特開 2024-172159 光学部材、光源モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172159

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】光学部材、光源モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/00 20060101AFI20241205BHJP

   H01L 33/58 20100101ALI20241205BHJP

   G02B 13/00 20060101ALI20241205BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20241205BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20241205BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20241205BHJP

【ＦＩ】

G02B3/00 A

H01L33/58

G02B13/00

F21S2/00 250

F21V5/04 350

F21Y115:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089702

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】▲吉▼田 典正

【テーマコード（参考）】

2H087

5F142

【Ｆターム（参考）】

2H087KA29

2H087LA24

2H087PA01

2H087PA17

2H087PB01

2H087RA45

5F142AA54

5F142BA24

5F142BA32

5F142CA03

5F142CA13

5F142CB23

5F142CC26

5F142CD02

5F142CD13

5F142CD17

5F142CD18

5F142CD25

5F142CE02

5F142CE03

5F142CE06

5F142CE16

5F142CG03

5F142CG04

5F142CG05

5F142CG43

5F142DA02

5F142DA12

5F142DA73

5F142DB12

5F142DB17

5F142HA03

(57)【要約】

【課題】光制御部を有する光学部材において、光制御部が光源の上方に配置された場合に、光源と光制御部との位置ずれに起因する光軸ずれを低減する。
【解決手段】本光学部材は、複数の光制御部を有し、各々の前記光制御部は、第１面と、前記第１面とは反対側に位置し、前記第１面から離れる方向に湾曲する凸面と、前記第１面に開口し、前記第１面から前記凸面に向かって湾曲する凹面と、を備え、前記凹面の曲率半径は、前記凸面の曲率半径よりも小さく、平面視において、前記凹面の中心は、前記凸面の中心と一致し、前記第１面から前記凸面の最先端までの第１距離は、前記第１面から前記凹面の最深部までの第２距離の４．５倍以上である。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光制御部を有し、
各々の前記光制御部は、
第１面と、
前記第１面とは反対側に位置し、前記第１面から離れる方向に湾曲する凸面と、
前記第１面に開口し、前記第１面から前記凸面に向かって湾曲する凹面と、を備え、
前記凹面の曲率半径は、前記凸面の曲率半径よりも小さく、
平面視において、前記凹面の中心は、前記凸面の中心と一致し、
前記第１面から前記凸面の最先端までの第１距離は、前記第１面から前記凹面の最深部までの第２距離の４．５倍以上である、光学部材。

【請求項2】

前記第１距離は、前記第２距離の６倍以下である、請求項１に記載の光学部材。

【請求項3】

前記凹面の曲率半径は、前記凸面の曲率半径の２／７倍以上１／２倍以下である、請求項１又は２に記載の光学部材。

【請求項4】

平面視において、前記凹面は前記凸面と重なる、請求項１又は２に記載の光学部材。

【請求項5】

隣接する前記光制御部の間に、前記第１面から離れる方向に延びる凸部を備える、請求項１又は２に記載の光学部材。

【請求項6】

前記第１面から前記凸部の最先端までの第３距離は、前記第１距離よりも長い、請求項５に記載の光学部材。

【請求項7】

隣接する前記光制御部の間に、前記第１面に近づく方向に窪む凹部を備える、請求項１又は２に記載の光学部材。

【請求項8】

基板と、前記基板に配置された複数の光源と、を備えた面状光源と、
前記光源の上方に配置された請求項１又は２に記載の光学部材と、を有する、光源モジュール。

【請求項9】

平面視において、前記光源は前記凹面と重なる、請求項８に記載の光源モジュール。

【請求項10】

前記光源のピッチは、前記光制御部のピッチと等しい、請求項８に記載の光源モジュール。

【請求項11】

平面視において、前記凹面の開口は直径がＡの円形であり、
前記光源から出射される光の半値角／２をθとしたときに、
前記基板の上面と前記第１面との最短距離は、Ａ／２ｔａｎθ以下である、請求項８に記載の光源モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光学部材、及び光源モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

発光ダイオードが二次元配列されて実装される基板と、発光ダイオードと一対一で形成され、発光ダイオードからの光束を収束させるレンズとを備えた表示装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１１８９２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、光制御部を有する光学部材において、光制御部が光源の上方に配置された場合に、光源と光制御部との位置ずれに起因する光軸ずれを低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一実施形態に係る光学部材は、複数の光制御部を有し、各々の前記光制御部は、第１面と、前記第１面とは反対側に位置し、前記第１面から離れる方向に湾曲する凸面と、前記第１面に開口し、前記第１面から前記凸面に向かって湾曲する凹面と、を備え、前記凹面の曲率半径は、前記凸面の曲率半径よりも小さく、平面視において、前記凹面の中心は、前記凸面の中心と一致し、前記第１面から前記凸面の最先端までの第１距離は、前記第１面から前記凹面の最深部までの第２距離の４．５倍以上である。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一実施形態によれば、光制御部を有する光学部材において、光制御部が光源の上方に配置された場合に、光源と光制御部との位置ずれに起因する光軸ずれを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る光学部材を例示する模式斜視図である。

【図2】第１実施形態に係る光学部材を例示する模式上面図である。

【図3】第１実施形態に係る光学部材を例示する模式下面図である。

【図4】図２のIV－IV線における模式断面図である。

【図5】第１実施形態に係る光学部材を例示する模式部分断面図である。

【図6】光制御部に入射する光の光路のシミュレーション結果である。

【図7】凸面から出射する光の角度分布を例示する図（その１）である。

【図8】凸面から出射する光の角度分布を例示する図（その２）である。

【図9】第１実施形態の変形例１に係る光学部材を例示する模式断面図である。

【図10】第１実施形態の変形例２に係る光学部材を例示する模式断面図である。

【図11】面状光源を例示する模式平面図である。

【図12】面状光源と光学部材とを備えた光源モジュールを例示する模式平面図である。

【図13】図１２のXIII－XIII線における模式断面図である。

【図14】基板の上面と光制御部の第１面との好ましい距離について説明する図である。

【図15】面状光源に搭載される光源を例示する模式断面図である。

【図16】面状光源と光学部材とを備えた光源モジュールを例示する模式部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。又、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。

【0009】

また、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための光学部材等を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。又、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。又、一の実施形態において説明する内容は、他の実施形態や変形例にも適用可能である。又、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。さらに、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略した模式図を用いたり、断面図として切断面のみを示す端面図を用いたりすることがある。

【0010】

〈第１実施形態〉
（光学部材１）
図１は、第１実施形態に係る光学部材を例示する模式斜視図である。図２は、第１実施形態に係る光学部材を例示する模式平面図である。図３は、第１実施形態に係る光学部材を例示する模式底面図である。図４は、第１実施形態に係る光学部材を例示する、図２のIV－IV線における模式断面図である。図５は、第１実施形態に係る光学部材を例示する模式部分断面図である。図１から図５には、参考のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。

【0011】

図１～図５に示すように、光学部材１は、複数の光制御部１０を有している。図１～５の例では、光制御部１０は、５行５列の行列状に２次元に配置されている。言い換えれば、四角格子点状に配置されている。光制御部１０は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に一定のピッチで配置されている。光制御部１０の配置は、図１～図５の例には限定されない。光制御部１０は、例えば、六方格子点状に配置されていてもよい。

【0012】

各々の光制御部１０は、例えば、平面視で四角形である。各々の光制御部１０は、平面視で正方形であってもよいし、長方形であってもよい。各々の光制御部１０は、第１面１１と、第１面１１とは反対側に位置し、第１面１１から離れる方向に湾曲する凸面１２と、第１面１１に開口し、第１面１１から凸面１２に向かって湾曲する凹面１３と、を備えている。

【0013】

図１～図５の例では、光学部材１は、平面視で複数の光制御部１０の外側を囲む枠部２０を有している。枠部２０は、Ｚ軸方向において、光制御部１０の第１面１１側に設けられている。枠部２０の下面は、光制御部１０の第１面１１と同一平面上にあってもよいし、同一平面上になくてもよい。光学部材１は、枠部２０を有していなくてもよい。

【0014】

各々の光制御部１０において、第１面１１は、平面である。図１～図５の例では、第１面１１は、ＸＹ平面と平行である。凸面１２は、球面の一部である。凹面１３は、球面の一部である。凹面１３の曲率半径は、凸面１２の曲率半径よりも小さい。凹面１３の曲率半径に対する凸面１２の曲率半径の比は、例えば、２以上、３．５以下である。

【0015】

平面視において、例えば、凸面１２は四角形である。平面視において、凸面１２は正方形であってもよいし、長方形であってもよい。平面視において、凸面１２の一辺の長さは、例えば、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。平面視において、例えば、凹面１３の開口は直径がＡの円形である。直径Ａは、例えば、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。平面視において、凹面１３は凸面１２と重なることが好ましい。

【0016】

図５において、Ｃは、平面視における凹面１３の中心と凸面１２の中心とを結ぶ直線であり、光制御部１０の光軸を示している。この直線は、Ｚ軸に平行であり、第１面１１を含むＸＹ平面と垂直に交わる。すなわち、平面視において、凹面１３の中心は、凸面１２の中心と一致している。凹面１３の中心及び凸面１２の中心は、平面視において光制御部１０の中心に位置する。なお、平面視において中心が一致するとは、平面視において凸面１２の中心と凹面１３の中心との距離が０．１ｍｍ以下である場合を指すものとする。

【0017】

第１面１１から凸面１２の最先端までの第１距離Ｌ１は、第１面１１から凹面１３の最深部までの第２距離Ｌ２の４．５倍以上である。第１距離Ｌ１は、例えば、０．８ｍｍ以上１．６ｍｍ以下である。また、第２距離Ｌ２は、例えば、０．１７ｍｍ以上３．４ｍｍ以下である。

【0018】

光制御部１０としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シリコーン樹脂等を用いることができる。光制御部１０において、光制御部１０のピッチは、例えば、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることができる。ここでピッチとは、隣り合う２つの光制御部１０のそれぞれの中心を結んだ距離のことである。光制御部１０は、例えば、樹脂成型により作製することができる。光学部材１が枠部２０を有する場合、例えば、枠部２０は光制御部１０と同一材料を用いて一体に作製することができる。

【0019】

このように、光学部材１の各々の光制御部１０において、凹面１３の曲率半径は凸面１２の曲率半径よりも小さく、平面視において凹面１３の中心は凸面１２の中心と一致し、さらに第１距離Ｌ１は第２距離の４．５倍以上である。これにより、光学部材１が光源と組み合わせて使用され、光制御部１０が光源の上方に配置された場合（例えば、後述の図１２参照）に、光源と光制御部１０との位置ずれに起因する光軸ずれを低減することができる。

【0020】

ここで、光源と光制御部１０との位置ずれに起因する光軸ずれとは、光源の光軸と光制御部１０の中心との位置ずれに対する光制御部１０の出射光のピーク角度の変化である。すなわち、光学部材１では、光源の光軸と光制御部１０の中心との位置ずれに対する光制御部１０の出射光のピーク角度の変化量を低減できる。これに関し、図６を参照しながら、さらに説明する。なお、ピーク角度とは、光制御部１０の凸面１２から出射する光の強度の角度分布において、輝度が最も高くなる角度である。ピーク角度は、光制御部１０の光軸（光制御部１０の中心）を基準（０°）として示す。

【0021】

図６は、光制御部に入射する光の光路のシミュレーション結果である。ここでは、光制御部の形状が異なる６個のサンプルについて、第１面側から光源の光が入射したときに、凸面から出射される光のピーク角度の変化量と半値全幅ＦＷＨＭを、平面視で光源の光軸を通る光が光制御部の中心に入射する場合と、中心からＸ軸正方向に０．４ｍｍずれた位置に入射する場合について解析した。

【0022】

サンプル１～６において、平面視で光制御部のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅は、各７ｍｍとした。サンプル１、３～６において、凸面の最先端と凹面の最深部は、平面視で光制御部の中心に位置する。サンプル２において、凸面の最先端は、平面視で光制御部の中心に位置する。また、光源は、平面視で１ｍｍ角の発光装置であって、ランバート配光の発光装置を想定した。なお、半値全幅ＦＷＨＭの設計ターゲットは、３５°以下である。

【0023】

サンプル１～６において、凸面の曲率半径は全て同じである。第１実施形態において、サンプル１は、一実施例である。サンプル２は、比較例であって、サンプル１よりも第１距離Ｌ１が短く、かつ凹面を備えていない。サンプル３は、サンプル１よりも第１距離Ｌ１が２ｍｍ短い。サンプル４は、サンプル１よりも第１距離Ｌ１が１ｍｍ短い。サンプル５は、サンプル１よりも凹面の曲率半径が大きい。サンプル６は、サンプル１よりも第１距離Ｌ１が短く、かつサンプル１よりも凹面の曲率半径が大きい。

【0024】

図７及び図８に、代表としてサンプル１及び２について、凸面から出射する光の角度分布を示す。図７は、サンプル１の凸面から出射する光の角度分布を示している。図７の上側は光源のずれ量が０ｍｍの場合、下側は光源のずれ量がＸ軸正方向に０．４ｍｍの場合を示している。図８は、サンプル２の凸面から出射する光の角度分布を示している。図８の上側は光源のずれ量が０ｍｍの場合、下側は光源のずれ量がＸ軸正方向に０．４ｍｍの場合を示している。図７及び図８において、横軸はピーク角度であり、縦軸は正規化された輝度である。

【0025】

図６及び図７に示すように、サンプル１では、ピーク角度の変化量の絶対値は０．１°であり、非常に小さく、好ましい。これに対して、図６及び図８より、サンプル２～６では、ピーク角度の変化量の絶対値は３．２°以上であり、サンプル１と比べて大きい。

【0026】

具体的には、サンプル１とサンプル２とを比較すると、光制御部が凹面を備えていないと、半値全幅ＦＷＨＭに大きな変化はないものの、ピーク角度の変化量の絶対値が大きくなる。

【0027】

また、サンプル１とサンプル３及び４とを比較すると、第１距離Ｌ１が短くなると半値全幅ＦＷＨＭが大きくなり光線が集光されにくくなっていることがわかる。また、サンプル１とサンプル４とを比較すると、サンプル４は、第１距離Ｌ１が１ｍｍ短くなるだけで、ピーク角度の変化量の絶対値がサンプル１よりも非常に大きくなることがわかる。

【0028】

また、サンプル１とサンプル５とを比較すると、サンプル５は、第１距離Ｌ１が変わらなくても、凹面の曲率半径が凸面の曲率半径より大きく、かつ第２距離Ｌ２が短くなると、ピーク角度の変化量の絶対値が非常に大きくなることがわかる。また、サンプル６によれば、サンプル５に対して第１距離Ｌ１を短くしても、サンプル１よりもピーク角度の変化量の絶対値は非常に大きく、小さくは改善されないことがわかる。第２距離Ｌ２に対する第１距離Ｌ１の値を大きくすることで、レンズ内部を進む光線の軌道が延長され、出射面との交点位置を可変でき、その結果、ピーク角度の変化量を小さくすることができる。

【0029】

このように、光源の光軸と光制御部の中心との位置ずれに対する光制御部の出射光のピーク角度の変化量は、凹面の曲率半径が凸面の曲率半径よりも小さく、かつ第１距離Ｌ１が第２距離Ｌの４．５倍以上である場合に低減できる。

【0030】

また、別のシミュレーション結果より、第１距離Ｌ１は、第２距離Ｌ２の６倍以下であることが好ましい。また、別のシミュレーション結果より、凹面の曲率半径は、凸面の曲率半径の２／７倍以上１／２倍以下であることが好ましい。このような範囲であれば、ピーク角度の変化量を実用上十分な値である１．０°以下に低減することができる。

【0031】

（光学部材の変形例）
図９は、第１実施形態の変形例１に係る光学部材を例示する模式断面図である。図９に示すように、光学部材１Ａは、隣接する光制御部１０の間に、第１面１１から離れる方向に延びる凸部１５を備える点が、光学部材１と相違する。

【0032】

凸部１５は、例えば、Ｘ軸方向に隣接する光制御部１０の間に配置された、Ｙ軸方向に延びる壁とすることができる。凸部１５は、Ｙ軸方向に隣接する光制御部１０の間に配置された、Ｘ軸方向に延びる壁であってもよい。凸部１５は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に隣接する光制御部１０の間に配置された、格子状の壁であってもよい。あるいは、凸部１５は、壁ではなく、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向に互いに離隔して配置された複数の柱であってもよい。

【0033】

隣接する光制御部１０の間では、隣接する光制御部１０の両方からの光が合わさるため、輝線が生じやすい。光学部材１Ａでは、隣接する光制御部１０の間に凸部１５を備えることで、隣接する光制御部１０の両方からの光が合わさりにくくなるため、隣接する光制御部１０の間に生じる輝線の輝度を低減できる。

【0034】

光学部材１Ａにおいて、第１面１１から凸部１５の最先端までの第３距離Ｌ３は、第１距離Ｌ１よりも長いことが好ましい。また第３距離Ｌ３は、第１距離Ｌ１と同じか短くすることができる。第３距離Ｌ３が第１距離Ｌ１よりも大きく、第３距離Ｌ３から第１距離Ｌ１を引いた大きさが、第１距離Ｌ１の１０分の１以下となる範囲とすることで、輝線の輝度を低減する効果がより大きくなる。

【0035】

図１０は、第１実施形態の変形例２に係る光学部材を例示する模式断面図である。図１０に示すように、光学部材１Ｂは、隣接する光制御部１０の間に、第１面１１に近づく方向に窪む凹部１６を備える点が、光学部材１と相違する。

【0036】

凹部１６は、例えば、Ｘ軸方向に隣接する光制御部１０の間に配置された、Ｙ軸方向に延びる溝とすることができる。凹部１６は、Ｙ軸方向に隣接する光制御部１０の間に配置された、Ｘ軸方向に延びる溝であってもよい。凹部１６は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に隣接する光制御部１０の間に配置された、格子状の溝であってもよい。あるいは、凹部１６は、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向に連続する溝ではなく、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向に互いに離隔して配置された複数の溝であってもよい。

【0037】

隣接する光制御部１０の間では、隣接する光制御部１０の両方からの光が合わさるため、輝線が生じやすい。光学部材１Ｂでは、隣接する光制御部１０の間に凹部１６を備えることで、隣接する光制御部１０の両方からの光が合わさりにくくなるため、隣接する光制御部１０の間に生じる輝線の輝度を低減できる。隣接する光制御部１０のそれぞれから凹部１６に当たる光は、凹部１６で光が散乱されることで、光が合わさることを低減することができる。

【0038】

光学部材１Ｂにおいて、第１面１１から凹部１６の最深部までの第４距離Ｌ４は、第１距離Ｌ１より短い。

【0039】

（光源モジュール３００）
ここでは、面状光源と光学部材とを備えた光源モジュールについて説明する。まず、面状光源について説明する。図１１は、面状光源を例示する模式平面図である。図１１に示す面状光源２００は、基板２１０と、基板２１０に配置された複数の光源２８０とを備えている。複数の光源２８０は、例えば、基板２１０上に行列状に２次元に配置されている。

【0040】

図１２は、面状光源と光学部材とを備えた光源モジュールを例示する模式平面図である。図１３は、面状光源と光学部材とを備えた光源モジュールを例示する、図１２のXIII－XIII線における模式断面図である。

【0041】

図１２及び図１３に示すように、光源モジュール３００は、面状光源２００と、面状光源２００の光源２８０の上方に配置された光学部材１とを有する。面状光源２００と光学部材１とは、例えば、所定の位置関係となるように筐体に保持されている。

【0042】

図１２及び図１３の例では、光源モジュール３００において、光源２８０の個数は、光制御部１０の個数と等しい。平面視において、各光源２８０は、光源２８０の上方に位置する光制御部１０の凹面１３と重なることが好ましい。なお、平面視において、光源２８０が光制御部１０の凹面１３と重なるとは、平面視において、光源２８０の発光面が光制御部１０の凹面１３と重なることを意味する。

【0043】

図１３において、ピッチＰ１は、平面視で隣り合う２つの光源２８０のそれぞれの中心を結んだＸ軸方向の距離である。ピッチＰ２は、平面視で隣り合う２つの光制御部１０のそれぞれの中心を結んだＸ軸方向の距離である。光源モジュール３００のＸ軸方向において、光源２８０のピッチＰ１は、光制御部１０のピッチＰ２と等しいことが好ましい。また、光源モジュール３００のＹ軸方向において、光源２８０のピッチは、光制御部１０のピッチと等しいことが好ましい。これにより、光源２８０から出射された光の全体が、凹面１３に照射されやすくなるため、光の利用効率を向上できる。

【0044】

光源モジュール３００において、光源２８０の個数は、光制御部１０の個数より少なくてもよい。例えば、光源２８０は、複数の領域に区分された発光面を有する光源であってもよい。この場合も、平面視において、光源２８０が光制御部１０の凹面１３と重なることが好ましい。すなわち、平面視において、光源２８０の各々の発光面が光制御部１０の凹面１３と重なることが好ましい。

【0045】

また、光源モジュール３００において、光源２８０の個数は、光制御部１０の個数より多くてもよい。例えば、平面視において、１つの凹面１３と重なる位置に、２以上の光源２８０が配置されてもよい。

【0046】

光源モジュール３００において、光源２８０から出射した光は、光源２８０から垂直方向及び斜め上方向に進み、光源２８０の上方に位置する光制御部１０の凹面１３に入射する。凹面１３に入射した光は、光制御部１０により集光されて凸面１２から光源モジュール３００の外部に出射される。

【0047】

光学部材１は、前述のように、光源２８０の光軸と光制御部１０の中心との位置ずれが生じた場合でも、光制御部１０からの出射光のピーク角度の変化量を非常に小さくすることができる。そのため、光源モジュール３００において、光源２８０の光軸と光制御部１０の中心との位置ずれが生じた場合でも、凸面１２からの出射光のピーク角度の変化量を低減できる。

【0048】

図１４の例では、平面視において、凹面１３の開口は直径がＡの円形である。この場合、基板２１０の上面と光制御部１０の第１面１１との最短距離Ｌ４は、Ａ／２ｔａｎθ以下であることが好ましい。ここで、θは、光源２８０から出射される光の半値角の半分の角度である。光源２８０がランバート配光の場合、半値角は１２０度であるから、θは６０度となる。基板２１０の上面と光制御部１０の第１面１１との最短距離Ｌ４がこのような関係であると、光源２８０からの光の略全体が凹面１３に入射するため、光の利用効率を向上することができる。なお、最短距離Ｌ４は、ゼロでもよい。また、光源２８０の厚さ方向の一部又は全部が、第１面１１を含む平面より上側に配置されてもよい。

【0049】

ここで、面状光源２００に含まれる部材について詳説する。

【0050】

（基板２１０）
基板２１０は、複数の光源２８０を載置するための部材である。基板２１０の上面には、光源２８０に電力を供給するための導体配線が配置されている。

【0051】

基板２１０の材料としては、例えば、セラミックス、樹脂、複合材料等が挙げられる。樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が挙げられる。複合材料としては、上述した樹脂に、ガラス繊維、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム等を混合したもの、金属部材に絶縁層を被覆した金属基板等が挙げられる。

【0052】

基板２１０の厚さは適宜選択できる。基板２１０は、ロール・ツー・ロール方式で製造可能なフレキシブル基板またはリジット基板の何れであってもよい。リジット基板は湾曲可能な薄型リジット基板であってもよい。

【0053】

基板２１０の上面において、光源２８０の周囲に、光反射性部材２２０が設けられることが好ましい。光反射性部材２２０は、絶縁性の材料によって構成されていることが好ましい。光反射性部材２２０の材料としては、例えば、基板２１０の材料として例示した樹脂にチタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等のフィラーを混合したもの、基板２１０の材料として例示した樹脂に微細な気泡を複数含有させたもののうち、少なくとも一方を有するものを用いることができる。

【0054】

基板２１０の上面に光反射性部材２２０が設けられることにより、面状光源２００と光学部材１で光源モジュール３００を構成する場合、光源２８０から上方に出射されて光学部材１で下方に反射した光は、光反射性部材２２０で再び上方に反射されて光学部材１に入射する。その結果、光源モジュール３００の光取り出し効率を向上させることができる。

【0055】

（光源２８０）
図１５は、面状光源に搭載される光源を例示する模式断面図である。光源２８０は、例えば、平面視において四角形であるが、円形等であってもよい。光源２８０は、上面が発光面である。

【0056】

図１５の例では、光源２８０は、リードと樹脂成形体と発光素子とを含む発光装置である。発光装置では、例えば、一対の板状のリード２８１の一部は、樹脂成形体２８３に埋め込まれている。樹脂成形体２８３は、底面と側面とで規定された凹部を有しており、凹部を規定する底面は、一対のリード２８１の一部で構成され、側面は所定の傾斜角度を有する反射面を有している。

【0057】

一対のリード２８１の間は、樹脂成形体２８３によって埋め込まれ、凹部を規定する底面の一部を構成する。樹脂成形体２８３は、例えば、平面視において四角形である。樹脂成形体２８３の下面には、一対のリード２８１の一部が外部端子部として露出している。発光装置において、発光素子２８２が凹部に載置され、封止部材２８５により発光素子２８２が被覆されてもよい。

【0058】

リード２８１を構成する母材としては、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄及びニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属、又は、鉄－ニッケル合金、燐青銅などの合金やクラッド材を含む板状体を用いることができる。リード２８１の表面には、発光素子２８２からの光を効率よく取り出すために、銀、アルミニウム、金及びこれらの合金を含む膜（例えばめっきによる膜）が形成されていてもよい。リード２８１の表面に形成される金属の膜は、単層膜でもよく、多層膜でもよい。

【0059】

樹脂成形体２８３は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含む樹脂を用いることができる。特に、熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。熱硬化性樹脂は、封止部材２８５に用いられる樹脂に比してガス透過性の低い樹脂が好ましく、具体的にはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂などを挙げることができる。樹脂成形体２８３には、ガラス繊維、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を含有してもよい。

【0060】

発光素子２８２は、例えば凹部を規定する底面に載置されている。発光素子２８２は、例えば、接合部材により、リード２８１に固定されている。発光素子２８２は一対の正負の電極を有しており、一対の正負の電極は一対のリード２８１とそれぞれワイヤを介して電気的に接続されている。一対のリード２８１を介して、外部からの電力の供給を受けて光源２８０を発光させることができる。

【0061】

発光素子２８２としては、例えば、発光ダイオードを用いることが好ましい。発光素子２８２は、任意の波長のものを選択できる。発光素子２８２は、例えば、青色、緑色、赤色の光を発する。発光素子２８２は、半導体積層体を有する。半導体積層体は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層と、これらに挟まれた発光層とを含む。発光層は、ダブルヘテロ接合または単一量子井戸（ＳＱＷ）などの構造を有していてもよいし、多重量子井戸（ＭＱＷ）のようにひとかたまりの活性層群をもつ構造を有していてもよい。半導体積層体は、複数の発光層を含んでいてもよい。例えば、半導体積層体は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に２以上の発光層を含む構造を有していてもよいし、ｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とを順に含む構造が複数回繰り返された構造を有していてもよい。半導体積層体が複数の発光層を含む場合、複数の発光層の間で発光ピーク波長が異っていてもよいし、発光ピーク波長が同じ発光層が半導体積層体に含まれていてもよい。発光素子２８２としては、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の窒化物系半導体を用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ等を用いることができる。更に、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いてもよい。用いる発光素子の組成及び発光色、大きさ、個数等は目的に応じて適宜選択できる。

【0062】

発光素子２８２は、透光性の封止部材２８５により被覆されている。封止部材２８５としては、耐熱性、耐候性、及び耐光性に優れた樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂もしくはフッ素樹脂、又は、これらの樹脂の２種以上を含む樹脂が挙げられる。

【0063】

封止部材２８５には、所定の機能を持たせるため、フィラー、顔料、蛍光体からなる群から選択される少なくとも１種を混合することができる。フィラーとしては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等を好適に用いることができる。また、封止部材２８５は、所望の波長範囲を透過させる目的で、有機や無機の着色染料や着色顔料を含有してもよい。さらに、封止部材２８５は、蛍光体を含有してもよい。

【0064】

封止部材２８５は、蛍光体を含有する場合、波長変換部材として機能する。波長変換部材は、発光素子２８２から出射された光の少なくとも一部を吸収し、発光素子２８２からの光の波長とは異なる波長の光を発する。例えば、波長変換部材は、発光素子２８２からの青色光の一部を波長変換して黄色光を発する。このような構成によれば、波長変換部材を通過した青色光と、波長変換部材から発せられた黄色光との混色によって、白色光が得られる。

【0065】

光源２８０は、図１５に示すような発光装置に替えて、発光素子２８２でもよい。ここで、発光素子２８２は、上面に光反射膜を有してもよい。光反射膜は、例えば、銀、アルミニウム等の金属膜、誘電体多層膜、樹脂にチタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等のフィラーを含有させたもの、これらの組み合わせ等の何れでもよい。また、基板２１０の上面に、発光素子２８２を覆う透光性の封止部材を設けてもよい。封止部材の材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂またはそれらを混合した樹脂等の透光性樹脂、ガラス等を用いることができる。これらのうち、耐光性及び成形のしやすさを考慮して、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。封止部材には、発光素子２８２からの光を拡散させるための拡散剤、発光素子２８２の発光色に対応した着色剤等を含んでもよい。拡散剤及び着色剤等は、当該分野で公知のものを使用できる。

【0066】

図１６は、面状光源と光学部材とを備えた光源モジュールを例示する模式部分断面図である。図１６に示すように、光源モジュール３００は、面状光源２００に代えて面状光源２００Ａを備えてもよい。面状光源２００Ａは、区画部材２３０を有する点が、面状光源２００と相違する。

【0067】

区画部材２３０は、基板２１０の光源２８０と同一側に配置されている。区画部材２３０は、平面視において格子状に配置された頂部２３１と、平面視において光源２８０のそれぞれを取り囲む壁部２３２と、壁部２３２の下端と繋がる底部２３３とを含み、光源２８０を取り囲んだ領域を複数有する。区画部材２３０の壁部２３２は、例えば、頂部２３１から基板２１０側に延伸し、断面視において、対向する壁部２３２で囲まれた領域の幅は基板２１０側ほど狭くなる。壁部２３２で囲まれた１つの区画に１つの光源２８０が配置されている。但し、１つの区画に、２つ以上の光源２８０が配置されてもよい。区画部材２３０は、光学部材１と離れていてよく、また区画部材２３０の頂部２３１が光学部材１と接していてもよい。

【0068】

区画部材２３０は、光反射性を有していることが好ましい。これにより、光源２８０から出射される光を区画部材２３０によって効率よく光学部材１の方向に反射させることができる。この場合、区画部材２３０は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等の反射性物質を含有する樹脂等を用いて成形してもよいし、反射材を含有しない樹脂を用いて成形した後、表面に反射材を設けてもよい。あるいは、微細な気泡を複数含んだ樹脂を用いてもよい。この場合、気泡と樹脂との界面で光が反射する。また、区画部材２３０に用いる樹脂としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート若しくはポリエステル等の熱可塑性樹脂、または、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。区画部材２３０は、光源２８０からの出射光に対する反射率が７０％以上となるように設定されることが好ましい。

【0069】

なお、上記の例では、光源モジュール３００に用いる面状光源について、基板を備えたものについて説明したが、基板は必要に応じて設けられ、省略可能である。例えば、光源モジュール３００において、複数の発光素子が、一体の透光性の樹脂などで保持された面状光源を用いることができる。

【0070】

また、光源モジュール３００は、光学部材１の上方に、第２の光学部材を備えてもよい。第２の光学部材としては、例えば、拡散シートが挙げられる。光源モジュール３００が拡散シートを備えることで、光源モジュール３００から外部に取り出される光の均一性を向上できる。なお、拡散シートは、面状光源２００や面状光源２００Ａと光学部材１との間に配置してもよい。

【0071】

また、第２の光学部材の他の例としては、偏角プリズムが挙げられる。光源モジュール３００が偏角プリズムを備えることで、光源モジュール３００から外部に取り出される光の光軸を所定の方向に偏角させることができる。なお、光源モジュール３００は、Ｚ軸方向の異なる位置に、偏角プリズムと拡散シートの両方を備えてもよい。

【0072】

以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【0073】

以上の実施形態に加えて、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
複数の光制御部を有し、
各々の前記光制御部は、
第１面と、
前記第１面とは反対側に位置し、前記第１面から離れる方向に湾曲する凸面と、
前記第１面に開口し、前記第１面から前記凸面に向かって湾曲する凹面と、を備え、
前記凹面の曲率半径は、前記凸面の曲率半径よりも小さく、
平面視において、前記凹面の中心は、前記凸面の中心と一致し、
前記第１面から前記凸面の最先端までの第１距離は、前記第１面から前記凹面の最深部までの第２距離の４．５倍以上である、光学部材。
（付記２）
前記第１距離は、前記第２距離の６倍以下である、付記１に記載の光学部材。
（付記３）
前記凹面の曲率半径は、前記凸面の曲率半径の２／７倍以上１／２倍以下である、付記１又は２に記載の光学部材。
（付記４）
平面視において、前記凹面は前記凸面と重なる、付記１から３のいずれか１に記載の光学部材。
（付記５）
隣接する前記光制御部の間に、前記第１面から離れる方向に延びる凸部を備える、付記１から４のいずれか１に記載の光学部材。
（付記６）
前記第１面から前記凸部の最先端までの第３距離は、前記第１距離よりも長い、付記５に記載の光学部材。
（付記７）
隣接する前記光制御部の間に、前記第１面に近づく方向に窪む凹部を備える、付記１から４のいずれか１に記載の光学部材。
（付記８）
基板と、前記基板に配置された複数の光源と、を備えた面状光源と、
前記光源の上方に配置された付記１から７のいずれか１に記載の光学部材と、を有する、光源モジュール。
（付記９）
平面視において、前記光源は前記凹面と重なる、付記８に記載の光源モジュール。
（付記１０）
前記光源のピッチは、前記光制御部のピッチと等しい、付記８又は９に記載の光源モジュール。
（付記１１）
平面視において、前記凹面の開口は直径がＡの円形であり、
前記光源から出射される光の半値角／２をθとしたときに、
前記基板の上面と前記第１面との最短距離は、Ａ／２ｔａｎθ以下である、付記８から１０のいずれか１に記載の光源モジュール。

【符号の説明】

【0074】

１，１Ａ，１Ｂ 光学部材
１０ 光制御部
１１ 第１面
１２ 凸面
１３ 凹面
１５ 凸部
１６ 凹部
２０ 枠部
２００，２００Ａ 面状光源
２１０ 基板
２２０ 光反射性部材
２３０ 区画部材
２３１ 頂部
２３２ 壁部
２３３ 底部
２８０ 光源
２８１ リード
２８２ 発光素子
２８３ 樹脂成形体
２８５ 封止部材
３００ 光源モジュール

【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】

【図14】

【図15】

【図16】