JP2007042320A - 面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】面状光源装置は、基板10、複数の発光素子20、複数の発光素子20及び基板10を被覆する被覆部材30を備え、被覆部材30の頂面において、各発光素子20の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第1頂面領域34は、法線を回転軸とした、基板10に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第1頂面領域34以外の部分である第2頂面領域35は概ね平坦である。
【選択図】 図1
Description
(A)基板、
(B)該基板に取り付けられた複数の発光素子、
(C)複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備えた面状光源装置であって、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第1頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第1頂面領域以外の部分である第2頂面領域は概ね平坦であることを特徴とする。
面状光源装置は、
(A)基板、
(B)該基板に取り付けられた複数の発光素子、
(C)複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備え、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第1頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第1頂面領域以外の部分である第2頂面領域は概ね平坦であることを特徴とする。
(A)基板、
(B)該基板に取り付けられた複数の発光素子、
(C)複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る第1被覆部材、並びに、
(D)発光素子が発光する光に対して透明な材料から成り、第1被覆部材上に積層された第2被覆部材、
を備え、
(E)反射領域若しくは拡散領域、
を有する面状光源装置であって、
第2被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第1頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第1頂面領域以外の部分である第2頂面領域は概ね平坦であり、
各発光素子の発光部中心を頂点とし、第1頂面領域の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、反射領域若しくは拡散領域は、各仮想円錐と、第1被覆部材と第2被覆部材との界面とが交わる該界面の領域に設けられていることを特徴とする。
面状光源装置は、
(A)基板、
(B)該基板に取り付けられた複数の発光素子、
(C)複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る第1被覆部材、並びに、
(D)発光素子が発光する光に対して透明な材料から成り、第1被覆部材上に積層された第2被覆部材、
を備え、
(E)反射領域若しくは拡散領域、
を有し、
第2被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第1頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第1頂面領域以外の部分である第2頂面領域は概ね平坦であり、
各発光素子の発光部中心を頂点とし、第1頂面領域の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、反射領域若しくは拡散領域は、各仮想円錐と、第1被覆部材と第2被覆部材との界面とが交わる該界面の領域に設けられていることを特徴とする。
z0=[c(e2−1)]-1+p
であり、pの値は、
−z0・e<p<z0
好ましくは、
p=0
を満足することが望ましい。
r0=−1/(2c)
である。あるいは又、発光素子の発光部中心を通る法線をz軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標(r,φ,z)を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式(2)で表される基板に向かって凹の回転楕円面の一部から成る形態とすることができる。ここで、「c」は回転楕円面が(r,φ,0)面と交わる頂点における曲率の値であり、「e」は離心率(但し、0<e<1)であり、0次の係数「r0」は、
r0=−1/{c(1−e)}
である。これらの形態とすることで、発光素子が焦点あるいは焦点の近傍に位置する結果、面状光源装置全体として発光効率の向上を図ることができる。
|n1−nB| ≧0.02
|n22−nB|≧0.02
を満足することが好ましく、また、球体の大きさとして、0.1μm乃至1mmを例示することができる。球体を構成する材料として、ポリカーボネートやポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート等の光学的に透明とされるプラスチックや、酸化シリコン、酸化ジルコニウム 酸化チタン等の誘電体酸化物、窒化珪素、窒化アルミニウム等の窒化物等から成る粉末、小ボール、ナノ微粒子等を例示することができ、拡散層を構成する材料(拡散層材料)として、上記の球体を構成する材料を平板状に加工したものや、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等の硬化性樹脂を例示することができる。拡散層の配置方法として、例えば、球体が多数、混合された拡散層材料をスクリーン印刷法等の印刷法にて第2頂面領域の表面に印刷する方法を例示することができる。
(1)光の3原色である、赤色(例えば、波長640nm)を発光する複数の発光素子、緑色(例えば、波長530nm)を発光する複数の発光素子、及び、青色(例えば、波長450nm)を発光する複数の発光素子、
から構成されている形態とすることができるが、これに限定されず、例えば、
(2)白色光を発光する複数の発光素子、及び、赤色を発光する複数の発光素子、
から構成されている形態とすることもできるし、
(3)光の3原色である、赤色を発光する複数の発光素子、緑色を発光する複数の発光素子、及び、青色を発光する複数の発光素子、並びに、光の3原色以外の第4の色(更には、場合によっては、第5の色、第6の色、・・・)を発光する複数の発光素子、
から構成されている形態とすることもできるし、更には、被覆部材等に発光粒子が含まれている場合には、
(4)発光粒子が射出する光の波長とは異なる波長の光を射出し、しかも、発光粒子を発光させる(励起する)ことのできるエネルギー線を射出する発光素子、
から構成されている形態とすることもできる。尚、以上の形態に基づき、被覆部材あるいは第2被覆部材の頂面から射出される光は、時間平均をとると、白色光であることが好ましい。場合によっては、1つの第1頂面領域に対して、例えば、(赤色を発光する発光素子,緑色を発光する発光素子,青色を発光する発光素子)の組から構成された発光素子群を配置してもよいし、(白色光を発光する発光素子,赤色を発光する発光素子)の組から構成された発光素子群を配置してもよい。基板上における複数の発光素子の配列状態は、規則的であってもよい、不規則であってもよく、本質的には任意である。
sin(θ1+θ0)=(n0/n1)
sin(θ1+θ0)=(n0/n22)
を満足する。但し、仮想円錐の円錐角(立体角)Ωは、
Ω=2π[1−cos(θ1)]
である。
−0.3≦n22−n21≦0
を満足することが望ましい。尚、第1被覆部材を構成する材料として、光透過媒体層を構成する材料を用いることもできる。
(A)基板10、
(B)基板10に取り付けられた複数の発光素子20、
(C)複数の発光素子20及び基板10を被覆し、発光素子20が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材30、
を備えている。
z0=[c(e2−1)]-1+p
であり、p=0である。このような曲面とすることで、発光素子20の虚像に相当する仮想発光素子が曲面の焦点あるいは焦点の近傍に付加され、係る仮想発光素子から恰も射出したとみなせる光が、被覆部材30の内部を伝播する結果、面状光源装置全体として発光効率の向上を図ることができる。
sin(θ1+θ0)=(n0/n1)
を満足する。但し、仮想円錐の円錐角(立体角)Ωは、
Ω=2π[1−cos(θ1)]
である。
r0=−1/(2c)
である。あるいは又、発光素子20の発光部中心を通る法線をz軸とし、発光素子20の発光部中心を座標の原点とした円筒座標(r,φ,z)を想定したとき、基板10に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式(2)で表される基板10に向かって凹の回転楕円面の一部から成る。ここで、「c」は回転楕円面が(r,φ,0)面と交わる頂点における曲率の値であり、「e」は離心率(但し、0<e<1)であり、0次の係数「r0」は、
r0=−1/{c(1−e)}
である。このような曲面とすることで、発光素子20が焦点あるいは焦点の近傍に位置する結果、面状光源装置全体として発光効率の向上を図ることができる。
(A)基板10、
(B)該基板10に取り付けられた複数の発光素子20、
(C)複数の発光素子20及び基板10を被覆し、発光素子20が発光する光に対して透明な材料から成る第1被覆部材130A、並びに、
(D)発光素子20が発光する光に対して透明な材料から成り、第1被覆部材130A上に積層された第2被覆部材130B、
を備え、
(E)反射領域若しくは拡散領域(実施例5にあっては、反射領域38)、
を有する。
各発光素子20の発光部中心を頂点とし、第1頂面領域34の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、反射領域38は、各仮想円錐と、第1被覆部材130Aと第2被覆部材130Bとの界面とが交わるこの界面の領域に設けられている。
Claims (17)
- (A)基板、
(B)該基板に取り付けられた複数の発光素子、
(C)複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備えた面状光源装置であって、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第1頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第1頂面領域以外の部分である第2頂面領域は概ね平坦であることを特徴とする面状光源装置。 - 各発光素子の発光部中心を頂点とし、第1頂面領域の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、該各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、該仮想円錐の外側に存在する光は、第1頂面領域あるいは第2頂面領域によって、一旦、反射され、被覆部材の内部を伝播し、最終的に、被覆部材の頂面から射出されることを特徴とする請求項1に記載の面状光源装置。
- 被覆部材には、発光素子から射出されたエネルギー線によって発光する発光粒子が含まれていることを特徴とする請求項1に記載の面状光源装置。
- (A)基板、
(B)該基板に取り付けられた複数の発光素子、
(C)複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る第1被覆部材、並びに、
(D)発光素子が発光する光に対して透明な材料から成り、第1被覆部材上に積層された第2被覆部材、
を備え、
(E)反射領域若しくは拡散領域、
を有する面状光源装置であって、
第2被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第1頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第1頂面領域以外の部分である第2頂面領域は概ね平坦であり、
各発光素子の発光部中心を頂点とし、第1頂面領域の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、反射領域若しくは拡散領域は、各仮想円錐と、第1被覆部材と第2被覆部材との界面とが交わる該界面の領域に設けられていることを特徴とする面状光源装置。 - 各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、仮想円錐の外側に存在する光は、第1頂面領域あるいは第2頂面領域によって、一旦、反射され、第1被覆部材及び第2被覆部材の内部を伝播し、最終的に、第2被覆部材の頂面から射出されることを特徴とする請求項4に記載の面状光源装置。
- 第1被覆部材及び/又は第2被覆部材には、発光素子から射出されたエネルギー線によって発光する発光粒子が含まれていることを特徴とする請求項4に記載の面状光源装置。
- 基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、基板に向かって凸の、二葉双曲面の一方の双曲面の一部から成り、
該二葉双曲面の2つの焦点の概ね中間に、発光素子の発光部中心が位置することを特徴とする請求項1又は請求項4に記載の面状光源装置。 - 発光素子が取り付けられていない基板の部分の上には、光反射層が配されていることを特徴とする請求項1又は請求項4に記載の面状光源装置。
- 第2頂面領域には、凹凸が形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項4に記載の面状光源装置。
- 第2頂面領域の表面には、被覆部材を構成する材料の有する屈折率と異なる屈折率を有し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る球体が多数、埋め込まれた拡散層が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の面状光源装置。
- 第2頂面領域の表面には、第2被覆部材を構成する材料の有する屈折率と異なる屈折率を有し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る球体が多数、埋め込まれた拡散層が配置されていることを特徴とする請求項4に記載の面状光源装置。
- 複数の発光素子は、赤色を発光する複数の発光素子、緑色を発光する複数の発光素子、及び、青色を発光する複数の発光素子から構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項4に記載の面状光源装置。
- 透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、該カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、
(A)基板、
(B)該基板に取り付けられた複数の発光素子、
(C)複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備え、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第1頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第1頂面領域以外の部分である第2頂面領域は概ね平坦であることを特徴とするカラー液晶表示装置組立体。 - 透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、該カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、
(A)基板、
(B)該基板に取り付けられた複数の発光素子、
(C)複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る第1被覆部材、並びに、
(D)発光素子が発光する光に対して透明な材料から成り、第1被覆部材上に積層された第2被覆部材、
を備え、
(E)反射領域若しくは拡散領域、
を有し、
第2被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第1頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第1頂面領域以外の部分である第2頂面領域は概ね平坦であり、
各発光素子の発光部中心を頂点とし、第1頂面領域の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、反射領域若しくは拡散領域は、各仮想円錐と、第1被覆部材と第2被覆部材との界面とが交わる該界面の領域に設けられていることを特徴とするカラー液晶表示装置組立体。
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