(57)【要約】【課題】矩形状の平面領域に複数の発光素子を配置する場合において、輝度分布の均一化を図ることが可能な発光素子を提供する。【解決手段】本発明の発光素子１は、光源４と、光源４から射出された光を反射させる反射ミラー３と、を含み、反射ミラー３は、内部に凹面形状の反射面を有する凹面ミラーが当該凹面ミラーの焦点Ｆと頂点Ｔとを含む少なくとも１つの平面で切断された形状を有し、光源４は反射ミラー３の焦点Ｆに配置され、当該光源４からの光が反射ミラー３の反射面に向けて射出される構成とされたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出された光を反射させる反射ミラーと、を含み、
前記反射ミラーは、内部に凹面形状の反射面を有する凹面ミラーが当該凹面ミラーの焦点近傍の点と頂点近傍の点とを含む少なくとも１つの平面で切断された形状を有し、
前記光源は前記反射ミラーの前記焦点近傍に配置され、当該光源からの光が前記反射ミラーの前記反射面に向けて射出される構成とされたことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記反射ミラーは、前記凹面ミラーが１つの前記平面で切断された形状を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記反射ミラーは、前記凹面ミラーが互いに交差する２つの前記平面で切断された形状を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記反射ミラーは、前記凹面ミラーが互いに直交する２つの前記平面で切断された形状を有することを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記反射ミラーの前記平面で切断された面の少なくとも一部が前記光源から射出された光を反射させる反射面となっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の発光素子と、
前記発光素子から射出された光が入射され、前記光を内部で伝播させて前記光を外部に取り出す導光体と、を備え、
前記導光体の端面には、複数の前記発光素子が配置されていることを特徴とする面光源装置。
【請求項７】
前記導光体は、前記発光素子から射出された光を内部で全反射させつつ伝播させる間に前記光を外部に取り出す光取出領域を有し、
前記導光体の端面には、前記光取出領域が設けられた面に対する角度が互いに異なる複数の傾斜面が設けられ、
前記複数の発光素子の各々が、前記複数の傾斜面の各々に固定されていることを特徴とする請求項６に記載の面光源装置。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の発光素子が、平面領域に複数配置されていることを特徴とする面光源装置。
【請求項９】
前記平面領域は、当該平面領域の法線方向から見て矩形状となっており、
前記平面領域には、前記平面で切断されていない前記凹面ミラーを有する非切断ミラーと、少なくとも１つの前記平面で切断された形状を有する前記反射ミラーとしての切断ミラーとが敷き詰められていることを特徴とする請求項８に記載の面光源装置。
【請求項１０】
前記非切断ミラーは、前記平面領域の法線方向から見た形状が多角形となっており、
前記切断ミラーは、前記平面で切断される前のもとの形状が前記平面領域の法線方向から見て多角形の前記非切断ミラーの形状と同一の形状となっており、
前記平面領域には、多角形の前記非切断ミラーが隣り合う多角形の前記非切断ミラーと密着して配置され、
前記平面領域の多角形の前記非切断ミラーが配置されていない部分には、もとの形状が多角形の前記非切断ミラーの形状と同一の形状の前記切断ミラーが多角形の前記非切断ミラーと密着して配置されることにより、多角形の前記非切断ミラーと当該切断ミラーとが前記平面領域に敷き詰められていることを特徴とする請求項９に記載の面光源装置。
【請求項１１】
前記非切断ミラーは、前記平面領域の法線方向から見た形状が円形となっていることを特徴とする請求項９に記載の面光源装置。
【請求項１２】
前記切断ミラーは前記平面で切断される前のもとの形状が前記平面領域の法線方向から見て円形の前記非切断ミラーの形状と同一の形状となっており、
前記平面領域には、円形の前記非切断ミラーが隣り合う円形の前記非切断ミラーと接して配置され、
前記平面領域の円形の前記非切断ミラーが配置されていない部分には、もとの形状が円形の前記非切断ミラーの形状と同一の形状の前記切断ミラーが円形の前記非切断ミラーと接して配置されることにより、円形の前記非切断ミラーと当該切断ミラーとが前記平面領域に敷き詰められていることを特徴とする請求項１１に記載の面光源装置。
【請求項１３】
光源と、前記光源から射出された光を反射させる反射ミラーと、を含み、前記反射ミラーは、内部に凹面形状の反射面を有し、前記光源は前記反射ミラーの焦点近傍に配置され、当該光源からの光が前記反射ミラーの前記反射面に向けて射出される構成とされた発光素子を備え、
複数の前記発光素子が、平面領域に敷き詰められていることを特徴とする面光源装置。
【請求項１４】
前記反射ミラーは、前記平面領域の法線方向から見た形状が多角形となっており、
前記平面領域には、多角形の前記反射ミラーが隣り合う多角形の前記反射ミラーと密着して配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の面光源装置。
【請求項１５】
前記反射ミラーは、前記平面領域の法線方向から見た形状が円形となっており、
前記平面領域には、円形の前記反射ミラーが隣り合う円形の前記反射ミラーと接して配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の面光源装置。
【請求項１６】
請求項６ないし１５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射出される光を用いて表示を行う表示素子と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
請求項６ないし１５のいずれか一項に記載の面光源装置を備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子、面光源装置、表示装置および照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
指向性を有する光を射出可能な発光ダイオード（Light Emitting Diode, 以下、ＬＥＤと略記する）が提案されている。例えば、特許文献１には、内部に凹面形状の反射面を有する凹状ケースと、凹状ケースの開口部側中央に素子マウント部が位置するように設けられたリード構造と、リード構造の素子マウント部に配置された発光素子と、を備えた反射型ＬＥＤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８７０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子から射出されて反射面により反射された光の一部がリード構造に当たるため、当該リード構造が配置された領域において光が照射されない部分が生じるという問題があった。
また、当該反射型ＬＥＤを面光源装置の光源として用いた場合（例えば当該反射型ＬＥＤを導光体の端面に配置した場合）においては、少なくとも反射型ＬＥＤの反射面の大きさの分だけ導光体の厚みが必要になる。そのため、面光源装置において導光体の厚みを十分に薄くすることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、非照射部が生じることを抑制することが可能な発光素子を提供することを目的とする。導光体の薄型化を図ることが面光源装置を提供することを目的とする。この種の面光源装置を備えた表示装置および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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の発光素子は、光源と、前記光源から射出された光を反射させる反射ミラーと、を含み、前記反射ミラーは、内部に凹面形状の反射面を有する凹面ミラーが当該凹面ミラーの焦点近傍の点と頂点近傍の点とを含む少なくとも１つの平面で切断された形状を有し、前記光源は前記反射ミラーの前記焦点近傍に配置され、当該光源からの光が前記反射ミラーの前記反射面に向けて射出される構成とされたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の発光素子において、前記反射ミラーは、前記凹面ミラーが１つの前記平面で切断された形状を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の発光素子において、前記反射ミラーは、前記凹面ミラーが互いに交差する２つの前記平面で切断された形状を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の発光素子において、前記反射ミラーは、前記凹面ミラーが互いに直交する２つの前記平面で切断された形状を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の発光素子において、前記反射ミラーの前記平面で切断された面の少なくとも一部が前記光源から射出された光を反射させる反射面となっていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の面光源装置は、上記本発明の発光素子と、前記発光素子から射出された光が入射され、前記光を内部で伝播させて前記光を外部に取り出す導光体と、を備え、前記導光体の端面には、複数の前記発光素子が配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の面光源装置において、前記導光体は、前記発光素子から射出された光を内部で全反射させつつ伝播させる間に前記光を外部に取り出す光取出領域を有し、前記導光体の端面には、前記光取出領域が設けられた面に対する角度が互いに異なる複数の傾斜面が設けられ、前記複数の発光素子の各々が、前記複数の傾斜面の各々に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の面光源装置において、上記本発明の発光素子が、平面領域に複数配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の面光源装置において、前記平面領域は、当該平面領域の法線方向から見て矩形状となっており、前記平面領域には、前記平面で切断されていない前記凹面ミラーを有する非切断ミラーと、少なくとも１つの前記平面で切断された形状を有する前記反射ミラーとしての切断ミラーとが敷き詰められていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の面光源装置において、前記非切断ミラーは、前記平面領域の法線方向から見た形状が多角形となっており、前記切断ミラーは、前記平面で切断される前のもとの形状が前記平面領域の法線方向から見て多角形の前記非切断ミラーの形状と同一の形状となっており、前記平面領域には、多角形の前記非切断ミラーが隣り合う多角形の前記非切断ミラーと密着して配置され、前記平面領域の多角形の前記非切断ミラーが配置されていない部分には、もとの形状が多角形の前記非切断ミラーの形状と同一の形状の前記切断ミラーが多角形の前記非切断ミラーと密着して配置されることにより、多角形の前記非切断ミラーと当該切断ミラーとが前記平面領域に敷き詰められていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の面光源装置において、前記非切断ミラーは、前記平面領域の法線方向から見た形状が円形となっていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の面光源装置において、前記切断ミラーは前記平面で切断される前のもとの形状が前記平面領域の法線方向から見て円形の前記非切断ミラーの形状と同一の形状となっており、前記平面領域には、円形の前記非切断ミラーが隣り合う円形の前記非切断ミラーと接して配置され、前記平面領域の円形の前記非切断ミラーが配置されていない部分には、もとの形状が円形の前記非切断ミラーの形状と同一の形状の前記切断ミラーが円形の前記非切断ミラーと接して配置されることにより、円形の前記非切断ミラーと当該切断ミラーとが前記平面領域に敷き詰められていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の面光源装置は、光源と、前記光源から射出された光を反射させる反射ミラーと、を含み、前記反射ミラーは、内部に凹面形状の反射面を有し、前記光源は前記反射ミラーの焦点近傍に配置され、当該光源からの光が前記反射ミラーの前記反射面に向けて射出される構成とされた発光素子を備え、複数の前記発光素子が、平面領域に敷き詰められていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の面光源装置において、前記反射ミラーは、前記平面領域の法線方向から見た形状が多角形となっており、前記平面領域には、多角形の前記反射ミラーが隣り合う多角形の前記反射ミラーと密着して配置されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の面光源装置において、前記反射ミラーは、前記平面領域の法線方向から見た形状が円形となっており、前記平面領域には、円形の前記反射ミラーが隣り合う円形の前記反射ミラーと接して配置されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の表示装置は、上記本発明の面光源装置と、前記面光源装置から射出される光を用いて表示を行う表示素子と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の照明装置は、上記本発明の面光源装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、矩形状の平面領域に複数の発光素子を配置する場合において、輝度分布の均一化を図ることが可能な発光素子、面光源装置、表示装置および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態の発光素子を示す斜視図である。
【図２】同、発光素子の作製方法を示す図である。
【図３】同、発光素子を示す模式図である。
【図４】同、発光素子の作用を説明するための模式図である。
【図５】比較例の発光素子の作用を説明するための模式図である。
【図６】同、発光素子の作製方法の第１変形例を示す図である。
【図７】同、発光素子を備えた面光源装置の作用を説明するための模式図である。
【図８】本発明の第１実施形態の発光素子の輝度プロファイルを示す図である。
【図９】比較例の発光素子の輝度プロファイルを示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の発光素子において凹面ミラーの断面形状について説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の発光素子を示す斜視図である。
【図１２】同、発光素子を示す模式図である。
【図１３】同、発光素子の輝度プロファイルを示す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態の発光素子を示す平面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態の発光素子を示す斜視図である。
【図１６】同、発光素子の作製方法を示す図である。
【図１７】同、発光素子の輝度プロファイルを示す図である。
【図１８】六角形形状の発光素子の輝度プロファイルを示す図である。
【図１９】本発明の第５実施形態の面光源装置を示す図である。
【図２０】比較例の面光源装置を示す平面図である。
【図２１】同、面光源装置の第１変形例を示す図である。
【図２２】同、面光源装置の第２変形例を示す図である。
【図２３】同、面光源装置の第３変形例を示す図である。
【図２４】本発明の第６実施形態の面光源装置を示す図である。
【図２５】本発明の第７実施形態の面光源装置を示す平面図である。
【図２６】本発明の第８実施形態の面光源装置を示す平面図である。
【図２７】本発明の第９実施形態の面光源装置の作用を説明するための平面図である。
【図２８】本発明の第１０実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図２９】同、面光源装置において各光取出領域から光が射出する原理を説明するための図である。
【図３０】同、面光源装置の作用を説明するための模式図である。
【図３１】本発明の第１１実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図３２】同、面光源装置を示す断面図である。
【図３３】同、面光源装置の輝度プロファイルを示す図である。
【図３４】本発明の第１２実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図３５】本発明の第１３実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図３６】本発明の照明装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に実施形態及び実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されるものではない。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２６】
[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態のＬＥＤ（発光素子）を示す斜視図である。図２は、本実施形態のＬＥＤの作製方法を示す図である。図３は、本実施形態のＬＥＤの模式図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は側面図である。なお、図２においては、ＬＥＤを切断していくとういうプロセスで作製する例を挙げて説明するが、これに限らない。例えば、金型を用いて作製するなど、適宜種々の作製方法を用いることができる。
【００２７】
本実施形態のＬＥＤ１（発光素子）は、図１および図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、パッケージ２と、反射ミラー３と、ＬＥＤチップ４（光源）と、封止材５と、を備えている。略直方体状のパッケージ２の上面に、内壁面が放物面形状となった凹部６が形成されている。図３（Ａ）に示すように、パッケージ２を上方（Ｚ方向）から見ると、パッケージ２の外形形状は長方形である。凹部６の内壁面に沿って光反射率の高い金属膜、誘電体多層膜等が形成されており、これら金属膜、誘電体多層膜等からなる反射ミラー３が形成されている。パッケージ２は、例えばセラミックス、金属等の無機材料もしくは有機材料で構成されている。
【００２８】
ＬＥＤチップ４は、図３（Ｂ）に示すように、光射出端面４ａが反射ミラー３に対向するように配置されている。本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、ＬＥＤチップ４の平面形状は長方形である。なお、ＬＥＤチップ４の平面形状は長方形に限られず、適宜種々の形状を採用することができる。ＬＥＤチップ４は、白色光を射出するものであっても良いし、赤色光、緑色光、青色光等の単色光を射出するものであっても良い。なお、ＬＥＤ１において封止材５上面のＬＥＤチップ４が配置されていない部分が、ＬＥＤ１の光射出領域となる。
【００２９】
パッケージ２の凹部６内には、反射ミラー３に塵が付着しないように封止材５が充填されている。封止材５の上面にはＬＥＤチップ４が位置決めされている。封止材５には光透過率が高い材料を用いることが望ましく、例えばエポキシ樹脂、ガラス等が用いられる。
なお、本実施形態では、凹部６内に封止材５が充填されているが、これに限らない。例えば、凹部６内が中空であってもよい。凹部６内が中空の場合、凹部６内の屈折率と外部の空気の屈折率とが等しくなる（ｎ＝１）。そのため、ＬＥＤ１から射出される光の指向性を維持することができる。
その他、図示を省略するが、ＬＥＤ１には、ＬＥＤチップ４を駆動するための配線等が備えられている。例えば、配線等はＬＥＤ１の光射出領域以外の領域（図３（Ａ）に示すＬＥＤチップ４右側）から引き回されている。なお、ＬＥＤチップ４を駆動するための構成はこれに限らず、例えば封止材５の上面に透明導電膜からなる配線が形成された構成であってもよい。
【００３０】
図２（Ａ）は、本実施形態のＬＥＤ１が切断される前のもとのＬＥＤ１００１を示した斜視図である。図２（Ａ）に示すように、切断前のＬＥＤ１００１は、パッケージ１００２と、反射ミラー１００３と、ＬＥＤチップ１００４と、封止材１００５と、を備えている。反射ミラー１００３の形状は、図２（Ａ）に示す中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラー（凹面ミラー）である。反射ミラー１００３の形状は上方（Ｚ方向）から見ると円形である。切断前のＬＥＤ１００１からは上方（Ｚ方向）から見て円形の光が射出される。当該ＬＥＤ１００１では、立方体形状のパッケージ１００２の一部（中心部分）に平面視円形の反射ミラー１００３が形成されている。そのため、反射ミラー１００３の外側のパッケージ１００２の端部において光が照射されない部分が生じる。
【００３１】
図２（Ｂ）は、ＬＥＤ１００１を、平面視円形の反射ミラー１００３よりも小さい正方形の４辺で切断したＬＥＤ１００１Ａを示した斜視図である。図２（Ｂ）に示すように、当該４辺で切断したＬＥＤ１００１Ａは、パッケージ１００２Ａと、反射ミラー１００３Ａと、ＬＥＤチップ１００４と、封止材１００５Ａと、を備えている。反射ミラー１００３Ａの形状は、図２（Ｂ）に示す中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラー（凹面ミラー）である。反射ミラー１００３Ａの形状は上方（Ｚ方向）から見ると正方形である。このように、切断前のＬＥＤ１００１を平面視円形の反射ミラー１００３よりも小さい正方形の４辺で切断することによって、パッケージ１００２Ａの反射ミラー１００３Ａと平面視重ならない部分が切り落とされる。そのため、当該４辺で切断後のＬＥＤ１００１Ａにおいては、切断前のパッケージ１００２の端部に相当する部分がない。よって、光が照射されない部分が生じない。
なお、本実施形態では、ＬＥＤ１００１を、平面視円形の反射ミラー１００３よりも小さい正方形の４辺で切断したＬＥＤ１００１Ａを示したが、これに限らない。例えば、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ＬＥＤ１００１を、平面視円形の反射ミラー１００３に内接する正方形の４辺で切断したＬＥＤ１００１Ｂにおいても本発明を適用することができる。
【００３２】
図２（Ｃ）は、ＬＥＤ１００１Ａを、凹面ミラー１００３Ａの焦点Ｆと頂点Ｔとを含み正方形の対向する２辺の中点を通る１つの平面Ｓで切断した形状を示した斜視図である。図２（Ｃ）に示すように、ＬＥＤ１００１Ａが当該平面Ｓで切断されることにより、二つの略直方体状のＬＥＤに分割される。
なお、本実施形態では凹面ミラー１００３Ａを切断する平面Ｓが焦点Ｆと頂点Ｔとを含んでいるが、これに限らず、焦点Ｆから少しずれた点と頂点Ｔから少しずれた点とを含んでいてもよい。すなわち、平面Ｓが焦点近傍の点と頂点近傍の点とを含んでいればよい。なお、近傍の範囲は要求される指向性を満足させるような範囲内であればよい。
【００３３】
本実施形態のＬＥＤ１は、図２（Ｃ）に示す分割された二つの略直方体状のＬＥＤのうちの一方のＬＥＤである。本実施形態のＬＥＤ１は、中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラーが前記平面Ｓで半分に切断された形状の反射ミラー３を有している。以下の説明では、図３（Ｂ）の紙面の縦方向に延びる中心軸Ｃをｚ軸と定義し、ｚ軸に対して垂直であって、かつパッケージの一辺（図３（Ｂ）の紙面の横方向に延びる辺）に平行に延びる軸をｙ軸、ｚ軸およびｙ軸に垂直な軸をｘ軸、と定義する。
【００３４】
ＬＥＤチップ４は、光射出端面４ａが中心軸Ｃに垂直（ｘｙ平面に対して平行）になる姿勢で配置されている。詳細には、ＬＥＤチップ４は、発光層や電極等が積層されてなる発光部が半導体基板上に形成された構成である。
なお、本実施形態ではＬＥＤチップ４が凹面ミラー１００３Ａの焦点Ｆに配置されているが、これに限らず、焦点Ｆから少しずれた位置に配置されていてもよい。すなわち、ＬＥＤチップが焦点近傍に配置されていればよい。なお、近傍の範囲は要求される指向性を満足させるような範囲内であればよい。
【００３５】
図４は、本実施形態のＬＥＤ１の作用を説明するための模式図であり、図４（Ａ）はＬＥＤチップ４からの光が切断面（反射面）の上部に届いた場合を示す図、図４（Ｂ）はＬＥＤチップ４からの光が切断面の下部に届いた場合を示す図である。
【００３６】
本実施形態のＬＥＤ１の切断面は、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ４から射出された光を反射させる反射面５Ｒとなっている。例えば、本実施形態のＬＥＤ１の切断面には、光反射率の高い金属膜が形成されている。そのため、ＬＥＤチップ４からの光は切断面のいずれの位置に届いた場合であっても反射面５Ｒで反射される。よって、ＬＥＤチップ４から切断部に向かう光は外部に漏れることがなく、光の損失がない。
【００３７】
なお、本実施形態においては、ＬＥＤ１の切断面の全面を反射面５Ｒとした例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ＬＥＤチップ４から切断面の上部に届く光を反射させるよう切断部の上部のみが反射面となっていてもよい。すなわち、ＬＥＤチップ４から射出された光が切断面における空気との界面で全反射条件を満足せずに外部に漏れてしまう部分のみが反射面となっていればよい。
【００３８】
ここで、比較例のＬＥＤ２００１として切断面が反射面となっていない構成（ＬＥＤの切断面が外部の空気層に面する構成）を考える。
図５は、比較例のＬＥＤ２００１の作用を説明するための模式図であり、図５（Ａ）はＬＥＤチップ２００４からの光が切断面の上部に届いた場合を示す図、図５（Ｂ）はＬＥＤチップ２００４からの光が切断面の下部に届いた場合を示す図である。なお、図４及び図５においては、便宜上パッケージの図示を省略している。
【００３９】
比較例のＬＥＤ２００１の切断面が反射面となっていない構成（ＬＥＤの切断面が外部の空気層に面する構成）であると、図５（Ａ）に示すように、ＬＥＤチップ２００４から切断面の上部に届く光は屈折して外部に漏れてしまう。そのため、光の損失が生じる。つまり、ＬＥＤチップ２００４から切断面に届く光の入射角が臨界角よりも小さいときは光が界面を透過してしまう。なお、図５（Ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ２００４から切断面の下部に届く光は空気との界面で全反射するため、光の損失は生じない。つまり、ＬＥＤチップ２００４から切断面に届く光の入射角が臨界角よりも大きいときは光が界面で全反射する。
【００４０】
ところで、特許文献１の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子から射出されて反射面により反射された光の一部がリード構造（不透明の配線）に当たるため、当該リード構造が配置された領域において光が照射されない部分が生じるという問題があった。
また、当該反射型ＬＥＤを面光源装置の光源として用いた場合（例えば当該反射型ＬＥＤを導光体の端面に配置した場合）においては、少なくとも反射型ＬＥＤの反射面の大きさの分だけ導光体の厚みが必要になる。そのため、面光源装置において導光体の厚みを十分に薄くすることができないという問題があった
【００４１】
これに対して、本実施形態のＬＥＤ１では、特許文献１のように光射出領域に不透明の配線が設けられていない。そのため、反射ミラー３で反射された光が配線に遮られることがない。よって、非照射部が生じることを抑制することが可能なＬＥＤ１を提供することができる。
【００４２】
また、本実施形態のＬＥＤ１を面光源装置の光源として用いた場合（例えばＬＥＤ１を導光体の端面に配置した場合）においては、図７に示すように、導光体の厚みを小さくすることができ、面光源装置６０全体として薄型化を図ることができる。
【００４３】
図７は、本実施形態のＬＥＤ１を備えた面光源装置６０の作用を説明するための模式図であり、図７（Ａ）は本実施形態の面光源装置６０の作用を説明するための斜視図、図７（Ｂ）は比較例の面光源装置１０６０の作用を説明するための斜視図である。
【００４４】
図７（Ａ）に示すように、本実施形態の面光源装置６０の導光体の端面には複数の切断ＬＥＤ１が配置されている。なお、切断ＬＥＤ１は、図１に示すＬＥＤ１に相当する。そのため、導光体の厚みＨ１を切断ＬＥＤ１の短手方向の長さと概ね等しくすることができる。
【００４５】
図７（Ｂ）に示すように、比較例の面光源装置１０６０の導光体の端面には複数の非切断ＬＥＤ１０６１が配置されている。なお、非切断ＬＥＤ１０２１は、図６に示すＬＥＤ１００１Ｂに相当する。そのため、導光体の厚みＨ２は非切断ＬＥＤ１０２１の一辺の長さと概ね等しくなる。
【００４６】
このように、本実施形態においては、面光源装置６０の導光体の端面に複数の切断ＬＥＤ１を配置することにより、非切断ＬＥＤを配置した構成に比べて、導光体の厚みを小さくすることができる。よって、面光源装置６０全体として薄型化を図ることができる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば指向性の高い光を得るとともに薄型化を図ることが可能な面光源装置６０を実現できる。
【００４８】
また、本実施形態のＬＥＤ１の形状であっても、ＬＥＤチップと中心軸を中心とした回転対称形の放物面ミラーとを有するＬＥＤと同等の高い指向性を維持することができる。なお、これについては、次の実施例で説明する。
【００４９】
また、本実施形態のＬＥＤ１においては、ＬＥＤチップ４からの光が反射ミラー３に向けて射出される。すなわち、ＬＥＤチップ４からの光は、直接導光体内に入射するのではなく、一旦反射ミラー３で反射されて導光体内に入射する。そのため、ＬＥＤチップからの光が直接導光体内に入射する構成に比べて、指向性の高い光を得ることができる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、凹部６の内壁面に沿って光反射率の高い金属膜等が形成されることにより反射ミラー３が形成されているが、金属膜は切断面の端部まで形成されていなくてもよい。すなわち、反射ミラー３の端部と切断面の端部が必ずしも一致している必要はない。
【００５１】
本発明者らは、本実施形態のＬＥＤ１の効果を実証するため、シミュレーションによりＬＥＤ１から射出される光の角度−輝度プロファイルを求めた。ただし、ＬＥＤ１は面光源として定義しており、封止材５の上面が光射出面となっている。
図８は、本実施形態のＬＥＤ１のシミュレーション結果を示す図である。射出光の角度は、ＬＥＤ１の中心軸Ｃ方向（光射出面の法線方向）を０度とし、法線方向を基準として光射出面に平行な方向を＋９０度および−９０度とした。図８のｘ軸は図３（Ａ）の平面図におけるｘ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応し、図８のｙ軸は図３（Ａ）の平面図におけるｙ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応している。シミュレーションの条件として、直方体形状のＬＥＤ１の長手（Ｘ）方向の長さを４ｍｍ、短手（Ｙ）方向の長さを２ｍｍ、Ｚ方向の厚み（封止材５上面とパッケージ２下面との間の距離）を２ｍｍ、焦点Ｆと頂点Ｔとの間の距離を１．５ｍｍとした。また、直方体形状のＬＥＤチップ４の長手（Ｘ）方向の長さを０．３２ｍｍ、短手（Ｙ）方向の長さを０．１６ｍｍ、Ｚ方向の厚みを０．３２ｍｍとした。
【００５２】
図８に示すように、ＬＥＤ１からの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向の双方ともに、半値全幅１６度以内の高い指向性を持つことが確認された。このことから、ＬＥＤ１からの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向に限らず、全ての方位角において高い指向性を持つことが推測される。
【００５３】
図９は、比較例のＬＥＤ２００１のシミュレーション結果を示す図である。なお、比較例のＬＥＤとしては、図２（Ｂ）に示すＬＥＤ１００１Ａ（反射ミラー１００３Ａの平面視の形状が正方形のＬＥＤ）を用いる。図９において、射出光の角度は、ＬＥＤ１００１Ａの中心軸Ｃ方向（光射出面の法線方向）を０度とし、法線方向を基準として光射出面に平行な方向を＋９０度および−９０度とした。図９のｘ軸は図２（Ｂ）の斜視図におけるｘ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応し、図９のｙ軸は図２（Ｂ）の斜視図におけるｙ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応している。シミュレーションの条件として、ＬＥＤ１００１ＡのＸ方向の長さを４ｍｍ、Ｙ方向の長さを４ｍｍ、Ｚ方向の厚み（封止材上面とパッケージ下面との間の距離）を２ｍｍ、焦点Ｆと頂点Ｔとの間の距離を１．５ｍｍとした。また、立方体形状のＬＥＤチップ１００４の一辺の長さを０．３２ｍｍとした。
【００５４】
図９に示すように、ＬＥＤ１００１Ａからの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向の双方ともに、半値全幅１６度以内の高い指向性を持つことが確認された。
【００５５】
以上のことから、本実施形態に示すような中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラーが平面Ｓで切断された形状の反射ミラー３を有するＬＥＤ１であっても、比較例に示すような平面Ｓで切断する前の形状の反射ミラー１００３Ａを有するＬＥＤ１００１Ａと同等な高い指向性を得ることができることが確認された。
【００５６】
なお、本実施形態においては、反射ミラー３を平面Ｓで切断する前の凹面ミラーの形状が放物面ミラーであると説明したが、これに限らない。例えば、本実施形態で用いることが可能な凹面ミラーの形状は、放物面を含む概念として円錐曲面ということができる。円錐曲面の頂点を通る断面の形状を示す曲線は二次曲線と呼ばれ、円錐を任意の平面で切り取った断面から得られる曲線である。二次曲線は下記の（１）式、（２）式で表すことができる。
【００５７】
【数１】
2014197567.tif 000003
【００５８】
【数２】
2014197567.tif 000004
【００５９】
（１）式、（２）式におけるコーニック係数ｋの値によって二次曲線は形を変える。二次曲線は、例えばｋ＝０のときに円となり、−１＜ｋ＜０のときに楕円曲線となり、ｋ＝−１のときに放物線となり、ｋ＜−１のときに双曲線となる。二次曲線の形状の例を図１０に示す。図１０において、破線が双曲線を示し、太い実線が放物線を示し、１点鎖線が楕円曲線（短軸）を示し、細い実線が円を示し、二点鎖線が楕円（長軸）を示している。なお、複数の二次曲線において曲率は同じである。本実施形態では、反射ミラー３を平面Ｓで切断する前の凹面ミラーとして、これらの二次曲線を断面形状とする凹面ミラーを用いることもできる。
【００６０】
[第２実施形態]
図１１は、本発明の第２実施形態のＬＥＤ１Ａを示す斜視図である。図１２は、本実施形態のＬＥＤ１Ａの模式図であり、図１２（Ａ）は平面図、図１２（Ｂ）は側面図である。
【００６１】
本実施形態のＬＥＤ１Ａの基本構成は第１実施形態と同様であり、切断面の数が第１実施形態と異なるのみである。そのため、本実施形態ではＬＥＤ１Ａの基本構成の説明は省略する。
【００６２】
本実施形態のＬＥＤ１Ａは、図１１および図１２に示すように、パッケージ２Ａと、反射ミラー３Ａと、ＬＥＤチップ４Ａと、封止材５Ａと、を備えている。パッケージ２Ａの上面に、内壁面が放物面形状となった凹部６Ａが形成されている。図１２（Ａ）に示すように、パッケージ２Ａを光射出側から見ると、パッケージ２Ａの外形形状は正方形である。
【００６３】
第１実施形態では、反射ミラー３が、中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラーが当該放物面ミラーの焦点Ｆと頂点Ｔとを含む１つの平面Ｓで切断された形状を有していた。これに対して、本実施形態では、反射ミラー３Ａが、図１２（Ａ）に示すように、中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラーが当該放物面ミラーの焦点Ｆと頂点Ｔとを含む第１の平面ＳＡ１と当該第１の平面ＳＡ１に直交する第２の平面ＳＡ２とで切断された形状を有している。
【００６４】
本実施形態においても、輝度分布の均一化を図ることが可能となる。また、指向性の高い光を得ることが可能なＬＥＤ１Ａを実現できる。
【００６５】
本発明者らは、本実施形態のＬＥＤ１Ａの効果を実証するため、シミュレーションによりＬＥＤ１Ａから射出される光の角度−輝度プロファイルを求めた。ただし、ＬＥＤ１Ａは面光源として定義しており、封止材５Ａの上面が光射出面となっている。
図１３は、本実施形態のＬＥＤ１Ａのシミュレーション結果を示す図である。射出光の角度は、ＬＥＤ１Ａの中心軸Ｃ方向（光射出面の法線方向）を０度とし、法線方向を基準として光射出面に平行な方向を＋９０度および−９０度とした。図１３のｘ軸は図１２（Ａ）の平面図におけるｘ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応し、図１３のｙ軸は図１２（Ａ）の平面図におけるｙ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応している。シミュレーションの条件として、立方体形状のＬＥＤ１Ａの一辺の長さを２ｍｍ、焦点Ｆと頂点Ｔとの間の距離を１．５ｍｍとした。また、ＬＥＤチップ４ＡのＸ方向の長さを０．１６ｍｍ、Ｙ方向の長さを０．１６ｍｍ、Ｚ方向の厚みを０．３２ｍｍとした。
【００６６】
図１３に示すように、ＬＥＤ１Ａからの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向の双方ともに、半値全幅１６度以内の高い指向性を持つことが確認された。このことから、ＬＥＤ１Ａからの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向に限らず、全ての方位角において高い指向性を持つことが推測される。
【００６７】
以上のことから、本実施形態に示すような中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラーが互いに直交する２つの平面ＳＡ１，ＳＡ２で切断された形状の反射ミラー３Ａを有するＬＥＤ１Ａであっても、比較例に示すような平面Ｓで切断する前の形状の反射ミラー１００３Ａを有するＬＥＤ１００１Ａと同等な高い指向性を得ることができることが確認された。
【００６８】
[第３実施形態]
図１４は、図１２（Ａ）に対応した、本発明の第３実施形態のＬＥＤ１Ｂを示す平面図である。
【００６９】
本実施形態のＬＥＤ１Ｂの基本構成は第２実施形態と同様であり、中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラーを切断する２つの平面の角度が第２実施形態と異なるのみである。そのため、本実施形態ではＬＥＤ１Ｂの基本構成の説明は省略する。
【００７０】
第２実施形態では、反射ミラー３Ａが、中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラーが互いに直交する２つの平面ＳＡ１，ＳＡ２で切断された形状を有していた。これに対して、本実施形態では、反射ミラー３Ｂが、図１４に示すように、中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラーが互いに交差する２つの平面ＳＢ１，ＳＢ２で切断された形状を有している。本実施形態では第１の平面ＳＢ１と第２の平面ＳＢ２とのなす角度θが９０度未満の角度となっている。
【００７１】
本実施形態においても、輝度分布の均一化を図ることが可能となる。また、指向性の高い光を得ることが可能なＬＥＤ１Ｂを実現できる。
【００７２】
なお、本実施形態においては、反射ミラー３Ｂの切断面となる第１の平面ＳＢ１と第２の平面ＳＢ２とのなす角度θが９０度未満の角度となっている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第１の平面ＳＢ１と第２の平面ＳＢ２とのなす角度θが９０度より大きくなっていてもよい。すなわち、第１の平面ＳＢ１と第２の平面ＳＢ２とのなす角度θが少なくとも９０度以外の角度となっていればよい。
【００７３】
[第４実施形態]
図１５は、本発明の第４実施形態のＬＥＤ１Ｃを示す斜視図である。図１６は、本実施形態のＬＥＤ１Ｃの作製方法を示す図である。
【００７４】
本実施形態のＬＥＤ１Ｃの基本構成は第２実施形態と同様であり、反射ミラー３Ｃの平面視の形状が第２実施形態と異なるのみである。そのため、本実施形態ではＬＥＤ１Ｃの基本構成の説明は省略する。
【００７５】
図１６（Ａ）は、本実施形態のＬＥＤ１Ｃが切断される前のもとのＬＥＤ３００１を示した斜視図である。図１６（Ａ）に示すように、切断前のＬＥＤ３００１は、パッケージ３００２と、反射ミラー３００３と、ＬＥＤチップ３００４と、封止材３００５と、を備えている。反射ミラー３００３の形状は、図１６（Ａ）に示す中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラー（凹面ミラー）である。反射ミラー３００３の形状は上方（Ｚ方向）から見ると円形である。切断前のＬＥＤ３００１からは上方（Ｚ方向）から見て円形の光が射出される。当該ＬＥＤ３００１では、立方体形状のパッケージ３００２の一部（中心部分）に平面視円形の反射ミラー３００３が形成されている。そのため、反射ミラー３００３の外側のパッケージ３００２の端部において光が照射されない部分が生じる。
【００７６】
図１６（Ｂ）は、ＬＥＤ３００１を、平面視円形の反射ミラー３００３よりも小さい正六角形の６辺で切断したＬＥＤ３００１Ａを示した斜視図である。図１６（Ｂ）に示すように、当該６辺で切断したＬＥＤ３００１Ａは、パッケージ３００２Ａと、反射ミラー３００３Ａと、ＬＥＤチップ３００４と、封止材３００５Ａと、を備えている。反射ミラー３００３Ａの形状は、図１６（Ｂ）に示す中心軸Ｃを中心とした回転対称形の放物面ミラー（凹面ミラー）である。反射ミラー３００３Ａの形状は上方（Ｚ方向）から見ると正六角形である。このように、切断前のＬＥＤ３００１を平面視円形の反射ミラー１００３よりも小さい正六角形の６辺で切断することによって、パッケージ３００２Ａの反射ミラー３００３Ａと平面視重ならない部分が切り落とされる。そのため、当該６辺で切断後のＬＥＤ３００１Ａにおいては、切断前のパッケージ３００２の端部に相当する部分がない。よって、光が照射されない部分が生じない。
なお、本実施形態では、ＬＥＤ３００１を、平面視円形の反射ミラー３００３よりも小さい正六角形の６辺で切断したＬＥＤ３００１Ａを示したが、これに限らない。例えば、ＬＥＤ３００１を、平面視円形の反射ミラー３００３に内接する正六角形の６辺で切断したＬＥＤにおいても本発明を適用することができる。
【００７７】
図１６（Ｃ）は、ＬＥＤ３００１Ａを、凹面ミラー３００３Ａの焦点Ｆと頂点Ｔとを含み正六角形の頂点を通る平面ＳＣ１と、当該平面ＳＣ１に直交する平面ＳＣ２（凹面ミラー３００３Ａの焦点Ｆと頂点Ｔとを含み正六角形の１辺の中点を通る平面）と、で切断した形状を示した斜視図である。図１６（Ｃ）に示すように、ＬＥＤ３００１Ａが当該平面ＳＣ１とＳＣ２とで切断されることにより、図１５に示すＬＥＤ１Ｃが得られる。
【００７８】
本実施形態のＬＥＤ１Ｃは、図１５に示すように、パッケージ２Ｃと、反射ミラー３Ｃと、ＬＥＤチップ４Ｃと、封止材５Ｃと、を備えている。パッケージ２Ｃの上面に、内壁面が放物面形状となった凹部６Ｃが形成されている。
【００７９】
第２実施形態では、反射ミラー３Ａの平面視の形状が正方形であった。これに対して、本実施形態では、反射ミラー３Ｃが、中心軸Ｃを中心とした回転対称形の平面視正六角形の放物面ミラーが当該放物面ミラーの焦点Ｆと頂点Ｔとを含む第１の平面ＳＣ１と当該第１の平面に直交する第２の平面ＳＣ２とで切断された形状を有している。
【００８０】
本実施形態においても、指向性の高い光を得ることが可能なＬＥＤ１Ｃを実現できる。
【００８１】
本発明者らは、本実施形態のＬＥＤ１Ｃの効果を実証するため、シミュレーションによりＬＥＤ１Ｃから射出される光の角度−輝度プロファイルを求めた。ただし、ＬＥＤ１Ｃは面光源として定義しており、封止材５Ｃの上面が光射出面となっている。
【００８２】
図１７は、本実施形態のＬＥＤ１Ｃのシミュレーション結果を示す図である。射出光の角度は、ＬＥＤ１Ｃの中心軸Ｃ方向（光射出面の法線方向）を０度とし、法線方向を基準として光射出面に平行な方向を＋９０度および−９０度とした。図１７のｘ軸は図１５の斜視図におけるｘ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応し、図１７のｙ軸は図１５の斜視図におけるｙ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応している。シミュレーションの条件として、ＬＥＤ１Ｃの厚みを１．７ｍｍ、焦点Ｆと頂点Ｔとの間の距離を１．５ｍｍとした。また、ＬＥＤチップ４ＣのＸ方向の長さを０．１６ｍｍ、Ｙ方向の長さを０．１６ｍｍ、Ｚ方向の厚みを０．３２ｍｍとした。
【００８３】
図１７に示すように、ＬＥＤ１Ｃからの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向の双方ともに、半値全幅６度以内の高い指向性を持つことが確認された。このことから、ＬＥＤ１Ｃからの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向に限らず、全ての方位角において高い指向性を持つことが推測される。
【００８４】
図１８は、比較例のＬＥＤ３００１Ａのシミュレーション結果を示す図である。なお、比較例のＬＥＤ３００１Ａとしては、図１６（Ｂ）に示すＬＥＤ３００１Ａ（反射１００３Ａの平面視の形状が正六角形のＬＥＤ）を用いる。図１８において、射出光の角度は、ＬＥＤ３００１Ａの中心軸Ｃ方向（光射出面の法線方向）を０度とし、法線方向を基準として光射出面に平行な方向を＋９０度および−９０度とした。図１８のｘ軸は図１６（Ｂ）の斜視図におけるｘ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応し、図１８のｙ軸は図１６（Ｂ）の斜視図におけるｙ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応している。シミュレーションの条件として、六角柱形状のＬＥＤ３００１Ａの六角形の一辺の長さを２．８ｍｍ、Ｚ方向の厚み（封止材上面とパッケージ下面との間の距離）を１．７ｍｍ、焦点Ｆと頂点Ｔとの間の距離を１．５ｍｍとした。また、立方体形状のＬＥＤチップ３００４の一辺の長さを０．３２ｍｍとした。
【００８５】
図１８に示すように、ＬＥＤ３００１Ａからの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向の双方ともに、半値全幅６度以内の高い指向性を持つことが確認された。
【００８６】
以上のことから、本実施形態に示すような中心軸Ｃを中心とした回転対称形の平面視正六角形の放物面ミラーが当該放物面ミラーの焦点Ｆと頂点Ｔとを含む第１の平面と当該第１の平面に直交する第２の平面とで切断された形状の反射ミラー３Ｃを有するＬＥＤ１Ｃであっても、比較例に示すような反射ミラー３００３Ａの平面視の形状が正六角形であるＬＥＤ３００１Ａと同等な高い指向性を得ることができることが確認された。
【００８７】
[第５実施形態]
本実施形態では、例えば液晶表示装置のバックライトとして用いて好適な面光源装置の一例を示す。
図１９は、本発明の第５実施形態の面光源装置１０Ａ１を示す図であり、図１９（Ａ）は斜視図、図１９（Ｂ）は平面図である。
【００８８】
本実施形態の面光源装置１０Ａは、複数のＬＥＤ１１Ａａと、透明板１７と、を備えている。
【００８９】
透明板１７は、例えばアクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂からなる板体である。図１９（Ａ）に示すように、透明板１７の６つの面のうち、互いに対向する２つの主面１７ａ，１７ｂは平行である。透明板１７の一つの主面（平面領域）１７ｂには、複数のＬＥＤ１１Ａａが配置されている。なお、本実施形態では平面領域として透明板の一面１７ｂを挙げて説明しているが、これに限らない。例えば、透明板が設けられていない構成（所定の平面領域に複数のＬＥＤ１１Ａａが配置された構成）であってもよい。
【００９０】
透明板１７の主面１７ｂは、当該主面１７ｂの法線方向から見て矩形状になっている。透明板１７の主面１７ｂには、放物面ミラーの平面視の形状が正六角形の反射ミラーを有するＬＥＤ１１Ａａが正六角形の辺どうしが接するように密着して配置されている。本実施形態においては、ＬＥＤ１１Ａａが１２個配置されている。
【００９１】
本実施形態においては輝度分布の均一化を図ることが可能な面光源装置１０Ａ１を実現できる。
【００９２】
なお、本実施形態においては、反射ミラーの平面視形状が正六角形である例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、反射ミラーの平面視形状が三角形、四角形、五角形、及び７角形以上の多角形であってもよい。
【００９３】
ここで、比較例の面光源装置１０１０として放物面ミラーの平面視の形状が正六角形の反射ミラーを有するＬＥＤ１０１１が隙間を有して配置されている構成を考える。
図２０は、図１９（Ｂ）に対応した、比較例の面光源装置１０１０を示す平面図である。
【００９４】
比較例の面光源装置１０１０のＬＥＤ１０１１が隙間を有して配置されている構成であると、図２０に示すように、当該隙間部分は光が照射されない部分となる。そのため、輝度分布の均一化を図ることができない。
【００９５】
[第５実施形態の第１変形例]
図２１は、本発明の第５実施形態の面光源装置の第１変形例を示す図であり、図２１（Ａ）は斜視図、図２１（Ｂ）は平面図である。
【００９６】
本変形例の面光源装置１１０Ａの基本構成は第５実施形態と同様であり、透明板が設けられていない点が第５実施形態と異なるのみである。そのため、本変形例では面光源装置１１０Ａの基本構成の説明は省略する。
【００９７】
本変形例の面光源装置１１０Ａは、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、複数のＬＥＤ１１Ａａを備えている。複数のＬＥＤ１１Ａａは、所定の平面領域１１０ＳＡに配置されている。
【００９８】
本変形例においても輝度分布の均一化を図ることが可能な面光源装置１１０Ａを実現できる。さらに、透明板を必要としないため、部品点数を少なくし簡素な構成とすることができる。
【００９９】
[第５実施形態の第２変形例]
【０１００】
本変形例の面光源装置１１０Ｂの基本構成は第５実施形態と同様であり、透明板１１７に透明な配線が形成されている点が第５実施形態と異なるのみである。そのため、本変形例では面光源装置１１０Ｂの基本構成の説明は省略する。
【０１０１】
本変形例の面光源装置１１０Ｂは、図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、複数のＬＥＤ１１Ａａと、透明板１１７と、を備えている。透明板１１７の一つの主面（平面領域）１１７ｂには、透明導電膜からなる配線１１８が形成されている。すなわち、本変形例の面光源装置１１０Ｂは、透明基板１１７にＬＥＤ１１Ａａを構成するＬＥＤチップを駆動するための配線１１８が引き回された構成となっている。
【０１０２】
本変形例においても輝度分布の均一化を図ることが可能な面光源装置１１０Ｂを実現できる。さらに、透明板１１７にＬＥＤチップを駆動するための配線１１８が形成されているため、配線の引き回しを整然とすることができる。
【０１０３】
[第５実施形態の第３変形例]
【０１０４】
本変形例の面光源装置１１０Ｃの基本構成は第５実施形態と同様であり、透明板１１７にＬＥＤチップを収容するための収容部が形成されている点が第５実施形態と異なるのみである。そのため、本変形例では面光源装置１１０Ｃの基本構成の説明は省略する。
【０１０５】
本変形例の面光源装置１１０Ｃは、図２３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、複数のＬＥＤ１１Ａａと、透明板１２７と、を備えている。透明板１２７の一つの主面（平面領域）１２７ｂの側には、ＬＥＤチップを収容するための収容部１２７ｃが形成されている。本変形例において、収容部１２７ｃは、透明板１２７に形成された窪みである。すなわち、本変形例の面光源装置１１０Ｃは、透明基板１２７に形成された窪み１２７ｃにＬＥＤチップが位置決めされている。
【０１０６】
本変形例においても輝度分布の均一化を図ることが可能な面光源装置１１０Ｃを実現できる。さらに、透明基板１２７に窪み１２７ｃが形成されているため、ＬＥＤチップの位置決めが容易となる。
【０１０７】
[第６実施形態]
図２４は、本発明の第６実施形態の面光源装置１０Ａ２を示す図であり、図２４（Ａ）は斜視図、図２４（Ｂ）は平面図である。
【０１０８】
本実施形態の面光源装置１０Ａ２の基本構成は第５実施形態と同様であり、透明板１７の隙間部分にもＬＥＤが配置されている点が第５実施形態と異なるのみである。そのため、本実施形態では面光源装置１０Ａ２の基本構成の説明は省略する。
【０１０９】
本実施形態の面光源装置１０Ａ２は、複数のＬＥＤ１１Ａａ，１１Ａｂ，１１Ａｃと、透明板１７と、を備えている。
【０１１０】
透明板１７の主面１７ｂには、放物面ミラーの平面視の形状が正六角形の非切断ミラーを有する非切断ＬＥＤ１１Ａａと、前記非切断ミラーが当該非切断ミラーの焦点と頂点とを含む１つの平面で切断された形状を有する第１ＬＥＤ１１Ａｂと、前記非切断ミラーが互いに直交する２つの平面で切断された形状を有する第２ＬＥＤ１１Ａｃと、が敷き詰められている。第１ＬＥＤ１１Ａｂは、１つの平面で切断される前のもとの形状が正六角形の非切断ミラーの形状と同一の形状の反射ミラーを有するＬＥＤである。第２ＬＥＤ１１Ａｃは、２つの平面で切断される前のもとの形状が正六角形の非切断ミラーの形状と同一の形状の切断ミラー（反射ミラー）を有するＬＥＤである。なお、本実施形態において、非切断ＬＥＤ１１Ａａは、図１９に示すＬＥＤ１１Ａａに相当し、第２ＬＥＤ１１Ａｃは、図１５に示す第４実施形態のＬＥＤ１Ｃに相当する。
【０１１１】
具体的には、透明板１７の主面１７ｂには、非切断ＬＥＤ１１Ａａが隣り合う非切断ＬＥＤ１１Ａａと密着して配置されている。透明板１７の主面１７ｂの非切断ＬＥＤ１１Ａａが配置されていない部分（透明板１７の主面１７ｂの端部）には、第１ＬＥＤ１１Ａｂおよび第２ＬＥＤ１１Ａｃが非切断ＬＥＤ１１Ａａと密着して配置されている。本実施形態においては、非切断ＬＥＤ１１Ａａが１２、第１ＬＥＤ１１Ａｂが１０、第２ＬＥＤ１１Ａｃが２つ、の計２４のＬＥＤが配置されている。
【０１１２】
本実施形態においても輝度分布の均一化を図ることが可能な面光源装置１０Ａ２を実現できる。さらに、透明板１７の主面１７ｂに隙間が生じないため、ＬＥＤの配置密度を高めることができる。その結果、光の取り出し効率を高めることができる。
【０１１３】
また、非切断ミラーの形状と切断ミラーのもとの形状が同一なので、予め正六角形の非切断パッケージを例えば金型成形で複数作製しておき、そのうち必要な分だけ少なくとも１つの平面で切断して切断されたパッケージに反射膜を蒸着等で成膜することにより本実施形態に係る切断ミラーを作製することができる。つまり、非切断ミラー用の金型とは別に切断ミラー用の金型を準備する必要がなく、少なくとも１つの平面で切断するだけで切断ミラーを作製することができる。よって、面光源装置１０を容易に作製することができる。
【０１１４】
なお、本実施形態においては、非切断ミラーの平面視形状が正六角形である例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、非切断ミラーの平面視形状が三角形、四角形、五角形、及び７角形以上の多角形であってもよい。
【０１１５】
[第７実施形態]
図２５は、本発明の第７実施形態の面光源装置１０Ｂ１を示す平面図である。なお、図２５においては、便宜上、透明板の図示を省略している。
【０１１６】
本実施形態の面光源装置１０Ｂ１の基本構成は第５実施形態と同様であり、反射ミラーの平面視の形状が第５実施形態と異なるのみである。そのため、本実施形態では面光源装置１０Ｂ１の基本構成の説明は省略する。
【０１１７】
本実施形態の面光源装置１０Ｂ１は、複数のＬＥＤ１１Ｂａと、透明板１７と、を備えている。
【０１１８】
第５実施形態では、非切断ミラーの平面視の形状が正六角形であった。これに対して、本実施形態では、非切断ミラーの平面視の形状が円形である。
【０１１９】
透明板１７の主面１７ｂには、放物面ミラーの平面視の形状が円形の反射ミラーを有するＬＥＤ１１Ｂａが敷き詰められている。具体的には、透明板１７の主面１７ｂには、ＬＥＤ１１Ｂａが隣り合うＬＥＤ１１Ｂａと接して配置されている。本実施形態においては、ＬＥＤ１１Ｂａが１８個配置されている。
【０１２０】
本実施形態においても輝度分布の均一化を図ることが可能となる。また、指向性の高い光を得ることが可能な面光源装置１０Ｂ１を実現できる。
【０１２１】
なお、本実施形態においては、反射ミラーの平面視形状が円形である例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、反射ミラーの平面視形状が楕円形であってもよい。
【０１２２】
[第８実施形態]
図２６は、本発明の第８実施形態の面光源装置１０Ｂ２を示す平面図である。なお、図２６においては、便宜上、透明板の図示を省略している。
【０１２３】
本実施形態の面光源装置１０Ｂ２の基本構成は第７実施形態と同様であり、透明板１７の隙間部分にもＬＥＤが配置されている点が第７実施形態と異なるのみである。そのため、本実施形態では面光源装置１０Ｂ２の基本構成の説明は省略する。
【０１２４】
本実施形態の面光源装置１０Ｂ２は、複数のＬＥＤ１１Ｂａ，１１Ｂｂ，１１Ｂｃと、透明板１７と、を備えている。
【０１２５】
透明板１７の主面１７ｂには、放物面ミラーの平面視の形状が円形の非切断ミラーを有する非切断ＬＥＤ１１Ｂａと、前記非切断ミラーが当該非切断ミラーの焦点と頂点とを含む１つの平面で切断された形状を有する第１ＬＥＤ１１Ｂｂと、前記非切断ミラーが互いに直交する２つの平面で切断された形状を有する第２ＬＥＤ１１Ｂｃと、が敷き詰められている。第１ＬＥＤ１１Ｂｂは、１つの平面で切断される前のもとの形状が円形の非切断ミラーの形状と同一の形状の反射ミラーを有するＬＥＤである。第２ＬＥＤ１１Ｂｃは、２つの平面で切断される前のもとの形状が円形の非切断ミラーの形状と同一の形状の反射ミラーを有するＬＥＤである。
【０１２６】
具体的には、透明板１７の主面１７ｂには、非切断ＬＥＤ１１Ｂａが隣り合う非切断ＬＥＤ１１Ｂａと接して配置されている。非切断ＬＥＤ１１Ｂａは、隣の列の非切断ＬＥＤ１１Ｂａと半ピッチだけずれた状態で配置されている。透明板１７の主面１７ｂの非切断ＬＥＤ１１Ｂａが配置されていない部分（透明板１７の主面１７ｂの端部）には、第１ＬＥＤ１１Ｂｂおよび第２ＬＥＤ１１Ｂｃが非切断ＬＥＤ１１Ｂａと接して配置されている。本実施形態においては、非切断ＬＥＤ１１Ｂａが１８、第１ＬＥＤ１１Ｂｂが１０、第２ＬＥＤ１１Ｂｃが４つ、の計３２のＬＥＤが配置されている。
【０１２７】
本実施形態においても輝度分布の均一化を図ることが可能となる。また、指向性の高い光を得ることが可能な面光源装置１０Ｂ２を実現できる。さらに、透明板１７の主面１７ｂの端部の隙間を小さくすることができるため、ＬＥＤの配置密度を高めることができる。その結果、光の取り出し効率を高めることができる。
【０１２８】
また、非切断ミラーの形状と切断ミラーのもとの形状が同一なので、予め正六角形の非切断ミラーを例えば金型成形で複数作製しておき、そのうち必要な分だけ少なくとも１つの平面で切断することにより本実施形態に係る切断ミラーを作製することができる。つまり、非切断ミラー用の金型とは別に切断ミラー用の金型を準備する必要がなく、少なくとも１つの平面で切断するだけで切断ミラーを作製することができる。よって、面光源装置１０Ａを容易に作製することができる。
【０１２９】
なお、本実施形態においては、透明板１７の主面１７ｂの端部に隙間に配置するＬＥＤのもとの形状を円形の非切断ミラーの形状と同一の円形とした例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、透明板１７の主面１７ｂの端部に隙間に配置するＬＥＤのもとの形状を正六角形などの多角形にしてもよいし、楕円形にしてもよい。
【０１３０】
このような構成においても、輝度分布の均一化を図るとともに、指向性の高い光を得ることが可能な面光源装置を実現できる。
【０１３１】
なお、本実施形態においては、非切断ミラーの平面視形状が円形である例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、非切断ミラーの平面視形状が楕円形であってもよい。
【０１３２】
[第９実施形態]
図２７は、本発明の第９実施形態の面光源装置１０Ｃの作用を説明するための平面図であり、図２７（Ａ）は第９実施形態の面光源装置１０Ｃを示す平面図、図２７（Ｂ）は第９実施形態の第１変形例の面光源装置１０Ｄを示す平面図、図２７（Ｃ）は比較例の面光源装置２０１０を示す平面図である。なお、図２７においては、便宜上、透明板の図示を省略している。
【０１３３】
図２７（Ａ）に示すように、本実施形態の面光源装置１０Ｃの基本構成は第５実施形態と同様であり、反射ミラーの平面視の形状が第５実施形態と異なるのみである。そのため、本実施形態では面光源装置１０Ｃの基本構成の説明は省略する。
【０１３４】
本実施形態の面光源装置１０Ｃは、複数のＬＥＤ１１Ｃと、透明板１７と、を備えている。
【０１３５】
透明板１７の主面１７ｂには、放物面ミラーの平面視の形状が正方形のＬＥＤ１１Ｃが敷き詰められている。なお、本実施形態において、ＬＥＤ１１Ｃは、図２（Ｂ）に示すＬＥＤ１００１Ａに相当に相当する。
【０１３６】
具体的には、透明板１７の主面の大きさに対して平面視の形状が正方形のＬＥＤ１１Ｃの大きさを調整することで、非照射部を無くしている。透明板１７の主面１７ｂには、ＬＥＤ１１Ｃが隣り合うＬＥＤＣと密着して配置されている。本実施形態においては、計３５のＬＥＤ１１Ｃが配置されている。
【０１３７】
本実施形態においても輝度分布の均一化を図ることが可能な面光源装置１０Ｃを実現できる。さらに、透明板１７の主面１７ｂに隙間が生じないため、ＬＥＤの配置密度を高めることができる。その結果、光の取り出し効率を高めることができる。
【０１３８】
図２７（Ｂ）に示すように、本実施形態の第１変形例の面光源装置１０Ｄは、複数のＬＥＤ１１Ｄａ，１１Ｄｂと、透明板１７と、を備えている。
【０１３９】
透明板１７の主面１７ｂには、放物面ミラーの平面視の形状が正方形の非切断ミラーを有する非切断ＬＥＤ１１Ｄａと、前記非切断ミラーが当該非切断ミラーの焦点と頂点とを含む１つの平面で切断された形状を有する切断ＬＥＤ１１Ｄｂと、が敷き詰められている。切断ＬＥＤ１１Ｄｂは、１つの平面で切断される前のもとの形状が正方形の非切断ミラーの形状と同一の形状の反射ミラーを有するＬＥＤである。なお、本実施形態において、非切断ＬＥＤ１１Ｄａは、図２（Ｂ）に示すＬＥＤ１００１Ａに相当し、切断ＬＥＤ１１Ｄｂは、図１に示す第１実施形態のＬＥＤ１に相当する。
【０１４０】
具体的には、透明板１７の主面１７ｂには、非切断ＬＥＤ１１Ｄａが隣り合う非切断ＬＥＤ１１Ｄａと密着して配置されている。透明板１７の主面１７ｂの非切断ＬＥＤ１１Ｄａが配置されていない部分（透明板１７の主面１７ｂの下端部）には、切断ＬＥＤ１１Ｄｂが非切断ＬＥＤ１１Ｄａと密着して配置されている。本実施形態においては、非切断ＬＥＤ１１Ｄａが１５、切断ＬＥＤ１１Ｄｂが５つ、の計２０のＬＥＤが配置されている。
【０１４１】
本実施形態においても輝度分布の均一化を図ることが可能な面光源装置１０Ｄを実現できる。さらに、透明板１７の主面１７ｂに隙間が生じないため、ＬＥＤの配置密度を高めることができる。その結果、光の取り出し効率を高めることができる。
【０１４２】
また、非切断ミラーの形状と切断ミラーのもとの形状が同一なので、予め正方形の非切断パッケージを例えば金型成形で複数作製しておき、そのうち必要な分だけ少なくとも１つの平面で切断して切断されたパッケージに反射膜を蒸着等で成膜することにより本実施形態に係る切断ミラーを作製することができる。つまり、非切断ミラー用の金型とは別に切断ミラー用の金型を準備する必要がなく、少なくとも１つの平面で切断するだけで切断ミラーを作製することができる。よって、面光源装置１０Ｄを容易に作製することができる。
【０１４３】
ここで、比較例の面光源装置２０１０として放物面ミラーの平面視の形状が正方形の反射ミラーを有するＬＥＤ２０１１が隙間を有して配置されている構成を考える。
【０１４４】
比較例の面光源装置２０１０は、図２７（Ｃ）に示すように、放物面ミラーの平面視の形状が正方形の反射ミラーを有するＬＥＤ２０１１が透明板１７の主面１７ｂの上端部に接して配置されているものの、透明板１７の主面１７ｂの下端部にはＬＥＤ２０１１が配置されていない領域があり隙間が生じている。このように、比較例の面光源装置２０１０のＬＥＤ２０１１が隙間を有して配置されている構成であると、当該隙間部分は光が照射されない部分となる。そのため、輝度分布の均一化を図ることができない。
【０１４５】
[第１０実施形態]
図２８は、本実施形態の面光源装置２０を示す斜視図である。図２９（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態の面光源装置２０において各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣから光が射出する原理を説明するための図であり、図２９（Ａ）は第１光取出領域ＲＡから光が射出する場合、図２９（Ｂ）は第２光取出領域ＲＢから光が射出する場合、図２９（Ｃ）は第３光取出領域ＲＣから光が射出する場合、をそれぞれ示している。
【０１４６】
本実施形態の面光源装置２０は、導光体２７の全面から光が均一に射出される訳ではなく、全面を複数個（本実施形態では９個）に分割した光取出領域毎に、射出される光の量を制御できるようになっている。すなわち、本実施形態の面光源装置２０は複数の光取出領域の各々が調光機能を有しており、面光源装置２０全体として、特定の光取出領域だけ光を射出させたり、射出させなかったりすることができる。あるいは、特定の光取出領域から射出される光の量を他の光取出領域から射出される光の量に対して変化させることができる。
【０１４７】
本実施形態の面光源装置２０は、図２８に示すように、寸法、形状、構成が全て同一の３個のバックライトユニット２４から構成されている。３個のバックライトユニット２４は、導光体２７の３つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが並ぶ方向と直交する方向（ｙ軸方向）に互いに隣接して配置されている。面光源装置２０は、合計９個の光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣを有している。各バックライトユニット２４は照明部２１と導光体２７とから構成されている。
【０１４８】
照明部２１は複数（本実施形態では３個）の上記実施形態に係るＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ（光源）から構成されている。導光体２７は、例えばアクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂からなる平行平板で構成されている。なお、ここでは、面光源装置２０が、導光体が別体とされた３個のバックライトユニット２４から構成されている例を示すが、合計９個の光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣを有する導光体が一体の構造であっても良い。この構造であっても、上述した実施形態に係る指向性の高いＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを用いることで光を射出させる光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣを選択することが可能である。
【０１４９】
導光体２７の１つの端面に、３個のＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが光射出側を導光体２７側に向けて設置されている。導光体２７は、各ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃから射出された光が入射され、その光を内部で全反射させつつ、ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設置された端面側から反対側の端面（−ｘ方向から＋ｘ方向）に向けて伝播させ、その間に外部空間に取り出す機能を有している。また、３個のＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、個々に独立して点灯、消灯が制御でき、さらに射出光量が制御できる構成となっている。なお、図２８では図示を省略したが、面光源装置２０には、ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが実装されるプリント配線板、ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの駆動および制御を担う駆動用ＩＣを含む制御部などが備えられている。
【０１５０】
導光体２７の２つの主面のうち主面２７ａには、複数（本実施形態では３つ）の光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが導光体２７の長手方向（ｘ軸方向）に沿って設けられている。各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣには、導光体２７の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率体２８ａ，２８ｂおよび導光体２７の屈折率と等しい屈折率を有する屈折率体２９と、各低屈折率体２８ａ，２８ｂおよび屈折率体２９から射出された光を散乱させる光散乱体３０と、がこの順に積層されている。なお、以下の説明では、便宜上、各光取出領域を、ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃに近い側から遠い側に向けて、第１光取出領域ＲＡ、第２光取出領域ＲＢ、第３光取出領域ＲＣ、と称する。また、光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣが設けられた導光体２７の主面を第１主面２７ａ、第１主面２７ａの反対側の主面を第２主面２７ｂ、ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設けられた導光体２７の端面を第１端面２７ｃ、第１端面２７ｃの反対側の端面を第２端面２７ｄ、と称する。
【０１５１】
低屈折率体２８ａ，２８ｂは、いずれも導光体２７の屈折率よりも低い屈折率を有し、屈折率体２９は、導光体２７の屈折率と等しい屈折率を有している。低屈折率体２８ａ，２８ｂおよび屈折率体２９はそれぞれ異なる屈折率を有している。また、低屈折率体２８ａ，２８ｂおよび屈折率体２９は、各ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃから射出されて各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに入射される光の伝播方向に沿って（−ｘ方向から＋ｘ方向に向けて）、屈折率が相対的に低いものから屈折率が相対的に高いものの順に配列されている。本実施形態の一例として、導光体２７の屈折率ｎＷＧが１．５であるのに対し、第１光取出領域ＲＡに設けられた第１低屈折率体２８ａの屈折率ｎＡが１．３、第２光取出領域ＲＢに設けられた第２低屈折率体２８ｂの屈折率ｎＢが１．４、第３光取出領域ＲＣに設けられた屈折率体２９の屈折率ｎＣが１．５に設定されている。
【０１５２】
低屈折率体２８ａ，２８ｂおよび屈折率体２９上には光散乱体３０が積層されている。光散乱体３０は、低屈折率体２８ａ，２８ｂおよび屈折率体２９から入射された光を散乱させて面光源装置２０の外部空間に取り出す機能を有している。具体的には、光散乱体３０としては、ベースフィルム上に散乱ビーズ等がコーティングされた市販の光散乱フィルムを使用することができ、低屈折率体２８ａ，２８ｂおよび屈折率体２９上に光散乱フィルムを貼付することで光散乱体３０を形成することができる。本実施形態の光散乱体３０としては、光散乱能の高い光散乱フィルムを用いることが望ましい。
【０１５３】
図２８に示すように、各バックライトユニット２４において、導光体２７の第１端面２７ｃは導光体２７の短手方向（ｙ軸方向）において３つに分割され、第１主面２７ａに対する角度が互いに異なる３つの傾斜面２７ｃ１，２７ｃ２，２７ｃ３となっている。これらの傾斜面２７ｃ１，２７ｃ２，２７ｃ３は、例えば第１主面２７ａと端面とのなす角度が直角となった導光体を用意しておき、その端面を、３つに分割した領域毎に第１主面２７ａに対して異なる角度をなすように斜めに研削する等の方法で形成できる。そして、各傾斜面２７ｃ１，２７ｃ２，２７ｃ３の略中央に、ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが１個ずつ光学接着剤を介して固定されている。したがって、第１端面２７ｃの全体では、３個のＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが導光体２７の短手方向に並べられている。
【０１５４】
なお、以下の説明では、便宜上、第１端面２７ｃの３つの傾斜面２７ｃ１，２７ｃ２，２７ｃ３のうち、第１主面２７ａに対する角度が最も小さい傾斜面（図２８の右側）を第１入射端面２７ｃ１、第１主面２７ａに対する角度が次に小さい傾斜面（図２８の中央）を第２入射端面２７ｃ２、第１主面２７ａに対する角度が最も大きい傾斜面（図２８の左側）を第３入射端面２７ｃ３、と称する。また、第１入射端面２７ｃ１に設けられたＬＥＤを第１ＬＥＤ２１ａ、第２入射端面２７ｃ２に設けられたＬＥＤを第２ＬＥＤ２１ｂ、第３入射端面２７ｃ３に設けられたＬＥＤを第３ＬＥＤ２１ｃ、と称する。
【０１５５】
図２９（Ａ）は図２８のＡ−Ａ’線に沿う断面図、図２９（Ｂ）は図２８のＢ−Ｂ’線に沿う断面図、図２９（Ｃ）は図２８のＣ−Ｃ’線に沿う断面図、をそれぞれ示している。本実施形態の場合、一例として、図２９（Ａ）に示すように、第１入射端面２７ｃ１と第１主面２７ａとのなす角度βＡが５５°、図２９（Ｂ）に示すように、第２入射端面２７ｃ２と第１主面２７ａとのなす角度βＢが６５°、図２９（Ｃ）に示すように、第３入射端面２７ｃ３と第１主面２７ａとのなす角度βＣが７５°、に設定されている。各ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃは各入射端面２７ｃ１，２７ｃ２，２７ｃ３に対して垂直に光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃが入射するように固定されており、各ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃから射出された光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは、導光体２７の第１主面２７ａと第２主面２７ｂとの間で全反射を繰り返しつつ、第１端面２７ｃ側から第２端面２７ｄ側に向けて伝播される。
【０１５６】
ここで、導光板の厚さ方向の中心を通る仮想水平面に対する光軸のなす角度を伝播角度φと定義すると、図２９（Ａ）に示すように、第１ＬＥＤ２１ａからの光Ｌａの伝播角度φＡは３５°、図２９（Ｂ）に示すように、第２ＬＥＤ２１ｂからの光Ｌｂの伝播角度φＢは２５°、図２９（Ｃ）に示すように、第３ＬＥＤ２１ｃからの光Ｌｃの伝播角度φＣは１５°、となる。よって、各光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは、第１端面２７ｃ側から第２端面２７ｄ側に向けて伝播される間、第１光取出領域ＲＡ、第２光取出領域ＲＢ、第３光取出領域ＲＣの順に、各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに入射する。
【０１５７】
本実施形態の照明部２１は、３個のＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備えており、各ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃからの光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを、各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣから光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを取り出し可能な入射角を含む入射角で各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに入射させる。また、照明部２１は、１つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに対して３種類の異なる入射角θ（θＡ＝５５°、θＢ＝６５°、θＣ＝７５°）で入射させるように、いずれのＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを点灯させるかを切り換えることにより、導光体２７の内部における光の伝播角度φ（φＡ＝３５°、φＢ＝２５°、φＣ＝１５°）を切り換える機能を有している。
【０１５８】
ここで、各ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃからの光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃが、各光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣにおける導光体２７と各低屈折率体２８ａ，２８ｂおよび屈折率体２９との界面に入射する際の臨界角を考慮する。
【０１５９】
第１光取出領域ＲＡでの導光体２７と第１低屈折率体２８ａとの界面は、屈折率ｎＷＧ＝１．５の導光体と屈折率ｎＡ＝１．３の第１低屈折率体２８ａとの界面となるので、Snellの法則より、臨界角γＡは６０．１°となる。したがって、第１光取出領域ＲＡでは、入射角が６０．１°未満で入射した光は界面を透過し、入射角が６０．１°以上で入射した光は界面で全反射する。同様に、第２光取出領域ＲＢでの導光体２７と第２低屈折率体２８ｂとの界面は、屈折率ｎＷＧ＝１．５の導光体２７と屈折率ｎＢ＝１．４の第２低屈折率体２８ｂとの界面となるので、臨界角γＢは６９．０°となる。したがって、第２光取出領域ＲＢでは、入射角が６９．０°未満で入射した光は界面を透過し、入射角が６９．０°以上で入射した光は界面で全反射する。これに対して、第３光取出領域ＲＣでの導光体２７と屈折率体２９との界面は、屈折率ｎＷＧ＝１．５の導光体と屈折率ｎＣ＝１．５の屈折率体２９との界面となるので、全ての入射角において光は界面を透過する。
【０１６０】
このように、本実施形態の３つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに設けられた２つの低屈折率体２８ａ，２８ｂおよび屈折率体２９は、光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣに入射される光の伝播方向に沿って、屈折率が相対的に低いものから屈折率が相対的に高いものの順に配列されている。このような屈折率の違いに基づき、３つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣは、光を外部に取り出し可能な入射角範囲が異なっている。さらに、３つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣは、入射される光の伝播方向に沿って、取り出し可能な入射角範囲が相対的に狭い光取出領域から取り出し可能な入射角範囲が相対的に広い光取出領域（第１光取出領域ＲＡでの取出可能な入射角範囲は６０．１°未満、第２光取出領域ＲＢでの取出可能な入射角範囲は６９．０°未満、第３光取出領域ＲＣでの取出可能な入射角範囲は全角度範囲）の順に配列されている。
【０１６１】
このとき、図２９（Ａ）に示すように、第１入射端面２７ｃ１に固定された第１ＬＥＤ２１ａを点灯させたとすると、第１入射端面２７ｃ１と第１主面２７ａとのなす角度βＡが５５°であり、第１ＬＥＤ２１ａからの光Ｌａは第１入射端面２７ｃ１に対して垂直に入射するため、第１ＬＥＤ２１ａからの光Ｌａの第１主面２７ａに対する入射角θＡは５５°となる。また、本実施形態の導光体２７は平行平板で構成されているため、第１ＬＥＤ２１ａからの光Ｌａが何回全反射を繰り返しても、第１主面２７ａに対する入射角θＡは常に５５°である。第１ＬＥＤ２１ａからの光Ｌａが第１光取出領域ＲＡに到達し、導光体２７と第１低屈折率体２８ａとの界面に対して入射角θＡ＝５５°で入射すると、ここでの臨界角γＡは６０．１°であるから、光Ｌａは導光体２７と第１低屈折率体２８ａとの界面を透過して第１低屈折率体２８ａに入射され、その後、光散乱体３０で散乱して外部に取り出される。このようにして、第１ＬＥＤ２１ａから射出された光Ｌａの略全量を第１光取出領域ＲＡから取り出すことができる。
【０１６２】
次に、図２９（Ｂ）に示すように、第１ＬＥＤ２１ａを消灯させ、第２入射端面２７ｃ２に固定された第２ＬＥＤ２１ｂを点灯させたとすると、第２入射端面２７ｃ２と第１主面２７ａとのなす角度βＢが６５°であり、第２ＬＥＤ２１ｂからの光Ｌｂは第２入射端面２７ｃ２に対して垂直に入射するため、第２ＬＥＤ２１ｂからの光Ｌｂの第１主面２７ａに対する入射角θＢは６５°となる。第２ＬＥＤ２１ｂからの光Ｌｂが第１光取出領域ＲＡに到達し、導光体２７と第１低屈折率体２８ａとの界面に対して入射角θＢ＝６５°で入射すると、ここでの臨界角γＡは６０．１°であるから、光Ｌｂは導光体２７と第１低屈折率体８ａとの界面を透過できず、全反射する。次に、第２ＬＥＤ２１ｂからの光Ｌｂが第２光取出領域ＲＢに到達し、導光体２７と第２低屈折率体２８ｂとの界面に対して入射角θＢ＝６５°で入射すると、ここでの臨界角γＢは６９．０°であるから、光Ｌｂは導光体２７と第２低屈折率体２８ｂとの界面を透過して第２低屈折率体２８ｂに入射され、その後、光散乱体３０から外部に取り出される。このようにして、第２ＬＥＤ２１ｂから射出された光Ｌｂの略全量を第２光取出領域ＲＢから取り出すことができる。
【０１６３】
仮に第１ＬＥＤ２１ａから射出された光Ｌａが第２光取出領域ＲＢに入射したとすると、この場合も入射角が臨界角よりも小さいという条件を満たすため、この光Ｌａを第２光取出領域ＲＢから取り出すことができる。しかしながら、第１ＬＥＤ２１ａから射出された光Ｌａは第２光取出領域ＲＢに到達する前に第１光取出領域ＲＡで略全量が取り出されてしまうため、ほとんど第２光取出領域ＲＢに到達することがない。したがって、実際には第１ＬＥＤ２１ａから射出された光Ｌａが第２光取出領域ＲＢから取り出されることはなく、第２ＬＥＤ２１ｂから射出された光Ｌｂが第２光取出領域ＲＢから取り出されることになる。本実施形態の面光源装置２０は、このような原理に基づいて所定のＬＥＤから射出された光を所定の光取出領域のみから取り出すことができる。
【０１６４】
次に、図２９（Ｃ）に示すように、第２ＬＥＤ２１ｂを消灯させ、第３入射端面２７ｃ３に固定された第３ＬＥＤ２１ｃを点灯させたとすると、第３入射端面２７ｃ３と第１主面２７ａとのなす角度βＣが７５°であり、第３ＬＥＤ２１ｃからの光Ｌｃは第３入射端面２７ｃ３に対して垂直に入射するため、第３ＬＥＤ２１ｃからの光Ｌｃの第１主面２７ａに対する入射角θＣは７５°となる。第２ＬＥＤ２１ｃからの光Ｌｃが第１光取出領域ＲＡもしくは第２光取出領域ＲＢに到達し、導光体２７と第１低屈折率体２８ａもしくは第２低屈折率体２８ｂとの界面に対して入射角θＣ＝７５°で入射すると、この入射角θＣは臨界角γＡおよび臨界角γＢよりも大きいため、光Ｌｃは各界面を透過できず、全反射する。その後、第３ＬＥＤ２１ｃからの光Ｌｃが第３光取出領域ＲＣに到達すると、光Ｌｃは導光体２７と屈折率体２９との界面を透過して屈折率体２９に入射され、その後、光散乱体３０から外部に取り出される。
このようにして、第３ＬＥＤ２１ｃから射出された光Ｌｃの略全量を第３光取出領域ＲＣから取り出すことができる。
【０１６５】
上述したように、本実施形態の面光源装置２０によれば、各バックライトユニット２４の３個のＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうちのいずれのＬＥＤを点灯させるかによって、３つの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣのうちのいずれの光取出領域から光を取り出すか、すなわち、いずれの光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣを発光させるかを適宜選択することができる。また、各ＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃから射出される光の量を制御することにより、選択された光取出領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣから取り出す光の量、すなわち、選択された光取出領域の明るさを調整することができる。
【０１６６】
本実施形態においては、照明部２１において上述した実施形態に係るＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃを採用しているので、導光体２７中を指向性の高い光を導光させることができる。
また、図３０に示すように、導光体２７の厚みを小さくすることができ、面光源装置２０全体として薄型化を図ることができる。
【０１６７】
図３０は、本実施形態の面光源装置２０の作用を説明するための模式図であり、図３０（Ａ）は本実施形態の面光源装置２０の作用を説明するための斜視図、図３０（Ｂ）は比較例の面光源装置１０２０の作用を説明するための斜視図である。
【０１６８】
図３０（Ａ）に示すように、本実施形態の面光源装置２０の導光体の端面には複数の切断ＬＥＤ２１が配置されている。なお、切断ＬＥＤ２１は、図２６に示すＬＥＤ１１Ｂｂに相当する。そのため、導光体の厚みＨ１を切断ＬＥＤ２１の半径（短手方向の長さ）と概ね等しくすることができる。
【０１６９】
図３０（Ｂ）に示すように、比較例の面光源装置１０２０の導光体の端面には複数の非切断ＬＥＤ１０２１が配置されている。なお、非切断ＬＥＤ１０２１は、図２６に示すＬＥＤ１１Ｂａに相当する。そのため、導光体の厚みＨ２は非切断ＬＥＤの直径と概ね等しくなる。
【０１７０】
このように、本実施形態においては、面光源装置２０の導光体の端面に複数の切断ＬＥＤを配置することにより、非切断ＬＥＤを配置した構成に比べて、導光体の厚みを小さくすることができる。よって、面光源装置２０全体として薄型化を図ることができる。
【０１７１】
なお、本実施形態においては、各バックライトユニット２４において、導光体２７の第１端面２７ｃは、第１主面２７ａに対する傾斜角度がそれぞれ異なる第１〜第３入射端面２７ｃ１，２７ｃ２，２７ｃ３とされ、各入射端面２７ｃ１，２７ｃ２，２７ｃ３にＬＥＤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが固定された構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。導光体２７の形状としては、当該導光体２７中を指向性の高い光を導光させることができる形状であれば任意の形状を採用することができる。
【０１７２】
例えば、各バックライトユニット２４における導光体２７の第１端面２７ｃは第１主面２７ａに対して垂直な面とし、第１端面２７ｃには導光体２７の短手方向（ｙ軸方向）に沿って３個のＬＥＤ２７ｃ１，２７ｃ２，２７ｃ３が並ぶように固定されていてもよい。この場合、導光体２７の第２端面２７ｄは導光体２７の短手方向に３つに分割され、第１主面２７ａに対する角度が互いに異なる３つの傾斜面とされる。
【０１７３】
[第１１実施形態]
図３１は、本実施形態の面光源装置４０を示す斜視図である。図３２は本実施形態の面光源装置４０の断面図である。
【０１７４】
本実施形態の面光源装置４０は、図３１に示すように、複数の上記実施形態に係るＬＥＤ４１ａ，４１ｂ（光源）と、導光体４７と、複数の反射部５０と、を備えている。各反射部５０は、ミラーレンズ５１と、光透過部５４と、低屈折率部５５と、から構成されている。導光体４７は、ＬＥＤ４１ａ，４１ｂから射出された光を入射させ、第１主面４７ａと第２主面４７ｂとの間で全反射させつつ内部を伝播させる機能を有する。反射部５０は、導光体４７の内部を伝播する光のうち、第２主面４７ｂから射出される一部の光を反射させて光の進行方向を変え、導光体４７に再度入射させて第１主面４７ａから射出させる機能を有する。なお、図面を見やすくするため、図面では導光体４７上に１４個の反射部５０のみを示しているが、実際にはより多数の反射部５０が設けられている。
【０１７５】
導光体４７は、アクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂からなる板体である。図３１に示すように、導光体４７の６つの面のうち、互いに対向する２つの主面４７ａ，４７ｂは互いに平行である。互いに対向する２つの端面４７ｃ，４７ｄのうち、導光体４７の一つの端面４７ｃは、２つの主面４７ａ，４７ｂに対して斜めにカットされている。
【０１７６】
導光体４７の第１端面４７ｃは導光体の短手方向（ｙ軸方向）において６個に分割され、第２主面４７ｂとのなす先端角β１Ａ、β１Ｂが互いに異なる２種類の傾斜面４７ｃ１，４７ｃ２となっている。傾斜面４７ｃ１，４７ｃ２は、導光体４７の短手方向（ｙ軸方向）に沿って交互に並んでいる。これらの傾斜面４７ｃ１，４７ｃ２は、例えば第２主面と第１端面とのなす角度が直角となった導光体を用意しておき、第１端面を、６個に分割した領域毎に第２主面に対して異なる角度をなすように斜めに研削する等の方法で形成できる。
【０１７７】
各ＬＥＤ４１ａ，４１ｂは、光射出面が導光体４７の端面４７ｃに対向するように配置されている。本実施形態のＬＥＤ４１ａ，４１ｂは上述した実施形態に係るＬＥＤを採用しているため高い指向性を有している。したがって、ＬＥＤ４１ａ，４１ｂは、自身の光射出面に対して略垂直な方向に輝度分布のピークを有する光を射出する。
【０１７８】
各傾斜面４７ｃ１，４７ｃ２の略中央に、ＬＥＤ４１ａ，４１ｂが１個ずつ光学接着剤を介して固定されている。したがって、第１端面４７ｃの全体では、６個のＬＥＤ４１ａ，４１ｂが導光体４７の短手方向に並べられている。また、異なる傾斜面４７ｃ１，４７ｃ２に設置されたＬＥＤ４１ａ，４１ｂ毎に、点灯／消灯が個別に制御できるようになっている。以上の構成により、本実施形態の面光源装置４０は、導光体４７の内部で光を２種類の異なる伝播角度で伝播させることができる。
【０１７９】
導光体４７の２つの主面４７ａ，４７ｂのうち、一方の主面４７ｂには複数の反射部５０が設けられている。図３１に示すように、主面４７ｂの法線方向から見た反射部５０の平面形状は円形である。複数の反射部５０は、主面４７ｂの面内において直交する２つの方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向）に２次元的に配置されている。隣り合う反射部５０の中心間の距離を１ピッチとすると、隣り合う行の複数の反射部５０は、行方向に１／２ピッチずつずれた位置に配置されている。また、導光体４７の他方の主面４７ａは、図３２に示すように、複数の反射部５０で反射した光Ｌを射出させる光射出面となる。以下、反射部５０が設けられていない側の主面４７ａを第１主面と称し、反射部５０が設けられた側の主面４７ｂを第２主面と称する。
【０１８０】
なお、本実施形態において、導光体４７の第１主面４７ａの面内における光の伝播方向をｘ軸方向、光の伝播方向と直交する方向をｙ軸方向、第１主面４７ａと直交する方向（導光体４７の厚み方向）をｚ軸方向、と定義する。したがって、本明細書における「光の伝播方向」とは、図３２に示す導光体４７のｘｚ断面内で光（１点鎖線の矢印Ｌで示す）が反射しつつ伝播する方向を意味するのではなく、導光体４７の第１主面４７ａの法線方向から見て光が伝播する方向（実線の矢印Ｘで示す）を意味する。
【０１８１】
各反射部５０は、図３２に示すように、凸レンズ５２と凹面ミラー５３とからなるミラーレンズ５１と、光透過部５４と、低屈折率部５５と、から構成されている。凸レンズ５２は、例えばアクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂から構成されている。凸レンズ５２は、一方の面５２ａが平面（光射出面）、他方の面５２ｂが放物面（反射面）となったレンズ、いわゆる平凸レンズである。
【０１８２】
凹面ミラー５３は、凸レンズ５２の放物面５２ｂに沿って形成されたアルミニウム等の反射率が高い金属薄膜から構成されている。本実施形態では、ｘｚ平面で切断した凹面ミラー５３のうち、光Ｌが入射する頂部の形状は放物面状であり、側部の形状は円筒状である。このように、凹面ミラー５３のうち、光透過部５４を通して光Ｌが入射する範囲が少なくとも放物面状であれば良いが、凹面ミラー５３の全体が放物面状であっても良い。このように、凹面ミラー５３は、少なくとも一部に放物面を有しているため、焦点Ｐを有している。
【０１８３】
光透過部５４は、アクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂からなる円柱状の部材である。光透過部５４を構成する光透過性樹脂には、導光体４７を構成する光透過性樹脂と同じ種類のものが用いられる。そのため、光透過部５４は、導光体４７の屈折率と等しい屈折率を有している。なお、光透過部５４を構成する光透過性樹脂には、導光体４７を構成する光透過性樹脂と異なる種類のものを用いても良い。光透過部５４は、導光体４７の屈折率よりも高い屈折率を有していても良い。また、光透過部５４を構成する光透過性樹脂は、凸レンズ５２を構成する光透過性樹脂と同じ種類であっても良いし、異なる種類であっても良い。光透過部５４は、凸レンズ５２の屈折率と等しい屈折率を有していても良いし、凸レンズ５２の屈折率よりも高い屈折率を有していても良い。
【０１８４】
光透過部５４は、導光体４７とミラーレンズ５１とを連結するとともに、導光体４７の内部を伝播する光Ｌをミラーレンズ５１に導く機能を有している。ミラーレンズ５１は、凸レンズ５２の平面５２ａ側を導光体４７の第２主面４７ｂに対向させた姿勢で導光体４７に固定されている。図３１に示すように、光透過部５４の直径はミラーレンズ５１の直径に比べて十分に小さく、光透過部５４は、図３２に示すように、凹面ミラー５３の焦点Ｐとその近傍のみに設けられている。凹面ミラー５３の焦点Ｐは、光透過部５４とミラーレンズ５１との界面に位置していることが望ましいが、光透過部５４の内部に位置していても良いし、光透過部５４と導光体４７との界面に位置していても良い。
【０１８５】
凸レンズ５２の平面５ａと導光体４７の第２主面４７ｂとに挟まれた領域のうち、光透過部５４の周囲にあたる部分には低屈折率部５５が設けられている。低屈折率部５５は、ポジ型の紫外線硬化性を有する樹脂から構成されている。低屈折率部５５を構成する紫外線硬化性樹脂は、導光体４７の屈折率よりも低い屈折率を有している。
【０１８６】
各部の屈折率の一例として、導光体４７の屈折率を１．５としたとき、光透過部５４の屈折率を１．５とし、低屈折率部５５の屈折率を１．３とし、凸レンズ５２の屈折率を１．５とする。このとき、各部の構成材料は、導光体４７の構成材料として、例えばアクリル樹脂を挙げることができる。光透過部５４および凸レンズ５２の材料として、クラレ社製のメタクリル樹脂「パラペット（光学グレード）」（登録商標、屈折率：１．４９）の液状体を挙げることができる。低屈折率部５５の材料として、デュポン社製の非晶性フッ素樹脂「ＡＦ１６００」（登録商標、屈折率：１．３）の液状体を挙げることができる。
【０１８７】
なお、以下の説明では、便宜上、第１端面４７ｃの２種類の傾斜面４７ｃ１，４７ｃ２のうち、第２主面４７ｂとのなす先端角が大きい傾斜面（例えば図３１の右から２番目の傾斜面）を第１入射端面４７ｃ１、第２主面４７ｂとのなす先端角が小さい傾斜面（例えば図３１の最も右端の傾斜面）を第２入射端面４７ｃ２、と称する。また、第１入射端面４７ｃ１に設けられたＬＥＤを第１ＬＥＤ４１ａ、第２入射端面４７ｃ２に設けられたＬＥＤを第２ＬＥＤ４１ｂ、と称する。
【０１８８】
図３２（Ａ）は図３１のＤ−Ｄ’線に沿う断面図、図３２（Ｂ）は図３１のＥ−Ｅ’線に沿う断面図、をそれぞれ示している。本実施形態の場合、一例として、図３２（Ａ）に示すように、第１入射端面４７ｃ１と第２主面４７ｂとのなす先端角β１Ａが６５°に設定され、図３２（Ｂ）に示すように、第２入射端面４７ｃ２と第２主面４７ｂとのなす先端角β１Ｂが５５°に設定されている。各ＬＥＤ４１ａ，４１ｂは各入射端面４７ｃ１，４７ｃ２に対して垂直に光Ｌａ，Ｌｂが入射するように固定されている。そのため、各ＬＥＤ４１ａ，４１ｂから射出された光Ｌａ，Ｌｂは、導光体４７の第１主面４７ａと第２主面４７ｂとの間で全反射を繰り返しつつ、第１端面４７ｃ側から第２端面４７ｄ側に向けて伝播される。
【０１８９】
ここで、第１ＬＥＤ４１ａを点灯させ、第２ＬＥＤ４１ｂを消灯させたとする。図３２（Ａ）に示すように、導光体４７の第１主面４７ａおよび第２主面４７ｂに平行な仮想水平面ｘｙに対する光軸のなす角度を伝播角度φ１と定義すると、第１ＬＥＤ４１ａから射出される光の伝播角度φ１Ａは２５°となる。したがって、第１ＬＥＤ４１ａからの光Ｌａは、導光体４７の第１主面４７ａと第２主面４７ｂとの間で全反射を繰り返しながら、伝播角度φ１Ａ＝２５°で進行する。このとき、導光体４７の第２主面４７ｂに対する光Ｌａの入射角θ１Ａは６５°となる。
【０１９０】
導光体４７の屈折率が１．５であるから、導光体４７の第１主面４７ａは屈折率が１．５の物質と屈折率が１．０の空気との界面となる。この場合、スネルの法則より、導光体４７の第１主面４７ａにおける臨界角は約４２°となる。すなわち、導光体４７の第１主面４７ａに対する入射角θ１が４２°以上の光は、導光体４７の第１主面４７ａにおいて全反射する。導光体４７の第２主面４７ｂについても同様である。ただし、導光体４７の第２主面４７ｂのうち、低屈折率部５５が存在する領域は屈折率が１．５の物質と屈折率が１．３の物質との界面となる。この場合、スネルの法則より、導光体４７の第２主面４７ｂと低屈折率部５５との界面における臨界角は約６０．１°となる。すなわち、導光体４７の第２主面４７ｂと低屈折率部５５との界面に対する入射角θが６０．１°以上の光は、導光体４７の第２主面４７ｂにおいて全反射する。
【０１９１】
導光体４７の第２主面４７ｂと低屈折率部５５との界面における臨界角は約６０．１°であるから、導光体４７の第２主面３ｂと低屈折率部５５との界面に対する入射角θが６０．１°以上の光は、導光体４７の第２主面３ｂにおいて全反射する。したがって、第１ＬＥＤ４１ａから射出された光Ｌａは、導光体４７の第２主面４７ｂと低屈折率部５５との界面に到達すると、界面で全反射し、低屈折率部５５に入射されることはない。
【０１９２】
ところが、光Ｌａは、導光体４７と光透過部５４との界面に到達すると、双方の屈折率が等しい導光体４７と光透過部５４との界面では全反射が生じない。したがって、図３２に示すように、光透過部５４に到達した光Ｌａのみが、光透過部５４を透過して、ミラーレンズ５１に入射することができる。この光は、凹面ミラー５３の焦点Ｐおよびその近傍を通っているため、凹面ミラー５３で反射した後、導光体４７の第２主面４７ｂに対して略垂直な方向に進行する。その結果、第１ＬＥＤ４１ａを選択的に点灯させると、導光体４７の第１主面４７ａの法線方向に指向性の高い光を得ることができる。
【０１９３】
逆に、第２ＬＥＤ４１ｂを点灯させ、第１ＬＥＤ４１ａを消灯させたとする。この場合、図３２（Ｂ）に示すように、第２ＬＥＤ４１ｂから射出される光Ｌｂの伝播角度φＢ１は３５°となる。したがって、第２ＬＥＤ４１ｂからの光Ｌｂは、導光体４７の第１主面４７ａと第２主面４７ｂとの間で全反射を繰り返しながら、伝播角度φＢ＝３５°で進行する。このとき、導光体４７の第２主面４７ｂに対する光Ｌｂの入射角θＢ１は５５°となる。
【０１９４】
導光体４７の第２主面４７ｂと低屈折率部５５との界面における臨界角は約６０．１°であるから、第２ＬＥＤ４１ｂから射出された光Ｌｂは、導光体４７の第２主面４７ｂと低屈折率部５５との界面に入射角θＢ＝５５°で入射すると、この界面を透過する。その後、光Ｌｂは、低屈折率部５５を透過して、ミラーレンズ５１に入射し、凹面ミラー５３で反射する。光Ｌｂは、凹面ミラー５３の焦点Ｐから大きく外れた位置を通っているため、凹面ミラー５３で反射した後、導光体４７の第２主面４７ｂに対して垂直でない種々の方向に進行する。その結果、第２ＬＥＤ４１ｂを選択的に点灯させると、指向性の高い光は得られず、広い角度範囲を持った光を得ることができる。
【０１９５】
このように、本実施形態の面光源装置４０によれば、第１ＬＥＤ４１ａ、第２ＬＥＤ４１ｂのいずれを点灯させるかにより、指向性の高い光が得られるモードと広い角度範囲を持った光が得られるモードを切り替えることができる。例えばこの面光源装置４０を液晶表示装置のバックライトとして用いる場合、１人で表示を見るときには、省エネルギー、プライバシー保護等の観点から、指向性の高い光が得られるモードを用いれば良い。また、複数人で表示を見るときには、誰からも表示が見やすいように、広い角度範囲を持った光が得られるモードを用いれば良い。
【０１９６】
また、本実施形態においては、上述した実施形態に係る第１ＬＥＤ４１ａおよび第２ＬＥＤ４１ｂを採用しているので、導光体４７中を指向性の高い光を導光させることができる。また、導光体４７の厚みを小さくすることができ、面光源装置４０全体として薄型化を図ることができる。
【０１９７】
本発明者らは、本実施形態の面光源装置４０の効果を実証するため、シミュレーションにより面光源装置４０から射出される光の角度−輝度プロファイルを求めた。
図３３（Ａ）、（Ｂ）は、そのシミュレーション結果を示す図であり、図３３（Ａ）は第１ＬＥＤ４１ａを点灯させた場合（光の伝播角度φ１Ａ＝２５°）を示し、図３３（Ｂ）は第２ＬＥＤ４１ｂを点灯させた場合（光の伝播角度φ１Ｂ＝３５°）を示す。
【０１９８】
射出光の角度は、導光体の第１主面から見て正面方向、すなわち第１主面の法線方向を０度とし、法線方向を基準として第１主面に平行な方向を＋９０度および−９０度とした。図３３（Ａ）、（Ｂ）のｘ軸は図３１の斜視図におけるｘ軸（光の伝播方向）に対応し、図３３（Ａ）、（Ｂ）のｙ軸は図３１の斜視図におけるｙ軸（光の伝播方向に垂直な方向）に対応している。シミュレーションの条件として、ミラーレンズ５１の直径を１００μｍ、ミラーレンズ５１の放物面の曲率半径を５０μｍ、光透過部５４の円柱体の直径を５μｍ、とした。
【０１９９】
図３３（Ａ）に示すように、第１ＬＥＤ４１ａを点灯させた場合には、導光体４７からの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向で半値全幅１０°以内の高い指向性を持つことが確認された。このことから、導光体４７からの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向に限らず、全ての方位角において高い指向性を持つことが推測される。一方、図３３（Ｂ）に示すように、第２ＬＥＤ４１ｂを点灯させた場合には、導光体４７からの射出光は、ｘ軸方向、ｙ軸方向ともに広い範囲の角度分布を持つことが確認された。
【０２００】
[第１２実施形態]
図３４は本実施形態の液晶表示装置１００の断面図である。
本実施形態の液晶表示装置１００（表示装置）は、図３４に示すように、上述した実施形態に係るバックライト１０２（面光源装置）と第１偏光板１０３と液晶パネル１０４と第２偏光板１０５とを有する液晶表示体１０６（表示体）と、視野角拡大フィルム１０７と、から構成されている。図３４では、液晶パネル１０４を模式的に１枚の板状に図示している。観察者は、視野角拡大フィルム１０７が配置された図３４における液晶表示装置１００の上側から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、視野角拡大フィルム１０７が配置された側を視認側と称し、バックライト１０２が配置された側を背面側と称する。
【０２０１】
本実施形態の液晶表示装置１００においては、バックライト１０２から射出された光を液晶パネル１０４で変調し、変調した光によって所定の画像や文字等を表示する。また、液晶パネル１０４から射出された光が視野角拡大フィルム１０７を透過すると、射出光の角度分布が視野角拡大フィルム１０７に入射する前よりも広がった状態となって光が視野角拡大フィルム１０７から射出される。これにより、観察者は広い視野角を持って表示を視認できる。
【０２０２】
本実施形態では、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明するが、本実施形態に適用可能な液晶パネルはアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限るものではない。本実施形態に適用可能な液晶パネルは、例えば半透過型（透過・反射兼用型）液晶パネルや反射型液晶パネルであっても良く、更には、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。
【０２０３】
図３４に示すように、バックライト１０２は、上記実施形態に係るＬＥＤ１３６と、ＬＥＤ１３６から射出された光の内部反射を利用して液晶パネル１０４に向けて射出させる導光板１３７と、を有している。なお、バックライト１０２は、ＬＥＤが導光体の端面に配置されたエッジライト型でも良く、光源が導光体の直下に配置された直下型でも良い。本実施形態で用いるバックライト１０２には、光の射出方向を制御して指向性を持たせたバックライト、いわゆる指向性バックライトを用いる。
【０２０４】
視野角拡大フィルム１０７は、図３４に示したように、基材１３９が視認側に向くように配置されるため、円錐台状の光拡散部１４０の２つの対向面のうち、面積の小さい方の面が光射出端面となり、面積の大きい方の面が光入射端面となる。また、光拡散部１４０の側面の傾斜角（光射出端面と側面とのなす角）は一例として８０°程度である。ただし、光拡散部１４０の側面の傾斜角度は、視野角拡大フィルム１０７から射出する際に入射光を十分に拡散することが可能な角度であれば、特に限定されない。
【０２０５】
本実施形態によれば、上述した実施形態に係るバックライト１０２を採用しているので、視野角拡大フィルム１０７の光拡散部にコリメートまたは略コリメートした光を入射させることができる。当該光は視野角拡大フィルム１０７により全方位に拡散される。よって、どの方向から見ても色変化の少ない良好な画像を得ることができる。また、バックライト１０２の厚みを小さくすることができ、液晶表示装置１００全体として薄型化を図ることができる。
【０２０６】
[第１３実施形態]
以下、本発明の第１３実施形態の表示装置２００を示す断面図である。
本実施形態の表示装置２００は、図３５に示すように、上記実施形態に係るバックライト２４２（面光源装置）と、液晶素子２４３（光変調素子）、上記実施形態と同様の発光素子２４４と、を備えている。本実施形態の表示装置２００は、赤色光による表示を行う赤色用サブピクセル２４５Ｒ、緑色光による表示を行う緑色用サブピクセル２４５Ｇ、青色光による表示を行う青色用サブピクセル２４５Ｂが隣接して配置されており、これら３つのサブピクセル２４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂにより表示を構成する最小単位である１つのピクセルが構成されている。
【０２０７】
バックライト２４２は、発光素子２４４の蛍光体層２４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂを励起させる励起光Ｌ１を射出するものであり、本実施形態では励起光Ｌ１として紫外光や青色光を射出する。液晶素子２４３は、バックライト２４２から射出された励起光Ｌ１の透過率を上記のサブピクセル２４５Ｒ，２４５Ｇ，２４５Ｂ毎に変調するものである。発光素子２４４には、液晶素子２４３により変調された励起光Ｌ１が入射され、蛍光体層２４６Ｒ，２４６Ｇ，２４６Ｂが励起されて発光した光が外部に射出される。したがって、本実施形態では、図３５に示す表示装置２００の上方側が、使用者が表示を見る視認側となる。
【０２０８】
液晶素子２４３は、第１透明基板２４７と第２透明基板２４８との間に液晶層２４９が挟持された構成となっている。本実施形態の場合、使用者から見て前面側に位置する第２透明基板２４８は、上記実施形態における発光素子の基板を兼ねている。第１透明基板２４７の内面（液晶層２４９側の面）には、サブピクセル毎に第１透明電極２５０が形成され、第１透明電極２５０を覆うように配向膜（図示略）が形成されている。第１透明基板２４７の外面（液晶層側と反対側の面）には第１偏光板２５１が設けられている。第１透明基板２４７には、例えばガラス、石英、プラスチック等からなる励起光を透過し得る基板を用いることができる。第１透明電極２５０には、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性材料が用いられる。第１偏光板２５１には、従来一般の外付けの偏光板を用いることができる。
【０２０９】
一方、第２透明基板２４８の内面（液晶層２４９側の面）には、蛍光体層２４６、第１光吸収層２５９が基板側からこの順に積層されている。蛍光体層２４６を構成する蛍光体材料は、サブピクセル毎に発光波長帯域が異なっている。バックライト２４２からの励起光が紫外光である場合、赤色用サブピクセル２４５Ｒには紫外光を吸収して赤色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層２４６Ｒが設けられ、緑色用サブピクセル２４５Ｇには紫外光を吸収して緑色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層２４６Ｇが設けられ、青色用サブピクセル２４５Ｂには紫外光を吸収して青色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層２４６Ｂが設けられる。
【０２１０】
もしくは、バックライト２４２からの励起光が青色光である場合には、赤色用サブピクセル２４５Ｒ、緑色用サブピクセル２４５Ｇには紫外光を吸収して赤色光、緑色光をそれぞれ発光する蛍光体材料からなる蛍光体層が設けられ、青色用サブピクセル２４５Ｂには、蛍光体層に代えて、励起光である青色光を波長変換することなく拡散させて外部に射出させる光拡散層が設けられる。さらに、第２透明基板２４８の内面には、第１光吸収層２５９を覆うように第２偏光板２５３が形成され、第２偏光板２５３の表面に第２透明電極２５４、配向膜（図示略）が積層されている。第２偏光板２５３は、液晶素子２４３の製造過程で塗布技術等を用いて作り込まれる偏光板であり、いわゆるイン・セル偏光板である。第２透明電極２５４には、第１透明電極２５０と同様、ＩＴＯ等の透明導電性材料が用いられる。
【０２１１】
液晶素子２４３の方式は特に限定されるものではなく、例えばサブピクセル毎に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）等のスイッチング素子を備えたアクティブマトリクス方式を採用しても良いし、ＴＦＴを持たないパッシブマトリクス方式を採用しても良い。また、液晶層２４９のモードも特に限定されるものではなく、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertical Alien）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード等、種々の液晶モードを採用できる。
【０２１２】
第２透明基板２４８の内面側に蛍光体層２４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂ、第１光吸収層５９、第２偏光板２５３、第２透明電極２５４が基板側からこの順に積層されている。さらに、第２透明基板２４８の外面側には第２光吸収層２６０が形成されている。第１光吸収層２５９は、バックライト２４２からの励起光Ｌ１の漏れによるコントラスト低下を抑制するためのものである。第２光吸収層２６０は、外光によるコントラスト低下を抑制するためのものである。第１光吸収層２５９と第２光吸収層２６０とは同じ蛍光体材料により構成されていても良いし、励起光、外光のそれぞれに合わせて異なる蛍光体材料により構成されていても良い。
【０２１３】
本実施形態の表示装置２００によれば、上述した実施形態に係るバックライト２４２を採用しているので、液晶素子２４３にコリメートまたは略コリメートした光を入射させることができる。液晶素子２４３により変調された励起光は蛍光体層２４６で色変換されて外部に等方的に射出される。よって、どの方向から見ても色変化の少ない良好な画像を得ることができる。また、バックライト２４２の厚みを小さくすることができ、表示装置２００全体として薄型化を図ることができる。
【０２１４】
［照明装置の構成例］
以下、照明装置の構成例について、図３６を用いて説明する。
図３６（Ａ）、（Ｂ）は、照明装置の構成例を示す図であって、図３６（Ａ）は平面図、図３６（Ｂ）は図３６（Ａ）のＦ−Ｆ’線に沿う断面図、である。
【０２１５】
図３６（Ａ）に示す照明装置３００では、導光体２７の一面に「ＳＨＡＲＰ」と書かれた文字部３０１が形成されている。文字部３０１に対応して、図３６（Ｂ）に示すように、導光体２７の第１主面２７ａ側に屈折率が１．３の第１低屈折率体２８ａが形成されており、文字部３０１以外の部分には第１低屈折率体２８ａが形成されていない。また、第１低屈折率体２８ａ上には光散乱体３０が積層されている。すなわち、文字部３０１が上記実施形態における光取出領域となっている。
【０２１６】
なお、図３６（Ｂ）では一つの第１端面２７ｃしか図示していないが、実際には紙面の奥行き方向に第１主面２７ａに対する角度が異なる他の一つの第１端面が形成されている。ＬＥＤについても、一つのＬＥＤ２１ａしか図示していないが、実際には紙面の奥行き方向に他の一つのＬＥＤが設置されている。
【０２１７】
この照明装置３００において、導光体２７の第１端面２７ｃに設けられた２つのＬＥＤのうち、いずれのＬＥＤを点灯させるかによって、文字部３０１から光を射出させるか、文字部３０１以外から光を射出させるかを切り換えることができる。したがって、本構成によれば、例えば文字部３０１の点滅が可能なデジタルサイネージとして利用可能な照明装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０２１８】
本発明は、発光素子、面光源装置、表示装置および照明装置の分野に利用することができる。
【符号の説明】
【０２１９】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…ＬＥＤ（発光素子）、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…反射ミラー、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…ＬＥＤチップ（光源）、５Ｒ…反射面、１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ｂ１，１０Ｂ２，２０，４０…面光源装置、１７，２７，４７…導光体、１７ｂ…導光体の主面、２７ｃ，４７ｃ…導光体の端面、２７ｃ１，２７ｃ２，２７ｃ３…傾斜面、１００，２００…表示装置、３００…照明装置、Ｆ…凹面ミラーの焦点、Ｒ…反射面、ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ…光取出領域、Ｓ，ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＢ１，ＳＢ２…平面、Ｔ…凹面ミラーの頂点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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