CN103477252A - 透镜和光源单元 - Google Patents

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Abstract

透镜帽(3)通过配置为覆盖光源(2)的发光面(23)而将从光源(2)出射的光导向光源(2)的斜方向。透镜帽(3)在俯视时具备透光区域(33)和遮光区域(34),透光区域(33)由遮光区域(34)分离成多个区域,以使从光源(2)入射的光通过透光区域(33)而分离成向多个方向出射。

Description

透镜和光源单元
技术领域
本发明涉及通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向的透镜和具备该透镜的光源单元。
背景技术
近年来,在液晶TV(电视机)等中使用的显示装置的背光源中,伴随着装置的大型化,广泛采用包括能将光源配置在液晶面板的整个背面,即使大画面也易于获得高亮度的直下型的面光源装置的背光源。
这样的背光源,将实现薄型化并且实现功耗的降低作为目的,广泛采用将LED等固体发光元件作为光源的背光源。
图29是示意性地示出具备包括直下型的面光源装置的背光源330的液晶显示装置300的概略构成的截面图。
如图29所示,背光源330具备作为光源单元的由未图示的透镜帽覆盖的多个LED331。LED331例如矩阵状或者锯齿状等地多个并列地设置在与液晶面板310大致相同形状的未图示的背光源基板上。
另外,为了提高在该背光源基板中反射的光的反射效率,反射片等反射部件332例如涵盖背光源基板整个面地设置在上述背光源基板上。
此外,如上所述,LED331由未图示的透镜帽覆盖,从LED331出射的光通过透镜帽照射到作为被照射物的液晶面板310的被照射面。但是,在图29中,为了附图的简略化,省略透镜帽的图示。
另外,为了防止由LED331的亮线引起的亮度的明暗(所谓的LED的亮点)并且抑制面内的亮度不均,在LED331和液晶面板310之间设置有扩散光的扩散板320。
此外,在图29中用箭头示出从背光源330出射的光形成的光路。
作为将这样的LED331作为光源的直下型的背光源330的一例,已知专利文献1中示出的平面光源。
图28是示出专利文献1中记载的平面光源400的概略构成的立体图。
如图28所示,专利文献1中记载的平面光源400具有:散布成平面状的多个LED芯片401;以及与该LED芯片401的出射光对应地配置的微透镜阵列411。
在专利文献1中,在设置有LED芯片401的背面基板402上,配置设置有与多个LED芯片401一对一地对应的微透镜阵列411作为透镜帽的前面基板412,由此使得从LED芯片401出射的光通过微透镜阵列411作为准直光出射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本公开专利公报“特开2002-49326号公报(2002年2月15日公开)”
发明内容
发明要解决的问题
在使用这样的微透镜阵列411的平面光源400中,通过微透镜阵列411的光只在相对于平面大致垂直的方向上出射,在LED芯片401的斜方向(例如±45°)上不出射。
图30是示出使用以往的直下型的背光源330的液晶显示装置的视野角和亮度值的关系的图。
如图30所示,由于从正面方向观看液晶显示装置,以往的直下型的背光源330在正面方向上具有峰值亮度。
这样在以往的直下型的背光源330中,一般是在正面方向上有亮度峰值,随着视野角变大而亮度降低。
因此,在从斜方向(例如±45°)观看显示画面的双视角液晶显示装置中使用这样的背光源330时,由于实际的显示画面的观看不是正面而是变成斜方向,图30如所示,亮度值大大地降低,显示质量恶化。
在以往的直下型的背光源330中,作为一例,例如,在视野角45°时,达到峰值亮度的40%程度,亮度值降低。
因此,例如专利文献1中示出的平面光源400这样的以往的直下型的背光源330如上所述在正面方向上有亮度峰值,在斜方向(例如±45°)上不出射光。
然而,在液晶显示装置300为双视角液晶显示装置的情况下,由于从斜方向(例如±45°)观看,作为背光源,需要在斜方向上具有峰值亮度。
然而,在以往的直下型的背光源330中,专门通过使用例如扩散板320,使LED331的直进光扩散,提高背光源330的面内的均一性、消除LED331的亮点。
因此,以往的直下型的背光源330不能为了用于双视角液晶显示装置而在斜方向上具有峰值亮度,不适合于双视角液晶显示装置。
本发明是鉴于上述以往的问题点而作出的,其目的在于提供将从光源出射的光导向光源的斜方向的透镜和具备该透镜的光源单元。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,本发明的透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,其特征在于,在俯视时具备透射从上述光源入射的光的透光区域和遮挡从上述光源入射的光的遮光区域,上述透光区域由上述遮光区域分离成多个区域,以使从上述光源入射的光通过上述透光区域而分离成向多个方向出射。
根据上述构成,上述透光区域在俯视时由上述遮光区域分离成多个区域,以使从上述光源入射的光通过上述透光区域而分离成向多个方向出射,由此能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据上述构成,能提供能得到适用于双视角类型或者四视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元的透镜。
另外,为了解决上述问题,本发明的透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,其特征在于,从上述光源出射的光所入射的入射面具有比上述光源的发光面弯曲大的凹形状。
根据上述构成,从上述光源出射的光所入射的入射面具有比上述光源的发光面弯曲大的凹形状,由此能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据上述构成,能提供能得到适用于双视角类型或者四视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元的透镜。
另外,为了解决上述问题,本发明的透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,其特征在于,具有倒V字形状的截面形状,从上述光源出射的光所入射的入射面被2分割为在上述光源的光轴上具有边界线的第1入射面和第2入射面,出射从上述光源入射的光的出射面具有与上述第1入射面和第2入射面分别相对的第1出射面和第2出射面,上述透镜形成为以通过上述边界线并且与上述边界线平行的面作为边界面呈面对称。
根据上述构成,入射到上述第1入射面的光从与上述第1入射面相对的第1出射面出射。另外,入射到上述第2入射面的光从与上述第2入射面相对的第2出射面出射。
因此,根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据上述构成,能提供能得到适用于双视角类型或者四视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元的透镜。
另外,本发明的光源单元具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,其特征在于,上述透镜是上述说明的任一透镜。
根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据上述构成,能提供适用于双视角类型或者四视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元。
另外,本发明的光源单元具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,上述透镜具有以下的构成。
即,上述透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,具有倒V字形状的截面形状,从上述光源出射的光所入射的入射面被2分割为在上述光源的光轴上具有边界线的第1入射面和第2入射面,出射从上述光源入射的光的出射面具有与上述第1入射面和第2入射面分别相对的第1出射面和第2出射面,上述透镜形成为以通过上述边界线并且与上述边界线平行的面作为边界面呈面对称,并且上述入射面和出射面中的至少一方具有凸形状,上述第1入射面和第2入射面侧的上述透镜的焦点与上述光源的发光的中心点一致。
从凸透镜的焦点出去的光线在通过凸透镜后成为与凸透镜的光轴平行的直线。
因此,根据上述构成,从上述光源的发光的中心点发出并入射到上述第1入射面的光从上述第1出射面与上述透镜的光轴平行地出射。另外,从上述光源的发光的中心点发出并入射到上述第2入射面的光从上述第2出射面与上述透镜的光轴平行地出射。
因此,根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据上述构成,能提供适用于双视角类型或者四视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元。
另外,根据上述构成,从上述第1出射面和第2出射面出射的光不横穿上述光源的光轴而朝向被照射物的被照射区域直进。
因此,根据上述构成,能使从上述透镜出射的光效率良好地向斜方向照射,并且容易控制光的出射方向。
另外,本发明的光源单元具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,上述透镜具有以下的构成。
即,上述透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,具有倒V字形状的截面形状,从上述光源出射的光所入射的入射面被2分割为在上述光源的光轴上具有边界线的第1入射面和第2入射面,出射从上述光源入射的光的出射面具有与上述第1入射面和第2入射面分别相对的第1出射面和第2出射面,上述透镜形成为以通过上述边界线并且与上述边界线平行的面作为边界面呈面对称,并且上述入射面和出射面中的至少一方具有凸形状。另外,在上述光源单元中,相对于上述光源的发光的中心点在与上述透镜相反的一侧设置有凹形状的反射体,从上述光源的发光的中心点辐射并被上述反射体反射的光在隔着上述反射体与上述光源的发光的中心点相反的一侧聚敛时的虚拟焦点与上述第1入射面和第2入射面侧的上述各双凸透镜的焦点一致。
从凸透镜的焦点出去的光线在通过凸透镜后成为与凸透镜的光轴平行的直线。
因此,根据上述构成,从上述光源的发光的中心点发出并入射到上述第1入射面的光从上述第1出射面与上述透镜的光轴平行地出射。另外,从上述光源的发光的中心点发出并入射到上述第2入射面的光从上述第2出射面与上述透镜的光轴平行地出射。
因此,根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据上述构成,能提供适用于双视角类型或者四视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元。
另外,根据上述构成,从上述第1出射面和第2出射面出射的光不横穿上述光源的光轴而朝向被照射物的被照射区域直进。
因此,根据上述构成,能使从上述透镜出射的光效率良好地向斜方向照射,并且容易控制光的出射方向。
另外,本发明的光源单元具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,上述透镜具有以下的构成。
即,上述透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,具有倒V字形状的截面形状,从上述光源出射的光所入射的入射面被2分割为在上述光源的光轴上具有边界线的第1入射面和第2入射面,出射从上述光源入射的光的出射面具有与上述第1入射面和第2入射面分别相对的第1出射面和第2出射面,上述透镜形成为以通过上述边界线并且与上述边界线平行的面作为边界面呈面对称,并且从上述透镜的透镜面观看时上述第1入射面和第2入射面侧的上述透镜的焦点位于上述光源的发光的中心点后方。
根据上述构成,入射到上述第1入射面的光从第1出射面出射,入射到上述第2入射面的光从上述第2出射面出射。
因此,根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据上述构成,能提供适用于双视角类型或者四视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元。
另外,根据上述构成,在从上述透镜的透镜面观看时上述第1入射面和第2入射面侧的上述透镜的焦点位于上述光源的发光的中心点后方的情况下,从上述第1出射面和第2出射面出射的光不横穿上述光源的光轴而朝向被照射物的被照射区域聚敛。因此,能更加提高斜方向的峰值亮度,并且容易控制光的出射方向。
发明效果
根据本发明,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据本发明,能提供能得到适用于双视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元的透镜和光源单元。
附图说明
图1的(a)是示意性地示出本发明的实施方式1的光源单元的概略构成的截面图,图1的(b)是示意性地示出本发明的实施方式1的光源单元的概略构成的俯视图。
图2是示意性地示出具备背光源的液晶显示装置的概略构成的截面图,所述背光源包括搭载多个图1中示出的光源单元的直下型的面光源装置。
图3是示出具备图2中示出的背光源的液晶显示装置的视野角和亮度值的关系的图。
图4是示出本发明的实施方式1的透镜帽的透光区域和遮光区域的俯视形状的另一例的俯视图。
图5是示出本发明的实施方式1的透镜帽的透光区域和遮光区域的俯视形状的再一例的俯视图。
图6是示意性地示出本发明的实施方式2的光源单元的概略构成的截面图。
图7是示意性地示出本发明的实施方式3的光源单元的概略构成的截面图。
图8是示意性地示出本发明的实施方式4的光源单元的概略构成的截面图。
图9是示意性地示出本发明的实施方式5的光源单元的概略构成的截面图。
图10是示意性地示出本发明的实施方式6的光源单元的概略构成的一例的截面图。
图11是示意性地示出本发明的实施方式6的光源单元的概略构成的另一例的截面图。
图12是示意性地示出本发明的实施方式7的光源单元的概略构成的一例的截面图。
图13是示意性地示出本发明的实施方式7的光源单元的概略构成的另一例的截面图。
图14是示意性地示出本发明的实施方式8的光源单元的概略构成的一例的截面图。
图15是示意性地示出本发明的实施方式8的光源单元的概略构成的另一例的截面图。
图16的(a)是示意性地示出本发明的实施方式9的光源单元的概略构成的截面图,图16的(b)是示意性地示出本发明的实施方式9的光源单元的概略构成的立体图。
图17是示意性地示出本发明的实施方式9的光源单元中的光源的发光中心与第1透镜部和第2透镜部的虚拟焦点的关系的截面图。
图18是示意性地示出本发明的实施方式10的光源单元的概略构成的截面图。
图19是示意性地示出本发明的实施方式11的光源单元的概略构成的一例的截面图。
图20是示意性地示出本发明的实施方式11的光源单元的概略构成的另一例的截面图。
图21的(a)~(c)是本发明的实施方式12的图,是示出在本发明的实施方式9中第1透镜部使用双凸透镜时的第1透镜部的焦点和光源的发光中心的位置关系与光的出射角度的关系的图。
图22的(a)~(c)是本发明的实施方式12的图,是示出在本发明的实施方式10中第1透镜部使用平凸透镜以使第1出射面侧为平面时的第1透镜部的焦点和光源的发光中心的位置关系与光的出射角度的关系的图。
图23的(a)~(c)是本发明的实施方式12的图,是示出在本发明的实施方式10中第1透镜部使用平凸透镜以使第1入射面侧为平面时的第1透镜部的焦点和光源的发光中心的位置关系与光的出射角度的关系的图。
图24的(a)是示意性地示出本发明的实施方式13的光源单元的概略构成的截面图,图24的(b)是示意性地示出图24的(a)中示出的光源单元的透光控制构件的概略构成的截面图。
图25的(a)示出将液晶光闸用于上述透光控制构件时的不施加电场时的液晶层的状态,图25的(b)示出将液晶光闸用于上述透光控制构件时的施加电场时的液晶层的状态。
图26的(a)、(b)是示出利用本发明的实施方式14的透光控制构件在光的透射和遮断之间进行电切换的方法的图,(a)示出遮断光的情况,(b)示出使光透射的情况。
图27的(a)、(b)是示出利用本发明的实施方式15的透光控制构件在光的透射和遮断之间进行电切换的方法的图,(a)示出遮断光的情况,(b)示出使光透射的情况。
图28是示出专利文献1中记载的平面光源的概略构成的立体图。
图29是示意性地示出具备包括直下型的面光源装置的背光源的液晶显示装置的概略构成的截面图。
图30是示出使用以往的直下型的背光源的液晶显示装置的视野角和亮度值的关系的图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的实施方式。
〔实施方式1〕
下面基于图1的(a)、(b)~图5说明本发明的一实施方式。
<光源单元的概略构成>
图1的(a)是示意性地示出本实施方式的光源单元的概略构成的截面图,图1的(b)是示意性地示出本实施方式的光源单元的概略构成的俯视图。
如图1的(a)所示,本实施方式的光源单元1具备:光源2;以及作为覆盖光源2的发光面23的光源盖透镜的透镜帽3(透镜)。
此外,以下,在本实施方式中,举例说明使用LED(发光二极管)作为光源2的情况,但是光源2的种类不限于此。
在本实施方式中使用的LED是表面安装型(SMD型)的LED,未图示的LED元件是利用封装技术与设置有密封框21a的封装基板21(安装基板)一体化的LED元件的树脂模制封装品(LED封装件)。
表面安装型的LED和LED元件的构成是公知的,能使用公知公用的LED和LED元件作为上述LED和LED元件。例如,能使用专利文献1中记载的LED芯片作为上述LED元件。
因此,省略详细的说明和图示,但是在这种表面安装型的LED中,例如,使用设置有密封框21a的凹部21b的配线基板等作为封装基板21。例如使用反射板(反射器)作为密封框21a。
LED元件以模芯镶块(die-bonded)的方式配置在封装基板21的由密封框21a包围的凹部21b内,LED元件和封装基板21利用引线接合法(wire bonding)连接。
在凹部21b内以覆盖LED元件的方式填充有例如荧光体和密封树脂。此外,荧光体可以通过混合在密封树脂中而填充,也可以与密封树脂分开而填充。即,在凹部21b内涂布荧光体溶液并使其干燥后,涂布密封树脂并干燥,由此荧光体可以被密封在凹部21b内。但是,在本实施方式中,能将透镜帽3作为密封部件使用。因此,在后者的情况下,不需要在凹部21b内另外填充密封树脂。
因此,在上述光源单元1中,能将该光源单元1本身视为LED光源(LED封装件)。
在本实施方式中,上述LED中的由密封框21a包围的区域是LED的发光部22,发光部22的表面(即,发光部22的露出面)成为LED的发光面23。另外,LED元件位于LED的发光中心24(发光的中心点)。
此外,上述LED可以是在1个封装件内,换句话说,在凹部21b内只安装有1个LED元件的单芯片,也可以是在凹部21b内安装有多个LED元件的多芯片。
<透镜帽3的构成>
在本实施方式中,以透镜帽3的光轴与光源2的光轴一致的方式设置有透镜帽3。
在图1的(a)、(b)中,使用矩形状的透镜作为透镜帽3。
透镜帽3具有:从光源2出射的光入射的入射面31;以及使从光源2入射到入射面31的光出射的出射面32。入射面31和出射面32之间的区域作为导光部发挥功能。
透镜帽3接合到作为光源2的安装基板的封装基板21(封装部)而覆盖光源2的发光面。换句话说,覆盖光源2的发光部22的光的出射方向。由此,透镜帽3介于光源2和被照射物(未图示)之间。
光源单元1通过透镜帽3将从光源2出射的光照射到被照射物。
透镜帽3的入射面31通过接合剂等与光源2接合。在图1的(a)、(b)所示的例子中,设置成透镜帽3的入射面31与光源2的发光面23接触。
可以设置成透镜帽3的入射面31紧贴光源2的发光面23,也可以在透镜帽3的入射面31和光源2的发光面23之间设置用于散热的未图示的槽等间隙(空气层、热流路)等。
此外,例如,能使用环氧树脂系粘接剂、硅树脂系粘接剂等公知的透明接合剂作为上述接合剂。
在俯视时,即,从作为透镜面的入射面31或者出射面32侧观看时,上述透镜帽3具备使从光源2入射的光透射的透光区域33和遮挡从光源2入射的光的遮光区域34。
如图1的(a)所示,从光源2出射的光入射到透镜帽3的入射面31,通过导光部而从透镜帽3的出射面32中的透光区域33出射。
即,入射到透镜帽3的光只从透光区域33出射到外部,不从遮光区域34出射。
<透镜材料>
透镜帽3的主体部分的材料,即,作为透射光的透镜发挥功能的透光区域33的材料只要是具有透光性的材料,就不作特别限定,但是优选光学上透明的、折射率比空气高的材料。
作为这样的材料,例举例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等(甲基)丙烯酸系树脂,PC(聚碳酸酯树脂)、EP(环氧树脂)、COP(环烯烃树脂)、硅树脂等透明树脂。
<遮光材料和遮光区域34的形成方法的一例>
遮光区域34例如能通过将遮光性材料例如涂布或者印刷到透光区域33的一部分,即,透镜帽3的透镜面的一部分,或者将预先成型的遮光性构件贴紧到透光区域33的一部分,即,透镜帽3的透镜面的一部分而形成。
此外,对透镜帽3的形成方法不作特别限定,能使用射出成型、模制成型等公知的成型方法形成。
此外,在图1的(a)中,举例示出在透镜帽3的出射面32的一部分设置有包括遮光性材料的遮光层35的情况。
<遮光性材料>
此外,作为上述遮光性材料,只要是不透射光的材料即可,可以是吸收光的光吸收性材料,也可以是反射光的反射材料。
作为上述遮光性材料的一例,例举黑色的颜料或者染料等黑色材料,铝、银等金属材料,白色塑料、白色涂料等白色材料。
这样的遮光性材料可以作为例如涂料或者墨水涂布或者印刷并使其干燥,也可以做成粘贴带、粘接带或者膜状等薄膜状并贴紧。另外,可以使用蒸镀或者图案化等技术形成包括这样的遮光性材料的遮光层35。
另外,可以利用蒸镀或者层压等层叠与光源2的波长特性相应的薄膜电介质。
另外,当然,如上所述可以在透光区域33的表面形成(层叠)包括遮光性材料的遮光层35,也可以在透光区域33设置凹部,在该凹部形成包括透光性材料的遮光层35。
此外,这样在透光区域33设置凹部,在该凹部形成包括透光性材料的遮光层35的情况下,代替如图1的(a)所示在出射面32侧形成遮光层35,能在入射面31侧形成尺寸比光源2的发光面23小的遮光层35。
但是,为了提高光的利用效率,并且更可靠地遮断向光源2的正面方向出射的光,更优选在出射面32侧形成遮光层35。
另外,包括透光性材料的透明树脂层和包括遮光性材料的遮光层可以接合或者一体地成型。即,可以在上述透镜帽3的导光部形成遮光层。
这样通过将遮光区域34设为包括遮光性材料的遮光层,能以简便的方法形成遮光区域34,并且能形成简单的构成,因此能以低成本制造。
<光的指向性>
如图1的(a)、(b)所示,遮光区域34形成在透镜帽3的中央,即,光源2的光轴上。
遮光区域34形成为比光源2的发光部22的面积,即,发光面23的面积小。
由此,如图1的(a)所示,能遮断向作为光轴方向(即,光源2的正面方向)的Z轴方向的直进光,能将从光源2入射的光分离(分开)到光源2的斜方向而出射。
即,透镜帽3将从光源2出射的光导向光源2的斜方向,由此在斜方向上具有光的指向性。
在本实施方式中,透光区域33在俯视时由遮光区域34分离为多个区域(在图1的(b)所示的例子中为左右2个区域),使得从光源2入射的光通过透光区域33并分离到光源2的斜方向而出射。
此外,以下,在图1的(b)中将与纸面横方向(左右方向)相当的方向称为X轴方向,将与纸面纵方向(上下方向)相当的方向称为Y轴方向,将与垂直于纸面的方向相当的方向(光源2的光轴方向)称为Z轴方向。
透光区域33与被照射物的被照射区域的方向对应地形成。由此,从光源2入射到透镜帽3的光被分开而出射到被照射物的被照射区域。
这样,本实施方式的光源单元1以覆盖光源2的方式设置有能将来自光源2的出射光在斜方向上取出的透镜帽3。
因此,只要使用搭载这样的透镜帽3的多个光源单元1散布成平面状而设置的背光源,就能在斜方向上具有峰值亮度。
图2是示意性地示出具备背光源230的液晶显示装置200的概略构成的截面图,所述背光源230包括搭载多个光源单元1的直下型的面光源装置。
在图2中示出的液晶显示装置200中,为了比较,只有在图29中示出的液晶显示装置300中将背光源330置换为背光源230这一点不同,此外的构成与图29中示出的液晶显示装置300相同。
图2中示出的背光源230具备图1的(a)、(b)中示出的光源单元1作为光源单元。
多个光源单元1例如矩阵状或者锯齿状等地并列设置在与液晶面板210大致相同形状的未图示的背光源基板上。
另外,在图2中示出的液晶显示装置200中,为了提高在该背光源基板中反射的光的反射效率,反射片等与反射部件332相同的反射部件231例如涵盖背光源基板整个面地设置在上述背光源基板上。
此外,在图2中,为了附图的简略化,省略透镜帽3的图示,但是在图2中,也如图1的(a)、(b)所示的那样,光源2由透镜帽3覆盖。另外,光源2使用LED。
因此,从光源2出射的光通过透镜帽3而照射到作为被照射物的液晶面板210的被照射区域。
另外,为了防止由LED331的亮线引起的亮度的明暗(所谓的LED的亮点)并且抑制面内的亮度不均,在光源单元1和液晶面板210之间设置有扩散光的扩散板220。
此外,在图2中用箭头示出从背光源230出射的光形成的光路。
另外,图3是示出具备上述背光源230的液晶显示装置200的视野角和亮度值的关系的图。
如图3所示,只要将搭载本实施方式的透镜帽3的多个光源单元1散布成平面状而设置的面光源装置用作直下型的背光源230,就能在斜方向(例如±45°)上具有峰值亮度。
因此,根据本实施方式,能提供例如在双视角液晶显示装置中最适合的背光源230。
<遮光区域34的俯视形状>
此外,在图1的(b)中,举例示出将光源2和覆盖该光源2的透镜帽3形成为俯视时的正方形状,并且在透镜帽3的X轴方向的中央部以将透镜帽3的出射面32进行2分割的方式设置与透镜帽3的Y轴方向的边平行地延伸的长方形状的遮光区域34的情况。
由此,在图1的(b)所示的例子中,在俯视时,在X轴方向上隔着遮光区域34形成有2个具有与透镜帽3的Y轴方向的边平行的长轴的长方形状的透光区域33。
然而,透镜帽3的透光区域33和遮光区域34的俯视形状,换句话说,俯视时的透镜帽3的遮光图案,不限于此。
图4和图5分别是示出透镜帽3的透光区域33和遮光区域34的俯视形状的其它例子的俯视图。
此外,在图4和图5中,将透镜帽3设为俯视时的正方形状。即,将透镜帽3的出射面32设为俯视时的正方形状。
然而,在图4所示的例子中,在俯视时,在透镜帽3的一个对角线上带状地设置遮光区域34,由此在透镜帽3的未设置有遮光区域34的2个角部,以隔着遮光区域34的方式分别形成有三角形状的透光区域33。
另外,在图5所示的例子中,在俯视时,以将透镜帽3的透光区域33进行4分割的方式设置有十字状的遮光区域34。
此外,在图5所示的例子中,在俯视时,沿着X轴方向和Y轴方向以连结透镜帽3的相对的各边的方式设置十字状的遮光区域34,由此在透镜帽3的各角部分别设置由遮光区域34分离的矩形状的4个透光区域33。
然而,本实施方式不限于此,当然,也可以在俯视时,以连结透镜帽3的各角部的方式在各对角线上十字状地形成遮光区域34,由此可以形成有4个以透镜帽3的各边为一边的三角形状的透光区域33。
在任何情况下,与图1的(b)所示的情况相同,能遮断向作为光轴方向(即,光源2的正面方向)的Z轴方向的直进光,使从光源2入射的光分开到光源2的斜方向而出射。
另外,只要如上所述将遮光区域34形成为十字状,就能将光分离为4个方向,因此能得到适于在四视角类型的液晶显示装置用的背光源中使用的光源单元1和能得到这样的光源单元1的透镜帽3。
<光源2的变形例>
此外,在本实施方式中,如上所述举例说明使用表面安装型的LED作为光源2的情况,但是如上所述,光源2的种类不限于此。
例如,能使用炮弹型的LED等表面实施型的LED以外的LED作为光源2。
另外,在本实施方式中,如图1的(b)所示,使用当从光源2的发光面23侧观看光源2时,即,在俯视时为正方形状的LED,但是LED的俯视形状不限于此,可以是菱形或者长方形状等矩形状。另外,也可以是圆形状或者楕圆形状。
另外,光源2如上所述不限于LED,可以是激光二极管等LED以外的固体发光元件。这样,通过将LED、激光二极管等固体发光元件用作光源2,能实现装置的小型化和薄型化。
但是,作为光源2,不限于固体发光元件这样的所谓的点状光源,可以是例如由冷阴极管、热阴极管等直管形光源代表的所谓的线状光源,也可以是白炽灯、卤素灯。作为光源2,不作特别限定。
另外,对1个光源单元1中使用的光源2的数量不作特别限定。例如,也可以是上述透镜帽3在俯视时为长方形状,沿着遮光区域34设置有多个光源2。
如上所述,本实施方式的光源单元1能适用于以双视角类型或者四视角类型的液晶显示装置用的背光源为首的需要斜方向的光的指向性的各种用途。
〔实施方式2〕
以下基于图6说明本发明的其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式1的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
图6是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的截面图。
本实施方式的透镜帽3和光源单元1除了与实施方式1的透镜帽3和光源单元1相比透镜帽3的尺寸和截面形状不同这一点以外,具有与实施方式1的透镜帽3和光源单元1相同的构成。
在实施方式1中,例如如图1的(a)、(b)所示,举例说明透镜帽3在俯视时具有与作为光源2的安装基板的封装基板21(封装部)相同的尺寸(在图1的(a)、(b)所示的例子中,与作为光源2的LED在俯视时具有相同的尺寸)的情况。
然而,透镜帽3如上所述只要覆盖光源2的发光部22,换句话说,只要覆盖光源2的发光面23即可。
因此,如图6所示,透镜帽3可以形成为在俯视时比作为光源2的安装基板的封装基板21(封装部)大。
在图6中,透镜帽3以将LED封装件整体包住的方式全部覆盖包含封装基板21的侧面21c在内的、光源2的端子面(即,向背光源基板等安装基板安装光源单元1的安装面)以外的面。
在本实施方式的光源单元1中,在透镜帽3的入射面31侧,即,与出射面32相反的一侧的透镜面,设置有用于配置(插入)光源2的凹部3a,光源2嵌合于该凹部3a。
由此,凹部3a的与光源2的发光面23相对的面用作透镜帽3的入射面31。
根据本实施方式,通过这样增大透镜帽3以使透镜帽3覆盖光源2,扩大能控制光的区域(透镜帽3本身的空间),因此更能进行所希望的光的控制。特别是,当上述透镜帽3在横方向大时,能大范围地照射光。
此外,透镜帽3的尺寸只要是这样根据使用该透镜帽3的光源单元1的用途(照射范围)、透光区域33所使用的材料的种类、出射面32的形状等,适当设定,能在被照射物的所希望的区域照射光即可,如上所述,只要覆盖光源2的发光面23,就不作特别限定。
此外,在本实施方式中,如图6所示,举例说明光源2嵌合于凹部3a的情况,但是本实施方式不限于此,也可以是凹部3a形成得比光源2大。
此外,这样在透镜帽3形成有尺寸比光源2大的凹部3a的情况下,可以将遮光层35形成在透镜帽3的入射面31侧。
即,在透镜帽3形成有尺寸比光源2大的凹部3a的情况下,在透镜帽3的入射面31和光源2之间形成有由空气层形成的间隙(空间部)。
因此,代替在透镜帽3的出射面32形成遮光层35,可以在该透镜帽3的入射面31和光源2之间的间隙中形成遮光层35。
但是,为了提高光的利用效率,并且更可靠地遮断向光源2的正面方向出射的光,如上所述,更优选在出射面32侧形成有遮光层35。
〔实施方式3〕
以下基于图7说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式2的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1、2中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
图7是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的截面图。
在实施方式1、2中,举例说明光源单元1为矩形状,透镜帽3的出射面32为平面的情况。
然而,透镜帽3的出射面32的截面形状不限于此,如图7所示,可以是弯曲的。
本实施方式的透镜帽3和光源单元1除了透镜帽3形成为覆盖光源2的圆顶状,出射面32为凸面这一点以外,具有与实施方式2的透镜帽3和光源单元1相同的构成。
图7中所示的点划线为出射面32的曲率的变异点,本实施方式的透镜帽3以由该点划线示出的曲率的变异点为边界,与图6中示出的透镜帽3相比聚光方向反转。
因此,根据本实施方式,与实施方式2相比,能朝向更斜的方向照射光。
此外,出射面32的曲率只要根据透镜帽3的尺寸、透光区域33所使用的材料的种类等适当设定,能使光聚敛到光源2的斜方向并且以希望的角度聚光即可,不作特别限定。
另外,在图7所示的例子中,与实施方式2相同,举例图示了透镜帽3在俯视时形成得比作为光源2的安装基板的封装基板21(封装部)大,光源2嵌合于形成在透镜帽3的入射面31侧的凹部3a的情况。
然而,本实施方式不限于此。可以在透镜帽3中形成有比光源2大的凹部3a。另外,透镜帽3在俯视时可以具有与光源2相同的尺寸(与封装基板21相同的尺寸)。另外,透镜帽3当然可以具有比光源2的发光面23大并且比封装基板21小的尺寸。
另外,在本实施方式中,如图7所示,举例说明透镜帽3的出射面32如上所述形成为凸状的情况。
然而,本实施方式不限于此,上述出射面32例如如后述的实施方式所示可以形成为凹状。
即,在俯视时,如上所述在透镜帽3中设置有遮光区域34的情况下,出射面32可以是平面,也可以具有曲率。
这样,在俯视时,如上所述在透镜帽3中设置有遮光区域34的情况下,上述出射面32形成为凸状或者凹状,由此遮断向正面方向的直进光,另一方面,与上述出射面32为平面的情况相比,能朝向更斜的方向照射光。
〔实施方式4〕
以下基于图8说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式1的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~3中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
<透镜帽3和光源单元1的概略构成>
图8是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的截面图。
本实施方式的透镜帽3和光源单元1如图8所示除了在透镜帽3的遮光区域34的光源2的发光面23侧形成有反射部36这一点以外,具有与实施方式1的透镜帽3和光源单元1相同的构成。
在本实施方式的透镜帽3中,如图8所示,例如,遮光层35具有包括非反射材料的第1遮光层35a和包括反射材料的第2遮光层35b的层叠结构(2层结构)。
但是,第2遮光层35b在俯视时不需要具有与第1遮光层35a相同的尺寸。只要第2遮光层35b形成于第1遮光层35a的光源2的发光面23侧的至少一部分即可。
由此,能成为在遮光层35的光源2的发光面23侧的至少一部分形成有包括第2遮光层35b的反射部36的构成。
<遮光材料>
此外,作为上述第1遮光层35a的材料,只要是不透射光的非反射材料,就不作特别限定。作为这样的遮光材料,可以是光吸收材料,也可以是上述那样的黑色材料。
另外,作为上述第2遮光层35b的材料,只要是不透射光的反射材料,就不作特别限定。作为这样的遮光材料,例举铝、银等金属材料(正反射材料),白色塑料、白色涂料等白色材料(扩散反射材料)等。
<遮光层35的形成方法的一例>
因此,上述遮光层35能通过例如在黑色带、黑色片的单面的至少一部分的区域蒸镀上述的正反射材料,或者涂布白色墨水而容易地形成。
但是,遮光层35的形成方法不限于此,例如,只要将实施方式1中示出的遮光层35的形成方法组合等即可。
此外,在第2遮光层35b是正反射层的情况下,优选其表面为镜面(平滑面)。
<效果>
这样通过使透镜帽3的遮光区域34的光源2的发光面23侧成为白色、镜面而形成反射部36,能使光源2的正面方向的直进光不被遮光区域吸收而是被反射。由此,能有效利用反射光。因此,例如,通过使用搭载多个上述光源单元1的面光源装置作为背光源230,能提高亮度。
<封装基板21的变形例>
另外,通过使作为光源2的安装基板的封装基板21特别是凹部21b的表面如上所述成为白色或者镜面等,相对于光源2的发光中心24在与上述与透镜帽3相反的一侧形成例如凹形状的反射体,能进一步有效利用由该反射体引起的反射光。
因此,例如,通过使用搭载多个这样的光源单元1的面光源装置作为背光源230,可进一步实现背光源230的亮度提高。
<遮光层35的变形例>
此外,在图8中,如上所述举例图示了只在透镜帽3的遮光区域34的光源2的发光面23侧设置反射部36的情况。然而,本实施方式不限于此,可以用反射材料形成遮光区域34本身,由此使遮光层35本身成为反射层(反射部36)。
即,例如,如实施方式1所示,使用反射材料作为遮光层35的遮光材料,由此例如可以形成包括铝、银等正反射层,或者白色塑料、白色涂料等白色材料等的白色反射板、白色的扩散反射片等作为遮光层35。
此外,在使用搭载多个这样的光源单元1的面光源装置作为直下型的背光源230的情况下,为了防止LED的亮点,需要在该背光源230和液晶面板210之间如图2所示设置扩散板220。
然而,在该情况下,能使不透射过扩散板220而被反射的光(LED光)被遮光区域34再次反射而回归利用。因此,与背光源230的亮度提高有关联。
〔实施方式5〕
以下基于图9说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式1的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~4中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
<透镜帽3和光源单元1的概略构成>
图9是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的截面图。
本实施方式的光源单元1如图9所示具备双凹透镜作为透镜帽3。
此外,如图9所示,在本实施方式的透镜帽3中不设置遮光区域34。
从光源2出射的光通过透镜帽3的入射面31和光源2的发光面23之间的空气层41(空间部)而入射到透镜帽3的入射面31,并通过作为透镜帽3的主体部分的导光部而从出射面32出射。
根据本实施方式,通过这样使用双凹透镜作为透镜帽3,能利用入射面31的凹透镜效果,使从光源2入射的光扩散。因此,即使不形成遮光区域34,也能使光向光源2的斜方向出射。
另外,根据本实施方式,如上所述,透镜帽3使用双凹透镜,由此如图9所示,在透镜帽3的出射面32的在与作为双凹透镜的轴方向的Y轴方向垂直的X轴方向上的两端部,分别设置有向斜方向突出的凸部37。因此,能使光聚敛到斜方向而出射。
因此,根据本实施方式,能抑制朝向光源2的正面方向的光,而在光源2的斜方向上具有峰值亮度。
因此,上述光源单元1能适用于双视角液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途。
<变形例>
此外,在图9中,与实施方式1相同,举例示出光源2为矩形状的LED封装件的情况。
然而,如在实施方式1中说明的那样,对光源2的种类不作特别限定。根据本实施方式,如上所述入射面31弯曲为凹状,由此能利用凹透镜效果,使从光源2入射的光扩散。
因此,在本实施方式的光源单元1中,只要透镜帽3的入射面31具有比光源2的发光面23弯曲大的凹形状即可。
此外,在本实施方式和后述的各实施方式中,透镜帽3的入射面31和出射面32的曲率以及透镜帽3的结构只要适当设定,能使光聚敛到光源2的斜方向并且以希望的角度聚光即可,不作特别限定。
此外,需要结合透镜帽3的入射面31的形状和出射面32的形状,使光以希望的角度聚敛,来设定透镜帽3的入射面31和出射面32的曲率以及透镜帽3的结构。
〔实施方式6〕
以下基于图10和图11说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式5的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~5中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
<透镜帽3和光源单元1的概略构成>
图10是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的一例的截面图。
在实施方式5中,如图9所示,举例说明具有双凹透镜形状的透镜帽3在俯视时具有与作为光源2的安装基板的封装基板21(封装部)相同的尺寸的情况。
在图10中所示的光源单元1中,透镜帽3在俯视时形成得比封装基板21(封装部)大,并且透镜帽3的入射面31和出射面32分别具有凹形状。
在透镜帽3的入射面31侧形成有用于配置光源2的封装基板21的凹部3a。但是,在本实施方式中,凹部3a具有平凸柱面透镜形状。
在凹部3a形成有嵌合光源2的封装基板21的侧面21c的嵌合部39,当将光源2嵌入嵌合部39时,透镜帽3的与光源2的发光面23相对的面即入射面31为凹面。
换句话说,当配置本实施方式的透镜帽3来覆盖光源2时,即,将光源2嵌入凹部3a的嵌合部39时,在入射面31和光源2之间形成的空气层41具有成为柱面透镜形状的凹部3a。
因此,在本实施方式中,与实施方式5相同,透镜帽3的入射面31弯曲成凹状,由此能利用凹透镜效果,使从光源2入射的光扩散。
此外,在图10所示的例子中,透镜帽3的出射面32如上所述除了透镜帽3的尺寸不同,从而曲率不同以外,与实施方式5的透镜帽3的出射面32同样地形成。
<变形例>
图11是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的另一例的截面图。
图11中示出的光源单元1除了透镜帽3的出射面32的形状不同以外具有与图10中示出的光源单元1相同的构成。
在图11中示出的光源单元1中,在透镜帽3的出射面32的与作为双凹透镜的轴方向的Y轴方向垂直的X轴方向上的两端部形成的、向斜方向突出的凸部37具有曲率。
这样,只要凸部37在上述X轴方向的两端部向斜方向突出地形成即可,不需要一定形成为锐角,如上所述可以具有曲率。
但是,在凸部37具有曲率的情况下,曲率越大,从凸部37出射的光越扩散。因此,优选凸部37具有角部,更优选形成为锐角。
此外,如上所述在凸部37具有曲率的情况下,如图11所示,优选凸部37的至少顶端部的上述X轴方向的截面具有凸部37的突出方向成为长轴方向的椭圆弧形状。另外,优选曲率尽可能小。
凸部37的至少顶端部如上所述具有椭圆弧形状,由此能抑制光的扩散,使光聚敛。另外,通过调整凸部37的方向,易于调整光的出射方向。
〔实施方式7〕
以下基于图12和图13说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式5、6的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~6中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
<透镜帽3和光源单元1的概略构成>
图12和图13分别是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的一例的截面图。
本实施方式的透镜帽3和光源单元1如图12和图13所示除了透镜帽3的出射面32为平面这一点以外,具有与实施方式5或者6的透镜帽3和光源单元1相同的构成。
图12中示出的光源单元1的透镜帽3具有平凹透镜形状。另外,图13中示出的光源单元1的透镜帽3具有平凹柱面透镜形状。
此外,如图12和图13所示,在本实施方式中,在透镜帽3中不设置遮光区域34。
根据本实施方式,与实施方式5或者6相同,透镜帽3的入射面31弯曲成凹状,由此能利用凹透镜效果,使从光源2入射到透镜帽3的光扩散。
另外,根据本实施方式,如上所述,透镜帽3具有出射面32为平面的平凹透镜形状或者平凹柱面透镜形状,由此在透镜帽3的出射面32的与作为透镜帽3的轴方向的Y轴方向垂直的X轴方向上的两端部具有角部,并且分别设置有向斜方向突出的凸部37。因此,能使光在斜方向聚敛而出射。
因此,在本实施方式中,能抑制朝向光源2的正面方向的光,而在光源2的斜方向上具有峰值亮度。
因此,上述光源单元1能适用于双视角液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的指向性的用途。
〔实施方式8〕
以下基于图14和图15说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式5~7的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~7中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
<透镜帽3和光源单元1的概略构成>
图14和图15是分别示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的一例的截面图。
图14和图15中示出的透镜帽3和光源单元1除了在俯视时在透镜帽3中设置有与实施方式1的透镜帽3和光源单元1相同的透光区域33和遮光区域34这一点以外,具有与图10或者图13中示出的透镜帽3和光源单元1相同的构成。
此外,上述透光区域33和遮光区域34在俯视时可以具有例如图1的(b)中示出的形状,也可以具有图4图5中示出的形状。
在图14和图15中,作为一例,举例图示了图10或者图13中示出的在透镜帽3中形成有遮光层35的情况。然而,本实施方式不限于此,当然可以为图9、图11或者图12中示出的在透镜帽3的出射面32形成有遮光层35的构成。
根据本实施方式,除了能获得实施方式5~7中示出的由透镜帽3的入射面31和出射面32的形状引起的效果之外,能同时获得实施方式1中示出的由遮光区域34引起的效果。因此,能在更斜的方向上具有峰值亮度。
<变形例>
此外,在本实施方式中,与实施方式4相同,可以在透镜帽3的遮光区域34的光源2的发光面23侧形成有反射部36,用反射材料形成遮光区域34本身,由此可以将遮光层35本身作为反射层(反射部36)。由此,能得到与实施方式4相同的效果。
〔实施方式9〕
以下基于图16的(a)、(b)和图17说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式5的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~8中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
<透镜帽3和光源单元1的概略构成>
图16的(a)是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的截面图,图16的(b)是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的立体图。
在本实施方式的光源单元1中,如图16的(a)、(b)所示,作为透镜帽3,具有把由双凸透镜分别形成的透镜部50、60在各透镜部50、60的一方透镜端50a、60a连接的形状。
在本实施方式中,各透镜部50、60的各透镜面分别用作入射面31和出射面32。
此时,透镜部50(第1透镜部)的各透镜面分别用作成为入射面31和出射面32的一部分的入射面51(第1入射面)和出射面52(第1出射面)。
同样地,透镜部60(第2透镜部)的各透镜面分别用作成为入射面31和出射面32的一部分的入射面61(第2入射面)和出射面62(第2出射面)。
由此,如图16的(a)、(b)所示,上述透镜帽3具有倒V字形状(三角屋顶状)的截面形状,入射面31被2分割为在光源2的光轴上具有边界线38(参照图16的(b))的入射面51和入射面61,出射面32具有与入射面51和入射面61分别相对的出射面52和出射面62。
上述透镜部50和透镜部60形成为以通过上述边界线38并且与该边界线38平行的虚拟面71(参照图16的(b))作为边界面呈面对称。
因此,图16的(a)、(b)中示出的光源单元1在光源2和入射面31之间形成有截面呈大致三角形状的空气层41(空间部)。
从光源2出射的光经由空气层41入射到各透镜部50、60的入射面51和出射面62。并且,入射到入射面51的光通过作为透镜部50的主体部分的导光部而从与入射面51相对的出射面52出射。入射到入射面61的光通过作为透镜部60的主体部分的导光部而从与入射面61相对的出射面62出射。
因此,根据本实施方式,即使在透镜帽3中不形成遮光区域34,也能抑制朝向光源2的正面方向的光,将光分开到光源2的斜方向而出射。因此,能在光源2的斜方向上具有峰值亮度。
因此,本实施方式的光源单元1能适用于双视角液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途。
另外,上述光源单元1的透镜部50的入射面51侧的焦点和透镜部60的入射面61侧的焦点与光源2的发光中心24一致。
在图16的(a)中用双点划线示出通过发光中心24、透镜部50的中心点(光轴)以及透镜部50的入射面51侧和出射面52侧的各焦点的直线。另外,同样地,在图16的(a)中用双点划线示出了通过发光中心24、透镜部60的中心点(光轴)以及透镜部60的入射面61侧和出射面62侧的各焦点的直线。
另外,在图16的(a)中分别用“○”记号示出各透镜部50、60的各焦点。
如图16的(a)所示,从双凸透镜的焦点出去的光线在通过双凸透镜后成为与双凸透镜的光轴平行的直线。
因此,如图16的(a)所示,从本实施方式的光源单元1中的光源2的发光中心24发出并入射到入射面51的光从出射面52与透镜部50的光轴平行地出射。另外,从本实施方式的光源单元1中的光源2的发光中心24发出并入射到入射面61的光从出射面62与透镜部60的光轴平行地出射。
因此,根据本实施方式,从出射面52和出射面62出射的光不横穿光源2的光轴而朝向被照射物的被照射区域直进。
因此,根据本实施方式,能使从透镜帽3出射的光效率良好地向斜方向照射,并且容易控制光的出射方向。
<变形例>
此外,在图16的(a)、(b)中,举例说明透镜部50的入射面51侧的焦点和透镜部60的入射面61侧的焦点与光源2的发光中心24一致的情况。然而,本实施方式不限于此。
图17是示意性地示出本实施方式的光源单元1的主要部分的概略构成的截面图。
图17示意性地示出相对于光源2的发光中心24在与透镜帽3相反的一侧(例如凹部21b的表面)设置有凹形状的反射体25的情况下的、发光中心24和各透镜部50、60的入射面侧的虚拟焦点的关系。
如图17所示,在相对于光源2的发光中心24在与透镜帽3相反的一侧设置有凹形状的反射体25的情况下,各透镜部50、60的入射面侧的虚拟焦点如用“○”记号所示形成在比光源2的实际的发光中心24靠后方侧,即,与透镜帽3相反的一侧。
这样,在相对于光源2的发光中心24在与透镜帽3相反的一侧设置有凹形状的反射体25的情况下,以从光源2的发光中心24辐射并被上述反射体25反射的光在隔着上述反射体25与光源2的发光中心24相反的一侧聚敛时的虚拟焦点与入射面51和入射面61侧的各透镜部50、60的焦点一致的方式设置上述光源单元1,由此能使光从各透镜部50、60与各透镜部50、60的光轴平行地出射。
另外,在本实施方式中,例如如图17所示,举例图示了具有双凸透镜形状的透镜帽3在俯视时具有与作为光源2的安装基板的封装基板21(封装部)相同的尺寸的情况。
然而,本实施方式不限于此。在本实施方式中,透镜帽3在俯视时可以形成得比封装基板21(封装部)大。
〔实施方式10〕
以下基于图18说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式9的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~9中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
<透镜帽3和光源单元1的概略构成>
图18是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的截面图。
本实施方式的透镜帽3和光源单元1除了各透镜部50、60具有平凸透镜形状这一点以外,具有与图17中示出的透镜帽3和光源单元1相同的构成。
即,图18中示出的透镜帽3和光源单元1除了各出射面52、62为平面以外,具有与图17中示出的透镜帽3和光源单元1相同的构成。
因此,与实施方式9相同,从光源2出射的光经由空气层41入射到各透镜部50、60的各入射面51、61。并且,入射到入射面51的光通过作为透镜部50的主体部分的导光部而从与入射面51相对的出射面52出射。入射到入射面61的光通过作为透镜部60的主体部分的导光部而从与入射面61相对的出射面62出射。
因此,在本实施方式中,与实施方式9相同,即使在透镜帽3中不形成遮光区域34,也能抑制朝向光源2的正面方向的光,使光分开到光源2的斜方向而出射。因此,能在光源2的斜方向上具有峰值亮度。
因此,本实施方式的光源单元1能适用于双视角液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途。
此外,根据本实施方式,如上所述,因为各出射面52、62为平面,所以出射光的扩散程度比实施方式9中示出的透镜帽3和光源单元1中的出射光的扩散程度增大。
<变形例>
此外,在本实施方式中,如图18所示,举例说明了将2个平凸透镜以各出射面52、62侧为平面的方式组合而使用的情况。
然而,本实施方式不限于此,也可以将2个平凸透镜以各出射面52、62侧具有凸形状的方式组合而使用。
在该情况下,聚光效果比将2个平凸透镜以各自的出射面52、62侧为平面的方式组合而使用的情况下的聚光效果增大。
另外,在本实施方式中,与实施方式9相同,举例图示了透镜帽3在俯视时具有与作为光源2的安装基板的封装基板21(封装部)相同的尺寸的情况。
然而,在本实施方式中,透镜帽3在俯视时可以形成得比封装基板21(封装部)大。
〔实施方式11〕
以下基于图19和图20说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式10的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~10中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
<透镜帽3和光源单元1的概略构成>
图19和图20分别是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的一例的截面图。
本实施方式的透镜帽3和光源单元1除了各透镜部50、60以菲涅尔透镜形成这一点以外,具有与实施方式10中示出的透镜帽3和光源单元1相同的构成。
因此,与实施方式10相同,从光源2出射的光经由空气层41入射到各透镜部50、60的各入射面51、62。并且,入射到入射面51的光通过作为透镜部50的主体部分的导光部而从与入射面51相对的出射面52出射。入射到入射面61的光通过作为透镜部60的主体部分的导光部而从与入射面61相对的出射面62出射。
因此,在本实施方式中,与实施方式10相同,即使在透镜帽3中不形成遮光区域34,也能抑制朝向光源2的正面方向的光,使光分开到光源2的斜方向而出射。因此,能在光源2的斜方向上具有峰值亮度。
因此,本实施方式的光源单元1能适用于双视角液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途。
另外,根据本实施方式,如上所述,各透镜部50、60使用菲涅尔透镜,从而能使厚度比各透镜部50、60如实施方式9所示使用双凸透镜的情况、如实施方式10所示使用平凸透镜的情况下的厚度变薄。
因此,能缓和在厚度方面的制约,因此例如设计上,即使在不能确保凸透镜形状的厚度的情况下,由于各透镜部50、60使用菲涅尔透镜,也能获得上述效果。
〔实施方式12〕
以下基于图21的(a)~(c)至图23的(a)~(c)说明本发明的另一其它实施方式。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~11中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
在本实施方式中,说明在实施方式9、10示出的光源单元1中,各透镜部50、60的焦点和光源2的发光中心24的位置关系与光的出射角度的关系。
此外,在图21的(a)~(c)至图23的(a)~(c)中,举例图示透镜部50作为透镜部,但是透镜部50和透镜部60如上所述形成为以与边界线38平行的虚拟面71作为边界面呈面对称。因此,同样的说明也适用于透镜部60。
另外,在本实施方式中,为了图示和说明的方便,将透镜部50简单地看作单焦点透镜,作为虚拟的单焦点的凸透镜模型进行说明。但是,使平行光从透镜部50出射需要根据凸透镜的种类改变曲率。此外,在以下的模型中,均在透镜部50的光轴上具有光源2的发光中心24。
<使用双凸透镜的情况>
图21的(a)~(c)是示出在实施方式9中透镜部50使用双凸透镜时的透镜部50的焦点和光源2的发光中心24的位置关系与光的出射角度的关系的图。
此外,图21的(a)~(c)按顺序示出(a)光源2的发光中心24位于透镜部50的焦点A的外侧的情况,(b)透镜部50的焦点A与光源2的发光中心24一致的情况,(c)光源2的发光中心24位于透镜部50的焦点A内侧的情况。
在透镜部50使用双凸透镜的情况下,从透镜部50出射的光在上述(a)的情况下聚敛,在(b)的情况下成为平行,在(c)的情况下扩散。
此外,在任何情况下,通过焦点A的、从光源2的发光中心24出射的光与透镜部50的光轴平行地出射。
<使用出射面52侧为平面的平凸透镜的情况>
图22的(a)~(c)是示出在实施方式10中透镜部50以出射面52侧为平面的方式使用平凸透镜时的透镜部50的焦点和光源2的发光中心24的位置关系与光的出射角度的关系的图。
此外,图22的(a)~(c)也按顺序示出(a)光源2的发光中心24位于透镜部50的焦点A的外侧的情况,(b)透镜部50的焦点A与光源2的发光中心24一致的情况,(c)光源2的发光中心24位于透镜部50的焦点A内侧的情况。
在透镜部50以第1出射面52侧为平面的方式使用平凸透镜的情况下,从透镜部50出射的光在上述(a)的情况下聚敛,在(b)的情况下成为平行,在(c)的情况下扩散。
但是,在上述(a)的情况下,从透镜部50到第1出射面52侧的焦点A(未图示)的距离比透镜部50使用双凸透镜的情况下远。
另外,在上述(c)的情况下,从透镜部50出射的光比透镜部50使用双凸透镜的情况下更扩散。
<使用入射面51侧为平面的平凸透镜的情况>
另外,图23的(a)~(c)是示出在实施方式10中透镜部50以入射面51侧成为平面的方式使用平凸透镜时的透镜部50的焦点和光源2的发光中心24的位置关系与光的出射角度的关系的图。
此外,图23的(a)~(c)也按顺序示出(a)光源2的发光中心24位于透镜部50的焦点A的外侧的情况,(b)透镜部50的焦点A与光源2的发光中心24一致的情况,(c)光源2的发光中心24位于透镜部50的焦点A内侧的情况。
在透镜部50以入射面51侧为平面的方式使用平凸透镜的情况下,如图23的(a)~(c)所示,在上述(a)~(c)任何模式的情况下,在相同的模式下彼此进行比较时,比使用出射面52侧为平面的平凸透镜的情况和使用出射面52侧为平面的平凸透镜的情况更存在从透镜部50出射的光扩散的倾向。
因此,可以看出,通过使用图16的(a)、(b)或者图18中示出的光源单元1,能比以入射面51侧为平面的方式组合平凸透镜的情况更加提高斜方向的峰值亮度。
另外,如图21的(b)、图22的(b)以及图23的(b)所示,可以看出,在透镜部50的焦点A与光源2的发光中心24一致的情况下,能使与该透镜部50的光轴平行的光从透镜部50出射。
另外,在透镜部50的焦点A的外侧设置光源2的发光中心24的情况下,换句话说,在从透镜部50的透镜面观看时入射面51侧的透镜部50的焦点位于光源2的发光中心24后方的情况下,透镜部50使用双凸透镜,能缩短从透镜部50到出射面52侧的焦点A的距离。
因此,可以看出,在该情况下,通过在直下型背光源中采用满足这样的条件的光源单元1,能实现搭载该背光源的液晶显示装置等的装置的薄型化,并且能提高斜方向的峰值亮度。
〔实施方式13〕
以下基于图24的(a)、(b)和图25的(a)、(b)说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式1的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~12中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
<透镜帽3的遮光区域34的概略构成>
图24的(a)是示意性地示出本实施方式的光源单元1的概略构成的截面图,图24的(b)是示意性地示出图24的(a)中示出的光源单元1中的透光控制构件80的概略构成的截面图。
例如在实施方式1中举例说明了通过在透镜帽3的一部分形成包括遮光材料的遮光层35而在透镜帽3中形成透光区域33和遮光区域34的情况。
然而,在该情况下,遮光区域34被固定,因此在将具备这样的透镜帽3的光源单元1用于例如直下型的背光源230的液晶显示装置200中,光总是被分离(分断)。
因此,在本实施方式中,在遮光区域34设置在光的透射和遮挡之间进行电切换的透光控制构件80,由此以电方式形成遮光区域34。
<透光控制构件80的构成>
在本实施方式中使用的透光控制构件80是液晶光闸。
本实施方式的液晶光闸如图24的(b)所示例如具有液晶层81和对上述液晶层81施加电场的一对透明电极82、83。此外,优选透明电极83由未图示的透明绝缘片覆盖。
由此,根据本实施方式,如图25的(a)、(b)所示,通过在向液晶层81施加和不施加电场之间进行切换,能在液晶层81的光的透射和遮挡之间进行电切换。
此外,图25的(a)示出将液晶光闸用于透光控制构件80时的不施加电场时的液晶层81的状态,图25的(b)示出将液晶光闸用于透光控制构件80时的施加电场时的液晶层81的状态。
此外,在图25的(a)、(b)中,举例示出在不向液晶层81施加电场时遮断光,在施加电场时使光透射的情况,但是本实施方式不限于此。
对液晶材料和液晶层81的驱动方式不作特别限定,能使用公知的各种液晶材料和驱动方式。
另外,在图24的(b)中示出的例子中,举例示出隔着液晶层81设置有一对透明电极82、83的情况,但是本实施方式不限于此,通过使用例如梳齿电极作为一对透明电极82、83,透明电极82、83可以形成在同一平面上。
根据本实施方式,通过这样以电方式使遮光区域34工作/不工作而在光的透射和遮挡之间进行切换,能兼备如图24的(a)和图25的(a)所示将从光源2入射的光分离而在斜方向上具有峰值亮度的情况和如图25的(b)所示使从光源2入射的光向正面方向透射而在正面方向具有峰值亮度的情况。
<变形例>
此外,在本实施方式中,与实施方式4相同,可以将反射层形成在透镜帽3的遮光区域34的光源2的发光面23侧等而在遮光区域34形成有反射部36。由此,能得到与实施方式4相同的效果。
〔实施方式14〕
以下基于图26的(a)、(b)说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式13的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~13中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
<透光控制构件80的构成>
图26的(a)、(b)是示出通过本实施方式的透光控制构件80在光的透射和遮断之间进行电切换的方法的图,图26的(a)示出遮断光的情况,图26的(b)示出使光透射的情况。
如图26的(a)、(b)所示,本实施方式在遮光区域34设置有滑动光闸作为透光控制构件80这一点与实施方式13不同。
如图26的(a)、(b)所示,本实施方式的滑动光闸具备:一对遮光构件91、92;以及使这些遮光构件91、92中的至少一方遮光构件电滑动移动的滑动机构93。
此外,在图26的(a)、(b)中示出的例子中,举例示出遮光构件91(第1遮光构件)是固定构件,遮光构件92(第2遮光构件)是可动构件的情况,但是本实施方式不限于此。
在遮光构件91中交替设置有遮光部91a和透光部91b。另外,在遮光构件92中交替设置有遮光部92a和透光部92b。
上述遮光部91a、92a能使用例如黑色膜等具有光吸收性的遮光膜或者金属膜等反射膜。
另外,透光部91b、92b能使用透明膜。例如,能使用与透镜帽3相同的透明树脂材料作为上述透明膜的材料。
滑动机构93具备:例如滑动轨道等滑动部94;以及利用电动机、电等的斥力或者引力驱动上述滑动部94的驱动部95。
如图26的(a)所示,滑动机构93使遮光构件91、92中的至少一方遮光构件电滑动移动,以使遮光部91a和透光部92b重叠,透光部91b和遮光部92a重叠后形成在俯视时连续的遮光部。由此,能形成分离(分断)透光区域33的遮光区域34。
另外,如图26的(b)所示,滑动机构93使遮光构件91、92中的至少一方遮光构件电滑动移动,以使遮光部91a和遮光部92a重叠,透光部91b和透光部92b重叠后经由透光部91b和透光部92b的重叠区域使光透射。
根据本实施方式,这样通过利用透光控制构件80在光的透射和遮挡之间进行电切换,能兼备如图26的(a)所示遮断向光源2的正面方向的光的透射而在光源2的斜方向上具有峰值亮度的情况和如图26的(b)所示使从光源2入射的光向正面方向透射而在正面方向上具有峰值亮度的情况。
<变形例>
此外,在本实施方式中,与实施方式4相同,可以在透镜帽3的遮光区域34的光源2的发光面23侧形成反射层等而在遮光区域34形成有反射部36。由此,能得到与实施方式4相同的效果。
〔实施方式15〕
以下基于图27的(a)、(b)说明本发明的另一其它实施方式。在本实施方式中,主要说明与实施方式13、14的不同点。此外,为了说明的方便,对具有与在实施方式1~14中说明的构成要素相同的功能的构成要素附上相同的附图标记,而省略其说明。
<透光控制构件80的构成>
图27的(a)、(b)是示出利用本实施方式的透光控制构件80在光和透射和遮断之间进行电切换的方法的图,图27的(a)示出遮断光的情况,图27的(b)示出使光透射的情况。
如图27的(a)、(b)所示,本实施方式在遮光区域34设置有旋转光闸作为透光控制构件80这一点与实施方式13、14不同。
如图27的(a)、(b)所示,本实施方式的旋转光闸具备:相互平行地设置的百叶窗状的多个板条101;以及利用电动机、电等的斥力或者引力使这些板条101旋转的旋转机构102。
在这样的透光控制构件80中,利用上述旋转机构102使各板条101旋转,由此改变板条101相对于透镜帽3的表面的角度。
此时,如图27的(a)所示,通过使板条101旋转以使板条101的板面覆盖透镜帽3的表面(例如板条101的板面成为与透镜帽3的表面平行)而形成在俯视时连续的遮光部,能形成分离透光区域33的遮光区域34。
另外,如图27的(b)所示,通过使板条101旋转以使例如板条101的板面成为与透镜帽3的表面垂直,使光向光源2的正面方向透射。
在本实施方式中,这样通过利用透光控制构件80在光的透射和遮挡之间进行电切换,能兼备如图27的(a)所示遮断向光源2的正面方向的光的透射而在光源2的斜方向上具有峰值亮度的情况和如图27的(b)所示使从光源2入射的光向正面方向透射而在正面方向上具有峰值亮度的情况。
此外,上述板条101可以由光吸收性材料形成,也可以由反射材料形成。另外,可以具有包括透明树脂等透光性材料的透光层和包括光吸收性材料、反射材料等遮光性材料的遮光层层叠的层叠结构。
此外,能使用在实施方式1等中例示的遮光性材料作为光吸收性材料、反射材料等遮光性材料。
另外,在将透光层和遮光层层叠的情况下,作为其层叠方法,不作特别限定,例如,能使用蒸镀、层压、涂布、接合、一体成型等公知的层叠方法。
<变形例>
此外,在本实施方式中,与实施方式4相同,可以在透镜帽3的遮光区域34的光源2的发光面23侧形成反射层等而在遮光区域34形成有反射部36。由此,能得到与实施方式4相同的效果。
<要点概括>
如上所述,本发明的一方式的透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,在俯视时具备透射从上述光源入射的光的透光区域和遮挡从上述光源入射的光的遮光区域,上述透光区域由上述遮光区域分离成多个区域,以使从上述光源入射的光通过上述透光区域而分离成向多个方向出射。
根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。因此,能提供能得到适用于需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元的透镜。
在上述透镜中,优选上述遮光区域例如由包括遮光材料的遮光层形成。
根据上述构成,通过将上述遮光区域设为包括遮光性材料的遮光层,能以简便的方法形成遮光区域,并且能形成简单的构成。因此,能以低成本制造上述透镜和使用上述透镜的光源单元。
另外,优选上述遮光区域在俯视时形成在上述出射面的中央。
根据照射的对称性的观点,上述透镜以其光轴与光源的光轴一致的方式配置在透镜的中央正下方。以上述光源的发光面在俯视时位于设置在上述出射面的中央的遮光区域的正下方的方式用上述透镜覆盖上述光源,由此能遮断来自上述光源的直进光,能增大斜方向的峰值亮度。
此外,上述透镜覆盖从上述光源出射的光的出射范围。上述透镜例如接合到安装上述光源的基板。
另外,上述透镜可以具有在入射面侧设置有用于配置上述光源的凹部的构成。即,上述透镜可以具有覆盖上述光源的尺寸。
通过这样增大透镜,能控制光的区域(透镜本身的空间)扩大,因此能进行更希望的光的控制。特别是,上述透镜在横方向增大时,能广范围地照射光。
另外,上述透镜的上述出射面可以具有曲率。例如,上述出射面可以形成为凸状或者凹状。
这样,在俯视时在上述透镜设置有上述遮光区域的情况下,在上述出射面形成为凸状或者凹状时,与上述出射面为平面的情况相比,能朝向更斜的方向照射光。
另外,优选上述透镜具备在光的透射和遮挡之间进行电切换的透光控制构件,利用上述透光控制构件以电方式形成上述遮光区域。
通过这样利用上述透光控制构件在光的透射和遮挡之间进行电切换,能兼备将从上述光源入射的光分离而在斜方向上具有峰值亮度的情况和使从上述光源入射的光向正面方向透射而在正面方向上具有峰值亮度的情况。
在该情况下,能成为如下构成:上述透光控制构件是液晶光闸,上述液晶光闸具有:液晶层;以及对上述液晶层施加电场的透明电极,上述透光控制构件通过在向上述液晶层施加和不施加电场之间进行切换而形成上述遮光区域。
另外,也可以作为如下构成:上述透光控制构件是滑动光闸,上述滑动光闸具备:各自具有遮光部和透光部,相互重叠地设置的一对遮光构件;以及使上述一对遮光构件中的至少一方遮光构件电滑动移动的滑动机构,上述透光控制构件使上述一对遮光构件中的至少一方遮光构件滑动移动,以使上述一对遮光构件中一方遮光构件的遮光部覆盖上述一对遮光构件中另一方遮光构件的透光部,形成在俯视时连续的遮光部,由此形成分离上述透光区域的上述遮光区域。
或者,也可以作为如下构成:上述透光控制构件是旋转光闸,上述旋转光闸具备:相互平行地设置的多个板条;以及使上述板条旋转的旋转机构,上述透光控制构件使上述板条旋转而改变板条相对于透镜表面的角度,形成在俯视时连续的遮光部,由此形成分离上述透光区域的上述遮光区域。
另外,优选在上述遮光区域设置有反射光的反射层。
在该情况下,例如可以在上述透镜的遮光区域的光源的发光面侧形成反射层,也可以在上述遮光区域形成反射层本身作为遮光层。
在前者的情况下,光源的正面方向的直进光不是被遮光区域吸收,而是能被反射。由此,能有效利用反射光。因此,例如,通过使用搭载多个使用上述透镜的光源单元的面光源装置作为液晶显示装置的背光源,能提高亮度。
此外,在后者的情况下,在使用搭载多个使用上述透镜的光源单元的面光源装置作为液晶显示装置的背光源时,需要在该背光源和液晶面板之间设置扩散板。然而,在该情况下,能使不透射扩散板而被反射的光被上述遮光区域再次反射而回归利用。因此,与上述背光源的亮度提高有关联。
另外,优选地,在上述透镜中,从上述光源出射的光所入射的入射面具有比上述光源的发光面弯曲大的凹形状。
根据上述构成,从上述光源出射的光所入射的入射面具有比上述光源的发光面弯曲大的凹形状,由此能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射。因此,能提高上述斜方向的峰值亮度。
另外,如上所述,本发明的一方式的透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,从上述光源出射的光所入射的入射面具有比上述光源的发光面弯曲大的凹形状。
根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。因此,根据上述构成,能提供能得到适用于需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元的透镜。
另外,优选地,在上述透镜中,出射从上述光源入射的光的出射面的与该透镜的轴方向垂直的方向上的两端部具有向斜方向突出的凸部。
上述透镜具有上述凸部,由此能将光聚敛到斜方向而出射。因此,根据上述构成,能抑制朝向上述光源的正面方向的光,在光源2的斜方向上具有峰值亮度。
上述透镜可以具有例如上述出射面为凹面的双凹透镜形状,也可以具有上述出射面为平面的平凹透镜形状。
根据上述各构成,在任何情况下,利用入射面的凹透镜效果,能使从上述光源入射的光扩散,并且能将光聚敛到斜方向而出射。因此,根据上述各构成,能抑制朝向上述光源的正面方向的光,在光源2的斜方向上具有峰值亮度。
另外,优选上述透镜具有如下构成:例如,上述凸部的至少顶端部的与该透镜的轴方向垂直的方向上的截面具有上述凸部的突出方向为长轴方向的椭圆弧形状。
上述凸部的至少顶端部如上所述具有椭圆弧形状,由此能抑制光的扩散,使光聚敛。另外,通过调整上述凸部的方向,容易调整光的出射方向。
另外,如上所述,本发明的一方式的透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,具有从上述光源出射的光所入射的入射面被2分割为在上述光源的光轴上具有边界线的第1入射面和第2入射面、出射从上述光源入射的光的出射面具有与上述第1入射面和第2入射面分别相对的第1出射面和第2出射面的倒V字形状的截面形状,上述透镜形成为以通过上述边界线并且与上述边界线平行的面作为边界面呈面对称。
根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。因此,根据上述构成,能提供能得到适用于需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元的透镜。
在该情况下,优选上述透镜的上述入射面和出射面中的至少一方具有凸形状。
从凸透镜的焦点出去的光线在通过凸透镜后成为与凸透镜的光轴平行的直线。另外,在上述入射面和出射面中的至少一方具有凸形状的情况下,在从上述透镜的透镜面观看时上述第1入射面和第2入射面侧的上述透镜的焦点位于上述光源的发光的中心点后方时,从上述第1出射面和第2出射面出射的光不横穿上述光源的光轴而朝向被照射物的被照射区域聚敛。
因此,在上述透镜的上述入射面和出射面中的至少一方具有凸形状的情况下,以光源的发光中心和焦点位置的关系具有上述关系的方式形成上述透镜,由此能更加提高斜方向的峰值亮度,并且能获得容易控制光的出射方向的效果。
在该情况下,上述透镜能成为如下构成:具有2个双凸透镜分别以各自的一方透镜端接合的形状,各双凸透镜的各透镜面分别成为上述入射面和出射面。
另外,上述透镜能成为如下构成:具有2个平凸透镜分别以各自的一方透镜端接合的形状,各平凸透镜的各透镜面分别成为上述入射面和出射面。
或者,上述透镜可以作为如下构成:具有2个菲涅尔透镜分别以各自的一方透镜端接合的形状,各菲涅尔透镜的各透镜面分别成为上述入射面和出射面。
在该情况下,与上述透镜的入射面和出射面中的至少一方具有凸形状的情况相比,厚度能变薄。
另外,本发明的一方式的光源单元具有如下构成:具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,上述透镜是上述说明的任一透镜。
根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据上述构成,能提供适用于双视角类型或者四视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元。
另外,优选上述遮光区域在俯视时形成在上述光源的光轴上。
通过上述遮光区域在俯视时形成在上述光源的光轴上,能遮断来自上述光源的直进光,能提高斜方向的峰值亮度。
另外,上述透镜可以具有如下构成:在入射面侧设置有凹部,在该凹部配置上述光源。即,上述透镜可以具有覆盖上述光源的尺寸。
通过这样增大透镜,能控制光的区域(透镜本身的空间)扩大,因此能进行更希望的光的控制。特别是,上述透镜在横方向上变大时,能广范围地照射光。
另外,本发明的一方式的光源单元具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,上述透镜具有以下的构成。
即,上述透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,具有倒V字形状的截面形状,从上述光源出射的光所入射的入射面被2分割为在上述光源的光轴上具有边界线的第1入射面和第2入射面,出射从上述光源入射的光的出射面具有与上述第1入射面和第2入射面分别相对的第1出射面和第2出射面,上述透镜形成为以通过上述边界线并且与上述边界线平行的面作为边界面呈面对称,并且上述入射面和出射面中的至少一方具有凸形状,上述第1入射面和第2入射面侧的上述透镜的焦点与上述光源的发光的中心点一致。
从凸透镜的焦点出去的光线在通过凸透镜后成为与凸透镜的光轴平行的直线。
因此,根据上述构成,从上述光源的发光的中心点发出并入射到上述第1入射面的光从上述第1出射面与上述透镜的光轴平行地出射。另外,从上述光源的发光的中心点发出并入射到上述第2入射面的光从上述第2出射面与上述透镜的光轴平行地出射。
因此,根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据上述构成,能提供适用于需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元。
另外,根据上述构成,从上述第1出射面和第2出射面出射的光不横穿上述光源的光轴而朝向被照射物的被照射区域直进。
因此,根据上述构成,能使从上述透镜出射的光效率良好地向斜方向照射,并且容易控制光的出射方向。
另外,本发明的一方式的光源单元具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,上述透镜具有以下的构成。
即,上述透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,具有倒V字形状的截面形状,从上述光源出射的光所入射的入射面被2分割为在上述光源的光轴上具有边界线的第1入射面和第2入射面,出射从上述光源入射的光的出射面具有与上述第1入射面和第2入射面分别相对的第1出射面和第2出射面,上述透镜形成为以通过上述边界线并且与上述边界线平行的面作为边界面呈面对称,并且上述入射面和出射面中的至少一方具有凸形状。另外,在上述光源单元中,相对于上述光源的发光的中心点在与上述透镜相反的一侧设置有凹形状的反射体,从上述光源的发光的中心点辐射并被上述反射体反射的光在隔着上述反射体与上述光源的发光的中心点相反的一侧聚敛时的虚拟焦点与上述第1入射面和第2入射面侧的上述各双凸透镜的焦点一致。
从凸透镜的焦点出去的光线在通过凸透镜后成为与凸透镜的光轴平行的直线。
因此,根据上述构成,从上述光源的发光的中心点发出并入射到上述第1入射面的光从上述第1出射面与上述透镜的光轴平行地出射。另外,从上述光源的发光的中心点发出并入射到上述第2入射面的光从上述第2出射面与上述透镜的光轴平行地出射。
因此,根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据上述构成,能提供适用于双视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元。
另外,根据上述构成,从上述第1出射面和第2出射面出射的光不横穿上述光源的光轴而朝向被照射物的被照射区域直进。
因此,根据上述构成,能使从上述透镜出射的光效率良好地向斜方向照射,并且容易控制光的出射方向。
另外,本发明的一方式的光源单元具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,上述透镜具有以下的构成。
即,上述透镜通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,具有倒V字形状的截面形状,从上述光源出射的光所入射的入射面被2分割为在上述光源的光轴上具有边界线的第1入射面和第2入射面,出射从上述光源入射的光的出射面具有与上述第1入射面和第2入射面分别相对的第1出射面和第2出射面,上述透镜形成为以通过上述边界线并且与上述边界线平行的面作为边界面呈面对称,并且从上述透镜的透镜面观看时上述第1入射面和第2入射面侧的上述透镜的焦点位于上述光源的发光的中心点后方。
根据上述构成,入射到上述第1入射面的光从第1出射面出射,入射到上述第2入射面的光从上述第2出射面出射。
因此,根据上述构成,能将从上述光源入射的光分开到上述光源的斜方向而出射,并且能在斜方向上具有峰值亮度。
因此,根据上述构成,能提供适用于双视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元。
另外,根据上述构成,在从上述透镜的透镜面观看时上述第1入射面和第2入射面侧的上述透镜的焦点位于上述光源的发光的中心点后方的情况下,从上述第1出射面和第2出射面出射的光不横穿上述光源的光轴而朝向被照射物的被照射区域聚敛。因此,能更加提高斜方向的峰值亮度,并且容易控制光的出射方向。
本发明不限于上述各实施方式,可以在权利要求示出的范围内做出各种改变,将不同实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术的范围内。
工业上的可利用性
本发明能利用于适用于双视角类型或者四视角类型的液晶显示装置用的背光源等需要斜方向的光的指向性的用途的光源单元和光源盖透镜。
附图标记说明
1   光源单元
2   光源
3   透镜帽(透镜)
3a  凹部
21  封装基板
21a  密封框
21b  凹部
21c  侧面
22   发光部
23   发光面
24   发光中心
25   反射体
31   入射面
32   出射面
33   透光区域
34   遮光区域
35   遮光层
35a  第1遮光层
35b  第2遮光层
36   反射部
37   凸部
38   边界线
39   嵌合部
41   空气层
50   透镜部(第1透镜部)
50a、60a   透镜端
51   入射面(第1入射面)
52   出射面(第1出射面)
60   透镜部(第2透镜部)
61   入射面(第2入射面)
62   出射面(第2出射面)
71   虚拟面
80   透光控制构件
81   液晶层
82、83   透明电极
91   遮光构件(第1遮光构件)
92   遮光构件(第2遮光构件)
91a、92a  遮光部
91b、92b  透光部
93   滑动机构
94   滑动部
95   驱动部
101  板条
102  旋转机构
200  液晶显示装置
210  液晶面板
220  扩散板
230  背光源
231  反射部件
A   焦点

Claims (22)

1.一种透镜,通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,其特征在于,
在俯视时具备透射从上述光源入射的光的透光区域和遮挡从上述光源入射的光的遮光区域,上述透光区域由上述遮光区域分离成多个区域,以使从上述光源入射的光通过上述透光区域而分离成向多个方向出射。
2.根据权利要求1所述的透镜,其特征在于,
上述遮光区域由包括遮光材料的遮光层形成。
3.根据权利要求1所述的透镜,其特征在于,
具备在光的透射和遮挡之间进行电切换的透光控制构件,
利用上述透光控制构件以电方式形成上述遮光区域。
4.根据权利要求3所述的透镜,其特征在于,
上述透光控制构件是液晶光闸,上述液晶光闸具有:液晶层;以及对上述液晶层施加电场的透明电极,
上述透光控制构件通过在向上述液晶层施加和不施加电场之间进行切换而形成上述遮光区域。
5.根据权利要求3所述的透镜,其特征在于,
上述透光控制构件是滑动光闸,上述滑动光闸具备:各自具有遮光部和透光部,相互重叠地设置的一对遮光构件;以及使上述一对遮光构件中的至少一方遮光构件电滑动移动的滑动机构,
上述透光控制构件使上述一对遮光构件中的至少一方遮光构件滑动移动,以使上述一对遮光构件中一方遮光构件的遮光部覆盖上述一对遮光构件中另一方遮光构件的透光部,形成在俯视时连续的遮光部,由此形成分离上述透光区域的上述遮光区域。
6.根据权利要求3所述的透镜,其特征在于,
上述透光控制构件是旋转光闸,上述旋转光闸具备:相互平行地设置的多个板条;以及使上述板条旋转的旋转机构,
上述透光控制构件使上述板条旋转而改变板条相对于透镜表面的角度,形成在俯视时连续的遮光部,由此形成分离上述透光区域的上述遮光区域。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的透镜,其特征在于,
在上述遮光区域设置有反射光的反射层。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的透镜,其特征在于,
从上述光源出射的光所入射的入射面具有比上述光源的发光面弯曲大的凹形状。
9.一种透镜,通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,其特征在于,
从上述光源出射的光所入射的入射面具有比上述光源的发光面弯曲大的凹形状。
10.根据权利要求8或者9所述的透镜,其特征在于,
出射从上述光源入射的光的出射面的与该透镜的轴方向垂直的方向上的两端部具有向斜方向突出的凸部。
11.根据权利要求10所述的透镜,其特征在于,
具有上述出射面为凹面的双凹透镜形状。
12.根据权利要求10所述的透镜,其特征在于,
具有上述出射面为平面的平凹透镜形状。
13.根据权利要求10所述的透镜,其特征在于,
上述凸部的至少顶端部的与该透镜的轴方向垂直的方向上的截面具有上述凸部的突出方向为长轴方向的椭圆弧形状。
14.一种透镜,通过配置为覆盖光源的发光面而将从光源出射的光导向光源的斜方向,其特征在于,
具有倒V字形状的截面形状,从上述光源出射的光所入射的入射面被2分割为在上述光源的光轴上具有边界线的第1入射面和第2入射面,出射从上述光源入射的光的出射面具有与上述第1入射面和第2入射面分别相对的第1出射面和第2出射面,
上述透镜形成为以通过上述边界线并且与上述边界线平行的面作为边界面呈面对称。
15.根据权利要求14所述的透镜,其特征在于,
上述入射面和出射面中的至少一方具有凸形状。
16.根据权利要求14或者15所述的透镜,其特征在于,
具有2个双凸透镜分别以各自的一方透镜端接合的形状,各双凸透镜的各透镜面分别成为上述入射面和出射面。
17.根据权利要求14或者15所述的透镜,其特征在于,
具有2个平凸透镜分别以各自的一方透镜端接合的形状,各平凸透镜的各透镜面分别成为上述入射面和出射面。
18.根据权利要求14所述的透镜,其特征在于,
具有2个菲涅尔透镜分别以各自的一方透镜端接合的形状,各菲涅尔透镜的各透镜面分别成为上述入射面和出射面。
19.一种光源单元,具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,其特征在于,
上述透镜是权利要求1~18中任一项所述的透镜。
20.一种光源单元,具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,其特征在于,
上述透镜是权利要求15所述的透镜,
上述第1入射面和第2入射面侧的上述透镜的焦点与上述光源的发光的中心点一致。
21.一种光源单元,具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,其特征在于,
上述透镜是权利要求15所述的透镜,
相对于上述光源的发光的中心点在与上述透镜相反的一侧设置有凹形状的反射体,
从上述光源的发光的中心点辐射并被上述反射体反射的光在隔着上述反射体与上述光源的发光的中心点相反的一侧聚敛时的虚拟焦点与上述第1入射面和第2入射面侧的上述透镜的焦点一致。
22.一种光源单元,具备光源和覆盖上述光源的发光面的透镜,其特征在于,
上述透镜是权利要求15所述的透镜,
从上述透镜的透镜面观看时上述第1入射面和第2入射面侧的上述透镜的焦点位于上述光源的发光的中心点后方。
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