特許 6820778 光束制御部材、発光装置および面光源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6820778

(24)【登録日】2021年1月7日

(45)【発行日】2021年1月27日

(54)【発明の名称】光束制御部材、発光装置および面光源装置

(51)【国際特許分類】

   F21V 5/00 20180101AFI20210114BHJP

   G02B 5/00 20060101ALI20210114BHJP

   G02B 3/08 20060101ALI20210114BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20210114BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20210114BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALN20210114BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20210114BHJP

【ＦＩ】

   F21V5/00 510

   G02B5/00 Z

   G02B3/08

   F21S2/00 481

   F21V5/04 100

   !G02F1/13357

   F21Y115:10

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-54625(P2017-54625)

(22)【出願日】2017年3月21日

(65)【公開番号】特開2018-156898(P2018-156898A)

(43)【公開日】2018年10月4日

【審査請求日】2020年2月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208765

【氏名又は名称】株式会社エンプラス

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山田 恭平

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０５０２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０５０２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０１７００１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ５／０４

Ｇ０２Ｂ ３／０８

Ｇ０２Ｂ ５／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸により構成されるＸＹＺ座標系において、ＸＹ平面に平行で、かつＹ軸方向に延在する裏面と、
前記裏面側に配置された凹部の内面の一部であって、前記発光素子から出射された光の一部を入射させる第１入射面と、
前記凹部の内面の他の一部であって、前記発光素子から出射された光の他の一部を入射させる第２入射面と、
前記第１入射面と前記第２の入射面との間に配置され、前記発光素子から出射された光のさらに他の一部を入射させ、かつ前記第１入射面で入射した光を反射させる第３入射面と、
Ｚ軸方向において、前記裏面の反対側である表側に配置され、前記第１入射面で入射した光と、前記第１入射面で入射し、前記第３入射面で反射した光と、前記第３入射面で入射した光とを、前記Ｙ軸方向の一方へ反射させる第１反射面と、
前記表側に配置され、前記第２入射面で入射した光を、前記Ｙ軸方向の前記一方とは反対側の他方へ反射させる第２反射面と、
前記第１反射面および前記第２反射面を挟んで互いに対向して配置され、前記第１反射面または前記第２反射面で反射された光をそれぞれ外部に出射させる２つの出射面と、
を有する、光束制御部材。

【請求項2】

前記第３入射面は、前記ＸＹＺ座標系のＸＺ平面上にある、
請求項１に記載の光束制御部材。

【請求項3】

前記第１入射面は、前記ＸＹＺ座標系のＸＹ平面と略平行である、
請求項１に記載の光束制御部材。

【請求項4】

前記第１入射面に対応する前記凹部の最大深さは、前記第２入射面に対応する前記凹部の最大深さの０．１〜０．５倍である、
請求項１に記載の光束制御部材。

【請求項5】

前記Ｚ軸と平行に光軸が配置される発光素子と、
前記第１入射面および前記第２入射面が、前記発光素子と対向するように配置された、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光束制御部材と、
を有する、発光装置。

【請求項6】

複数の請求項５に記載の発光装置と、
前記発光装置から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、
を有する、面光源装置。

【請求項7】

前記複数の発光装置は、前記Ｘ軸に沿って列状に配置されており、
前記複数の発光装置がなす列は、前記光拡散板の対向する一対の辺と平行であり、
前記面光源装置を平面視したとき、前記複数の発光装置がなす列と前記光拡散板の前記対向する一対の辺の一方との距離が、前記複数の発光装置がなす列と前記光拡散板の前記対向する一対の辺の他方との距離よりも長く、かつ
前記複数の発光装置は、前記光束制御部材の前記第１入射面が、前記第２入射面よりも前記光拡散板の前記対向する一対の辺の一方に近くなるように配置されている、
請求項６に記載の面光源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光束制御部材、発光装置および面光源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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、マトリクス状に配置（例えば複数の発光素子を含む列が複数列配置）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。

【0004】

近年では、大型の面光源装置を安価に製造する観点から、発光素子の数を少なくすること（例えば複数の発光素子を含む列の数を少なくすること）が求められている。すなわち、複数の発光素子を含む列の数を少なくしても、面光源装置の隅々まで光を到達させることが求められている。

【0005】

例えば特許文献１には、図１および図２に示されるように、基板４２と、複数のＬＥＤモジュール（発光素子）４１と、複数のレンズ４５（光束制御部材）と、複数の光学シート（不図示）とを有するバックライトユニット４（面光源装置）が開示されている。複数のＬＥＤモジュール（発光素子）４１と複数のレンズ４５（光束制御部材）は、バックライトユニット４の中央に一列に配置されている。また、図２に示されるように、レンズ４５（光束制御部材）は、ＬＥＤモジュール４１から出射される光を外部に出射させる光射出面４５ａと、それを挟む一対の側面４５ｂとを有する。それにより、レンズ４５の短手方向（一対の側面４５ｂが対向する方向）には光が拡がりにくく、長手方向（光射出面４５ａが延在する方向）には光を拡がりやすくすることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−１２８２９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、近年では、例えば面光源装置の外形形状の多様化に伴い、複数の発光素子を含む列を、面光源装置の中央からずれた位置に配置することが望まれる場合がある。そのような場合でも、面光源装置の隅々まで光を到達させるためには、レンズ４５は、発光素子から出射される光を、レンズ４５の長手方向（光射出面４５ａが延在する方向）において、発光素子の光軸に対して非対称に拡げること（光を偏った方向に振り分けること）が求められる。

【0008】

しかしながら、特許文献１に示されるレンズ４５は、複数の発光素子から出射される光を、レンズ４５の長手方向（光射出面４５ａが延在する方向）において、発光素子の光軸に対して対称に光を拡げるものである。したがって、複数の発光素子を含む列を面光源装置の中央からずれた位置に配置した場合、面光源装置の隅々まで十分に光を到達させることができないという問題があった。

【0009】

そこで、本発明の目的は、発光素子から出射される光を、光束制御部材の長手方向において、発光素子の光軸に対して非対称に拡げることができる光束制御部材を提供することである。また、本発明の別の目的は、この光束制御部材を有する発光装置および面光源装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸により構成されるＸＹＺ座標系において、ＸＹ平面に平行で、かつＹ軸方向に延在する裏面と、前記裏面側に配置された凹部の内面の一部であって、前記発光素子から出射された光の一部を入射させる第１入射面と、前記凹部の内面の他の一部であって、前記発光素子から出射された光の他の一部を入射させる第２入射面と、前記第１入射面と前記第２の入射面との間に配置され、前記発光素子から出射された光のさらに他の一部を入射させ、かつ前記第１入射面で入射した光を反射させる第３入射面と、Ｚ軸方向において、前記裏面の反対側である表側に配置され、前記第１入射面で入射した光と、前記第１入射面で入射し、前記第３入射面で反射した光と、前記第３入射面で入射した光とを、前記Ｙ軸方向の一方へ反射させる第１反射面と、前記表側に配置され、前記第２入射面で入射した光を、前記Ｙ軸方向の前記一方とは反対側の他方へ反射させる第２反射面と、前記第１反射面および前記第２反射面を挟んで互いに対向して配置され、前記第１反射面または前記第２反射面で反射された光をそれぞれ外部に出射させる２つの出射面と、を有する、構成を採る。

【0011】

本発明に係る発光装置は、前記Ｚ軸と平行に光軸が配置される発光素子と、前記第１入射面および前記第２入射面が、前記発光素子と対向するように配置された、本発明に係る光束制御部材と、を有する、構成を採る。

【0012】

本発明に係る面光源装置は、複数の本発明に係る発光装置と、前記発光装置から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、を有する、構成を採る。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、発光素子から出射される光を、光束制御部材の長手方向において、発光素子の光軸に対して非対称に拡げることができる光束制御部材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、従来の面光源装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、従来の光束制御部材の構成を示す図である。

【図3】図３Ａ、Ｂは、本実施の形態に係る面光源装置の構成を示す図である。

【図4】図４Ａ、Ｂは、本実施の形態に係る面光源装置の構成を示す図である。

【図5】図５は、図４Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。

【図6】図６Ａ〜Ｃは、本実施の形態に係る光束制御部材の構成を示す図である。

【図7】図７Ａ〜Ｃは、本実施の形態に係る光束制御部材の構成を示す図である。

【図8】図８Ａ〜Ｃは、比較用の光束制御部材の構成を示す図である。

【図9】図９Ａ〜Ｃは、比較用の光束制御部材の構成を示す図である。

【図10】図１０Ａ、Ｂ、Ｃは、図８および９の光束制御部材を用いた比較用の面光源装置における光路図である。

【図11】図１１Ａ、Ｂ、Ｃは、図６および７の光束制御部材を用いた本実施の形態に係る面光源装置における光路図である。

【図12】図１２は、比較用の光束制御部材を用いた面光源装置の、光拡散板上における照度分布の解析結果を示す図である。

【図13】図１３は、本実施の形態に係る光束制御部材を用いた面光源装置の、光拡散板上における照度分布の解析結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。

【0016】

（面光源装置の構成）
図３および図４は、本実施の形態に係る面光源装置１００の構成を示す図である。図３Ａは、面光源装置１００の平面図であり、図３Ｂは、左側面図である。図４Ａは、図３Ａにおいて光拡散板１５０を外した平面図であり、図４Ｂは、図３Ａに示される４Ｂ−４Ｂ線の断面図である。図５は、図４Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。

【0017】

図３および図４に示されるように、面光源装置１００は、筐体１１０、基板１２０、複数の発光装置１３０および光拡散板１５０を有する。

【0018】

筐体１１０は、その内部に基板１２０および複数の発光装置１３０を収容するための、１つの面の少なくとも一部が開口した箱である。筐体１１０は、底板１１１と、それと対向する天板１１２とから構成される。底板１１１は、天板１１２と平行に配置された水平部１１１ａと、水平部１１１ａを挟むように配置され、かつ天板１１２に向かって（１段階または２段階以上で）傾斜した２つの傾斜部１１１ｂおよび１１１ｃとを有する。２つの傾斜部１１１ｂおよび１１１ｃは、発光装置１３０から略水平方向に出射される光を光拡散板１５０に向けて反射させて、発光装置１３０から出射される光を光拡散板１５０に集めやすくすることができる。また、２つの傾斜部１１１ｂおよび１１１ｃは、水平部１１１ａに対する傾斜角や水平部１１１ａから天板１１２までの長さが互いに異なっており、非対称に設けられている（図４Ｂ参照）。筐体１１０をこのような形状とすることで、面光源装置１００の見かけの厚みを薄くすることができる。天板１１２には、発光領域となる長方形状の開口部が形成されている。開口部の大きさは、光拡散板１５０に形成される発光領域の大きさに相当し、例えば４００ｍｍ×７００ｍｍ（３２インチ）である。この開口部は、光拡散板１５０により塞がれる。底板１１１ａの表面から光拡散板１５０までの高さ（空間厚さ）は、特に限定されないが、１０〜４０ｍｍ程度である。そして、筐体１１０は、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂や、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属などから構成される。

【0019】

基板１２０は、筐体１１０の底板１１１上に配置された、複数の発光装置１３０を筐体１１０内に所定の間隔で配置するための平板である。基板１２０の表面は、発光装置１３０から到達した光を光拡散板１５０に向けて反射させるように構成されている。

【0020】

複数の発光装置１３０は、基板上１２０上であって、かつ面光源装置１００を平面視したときに底板１１１の中央からずれた位置に、一列に配置されている。具体的には、面光源装置１００を平面視したときに、複数の発光装置１３０がなす列は、光拡散板１５０の対向する一対の辺（図３Ａでは対向する一対の長辺１５０ａおよび１５０ｂ）と略平行であり、かつ光拡散板１５０の対向する一対の辺の一方（図３Ａでは長辺１５０ａ）との距離が、光拡散板１５０の対向する一対の辺の他方（図３Ａでは長辺１５０ｂ）との距離よりも長くなるように配置されている。

【0021】

基板１２０上に配置される発光装置１３０の数は、特に限定されない。基板１２０上に配置される発光装置１３０の数は、筐体１１０の開口部により規定される発光領域（発光面）の大きさに基づいて適宜設定される。

【0022】

複数の発光装置１３０は、それぞれ発光素子１３１と、光束制御部材１３２とを有する。複数の発光装置１３０は、それぞれ発光素子１３１から出射される光の光軸（後述する発光素子１３１の光軸ＬＡ）が、基板１２０の表面に対する法線に沿うように配置されている。また、複数の発光装置１３０は、光束制御部材１３２の後述する第１入射面１３３が、後述する第２入射面１３４よりも、光拡散板１５０の対向する一対の辺の一方（図３Ａでは長辺１５０ａ）に近くなるように配置されている。

【0023】

発光素子１３１は、面光源装置１００（および発光装置１３０）の光源である。発光素子１３１は、基板１２０上に配置されている。発光素子１３１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光装置１３０に含まれる発光素子１３１の出射光の色は、特に限定されない。

【0024】

光束制御部材１３２は、発光素子１３１から出射された光の配光を制御し、上記光の進行方向を、発光素子１３１の光軸ＬＡに対して略垂直であり、かつ互いに略反対向きである２つの方向（後述するＹ軸の正負に対応する方向）に変える。光束制御部材１３２は、その中心軸ＣＡが発光素子１３１の光軸ＬＡと平行となるように、好ましくは一致するように、発光素子１３１の上に配置されている（図５参照）。「発光素子の光軸ＬＡ」とは、発光素子１３１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１２の中心軸ＣＡ」とは、例えば光束制御部材１２が第１入射面１３３、第２入射面１３４、第３入射面１３５および第４入射面１３６以外は２回対称であるとき、２回対称の対称軸をいう。
以下、各発光装置１３０について、光束制御部材の中心軸ＣＡをＺ軸、Ｚ軸と直交し、複数の発光装置１３０が並ぶ方向に平行な軸をＸ軸、Ｚ軸およびＸ軸と直交する軸をＹ軸ともいう。つまり、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸で構成されるＸＹＺ座標系において、発光素子１３１の光軸ＬＡは、Ｚ軸と平行となるように、好ましくはＺ軸と一致するように配置されている。発光素子１３１の光軸ＬＡがＺ軸と一致する場合、ＸＹＺ座標系の原点は、例えば発光素子の発光中心と一致しうる。Ｘ軸とＹ軸を含む仮想平面をＸＹ平面、Ｙ軸とＺ軸を含む仮想平面をＹＺ平面、Ｘ軸とＺ軸を含む仮想平面をＸＺ平面という。

【0025】

光束制御部材１３２の材料は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。たとえば、光束制御部材１３２の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。

【0026】

本実施の形態に係る面光源装置１００は、光束制御部材１３２の構成に主たる特徴を有する。そこで、光束制御部材１３２については、別途詳細に説明する。

【0027】

光拡散板１５０は、筐体１１０の開口部を塞ぐように配置されている。本実施の形態では、光拡散板１５０は、筐体１１０の開口部の形状に対応する長方形状を有し、対向する一対の長辺１５０ａおよび１５０ｂと、対向する一対の短辺１５０ｃおよび１５０ｄとを有する。光拡散板１５０は、光透過性および光拡散性を有する板状の部材であり、光束制御部材１３２の出射面１３９からの出射光を拡散させつつ透過させる。光拡散板１５０は、例えば面光源装置１００の発光面となり得る。

【0028】

光拡散板１５０の材料は、光束制御部材１３２の出射面１３９からの出射光を拡散させつつ透過させ得るものであれば特に制限されないが、たとえば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である。光拡散性を付与するため、光拡散板１５０の表面に微細な凹凸が形成されているか、または光拡散板１５０の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。

【0029】

本実施の形態に係る面光源装置１００では、各発光素子１３１から出射された光は、光束制御部材１３２により光拡散板１５０の広範囲を照らすように、特に発光素子１３１の光軸ＬＡに対して略垂直方向に、かつ互いに略反対向きである２つの方向（図５におけるＹ軸方向）に向かう光に変えられて出射される。各光束制御部材１３２から出射された光は、さらに光拡散板１５０により拡散されて、外部に出射される。

【0030】

（光束制御部材の構成）
図６Ａ〜Ｃおよび図７Ａ〜Ｃは、光束制御部材１３２の構成を示す図である。図６Ａは、光束制御部材１３２の側面図であり、図６Ｂは、平面図であり、図６Ｃは、正面図である。図７Ａは、底面図であり、図７Ｂは、図６Ｂの７Ｂ−７Ｂ線の断面図であり、図７Ｃは、図６Ｂの７Ｃ−７Ｃ線の断面図である。

【0031】

光束制御部材１３２は、発光素子１３１から出射された光の配光を制御する。図６Ａ〜Ｃに示されるように、光束制御部材１３２は、第１入射面１３３、第２入射面１３４、第３入射面１３５、２つの第４入射面１３６、第１反射面１３７、第２反射面１３８、および２つの出射面１３９を有する。

【0032】

第１入射面１３３、第２入射面１３４、第３入射面１３５および第４入射面１３６は、いずれも光束制御部材１３２の裏面１４０（発光素子１３１側、すなわち裏側の面）の中央部に形成された凹部１４１の内面である。裏面１４０は、ＸＹ平面に平行で、かつＹ軸方向に延在している。

【0033】

第１入射面１３３は、ＸＺ平面に対して一方の側に配置されていることが好ましく、発光素子１３１から出射された光の一部を入射させる。第１入射面１３３は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。第１入射面１３３は、第３入射面１３５で反射させる光を多くする観点から、ＸＹ平面と略平行であることが好ましい。ＸＹ平面と略平行とは、第１入射面１３３上の任意の点における接平面とＸＹ平面とのなす角度が±３°以下であることをいう。本実施の形態では、第１入射面１３３は、ＸＹ平面と平行な平面である。

【0034】

第２入射面１３４は、ＸＺ平面に対して他方の側に配置されていることが好ましく、発光素子１３１から出射された光の他の一部を入射させる。第２入射面１３４は、第２入射面で入射した光を第２反射面１３４に到達させやすい形状を有することが好ましい。

【0035】

第３入射面１３５は、第１入射面１３３と第２の入射面１３４との間に配置され、発光素子１３１から出射された光のさらに他の一部を入射させ、かつ第１入射面１３３で入射した光を反射させる。第３入射面１３５は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。第３入射面１３５は、第１入射面１３３で入射した光を第１反射面１３７に向けて反射させる光を多くする観点から、ＸＺ平面と略平行であることが好ましい。ＸＺ平面と略平行とは、第３入射面１３５上の任意の点における接平面とＸＺ平面とのなす角度が±３°以下であることをいう。本実施の形態では、第３入射面１３５は、ＸＺ平面上の平面である。

【0036】

第１入射面１３３に対応する凹部１４１の最大深さは、第２入射面１３４に対応する凹部１４１の最大深さの０．１〜０．５倍であることが好ましい。第１入射面１３３に対応する凹部１４１の最大深さが、第２入射面１３４に対応する凹部１４１の最大深さの０．５倍以下であると、第３入射面１３５の大きさを一定以上にしやすく、第１入射面１３３で入射し、第３入射面１３５で反射される光も多くしやすいので、光軸ＬＡに対して非対称に光を拡げやすい。本実施の形態において、第１入射面１３３に対応する凹部１４１の最大深さとは、裏面１４０から第１入射面１３３までの深さを表し、第２入射面１３４に対応する凹部１４１の最大深さとは、裏面１４０から第２入射面１３４の頂点（Ｚ軸と第２入射面１３４との交点）までの深さを表す。

【0037】

２つの第４入射面１３６は、第１入射面１３３と裏面１４０との間、および第２入射面１３４と裏面１４０との間にそれぞれ配置され、発光素子１３１から出射された光のさらに他の一部を入射させる。

【0038】

第１反射面１３７は、第１入射面１３３を挟んで発光素子１３１と反対側（光拡散板１５０側、すなわち表側）に配置されている。そして、第１反射面１３７は、第１入射面１３３で入射した光と、第１入射面１３３で入射し、第３入射面１３５で反射した光と、第３入射面１３５で入射した光とを、Ｙ軸方向の一方の方向へ反射させる。

【0039】

第２反射面１３８は、第２入射面１３４を挟んで発光素子１３１と反対側（表側）に配置されている。そして、第２反射面１３８は、第２入射面１３４で入射した光を、Ｙ軸方向の前記一方とは反対側の他方へ反射させる。

【0040】

第１反射面１３７および第２反射面１３８は、Ｚ軸から離れるにつれ、Ｙ軸から離れるような形状にそれぞれ形成されている。具体的には、第１反射面１３７および第２反射面１３８は、Ｚ軸とＹ軸とを含む断面において、Ｚ軸から端部（出射面１３９）に向かうにつれて、接線の傾きが徐々に小さくなるように（Ｙ軸に沿うように）それぞれ形成されている。

【0041】

２つの出射面１３９は、第１反射面１３７および第２反射面１３８を挟んで互いに対向するように配置されている。２つの出射面１３９は、第１入射面１３３、第２入射面１３４または第３入射面１３５で入射し、第１反射面１３７または第２反射面１３８で反射した光、および第４入射面１３６で入射して直接到達した光をそれぞれ外部に出射させる。

【0042】

本実施の形態に係る光束制御部材１３２の作用について、シミュレーション結果を参照しながら、比較用の光束制御部材２０と対比して説明する。
図８Ａ〜９Ｃは、比較用の光束制御部材の構成を示す図である。図８Ａは、比較用の光束制御部材２０の側面図であり、図８Ｂは、平面図であり、図８Ｃは、正面図である。図９Ａは、底面図であり、図９Ｂは、図８Ｂの９Ｂ−９Ｂ線の断面図であり、図９Ｃは、図８Ｂの９Ｃ−９Ｃ線の断面図である。比較用の光束制御部材２０は、第１入射面１３３および第３入射面１３５に代えて、第２入射面１３４に対応する形状の入射面を有している以外は本実施の形態に係る光束制御部材１３２と同様に構成されている。すなわち、比較用の光束制御部材２０は、反射面２２および出射面２３だけでなく、入射面２１についても２回対称の形状を有している。

【0043】

（シミュレーション）
本実施の形態に係る光束制御部材（図５Ａ〜６Ｃの光束制御部材１３２）を用いた面光源装置１００における光路と光拡散板１５０上における照度分布を解析した。光路と光拡散板１５０上における照度分布の解析は、１つの発光装置１３０のみを有する面光源装置１００を用いて行った。
また、比較のため、比較用の光束制御部材（図８Ａ〜９Ｃの光束制御部材２０）を用いた面光源装置の光路と光拡散板上における照度分布も解析した。

【0044】

（パラメータ）
・光束制御部材の外径：Ｘ軸方向の長さ２０ｍｍ、Ｙ軸方向の長さ３０ｍｍ
・第１入射面１３３に対応する凹部１４１の最大深さ０．４ｍｍ
・第２入射面１３４に対応する凹部１４１の最大深さ２．１ｍｍ
・発光素子の高さ：０．５ｍｍ
・発光素子の大きさ：φ２．６ｍｍ
・基板１２０と光拡散板１５０との間隔：２０ｍｍ

【0045】

図１０Ａ、ＢおよびＣは、比較用の光束制御部材を用いた比較用の面光源装置を正面視したときの、光束制御部材２０の入射面２１で入射する光の光路の解析結果を示す図である。
このうち、図１０Ａは、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の正側の地点（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０．５ｍｍ）から０°〜−８０°の角度で１０°毎に出射される軸外光の光路図であり、図１０Ｂは、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の負側の地点（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝−０．５ｍｍ）から０°〜８０°の角度で１０°毎に出射される軸外光の光路図であり、図１０Ｃは、発光素子１３１の発光中心（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）から出射される軸光の光路図である。なお、図１０Ａ、ＢおよびＣにおいて、軸外光の光軸に対して右側に傾斜する角度を正の符号で、左側に傾斜する角度を負の符号で表す。以下も同様とする。

【0046】

図１１Ａ、ＢおよびＣは、本実施の形態に係る光束制御部材を用いた面光源装置１００を正面視したときの、光束制御部材１３２の第１入射面１３３、第２入射面１３４および第３入射面１３５で入射する光の光路の解析結果を示す図である。
このうち、図１１Ａは、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の正側の地点（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０．５ｍｍ）から０°〜−８０°の角度で１０°毎に出射される軸外光の光路図であり、図１１Ｂは、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の負側の地点（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝−０．５ｍｍ）から０°〜８０°の角度で１０°毎に出射される軸外光の光路図であり、図１１Ｃは、発光素子１３１の発光中心（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）から出射される軸光の光路図である。

【0047】

図１２は、比較用の光束制御部材を用いた面光源装置の光拡散板１５０上における照度分布の解析結果を示す図である。図１３は、本実施の形態に係る光束制御部材を用いた面光源装置１００の光拡散板１５０上における照度分布の解析結果を示す図である。
図１２および１３の横軸は、光拡散板１５０における、発光素子１３１の光軸ＬＡからの距離（Ｙ軸方向の距離、ｍｍ）を示し、縦軸は、光拡散板１５０における照度を示している。

【0048】

図１０Ａに示されるように、比較用の光束制御部材を用いた面光源装置では、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の正側の地点から出射される軸外光の多くは、Ｙ軸方向の負側の入射面２１で入射し、Ｙ軸方向の負側の反射面２２で反射されて、Ｙ軸方向の負側に拡がることがわかる。
同様に、図１０Ｂに示されるように、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の負側の地点から出射される軸外光の多くは、Ｙ軸方向の正側の入射面２１で入射し、Ｙ軸方向の正側の反射面２２で反射されて、Ｙ軸方向の正側に拡がることがわかる。つまり、図１０Ａで示される光路と図１０Ｂで示される光路は、互いに対称であり、図１０Ａで示される光路と図１０Ｂで示される光路とを足し合わせると、Ｙ軸方向の負側に拡がる光と、Ｙ軸方向の正側に拡がる光の量は同じであることがわかる。
さらに、図１０Ｃに示されるように、発光素子１３１の発光中心から出射される軸光も、光軸ＬＡに対して互いに対称に拡がり、Ｙ軸方向の負側に拡がる光と、Ｙ軸方向の正側に拡がる光の量は同じであることがわかる。

【0049】

これに対して、図１１Ａに示されるように、本実施の形態に係る光束制御部材１３２を用いた面光源装置１００では、発光素子１３１の発光中心に対してＹ軸方向の正側の地点から出射される軸外光の多くは、第１入射面１３３および第３入射面１３５で入射し、第１反射面１３７で反射されて、Ｙ軸方向の負側に拡がることがわかる。
一方、図１１Ｂに示されるように、発光素子１３１の発光中心よりもＹ軸方向の負側の地点から出射される軸外光の一部は、第２入射面１３４で入射し、第２反射面１３８で反射されてＹ軸方向の正側に拡がるものの；残部は、第１入射面１３３で入射し、第３入射面１３５で反射された後、第１反射面１３７でさらに反射されてＹ軸方向の負側に拡がることがわかる。つまり、図１１Ａで示される光路と図１１Ｂで示される光路は、互いに非対称であり、図１１Ａで示される光路と図１１Ｂで示される光路を足し合わせると、Ｙ軸方向の負側に拡がる光が、Ｙ軸方向の正側に拡がる光よりも多いことがわかる。
さらに、図１１Ｃに示されるように、発光素子１３１の発光中心から出射される光のうち、第１入射面１３３および第３入射面１３５で入射する光は、第２入射面１３４で入射する光よりも裏面１４０に向かう光が少なく、Ｙ軸方向に拡がりやすいこと、すなわち、Ｙ軸方向の負側に拡がる光が、Ｙ軸方向の正側に拡がる光よりも多いこともわかる。

【0050】

このように、本実施の形態に係る光束制御部材を用いた面光源装置１００は、比較用の光束制御部材を用いた面光源装置よりも、Ｙ軸方向の負側（図１０および１１では左側）に、Ｙ軸方向の正側（図１０および１１では右側）よりも多くの光を拡げることができるので、光軸ＬＡに対して非対称に光を拡げることができることがわかる。

【0051】

また、図１２に示されるように、比較用の光束制御部材を用いた面光源装置は、光軸ＬＡに対して対称な照度分布を有する。これに対し、図１３に示されるように、本実施の形態に係る光束制御部材を用いた面光源装置１００は、Ｙ軸方向の負側の照度が、Ｙ軸方向正側の照度よりも高く、光軸ＬＡに対して非対称な照度分布を有することがわかる。

【0052】

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光束制御部材１３２は、第１入射面１３３と第３入射面１３５とを有する。それにより、発光素子１３１から出射される光のうち、特に発光中心に対して光を拡げたい側にある地点から光を拡げたくない側へ向かって出射される軸外光を、第１入射面１３３で入射させた後、第３入射面１３５で反射させることで、光を拡げたい方向に向かわせることができる（図１０Ｂと１１Ｂの対比）。このように、Ｙ軸方向において、光軸ＬＡに対して一方の側に他方の側よりも多くの光を拡げることができるので、光軸ＬＡに対して非対称に光を拡げることができる。

【0053】

それにより、本実施の形態に係る光束制御部材１３２を、第１入射面１３３が、第２入射面１３４よりも光拡散板１５０の長辺１５０ａに近くなるように配置することで（図３Ａ、図４Ａ参照）、複数の発光装置１３０のなす列が、底板１１１の中央からずれた位置に配置されても、面光源装置１００の隅々まで光を到達させることができる。

【0054】

なお、本実施の形態では、筐体１１０は、底板１１１ａと、それを挟む２つの傾斜面１１１ｂとから構成される箱である例を示したが、これに限定されず、底板と、底板に対向する天板と、底板および天板を繋ぐ４つの側板とから構成される直方体状の箱であってもよい。その場合、発光素子１３１から出射される光を光拡散板１５０に集めやすくするために、直方体状の箱の内部に、傾斜面を有する反射板を配置してもよい。

【0055】

また、本実施の形態では、面光源装置１００における複数の発光装置１３０を一列に配置する例を示したが、これに限定されず、二列以上の複数列に配置してもよい。

【0056】

また、本実施の形態では、光束制御部材１３２が脚部を有しない例を示したが、これに限定されず、脚部を有してもよい。具体的には、光束制御部材１３２は、裏面１４０の外周部に、裏面１４０から裏側に突出している略円柱状の複数の脚部を有してもよい。

【0057】

また、本実施の形態では、光束制御部材１３２が２つの第４入射面１３６を有する例を示したが、これに限定されず、例えば光束制御部材１３２が、裏面１４０の外周部に複数の脚部を有する場合は、第４入射面１３６を有しなくてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明に係る光束制御部材を有する面光源装置は、例えば、液晶表示装置のバックライトや看板、一般照明などに適用することができる。

【符号の説明】

【0059】

１００ 面光源装置
１１０ 筐体
１１１ 底板
１１１ａ 水平部
１１１ｂ 傾斜部
１１１ｃ 傾斜部
１１２ 天板
１２０ 基板
１３０ 発光装置
１３１ 発光素子
１３２ 光束制御部材
１３３ 第１入射面
１３４ 第２入射面
１３５ 第３入射面
１３６ 第４入射面
１３７ 第１反射面
１３８ 第２反射面
１３９ 出射面
１４０ 裏面
１４１ 凹部
１５０ 光拡散板
１５０ａ、１５０ｂ 長辺
ＣＡ 中心軸
ＬＡ 光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】