JP7383465B2 - 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置 - Google Patents
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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、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ている。
たとえば、直下型の面光源装置は、基板、複数の発光素子、複数の光束制御部材（レンズ）および光拡散部材を有する。複数の発光素子は、基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。光束制御部材から出射された光は、光拡散部材（例えば光拡散板）により拡げられ、被照射部材（例えば液晶パネル）を面状に照らす。
特許文献１に示されるような、従来の光束制御部材は、発光素子から出射された光が入射する入射面と、入射面から入射した光を外部に出射する出射面と、出射面でフレネル反射した光を反射させるための反射面とを有する。
図１は特許文献１に示されるような、従来の光束制御部材３０における光の制御を示す。従来の光束制御部材３０では、出射面３３でフレネル反射した光は反射面４５で反射されて、出射面３３に向かう。図１に示されるように、反射面４５で反射された光の一部は、出射面３３で直上に向けて出射されるおそれがある。
一般に、面光源装置では輝度ムラが生じることを抑制することが求められ、また、近年、面光源装置の薄型化が求められている。輝度ムラが生じることを抑制するためには、発光素子からの光を光束制御部材が広い範囲に均一に拡げるようにした方がよく、直上に向かう光が出射面で出射することを抑制することが好ましい。一方、面光源装置を薄型化するためには、光束制御部材を薄くする必要があり、光束制御部材を薄くすると発光素子からの光を広い範囲に均一に拡げるように制御することが難しくなる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光束制御部材が薄くなることが求められたとしても、出射面でフレネル反射した光が直上に向かうことを抑制できる光束制御部材を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記の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を目的とする。
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裏側に前記光束制御部材の中心軸と交差するように配置されており、前記発光素子から出射された光を前記光束制御部材の内部に入射させるための入射面と、前記光束制御部材の表側に前記中心軸と交差するように配置されており、前記入射面で入射した光を出射させるための出射面と、前記光束制御部材の裏側に前記入射面を取り囲むように配置されており、前記入射面で入射し、かつ前記出射面でフレネル反射した光を前記中心軸から離れる方向に向かって反射させるための傾斜面を有する反射部と、を有し、前記中心軸を含む前記光束制御部材の断面において、前記出射面のうち、前記発光素子の発光中心から出射され、前記入射面で入射し、かつ前記出射面および前記傾斜面で順次反射した光が到達する領域は、前記出射面の最大高さ位置から前記出射面の外縁へ向かう方向において、前記出射面の任意の点における接線の傾きの微分値が０になる部分、または前記微分値の正負が逆転する部分を含む。
本発明に係る発光装置は、発光素子と、前記発光素子上に配置された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。
本発明は、光束制御部材が薄くなることが求められたとしても、出射面でフレネル反射した光が直上に向かうことを抑制できる光束制御部材、ならびに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を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、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面光源装置について説明する。これらの面光源装置１００は、面光源装置からの光を照射される表示部材（被照射部材）１０２（例えば液晶パネル）と組み合わせることで、表示装置１００’として使用されうる（図２Ｂ参照）。
［実施の形態１］
（面光源装置および発光装置の構成）
図２～４は、実施の形態に係る面光源装置の構成を示す図である。図２Ａは、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、図３Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。
（面光源装置および発光装置の構成）
図２～４は、実施の形態に係る面光源装置の構成を示す図である。図２Ａは、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、図３Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。
図２，３に示されるように、実施の形態に係る面光源装置１００は、筐体１１０、複数の発光装置２００および光拡散部材１２０を有する。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。光拡散部材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、特に限定されないが、例えば約４００ｍｍ×約７００ｍｍである。
図４に示されるように、複数の発光装置２００は、それぞれ基板２１０上に固定されている。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。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を有している。
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。また、発光素子２２０の種類は、特に制限されないが、天面および側面から光を出射する発光素子（例えば、ＣＯＢ型発光ダイオード）などが、本発明の実施の形態に係る発光装置において好適に用いられる。
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する拡散レンズであり、基板２１０上に固定されている。光束制御部材３００は、その中心軸ＣＡが発光素子２２０の光軸ＬＡに一致するように、発光素子２２０の上に配置されている。なお、後述する光束制御部材３００の入射面３２０および出射面３３０はいずれも回転対称（本実施の形態では円対称）であり、かつこれらの回転軸は一致する。この入射面３２０および出射面３３０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ＬＡ」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。発光素子２２０が実装された基板２１０と光束制御部材３００の裏面３５０との間には、発光素子２２０から発せられる熱を外部に逃がすための隙間が形成されている。
光束制御部材３００は、一体成形により形成されている。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特に限定されない。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）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。
光拡散部材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。通常、光拡散部材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、光拡散部材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、光拡散部材１２０の表面に微細な凹凸が形成されているか、または光拡散部材１２０の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。
本実施の形態に係る面光源装置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により光拡散部材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、さらに光拡散部材１２０により拡散される。その結果、本実施の形態に係る面光源装置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～Ｄ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は平面図であり、図５Ｂは図５ＡのＡ－Ａ線に沿う断面図であり、図５Ｃは底面図であり、図５Ｄは正面図である。図５Ｂでは、ハッチングを省略している。
図５Ａ～Ｄ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は平面図であり、図５Ｂは図５ＡのＡ－Ａ線に沿う断面図であり、図５Ｃは底面図であり、図５Ｄは正面図である。図５Ｂでは、ハッチングを省略している。
図５Ａ～Ｄに示されるように、光束制御部材３００は、凹部３１０、入射面３２０、出射面３３０、裏面３５０、反射部３６０および鍔部３７０を有する。
凹部３１０は、光束制御部材３００の裏側（発光素子２２０側）の中央部に形成されている。凹部３１０の内面は、入射面３２０として機能する。入射面３２０は、発光素子２２０（図４参照）から出射された光の大部分を、そ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。したがって、光束制御部材３００は、入射面３２０が発光素子２２０と対向するように配置される。入射面３２０は、光束制御部材３００の中心軸ＣＡと交わり、中心軸ＣＡを軸として回転対称（円対称）である。凹部３１０の形状は、特に限定されないが、例えば半長球（楕円の長軸を回転軸として得られた回転楕円体を短軸に沿って２つに分割した形状）である。
出射面３３０は、光束制御部材３００の表側（光拡散部材１２０側）に、鍔部３７０から突出するように形成され、光束制御部材３００の中心軸と交差するように配置される。出射面３３０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３３０は、中心軸ＣＡを軸として回転対称（円対称）である。
本実施の形態では、出射面３３０は、光束制御部材３００の表側において、中心軸ＣＡを中心とする所定範囲（中心軸ＣＡの近傍）に配置された第１出射面３３０ａと、第１出射面３３０ａを取り囲むように配置された第２出射面３３０ｂと、第２出射面３３０ｂを取り囲むように配置された第３出射面３３０ｃとを有する（図５Ｂ参照）。本実施の形態では、第１出射面３３０ａは、光拡散部材１２０に対して凹形状の滑らかな曲面であり、第２出射面３３０ｂは、光拡散部材１２０に対して凸形状の滑らかな曲面であるが、第１出射面３３０ａおよび第２出射面３３０ｂの形状はこれに限定されない。本実施の形態では、第３出射面３３０ｃは、出射面３３０の外周部に位置し、第２出射面３３０ｂと鍔部３７０の天面とを滑らかに接続している。第３出射面３３０ｃの形状については、この後別途説明する。
裏面３５０は、光束制御部材３００の裏側に配置され、凹部３１０の開口縁部から径方向（中心軸ＣＡに垂直な方向）に延在する平面である。裏面３５０は、発光素子２２０から出射された光のうち、入射面３２０から入射しなかった光を、光束制御部材３００内に入射させる。
反射部３６０は、光束制御部材３００の裏側において、入射面３２０（凹部３１０）を取り囲むように配置され、発光素子２２０から出射され、出射面３３０でフレネル反射した光を反射させるための傾斜面３６４を有する（図５Ｂ参照）。本実施の形態では、反射部３６０は、円環状の溝として形成されており、中心軸ＣＡを含む断面における断面形状は略Ｖ字状である（図５Ｂ参照）。Ｖ字を形成する２つの面のうち内側の面は、中心軸ＣＡと略平行であるのに対し、外側の面は、中心軸ＣＡに対し所定の角度（例えば３０°）で傾いている傾斜面３６４である。反射部３６０の傾斜面３６４は、入射面３２０で入射し、かつ出射面３３０でフレネル反射した光を中心軸ＣＡから離れる方向に向かって反射させる。したがって、傾斜面３６４は、中心軸ＣＡに向かうにつれて表側に向かうように傾斜している。
反射部３６０の位置は、特に限定されないが、発光素子２２０の発光中心から出射され、入射面３１０で入射し、かつ出射面３３０（主として第１出射面３３０ａおよび第２出射面３３０ｂ）でフレネル反射した光が多く到達する領域であることが好ましい。反射部３６０は、光束制御部材３００において、光束制御部材３００で最も高い部分より外側（中心軸ＣＡから離れた位置）に配置されることが好ましい。
出射面３３０から到達した光の反射率を向上させる観点から、上述した傾斜面３６４には、複数の凸条３９０（全反射プリズム）が形成されていてもよい。図６Ａ～Ｄは、複数の凸条３９０を有する第１変形例に係る光束制御部材４００の構成を示す図である。図６Ａは平面図であり、図６Ｂは図６ＡのＡ－Ａ線に沿う断面図であり、図６Ｃは底面図であり、図６Ｄは正面図である。図６Ｂでも、ハッチングを省略している。なお、第１変形例において、実施の形態１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。
複数の凸条３９０は、底面視したときに、光束制御部材４００の中心軸ＣＡに対して放射状（回転対称）に配置されている。図６Ｃに示されるように各凸条３９０は、平面状の第１傾斜面３９１と、平面状の第２傾斜面３９２と、第１傾斜面３９１と第２傾斜面３９２との交線である稜線３９３とを有しており、全反射プリズムのように機能する。図６Ｂに示されるように、凸条３９０の稜線３９３を含む仮想直線は、稜線３９３よりも表側（光拡散部材１２０側）の位置で中心軸ＣＡと交わる。すなわち、各凸条３９０は、裏側（発光素子２２０側）よりも表側（光拡散部材１２０側）の方が中心軸ＣＡに近づくように、中心軸ＣＡに対し所定の角度（例えば３０°）で傾いている。反射部３６０に到達した光は、いずれかの凸条３９０の２つの面（第１傾斜面３９１および第２傾斜面３９２）で順次反射して、出射面３３０（主として第３出射面３３０ｃ）に向かう光となる。
鍔部３７０は、出射面３３０（第３出射面３３０ｃ）の外縁と裏面３５０の外縁との間に配置され、中心軸ＣＡから離れる方向に延在する。３７０の形状は、略円環状である。鍔部３７０を設けることで、光束制御部材３００の取り扱いおよび位置合わせが容易になる。鍔部３７０の厚みは、特に限定されず、出射面３３０の必要面積や鍔部３７０の成形性などを考慮して決定される。
光束制御部材３００は複数の脚部３８０を有していてもよい（図４参照）。複数の脚部３８０は、裏面３５０から突出している略円柱状の部材である。複数の脚部３８０は、発光素子２２０に対して適切な位置に光束制御部材３００を支持する。
ここで、出射面３３０の外周部に配置された第３出射面３３０ｃの形状について説明する。第３出射面３３０ｃは、中心軸ＣＡを含む光束制御部材３００の断面（図５Ｂ、図６Ｂ参照）において、発光素子２２０の発光中心から出射され、入射面３２０で入射し、かつ出射面３３０および傾斜面３６４で順次反射した光が到達する領域に配置されている。第３出射面３３０ｃは、傾斜面３６４から到達した光が光束制御部材３００の直上に向かわないように構成されている。具体的には、中心軸ＣＡを含む光束制御部材３００の断面（図５Ｂ、図６Ｂ参照）において、第３出射面３３０ｃは、出射面３３０の最大高さ位置から出射面３３０の外縁へ向かう方向において、出射面３３０の任意の点における接線の傾きの微分値が０になる部分、または前記微分値の正負が逆転する部分を含む。
図７は、上記の出射面３３０の断面形状を説明するための図である。図７に示されるように、出射面３３０でフレネル反射した光は、反射部３６０の傾斜面３６４で反射し、出射面３３０（第３出射面３３０ｃ）に到達する。ここで、図７に示されるように、出射面３３０の上方領域（第２出射面３３０ｂおよび第３出射面３３０ｃの上部）では、出射面３３０の最大高さ位置から出射面３３０の外縁へ向かうにつれて、出射面３３０の接線の傾きは、徐々に大きくなる。すなわち、この領域では接線の傾きの微分値は正である。
一方、図７に示されるように、出射面３３０の下方領域（第３出射面３３０ｃの下部）では、出射面３３０の最大高さ位置から出射面３３０の外縁へ向かうにつれて、出射面３３０の接線の傾きは、徐々に小さくなる。すなわち、この領域では接線の傾きの微分値は負である。このように、傾斜面３６４で反射した光が到達する出射面３３０において、出射面３３０の最大高さ位置から出射面３３０の外縁へ向かう方向において、出射面３３０の任意の点における接線の傾きの微分値の正負が逆転する領域が存在する。出射面３３０が接線の傾きの微分値の正負が逆転する領域（第３出射面３３０ｃ）を含むことによって、図７に示されるように、反射部３６０の傾斜面３６４から出射面３３０（第３出射面３３０ｃ）に到達した光は、水平に近い方向に出射される。なお、図７では光束制御部材３００の断面図の左側の部分について説明したが、右側の部分では上記の正負が入れかわることになる。しかしながら、断面図の右側においても、出射面３３０（第３出射面３３０ｃ）が接線の傾きの微分値の正負が逆転する領域を含むことは同様である。
また、上記では接線の傾きの微分値の正負が逆転する場合を説明したが、出射面３３０は、接線の傾きの微分値が０になる領域を含んでもよい。この接線の傾きの微分値が０になる領域とは、接線の傾きが変化しないということであり、出射面３３０の断面形状が直線になっている領域を有することを意味する。
（面光源装置における照度分布）
図５に示される、実施の形態１に係る光束制御部材３００を有する発光装置について光拡散部材１２０上の照度分布を測定した。また、比較のため、図１に示される従来の光束制御部材３０（接線の傾きの微分値の正負が逆転する領域を含む第３出射面を含まない）を有する発光装置についても光拡散部材１２０上の照度分布を測定した。
図５に示される、実施の形態１に係る光束制御部材３００を有する発光装置について光拡散部材１２０上の照度分布を測定した。また、比較のため、図１に示される従来の光束制御部材３０（接線の傾きの微分値の正負が逆転する領域を含む第３出射面を含まない）を有する発光装置についても光拡散部材１２０上の照度分布を測定した。
今回の測定では、以下のようにパラメーターを設定した。
（パラメーター）
・発光素子２２０の発光面の１辺の長さ：約０．９ｍｍ（対角線の長さ：約１．３ｍｍ）
・光束制御部材３００の外径：φ１３ｍｍ
・入射面３２０となる凹部３１０の開口径：φ４ｍｍ
・光束制御部材３００と光拡散部材１２０の間隔（光学距離ＯＤ）：約３．６ｍｍ
（パラメーター）
・発光素子２２０の発光面の１辺の長さ：約０．９ｍｍ（対角線の長さ：約１．３ｍｍ）
・光束制御部材３００の外径：φ１３ｍｍ
・入射面３２０となる凹部３１０の開口径：φ４ｍｍ
・光束制御部材３００と光拡散部材１２０の間隔（光学距離ＯＤ）：約３．６ｍｍ
図８Ａ～Ｆは測定結果を示す。横軸は光束制御部材の中心軸ＣＡ（光軸ＬＡ）からの距離を示し、縦軸は照度を示している。図８Ａは、上記の条件下における照度分布を示す。図８Ｂは、図８Ａの測定結果について、距離が０ｍｍのときの照度が１となるように正規化した結果を示す。
図８Ａから、従来の光束制御部材３０と、実施の形態１に係る光束制御部材３００とを比べると、実施の形態１に係る光束制御部材３００の方が、光束制御部材の直上付近における照度がより低いことがわかる。また、図８Ｂから、従来の光束制御部材３０と、実施の形態１に係る光束制御部材３００とを比べると、実施の形態１に係る光束制御部材３００の方が照度の半値幅が拡がっており、光をより拡げていることがわかる。
図８Ｃ、Ｄは、上記の条件下で光学距離を３．５ｍｍに変更したときの照度分布を示し、図８Ｅ、Ｆは上記の条件下で光学距離１０ｍｍに変更したときの照度分布を示す。図８Ｄは、図８Ｃの測定結果について、距離が０ｍｍのときの照度が１となるように正規化した結果を示す。図８Ｆも、同様に、図８Ｅの測定結果について、距離が０ｍｍのときの照度が１となるように正規化した結果を示す。
図８Ｃと図８Ｅとの比較から明らかなように、光学距離が３．５ｍｍとより短い図８Ｃおよび図８Ｄの方が、光学距離が１０ｍｍとより長い図８Ｅおよび図８Ｆよりも、従来の光束制御部材３０と、実施の形態１に係る光束制御部材３００との結果の差が大きかった。これらのことから、本実施の形態に係る光束制御部材３００は、光学距離がより短いところでより光を拡げる効果が高いことがわかった。すなわち、実施の形態１に係る光束制御部材３００は、薄い面光源装置において特に有用であると考えられる。
［実施の形態２］
（面光源装置および発光装置の構成）
実施の形態２に係る面光源装置および発光装置は、実施の形態１に係る光束制御部材３００の代わりに実施の形態２に係る光束制御部材５００を有する点において異なる。そこで、本実施の形態では、実施の形態２に係る光束制御部材５００についてのみ説明する。
（面光源装置および発光装置の構成）
実施の形態２に係る面光源装置および発光装置は、実施の形態１に係る光束制御部材３００の代わりに実施の形態２に係る光束制御部材５００を有する点において異なる。そこで、本実施の形態では、実施の形態２に係る光束制御部材５００についてのみ説明する。
（光束制御部材の構成）
図９Ａ～Ｄは、実施の形態２に係る光束制御部材５００の構成を示す図である。図９Ａは平面図であり、図９Ｂは図９ＡのＡ－Ａ線に沿う断面図であり、図９Ｃは底面図であり、図９Ｄは正面図である。図９Ｂでは、ハッチングを省略している。
図９Ａ～Ｄは、実施の形態２に係る光束制御部材５００の構成を示す図である。図９Ａは平面図であり、図９Ｂは図９ＡのＡ－Ａ線に沿う断面図であり、図９Ｃは底面図であり、図９Ｄは正面図である。図９Ｂでは、ハッチングを省略している。
実施の形態２に係る光束制御部材５００は、出射面３３０と裏面３５０とが接続しており、鍔部３７０を有さない点のみで実施の形態１に係る光束制御部材３００と異なる。そこで、実施の形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。ここで、出射面と裏面とが接続するとは、出射面と裏面との間に鍔部等の他の部材を介していないことを意味する。
なお、実施の形態２に係る光束制御部材５００においても、傾斜面３６４には、複数の凸条３９０（全反射プリズム）が形成されていてもよい。図１０Ａ～Ｄは、複数の凸条３９０を有する、実施の形態２の第１変形例に係る光束制御部材６００の構成を示す図である。図１０Ａは平面図であり、図１０Ｂは図１０ＡのＡ－Ａ線に沿う断面図であり、図１０Ｃは底面図であり、図１０Ｄは正面図である。図１０Ｂでも、ハッチングを省略している。実施の形態２の第１変形例に係る光束制御部材６００は、複数の凸条３９０を有する点のみで、実施の形態２と異なる。そこで、実施の形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
（面光源装置における照度分布）
図１１Ａ、Ｂは、鍔部３７０を有する従来の光束制御部材と、鍔部３７０を有さない実施の形態２に係る光束制御部材５００の違いを説明するための図である。
図１１Ａ、Ｂは、鍔部３７０を有する従来の光束制御部材と、鍔部３７０を有さない実施の形態２に係る光束制御部材５００の違いを説明するための図である。
図１１Ａに示されるように、従来の光束制御部材では鍔部３７０があるため、光が鍔部３７０に当たるとやや上方へ散乱気味に出射されてしまう。一方、図１１Ｂに示されるように、光束制御部材５００では鍔部３７０がないため、光がまっすぐ進み、輝度ムラが生じることがより抑制されると考えられる。なお、実施の形態２に係る光束制御部材５００は、天面および側面から光を出射する発光素子（例えば、ＣＯＢ型発光ダイオード）が、発光素子２２０として採用された場合に特に有用であると考えられる。
図９に示される、実施の形態２に係る光束制御部材５００を有する発光装置について照度分布を測定した。また、比較のため、従来の光束制御部材であって鍔部３７０を有さない光束制御部材を有する発光装置についても照度分布を測定した。
今回の測定では、以下のようにパラメーターを設定した。
（パラメーター）
・発光素子２２０の発光面の１辺の長さ：約０．９ｍｍ（対角線の長さ：約１．３ｍｍ）
・光束制御部材５００の外径：φ１３ｍｍ
・入射面３２０となる凹部３１０の開口径：φ４ｍｍ
・光束制御部材５００と光拡散部材１２０の間隔（光学距離ＯＤ）：約３．６ｍｍ
（パラメーター）
・発光素子２２０の発光面の１辺の長さ：約０．９ｍｍ（対角線の長さ：約１．３ｍｍ）
・光束制御部材５００の外径：φ１３ｍｍ
・入射面３２０となる凹部３１０の開口径：φ４ｍｍ
・光束制御部材５００と光拡散部材１２０の間隔（光学距離ＯＤ）：約３．６ｍｍ
図１２Ａ、Ｂは測定結果を示す。横軸は光束制御部材の中心軸ＣＡ（光軸ＬＡ）からの距離を示し、縦軸は照度を示している。図１２Ａは、上記の条件下における照度分布を示す。図１２Ｂは、図１２Ａの測定結果について、距離０ｍｍのときの照度が１となるように正規化した結果を示す。
図１２Ａから、従来の光束制御部材３０と、実施の形態２に係る光束制御部材５００とを比べると、実施の形態２に係る光束制御部材５００の方が、光束制御部材の直上付近における照度がより低いことがわかる。また、図１２Ｂから、従来の光束制御部材３０と、実施の形態２に係る光束制御部材５００とを比べると、実施の形態２に係る光束制御部材３００の方が照度の半値幅が拡がっており、光をより拡げていることがわかる。
また、図１２Ａ、Ｂ（実施の形態２）と、図８Ａ、Ｂ（実施の形態１）とを比較すると、図１２Ａ、Ｂの方が、光がより拡がっていた。これは、実施の形態２に係る光束制御部材５００では鍔部３７０がないため、より光が拡がるためであると考えられる。
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。
１００ 面光源装置
１００’ 表示装置
１０２ 表示部材（被照射部材）
１１０ 筐体
１１２ 底板
１１４ 天板
１２０ 光拡散部材
２００ 発光装置
２１０ 基板
２２０ 発光素子
３０、３００、４００、５００、６００ 光束制御部材
３１０ 凹部
３２０ 入射面
３３、３３０ 出射面
３３０ａ 第１出射面
３３０ｂ 第２出射面
３３０ｃ 第３出射面
３５０ 裏面
３６０ 反射部
３７０ 鍔部
３８０ 脚部
３９０ 凸条
３９１ 第１傾斜面
３９２ 第２傾斜面
３９３ 稜線
４５、３６４ 傾斜面
ＣＡ 中心軸
ＬＡ 光軸
１００’ 表示装置
１０２ 表示部材（被照射部材）
１１０ 筐体
１１２ 底板
１１４ 天板
１２０ 光拡散部材
２００ 発光装置
２１０ 基板
２２０ 発光素子
３０、３００、４００、５００、６００ 光束制御部材
３１０ 凹部
３２０ 入射面
３３、３３０ 出射面
３３０ａ 第１出射面
３３０ｂ 第２出射面
３３０ｃ 第３出射面
３５０ 裏面
３６０ 反射部
３７０ 鍔部
３８０ 脚部
３９０ 凸条
３９１ 第１傾斜面
３９２ 第２傾斜面
３９３ 稜線
４５、３６４ 傾斜面
ＣＡ 中心軸
ＬＡ 光軸
Claims (7)
- 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裏側に前記光束制御部材の中心軸と交差するように配置されており、前記発光素子から出射された光を前記光束制御部材の内部に入射させるための入射面と、
前記光束制御部材の表側に前記中心軸と交差するように配置されており、前記入射面で入射した光を出射させるための、滑らかに続く面である出射面と、
前記光束制御部材の裏側に前記入射面を取り囲むように配置されており、前記入射面で入射し、かつ前記出射面でフレネル反射した光を前記中心軸から離れる方向に向かって反射させるための傾斜面を有する反射部と、
を有し、
前記中心軸を含む前記光束制御部材の断面において、前記出射面のうち、前記発光素子の発光中心から出射され、前記入射面で入射し、かつ前記出射面および前記傾斜面で順次反射した光が到達する領域は、前記出射面の最大高さ位置から前記出射面の外縁へ向かう方向において、前記出射面の任意の点における接線の傾きの微分値が０になる部分、または前記微分値の正負が逆転する部分を含み、
前記微分値が０になる部分は、前記中心軸から離れるにつれて前記光束制御部材の裏側に向かうように傾斜し、
前記微分値の正負が逆転する部分は、前記出射面の外周部に存在し、前記出射面の最大高さ位置から前記出射面の外縁へ向かう方向において１か所である、
光束制御部材。 - 前記光束制御部材の裏側に配置されている裏面と、
前記出射面の外縁と前記裏面の外縁との間に配置され、前記中心軸から離れる方向に延在する鍔部と、
をさらに有する、請求項１に記載の光束制御部材。 - 前記光束制御部材の裏側に配置されている裏面をさらに有し、
前記出射面と前記光束制御部材の裏面とは接続している、
請求項１に記載の光束制御部材。 - 発光素子と、
前記発光素子上に配置された請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の光束制御部材と、
を有する、発光装置。 - 前記発光素子は、天面および側面から光を出射する、請求項４に記載の発光装置。
- 請求項４または請求項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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- 2020-11-24 CN CN202011332371.1A patent/CN112882285A/zh active Pending
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