(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子からの光を透明樹脂材料又は透明ガラスで形成された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の出射を制御する光制御出射面と、前記発光素子からの光を前記光束制御部材内へ入射させる裏面と、を備え、
前記光制御出射面は、前記発光素子から出射した光のうち、少なくともその最大強度の光が出射される方向から７５°の角度範囲内に出射される光について、前記光束制御部材に入射して前記光制御出射面に到達した前記角度範囲内の光とその到達点を通り前記発光装置の基準光軸と平行な線とのなす角度θ１と、前記光制御出射面から出射する光の出射角θ５が、前記発光素子から出射される光のうちの前記基準光軸近傍の光を除き、
（Ａ）θ５／θ１＞１の関係を満足するとともに、
（Ｂ）θ１の増加にしたがってθ５が大きくなるように形成され、且つ、
（Ｃ）θ１の増加に伴い、θ１の増加量に対するθ５の増加量が小さくなるような形状
に形成されており、
前記裏面は、（１）前記発光素子に対応する位置に形成されて、前記発光素子からの光のうち、前記発光素子の前記基準光軸近傍の光を空気を介して取り込むように前記裏面に開口縁を有する第１凹部と、（２）前記第１凹部の前記開口縁を取り囲む領域に、前記発光素子からの光のうち、前記第１凹部へ入射する光に比べて前記基準光軸に対して傾いた方向に出射する光を空気を介して取り込むように形成される第２凹部と、を有し、
前記第２凹部は、前記第１凹部の前記開口縁に隣接し、前記発光素子からの光が前記基準光軸寄りに屈折して入射するのを抑えることができ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】
前記第２凹部は、前記第１凹部の環状の前記開口縁を取り囲むように環状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】
前記第２凹部は、
（１）前記基準光軸を含む仮想平面であって且つ前記裏面に直交する仮想平面で切断した断面形状が三角形状に凹んでおり、
（２）前記開口縁側に位置するリング状の第１の傾斜面と、前記開口縁から離れた側に位置し、前記第１の傾斜面の一端部と前記裏面とを繋ぐリング状の第２の傾斜面と、からなり、
（３）前記第１の傾斜面は、前記仮想平面で切断した断面形状において、前記発光素子から出射され前記第２凹部へ到達した光の前記第２の傾斜面への入射を妨げないように、前記発光素子の発光中心と前記第１の傾斜面の他端部とを結ぶ線の延長線上、或いは延長線よりも急な角度で形成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１の傾斜面は、前記仮想平面で切断した断面形状において、前記発光素子の発光中心と前記第１の傾斜面の他端部とを結ぶ線の延長線上に位置するように形成され、
前記第２の傾斜面は、前記第１の傾斜面にほぼ直交するように形成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第２凹部は、前記第１凹部を取り囲むように同心円に複数連続して形成され、
前記複数の第２凹部のうち、前記第１凹部の開口縁に隣接する最内周側第２凹部以外の他の第２凹部は、前記最内周側第２凹部と同一或いは相似形状に形成された、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
前記第２凹部は、前記第１凹部を取り囲むように同心円に複数連続して形成され、
前記複数の第２凹部のうち、前記第１凹部の開口縁に隣接する最内周側第２凹部以外の他の第２凹部は、前記第１凹部から遠くなれば遠くなる程、前記第１の傾斜面の傾斜が前記最内周側第２凹部の前記第１の傾斜面の傾斜よりも緩やかとなるように形成された、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の発光装置。
【請求項７】
前記光制御出射面は、前記基準光軸近傍に位置し且つ前記基準光軸と同心のリング状の第１の出射面と、この第１の出射面の周囲に隣接して位置する第２の出射面とを有し、これら第１の出射面と第２の出射面との接続部分が変曲点となっている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の発光装置。
【請求項８】
前記請求項１乃至７のいずれかに記載の発光装置と、この発光装置からの光を拡散・透過する光拡散部材と、を備えたことを特徴とする面光源装置。
【請求項９】
前記請求項８に記載の面光源装置と、この面光源装置からの光を照射する被照明部材と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置、面光源装置、及び表示装置に関し、例えば、液晶表示パネルの背面側から面状に照明するバックライトの光源や室内の一般照明など各種照明として用いられる発光装置、これを使用し、各種照明に用いられる面光源装置、及びこの面光源装置を照明手段として被照明部材と組み合わせて使用する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パーソナルコンピュータやテレビジョン等に使用される液晶表示モニタの照明手段として、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を点光源として使用した面光源装置が知られている。この面光源装置は、液晶表示モニタの液晶表示パネルとほぼ同形状の板状の光束制御部材の裏面側に複数のＬＥＤをマトリックス状に配置し、そのＬＥＤからの光を光束制御部材の裏面側から光束制御部材の内部に入射させ、その光束制御部材の内部に入射した光を光束制御部材の裏面に対向する出射面から出射させて、その出射光によって液晶表示パネルをその背面側から面状に照明できるようになっている。
【０００３】
（第１従来例）
このようなＬＥＤを光源とした面光源装置として、図１７に示すようなものが知られている。この面光源装置１００は、複数のＬＥＤ１０１のそれぞれに一対一で対応するようにマイクロレンズアレイ１０２を配置し、ＬＥＤ１０１からの光をマイクロレンズアレイ１０２を介して平面に垂直な方向（上方）に出射するようになっている（特許文献１参照）。
【０００４】
（第２従来例）
また、ＬＥＤを光源とした発光表示装置として、図１８に示すようなものが知られている。この発光表示装置１０３は、ＬＥＤ１０４からの光を凹レンズ１０５で拡散したのち、その凹レンズ１０５で拡散された光を凸レンズ１０６で集光し、ＬＥＤ１０４の光軸にほぼ平行な方向に光を出射するようになっている（特許文献２参照）。
【０００５】
（第３従来例）
また、ＬＥＤを光源とした表示装置として、図１９に示すものが知られている。この表示装置１０７は、ＬＥＤ１０８からの光を集光レンズ１１０によって集光して前方に導き、その集光された光を拡散レンズ１１１で拡散するようになっている（特許文献３参照）。
【０００６】
（第４従来例）
また、図２０に示す表示装置１２１は、出射面１２２が半球状の光束制御部材１２３をＬＥＤ１２４の出射面側に固着してなるＬＥＤチップ１２５を複数配置し、各ＬＥＤチップ１２５から出射する光を光拡散部材１２６を透過させた後、その光拡散部材１２６を透過した光で被照明部材（例えば、液晶表示パネル）１２７を面状に照明するようになっている。
【０００７】
（第５従来例）
また、図２１に示すマトリックス表示装置１３０は、表示パネル基板１３１上に発光素子１３２がマトリックス状に配列され、その発光素子１３２の表面側にレンズケース１３３が配置されており、そのレンズケース１３３が表示パネル基板１３１上に密着するように載置されている。そして、レンズケース１３３は、発光素子１３２に対応する位置に略半球状の凸部１３４が形成され、その凸部１３４の内部に発光素子１３２を内包する空洞部１３５が形成されており、その空洞部１３５の側壁が発光素子１３２からの光を正面側（図２１の上方側）へ向かうように屈折させて取り込むようになっている。すなわち、発光素子１３２からの光の入射面は空洞部１３５の側壁のみである。また、レンズケース１３３は、発光素子１３２を内包する空洞部１３５の周囲に空隙部１３６が形成されており、発光素子１３２から横方向に出射された後にレンズケース１３３内に取り込まれた光を空隙部１３６の傾斜面１３７によって正面側へ向けて全反射するようになっている。これにより、図２１に示すマトリックス表示装置１３０は、正面側の照明光輝度が大きくなっている（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００２−４９３２６号公報（段落番号００１５及び図４参照）。
【特許文献２】特開昭５９−２２６３８１号公報（第３頁左上欄第１５行乃至同頁右上欄第２行、第６図参照）。
【特許文献３】特開昭６３−６７０２号公報（第２頁右上欄第２０行乃至同頁左下欄第４行、第３図参照）。
【特許文献４】特開２００１−２５０９８６号公報（図１参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、第１従来例の面光源装置１００においては、隣り合うＬＥＤ１０１の中間部分であって、マイクロレンズアレイ１０２の形状が不連続になる部分の光の出射量が急激に変化するため、各マイクロレンズアレイ１０２の境目部分の出射光の明暗のばらつきが目立つという問題点が指摘されていた。
【０００９】
また、第２従来例の発光表示装置１０３は、凹レンズ１０５を複数連続的に接続して平面状にするようになっておらず、また、凸レンズ１０６を複数連続的に接続して平面状にするようになっていないため、液晶表示パネルのバックライト等として、広い面積の被照明部材に対して均一な面状照明を行うことが困難である。
【００１０】
また、第３従来例の表示装置１０７は、ＬＥＤ１０８からの光を集光レンズ１１０で集光した後、その集光レンズ１１０で集光されたＬＥＤ１０８からの光を拡散レンズ１１１で拡散するようになっているため、特許文献１の面光源装置１００のような光の明暗の差が目立ち難くなっているものの、隣り合う複数のＬＥＤ１０８からの光同士が混ざり合いにくく、各ＬＥＤ１０８間の発光色のばらつきが目立つという問題点が指摘されていた。
【００１１】
また、第４従来例の表示装置１２１は、各ＬＥＤ１２４に対応するように出現する照明光の輝度のばらつきが波形形状で大きいため、各ＬＥＤ１２４間の照明光に暗部が生じ、均一な面状照明を行うことが困難であった。また、第４従来例の表示装置１２１は、各ＬＥＤチップ１２５から出射した光の光量がＬＥＤ１２４の光軸Ｌ近傍に集中する傾向があるため、隣り合う複数のＬＥＤ１２４からの光同士が混ざり合いにくく、各ＬＥＤ１２４間の発光色のばらつきが目立つという問題点が指摘されていた。
【００１２】
また、第５従来例のマトリックス表示装置１３０は、正面側の輝度が大きな照明光を出射するようになっているが、レンズケース１３３からの出射光がコリメートされるため、隣り合う発光素子１３２からの光同士が混ざり合いにくく、各発光素子１３２間の発光色のばらつきが目立つという問題点が指摘されていた。また、この第５従来例のマトリックス表示装置１３０は、レンズケース１３３の凸部１３４から出射する光Ｈとレンズケース１３３の空隙部１３６の傾斜面１３７で全反射された後に出射する光Ｈとが凸部１３４の直上の視認されやすい位置で交差して、リング状の輝部を生じる虞があるため、均一な面状照明を行うことが困難であった。また、この従来例のマトリックス表示装置１３０は、発光装置１３８をレンズケース１３３で完全に覆ってしまうため、発光素子１３２から発せられる熱を放熱できず、表示パネル基板１３１上の電子部品等への熱の悪影響が懸念されていた。更に、表示パネル基板１３１へのレンズケース１３３の取付誤差によって、レンズケース１３３と表示パネル基板１３１との間に間隙が形成され、空隙部１３６以外の部分からレンズケース１３３内部へ光が入射する虞もあるが、そのような場合について想定された形状となっていなかった。
【００１３】
そこで、本発明は、光源として用いられる発光装置、複数の発光素子を使用する面光源装置及びこの面光源装置を使用する表示装置において、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ものに関し、光束制御部材の裏面側全領域が入射面となり得る場合においても、各発光素子の発光色のばらつきを目立ちにくくし、輝度ムラのない均一な面状照明を可能にすることを目的とする。また、本発明は、１個の発光素子を光源として使用するような場合でも、発光素子からの光を効率よく、所望の範囲まで滑らかに拡げることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、請求項１の発明は、発光素子からの光を透明樹脂材料又は透明ガラスで形成された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関するものである。この発明において、前記光束制御部材は、発光素子からの光の出射を制御する光制御出射面と、前記発光素子からの光を前記光束制御部材内へ入射させる裏面と、を備えている。そして、前記光制御出射面は、前記発光素子から出射した光のうち、少なくともその最大強度の光が出射される方向から７５°の角度範囲内に出射される光について、前記光束制御部材に入射して前記光制御出射面に到達した前記角度範囲内の光とその到達点を通り前記発光装置の基準光軸と平行な線とのなす角度θ１と、前記光制御出射面から出射する光の出射角θ５が、前記発光素子から出射される光のうちの前記基準光軸近傍の光を除き、（Ａ）θ５／θ１＞１の関係を満足するとともに、（Ｂ）θ１の増加にしたがってθ５が大きくなるように形成され、且つ、（Ｃ）θ１の増加に伴い、θ１の増加量に対するθ５の増加量が小さくなるような形状に形成されている。また、前記裏面は、（１）前記発光素子に対応する位置に形成されて、前記発光素子からの光のうち、前記発光素子の前記基準光軸近傍の光を空気を介して取り込むように前記裏面に開口縁を有する第１凹部と、（２）前記第１凹部の前記開口縁を取り囲む領域に、前記発光素子からの光のうち、前記第１凹部へ入射する光に比べて前記基準光軸に対して傾いた方向に出射する光を空気を介して取り込むように形成される第２凹部と、を有している。また、前記第２凹部は、前記第１凹部の前記開口縁に隣接し、前記発光素子からの光が前記基準光軸寄りに屈折して入射するのを抑えることができるように形成されている。
【００１５】
請求項２の発明は、前記請求項１の発明に係る発光装置の前記第２凹部に特徴を有するものである。すなわち、前記第２凹部は、前記第１凹部の環状の前記開口縁を取り囲むように環状に形成されたことを特徴としている。
【００１６】
請求項３の発明は、前記請求項２の発明に係る発光装置の前記第２凹部に特徴を有するものである。すなわち、前記第２凹部は、（１）前記基準光軸を含む仮想平面であって且つ前記裏面に直交する仮想平面で切断した断面形状が三角形状に凹んでおり、（２）前記開口縁側に位置するリング状の第１の傾斜面と、前記開口縁から離れた側に位置し、前記第１の傾斜面の一端部と前記裏面とを繋ぐリング状の第２の傾斜面と、からなり、（３）前記第１の傾斜面は、前記仮想平面で切断した断面形状において、前記発光素子から出射され前記第２凹部へ到達した光の前記第２の傾斜面への入射を妨げないように、前記発光素子の発光中心と前記第１の傾斜面の他端部とを結ぶ線の延長線上、或いは延長線よりも急な角度で形成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項４の発明は、前記請求項３の発明に係る発光装置の第１の傾斜面及び第２の傾斜面に特徴を有するものである。すなわち、前記第１の傾斜面は、前記仮想平面で切断した断面形状において、前記発光素子の発光中心と前記第１の傾斜面の他端部とを結ぶ線の延長線上に位置するように形成されている。また、前記第２の傾斜面は、前記第１の傾斜面にほぼ直交するように形成されることを特徴としている。
【００１８】
請求項５の発明は、前記請求項２乃至４のいずれかの発明に係る発光装置の前記第２凹部に特徴を有するものである。すなわち、前記第２凹部は、前記第１凹部を取り囲むように同心円に複数連続して形成されている。そして、前記複数の第２凹部のうち、前記第１凹部の開口縁に隣接する最内周側第２凹部以外の他の第２凹部は、前記最内周側第２凹部と同一或いは相似形状に形成された、ことを特徴としている。
【００１９】
請求項６の発明は、前記請求項３又は４の発明に係る発光装置の前記第２凹部に特徴を有するものである。すなわち、前記第２凹部は、前記第１凹部を取り囲むように同心円に複数連続して形成されている。そして、前記複数の第２凹部のうち、前記第１凹部の開口縁に隣接する最内周側第２凹部以外の他の第２凹部は、前記第１凹部から遠くなれば遠くなる程、前記第１の傾斜面の傾斜が前記最内周側第２凹部の前記第１の傾斜面の傾斜よりも緩やかとなるように形成された、ことを特徴としている。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの発明に係る発光装置において、前記光制御出射面に特徴を有するものである。すなわち、本発明において、前記光制御出射面は、前記基準光軸近傍に位置し且つ前記基準光軸と同心のリング状の第１の出射面と、この第１の出射面の周囲に隣接して位置する第２の出射面とを有し、これら第１の出射面と第２の出射面との接続部分が変曲点となっていることを特徴としている。
【００２１】
請求項８の発明は、前記請求項１乃至７のいずれかの発明に係る発光装置と、この発光装置からの光を拡散・透過する光拡散部材と、を備えたことを特徴とする面光源装置に関するものである。
【００２２】
請求項９の発明は、前記請求項８の発明に係る面光源装置と、この面光源装置からの光を照射する被照明部材と、を備えたことを特徴とする表示装置に関するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、発光素子から発せられた光の光束は、光束制御部材の内部に取り入れられた後、主に光束制御部材の光制御出射面から出射されることになるが、裏面のリング状凹部から光束制御部材への入射光の進行方向が基準光軸寄りに偏向しにくくなっており、裏面のリング状凹部から入射する光が光制御出射面から出射しないか又は光制御出射面の末端部から出射するようになっているため、照明品質を低下させるようなリング状の輝部を生じることがなく、光束制御部材の光制御出射面から効率的に且つ広範囲に均一な照明光として出射される。
【００２４】
したがって、本発明によれば、複数の発光素子を光源として使用する場合、各発光素子からの光が混じり易くなり、各発光素子の発光色にばらつきがあったとしても、光束制御部材を介して出射される各発光素子の発光色のばらつきが目立ちにくくなると共に、出射光輝度も均一化し、高品質の照明が可能になる。
【００２５】
しかも、本発明によれば、光束制御部材の裏面の全領域が入射面となり得る場合においても高品質の照明が可能となるように考慮されているため、発光素子から所定寸法だけ離れた位置に光束制御部材を配置しても高品位な照射面が得られ、且つ、発光素子が発する熱に起因する悪影響を抑えることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明が適用可能な発光素子、面光源装置及び表示装置の最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
（面光源装置及び表示装置の概略構成）
図１〜図３は、本実施の形態に係る表示装置１及びこの表示装置１を構成する面光源装置２を示すものである。なお、図１は被照明部材（例えば、液晶表示パネル）３等を取り外して示す表示装置１の平面図（面光源装置の平面図）である。また、図２は、表示装置１の概略を示す断面図であり、図１のＸ１−Ｘ１線に沿って切断して示す表示装置１の断面図である。また、図３は、発光素子４の基準光軸Ｌを含む表示装置１の一部断面図であり、光束制御部材５の光制御出射面６の形状を説明するために図２の一部を拡大して示す図である。ここで、基準光軸Ｌとは、発光装置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、本実施の形態においては、発光素子４の光軸（発光素子４からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向）と基準光軸Ｌ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Ｌを光軸Ｌと言い換えて説明する。
【００２８】
これらの図に示すように、本実施の形態の表示装置１は、平面形状が略矩形形状の光拡散部材７の裏面側にほぼ等間隔に（ピッチＰで）複数配置された点光源としての発光素子４（例えばＬＥＤ）と、光拡散部材７の出射面８（裏面１０と反対側の面）側に配置された被照明部材３と、を備えている。なお、本実施の形態においては、発光素子４、光束制御部材５及び光拡散部材７によって面光源装置２が構成されている。また、発光素子４及び光束制御部材５によって発光装置１１が構成されている。
【００２９】
（光束制御部材）
（１）光束制御部材の全体の形状及び取付状態
このような表示装置１を構成する光束制御部材５は、図１乃至図３に示すような形状をしており、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、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。
【００３０】
この光束制御部材５は、図４（ａ）に示すように、平面形状が略円形形状の光制御出射面６と、この光制御出射面６の径方向外方側に出っ張るように形成された略円環状の鍔部９とを有している。また、この光束制御部材５は、図４（ｂ）に示すように、鍔部９よりも上方へ向けて光制御出射面６が出っ張るように形成されている。
【００３１】
ここで、実施形態を説明する上で、便宜上、光軸Ｌと発光素子４の上面（発光面２０）との交点を発光点１３と定義する。
【００３２】
そして、この光束制御部材５は、図４（ａ）のＸ２−Ｘ２線に沿って切断して示す図４（ｂ）のように、裏面１２側（図４（ｂ）の下面側）の発光素子４に対応する位置に、第１凹部として、発光素子４の発光点１３を中心とする半径ｒ１の略半球状の凹み１４が形成されている。また、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、光束制御部材５の裏面１２側には、凹み１４と同心円の第２凹部としてのリング状凹部１５ａ〜１５ｄが凹み１４の外周側を取り囲むように連続して複数形成されている。
【００３３】
また、図４（ａ）及び図５に示すように、光束制御部材５の裏面１２側で且つ最外周のリング状凹部１５ｄよりも径方向外方側には、光束制御部材５を基板１６に位置決めした状態で取り付けるための丸棒状の脚１７が周方向に沿って（最外周のリング状凹部１５ｄと同心の円周上に）等間隔で３個形成されている。この光束制御部材５の３個の脚１７が基板１６の上面１６ａ（光束制御部材５に対向する面）側に開口する取付穴１８に嵌合されるようになっている。ここで、取付穴１８は、発光素子４の発光点１３を中心とする同心円上に等間隔で３個形成されており、光束制御部材５の脚１７が嵌合されることにより、光束制御部材５を発光素子４の発光点１３に対して位置決めした状態で支持することができるようになっている（発光素子４の発光点１３と光束制御部材５の中心とが光軸Ｌ上に位置するようになっている）。光束制御部材５を基板１６に取り付けた際に、発光素子４の発光面２０と光束制御部材５の裏面１２との間に隙間εが形成される。この隙間εの形成理由は様々であり、凹み１４に発光素子４が収容されるように光束制御部材５を基板１６上へ載置する際の取付誤差や、発光素子４から発する熱を放熱する目的等が挙げられる。本実施形態においては、放熱を目的とした例について説明する。本実施形態では、脚１７の根元側を太く、先端側を細く形成し、脚１７の根元側の太さでは通らない程度の径で基板１６を貫通するように形成された取付穴１８に、脚１７の細径部分を差し込み、基板１６の下面１６ｂ側に突き出た脚１７の先端部分を熱溶着することによって、光束制御部材５が基板１６に位置決め固定されるようになっている。なお、光束制御部材５が基板１６から脱落し易い態様で使用される場合には、取付穴１８と脚１７の嵌合がしまりばめとなるか、又は取付穴１８と脚１７が接着剤で固定されるようになっている。
【００３４】
（２）光束制御部材の光制御出射面の詳細
この光束制御部材５の光制御出射面６は、光軸Ｌを中心とする所定範囲に位置する第１の出射面６ａと、この第１の出射面６ａの周囲に連続して形成される第２の出射面６ｂと、からなっている。このうち、第１の出射面６ａは、図４（ｂ）の断面形状に示すように、下に凸の滑らかな曲面形状であり、球の一部を切り取ったような凹み形状になっている。また、第２の出射面６ｂは、図４（ｂ）の断面形状に示すように、第１の出射面６ａに連続して形成される上に凸の滑らかな曲面形状であり、その平面形状が第１の出射面６ａを取り囲む略中空円板形状に形成されている（図４（ａ）参照）。そして、これら第１の出射面６ａと第２の出射面６ｂが滑らかに接続され、その両出射面６ａ，６ｂの接続部分が変曲点Ｐｏになっている。また、光制御出射面６を構成する第２の出射面６ｂの外周側には、図４（ｂ）の断面形状に示すように、第２の出射面６ｂと鍔部９とを接続する第３の出射面６ｃが形成されている（図４（ａ）参照）。なお、図４（ｂ）の断面形状では、ほぼ直線状の傾斜面からなる第３の出射面６ｃを示したが、これに限られず、光束制御部材５からの広範囲且つ均一な出射を妨げる形状でなければ曲線でもよい。ここで、光軸Ｌから出射面６ｂと６ｃの接続点Ｐａまでの角度をδ１とし、光軸Ｌから変曲点Ｐｏまでの角度をδ２とする。
【００３５】
このような光束制御部材５の光制御出射面６の詳細を図３に基づき説明する。この図３において、発光素子４の発光点１３を通り光軸Ｌに直交する水平面を基準面Ｃとすると、発光素子４から出射して光束制御部材５内を伝播した光Ｈが光制御出射面６から出射する位置（図３の断面における光制御出射面６と光Ｈとの交点Ｐｘ）で基準面Ｃに平行に引いた線をＡとする。また、この図３において、発光素子４からの光Ｈが光制御出射面６から出射する位置Ｐｘにおける光制御出射面６の輪郭線に対する接線Ｂと線Ａとのなす角をθ３とする。そして、この図３において、光束制御部材５の内部を伝播した発光素子４からの光Ｈが光束制御部材５の光制御出射面６から出射する出射角（光制御出射面６から出射する光Ｈと光軸Ｌとのなす角）をθ５とする。
【００３６】
この図３に示す光制御出射面６は、発光素子４から出射される光のうちで、少なくとも最大強度の光が出射される方向（光軸Ｌに沿った方向であって、基準面Ｃの法線方向に沿った方向）から最大強度の半分の値となる光が出射される方向までの角度範囲を含む所定の範囲内（図６において、θ１＜δ１の角度範囲内）において、法線（図３における光軸Ｌ）の近傍の光を除き、θ５／θ１＞１の関係を満足するとともに、θ１の増加にしたがってθ５が大きくなるように形成され、且つ、θ１の増加に伴い、θ１の増加量に対するθ５の増加量が小さくなるような形状に形成されている（図６の曲線２１参照）。なお、図６において、点線で示す線２２は、（θ５／θ１）＝１の線である。ここで、光束制御部材５の拡散度合いの係数をαとすると、θ１＜δ１の範囲内において、θ５は数１のように表すことができ、θ３は数２のように表すことができる。また、上述の法線（図３における光軸Ｌ）の近傍は、例えば、θ１が±５°以内程度とされることが好ましい。この領域においては、θ１＝θ５となる光が存在しており、発光素子４直上の被照射面に暗部が形成されるのを防ぐことができる。
【００３７】
【数１】
0005077942.tif 000002
【００３８】
【数２】
0005077942.tif 000003
このようにして求められたθ３は、図７の曲線２３に示すように、光軸Ｌの近傍からθ１＝δ２となるまでは、θ３はθ１の増加とともに徐々に減少し、θ１＞δ２の範囲では、θ３はθ１の増加とともに徐々に増加するようになっている。そして、θ１がδ１に合致すると、θ３＝θ１となる。
【００３９】
（３）光束制御部材のリング状凹部の詳細
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、光束制御部材５の裏面１２に形成されたリング状凹部１５は、凹み１４に隣接して位置する第１のリング状凹部１５ａと、この第１のリング状凹部１５ａから半径方向外方へ向かって連続して位置する第２〜第４のリング状凹部１５ｂ〜１５ｄとで構成されている。
【００４０】
第１のリング状凹部１５ａは、図４（ｃ）に示すように、光軸Ｌを含む仮想平面であって且つ裏面１２に直交する仮想平面で切断して示す断面形状が三角形状を呈しており、凹み１４の開口縁２４と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線２５の延長上にほぼ位置するリング状の第１の傾斜面１５ａ１と、この第１の傾斜面１５ａ１の端部１５ａ３（開口縁２４とは別の端部であって、裏面１２からの深さがｗの位置にある端部１５ａ３）と裏面１２側とを繋ぎ且つ第１の傾斜面１５ａ１にほぼ直交するリング状の第２の傾斜面１５ａ２と、からなっている。なお、図４（ｃ）において、第１の傾斜面１５ａ１が凹み１４の開口縁２４と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線２５の延長上にほぼ位置するとは、第１の傾斜面１５ａ１が線２５の延長上に位置するか、又は第１の傾斜面１５ａ１が線２５の延長部分を開口縁２４を回動支点として図４（ｃ）に示す光束制御部材５の断面上において反時計回り方向へ僅かに回動させた位置（図４（ｃ）の点線位置）にあることをいう。すなわち、第１の傾斜面１５ａ１は、発光素子４から発せられて直接、裏面１２へ向かう光が入射し難い傾きで形成されていることが好ましい。また、図４（ｃ）において、第２の傾斜面１５ａ２が第１の傾斜面１５ａ１にほぼ直交するとは、製造誤差を考慮したものであり、第１の傾斜面１５ａ１に対して９０°よりも僅かに小さいか又は第１の傾斜面１５ａ１に対して９０°よりも僅かに大きい角度で交差することをいう。すなわち、第２の傾斜面１５ａ２は、その面に入射する発光素子４からの光の、基準光軸Ｌに近寄る方向への屈折を抑えるように形成されていることが好ましい。
【００４１】
第２のリング状凹部１５ｂは、図４（ｃ）に示すように、第１のリング状凹部１５ａとは異なる三角形状を呈しており、第１のリング状凹部１５ａの第２の傾斜面１５ａ２の裏面側端縁２６と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線２７の延長上にほぼ位置するリング状の第１の傾斜面１５ｂ１と、この第１の傾斜面１５ｂ１の端部１５ｂ３（裏面側端縁２６とは別の端部であって、裏面１２からの深さがｗの位置にある端部１５ｂ３）と裏面１２側とを繋ぎ且つ第１の傾斜面１５ｂ１にほぼ直交する第２の傾斜面１５ｂ２と、からなっている。
【００４２】
第３のリング状凹部１５ｃは、図４（ｃ）に示すように、第１乃至第２のリング状凹部１５ａ，１５ｂとは異なる三角形状を呈しており、第２のリング状凹部１５ｂの第２の傾斜面１５ｂ２の裏面側端縁２８と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線３０の延長上にほぼ位置するリング状の第１の傾斜面１５ｃ１と、この第１の傾斜面１５ｃ１の端部１５ｃ３（裏面側端縁２８とは別の端部であって、裏面１２からの深さがｗの位置にある端部１５ｃ３）と裏面１２側とを繋ぎ且つ第１の傾斜面１５ｃ１にほぼ直交するリング状の第２の傾斜面１５ｃ２と、からなっている。
【００４３】
第４のリング状凹部１５ｄは、図４（ｃ）に示すように、第１乃至第３のリング状凹部１５ａ〜１５ｃとは異なる三角形状を呈しており、第３のリング状凹部１５ｃの第２の傾斜面１５ｃ２の裏面側端縁３１と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線３２の延長上にほぼ位置するリング状の第１の傾斜面１５ｄ１と、この第１の傾斜面１５ｄ１の端部１５ｄ３（裏面側端縁３１とは別の端部であって、裏面１２からの深さがｗの位置にある端部１５ｄ３）と裏面１２側とを繋ぎ且つ第１の傾斜面１５ｄ１にほぼ直交するリング状の第２の傾斜面１５ｄ２と、からなっている。
【００４４】
ここで、第１乃至第４のリング状凹部１５ａ〜１５ｄの凹み深さｗ及び光軸Ｌから第４のリング状凹部１５ｄの径方向外方端（第２の傾斜面１５ｄ２の裏面側端縁３３）までの距離Ｌ２は、光束制御部材５の大きさ、発光素子４の発光輝度、発光素子４の発光面２０から光束制御部材５の裏面１２までの隙間寸法ε、発光素子４の出射光の強度が最大強度の半分になる値（半値幅）等によって最適な寸法が決定される。
【００４５】
また、本実施形態において、光束制御部材５の裏面１２に形成された第２凹部としてのリング状凹部１５は、発光素子４からの光のうち、光軸Ｌから大きく傾いた光が入射する場合に有効に作用する。したがって、発光素子４からの光のうちの多くは第１凹部としての凹み１４から入射し、それ以外の光軸Ｌから大きく傾いた光をリング状凹部１５から入射するように、隙間εが小さな値で形成されることが好ましい。例えば、凹み１４の開口縁２４の半径よりも隙間εの方が小さな値となるように形成されることが好ましい。
【００４６】
（４）光束制御部材の作用（発光素子からの光の入射と出射）
光束制御部材５の作用を図２乃至図４に基づいて説明する。まず、図２に示すように、発光素子４から出射した光のうち半値幅の範囲内にある光Ｈは、大部分が凹み１４から光束制御部材５に屈折することなくそのまま入射し、その他の部分がリング状凹部１５ａ〜１５ｄから光束制御部材５に入射する。ここで、リング状凹部１５ａ〜１５ｄから光束制御部材５に入射する光Ｈは、第１の傾斜面１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ｄ１から入射することはなく、第２の傾斜面１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２，１５ｄ２から入射することになるが、第２の傾斜面１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２，１５ｄ２が発光点１３から放射される光Ｈに対してほぼ直交する面であるため、ほとんど屈折することがない状態で入射することになり、発光素子４からの光が光軸Ｌ寄りに屈折して入射するのを抑えることができる。
【００４７】
次に、図２及び図３に示すように、発光素子４からの光Ｈは、光束制御部材５の内部を伝播した後、光制御出射面６から外部（空気中）にスネルの法則にしたがって出射することになる。この際、本発明に係る光束制御部材５から出射される発光素子４からの光束は、図２０に示す従来の半球状の光束制御部材１２３から出射される光束に比較し、発光素子４の直上などで局部的に出射されず、照射範囲内に向けて均一に且つ滑らかに拡げて出射させられる。
【００４８】
なお、図８に示すように、光束制御部材５の裏面１２が基準面Ｃと平行の平面（図４のリング状凹部１５を形成しない面）である場合、発光素子４からの光Ｈは、裏面１２側から光束制御部材５に入射する際に、その進行方向を光軸Ｌ寄りに偏向するように屈折する。その結果、図８に示す光束制御部材５によれば、裏面１２側から入射した発光素子４からの光Ｈと凹み１４から入射した発光素子４からの光Ｈが光束制御部材５から出射した後に光拡散部材７の被照射面３４に集合し、この光Ｈの集合した部分（輝部）３５が他の部分よりも明るくリング状に光り、そのリング状の輝部３５が光拡散部材７の出射面３６側から視認されやすいという不具合を生じる。しかしながら、本発明によれば、光束制御部材５の裏面１２にリング状凹部１５を形成し、発光素子４からの光Ｈが裏面１２側から光軸Ｌ寄りに屈折して入射するのをそのリング状凹部１５によって抑えることができるため、光Ｈを照射範囲内に向けて均一に且つ滑らかに拡げて出射させることが可能になる（図２参照）。
【００４９】
（光拡散部材）
図２及び図３に示す光拡散部材７は、光透過性に優れたＰＭＭＡやＰＣ等の樹脂材料によってシート状あるいは平板形状に形成されており、被照明部材（液晶表示パネル、広告表示パネル、標識表示パネル等）３の平面形状とほぼ同様の大きさ（面積）に形成されている。
【００５０】
この光拡散部材７は、その表面に微細な凹凸（プリズム状突起、エンボス加工やビーズコートによる拡散処理で形成される凹凸）を形成するか、又は内部に拡散材を混入させるようになっている。
【００５１】
このような光拡散部材７は、光束制御部材５の光制御出射面６から出射した光を透過しながら拡散し、被照明部材３に照射される光を均一化する。
【００５２】
また、このような光拡散部材７は、被照明部材３の発光素子４側の面に取り付けても良いし、また、被照明部材３とは別に（分離した状態で）、被照明部材３の発光素子４に対向する面側に配置するようにしてもよい。
【００５３】
（発光装置の実施例）
次に、本発明に係る光束制御部材５を用いた発光装置１１、及びこの発光装置１１を備えた面光源装置２の実施例を図１乃至図４を参照しつつ説明する。
【００５４】
これらの図に示した光束制御部材５の光制御出射面６は、発光素子４の発光特性（発光素子４からの出射光束の広がり角度であって、特に出射光の強度が最大強度の半分の値の光の出射角）、光束制御部材５の光軸Ｌ方向の厚さｄ１（特に、発光素子４の発光点１３（発光面２０）から光制御出射面６の最上部までの光軸Ｌに沿った方向の距離ｄ）、各発光素子４のピッチ間距離ｐ、光束制御部材５の外径寸法Ｄｏ、光制御出射面６から光拡散部材７までの光軸Ｌに沿った方向の距離Ｌ１、光束制御部材５の屈折率ｎ、光束制御部材５の凹み１０の形状等に応じて、第１の出射面６ａ及び第２の出射面６ｂの形状等が決定されるようになっている。
【００５５】
例えば、光束制御部材５は、屈折率ｎ＝１．４９の透明樹脂材料で形成されており、入射面の凹み１４の形状が略半球状であり、ｒ１＝１．５ｍｍ、Ｌ１＝１５．４１ｍｍ、ｐ＝４６ｍｍ、ｄ＝４．５９ｍｍ、ｄ１＝４．０９ｍｍ、ε＝０．５ｍｍ、Ｄｏ＝１４．６５ｍｍに設定されている。この光束制御部材５は、第１の出射面６ａと第２の出射面６ｂの接続部分におけるθ１が、θ１＝δ２＝１４°となるように、また、第２の出射面６ｂと第３の出射面６ｃの接続部分におけるθ１が、θ１＝δ１＝７５°となるように形成されている。そして、第３の出射面６ｃは、第２の出射面６ｂの外周端の接線を光軸Ｌの周りに３６０°回転させて形成されるようになっている。ここで、図４（ｂ）において、θ１≦δ２の範囲が第１の出射面６ａの範囲であり、δ２≦θ１≦δ１の範囲が第２の出射面６ｂの範囲であり、δ１≦θ１の範囲が第３の出射面６ｃの範囲である。
【００５６】
また、図４に示すように、光束制御部材５のリング状凹部１５は、第１乃至第４のリング状凹部１５ａ〜１５ｄからなり、ｗ＝０．２ｍｍ、Ｌ２＝５．７９ｍｍとなるように形成されており、第１のリング状凹部１５ａの線２５（第１の傾斜面１５ａ１）と基準面Ｃとのなす角度が１９．５°、第２のリング状凹部１５ｂの線２７（第１の傾斜面１５ｂ１）と基準面Ｃとのなす角度が１３．７°、第３のリング状凹部１５ｃの線３０（第１の傾斜面１５ｃ１）と基準面Ｃとのなす角度が９．７°、第４のリング状凹部１５ｄの線３２（第１の傾斜面１５ｄ１）と基準面Ｃとのなす角度が６．９°となるように形成されている。また、第１乃至第４のリング状凹部１５ａ〜１５ｄは、それぞれ第２の傾斜面１５ａ２〜１５ｄ２が第１の傾斜面１５ａ１〜１５ｄ１に直交するように形成されている。
【００５７】
ここで、リング状凹部１５を第４のリング状凹部１５ｄまでとしたのは、裏面１２側からの入射光に起因する照明光のリング状の輝部の発生を防止するために有効に作用するリング状凹部１５の形成範囲を以下のようなシミュレーションにより確認したことによる。
【００５８】
このシミュレーションは、図９に示すように、光束制御部材５の裏面１２にリング状凹部１５を形成していない点を除き、本実施例の発光装置１１及びこれを備えた面光源装置２と同一の構成のものを使用した。この実験においては、光束制御部材５の裏面１２を中空円板状の遮光部材３７で部分的に覆うようになっており、開口部３８の面積（光束制御部材５への入射角度θ）が異なる数種の遮光部材３７を順次張り替え、各遮光部材３７毎に光拡散部材７の被照射面３４上に生じるリング状の輝部における照度を測定した。その結果、図１０に示すように、開口部３８の面積を広げていくと、図９における入射角度θが７８°に到達するまでは、リング状の輝部における照度は開口部３８の面積に応じて高くなるが、入射角度θがほぼ７８°を越えるとほぼ一定値に収束する。すなわち、入射角度θが７８°を越えた範囲から入射した光は、リング状の輝部に影響を与えるものではない。したがって、リング状凹部１５は、少なくともリング状の輝部の輝度を高める入射角度θの範囲であるθ＝７８°までの範囲の光を対象とすれば良いことが理解される。
【００５９】
なお、本実施例におけるリング状凹部１５を光束制御部材５の裏面１２に形成しない場合には、図８に示すように、裏面１２からの入射光が光軸Ｌ寄りに屈折させられるため、光拡散部材７の被照射面３４には光軸Ｌを取り囲むようなリング状の輝部３５が発生し、照明品質を低下させる虞がある。
【００６０】
しかしながら、本実施例によれば、リング状凹部１５によって光束制御部材５の凹み１４以外から入射する光は、光軸Ｌ寄りに屈折させられることなく、ほぼそのままの進行方向で光束制御部材５の内部に入射するため、光拡散部材７の被照射面３４にリング状の輝部を生じることがなく、照明品質を低下させることがない。
【００６１】
（光拡散部材から出射する光の出射光量）
図１１は、本発明が適用される表示装置１の被照明部材３に照射される光の出射光量分布を示す図である。
【００６２】
この図１１は、面光源装置２の光拡散部材７の出射面８であって（図２参照）、且つ、図１のＸ３−Ｘ３線に対応する位置から出射する光の照度分布を示すものである。なお、図１１の縦軸は、照度（ｌｘ）を示している。また、図１１の横軸は、図１の面光源装置２の中心からＸ３−Ｘ３線に沿った方向の寸法を表している。
【００６３】
この図１１において、線Ｓ１は本実施形態に係る発光装置１１を使用した面光源装置２における光の照度分布を示すものであり、線Ｓ２は図８に示した発光装置１１を使用した面光源装置２における光の照度分布を示すものであり、線Ｓ３は光束制御部材５を全く使用しない（発光素子４の光を光拡散部材７に直接照射する）場合の面光源装置における光の照度分布を示すものである。
【００６４】
この図１１に示すように、線Ｓ３は、発光素子４に対応する部分の照度が際だって大きくなっており、発光素子４と発光素子４の間に対応する部分の照度と発光素子４に対応する部分の照度とが大きく異なっていることを示している。このような場合には、被照明部材３を照明する光の明暗の差が大きく、均一な明るさの面照明を行うことができない。
【００６５】
また、線Ｓ２は、線Ｓ３の場合に比較して、全体的に照明輝度が平均化され、線Ｓ３の場合ほどの照明輝度のばらつきがないことを示している。しかし、この線Ｓ２は、図８の発光装置１１の発光特性に示すように、光束制御部材５の裏面１２から入射した光Ｈが光軸Ｌ寄りに屈折し、その屈折した光Ｈが凹み１４から入射した光と交差することによりリング状の輝部３５を生じる現象が隣り合う発光素子４と発光素子４の間のほぼ中間位置に出現することを表しており、この部分的に高輝度である輝部３５が光拡散部材７の出射面３６側から視認され、照明品質を低下させることになる。
【００６６】
また、線Ｓ１は、線Ｓ２の場合に比較して、隣り合う発光素子４と発光素子４との間における輝部の発生が抑えられる。したがって、本発明に係る面光源装置は、図１１の線Ｓ１で示すように、光拡散部材７から出射される光による照明輝度がより一層平均化し、均一な明るさの面状照明が可能になり、照明品質を向上させることができる。
【００６７】
（本実施形態による効果）
本実施形態によれば、発光素子４から発せられた光の光束は、光束制御部材５の内部に取り入れられた後、主に光束制御部材５の光制御出射面６から出射されることになるが、裏面１２のリング状凹部１５（１５ａ〜１５ｄ）から光束制御部材５へ入射する光Ｈが光軸Ｌ寄りに屈折するのを抑えられ、裏面１２のリング状凹部１５から入射する光Ｈが光制御出射面６から出射しないか又は光制御出射面６の外周縁近傍から出射するようになっているため、照明品質を低下させるようなリング状の輝部を生じることがなく、光束制御部材５の光制御出射面６から効率的に且つ広範囲に均一な照明光として出射される。
【００６８】
したがって、本実施形態によれば、複数の発光素子４を光源として使用する場合、各発光素子４からの光が混じり易くなり、各発光素子４の発光色にばらつきがあったとしても、光束制御部材５を介して出射される各発光素子４の発光色のばらつきが目立ちにくくなると共に、出射光輝度も均一化し、高品質の照明が可能になる。
【００６９】
また、本実施形態によれば、光束制御部材５の裏面１２は、発光素子４が発する熱を放熱できるように、発光素子４から所定寸法εだけ離れて位置しているため、発光素子４が発する熱に起因する不具合の発生を防止でき、高品質の照明を行うことが可能になる。
【００７０】
（第１変形例）
図１２乃至図１３は、上記実施形態における光束制御部材５の第１変形例を示すものである。なお、本変形例の光束制御部材５は、リング状凹部１５を除き、その基本的構成が上記実施形態の光束制御部材５と同様であるため、上記実施形態の光束制御部材５と同様の構成には同一符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。
【００７１】
図１２に示すように、本変形例の光束制御部材５は、その裏面１２に形成するリング状凹部１５が第１乃至第８のリング状凹部１５ａ〜１５ｈからなっており、各リング状凹部１５ａ〜１５ｈの断面形状が同一となるように形成されている。
【００７２】
すなわち、本変形例における第１のリング状凹部１５ａは、断面形状が三角形であり、発光素子４の発光点１３と凹み１４の開口縁２４とを結ぶ線２５のほぼ延長上にリング状の第１の傾斜面１５ａ１が位置し、その第１の傾斜面１５ａ１の端部１５ａ３が裏面１２からｗ＝０．１ｍｍの深さにあり、その第１の傾斜面１５ａ１の端部１５ａ３と裏面１２側とを繋ぐリング状の第２の傾斜面１５ａ２が第１の傾斜面１５ａ１にほぼ直交するように形成されている。そして、この第１のリング状凹部１５ａと同一形状のものが第２乃至第８のリング状凹部１５ｂ〜１５ｈとして形成されている。なお、凹み１４の半径ｒ１は１．５ｍｍであり、隙間εは０．５ｍｍであり、線２５と基準面Ｃとがなす角度αは１９．５°であり、第８のリング状凹部１５ｈの第２の傾斜面１５ｈ２の裏面側端縁３８と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線４０が光軸Ｌとなす角度θは７８°以上となるように形成されている。
【００７３】
このような構成の光束制御部材５を使用した発光装置１１は、図１３に示すように、光束制御部材５に入射する光Ｈの入射角が大きなもの（発光素子４の光の出射光輝度が最大強度の半分程度のもの）が光軸Ｌ寄りに僅かに偏角され、その偏角された光Ｈが光束制御部材５から出射した後に光拡散部材７を照射することになり、凹み１４から入射した光Ｈと集合する部分を生じさせる。しかしながら、その屈折した光Ｈの輝度が低い上に、その集合する部分によって光拡散部材７の被照射面３４上に描かれる円が非常に大きくなることから、リング状の輝部は光拡散部材７の出射面８側から明確に視認することができない（光Ｈの輝度が低くても、被照射面３４上に描かれる円が小さく光線密度が高い状態であれば、リング状輝部の視認性は高まる）。また、隣り合う他の発光素子４からの光が混ざり合うと、前述の集合する部分によるリング状の輝部は、更に目立たなくなる（図１及び図２参照）。このように、本変形例の発光装置１１を使用した面光源装置２及び表示装置１は、光軸Ｌ寄りに屈折して光束制御部材５に入射する光の量をリング状凹部１５によって抑えることができるため、上記実施形態の発光装置１１を使用した面光源装置２及び表示装置１と同様の効果を得ることができる（図１及び図２参照）。
【００７４】
（第２変形例）
図１４乃至図１５は、上記実施形態における光束制御部材５の第２変形例を示すものである。なお、本変形例の光束制御部材５は、リング状凹部１５を除き、その基本的構成が上記実施形態の光束制御部材５と同様であるため、上記実施形態の光束制御部材５と同様の構成には同一符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。
【００７５】
図１４に示すように、本変形例の光束制御部材５は、その裏面１２に単一のリング状凹部１５が形成されている。
【００７６】
すなわち、本変形例におけるリング状凹部１５は、断面形状が三角形であり、発光素子４の発光点１３と凹み１４の開口縁２４とを結ぶ線２５のほぼ延長上にリング状の第１の傾斜面１５ａ１が位置し、その第１の傾斜面１５ａ１の端部１５ａ３と裏面１２側とを繋ぐリング状の第２の傾斜面１５ａ２が第１の傾斜面１５ａ１にほぼ直交するように形成されている。なお、本変形例において、凹み１４の半径ｒ１は１．５ｍｍであり、隙間εは０．５ｍｍであり、線２５と基準面Ｃとのなす角度αは１９．５°であり、リング状凹部１５の第２の傾斜面１５ａ２の裏面側端縁４２と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線４３と光軸Ｌとがなす角度θは７８°以上となるように形成されている。このように、本変形例のリング状凹部１５は、上記第１変形例に係る第１のリング状凹部１５ａを拡大した形状であり、第１変形例の第１乃至第８のリング状凹部１５ａ〜１５ｈを１個のリング状凹部１５に置き換えた構造を呈している。
【００７７】
このような構成の光束制御部材５を使用した発光装置１１は、図１５に示すように、光束制御部材５に入射する光Ｈの入射角が大きなもの（発光素子４から出射される光の出射光輝度が最大輝度の半分程度のもの）が光軸Ｌ寄りに僅かに偏角され、その偏角された光Ｈが光束制御部材５から出射した後に光拡散部材７を照射することになり、凹み１４から入射した光Ｈと集合する部分を生じさせる。しかしながら、その屈折した光Ｈの輝度が低い上に、その集合する部分によって光拡散部材７の被照射面３４上に描かれる円が非常に大きくなることから、リング状の輝部は光拡散部材７の出射面８側から明確に視認することができない（光Ｈの輝度が低くても、被照射面３４上に描かれる円が小さく光線密度が高い状態であれば、リング状輝部の視認性は高まる）。また、隣り合う他の発光素子４からの光が混ざり合うと、前述の集合する部分によるリング状の輝部は、更に目立たなくなる（図１及び図２参照）。このように、本変形例の発光装置１１を使用した面光源装置２及び表示装置１は、光軸Ｌ寄りに屈折して光束制御部材５に入射する光の量をリング状凹部１５によって抑えることができるため、上記実施形態の発光装置１１を使用した面光源装置２及び表示装置１と同様の効果を得ることができる（図１及び図２参照）。
【００７８】
（第３変形例）
図１６は、上記実施形態における光束制御部材５の第３変形例を示すものである。なお、本変形例の光束制御部材５は、リング状凹部１５を除き、その基本的構成が上記実施形態の光束制御部材５と同様であるため、上記実施形態の光束制御部材５と同様の構成には同一符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。
【００７９】
この図１６に示すように、本変形例の光束制御部材５は、凹み１４の開口縁２４から径方向外方へ向かう裏面１２に、同一ピッチＬ５で複数のリング状凹部１５ａ〜１５ｄを連続して形成するようになっている。この複数のリング状凹部１５ａ〜１５ｄのうちの最も径方向外方側に位置するリング状凹部１５ｄは、その第２の傾斜面１５ｄ２の裏面側端縁４５が上記実施形態における第４のリング状凹部１５ｄの第２の傾斜面１５ｄ２の裏面側端縁３３とほぼ同様の位置まで形成されている。なお、本変形例において、凹み１４の半径ｒ１は１．５ｍｍであり、隙間εは０．５ｍｍであり、線２５と基準面Ｃとのなす角度が１９．５°であり、リング状凹部１５ｄの第２の傾斜面１５ｄ２の裏面側端縁４５と発光素子４の発光点１３とを結ぶ線４６と光軸Ｌとがなす角度θは７８°以上となるように形成されている。
【００８０】
このような構成の光束制御部材５を使用した発光装置１１は、光軸Ｌ寄りに屈折して光束制御部材５に入射する光の量をリング状凹部１５によって抑えることができるため、上記実施形態及び各変形例と同様の効果を得ることができる。また、本変形例の発光装置１１を使用した面光源装置２及び表示装置１は、上記実施形態及び各変形例と同様の効果を得ることができる（図１及び図２参照）。
【００８１】
（その他の変形例）
また、上述の実施形態の光束制御部材５において、光制御出射面６にシボ面を形成し、光制御出射面６から出射する光を拡散させるようにしてもよい。
【００８２】
また、上述の実施形態の光束制御部材５は、光拡散物質（例えば、シリコーン粒子や酸化チタン）を含む材料で形成するようにしてもよい。
【００８３】
また、上述の実施形態の光束制御部材５では、第１の傾斜面１５ａ１と第２の傾斜面１５ａ２を直交させ、且つ第１の傾斜面１５ａ１よりも第２の傾斜面１５ａ２の方が裏面１２に対する傾斜角度が大きくなるように形成された断面三角形状の第２凹部（リング状凹部１５）の例を示したが、これに限られず、上述の実施形態における第２凹部の形成領域に複数個の独立した凹部（錐状凹部、半球状凹部、上述の実施形態のリング状凹部の所々が途切れた状態で形成される凹部等）が形成されてもよい。なお、図２２は、光束制御部材５の裏面１０に複数形成した第２凹部の変形例を示すものであり、図２２（ａ）が光束制御部材５の裏面図、図２２（ｂ）が図２２（ａ）における凹み１４を囲む領域のうちの一部領域５０の拡大図、図２２（ｃ）が図２２（ｂ）のｘ４−ｘ４線に沿って切断して示す断面図（第２凹部を構成する略半球状凹部５１の断面図）、図２２（ｄ）が第２凹部を構成する略半球状凹部５１の斜視図、図２２（ｅ）が図２２（ｂ）のｘ４−ｘ４線に沿って切断して示す断面図（第２凹部を構成する円錐状凹部５２の断面図）、図２２（ｆ）が第２凹部を構成する円錐状凹部５２の斜視図を示すものである。この図２２に示すように、第２凹部は、複数の独立した略半球状凹部５１（球の一部を切り取ったような凹部（図２２（ｃ），（ｄ）参照））や、複数の独立した円錐状凹部５２（断面が二等辺三角形の凹部（図２２（ｅ），（ｆ）参照））等で構成するようにしてもよい。
【００８４】
また、第２凹部を十分小さく形成すれば、断面二等辺三角形状、断面円弧形状等、様々な形状とすることができる。ここでいう「十分」とは、凹み１４から入射した光が光制御出射面６に到達する前に第１の傾斜面１５ａ１へ内部入射し、全反射することによって、光拡散部材７の出射面８側から明確に視認されるようなリング状輝部を発生させない程度を意味する（十分に小さな第２凹部であれば、第１の傾斜面１５ａ１への内部入射光を最小限に抑えることができ、明確に視認されるようなリング状輝部の発生を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
この発明に係る発光装置は、テレビモニターやパーソナルコンピュータのモニターのバックライトに使用したり、室内表示灯や各種照明などの用途に広く使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明が適用できる面光源装置及びこれを備えた表示装置を示すものであり、被照明部材及び光拡散部材を省略して示す平面図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線に沿って切断して示す表示装置の断面図である。
【図３】ＬＥＤの光軸を含む表示装置の一部断面図であり、図２の一部を拡大して示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光束制御部材の詳細図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＸ２−Ｘ２線に沿って示す断面図、（ｃ）が光束制御部材の裏面側の一部（図４（ｂ）の一部）を拡大して示す図である。
【図５】光束制御部材の取付状態を示す図であり、（ａ）が図４（ａ）のＲ方向から見た発光素子の側面図、（ｂ）は基板の取付穴と光束制御部材の脚との係合状態を示す断面図である。
【図６】発光素子の出射角θ１と光束制御部材の出射角θ５との関係を示す図である
【図７】発光素子の出射角θ１と光束制御部材のレンズ面傾斜角θ３との関係を示す図である。
【図８】光束制御部材の裏面にリング状凹部を形成しない場合の不具合発生状態を示す図である。
【図９】リング状輝部の照度測定シミュレーションを模式的に示す図である。
【図１０】図９のシミュレーション結果を示す図であり、横軸が光軸からの距離を示し、縦軸がリング状輝部の照度を示している。
【図１１】本発明の発光装置が使用される表示装置の被照明部材に照射される光の出射光量分布を、比較例と比較して示す図である。
【図１２】本発明の第１変形例に係る光束制御部材の詳細図であり、（ａ）が図４（ｂ）に対応する図、（ｂ）が光束制御部材の裏面側の一部（図１２（ａ）の一部）を拡大して示す断面図である。
【図１３】本発明の第１変形例に係る光束制御部材の作用（発光素子からの光の出射状態）を示す図である。
【図１４】本発明の第２変形例に係る光束制御部材の詳細図であり、（ａ）が図４（ｂ）に対応する図、（ｂ）が光束制御部材の裏面側の一部（図１４（ａ）の一部）を拡大して示す断面図である。
【図１５】本発明の第２変形例に係る光束制御部材の作用（発光素子からの光の出射状態）を示す図である。
【図１６】本発明の第３変形例に係る光束制御部材の裏面側の一部を拡大して示す断面図である。
【図１７】第１従来例を示す模式的構造図である。
【図１８】第２従来例を示す模式的構造図である。
【図１９】第３従来例を示す模式的構造図である。
【図２０】第４従来例に係る表示装置の断面図である。
【図２１】第５従来例に係るマトリックス表示装置の断面図である。
【図２２】本発明の他の変形例に係る光束制御部材を示す図であり、（ａ）が光束制御部材の裏面図、（ｂ）光束制御部材の裏面を一部拡大して示す図、（ｃ）が第２凹部の第１例を示す断面図（（ｂ）のｘ４−ｘ４線に沿って切断して示す略半球状凹部の断面図）、（ｄ）が（ｃ）で示した第２凹部の斜視図、（ｅ）が第２凹部の第２例を示す断面図（（ｂ）のｘ４−ｘ４線に沿って切断して示す円錐状凹部の断面図）、（ｆ）が（ｅ）で示した第２凹部の斜視図である。
【符号の説明】
【００８７】
１……表示装置、２……面光源装置、３……被照明部材（液晶表示パネル）、４……発光素子、５……光束制御部材、６……光制御出射面、６ａ……第１の出射面、６ｂ……第２の出射面、７……光拡散部材、１１……発光装置、１２……裏面、１４……凹み（第１凹部）、１５（１５ａ〜１５ｈ）……リング状凹部（第２凹部）、１５ａ１〜１５ｈ１……第１の傾斜面、１５ａ２〜１５ｈ２……第２の傾斜面、１５ａ３〜１５ｈ３……端部、２４……開口縁、２５，２７，３０，３２，４０，４３，４６……線、２６，２８，３１，３３，３８，４２，４５……裏面側端縁、Ｈ……光、Ｌ……光軸（基準光軸）、Ｐｏ……変曲点
【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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