JP6757264B2 - 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置に関する。

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。

たとえば、直下型の面光源装置は、基板と、複数の発光素子と、複数の光束制御部材と、光拡散部材とを有する。発光素子は、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。複数の発光素子は、基板上に格子状に配置されている。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、光拡散部材により拡散され、被照射部材（例えば液晶パネル）を面状に照らす（例えば、特許文献１参照）。

図１は、特許文献１の従来の発光装置１０の構成を示す図である。図１Ａは、従来の発光装置１０の断面における光路を示しており、図１Ｂは、従来の他の発光装置２０の断面における光路を示している。

図１Ａに示されるように、発光装置１０は、発光素子１１と、光束制御部材１２とを有する。光束制御部材１２は、発光素子１１の発光面と対向して配置された凹部の内面であり、発光素子１１から出射された光を入射する入射面１３と、入射面１３で入射した光を外部に出射する出射面１４とを有する。

図１Ａに示されるように、発光素子１１から出射された光は、入射面１３で光束制御部材１２内に入射して、出射面１４に到達する。出射面１４に到達した光のうち、大部分の光は、出射面１４から外部に出射される（実線の矢印参照）。出射面１４に到達した光のうち、一部の光は、出射面１４で裏面１５に向かうように内部反射して、裏面１５に到達する。裏面１５に到達した光のうち、一部の光は、裏面１５から基板１６に向けて出射され、基板１６で反射した後、裏面１５で再度入射して、出射面１４から出射される（太い点線の矢印参照）。裏面１５に到達した光のうち、他の一部の光は、裏面１５で出射面１４に向けて内部反射された後、出射面１４から出射される（細い点線の矢印参照）。

このように、出射面１４で内部反射した光は、光束制御部材１２の直上に向かう光となってしまい、発光装置１０から照射される光の輝度に不均一な分布（輝度ムラ）を生じさせてしまう。また、裏面１５に到達した光が裏面１５から出射された場合、一部の光が基板に吸収されてしまうため、光の損失が大きい。そこで、特許文献１では、このような問題を解決できる他の光束制御部材２２を有する他の発光装置２０が提案されている。

図１Ｂに示されるように、他の発光装置２０では、中心軸ＣＡから離れるにつれて裏側に向かうように傾斜した傾斜面２７と、傾斜面２７の内側に配置され、中心軸ＣＡから離れるにつれて表側に向かうように傾斜した傾斜面２８とを有する円環状の凹部２９が裏面１５に形成されている。凹部２９は、出射面１４で内部反射した光が到達しやすい領域に形成されている。

図１Ｂに示されるように、発光装置２０では、出射面１４で内部反射した光は、裏面１５上の凹部２９が形成された所定の領域に到達する。所定の領域に到達した光のうち、一部の光は、傾斜面２７で側方方向へ向かって反射され、外部に出射される。

また、特許文献１には、裏面１５をシボ面とすることも開示されている。裏面１５をシボ面とすることで、出射面１４で内部反射した光と、発光素子１１から出射され、直接裏面１５に到達した光を散乱させている。

このように、特許文献１に記載の発光装置２０では、出射面１４で反射した光が、光束制御部材２２の直上に向かう光になりにくく、基板１６に吸収もされにくい。また、裏面１５に到達した光を散乱させることもできる。したがって、特許文献１に記載の光束制御部材２２を有する発光装置２０は、従来の光束制御部材１２を有する発光装置１０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。

特開２００９−０４３６２８号公報

しかしながら、特許文献１の光束制御部材では、出射面で内部反射した光の一部は傾斜面２７に到達するものの、他の一部の光は裏面１５に到達するため、光束制御部材の直上に向かう光を抑制する観点からは改善の余地がある。また、裏面１５をシボ面とすることで光束制御部材の直上に向かう光を抑制することはできるが、光が散乱してしまうため、所望の光の配光を得ることができないおそれがある。

そこで、本発明の目的は、出射面で内部反射した光に起因する輝度ムラが生じにくい光束制御部材を提供することである。また、本発明の目的は、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。

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、その中心軸と交わるように裏側に開口し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する入射面と、前記中心軸と交わるように表側に形成され、前記入射面で入射した光を外部に出射する出射面と、前記凹部の開口部を取り囲むように形成された裏面と、前記裏面の少なくとも一部に格子状に配置され、前記裏面から裏側に突出するか、または前記裏面から表側に凹んだ略四角錐形状または略四角錐台形状の複数の第１四角錐部と、を有し、前記第１四角錐部は、前記中心軸から離れるにつれて裏側に向かうように傾斜した第１傾斜面と、前記中心軸から離れるにつれて表側に向かうように傾斜した第２傾斜面と、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面を接続する接続部と、を含み、前記複数の第１四角錐部のそれぞれについて、前記中心軸および前記接続部の中心を含む断面において、前記第１傾斜面は、前記第２傾斜面より大きい。

本発明に係る発光装置は、発光素子と、前記中心軸が前記発光素子の光軸と一致するように配置された、本発明の光束制御部材と、を有する。

本発明に係る面光源装置は、本発明の発光装置と、前記発光装置からの光を拡散させつつ透過させる光拡散部材と、を有する。

本発明に係る表示装置は、本発明の面光源装置と、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。

本発明によれば、出射面で内部反射した光に起因する輝度ムラが生じにくい光束制御部材を提供できる。また、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できる。

図１Ａ、Ｂは、特許文献１の発光装置の断面における光路を示している。 図２Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態１に係る面光源装置の構成を示す図である。 図３Ａ、Ｂは、面光源装置の構成を示す断面図である。 図４は、面光源装置の部分拡大断面図である。 図５Ａ、Ｂは、光束制御部材の構成を示す図である。 図６Ａ、Ｂは、第１四角錐部を説明するための図である。 図７Ａ〜Ｃは、変形例１に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図８Ａ〜Ｃは、変形例２に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図９Ａ、Ｂは、実施の形態２の光束制御部材の構成を示す図である。 図１０Ａ、Ｂは、実施の形態２の光束制御部材の構成を示す図である。

以下、本発明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、添付した図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の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、発光装置が格子状に配置されている面光源装置について説明する。

［実施の形態１］
（面光源装置および発光装置の構成）
図２〜図４は、本発明の実施の形態１に係る面光源装置１００の構成を示す図である。図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る面光源装置１００の平面図であり、図２Ｂは、正面図である。図３Ａは、図２Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図３Ｂは、図２Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。図４は、面光源装置１００の部分拡大断面図である。なお、図４では、光束制御部材３００を基板２１０に固定するための脚部３６０を省略している。

図２Ａ、Ｂ、図３Ａ、Ｂおよび図４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（被照射面）１２０とを有する。本発明の面光源装置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２Ｂ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２Ｂ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。複数の発光装置２００は、筐体１１０の底板１１２上の基板２１０に格子状（本実施の形態では、正方格子状）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。

複数の発光装置２００は、それぞれ基板２１０上に一定の間隔で配置されている。複数の基板２１０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。本実施の形態では、発光素子２２０の発光中心（発光面の中心）が正方格子状に位置するように、複数の発光装置２００が配置されている。複数の発光装置２００は、それぞれ発光素子２２０および光束制御部材３００を有する。

発光素子２２０は、面光源装置１００の光源であり、基板２１０上に実装されている。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。発光素子２２０は、その発光中心（発光面の中心）が光束制御部材３００の中心軸ＣＡ上に位置するように配置されている（図４参照）。

光束制御部材３００は、レンズであり、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中心軸ＣＡに対して径方向外側に広がるように制御する。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４参照）。なお、後述する光束制御部材３００の入射面３１０および出射面３２０は回転対称であり、かつこの回転軸は発光素子２２０の光軸ＯＡと一致する。この入射面３１０および出射面３２０の回転軸を「光束制御部材の中心軸ＣＡ」という。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。

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の構成については、別途詳細に説明する。

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。

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から光拡散板１２０に到達した光は、拡散されつつ光拡散板１２０を透過する。その結果、本発明に係る面光源装置１００は、面状の被照射部材（例えば液晶パネル）を均一に照らすことができる。

（光束制御部材の構成）
図５Ａ、Ｂ、図６Ａ、Ｂ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５Ａは、光束制御部材３００の中心軸ＣＡを含む断面図であり、図５Ｂは、底面図である。なお、図５Ａでは、脚部３６０を省略している。

図５Ａ、Ｂ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、裏面３３０と、複数の第１四角錐部３４０とを有する。また、光束制御部材３００は、光束制御部材３００の取り扱いを容易にするための鍔部３５０と、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形成するとともに、光束制御部材３００を基板２１０に位置決めして固定するための脚部３６０とを有していてもよい。

入射面３１０は、発光素子２２０から出射された光のうちの大部分の光を、その光の進行方向を制御しつつ光束制御部材３００の内部に入射させる。入射面３１０は、裏面３３０に開口した凹部３１２の内面である。凹部３１２は、光束制御部材３００の中心軸ＣＡ（発光素子２２０の光軸ＯＡ）と交わるように裏面３３０の中央部に開口している（図４参照）。すなわち、入射面３１０は、中心軸ＣＡ（光軸ＯＡ）と交わるように配置されている。入射面３１０は、光束制御部材３００の中心軸ＣＡと交わり、中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称（本実施の形態では円対称）である。

出射面３２０は、光束制御部材３００の表側（光拡散板１２０側）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と交わり、中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称（本実施の形態では円対称）である。

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と鍔部３５０とを接続する第３出射面３２０ｃとを有する（図５Ａ参照）。第１出射面３２０ａは、裏側に凸の曲面である。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、円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。

裏面３３０は、光束制御部材３００の裏側に位置し、凹部３１２の開口縁部から径方向に延在する面である。裏面３３０には、複数の脚部３６０と、複数の第１四角錐部３４０が配置されている。

図６Ａは、第１四角錐部３４０を説明するための図であり、図６Ｂは、第１四角錐部３４０の断面図である。なお、図６Ａでは、凹部３１２が形成されている部分にも第１四角錐部３４０が配置されていると仮定した場合の複数の第１四角錐部３４０を図示しており、凹部３１２内に位置する第１四角錐部３４０を点線で示している。また、図６Ｂでは、図６Ａにおいて点線で示されている第１四角錐部３４０も実線で示している。

第１四角錐部３４０は、中心軸ＣＡから離れるにつれて裏側に向かうように傾斜した第１傾斜面３４１と、中心軸ＣＡから離れるにつれて表側に向かうように傾斜した第２傾斜面３４２と、第１傾斜面３４１および第２傾斜面３４２を接続する接続部３４３とを含む。第１四角錐部３４０は、入射面３１０で入射し、出射面３２０で内部反射した光のうち、一部の光を径方向外側に向けて反射する。第１四角錐部３４０の形状は、底面が略矩形であって、底面の４つの角と１つの頂点とが直線または曲線で接続された空間に対応する略四角錐形状であるか、または略四角錐形状の頂部を平面とした略四角錐台形状である。本実施の形態では、第１四角錐部３４０は、略四角錐形状である。

第１四角錐部３４０が略四角錐形状の場合、「接続部」は、４つの側面が接続された頂点であり、「接続部の中心」である。すなわち、接続部３４３は、後述の第１傾斜面３４１および第２傾斜面３４２だけでなく、その他の２つの側面も接続している。第１四角錐部３４０が略四角錐形状の場合、第１四角錐部３４０の側面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。また、第１四角錐部３４０の１つの側面が複数の面で構成されていてもよい。この場合も、複数の面のそれぞれの面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。また、互いに隣接する２つの側面の境界は、明瞭な稜線であってもよいし、丸みを帯びた曲面であってもよい。同様に、略四角錐の頂点近傍の部分も、丸みを帯びていてもよい。

一方、第１四角錐部３４０が略四角錐台の場合、「接続部」は、略四角錐台の頂面である。また、「接続部の中心」は、頂面の中心（重心）である。すなわち、接続部３４３は、後述の第１傾斜面３４１および第２傾斜面３４２だけでなく、その他の２つの側面も接続している。第１四角錐部３４０が略四角錐台形状の場合、第１四角錐部３４０の側面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。また、第１四角錐部３４０の１つの側面が複数の面で構成されていてもよい。この場合も、複数の面のそれぞれの面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。また、互いに隣接する２つの側面の境界は、明瞭な稜線であってもよいし、丸みを帯びた曲面であってもよい。同様に、略四角錐台の頂面は、平面であってもよいし、底面側に凹の曲面であってもよい。

複数の第１四角錐部３４０は、裏面３３０の一部の領域にのみ配置されていてもよいし、裏面３３０の全面に配置されていてもよい。本実施の形態では、複数の第１四角錐部３４０は、裏面３３０の外周部を除く円形の領域内に配置されている。

また、複数の第１四角錐部３４０は、中心軸ＣＡに直交する第１の方向と、中心軸ＣＡおよび前記第１の方向に直交する第２の方向とに沿って、格子状に配置されている。このとき、各第１四角錐部３４０の底面の各辺が第１の方向または第２の方向に沿うように、複数の第１四角錐部３４０は配置されている。第１の方向または第２の方向に隣接する２つの第１四角錐部３４０は、隙間なく隣接していてもよいし、離間していてもよい。本実施の形態では、第１の方向または第２の方向に隣接する２つの第１四角錐部３４０は、離間して配置されている。

第１四角錐部３４０は、裏面３３０から裏側に突出していてもよいし、裏面３３０から表側に凹んでいてもよい。本実施の形態では、第１四角錐部３４０は、裏面３３０から表側に凹んでいる。いずれの場合であっても、複数の第１四角錐部３４０のそれぞれは、４つの側面を有する。本願明細書では、これら４つの側面のうち、中心軸ＣＡを含む断面において、中心軸ＣＡから離れるにつれて裏側に向かうように傾斜した面を「第１傾斜面３４１」と称し、中心軸ＣＡから離れるにつれて表側に向かうように傾斜した面を「第２傾斜面３４２」と称する。第１傾斜面３４１は、出射面３２０で内部反射して裏面３３０に到達した光を光束制御部材３００の径方向外側に向かって反射させる傾斜面である。第２傾斜面３４２は、出射面３２０で内部反射して裏面３３０に到達した光を光束制御部材３００の中心軸側に向かって反射させる傾斜面である。

ここで、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、「第１傾斜面３４１」および「第２傾斜面３４２」について詳細に説明する。なお、図６Ａでは、複数の第１四角錐部３４０のそれぞれにおいて、図中上側に位置する側面を「側面ａ」とし、図中左側に位置する側面を「側面ｂ」とし、図中下側に位置する側面を「側面ｃ」とし、図中右側に位置する側面を「側面ｄ」としている。

図６Ａの一点鎖線で囲まれた領域Ａおよび領域Ｂにある第１四角錐部３４０の場合、第１傾斜面３４１は、中心軸ＣＡの反対側に位置する側面ｃである。また、第２傾斜面３４２は、中心軸ＣＡ側に位置する側面ａである。このように、中心軸ＣＡおよび接続部３４３の中心を含む断面ＬＡ、ＬＢが、互いに隣接した２つの側面の間の稜線に沿っていない場合、第１傾斜面３４１および第２傾斜面３４２は、それぞれ１つの側面で構成される。

一方、図６Ａの一点鎖線で囲まれた領域Ｃに示される第１四角錐部３４０の場合、第１傾斜面３４１は、中心軸ＣＡの反対側に位置する側面ｃおよび側面ｄである。また、第２傾斜面３４２は、側面ｃおよび側面ｄの反対側にそれぞれ位置する側面ａおよび側面ｂである。このように、中心軸ＣＡおよび接続部３４３の中心を含む断面ＬＣが、互いに隣接した２つの側面の間の稜線を含む場合、第１傾斜面３４１および第２傾斜面３４２は、それぞれ２つの側面で構成される。

本実施の形態に係る光束制御部材３００では、複数の第１四角錐部３４０は、それぞれ裏面３３０から表側に凹んでおり、かつ複数の第１四角錐部３４０のそれぞれにおいて、接続部３４３の中心が四角錐の底面の中心（対角線の交点）よりも中心軸ＣＡ側に配置されている。その結果、複数の第１四角錐部３４０のそれぞれにおいて、出射面３２０から裏面３３０に到達した光を光束制御部材３００の径方向外側に向かって反射させる第１傾斜面３４１は、出射面３２０から裏面３３０に到達した光を光束制御部材３００の中心軸側に向かって反射させる第２傾斜面３４２より大きくなる。このため、本実施の形態に係る光束制御部材３００では、出射面３２０で内部反射して裏面３３０に到達した光は、光束制御部材３００の径方向外側に向かって反射されやすい。

脚部３６０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、光束制御部材３００を基板２１０に対して位置決めする。脚部３６０の形状は、前述の機能を発揮できる範囲内で適宜に決めることができる。本実施の形態では、脚部３６０の形状は、略円柱状である。また、脚部３６０の数および位置も適宜に決めることができる。本実施の形態では、３つの脚部３６０が周方向に等間隔に配置されている。

［変形例１］
変形例１に係る面光源装置は、光束制御部材４００における第１四角錐部４４０の構成のみが実施の形態１に係る面光源装置と異なる。そこで、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。

図７Ａ〜Ｃは、変形例１に係る光束制御部材４００の構成を示す図である。図７Ａは、変形例１に係る光束制御部材４００の中心軸を含む断面図であり、図７Ｂは、光束制御部材４００おける第１四角錐部４４０を説明するための図であり、図７Ｃは、第１四角錐部４４０の部分拡大断面図である。なお、図７Ｂでは、凹部３１２が形成されている部分にも第１四角錐部４４０が配置されていると仮定した場合の複数の第１四角錐部４４０を図示しており、凹部３１２内に位置する第１四角錐部４４０を点線で示している。また、図７Ｃでは、図７Ｂにおいて点線で示されている第１四角錐部４４０も実線で示している。

図７Ａに示されるように、変形例１に係る光束制御部材４００では、複数の第１四角錐部４４０は、それぞれ裏面３３０から裏側に突出しており、かつ複数の第１四角錐部４４０のそれぞれにおいて、接続部３４３の中心が四角錐の底面の中心（対角線の交点）よりも光束制御部材４００の径方向外側に配置されている。その結果、図７Ｂ、Ｃに示されるように、複数の第１四角錐部４４０のそれぞれにおいて、出射面３２０から裏面３３０に到達した光を光束制御部材４００の径方向外側に向かって反射させる第１傾斜面４４１は、出射面３２０から裏面３３０に到達した光を光束制御部材３００の中心軸側に向かって反射させる第２傾斜面４４２より大きくなる。また、第１四角錐部４４０の底部は、その底面の中心よりも中心軸ＣＡから離れた位置に配置されている。このため、変形例１に係る光束制御部材４００では、出射面３２０で内部反射して裏面３３０に到達した光は、光束制御部材４００の径方向外側に向かって反射されやすい。

［変形例２］
変形例２に係る面光源装置は、光束制御部材５００における第１四角錐部５４０の構成のみが実施の形態１に係る面光源装置と異なる。そこで、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。

図８Ａ〜Ｃは、変形例２に係る光束制御部材５００の構成を示す図である。図８Ａは、変形例２に係る光束制御部材５００の中心軸を含む断面図であり、図８Ｂは、光束制御部材５００における第１四角錐部５４０を説明するための図であり、図８Ｃは、第１四角錐部５４０の部分拡大断面図である。なお、図８Ｂでは、凹部３１２が形成されている部分にも第１四角錐部５４０が配置されていると仮定した場合の複数の第１四角錐部５４０を図示しており、凹部３１２内に位置する第１四角錐部５４０を点線で示している。また、図８Ｃでは、図８Ｂにおいて点線で示されている第１四角錐部５４０も実線で示している。

図８Ａに示されるように、変形例２に係る光束制御部材５００における第１四角錐部５４０は、裏面３３０から表側に凹んでおり、かつ複数の第１四角錐部５４０のそれぞれにおいて、接続部３４３の中心が四角錐の底面の中心（対角線の交点）よりも中心軸ＣＡ側に配置されている。また、図８Ｂ、Ｃに示されるように、第１四角錐部５４０の４つの側面は、それぞれ２つの曲面で構成されている。その結果、複数の第１四角錐部５４０のそれぞれにおいて、出射面３２０から裏面３３０に到達した光を光束制御部材５００の径方向外側に向かって反射させる第１傾斜面５４１は、出射面３２０から裏面３３０に到達した光を光束制御部材５００の中心軸側に向かって反射させる第２傾斜面５４２より大きくなる。このため、変形例２に係る光束制御部材５００では、出射面３２０で内部反射して裏面３３０に到達した光は、光束制御部材５００の径方向外側に向かって反射されやすい。

なお、変形例２に係る光束制御部材５００において、第１四角錐部５４０は、裏面３３０から裏側に突出していてもよい。この場合は、複数の第１四角錐部５４０のそれぞれにおいて、接続部３４３の中心は、四角錐の底面の中心（対角線の交点）よりも光束制御部材５００の径方向外側に配置される。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る面光源装置１００では、光束制御部材３００、４００、５００の第１四角錐部３４０、４４０、５４０において、出射面３２０から裏面３３０に到達した光を光束制御部材３００、４００、５００の径方向外側に向かって反射させる第１傾斜面３４１、４４１、５４１が、出射面３２０から裏面３３０に到達した光を光束制御部材５００の中心軸側に向かって反射させる第２傾斜面３４２、４４２、５４２より大きく形成されている。よって、面光源装置１００では、光束制御部材３００、４００、５００内において出射面３２０で内部反射した光のうちの多くの光は中心軸ＣＡに対して径方向外側に向かうように制御されるため、輝度ムラが生じにくい。

［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６００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、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。

図９Ａ、Ｂおよび図１０Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る光束制御部材６００の構成を示す図である。図９Ａは、光束制御部材６００の中心軸ＣＡを含む断面図であり、図９Ｂは、図９Ａの一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図１０Ａは、光束制御部材６００の底面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。

図９Ａ、Ｂおよび図１０Ａ、Ｂに示されるように、実施の形態２に係る光束制御部材６００は、入射面３１０と、出射面３２０と、裏面６３０と、複数の第１四角錐部６４０と、鍔部３５０と、脚部３６０と、複数の第２四角錐部６６０とを有する。

裏面６３０は、光束制御部材６００の裏側に位置し、凹部３１２の開口縁部から径方向に延在する面である。裏面６３０の中心側の矩形の領域には、複数の脚部３６０および複数の第２四角錐部６６０が配置されており、裏面６３０の前記矩形の領域の外側には、複数の第１四角錐部６４０が配置されている。

裏面６３０の中心側の矩形の領域の大きさは、適宜設定できる。当該矩形の大きさは、裏面６３０の外縁に内接する矩形の大きさよりも大きく、裏面６３０の外縁に外接する矩形の大きさよりも小さいことが好ましい。

複数の第２四角錐部６６０の底面を繋げた面は、基板２１０に平行である。すなわち、裏面６３０の中央部は、基板２１０に平行である。一方、複数の第１四角錐部６４０の底面を繋げた面は、中心軸ＣＡに近づくにつれて表側に向かっている。すなわち、裏面６３０の外周部は、基板２１０に対して傾斜している。基板２１０（裏面６３０）に対する裏面６３０の外周部の傾斜角度は、適宜に設定できる。裏面６３０の外周部の裏面６３０に対する傾斜角度θは、５°〜３５°の範囲内であることが好ましい。

第１四角錐部６４０は、裏面６３０から裏側に突出している。第１四角錐部６４０の側面は複数の曲面で構成されており、かつ互いに隣接する２つの側面の接続部３４３は丸みを帯びた曲面である。第１四角錐部６４０は、第１傾斜面６４１および第２傾斜面６４２を有する。第１傾斜面６４１は中心軸ＣＡを含む断面において、中心軸ＣＡから離れるにつれて裏側に向かうように傾斜した面であり、第２傾斜面６４２は、中心軸ＣＡから離れるにつれて裏側に向かうように傾斜した面である。第１傾斜面６４１は、出射面３２０で内部反射して裏面６３０に到達した光を光束制御部材６００の径方向外側に向かって反射させる傾斜面である。第２傾斜面６４２は、出射面３２０で内部反射して裏面６３０に到達した光を光束制御部材６００の中心軸側に向かって反射させる傾斜面である。なお、本実施の形態では、実施の形態１と異なり、中心軸ＣＡに対する第１傾斜面６４１および第２傾斜面６４２の傾斜角度は、同じ角度である。

複数の第１四角錐部６４０は、裏面６３０の外周部において、中心軸ＣＡに直交する第１の方向と、中心軸ＣＡおよび前記第１の方向に直交する第２の方向とに沿って、格子状に配置されている。このとき、各第１四角錐部６４０の底面の各辺が第１の方向または第２の方向に沿うように、複数の第１四角錐部６４０は配置されている。第１の方向または第２の方向に隣接する２つの第１四角錐部６４０は、隙間なく隣接していてもよいし、離間していてもよい。本実施の形態では、第１の方向または第２の方向に隣接する２つの第２四角錐部６６０は、離間して配置されている。出射面３２０で内部反射した光のうち、多くの光は、複数の第１四角錐部６４０が配置された裏面６３０の外周部に到達する。これにより、出射面３２０で内部反射した光を効率よく、中心軸ＣＡに対して径方向外側に反射させることができる。

図１０Ａに示されるように、本実施の形態に係る光束制御部材６００では、中心軸ＣＡおよび接続部３４３の中心を含む線と底面の対角線とが平行となる第１四角錐部６４０（図６Ａの領域Ｃの第１四角錐部３４０を参照）は存在しない。このため、すべての第１四角錐部６４０において、第１傾斜面６４１は、中心軸ＣＡに最も近い１つの側面で構成され、第２傾斜面６４２は、第１傾斜面６４１の反対側に位置する側面で構成される。

また、前述したように、複数の第１四角錐部６４０の底面を繋げた面は、中心軸ＣＡから離れるにつれて裏側に向かって傾斜している。このため、第１傾斜面６４１は、第２傾斜面６４２より大きく形成される。また、第１四角錐部６４０を平面視したとき、接続部３４３の中心は、その底面の中心よりも中心軸ＣＡから離れた位置に配置されている。

第２四角錐部６６０は、中心軸ＣＡから離れるにつれて裏側に向かうように傾斜した第３傾斜面と、中心軸ＣＡから離れるにつれて表側に向かうように傾斜した第４傾斜面と、を含む。第２四角錐部６６０は、入射面３１０で入射し、出射面３２０で内部反射した光のうち、一部の光を内部反射させる。第２四角錐部６６０の形状は、底面が略矩形であって、底面の４つの角と１つの頂点とが直線または曲線で接続された空間に対応する略四角錐形状であるか、または略四角錐形状の頂部を平面とした略四角錐台形状である。本実施の形態では、第２四角錐部６６０は、略四角錐形状である。

第２四角錐部６６０が略四角錐形状の場合、第２四角錐部６６０の側面６６１は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。また、第２四角錐部６６０の１つの側面６６１が複数の面で構成されていてもよい。この場合も、複数の面のそれぞれの面は、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２四角錐部６６０の各側面６６１は、２つの面で構成されている。また、互いに隣接する２つの側面６６１の境界は、明瞭な稜線であってもよいし、丸みを帯びた曲面であってもよい。同様に、略四角錐の頂点近傍の部分も、丸みを帯びていてもよい。

一方、第２四角錐部６６０が略四角錐台形状の場合、第２四角錐部６６０の側面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。接続部３４３は、第３傾斜面および第４傾斜面だけでなく、その他の２つの側面６６１も接続している。また、第２四角錐部６６０の１つの側面が複数の面で構成されていてもよい。この場合も、複数の面のそれぞれの面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。また、互いに隣接する２つの側面の境界は、明瞭な稜線であってもよいし、丸みを帯びた曲面であってもよい。同様に、略四角錐台の頂面は、平面であってもよいし、底面側に凹の曲面であってもよい。

複数の第２四角錐部６６０は、第１の方向と、第２の方向とに沿って、格子状に配置されている。このとき、各第２四角錐部６６０の底面の各辺が第１の方向または第２の方向に沿うように、複数の第２四角錐部６６０は配置されている。第１の方向または第２の方向に隣接する２つの第２四角錐部６６０は、隙間なく隣接していてもよいし、離間していてもよい。本実施の形態では、第１の方向または第２の方向に隣接する２つの第２四角錐部６６０は、離間して配置されている。

第２四角錐部６６０は、裏面６３０から裏側に突出していてもよいし、裏面６３０から表側に凹んでいてもよい。本実施の形態では、第２四角錐部６６０は、裏面６３０から表側に凹んでいる。いずれの場合であっても、複数の第２四角錐部６６０のそれぞれは、４つの側面６６１を有する。平面視した場合、複数の第２四角錐部６６０のそれぞれにおいて、接続部３４３の中心（重心）は、四角錐の底面の中心（対角線の交点）上に位置する。第１四角錐部６４０と異なり、第２四角錐部６６０では、４つの側面６６１の大きさは、同じである。

なお、第１四角錐部６４０は、裏面６３０から表側に凹んでいてもよい。この場合、第１四角錐部６４０を平面視したとき、接続部３４３の中心は、その底面の中心よりも中心軸ＣＡの近くに配置される。

（効果）
本実施の形態に係る面光源装置は、実施の形態１と同様の効果と同様の効果を有する。

なお、第１四角錐部３４０、４４０、５４０、６４０の側面および第２四角錐部６６０の側面６６１は、粗面化されていてもよい。これにより、第１傾斜面３４１、４４１、５４１、６４１および第２傾斜面３４２、４４２、５４２、６４２に到達した光を拡散させることができるため、出射面３２０で内部反射した光に起因する輝度ムラをさらに抑制できる。

本発明に係る光束制御部材、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。

１０、２０ 発光装置
１１ 発光素子
１２、２２ 光束制御部材
１３ 入射面
１４ 反射面
１５ 裏面
１６ 基板
２７ 傾斜面
２８ 傾斜面
２９ 凹部
１００ 面光源装置
１００’ 表示装置
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、５００、６００ 光束制御部材
３１０ 入射面
３１２ 凹部
３２０ 出射面
３２０ａ 第１出射面
３２０ｂ 第２出射面
３２０ｃ 第３出射面
３３０、６３０ 裏面
３４０、４４０、５４０、６４０ 第１四角錐部
３４１、４４１、５４１、６４１ 第１傾斜面
３４２、４４２、５４２、６４２ 第２傾斜面
３４３ 接続部
３５０ 鍔部
３６０ 脚部
６６０ 第２四角錐部
６６１ 側面
ａ、ｂ、ｃ、ｄ 側面
ＣＡ 光束制御部材の中心軸
ＯＡ 発光素子の光軸

Claims (10)

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、
   その中心軸と交わるように裏側に開口し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する入射面と、
   前記中心軸と交わるように表側に形成され、前記入射面で入射した光を外部に出射する出射面と、
   前記凹部の開口部を取り囲むように形成された裏面と、
   前記裏面の少なくとも一部に格子状に配置され、前記裏面から裏側に突出するか、または前記裏面から表側に凹んだ略四角錐形状または略四角錐台形状の複数の第１四角錐部と、を有し、
   前記第１四角錐部は、前記中心軸から離れるにつれて裏側に向かうように傾斜した第１傾斜面と、前記中心軸から離れるにつれて表側に向かうように傾斜した第２傾斜面と、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面を接続する接続部と、を含み、
   前記複数の第１四角錐部のそれぞれについて、前記中心軸および前記接続部の中心を含む断面において、前記第１傾斜面は、前記第２傾斜面より大きい、
   光束制御部材。
2. 前記第１四角錐部は、前記裏面から裏側に突出しており、
   前記第１四角錐部の前記接続部の中心は、その底面の中心よりも前記中心軸から離れた位置に配置されている、
   請求項１に記載の光束制御部材。
3. 前記第１四角錐部は、前記裏面から表側に凹んでおり、
   前記第１四角錐部の前記接続部の中心は、その底面の中心よりも前記中心軸に近い位置に配置されている、
   請求項１に記載の光束制御部材。
4. 前記裏面の前記第１四角錐部が配置されていない領域に格子状に配置され、前記裏面から裏側に突出するか、または前記裏面から表側に凹んだ略四角錐形状または略四角錐台形状の複数の第２四角錐部をさらに有し、
   前記第２四角錐部は、前記中心軸から離れるにつれて裏側に向かうように傾斜した第３傾斜面と、前記中心軸から離れるにつれて表側に向かうように傾斜した第４傾斜面と、を含み、
   前記中心軸を含む断面において、前記第３傾斜面と、前記第４傾斜面とは、同じ大きさである、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光束制御部材。
5. 前記第１四角錐部は、前記裏面の前記凹部を含む矩形で囲まれた領域外に配置されており、
   前記第２四角錐部は、前記矩形で囲まれた領域内に配置されている、
   請求項４に記載の光束制御部材。
6. 前記第１四角錐部の側面は、粗面化されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光束制御部材。
7. 前記第２四角錐部の側面は、粗面化されている、請求項４または請求項５に記載の光束制御部材。
8. 発光素子と、
   前記中心軸が前記発光素子の光軸と一致するように配置された、請求項１〜７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。
9. 請求項８に記載の発光装置と、
   前記発光装置からの光を拡散させつつ透過させる光拡散部材と、
   を有する、面光源装置。
10. 請求項９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。

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