CN106663729B - 光束控制部件、发光装置、面光源装置及显示装置 - Google Patents

光束控制部件、发光装置、面光源装置及显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106663729B
CN106663729B CN201580045544.2A CN201580045544A CN106663729B CN 106663729 B CN106663729 B CN 106663729B CN 201580045544 A CN201580045544 A CN 201580045544A CN 106663729 B CN106663729 B CN 106663729B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
exit facet
central axis
control member
protrusion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201580045544.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106663729A (zh
Inventor
筱原浩之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Enplas Corp
Original Assignee
Enplas Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Enplas Corp filed Critical Enplas Corp
Publication of CN106663729A publication Critical patent/CN106663729A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106663729B publication Critical patent/CN106663729B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/02—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by the shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • F21Y2105/14—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements characterised by the overall shape of the two-dimensional array
    • F21Y2105/16—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements characterised by the overall shape of the two-dimensional array square or rectangular, e.g. for light panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

本发明的光束控制部件具有：入射面，其是以与中心轴相交的方式配置于发光元件侧的第一凹部的内表面，从发光元件射出的光向其入射；出射面，其以与中心轴相交的方式配置于入射面相反侧，使由入射面入射的光向外部射出。出射面包括：第一出射面，其是以与中心轴相交的方式而配置的第二凹部的内表面；以及第二出射面，其是以包围第一出射面的方式而配置的凸曲面。第二出射面具有多个配置为以中心轴为中心的同心圆状的、在沿着中心轴的方向上突出的圆环状的凸部。在包含中心轴的剖面中，与中心轴垂直的方向上的凸部的间距为恒定。

Description

光束控制部件、发光装置、面光源装置及显示装置
技术领域
本发明涉及光束控制部件、具有该光束控制部件的发光装置、面光源装置及显示装置。
背景技术
在液晶显示装置或看板等透射式图像显示装置中，有时使用直下型的面光源装置作为背光源。近年来，使用具有多个发光元件作为光源的直下型的面光源装置。在这样的面光源装置中，在发光元件之上配置有用于对来自发光元件的出射光的配光进行控制的光束控制部件(例如，参照专利文献1)。
图1是专利文献1中记载的面光源装置10的剖面图。如图1所示，面光源装置10具有：发光装置20、和隔着空气层配置于发光装置20上的光漫射部件30。另外，发光装置20具有：发光元件40、在发光元件40之上配置的透镜(光束控制部件)50。透镜50是聚光透镜，具有：入射面51，其配置在发光元件40侧；反射面52，其以包围入射面51的方式配置并将由入射面51入射的光反射；出射面53，其使由入射面51入射的光及由入射面51入射并由反射面52反射后的光射出。另外，在专利文献1中记载的面光源装置10中，对入射面51、反射面52或出射面53进行了光漫射处理。从发光元件40射出的光的一部分在由入射面51入射之后，由反射面52反射并从出射面53向外部射出。另外，从发光元件40射出的光的另外的一部分在由入射面51入射之后，不由反射面52反射，而直接从出射面53向外部射出。专利文献1中记载的面光源装置10的透镜50通过对入射面51、反射面52或出射面53中任意一个进行光漫射处理，防止光漫射部件30中的颜色不均的产生。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-005218号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的面光源装置10中，对透镜50的入射面51、反射面52或出射面53进行了光漫射处理。在此，对于在未进行光漫射处理的状态下为所希望的配光特性的透镜50，在对入射面51、反射面52或出射面53进行了光漫射处理的情况下，光在进行了光漫射处理的面进行散射，所以无法实现所希望的配光特性。此外，专利文献1中记载的透镜50虽然是所谓的聚光透镜，但是对于将从发光元件40射出的光平滑地扩散的所谓的漫射透镜也存在相同的问题。
因此，本发明的目的在于提供不对光学面进行光漫射处理而能够抑制出射光的颜色不均的产生的光束控制部件。另外，本发明的另一目的在于提供具有该光束控制部件的发光元件、面光源装置及显示装置。
解决问题的方案
本发明的光束控制部件，以使从发光元件射出的光的光轴与其中心轴一致的方式配置，对从所述发光元件射出的光的配光进行控制，其具有：入射面，其是以与所述中心轴相交的方式配置于所述发光元件侧的第一凹部的内表面，使从所述发光元件射出的光入射；出射面，其以与所述中心轴相交的方式配置于所述入射面相反侧，使由所述入射面入射的光向外部射出，所述出射面包括：第一出射面，其是以与所述中心轴相交的方式配置的第二凹部的内表面；以及第二出射面，其是以包围所述第一出射面的方式配置的凸曲面，所述第二出射面具有多个配置为以所述中心轴为中心的同心圆状的、在沿着所述中心轴的方向上突出的圆环状的凸部，在包含所述中心轴的剖面中，与所述中心轴垂直的方向上的所述凸部的间距在0.1～0.5mm的范围内，并且为恒定，所述凸部的高度为0.05mm以下，并且随着从所述第二出射面的外缘部朝向所述中心轴而逐渐减小。
本发明的发光装置具有：发光元件；以及本发明的光束控制部件。
本发明的面光源装置具有：本发明的发光装置；以及使来自所述发光装置的光漫射并透射的光漫射部件。
本发明的显示装置具有：本发明的面光源装置；以及被从所述面光源装置射出的光照射的显示部件。
发明效果
根据本发明的光束控制部件，能够在抑制颜色不均的产生的同时，实现所希望的配光。从而，根据本发明，能够提供亮度不均及颜色不均较少的面光源装置及显示装置。
附图说明
图1是专利文献1中记载的面光源装置的剖面图。
图2A、图2B是表示实施方式的面光源装置的结构的图。
图3A、图3B是表示实施方式的面光源装置的结构的剖面图。
图4是将图3B的一部分放大后的局部放大剖面图。
图5A～图5E是表示实施方式的光束控制部件的结构的图。
图6A是表示本实施方式的光束控制部件的剖面形状的曲线图，图6B是从图6A所示的光束控制部件的剖面形状的测定结果减去比较例的光束控制部件的剖面形状的测定结果之后得到的曲线图。
图7A、图7B是将图6A的一部分放大后的局部放大图。
图8A、图8B是将图6A的一部分放大后的局部放大图。
图9A～图9F是光束控制部件A～F的出射面的照片。
图10A是表示本实施方式的光束控制部件A的剖面形状的曲线图，图10B是从光束控制部件A的剖面形状的测定结果减去比较例的光束控制部件E的剖面形状的测定结果之后得到的曲线图。
图11A是表示本实施方式的光束控制部件B的剖面形状的曲线图，图11B是从光束控制部件B的剖面形状的测定结果减去比较例的光束控制部件E的剖面形状的测定结果之后得到的曲线图。
图12A是表示本实施方式的光束控制部件C的剖面形状的曲线图，图12B是从光束控制部件C的剖面形状的测定结果减去比较例的光束控制部件E的剖面形状的测定结果之后得到的曲线图。
图13A是表示本实施方式的光束控制部件D的剖面形状的曲线图，图13B是从光束控制部件D的剖面形状的测定结果减去比较例的光束控制部件E的剖面形状的测定结果之后得到的曲线图。
图14A是表示使用光束控制部件A的情况下的光漫射部件上的亮度的图，图14B是表示使用光束控制部件A的情况下的光漫射部件上的色度的曲线图，图14C是表示使用光束控制部件A的情况下的光漫射部件上的亮度的曲线图。
图15A是表示使用光束控制部件B的情况下的光漫射部件上的亮度的图，图15B是表示使用光束控制部件B的情况下的光漫射部件上的色度的曲线图，图15C是表示使用光束控制部件B的情况下的光漫射部件上的亮度的曲线图。
图16A是表示使用光束控制部件C的情况下的光漫射部件上的亮度的图，图16B是表示使用光束控制部件C的情况下的光漫射部件上的色度的曲线图，图16C是表示使用光束控制部件C的情况下的光漫射部件上的亮度的曲线图。
图17A是表示使用光束控制部件D的情况下的光漫射部件上的亮度的图，图17B是表示使用光束控制部件D的情况下的光漫射部件上的色度的曲线图，图17C是表示使用光束控制部件D的情况下的光漫射部件上的亮度的曲线图。
图18A是表示使用光束控制部件E的情况下的光漫射部件上的亮度的图，图18B是表示使用光束控制部件E的情况下的光漫射部件上的色度的曲线图，图18C是表示使用光束控制部件E的情况下的光漫射部件上的亮度的曲线图。
图19A是表示本实施方式的变形例的光束控制部件的剖面形状的曲线图，图19B是从图19A所示的光束控制部件的剖面形状的设计值减去比较例的光束控制部件E的剖面形状的设计值之后得到的曲线图。
图20A是表示使用光束控制部件F的情况下的光漫射部件上的亮度的图，图20B是表示使用光束控制部件F的情况下的光漫射部件上的色度的曲线图，图20C是表示使用光束控制部件F的情况下的光漫射部件上的亮度的曲线图。
附图标记说明
10 面光源装置
20 发光装置
30 光漫射部件
40 发光元件
50 透镜
51 入射面
52 反射面
53 出射面
100 面光源装置
110 壳体
120 基板
130 发光装置
131 发光元件
141 光束控制部件
142 入射面
143 背面
144 出射面
145 凸缘部
146 支脚部
147 第一凹部
148 第一出射面
149 第二出射面
150 凸部
160 光漫射部件
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，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。这里，作为本发明的面光源装置的代表例，对适合于液晶显示装置的背光源等的面光源装置进行说明。该面光源装置通过与被来自面光源装置的光照射的显示部件(例如液晶面板)进行组合，能够作为显示装置使用。
[面光源装置及发光装置的结构]
图2～图4是表示本发明的一实施方式的面光源装置100的结构的图。图2A是面光源装置100的俯视图，图2B是侧视图。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4是将图3B的一部分放大后的局部放大剖面图。
如图2～图4所示，本实施方式的面光源装置100具有：壳体110、基板120、多个发光装置130及光漫射部件160。基板120配置于壳体110的底板上，多个发光装置130在基板120上以恒定的间隔配置。在壳体110的顶板设置有开口部。光漫射部件160以盖住该开口部的方式，在多个发光装置130上配置为与基板120大致平行，作为发光面发挥功能。不特别地限定发光面的大小，但是例如为约400mm×约700mm。
多个发光装置130分别固定在基板120上。多个发光装置130分别具有发光元件131及光束控制部件141。
发光元件131是面光源装置100的光源。发光元件131是例如白色发光二极管等发光二极管(LED)。
光束控制部件141对从发光元件131射出的光的配光进行控制。光束控制部件141以其中心轴CA与发光元件131的光轴OA一致的方式配置在发光元件131之上。这里“发光元件的光轴”是指来自发光元件131的立体的出射光束的中心的光线。发光装置130的光轴与发光元件131的光轴OA及光束控制部件141的中心轴CA一致(参照图4)。在基板120与光束控制部件141之间，形成有用于使从发光元件131发散的热量向外部释放的间隙。
光束控制部件141通过一体成型来形成。对于光束控制部件141的材料，只要是能够使所希望的波长的光通过的材料，不特别地进行限定。例如，光束控制部件141的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(EP)等透光性树脂、或玻璃。另外详细地对光束控制部件141的形状进行说明。
光漫射部件160是具有光漫射性的板状的部件，使来自发光装置130的出射光漫射并透射。通常，光漫射部件160的大小与液晶面板等被照射部件的大小基本相同。例如，光漫射部件160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)等透光性树脂形成。为了赋予光漫射部件160光漫射性，在其表面形成有细微的凹凸、或在光漫射部件160的内部分散有珠粒等光漫射体。
光束控制部件141使从发光元件131射出的光向径向(远离中心轴CA的方向)扩散。对于来自发光元件131的出射光束中的、相对于中心轴CA的角度较小的光，其效果是显著的。从发光装置130射出的光到达光漫射部件160。到达光漫射部件160的光在光漫射部件160漫射并透射。
[光束控制部件的结构]
图5A～图5E是表示本实施方式的光束控制部件141的结构的图。图5A是光束控制部件141的俯视图，图5B是主视图，图5C是后视图，图5D是仰视图，图5E是图5A所示的A-A线的剖面图。
如图5A～图5E所示，光束控制部件141具有入射面142、背面143、出射面144、凸缘部145及多个支脚部146。
入射面142是在光束控制部件141的下侧的中央部以与中心轴CA相交的方式配置于发光元件131侧的第一凹部147的内表面。入射面142对从发光元件131射出的光控制行进方向并使其向光束控制部件141的内部入射。不特别地限定入射面142的形状。在本实施方式中，入射面142的形状是剖面为半椭圆状的非球面。另外，入射面142也是以中心轴CA为旋转轴的旋转对称面。
背面143位于光束控制部件141的下侧(发光元件131侧)，是从第一凹部147的开口缘部向径向(与中心轴CA垂直的方向)延伸的平面。在背面143等间隔地配置有多个支脚部146。
出射面144对由入射面142入射到光束控制部件141的内部的光控制其行进方向并使其向外部射出。出射面144以与中心轴CA相交的方式配置于光漫射部件160侧，向凸缘部145上侧(光漫射部件160侧)突出。
出射面144具有：位于以光束控制部件141的中心轴CA为中心的规定范围内的第一出射面148；以及在第一出射面148的周围连续地形成的第二出射面149(参照图5E)。
第一出射面148是配置于与光束控制部件141的中心轴CA(发光元件131的光轴OA)相交的位置的、向下侧(发光元件131侧)呈凸状的第二凹部的内表面。换言之，第二凹部(第一出射面148)配置于整体形成为凸曲面状的光束控制部件141的出射面144的与中心轴CA(发光元件131的光轴OA)相交的位置。此外，第一出射面148也可以形成为，使从第一出射面148的中心轴到外缘部的母线(包含中心轴CA的剖面中的第一出射面148的形状)为相对于下侧(发光元件131侧)呈凹状(向上侧(光漫射部件160侧)呈凸状)的曲线。
第二出射面149是位于包围第一出射面148的位置的、整体向上侧(光漫射部件160侧)呈凸状的曲面(凸曲面)。第二出射面149的形状作为整体是将圆环面的一部分切下后的凸形状。虽然会对细节进行后述，但是在出射面144形成有多个细微的圆环状的凸部150(参照图7及图8)。此外，虽然未特别地图示，出射面144也可以在第二出射面149的周围具有第三出射面。在包含中心轴CA的剖面中，第三出射面既可以是直线状，也可以是曲线状。
此外，在第一出射面148的从第一出射面148的中心轴到外缘部的母线是相对于下侧(发光元件131侧)呈凹状(向上侧(光漫射部件160侧)呈凸状)的曲线的情况下，第一出射面148和第二出射面149的边界也可以是，在沿着中心轴CA的方向上，第一出射面148与中心轴CA的交点、与出射面144的顶部之间的中点等。
凸缘部145位于出射面144的外周部与背面143的外周部之间，向径向外侧突出。凸缘部145的形状是大致圆环状。凸缘部145虽然不是必须的，但是通过设置凸缘部145，光束控制部件141的操作及位置对准变得容易。不特别地限定凸缘部145的厚度，考虑出射面144的必要面积和凸缘部145的成型性等来決定。
多个支脚部146是在背面143的外周部从背面143向下侧(发光元件131侧)突出的圆柱状的部件。多个支脚部146在相对于发光元件131的适当的位置支撑光束控制部件141。
从发光元件131射出的光由入射面142入射至光束控制部件141内。这时，来自发光元件131的光(特别是光轴OA附近的光)由于入射面142的形状向径向(远离发光元件131的光轴OA的方向)扩散。入射至光束控制部件141内的光由出射面144向外部射出。这时，来自发光元件131的光还由于出射面144的形状，向径向(远离发光元件131的光轴OA的方向)进一步扩散。其结果，从发光装置130射出以较宽的角度范围平滑地扩散的光。
这里，对出射面144进行详细说明。图6～图8是用于对出射面144进行说明的曲线图。图6A表示包含本实施方式的光束控制部件141的中心轴CA的剖面形状的测定结果。图6B表示从包含具有凸部150的、本实施方式的光束控制部件141的中心轴CA的剖面形状的测定结果(图6A)，减去包含不具有凸部150的、比较例的光束控制部件的中心轴CA的剖面形状的测定结果之后的结果。图7A是图6A中的区域a的局部放大图，图7B是图6A中的区域b的局部放大图。图8A是图6A中的区域c的局部放大图，图8B是图6A中的区域d的局部放大图。图6～图8中的横轴表示距光束控制部件141的中心轴CA的距离(d1；mm)。图6A、图7A、图7B及图8A、图8B中的纵轴表示相对于第一出射面148的中心的高度(h1；mm)。另外，图6B中的纵轴表示从包含本实施方式的光束控制部件141的中心轴CA的剖面形状的测定结果(图6A)，减去包含不具有凸部150的、比较例的光束控制部件的中心轴CA的剖面形状的测定结果之后的结果(Δh1；mm)。此外，出射面144形成为以中心轴CA(光轴OA)为旋转轴的旋转对称，所以在图6～图8中仅表示了包含中心轴CA的剖面的右半部分。
如上述那样，出射面144具有多个细微的圆环状的凸部150。即，在两个凸部150之间形成有圆环状的凹部。将这些凸部150与圆环状的凹部平滑地连接，在外观上识别为出射面144的波纹(波浪形)。多个凸部150至少形成于第二出射面149。在本实施方式中，多个凸部150形成于第一出射面148及第二出射面149这两者的整体。与未形成凸部150的出射面相比，在形成有识别为波纹的细微的凸部150的出射面144中，光的射出方向按每个部位而稍微改变。因此，在出射面144色分离后的光在被照射面上适度地混合。另一方面，周期性地形成的多个细微的凸部150将光的射出方向周期性地改变，由于与散射(到达微小范围的光向所有方向分散的状态)不同，所以光束控制部件141的整体的配光特性几乎不变。其结果，能够实现所希望的配光特性并且抑制颜色不均的产生。
在第一出射面148及第二出射面149配置的多个细微的圆环状的凸部150配置为以中心轴CA为中心的同心圆状。另外，在第一出射面148及第二出射面149配置的多个凸部150向沿着中心轴CA的方向突出。如图6B、图7及图8所示，对于俯视第一出射面148及第二出射面149时的凸部150的间距(凸部150的顶点(棱线)间的间隔)，从第一出射面148的中央部分到第二出射面149的外周部为止是恒定的。即，在包含中心轴CA的剖面中，与中心轴CA垂直的方向上的凸部150的间距是恒定的。对于与中心轴CA垂直的方向上的凸部150的间距，不特别地进行限定，但是优选在0.1～0.5mm的范围内。在凸部150的间距小于0.1mm的情况下，一个凸部150内的出射面的角度变化过大，所以可能无法实现所希望的配光。另一方面，在凸部150的间距超过0.5mm的情况下，一个凸部150内的出射面的角度变化过小，所以可能无法充分地抑制颜色不均的产生。这样，通过在出射面144(第一出射面148及第二出射面149)在与中心轴CA垂直的方向上以恒定间隔形成凸部150，能够使从出射面144射出的光的配光连续地变化，抑制光漫射部件160上颜色不均的产生。另外，使凸部150在沿着中心轴CA的方向上突出，从而不形成底切部，容易制造模具。
对于凸部150的高度，不特别地进行限定，但是优选为0.05mm以下。在凸部150的高度超过0.05mm的情况下，一个凸部150内的出射面的角度变化过大，所以可能无法实现所希望的配光。此外，对于出射面144中的径向的位置，也可以将凸部150的高度形成为随着接近中心轴CA而逐渐减小(参照后述的变形例)。即，仅在对颜色不均产生的抑制有效的位置形成凸部150即可。另外，当在第一出射面148形成凸部150的情况下，为了不使扩散光轴OA附近的光的效果变弱，优选使凸部150的顶部与中心轴CA不相交。这里，所谓“凸部的高度”是指以波浪形形成的波纹的振幅，相当于，在包含中心轴CA的剖面中将相邻的两个凸部150的顶点连结的直线、和将该两个凸部150之间的凹部与位于其两侧的两个凹部的谷底连结的直线之间的距离(通过该凸部的顶点的与中心轴CA平行的方向上的间隔)的一半的长度。
[实验1]
实验1中，对包含中心轴CA的剖面中的凸部150的设计上的间距和/或凸部150的高度不同的四种光束控制部件141进行了观察，在使用了各光束控制部件A～E的面光源装置100中，针对光漫射部件160上的色度Y值及亮度分布进行了测定。在实验1中，针对各个设计值，使用了间距为0.288mm、高度为0.015mm的光束控制部件(以下，也称为“光束控制部件A”)、间距为0.288mm、高度为0.030mm的光束控制部件(以下，也称为“光束控制部件B”)、间距为0.192mm、高度为0.015mm的光束控制部件(以下，也称为“光束控制部件C”)、以及间距为0.192mm、高度为0.030mm的光束控制部件(以下，也称为“光束控制部件D”)。并且，为了比较，对不具有凸部150的(间距为0mm、高度为0mm)光束控制部件(以下，也称为“光束控制部件E”)也进行了相同的测定。
首先，观察了光束控制部件A～E的外观形状。另外，制作了仅在第二出射面149形成凸部150的光束控制部件，对出射面进行了观察。图9A是光束控制部件A的出射面的照片，图9B是光束控制部件B的出射面的照片，图9C是光束控制部件C的出射面的照片，图9D是光束控制部件D的出射面的照片，图9E是光束控制部件E的出射面的照片，图9F是仅在第二出射面149形成凸部150的光束控制部件的出射面的照片。在这些照片中，在照明光反射的部分(左下部分)能够看到多个凸部150。
如图9A～图9E所示，在所制作的光束控制部件A～E中，将在出射面144形成的凸部150观察成细线。另外，如图9F所示，能够以虚线为边界，对凸部150的有无进行观察。
接着，对包含中心轴CA的剖面中光束控制部件A～E的出射面144的形状进行了测定。图10A表示光束控制部件A的出射面的包含中心轴CA的剖面形状的测定结果，图10B表示光束控制部件A与光束控制部件E的出射面的形状差异。图11A表示光束控制部件B的出射面的包含中心轴CA的剖面形状的测定结果，图11B表示光束控制部件B与光束控制部件E的出射面的形状差异。图12A表示光束控制部件C的出射面的包含中心轴CA的剖面形状的测定结果，图12B表示光束控制部件C与光束控制部件E的出射面的形状差异。图13A表示光束控制部件D的出射面的包含中心轴CA的剖面形状的测定结果，图13B表示光束控制部件D与光束控制部件E的出射面的形状差异。图10～13中的横轴表示距光束控制部件141的中心轴CA的距离(d2；mm)。图10A、图11A、图12A及图13A的纵轴表示相对于第一出射面148的中心的高度(h2；mm)。图10B、图11B、图12B及图13B的纵轴表示光束控制部件A～D的出射面与光束控制部件E的出射面的形状差异(Δh2；mm)。如图10～图13所示(光束控制部件E未图示)，准备了包含中心轴CA的剖面中的间距及高度不同的5种光束控制部件A～E。此外，可知，根据这些测定结果可知，由于加工上的问题而无法得到如设计值那样的高度。
图14～图18是表示距光束控制部件的中心的距离、和色度Y值或亮度分布的测定结果的图。使用仅具有一个发光装置130的面光源装置100进行了色度Y值及亮度分布的测定。此外，在测定所使用的面光源装置100中，使基板120与光漫射部件160之间的间隔为24mm。
图14A是使用了光束控制部件A的情况下的光漫射部件160上的亮度分布，图14B是表示距光束控制部件A的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的色度Y值之间的关系的曲线图，图14C是表示距光束控制部件A的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的亮度(cd/m2)之间的关系的曲线图。图15A是使用光束控制部件B的情况下的光漫射部件160上的亮度分布，图15B是表示距光束控制部件B的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的色度Y值之间的关系的曲线图，图15C是表示距光束控制部件B的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的亮度(cd/m2)之间的关系的曲线图。图16A是使用光束控制部件C的情况下的光漫射部件160上的亮度分布，图16B是表示距光束控制部件C的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的色度Y值之间的关系的曲线图，图16C是表示距光束控制部件C的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的亮度(cd/m2)之间的关系的曲线图。图17A是使用光束控制部件D的情况下的光漫射部件160上的亮度分布，图17B是表示距光束控制部件D的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的色度Y值之间的关系的曲线图，图17C是表示距光束控制部件D的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的亮度(cd/m2)之间的关系的曲线图。图18A是使用光束控制部件E的情况下的光漫射部件160上的亮度分布，图18B是表示距光束控制部件E的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的色度Y值之间的关系的曲线图，图18C是表示距光束控制部件E的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的亮度(cd/m2)之间的关系的曲线图。图13B、图13C～图17B、图17C的横轴表示距光漫射部件160上的光束控制部件141的中心轴CA的距离(d3；mm)。另外，图14B、图15B、图16B、图17B及图18B的纵轴表示光漫射部件160上的色度Y值(c)。图14C、图15C、图16C、图17C及图18C的纵轴表示光漫射部件160上的亮度(L1；cd/m2)。
如图14B、图15B、图16B、图17B及图18B的虚线围成的区域所示，在使用了本实施方式的光束控制部件A～D的情况下，颜色的对比度变弱，消除了颜色不均。特别地，与将凸部150的间距设计得较短的光束控制部件相比，将间距设计得较长的光束控制部件(光束控制部件A及B)的颜色的对比度显著地变弱，显著地消除了颜色不均。参照图10B、图11B、图12B及图13B所示的测定结果进行考察，无法通过对比凸部150的实际高度相同的光束控制部件来确认间距的效果。光束控制部件B比光束控制部件D更具有颜色不均消除效果，可能不是由间距的差影响的，而是由实际的产品中的凸部150的高度的差异影响的。但是，只要是本实施方式的光束控制部件A～D中的凸部150的实际的间距及高度，则都确认了颜色不均的消除效果。此外，虽然未特别地进行图示，但即使对于将凸部150的间距较短且高度较低的凸部150仅形成于第二出射面149的光束控制部件，颜色的对比度也变弱了，消除了颜色不均。并且，如通过比较图14～图17与图18所知的那样，即使在使用了本实施方式的光束控制部件A～D的情况下，也得到了与比较例的光束控制部件E相同的亮度分布。
[效果]
本实施方式的光束控制部件141中，在出射面144形成有多个细微的圆环状的凸部150，该凸部150在与中心轴CA垂直的方向上以恒定间距形成，且沿着中心轴CA的方向突出，所以能够与不具有凸部150的光束控制部件同样地将从发光元件131射出的光扩散，并通过稍微改变射出方向来消除颜色不均。另外，本实施方式的光束控制部件141不具有底切部，所以能够容易地制作用于制造光束控制部件141的模具。
另一方面，在专利文献1中记载的透镜50(光束控制部件)中，在对出射面53进行了光漫射处理的情况下，从出射面53射出的光通过散射向全方向射出。这时，对于从出射面53朝向侧方的光，由于到光漫射部件30的距离较长，所以对发光装置20的光漫射部件30中的颜色不均带来的影响较少。另一方面，对于从出射面53朝向正上方的光，由于到光漫射部件30的距离较短，所以对发光装置20的光漫射部件30中的颜色不均带来较大的影响。即，对于在专利文献1中记载的透镜50，即使在对出射面53进行了光漫射处理的情况下，也会在发光装置20的光漫射部件30上产生颜色不均。另外，假如在出射面53如本发明那样是球面或非球面的情况下，即使在沿着中心轴CA的方向上进行喷砂处理，也无法均匀地进行光漫射处理。
另外，专利文献1中记载的透镜50中，在对入射面51或反射面52进行了光漫射处理的情况下，由于形成有底切部，所以用于制造透镜50的模具的结构变得复杂。
[变形例]
接着，对本实施方式的变形例的光束控制部件进行说明。变形例的光束控制部件仅与本实施方式的光束控制部件141中、凸部的高度形成为随着接近中心轴CA而逐渐减小这一点不同。因此，对与本实施方式的光束控制部件141相同的构成要素，标以相同的符号并省略其说明，对不同的构成要素进行说明。
图19是用于对变形例的光束控制部件的出射面的形状进行说明的曲线图。图19A表示包含本实施方式的变形例的光束控制部件的中心轴CA的剖面形状的设计值。图19B表示从包含具有凸部的、本实施方式的变形例的光束控制部件的中心轴CA的剖面形状的设计值(图19A)，减去包含不具有凸部的、比较例的光束控制部件E的中心轴CA的剖面形状的设计值之后的结果。图19A、图19B中的横轴表示距光束控制部件的中心轴CA的距离(d4；mm)。图19A中的纵轴表示相对于第一出射面的中心的高度(h4；mm)。另外，图19B中的纵轴表示本实施方式的变形例的光束控制部件的出射面的设计值、与比较例的光束控制部件E的出射面的设计值的差异(Δh4；mm)。此外，出射面形成为以中心轴CA(光轴OA)为旋转轴的旋转对称，所以在图19A中，仅对包含中心轴CA的剖面的右半部分进行了表示。
变形例的光束控制部件的出射面具有第一出射面及第二出射面。第一出射面及第二出射面具有多个细微的圆环状的凸部。即，在两个圆环状的凸部之间形成有圆环状的凹部。将这些凸部与凹部平滑地连接，在外观上，识别为出射面的波纹。包含中心轴CA的剖面中的第一出射面的多个凸部及第二出射面中的多个凸部的形状是波浪形。
各凸部的高度随着从第二出射面的外缘部朝向中心轴CA而逐渐减小。不特别地限定凸部的高度减小的程度。对于凸部的高度，既可以均匀地减小，也可以以减小幅度逐渐变大的方式减小，也可以以减小幅度逐渐变小的方式减小。另外，凸部的高度的减小幅度也可以先增大后减小。在本实施方式中，凸部的高度的减小幅度在第二出射面的外缘部侧较小，以随着朝向中心轴而在增大之后再次减小的方式变化。这里，减小幅度是指，任意的凸部的高度和与该凸部的内侧相邻的凸部的高度之差。此外，优选在第一出射面的与中心轴CA相交的位置，凸部的高度为0。即，优选第一出射面与中心轴CA垂直地相交。
[实验2]
在实验2中，在使用了凸部的高度随着从第二出射面的外缘部朝向中心部而逐渐减小的变形例的光束控制部件F的面光源装置中，针对光漫射部件160上的色度Y值及亮度分布进行了测定。
图20是表示来自光束控制部件F的中心的距离与色度Y值或亮度分布的测定结果的图。使用仅具有一个发光装置的面光源装置进行了色度Y值及亮度分布的测定。此外，在测定中使用的面光源装置中，使基板120与光漫射部件160之间的间隔为24mm。此外，将凸部的高度的减小幅度设为，随着从第二出射面的外缘部侧朝向中心轴而先增大后减小(参照图19B)。
图20A是使用光束控制部件F的情况下的光漫射部件160上的亮度分布，图20B是表示距光束控制部件F的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的色度Y值之间的关系的曲线图，图20C是表示距光束控制部件F的中心轴CA的距离(mm)与光漫射部件160上的亮度(cd/m2)之间的关系的曲线图。图20B、图20C中的横轴表示距光束控制部件的中心轴CA的距离(d5；mm)。图20B的纵轴表示光漫射部件160上的色度Y值(c)。另外，图20C的纵轴表示光漫射部件160上的亮度(L2；cd/m2)。
如图20B的虚线围成的区域所示，在使用了本实施方式的变形例的光束控制部件F的情况下，与实施方式的光束控制部件141相比，颜色的对比度变弱，进一步消除了颜色不均。另外，如通过比较图18与图20所知的那样，即使在使用了本实施方式的变形例的光束控制部件F的情况下，也得到了与比较例的光束控制部件E相同的亮度分布。
本申请主张基于2014年8月29日提出的日本专利申请特愿2014-175671号和2015年3月23日提出的日本专利申请特愿2015-059483号的优先权。该申请的说明书和附图中记载的内容全部引用于本申请说明书。
工业实用性
具有本发明的光束控制部件的面光源装置例如能够适用于液晶显示装置的背光源或看板、一般照明等。

Claims (8)

1.一种光束控制部件，以使从发光元件射出的光的光轴与其中心轴一致的方式配置，对从所述发光元件射出的光的配光进行控制，其具有：
入射面，其是以与所述中心轴相交的方式配置于所述发光元件侧的第一凹部的内表面，使从所述发光元件射出的光入射；
出射面，其以与所述中心轴相交的方式配置于所述入射面相反侧，使由所述入射面入射的光向外部射出，
所述出射面包括：
第一出射面，其是以与所述中心轴相交的方式配置的第二凹部的内表面；以及
第二出射面，其是以包围所述第一出射面的方式配置的凸曲面，
所述第二出射面具有多个配置为以所述中心轴为中心的同心圆状的、在沿着所述中心轴的方向上突出的圆环状的凸部，
在包含所述中心轴的剖面中，与所述中心轴垂直的方向上的所述凸部的间距在0.1～0.5mm的范围内，并且为恒定，
所述凸部的高度为0.05mm以下，并且随着从所述第二出射面的外缘部朝向所述中心轴而逐渐减小。
2.如权利要求1所述的光束控制部件，其中，
所述第一出射面具有多个配置为以所述中心轴为中心的同心圆状的、在沿着所述中心轴的方向上突出的圆环状的凸部，
在包含所述中心轴的剖面中，与所述中心轴垂直的方向上的所述第一出射面的凸部及所述第二出射面的凸部的间距为恒定。
3.如权利要求2所述的光束控制部件，其中，
包含所述中心轴的剖面中的所述第二出射面的凸部、或所述第一出射面的凸部及所述第二出射面的凸部的形状是波浪形。
4.如权利要求2或权利要求3所述的光束控制部件，其中，
所述第一出射面的凸部及所述第二出射面的凸部的高度随着从所述第二出射面的外缘部朝向所述中心轴而逐渐减小。
5.如权利要求4所述的光束控制部件，其中，
对于所述第二出射面的凸部、或所述第一出射面的凸部及所述第二出射面的凸部中的、一个凸部的高度和与该凸部的内侧相邻的凸部的高度之差，随着从所述第二出射面的外缘部朝向所述中心轴而先增大后减小。
6.一种发光装置，其具有：
发光元件；以及
权利要求1～5中任意一项所述的光束控制部件。
7.一种面光源装置，其具有：
权利要求6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部件。
8.一种显示装置，其具有：
权利要求7所述的面光源装置；以及
被从所述面光源装置射出的光照射的显示部件。
CN201580045544.2A 2014-08-29 2015-06-12 光束控制部件、发光装置、面光源装置及显示装置 Expired - Fee Related CN106663729B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014175671 2014-08-29
JP2014-175671 2014-08-29
JP2015059483A JP6506999B2 (ja) 2014-08-29 2015-03-23 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置
JP2015-059483 2015-03-23
PCT/JP2015/066979 WO2016031346A1 (ja) 2014-08-29 2015-06-12 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106663729A CN106663729A (zh) 2017-05-10
CN106663729B true CN106663729B (zh) 2019-05-03

Family

ID=55399251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580045544.2A Expired - Fee Related CN106663729B (zh) 2014-08-29 2015-06-12 光束控制部件、发光装置、面光源装置及显示装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10234099B2 (zh)
JP (1) JP6506999B2 (zh)
CN (1) CN106663729B (zh)
WO (1) WO2016031346A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114188464B (zh) * 2016-03-31 2024-10-11 索尼公司 发光单元、显示装置以及照明装置
CN109140387A (zh) * 2017-06-14 2019-01-04 富晋精密工业（晋城）有限公司 光学透镜

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2788226Y (zh) * 2005-06-01 2006-06-14 巨虹电子股份有限公司 Lcd背光源光学组件
CN101451675A (zh) * 2007-12-04 2009-06-10 佰鸿工业股份有限公司 透镜及具有该透镜的光源装置
CN102213394A (zh) * 2010-04-07 2011-10-12 恩普乐股份有限公司 光束控制部件、发光装置以及照明装置
CN103527974A (zh) * 2012-07-04 2014-01-22 恩普乐股份有限公司 光束控制部件、发光装置、面光源装置以及显示装置
CN103775968A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 恩普乐股份有限公司 光束控制部件、发光装置、面光源装置以及显示装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101080355B1 (ko) * 2004-10-18 2011-11-04 삼성전자주식회사 발광다이오드와 그 렌즈
JP4635741B2 (ja) 2005-06-27 2011-02-23 パナソニック電工株式会社 発光装置及びこの発光装置を備えた照明器具
BR112012001793A2 (pt) * 2009-07-29 2019-09-24 Sharp Kk "dispositivo de iluminação, dispositivo de exibição e receptor televisivo"
JP2011034770A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Sony Corp 発光装置及び表示装置
US10047930B2 (en) * 2011-12-02 2018-08-14 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light emitting module and lens
KR101301206B1 (ko) * 2013-05-01 2013-08-29 정해운 광학렌즈
KR102108204B1 (ko) 2013-08-26 2020-05-08 서울반도체 주식회사 면 조명용 렌즈 및 발광 모듈
TW201516468A (zh) * 2013-10-25 2015-05-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 透鏡組合及使用該透鏡組合的光源裝置
KR102364160B1 (ko) * 2014-03-06 2022-02-21 서울반도체 주식회사 Mjt led를 이용한 백라이트 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛
KR102277125B1 (ko) * 2014-06-09 2021-07-15 삼성전자주식회사 광원 모듈, 조명 장치 및 조명 시스템
KR20160098580A (ko) * 2015-02-09 2016-08-19 삼성전자주식회사 광학 소자 및 이를 포함하는 광원 모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2788226Y (zh) * 2005-06-01 2006-06-14 巨虹电子股份有限公司 Lcd背光源光学组件
CN101451675A (zh) * 2007-12-04 2009-06-10 佰鸿工业股份有限公司 透镜及具有该透镜的光源装置
CN102213394A (zh) * 2010-04-07 2011-10-12 恩普乐股份有限公司 光束控制部件、发光装置以及照明装置
CN103527974A (zh) * 2012-07-04 2014-01-22 恩普乐股份有限公司 光束控制部件、发光装置、面光源装置以及显示装置
CN103775968A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 恩普乐股份有限公司 光束控制部件、发光装置、面光源装置以及显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016031346A1 (ja) 2016-03-03
JP6506999B2 (ja) 2019-04-24
US20170254506A1 (en) 2017-09-07
JP2016051164A (ja) 2016-04-11
CN106663729A (zh) 2017-05-10
US10234099B2 (en) 2019-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5077942B2 (ja) 発光装置、面光源装置、及び表示装置
JP5957364B2 (ja) 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置
US7934858B2 (en) Lighting lens and lighting device equipped with the same
US10393343B2 (en) Light flux control member, light-emitting device, and area light source device
US9477116B2 (en) Light emitting device, surface light source device and display apparatus
KR20110117222A (ko) 조명 장치
KR101960131B1 (ko) 광학 소자
KR20140015477A (ko) 조명 장치
US20170115531A1 (en) Light flux control member, light-emitting device, planar light source device and display device
CN208297889U (zh) 面光源装置以及显示装置
JP6682229B2 (ja) 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置
JP2017129784A (ja) 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置
CN104704286B (zh) 光束控制部件、发光装置及照明装置
CN106663729B (zh) 光束控制部件、发光装置、面光源装置及显示装置
JP6804693B2 (ja) 拡散レンズ及びこれを採用した発光装置
JP2008300298A (ja) 面照明光源装置及び面照明装置
WO2015005424A1 (ja) 光学素子及び該光学素子を含む照明装置
JP6067696B2 (ja) 光束制御部材、発光装置、照明装置および表示装置
JP6162280B1 (ja) 発光装置および面光源装置
WO2014196048A1 (ja) 光学レンズ、光学モジュール、バックライト組立体及び表示装置
US8827491B2 (en) Lighting device
JP2017216061A (ja) 照明装置
CN107431110B (zh) 具有非对称分布led芯片的led基照明装置
WO2019039366A1 (ja) 発光装置、面光源装置および光束制御部材
JP2019040859A (ja) 発光装置、面光源装置および光束制御部材

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190503

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee