面光源装置
【課題】点状光源と光拡散部材との位置関係を工夫することによって輝度の均一性を簡便に向上させることができる面光源装置を提供すること。
【解決手段】所定の４つの光源２の発光中心点を頂点とした四角形の四辺上および四辺で囲まれる領域内のいずれにも他の発光中心点を含まないようにし、光源２に臨む第１の面５およびこれと反対側の第２の面６を有し、各光源２から出射された各光源２ごとの光を第２の面６から拡散された状態で出射させる光拡散部材３が配置され、第２の面６には、所定の角錐状の凸部が整列配置されて形成され、前記第２の面上に位置する前記凸部の仮想底面は、複数の直線状の底辺で構成され、これら全ての前記底辺が前記四角形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有すること。
【解決手段】所定の４つの光源２の発光中心点を頂点とした四角形の四辺上および四辺で囲まれる領域内のいずれにも他の発光中心点を含まないようにし、光源２に臨む第１の面５およびこれと反対側の第２の面６を有し、各光源２から出射された各光源２ごとの光を第２の面６から拡散された状態で出射させる光拡散部材３が配置され、第２の面６には、所定の角錐状の凸部が整列配置されて形成され、前記第２の面上に位置する前記凸部の仮想底面は、複数の直線状の底辺で構成され、これら全ての前記底辺が前記四角形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置に係り、特に、複数の点状光源からの光を光拡散部材によって拡散させるのに好適な直下型方式の面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示装置のバックライト、内照式の看板または照明装置等の用途には、エッジライト方式または直下型方式の面光源装置が用いられていた。
【０００３】
ここで、エッジライト方式の面光源装置は、導光板の側端面に配置した光源からの光を導光板によって側端面と直交する表面側（視認側）に取り出す方式として知られている。一方、直下型方式は、複数の点状光源を光拡散板の裏側（直下）に配置し、各光源からの光を光拡散板によって拡散させて表側に取り出す方式として知られている。
【０００４】
これら各方式のうち、直下型方式は、輝度の高さの点で有利であり、とりわけ、大面積の画像表示や発光を行う用途においては、この方式が採用される場合が多い。
【０００５】
ところで、従来から、この種の面光源装置には、薄型化およびコストの低廉化が求められていたが、薄型化の要求に応えようとして点状光源と光拡散部材との距離を縮める場合、また、コストの低廉化の要求に応えようとして点状光源の個数を削減する場合のいずれにおいても、点状光源の直上が顕著に明るくなり、面光源装置の出射面における輝度分布が不均一となってしまうことが問題点として指摘されていた。
【０００６】
そこで、このような問題点に対応し得る技術として、これまでにも、例えば、特許文献１に示す従来技術が提案されている。
【０００７】
すなわち、特許文献１においては、点状光源を平面内に配置することによって光源像による明暗差が２次元的に生じること（特許文献１段落０００５）、換言すれば、点状光源の直上が顕著に明るくなることに対応すべく、光拡散部材（特許文献１における光制御部材）の出射側の面に、複数の凸部を配置することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−４４９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかるに、特許文献１に記載の技術においては、点状光源の整列方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向または対角線方向）に対して、光拡散部材における凸部の整列方向が揃って（平行となって）いた。
【００１０】
このため、光拡散部材から面状に出射される光は、複数の点状光源からの光（特に、隣接する点状光源同士の光）が凸部によって有効方向に光路変換されて相対的に明るくなる部分と、点状光源からの光が凸部によって有効方向から逸れた方向に光路変換されて相対的に暗くなる部分とが、位置的に偏在したものとなる虞があった。例えば、点状光源の直上の明るさを抑えると、対角線方向において隣接する点状光源同士の中間点に対応する面状光上の位置は暗くなる等、凸部による光路変換を出射面全体で有効に機能させることが困難であった。
【００１１】
したがって、特許文献１に記載の技術においてもなお、輝度の均一化には不十分であった。
【００１２】
そこで、本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、点状光源と光拡散部材との位置関係を工夫することによって輝度の均一性を簡便に向上させることができる面光源装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る面光源装置の特徴は、光の出射方向が互いに平行とされた複数の点状光源が、同一平面上に二次元的に間隔を設けて配置されるとともに、所定の４つの前記光源の発光中心点を頂点とした四角形の四辺上および前記四辺で囲まれる領域内のいずれにも前記４つの光源以外の光源の発光中心点を含まないように配置され、前記複数の光源に対する前記出射方向側の位置に、各光源に臨む第１の面およびこれと反対側の第２の面を有し、各光源から出射された各光源の光を前記第１の面から入射させた後に前記第２の面から拡散された状態で出射させる光拡散部材が前記平面と平行に配置され、前記光拡散部材の前記第２の面には、所定の角錐状の凸部が整列配置されて形成され、前記第２の面上に位置する前記凸部の仮想底面は、複数の直線状の底辺で構成され、これら全ての前記底辺が前記四角形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有する点にある。
【００１４】
そして、この請求項１に係る発明によれば、光拡散部材の第２の面における凸部の底辺を、４つの点状光源に仮定される四角形の四辺および対角線に対してねじれの位置関係を有するように配置することによって、光拡散部材の第２の面からの出射光における光強度（光量）が強くなる部分と弱くなる部分とを位置的に分散させることができるので、輝度の均一性を簡便かつ確実に向上させることが可能となる。
【００１５】
また、請求項２に係る面光源装置の特徴は、請求項１において、更に、前記複数の光源は、前記四角形として正方形を仮定し得るように正方格子状に配置されている点にある。
【００１６】
そして、この請求項２に係る発明によれば、点状光源を正方格子配置する場合においても、輝度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
【００１７】
さらに、請求項３に係る面光源装置の特徴は、請求項１において、更に、前記複数の光源は、前記四角形として平行四辺形を仮定し得るように千鳥配置されている点にある。
【００１８】
そして、この請求項３に係る発明によれば、点状光源を千鳥配置する場合においても、輝度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
【００１９】
さらにまた、請求項４に係る面光源装置の特徴は、請求項２において、更に、前記角錐が、四角錐であるとともに、前記角錐の全ての前記底辺が、前記正方形の四辺のうちの所定の辺および前記正方形の２つの対角線のうちのいずれか１つの対角線に対して、前記平面上に投影された状態において２２．５°の角度をなす点にある。
【００２０】
そして、この請求項４に係る発明によれば、正方形の所定の辺と１つの対角線とに対する凸部の底辺のずれ角をバランス良く配分することができるので、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００２１】
また、請求項５に係る面光源装置の特徴は、光の出射方向が互いに平行とされた複数の点状光源が、同一平面上に二次元的に間隔を設けて配置されるとともに、所定の４つの前記光源の発光中心点を頂点とした四角形の四辺上および前記四辺で囲まれる領域内のいずれにも前記４つの光源以外の光源の発光中心点を含まないように配置され、前記複数の光源に対する前記出射方向側の位置に、各光源に臨む第１の面およびこれと反対側の第２の面を有し、各光源から出射された各光源の光を前記第１の面から入射させた後に前記第２の面から拡散された状態で出射させる光拡散部材が前記平面と平行に配置され、前記光拡散部材の前記第２の面には、所定の角錐状の凹部が整列配置されて形成され、前記凹部の開口縁は、複数の直線状の開口辺で構成され、これら全ての前記開口辺が前記四角形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有する点にある。
【００２２】
そして、この請求項５に係る発明によれば、光拡散部材の第２の面における凹部の底辺を、４つの点状光源に仮定される四角形の四辺および対角線に対してねじれの位置関係を有するように配置することによって、光拡散部材の第２の面からの出射光における光強度（光量）が強くなる部分と弱くなる部分とを位置的に分散させることができるので、輝度の均一性を簡便かつ確実に向上させることが可能となる。
【００２３】
さらに、請求項６に係る面光源装置の特徴は、請求項５において、更に、前記複数の光源は、前記四角形として正方形を仮定し得るように正方格子状に配置されている点にある。
【００２４】
そして、この請求項６に係る発明によれば、点状光源を正方格子配置する場合においても、輝度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
【００２５】
さらにまた、請求項７に係る面光源装置の特徴は、請求項５において、更に、前記複数の光源は、前記四角形として平行四辺形を仮定し得るように千鳥配置されている点にある。
【００２６】
そして、この請求項７に係る発明によれば、点状光源を千鳥配置する場合においても、輝度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
【００２７】
また、請求項８に係る面光源装置の特徴は、請求項６において、更に、前記角錐が、四角錐であるとともに、前記角錐の全ての前記開口辺が、前記正方形の四辺のうちの所定の辺および前記正方形の２つの対角線のうちのいずれか１つの対角線に対して、前記平面上に投影された状態において２２．５°の角度をなす点にある。
【００２８】
そして、この請求項８に係る発明によれば、正方形の所定の辺と１つの対角線とに対する凸部の底辺のずれ角をバランス良く配分することができるので、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００２９】
さらに、請求項９に係る面光源装置の特徴は、請求項１〜８のいずれか１項において、更に、前記角錐は、四角錐であるとともに、前記角錐の向かい合う２つの錐面のなす角が、９０°である点にある。
【００３０】
そして、この請求項９に係る発明によれば、光拡散部材の第２の面における凸部または凹部を、光源直近の光の全反射に適した形状に形成することができるので、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００３１】
さらにまた、請求項１０に係る面光源装置の特徴は、請求項１〜９のいずれか１項において、更に、前記複数の光源のそれぞれに対する前記出射方向側の近傍位置に、各光源の光の配光特性をそれぞれ制御する前記光源と同数の光束制御部材が配置されており、これら各光束制御部材は、各光源の光の配光特性を、光軸に対して所定の角度を有する方向において光強度の最大値を示すような配光特性に制御する点にある。
【００３２】
そして、この請求項１０に係る発明によれば、光軸方向からずれた方向において光強度のピークを示すような配光特性を実現する光束制御部材を用いることによって、点状光源直上の輝度を効率的に緩和することができるので、更なる輝度の均一化および装置の薄型化が可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、簡易な構成によって輝度の均一性を確実に向上させることができ、ひいては、視認性が良好な面光源を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る面光源装置の第１実施形態を示す概略斜視図
【図２】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、発光素子の配置状態を示す模式図
【図３】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、（ａ）は拡散板を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図４】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、凸部における光束制御を示す概念図
【図５】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、凸部の辺部と４つの発光素子に仮定される正方形の辺部および対角線との角度関係を示す概念図
【図６】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、より好ましい実施形態を示す模式図
【図７】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、（ａ）は、拡散板の変形例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図８】第１実施形態の実施例において、照度測定シミュレーションの条件を説明するための説明図
【図９】第１実施形態の実施例において、実施例１の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【図１０】第１実施形態の実施例において、比較例１の試料のシミュレーション結果を示す図
【図１１】第１実施形態の実施例において、比較例２の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【図１２】第１実施形態の実施例において、比較例３の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【図１３】本発明に係る面光源装置の第２実施形態において、発光素子の配置状態を示す模式図
【図１４】本発明に係る面光源装置の第２実施形態において、凸部の辺部と４つの発光素子に仮定される平行四辺形の辺部との角度関係を示す概念図
【図１５】第２実施形態の実施例において、照度測定シミュレーションの条件を説明するための説明図
【図１６】第２実施形態の実施例において、実施例２の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【図１７】第２実施形態の実施例において、比較例４の試料のシミュレーション結果を示す図
【図１８】第２実施形態の実施例において、比較例５の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【図１９】第２実施形態の実施例において、比較例６の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る面光源装置の第１実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態における面光源装置１は、複数の点状光源としての複数の発光素子２を有している。各発光素子２は、ＬＥＤであってもよい。
【００３７】
具体的には、図１に示すように、各発光素子２は、同一平面としての実装基板４の上面に、図１におけるＸ軸方向およびＹ軸方向に二次元的に間隔を設けて配置されている。各発光素子２は、光の出射方向（発光素子２からの立体的な光束の中心である光軸方向）がともに実装基板４の上面の面法線方向（図１におけるＺ軸方向）とされている。すなわち、各発光素子２の光の出射方向は、互いに平行とされている。
【００３８】
また、各発光素子２のうち、任意の１つの発光素子２と、これの近傍の所定の他の３つの発光素子２との間には、これら所定の４つの発光素子２の発光中心点を頂点とした四角形であって、これの四辺上および四辺で囲まれる領域内のいずれにも４つの発光素子２以外の発光素子２の発光中心点を含まない四角形を仮定することができる。
【００３９】
より具体的には、図２に示すように、各発光素子２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において等ピッチＰの正方格子状に配置されており、このように配置された各発光素子２には、同図中の破線部に示すように、各４つの発光素子２ごとの四角形として、同一寸法の正方形（外周長が最小の四角形）を仮定することができる。なお、各正方形の頂点は、対応する４つの発光素子２の発光中心点（換言すれば、中心光の出射点）上にそれぞれとられている。同図に示すように、各正方形の四辺上および四辺で囲まれる領域内には、各正方形に対応する４つの発光素子２以外の発光素子２の発光中心点は存在しない。
【００４０】
図１に戻って、各発光素子２に対する光の出射方向（Ｚ軸方向）側の位置には、各発光素子２とともに面光源装置１を構成する光拡散部材としての光拡散板３が、実装基板４の上面（Ｘ−Ｙ平面）に対向するように配置されている。この光拡散板３は、例えば、メタアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、メタアクリル−スチレン共重合樹脂、シクロオレフィン−アルケン共重合樹脂等の樹脂材料やガラス等の透光性材料によって形成することができる。また、光拡散板３は、例えば、酸化チタンや炭酸カルシウムを主成分とした拡散材やシリコーン粒子等の散乱子等が混入されていることによって乳半色を呈するように形成されていてもよい。
【００４１】
図１および図３に示すように、光拡散板３は、Ｘ−Ｙ平面に平行な二次元的な広がりを有しているとともにＺ軸方向に所定の厚みを有している。また、光拡散板３は、各発光素子２に臨むＸ−Ｙ平面に平行な第１の面５と、これとＺ軸方向において反対側の第２の面６を有している。この光拡散板３は、各発光素子２から出射された光を平坦（滑らか）な第１の面５から入射させた後に、第２の面６から光路変換された状態で出射させるようになっている。ここで、光拡散板３において光の光路変換に寄与するのは第２の面６である。この第２の面６は、図１および図３に示すように、第１の面５と反対側に突出された正四角錐形状の複数のプリズム状凸部６ａが、正四角錐の仮想底面である正方形面を形成する辺（底辺）に沿って二次元状に整列配置されることによって形成されている。各プリズム状凸部６ａは、連続的に整列配置されることにより、任意の１つのプリズム状凸部６ａは、これに隣接する他のプリズム状凸部６ａとの間で、４つの底辺のうち１つの辺を共有しているとともに、４つの底辺のうちの２つの辺（隣接するプリズム状凸部６ａで共有する１つの辺に直交する２辺）のそれぞれは隣接するプリズム状凸部６ａの辺と一直線状を呈する底辺の組を有している。これにより、各プリズム状凸部６ａの底辺は、全体を平面視した状態において正方格子状の網目形状を呈している。ただし、各プリズム状凸部６ａは、例えば数十μｍ〜数百μｍの小さな寸法に形成されているため、これらの具体的形状を肉眼視できなくてもよい。
【００４２】
ここで、図４に示すように、プリズム状凸部６ａは、第１の面５側から内部入射する光（光束）のうち各発光素子２の光軸近傍の光Ｌ１（すなわち、プリズム状凸部６ａに臨界角より大きな入射角で内部入射する光線）を、２回の全反射を利用して第１の面５側に戻すようになっている。このようにして第１の面５側に戻った光Ｌ１は、第１の面５から基板４側に向けて出射された後に、基板４表面や基板４のさらに背後（下部）に配置された不図示の筐体の反射／拡散面等において反射／拡散され、その後、再び第１の面５に入射して面光源として利用される場合がある。一方、図４に示すように、プリズム状凸部６ａは、第１の面５側から内部入射する光（光束）のうち各発光素子２の光軸に対する角度が大きな光Ｌ２（すなわち、プリズム状凸部６ａに臨界角以下の入射角で内部入射する光線）については、第２の面６の外側（上方）に向けて屈折して透過させて、面光源として利用するようになっている。このようにして、プリズム状凸部６ａは、第２の面６から出射される光の光量の位置的なバランスを調整するようになっている。具体的には、発光素子２の直上の光量を抑えつつ、発光素子２の直上から離れた位置の光量を確保することによって全体的な輝度の均一化を図っている。
【００４３】
しかるに、このような構成のみでは、従来と同様に、光拡散部材からの出射光（面状光）に、光強度が強くなる部分と弱くなる部分とが位置的に偏在するといった問題が依然として残ってしまい、輝度の均一化には尚不十分となる。
【００４４】
そこで、本実施形態においては、かかる問題に有効に対応するための手段が講じられている。
【００４５】
すなわち、図５に示すように、本実施形態において、各凸部６ａの４つの底辺は、前述した各４つの発光素子２ごとに仮定される各正方形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有している。換言すれば、凸部６ａの底辺は、発光素子２と同一平面上に投影された状態において、４つの発光素子２に仮定される正方形の四辺および対角線のいずれに対しても平行となることはない。
【００４６】
そして、このような構成によれば、光拡散板３の第２の面６からの出射光における光強度（光量）が強くなる部分と弱くなる部分とを位置的に分散させることができるので、輝度の均一性を向上させることが可能となる。また、これに派生して、良好な光学性能を維持しつつ、発光素子２と光拡散板３との間隔を詰めることによる装置１の薄型化および発光素子２の個数を削減することによるコストの低廉化が可能となる。
【００４７】
好ましくは、図５に示すように、各プリズム状凸部６ａの４つの底辺が、４つの発光素子２の位置を頂点として仮定される正方形の四辺のうちの所定の辺およびこの正方形の２つの対角線のうちのいずれか１つの対角線に対して、正方形と同一平面（実装基板４の上面）上に投影された状態において２２．５°の角度をなすように光拡散板３を配置する。このように構成すれば、光拡散板３のプリズム状凸部６ａによって２つの発光素子２の間を明るくする効果を適度な状態に調整することができ、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００４８】
更に、好ましくは、プリズム状凸部６ａの頂角を９０°に形成する。ただし、頂角とは、プリズム状凸部６ａにおける錐面の４つの三角形のうち、向かい合う２つの三角形状面の狭角（図４におけるθ）のことをいう（以下、同様）。このように構成すれば、プリズム状凸部６ａを、発光素子２直上に向かう光Ｌ１を全反射（第１の面５側に光を戻すための２回の全反射）させることに適した形状に形成することができるので、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００４９】
（より好ましい実施形態）
更に、より好ましい実施形態としては、図６に示すように、各発光素子２のそれぞれに対する光の出射方向側の近傍位置に、各発光素子２の光の配光特性をそれぞれ制御する発光素子２と同数の光束制御部材７を配置する。ただし、これらの光束制御部材７は、各発光素子２の光の配光特性を、光軸ＯＡに対して所定の角度を有する方向において光強度の最大値を示すような配光特性に制御（変換）するものである。
【００５０】
ここで、図６に示すように、光束制御部材７は、光軸ＯＡを対称軸とした回転対称形状に形成されているとともに、光軸ＯＡが発光素子２の光の中心軸（中心光）に一致するように位置合わせがなされた状態で配置される。より具体的には、光束制御部材７は、実装基板４の上面に臨む底面８と、これと光軸ＯＡ方向において反対側の出射面９とを有している。底面８における中央（光軸ＯＡ側）の所定範囲の領域は、発光素子２に対向する位置に凹部が形成され、発光素子２側に凹面を向けた負のパワーの入射面１０とされている。一方、出射面９は、中央側の所定範囲の第１の領域９ａが、発光素子２と反対側（光拡散板３側）に凹面を向けた負のパワーの領域とされ、第１の領域９ａの周辺の第２の領域９ｂが、発光素子２と反対側に凸面を向けた正のパワーの領域とされている。また、第２の領域９ｂは、中央側から周辺側に向かうにしたがって正のパワー（曲率）が漸増するように形成されている。また、光束制御部材７は、脚部７ａを介して実装基板４の上面に当接するようにして位置決めがなされている。
【００５１】
そして、このような光束制御部材７に対して、発光素子２から一定の指向性および広がり角を持って出射された光は、まず、入射面１０から光束制御部材７の内部に入射し、その際に、入射面１０における屈折（ただし、中心光は直進）によって、光束（特に、光軸ＯＡ近傍の光線）が発散するように光束制御がなされる。
【００５２】
次いで、このようにして光束制御部材７の内部に入射した発光素子２の光は、光束制御部材７の内部を進行した後に出射面９に到達（内部入射）する。そして、出射面９に到達した光は、出射面９における屈折によって光軸ＯＡ近傍の光線が更に発散するような光束制御がなされた上で光拡散板３に向けて出射される。ただし、このときの出射方向は、第１の領域９ａおよび第２の領域９ｂのそれぞれのパワーに依存して、光軸ＯＡに対して所定の角度を有する方向に向かう光束が相対的に密となるように制御される。
【００５３】
このようにして、光束制御部材７によって、光軸ＯＡに対して所定の角度を有する方向において光強度の最大値を示すような配光特性が実現される。なお、光強度の最大値は、光軸ＯＡに対して７５°付近の角度を有する方向において示されるようにしてもよい。
【００５４】
このように構成すれば、発光素子２直上の輝度を効率的に緩和することができるので、更なる輝度の均一化が可能となる。
【００５５】
また、光軸ＯＡに対して大きな角度方向に多くの光を向かわせることができるので、発光素子２と光拡散板３との光軸ＯＡ方向における間隔を詰めたとしても、発光素子２と発光素子２との間の光量の不足し易い位置へ向かう光線を得ることができ、暗部の発生を抑制することができる。この結果、光学性能を維持しつつ装置１を更に薄型化することが可能となる。
【００５６】
因みに、このような光束制御部材７に類似の技術としては、既に、本出願人によって種々の提案がなされている（例えば、特開２００９−２１１９９０号公報参照）。
【００５７】
（変形例）
光拡散板３の具体的な構成については既に述べたが、本発明は、かかる構成に限定されるものではなく、例えば、以下のような変形例を適用することもできる。
【００５８】
すなわち、図７は、光拡散板３の変形例を示したものであり、本変形例における光拡散板３は、第２の面６を構成する面部が、プリズム状凹部６ｂとされている。図７に示すように、プリズム状凹部６ｂは、第１の面５側に凹入された正四角錐状の凹面とされている。各プリズム状凹部６ｂ同士の配置位置の関係や、プリズム状凹部６ｂの底辺（換言すれば、開口縁を構成する辺）と４つの発光素子２の位置を頂点として仮定される正方形（四辺および対角線）との位置関係（ねじれ）については、凸部６ａと同様であるので詳細は割愛する。
【００５９】
本変形例の光拡散板３を用いる場合においても、前述したプリズム状凸部６ａを有する光拡散板３と同様の作用効果を奏することができる。
【００６０】
この他にも、第２の面６の面部としては、第１の面５と反対側に突出された正三角錐状の凸面、第１の面５側に凹入された正三角錐状の凹面または長方錘状の凸／凹面等の種々の変形例が想定される。
【００６１】
さらに、本実施形態を液晶表示装置のバックライトとして適用する場合には、例えば、光拡散板３上に、拡散板／拡散シート、プリズムシートおよび輝度上昇フィルム等の光制御部材を必要に応じて配置し、その上部に、透過型の液晶表示パネルを配置すればよい。
【実施例１】
【００６２】
次に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。
【００６３】
本実施例においては、実施例１および比較例１〜３の合計４つの面光源装置の試料を用意し、これら４つの試料のそれぞれに対して、照度の測定シミュレーションを行った。
【００６４】
ここで、図８（ａ）に示すように、各試料は、いずれも、ＬＥＤからなる発光素子２（４×４個）を正方格子状に配置するとともに、各発光素子２のＸ軸方向およびＹ軸方向のピッチを５０ｍｍとしたものである。また、図８（ｂ）に示すように、各試料は、いずれも、各発光素子２上に、発光素子２から出射されたランバーシアン分布の光（ＬＥＤ光）の配光特性を、光軸ＯＡに対して所定の角度（例えば、７５°）を有する方向において光強度のピーク値を示すような配光特性に変換（光束制御）する光束制御部材７を配置したものである。また、光拡散板３を有しない比較例１を除いた各試料は、いずれも、光拡散板３を、実装基板４の上面から１０ｍｍの位置に配置するとともに、第２の面６の面部を底辺１００μｍ、頂角９０°の正四角錐状のプリズム状凸部６ａとしたものである。さらに、図８（ｂ）に示すように、照度の測定面Ｓは、光拡散板３の第２の面６に対する出射側近傍位置に、実装基板４の上面（換言すれば、Ｘ−Ｙ平面）に対して平行に設定した。ただし、光拡散板３を有しない比較例１の測定面については、実装基板４の上面からの距離が他の試料の測定面Ｓと同一となる位置に設定した。さらにまた、光拡散板３については、拡散剤を含まない透明なものを想定した。
【００６５】
そして、このような条件の下で、光拡散板３を配置しない状態（比較例１）の測定面における発光素子２の直上の照度の値を１００％とした照度（相対値）のシミュレーションを行い、図８（ａ）に示すような測定面Ｓ上の代表的な測定点の照度を表形式でまとめた。ただし、代表的な測定点は、中央の４つの発光素子２に対応するようにとった。より具体的には、図８（ａ）に示すように、代表的な測定点は、発光素子２（発光中心点）の直上（真上）に相当する４つの測定点（ｘ，ｙ）＝（ａ，ｉ）、（ｃ，ｉ）、（ａ，ｉｉｉ）、（ｃ，ｉｉｉ）と、Ｘ軸方向における発光素子２間（中点）に相当する２つの測定点（ｂ，ｉ）、（ｂ，ｉｉｉ）と、Ｙ軸方向における発光素子２間（中点）に相当する２つの測定点（ａ，ｉｉ）、（ｃ，ｉｉ）と、対角線方向における発光素子２間（中点）に相当する１つの測定点（ｂ，ｉｉ）との合計９つの測定点とした。
【００６６】
以下、各試料のシミュレーション結果を、各試料の概要とともに順次説明する。
【００６７】
＜実施例１＞
まず、図９は、実施例１の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【００６８】
同図に示すように、本試料は、凸部６ａの各底辺が、４つの発光素子２の位置を頂点として仮定された正方形の所定の辺および所定の１つの対角線に対して、ねじれの位置関係としての同一平面（投影面）上における２２．５°の角度（設置角）を有するものであり、前述した本実施形態における面光源装置１の一態様に相当する。
【００６９】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、各発光素子２の直上を中心とした領域ごとに、照度が相対的に高い部分が、羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）の明部として得られた。一方、照度が相対的に低い部分は、暗部として得られた。同図に示すように、本試料においては、各風車形状の明部同士の間で、羽根の連鎖は生じておらず、全体的にみて、照度（換言すれば、光強度）が高い部分と低い部分とが位置的に分散して存在するような照度分布となっている。
【００７０】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表１に示す。
【表１】
【００７１】
表１に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で１７％となった。また、発光素子２直上（ａ，ｉ）等と対角間（ｂ，ｉｉ）との照度差は、１４％となった。この結果は、照度の均一性としては十分に良好な結果であり、実使用状態において光拡散板３に拡散剤を混入させることを考慮すれば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向および対角方向において光が満遍なく広がるような非常に良好な輝度の均一性が得られることを期待できるものである。
【００７２】
＜比較例１＞
次に、図１０は、比較例１の試料に対するシミュレーションの結果を示したものである。
【００７３】
前述のように、本試料は、光拡散板３を有しないので、図９に示したような構成の概要図は図示を省略する。
【００７４】
図１０に示すように、本試料においては、各発光素子２の直上を中心とした各領域ごとに、照度が相対的に高い部分が円形の明部として得られており、全体的にみて、照度が高い部分が各発光素子２の直上に局在するような照度分布となっている。
【００７５】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表２に示す。
【表２】
【００７６】
表２に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で３％、最大で１００％となり、発光素子２の直上に対する発光素子２間（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、対角間のいずれも）の照度の落差が著しいものとなった。この結果は、照度の均一性としては悪い結果であり、輝度の均一性も期待できないものである。
【００７７】
＜比較例２＞
次に、図１１は、比較例２の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【００７８】
同図に示すように、本試料は、プリズム状凸部６ａの各底辺が、４つの発光素子２の位置を頂点として仮定された正方形の所定の二辺に対して平行となっているものである。
【００７９】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、実施例１と同様に、各発光素子２の直上を中心とした領域ごとに、照度が相対的に高い部分が羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）の明部として得られた。ただし、実施例１とは異なり、本試料においては、各風車形状の明部同士の間で、対角線方向に亘る羽根の連鎖が生じており、全体的にみて、対角線方向における発光素子２間（対角間）に対応する位置に照度が高い部分がまとまりを持って存在する照度分布となっている。
【００８０】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表３に示す。
【表３】
【００８１】
表３に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で３８％となった。また、発光素子２直上（ａ，ｉ）等と対角間（ｂ，ｉｉ）との照度差は、最大２０％となり、対角間の照度が目立つものとなった。この結果は、実施例１と比較して照度の均一性としては不十分な結果であり、十分な輝度の均一性を期待することは難しいものである。
【００８２】
＜比較例３＞
次に、図１２は、比較例３の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【００８３】
同図に示すように、本試料は、凸部６ａの各底辺が、４つの発光素子２に仮定された正方形の四辺に対して４５°の角度を有しているとともに、正方形の所定の１つの対角線に対して平行とされているものである。
【００８４】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、実施例１と同様に、各発光素子２の直上を中心とした領域ごとに、照度が相対的に高い部分が羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）として得られた。ただし、実施例１とは異なり、本試料においては、各風車形状の明部同士の間で、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に亘る羽根の連鎖が生じており、全体的にみて、Ｘ、Ｙ軸方向における発光素子２間に対応する位置に照度が高い部分がまとまりを持って存在するとともに、対角線方向における発光素子２間に対応する位置に照度が低い部分がまとまりを持って存在する照度分布となっている。
【００８５】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表４に示す。
【表４】
【００８６】
表４に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で５２％となった。また、発光素子２直上（ａ，ｉ）等と対角間（ｂ，ｉｉ）との照度差は、２１％となり、対角間の照度の落ち込みが目立つものとなった。この結果は、照度の均一性としては不十分な結果であり、十分な輝度の均一性を期待することも難しいものである。
【００８７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る面光源装置の第２実施形態について、第１実施形態との差異を中心に、図１３〜図１９を参照して説明する。なお、第１実施形態と基本的な構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。
【００８８】
図１３に示すように、本実施形態においては、発光素子２の配置状態が第１実施形態とは異なっている。すなわち、図１３の破線部に示すように、各発光素子２は、任意の１つの発光素子２と、これの近傍の所定の他の３つの発光素子２との間で、これら４つの発光素子２の発光中心点を頂点とした平行四辺形であって、これの四辺上および四辺で囲まれる領域内のいずれにも４つの発光素子２以外の発光素子２の発光中心点を含まない平行四辺形（外周長が最小のもの）を仮定し得るように千鳥配置されている。なお、本実施形態においては、このようにして仮定される平行四辺形の内角が、６０°または１２０°とされている。また、平行四辺形のうちの同図における上下の二辺は、Ｘ軸方向に平行となっている。さらに、図１３に示すように、各発光素子２は、平行四辺形の四辺方向および短尺側の対角線方向において等ピッチＰに配置されている。
【００８９】
そして、図１４に示すように、本実施形態においては、前述した各プリズム状凸部６ａの４つの底辺が、各４つの発光素子２ごとに仮定される平行四辺形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有している。換言すれば、プリズム状凸部６ａの底辺は、発光素子２と同一平面上に投影された状態において、４つの発光素子２に仮定される平行四辺形の四辺および対角線のいずれに対しても平行となることはない。
【００９０】
そして、このような構成によれば、第１実施形態と同様に、光拡散板３の第２面６からの出射光における光強度が強くなる部分と弱くなる部分とを位置的に分散させることができるので、輝度の均一性を向上させることが可能となる。
【００９１】
好ましくは、図１４に示すように、各プリズム状凸部６ａの４つの底辺が、４つの発光素子２ごとに仮定される平行四辺形の四辺のうちの所定の辺に対して、平行四辺形と同一平面（実装基板４の上面）上に投影された状態において４５°の角度をなすようにする。このように構成すれば、４つの発光素子２ごとに仮定される平行四辺形の所定の辺に対してプリズム状凸部６ａの底辺のずれ角を十分に確保することができるとともに、平行四辺形の所定の辺以外の辺と対角線とに対するプリズム状凸部６ａの底辺のずれ角をバランス良く配分（例えば、１５°ずつの均等配分）することができる。この結果、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００９２】
その他の構成は第１実施形態と基本的に同様である。また、第１実施形態において適用され得る各種の変形例は、本実施形態においても適宜適用することができる。
【実施例２】
【００９３】
次に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。
【００９４】
本実施例においては、実施例２および比較例４〜６の合計４つの面光源装置の試料を用意し、これら４つの試料のそれぞれに対して、照度の測定シミュレーションを行った。
【００９５】
ここで、図１５に示すように、各試料は、いずれも、ＬＥＤからなる発光素子２（１４個）を千鳥配置するとともに、隣接する各発光素子２同士のピッチを５０ｍｍとしたものである。また、第１実施形態の実施例と同様に、各試料は、いずれも、各発光素子２上に光束制御部材７（図８（ｂ）参照）を配置したものである。
【００９６】
図１５に示すように、本実施例における測定点は、発光素子２の直上に相当する３つの測定点（ｘ，ｙ）＝（ａ，ｉ）、（ｅ，ｉ）、（ｃ，ｉｉｉ）と、Ｘ軸方向における発光素子２間（４等分点）に相当する７つの測定点（ｂ，ｉ）、（ｃ，ｉ）、（ｄ，ｉ）、（ａ，ｉｉｉ）、（ｂ，ｉｉｉ）、（ｄ，ｉｉｉ）、（ｅ，ｉｉｉ）と、対角線方向における発光素子２間（中点）に相当する２つの測定点（ｂ，ｉｉ）、（ｄ，ｉｉ）と、発光素子の直上に相当する測定点からこれにＹ軸方向において対向する平行四辺形の辺部まで下ろした垂線の中点に相当する３つの測定点（ａ，ｉｉ）、（ｃ，ｉｉ）、（ｅ，ｉｉ）との合計１５個の測定点とした。
【００９７】
その他のシミュレーションの条件は、第１実施形態と同様である。以下、各試料のシミュレーション結果を、各試料の概要とともに順次説明する。
【００９８】
＜実施例２＞
まず、図１６は、実施例２の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【００９９】
同図に示すように、本試料は、プリズム状凸部６ａの底辺が、４つの発光素子２に仮定された平行四辺形の二辺に対して、ねじれの位置関係としての同一平面（投影面）上における４５°の角度を有するものであり、本実施形態における面光源装置の一態様に相当する。
【０１００】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、各発光素子２の直上を中心とした各領域ごとに、照度が相対的に高い部分が羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）の明部として得られた。同図に示すように、本試料においては、各風車形状の明部同士の間で羽根の連鎖は生じているが、後述の比較例と比べれば、照度が高い部分と低い部分とが位置的に分散して存在するような照度分布といえる。
【０１０１】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表５に示す。
【表５】
【０１０２】
表５に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で２９％となった。また、発光素子２直上（ａ，ｉ）等と対角間（ｂ，ｉｉ）、（ｄ，ｉｉ）との照度差は、最大１％となった。この結果は、照度の均一性としては十分に良好な結果であり、実使用状態において光拡散板３に拡散剤を混入させることを考慮すれば、良好な輝度の均一性が得られることを期待できるものである。
【０１０３】
＜比較例４＞
【０１０４】
次に、図１７は、比較例４の試料に対するシミュレーションの結果を示したものである。
【０１０５】
本試料は、第１実施形態の比較例１と同様に光拡散板３を有しないので、図１６に示したような構成の概要図は図示を省略する。
【０１０６】
図１７に示すように、本試料においては、各発光素子２の直上を中心とした各領域ごとに、照度が相対的に高い部分が円形の明部として得られており、全体的にみて、照度が高い部分が各発光素子２の直上に局在するような照度分布となっている。
【０１０７】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表６に示す。
【表６】
【０１０８】
表６に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で９４％となり、発光素子２の直上に対する発光素子２間（中点）の照度の落ち込みが著しいものとなった。この結果は、照度の均一性として悪い結果であり、輝度の均一性も期待できないものである。
【０１０９】
＜比較例５＞
次に、図１８は、比較例５の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【０１１０】
同図に示すように、本試料は、プリズム状凸部６ａの底辺が、４つの発光素子２に仮定された平行四辺形の二辺に対して平行となっているものである。
【０１１１】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、実施例２と同様に、各発光素子２の直上を中心とした領域ごとに、照度が相対的に高い部分が羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）の明部として得られた。ただし、本試料においては、実施例２に比べて、各風車形状の明部同士の間での羽根の連鎖の状態（ひと続きとみなされる状態）が強まっており、隣接する風車間のみならず、隣々接する風車さらにそのまた隣の風車とも、羽根の連鎖が生じている。そして、全体的にみて、平行四辺形の高さ（Ｙ軸方向の寸法）の１／２に該当する位置に、照度が高い部分がＸ軸方向に沿ってまとまりを持って存在する照度分布となっている。
【０１１２】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表７に示す。
【表７】
【０１１３】
表７に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で３４％となり、対角間を含めたＹ座標ｉｉに該当する照度が目立つものとなった。この結果は、実施例２と比較して照度の均一性としては不十分な結果であり、十分な輝度の均一性を期待することも難しいものである。
【０１１４】
＜比較例６＞
次に、図１９は、比較例６の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【０１１５】
同図に示すように、本試料は、プリズム状凸部６ａの底辺が、４つの発光素子２に仮定された平行四辺形の二辺に対して３０°の角度を有しているとともに、平行四辺形の１つの対角線に対して平行とされているものである。
【０１１６】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、実施例２と同様に、各発光素子２の直上を中心とした領域ごとに、照度が相対的に高い部分が羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）の明部として得られた。ただし、実施例２に比べて、各風車形状の明部同士の間での羽根の連鎖の状態が強まっており、全体的にみて、照度が高い部分が平行四辺形の斜辺方向に沿ってまとまりを持って存在する照度分布となっている。
【０１１７】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表８に示す。
【表８】
【０１１８】
表８に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で４１％となった。この結果は、照度の均一性としては不十分な結果であり、十分な輝度の均一性を期待することも難しいものである。
【０１１９】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。例えば、本発明を、液晶表示装置以外の用途（例えば、内照式看板やシーリングライト等）に適用してもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 面光源装置
２ 発光素子
３ 光拡散板
５ 第１の面
６ 第２の面
６ａ 凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置に係り、特に、複数の点状光源からの光を光拡散部材によって拡散させるのに好適な直下型方式の面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示装置のバックライト、内照式の看板または照明装置等の用途には、エッジライト方式または直下型方式の面光源装置が用いられていた。
【０００３】
ここで、エッジライト方式の面光源装置は、導光板の側端面に配置した光源からの光を導光板によって側端面と直交する表面側（視認側）に取り出す方式として知られている。一方、直下型方式は、複数の点状光源を光拡散板の裏側（直下）に配置し、各光源からの光を光拡散板によって拡散させて表側に取り出す方式として知られている。
【０００４】
これら各方式のうち、直下型方式は、輝度の高さの点で有利であり、とりわけ、大面積の画像表示や発光を行う用途においては、この方式が採用される場合が多い。
【０００５】
ところで、従来から、この種の面光源装置には、薄型化およびコストの低廉化が求められていたが、薄型化の要求に応えようとして点状光源と光拡散部材との距離を縮める場合、また、コストの低廉化の要求に応えようとして点状光源の個数を削減する場合のいずれにおいても、点状光源の直上が顕著に明るくなり、面光源装置の出射面における輝度分布が不均一となってしまうことが問題点として指摘されていた。
【０００６】
そこで、このような問題点に対応し得る技術として、これまでにも、例えば、特許文献１に示す従来技術が提案されている。
【０００７】
すなわち、特許文献１においては、点状光源を平面内に配置することによって光源像による明暗差が２次元的に生じること（特許文献１段落０００５）、換言すれば、点状光源の直上が顕著に明るくなることに対応すべく、光拡散部材（特許文献１における光制御部材）の出射側の面に、複数の凸部を配置することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−４４９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかるに、特許文献１に記載の技術においては、点状光源の整列方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向または対角線方向）に対して、光拡散部材における凸部の整列方向が揃って（平行となって）いた。
【００１０】
このため、光拡散部材から面状に出射される光は、複数の点状光源からの光（特に、隣接する点状光源同士の光）が凸部によって有効方向に光路変換されて相対的に明るくなる部分と、点状光源からの光が凸部によって有効方向から逸れた方向に光路変換されて相対的に暗くなる部分とが、位置的に偏在したものとなる虞があった。例えば、点状光源の直上の明るさを抑えると、対角線方向において隣接する点状光源同士の中間点に対応する面状光上の位置は暗くなる等、凸部による光路変換を出射面全体で有効に機能させることが困難であった。
【００１１】
したがって、特許文献１に記載の技術においてもなお、輝度の均一化には不十分であった。
【００１２】
そこで、本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、点状光源と光拡散部材との位置関係を工夫することによって輝度の均一性を簡便に向上させることができる面光源装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る面光源装置の特徴は、光の出射方向が互いに平行とされた複数の点状光源が、同一平面上に二次元的に間隔を設けて配置されるとともに、所定の４つの前記光源の発光中心点を頂点とした四角形の四辺上および前記四辺で囲まれる領域内のいずれにも前記４つの光源以外の光源の発光中心点を含まないように配置され、前記複数の光源に対する前記出射方向側の位置に、各光源に臨む第１の面およびこれと反対側の第２の面を有し、各光源から出射された各光源の光を前記第１の面から入射させた後に前記第２の面から拡散された状態で出射させる光拡散部材が前記平面と平行に配置され、前記光拡散部材の前記第２の面には、所定の角錐状の凸部が整列配置されて形成され、前記第２の面上に位置する前記凸部の仮想底面は、複数の直線状の底辺で構成され、これら全ての前記底辺が前記四角形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有する点にある。
【００１４】
そして、この請求項１に係る発明によれば、光拡散部材の第２の面における凸部の底辺を、４つの点状光源に仮定される四角形の四辺および対角線に対してねじれの位置関係を有するように配置することによって、光拡散部材の第２の面からの出射光における光強度（光量）が強くなる部分と弱くなる部分とを位置的に分散させることができるので、輝度の均一性を簡便かつ確実に向上させることが可能となる。
【００１５】
また、請求項２に係る面光源装置の特徴は、請求項１において、更に、前記複数の光源は、前記四角形として正方形を仮定し得るように正方格子状に配置されている点にある。
【００１６】
そして、この請求項２に係る発明によれば、点状光源を正方格子配置する場合においても、輝度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
【００１７】
さらに、請求項３に係る面光源装置の特徴は、請求項１において、更に、前記複数の光源は、前記四角形として平行四辺形を仮定し得るように千鳥配置されている点にある。
【００１８】
そして、この請求項３に係る発明によれば、点状光源を千鳥配置する場合においても、輝度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
【００１９】
さらにまた、請求項４に係る面光源装置の特徴は、請求項２において、更に、前記角錐が、四角錐であるとともに、前記角錐の全ての前記底辺が、前記正方形の四辺のうちの所定の辺および前記正方形の２つの対角線のうちのいずれか１つの対角線に対して、前記平面上に投影された状態において２２．５°の角度をなす点にある。
【００２０】
そして、この請求項４に係る発明によれば、正方形の所定の辺と１つの対角線とに対する凸部の底辺のずれ角をバランス良く配分することができるので、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００２１】
また、請求項５に係る面光源装置の特徴は、光の出射方向が互いに平行とされた複数の点状光源が、同一平面上に二次元的に間隔を設けて配置されるとともに、所定の４つの前記光源の発光中心点を頂点とした四角形の四辺上および前記四辺で囲まれる領域内のいずれにも前記４つの光源以外の光源の発光中心点を含まないように配置され、前記複数の光源に対する前記出射方向側の位置に、各光源に臨む第１の面およびこれと反対側の第２の面を有し、各光源から出射された各光源の光を前記第１の面から入射させた後に前記第２の面から拡散された状態で出射させる光拡散部材が前記平面と平行に配置され、前記光拡散部材の前記第２の面には、所定の角錐状の凹部が整列配置されて形成され、前記凹部の開口縁は、複数の直線状の開口辺で構成され、これら全ての前記開口辺が前記四角形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有する点にある。
【００２２】
そして、この請求項５に係る発明によれば、光拡散部材の第２の面における凹部の底辺を、４つの点状光源に仮定される四角形の四辺および対角線に対してねじれの位置関係を有するように配置することによって、光拡散部材の第２の面からの出射光における光強度（光量）が強くなる部分と弱くなる部分とを位置的に分散させることができるので、輝度の均一性を簡便かつ確実に向上させることが可能となる。
【００２３】
さらに、請求項６に係る面光源装置の特徴は、請求項５において、更に、前記複数の光源は、前記四角形として正方形を仮定し得るように正方格子状に配置されている点にある。
【００２４】
そして、この請求項６に係る発明によれば、点状光源を正方格子配置する場合においても、輝度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
【００２５】
さらにまた、請求項７に係る面光源装置の特徴は、請求項５において、更に、前記複数の光源は、前記四角形として平行四辺形を仮定し得るように千鳥配置されている点にある。
【００２６】
そして、この請求項７に係る発明によれば、点状光源を千鳥配置する場合においても、輝度の均一性を確実に向上させることが可能となる。
【００２７】
また、請求項８に係る面光源装置の特徴は、請求項６において、更に、前記角錐が、四角錐であるとともに、前記角錐の全ての前記開口辺が、前記正方形の四辺のうちの所定の辺および前記正方形の２つの対角線のうちのいずれか１つの対角線に対して、前記平面上に投影された状態において２２．５°の角度をなす点にある。
【００２８】
そして、この請求項８に係る発明によれば、正方形の所定の辺と１つの対角線とに対する凸部の底辺のずれ角をバランス良く配分することができるので、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００２９】
さらに、請求項９に係る面光源装置の特徴は、請求項１〜８のいずれか１項において、更に、前記角錐は、四角錐であるとともに、前記角錐の向かい合う２つの錐面のなす角が、９０°である点にある。
【００３０】
そして、この請求項９に係る発明によれば、光拡散部材の第２の面における凸部または凹部を、光源直近の光の全反射に適した形状に形成することができるので、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００３１】
さらにまた、請求項１０に係る面光源装置の特徴は、請求項１〜９のいずれか１項において、更に、前記複数の光源のそれぞれに対する前記出射方向側の近傍位置に、各光源の光の配光特性をそれぞれ制御する前記光源と同数の光束制御部材が配置されており、これら各光束制御部材は、各光源の光の配光特性を、光軸に対して所定の角度を有する方向において光強度の最大値を示すような配光特性に制御する点にある。
【００３２】
そして、この請求項１０に係る発明によれば、光軸方向からずれた方向において光強度のピークを示すような配光特性を実現する光束制御部材を用いることによって、点状光源直上の輝度を効率的に緩和することができるので、更なる輝度の均一化および装置の薄型化が可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、簡易な構成によって輝度の均一性を確実に向上させることができ、ひいては、視認性が良好な面光源を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る面光源装置の第１実施形態を示す概略斜視図
【図２】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、発光素子の配置状態を示す模式図
【図３】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、（ａ）は拡散板を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図４】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、凸部における光束制御を示す概念図
【図５】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、凸部の辺部と４つの発光素子に仮定される正方形の辺部および対角線との角度関係を示す概念図
【図６】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、より好ましい実施形態を示す模式図
【図７】本発明に係る面光源装置の第１実施形態において、（ａ）は、拡散板の変形例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図８】第１実施形態の実施例において、照度測定シミュレーションの条件を説明するための説明図
【図９】第１実施形態の実施例において、実施例１の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【図１０】第１実施形態の実施例において、比較例１の試料のシミュレーション結果を示す図
【図１１】第１実施形態の実施例において、比較例２の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【図１２】第１実施形態の実施例において、比較例３の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【図１３】本発明に係る面光源装置の第２実施形態において、発光素子の配置状態を示す模式図
【図１４】本発明に係る面光源装置の第２実施形態において、凸部の辺部と４つの発光素子に仮定される平行四辺形の辺部との角度関係を示す概念図
【図１５】第２実施形態の実施例において、照度測定シミュレーションの条件を説明するための説明図
【図１６】第２実施形態の実施例において、実施例２の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【図１７】第２実施形態の実施例において、比較例４の試料のシミュレーション結果を示す図
【図１８】第２実施形態の実施例において、比較例５の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【図１９】第２実施形態の実施例において、比較例６の試料の概要およびシミュレーション結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る面光源装置の第１実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態における面光源装置１は、複数の点状光源としての複数の発光素子２を有している。各発光素子２は、ＬＥＤであってもよい。
【００３７】
具体的には、図１に示すように、各発光素子２は、同一平面としての実装基板４の上面に、図１におけるＸ軸方向およびＹ軸方向に二次元的に間隔を設けて配置されている。各発光素子２は、光の出射方向（発光素子２からの立体的な光束の中心である光軸方向）がともに実装基板４の上面の面法線方向（図１におけるＺ軸方向）とされている。すなわち、各発光素子２の光の出射方向は、互いに平行とされている。
【００３８】
また、各発光素子２のうち、任意の１つの発光素子２と、これの近傍の所定の他の３つの発光素子２との間には、これら所定の４つの発光素子２の発光中心点を頂点とした四角形であって、これの四辺上および四辺で囲まれる領域内のいずれにも４つの発光素子２以外の発光素子２の発光中心点を含まない四角形を仮定することができる。
【００３９】
より具体的には、図２に示すように、各発光素子２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において等ピッチＰの正方格子状に配置されており、このように配置された各発光素子２には、同図中の破線部に示すように、各４つの発光素子２ごとの四角形として、同一寸法の正方形（外周長が最小の四角形）を仮定することができる。なお、各正方形の頂点は、対応する４つの発光素子２の発光中心点（換言すれば、中心光の出射点）上にそれぞれとられている。同図に示すように、各正方形の四辺上および四辺で囲まれる領域内には、各正方形に対応する４つの発光素子２以外の発光素子２の発光中心点は存在しない。
【００４０】
図１に戻って、各発光素子２に対する光の出射方向（Ｚ軸方向）側の位置には、各発光素子２とともに面光源装置１を構成する光拡散部材としての光拡散板３が、実装基板４の上面（Ｘ−Ｙ平面）に対向するように配置されている。この光拡散板３は、例えば、メタアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、メタアクリル−スチレン共重合樹脂、シクロオレフィン−アルケン共重合樹脂等の樹脂材料やガラス等の透光性材料によって形成することができる。また、光拡散板３は、例えば、酸化チタンや炭酸カルシウムを主成分とした拡散材やシリコーン粒子等の散乱子等が混入されていることによって乳半色を呈するように形成されていてもよい。
【００４１】
図１および図３に示すように、光拡散板３は、Ｘ−Ｙ平面に平行な二次元的な広がりを有しているとともにＺ軸方向に所定の厚みを有している。また、光拡散板３は、各発光素子２に臨むＸ−Ｙ平面に平行な第１の面５と、これとＺ軸方向において反対側の第２の面６を有している。この光拡散板３は、各発光素子２から出射された光を平坦（滑らか）な第１の面５から入射させた後に、第２の面６から光路変換された状態で出射させるようになっている。ここで、光拡散板３において光の光路変換に寄与するのは第２の面６である。この第２の面６は、図１および図３に示すように、第１の面５と反対側に突出された正四角錐形状の複数のプリズム状凸部６ａが、正四角錐の仮想底面である正方形面を形成する辺（底辺）に沿って二次元状に整列配置されることによって形成されている。各プリズム状凸部６ａは、連続的に整列配置されることにより、任意の１つのプリズム状凸部６ａは、これに隣接する他のプリズム状凸部６ａとの間で、４つの底辺のうち１つの辺を共有しているとともに、４つの底辺のうちの２つの辺（隣接するプリズム状凸部６ａで共有する１つの辺に直交する２辺）のそれぞれは隣接するプリズム状凸部６ａの辺と一直線状を呈する底辺の組を有している。これにより、各プリズム状凸部６ａの底辺は、全体を平面視した状態において正方格子状の網目形状を呈している。ただし、各プリズム状凸部６ａは、例えば数十μｍ〜数百μｍの小さな寸法に形成されているため、これらの具体的形状を肉眼視できなくてもよい。
【００４２】
ここで、図４に示すように、プリズム状凸部６ａは、第１の面５側から内部入射する光（光束）のうち各発光素子２の光軸近傍の光Ｌ１（すなわち、プリズム状凸部６ａに臨界角より大きな入射角で内部入射する光線）を、２回の全反射を利用して第１の面５側に戻すようになっている。このようにして第１の面５側に戻った光Ｌ１は、第１の面５から基板４側に向けて出射された後に、基板４表面や基板４のさらに背後（下部）に配置された不図示の筐体の反射／拡散面等において反射／拡散され、その後、再び第１の面５に入射して面光源として利用される場合がある。一方、図４に示すように、プリズム状凸部６ａは、第１の面５側から内部入射する光（光束）のうち各発光素子２の光軸に対する角度が大きな光Ｌ２（すなわち、プリズム状凸部６ａに臨界角以下の入射角で内部入射する光線）については、第２の面６の外側（上方）に向けて屈折して透過させて、面光源として利用するようになっている。このようにして、プリズム状凸部６ａは、第２の面６から出射される光の光量の位置的なバランスを調整するようになっている。具体的には、発光素子２の直上の光量を抑えつつ、発光素子２の直上から離れた位置の光量を確保することによって全体的な輝度の均一化を図っている。
【００４３】
しかるに、このような構成のみでは、従来と同様に、光拡散部材からの出射光（面状光）に、光強度が強くなる部分と弱くなる部分とが位置的に偏在するといった問題が依然として残ってしまい、輝度の均一化には尚不十分となる。
【００４４】
そこで、本実施形態においては、かかる問題に有効に対応するための手段が講じられている。
【００４５】
すなわち、図５に示すように、本実施形態において、各凸部６ａの４つの底辺は、前述した各４つの発光素子２ごとに仮定される各正方形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有している。換言すれば、凸部６ａの底辺は、発光素子２と同一平面上に投影された状態において、４つの発光素子２に仮定される正方形の四辺および対角線のいずれに対しても平行となることはない。
【００４６】
そして、このような構成によれば、光拡散板３の第２の面６からの出射光における光強度（光量）が強くなる部分と弱くなる部分とを位置的に分散させることができるので、輝度の均一性を向上させることが可能となる。また、これに派生して、良好な光学性能を維持しつつ、発光素子２と光拡散板３との間隔を詰めることによる装置１の薄型化および発光素子２の個数を削減することによるコストの低廉化が可能となる。
【００４７】
好ましくは、図５に示すように、各プリズム状凸部６ａの４つの底辺が、４つの発光素子２の位置を頂点として仮定される正方形の四辺のうちの所定の辺およびこの正方形の２つの対角線のうちのいずれか１つの対角線に対して、正方形と同一平面（実装基板４の上面）上に投影された状態において２２．５°の角度をなすように光拡散板３を配置する。このように構成すれば、光拡散板３のプリズム状凸部６ａによって２つの発光素子２の間を明るくする効果を適度な状態に調整することができ、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００４８】
更に、好ましくは、プリズム状凸部６ａの頂角を９０°に形成する。ただし、頂角とは、プリズム状凸部６ａにおける錐面の４つの三角形のうち、向かい合う２つの三角形状面の狭角（図４におけるθ）のことをいう（以下、同様）。このように構成すれば、プリズム状凸部６ａを、発光素子２直上に向かう光Ｌ１を全反射（第１の面５側に光を戻すための２回の全反射）させることに適した形状に形成することができるので、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００４９】
（より好ましい実施形態）
更に、より好ましい実施形態としては、図６に示すように、各発光素子２のそれぞれに対する光の出射方向側の近傍位置に、各発光素子２の光の配光特性をそれぞれ制御する発光素子２と同数の光束制御部材７を配置する。ただし、これらの光束制御部材７は、各発光素子２の光の配光特性を、光軸ＯＡに対して所定の角度を有する方向において光強度の最大値を示すような配光特性に制御（変換）するものである。
【００５０】
ここで、図６に示すように、光束制御部材７は、光軸ＯＡを対称軸とした回転対称形状に形成されているとともに、光軸ＯＡが発光素子２の光の中心軸（中心光）に一致するように位置合わせがなされた状態で配置される。より具体的には、光束制御部材７は、実装基板４の上面に臨む底面８と、これと光軸ＯＡ方向において反対側の出射面９とを有している。底面８における中央（光軸ＯＡ側）の所定範囲の領域は、発光素子２に対向する位置に凹部が形成され、発光素子２側に凹面を向けた負のパワーの入射面１０とされている。一方、出射面９は、中央側の所定範囲の第１の領域９ａが、発光素子２と反対側（光拡散板３側）に凹面を向けた負のパワーの領域とされ、第１の領域９ａの周辺の第２の領域９ｂが、発光素子２と反対側に凸面を向けた正のパワーの領域とされている。また、第２の領域９ｂは、中央側から周辺側に向かうにしたがって正のパワー（曲率）が漸増するように形成されている。また、光束制御部材７は、脚部７ａを介して実装基板４の上面に当接するようにして位置決めがなされている。
【００５１】
そして、このような光束制御部材７に対して、発光素子２から一定の指向性および広がり角を持って出射された光は、まず、入射面１０から光束制御部材７の内部に入射し、その際に、入射面１０における屈折（ただし、中心光は直進）によって、光束（特に、光軸ＯＡ近傍の光線）が発散するように光束制御がなされる。
【００５２】
次いで、このようにして光束制御部材７の内部に入射した発光素子２の光は、光束制御部材７の内部を進行した後に出射面９に到達（内部入射）する。そして、出射面９に到達した光は、出射面９における屈折によって光軸ＯＡ近傍の光線が更に発散するような光束制御がなされた上で光拡散板３に向けて出射される。ただし、このときの出射方向は、第１の領域９ａおよび第２の領域９ｂのそれぞれのパワーに依存して、光軸ＯＡに対して所定の角度を有する方向に向かう光束が相対的に密となるように制御される。
【００５３】
このようにして、光束制御部材７によって、光軸ＯＡに対して所定の角度を有する方向において光強度の最大値を示すような配光特性が実現される。なお、光強度の最大値は、光軸ＯＡに対して７５°付近の角度を有する方向において示されるようにしてもよい。
【００５４】
このように構成すれば、発光素子２直上の輝度を効率的に緩和することができるので、更なる輝度の均一化が可能となる。
【００５５】
また、光軸ＯＡに対して大きな角度方向に多くの光を向かわせることができるので、発光素子２と光拡散板３との光軸ＯＡ方向における間隔を詰めたとしても、発光素子２と発光素子２との間の光量の不足し易い位置へ向かう光線を得ることができ、暗部の発生を抑制することができる。この結果、光学性能を維持しつつ装置１を更に薄型化することが可能となる。
【００５６】
因みに、このような光束制御部材７に類似の技術としては、既に、本出願人によって種々の提案がなされている（例えば、特開２００９−２１１９９０号公報参照）。
【００５７】
（変形例）
光拡散板３の具体的な構成については既に述べたが、本発明は、かかる構成に限定されるものではなく、例えば、以下のような変形例を適用することもできる。
【００５８】
すなわち、図７は、光拡散板３の変形例を示したものであり、本変形例における光拡散板３は、第２の面６を構成する面部が、プリズム状凹部６ｂとされている。図７に示すように、プリズム状凹部６ｂは、第１の面５側に凹入された正四角錐状の凹面とされている。各プリズム状凹部６ｂ同士の配置位置の関係や、プリズム状凹部６ｂの底辺（換言すれば、開口縁を構成する辺）と４つの発光素子２の位置を頂点として仮定される正方形（四辺および対角線）との位置関係（ねじれ）については、凸部６ａと同様であるので詳細は割愛する。
【００５９】
本変形例の光拡散板３を用いる場合においても、前述したプリズム状凸部６ａを有する光拡散板３と同様の作用効果を奏することができる。
【００６０】
この他にも、第２の面６の面部としては、第１の面５と反対側に突出された正三角錐状の凸面、第１の面５側に凹入された正三角錐状の凹面または長方錘状の凸／凹面等の種々の変形例が想定される。
【００６１】
さらに、本実施形態を液晶表示装置のバックライトとして適用する場合には、例えば、光拡散板３上に、拡散板／拡散シート、プリズムシートおよび輝度上昇フィルム等の光制御部材を必要に応じて配置し、その上部に、透過型の液晶表示パネルを配置すればよい。
【実施例１】
【００６２】
次に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。
【００６３】
本実施例においては、実施例１および比較例１〜３の合計４つの面光源装置の試料を用意し、これら４つの試料のそれぞれに対して、照度の測定シミュレーションを行った。
【００６４】
ここで、図８（ａ）に示すように、各試料は、いずれも、ＬＥＤからなる発光素子２（４×４個）を正方格子状に配置するとともに、各発光素子２のＸ軸方向およびＹ軸方向のピッチを５０ｍｍとしたものである。また、図８（ｂ）に示すように、各試料は、いずれも、各発光素子２上に、発光素子２から出射されたランバーシアン分布の光（ＬＥＤ光）の配光特性を、光軸ＯＡに対して所定の角度（例えば、７５°）を有する方向において光強度のピーク値を示すような配光特性に変換（光束制御）する光束制御部材７を配置したものである。また、光拡散板３を有しない比較例１を除いた各試料は、いずれも、光拡散板３を、実装基板４の上面から１０ｍｍの位置に配置するとともに、第２の面６の面部を底辺１００μｍ、頂角９０°の正四角錐状のプリズム状凸部６ａとしたものである。さらに、図８（ｂ）に示すように、照度の測定面Ｓは、光拡散板３の第２の面６に対する出射側近傍位置に、実装基板４の上面（換言すれば、Ｘ−Ｙ平面）に対して平行に設定した。ただし、光拡散板３を有しない比較例１の測定面については、実装基板４の上面からの距離が他の試料の測定面Ｓと同一となる位置に設定した。さらにまた、光拡散板３については、拡散剤を含まない透明なものを想定した。
【００６５】
そして、このような条件の下で、光拡散板３を配置しない状態（比較例１）の測定面における発光素子２の直上の照度の値を１００％とした照度（相対値）のシミュレーションを行い、図８（ａ）に示すような測定面Ｓ上の代表的な測定点の照度を表形式でまとめた。ただし、代表的な測定点は、中央の４つの発光素子２に対応するようにとった。より具体的には、図８（ａ）に示すように、代表的な測定点は、発光素子２（発光中心点）の直上（真上）に相当する４つの測定点（ｘ，ｙ）＝（ａ，ｉ）、（ｃ，ｉ）、（ａ，ｉｉｉ）、（ｃ，ｉｉｉ）と、Ｘ軸方向における発光素子２間（中点）に相当する２つの測定点（ｂ，ｉ）、（ｂ，ｉｉｉ）と、Ｙ軸方向における発光素子２間（中点）に相当する２つの測定点（ａ，ｉｉ）、（ｃ，ｉｉ）と、対角線方向における発光素子２間（中点）に相当する１つの測定点（ｂ，ｉｉ）との合計９つの測定点とした。
【００６６】
以下、各試料のシミュレーション結果を、各試料の概要とともに順次説明する。
【００６７】
＜実施例１＞
まず、図９は、実施例１の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【００６８】
同図に示すように、本試料は、凸部６ａの各底辺が、４つの発光素子２の位置を頂点として仮定された正方形の所定の辺および所定の１つの対角線に対して、ねじれの位置関係としての同一平面（投影面）上における２２．５°の角度（設置角）を有するものであり、前述した本実施形態における面光源装置１の一態様に相当する。
【００６９】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、各発光素子２の直上を中心とした領域ごとに、照度が相対的に高い部分が、羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）の明部として得られた。一方、照度が相対的に低い部分は、暗部として得られた。同図に示すように、本試料においては、各風車形状の明部同士の間で、羽根の連鎖は生じておらず、全体的にみて、照度（換言すれば、光強度）が高い部分と低い部分とが位置的に分散して存在するような照度分布となっている。
【００７０】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表１に示す。
【表１】
【００７１】
表１に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で１７％となった。また、発光素子２直上（ａ，ｉ）等と対角間（ｂ，ｉｉ）との照度差は、１４％となった。この結果は、照度の均一性としては十分に良好な結果であり、実使用状態において光拡散板３に拡散剤を混入させることを考慮すれば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向および対角方向において光が満遍なく広がるような非常に良好な輝度の均一性が得られることを期待できるものである。
【００７２】
＜比較例１＞
次に、図１０は、比較例１の試料に対するシミュレーションの結果を示したものである。
【００７３】
前述のように、本試料は、光拡散板３を有しないので、図９に示したような構成の概要図は図示を省略する。
【００７４】
図１０に示すように、本試料においては、各発光素子２の直上を中心とした各領域ごとに、照度が相対的に高い部分が円形の明部として得られており、全体的にみて、照度が高い部分が各発光素子２の直上に局在するような照度分布となっている。
【００７５】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表２に示す。
【表２】
【００７６】
表２に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で３％、最大で１００％となり、発光素子２の直上に対する発光素子２間（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、対角間のいずれも）の照度の落差が著しいものとなった。この結果は、照度の均一性としては悪い結果であり、輝度の均一性も期待できないものである。
【００７７】
＜比較例２＞
次に、図１１は、比較例２の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【００７８】
同図に示すように、本試料は、プリズム状凸部６ａの各底辺が、４つの発光素子２の位置を頂点として仮定された正方形の所定の二辺に対して平行となっているものである。
【００７９】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、実施例１と同様に、各発光素子２の直上を中心とした領域ごとに、照度が相対的に高い部分が羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）の明部として得られた。ただし、実施例１とは異なり、本試料においては、各風車形状の明部同士の間で、対角線方向に亘る羽根の連鎖が生じており、全体的にみて、対角線方向における発光素子２間（対角間）に対応する位置に照度が高い部分がまとまりを持って存在する照度分布となっている。
【００８０】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表３に示す。
【表３】
【００８１】
表３に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で３８％となった。また、発光素子２直上（ａ，ｉ）等と対角間（ｂ，ｉｉ）との照度差は、最大２０％となり、対角間の照度が目立つものとなった。この結果は、実施例１と比較して照度の均一性としては不十分な結果であり、十分な輝度の均一性を期待することは難しいものである。
【００８２】
＜比較例３＞
次に、図１２は、比較例３の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【００８３】
同図に示すように、本試料は、凸部６ａの各底辺が、４つの発光素子２に仮定された正方形の四辺に対して４５°の角度を有しているとともに、正方形の所定の１つの対角線に対して平行とされているものである。
【００８４】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、実施例１と同様に、各発光素子２の直上を中心とした領域ごとに、照度が相対的に高い部分が羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）として得られた。ただし、実施例１とは異なり、本試料においては、各風車形状の明部同士の間で、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に亘る羽根の連鎖が生じており、全体的にみて、Ｘ、Ｙ軸方向における発光素子２間に対応する位置に照度が高い部分がまとまりを持って存在するとともに、対角線方向における発光素子２間に対応する位置に照度が低い部分がまとまりを持って存在する照度分布となっている。
【００８５】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表４に示す。
【表４】
【００８６】
表４に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で５２％となった。また、発光素子２直上（ａ，ｉ）等と対角間（ｂ，ｉｉ）との照度差は、２１％となり、対角間の照度の落ち込みが目立つものとなった。この結果は、照度の均一性としては不十分な結果であり、十分な輝度の均一性を期待することも難しいものである。
【００８７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る面光源装置の第２実施形態について、第１実施形態との差異を中心に、図１３〜図１９を参照して説明する。なお、第１実施形態と基本的な構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。
【００８８】
図１３に示すように、本実施形態においては、発光素子２の配置状態が第１実施形態とは異なっている。すなわち、図１３の破線部に示すように、各発光素子２は、任意の１つの発光素子２と、これの近傍の所定の他の３つの発光素子２との間で、これら４つの発光素子２の発光中心点を頂点とした平行四辺形であって、これの四辺上および四辺で囲まれる領域内のいずれにも４つの発光素子２以外の発光素子２の発光中心点を含まない平行四辺形（外周長が最小のもの）を仮定し得るように千鳥配置されている。なお、本実施形態においては、このようにして仮定される平行四辺形の内角が、６０°または１２０°とされている。また、平行四辺形のうちの同図における上下の二辺は、Ｘ軸方向に平行となっている。さらに、図１３に示すように、各発光素子２は、平行四辺形の四辺方向および短尺側の対角線方向において等ピッチＰに配置されている。
【００８９】
そして、図１４に示すように、本実施形態においては、前述した各プリズム状凸部６ａの４つの底辺が、各４つの発光素子２ごとに仮定される平行四辺形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有している。換言すれば、プリズム状凸部６ａの底辺は、発光素子２と同一平面上に投影された状態において、４つの発光素子２に仮定される平行四辺形の四辺および対角線のいずれに対しても平行となることはない。
【００９０】
そして、このような構成によれば、第１実施形態と同様に、光拡散板３の第２面６からの出射光における光強度が強くなる部分と弱くなる部分とを位置的に分散させることができるので、輝度の均一性を向上させることが可能となる。
【００９１】
好ましくは、図１４に示すように、各プリズム状凸部６ａの４つの底辺が、４つの発光素子２ごとに仮定される平行四辺形の四辺のうちの所定の辺に対して、平行四辺形と同一平面（実装基板４の上面）上に投影された状態において４５°の角度をなすようにする。このように構成すれば、４つの発光素子２ごとに仮定される平行四辺形の所定の辺に対してプリズム状凸部６ａの底辺のずれ角を十分に確保することができるとともに、平行四辺形の所定の辺以外の辺と対角線とに対するプリズム状凸部６ａの底辺のずれ角をバランス良く配分（例えば、１５°ずつの均等配分）することができる。この結果、輝度の均一性を更に向上させることが可能となる。
【００９２】
その他の構成は第１実施形態と基本的に同様である。また、第１実施形態において適用され得る各種の変形例は、本実施形態においても適宜適用することができる。
【実施例２】
【００９３】
次に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。
【００９４】
本実施例においては、実施例２および比較例４〜６の合計４つの面光源装置の試料を用意し、これら４つの試料のそれぞれに対して、照度の測定シミュレーションを行った。
【００９５】
ここで、図１５に示すように、各試料は、いずれも、ＬＥＤからなる発光素子２（１４個）を千鳥配置するとともに、隣接する各発光素子２同士のピッチを５０ｍｍとしたものである。また、第１実施形態の実施例と同様に、各試料は、いずれも、各発光素子２上に光束制御部材７（図８（ｂ）参照）を配置したものである。
【００９６】
図１５に示すように、本実施例における測定点は、発光素子２の直上に相当する３つの測定点（ｘ，ｙ）＝（ａ，ｉ）、（ｅ，ｉ）、（ｃ，ｉｉｉ）と、Ｘ軸方向における発光素子２間（４等分点）に相当する７つの測定点（ｂ，ｉ）、（ｃ，ｉ）、（ｄ，ｉ）、（ａ，ｉｉｉ）、（ｂ，ｉｉｉ）、（ｄ，ｉｉｉ）、（ｅ，ｉｉｉ）と、対角線方向における発光素子２間（中点）に相当する２つの測定点（ｂ，ｉｉ）、（ｄ，ｉｉ）と、発光素子の直上に相当する測定点からこれにＹ軸方向において対向する平行四辺形の辺部まで下ろした垂線の中点に相当する３つの測定点（ａ，ｉｉ）、（ｃ，ｉｉ）、（ｅ，ｉｉ）との合計１５個の測定点とした。
【００９７】
その他のシミュレーションの条件は、第１実施形態と同様である。以下、各試料のシミュレーション結果を、各試料の概要とともに順次説明する。
【００９８】
＜実施例２＞
まず、図１６は、実施例２の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【００９９】
同図に示すように、本試料は、プリズム状凸部６ａの底辺が、４つの発光素子２に仮定された平行四辺形の二辺に対して、ねじれの位置関係としての同一平面（投影面）上における４５°の角度を有するものであり、本実施形態における面光源装置の一態様に相当する。
【０１００】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、各発光素子２の直上を中心とした各領域ごとに、照度が相対的に高い部分が羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）の明部として得られた。同図に示すように、本試料においては、各風車形状の明部同士の間で羽根の連鎖は生じているが、後述の比較例と比べれば、照度が高い部分と低い部分とが位置的に分散して存在するような照度分布といえる。
【０１０１】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表５に示す。
【表５】
【０１０２】
表５に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で２９％となった。また、発光素子２直上（ａ，ｉ）等と対角間（ｂ，ｉｉ）、（ｄ，ｉｉ）との照度差は、最大１％となった。この結果は、照度の均一性としては十分に良好な結果であり、実使用状態において光拡散板３に拡散剤を混入させることを考慮すれば、良好な輝度の均一性が得られることを期待できるものである。
【０１０３】
＜比較例４＞
【０１０４】
次に、図１７は、比較例４の試料に対するシミュレーションの結果を示したものである。
【０１０５】
本試料は、第１実施形態の比較例１と同様に光拡散板３を有しないので、図１６に示したような構成の概要図は図示を省略する。
【０１０６】
図１７に示すように、本試料においては、各発光素子２の直上を中心とした各領域ごとに、照度が相対的に高い部分が円形の明部として得られており、全体的にみて、照度が高い部分が各発光素子２の直上に局在するような照度分布となっている。
【０１０７】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表６に示す。
【表６】
【０１０８】
表６に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で９４％となり、発光素子２の直上に対する発光素子２間（中点）の照度の落ち込みが著しいものとなった。この結果は、照度の均一性として悪い結果であり、輝度の均一性も期待できないものである。
【０１０９】
＜比較例５＞
次に、図１８は、比較例５の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【０１１０】
同図に示すように、本試料は、プリズム状凸部６ａの底辺が、４つの発光素子２に仮定された平行四辺形の二辺に対して平行となっているものである。
【０１１１】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、実施例２と同様に、各発光素子２の直上を中心とした領域ごとに、照度が相対的に高い部分が羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）の明部として得られた。ただし、本試料においては、実施例２に比べて、各風車形状の明部同士の間での羽根の連鎖の状態（ひと続きとみなされる状態）が強まっており、隣接する風車間のみならず、隣々接する風車さらにそのまた隣の風車とも、羽根の連鎖が生じている。そして、全体的にみて、平行四辺形の高さ（Ｙ軸方向の寸法）の１／２に該当する位置に、照度が高い部分がＸ軸方向に沿ってまとまりを持って存在する照度分布となっている。
【０１１２】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表７に示す。
【表７】
【０１１３】
表７に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で３４％となり、対角間を含めたＹ座標ｉｉに該当する照度が目立つものとなった。この結果は、実施例２と比較して照度の均一性としては不十分な結果であり、十分な輝度の均一性を期待することも難しいものである。
【０１１４】
＜比較例６＞
次に、図１９は、比較例６の試料に対するシミュレーションの結果を、本試料の模式図とともに示したものである。
【０１１５】
同図に示すように、本試料は、プリズム状凸部６ａの底辺が、４つの発光素子２に仮定された平行四辺形の二辺に対して３０°の角度を有しているとともに、平行四辺形の１つの対角線に対して平行とされているものである。
【０１１６】
そして、同図のシミュレーション結果に示すように、本試料においては、実施例２と同様に、各発光素子２の直上を中心とした領域ごとに、照度が相対的に高い部分が羽根数４枚の風車形状（羽根間ピッチ９０°）の明部として得られた。ただし、実施例２に比べて、各風車形状の明部同士の間での羽根の連鎖の状態が強まっており、全体的にみて、照度が高い部分が平行四辺形の斜辺方向に沿ってまとまりを持って存在する照度分布となっている。
【０１１７】
このような本試料の代表的な測定点の照度を表８に示す。
【表８】
【０１１８】
表８に示すように、本試料においては、各測定点同士の照度の差が、最小で０％、最大で４１％となった。この結果は、照度の均一性としては不十分な結果であり、十分な輝度の均一性を期待することも難しいものである。
【０１１９】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。例えば、本発明を、液晶表示装置以外の用途（例えば、内照式看板やシーリングライト等）に適用してもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 面光源装置
２ 発光素子
３ 光拡散板
５ 第１の面
６ 第２の面
６ａ 凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の出射方向が互いに平行とされた複数の点状光源が、同一平面上に二次元的に間隔を設けて配置されるとともに、所定の４つの前記光源の発光中心点を頂点とした四角形の四辺上および前記四辺で囲まれる領域内のいずれにも前記４つの光源以外の光源の発光中心点を含まないように配置され、
前記複数の光源に対する前記出射方向側の位置に、各光源に臨む第１の面およびこれと反対側の第２の面を有し、各光源から出射された各光源の光を前記第１の面から入射させた後に前記第２の面から拡散された状態で出射させる光拡散部材が前記平面と平行に配置され、
前記光拡散部材の前記第２の面には、所定の角錐状の凸部が整列配置されて形成され、
前記第２の面上に位置する前記凸部の仮想底面は、複数の直線状の底辺で構成され、これら全ての前記底辺が前記四角形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有すること
を特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記複数の光源は、前記四角形として正方形を仮定し得るように正方格子状に配置されていること
を特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記複数の光源は、前記四角形として平行四辺形を仮定し得るように千鳥配置されていること
を特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記角錐が、四角錐であるとともに、前記角錐の全ての前記底辺が、前記正方形の四辺のうちの所定の辺および前記正方形の２つの対角線のうちのいずれか１つの対角線に対して、前記平面上に投影された状態において２２．５°の角度をなすこと
を特徴とする請求項２に記載の面光源装置。
【請求項５】
光の出射方向が互いに平行とされた複数の点状光源が、同一平面上に二次元的に間隔を設けて配置されるとともに、所定の４つの前記光源の発光中心点を頂点とした四角形の四辺上および前記四辺で囲まれる領域内のいずれにも前記４つの光源以外の光源の発光中心点を含まないように配置され、
前記複数の光源に対する前記出射方向側の位置に、各光源に臨む第１の面およびこれと反対側の第２の面を有し、各光源から出射された各光源の光を前記第１の面から入射させた後に前記第２の面から拡散された状態で出射させる光拡散部材が前記平面と平行に配置され、
前記光拡散部材の前記第２の面には、所定の角錐状の凹部が整列配置されて形成され、
前記凹部の開口縁は、複数の直線状の開口辺で構成され、これら全ての前記開口辺が前記四角形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有すること
を特徴とする面光源装置。
【請求項６】
前記複数の光源は、前記四角形として正方形を仮定し得るように正方格子状に配置されていること
を特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
【請求項７】
前記複数の光源は、前記四角形として平行四辺形を仮定し得るように千鳥配置されていること
を特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
【請求項８】
前記角錐が、四角錐であるとともに、前記角錐の全ての前記開口辺が、前記正方形の四辺のうちの所定の辺および前記正方形の２つの対角線のうちのいずれか１つの対角線に対して、前記平面上に投影された状態において２２．５°の角度をなすこと
を特徴とする請求項６に記載の面光源装置。
【請求項９】
前記角錐は、四角錐であるとともに、前記角錐の向かい合う２つの錐面のなす角が、９０°であること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１０】
前記複数の光源のそれぞれに対する前記出射方向側の近傍位置に、各光源の光の配光特性をそれぞれ制御する前記光源と同数の光束制御部材が配置されており、
これら各光束制御部材は、各光源の光の配光特性を、光軸に対して所定の角度を有する方向において光強度の最大値を示すような配光特性に制御すること
を特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１】
光の出射方向が互いに平行とされた複数の点状光源が、同一平面上に二次元的に間隔を設けて配置されるとともに、所定の４つの前記光源の発光中心点を頂点とした四角形の四辺上および前記四辺で囲まれる領域内のいずれにも前記４つの光源以外の光源の発光中心点を含まないように配置され、
前記複数の光源に対する前記出射方向側の位置に、各光源に臨む第１の面およびこれと反対側の第２の面を有し、各光源から出射された各光源の光を前記第１の面から入射させた後に前記第２の面から拡散された状態で出射させる光拡散部材が前記平面と平行に配置され、
前記光拡散部材の前記第２の面には、所定の角錐状の凸部が整列配置されて形成され、
前記第２の面上に位置する前記凸部の仮想底面は、複数の直線状の底辺で構成され、これら全ての前記底辺が前記四角形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有すること
を特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記複数の光源は、前記四角形として正方形を仮定し得るように正方格子状に配置されていること
を特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記複数の光源は、前記四角形として平行四辺形を仮定し得るように千鳥配置されていること
を特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記角錐が、四角錐であるとともに、前記角錐の全ての前記底辺が、前記正方形の四辺のうちの所定の辺および前記正方形の２つの対角線のうちのいずれか１つの対角線に対して、前記平面上に投影された状態において２２．５°の角度をなすこと
を特徴とする請求項２に記載の面光源装置。
【請求項５】
光の出射方向が互いに平行とされた複数の点状光源が、同一平面上に二次元的に間隔を設けて配置されるとともに、所定の４つの前記光源の発光中心点を頂点とした四角形の四辺上および前記四辺で囲まれる領域内のいずれにも前記４つの光源以外の光源の発光中心点を含まないように配置され、
前記複数の光源に対する前記出射方向側の位置に、各光源に臨む第１の面およびこれと反対側の第２の面を有し、各光源から出射された各光源の光を前記第１の面から入射させた後に前記第２の面から拡散された状態で出射させる光拡散部材が前記平面と平行に配置され、
前記光拡散部材の前記第２の面には、所定の角錐状の凹部が整列配置されて形成され、
前記凹部の開口縁は、複数の直線状の開口辺で構成され、これら全ての前記開口辺が前記四角形の四辺および対角線に対して、ねじれの位置関係を有すること
を特徴とする面光源装置。
【請求項６】
前記複数の光源は、前記四角形として正方形を仮定し得るように正方格子状に配置されていること
を特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
【請求項７】
前記複数の光源は、前記四角形として平行四辺形を仮定し得るように千鳥配置されていること
を特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
【請求項８】
前記角錐が、四角錐であるとともに、前記角錐の全ての前記開口辺が、前記正方形の四辺のうちの所定の辺および前記正方形の２つの対角線のうちのいずれか１つの対角線に対して、前記平面上に投影された状態において２２．５°の角度をなすこと
を特徴とする請求項６に記載の面光源装置。
【請求項９】
前記角錐は、四角錐であるとともに、前記角錐の向かい合う２つの錐面のなす角が、９０°であること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の面光源装置。
【請求項１０】
前記複数の光源のそれぞれに対する前記出射方向側の近傍位置に、各光源の光の配光特性をそれぞれ制御する前記光源と同数の光束制御部材が配置されており、
これら各光束制御部材は、各光源の光の配光特性を、光軸に対して所定の角度を有する方向において光強度の最大値を示すような配光特性に制御すること
を特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の面光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１９５２２０（Ｐ２０１２−１９５２２０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９５１７（Ｐ２０１１−５９５１７）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
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