺に接続されている。側面５２は、＋ｚ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平面に平行な面における一の領域である。側面５２の反射面における法線は、＋ｚ方向の成分を有する。側面５２の反射面とは、反射部５の内側の面のことである。ただし、側面５２は、＋ｚ方向に向けて発光領域が広がるように傾斜した面に限定されず、ｙ−ｚ平面に平行な面であってもよい。

底面５１が矩形状で、側面５２が＋ｚ方向に向けて発光領域が広がるように傾斜している場合には、４つの側面５２のうち、底面５１のｙ軸に平行な辺に接続された２つの側面５２は、＋ｚ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方向の側面５２は、ｙ−ｚ平面に対して、−ｙ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方向の側面５２は、ｙ−ｚ平面に対して、−ｙ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軸に平行な辺に接続された２つの側面５２も、＋ｚ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方向の側面５２は、ｚ−ｘ面に対して、−ｙ方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、図１の−ｙ方向（手前方向）に回転している。また、＋ｙ方向の側面５２は、ｚ−ｘ面に対して、−ｙ方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、＋ｙ方向（奥方向）に回転している。

反射部５の底面５１に対向する＋ｚ方向には、開口部５３が形成されている。拡散板４は、箱形状の反射部５の蓋に相当する。反射部５および拡散板４によって、中空の箱形状が構成される。この中空の箱は、例えば、反射面及び拡散面を有する。

反射部５は、内側に反射面を有する。つまり、底面５１の内側の面および側面５２の内側の面は、反射面である。それら反射面は、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または基板の表面に金属を蒸着させた光反射シート等である。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。

このように反射部５は、内側に反射面を有する。ただし、反射部５が独立した部材である場合には、反射部５は反射部５材である。また、反射部５は、例えば、液晶表示装置１００の筐体（図示せず）の一部であってもよい。

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。「配光」とは、光源７の空間に対する光度分布のことである。つまり、配光とは、光源７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値である。光度とは、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値である。つまり、「光度」とは、光源７から出射する光の強度に対応する物理量である。

配光制御素子６は、例えば、集光レンズである。または例えば、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。

配光制御素子６は、実施の形態１において、ｙ方向に延びる棒形状の光学素子である。棒形状の光学素子は、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（以下、シリンドリカル面という。）を有するレンズである。シリンドリカル面は、第１の方向に曲率を有し、その第１の方向に垂直な方向である第２の方向に曲率を有しない。なお、シリンドリカル面の断面は円弧形状に限られない。シリンドリカルレンズは、光を一方向に集光するまたは発散させる。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において、配光制御素子６は、シリンドリカルレンズであり、ｙ方向に延在するシリンドリカル面を有する。つまり、第１の方向がｘ方向であり、第２の方向がｙ方向である。光源７は、シリンドリカル面が延在する方向に並べて配置されている。配光制御素子６は、光をｚ−ｘ面上で部分的に集光し、部分的に発散させる。

配光制御素子６は、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などの透明材料を含む。

面光源装置２００は、配光制御素子６として第１配光制御素子６Ａおよび第２配光制御素子６Ｂを含む。第１配光制御素子６Ａおよび第２配光制御素子６Ｂは、反射部５の底面５１に配置される。

第１配光制御素子６Ａは、第２配光制御素子６Ｂよりも側面５２の近くに配置される。第１配光制御素子６Ａは、底面５１の中心を通るｙ−ｚ面に対して対称に配置されている。ここでは、２つの第１配光制御素子６Ａが、底面５１の両端付近に配置されている。

第２配光制御素子６Ｂは、２つの第１配光制御素子６Ａよりも底面５１の中央寄りに配置される。第２配光制御素子６Ｂは、ｚ軸に平行かつｙ−ｚ平面に延在する光軸（図示せず）を有し、その光軸に対し対称な形状を有する。なお、その光軸は、曲率を有するシリンドリカル面の断面形状によって定められる。また、底面５１の大きさにより、１本もしくは複数本の第２配光制御素子６Ｂが配置される。

図２は、実施の形態１における面光源装置２００の光源７および第１配光制御素子６Ａの構成を示す図である。図２は、ｚ−ｘ面における断面形状を示す。ただし、後述する光線を見やすくするために、断面部分のハッチングは省略されている。

面光源装置２００は、光源７を保持する保持部を有する。保持部は主面を有し、その主面に光源７を保持する。実施の形態１において、保持部は反射部５であり、主面は底面５１である。反射部５は保持部の一例であり、保持部は、他の一例として、内面に反射部５が設けられた筐体に保持される基板であってもよい。基板は、例えば、ｙ方向に長手を有する実装基板である。その場合、光源７が保持される主面は基板の表面である。配光制御素子６も、その基板の表面に保持される。筐体が、反射部５に沿った箱形状を有し、基板の裏面がその筐体の底面に保持される。反射部５は、その基板の周囲にかつ筐体の内側に沿って配置される。保持部は、以上のような構成であってもよい。

光源７は、反射部５の底面５１に配置されている。光源７は、面光源であり＋ｚ方向に位置する上面に発光面７ａを有する。発光面７ａは、光源７の上面における中央部に位置する。光源７は、発光面７ａだけでなく、発光面７ｂを有してもよい。発光面７ｂは、ｘ方向に位置する両側面である。各発光面は、後述する第１配光制御素子６Ａの光入射面６１に対向する。

光源７は、配光制御素子６の基準軸Ｃに光源７の中央部が一致するよう配置される。基準軸Ｃについては、後述する。実施の形態１においては、面光源装置２００は、複数の光源７を有し、各光源７は、ｙ方向に並べて配置されている。

光源７は、実施の形態１において、ＬＥＤである。ただし、光源７は、ＬＥＤに限定されるものではなく、固体光源、有機エレクトロルミネッセンス光源また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であってもよい。

光源７は、例えば、柱体形状を有する。「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、四角柱形状を有する。または、光源７は、例えば、円柱形状を有する。例えば、光源７の形状が四角柱を有する場合には、柱面は複数の平面からなる。

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してもよい。

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。

光源７は、例えば、錐台形状を有する。「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、角錐台形状を有する。または、光源７は、例えば、円錐台形状を有する。錐台は２枚の平行な底面を有する。台形の２本の底辺と同様に、それぞれの底面は上底または下底と呼ばれる。

少なくとも錐台形状の上底は、曲面であってもよい。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。

光源７は、例えば、ドーム形状を有する。「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。

光源７は、柱体形状、錐台形状またはドーム形状が組み合わされた形状を有してもよい。例えば、光源７は、錐台形状の上底部分にドーム形状を乗せた形状を有してもよい。

第１配光制御素子６Ａは、光入射面６１、曲面６７、光出射面６２ａおよび側面６２ｂを有する。

光入射面６１は、光源７から出射される光が入射する面である。

光入射面６１は、ｚ−ｘ面に平行な断面において、凹形状を有する。光源７は、凹形状を有する光入射面６１と反射部５の底面５１とによって形成される空間である凹部に配置されている。つまり、第１配光制御素子６Ａは、凹形状を有する光入射面６１が光源７を覆うように配置されている。実施の形態１では、第１配光制御素子６Ａは、光源７を＋ｚ方向から覆っている。

光入射面６１の凹形状は、実施の形態１において、矩形である。その矩形は、ｚ軸に対して垂直な第１光入射面６１ａおよびｘ軸に対して垂直な第２光入射面６１ｂを含む。

第１配光制御素子６Ａはシリンドリカルレンズであり、光入射面６１はｙ方向に延在する。光入射面６１の凹形状は、ｙ方向に延在する溝形状を有する。

また、ｚ−ｘ面に平行な断面において、ｚ軸に平行かつ光入射面６１の中心を通る軸を基準軸Ｃと定義する。実施の形態１において、光入射面６１は、基準軸Ｃに対して対称な形状を有する。

なお、光入射面６１の凹形状は、矩形に限定されるものではない。光入射面６１の凹形状は、台形など、各辺の長さが異なった形状であってもよい。また、光入射面６１の凹形状は、二等辺三角形であってもよい。凹形状が二等辺三角形である場合、光入射面６１は二等辺三角形の等辺に対応する。またその場合、第１光入射面６１ａおよび第２光入射面６１ｂの交点は、二等辺三角形の頂点に相当する。光入射面６１は、平面に限定されるものではない。光入射面６１は、ｚ−ｘ面における断面において曲線を有する曲面であってもよい。

曲面６７は、光入射面６１から入射する光の一部が全反射する面である。曲面６７は、第１配光制御素子６Ａを構成する外面のうち、上方つまり＋ｚ方向に位置する面である。また、曲面６７は、光源７の上方を覆うように位置する。曲面６７は、基準軸Ｃと交わる。また、曲面６７は、光入射面６１よりも反射部５の底面５１から離れて位置する。ｚ−ｘ面において、曲面６７は、一端６７１から他端６７２にかけて反射部５の底面５１との距離が離れる凸面を有する。凸面の傾きは、緩やかに変化する。

曲面６７は、ｚ−ｘ面において、光源７の中央部から出射され、光入射面６１で屈折し曲面６７に入射する光の入射角が、全反射条件を満たす面で構成されている。特に、光源７の中央部から基準軸Ｃに対して光出射面６２ａ側（−ｘ方向）に出射された光のうち、第１光入射面６１ａから入射した光が全反射するように曲面６７は設けられている。全反射条件以外の角度で入射する光に対しては、全反射は生じない。全反射条件を満たさない光の一部は、屈折して透過し、その他の一部は反射する。

実施の形態１における第１配光制御素子６Ａはシリンドリカルレンズであるため、曲面６７はｙ方向に延在する。曲面６７は、シリンドリカル面を含み、そのシリンドリカル面は、ｘ方向に曲率を有し、ｙ方向には曲率を有していない。

光出射面６２ａは、曲面６７にて全反射する光の一部が到達し、その光が第１配光制御素子６Ａの外部に出射する面である。光出射面６２ａは、曲面６７の他端６７２から反射部５の底面５１の方向に延在する面を含む。光出射面６２ａは、第１配光制御素子６Ａの一の側面を含む。光出射面６２ａは、平面であってもよいし、曲面であってもよい。例えば、光出射面６２ａは、凸面形状を有する。実施の形態１において、光出射面６２ａは、平面形状を有する。光出射面６２ａは、基準軸Ｃに対して平行でなくてもよい。光出射面６２ａは、基準軸Ｃに近づく方向または遠ざかる方向に傾斜を有していてもよい。また、ｚ−ｘ面において、光出射面６２ａと曲面６７とがなす突出形状が斜め上方（−ｘ方向かつ＋ｚ方向）に向いていてもよい。光出射面６２ａは、ｘ方向に曲率を有し、ｙ方向に曲率を有しないシリンドリカル面を含んでもよい。

側面６２ｂは、第１配光制御素子６Ａの他の側面であり、光出射面６２ａと対面する面である。側面６２ｂは、光入射面６１から入射する光の一部が到達する面であって、曲面６７の一端６７１から反射部５の底面５１の方向に延在する面を含む。側面６２ｂは、平面であってもよいし、曲面であってもよい。例えば、側面６２ｂは、凸面形状を有する。実施の形態１において、側面６２ｂは、平面形状を有する。側面６２ｂは、基準軸Ｃに対して平行でなくてもよい。側面６２ｂは、基準軸Ｃに近づく方向または遠ざかる方向に傾斜を有していてもよい。

第１配光制御素子６Ａは、反射部５の底面５１において、側面６２ｂが底面５１の内側を向くよう配置される。つまり、第１配光制御素子６Ａは、光出射面６２ａが反射部５の側面５２の方向を向くよう配置される。

（光線の挙動）
図２は、第１配光制御素子６Ａを透過する光線の挙動を示す図である。図２は、光源７からそれぞれ異なる角度および方向で出射された光線Ｌ１ａから光線Ｌ１ｄの挙動を示す。各光線を以下のように定義する。光線Ｌ１ａは、発光面７ａから基準軸Ｃに対して光出射面６２ａ側に出射された光線であって、第１光入射面６１ａに達する光線である。光線Ｌ１ｂは、発光面７ａから基準軸Ｃに対して側面６２ｂ側に出射された光線であって、第１光入射面６１ａに達する光線である。光線Ｌ１ｃは、発光面７ａから基準軸Ｃに対して側面６２ｂ側に出射された光線であって、＋ｘ方向に位置する第２光入射面６１ｂに達する光線である。光線Ｌ１ｄは、発光面７ａから基準軸Ｃに対して光出射面６２ａ側に出射された光線であって、−ｘ方向に位置する第２光入射面６１ｂに達する光線である。

光線Ｌ１ａは、第１光入射面６１ａにて屈折する。スネルの法則により、光線Ｌ１ａの屈折角は、光線の入射角よりも大きくなる。光線Ｌ１ａは、＋ｘ方向に屈折して、第１配光制御素子６Ａの内部に入射する。

光線Ｌ１ａは第１配光制御素子６Ａの内部を進行した後に、曲面６７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。全て反射される条件を全反射条件という。

光線Ｌ１ａは、全反射条件を満たし、曲面６７で全反射される。光線Ｌ１ａは基準軸Ｃに対する角度が大きくなる方向に全反射する。この際、曲面６７によって反射される光線Ｌ１ａは、入射角と等しい角度（反射角）で反射する（反射の法則という。）。入射角と反射角とは、それぞれの光線の進行方向と曲面６７に対する垂線との角度で定義される。

光線Ｌ１ａは、第１配光制御素子６Ａの内部を進行し、光出射面６２ａに達する。光線Ｌ１ａは、光出射面６２ａにて＋ｚ方向に屈折して、第１配光制御素子６Ａの外部へ出射する。

光線Ｌ１ｂは、第１光入射面６１ａにて屈折し、第１配光制御素子６Ａの内部に入射する。

光線Ｌ１ｂは、第１配光制御素子６Ａの内部を進行した後に、曲面６７に達する。

光線Ｌ１ｂは、曲面６７における全反射条件を満たさない。光線Ｌ１ｂは、曲面６７にて屈折して、第１配光制御素子６Ａの外部へ出射する。

光線Ｌ１ｃは、第２光入射面６１ｂにて、−ｚ方向に屈折し、第１配光制御素子６Ａの内部に入射する。

光線Ｌ１ｃは、第１配光制御素子６Ａの内部を進行した後、側面６２ｂに達する。光線Ｌ１ｃは、側面６２ｂにて＋ｚ方向に屈折して、第１配光制御素子６Ａの外部へ出射する。

光線Ｌ１ｄは、第２光入射面６１ｂにて、−ｚ方向に屈折し、第１配光制御素子６Ａの内部に入射する。

光線Ｌ１ｄは、第１配光制御素子６Ａの内部を進行した後、光出射面６２ａに達する。光線Ｌ１ｄは、光出射面６２ａにて＋ｚ方向に屈折して、第１配光制御素子６Ａの外部へ出射する。

図３は、第１配光制御素子６Ａを透過する別の光線の挙動を示す図である。

図３に示される光線Ｌ２は、ｚ−ｘ面に対して平行に進行する光ではない。つまり、光線Ｌ２を表すベクトルは、ｘ方向およびｚ方向の成分だけでなく、ｙ方向の成分を含む。配光制御素子が、シリンドリカルレンズではなく丸型レンズである場合、光源７から出射された各光線がその丸形レンズの面に対して入射する際の入射角は、ほぼ同一である。しかし、シリンドリカルレンズにおいては、各光線の入射角は同一ではない。光線Ｌ２は、光線Ｌ１ａから光線Ｌ１ｄとは異なる方向に進みながらも、曲面６７において全反射条件を満たす光線である。

発光面７ａから出射された光線Ｌ２は、第１光入射面６１ａに達する。

光線Ｌ２は、第１光入射面６１ａにて屈折して、第１配光制御素子６Ａの内部に入射する。

光線Ｌ２は、第１配光制御素子６Ａの内部を進行した後、曲面６７に達する。光線Ｌ２は、全反射条件を満たし、曲面６７で全反射される。−ｚ方向に進行する。光線Ｌ２は、光線Ｌ１ａと同様に、入射角と等しい角度で−ｚ方向に反射する。

光線Ｌ２は、配光制御素子６の内部を進行し、光出射面６２ａに達する。光線Ｌ２は、光出射面６２ａにて、−ｚ方向に屈折して、第１配光制御素子６Ａの外部へ出射する。

図４は、第１配光制御素子６Ａを透過し開口部５３に到達する光線Ｌ１ａの挙動を示す図である。

光出射面６２ａから出射された光線Ｌ１ａは、＋ｚ方向かつ−ｘ方向に進行し、開口部５３の外周領域５３ａにおける最端部５３１ａに到達する。最端部５３１ａとは、開口部５３の外周領域５３ａのうち最も外側に位置する部分のことである。光線Ｌ１ａにより、面光源装置２００の最端部５３１ａと配光制御素子６の設置位置とが離れている場合でも、最端部５３１ａの光量の減少が抑制される。

図５は、第１配光制御素子６Ａを透過し開口部５３に到達する光線Ｌ１ｂおよび光線Ｌ１ｃの挙動を示す図である。

曲面６７から出射された光線Ｌ１ｂは、＋ｚ方向に進行し、開口部５３の外周領域５３ａにおける端部５３１ｂに到達する。端部５３１ｂとは、開口部５３において最端部５３１ａよりも中央寄りの領域のことであり、第１配光制御素子６Ａの上方に位置する領域である。側面６２ｂから出射された光線Ｌ１ｃは、−ｚ方向かつ＋ｘ方向に進行し、反射部５の底面５１で反射する。その後、光線Ｌ１ｃは、＋ｚ方向に進行し、開口部５３の端部５３１ｂに到達する。光線Ｌ１ｂおよび光線Ｌ１ｃにより、端部５３１ｂの光量の減少が抑制される。

図６は、第１配光制御素子６Ａを透過し開口部５３に到達する光線Ｌ１ｄおよび光線Ｌ２の挙動を示す図である。

光出射面６２ａから出射された光線Ｌ１ｄおよび光線Ｌ２は、−ｚ方向かつ−ｘ方向に進行し、反射部５の底面５１もしくは反射部５の側面５２で反射する。その後、光線Ｌ１ｄおよび光線Ｌ２は、＋ｚ方向に進行し、開口部５３の外周領域５３ａにおける最端部５３１ａに到達する。光線Ｌ１ｄおよび光線Ｌ２により、最端部５３１ａの光量の減少が抑制される。

開口部５３つまり面光源装置２００の光出射面に設けられた拡散板４に達した各光線は、拡散板４によって拡散されて、面光源装置２００から出射される。

このように、第１配光制御素子６Ａは、光源７の配光を変更し、面光源装置２００の光出射面上の輝度分布を均一化する機能を有する。

光入射面６１の面形状、頂点の曲率、曲面６７の形状、光出射面６２ａの傾斜角度や形状などを調整することにより、第１配光制御素子６Ａは、第１配光制御素子６Ａから出射される光線の広がりを制御できる。

光源７の発光面７ｂから出射される光線の挙動の説明は省略するが、第１配光制御素子６Ａは発光面７ｂから出射される各光線についても上記と同様に配光を変更する。

拡散板４に到達した光線の一部は、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および光学シート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方向の面である。

実施の形態１においては、第１配光制御素子６Ａは、一例として、棒形状の光学素子であるシリンドリカルレンズが示された。しかし、第１配光制御素子６Ａは、棒形状の光学素子に限定されるものではない。１つの光源７に１つの配光制御素子が取り付けられても同様の効果が得られる。第１配光制御素子６Ａは、例えば、第１配光制御素子６Ａは、例えば、ｚ軸に対して同心円状の光学素子であってもよい。同心円状の光学素子とは、例えば、ボタン型のレンズである。ボタン型のレンズは、同心円状の屈折面を待ったレンズである。つまり、ボタン型レンズは、ｘ方向（第１の方向）からｙ方向（第２の方向）にかけて連続的に、曲率を有している。ボタン型レンズに光を入射させると、同心円状での集光または発散が行われる。

第１配光制御素子６Ａは、ｚ軸に対して回転対称の形状等を含んでもよい。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、配光制御素子の光入射面は、円錐形状または円錐台形状などを有する。なお、光入射面がなす頂点は、曲面形状又は平面形状等を取り得る。

第１配光制御素子６Ａが棒形状を有する場合には、以下の利点を有する。例えば、棒形状を有する第１配光制御素子６Ａは、押出し成形によって製造することができる。

また、通常、直下型の面光源装置２００では、１つの光源７に１つのレンズが装着されている。一方で、第１配光制御素子６Ａが棒状の形状を有する場合、１列に並べられた複数の光源７に対して、１つの第１配光制御素子６Ａが配置される。

そのため、配光制御素子の部品点数を減らすことができる。また、個々の光源７にレンズが装着される構成にあっては、光源７が配置された基板上に、個々の配光制御素子を取り付ける必要がある。しかし、実施の形態１の第１配光制御素子６Ａは、１列に並べられた複数の光源７に対して、１つの第１配光制御素子６Ａを取り付ける。そのため、第１配光制御素子６Ａ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、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、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２００の仕様の変更に対する汎用性が低い。

実施の形態１における配光制御素子は、光源７の数の増減に対して、第１配光制御素子６Ａの金型の変更は不要である。そのため、第１配光制御素子６Ａは、面光源装置２００の仕様の変更に対する汎用性が高い。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、最適な光源７の数を配置することができる。

また、第１配光制御素子６Ａ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、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、配光制御素子から出射される光線の進行方向を、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、光線の進行方向は、第１配光制御素子６Ａ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、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１ａ側から見て、例えば、面光源装置２００の短辺方向（ｘ方向）の中央の部分に、長辺方向（ｙ方向）に沿って配置される。棒形状の第１配光制御素子６Ａ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、実施の形態１における第１配光制御素子６Ａは、一例として、透明材料からなる光学素子が示された。しかし、配光制御素子は、例えば、拡散材を含むこともできる。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、配光制御素子の内部を進む光線は、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は、配光制御素子の光出射面に達する。このため、配光制御素子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、第１配光制御素子６Ａの光入射面６１、光出射面６２ａ又は曲面６７に凹凸形状を形成することができる。例えば、光入射面６１、光出射面６２ａ又は曲面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６２ａ又は曲面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、第１配光制御素子６Ａ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２００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２００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６２ａおよび曲面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、曲面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、光出射面又は曲面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、光出射面又は曲面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、光出射面による光線の屈折の程度又は曲面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。

（効果）
以上をまとめると、実施の形態１における面光源装置２００は、主面（底面５１）を有する保持部（反射部５）と、反射部５の底面５１に保持される少なくとも１つの光源７と、少なくとも１つの光源７を覆って設けられ、少なくとも１つの光源７から出射される光の配光を変更する配光制御素子と、を含む。配光制御素子は、少なくとも１つの光源７から出射される光が入射する光入射面６１と、光入射面６１から入射する光の一部が全反射する曲面６７と、曲面６７にて全反射する光の一部が到達する光出射面６２ａと、を含む。曲面６７は、少なくとも１つの光源７の上方を覆うようにかつ光入射面６１よりも反射部５の底面５１から離れて位置し、少なくとも１つの光源７を含む断面において、一端６７１から他端６７２にかけて反射部５の底面５１との距離が離れる凸面を含む。光出射面６２ａは、曲面６７の他端６７２から反射部５の底面５１の方向に延在する面を含む。

このように、面光源装置２００は、外周領域５３ａの輝度の均一性の改善に特化した第１配光制御素子６Ａを有する。そのため、外周領域５３ａの輝度均一性を改善するための光学素子を削減することができ、薄型化、軽量化が可能である。また、その第１配光制御素子６Ａにより、液晶表示装置１００の画面の端部に対応する外周領域５３ａ輝度の均一性の向上が可能である。さらに、第１配光制御素子６Ａがシリンドリカルレンズのような棒状の形状を有することから、多数の光源７が配置可能であり、高輝度化を実現する。すなわち、面光源装置２００は、液晶表示装置１００の画面の端部に対応する外周領域５３ａの輝度均一性を向上させながら、薄型化、高輝度化および軽量化を可能とする。

また、面光源装置２００は、均一性の高い輝度分布の面状の光を発することから、液晶表示装置１００のバックライト以外の用途にも利用できる。例えば、面光源装置２００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、面光源装置２００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。いずれの利用方法においても、高い輝度均一性が求められるため、面光源装置２００の利用が適する。

また、実施の形態１における面光源装置２００において、第１配光制御素子６Ａの曲面６７は、第１の方向（ｘ方向）に曲率を有しかつ第１の方向に対して垂直である第２の方向（ｙ方向）に曲率を有しないシリンドリカル面を含む。

また、実施の形態１における面光源装置２００において、第１配光制御素子６Ａの光出射面６２ａは、ｘ方向に曲率を有しかつｘに対して垂直であるｙ方向に曲率を有しないシリンドリカル面を含む。光入射面６１の凹形状は、第２の方向に延在する溝形状を含む。

また、実施の形態１における面光源装置２００の少なくとも１つの光源７は、複数の光源７を含む。複数の光源７の各々は、ｙ方向に並べて配置される。

このような構成により、面光源装置２００は、多数の光源７を配置可能であり、高輝度化を実現する。また、面光源装置２００は、光源７の個数よりも少ない第１配光制御素子６Ａによって光源７のそれぞれの配光を制御する。よって、面光源装置２００の高輝度化および軽量化が可能である。

また、実施の形態１における液晶表示装置１００は、面光源装置２００と、面光源装置２００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１と、を含む。

このような構成により、液晶表示装置１００は、画質が向上した映像を表示することができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態２における面光源装置を説明する。なお、実施の形態１と同様の構成および動作については説明を省略する。

図７は、実施の形態２における面光源装置が有する配光制御素子６のうち、第１配光制御素子６Ｃの構成を示す図である。

第１配光制御素子６Ｃは、材料６４および透明材料６５を含む多層構造を有する。

第１配光制御素子６Ｃの曲面６７は、材料６４で形成されている。また、材料６４で形成された部分に対して−ｚ方向に位置する部分は、透明材料６５で形成されている。つまり、材料６４で形成された部分に対して、光入射面６１側に位置する部分は、透明材料６５で形成されている。

このため、光入射面６１から入射した光線Ｌ１ａから光線Ｌ１ｄは、透明材料６５の部分を透過した後に、材料６４の部分で反射して、光出射面６２ａに到達する。

また、光入射面６１から入射した光線の一部（図示せず）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、＋ｚ方向に進行する。

図８は、実施の形態２における面光源装置が有する配光制御素子６のうち、第１配光制御素子６Ｄの構成を示す図である。

第１配光制御素子６Ｄは、材料６４として拡散材を含む。材料６４が拡散材を含む場合、光入射面６１から入射した光線Ｌ１ａおよび光線Ｌ１ｂの一部は材料６４で拡散し、透過する。

また、材料６４は、例えば、透明材料６５はと異なる屈折率を有する透明材料であってもよい。

第１配光制御素子６Ｃまたは第１配光制御素子６Ｄが押出し成形で作製される場合には、以上に示されたような複数の材料を用いて成形することができる。

このように第１配光制御素子を構成する材料の一部を変えることにより、配光を制御できる。

なお、第１配光制御素子６Ｃの構成は、図６に示された多層構造に限定されるものではない。配光に応じて、第１配光制御素子が有する各面の一部分にのみ、材料６４が配置される構成であってもよい。配置される材料の濃度や材料などは、それぞれの位置で変化させてもよい。任意の位置に任意の材料を配置することができる。

＜実施の形態３＞
実施の形態３における面光源装置を説明する。なお、実施の形態１または２と同様の構成および動作については説明を省略する。

図９は、実施の形態３における面光源装置が有する配光制御素子６のうち、第１配光制御素子６Ｅの構成を示す図である。

第１配光制御素子６Ｅは、実施の形態１に示された第１配光制御素子６Ａの曲面６７が基準軸Ｃを基準に分割された構成を有する。第１配光制御素子６Ｅは、第１曲面６７ａ、第１光出射面６２ｃ、第２曲面６７ｂおよび第２光出射面６２ｄを有する。ここでは、第１曲面６７ａは、−ｘ方向に位置し、第２曲面６７ｂは、＋ｘ方向に位置する。第１曲面６７ａと第２曲面６７ｂとは、それぞれが光入射面６１よりも反射部５の底面５１から離れて位置する。

第１曲面６７ａは、ｚ−ｘ面に平行な断面において、第１曲面６７ａの一端６７１ａから他端６７２ａにかけて反射部５の底面５１との距離が離れる凸面を含む。第１曲面６７ａは、ｚ−ｘ面において、光源７の中央部から出射され、光入射面６１で屈折し第１曲面６７ａに入射する光の入射角が、全反射条件を満たす面で構成されている。特に、光源７の中央部から基準軸Ｃに対して第１光出射面６２ｃ側（−ｘ方向）に出射された光のうち、第１光入射面６１ａから入射した光が全反射するように第１曲面６７ａは設けられている。

第２曲面６７ｂは、ｚ−ｘ面に平行な断面において、第２曲面６７ｂの一端６７１ｂから他端６７２ｂにかけて反射部５の底面５１との距離が離れる凸面を含む。第２曲面６７ｂの他端６７２ｂは、第１曲面６７ａの他端６７２ａよりも反射部５の底面５１から離れて位置する。第２曲面６７ｂは、光入射面６１から入射する光の別の一部が反射する面である。

第１光出射面６２ｃは、第１曲面６７ａの他端６７２ａから反射部５の底面５１の方向に延在する面を含む。第１光出射面６２ｃは、第１曲面６７ａにて全反射する光の一部が到達する面である。

第２光出射面６２ｄは、第２曲面６７ｂの他端６７２ｂから第１曲面６７ａの一端６７１ａに延在する面を含む。第２光出射面６２ｄは、第２曲面６７ｂにて反射する光の別の一部が到達する面である。

第１光出射面６２ｃおよび第２光出射面６２ｄは、平面形状を有する。第１光出射面６２ｃおよび第２光出射面６２ｄは、基準軸Ｃに対して垂直である必要はない。第１光出射面６２ｃおよび第２光出射面６２ｄは、例えば、基準軸Ｃに近づく方向あるいは離れる方向に傾斜していてもよい。また、第１光出射面６２ｃおよび第２光出射面６２ｄは、曲面形状であってもよい。

第１曲面６７ａ、第２曲面６７ｂまたは第２光出射面６２ｄのいずれかは、少なくとも１つの光源の上方を覆うように位置する。

光線Ｌ１ａは、基準軸Ｃより−ｘ方向に出射され、第１曲面６７ａで全反射する。光線Ｌ１ａは、第１光出射面６２ｃにて＋ｚ方向に屈折し、−ｘ方向に進行する。

光線Ｌ１ｂは、基準軸Ｃより＋ｘ方向に出射される第２曲面６７ｂで反射する。光線Ｌ１ｂは、第２光出射面６２ｄにて＋ｚ方向に屈折し、−ｘ方向に進行する。

光線Ｌ１ａおよび光線Ｌ１ｂにより、面光源装置の開口部５３の外周領域５３ａにおける光量の減少が抑制される。

また、光線Ｌ１ｃは、側面６２ｂにて＋ｚ方向に屈折して、第１配光制御素子６Ａの外部へ出射する。

以上をまとめると、実施の形態３における面光源装置は、主面（底面５１）を有する保持部（反射部５）と、反射部５の底面５１に保持される少なくとも１つの光源７と、少なくとも１つの光源７を覆って設けられ、少なくとも１つの光源７から出射される光の配光を変更する第１配光制御素子６Ｅと、を含む。第１配光制御素子６Ｅは、少なくとも１つの光源７から出射される光が入射する光入射面６１と、光入射面６１から入射する光の一部が全反射する第１曲面６７ａと、第１曲面６７ａにて全反射する光の一部が到達する第１光出射面６２ｃと、光入射面６１から入射する光の別の一部が反射する第２曲面６７ｂと、第２曲面６７ｂにて反射する光の別の一部が到達する第２光出射面６２ｄと、を含む。第１曲面６７ａと第２曲面６７ｂの各々は、光入射面６１よりも反射部５の底面５１から離れて位置し、少なくとも１つの光源７を含む断面において、一端から他端にかけて保持部の主面との距離が離れる凸面を含む。第１光出射面６２ｃは、第１曲面６７ａの他端６７２ａから反射部５の底面５１の方向に延在する面を含む。第２曲面６７ｂの他端６７２ｂは、第１曲面６７ａの他端６７２ａよりも反射部５の底面５１から離れて位置する。第２光出射面６２ｄは、第２曲面６７ｂの他端６７２ｂから第１曲面６７ａの一端６７１ａに延在する面を含む。第１曲面６７ａ、第２曲面６７ｂまたは第２光出射面６２ｄのいずれかは、少なくとも１つの光源７の上方を覆うように位置する。

このような構成により、面光源装置２００は、液晶表示装置１００の画面の端部に対応する外周領域５３ａの輝度均一性を向上させながら、薄型化、高輝度化および軽量化を可能とする。

＜実施の形態４＞
実施の形態４における面光源装置および液晶表示装置を説明する。なお、実施の形態１から３のいずれかと同様の構成および動作については説明を省略する。

図１０は、実施の形態４における面光源装置が有する配光制御素子６のうち、第１配光制御素子６Ｆの構成を示す図である。

第１配光制御素子６Ｆの第１曲面６７ａおよび第２曲面６７ｂは、材料６４で形成されている。また、材料６４で形成された部分に対して−ｚ方向に位置する部分は、透明材料６５で形成されている。つまり、材料６４で形成された部分に対して、光入射面６１側に位置する部分は、透明材料６５で形成されている。

このため、光入射面６１から入射した光線Ｌ１ａおよび光線Ｌ１ｂは、透明材料６５の部分を透過した後に、材料６４の部分で反射して、それぞれ第１光出射面６２ｃおよび第２光出射面６２ｄに到達する。

第２光出射面６２ｄに到達する光線のうち、光源７から出射された後に、第２曲面６７ｂに到達する光線は、＋ｚ方向に反射する。このため、材料６４で第２光出射面６２ｄの一部を覆い、反射光を防いでも良い。

また、光入射面６１から入射した光線の一部（図示せず）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、＋ｚ方向に進行する。

また、実施の形態２の第１配光制御素子６Ｄと同様に、材料６４は拡散材を含んでもよい。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であってもよい。

＜実施の形態５＞
実施の形態５における面光源装置および液晶表示装置を説明する。なお、各実施の形態のいずれかと同様の構成および動作については説明を省略する。

図１１は、実施の形態４における面光源装置が有する配光制御素子６のうち、第１配光制御素子６Ａとその周辺の構成を示す図である。

面光源装置は、第１配光制御素子６Ａの曲面６７の上方に、光拡散素子６６を有する。光拡散素子６６は、例えば、シート形状を有する。また、光拡散素子６６は、基準軸Ｃ上に配置されている。

第１配光制御素子６Ａの基準軸Ｃ上を進行する光線は、光入射面６１および曲面６７で屈折することなく、直進することがある。その場合には、面光源装置の出射面または表示装置の表示面上に明線が現れる。光拡散素子６６が基準軸Ｃ上に配置されることで、明線が緩和され、輝度の均一性が向上する。

また、光拡散素子６６に代えて、曲面６７において、基準軸Ｃが通る領域に凹凸面が形成されてもよい。例えば、押出し成形で第１配光制御素子６Ａが作製される場合には、ｚ−ｘ面に平行な断面において凹凸形状を有し、ｙ方向にその凹凸形状が延在する溝を形成することができる。

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、曲面６７の上方かつ基準軸Ｃ上に光反射素子（図示せず）が配置される。光反射素子は、光を−ｚ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方向の位置に配置されてもよい。光反射素子で反射された光は、ｙ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が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が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曲面６７の領域から出射される。

この光の反射によって、光はｙ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。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１００ 液晶表示装置、２００ 面光源装置、１ 液晶パネル、５ 反射部、５１ 底面、６ 配光制御素子、６Ａ 第１配光制御素子、６Ｅ 第１配光制御素子、６１ 光入射面、６２ａ 光出射面、６２ｃ 第１光出射面、６２ｄ 第２光出射面、６４ 材料、６５ 透明材料、６６ 光拡散素子、６７ 曲面、６７１ 一端、６７１ａ 一端、６７１ｂ 一端、６７２ 他端、６７２ａ 他端、６７２ｂ 他端、６７ａ 第１曲面、６７ｂ 第２曲面。

Claims (24)

1. 主面を有する保持部と、
   前記保持部の前記主面に保持される少なくとも１つの光源と、
   前記少なくとも１つの光源を覆って設けられ、前記少なくとも１つの光源から出射される光の配光を変更する配光制御素子と、を備え、
   前記配光制御素子は、前記少なくとも１つの光源から出射される前記光が入射する光入射面と、前記光入射面から入射する前記光の一部が全反射する曲面と、前記曲面にて全反射する前記光の一部が到達する光出射面と、を含み、
   前記曲面は、前記少なくとも１つの光源の上方を覆うようにかつ前記光入射面よりも前記保持部の前記主面から離れて位置し、前記少なくとも１つの光源を含む断面において、一端から他端にかけて前記保持部の前記主面との距離が離れる凸面を含み、
   前記光出射面は、前記曲面の前記他端から前記保持部の前記主面の方向に延在する面を含む、面光源装置。
2. 前記配光制御素子は、前記保持部の前記主面に設けられ、
   前記光入射面は、前記少なくとも１つの光源が配置された前記保持部の前記主面との間に空間が形成されるよう、前記断面において、凹形状を有する請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記光入射面の前記凹形状は、矩形である請求項２に記載の面光源装置。
4. 前記曲面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に対して垂直である第２の方向に曲率を有しないシリンドリカル面を含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の面光源装置。
5. 前記少なくとも１つの光源は、複数の光源を含み、
   前記複数の光源の各々は、前記第２の方向に並べて配置される請求項４に記載の面光源装置。
6. 前記光出射面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に対して垂直である第２の方向に曲率を有しないシリンドリカル面を含み、
   前記光入射面の前記凹形状は、前記第２の方向に延在する溝形状を含む請求項２または請求項３に記載の面光源装置。
7. 前記少なくとも１つの光源は、複数の光源を含み、
   前記複数の光源の各々は、前記第２の方向に並べて配置される請求項６に記載の面光源装置。
8. 前記配光制御素子は、前記光入射面に凹凸形状を含む請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の面光源装置。
9. 前記配光制御素子は、拡散材を含む請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の面光源装置。
10. 前記配光制御素子は、各々が異なる屈折率を有する複数の材料を含む請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の面光源装置。
11. 前記配光制御素子の上方に、光拡散素子または光反射素子をさらに備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の面光源装置。
12. 請求項１から請求項１１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面状の光を画像光に変換する液晶パネルと、を備える液晶表示装置。
13. 主面を有する保持部と、
    前記保持部の前記主面に保持される少なくとも１つの光源と、
    前記少なくとも１つの光源を覆って設けられ、前記少なくとも１つの光源から出射される光の配光を変更する配光制御素子と、を備え、
    前記配光制御素子は、前記少なくとも１つの光源から出射される前記光が入射する光入射面と、前記光入射面から入射する前記光の一部が全反射する第１曲面と、前記第１曲面にて全反射する前記光の一部が到達する第１光出射面と、前記光入射面から入射する前記光の別の一部が反射する第２曲面と、前記第２曲面にて反射する前記光の別の一部が到達する第２光出射面と、を含み、
    前記第１曲面と前記第２曲面の各々は、前記光入射面よりも前記保持部の前記主面から離れて位置し、前記少なくとも１つの光源を含む断面において、一端から他端にかけて前記保持部の前記主面との距離が離れる凸面を含み、
    前記第１光出射面は、前記第１曲面の前記他端から前記保持部の前記主面の方向に延在する面を含み、
    前記第２曲面の前記他端は、前記第１曲面の前記他端よりも前記保持部の前記主面から離れて位置し、
    前記第２光出射面は、前記第２曲面の前記他端から前記第１曲面の前記一端に延在する面を含み、
    前記第１曲面、前記第２曲面または前記第２光出射面のいずれかは、前記少なくとも１つの光源の上方を覆うように位置する面光源装置。
14. 前記配光制御素子は、前記保持部の前記主面に設けられ、
    前記光入射面は、前記少なくとも１つの光源が配置された前記保持部の前記主面との間に空間が形成されるよう、前記断面において、凹形状を有する請求項１３に記載の面光源装置。
15. 前記光入射面の前記凹形状は、矩形である請求項１４に記載の面光源装置。
16. 前記第１曲面および前記第２曲面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に対して垂直である第２の方向に曲率を有しないシリンドリカル面を含む請求項１３から請求項１５のいずれか一項に記載の面光源装置。
17. 前記少なくとも１つの光源は、複数の光源を含み、
    前記複数の光源の各々は、前記第２の方向に並べて配置される請求項１６に記載の面光源装置。
18. 前記第１光出射面および前記第２光出射面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に対して垂直である第２の方向に曲率を有しないシリンドリカル面を含み、
    前記光入射面の前記凹形状は、前記第２の方向に延在する溝形状を含む請求項１４または請求項１５に記載の面光源装置。
19. 前記少なくとも１つの光源は、複数の光源を含み、
    前記複数の光源の各々は、前記第２の方向に並べて配置される請求項１８に記載の面光源装置。
20. 前記配光制御素子は、前記光入射面に凹凸形状を含む請求項１３から請求項１９のいずれか一項に記載の面光源装置。
21. 前記配光制御素子は、拡散材を含む請求項１３から請求項２０のいずれか一項に記載の面光源装置。
22. 前記配光制御素子は、各々が異なる屈折率を有する複数の材料を含む請求項１３から請求項２１のいずれか一項に記載の面光源装置。
23. 前記配光制御素子の上方に、光拡散素子または光反射素子をさらに備える請求項１３から請求項請求項２２のいずれか一項に記載の面光源装置。
24. 請求項１３から請求項２３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面状の光を画像光に変換する液晶パネルと、を備える液晶表示装置。

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