WO2018181387A1 - 光束制御部材、発光装置、および発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、面方向における向きを容易に整列することができる、バックライトの光学素子用のレンズ（すなわち、光束制御部材）を提供する。　【解決手段】　本発明の光束制御部材は、レンズ本体と、複数の脚部とを有し、前記レンズ本体は、下面側に、発光素子からの出射光を入射する入射領域を有し、上面側に、前記入射領域からの入射光を外部に出射する出射領域を有し、前記脚部は、前記発光素子が実装される基板への実装用の脚部であり、前記レンズ本体の下面に、下方向に突出して配置され、下記条件１または条件２を満たすことを特徴とする。 （条件１） 幅が異なる２本の溝に対して、前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、少なくとも１つの脚部が一方の溝に収容され、残りの全ての脚部が他方の溝に収容される。 （条件２） １本の溝に対して、前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、前記レンズ本体または前記全ての脚部が、前記溝に収容される。

Description

光束制御部材、発光装置、および発光装置の製造方法

　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、および発光装置の製造方法に関する。

　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。前記バックライトは、例えば、発光素子としてＬＥＤが実装されたＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤからの出射光を拡散させるレンズとを有する。前記ＬＥＤ基板は、一般的に、短冊状であり、その長手方向において、所定の間隔でＬＥＤが実装されている。そして、さらに、前記ＬＥＤ基板上に、前記ＬＥＤを覆うように前記レンズが実装されている。前記レンズは、例えば、下面側にはＬＥＤから出射された光を入射する入射領域を有し、上面側には前記入射領域から入射した光を外部に出射する出射領域を有し、下面側に前記基板に実装するための凸状の脚部を有している。前記ＬＥＤ基板に対して、前記レンズは、前記脚部の先端において、接着剤等による接着で、実装されている（特許文献１）。

特開２０１５－４１４３７号公報

　前記レンズは、例えば、前記入射領域や前記出射領域が回転対称（円対称、２回対象、４回対象等）に形成され、この回転軸は、前記レンズの中心軸と一致する。そして、前記レンズは、例えば、前記ＬＥＤ基板の種類や目的等から、前記レンズの中心軸を回転軸とした回転方向の向きを、前記ＬＥＤ基板において、所望の向きに整列させることが望ましい場合がある。しかし、前述の通り、前記レンズは、一般的に、入射領域や出射領域が回転対称であるため、前記ＬＥＤ基板上に実装する際、例えば、前記ＬＥＤ基板の長手方向に対して、前記レンズの回転方向の向きを、所望の向きに整列させることが困難であるという問題がある。

　そこで、本発明は、例えば、前記回転方向における向きを容易に整列することができる、バックライトの発光素子用のレンズ（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、
レンズ本体と、複数の脚部とを有し、
前記レンズ本体は、
　下面側に、発光素子からの出射光を入射する入射領域を有し、
　上面側に、前記入射領域からの入射光を外部に出射する出射領域を有し、
前記脚部は、
　前記発光素子が実装される基板への実装用の脚部であり、
　前記レンズ本体の下面に、下方向に突出して配置され、
下記条件１または条件２を満たすことを特徴とする。
（条件１）
幅が異なる２本の溝に対して、前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、少なくとも１つの脚部が一方の溝に収容され、残りの全ての脚部が他方の溝に収容される。
（条件２）
１本の溝に対して、前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、前記レンズ本体または前記全ての脚部が、前記溝に収容される。

　本発明の発光装置は、
基板と、発光素子と、前記光束制御部材とを有し、
前記基板上に、
　複数の発光素子が実装され、
　前記発光素子を覆うように、前記光束制御部材が実装され、
前記光束制御部材が、前記本発明の光束制御部材であることを特徴とする。

　本発明の発光装置の製造方法は、
複数の光束制御部材を、溝を有するレールに通過させて整列させる整列工程と、
前記レールを通過して整列した複数の光束制御部材を、それぞれ、整列した向きのまま、発光素子が実装された基板上へ移動し、前記発光素子を覆うように実装する実装工程とを有し、
前記光束制御部材が、前記本発明の光束制御部材であり、
前記整列工程が、下記条件１’または下記条件２’を満たすことを特徴とする。
（条件１’）
前記レールが、幅が異なる２本の溝を有し、前記光束制御部材の前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、少なくとも１つの脚部が一方の溝に収容され、残りの全ての脚部が他方の溝に収容される。
（条件２’）
前記レールが、１本の溝を有し、前記光束制御部材の前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、前記レンズ本体または前記全ての脚部が、前記溝に収容される。

　本発明の光束制御部材は、前記条件１または条件２を満たすことから、例えば、対応する溝を有するレールを通過させるのみで、前記光束制御部材の回転方向の向きを、所定の方向に制御できる。このため、例えば、バックライトの構成である発光装置を製造する際に、前記光束制御部材の向きを所定の方向に向かせた状態で、ＬＥＤ基板上に実装することができる。

図１（Ａ）は、実施形態１Ａの光束制御部材１０の上面図、（Ｂ）は、下面図、（Ｃ）は、（Ａ）および（Ｂ）におけるＩ－Ｉ方向から見た断面図である。 図２は、実施形態１Ａにおける光束制御部材１０と溝との関係を示す概略図である。 図３（Ａ）は、実施形態１Ｂの光束制御部材３０の上面図、（Ｂ）は、下面図、（Ｃ）は、（Ａ）および（Ｂ）におけるII－II方向から見た断面図である。 図４は、実施形態１Ｂにおける光束制御部材３０と溝との関係を示す概略図である。 図５（Ａ）は、実施形態２Ａの光束制御部材５０の上面図、（Ｂ）は、下面図、（Ｃ）は、（Ａ）および（Ｂ）におけるIII－III方向から見た断面図である。 図６は、実施形態２Ａにおける光束制御部材５０と溝との関係を示す概略図である。 図７（Ａ）は、実施形態２Ｂの光束制御部材７０の上面図、（Ｂ）は、下面図、（Ｃ）は、（Ａ）および（Ｂ）におけるIV－IV方向から見た断面図である。 図８は、実施形態２Ｂにおける光束制御部材７０と溝との関係を示す概略図である。 図９（Ａ）は、実施形態１Ｃの光束制御部材９０の上面図、（Ｂ）は、下面図である。 図１０は、実施形態１Ｃにおける光束制御部材９０と溝との関係を示す概略図である。 図１１（Ａ）は、実施形態１Ｄの光束制御部材１１０の上面図、（Ｂ）は、下面図である。 図１２は、実施形態１Ｄにおける光束制御部材１１０と溝との関係を示す概略図である。 図１３（Ａ）は、実施形態２Ｃの光束制御部材１３０の上面図、（Ｂ）は、下面図である。 図１４は、実施形態２Ｃにおける光束制御部材１３０と溝との関係を示す概略図である。 図１５は、実施形態２Ｄにおける光束制御部材１５０と溝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、前記脚部の数が、３以上である。

　本発明の光束制御部材は、例えば、さらに、下方向に突出する下方向凸部を有し、
前記凸部は、前記レンズ本体の下面側に配置され、前記条件１を満たす。

　本発明の光束制御部材において、例えば、前記複数の脚部は、前記レンズ本体の下面側の中心を中心とする同一円周上に、等間隔で配置され、前記下方向凸部は、前記同一円周上に配置されている。

　本発明の光束制御部材は、例えば、前記脚部の数が、３つであり、前記下方向凸部の数が、２つであり、隣り合う前記脚部の間に１つの前記凸部が配置されている。

　本発明の光束制御部材は、例えば、前記複数の脚部のうち、少なくとも１つ脚部の断面が、楕円形状であり、残りの脚部の断面が、円形状であり、前記条件１を満たす。

　本発明の光束制御部材において、例えば、前記複数の脚部は、前記レンズ本体の下面側の中心を中心とする同一円周上に、等間隔で配置されている。

　本発明の光束制御部材は、例えば、前記楕円形状の脚部の数が２つであり、前記円形状の脚部の数が１つであり、前記２つの楕円形状の脚部は、それぞれの短手方向の直径が、前記円形状の脚部の直径と同じであり、それぞれの長手方向が、平行である。

　本発明の光束制御部材は、例えば、前記複数の脚部の数が３つであり、前記レンズ本体の下面側において、それぞれの前記脚部が、二等辺三角形の頂点となるように、配置されており、前記条件２を満たす。

　本発明の光束制御部材は、例えば、さらに、径方向外側に突出する径方向凸部を有し、前記凸部は、前記レンズ本体の側面から外方向に向かって配置され、前記条件２を満たす。

　本発明の光束制御部材は、例えば、前記レンズ本体の側面の任意の箇所と、前記任意の箇所から前記レンズ本体の中心線を挟んだ反対側の側面に、一対の前記径方向凸部が配置されている。

　本発明の光束制御部材は、基板上に実装された光学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、バックライトの光学素子用のレンズということもできる。前記光学素子は、特に制限されず、例えば、ＬＥＤ等があげられる。

　本発明の光束制御部材において、光の拡散性は、何ら制限されない。光の拡散性が、異方拡散性の場合、拡散特性の向きを揃える際等に、本発明の光束制御部材が使用できる。また、例えば、光束制御部材を成形する際に樹脂を注入するためのゲートが、光束制御部材の側面に形成される。光の拡散性が、等方拡散性の場合には、ゲートの位置がバックライトの出射面上で明部として認識される場合があり、この明部を周辺部材によって対策するには、決まった向きで光束制御部材が配置される必要がある。本発明の光束制御部材は、そのような場合にゲートの向きを揃えるために使用してもよい。

　本発明の光束制御部材は、例えば、前記条件１を満たす第１の光束制御部材と、前記条件２を満たす第２の光束制御部材とがあげられる。以下に、本発明の光束制御部材の実施形態を示す。特に示さない限り、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実装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以外の発光素子にも同様に適用できる。

　まず、本発明の第１の光束制御部材の実施形態について、図を用いて説明する。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。各図において、同一箇所には同一符号を付している。なお、図においては、説明の便宜上、各部の構造は、適宜、簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、図の条件には制限されない。実施形態１Ａおよび１Ｂは、四回対称の異方性レンズの具体例であり、実施形態１Ｃおよび１Ｄは、二回対称の異方性レンズの具体例であるが、本発明において、拡散性の種類は、何ら制限されず、等方性でも異方性でもよく、多様な種類のレンズに対応できる。

［実施形態１Ａ］
　図１に、前記第１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、（Ｂ）は、下方向から見た平面図であり、（Ｃ）は、前記（Ａ）および（Ｂ）をＩ－Ｉ方向から見た断面図である。なお、各図の下の矢印は、上方向から見た平面図、下方向から見た平面図、および断面図における同一方向を示すために、便宜上、付した矢印である（以下、同様）。

　本実施形態の光束制御部材１０は、レンズ本体１１と、脚部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）と、下方向凸部１５（１５ａ、１５ｂ）とを有する。レンズ本体１１は、その上面１１ａ側に、前記発光素子からの出射光を入射する入射領域を有し、その下面１１ｂ側に、前記入射領域からの入射光を外部に出射する出射領域を有し、前記ＬＥＤ基板への実装側となる。レンズ本体１１の下面１１ｂ側は、中央に、前記ＬＥＤ基板上のＬＥＤを覆うための凹部１４を有し、凹部１４の周りに、脚部１３ａ、１３ｂ、１３ｃが配置されている。レンズ本体１１の下面１１ｂ側は、脚部１３ａと１３ｃとの間、脚部１３ｂと１３ｃとの間に、それぞれ、下方向凸部１５ａ、１５ｂが配置されている。図１に示すように、光束制御部材１０は、例えば、側面側にゲート１６が残存してもよい。ゲート１６は、複数の光束制御部材１０を同時に成型し、複数の光束制御部材１０が連なった成型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。ゲート１６は、例えば、あってもよく、無くてもよく、ゲート１６がある場合、例えば、さらに、前記回転方向の向きを目視等で確認する際の目印として利用することができる。

　レンズ本体１１は、光を拡散できればよく、その種類は、特に制限されない。レンズ本体１１は、例えば、等方性レンズでもよいし、異方性レンズでもよい。前記異方性レンズをＬＥＤ基板に実装する場合、その性質から、前記回転方向を揃えることが好ましい。本発明によれば、前述のように、容易にレンズの回転方向を揃えることができるため、本発明は、特に、レンズ本体１１を異方性レンズとする場合に有用である。

　レンズ本体１１の形状および大きさは、特に制限されない。レンズ本体１１の形状は、例えば、円状、角状等があげられる。前記円状は、例えば、円、真円、楕円等があげられる。前記角状は、例えば、正方系、長方形、多角形等があげられ、その角部は、例えば、丸みを有してもよい。レンズ本体１１の大きさは、特に制限されず、円状の場合、例えば、中心を通る直径が、１０～２０ｍｍであり、角状の場合、例えば、中心を通る長さが、１０～１５ｍｍである。

　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。脚部１３および下方向凸部１５は、例えば、レンズ本体１１と一体成型できることから、これらの材質も、例えば、同様である。

　レンズ本体１１の下面１１ｂ側における凹部１４は、前述のように、例えば、ＬＥＤ基板に実装する際、ＬＥＤを覆う領域となり、主として、この凹部１４の内面からレンズ本体１１内に、ＬＥＤから出射される光が入射する。凹部１４の大きさは、特に制限されず、例えば、ＬＥＤ基板におけるＬＥＤの大きさに応じて、適宜決定できる。

　脚部１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、例えば、レンズ本体１１の下面１１ｂの中心を中心とする同一円周上に配置されており、具体的には、脚部１３の軸中心が、前記同一円周上に配置されている。脚部１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、例えば、前記同一円心上に、等間隔で配置されており、レンズ本体１１の下面１１ｂの中心に対して、例えば、同様の角度（例えば、１２０°）で配置されているともいえる。このようにバランスよく配置することで、例えば、より安定した成形性が得られる。

　脚部１３の形状および大きさは、特に制限されない。脚部１３の形状は、例えば、円柱状、角柱状等があげられる。脚部１３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１３は、下方向の先端において、接着剤等により、前記ＬＥＤ基板に実装される。このため、脚部１３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実装されたＬＥＤ基板について、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。

　本実施形態において、脚部１３は、３つ（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）であるが、これには制限されない。脚部１３の数は、特に制限されず、例えば、３以上である。３つの脚部で前記基板に接着した場合、例えば、前記基板への接着面積が小さな脚部であっても、前記基板に対するレンズ本体１１の実装時の傾きを、十分に抑制することができる。

　下方向凸部１５ａ、１５ｂは、例えば、脚部１３が配置されている前記同一円周上に、配置されており、具体的には、下方向凸部１５の軸中心が、前記同一円周上に配置されている。下方向凸部１５ａ、１５ｂは、脚部１３ａと１３ｃとの間、脚部１３ｂと１３ｃとの間に、それぞれ、配置されている。下方向凸部１５ａ、１５ｂは、例えば、脚部１３ａと１３ｃとから等距離に配置され、下方向凸部１５ｂも、例えば、脚部１３ｂと１３ｃとから等距離に配置される。

　脚部１３と下方向凸部１５との大きさの関係は、特に制限されない。光束制御部材１０を金型成形する場合、下方向凸部１５は、例えば、金型キャビティ内で成形した光束制御部材１０を、突出しピンにより前記金型キャビティ内から突き出す際の、突き出しピン痕を代用することができる。この場合、下方向凸部１５の寸法は、例えば、突き出しピンとして十分な径寸法であることが好ましい。

　脚部１３の長さと下方向凸部１５の長さとの関係は、特に制限されない。光束制御部材１０は、脚部１３により前記基板に実装されるため、例えば、脚部１３を前記基板に接着した際に、下方向凸部１５は、前記基板と干渉しない長さである。また、本実施形態の光束制御部材１０は、前述のように、条件１を満たすことから、脚部１３および下方向凸部１５の長さは、例えば、前記条件１における２本の溝に挿入され得る長さであって、且つ、前記基板に対するレンズ本体１１を、ＬＥＤからの出射光をレンズ本体１１内に適切に入射できる高さに固定できる程度の長さに設定する。

　つぎに、図２に、光束制御部材１０と、幅が異なる２本の溝との関係の概略を示す。図２における光束制御部材１０は、図１（Ｂ）と同様に、下方向から見た平面図である。

　図２（Ａ）に示すように、光束制御部材１０は、下方向凸部１５ａ、１５ｂを有することによって、所定の方向を向いた場合にのみ、全ての脚部１３と全ての下方向凸部１５とが、幅が異なる２本の平行する溝Ｒ１、Ｒ２のいずれかに収容されるように制御できる。具体的には、図２（Ａ）に示すように、光束制御部材１０は、幅が異なる２本の溝Ｒ１、Ｒ２のうち、相対的に幅が大きい溝Ｒ１に対して、下方向凸部１５ｂ、脚部１３ｃおよび下方向凸部１５ａが収容され、相対的に幅が小さい溝Ｒ２に対して、脚部１３ａ、１３ｂが収容されるように設計されている。このため、複数の光束制御部材１０を、平行する溝Ｒ１、Ｒ２を有するレールを通過させることによって、光束制御部材１０は、いずれも、図２（Ａ）に示すような方向を向くことで、前記レールを通過することができる。つまり、前記レールを通過させることで、複数の光束制御部材１０の向きを、全て揃えることが可能になる。

　光束制御部材１０における脚部１３ならびに下方向凸部１５の大きさおよび配置と、前記レールの溝Ｒ１、Ｒ２の幅とは、例えば、いずれを基準に設定することもできる。例えば、前者の大きさと配置を予め設定することで、後者の幅を設定することもできるし、後者の幅を予め設定することで、前者の大きさおよび配置を設定することもできる。

　溝Ｒ２は、脚部１３ａ、および脚部１３ｂを収容することから、溝Ｒ２の幅は、例えば、脚部１３ａ、１３ｂの直径に応じて設定できる。溝Ｒ２の幅（ｒ２）は、例えば、溝Ｒ１の幅（ｒ１）よりも小さく、両者の公差を考慮して、直径が最大となった場合の脚部１３ａ、脚部１３ｂが収容でき、且つ、下方向凸部１５ｂ、脚部１３ｃ、および下方向凸部１５ａを収容できない幅に設定される。

　溝Ｒ１は、下方向凸部１５ｂ、脚部１３ｃ、および下方向凸部１５ａを収容することから、溝Ｒ１の幅は、脚部１３ｃの直径と、下方向凸部１５ａおよび１５ｂの直径と、前者と後者との距離等に応じて設定できる。

　本実施形態の光束制御部材１０は、仮に、図２（Ａ）に示す溝Ｒ１およびＲ２の軸方向に対する向きが変わった場合、光束制御部材１０の脚部１３と下方向凸部１５は、溝Ｒ１、Ｒ２には、収まらない。例えば、図２（Ａ）に示す光束制御部材１０の向きを、回転させて、図２（Ｂ）に示すような方向に向けたとする。この場合、溝Ｒ２に、脚部１３ａは収容されるが、残りの脚部１３ｂ、下方向凸部１５ｂ、脚部１３ｃおよび下方向凸部１５ａは、溝Ｒ１に収容できない。図２（Ａ）に示すように、溝Ｒ１は、脚部１３ｃの側面と、下方向凸部１５ａおよび１５ｂの側面とから、その幅が決定されている。このため、図２（Ａ）に示すように、下方向凸部１５ａおよび１５ｂの側面を通る直線と、脚部１３ｃの側面を通る直線との幅は、溝Ｒ１に収まるが、図２（Ｂ）に示すように、回転すると、脚部１３は、溝Ｒ１とＲ２に収まっても、下方向凸部１５ａ、１５ｂが収まらない。このように、光束制御部材１０は、所定の方向においてのみ、２本の溝Ｒ１、Ｒ２を通過させることができる。

［実施形態１Ｂ］
　図３に、前記第１の光束制御部材のその他の例を示す。図３において、（Ａ）は、光束制御部材３０の上方向から見た平面図であり、（Ｂ）は、下方向から見た平面図であり、（Ｃ）は、前記（Ａ）および（Ｂ）をII－II方向から見た断面図である。

　本実施形態の光束制御部材３０は、レンズ本体１１の下面１１ｂ側において、下方向凸部１５を有さず、３つの脚部３３のうち、１つが、断面が円形状の脚部３３ｃであり、２つが、断面が楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂである以外は、前記実施形態１Ａと同じである。

　楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂの大きさは、特に制限されない。楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂの短手方向の直径は、例えば、円形状の脚部３３ｃの直径と同じである。

　レンズ本体１１の下面１１ｂ側において、楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂは、それぞれの長手方向が、平行に位置するように、配置されている。この際、楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂは、それぞれの長手方向が、同一直線上に載る向きでもよいし、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、それぞれの長手方向が、平行する２本の直線上に載る向きでもよい。

　楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂは、例えば、その先端が、円形状の脚部３３ｃの先端と同一径の円形状部分を有してもよい。この場合、楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂの先端の円形状部分、および円形状の脚部３３ｃの先端の円形状部分は、例えば、レンズ本体１１の下面１１ｂの中心を中心とする同一円周上に配置されている。楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂの円形状の先端は、例えば、金型成形における突出しピン痕として、円形状の脚部３３ｃの円形状の先端と同様に形成できる。

　楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂは、前記実施形態１Ａと同様に、下方向の先端の面積は、相対的に小さいことが好ましい。このため、楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂにおいて、それらの先端の面積は、例えば、円形状の脚部３３ｃと同様であることが好ましい。

　本実施形態において、脚部３３は、３つ（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ）であるが、これには制限されない。脚部３３の数は、特に制限されず、例えば、３以上である。また、脚部３３のうち、楕円形状の脚部の数は、特に制限されず、例えば、脚部３３が３つの場合、そのうち２つが楕円形状の脚部である。

　つぎに、図４に、光束制御部材３０と、幅が異なる２本の溝との関係の概略を示す。図４における光束制御部材３０は、図３（Ｂ）と同様に、下方向から見た平面図である。

　図４（Ａ）に示すように、光束制御部材３０は、楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂを有することによって、所定の方向を向いた場合にのみ、全ての脚部３３が、幅が異なる２本の平行する溝Ｒ１、Ｒ２のいずれかに収容されるように制御できる。具体的には、図４（Ａ）に示すように、光束制御部材３０は、幅が異なる２本の溝Ｒ１、Ｒ２のうち、相対的に幅が大きい溝Ｒ１に対して、楕円形状の脚部３３ｂ、３３ａが収容され、相対的に幅が小さい溝Ｒ２に対して、円形状の脚部１３ｃが収容されるように設計されている。このため、複数の光束制御部材３０を、平行する溝Ｒ１、Ｒ２を有するレールを通過させることによって、光束制御部材３０は、いずれも、図４（Ａ）に示すような方向を向くことで、前記レールを通過することができる。つまり、前記レールを通過させることで、複数の光束制御部材３０の向きを、全て揃えることが可能になる。

　光束制御部材３０における楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂおよび円形状の脚部３３ｃの大きさと、前記レールの溝Ｒ１、Ｒ２の幅とは、例えば、いずれを基準に設定することもできる。例えば、前者の大きさと配置を予め設定することで、後者の幅を設定することもできるし、後者の幅を予め設定することで、前者の大きさおよび配置を設定することもできる。

　溝Ｒ２は、円形状の脚部３３ｃを収容することから、溝Ｒ２の幅は、例えば、円形状の脚部３３ｃの直径に応じて設定できる。溝Ｒ２の幅（ｒ２）は、例えば、溝Ｒ１の幅（ｒ１）よりも小さく、両者の公差を考慮して、最大径の脚部３３ｃを収容でき、且つ、楕円形状の脚部３３ａ、３３ｂの長手方向の寸法よりも狭い幅に設計される。

　溝Ｒ１は、楕円の脚部３３ａ、３３ｂを収容することから、溝Ｒ１の幅は、楕円の脚部３３ａ、３３ｂの長手方向の直径に応じて設定できる。

　本実施形態の光束制御部材３０は、仮に、図４（Ａ）に示す溝Ｒ１およびＲ２の軸方向に対する向きが変わった場合、光束制御部材３０の脚部３３は、溝Ｒ１、Ｒ２には、収まらない。例えば、図４（Ａ）に示す光束制御部材３０の向きを、回転させて、図４（Ｂ）に示すような方向に向けたとする。この場合、溝Ｒ１に楕円の脚部３３ａが収容され、溝Ｒ２に楕円の脚部３３ｂが収容されるが、残りの円の脚部３３ｃは、いずれの溝Ｒ１、Ｒ２にも収容できない。このように、光束制御部材３０は、所定の方向においてのみ、２本通過させることができる。

［実施形態１Ｃ］
　図９に、前記第１の光束制御部材のその他の例を示す。図９において、（Ａ）は、光束制御部材９０の上方向から見た平面図であり、（Ｂ）は、下方向から見た平面図である。図９において、脚部９３（９３ａ、９３ｂ、９３ｃ）と下方向凸部９５（９５ａ、９５ｂ）は、図１における脚部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）と下方向凸部１５（１５ａ、１５ｂ）と、それぞれ同じ形状および配置である。

　本実施形態の光束制御部材９０において、レンズ本体９１の形状は、楕円型であり、レンズ本体９１の下面９１ｂにおけるＬＥＤを覆うための凹部９４が楕円であり、４箇所に側方向凸部（すなわち、外側に向かって突出する凸部）９６がある以外は、前記実施形態１Ａと同じである。側方向凸部９６は、例えば、光束制御部材９０の取り扱い時に、その光学面に傷をつけないようにしたり、その寸法の測定時に光束制御部材９０を固定するための位置決め用に形成してもよい。

　つぎに、図１０に、光束制御部材９０と、幅が異なる２本の溝との関係の概略を示す。図１０における光束制御部材９０は、図９（Ｂ）と同様に、下方向から見た平面図である。図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、前記実施形態１Ａと同様に、光束制御部材９０は、所定の方向においてのみ、２本の溝Ｒ１、Ｒ２を通過させることができる。

［実施形態１Ｄ］
　図１１に、前記第１の光束制御部材のその他の例を示す。図１１において、（Ａ）は、光束制御部材１１０の上方向から見た平面図であり、（Ｂ）は、下方向から見た平面図である。図１１において、脚部１１３（１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ）は、図３における脚部３３（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ）と、それぞれ同じ形状および配置である。

　本実施形態の光束制御部材１１０において、レンズ本体１１１の形状は、楕円型であり、レンズ本体１１１の下面１１１ｂにおけるＬＥＤを覆うための凹部１１４が楕円であり、４箇所に側方向凸部１１６がある以外は、前記実施形態１Ｂと同じである。

　つぎに、図１２に、光束制御部材１１０と、幅が異なる２本の溝との関係の概略を示す。図１２における光束制御部材１１０は、図１１（Ｂ）と同様に、下方向から見た平面図である。図１２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、前記実施形態１Ｂと同様に、光束制御部材１１０は、所定の方向においてのみ、２本の溝Ｒ１、Ｒ２を通過させることができる。

　つぎに、本発明の第２の光束制御部材の実施形態について、図を用いて説明する。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。各図において、同一箇所には同一符号を付している。なお、図においては、説明の便宜上、各部の構造は、適宜、簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、図の条件には制限されない。

［実施形態２Ａ］
　図５に、前記第２の光束制御部材の例を示す。図５において、（Ａ）は、光束制御部材５０の上方向から見た平面図であり、（Ｂ）は、下方向から見た平面図であり、（Ｃ）は、前記（Ａ）および（Ｂ）をIII－III方向から見た断面図である。

　本実施形態の光束制御部材５０は、レンズ本体１１の下面１１ｂ側において、下方向凸部１５を有さず、３つの脚部３３が、二等辺三角形となるように配置されている以外は、前記実施形態１Ａと同じである。

　光束制御部材５０の下面１１ｂ側において、脚部５３ａ、５３ｂ、５３ｃは、それぞれの中心が二等辺三角形となるように配置されており、下面１１ｂ側の中心が、例えば、前記二等辺三角形の中心となる。前記二等辺三角形の大きさは、特に制限されない。

　つぎに、図６に、光束制御部材５０と、溝との関係の概略を示す。図６における光束制御部材５０は、図５（Ｂ）と同様に、下方向から見た平面図である。

　図６（Ａ）に示すように、光束制御部材５０は、脚部５３ａ、５３ｂ、５３ｃの配置が二等辺三角形となることで、所定の方向を向いた場合にのみ、全ての脚部５３が、１本の溝Ｒに収容されるように制御できる。具体的には、図６（Ａ）に示すように、光束制御部材５０は、脚部５３で構成される二等辺三角形の底辺の方向が、溝Ｒの幅方向と平行となった状態において、溝Ｒに対して、全ての脚部５３が収容されるように設計されている。このため、複数の光束制御部材５０を、溝Ｒを有するレールを通過させることによって、光束制御部材５０は、いずれも、図６（Ａ）に示すような方向を向くことで、前記レールを通過することができる。つまり、前記レールを通過させることで、複数の光束制御部材５０の向きを、全て揃えることが可能になる。

　光束制御部材５０における脚部５３で構成される二等辺三角形の大きさと、前記レールの溝Ｒの幅とは、例えば、いずれを基準に設定することもできる。例えば、前者の大きさと配置を予め設定することで、後者の幅を設定することもできるし、後者の幅を予め設定することで、前者の大きさおよび配置を設定することもできる。

　溝Ｒの幅は、例えば、脚部５３で構成される二等辺三角形の底辺の長さと、等辺の長さに応じて設定できる。溝Ｒの幅は、例えば、前記二等辺三角形の底辺の長さを超え、等辺の長さ未満である。

　本実施形態の光束制御部材５０は、仮に、図６（Ａ）に示す溝Ｒの軸方向に対する向きが変わった場合、光束制御部材５０の脚部５３は、溝Ｒには、収まらない。例えば、図６（Ａ）に示す光束制御部材５０の向きを、回転させて、図６（Ｂ）に示すような方向に向けたとする。この場合、溝Ｒの幅方向よりも、脚部５３で構成される二等辺三角形の等辺の長さが大きくなるため、脚部５３の全ては、溝に収容できない。このように、光束制御部材５０は、所定の方向においてのみ、溝Ｒを通過させることができる。

［実施形態２Ｂ］
　図７に、前記第２の光束制御部材の他の例を示す。図７において、（Ａ）は、光束制御部材７０の上方向から見た平面図であり、（Ｂ）は、下方向から見た平面図であり、（Ｃ）は、前記（Ａ）および（Ｂ）をIV－IV方向から見た断面図である。

　本実施形態の光束制御部材７０は、レンズ本体１１が下方向凸部１５を有さず、径方向外側に突出する径方向凸部７１ａ、７１ｂを有する以外は、前記実施形態１Ａと同じである。

　図７は、２つの径方向凸部７１ａ、７１ｂを有する形態を示したが、前記径方向凸部は、例えば、１つでもよいし、２つ以上でもよい。２つ以上の径方向凸部を有する場合、図７のように、例えば、レンズ本体１１の対角線上の一対の側面に、それぞれ、径方向凸部７１ａ、７１ｂが配置されていることが好ましい。

　径方向凸部７１ａ、７１ｂは、それぞれ、レンズ本体１１の側面から外方向に向かって配置されている。径方向凸部７１ａ、７１ｂの大きさは、特に制限されず、レンズ本体１１の外周において、径方向凸部７１ａ、７１ｂとレンズ本体１１の中心とを通る直線の長さが、中心を通るそれ以外の直線よりも長くなるような形状であればよい。

　つぎに、図８に、光束制御部材８０と、溝との関係の概略を示す。図８における光束制御部材８０は、図７（Ｂ）と同様に、下方向から見た平面図である。

　図８（Ａ）に示すように、光束制御部材７０は、レンズ本体１１の側面に、径方向外側に突出する径方向凸部７１ａ、７１ｂを有することで、所定の方向を向いた場合にのみ、光束制御部材７０が、１本の溝Ｒに収容されるように制御できる。具体的には、図８（Ａ）に示すように、光束制御部材７０は、径方向凸部７１ａ、７１ｂの突出方向が、溝Ｒの幅方向と垂直方向になった状態において、溝Ｒに対して、光束制御部材７０が収容されるように設計されている。このため、複数の光束制御部材７０を、溝Ｒを有するレールを通過させることによって、光束制御部材７０は、いずれも、図８（Ａ）に示すような方向を向くことで、前記レールを通過することができる。つまり、前記レールを通過させることで、複数の光束制御部材７０の向きを、全て揃えることが可能になる。

　光束制御部材７０における径方向凸部７１ａ、７１ｂの大きさと、前記レールの溝Ｒの幅とは、例えば、いずれを基準に設定することもできる。例えば、前者の大きさと配置を予め設定することで、後者の幅を設定することもできるし、後者の幅を予め設定することで、前者の大きさおよび配置を設定することもできる。

　光束制御部材７０において、径方向凸部７１ａと７１ｂとを結ぶ線の長さ（ｉ）は、これに垂直な方向の長さ（ｊ）よりも長く設計される。そして、溝Ｒの幅は、例えば、径方向凸部７１ａ、７１ｂの突出方向の長さ（ｉ）、または、径方向凸部７１ａと７１ｂとを結ぶ線の長さ（突出方向の長さ）に応じて設定できる。溝Ｒの幅は、例えば、前記垂直な方向の長さ（ｊ）を超え、径方向凸部７１ａと７１ｂとを結ぶ線の長さ（ｉ）未満である。

　本実施形態の光束制御部材７０は、仮に、図８（Ａ）に示す溝Ｒの軸方向に対する向きが変わった場合、光束制御部材７０は、溝Ｒには、収まらない。例えば、図８（Ａ）に示す光束制御部材７０の向きを、回転させて、図８（Ｂ）に示すような方向に向けたとする。この場合、溝Ｒの幅方向よりも、光束制御部材７０の幅が大きくなるため、光束制御部材７０は、溝に収容できない。このように、光束制御部材７０は、所定の方向においてのみ、溝Ｒを通過させることができる。

［実施形態２Ｃ］
　図１３に、前記第２の光束制御部材のその他の例を示す。図１３において、（Ａ）は、光束制御部材１３０の上方向から見た平面図であり、（Ｂ）は、下方向から見た平面図である。図１３において、脚部１３３（１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ）は、図５における脚部５３（５３ａ、５３ｂ、５３ｃ）と、同じ形状および配置である。

　本実施形態の光束制御部材１３０において、レンズ本体１３１の形状は、楕円型であり、レンズ本体１３１の下面１３１ｂにおけるＬＥＤを覆うための凹部１３４が楕円であり、４箇所に側方向凸部１３６がある以外は、前記実施形態２Ａと同じである。

　つぎに、図１４に、光束制御部材１３０と、溝との関係の概略を示す。図１４における光束制御部材１３０は、図１３（Ｂ）と同様に、下方向から見た平面図である。図１４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、前記実施形態２Ａと同様に、光束制御部材１３０は、所定の方向においてのみ、溝Ｒを通過させることができる。

［実施形態２Ｄ］
　前記第２の光束制御部材のその他の例を示す。本実施形態の光束制御部材は、実施例１Ｃと同じ図９の光束制御部材である。

　光束制御部材９０は、レンズ本体９１の側面に、径方向外側に突出する４つの側方向凸部９６を形成した場合、隣接する２つの側方向凸部９６に１本、計２本の接線を引くことができる。そこで、その２本の接線間の幅となる溝Ｒを形成することで、所定の方向を向いた場合にのみ、光束制御部材９０が、１本の溝Ｒに収容されるように制御できる。具体的には、図１５（Ａ）に示すように、光束制御部材９０は、側方向凸部９６（９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄ）の突出方向が、溝Ｒの幅方向と垂直方向になった状態において、溝Ｒに対して、光束制御部材９０が収容されるように設計されている。

　つぎに、図１５に、光束制御部材９０と、溝との関係の概略を示す。図１５における光束制御部材９０は、図９（Ｂ）と同様に、下方向から見た平面図である。図１５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、前記実施形態２Ｂと同様に、光束制御部材９０は、所定の方向においてのみ、溝Ｒを通過させることができる。

（発光装置）
　本発明の発光装置は、前述のように、基板と、発光素子と、前記光束制御部材とを有し、前記基板上に、複数の発光素子が実装され、前記発光素子を覆うように、前記光束制御部材が実装され、前記光束制御部材が、前記本発明の光束制御部材であることを特徴とする発光装置。

　本発明の発光装置は、前記本発明の光束制御部材を使用することがポイントであって、その他の構成および条件は、何ら制限されない。本発明の発光装置は、例えば、バックライト用の光学素子基板ということもできる。

　本発明の発光装置に使用する本発明の光束制御部材は、前述のように、その方向を制御することができる。したがって、本発明の発光装置において、前記基板上に配置される前記光束制御部材は、所望の方向を向いて実装することができる。

（発光装置の製造方法）
　本発明の発光装置の製造方法は、前述のように、
複数の光束制御部材を、溝を有するレールに通過させて整列させる整列工程と、
前記レールを通過して整列した複数の光束制御部材を、それぞれ、整列した向きのまま、
発光素子が実装された基板上へ移動し、前記発光素子を覆うように実装する実装工程とを有し、
前記光束制御部材が、前記本発明の光束制御部材であり、
前記整列工程が、下記条件１’または下記条件２’を満たすことを特徴とする発光装置の製造方法。
（条件１’）
前記レールが、幅が異なる２本の溝を有し、前記光束制御部材の前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、少なくとも１つの脚部が一方の溝に収容され、残りの全ての脚部が他方の溝に収容される。
（条件２’）
前記レールが、１本の溝を有し、前記光束制御部材の前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、前記レンズ本体または前記全ての脚部が、前記溝に収容される。

　本発明の製造方法は、前記本発明の光束制御部材を使用することがポイントであって、その他の構成および条件は、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ＬＥＤ基板の製造方法ということもできる。

　本発明の製造方法に使用する本発明の光束制御部材は、前述のように、その方向を制御することができる。したがって、前記整列工程において、前記光束制御部材を、前記レールに通過させ整列させることで、複数の光束制御部材の向きを一方向に制御することができる。このため、例えば、異方性レンズのように、前記光束制御部材の方向を一定に制御しなければならない場合、本発明の製造方法は、容易に方向を制御することができる。

　本発明の製造方法は、前記条件１’を満たす第１の製造方法と、前記条件２’を満たす第２の製造方法とを含み、前記第１の製造方法は、前記本発明の第１の光束制御部材を使用でき、前記第２の製造方法は、前記本発明の第２の光束制御部材を使用できる。本発明の製造方法は、前記本発明の光束制御部材の記載を援用できる。

　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３月２８日に出願された日本出願特願２０１７－０６３３７６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全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、前記条件１または条件２を満たすことから、例えば、前記光束制御部材を、対応する溝を有するレールを通過させるのみで、所定の方向を向くように制御することができる。このため、例えば、バックライトの構成である発光装置を製造する際に、前記光束制御部材の向きを所定の方向に向かせた状態で、ＬＥＤ基板上に実装することができる。

１０、３０、５０、７０、９０、１１０、１３０　　光束制御部材
１１、９１、１１１、１３１　　レンズ本体
１３、３３、５３、９３、１１３、１３３　　脚部
１４、９４、１１４、１３４　　凹部
１５、９５　　下方向凸部
７１　　径方向凸部
１６　　ゲート
９６、１１６、１３６　　側方向凸部

 

Claims (17)

1. レンズ本体と、複数の脚部とを有し、
   前記レンズ本体は、
   　下面側に、発光素子からの出射光を入射する入射領域を有し、
   　上面側に、前記入射領域からの入射光を外部に出射する出射領域を有し、
   前記脚部は、
   　前記発光素子が実装される基板への実装用の脚部であり、
   　前記レンズ本体の下面に、下方向に突出して配置され、
   下記条件１または条件２を満たすことを特徴とする光束制御部材。
   （条件１）
   幅が異なる２本の溝に対して、前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、少なくとも１つの脚部が一方の溝に収容され、残りの全ての脚部が他方の溝に収容される。
   （条件２）
   １本の溝に対して、前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、前記レンズ本体または前記全ての脚部が、前記溝に収容される。
2. さらに、下方向に突出する下方向凸部を有し、
   前記凸部は、前記レンズ本体の下面側に配置され、
   前記条件１を満たす、請求項１記載の光束制御部材。
3. 前記脚部の数が、３以上である、請求項２記載の光束制御部材。
4. 前記複数の脚部は、
   　前記レンズ本体の下面側の中心を中心とする同一円周上に、等間隔で配置され、
   前記下方向凸部は、
   　前記同一円周上に配置されている、請求項２または３記載の光束制御部材。
5. 前記脚部の数が、３つであり、
   前記下方向凸部の数が、２つであり、
   隣り合う前記脚部の間に１つの前記凸部が配置されている、請求項４記載の光束制御部材。
6. 前記複数の脚部のうち、少なくとも１つ脚部の断面が、楕円形状であり、残りの脚部の断面が、円形状であり、
   前記条件１を満たす、請求項１記載の光束制御部材。
7. 前記脚部の数が、３以上である、請求項６記載の光束制御部材。
8. 前記複数の脚部は、
   　前記レンズ本体の下面側の中心を中心とする同一円周上に、等間隔で配置されている、請求項６または７記載の光束制御部材。
9. 前記楕円形状の脚部の数が２つであり、
   前記円形状の脚部の数が１つであり、
   前記２つの楕円形状の脚部は、
   　それぞれの短手方向の直径が、前記円形状の脚部の直径と同じであり、
   　それぞれの長手方向が、平行である、請求項６から８のいずれか一項に記載の光束制御部材。
10. 前記複数の脚部の数が３つであり、
    前記レンズ本体の下面側において、それぞれの前記脚部が、二等辺三角形の頂点となるように、配置されており、
    前記条件２を満たす、請求項１記載の光束制御部材。
11. さらに、径方向外側に突出する径方向凸部を有し、
    前記凸部は、前記レンズ本体の側面から外方向に向かって配置され、
    前記条件２を満たす、請求項１記載の光束制御部材。
12. 前記脚部の数が、３以上である、請求項１１記載の光束制御部材。
13. 前記レンズ本体の側面の任意の箇所と、前記任意の箇所から前記レンズ本体の中心線を挟んだ反対側の側面に、一対の前記径方向凸部が配置されている、請求項１１または１２記載の光束制御部材。
14. 基板と、発光素子と、前記光束制御部材とを有し、
    前記基板上に、
    　複数の発光素子が実装され、
    　前記発光素子を覆うように、前記光束制御部材が実装され、
    前記光束制御部材が、請求項１から１３のいずれか一項に記載の光束制御部材であることを特徴とする発光装置。
15. 複数の光束制御部材を、溝を有するレールに通過させて整列させる整列工程と、
    前記レールを通過して整列した複数の光束制御部材を、それぞれ、整列した向きのまま、発光素子が実装された基板上へ移動し、前記発光素子を覆うように実装する実装工程とを有し、
    前記光束制御部材が、請求項１から１３のいずれか一項に記載の光束制御部材であり、
    前記整列工程が、下記条件１’または下記条件２’を満たすことを特徴とする発光装置の製造方法。
    （条件１’）
    前記レールが、幅が異なる２本の溝を有し、前記光束制御部材の前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、少なくとも１つの脚部が一方の溝に収容され、残りの全ての脚部が他方の溝に収容される。
    （条件２’）
    前記レールが、１本の溝を有し、前記光束制御部材の前記レンズ本体を所定の一方向またはその逆方向に向けた場合にのみ、前記レンズ本体または前記全ての脚部が、前記溝に収容される。
16. 前記整列工程が、前記条件１’を満たし、
    前記光束制御部材が、請求項２から９のいずれか一項に記載の光束制御部材である、請求項１５記載の製造方法。
17. 前記整列工程が、前記条件２’を満たし、
    前記光束制御部材が、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の光束制御部材である、請求項１５記載の製造方法。
    
     

Images