(57)【要約】【課題】輝度の均一性を向上させることができる面状照明装置を提供すること。【解決手段】実施形態に係る面状照明装置は、基板と、レンズとを備える。基板は、複数の光源が配置される。レンズは、複数の光源と対向する入射面において、六角形の底面から先端に向かって先細りとなる部位を有する複数の第１光学部位が千鳥配列となる光学素子が形成される。【選択図】図３
2020181836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源が配置される基板と、
前記光源の光を拡散する拡散板と、
前記拡散板と前記光源それぞれとの間に離間して配置され、前記複数の光源と対向する入射面と、前記入射面と対向する出射面との２つの主面を有する板状であり、前記入射面において、多角形の底面から先端に向かって先細りとなる部位を有する複数の光学部位を含む光学素子が形成されるレンズと、
を備え、
前記光源の点灯及び消灯は個別に制御可能であり、
前記レンズは、
前記入射面から前記光源までの距離よりも、前記入射面から前記拡散板までの距離のほうが長くなる位置に配置され、
前記光源から出射された光を全反射させずに前記入射面から入射させ、入射された前記光を屈折させて広げて前記拡散板に入射させるために、前記底面と前記底面に対して交差する傾斜面との間の角度が４４°以上５８°以下である、面状照明装置。
【請求項２】
複数の光源が配置される基板と、
前記光源の光を拡散する拡散板と、
前記拡散板と前記光源それぞれとの間に離間して配置され、前記複数の光源と対向する入射面と、前記入射面と対向する出射面との２つの主面を有する板状であり、前記入射面において、多角形の底面から先端に向かって先細りとなる部位を有する複数の光学部位を含む光学素子が形成されるレンズと、
を備え、
前記レンズは、
前記入射面から前記光源までの距離よりも、前記入射面から前記拡散板までの距離のほうが長くなる位置に配置されている、面状照明装置。
【請求項３】
前記光学素子は、
前記底面と前記底面に対して交差する傾斜面との間の角度が４４°以上５８°以下であり、より好ましくは４４°以上５５°以下である
請求項２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
複数の光源が配置される基板と、
前記光源の光を拡散する拡散板と、
前記拡散板と前記光源それぞれとの間に離間して配置され、前記複数の光源と対向する入射面と、前記入射面と対向する出射面との２つの主面を有する板状であり、前記入射面において、多角形の底面から先端に向かって先細りとなる部位を有する複数の光学部位を含む光学素子が形成されるレンズと、
を備え、
前記光学素子は、
前記底面における対辺の間の長さが上面視形状における前記光源の最大距離の１／２以下である、面状照明装置。
【請求項５】
前記光学素子は、前記底面における対辺の間の長さが上面視形状における前記光源の最大距離の１／１０以下である、請求項４に記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記複数の光源が前記基板に矩形配列で配置され、
複数の前記光学部位は、当該光学部位の稜線に沿って直線状に配置され、
前記光源の配列方向の一方と、前記光学部位が一直線に配置されるいずれかの方向とが一致する
請求項１〜５のいずれか１つに記載の面状照明装置。
【請求項７】
複数の光源が配置される基板と、
前記光源の光を拡散する拡散板と、
前記拡散板と前記光源それぞれとの間に離間して配置され、前記複数の光源と対向する入射面と、前記入射面と対向する出射面との２つの主面を有する板状であり、前記入射面において、多角形の底面から先端に向かって先細りとなる部位を有する複数の光学部位を含む光学素子が形成されるレンズと、
を備え、
前記複数の光源が前記基板に矩形配列で配置され、
複数の前記光学部位は、当該光学部位の稜線に沿って直線状に配置され、
前記光源の配列方向の一方と、前記光学部位が一直線に配置されるいずれかの方向とが一致する、面状照明装置。
【請求項８】
前記光源の点灯及び消灯は個別に制御可能である、請求項２〜７のいずれか１つに記載の面状照明装置。
【請求項９】
前記レンズの出射面側に配置される光学シートをさらに備え、
前記光学シートは、
第１の方向に延在する複数の光学素子を有する第１シートおよび前記第１の方向に交わる第２の方向に延在する複数の光学素子を有する第２シートを含む
請求項１〜８のいずれか１つに記載の面状照明装置。
【請求項１０】
前記光学シートは、
第３の方向に延在する複数の光学素子を有し、前記第１シートおよび前記第２シートよりも前記レンズから遠い側に配置される第３シートをさらに含み、
前記第３シートは、
前記第３の方向が前記第１の方向および前記第２の方向によって規定される
請求項９に記載の面状照明装置。
【請求項１１】
前記レンズは、
前記入射面の裏面である出射面に当該出射面から突出する複数の拡散素子を有する
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の面状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置の表示パネルを背面側から照明する面状照明装置がある。面状照明装置は、エッジライト型と、直下型とに大別される。また、面状照明装置においては、各光源の光量をそれぞれ制御することによって、発光面の領域毎に輝度を調整することが可能である、いわゆるローカルディミング（エリア発光）対応の面状照明装置が知られている。
【０００３】
また、ローカルディミング（エリア発光）対応の直下型の面状照明装置において、光源から出射した光を拡散するレンズを備え、光源からの光を広げて出射させることで、領域毎の輝度を均一化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４０６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年の直下型の面状照明装置では基板に配置する光源の数が増加しており、光源の増加に伴って各光源の直上にそれぞれ配置されるレンズと光源との間で位置ずれが生じることで、発光面の輝度が不均一となるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、輝度の均一性を向上させることができる面状照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る面状照明装置は、基板と、拡散板と、レンズとを備える。前記基板は、複数の光源が配置される。前記拡散板は、前記光源の光を拡散する。前記レンズは、前記拡散板と前記光源それぞれとの間に離間して配置され、前記複数の光源と対向する入射面と、前記入射面と対向する出射面との２つの主面を有する板状であり、前記入射面において、多角形の底面から先端に向かって先細りとなる部位を有する複数の第１光学部位を含む光学素子が形成される。前記光源の点灯及び消灯は個別に制御可能である。前記レンズは、前記入射面から前記光源までの距離よりも、前記入射面から前記拡散板までの距離のほうが長くなる位置に配置され、前記光源から出射された光を全反射させずに前記入射面から入射させ、入射された前記光を屈折させて広げて前記拡散板に入射させるために、前記底面と前記底面に対して交差する傾斜面との間の角度が４４°以上５８°以下である。
【０００８】
本発明の一態様によれば、輝度の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る面状照明装置の上面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る面状照明装置の分解斜視図である。
【図３】図３は、実施形態に係る面状照明装置の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、光学素子を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、光学素子を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、光学素子を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施形態に係る光源の配置例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施形態に係る光源の他の配置例を示す図である。
【図６】図６は、拡散板、レンズおよび光源の位置関係の説明図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施形態に係る第１凹部および第２凹部の配置例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、変形例に係る第１凹部および第２凹部の配置例を示す図である。
【図８】図８は、実施形態に係る光源の輝度分布を説明するための図である。
【図９】図９は、変形例に係る面状照明装置の断面図である。
【図１０】図１０は、変形例に係る光学シートの分解斜視図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る光学素子の有無による輝度分布の比較結果を示す図（その１）である。
【図１２】図１２は、実施形態に係る光学素子の有無による輝度分布の比較結果を示す図（その２）である。
【図１３】図１３は、光学素子の角度の違いによる輝度分布の比較結果を示す図である。
【図１４】図１４は、光学素子の長さの違いによる輝度分布の比較結果を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態に係るレンズの位置ずれによる輝度分布の比較結果を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、変形例に係るレンズの上面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１４ＡにおけるＢ−Ｂ線の断面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、変形例に係る第１凹部の先端形状を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、変形例に係る第１凹部の先端形状を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、変形例に係る第１凹部の先端形状を示す図である。
【図１７Ｄ】図１７Ｄは、変形例に係る第１凹部の先端形状を示す図である。
【図１８】図１８は、変形例に係る面状照明装置の断面図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、変形例に係る光学シートの構成を示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、変形例に係る光学シートの構成を示す図である。
【図１９Ｃ】図１９Ｃは、変形例に係る光学シートの構成を示す図である。
【図２０】図２０は、変形例に係る光学シートを備える場合の配光特性を示す図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、変形例に係るレンズの側面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、変形例に係る第１光学部位の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に係る面状照明装置について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。なお、以下に示す図面では、説明の便宜のため、面状照明装置の光の出射方向をＺ軸正方向とする３次元の直交座標系を示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。
【００１１】
まず、図１〜図３を用いて、実施形態に係る面状照明装置の概要について説明する。図１は、実施形態に係る面状照明装置の上面図である。図２は、実施形態に係る面状照明装置の分解斜視図である。図３は、実施形態に係る面状照明装置の断面図である。図３では、図１に示すＡ−Ａ線で切断した断面を示す。
【００１２】
実施形態に係る面状照明装置１は、各種液晶表示装置のバックライトとして用いられる照明装置であって、後述の光源２０が液晶表示装置の直下に配置される、いわゆる直下型の面状照明装置である。面状照明装置１の対象である液晶表示装置は、例えば、車載器である電子メータやインジケータ等であるが、かかる対象は、車載器に限らず、任意の液晶表示装置であってよい。
【００１３】
図１に示すように、実施形態に係る面状照明装置１は、後述の上フレーム１１によって規定される出射領域Ｒを有する。面状照明装置１は、出射領域Ｒにより面状に発光し、上記した液晶表示装置のバックライトとして機能する。
【００１４】
また、直下型である面状照明装置１は、後述の複数の光源２０それぞれを個別に制御することによって、出射領域Ｒの輝度を部分的に調整する、いわゆるローカルディミングに対応可能である。
【００１５】
また、図１に示すように、実施形態に係る面状照明装置１は、コネクタＣを有する。コネクタＣは、例えば、電源配線や信号配線等が接続される。すなわち、実施形態に係る面状照明装置１には、コネクタＣを介して電源や信号が供給される。
【００１６】
また、図２および図３に示すように、実施形態に係る面状照明装置１は、基板２と、反射板３と、レンズ（レンズシート）４と、スペーサ５と、拡散板６と、フレーム１０と、光源２０と、光学シート７０とを備える。
【００１７】
フレーム１０は、剛性が大きい、例えば、ステンレス製の板金フレームである。フレーム１０は、上フレーム１１と、下フレーム１２とを備え、基板２、反射板３、レンズ４、スペーサ５、拡散板６、光源２０および光学シート７０等といった面状照明装置１の各部を収容する。
【００１８】
上フレーム１１は、下フレーム１２に対してＺ軸正方向側である光の出射方向側に配置され、フレーム１０における蓋として機能する。また、上フレーム１１は、天板１１ａと、側壁１１ｂとにより構成される。天板１１ａは、上面視（Ｚ軸正方向から見て）で中央部に開口部が形成され、かかる開口部により上記した出射領域Ｒが規定される。側壁１１ｂは、天板１１ａの周端部（開口部と反対側）と連続し、後述の下フレーム１２の側壁１２ｂに沿って延在する。
【００１９】
下フレーム１２は、上フレーム１１に対してＺ軸負方向側に配置され、フレーム１０における土台として機能する。また、下フレーム１２は、底部１２ａと、側壁１２ｂとにより構成される。底部１２ａは、上面視で矩形状であり、面状照明装置１の上面視形状を規定する。側壁１２ｂは、底部１２ａの周縁と連続し、上フレーム１１の側壁１１ｂに沿って延在する。
【００２０】
基板２は、例えば、エポキシ樹脂またはＰＩ（ポリイミド）からなる回路基板であり、例えば、フレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible  Printed  Circuit）を採用可能である。
【００２１】
光源２０は、点状の光源であり、例えば、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）を採用可能である。光源２０として、例えば、パッケージタイプのＬＥＤや、チップタイプのＬＥＤを用いることができるが、これに限定されない。光源２０としてチップタイプのＬＥＤを用いる場合は、蛍光体シートなどの波長変換部材と組み合わせてもよい。なお、光源２０は、ＬＥＤに限定されるものではなく、任意の発光部材を採用可能である。また、複数の光源２０は、基板２に対して所定の配列で実装される。ここで、図５Ａを用いて、光源２０の配置例について説明する。
【００２２】
図５Ａは、実施形態に係る光源２０の配置例を示す図である。図５Ａでは、基板２の一部をＺ軸正方向側から見た上面図を示す。図５Ａに示すように、複数の光源２０は、基板２に対して千鳥配列（六方格子状に配列）で配置される。図５Ａに示す例では、任意の一つの光源２０を中心にして、周囲に６個の光源２０が配置される。具体的には、中心となる光源２０の周りに等間隔（例えば、６０°間隔）で配置される。換言すれば、一つの光源２０が６個の光源２０に囲まれるようにして所定の間隔を空けて配置される。
【００２３】
なお、図５Ａに示す例では、複数の光源２０を千鳥配列で配置した例を示したが、千鳥配列に限定されるものではなく、図５Ｂに示すように、複数の光源２０の配列は、矩形配列（例えば、マトリクス配列や格子配列等）であってもよい。図５Ｂは、実施形態に係る光源２０の他の配置例を示す上面図である。なお、本実施形態に係る面状照明装置１では、各光源２０に対応する発光領域ごとに輝度を調整する、いわゆるローカルディミング（エリア発光）を行うことができる。
【００２４】
反射板３は、基板２上に配置され、基板２に実装される各光源２０に対応する位置に光源２０が配置される孔が形成される。反射板３は、例えば、白色の樹脂等で形成され、光反射機能を有する。具体的には、反射板３は、レンズ４に一度入射した光源２０の光が、光源２０側へ漏れて戻ってきた場合に、戻ってきた光を再度レンズ４に向かって反射する。これにより、面状照明装置１としての出射効率を向上させることができる。
【００２５】
レンズ４は、光源２０から出射した光の配光制御を行う。具体的には、光源２０から出射した光が、レンズ４で屈折し広がって出射される。レンズ４は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ポリカーボネート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、シリコーン等の材料からなる板状の部材で、基板２に配置された複数の光源２０を一体的に覆う。
【００２６】
また、レンズ４は、２つの主面４１ａ，４１ｂを有する。一方の主面４１ａは、光源２０と対向する面であって、光源２０の光が入射する入射面（以下、入射面４１ａ）である。他方の主面４１ｂは、入射面４１ａの裏面であって、入射面４１ａから入射した光を出射する出射面（以下、出射面４１ｂ）である。また、図３に示すように、入射面４１ａには、微細な凹凸形状の光学素子（本実施形態ではプリズム）４０が形成されるが、かかる点については後述する。
【００２７】
スペーサ５は、例えば、上面視ロ字状で構成される。また、スペーサ５は、下フレーム１２の側壁１２ｂに沿うとともに、レンズ４と拡散板６との間に配置され、レンズ４と拡散板６との間隔を一定に保持する。スペーサ５は、面状照明装置１の長手方向（Ｘ軸）に沿って拡散板６を下面側から押圧し、かかる長手方向に沿ってレンズ４を上面側から押圧する。
【００２８】
具体的には、スペーサ５は、レンズ４における出射面４１ｂの周縁をＺ軸負方向側である光源２０へ向かって押圧する。また、スペーサ５は、後述の拡散板６の周縁をＺ軸正方向側である光の出射方向側へ向かって押圧する。これにより、レンズ４および拡散板６の間が一定の間隔で保持されるため、レンズ４からの出射光の輝度を均一化できる。
【００２９】
なお、スペーサ５は、例えば、硬質部材、弾性部材等を採用可能であるが、レンズ４および拡散板６の間を一定の間隔で保持できれば、材質や物性等は特に限定されない。あるいは、スペーサ５を、白色の樹脂材料等で構成することで、光反射機能をさらに有するようにしてもよい。また、スペーサ５は、上面視ロ字状で構成される場合を一例として示したが、これに限定されない。
【００３０】
拡散板６は、例えば、樹脂等の材料で構成され、レンズ４から出射された光源２０の光を拡散する。拡散板６は、レンズ４から出た光を拡散して、Ｚ軸正方向側である光の出射方向へ向けて出射する。すなわち、レンズ４から出射した光は、拡散板６によって拡散され、光学シート７０へ導かれる。
【００３１】
ここで、図６を用いて、拡散板６、レンズ４および光源２０の位置関係について説明する。図６は、拡散板６、レンズ４および光源２０の位置関係の説明図である。
【００３２】
図６に示すように、レンズ４は、拡散板６および光源２０の間に配置される。また、レンズ４および光源２０は、離間して配置される。また、レンズ４および拡散板６は、離間して配置される。つまり、レンズ４は、拡散板６および光源２０それぞれと離間して配置される。
【００３３】
また、レンズ４は、光源と拡散板との距離を所定の値に設定した状態で、光学素子４０から光源２０までの距離Ｇａよりも、光学素子４０から拡散板６までの距離Ｇｂのほうが長くなる位置に配置される。具体的には、光源２０の上面２０ａからレンズ４の入射面４１ａ（光学素子４０）までの距離Ｇａよりも、レンズ４の入射面４１ａ（光学素子４０）から拡散板６の入射面６ａまでの距離Ｇｂが長い。
【００３４】
このように、光源２０の上面２０ａからレンズ４の入射面４１ａまでの距離Ｇａを短くすることで、入射面４１ａから拡散板６の入射面６ａまでの距離Ｇｂを長くとることができる。これにより、レンズ４から拡散板６までの光路長を長くできるため、レンズ４から屈折して出射した光がより広がって拡散板６に入射される。このように、レンズ４を、光源と拡散板との距離を所定の値に設定した状態で、距離Ｇａよりも距離Ｇｂのほうが長くなる位置に配置することで、レンズ４の光を広げる作用効果が有効に発揮され輝度の均一化を図ることができる。あるいは、光源２０の配列ピッチを広げ、光源２０の灯数の低減化を図ることも可能となる。
【００３５】
なお、図６では、レンズ４の入射面４１ａ、すなわち、光学素子４０における後述する第１光学部位４０ａの底面４０ａ２または第２光学部位４０ｂの底面４０ｂ２（図４Ｂ参照）を基準して距離Ｇａおよび距離Ｇｂを算出したが、光学素子４０における第１光学部位４０ａまたは第２光学部位４０ｂの先端を基準にして距離Ｇａおよび距離Ｇｂを算出してもよい。
【００３６】
光学シート７０は、拡散板６から出射された光に対して均一化や集光化等といった配光制御等の光学的な調整を行う部材である。例えば、光学シート７０は、プリズムシートとも称される部材であって、Ｚ軸正方向側である光の出射方向側の主面において、断面視形状が三角形のプリズムが形成される。また、図２および図３に示すように、例えば、光学シート７０は、第１シート７１および第２シート７２の２枚のシートにより構成される。
【００３７】
例えば、第１シート７１は、プリズムシート（例えば、３Ｍ社製のBrightness  Enhancement  Film）であり、第２シート７２は、反射型偏光シート（例えば、３Ｍ社製のDual  Brightness  Enhancement  Film）であるが、面状照明装置１に求められる発光態様によって任意に変更することが可能である。また、光学シート７０は、例えば、接着剤や両面テープ等の接着部材によって拡散板６の出射面に固定される。
【００３８】
また、図２および図３に示す面状照明装置１の構成は、一例であって、例えば、上フレーム１１の天板１１ａと光学シート７０との間に、例えば、ゴムやスポンジ等といった弾性部材を設けてもよい。かかる弾性部材は、上フレーム１１の天板１１ａ側から光学シート７０を介して拡散板６を押圧する。これにより、面状照明装置１に振動が生じた場合、かかる振動を弾性部材が吸収するため、振動による拡散板６の位置ずれを防ぐことができる。
【００３９】
ところで、一般の直下型の面状照明装置において、上記のようにして複数の光源を基板に配置するとともに、各光源の直上にレンズをそれぞれ配置した場合、光源とレンズとのアライメントを取ることが困難になることがある。例えば、基板に多数の光源を配置した場合、光源とレンズとのアライメントを取ることが難しくなる。このため、一般的な直下型の面状照明装置では、複数の光源を基板に敷き詰めて配置する場合に、光源とレンズとの位置ずれが起きると輝度の均一性が低下するおそれがあった。
【００４０】
そこで、本実施形態に係る面状照明装置１では、レンズ４の入射面４１ａに光学素子４０が形成される。具体的には、レンズ４は、入射面４１ａにおいて、光源２０から離れる方向（Ｚ軸正方向）で六角錐状に凹んだ複数の凹部を有する光学素子４０を有する。これにより、複数の光源２０が配置された基板２に対して、光源２０と対向する入射面４１ａに光源２０のピッチよりも小さいピッチで配置された複数の六角錐形状の凹部が形成された光学素子４０を有するレンズ４で一体的に覆うことで、基板２に光源２０を多数配置した場合でもアライメントをすることなく、発光面の輝度の均一化を可能にする。
【００４１】
このように、複数の光源２０が配置された基板２に対して、光源２０のピッチよりも小さいピッチで配置された光学素子４０が形成されるレンズ４で一体的に覆うことにより、光源２０とレンズ４とのアライメント（位置決め）を必要としない。すなわち、実施形態に係る面状照明装置１によれば、光源２０とレンズ４との位置ずれを実質的に無効化できるため、輝度の均一性を向上させることができる。
【００４２】
ここで、図４Ａ〜図４Ｃを用いて、光学素子４０について詳細に説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、光学素子４０を示す図である。図４Ａでは、光学素子４０をＺ軸負方向側から見た図を示し、図４Ｂでは、図４Ａに示すＢ−Ｂ線で切断した断面を示し、図４Ｃでは、光学素子４０の第１光学部位４０ａの斜視図を示す。
【００４３】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、光学素子４０は、第１光学部位４０ａと、第２光学部位４０ｂとを有する。第１光学部位４０ａは、図４Ａ〜図４Ｃに示すように上面視で六角形の底面４０ａ２（図４Ａに示す斜線が付された領域）であり、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、底面４０ａ２からＺ軸正方向側である先端に向かって先細りとなる錐状の凹部、すなわち、六角錐状に凹んだ凹部（以下、第１凹部４０ａと記載する場合がある）である。換言すれば、第１光学部位４０ａは、底面４０ａ２と略平行な断面の面積が先端に向かうほど小さくなる部位を有する形状である。
【００４４】
また、第１光学部位４０ａは、上面視で、千鳥配列となっているが、かかる点については図７Ａで後述する。なお、第１光学部位４０ａは、凹部に限定されるものではなく、凸部であってもよく、先端形状も錐状に限定されず円弧状等の任意の形状であってもよい。つまり、第１光学部位４０ａは、六角形の底面４０ａ２からＺ軸正方向側である先端に向かって先細りとなる部位を有すれば任意の形状を採用可能である。また、第１光学部位４０ａは、正確な錐状でなくともよい。すなわち、錐状の第１光学部位４０ａは、例えば、製造誤差等により先端が多少の円弧状となった場合であっても、錐状とみなしてもよい。
【００４５】
また、図４Ｃに示すように、第１光学部位４０ａは、底面４０ａ２と交差する傾斜面４０ａ１が形成される。第１光学部位４０ａは、傾斜面４０ａ１と底面４０ａ２との間の角度αが、４４°以上５８°以下となっている。あるいは、第１光学部位４０ａは、六角錐形状の底面４０ａ２と六角錐形状の傾斜面４０ａ１との間の角度αが、例えば、４４°以上５５°以下であることが好ましい。より好ましくは、第１光学部位４０ａは、発光面の輝度の均一性を向上させるため、傾斜面４０ａ１と底面４０ａ２との間の角度αが、例えば、５０°であることが好ましい。
【００４６】
また、図４Ｃに示すように、第１光学部位４０ａの対辺の間の長さＤは、例えば矩形状（上面視）である光源２０の対角の間の長さＤ２０よりも短い。具体的には、第１光学部位４０ａの長さＤは、光源２０の対角の間の長さＤ２０の１／２以下であることが好ましい。言い換えれば、第１光学部位４０ａの対辺の間の長さＤは、上面視形状における光源２０の最大距離の１／２以下であることが好ましい。あるいは、第１光学部位４０ａの長さＤは、上面視形状における光源２０の最大距離の１／１０以下であることがより好ましい。つまり、第１光学部位４０ａは、上面視で、光源２０よりも小さいため、光源２０と第１光学部位４０ａとの位置ずれが発生した場合であっても、かかる位置ずれを実質的に無効化できるため、輝度の均一性が低下することを防止できる。なお、隣接する第１光学部位４０ａ間にスペース（平坦部）が設けられる場合には、第１光学部位４０ａの長さＤを光学素子４０のピッチに置き換えることができる。
【００４７】
なお、光源２０の上面視形状は、矩形状に限定されるものではなく、例えば、円形や多角形等の他の形状であってもよい。例えば、円形の光源２０の場合、第１光学部位４０ａの長さＤは、光源２０の直径の１／２以下であることが好ましい。つまり、第１光学部位４０ａにおける六角形の底面の対辺の間の長さ（長さＤ）は、上面視形状における光源２０の最大距離の１／２以下であることが好ましい。
【００４８】
また、第１光学部位４０ａの長さＤや、高さＨ（底面から先端までの距離）は任意であってよく、複数の第１光学部位４０ａすべてが一様に同じ長さＤおよび高さＨでなくともよい。つまり、複数の第１光学部位４０ａは、それぞれの長さＤおよび高さＨが異なってよく、一様に同じであってもよい。
【００４９】
さらに、後述の第２光学部位４０ｂの上記した長さや、高さも同様に、任意であってよい。つまり、複数の第２光学部位４０ｂは、それぞれの長さおよび高さが異なってよく、一様に同じであってもよい。
【００５０】
また、第２光学部位４０ｂは、図４Ａに示すように上面視で三角形の底面４０ｂ２（図４Ａに示すドットが付された領域）であり、図４Ｂに示すように、底面４０ｂ２からＺ軸正方向側である先端に向かって先細りとなる錐状の凹部、すなわち、三角錐状に凹んだ凹部（以下、第２凹部４０ｂと記載する場合がある）である。換言すれば、第２光学部位４０ｂは、底面４０ｂ２と略平行な断面の面積が先端に向かうほど小さくなる部位を有する形状である。
【００５１】
なお、第２光学部位４０ｂは、凹部に限定されるものではなく、凸部であってもよく、先端形状も錐状に限定されず円弧状等の任意の形状であってもよい。つまり、第２光学部位４０ｂは、三角形の底面から先端に向かって先細りとなる部位を有すれば任意の形状を採用可能である。また、第２光学部位４０ｂは、正確な錐状でなくともよい。すなわち、錐状の第２光学部位４０ｂは、例えば、製造誤差等により先端が多少の球状となった場合であっても、錐状とみなしてもよい。
【００５２】
また、図４Ｂに示すように、第２凹部４０ｂは、第１凹部４０ａより凹みが浅い。つまり、第２凹部４０ｂは、底面４０ｂ２から先端までの長さが第１凹部４０ａの底面４０ａ２から先端までの長さよりも短い。なお、第１光学部位４０ａおよび第２光学部位４０ｂが凸部の場合、第２光学部位４０ｂは、第１光学部位４０ａよりも底面から頂点までの高さが低くなるように形成される。すなわち、第２光学部位４０ｂは、底面から先端までの長さが第１光学部位４０ａよりも短い。
【００５３】
また、第１光学部位４０ａおよび第２光学部位４０ｂは、凹部および凸部が混在する構成であってもよい。つまり、第１光学部位４０ａが凸部で、第２光学部位４０ｂが凹部である構成であってもよく、第１光学部位４０ａが凹部で、第２光学部位４０ｂが凸部である構成であってもよい。また、光学素子４０は、第１光学部位４０ａおよび第２光学部位４０ｂのうち、少なくとも第１光学部位４０ａを有していれば、第２光学部位４０ｂは、省略されてもよい。
【００５４】
そして、図４Ａに示すように、一の第１凹部４０ａと、かかる第１凹部４０ａに隣接する複数の第２凹部４０ｂにより、光学素子４０は、星形六角形状に凹む。具体的には、複数の第２凹部４０ｂは、第１凹部４０Ａａにおける底面４０ａ２の各底辺に対応する位置で隣接する。より具体的には、第２凹部４０ｂの底面４０ｂ２と、第１凹部４０ａの底面４０ａ２とは、底辺を共有して配置される。なお、これに限定されず、第１凹部４０ａと第２凹部４０ｂとの間にスペース（平坦部）を設けてもよい。
【００５５】
これにより、レンズ４のＺ軸負方向側から入射する光源２０の光が、第１凹部４０ａおよび第２凹部４０ｂにより屈折して入射する、すなわち、光がレンズ４への入射の際、屈折作用により広げられてレンズ４から出射するため、光源２０の直上部の輝度が直上部の周辺よりも高くなることを防止できる。従って、光源２０の直上部が明るくなり過ぎることを防止し、ローカルディミング（エリア発光）の場合でも、光源２０を全灯点灯させる（輝度を上げる）場合でも、発光面の輝度の均一化を図ることができる。
【００５６】
また、実施形態に係るレンズ４は、複数の光源２０と対向する入射面４１ａに複数の六角錐状の第１凹部４０ａおよび第２凹部４０ｂを有する光学素子４０を千鳥配列で配置することで、各光源２０からの出射光の輝度分布を六角形状にすることが可能である。言い換えると、発光面において、各光源２０に対応する発光領域の形状を六角形状にすることが可能である。
【００５７】
これにより、実施形態に係る面状照明装置１は、各光源２０からの出射光の輝度分布が六角形状（辺が直線状の多角形状）になるため、各発光領域同士の間隔が狭くなり、高密度なローカルディミング（エリア発光）が可能となる。また、隣接する光源２０を複数灯点灯する（輝度を上げる）際、あるいは光源２０を全灯点灯する（輝度を上げる）際に、各発光領域同士の間隔が狭くなるため、発光面の輝度が均一となる。従って、本実施形態に係る面状照明装置１は、発光面の輝度を均一化しつつ、ローカルディミング（エリア発光）時に、より精細にコントラストを制御することが可能となる。
【００５８】
さらに、実施形態に係る面状照明装置１は、レンズ４の入射面４１ａにおいて、複数の六角錐状の第１凹部４０ａの間に三角錐状の第２凹部４０ｂを配置することで、第１凹部４０ａ間の平坦領域を少なくできる。換言すれば、入射面４１ａにおいて光学素子４０（第１凹部４０ａおよび第２凹部４０ｂ）が占める割合を増加させることができる。つまり、入射面４１ａにおいて平坦領域を少なくすることで、かかる光学素子４０（プリズム）の屈折作用によって広げられる光が増えるため、より光の広がりを強めることができる。従って、輝度の均一性を高めることができる。
【００５９】
次に、図７Ａを用いて、実施形態に係る光学素子４０の第１凹部４０ａおよび第２凹部４０ｂの配置について説明する。図７Ａは、実施形態に係る第１凹部４０ａおよび第２凹部４０ｂの配置例を示す図である。
【００６０】
図７Ａに示すように、上面視において、複数の第１凹部４０ａは、千鳥配列（六方格子状に配列）で配置される。なお、千鳥配列とは、六角形の各頂点および中心に第１凹部４０ａが配置され、かかる六角形の配置が連続的に配列されることを示す。つまり、複数の第１凹部４０ａは、レンズ４の入射面４１ａにおいて、六方状に配置される。本実施形態では、図７Ａおよび図７Ｂに示すよう、複数の第１凹部４０ａ（第１光学部位４０ａ）は、かかる第１凹部４０ａの各頂点（第１凹部４０ａにおける底面４０ａ２の各頂点）を境界として対称に配置される。この場合、直線が連続しているため、製造が容易である。なお、複数の第１凹部４０ａを、かかる第１凹部４０ａの各辺を境界として対称に配置してもよい。図７Ａに示す例では、一の第１凹部４０ａが６つの第１凹部４０ａに囲まれ、かつ、その６つの第１凹部４０ａ同士が接するように配置されるが、これに限定されず、隣接する第１凹部４０ａ間にスペース（平坦部）を設けて配置されてもよい。
【００６１】
具体的には、図７Ａに示す例では、任意の一の第１凹部４０ａを中心とした場合、かかる中心に対して回転方向に略６０°間隔で配置される。すなわち、中心の第１凹部４０ａに対して、０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°および３００°の位置に配置される。
【００６２】
換言すれば、第１凹部４０ａは、Ｘ軸方向に対して平行な方向（０°および１８０°）と、Ｙ軸方向に対して＋３０°した方向（１２０°および３００°）と、Ｙ軸方向に対して−３０°した方向（６０°および２４０°）とに、配置される。
【００６３】
そして、複数の第１凹部４０ａの間それぞれには、第２凹部４０ｂが配置される。すなわち、光学素子４０は、一の第１凹部４０ａと、当該第１凹部４０ａに隣接する複数（図７Ａでは、６つ）の第２凹部４０ｂによって、上面視で星形六角形となる。
【００６４】
そして、このような星形六角形の光学素子４０は、図７Ａに示すような、「０°−１８０°」、「６０°−２４０°」および「１２０°−３００°」の方向で金型を削ることにより作成できる。すなわち、光学素子４０を星形六角形の凹みとして形成することで、その金型作成を容易にすることができるため、コストが嵩むことを抑えることができる。
【００６５】
なお、図７Ａに示す第１凹部４０ａおよび第２凹部４０ｂの配置は一例であって、例えば、図７Ａに示す配置例を回転方向に所定角度回転させてもよい。かかる点について、図７Ｂを用いて説明する。
【００６６】
図７Ｂは、変形例に係る第１凹部４０ａおよび第２凹部４０ｂの配置例を示す図である。図７Ｂでは、図７Ａに示す配置を９０°（３０°または６０°ともいえる）回転させた配置を示している。
【００６７】
すなわち、中心となる第１凹部４０ａに対して、３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°および３３０°の位置に他の第１凹部４０ａが配置される。換言すれば、第１凹部４０ａは、Ｙ軸方向に対して平行な方向（９０°および２７０°）と、Ｘ軸方向に対して＋３０°した方向（３０°および２１０°）と、Ｘ軸方向に対して−３０°した方向（１５０°および３３０°）とに、配置される。
【００６８】
なお、図７Ｂでは、図７Ａに示す配置を９０°（３０°または６０°ともいえる）回転させた場合を示したが、回転する角度は、面状照明装置１の必要とされる発光特性に応じて任意の角度が設定されてもよい。
【００６９】
また、本実施形態に係る面状照明装置１は、レンズ４に複数配置される光学素子４０が、複数の光源２０から離れる方向に凹んだ六角錐形状のプリズムである。複数の光源２０からの出射光は、かかるプリズムの屈折作用によって広げられ、レンズ４の出射面４１ｂから出射される。これにより、光源２０の直上部が明るくなり過ぎることを防止し、ローカルディミング（エリア発光）の場合でも、光源２０を全灯点灯させる（輝度を上げる）場合でも、発光面の輝度の均一化を図ることができる。
【００７０】
また、本実施形態に係るレンズ４は、複数の光源２０と対向する入射面４１ａに複数の六角錐状の第１凹部４０ａおよび三角錐状の第２凹部４０ｂを有する光学素子４０を千鳥配列で配置することで、各光源２０からの出射光の輝度分布を六角形状にすることが可能である。言い換えると、発光面において、各光源２０に対応する発光領域の形状を六角形状にすることが可能である。これにより、各光源２０の発光領域同士の間隔が狭くなり、発光面の輝度が均一となるとともに、ローカルディミング（エリア発光）時に、より精細なコントラスト制御が可能となる。
【００７１】
次に、図８を用いて、光学素子４０を適用した場合、輝度分布について説明する。図８は、実施形態に係る光源２０の輝度分布を説明するための図である。図８では、一の光源２０が第１凹部４０ａの中心位置に配置された場合について説明する。また、図８では、光源２０から出射される入射光の方位角０°〜３６０°の範囲における光学素子４０の拡散を示す。
【００７２】
図８に示す例では、まず、「０°−１８０°」、「６０°−２４０°」および「１２０°−３００°」の方向（以下では、上記３つの方向をまとめて第１方向と記載する）においては、各軸に自身の中心が重なる第１凹部４０ａの数がその他の軸よりも多い。
【００７３】
また、「３０°−２１０°」、「９０°−２７０°」および「１５０°−３３０°」の方向（以下では、上記３つの方向をまとめて第２方向と記載する）においては、各軸に自身の中心が重なる第１凹部４０ａの数が次に多い。
【００７４】
また、「１５°−１９５°」、「４５°−２２５°」、「１３５°−３１５°」および「１６５°−３４５°」の方向（以下では、上記４つの方向をまとめて第３方向と記載する）においては、各軸に自身の中心が重なる第１凹部４０ａの数がその他の軸よりも少ない。
【００７５】
これらのことから、第１凹部４０ａの数が最大となる「０°−１８０°方向の軸」、「６０°−２４０°方向の軸」、および「１２０°−３００°方向の軸」、すなわち、６０°ずつずれたこれらの３つの軸上の輝度が最も大きくなる。また、これらの３つの軸と３０°ずつずれた３つの軸上の輝度が次に大きくなる。したがって、レンズ４において出射面４１ｂでの輝度分布が六角形状になる。
【００７６】
すなわち、第１方向に出射された光は、第１凹部４０ａの中心を通る数が最も多いため、出射面４１ｂから出射される光の輝度が最も高くなる。すなわち、第１方向、第２方向および第３方向へ出射された光は、出射面４１ｂにおいて、輝度分布が六角形状になる。
【００７７】
さらに、第１凹部４０ａおよび第２凹部４０ｂにより、第１方向、第２方向および第３方向へ出射された光は拡散されることで、第１方向、第２方向および第３方向の輝度分布が滑らかにつながるため、輝度分布を均一な六角形状とすることができる。すなわち、実施形態に係る面状照明装置１によれば、輝度の均一性を向上させることができる。
【００７８】
上述したように、実施形態に係る面状照明装置１は、基板２と、レンズ４とを備える。基板２は、複数の光源２０が配置される。レンズ４は、複数の光源２０と対向する入射面４１ａにおいて、六角形の底面から先端に向かって先細りとなる部位を有する複数の第１光学部位４０ａが千鳥配列となる光学素子４０が形成される。
【００７９】
このように、複数の光源２０を、微細な六角錐形状の光学素子４０（第１光学部位４０ａ）が光源２０のピッチよりも小さいピッチで配置されたレンズ４で一体的に覆ったことで、光源２０とレンズ４とのアライメントが不要となり、基板２に光源２０を多数配置した場合でもアライメントすることなく、発光面の輝度の均一化が可能となる。
【００８０】
また、実施形態に係る面状照明装置１は、第１凹部４０ａを千鳥配列で配置することで、出射面４１ｂにおける輝度分布が六角形状となる。これにより、各光源２０の発光領域同士の間隔が狭くなり、発光面の輝度が均一となるとともに、ローカルディミング（エリア発光）時に、より精細なコントラスト制御が可能となる。
【００８１】
このように、実施形態に係る面状照明装置１は、各光源２０からの出射光の輝度分布が六角形状（辺が直線状の多角形状）になるため、各発光領域同士の間隔が狭くなり、高密度なローカルディミング（エリア発光）が可能となる。また、隣接する光源２０を複数灯点灯する（輝度を上げる）際、あるいは光源２０を全灯点灯する（輝度を上げる）際に、各発光領域同士の間隔が狭くなるため、発光面の輝度が均一となる。従って、本実施形態に係る面状照明装置１は、発光面の輝度を均一化しつつ、ローカルディミング（エリア発光）時に、より精細にコントラストを制御することが可能となる。
【００８２】
さらに、実施形態に係る面状照明装置１では、光学素子４０（第１光学部位４０ａ）によって、光源２０の直上部の光が屈折作用によって広げられ、光源２０の直上部が周辺に比べて明るくなり過ぎることを防止できる。従って、実施形態に係る面状照明装置１によれば、輝度の均一性を向上させることができる。
【００８３】
また、上述したよう、実施形態に係る面状照明装置１は、複数の光源２０を、微細な六角錐状の第１凹部４０ａおよび三角錐状の第２凹部４０ｂを有する光学素子４０が光源２０のピッチよりも小さいピッチで配置されたレンズ４で一体的に覆ったことで、光源２０とレンズ４とのアライメントが不要となり、基板２に光源２０を多数配置した場合でもアライメントすることなく、発光面の輝度の均一化が可能となる。
【００８４】
また、実施形態に係る面状照明装置１は、光源２０と対向する入射面４１ａに複数の六角錐状の第１凹部４０ａおよび三角錐状の第２凹部４０ｂを有する光学素子４０が千鳥配列で配置されるレンズ４を有することで、各光源２０からの出射光の輝度分布を六角形状にすることが可能である。言い換えると、発光面において、各光源２０に対応する発光領域の形状を六角形状にすることが可能である。これにより、各光源２０の発光領域同士の間隔が狭くなり、発光面の輝度が均一となるとともに、ローカルディミング（エリア発光）時に、より精細なコントラスト制御が可能となる。
【００８５】
また、実施形態に係る面状照明装置１は、レンズ４に複数配置される光学素子４０が、複数の光源２０から離れる方向に凹んだ六角錐状のプリズムおよび三角錐状のプリズムを含む。複数の光源２０からの出射光は、かかるプリズムの屈折作用によって広げられ、レンズ４の出射面４１ｂから出射される。これにより、光源２０の直上部が明るくなり過ぎることを防止し、ローカルディミング（エリア発光）の場合でも、光源２０を全灯点灯させる（輝度を上げる）場合でも、発光面の輝度の均一化を図ることができる。
【００８６】
さらに、本実施形態に係る面状照明装置１では、第１凹部４０ａの傾斜面４０ａ１と底面４０ａ２との間の角度αを４４°以上５８°以下とすることで、光源２０からの出射光が光学素子４０に当たっても全反射せずにレンズ４内に入射し、レンズ４から出射する光が外方へ拡散するため、発光面の輝度が均一となる。
【００８７】
なお、上述したレンズ４の構成に加えて、出射面４１ｂに凸状の複数の拡散素子４４をさらに有してもよい。かかる点について図９を用いて説明する。
【００８８】
図９は、変形例に係る面状照明装置１の断面図である。なお、図９では、上記した実施形態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。
【００８９】
図９に示すように、変形例に係る面状照明装置１では、入射面４１ａの裏面である出射面４１ｂに複数の拡散素子４４が形成される。具体的には、レンズ４の出射面４１ｂには、かかる出射面４１ｂから突出する複数の拡散素子４４（ドット）が均一に設けられる。
【００９０】
これにより、実施形態に係る面状照明装置１は、複数の拡散素子４４による拡散効果で、光源２０の直上部の領域にも光が入り、発光面の輝度をより均一にすることが可能となる。
【００９１】
さらに、複数の拡散素子４４によってレンズ４の出射面４１ｂが粗面化することで、他の部材との摩擦によって、レンズ４の出射面４１に直接傷が入ることを防止することができる。
【００９２】
なお、図９では、拡散素子４４は、ドットである場合を示したが、拡散素子４４の構成はこれに限定されるものではなく、拡散素子４４に変えて、例えば、出射面４１ｂの表面が荒れた状態であってもよい。例えば、荒れた状態の出射面４１ｂは、サンドブラストにより削ることで形成されてもよく、あるいは、レンズ４の金型にシボ加工を施し、かかるシボ加工を出射面４１ｂに転写してもよい。
【００９３】
また、出射面４１ｂを荒れた状態にする場合に限らず、入射面４１ａを荒れた状態にしてもよい。入射面４１ａを荒れた状態にする場合、光学素子４０を含む入射面４１ａ全体を荒れた状態にしてもよく、あるいは、入射面４１ａのうち光学素子４０のみを荒れた状態にしてもよい。また、光学素子４０のうち、第１光学部位４０ａまたは第２光学部位４０ｂの少なくとも一方のみを荒れた状態にしてもよい。
【００９４】
なお、上述した実施形態では、光学シート７０について、第１シート７１がプリズムシートであり、第２シート７２が反射型偏光シートである場合について説明したが、これに限らず、第１シート７１および第２シート７２ともにプリズムシートであってもよい。かかる点について図１０を用いて説明する。
【００９５】
図１０は、変形例に係る光学シート７０の分解斜視図である。図１０に示すように、第１シート７１および第２シート７２は、重ねて配置される。
【００９６】
第１シート７１は、例えばプリズムシートであり、短手方向（第１の方向）であるＹ軸方向に延在し、長手方向であるＸ軸方向に並列する複数の第１プリズム７１ａを有する。また、第２シート７２は、例えばプリズムシートであり、長手方向（第２の方向）であるＸ軸方向に延在し、長手方向であるＹ軸方向に並列する第２プリズム７２ａを有する。
【００９７】
第１プリズム７１ａおよび第２プリズム７２ａは、Ｚ軸正方向側である光の出射方向側へ向かって突出する突出部である。また、第１プリズム７１ａおよび第２プリズム７２ａは、例えば断面視形状が三角形である。また、第１プリズム７１ａおよび第２プリズム７２ａは、延在方向が互いに直交する位置関係にある。
【００９８】
第１プリズム７１ａは、出射する光をＹ軸方向に集光する。また、第２プリズム７２ａは、第１プリズム７１ａから出射された光をＸ軸方向に集光する。すなわち、第１プリズム７１ａおよび第２プリズム７２ａを経て出射される光は、特定方向に集光される。これにより、特定方向に光を集光することができるので、かかる第１シート７１および第２シート７２によって特定方向の配光を制御することができる。
【００９９】
なお、第１プリズム７１ａと第２プリズム７２ａとは直交（９０°で交差）するように配置されることに限られず、必要とされる配光特性に応じて、任意の交差角度が設定されてよい。
【０１００】
また、上述した実施形態に限らず、例えば、レンズ４は、分割されて構成されてもよい。かかる場合、複数の光源２０は、光源２０の直上部に複数のレンズ４間の隙間が位置しないように配置する。これにより、レンズ４の光学素子４０の屈折作用で、かかる隙間の直上へ光を導くことができるため、かかる隙間の領域の輝度が低下することを防止できる。すなわち、実施形態に係るレンズ４を用いることによって、レンズ４間の隙間が暗部になって見えることを防止できるため、輝度の均一性を向上させることができる。
【０１０１】
次に、図１１および図１２を用いて実施形態に係る面状照明装置１の輝度分布を示すシミュレーション結果について説明する。図１１は、実施形態に係る光学素子４０の有無による輝度分布の比較結果を示す図（その１）である。図１２は、実施形態に係る光学素子４０の有無による輝度分布の比較結果を示す図（その２）である。なお、図１１および図１２では、輝度を濃淡で示し、濃淡が濃いほど輝度が強い（明るい）ことを示す。
【０１０２】
まず、図１１を用いて千鳥配列で配置された７つの光源２０を点灯（７灯点灯）させた場合における輝度分布のシミュレーション結果について説明する。
【０１０３】
図１１に示すように、比較例である光学素子がないレンズを備えた面状照明装置では、光源間の輝度分布の繋がりが滑らかでないのに対し、光学素子４０があるレンズ４を備えた面状照明装置１では、光源２０間の輝度分布の繋がりが滑らかである。このように、シミュレーション結果から、千鳥配列で配置された光源２０の場合において、光学素子４０があるレンズ４を用いることで、輝度の均一性が向上することが分かった。つまり、光学素子４０が配置されていないレンズを備えた面状照明装置と、実施形態に係る面状照明装置１とで輝度分布を比較すると、面状照明装置１の方が、光源２０間の輝度分布が滑らかにつながってくっきりとした六角形状の輝度分布が得られたことが分かる。
【０１０４】
また、図１１に示すように、光学素子４０があるレンズ４を備えた面状照明装置１は、輝度分布の形状が略六角形となる。つまり、実施形態に係る面状照明装置１では、光源２０からの出射光の輝度分布が六角形状（辺が直線状の多角形状）になり、各発光領域同士の間隔が狭くなることで発光領域の輝度を均一化することができるとともに、ローカルディミング（エリア発光）時に、より精細にコントラストを制御することができる。
【０１０５】
次に、図１２を用いて矩形配列で配置された９つの光源２０を点灯（９灯点灯）させた場合における輝度分布のシミュレーション結果について説明する。
【０１０６】
図１２に示すように、比較例である光学素子がないレンズを備えた面状照明装置では、光源間の輝度分布の繋がりが滑らかでないのに対し、光学素子４０があるレンズ４を備えた面状照明装置１では、光源２０間の輝度分布の繋がりが滑らかである。このように、シミュレーション結果から、矩形配列で配置された光源２０の場合において、光学素子４０があるレンズ４を用いることで、輝度の均一性が向上することが分かった。
【０１０７】
また、図１２に示すように、光学素子４０があるレンズ４を備えた面状照明装置１は、光源２０が矩形配列で配置された場合は、輝度分布の形状が略矩形となる。これは、実施形態に係る面状照明装置１では、光源２０からの出射光の輝度分布が六角形状になるが、光源２０が矩形配列で配置された場合は、光源２０からの出射光の六角形状の輝度分布が重なりあい、全体として略矩形状の輝度分布となるためである。つまり、実施形態に係る面状照明装置１では、光源２０が矩形配列で配置された場合は、六角形状の輝度分布が重なりあうことで、発光領域の輝度を均一化することができるとともに、ローカルディミング（エリア発光）時に、より精細にコントラストを制御することができる。
【０１０８】
次に、図１３を用いて、第１光学部位４０ａの角度αの違いによる輝度分布の違いについて説明する。図１３は、第１光学部位４０ａの角度α違いによる輝度分布の比較結果を示す図である。図１３では、角度αが４０°から６２°までの角度範囲、詳しくは、４０°、４４°、５０°、５８°および６２°における輝度分布を示す。また、図１３では、矩形配列で配置された９つの光源２０すべてが点灯した場合（９灯点灯時）の輝度分布を示す。
【０１０９】
図１３に示すように、角度αが４０°から６２°の角度範囲においては、５０°の場合が、最も輝度の均一性が高い。また、４４°および５８°の場合が次に輝度の均一性が高く、４０°および６２°の場合が最も輝度の均一性が低い。
【０１１０】
つまり、光学素子４０は、第１光学部位４０ａの角度αが５０°に近いほど輝度の均一性が高くなる。また、角度αが４４°から５８°の範囲であれば、光源２０から出射した光がレンズ４の光学素子４０に入射し、屈折され広がって出射するため、輝度ムラが顕在化しにくくなる。すなわち、第１光学部位４０ａの角度αは、４４°以上５８°以下が好ましく、より好ましくは５０°である。このような角度αの範囲で設計することで、輝度の均一化を図ることができる。
【０１１１】
次に、図１４および図１５を用いて、第１光学部位４０ａの長さＤの違いによる輝度分布の違いについて説明する。図１４は、第１光学部位４０ａの長さＤの違いによる輝度分布の比較結果を示す図である。図１５は、実施形態に係るレンズ４の位置ずれによる輝度分布の比較結果を示す図である。また、図１４では、矩形配列で配置された９つの光源２０すべてが点灯した場合（９灯点灯時）の輝度分布を示す。また、図１５では、１つの光源２０が点灯した場合（１灯点灯時）の輝度分布を示す。
【０１１２】
図１４および図１５では、光源２０（ＬＥＤ）の最大距離（対角同士の長さＤ２０）に対する第１光学部位４０ａの長さＤの比率を示している。例えば、「１／２」は、第１光学部位４０ａの長さＤが光源２０の長さＤ２０（図４Ｃ参照）の１／２であることを示す。
【０１１３】
図１４に示すように、「１／１０」の場合が最も輝度の均一性が高く、「１／２」および「４／５」の順に輝度の均一性が高い。つまり、第１光学部位４０ａの長さＤが短くなるほど、輝度の均一性が高くなる。また、「１／２」であれば、輝度ムラが顕在化しにくくなる。すなわち、第１光学部位４０ａの長さＤは、上面視形状における光源２０の最大距離の１／２以下であることが好ましく、より好ましくは１／１０以下である。このような第１光学部位４０ａの長さＤを設計することで、輝度の均一化を図ることができる。
【０１１４】
また、図１５に示すように、例えば、光源２０に対してレンズ４が０．５ｍｍシフト（位置ずれ）した場合において、「４／５」では、輝度分布が位置ずれにより変化している。つまり、「４／５」は、光源２０とレンズ４との位置ずれにより見栄えが均一とならないことを示している。
【０１１５】
一方、「１／２」および「１／１０」では、光源２０に対してレンズ４が０．５ｍｍシフトしても、輝度分布の変化が極めて小さい。さらに、「１／２」よりも「１／１０」の方が、輝度分布の変化がさらに小さい。すなわち、第１光学部位４０ａの長さＤは、上面視形状における光源２０の最大距離の１／２以下であることが好ましく、より好ましくは１／１０以下である。つまり、「１／２」および「１／１０」は、光源２０とレンズ４との位置ずれを実質的に無効化できるため、例えば振動やレンズ４の熱膨張（収縮）で光源２０とレンズ４とが位置ずれした場合であっても、輝度の均一化を図ることができる。
【０１１６】
なお、上述した実施形態に係るレンズ４は、レンズ４を支持する脚部を有してもよい。図１２Ａおよび図１２Ｂを用いて、レンズ４の脚部について説明する。図１２Ａは、変形例に係るレンズ４の上面図である。図１２Ｂは、図１２ＡにおけるＢ−Ｂ線の断面図である。なお、図１２Ａでは、複数の光源２０が矩形配列の場合を示す。
【０１１７】
図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、レンズ４は、入射面４１ａに基板２側に突出する脚部４００を有する。レンズ４は、脚部４００を介して基板２に支持される。これにより、レンズ４と光源２０との間の間隔を一定に保つことができる。また、レンズ４と光源２０との間の間隔を一定に保つことが容易になるため、生産性向上に資することもできる。さらに、脚部４００により、レンズ４と光源２０との間の間隔を一定に保つことで、輝度の均一化にも資することができる。なお、レンズ４は、脚部４００を介して基板２に固定されてもよい。
【０１１８】
また、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、脚部４００は、格子状（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に延在し、複数の光源２０を個別に囲む。これにより、隣接する光源２０の光が入りこむことを防止できるため、ローカルディミング時（エリア発光時）において、コントラストを向上させることができる。
【０１１９】
なお、図１６Ａおよび図１６Ｂでは、レンズ４と脚部４００とが一体構成である場合を示したが、レンズ４と脚部４００とが別体構成であってもよい。あるいは、脚部４００は、基板２と一体構成であってもよい。
【０１２０】
また、レンズ４と脚部４００とが一体構成の場合には、脚部４００の表面を荒れた状態にすることで、脚部４００に反射部としての機能を持たせてもよい。
【０１２１】
また、図１６Ａでは、複数の光源２０が格子配列の場合を示したが、例えば、複数の光源２０が千鳥配列の場合、脚部４００は、千鳥配列状に延在することで、複数の光源２０を個別に囲む。
【０１２２】
なお、上述した実施形態では、第１凹部４０ａおよび第２凹部４０ｂは、錐状（先端が尖った形状）である場合を示したが、第１凹部４０ａおよび第２凹部４０ｂの先端は尖った形状でなくともよい。例えば、第１凹部４０ａおよび第２凹部４０ｂの先端形状が、図１７Ａ〜図１７Ｄに示すような形状であってもよい。
【０１２３】
図１７Ａ〜図１７Ｄは、変形例に係る第１凹部４０ａの先端形状を示す図である。なお、図１７Ａ〜図１７Ｄでは、第１凹部４０ａの先端形状を示しているが、第２凹部４０ｂが図１７Ａ〜図１７Ｄに示すような先端形状を有してもよい。
【０１２４】
図１７Ａに示すように、例えば、第１凹部４０ａの先端形状は、円弧状であってもよい。また、図１７Ｂに示すように、第１凹部４０ａの先端形状は、平面形状であってもよい。かかる平面形状は、例えば、第１凹部４０ａの底面４０ａ２と同じ六角形であってもよく、六角形以外の多角形や円形であってもよい。
【０１２５】
また、図１７Ｃに示すように、第１凹部４０ａの先端形状は、凹んだ凹部であってもよい。また、図１７Ｄに示すように、第１凹部４０ａは、傾斜面４０ａ１が凹状の円弧形状であってもよい。なお、傾斜面４０ａ１は、凸状の円弧形状であってもよい。
【０１２６】
なお、図１７Ａ〜図１７Ｄに示した第１凹部４０ａの先端形状以外にも任意の形状を採用可能である。つまり、第１凹部４０ａは、底面４０ａ２から先端に向かって先細りとなる部位を有すれば、先端形状は任意の形状であってよい。
【０１２７】
なお、上述した実施形態では、光学シート７０は、第１シート７１および第２シート７２により構成される場合を示したが、光学シート７０は、３枚のシートで構成されてもよい。かかる点について、図１８〜図２０を用いて説明する。
【０１２８】
図１８は、変形例に係る面状照明装置１の断面図である。図１９Ａ〜図１９Ｃは、変形例に係る光学シート７０の構成を示す図である。図２０は、変形例に係る光学シート７０を備える場合の配光特性を示す図である。なお、図２０では、偏角が０°〜８０°の範囲で示された極座標系での出射光の輝度を示しており、濃淡が濃いほど輝度が強い（明るい）ことを示す。
【０１２９】
図１８に示すように、光学シート７０は、例えば、３枚のシートにより構成される。具体的には、光学シート７０は、第１シート７１と、第２シート７２と、第３シート７３とを備える。第１シート７１および第２シート７２の構成は、上述した実施形態と同様であるため記載を省略する。
【０１３０】
第３シート７３は、第２シート７２のＺ軸正方向側である光の出射方向側に配置されるシート状の部材であって、例えば、３Ｍ社製のＡＬＣＦ（Advanced  Light  Control  Film）など、反射型偏光シートとルーバーフィルムが一体構成となった部材である。例えば、第３シート７３のルーバー７３ａは、光のカットオフが４５°以下であることが好ましい。また、第３シート７３は、第１シート７１および第２シート７２よりもレンズ４から遠い側に配置される。
【０１３１】
また、第３シート７３は、ルーバーフィルムのルーバー７３ａ（光学素子）の延在方向（第３の方向）が第１プリズム７１ａの延在方向（第１の方向）および第２プリズム７２ａの延在方向（第２の方向）により位置関係が規定される部材である。なお、第３シート７３の反射型偏光シートは、第１プリズム７１ａおよび第２プリズム７２ａに関わりなく任意の延在方向であってよい。図１９Ａ〜図１９Ｃには、ルーバー７３ａ、第１プリズム７１ａおよび第２プリズム７２ａの位置関係を示している。
【０１３２】
図１９Ａに示す位置関係について説明する。図１９Ａに示す例では、第１プリズム７１ａは、Ｙ軸方向に延在し、第２プリズム７２ａは、Ｘ軸方向に延在し、ルーバー７３ａは、Ｘ軸方向に延在する。
【０１３３】
つまり、ルーバー７３ａは、第１プリズム７１ａと略直交し、第２プリズム７２ａと略平行となる。これにより、図２０に示すように、配光特性を極座標系で３次元的に表した場合に、偏角が所定の角度（図２０では、略４５°）以上の出射光をカットすることができる。つまり、面状照明装置１の長手方向および短手方向への出射光の広がりを抑えることができる。従って、例えば、面状照明装置１を車載器へ適用した場合に、フロントガラスやサイド側の窓ガラスへの映り込みを抑えることができる。
【０１３４】
また、例えば、図１９Ｂに示すように、第２プリズム７２ａがＸ軸方向から回転方向に所定角度だけ回転させてもよい。つまり、図１９Ｂに示すように、第２プリズム７２ａは、第１プリズム７１ａとは、回転角度分だけ略直交からずれる。また、第２プリズム７２ａは、ルーバー７３ａとは、回転角度分だけ略平行からずれる。回転角度は、例えば、±２０°以下であることが好ましい。このような構成であっても、上記の図１９Ａの位置関係と同様に、面状照明装置１の長手方向および短手方向への出射光の広がりを抑えることができる。従って、例えば、面状照明装置１を車載器へ適用した場合に、フロントガラスやサイド側の窓ガラスへの映り込みを抑えることができる。
【０１３５】
また、例えば、図１９Ｃに示すように、第１プリズム７１ａおよび第２プリズム７２ａは、互いに直交関係を維持しつつ、略４５°回転させてもよい。具体的には、第１プリズム７１ａは、Ｙ軸方向から回転方向（例えば、反時計回り）に略４５°だけ回転させる。また、第２プリズム７２ａは、Ｘ軸方向から回転方向（例えば、反時計回り）に略４５°だけ回転させる。また、ルーバー７３ａは、Ｘ軸方向に延在する。つまり、ルーバー７３ａは、第１プリズム７１ａおよび第２プリズム７２ａに対して略４５°ずれて配置される。上記の図１９Ａおよび図１９Ｂの位置関係と同様に、面状照明装置１の長手方向および短手方向への出射光の広がりを抑えることができる。従って、例えば、面状照明装置１を車載器へ適用した場合に、フロントガラスやサイド側の窓ガラスへの映り込みを抑えることができる。
【０１３６】
なお、図１９Ｃに示す例では、第１プリズム７１ａおよび第２プリズム７２ａを略４５°回転させた場合を示したが、第１プリズム７１ａおよび第２プリズム７２ａの直交関係が維持されていれば、回転角度は、±６０°以下まで対応可能である。
【０１３７】
また、図１９Ａ〜図１９Ｃでは、ルーバー７３ａは、Ｘ軸方向と略平行に延在する場合を示したが、ルーバー７３ａをＸ軸方向から回転方向に所定角度だけ回転させてもよい。かかる場合、ルーバー７３ａの回転角度は、±１０°以下であることが好ましい。
【０１３８】
また、上記では、第３シート７３は、反射型偏光シートおよびルーバーフィルムが一体構成の場合について説明したが、第３シート７３は、反射型偏光シートおよびルーバーフィルムが別体で構成されてもよい。
【０１３９】
なお、上述した実施形態では、レンズ４は、平面である場合を示したが、レンズ４は曲面であってもよい。かかる点について、図２１Ａおよび図２１Ｂを用いて説明する。図２１Ａは、変形例に係るレンズ４の側面図である。図２１Ｂは、変形例に係る第１光学部位４０ａの拡大図である。なお、図２１Ａおよび図２１Ｂでは、第１光学部位４０ａが凸状の場合について説明する。また、図２１Ｂでは、図２１Ａに示す破線で囲んだ領域の拡大図を示す。
【０１４０】
図２１Ａに示すように、レンズ４は、Ｚ軸方向に曲がった曲面形状である。具体的には、レンズ４は、入射面４１ａが凸状であり、出射面４１ｂが凹状の曲面形状である。なお、曲面形状であるレンズ４のアール（Ｒ）は、第１凹部４０ａの角度α（図４Ｃ参照）が略４４°以上５８°以下となる範囲で設定可能である。
【０１４１】
また、図２１Ｂに示すように、レンズ４が曲面形状である場合、第１光学部位４０ａは、側面視で非対称の形状であることが好ましい。具体的には、第１光学部位４０ａは、Ｚ軸方向と平行である仮想的な垂直線ＶＬよりも内側（レンズ４の中央側）を向いた形状である。より具体的には、第１光学部位４０ａは、六角錐の頂点が垂直線ＶＬよりも内側に位置する。換言すれば、第１光学部位４０ａは、垂直線ＶＬよりも内側を向いていることで、金型をＺ軸負方向へ向かって抜く場合に、金型に第１光学部位４０ａが引っ掛かることを防止できる。従って、レンズ４を曲面形状にした場合、第１光学部位４０ａを金型から抜く際の作業性を向上させることができる。
なお、図２１Ａでは、レンズ４は、Ｚ軸負方向側に凸となる曲面形状を有したが、Ｚ軸正方向側に凸となる曲面形状であってもよい。かかる場合、第１光学部位４０ａは、垂直線ＶＬよりも外側（レンズ４の周端側）を向いた形状であることが好ましい。
【０１４２】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１４３】
１  面状照明装置、２  基板、３  反射板、４  レンズ、５  スペーサ、６  拡散板、１０  フレーム、１１  上フレーム、１２  下フレーム、２０  光源、４０  光学素子、４０ａ  第１光学部位、４０ｂ  第２光学部位、４４  拡散素子、７０  光学シート、７１  第１シート、７２  第２シート、７３  第３シート
【図１】
2020181836.tif 000003
【図２】
2020181836.tif 000004
【図３】
2020181836.tif 000005
【図４Ａ】
2020181836.tif 000006
【図４Ｂ】
2020181836.tif 000007
【図４Ｃ】
2020181836.tif 000008
【図５Ａ】
2020181836.tif 000009
【図５Ｂ】
2020181836.tif 000010
【図６】
2020181836.tif 000011
【図７Ａ】
2020181836.tif 000012
【図７Ｂ】
2020181836.tif 000013
【図８】
2020181836.tif 000014
【図９】
2020181836.tif 000015
【図１０】
2020181836.tif 000016
【図１１】
2020181836.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
2020181836.tif 000019
【図１４】
2020181836.tif 000020
【図１５】
2020181836.tif 000021
【図１６Ａ】
2020181836.tif 000022
【図１６Ｂ】
2020181836.tif 000023
【図１７Ａ】
2020181836.tif 000024
【図１７Ｂ】
2020181836.tif 000025
【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
2020181836.tif 000027
【図１８】
2020181836.tif 000028
【図１９Ａ】
2020181836.tif 000029
【図１９Ｂ】
2020181836.tif 000030
【図１９Ｃ】
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【図２０】
2020181836.tif 000032
【図２１Ａ】
2020181836.tif 000033
【図２１Ｂ】
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