JP2022086660A - 面光源装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板と拡散板との距離が近い場合であっても、輝度ムラおよび色ムラを抑制した面光源装置を提供すること。
【解決手段】面光源装置は、基板に配置された発光素子と、発光素子の上に配置され、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、光束制御部材の上に配置され、それぞれ第１傾斜面を有する複数の第１凸条、それぞれ第２傾斜面を有する複数の凸部またはそれぞれ第３傾斜面を有する複数の凹部を有し、光束制御部材から出射された光の配光を制御するための第１光学シートと、第１光学シートの上に配置され、第１光学シートを透過した光の進行方向を制御するための第２光学シートと、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、面光源装置および当該面光源装置を有する表示装置に関する。

近年、液晶表示装置などの透過型画像表示装置では、光源として複数の発光素子を有する、直下型の面光源装置が使用されている。また、直下型の面光源装置では、広い範囲に光を照射するために多くの発光素子が配置されることがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、光源と、光源から出射された光の配光を制御するための拡散レンズである照明用レンズと、照明用レンズから出射された光を拡散させるための拡散板とを有する面光源装置が記載されている。特許文献１に記載の面光源装置では、光源から出射された光は、照明用レンズで広がるように制御される。このとき、照明用レンズの直上部の被照射領域には、当該照明用レンズから出射された光の他に、他の照明用レンズから出射された光も到達する。このように、特許文献１に記載の面光源装置では、照明用レンズから出射される光は、拡散板の広範囲に照射されるため、拡散板のどの位置においても同様の光量の光が照射され、面状の表示部材（例えば液晶パネル）を均一に照らすことができる。

特開２０１０－２１１２４６号公報

近年、面光源装置の薄型化に伴い、光束制御部材と、拡散板との間の距離が短くなっている。例えば特許文献１の面光源装置において、面光源装置の厚みを薄くするため光束制御部材および拡散板の間の距離を短くすると、１つの発光装置の直上における拡散板の一部の被照射領域には、被照射領域の直下に配置されていない発光装置から出射された光が到達しにくい。よって、特許文献１に記載の面光源装置において、光束制御部材および拡散板の間の距離を短くすると、輝度ムラが生じることが考えられる。さらに、特許文献１の面光源装置において、発光素子から出射された光の色を光学シートで変換しようとすると、輝度ムラが生じることにより、色ムラが生じることが考えられる。

本発明の目的は、基板および拡散板の間の距離が近い場合であっても、輝度ムラおよび色ムラを抑制できる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を提供することである。

本発明の面光源装置は、基板に配置された発光素子と、前記発光素子の上に配置され、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、前記光束制御部材の上に配置され、それぞれ第１傾斜面を有する複数の第１凸条、それぞれ第２傾斜面を有する複数の凸部またはそれぞれ第３傾斜面を有する複数の凹部を有し、前記光束制御部材から出射された光の配光を制御するための第１光学シートと、前記第１光学シートの上に配置され、前記第１光学シートを透過した光の進行方向を制御する、または所定波長の光を透過するための第２光学シートと、を有する。

本発明の表示装置は、本発明の面光源装置と、前記面光源装置から出射された光を照射される表示部材と、を有する。

本発明によれば、基板と拡散板との間の距離が近い場合であっても、輝度ムラおよび色ムラを抑制した面光源装置を提供できる。また、本発明によれば、当該面光源装置を有する表示装置を提供できる。

図１Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る面光源装置の構成を示す図である。 図２Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る面光源装置の構成を示す他の図である。 図３は、図２Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。 図４Ａ～Ｃは、第１光学シートの凸条、凸部または凹部を説明するための図である。 図５Ａ、Ｂは、実施の形態１における光束制御部材の構成を示す図である。 図６Ａ～Ｅは、実施の形態１における光束制御部材の構成を示す図である。 図７は、実施の形態１に係る面光源装置における光路図である。 図８Ａ、Ｂは、輝度または色度の測定位置と、平均輝度に対する第１光学シートの影響を調べた結果を示す図である。 図９Ａ、Ｂは、輝度分布に対する凸条または凸部のみの影響の結果を示すグラフである。 図１０Ａ、Ｂは、面光源装置における輝度分布の測定結果を示すグラフである。 図１１Ａ、Ｂは、面光源装置における輝度分布の測定結果を示すグラフである。 図１２Ａ、Ｂは、輝度分布に対する基板および第１光学シートの距離の影響の結果を示すグラフである。 図１３Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る面光源装置の構成を示す図である。 図１４Ａ～Ｄは、実施の形態２における光束制御部材の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明に係る面光源装置の代表例として、液晶表示装置のバックライトなどに適する面光源装置１００について説明する。これらの面光源装置１００は、面光源装置からの光を照射される表示部材１０２（例えば液晶パネル）と組み合わせることで、表示装置１００’として使用されうる（図１Ｂ参照）。

［実施の形態１］
（面光源装置の構成）
図１Ａ、Ｂ、図２Ａ、Ｂおよび図３は、本発明の実施の形態１に係る面光源装置１００の構成を示す図である。図１Ａは、平面図であり、図１Ｂは、正面図である。図２Ａは、図１Ｂに示されるＡ－Ａ線の断面図であり、図２Ｂは、図１Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図である。図３は、図２Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。図３では、光束制御部材１７０を基板１５０に固定するための脚部を省略している。

図１Ａ～図３に示されるように、面光源装置１００は、発光素子１６０および光束制御部材１７０をそれぞれ含む複数の発光装置１２０と、第１光学シート１３０と、第２光学シート１４０とを有する。本実施の形態では、発光装置１２０と、第１光学シート１３０とは、筐体１１０の内部に配置されている。複数の発光装置１２０は、筐体１１０の底板１１２上にマトリックス状に配置されている。底板１１２の内面は、拡散反射面として機能する。また、筐体１１０の天板１１４には、開口部が設けられている。第２光学シート１４０は、この開口部を塞ぐように配置されており、発光面として機能する。発光面の大きさは、特に限定されないが、例えば約４００ｍｍ×約７００ｍｍである。光束制御部材１７０および第１光学シート１３０の間の距離は、光束制御部材１７０の厚み以下であることが好ましい。

図３に示されるように、発光装置１２０は、基板１５０上に固定されている。基板１５０は、筐体１１０の底板１１２上の所定の位置に固定されている。発光装置１２０は、発光素子１６０および光束制御部材１７０を有する。

発光素子１６０は、面光源装置１００の光源である。発光素子１６０は、基板１５０上に実装されている。発光素子１６０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。また、発光素子１６０の種類は、特に制限されない。発光素子１６０は、天面および側面から光を出射する発光素子１６０（例えば、ＣＯＢ型発光ダイオード）が好ましい。本実施の形態では、従来の発光素子の発光面よりも小さい発光面を有する発光素子１６０を使用している。発光面の一辺の長さは、０．１～１．０ｍｍの範囲内である。発光素子１６０の発光面の大きさは、例えば０．２ｍｍ×０．３８ｍｍである。

光束制御部材１７０は、発光素子１６０から出射された光の配光を制御する光学部材である。光束制御部材１７０は、発光素子１６０の上に配置されている。光束制御部材１７０は、複数の入射ユニット１７１を有し、各入射ユニット１７１（第１光学面１７３）の中心軸ＣＡが各発光素子１６０の光軸ＬＡにそれぞれ一致するように、複数の発光素子１６０の上に配置されている。なお、本実施の形態における光束制御部材１７０では、光束制御部材１７０の入射ユニット１７１（第１光学面１７３および第２光学面１７４）は回転対称である。この入射ユニット１７１の回転軸を「入射ユニット１７１、第１光学面１７３または第２光学面１７４の中心軸ＣＡ」という。また、「発光素子１６０の光軸ＬＡ」とは、発光素子１６０からの立体的な出射光束の中心の光線を意味する。発光素子１６０が実装された基板１５０と光束制御部材１７０の裏面との間には、発光素子１６０から発せられる熱を外部に逃がすための隙間が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。

光束制御部材１７０は、一体成形により形成されている。光束制御部材１７０の材料は、所望の波長の光を通過させ得る材料であれば特に限定されない。光束制御部材１７０の材料の例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスが含まれる。

光束制御部材１７０は、入射ユニット１７１と、出射ユニット１７２とを有する。入射ユニット１７１は、発光素子１６０から出射された光を入射させる第１光学面１７３と、第１光学面１７３で入射した光を出射ユニット１７２に向けて反射させる第２光学面１７４とを含む。出射ユニット１７２は、入射ユニット１７１の第２光学面１７４からの光を反射させるための第３光学面１７５と、入射ユニット１７１からの光の一部を反射させ、他の一部を出射させるための第４光学面１７６とを含む。なお、本実施の形態では、側束制御部材１７０は、第１光学シート１３０を支持する支持突起１７７をさらに有する。光束制御部材１７０の詳細な構成については後述する。

図４Ａ～Ｃは、第１光学シート１３０の第１凸条１８３、凸部１８６ａおよび凹部１８６ｂを説明するための図である。図４Ａは、複数の第１凸条１８３を有する第１光学シート１３０の表面構造を示す斜視図であり、図４Ｂは、複数の凸部１８６ａを有する第１光学シート１３０の表面構造を示す斜視図であり、図４Ｃは、複数の凹部１８６ｂを有する第１光学シート１３０の表面構造を示す斜視図である。

第１光学シート１３０は、光束制御部材１７０から出射された光の配光を制御する光学シートである。第１光学シート１３０は、液晶パネルなどの表示部材とほぼ同じ大きさである。例えば、第１光学シート１３０は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ）などの光透過性樹脂により形成される。第１光学シート１３０は、光拡散性を付与するため、その内部にビーズなどの光拡散子が分散していてもよい。第１光学シート１３０の厚みは、特に限定されない。第１光学シート１３０の厚みは、例えば０．１～２．５ｍｍの範囲内が好ましく、０．２～２．０ｍｍの範囲内がより好ましい。

第１光学シート１３０は、光束制御部材１７０の上に配置されている。言い換えると、第１光学シートは、複数の発光装置１２０を覆うように、光束制御部材１７０に対して発光素子１６０と反対側に配置されている。第１光学シート１３０は、発光装置１２０から出射された光を面光源装置１００の発光面に向けて制御する。

第２光学シート１４０は、前記第１光学シートに対向した第３面１９１または反対側の第４面１９２に第４傾斜面１９４を有する複数の第２凸条１９３を有することが好ましい。第２凸条１９３の第２稜線１９５と、第１光学シート１３０の第１凸条１８３の第１稜線１８５とは、平面視した時に略直交であることが好ましい。すなわち、第２稜線１９５および第１稜線１８５が重なり合ってできる角度は、７０°以上９０°以下がより好ましく、９０°であることが特に好ましい。

図４Ａに示されるように、第１光学シート１３０は、第１傾斜面１８４を含む複数の第１凸条１８３を有するか、または図４Ｂに示されるように、第２傾斜面１８８ａを含む複数の凸部１８６ａを有するか、または、第３傾斜面１８８ｂを含む複数の凹部１８６ｂを有する。複数の第１凸条１８３、複数の凸部１８６ａ、または複数の凹部１８６ｂは、第１光学シート１３０における光束制御部材１７０側の第１面１８１に配置されてもよいし、第１面１８１と反対側の第２面１８２に配置されてもよい。本実施の形態では、複数の第１凸条１８３、複数の凸部１８６ａまたは複数の凹部１８６ｂは、光束制御部材１７０側の第１面１８１に配置されている。ここで、第１光学シート１３０の表面が平滑面であると、発光装置１２０から発光素子１６０の光軸ＬＡに対して傾斜して出射された光は、第１光学シート１３０に入射することなく反射（フレネル反射）することがある。本実施の形態では、第１凸条１８３の第１傾斜面１８４、凸部１８６ａの第２傾斜面１８８ａ、または凹部１８６ｂの第３傾斜面１８８ｂが発光素子１６０の光軸ＬＡに対して傾斜するように第１面１８１に形成されているため、発光装置１２０から光軸ＬＡに対して傾斜して出射された光は、フレネル反射することなく、第１傾斜面１８４、第２傾斜面１８８ａ、または第３傾斜面１８８ｂから第１光学シート１３０に入射する。また、第２面１８２に第１凸条１８３、凸部１８６ａ、凹部１８６ｂが形成された第１光学シート１３０では、出射される光が屈折、集光することにより、面光源装置１００における発光面での輝度ムラを抑制できる。

複数の第１凸条１８３の大きさは、全て同じ大きさでもよいし、それぞれ異なる大きさでもよい。本実施の形態では、複数の第１凸条１８３の大きさは、全て同じ大きさである。第１凸条１８３の数は、面光源装置１００の発光面の大きさと、第１凸条１８３の大きさとに基づいて設定される。複数の第１凸条１８３は、互いに隙間なく配置されてもよいし、互いに離間して配置されてもよい。本実施の形態では、複数の第１凸条１８３は、互いに隙間なく配置されている。複数の第１凸条１８３が隙間なく配置されることで、光束制御部材１７０から出射された光のうち、多くの光を第１光学シート１３０に入射させることができる。または、出射される光を屈折、集光させることができる。なお、複数の第１凸条１８３が離間して配置される場合には、隣り合う第１凸条１８３の間には平面が形成される。

第１凸条１８３は、２つの第１傾斜面１８４と、第１稜線１８５とを有する。本実施の形態では、第１傾斜面１８４は平面であり、第１稜線１８５は直線である。第１凸条１８３が第１面１８１に配置されている場合、第１傾斜面１８４の光軸ＬＡに対する傾斜角度は、光束制御部材１７０から出射された光が透過する角度であれば特に限定されない。第１凸条１８３が第１面１８１に配置されている場合、第１傾斜面１８４の光軸ＬＡに対する傾斜角度は、例えば２０～５０°の範囲内であり、３０～４５°の範囲内が好ましい。本実施の形態では、当該角度は４５°である。また、隣り合う２つの第１稜線１８５は、互いに平行でもよいし、互いに平行でなくてもよい。本実施の形態では、隣り合う２つの第１稜線１８５は、平行である。一方、第１凸条１８３が第２面１８２に配置されている場合、第１傾斜面１８４の光軸ＬＡに対する傾斜角度は、出射する光を屈折、集光させる観点から、例えば２０～５０°の範囲内である。

複数の凸部１８６ａの大きさは、全て同じ大きさでも良いし、それぞれ異なる大きさでもよい。本実施の形態では、複数の凸部１８６ａの大きさは、全て同じ大きさである。凸部１８６ａの数は、面光源装置１００の発光面の大きさおよび凸部１８６ａの大きさに基づいて設定される。複数の凸部１８６ａは、隙間なく配置されてもよいし、離間して配置されてもよい。本実施の形態では、複数の凸部１８６ａは、隙間なく配置されている。複数の凸部１８６ａが隙間なく配置されることで、光束制御部材１７０から出射された光のうち、多くの光を第１光学シート１３０に入射させることができる。または、出射される光を屈折、集光させることができる。なお、複数の凸部１８６ａが離間して配置される場合には、隣り合う凸部１８６ａの間には平面が形成される。

凸部１８６ａは、第２傾斜面１８８ａと、頂点１８７ａとを有する。凸部１８６ａの底面の形状は特に限定されない。凸部１８６ａの底面の形状の例には、円形、多角形が含まれる。本実施の形態では、凸部１８６ａの底面の形状は、正方形である。すなわち、凸部１８６ａは、四角錘形状である。複数（４個）の第２傾斜面１８８ａの光軸ＬＡに対する傾斜角度は、光束制御部材１７０から出射された光が透過する角度であれば特に限定されない。凸部１８６ａが第１面１８１に配置されている場合、複数（４個）の第２傾斜面１８８ａの光軸ＬＡに対する傾斜角度は、２０～５０°の範囲内であり、３０～４５°の範囲内が好ましい。本実施の形態では、当該角度は４５°である。一方、凸部１８６ａが第２面１８２に配置されている場合、第２傾斜面１８８ａの光軸ＬＡに対する傾斜角度は、出射する光を屈折、集光させる観点から、例えば２０～５０°の範囲内である。

複数の凹部１８６ｂの大きさは、全て同じ大きさでも良いし、それぞれ異なる大きさでもよい。本実施の形態では、複数の凹部１８６ｂの大きさは、全て同じ大きさである。凹部１８６ｂの数は、面光源装置１００の発光面の大きさと、凹部１８６ｂの大きさとに基づいて設定される。複数の凹部１８６ｂは、隙間なく配置されてもよいし、離間して配置されてもよい。本実施の形態では、複数の凹部１８６ｂは、隙間なく配置されている。複数の凹部１８６ｂが隙間なく配置されることで、光束制御部材１７０から出射された光のうち、多くの光を第１光学シート１３０に入射させることができる。または、出射される光を屈折、集光させることができる。なお、複数の凹部１８６ｂが離間して配置される場合には、隣り合う凹部１８６ｂの間には平面が形成される。

凹部１８６ｂは、第３傾斜面１８８ｂと、底部１８７ｂとを有する。本実施の形態では、凹部１８６ｂは、底部１８７ｂを有する窪みである。凹部１８６ｂの頂面の形状は特に限定されない。凹部１８６ｂの頂面の形状の例には、円形、多角形が含まれる。本実施の形態では、凹部１８６ｂの頂面の形状は、正方形である。複数（４個）の第３傾斜面１８８ｂの光軸ＬＡに対する傾斜角度は、光束制御部材１７０から出射された光が透過する角度であれば特に限定されない。凹部１８６ｂが第１面１８１に配置されている場合、複数（４個）の第３傾斜面１８８ｂの光軸ＬＡに対する傾斜角度は、２０～５０°の範囲内であり、３０～４５°の範囲内が好ましい。本実施の形態では、当該角度は４５°である。一方、凹部１８６ｂが第２面１８２に配置されている場合、凹部１８６ｂの光軸ＬＡに対する傾斜角度は、出射する光を屈折、集光させる観点から、例えば２０～５０°の範囲内である。

第２光学シート１４０は、第１光学シート１３０を透過した光の進行方向を制御するための光学シートである。第２光学シート１４０は、一定の方向に進行する光のみを出射させる。具体的には、第２光学シート１４０は、所定の波長の光を所定の方向に出射させる。第２光学シート１４０は、液晶パネルなどの表示部材および第１光学シート１３０とほぼ同じ大きさである。例えば、第２光学シート１４０は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ）などの光透過性樹脂により形成される。第２光学シート１４０の例には、波長変換シート、拡散・反射型偏光シートが含まれる。なお、第２光学シート１４０は、光拡散性を付与するため、その内部にビーズなどの光拡散子が分散していてもよい。光拡散子が分散した第２光学シート１４０は、輝度ムラの解消や、モアレを抑制できる。

第２光学シート１４０には、第１光学シート１３０に対向した第３面１９１と反対側の第４面１９２に第４傾斜面１９４を含む複数の第２凸条１９３が形成されていてもよい。

複数の第２凸条１９３の大きさは、全て同じ大きさでもよいし、それぞれ異なる大きさでもよい。本実施の形態では、複数の第２凸条１９３の大きさは、全て同じ大きさである。第２凸条１９３の数は、面光源装置１００の発光面の大きさと、第２凸条１９３の大きさとに基づいて設定される。複数の第２凸条１９３は、互いに隙間なく配置されていてもよいし、互いに離間して配置されていてもよい。本実施の形態では、複数の第２凸条１９３は、互いに隙間なく配置されている。なお、複数の第２凸条１９３が離間して配置される場合には、隣り合う第２凸条１９３の間には平面が形成される。

第２凸条１９３は、２つの第４傾斜面１９４と、第２稜線１９５と、を有する。本実施の形態では、第２稜線１９５は、直線である。第４傾斜面１９４の光軸ＬＡに対する傾斜角度は、例えば２０～５０°の範囲内であり、本実施の形態では、当該角度は４５°である。また、隣り合う２つの第２稜線１９５は、平行でもよいし、平行でなくてもよい。本実施の形態では、隣り合う２つの第２稜線１９５は、平行である。

支持突起１７７は、第２光学面１７４の外周部に配置されている。支持突起１７７は第１光学シート１３０を支持する。支持突起１７７の構成は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。支持突起１７７は、柱状の凸部でもよいし、第２光学面１７４の少なくとも一部を囲うように配置された部分円環状の凸部でもよい。本実施の形態では、支持突起１７７は、複数の円柱状の突起である。

（光束制御部材の構成）
ここで、光束制御部材１７０の構成について説明する。図５Ａは、光束制御部材１７０の平面図であり、図５Ｂは、底面図である。図６Ａは、光束制御部材１７０の正面図であり、図６Ｂは、図５Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図であり、図６Ｃは、図５Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図であり、図６Ｄは、図５Ａに示されるＣ－Ｃ線の断面図であり、図６Ｅは、図５Ａに示されるＤ－Ｄ線の断面図である。

図５Ａ、Ｂおよび図６Ａ～Ｅに示されるように、本実施の形態に係る光束制御部材１７０は、基板１５０上に配置された複数の発光素子１６０から出射された光の配向を制御するための光学部品である。前述したとおり、光束制御部材１７０は、複数の入射ユニット１７１と、複数の出射ユニット１７２とを有する。

複数の入射ユニット１７１は、発光素子１６０の配列に対応して格子状に配置されている。出射ユニット１７２は、基板１５０に沿う方向において複数の入射ユニット１７１の間に配置されている。

入射ユニット１７１は、複数（本実施の形態では４個）の発光素子１６０から出射された光をそれぞれ入射させる。入射ユニット１７１は、発光素子１６０から出射された光を入射させる第１光学面１７３と、第１光学面１７３で入射した光を出射ユニット１７２に向けて反射させる第２光学面１７４とを有する。

第１光学面１７３は、光束制御部材１７０の裏側の発光素子１６０と対向する位置に形成されている凹部の内面である。第１光学面１７３は、発光素子１６０から出射された光の大部分を、その進行方向を制御しつつ光束制御部材１７０の内部に入射させる。第１光学面１７３は、発光素子１６０の光軸ＬＡと交わり、光軸ＬＡに対して回転対称（円対称）である。第１光学面１７３の形状は、特に限定されず、第１光学面１７３で入射した光が第２光学面１７４で反射して、または直接出射ユニット１７２に向かうように設定される。本実施の形態では、第１光学面１７３は、発光素子１６０の光軸ＬＡから離れるにつれて基板１５０からの距離が徐々に短くなるような形状である。より、具体的には、第１光学面１７３は、発光素子１６０の光軸ＬＡから離れるにつれて、接線の傾きが小さくなるように形成されている。

第２光学面１７４は、第１光学面１７３を挟んで発光素子１６０と反対側に配置されている。第２光学面１７４は、第１光学面１７３で入射した光を基板１５０に沿う方向であって、出射ユニット１７２に向けて反射させる。第２光学面１７４は、第１光学面１７３で入射した光が上方に抜けるのを抑制して発光素子１６０の直上に明部が発生するのを防ぐとともに、発光素子１６０間に光を導いて発光素子１６０間に暗部が発生するのも防ぐ。第２光学面１７４の形状は第１光学面１７３から入射した光を側方に反射させることができれば特に制限されない。第２光学面１７４は、例えば発光素子１６０の光軸ＬＡに対して回転対称（円対称）であり、かつ、発光素子１６０の光軸ＬＡから離れるにつれて基板１５０から離れるように構成されていてもよい。

この回転対称の中心部分から外周部分にかけての母線は、発光素子１６０の光軸に対して傾斜した曲線または直線である。第２光学面１７４は、第１光学面１７３の中心軸ＣＡを回転軸として、この母線を３６０°回転させた状態の凹面である。

出射ユニット１７２は、複数の入射ユニット１７１で入射した光を導光しながら出射させる。本実施の形態では、４つの入射ユニット１７１が仮想四角形の各角に配置されているとした場合、光束制御部材１７０は、仮想四角形の４つの辺に対応する位置にそれぞれ各辺に沿うように配置されている４つの出射ユニット１７２と、仮想四角形に取り囲まれるように配置されている１つの出射ユニット１７２とを有している。各出射ユニット１７２は、基板１５０と対向するように配置され、入射ユニット１７１の第２光学面１７４からの光を反射させるための第３光学面１７５を有する。また、出射ユニット１７２は、第３光学面１７５と対向して配置され、入射ユニット１７１からの光の一部を反射させ、他の一部を出射させるための第４光学面１７６を有する。

出射ユニット１７２は、第３光学面１７５および第４光学面１７６の間の距離が、入射ユニット１７１から離れるほど大きくなる部分を有する。これにより、入射ユニット１７１からの光は入射ユニット１７１から離れるほど第４光学面１７６から出射されやすくなる。

第４光学面１７６の形状は、第３光学面１７５と第４光学面１７６との間隔が入射ユニット１７１から離れるほど大きくなる部分があるような形状であれば特に制限されない。第４光学面１７６の形状は、例えば、入射ユニット１７１から離れるほど、第３光学面１７５との間隔が大きくなる曲面または傾斜面が好ましい。本実施の形態では、前記仮想四角形の４つの辺に対応する位置に配置されている４つの第４光学面１７６は、それぞれ２つの傾斜面である。一方、前記仮想四角形に取り囲まれるように配置されている第４光学面１７６は、円環状の平面と、当該平面の中央部分に配置された逆円錐形の側面と、当該平面の外縁部に配置された逆円錐形の側面の一部により構成される凹面である（図７Ｂ、図７Ｅ参照）。

（配光特性）
図７は、本実施の形態に係る面光源装置における光路図である。図７では、発光素子１６０から出射された光の光路を矢印で示すため、ハッチングを省略している。また、ここでは、第１面１８１に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０を有する面光源装置１００の場合について説明する。

図７に示されるように、発光素子１６０から出射された光は、第１光学面１７３で光束制御部材１７０の内部に入射する。第１光学面１７３で入射した光のうち、一部の光は、直接出射ユニット１７２に向かい、他の一部は第２光学面１７４で反射されて出射ユニット１７２に向かう。出射ユニット１７２に到達した光は、第３光学面１７５と第４光学面１７６との間で繰り返し反射されて出射ユニット１７２内を導光される。このとき、第４光学面１７６に到達した光の一部は、反射されずに第４光学面１７６から出射される。このとき、光束制御部材１７０から出射される光は、発光素子１６０の光軸ＬＡに対して傾斜して出射される。

また、光束制御部材１７０の側面に向かった光は、側面から出射される。このとき、光束制御部材１７０から出射される光は、発光素子１６０の光軸ＬＡに対して傾斜して出射される。

このように、光束制御部材１７０から出射される光は、発光素子１６０の光軸ＬＡに対して傾斜して出射される。発光素子１６０の光軸ＬＡに対して傾斜して出射された光は、第１面１８１に配置された第１凸条１８３の第１傾斜面１８４から第１光学シート１３０に入射する。第１面１８１で入射した光は、第１光学シート１３０によって、進行方向を制御され、第２面１８２から出射される。第２面１８２から出射された光は、第２光学シート１４０で所定の波長の光が主として出射される。これにより発光素子１６０から出射された光は、第１光学シート１３０および第２光学シート１４０によって、輝度ムラが抑制されるとともに、色ムラが改善される。

（実験１）
まず、面光源装置１００において、平均輝度に対する第１光学シート１３０における第１凸条１８３および凸部１８６ａの影響について調べた。ここでは、基板１５０に配置された発光素子１６０（発光面の大きさが０．２ｍｍ×０．３８ｍｍ）と、図５に記載の光束制御部材１７０と、第１光学シート１３０とを有する面光源装置１００における平均輝度について調べた。すなわち、本実験では、第２光学シート１４０を使用していない。第１光学シート１３０としては、ＲＭ８３１ｓ（住友化学株式会社）（図８Ｂのａ）と、第１面１８１に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（図８Ｂのｂ）と、第２面１８２に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（図８Ｂのｃ）と、第１面１８１に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（図８Ｂのｄ）と、第２面１８２に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（図８Ｂのｅ）とを使用した。基板１５０と、第１光学シート１３０との距離は、３．０ｍｍとした。なお、ＲＭ８３１ｓは、シリコーンの散乱粒子を含み、その表面にはエッチング模様が形成されている。

図８Ａ、Ｂは、輝度または色度の測定位置と、平均輝度に対する第１光学シート１３０の影響を調べた結果を示す図である。図８Ａは、発光装置１２０の配置と、平均輝度の測定範囲との関係を示す模式図である。図８Ｂは、各第１光学シート１３０と、測定範囲における平均輝度との関係を示すグラフである。図８Ａの領域Ａは、平均輝度を求めた範囲を示しており、直線Ｂは、後述の実験２～５における輝度または色度ｙの測定位置を示している。図８Ｂの横軸は、使用した各第１光学シートをａ～ｅで示しており、縦軸は、平均輝度を示している。

図８Ａ、Ｂに示されるように、光束制御部材１７０に対向した第１面１８１に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｂ）を用いた面光源装置１００における平均輝度と、第１面１８１と反対側の第２面１８２に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｃ）を用いた面光源装置１００における平均輝度と、第１面１８１に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｄ）を用いた面光源装置１００における平均輝度と、第２面１８２に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｅ）を用いた面光源装置１００における平均輝度とは、市販の拡散板（ＲＭ８３１ｓ；ａ）を用いた面光源装置１００における平均輝度よりも高かった。これは、第１面１８１に第１凸条１８３または凸部１８６ａが配置されている場合には、光束制御部材１７０から出射された光が第１凸条１８３または凸部１８６ａにより、適切に第１光学シート１３０に入射させることができたと考えられる。第２面１８２に第１凸条１８３または凸部１８６ａが配置されている場合には、出射される光を適切に屈折、集光できたためと考えられる。さらに、第１面１８１に第１凸条１８３または凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｂ、ｄ）を用いた面光源装置１００における平均輝度は、第２面１８２に第１凸条１８３または凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｃ、ｅ）を用いた面光源装置における平均輝度よりも高かった。

（実験２）
次いで、実験１で用いた各面光源装置１００における輝度分布について調べた。輝度分布は、図８Ａにおける直線Ｂの位置で測定した。図９Ａは、第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０を用いた場合の結果を示しており、図９Ｂは、凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０を用いた場合の結果を示している。図９Ａ、Ｂの横軸は中心からの距離を示しており、縦軸は輝度を示している。図９Ａの実線は、第１光学シート１３０としてＲＭ８３１ｓ（ａ）を用いた場合の結果を示しており、点線は、第１光学シート１３０として第１面１８１に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｂ）を用いた場合の結果を示しており、一点鎖線は、第１光学シート１３０として第２面１８２に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｃ）を用いた場合の結果を示している。図９Ｂの実線は、第１光学シート１３０としてＲＭ８３１ｓ（ａ）を用いた場合の結果を示しており（図９Ａの実線と同じ）、点線は、第１光学シート１３０として第１面１８１に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｄ）を用いた場合の結果を示しており、一点鎖線は、第１光学シート１３０として第２面１８２に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｅ）を用いた場合の結果を示している。

図９Ａ、Ｂに示されるように、第１面１８１に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｂ）を用いた面光源装置１００における輝度分布と、第２面１８２に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｃ）を用いた面光源装置１００における輝度分布と、第１面１８１に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｄ）を用いた面光源装置１００における輝度分布と、第２面１８２に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｅ）とを用いた面光源装置１００における輝度分布とは、市販の拡散板（ＲＭ８３１ｓ；ａ）を用いた面光源装置１００における輝度分布より輝度ムラが抑制された。特に、図９Ａ、Ｂにおいて破線で示された領域Ｒにおいて、輝度ムラの抑制が顕著だった。なお、図９Ａ、Ｂにおいて破線で示された領域Ｒは、光束制御部材１７０を平面視したときの中央部分に相当する。これは、光束制御部材１７０の中央部分に配置された出射ユニット１７２から出射された光を効率よく第１光学シート１３０に入射させることができたためと考えられた。

（実験３）
次に、発光素子１６０、光束制御部材１７０、第１光学シート１３０、第２光学シート１４０（下側第２光学シート１４０ａおよび上側第２光学シート１４０ｂ）を有する面光源装置１００における輝度分布について調べた。輝度分布は、図８Ａにおける直線Ｂの位置で測定した。発光素子１６０、光束制御部材１７０および第１光学シート１３０は、それぞれ実験１と同様の部材を使用した。下側第２光学シート１４０ａとして、波長変換シートを使用し、上側第２光学シート１４０ｂとして、拡散・反射型偏光フィルムを使用した。

図１０Ａは、第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｂ、ｃ）を用いた場合の結果を示しており、図１０Ｂは、凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｄ、ｅ）を用いた場合の結果を示している。図１０Ａ、Ｂの横軸は中心からの距離を示しており、縦軸は輝度を示している。図１０Ａの実線は、第１光学シート１３０としてＲＭ８３１ｓ（ａ）を用いた場合の結果を示しており、点線は、第１光学シート１３０として第１面１８１に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｂ）を用いた場合の結果を示しており、一点鎖線は、第１光学シート１３０として第２面１８２に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｃ）を用いた場合の結果を示している。図１０Ｂの実線は、第１光学シート１３０としてＲＭ８３１ｓ（ａ）を用いた場合の結果を示しており（図１０Ａの実線と同じ）、点線は、第１光学シート１３０として第１面１８１に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｄ）を用いた場合の結果を示しており、一点鎖線は、第１光学シート１３０として第２面１８２に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｅ）を用いた場合の結果を示している。

図１０Ａ、Ｂに示されるように、発光素子１６０、光束制御部材１７０、第１光学シート１３０、第２光学シート１４０（下側第２光学シート１４０ａおよび上側第２光学シート１４０ｂ）を有する各面光源装置１００では、第１光学シート１３０としてＲＭ８３１ｓを使用した場合を除いて、輝度分布に差異は見られなかった。

（実験４）
次に、実験３における各面光源装置１００における色度ｙについて調べた。色度ｙは、図８Ａにおける直線Ｂの位置で測定した。

図１１Ａは、第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｂ、ｃ）を用いた場合の結果を示しており、図１１Ｂは、凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｄ、ｅ）を用いた場合の結果を示している。図１１Ａ、Ｂの横軸は中心からの距離を示しており、縦軸は色度を示している。図１１Ａの実線は、第１光学シート１３０としてＲＭ８３１ｓ（ａ）を用いた場合の結果を示しており、点線は、第１光学シート１３０として第１面１８１に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｂ）を用いた場合の結果を示しており、一点鎖線は、第１光学シート１３０として第２面１８２に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｃ）を用いた場合の結果を示している。図１１Ｂの実線は、第１光学シート１３０としてＲＭ８３１ｓ（ａ）を用いた場合の結果を示しており（図１１Ａの実線と同じ）、点線は、第１光学シート１３０として第１面１８１に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｄ）を用いた場合の結果を示しており、一点鎖線は、第１光学シート１３０として第２面１８２に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｅ）を用いた場合の結果を示している。

図１１Ａ、Ｂに示されるように、第１面１８１に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｂ）、第２面１８２に第１凸条が形成された第１光学シート１３０（ｃ）、第１面１８１に凸部１８６ａが形成された第１光学シート（ｄ）、第２面に凹凸が形成された第１光学シート（ｅ）を用いた面光源装置における色度分布は、市販の拡散板（ＲＭ８３１ｓ；ａ）を用いた面光源装置における色度分布より色ムラが抑制された。特に、図１１Ａ、Ｂにおいて破線で示された領域Ｒにおいて、色ムラの抑制が顕著だった。なお、図１１Ａ、Ｂにおいて破線で示された領域Ｒは、光束制御部材を平面視したときの中央部分に相当する。

（実験５）
次に、実験４における基板１５０および第１光学シート１３０の距離を２．６５ｍｍにした各面光源装置１００における色度ｙについて調べた。なお、本実験における光束制御部材１７０および第１光学シート１３０は、接触している。色度ｙは、図８Ａにおける直線Ｂの位置で測定した。

図１２Ａは、第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｂ、ｃ）を用いた場合の結果を示しており、図１２Ｂは、凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｄ、ｅ）を用いた場合の結果を示している。図１２Ａ、Ｂの横軸は中心からの距離を示しており、縦軸は輝度を示している。図１２Ａの実線は、第１光学シート１３０としてＲＭ８３１ｓ（ａ）を用いた場合の結果を示しており、点線は、第１光学シート１３０として第１面１８１に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｂ）を用いた場合の結果を示しており、一点鎖線は、第１光学シート１３０として第２面１８２に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｃ）を用いた場合の結果を示している。図１２Ｂの実線は、第１光学シート１３０としてＲＭ８３１ｓ（ａ）を用いた場合の結果を示しており（図１２Ａの実線と同じ）、点線は、第１光学シート１３０として第１面１８１に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｄ）を用いた場合の結果を示しており、一点鎖線は、第１光学シート１３０として第２面１８２に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｅ）を用いた場合の結果を示している。

図１２Ａ、Ｂに示されるように、第１面１８１に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｂ）、第２面１８２に第１凸条１８３が形成された第１光学シート１３０（ｃ）、第１面１８１に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｄ、第２面１８２に凸部１８６ａが形成された第１光学シート１３０（ｅ）を用いた面光源装置１００における色ムラは、市販の拡散板（ＲＭ８３１ｓ；ａ）を用いた面光源装置１００における色ムラより抑制された。特に、図１２Ａ、Ｂにおいて破線で示された領域Ｒにおいて、色ムラの抑制が顕著だった。なお、図１２Ａ、Ｂにおいて破線で示された領域Ｒは、光束制御部材１７０を平面視したときの中央部分に相当する。

（効果）
本発明によれば、第１光学シート１３０の第１面１８１に第１凸条１８３、凸部１８６ａまたは凹部１８６ｂが形成された場合には、到達した光を第１光学シート１３０に取り込むことができる。また、第１光学シート１３０の第２面１８２に第１凸条１８３、凸部１８６ａまたは凹部１８６ｂが形成された場合には、出射する光を屈折、集光できる。よっていずれの場合にも輝度ムラを抑制できる。また、かつ第２光学シート１４０で光の進行方向を制御するため、面光源装置１００から出射される光の色ムラを抑制できる。

［実施の形態２］
（面光源装置の構成）
次に、実施の形態２に係る面光源装置２００について説明する。本実施の形態に係る面光源装置２００は、光束制御部材２７０の構成と、発光素子１６０および光束制御部材２７０の対応関係のみとが実施の形態１に係る面光源装置１００と異なる。そこで、本実施の形態では、主として、光束制御部材２７０の構成と、発光素子１６０および光束制御部材２７０の対応関係とについて説明し、実施の形態１における面光源装置１００と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。

図１３Ａは、天板１１４、第１光学シート１３０および第２光学シート１４０を除いた面光源装置２００の断面図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに示されるＡ－Ａ線の部分拡大図である。

図１３Ａ、Ｂに示されるように、面光源装置２００は、発光素子１６０および光束制御部材２７０を含む複数の発光装置２２０と、第１光学シート１３０と、第２光学シート１４０とを有し、筐体１１０の内部に配置されている。本実施の形態では、１個の発光素子１６０に対して１個の光束制御部材２７０が配置されている。

（光束制御部材の構成）
図１４Ａは、光束制御部材２７０の平面図であり、図１４Ｂは、底面図であり、図１４Ｃは、正面図であり、図１４Ｄは、図１４Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。

図１４Ａ～Ｄに示されるように、本実施の形態に係る光束制御部材２７０は、第１光学面１７３と、第２光学面１７４と、第５光学面２７５と、第６光学面２７６とを有し、中心軸ＣＡを中心とした回転対称である。

第１光学面１７３は実施の形態１における第１光学面１７３と同じであり、第２光学面１７４は実施の形態における第２光学面１７４と同じであるため、その説明を省略する。

第５光学面２７５は、第２光学面１７４および第６光学面２７６に接続されている。第５光学面２７５は、第２光学面１７４で反射した光を外部に出射させる。本実施の形態では、第５光学面２７５は、光束制御部材２７０の側面である。第５光学面２７５は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。本実施の形態では、第５光学面２７５の形状は、中心軸ＣＡに対して回転対称（円対称）の形状である。より具体的には、本実施の形態では、第５光学面２７５の形状は、中心軸ＣＡと略平行である。

第６光学面２７６は、第１光学面１７３を取り囲むように、中心軸ＣＡから離れる方向に延在している。第６光学面２７６の外縁部には、第５光学面２７５が接続されている。

特に図示しないが、本実施の形態に係る面光源装置２００においても発光装置２２０から出射される光の多くは、発光素子１６０の光軸ＬＡ（中心軸ＣＡ）に対して傾斜しており、第１光学シート１３０に取り込まれるため、実施の形態１における面光源装置１００と同様に色ムラを抑制できる。

（効果）
本発明によれば、本実施の形態に係る面光源装置２００は、実施の形態１に係る面光源装置１００と同様の効果を有する。

本発明の面光源装置は、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できる。

１００、２００ 面光源装置
１００’ 表示装置
１０２ 表示部材
１１０ 筐体
１１２ 底板
１１４ 天板
１２０、２２０ 発光装置
１３０ 第１光学シート
１４０ 第２光学シート
１４０ａ 下側第２光学シート
１４０ｂ 上側第２光学シート
１５０ 基板
１６０ 発光素子
１６３ 第３光学面
１６４ 第４光学面
１７０、２７０ 光束制御部材
１７１ 入射ユニット
１７２ 出射ユニット
１７３ 第１光学面
１７４ 第２光学面
１７５ 第３光学面
１７６ 第４光学面
１７７ 支持突起
１８１ 第１面
１８２ 第２面
１８３ 第１凸条
１８４ 第１傾斜面
１８５ 第１稜線
１８６ａ 凸部
１８６ｂ 凹部
１８７ａ 頂点
１８７ｂ 底部
１８８ａ 第２傾斜面
１８８ｂ 第３傾斜面
１９１ 第３面
１９２ 第４面
１９３ 第２凸条
１９４ 第４傾斜面
１９５ 第２稜線
２７５ 第５光学面
２７６ 第６光学面
ＣＡ 中心軸

Claims (9)

1. 基板に配置された発光素子と、
   前記発光素子の上に配置され、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、
   前記光束制御部材の上に配置され、それぞれ第１傾斜面を有する複数の第１凸条、それぞれ第２傾斜面を有する複数の凸部、またはそれぞれ第３傾斜面を有する複数の凹部を有し、前記光束制御部材から出射された光の配光を制御するための第１光学シートと、
   前記第１光学シートの上に配置され、前記第１光学シートを透過した光の進行方向を制御する、または所定波長の光を透過する第２光学シートと、
   を有する、面光源装置。
2. 前記光束制御部材および前記第１光学シートの間の距離は、前記光束制御部材の厚み以下である、請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記複数の第１凸条、前記複数の凸部または前記複数の凹部は、前記第１光学シートにおける前記光束制御部材側の第１面に形成されている、請求項１または請求項２に記載の面光源装置。
4. 前記第１光学シートは、前記複数の凸部または前記複数の凹部を有する、請求項３に記載の面光源装置。
5. 前記第１光学シートは、前記複数の第１凸条を有する、請求項３に記載の面光源装置。
6. 前記第２光学シートは、前記第１光学シートに対向した第３面もしくは反対側の第４面に第４傾斜面を有する複数の第２凸条を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の面光源装置。
7. 前記光束制御部材は、
   前記発光素子と対向して配置され、前記発光素子から出射された光を入射させるための入射面と、
   前記入射面に対して前記発光素子と反対側に配置され、前記入射面で入射した光を側方方向に反射させる反射面と、
   前記反射面で反射した光を外部に出射させるための出射面と、
   を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の面光源装置。
8. 前記反射面は支持突起を有し、
   少なくとも一つの前記支持突起は、前記第１光学シートに接触している、
   請求項７記載の面光源装置。
9. 請求項１～８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。

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