(57)【要約】【課題】面光源装置及びこれを備えた表示装置の薄型化及び軽量化を図る際に、発光装置の個数を増加させずに被照射面における照明光の輝度を均一化させ、消費電力の増加を抑え、製品価格の高騰を抑えることが可能になる光束制御部材を提供する。【解決手段】光束制御部材１０は、発光素子６からの光を入射させる光入射部１６と、光入射部１６から入射した光のうちで発光素子６の光軸Ｋから所定範囲内にある光の出射を制御する光制御出射部１７と、光入射部１６から入射して直接到達した光を全反射すると共に光制御出射部１７から出射して直接到達した光を再入射させる光再入射部１８と、光入射部１６から入射した光及び光再入射部１８から再入射した光を発光素子６の光軸Ｋから遠ざかる方向へ導光する過程で出射させる導光部２０と、を備えている。【選択図】図２
2011165590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子からの光を光束制御部材を介して出射するようになっている発光装置において
、
前記光束制御部材は、前記発光素子からの光を入射させる光入射部と、前記光入射部か
ら入射した光のうちで前記発光素子の光軸から所定範囲内にある光の出射を制御する光制
御出射部と、前記光入射部から入射して直接到達した光を全反射すると共に前記光制御出
射部から出射して直接到達した光を再入射させる光再入射部と、前記光入射部から入射し
た光及び前記光再入射部から再入射した光を前記発光素子の前記光軸から遠ざかる方向へ
導光する過程で出射させる導光部と、を備え、
前記光入射部は、前記発光素子に一対一で対応する凹みであり、前記凹みの底部に位置
して前記発光素子からの光を前記発光素子の光軸寄りに偏向させて入射させる第１の光入
射面と、前記凹みの開口端と前記第１の光入射面とを接続して前記発光素子からの光を拡
げて入射させる第２の光入射面と、を有し、
前記第１の光入射面は、前記発光素子側へ向かって突出する円錐形状の突起の表面であ
り、その突起の頂部が前記発光素子の前記光軸と合致するように形成されており、
前記第２の光入射面は、前記発光素子の前記光軸を取り囲むように位置する筒状の曲面
であり、前記第１の光入射面から前記凹みの前記開口端へ向かうにしたがって直径が漸増
するように形成されており、
前記光制御出射部は、前記第１の光入射面から入射した光のうち、前記発光素子の光軸
寄りに偏向された後に直接到達した光を全反射し、この全反射した光を前記光再入射部側
へ向けて出射させるようになっており、前記光束制御部材を前記発光素子の前記光軸を含
む仮想平面で切断したと仮定した場合において、前記第１の光入射面の突出方向と逆方向
に突出する断面略三角形状の突起を形作るように形成された、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記光制御出射部は、前記光束制御部材を前記発光素子の前記光軸を含む仮想平面で切
断したと仮定した場合において、断面略三角形状の突起の頂部が前記発光素子の前記光軸
上に位置するように形成された、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記光制御出射部は、前記光束制御部材を前記発光素子の前記光軸を含む仮想平面で切
断したと仮定した場合において、断面略三角形状の突起が前記発光素子の前記光軸に対し
て対称に位置するように形成された、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された発光装置が基板上に複数配置され、これら複数
の発光装置から出射された光が光制御部材を介して面状に出射される、
ことを特徴とする面光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載された面光源装置と、
前記面光源装置から出射された面状の出射光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。
【請求項６】
発光素子からの光を出射する光束制御部材において、
前記発光素子からの光を入射させる光入射部と、前記光入射部から入射した光のうちで
前記発光素子の光軸から所定範囲内にある光の出射を制御する光制御出射部と、前記光入
射部から入射して直接到達した光を全反射すると共に前記光制御出射部から出射して直接
到達した光を再入射させる光再入射部と、前記光入射部から入射した光及び前記光再入射
部から再入射した光を前記発光素子の前記光軸から遠ざかる方向へ導光する過程で出射さ
せる導光部と、を備え、
前記光入射部は、前記発光素子に一対一で対応する凹みであり、前記凹みの底部に位置
して前記発光素子からの光を前記発光素子の光軸寄りに偏向させて入射させる第１の光入
射面と、前記凹みの開口端と前記第１の光入射面とを接続して前記発光素子からの光を拡
げて入射させる第２の光入射面と、を有し、
前記第１の光入射面は、前記発光素子側へ向かって突出する円錐形状の突起の表面であ
り、その突起の頂部が前記発光素子の前記光軸と合致するように形成されており、
前記第２の光入射面は、前記発光素子の前記光軸を取り囲むように位置する筒状の曲面
であり、前記第１の光入射面から前記凹みの前記開口端へ向かうにしたがって直径が漸増
するように形成されており、
前記光制御出射部は、前記第１の光入射面から入射して直接到達した光を全反射し、こ
の全反射した光を前記光再入射部側へ向けて出射させるようになっており、前記発光素子
の前記光軸を含む仮想平面で切断したと仮定した場合において、前記第１の光入射面の突
出方向と逆方向に突出する断面略三角形状の突起を形作るように形成された、
ことを特徴とする光束制御部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子（例えば、ＬＥＤ）を使用した発光装置、この発光装置を使用し
た面光源装置や表示装置、及び発光素子と共に発光装置を構成する光束制御部材に関する
ものである。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術１）
従来から、図１０に示すように、蛍光ランプ１００ａ〜１００ｃを光源として使用し、
その蛍光ランプ１００ａ〜１００ｃからの光を導光板１０１ａ〜１０１ｃ内に入射させ、
導光板１０１ａ〜１０１ｃ内を伝播する蛍光ランプ１００ａ〜１００ｃからの光を導光板
１０１ａ〜１０１ｃの出射面１０２ａ〜１０２ｃから面状に出射させるようになっている
発光装置１０３ａ〜１０３ｃが知られている。そして、これらの発光装置１０３ａ〜１０
３ｃを図示しない反射部材上に組み合わせて配置し、これら複数の発光装置１０３ａ〜１
０３ｃから出射される面状の光によって光制御部材（拡散板やプリズムシート等）１０４
を介して被照明部材（液晶表示パネルや広告パネル等）１０５を背面側から照明するよう
になっている面光源装置１０６が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、この特許文献１に開示された面光源装置１０６は、各発光装置１０３ａ
〜１０３ｃのうちの導光板１０１ａ〜１０１ｃの形状がそれぞれ異なり（特許文献１の特
に図８、図１３参照）、形状の異なる導光板１０１ａ〜１０１ｃを複数種製作しなければ
ならず、製品コストが嵩むという問題を有していた。また、特許文献１に開示された面光
源装置１０６は、複数種の発光装置１０３ａ〜１０３ｃ（特に導光板１０１ａ〜１０１ｃ
）をタンデム形に組み合わせるように構成されているが、複数種の発光装置１０３ａ〜１
０３ｃの組立が困難であり、生産工数が嵩むという問題が指摘されていた。
【０００４】
（従来技術２）
また、図１１（ａ）に示すように、基板７上に複数の発光素子（ＬＥＤ）６を配置し、
これら複数の発光素子６から発光された光が拡散板１１を介して図示しない被照明部材（
液晶表示パネル）に背面側から面状に照射されるようにした面光源装置１１０が知られて
いる。なお、この面光源装置１１０と同様の技術が特許文献２に開示されている。
【０００５】
この図１１（ａ）に示す面光源装置１１０を構成する発光素子６の出射光特性は、基板
７から所定間隔Ｌだけ離れた位置に配置された拡散板１１上において、発光素子６の光軸
Ｋの直上箇所の輝度が最も高くなる急峻な山形形状の輝度分布Ｃ１〜Ｃ３になっている（
図１１（ｂ）参照）。なお、図１１（ｂ）において、輝度比とは、裏面を被照射面１５と
する拡散板１１上における最高の輝度を１とした場合の相対輝度を示す無次元値である。
【０００６】
このような面光源装置１１０は、複数の発光素子６からの光が混ざり合うようにして被
照射面１５を照明したとしても、発光素子６の直上位置が最も明るくなり、隣り合う発光
素子６間の位置が最も暗くなる傾向があった（図１１（ｃ）の輝度分布Ｃ参照）。その結
果、このような面光源装置１１０は、被照明部材に照射される照明光によって拡散板上が
均一な面状照明とならず、照明品質の向上が求められていた。
【０００７】
（従来技術３）
また、従来から、図１２（ａ）に示すような面光源装置１２０が知られている。この面
光源装置１２０は、発光素子６に一対一で光束制御部材（レンズ）１２１を被せて発光装
置１２２を構成し、発光素子６からの光を光束制御部材１２１で拡げて拡散板１１の被照
射面１５に照射するようになっている。なお、このような面光源装置１２０と同様の技術
が特許文献３に開示されている。
【０００８】
この図１２（ａ）に示す面光源装置１２０は、図１２（ｂ）に示すように、拡散板１１
上における各発光装置１２２毎の照射光の輝度分布Ｃ１〜Ｃ３が図１１（ｂ）における各
発光素子６毎の照射光の輝度分布Ｃ１〜Ｃ３よりも緩やかな山形形状の輝度分布になって
いる。その結果、図１２（ａ）に示す面光源装置１２０は、複数の発光装置１２２からの
光が混ざり合うようにして拡散板１１の被照射面１５を照明すると、拡散板１１上におけ
る照明光の輝度分布Ｃが均一化する（図１２（ｃ）参照）。
【０００９】
このような従来技術３に係る面光源装置１２０は、複数の発光装置１２２を共通化する
ことができるため、従来技術１の問題点を解消できる。また、このような従来技術３に係
る面光源装置１２０は、複数の発光装置１２２からの光が十分に混ざり合って均一な面状
照明を可能にすることから、従来技術２の問題点をも解消できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３１２９１６号公報
【特許文献２】特開２００９−５４５６３号公報
【特許文献３】特開２００９−１５２１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、従来技術３に係る面光源装置１２０は、隣り合う発光装置１２２からの光が
被照射面１５に照射された状態で混ざり合い、均一な輝度の面状照明となるように、各発
光装置１２２間の寸法（ピッチＰ）と、基板７から拡散板１１までの寸法Ｌが決定されて
いる（図１２（ａ）参照）。
【００１２】
したがって、従来技術３に係る面光源装置１２０は、図１３（ａ）に示すように、基板
７から拡散板１１までの寸法を短くし（例えば、Ｌ／２とし）、薄型化・軽量化を図ろう
とすると、拡散板１１上における各発光装置１２２毎の照明光の輝度分布Ｃ１〜Ｃ３（図
１３（ｂ）参照）が図１２（ｂ）の各発光装置１２２毎の照明光の輝度分布Ｃ１〜Ｃ３よ
りも急峻な山形形状になる。その結果、図１３（ａ）に示す面光源装置１２０は、図１３
（ｃ）に示すように、複数の発光装置１２２から出射した光を被照射面１５において十分
に混ざり合わせることができず、発光素子６の直上部分における拡散板１１上の照明光の
輝度が高くなる一方、隣り合う発光素子６間における拡散板１１上の照明光の輝度が低く
なり、拡散板１１上における照明光の輝度分布Ｃにばらつきが生じる。
【００１３】
このような不具合を解消するためには、各発光装置１２２間のピッチＰを短くし、発光
装置１２２の配置個数を増加させることにより、隣り合う発光装置１２２からの光を被照
射面１５で十分に混ざり合わせ、均一な輝度の面状照明とすることも考えられる。
【００１４】
しかしながら、このような場合、拡散板１１上における照明光の輝度が必要以上に高く
なるだけでなく、発光装置１２２の個数が増加し、消費電力が増加すると共に、製品価格
が高騰するという問題を生じる。
【００１５】
そこで、本発明は、面光源装置及びこれを備えた表示装置の薄型化及び軽量化を図る際
に、発光装置の個数を増加させずに拡散板上における照明光の輝度を均一化させ、消費電
力の増加を抑え、製品価格の高騰を抑えることが可能になる光束制御部材を提供すること
を目的とする。また、本発明は、このような光束制御部材を備えた発光装置、この発光装
置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】
【００１６】
請求項１の発明は、発光素子６からの光を光束制御部材１０を介して出射するようにな
っている発光装置５に関するものである（図１乃至図７参照）。この発明において、前記
光束制御部材１０は、前記発光素子６からの光を入射させる光入射部１６と、前記光入射
部１６から入射した光のうちで前記発光素子６の光軸Ｋから所定範囲内にある光の出射を
制御する光制御出射部１７，３０と、前記光入射部１６から入射して直接到達した光を全
反射すると共に前記光制御出射部１７，３０から出射して直接到達した光を再入射させる
光再入射部１８と、前記光入射部１６から入射した光及び前記光再入射部１８から再入射
した光を前記発光素子６の前記光軸Ｋから遠ざかる方向へ導光する過程で出射させる導光
部２０と、を備えている。この光束制御部材１０の前記光入射部１６は、前記発光素子６
に一対一で対応する凹み１６1であり、前記凹み１６1の底部に位置して前記発光素子６か
らの光を前記発光素子６の光軸Ｋ寄りに偏向させて入射させる第１の光入射面１６ａと、
前記凹み１６1の開口端２２と前記第１の光入射面１６ａとを接続して前記発光素子６か
らの光を拡げて入射させる第２の光入射面１６ｂと、を有している。前記第１の光入射面
１６ａは、前記発光素子６側へ向かって突出する円錐形状の突起の表面であり、その突起
の頂部１６ｃが前記発光素子６の前記光軸Ｋと合致するように形成されている。前記第２
の光入射面１６ｂは、前記発光素子６の前記光軸Ｋを取り囲むように位置する筒状の曲面
であり、前記第１の光入射面１６ａから前記凹み１６1の前記開口端２２へ向かうにした
がって直径が漸増するように形成されている。また、前記光制御出射部１７，３０は、前
記第１の光入射面１６ａから入射した光のうち、前記発光素子６の光軸Ｋ寄りに偏向され
た後に直接到達した光を全反射し、この全反射した光を前記光再入射部１８側へ向けて出
射させるようになっており、前記光束制御部材１０を前記発光素子６の前記光軸Ｋを含む
仮想平面で切断したと仮定した場合において、前記第１の光入射面１６ａの突出方向と逆
方向に突出する断面略三角形状の突起１７1，３０1を形作るように形成されている。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明に係る発光装置５の光制御出射部１７に特徴を有す
るものである（図４（ｅ）及び図７（ｃ），（ｄ）参照）。この発明において、前記光制
御出射部１７は、前記光束制御部材１０を前記発光素子６の前記光軸Ｋを含む仮想平面で
切断したと仮定した場合において、断面略三角形状の突起１７1の頂部１７ａが前記発光
素子６の前記光軸Ｋ上に位置するように形成されている。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１の発明に係る発光装置５の光制御出射部３０に特徴を有す
るものである（図６（ｅ）参照）。前記光制御出射部３０は、前記光束制御部材１０を前
記発光素子６の前記光軸Ｋを含む仮想平面で切断したと仮定した場合において、断面略三
角形状の突起３０1が前記発光素子６の前記光軸Ｋに対して対称に位置するように形成さ
れている。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明に係る発光装置５を備えた面光源
装置２に関するものである（図１，図２，図５（ａ），図８，図９（ａ）参照）。この発
明に係る面光源装置２は、発光装置５が基板７上に複数配置され、これら複数の発光装置
５から出射された光が光制御部材４を介して面状に出射されるようになっている。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項４の発明に係る面光源装置２と、前記面光源装置２から出射
された面状の出射光によって照明される被照明部材３と、を備えた表示装置１に関するも
のである（図２参照）。
【００２１】
請求項６の発明は、発光素子６からの光を出射する光束制御部材１０に関するものであ
る（図２，図４，図６，図７参照）。この発明において、光束制御部材１０は、前記発光
素子６からの光を入射させる光入射部１６と、前記光入射部１６から入射した光のうちで
前記発光素子６の光軸Ｋから所定範囲内にある光の出射を制御する光制御出射部１７，３
０と、前記光入射部１６から入射して直接到達した光を全反射すると共に前記光制御出射
部１７，３０から出射して直接到達した光を再入射させる光再入射部１８と、前記光入射
部１６から入射した光及び前記光再入射部１８から再入射した光を前記発光素子６の前記
光軸Ｋから遠ざかる方向へ導光する過程で出射させる導光部２０と、を備えている。この
光束制御部材１０の前記光入射部１６は、前記発光素子６に一対一で対応する凹み１６1
であり、前記凹み１６1の底部に位置して前記発光素子Ｋからの光を前記発光素子６の光
軸Ｋ寄りに偏向させて入射させる第１の光入射面１６ａと、前記凹み１６1の開口端２２
と前記第１の光入射面１６ａとを接続して前記発光素子６からの光を拡げて入射させる第
２の光入射面１６ｂと、を有している。前記第１の光入射面１６ａは、前記発光素子６側
へ向かって突出する円錐形状の突起の表面であり、その突起の頂部１６ｃが前記発光素子
６の前記光軸Ｋと合致するように形成されている。前記第２の光入射面１６ｂは、前記発
光素子６の前記光軸Ｋを取り囲むように位置する筒状の曲面であり、前記第１の光入射面
１６ａから前記凹み１６1の前記開口端２２へ向かうにしたがって直径が漸増するように
形成されている。また、前記光制御出射部１７，３０は、前記第１の光入射面１６ａから
入射して直接到達した光を全反射し、この全反射した光を前記光再入射部１８側へ向けて
出射させるようになっており、前記発光素子６の前記光軸Ｋを含む仮想平面で切断したと
仮定した場合において、前記第１の光入射面１６ａの突出方向と逆方向に突出する断面略
三角形状の突起１７1，３０1を形作るように形成されている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、発光素子からの光を、光束制御部材の光入射部，光制御出射部，光再入射部
，及び導光部の機能によって発光素子の光軸から離れた方向に広範囲に拡げて出射させる
ことができるため、面光源装置及びこれを備えた表示装置の薄型化及び軽量化を図る際に
、発光装置の個数を増加させずに光制御部材上における照明光の輝度を均一化させること
ができると共に、消費電力の増加を抑えることができ、製品価格の高騰を抑えることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置を示す図であり、被照明部材及び光制御部材を取り外して示す表示装置の平面図（面光源装置の平面図）である。
【図２】本発明の実施形態に係る表示装置を示す断面図であり、図１のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す表示装置の断面図である。
【図３】複数の発光素子を取り付けた状態を示す基板の平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光束制御部材を示す図である。図４（ａ）が光束制御部材の平面図であり、図４（ｂ）が光束制御部材の側面図であり、図４（ｃ）が図４（ａ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す光束制御部材の断面図であり、図４（ｄ）が光束制御部材の裏面図であり、図４（ｅ）が図４（ｃ）のＢ１部を拡大して示す光束制御部材の一部拡大断面図である。
【図５】図５（ａ）は図２に示した表示装置の一部を省略して模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は単独の発光装置からの光によって照明された光制御部材（拡散板）上の輝度分布を示す図であり、図５（ｃ）は複数の発光装置からの光が光制御部材の被照射面上で混ざり合った状態の輝度分布を示す図である。
【図６】本発明の変形例１に係る光束制御部材を示す図である。図６（ａ）が光束制御部材の平面図であり、図６（ｂ）が光束制御部材の側面図であり、図６（ｃ）が図６（ａ）のＡ３−Ａ３線に沿って切断して示す光束制御部材の断面図であり、図６（ｄ）が光束制御部材の裏面図であり、図６（ｅ）が図６（ｃ）のＢ２部を拡大して示す光束制御部材の一部拡大断面図である。
【図７】本発明の変形例２に係る光束制御部材を示す図である。図７（ａ）が光束制御部材の平面図であり、図７（ｂ）が光束制御部材の側面図であり、図７（ｃ）が図７（ａ）のＡ４−Ａ４線に沿って切断して示す光束制御部材の断面図であり、図７（ｄ）が図７（ａ）のＡ５−Ａ５線に沿って切断して示す光束制御部材の断面図であり、図７（ｅ）が光束制御部材の裏面図である。
【図８】本発明の変形例２に係る光束制御部材を使用した表示装置を示す図であり、被照明部材及び光制御部材を取り外して示す表示装置の平面図（面光源装置の平面図）である。
【図９】図９（ａ）は図８に示した表示装置の一部を省略して模式的示す断面図（図５（ａ）に対応する断面図）であり、図９（ｂ）は単独の発光装置からの光によって照明された光制御部材（拡散板）上の輝度分布を示す図であり、図９（ｃ）は複数の発光装置からの光が光制御部材の被照射面上で混ざり合った状態の輝度分布を示す図である。
【図１０】従来技術１の面光源装置を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は従来技術２に係る表示装置の一部を省略して模式的に示す断面図であり、図１１（ｂ）は単独の発光素子からの光によって照明された光制御部材（拡散板）上の輝度分布を示す図であり、図１１（ｃ）は複数の発光素子からの光が光制御部材の被照射面上で混ざり合った状態の輝度分布を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は従来技術３に係る表示装置の一部を省略して模式的に示す断面図であり、図１２（ｂ）は単独の発光装置からの光によって照明された光制御部材（拡散板）上の輝度分布を示す図であり、図１２（ｃ）は複数の発光装置からの光が光制御部材の被照射面上で混ざり合った状態の輝度分布を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は従来技術３に係る表示装置の基板と被照射面との間隔を半減させた場合の模式的断面図であり、図１３（ｂ）は単独の発光装置からの光によって照明された光制御部材（拡散板）上の輝度分布を示す図であり、図１３（ｃ）は複数の発光装置からの光が光制御部材の被照射面上で混ざり合った状態の輝度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【００２５】
（発光装置、面光源装置及び表示装置）
図１乃至図２は、本実施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、広告パネ
ル）３及び光制御部材４を取り外して示す表示装置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を示す断面図（発光装置５の基準光軸Ｋ１を含む断面
図）であり、図１のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す表示装置１の断面図である。ここ
で、基準光軸Ｋ１とは、発光装置５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。なお、本実施形態においては、発光装置５の基準光軸Ｋ１と発光素子（例えば、
ＬＥＤ）６の光軸Ｋ（発光素子６からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向）
とが一致している場合を例にして説明する。したがって、以下の説明において、基準光軸
Ｋ１を光軸Ｋと言い換えて説明する。また、本実施形態において、発光素子６とは、ＬＥ
Ｄ及び封止部材によって封止されたＬＥＤを含むものとする。
【００２６】
これらの図に示すように、本実施形態の表示装置１は、平面形状が四角形状の光制御部
材４の裏面側（図２の下方側）に所定の間隔をあけて配置される基板７と、この基板７上
にほぼ等間隔に（ピッチＰで）複数配置された発光装置５と、光制御部材４の出射面側（
光制御部材４の裏面側と反対の表面側であって、図２の上方側）に配置される被照明部材
３と、を備えている。なお、本実施形態においては、基板７の上に反射シート８が重ねて
配置され、発光装置５から漏出した光を反射シート８で反射し、光の利用効率を高めてい
る。ここで、基板７の表面が反射機能を発揮するようになっている場合には、反射シート
８を省略してもよい。
【００２７】
また、本実施形態において、発光装置５は、発光素子６と、この発光素子６に一対一で
対応するように配置された光束制御部材１０とで構成されている。
【００２８】
また、本実施形態において、基板７，発光装置５及び光制御部材４は、被照明部材３を
面状に照明する面光源装置２を構成している。
【００２９】
また、本実施形態において、面光源装置２と被照明部材３とによって表示装置１が構成
されている。
【００３０】
そして、本実施形態における光制御部材４は、光束制御部材１０側に位置する拡散板１
１と、この拡散板１１の出射面（図２の上面）側に重ねて配置される第１プリズムシート
１２と、この第１プリズムシート１２の出射面（図２の上面）側に重ねて配置される第２
プリズムシート１３と、この第２プリズムシート１３の出射面（図２の上面）側に重ねて
配置される拡散シート１４と、からなっている。このうち、拡散板１１は、発光装置５か
らの光を拡散透過する機能を有している。また、第１プリズムシート１２と第２プリズム
シート１３は、互いのプリズム突起が直交するように重ねて配置され、拡散板１１から出
射した光の進行方向を発光素子６の光軸Ｋ寄りに偏向する機能を有している。また、拡散
シート１４は、第２プリズムシート１３のプリズム突起が損傷するのを防止すると共に、
第２プリズムシート１３から出射した光を拡散透過するようになっている。
【００３１】
なお、図３に示すように、発光素子６は、基板７に等間隔（ピッチＰ）で複数（４行５
列のマトリックス状に合計２０個）固定されているが、これに限られず、基板７上に部分
的に密又は租に複数配置し、意図的に被照射面（図２に示す拡散板１１の下面）１５に照
射される照明光の輝度を変化させるようにしてもよい。
【００３２】
（光束制御部材）
図４は、本実施形態に係る表示装置１を構成する光束制御部材１０を示す図である。な
お、図４（ａ）が光束制御部材１０の平面図であり、図４（ｂ）が光束制御部材１０の側
面図であり、図４（ｃ）が図４（ａ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す光束制御部材
１０の断面図であり、図４（ｄ）が光束制御部材１０の裏面図であり、図４（ｅ）が図４
（ｃ）のＢ１部を拡大して示す光束制御部材１０の一部拡大断面図である。
【００３３】
図４に示すように、光束制御部材１０は、全体形状が略円板形状であり、その平面形状
が円形形状であって、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボ
ネート）、ＥＰ（エポキシ樹脂）等の透明樹脂材料や透明なガラスで形成されている。
【００３４】
この光束制御部材は、図１及び図２に示すように、中心軸Ｋ２が発光素子６の光軸Ｋと
同軸上に位置するように、発光素子６と一対一で対応するように組み合わせて使用される
。
【００３５】
そして、図４に示すように、この光束制御部材１０は、発光素子６からの光を入射させ
る光入射部１６と、この光入射部１６から入射した光のうちで発光素子７の光軸Ｋから所
定範囲内にある光の出射を制御する光制御出射部１７と、光入射部１６から入射して直接
到達した光を全反射すると共に光制御出射部１７から出射して直接到達した光を入射させ
る光再入射部１８と、光入射部１６から入射した光や光再入射部１８から入射した光を発
光素子６の光軸Ｋ（中心軸Ｋ２）から遠ざかる方向へ導光する過程で出射する導光部２０
と、を備えている。
【００３６】
この光束制御部材１０の光入射部１６として機能する凹み１６1は、その裏面２１側（
図４（ｂ），（ｃ），（ｅ）の下面側であって、図２の発光素子６に対向する面側）に形
成されおり、発光素子６からの光を光束制御部材１０の内部に入射させるようになってい
る。この凹み１６1は、光束制御部材１０の中心軸Ｋ２を中心とするように形成されてお
り、底部に位置する第１の光入射面１６ａと、その開口端２２と第１の光入射面１６ａと
を接続する第２の光入射面１６ｂとからなっている。なお、凹み１６1の開口端２２の直
径は、発光素子６の直径よりも大きい。そして、発光素子６の発光面が凹み１６1の内部
に位置している。
【００３７】
第１の光入射面１６ａは、発光素子６側（図４（ｅ）の下方側）へ向かって突出する略
円錐形状の突起の側面であり、その突起の頂部１６ｃが光束制御部材１０の中心軸Ｋ２上
に位置するように形成されており、発光素子６からの高光度の光を発光素子６の光軸Ｋ寄
り（光束制御部材１０の中心軸Ｋ２寄り）に偏向させて入射させることができるコリメー
トレンズとして機能するようになっている。ここで、光入射部１６としての突起の形状を
略円錐形状としたのは、母線が直線である側面で形作られる円錐形状の突起はもちろんの
こと、側面が発光素子６側に向かって凸の曲面か又は発光素子６側に向かって凹の曲面で
形作られる円錐に似た形状の突起をも含ませるためである（図２及び図４参照）。なお、
この第１の光入射面１６ａから光束制御部材１０の内部に入射した発光素子６からの光が
、光制御出射部１７によって出射制御される光軸Ｋから所定範囲内の光となる。
【００３８】
第２の光入射面１６ｂは、中心軸Ｋ２（発光素子６の光軸Ｋ）を取り囲むように位置す
る筒状の曲面であり、第１の光入射面１６ａから凹み１６1の開口端２２に向かうにした
がって直径を漸増させるように形成された曲面であって、発光素子６からの光を光束制御
部材１０の内部に拡げて入射させるようになっている（図２及び図４参照）。
【００３９】
光束制御部材１０の光制御出射部１７は、図４（ｅ）に示すように、出射面２３側（図
２、図４（ｂ），（ｃ），（ｅ）の上面側であって、光制御部材４に対向する面側）の中
央に形成された突起１７1であり、第１の光入射面の突出方向と反対の方向へ突出する略
円錐形状の突起１７1である。この光制御出射部１７としての突起１７1は、光束制御部材
１０を中心軸Ｋ２（光軸Ｋ）を含む仮想平面で切断して（図４（ａ）のＡ２−Ａ２線に沿
って切断して）示す断面形状が略三角形状であり、その頂部１７ａが中心軸Ｋ２（発光素
子６の光軸Ｋ）上に位置するように形成されている。そして、この光制御出射部１７とし
ての突起１７1は、第１の光入射面１６ａから入射した光のうち、発光素子６の光軸Ｋに
沿って（中心軸Ｋ２にほぼ並行に進行して）直接側面１７ｂまで到達した光を全反射し、
この全反射した光を光再入射部１８側へ向けて側面１７ｂから出射させるようになってい
る。ここで、光制御出射部１７の突起１７1の形状を略円錐形状としたのは、母線が直線
である側面１７ｂで形作られる円錐形状の突起１７1はもちろんのこと、側面１７ｂが凸
曲面か又は凹曲面で形作られる円錐に似た形状の突起１７1をも含ませるためである。な
お、突起１７1の下端１７ｃの直径は、第１の光入射面１６ａの直径と等しいか、又は第
１の光入射面１６ａの直径よりも大きい。
【００４０】
光束制御部材１０の光再入射部１８は、図４（ｃ），（ｅ）に示すように、光制御出射
部１７としての突起１７1を取り囲むように出射面２３側に形成された傾斜面１８ａであ
り、突起１７1の下端１７ｃから導光部２０の出射面２３まで斜め上方へ向かって拡開す
るように形成されたテーパ状の傾斜面１８ａである。このテーパ状の傾斜面１８ａは、平
面形状が中心軸Ｋ２（発光素子６の光軸Ｋ）を中心とする中空円板形状になっている。こ
のような光再入射部１８としての傾斜面１８ａは、第２の光入射面１６ｂから入射して直
接到達した光を導光部２０側へ向けて全反射し、光制御出射部１７から出射して直接到達
した光を導光部２０側へ向けて再入射させるようになっている。なお、図４（ａ），（ｅ
）に示すように、この光再入射部１８としての傾斜面１８ａと光制御出射部１７としての
突起１７1との間には、中心軸Ｋ２（発光素子６の光軸Ｋ）を中心とする円環状の凹部２
４が形成されている。
【００４１】
光束制御部材１０の導光部２０は、光入射部１６及び光制御出射部１７を取り囲むよう
に位置し（図４（ｃ），（ｅ）参照）、中心軸Ｋ２（発光素子６の光軸Ｋ）を中心とする
略円板形状に形成されている（図４（ａ），（ｄ）参照）。この光束制御部材１０の導光
部２０は、出射面２３が中心軸Ｋ２（発光素子６の光軸Ｋ）に直交するように形成された
平面である（図４（ｂ），（ｃ），（ｅ）参照）。また、この光束制御部材１０の導光部
２０は、図４（ｅ）に示すように、裏面２１側で且つ凹み１６1の周辺部分が出射面２３
と平行な（中心軸Ｋ２に直交する）平面２１ａであり、裏面２１側で且つ平面２１ａを取
り囲む部分が中心軸Ｋ２から離れるにしたがって出射面２３に近づくように形成されたテ
ーパ状の傾斜面２１ｂであり、中心軸Ｋ２から離れるにしたがって板厚を漸減するように
形成されている。また、この光束制御部材１０の導光部２０の外周面（端面）２５は、そ
の表面が拡散化処理（例えば、粗面化）されており、導光部２０内を導光されて到達した
光を拡散するようになっている。これにより、導光部２０内を導光されて端面２５に到達
した光が内部反射されるのを抑制できるため、光束制御部材１０の導光部２０内を再び導
光して中心軸Ｋ方向に戻される光を減少させることができる。また、図４に示すように、
光束制御部材１０の導光部２０の裏面２１と出射面２３の少なくとも一方には、光の出射
を促す図示しない出射促進手段が形成されている。なお、出射促進手段とは、導光部２０
の裏面２１と出射面２３の少なくとも一方に形成された微小突起や微小溝又はこれらの組
み合わせからなるものである。
【００４２】
そして、このような光束制御部材１０の導光部２０は、第２の光入射面１６ｂから入射
した発光素子６からの光を光軸Ｋから離れる方向へ導光すると共に、光再入射部１８とし
ての傾斜面１８ａから入射した光を光軸Ｋから離れる方向へ導光し、その導光の過程にお
いて、光を出射面２３から出射するようになっている。ここで、導光部２０を光軸Ｋから
離れる方向へ導光される光が導光部２０の出射面２３から出射されると、その出射光の多
くは光軸Ｋを中心として拡開するように斜め上方へ向かって進行する（図５（ａ）参照）
。
【００４３】
また、光束制御部材１０を構成する各面は発光素子６の発光面と光軸Ｋとが交わる１点
から出射する光を制御できるように設計されている。したがって、発光素子６からの光の
うちの発光素子６の光軸Ｋから離れた位置から発光された光の一部（発光素子６の光軸Ｋ
近傍の高光度の光と比較して低光度の光）は発光素子６の光軸Ｋの近傍領域（例えば光制
御出射部１７）においても出射する。
【００４４】
なお、図２及び図４に示すように、光束制御部材１０は、導光部２０の裏面２１に突出
形成された複数の丸棒状の脚２６を介して基板７上に固定（例えば接着）される。
【００４５】
（本実施形態の効果）
以上のように構成された面光源装置２において、光束制御部材１０の光入射部１６，光
制御出射部１７，光再入射部１８及び導光部２０の各機能が発揮されることにより、個々
の発光装置５から出射されて拡散板１１（光制御部材４）の被照射面１５を照射する光の
輝度分布（発光装置５の個別の輝度分布）は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、頂部が
広範囲に平坦で且つ全体がなだらかな等脚台形形状に近い山形形状になっており、図１３
に示した従来例に比較して、発光素子６の光軸Ｋから離れた位置の輝度が高く、発光素子
６の光軸Ｋから離れた位置での輝度の低下も緩やかである。しかも、本実施形態の面光源
装置２は、図５（ａ）に示すように、基板７と被照射面１５との間隔がＬ／２であり、且
つ、隣り合う発光装置５，５間のピッチがＰであって、図１３（ａ）に示した従来例の面
光源装置１２０と同様であるにもかかわらず、各発光装置５から出射した光が被照射面１
５で混ざり合うと、拡散板１１上において輝度がほぼ均一の面状の照明光となる（図５（
ｃ）参照）。なお、図５（ｂ）において、Ｃ１〜Ｃ３の曲線は、個々の発光装置５からの
光が拡散板１１の被照射面１５に照射された場合の拡散板１１上の輝度分布（発光装置５
の個別の輝度分布）を示すものであり、同一の形状になっている。また、図５（ｃ）にお
いて、Ｃで示す線は、複数の発光装置５からの光（例えば、Ｃ１〜Ｃ３）が拡散板１１の
被照射面１５及び拡散板１１内で混ざり合った場合の拡散板１１上の輝度分布を示すもの
であり、ほぼ一定の輝度分布になっている。また、図５（ｂ），（ｃ）において、輝度比
とは、図１１に示した従来例における発光素子６の直上の拡散板１１から出射された光の
最高輝度（測定した輝度のうちで最も高い輝度）を１とした場合の相対輝度をいう。また
、図１１に示す従来の面光源装置１１０及び図１２乃至図１３に示した従来の面光源装置
１２０において、本実施形態の面光源装置２と同一構成部分には、本実施形態の面光源装
置２と同一の符号を付して表してある。
【００４６】
したがって、本実施形態に係る面光源装置２を使用した表示装置１は、薄型化及び軽量
化をしても、光制御部材４から出射して被照明部材３に照射される面状の光の輝度が均一
化し、被照明部材３の画像表示品質が向上する。
【００４７】
これに対し、図１３（ａ）に示した従来例の面光源装置１２０は、各発光装置１２２か
ら出射した光が被照射面１５で十分に混ざり合うことができず、発光素子６の光軸Ｋの直
上近傍の拡散板１１上における照明光の輝度が高くなり、発光装置１２２，１２２間の拡
散板１１上における照明光の輝度が低くなるため、拡散板１１上における照明光の輝度分
布が不均一になる（図１３（ｃ）参照）。
【００４８】
その結果、本実施形態に係る面光源装置２を使用した表示装置１は、薄型化及び軽量化
を図る際に、発光装置５の個数を増加させずに拡散板１１上における照明光の輝度を均一
化させ、消費電力の増加を抑え、製品価格の高騰を抑えることができる。
【００４９】
（光束制御部材の変形例１）
図６は、光束制御部材１０の変形例１を示す図である。この変形例１に係る光束制御部
材１０は、光制御出射部３０を除く他の構成が上記実施形態の光束制御部材１０と同様で
あるので、上記実施形態に係る光束制御部材１０と同様の構成部分には同一符号を付し、
上記実施形態と重複する説明を省略する。また、上記実施形態に係る面光源装置２の図を
適宜引用して説明する。
【００５０】
この図６に示すように、本変形例１に係る光束制御部材１０は、出射面２３側の中央部
に略逆円錐形状に凹む凹部３１が形成されている。この凹部３１は、略逆円錐形状の頂部
（最深部）３２が光束制御部材１０の中心軸Ｋ２（発光素子６の光軸Ｋ）上に位置し、且
つ、略逆円錐形状の中心線が光束制御部材１０の中心軸Ｋ２と同心となるように形成され
ている。そして、この略逆円錐形状の凹部３１の回りには、光束制御部材１０を出射面２
３側から平面視した場合に円環状となる断面略三角形状の突起３０1が光入射部１６の第
１の光入射面１６ａと逆の方向に凸となるように形成されている（図６（ｅ）参照）。こ
の断面略三角形状の突起３０1は、内周側の斜面３０ａが略逆円錐形状の凹部３１の斜面
であり、外周側の斜面３０ｂが略テーパ形状の斜面であって、中心軸Ｋ２を含む仮想平面
で光束制御部材１０を切断したと仮定した場合に、中心軸Ｋ２に対して左右対称に位置す
るように形成されている。そして、この光束制御部材１０の出射面２３側に形成された断
面略三角形状の突起３０1が、光制御出射部３０として機能する。すなわち、突起３０1の
内周側の斜面３０ａは、第１の光入射面１６ａから入射した光のうち、中心軸Ｋ２（光軸
Ｋ）に沿って進行して直接到達した光を全反射する。そして、この内周側の斜面によって
全反射された光は、突起３０1の外周側の斜面１６ｂから光再入射部１８側へ向けて出射
するようになっている。
【００５１】
ここで、光束制御部材１０の出射面２３側の凹部３１を略逆円錐形状としたのは、母線
が直線である側面（斜面３０ａ）で形作られる円錐形状の凹部３１はもちろんのこと、側
面が凸曲面か又は凹曲面で形作られる円錐に似た形状の凹部３１をも含むためである。ま
た、光制御出射部３０として機能する突起３０1を断面略三角形状としたのは、外周側の
斜面３０ｂの母線が直線の突起３０1を含むことはもちろんのこと、外周側の斜面３０ｂ
が凸曲面又は凹曲面の突起３０1をも含むためである。
【００５２】
このような構成の本変形例１に係る光束制御部材１０は、射出成形される場合、金型の
キャビティの製作上の都合により、出射面２３側の凹部３１の最深部３２を鋭利（球面状
に丸まることなく尖った形状に）形成することができるため、第１の光入射面１６ａから
入射した発光素子６からの光が凹部３１の最深部３２から中心軸Ｋ２に沿って発光素子６
の直上に出射し難くなっている（図２参照）。
【００５３】
これに対し、上記実施形態に係る光束制御部材１０は、射出成形される場合、金型のキ
ャビテイの製作上の都合により、光制御出射部１７としての突起１７1の頂部１７ａが本
変形例１に係る光束制御部材１０の凹部３１の最深部３２に比較して球面状に丸まりやす
い。
【００５４】
したがって、本変形例１に係る光束制御部材１０は、上記実施形態の光束制御部材１０
と比較して、発光素子６の光軸Ｋに沿った直上方向へ抜ける光の量を抑えることができ、
拡散板１１上における照明光の輝度を上記実施形態の光束制御部材１０よりも一層均一化
することができる（図２参照）。
【００５５】
（光束制御部材の変形例２）
図７は、光束制御部材１０の変形例２を示す図である。この変形例２に係る光束制御部
材１０は、平面形状が正方形である点及び導光部２０による光の導光長さが長くなる点を
除く他の構成が上記実施形態の光束制御部材１０と同様であるので、上記実施形態に係る
光束制御部材１０と同様の構成部分には同一符号を付し、上記実施形態と重複する説明を
省略する。
【００５６】
このような構成の本変形例２に係る光束制御部材１０は、その導光部２０の出射面２３
の面積が上記実施形態に係る光束制御部材１０よりも大きくなり、発光素子６からの光を
上記実施形態に係る光束制御部材１０よりも広範囲に出射することが可能になる。
【００５７】
図８は、本変形例２に係る光束制御部材１０を上記実施形態に係る光束制御部材１０に
代えて使用した発光装置５、この発光装置５を使用した面光源装置２及び表示装置１を示
すものである。この図８に示すように、光束制御部材１０は、隣り合う他の光束制御部材
１０と僅かな隙間（図示せず）をもってマトリックス状に複数個（４行５列のマトリック
ス状に合計２０個）配置され、被照射面１５を等間隔に２０分割するように配置されてい
る（図９参照）。ここで、隣り合う光束制御部材１０，１０の間に形成した僅かな隙間（
図示せず）は、光束制御部材１０と基板７の熱膨張差を吸収するためのものである（図９
（ａ）参照）。
【００５８】
このような構成の本変形例２に係る光束制御部材１０を使用した面光源装置２は、発光
素子６の光が隣り合う発光素子６との中間位置まで光束制御部材１０によって確実に導光
されるため（図９参照）、被照射面１５に照射される照明光の輝度が上記実施形態の面光
源装置２よりも一層均一化される（図９（ｂ），（ｃ）参照）。
【００５９】
（その他の変形例）
なお、上記実施形態，変形例１及び２に係る光束制御部材１０は、端面２５，２５’に
よる光の反射の影響を考慮しなくてもよい程度に端面２５，２５’の面積が小さい場合、
端面２５，２５’の拡散化処理を省略してもよい。
【００６０】
また、上記実施形態，変形例１及び２に係る光束制御部材１０は、裏面２１をテーパ面
とする態様を例示したが、これに限られず、出射面２３をテーパ面とすると共に裏面２１
を中心軸Ｋ２に直交する平面としてもよく、また、裏面２１及び出射面２３をテーパ面と
してもよい。
【００６１】
また、光束制御部材１０の平面形状は、上記実施形態及び変形例１に例示した円形形状
や、上記変形例２に例示した正方形に限られず、長方形，六角形等の他の多角形や楕円形
状に形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係る発光装置５は、電球の代わりの室内灯等として単独で使用することが可能
である。また、本発明に係る発光装置５は、液晶表示装置や広告板等を背面側から面状に
照明する面光源装置の光源等として広く使用することが可能である。また、本発明に係る
発光装置５は、広告板等を表面側から照明する照明装置として使用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１……表示装置、２……面光源装置、３……被照明部材、４……光制御部材、５……発
光装置、６……発光素子（例えばＬＥＤ）、７……基板、１０……光束制御部材、１６…
…光入射部、１６1……凹み、１６ａ……第１の光入射面、１６ｂ……第２の光入射面、
１６ｃ……頂部、１７……光制御出射部、１７1……突起、１７ａ……頂部、１８……光
再入射部、２０……導光部、３０……光制御出射部、３０1……突起
【図１】
2011165590.tif 000003
【図２】
2011165590.tif 000004
【図３】
2011165590.tif 000005
【図４】
2011165590.tif 000006
【図５】
2011165590.tif 000007
【図６】
2011165590.tif 000008
【図７】
2011165590.tif 000009
【図８】
2011165590.tif 000010
【図９】
2011165590.tif 000011
【図１０】
2011165590.tif 000012
【図１１】
2011165590.tif 000013
【図１２】
2011165590.tif 000014
【図１３】
2011165590.tif 000015