WO2019013183A1 - 光束制御部材、発光装置、面光源装置、および表示装置 - Google Patents

光束制御部材、発光装置、面光源装置、および表示装置 Download PDF

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WO2019013183A1
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light
light emitting
axis
central axis
emitting element
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PCT/JP2018/025952
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俊彦 持田
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株式会社エンプラス
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    • G09F9/35—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being liquid crystals

Definitions

  • the present invention relates to a light flux control member which is a lens for controlling the light distribution of light emitted from a light emitting element represented by an LED, a light emitting device, a surface light source device, and a display device.
  • a backlight which is a surface light source device that emits light to a display panel.
  • a light emitting element substrate on which a light emitting element such as an LED is disposed is used.
  • a plurality of light emitting elements are disposed at predetermined intervals, and a lens for diffusing light emitted from the light emitting elements is disposed so as to cover each light emitting element.
  • the backlight may include a plurality of the light emitting element rows according to the size of the display device, and the plurality of light emitting element rows may be parallel to each other at predetermined intervals. (Patent Document 1).
  • the number of light emitting elements or The number of substrates on which the light emitting elements are disposed is increased, and a large substrate on which a plurality of light emitting elements disposed in a matrix can be disposed is required, resulting in an increase in cost.
  • the distance between the light emitting element rows arranged in parallel is extended, and the light emitting elements are arranged such that the pitch of either vertical or horizontal becomes wide.
  • the light flux controlling member of the present invention has a dome-shaped aspheric lens body,
  • the lens body is Has a base surface and a dome-shaped curved surface,
  • the base surface is Has a base recess centered on the central axis,
  • the concave surface of the base recess includes a light incident area on which light emitted from the light emitting element is incident,
  • the dome-shaped curved surface is A light emitting area for emitting incident light from the light incident area to the outside;
  • the light emission area on the curved surface is
  • the shape viewed from the central axis direction has a length (X) in the X axis direction orthogonal to the central axis, and a length (Y) in the Y axis direction orthogonal to the central axis and orthogonal to the X axis, X ⁇
  • the light emitting device of the present invention includes a light emitting element and a light flux controlling member, wherein the light flux controlling member is the light flux controlling member of the present invention, and the light flux controlling member is disposed to cover the light emitting element. It is characterized by
  • a surface light source device includes a light emitting device and a light diffusion member, and the light emitting device is the light emitting device according to the present invention.
  • the display device of the present invention includes a surface light source device and an irradiated member to which the light emitted from the surface light source device is irradiated, and the surface light source device is the surface light source device of the present invention. I assume.
  • the light flux controlling member of the present invention can make the degree of refraction for spreading light larger in the Y-axis direction than in the X-axis direction by having the above-mentioned configuration. Therefore, for example, instead of increasing the number of light emitting elements, the light flux controlling member of the present invention is arranged such that the Y-axis direction is along the direction in which the light needs spreading. It becomes possible to secure. Further, as described above, in the case of reducing the number of the light emitting element rows arranged in parallel, it is necessary to widen the distance between the light emitting element rows.
  • the light flux controlling member of the present invention such that the Y-axis direction is along the direction in which the distance between the light emitting element rows is extended (perpendicular to the light emitting element rows), the light emitting element rows In the direction between, the light can be spread more.
  • the number of light emitting element rows is reduced, light can be spread to a region where the amount of light is insufficient, and generation of dark portions can be suppressed.
  • FIG. 1 (A) is a top view of the light flux controlling member 10 according to the first embodiment, (B) is a side view of the Y axis, (C) is a bottom view, (D) is a side view of the X axis, E) is a cross-sectional view in the II direction, and (F) is a cross-sectional view in the II-II direction.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the light flux controlling member 10 of Embodiment 1 in the II direction
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of the light flux control member 10 in the II-II direction.
  • FIG. 3 is a top view of the light flux controlling member 10 of the second embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic view of a light emitting device according to the third embodiment
  • (A) is a plan view of a mounting substrate on which a light emitting element is disposed
  • (B) is a mounting substrate on which a light flux controlling member is further disposed.
  • FIG. FIG. 5A is a schematic view showing an outline of a relationship between a light emitting element row in which a conventional light flux controlling member is arranged and a display panel
  • FIG. 5B is a light beam controlling member 10 in the third embodiment. It is a schematic diagram which shows the outline of the relationship between the light emitting element row
  • FIG. 6 is a schematic view showing the relationship between the light flux controlling member and the display panel in the third embodiment.
  • FIG. 5A is a schematic view showing an outline of a relationship between a light emitting element row in which a conventional light flux controlling member is arranged and a display panel
  • FIG. 5B is a light beam controlling member 10 in the third embodiment.
  • It is
  • FIG. 7A is a schematic view showing an outline of a relationship between a light emitting element row in which a conventional light flux controlling member is disposed and a display panel
  • FIG. 7B is a light flux controlling member 10 in the third embodiment. It is a schematic diagram which shows the outline of the relationship between the light emitting element row
  • FIG. 8 is a schematic view showing the relationship between adjacent light flux controlling members in the third embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a relationship between a pitch of light emitting elements and emitted light in the fourth embodiment.
  • the degree of refraction for spreading light is larger in the Y-axis direction than in the X-axis direction.
  • the light emitting area has an apex on the central axis in a cross section including the X axis and the central axis.
  • the distance from the base surface to each portion satisfies the following conditions (1) and (2).
  • L Y0 ⁇ L Y1 L Y1 '
  • L Y0 L X0
  • L Y0 in a cross section including the Y axis and the central axis, vertical distances L Y1 and L Y1 ′ from the intersection of the central axis and the light emission region to the base surface: Y axis and the Y axis
  • the pair of first concave portions in the light emitting region have a symmetrical arc shape in which the openings face each other with respect to the Y axis as viewed from the central axis direction.
  • the pair of first concave portions in the light emitting area do not exist on the Y axis.
  • the lens body further includes a leg, and the leg is disposed on the base surface so as to protrude in a direction opposite to the curved surface.
  • the light emitting device of the present invention further includes, for example, a mounting substrate, the light emitting element is disposed on the mounting substrate, and the light emitting element is covered by the light flux controlling member.
  • the light emitting device of the present invention includes, for example, a plurality of the light emitting elements, and a plurality of the light flux controlling members, and the plurality of light emitting elements are linearly spaced apart on the mounting substrate. At least one light emitting element row is configured, and the plurality of light emitting elements are respectively covered by the plurality of light flux controlling members, and each of the plurality of light flux controlling members has the Y-axis direction as the light emission It is orthogonal to the column direction of the element array.
  • the light flux controlling member is a member for distributing light of a different shape with respect to the light emitting element
  • the light emitting element is an element which emits isotropic light.
  • the light emitting device is the light emitting device according to the present invention, and a plurality of the light emitting element rows in the light emitting device are provided. It is arranged to be parallel.
  • the irradiated member is a display panel, and as a specific example, a liquid crystal panel or the like.
  • the light flux controlling member according to the present invention is a lens that receives light emitted from a light emitting element disposed on a mounting substrate and emits the light to the outside, and is used, for example, for a backlight.
  • the light flux controlling member of the present invention can also be called, for example, a lens for a light emitting element of a backlight.
  • the light emitting element is not particularly limited, and examples thereof include an LED.
  • an LED is illustrated as a light emitting element to which the light flux controlling member of the present invention is to be disposed, but the present invention is not limited to this example, and is a light emitting element that is a point light source other than an LED. Is equally applicable.
  • FIG. 1 shows an example of the light flux controlling member of the present invention.
  • (A) is a plan view seen from above the light flux controlling member 10
  • (C) is a plan view seen from below
  • (B) is a side view on the Y axis side.
  • (D) is a side view on the X axis side
  • (E) is a cross-sectional view of the (A) viewed from the II direction
  • (F) is a cross-sectional view of the (A). It is sectional drawing seen from II direction.
  • the minor axis is the X axis
  • the major axis is the Y axis
  • the intersection point 123 of the X axis and the Y axis is the center, and passes through the center
  • An axis perpendicular to the X axis and the Y axis is the central axis Z.
  • the central axis Z arranges the light flux controlling member 10 so as to cover the light emitting element, and is also referred to as an optical axis when light from the light emitting element is incident.
  • the light flux controlling member 10 has a dome-shaped aspheric lens body 11.
  • the lens body 11 has a base surface 13 and a dome-shaped curved surface 12.
  • the base surface 13 of the lens body 11 has a base recess 131 centered on the central axis Z.
  • the light flux controlling member 10 may further have a leg portion 15 on the base surface 13 of the lens body 11.
  • the legs 15 are disposed, for example, on the base surface 13 so as to protrude in the direction opposite to the curved surface 12.
  • illustration of a leg part is abbreviate
  • the light flux controlling member 10 may have, for example, a flange 14 on the side surface between the curved surface 12 and the base surface 13 of the lens body 11.
  • the flange 14 on the side surface can be, for example, a gripping portion when the light flux controlling member 10 is handled.
  • a gate may remain on the side surface. For example, when each light flux controlling member 10 is cut out from a molded body in which a plurality of light flux controlling members 10 are connected simultaneously, for example, the gate has a convex shape remaining on the side surface of the light flux controlling member 10 Part of
  • the base recess 131 in the lens body 11 becomes an area covering the light emitting element when disposed on the mounting substrate of the light emitting element, and when light is emitted from the light emitting element, the concave surface (inner surface) of the base recess 131 mainly It becomes a light incident area where the light emitted from the light emitting element is incident.
  • the curved surface 12 in the lens main body 11 has a light emitting region for emitting the incident light incident from the light incident region of the base concave portion 131 to the outside.
  • the entire curved surface 12 is the light emitting region.
  • the curved surface 12 (ie, the light emitting area) has a shape seen from the central axis Z direction, which is elliptical with the central axis Z as a center, and more specifically, with the central axis Z
  • the length (X) of the orthogonal X axis and the length (Y) of the Y axis orthogonal to the central axis Z and orthogonal to the X axis satisfy X ⁇ Y.
  • the curved surface 12 (the light emission area) is located on both sides of the central axis Z in the cross section including the X axis and the central axis Z (hereinafter also referred to as the X axis cross section).
  • a cross section including the Y axis and the central axis Z (hereinafter also referred to as a Y axis cross section) having the pair of first concave portions 121 (121a, 121b) and as shown in FIG. It has a second recess 122.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a cross section (same as FIG. 1 (E)) when FIG. 1 (A) is viewed from the II direction
  • FIG. 1B is an enlarged view of a cross section of FIG. 1A viewed from the II-II direction and an enlarged view of a dotted line area including the intersection point 123.
  • FIGS. 2A and 2B the dotted circled portions indicate the apexes of the respective cross sections, and the hatching of the cross sections is omitted.
  • the curved surface 12 has a second recess 122 on the central axis Z. Therefore, in the Y-axis cross section, the vertex of the curved surface 12 (that is, the portion where the distance from the base surface 13 is the longest) does not exist at the intersection 123 of the curved surface 12 and the central axis Z, and sandwiches the intersection 123 It exists in the area on both sides. That is, in the light emitting area, in the Y-axis cross section, the distance from the base surface 13 to each part satisfies the following condition (1).
  • L Y0 is a distance in the vertical direction from the intersection point 123 of the central axis Z and the light emitting region (curved surface 12) to the base surface 13 in the Y-axis cross section.
  • L Y1 and L Y1 ′ are respectively the distances in the vertical direction from the apex existing at symmetrical positions with respect to the central axis Z in the Y-axis cross section to the basal plane 13 It is.
  • L Y0 ⁇ L Y1 L Y1 ' (1)
  • the curved surface 12 has a pair of first concave portions 121 (121a, 121b) on both sides across the central axis. )have.
  • the apex of the curved surface 12 (that is, the portion where the distance from the base surface 13 is the longest) may be an intersection 123 of the curved surface 12 and the central axis Z, as shown in FIG.
  • the vicinity of the intersection 123 may be other than the intersection 123.
  • the intersection point 123 between the curved surface 12 and the central axis Z is a portion to which the strongest light reaches from the light emitting element which is the light source. Therefore, as shown in FIG. The light may be further distributed by setting the other than the top.
  • the apex in the X-axis cross section is an intersection point 123. Since the intersection of the curved surface 12 and the central axis Z in the X-axis cross section and the intersection of the curved surface 12 and the central axis Z in the Y-axis cross section are the same point, the light emission region is the Y-axis cross section and the X In the axial cross section, the distance from the base surface 13 to each part satisfies the following condition (2).
  • L X0 is the distance in the vertical direction from the intersection point of the central axis Z and the light emission region (curved surface 12) to the base surface 13 in the X-axis cross section.
  • L Y0 L X0 (2)
  • the intersection point of the curved surface 12 and the central axis Z in the Y-axis cross section and the intersection point of the curved surface 12 and the central axis Z in the X-axis cross section are the same point 123.
  • the vertex of the X-axis cross section is the intersection 123, but the vertex of the Y-axis cross section is not the intersection 123 but both sides across the intersection 123.
  • the Y axis cross section has a vertex higher than the vertex of the X axis cross section. That is, the vertex of the X-axis cross section and the vertex of the Y-axis cross section satisfy, for example, the following condition (3).
  • the light flux controlling member 10 has the pair of first concave portions 121 with the central axis interposed therebetween in the X axis direction which is the elliptical shape of the light emitting area (curved surface 12) and short axis. There is.
  • incident light incident from the light emitting element is refracted and spread more easily in the Y axis direction than in the X axis direction.
  • the light flux controlling member 10 has a second concave portion 122 at the intersection point 123 in the cross section on the Y axis side.
  • the light flux controlling member 10 has a form in which the vertex is not on the optical axis in the cross section on the Y axis side.
  • the light emitted from the light emitting element emitted at a predetermined solid angle with respect to the optical axis is spread by the base concave portion 131 and then the second concave portion 122 It is further spread in the Y-axis direction.
  • the degree of refraction for spreading light is larger in the Y-axis direction than in the X-axis direction. For this reason, when the light emitting element is covered by the light flux controlling member 10, incident light incident from the light emitting element can be refracted so as to be more spread in the Y axis direction than in the X axis direction. For this reason, it is preferable to use the light flux controlling member 10 for a light emitting element that emits isotropic light, for example, and it can be said that the light emitting element is an odd-shaped light distributing member with respect to the isotropic light emitting element.
  • the material of the lens body 11 is not particularly limited, and is, for example, a material that transmits light.
  • the material include glass and a transparent resin.
  • the transparent resin include poly (methyl methacrylate) (PMMA), polycarbonate (PC), epoxy resin (EP), and silicone resin.
  • PMMA poly (methyl methacrylate)
  • PC polycarbonate
  • EP epoxy resin
  • silicone resin silicone resin.
  • the light flux controlling member 10 further includes the leg portion 15 and the flange 14, for example, since it can be integrally molded with the lens body 11, these materials are also similar, for example.
  • the size of the lens body 11 is not particularly limited.
  • the lens body 11 has an elliptical shape as viewed from the central axis Z direction.
  • the size of the ellipse is, for example, the length (X) of the X axis and the length (Y) of the Y axis with the minor axis centered on the central axis Z of the lens body 11 as the X axis and the major axis as the Y axis. It can be represented by When X is a relative value of 1, the lower limit of the relative value of Y is, for example, more than 1 and the upper limit is, for example, 3 or less.
  • the length of the X axis of the ellipse is, for example, 3 to 10 mm, and the length of the Y axis can be determined from the relative value, for example, based on the length of the X axis.
  • the overall height of the lens body 11 is not particularly limited, and the length (L Y0 ) from the base surface 13 to the intersection point 123 at the central axis Z is, for example, 2 to 9 mm.
  • the size of the base concave portion 131 provided on the base surface 13 and covering the light emitting element is not particularly limited, and can be appropriately determined according to, for example, the size of the light emitting element.
  • the size and shape of the first recess 121 in the X-axis cross section and the second recess 122 in the Y-axis cross section are not particularly limited.
  • the light flux controlling member 10 further includes the legs 15, for example, the number, the position, and the like thereof are not particularly limited.
  • the legs 15 are disposed, for example, around the base recess 131 on the base surface 13 of the lens body 11.
  • the leg portion 15 may be, for example, one or plural, and in the case of plural, for example, two or more and three or more.
  • the legs 15 are arranged on the same circumference around a central axis, and each leg 15 has a similar angle (for example, three in the case of three) with respect to the center Preferably, each is arranged at 120 °).
  • the shape and size of the legs 15 are not particularly limited.
  • the shape of the leg portion 15 may be, for example, a cylindrical shape, a prismatic shape, or the like.
  • the leg portion 15 may have, for example, the same size in the vertical direction, or a shape in which the cross-section narrows downward from the top.
  • the legs 15 are disposed on the mounting substrate at the lower end with an adhesive or the like. For this reason, it is preferable that the lower end of the leg 15 has, for example, a relatively small area. By this, in the light emitting device in which the light flux controlling member of the present invention is disposed, for example, the influence of the adhesive or the like on the optical characteristics can be further suppressed.
  • the shape of the pair of first recesses in the X-axis cross sectional view is not particularly limited as described above.
  • an example of the shape of the pair of first concave portions will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the light flux controlling member 10 as viewed from above, and is a schematic view showing a region where the pair of first concave portions 121 is provided.
  • the first concave portions 121a and 121b have a symmetrical arc shape in which the openings face each other with respect to the Y axis when viewed from the central axis Z direction.
  • the first recess 121 a has a shape that is symmetrical about the X axis
  • the first recess 121 b also has a shape that is symmetrical about the X axis.
  • the first recesses 121a and 121b are not present on the Y axis.
  • the size of the arc of the first concave portions 121a and 121b, the depth of the first concave portions 121a and 121b, and the like are not particularly limited.
  • the light flux controlling member of the present invention can be used in the light emitting device of the present invention.
  • the light emitting device of the present invention includes the light emitting element and the light flux controlling member as described above, and the light flux controlling member is the light flux controlling member of the present invention, and is arranged to cover the light emitting element It is characterized by being. Since the light emitting device of the present invention uses the light flux controlling member of the present invention, the light flux controlling member emits light emitted from the light emitting element more in the Y axis direction than in the X axis direction of the light flux controlling member. can do.
  • the light emitting device of the present invention is characterized by including the light flux controlling member of the present invention, and the other configurations are not limited at all.
  • the light emitting device of the present invention can also be referred to, for example, as a light emitting element substrate for a backlight.
  • the light emitting device of the present invention further includes, for example, a mounting substrate, the light emitting element is disposed on the mounting substrate, and the light emitting element is covered by the light flux controlling member.
  • the number of the light emitting elements and the number of the light flux controlling members is not particularly limited, and one light flux controlling member per one light emitting element is disposed to cover the light emitting elements. Just do it.
  • the plurality of light emitting elements are linearly arranged apart from each other on the mounting substrate. It is preferred that the columns be configured. As described above, it is preferable that each of the plurality of light emitting elements forming the light emitting element array be covered with one light flux controlling member per one light flux controlling member. It is preferable that, for example, the Y-axis direction of each of the light flux controlling members with respect to the light emitting element row is orthogonal to the row direction of the light emitting element row.
  • the column direction of the light emitting element row means a traveling direction in which the light emitting elements are arranged in the light emitting element row.
  • the light emitting element is not particularly limited as described above, and may be a point light source such as an LED. Since the light flux controlling member of the present invention is an odd-shaped light distributing member as described above, the light emitting element is preferably a light emitting element that emits isotropic light.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an outline of the light emitting device 20
  • FIG. 4 (A) is a plan view showing an outline of the mounting substrate 21 on which a plurality of light emitting elements 221 are disposed
  • FIG. FIG. 5 is a schematic view showing an outline of a light emitting device 20 in which the light flux controlling member 10 is further disposed on the mounting substrate 21 of FIG. 4A so as to cover the light emitting element 221.
  • a plurality of light emitting elements 221 are linearly arranged apart from each other on the mounting substrate 21 to form a light emitting element row 22.
  • the direction (arrow A) in which the light emitting element row 22 is formed is referred to as the column direction A of the light emitting element row 22.
  • the light flux controlling member 10 is disposed on the mounting substrate 21 so that the light emitting element 221 is covered by the base concave portion 131, and the light emitting device 20 is configured.
  • the pitch of the light emitting elements 221 is not particularly limited.
  • the first concave portion 121 of the light flux controlling member 10 may be adjusted according to the pitch of the light emitting elements 221.
  • the pitch of the light emitting elements 221 can be appropriately set, for example, by the thickness of the backlight, and as a specific example, it is 20 to 250 mm.
  • the pitch of the light emitting elements 221 is, for example, the distance between the central axes of the adjacent light emitting elements 221.
  • the number of the light emitting element rows is not particularly limited.
  • the light emitting device of the present invention may have one light emitting element row on one mounting substrate as shown in FIG. 4 described above, for example, and as shown in FIG. 5 described later, a plurality of light emitting elements It may have a row.
  • the light emitting device of the present invention is also referred to as, for example, a light emitting element bar when one mounting substrate has one light emitting element row as in the former case, and is also referred to as an LED bar when the light emitting element is an LED.
  • each light emitting element row is arranged such that the respective column directions A become parallel as described later, for example Preferably, the Y-axis of each light emitting element of the adjacent light emitting element row is aligned on a straight line between the light emitting element rows.
  • the number of the light emitting element rows arranged for the display panel of the same size as compared with the case where the conventional light flux controlling member is used. Can be reduced.
  • FIGS. 5 and 7 show schematic views comparing the case where the conventional light flux controlling member is used and the case where the light flux controlling member of the present invention is used.
  • FIG. 5A shows an outline of the relationship between the light emitting element row 43 in which the conventional light flux controlling member 40 is arranged and the display panel 31.
  • FIG. 5B shows the light flux controlling member 10 according to the present embodiment. The outline of the relationship between the arranged light emitting element row 23 and the display panel 31 is shown.
  • FIG. 5A in order to spread the light to the entire display panel 31 with respect to the display panel 31 having a predetermined size, a plurality of light emitting element rows 43 covered by the light flux controlling member 40 (two rows) Suppose that it is necessary to arrange.
  • the light flux controlling member 10 when using the light flux controlling member 10 in the present embodiment, the light flux controlling member 10 is covered by the light flux controlling member 10 in order to refract light so as to spread in the Y axis direction more than the X axis direction.
  • the number of light emitting element rows 23 can be reduced compared to the case where the conventional light flux controlling member 40 is used, and can be, for example, one row.
  • FIG. 5B when the light emitting element row 23 covered by the light flux controlling member 10 is one row with respect to the display panel 31, the spread of light in the Y axis direction is largely enlarged for the light flux controlling member 10.
  • adjustment can be performed by the size of the pair of first recesses 121 in the X-axis cross section.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the relationship between the light flux controlling member 10 and the display panel 31.
  • the first recess 121a is arc-shaped as described above, and the spread of light in the Y-axis direction can be adjusted, for example, by the arc length.
  • the arc length of the first concave portion 121a has the central axis of the light flux control member 10 (left light flux control member 10 in FIG. 6) as a vertex, and the adjacent light flux control member 10 (middle in FIG. 6)
  • the triangle connecting the two intersections of the Y axis of 10) and the end of the display panel 31 can be set within the range of the apex angle of the apex. As a result, light is likely to spread to the end (the outer edge on the long side) of the display panel 31.
  • the arc length can be set in the same manner for the first concave portion 121b which is a pair of the first concave portion 121a.
  • FIG. 7A shows an outline of the relationship between the light emitting element row 43 in which the conventional light flux controlling member 40 is disposed and the display panel 31.
  • FIG. 7B shows the light flux controlling member 10 in the present embodiment. The outline of the relationship between the light emitting element row 23 in which is arranged and the display panel (irradiated member) 31 is shown.
  • FIG. 7A in order to spread the light to the entire display panel 31 with respect to the display panel 31 having a predetermined size, a plurality of light emitting element rows 43 covered by the light flux controlling member 40 (four rows) Suppose that it is necessary to arrange.
  • the light flux controlling member 10 when using the light flux controlling member 10 in the present embodiment, the light flux controlling member 10 is covered by the light flux controlling member 10 in order to refract light so as to spread in the Y axis direction more than the X axis direction.
  • the number of light emitting element rows 23 can be reduced compared to the case where the conventional light flux controlling member 40 is used, and can be, for example, three.
  • FIG. 7B when there are three light emitting element rows 23 covered by the light flux controlling member 10 with respect to the display panel 31, the spread of light in the Y-axis direction is large for the light flux controlling member 10.
  • adjustment can be performed by the size of the pair of first recesses 121 in the X-axis cross section.
  • FIG. 8 is a schematic view showing the relationship between adjacent light flux controlling members 10.
  • the first recess 121a is arc-shaped as described above, and the spread of light in the Y-axis direction can be adjusted, for example, by the arc length.
  • the arc length of the first concave portion 121a has the central axis of the light flux controlling member 10 (the light flux controlling member 10 at the middle left in FIG. 8) as the vertex, and the adjacent light flux controlling member 10 (the figure) 8, the light flux controlling member 10 (upper middle and lower middle in FIG. 8) of the light flux controlling member 10 adjacent to the Y axis of the light flux controlling member 10) in the middle middle and the adjacent light emitting element row (upper and lower in FIG. 8).
  • the triangle which connects two intersections with the central axis of it can be set in the range of the apex angle of the vertex.
  • the arc length can be set in the same manner for the first concave portion 121b which is a pair of the first concave portion 121a.
  • the light emitting device of the present invention provided with the light flux controlling member of the present invention can be used, for example, in a surface light source device.
  • the surface light source device of the present invention is characterized by including the light emitting device of the present invention and a light diffusion member.
  • the surface light source device of the present invention is characterized by including the light flux controlling member of the present invention, and the other configuration is not limited at all.
  • the number of the light emitting devices of the present invention is not particularly limited, and may be one or more, for example.
  • the number of light emitting element rows per light emitting device (the number of light emitting elements per mounting substrate) is particularly limited. For example, one row or a plurality of rows may be used.
  • the surface light source device of the present invention has a plurality of light emitting element rows covered with the light flux controlling member, the surface light source device has a plurality of the light emitting devices having one light emitting element row, for example.
  • the light emitting device may have one light emitting device having a plurality of light emitting element rows. In the case where the surface light source device of the present invention has a plurality of the light emitting element rows, it is preferable that the plurality of light emitting element rows be arranged such that the row direction is parallel.
  • the light diffusing member is not particularly limited, and for example, a member which diffuses and transmits emitted light from the light emitting device is preferable.
  • the light diffusion member include a diffusion plate, an optical film, and the like, and a combination thereof may be used.
  • the surface light source device of the present invention can be used, for example, as a light source of a display device.
  • a display device according to the present invention includes the surface light source device according to the present invention and an irradiated member to which light emitted from the surface light source device is irradiated.
  • the type of the member to be irradiated is not particularly limited.
  • a display panel can be mentioned, and a liquid crystal panel etc. can be mentioned as a specific example.
  • the display device of the present invention can also be referred to as a liquid crystal display device.
  • the positions of the pair of first recesses in the X-axis cross section are, for example, according to the pitch of the light emitting elements disposed in the light emitting device of the present invention. It can be set according to the distance between the mounting substrate and the light diffusing member.
  • FIG. 9 schematically shows the relationship between the pitch P in the X-axis direction of the light emitting element 221 and the light emitted from the light emitting element 221.
  • FIG. 9 also shows the mounting substrate 21 on which the light emitting element 221 is disposed, the light diffusion member 32 in the surface light source device, and the irradiated member (display panel) 31 in the display device.
  • the light emitting elements 221 (light sources) adjacent to each other at a predetermined pitch P are surface light sources corresponding to predetermined areas Q in the X axis direction between the light emitting elements 221 (that is, corresponding to the pitch P of the light emitting elements 221). In the device or the display), the emitted light overlaps.
  • the overlapping degree and the generation state of the bright part by it change according to the distance between the mounting substrate 21 of the light emitting element 221 and the light diffusion member 32, for example.
  • the first recess is adjusted.
  • the light flux controlling member of the present invention can make the degree of refraction for spreading light larger in the Y-axis direction than in the X-axis direction by having the above-mentioned configuration. Therefore, for example, instead of increasing the number of light emitting elements, the light flux controlling member of the present invention is arranged such that the Y-axis direction is along the direction in which the light needs spreading. It becomes possible to secure. Further, as described above, in the case of reducing the number of the light emitting element rows arranged in parallel, it is necessary to widen the distance between the light emitting element rows.
  • the light flux controlling member of the present invention such that the Y-axis direction is along the direction in which the distance between the light emitting element rows is extended (perpendicular to the light emitting element rows), the light emitting element rows In the direction between, the light can be spread more.
  • the number of light emitting element rows is reduced, light can be spread to a region where the amount of light is insufficient, and generation of dark portions can be suppressed.

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Abstract

本発明は、より少ない数の発光素子であっても、十分な光の広がりを確保することができる、発光素子用レンズ（すなわち、光束制御部材）を提供する。　本発明の光束制御部材（１０）は、ドーム型の非球面レンズ本体（１１）を有し、レンズ本体（１１）は、基底面（１３）と、ドーム型の曲面（１２）とを有し、基底面（１３）は、中心軸を中心とする基底凹部（１３１）を有し、基底凹部（１３１）の凹面が、発光素子からの出射光を入射する光入射領域を含み、ドーム型の曲面（１２）は、前記光入射領域からの入射光を外部に出射する光出射領域を含み、曲面（１２）の前記光出射領域は、中心軸方向から見た形状が、中心軸と直交するＸ軸の長さ（Ｘ）と、中心軸と直交し且つＸ軸と直交するＹ軸の長さ（Ｙ）とが、Ｘ＜Ｙを満たす、中心軸を中心とした楕円状であり、Ｘ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸を挟んで両側に一対の第１凹部（１２１）を有し、Ｙ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸上に第２凹部（１２２）を有することを特徴とする。

Description

光束制御部材、発光装置、面光源装置、および表示装置
　本発明は、ＬＥＤに代表される発光素子から出射された光の配光を制御するレンズである光束制御部材、発光装置、面光源装置、および表示装置に関する。
　液晶表示装置等の表示装置には、表示パネルに光を照射する面光源装置であるバックライトが配置されている。前記バックライトには、例えば、ＬＥＤ等の発光素子が配置された発光素子基板が使用されている。前記発光素子基板には、所定の間隔で複数の発光素子が配置され、各発光素子を覆うように、発光素子からの出射光を拡散させるレンズが配置されている。そして、前記バックライトは、表示装置の大きさに応じて、前記発光素子列を複数有し、前記複数の発光素子列は、それぞれが、所定の間隔をおいて、前記発光素子列が平行となるように配置されている（特許文献１）。
特開２０１１－０３４７９９号公報
　しかし、任意の大きさの表示パネルの全体を均一に照明するために、前記バックライトにおける前記発光素子を、マトリックス状に、縦横が等ピッチとなるように複数配置すると、前記発光素子の個数や前記発光素子が配置される基板の数が増えたり、マトリックス状に配置された複数の発光素子を配置できる大きな基板が必要になり、コスト高となる。一方、同じ任意の大きさの表示パネルに対して、平行に配置する前記発光素子列間の距離を広げて、縦横いずれか一方のピッチが広くなるように発光素子を配置し、前記発光素子列の総数を減らした場合、低コスト化は可能であるが、十分な光の広がりを確保できない。具体的には、前記発光素子列間の距離が広がることで、前記発光素子列間に、光量不足による暗部が生じ、前記表示装置としての性能が低下するという問題がある。これは、ＬＥＤには限られず、他の発光素子であっても同様の問題である。
　そこで、本発明は、より少ない数の発光素子であっても、十分な光の広がりを確保できる、発光素子用レンズ、すなわち、光束制御部材を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するために、本発明の光束制御部材は、ドーム型の非球面レンズ本体を有し、
前記レンズ本体は、
　　基底面と、ドーム型の曲面とを有し、
前記基底面は、
　　中心軸を中心とする基底凹部を有し、
　　前記基底凹部の凹面が、発光素子からの出射光を入射する光入射領域を含み、
前記ドーム型の曲面は、
　　前記光入射領域からの入射光を外部に出射する光出射領域を含み、
前記曲面における光出射領域は、
　　中心軸方向から見た形状が、中心軸と直交するＸ軸方向の長さ（Ｘ）と、中心軸と直交し且つＸ軸と直交するＹ軸方向の長さ（Ｙ）とが、Ｘ＜Ｙを満たす、中心軸を中心とした楕円状であり、
　　Ｘ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸を挟んで両側に一対の第１凹部を有し、
　　Ｙ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸上に第２凹部を有することを特徴とする。
　本発明の発光装置は、発光素子と、光束制御部材とを有し、前記光束制御部材は、前記本発明の光束制御部材であり、前記光束制御部材は、前記発光素子を覆うように配置されることを特徴とする。
　本発明の面光源装置は、発光装置と、光拡散部材とを有し、前記発光装置が、前記本発明の発光装置であることを特徴とする。
　本発明の表示装置は、面光源装置と、前記面光源装置からの出射光が照射される被照射部材とを有し、前記面光源装置が、前記本発明の面光源装置であることを特徴とする。
　本発明の光束制御部材は、前述のような構成を有することによって、光を広げる屈折の程度を、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向の方を大きくすることができる。このため、例えば、前記発光素子の数を増やすのではなく、本発明の光束制御部材を、そのＹ軸方向が、光の広がりが必要な方向に沿うように配置することで、光の広がりの確保が可能となる。また、前述のように、平行に配置する前記発光素子列の数を減らす場合には、前記発光素子列間の距離を広げる必要がある。しかし、本発明の光束制御部材を、そのＹ軸方向が、前記発光素子列間の距離が広がった方向（前記発光素子列に対して垂直）に沿うように配置することで、前記発光素子列間の方向に、光をより広げることができる。これによって、例えば、前記発光素子列の数を減らした場合でも、光量が不足する領域へ光を広げ、暗部の発生を抑制できる。
図１（Ａ）は、実施形態１の光束制御部材１０の上面図、（Ｂ）は、Ｙ軸の側面図、（Ｃ）は、下面図、（Ｄ）は、Ｘ軸の側面図、（Ｅ）は、Ｉ－Ｉ方向の断面図、（Ｆ）は、II－II方向の断面図である。 図２（Ａ）は、実施形態１の光束制御部材１０のＩ－Ｉ方向の断面図、（Ｂ）は、II－II方向の断面図である。 図３は、実施形態２の光束制御部材１０の上面図である。 図４は、実施形態３における発光装置の模式図であり、（Ａ）は、発光素子が配置された実装基板の平面図であり、（Ｂ）は、さらに光束制御部材が配置された実装基板の平面図である。 図５（Ａ）は、従来の光束制御部材を配置した発光素子列と表示パネルとの関係の概略を示す模式図であり、図５（Ｂ）は、実施形態３における光束制御部材１０を配置した発光素子列と表示パネルとの関係の概略を示す模式図である。 図６は、実施形態３において、光束制御部材と表示パネルとの関係を示す模式図である。 図７（Ａ）は、従来の光束制御部材を配置した発光素子列と表示パネルとの関係の概略を示す模式図であり、図７（Ｂ）は、実施形態３における光束制御部材１０を配置した発光素子列と表示パネル（被照射部材）との関係の概略を示す模式図である。 図８は、実施形態３において、隣接する光束制御部材同士の関係を示す模式図である。 図９は、実施形態４において、発光素子のピッチと出射光との関係を示す概略図である。
　本発明の光束制御部材は、例えば、光を広げる屈折の程度が、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向の方が大きい。
　本発明の光束制御部材において、例えば、前記光出射領域は、Ｘ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸上に頂点を有する。
　本発明の光束制御部材において、例えば、前記光出射領域は、前記基底面から各部位までの距離が、下記条件（１）および（２）を満たす。
ＬＹ０＜ＬＹ１＝ＬＹ１’　　・・・（１）
ＬＹ０＝ＬＸ０　　　　　　・・・（２）
ＬＹ０：Ｙ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸と前記光出射領域との交点から、前記基底面までの、垂直方向の距離
ＬＹ１およびＬＹ１’：それぞれ、Ｙ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸を中心として対称な位置に存在する頂点から、前記基底面までの、垂直方向の距離
ＬＸ０：Ｘ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸と前記光出射領域との交点から、前記基底面までの、垂直方向の距離
　本発明の光束制御部材において、例えば、前記光出射領域における前記一対の第１凹部は、前記中心軸方向から見た形状が、Ｙ軸を中心として、開口が向かい合う対称の弧状である。
　本発明の光束制御部材において、例えば、前記光出射領域における前記一対の第１凹部は、Ｙ軸上には存在しない。
　本発明の光束制御部材において、例えば、前記レンズ本体は、さらに、脚部を有し、前記脚部は、前記基底面に、前記曲面とは反対方向に突出して配置されている。
　本発明の発光装置は、例えば、さらに、実装基板を有し、前記実装基板上に、前記発光素子が配置され、前記発光素子は、前記光束制御部材により覆われている。
　本発明の発光装置は、例えば、前記発光素子を複数有し、前記光束制御部材を複数有し、前記複数の発光素子は、前記実装基板上に離間して直線状に配置されることで、少なくとも１列の発光素子列を構成し、前記複数の発光素子は、それぞれ、前記複数の光束制御部材のそれぞれにより覆われ、前記複数の光束制御部材は、それぞれ、そのＹ軸方向が、前記発光素子列の列方向に対して直交である。
　本発明の発光装置は、例えば、前記光束制御部材が、前記発光素子に対する異形配光用部材であり、前記発光素子は、等方性の光を出射する素子である。
　本発明の面光源装置は、例えば、前記発光装置が、前記本発明の発光装置であり、前記発光装置における前記発光素子列を、複数有し、前記複数の発光素子列は、その列方向が平行になるように配置されている。
　本発明の表示装置は、例えば、前記被照射部材が、表示パネルであり、具体例として、液晶パネル等である。
　本発明の光束制御部材は、実装基板上に配置された発光素子からの出射光を入射し、外部に出射するレンズであり、例えば、バックライト用に使用される。このため、本発明の光束制御部材は、例えば、バックライトの発光素子用のレンズということもできる。前記発光素子は、特に制限されず、例えば、ＬＥＤ等があげられる。
　以下に、本発明の光束制御部材および発光装置の実施形態について、図を用いて説明する。各図において、同一箇所には同一符号を付している。本発明は、下記の実施形態によって何ら限定および制限されない。各実施形態は、その他の実施形態の記載を援用できる。以下の実施形態において、本発明の光束制御部材を配置する対象の発光素子として、ＬＥＤを例示するが、本発明は、この例示には制限されず、ＬＥＤ以外の点状光源である発光素子にも同様に適用できる。
［実施形態１］
　図１に、本発明の光束制御部材の一例を示す。図１において、（Ａ）は、光束制御部材１０の上方向から見た平面図であり、（Ｃ）は、下方向からみた平面図であり、（Ｂ）は、Ｙ軸側の側面図であり、（Ｄ）は、Ｘ軸側の側面図であり、（Ｅ）は、前記（Ａ）をＩ－Ｉ方向から見た断面図であり、（Ｆ）は、前記（Ａ）をII－II方向から見た断面図である。光束制御部材１０は、前記（Ａ）の平面図において、短軸がＸ軸であり、長軸がＹ軸であり、Ｘ軸とＹ軸との交点１２３が中心であり、前記中心を通り且つＸ軸とＹ軸とに垂直である軸が、中心軸Ｚである。中心軸Ｚは、光束制御部材１０を、前記発光素子を覆うように配置し、前記発光素子からの光が入射した際、光軸ともいう。
　光束制御部材１０は、ドーム型の非球面レンズ本体１１を有する。光束制御部材１０において、レンズ本体１１は、基底面１３と、ドーム型の曲面１２とを有する。レンズ本体１１の基底面１３は、中心軸Ｚを中心とする基底凹部１３１を有する。
　光束制御部材１０は、例えば、レンズ本体１１の基底面１３に、さらに、脚部１５を有してもよい。脚部１５は、例えば、基底面１３に、曲面１２とは反対方向に突出して配置されている。なお、図２以降において、脚部の図示は省略する。
　光束制御部材１０は、例えば、レンズ本体１１の曲面１２と基底面１３との間の側面に、フランジ１４を有してもよい。光束制御部材１０において、前記側面のフランジ１４は、例えば、光束制御部材１０を取り扱う際の把持部とすることができる。また、光束制御部材１０は、例えば、前記側面に、ゲートが残存してもよい。前記ゲートは、例えば、複数の光束制御部材１０を同時に成形し、複数の光束制御部材１０が連なった成形体から各光束制御部材１０を切り出した際、光束制御部材１０の側面に残存する凸状の部位である。
　レンズ本体１１における基底凹部１３１は、前記発光素子の実装基板に配置する際、前記発光素子を覆う領域となり、前記発光素子から光が出射されると、基底凹部１３１の凹面（内面）が、主に、前記発光素子からの出射光を入射する光入射領域となる。
　レンズ本体１１における曲面１２は、基底凹部１３１の前記光入射領域から入射された入射光を外部に出射する光出射領域を有し、例えば、曲面１２の全域が、前記光出射領域である。
　曲面１２（すなわち、前記光出射領域）は、図１に示すように、中心軸Ｚ方向から見た形状が、中心軸Ｚを中心とした楕円状であり、具体的には、中心軸Ｚと直交するＸ軸の長さ（Ｘ）と、中心軸Ｚと直交し且つＸ軸と直交するＹ軸の長さ（Ｙ）とが、Ｘ＜Ｙを満たす。また、曲面１２（前記光出射領域）は、図１（Ｆ）に示すように、Ｘ軸および中心軸Ｚを含む断面（以下、Ｘ軸断面ともいう）において、中心軸Ｚを挟んで両側に一対の第１凹部１２１（１２１ａ、１２１ｂ）を有し、図１（Ｅ）に示すように、Ｙ軸および中心軸Ｚを含む断面（以下、Ｙ軸断面ともいう）において、中心軸Ｚ上に第２凹部１２２を有する。
　前記光出射領域における、第１凹部１２１および第２凹部１２２について、図２を用いて説明する。図２において、（Ａ）は、図１（Ａ）をＩ－Ｉ方向から見た断面（図１（Ｅ）と同じ）の拡大図であり、（Ｂ）は、図１（Ｆ）のバリエーションであり、図１（Ａ）をII－II方向から見た断面の拡大図および交点１２３を含む点線領域の拡大図である。図２（Ａ）および（Ｂ）において、点線の丸で囲んだ部位は、各断面における頂点を示し、断面のハッチは省略する。
　図１（Ｅ）および図２（Ａ）に示すように、中心軸Ｚを含むＹ軸断面において、曲面１２は、中心軸Ｚ上に第２凹部１２２を有している。このため、前記Ｙ軸断面において、曲面１２の頂点（すなわち、基底面１３からの距離が最も長い部位）は、曲面１２と中心軸Ｚとの交点１２３には存在せず、交点１２３を挟んだ両側の領域に存在する。つまり、前記光出射領域は、前記Ｙ軸断面において、基底面１３から各部までの距離が、下記条件（１）を満たす。下記条件（１）において、ＬＹ０は、前記Ｙ軸断面において、前記中心軸Ｚと前記光出射領域（曲面１２）との交点１２３から、基底面１３までの、垂直方向の距離である。また、下記条件（１）において、ＬＹ１およびＬＹ１’は、それぞれ、前記Ｙ軸断面において、中心軸Ｚを中心として対称な位置に存在する頂点から、基底面１３までの、垂直方向の距離である。
ＬＹ０＜ＬＹ１＝ＬＹ１’　　・・・（１）
　他方、図１（Ｆ）および図２（Ｂ）に示すように、中心軸Ｚを含むＸ軸断面において、曲面１２は、中心軸を挟んで両側に、一対の第１凹部１２１（１２１ａ、１２１ｂ）を有している。前記Ｘ軸断面において、曲面１２の頂点（すなわち、基底面１３からの距離が最も長い部位）は、図１（Ｆ）に示すように、曲面１２と中心軸Ｚとの交点１２３でもよいし、図２（Ｂ）に示すように、交点１２３以外、例えば、交点１２３近傍でもよい。曲面１２と中心軸Ｚとの交点１２３は、光源である発光素子から最も強い光が到達する部位であるため、図２（Ｂ）に示すように、例えば、交点１２３に凹部を設けて交点１２３以外を頂点とすることで、さらに光を配光させてもよい。
　図２（Ｂ）において、前記Ｘ軸断面における頂点は、交点１２３である。前記Ｘ軸断面における曲面１２と中心軸Ｚの交点と、前記Ｙ軸断面における曲面１２と中心軸Ｚの交点とは、同じ点であるため、前記光出射領域は、前記Ｙ軸断面と前記Ｘ軸断面とにおいて、基底面１３から各部までの距離が、下記条件（２）を満たす。下記条件（２）において、ＬＸ０は、前記Ｘ軸断面において、中心軸Ｚと前記光出射領域（曲面１２）との交点から、基底面１３までの、垂直方向の距離である。
ＬＹ０＝ＬＸ０　　　　　　・・・（２）
　前述のように、前記Ｙ軸断面における曲面１２と中心軸Ｚとの交点と、前記Ｘ軸断面における曲面１２と中心軸Ｚとの交点は、同じ点１２３である。他方、本実施形態において、図２（Ｂ）に示すように、前記Ｘ軸断面の頂点は、交点１２３であるが、前記Ｙ軸断面の頂点は、交点１２３ではなく、交点１２３を挟んだ両側に位置する。このため、図２に示す光束制御部材１０において、前記Ｙ軸断面は、前記Ｘ軸断面の頂点よりも高い頂点を有することになる。つまり、前記Ｘ軸断面の頂点と前記Ｙ軸断面の頂点は、例えば、下記条件（３）を満たす。
ＬＸ０＝ＬＹ０＜ＬＹ１＝ＬＹ１’　　・・・（３）
　このように、光束制御部材１０は、前記光出射領域（曲面１２）が楕円形状であり、且つ、短軸であるＸ軸方向において、中心軸を挟んで一対の第１凹部１２１を有している。これによって、光束制御部材１０で前記発光素子を覆った場合、前記発光素子から入射した入射光は、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向に屈折して広がりやすくなる。また、光束制御部材１０は、前記Ｙ軸側断面において、交点１２３に第２凹部１２２を有している。つまり、光束制御部材１０は、前記Ｙ軸側断面において、頂点が光軸上にはない形態である。これによって、本発明の光束制御部材１０は、例えば、光軸に対して所定の立体角で出射した前記発光素子からの出射光は、基底凹部１３１で広げられた後、第２凹部１２２によって、Ｙ軸方向へさらに広げられる。
　光束制御部材１０は、前述のように、光を広げる屈折の程度が、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向の方が大きい。このため、光束制御部材１０により前記発光素子を覆うと、前記発光素子から入射された入射光を、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向に対して、より広がるように屈折させることができる。このため、光束制御部材１０は、例えば、等方性の光を出射する発光素子に使用することが好ましく、前記等方性の発光素子に対して、異形配光用部材といえる。
　レンズ本体１１の材質は、特に制限されず、例えば、光を透過させる材質である。前記材質は、例えば、ガラス、透明樹脂等があげられ、前記透明樹脂は、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、シリコーン樹脂等があげられる。光束制御部材１０が、さらに脚部１５およびフランジ１４を有する場合、例えば、レンズ本体１１と一体成形できることから、これらの材質も、例えば、同様である。
　レンズ本体１１の大きさは、特に制限されない。レンズ本体１１は、中心軸Ｚ方向から見た形状が楕円状である。前記楕円の大きさは、例えば、レンズ本体１１の中心軸Ｚを中心とした短軸をＸ軸、長軸をＹ軸として、Ｘ軸の長さ（Ｘ）とＹ軸の長さ（Ｙ）により表すことができる。前記楕円の大きさは、Ｘを相対値１とした場合、Ｙの相対値の下限が、例えば、１を超え、上限が、例えば、３以下である。前記楕円のＸ軸の長さは、例えば、３～１０ｍｍであり、Ｙ軸の長さは、例えば、Ｘ軸の長さに基づいて、前記相対値から求めることができる。
　レンズ本体１１の全体の高さは、特に制限されず、中心軸Ｚにおける基底面１３から交点１２３までの長さ（ＬＹ０）は、例えば、２～９ｍｍである。レンズ本体１１において、基底面１３に設けられた、前記発光素子を覆う基底凹部１３１の大きさは、特に制限されず、例えば、前記発光素子の大きさに応じて、適宜決定できる。レンズ本体１１において、前記Ｘ軸断面における第１凹部１２１および前記Ｙ軸断面における第２凹部１２２の大きさおよび形状は、特に制限されない。
　光束制御部材１０が、さらに、脚部１５を有する場合、例えば、その数、位置等は、特に制限されない。脚部１５は、例えば、レンズ本体１１の基底面１３において、基底凹部１３１の周りに配置される。脚部１５は、例えば、１個でも、複数でもよく、複数の場合、例えば、２個以上、３個以上である。脚部１５を複数有する場合、例えば、脚部１５は、中心軸を中心として同一円周上に配置され、前記中心に対して、各脚部１５が、同様の角度（例えば、３個の場合は、それぞれが１２０°）で配置されていることが好ましい。
　脚部１５の形状および大きさは、特に制限されない。脚部１５の形状は、例えば、円柱状、角柱状等があげられる。脚部１５は、例えば、その断面が、上下方向において同じ大きさでもよいし、上から下方向に向かって狭まっていく形状でもよい。
　脚部１５は、下方向の先端において、接着剤等により、前記実装基板に配置される。このため、脚部１５の下方向の先端は、例えば、相対的に小さい面積であることが好ましい。これによって、本発明の光束制御部材が配置された発光装置において、例えば、前記接着剤等による光学的特性への影響を、より抑制することができる。
［実施形態２］
　本発明の光束制御部材において、前記Ｘ軸断面図における一対の第１凹部の形状は、前述のように、特に制限されない。本実施例において、前記一対の第１凹部の形状の一例について、図３をあげて説明する。
　図３は、光束制御部材１０の上方向からみた平面図であって、一対の第１凹部１２１が設けられた領域を示す概略図である。図３に示すように、光束制御部材１０において、第１凹部１２１ａ、１２１ｂは、中心軸Ｚ方向から見た形状が、Ｙ軸を中心として、開口が向かい合う対称の弧状である。また、第１凹部１２１ａは、Ｘ軸を中心として対称となる形状であり、第１凹部１２１ｂも、Ｘ軸を中心として対称となる形状である。そして、第１凹部１２１ａ、１２１ｂは、それぞれ、Ｙ軸上には存在しない。
　第１凹部１２１ａ、１２１ｂの弧の大きさ、第１凹部１２１ａ、１２１ｂの深さ等は、特に制限されず、例えば、光束制御部材１０の大きさ、形状、光束制御部材１０の配置条件等に応じて、適宜決定できる。
［実施形態３］
　本発明の光束制御部材は、本発明の発光装置に使用することができる。本発明の発光装置は、前述のように、発光素子と、光束制御部材とを有し、前記光束制御部材が、本発明の光束制御部材であり、前記発光素子を覆うように配置（実装ともいう）されていることを特徴とする。本発明の発光装置は、本発明の光束制御部材を使用することから、前記光束制御部材により、前記発光素子からの出射光を、前記光束制御部材のＸ軸方向よりもＹ軸方向に広く出射することができる。本発明の発光装置は、前記本発明の光束制御部材を備えることが特徴であって、その他の構成は、何ら制限されない。本発明の発光装置は、例えば、バックライト用の発光素子基板ということもできる。
　本発明の発光装置は、例えば、さらに、実装基板を有し、前記実装基板上に、前記発光素子が配置され、前記発光素子は、前記光束制御部材により覆われている。本発明の発光装置において、前記発光素子および前記光束制御部材の数は、特に制限されず、前記発光素子１個あたり１個の前記光束制御部材が、前記発光素子を覆うように配置されていればよい。
　本発明の発光装置が、複数の前記発光素子と複数の前記光束制御部材とを有する場合、複数の発光素子は、前記実装基板上に、離間して直線状に配置されることで、発光素子列を構成していることが好ましい。前記発光素子列を構成する複数の前記発光素子は、前述のように、それぞれ、前記光束制御部材１個あたり１個の前記光束制御部材で覆われていることが好ましい。前記発光素子列に対する前記各光束制御部材の方向は、例えば、それぞれ、そのＹ軸方向が、前記発光素子列の列方向に対して直交であることが好ましい。前記発光素子列の列方向とは、前記発光素子列において、前記発光素子が並ぶ進行方向を意味する。
　前記発光素子は、前述のように、特に制限されず、ＬＥＤ等の点状光源があげられる。本発明の光束制御部材は、前述のように、異形配光部材となることから、前記発光素子は、等方性の光を出射する発光素子が好ましい。
　つぎに、本発明の発光装置について、一例として、前記発光素子列を有する形態をあげ、図４を用いて説明する。図４は、発光装置２０の概略を示す模式図であり、図４（Ａ）は、複数の発光素子２２１が配置された実装基板２１の概略を示す平面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の実装基板２１に、さらに、発光素子２２１を覆うように光束制御部材１０が配置された発光装置２０の概略を示す模式図である。
　図４（Ａ）に示すように、実装基板２１上には、複数の発光素子２２１が、離間して直線状に配置されて、発光素子列２２を形成している。図４（Ａ）において、発光素子列２２が形成されている方向（矢印Ａ）を、発光素子列２２の列方向Ａという。そして、図４（Ｂ）に示すように、光束制御部材１０が、その基底凹部１３１により発光素子２２１を覆うように、実装基板２１上に配置され、発光装置２０を構成している。
　発光素子列２２において、発光素子２２１のピッチは、特に制限されず、例えば、後述するように、発光素子２２１のピッチに応じて、光束制御部材１０の第１凹部１２１を調整してもよい。発光素子２２１のピッチは、例えば、バックライトの厚みによって適宜設定でき、具体例としては、２０～２５０ｍｍである。発光素子２２１のピッチは、例えば、隣り合う発光素子２２１の中心軸間の距離である。
　本発明の発光装置が前記発光素子列を有する場合、前記発光素子列の数は、特に制限されない。本発明の発光装置は、例えば、前述の図４に示すように、１つの実装基板に、１列の発光素子列を有してもよく、後述する図５に示すように、複数の発光素子列を有してもよい。
　本発明の発光装置は、前者のように、１つの実装基板が１列の発光素子列を有する場合、例えば、発光素子バーともいい、前記発光素子がＬＥＤの場合、ＬＥＤバーともいう。また、本発明の発光装置が、後者のように、複数の発光素子列を有する場合、各発光素子列は、例えば、後述するように、それぞれの列方向Ａが平行となるように配置されることが好ましく、また、前記発光素子列間において、隣り合う発光素子列の各発光素子のＹ軸が、直線上に揃うことが好ましい。
　前述のように、本発明の光束制御部材によれば、例えば、従来の光束制御部材を使用した場合と比較して、同じ大きさの表示パネルに対して、配置される前記発光素子列の数を減らすことができる。具体例として、図５および図７に、従来の光束制御部材を使用した場合と、本発明の光束制御部材を使用した場合とを比較した模式図を示す。
　まず、図５（Ａ）に、従来の光束制御部材４０を配置した発光素子列４３と表示パネル３１との関係の概略を示し、図５（Ｂ）に、本実施形態における光束制御部材１０を配置した発光素子列２３と表示パネル３１との関係の概略を示す。図５（Ａ）において、所定の大きさの表示パネル３１に対して、表示パネル３１の全体に光を広げるためには、光束制御部材４０で覆われた発光素子列４３を複数（２列）配置する必要があると仮定する。これに対して、本実施形態における光束制御部材１０を使用する場合、光束制御部材１０は、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向に広がるように光を屈折させるため、光束制御部材１０で覆われた発光素子列２３の数を、従来の光束制御部材４０を使用した場合よりも減らし、例えば、１列とすることができる。
　図５（Ｂ）のように、表示パネル３１に対して、光束制御部材１０で覆われた発光素子列２３が１列の場合、光束制御部材１０について、Ｙ軸方向への光の広がりを大きくするには、例えば、前記Ｘ軸断面における一対の第１凹部１２１の大きさにより調整できる。調整方法について、図６を用いて説明する。図６は、光束制御部材１０と、表示パネル３１との関係を示す模式図である。第１凹部１２１ａは、前述のように弧状であり、Ｙ軸方向への光の広がりは、例えば、弧長によって調整できる。具体的に、第１凹部１２１ａの弧長は、光束制御部材１０（図６において左の光束制御部材１０）の中心軸を頂点とし、隣接する光束制御部材１０（図６において真ん中の光束制御部材１０）のＹ軸と表示パネル３１の端部との２つの交点を結ぶ三角形において、前記頂点の頂角の範囲に設定できる。これによって、表示パネル３１の端部（長辺側の外縁）に、光が広がりやすくなる。また、第１凹部１２１ａの対である第１凹部１２１ｂも、同様にして、弧長を設定することができる。
　つぎに、図７（Ａ）に、従来の光束制御部材４０を配置した発光素子列４３と表示パネル３１との関係の概略を示し、図７（Ｂ）に、本実施形態における光束制御部材１０を配置した発光素子列２３と表示パネル（被照射部材）３１との関係の概略を示す。図７（Ａ）において、所定の大きさの表示パネル３１に対して、表示パネル３１の全体に光を広げるためには、光束制御部材４０で覆われた発光素子列４３を複数（４列）配置する必要があると仮定する。これに対して、本実施形態における光束制御部材１０を使用する場合、光束制御部材１０は、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向に広がるように光を屈折させるため、光束制御部材１０で覆われた発光素子列２３の数を、従来の光束制御部材４０を使用した場合よりも減らし、例えば、３列とすることができる。
　図７（Ｂ）のように、表示パネル３１に対して、光束制御部材１０で覆われた発光素子列２３が３列の場合、光束制御部材１０について、Ｙ軸方向への光の広がりを大きくするには、例えば、前記Ｘ軸断面における一対の第１凹部１２１の大きさにより調整できる。調整方法について、図８を用いて説明する。図８は、隣接する光束制御部材１０同士の関係を示す模式図である。第１凹部１２１ａは、前述のように弧状であり、Ｙ軸方向への光の広がりは、例えば、弧長によって調整できる。具体的に、第１凹部１２１ａの弧長は、光束制御部材１０（図８において中段左の光束制御部材１０）の中心軸を頂点とし、それと同じ発光素子列の隣接する光束制御部材１０（図８において中段真ん中の光束制御部材１０）のＹ軸と、隣接する発光素子列（図８において上段および下段）の一つ隣の光束制御部材（図８において上段真ん中と下段真ん中の光束制御部材１０）の中心軸との２つの交点を結ぶ三角形において、前記頂点の頂角の範囲に設定できる。これによって、表示パネル３１において、隣接する発光素子列との間に、光が広がりやすくなる。また、第１凹部１２１ａの対である第１凹部１２１ｂも、同様にして、弧長を設定することができる。
［実施形態４］
　本発明の光束制御部材を備えた本発明の発光装置は、例えば、面光源装置に使用することができる。本発明の面光源装置は、前述のように、本発明の発光装置と、光拡散部材とを有することを特徴とする。本発明の面光源装置は、前記本発明の光束制御部材を備えることが特徴であって、その他の構成は、何ら制限されない。
　本発明の面光源装置において、前記本発明の発光装置の数は、特に制限されず、例えば、１つでもよいし、複数でもよい。前記発光装置が、前記光束制御部材で覆われた発光素子列を有する場合、前記発光装置１つあたりの発光素子列の数（前記実装基板１つあたりの発光素子の数）は、特に制限されず、例えば、１列でもよいし、複数列でもよい。本発明の面光源装置が、前記光束制御部材で覆われた発光素子列を複数列有する場合、前記面光源装置は、例えば、１列の前記発光素子列を有する前記発光装置を複数有してもよいし、複数列の前記発光素子列を有する１つの発光装置を有してもよい。本発明の面光源装置が複数の前記発光素子列を有する場合、前記複数の発光素子列は、その列方向が平行になるように配置されていることが好ましい。
　本発明の面光源装置において、前記光拡散部材は、特に制限されず、例えば、前記発光装置からの出射光を拡散させつつ透過させる部材が好ましい。前記光拡散部材は、例えば、拡散板、光学フィルム等があげられ、これらの組み合わせでもよい。
　さらに、本発明の面光源装置は、例えば、表示装置の光源に使用することができる。本発明の表示装置は、前記本発明の面光源装置と、前記面光源装置からの出射光が照射される被照射部材とを有することを特徴とする。
　本発明の表示装置において、前記被照射部材の種類は、特に制限されず、例えば、表示パネルがあげられ、具体例として、液晶パネル等があげられる。前記被照射部材が前記液晶パネルの場合、本発明の表示装置は、液晶表示装置ということもできる。
［実施形態５］
　本発明の光束制御部材において、前記Ｘ軸断面の一対の第１凹部の位置は、例えば、本発明の発光装置において配置される発光素子のピッチに応じて、また、本発明の面光源装置における前記実装基板と前記光拡散部材との距離に応じて、設定できる。
　図９に、発光素子２２１のＸ軸方向のピッチＰと、発光素子２２１からの出射光との関係の概略を示す。図９には、発光素子２２１が配置される実装基板２１、前記面光源装置における光拡散部材３２、前記表示装置における被照射部材(表示パネル)３１を、あわせて示す。図９に示すように、所定のピッチＰで隣り合う発光素子２２１（光源）は、発光素子２２１間のＸ軸方向の所定の領域Ｑ（つまり、発光素子２２１のピッチＰに対応する、面光源装置または表示装置上の範囲）において、出射光が重なりあっている。このため、Ｘ軸方向における隣り合う発光素子２２１からのＸ軸方向における重なる出射光を、Ｘ軸方向における領域Ｑ以外（例えば、Ｙ軸方向）に配光させることで、例えば、前述のように、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向への光の広がりを大きくして、領域Ｑでの光の重なりを抑えることができる。このため、前記光束制御部材の曲面について、例えば、Ｘ軸方向においてピッチＰの範囲に到達する光をＹ軸方向へ広げる領域に、前記一対の第１凹部を設けることが好ましい。また、前記面光源装置においては、発光素子２２１の実装基板２１と光拡散部材３２との距離によって、例えば、重なり度合、それによる明部の発生状態が変化するため、状況に応じて前記一対の第１凹部が調整されることが好ましい。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１７年７月１４日に出願された日本出願特願２０１７―１３８３１３を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。
　以上のように、本発明の光束制御部材は、前述のような構成を有することによって、光を広げる屈折の程度を、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向の方を大きくすることができる。このため、例えば、前記発光素子の数を増やすのではなく、本発明の光束制御部材を、そのＹ軸方向が、光の広がりが必要な方向に沿うように配置することで、光の広がりの確保が可能となる。また、前述のように、平行に配置する前記発光素子列の数を減らす場合には、前記発光素子列間の距離を広げる必要がある。しかし、本発明の光束制御部材を、そのＹ軸方向が、前記発光素子列間の距離が広がった方向（前記発光素子列に対して垂直）に沿うように配置することで、前記発光素子列間の方向に、光をより広げることができる。これによって、例えば、前記発光素子列の数を減らした場合でも、光量が不足する領域へ光を広げ、暗部の発生を抑制できる。
１０　　　光束制御部材
１１　　　レンズ本体
１２　　　曲面
１２１　　第１凹部
１２２　　第２凹部
１２３　　交点
１３　　　基底面
１３１　　基底凹部
１４　　　フランジ
１５　　　脚部
２１　　　実装基板
２２　　　発光素子列
２２１　　発光素子
２３　　　光束制御部材を配置した発光素子列
３１　　　表示パネル（被照射部材）
３２　　　光拡散部材

 

Claims (15)

  1. ドーム型の非球面レンズ本体を有し、
    前記レンズ本体は、
    　　基底面と、ドーム型の曲面とを有し、
    前記基底面は、
    　　中心軸を中心とする基底凹部を有し、
    　　前記基底凹部の凹面が、発光素子からの出射光を入射する光入射領域を含み、
    前記ドーム型の曲面は、
    　　前記光入射領域からの入射光を外部に出射する光出射領域を含み、
    前記曲面における光出射領域は、
    　　中心軸方向から見た形状が、中心軸と直交するＸ軸方向の長さ（Ｘ）と、中心軸と直交し且つＸ軸と直交するＹ軸方向の長さ（Ｙ）とが、Ｘ＜Ｙを満たす、中心軸を中心とした楕円状であり、
    　　Ｘ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸を挟んで両側に一対の第１凹部を有し、
    　　Ｙ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸上に第２凹部を有することを特徴とする光束制御部材。
  2. 光を広げる屈折の程度が、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向の方が大きい、請求項１記載の光束制御部材。
  3. 前記光出射領域は、Ｘ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸上に頂点を有する、請求項１または２記載の光束制御部材。
  4. 前記光出射領域は、前記基底面から各部位までの距離が、下記条件（１）および（２）を満たす、請求項１から３のいずれか一項に記載の光束制御部材。
    ＬＹ０＜ＬＹ１＝ＬＹ１’　　・・・（１）
    ＬＹ０＝ＬＸ０　　　　　　・・・（２）
    ＬＹ０：Ｙ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸と前記光出射領域との交点から、前記基底面までの、垂直方向の距離
    ＬＹ１およびＬＹ１’：それぞれ、Ｙ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸を中心として対称な位置に存在する頂点から、前記基底面までの、垂直方向の距離
    ＬＸ０：Ｘ軸および前記中心軸を含む断面において、前記中心軸と前記光出射領域との交点から、前記基底面までの、垂直方向の距離
  5. 前記光出射領域における前記一対の第１凹部は、前記中心軸方向から見た形状が、Ｙ軸を中心として、開口が向かい合う対称の弧状である、請求項１から４のいずれか一項に記載の光束制御部材。
  6. 前記光出射領域における前記一対の第１凹部は、Ｙ軸上には存在しない、請求項１から５のいずれか一項に記載の光束制御部材。
  7. 前記レンズ本体は、さらに、脚部を有し、
    前記脚部は、前記基底面に、前記曲面とは反対方向に突出して配置されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の光束制御部材。
  8. 発光素子と、光束制御部材とを有し、
    前記光束制御部材は、請求項１から７のいずれか一項に記載の光束制御部材であり、
    前記光束制御部材は、前記発光素子を覆うように配置されることを特徴とする発光装置。
  9. さらに、実装基板を有し、
    前記実装基板上に、前記発光素子が配置され、
    前記発光素子は、前記光束制御部材により覆われている、請求項８記載の発光装置。
  10. 前記発光素子を複数有し、前記光束制御部材を複数有し、
    前記複数の発光素子は、前記実装基板上に離間して直線状に配置されることで、少なくとも１列の発光素子列を構成し、
    前記複数の発光素子は、それぞれ、前記複数の光束制御部材のそれぞれにより覆われ、
    前記複数の光束制御部材は、それぞれ、そのＹ軸方向が、前記発光素子列の列方向に対して直交である、請求項９記載の発光装置。
  11. 前記光束制御部材が、前記発光素子に対する異形配光用部材であり、前記発光素子は、等方性の光を出射する素子である、請求項８から１０のいずれか一項に記載の発光装置。
  12. 発光装置と、光拡散部材とを有し、
    前記発光装置が、請求項８から１１のいずれか一項に記載の発光装置であることを特徴とする面光源装置。
  13. 前記発光装置が、請求項１０または１１記載の発光装置であり、
    前記発光装置における前記発光素子列を、複数有し、
    前記複数の発光素子列は、その列方向が平行になるように配置されている、請求項１２記載の面光源装置。
  14. 面光源装置と、前記面光源装置からの出射光が照射される被照射部材とを有し、
    前記面光源装置が、請求項１２または１３記載の面光源装置であることを特徴とする表示装置。
  15. 前記被照射部材が、表示パネルである、請求項１４記載の表示装置。

     
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