(57)【要約】  本発明は、一部の領域に光源を配置した場合でも、簡易な構成で、面状の光の均一性を向上した面光源装置を提供することを目的とする。本発明の面光源装置は、光源（７）及び配光制御素子（６）を備える。光源（７）は、光を出射する。配光制御素子（６）は、光源（７）から出射された光を配光する。配光制御素子（６）は、当該配光制御素子（６）の光軸（Ｃ）が通る第１の光出射面（６２ａ）及び第１の光出射面（６２ａ）の端部に配置されて光軸（Ｃ）の方向において光源（７）側に延びる第２の光出射面（６２ｂ）を含む。第２の光出射面（６２ｂ）は、凹面形状の領域を備える。
2016194798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を配光する配光制御素子と
を備え、
前記配光制御素子は、当該配光制御素子の光軸が通る第１の光出射面及び前記第１の光出射面の端部に配置されて前記光軸の方向において前記光源側に延びる第２の光出射面を含み、
前記第２の光出射面は、凹面形状の領域を備える面光源装置。
【請求項２】
前記配光制御素子は、前記光軸が通る光入射面を備え、
前記光入射面は、前記光源を覆うように形成されている請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記光入射面と前記光軸との間隔は、前記光源から前記第１の光出射面の方向に向けて狭くなる請求項２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記光軸は、前記光入射面の前記第１の光出射面側の端部を通る請求項２又は３に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記第１の光出射面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に曲率を有さないシリンドリカル面であり、
前記光入射面は、前記第２の方向に延びる溝形状である請求項２から４のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項６】
前記第１の光出射面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に曲率を有さないシリンドリカル面である請求項１から４のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項７】
複数の前記光源は、前記第２の方向に並べて配置される請求項５または６に記載の面光源装置。
【請求項８】
前記光は、第１の光線及び第２の光線を含み、
前記光源は、前記第１の光線を出射する第１の発光面と、前記第１の発光面の周辺に形成されて、前記第１の光線の出射方向に対して、垂直な方向に前記第２の光線を出射する第２の発光面とを備える請求項１から７のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項９】
前記光源から出射された前記第１の光線は、前記第１の光出射面に到達し、前記光源から出射された前記第２の光線は、前記第２の光出射面に到達する請求項８に記載の面光源装置。
【請求項１０】
配光制御素子は、前記第１の光出射面と対向する位置に配置され、前記第１の光線の内、前記第１の光出射面で反射された第３の光線を、前記第２の光出射面に向けて反射する光反射面を備え、
前記第３の光線は、前記第２の光出射面に到達する請求項８または９に記載の面光源装置。
【請求項１１】
前記光反射面は、前記第１の光出射面側に凸形状である請求項１０に記載の面光源装置。
【請求項１２】
前記光反射面は、凹凸形状の領域を備える請求項１０または１１に記載の面光源装置。
【請求項１３】
前記配光制御素子は、凹凸形状の領域の面を備える請求項１から１１のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１４】
前記配光制御素子は、拡散材を含む請求項１から１３のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１５】
前記配光制御素子は、異なる屈折率の材料を含む請求項１から１４のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１６】
前記配光制御素子は、前記第１の光出射面の前記光軸を含む領域に光拡散素子又は光反射素子を備える請求項１から１５のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出射された面状の光を画像光に変換する液晶パネルと
を備えた液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源を用いて面状の光を発する面光源装置、およびこの面光源装置を用いて液晶パネルを裏面から照明することで、液晶パネルに映像を表示させる液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置が備える液晶パネルは、自ら発光しない。このため、液晶表示装置は、液晶パネルを照明する光源として、液晶パネルの裏面側にバックライト装置（面光源装置）を備えている。【０００３】
このバックライト装置の構成として、複数の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤという。）を並べた直下型のバックライト装置が知られている。【０００４】
近年では、小型の高効率で高出力のＬＥＤが開発されている。そのため、バックライト装置に使用するＬＥＤの数を減らしても、計算上ではこれまでと同様の明るさを得ることができる。【０００５】
また、本発明に係る面光源装置は、均一性の高い輝度分布の面状の光を発する。このため、本発明に係る面光源装置は、液晶表示装置のバックライト以外においても利用できる。【０００６】
例えば、本発明に係る面光源装置は、部屋の照明等で用いられる照明装置としても利用できる。また、本発明に係る面光源装置は、例えば、写真などを裏面側から照明する公告表示装置などにも利用できる。【０００７】
例えば、液晶表示装置のバックライトを例とすると、特許文献１では、バックライトユニットの短辺方向の中央近辺に、バックライトユニットの長辺方向に沿ってＬＥＤを集中的に配置している。そして、凹形状に湾曲した反射シートを用いて、ＬＥＤからの光線を反射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２３０２６４号公報（段落０００５〜０００６、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１においては、面状の光の均一性を向上させるために、反射シートを用いている。このため、液晶表示装置の画面が大型化すると、反射シートを支持するための支持具などが必要となり、反射シートの湾曲形状を安定させて製造することは困難となる。【００１０】
本発明は、上記に鑑みて成されたものであって、一部の領域に光源を配置した場合でも、簡易な構成で、面状の光の均一性を向上した面光源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】
【００１１】
面光源装置は、光を出射する光源と、前記光源から出射された光を配光する配光制御素子とを備え、前記配光制御素子は、当該配光制御素子の光軸が通る第１の光出射面及び前記第１の光出射面の端部に配置されて前記光軸の方向において前記光源側に延びる第２の光出射面を含み、前記第２の光出射面は、凹面形状の領域を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、面光源装置の一部の領域に光源を配置した場合でも、簡易な構成で、面状の光の均一性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る実施の形態１に係る液晶表示装置１００（面光源装置２００を含む）の構成を概略的に示す構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態１に係る面光源装置２００の光源７から出射された光線が、配光制御素子６を透過する際の挙動を示した図である。
【図３】本発明に係る実施の形態１に係る面光源装置２００の光源７から出射された光線が、配光制御素子６を透過する際の挙動を示した図である。
【図４】本発明に係る実施の形態１に係る面光源装置２００の変形例１の配光制御素子６ａの構成を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態１に係る面光源装置２００の変形例２の配光制御素子６ａの構成を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態２に係る液晶表示装置１０１（面光源装置２０１を含む）の構成を概略的に示す構成図である。
【図７】本発明に係る実施の形態２に係る面光源装置２０１の光源７から出射された光線が、配光制御素子８を透過する際の挙動を示した図である。
【図８】本発明に係る実施の形態２に係る面光源装置２０１の光源７から出射された光線が、配光制御素子８を透過する際の挙動を示した図である。
【図９】本発明に係る実施の形態２に係る面光源装置２０１の光源７から出射された光線が、配光制御素子８を透過する際の挙動を示した図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態２に係る面光源装置２０１の変形例４の配光制御素子８ａの構成を示す図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態２に係る面光源装置２０１の変形例５の配光制御素子８ａの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る液晶表示装置１００（面光源装置２００を含む）の構成を概略的に示す構成図である。
【００１５】
以下の各実施の形態において、説明を容易にするために、各図中にｘｙｚ直交座標系の座標軸を示す。
【００１６】
通常、液晶表示装置では、液晶パネルの長辺方向を水平にして配置される。そのため、以下の実施の形態において、ｙ軸方向を水平方向し、ｘ軸方向を垂直方向として説明する。
【００１７】
以下の説明において、液晶パネル（液晶表示素子）１の短辺方向をｘ軸方向（図１において左右方向）とする。液晶パネル１の長辺方向をｙ軸方向（図１が描かれている紙面に垂直方向）とする。ｘ軸及びｙ軸を含む平面であるｘ−ｙ平面に垂直な方向をｚ軸方向（図１における上下方向）とする。
【００１８】
そして、液晶表示装置の表示面側から見て、左側をｙ軸の正方向（＋ｙ軸方向）とし、右側を、ｙ軸の負方向（−ｙ軸方向）とする。「表示面側から見て」とは、＋ｚ軸方向側から−ｚ軸方向側を見ることである。液晶表示装置の上側をｘ軸の正方向（＋ｘ軸方向）とし、下側をｘ軸の負方向（−ｘ軸方向）とする。また、液晶表示装置が映像を表示する方向をｚ軸の正方向（＋ｚ軸方向）とし、その反対方向を、ｚ軸の負方向（−ｚ軸方向）とする。
【００１９】
＋ｚ軸方向側を表示面側という。−ｚ軸方向側を裏面側という。
【００２０】
＜液晶表示装置１００及び面光源装置２００の構成＞
図１に示されるように、実施の形態１に係る液晶表示装置１００は、透過型の液晶パネル１および面光源装置２００を備えている。また、液晶表示装置１００は、光学シート２，３を備えることができる。
【００２１】
図１に示されるように、面光源装置２００は、配光制御素子６及び光源７を備えている。また、面光源装置２００は、拡散板４又は反射部材５を備えることができる。
【００２２】
図１では、面光源装置２００は、光学シート３および光学シート２を通して、液晶パネル１の裏面（−ｚ軸方向側の面）に光を照射している。これらの構成要素１，２，３，２００は、＋ｚ軸方向から−ｚ軸方向に向けて順に配列されている。
【００２３】
液晶パネル１は、光を画像光に変換する。「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。
【００２４】
液晶パネル１の表示面１ａは、例えば、ｘ−ｙ平面に平行な面である。表示面１ａは、液晶パネル１の＋ｚ軸方向側の面である。液晶パネル１の液晶層は、ｘ−ｙ平面に平行な方向に広がる面状の構造を有している。
【００２５】
液晶パネル１の表示面１ａは、通常、矩形形状である。つまり、表示面１ａの隣接する２辺は、直交している。ただし、表示面の形状は、他の形状であってもよい。例えば、表示面１ａの短辺は、ｘ軸に平行である。また、表示面１ａの長辺は、ｙ軸に平行である。
【００２６】
光学シート２は、細かな照明むらなどの光学的な影響を抑制する。
【００２７】
光学シート３は、拡散板４から放射された光を液晶パネル１の表示面１ａの法線方向（＋ｚ軸方向）に向ける機能を有する。
【００２８】
拡散板４は、透過する光を拡散させる。「拡散」とは、拡がり散ることである。つまり、光が散乱することである。拡散板４は、透過する光を散乱させる。
【００２９】
拡散板４は、例えば、薄板形状である。また、拡散板４は、例えば、シート状であってもよい。また、基板上に形成された膜状であってもよい。基板は、例えば、拡散膜を形成する透明な板などを意味する。
【００３０】
拡散板４は、反射部材５の＋ｚ軸側に配置されている。拡散板４は、反射部材５の開口部５３を覆うように配置される。つまり、拡散板４は、面光源装置２００の光出射面に配置されている。
【００３１】
なお、以下の説明で、例えば、「光線は拡散板４に到達する」などの説明をしている。上述のように、一例として、拡散板４は反射部材５の開口部５３に配置されている。このため、「光線は拡散板４に到達する」は、「光線は開口部５３に到達する」に言い換えることができる。
【００３２】
また、開口部５３または拡散板４は、面光源装置２００の光出射面として機能している。このため、「光線は拡散板４に到達する」は、「光線は面光源装置２００の光出射面に到達する」に言い換えることができる。
【００３３】
つまり、拡散板４および反射部材５の開口部５３は、面光源装置２００の光出射面の一例として示されている。
【００３４】
反射部材５は、光を反射する部材である。
【００３５】
反射部材５は、ｘ−ｙ平面に平行な底面５１及び４つ側面５２の５つの面を備えている。反射部材５は、底面５１及び側面５２を備えている。実施の形態１では、反射部材５は、１つの底面５１及び４つ側面５２を備えている。つまり、反射部材５は、５つの面を備えている。反射部材５は、箱形状をしている。
【００３６】
底面５１は、例えば、ｘ−ｙ平面に平行な面である。また、底面５１は、例えば、矩形状をしている。
【００３７】
側面５２は、底面５１の各辺に接続されている。側面５２は、＋ｚ軸方向に向けて発光領域が広がるように傾斜している。発光領域は、例えば、ｘ−ｙ平面に平行な面上での領域である。つまり、側面５２の反射面は、＋ｚ軸方向を向いている。側面５２の反射面は、反射部材５の内側の面である。
【００３８】
底面５１が矩形状の場合には、４つの側面５２のうち、底面５１のｙ方向と平行な辺に接続された２つの側面５２は、＋ｚ軸方向に向けて互いの間隔が広がるように傾斜している。つまり、−ｘ軸方向側の側面５２は、ｙ−ｚ平面に対して、−ｙ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、反時計回りに回転している。また、＋ｘ軸方向側の側面５２は、ｙ−ｚ平面に対して、−ｙ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、時計回りに回転している。
【００３９】
また、４つの側面５２のうち、底面５１のｘ方向と平行な辺に接続された２つの側面５２も、＋ｚ軸方向に向けて互いの間隔が広がるように傾斜している。つまり、−ｙ軸方向側の側面５２は、ｚ−ｘ平面に対して、−ｙ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、手前側（−ｙ軸方向側）に回転している。また、＋ｙ軸方向側の側面５２は、ｚ−ｘ平面に対して、−ｙ軸方向から見て、底面５１との接続部分を中心に、奥側（＋ｙ軸方向側）に回転している。
【００４０】
反射部材５の内部は、反射面となっている。つまり、底面５１の内側の面は、反射面である。また、側面５２の内側の面は、反射面である。反射部材５の反射面は、例えば、拡散反射面であってもよい。拡散反射面で反射された光は、拡散される。つまり、拡散反射面で反射された光は、散乱する。
【００４１】
反射部材５は、例えば、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂を基材とした光反射シート又は基板の表面に金属を蒸着させた光反射シート等を採用することができる。
【００４２】
反射部材５の底面５１に対向する＋ｚ軸方向には、開口部５３が形成されている。開口部５３は、側面５２によって形成されている。反射部材５及び拡散板４は、中空の箱形状を構成する。拡散板４は、箱形状をしている反射部材５の蓋に相当する。この中空の箱は、反射面及び光を透過する拡散面を備えている。
【００４３】
配光制御素子６は、光源７から出射された光の配光を変更する光学素子である。
【００４４】
「配光」とは、光源の空間に対する光度分布をいう。つまり、光源から出る光の空間的分布である。また、「光度」とは、発光体の放つ光の強さの程度を示すもので、ある方向の微小な立体角内を通る光束を、その微小立体角で割ったものである。つまり、「光度」とは、光源からどのくらい強い光が出ているかを表す物理量である。
【００４５】
配光制御素子６は、光源７の＋ｚ軸方向側に、光源７を囲うように配置されている。配光制御素子６は、光源７を囲うように配置されている。配光制御素子６は、光源７を覆うように配置されている。配光制御素子６は、光源７の＋ｚ軸方向側に配置されている。
【００４６】
配光制御素子６は、例えば、ｙ軸方向に延びる棒形状の光学素子である。配光制御素子６は、例えば、シリンドリカルレンズである。また、配光制御素子６は、例えば、トロイダルレンズである。
【００４７】
シリンドリカルレンズは、円筒形の屈折面を待ったレンズである。つまり、シリンドリカルレンズは、一つの方向（第１の方向）に曲率を有し、その方向（第１の方向）に垂直な方向（第２の方向）に曲率を有さない。シリンドリカルレンズに光を入射させると、一方向だけの集光または発散が行われる。凸形状のシリンドリカルレンズに平行光を入射させると線状に集光する。この集光された線を、焦線という。ここで、「曲率を有する」とは、パワーを有するということである。レンズにおいて、パワーは屈折力ともよばれる。
【００４８】
実施の形態１では、第１の方向がｘ軸方向である。そして、第２の方向がｙ軸方向である。
【００４９】
また、トロイダルレンズは、一つの方向（第１の方向）とその方向（第１の方向）に垂直な方向（第２の方向）とで異なるパワーを有するレンズである。つまり、第２の方向のパワーが第１の方向のパワーよりも小さい場合である。
【００５０】
配光制御素子６は、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などの透明材料が使用される。
【００５１】
図２及び図３は、光源７から出射された光線Ｌが、配光制御素子６を透過する際の挙動を示した図である。図２は、光源７から出射された光線の内の光軸Ｃ付近の光線Ｌ１の進み方を示した図である。図３は、光源７から出射された光線の内の光軸Ｃに対する角度が広い光線Ｌ２の進み方を示した図である。図２及び図３は、ｚ−ｘ平面の断面形状で示されている。ただし、光線を見やすくするために、断面部分のハッチングを省いている。実施の形態１において、光線Ｌは、光線Ｌ１および光線Ｌ２を含む。
【００５２】
光軸Ｃは、配光制御素子６の光軸である。光軸Ｃｓは、光源７の光軸である。
【００５３】
各実施の形態において、配光制御素子６の光軸Ｃは、ｚ軸に平行である。そして、光源７の光軸Ｃｓは、ｚ軸に平行である。ｚ−ｘ平面上で、光軸Ｃは光軸Ｃｓと重なっている。
【００５４】
光源７から光軸Ｃ付近に出射された光線Ｌ１は、例えば、入射面６１から入射した後に、直接、光出射面６２ａに到達する光線である。光線Ｌ１は、光源７の発光面７ａから出射されている。
【００５５】
また、光軸Ｃに対する角度が広い光線Ｌ２は、例えば、入射面６１から入射した後に、直接、光出射面６２ｂに到達する光線である。光線Ｌ２は、光源７の発光面７ｂから出射されている。
【００５６】
配光制御素子６は、光源７から出射された光線Ｌ１，Ｌ２を入射する光入射面６１を備えている。また、配光制御素子６は、光入射面６１から入射した光線Ｌ１，Ｌ２を出射する光出射面６２を備えている。
【００５７】
光入射面６１は、２つの光入射面６１ａ，６１ｂを備えている。光入射面６１ａ，６１ｂは、ｙ−ｚ平面に対して傾斜した面である。なお、ここでは、配光制御素子６がｙ軸方向に延びる棒形状の光学素子である場合について説明している。
【００５８】
つまり、以下において、主に、配光制御素子６がシリンドリカルレンズである場合について説明している。シリンドリカルレンズは、ｙ軸方向に延びている。配光制御素子６は、ｚ−ｘ平面上で集光または発散が行われる。
【００５９】
光入射面６１ａ，６１ｂは、＋ｚ方向に向かって距離が近づくように傾斜している。
【００６０】
光入射面６１は、光軸Ｃ上に位置している。光入射面６１は、光軸Ｃに対して対称となる位置の間隔が光出射面６２ａの方向に向けて狭くなっている。光入射面６１ａ，６１ｂと光軸Ｃとの間隔は、光出射面６２ａの方向に向けて狭くなっている。
【００６１】
ｚ−ｘ平面上で見ると、光入射面６１ａ，６１ｂは、二等辺三角形の形状を形成している。ｚ−ｘ平面上で見ると、光入射面６１ａ，６１ｂは、二等辺三角形の等辺に相当する。そして、ｚ−ｘ平面上で見ると、光入射面６１ａ，６１ｂの交わる部分は、二等辺三角形の頂点に相当する。なお、光入射面６１ａ，６１ｂは、ｚ−ｘ平面上で曲線を描く曲面であてもよい。
【００６２】
図２では、光入射面６１ａ，６１ｂの交わる部分（頂点部６３）は曲面となっている。
【００６３】
なお、頂点部６３は、例えば、ｘ−ｙ平面に平行な平面形状であってもよい。つまり、頂点部６３は、例えば、光軸Ｃに垂直な平面の形状であってもよい。この場合には、ｚ−ｘ平面上で、光入射面６１は、台形形状となる。
【００６４】
図２及び図３では、光軸Ｃは、頂点部６３を通っている。つまり、光軸Ｃは、光入射面６１の光出射面６２ａ側の端部を通っている。
【００６５】
光入射面６１ａ，６１ｂは、例えば、ｚ−ｘ平面上で、光軸Ｃに対して対称である。光入射面６１ａ，６１ｂは、例えば、ｙ−ｚ平面に対して面対称である。
【００６６】
配光制御素子６において、光入射面６１ａ，６１ｂは、三角柱形状の凹部である。この三角柱の底面は、ｚ−ｘ平面に平行な面である。凹部は、例えば、溝形状である。凹部は、例えば、ｙ軸方向に延びている。つまり、この凹部は、溝形状で、ｙ軸方向に延びている。
【００６７】
例えば、配光制御素子６が光軸Ｃに対して対称な形状の場合には、光入射面６１は、円錐形状となる。
【００６８】
つまり、配光制御素子６が回転体の場合である。「回転体」とは、平面図形を、同一平面上の一つの直線のまわりに一回転させたときにできる立体のことである。なお、頂点部６３は、曲面形状又は平面形状などを取りえる。この場合には、光入射面６１は、円錐形状または円錐台形状などとなる。
【００６９】
光源７は、光入射面６１が形成する凹部に配置されている。凹部は、光入射面６１で覆われた空間である。つまり、凹部は、光入射面６１の−ｚ軸側の空間である。凹部は、光入射面６１に対して、出射面６２ａと反対側の空間である。凹部は、光入射面６１に対して、裏面側の空間である。
【００７０】
実施の形態では、光源７は、ｙ軸方向に複数配置されている。配光制御素子６がシリンドリカルレンズの場合には、光源７は、上述の第２の方向に並べて配置されている。第２の方向は、配光制御素子６が曲率を有さない方向である。つまり、光源７は、光入射面６１が形成する凹部に沿って配置されている。光源７は、光入射面６１が形成する凹部内に並べて配置されている。
【００７１】
光出射面６２は、２つの光出射面６２ａ，６２ｂを備えている。
【００７２】
光出射面６２ａは、配光制御素子６上で＋ｚ軸方向側に配置されている。つまり、光出射面６２ａは、配光制御素子６の＋ｚ軸方向側の面である。光出射面６２ａには、光軸Ｃが通っている。つまり、光出射面６２ａは、光軸Ｃと交点を有する。
【００７３】
光出射面６２ａは、例えば、＋ｚ軸方向に突出した凸面である。実施の形態１では、光出射面６２ａは、円筒面である。つまり、光出射面６２ａは、シリンドリカル面である。
【００７４】
「シリンドリカル面」とは、一方向（第１の方向）には曲率を持つが、それと直交する方向（第２の方向）には曲率を持たない面のことである。シリンドリカル面は、レンズの入射面を直交する２つの軸に分けて考えた場合に、１つの軸（第１の方向の軸）にレンズとして作用する曲率があり、他方の軸（第２の方向の軸）には曲率がない。シリンドリカル面は、例えば、円筒面のことである。
【００７５】
実施の形態では、光出射面６２ａは、ｘ軸方向に曲率を持ち、ｙ軸方向に曲率を持っていない。つまり、実施の形態では、第１の方向はｘ軸方向である。また、第２の方向はｙ軸方向である。
【００７６】
「光軸」とは、レンズ又は球面鏡などの、中心と焦点とを通る直線である。シリンドリカル面の場合には、曲率を持つ断面形状のレンズ形状で定められる。実施の形態１では、ｚ−ｘ平面上での光出射面６２ａの形状で光軸Ｃを定めている。
【００７７】
また、光入射面６１と光出射面６２ａとで光軸Ｃを定めることができる。この場合には、光入射面６１は、例えば、シリンドリカル面を有する。また、光入射面６１で配光を制御できる場合には、光出射面６２ａは平面であってもよい。
【００７８】
なお、実施の形態では、「円筒面の軸」とは、光軸Ｃとは異なり、ｙ軸に平行な軸である。
【００７９】
光出射面６２ｂは、光出射面６２ａの端部に配置されて光軸Ｃの方向に延びている。
【００８０】
図２及び図３では、光出射面６２ｂは、＋ｘ軸方向又は−ｘ軸方向に配置されている。光出射面６２ｂ１は、＋ｘ軸方向に配置されている。光出射面６２ｂ２は、−ｘ軸方向に配置されている。
【００８１】
光出射面６２ｂは、光出射面６２ａのｘ軸方向の端部に形成されている。光出射面６２ｂ１は、光出射面６２ａの＋ｘ軸方向の端部に形成されている。光出射面６２ｂ２は、光出射面６２ａの−ｘ軸方向の端部に形成されている。
【００８２】
そして、ｚ−ｘ平面において、光出射面６２ｂは、光出射面６２ａの端部から−ｚ方向へ延びている。つまり、光出射面６２ｂは、光出射面６２ａの端部から光軸Ｃの方向において光源７側に延びている。光出射面６２ｂは、光出射面６２ａの端部から光軸Ｃの方向において光入射面６１側に延びている。
【００８３】
光出射面６２ｂは、凹面形状の領域を備えている。
【００８４】
図２及び図３では、光出射面６２ｂ１は、＋ｘ軸方向に対して凹面である。光出射面６２ｂ２は、−ｘ軸方向に対して凹面である。
【００８５】
光出射面６２ｂの凹面形状の領域は、シリンドリカル面とすることができる。この場合に、実施の形態では、第１の方向はｚ軸方向である。また、第２の方向はｙ軸方向である。第１の方向は、シリンドリカル面が曲率を持っている方向であり、第２の方向は、シリンドリカル面が曲率を持っていない方向である。
【００８６】
また、後述するように、光源７は、側面（発光面７ｂ）から光線Ｌ２を出射する。発光面７ｂから出射された光線Ｌ２は、光出射面６２ｂに直接到達する。そして、光出射面６２ｂに直接到達した光線Ｌ２は、光出射面６２ｂから面光源装置２００の光出射面に向けて出射する。
【００８７】
このように、配光制御素子６は、光出射面６２ｂを備えることで、光源７の側面（発光面７ｂ）から出射された光線Ｌ２を、有効に利用することができる。つまり、光の反射などによる光利用効率の低下を抑制することができる。配光制御素子６は、側面（発光面７ｂ）から光線Ｌ２を出射する光源７に適した光学素子である。
【００８８】
光源７は、例えば、ＬＥＤ素子を用いた光源である。
【００８９】
光源７は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス光源又は平面上に塗布された蛍光体に励起光を照射して発光させる光源なども含む。つまり、光源７は、例えば、固体光源である。なお、実施の形態では、光源７はＬＥＤ素子を用いているとして説明する。
【００９０】
複数のＬＥＤ素子は、反射部材５の底面５１上に配置されている。ＬＥＤ素子は、例えば、ｙ軸方向に並んで配置されている。光源７は、光出射面６２ａの円筒面の軸方向に並べて配置されている。
【００９１】
また、光源７は、＋ｚ軸側の面と、側面とから光を発する。ここで、側面は、光源７の＋ｚ軸側の面と−ｚ軸側の面とをつなぐ面である。発光面７ａは、光源７の＋ｚ軸側の面である。発光面７ｂは、光源７の側面である。
【００９２】
発光面７ａは、光線Ｌ１を出射する。発光面７ｂは、光線Ｌ２を出射する。発光面７ｂは、発光面７ａの周辺に形成されている。発光面７ｂは、光線Ｌ１の出射方向（＋ｚ軸方向）に対して、垂直な方向に光線Ｌ２を出射する。
【００９３】
光源７の−ｚ軸側の面は、光源７に給電などをする面である。このため、光源７の−ｚ軸側の面は、回路基板などに電気的に接触している。実施の形態では、光源７の−ｚ軸側の面は、底面５１に接触している。例えば、光源７が直方体形状である場合には、光源７は、５面の発光面を有する。
【００９４】
光源７は、例えば、柱体形状をしている。「柱体」とは、平行な二つの平面と柱面とで囲まれた筒状の立体のことである。柱体は、角柱または円柱などを含む。光源７は、例えば、四角柱形状である。または、光源７は、例えば、円柱形状である。
【００９５】
発光面７ａは、柱体形状の１つの平面に相当する。また、発光面７ｂは、柱体形状の柱面に相当する。柱面は、側面とも言われる。
【００９６】
上述のように、光源７は、光入射面６１ａ，６１ｂによって形成された凹部に配置されている。
【００９７】
光源７の発光面７ａの中心に位置する発光面７ａに対する法線を、光源７の光軸Ｃｓとする。つまり、光源７の光軸Ｃｓは、光源７の発光面７ａの中心に位置している。そして、光軸Ｃｓは、発光面７ａに対する法線である。光軸Ｃｓは、発光面７ａに垂直な軸である。光軸Ｃｓは、光源７の発光面７ａの中心に位置する発光面７ａに垂直な軸である。例えば、発光面７ａが平面で無い場合には、近似した平面と考えることができる。
【００９８】
また、光軸Ｃｓを、発光面７ａから放射される光線Ｌ１の配光分布の中心とすることができる。また、光軸Ｃｓを、発光面７ａから放射される光線Ｌ１の配光分布の内、最も高い光度の方向とすることができる。配光分布は、光線が出射される方向に対する光度の分布である。
【００９９】
図２及び図３では、光源７の光軸Ｃｓは、光軸Ｃと一致している。実施の形態では、光源７の光軸Ｃｓは、配光制御素子６の光軸Ｃと一致している。
【０１００】
＜光線の挙動＞
光源７から出射された光線Ｌ１，Ｌ２は、光入射面６１から配光制御素子６の内部に入射する。光入射面６１に達した光線Ｌ１，Ｌ２は、光入射面６１ａ，６１ｂによって屈折して、配光制御素子６内部へ入射する。
【０１０１】
スネルの法則により、光線の屈折角は、光線の入射角よりも大きくなる。つまり、光線Ｌ１，Ｌ２が配光制御素子６内部へ入射する際に、光線Ｌ１，Ｌ２の屈折角は、光線Ｌ１，Ｌ２の入射角よりも大きくなる。
【０１０２】
図２に示すように、光源７よりも＋ｚ軸方向側に出射された光線Ｌ１は、光入射面６１ａ，６１ｂで＋ｚ軸方向側に屈折する。
【０１０３】
また、図３に示すように、光源７の側面（発光面７ｂ）から出射された光線Ｌ２の一部も、光入射面６１ａ，６１ｂで＋ｚ軸方向側に屈折する。
【０１０４】
光線Ｌ１，Ｌ２は配光制御素子６内部を進行した後に、光出射面６２に達する。
【０１０５】
配光制御素子６内部を進行した光線Ｌの一部（光線Ｌ１）は、光出射面６２ａから出射される。
【０１０６】
光出射面６２ａは、配光制御素子６の＋ｚ軸方向側の面である。光出射面６２ａは、例えば、凸面形状である。図２では、光出射面６２ａは、緩やかに変化する凸面形状である。
【０１０７】
この凸面形状の光出射面６２ａによって、光線Ｌ１は光軸Ｃに対して角度が大きくなる方向に屈折する。図２に示すように、光出射面６２ａによって、光線Ｌ１は光軸Ｃに対する角度が大きくなる方向に屈折する。
【０１０８】
配光制御素子６内部を進行した光線Ｌの一部（光線Ｌ２）は、光出射面６２ｂから出射される。
【０１０９】
光出射面６２ｂは、配光制御素子６の＋ｘ軸方向の面又は−ｘ軸方向の面である。光出射面６２ｂは、凹面形状である。図２では、光出射面６２ｂは緩やかな凹面形状である。
【０１１０】
この凹面形状の光出射面６２ｂによって、光線Ｌ２は＋ｚ方向に屈折する。
【０１１１】
さらに、光出射面６２ｂに達した光線Ｌ２は、凹面の位置（光出射面６２ｂ上の位置）によって屈折する方向が異なる。このため、光出射面６２ｂから出射された光線Ｌ２は、＋ｚ方向に広がって進む。つまり、光出射面６２ｂから出射された光線Ｌ２は、拡散板４上に広がる。
【０１１２】
光出射面６２ｂから出射した光線Ｌ２は、開口部５３の周辺の領域に到達する。光出射面６２ｂから出射した光線Ｌ２は、面光源装置２００の光出射面に到達する。光出射面６２ｂから出射した光線Ｌ２は、面光源装置２００の光出射面の周辺の領域（周辺部）に到達する。
【０１１３】
例えば、光線Ｌ１に加えて、光線Ｌ２が面光源装置２００の光出射面の周辺の領域（周辺部）に到達することで、面光源装置２００の光出射面の周辺部の光量を増すことができる。そして、面光源装置２００の光出射面の周辺部の輝度の低下を抑えることができる。
【０１１４】
光入射面６１での屈折と光出射面６２での屈折とによって、光源７から出射された光線Ｌ１，Ｌ２は、拡散板４の方向に進む。そして、光源７から出射された光線Ｌ１，Ｌ２は、拡散板４上に広がる。実施の形態１では、拡散板４は、面光源装置２００の光出射面である。
【０１１５】
つまり、配光制御素子６は、光源７の配光を、面光源装置２００の光出射面上に変更する機能を有する。配光制御素子６は、光源７の配光を、面光源装置２００の光出射面上での均一性を増した光度分布に変更する機能を有する。
【０１１６】
さらに、配光制御素子６は、光入射面６１の傾斜角Ａ、頂点部６３の曲率、光出射面６２ａの凸面の形状又は光出射面６２ｂの凹面の形状などを調整することで光線の広がりを制御できる。傾斜角Ａは、ｚ−ｘ平面上で、光入射面６１ａ，６１ｂと光軸Ｃとのなす角である。
【０１１７】
拡散板４に到達した光線Ｌ１，Ｌ２の一部は、反射して、反射部材５の内部を進行する。反射部材５の内部を進行した光線Ｌ１，Ｌ２は、反射部材５の底面５１又は側面５２で反射された後に、再び拡散板４に到達する。
【０１１８】
拡散板４によって、拡散板４を透過する光は拡散される。そして、拡散板４を透過した光は、均一性を増した面状の照明光となる。
【０１１９】
拡散板４を透過した光は、液晶パネル１の裏面１ｂに向けて放射される。この照明光は、光学シート３及び光学シート２を透過して、液晶パネル１の裏面１ｂに照射される。裏面１ｂは、液晶パネル１の−ｚ軸方向側の面である。
【０１２０】
上述のように、配光制御素子６を、例えば、棒形状の光学素子として説明した。しかし、配光制御素子６は、棒形状の光学素子に限られない。１つの光源７に１つの配光制御素子６を取り付けても同様の効果を得られる。つまり、配光制御素子６は、光軸Ｃに対して回転対称の形状等であっても構わない。つまり、配光制御素子６は、光軸Ｃに対して対称な回転体の形状である。
【０１２１】
しかし、配光制御素子６が棒形状の場合には、配光制御素子６は押出し成形によって製造することができる。通常、直下型のバックライト装置では、１つのＬＥＤ素子（光源７）に１つのレンズが装着されている。しかし、棒状の配光制御素子６は、１列に並べられた複数のＬＥＤ素子（光源７）に対して、１つで良い。
【０１２２】
そのため、配光制御素子６を棒形状とすることで、配光制御素子６の部品点数を減らすことができる。また、個々のＬＥＤ素子（光源７）にレンズ（配光制御素子６）を装着する場合には、ＬＥＤ素子（光源７）を配置した基板と個々の配光制御素子６とを接着する必要がある。つまり、ＬＥＤ素子（光源７）を配置した基板上に、個々の配光制御素子６を取り付ける必要がある。実施の形態では、この基板は、反射部５の底面５１である。
【０１２３】
しかし、本実施の形態１の配光制御素子６では、１列に並べられた複数のＬＥＤ素子（光源７）に対して、ＬＥＤ素子（光源７）を配置した基板と１つの配光制御素子６とを接着するため、接着作業が容易になる。つまり、１列に並べられた複数のＬＥＤ素子（光源７）に対して、１つの配光制御素子６を取り付けるため、配光制御素子６の取り付け作業が容易になる。
【０１２４】
また、例えば、複数のレンズを１つの光学素子で構成するレンズアレイの様に、ＬＥＤ素子（光源７）に対してｘ−ｙ平面において位置決めが必要な光学素子の採用が考えられる。しかし、ＬＥＤ素子（光源７）の数の増減によって、光学素子の金型を変更する必要がある。このため、面光源装置の仕様の変更に対する汎用性が低い。
【０１２５】
本実施の形態１に係る配光制御素子６では、ＬＥＤ素子（光源７）の数の増減に対して、配光制御素子６の金型の変更は不要である。そのため、配光制御素子６は、面光源装置２００の仕様の変更に対する汎用性が高い。つまり、ＬＥＤ素子（光源７）の数を変えるだけで、面光源装置２００の輝度を調整できる。このため、最適なＬＥＤ素子（光源７）の数を配置することができる。
【０１２６】
つまり、配光制御素子６を押出し成形で製造した場合には、その長さは自由に変えられる。このため、例えば、液晶表示装置１００の大きさが異なる場合でも、同じ金型で対応できる。
【０１２７】
以上より、本実施の形態１の面光源装置２００は、一部の領域に光源７を配置しても、配光制御素子６から出射される光の配光を、面光源装置２００の光出射面（拡散板４）に向けて変更できる。つまり、光線Ｌ１，Ｌ２の進行方向は、配光制御素子６によって、開口部５３（面光源装置２００の光出射面）の方向に変更される。このため、面光源装置２００は、反射部材５の形状に対する依存率を低減して、均一性を増した面状光源を実現できる。
【０１２８】
また、光源７の数を減らすために、光源７を一列に並べて配置する構成が考えられる。例えば、複数の光源７は、表示面側から見て、バックライト装置２００の短辺方向（ｘ軸方向）の中央の部分に長辺方向（ｙ軸方向）に沿って配置される。
【０１２９】
複数の光源７を配置した場合でも、棒形状の配光制御素子６を用いることで、簡易な構成によって光源７の配光を面光源装置２００の光出射面（拡散板４）に向けることができる。
【０１３０】
なお、配光制御素子６は透明材料としたが、拡散材を含む材料を採用することもできる。光線が拡散材に入射すると、光線は拡散されて、進行方向を変える。つまり、光線は散乱して、進行方向を変える。そのため、配光制御素子６の内部を進む光線は、ランダムな方向に進行方向が変更される。そして、進行方向を変更された光線は、配光制御素子６の光出射面６２に達する。このため、配光制御素子６から出射された光によって、広い範囲に照射することができる。
【０１３１】
また、透明な材料を用いて、配光制御素子６の光入射面６１又は光出射面６２に凹凸形状を形成することができる。つまり、光入射面６１又は光出射面６２に微小な凹凸形状を付けてもよい。
【０１３２】
光入射面６１又は光出射面６２に設けられた凹凸形状によって、光線の進行方向がランダムに変わる。このため、配光制御素子６から出射された光によって、広い範囲を照射することができる。
【０１３３】
これらのように、光を拡散することで、光の進む方向がランダムとなる。このため、明線を和らげることができる。「明線」とは、面光源装置の光出射面上に、線状にできる輝度の高い領域のことである。
【０１３４】
また、光を拡散することで、複数の光源７を並べて配置することで発生する面光源装置２００の光出射面上の輝度ムラを緩和することができる。つまり、明るい部分と暗い部分との差を緩和することができる。
【０１３５】
また、凹凸形状を光入射面６１及び光出射面６２の全域において施す必要はない。例えば、光入射面６１のみに凹凸形状を付けることができる。また、例えば、光出射面６２の一部の領域のみに凹凸形状を付けることができる。つまり、凹凸形状は、光入射面６１又は光出射面６２の一部の領域であってもよい。
【０１３６】
また、凹凸形状は、全ての領域において同一の粗さにする必要はない。例えば、光入射面６１の凹凸形状の大きさを、光出射面６２の凹凸形状の大きさよりも小さくすることができる。
【０１３７】
ただし、拡散材又は凹凸形状による光の拡散の程度は、光入射面６１による光線の屈折の程度及び光出射面６２による光線の屈折の程度に比べて小さいことが好ましい。なぜなら、配光制御素子６から出射される光の配光において、拡散材又は凹凸形状による影響が支配的となり、設計によって配光を調整することが難しくなるからである。つまり、配光の制御が難しくなる。
【０１３８】
光の配光は、配光制御素子６の形状による屈折によって、面光源装置２００の光出射面（拡散板４）に向けられる。このため、光の拡散の要因が増すと、光源７の近くのみが明るくなり、光源７から離れるにつれて暗くなる可能性がある。
【０１３９】
＜変形例１＞
図４は、変形例１の配光制御素子６ａの構成を示す図である。
【０１４０】
配光制御素子６は透明材料とした。しかし、例えば、図４に示すように、配光制御素子６ａを材料６４及び透明材料６５を用いた多層構造としてもよい。
【０１４１】
配光制御素子６ａの光出射面６２ａの部分は、材料６４で形成されている。また、材料６４で形成された部分の−ｚ軸側の部分は、透明材料６５で形成されている。配光制御素子６ａの光出射面６２ｂの部分は、材料６５で形成されている。また、配光制御素子６ａの光入射面６１の部分は、材料６５で形成されている。つまり、材料６４で形成された部分の光入射面６１側の部分は、透明材料６５で形成されている。
【０１４２】
このため、光入射面６１から入射した光は、透明材料６５の部分を透過した後に、材料６４の部分を透過して、光出射面６２ａに到達する。
【０１４３】
材料６４は、例えば、拡散材を含んだ材料とすることができる。また、材料６４は、例えば、透明材料６５と異なる屈折率の透明材料とすることができる。
【０１４４】
押出し成形で配光制御素子６ａを作製する場合には、複数の材料を用いて成形することができる。
【０１４５】
このように材料を一部変えることで、配光を制御できる。
【０１４６】
なお、図４に示した多層構造に限るものではない。配光に合わせて任意の位置に任意の材料を配置することができる。
【０１４７】
＜変形例２＞
図５は、変形例２の配光制御素子６ｂの構成を示す図である。
【０１４８】
図５に示すように、配光制御素子６の光出射面６２上に光拡散素子６６を配置してもよい。図５では、光拡散素子６６は、シート形状をしている。また、光拡散素子６６は、光軸Ｃ上に配置されている。光拡散素子６６は、配光制御素子６の光出射面６２ａ上に配置されている。
【０１４９】
配光制御素子６の光軸Ｃ上を進行する光線（光線Ｌ１）は、光入射面６１及び光出射面６２ａで屈折せずに直進することがある。その場合には、表示面１ａ上で、その部分は明線になって現れる。光拡散素子６６を光軸Ｃ上に配置することで、この明線を和らげて、輝度の均一性を高めることができる。
【０１５０】
また、光拡散素子６６に代えて、光出射面６２ａの光軸Ｃが通る領域に凹凸形状を形成することができる。つまり、光出射面６２ａの光軸Ｃが通る領域は、凹凸面である。例えば、押出し成形で配光制御素子６ａを作製する場合には、ｚ−ｘ平面上が凹凸形状で、ｙ軸方向に延びる溝を形成することができる。
【０１５１】
＜変形例３＞
また、例えば、配光制御素子６の光出射面６２ａの光軸Ｃ上に光反射素子を配置してもよい。例えば、図５に示す光拡散素子６６を光反射素子に変更することができる。以下において、図５を用いて、光反射素子６６として説明する。
【０１５２】
光源７の数が少なく、隣接する光源７の間の領域が暗い部分として目立つ場合がある。この場合においても、光出射面６２ａの光軸Ｃ上に光反射素子６６を配置して、光を−ｚ軸方向に反射させる。この反射は、拡散反射であってもよい。
【０１５３】
また、光反射素子６６は、各光源７の＋ｚ軸方向の位置に配置することができる。つまり、各光源７の＋ｚ軸方向の光出射面６２ａ上の領域に、光反射素子６６は配置される。
【０１５４】
光反射素子６６で反射された光は、ｙ軸方向に進行する。光反射素子６６で反射された光は、配光制御素子６の取り付けられた基板上で反射する。図１では、配光制御素子６の取り付けられた基板は、反射部材５の底面５１である。そして、基板（底面５１）上で反射された光は、隣接する光反射素子６６の間の光出射面６２ａの領域から出射する。
【０１５５】
この光の反射によって、光はｙ軸方向に広がる。これによって、隣接する光源７の間にも光が広がるため、暗い部分が目立たなくなる。
【０１５６】
これらのような、簡素な構成で、面状の光の均一性を向上させることが可能である。
【０１５７】
以上より、本実施の形態１の面光源装置２００によれば、簡素で汎用性の高い配光制御素子６によって、少ない光源７で、均一性を増した輝度分布を得ることができる。
【０１５８】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る液晶表示装置１０１（面光源装置２０１を含む）の構成を概略的に示す構成図である。図７、図８および図９は、実施の形態２に係る面光源装置２０１の光源７から出射された光線が、配光制御素子８を透過する際の挙動を示した図である。
【０１５９】
液晶表示装置１０１は、実施の形態１と同様に、透過型の表示装置である。液晶表示装置１０１は、実施の形態１の液晶表示装置１００の配光制御素子６に代わって、配光制御素子８を備えている。
【０１６０】
実施の形態２では、配光制御素子８以外の構成については、実施の形態１における液晶表示装置１００と同様である。液晶表示装置１０１は、上記の点以外は、実施の形態１と同じである。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１６１】
実施の形態１と同様の構成要素は、液晶パネル１、光学シート２，３、拡散板４、反射部材５および光源７である。また、配光制御素子８の構成要素のうち、配光制御素子６と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。配光制御素子６と同様の構成要素は、光入射面６１，６１ａ，６１ｂ、光出射面６２，６２ａ，６２ｂ、頂点部６３および光軸Ｃである。
【０１６２】
実施の形態１または２に示すように、光源７は、面光源装置２００，２０１の一部の領域に配置されている。そして、配光制御素子６，８は、光源７から発せられた光を面状の光に変換している。
【０１６３】
配光制御素子６，８に入射した光が再び空気中へと透過する際に、境界面で反射光が発生する。また、光源７から出射される際の光の発散角が広いほど、この反射光は増加する。
【０１６４】
面状の光の均一性を向上するためには、境界面での反射光を考慮することができる。そして、広い範囲で面状の光の均一性を得るためには、この反射光を照明光として利用することができる。
【０１６５】
本実施の形態２に係る液晶表示装置１０１は、配光制御素子８に、光反射面８１を備えている。
【０１６６】
光反射面８１は、光出射面６２ａで反射された光線Ｌ３を反射する反射面である。光反射面８１は、配光制御素子８の−ｚ軸方向側の面である。
【０１６７】
そのため、光反射面８１は、光出射面６２ａと対向する位置に形成されている。
【０１６８】
また、光反射面８１は、ｚ−ｘ平面上で、光入射面６１とｘ軸方向に並んで形成されている。ｚ−ｘ平面上において、光反射面８１ａと光反射面８１ｂとは、光入射面６１を挟むように配置されている。
【０１６９】
光入射面６１は、光軸Ｃ上に位置している。そして、光反射面８１ａと光反射面８１ｂとは、光軸Ｃに対して対称に配置されている。
【０１７０】
ｚ−ｘ平面上において、光反射面８１ａは、光入射面６１の＋ｘ軸側に形成されている。光反射面８１ｂは、光入射面６１の−ｘ軸側に形成されている。つまり、光反射面８１ａは、光入射面６１ａの＋ｘ軸側に形成されている。光反射面８１ｂは、光入射面６１ｂの−ｘ軸側に形成されている。
【０１７１】
光反射面８１は、凹曲面形状をしている。つまり、光反射面８１は、ｚ−ｘ平面上で見ると、＋ｚ軸方向に凸形状をしている。光反射面８１は、ｚ−ｘ平面上で見ると、光出射面６２ａの方向に突出している。実施の形態２では、光反射面８１は緩やかな凹曲面形状をしている。
【０１７２】
光反射面８１は、例えば、ｙ軸方向に延びる溝形状である。例えば、光反射面８１は、第２の方向に延びる溝形状である。配光制御素子６がシリンドリカル面を有する場合には、第２の方向は、シリンドリカル面が曲率を有さない方向である。
【０１７３】
光反射面８１ａ１は、光反射面８１ａの＋ｘ軸側の面である。光反射面８１ａ２は、光反射面８１ａの−ｘ軸側の面である。光反射面８１ｂ１は、光反射面８１ｂの＋ｘ軸側の面である。光反射面８１ｂ２は、光反射面８１ｂの−ｘ軸側の面である。
【０１７４】
光反射面８１は、例えば、光拡散面であることができる。この場合には、光反射面８１で反射された光線Ｌ３は散乱する。
【０１７５】
＜光線の挙動＞
光源７から出射された光線Ｌ１，Ｌ２は、光入射面６１から配光制御素子８の内部に入射する。光入射面６１に達した光線Ｌは、光入射面６１ａ，６１ｂによって屈折して、配光制御素子８内部へ入射する。実施の形態２において、光線Ｌは、光線Ｌ１、光線Ｌ２および光線Ｌ３を含む。
【０１７６】
スネルの法則により、光線の屈折角は、光線の入射角よりも大きくなる。つまり、光線Ｌ１，Ｌ２が配光制御素子８内部へ入射する際に、光線Ｌ１，Ｌ２の屈折角は、光線Ｌ１，Ｌ２の入射角よりも大きくなる。
【０１７７】
図７に示すように、光源７よりも＋ｚ軸方向側に出射された光線Ｌ１は、光入射面６１ａ，６１ｂで＋ｚ軸方向側に屈折する。光源７よりも＋ｚ軸方向側に出射された光線Ｌ１は、光源７の＋ｚ軸側の発光面７ａから出射された光線である。
【０１７８】
また、図８に示すように、光源７の側面（発光面７ｂ）から出射された光線Ｌ２の一部も、光入射面６１ａ，６１ｂで＋ｚ軸方向側に屈折する。
【０１７９】
光線Ｌ１，Ｌ２は配光制御素子８内部を進行した後に、光出射面６２に達する。
【０１８０】
フレネルの式により、光線は屈折率の異なる物質の界面に入射すると、一部の光線は界面で反射して、また、他の一部の光線は界面で屈折して透過する。光線が界面に入射する角度が大きくなるほど、界面で反射する光線の比率は増える。さらに、ある角度以上で界面に入射した光線は透過せずに、すべて反射する。
【０１８１】
配光制御素子８内部を進行した光線Ｌの一部（光線Ｌ１）は、光出射面６２ａから出射する。
【０１８２】
光出射面６２ａは、配光制御素子８の＋ｚ軸方向側の面である。光出射面６２ａは、例えば、凸面形状である。図７では、光出射面６２ａは、緩やかに変化する凸面形状である。
【０１８３】
図７に示すように、光出射面６２ａによって、光線Ｌ１は光軸Ｃに対して角度が大きくなる方向に屈折する。
【０１８４】
配光制御素子８内部を進行した光線Ｌの一部（光線Ｌ２）は、光出射面６２ｂから出射される。
【０１８５】
光出射面６２ｂは、配光制御素子８の＋ｘ軸方向側の面又は−ｘ軸方向側の面である。光出射面６２ｂは、凹面形状である。図８では、光出射面６２ｂは緩やかな凹面形状である。
【０１８６】
図８に示すように、光出射面６２ｂによって、光線Ｌ２は＋ｚ方向に屈折する。
【０１８７】
さらに、光出射面６２ｂに達した光線Ｌ２は、凹面の位置によって屈折する方向が異なる。このため、光出射面６２ｂから出射された光線Ｌ２は、＋ｚ方向に広がって進む。つまり、光出射面６２ｂから出射された光は、拡散板４上に広がる。
【０１８８】
図９に示すように、配光制御素子８内部を進行した光線Ｌの一部（光線Ｌ１）は、光出射面６２ａで−ｚ方向に反射される。光線Ｌ３は、光線Ｌ１が光出射面６２ａによって反射された光線である。つまり、光出射面６２ａによって反射された光線Ｌ３は、−ｚ軸方向に進行する。
【０１８９】
光線Ｌ３は、光出射面６２ａに対して入射した角度（入射角）と同等の角度（反射角）で反射される。つまり、反射される光線の入射角と反射角とは等しい（反射の法則）。入射角と反射角とは、それぞれの光線の進行方向と境界面の垂線との間の角度として定義される。ここで、境界面は、光出射面６２ａである。
【０１９０】
光出射面６２ａによって反射された光線Ｌ３は、光出射面６２ａに対して入射した角度と同等の角度で−ｚ方向に反射される。そして、光出射面６２ａで反射された光線Ｌ３は、光反射面８１に到達する。
【０１９１】
光出射面６２ａによって反射された後に、配光制御素子６内部を進行した光線Ｌ３の一部は、光反射面８１によって、＋ｚ方向に反射される。光反射面８１に到達した光線Ｌ３は、光反射面８１で＋ｚ方向に広がりながら反射される。光反射面８１に到達した光線Ｌ３は、光反射面８１で＋ｚ方向に反射される。
【０１９２】
そして、光反射面８１によって反射された光線Ｌ３は、＋ｚ方向に進行する。そして、光反射面８１で反射された光線Ｌ３は、光出射面６２ｂから出射する。
【０１９３】
光反射面８１によって反射された光線Ｌ３は、配光制御素子６内部を進行した後に、光出射面６２ｂから出射する。光反射面８１によって反射された光線Ｌ３は、光線Ｌ２と合成される。つまり、光線Ｌ３は、光線Ｌ２と重ね合わされて、光出射面６２ｂから出射する。光線Ｌ３は、光線Ｌ２と重畳されて、光出射面６２ｂから出射する。そして、光出射面６２ｂから出射される光の光量は増加する。
【０１９４】
光出射面６２ｂから出射される光線Ｌ２，Ｌ３は、面光源装置２０１の光出射面の周辺部に到達する。つまり、光反射面８１によって、面光源装置２０１の光出射面の周辺部の光量を増すことができる。そして、面光源装置２０１の光出射面の周辺部の輝度の低下を抑えることができる。
【０１９５】
また、例えば、光線Ｌ１に加えて、光線Ｌ２，Ｌ３が面光源装置２０１の光出射面の周辺の領域（周辺部）に到達することで、面光源装置２０１の光出射面の周辺部の光量を増すことができる。
【０１９６】
光反射面８１が光拡散面の場合には、光反射面８１に到達した光線Ｌ３の一部は、光反射面８１によって、拡散されて＋ｚ方向に反射される。つまり、光反射面８１によって反射された光線Ｌ３は、拡散光となる。そして、光反射面８１によって反射された光線Ｌ３は、＋ｚ方向に進行する。
【０１９７】
光出射面６２ａで反射された光線Ｌ３は、光反射面８１ａ１または光反射面８１ｂ２で反射された後に、それぞれ光出射面６２ｂから出射する。光出射面６２ａで反射された光線Ｌ３は、光反射面８１ａ１で反射された後に、光出射面６２ｂ１から出射される。光出射面６２ａで反射された光線Ｌ３は、光反射面８１ｂ２で反射された後に、光出射面６２ｂ２から出射される。
【０１９８】
光反射面８１で反射された光線Ｌ３は、光出射面６２ｂによって、＋ｚ軸方向に屈折される。
【０１９９】
光反射面８１と光出射面６２ｂとによって、光線Ｌ３は＋ｚ方向に反射および屈折される。
【０２００】
光入射面６１での屈折、光出射面６２ａでの屈折、光出射面６２ａでの反射、光反射面８１での反射または光出射面６２ｂでの屈折によって、光源７から出射された光線Ｌは、面光源装置２０１が面状の光を照射する方向に進む。実施の形態２では、面光源装置２０１が面状の光を照射する方向は、開口部５３の方向である。面光源装置２０１が面状の光を照射する方向は、＋ｚ軸方向である。開口部５３は、面光源装置２０１の光出射面である。
【０２０１】
実施の形態２では、開口部５３には、拡散板４が配置されている。拡散板４は、面光源装置２０１の光出射面である。そして、光源７から出射された光線Ｌは、拡散板４上に広がる。配光制御素子８から出射された光線Ｌは、拡散板４上に広がる。
【０２０２】
つまり、配光制御素子８は、光源７の配光を、面光源装置２０１の光出射面上に変更する機能を有する。
【０２０３】
＜変形例４＞
図１０は、変形例４の配光制御素子８ａの構成を示す図である。変形例４は、実施の形態１の変形例１の内容を、配光制御素子８に適用した例である。
【０２０４】
なお、変形例は、実施の形態１からの通し番号とする。
【０２０５】
配光制御素子８は透明材料とした。しかし、例えば、図１０に示すように、配光制御素子８ａを材料６４及び透明材料６５を用いた多層構造としてもよい。
【０２０６】
配光制御素子８ａの光出射面６２ａの部分は、材料６４で形成されている。また、材料６４で形成された部分の−ｚ軸側の部分は、透明材料６５で形成されている。配光制御素子８ａの光出射面６２ｂの部分は、材料６５で形成されている。また、配光制御素子８ａの光入射面６１の部分は、材料６５で形成されている。つまり、材料６４で形成された部分の光入射面６１側の部分は、透明材料６５で形成されている。
【０２０７】
このため、光入射面６１から入射した光は、透明材料６５の部分を透過した後に、材料６４の部分を透過して、光出射面６２ａに到達する。
【０２０８】
材料６４は、例えば、拡散材を含んだ材料とすることができる。また、材料６４は、例えば、透明材料６５と異なる屈折率の透明材料とすることができる。
【０２０９】
押出し成形で配光制御素子８ａを作製する場合には、複数の材料を用いて成形することができる。
【０２１０】
このように材料を一部変えることで、配光を制御できる。
【０２１１】
なお、図１０に示した多層構造に限るものではない。配光に合わせて任意の位置に任意の材料を配置することができる。
【０２１２】
＜変形例５＞
図１１は、変形例５の配光制御素子８ｂの構成を示す図である。変形例５は、実施の形態１の変形例２の内容を、配光制御素子８に適用した例である。
【０２１３】
図１１に示すように、配光制御素子８の光出射面６２上に光拡散素子６６を配置してもよい。図１１では、光拡散素子６６は、シート形状をしている。また、光拡散素子６６は、光軸Ｃ上に配置されている。光拡散素子６６は、配光制御素子８の光出射面６２ａ上に配置されている。
【０２１４】
配光制御素子８の光軸Ｃ上を進行する光線（光線Ｌ１）は、光入射面６１及び光出射面６２ａで屈折せずに直進することがある。その場合には、表示面１ａ上で、その部分は明線になって現れる。光拡散素子６６を光軸Ｃ上に配置することで、この明線を和らげて、輝度の均一性を高めることができる。
【０２１５】
また、光拡散素子６６に代えて、光出射面６２ａの光軸Ｃが通る領域に凹凸形状を形成することができる。つまり、光出射面６２ａの光軸Ｃが通る領域は、凹凸面である。例えば、押出し成形で配光制御素子６ａを作製する場合には、ｚ−ｘ平面上が凹凸形状で、ｙ軸方向に延びる溝を形成することができる。
【０２１６】
＜変形例６＞
また、例えば、配光制御素子８の光出射面６２ａの光軸Ｃ上に光反射素子を配置してもよい。例えば、図１１に示す光拡散素子６６を光反射素子に変更することができる。変形例６は、実施の形態１の変形例３の内容を、配光制御素子８に適用した例である。以下において、図１１を用いて、光反射素子６６として説明する。
【０２１７】
光源７の数が少なく、隣接する光源７の間の領域が暗い部分として目立つ場合がある。この場合においても、光出射面６２ａの光軸Ｃ上に光反射素子６６を配置して、光を−ｚ軸方向に反射させる。この反射は、拡散反射であってもよい。
【０２１８】
また、光反射素子６６は、各光源７の＋ｚ軸方向の位置に配置することができる。つまり、各光源７の＋ｚ軸方向の光出射面６２ａ上の領域に、光反射素子６６は配置される。
【０２１９】
光反射素子６６で反射された光は、ｙ軸方向に進行する。光反射素子６６で反射された光は、配光制御素子８の取り付けられた基板上で反射する。図６では、配光制御素子８の取り付けられた基板は、反射部材５の底面５１である。そして、基板（底面５１）上で反射された光は、隣接する光反射素子６６の間の光出射面６２ａの領域から出射する。
【０２２０】
この光の反射によって、光はｙ軸方向に広がる。これによって、隣接する光源７の間にも光が広がるため、暗い部分が目立たなくなる。
【０２２１】
これらのような、簡素な構成で、面状の光の均一性を向上させることが可能である。
【０２２２】
以上より、本実施の形態２の面光源装置２０１によれば、簡素で汎用性の高い配光制御素子８によって、少ない光源７で、均一性を増した輝度分布を得ることができる。
【０２２３】
＜付記＞
以上の各実施の形態を基にして、以下の内容を付記として記載する。
【０２２４】
＜付記１＞
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を配光する配光制御素子と
を備え、
前記配光制御素子は、当該配光制御素子の光軸が通る第１の光出射面及び前記第１の光出射面の端部に配置されて前記光軸の方向に延びる第２の光出射面を含み、
前記第２の光出射面は、凹面形状の領域を備える面光源装置。
【０２２５】
＜付記２＞
前記配光制御素子は、前記第１の光出射面又は前記第２の光出射面に凹凸形状の領域を備える付記１に記載の面光源装置。
【０２２６】
＜付記３＞
前記配光制御素子は、前記光軸が通る光入射面を備え、
前記光入射面は、前記光軸に対して対称となる位置の間隔が前記第１の光出射面の方向に向けて狭くなる付記１又は２に記載の面光源装置。
【０２２７】
＜付記４＞
前記配光制御素子は、前記光入射面に凹凸形状の領域を備える付記３に記載の面光源装置。
【０２２８】
＜付記５＞
前記光軸は、前記光入射面の前記第１の光出射面側の端部を通る付記３又は４に記載の面光源装置。
【０２２９】
＜付記６＞
前記第１の光出射面は、円筒面であり、
前記光源は、前記円筒面の軸方向に並べて配置される付記１から５のいずれか１項に記載の面光源装置。
【０２３０】
＜付記７＞
前記配光制御素子は、拡散材を含む付記１から６のいずれか１項に記載の面光源装置。
【０２３１】
＜付記８＞
前記配光制御素子は、異なる屈折率の材料を含む付記１から７のいずれか１項に記載の面光源装置。
【０２３２】
＜付記９＞
前記配光制御素子は、前記第１の光出射面の前記光軸を含む領域に光拡散素子又は光反射素子を備える付記１から８のいずれか１項に記載の面光源装置。
【０２３３】
＜付記１０＞
付記１から９のいずれか１項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出射された面状の光を画像光に変換する液晶パネルと
を備えた液晶表示装置。
【０２３４】
なお、上述の各実施の形態においては、「平行」または「垂直」などの部品間の位置関係又は部品の形状を示す用語を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含む。このため、請求の範囲に部品間の位置関係または部品の形状を示す記載した場合には、これらの記載は、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含む。
【０２３５】
また、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。
【符号の説明】
【０２３６】
１００，１０１  液晶表示装置、  ２００，２０１  面光源装置、  １  液晶パネル、  １ａ  表示面、  １ｂ  裏面、  ２  光学シート、  ３  光学シート、  ４  光拡散板、  ５  反射部材、  ５１  底面、  ５２  側面、  ５３  開口部、  ６，６ａ，６ｂ，８  配光制御素子、  ６１，６１ａ，６１ｂ  光入射面、  ６２，６２ａ，６２ｂ  光出射面、  ６３  頂点部、  ６４  材料、  ６５  透明材料、  ６６  光拡散素子、  ７  光源、  ７ａ，７ｂ  発光面、  ８１  光反射面、  Ａ  傾斜角、  Ｃ，Ｃｓ  光軸、Ｌ１，Ｌ２  光線。
【図１】
2016194798.tif 000003
【図２】
2016194798.tif 000004
【図３】
2016194798.tif 000005
【図４】
2016194798.tif 000006
【図５】
2016194798.tif 000007
【図６】
2016194798.tif 000008
【図７】
2016194798.tif 000009
【図８】
2016194798.tif 000010
【図９】
2016194798.tif 000011
【図１０】
2016194798.tif 000012
【図１１】
2016194798.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月11日(2016.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を配光する配光制御素子と
を備え、
前記配光制御素子は、当該配光制御素子の光軸が通る第１の光出射面及び前記第１の光出射面の端部に配置されて前記光軸の方向において前記光源側に延びる第２の光出射面を含み、
前記第２の光出射面は、凹面形状の領域を備え、
前記光は、第１の光線及び第２の光線を含み、
前記光源は、前記第１の光線を出射する第１の発光面と、前記第１の発光面の周辺に形成されて、前記第１の光線の出射方向に対して垂直な方向に前記第２の光線を出射する第２の発光面とを備え、
前記光源から出射された前記第１の光線は、直接前記第１の光出射面に到達し、
前記光源から出射された前記第２の光線は、直接前記第２の光出射面に到達し、
前記凹面形状の領域から直接出射され、前記第１の光出射面側に屈折される面光源装置。
【請求項２】
前記配光制御素子は、前記光軸が通る光入射面を備え、
前記光入射面は、前記光源を覆うように形成されている請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記光入射面と前記光軸との間隔は、前記光源から前記第１の光出射面の方向に向けて狭くなる請求項２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記光軸は、前記光入射面の前記第１の光出射面側の端部を通る請求項２又は３に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記第１の光出射面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に曲率を有さないシリンドリカル面であり、
前記光入射面は、前記第２の方向に延びる溝形状である請求項２から４のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項６】
前記第１の光出射面は、第１の方向に曲率を有し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に曲率を有さないシリンドリカル面である請求項１から４のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項７】
複数の前記光源は、前記第２の方向に並べて配置される請求項５または６に記載の面光源装置。
【請求項８】
前記配光制御素子は、前記第１の光出射面と対向する位置に配置され、前記第１の光線の内、前記第１の光出射面で反射された第３の光線を、前記第２の光出射面に向けて反射する光反射面を備え、
前記第３の光線は、前記第２の光出射面に到達する請求項１から７のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項９】
前記光反射面は、前記第１の光出射面側に凸形状である請求項８に記載の面光源装置。
【請求項１０】
前記光反射面は、凹凸形状の領域を備える請求項８または９に記載の面光源装置。
【請求項１１】
前記配光制御素子は、凹凸形状の領域の面を備える請求項１から９のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１２】
前記配光制御素子は、拡散材を含む請求項１から１１のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１３】
前記配光制御素子は、異なる屈折率の材料を含む請求項１から１２のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１４】
前記配光制御素子は、前記第１の光出射面の前記光軸を含む領域に光拡散素子又は光反射素子を備える請求項１から１３のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出射された面状の光を画像光に変換する液晶パネルと
を備えた液晶表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
面光源装置は、光を出射する光源と、前記光源から出射された光を配光する配光制御素子とを備え、前記配光制御素子は、当該配光制御素子の光軸が通る第１の光出射面及び前記第１の光出射面の端部に配置されて前記光軸の方向において前記光源側に延びる第２の光出射面を含み、前記第２の光出射面は、凹面形状の領域を備え、前記光は、第１の光線及び第２の光線を含み、前記光源は、前記第１の光線を出射する第１の発光面と、前記第１の発光面の周辺に形成されて、前記第１の光線の出射方向に対して垂直な方向に前記第２の光線を出射する第２の発光面とを備え、前記光源から出射された前記第１の光線は、直接前記第１の光出射面に到達し、前記光源から出射された前記第２の光線は、直接前記第２の光出射面に到達し、前記凹面形状の領域から直接出射され、前記第１の光出射面側に屈折される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
そのため、配光制御素子６を棒形状とすることで、配光制御素子６の部品点数を減らすことができる。また、個々のＬＥＤ素子（光源７）にレンズ（配光制御素子６）を装着する場合には、ＬＥＤ素子（光源７）を配置した基板と個々の配光制御素子６とを接着する必要がある。つまり、ＬＥＤ素子（光源７）を配置した基板上に、個々の配光制御素子６を取り付ける必要がある。実施の形態では、この基板は、反射部材５の底面５１である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】
また、光源７の数を減らすために、光源７を一列に並べて配置する構成が考えられる。例えば、複数の光源７は、表示面側から見て、面光源装置２００の短辺方向（ｘ軸方向）の中央の部分に長辺方向（ｙ軸方向）に沿って配置される。
【国際調査報告】
2016194798.tif 000014
2016194798.tif 000015
2016194798.tif 000016
2016194798.tif 000017