CN207349871U - 光束控制部件、发光装置、面光源装置、以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光束控制部件、发光装置、面光源装置以及显示装置。本实用新型的光束控制部件控制从发光元件射出的光的配光，包括：入射面，其是以与光束控制部件的中心轴相交的方式在背面侧形成的凹部的内表面；以及出射面，其配置于入射面的相反侧。出射面包含：第一出射面，其以与中心轴相交的方式配置且向背面侧呈凸状；以及第二出射面，其以包围第一出射面的方式配置且向正面侧呈凸状。在以其发光中心位于中心轴上的方式与凹部相对地配置发光元件、且以与中心轴正交的方式在出射面的上方配置被照射面的情况下，利用规定式算出的第二最大值大于利用规定式算出的第一最大值。

Description

光束控制部件、发光装置、面光源装置、以及显示装置

技术领域

本实用新型涉及控制从发光元件射出的光的配光的光束控制部件、具有该光束控制部件的发光装置、面光源装置以及显示装置。

背景技术

近年来，从节能或小型化的观点来看，正在使用发光二极管(以下称为“LED”)作为照明用的光源。并且，正在使用组合了LED与控制从LED 射出的光的配光的光束控制部件的发光装置代替日光灯或卤素灯等。另外，在液晶显示装置等的透射型图像显示装置中，正在使用网格状地搭载有该发光装置的直下型的面光源装置作为背光源(例如，参照专利文献1)。

图1A～图1C是表示专利文献1所记载的面光源装置10的结构的图。图1A是面光源装置10的示意性的俯视图，图1B是面光源装置10中的发光装置30的俯视图，图1C是图1B所示的A-A线的剖面图。图1A的虚线示意性地表示从发光装置30射出的光的照射范围。

如图1A～图1C所示，专利文献1所记载的面光源装置10包括印刷电路基板20和矩形网格状地配置在印刷电路基板20上的多个发光装置30。多个发光装置30分别包含发光元件35和以覆盖在发光元件35上的方式配置的导光部件(光束控制部件)40。

导光部件40包括大致半球形的透镜部41和以包围透镜部41的方式配置的凸缘部42。另外，透镜部41包括配置于背面侧的凹部43的内表面即入射面44和配置于正面侧的出射面45。出射面45包含与中心轴CA相互平行的两个平面46和配置于两个平面46之间且向上呈凸状的曲面47。对于在专利文献1所记载的面光源装置10，从发光元件35射出的光被导光部件40 控制为，与多个发光装置30的间隔短的方向(矩形网格的短边方向；Y方向)相比，更向多个发光装置30的间隔长的方向(矩形网格的长边方向；X 方向)扩散。因此，对于专利文献1所记载的面光源装置，即使在多个发光装置30被配置为矩形网格状的情况下，也能够均匀地照射被照射面。

现有技术文献

专利文献1国际公开第2009-157166号

实用新型内容

实用新型要解决的问题

但是，在专利文献1所记载的面光源装置10中，从平面46射出的光被控制为聚光。另一方面，从曲面47射出的光被控制为扩散。由此，从平面 46射出的光与从曲面47射出的光容易在到达被照射面的光路上交叉。因此，有时在被照射面上生成明部。

在此，本实用新型的目的在于，提供一种即使在发光装置被配置为网格状的情况下，也能够抑制被照射面上明部的产生的光束控制部件。另外，本实用新型的另一目的在于，提供具有该光束控制部件的发光装置、面光源装置、以及显示装置。

解决问题的方案

为了实现上述目的，本实用新型的光束控制部件控制从发光元件射出的光的配光，包括：入射面，其是以与所述光束控制部件的中心轴相交的方式在背面侧形成的凹部的内表面；以及出射面，其配置于所述入射面的相反侧，所述出射面包含：第一出射面，其以与所述中心轴相交的方式配置且向背面侧呈凸状；以及第二出射面，其以包围所述第一出射面的方式配置且向正面侧呈凸状，在以其发光中心位于所述中心轴上的方式与所述凹部相对地配置所述发光元件、且以与所述中心轴正交的方式在所述出射面的上方配置被照射面的情况下，通过下述的“第二最大值的计算方法”求出的第二最大值大于通过下述的“第一最大值的计算方法”求出的第一最大值，

所述第一最大值的计算方法包括如下步骤：

(1)求出表示发光角度θ1A与射出角度θ3A的关系的第一多项式近似函数，所述发光角度θ1A是在包含所述中心轴、以及所述出射面的外缘中距所述中心轴最近的点的第一剖面中，从所述发光中心射出的任意光线在所述发光中心与所述入射面之间的行进方向相对于所述中心轴的角度，所述射出角度θ3A是所述任意光线在所述出射面与所述被照射面之间的行进方向相对于所述中心轴的角度，

(2)求出与所述第一多项式近似函数的一阶微分对应的第一曲线，

(3)在发光角度θ1A大于40°的情况下，将所述第一曲线中的最大值作为第一最大值；

所述第二最大值的计算方法包括如下步骤：

(1)求出表示发光角度θ1B与射出角度θ3B的关系的第二多项式近似函数，所述发光角度θ1B是在包含所述中心轴、以及所述出射面的外缘中距所述中心轴最远的点的第二剖面中，从所述发光中心射出的任意光线在所述发光中心与所述入射面之间的行进方向相对于所述中心轴的角度，所述射出角度θ3B是所述任意光线在所述出射面与所述被照射面之间的行进方向相对于所述中心轴的角度，

(2)算出与所述第二多项式近似函数的一阶微分对应的第二曲线，

(3)在发光角度θ1B大于40°的情况下，将所述第二曲线中的最大值作为第二最大值。

为了实现上述目的，本实用新型的发光装置包括，发光元件；以及上述光束控制部件。

为了实现上述目的，本实用新型的面光源装置包括，多个本实用新型的发光装置，其以所述发光元件的所述发光中心为矩形网格状的方式配置；以及光漫射板，其使来自多个所述发光装置的光漫射并透射，所述面光源装置满足下述式(1)，

D1＜P＜D2 式(1)

在上述式(1)中，D1是所述矩形网格的单位网格的长边长度的一半， D2是所述矩形网格的单位网格的对角线长度的一半，P是以与所述第二最大值对应的所述发光角度θ1B从所述发光元件的所述发光中心射出的光线在所述光漫射板上的交点与所述中心轴的距离。

为了实现上述目的，本实用新型的光束控制部件控制从发光元件射出的光的配光，包括：入射面，其是以与所述光束控制部件的中心轴相交的方式在背面侧形成的凹部的内表面；以及出射面，其配置于所述入射面的相反侧，所述出射面包含：第一出射面，其以与所述中心轴相交的方式配置且向背面侧呈凸状；以及第二出射面，其以包围所述第一出射面的方式配置且向正面侧呈凸状，在以其发光中心位于所述中心轴上的方式与所述凹部相对地配置所述发光元件、且以与所述中心轴正交的方式在所述出射面的上方配置被照射面的情况下，满足下述式(2)，

上述式(2)中，D1是通过下述式(3)求出的第一到达距离，该第一到达距离是在包含所述中心轴、以及所述出射面的外缘中距所述中心轴最近的点的第一剖面中，以第一发光角度从所述发光中心射出的第一光线在所述被照射面上的到达点距所述中心轴的距离，D2是通过下述式(4)求出的第二到达距离，该第二到达距离是在包含所述中心轴、以及所述出射面的外缘中距所述中心轴最远的点的第二剖面中，以第二发光角度从所述发光中心射出的第二光线在所述被照射面上的到达点距所述中心轴的距离，所述第一发光角度通过下述“第一发光角度的计算方法”求出，所述第二发光角度通过下述“第二发光角度的计算方法”求出，

D1＝h1atanθ1a+h2atanθ2a+h3atanθ3a 式(3)

上述式(3)中，h1a是在所述第一剖面中，所述发光中心与所述第一光线在所述入射面上的入射点即第一入射位置之间的、在沿所述中心轴的方向上的距离，h2a是在所述第一剖面中，所述第一入射位置与所述第一光线在所述出射面上的出射点即第一出射位置之间的、在沿所述中心轴的方向上的距离，h3a是在所述第一剖面中，所述第一出射位置与所述第一光线在所述被照射面上的到达点即第一被照射位置之间的、在沿所述中心轴的方向上的距离，θ1a是在所述第一剖面中，所述发光中心与所述入射面之间的所述第一光线的行进方向相对于所述中心轴的角度，即所述第一发光角度，θ2a是在所述第一剖面中，所述入射面与所述出射面之间的所述第一光线的行进方向相对于所述中心轴的角度，θ3a是在所述第一剖面中，所述出射面与所述被照射面之间的所述第一光线的行进方向相对于所述中心轴的角度，

D2＝h1btanθ1b+h2btanθ2b+h3btanθ3b 式(4)

上述式(4)中，h1b是在所述第二剖面中，所述发光中心与所述第二光线在所述入射面上的入射点即第二入射位置之间的、在沿所述中心轴的方向上的距离，h2b是在所述第二剖面中，所述第二入射位置与所述第二光线在所述出射面上的出射点即第二出射位置之间的、在沿所述中心轴的方向上的距离，h3b是在所述第二剖面中，所述第二出射位置与所述第二光线在所述被照射面上的到达点即第二被照射位置之间的、在沿所述中心轴的方向上的距离，θ1b是在所述第二剖面中，所述发光中心与所述入射面之间的所述第二光线的行进方向相对于所述中心轴的角度，即所述第二发光角度，θ2b是在所述第二剖面中，所述入射面与所述出射面之间的所述第二光线的行进方向相对于所述中心轴的角度，θ3b是在所述第二剖面中，所述出射面与所述被照射面之间的所述第二光线的行进方向相对于所述中心轴的角度，

所述第一发光角度的计算方法包括如下步骤：

(1)求出表示发光角度θ1A与射出角度θ3A的关系的第一多项式近似函数，所述发光角度θ1A是在所述第一剖面中从所述发光中心射出的任意光线在所述发光中心与所述入射面之间的行进方向相对于所述中心轴的角度，所述射出角度θ3A是所述任意光线在所述出射面与所述被照射面之间的行进方向相对于所述中心轴的角度，

(2)求出与所述第一多项式近似函数的一阶微分对应的第一曲线，

(3)求出所述第一曲线的斜率从负变为正的1或2以上的底点和所述第一曲线的斜率从正变为负的1或2以上的顶点，

(4)对各个所述1或2以上的底点，分别从所述1或2以上的顶点中确定一个顶点，该顶点的发光角度θ1A大于该底点的发光角度θ1A且最接近该底点的发光角度θ1A，

(5)从所述1或2以上的底点中确定与对应的所述顶点之间的射出角度θ3A的微分值Δθ3A的差最大的底点，将确定的底点的发光角度θ1A作为所述第一发光角度θ1a；

所述第二发光角度的计算方法包括如下步骤：

(1)求出表示发光角度θ1B与射出角度θ3B的关系的第二多项式近似函数，所述发光角度θ1B是在所述第二剖面中从所述发光中心射出的任意光线在所述发光中心与所述入射面之间的行进方向相对于所述中心轴的角度，所述射出角度θ3B是所述任意光线在所述出射面与所述被照射面之间的行进方向相对于所述中心轴的角度，

(2)求出与所述第二多项式近似函数的一阶微分对应的第二曲线，

(3)求出所述第二曲线的斜率从负变为正的1或2以上的底点和所述第二曲线的斜率从正变为负的1或2以上的顶点，

(4)对各个所述1或2以上的底点，分别从所述1或2以上的顶点中确定一个顶点，该顶点的发光角度θ1B大于该底点的发光角度θ1B且最接近该底点的发光角度θ1B，

(5)从所述1或2以上的底点中确定与对应的所述顶点之间的射出角度θ3B的微分值Δθ3B的差最大的底点，将确定的底点的发光角度θ1B作为所述第一发光角度θ1b。

为了实现上述目的，本实用新型的光束控制部件控制从发光元件射出的光的配光，包括：入射面，其是以与所述光束控制部件的中心轴相交的方式在背面侧形成的凹部的内表面；以及出射面，其配置于所述入射面的相反侧，所述出射面包含：第一出射面，其以与所述中心轴相交的方式配置且向背面侧呈凸状；以及第二出射面，其以包围所述第一出射面的方式配置且向正面侧呈凸状，所述第二出射面在包含所述中心轴的剖面中于距所述中心轴最远的位置具有延伸部，所述光束控制部件的俯视形状为经R倒角的大致正方形。

在一实施方式中，所述入射面关于所述中心轴呈圆对称，所述出射面关于所述中心轴呈四次对称。

在一实施方式中，在第一剖面和第二剖面中，所述第一出射面具有相同的曲率，所述第二出射面具有不同的曲率，所述第一剖面是包含所述中心轴、以及所述出射面的外缘中距所述中心轴最近的点的剖面，所述第二剖面是包含所述中心轴、以及所述出射面的外缘中距所述中心轴最远的点的剖面。

为了实现上述目的，本实用新型的发光装置包括，发光元件；以及上述光束控制部件。

另外，为了实现上述目的，本实用新型的面光源装置包括，本实用新型的发光装置；以及使来自所述发光装置的光漫射并透射的光漫射板。

为了实现上述目的，本实用新型的显示装置包括，本实用新型的面光源装置；以及被照射从所述面光源装置射出的光的被照射部材。

本实用新型效果

本实用新型的光束控制部件即使被配置为网格状，也能够抑制被照射面上的明部的产生。另外，由于本实用新型的发光装置、面光源装置、以及显示装置具有抑制被照射面上的明部的产生的光束控制部件，所以被照射面上难以生成明部。

附图说明

图1A～图1C是表示专利文献1所记载的面光源装置的结构的图。

图2A、图2B是表示本实用新型的一实施方式的面光源装置的结构的图。

图3A、图3B是本实用新型的一实施方式的面光源装置的剖面图。

图4是本实用新型的一实施方式的面光源装置的局部放大剖面图。

图5A～图5C是表示本实用新型的一实施方式的光束控制部件的结构的图。

图6A、图6B是发光装置中的光路图。

图7是用于说明发光角度和射出角度的图。

图8A、图8B是用于说明第一最大值的计算方法的曲线图。

图9A、图9B是用于说明第二最大值的计算方法的曲线图。

图10是用于说明式(1)的图。

图11A、图11B是用于说明缓和部的图。

图12A～图12C是用于说明脚部的图。

图13A、图13B是用于说明式(2)～式(4)的图。

图14A、图14B是用于说明第一发光角度的计算方法的曲线图。

图15A、图15B是用于说明第二发光角度的计算方法的曲线图。

图16是表示面光源装置中的亮度的测定结果的曲线图。

图17A、图17B是表示面光源装置中的亮度的模拟结果的图。

附图标记说明

10 面光源装置

20 印刷电路基板

30 发光装置

35 发光元件

40 导光部件

41 透镜部

42 凸缘部

43 凹部

44 入射面

45 出射面

46 平面

47 曲面

100 面光源装置

100’ 显示装置

107 被照射面

110 壳体

112 底板

114 顶板

120 光漫射板

200 发光装置

210 基板

220 发光元件

300 光束控制部件

305 背面

310 凹部

320 入射面

330 出射面

330a 第一出射面

330b 第二出射面

330c 延伸部

411A、411B 缓和部

421A、421B、421C 脚部

CA 光束控制部件的中心轴

OA 发光元件的光轴

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的光束控制部件、发光装置、面光源装置以及显示装置进行详细说明。在以下的说明中，作为本实用新型的面光源装置的代表例，对适于液晶显示装置的背光源等的、发光装置配置为网格状的面光源装置进行说明。

(面光源装置和发光装置的结构)

图2A～图4是表示本实用新型的一实施方式的面光源装置100的结构的图。图2A是本实用新型的一实施方式的面光源装置100的俯视图，图2B 是主视图。图3A是沿图2B所示的A-A线的剖面图，图3B是沿图2A所示的B-B线的剖面图。图4是面光源装置100的局部放大剖面图。

如图2A、图2B、图3A、图3B、以及图4所示，面光源装置100包括壳体110、多个发光装置200、以及光漫射板(被照射面)120。本实用新型的面光源装置100可以适用于液晶显示装置的背光源等。另外，如图2B所示，面光源装置100也可以通过与液晶面板等显示部件(被照射部件)107 (在图2B中，以虚线表示)组合，作为显示装置100’使用。多个发光装置200在壳体110的底板112上的基板210上配置为网格状(在本实施方式中，为正方形网格状)。底板112的内表面作为漫射反射面发挥作用。另外，壳体110的顶板114设置有开口部。光漫射板120以覆盖该开口部的方式配置，作为发光面发挥作用。发光面的大小例如可以为约400mm×约700mm。

多个发光装置200分别在基板210上以一定间隔配置。多个基板210分别固定于壳体110的底板112上的规定的位置。在本实施方式中，以发光元件220的发光中心(发光面)配置为正方形网格状的方式，配置有多个发光装置200。多个发光装置200分别包括发光元件220和光束控制部件300。

发光元件220为面光源装置100的光源，安装在基板210上。发光元件 220例如是白色发光二极管等的发光二极管(LED)。发光元件220配置为其发光中心位于中心轴CA上。

光束控制部件300为透镜，固定在基板210上。光束控制部件300控制从发光元件220射出的光的配光，使该光的行进方向向基板210的面方向扩散。光束控制部件300以其中心轴CA与发光元件220的光轴OA一致的方式，配置在发光元件220上(参照图4)。另外，光束控制部件300配置为，在沿发光元件220的光轴OA的方向上，发光元件220的发光中心(发光面) 位于相对于下述的入射面320的顶部附近的曲率中心(参照图4)。应予说明，下述的光束控制部件300的入射面320和出射面330为旋转对称(入射面320 为圆对称，出射面330为四次对称)，且该旋转轴与发光元件220的光轴OA 一致。将该入射面320和出射面330的旋转轴称为“光束控制部件的中心轴 CA”。另外，“发光元件的光轴OA”是指，来自发光元件220的立体的出射光束的中心光线。

光束控制部件300能够通过一体成型形成。光束控制部件300的材料只要是能使期望的波长的光通过的材料即可。例如，光束控制部件300的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(EP)、硅树脂等的光透射性树脂、或玻璃。本实施方式的面光源装置100的主要特征在于光束控制部件300的结构。于是，对光束控制部件300应具备的特征另外进行详细说明。

光漫射板120为具有光漫射性的板状部件，使来自发光装置200的出射光漫射并透射。光漫射板120配置为，在多个发光装置200的上方与基板210 大致平行。通常光漫射板120与液晶面板等被照射部件的大小大致相同。例如，光漫射板120由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物树脂(MS)等光透射性树脂形成。为了赋予光漫射板120光漫射性，在其表面形成有细微的凹凸，或在光漫射板120的内部分散有珠粒等光散射体。

在本实用新型的面光源装置100中，从各发光元件220射出的光被光束控制部件300以照射光漫射板120的大范围的方式扩散。如下所述，光束控制部件300的配光特性在沿着发光装置200的排列网格的方向(X方向和Y 方向)与在排列网格的对角线方向不同，因此光漫射板120的内表面被大致均匀地照射。从各光束控制部件300到达光漫射板120的光被漫射并透过光漫射板120。其结果为，本实用新型的面光源装置100能够均匀地照射面状的被照射部材(例如液晶面板)。

(光束控制部件的结构)

图5A～图5C是表示本实用新型的一实施方式的光束控制部件300的结构的图。图5A是光束控制部件300的俯视图，图5B是仰视图，图5C是图 5A所示的A-A线的剖面图。

如图5A～图5C所示，光束控制部件300包括出射面330和凹部310的内表面即入射面320。另外，光束控制部件300也可以包括，用于使光束控制部件300便于操作的凸缘部、以及用于形成使从发光元件220发出的热向外部溢出的缝隙并且将光束控制部件300定位并固定在基板210上的脚部 (均省略图示)。本实施方式的光束控制部件300的俯视形状为经R倒角的大致正方形。

凹部310以与光束控制部件300的中心轴CA(发光元件220的光轴OA) 相交的方式配置于背面305的中央部(参照图4)。凹部310的内表面作为入射面320发挥作用。即，入射面320配置为与中心轴CA(光轴OA)相交。入射面320对从发光元件220射出的光中的大部分光控制其行进方向，并且使其入射至光束控制部件300的内部。入射面320与光束控制部件300的中心轴CA相交，且以中心轴CA为旋转轴旋转对称(在本实施方式中为圆对称)。

背面305是位于光束控制部件300的背面侧，从凹部310的开口缘部向径向延伸的平面。

出射面330配置于光束控制部件300的正面侧(光漫射板120侧)。出射面330对入射到光束控制部件300内的光控制其行进方向并且使其向外部射出。出射面330与中心轴CA相交、且以中心轴CA为旋转轴旋转对称(在本实施方式中为四次对称)。

出射面330包括，位于以中心轴CA为中心的规定范围的第一出射面 330a、以及在第一出射面330a的周围连续形成的第二出射面330b。第一出射面330a为向背面侧呈凸状的曲面。对第一剖面中的第一出射面330a的曲率和第二剖面中的第一出射面330a的曲率的大小没有特别限定。在本实施方式中，第一剖面中的第一出射面330a的曲率与第二剖面中的第一出射面 330a的曲率相同。在此，“第一剖面”是指，包含中心轴CA、以及出射面 330的外缘中距中心轴CA最近的点的剖面，是图5A中的A-A线的剖面。另外，“第二剖面”是指，包含中心轴CA、以及出射面330的外缘中距中心轴CA最远的点的剖面。应予说明，在本实施方式中，“第二剖面”是以中心轴CA为轴使第一剖面旋转45°后的剖面，是图5A中的B-B线的剖面。

第二出射面330b是位于第一出射面330a的周围的、向正面侧呈凸状的平滑曲面。另外，在本实施方式中，第一剖面中的第二出射面330b的曲率与第二剖面中的第二出射面330b的曲率不同。第二出射面330b在包含中心轴CA的剖面中于距中心轴最远的位置具有延伸部330c。在此，“延伸部”是指，在与中心轴CA垂直的方向上，第二出射面330b的外侧端部比沿中心轴CA的方向上的第二出射面330b的下侧端部更向外侧突出的部分。在本实施方式中，通过使第二出射面330b具有该延伸部330c，从而控制为：从发光元件220射出的光中相对于光轴OA的角度较大的光也能用作对光漫射板120(被照射面)进行有效照明的光。

(发光装置的配光特性)

图6A、图6B是发光装置200中的光路图。图6A表示第一剖面中的发光装置200的光路图，图6B表示第二剖面中的发光装置200的光路图。应予说明，在图6A、图6B中，为了表示光路，省略了发光元件220和光束控制部件300的剖面线。另外，表示图6A、图6B所示的光路的光线表示射出角度从0°到80°中每5°的各光线。并且，在图6A、图6B中，为了表示发光装置200的被照射区域，示出了光漫射板120。

如图6A、图6B所示，在第一剖面和第二剖面中，从发光元件220射出的、射出角度比较小的光被控制为，被扩散并且朝向在光漫射板120上形成的被照射区域的中央部分(光束控制部件300的中心轴CA的附近的区域)。由此，从发光装置200射出的光不会使被照射面的中央部分产生过亮的部分而是均匀地照射被照射面的中央部分。另一方面，从发光元件220射出的射出角度较大的光被控制为在聚光的同时朝向被照射区域的端部。由此，从发光装置220射出的光被控制为，在照射到应被每盏灯的出射光照亮的被照射区域的端部，并且该端部与来自相邻的发光装置220的出射光的被照射区域重叠时，与被照射区域的中央部的明亮程度相同。

本实施方式的光束控制部件300可以从下述两个观点确定。

【第一观点】

在第一观点中，对于光束控制部件300的更具体的形状，光束控制部件 300包括：上述入射面320；以及包含上述第一出射面330a和上述第二出射面330b的上述出射面330，且需要使根据“第一最大值的计算方法”求出的第一最大值小于根据“第二最大值的计算方法”求出的第二最大值。

在此，对“第一最大值的计算方法”和“第二最大值的计算方法”进行说明。图7是用于说明发光角度和射出角度的图。在图7中，表示第一剖面中的光路。如图7所示，在包含光束控制部件300的中心轴CA、以及出射面330的外缘中距中心轴CA最近的点的第一剖面中，将从发光中心射出的任意光线L在发光中心与入射面320之间的行进方向相对于中心轴CA的角度设为“发光角度θ1A”，将该任意光线L在出射面330与被照射面107之间的行进方向相对于中心轴CA的角度设为“射出角度θ3A”，在本实施方式中，“第一剖面”是图5A所示的A-A线的剖面。第一剖面是包含连接中心轴CA与网格线上相邻的两个发光中心的直线的剖面。

同样地，省略图示，在包含光束控制部件300的中心轴CA、以及出射面330的外缘中距中心轴CA最远的点的第二剖面中，将从发光中心射出的任意光线L在发光中心与入射面320之间的行进方向相对于中心轴CA的角度设为“发光角度θ1B”，将该任意光线L在出射面330与被照射面107之间的行进方向相对于中心轴CA的角度设为“射出角度θ3B”。在本实施方式中，“第二剖面”是图5A所示的B-B线的剖面。第二剖面是包含连接中心轴CA与单位网格的对角线上相邻的两个发光中心的直线的剖面。

图8A、图8B是用于说明第一最大值的计算方法的曲线图。图8A是表示从发光元件220的发光中心射出的光线的发光角度θ1A与该光线的射出角度θ3A的关系的第一多项式近似函数C1的曲线图，图8B是表示与第一多项式近似函数C1的一阶微分对应的第一曲线C1’的曲线图。图8A的横轴表示发光角度θ1A(°)，纵轴表示射出角度θ3A(°)。另外，图8B的横轴表示发光角度θ1A(°)，纵轴表示射出角度θ3A(°)的一阶微分值。

图9A、图9B是用于说明第二最大值的计算方法的曲线图。图9A是表示从发光元件220的发光中心射出的光线的发光角度θ1B与该光线的射出角度θ3B的关系的第一多项式近似函数C2的曲线图，图9B是表示与第一多项式近似函数C2的一阶微分对应的第一曲线C2’的曲线图。图9A的横轴表示发光角度θ1B(°)，纵轴表示射出角度θ3B(°)。另外，图9B的横轴发光角度θ1B(°)，纵轴表示射出角度θ3B(°)的一阶微分值。

第一最大值的计算方法如下。

(1)求出表示在第一剖面中，从发光中心射出的任意光线L的发光角度θ1A与该任意光线L的射出角度θ3A的关系的第一多项式近似函数C1(参照图8A)。

(2)求出与第一多项式近似函数的一阶微分对应的第一曲线C1’(参照图8B)。

(3)在发光角度θ1A大于40°的情况下，将第一曲线C1’中的最大值作为第一最大值(参照图8B)。

在本实施方式中，按照上述方法能够求出的第一最大值约为0.5，此时的发光角度θ1A为40°(参照图8B)。

第二最大值的计算方法如下。

(1)求出表示在第二剖面中，从发光中心射出的任意光线L的发光角度θ1B与该任意光线的射出角度θ3B的关系的第二多项式近似函数C2(参照图9A)。

(2)求出与第二多项式近似函数的一阶微分对应的第二曲线C2’(参照图9B)。

(3)在发光角度θ1A大于40°的情况下，将第二曲线C2’中的最大值作为第二最大值(参照图9B)。

在本实施方式中，按照上述方法能够求出的第二最大值约为1.2，此时的发光角度θ2A约为76°(参照图9B)。

这样，“第二最大值大于第一最大值”是指，与图5A的A-A线的方向相比，在B-B线的方向上，光漫射板120的背面(被照射面107)的明暗的局部变化度较大。如下文所说明的那样，这与设计为抑制对光漫射板120背面(被照射面107)的照射区域的四角的照射区域的过度光照射相关。

接着，对第一剖面和第二剖面的、光漫射板120背面(被照射面107) 的照射区域的端部的位置进行说明。图10是用于说明光漫射板120的背面 (被照射面107)的照射区域的端部的位置的图。在图10中，用虚线表示从光漫射板120侧观察使用了光束控制部件300的面光源装置100时的照射区域。

如图10所示，在本实施方式中，以发光元件220的发光中心配置为正方形网格状的方式，配置发光装置200。像这样在以发光元件220的发光中心为正方形网格状的方式配置发光装置200的情况下，俯视形状为经R倒角的大致正方形的光束控制部件300配置为：与该正方形网格对应地，“第一剖面”(图5A的A-A线的剖面)沿着正方形网格的单位网格的边，“第二剖面”(图5A的B-B线的剖面)沿着正方形网格的单位网格的对角线。

该情况下，本实施方式的光束控制部件300(发光装置200)满足下述式(1)。

D1＜P＜D2 式(1)

如图10所示，在式(1)中，D1是连接正方形网格的单位网格的边上相邻的两个发光中心的直线的一半的长度(正方形网格的单位网格的一边的一半的长度)。另外，D2是连接正方形网格的单位网格的对角线上相邻的两个发光中心的直线的一半的长度(正方形网格的单位网格的对角线的一半的长度)。并且，P是以与第二最大值对应的发光角度θ1B从发光元件220射出的光线在光漫射板120的背面的交点与中心轴CA的距离。如图10所示， P确定了正方形网格的单位网格的对角线方向上的基于光束控制部件300 (发光装置200)的照射区域的端部的位置。应予说明，以与第一最大值对应的发光角度θ1A从发光元件220射出的光线在光漫射板120的背面的交点与中心轴的距离p被设定为与D1长度大致相同或比D1短。

本实用新型者发现，在以发光元件220的发光中心配置为正方形网格状的方式配置发光装置200的情况下，通过调整光束控制部件300的出射面330 (特别是第二出射面330b)的形状以满足上述式(1)，能够抑制在光漫射板 120的背面(被照射面107)产生明部。本实用新型者可以推测这是由于，由一个发光装置200形成的大致正方形的照射区域的四角的亮度比其他部分的亮度低，所以在单位网格的中央部附近难以产生基于四个照射区域的重叠的明部。

(效果)

如上所述，对于本实施方式的光束控制部件300，由于第二最大值大于第一最大值，因此即使在配置为网格状的情况下，也能够抑制被照射面上的明部的产生。另外，具有该光束控制部件300的发光装置、面光源装置、以及显示装置也能抑制明部的产生。

应予说明，在本实施方式中，对发光元件220的发光中心配置为正方形网格的情况进行了表示，但本实用新型不限于此，发光元件220的发光中心也可以配置为矩形网格。在矩形网格的情况下，P被设计为，比单位网格的对角线的一半的长度短、且比单位网格的长边的一半的长度长。

另外，底板112上也可以具有用于进一步缓和(抑制)明部的产生的缓和部。图11A是用于说明缓和部411A的图，图11B是用于说明其他缓和部 411B的图。应予说明，在图11A、图11B中，为了明确缓和部411A、411B 的位置，用虚线示出发光元件220。

从发光元件220射出的光中，一部分的光被光束控制部件300控制而到达被照射面。另外，从发光元件220射出的光中，另一部分的光被光束控制部件300而到达底板112的表面。到达底板112的表面的光向被照射面反射。这样，由于到达被照射面的光中的一部分的光是在底板112反射的光，所以只要使在底板112反射的光减少，就能够抑制被照射面的明部的产生。因此，缓和部411A、411B在被照射面中能成为明部的光反射的、底板112的至少一部分区域形成。如图11A、图11B所示，在本实施方式中，缓和部411A、 411B在单位网格的对角线的交点附近形成。缓和部411A、411B的结构可以在能够抑制在底板112的表面上到达的光的反射的范围内适当设计。如图 11A所示，缓和部411A也可以是不反射光的黑色印刷部分。另外，图11B 所示，缓和部411B也可以切下生成明部的区域而构成。

另外，如上所述，光束控制部件300也可以具有用于定位并固定在基板 210上的脚部。图12A～图12C是变形例的光束控制部件300的仰视图。图 12A是变形例1的光束控制部件300的仰视图，图12B是变形例2的光束控制部件300的仰视图，图12C是变形例3的光束控制部件300的仰视图。

脚部421A、421B、421C的形状可以在能够发挥上述作用的范围内适当选择。例如，脚部421A、421B、421C的形状可以是圆柱状，也可以是棱柱状。在本实施方式中，变形例1的光束控制部件300的脚部421A和变形例 2的光束控制部件300的脚部421B的形状均为圆柱状。另外，变形例3的光束控制部件300的脚部421C为棱柱状。这些情况下，脚部421A、421B、421C通过粘接剂等粘结于基板210。如图12A所示，也可以以包围入射面 320的方式，在背面305配置三个脚部421A。另外，如图12B所示，也可以以包围入射面320的方式，在背面305配置四个脚部421B。并且，如图 12C所示，也可以以隔着入射面320的方式,在背面305配置两个脚部421C。应予说明，如图12B所示，在光束控制部件300配置有四个脚部421B的情况下，也可以仅粘接四个脚部421B中的三个脚部421B。这样，通过具有脚部421A、421B、421C，可防止光束控制部件300相对于基板210的安装方向的错误。另外，如图12B和图12C所示，在以光束控制部件300的中心轴CA为旋转中心旋转对称地配置有脚部421B、421C的光束控制部件300 中，能够对每个发光装置200改变安装方向。由此，可随机配置面光源装置 100所使用的多个发光装置200的浇口位置，因此能够抑制因射出成型时的浇口导致的亮度不均的产生。

【第二观点】

在第二观点中，对于光束控制部件300的更具体的形状，光束控制部件300包括：上述入射面320；以及包含上述第一出射面330a和上述第二出射面330b的上述出射面330，且需要满足下述说明的式(2)～式(4)。

图13A、图13B是用于说明式(2)～式(4)的图。图13A是用于说明式(2)和式(3)的图，相当于上述的第一剖面。图13B是用于说明式(2) 和式(4)的图，相当于上述的第二剖面。应予说明，在图13A、图13B中，为了简化附图，用直线表示从发光元件220射出的光的光路。

本实施方式的光束控制部件300在如下情况下满足下述式(2)：以其发光中心位于中心轴CA上的方式与凹部310相对地配置发光元件220，且以与中心轴CA相交的方式在出射面330的上方配置被照射面。

上述式(2)中，D1是通过下述式(3)求出的第一到达距离，该第一到达距离是在包含中心轴CA、以及出射面330的外缘中距中心轴CA最近的点的第一剖面中，以第一发光角度θ1a从发光元件220的发光中心P0射出的第一光线L1在被照射面上的到达点P3a距中心轴CA的距离。D2是通过下述式(4)求出的第二到达距离，该第二到达距离是在包含中心轴CA、以及出射面330的外缘中距中心轴CA最远的点的第二剖面中，以第二发光角度θ1b从所述发光元件220的发光中心P0射出的第二光线L2在被照射面上的到达点P3b距中心轴CA的距离。第一发光角度θ1a通过下述“第一发光角度的计算方法”求出，第二发光角度θ1b通过下述“第二发光角度的计算方法”求出，在本实施方式中，上述式(2)表示从发光元件220射出的光不到达被照射面(光漫射板120)上形成的正方形的被照射区域的四角。

在此，对第一到达距离D1的计算方法进行说明。第一到达距离D1是通过下述式(3)求出的。

D1＝h1atanθ1a+h2atanθ2a+h3atanθ3a 式(3)

如图13A所示，上述式(3)中的h1a是在第一剖面中，发光中心P0 与第一光线L1在入射面320上的入射点即第一入射位置P1a之间的、在沿中心轴CA的方向上的距离。h2a是在第一剖面中，第一入射位置P1a与第一光线L1在出射面330上的出射点即第一出射位置P2a之间的、在沿中心轴CA的方向上的距离。h3a是在第一剖面中，第一出射位置P2a与第一光线L1在被照射面上的到达点即第一被照射位置P3a之间的、在沿中心轴CA 的方向上的距离。θ1a是发光中心P0与入射面320之间的第一光线L1的行进方向相对于中心轴CA的角度，即第一发光角度。θ2a是在第一剖面中，入射面320与出射面330之间的第一光线L1的行进方向相对于中心轴CA 的角度。θ3a是在第一剖面中，出射面330与被照射面之间的第一光线L1 的行进方向相对于中心轴CA的角度。即，第一到达距离D1是在第一剖面中，中心轴CA与以按下述方法算出的第一发光角度θ1a射出的光在被照射面上的第一被照射位置P3a的、在与中心轴CA正交的方向上的距离。

接着，对第一发光角度θ1a的计算方法进行说明。图14A、图14B是用于说明第一发光角度θ1a的计算方法的曲线图。图14A是表示第一多项式近似函数C1的曲线图，该第一多项式近似函数C1表示从发光元件220的发光中心射出的光线的发光角度θ1A与该光线的射出角度θ3A的关系，图14B 是表示与第一多项式近似函数C1的一阶微分对应的第一曲线C1’的曲线图。图14A的横轴表示发光角度θ1A(°)，纵轴表示发光角度θ3A(°)。另外，图14B的横轴表示发光角度θ1A(°)，纵轴表示发光角度θ3A(°)的一阶微分值。

第一发光角度θ1a可以通过以下方法求出。

(1)求出表示发光角度θ1A与射出角度θ3A的关系的第一多项式近似函数C1(参照图14A)，其中，发光角度θ1A是在包含中心轴CA、以及出射面330的外缘中距中心轴CA最近的点的第一剖面中，从发光中心P0射出的任意光线在发光中心P0与入射面320之间的行进方向相对于中心轴CA 的角度，射出角度θ3A是该任意光线在出射面330与被照射面之间的行进方向相对于中心轴CA的角度。

(2)求出与第一多项式近似函数的一阶微分对应的第一曲线C1’(参照图14B)。

(3)求出第一曲线C1’的切线的斜率从负变为正的1或2以上的底点和切线的斜率从正变为负的1或2以上的顶点。应予说明，在图14B中，用实线箭头表示底点，用虚线箭头表示顶点。

(4)对各个1或2以上的底点，分别从1或2以上的顶点中确定一个顶点，该顶点的发光角度θ1A大于该底点的发光角度θ1A且最接近该底点的发光角度θ1A。即，在图14B的曲线图中，确定位于该底点的右侧相邻处的顶点。

(5)从1或2以上的底点中确定与对应的顶点之间的射出角度θ3A的微分值Δθ3A的差最大的底点，将确定的底点的发光角度θ1A作为第一发光角度θ1a。

在本实施方式中，按照上述方法能够求出的第一发光角度θ1a约为63° (参照图14B)。

如上述那样求得的第一发光角度θ1a是图14A所示的第一多项式近似函数C1中斜率大幅变化的角度(参照图14A实线箭头)。在发光角度θ1比第一发光角度θ1a小的区域中，从出射面330射出的光被控制为会聚。另一方面，在发光角度θ1比第一发光角度θ1a大的区域中，从出射面330射出的光被控制为扩散。即，在第一剖面中，以第一发光角度θ1a发出的光在被照射区域中的到达位置是明部与暗部的边界。

接着，对第二到达距离D2的计算方法进行说明。第二到达距离D2是通过下述式(4)求出的。

D2＝h1btanθ1b+h2btanθ2b+h3btanθ3b 式(4)

如图13B所示，上述式(4)中的h1b是在第二剖面中，发光中心P0 与第二光线L2在入射面320上的入射点即第二入射位置P1b之间的、在沿中心轴CA的方向上的距离。h2b是在第二剖面中，第二入射位置P1b与第二光线L2在出射面330上的出射点即第二出射位置P2b之间的、在沿中心轴CA的方向上的距离。h3a是在第二剖面中，第二出射位置P2b与第二光线L2在被照射面上的到达点即第二被照射位置P3b之间的、在沿中心轴CA 的方向上的距离。θ1b是在第二剖面中，发光中心P0与入射面320之间的第二光线L2的行进方向相对于中心轴CA的角度，即第二发光角度。θ2b是在第二剖面中，入射面320与出射面330之间的第一光线L2的行进方向相对于中心轴CA的角度。θ3b是在第二剖面中，出射面330与被照射面之间的第二光线L2的行进方向相对于中心轴CA的角度。即，第二到达距离D3 是在第二剖面中，中心轴CA与以按下述方法算出的第二发光角度θ1b射出的光在被照射面上的第二被照射位置P3b的、在与中心轴CA正交的方向上的距离。

接着，对第二发光角度θ1b的计算方法进行说明。图15A、图15B是用于说明第二发光角度θ1b的计算方法的曲线图。图15A是表示第一多项式近似函数C2的曲线图，该第一多项式近似函数C2表示从发光元件220的发光中心射出的光线的发光角度θ1B与该光线的射出角度θ3B的关系，图15B 是表示与第二多项式近似函数C2的一阶微分对应的第二曲线C2’的曲线图。图15A的横轴表示发光角度θ1B(°)，纵轴表示发光角度θ3B(°)。另外，图15B的横轴表示发光角度θ1B(°)，纵轴表示发光角度θ3B(°)的一阶微分值。

第二发光角度θ1b可以通过以下方法求出。

(1)求出表示发光角度θ1B与射出角度θ3B的关系的第二多项式近似函数，其中，发光角度θ1B是在包含中心轴CA、以及出射面330的外缘中距中心轴CA最远的点的第二剖面中，从发光中心P0射出的任意光线在发光中心P0与入射面320之间的行进方向相对于中心轴CA的角度，射出角度θ3B是该任意光线在出射面330与被照射面之间的行进方向相对于中心轴 CA的角度。

(2)求出与第二多项式近似函数的一阶微分对应的第一曲线C2’(参照图15B)。

(3)求出第二曲线C’的切线的斜率从负变为正的1或2以上的底点和切线的斜率从正变为负的1或2以上的顶点。应予说明，在图15B中，用实线箭头表示底点，用虚线箭头表示顶点。

(4)对各个1或2以上的底点，分别从1或2以上的顶点中确定一个顶点，该顶点的发光角度θ1B大于该底点的发光角度θ1B且最接近该底点的发光角度θ1B。即，在图15B的曲线图中，确定位于该底点的右侧相邻处的顶点。

(5)从1或2以上的底点中确定与对应的顶点之间的射出角度θ3B的微分值Δθ3B的差最大的底点，将确定的底点的发光角度θ1B作为第二发光角度θ1b。

在本实施方式中，按照上述方法能够求出的第二发光角度θ1b约为65° (参照图15B)。

如上述那样求得的第一发光角度θ1b是图15A所示的第二多项式近似函数C2中斜率大幅变化的角度(参照图15A实线箭头)。在发光角度θ1比第二发光角度θ1b小的区域中，从出射面330射出的光被控制为会聚。另一方面，在发光角度θ1比第二发光角度θ1b大的区域中，从出射面330射出的光被控制为扩散。即，在第二剖面中，以第二发光角度θ2a发出的光在被照射区域中的到达位置是明部与暗部的边界。

基于这样求得的第一发光角度θ1a和第二发光角度θ1b求出的上述式(2) 表示大致正方形的被照射区域的四角比其他区域暗。

上述的例子中，对于第一发光角度θ1a和第二发光角度θ1b，第二发光角度θ1b比第一发光角度θ1a大，但是不限于此，也可以第一发光角度θ1a 比第二发光角度θ1b大，或者第二发光角度θ1b与第一发光角度θ1a大致相同。无论哪种情况，只要满足上述式(2)～式(4)就能得到期望的配光特性。

(面光源装置的亮度测定)

接着，对使用了上述光束控制部件300的面光源装置100的亮度分布进行了测定。图16是表示面光源装置100的被照射面(光漫射板120)中的亮度的测定结果的曲线图。图16的横轴表示第一剖面中的距被照射面的中心 (中心轴CA)的距离(mm)，纵轴表示亮度(cd/m²)。在本测定中，光漫射板120(被照射面)以与中心轴CA正交的方式配置在与基板210距离20mm 的位置。另外，在本测定中，多个发光装置200配置为正方形网格状，仅使一个发光装置200发光。

如图16所示的具有满足上述式(2)～(4)的本实施方式的光束控制部件300的面光源装置100，如下述那样，能够抑制被照射面上(光漫射板 120)的明部的产生。

(模拟)

对使用了上述光束控制部件300的面光源装置100的亮度分布进行了模拟。在本模拟中，在多个发光装置200配置为网格状的面光源装置100中，点亮多个发光装置200。应予说明，作为比较，对使用了被照射面的形状为矩形的光束控制部件的面光源装置(以下也称为“比较例的面光源装置”) 也进行了相同的模拟。应予说明，本实施方式的面光源装置100中的发光装置200的配置与比较例的面光源装置中的发光装置的配置相同。

图17A是表示本实施方式的面光源装置中的亮度分布的模拟结果的图，图17B是表示比较例的面光源装置中的亮度分布的模拟结果的图。

如图17A所示，启示了本实施方式的面光源装置100通过将多个发光装置200配置为正方形网格状(矩阵状)，能够抑制被照射面上(光漫射板120) 明部的产生。这被认为是由于被一个发光装置200照射的被照射面中的被照射区域的四角的亮度比其他部分的亮度低，所以即使与相邻的发光装置200 的被照射区域部分重叠，也不易生成明部。

另一方面，如图17B所示，对于比较例的面光源装置，由于被照射面的形状为矩形，因此，各发光装置中的光的被照射区域的四角重叠，生成明部。

(效果)

综上，由于满足上述式(2)～(4)，因此，即使在本实施方式的光束控制部件300被配置为网格状的情况下，也能够抑制被照射面上的明部的产生。另外，具有该光束控制部件300的发光装置、面光源装置、以及显示装置，也能够抑制被照射面上的明部的产生。

工业实用性

本实用新型的光束控制部件、发光装置、以及面光源装置可以适用于例如、液晶显示装置的背光源或一般照明等。

Claims (6)

1.一种光束控制部件，用于控制从发光元件射出的光的配光，其特征在于包括：

入射面，其是以与所述光束控制部件的中心轴相交的方式在背面侧形成的凹部的内表面；以及

出射面，其配置于所述入射面的相反侧，

所述出射面包含：第一出射面，其以与所述中心轴相交的方式配置且向背面侧呈凸状；以及第二出射面，其以包围所述第一出射面的方式配置且向正面侧呈凸状，

所述第二出射面在包含所述中心轴的剖面中于距所述中心轴最远的位置具有延伸部，

所述光束控制部件的俯视形状为经R倒角的大致正方形。

2.如权利要求1所述的光束控制部件，其特征在于：

所述入射面关于所述中心轴呈圆对称；且

所述出射面关于所述中心轴呈四次对称。

3.如权利要求1所述的光束控制部件，其特征在于：

在第一剖面和第二剖面中，所述第一出射面具有相同的曲率，所述第二出射面具有不同的曲率，

所述第一剖面是包含所述中心轴、以及所述出射面的外缘中距所述中心轴最近的点的剖面，

所述第二剖面是包含所述中心轴、以及所述出射面的外缘中距所述中心轴最远的点的剖面。

4.一种发光装置，其特征在于包括：

发光元件；以及

权利要求1至3中的任一项所述的光束控制部件。

5.一种面光源装置，其特征在于包括：

权利要求4所述的发光装置；以及

使来自所述发光装置的光漫射并透射的光漫射板。

6.一种显示装置，其特征在于包括：

权利要求5所述的面光源装置；以及

被照射从所述面光源装置射出的光的被照射部材。