CN101994988B - 发光装置、面光源装置以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了能够防止因脚部粘接而产生的亮度不均的光束控制部件。该光束控制部件(100)包括：呈大致圆环状的凸缘部(140)，其向光控制出射面(110)的第三出射面(110c)的径向外侧突出；以及圆杆状的脚部(150)，其设置在背面(120)且从凸缘部(140)和第三出射面(110c)的边界朝向基准光轴侧的范围宽度L的范围内，通过下式计算出范围宽度L，L＝t×tan(α-β)，其中，t：凸缘部(140)的厚度或最外边缘部(110d)的自背面(120)的高度，α：与基准光轴平行的光(113)入射最外缘部(110d)处的光控制出射面(110)的入射角，β：与基准光轴平行的光(113)从最外边缘部(110d)入射光控制出射面(110)时所生成的折射光(115)，自光控制出射面(110)出射的出射角。

Description

发光装置、面光源装置以及显示装置
技术领域
本发明涉及光束控制部件、发光装置、面光源装置以及显示装置，例如涉及作为从液晶显示板的背面一侧面状地进行照明的背光的光源或室内的一般照明等各种照明使用的光束控制部件、发光装置、用于各种照明的面光源装置以及将作为照明设备的面光源装置和被照明部件组合使用的显示装置。 
背景技术
一直以来，作为用于个人计算机或电视等的液晶显示监视器的照明设备，已知使用了多个发光二极管(LED)作为点状光源的面光源装置。 
面光源装置为在与液晶显示监视器的液晶显示面板大致相同形状的板状的扩散部件的背面一侧矩阵状地配置多个LED。面光源装置使从LED出射的光从扩散部件的背面侧入射到扩散部件的内部，并且使入射到扩散部件的内部的光从与扩散部件的背面相向的出射面出射。面光源装置能够通过该出射光从背面侧对液晶显示面板面状地进行照明。 
另外，已知有将透镜体与LED组合，并通过透镜体控制从LED出射的光的行进方向的发光装置。在这样的发光装置中，需要采用使透镜体与LED位置匹配的结构。 
专利文献1中记载了由透镜部和定位部构成的透镜体，所述定位部由将透镜部与LED位置匹配的弹性材料构成。在该定位部形成有与LED基板的嵌合部。专利文献1的发明通过将弹性材料用作定位部，与以PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)材料等一体地形成透镜部和定位部的情况相比，解决由于对嵌合部的集中应力使透镜体损坏的问题，并使透镜体的制造和位置匹配变得较容易。 
另外，在专利文献2中公开了通过光束控制部件控制从发光元件(LED)出射的光的行进方向的发光装置。该专利文献2中没有论及光束控制部件的固定到LED基板的固定方法。 
图1是构成专利文献2公开的现有显示装置的面光源装置的俯视图，并为 取下液晶显示面板等的被照明部件而进行表示。图2是沿图1的X1-X1线剖开而示出的显示装置的剖面图。 
如图1所示，面光源装置1包括：板状的光扩散部件2，其配置在液晶显示面板等的被照明部件的背面并且为与被照明部件大致相同的形状；多个发光元件3，其以大致相等间隔的间距P配置在光扩散部件2的背面侧；以及光束控制部件4，其控制从发光元件2出射的光的行进方向。 
上述发光元件3和光束控制部件4构成发光装置5。 
如图2所示，显示装置6由面光源装置1和配置在光扩散部件2的出射面8(背面9的相反一侧的面)一侧的被照明部件7构成。 
通过透光性优良的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或PC(聚碳酸酯)等树脂材料形成薄片状或平板形状的光扩散部件2。光扩散部件2形成为与液晶显示面板、广告显示面板、标识显示面板等被照明部件的平面形状大致同样的大小。 
在光扩散部件2的表面形成细微的凹凸(棱柱状突起、通过压纹加工或微珠涂层的扩散处理形成的凹凸)、或者在光扩散部件2的内部混入扩散材料。 
光扩散部件2使从光束控制部件4的光控制出射面11出射的光在透过的同时扩散，并使对被照明部件照射的光均匀。 
发光元件3例如为LED。发光元件3矩阵状地配置在光扩散部件2的背面一侧。 
光束控制部件4是控制从发光元件3出射的光的行进方向的扩散透镜，例如为非球面透镜。光束控制部件4例如由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、EP(环氧树脂)等透明树脂材料或透明玻璃形成。 
光束控制部件4包括：光控制出射面11，控制从发光元件3出射的光的行进方向且其平面形状呈大致圆形形状；凹处13，使主光线入射到内部，所述主光线包含从发光元件3出射的光中的、沿基准光轴方向出射的光；以及背面12，从该凹处13的开口边缘部沿径向方向延伸，并且相对于基准光轴以较大的角度使从发光元件3出射的副光线入射到内部。另外，光束控制部件4包括：呈大致圆环状的凸缘部上表面14a，向光控制出射面11的径向方向外侧突出；凸缘部侧面14b，连接凸缘部上表面14a的外侧边缘部和背面12的外侧边缘部；以及圆杆状的脚部15，用于在将光束控制部件4定位于基板17的状 态下安装该光束控制部件4。将由背面12、凸缘部上表面14a、凸缘部侧面14b以及通过凸缘部上表面14a的内侧边缘部而与背面12正交的假想面(凸缘部14的内周面)包围的部分设为凸缘部14，并将背面12的凸缘部14区域设为凸缘部下表面14c。 
光控制出射面11比凸缘部上表面14a向上方(光扩散部件2侧)突出。 
脚部15是用于在基板17的表面17a上将光束控制部件4固定在规定的位置和高度的脚，在凸缘部下表面14c等间隔地形成三个脚部。在将光束控制部件4定位于基板17的表面17a的状态下，通过粘接剂16(参照后述的图3(b))粘接脚部15。 
脚部15与光束控制部件4以同一材料一体地形成。 
在将光束控制部件4安装到基板17时，在发光元件3的发光面与光束控制部件4的背面12之间形成间隙ε。作为形成间隙ε的理由举出下述一例，即在将光束控制部件4载放在基板17上以使发光元件3收纳于凹处13的状态下，通过问隙ε对从发光元件3发出的热进行散热。 
图3是用于说明将光束控制部件4的脚部15粘接到基板17的表面17a时的影响的图，图3的(a)是从上方所见的光束控制部件4的俯视图，图3的(b)是图3的(a)的脚部15的放大图。 
如图3的(a)所示，在凸缘部下表面14c(参照图2)等间隔地形成三个脚部15，其通过粘接剂16(参照图3的(b))被粘接到基板17的表面17a。 
粘接剂16由热硬化树脂等构成，通过热使树脂硬化而将脚部15固定在基板17上。在本用途中，作为在规定的温度硬化而能够获得充分的粘接强度的热硬化粘接剂，已知有黑色的粘接剂。 
专利文献 
专利文献1：(日本)特开第2007-59489号公报 
专利文献2：(日本)特开第2006-92983号公报 
但是，专利文献1中公开的透镜体由于透镜部和定位部由不同种类的材料形成，所以透镜体的成本增加。 
另外，在专利文献2中公开的光束控制部件4的凸缘14形成脚部15，并且通过黑色的粘接剂16将其安装到基板17时，有时粘接剂16的部分吸收光而对光束控制部件4的显示面造成影响。另外，如图3的(a)所示，从上方朝下看时，脚部15的位置映入光扩散部件2(图2)，在亮度上产生亮度不均。另 外，如图2所示，若排列多个光束控制部件4，则由于上述亮度不均，在光扩散部件2(图2)出现隐约可见的阴暗线。亮度不均成为均匀的面状照明的障碍，并使照明质量下降。 
发明的内容 
本发明的目的在于提供，一体地形成光束控制部分和定位部分(脚部)，并且在使用具有吸收光的特性的粘接剂将脚部粘接到基板时，也能够获得亮度均匀性高的被照射面的光束控制部件、发光装置、面光源装置以及显示装置。 
本发明的光束控制部件包括：光控制出射面，其控制从发光元件出射的光的出射方向；背面，其与所述光控制出射面相向并形成底部；以及脚部，其形成为从所述背面向与所述光控制出射面相反一侧突出，所述光束控制部件采用的结构为，所述脚部形成在下述死角区域：与出射光束的中心处的光的行进方向即基准光轴平行的光束，作为入射光束从所述光控制出射面整个面入射所述光束控制部件时，从所述光控制出射面直接到达所述背面的所述入射光束不存在的死角区域。 
本发明的发光装置包括：发光元件，其排列在基板上，并且出射光；以及光束控制部件，所述光束控制部件具有：光控制出射面，其控制从所述发光元件出射的光的出射方向；背面，其与所述光控制出射面相向并形成底部；以及脚部，其设置在所述背面，所述发光装置采用的结构为，在以从所述光控制出射面的最外边缘部的任意点向所述背面垂下的垂线的垂足与基准光轴之间的距离为半径的所述背面上的假想圆的内侧，所述脚部设置在通过下式计算出的范围宽度L的范围内， 
L＝t×tan(α-β) 
t：所述最外边缘部与所述背面上的所述垂线的垂足之间的距离 
α：与所述基准光轴平行的光入射所述最外边缘部处的所述光控制出射面的入射角
β：与所述基准光轴平行的光入射所述最外边缘部而生成的折射光，自所述光控制出射面出射的出射角。 
本发明的发光装置包括：发光元件，其排列在基板上并且出射光；以及光束控制部件，所述光束控制部件具有：光控制出射面，其控制从所述发光 元件出射的光的出射方向；背面，其与所述光控制出射面相向并形成底部；呈大致圆环状的凸缘部，其向所述光控制出射面的径向外侧突出；以及脚部，其设置在包含所述凸缘部的所述背面，所述发光装置采用的结构为，所述凸缘部在与所述脚部相向的所述光控制出射面具有凹形的槽。 
本发明的发光装置包括：发光元件，其排列在基板上并且出射光；以及光束控制部件，所述光束控制部件具有：光控制出射面，其控制从所述发光元件出射的光的出射方向；背面，其与所述光控制出射面相向并形成底部；呈大致圆环状的凸缘部，其向所述光控制出射面的径向外侧突出；以及脚部，其设置在包含所述凸缘部的所述背面，所述发光装置采用的结构为，所述脚部具有使从所述光控制出射面侧入射的光逆反射(retroreflection)的逆反射结构。 
本发明的面光源装置采用的结构包括：上述光束控制部件或上述发光装置以及使从所述发光装置出射的光进行扩散及透过的光扩散部件。 
本发明的显示装置采用的结构包括：上述面光源装置以及照射从所述面光源装置出射的光的被照明部件。 
根据本发明，在将光束控制部件安装到基板时，即使在粘接剂的部分中光被吸收，从光束控制部件的正上方也看不见设置在范围宽度L的环状区域的脚部和粘接剂，从而能够防止其对光束控制部件的显示面造成影响的问题，并且防止因脚部粘接而产生的亮度不均。其结果，能够使光束控制部件的照明光均匀，从而能够获得高品位的照明质量。 
附图说明
图1是构成现有的显示装置的面光源装置的俯视图。 
图2是沿图1的X1-X1线切断而示出的显示装置的剖面图。 
图3是用于说明将现有的光束控制部件的脚部粘接到基板的表面时的影响的图。 
图4是表示本发明实施方式1的构成显示装置的面光源装置的光束控制部件的详细结构的图。 
图5是用于说明设置在上述实施方式1的光束控制部件的背面的脚部的安装位置即范围宽度L的图。 
图6是示意地表示上述实施方式1的光束控制部件的背面的范围宽度L的 区域的图。 
图7是表示上述实施方式1的构成显示装置的面光源装置的其他光束控制部件的详细结构的图。 
图8是表示本发明实施方式2的光束控制部件的详细结构的图。 
图9是表示从凸缘部的剖面和上方所见到的上述实施方式2的光束控制部件的凸缘部的V槽的形状的状态而进行说明的图。 
图10是表示本发明实施方式3的光束控制部件的详细结构的图。 
图11是表示从剖面和底面所见到的上述实施方式3的光束控制部件的脚部的逆反射结构的形状而进行说明的图。 
图12是用于说明上述实施方式3的光束控制部件的脚部的逆反射结构的作用的图。 
附图标记 
1：面光源装置；2：光扩散部件；3：发光元件；16：粘接剂；17：基板；100、200、300：光束控制部件；110：光控制出射面；110a：第一出射面；110b：第二出射面；110c：第三出射面；110d：最外边缘部；120：背面；130：凹处；140：凸缘部；140a：凸缘部上表面；140b：凸缘部侧面；140c：凸缘部下表面；150、250、350：脚部；240a：V槽；350a.逆反射结构；350b：中空的脚部。 
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。 
(实施方式1) 
图4是表示本发明实施方式1的光束控制部件的详细结构的图。本实施方式的光束控制部件能够适用于图1的面光源装置1和液晶显示面板。本实施方式的光束控制部件100取代图1至图3的光束控制部件4而被使用。另外，所谓基准光轴是指从光束控制部件100出射的立体的出射光束的中心处的光的行进方向。在本实施方式中，以发光元件3的光轴与基准光轴一致的情况为例进行说明。 
光束控制部件100是控制从发光元件3出射的光的行进方向的扩散透镜，例如为非球面透镜。光束控制部件100例如由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、EP(环氧树脂)等透明树脂材料或透明玻璃形成。 
光束控制部件100包括：光控制出射面110，其控制从发光元件3出射的光的行进方向并且其平面形状呈大致圆形形状；凹处130，使主光线入射到内部，所述主光线包含从发光元件3出射的光中的、沿基准光轴方向出射的光；以及背面(底部)120，从该凹处130的开口边缘部沿径向方向延伸，并且相对于基准光轴以较大角度使从发光元件3出射的副光线入射到内部。另外，光束控制部件100包括：呈大致圆环状的凸缘部140，其向光控制出射面110的径向外侧突出；以及圆杆状的脚部150，设置在背面120且在凸缘部140附近的、范围宽度L的范围内。将凸缘部140的上方(光扩散部件侧)的面设为凸缘部上表面140a，将凸缘部140的外侧面设为凸缘侧面140b，将位于与凸缘部上表面140a相向的位置且形成背面120的一部分的面设为凸缘下表面140c。 
光控制出射面110比凸缘部上表面140a向上方(光扩散部件侧)突出。光控制出射面110包括：第一出射面110a，其位于以光轴L为中心的规定范围；第二出射面110b，其与第一出射面110a的周围连续邻接地形成；以及第三出射面110c，其连接第二出射面110b和凸缘上表面140a。 
第一出射面110a是向下凸出的光滑的曲面形状，并且为切取了球的一部分那样的凹陷形状。另外，第二出射面110b是与第一出射面110a连续邻接地形成的、向上凸出的光滑的曲面形状，并且第二出射面110b的平面形状形成为包围第一出射面110a的大致中空圆板形状。第三出射面110c表示了在通过基准光轴L的剖面中大致呈直线状的倾斜面，但只要不是妨碍从光束控制部件100宽范围且均匀出射光的形状，也可以是与第二出射面110b光滑连接的剖面曲线上的面。 
脚部150是用于在基板17的表面17a上将光束控制部件100固定在规定的位置和高度的脚，在背面120间隔地形成三个脚部。在本实施方式中，距基准光轴相等距离且等间隔地形成三个脚部。在将光束控制部件100定位于基板的表面的状态下，通过粘接剂(省略图示)粘接脚部150。 
在将光束控制部件100安装到基板17的表面17a时，在发光元件3的发光面与光束控制部件100的背面120之间形成间隙ε。作为形成间隙ε的理由举出下述一例，即在将光束控制部件100载放在基板上以使发光元件3收纳于凹处130的状态下，通过间隙ε对从发光元件3发出的热进行散热。 
脚部150通过粘接剂被粘接到基板17的表面17a。 
如上所述，粘接剂由热硬化树脂等构成，通过热使树脂硬化而将脚部150固定在基板上。该用途的热硬化树脂当前带有黑色或深茶褐色等几乎都带有颜色。 
[脚部150的形成位置] 
本发明的特征在于，设置在光束控制部件100的背面120的脚部150的形成位置。 
脚部150设置在光束控制部件100的背面120的、范围宽度L的范围内。范围宽度L的区域为下述区域，即在与基准光轴平行的平行光束从光控制出射面110整个面入射光束控制部件100时，从光控制出射面110朝向背面120，光被直接传播时，在背面120光到达不了的死角区域。以下，详细地进行说明。 
图5是用于说明设置在图4的光束控制部件100的背面120的脚部150的形成位置即范围宽度L的图。 
如图5所示，光束控制部件100的光控制出射面110的第三出射面110c与凸缘部140以规定的角度相交。现在着眼于第三出射面110c和凸缘部140之间的交点。对该第三出射面110c引出切线111，用虚线表示其法线112。用粗实线表示从光束控制部件100的正上方(光扩散部件侧)入射光控制出射面110的最外边缘部110d的、与基准光轴平行的光线113。将第三出射面110c的切线111和基准光轴所形成的角度设为透镜倾斜角θ(与切线111和平行于基准光轴的平行光线113所形成的角度相等)，将光线113从最外边缘部110d入射光控制出射面110而生成的折射光115和法线112所形成的角度设为光控制出射面110中的出射角β。 
光线113从空气(第一媒介：nair)以入射角α入射光束控制部件100的透明树脂材料等(第二媒介：npmma)。因此，在入射面中，入射光的一部分被折射得偏向光束控制部件100的基准光轴。也就是说，入射的光线113被分为与光线113相同方向直接直进的光(直进光)114和折射得偏向光束控制部件100的基准光轴的光(折射光)115。这些直进光114和折射光115到达了光束控制部件100的背面120(参照图4)的地点的宽度为死角区域并且为范围宽度L。 
在按照下式(1)定义参数时，通过下式(2)计算出范围宽度L。其中，npmma为光束控制部件100的透明树脂材料等的折射率，t为凸缘部140的厚 度。 
npmmasinβ＝nairsinα 
npmmasinβ＝1.49 
nair＝1 
β＝sin-1(sinα/1.49) 
                                ...(1) 
L＝t×tan(90-β-θ) 
θ＝90-α 
L＝t×tan(α-β)                ...(2) 
如式(2)所示，如果确定光束控制部件100的形状，则作为脚部150的形成位置，适当的范围即范围宽度L被决定。 
另外，凸缘部140在光束控制部件100中不是必须的。将未形成凸缘部140时的值t设为从光控制出射面110的最外边缘部110d的任意点到从该任意点向背面120引垂线时的垂线的垂足为止的距离。 
图6是示意地表示光束控制部件100的背面120(参照图4)的范围宽度L的区域的图。 
如图6的(a)所示，范围宽度L的区域由于光束控制部件100的光控制出射面110以及凸缘部140(参照图4)为圆环状，所以其在光束控制部件100的背面120环状分布。 
只要是在光束控制部件100的背面120的、范围宽度L的范围内，可以在任何位置配置脚部150。脚部150的形状为任意形状，其个数也不限定。例如，如图6的(b)所示，脚部150的剖面形状可以是圆形的脚150a，脚部150的剖面形状也可以是椭圆圆弧形的脚150b。另外，虽然省略图示，但在范围宽度L的范围内，可以是横跨整个圆周而形成一个圆形的脚部150的形态，也可以是从中心来看而使用圆弧状的多个脚部150的形态。在本实施方式中，基于通过粘接剂将脚部150安装到基板上的工序的作业容易性和脚部150安装后的稳定性的提高的观点，使用了剖面形状为圆形的圆杆状的三个脚部150。 
以下，说明上述那样构成的光束控制部件100的作用。 
参照图4，说明在范围宽度L的范围内具有脚部150的光束控制部件100的作用。 
光束控制部件100是控制从发光元件3出射的光的行进方向的扩散透镜。 目前为止，研究从光束控制部件100的正上方(光扩散部件侧)入射的光的情况较少。 
本实施方式为实现下述情况的方式，即，在从光束控制部件100的正上方(光扩散部件侧)朝下看时，脚部150不映入光束控制部件100。因此，着眼于从光束控制部件100的正上方入射的、与基准光轴平行的光。 
如图4所示，从光束控制部件100的正上方入射光控制出射面110以及凸缘部140的、与基准光轴平行的光，(1)在靠近第一出射面110a和第二出射面110b的中心处几乎没有被折射而进入光束控制部件100内，到达背面120或凹处130。(2)另外，在靠近第二出射面110b的外边缘、以及第三出射面110c中，在向光束控制部件100的中心方向被折射了的状态下进入光束控制部件100内，并从背面120出射到外部。从该第三出射面110c入射且在光束控制部件100内传播了的光，在背面120进一步向基准光轴侧被折射并出射。另外，入射第一出射面110a的光中的、入射凹处130的光，由于凹处130而在光束控制部件100内以角度发散的状态散乱开，但作为脚部150的形成位置，凹处130是不适合的区域，所以忽视该光。(3)另外，从光束控制部件100的正上方入射凸缘部140的、与基准光轴平行的光不被折射而在光束控制部件100内传播，并到达背面120。 
结果，从光束控制部件100的正上方入射光控制出射面110和凸缘部140的、与基准光轴平行的光，在凸缘部140中不被折射而在光束控制部件100内传播，并到达背面120，另一方面，在第三出射面110c中，在向光束控制部件100的中心方向被折射的状态下进入光束控制部件100内，并到达背面120。由此，如图4所示，在光束控制部件100的背面120上形成了从光束控制部件100的正上方入射的、与基准光轴平行的光无法到达且范围宽度L的环状区域。该范围宽度L的环状区域是在从光束控制部件100的正上方(光扩散部件侧)朝下看时被掩蔽而无法直接看见的区域。 
在本实施方式中，在形成有该环状区域的光束控制部件100的背面120位置设置脚部150。脚部150是用于在基板17的表面17a上将光束控制部件100固定在规定的位置和高度的脚。另外，脚部150通过有色的粘接剂以定位于基板上的状态下被粘接。 
如上所述，设置脚部150的光束控制部件100的背面120位置(范围宽度L的环状区域)是从光束控制部件100的正上方朝下看时无法直接看见的区域 ，因此是不映入脚部150和粘接剂的场所。因此，将光束控制部件100安装到基板上时，能够防止在粘接剂的部分，光被吸收而使光束控制部件100的显示面上产生阴暗部的问题，并且防止因脚部粘接而产生的亮度不均。 
如上述详细的说明，根据本实施方式，光束控制部件100在将从光控制出射面110的第三出射面110c的最外边缘部110d向背面120垂下的垂线的垂足的、距基准光轴的距离作为半径的背面120上的假想圆C的内侧具有范围宽度L的区域，并具备设置在该范围内的圆杆状的脚部150。另外，通过下式计算出范围宽度L 
L＝t×tan(α-β) 
t：凸缘部140的厚度或最外边缘部110d的自背面120的高度。 
α：与基准光轴平行的光113的、在最外边缘部110d的入射光控制出射面的入射角 
β：与基准光轴平行的光113从最外边缘部110d入射光控制出射面110时所生成的折射光115的自光控制出射面110的出射角 
上述范围宽度L的环状区域是从光束控制部件100的正上方朝下看时无法直接看见的区域，在该环状区域设置脚部150。因此，在将光束控制部件100安装到基板上时，即使在粘接剂的部分，光被吸收，也无法从光束控制部件100的正上方看见设置在该环状区域的脚部150和粘接剂，从而能够防止其对光束控制部件100的显示面造成影响的问题。当前，尽管现状是由热硬化树脂构成的粘接剂只有黑色或深茶褐色的粘接剂，但能够使用这样的粘接剂而将光束控制部件100安装到基板上。不使用特殊的粘接剂而能够使用价格便宜的热硬化树脂粘接，所以能够低成本且通用地进行实施。其结果，能够防止因脚部粘接而产生的亮度不均，从而能够获得高品质的照明质量。 
另外，有色的粘接剂是对光束控制部件100的显示面造成影响的主要原因，但也不能说脚部150本身的映入的影响不存在。本实施方式能够减缓这样的脚部150周围的映入等的影响。 
另外，脚部150也可以不必全部收纳在范围宽度L的范围内。 
图7是表示上述实施方式1的构成显示装置的面光源装置的其他光束控制部件的详细结构的图，对与图4相同的结构部分附加相同的标号并省略重复之处的说明。 
如图7所示，即使脚部150的一部分形成为露出到范围宽度L外，只要相 对于使用了该光束控制部件的面光源装置的发光面积，脚部的从范围宽度L的露出量(面积)较小，则从发光面上难以识别阴暗部，从而能够获得高品质的照明质量。 
(实施方式2) 
图8是表示本发明实施方式2的光束控制部件的详细结构的图。在图8中，对与图4相同的结构部分附加相同的标号并省略重复之处的说明。本实施方式的光束控制部件200取代图1至图3的光束控制部件4而被使用。 
光束控制部件200是控制从发光元件3出射的光的行进方向的扩散透镜，例如为非球面透镜。光束控制部件200在扩散透镜部分与图4的光束控制部件100为相同结构。 
光束控制部件200包括：光控制出射面110，其控制从发光元件3出射的光的行进方向并且其平面形状呈大致圆形形状；凹处130，使主光线入射内部，所述主光线包含从发光元件3出射的光中的、沿基准光轴方向出射的光；以及背面120，从该凹处130的开口边缘部沿径向方向延伸，并且相对于基准光轴以较大角度使从发光元件3出射的副光线入射到内部。另外，光束控制部件200包括：呈大致圆环状的凸缘部240，在其上表面(光扩散部件侧)具有凹形的V槽240a，并且朝向光控制出射面110的径向外侧突出；以及圆杆状的脚部250，设置在背面120上且与V槽240a相向的位置。 
凸缘部240在与背面(基板侧)的脚部250形成位置相向的上表面(光扩散部件侧)具有凹形的V槽240a。V槽240a为凹形的凹 
Figure BSA00000227003200121
即可，典型地为圆锥形、四角锥形、三锥形等锥形。在图8中，四角锥形的V槽240a形成在凸缘部240的上表面。另外，对于V槽240a的倾斜面的角度，考虑凸缘部240的厚度，将其设为从光束控制部件200的正上方入射的光无法到达脚部250形成位置的倾斜角度。 
脚部250是用于在基板17的表面17a上将光束控制部件200固定在规定的位置和高度的脚，在凸缘部240的内周面的同心圆周上等间隔地形成三个脚部。这里，在与脚部250的形成位置相向的凸缘部240的上表面(光扩散部件侧)形成凹形的V槽240a。在将光束控制部件200定位于基板的表面的状态下，通过粘接剂粘接脚部250。 
图9是表示从凸缘部240的剖面以及上方所见到的凸缘部240的V槽240a的形状的状态而进行说明的图。如图9的(a)、(b)、(c)所示，凸缘部 240的V槽240a可以形成为圆锥形、四角锥形、或三角锥形中的任一形状。在为四角锤形、三角锥形等的具有棱线的锤形时，锤形的棱线的方向为任意方向。另外，也可以不为锤形而为V槽结构。 
以下，说明上述那样构成的光束控制部件200的作用。 
本实施方式与实施方式1相同为实现下述情况的方式，即，在从光束控制部件200的正上方(光扩散部件侧)朝下看时，脚部250不映入光束控制部件200。 
如图8所示，从光束控制部件200的正上方(光扩散部件侧)入射凸缘部240的光通过凸缘部240的V槽240a朝向避开脚部250的中心线的方向被折射而在光束控制部件200内传播，并从背面120出射到外部。通过V槽240a折射而在光束控制部件200内传播的光，由背面120进一步朝向避开脚部250的中心线的方向折射而出射。 
由此，在形成在凸缘部240的V槽240a的正下方的脚部250中，形成从光束控制部件200的正上方入射的、与基准光轴平行的光不出射到外部的区域。该区域为从光束控制部件200的正上方(光扩散部件侧)朝下看时被掩蔽且无法直接看见的区域，因此为不映入脚部250和粘接剂的位置。因此，将光束控制部件200安装到基板上时，能够防止在粘接剂的部分，光被吸收而对光束控制部件200的显示面造成影响的问题，并且防止因脚部粘接而产生的亮度不均。 
在本实施方式中采用的结构为，通过在凸缘部240形成V槽240a，由此无法直接看见脚部250。因此，在凸缘部240能够形成合适的V槽240a即可，从而能够提高脚部250形成位置的自由度。特别是，在实施方式1，脚部150(参照图4)的设置位置被限定在光控制出射面110的第三出射面110c的端部附近，与此相对，在本实施方式中，在要形成脚部250的、凸缘部240的上表面形成V槽240a即可，从而能够提高脚部250形成位置的自由度。根据同样的理由，凸缘部240的形状不限定为朝向光控制出射面110的径向外侧突出的呈大致圆环状。例如，也可以是仅形成上述V槽的部分为突出的形状，从而可以在与该突出部分相向的位置设置脚部250。这样，光束控制部件200能够扩大安装到基板时的通用性。 
(实施方式3) 
图10是表示本发明实施方式3的光束控制部件的详细结构的图。对与图4 相同的结构部分附加相同的标号并省略重复之处的说明。本实施方式的光束控制部件300取代图1至图3的光束控制部件4而被使用。 
光束控制部件300是控制从发光元件3出射的光的行进方向的扩散透镜，例如为非球面透镜。光束控制部件300在扩散透镜部分与图4的光束控制部件100为相同结构。 
光束控制部件300包括：光控制出射面110，其控制从发光元件3出射的光的行进方向并且其平面形状呈大致圆形形状；凹处130，使主光线入射到内部，所述主光线包含从发光元件3出射的光中的、沿基准光轴方向出射的光；以及背面120，从该凹处130的开口边缘部沿径向方向延伸，并且相对于基准光轴以较大角度使从发光元件3出射的副光线入射到内部。另外，光束控制部件300包括：呈大致圆环状的凸缘部140，向光控制出射面110的径向外侧突出；以及圆杆状的脚部350，在中空内部具有逆反射结构350a。 
脚部350是用于在基板17的表面17a上将光束控制部件300固定在规定的位置和高度的脚，在凸缘部140的内周面的同心圆周上等间隔地形成三个脚部。在将光束控制部件300定位于基板17的表面的状态下，通过粘接剂16粘接脚部350。 
脚部350具有从背面120向下方(基板侧)凸出的锤形的逆反射结构350a以及包围逆反射结构350a的外周的筒形的中空的脚部350b。 
逆反射结构350a是凸形的锤结构即可，其为圆锥形、四角锤形、三角锥形等的锤形。在图10中，四角锥形的逆反射结构350a形成在中空的脚350b内部。另外，逆反射结构350a的倾斜面的角度设为下述倾斜角度，即从光束控制部件300的正上方入射的光由逆反射结构350a反射而被逆反射。另外，逆反射结构350a不进行涂层等加工而可以进行逆反射。 
图11是表示从剖面以及底面所见到的脚部350的逆反射结构350a的形状的状态并对其进行说明的图。如图11的(a)、(b)、(c)所示，脚部350的逆反射结构350a可以形成为圆锥形、四角锥形、或三角锥形中的任一形状。在为四角锤形、三角锥形等的具有棱线的锤形时，锤形的棱线的方向为任意方向。另外，也可以不为锤形而为V形突起结构。 
图12是用于说明脚部350的逆反射结构350a的作用的图。如图12所示，逆反射结构350a为通过锥面逆反射并出射入射光的结构。例如，采用下述结构，即，在顶点角度为90°的锥面时，与基准光轴L平行的光以入射锥面的入 射角大于临界角的角度即θr＝45°(构成脚部350的材料为PMMA时的临界角为42°)入射而被全部反射。 
另外，逆反射结构350a形成为比中空的脚部350b短的理由如下。 
也就是说，用于将脚部350固定到基板17的粘接剂16的少许也旋入中空的脚部350b内侧，将中空的脚部350b和基板17粘接。因此，形成为逆反射结构350a的高度尺寸h2小于中空的脚部350b的高度尺寸h1，以使逆反射结构350a的顶部不与上述旋入的粘接剂接触。 
另外，设法使逆反射结构350a的高度尺寸h2小于中空的脚部350b的高度尺寸h1，以使逆反射结构350a的顶部不与用于将脚部350固定到基板17的粘接剂16接触。 
以下，说明上述那样构成的光束控制部件300的作用。 
本实施方式与实施方式1、2相同为实现下述情况的方式，即，在从光束控制部件300的正上方(光扩散部件侧)朝下看时，用于将脚部350固定到基板17的粘接剂16不映入光束控制部件200。 
如图11所示，从光束控制部件300的正上方(光扩散部件侧)入射凸缘部140的光不被折射而在光束控制部件300内传播，并从背面120出射到外部。这里，在形成在背面120的脚部350中，通过形成在脚部350内部的逆反射结构350a，对从光束控制部件300的正上方入射的光进行逆反射而使其再次返回到光束控制部件300内。逆反射了的光再次在光束控制部件300内传播，并从光束控制部件300的凸缘部140出射到外部。 
由此，在具有逆反射构造350a的脚部350中，几乎将从光束控制部件300的正上方入射的光全部反射，而将其从原来的入射侧出射。 
这样，脚部350通过具有逆反射结构350a，将到达了脚部350的光逆反射到入射侧。因此，通过粘接剂16(参照图10)将脚部350粘接到基板17(参照图10)时，即使粘接剂16的部分成为阴暗部，由于将传播到脚部350的光逆反射到入射侧，所以从光束控制部件300的正上方不会看见粘接剂16的部分，从而能够防止其对光束控制部件300的显示面造成影响的问题。 
特别是，在本实施方式中，具有逆反射结构350a的脚部350本身采用的结构为，对于脚部350以及粘接剂16范围，将直接可以看见的范围抑制到最小限度。因此，具有能够将脚部350设置在任何位置的特有的效果。能够进一步提高脚部350形成位置的自由度，并能够扩大将光束控制部件300安装到 基板时的通用性。 
上述的说明是本发明的最佳实施方式的例证，但本发明的范围并不限于此。 
例如，光扩散部件可以安装在被照明部件的发光元件一侧的面上，或者在处于与被照明部件分离的状态下，配置在与被照明部件的发光元件相向的面一侧。 
另外，光束控制部件也可以在光控制出射面上形成凹凸面，使从光控制出射面出射的光扩散。 
另外，光束控制部件也可以由包含微量的光扩散物质(例如，硅粒子或氧化钛)的材料形成。 
另外，在上述各个实施方式中，使用了光束控制部件、发光装置、面光源装置以及显示装置等名称，但这是为了说明的方便，也可以称为平面光源、显示元件等。光束控制部件也可以称为LED用扩散透镜。 
2009年8月24日提交的日本专利申请第2009-193553号所包含的说明书、说明书附图和说明书摘要的公开内容全都引用于本申请。 
工业实用性 
本发明的光束控制部件、发光装置、面光源装置以及显示装置能够用于电视监视器、个人计算机的监视器的背光、室内显示灯或各种照明等用途。 

Claims (10)

1.一种发光装置，包括：发光元件，其排列在基板上，并且出射光；以及光束控制部件，所述光束控制部件具有：光控制出射面，其控制从所述发光元件出射的光的出射方向；背面，其与所述光控制出射面相向并形成底部；凹处，其使主光线入射到内部，所述主光线包含从所述发光元件出射的光中的、沿基准光轴方向出射的光；以及脚部，其形成为从所述背面向与所述光控制出射面相反一侧突出，该发光装置的特征在于， 
所述光控制出射面，其平面形状呈大致圆形状，并形成为向所述脚部的相反一侧突出， 
所述背面形成为从所述凹处的开口边缘部沿径向方向延伸，并且相对于所述基准光轴以较大角度使从所述发光元件出射的副光线入射到内部， 
所述脚部形成在下述死角区域：与出射光束的中心处的光的行进方向即所述基准光轴平行的光束，作为入射光束从所述光控制出射面整个面入射所述光束控制部件时，从所述光控制出射面直接到达所述背面的所述入射光束不存在的死角区域， 
在以从所述光控制出射面的最外边缘部的任意点向所述背面垂下的垂线的垂足与基准光轴之间的距离为半径的所述背面上的假想圆的内侧，所述脚部设置在通过下式计算出的范围宽度L的范围内， 
L＝t×tan（α－β），
t:所述最外边缘部与所述背面上的所述垂线的垂足之间的距离，
α：与所述基准光轴平行的光入射所述最外边缘部处的所述光控制出射面的入射角，
β：与所述基准光轴平行的光入射所述最外边缘部而生成的折射光，自所述光控制出射面出射的出射角。 
2.如权利要求1所述的发光装置，其中， 
所述脚部与所述光束控制部件的背面一体成型。 
3.如权利要求1所述的发光装置，其中， 
所述脚部通过有色的粘接剂而被粘接到所述基板上。 
4.一种发光装置，包括：发光元件，其排列在基板上，并且出射光；以及光束控制部件，所述光束控制部件具有：光控制出射面，其控制从所述 发光元件出射的光的出射方向；背面，其与所述光控制出射面相向并形成底部；凹处，其使主光线入射到内部，所述主光线包含从所述发光元件出射的光中的、沿基准光轴方向出射的光；呈大致圆环状的凸缘部，其向所述光控制出射面的径向外侧突出；以及脚部，其设置在包含所述凸缘部的所述背面，其特征在于， 
所述光控制出射面，其平面形状呈大致圆形状，并形成为向所述脚部的相反一侧突出， 
所述背面形成为从所述凹处的开口边缘部沿径向方向延伸，并且相对于所述基准光轴以较大角度使从所述发光元件出射的副光线入射到内部， 
所述凸缘部在与所述脚部相向的所述光控制出射面具有凹形的槽，并且该凹形的槽被设为从所述光束控制部件的正上方入射的光无法到达所述脚部形成位置。 
5.如权利要求5所述的发光装置，其中， 
所述槽的凹形的剖面形状为锤形。 
6.一种发光装置，包括：发光元件，其排列在基板上，并且出射光；以及光束控制部件，所述光束控制部件具有：光控制出射面，其控制从所述发光元件出射的光的出射方向；背面，其与所述光控制出射面相向并形成底部；凹处，其使主光线入射到内部，所述主光线包含从所述发光元件出射的光中的、沿基准光轴方向出射的光；呈大致圆环状的凸缘部，其向所述光控制出射面的径向外侧突出；以及脚部，其设置在包含所述凸缘部的所述背面，其特征在于， 
所述光控制出射面，其平面形状呈大致圆形状，并形成为向所述脚部的相反一侧突出， 
所述背面形成为从所述凹处的开口边缘部沿径向方向延伸，并且相对于所述基准光轴以较大角度使从所述发光元件出射的副光线入射到内部， 
所述脚部具有使从所述光控制出射面侧入射的光逆反射的逆反射结构， 
所述逆反射结构形成在所述脚部的中空的内部，并形成为其高度尺寸小于中空的所述脚部的高度尺寸。 
7.如权利要求6所述的发光装置，其中， 
所述脚部具有从所述背面朝向外部呈凸形的逆反射结构、和包围所述逆反射结构的外周的筒形的脚。 
8.如权利要求6所述的发光装置，其中， 
所述逆反射结构的凸形的剖面形状为锤形。 
9.一种面光源装置，包括： 
如权利要求1所述的发光装置、和使从所述发光装置出射的光进行扩散及透过的光扩散部件。 
10.一种显示装置，包括： 
如权利要求9所述的面光源装置；以及 
照射从所述面光源装置出射的光的被照明部件。 
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