JP7038603B2 - 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、発光素子から出射された光の配光を制御するための光束制御部材に関する。また、本発明は、前記光束制御部材を有する発光装置、前記発光装置を有する面光源装置、および前記面光源装置を有する表示装置に関する。

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、筐体、複数の発光素子、複数の光束制御部材（レンズ）および光拡散板を有する。複数の発光素子は、筐体の底板上にマトリックス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。各光束制御部材から出射された光は、光拡散板により拡散され、被照射部材（例えば液晶パネル）を面状に照らす。

一方、特許文献１には、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、発光素子の光軸に直交し、かつ互いに直交する２方向について、それぞれ個別に配光を制御することができる光束制御部材が開示されている。図１Ａ～Ｃは、特許文献１に記載されている、発光素子２０および光束制御部材（レンズ）３０を有する発光装置１０の構成を示す図である。図１Ａは、発光装置１０の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図であり、図１Ｃは、図１Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図である。これらの図において、発光素子の光軸ＣＡの方向をｚ軸方向とする。また、ｚ軸に直交し、かつ互いに直交する２つの方向をｘ軸方向およびｙ軸方向とする。

図１Ａに示されるように、光束制御部材３０は、２つの凸曲面部３２と、２つの凸曲面部３２の間に配置されたフィレット部３４とを有する。２つの凸曲面部３２と、フィレット部３４とは、連続した曲面となっている。図１Ｃに示されるように、光束制御部材３０のｘｚ平面に平行な断面では、フィレット部３４が凹形状となっている。このため、光束制御部材３０は、発光素子２０から出射された光をｘ軸方向に広げることができる。一方、図１Ｂに示されるように、光束制御部材３０のｙｚ平面に平行な断面では、全体が凸形状となっている。このため、光束制御部材３０は、発光素子２０から出射された光を光軸ＯＡ側にｙ軸方向に集光する。このように、特許文献１に記載の光束制御部材３０は、ｘ軸方向とｙ軸方向について、それぞれ個別に配光を制御することができる。

特開２０１１－０４０３１５号公報

前述のとおり、特許文献１に記載の光束制御部材３０は、発光素子２０から出射された光をｘ軸方向には広げるがｙ軸方向には集光してしまう。したがって、特許文献１に記載の光束制御部材３０を直下型の面光源装置に適用した場合、光拡散板に均一に光を照射することができず、明部が発生しやすいという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、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、発光素子の光軸に直交し、かつ互いに直交する２方向について、それぞれ個別に配光を制御することができ、かつ照度ムラの発生を抑制することができる光束制御部材を提供することを目的とする。

また、この光束制御部材を有する発光装置、この発光装置を有する面光源装置、およびこの面光源装置を有する表示装置を提供することも目的とする。

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ための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ための入射面と、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ための出射面と、を有し、前記凹部は、前記凹部の開口部側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記光束制御部材の表側に位置する第２領域と、を含み、前記入射面は、前記第１領域の内面である第１入射面と、前記第２領域の内面である第２入射面と、を含み、前記中心軸に垂直な断面における、前記第１入射面の形状は、第１楕円の一部でありかつ前記第１楕円の長軸との交点を含む互いに対向する一対の楕円弧と、前記第１楕円の短軸と直交する互いに対向する一対の直線と、から構成され、前記断面における、前記第２入射面の形状は、第２楕円であり、前記断面における、前記出射面の形状は、第３楕円であり、前記第１楕円の長軸は、前記第２楕円の長軸および前記第３楕円の短軸と平行である。

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。

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。

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。

本発明に係る光束制御部材は、発光素子の光軸に直交し、かつ互いに直交する２方向について、それぞれ個別に配光を制御することができる。本発明の光束制御部材を有する発光装置は、従来の発光装置に比べて、光を均一に照射することができる。したがって、本発明の面光源装置および表示装置は、従来の装置に比べて輝度ムラが少ない。

図１Ａ～Ｃは、特許文献１に記載されている従来の発光装置の構成を示す図である。 図２Ａ、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３Ａ、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４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５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６Ａ～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７Ａは、凹部の部分拡大断面図である。図７Ｂは、図７Ａに示されるＡ－Ａ線における水平断面を示す図である。図７Ｃは、図７Ａに示されるＢ－Ｂ線における水平断面を示す図である。 図８Ａは、光束制御部材の中心軸を含む断面図である。図８Ｂは、図８Ａに示されるＡ－Ａ線における水平断面を示す図である。図８Ｃは、図８Ａに示されるＢ－Ｂ線における水平断面を示す図である。 図９Ａは、入射平面を含まない入射面による光の進行方向の変化を示す光路図であり、図９Ｂは、入射平面を含む入射面による光の進行方向の変化を示す光路図である。 図１０Ａは、入射平面を含まない入射面および出射面による光の進行方向の変化を示す光路図であり、図１０Ｂは、入射平面を含む入射面および出射面による光の進行方向の変化を示す光路図である。 図１１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１２Ａ～Ｅ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。

以下、本発明の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、本発明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。

［実施の形態１］
（面光源装置および発光装置の構成）
図２Ａ～図４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２Ａは、面光源装置１００の平面図であり、図２Ｂは、面光源装置１００の正面図である。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。

図２Ａ～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。

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３Ａに示すｘ軸方向）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３Ａに示すｙ軸方向）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。

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４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。

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。

発光素子２２０は、面光源装置１００の光源であり、基板２１０上に固定されている。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。

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４参照）。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。

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。

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。

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。

（光束制御部材の構成）
図５および図６Ａ～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５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６Ａは、光束制御部材３００の平面図であり、図６Ｂは、光束制御部材３００の底面図であり、図６Ｃは、光束制御部材３００の正面図であり、図６Ｄは、光束制御部材３００の左側面図であり、図６Ｅは、図６Ａ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。光束制御部材３００の中心軸ＣＡは、表裏方向に延びている。

図５および図６Ａ～Ｅに示されるように、光束制御部材３００は、凹部３１０と、入射面３２０と、出射面３３０と、第１裏面３４０と、第２裏面３５０と、複数の脚３６０と、を有する。

入射面３２０は、光束制御部材３００の中心軸ＣＡと交わるように光束制御部材３００の裏側の中央部に配置された凹部３１０の内面である。凹部３１０は、発光素子２２０の光軸ＯＡと交わるように配置されている。入射面３２０は、発光素子２２０から出射された光を、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。凹部３１０の大きさは、裏側から表側に向かうにつれて小さくなる。すなわち、中心軸ＣＡに垂直な断面（以下「水平断面」ともいう）における、凹部３１０の断面積は、凹部３１０の開口部から離れるにつれて漸減する。凹部３１０および入射面３２０は、中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称（二回対称）である。この後説明するように、入射面３２０の水平断面の形状は、略楕円であるが、入射面３２０は、曲面だけでなく一対の入射平面３２３も含む（図５参照）。

出射面３３０は、光束制御部材３００の表側（光拡散板１２０側）に向かって突出するように光束制御部材３００の表側に配置されている。出射面３３０は、入射面３２０で光束制御部材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３３０は、中心軸ＣＡと交わるように配置されている。出射面３３０の水平断面の形状は、楕円である。出射面３３０は、中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称（二回対称）である。この後説明するように、出射面３３０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略楕円の短軸と平行である。

出射面３３０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３３１と、第１出射面３３１の周囲に連続して形成される第２出射面３３２と、第２出射面３３２の周囲に連続して形成される第３出射面３３３とを有する（図６Ｅ参照）。本実施の形態において、第１出射面３３１は、裏側に凸の曲面である。ただし、第１出射面３３１は、裏側に凸の曲面でなくてもよい。発光装置２００の配列（ピッチ）などに応じて、第１出射面３３１の裏側への突出の度合いが調整される。第２出射面３３２は、第１出射面３３１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３３２の形状は、楕円の環状の凸形状である。第３出射面３３３は、第２出射面３３２の周囲に位置する曲面である。中心軸ＣＡを含む断面において、第３出射面３３３の形状は、直線であってもよいし曲線であってもよい。

第１裏面３４０は、光束制御部材３００の裏側において、凹部３１０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３４０の平面視形状は円形であり、第１裏面３４０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３４０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３４０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。

第２裏面３５０は、光束制御部材３００の裏側において第１裏面３４０の外側に位置し、第１裏面３４０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２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３４０と第２裏面３５０との間には、段差があってもよい。また、第２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２裏面３５０は、中心軸ＣＡに対して垂直な平面である。

複数の脚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、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３４０上に３つの脚３６０が配置されている。また、本実施の形態では、脚３６０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３６０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。

次に、入射面３２０および出射面３３０の水平断面の形状について、より詳細に説明する。

図７Ａは、凹部３１０および入射面３２０の中心軸ＣＡを含む部分拡大断面図である。図７Ｂは、図７Ａに示されるＡ－Ａ線における第１入射面３２１（第１領域３１１）の水平断面を示す図である。図７Ｃは、図７Ａに示されるＢ－Ｂ線における第２入射面３２２（第２領域３１２）の水平断面を示す図である。

前述のとおり、入射面３２０の水平断面の形状は、略楕円であるが、入射面３２０は、曲面だけでなく一対の入射平面３２３も含む。説明の便宜上、凹部３１０を、図７Ａに示されるように、凹部３１０の開口部側に位置する第１領域３１１と、第１領域３１１よりも表側に位置する第２領域３１２とに分けて説明する。また、第１領域３１１の内面を第１入射面３２１と称し、第２領域３１２の内面を第２入射面３２２と称する。入射面３２０は、第１入射面３２１および第２入射面３２２により構成される。前述の一対の入射平面３２３は、第１入射面３２１の一部である。

図７Ｂに示されるように、水平断面における第１入射面３２１の形状は、一対の楕円弧３７１と、一対の直線３７２とから構成される。一対の楕円弧３７１は、それぞれ第１楕円３７０の一部であり、互いに対向している。図７Ｂでは、第１楕円３７０のうち、一対の楕円弧３７１は実線で表しているが、それ以外の部分は破線で示している。楕円弧３７１は、第１楕円３７０とその長軸との交点３７３を含むが、第１楕円３７０とその短軸との交点３７４は含まない。一方、一対の直線３７２は、それぞれ第１楕円の３７０の短軸と直交しており、かつ互いに対向している。直線３７２は、一方の楕円弧３７１の端部と他方の楕円弧３７１の端部とを接続している。直線３７２は、入射平面３２３の断面である。このように、水平断面において、第１領域３１１は、第１楕円３７０の一部（第１楕円３７０とその短軸との交点３７４近傍の部分）を直線で切り欠いた形状をしている。前述のとおり、凹部３１０の大きさは、裏側から表側に向かうにつれて小さくなる。したがって、第１領域３１１においても、第１楕円３７０の大きさは、裏側から表側に向かうにつれて小さくなる。一対の直線３７２の長さも、裏側から表側に向かうにつれて短くなる。すなわち、図５に示されるように、中心軸ＣＡに垂直な方向（水平方向）の入射平面３２３の幅は、裏側から表側に向かうにつれて短くなる。なお、一対の入射平面３２３は、互いに平行であってもよいし、平行でなくてもよい。たとえば、一対の入射平面３２３は、裏側から表側に向かうにつれて中心軸ＣＡに近づくように傾斜していてもよい。本実施の形態では、一対の入射平面３２３は、互いに平行である。

図７Ｃに示されるように、水平断面における第２入射面３２２の形状は、第２楕円３８０である。本実施の形態では、第２楕円３８０は、第１楕円３７０と相似形状である。第２入射面３２２を構成する曲面は、第１入射面３２１を構成する曲面（第１入射面３２１のうち入射平面３２３以外の部分）と滑らかに連続している。図７Ｂおよび図７Ｃに示されるように、第２楕円３８０の長軸は、第１楕円３７０の長軸と平行である。前述のとおり、凹部３１０の大きさは、裏側から表側に向かうにつれて小さくなる。したがって、第２領域３１２においても、第２楕円３８０の大きさは、裏側から表側に向かうにつれて小さくなる。

図８Ａは、光束制御部材３００の中心軸ＣＡを含む断面図である（図６Ｅと同じ図）。図８Ｂは、図８Ａに示されるＡ－Ａ線における第１出射面３３１および第２出射面３３２の水平断面を示す図である。図８Ｃは、図８Ａに示されるＢ－Ｂ線における第３出射面３３３の水平断面を示す図である。

図８Ｂに示されるように、水平断面における第１出射面３３１の形状は、第３楕円３９０である。また、水平断面における第２出射面３３２の形状も、第３楕円３９０である。さらに、図８Ｃに示されるように、水平断面における第３出射面３３３の形状も、第３楕円３９０である。すなわち、水平断面における出射面３３０の形状は、第３楕円３９０である。なお、ここでいう「第３楕円３９０」とは、同一形状の楕円のみではなく相似形状の楕円も含む概念である（前述の第１楕円３７０および第２楕円３８０も同じである）。第１出射面３３１を構成する曲面は、第２出射面３３２を構成する曲面と滑らかに連続している。第２出射面３３２を構成する曲面は、第３出射面３３３を構成する曲面と滑らかに連続している。

図８Ｂおよび図８Ｃに示されるように、第１出射面３３１、第２出射面３３２および第３出射面３３３のいずれについても、第３楕円３９０の短軸は、第２楕円３７０の長軸と平行である。前述のとおり、第２楕円３８０の長軸は、第１楕円３７０の長軸と平行である。したがって、第１楕円３７０の長軸は、第２楕円３８０の長軸および第３楕円の短軸３９０と平行である。

本実施の形態の光束制御部材３００は、水平断面における入射面３２０および出射面３３０の形状が、いずれも略楕円となっている。また、入射面３２０に対応する第１楕円３７０および第２楕円３８０の長軸と、出射面３３０に対応する第３楕円３９０の長軸とは、互いに垂直である。ここで、図８Ｃに示されるように、入射面３２０に対応する第１楕円３７０および第２楕円３８０の長軸がｘ軸に沿うように、出射面３３０に対応する第３楕円３９０の長軸がｙ軸に沿うように光束制御部材３００を配置したとして、入射面３２０および出射面３３０の機能について説明する。

まず、ｘｙ平面における光の進行方向の変化について見てみると、図９Ａに示されるように、入射面３２０は、ｘ軸に対する角度が小さい光線をｘ軸から離れるように屈折させ、ｙ軸に対する角度が小さい光線をｙ軸に近づくように屈折させる。したがって、入射面３２０は、ｘ軸に沿う方向に向かう光を減らし、ｙ軸に沿う方向に向かう光を増大させる。一方、出射面３３０は、ｘ軸に対する角度が小さい光線をｘ軸から離れるように屈折させ、ｙ軸に対する角度が小さい光線をｙ軸に近づくように屈折させる。したがって、出射面３３０は、ｙ軸に沿う方向に向かう光を増大させ、ｘ軸に沿う方向に向かう光を減らす。このように、入射面３２０および出射面３３０は、ｙ軸に沿う方向に向かう光を増大させ、ｘ軸に沿う方向に向かう光を減らすため、光束制御部材３００を含む発光装置２００は、光拡散板１２０を略楕円形状に照らすことができる。また、光束制御部材３００では、第１楕円３７０および第２楕円３８０における長軸と短軸の長さの比（楕円率）、ならびに第３楕円３９０における長軸と短軸の長さの比（楕円率）をそれぞれ別個に調整することで、発光素子２２０の光軸ＯＡに直交し、かつ互いに直交する２方向（ｘ軸方向とｙ軸方向）について、それぞれ個別に配光を制御することができる。

また、入射平面３２３を含む入射面３２０による光の進行方向の変化（図９Ｂ）と、入射平面３２３を含まない入射面３２０による光の進行方向の変化（図９Ａ）とを比較してみると、図９Ｂに示されるように、入射平面３２３を含む入射面３２０では、ｙ軸に対する角度が小さい光線が入射平面３２３に入射する。入射平面３２３は光を集める力が強いため、入射平面３２３を含む入射面３２０は、入射平面３２３を含まない入射面３２０よりもｙ軸に沿う方向に向かう光をより増大させる。本実施の形態に係る光束制御部材３００では、入射平面３２３を含む第１入射面３２１は、入射平面３２３を含まない第２入射面３２２よりも裏側に配置されているため、光束制御部材３００は、発光素子２２０から光軸ＯＡに対して大きな角度で出射された光（基板２１０に対して小さな角度で出射された光）について、ｙ軸に沿う方向に向かう光をより増大させる。これにより、ｙ軸方向についてより遠方に光を到達させることができる。

次に、ｙｚ平面における光の進行方向の変化について見てみると、図１０Ａに示されるように、入射面３２０は、光を拡げるように屈折させる。また、出射面３３０のうち中央部の第１出射面３３１（凹面）は、光を拡げるように屈折させ、出射面３３０の残りの第２出射面３３２および第３出射面３３３（凸面）は、光を集めるように屈折させる。これにより、光束制御部材３００は、発光素子２２０から光軸ＯＡに対して小さな角度範囲で出射された光を、光軸ＯＡに直交する方向に広げて遠方に光を到達させることができる。

また、入射平面３２３を含む入射面３２０による光の進行方向の変化（図１０Ｂ）と、入射平面３２３を含まない入射面３２０による光の進行方向の変化（図１０Ａ）とを比較してみると、図１０Ｂに示されるように、入射平面３２３を含む入射面３２０では、光軸ＯＡに対して大きな角度の光線が入射平面３２３に入射する。入射平面３２３は光を拡げる力が弱い（光を集める力が強い）ため、入射平面３２３を含む入射面３２０は、入射平面３２３を含まない入射面３２０よりも基板２１０に沿う方向に向かう光をより増大させる。本実施の形態に係る光束制御部材３００では、入射平面３２３を含む第１入射面３２１は、入射平面３２３を含まない第２入射面３２２よりも裏側に配置されているため、光束制御部材３００は、発光素子２２０から光軸ＯＡに対して大きな角度で出射された光（基板２１０に対して小さな角度で出射された光）について、基板２１０に沿う方向に向かう光をより増大させる。これにより、より遠方に光を到達させることができる。

（効果）
以上のように、光束制御部材３００を有する発光装置２００は、任意の楕円率の楕円形状の領域に光を照射することができる。本実施の形態の面光源装置１００は、発光装置２００が等間隔（正方格子状）に配置されていない場合であっても、輝度ムラを抑制することができる。

［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。

（光束制御部材の構成）
図１１および図１２Ａ～Ｅ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１１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１２Ａは、光束制御部材４００の平面図であり、図１２Ｂは、光束制御部材４００の底面図であり、図１２Ｃは、光束制御部材４００の正面図であり、図１２Ｄは、光束制御部材４００の左側面図であり、図１２Ｅは、図１２Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。

図１１および図１２Ａ～Ｅに示されるように、光束制御部材４００は、凹部３１０と、入射面３２０と、出射面３３０と、第１裏面３４０と、第２裏面４５０と、複数の脚３６０と、を有する。

第２裏面４５０は、光束制御部材４００の裏側において第１裏面３４０の外側に位置し、第１裏面３４０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３４０と第２裏面４５０との間には、段差があってもよい。本実施の形態では、第２裏面４５０には、出射面３３０で反射された光を出射面３３０に向けて反射させるための複数の凸条４５１が形成されている。

複数の凸条４５１のそれぞれは、出射面３３０で反射された光を反射させるための第１反射面４５２と、第１反射面４５２で反射された光を出射面３３０に向けて反射させるための第２反射面４５３と、これらの間に配置された稜線４５４とを有する。すなわち、それぞれの凸条４５１は、一対の反射面（第１反射面４５２および第２反射面４５３）を有し、全反射プリズムのように機能する。出射面３３０で反射された光が第２裏面４５０を透過して基板２１０に到達すると、光束制御部材４００の直上方向に反射して、光束制御部材４００の直上に過度に明るい明部が生じてしまうことがある。複数の凸条４５１は、出射面３３０で反射された光が第２裏面４５０を透過することを防止することで、明部の発生を抑制する。

凸条４５１の稜線４５４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４５２および第２反射面４５３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４５１の稜線４５４に垂直な断面形状は、三角形状である。また、本実施の形態では、複数の凸条４５１は、中心軸ＣＡを中心として放射状に配置されている。

（効果）
本実施の形態に係る光束制御部材４００では、第２裏面４５０の全面に複数の凸条４５１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３３０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。

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。

１０ 発光装置
２０ 発光素子
３０ 光束制御部材（レンズ）
３２ 凸曲面部
３４ フィレット部
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 凹部
３１１ 第１領域
３１２ 第２領域
３２０ 入射面
３２１ 第１入射面
３２２ 第２入射面
３２３ 入射平面
３３０ 出射面
３３１ 第１出射面
３３２ 第２出射面
３３３ 第３出射面
３４０ 第１裏面
３５０、４５０ 第２裏面
３６０ 脚
３７０ 第１楕円
３７１ 楕円弧
３７２ 直線
３８０ 第２楕円
３９０ 第３楕円
４５１ 凸条
４５２ 第１反射面
４５３ 第２反射面
４５４ 稜線
ＣＡ 光束制御部材の中心軸
ＯＡ 発光素子の光軸

Claims (7)

1. 発光素子から出射された光の配光を制御するための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ための入射面と、
   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ための出射面と、
   を有し、
   前記凹部は、前記凹部の開口部側に位置する第１領域と、前記第１領域よりも前記光束制御部材の表側に位置する第２領域と、を含み、
   前記入射面は、前記第１領域の内面である第１入射面と、前記第２領域の内面である第２入射面と、を含み、
   前記中心軸に垂直な断面における、前記第１入射面の形状は、第１楕円の一部でありかつ前記第１楕円の長軸との交点を含む互いに対向する一対の楕円弧と、前記第１楕円の短軸と直交する互いに対向する一対の直線と、から構成され、
   前記断面における、前記第２入射面の形状は、第２楕円であり、
   前記断面における、前記出射面の形状は、第３楕円であり、
   前記第１楕円の長軸は、前記第２楕円の長軸および前記第３楕円の短軸と平行である、
   光束制御部材。
2. 前記断面における、前記凹部の断面積は、前記凹部の開口部から離れるにつれて漸減する、請求項１に記載の光束制御部材。
3. 前記光束制御部材の裏側において前記凹部の開口部の外側に配置された、前記出射面で反射された光を前記出射面に向けて反射させるための複数の凸条をさらに有し、
   前記複数の凸条のそれぞれは、前記出射面で反射された光を反射させるための第１反射面と、前記第１反射面で反射された光を前記出射面に向けて反射させるための第２反射面とを有する、
   請求項１または請求項２に記載の光束制御部材。
4. 前記複数の凸条は、前記中心軸を中心として放射状に配置されている、
   請求項３に記載の光束制御部材。
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。
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。
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。

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