CN104541097B - 面光源装置及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的面光源装置(300)具有：壳体(310)；排列在壳体(310)内的一对侧壁(313，315)的内表面上的多个发光装置(200)；从壳体(310)的基底面突出而使从发光装置(200)射出的光向壳体(310)的开口部反射的反射部件(340)；以及具有光漫射性和透光性，覆盖所述开口部的发光面部件(330)。发光装置(200)以发光元件的光轴与壳体(310)的基底面平行的方式配置在侧壁(313、315)上。反射部件(340)具有与壳体(310)的侧面和顶面平行的棱线(340a)，其顶部由包含棱线(340a)的曲面形成。

Description

面光源装置及显示装置
技术领域
本发明涉及面光源装置及显示装置。
背景技术
近年来，作为不使用导光板的中空构造的侧光方式(edge-lit type)的面光源装置(照明装置)的光源，开始使用发光二极管(以下称为“LED”)。在这样的面光源装置中，为了控制从LED射出的光的配光，有时将LED和光束控制部件(透镜)组合而使用(例如，参照专利文献1)。
图1是表示专利文献1中记载的面光源装置10的结构的剖面图。如图1所示，面光源装置10具有：中空的单元外壳11；在单元外壳11内的相互对置的两个侧面上配置成一列的LED光源单元12；控制从LED光源单元12射出的光的配光的聚光透镜13；在单元外壳11内的底面侧配置的反射部件14；以及在单元外壳11内的顶面侧配置的发光面部件15。反射部件14具有从位于单元外壳11的所述相对置的侧面间的中央的棱线向所述侧面倾斜的倾斜面。
从LED光源单元12射出的光被聚光透镜13控制配光。从聚光透镜13射出的光由反射部件14漫射和反射后，在发光面部件15透射射出到外部。在专利文献1记载的面光源装置10中，通过使反射部件14的表面粗糙度Ra超过1μm，从而实现发光区域中辉度分布的均匀。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-99271号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1记载的面光源装置中，反射部件的形状未被优化，因此存在容易在发光区域的中央部形成高辉度的线状区域(辉线)的问题。
本发明的目的在于，提供能够防止在发光区域的中央部形成辉线的面光源装置。另外，本发明的另一目的在于提供具有该面光源装置的显示装置。
解决问题的方案
本发明的面光源装置具有：空腔，其由底面、侧面和顶面包围，而且在所述顶面形成有发光区域；多个发光装置，其具有发光元件和控制从所述发光元件射出的光的配光以使其窄角配光化的光束控制部件，而且在所述空腔内的相互对置的一对侧面上，以所述发光元件的光轴从所述一对侧面中的一方朝向另一方的方式而排列；反射部件，其形成所述底面的一部分或全部；以及发光面部件，其具有光漫射性和透光性，形成所述发光区域，
所述反射部件向所述空腔内部突出以使从所述发光装置射出的光向所述发光区域反射，所述反射部件具有与所述一对侧面和所述顶面平行的棱线，顶部由包含所述棱线的曲面形成，
在将从所述光轴到所述发光面部件侧增加的、从所述发光装置射出的光线相对于所述光轴的出射角度设为θ，将从所述发光装置以出射角度θ射出并由所述反射部件进行了一次正反射后的光线到达所述发光面部件的位置，与所述发光面部件中的所述发光区域的距所述发光装置最近的端部之间的距离设为L1，将从所述发光装置射出且成为所述反射部件的切线的光线的相对于所述光轴的出射角度设为θ1时，在包含所述θ1的所述θ1以下的规定范围内，随着所述θ减少，ΔL1/Δθ逐渐减少，
在将从所述发光装置以出射角度θ射出的光线由所述发光面部件和所述反射部件各进行了一次正反射后的光线再次到达所述发光面部件的位置，与所述发光面部件中的所述发光区域的距所述发光装置最近的端部之间的距离设为L2，将从所述发光装置射出并在由所述发光面部件反射后到达所述反射部件的棱线的光线的相对于所述光轴的出射角度设为θ2时，在满足θ2-β≦θ≦θ2+γ的范围内，随着所述θ增加，L2减少，并且ΔL2/Δθ逐渐增加，其中，β，γ为任意正数，从所述发光装置以出射角度θ1射出的光线到达所述发光面部件的位置与所述发光面部件中的所述发光区域的距所述发光装置最近的端部之间的距离，大于所述一对侧面间方向的所述发光区域尺寸的3/4。
本发明的显示装置具有：本发明的面光源装置；以及被照射从所述面光源装置的所述发光面部件射出的光的显示部件。
发明效果
本发明的面光源装置能够对发光面部件均匀地照射光，因此，能够防止在发光区域的中央部形成辉线。另外，与以往的面光源装置相比，能够减少辉度不均。
附图说明
图1是表示专利文献1记载的面光源装置的结构的剖面图。
图2中，图2A是本发明实施方式的面光源装置的俯视图，图2B是所述面光源装置的主视图。
图3中，图3A是图2B所示的A-A线的剖面图，图3B是图2A所示的B-B线的剖面图，图3C是图2A所示的C-C线的局部放大剖面图。
图4中，图4A是实施方式的光束控制部件的俯视图，图4B是图4A中由B-B线表示的剖面图，图4C是所述光束控制部件的仰视图，图4D是图4A中由D-D线表示的剖面图。
图5中，图5A、图5B是实施方式的光束控制部件的立体图。
图6中，图6A是用于说明从实施方式中的发光装置射出并到达反射部件的光线的光路的图，图6B是用于说明从实施方式中的发光装置射出并到达发光面部件的光线的光路的图。
图7中，图7A是第一实施方式的反射部件的横剖面图，图7B～图7D是用于比较的反射部件的横剖面图。
图8中，图8A是表示具有第一实施方式的反射部件的面光源装置中的光线出射角度θ和光线到达距离L1之间的关系的曲线图，图8B是表示所述面光源装置中的光线出射角度θ和光线到达距离L2之间的关系的曲线图。
图9中，图9A是表示具有第一比较用的反射部件的面光源装置中的光线出射角度θ和光线到达距离L1之间的关系的曲线图，图9B是表示所述面光源装置中的光线出射角度θ和光线到达距离L2之间的关系的曲线图。
图10中，图10A是表示具有第二比较用的反射部件的面光源装置中的光线出射角度θ和光线到达距离L1之间的关系的曲线图，图10B是表示所述面光源装置中的光线出射角度θ和光线到达距离L2之间的关系的曲线图。
图11中，图11A是表示具有第三比较用的反射部件的面光源装置中的光线出射角度θ和光线到达距离L1之间的关系的曲线图，图11B是表示所述面光源装置中的光线出射角度θ和光线到达距离L2之间的关系的曲线图。
图12中，图12是表示实施方式的面光源装置的发光区域的照度(illuminance)分布的图。
图13中，图13A是表示具有第一比较用的反射部件的面光源装置的发光区域的照度分布的图，图13B是表示具有第二比较用的反射部件的面光源装置的发光区域的照度分布的图，图13C是表示具有第三比较用的反射部件的面光源装置的发光区域的照度分布的图。
图14中，图14A是表示具有第二实施方式的反射部件的面光源装置中的光线出射角度θ和光线到达距离L1之间的关系的曲线图，图14B是表示所述面光源装置中的光线出射角度θ和光线到达距离L2之间的关系的曲线图。
图15中，图15A是第一实施方式的反射部件的横剖面图，图15B是第三实施方式的反射部件的横剖面图，图15C是第四实施方式的反射部件的横剖面图。
图16是表示具有第一实施方式、第三实施方式和第四实施方式的反射部件的面光源装置的切线光线到达距离Lc2的曲线图。
图17中，图17A、图17B是用于说明光线到达判定距离Ls的图。
图18中，图18A是表示具有第一实施方式的反射部件的面光源装置的发光区域的照度分布的图，图18B是表示具有第三实施方式的反射部件的面光源装置的发光区域的照度分布的图，图18C是表示具有第四实施方式的反射部件的面光源装置的发光区域的照度分布的图。
图19中，图19A～图19C是表示本发明的面光源装置的变更例的结构的图。
图20中，图20A～图20C是表示本发明的面光源装置的另一变更例的结构的图。
图21中，图21A、图21B是表示光调整部件的结构的图。
图22中，图22A、图22B是表示本发明的面光源装置的另一变更例的结构的图。
图23中，图23A、图23B是表示本发明的面光源装置的另一变更例的结构的图。
图24中，图24A、图24B是光束控制部件另一实施方式的立体图。
标号说明
10、300 面光源装置
11 单元外壳
12 LED光源单元
13 聚光透镜
14 反射部件
15、330 发光面部件
100 光束控制部件
110 入射面
110a 内顶面
110b 内侧面
111 凹部
120 全反射面
130 射出面
140 凸缘
160 保持架
161、162 凸起部
200 发光装置
210 发光元件
310 壳体
311 顶板
312 底板
312a 漫射反射面
312b 正反射面
313～316 侧壁
320 基板
340、810、820、830、910、920 反射部件
340a 棱线
360 棱镜片
380、380a 光调整部件
382 通孔
CA 光束控制部件的中心轴
LA 发光元件的光轴
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的面光源装置的实施方式。本发明的面光源装置通过与液晶面板等显示部件组合，能够作为显示装置使用。
[面光源装置的结构]
图2、图3是表示本发明一实施方式的面光源装置300的结构的图。图2A是面光源装置300的俯视图，图2B是面光源装置300的主视图。图3A是图2B所示的A-A线的剖面图，图3B是图2A所示的B-B线的剖面图，图3C是图2A所示的C-C线的局部放大剖面图。
如图2、图3所示，面光源装置300具有壳体310、两个基板320、多个发光装置200、发光面部件330以及反射部件340。
壳体310是用于在其内部容纳基板320、多个发光装置200以及反射部件340的长方体状的箱。壳体310由顶板311、与顶板311相对的底板312、将顶板311和底板312连接的四个侧壁313～316构成。在以下的说明中，把将相对的一对侧面313和315的底面312侧的端边彼此连接的虚拟的平面称为“基底面”，将侧壁313～316的内表面称为“侧面”。在顶板311形成有成为发光区域的长方形状的开口部(参照图3B、图3C)。该开口部由发光面部件330覆盖(参照图3B、图3C)。因此，将顶板311和发光面部件330的内表面称为“顶面”。开口部的大小是形成于发光面部件330的发光区域的大小，例如是400mm×700mm。从基底面到覆盖所述开口部的发光面部件330的内表面为止的高度(空间厚度)例如为35mm。另外，在本实施方式中，“基底面”与底板312的内表面相同。而且，该基底面作为使从发光装置200射出的光向发光面部件330漫射和反射的漫射反射面312a而发挥功能。壳体310例如由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)等树脂，或者不锈钢或铝等金属等构成。
两个基板320是用于以规定间隔配置多个(例如，每一张基板320配置9个)的发光装置200的矩形状的平板。两个基板320分别固定于相互对置的两个侧壁313、315。在基板320上形成有用于定位发光装置200(光束控制部件100)的多个通孔或凹部。
多个发光装置200分别具有发光元件210和光束控制部件100(参照图3C)，在两个基板320的每个基板上以所定间隔(例如，90mm)配置成一列。另外，将多个发光装置200分别配置成，发光元件210的光轴LA与基底面平行。例如，将多个发光装置200分别配置成，光轴LA距基底面的高度为10mm。
发光元件210是面光源装置300(和发光装置200)的光源，被固定在基板320上。发光元件210例如是白色发光二极管等发光二极管(LED)。
光束控制部件100控制从发光元件210射出的光的配光。光束控制部件100以其中心轴CA与发光元件210的光轴LA一致的方式配置于发光元件210之上。这里，所谓“发光元件的光轴”是指来自发光元件210的立体射出光束的中心的光线。
通过一体成型来形成光束控制部件100。对于光束控制部件100的材料，只要是能够使所希望的波长的光通过的材料，没有特别的限制。例如，光束控制部件100的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(EP)等光透射性树脂或玻璃。
图4、图5是表示光束控制部件100的结构的图。图4A是光束控制部件100的俯视图。图4B是在图4A中用B-B线表示的剖面图。图4C是光束控制部件100的仰视图。图4D是在图4A中用D-D线表示的剖面图。图5A、图5B是光束控制部件100的立体图。此外，图5中，省略了后述的图4中的凸起部(符号161、162)。
如图4、图5所示，光束控制部件100具有入射面110、全反射面120、射出面130、凸缘140和保持架160。在以下的说明中，将光束控制部件100中与发光元件210相对，且使光入射的一侧、即壳体310的侧面侧称为“背侧”。另外，将光束控制部件100中不与发光元件210相对，且使光射出的一侧、即反射部件340侧(棱线340a侧)称为“表侧”。并且，将旋转对称的全反射面120的中心轴定义为“光束控制部件100的中心轴CA”。
入射面110是以与中心轴CA相交的方式形成在光束控制部件100的背侧(发光元件210侧)的凹部111的内表面(参照图4B和图4D)。入射面110使从发光元件210射出的光入射至光束控制部件100内。入射面110是以中心轴CA为中心的旋转对称面。入射面110包括构成凹部111的顶面的内顶面110a、和构成凹部111的侧面的锥状的内侧面110b。
全反射面120是从光束控制部件100的底部的外缘延伸到射出面130的外缘(更准确地说是凸缘140的内缘)的面(参照图4B和图4D)。全反射面120使从入射面110入射的光的一部分向射出面130(表侧)反射。全反射面120是以包围中心轴CA的方式形成的旋转对称面。全反射面120的直径从入射面110侧(背侧)朝向射出面130侧(表侧)而逐渐增加。构成全反射面120的母线(包含中心轴CA的剖面图中的全反射面120)是向外侧(从中心轴CA离开的一侧)凸的圆弧状曲线(参照图4B和图4D)。
射出面130是光束控制部件100中位于入射面11相反侧(表侧)的面，以与中心轴CA相交的方式形成。射出面130使从入射面110入射的光的一部分和由全反射面120反射后的光向外部射出。射出面130是以中心轴CA为中心的旋转对称面。射出面130和中心轴CA的交点是距背侧的高度最高的点(参照图4B和图4D)。构成射出面130的母线(包含中心轴CA的剖面图中的射出面130)是向表侧凸的圆弧状曲线。
凸缘140是以从全反射面120和射出面130的外缘向射出面130的径向(与中心轴CA正交的方向)延伸的方式形成的。包括入射面110、全反射面120和射出面130的光束控制部件主体借助于凸缘140与保持架160连接(参照图4)。
保持架160为大致圆筒形状的部件，保持架160的上端部与凸缘140连接。保持架160支撑包括入射面110、全反射面120和射出面130的光束控制部件主体，并且相对于发光元件210定位光束控制部件主体。在保持架160的下端部形成有两种凸起部(凸部)161、162。通过将高度较高的两个凸起部161嵌入到设置于基板320的通孔或凹部，来定位光束控制部件主体。通过将高度较低的四个凸起部162粘接于基板320上，来定位光束控制部件主体。
反射部件340是使从发光装置200射出的光向所述开口部反射的部件。反射部件340是从底板312突出的具有光反射性的部件。底板312和反射部件340与侧面和顶面一起形成中空区域的空腔。底板312和反射部件340的面对空腔的内表面为“底面”。反射部件340具有与相对的一对侧壁313、315的内表面(侧面)和顶面平行的棱线340a。反射部件340的顶部由包含棱线340a的曲面形成。所谓“棱线”是由反射部件340的顶点的集合形成的线。与棱线340a垂直的反射部件340的剖面形状例如为用曲率半径为500mm的圆弧将底边为400mm、高度为20mm的三角形的斜边彼此连结而成的形状(参照图3B)。此外，从有效利用从发光装置200射出的光的观点出发，优选棱线340a的高度比发光元件210的光轴LA的高度高。另外，也可以将反射部件340与底板312一体地形成。或者，也可以将底板312形成为具有棱线的形状，将反射部件340沿该形状地配置在底面的整个面。
发光面部件330是具有光漫射性和透光性的板状部件。以覆盖在壳体310的顶板311形成的开口部的方式配置发光面部件330。发光面部件330在使来自光束控制部件100的出射光、来自漫射反射面312a的反射光和来自反射部件340的反射光漫射的同时使其透射。通常，发光面部件330的大小与液晶面板等大致相同。例如，发光面部件330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合树脂(MS)等透光性树脂形成。为了赋予光漫射性，在发光面部件330的表面形成有细微的凹凸，或者在发光面部件330的内部分布有珠子(beads)等光漫射子。
[在面光源装置内部光的行进]
本实施方式的面光源装置300中，从各发光元件210射出的光由光束控制部件100向各发光元件210的光轴LA方向聚光(进行窄角配光化)。光束控制部件100主要向反射部件340射出光。从光束控制部件100射出的光的大部分直接到达反射部件340，由反射部件340反射，到达发光面部件330的内表面。另外，从光束控制部件100射出的光的一部分到达发光面部件330的内表面、和底面等。从光束控制部件100射出并到达发光面部件330的内表面的光的一部分在发光面部件330透射，剩余部分由发光面部件330反射并到达反射部件340。到达反射部件340的光由反射部件340反射，并再次到达发光面部件330的内表面。另一方面，从光束控制部件100射出并到达底面的光由底面反射，并到达发光面部件330。通过各个路径到达发光面部件330的内表面的光由发光面部件330进一步漫射的同时，在发光面部件330透射。其结果，在面光源装置300中，使发光区域(发光面部件330的外表面)的明亮度均匀(辉度不均小)。
以侧壁313侧的发光装置200为例，参照附图说明从发光装置200射出的光线的光路。图6A是用于说明从发光装置200射出而直接到达反射部件340的光线的光路的图。图6B是用于说明从发光装置200射出而直接到达发光面部件330的光线的光路的图。
如上所述，以发光元件210的光轴LA与基底面平行的方式排列发光装置200。因此，从发光装置200射出的光线主要到达反射部件340。如图6A所示，将从发光装置200射出的光线(实线)的相对于光轴LA(单点划线)的出射角度设为θ。从光轴LA朝向发光面部件330侧，出射角度θ增加。
从发光装置200以出射角度θ射出的光线(实线)到达反射部件340而在那里进行一次正反射，到达发光面部件330。将所述光线到达发光面部件330的所述光线的到达位置，与发光面部件330中的发光区域的距射出了所述光线的发光装置200最近的端部之间的距离(光线到达距离)设为L1。该光线到达距离L1例如是从射出所述光线的发光装置200侧的顶板311的开口边缘到发光面部件330中的所述光线的到达位置为止的距离(参照图6A)。从侧壁313到顶板311的边缘为止的距离为助起动距离，例如为30mm。
若出射角度θ增大，则从发光装置200射出的光线成为相对于反射部件340的切线。如图6A所示，将此时的出射角度设为θ1。
若出射角度θ比θ1大，则从发光装置200射出的光线直接到达发光面部件330。如图6B所示，若进一步增大出射角度θ，则从发光装置200射出的光线(实线)到达发光面部件330而在那里进行正反射并到达反射部件340，在那里进一步进行正反射并再次到达发光面部件330。将这时的光线在发光面部件330中的到达位置与发光面部件330中的发光区域的距射出了所述光线的发光装置200最近的端部之间的距离(光线到达距离)设为L2。该光线到达距离L2例如是从射出所述光线的发光装置200侧的顶板311的开口边缘到发光面部件330中的所述光线的到达位置为止的距离(参照图6B)。另外，如图6B所示，将从发光装置200射出的光线到达发光面部件330而在那里反射并到达反射部件340的棱线340a时的出射角度特别地设为θ2。
在本发明的面光源装置中，反射部件340的顶部由包含棱线340a的曲面形成，因此得到以下的两种发光特性。
1)在包含θ1的θ1以下的规定范围内，随着θ减少，ΔL1/Δθ逐渐减少。
2)在包含θ2的规定范围内，随着θ增加，L2减少并且ΔL2/Δθ逐渐增加。
在上述1)中，“包含θ1的θ1以下的规定范围”是指，θ满足“θ1-α≦θ≦θ1”(α为任意的正数)。在“θ1-α≦θ<θ1”的情况下，从发光装置200射出的光线到达反射部件340的面中的、比与反射部件340的切点靠发光装置200侧的面(图6A中的实线)。另一方面，在“θ＝θ1”的情况下，从发光装置200射出的光线通过与反射部件340的切点而到达发光面部件330(图6A中的虚线)。
另外，在上述2)中，所谓“包含θ2的规定范围”是指θ满足“θ2-β≦θ≦θ2+γ”(β，γ为任意正数)。在“θ2<θ≦θ2+γ”的情况下，从发光装置200射出的光线到达反射部件340的面中的、比棱线340a靠发光装置200侧的面(图6B中的实线)。另一方面，在“θ2-β≦θ<θ2”的情况下，从发光装置200射出的光线到达反射部件340的面中的、比棱线340a靠里侧(侧壁315侧)的面。另外，在“θ＝θ2”的情况下，从发光装置200射出的光线到达反射部件340的棱线340a(图6B中的虚线)。
发光面部件330的内表面处的照度的急剧变化引起发光区域中辉线的产生。例如，如在后面使用仿真进行说明的那样，在反射部件的光线的反射角度随着出射角度θ的增大而急剧变化的情况下，发光面部件330的内表面处的照度变得不连续，在发光区域中产生辉线。
对此，本实施方式的面光源装置300中，由于反射部件340具有包含棱线340a的曲面，因此，可以使棱线340a附近的光线的反射角度连续变化。因此，抑制了发光面部件330的内表面处的照度的急剧变化。由此，本实施方式的面光源装置300中，在发光区域不容易产生辉线。
另外，从进一步防止发光区域中的辉度不均的观点考虑，优选，从发光装置200以出射角度θ1射出的光线到达发光面部件330的位置、与发光面部件330中的发光区域的距射出了光线的发光装置200最近的端部(顶板311的开口边缘)之间的距离，比一对侧壁313、315的内侧面间方向的发光区域尺寸的3/4大。
下面，使用仿真结果进一步说明本发明的面光源装置中的光线的行进路线。
对本实施方式的面光源装置300的发光特性进行了仿真。首先，计算了光线的出射角度θ和当时的光线的到达距离L。与棱线垂直的剖面的反射部件340的形状为用曲率半径为500mm的圆弧将底边的长度为400mm、高度为20mm的三角形的顶角连结而成的形状(参照图7A)。该反射部件340的棱线的高度为17.506mm。
另外，为了比较，还对未由曲面形成顶部的反射部件810、820、830进行了同样的仿真。反射部件810、820、830的剖面形状分别与反射部件340不同。与棱线垂直的剖面的反射部件810的形状为底边的长度为400mm、高度为20mm的三角形(参照图7B)。与棱线垂直的剖面的反射部件820的形状为底边的长度为400mm、高度为20mm的三角形的斜边呈曲率半径为1018mm的凹状的曲线的大致三角形(参照图7C)。与棱线垂直的剖面的反射部件830的形状为将底边的长度为400mm、高度为20mm的三角形的顶部切掉15mm高度的梯形(参照图7D)。
图8～图11是表示仿真结果的曲线图。图8A是表示具有反射部件340的本实施方式的面光源装置300中的、光线的出射角度θ为θ1以下时的出射角度θ和光线到达距离L1之间的关系的曲线图，图8B是表示光线的出射角度θ为θ2以上时的出射角度θ和光线到达距离L2之间的关系的曲线图。图9A是表示具有反射部件810的比较用的面光源装置中的、光线的出射角度θ为θ1以下时的出射角度θ和光线到达距离L1之间的关系的曲线图，图9B是表示光线的出射角度θ为θ2以上时的出射角度θ和光线到达距离L2之间的关系的曲线图。图10A是表示具有反射部件820的比较用的面光源装置中的、光线的出射角度θ为θ1以下时的出射角度θ和光线到达距离L1之间的关系的曲线图，图10B是表示光线的出射角度θ为θ2以上时的出射角度θ和光线到达距离L2之间的关系的曲线图。图11A是表示具有反射部件830的比较用的面光源装置中的、光线的出射角度θ为θ1以下时的出射角度θ和光线到达距离L1之间的关系的曲线图，图11B是表示光线的出射角度θ为θ2以上时的出射角度θ和光线到达距离L2之间的关系的曲线图。此外，关于具有反射部件830的比较例的面光源装置(参照图7D)，将到达反射部件830的两个棱线中的发光装置200侧的棱线的光线的出射角度设为θ2。
如图8A所示，本实施方式的面光源装置300中，在使出射角度θ从0°增加到出射角度θ1(约1.15°)时，到达距离L1连续增加。在出射角度θ为0°～约0.8°的范围内，到达距离L1的增量(ΔL1)相对于出射角度θ的增量(Δθ)的比例(ΔL1/Δθ)几乎为一定。另一方面，在θ1附近，ΔL1/Δθ逐渐增加。出射角度为θ1时的光线为反射部件340的切线。此时的光线到达距离(L)约为600mm。这样，在从某个角度θ(例如，约0.8°)到θ1的范围内，随着θ增加，ΔL1/Δθ逐渐增加。即，面光源装置300中，在包含θ1的θ1以下的规定范围内，随着θ减少，ΔL1/Δθ逐渐减少。
另外，如图8B所示，在本实施方式的面光源装置300中，在使出射角度θ从比θ2(约6.4°)小的规定角度开始增加时，光线到达距离L2连续减少。在出射角度θ为约6°～约8°的范围内，ΔL2/Δθ逐渐增加。另一方面，在出射角度θ比约8°大的情况下，ΔL2/Δθ几乎恒定。这样，面光源装置300中，在包含θ2的规定范围内，随着θ增加，L2减少，并且ΔL2/Δθ逐渐增加。
根据这些结果可知，面光源装置300中，来自发光装置200的光的出射角度θ变化时，ΔL1/Δθ和光线到达距离L1、L2连续变化。因此，抑制了发光面部件330的内表面处的照度的急剧变化。由此，本实施方式的面光源装置300中，在发光区域不容易产生辉线。
相对于此，如图9A所示，在具有反射部件810的比较用的面光源装置中，在使出射角度θ逐渐增大到θ1时，以ΔL1/Δθ几乎为恒定的状态，到达距离L1逐渐增加。而且，在出射角度θ为θ1时，ΔL1/Δθ和到达距离L1急剧变大。这样，具有反射部件810的面光源装置中，ΔL1/Δθ和光线到达距离L1不连续地变化。这样的光线的反射使发光面部件的内表面处的照度产生急剧变化。在具有反射部件820的面光源装置和具有反射部件830的面光源装置中，也可看到这样的不连续的反射(参照图10A、图11A)。
另外，对于光线到达距离L2，也如图9B所示，在具有反射部件810的比较用的面光源装置中，在θ2附近使出射角度θ增大时，光线到达距离L2急剧地减少。之后，若进一步增大出射角度θ，则以ΔL2/Δθ几乎为恒定的状态，到达距离L2逐渐减少。这样，具有反射部件810的面光源装置中，ΔL2/Δθ和光线到达距离L2不连续地变化。这样的光线的反射使发光面部件的内表面处的照度产生急剧变化。在具有反射部件820的面光源装置和具有反射部件830的面光源装置中，也可看到这样的不连续的反射(参照图10B、图11B)。此外，在图9B和图10B中，超过700mm的光线到达距离L2的点为虚拟的点。
接着，对本实施方式的面光源装置300的发光面部件330上的明亮度的分布进行了仿真。使用如图2、图3所示地在相互对置的两个侧壁313、315上各固定了9个发光装置200的面光源装置300，测定了从发光面部件330离开0.5mm而配置的测定面的照度。测定面是假定了由在发光面部件330透射的光照射的虚拟面。通过仿真而得到的照度分布与发光面部件330上的辉度分布等同。
图12是表示本实施方式的面光源装置300的照度分布(辉度分布)的图。图13A是表示具有反射部件810的比较用的面光源装置的照度分布(辉度分布)的图。图13B是表示具有反射部件820的比较用的面光源装置的照度分布(辉度分布)的图。图13C是表示具有反射部件830的比较用的面光源装置的照度分布(辉度分布)的图。
如图13A、图13B所示，在具有反射部件810的比较用的面光源装置和具有反射部件820的比较用的面光源装置中，在发光区域的中央部形成一条辉线。另外，如图13C所示，在具有反射部件830的比较用的面光源装置中，在发光区域的中央部形成两条辉线。相对于此，在本实施方式的面光源装置300中，如图12所示，不会在发光面部件330的中央部形成辉线，与比较用的面光源装置相比，辉度不均少。
根据这些结果可知，本实施方式的面光源装置300能够防止发光区域中的辉线的形成。
进而，还对具有相对于反射部件340棱线附近的曲面的曲率半径不同的反射部件的本发明的面光源装置的照度分布(辉度分布)进行了仿真。该反射部件的与棱线垂直的剖面的形状为用曲率半径(R)为1000mm的圆弧将底边的长度为400mm、高度为20mm的三角形的顶角连结而成的形状。
图14是表示仿真结果的曲线图。图14A是表示具有R1000mm的反射部件的面光源装置中的、光线的出射角度θ为θ1以下时的出射角度θ和光线的到达距离L1之间的关系的曲线图，图14B是表示光线的出射角度θ为θ2以上时的出射角度θ和光线的到达距离L2之间的关系的曲线图。
如图14A、图14B所示，在具有R1000mm的反射部件的面光源装置中，也与面光源装置300同样地，在包含θ1的θ1以下的规定范围内，随着θ减少，ΔL1/Δθ逐渐减少(参照图14A)。另外，在包含θ2的规定范围内，随着θ增加，L2减少，并且ΔL2/Δθ逐渐增加(参照图14B)。
根据这些结果可知，具有R1000mm的反射部件的面光源装置也能够防止发光区域中的辉线的形成。
进而，对具有相对于反射部件340棱线的高度不同的反射部件910、920的本发明的面光源装置中的光线的光路进行了仿真。
与棱线垂直的反射部件910的剖面的形状为用曲率半径为500mm的圆弧将底边的长度为400mm、高度为30mm的三角形的顶角连结而成的形状(参照图15B)。反射部件910的棱线的高度为24.406mm。与棱线垂直的反射部件920的剖面形状为用曲率半径为500mm的圆弧将底边的长度为400mm、高度为40mm的三角形的顶角连结而成的形状(参照图15C)。反射部件920的棱线的高度为30.098mm。
在图16和表1中表示仿真结果。图16是表示面光源装置300、具有反射部件910的面光源装置和具有反射部件920的面光源装置的光线到达距离L1的曲线图。图16中和表1的“光线到达判定距离(Ls)”表示与配置有射出光线的发光装置200的一对侧壁313、315对应的发光区域的端边间尺寸(L0)的3/4的距离。本仿真中，其是距离侧壁313为575mm的位置(参照图17)。表1中的“光轴光线到达位置Lc1”是从发光装置200沿光轴LA射出的光线由反射部件反射而到达发光面部件330的位置、和发光装置200侧的顶板311的开口边缘之间的距离。图16中和表1的“切线光线到达距离Lc2”是，从发光装置200射出的、对于反射部件成为切线的光线到达发光面部件330的位置，和发光装置200侧的顶板311的开口边缘之间的距离。超过700mm的切线光线到达距离Lc2表示虚拟的点。图16中的横轴的“340”、“910”、“920”分别指“反射部件340”、“反射部件910”、“反射部件920”。
表1
反射部件340 反射部件910 反射部件920
光轴光线到达距离Lc1(mm) 373.76 298.13 260.00
切线光线到达距离Lc2(mm) 1217.08 612.03 425.45
光线到达判定距离Ls(mm) 525 525 525
切线光线的出射角度(°) 1.149 2.232 3.146
如图16和表1所示，面光源装置300中，切线光线到达距离Lc2远远大于光线到达判定距离Ls。具有反射部件910的面光源装置中，切线光线到达距离Lc2大于光线到达判定距离Ls。具有反射部件920的面光源装置中，切线光线到达距离Lc2小于光线到达判定距离Ls。
进而，对具有反射部件910的面光源装置和具有反射部件920的面光源装置的照度分布进行了仿真。图18A是表示面光源装置300的照度分布的图。图18B是表示具有反射部件910的面光源装置的照度分布的图。图18C是表示具有反射部件920的面光源装置的照度分布的图。此外，通过该仿真得到的照度也是从发光面部件330离开0.5mm而配置的虚拟的测定面的照度。
如图18B所示，在具有反射部件910的面光源装置中，在发光面部件330的中央部，形成了具有均匀的辉度的发光区域。另一方面，如图18C所示，在具有反射部件920的面光源装置中，在发光面部件330的中央部形成了两个发光区域。根据这些结果可知，从进一步减少辉度不均的观点考虑，优选，调整反射部件的棱线的高度，以使切线光线到达距离Lc2能够超过光线到达判定距离Ls。
[效果]
本实施方式的面光源装置300由于相对于来自发光装置200的光线的出射角度θ，ΔL1/Δθ、ΔL2/Δθ和光线到达距离L1、L2连续变化，因此，能够抑制发光区域中的辉线的产生。
此外，本实施方式中，对底板312的内表面的整个区域为漫射反射面312a的面光源装置进行了说明，但是，如图19A(剖面图)所示，也可以在底板312的内表面中的、光束控制部件100附近的区域形成正反射面312b。
另外，在本实施方式中，对通过了顶板311的开口部的光直接到达发光面部件330的面光源装置进行了说明，但是，也可以如图19B(剖面图)所示，在发光面部件330的内表面之上配置棱镜片360。在棱镜片360，与发光面部件330相对且沿着发光元件210的光轴LA方向形成有剖面为三角形状的多个凸条。棱镜片360的凸条作为全反射棱镜而发挥功能，通过将到达的光向底板312侧反射，来将从光束控制部件100射出的光向更远处引导。
进而，如图19C(剖面图)所示，也可以配置正反射面312b和棱镜片360。
另外，如图20A(剖面图)所示，也可以在图19C所示的面光源装置中，配置光调整部件380来代替棱镜片360。
图21是表示光调整部件380的结构的图。图21A是光调整部件380的俯视图，图21B是变更例的光调整部件380a的俯视图。
如图21A所示，光调整部件380是使到达的光漫射和反射并使其通过的板状的部件。光调整部件380具有几乎与发光面部件330和棱镜片360等相同的大小，且具有多个通孔382。对于光调整部件380的材料并不进行特别的限制，但是，优选，使用反射率为98％左右、光透射率为1％左右、光吸收率为1％左右的材料。例如，光调整部件380的材料是使用二氧化碳使其发泡后的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂。另外，也可以在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(EP)等透光性树脂、或由玻璃成型的透射性的板状部件的表面涂覆将聚四氟乙烯(PTFE)的微粒乳化后的物质来形成光调整部件380。在这种情况下，可以根据将聚四氟乙烯的微粒乳化后的物质的涂覆量调整板状部件的光透射率和光的反射率。
通孔382形成在光调整部件380的整个区域。对于通孔382的大小，在发光元件210附近较小，随着远离发光元件210而变大。由此，图21A所示的光调整部件380具有在长轴方向上调整所通过的光量的功能。在图21A所示的例中，通孔382的大小在光调整部件380的短轴方向为恒定。
另一方面，在面光源装置具有多个发光装置200的情况下，如图21B所示，也可以还在光调整部件380a的短轴方向上使通孔382的大小变化。在图21B所示的例中，对于通孔382的大小，在光调整部件380a的短轴方向上也是在发光元件210附近较小，随着远离发光元件210而变大。此外，在图21B中表示在1边配置了四个发光元件210(箭头表示)的情况的例子。图21B所示的光调整部件380a不只在长轴方向而且在短轴方向，也具有对通过的光量进行调整的功能。
这样，在图20A所示的面光源装置中，利用根据距发光元件210的距离调整光的透射量的光调整部件380，进一步使发光区域(发光面部件330的外表面)的明亮度均匀(辉度不均小)。
另外，如图20B(剖面图)所示，也可以在图19B所示的面光源装置中，在发光面部件330和棱镜片360之间配置光调整部件380。即，也可以将棱镜片360、光调整部件380和发光面部件330以该顺序从底板312侧开始进行配置。由此，能够得到棱镜片360的回射效果和基于光调整部件380的透射光量的调整效果这两者，进一步使发光区域(发光面部件330的外表面)的明亮度均匀(辉度不均小)。进而，如图20C(剖面图)所示，也可以在图20B所示的面光源装置中，在底板312的内表面中的、光束控制部件100附近的区域形成正反射面312b。
另外，如图22A、图22B(剖面图)所示，也可以在图20B、图20C的面光源装置中，使发光面部件330和光调整部件380拉开距离。对于发光面部件330和光调整部件380的间隔，不进行特别的限制，考虑面光源装置的厚度等进行调整即可。进而，在图22A、图22B所示的面光源装置中，也可以将光调整部件380和棱镜片360的位置进行交换(都省略了图示)。通过这样将光调整部件380从发光面部件330拉开距离进行配置，能够防止从发光面部件330的外侧看到通孔382的外形。
另外，如图23A(剖面图)所示，也可以只将光调整部件380配置在下层，将棱镜片360与发光面部件330一起配置在上层。另外，如图23B(剖面图)所示，也可以在图23A所示的面光源装置中，在底板312的内表面中的、光束控制部件100附近的区域形成正反射面312b。通过这样将光调整部件380从发光面部件330拉开距离进行配置，可以防止从发光面部件330的外侧看到通孔382的外形。进而，也可以在图23A、图23B所示的面光源装置中，对光调整部件380和棱镜片360的位置进行交換(都省略了图示)。
并且，对于光束控制部件100的形状，不进行特别的限制，也可以是其他形态。例如，如图24所示，作为光束控制部件，也可以使用不具有保持架160的光束控制部件。
本申请主张基于2012年8月7日提交的日本专利申请特愿2012-175008号和2013年2月27日提交的日本专利申请特愿2013-037144号的优先权。该申请说明书和附图中记载的内容全部引用于本申请说明书中。
工业实用性
本发明的面光源装置例如对于液晶显示装置的背光源或面照明装置等是有用的。

Claims (4)

1.一种面光源装置，其具有：
空腔，其由底面、侧面和顶面包围，而且在所述顶面形成有发光区域；
多个发光装置，其具有发光元件和控制从所述发光元件射出的光的配光以使其窄角配光化的光束控制部件，而且在所述空腔内的相互对置的一对侧面上，以所述发光元件的光轴从所述一对侧面中的一方朝向另一方的方式而排列；
反射部件，其形成所述底面的一部分或全部；以及
发光面部件，其具有光漫射性和透光性，形成所述发光区域，
所述反射部件向所述空腔内部突出以使从所述发光装置射出的光向所述发光区域反射，所述反射部件具有与所述一对侧面和所述顶面平行的棱线，顶部由包含所述棱线的曲面形成，
在将从所述光轴到所述发光面部件侧增加的、从所述发光装置射出的光线相对于所述光轴的出射角度设为θ，
将从所述发光装置以出射角度θ射出并由所述反射部件进行了一次正反射后的光线到达所述发光面部件的位置，与所述发光面部件中的所述发光区域的距所述发光装置最近的端部之间的距离设为L1，
将从所述发光装置射出且成为所述反射部件的切线的光线的相对于所述光轴的出射角度设为θ1时，
在包含所述θ1的所述θ1以下的规定范围内，随着所述θ减少，ΔL1/Δθ逐渐减少，
在将从所述发光装置以出射角度θ射出的光线由所述发光面部件和所述反射部件各进行了一次正反射后的光线再次到达所述发光面部件的位置，与所述发光面部件中的所述发光区域的距所述发光装置最近的端部之间的距离设为L2，
将从所述发光装置射出并在由所述发光面部件反射后到达所述反射部件的棱线的光线的相对于所述光轴的出射角度设为θ2时，
在满足θ2-β≦θ≦θ2+γ的范围内，随着所述θ增加，L2减少，并且ΔL2/Δθ逐渐增加，其中，β，γ为任意正数，
从所述发光装置以出射角度θ1射出的光线到达所述发光面部件的位置与所述发光面部件中的所述发光区域的距所述发光装置最近的端部之间的距离，大于所述一对侧面间方向的所述发光区域尺寸的3/4。
2.如权利要求1所述的面光源装置，其中，
自将相对的所述一对侧面的底面侧端边彼此连接的平面，即基底面起的所述棱线的高度，比所述光轴的自所述基底面起的高度高。
3.如权利要求1所述的面光源装置，其中，
所述光束控制部件具有：
中心轴；
入射面，其朝向所述侧面侧而配置，以与所述中心轴相交的方式而形成，用于使从所述发光元件射出的光入射；
全反射面，其形成为包围所述中心轴且直径从所述侧面侧朝向所述反射部件侧逐渐扩大，用于使从所述入射面入射的光的一部分向所述反射部件侧反射；以及
射出面，其朝向所述棱线侧而配置，以与所述中心轴相交的方式而形成，用于使从所述入射面入射的光的一部分和由所述全反射面反射后的光向所述反射部件射出，
以所述中心轴与所述光轴一致的方式，在所述入射面和所述侧面之间配置所述发光元件。
4.一种显示装置，其具有：
权利要求1～3中任意一项所述的面光源装置；以及
被照射从所述面光源装置的所述发光面部件射出的光的显示部件。
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