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WO2017038810A1 - 光束制御部材、発光装置および面光源装置 - Google Patents

光束制御部材、発光装置および面光源装置 Download PDF

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WO2017038810A1
WO2017038810A1 PCT/JP2016/075307 JP2016075307W WO2017038810A1 WO 2017038810 A1 WO2017038810 A1 WO 2017038810A1 JP 2016075307 W JP2016075307 W JP 2016075307W WO 2017038810 A1 WO2017038810 A1 WO 2017038810A1
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WO
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light
inclined surface
central axis
flux controlling
controlling member
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/075307
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊彦 持田
Original Assignee
株式会社エンプラス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社エンプラス filed Critical 株式会社エンプラス
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Priority to CN201680051183.7A priority patent/CN108027114B/zh
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/85Packages
    • H10H20/855Optical field-shaping means, e.g. lenses

Definitions

  • the present invention relates to a light flux controlling member that controls light distribution of light emitted from a light emitting element.
  • the present invention also relates to a light emitting device having the light flux controlling member, the light emitting device, and a surface light source device.
  • a direct type surface light source device may be used as a backlight.
  • direct type surface light source devices having a plurality of light emitting elements as light sources have come to be used.
  • a direct-type surface light source device has a substrate, a plurality of light emitting elements, a plurality of light flux control members (lenses), and a light diffusion member.
  • the light emitting element is a light emitting diode (LED) such as a white light emitting diode.
  • the plurality of light emitting elements are arranged in a matrix on the substrate.
  • a light flux controlling member that spreads light emitted from each light emitting element in the surface direction of the substrate is disposed on each light emitting element. The light emitted from the light flux controlling member is diffused by the light diffusing member and illuminates the irradiated member (for example, a liquid crystal panel) in a planar shape.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional light flux controlling member.
  • 1A is a perspective view seen from the back side
  • FIG. 1B is a cross-sectional perspective view seen from the back side
  • FIG. 1C is a cross-sectional view.
  • legs provided on the back side are omitted.
  • the conventional light flux controlling member 20 has an incident surface 22 on which light emitted from the light emitting element is incident, and an output surface 24 that emits light incident on the incident surface 22 to the outside.
  • the incident surface 22 is a concave surface with respect to the light emitting element, and is formed to face the light emitting surface of the light emitting element.
  • FIG. 2 is an optical path diagram of the light flux controlling member 20.
  • 2A is an optical path diagram of a light beam emitted from the light emission center of the light emitting element 10 at an emission angle of 30 °
  • FIG. 2B is an optical path diagram of a light beam emitted from the light emission center of the light emitting element 10 at an emission angle of 40 °. is there.
  • the “emission angle” means an angle of the emitted light with respect to the optical axis LA of the light emitting element 10 ( ⁇ in FIG. 2A).
  • legs provided on the back side are also omitted.
  • the light emitted from the light emitting element 10 enters the light flux controlling member 20 at the incident surface 22.
  • the light incident on the light flux controlling member 20 reaches the emission surface 24 and is emitted to the outside from the emission surface 24 (solid arrow).
  • the traveling direction of the light is controlled.
  • part of the light reaching the emission surface 24 is reflected by the emission surface 24 (Fresnel reflection) and reaches the back surface 26 facing the substrate on which the light emitting element 10 is mounted (dashed arrow).
  • Patent Document 1 proposes a light flux controlling member that can solve such a problem.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the light flux controlling member described in Patent Document 1.
  • 3A is a perspective view seen from the back side
  • FIG. 3B is a cross-sectional perspective view seen from the back side
  • FIG. 3C is a cross-sectional view.
  • legs provided on the back side are omitted.
  • a concave portion having an inclined surface 32 on the outer side and a surface 34 on the inner side substantially parallel to the central axis CA is formed on the rear surface 26. Is formed.
  • the inclined surface 32 is rotationally symmetric (circularly symmetric) with respect to the central axis CA of the light flux controlling member 30 and is inclined at a predetermined angle (for example, 45 °) with respect to a virtual straight line orthogonal to the central axis CA. .
  • FIG. 4 is an optical path diagram of the light flux controlling member 30.
  • 4A is an optical path diagram of a light beam emitted from the light emission center of the light emitting element 10 at an emission angle of 30 °
  • FIG. 4B is an optical path diagram of a light beam emitted from the light emission center of the light emitting element 10 at an emission angle of 40 °. is there.
  • the legs provided on the back side are omitted.
  • the light reflected by Fresnel on the exit surface 24 reaches a predetermined region on the back surface 26.
  • the inclined surface 32 By forming the inclined surface 32 in the predetermined region, it is possible to reflect at least a part of the light reaching the inclined surface 32 and to make light directed in the lateral direction (see FIGS. 4A and B).
  • the light emitting device having the light flux controlling member 30 described in Patent Document 1 can irradiate light more uniformly and efficiently than the light emitting device having the conventional light flux controlling member 20.
  • the light incident on the incident surface of the light flux controlling member of Patent Document 1 propagates through the light flux controlling member, and a part of the light reaches the inner surface 34 that forms a recess. Most of the light that has reached the inner surface 34 passes through the inner surface 34 and is refracted by the inclined surface 32 (see FIG. 11). As described above, the light transmitted through the inner surface 34 is refracted by the inclined surface 32, so that the light traveling in a specific direction becomes excessive. As a result, a region with high luminance is formed in an annular shape in the light emitted from the light flux controlling member, resulting in luminance unevenness.
  • the present invention has been made in view of such a point, and is a light flux controlling member having an inclined surface that further reflects light reflected by an emission surface, and suppresses luminance unevenness caused by light refracted on the inclined surface.
  • An object of the present invention is to provide a luminous flux control member that can be used.
  • Another object of the present invention is to provide a light emitting device having the light flux controlling member and a surface light source device having the light emitting device.
  • the light flux controlling member is a light flux controlling member for controlling the light distribution of the light emitted from the light emitting element, and is an inner surface of a recess formed on the back side so as to intersect the central axis thereof.
  • An inner surface disposed on the inner side of the outer inclined surface, and the outer inclined surface receives at least a part of light incident on the light flux controlling member at the incident surface and reflected by Fresnel at the output surface. Reflect in a direction away from the central axis Is inclined in degrees, the inner surface has a plurality of retroreflective portion to the light incident is reflected at least twice retroreflected in a direction toward the incident surface from the incident surface, a configuration.
  • the light emitting device has a configuration in which the light emitting element and the light flux controlling member according to the present invention are provided, and the central axis of the light flux controlling member and the optical axis of the light emitting element coincide with each other.
  • the surface light source device has a configuration including the light emitting device according to the present invention and a light diffusing member that diffuses and transmits light from the light emitting device.
  • the light flux controlling member according to the present invention hardly causes uneven brightness in the emitted light.
  • the light emitting device and the surface light source device according to the present invention include the light flux controlling member that does not easily cause the luminance unevenness, it is difficult to cause the luminance unevenness in the emitted light.
  • FIG. 1A to 1C are diagrams showing a configuration of a conventional light flux controlling member.
  • 2A and 2B are optical path diagrams of the light flux controlling member shown in FIG. 3A to 3C are diagrams showing the configuration of the light flux controlling member described in Patent Document 1.
  • FIG. 4A and 4B are optical path diagrams of the light flux controlling member shown in FIG. 5A and 5B are diagrams showing the configuration of the surface light source device according to the present invention.
  • 6A and 6B are cross-sectional views showing the configuration of the surface light source device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view in which a part of FIG. 6B is enlarged.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the light flux controlling member according to the present invention.
  • FIGS. 9A to 9D are diagrams showing the configuration of the light flux controlling member according to the present invention.
  • 10A and 10B are optical path diagrams of the light flux controlling member shown in FIG.
  • FIG. 11 is another optical path diagram of a comparative light flux controlling member.
  • FIG. 12 is a graph showing a simulation result of luminance distribution on the diffusion plate when the diffusion plate is arranged on the light flux controlling member shown in FIGS.
  • FIG. 13 is a diagram showing another configuration of the light flux controlling member according to the present invention.
  • a light flux controlling member for a backlight of a liquid crystal display device
  • a surface light source device suitable for a backlight of a liquid crystal display device will be described as a representative example of the surface light source device according to the present invention.
  • These surface light source devices can be used as a display device by combining with an irradiated member (for example, a liquid crystal panel) irradiated with light from the surface light source device.
  • FIG. 5A is a plan view
  • FIG. 5B is a front view
  • 6A is a cross-sectional view taken along line 6A-6A shown in FIG. 5B
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line 6B-6B shown in FIG. 5A
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view in which a part of FIG. 6B is enlarged.
  • the surface light source device 100 includes a housing 110, a plurality of light emitting devices 200, and a light diffusion member 120.
  • the plurality of light emitting devices 200 are arranged in a matrix on the bottom plate 112 of the housing 110.
  • the inner surface of the bottom plate 112 functions as a diffuse reflection surface.
  • the top plate 114 of the housing 110 is provided with an opening.
  • the light diffusing member 120 is disposed so as to close the opening, and functions as a light emitting surface.
  • the size of the light emitting surface can be, for example, about 400 mm ⁇ about 700 mm.
  • the plurality of light emitting devices 200 are each fixed on a substrate 210.
  • Each of the plurality of substrates 210 is fixed at a predetermined position on the bottom plate 112 of the housing 110.
  • the plurality of light emitting devices 200 each include a light emitting element 220 and a light flux controlling member 300.
  • the light emitting element 220 is a light source of the surface light source device 100 and is mounted on the substrate 210.
  • the light emitting element 220 is a light emitting diode (LED) such as a white light emitting diode.
  • the light emitting element 220 may be a chip-on-board (COB) type LED because it can be easily mounted and the light emission efficiency can be increased.
  • COB chip-on-board
  • COB type LEDs are known to emit more light in the lateral direction than conventional LEDs.
  • the light emitting element 220 is an element that emits a lot of light in the lateral direction, such as a COB type LED, from the viewpoint of making more light emitted in the side surface direction of the LED incident on the light flux controlling member,
  • the upper surface is preferably above the lower end of a recess 310 (described later) of the light flux controlling member.
  • the light emitting element 220 in FIG. 7 is a normal LED (package type LED).
  • the light flux controlling member 300 is a lens and is fixed on the substrate 210.
  • the light flux controlling member 300 controls the light distribution of the light emitted from the light emitting element 220 and expands the traveling direction of the light in the surface direction of the substrate.
  • the light flux controlling member 300 is disposed on the light emitting element 220 so that the central axis CA coincides with the optical axis LA of the light emitting element 220 (see FIG. 7).
  • an entrance surface 320 and an exit surface 330 of the light flux controlling member 300 described later are both rotationally symmetric (circularly symmetric), and their rotational axes coincide.
  • the rotation axes of the entrance surface 320 and the exit surface 330 are referred to as “center axis CA of the light flux controlling member”.
  • the “optical axis LA of the light emitting element” means a light beam at the center of a three-dimensional outgoing light beam from the light emitting element 220.
  • the light flux controlling member 300 can be formed by integral molding.
  • the light flux controlling member 300 may be made of any material that can transmit light having a desired wavelength.
  • the material of the light flux controlling member 300 is light transmissive resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), epoxy resin (EP), silicone resin, or glass.
  • the surface light source device 100 has a main feature in the configuration of the light flux controlling member 300. Therefore, the light flux controlling member 300 will be described in detail separately.
  • the light diffusing member 120 is a plate-like member (diffusing plate) having light diffusibility, and transmits the light emitted from the light emitting device 200 while diffusing it.
  • the light diffusing member 120 is approximately the same size as an irradiated member such as a liquid crystal panel.
  • the light diffusing member 120 is made of a light transmissive resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), styrene / methyl methacrylate copolymer resin (MS).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • MS styrene / methyl methacrylate copolymer resin
  • fine irregularities are formed on the surface of the light diffusion member 120, or light diffusers such as beads are dispersed inside the light diffusion member 120.
  • the surface light source device 100 In the surface light source device 100 according to the present invention, the light emitted from each light emitting element 220 is expanded by the light flux controlling member 300 so as to illuminate a wide area of the light diffusing member 120. The light emitted from each light flux controlling member 300 is further diffused by the light diffusing member 120. As a result, the surface light source device 100 according to the present invention can uniformly illuminate a planar irradiated member (for example, a liquid crystal panel).
  • a planar irradiated member for example, a liquid crystal panel
  • FIG. 8 and 9 are diagrams showing the configuration of the light flux controlling member 300 according to the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view as seen from the back side (substrate 210 side), and is a view omitting the gate portion and the leg portion.
  • 9A is a plan view
  • FIG. 9B is a front view
  • FIG. 9C is a bottom view
  • FIG. 9D is a cross-sectional view taken along line 9D-9D shown in FIG. 9A.
  • the light flux controlling member 300 has a recess 310 that forms the incident surface 320, an exit surface 330, an annular groove 340, and a flange 350.
  • legs provided on the back surface of the light flux controlling member 300 are omitted.
  • the concave portion 310 is formed in the central portion on the back side (light emitting element 220 side) of the light flux controlling member 300.
  • the inner surface of the recess 310 functions as the incident surface 320.
  • the incident surface 320 causes most or all of the light emitted from the light emitting element 220 to enter the light flux controlling member 300 while controlling the traveling direction thereof.
  • the incident surface 320 intersects with the central axis CA of the light flux controlling member 300 and is rotationally symmetric (circular symmetric) about the central axis CA.
  • the exit surface 330 is formed on the front side (light diffusion member 120 side) of the light flux controlling member 300 so as to protrude from the flange portion 350.
  • the exit surface 330 emits the light incident in the light flux controlling member 300 to the outside while controlling the traveling direction.
  • the exit surface 330 intersects the central axis CA and is rotationally symmetric (circular symmetric) about the central axis CA.
  • the emission surface 330 includes a first emission surface 330a located in a predetermined range centered on the central axis CA, a second emission surface 330b formed continuously around the first emission surface 330a, and a second emission surface 330b. And a third emission surface 330c that connects the flange 350 (see FIG. 9D).
  • the first emission surface 330a is a curved surface convex on the back side.
  • the second emission surface 330b is a smooth curved surface that is located on the front side and is located around the first emission surface 330a.
  • the shape of the second emission surface 330b is an annular convex shape.
  • the third emission surface 330c is a curved surface located around the second emission surface 330b. In the cross section shown in FIG. 9D, the cross section of the third exit surface 330c may be linear or curved.
  • the annular groove 340 is formed on the back surface 360 extending in the radial direction from the opening edge of the recess 310 on the back side (substrate 210 side) of the light flux controlling member 300 (see FIGS. 8 and 9C). Specifically, the annular groove 340 is formed on the back side of the light flux controlling member 300 and outside the recess 310 (a region farther from the central axis CA) so as to surround the central axis CA.
  • the annular groove portion 340 includes an outer inclined surface 342 and an inner side surface 344 disposed on the inner side of the outer inclined surface 342 with respect to the central axis CA.
  • the inclined surface means a surface that is inclined (intersects at a predetermined angle) with respect to a virtual straight line orthogonal to the central axis CA.
  • the outer inclined surface 342 is inclined in a direction toward the back side as the distance from the central axis CA increases.
  • the inclination angle of the outer inclined surface 342 with respect to a virtual straight line orthogonal to the central axis CA is a direction in which at least a part of the light incident on the light flux controlling member 300 from the incident surface 320 and reflected by the exit surface 330 is separated from the central axis CA.
  • the angle of reflection is set to be, for example, an angle of 45 ° or less.
  • the inclination angle (hereinafter also simply referred to as “inclination angle”) of the outer inclined surface 342 with respect to a virtual straight line orthogonal to the central axis CA is defined as that when the inclined surface in the cross section including the central axis CA is linear. It means an angle formed by a straight line and a virtual straight line orthogonal to the central axis CA, and when the inclined surface in the cross section including the central axis CA is curved, it is included in the inclined surface in the cross section including the central axis CA. It means an angle formed by a straight line connecting a point closest to the emission surface 330 and a point farthest from the emission surface 330 and a virtual straight line perpendicular to the central axis CA.
  • the outer inclined surface 342 is provided in a region where the light incident on the light flux controlling member 300 at the incident surface 320 reaches by being Fresnel reflected at the output surface 330.
  • the region where the light incident on the light flux controlling member 300 at the incident surface 320 arrives by Fresnel reflection at the output surface 330 sets the inclination angle of the outer inclined surface 342 to a plurality of different angles, and simulates the optical path. It can be set so as to include an area where most of the optical path has reached.
  • the inner side surface 344 has a plurality of retroreflective portions 344e.
  • the retroreflecting unit 344 e has a function of retroreflecting light that has entered the incident surface 320 and reached the inner surface 344 in a direction toward the incident surface 320.
  • “retroreflection” means that light that is directly incident on the inner surface 344 from the incident surface 320 (particularly light that travels in a direction substantially orthogonal to the central axis CA) is reflected at least twice. Progressing in a direction toward 320.
  • the “direction toward the incident surface 320” specifically refers to a direction approaching the central axis CA.
  • first convex portions 344d are provided inside the annular groove portion 340 so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis CA (see FIGS. 8 and 9C).
  • the first convex portion 344d is a line of intersection of the first inclined surface 344a constituting the inner side surface 344, the second inclined surface 344b constituting the inner side surface 344, and the first inclined surface 344a and the second inclined surface 344b. And an edge line 344c (see FIG. 8).
  • the retroreflection part 344e is comprised by the 1st inclined surface 344a and the 2nd inclined surface 344b.
  • the first inclined surface 344a and the second inclined surface 344b are both flat.
  • the angle formed by the first inclined surface 344a and the second inclined surface 344b is a direction in which light directly incident from the incident surface 320 (particularly light traveling in a direction substantially orthogonal to the central axis CA) is directed to the incident surface 320.
  • the angle may be within a range that can be retroreflected, and is preferably 90 °.
  • the ridge line 344c is parallel to the central axis CA, or is inclined in a direction toward the front side as the distance from the central axis CA increases.
  • an angle formed by the ridge line 344c with respect to the central axis CA (an inclination angle of the ridge line 344c) in a cross section including the central axis CA is a light flux control.
  • an angle smaller than 5 ° is preferable.
  • the ridge line 344c is preferably parallel to the central axis CA.
  • the 1st inclined surface 344a and the 2nd inclined surface 344b which comprise the retroreflection part 344e are the 1st inclined surface 344a and the 2nd inclined surface 344b which comprise one convex part.
  • the flange portion 350 is located between the outer peripheral portion of the emission surface 330 and the outer peripheral portion on the back side of the light flux controlling member 300, and protrudes outward with respect to the central axis CA.
  • the shape of the collar part 350 is substantially annular. Although the collar part 350 is not an essential component, the provision and provision of the collar part 350 facilitates handling and positioning of the light flux controlling member 300.
  • the thickness of the flange 350 can be determined in consideration of the required area of the emission surface 330, the formability of the flange 350, and the like.
  • the plurality of arbitrarily formed leg portions 370 are substantially columnar members protruding from the back side of the light flux controlling member 300.
  • the plurality of legs 370 support the light flux controlling member 300 at an appropriate position with respect to the light emitting element 220 (see FIGS. 9B and 9C).
  • FIG. 10A is an optical path diagram of the light flux controlling member shown in FIG. 8, and FIG. 10B is an optical path diagram seen from the bottom of FIG. 10A.
  • FIG. 11 is an optical path diagram of a light flux control member for comparison.
  • the inner surface of the annular groove is a curved surface substantially parallel to the central axis CA, and a plurality of retroreflective portions 344e are not provided (for example, refer to the surface 34 in FIG. 11). Therefore, most of the light traveling in the direction substantially perpendicular to the central axis CA is transmitted through the inner surface, refracted by the outer inclined surface, and travels in a specific direction (for example, the optical path in FIG. 11). (See diagram). Due to such light, unevenness in luminance occurs in the light emitted from the surface light source device.
  • a plurality of retroreflective portions 344e are provided on inner side surface 344 of annular groove portion 340.
  • light traveling in a direction substantially orthogonal to the central axis CA from the incident surface 320 is reflected by the first inclined surface 344a and then further reflected by the second inclined surface 344b, thereby retroreflecting toward the incident surface 320 side. (See the optical path diagrams of FIGS. 10A and 10B). Accordingly, it is possible to suppress an excessive amount of light that is refracted by the outer inclined surface and travels in a specific direction as shown in FIG.
  • the light retroreflected by the retroreflective portion 344e travels in the lateral direction of the light flux controlling member (see the optical path diagram of FIG. 10A).
  • the plurality of retroreflective portions 344e provided on the inner side surface 344 of the annular groove portion 340 suppresses an excessive amount of light traveling in a specific direction from the light flux controlling member 300, and the luminance unevenness described above. Can be made difficult to occur.
  • the light emitting element 220 that is an LED and the light flux control member 300 or the comparative light flux control member are arranged on the substrate 210, the light flux control member 300 or the comparative light flux control.
  • the luminance distribution in the diffusion plate located on the member was examined.
  • the light emitting element 220 was installed such that the upper surface thereof was vertically lower than the lower end of the concave portion 310 included in the light flux controlling member 300 or the comparative light flux controlling member.
  • the two light flux control members 300 and the comparative light flux control member used in the simulation differ only in whether they have a plurality of retroreflective portions 344e.
  • the angle formed by the first inclined surface 344a and the second inclined surface 344b in the retroreflective portion 344e was 90 °.
  • the parameters of the light flux controlling member 300 and the comparative light flux controlling member were set as follows.
  • Distance from substrate surface to diffusion plate 19mm
  • FIG. 12 is a simulation result of luminance distribution in the diffusion plate when the diffusion plate is arranged on the comparative light beam control member shown in FIG. 11 and the light beam control member 300 shown in FIG.
  • the vertical axis represents the luminance (cd / m 2 )
  • the horizontal axis represents the horizontal distance (mm) from the central axis CA of the light flux controlling member.
  • a broken line indicates a simulation result of the light flux control member for comparison, and a thick line indicates a simulation result of the light flux control member 300.
  • the first convex portion 344d has a columnar shape in which the cross section in the direction orthogonal to the ridge line 344c is substantially triangular.
  • the present invention is not limited to this.
  • the first convex portion 344d may be provided in a lattice shape.
  • the lattice-shaped convex portion may be, for example, a triangular pyramid shape or a quadrangular pyramid shape.
  • FIG. 13 is a diagram showing another configuration of the light flux controlling member according to the present invention. As shown in FIG. 13, a plurality of second convex portions 342d may be further provided outside the annular groove portion 340 so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis CA.
  • the second convex portion 342d is an intersection line of the third inclined surface 342a constituting the outer inclined surface 342, the fourth inclined surface 342b constituting the outer inclined surface 342, and the third inclined surface 342a and the fourth inclined surface 342b. And a ridge line 342c.
  • the third inclined surface 342a and the fourth inclined surface 342b are both planar.
  • the plurality of second convex portions 342d make it easier to reflect the light that is Fresnel-reflected on the exit surface 330 after entering the light flux controlling member 300 from the entrance surface 320 in a direction away from the central axis CA. Thereby, generation
  • the stray light existing in the system of the surface light source device 100 is incident from the exit surface 330 of the light flux controlling member 300, reaches the outer inclined surface 342, is reflected by the plurality of second convex portions 342d, and the light flux controlling member 300. It is also possible to expect the effect of suppressing reaching the substrate immediately below. Thereby, there is a possibility that a decrease in the light utilization efficiency can be suppressed.
  • the light flux controlling member, the light emitting device, and the surface light source device according to the present invention can be applied to, for example, a backlight of a liquid crystal display device or general illumination.

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Abstract

本発明の目的は、傾斜面で屈折した光に起因する輝度ムラを抑制できる光束制御部材を提供することである。本発明の光束制御部材は、裏側に形成された凹部の内面であって、発光素子から出射された光を入射する入射面と、表側に形成された、入射面で入射した光を外部に出射する出射面と、入射面よりも外側で中心軸を取り囲むように裏側に形成された環状の溝部とを有する。環状の溝部は、中心軸から離れるほど裏側に向かう方向に傾斜する外側傾斜面と、中心軸に対して前記外側傾斜面よりも内側に配置された内側面とを有する。外側傾斜面は、入射面で光束制御部材に入射して出射面でフレネル反射した光の少なくとも一部を前記中心軸から離れる方向に反射させる角度で傾斜している。内側面は、入射面から入射した光を少なくとも2回反射させて入射面に向かう方向に再帰反射させる複数の再帰反射部を有する。

Description

光束制御部材、発光装置および面光源装置
 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、および面光源装置に関する。
 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、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。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。
 図1は、従来の光束制御部材の構成を示す図である。図1Aは、裏側から見た斜視図であり、図1Bは、裏側から見た断面斜視図であり、図1Cは、断面図である。なお、図1Aおよび図1Bでは、裏側に設けられた脚部を省略している。これらの図に示されるように、従来の光束制御部材20は、発光素子から出射された光を入射する入射面22と、入射面22で入射した光を外部に出射する出射面24とを有する。入射面22は、発光素子に対して凹形状の面であり、発光素子の発光面と対向するように形成されている。
 図2は、光束制御部材20の光路図である。図2Aは、出射角30°で発光素子10の発光中心から出射された光線の光路図であり、図2Bは、出射角40°で発光素子10の発光中心から出射された光線の光路図である。ここで「出射角」とは、発光素子10の光軸LAに対する、出射された光線の角度(図2Aのθ)を意味する。なお、図2でも、裏側に設けられた脚部を省略している。
 図2に示されるように、発光素子10から出射された光は、入射面22で光束制御部材20内に入射する。光束制御部材20内に入射した光は、出射面24に到達し、出射面24から外部に出射される(実線の矢印)。このとき、出射面24の形状により光が屈折するため、光の進行方向が制御される。その一方で、出射面24に到達した光の一部は、出射面24で反射し(フレネル反射)、発光素子10が実装されている基板と対向する裏面26に到達する(破線の矢印)。裏面26に到達した光が裏面26で反射した場合、光束制御部材20の直上に向かう光が過剰になってしまうため、発光装置から照射される光の輝度に不均一な分布(輝度ムラ)が生じてしまう。また、裏面26に到達した光が裏面26から出射された場合、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光束制御部材が提案されている。
 図3は、特許文献1に記載の光束制御部材の構成を示す図である。図3Aは、裏側から見た斜視図であり、図3Bは、裏側から見た断面斜視図であり、図3Cは、断面図である。なお、図3Aおよび図3Bでは、裏側に設けられた脚部を省略している。これらの図に示されるように、特許文献1に記載の光束制御部材30では、傾斜面32を外側に有し、中心軸CAに対して略平行な面34を内側に有する凹部が裏面26に形成されている。傾斜面32は、光束制御部材30の中心軸CAに対して回転対称(円対称)であり、かつ中心軸CAに直交する仮想直線に対して所定の角度(例えば45°)で傾斜している。
 図4は、光束制御部材30の光路図である。図4Aは、出射角30°で発光素子10の発光中心から出射された光線の光路図であり、図4Bは、出射角40°で発光素子10の発光中心から出射された光線の光路図である。なお、これらの図でも、裏側に設けられた脚部を省略している。これらの図に示されるように、出射面24でフレネル反射した光は、裏面26上の所定の領域に到達する。上記所定の領域に傾斜面32を形成することで、傾斜面32に到達した光の少なくとも一部を反射させて、側方方向へ向かう光にすることができる(図4A、B参照)。
 このように、特許文献1に記載の光束制御部材30では、出射面24で反射した光が、光束制御部材30の直上に向かう光になったり、基板に吸収されたりしにくい。したがって、特許文献1に記載の光束制御部材30を有する発光装置は、従来の光束制御部材20を有する発光装置に比べて、均一にかつ効率よく光を照射することができる。
特開2011-23204号公報
 しかしながら、特許文献1の光束制御部材の入射面に入射した光は、光束制御部材の内部を伝播し、その一部が凹部を形成する内側の面34に到達する。内側の面34に到達した光の多くは、前記内側の面34を透過し、傾斜面32で屈折する(図11参照)。このように、内側の面34を透過した光が傾斜面32で屈折することにより、特定の方向に向かう光が過剰となる。その結果、光束制御部材から出射する光に円環状に輝度の高い領域が形成され、輝度ムラを生じてしまう。
 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、出射面で反射した光をさらに反射させる傾斜面を有する光束制御部材であって、前記傾斜面において屈折した光に起因する輝度ムラ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、この光束制御部材を有する発光装置、およびこの発光装置を有する面光源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形成された凹部の内面であって、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た、前記入射面で入射した光を外部に出射する出射面と、前記入射面よりも外側で前記中心軸を取り囲むように裏側に形成された、環状の溝部と、を有し、前記環状の溝部は、前記中心軸から離れるほど裏側に向かう方向に傾斜する外側傾斜面と、前記中心軸に対して前記外側傾斜面よりも内側に配置された内側面とを有し、前記外側傾斜面は、前記入射面で前記光束制御部材に入射して前記出射面でフレネル反射した光の少なくとも一部を前記中心軸から離れる方向に反射させる角度で傾斜しており、前記内側面は、前記入射面から入射した光を少なくとも2回反射させて前記入射面に向かう方向に再帰反射させる複数の再帰反射部を有する、構成を採る。
 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し、前記光束制御部材の中心軸と前記発光素子の光軸とが一致している、構成を採る。
 本発明に係る面光源装置は、本発明に係る発光装置と、前記発光装置からの光を拡散させつつ、透過させる光拡散部材とを有する、構成を採る。
 本発明に係る光束制御部材は、出射する光に輝度ムラを生じさせにくい。また、本発明に係る発光装置、および面光源装置は、上記輝度ムラを生じさせにくい光束制御部材を含むため、出射する光に輝度ムラを生じさせにくい。
図1A~Cは、従来の光束制御部材の構成を示す図である。 図2A、Bは、図1に示される光束制御部材の光路図である。 図3A~Cは、特許文献1に記載の光束制御部材の構成を示す図である。 図4A、Bは、図3に示される光束制御部材の光路図である。 図5A、Bは、本発明に係る面光源装置の構成を示す図である。 図6A、Bは、本発明に係る面光源装置の構成を示す断面図である。 図7は、図6Bの一部を拡大した部分拡大断面図である。 図8は、本発明に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図9A~Dは、本発明に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図10A、Bは、図8に示される光束制御部材の光路図である。 図11は、比較用の光束制御部材の別の光路図である。 図12は、図10及び11に示される光束制御部材上に拡散板を配置したときの、拡散板における輝度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 図13は、本発明に係る光束制御部材の別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、および面光源装置について、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。これらの面光源装置は、面光源装置からの光を照射される被照射部材(例えば液晶パネル)と組み合わせることで、表示装置として使用されうる。
 [面光源装置および発光装置の構成]
 図5~図7は、本発明に係る面光源装置の構成を示す図である。図5Aは、平面図であり、図5Bは、正面図である。図6Aは、図5Bに示される6A-6A線の断面図であり、図6Bは、図5Aに示される6B-6B線の断面図である。図7は、図6Bの一部を拡大した部分拡大断面図である。
 図5、図6に示されるように、本発明に係る面光源装置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、例えば約400mm×約700mmとすることができる。
 図7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。図7に示されるように、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。実装が容易であり、かつ、発光効率が高くしうる点から、発光素子220はチップ・オン・ボード(COB)型のLEDであってもよい。
 COB型のLEDは、従来のLEDよりも多くの光を側方方向に出射することが知られている。発光素子220が、COB型のLED等の、側方方向に多くの光を出射する素子であるとき、LEDの側面方向に出射する光をより多く光束制御部材に入射させる観点から、発光素子の上面は、光束制御部材が有する凹部310(後述)の下端よりも鉛直方向上方にあることが好ましい。なお、図7における発光素子220は、通常のLED(パッケージ型LED)である。
 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制御し、上記光の進行方向を基板の面方向に拡げる。光束制御部材300は、その中心軸CAが発光素子220の光軸LAに一致するように、発光素子220の上に配置されている(図7参照)。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(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。
 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。
 本発明に係る面光源装置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(拡散板)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8および図9は、本発明に係る光束制御部材300の構成を示す図である。図8は、裏側(基板210側)から見た斜視図であって、ゲート部および脚部を省略して示す図である。図9Aは、平面図であり、図9Bは、正面図であり、図9Cは、底面図であり、図9Dは、図9Aに示される9D-9D線の断面図である。
 図8に示されるように、光束制御部材300は、入射面320を形成する凹部310、出射面330、環状の溝部340、および鍔部350を有する。図8では、光束制御部材300の裏面に設けられた脚部は省略している。
 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から出射された光の大部分またはすべてを、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。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。
 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350から突出するように形成されている。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と交わり、中心軸CAを軸として回転対称(円対称)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330aと、第1出射面330aの周囲に連続して形成される第2出射面330bと、第2出射面330bと鍔部350とを接続する第3出射面330cとを有する(図9D参照)。第1出射面330aは、裏側に凸の曲面である。第2出射面330bは、第1出射面330a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330bの形状は、円環状の凸形状である。第3出射面330cは、第2出射面330bの周囲に位置する曲面である。図9Dに示される断面において、第3出射面330cの断面は、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。
 環状の溝部340は、光束制御部材300の裏側(基板210側)の、凹部310の開口縁部から径方向に延在する裏面360に形成されている(図8および図9C参照)。具体的には、環状の溝部340は、光束制御部材300の裏側の、凹部310の外側(中心軸CAからより遠い領域)に、中心軸CAを取り囲むように形成されている。環状の溝部340は、外側傾斜面342と、中心軸CAに対して外側傾斜面342よりも内側に配置された内側面344とを有する。なお、傾斜面とは、中心軸CAに直交する仮想直線に対して傾斜する(所定の角度で交わる)面を意味する。
 外側傾斜面342は、中心軸CAから離れるほど裏側に向かう方向に傾斜している。中心軸CAに直交する仮想直線に対する、外側傾斜面342の傾斜角は、入射面320から光束制御部材300に入射して出射面330でフレネル反射した光の少なくとも一部を中心軸CAから離れる方向に反射させる角度に設定されており、例えば45°以下の角度でありうる。
 中心軸CAに直交する仮想直線に対する、外側傾斜面342の傾斜角(以下、単に「傾斜角」ともいう)とは、中心軸CAを含む断面におけるその傾斜面が直線状であるときは、その直線と中心軸CAに直交する仮想直線とがなす角度を意味し、中心軸CAを含む断面におけるその傾斜面が曲線状であるときは、中心軸CAを含む断面におけるその傾斜面に含まれる、出射面330に最も近い点と出射面330から最も遠い点とを結ぶ直線と、中心軸CAに直行する仮想直線と、がなす角度を意味する。
 このような構成とすることで、上記フレネル反射して外側傾斜面342に到達した光の少なくとも一部は、外側傾斜面342で反射して、側方方向へ向かう光となる。そのため、出射面330でフレネル反射した光が、基板210でさらに反射することによる輝度ムラの発生や、基板210に吸収されることによる光の損失を抑制することができる(図4参照)。
 外側傾斜面342は、入射面320で光束制御部材300に入射した光が出射面330でフレネル反射して到達する領域に設けられる。入射面320で光束制御部材300に入射した光が出射面330でフレネル反射して到達する領域は、たとえば、外側傾斜面342の傾斜角を複数の異なる角度に設定して光路のシミュレーションを行い、そのうち大部分の光路が到達した領域を含むように、設定することができる。
 内側面344は、複数の再帰反射部344eを有する。再帰反射部344eは、入射面320から入射して内側面344に到達した光を、入射面320に向かう方向に再帰反射させる機能を有する。本発明における「再帰反射」とは、入射面320から内側面344に直接入射する光(特に中心軸CAに対して略直交する方向に進行する光)を少なくとも2回反射させることで、入射面320に向かう方向に進行させることをいう。「入射面320に向かう方向」とは、具体的には中心軸CAに近づく方向をいう。
 本実施の形態では、環状の溝部340内の内側に、中心軸CAに対して回転対称となるように複数の第1凸部344dが設けられている(図8および図9C参照)。第1凸部344dは、内側面344を構成する第1傾斜面344aと、内側面344を構成する第2傾斜面344bと、第1傾斜面344aと第2傾斜面344bとの交線である稜線344cとを有する(図8参照)。そして、再帰反射部344eは、第1傾斜面344aと、第2傾斜面344bとで構成される。
 第1傾斜面344aと第2傾斜面344bは、いずれも平面状である。第1傾斜面344aと第2傾斜面344bとがなす角度は、入射面320から直接入射した光(特に中心軸CAに対して略直交する方向に進行する光)を、入射面320に向かう方向に再帰反射させうる範囲であればよく、好ましくは90°である。
 稜線344cは、中心軸CAと平行であるか、中心軸CAから離れるほど表側に向かう方向に傾斜している。稜線344cが中心軸CAから離れるほど表側に向かう方向に傾斜している場合、中心軸CAを含む断面における、稜線344cが中心軸CAに対してなす角度(稜線344cの傾斜角)は、光束制御部材300の成形時の抜きテーパーとして十分な角度を考慮し、5°より小さい角度であることが好ましい。なかでも、内側面344に入射する光を入射面320に向かう方向に再帰反射させやすくする観点では、稜線344cは、中心軸CAと平行であることが好ましい。
 再帰反射部344eを構成する第1傾斜面344aと第2傾斜面344bは、1つの凸部を構成する第1傾斜面344aと第2傾斜面344bである。
 鍔部350は、出射面330の外周部と光束制御部材300の裏側の外周部との間に位置し、中心軸CAに対して外側に突出している。鍔部350の形状は、略円環状である。鍔部350は、必須の構成要素ではないが、鍔部350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350の厚みは、出射面330の必要面積や鍔部350の成形性などを考慮して決定されうる。
 任意に形成される複数の脚部370は、光束制御部材300の裏側から突出している略円柱状の部材である。複数の脚部370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(図9Bおよび図9C参照)。
 本実施の形態に係る光束制御部材の作用について、図10と図11を対比しながら説明する。図10Aは、図8に示される光束制御部材の光路図であり、図10Bは、図10Aの底面からみた光路図である。図11は、比較用の光束制御部材の光路図である。
 従来の光束制御部材では、環状の溝部の内側の面は中心軸CAに対して略平行な曲面であり、複数の再帰反射部344eは設けられていない(たとえば、図11の面34参照)。そのため、上記中心軸CAに略直交する方向に進行する光の多くは、上記内側の面を透過し、外側の傾斜面により屈折されて特定の方向に進行していた(たとえば、図11の光路図を参照)。このような光により、面光源装置から照射される光には輝度ムラが発生していた。
 これに対し、本実施の形態に係る光束制御部材300では、環状の溝部340の内側面344に、複数の再帰反射部344eが設けられている。それにより、入射面320から中心軸CAに略直交する方向に進行する光を第1傾斜面344aで反射させた後、第2傾斜面344bでさらに反射させることで、入射面320側に再帰反射させることができる(図10Aおよび図10Bの光路図を参照)。それにより、図11に示されるような、外側の傾斜面により屈折されて特定の方向に進行する光の量が過剰となるのを抑制できる。また、再帰反射部344eにより再帰反射された光は、光束制御部材の側方方向に進行する(図10Aの光路図を参照)。これらの理由により、環状の溝部340の内側面344に設けられた複数の再帰反射部344eは、光束制御部材300から特定の方向へ進む光の量が過剰となるのを抑制し、上記輝度ムラを発生しにくくすることができる。
 [輝度分布のシミュレーション結果]
 以下、光束制御部材300の上に拡散板を配置したときの、拡散板における輝度分布をシミュレーションした結果を示す。また、比較のため、複数の再帰反射部344eを有しない以外は同様に構成された比較用の光束制御部材の上に拡散板を配置したときの、拡散板における輝度分布をシミュレーションした結果も示す。
 図7に示されるように、基板210の上にLEDである発光素子220、および光束制御部材300または上記比較用の光束制御部材を配置した場合の、光束制御部材300または上記比較用の光束制御部材の上に位置する拡散板における輝度分布を調べた。なお、発光素子220は、その上面が、光束制御部材300または上記比較用の光束制御部材が有する凹部310の下端よりも鉛直方向下方になるように設置した。シミュレーションに用いた2つの光束制御部材300および比較用の光束制御部材は、複数の再帰反射部344eを有するかどうかのみで相違する。再帰反射部344eにおける第1傾斜面344aと第2傾斜面344bとのなす角度は90°とした。光束制御部材300および比較用の光束制御部材のパラメーターを以下のように設定した。
 (共通のパラメーター)
 ・光束制御部材の外径:19.0mm
 ・出射面の外径:18.6mm
 ・凹部の開口径:2.25mm
 ・基板表面から入射面縁部までの高さ:0.7mm
 ・外側傾斜面の内径:12.0mm
 ・外側傾斜面の外径:19.0mm
 ・外側傾斜面の内径部の高さ:0.7mm
 ・発光素子の高さ:0.35mm
 ・発光素子の大きさ:1.0mm×1.0mm
 ・基板表面から拡散板までの距離:19mm
 図12は、図11に示す比較用の光束制御部材および図8に示す光束制御部材300の上に拡散板をそれぞれ配置したときの、拡散板における輝度分布のシミュレーション結果である。図12において、縦軸は輝度(cd/m)を、横軸は光束制御部材の中心軸CAからの水平方向の距離(mm)を示している。破線は、上記比較用の光束制御部材のシミュレーション結果を、太線は光束制御部材300のシミュレーション結果を、それぞれ示す。
 図12から明らかなように、上記比較用の光束制御部材では、発光装置の中心軸CAから水平方向に25mmの付近に、周囲よりも輝度が高くなった部分(図中2つの矢印で示す)が生じている。これに対して、本実施の形態に係る光束制御部材300では、上記輝度が高くなった部分は生じなかった。
 なお、本実施の形態では、第1凸部344dが、稜線344cに対して直交する方向の断面が略三角形である柱状に設けられる態様を示したが、これに限定されない。たとえば、第1凸部344dは、格子状に設けられてもよい。格子状の凸部は、例えば三角錐状や四角錐状であってもよい。
 また、本実施の形態では、環状の溝部340内の内側に、複数の第1凸部344dが設けられる例を示したが、これに限定されない。図13は、本発明に係る光束制御部材の別の構成を示す図である。図13に示されるように、環状の溝部340内の外側には、中心軸CAに対して回転対称となるように複数の第2凸部342dがさらに設けられてもよい。
 第2凸部342dは、外側傾斜面342を構成する第3傾斜面342aと、外側傾斜面342を構成する第4傾斜面342bと、第3傾斜面342aと第4傾斜面342bとの交線である稜線342cとを有する。第3傾斜面342aと第4傾斜面342bは、いずれも平面状である。このような複数の第2凸部342dは、入射面320から光束制御部材300に入射した後、出射面330でフレネル反射した光を中心軸CAから離れる方向により反射させやすくする。それにより、輝度ムラの発生を高度に抑制できる。また、面光源装置100の系内に存在する迷光が、光束制御部材300の出射面330から入射し、外側傾斜面342に到達して複数の第2凸部342dによって反射され、光束制御部材300直下の基板に到達するのを抑制する効果も期待できる。これにより、光の利用効率の低下を抑制できる可能性もある。
 本出願は、2015年9月4日出願の特願2015-174771に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
 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 発光素子
 20、30 光束制御部材
 22 入射面
 24 出射面
 26 裏面
 32 傾斜面
 34 中心軸に対して略平行な面
 100 面光源装置
 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
 300 光束制御部材
 310 凹部
 320 入射面
 330 出射面
 330a 第1出射面
 330b 第2出射面
 330c 第3出射面
 340 環状の溝部
 342 外側傾斜面
 342a 第3傾斜面
 342b 第4傾斜面
 342c 稜線
 342d 第2凸部
 344 内側面
 344a 第1傾斜面
 344b 第2傾斜面
 344c 稜線
 344d 第1凸部
 344e 再帰反射部
 350 鍔部
 360 裏面
 370 脚部
 CA 光束制御部材の中心軸
 LA 発光素子の光軸

Claims (5)

  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形成された凹部の内面であって、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た、前記入射面で入射した光を外部に出射する出射面と、
     前記入射面よりも外側で前記中心軸を取り囲むように裏側に形成された、環状の溝部と、
     を有し、
     前記環状の溝部は、前記中心軸から離れるほど裏側に向かう方向に傾斜する外側傾斜面と、前記中心軸に対して前記外側傾斜面よりも内側に配置された内側面とを有し、
     前記外側傾斜面は、前記入射面で前記光束制御部材に入射して前記出射面でフレネル反射した光の少なくとも一部を前記中心軸から離れる方向に反射させる角度で傾斜しており、
     前記内側面は、前記入射面から入射した光を少なくとも2回反射させて前記入射面に向かう方向に再帰反射させる複数の再帰反射部を有する、
     光束制御部材。
  2.  前記環状の溝部内の内側に、複数の第1凸部が設けられており、
     前記第1凸部は、前記内側面を構成する第1傾斜面と、前記内側面を構成する第2傾斜面と、前記第1傾斜面と前記第2傾斜面との交線である稜線とを有し、
     前記稜線は、前記中心軸と平行であるか、前記中心軸から離れるほど表側に向かう方向に傾斜しており、
     前記再帰反射部は、前記第1傾斜面と前記第2傾斜面とから構成される、
     請求項1に記載の光束制御部材。
  3.  前記環状の溝部内の外側に、複数の第2凸部が設けられており、
     前記第2凸部は、前記外側傾斜面を構成する第3傾斜面と、前記外側傾斜面を構成する第4傾斜面と、前記第3傾斜面と前記第4傾斜面との交線である稜線とを有し、
     前記稜線は、前記中心軸から離れるほど裏側に向かう方向に傾斜している、
     請求項1または2に記載の光束制御部材。
  4.  発光素子と、
     請求項1~3のいずれか一項に記載の光束制御部材とを有し、
     前記光束制御部材の中心軸と前記発光素子の光軸とが一致している、
     発光装置。
  5.  請求項4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。
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