JP2011034770A - Light emitting device and display device - Google Patents

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JP2011034770A JP2009179069A JP2009179069A JP2011034770A JP 2011034770 A JP2011034770 A JP 2011034770A JP 2009179069 A JP2009179069 A JP 2009179069A JP 2009179069 A JP2009179069 A JP 2009179069A JP 2011034770 A JP2011034770 A JP 2011034770A
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Shingo Okawa
真吾 大川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting device in which unevenness of luminance of light emitted from a light emitting element is suppressed to a minimum. <P>SOLUTION: The light emitting device includes a light emitting diode 330 which is arranged on a plane and emits light in a normal direction of the plane, and a circular lens 340 which is arranged on the light emitting diode 330 and of which the center of circle is arranged so as to coincide with the optical axis L of the light emitted from the light emitting diode 330, and which has a first region which is provided on the emitting surface 341 of the light of the lens 340 and in which an annular transmission refraction surface and an annular reflection surface are alternately arranged centering on the optical axis L and which refracts and emits the light emitted from the light emitting diode 330 and reflects inward by the reflection surface, and a second region which is provided on the emitting surface 341 of the light, is formed on the outside than the first region to the optical axis L, and refracts and emits the light emitted from the light emitting diode 330, and reflects the light reflected inward by the reflection surface of the first region and emits toward the plane side on which the light emitting diode 330 is arranged. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光装置及び表示装置に関する。   The present invention relates to a light emitting device and a display device.

近年、テレビジョン受像機等の画像表示装置においては、表示パネルの大型化に伴い、表示パネルの直下に複数の発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が配置されたバックライト型の発光装置が利用されることが多い。LEDはその指向特性により、LEDの中央付近ほど明るく光る特性を有する。このため、表示パネルを照明するまでに十分に光を拡散させ、表示パネルにおける輝度ムラを低減させることが要求される。   2. Description of the Related Art In recent years, in an image display device such as a television receiver, a backlight type light emitting device in which a plurality of light emitting diodes (LEDs) are arranged immediately below the display panel is used with an increase in the size of the display panel. Often done. Due to the directivity of the LED, the LED shines brighter near the center of the LED. For this reason, it is required that light is sufficiently diffused before the display panel is illuminated to reduce luminance unevenness in the display panel.

輝度ムラの発生を防止する方法としては、例えば、下記の特許文献1,2に記載された技術がある。特許文献1には、内面反射を低減させるレンズ形状とすることにより拡散性を向上させる技術が記載されている。また、特許文献2には、光の反射面と出射面を交互に配置し、LEDの直上から抜ける光量を抑制する技術が記載されている。   As a method for preventing the occurrence of luminance unevenness, for example, there are techniques described in Patent Documents 1 and 2 below. Patent Document 1 describes a technique for improving diffusibility by forming a lens shape that reduces internal reflection. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes a technique of alternately arranging light reflecting surfaces and light emitting surfaces to suppress the amount of light emitted from directly above the LED.

特開2009−44016号公報JP 2009-44016 A 特開2005−259909号公報JP 2005-259909 A

しかしながら、特許文献1に記載された技術では、内面反射を低減させるために、LED側のレンズ凹面を深く急峻に形成する必要があり、結果としてレンズの厚みが増大してしまう問題がある。また、レンズ面での屈折によってLED直上から離れる方向に光線を向かわせようとしてもその角度に限度があり、内面反射を低減させたとしても、出射面で界面反射した光線が発光素子側の面で反射して出射されてしまうため、LEDの直上の輝度が高くなり、輝度ムラを改善することは困難である。   However, in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to form the lens concave surface on the LED side deeply and steeply in order to reduce internal reflection, resulting in a problem that the thickness of the lens increases. Even if the light beam is directed in a direction away from immediately above the LED by refraction at the lens surface, there is a limit to the angle, and even if the internal reflection is reduced, the light beam that has been interface-reflected on the output surface is the surface on the light emitting element side. Therefore, it is difficult to improve the luminance unevenness.

また、特許文献2に記載された技術は、光線をコリメートさせることを目的としており、光を拡散させるものではないため、テレビジョン受像機等の表示パネルに直接適用することはできない。また、階段状の反射面で反射された光が更に反射されて望ましくない方向に出射されてしまうため、輝度ムラ、輝度バラツキの発生を抑えることは困難である。   Moreover, the technique described in Patent Document 2 is intended to collimate light rays and does not diffuse light, and thus cannot be directly applied to a display panel such as a television receiver. Further, since the light reflected by the step-like reflecting surface is further reflected and emitted in an undesired direction, it is difficult to suppress the occurrence of uneven brightness and unevenness in brightness.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、発光素子から出射された光による輝度ムラの発生を最小限に抑えることが可能な、新規かつ改良された発光装置及び表示装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a novel and capable of minimizing the occurrence of luminance unevenness due to light emitted from the light emitting element. An object of the present invention is to provide an improved light emitting device and display device.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、平面上に配置され平面の法線方向に光の出射方向を向けた発光素子と、前記発光素子上に配置された円形のレンズであって、円形の中心が前記発光素子から出射される光の光軸と一致するように配置され、前記発光素子から出射された光を屈折させて出射するとともに、前記発光素子から出射された光の一部が内面反射されるレンズと、前記レンズの光の出射面に設けられ、前記光軸を中心とする環状の透過屈折面と、前記光軸を中心とする環状の反射面とが交互に配置され、前記透過屈折面により前記発光素子から出射された光を屈折させて出射し、前記反射面により前記発光素子から出射された光を内面反射させる第1の領域と、前記レンズの光の出射面に設けられ、前記光軸に対して前記第1の領域よりも外側に形成され、前記発光素子から出射された光を屈折させて出射するとともに、前記第1の領域の前記反射面で内面反射された光を反射させて前記発光素子が配置された平面側へ向かわせる第2の領域と、を備える、発光装置が提供される。   In order to solve the above-described problems, according to one aspect of the present invention, a light emitting element disposed on a plane and having a light emitting direction directed in a normal direction of the plane, and a circular lens disposed on the light emitting element The circular center is arranged so as to coincide with the optical axis of the light emitted from the light emitting element, and the light emitted from the light emitting element is refracted and emitted and emitted from the light emitting element. A lens in which a part of the light is internally reflected; an annular transmission / refractive surface centered on the optical axis; and an annular reflective surface centered on the optical axis. Alternately arranged, refracting and emitting light emitted from the light emitting element by the transmission refracting surface, and internally reflecting the light emitted from the light emitting element by the reflecting surface; and Provided on the light exit surface, And formed outside the first region, refracts and emits the light emitted from the light emitting element, and reflects the light internally reflected by the reflecting surface of the first region to reflect the light. There is provided a light emitting device comprising: a second region directed toward a plane side on which the light emitting element is disposed.

また、前記発光素子が配置される前記平面上に前記発光素子を被覆しない形状の乱反射部材が配置されたものであってもよい。   Moreover, the irregular reflection member of the shape which does not coat | cover the said light emitting element may be arrange | positioned on the said plane where the said light emitting element is arrange | positioned.

また、前記レンズを構成する面のうち前記発光素子が配置される平面側の面に微細な凹凸形状からなる乱反射面が設けられたものであってもよい。   Moreover, the irregular reflection surface which consists of fine uneven | corrugated shape may be provided in the surface of the plane side where the said light emitting element is arrange | positioned among the surfaces which comprise the said lens.

また、前記レンズを構成する面のうち前記発光素子が配置される平面側の面に前記光軸を中心とする環状の突起形状が設けられたものであってもよい。   In addition, an annular protrusion shape centering on the optical axis may be provided on a surface on the flat surface side where the light emitting element is arranged among the surfaces constituting the lens.

また、前記第1の領域において、前記透過屈折面と前記反射面とが階段状に設けられたものであってもよい。   In the first region, the transmission refracting surface and the reflecting surface may be provided stepwise.

また、前記第2の領域において、前記レンズの光の出射面が連続する曲面で構成されたものであってもよい。   In the second region, the light exit surface of the lens may be a continuous curved surface.

また、前記透過屈折面の傾斜角θaと前記透過屈折面aに対し光軸側に隣接する前記反射面の傾斜角θbの関係は下記の(式1)を満たすものであってもよい。
(式1) θa≧−π/2+2・θb+θ1

但し、θa:光軸と透過屈折面の法線がなす角(透過屈折面の傾斜角)
θb:光軸と反射面の法線がなす角(反射面の傾斜角)
θ1:発光素子中心から発した光線が反射面に入射する際に光軸となす角
とする。
Further, the relationship between the inclination angle θa of the transmission refracting surface and the inclination angle θb of the reflection surface adjacent to the transmission refracting surface a on the optical axis side may satisfy the following (Equation 1).
(Formula 1) θa ≧ −π / 2 + 2 + θb + θ1

Where θa: angle formed by the normal of the optical axis and the transmission refractive surface (tilt angle of the transmission refractive surface)
θb: angle formed by the normal of the optical axis and the reflecting surface (inclination angle of the reflecting surface)
θ 1 is an angle formed by the optical axis when a light beam emitted from the center of the light emitting element enters the reflecting surface.

また、前記反射面の傾斜角θbと前記反射面に対し光軸側に隣接する前記透過屈折面の傾斜角θaの関係は下記の(式2)を満たすものであってもよい。
(式2) θb≦π/2+θa−sin−1{n・sin(θ1+θa)}
但し、θa:光軸と透過屈折面の法線がなす角(透過屈折面の傾斜角)
θb:光軸と反射面の法線がなす角(反射面の傾斜角)
θ1:発光素子中心から発した光線が透過屈折面に入射する際に光軸となす角
n:レンズの屈折率
とする。
Further, the relationship between the inclination angle θb of the reflection surface and the inclination angle θa of the transmission refracting surface adjacent to the reflection surface on the optical axis side may satisfy the following (Equation 2).
(Formula 2) θb ≦ π / 2 + θa−sin −1 {n · sin (θ1 + θa)}
Where θa: angle formed by the normal of the optical axis and the transmission refractive surface (tilt angle of the transmission refractive surface)
θb: angle formed by the normal of the optical axis and the reflecting surface (inclination angle of the reflecting surface)
θ 1 : Angle formed by the optical axis when light emitted from the center of the light-emitting element enters the refracting refractive surface n: Refractive index of the lens.

また、前記発光素子から出射される光は前記光軸の方向にその最大強度をもち、前記光軸に対して45°の角度範囲内の光が前記出射面に入射する領域に、前記第1の領域が含まれるものであってもよい。   The light emitted from the light emitting element has a maximum intensity in the direction of the optical axis, and the first light is incident on a region where light within an angle range of 45 ° with respect to the optical axis is incident on the emission surface. These areas may be included.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、画像を表示する表示パネルと、平面上に配置され平面の法線方向に光の出射方向を向けた複数の発光素子と、各発光素子上に配置された円形のレンズであって、円形の中心が前記発光素子から出射される光の光軸と一致するように配置され、前記発光素子から出射された光を屈折させて出射するとともに、前記発光素子から出射された光の一部が内面反射されるレンズと、前記レンズの光の出射面に設けられ、前記光軸を中心とする環状の透過屈折面と、前記光軸を中心とする環状の反射面とが交互に配置され、前記透過屈折面により前記発光素子から出射された光を屈折させて出射し、前記反射面により前記発光素子から出射された光を内面反射させる第1の領域と、前記レンズの光の出射面に設けられ、前記光軸に対して前記第1の領域よりも外側に形成され、前記発光素子から出射された光を屈折させて出射するとともに、前記第1の領域の前記反射面で内面反射された光を反射させて前記発光素子が配置された平面側へ向かわせる第2の領域と、を有し、前記表示パネルを背面から照射する面光源と、を備える、表示装置が提供される。   In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, a display panel for displaying an image, and a plurality of light emitting elements arranged on a plane and having a light emitting direction directed in a normal direction of the plane And a circular lens disposed on each light emitting element, the circular center being arranged so as to coincide with the optical axis of the light emitted from the light emitting element, and refracting the light emitted from the light emitting element And a lens in which a part of the light emitted from the light emitting element is internally reflected, an annular transmission refracting surface centered on the optical axis, provided on the light emission surface of the lens, Lights emitted from the light emitting element by the reflecting surface are arranged alternately with annular reflecting surfaces centered on the optical axis, refracted and emitted from the light emitting element by the transmission refracting surface. A first region for reflecting the inner surface; The light is emitted from the light emitting element, is formed outside the first region with respect to the optical axis, refracts the light emitted from the light emitting element, and emits the light from the first region. A second region that reflects the light internally reflected by the reflecting surface and directs the light toward a flat surface on which the light emitting element is disposed, and a surface light source that irradiates the display panel from the back. A display device is provided.

また、前記発光素子が配置される前記平面上に前記発光素子を被覆しない形状の乱反射部材が配置されたものであってもよい。   Moreover, the irregular reflection member of the shape which does not coat | cover the said light emitting element may be arrange | positioned on the said plane where the said light emitting element is arrange | positioned.

また、前記レンズを構成する面のうち前記発光素子が配置される平面側の面に微細な凹凸形状からなる乱反射面が設けられたものであってもよい。   Moreover, the irregular reflection surface which consists of fine uneven | corrugated shape may be provided in the surface of the plane side where the said light emitting element is arrange | positioned among the surfaces which comprise the said lens.

また、前記レンズを構成する面のうち前記発光素子が配置される平面側の面に前記光軸を中心とする環状の突起形状が設けられたものであってもよい。   In addition, an annular protrusion shape centering on the optical axis may be provided on a surface on the flat surface side where the light emitting element is arranged among the surfaces constituting the lens.

また、前記第1の領域において、前記透過屈折面と前記反射面とが階段状に設けられたものであってもよい。   In the first region, the transmission refracting surface and the reflecting surface may be provided stepwise.

また、前記第2の領域において、前記レンズの光の出射面が連続する曲面で構成されたものであってもよい。   In the second region, the light exit surface of the lens may be a continuous curved surface.

また、前記透過屈折面の傾斜角θaと前記透過屈折面aに対し光軸側に隣接する前記反射面の傾斜角θbの関係は下記の(式1)を満たすものであってもよい。
(式1) θa≧−π/2+2・θb+θ1

但し、θa:光軸と透過屈折面の法線がなす角(透過屈折面の傾斜角)
θb:光軸と反射面の法線がなす角(反射面の傾斜角)
θ1:発光素子中心から発した光線が反射面に入射する際に光軸となす角
とする。
Further, the relationship between the inclination angle θa of the transmission refracting surface and the inclination angle θb of the reflection surface adjacent to the transmission refracting surface a on the optical axis side may satisfy the following (Equation 1).
(Formula 1) θa ≧ −π / 2 + 2 + θb + θ1

Where θa: angle formed by the normal of the optical axis and the transmission refractive surface (tilt angle of the transmission refractive surface)
θb: angle formed by the normal of the optical axis and the reflecting surface (inclination angle of the reflecting surface)
θ 1 is an angle formed by the optical axis when a light beam emitted from the center of the light emitting element enters the reflecting surface.

また、前記反射面の傾斜角θbと前記反射面に対し光軸側に隣接する前記透過屈折面の傾斜角θaの関係は下記の(式2)を満たすものであってもよい。
(式2) θb≦π/2+θa−sin−1{n・sin(θ1+θa)}
但し、θa:光軸と透過屈折面の法線がなす角(透過屈折面の傾斜角)
θb:光軸と反射面の法線がなす角(反射面の傾斜角)
θ1:発光素子中心から発した光線が透過屈折面に入射する際に光軸となす角
n:レンズの屈折率
とする。
Further, the relationship between the inclination angle θb of the reflection surface and the inclination angle θa of the transmission refracting surface adjacent to the reflection surface on the optical axis side may satisfy the following (Equation 2).
(Formula 2) θb ≦ π / 2 + θa−sin −1 {n · sin (θ1 + θa)}
Where θa: angle formed by the normal of the optical axis and the transmission refractive surface (tilt angle of the transmission refractive surface)
θb: angle formed by the normal of the optical axis and the reflecting surface (inclination angle of the reflecting surface)
θ 1 : Angle formed by the optical axis when light emitted from the center of the light-emitting element enters the refracting refractive surface n: Refractive index of the lens.

また、前記発光素子から出射される光は前記光軸の方向にその最大強度をもち、前記光軸に対して45°の角度範囲内の光が前記出射面に入射する領域に、前記第1の領域が含まれるものであってもよい。   The light emitted from the light emitting element has a maximum intensity in the direction of the optical axis, and the first light is incident on a region where light within an angle range of 45 ° with respect to the optical axis is incident on the emission surface. These areas may be included.

本発明によれば、発光素子から出射された光による輝度ムラの発生を最小限に抑えることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to minimize the occurrence of luminance unevenness due to the light emitted from the light emitting element.

本発明の各実施形態にかかる画像表示装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the image display apparatus concerning each embodiment of this invention. 画像表示装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of an image display apparatus. 表示装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of a display apparatus. 図2中の領域A1における、発光ダイオードの周辺を拡大して示す断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a periphery of a light emitting diode in a region A1 in FIG. 第1の領域における光の出射面の形状を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the shape of the light emission surface in a 1st area | region. 第1の領域の出射面を拡大して示す模式図である。It is a schematic diagram which expands and shows the output surface of a 1st area | region. 第1の領域の出射面を拡大して示す模式図である。It is a schematic diagram which expands and shows the output surface of a 1st area | region. 反射面で反射した光線が隣接する透過屈折面で反射されて面の方向に向かう様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the light ray reflected by the reflective surface is reflected by the adjacent refracting surface, and goes to the surface direction. 反射光が再び出射面に戻り、出射面から出射されてしまう様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that reflected light returns to an output surface again and is output from an output surface. 第2の実施形態に係るレンズの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the lens which concerns on 2nd Embodiment. 第1及び第2の実施形態において、第1の領域と第2の領域の境界を設定する手法を説明するための模式図である。In 1st and 2nd embodiment, it is a schematic diagram for demonstrating the method of setting the boundary of a 1st area | region and a 2nd area | region. 光の強度を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the intensity | strength of light. 発光ダイオードの光軸Lからの距離と輝度との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the distance from the optical axis L of a light emitting diode, and a brightness | luminance. 比較例のレンズを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the lens of a comparative example. 隣接して配置される4つの発光ダイオードについて、輝度の分布を示す特性図である。It is a characteristic view which shows distribution of a brightness | luminance about four light emitting diodes arrange | positioned adjacently. 表示パネル側からレンズを見た状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which looked at the lens from the display panel side. 図16中の一点鎖線I−I’に沿った6つの発光ダイオードによる輝度分布を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the luminance distribution by six light emitting diodes along the dashed-dotted line I-I 'in FIG.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
1.第1の実施形態
(1)本発明の各実施形態にかかる表示装置の全体構成
(2)第1の実施形態に係るレンズの構成
2.第2の実施形態
(1)第2の実施形態に係るレンズの構成
3.第1の領域の大きさを設定する手法について
4.輝度分布のシミュレーション結果
The description will be made in the following order.
1. 1. First embodiment (1) Overall configuration of display device according to each embodiment of the present invention (2) Lens configuration according to the first embodiment Second Embodiment (1) Configuration of Lens According to Second Embodiment 3. 3. Method for setting the size of the first region Results of luminance distribution simulation

1.第1の実施形態
[(1)本発明の各実施形態にかかる表示装置の全体構成]
図1は、本発明の各実施形態にかかる画像表示装置100の構成を示す斜視図である。また、図2は、画像表示装置100の構成を示す断面図であって、図1中の一点鎖線I−I’に沿った断面を示している。画像表示装置100は、筐体102の内部に所要の各部が配置されてなる。筐体102は、フロントパネル104とリアパネル106を備えている。フロントパネル104とリアパネル106は前後で結合されている。
1. First Embodiment [(1) Overall Configuration of Display Device According to Each Embodiment of Present Invention]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an image display device 100 according to each embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the image display apparatus 100, and shows a cross section taken along the alternate long and short dash line II ′ in FIG. The image display apparatus 100 is configured such that required parts are arranged inside a housing 102. The housing 102 includes a front panel 104 and a rear panel 106. The front panel 104 and the rear panel 106 are joined at the front and rear.

筐体102のフロントパネル104には、前後に貫通された開口が形成され、該開口を内側から閉塞する位置に画像を表示する表示パネル200が配置されている。表示パネル200は、例えば、透過型のカラー液晶パネルを前後から2枚の偏光板で挟みこむことにより構成され、アクティブマトリックス方式で駆動することでフルカラー映像を表示する。表示パネル200は液晶パネルに限定されるものではなく、本実施形態は面発光光源により裏面から照射される全ての表示パネル200に適用することができるが、以下の説明では表示パネル200として液晶パネルを例示する。   The front panel 104 of the housing 102 has an opening penetrating in the front-rear direction, and a display panel 200 that displays an image is disposed at a position where the opening is closed from the inside. The display panel 200 is configured, for example, by sandwiching a transmissive color liquid crystal panel between two polarizing plates from the front and the rear, and displays a full color image by being driven by an active matrix method. The display panel 200 is not limited to a liquid crystal panel, and the present embodiment can be applied to all display panels 200 that are irradiated from the back surface by a surface-emitting light source. In the following description, a liquid crystal panel is used as the display panel 200. Is illustrated.

図2に示すように、筐体102の内部には面光源装置(バックライト、発光装置)300が配置されている。面光源装置300は、筐体302に所要の各部が配置されてなる。筐体302は、熱伝導性の高い金属材料等により、表示装置100の前後方向に扁平な、前方に開口された箱状に形成されている。筐体302の前端部には光学シート308と拡散板320が取り付けられている。   As shown in FIG. 2, a surface light source device (backlight, light emitting device) 300 is arranged inside the housing 102. The surface light source device 300 is configured by arranging necessary parts in a housing 302. The housing 302 is formed in a box shape that is flat in the front-rear direction of the display device 100 and opened forward, using a metal material having high thermal conductivity. An optical sheet 308 and a diffusion plate 320 are attached to the front end of the housing 302.

光学シート308は、後述する発光ダイオード330から出射された光を屈折させて所定の方向へ導くプリズムシート、偏光方向を変換する偏光方向変換シート等の所定の光学機能を有する各種のシートが層状に配置されて構成されている。   The optical sheet 308 is formed by laminating various sheets having a predetermined optical function, such as a prism sheet that refracts light emitted from the light emitting diode 330 described later and guides the light in a predetermined direction, and a polarization direction conversion sheet that converts a polarization direction. Arranged and configured.

光学シート308は拡散板320の前面に貼り付けられ、拡散板320は発光ダイオード330に対向して配置されている。拡散板320は発光ダイオード330から出射された光を筐体302の内部で拡散して表示パネル200を裏面から照射し、表示パネル200における輝度バラツキの低減を図る機能を有する。   The optical sheet 308 is attached to the front surface of the diffusion plate 320, and the diffusion plate 320 is disposed to face the light emitting diode 330. The diffusion plate 320 has a function of diffusing the light emitted from the light emitting diode 330 inside the housing 302 and irradiating the display panel 200 from the back surface to reduce luminance variation in the display panel 200.

筐体302の底面には、回路基板310が配置されている。回路基板310には複数の発光ダイオード330がマトリクス状に配置されている。   A circuit board 310 is disposed on the bottom surface of the housing 302. A plurality of light emitting diodes 330 are arranged in a matrix on the circuit board 310.

発光ダイオード330は、例えば白色の光を出射するものであるが、白色の光を出射するものに限られることはなく、赤色、青色、緑色の光を出射するものであってもよい。例えば、一組の発光ユニットとして構成された、赤色の光を出射する発光ダイオード330と青色の光を出射する発光ダイオード330と2つの緑色の光を出射する発光ダイオード330とがマトリクス状に複数配置されていても良い。このように、発光ダイオード330の数及び出射する光の色に関しては任意である。   The light emitting diode 330 emits white light, for example, but is not limited to emitting white light, and may emit red, blue, and green light. For example, a plurality of light emitting diodes 330 that emit red light, light emitting diodes 330 that emit blue light, and two light emitting diodes 330 that emit two green lights, which are configured as a set of light emitting units, are arranged in a matrix. May be. Thus, the number of light emitting diodes 330 and the color of the emitted light are arbitrary.

発光ダイオード330よりも表示パネル200側には、個々の発光ダイオード330に対してレンズ340が装着されている。レンズ340は、例えばアクリル等の透明な樹脂材料から構成されている。   Lenses 340 are attached to the individual light emitting diodes 330 closer to the display panel 200 than the light emitting diodes 330. The lens 340 is made of a transparent resin material such as acrylic.

発光ダイオード330の光を拡散板320に直接照射すると、発光ダイオード330の点光源の領域が表示画面に現れてしまい、表示パネル200の面内での輝度にバラツキが生じてしまう。しかし、レンズ340を介して拡散板320を照射することで、表示画面上に点光源の領域が現れてしまうことを確実に抑止できる。また、レンズ340を介して発光ダイオード330の光を拡散板320へ照射することで、表示画面上で点光源の領域が生じることを抑止できるため、発光ダイオード330と拡散板320とを近接させることができ、表示装置100の薄型化を図ることができる。   When the light from the light emitting diode 330 is directly applied to the diffuser plate 320, the point light source region of the light emitting diode 330 appears on the display screen, and the brightness within the surface of the display panel 200 varies. However, by irradiating the diffusing plate 320 via the lens 340, it is possible to reliably prevent the point light source region from appearing on the display screen. Further, by irradiating the diffuser plate 320 with the light of the light emitting diode 330 via the lens 340, it is possible to suppress the generation of a point light source region on the display screen, so that the light emitting diode 330 and the diffuser plate 320 are brought close to each other. Thus, the display device 100 can be thinned.

図3は、表示装置100の構成を示す機能ブロック図である。表示装置100は、カラーフィルタ基板、液晶層などを有する表示パネル200、表示パネル200の背面側に配置される面光源装置300、表示パネル200及び面光源装置300を制御する制御部400、並びに、電源供給部410により構成されている。なお、制御部400、電源供給部410については、表示装置100と一体に構成されていても良いし、表示装置100とは別体に構成されていても良い。   FIG. 3 is a functional block diagram illustrating the configuration of the display device 100. The display device 100 includes a display panel 200 having a color filter substrate, a liquid crystal layer, and the like, a surface light source device 300 disposed on the back side of the display panel 200, a control unit 400 that controls the display panel 200 and the surface light source device 300, and The power supply unit 410 is configured. Note that the control unit 400 and the power supply unit 410 may be configured integrally with the display device 100 or may be configured separately from the display device 100.

表示装置100は、画像信号に対応する原画像を所定の表示領域(表示パネル200の表示部202に対応する領域)に表示する。なお、表示装置100に入力される入力画像信号は、例えば、60Hzのフレームレートの画像(フレーム画像)に対応するものである。   The display device 100 displays an original image corresponding to the image signal in a predetermined display area (an area corresponding to the display unit 202 of the display panel 200). The input image signal input to the display device 100 corresponds to, for example, an image (frame image) with a frame rate of 60 Hz.

表示パネル200は、面光源装置300からの白色光を透過させる開口部が複数配列されている表示部202を備えている。また、表示パネル200は、表示部202の開口部それぞれに設けられているトランジスタ(TFT:Thin Film Transistor(不図示))に駆動信号を送出するソースドライバ204及びゲートドライバ206を備えている。   The display panel 200 includes a display unit 202 in which a plurality of openings that transmit white light from the surface light source device 300 are arranged. The display panel 200 also includes a source driver 204 and a gate driver 206 that send drive signals to transistors (TFTs: Thin Film Transistors (not shown)) provided in the respective openings of the display unit 202.

表示部202の開口部を通過した白色光は、カラーフィルタ基板(不図示)上に形成されているカラーフィルタによって赤色、緑色、または青色の光に変換される。この赤色、緑色、および青色の光を発する3つの開口部からなる組が表示部202の1画素に対応する。   White light that has passed through the opening of the display unit 202 is converted into red, green, or blue light by a color filter formed on a color filter substrate (not shown). A set of three openings that emit red, green, and blue light corresponds to one pixel of the display unit 202.

面光源装置300は、表示部202に対応する発光領域において白色光を発する。面光源装置300の発光領域を複数のブロック(領域)に分割し、分割された複数のブロックのそれぞれについて個別に発光を制御しても良い(分割発光駆動)。   The surface light source device 300 emits white light in a light emitting area corresponding to the display unit 202. The light emitting area of the surface light source device 300 may be divided into a plurality of blocks (areas), and light emission may be individually controlled for each of the divided blocks (divided light emission driving).

制御部400は、表示輝度算出部402、光源制御部404、および表示パネル制御部406により構成される。表示輝度算出部402には、各フレーム画像に対応する画像信号が供給される。表示輝度算出部402は、供給された画像信号からフレーム画像の輝度分布を求め、さらにフレーム画像の輝度分布から、ブロックごとに、必要な表示輝度を算出する。算出された表示輝度は、光源制御部404及び表示パネル制御部406に供給される。   The control unit 400 includes a display luminance calculation unit 402, a light source control unit 404, and a display panel control unit 406. The display luminance calculation unit 402 is supplied with an image signal corresponding to each frame image. The display luminance calculation unit 402 calculates the luminance distribution of the frame image from the supplied image signal, and further calculates the necessary display luminance for each block from the luminance distribution of the frame image. The calculated display luminance is supplied to the light source control unit 404 and the display panel control unit 406.

光源制御部404は、表示輝度算出部402から供給された表示輝度に基づいて、面光源装置300のバックライト輝度を算出する。分割発光駆動を行う場合、光源制御部404は、表示輝度算出部402から供給された各ブロックの表示輝度に基づいて、面光源装置300の各ブロックにおけるバックライト輝度を算出する。そして、光源制御部404は、PWM(Pulse Width Modulation)制御により、算出されたバックライト輝度となるように、各ブロックの発光ダイオード330の発光量を制御する。このように、入力画像信号に応じて面光源装置300の発光輝度をブロック毎に制御することで、表示パネル200に表示される画像に応じた最適な発光が可能となる。   The light source control unit 404 calculates the backlight luminance of the surface light source device 300 based on the display luminance supplied from the display luminance calculation unit 402. When performing the divided light emission drive, the light source control unit 404 calculates the backlight luminance in each block of the surface light source device 300 based on the display luminance of each block supplied from the display luminance calculation unit 402. Then, the light source control unit 404 controls the light emission amount of the light emitting diodes 330 of each block so as to obtain the calculated backlight luminance by PWM (Pulse Width Modulation) control. Thus, by controlling the light emission luminance of the surface light source device 300 for each block according to the input image signal, optimal light emission according to the image displayed on the display panel 200 is possible.

また、光源制御部404は、バックライト300内に配置されているセンサによって検出された各ブロックの発光輝度または色度に基づいて、発光輝度または色度の補正を行うための発光制御も行う。ここで、センサは、照度センサまたはカラーセンサなどである。   The light source control unit 404 also performs light emission control for correcting light emission luminance or chromaticity based on the light emission luminance or chromaticity of each block detected by a sensor arranged in the backlight 300. Here, the sensor is an illuminance sensor or a color sensor.

光源制御部404で算出された面光源装置300の各ブロックのバックライト輝度は、表示パネル制御部406に供給される。表示パネル制御部406は、表示輝度算出部402から供給されるブロック毎の表示輝度と、光源制御部404から供給されるブロックごとのバックライト輝度に基づいて、表示部202の各画素の液晶開口率を算出する。そして、表示パネル制御部406は、算出された液晶開口率となるように、表示パネル200のソースドライバ204およびゲートドライバ206に駆動信号を供給し、表示部202の各画素のTFTを駆動制御する。また、電源供給部410は、表示装置100の各部に所定の電源を供給する。   The backlight luminance of each block of the surface light source device 300 calculated by the light source control unit 404 is supplied to the display panel control unit 406. The display panel control unit 406 displays the liquid crystal aperture of each pixel of the display unit 202 based on the display luminance for each block supplied from the display luminance calculation unit 402 and the backlight luminance for each block supplied from the light source control unit 404. Calculate the rate. Then, the display panel control unit 406 supplies drive signals to the source driver 204 and the gate driver 206 of the display panel 200 so as to achieve the calculated liquid crystal aperture ratio, and drives and controls the TFTs of each pixel of the display unit 202. . The power supply unit 410 supplies predetermined power to each unit of the display device 100.

[(2)第1の実施形態に係るレンズの構成]
図4は、図2中の領域A1における、発光ダイオード330の周辺を拡大して示す断面図である。発光ダイオード330は、回路基板310上に実装されており、その平面形状は例えば正方形とされている。発光ダイオード330には発光部330aが設けられている。図4に示すように、発光部330aを通り、回路基板310の面に対して垂直な直線を発光ダイオード330の光軸Lとする。
[(2) Configuration of Lens According to First Embodiment]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the light emitting diode 330 in the region A1 in FIG. The light emitting diode 330 is mounted on the circuit board 310, and its planar shape is, for example, a square. The light emitting diode 330 is provided with a light emitting portion 330a. As shown in FIG. 4, a straight line that passes through the light emitting unit 330 a and is perpendicular to the surface of the circuit board 310 is an optical axis L of the light emitting diode 330.

発光ダイオード330の上部には、レンズ340が配置されている。レンズ340は、個々の発光ダイオード330に対応して1つずつ設けられている。レンズ340は、表示パネル200側から見た場合に、その外形が円形とされており、円形の外形の中心は光軸Lの位置と一致している。   A lens 340 is disposed on the light emitting diode 330. One lens 340 is provided for each light emitting diode 330. The lens 340 has a circular outer shape when viewed from the display panel 200 side, and the center of the circular outer shape coincides with the position of the optical axis L.

レンズ340の表示パネル200側の面341は、発光ダイオード330の光を出射する出射面とされている。面341には、光軸Lの近傍に、発光ダイオード330側に凹んだ凹部342が設けられている。凹部342は、光軸Lを中心して回転対称な曲面から構成されている。また、レンズ340の発光ダイオード330側には、光軸Lを中心して回転対称な曲面から構成された屈折面344が設けられている。レンズ340の発光ダイオード330側の面345は、平面からなり、屈折面344は面345に対して凹状に形成されている。   A surface 341 of the lens 340 on the display panel 200 side is an emission surface that emits light from the light emitting diode 330. On the surface 341, a recess 342 that is recessed toward the light emitting diode 330 is provided in the vicinity of the optical axis L. The concave portion 342 is formed of a curved surface that is rotationally symmetric about the optical axis L. Further, on the light emitting diode 330 side of the lens 340, a refracting surface 344 composed of a curved surface that is rotationally symmetric about the optical axis L is provided. The surface 345 of the lens 340 on the light emitting diode 330 side is a flat surface, and the refracting surface 344 is concave with respect to the surface 345.

図4では、発光ダイオード330から出射された光がレンズ340にて屈折されて表示パネル200側へ向かう様子を示している。図4に示すように、発光ダイオード330の発光部330aから出射された光は、放射状に進み、先ず屈折面344において、光軸Lとのなす角度がより広くなる方向、すなわち光の進行方向が回路基板310の面方向により近くなる方向に屈折する。屈折面344で屈折された光は、レンズ340の中を進み、面341から出射される。   FIG. 4 shows a state where light emitted from the light emitting diode 330 is refracted by the lens 340 and travels toward the display panel 200 side. As shown in FIG. 4, the light emitted from the light emitting unit 330 a of the light emitting diode 330 proceeds radially, and first, on the refracting surface 344, the direction in which the angle with the optical axis L becomes wider, that is, the light traveling direction is The light is refracted in a direction closer to the surface direction of the circuit board 310. The light refracted by the refractive surface 344 travels through the lens 340 and is emitted from the surface 341.

図4に示すように、レンズ340の面341には、光軸Lを中心として第1の領域と第2の領域が規定されている。第1の領域は、光軸Lを中心とする所定の半径の円で規定される領域である。また、第2の領域は、第1の領域よりも外側の領域である。   As shown in FIG. 4, a first region and a second region are defined on the surface 341 of the lens 340 with the optical axis L as the center. The first region is a region defined by a circle with a predetermined radius centered on the optical axis L. The second area is an area outside the first area.

本実施形態では、レンズ340に入射した光が面341から出射する際に、第1の領域と第2の領域とで異なる挙動を示すように面341の表面形状を規定している。図5は、第1の領域における面341の形状を示す模式図である。図5に示すように、第1の領域では、面341が階段状とされ、回路基板310の面方向(光軸Lと直交する方向)に対して傾斜の緩い透過屈折面346と傾斜の急な反射面348が交互に階段状に設けられる。透過屈折面346及び反射面348は、表示パネル200側から見た場合に、いずれも光軸Lを中心として環状に設けられている。   In the present embodiment, the surface shape of the surface 341 is defined so that when the light incident on the lens 340 is emitted from the surface 341, the first region and the second region behave differently. FIG. 5 is a schematic diagram showing the shape of the surface 341 in the first region. As shown in FIG. 5, in the first region, the surface 341 is stepped, and the transmission refracting surface 346 having a gentle inclination with respect to the surface direction of the circuit board 310 (direction orthogonal to the optical axis L) and the steep inclination are obtained. Reflective surfaces 348 are alternately provided in a staircase pattern. The transmission refracting surface 346 and the reflecting surface 348 are provided in an annular shape with the optical axis L as the center when viewed from the display panel 200 side.

図6及び図7は、第1の領域の面341を拡大して示す模式図である。図6に示すように、透過屈折面346は、その法線が光軸Lとなす角度θaが比較的小さく、光軸Lと直交する方向に対する傾斜が緩いため、透過屈折面346に入射した光は透過屈折面346で屈折して表示パネル200側へ出射される。なお、透過屈折面346に入射した光のごく一部は、界面反射光として透過屈折面346で反射されるが、光線の殆どは表示パネル200側へ出射される。   6 and 7 are schematic views showing an enlarged surface 341 of the first region. As shown in FIG. 6, the transmission refracting surface 346 has a relatively small angle θa with respect to the optical axis L, and has a gentle inclination with respect to the direction orthogonal to the optical axis L. Is refracted by the transmission refracting surface 346 and emitted to the display panel 200 side. A very small part of the light incident on the transmissive refracting surface 346 is reflected by the transmissive refracting surface 346 as interface reflected light, but most of the light rays are emitted to the display panel 200 side.

一方、図7に示すように、反射面348は、その法線が光軸Lとなす角度θaが比較的大きく、光軸Lと直交する方向に対する傾斜が急であるため、反射面348に入射した光は反射面348で全反射される。そして、図7に示すように、反射面348で反射された光は、レンズ340の外形の方向(光軸と直交する方向)に向かって進む。   On the other hand, as shown in FIG. 7, the reflection surface 348 has a relatively large angle θa with the normal axis to the optical axis L, and has a steep inclination with respect to the direction orthogonal to the optical axis L. The reflected light is totally reflected by the reflecting surface 348. Then, as shown in FIG. 7, the light reflected by the reflecting surface 348 travels in the direction of the outer shape of the lens 340 (direction orthogonal to the optical axis).

これにより、発光ダイオード330の発光部330aから出射されて第1の領域の面341に入射した光線の一部は、反射面348で反射されることによって、面341から表示パネル200側には出射されない状態となる。従って、第1の領域内の面341からの出射光を低減することができ、第1の領域からの出射光の強度が強くなることによる輝度のムラを確実に抑えることが可能である。   As a result, a part of the light beam emitted from the light emitting unit 330a of the light emitting diode 330 and incident on the surface 341 of the first region is reflected by the reflecting surface 348 and is emitted from the surface 341 to the display panel 200 side. It will be in a state that is not. Therefore, it is possible to reduce the light emitted from the surface 341 in the first region, and it is possible to reliably suppress luminance unevenness due to the intensity of the light emitted from the first region being increased.

通常、発光ダイオード330から出射される光の強度は、光軸Lの近辺の光線ほど強くなる。本実施形態では、光の強度が高くなる第1の領域において、光線の一部を反射面348で反射させて、表示パネル200側に出射しないようにしている。従って、光軸Lの近辺に光の強度の高い出射光が集中することによる輝度ムラの発生を確実に抑えることが可能である。   In general, the intensity of light emitted from the light emitting diode 330 increases as the light beam is near the optical axis L. In the present embodiment, in the first region where the light intensity is high, a part of the light beam is reflected by the reflecting surface 348 so as not to be emitted to the display panel 200 side. Therefore, it is possible to reliably suppress the occurrence of luminance unevenness due to the concentrated outgoing light having high light intensity in the vicinity of the optical axis L.

図4に示すように、第1の領域に設けられた反射面348で反射した光線は、レンズ340の外形の方向(光軸と直交する方向)に向かって進み、第2の領域の面341に入射する。そして、反射面348で反射した光線は、第2の領域の面341で更に反射されて、回路基板310側の面345に向かって進む。また、透過屈折面346で反射した界面反射光も、回路基板310側の面345に向かって進む。そして、反射面348からの全反射光及び透過屈折面346の界面反射光は、レンズ330の外縁の近辺で面345に入射する。   As shown in FIG. 4, the light beam reflected by the reflecting surface 348 provided in the first region proceeds in the direction of the outer shape of the lens 340 (direction orthogonal to the optical axis), and the surface 341 of the second region. Is incident on. The light beam reflected by the reflecting surface 348 is further reflected by the surface 341 of the second region and travels toward the surface 345 on the circuit board 310 side. Further, the interface reflected light reflected by the transmission refracting surface 346 also travels toward the surface 345 on the circuit board 310 side. Then, the total reflection light from the reflection surface 348 and the interface reflection light of the transmission refracting surface 346 enter the surface 345 in the vicinity of the outer edge of the lens 330.

面345には、乱反射面が形成されている。乱反射面は、例えば面345に微細な凹凸面を形成することによって構成される。レンズ340が樹脂成形品で成形される場合、金型にサンドブラスト処理を施すことによって、面345に乱反射面(梨地面)を設けることができる。これにより、反射面348からの全反射光及び透過屈折面346からの界面反射光は、乱反射面で乱反射されて、レンズ340内で拡散される。従って、光軸Lの近傍の強度の強い光を反射面348で反射させて、更にレンズ340内で拡散させることができるため、表示パネル200側からレンズ340を見た場合に、特定の領域で輝度にピークが生じてしまうことを抑止することができる。   An irregular reflection surface is formed on the surface 345. The irregular reflection surface is formed, for example, by forming a fine uneven surface on the surface 345. In the case where the lens 340 is molded from a resin molded product, the surface 345 can be provided with an irregular reflection surface (pear surface) by subjecting the mold to sand blasting. Thereby, the total reflection light from the reflection surface 348 and the interface reflection light from the transmission refracting surface 346 are diffusely reflected by the irregular reflection surface and diffused in the lens 340. Therefore, the strong light in the vicinity of the optical axis L can be reflected by the reflecting surface 348 and further diffused in the lens 340. Therefore, when the lens 340 is viewed from the display panel 200 side, in a specific region. It is possible to suppress the occurrence of a peak in luminance.

また、回路基板310上には、発光ダイオード330を被覆しない形状の乱反射部材352が配置されている。乱反射部材352は、面345の乱反射面と同様に、レンズ340から入射した光線を乱反射させる。従って、レンズ340の内部から面345を透過した光線については、乱反射部材352で乱反射させることにより、光線が面341から再び出射されることを抑止でき、輝度のピークが生じてしまうことを特徴とするを回避できる。   In addition, an irregular reflection member 352 having a shape that does not cover the light emitting diode 330 is disposed on the circuit board 310. The irregular reflection member 352 irregularly reflects the light beam incident from the lens 340 in the same manner as the irregular reflection surface of the surface 345. Therefore, the light beam transmitted from the inside of the lens 340 through the surface 345 is diffusely reflected by the irregular reflection member 352, whereby the light beam can be prevented from being emitted again from the surface 341, and a luminance peak is generated. You can avoid.

一方、第2の領域では、面341は、図4に示すような連続した曲面で形成されている。そして、第2の領域の面341に対しては、光軸Lとのなす角度がより大きい光線が入射する。このため、第2の領域では、面341に対して浅い角度で光が入射するため、面341に入射した光線は面341で屈折されて表示パネル200側へ出射される。そして、第2の領域で面341に入射する光線は、第1の領域で面341に入射する光線よりも光の強度が低い。このため、光線の全てを面341から表示パネル200の方向に出射させたとしても、第2の領域での輝度が過度に高くなることはなく、輝度バラツキの要因とはならない。従って、第1の領域では面341に入射した光線の一部を反射面348で反射させ、第2の領域では、面341に入射した光線を表示パネル200側へ出射させることで、レンズ340から表示パネルへ出射される光線の輝度ムラの発生を確実に抑止できる。   On the other hand, in the second region, the surface 341 is formed by a continuous curved surface as shown in FIG. A light beam having a larger angle with the optical axis L is incident on the surface 341 of the second region. For this reason, in the second region, light is incident at a shallow angle with respect to the surface 341. Therefore, the light incident on the surface 341 is refracted by the surface 341 and emitted to the display panel 200 side. A light beam incident on the surface 341 in the second region has a light intensity lower than a light beam incident on the surface 341 in the first region. For this reason, even if all the light rays are emitted from the surface 341 toward the display panel 200, the luminance in the second region does not become excessively high, and does not cause luminance variation. Therefore, in the first region, a part of the light beam incident on the surface 341 is reflected by the reflecting surface 348, and in the second region, the light beam incident on the surface 341 is emitted to the display panel 200 side, so that the lens 340 It is possible to reliably suppress the occurrence of uneven brightness in the light emitted to the display panel.

図7において、光軸Lに対して環状に設けられた透過屈折面346の傾斜角θaと透過屈折面346に対し光軸側に隣接する環状の反射面348の傾斜角θbの関係は、以下の式(1)を満たすものとする。
θa≧−π/2+2・θb+θ1
なお、式(1)において、
θa:光軸Lと環状の透過屈折面346の法線がなす角(透過屈折面346の傾斜角)
θb:光軸Lと環状の反射面348の法線がなす角(反射面348の傾斜角)
θ1:発光ダイオード330の発光部330aの中心から発した光線が環状の反射面348に入射する際に光軸となす角
である。
In FIG. 7, the relationship between the inclination angle θa of the transmission refracting surface 346 provided annularly with respect to the optical axis L and the inclination angle θb of the annular reflection surface 348 adjacent to the transmission refractive surface 346 on the optical axis side is as follows. It is assumed that the following formula (1) is satisfied.
θa ≧ −π / 2 + 2 + θb + θ1
In formula (1),
θa: an angle formed by the normal line of the optical axis L and the annular transmission refracting surface 346 (inclination angle of the transmission refracting surface 346)
θb: angle formed by the normal of the optical axis L and the annular reflecting surface 348 (inclination angle of the reflecting surface 348)
θ1: An angle formed by the optical axis when a light beam emitted from the center of the light emitting portion 330a of the light emitting diode 330 enters the annular reflecting surface 348.

式(1)を満たすことにより、反射面348で反射された光線は、外側に隣接する透過屈折面346に入射することがなく、反射面348で反射された光を確実にレンズ340の外形の方向に向かわせることが可能である。ここで、反射面348で反射された光線が、外側に隣接する透過屈折面346へ入射してしまうと、光線が更に透過屈折面346で反射されて面345の方向に向かって進む。この場合、光線が面345で反射されて再び第1の領域に戻り、表示パネル200側に出射されてしまい、光軸Lの近辺での輝度ムラの発生要因となる。従って、式(1)を満たすことで、反射面348で反射された光線が、レンズ340内で反射されて第1の領域に戻ってしまうことを確実に回避できる。   By satisfying the expression (1), the light beam reflected by the reflecting surface 348 does not enter the transmissive refracting surface 346 adjacent to the outside, and the light reflected by the reflecting surface 348 is surely reflected in the outer shape of the lens 340. It can be directed in the direction. Here, when the light beam reflected by the reflecting surface 348 enters the transmissive refracting surface 346 adjacent to the outside, the light beam is further reflected by the transmissive refracting surface 346 and proceeds toward the surface 345. In this case, the light beam is reflected by the surface 345, returns to the first region again, and is emitted to the display panel 200 side, which causes generation of luminance unevenness in the vicinity of the optical axis L. Therefore, by satisfying the expression (1), it is possible to reliably avoid that the light beam reflected by the reflecting surface 348 is reflected in the lens 340 and returns to the first region.

また、図6において、光軸Lに対して環状に設けられた反射面348の傾斜角θbと、反射面348に対して光軸L側に隣接する透過屈折面346の傾斜角θaの関係は、以下の式(2)を満たすものとする。なお、式(2)において、nはレンズの屈折率である。また、θ1は、透過屈折面346に入射する光の方向と光軸Lとのなす角度である。
θb≦π/2+θa−sin−1{n・sin(θ1+θa)} ・・・(2)
In addition, in FIG. 6, the relationship between the inclination angle θb of the reflection surface 348 provided in an annular shape with respect to the optical axis L and the inclination angle θa of the transmission refractive surface 346 adjacent to the reflection surface 348 on the optical axis L side Suppose that the following formula (2) is satisfied. In equation (2), n is the refractive index of the lens. Θ1 is an angle formed between the direction of light incident on the transmission refracting surface 346 and the optical axis L.
θb ≦ π / 2 + θa−sin −1 {n · sin (θ1 + θa)} (2)

式(2)を満たすことにより、透過屈折面346から表示パネル200側に出射した光線が反射面348に入射してレンズ340の内部に侵入してしまうことを確実に抑止できる。従って、第1の領域において、透過屈折面346から出射された光を確実に表示パネル200に到達させることができ、透過屈折面346から出射した光線がレンズ340内に戻ることによる光軸Lの近傍での輝度の低下を抑えることができる。   By satisfying the expression (2), it is possible to reliably prevent the light emitted from the transmission refracting surface 346 toward the display panel 200 from entering the reflecting surface 348 and entering the lens 340. Therefore, in the first region, the light emitted from the transmissive refracting surface 346 can surely reach the display panel 200, and the light beam emitted from the transmissive refracting surface 346 returns to the lens 340. A decrease in luminance in the vicinity can be suppressed.

図8は、反射面348で反射した光線が隣接する透過屈折面346で反射されて面345の方向に向かう様子を示す模式図である。図8に示すように、反射面348で反射された光線が透過屈折面346で反射されると、光線が面345に向かい、面345にて反射される。この場合、面345にて反射した光が再び面341に戻り、図9に示すように、面341から出射されてしまう場合があり、輝度ムラの要因となってしまう。本実施形態では、式(2)を満たすことにより、図8及び図9に示す状態が発生してしまうことを確実に抑えることが可能である。また、面345には乱反射面を設けているため、仮に反射面348で反射した光線が隣接する透過屈折面346で反射されて面345の方向に向かったとしても、乱反射面で乱反射させることにより、輝度ムラの発生を抑えることができる。   FIG. 8 is a schematic diagram showing a state in which the light beam reflected by the reflecting surface 348 is reflected by the adjacent transmission refracting surface 346 toward the surface 345. As shown in FIG. 8, when the light beam reflected by the reflecting surface 348 is reflected by the transmission refracting surface 346, the light beam is directed toward the surface 345 and reflected by the surface 345. In this case, the light reflected by the surface 345 may return to the surface 341 again and be emitted from the surface 341 as shown in FIG. In the present embodiment, by satisfying Expression (2), it is possible to reliably suppress the occurrence of the state shown in FIGS. Further, since the irregular reflection surface is provided on the surface 345, even if the light beam reflected by the reflection surface 348 is reflected by the adjacent transmission refracting surface 346 and directed toward the surface 345, it is diffused by the irregular reflection surface. The occurrence of uneven brightness can be suppressed.

以上説明したように第1の実施形態によれば、発光ダイオード330の光を出射するレンズ340の出射面341を2つの領域に分け、光軸Lに近い第1の領域では透過屈折面346と反射面348の2つを交互に設けた。これにより、光の強度の強い光軸Lの近傍においては、反射面348で光を反射させることにより、輝度を低下させることができる。これにより、光軸Lの近傍で輝度が高くなることを抑えることができ、輝度にピークが生じてしまうことを抑止できる。また、第2の領域に入射する光線は強度が比較的低いため、面341に入射した光線を表示パネル200側へ出射させることで、レンズ340の周辺領域で輝度の低下を抑えることができ、輝度ムラの発生を確実に抑止できる。   As described above, according to the first embodiment, the exit surface 341 of the lens 340 that emits the light of the light emitting diode 330 is divided into two regions, and in the first region close to the optical axis L, the transmission refracting surface 346 and Two of the reflective surfaces 348 were alternately provided. Thereby, in the vicinity of the optical axis L where the light intensity is strong, the luminance can be lowered by reflecting the light by the reflecting surface 348. Thereby, it can suppress that a brightness | luminance becomes high near the optical axis L, and can suppress that a peak arises in a brightness | luminance. In addition, since the light incident on the second region has a relatively low intensity, the decrease in luminance can be suppressed in the peripheral region of the lens 340 by emitting the light incident on the surface 341 to the display panel 200 side. The occurrence of uneven brightness can be reliably suppressed.

2.第2の実施形態
[(1)第2の実施形態に係るレンズの構成]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図10は、第2の実施形態に係るレンズ340の構成を示す模式図である。第2の実施形態に係るレンズ340の面341の形状は第1の実施形態と同様である。すなわち、第2の実施形態に係るレンズ340においても、第1の領域では、面341に反射面348と透過屈折面346が交互に設けられている。また、第2の領域では、面341が連続した曲面とされている。
2. Second Embodiment [(1) Configuration of Lens According to Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lens 340 according to the second embodiment. The shape of the surface 341 of the lens 340 according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment. That is, also in the lens 340 according to the second embodiment, the reflective surface 348 and the transmission refracting surface 346 are alternately provided on the surface 341 in the first region. In the second region, the surface 341 is a continuous curved surface.

図10に示すように、第2の実施形態に係るレンズ340は、面345に突起形状350が設けられている。突起形状350は、光軸Lに対して環状に設けられ、反射面348で反射された光線をレンズ340の側面の外周方向に屈折させる機能を有する。   As shown in FIG. 10, the lens 340 according to the second embodiment is provided with a protrusion 350 on a surface 345. The protrusion shape 350 is provided in an annular shape with respect to the optical axis L, and has a function of refracting the light beam reflected by the reflection surface 348 in the outer peripheral direction of the side surface of the lens 340.

第1の実施形態と同様に、第1の領域に設けられた反射面348で反射した光線は、レンズ340の外周の方向に進み、第2の領域の面341で反射されて、レンズ340の外形よりも内側の位置で面345に入射する。そして、突起形状350は、反射面348で反射した光線が面345に入射する領域の近辺に設けられている。第1の実施形態で説明したように、透過屈折面346からの界面反射光は、反射面348からの全反射光と同様の位置で面345へ入射するため、界面反射光も突起形状350に入射する。   Similar to the first embodiment, the light beam reflected by the reflecting surface 348 provided in the first region proceeds in the direction of the outer periphery of the lens 340 and is reflected by the surface 341 of the second region. The light enters the surface 345 at a position inside the outer shape. The protrusion shape 350 is provided in the vicinity of a region where the light beam reflected by the reflecting surface 348 enters the surface 345. As described in the first embodiment, the interface reflected light from the transmission refracting surface 346 is incident on the surface 345 at the same position as the total reflected light from the reflecting surface 348, so that the interface reflected light also has a projection shape 350. Incident.

突起形状350へ入射した光線は、図10に示すように、レンズ340の外部へ出射される。図10に示すように、突起形状350は、反射面348からの全反射光及び透過屈折面346からの界面反射光のいずれもが、突起形状350で反射をすることなく透過する形状に設けられている。従って、面345に突起形状350を設けたことにより、反射面348で反射した光が面345で更に反射して面341の方向に戻ることを確実に回避できる。これにより、表示パネル200側からレンズ340側を見た場合に、反射面348の全反射光が表示パネル200側に戻ることによる輝度ムラの発生を確実に抑止できる。   The light beam incident on the protrusion shape 350 is emitted to the outside of the lens 340 as shown in FIG. As shown in FIG. 10, the protrusion shape 350 is provided so that both the total reflection light from the reflection surface 348 and the interface reflection light from the transmission refracting surface 346 are transmitted without being reflected by the protrusion shape 350. ing. Therefore, by providing the projection shape 350 on the surface 345, it is possible to reliably avoid the light reflected by the reflecting surface 348 from being further reflected by the surface 345 and returning to the surface 341. Thereby, when the lens 340 side is viewed from the display panel 200 side, it is possible to reliably suppress the occurrence of luminance unevenness due to the total reflected light of the reflection surface 348 returning to the display panel 200 side.

以上説明したように第2の実施形態によれば、レンズ340の面345に突起形状350を設けたことにより、反射面348で反射した光をレンズ340の側面または背面から出射させて排出することができる。従って、輝度ムラの要因となる光をレンズ340の外に排出することができるため、輝度ムラの発生を確実に抑止することが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, by providing the projection shape 350 on the surface 345 of the lens 340, the light reflected by the reflecting surface 348 is emitted from the side surface or the back surface of the lens 340 and is discharged. Can do. Therefore, since the light that causes luminance unevenness can be discharged out of the lens 340, it is possible to reliably suppress the occurrence of luminance unevenness.

3.第1の領域の大きさを設定する手法について
図11は、第1及び第2の実施形態において、第1の領域と第2の領域の境界を設定する手法を説明するための模式図である。図11に示すように、発光ダイオード330から出射される光のうち、光軸Lに対する角度がθc以下の光線が面341から出射される領域を第1の領域とし、その外側を第2の領域とする。ここで、θcは、乱反射面345での全反射光のうち、その半分の光量に該当する光軸寄りの角度範囲とする。乱反射面での反射光が完全拡散の場合はθc=45°である。
3. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a method for setting the boundary between the first region and the second region in the first and second embodiments. . As shown in FIG. 11, of the light emitted from the light emitting diode 330, a region where a light beam having an angle with respect to the optical axis L is θc or less is emitted from the surface 341, and the outside is a second region. And Here, θc is an angle range close to the optical axis corresponding to a half of the total reflected light on the irregular reflection surface 345. When the light reflected from the irregular reflection surface is completely diffused, θc = 45 °.

これは、第1及び第2の実施形態では、第1の領域では発光ダイオード330の光を反射面348で全反射させて下側の面345で拡散光に変換させることになるが、拡散光の平均的な角度成分よりも平面345側に傾いた成分を変換してしまうと逆効果になるためである。   In the first and second embodiments, the light of the light emitting diode 330 is totally reflected by the reflection surface 348 and converted into diffused light by the lower surface 345 in the first region. This is because if the component inclined to the plane 345 side than the average angle component is converted, the opposite effect is obtained.

図12は、光の強度を示す模式図である。反射光の光度をI(θ)とするとき、全光束Fは以下の式(3)で表すことができる。   FIG. 12 is a schematic diagram showing the intensity of light. When the luminous intensity of the reflected light is I (θ), the total luminous flux F can be expressed by the following formula (3).

Figure 2011034770
Figure 2011034770

反射光が完全拡散の場合は、I(θ)=cosθであり、全光束Fは以下の式(4)で表すことができる。   When the reflected light is completely diffused, I (θ) = cos θ, and the total luminous flux F can be expressed by the following equation (4).

Figure 2011034770
Figure 2011034770

F/2(全光束Fの半分の光量)に該当する光軸寄りの角度範囲をθcとすると、F/2は以下の式(5)で表すことができ、この結果θc=π/4=45°となる。   Assuming that the angle range near the optical axis corresponding to F / 2 (half the light amount of the total luminous flux F) is θc, F / 2 can be expressed by the following equation (5). As a result, θc = π / 4 = 45 °.

Figure 2011034770
Figure 2011034770

4.輝度分布のシミュレーション結果
次に、上述した第1及び第2の実施形態のレンズ340による輝度の分布について説明する。図13は、発光ダイオード330の光軸Lからの距離と輝度との関係のシミュレーション結果を示す模式図である。ここで、縦軸の輝度は、光軸Lの方向から(表示パネル200側から)発光ダイオード330を見た場合の輝度の分布を示す模式図である。図13において、0は光軸Lの位置を示している。図13の特性に示すように、光軸Lから離れるほど輝度は低下する。
4). Next, the luminance distribution by the lens 340 of the first and second embodiments described above will be described. FIG. 13 is a schematic diagram showing a simulation result of the relationship between the distance from the optical axis L of the light emitting diode 330 and the luminance. Here, the luminance on the vertical axis is a schematic diagram showing the luminance distribution when the light emitting diode 330 is viewed from the direction of the optical axis L (from the display panel 200 side). In FIG. 13, 0 indicates the position of the optical axis L. As shown in the characteristics of FIG. 13, the luminance decreases as the distance from the optical axis L increases.

図13では、第1の実施形態のレンズ340による輝度分布(図13中において○で示す)、第2の実施形態のレンズ340による輝度分布(図13中において△で示す)、比較例のレンズによる輝度分布(図13中において×で示す)をそれぞれ示している。ここで、比較例は、図14に示す形状のレンズでの輝度分布のシミュレーション結果を示している。図14に示すレンズは、前述した特許文献1に記載されたレンズに相当するものであり、面341が連続した曲面で形成されているものである。   In FIG. 13, the luminance distribution by the lens 340 of the first embodiment (indicated by ◯ in FIG. 13), the luminance distribution by the lens 340 of the second embodiment (indicated by Δ in FIG. 13), and the lens of the comparative example The luminance distribution (shown by x in FIG. 13) is shown. Here, the comparative example has shown the simulation result of the luminance distribution in the lens of the shape shown in FIG. The lens shown in FIG. 14 corresponds to the lens described in Patent Document 1 described above, and the surface 341 is formed by a continuous curved surface.

図13に示すように、第1及び第2の実施形態のレンズ340を用いた場合は、第1の領域の反射面348で光線が反射されるため、光軸Lの近辺の輝度を低下させることができる。従って、光軸Lの周辺で輝度のピークが発生することを抑えることができ、表示パネル200の面方向において、輝度のムラ、輝度のバラツキの発生を最小限に抑えることができる。   As shown in FIG. 13, when the lens 340 of the first and second embodiments is used, the light beam is reflected by the reflecting surface 348 of the first region, so that the luminance near the optical axis L is lowered. be able to. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a luminance peak around the optical axis L, and it is possible to minimize the occurrence of luminance unevenness and luminance variation in the surface direction of the display panel 200.

一方、比較例のレンズ340では、光軸Lの近辺の光は、基本的に面341では全反射されないため、発光ダイオード330から出射された光は、面341で屈折された後、表示パネル200側へ出射される。上述したように、光軸Lの近辺では光の強度(光度)が高いため、比較例のレンズ340では、光軸Lの近辺の光線が表示パネル200側へ出射されることにより、光軸Lの近辺の輝度が高くなり、輝度にムラが生じてしまう。   On the other hand, in the lens 340 of the comparative example, the light in the vicinity of the optical axis L is basically not totally reflected by the surface 341, so that the light emitted from the light emitting diode 330 is refracted by the surface 341 and then the display panel 200. Emitted to the side. As described above, since the light intensity (luminance) is high in the vicinity of the optical axis L, the light beam in the vicinity of the optical axis L is emitted to the display panel 200 side in the lens 340 of the comparative example. As a result, the brightness in the vicinity of the screen becomes high, and the brightness becomes uneven.

図15は、隣接して配置される4つの発光ダイオード330について、輝度の分布を示す特性図であり、縦軸は輝度を示している。また、図16は、表示パネル200側から回路基板310及びレンズ340を見た状態を示す平面図である。図16に示すように、レンズ340は、発光ダイオード330の位置に対応してマトリクス状に配置される。そして、図15は、図16に示す領域B内の4つの発光ダイオード330及びレンズ340による輝度の分布を示している。ここで、図15(A)は、図14に示す比較例のレンズによる輝度の分布を示している。また、図15(B)は、第1の実施形態のレンズ340による輝度の分布を示しており、図15(C)は、第2の実施形態のレンズ340による輝度の分布を示している。このように、図15の結果によれば、比較例に対して、第1の実施形態のレンズ340を使用した場合は、4つの発光ダイオード340による輝度のピークを低下させることができる。また、第2の実施形態のレンズ340を使用した場合は、輝度のピークを更に低下させることができる。   FIG. 15 is a characteristic diagram showing the luminance distribution of four light emitting diodes 330 arranged adjacent to each other, and the vertical axis shows the luminance. FIG. 16 is a plan view showing a state in which the circuit board 310 and the lens 340 are viewed from the display panel 200 side. As shown in FIG. 16, the lenses 340 are arranged in a matrix corresponding to the positions of the light emitting diodes 330. FIG. 15 shows the luminance distribution by the four light emitting diodes 330 and the lens 340 in the region B shown in FIG. Here, FIG. 15A shows the luminance distribution by the lens of the comparative example shown in FIG. FIG. 15B shows the luminance distribution by the lens 340 of the first embodiment, and FIG. 15C shows the luminance distribution by the lens 340 of the second embodiment. Thus, according to the result of FIG. 15, when the lens 340 of the first embodiment is used, the luminance peak due to the four light emitting diodes 340 can be reduced as compared with the comparative example. In addition, when the lens 340 of the second embodiment is used, the luminance peak can be further reduced.

また、図17は、図16中の一点鎖線I−I’に沿った発光ダイオード330のうち、中央に位置する6つの発光ダイオード330による輝度分布を示す特性図である。図13と同様に、図17では、第1の実施形態のレンズ340による輝度分布(図17中において○で示す)、第2の実施形態のレンズ340による輝度分布(図17中において△で示す)、及び図14の比較例のレンズによる輝度分布(図17中において×で示す)をそれぞれ示している。   FIG. 17 is a characteristic diagram showing the luminance distribution of the six light emitting diodes 330 located in the center among the light emitting diodes 330 along the alternate long and short dash line I-I ′ in FIG. 16. As in FIG. 13, in FIG. 17, the luminance distribution by the lens 340 of the first embodiment (indicated by a circle in FIG. 17) and the luminance distribution by the lens 340 of the second embodiment (indicated by a triangle in FIG. 17). ) And the luminance distribution (indicated by x in FIG. 17) by the lens of the comparative example of FIG.

図17に示す特性においても、比較例に対して、第1の実施形態のレンズ340を使用した場合は、6つの発光ダイオード340による輝度のピークを低下させることができる。また、第2の実施形態のレンズ340を使用した場合は、輝度のピークを更に低下させることが可能である。なお、通常は、回路基板310の中心に比べて、周辺に向かうほど輝度は低下するため、図17の特性では、端に位置する発光ダイオード340の輝度は、中心よりも緩やかに低下している。   Also in the characteristics shown in FIG. 17, when the lens 340 of the first embodiment is used as compared with the comparative example, the luminance peak due to the six light emitting diodes 340 can be reduced. Further, when the lens 340 of the second embodiment is used, it is possible to further reduce the luminance peak. In general, the luminance decreases toward the periphery as compared with the center of the circuit board 310. Therefore, in the characteristic of FIG. 17, the luminance of the light emitting diode 340 located at the end gradually decreases from the center. .

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

100 画像表示装置
200 表示パネル
300 面光源装置(バックライト)
330 発光ダイオード 340 レンズ
341 出射面
346 透過屈折面
348 反射面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Image display apparatus 200 Display panel 300 Surface light source device (backlight)
330 Light Emitting Diode 340 Lens 341 Emission Surface 346 Transmission Refraction Surface 348 Reflection Surface

Claims (18)

平面上に配置され平面の法線方向に光の出射方向を向けた発光素子と、
前記発光素子上に配置された円形のレンズであって、円形の中心が前記発光素子から出射される光の光軸と一致するように配置され、前記発光素子から出射された光を屈折させて出射するとともに、前記発光素子から出射された光の一部が内面反射されるレンズと、
前記レンズの光の出射面に設けられ、前記光軸を中心とする環状の透過屈折面と、前記光軸を中心とする環状の反射面とが交互に配置され、前記透過屈折面により前記発光素子から出射された光を屈折させて出射し、前記反射面により前記発光素子から出射された光を内面反射させる第1の領域と、
前記レンズの光の出射面に設けられ、前記光軸に対して前記第1の領域よりも外側に形成され、前記発光素子から出射された光を屈折させて出射するとともに、前記第1の領域の前記反射面で内面反射された光を反射させて前記発光素子が配置された平面側へ向かわせる第2の領域と、
を備える、発光装置。
A light-emitting element disposed on a plane and directing the light emission direction in the normal direction of the plane;
A circular lens disposed on the light emitting element, the circular lens being disposed so that a center of the circle coincides with an optical axis of light emitted from the light emitting element, and refracting light emitted from the light emitting element. A lens that emits and part of the light emitted from the light emitting element is internally reflected;
An annular transmission / refractive surface centered on the optical axis and an annular reflection surface centered on the optical axis are alternately arranged on the light exit surface of the lens, and the light is emitted by the transmission / refractive surface. A first region that refracts and emits light emitted from the element, and internally reflects the light emitted from the light emitting element by the reflective surface;
Provided on the light exit surface of the lens, formed outside the first region with respect to the optical axis, and refracts and emits the light emitted from the light emitting element. A second region that reflects the light that is internally reflected by the reflecting surface of the light-emitting element toward the plane on which the light-emitting element is disposed;
A light emitting device comprising:
前記発光素子が配置される前記平面上に前記発光素子を被覆しない形状の乱反射部材が配置された、請求項1に記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 1, wherein an irregular reflection member having a shape that does not cover the light-emitting element is disposed on the plane on which the light-emitting element is disposed. 前記レンズを構成する面のうち前記発光素子が配置される平面側の面に微細な凹凸形状からなる乱反射面が設けられた、請求項1に記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 1, wherein an irregular reflection surface having a fine uneven shape is provided on a surface on a flat surface side where the light-emitting element is arranged among surfaces constituting the lens. 前記レンズを構成する面のうち前記発光素子が配置される平面側の面に前記光軸を中心とする環状の突起形状が設けられた、請求項1に記載の発光装置。   2. The light emitting device according to claim 1, wherein an annular protrusion shape centering on the optical axis is provided on a surface on a flat surface side on which the light emitting element is disposed among surfaces constituting the lens. 前記第1の領域において、前記透過屈折面と前記反射面とが階段状に設けられた、請求項1に記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 1, wherein in the first region, the transmission refracting surface and the reflecting surface are provided in a stepped shape. 前記第2の領域において、前記レンズの光の出射面が連続する曲面で構成された、請求項1に記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 1, wherein in the second region, the light emitting surface of the lens is configured by a continuous curved surface. 前記透過屈折面の傾斜角θaと前記透過屈折面aに対し光軸側に隣接する前記反射面の傾斜角θbの関係は下記の(式1)を満たす、請求項1に記載の発光装置。
(式1) θa≧−π/2+2・θb+θ1

但し、θa:光軸と透過屈折面の法線がなす角(透過屈折面の傾斜角)
θb:光軸と反射面の法線がなす角(反射面の傾斜角)
θ1:発光素子中心から発した光線が反射面に入射する際に光軸となす角
とする。
2. The light emitting device according to claim 1, wherein a relationship between an inclination angle θa of the transmission refracting surface and an inclination angle θb of the reflection surface adjacent to the transmission refracting surface a on the optical axis side satisfies the following (Equation 1).
(Formula 1) θa ≧ −π / 2 + 2 + θb + θ1

Where θa: angle formed by the normal of the optical axis and the transmission refractive surface (tilt angle of the transmission refractive surface)
θb: angle formed by the normal of the optical axis and the reflecting surface (inclination angle of the reflecting surface)
θ 1 is an angle formed by the optical axis when a light beam emitted from the center of the light emitting element enters the reflecting surface.
前記反射面の傾斜角θbと前記反射面に対し光軸側に隣接する前記透過屈折面の傾斜角θaの関係は下記の(式2)を満たす、請求項1に記載の発光装置。
(式2) θb≦π/2+θa−sin−1{n・sin(θ1+θa)}
但し、θa:光軸と透過屈折面の法線がなす角(透過屈折面の傾斜角)
θb:光軸と反射面の法線がなす角(反射面の傾斜角)
θ1:発光素子中心から発した光線が透過屈折面に入射する際に光軸となす角
n:レンズの屈折率
とする。
2. The light emitting device according to claim 1, wherein a relationship between an inclination angle θb of the reflection surface and an inclination angle θa of the transmission refracting surface adjacent to the reflection surface on the optical axis side satisfies the following (Equation 2).
(Formula 2) θb ≦ π / 2 + θa−sin −1 {n · sin (θ1 + θa)}
Where θa: angle formed by the normal of the optical axis and the transmission refractive surface (tilt angle of the transmission refractive surface)
θb: angle formed by the normal of the optical axis and the reflecting surface (inclination angle of the reflecting surface)
θ 1 : Angle formed by the optical axis when light emitted from the center of the light-emitting element enters the refracting refractive surface n: Refractive index of the lens.
前記発光素子から出射される光は前記光軸の方向にその最大強度をもち、前記光軸に対して45°の角度範囲内の光が前記出射面に入射する領域に、前記第1の領域が含まれる、請求項1に記載の発光装置。   The light emitted from the light emitting element has the maximum intensity in the direction of the optical axis, and the first region is in a region where light within an angle range of 45 ° with respect to the optical axis is incident on the emission surface. The light emitting device according to claim 1, wherein: 画像を表示する表示パネルと、
平面上に配置され平面の法線方向に光の出射方向を向けた複数の発光素子と、各発光素子上に配置された円形のレンズであって、円形の中心が前記発光素子から出射される光の光軸と一致するように配置され、前記発光素子から出射された光を屈折させて出射するとともに、前記発光素子から出射された光の一部が内面反射されるレンズと、前記レンズの光の出射面に設けられ、前記光軸を中心とする環状の透過屈折面と、前記光軸を中心とする環状の反射面とが交互に配置され、前記透過屈折面により前記発光素子から出射された光を屈折させて出射し、前記反射面により前記発光素子から出射された光を内面反射させる第1の領域と、前記レンズの光の出射面に設けられ、前記光軸に対して前記第1の領域よりも外側に形成され、前記発光素子から出射された光を屈折させて出射するとともに、前記第1の領域の前記反射面で内面反射された光を反射させて前記発光素子が配置された平面側へ向かわせる第2の領域と、を有し、前記表示パネルを背面から照射する面光源と、
を備える、表示装置。
A display panel for displaying images,
A plurality of light emitting elements arranged on a plane and having a light emitting direction directed to a normal direction of the plane, and a circular lens disposed on each light emitting element, wherein a circular center is emitted from the light emitting element A lens disposed so as to coincide with the optical axis of the light, refracting and emitting the light emitted from the light emitting element, and a part of the light emitted from the light emitting element being internally reflected; An annular refracting surface centered on the optical axis and an annular reflecting surface centered on the optical axis are alternately arranged on the light exit surface, and emitted from the light emitting element by the transmissive refracting surface. The light is refracted and emitted, and is provided on the light emission surface of the lens, the first region for reflecting the light emitted from the light emitting element by the reflection surface on the inner surface, and the light axis Formed outside the first region, A second region that refracts and emits light emitted from the element and reflects the light internally reflected by the reflecting surface of the first region toward a plane side on which the light emitting element is disposed; And a surface light source for irradiating the display panel from the back surface,
A display device comprising:
前記発光素子が配置される前記平面上に前記発光素子を被覆しない形状の乱反射部材が配置された、請求項10に記載の表示装置。   The display device according to claim 10, wherein an irregular reflection member having a shape that does not cover the light emitting element is disposed on the plane on which the light emitting element is disposed. 前記レンズを構成する面のうち前記発光素子が配置される平面側の面に微細な凹凸形状からなる乱反射面が設けられた、請求項10に記載の表示装置。   The display device according to claim 10, wherein an irregular reflection surface having a fine uneven shape is provided on a surface on a plane side on which the light emitting element is disposed among surfaces constituting the lens. 前記レンズを構成する面のうち前記発光素子が配置される平面側の面に前記光軸を中心とする環状の突起形状が設けられた、請求項10に記載の表示装置。   11. The display device according to claim 10, wherein an annular protrusion shape centering on the optical axis is provided on a surface on a plane side on which the light emitting element is disposed among surfaces constituting the lens. 前記第1の領域において、前記透過屈折面と前記反射面とが階段状に設けられた、請求項10に記載の表示装置。   The display device according to claim 10, wherein in the first region, the transmission refracting surface and the reflecting surface are provided stepwise. 前記第2の領域において、前記レンズの光の出射面が連続する曲面で構成された、請求項10に記載の表示装置。   The display device according to claim 10, wherein, in the second region, the light emission surface of the lens is a continuous curved surface. 前記透過屈折面の傾斜角θaと前記透過屈折面aに対し光軸側に隣接する前記反射面の傾斜角θbの関係は下記の(式1)を満たす、請求項10に記載の表示装置。
(式1) θa≧−π/2+2・θb+θ1

但し、θa:光軸と透過屈折面の法線がなす角(透過屈折面の傾斜角)
θb:光軸と反射面の法線がなす角(反射面の傾斜角)
θ1:発光素子中心から発した光線が反射面に入射する際に光軸となす角
とする。
The display device according to claim 10, wherein a relationship between an inclination angle θa of the transmission refracting surface and an inclination angle θb of the reflection surface adjacent to the transmission refracting surface a on the optical axis side satisfies the following (Equation 1).
(Formula 1) θa ≧ −π / 2 + 2 + θb + θ1

Where θa: angle formed by the normal of the optical axis and the transmission refractive surface (tilt angle of the transmission refractive surface)
θb: angle formed by the normal of the optical axis and the reflecting surface (inclination angle of the reflecting surface)
θ 1 is an angle formed by the optical axis when a light beam emitted from the center of the light emitting element enters the reflecting surface.
前記反射面の傾斜角θbと前記反射面に対し光軸側に隣接する前記透過屈折面の傾斜角θaの関係は下記の(式2)を満たす、請求項10に記載の表示装置。
(式2) θb≦π/2+θa−sin−1{n・sin(θ1+θa)}
但し、θa:光軸と透過屈折面の法線がなす角(透過屈折面の傾斜角)
θb:光軸と反射面の法線がなす角(反射面の傾斜角)
θ1:発光素子中心から発した光線が透過屈折面に入射する際に光軸となす角
n:レンズの屈折率
とする。
The display device according to claim 10, wherein a relationship between an inclination angle θb of the reflection surface and an inclination angle θa of the transmission refractive surface adjacent to the reflection surface on the optical axis side satisfies the following (Equation 2).
(Formula 2) θb ≦ π / 2 + θa−sin −1 {n · sin (θ1 + θa)}
Where θa: angle formed by the normal of the optical axis and the transmission refractive surface (tilt angle of the transmission refractive surface)
θb: angle formed by the normal of the optical axis and the reflecting surface (inclination angle of the reflecting surface)
θ 1 : Angle formed by the optical axis when light emitted from the center of the light-emitting element enters the refracting refractive surface n: Refractive index of the lens.
前記発光素子から出射される光は前記光軸の方向にその最大強度をもち、前記光軸に対して45°の角度範囲内の光が前記出射面に入射する領域に、前記第1の領域が含まれる、請求項10に記載の表示装置。   The light emitted from the light emitting element has the maximum intensity in the direction of the optical axis, and the first region is in a region where light within an angle range of 45 ° with respect to the optical axis is incident on the emission surface. The display device according to claim 10, comprising:
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