JP5719104B2 - 光束制御部材、発光装置、面光源装置、及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光束制御部材、発光装置、面光源装置、及び表示装置に関し、例えば、液晶表示パネルの背面側から面状に照明するバックライトの光源や室内の一般照明など各種照明として用いられる光束制御部材、発光装置、各種照明に用いられる面光源装置、及び面光源装置を照明手段として被照明部材と組み合わせて使用する表示装置に関する。

従来から、パーソナルコンピュータやテレビジョン等に使用される液晶表示モニタの照明手段として、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を点光源として使用した面光源装置が知られている。

面光源装置は、液晶表示モニタの液晶表示パネルとほぼ同形状の板状の拡散部材の裏面側に複数のＬＥＤをマトリックス状に配置する。面光源装置は、ＬＥＤからの光を拡散部材の裏面側から拡散部材の内部に入射させ、拡散部材の内部に入射した光を拡散部材の裏面に対向する出射面から出射させる。出射光によって液晶表示パネルを背面側から面状に照明することができる。

このＬＥＤにレンズ体を組み合わせ、ＬＥＤからの光をレンズ体を介して出射方向を制御する発光装置が知られている。このような発光装置においては、レンズ体をＬＥＤに対して位置合わせするための構成が必要となる。

特許文献１には、レンズ部と、レンズ部をＬＥＤに位置合わせする弾性材料からなる位置合わせ部とからなるレンズ体が記載されている。この位置合わせ部にはＬＥＤ基板との嵌合部が形成されている。特許文献１記載のレンズ体は、弾性材料を位置合わせ部に用いることによって、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）材料等でレンズ部と位置合わせ部とを一体に形成した場合と比較し、嵌合部への応力集中によるレンズ体の破壊を解決し、レンズ体の製造と位置合わせを容易にしようとする。

また、特許文献２には、発光素子（ＬＥＤ）からの光を光束制御部材を介して出射方向を制御する発光装置が開示されている。この特許文献２では、光束制御部材のＬＥＤ基板への固定方法については言及していない。

図１は、特許文献２に開示された従来の表示装置を構成する面光源装置の平面図であり、液晶表示パネル等の被照明部材を取り外して示す。図２は、図１のＸ１−Ｘ１線に沿って切断して示す表示装置の断面図である。

図１に示すように、面光源装置１は、液晶表示パネル等の被照明部材の背面に配置され、被照明部材とほぼ同形状の板状の光拡散部材２と、光拡散部材２の裏面側にほぼ等間隔のピッチＰで複数配置された点光源としての発光素子３と、発光素子３からの光の出射を制御する光束制御部材４とを備える。

上記発光素子３及び光束制御部材４は、発光装置５を構成する。

図２に示すように、表示装置６は、面光源装置１と、光拡散部材２の出射面８（裏面９と反対側の面）側に配置された被照明部材７とから構成される。

光拡散部材２は、光透過性に優れたＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）やＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂材料によってシート状あるいは平板形状に形成される。光拡散部材２は、液晶表示パネル，広告表示パネル，標識表示パネル等の被照明部材の平面形状とほぼ同様の大きさに形成される。

光拡散部材２は、表面に微細な凹凸（プリズム状突起、エンボス加工やビーズコートによる拡散処理で形成される凹凸）を形成するか、又は内部に拡散材を混入させる。

光拡散部材２は、光束制御部材４の光制御出射面１１から出射した光を透過しながら拡散し、被照明部材に照射される光を均一化する。

発光素子３は、例えばＬＥＤである。発光素子３は、光拡散部材２の裏面側にマトリックス状に配置される。

光束制御部材４は、発光素子３からの光の出射を制御する拡散レンズであり、例えば非球面レンズである。光束制御部材４は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル），ＰＣ（ポリカーボネート），ＥＰ（エポキシ樹脂）等の透明樹脂材料、又は透明なガラスにより形成される。

光束制御部材４は、発光素子３からの光の出射を制御する平面形状が略円形形状の光制御出射面１１と、発光素子３からの光のうち基準光軸方向に出射する光を含む主光線を内部へ入射させる凹み１３と、この凹み１３の開口縁部から径方向に延在し、基準光軸に対して大きな角度で発光素子３から出射する副光線を内部へ入射させる裏面１２と、光制御出射面１１の径方向外方側に突出する略円環状の鍔部上面１４ａと、鍔部上面１４ａの外側縁部と裏面１２の外側縁部とを繋ぐ鍔部側面１４ｂと、光束制御部材４を基板１７に位置決めした状態で取り付ける丸棒状の脚部１５とを備える。裏面１２と鍔部上面１４ａと鍔部側面１４ｂと鍔部上面１４ａの内側縁部を通り裏面１２に対して直交する仮想面（鍔部１４の内周面）とによって囲われた部分を鍔部１４とし、裏面１２の鍔部１４領域を鍔部下面１４ｃとする。

光制御出射面１１は、鍔部上面１４ａよりも上方（光拡散部材２側）へ向けて突出する。

脚部１５は、光束制御部材４の所定位置配置及び高さ固定のための脚であり、鍔部下面１４ｃに等間隔で３個形成されている。脚部１５は、光束制御部材４を基板１７の表面１７ａに位置決めした状態で接着剤１６（後述する図３（ｂ）参照）により接着される。

光束制御部材４に脚部１５を同一材料で一体に形成し、脚部１５を基板１７に固定することを考える。

光束制御部材４を基板１７に取り付けた際に、発光素子３の発光面と光束制御部材４の裏面１２との間に隙間εが形成される。隙間εの形成理由は様々であるが、凹み１３に発光素子３が収容されるように光束制御部材４を基板１７上へ載置した状態において、隙間εによって発光素子３から発する熱を放熱する目的が一例として挙げられる。

図３は、光束制御部材４の脚部１５を基板１７の表面１７ａに接着した場合の影響を説明する図であり、図３（ａ）は上方から見た光束制御部材４の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の脚部１５の拡大図である。

図３（ａ）に示すように、脚部１５は、鍔部下面１４ｃ（図２参照）に等間隔で３個形成され、基板１７の表面１７ａに接着剤１６（図３（ｂ）参照）により接着される。

接着剤１６は、熱硬化樹脂などからなり、熱により樹脂を硬化させて脚部１５を基板１７上に固定する。本用途において、所定の温度で硬化し十分な接着強度が得られる熱硬化性接着剤として、黒色のものが知られている。

特開２００７−５９４８９号公報 特開２００６−９２９８３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたレンズ体は、レンズ部と位置合わせ部とが異種材料で形成されているため、レンズ体のコストが高くなる。

また、特許文献２に開示された光束制御部材４の鍔部１４に脚部１５を形成し、黒色の接着剤１６で基板１７に実装した場合、接着剤１６の部分で光が吸収され、光束制御部材４の表示面に影響を与えることがある。図３（ａ）に示すように、上面から見た場合、脚部１５の位置が光拡散部材２（図２）に映り込み、輝度均一性にムラができる。図２に示すように、多くの光束制御部材４が並ぶと、上記輝度均一性のムラによって、光拡散部材２（図２）にうっすらとした暗線が現われる。輝度均一性のムラは、均一な面状照明の妨げとなり、照明品質を低下させる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、光束制御部分と位置合わせ部分（脚部）とを一体に形成し、光を吸収する特性を有する接着剤を用いて脚部を基板に接着した場合においても、輝度均一性の高い被照射面を得ることができる光束制御部材、発光装置、面光源装置、及び表示装置を提供することを目的とする。

本発明の光束制御部材は、発光素子から出射された光の出射方向を制御する光制御出射面と、前記光制御出射面に対向し、底部を形成する裏面と、前記裏面から前記光制御出射面とは反対側に向かって突出するように形成される脚部とを有する光束制御部材であって、前記脚部は、前記裏面における形成領域の大部分が、出射光束の中心における光の進行方向である基準光軸に平行な光束を前記光制御出射面全面から前記光束制御部材に入射光束として入射させた場合に、前記光制御出射面から直接前記裏面に到達する前記入射光束が存在しない死角領域に形成される構成を採る。

本発明の発光装置は、基板上に配列され、光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射された光の出射方向を制御する光制御出射面と、前記光制御出射面に対向し、底部を形成する裏面と、前記裏面に設置される脚部とを有する光束制御部材とを備え、前記脚部は、前記光制御出射面の最外縁部の任意の点から前記裏面におろした垂線の足と基準光軸との距離を半径とする前記裏面上の仮想円の内側に、下記式で与えられるエリア幅Ｌの範囲内で設置される構成を採る。
Ｌ＝ｔ×ｔａｎ（α−β）
ｔ： 前記最外縁部の前記裏面上の前記垂線の足からの距離
α：前記基準光軸に平行な光の前記最外縁部における前記光制御出射面への入射角
β：前記基準光軸に平行な光が前記最外縁部に入射して生成する屈折光の、前記光制御出射面からの出射角

本発明の発光装置は、基板上に配列され、光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射された光の出射方向を制御する光制御出射面と、前記光制御出射面に対向し、底部を形成する裏面と、前記光制御出射面の径方向外方側に突出する略円環状の鍔部と、前記鍔部を含む前記裏面に設置される脚部とを有する光束制御部材とを備え、前記鍔部は、前記脚部と対向する前記光制御出射面に凹形状の溝を備える構成を採る。

本発明の発光装置は、基板上に配列され、光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射された光の出射方向を制御する光制御出射面と、前記光制御出射面に対向し、底部を形成する裏面と、前記光制御出射面の径方向外方側に突出する略円環状の鍔部と、前記鍔部を含む前記裏面に設置される脚部とを有する光束制御部材とを備え、前記脚部は、前記光制御出射面側から入射された光を再帰反射する再帰反射構造を備える構成を採る。

本発明の面光源装置は、上記光束制御部材又は上記発光装置と、前記発光装置からの光を拡散・透過する光拡散部材と、を備える構成を採る。

本発明の表示装置は、上記面光源装置と、前記面光源装置からの光を照射する被照明部材と、を備える構成を採る。

本発明によれば、光束制御部材を基板に実装した場合に、接着剤の部分において光が吸収されたとしても、エリア幅Ｌのリング状エリアに設置された脚部及び接着剤は、光束制御部材の真上からは見えず、光束制御部材の表示面に影響を与える不具合を防止することができ、脚部接着に起因する輝度均一性のムラの発生を防止することができる。その結果、光束制御部材の照明光を均一にすることができ、高品位な照明品質を得ることができる。

従来の表示装置を構成する面光源装置の平面図 図１のＸ１−Ｘ１線に沿って切断して示す表示装置の断面図 従来の光束制御部材の脚部を基板の表面に接着した場合の影響を説明する図 本発明の実施の形態１に係る表示装置を構成する面光源装置の光束制御部材の詳細な構成を示す図 上記実施の形態１に係る光束制御部材の裏面に設置される脚部の取り付け位置であるエリア幅Ｌを説明する図 上記実施の形態１に係る光束制御部材の裏面のエリア幅Ｌの領域を模式的に示す図 上記実施の形態１に係る表示装置を構成する面光源装置の他の光束制御部材の詳細な構成を示す図 本発明の実施の形態２に係る光束制御部材の詳細な構成を示す図 上記実施の形態２に係る光束制御部材の鍔部のＶ溝の形状を鍔部の断面及び上面から見た状態を示して説明する図 本発明の実施の形態３に係る光束制御部材の詳細な構成を示す図 上記実施の形態３に係る光束制御部材の脚部の再帰反射構造の形状を断面及び底面から見た状態を示して説明する図 上記実施の形態３に係る光束制御部材の脚部の再帰反射構造の作用を説明する図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１に係る光束制御部材の詳細な構成を示す図である。本実施の形態の光束制御部材は、図１の面光源装置１及び液晶表示パネルに適用することができる。本実施の形態に係る光束制御部材１００は、図１乃至図３の光束制御部材４に代えて用いられる。また、基準光軸とは、光束制御部材１００からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向をいう。本実施の形態では、発光素子３の光軸と基準光軸が一致している場合を例に説明する。

光束制御部材１００は、発光素子３からの光の出射を制御する拡散レンズであり、例えば非球面レンズである。光束制御部材１００は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル），ＰＣ（ポリカーボネート），ＥＰ（エポキシ樹脂）等の透明樹脂材料、又は透明なガラスにより形成される。

光束制御部材１００は、発光素子３からの光の出射を制御する平面形状が略円形形状の光制御出射面１１０と、発光素子３からのうち基準光軸方向に出射する光を含む主光線を内部へ入射させる凹み１３０と、この凹み１３０の開口縁部から径方向に延在し、基準光軸に対して大きな角度で発光素子３から出射する副光線を内部へ入射させる裏面（底部）１２０と、光制御出射面１１０の径方向外方側に突出する略円環状の鍔部１４０と、裏面１２０でかつ鍔部１４０近傍の、エリア幅Ｌの範囲内に設置される丸棒状の脚部１５０とを備える。鍔部１４０の上方（光拡散部材側）の面を鍔部上面１４０ａ、鍔部１４０の外側面を鍔部側面１４０ｂ、鍔部上面１４０ａと対向して位置し、裏面１２０の一部を形成する面を鍔部下面１４０ｃとする。

光制御出射面１１０は、鍔部上面１４０ａよりも上方（光拡散部材側）へ向けて突出する。光制御出射面１１０は、光軸Ｌを中心とする所定範囲に位置する第１の出射面１１０ａと、第１の出射面１１０ａの周囲に連続して形成される第２の出射面１１０ｂと、第２の出射面１１０ｂと鍔部上面１４０ａとを接続する第３の出射面１１０ｃとからなる。

第１の出射面１１０ａは、下に凸の滑らかな曲面形状であり、球の一部を切り取ったような凹み形状になっている。また、第２の出射面１１０ｂは、第１の出射面１１０ａに連続して形成される上に凸の滑らかな曲面形状であり、平面形状が第１の出射面１１０ａを取り囲む略中空円板形状に形成されている。第３の出射面１１０ｃは、基準光軸Ｌを通る断面においてほぼ直線状となる傾斜面を示したが、光束制御部材１００からの広範囲かつ均一な出射を妨げる形状でなければ第２の出射面１１０ｂと滑らかに接続される断面曲線上の面でもよい。

脚部１５０は、光束制御部材１００の所定位置配置及び高さ固定のための脚であり、裏面１２０に、間隔をおいて３個形成する。本実施の形態においては、基準光軸から等距離、且つ等間隔に３個形成されている。脚部１５０は、光束制御部材１００を基板の表面に位置決めした状態で接着剤（図示略）により接着される。

光束制御部材１００を基板に取り付けた際に、発光素子３の発光面と光束制御部材１００の裏面１２０との間に隙間εが形成される。隙間εの形成理由は様々であり、凹み１３０に発光素子３が収容されるように光束制御部材１００を基板上へ載置する際の取付誤差や、発光素子３から発する熱を放熱する目的等が挙げられる。

脚部１５０は、基板の表面に接着剤により接着される。

上述したように、接着剤は、熱硬化樹脂などからなり、熱により樹脂を硬化させて脚部１５０を基板上に固定する。本用途における熱硬化樹脂は、現行では黒色又は濃い茶褐色など、殆どが色付きである。

〔脚部１５０の形成位置〕
光束制御部材１００の裏面１２０に設置される脚部１５０の形成位置に特徴がある。

脚部１５０は、光束制御部材１００の裏面１２０の、エリア幅Ｌの範囲内に設置される。エリア幅Ｌの領域は、基準光軸に対して平行な平行光束を光制御出射面１１０全面から光束制御部材１００へ入射した場合、光制御出射面１１０から裏面１２０に向かって光が直接伝播されたときに裏面１２０で光が到達しない死角領域である。以下、詳細に説明する。

図５は、図４の光束制御部材１００の裏面１２０に設置される脚部１５０の形成位置であるエリア幅Ｌを説明する図である。

図５に示すように、光束制御部材１００の光制御出射面１１０の第３の出射面１１０ｃは、鍔部１４０と角度をもって交わる。いま第３の出射面１１０ｃと鍔部１４０との交点に着目する。この第３の出射面１１０ｃに接線１１１を引き、その法線１１２を破線で表す。光束制御部材１００の真上（光拡散部材側）から光制御出射面１１０の最外縁部１１０ｄへ入射した基準光軸と平行な光線１１３を太実線で表す。第３の出射面１１０ｃの接線１１１と基準光軸とのなす角度をレンズ傾斜角θ（接線１１１と基準光軸に対して平行な光線１１３とのなす角度と等しい）、光線１１３が最外縁部１１０ｄから光制御出射面１１０へ入射して生成した屈折光１１５と法線１１２とのなす角度を光制御出射面１１０における出射角βとする。

光線１１３は、空気（第１媒体：ｎ_ａｉｒ）から光束制御部材１００の透明樹脂材料等（第２媒体：ｎ_ｐｍｍａ）に入射角αで入射する。このため入射面において、入射光の一部は、光束制御部材１００の基準光軸寄りに屈折する。すなわち、入射した光線１１３は、光線１１３と同一方向にそのまま直進する光（直進光）１１４と、光束制御部材１００の基準光軸寄りに屈折する光（屈折光）１１５とに分かれる。これら直進光１１４と屈折光１１５とが光束制御部材１００の裏面１２０（図４参照）に到達した地点の幅が死角領域であり、エリア幅Ｌとなる。

エリア幅Ｌは、次式（１）に従ってパラメータを定義するとき、次式（２）で与えられる。但し、ｎ_ｐｍｍａは、光束制御部材１００の透明樹脂材料等の屈折率、ｔは鍔部１４０の肉厚である。

ｎ_ｐｍｍａｓｉｎβ＝ｎ_ａｉｒｓｉｎα
ｎ_ｐｍｍａｓｉｎβ＝１．４９
ｎ_ａｉｒ＝１
β＝ｓｉｎ^−１（ｓｉｎα／１．４９）
…（１）
Ｌ＝ｔ×ｔａｎ（９０−β−θ）
θ＝９０−α
Ｌ＝ｔ×ｔａｎ（α−β） …（２）
式（２）に示すように、光束制御部材１００の形状が定まれば、脚部１５０の形成位置として適当な範囲であるエリア幅Ｌが決まる。

なお、鍔部１４０は光束制御部材１００に必須ではない。鍔部１４０が形成されない場合の値ｔは、光制御出射面１１０の最外縁部１１０ｄの任意の点から裏面１２０に垂線をおろした際の垂線の足までの距離とする。

図６は、光束制御部材１００の裏面１２０（図４参照）のエリア幅Ｌの領域を模式的に示す図である。

図６（ａ）に示すように、エリア幅Ｌの領域は、光束制御部材１００の光制御出射面１１０及び鍔部１４０（図４参照）が円環状であることに起因して、光束制御部材１００の裏面１２０にリング状に分布する。

脚部１５０は、光束制御部材１００の裏面１２０の、エリア幅Ｌの範囲内であればどのような位置に配置してもよい。脚部１５０の形状は任意であり、その個数も限定されない。例えば、図６（ｂ）に示すように、脚部１５０の断面形状が円形の脚１５０ａであってもよく、脚部１５０の断面形状が楕円円弧形状の脚１５０ｂであってもよい。また、図示は省略するが、エリア幅Ｌの範囲内において、全周に亘って１つの円形の脚部１５０を形成する態様でもよく、中心から見て円弧状の複数の脚部１５０を用いる態様でもよい。本実施の形態では、脚部１５０を基板上に接着剤で取り付ける工程の作業容易性と脚部１５０取り付け後の安定性向上の観点から、断面形状が円形の丸棒状の脚部１５０を３つ使用した。

以下、上述のように構成された光束制御部材１００の作用について説明する。

図４を参照して、エリア幅Ｌの範囲内に脚部１５０を有する光束制御部材１００の作用を説明する。

光束制御部材１００は、発光素子３からの光の出射を制御する拡散レンズであり、光束制御部材１００の真上（光拡散部材側）から入射される光について考察されることは少ない。

本実施の形態は、光束制御部材１００の真上（光拡散部材側）から見た場合、脚部１５０が光束制御部材１００に映り込まないようにするものである。したがって、光束制御部材１００の真上から入射した基準光軸に平行な光に着目する。

図４に示すように、光束制御部材１００の真上から光制御出射面１１０及び鍔部１４０に入射した基準光軸に平行な光は、（１）第１の出射面１１０ａと第２の出射面１１０ｂの中心寄りにおいては殆ど屈折することなく光束制御部材１００内を進み、裏面１２０、或いは凹み１３０に到達する。（２）また、第２の出射面１１０ｂの外縁寄り、及び第３の出射面１１０ｃにおいては、光束制御部材１００の中心方向に屈折した状態で光束制御部材１００内を進み、裏面１２０から外部に出射する。この第３の出射面１１０ｃから入射され、光束制御部材１００内を伝播した光については、裏面１２０で更に基準光軸側に屈折して出射する。なお、第１の出射面１１０ａに入射した光のうち、凹み１３０に入射する光については、凹み１３０により光束制御部材１００内で角度がばらけた状態で散乱するが、凹み１３０は脚部１５０の形成位置としては不適なエリアであるため、この光については無視する。（３）また、光束制御部材１００の真上から鍔部１４０に入射した基準光軸に平行な光は、屈折することなく光束制御部材１００内を伝播し、裏面１２０に到達する。

結局、光束制御部材１００の真上から光制御出射面１１０及び鍔部１４０に入射した基準光軸に平行な光は、鍔部１４０においては屈折することなく光束制御部材１００内を伝播し、裏面１２０に到達する一方、第３の出射面１１０ｃにおいては、光束制御部材１００の中心方向に屈折した状態で光束制御部材１００内を進み、裏面１２０に到達する。これにより、図４に示すように、光束制御部材１００の裏面１２０には、光束制御部材１００の真上から入射した基準光軸に平行な光が到達しない、エリア幅Ｌのリング状エリアが形成される。このエリア幅Ｌのリング状エリアは、光束制御部材１００の真上（光拡散部材側）から見た場合に隠蔽され、直接見えない領域である。

本実施の形態では、このリング状エリアが形成される光束制御部材１００の裏面１２０位置に脚部１５０を設置する。脚部１５０は、光束制御部材１００位置及び高さ固定のための脚である。また、脚部１５０は、有色の接着剤により基板上に位置決め接着される。

上述したように、脚部１５０が設置される光束制御部材１００の裏面１２０位置（エリア幅Ｌのリング状エリア）は、光束制御部材１００の真上から見た場合に直接見えない領域であり、従って脚部１５０及び接着剤が映り込まない場所である。このため、光束制御部材１００を基板に実装した場合に、接着剤の部分で光が吸収されて、光束制御部材１００の表示面に暗部を発生させるという不具合を防止することができ、脚部接着に起因する輝度均一性のムラの発生を防止することができる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、光束制御部材１００は、光制御出射面１１０の第３の出射面１１０ｃの最外縁部１１０ｄから裏面１２０におろした垂線の足の基準光軸からの距離を半径とする裏面１２０上の仮想円Ｃよりも内側にエリア幅Ｌの領域を有し、その範囲内に設置される丸棒状の脚部１５０とを備え、エリア幅Ｌは次式で与える。

Ｌ＝ｔ×ｔａｎ（α−β）
ｔ：鍔部１４０の肉厚、又は最外縁部１１０ｄの裏面１２０からの高さ
α：基準光軸に平行な光１１３の最外縁部１１０ｄにおける光制御出射面１１０への入射角
β：基準光軸に平行な光１１３が最外縁部１１０ｄから光制御出射面１１０へ入射した際に生成する屈折光１１５の光制御出射面１１０からの出射角

上記エリア幅Ｌのリング状エリアは、光束制御部材１００の真上から見た場合に直接見えない領域であり、このリング状エリアに脚部１５０が設置される。したがって、光束制御部材１００を基板に実装した場合に、接着剤の部分で光が吸収されたとしても、このリング状エリアに設置された脚部１５０及び接着剤は、光束制御部材１００の真上からは見えず、光束制御部材１００の表示面に影響を与える不具合を防止することができる。現在のところ、熱硬化樹脂からなる接着剤は黒色又は濃い茶褐色のものしかないのが現状であるが、かかる接着剤を使用して光束制御部材１００を基板に実装することができる。特殊な接着剤を使用することなく、安価な熱硬化樹脂接着剤が使用できるため、低コストかつ汎用で実施することができる。その結果、脚部接着に起因する輝度均一性のムラの発生を防止することができ、高品位な照明品質を得ることができる。

なお、有色の接着剤は、光束制御部材１００の表示面に影響を与える主な原因であるが、脚部１５０自体の映り込みの影響もないとは言えない。本実施の形態は、かかる脚部１５０周辺の映り込み等の影響を緩和することができる。

また、脚部１５０は、エリア幅Ｌの範囲内に必ずしも全部が収まらなくてもよい。

図７は、上記実施の形態１に係る表示装置を構成する面光源装置の他の光束制御部材の詳細な構成を示す図であり、図４と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。

図７に示すように、脚部１５０の一部がエリア幅Ｌ外にはみ出すように形成されたとしても、その光束制御部材を用いた面光源装置の発光面積に対して脚部のエリア幅Ｌからのはみ出し量（面積）が小さければ、発光面上から暗部は認識されにくく、高品位な照明品質を得ることができる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係る光束制御部材の詳細な構成を示す図である。図４と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。本実施の形態に係る光束制御部材２００は、図１乃至図３の光束制御部材４に代えて用いられる。

光束制御部材２００は、発光素子３からの光の出射を制御する拡散レンズであり、例えば非球面レンズである。光束制御部材２００は、拡散レンズ部分については、図４の光束制御部材１００と同一構成である。

光束制御部材２００は、発光素子３からの光の出射を制御する平面形状が略円形形状の光制御出射面１１０と、発光素子３からのうち基準光軸方向に出射する光を含む主光線を内部へ入射させる凹み１３０と、この凹み１３０の開口縁部から径方向に延在し、基準光軸に対して大きな角度で発光素子３から出射する副光線を内部へ入射させる裏面１２０と、上面（光拡散部材側）に凹形状のＶ溝２４０ａを有し、光制御出射面１１０の径方向外方側に突出する略円環状の鍔部２４０と、裏面１２０でかつＶ溝２４０ａに対向する位置に設置される丸棒状の脚部２５０とを備える。

鍔部２４０は、裏面（基板側）の脚部２５０形成位置に対向する上面（光拡散部材側）に凹形状のＶ溝２４０ａを備える。Ｖ溝２４０ａは、凹形状の窪みであればよく、典型的には円錐、四角錘、三角錐などの錘形状である。図８では、四角錘形状のＶ溝２４０ａが、鍔部２４０の上面に形成されている。また、Ｖ溝２４０ａの傾斜面の角度は、鍔部２４０の肉厚ｔを考慮し、光束制御部材２００の真上から入射した光が、脚部２５０形成位置に到達しない傾斜角度とする。

脚部２５０は、光束制御部材２００の所定位置配置及び高さ固定のための脚であり、鍔部２４０の内周面の同心円周上に等間隔で３個形成されている。ここで、脚部２５０の形成位置に対向する鍔部２４０の上面（光拡散部材側）には、凹形状のＶ溝２４０ａが形成される。脚部２５０は、光束制御部材２００を基板の表面に位置決めした状態で接着剤により接着される。

図９は、鍔部２４０のＶ溝２４０ａの形状を鍔部２４０の断面及び上面から見た状態を示して説明する図である。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、鍔部２４０のＶ溝２４０ａは、円錐、四角錘、又は三角錐のいずれを形成してもよい。四角錘，三角錐などの稜線がある錘の場合、錘の稜線の方向は任意である。また、錘ではないＶ溝構造でもよい。

以下、上述のように構成された光束制御部材２００の作用について説明する。

本実施の形態は、実施の形態１と同様に、光束制御部材２００の真上（光拡散部材側）から見た場合、脚部２５０が光束制御部材２００に映り込まないようにするものである。

図８に示すように、光束制御部材２００の真上（光拡散部材側）から鍔部２４０に入射した光は、鍔部２４０のＶ溝２４０ａにより脚部２５０の中心線を避ける方向に屈折して光束制御部材２００内を伝播し、裏面１２０から外部に出射する。Ｖ溝２４０ａにより屈折して、光束制御部材２００内を伝播した光は、裏面１２０で更に脚部２５０の中心線を避ける方向に屈折して出射する。

これにより、鍔部２４０のＶ溝２４０ａの直下に形成された脚部２５０においては、光束制御部材２００の真上から入射した基準光軸に平行な光が外部に出射しないエリアが形成される。このエリアは、光束制御部材２００の真上（光拡散部材側）から見た場合に隠蔽され、直接見えない領域であり、従って脚部２５０及び接着剤が映り込まない場所である。このため、光束制御部材２００を基板に実装した場合に、接着剤の部分において光が吸収されて、光束制御部材２００の表示面に影響を与える不具合を防止することができ、脚部接着に起因する輝度均一性のムラの発生を防止することができる。

本実施の形態では、鍔部２４０にＶ溝２４０ａを形成することにより、脚部２５０を直接見えなくする構成である。このため、鍔部２４０に適当なＶ溝２４０ａを形成できればよく、脚部２５０形成位置の自由度を向上させることができる。特に、実施の形態１では、脚部１５０（図４参照）は、光制御出射面１１０の第３の出射面１１０ｃの端部近傍に設置位置が限られていたのに対し、本実施の形態では、脚部２５０を形成しようとする、鍔部２４０の上面にＶ溝２４０ａを形成すればよく、脚部２５０形成位置の自由度を向上させることができる。同様の理由で、鍔部２４０の形状は、光制御出射面１１０の径方向外方側に突出する略円環状には限定されない。例えば、上記Ｖ溝を形成する部分のみが突出した形状であってもよく、この突出部分に対向する位置に脚部２５０を設けることも可能である。このように、光束制御部材２００は、基板に実装する際の汎用性を拡大することができる。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る光束制御部材の詳細な構成を示す図である。図４と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。本実施の形態に係る光束制御部材３００は、図１乃至図３の光束制御部材４に代えて用いられる。

光束制御部材３００は、発光素子３からの光の出射を制御する拡散レンズであり、例えば非球面レンズである。光束制御部材３００は、拡散レンズ部分については、図４の光束制御部材１００と同一構成である。

光束制御部材３００は、発光素子３からの光の出射を制御する平面形状が略円形形状の光制御出射面１１０と、発光素子３からのうち基準光軸方向に出射する光を含む主光線を内部へ入射させる凹み１３０と、この凹み１３０の開口縁部から径方向に延在し、基準光軸に対して大きな角度で発光素子３から出射する副光線を内部へ入射させる裏面１２０と、光制御出射面１１０の径方向外方側に突出する略円環状の鍔部１４０と、中空内部に再帰反射構造３５０ａを有する丸棒状の脚部３５０とを備える。

脚部３５０は、光束制御部材３００の所定位置配置及び高さ固定のための脚であり、鍔部１４０の内周面の同心円周上に等間隔で３個形成されている。脚部３５０は、光束制御部材３００を基板１７の表面に位置決めした状態で接着剤１６により接着される。

脚部３５０は、裏面１２０から下方（基板側）に向かって凸の錘形状の再帰反射構造３５０ａと、再帰反射構造３５０ａの外周を取り囲む筒形状の中空の脚部３５０ｂを有する。

再帰反射構造３５０ａは、凸形状の錘構造であればよく、円錐、四角錘、三角錐などの錘形状である。図１０では、四角錘形状の再帰反射構造３５０ａが、中空の脚３５０ｂ内部に形成されている。また、再帰反射構造３５０ａの傾斜面の角度は、光束制御部材３００の真上から入射した光が、再帰反射構造３５０ａで反射して再帰反射される傾斜角度とする。なお、再帰反射構造３５０ａは、コーティング等の加工を施すことなく再帰反射は可能である。

図１１は、脚部３５０の再帰反射構造３５０ａの形状を断面及び底面から見た状態を示して説明する図である。図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、脚部３５０の再帰反射構造３５０ａは、円錐、四角錘、又は三角錐のいずれを形成してもよい。四角錘，三角錐などの稜線がある錘の場合、錘の稜線の方向は任意である。また、錘ではないＶ状突起構造でもよい。

図１２は、脚部３５０の再帰反射構造３５０ａの作用を説明する図である。図１２に示すように、再帰反射構造３５０ａは、入射光が、錘面で再帰反射して出射する構造である。例えば、頂点角度が９０°の錘面である場合は、基準光軸Ｌに平行な光は、錘面への入射角が臨界角より大きな角度であるθｒ＝４５°（脚部３５０を構成する材料がＰＭＭＡである場合の臨界角は約４２°）で入射し全反射される構造とする。

また、再帰反射構造３５０ａが中空の脚部３５０ｂよりも短く形成されている理由は、以下の通りである。

すなわち、脚部３５０を基板１７に固定するための接着剤１６は、中空の脚部３５０ｂ内側にも少し回り込んで、中空の脚部３５０ｂと基板１７とを接着する。このため、再帰反射構造３５０ａの頂部が、上記回り込んだ接着剤に接しないように、中空の脚部３５０ｂの高さ寸法ｈ１よりも、再帰反射構造３５０ａの高さ寸法ｈ２が小さくなるように形成されている。

また、脚部３５０を基板１７に固定するための接着剤１６に、再帰反射構造３５０ａの頂部が接しないように、中空の脚部３５０ｂの高さ寸法ｈ１よりも、再帰反射構造３５０ａの高さ寸法ｈ２が小さくなるように工夫されている。

以下、上述のように構成された光束制御部材３００の作用について説明する。

本実施の形態は、実施の形態１，２と同様に、光束制御部材３００の真上（光拡散部材側）から見た場合、脚部３５０を基板１７に固定するための接着剤１６が光束制御部材２００に映り込まないようにするものである。

図１１に示すように、光束制御部材３００の真上（光拡散部材側）から鍔部１４０に入射した光は、屈折することなく光束制御部材３００内を伝播し、裏面１２０から外部に出射する。ここで、裏面１２０に形成された脚部３５０では、脚部３５０内部に形成された再帰反射構造３５０ａによって、光束制御部材３００の真上から入射した光が、再帰反射して再び光束制御部材３００内に戻る。再帰反射した光は、再び光束制御部材３００内を伝播し、光束制御部材３００の鍔部１４０から外部に出射する。

これにより、再帰反射構造３５０ａを有する脚部３５０においては、光束制御部材２００の真上から入射した光が、略全反射されて、元の入射側から出射される。

このように、脚部３５０は、再帰反射構造３５０ａを備えることによって、脚部３５０に到達した光を、入射側に再帰反射する。このため、接着剤１６（図１０参照）により脚部３５０を基板１７（図１０参照）に接着した場合、接着剤１６の部分が暗部となっていても、脚部３５０に伝播した光が入射側に再帰反射されるため、接着剤１６の部分は、光束制御部材３００の真上からは見えず、光束制御部材３００の表示面に影響を与える不具合を防止することができる。

特に、本実施の形態では、再帰反射構造３５０ａを備える脚部３５０それ自体が、脚部３５０及び接着剤１６エリアについて、直接見えるエリアを最小限に抑える構成である。したがって、脚部３５０をどのような位置にも設置することができるという特有の効果がある。脚部３５０形成位置の自由度をより一層向上させることができ、光束制御部材３００を、基板に実装する際の汎用性を拡大することができる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

例えば、光拡散部材は、被照明部材の発光素子側の面に取り付けてもよいし、また、被照明部材とは別に分離した状態で、被照明部材の発光素子に対向する面側に配置するようにしてもよい。

また、光束制御部材は、光制御出射面にシボ面を形成し、光制御出射面から出射する光を拡散させるようにしてもよい。

また、光束制御部材は、微量の光拡散物質（例えば、シリコーン粒子や酸化チタン）を含む材料で形成するようにしてもよい。

また、上記各実施の形態では、光束制御部材、発光装置、面光源装置、及び表示装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、平面光源、表示素子等であってもよい。光束制御部材は、ＬＥＤ用拡散レンズと呼称してもよい。

本発明に係る光束制御部材、発光装置、面光源装置、及び表示装置は、テレビモニタやパーソナルコンピュータのモニタのバックライト、室内表示灯や各種照明などの用途に広く使用することができる。

１ 面光源装置
２ 光拡散部材
３ 発光素子
１６ 接着剤
１７ 基板
１００，２００，３００ 光束制御部材
１１０ 光制御出射面
１１０ａ 第１の出射面
１１０ｂ 第２の出射面
１１０ｃ 第３の出射面
１１０ｄ 最外縁部
１２０ 裏面
１３０ 凹み
１４０ 鍔部
１４０ａ 鍔部上面
１４０ｂ 鍔部側面
１４０ｃ 鍔部下面
１５０，２５０，３５０ 脚部
２４０ａ Ｖ溝
３５０ａ 再帰反射構造
３５０ｂ 中空の脚部

Claims (6)

1. 発光素子から出射された光の出射方向を制御する光制御出射面と、前記光制御出射面に対向し、底部を形成する裏面と、前記裏面から前記光制御出射面とは反対側に向かって突出するように形成される脚部とを有する光束制御部材であって、
   前記脚部は、
   前記裏面における形成領域の大部分が、出射光束の中心における光の進行方向である基準光軸に平行な光束を前記光制御出射面全面から前記光束制御部材に入射光束として入射させた場合に、前記光制御出射面から直接前記裏面に到達する前記入射光束が存在しない死角領域に形成され、
   前記光制御出射面の最外縁部の任意の点から前記裏面におろした垂線の足と前記基準光軸との距離を半径とし、かつ前記基準光軸上にその中心が位置する前記裏面上の仮想円の内側に、前記仮想円の外縁から下記式で与えられるエリア幅Ｌの範囲内で設置される、
   光束制御部材。
   Ｌ＝ｔ×ｔａｎ（α−β）
   ｔ：前記最外縁部の前記裏面上の前記垂線の足からの距離
   α：前記基準光軸に平行な光の前記最外縁部における前記光制御出射面への入射角
   β：前記基準光軸に平行な光が前記最外縁部に入射して生成する屈折光の、前記光制御出射面からの出射角
2. 基板上に配列され、光を出射する発光素子と、
   請求項１に記載の光束制御部材と、
   を備える、発光装置。
3. 前記脚部は、前記光束制御部材の裏面と一体成型される請求項１に記載の光束制御部材。
4. 前記脚部は、有色の接着剤を介して前記基板上に接着される請求項２に記載の発光装置。
5. 請求項１もしくは請求項３に記載の光束制御部材又は、請求項２もしくは請求項４のいずれか一項に記載の発光装置と、
   前記光束制御部材又は前記発光装置からの光を拡散・透過する光拡散部材と、
   を備える面光源装置。
6. 請求項５に記載の面光源装置と、
   前記面光源装置からの光を照射される被照明部材と、
   を備える表示装置。

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