(57)【要約】【課題】側方方向にも光を出射する発光素子を用いても、輝度ムラを生じさせにくい光束制御部材を提供すること。【解決手段】光束制御部材は、入射面、出射面、複数の溝および複数の凸条を有する。前記入射面および前記出射面の少なくとも一方は、前記光束制御部材の中心軸に垂直な断面が楕円形状である。前記複数の溝は、前記光束制御部材の裏側に前記中心軸側から前記光束制御部材の外縁側に向かって順に配置されている。また、それぞれの前記溝は、前記中心軸側に位置する段差面と前記外縁側に位置する傾斜面とを含む。前記複数の凸条は、前記複数の溝のそれぞれの前記傾斜面上に配置されている。それぞれの前記凸条は、第１反射面と、第２反射面と、第１反射面および第２反射面の間に配置された稜線とを含む。【選択図】図９
2019087335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、
前記光束制御部材の中心軸と交わるように前記光束制御部材の裏側に配置された凹部の内面であって、前記発光素子から出射された光を入射させる入射面と、
前記中心軸と交わるように前記光束制御部材の表側に配置され、前記入射面で入射した光を外部に出射させる出射面と、
前記光束制御部材の裏側に前記中心軸側から前記光束制御部材の外縁側に向かって順に配置され、それぞれが前記中心軸側に位置する段差面と前記外縁側に位置する傾斜面とを含む複数の溝と、
前記複数の溝のそれぞれの前記傾斜面上に配置され、それぞれが第１反射面と、第２反射面と、前記第１反射面および前記第２反射面の間に配置された稜線とを含む複数の凸条と、を有し、
前記入射面および前記出射面の少なくとも一方は、前記中心軸に垂直な断面が楕円形状であり、
前記複数の凸条の少なくとも一部は、前記入射面の前記断面が楕円形状であるときには当該楕円における短軸方向において前記凹部の外側に位置する前記傾斜面上に配置されており、前記出射面の前記断面が楕円形状であるときには当該楕円における長軸方向において前記凹部の外側に位置する前記傾斜面に配置されている、
光束制御部材。
【請求項２】
前記入射面の前記断面および前記出射面の前記断面は、いずれも楕円形状であり、
前記入射面の前記断面における楕円の長軸は、前記出射面の前記断面における楕円の短軸と平行である、
請求項１に記載の光束制御部材。
【請求項３】
前記複数の溝は、前記入射面の前記断面における楕円の短軸方向において前記凹部の外側に位置する前記光束制御部材の裏側の一部の領域上に、前記入射面の前記断面における楕円の長軸方向に沿って互いに平行に配置されており、
前記複数の凸条は、平面視したときに、前記入射面の前記断面における楕円の短軸方向に沿って互いに平行に配置されている、
請求項２に記載の光束制御部材。
【請求項４】
前記複数の溝は、前記中心軸を中心として同心円状に配置されており、
前記複数の凸条は、平面視したときに放射状に配置されている、
請求項１または請求項２に記載の光束制御部材。
【請求項５】
発光素子と、
前記発光素子上に配置された請求項１〜４のいずれか一項に記載の光束制御部材と、
を有する、発光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発光装置と、
前記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、
を有する、面光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出射された光を照射される表示部材と、
を有する、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材、前記光束制御部材を有する発光装置、面光源装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置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るようになってきている。
【０００３】
たとえば、直下型の面光源装置は、基板と、複数の発光素子（例えば白色発光ダイオード）と、複数の光束制御部材（レンズ）と、光拡散板とを有する。複数の発光素子は、基板上の所定の位置に配置されている。各発光素子の上には、各発光素子から出射された光を基板の面方向に拡げる光束制御部材が配置されている。光束制御部材から出射された光は、光拡散板により拡げられ、被照射部材（例えば液晶パネル）を照らす。
【０００４】
図１Ａ、Ｂは、従来の光束制御部材の構成を示す図である。図１Ａは、裏側から見た斜視図であり、図１Ｂは、裏側から見た断面斜視図であり、図１Ｃは、断面図である。なお、図１Ａ、Ｂでは、裏側に配置された３つの脚を省略している。図１Ａ〜Ｃに示されるように、従来の光束制御部材２０は、入射面２２と、出射面２４とを有する。入射面２２は、裏側（発光素子側）に形成された凹部の内面であって、発光素子から出射された光を入射させる。出射面２４は、表側（光拡散板側）に配置されており、入射面２２で入射した光を外部に出射させる。
【０００５】
図２Ａ、Ｂは、光束制御部材２０の光路図である。図２Ａは、出射角３０°で発光素子１０の発光面の中心から出射された光線の光路図であり、図２Ｂは、出射角４０°で発光素子１０の発光面の中心から出射された光線の光路図である。ここで「出射角」とは、発光素子１０の光軸ＯＡに対する、出射された光線の角度（図２Ａのθ）を意味する。なお、図２Ａ、Ｂでも、裏側に配置された３つの脚を省略している。
【０００６】
図２Ａ、Ｂに示されるように、発光素子１０から出射された光は、入射面２２で光束制御部材２０の内部に入射する。光束制御部材２０の内部に入射した光は、出射面２４に到達する。出射面２４に到達した光の大部分は、出射面２４から外部に出射される（実線の矢印）。このとき、出射面２４から出射される光は、出射面２４で屈折してその進行方向が制御される。一方、出射面２４に到達した光の他の一部は、出射面２４で反射し（フレネル反射）、裏面２６に到達する（破線の矢印）。裏面２６に到達した光の一部の光は、裏面２６で内部反射し、出射面２４から光束制御部材２０の直上に向かって出射される。このように光束制御部材２０の直上に向かう光が多くなると、発光面（光拡散板）において光束制御部材２０の近傍が過度に明るくなり、輝度ムラが生じてしまう。また、裏面２６に到達した光の他の一部の光は、裏面２６を透過する。このように裏面２６を透過した光の一部は、基板に吸収されてしまうため、光の利用効率が低下してしまう。また、裏面２６を透過した光の他の一部は、基板で反射されて制御できない光となる。そこで、特許文献１では、このような問題を解決できる光束制御部材が提案されている。
【０００７】
図３Ａ〜Ｃは、特許文献１に記載の光束制御部材３０の構成を示す図である。図３Ａは、裏側から見た斜視図であり、図３Ｂは、裏側から見た断面斜視図であり、図３Ｃは、断面図である。なお、図３Ａ、Ｂでは、裏側に配置された３つの脚を省略している。図３Ａ〜Ｃに示されるように、特許文献１に記載の光束制御部材３０では、傾斜面３２を外側に有し、中心軸ＣＡと略平行な垂直面３４を内側に有する溝が裏面２６に形成されている。傾斜面３２は、光束制御部材３０の中心軸ＣＡに対して回転対称（円対称）であり、かつ中心軸ＣＡに直交する仮想線に対して所定の角度（例えば４５°）で傾斜している。
【０００８】
図４Ａ、Ｂは、光束制御部材３０の光路図である。図４Ａは、出射角３０°で発光素子１０の発光面の中心から出射された光線の光路図であり、図４Ｂは、出射角４０°で発光素子１０の発光面の中心から出射された光線の光路図である。なお、図４Ａ、Ｂでも、裏側に配置された３つの脚を省略している。図４Ａ、Ｂに示されるように、出射面２４で内部反射した光は、裏面２６の所定の領域に到達する。この所定の領域に傾斜面３２を形成することで、傾斜面３２に到達した光のうち、少なくとも一部の光を側方方向に向けて反射させることができる。
【０００９】
このように、特許文献１に記載の光束制御部材３０では、出射面２４で内部反射した光が、光束制御部材３０の直上に向かいにくくなるとともに、基板に吸収されにくくなる。したがって、特許文献１に記載の光束制御部材３０を有する発光装置は、従来の光束制御部材２０を有する発光装置に比べて、均一にかつ効率よく光を照射することができる。
【００１０】
また、近年、照明用の光源として、チップ・オン・ボード（ＣＯＢ）型のＬＥＤが、実装の容易さおよび発光効率の高さから用いられている。ＣＯＢ型のＬＥＤは、上方方向への光の出射に加えて、従来のＬＥＤよりも多くの光を側方方向へも出射することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−４３６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載の面光源装置の発光素子としてＣＯＢ型のＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤの側方方向に出射される光を入射面２２から光束制御部材３０の内部へ多く入射させる観点から、光束制御部材３０は、裏面２６がＬＥＤの上面よりも低くなるように配置されることがある。このとき、ＬＥＤから側方方向に出射され、入射面２２の下部で光束制御部材３０内に入射した光は、溝の垂直面３４に到達する。この光は、垂直面３４を透過するとともに、垂直面３４の状態によっては散乱する。さらに、垂直面３４を透過した光の大部分は、傾斜面３２で屈折して、光束制御部材３０の直上方向に向かって進行する（図５参照）。このように、特許文献１に記載の面光源装置にＣＯＢ型のＬＥＤを用いた場合、垂直面３４での散乱および傾斜面３２での屈折により、光束制御部材３０の直上方向に向かう光が過剰になってしまうため、光束制御部材３０の上部近傍に円環状に明るい領域ができて、輝度ムラが生じてしまう。また、光束制御部材３０の裏面２６がＬＥＤの上面より高くなるように配置された場合であっても、入射面２２により構成される凹部の外縁付近から入射した光が屈折によって溝の垂直面３４に到達することがある。
【００１３】
本発明の目的は、ＣＯＢ型のＬＥＤなどの、側方方向に光を多く出射する発光素子と組みあわせて用いた場合でも、光束制御部材から出射される光に輝度ムラを生じさせにくい光束制御部材を提供することである。
【００１４】
また、本発明の別の目的は、当該光束制御部材を有する発光装置、面光源装置および表示装置を提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る光束制御部材は、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であって、前記光束制御部材の中心軸と交わるように前記光束制御部材の裏側に配置された凹部の内面であって、前記発光素子から出射された光を入射させる入射面と、前記中心軸と交わるように前記光束制御部材の表側に配置され、前記入射面で入射した光を外部に出射させる出射面と、前記光束制御部材の裏側に前記中心軸側から前記光束制御部材の外縁側に向かって順に配置され、それぞれが前記中心軸側に位置する段差面と前記外縁側に位置する傾斜面とを含む複数の溝と、前記複数の溝のそれぞれの前記傾斜面上に配置され、それぞれが第１反射面と、第２反射面と、前記第１反射面および前記第２反射面の間に配置された稜線とを含む複数の凸条と、を有し、前記入射面および前記出射面の少なくとも一方は、前記中心軸に垂直な断面が楕円形状であり、前記複数の凸条の少なくとも一部は、前記入射面の前記断面が楕円形状であるときには当該楕円における短軸方向において前記凹部の外側に位置する前記傾斜面上に配置されており、前記出射面の前記断面が楕円形状であるときには当該楕円における長軸方向において前記凹部の外側に位置する前記傾斜面に配置されている。
【００１６】
本発明に係る発光装置は、発光素子と、本発明に係る光束制御部材と、を有する。
【００１７】
本発明に係る面光源装置は、本発明に係る発光装置と、前記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、を有する。
【００１８】
本発明に係る表示装置は、本発明に係る面光源装置と、前記面光源装置から出射された光を照射される表示部材と、を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る光束制御部材は、ＣＯＢ型のＬＥＤなどの、側方方向に光を多く出射する発光素子と組み合わせた場合でも、出射される光に輝度ムラを生じさせにくい。
【００２０】
また、本発明に係る発光装置、面光源装置および表示装置は、上記輝度ムラを生じさせにくい光束制御部材を含むため、出射される光に輝度ムラを生じさせにくい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１Ａ〜Ｃは、従来の光束制御部材の構成を示す図である。
【図２】図２Ａ、Ｂは、従来の光束制御部材の光路図である。
【図３】図３Ａ〜Ｃは、特許文献１に記載の光束制御部材の構成を示す図である。
【図４】図４Ａ、Ｂは、特許文献１に記載の光束制御部材の光路図である。
【図５】図５は、特許文献１に記載の光束制御部材の別の光路図である。
【図６】図６Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る面光源装置の構成を示す図である。
【図７】図７Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る面光源装置の構成を示す断面図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係る面光源装置の部分拡大断面図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る光束制御部材を裏側からみた斜視図である。
【図１０】図１０Ａ〜Ｅは、実施の形態１に係る光束制御部材の構成を示す図である。
【図１１】図１１Ａは、比較用の光束制御部材における光路を示す断面図であり、図１１Ｂは、本実施の形態に係る光束制御部材における光路を示す断面図である。
【図１２】図１２Ａは、比較用の光束制御部材における光路を示す断面図であり、図１２Ｂは、本実施の形態に係る光束制御部材における光路を示す断面図である。
【図１３】図１３は、光束制御部材の裏面を透過して基板に到達する光量を示すグラフである。
【図１４】図１４は、実施の形態２に係る光束制御部材を裏側からみた斜視図である。
【図１５】図１５Ａ〜Ｄは、実施の形態２に係る光束制御部材の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本実施の形態に係る光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置について、図面を参照して説明する。以下の説明では、本実施の形態に係る面光源装置の代表例として、液晶表示装置のバックライトなどに適する面光源装置について説明する。
【００２３】
［実施の形態１］
（面光源装置および発光装置の構成）
図６〜図８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６Ａは、実施の形態１に係る面光源装置１００の平面図であり、図６Ｂは、正面図である。図７Ａは、図６Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図７Ｂは、図６Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。図８は、面光源装置１００の部分拡大断面図である。
【００２４】
図６Ａ、Ｂ、図７Ａ、Ｂおよび図８に示されるように、面光源装置１００は、筐体１１０と、複数の発光装置２００と、光拡散板１２０とを有する。本実施の形態に係る面光源装置１００は、液晶表示装置のバックライトなどに適用できる。また、図６Ｂに示されるように、面光源装置１００は、液晶パネルなどの表示部材（被照射部材）１０７（図６Ｂにおいて、点線で示している）と組み合わせることで、表示装置１００’としても使用できる。
【００２５】
複数の発光装置２００は、筐体１１０の底板１１２上にマトリックス状に、または一列に配置されている。底板１１２の内面は、拡散反射面として機能する。また、筐体１１０の天板１１４には、開口部が設けられている。光拡散板１２０は、この開口部を塞ぐように配置されており、発光面として機能する。発光面の大きさは、例えば約４００ｍｍ×約７００ｍｍとすることができる。
【００２６】
複数の発光装置２００をマトリックス状に配置する場合の第１の方向（図７Ａに示すＸ方向）における発光装置２００の中心間距離（ピッチ）と、第１の方向に直交する第２の方向（図７Ａに示すＹ方向）における発光装置２００の中心間距離（ピッチ）との比率は、たとえば１：４程度である。このように、本実施の形態では、第１の方向における発光装置２００のピッチと、第２の方向における発光装置２００のピッチとが異なっても、被照射部材を均一に照らすことができる。このように第１の方向におけるピッチと第２の方向におけるピッチとが異なる場合、発光装置２００により照らされる被照射領域の形状は、略楕円形状であることが好ましい。この場合、楕円の長軸が、第１の方向と第２の方向のうちのピッチが大きい方向に沿うことが好ましい。複数の発光装置２００を筐体１１０の底板１１２上に一列に配置し、発光装置２００の列に直交する方向における筐体１１０の内面（側板の内面）と発光装置２００の中心までの距離が隣接する発光装置２００間の距離よりも長い場合には、楕円の長軸が、発光装置２００の列に直交する方向に沿うことが好ましい。
【００２７】
複数の発光装置２００は、それぞれ筐体１１０の底板１１２上の所定の位置に固定されている。図８に示されるように、通常は、複数の発光装置２００は、筐体１１０の底板１１２上に固定された基板２１０上に固定されている。複数の発光装置２００は、それぞれ発光素子２２０と、光束制御部材３００とを有する。
【００２８】
基板２１０は、発光素子２２０および光束制御部材３００を支持する板状の部材である。基板２１０は、底板１１２の上に固定されている。
【００２９】
発光素子２２０は、面光源装置１００の光源であり、基板２１０上に配置されている。発光素子２２０は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。本実施の形態では、発光素子２２０は、実装が容易であり、かつ、発光効率が高い観点から、チップ・オン・ボード（ＣＯＢ）型のＬＥＤであることが好ましい。ＣＯＢ型のＬＥＤは、従来のＬＥＤよりも多くの光を側方方向に出射することが知られている。ＣＯＢ型のＬＥＤなどの発光素子２２０は側方方向に多くの光を出射するため、発光素子２２０から側方方向に出射された光をより多く光束制御部材３００に入射させる必要がある。よって、発光素子２２０は、後述の入射面３１０により構成される凹部の下端（開口縁）よりも表側（光拡散板１２０側）にその上面が位置するように配置されることが好ましい。
【００３０】
光束制御部材３００は、発光素子２２０を覆うように基板２１０上に固定されている。光束制御部材３００は、発光素子２２０から出射された光の配光を制御し、当該光の進行方向を基板２１０の面方向に拡げる。光束制御部材３００は、その中心軸ＣＡが発光素子２２０の光軸ＯＡに一致するように、発光素子２２０の上に配置されている（図８参照）。なお、「光束制御部材３００の中心軸ＣＡ」とは、光束制御部材３００の回転中心となる直線を意味する。本実施の形態に係る光束制御部材３００は、回転対称（二回対称；脚は考慮しない）である。また、「発光素子の光軸ＯＡ」とは、発光素子２２０からの立体的な出射光束の中心の光線を意味する。
【００３１】
光束制御部材３００は、一体成形により形成することができる。光束制御部材３００の材料は、所望の波長の光を通過させ得る材料であればよい。たとえば、光束制御部材３００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）、シリコーン樹脂などの光透過性樹脂、またはガラスである。本実施の形態に係る面光源装置１００は、光束制御部材３００の構成に主たる特徴を有する。そこで、光束制御部材３００については、別途詳細に説明する。
【００３２】
光拡散板１２０は、光拡散性を有する板状の部材であり、発光装置２００からの出射光を拡散させつつ透過させる。光拡散板１２０は、複数の発光装置２００の上に基板２１０と略平行に空気層を介して配置されている。通常、光拡散板１２０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１２０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１２０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１２０の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。
【００３３】
本発明に係る面光源装置１００では、各発光素子２２０から出射された光は、光束制御部材３００により光拡散板１２０の広範囲を照らすように拡げられる。各光束制御部材３００から出射された光は、さらに光拡散板１２０により拡散される。その結果、本発明に係る面光源装置１００は、被照射部材（例えば液晶パネル）を均一に照らすことができる。
【００３４】
（光束制御部材の構成）
図９および図１０Ａ〜Ｅは、実施の形態１に係る光束制御部材３００の構成を示す図である。図９は、光束制御部材３００を裏側（基板２１０側）から見た斜視図である。図１０Ａは、光束制御部材３００の平面図であり、図１０Ｂは、底面図であり、図１０Ｃは、正面図であり、図１０Ｄは、左側面図であり、図１０Ｅは、図１０Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。なお、以下の説明では、基板２１０側（発光素子２２０側）を「裏側」と称し、光拡散板１２０側を「表側」と称する。
【００３５】
図９および図１０Ａ〜Ｅに示されるように、光束制御部材３００は、入射面３１０と、出射面３２０と、複数の溝３３０と、複数の凸条３４０と、を有する。本実施の形態に係る光束制御部材３００は、さらに第１裏面３５０と、第２裏面３６０と、複数の脚３７０と、鍔３８０とを有する。
【００３６】
入射面３１０は、光束制御部材３００の中心軸ＣＡと交わるように裏側の中央部に配置された凹部の内面である。凹部は、発光素子２２０の光軸ＯＡ（光束制御部材３００の中心軸ＣＡ）と交わるように配置されている。入射面３１０は、発光素子２２０から出射された光の大部分を、その光の進行方向を制御しつつ光束制御部材３００内に入射させる。入射面３１０の中心軸ＣＡに垂直な断面は、楕円形状であってもよいし、円形状であってもよい。本実施の形態では、入射面３１０の中心軸ＣＡに垂直な断面は、楕円形状である。また、入射面３１０は、中心軸ＣＡから離れるにつれて裏側に向かう曲面である。入射面３１０は、中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称（二回対称）である。なお、以下の説明では、「中心軸ＣＡに垂直な断面」を単に「水平断面」ともいう。
【００３７】
第１裏面３５０は、光束制御部材３００の裏側に位置し、入射面３１０により構成される凹部の開口縁から光束制御部材３００の外縁に向かって延在する面である。本実施の形態では、第１裏面３５０の平面視形状は円形であり、第１裏面３５０は、光束制御部材３００の裏側の一部を構成している。第１裏面３５０は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第１裏面３５０は、中心軸ＣＡから離れるにつれて表側に向かう傾斜面である。
【００３８】
第２裏面３６０は、光束制御部材３００の裏側において第１裏面３５０の外側に位置し、第１裏面３５０の外縁から光束制御部材３００の外縁まで延在する面である。第１裏面３５０と第２裏面３６０との間には、段差があってもよい。また、第２裏面３６０は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第２裏面３６０は、中心軸ＣＡに対して垂直な平面である。この後説明するように、第２裏面３６０の一部の領域には、複数の溝３３０および複数の凸条３４０が形成されている。
【００３９】
複数の脚３７０は、発光素子２２０から発せられる熱を外部に逃がすための間隙を基板２１０と光束制御部材３００との間に形成するとともに、基板２１０に対して光束制御部材３００を位置決めする。本実施の形態では、第１裏面３５０上に３つの脚３７０が配置されている。また、本実施の形態では、脚３７０は円柱の一部を切り欠いた形状をしており、光束制御部材３００の径方向外側に面する脚３７０の側面には凹曲面が形成されている。したがって、光束制御部材３００内を経由して凹曲面に到達した光は、屈折により拡げられて出射される。
【００４０】
鍔３８０は、光束制御部材３００の外縁を取り囲むように径方向外側に突出している。鍔３８０は、第２裏面３６０の外縁と出射面３２０の外縁とを接続している。
【００４１】
出射面３２０は、光束制御部材３００の表側（光拡散板１２０側）に、鍔３８０から突出するように配置されている。出射面３２０は、光束制御部材３００内に入射した光を、進行方向を制御しつつ外部に出射させる。出射面３２０は、中心軸ＣＡと交わるように配置されている。入射面３１０の水平断面が楕円形状の場合、出射面３２０の水平断面は、楕円形状または円形状である。また、入射面３１０の水平断面が円形状の場合、出射面３２０の水平断面は、楕円形状である。すなわち、入射面３１０の水平断面および出射面３２０の水平断面の少なくとも一方は、楕円形状である。本実施の形態では、入射面３１０の水平断面および出射面３２０の水平断面は、いずれも楕円形状である。また、本実施の形態では、入射面３１０の水平断面における楕円の長軸は、入射面３１０の水平断面における楕円の短軸と平行である。
【００４２】
出射面３２０は、中心軸ＣＡを中心とする所定範囲に位置する第１出射面３２０ａと、第１出射面３２０ａの周囲に連続して形成される第２出射面３２０ｂと、第２出射面３２０ｂと鍔３８０とを接続する第３出射面３２０ｃとを有する（図１０Ｅ参照）。本実施の形態において、第１出射面３２０ａは、裏側に凸の曲面である。ただし、出射面３２０の水平断面が楕円形状である場合には、短軸に沿った断面において、必ずしも第１出射面３２０ａは裏側に凸の曲面でなくてもよい。短軸に沿った方向における発光装置２００の配列（ピッチ）によって裏側への突出の度合いが調整される。第２出射面３２０ｂは、第１出射面３２０ａの周囲に位置する、表側に凸の滑らかな曲面である。第２出射面３２０ｂの形状は、楕円の環状の凸形状である。第３出射面３２０ｃは、第２出射面３２０ｂの周囲に位置する曲面である。図１０Ｃに示されるように、中心軸ＣＡを含む断面において、第３出射面３２０ｃの断面は、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。
【００４３】
複数の溝３３０は、光束制御部材３００の裏側に、中心軸ＣＡ側から光束制御部材３００の外縁側に向かって順に配置されている。本実施の形態では、複数の溝３３０は、それぞれ直線状に延在しており、第２裏面３６０の一部の領域に互いに平行になるように形成されている。複数の溝３３０は、いずれも、入射面３１０の水平断面における楕円の長軸方向（出射面３２０の水平断面における楕円の短軸方向）に沿って延在している。ここで、「長軸方向に沿って」とは、溝３３０の谷線が長軸と平行な場合のみならず、谷線の延長線と長軸の延長線とのなす角度が５°以下の場合を含む概念である。同様に、「短軸方向に沿って」とは、溝３３０の谷線が短軸と平行な場合のみならず、谷線の延長線と短軸の延長線とのなす角度が５°以下の場合を含む概念である。
【００４４】
前述のとおり、入射面３１０の水平断面および出射面３２０の水平断面の少なくとも一方は、楕円形状である。そして、入射面３１０の水平断面が楕円形状である場合は、複数の溝３３０は、光束制御部材３００の裏側において、この楕円における短軸方向について入射面３１０により構成される凹部の外側の領域に少なくとも配置される。入射面３１０の水平断面が楕円形状である場合、出射面３２０からの反射光がこの領域に到達しやすいからである。また、出射面３２０の水平断面が楕円形状である場合は、複数の溝３３０は、光束制御部材３００の裏側において、この楕円における長軸方向について前記凹部の外側の領域に少なくとも配置される。出射面３２０の水平断面が楕円形状である場合、出射面３２０からの反射光がこの領域に到達しやすいからである。本実施の形態では、入射面３１０の水平断面および出射面３２０の水平断面は、いずれも楕円形状である。複数の溝３３０は、入射面３１０の水平断面における楕円の短軸方向、かつ出射面３２０の水平断面における楕円の長軸方向について、前記凹部の外側に位置する第２裏面３６０の一部の領域に配置されている。
【００４５】
複数の溝３３０は、中心軸ＣＡ側に位置する段差面３３１と外縁側に位置する傾斜面３３２とをそれぞれ含んでいる。傾斜面３３２は、中心軸ＣＡ側から光束制御部材３００の外縁側に向かうにつれて裏側に向かうように傾斜しており、出射面３２０からの反射光を光束制御部材３００の径方向外側に向けて反射させる。この後説明するように、傾斜面３３２には、光を効率的に反射させるための反射構造である凸条３４０が設けられている。異なる溝３３０の傾斜面３３２の傾斜角度は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態では、それぞれの傾斜面３３２の傾斜角度は、異なっている。互いに隣接する２つの傾斜面３３２の間に段差面３３１を設けること、すなわち１つの溝３３０ではなく複数の溝３３０を配置することで、光束制御部材３００の裏側のある程度広い領域に、所定角度以上の傾斜角度の傾斜面３３２を配置しつつ、溝３３０の深さを浅くすることができる。段差面３３１は、中心軸ＣＡに平行であってもよいし、中心軸ＣＡに対して傾斜していてもよい。本実施の形態では、段差面３３１は、中心軸ＣＡに平行な面である。
【００４６】
複数の凸条３４０は、複数の溝３３０のそれぞれの傾斜面３３２上に形成されている。凸条３４０は、出射面３２０からの反射光を光束制御部材３００の径方向外側に向けて反射させる。それぞれの凸条３４０は、第１反射面３４１と、第２反射面３４２と、これらの間に配置された稜線３４３とを有している。凸条３４０の稜線３４３に垂直な断面形状の例には、三角形状、頂部にＲ面取を施した三角形状、半円形状、第１反射面３４１および第２反射面３４２の間に他の平面が存在する台形状などが含まれる。本実施の形態では、凸条３４０の稜線３４３に垂直な断面形状は、三角形状である。すなわち、本実施の形態では、第１反射面３４１および第２反射面３４２は、稜線３４３で接続されている。それぞれの凸条３４０は、全反射プリズムのように機能する。また、それぞれの凸条３４０は、平面視したときに、入射面３１０の水平断面における楕円の短軸方向（出射面３２０の水平断面における楕円の長軸方向）に沿って互いに平行に配置されている。ここで「短軸方向に沿って」とは、平面視したときに、凸条３４０の稜線３４３が短軸と平行な場合のみならず、稜線３４３の延長線と短軸の延長線とのなす角度が５°以下の場合を含む概念である。同様に、「長軸方向に沿って」とは、凸条３４０の稜線３４３が長軸と平行な場合のみならず、凸条３４０の稜線３４３と長軸の延長線とのなす角度が５°以下の場合を含む概念である。
【００４７】
前述のとおり、入射面３１０の水平断面および出射面３２０の水平断面の少なくとも一方は、楕円形状である。そして、入射面３１０の水平断面が楕円形状である場合は、複数の凸条３４０は、光束制御部材３００の裏側において、この楕円における短軸方向について入射面３１０により構成される凹部の外側の領域に少なくとも配置される。入射面３１０の水平断面が楕円形状である場合、出射面３２０からの反射光がこの領域に到達しやすいからである。また、出射面３２０の水平断面が楕円形状である場合は、複数の凸条３４０は、光束制御部材３００の裏側において、この楕円における長軸方向について前記凹部の外側の領域に少なくとも配置される。出射面３２０の水平断面が楕円形状である場合、出射面３２０からの反射光がこの領域に到達しやすいからである。本実施の形態では、入射面３１０の水平断面および出射面３２０の水平断面は、いずれも楕円形状である。複数の凸条３４０は、入射面３１０の水平断面における楕円の短軸方向、かつ出射面３２０の水平断面における楕円の長軸方向について、前記凹部の外側に位置する第２裏面３６０の一部の領域（より具体的には傾斜面３３２）に配置されている。
【００４８】
（光束制御部材の配光特性のシミュレーション）
本実施の形態に係る光束制御部材３００における光路についてシミュレーションを行った。また、比較のため、複数の溝３３０および複数の凸条３４０を有しない（第２裏面３６０が全面に亘って平面である）点以外は光束制御部材３００と同じ形状の比較用の光束制御部材３００ｃについても同様のシミュレーションを行った。
【００４９】
図１１Ａは、比較用の光束制御部材３００ｃにおける光路を示す断面図であり、図１１Ｂは、本実施の形態に係る光束制御部材３００における光路を示す断面図である。また、図１２Ａは、比較用の光束制御部材３００ｃにおける光路を示す断面図（図１１Ａより広い範囲を図示している）であり、図１２Ｂは、本実施の形態に係る光束制御部材３００における光路を示す断面図（図１１Ｂより広い範囲を図示している）である。これらの図では、出射面３２０の水平断面における楕円の長軸方向（入射面３１０の水平断面における楕円の短軸方向）に沿う断面を示している。図１３は、光束制御部材３００，３００ｃの裏面を透過して基板２１０に到達する光量を最大値を１として相対値で示すグラフである。図１３のグラフにおいて、実線は本実施の形態に係る光束制御部材３００を用いた場合の光量であり、破線は比較用の光束制御部材３００ｃを用いた場合の光量である。また、図１３のグラフにおいて、横軸の０ｍｍおよび８ｍｍに相当する箇所を、図１１Ａおよび図１１Ｂの断面図において黒塗りの三角形で示す。
【００５０】
図１１Ａに示されるように、比較用の光束制御部材３３０ｃにおいて、出射面３２０で反射した光の一部は、第２裏面３６０に対する入射角が小さいため、第２裏面３６０を透過してしまう。このように第２裏面３６０を透過した光は、図１２Ａに示されるように、基板２１０で反射された後、第２裏面３６０で再度光束制御部材３３０ｃ内に入射し、発光素子２２０の光軸ＯＡに対して小さな角度で出射面３２０から出射される。このように光束制御部材３３０ｃから上方に向けて出射された光は、光拡散板１２０（発光面）において明部を生じさせる原因となりうる。
【００５１】
一方、図１１Ｂに示されるように、本実施の形態に係る光束制御部材３００において、出射面３２０で反射した光の大部分は、傾斜面３３２（凸条３４０の第１反射面３４１または第２反射面３４２）に対する入射角が大きいため、傾斜面３３２（第１反射面３４１または第２反射面３４２）で光束制御部材３００の径方向外側に向けて反射される。出射面３２０で反射した光の大部分が傾斜面３３２で反射されることは、図１３のグラフからもわかる。このように傾斜面３３２で反射された光は、図１２Ｂに示されるように、発光素子２２０の光軸ＯＡに対して大きな角度で出射面３２０から出射される。このように、本実施の形態に係る光束制御部材３００では、出射面３２０で反射した光の大部分が光束制御部材３３０から側方方向に向けて出射されるため、出射面３２０で反射した光に起因する光拡散板１２０（発光面）における輝度ムラは生じにくい。
【００５２】
（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光束制御部材３００では、光束制御部材３００の裏側に複数の傾斜面３３２が形成されており、かつこれらの傾斜面３３２に凸条３４０が形成されている。このため、本実施の形態に係る面光源装置１００では、出射面３２０で内部反射した光の大部分が、発光素子２２０の光軸ＯＡに対して大きな角度で出射面３２０から出射されるため、出射面３２０で反射した光に起因する光拡散板１２０（発光面）における輝度ムラが生じにくい。
【００５３】
また、本実施の形態に係る光束制御部材３００では、光束制御部材３００の裏側に１つの大きな傾斜面の代わりに複数に分割した傾斜面３３２を設けたため、各傾斜面３３２の上端（最も表側に位置する部分）の高さが低い（基板２１０からの距離が短い）。したがって、発光素子２２０から側方方向に出射された光が、溝３３０の段差面３３１に到達しにくい。このため、本実施の形態に係る面光源装置１００では、発光素子２２０から側方方向に出射され、溝３３０の段差面３３１に到達した光に起因する光拡散板１２０（発光面）における輝度ムラが生じにくい。
【００５４】
［実施の形態２］
実施の形態２に係る面光源装置は、光束制御部材４００の構成のみが実施の形態１に係る面光源装置１００と異なる。そこで、本実施の形態では、主として光束制御部材４００について説明する。なお、面光源装置１００と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
（光束制御部材の構成）
図１４および図１５Ａ〜Ｄは、実施の形態２に係る光束制御部材４００の構成を示す図である。図１４は、光束制御部材４００を裏側（基板２１０側）から見た斜視図である。図１５Ａは、光束制御部材４００の平面図であり、図１５Ｂは、底面図であり、図１５Ｃは、正面図であり、図１５Ｄは、左側面図である。
【００５６】
図１４および図１５Ａ〜Ｄに示されるように、光束制御部材４００は、入射面３１０と、出射面３２０と、複数の溝４３０と、複数の凸条４４０と、を有する。本実施の形態に係る光束制御部材４００は、さらに第１裏面３５０と、第２裏面４６０と、複数の脚３７０と、鍔３８０とを有する。
【００５７】
第２裏面４６０は、光束制御部材４００の裏側において第１裏面３５０の外側に位置し、第１裏面３５０の外縁から光束制御部材４００の外縁まで延在する面である。第１裏面３５０と第２裏面３６０との間には、段差があってもよい。この後説明するように、本実施の形態では、第２裏面４６０の全面に複数の溝４３０が形成されている。
【００５８】
複数の溝４３０は、光束制御部材４００の裏側に、中心軸ＣＡ側から光束制御部材４００の外縁側に向かって順に配置されている。本実施の形態では、複数の溝４３０は、第２裏面４６０の全面に中心軸ＣＡを中心として同心円状に配置されている。
【００５９】
複数の溝４３０は、中心軸ＣＡ側に位置する段差面４３１と外縁側に位置する傾斜面４３２とをそれぞれ含んでいる。傾斜面４３２は、中心軸ＣＡ側から光束制御部材４００の外縁側に向かうにつれて裏側に向かうように傾斜しており、出射面４２０からの反射光を光束制御部材４００の径方向外側に向けて反射させる。この後説明するように、傾斜面４３２には、光を効率的に反射させるための反射構造である凸条４４０が設けられている。異なる溝４３０の傾斜面４３２の傾斜角度は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態では、それぞれの傾斜面４３２の傾斜角度は、異なっている。互いに隣接する２つの傾斜面４３２の間に段差面４３１を設けること、すなわち１つの溝４３０ではなく複数の溝４３０を配置することで、光束制御部材４００の裏側のある程度広い領域に、所定角度以上の傾斜角度の傾斜面４３２を配置しつつ、溝４３０の深さを浅くすることができる。段差面４３１は、中心軸ＣＡに平行であってもよいし、中心軸ＣＡに対して傾斜していてもよい。本実施の形態では、段差面４３１は、中心軸ＣＡに近づくにつれて裏側に向かうように傾斜している。
【００６０】
複数の凸条４４０は、複数の溝４３０のそれぞれの傾斜面４３２上に配置されている。凸条４４０は、出射面４２０からの反射光を光束制御部材４００の径方向外側に向けて反射させる。それぞれの凸条４４０は、第１反射面４４１と、第２反射面４４２と、これらの間に配置された稜線４４３とを有している。凸条４４０の稜線４４３に垂直な断面形状の例には、三角形状、頂部にＲ面取を施した三角形状、半円形状、第１反射面４４１および第２反射面４４２の間に他の平面が存在する台形状などが含まれる。本実施の形態では、凸条４４０の稜線４４３に垂直な断面形状は、頂部にＲ面取を施した三角形状である。それぞれの凸条４４０は、全反射プリズムのように機能する。また、複数の凸条４４０は、平面視したときに中心軸ＣＡを中心として放射状に配置されている。ここで「複数の凸条４４０が中心軸ＣＡを中心として放射状に配置」とは、稜線４４３の延長線が中心軸ＣＡに交差するように、複数の凸条４４０がそれぞれ配置されていることを意味する。
【００６１】
（効果）
本実施の形態に係る光束制御部材４００では、第２裏面４６０の全面に複数の溝４３０（複数の凸条４４０）が形成されている。このため、本実施の形態に係る面光源装置では、出射面３２０で反射した光に起因する光拡散板１２０（発光面）における輝度ムラがより生じにくい。
【００６２】
なお、前述した実施の形態１、２では、入射面３１０の水平断面および出射面３２０の水平断面は、いずれも楕円形状であるが、入射面３１０の水平断面が楕円形状であって、出射面３２０の水平断面が円形状であってもよい。また、入射面３１０の水平断面が円形状であって、出射面３２０の水平断面が円形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の光束制御部材、発光装置および面光源装置は、例えば、液晶表示装置のバックライトや一般照明などに適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  発光素子
２０、３０  光束制御部材
２２  入射面
２４  出射面
２６  裏面
３２  傾斜面
３４  垂直面
１００  面光源装置
１０７  表示部材
１１０  筐体
１１２  底板
１１４  天板
１２０  光拡散板
２００  発光装置
２１０  基板
２２０  発光素子
３００、４００  光束制御部材
３１０  入射面
３２０  出射面
３２０ａ  第１出射面
３２０ｂ  第２出射面
３２０ｃ  第３出射面
３３０、４３０  溝
３３１、４３１  段差面
３３２、４３２  傾斜面
３４０、４４０  凸条
３４１、４４１  第１反射面
３４２、４４２  第２反射面
３４３、４４３  稜線
３５０  第１裏面
３６０、４６０  第２裏面
３７０  脚
３８０  鍔
ＣＡ  光束制御部材の中心軸
ＯＡ  発光素子の光軸
【図１】
2019087335.tif 000003
【図２】
2019087335.tif 000004
【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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