(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤと、
前記ＬＥＤを覆うように配置される第１光学素子と、
前記第１光学素子を覆うように配置される第２光学素子と、を有し、
前記第１光学素子は、
前記ＬＥＤから放射された光が入射する第１入射面と、
前記第１入射面に向かって円錐をなす凹状の形状を有し且つ前記第１入射面の上方に配置され、前記ＬＥＤから前記第１入射面を介して入射した光を側方に全反射する第１反射面と、
前記第１反射面の周囲に亘って配置され、前記第１反射面で反射した光を出射する第１出射面と、を有し、
前記第２光学素子は、
同心円状に配置され、前記第１出射面から出射した光が入射する複数の第２入射面と、
前記複数の第２入射面と交互に配置され、前記複数の第２入射面に入射した光を上方に全反射する複数の第２反射面により形成された入反射面と、
前記入反射面の上方に配置され、前記複数の第２反射面で反射した光を出射する第２出射面と、
前記入反射面が形成された側の中央部に設けられた凸部と、を備え、
前記凸部は、前記第１反射面にはめ込まれていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１光学素子は、前記第１入射面を介して前記ＬＥＤと対向して配置される第１底部をさらに有する請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第２光学素子は、
前記第１光学素子を介して前記ＬＥＤと対向して配置される第２底部と、
前記第２底部から前記入反射面の内縁に向って延伸し、前記第１反射面及び前記第１底部の少なくとも一方を透過した光が入射する第３入射面と、
をさらに有する、請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２光学素子は、前記凸部に第３入射面を有し、前記第３入射面は、前記第３入射面に内包されるように配置され、前記第１反射面及び前記第１底部の少なくとも一方を透過した光を透過する透過面をさらに有し、前記透過面は、シボ加工されている、請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第２光学素子は、
前記第１底部を介して前記ＬＥＤと対向して配置される第３底部と、
前記第３底部から前記第２出射面の内縁に向って延伸し、入射した光を反射する第３反射面と、
をさらに有する、請求項２〜４の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第２光学素子は、前記第３反射面に内包されるように配置され、前記第１反射面及び前記第１底部の少なくとも一方を透過した光を透過する透過面をさらに有し、前記透過面は、シボ加工されている、請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記ＬＥＤは、前記第１光学素子と一体化されて配置される、請求項１〜６の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記複数の第２反射面の少なくとも一部は、前記複数の第２入射面に入射した光を外側に反射し、
前記第２光学素子は、前記第２出射面の外縁に沿って配置され、前記複数の第２反射面の少なくとも一部によって反射した光を出射する第３出射面をさらに有する、請求項１〜７の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記透過面は、同心円状に配列している、請求項４又は６に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルの背面に配置され、液晶パネルを背面から照明する発光装置を有する。液晶表示装置用の発光装置は、面状ライトユニット又はバックライトとも称される。液晶表示装置用の発光装置は、平板状の導光板の側面に配置された複数のＬＥＤから入射した光を主面から出射するサイドエッジ型発光装置と、平面状に配列した複数のＬＥＤから放射された光を直接的に上方へ向わせる直下型発光装置を含む。サイドエッジ型発光装置は、薄型化が容易であり且つ配置されるＬＥＤの個数を比較的少なくして、使用するＬＥＤの個数を減らせる。一方、直下型発光装置は、小型化が容易ではないものの、導光板を使用しないため軽量化が容易である。【０００３】
特許文献１には、ＬＥＤと光拡散レンズとを有する複数の発光素子モジュールをマトリクス状に配置することで、面状に発光する光源装置が記載されている。なお、特許文献１に記載された光源装置は、隣接する発光素子モジュールの配光特性が互いに異なることを特徴としている。【０００４】
また、特許文献２には、アレイ状に配置された点光源から出射した光を全反射レンズによってコリメートし、コリメートされた光を拡散することで、総合効率の低減を抑制すると共に、視野の調整を容易にするバックライトシステムが記載されている。【０００５】
さらに、直下型発光装置は、発光領域について一部を消灯、又は一部だけを点灯させること（以下、「ローカルディッミング」と呼ぶ）により、液晶表示装置のコントラストの改善、及び消費電力の低減が可能になる。最近では、直下型表示装置で得られる高い表示品質が、サイドエッジ型発光装置が主流である中小型液晶表示装置にも求められるようになってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１２４１７号公報
【特許文献２】特表２０１１−５１０４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、大型液晶表示装置で採用されていた直下型発光装置の基本構造を単純に中小型液晶表示装置に適用すると、厚さがサイドエッジ型発光装置より厚くなると共にサイドエッジ型発光装置よりＬＥＤの個数が増加するおそれがある。【０００８】
そこで、一態様では、中小型液晶表示装置に採用しても、厚み及びＬＥＤの個数をサイドエッジ型発光装置と同程度にまで低減できる直下型発光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】
【０００９】
実施形態に係る発光装置は、ＬＥＤと、ＬＥＤを覆うように配置される第１光学素子と、第１光学素子を覆うように配置される第２光学素子と、を有し、第１光学素子は、ＬＥＤから放射された光が入射する第１入射面と、凹状の形状を有し且つ第１入射面の上方に配置され、ＬＥＤから第１入射面を介して入射した光を側方に全反射する第１反射面と、第１反射面の周囲に亘って配置され、第１反射面で反射した光を出射する第１出射面と、を有し、第２光学素子は、同心円状に配置され、第１出射面から出射した光が入射する複数の第２入射面、及び複数の第２入射面と交互に配置され、複数の第２入射面に入射した光を上方に全反射する複数の第２反射面により形成された入反射面と、入反射面の上方に配置され、複数の第２反射面で反射した光を出射する第２出射面とを有する。【００１０】
さらに、実施形態に係る発光装置では、第１光学素子は、第１入射面を介してＬＥＤと対向して配置される第１底部をさらに有し、第１反射面は、第１底部から第１出射面の上辺に向って延伸する傾斜面を含むことが好ましい。【００１１】
さらに、実施形態に係る発光装置では、第２光学素子は、第１光学素子を介してＬＥＤと対向して配置される第２底部と、第２底部から入反射面の内縁に向って延伸し、第１反射面及び第１底部の少なくとも一方を透過した光が入射する第３入射面とをさらに有することが好ましい。【００１２】
さらに、実施形態に係る発光装置では、第２光学素子は、第３入射面に内包されるように配置され、第１反射面及び第１底部の少なくとも一方を透過した光を透過する透過面をさらに有することが好ましい。【００１３】
さらに、実施形態に係る発光装置では、第２光学素子は、第１底部を介してＬＥＤと対向して配置される第３底部と、第３底部から第２出射面の内縁に向って延伸し、入射した光を反射する第３反射面とをさらに有することが好ましい。【００１４】
さらに、実施形態に係る発光装置では、第２光学素子は、第３反射面に内包されるように配置され、第１反射面及び第１底部の少なくとも一方を透過した光を透過する透過面をさらに有することが好ましい。【００１５】
さらに、実施形態に係る発光装置では、ＬＥＤは、第１光学素子と一体化されて配置されることが好ましい。【００１６】
さらに、実施形態に係る発光装置では、複数の第２反射面の少なくとも一部は、複数の第２入射面に入射した光を外側に反射し、第２光学素子は、第２出射面の外縁に沿って配置され、複数の第２反射面の少なくとも一部によって反射した光を出射する第３出射面をさらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
実施形態に係る発光装置は、ＬＥＤから放射されたランバーシャン光を広角レンズによって水平方向の成分が多い光に変換している。この結果、ＬＥＤ間のピッチを広げることが可能となり、ＬＥＤの個数を削減できる。また、広角レンズは指向特性の制御までは行わなくて良いため小型化できる。さらに、予め薄型化されているＴＩＲフレネルレンズを光角レンズ上に配して指向性を制御することにより発光装置を薄くできる。以上のように実施形態に係る発光装置は、中小型液晶表示装置に採用しても、厚みやＬＥＤの個数をサイドエッジ型発光装置と同程度にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る発光装置の分解斜視図である。
【図２】図１のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニットの断面図である。
【図３】（ａ）は図１に示す広角レンズの斜視図であり、（ｂ）は図１に示す広角レンズの断面図である。
【図４】図１に示すＴＩＲフレネルレンズに対応するＴＩＲレンズの断面図である。
【図５】図２に示す光学ユニットにおいてＬＥＤから放射される光の光路を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る発光装置の分解斜視図である。
【図７】図６のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニットの断面図である。
【図８】図６に示すＴＩＲフレネルレンズに対応するＴＩＲレンズの断面図である。
【図９】図７に示す光学ユニットにおいてＬＥＤから放射される光の光路を示す図である。
【図１０】第３実施形態に係る発光装置の分解斜視図である。
【図１１】図１０のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニットの断面図である。
【図１２】図１０に示すＴＩＲフレネルレンズに対応するＴＩＲレンズの断面図である。
【図１３】図１１に示す光学ユニットにおいてＬＥＤから放射される光の光路を示す図である。
【図１４】第４実施形態に係る発光装置の分解斜視図である。
【図１５】図１４のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニットの断面図である。
【図１６】図１４に示すＴＩＲフレネルレンズに対応するＴＩＲレンズの断面図である。
【図１７】図１５に示す光学ユニットにおいてＬＥＤから放射される光の光路を示す図である。
【図１８】第５実施形態に係る発光装置の分解斜視図である。
【図１９】図１８のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニットの断面図である。
【図２０】（ａ）は図１９に示す第３入射面の平面図であり、（ｂ）は図１９に示す第３入射面の拡大図であり、（ｃ）は図１９に示す第３反射面の平面図であり、（ｄ）は図１９に示す第３反射面の拡大図である。
【図２１】第６実施形態に係る発光装置の分解斜視図である。
【図２２】図２１のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニットの断面図である。
【図２３】（ａ）は図２１に示す広角レンズの斜視図であり、（ｂ）は図２１に示す広角レンズの断面図である。
【図２４】図２２に示す光学ユニットにおいてＬＥＤから放射される光の光路を示す図である。
【図２５】図２に示す広角レンズにおけるＬＥＤから放射された光の光路を示す図である。
【図２６】第７実施形態に係る発光装置の分解斜視図である。
【図２７】図２６のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニットの断面図である。
【図２８】図２７に示す光学ユニットにおいてＬＥＤから放射される光の光路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図を参照して、実施形態に係る発光装置について詳細に説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図面の縮尺等は説明のため適宜変更している。
【００２０】
実施形態に係る発光装置は、ＬＥＤと、ＬＥＤを覆うように配置される第１光学素子と、第１光学素子を覆うように配置される第２光学素子とを有する。一例では、第１光学素子は広角レンズであり、第２光学素子はＴＩＲ（Total Internal Reflection）フレネルレンズである。実施形態に係る発光装置は、第１光学素子がＬＥＤから第１入射面を介して入射した光を側方に全反射する第１反射面を有することで、ホットスポットの大きさ及び光量を軽減可能である。
【００２１】
（第１実施形態に係る発光装置）
図１は、第１実施形態に係る発光装置１の分解斜視図である。
【００２２】
発光装置１は、シャーシ１１と、回路基板１２と、複数のＬＥＤ１３と、反射板１４と、複数の広角レンズ１５と、レンズシート１６と、光学シート１７とを有する。回路基板１２は、シャーシ１１に収納され、複数のＬＥＤ１３のそれぞれは、回路基板１２の上面に実装され、入力される電流に応じたランバーシャン光を上面及び側面から放射する。反射板１４は、複数のＬＥＤ１３のそれぞれに対応する部分に貫通孔１４ａが形成される。複数の広角レンズ１５のそれぞれは、複数のＬＥＤ１３のそれぞれを覆うようにして反射板１４に接着される。レンズシート１６は、複数の広角レンズ１５のそれぞれを覆う複数のＴＩＲフレネルレンズ１８が配列される。光学シート１７は、レンズシート１６の上部に配置される。
【００２３】
シャーシ１１は、厚さが０．６ｍｍのアルミニウム板により形成され、長方形の底面１１ａを備えている。また、シャーシ１１は、底面１１ａの各辺に高さが５．８ｍｍの側壁１１ｂを有している。回路基板１２は、厚さが１．０ｍｍのガラスエポキシ基板であり、回路基板１２の上面には、金属配線により回路が形成されている。回路基板１２の上面にはＬＥＤ１３が３行５列で配列している。ここでは、ＬＥＤ１３が３行５列で配列しているが、実施形態に係る発光装置において配列されるＬＥＤの行数及び列数は、これに限定されない。反射板１４は、白色ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）により形成され、厚さは０．２ｍｍである。
【００２４】
ＬＥＤ１３は、平面サイズが１．５ｍｍ×１．５ｍｍ、高さが０．２５ｍｍのパッケージ製品であり、底面に接続電極を備え、上面及び側面から光を放射する。複数の広角レンズ１５のそれぞれは、ポリカーボネイトにより形成され、直径が５．３ｍｍ程度、高さが２．６ｍｍ程度である。複数の広角レンズ１５は、一個のＬＥＤ１３を覆うように配置され、全体としてＬＥＤ１３と同様に３行５列で配列している。ＬＥＤ１３のそれぞれは、不図示の制御装置によって、ローカルディミングを実現するため個別に点灯制御されてもよい。なお、広角レンズ１５は、後述するように、上面に円錐状の窪みがある。レンズシート１６は、ポリカーボネイトにより形成され、厚さが４．０ｍｍ程度である。レンズシート１６に含まれるＴＩＲフレネルレンズ１８は、それぞれ一個のＬＥＤ１３、一個の広角レンズ１５を覆うように配置され、レンズシート１６において３行５列で配列している。光学シート１７は、ＰＥＴを基材とし、厚さが約０．１３ｍｍの拡散シートである。
【００２５】
以下、一のＬＥＤ１３と、ＬＥＤ１３を覆う広角レンズ１５と、広角レンズ１５を覆うＴＩＲフレネルレンズ１８の組を光学ユニット１０（図１では符号は図示していない）と呼ぶ。
【００２６】
（第１実施形態に係る光学ユニット）
図２は、図１のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニット１０の断面図である。前述のように、光学ユニット１０は、一のＬＥＤ１３と、ＬＥＤ１３を覆う広角レンズ１５と、広角レンズ１５を覆うＴＩＲフレネルレンズ１８を有する。図２では、光学ユニット１０に対応する回路基板１２及び反射板１４の一部も記載されている。
【００２７】
図２の詳細な説明に入る前に図３により広角レンズ１５について説明する。図３（ａ）は、広角レンズ１５の斜視図であり、図３（ｂ）は、広角レンズ１５の断面図である。なお、図３（ａ）では透視された辺は破線で示される。
【００２８】
広角レンズ１５は、第１入射面１５１と、第１反射面１５２と、第１底部１５３と、第１出射面１５４とを有する。広角レンズ１５は、円錐台の上部に第１反射面１５２及び第１底部１５３が形成され、円錐台の下部にＬＥＤ光源収納部１５５を形成した形状となる。広角レンズ１５は、回転対称であり、光軸がＴＩＲフレネルレンズ１８の光軸と一致するように配置される。
【００２９】
第１入射面１５１は、ＬＥＤ１３を収納するためのＬＥＤ光源収納部１５５の壁面であり、上部入射面１５６と側部入射面１５７とを有し、ＬＥＤ１３から放射された光が入射する。ＬＥＤ光源収納部１５５は、上方に穿たれた略円柱状の窪みである。上部入射面１５６は、下に向かって凸となる形状を有する曲面であり、ＬＥＤ１３の上面と対向する。側部入射面１５７は、上方に向って光軸に近づく、すなわち、上方に向って直径が小さくなる筒状体の側面である、テーパー形状を有する。側部入射面１５７の曲面は、水平面から測ったとき、型抜き用に設けるテーパー形状よりも緩やかなテーパー形状、すなわち、立ち上がり角度が小さい形状となる。
【００３０】
第１反射面１５２は、逆さ向きの円錐状であり、全体的に上に凸な緩い曲面をなし、第１底部１５３から第１出射面１５４の上辺に向って延伸する傾斜面であり、ＬＥＤ１３から（より正確には、ＬＥＤ１３の上面と光軸が交差する点から発し）第１入射面１５１を介して入射した光を側方に全反射する全反射面である。すなわち、第１反射面１５２は、凹状の形状を有し且つ第１入射面１５１の上方に配置され、ＬＥＤ１３から第１入射面１５１を介して入射した光を側方に全反射する。
【００３１】
第１底部１５３は、半球状であり、第１入射面１５１を介してＬＥＤ１３と対向する位置に配置される。第１底部１５３は、ＬＥＤ１３（図２参照）から第１入射面１５１を介して入射した光の一部を反射し、ＬＥＤ１３から第１入射面１５１を介して入射した光の一部を透過する。
【００３２】
第１出射面１５４は、第１反射面の周囲に亘って配置される広角レンズ１５の側面であり、上方に向って光軸に近づく曲面を成すテーパー形状を有し、第１反射面１５２で反射した光を広角レンズ１５の外部に出射する。
【００３３】
図２に戻り、他の部材を説明する。ＴＩＲフレネルレンズ１８は、入反射面１８１と、中央入射面１８２と、第２出射面１８３とを有する。入反射面１８１は、ＴＩＲフレネルレンズ１８の下面に位置し、同心円状に配列した複数の微小プリズムを有する。入反射面１８１が有する微小プリズムは、光軸から外側に向って上に凸な曲面を成すよう配列している。また、入反射面１８１が有する微小プリズムは、光軸から外側に向って断面のサイズが大きくなるように形成されている。ＴＩＲフレネルレンズ１８は平面視したときの形状が概ね長方形となる（図１参照）ので、入反射面１８１の外側の微小プリズムは円環の一部分が失われる。
【００３４】
入反射面１８１が有する微小プリズムは、内側の面が入射面となり且つ外側の面が入射面に入射した光を上方に全反射する全反射面となるように形成される。すなわち、入反射面１８１が有する複数の微小プリズムのそれぞれの内側の面、すなわち、光軸側の面は第２入射面１８４であり、入反射面１８１が有する複数の微小プリズムのそれぞれの外側の面、すなわち光軸側と反対側の面は第２反射面１８５である。複数の第２入射面１８４のそれぞれは、同心円状に配置され、広角レンズ１５の第１出射面１５４から出射した光が入射する。複数の第２反射面１８５のそれぞれは、複数の第２入射面１８４と交互に配置され、複数の第２入射面１８４のそれぞれに入射した光を上方に全反射する。
【００３５】
中央入射面１８２は、入反射面１８１の内側の領域で水平方向に延伸する平面であり、広角レンズ１５の第１反射面１５２及び第１底部１５３の少なくとも一方を透過した光が入射する。すなわち、中央入射面１８２は円形状をなし且つ入反射面１８１に取り囲まれ、中央入射面１８２の中心は光軸上に位置する。中央入射面１８２に入射した光は、ＴＩＲフレネルレンズ１８の屈折率及び中央入射面１８２に入射するときの入射角に応じて種々の方向に出射する。
【００３６】
第２出射面１８３は、ＴＩＲフレネルレンズ１８の上面であり、矩形の平面形状を有し、入反射面１８１の上方に配置され、複数の第２反射面１８５で反射してきた光を上方に出射する。
【００３７】
図４は、ＴＩＲフレネルレンズ１８に対応するＴＩＲレンズ１９の断面図である。ＴＩＲフレネルレンズ１８は、ＴＩＲレンズ１９をフレネル化したレンズである。なお、ＴＩＲレンズ１９は、ＴＩＲフレネルレンズ１８の符号を参照して説明される。
【００３８】
ＴＩＲレンズ１９は、回転対称であり、入射面１９１と、反射面１９２と、出射面１９３とを有する。入射面１９１は、中央入射面１８２及び第２入射面１８４に対応する面であり、側壁入射面１９４と、上壁入射面１９５とを有し、ＴＩＲレンズ１９の下面を形成する。側壁入射面１９４は、第２入射面１８４に対応し、上壁入射面１９５は、中央入射面１８２に対応する。反射面１９２は、第２反射面１８５に対応する面であり、ＴＩＲレンズ１９の側面を形成する。出射面１９３は、第２出射面１８３に対応する面であり、ＴＩＲレンズ１９の上面を形成する。側壁入射面１９４及び反射面１９２は、フレネル化されるとき、入反射面１８１が有する微小プリズムを形成する。
【００３９】
ＴＩＲレンズ１９をフレネル化してＴＩＲフレネルレンズ１８を形成する処理は、概ね次のようなステップで行う。先ず、入反射面１８１が有する微小プリズムの数を決める。この数がｎ個であるとき、反射面１９２をｎ分割するように角度αｉ（ｉ＝１〜ｎ。図中ではｋ番目の角度αｋを示している）を決める。ｋ番目の微小プリズムについて、角度αｋで示される範囲で、相似形を保ったまま側壁入射面１９４に含まれる小片１９６を移動する。なお説明を簡単にするため入射時の屈折は無視するので、この条件のもとでは原点Ｏから発した光線に対し、小片１９６の光学的な作用は変化しない。同様に反射面１９２に含まれる小片１９７も、角度αｋで示された範囲で相似形を保ったまま移動する。このときも小片１９７の光学的な作用は変化しない。フレネル化におけるこれらの幾何学的な性質を利用し、小片１９６及び１９７によって形成される１からｎ番目までの微小プリズムを所望の位置に移動することで、微小プリズムを有する入反射面１８１が完成する。このときＴＩＲフレネルレンズ１８の平面サイズは任意に設定できる。
【００４０】
図５は、光学ユニット１０においてＬＥＤ１３から放射される光の光路を示す図である。
【００４１】
光Ｌ１１及びＬ１２は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１底部１５３から上方に出射する。光Ｌ１１及びＬ１２は、中央入射面１８２からＴＩＲフレネルレンズ１８に入射し、第２出射面１８３から上方に出射する。光Ｌ１３〜Ｌ１６は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１反射面１５２で反射して第１出射面１５４から斜め側方に出射する。光Ｌ１３〜Ｌ１６は、入反射面１８１において第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ１８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。
【００４２】
光Ｌ１７は、ＬＥＤ１３から出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１反射面１５２を介さずに第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ１７は、入反射面１８１で内側の第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ１８に入射し、第２入射面１８４の外側の第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。側方に向う光Ｌ１８は、ＬＥＤ１３から側方に出射し、側部入射面１５７から広角レンズ１５に入射したのち第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ１８は、入反射面１８１で外側の第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ１８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。
【００４３】
発光装置１に含まれる光学ユニット１０のそれぞれにおいて、広角レンズ１５は、ＬＥＤ１３から放射されたランバーシャン光を水平方向の成分が多い光に変換している。広角レンズ１５によってＬＥＤ１３から放射されたランバーシャン光が、水平方向に広がるように変換され、水平方向に広く出射することから、ＬＥＤ１３の配置ピッチを広げることが可能となり、発光装置１に配置されるＬＥＤ１３の個数を削減できる。また、ＴＩＲフレネルレンズ１８が、広角レンズから出射してきた光の指向特性を制御するので、広角レンズ１５は、指向特性を制御する必要がなくなるため小型化される。さらに、発光装置１は、指向性制御にあたり、フレネル化で薄型化しているＴＩＲフレネルレンズ１８を使用することにより、広角レンズのみによって指向性を制御する場合（広角レンズと拡散板、プリズムシートを組合わせて指向性制御する場合）と比較して、厚さを著しく薄くできる。以上のようにして、発光装置１は、広角レンズ１５とＴＩＲフレネルレンズ１８を使用してＬＥＤ１３から放射される光を制御することにより、中小型液晶表示装置向けに設計されたサイドエッジ型発光装置に対し、厚み及びＬＥＤ１３の個数を同程度にすることが可能になる。
【００４４】
広角レンズ１５の第１反射面１５２は、ＬＥＤ１３の上面（発光面）と光軸の交差した点から発した光が全反射するように設定されている（図５、図２５参照）。しかしながら、ＬＥＤ１３の上面は平面的に広がっているので、ＬＥＤ１３から放射された光は、第１反射面１５２で水平方向に反射する成分と、第１反射面１５２を透過し鉛直方向に向かう成分に分かれる。すなわち、ＬＥＤ１３から広角レンズ１５及びＴＩＲフレネルレンズ１８を経て鉛直方向に出射する光の光量が減少するで、ＬＥＤ１３の直上で視認されるホットスポットの大きさ及び光量が軽減される。
【００４５】
（第２実施形態に係る発光装置）
図６は、第２実施形態に係る発光装置２の分解斜視図である。
【００４６】
発光装置２は、レンズシート２６をレンズシート１６の代わりに有することが発光装置１と相違する。レンズシート２６以外の発光装置２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された発光装置１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。レンズシート２６は、ＴＩＲフレネルレンズ２８をＴＩＲフレネルレンズ１８の代わりに有することがレンズシート１６と相違する。ＴＩＲフレネルレンズ２８は、ＴＩＲフレネルレンズ１８と同様に、それぞれ一個のＬＥＤ１３、一個の広角レンズ１５を覆うように配置され、レンズシート２６において３行５列で配列している。
【００４７】
（第２実施形態に係る光学ユニット）
図７は、図６のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニット２０の断面図である。光学ユニット２０は、一のＬＥＤ１３と、ＬＥＤ１３を覆う広角レンズ１５と、広角レンズ１５を覆うＴＩＲフレネルレンズ２８を有する。図７では、光学ユニット２０に対応する回路基板１２及び反射板１４の一部も記載されている。
【００４８】
ＴＩＲフレネルレンズ２８は、第２底部２２と、第３入射面２３を中央入射面１８２の代わりに有することがＴＩＲフレネルレンズ１８と相違する。第２底部２２及び第３入射面２３以外のＴＩＲフレネルレンズ２８の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＴＩＲフレネルレンズ１８の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４９】
第２底部２２は、第３入射面２３の下端に位置し、広角レンズ１５を介してＬＥＤ１３と対向する位置に配置される。第２底部２２は、ＴＩＲフレネルレンズ２８の光軸上に位置し、広角レンズ１５の光軸と一致するように配置される。
【００５０】
第３入射面２３は、第２底部２２から入反射面１８１の内縁に向って延伸する傾斜面であり、広角レンズ１５の第１反射面１５２及び第１底部１５３の少なくとも一方を透過した光が入射する。すなわち、第３入射面２３は、下向きの円錐状をなし且つ入反射面１８１に取り囲まれ、第３入射面２３の頂点に位置する第２底部２２は、光軸上に位置する。第３入射面２３に入射した光は、ＴＩＲフレネルレンズ２８の屈折率及び第３入射面２３に入射するときの入射角に応じて種々の方向に出射する。
【００５１】
光学ユニット２０では、ＴＩＲフレネルレンズ２８の第３入射面２３と広角レンズ１５の第１反射面１５２との間の離間距離が比較的大きい。第３入射面２３と第１反射面１５２との間の隙間は第１反射面１５２を全反射面として機能させるものなので、離間距離は短くても良い。そこで、第３入射面２３と第１反射面１５２とを密着させずに空気層を残すように第３入射面２３を第１反射面１５２に嵌合させても良い。例えば、第３入射面２３の曲率と第１反射面１５２の曲率とを異ならせ、第１底部１５３と第２底部２２とを接することで、光学ユニット２０がＴＩＲフレネルレンズ２８を支持するようにしても良い。第１底部１５３と第２底部２２とが接するように形成することで、ＴＩＲフレネルレンズ２８の光軸と広角レンズ１５の光軸とが一致するように組み立てることが容易になる。
【００５２】
ＴＩＲフレネルレンズ２８を形成する処理は、第２底部２２及び第３入射面２３を有すること以外は、ＴＩＲフレネルレンズ１８を形成する処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５３】
図８は、ＴＩＲフレネルレンズ２８に対応するＴＩＲレンズ２９の断面図である。ＴＩＲフレネルレンズ２８は、ＴＩＲレンズ２９をフレネル化したレンズである。なお、ＴＩＲレンズ２９は、ＴＩＲフレネルレンズ２８の符号を参照して説明される。
【００５４】
ＴＩＲレンズ２９は、回転対称であり、入射面２９１と、反射面２９２と、出射面２９３とを有する。入射面２９１は、第２入射面１８４及び第３入射面２３に対応する面であり、側壁入射面２９４と、上壁入射面２９５とを有し、ＴＩＲレンズ２９の下面を形成する。側壁入射面２９４は第２入射面１８４に対応し、上壁入射面２９５は第３入射面２３に対応する。反射面２９２は、第２反射面１８５に対応する面であり、ＴＩＲレンズ２９の側面を形成する。出射面２９３は、第２出射面１８３に対応する面であり、ＴＩＲレンズ２９の上面を形成する。側壁入射面２９４及び反射面２９２は、フレネル化されるとき、入反射面１８１が有する微小プリズムを形成する。上壁入射面２９５は、第３入射面２３に対応する。
【００５５】
図９は、光学ユニット２０においてＬＥＤ１３から放射される光の光路を示す図である。
【００５６】
光Ｌ２１及びＬ２２は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１底部１５３から上方に出射する。光Ｌ２１は、第１底部１５３からＴＩＲフレネルレンズ２８に入射し、第２出射面１８３から上方に出射し、光Ｌ２２は、第３入射面２３からＴＩＲフレネルレンズ２８に入射し、第２出射面１８３から上方に出射する。光Ｌ２３〜Ｌ２５は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１反射面１５２で反射して第１出射面１５４から斜め側方に出射する。光Ｌ２３〜Ｌ２５は、入反射面１８１において第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ２８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。
【００５７】
光Ｌ２６は、ＬＥＤ１３から出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１反射面１５２を介さずに第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ２６は、入反射面１８１で内側の第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ２８に入射し、第２入射面１８４の外側の第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。側方に向う光Ｌ２７は、ＬＥＤ１３から側方に出射し、側部入射面１５７から広角レンズ１５に入射したのち第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ２７は、入反射面１８１で外側の第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ２８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。
【００５８】
発光装置２では、第３入射面２３に入射した光は、ＴＩＲフレネルレンズ２８の屈折率及び第３入射面２３に入射するときの入射角に応じて種々の方向に出射するので、ＬＥＤ１３から鉛直方向に出射する光の光量が発光装置１よりもさらに減少する。発光装置２は、ＬＥＤ１３から鉛直方向に出射する光の光量が発光装置１よりもさらに減少するので、ＬＥＤ１３の直上で視認されるホットスポットの大きさ及び光量が発光装置１よりもさらに軽減される。
【００５９】
また、発光装置２は、凹状の形状を有する第１反射面１５２に凸状の形状を有する第２入射面１８４を嵌合することで、広角レンズ１５の光軸とＴＩＲフレネルレンズ４８の光軸とを一致させるようにしてＴＩＲフレネルレンズ４８を配置することができる。
【００６０】
（第３実施形態に係る発光装置）
図１０は、第３実施形態に係る発光装置３の分解斜視図である。
【００６１】
発光装置３は、レンズシート３６をレンズシート１６の代わりに有することが発光装置１と相違する。レンズシート３６以外の発光装置３の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された発光装置１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。レンズシート３６は、ＴＩＲフレネルレンズ３８をＴＩＲフレネルレンズ１８の代わりに有することがレンズシート１６と相違する。ＴＩＲフレネルレンズ３８は、ＴＩＲフレネルレンズ１８と同様に、それぞれ一個のＬＥＤ１３、一個の広角レンズ１５を覆うように配置され、レンズシート３６において３行５列で配列している。
【００６２】
（第３実施形態に係る光学ユニット）
図１１は、図１０のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニット３０の断面図である。光学ユニット３０は、一のＬＥＤ１３と、ＬＥＤ１３を覆う広角レンズ１５と、広角レンズ１５を覆うＴＩＲフレネルレンズ３８を有する。図１１では、光学ユニット３０に対応する回路基板１２及び反射板１４の一部も記載されている。
【００６３】
ＴＩＲフレネルレンズ３８は、第３底部３２と、第３反射面３３を有することがＴＩＲフレネルレンズ１８と相違する。第３底部３２及び第３反射面３３以外のＴＩＲフレネルレンズ３８の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＴＩＲフレネルレンズ１８の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６４】
第３底部３２は、第３反射面３３の下端に位置し、第１底部１５３及び第２底部２２を介してＬＥＤ１３と対向する位置に配置される。第３底部３２は、ＴＩＲフレネルレンズ３８の光軸上に位置し、広角レンズ１５の光軸と一致するように配置される。
【００６５】
第３反射面３３は、第３底部３２から第２出射面１８３の内縁に向って延伸する傾斜面であり、第３入射面２３から入射した光を反射する。すなわち、第３反射面３３は円錐状の窪みであり、第３反射面３３の中心に位置する第３底部３２が光軸上に位置する。
【００６６】
ＴＩＲフレネルレンズ３８を形成する処理は、第３底部３２及び第３反射面３３を有すること以外は、ＴＩＲフレネルレンズ１８を形成する処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６７】
図１２は、ＴＩＲフレネルレンズ３８に対応するＴＩＲレンズ３９の断面図である。ＴＩＲフレネルレンズ３８は、ＴＩＲレンズ３９をフレネル化したレンズである。なお、ＴＩＲレンズ３９は、ＴＩＲフレネルレンズ３８の符号を参照して説明される。
【００６８】
ＴＩＲレンズ３９は、回転対称であり、入射面３９１と、第１反射面３９２と、出射面３９３と、第２反射面３９６とを有する。入射面３９１は、中央入射面１８２及び第２入射面１８４に対応する面であり、側壁入射面３９４と、上壁入射面３９５とを有し、ＴＩＲレンズ３９の下面を形成する。側壁入射面３９４は第２入射面１８４に対応し、上壁入射面３９５は中央入射面１８２に対応する。第１反射面３９２は、第２反射面１８５に対応する面であり、ＴＩＲレンズ３９の側面を形成する。出射面３９３は、第２出射面１８３に対応する面であり、ＴＩＲレンズ３９の上面を形成する。側壁入射面３９４及び第１反射面３９２は、フレネル化されるとき、入反射面１８１が有する微小プリズムを形成する。第２反射面３９６は、第３反射面３３に対応する。
【００６９】
図１３は、光学ユニット３０においてＬＥＤ１３から放射される光の光路を示す図である。
【００７０】
光Ｌ３１及びＬ３２は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１底部１５３から上方に出射する。光Ｌ３１は、中央入射面１８２からＴＩＲフレネルレンズ３８に入射し、第２出射面１８３から上方に出射する。光Ｌ３２は、中央入射面１８２からＴＩＲフレネルレンズ３８に入射し、第３反射面３３で反射し、ＴＩＲフレネルレンズ３８の内部を反射しながら通過してＴＩＲフレネルレンズ３８の側壁から出射する。光Ｌ３３〜Ｌ３６は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１反射面１５２で反射して第１出射面１５４から斜め側方に出射する。光Ｌ３３〜Ｌ３６は、入反射面１８１において第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ３８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。
【００７１】
光Ｌ３７は、ＬＥＤ１３から出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射し、第１反射面１５２を介さずに第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ３７は、入反射面１８１で内側の第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ３８に入射し、第２入射面１８４の外側の第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。側方に向う光Ｌ３８は、ＬＥＤ１３から側方に出射し、側部入射面１５７から広角レンズ１５に入射したのち第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ３８は、入反射面１８１で外側の第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ３８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。
【００７２】
発光装置３では、中央入射面１８２からＴＩＲフレネルレンズ３８に入射した光の一部は、第３反射面３３で反射してＴＩＲフレネルレンズ３８の側壁等から出射するので、ＬＥＤ１３から鉛直方向に出射する光の光量が発光装置１よりもさらに減少する。発光装置３は、ＬＥＤ１３から鉛直方向に出射する光の光量が発光装置１よりもさらに減少するので、ＬＥＤ１３の直上で視認されるホットスポットの大きさ及び光量が発光装置１よりもさらに軽減される。
【００７３】
（第４実施形態に係る発光装置）
図１４は、第４実施形態に係る発光装置４の分解斜視図である。
【００７４】
発光装置４は、レンズシート４６をレンズシート２６の代わりに有することが発光装置２と相違する。レンズシート４６以外の発光装置４の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された発光装置２の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。レンズシート４６は、ＴＩＲフレネルレンズ４８をＴＩＲフレネルレンズ２８の代わりに有することがレンズシート２６と相違する。ＴＩＲフレネルレンズ４８は、ＴＩＲフレネルレンズ２８と同様に、それぞれ一個のＬＥＤ１３、一個の広角レンズ１５を覆うように配置され、レンズシート４６において３行５列で配列している。
【００７５】
（第４実施形態に係る光学ユニット）
図１５は、図１４のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニット４０の断面図である。光学ユニット４０は、一のＬＥＤ１３と、ＬＥＤ１３を覆う広角レンズ１５と、広角レンズ１５を覆うＴＩＲフレネルレンズ４８を有する。図１５では、光学ユニット４０に対応する回路基板１２及び反射板１４の一部も記載されている。
【００７６】
ＴＩＲフレネルレンズ４８は、第３底部３２と、第３反射面３３を有することがＴＩＲフレネルレンズ２８と相違する。第３底部３２及び第３反射面３３以外のＴＩＲフレネルレンズ４８の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＴＩＲフレネルレンズ２８の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。また、第３底部３２及び第３反射面３３の構成及び機能は、光学ユニット３０を参照して説明したので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７７】
ＴＩＲフレネルレンズ４８を形成する処理は、第３底部３２及び第３反射面３３を有すること以外は、ＴＩＲフレネルレンズ２８を形成する処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７８】
図１６は、ＴＩＲフレネルレンズ４８に対応するＴＩＲレンズ４９の断面図である。ＴＩＲフレネルレンズ４８は、ＴＩＲレンズ４９をフレネル化したレンズである。なお、ＴＩＲレンズ４９は、ＴＩＲフレネルレンズ４８の符号を参照して説明される。
【００７９】
ＴＩＲレンズ４９は、回転対称であり、入射面４９１と、第１反射面４９２と、出射面４９３と、第２反射面４９６とを有する。入射面４９１は、第２入射面１８４及び第３入射面２３に対応する面であり、側壁入射面４９４と、上壁入射面４９５とを有し、ＴＩＲレンズ４９の下面を形成する。側壁入射面４９４は第２入射面１８４に対応し、上壁入射面４９５は第３入射面２３に対応する。第１反射面４９２は、第２反射面１８５に対応する面であり、ＴＩＲレンズ３９の側面を形成する。出射面４９３は、第２出射面１８３に対応する面であり、ＴＩＲレンズ４９の上面を形成する。側壁入射面４９４及び第１反射面４９２は、フレネル化されるとき、入反射面１８１が有する微小プリズムを形成する。第２反射面４９６は、第３反射面３３に対応する。
【００８０】
図１７は、光学ユニット４０においてＬＥＤ１３から放射される光の光路を示す図である。
【００８１】
光Ｌ４１及びＬ４２は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１底部１５３から上方に出射する。光Ｌ４１は、第２底部２２からＴＩＲフレネルレンズ４８に入射し、第３底部３２から上方に出射する。光Ｌ４２は、第３入射面２３からＴＩＲフレネルレンズ４８に入射し、第３反射面３３で反射し、ＴＩＲフレネルレンズ４８の内部を反射しながら通過してＴＩＲフレネルレンズ４８の側壁から出射する。光Ｌ４３〜Ｌ４６は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１反射面１５２で反射して第１出射面１５４から斜め側方に出射する。光Ｌ４３〜Ｌ４６は、入反射面１８１において第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ４８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。
【００８２】
光Ｌ４７は、ＬＥＤ１３から出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１反射面１５２を介さずに第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ４７は、入反射面１８１で内側の第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ４８に入射し、第２入射面１８４の外側の第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。側方に向う光Ｌ４８は、ＬＥＤ１３から側方に出射し、側部入射面１５７から広角レンズ１５に入射したのち第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ４８は、入反射面１８１で外側の第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ４８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。
【００８３】
発光装置４では、第３底部３２を介して第３反射面３３に入射した光は、全反射するので、ＬＥＤ１３から鉛直方向に出射する光の光量が発光装置２よりもさらに減少する。発光装置４は、ＬＥＤ１３から鉛直方向に出射する光の光量が発光装置２よりもさらに減少するので、ＬＥＤ１３の直上で視認されるホットスポットの大きさ及び光量が発光装置２よりもさらに軽減される。
【００８４】
（第５実施形態に係る発光装置）
図１８は、第５実施形態に係る発光装置５の分解斜視図である。
【００８５】
発光装置５は、レンズシート５６をレンズシート４６の代わりに有することが発光装置４と相違する。レンズシート５６以外の発光装置５の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された発光装置４の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。レンズシート５６は、ＴＩＲフレネルレンズ５８をＴＩＲフレネルレンズ４８の代わりに有することがレンズシート４６と相違する。ＴＩＲフレネルレンズ５８は、ＴＩＲフレネルレンズ４８と同様に、それぞれ一個のＬＥＤ１３、一個の広角レンズ１５を覆うように配置され、レンズシート５６において３行５列で配列している。
【００８６】
（第５実施形態に係る光学ユニット）
図１９は、図１８のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニット５０の断面図である。光学ユニット５０は、一のＬＥＤ１３と、ＬＥＤ１３を覆う広角レンズ１５と、広角レンズ１５を覆うＴＩＲフレネルレンズ５８を有する。図１９では、光学ユニット５０に対応する回路基板１２及び反射板１４の一部も記載されている。
【００８７】
ＴＩＲフレネルレンズ５８は、第３入射面５１及び第３反射面５２を第３入射面２３及び第３反射面３３の代わりに有することがＴＩＲフレネルレンズ４８と相違する。第３底部３２及び第３反射面３３以外のＴＩＲフレネルレンズ５８の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＴＩＲフレネルレンズ４８の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００８８】
図２０（ａ）は第３入射面５１の平面図であり、図２０（ｂ）は第３入射面５１の拡大図であり、図２０（ｃ）は第３反射面５２の平面図であり、図２０（ｄ）は第３反射面５２の拡大図である。
【００８９】
第３入射面５１は、屈折面５１１と透過面５１２とを有する。屈折面５１１は、斜面であり、ＬＥＤ１３から広角レンズ１５を介して入射した光を、ＴＩＲフレネルレンズ５８の屈折率及び第３入射面２３に入射するときの入射角に応じて種々の方向に出射に出射する。透過面５１２は、水平面であり、ＬＥＤ１３から広角レンズ１５を介して入射した光を略鉛直方向に出射する。透過面５１２は、図２０（ｂ）で示されるように水平面として形成されてもよく、シボ加工された拡散面（斜面）として形成されてもよい。また、シボ加工した斜面は、微小な屈折面と微小な透過面が分散しているものとみなせるので、第３入射面５１全体をシボ加工しても良い。
【００９０】
第３反射面５２は、反射面５２１と透過面５２２とを有する。反射面５２１は、斜面であり、第３入射面５１から入射した光を側方に反射する。透過面５２２は、水平面であり、第３入射面５１から入射した光を略鉛直方向に出射する。透過面５２２は、図２０（ｄ）で示されるように水平面として形成されてもよく、シボ加工された拡散面（斜面）として形成されてもよい。また、シボ加工した斜面は、微小な屈折面と微小な透過面が分散しているものとみなせるので、第３反射面５２全体をシボ加工しても良い。
【００９１】
発光装置５は、たとえＬＥＤ１３から放射された光の多くの部分が第１反射面１５２等により水平方向に反射しても、入射した光を略鉛直方向に出射する透過面５１２及び５２２を有するので、ＬＥＤ１３の直上部が他の領域より輝度が低くなり過ぎることを防止できる。すなわち、ホットスポット対策が強すぎてＬＥＤ１３の直上部が暗くなってしまうような場合、発光装置５は、透過面５１２又は５２２を設けること（又はＬＥＤ直上部をシボ加工すること）によりＬＥＤ１３の直上部の明るさを確保できる。
【００９２】
発光装置５は、入射した光を略鉛直方向に出射する透過面５１２及び５２２が形成されるが、透過面５１２及び５２２の一方のみが形成される構成としてもよい。例えば、第３反射面５２に透過面５２２を形成し、第３入射面５１に透過面５１２を形成しない構成とすることで、ＬＥＤ１３の直上の輝度の制御ができる。
【００９３】
（第６実施形態に係る発光装置）
図２１は、第６実施形態に係る発光装置６の分解斜視図である。
【００９４】
発光装置６は、複数の広角レンズ６５を複数の広角レンズ１５の代わりに有することが発光装置４と相違する。複数の広角レンズ６５以外の発光装置６の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された発光装置４の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。複数の広角レンズ６５のそれぞれは、ＬＥＤ１３と一体化されて配置される。
【００９５】
（第６実施形態に係る光学ユニット）
図２２は、図２１のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニット６０の断面図である。光学ユニット６０は、一のＬＥＤ１３と、ＬＥＤ１３を覆う広角レンズ６５と、広角レンズ６５を覆うＴＩＲフレネルレンズ４８を有する。図２２では、光学ユニット６０に対応する回路基板１２及び反射板１４の一部も記載されている。
【００９６】
図２３（ａ）は広角レンズ６５の斜視図であり、図２３（ｂ）は広角レンズ６５の断面図である。なお、図２３（ａ）では透視された辺は破線で示される。
【００９７】
広角レンズ６５は、第１入射面６５１を第１入射面１５１の代わりに有することが広角レンズ１５と相違する。第１入射面６５１以外の広角レンズ６５の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された広角レンズ１５の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００９８】
第１入射面６５１は、ＬＥＤ１３を一体化して収納するためのＬＥＤ光源収納部６５５の壁面であり、上部入射面６５６と側部入射面６５７とを有し、ＬＥＤ１３から放射された光が空隙を介することなく直接入射する。ＬＥＤ光源収納部６５５は、ＬＥＤ１３の外形に対応する形状を有する。側部入射面６５７はＬＥＤ１３の側面と略同一の形状を有し、上部入射面６５６はＬＥＤ１３の上面と略同一の形状を有する。なお、ＬＥＤ１３と第１入射面６５１の間に透明な樹脂を充填し、樹脂を介してＬＥＤ１３と広角レンズ６５と密着させても良い。
【００９９】
図２４は、光学ユニット６０においてＬＥＤ１３から放射される光の光路を示す図である。
【０１００】
光Ｌ６０は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ６５に入射したのち第１底部１５３から上方に出射する。光Ｌ６０は、第２底部２２からＴＩＲフレネルレンズ６８に入射し、第３底部３２から上方に出射する。
【０１０１】
光Ｌ６１〜Ｌ６３は、ＬＥＤ１３から出射し、上部入射面１５６から広角レンズ６５に入射したのち第１反射面１５２を介さずに第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ６１〜Ｌ６３は、第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ４８に入射し、第２入射面１８４の外側の第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。光Ｌ６５〜Ｌ６９は、ＬＥＤ１３から側方に出射し、側部入射面１５７から広角レンズ１５に入射したのち第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ６５〜Ｌ６９は、第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ３８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面１８５で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。
【０１０２】
発光装置６は、広角レンズ６５とＬＥＤ１３とを一体化することで、ＬＥＤ１３と広角レンズ６５との間の光軸ずれを減少させることができる。また、強度を維持するため、広角レンズ１５は、上部入射面１５６から第１底部１５３までの距離をある程度広くしなければならなかったのに対し、広角レンズ６５は、ＬＥＤ１３と一体化しているため、上部入射面６５６から第１底部１５３までの距離を小さくしても強度を確保できる。この結果、広角レンズ６５の小型化とともに発光装置６の薄型化を達成できる。
【０１０３】
さらに、広角レンズ６５では、ＬＥＤ１３と広角レンズ６５が光学的に密着しているため、ＬＥＤ１３の発光面（上面及び側面）及び第１入射面６５１における反射損失が激減し、発光装置の発光効率が向上する。なお、広角レンズ６５は、発光面及び第１入射面６５１における屈折が広角レンズ１５を使用する場合と異なる。このため、広角レンズ６５の配光分布は、広角レンズ１５を使用した場合の配光分布と多少異なる。そこで、広角レンズ１５と同等な配光分布を得るためには、広角レンズ６５の外形を微調整すると良い。
【０１０４】
ここで、図２５により光角レンズ１５の光路について補足説明する。図２５は、発光装置１〜５に搭載される広角レンズ１５におけるＬＥＤ１３から放射された光の光路を示す図である。
【０１０５】
図２５に示すように、ＬＥＤ１３の上面の中心から直上方向に発した光Ｌ６００は、上部入射面１５６及び第１底部１５３を通り抜け、そのまま鉛直方向に向かう。なお、光Ｌ６００の光路は、ＬＥＤ１３及び光角レンズ１５の光軸に一致する。ＬＥＤ１３の上面の中心から斜め上方向に発した光Ｌ６０１は、上部入射面１５６で屈折し、第１反射面１５２で全反射したのち第１出射面から水平方向に出射する。ＬＥＤ１３の上面の端部から直上方向に発した光Ｌ６０２は、上部入射面１５６と第１反射面１５２で屈折し鉛直方向に出射する。すなわち、ＬＥＤ１３の上面の中心以外の部分から発し、第１反射面１５２に達した光は、一部が第１反射面１５２で全反射し、残りが第１反射面１５２を透過する。また、ＬＥＤ１３の内部で発生した光は、一部分が発光面（上面及び側面）と空気との界面で反射する。さらに、ＬＥＤ１３を発した光は、一部分が空気と第１入射面１５１との界面で反射する。すなわち、広角レンズ１５では、ＬＥＤ１３と広角レンズ１５の間に空気層が介在するため反射損失が発生する。
【０１０６】
（第７実施形態に係る発光装置）
図２６は、第７実施形態に係る発光装置７の分解斜視図である。
【０１０７】
発光装置７は、レンズシート７６をレンズシート４６の代わりに有することが発光装置４と相違する。レンズシート７６以外の発光装置７の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された発光装置４の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。レンズシート７６は、互いに別個のレンズとして形成されるＴＩＲフレネルレンズ５８をＴＩＲフレネルレンズ４８の代わりに有することがレンズシート４６と相違する。互いに別個のレンズとして形成されるＴＩＲフレネルレンズ７８は、ＴＩＲフレネルレンズ４８と同様に、それぞれ一個のＬＥＤ１３、一個の広角レンズ１５を覆うように配置され、レンズシート７６において３行５列で配列している。
【０１０８】
（第７実施形態に係る光学ユニット）
図２７は、図２６のＡＡ´線に沿って描いた一の光学ユニット７０の断面図である。光学ユニット７０は、一のＬＥＤ１３と、ＬＥＤ１３を覆う広角レンズ１５と、広角レンズ１５を覆うＴＩＲフレネルレンズ７８を有する。図２６では、光学ユニット７０に対応する回路基板１２及び反射板１４の一部も記載されている。
【０１０９】
ＴＩＲフレネルレンズ７８は、第２反射面７１を第２反射面１８５の代わりに有することがＴＩＲフレネルレンズ４８と相違する。第２出射面１８３の外縁に沿って配置される第３出射面７２を有することがＴＩＲフレネルレンズ４８とさらに相違する。第２反射面７１及び第３出射面７２以外のＴＩＲフレネルレンズ７８の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたＴＩＲフレネルレンズ４８の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１１０】
第２反射面７１の少なくとも一部は、第２入射面１８４に入射した光が第３出射面７２から出射するように、第２入射面１８４に入射した光を外側に反射するように形成される。
【０１１１】
第３出射面７２は、第２出射面１８３の外縁に沿って配置され、複数の第２反射面７１の少なくとも一部で反射した光が鉛直方向に屈折して出射する。第３出射面７２は、第２出射面１８３の周囲（コーナー）を面取り加工（断面が１／４円）することにより形成される。
【０１１２】
図２８は、光学ユニット７０においてＬＥＤ１３から放射される光の光路を示す図である。
【０１１３】
光Ｌ７１及びＬ７２は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１底部１５３から上方に出射する。光Ｌ７１は、第２底部２２からＴＩＲフレネルレンズ７８に入射し、第３底部３２から上方に出射する。光Ｌ７２は、第３入射面２３からＴＩＲフレネルレンズ７８に入射し、第３反射面３３で反射し、ＴＩＲフレネルレンズ７８の内部を反射しながら通過してＴＩＲフレネルレンズ７８の側壁から出射する。光Ｌ７３〜Ｌ７５は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１反射面１５２で反射して第１出射面１５４から斜め側方に出射する。光Ｌ７３〜Ｌ７５は、入反射面１８１において第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ７８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面７１で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。
【０１１４】
光Ｌ７６は、ＬＥＤ１３から出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１反射面１５２を介さずに第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ７６は、入反射面１８１で内側の第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ７８に入射し、第２入射面１８４の外側の第２反射面７１で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。側方に向う光Ｌ７７は、ＬＥＤ１３から側方に出射し、側部入射面１５７から広角レンズ１５に入射したのち第１出射面１５４から側方に出射する。光Ｌ７７は、入反射面１８１で外側の第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ７８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面７１で反射し、第２出射面１８３から上方に出射する。
【０１１５】
光Ｌ７８は、ＬＥＤ１３から上方に出射し、上部入射面１５６から広角レンズ１５に入射したのち第１反射面１５２で反射して第１出射面１５４から斜め側方に出射する。光Ｌ７８は、入反射面１８１において第２入射面１８４からＴＩＲフレネルレンズ７８に入射し、入射した第２入射面１８４の外側に隣接する第２反射面７１で外側に反射し、第３出射面７２に達する。第３出射面７２に達した光Ｌ７８は、第３出射面７２で屈折し上方に出射する。
【０１１６】
発光装置７では、個別に形成したＴＩＲフレネルレンズ７８が連結してレンズシート７６を構成している。仮にＴＩＲフレネルレンズ７８に第３出射面７２がないとすると、ＴＩＲフレネルレンズ７８のコーナー部分で内部反射が増加し、隣接するＴＩＲフレネルレンズ７８との連結部が暗くなってしまう。これに対し、発光装置７のＴＩＲフレネルレンズ７８は、第３出射面７２が第２出射面１８３の外縁に沿って配置されているので、ＴＩＲフレネルレンズ７８のコーナー部分における内部反射が激減し、連結部の輝度が低くなることを防止できる。
【０１１７】
なお、これまで説明してきた実施形態に係る発光装置は、強い指向性を有するＴＩＲフレネルレンズを使用して指向性を制御するため、指向性制御用のプリズムシートを省略することができる。また、実施形態に係る発光装置は、指向性の制御がＴＩＲフレネルレンズによる一回の反射で実行されるため光の損失を最小限に抑制できる。さらに、実施形態に係る発光装置は、光学ユニットの点灯制御を個別に行うことによりローカルディミングが可能となる。さらに、実施形態に係る発光装置は、ＬＥＤの直上に形成されるホットスポットを軽減できる。
【０１１８】
また、上部入射面及び側部入射面形状は、テーパー形状とならなくても良い。しかしながら、実施形態に係る発光装置では、ＬＥＤが収納されるＬＥＤ光源収納部の上部入射面は、広角レンズの第１反射面で効率よく反射するよう下に凸な曲面又はテーパー形状としていた。すなわち、ＬＥＤが収納されるＬＥＤ光源収納部の側部入射面のテーパー形状は、ＴＩＲフレネルレンズに効率よく入射し、且つＴＩＲフレネルレンズからの出射光が均一になるよう形成すると良い。また、実施形態に係る発光装置は、中小型液晶表示装置用の発光装置だけでなく、大型液晶表示装置用の発光装置にも適用できる。
【０１１９】
また、実施形態に係る発光装置では、一のＬＥＤと一の広角レンズと一のＴＩＲフレネルレンズとを含む光学ユニットが３行５列で平面的に配列していた。実施形態に係る発光装置は、この配列に限定されるものではなく、光学ユニットを自由に並べて、様々なサイズの発光装置を構成できる。さらに、実施形態に係る発光装置は、光学ユニットの間の接続状態や平面形状を調整することにより球状又は湾曲した形状にすることも可能である。
【０１２０】
なお、実施形態に係る発光装置は、以下に示す態様であってもよい。
（１）透過型表示装置を背面から照明する面状ライトユニットにおいて、ＬＥＤと、ＬＥＤを覆う広角レンズと、広角レンズの上部に配されたＴＩＲフレネルレンズとを含む光学ユニットを複数備え、光学ユニットが配列されていることを特徴とする面状ライトユニット。
（２）広角レンズは、底部にＬＥＤを収納するためのＬＥＤ光源収納部を備えていることを特徴とする（１）に記載の面状ライトユニット。
（３）広角レンズは、ＬＥＤ光源収納部に上部入射面を備え、上部入射面がテーパーを有していることを特徴とする（２）に記載の面状ライトユニット。
（４）広角レンズは、ＬＥＤ光源収納部に側部入射面を備え、側部入射面がテーパーを有していることを特徴とする（２）又は（３）に記載の面状ライトユニット。
【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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