JP5957364B2 - 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置 - Google Patents

Description

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、この光束制御部材を有する発光装置、面光源装置および表示装置に関する。

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および光拡散部材を有する。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（たとえば、特許文献１）。

図１は、特許文献１に係る面光源装置を示す図である。図１Ａは、基板と光束制御部材との間に間隙がない場合の面光源装置の段面図および光路図である。図１Ｂは、基板と光束制御部材との間に間隙がある場合の面光源装置の段面図および光路図である。図１Ａに示されるように、特許文献１に係る面光源装置１０は、基板２０と、基板２０上に配置された発光素子３０（発光チップ）と、発光素子３０を覆うように基板２０上に隙間なく配置され、発光素子３０から出射された光の配光を制御する光束制御部材４０（レンズ）と、光束制御部材４０から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散部材５０と、を有する。光束制御部材４０は、発光素子３０から出射された光を入射する入射面４２と、入射面４２から入射した光を外部に出射する出射面４４と、出射面４４の反対側に形成された裏面４６と、を有する。

図１Ａに示されるように、発光素子３０から出射された光は、入射面４２から光束制御部材４０に入射する。光束制御部材４０に入射した光は、出射面４４に到達し、出射面４４から外部に出射される。このとき光は、出射面４４の形状により屈折して、光拡散部材５０に略均一に照射される。

特開２００６−１１４８６３号公報

図１Ｂに示されるように、このような面光源装置１０では、発光素子３０由来の熱の放熱や光束制御部材４０の基板２０への取り付けなどを考慮して、発光素子３０の発光面より上側に光束制御部材４０の裏面４６が位置するように、光束制御部材４０を配置することがある。この場合、発光素子３０からの光は、入射面４２のみならず、入射面４２近傍の裏面４６から光束制御部材４０に入射する。入射面４２近傍の裏面４６から光束制御部材４０に入射した光は、直上方向に偏向される。このため、光拡散部材５０では、裏面４６から光束制御部材４０に入射した光により、輪帯状の明部（明帯）が生成される（図１Ｂの破線で囲まれた部分を参照）。このように、基板２０と光束制御部材４０の間に間隙を設けた面光源装置１０では、輝度ムラが発生するおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、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、基板と光束制御部材の間に間隙を設けた場合であっても、輝度ムラの発生を抑制することが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、面光源装置および表示装置を提供することも目的とする。

本発明の光束制御部材は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、その中心軸に交わるように表側に形成された出射面と、裏側に形成され、前記中心軸に対して回転対称の凹部の内面である第１入射面と、前記中心軸を取り囲むように、前記凹部の開口縁部より外側に配置された第２入射面と、前記第２入射面の外縁部から、径方向の外側に向かって延在する裏面と、を有し、前記第２入射面には、複数の環状の溝が形成され、前記複数の環状の溝は、それぞれ、隣接する他の前記環状の溝と環状の交線を形成し、前記第２入射面の外縁部を通り、かつ前記中心軸に直交する面を基準面としたとき、前記複数の環状の溝は、前記中心軸からの距離が離れるにつれて前記交線が前記基準面に近づくように配置されており、前記環状の溝の前記中心軸を含む断面形状は、曲率中心が前記光束制御部材の外側にある弧である、構成を採る。

本発明の発光装置は、発光素子と、本発明に係る光束制御部材とを有し、光束制御部材は、中心軸が発光素子の光軸と合致するように配置されている構成を採る。

本発明の面光源装置は、本発明に係る発光装置と、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。

本発明の表示装置は、本発明に係る面光源装置と、面光源装置から出射された光を照射される表示部材とを有する構成を採る。

本発明の光束制御部材を有する発光装置は、基板と光束制御部材の間に間隙を設けた場合であっても、従来の光束制御部材を有する発光装置に比べて、均一に光を照射することができる。したがって、本発明の面光源装置および表示装置は、従来の装置に比べて輝度ムラが少ない。

図１Ａ，Ｂは、特許文献１に係る面光源装置の断面図および光路図である。 図２Ａ，Ｂは、実施の形態１に係る面光源装置の構成を示す外観図である。 図３Ａ，Ｂは、実施の形態１に係る面光源装置の構成を示す断面図である。 図３Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。 図５Ａ〜Ｄは、実施の形態１に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図６Ａ，Ｂは、図５Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。 図７Ａは、実施の形態１に係る光束制御部材の部分的な光路図である。 図８Ａ〜Ｃは、比較例１〜３の光束制御部材の断面図である。 図９Ａ〜Ｃは、比較例１〜３の光束制御部材を用いたシミュレーション結果のグラフである。 図１０は、実施の形態１に係る光束制御部材を用いたシミュレーション結果のグラフである。 図１１Ａ〜Ｃは、実施の形態２に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１２Ａ〜Ｄは、実施の形態２に係る光束制御部材の変形例を示す図である。

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。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。

（実施の形態１）
［面光源装置および発光装置の構成］
図２〜６は、実施の形態１に係る面光源装置の構成を示す図である。図２Ａは、実施の形態１に係る面光源装置の平面図であり、図２Ｂは、正面図である。図３Ａは、図２Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図３Ｂは、図２Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。図４は、図３Ｂの一部を拡大した部分拡大断面図である。

図２，３に示されるように、実施の形態１に係る面光源装置１００は、筐体１１０、光拡散部材１２０および複数の発光装置２００を有する。複数の発光装置２００は、筐体１１０の底板１３０上にマトリックス状に配置されている。底板１３０の内面は、拡散反射面として機能する。また、筐体１１０の天板には、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、特に限定されないが、例えば約４００ｍｍ×約７００ｍｍ（３２インチ）である。

図４に示されるように、複数の発光装置２００は、それぞれ基板１４０上に固定されている。複数の基板１４０は、それぞれ筐体１１０の底板１３０上の所定の位置に固定されている。複数の発光装置２００は、それぞれ発光素子３００および光束制御部材４００を有している。

発光素子３００は、面光源装置１００の光源であり、基板１４０上に実装されている。発光素子３００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。

光束制御部材４００は、発光素子３００から出射された光の配光を制御する拡散レンズであり、基板１４０上に固定されている。光束制御部材４００は、その中心軸ＣＡが発光素子３００の光軸ＬＡに一致するように、発光素子３００の上に配置されている。なお、後述する光束制御部材４００の第１入射面４２０および出射面４４０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。この第１入射面４２０および出射面４４０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３００からの立体的な出射光束の中心の光線を意味する。発光素子３００が実装された基板１４０と光束制御部材４００の裏面４５０との間には、発光素子３００から発せられる熱を外部に逃がすための間隙ｄ１が形成されている。

光束制御部材４００は、一体成形により形成されている。光束制御部材４００の材料は、所望の波長の光を通過させ得る材料であれば特に限定されない。たとえば、光束制御部材４００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。

本実施の形態に係る面光源装置１００は、光束制御部材４００の構成に主たる特徴を有する。そこで、光束制御部材４００の詳細については、後述する。

光拡散部材４００は、光拡散性を有する板状の部材であり、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。

本実施の形態に係る面光源装置１００では、各発光素子３００から出射された光は、各光束制御部材４００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４００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、本実施の形態に係る面光源装置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５は、実施の形態１に係る光束制御部材４００の構成を示す図である。図５Ａは、実施の形態１に係る光束制御部材４００の平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図であり、図５Ｃは、正面図であり、図５Ｄは、底面図である。図６は、図５Ｂの部分拡大断面図である。図６Ａは、第２入射面４３０近傍の部分拡大断面図であり、図６Ｂは、第２入射面４３０の構造を説明するための図である。なお、図６Ａでは、第２入射面４３０の説明のために、発光素子３００を図示している。

図５，６に示されるように、光束制御部材４００は、凹部４１０、第１入射面４２０、第２入射面４３０、出射面４４０、裏面４５０、鍔部４６０および複数の脚部４７０を有する。

凹部４１０は、光束制御部材４００の裏側（発光素子３００側）の中央部に形成されている。凹部４１０の内面は、第１入射面４２０として機能する。第１入射面４２０は、発光素子３００から出射された光の大部分を、その進行方向を制御しつつ光束制御部材４００の内部に入射させる。第１入射面４２０は、光束制御部材４００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。

第２入射面４３０は、発光素子３００から出射された光のうち、第１入射面４２０に入射しなかった光の大部分を、その進行方向を制御しつつ光束制御部材４００の内部に入射させる。第２入射面４３０は、中心軸ＣＡを取り囲むように、凹部４１０の開口縁部より外側に配置されている。第２入射面４３０には、複数の環状の溝４３２が形成されている。第２入射面４３０は、複数の環状の溝４３２の内面４３４を含む。第２入射面４３０は、最も外側の溝４３２と裏面４５０との間に別の面をさらに有していてもよい。すなわち、最も外側の溝４３２と裏面４５０とは、接していなくてもよい。

図６Ａ，Ｂに示されるように、環状の溝４３２は、隣接する環状の溝４３２と交線４３３を形成している。すなわち、環状の溝４３２は、第１の溝４３２と、隣接する第２の溝４３２との間に面を有していない。また、第２入射面４３０の外縁部を通り、かつ中心軸ＣＡに直交する仮想平面Ｐ１を基準面としたとき、複数の溝４３２は、中心軸ＣＡからの距離が離れるにつれて交線４３３が仮想平面Ｐ１（基準面）に近づくように配置されている。より具体的には、複数の溝４３２は、各交線４３３が同一の第１仮想円錐面Ｌ１上に位置するように配置されている。このとき、すべての交線４３３は、凹部４１０の開口縁部における接線を母線とする第２仮想円錐面Ｌ２に対して径方向の外側に位置する。第１仮想円錐面Ｌ１および第２仮想円錐面Ｌ２は、いずれの交線４３３よりも表側の位置で中心軸ＣＡと交わる。

各環状の溝４３２の光軸ＬＡを含む断面形状は、曲率中心が光束制御部材４００の外側（発光素子３００側）にある弧であれば特に限定されない。たとえば、環状の溝４３２の光軸ＬＡを含む断面形状の例には、真円の一部である円弧（図６Ｂ参照）、および楕円の一部である弧が含まれる。また、各環状の溝４２３において、断面形状がいずれの場所においても同一であってもよいし、場所ごとに異なっていてもよい、すなわち、各環状の溝４２３は、光軸ＬＡを軸とした回転対称（円対称）であってもよいし、回転対称（円対称）でなくてもよい。

また、第２入射面４３０は、第１入射面４２０に入射する光よりも光軸ＬＡに対して大きな角度で発光素子３００から出射した光を光束制御部材４００内に入射させることができる範囲に形成されている。第２入射面４３０の形成範囲は、以下のように設定されうる。

まず、第２入射面４３０を形成せずに、裏面４５０を径方向内側に延長した光束制御部材において、第１入射面４２０および裏面４５０全体（延長部分も含む）を遮光する。この光束制御部材に発光素子３００の出射光を入射させ、表側に配置された光軸ＬＡに直交する被照射面（例えば、面光源装置における拡散板など）上の照度を確認する。第１入射面４２０および裏面４５０全体が遮光された状態では、被照射面上の照度は０（ｌｘ）である。ところが、裏面４５０の中央部に遮光を取り除いた円環状の開口部（中心は光軸ＬＡ）を形成すると、被照射面上の照度は大きくなる。このとき、開口部の外径が大きくなるにつれて、被照射面上の照度は漸増する。そして、開口部の外径が所定の大きさに到達すると、それ以上外径を大きくしても照度が変化しなくなる。このような所定の外径を、第２入射面４３０の形成範囲の最外径として設定すれば、第２入射面４３０の形状が輪帯状の明部の緩和に十分に機能する。このようにして算出される最外径よりも第２入射面４３０の形成範囲が広い場合、または狭い場合であっても、第２入射面４３０は、効果の差はあるものの輪帯状の明部の緩和の機能を有する。

出射面４４０は、光束制御部材４００の表側（光拡散部材１２０側）に、鍔部４６０から突出するように形成されている。出射面４４０は、光束制御部材４００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４４０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４４０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４４１と、第１出射面４４１の周囲に連続して形成される第２出射面４４２と、第２出射面４４２と鍔部４６０とを接続する第３出射面４４３とを有する（図５Ｂ参照）。第１出射面４４１は、裏側（発光素子３００側）に凸の滑らかな曲面である。第１出射面４４１の形状は、球面の一部を切り取ったような凹形状である。第２出射面４４２は、第１出射面４４１の周囲に位置する、表側（光拡散部材１２０側）に凸の滑らかな曲面である。第２出射面４４２の形状は、円環状の凸形状である。第３出射面４４３は、第２出射面４４２の周囲に位置する曲面である。図５Ｂに示される断面において、第３出射面４４３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。

裏面４５０は、裏側に位置し、第２入射面４３０の外縁部から径方向の外側に延在する面である。本実施の形態では、裏面４５０は、第２入射面４３０の外縁部から、中心軸ＣＡに直交する方向に延在する平面である。

鍔部４６０は、出射面４４０の外周部と裏面４５０の外周部との間に位置し、中心軸ＣＡを中心とした径方向外側に突出している。鍔部４６０の形状は、略円環状である。鍔部４６０は、必須の構成要素ではないが、鍔部４６０を設けることで、光束制御部材４００の取り扱いおよび位置合わせが容易になる。鍔部４６０の厚みは、特に限定されず、出射面４４０の必要面積や鍔部４６０の成形性などを考慮して決定される。

複数の脚部４７０は、裏面４５０から突出している略円柱状の部材である。複数の脚部４７０は、発光素子３００に対して適切な位置に光束制御部材４００を支持する。

図７は、実施の形態１に係る光束制御部材４００の第２入射面４３０近傍における光路図である。前述したように、実施の形態１に係る光束制御部材４００では、発光素子３００から出射した光の大部分は、第１入射面４２０から入射する。そこで、図７では、第１入射面４２０から入射しなかった光の光路を示している。図７に示されるように、光束制御部材４００では、発光素子３００から出射した光の一部であり、溝４３２の内面４３４の外縁部に入射した光ｌ１は、光束制御部材４００の内部を通り、外側に隣接する溝４３２の内面４３４によって、出射面４４０に向けて進行方向が制御される。また、内面４３４の外縁部でない領域から入射した光ｌ２，ｌ３は、外側の溝４３２の影響を受けることなく、出射面４４０に向けて進行方向が制御される。中心軸ＣＡを含む溝４３２の断面形状が弧であるため、入射光の角度に対する内面４３４の角度は、徐々に変化する。このように、本発明の光束制御部材４００では、入射光の角度に対して内面４２３の傾斜角度がそれぞれ異なるため、内面４３２から入射した光は、進行方向がそれぞれ異なるように屈折角度が制御される。すなわち、光束制御部材４００から出射された光が集中して、リング状の明部ができることがない。

［光束制御部材の配光特性］
複数種の光束制御部材を用いて、面光源装置の光拡散部材上における明るさの分布についてシミュレーションを行った。実施の形態１に係る光束制御部材４００を有する発光装置２００が１つ固定された面光源装置１００（以下「本実施の形態に係る面光源装置」という）を用いて、光拡散部材の外側表面から０．５ｍｍ離して配置された被照射面における照度を算出した。被照射面は、光拡散部材を透過した光によって照らされることを想定した仮想面であり、シミュレーションによって得られる照度分布は、光拡散部材上の輝度分布とほぼ同等である。また、比較のため、本実施の形態の光束制御部材４００の代わりに図８Ａ〜Ｃに示す各光束制御部材をそれぞれ有する面光源装置（以下「比較例の面光源装置」という）についても、同様のシミュレーションを行った。

図８は、比較例１〜３の光束制御部材の断面図である。図８Ａは、第２入射面を有さない光束制御部材の光路図であり、図８Ｂは、第２入射面が傾斜面である光束制御部材の光路図であり、図８Ｃは、図８Ａに示される光束制御部材の裏面に複数の溝を有する光束制御部材の光路図である。図９は、面光源装置における発光素子が単一の場合のシミュレーションの結果である。図９Ａは、図８Ａに示す光束制御部材を用いた場合の結果であり、図９Ｂは、図８Ｂに示す光束制御部材を用いた場合の結果であり、図９Ｃは、図８Ｃに示す光束制御部材を用いた場合の結果である。図９Ａ〜Ｃの横軸（Ｄ）は光束制御部材の中心軸からの距離であり、縦軸（Ｉ）は照度を示している。

図８Ａに示されるように、比較例１の光束制御部材は、第２入射面を有していない。比較例１の光束制御部材は、第１入射面の開口縁部から径方向に裏面が形成されている点において、実施の形態１の光束制御部材４００と異なる。比較例１の光束制御部材では、光軸ＬＡに対して角度の大きい光が裏面から光束制御部材に入射すると、直上方向に屈折し、出射面から出射される。このため、図９Ａに示されるように、比較例１の光束制御部材では、被照射面に輝線が形成される。

また、図８Ｂに示されるように、比較例２の光束制御部材は、第２入射面が傾斜面である。比較例２の光束制御部材の第２入射面は、裏面に対する傾斜角度が一定である。比較例２の光束制御部材は、第２入射面が傾斜面である点において、実施の形態１の光束制御部材４００と異なる。比較例２の光束制御部材では、光軸ＬＡに対して角度の大きい光は、裏面に対する角度が一定の傾斜面から光束制御部材に入射する。この場合も、比較例１の光束制御部材と同様に、入射した光は、直上方向に屈折し、出射面から出射される。このため、図９Ｂに示されるように、比較例２の光束制御部材でも、被照射面に輝線が形成される。

さらに、図８Ｃに示されるように、比較例３の光束制御部材は、比較例１の光束制御部材の裏面に複数の環状の溝を有している。中心軸ＣＡを含む環状の溝の断面形状は、光束制御部材の外側に曲率中心がある円弧である。比較例３の光束制御部材は、裏面に環状の溝が形成されている点と、第１の溝および隣接する第２の溝の間に面を有する点とにおいて、実施の形態１の光束制御部材４００と異なる。比較例３の光束制御部材では、溝の内面から入射した光は、光束制御部材の内部を通って隣接した溝の内面に反射して、直上方向に屈折し、出射面から出射される。または、第１の溝の内面から入射した光は、光束制御部材の内部を通って隣接した溝の内面から一度出射し、再度、第２の溝の内面から入射して、直上方向に屈折し、出射面から出射される。このため、図９Ｃに示されるように、比較例３の光束制御部材では、比較例１および比較例２のように、被照射面に輝線が形成されることはないが、中心軸ＣＡの直上領域の被照射面の照度が著しく上昇する。

一方、図１０に示されるように、本実施の形態の光束制御部材４００を有する面光源装置１００では、比較例１〜３の面光源装置より、急激な照度の変化がなくなる。これは、前述したように、第２入射面４３０に対する入射角度が徐々に変化することによるものと考えられる。

［効果］
以上のように、実施の形態１に係る光束制御部材４００では、中心軸ＣＡを含む断面における溝４３２の断面形状が弧状であるため、入射位置によって発光素子３００からの光の偏向方向が変化する。このため、面光源装置１００において、輪帯状の明部（明帯）が生じない。また、交線４３３が光軸ＬＡからの距離が離れるにつれて発光素子３００の発光面を含む仮想平面Ｐ１に近づくように、複数の溝４３２が配置されているため、溝４３２の内面４３４から入射した光がその外側に隣接する溝４３２に干渉されることが少ない。また、従来と比較して、基板１４０（発光素子３００）と、光束制御部材４００との間に大きなスペースが形成されるため、発光素子３００由来の放熱を促進することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１に係る光束制御部材４００の機能に加えて、第１入射面から入射し、出射面から出射せずに裏面に向かって反射（フレネル反射）した光を、裏面側で側方に反射させることもできる光束制御部材５００について説明する。

本発明の実施の形態２に係る面光源装置は、実施の形態１に係る光束制御部材４００の代わりに実施の形態２に係る光束制御部材５００を有する点において、実施の形態１の面光源装置１００と異なる。そこで、本実施の形態では、実施の形態２に係る光束制御部材５００についてのみ説明する。なお、実施の形態２に係る光束制御部材５００は、反射部５８０を有する点および裏面５５０が第１裏面５５１と第２裏面５５２を有する点において実施の形態１に係る光束制御部材４００と異なる。そこで、実施の形態１に係る光束制御部材４００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

［光束制御部材の構成］
図１１は、実施の形態２に係る光束制御部材５００の構成を示す図である。図１１Ａは、実施の形態２に係る光束制御部材の底面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示されるＤ−Ｄ線の断面図であり、図１１Ｃは、斜視図である。なお、図１１Ｃでは、裏面５５０に設けられた脚部４７０を省略している。

図１１に示されるように、光束制御部材５００は、凹部４１０、第１入射面４２０、第２入射面４３０、出射面４４０、裏面５５０、鍔部４６０および複数の脚部４７０に加え、反射部５８０を有する。

反射部５８０は、裏面５５０に配置されている。反射部５８０は、中心軸ＣＡを取り囲むように円環状に配置されている。反射部５８０には、複数の凸条５８１が形成されている。複数の凸条５８１は、それぞれ後述する稜線５８４に垂直な断面が略三角形状であり、かつ中心軸ＣＡに対して回転対称（凸条５８１の数をｎとしたときｎ回対称）となるように形成されている。各凸条５８１は、平面状の第１反射面５８２と、平面状の第２反射面５８３と、第１反射面５８２と第２反射面５８３との交線である稜線５８４とを有しており、全反射プリズムのように機能する。図１１Ｃにおいて破線で示されるように、稜線５８４を含む仮想直線Ｌ３は、稜線５８４よりも表側（光拡散部材１２０側）の位置で中心軸ＣＡと交わる。すなわち、各凸条５８１は、裏側（発光素子３００側）よりも表側（光拡散部材１０２側）の方が中心軸ＣＡに近づくように、中心軸ＣＡに対し所定の角度（例えば４５°）で傾いている。

裏面５５０は、第１裏面５５１と、第２裏面５５２とを有する。第１裏面５５１は、第２入射面４３０の周縁部と反射部５８０の内側の開口縁部との間に延在する平面である。また、第２裏面５５２は、反射部５８０の外側の開口縁部から径方向に延在する平面である。第１裏面５５１と、第２裏面５５２とは、同一平面上に配置されている。

反射部５８０の位置は特に限定されないが、出射面４４０でフレネル反射した光が多く到達する領域に複数の凸条５８１が形成されていることが好ましい。出射面４４０で反射した光の到達位置は、出射面４４０の形状など様々な要因により変化するが、図１１に示される本実施の形態に係る光束制御部材５００では、第１入射面４２０から入射して出射面４４０でフレネル反射した光の大部分は、裏面５５０内でも円環状の所定の領域に到達する。なお、特に図示しないが、光束制御部材５００（裏面の外径１５.５ｍｍ）を用いて基板１４０上の裏面５５０に対向する領域における照度分布をシミュレーションしたところ、中心軸ＣＡから５〜６ｍｍの領域で最も高い照度値が得られることがわかっている。この領域は、第１入射面４２０から入射して出射面４４０でフレネル反射した光が集中して到達し易い位置であると推察される。したがって、この光束制御部材５５０では、少なくとも中心軸ＣＡから５〜６ｍｍの領域には、複数の凸条５８１を形成することが好ましい。

（変形例）
本実施の形態の変形例に係る光束制御部材６００では、第２入射面４３０および第１裏面５５１の位置が実施の形態２に係る光束制御部材５００と異なる。そこで、実施の形態２に係る光束制御部材５００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

［光束制御部材の構成］
図１２は、実施の形態２に係る光束制御部材６００の変形例を示す図である。図１２Ａは、実施の形態２に係る光束制御部材６００の変形例の底面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａに示されるＥ−Ｅ線の断面図であり、図１２Ｃは、斜視図であり、図１２Ｄは、断面斜視図である。

図１２に示されるように、光束制御部材６００は、凹部４１０、第１入射面４２０、第２入射面４３０、出射面４４０、裏面５５０、反射部５８０、鍔部４６０および複数の脚部４７０を有する。

変形例に係る光束制御部材６００の第２入射面４３０は、実施の形態１に係る光束制御部材５００と比較して、上側（光拡散部材１２０側）に配置されている。このため、第１裏面５５１は、第２裏面５５２よりΔｈ上側に配置されている。なお、この場合の第２入射面４３０も、光軸ＬＡに対して大きな角度で出射された発光素子３００からの光を入射させることができるように形成されている。

［効果］
実施の形態２に係る光束制御部材５００，６００は、実施の形態１に係る光束制御部材４００の効果に加え、傾斜面に凸条５８１（全反射プリズム）を設けているため、出射角が大きい光線の出射面４４０でのフレネル反射光を側方方向へ反射させることができる。したがって、本実施の形態に係る光束制御部材５００，６００では、出射面４４０で反射した光が側方方向へ向かう光となるため、出射面４４０で反射した光が基板１４０で反射されたり、基板１４０に吸収されたりする光の損失を抑制することができる。

本発明の光束制御部材、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。

１０，１００ 面光源装置
２０，１４０ 基板
３０，３００ 発光素子
４０，４００，５００，６００ 光束制御部材
４２ 入射面
４４，４４０ 出射面
４６，４５０，５５０ 裏面
５０，１２０ 光拡散部材
１１０ 筐体
１３０ 底板
２００ 発光装置
４１０ 凹部
４２０ 第１入射面
４３０ 第２入射面
４３２ 溝
４３３ 交線
４３４ 内面
４４１ 第１出射面
４４２ 第２出射面
４４３ 第３出射面
４６０ 鍔部
４７０ 脚部
５５１ 第１裏面
５５２ 第２裏面
５８０ 反射部
５８１ 凸条
５８２ 第１反射面
５８３ 第２反射面
５８４ 稜線
Ｌ１ 第１仮想円錐面
Ｌ２ 第２仮想円錐面
Ｌ３ 仮想直線
Ｐ１ 仮想平面

Claims (10)

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、
   その中心軸に交わるように表側に形成された出射面と、
   裏側に形成され、前記中心軸に対して回転対称の凹部の内面である第１入射面と、
   前記中心軸を取り囲むように、前記凹部の開口縁部より外側に配置された第２入射面と、
   前記第２入射面の外縁部から、径方向の外側に向かって延在する裏面と、
   を有し、
   前記第２入射面には、複数の環状の溝が形成され、
   前記複数の環状の溝は、それぞれ、隣接する他の前記環状の溝と環状の交線を形成し、
   前記第２入射面の外縁部を通り、かつ前記中心軸に直交する面を基準面としたとき、前記複数の環状の溝は、前記中心軸からの距離が離れるにつれて前記交線が前記基準面に近づくように配置されており、
   前記環状の溝の前記中心軸を含む断面形状は、曲率中心が前記光束制御部材の外側にある弧である、
   光束制御部材。
2. 前記弧は、円弧である、請求項１に記載の光束制御部材。
3. 前記複数の環状の溝は、前記中心軸に対して回転対称である、請求項１または請求項２に記載の光束制御部材。
4. 前記複数の環状の溝は、それぞれの前記交線が同一の第１仮想円錐面上に位置するように配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光束制御部材。
5. すべての前記交線は、前記凹部の開口縁部における接線を母線とする第２仮想円錐面に対して径方向の外側に位置する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光束制御部材。
6. 前記裏面は、前記第２入射面の外縁部から、前記中心軸に直交する方向に延在する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光束制御部材。
7. 前記中心軸を取り囲むように前記裏面に形成された、断面略三角形状の複数の凸条を、さらに有し、
   前記複数の凸条は、それぞれ、第１反射面、第２反射面、および前記第１反射面と前記第２反射面との交線である稜線を含み、
   前記複数の凸条は、前記中心軸に対して回転対称となるように配置されており、
   前記稜線を含む仮想直線は、前記稜線よりも表側の位置で前記中心軸と交わる、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の光束制御部材。
8. 発光素子と、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光束制御部材とを有し、
   前記光束制御部材は、前記中心軸が前記発光素子の光軸と合致するように配置されている、
   発光装置。
9. 請求項８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。
10. 請求項９に記載の面光源装置と、前記面光源装置から出射された光を照射される表示部材とを有する、表示装置。