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WO2016181788A1 - 面光源装置 - Google Patents

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WO2016181788A1
WO2016181788A1 PCT/JP2016/062663 JP2016062663W WO2016181788A1 WO 2016181788 A1 WO2016181788 A1 WO 2016181788A1 JP 2016062663 W JP2016062663 W JP 2016062663W WO 2016181788 A1 WO2016181788 A1 WO 2016181788A1
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WO
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light
light emitting
emitting device
source device
incident
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/062663
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English (en)
French (fr)
Inventor
恭平 山田
Original Assignee
株式会社エンプラス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社エンプラス filed Critical 株式会社エンプラス
Priority to CN201680024116.6A priority Critical patent/CN107532788A/zh
Priority to US15/572,244 priority patent/US20180149338A1/en
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a surface light source device.
  • a direct-type surface light source device may be used as a backlight.
  • a direct type surface light source device having a plurality of light emitting elements as a light source has been used (for example, see Patent Document 1).
  • a direct type light source device (surface light source device) described in Patent Document 1 includes a light source substrate, a plurality of light sources (light emitting elements) arranged on the light source substrate and emitting blue light, a plurality of light sources, and an air layer. And a wavelength conversion sheet containing a wavelength conversion material such as a phosphor or a quantum dot, which is disposed via the substrate.
  • a wavelength conversion sheet containing a wavelength conversion material such as a phosphor or a quantum dot
  • the surface light source device described in Patent Document 1 has a problem that the manufacturing cost increases because an expensive wavelength conversion material such as a phosphor or quantum dots is used.
  • an object of the present invention is to provide a surface light source device that uses a plurality of light emitting elements having different colors of emitted light as light sources, and can suppress color unevenness without using a wavelength conversion substance. is there.
  • the surface light source device includes a plurality of light emitting devices and a light diffusing plate that diffuses and transmits the light emitted from the plurality of light emitting devices, and the plurality of light emitting devices are the first light emitting device.
  • a plurality of light emitting device rows arranged in a direction are arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and each of the plurality of light emitting devices is A plurality of light emitting elements arranged in the second direction and having different colors of emitted light, and a light flux controlling member for controlling the light distribution of the light emitted from the plurality of light emitting elements, the light flux control
  • the member includes a light incident surface on which light emitted from each of the plurality of light emitting elements is incident, and a part of light incident on the light incident surface is a third direction opposite to the first direction and the first direction.
  • the arrangement order of the plurality of light emitting elements in the light emitting device is different from the arrangement order of the plurality of light emitting elements in the other light emitting devices adjacent in the first direction or the second direction.
  • a surface light source device that uses a plurality of light emitting elements having different colors of emitted light as light sources, and can suppress color unevenness without using a wavelength conversion substance.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams showing the configuration of the surface light source device of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the surface light source device.
  • 3A to 3C are diagrams showing the configuration of the light flux controlling member.
  • FIG. 4 is an optical path diagram in the light emitting device.
  • FIG. 5 is a diagram showing an arrangement of light emitting devices in the surface light source device according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an arrangement of light emitting devices in a surface light source device according to a comparative example.
  • 7A and 7B show measurement results of chromaticity X values on the light diffusion plate.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the surface light source device according to the second embodiment.
  • FIG. 1A is a plan view of the surface light source device 100
  • FIG. 1B is a side view
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 1B
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the light flux controlling member 132.
  • 3A is a plan view of the light flux controlling member 132
  • FIG. 3B is a bottom view
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 3A.
  • the surface light source device 100 includes a housing 110, a substrate 120, a plurality of light emitting devices 130, and a light diffusing plate 150.
  • the housing 110 is a rectangular parallelepiped box in which at least a part of one surface is opened for accommodating the substrate 120 and the plurality of light emitting devices 130 therein.
  • the housing 110 includes a top plate, a bottom plate facing the top plate, and four side plates that connect the top plate and the bottom plate.
  • a rectangular opening serving as a light emitting region is formed in the top plate. This opening is closed by the light diffusing plate 150.
  • the size of the opening corresponds to the size of the light emitting region (light emitting surface) formed in the light diffusion plate 150, and is, for example, 400 mm ⁇ 700 mm (32 inches).
  • the bottom plate and the light diffusion plate 150 are arranged in parallel.
  • the height (space thickness) from the surface of the bottom plate to the light diffusion plate 150 is not particularly limited, but is about 10 to 25 mm.
  • the housing 110 is made of, for example, a resin such as polymethyl methacrylate (PMMA) or polycarbonate (PC), or a metal such as stainless steel or aluminum.
  • the substrate 120 is a flat plate for arranging the light emitting device 130 in the casing 110 at a predetermined interval.
  • the substrate 120 is disposed on the bottom plate of the housing 110.
  • the number of the light emitting devices 130 disposed on the substrate 120 is not particularly limited.
  • the number of the light emitting devices 130 arranged on the substrate 120 is appropriately set based on the size of the light emitting area (light emitting surface) defined by the opening of the housing 110.
  • the surface of the substrate 120 on which the light emitting device 130 is disposed is configured to reflect the reached light toward the light diffusion plate 150.
  • Each of the plurality of light emitting devices 130 includes a plurality of light emitting elements 131 and a light flux controlling member 132.
  • the plurality of light emitting devices 130 are arranged so that the optical axes of the light emitted from the light emitting elements 131 are along the normal to the surface of the substrate 120.
  • the plurality of light emitting devices 130 are arranged in the first direction D1 so as to form a light emitting device row 130L (see FIG. 5).
  • the light emitting device rows 130L are further arranged in a plurality of rows in a second direction orthogonal to the first direction.
  • the light emitting element 131 is a light source of the surface light source device 100 (and the light emitting device 130).
  • the light emitting element 131 is disposed on the substrate 120.
  • the light emitting element 131 is, for example, a light emitting diode (LED).
  • the plurality of light emitting elements 131 included in one light emitting device 130 have different colors of emitted light.
  • the color of the emitted light from the light emitting element 131 is not particularly limited.
  • one light emitting device 130 includes a light emitting element 131r that emits red (R) light, a light emitting element 131g that emits green (G) light, and a blue (B) blue light.
  • a light emitting element 131b that emits light is provided.
  • the three light emitting elements 131r, 131g, and 131b are arranged along the second direction D2 perpendicular to the first direction D1 so as to form the light emitting element row 131L (see FIG. 5). ).
  • one of the features of the present invention is the arrangement of the light-emitting devices 130 and the arrangement of the light-emitting elements 131 in the light-emitting devices 130, and details thereof will be described later.
  • the light flux controlling member 132 controls the light distribution of the light emitted from the light emitting element 131. As shown in FIGS. 3A to 3C, the light flux controlling member 132 has an incident surface 133, a total reflection surface 134, two light guides 135, two output surfaces 136, and a cover 137. The light flux controlling member 132 may have legs (not shown) for fixing to the substrate 120. The light flux controlling member 132 causes at least the light emitted from the light emitting element 131 to travel to some extent in the first direction D1 and the third direction D3 opposite to the first direction D1, and then diffuses the light. It controls so that it may progress toward the board 150 (refer FIG. 4).
  • the incident surface 133 allows a part of the light emitted from the light emitting element 131 to enter.
  • the incident surface 133 is an inner surface of the first recess 141 formed at the center of the bottom surface (surface on the light emitting element 131 side) 142 of the light flux controlling member 132.
  • the shape of the 1st recessed part 141 is not specifically limited.
  • the shape of the first recess 141 may be a curved surface that does not include an edge, such as a hemispherical shape or a semi-ellipsoidal shape, or a surface that includes an edge having a top surface and side surfaces.
  • the shape of the first recess 141 has a top surface and a side surface.
  • the total reflection surface 134 is disposed on the side opposite to the light emitting element 131 (on the light diffusion plate 150 side) with the incident surface 133 interposed therebetween.
  • the total reflection surface 134 reflects a part of the light incident from the incident surface 133 in the first direction D1 in which the light emitting devices 130 are arranged and the third direction D3.
  • the total reflection surface 134 is a cross section cut along a plane including the straight line along the first direction D1 (third direction D3) and the center line CA, with the central axis CA as a boundary and from the central axis CA toward both ends.
  • the height from the bottom surface 142 (substrate 120) is increased. More specifically, the total reflection surface 134 is formed so that the slope of the tangent gradually decreases from the central axis CA toward the end in the cross section cut by the plane.
  • the two light guides 135 are formed at positions facing each other across the incident surface 133 and the total reflection surface 134.
  • the light guide unit 135 is configured to emit a part of the light incident from the incident surface 133 and the light reflected by the total reflection surface 134 to the outside in a direction away from the incident surface 133 and the total reflection surface 134 (the first direction).
  • the light is guided in the direction D1 or the third direction D3).
  • a pair of reinforcing members 143 are arranged so as to connect the two light guides 135.
  • the surface of the light guide unit 135 on the light diffusion plate 150 side functions as an emission surface 136 that emits the guided light to the outside. Scatterers such as beads may be dispersed in the light guide unit 135 from the viewpoint of uniformizing the amount of light emitted from the emission surface 136.
  • the emission surface 136 is disposed at a position away from the total reflection surface 134 with respect to the central axis CA in the direction along the first direction D1 and the third direction D3.
  • the emission surface 136 emits a part of the light incident from the incident surface 133 and the light reflected by the total reflection surface 134 to the outside. Further, the light exiting surface 136 may be subjected to light diffusion processing (for example, roughening processing).
  • the shape of the light guide 135 is not particularly limited.
  • the light guide unit 135 is a rod-shaped member.
  • the cross-sectional area of the light guide unit 135 in the minor axis direction is not particularly limited.
  • the cross-sectional area of the light guide portion 135 in the minor axis direction is formed so as to decrease as the distance from the total reflection surface 134 increases.
  • the two light guides 135 are connected by a reinforcing member 143. Further, guide engaging grooves 145 are formed on the side surfaces of the two light guide portions 135, respectively.
  • second concave portions 144 are formed on the bottom surface (surface on the light emitting element 131 side) 142 of the light guide portion 135, respectively.
  • the two second recesses 144 are both formed along the long axis direction of the light flux controlling member 132, but are not in communication with the first recess 141.
  • the size and shape of the second recess 144 can be obtained as long as desired light distribution characteristics (light distribution characteristics that do not impair the effects of the present invention) can be obtained and the strength required for the light flux controlling member 132 can be secured. It is not limited.
  • the shape and depth of the second recess 144 in plan view are not particularly limited and can be set as appropriate.
  • molding the light beam control member 132 by injection molding it is preferable to form the 2nd recessed part 144 in the site
  • the reinforcing member 143 improves the strength of the light flux controlling member 132.
  • the position and shape of the reinforcing member 143 are not particularly limited as long as the function of the total reflection surface 134 of the light flux controlling member 132 is not significantly hindered and the strength of the light flux controlling member 132 can be improved.
  • the reinforcing member 143 is disposed on the bottom surface (surface on the light emitting element 131 side) 142 side of the light flux controlling member 132 and connects the light guide portions 135 to each other.
  • the guide engaging groove 145 is disposed at a position away from the reinforcing member 143 with respect to the central axis CA in the direction along the first direction D1 and the third direction D3.
  • the guide engaging groove 145 is a groove for positioning the cover 137 with respect to the light flux controlling member 132 by engaging an engaging protrusion 146 of the cover 137 described later.
  • the cover 137 is disposed on the opposite side of the light emitting element 131 with the incident surface 133 interposed therebetween.
  • the cover 137 diffuses and transmits the light transmitted without being reflected by the total reflection surface 134.
  • the shape of the cover 137 is not particularly limited as long as the above function can be exhibited. Examples of the shape of the cover 137 include a semi-cylindrical shape and a bell-like shape (inverted U shape). In the present embodiment, the cover 137 has a bell-like shape.
  • An engagement protrusion 146 that engages with the guide engagement groove 145 is disposed at the end of the cover 137 on the light emitting element 131 side.
  • the material of the light flux controlling member 132 is not particularly limited as long as it can transmit light having a desired wavelength.
  • the material of the light flux controlling member 132 is light transmissive resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), epoxy resin (EP), or glass.
  • the light diffusion plate 150 is disposed so as to close the opening of the housing 110.
  • the light diffusing plate 150 is a plate-like member having a light diffusing property, and transmits the light emitted from the light guide unit 135 while diffusing it.
  • the light diffusion plate 150 is approximately the same size as an irradiated member such as a liquid crystal panel.
  • the light diffusion plate 150 is formed of a light transmissive resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), styrene / methyl methacrylate copolymer resin (MS).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • MS styrene / methyl methacrylate copolymer resin
  • fine irregularities are formed on the surface of the light diffusion plate 150, or light diffusers such as beads are dispersed inside the light diffusion plate 150.
  • FIG. 4 is an optical path diagram in the light emitting device 130.
  • the light emitting device 130 in which the long axis of the light flux controlling member 132 is arranged in the direction along the first direction D1 will be described.
  • the plurality of light emitting elements 131 in the light emitting device 130 are arranged in the order of the light emitting element 131b that emits blue, the light emitting element 131g that emits green, and the light emitting element 131r that emits red in the second direction D2. Yes.
  • a part of the light emitted from the light emitting element 131 b that emits blue light and incident on the incident surface 133 is not reflected by the total reflection surface 134, but is reflected on the second light.
  • the light is emitted as blue light from the total reflection surface 134 in the direction D2 and the fourth direction D4 opposite to the direction D2.
  • the other part of the light emitted from the light emitting element 131 b that emits blue light and incident on the incident surface 133 travels through the light guide 135 and is internally reflected on the surface of the light guide 135.
  • the light is emitted as blue light from the end face of the light guide portion 135 in the second direction.
  • some of the light emitted from the light emitting element 131 r that emits red light and incident on the incident surface 133 is not reflected by the total reflection surface 134. 2 is emitted as red light from the total reflection surface in the direction D2.
  • the other part of the light emitted from the light emitting element 131r that emits red light and incident on the incident surface 133 travels through the light guide 135 and is internally reflected on the surface of the light guide 135.
  • the light is emitted as red light from the end face of the light guide portion 135 toward the fourth direction D4.
  • the light emitted from the plurality of light emitting elements 131 is not completely mixed within the light flux controlling member 132 and is outside the light flux controlling member 132. It will be emitted. Therefore, the light component balance of each color is biased on the light diffusion plate 150 of the surface light source device 100, the region indicated by the solid line in FIG. 4 exhibits a bluish white, and the region indicated by the broken line is reddish. Presents a certain white color.
  • the present inventors use the light flux controlling member 132 that guides the light emitted from the light emitting element 131 in two opposite directions. Further, the arrangement of the light emitting devices 130 and the arrangement of the light emitting elements 131 in each light emitting device 130 were examined.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the arrangement of the light emitting devices 130 (light emitting elements 131) in the surface light source device 100.
  • a plurality of light emitting devices 130 are light emitting devices such that the long axis of the light emitting device 130 (light flux controlling member 132) is along the first direction D1.
  • a plurality of the light emitting device rows 130L are arranged in the second direction D2 orthogonal to the first direction D1.
  • the plurality of light emitting elements 131 (light emitting element row 131L) included in a certain light emitting device 130 are arranged in the light emitting device row 130L including the light emitting device 130 in the second direction D2. It arrange
  • the arrangement order of the plurality of light emitting elements 131 in the light emitting device 130 is different from the arrangement order of the plurality of light emitting elements 131 in another light emitting device 130 adjacent in the first direction D1 or the second direction D2.
  • the arrangement order of the plurality of light emitting elements 131 in the two light emitting devices 130 adjacent in the second direction D2 is the same.
  • the arrangement order of the light emitting elements 131 in the two light emitting devices 130 adjacent in the first direction D1 is different.
  • the light emitting elements 131r from which light is emitted are arranged in the order.
  • the arrangement order of the light emitting elements 131 is the same.
  • the light emitting element 131r that emits red light
  • the light emitting element 131g that emits green light
  • the light emission that emits blue light The elements 131b are arranged in order.
  • FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of the light emitting devices 130 (light emitting elements 131) in the surface light source device according to the comparative example. As shown in FIG. 6, in the surface light source device 100 according to the comparative example, the arrangement order of the light emitting elements 131 is the same in all the light emitting devices 130.
  • FIG. 7A is a graph showing chromaticity X values on the light diffusing plate 150 of the surface light source device 100 according to Embodiment 1
  • FIG. 7B is on the light diffusing plate 150 of the surface light source device according to the comparative example. It is the graph which showed chromaticity X value.
  • 7A and 7B indicate the measurement position on the light diffusion plate 150, the measurement position “0” indicates the position of the light emitting element 131 in the first direction D1, and the measurement position “100”. Indicates the position of the light emitting element 131 adjacent in the first direction D1.
  • the chromaticity X value was measured at three locations (line segments a to c) shown in FIGS.
  • the chromaticity X values are almost the same in any part of the line segments a to c ( There was no color unevenness). This is because the color pattern of light emitted from one light emitting device 130 is different from the color pattern of light emitted from another adjacent light emitting device 130, so that the light emitted from the light emitting device 130 is sufficiently This is thought to be due to color mixing.
  • the chromaticity X values were different in each of the line segments a to c (there was color unevenness). This is because the color pattern of the light emitted from one light emitting device 130 is the same as the color pattern of the light emitted from another adjacent light emitting device 130, so the same color color is mixed, This is thought to be due to the emphasis.
  • the arrangement order of the light emitting elements 131 in one light emitting device 130 is the same in another light emitting device 130 adjacent in the first direction D1 or the second direction D2. Since the arrangement order of the light emitting elements 131 is different, the color pattern of light emitted from the light emitting device 130 is different from the color pattern of light emitted from the adjacent light emitting device 130. Therefore, since the light emitted from the light emitting device 130 is mixed, color unevenness can be suppressed.
  • the surface light source device 200 according to Embodiment 2 is different from the surface light source device 100 according to Embodiment 1 only in the arrangement of the light emitting device 130 (light emitting element 131). Therefore, the same components as those of the surface light source device 100 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the light-emitting element array 131L including the plurality of light-emitting elements 131 included in the light-emitting device 130 of the surface light source device 200 according to Embodiment 2 corresponds to the second direction D2.
  • the light emitting device row 130L including the light emitting device 130 is disposed between the two light emitting element rows 131L included in the light emitting device row 130L adjacent to each other in the first direction D1.
  • the arrangement order of the plurality of light emitting elements 131 in the light emitting device 130 is different from the arrangement order of the plurality of light emitting elements 131 in another light emitting device 130 adjacent in the first direction D1 or the second direction D2.
  • the arrangement order of the plurality of light emitting elements 131 in the two light emitting devices adjacent in the first direction D1 may be the same or different.
  • the arrangement order of the plurality of light emitting elements 131 in the two light emitting devices adjacent in the second direction D2 is different.
  • the surface light source device having the light flux controlling member according to the present invention can be applied to, for example, a backlight of a liquid crystal display device, a signboard, or general illumination.

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Abstract

面光源装置は、第１の方向および第２の方向について所定の配列で配置された複数の発光装置と、光拡散板とを有する。複数の発光装置は、第２の方向に配列された、出射光の色が互いに異なる複数の発光素子と、複数の発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材とをそれぞれ含む。光束制御部材は、入射面と、入射面での入射光の一部を、第１の方向と反対方向の第３の方向とに反射させる全反射面と、入射面での入射光の一部の光を第１の方向または第３の方向に導光する２つの導光部とを含む。ある発光装置における複数の発光素子の配列順序は、第１の方向または第２の方向において隣接する他の発光装置における複数の発光素子の配列順序と異なる。

Description

面光源装置
　本発明は、面光源装置に関する。
　液晶表示装置や看板などの透過型画像表示装置では、バックライトとして直下型の面光源装置を使用することがある。近年、光源として複数の発光素子を有する、直下型の面光源装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の直下型光源装置（面光源装置）は、光源基板と、光源基板上に配置された、青色の光を出射する複数の光源（発光素子）と、複数の光源と空気層を介して配置された、蛍光体や量子ドットなどの波長変換物質を含む波長変換シートと、を有する。特許文献１に記載の面光源装置では、光源から出射された青色の光が波長変換シートの内部に入射すると、青色の光の一部が波長変換物質により赤色の光および緑色の光に変換される。青色の光、赤色の光および緑色の光は、混色されて白色の光となり、波長変換シートから出射される。
特開２０１５－０３５３３６号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の面光源装置には、蛍光体や量子ドットなどの高価な波長変換物質を使用するため、製造コストが高くなってしまうという問題がある。
　製造コストを削減する手段としては、三原色を生成するための波長変化物質を用いる代わりに、出射光の色がそれぞれ異なる複数の発光素子を組み合わせて用いることが考えられる。しかしながら、出射光の色がそれぞれ異なる複数の発光素子を組み合わせて用いた場合、色ムラなく混色させることが必要となる。特に、面光源装置を薄型化または発光素子（光源）を広ピッチ化した場合、十分に混色させることが困難となり、色ムラが生じやすい。
　そこで、本発明の目的は、出射光の色がそれぞれ異なる複数の発光素子を光源とした面光源装置であって、波長変換物質を用いることなく色ムラを抑制できる面光源装置を提供することである。
　本発明に係る面光源装置は、複数の発光装置と、前記複数の発光装置から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、を有し、前記複数の発光装置は、第１の方向に配列された前記複数の発光装置からなる発光装置列が前記第１の方向に直交する第２の方向に複数列配置されるように配置されており、前記複数の発光装置のそれぞれは、前記第２の方向に配列された、出射光の色が互いに異なる複数の発光素子と、前記複数の発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材と、を含み、前記光束制御部材は、前記複数の発光素子からそれぞれ出射された光を入射させる入射面と、前記入射面で入射した光の一部を、前記第１の方向と前記第１の方向と反対方向の第３の方向とに反射させる全反射面と、前記入射面および前記全反射面を挟んで相対する位置に配置され、前記入射面で入射した光のうちの一部の光を前記第１の方向または第３の方向にそれぞれ導光する２つの導光部と、を含み、前記発光装置における前記複数の発光素子の配列順序は、前記第１の方向または前記第２の方向において隣接する他の前記発光装置における前記複数の発光素子の配列順序と異なる。
　本発明によれば、出射光の色がそれぞれ異なる複数の発光素子を光源とした面光源装置であって、波長変換物質を用いることなく色ムラを抑制できる面光源装置を提供できる。
図１Ａ、Ｂは、実施の形態１の面光源装置の構成を示す図である。 図２は、面光源装置の断面図である。 図３Ａ～Ｃは、光束制御部材の構成を示す図である。 図４は、発光装置における光路図である。 図５は、実施の形態１に係る面光源装置における発光装置の配置を示した図である。 図６は、比較例に係る面光源装置における発光装置の配置を示した図である。 図７Ａ、Ｂは、光拡散板上における色度Ｘ値の測定結果である。 図８は、実施の形態２に係る面光源装置の断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　［実施の形態１］
　（面光源装置の構成）
　図１および図２は、実施の形態１に係る面光源装置１００の構成を示す図である。図１Ａは、面光源装置１００の平面図であり、図１Ｂは、側面図である。図２は、図１Ｂに示されるＡ－Ａ線の断面図である。図３は、光束制御部材１３２の構成を示す図である。図３Ａは、光束制御部材１３２の平面図であり、図３Ｂは、底面図であり、図３Ｃは、図３Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。
　図１および図２に示されるように、面光源装置１００は、筐体１１０、基板１２０、複数の発光装置１３０および光拡散板１５０を有する。
　筐体１１０は、その内部に基板１２０および複数の発光装置１３０を収容するための、１つの面の少なくとも一部が開放した直方体状の箱である。筐体１１０は、天板と、天板に対向する底板と、天板および底板を繋ぐ４つの側板とから構成される。天板には、発光領域となる長方形状の開口部が形成されている。この開口部は、光拡散板１５０により塞がれる。開口部の大きさは、光拡散板１５０に形成される発光領域（発光面）の大きさに相当し、例えば４００ｍｍ×７００ｍｍ（３２インチ）である。底板と、光拡散板１５０とは、平行に配置されている。底板の表面から光拡散板１５０までの高さ（空間厚さ）は、特に限定されないが、１０～２５ｍｍ程度である。そして、筐体１１０は、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂や、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属などから構成される。
　基板１２０は、発光装置１３０を筐体１１０内に所定の間隔で配置するための平板である。基板１２０は、筐体１１０の底板上に配置されている。基板１２０上に配置される発光装置１３０の数は、特に限定されない。基板１２０上に配置される発光装置１３０の数は、筐体１１０の開口部により規定される発光領域（発光面）の大きさに基づいて適宜設定される。発光装置１３０が配置される基板１２０の表面は、到達した光を光拡散板１５０に向けて反射させるように構成されている。
　複数の発光装置１３０のそれぞれは、複数の発光素子１３１と、光束制御部材１３２とを有する。複数の発光装置１３０は、それぞれ発光素子１３１から出射される光の光軸が基板１２０の表面に対する法線に沿うように配置されている。複数の発光装置１３０は、発光装置列１３０Ｌとなるように第１の方向Ｄ１に配列されている（図５参照）。この発光装置列１３０Ｌは、さらに第１の方向に直交する第２の方向に複数列配置されている。
　発光素子１３１は、面光源装置１００（および発光装置１３０）の光源である。発光素子１３１は、基板１２０上に配置されている。発光素子１３１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。１つの発光装置１３０に含まれる複数の発光素子１３１は、出射光の色がそれぞれ異なる。発光素子１３１の出射光の色は、特に限定されない。本実施の形態では、１つの発光装置１３０は、赤色（Ｒ；red）の光を出射する発光素子１３１ｒ、緑色（Ｇ；green）の光を出射する発光素子１３１ｇおよび青色（Ｂ；blue）の光を出射する発光素子１３１ｂを有する。また、３つの発光素子１３１ｒ、１３１ｇ、１３１ｂは、発光装置１３０において、発光素子列１３１Ｌとなるように第１の方向Ｄ１に垂直な第２の方向Ｄ２に沿って配列されている（図５参照）。
　なお、本発明の特徴の一つは、各発光装置１３０の配置および当該発光装置１３０における発光素子１３１の配置であるため、これらについての詳細は後述する。
　光束制御部材１３２は、発光素子１３１から出射された光の配光を制御する。図３Ａ～Ｃに示されるように、光束制御部材１３２は、入射面１３３、全反射面１３４、２つの導光部１３５、２つの出射面１３６およびカバー１３７を有する。なお、光束制御部材１３２は、基板１２０に固定するための脚部（図示省略）を有していてもよい。光束制御部材１３２は、少なくとも発光素子１３１から出射された光を、第１の方向Ｄ１と、第１の方向Ｄ１と反対側の第３の方向Ｄ３とに向かってある程度進行させた後、光拡散板１５０に向けて進行するように制御する（図４参照）。
　入射面１３３は、発光素子１３１から出射された光の一部を入射させる。入射面１３３は、光束制御部材１３２の底面（発光素子１３１側の面）１４２の中央部に形成された第１凹部１４１の内面である。第１凹部１４１の形状は、特に限定されない。第１凹部１４１の形状は、半球状や半楕円体状などのように、エッジを含まない曲面であってもよいし、天面および側面を有するエッジを含む面であってもよい。本実施の形態では、第１凹部１４１の形状は、天面および側面を有する。
　全反射面１３４は、入射面１３３を挟んで発光素子１３１と反対側（光拡散板１５０側）に配置されている。また、全反射面１３４は、入射面１３３から入射した光の一部を、発光装置１３０が配列された第１の方向Ｄ１と、第３の方向Ｄ３とに反射させる。全反射面１３４は、第１の方向Ｄ１（第３の方向Ｄ３）に沿う直線と中心線ＣＡを含む平面で切断した断面において、中心軸ＣＡを境界として、中心軸ＣＡから両端部に向かうにつれて、底面１４２（基板１２０）からの高さが高くなるように形成されている。より具体的には、全反射面１３４は、当該平面で切断した断面において、中心軸ＣＡから端部に向かうにつれて、接線の傾きが徐々に小さくなるようにそれぞれ形成されている。
　２つの導光部１３５は、入射面１３３および全反射面１３４を挟んで相対する位置に形成されている。導光部１３５は、入射面１３３から入射した光の一部および全反射面１３４で反射した光を、少しずつ外部に出射させながら、入射面１３３および全反射面１３４から離れる方向（第１の方向Ｄ１または第３の方向Ｄ３）に導光する。また、２つの導光部１３５を繋ぐように、一対の補強部材１４３が配置されている。導光部１３５の光拡散板１５０側の面は、導光された光を外部に出射する出射面１３６として機能する。導光部１３５内には、出射面１３６から出射される光量を均一にする観点から、ビーズなどの散乱子が分散していてもよい。
　出射面１３６は、第１の方向Ｄ１および第３の方向Ｄ３に沿う方向において中心軸ＣＡに対して全反射面１３４より離れた位置にそれぞれ配置されている。出射面１３６は、入射面１３３から入射した光の一部および全反射面１３４で反射した光を外部に出射させる。また、出射面１３６に光拡散処理（例えば、粗面化処理）が施されていてもよい。
　導光部１３５の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、導光部１３５は、ロッド状の部材である。導光部１３５の短軸方向の断面積は、特に限定されない。本実施の形態では、導光部１３５の短軸方向の断面積は、全反射面１３４から離れるにつれて小さくなるように形成されている。また、２つの導光部１３５は、補強部材１４３により連接されている。さらに、２つの導光部１３５の側面には、ガイド係合溝１４５がそれぞれ形成されている。
　また、導光部１３５の底面（発光素子１３１側の面）１４２には、第２凹部１４４がそれぞれ形成されている。第２凹部１４４を形成することで、射出成形時におけるヒケの発生を抑制することができるとともに、製造コストを削減することができる。２つの第２凹部１４４は、いずれも光束制御部材１３２の長軸方向に沿って形成されているが、第１凹部１４１とは連通していない。第２凹部１４４の大きさおよび形状は、所望の配光特性（本発明の効果を損ねない配光特性）が得られ、かつ光束制御部材１３２に要求される強度を確保することができれば、特に限定されない。また、本実施の形態において、第２凹部１４４の平面視形状および深さも特に限定されず、適宜設定されうる。なお、光束制御部材１３２を射出成形により成形する場合、第２凹部１４４は、ヒケが発生するおそれがある部位に形成することが好ましい。
　補強部材１４３は、光束制御部材１３２の強度を向上させる。補強部材１４３の位置および形状は、光束制御部材１３２の全反射面１３４の機能を大きく阻害せず、かつ光束制御部材１３２の強度を向上させることができれば、特に限定されない。本実施の形態では、補強部材１４３は、光束制御部材１３２の底面（発光素子１３１側の面）１４２側に配置されており、導光部１３５同士を連接している。
　ガイド係合溝１４５は、第１の方向Ｄ１および第３の方向Ｄ３に沿う方向において中心軸ＣＡに対して補強部材１４３より離れた位置にそれぞれ配置されている。ガイド係合溝１４５は、後述するカバー１３７の係合突起１４６が係合することで、光束制御部材１３２に対してカバー１３７を位置決めするための溝である。
　カバー１３７は、入射面１３３を挟んで発光素子１３１と反対側に配置されている。カバー１３７は、全反射面１３４で反射せずに透過した光を拡散させつつ、透過させる。カバー１３７の形状は、前述の機能を発揮することができれば特に限定されない。カバー１３７の形状の例には、半円筒形状や釣り鐘様形状（逆Ｕ字型）などが含まれる。本実施の形態では、カバー１３７の形状は、鐘様形状である。カバー１３７の発光素子１３１側の端部には、ガイド係合溝１４５と係合する係合突起１４６が配置されている。
　光束制御部材１３２の材料は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。たとえば、光束制御部材１３２の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。
　光拡散板１５０は、筐体１１０の開口部を塞ぐように配置されている。光拡散板１５０は、光拡散性を有する板状の部材であり、導光部１３５からの出射光を拡散させつつ透過させる。通常、光拡散板１５０は、液晶パネルなどの被照射部材とほぼ同じ大きさである。たとえば、光拡散板１５０は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ）などの光透過性樹脂により形成される。光拡散性を付与するため、光拡散板１５０の表面に微細な凹凸が形成されているか、または光拡散板１５０の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。
　次いで、発光装置１３０において、各発光素子１３１から出射される光の光束制御部材１３２における光の光路について説明する。図４は、発光装置１３０における光路図である。
　ここでは、図４に示されるように、光束制御部材１３２の長軸が第１の方向Ｄ１に沿う方向に配置された発光装置１３０について説明する。また、当該発光装置１３０における複数の発光素子１３１は、第２の方向Ｄ２について、青色を出射させる発光素子１３１ｂ、緑色を出射させる発光素子１３１ｇ、赤色を出射させる発光素子１３１ｒの順番で配列されている。
　図４の実線で示されるように、青色の光を出射する発光素子１３１ｂから出射されて入射面１３３で入射した光のうち一部の光は、全反射面１３４で反射することなく第２の方向Ｄ２とその反対側の第４の方向Ｄ４の全反射面１３４から青色の光として出射される。また、青色の光を出射する発光素子１３１ｂから出射されて入射面１３３で入射した光のうち他の一部の光は、導光部１３５を進行して導光部１３５の表面で内部反射して、導光部１３５の端面から第２の方向に向かって青色の光として出射される。また、図４の破線で示されるように、赤色の光を出射する発光素子１３１ｒから出射されて入射面１３３で入射した光のうち一部の光は、全反射面１３４で反射することなく第２の方向Ｄ２の全反射面から赤色の光として出射される。また、赤色の光を出射する発光素子１３１ｒから出射されて入射面１３３で入射した光のうち他の一部の光は、導光部１３５を進行して導光部１３５の表面で内部反射して、導光部１３５の端面から第４の方向Ｄ４に向かって赤色の光として出射される。このように、本実施の形態に係る面光源装置１００の発光装置１３０では、複数の発光素子１３１から出射される光が光束制御部材１３２の内部で混色しきれずに、光束制御部材１３２の外部に出射されてしまう。そのため、面光源装置１００の光拡散板１５０上において、各色の光成分バランスに偏りが生じ、図４の実線で示される領域は青味のある白色を呈し、破線で示される領域は赤味のある白色を呈する。
　本発明者らは、発光素子１３１から出射された光を互いに反対の２つの方向に導光する光束制御部材１３２を用いた場合に、光拡散板１５０上に色ムラが生じないようにするために、発光装置１３０の配置と、各発光装置１３０内における発光素子１３１の配置とについて検討した。
　（発光装置の配置）
　ここで、面光源装置１００における発光装置１３０（発光素子１３１）の配置について具体的に説明する。図５は、面光源装置１００における発光装置１３０（発光素子１３１）の配置を説明するための模式図である。図５に示されるように、実施の形態１に係る面光源装置１００では、第１の方向Ｄ１に発光装置１３０（光束制御部材１３２）の長軸が沿うように複数の発光装置１３０が発光装置列１３０Ｌとして配列されている。また、当該発光装置列１３０Ｌが第１の方向Ｄ１に直交する第２の方向Ｄ２に複数配置されている。ある発光装置１３０に含まれる複数の発光素子１３１（発光素子列１３１Ｌ）は、第２の方向Ｄ２に沿って見たときに、第２の方向Ｄ２において当該発光装置１３０を含む発光装置列１３０Ｌに隣接する発光装置列１３０Ｌに含まれる他の発光装置１３０に含まれる複数の発光素子１３１（発光素子列１３１Ｌ）に重なるように配置されている。
　発光装置１３０における複数の発光素子１３１の配列順序は、第１の方向Ｄ１または第２の方向Ｄ２において隣接する他の発光装置１３０における複数の発光素子１３１の配列順序と異なる。本実施の形態では、第２の方向Ｄ２において隣接する２つの発光装置１３０における複数の発光素子１３１の配列順序は、同じである。一方、第１の方向Ｄ１において隣接する２つの発光装置１３０における発光素子１３１の配列順序は、異なっている。
　具体的には、図５に示されるように、ある発光装置１３０では、第２の方向Ｄ２について、青色の光が出射される発光素子１３１ｂ、緑色の光が出射される発光素子１３１ｇ、赤色の光が出射される発光素子１３１ｒの順番となるように配列されている。また、この発光装置１３０に第２の方向Ｄ２において隣接する発光装置１３０では、発光素子１３１の配列順序は、同じである。
　一方、この発光装置１３０に第１の方向Ｄ１において隣接する発光装置１３０では、赤色の光が出射される発光素子１３１ｒ、緑色の光が出射される発光素子１３１ｇ、青色の光が出射される発光素子１３１ｂの順番となるように配列されている。
　このように発光装置１３０が配置された面光源装置１００では、ある発光装置１３０から出射される光の色味のパターンと、第１の方向Ｄ１または第２の方向Ｄ２において当該発光装置１３０に隣接する他の発光装置１３０から出射される光の色味のパターンとが異なるため、光束制御部材１３２内での混色に加えて、発光装置１３０と光拡散板１５０との間においても混色が生じて、色ムラが抑制される。
　（色度Ｘ値の測定）
　次に、光拡散板１５０上における色度Ｘ値（ｃ）について測定した。また、比較のため、比較例に係る発光装置１３０における光拡散板１５０上における色度Ｘ値についても測定した。図６は、比較例に係る面光源装置における発光装置１３０（発光素子１３１）の配置を示した図である。図６に示されるように、比較例に係る面光源装置１００では、すべての発光装置１３０において、発光素子１３１の配列順序が同じである。
　図７Ａは、実施の形態１に係る面光源装置１００の光拡散板１５０上の色度Ｘ値を示したグラフであり、図７Ｂは、比較例に係る面光源装置の光拡散板１５０上の色度Ｘ値を示したグラフである。図７Ａ、Ｂの横軸は、光拡散板１５０上における測定位置を示しており、測定位置「０」は、第１の方向Ｄ１における発光素子１３１の位置を示しており、測定位置「１００」は、第１の方向Ｄ１において隣接する発光素子１３１の位置を示している。また、色度Ｘ値の測定は、図５および図６に示される３箇所（線分ａ～ｃ）について行った。
　図７Ａに示されるように、実施の形態１に係る面光源装置１００の光拡散板１５０上では、線分ａ～ｃのいずれの部分であっても色度Ｘ値がほぼ同じであった（色ムラがなかった）。これは、ある発光装置１３０から出射される光の色味のパターンが隣接する他の発光装置１３０から出射される光の色味のパターンと異なるため、発光装置１３０から出射された光が十分に混色するためであると考えられる。
　一方、図７Ｂに示されるように、比較例に係る面光源装置の光拡散板１５０上では、線分ａ～ｃの各部分で色度Ｘ値が異なっていた（色ムラがあった）。これは、ある発光装置１３０から出射される光の色味のパターンが隣接する他の発光装置１３０から出射される光の色味のパターンと同じであったため、同じ色の色味が混ざり合い、強調されたためであると考えられる。
　（効果）
　以上のように、本実施の形態に係る面光源装置１００は、ある発光装置１３０における発光素子１３１の配列順序が、第１の方向Ｄ１または第２の方向Ｄ２において隣接する他の発光装置１３０における発光素子１３１の配列順序と異なるため、発光装置１３０から出射される光の色味のパターンが隣接する発光装置１３０から出射される光の色味のパターンと異なる。よって、発光装置１３０から出射された光が混色するため、色ムラを抑制することができる。
　（実施の形態２）
　次に、図８を参照して、実施の形態２に係る面光源装置について説明する。実施の形態２に係る面光源装置２００は、発光装置１３０（発光素子１３１）の配置のみが実施の形態１に係る面光源装置１００と異なる。そこで、実施の形態１の面光源装置１００と同じ構成要素については同一の符番を付して、その説明を省略する。
　実施の形態２に係る面光源装置２００の発光装置１３０に含まれる複数の発光素子１３１からなる発光素子列１３１Ｌは、第２の方向Ｄ２に沿って見たときに、第２の方向Ｄ２において当該発光装置１３０を含む発光装置列１３０Ｌに隣接する発光装置列１３０Ｌに含まれる、第１の方向Ｄ１において互いに隣接する２つの発光素子列１３１Ｌの間に配置されている。
　また、発光装置１３０における複数の発光素子１３１の配列順序は、第１の方向Ｄ１または第２の方向Ｄ２において隣接する他の発光装置１３０における複数の発光素子１３１の配列順序と異なる。例えば、第１の方向Ｄ１において隣接する２つの発光装置における複数の発光素子１３１の配列順序は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。当該複数の発光素子１３１の配列順序が同じ場合、第２の方向Ｄ２において隣接する２つの発光装置における複数の発光素子１３１の配列順序は、異なっている。
　特に図示しないが、実施の形態２に係る面光源装置２００でも、発光装置１３０が配置された面光源装置１００では、発光装置１３０から出射される光の色味のパターンと、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２に隣接する発光装置１３０から出射される光の色味のパターンとが異なるため、発光装置１３０から出射された光が十分に混色されて、色ムラが抑制される。
　本出願は、２０１５年５月８日出願の特願２０１５－０９５６４４に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
　本発明に係る光束制御部材を有する面光源装置は、例えば、液晶表示装置のバックライトや看板、一般照明などに適用することができる。
　１００、２００　面光源装置
　１１０　筐体
　１２０　基板
　１３０　発光装置
　１３０Ｌ　発光装置列
　１３１　発光素子
　１３１Ｌ　発光素子列
　１３２　光束制御部材
　１３３　入射面
　１３４　全反射面
　１３５　導光部
　１３６　出射面
　１３７　カバー
　１４１　第１凹部
　１４２　底面
　１４３　補強部材
　１４４　第２凹部
　１４５　ガイド係合溝
　１４６　係合突起
　１５０　光拡散板
　ＣＡ　中心軸
　Ｄ１　第１の方向
　Ｄ２　第２の方向
　Ｄ３　第３の方向
　Ｄ４　第４の方向

Claims (4)

  1. 　複数の発光装置と、
    　前記複数の発光装置から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、を有し、
    　前記複数の発光装置は、第１の方向に配列された前記複数の発光装置からなる発光装置列が前記第１の方向に直交する第２の方向に複数列配置されるように配置されており、
    　前記複数の発光装置のそれぞれは、
    　前記第２の方向に配列された、出射光の色が互いに異なる複数の発光素子と、
    　前記複数の発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材と、
    　を含み、
    　前記光束制御部材は、
    　前記複数の発光素子からそれぞれ出射された光を入射させる入射面と、
    　前記入射面で入射した光の一部を、前記第１の方向と前記第１の方向と反対方向の第３の方向とに反射させる全反射面と、
    　前記入射面および前記全反射面を挟んで相対する位置に配置され、前記入射面で入射した光のうちの一部の光を前記第１の方向または第３の方向にそれぞれ導光する２つの導光部と、
    　を含み、
    　前記発光装置における前記複数の発光素子の配列順序は、前記第１の方向または前記第２の方向において隣接する他の前記発光装置における前記複数の発光素子の配列順序と異なる、
    　面光源装置。
  2. 　前記光束制御部材は、前記入射面を挟んで前記発光素子と反対側に配置された、前記全反射面で反射せずに透過した光を拡散させつつ、透過させるカバーをさらに有する、請求項１に記載の面光源装置。
  3. 　前記発光装置に含まれる前記複数の発光素子からなる発光素子列は、前記第２の方向に沿って見たときに、前記第２の方向において当該発光装置を含む前記発光装置列に隣接する前記発光装置列に含まれる、前記第１の方向において互いに隣接する２つの前記発光素子列の間に配置されている、請求項１または請求項２に記載の面光源装置。
  4. 　前記発光装置に含まれる前記複数の発光素子からなる発光素子列は、前記第２の方向に沿って見たときに、前記第２の方向において当該発光装置を含む前記発光装置列に隣接する前記発光装置列に含まれる前記発光素子列に重なる、請求項１または請求項２に記載の面光源装置。
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