(57)【要約】【課題】面光源装置の短辺方向において光源が偏って配置された場合でも、簡易な構成で、面状の光の均一性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】面光源装置２００は、光源７と、棒状の配光制御素子６と、光源７および配光制御素子６を収容可能に箱形状に形成され、かつ、出射側が開口する開口部５６と、箱形状の内側に光源７から出射された光を反射する反射面５７とを有する反射部５とを備えている。配光制御素子６は、光源７の光軸Ｃに対して当該配光制御素子６の幅方向に非対称な形状に形成され、かつ、光軸Ｃが通る光出射面６２と、光出射面６２に隣接する幅方向の一方の端部に配置される光出射面６３と、光出射面６２に隣接する幅方向の他方の端部に配置される光出射面６４とを有している。【選択図】図１
2017091939.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棒状の配光制御素子と、
前記光源および前記配光制御素子を収容可能に箱形状に形成され、かつ、出射側が開口する開口部と、前記箱形状の内側に前記光源から出射された光を反射する反射面とを有する反射部と、
を備え、
前記配光制御素子は、前記光源の光軸に対して当該配光制御素子の幅方向に非対称な形状に形成され、かつ、前記光軸が通る第１の光出射面と、前記第１の光出射面に隣接する前記幅方向の一方の端部に配置される第２の光出射面と、前記第１の光出射面に隣接する前記幅方向の他方の端部に配置される第３の光出射面とを有する、面光源装置。
【請求項２】
前記第２の光出射面と前記第３の光出射面は、互いに異なる形状に形成される、請求項１記載の面光源装置。
【請求項３】
前記配光制御素子は、前記第１の光出射面が配置される側とは反対側に配置され、かつ、前記光軸が通る光入射面をさらに有し、
前記光入射面は、前記光軸が通る位置を頂点とする２つの斜面からなる凹状に形成される、請求項１記載の面光源装置。
【請求項４】
前記光源は複数であり、
前記複数の光源は、前記光入射面と対向する位置に前記配光制御素子の長手方向に並べて配置される、請求項３記載の面光源装置。
【請求項５】
前記光源は、前記反射部の底面の一部の領域に配置される、請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の面光源装置。
【請求項６】
前記複数の光源は、前記反射部の底面に一定の間隔で配置される、請求項４記載の面光源装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１つ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、
を備える、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。そのため、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】
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される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】
特許文献１では、バックライトユニット（面光源装置）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が集中的に配置されている。そして、凹形状に湾曲した反射シートを用いて、ＬＥＤからの光を反射している。ＬＥＤを一定の位置に集中的に配置することで、隣接するＬＥＤとの配置間隔を狭くすることができる。これにより、ＬＥＤの数が少なくても、ＬＥＤ上と隣接するＬＥＤまでの間で発生する明暗差が目立たなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２３０２６４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、特許文献１に記載の装置では、バックライトユニットの短辺方向の中央近辺にＬＥＤを配置した際にはバックライトユニットから出射された光は均一な面状の光を得ることができるが、バックライトユニットの短辺方向の中央近辺ではない位置にＬＥＤを配置した際にはバックライトユニットから出射された光はバックライトユニットの短辺方向において不均一な面状の光となってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、面光源装置の短辺方向において光源が偏って配置された場合でも、簡易な構成で、面状の光の均一性を向上させることが可能な技術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】
本発明に係る面光源装置は、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棒状の配光制御素子と、前記光源および前記配光制御素子を収容可能に箱形状に形成され、かつ、出射側が開口する開口部と、前記箱形状の内側に前記光源から出射された光を反射する反射面とを有する反射部とを備え、前記配光制御素子は、前記光源の光軸に対して当該配光制御素子の幅方向に非対称な形状に形成され、かつ、前記光軸が通る第１の光出射面と、前記第１の光出射面に隣接する前記幅方向の一方の端部に配置される第２の光出射面と、前記第１の光出射面に隣接する前記幅方向の他方の端部に配置される第３の光出射面とを有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、配光制御素子は、光源の光軸に対して当該配光制御素子の幅方向に非対称な形状に形成され、かつ、光軸が通る第１の光出射面と、第１の光出射面に隣接する幅方向の一方の端部に配置される第２の光出射面と、第１の光出射面に隣接する幅方向の他方の端部に配置される第３の光出射面とを有する。
【００１１】
したがって、バックライトの短辺方向において光源が偏って配置された場合でも、簡易な構成で、面状の光の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す構成図である。
【図２】面光源装置の内部構成を概略的に示す構成図である。
【図３】配光制御素子の構造を概略的に示す模式図である。
【図４】面光源装置の光源から出射された光が、配光制御素子を透過する際の挙動を示す模式図である。
【図５】面光源装置の光源から出射された光が、配光制御素子を透過する際の挙動を示す模式図である。
【図６】面光源装置の光源から出射された光が、配光制御素子を透過する際の挙動を示す模式図である。
【図７】面光源装置の光源から出射された光が、配光制御素子を透過する際の挙動を示す模式図である。
【図８】面光源装置の光源から出射された光が、配光制御素子を透過する際の挙動を示す模式図である。
【図９】面光源装置の光源から出射された光が、配光制御素子を透過する際の挙動を示す模式図である。
【図１０】実施の形態２に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る液晶表示装置１００の構成を概略的に示す構成図である。なお、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。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。
【００１４】
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において紙面の奥行き方向）とする。ｘ軸および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において上下方向）とする。
【００１５】
液晶表示装置１００の表示面１ａ側から視て、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。ここで、「表示面１ａ側から視て」とは、＋ｚ軸方向側から−ｚ軸方向側を視ることである。液晶表示装置１００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１００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。なお、＋ｚ軸方向側を表示面１ａ側といい、−ｚ軸方向側を裏面１ｂ側ということとする。
【００１６】
図１に示すように、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。さらに、液晶表示装置１００は光学シート２，３を備えている。
【００１７】
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１ｂ（−ｚ軸方向側の面）に光を照射している。液晶パネル１、光学シート２、光学シート３および面光源装置２００は、＋ｚ軸方向から−ｚ軸方向に向けて順に配置されている。
【００１８】
液晶パネル１は、面光源装置２００から出射された面状の光を画像光に変換する。ここで、「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。液晶パネル１の表示面１ａは、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。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（ｘ軸方向の短辺とｙ軸方向の長辺）は、直交している。ただし、表示面１ａの形状は、他の形状であってもよい。
【００１９】
光学シート２は、細かな照明むらなどの光学的影響を抑制する。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の法線方向に向ける機能を有する。拡散板４は、透過する光を拡散させる。ここで、「拡散」とは、光が拡がり散ることである。つまり、光が散乱することである。
【００２０】
次に、図１と図２を用いて、面光源装置２００について説明する。図２は、面光源装置２００の内部構成を概略的に示す構成図であり、図面を見やすくするために拡散板４を除いた状態の面光源装置２００を＋ｚ軸側から視た図である。
【００２１】
面光源装置２００は、光源７、配光制御素子６、および反射部５を備えている。さらに、面光源装置２００は拡散板４を備えている。
【００２２】
反射部５は、光を反射する部材である。反射部５は、光源７および配光制御素子６を収容可能に箱形状に形成され、かつ、出射側が開口する開口部５６と、箱形状の内側に光源７から出射された光を反射する反射面５７とを有している。
【００２３】
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。拡散板４は、反射部５の＋ｚ軸側に配置されている。拡散板４は、反射部５の開口部５６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。
【００２４】
反射部５の詳細について説明する。反射部５は、ｘ−ｙ平面に平行な底部５１および４つの側部５２，５３，５４，５５を備えている。４つの側部のうち、底部５１のｙ方向と平行な辺に接続された２つの側部５２，５３は、＋ｚ軸方向へ行く程互いの間隔が広がるように傾斜している。つまり、−ｘ軸方向側の側部５３は、ｙ−ｚ平面に対して、−ｙ軸方向から視て、底部５１との接続部分を中心に、反時計回りに回転させた状態で配置されている。また、＋ｘ軸方向側の側部５２は、ｙ−ｚ平面に対して、−ｙ軸方向から視て、底部５１との接続部分を中心に、時計回りに回転させた状態で配置されている。
【００２５】
また、４つの側部のうち、底部５１のｘ軸方向と平行な辺に接続された２つの側部５４，５５も、＋ｚ軸方向へ行く程互いの間隔が広がるように傾斜している。つまり、−ｙ軸方向側の側部５４は、ｚ−ｘ平面に対して、−ｘ軸方向から視て、底部５１との接続部分を中心に、時計回りに回転させた状態で配置されている。また、＋ｙ軸方向側の側部５５は、ｚ−ｘ平面に対して、−ｘ軸方向から視て、底部５１との接続部分を中心に、反時計回りに回転させた状態で配置されている。
【００２６】
反射部５として、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また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。
【００２７】
反射部５の底部５１に対向する＋ｚ軸方向には、開口部５６が形成されている。反射部５および拡散板４は、中空の箱形状を構成している。この中空の箱形状は、反射面５７および拡散面（図示省略）を備えている。
【００２８】
光源７はＬＥＤにより構成されている。複数の光源７は、ｙ軸方向に一列に並べて配置されている。さらに、複数の光源７は反射部５の底部５１の内面（底面）の一部の領域に一定の間隔で配置され、＋ｚ軸方向に向かって光を出射する。さらに、光源７は液晶パネル１の短手方向（ｘ軸方向）の中央よりも＋ｘ軸側に配置されている。
【００２９】
配光制御素子６は、光源７から出射された光を配光する光学素子であり、より具体的には、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。ここで、「配光」とは、光源７の空間に対する光度分布をいう。つまり、光源７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７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。
【００３０】
配光制御素子６は、ｙ軸方向に延びる棒状の光学素子である。配光制御素子６は、光源７の＋ｚ軸方向に、光源７を囲うように配置されている。配光制御素子６は、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などの透明材料により形成されている。
【００３１】
次に、配光制御素子６の詳細について説明する。図３は、配光制御素子６の構造を概略的に示す模式図であり、配光制御素子６のｘ−ｚ平面の断面を表した模式図である。配光制御素子６は、光入射面６１および光出射面６２，６３，６４を備えている。光入射面６１は、光源７から出射される光を入射する。光出射面６２，６３，６４は、光入射面６１から入射した光を出射する。
【００３２】
光入射面６１は、配光制御素子６の−ｚ軸方向の端部に配置され、ｙ軸方向から視て光軸Ｃが通る位置を頂点（以下「光入射面６１の頂点」という）とする２つの斜面６１ａ，６１ｂからなる凹状に形成されている。この凹状は、ｙ軸方向に延びている。換言すると、光入射面６１は、＋ｚ軸方向にくぼみをもつ凹状に形成されている。斜面６１ａ，６１ｂは、ｙ−ｚ平面に対して傾斜した面である。斜面６１ａ，６１ｂは、−ｚ方向へ行く程互いに離れるように傾斜している。複数の光源７は、凹状の光入射面６１と対向する位置に配光制御素子６の長手方向に並べて配置されている。
【００３３】
光出射面６２（第１の光出射面）は、光入射面６１の頂点よりも＋ｚ軸方向に配置されており、２つの斜面６２ａ，６２ｂを備えている。換言すると、光出射面６２は、配光制御素子６において光入射面６１が配置される側とは反対側に配置されている。
【００３４】
光出射面６２は、配光制御素子６の＋ｚ軸方向の端部に配置され、ｚ−ｘ平面上で視て光軸Ｃが通る位置を頂点（以下「光出射面６２の頂点」という）とする２つの斜面６２ａ，６２ｂからなる凹状に形成されている。換言すると、光出射面６２は、−ｚ軸方向にくぼみをもつ凹状に形成されている。この凹状は、ｙ軸方向に延びている。斜面６２ａ，６２ｂは、ｙ−ｚ平面に対して傾斜した面である。斜面６２ａ，６２ｂは、＋ｚ方向へ行く程互いの距離が離れるように傾斜している。
【００３５】
光出射面６３（第２の光出射面）は、光出射面６２に隣接する配光制御素子６の幅方向の一方の端部に配置されている。より具体的には、光出射面６３は、光出射面６２の＋ｘ軸方向の端部に隣接する位置に配置され、ｙ−ｚ平面に対して異なる角度をもつ面６３ａ，６３ｂおよび６３ｃを備えている。面６３ａの−ｘ軸方向の端部は、光出射面６２の＋ｘ軸方向の端部と接している。面６３ｂの−ｘ軸方向の端部は面６３ａの＋ｘ軸方向の端部と接している。面６３ｃの−ｘ軸方向の端部は面６３ｂの＋ｘ軸方向の端部と接している。
【００３６】
光出射面６４（第３の光出射面）は、光出射面６２に隣接する配光制御素子６の幅方向の他方の端部に配置されている。より具体的には、光出射面６４は光出射面６２の−ｘ軸方向の端部に隣接する位置に配置され、ｙ−ｚ平面に対して異なる角度をもつ面６４ａ，６４ｂおよび６４ｃを備えている。面６４ａの＋ｘ軸方向の端部は光出射面６２の−ｘ軸方向の端部と接している。面６４ｂの＋ｘ軸方向の端部は面６４ａの−ｘ軸方向の端部と接している。面６４ｃの＋ｘ軸方向の端部は面６４ｂの−ｘ軸方向の端部と接している。
【００３７】
配光制御素子６は、配光制御素子６のｘ−ｚ平面、より具体的には、光源７の光軸に対して配光制御素子６の幅方向において非対称な形状に形成されている。つまり、配光制御素子６は、その断面形状が非対称であり、ｘ−ｚ平面において光軸Ｃよりも＋ｘ軸側の形状と、光軸Ｃよりも−ｘ軸側の形状は異なっている。
【００３８】
次に、光源７から出射された光が配光制御素子６を透過する際の挙動を説明する。図４、図５および図６は、面光源装置２００の光源７から出射された光が、配光制御素子６を透過する際の挙動を示す模式図である。より具体的には、図４は、光源７から出射された光のうちの光軸Ｃ付近の光Ｌの進み方を示した図である。図５は、光源７から出射された光のうちの光軸Ｃに対する角度が図４よりも広い光Ｌの進み方を示した図である。図６は、光源７から出射された光のうちの光軸Ｃに対する角度が図５よりも広い光Ｌの進み方を示した図である。
【００３９】
光源７から出射された光は、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に達した光は、斜面６１ａ，６１ｂによって屈折して、配光制御素子６の内部へ入射する。スネルの法則により、光の屈折角は、光の入射角よりも大きくなる。
【００４０】
図４、図５および図６に示すように、光源７から出射された光の一部は、斜面６１ｂで屈折されて、配光制御素子６の内部へ入射する。図４および図５に示すように、斜面６１ｂで屈折され配光制御素子６の内部を進行した光の一部は斜面６２ｂに達する。斜面６２ｂに達した光は全反射によって＋ｘ軸方向へ進む光Ｌとなる。
【００４１】
光源７から出射された光のうちの光軸Ｃ付近の光は、斜面６２ｂによって＋ｘ軸方向へ進む光となり、その後、面６３ｃに達する。面６３ｃに達した光は、屈折され配光制御素子６から出射される。図４に示すように、光源７から出射された光軸Ｃに対してあまり角度をもたなかった光は面６３ｃによって、光軸Ｃに対して大きく角度をもつ光Ｌへと変換される。
【００４２】
光源７から出射された光のうち、図５に示す光は、斜面６２ｂによって＋ｘ軸方向へ進む光となり、その後、面６３ｂに達する。面６３ｂに達した光は屈折され配光制御素子６より出射される。図５に示すように、光源７から出射された＋ｚ軸方向へ出射された光の一部は面６３ｂによって、−ｚ軸方向へ進む光Ｌへと変換される。
【００４３】
図６に示すように、光源７から出射された光のうちの光軸Ｃに対して角度をもつ光は斜面６１ｂから配光制御素子６の内部へ入射後、面６３ａに達する。面６３ａに達した光は屈折され配光制御素子６から出射される。光源７から出射された光軸Ｃに対して広い角度の光は面６３ａによって、光軸Ｃに対してさらに大きく角度をもつ光Ｌへと変換される。
【００４４】
図７、図８および図９は、面光源装置２００の光源７から出射された光が、配光制御素子６を透過する際の挙動を示す模式図である。より具体的には、図７は、光源７から出射された光のうちの光軸Ｃ付近の光の進み方を示した図である。図８は、光源７から出射された光のうちの光軸Ｃに対する角度が図７よりも広い光の進み方を示した図である。図９は、光源７から出射された光のうちの光軸Ｃに対する角度が図８よりも広い光の進み方を示した図である。
【００４５】
図７、図８および図９に示すように、光源７から出射された光の一部は、斜面６１ａで屈折されて、配光制御素子６の内部へ入射する。
【００４６】
図７および図８に示すように、斜面６１ａで屈折され配光制御素子６の内部を進行した光の一部は斜面６２ａに達する。斜面６２ａに達した光は全反射によって−ｘ軸方向へ進む光となる。
【００４７】
光源７から出射された光のうちの光軸Ｃ付近の光は斜面６２ａによって−ｘ軸方向へ進む光となり、その後、面６４ｃに達する。面６４ｃに達した光は屈折され配光制御素子６から出射される。図７に示すように、光源７から出射された光軸Ｃに対してあまり角度をもたなかった光は面６４ｃによって、光軸Ｃに対して大きく角度をもつ光Ｌへと変換される。
【００４８】
光源７から出射された光のうち、図８に示す光は斜面６２ａによって−ｘ軸方向へ進む光となり、その後、面６４ｂに達する。面６４ｂに達した光は屈折され配光制御素子６から出射される。図８に示すように、光軸Ｃに対してあまり角度をもたなかった光は面６４ｂによって、光軸Ｃに対して大きく角度をもつ光Ｌへと変換される。
【００４９】
図９に示すように、光源７から出射された光のうちの光軸Ｃに対して角度をもつ光は斜面６１ａから配光制御素子６の内部へ入射後、面６４ａに達する。面６４ａに達した光は屈折され配光制御素子６から出射される。光源７から出射された光軸Ｃに対して広い角度の光は面６４ａによって、光軸Ｃに対してさらに大きく角度をもつ光Ｌへと変換される。
【００５０】
以上説明したように、光源７から出射された光は配光制御素子６によって、ｘ−ｚ平面における光の広がりが大きくなる。ただし、配光制御素子６は、ｘ−ｚ平面において光軸Ｃよりも＋ｘ軸側の形状と、光軸Ｃよりも−ｘ軸側の形状が異なるため、出射される光の広がり方も光軸Ｃよりも＋ｘ軸側と−ｘ軸側とで異なる。
【００５１】
光源７は表示面１ａの中心よりも＋ｘ軸側に配置されている。配光制御素子６は、光源７の＋ｚ軸方向に、光源７を囲うように配置されているため、配光制御素子６も表示面１ａの中心よりも＋ｘ軸側に配置されている。つまり、配光制御素子６から＋ｘ軸側に位置する側部５２は−ｘ軸側に位置する側部５３よりも近い位置に位置する。
【００５２】
そのため、配光制御素子６から出射される光のうち光軸Ｃよりも−ｘ軸側から出射した光は＋ｘ軸から出射した光に比べると、＋ｚ軸方向に進む光となっている。例えば、図４と図８を比べた場合、光源７から出射される光の光軸Ｃからの傾きは同程度であるが、配光制御素子６から出射された光は、図４の場合に比べて図８の場合の方が＋ｚ軸方向に進む光となる。
【００５３】
配光制御素子６から出射される光のうち＋ｘ軸方向へ出射された光は、すぐに側部５２に達し、側部５２によって＋ｚ軸方向へ進む光となる。
【００５４】
配光制御素子６から出射される光のうち−ｘ軸方向へ出射された光の一部は、反射部５の内部を伝播後、側部５３に達し、側部５３の反射面５７によって＋ｚ軸方向へ進む光となる。また、配光制御素子６から出射される光のうち−ｘ軸方向へ出射された光の一部は、反射部５の内部を伝播後、拡散板４に達する光となる。
【００５５】
配光制御素子６から出射される光のうち−ｘ軸方向へ出射された光は、反射部５の内部を伝播するうちに、光自らの角度によって広い範囲に広がり、拡散板４へ向かう光となる。一方、配光制御素子６から出射される光のうち＋ｘ軸方向へ出射された光は、すぐに側部５２に達し、＋ｚ軸方向（拡散板４）へ進む光となるため、光自らの角度によって広がる作用が小さい。そのため、光出射面６３は出射光の角度を大きく広げる必要がある。出射光の角度が広がることで、配光制御素子６から側部５２まで短い距離であっても拡散板４に達するまでに均一な分布となるように光を広げることができる。
【００５６】
このように、配光制御素子６を光軸Ｃに対して配光制御素子６の幅方向に非対称な形状、すなわち、配光制御素子６の断面形状を非対称にすることで、光源７が液晶パネル１の短辺方向の中央に対応する位置に配置されない場合でも均一な面状の強度分布を得ることができる。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。さらに、配光制御素子６は、光入射面６１の頂点の角度、光出射面６２の頂点の角度、光出射面６３，６４の斜面の傾きなどを調整することで光の広がりを制御できる。
【００５７】
拡散板４に到達した光の一部は、反射して、反射部５の内部を進行する。反射部５の内部を進行した光は、反射部５の底部５１または側部５２で反射されて、再び拡散板４に到達する。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。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および光学シート２を介して、液晶パネル１の裏面１ｂに照射される。
【００５８】
次に、本実施の形態１に係る面光源装置２００および液晶表示装置１００から得られる作用効果について、前提技術と対比しながら説明する。
【００５９】
前提技術に係る直下型のバックライト装置では、通常、ＬＥＤ素子を底面に均等並べ、表示面で強度分布を均一にしている。例えば、このとき、ＬＥＤを表示面の上部に偏るように配置すると、ＬＥＤが配置された表示面の上部は明るく、ＬＥＤが配置されていない表示面の下部は暗くなり、表示面での強度分布を均一にすることができない。
【００６０】
また、直下型のバックライト装置において、ＬＥＤ素子にレンズを装着することで、ＬＥＤ光の配光を制御し、少ないＬＥＤ数でも表示面での強度分布を均一できる。しかし、レンズは一般的には光軸に対して回転対象となる形状なため、レンズによって、ＬＥＤの同心円状に配光の制御が成される。そのため、例えば、レンズを装着したＬＥＤを表示面の上部に偏るように配置すると、ＬＥＤが配置された表示面の上部は明るく、ＬＥＤが配置されていない表示面の下部は暗くなり、表示面での強度分布を均一にすることができない。
【００６１】
近年では、ＬＥＤの高出力化に伴い、少ないＬＥＤ数で液晶表示装置としての所望の明るさを得ることが可能であるが、表示面において均一な強度の面状の光を得るためにはＬＥＤを均等に配置しなければならない。
【００６２】
一方、本実施の形態１に係る液晶表示装置１００が備える面光源装置２００では、配光制御素子６は、光源７の光軸Ｃに対して当該配光制御素子６の幅方向に非対称な形状に形成され、かつ、光軸Ｃが通る光出射面６２と、光出射面６２に隣接する幅方向の一方の端部に配置される光出射面６３と、光出射面６２に隣接する幅方向の他方の端部に配置される光出射面６４とを有する。また、液晶表示装置１００は、面光源装置２００と、面光源装置２００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１とを備える。
【００６３】
したがって、配光制御素子６は、光源７の光軸Ｃに対して当該配光制御素子６の幅方向に非対称に配光を制御することができるため、液晶パネル１の短辺方向、すなわち、面光源装置２００の短辺方向において光源７が偏って配置された場合でも、簡易な構成で、面状の光の均一性を向上させることができる。
【００６４】
また、簡易で汎用性の高い配光制御素子６によって、光源７が偏って配置された場合でも、均一性を増した輝度分布を得ることができる。
【００６５】
光出射面６３と光出射面６４は、互いに異なる形状に形成されるため、ｘ−ｚ平面において光軸Ｃよりも＋ｘ軸側の形状と、光軸Ｃよりも−ｘ軸側の形状が異なる。これにより、出射される光の広がり方を光軸Ｃよりも＋ｘ軸側と−ｘ軸側とで異ならせることができる。
【００６６】
配光制御素子６は、光出射面６２が配置される側とは反対側に配置され、かつ、光軸Ｃが通る光入射面６１をさらに有し、光入射面６１は、光軸Ｃが通る位置を頂点とする２つの斜面６１ａ，６１ｂからなる凹状に形成される。したがって、光源７から出射された光を光入射面６１の斜面６１ａ，６１ｂで屈折させて、光出射面６２，６３，６４から出射させることができる。
【００６７】
光源７は複数であり、複数の光源７は、光入射面６１と対向する位置に配光制御素子６の長手方向に並べて配置されるため、面状の光の均一性をさらに向上させることができる。
【００６８】
光源７は、反射部５の底面の一部の領域に配置されるため、反射部５の底面に設けられた反射面５７の領域が減少することを抑制できる。これにより、反射面５７の＋ｚ軸方向への反射性能の低下を抑制できる。また、光源７が反射部５の底面の一部の領域に配置されても、配光制御素子６から出射される光の配光を、拡散板４に向けて変更できるため、面光源装置２００は、反射部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。
【００６９】
複数の光源７は、反射部５の底面に一定の間隔で配置されるため、表示面１ａでの強度分布を均一にすることができる。
【００７０】
上記においては、配光制御素子６を、棒状の光学素子として説明した。配光制御素子６が棒状の場合、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光源７に対して、１つで良い。
【００７１】
そのため、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素子にレンズを装着する場合には、ＬＥＤ素子を配置した基板と個々の配光制御素子とを接着する必要がある。しかし、本実施の形態１では、１列に並べられた複数の光源７に対して、１つの配光制御素子６を接着するため、接着作業が容易になる。
【００７２】
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ように、ＬＥＤ素子に対して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。そのため、面光源装置の仕様の変更に対する汎用性が低い。
【００７３】
本実施の形態１では、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、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。そのため、最適な光源７の数を配置することができる。
【００７４】
また、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。そのため、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。
【００７５】
配光制御素子６の光出射面６３は面６３ａ，６３ｂ，６３ｃにより構成され、光出射面６４は面６４ａ，６４ｂ，６４ｃにより構成されると説明したが、これに限るものではない。例えば、光出射面６３，６４を構成する斜面の数はさらに多数となっても良い。また、例えば、光出射面６３，６４が位置によって曲率が異なるような曲面で構成されても良い。
【００７６】
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る液晶表示装置１０１について説明する。図１０は、実施の形態２に係る液晶表示装置１０１の構成を概略的に示す構成図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００７７】
図１０に示すように、液晶表示装置１０１は、透過型の液晶パネル１および面光源装置２０１を備えている。さらに、液晶表示装置１０１は光学シート２，３を備えている。面光源装置２０１は、光源７、配光制御素子６，１６、および反射部５を備えている。さらに、面光源装置２０１は拡散板４を備えている。配光制御素子６，１６の光入射面６１（図３参照）と対向する位置に複数の光源７がそれぞれ配置されている。
【００７８】
光源７は、底部５１のｘ軸の中心から＋ｘ軸側および−ｘ軸側の同一の位置に２列配置される。ここで、＋ｘ軸側および−ｘ軸側の同一の位置とは、側部５２から＋ｘ軸側の光源７までの距離と、側部５３から−ｘ軸側の光源７までの距離がそれぞれ同じとなる位置をいう。配光制御素子６は、＋ｘ軸側の光源７の＋ｚ軸側に配置される。配光制御素子１６は、−ｘ軸側の光源７の＋ｚ軸側に配置される。ここで、配光制御素子１６は、配光制御素子６についてｚ軸を中心に１８０°回転させたものである。
【００７９】
配光制御素子６は、実施の形態１で説明したように、光源７が表示面１ａの短手方向（ｘ軸方向）に偏って配置された場合に、配光制御素子６の断面形状を非対称とすることで、表示面１ａにおいて均一な面状の光を得ることができる。そのため、底部５１のｘ軸方向の中心から＋ｘ軸側、−ｘ軸側の対称な位置、かつ、ｘ軸方向の距離が同一の位置に、配光制御素子６をｚ軸を中心に１８０°回転した配光制御素子１６を配置しても、均一の面状の光を得ることができる。
【００８０】
また、図１０では、光源７および配光制御素子６の組と、光源７および配光制御素子１６の組の２組が配置される場合について説明したが、これに限定されることなく、３組以上が配置されてもよい。この場合も上記の場合と同様の効果が得られる。
【００８１】
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また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、製造上の公差または組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。そのため、特許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をした場合には、製造上の公差または組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを示している。
【００８２】
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。
【００８３】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１  液晶パネル、５  反射部、６  配光制御素子、７  光源、１６  配光制御素子、５６  開口部、５７  反射面、６１  光入射面、６２，６３，６４  光出射面、１００，１０１  液晶表示装置、２００，２０１  面光源装置、Ｃ  光軸。
【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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