(57)【要約】【課題】光源からの光を、効率的に光制御部材の内部に入射させ、光制御部材から十分に拡散させた状態で光を出射させることにより、明るく均質な照明光を出射させる。【解決手段】光源としてのＬＥＤ５からの光を、光制御部材６の裏面（６ｃ）側に形成した複数の突起８によって効率的に光制御部材６の内部に入射させる。突起８は、入射を促進させる突起であって、先端部が球面状で且つ他部が錐形状に形成されている。光制御部材６の出射面６ｂ側には、光を法線方向寄りに偏向して出射させる機能を備えた突起１０が形成されている。これにより、光制御部材６から出射する光の輝度を均一化すると共に高輝度化する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入射を促進させる突起であって、先端部が球面状で且つ他部が錐形状の突起が、透光性板状体の少なくとも光が入射する面に複数形成されたことを特徴とする光制御部材。
【請求項２】
前記突起は、高さ寸法が隣り合う前記突起間のピッチ寸法よりも大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光制御部材。
【請求項３】
前記光が入射する面と反対側の表面を粗面にして拡散出射させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光制御部材。
【請求項４】
前記光が入射する面と反対側の表面に光の出射方向を制御させるような突起を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光制御部材。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれかに記載の光制御部材と、この光制御部材の前記光が入射する面側に配置された光源と、を備えたことを特徴とする面光源装置。
【請求項６】
前記請求項１〜４のいずれかに記載の光制御部材と、この光制御部材の前記光が入射する面側に配置された光束制御部材と、この光束制御部材の前記光制御部材に対向する面と反対側の面側に配置される光源と、を備えたことを特徴とする面光源装置。
【請求項７】
前記請求項５又は６に記載の面光源装置と、この面光源装置によって照明される被照明部材と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光の進行を制御する面光源装置用の光制御部材や、液晶表示パネルをその背面側から面状に照明するバックライト等として使用される面光源装置、及びこの面光源装置を照明手段として使用する液晶表示装置等の表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パーソナルコンピュータやテレビジョン等に使用される液晶表示モニタの照明手段として、液晶表示モニタの背面側に面光源装置を配置し、その面光源装置から出射される面状の照明光によって液晶表示モニタを背面側から照明するようにしたものが知られている。
【０００３】
このような照明手段のうち、液晶表示モニタ等の被照明部材の背面側直下に光源を配置する直下型面光源装置は、被照明部材の裏面側に配置された光源の像をぼかすために、拡散性の高い拡散部材を用いるようになっているが、このような構成では被照明部材を照明するための出射光が完全拡散光となってしまうため、出射面に対する法線方向の輝度が低くなる。
【０００４】
このような直下型面光源装置の不具合点を改良するものとして、図２０に示す面光源装置１００が案出された。この図２０に示す面光源装置１００は、光源１０１の背面側に反射部材１０２を配置し、光源１０１からの光や反射部材１０２によって反射された光を拡散シート１０３を介して多角錐群シート１０４に導き、その光の進行方向を多角錐群シート１０４の法線方向寄りに偏向させて（その光の出射角度を狭小化して）、多角錐群シート１０４の法線方向の輝度を低下させないようになっている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、図２１に示す面光源装置１１０は、光源１１１の背面側に反射部材１１２を配置し、この光源１１１からの光や反射部材１１２で反射された光をマルチプリズムシート１１３及び暗部除去シート１１４を介して面状の照明光を出射し、その面状の照明光を被照明部材としての液晶表示パネル等に照射するようになっている（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２６５８８８号公報
【特許文献２】特開平３−２００９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図２０に示す従来の面光源装置１００は、多角錐群シート１０４の下面に垂直に入射した光源１０１からの光を角錐斜面１０５で全反射してハウジング内部１０６（光源１０１）側に戻してしまう。この多角錐群シート１０４によって反射されて光源１０１側に戻された光は、反射部材１０２によって反射されて再度拡散シート１０３に入射する光となるが、多角錐群シート１０４から出射できるまで反射部材１０２と多角錐群シート１０４との間で反射を繰り返すことによって光の減衰を生じて、エネルギーロスを生じる。その結果、図２０に示す面光源装置１００は、出射光輝度を市場において要望されている程度に十分に高めることができなかった。
【０００８】
また、図２１に示す従来の面光源装置１１０は、マルチプリズムシート１１３に対して斜めに入射した光を所定方向に集中出光させるようになっているが、暗部除去シート１１４によってマルチプリズムシート１１３から出射する光の進行方向を法線方向寄りに偏向するようになっているものの、マルチプリズムシート１１３によって反射された光が反射部材１１２との間で反射を繰り返すうちにエネルギーロスを生じる。その結果、図２１に示す面光源装置１１０も、図２０に示す面光源装置１００と同様に出射光輝度を市場において要望されている程度に十分に高めることができなかった。
【０００９】
さらに、図２０に示す面光源装置１００は、拡散シート１０３及び多角錐群シート１０４といった光制御部材を複数枚組み合わせて使用し、又、図２１に示す面光源装置１１０は、マルチプリズムシート１１３及び暗部除去シート１１４といった光制御部材を複数枚組み合わせて使用するようになっており、部品点数が多く、これら部品の界面での光のロスも多いため、構造が簡単で且つ部品点数が少ない面光源装置の提供が望まれていた。
【００１０】
そこで、本発明は、光源からの光を効率的に光制御部材の内部に入射させることにより、光源からの光の利用効率を高め、市場の要望に十分に応えることができる照明光の高輝度化を図ること、及び部品点数を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明に係る光制御部材は、光の入射を促進させる突起であって、先端部が球面状で且つ他部が錐形状の突起が、透光性板状体の少なくとも光が入射する面に複数形成されたことを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明に係る光制御部材において、前記突起に特徴を有するものである。すなわち、前記突起は、高さ寸法が隣り合う前記突起間のピッチ寸法よりも大きくなるように形成されている。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記光が入射する面と反対側の表面を粗面にして拡散出射させることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、前記光が入射する面と反対側の表面に光の出射方向を制御させるような突起を形成したことを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の光制御部材と、この光制御部材の前記光が入射する面側に配置された光源と、を備えたことを特徴とする面光源装置。
【００１６】
請求項６の発明に係る面光源装置は、前記請求項１〜４のいずれかに記載の光制御部材と、この光制御部材の前記光が入射する面側に配置された光束制御部材と、この光束制御部材の前記光制御部材に対向する面と反対側の面側に配置される光源と、を備えたことを特徴としている。
【００１７】
請求項７の発明に係る表示装置は、前記請求項５又は６の発明に係る面光源装置と、この面光源装置によって照明される被照明部材と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光制御部材の裏面側に形成した複数の突起、すなわち先端部が球面状で且つ他部が錐形状の突起は、光を効率的に入射させることができ、突起に対応する明暗の差が発生しにくいため、均質で高輝度の照明光を出射することが可能になる。
【００１９】
また、本発明によれば、光制御部材の裏面側に形成した突起の高さが隣り合う突起間のピッチよりも大きく、光の入射面積が大きいため、多くの光を入射させることが可能になり、出射光量を多くすることができる。
【００２０】
また、本発明によれば、光制御部材の出射面側を粗面にすることにより、光制御部材からの出射光を拡散することができるため、出射光の輝度をより一層均一化することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、光制御部材の出射面側に形成した突起によって光の出射方向を制御できるため、特定の出射方向の出射光輝度を高め、照明効率を高めることができる。
【００２２】
また、本発明の面光源装置は、光制御部材と光源で構成され、光制御部材の他に拡散シートや暗部除去シート等の部材を必要としないため、均質で且つ高輝度の照明光の出射が可能であることはもちろんのこと、部品点数を削減でき、製品価格の低廉化を図ることができる。
【００２３】
また、本発明の表示装置は、部品点数の少ない本発明の面光源装置を備えるものであり、被照明部材が均質で高輝度の照明光で照明されるため、表示画像が明るく見やすくなり、表示品質が向上すると共に、全体の部品点数を削減でき、製品価格の低廉化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明が適用可能な面光源装置及びこれを備えた表示装置の最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
［第１形態］
（面光源装置及び表示装置の概略構成）
図１〜図２は、本実施の形態に係る表示装置１及びこの表示装置１を構成する面光源装置２を示すものである。なお、図１は、被照明部材（例えば、液晶表示パネル）３を切り欠いて示す表示装置１の平面図（面光源装置２の平面図）である。また、図２は、表示装置１の概略を示す断面図であり、図１のＸ１−Ｘ１線に沿って切断して示す表示装置１の断面図である。
【００２６】
これらの図に示すように、本実施の形態の表示装置１は、被照明部材３の背面側に光制御部材６が対向するように配置され、その光制御部材６の背面側に間隔を開けて複数の光源（例えば、ＬＥＤ）５が配置され、このＬＥＤ５を取り囲み且つ光制御部材６の背面に対向するように反射部材９が配置されている。ここで、反射部材９は、ＰＥＴシート（ポリエチレンテレフタレートシート）等の光反射特性に優れた樹脂製シートや、樹脂製シートの表面に銀蒸着された反射シート等が一般的に使用されるが、これに限らず、ハウジング１９の光反射特性に優れた内面であってもよい。なお、本実施の形態においては、光源としてのＬＥＤ５及び光制御部材６によって面光源装置２が構成されている。
【００２７】
（光制御部材）
図３は、本実施の形態に係る表示装置１の光制御部材６を示すものである。この図３において、光制御部材６は、光透過性に優れたＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）やＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂材料によってシート状あるいは平板形状に形成されており、被照明部材（液晶表示パネル、広告表示パネル、標識表示パネル等）３の平面形状とほぼ同様の大きさ（面積）に形成されている。なお、図３（ａ）は光制御部材６の出射面（被照明部材３に対向する面）６ｂ側から見た平面図、図３（ｂ）は光制御部材６の側面図、図３（ｃ）は図３（ａ）の一部を拡大して示す図、図３（ｄ）は図３（ｂ）の一部を拡大して示す図、図３（ｅ）は光制御部材６の出射面６ｂの一部を斜め上方から見た拡大斜視図である。
【００２８】
図３（ａ）の光制御部材６は、シート状母材６ａの入射面（光源５に対向する面）６ｃに、先端が略半球状（球体の一部を切り取ったような球面状）に丸められた略円錐形状の突起８が複数形成され、シート状母材６ａの出射面６ｂに先端が略半球状に丸められた略円錐形状の突起１０が複数形成されている。なお、図３（ｅ）は、シート状母材６ａの出射面６ｂに形成された突起１０を示すものであるが、シート状母材６ａの入射面６ｃ側の突起８も出射面６ｂ側の突起１０と同様に形成されている。
【００２９】
このうち、シート状母材６ａの入射面６ｃ側の突起８は、図４（ａ），（ｂ）に詳細を示すように、頂角をδ１、頂部を半径Ｒ１、根元部から略半球状に丸められた頂部までの高さ寸法をｈ１、円錐状の斜面と略半球状の頂部との接続部における直径ｄ０、隣り合う突起８，８間のピッチをｄ１とすると、突起８の高さ寸法ｈ１とピッチＰ１との比（ｈ１／ｄ１）が１よりも大きく（（ｈ１／ｄ１）＞１）なるように形成されている。そして、各突起８は、図４（ｂ）に示すように、隣り合う突起８，８との間で正六角形の境界線が形成されるように、ピッチｄ１で等間隔に配置されている。なお、理解を容易にするために、突起８の具体的な寸法を例示すると、例えば、ｄ０＝０．１４５ｍｍ、ｄ１＝０．３００ｍｍ、ｈ１＝０．３４５ｍｍ、δ１＝３０°、Ｒ１＝０．０７５ｍｍとなり、（ｈ１／ｄ１）＝１．１５とすることが考えられる。この場合、各突起間に形成される正六角形の境界線の外接円１１は、直径Ｄ１が０．３４６ｍｍとなる。ただし、これらの光制御部材６に関する具体的な寸法及び角度に関する数値は、単なる例示であり、これに限られず、要求される出射特性等に応じて最適の数値が決定される。
【００３０】
また、シート状母材６ａの出射面６ｂ側の突起１０は、図４（ｃ），（ｂ）に詳細を示すように、頂角をδ２、頂部を半径Ｒ２、根元部から略半球状に丸められた頂部までの高さ寸法をｈ２、隣り合う突起１０，１０間のピッチをｄ２とすると、突起の高さ寸法ｈ２とピッチｄ２との比（ｈ２／ｄ２）が１よりも小さく（（ｈ２／ｄ２）＜１）なるように形成されている。そして、各突起１０，１０は、図４（ｂ）に示すように、隣り合う突起１０，１０との間で正六角形の境界線が形成されるように、ピッチｄ２で等間隔に配置されている。なお、理解を容易にするために、突起１０の具体的な寸法を例示すると、例えば、ｄ２＝０．１２０ｍｍ、ｈ２＝０．０７４ｍｍ、δ２＝６０°、Ｒ２＝０．０３０ｍｍとなり、（ｈ２／ｄ２）＝０．６１７とすることが考えられる。この場合、各突起１０，１０間に形成される正六角形の境界線の外接円１２は、直径Ｄ２が０．１３９ｍｍとなる。ただし、これらの光制御部材６に関する具体的な寸法及び角度に関する数値は、単なる例示であり、これに限られず、要求される出射特性等に応じて最適の数値が決定される。
【００３１】
図５は、入射面６ｃ側の突起８の機能を示すものである。この図５において、（ａ）〜（ｅ）に向かうにしたがって光制御部材６への光の入射角が大きくなっている。この図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、入射面６ｃ側の突起８は、様々な角度で入射する光を効率的に入射させることができ（入射促進手段としての機能を発揮することができ）、その入射した光を略円錐形状の傾斜面８ａによって様々な方向に広範囲に反射し、入射した光を広く拡散させて出射させることが可能になる。換言すれば、本実施形態の光制御部材６は、一つの突起８近傍のＬＥＤ５からの光に限らず数多くのＬＥＤ５からの光を一つの突起８に入射させることができ、一つの突起８上に数多くのＬＥＤ５の虚像を生じさせて、全体として個々のＬＥＤ５の発光部の像をぼかして視認し難くすることができる。また、この光制御部材６は、突起８の頂部が尖っていると、その頂部の尖った先端から効率的に光を入射させることができず、図５（ａ）に示した光８Ｌのような方向の光成分を得ることができないため、頂部の先端に対応する陰（暗部）が出射面６ｂ側から視認されやすくなるが、本実施形態によれば、頂部が略半球状に形成されているため、効率的に光を入射させることができ、暗部が生じにくい均質な照明光を出射することが可能になる。また、本実施形態の光制御部材６は、突起８，８間のピッチｄ１よりも突起８の高さ寸法ｈ１を大きく（（ｈ１／ｄ１）＞１）形成するようになっているため、光の入射面積を大きくすることができ、効率的に光を入射させることが可能になる。
【００３２】
また、図６は、出射面６ｂ側の突起１０の機能を示すものである。この図６に示すように、出射面６ｂ側の突起１０は、入射面６ｃ側の突起８（図５参照）によって分散した光の進行方向を法線方向寄りに偏向させる集光手段としての機能を発揮する。このように、本実施形態の光制御部材６は、その出射面６ｂ側にも突起１０を多数形成し、出射光を突起１０によって法線方向寄りに偏向させて出射させることができるため、入射面６ｃ側にのみ突起８を形成した場合よりも法線方向寄りの出射光輝度を高めることができ、より一層明るい照明光を得ることができる。
【００３３】
（本実施形態の面光源装置及びこれを備えた表示装置の作用・効果）
以上のように、本実施形態の面光源装置２によれば、ＬＥＤ５からの光を光制御部材６の入射面６ｃ側に形成した突起８の機能により効率的に入射させ、その入射した光を光制御部材６の出射面６ｂ側に形成した突起１０の機能により法線方向寄りに偏向させて出射させることができるため、光のエネルギーロスが少なくなり、被照明部材３を照明する照明光輝度が高くなる。その結果、本実施形態の面光源装置は、従来例に比較して明るく均質な照明光の出射が可能になる。
【００３４】
また、本実施形態の面光源装置２を備えた表示装置（例えば、液晶表示装置）１は、面光源装置２から出射される明るい照明光により被照明部材（例えば、液晶表示パネル）３が照明されるため、表示画像が明るくて見やすくなり、表示品質が向上する。
【００３５】
また、本実施形態の面光源装置２は、光制御部材６が一枚だけ使用される構造であるため、部品点数が削減され、全体構造のコンパクト化及び製品価格の低廉化を図ることができる。
【００３６】
（光制御部材の第１変形例）
図７〜図８は、上記実施形態に係る光制御部材６の第１変形例を示すものである。これらの図に示すように、光制御部材６の出射面６ｂには、図４（ｃ）に示す突起１０に代え、図７（ｂ）及び図８（ａ）に示すような突起２０を形成するようになっている。この変形例に係る光制御部材６の突起２０は、図８（ａ）の法線方向（図２の被照明部材３に直交する方向）にＰ成分を多く出射する偏光特性を発揮するようになっている。なお、光制御部材６の入射面６ｃ側には、突起８が多数形成されている。
【００３７】
この変形例に係る光制御部材６の出射面６ｂ側の突起２０は、断面略三角形状であり（図８（ａ）参照）、図７（ａ）に示すように、被照明部材３である液晶表示パネルの透過軸に合致する方向（例えば、ε＝４５°）に沿って平行に、且つ、微細ピッチｄ３（例えば、３０μｍ程度のピッチ）で多数形成されている。また、突起２０は、断面がほぼ二等辺三角形に形成されており、頂角をδ３（例えば、２０°）で形成されている。また、突起２０は、加工上の都合により、その頂部及び隣り合う突起２０，２０間の谷底部が直線状又は円弧状にカットされた形状になっている。
【００３８】
図９は、本変形例に係る光制御部材６において、出射角β（図８（ｂ）参照）と偏光成分であるＰ成分（Ｐ偏光成分）又はＳ成分（Ｓ偏光成分）の透過率との関係を示すグラフである。この図９に示すように、出射角βが７０°〜８０°近傍においてＰ成分の透過率が高くなるので、この角度範囲の出射角βが、面光源装置２として要求される光の出射方向（例えば法線方向、図８（ａ）の光２０Ｌ方向）と一致するような突起２０の形状とすることが好ましい。なお、図８（ａ）において、点線で示す出射光は、Ｓ成分とＰ成分の透過率が同等レベルとなる出射光である。
【００３９】
このように構成すれば、面光源装置２によって被照明部材３としての液晶表示パネルを照明する場合に、面光源装置２から液晶表示パネルへ液晶表示パネルに適したＰ成分をより多く供給できるため、ＬＥＤ５からの光を効率的に照明光として利用できる。
【００４０】
（光制御部材の第２変形例）
なお、上述の実施形態及び変形例は、光制御部材６の出射面６ｂ側に突起１０，２０を形成する態様を例示したが、これに限らず、図１０に示すように、光制御部材６の出射面６ｂを平滑面としてもよい。このようにしても、光制御部材６の入射面６ｃ側の突起８がロスなくＬＥＤ５からの光を入射し、広範囲に反射，屈折して出射面６ｂから出射させる機能を有するため、明るい照明光を光制御部材６から広範囲に出射させることが可能になる。
【００４１】
（光制御部材の第３変形例）
図１１は、本発明に係る光制御部材６の第３変形例を示すものである。この図１１に示す光制御部材６の出射面６ｂ側には、側面６ｅに沿って延びる断面略三角形状のプリズム状突起３０を複数形成してある。その結果、本変形例に係る光制御部材６は、入射面６ｃ側の突起８により光を効率的に入射させることができ、出射面６ｂ側のプリズム状突起３０によって光の進行方向を法線方向寄りに偏向して出射させることができ、被照明部材に対する照明効率を高め、照明光の高輝度化を図ることができる。
【００４２】
（光制御部材の他の変形例）
また、光制御部材６は、シート状母材６ａに拡散材を混入してもよく、また、出射面６ｂ側の突起１０に代えて、梨地面等の粗面化処理やその他の光拡散処理を施し（拡散手段としての微小な凹凸を形成し）、出射光を拡散させるようにしてもよい。
【００４３】
また、図３及び図４に示す光制御部材６のように、隣り合う各突起８，１０間の輪郭線が正六角形の態様を例示したが、四角形や縦横比の異なる六角形や四角形の輪郭線が形成されるように各突起８，１０を配置するようにしてもよい。
【００４４】
（面光源装置及び表示装置の変形例）
上述の実施形態に係る面光源装置２及びこれを備えた表示装置１は、光源としてのＬＥＤ５を使用する態様を例示したが、図１２及び図１３に示すように、ＬＥＤ５に代えて、光源としての蛍光ランプ４０を複数又は単数使用するようにしてもよい。
【００４５】
また、光制御部材６の裏面側（入射面６ｃ側）に配置する光源として、ＬＥＤ５や蛍光ランプ４０に代えて、面光源装置を使用するようにしてもよい。
【００４６】
［第２形態］
以下、本発明に係る光制御部材を備えた面光源装置及びこの面光源装置を備えた表示装置の第２形態を、図面に基づき詳述する。
【００４７】
（面光源装置及び表示装置の概略構成）
図１４〜図１６は、本実施の形態に係る表示装置１及びこの表示装置１を構成する面光源装置２を示すものである。なお、図１４は、被照明部材（例えば、液晶表示パネル）３等を取り外すと共に、光制御部材６を切り欠いて示す表示装置１の平面図（面光源装置２の平面図）である。また、図１５は、表示装置１の概略を示す断面図であり、図１４のＸ４−Ｘ４線に沿って切断して示す表示装置１の断面図である。また、図１６は、光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）５の光軸Ｌを含む表示装置１の一部断面図であり、凹み７の形状の詳細を説明するために図１５の一部を拡大して示す図である。ここで、光軸Ｌとは、点光源としてのＬＥＤ５からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向をいう。
【００４８】
これらの図に示すように、本実施の形態の表示装置１は、平面形状が略矩形形状の板状の光束制御部材４と、この光束制御部材４の裏面４ａ側にほぼ等間隔に複数配置されたＬＥＤ５と、光束制御部材４の出射面４ｂに間隔を開けて対向配置された光制御部材６及び被照明部材３と、を備えている。なお、本実施の形態においては、ＬＥＤ５，光束制御部材４及び光制御部材６によって面光源装置２が構成されている。ここで、本実施形態に係る面光源装置２及びこれを備えた表示装置１は、図３に示した光制御部材６を使用している。したがって、本実施形態においては、光制御部材６の詳細な説明は省略し、新たな構成として加わる光束制御部材の構成を中心に説明する。
【００４９】
（光束制御部材）
このような表示装置１を構成する光束制御部材４は、図１４乃至図１６に示すような形状をしており、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の透明樹脂材料や透明なガラスで薄板状に形成されている。
【００５０】
そして、光束制御部材４の裏面４ａには、各ＬＥＤ５に対向するように凹み７がそれぞれ形成されている。凹み７は、ＬＥＤ５の光軸Ｌを中心とする球面状の第１の入光面７ａと、この第１の入光面７ａの周縁を滑らかに裏面４ａ側に接続する第２の入光面７ｂとからなっている。このうち、第１の入光面７ａは、ＬＥＤ５から遠ざかる方向に凸の凹曲面状を呈しており、ＬＥＤ５の光軸Ｌを中心とする対称形状である。また、第２の入光面７ｂは、第１の入光面７ａとはほぼ逆方向に凸の曲面状に形成されている。その結果、凹み７は、第１の入光面７ａと第２の入光面７ｂとの接続部分が変曲点Ｐになる。ここで、ＬＥＤ５の光軸Ｌ上において、ＬＥＤ５の出射光の強度が最大強度になるように構成されている。
【００５１】
このような光束制御部材４の凹み７の詳細を図１６に基づき説明する。この図１６において、ＬＥＤ５の光軸Ｌに直交する水平面を基準面Ｃとすると、ＬＥＤ５から出射した光５Ｌが光束制御部材４に入射する位置Ｐａ（図１６の断面における凹み７の輪郭線７Ｌと光との交点）で基準面Ｃに平行に引いた線をＡとする。また、この図１６において、ＬＥＤ５からの光５Ｌが光束制御部材４に入射する位置Ｐａにおける凹み７の輪郭線７Ｌに対する接線Ｂと線Ａとのなす角をθ３とし、光束制御部材４内を進行する光５Ｌが光束制御部材４の出射面４ｂに対して入射する角（光５Ｌと出射面４ｂの法線ＶＬとのなす角）をθ２とする。そして、この図１６において、光束制御部材４に入射したＬＥＤ５からの光５Ｌが光束制御部材４の出射面４ｂから出射する出射角（出射面４ｂから出射する光５Ｌと出射面４ｂに対する法線ＶＬとのなす角）をθ５とする。
【００５２】
この図１６に示す凹み７は、ＬＥＤ５から出射される光のうちで、少なくとも最大強度の光が出射される方向（光軸Ｌに沿った方向であって、光束制御部材４の出射面４ｂの法線方向に沿った方向）から最大強度の半分の値となる光が出射される方向までの角度範囲を含む所定の範囲内（図１７におけるθ１＜α１の角度範囲内）において、法線（図１６における光軸Ｌ）の近傍の光を除き、θ１とθ５の関係が（θ５／θ１）＞１となるように形成されており、このθ５／θ１の値をθ１の増加にしたがって徐々に減少させるような形状に形成されている（図１７の曲線８Ａ参照）。なお、図１７において、点線で示す線１０は、（θ５／θ１）＝１の線である。ここで、光束制御部材４の屈折率をｎとすると、θ２及びθ３は、次式のように表すことができる。また、上述の法線（図１６における光軸Ｌ）の近傍は、例えば、θ１が±５°以内程度とされることが好ましい。
【００５３】
【数１】
2006235394.tif 000003
【００５４】
【数２】
2006235394.tif 000004
このようにして求められたθ３とθ１との関係は、図１８の曲線８Ｂに示すように、θ１＝θ３＝α２となるまでは、θ３はθ１の増加とともに徐々に増加し、θ１＞α２の範囲では、θ３はθ１の増加とともに徐々に減少するようになっている。
【００５５】
次に、図１６に基づいて、光束制御部材４の凹み７による作用を説明する。この図１６に示すように、ＬＥＤ５からの光５Ｌは、光束制御部材４の裏面４ａ側に形成された凹み７から光束制御部材４の内部に入射する。この際、凹み７から光束制御部材４の内部に入射するＬＥＤ５からの光５Ｌの光束は、光束制御部材４の裏面４ａ側が平面である場合（凹み７を形成しない場合であって、本実施の形態において仮想平面の場合とする）の入射光５Ｌａの光束よりも拡げて（θ５ａ＜θ５）出射させることが可能になる。このように、本発明によれば、光束制御部材４の凹み７から光束制御部材４の内部に入射したＬＥＤ５からの光５Ｌは、光束制御部材４の出射面４ｂから外部（空気中）に向けてスネルの法則にしたがって出射することになるが、凹み７を形成しない場合に比較して光束を十分に拡げて出射することが可能になる。その結果、本発明は、例えば、図１５に示すように、ＬＥＤ５から出射角θ１で発せられた光のうち、少なくとも出射光の強度が最大強度の半分の値となる光は、隣りのＬＥＤ５の更に隣りのＬＥＤ５の光軸Ｌと光制御部材６とが交差する位置の近傍まで到達するように、凹み７から光束制御部材４の内部に入射した後、光束制御部材４の出射面４ｂから出射する。ここで、θ５ａは、光束制御部材４の出射面４ｂの法線に対して、光束制御部材４の裏面４ａに凹みを形成しない場合における光束制御部材４の出射面４ｂから出射する光（ＬＥＤ５からの光）のなす角度である。
【００５６】
（光束制御部材の実施例）
次に、図１４乃至図１６に示す光束制御部材４の実施例を、図１７乃至図１９を参照しつつ説明する。図１４乃至図１６に示した光束制御部材４の凹み７は、ＬＥＤ５の発光特性（光束の広がり角度であって、特に出射光の強度が最大強度の半分の値の光の出射角θ１）、ＬＥＤ５と光束制御部材４との距離Ｌ１、各ＬＥＤ５のピッチ間距離ｐ、光束制御部材４の板厚ｔ、光束制御部材４の出射面４ｂと光制御部材６との間隔Ｌ２に応じて、その最大径（第２の入光面７ｂの最外周径）やその深さ寸法ｄ及び第１の入光面７ａ乃至第２の入光面７ｂの形状等が決定されるようになっている。例えば、図１９に示す実施例において、光束制御部材４は、屈折率ｎ＝１．４９の透明樹脂材料で形成されており、Ｌ１＝３．７２ｍｍ、ｐ＝２４．２５ｍｍ、ｔ＝３．２８ｍｍ、Ｌ２＝９．０ｍｍ、ｄ＝２．２８ｍｍに設定されている。また、凹み７を構成する第２の入光面７ｂの周縁部は、θ１がほぼ７５°となる光が入射する位置において、ほぼ平面形状である裏面４ａに滑らかに接続されている（図１８の曲線８Ｂ参照）。
【００５７】
また、図１６において示した光束制御部材４の凹み７の形状において、第１の入光面７ａは、図１８の曲線８Ｂで示すように、θ１の増加に伴ってθ３が増加する曲線状部に沿った角度範囲（θ１がほぼ３０°よりも小さい角度範囲）に対応する。また、凹み７の第２の入光面７ｂは、図１８の曲線８Ｂで示すように、θ１の増加に伴ってθ３が減少する曲線状部に沿った角度範囲（θ１がほぼ３０°からほぼ７５°の角度範囲）に対応する。そして、図１８の曲線８Ｂが増加から減少に変化する曲線状部の頂点（θ１がほぼ３０°の角度位置）が、第１の入光面７ａと第２の入光面７ｂを接続する変曲点となっている。なお、本実施例においては、θ１がほぼ３０°の位置において、θ３がほぼ３０°になるように凹み７が形成されている。ここで、曲線状とは、滑らかな曲線自体はもちろんのこと、微細な直線の連続であっても、全体としてみれば曲線のように見える状態や、一部に直線部分を含むが滑らかな曲線に近似しているような状態をも含むものである。
【００５８】
また、上述のように光束制御部材４の凹み７を形成すると、図１７に示すように、光束制御部材４の出射面４ｂから出射する光の出射角θ５が０°から約７５°まで上に凸の曲線状の線８Ａのように滑らかに漸増する。そして、曲線状の線８Ａは、θ５が約７５°になると、ＬＥＤ５から出射した光の出射角θ１と凹み７を形成しないもの（平板状のもの）を想定した光束制御部材４の出射面４ｂから出射する光の出射角θ５との関係を示す直線１０に一致する。なお、凹み７を形成した光束制御部材４のθ５を示す曲線８Ａは、一部に直線状の部分があったとしても、全体として上に凸となる曲線状となればよい。
【００５９】
（本実施形態の面光源装置及びこれを備えた表示装置の作用・効果）
以上のように、本実施形態の面光源装置２によれば、ＬＥＤ５からの光を光束制御部材４により広げて出射し、その光束制御部材４からの光を光制御部材６の入射面６ｃ側に形成した突起８の機能により効率的に入射させ、その入射した光を光制御部材６の出射面６ｂ側に形成した突起１０の機能により法線方向寄りに偏向して出射させることができるため、ＬＥＤ５の発光部が光制御部材６の出射面側から視認されにくくなり、出射光が上述の第１形態よりも一層均質化すると共に、明るい照明光の出射が可能になる。
【００６０】
また、面光源装置２に用いる光制御部材６の出射面６ｂは、突起１０を形成した本発明の第１形態に限らず、突起２０やプリズム突起３０を形成したり、平滑面や梨地面等としてもよい。
【００６１】
また、本実施形態の面光源装置２を備えた表示装置（例えば、液晶表示装置）１は、面光源装置２から出射される明るく且つ均質な照明光により被照明部材（例えば、液晶表示パネル）３が照明されるため、表示画像が明るくて見やすくなり、表示品質が向上する。
【００６２】
なお、上述の各実施形態における光制御部材６の突起８は、先端部が略半球状で且つ他部が円錐形状のものに限らず、先端部が略半球状で且つ他部が多角錐形状のものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
この発明に係る面光源装置は、テレビモニターやパーソナルコンピュータのモニターのバックライトとして使用することができ、また室内表示灯や各種照明などの用途に広く使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明が適用できる面光源装置及びこれを備えた表示装置を示す図であり、被照明部材を一部切り欠いて示す平面図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線に沿って切断して示す表示装置の断面図である。
【図３】光制御部材の詳細を示す図である。図３（ａ）が光制御部材の平面図、図３（ｂ）が光制御部材の側面図、図３（ｃ）が図３（ａ）の一部拡大図、図３（ｄ）が図３（ｂ）の一部拡大図、図３（ｅ）が光制御部材の出射面側の突起を示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）が光制御部材の入射面側の突起を拡大して示す側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す突起の正面図、図４（ｃ）は光制御部材の出射面側の突起を拡大して示す側面図である。
【図５】光制御部材の入射面側の突起の機能を示す図である。
【図６】光制御部材の出射面側の突起の機能を示す図である。
【図７】光制御部材の第１変形例を示す図である。図７（ａ）は光制御部材の平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＸ２−Ｘ２線に沿って切断した断面の一部拡大図である。
【図８】図８（ａ）は図７（ｂ）に示した光制御部材の出射面側の突起の拡大側面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す突起の一部拡大図である。
【図９】図８に示す突起の機能を示す図であり、突起からの出射角と偏光成分の透過率との関係を示す図である。
【図１０】光制御部材の第２変形例を示す図である。図１０（ａ）が光制御部材の側面図、図１０（ｂ）が図１０（ａ）の一部拡大図である。
【図１１】光制御部材の第３変形例を示す図である。図１１（ａ）が光制御部材の平面図、図１１（ｂ）が光制御部材の側面図、図１１（ｃ）が図１１（ａ）の一部拡大図、図１１（ｄ）が図１１（ｂ）の一部拡大図である。
【図１２】面光源装置及びこれを備えた表示装置の変形例を示す平面図であり、被照明部材を一部切り欠いて示す平面図である。
【図１３】図１２のＸ３−Ｘ３線に沿って切断して示す面光源装置及びこれを備えた表示装置の断面図である。
【図１４】本発明が適用できる面光源装置及びこれを備えた表示装置の第２形態を示す図であり、被照明部材を取り除き且つ光制御部材を一部切り欠いて示す平面図である。
【図１５】図１４のＸ３−Ｘ３線に沿って切断して示す表示装置の断面図である。
【図１６】ＬＥＤの光軸を含む表示装置の一部断面図であり、凹みの形状の詳細を説明するために図１５の一部を拡大して示す図である。
【図１７】光束制御部材のＬＥＤ出射角θ１と出射角θ５との関係を示す図である。
【図１８】光束制御部材のＬＥＤ出射角θ１とレンズ面傾斜角θ３との関係を示す図である
【図１９】光束制御部材の実施例を示す表示装置の断面図である。
【図２０】第１従来例を示す面光源装置の側面図である。
【図２１】第２従来例を示す面光源装置の側面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１……表示装置、２……面光源装置、３……被照明部材、４……光束制御部材、５……ＬＥＤ（光源）、６……光制御部材、６ｂ……出射面（裏面と反対側の表面）、６ｃ……入射面（裏面）、８……突起、１０……突起（拡散手段）、２０，３０……突起、４０……蛍光ランプ（光源）
【図１】
2006235394.tif 000005
【図２】
2006235394.tif 000006
【図３】
2006235394.tif 000007
【図４】
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【図５】
2006235394.tif 000009
【図６】
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【図７】
2006235394.tif 000011
【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】
2006235394.tif 000020
【図１７】
2006235394.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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