JP2011165590A - Light emitting device, surface light source device, display device, and luminous flux control member - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発光素子(例えば、LED)を使用した発光装置、この発光装置を使用し
た面光源装置や表示装置、及び発光素子と共に発光装置を構成する光束制御部材に関する
ものである。
The present invention relates to a light emitting device using a light emitting element (for example, an LED), a surface light source device and a display device using the light emitting device, and a light flux controlling member that constitutes the light emitting device together with the light emitting element.
(従来技術1)
従来から、図10に示すように、蛍光ランプ100a〜100cを光源として使用し、
その蛍光ランプ100a〜100cからの光を導光板101a〜101c内に入射させ、
導光板101a〜101c内を伝播する蛍光ランプ100a〜100cからの光を導光板
101a〜101cの出射面102a〜102cから面状に出射させるようになっている
発光装置103a〜103cが知られている。そして、これらの発光装置103a〜10
3cを図示しない反射部材上に組み合わせて配置し、これら複数の発光装置103a〜1
03cから出射される面状の光によって光制御部材(拡散板やプリズムシート等)104
を介して被照明部材(液晶表示パネルや広告パネル等)105を背面側から照明するよう
になっている面光源装置106が知られている(特許文献1参照)。
(Prior art 1)
Conventionally, as shown in FIG. 10,
The light from the
3c is arranged in combination on a reflecting member (not shown), and the plurality of
Light control member (diffusing plate, prism sheet, etc.) 104 by the planar light emitted from 03c
There is known a surface
しかしながら、この特許文献1に開示された面光源装置106は、各発光装置103a
〜103cのうちの導光板101a〜101cの形状がそれぞれ異なり(特許文献1の特
に図8、図13参照)、形状の異なる導光板101a〜101cを複数種製作しなければ
ならず、製品コストが嵩むという問題を有していた。また、特許文献1に開示された面光
源装置106は、複数種の発光装置103a〜103c(特に導光板101a〜101c
)をタンデム形に組み合わせるように構成されているが、複数種の発光装置103a〜1
03cの組立が困難であり、生産工数が嵩むという問題が指摘されていた。
However, the surface
The shape of the
) In a tandem shape, but a plurality of types of
It has been pointed out that the assembly of 03c is difficult and the production man-hours increase.
(従来技術2)
また、図11(a)に示すように、基板7上に複数の発光素子(LED)6を配置し、
これら複数の発光素子6から発光された光が拡散板11を介して図示しない被照明部材(
液晶表示パネル)に背面側から面状に照射されるようにした面光源装置110が知られて
いる。なお、この面光源装置110と同様の技術が特許文献2に開示されている。
(Prior art 2)
Further, as shown in FIG. 11A, a plurality of light emitting elements (LEDs) 6 are arranged on the
Light emitted from the plurality of
A surface
この図11(a)に示す面光源装置110を構成する発光素子6の出射光特性は、基板
7から所定間隔Lだけ離れた位置に配置された拡散板11上において、発光素子6の光軸
Kの直上箇所の輝度が最も高くなる急峻な山形形状の輝度分布C1〜C3になっている(
図11(b)参照)。なお、図11(b)において、輝度比とは、裏面を被照射面15と
する拡散板11上における最高の輝度を1とした場合の相対輝度を示す無次元値である。
The emitted light characteristics of the
(Refer FIG.11 (b)). In FIG. 11B, the luminance ratio is a dimensionless value indicating the relative luminance when the highest luminance on the
このような面光源装置110は、複数の発光素子6からの光が混ざり合うようにして被
照射面15を照明したとしても、発光素子6の直上位置が最も明るくなり、隣り合う発光
素子6間の位置が最も暗くなる傾向があった(図11(c)の輝度分布C参照)。その結
果、このような面光源装置110は、被照明部材に照射される照明光によって拡散板上が
均一な面状照明とならず、照明品質の向上が求められていた。
Even if such a surface
(従来技術3)
また、従来から、図12(a)に示すような面光源装置120が知られている。この面
光源装置120は、発光素子6に一対一で光束制御部材(レンズ)121を被せて発光装
置122を構成し、発光素子6からの光を光束制御部材121で拡げて拡散板11の被照
射面15に照射するようになっている。なお、このような面光源装置120と同様の技術
が特許文献3に開示されている。
(Prior art 3)
Conventionally, a surface
この図12(a)に示す面光源装置120は、図12(b)に示すように、拡散板11
上における各発光装置122毎の照射光の輝度分布C1〜C3が図11(b)における各
発光素子6毎の照射光の輝度分布C1〜C3よりも緩やかな山形形状の輝度分布になって
いる。その結果、図12(a)に示す面光源装置120は、複数の発光装置122からの
光が混ざり合うようにして拡散板11の被照射面15を照明すると、拡散板11上におけ
る照明光の輝度分布Cが均一化する(図12(c)参照)。
As shown in FIG. 12B, the surface
The luminance distributions C1 to C3 of the irradiation light for each of the
このような従来技術3に係る面光源装置120は、複数の発光装置122を共通化する
ことができるため、従来技術1の問題点を解消できる。また、このような従来技術3に係
る面光源装置120は、複数の発光装置122からの光が十分に混ざり合って均一な面状
照明を可能にすることから、従来技術2の問題点をも解消できる。
Since the surface
ところで、従来技術3に係る面光源装置120は、隣り合う発光装置122からの光が
被照射面15に照射された状態で混ざり合い、均一な輝度の面状照明となるように、各発
光装置122間の寸法(ピッチP)と、基板7から拡散板11までの寸法Lが決定されて
いる(図12(a)参照)。
By the way, the surface
したがって、従来技術3に係る面光源装置120は、図13(a)に示すように、基板
7から拡散板11までの寸法を短くし(例えば、L/2とし)、薄型化・軽量化を図ろう
とすると、拡散板11上における各発光装置122毎の照明光の輝度分布C1〜C3(図
13(b)参照)が図12(b)の各発光装置122毎の照明光の輝度分布C1〜C3よ
りも急峻な山形形状になる。その結果、図13(a)に示す面光源装置120は、図13
(c)に示すように、複数の発光装置122から出射した光を被照射面15において十分
に混ざり合わせることができず、発光素子6の直上部分における拡散板11上の照明光の
輝度が高くなる一方、隣り合う発光素子6間における拡散板11上の照明光の輝度が低く
なり、拡散板11上における照明光の輝度分布Cにばらつきが生じる。
Therefore, as shown in FIG. 13A, the surface
As shown in (c), the light emitted from the plurality of
このような不具合を解消するためには、各発光装置122間のピッチPを短くし、発光
装置122の配置個数を増加させることにより、隣り合う発光装置122からの光を被照
射面15で十分に混ざり合わせ、均一な輝度の面状照明とすることも考えられる。
In order to solve such a problem, the pitch P between the
しかしながら、このような場合、拡散板11上における照明光の輝度が必要以上に高く
なるだけでなく、発光装置122の個数が増加し、消費電力が増加すると共に、製品価格
が高騰するという問題を生じる。
However, in such a case, not only the luminance of the illumination light on the
そこで、本発明は、面光源装置及びこれを備えた表示装置の薄型化及び軽量化を図る際
に、発光装置の個数を増加させずに拡散板上における照明光の輝度を均一化させ、消費電
力の増加を抑え、製品価格の高騰を抑えることが可能になる光束制御部材を提供すること
を目的とする。また、本発明は、このような光束制御部材を備えた発光装置、この発光装
置を備えた面光源装置、及びこの面光源装置を備えた表示装置を提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention makes the luminance of the illumination light uniform on the diffusion plate without increasing the number of light emitting devices when the surface light source device and the display device including the surface light source device are reduced in thickness and weight. An object of the present invention is to provide a light flux controlling member capable of suppressing an increase in electric power and suppressing an increase in product price. Another object of the present invention is to provide a light emitting device including such a light flux controlling member, a surface light source device including the light emitting device, and a display device including the surface light source device.
請求項1の発明は、発光素子6からの光を光束制御部材10を介して出射するようにな
っている発光装置5に関するものである(図1乃至図7参照)。この発明において、前記
光束制御部材10は、前記発光素子6からの光を入射させる光入射部16と、前記光入射
部16から入射した光のうちで前記発光素子6の光軸Kから所定範囲内にある光の出射を
制御する光制御出射部17,30と、前記光入射部16から入射して直接到達した光を全
反射すると共に前記光制御出射部17,30から出射して直接到達した光を再入射させる
光再入射部18と、前記光入射部16から入射した光及び前記光再入射部18から再入射
した光を前記発光素子6の前記光軸Kから遠ざかる方向へ導光する過程で出射させる導光
部20と、を備えている。この光束制御部材10の前記光入射部16は、前記発光素子6
に一対一で対応する凹み161であり、前記凹み161の底部に位置して前記発光素子6か
らの光を前記発光素子6の光軸K寄りに偏向させて入射させる第1の光入射面16aと、
前記凹み161の開口端22と前記第1の光入射面16aとを接続して前記発光素子6か
らの光を拡げて入射させる第2の光入射面16bと、を有している。前記第1の光入射面
16aは、前記発光素子6側へ向かって突出する円錐形状の突起の表面であり、その突起
の頂部16cが前記発光素子6の前記光軸Kと合致するように形成されている。前記第2
の光入射面16bは、前記発光素子6の前記光軸Kを取り囲むように位置する筒状の曲面
であり、前記第1の光入射面16aから前記凹み161の前記開口端22へ向かうにした
がって直径が漸増するように形成されている。また、前記光制御出射部17,30は、前
記第1の光入射面16aから入射した光のうち、前記発光素子6の光軸K寄りに偏向され
た後に直接到達した光を全反射し、この全反射した光を前記光再入射部18側へ向けて出
射させるようになっており、前記光束制御部材10を前記発光素子6の前記光軸Kを含む
仮想平面で切断したと仮定した場合において、前記第1の光入射面16aの突出方向と逆
方向に突出する断面略三角形状の突起171,301を形作るように形成されている。
The invention of
In a
And a, a second
The
請求項2の発明は、請求項1の発明に係る発光装置5の光制御出射部17に特徴を有す
るものである(図4(e)及び図7(c),(d)参照)。この発明において、前記光制
御出射部17は、前記光束制御部材10を前記発光素子6の前記光軸Kを含む仮想平面で
切断したと仮定した場合において、断面略三角形状の突起171の頂部17aが前記発光
素子6の前記光軸K上に位置するように形成されている。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1の発明に係る発光装置5の光制御出射部30に特徴を有す
るものである(図6(e)参照)。前記光制御出射部30は、前記光束制御部材10を前
記発光素子6の前記光軸Kを含む仮想平面で切断したと仮定した場合において、断面略三
角形状の突起301が前記発光素子6の前記光軸Kに対して対称に位置するように形成さ
れている。
The invention of claim 3 is characterized by the light
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかの発明に係る発光装置5を備えた面光源
装置2に関するものである(図1,図2,図5(a),図8,図9(a)参照)。この発
明に係る面光源装置2は、発光装置5が基板7上に複数配置され、これら複数の発光装置
5から出射された光が光制御部材4を介して面状に出射されるようになっている。
Invention of
請求項5の発明は、請求項4の発明に係る面光源装置2と、前記面光源装置2から出射
された面状の出射光によって照明される被照明部材3と、を備えた表示装置1に関するも
のである(図2参照)。
A fifth aspect of the present invention is a
請求項6の発明は、発光素子6からの光を出射する光束制御部材10に関するものであ
る(図2,図4,図6,図7参照)。この発明において、光束制御部材10は、前記発光
素子6からの光を入射させる光入射部16と、前記光入射部16から入射した光のうちで
前記発光素子6の光軸Kから所定範囲内にある光の出射を制御する光制御出射部17,3
0と、前記光入射部16から入射して直接到達した光を全反射すると共に前記光制御出射
部17,30から出射して直接到達した光を再入射させる光再入射部18と、前記光入射
部16から入射した光及び前記光再入射部18から再入射した光を前記発光素子6の前記
光軸Kから遠ざかる方向へ導光する過程で出射させる導光部20と、を備えている。この
光束制御部材10の前記光入射部16は、前記発光素子6に一対一で対応する凹み161
であり、前記凹み161の底部に位置して前記発光素子Kからの光を前記発光素子6の光
軸K寄りに偏向させて入射させる第1の光入射面16aと、前記凹み161の開口端22
と前記第1の光入射面16aとを接続して前記発光素子6からの光を拡げて入射させる第
2の光入射面16bと、を有している。前記第1の光入射面16aは、前記発光素子6側
へ向かって突出する円錐形状の突起の表面であり、その突起の頂部16cが前記発光素子
6の前記光軸Kと合致するように形成されている。前記第2の光入射面16bは、前記発
光素子6の前記光軸Kを取り囲むように位置する筒状の曲面であり、前記第1の光入射面
16aから前記凹み161の前記開口端22へ向かうにしたがって直径が漸増するように
形成されている。また、前記光制御出射部17,30は、前記第1の光入射面16aから
入射して直接到達した光を全反射し、この全反射した光を前記光再入射部18側へ向けて
出射させるようになっており、前記発光素子6の前記光軸Kを含む仮想平面で切断したと
仮定した場合において、前記第1の光入射面16aの突出方向と逆方向に突出する断面略
三角形状の突起171,301を形作るように形成されている。
The invention of
0, a light
A first
And a first
本発明は、発光素子からの光を、光束制御部材の光入射部,光制御出射部,光再入射部
,及び導光部の機能によって発光素子の光軸から離れた方向に広範囲に拡げて出射させる
ことができるため、面光源装置及びこれを備えた表示装置の薄型化及び軽量化を図る際に
、発光装置の個数を増加させずに光制御部材上における照明光の輝度を均一化させること
ができると共に、消費電力の増加を抑えることができ、製品価格の高騰を抑えることがで
きる。
The present invention spreads the light from the light emitting element over a wide range in the direction away from the optical axis of the light emitting element by the functions of the light incident portion, the light control emitting portion, the light reincident portion, and the light guiding portion of the light flux controlling member. Since the light can be emitted, the brightness of the illumination light on the light control member is made uniform without increasing the number of light emitting devices when the surface light source device and the display device including the surface light source device are reduced in thickness and weight. In addition, the increase in power consumption can be suppressed, and the rise in product price can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(発光装置、面光源装置及び表示装置)
図1乃至図2は、本実施形態に係る表示装置1及びこの表示装置1を構成する面光源装
置2を示すものである。なお、図1は、被照明部材(例えば、液晶表示パネル、広告パネ
ル)3及び光制御部材4を取り外して示す表示装置1の平面図(面光源装置2の平面図)
である。また、図2は、表示装置1を示す断面図(発光装置5の基準光軸K1を含む断面
図)であり、図1のA1−A1線に沿って切断して示す表示装置1の断面図である。ここ
で、基準光軸K1とは、発光装置5からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向
をいう。なお、本実施形態においては、発光装置5の基準光軸K1と発光素子(例えば、
LED)6の光軸K(発光素子6からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向)
とが一致している場合を例にして説明する。したがって、以下の説明において、基準光軸
K1を光軸Kと言い換えて説明する。また、本実施形態において、発光素子6とは、LE
D及び封止部材によって封止されたLEDを含むものとする。
(Light emitting device, surface light source device and display device)
1 and 2 show a
It is. 2 is a cross-sectional view of the display device 1 (a cross-sectional view including the reference optical axis K1 of the light-emitting device 5), and is a cross-sectional view of the
LED) 6 optical axis K (light traveling direction at the center of a three-dimensional outgoing light beam from the light emitting element 6)
A case where and match will be described as an example. Therefore, in the following description, the reference optical axis K1 will be described in other words as the optical axis K. Moreover, in this embodiment, the
It shall include LED sealed by D and the sealing member.
これらの図に示すように、本実施形態の表示装置1は、平面形状が四角形状の光制御部
材4の裏面側(図2の下方側)に所定の間隔をあけて配置される基板7と、この基板7上
にほぼ等間隔に(ピッチPで)複数配置された発光装置5と、光制御部材4の出射面側(
光制御部材4の裏面側と反対の表面側であって、図2の上方側)に配置される被照明部材
3と、を備えている。なお、本実施形態においては、基板7の上に反射シート8が重ねて
配置され、発光装置5から漏出した光を反射シート8で反射し、光の利用効率を高めてい
る。ここで、基板7の表面が反射機能を発揮するようになっている場合には、反射シート
8を省略してもよい。
As shown in these drawings, the
And an illuminated member 3 disposed on the surface side opposite to the back surface side of the
また、本実施形態において、発光装置5は、発光素子6と、この発光素子6に一対一で
対応するように配置された光束制御部材10とで構成されている。
Moreover, in this embodiment, the light-emitting
また、本実施形態において、基板7,発光装置5及び光制御部材4は、被照明部材3を
面状に照明する面光源装置2を構成している。
Moreover, in this embodiment, the board |
また、本実施形態において、面光源装置2と被照明部材3とによって表示装置1が構成
されている。
In the present embodiment, the surface
そして、本実施形態における光制御部材4は、光束制御部材10側に位置する拡散板1
1と、この拡散板11の出射面(図2の上面)側に重ねて配置される第1プリズムシート
12と、この第1プリズムシート12の出射面(図2の上面)側に重ねて配置される第2
プリズムシート13と、この第2プリズムシート13の出射面(図2の上面)側に重ねて
配置される拡散シート14と、からなっている。このうち、拡散板11は、発光装置5か
らの光を拡散透過する機能を有している。また、第1プリズムシート12と第2プリズム
シート13は、互いのプリズム突起が直交するように重ねて配置され、拡散板11から出
射した光の進行方向を発光素子6の光軸K寄りに偏向する機能を有している。また、拡散
シート14は、第2プリズムシート13のプリズム突起が損傷するのを防止すると共に、
第2プリズムシート13から出射した光を拡散透過するようになっている。
And the
1 and a
It consists of a
The light emitted from the
なお、図3に示すように、発光素子6は、基板7に等間隔(ピッチP)で複数(4行5
列のマトリックス状に合計20個)固定されているが、これに限られず、基板7上に部分
的に密又は租に複数配置し、意図的に被照射面(図2に示す拡散板11の下面)15に照
射される照明光の輝度を変化させるようにしてもよい。
As shown in FIG. 3, a plurality of light emitting elements 6 (4 rows and 5) are arranged on the
However, the present invention is not limited to this, and a plurality of portions are densely or densely arranged on the
(光束制御部材)
図4は、本実施形態に係る表示装置1を構成する光束制御部材10を示す図である。な
お、図4(a)が光束制御部材10の平面図であり、図4(b)が光束制御部材10の側
面図であり、図4(c)が図4(a)のA2−A2線に沿って切断して示す光束制御部材
10の断面図であり、図4(d)が光束制御部材10の裏面図であり、図4(e)が図4
(c)のB1部を拡大して示す光束制御部材10の一部拡大断面図である。
(Flux control member)
FIG. 4 is a diagram showing the light
It is a partial expanded sectional view of the light
図4に示すように、光束制御部材10は、全体形状が略円板形状であり、その平面形状
が円形形状であって、例えば、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)、PC(ポリカーボ
ネート)、EP(エポキシ樹脂)等の透明樹脂材料や透明なガラスで形成されている。
As shown in FIG. 4, the light
この光束制御部材は、図1及び図2に示すように、中心軸K2が発光素子6の光軸Kと
同軸上に位置するように、発光素子6と一対一で対応するように組み合わせて使用される
。
As shown in FIGS. 1 and 2, this light flux controlling member is used in combination with the
そして、図4に示すように、この光束制御部材10は、発光素子6からの光を入射させ
る光入射部16と、この光入射部16から入射した光のうちで発光素子7の光軸Kから所
定範囲内にある光の出射を制御する光制御出射部17と、光入射部16から入射して直接
到達した光を全反射すると共に光制御出射部17から出射して直接到達した光を入射させ
る光再入射部18と、光入射部16から入射した光や光再入射部18から入射した光を発
光素子6の光軸K(中心軸K2)から遠ざかる方向へ導光する過程で出射する導光部20
と、を備えている。
As shown in FIG. 4, the light
And.
この光束制御部材10の光入射部16として機能する凹み161は、その裏面21側(
図4(b),(c),(e)の下面側であって、図2の発光素子6に対向する面側)に形
成されおり、発光素子6からの光を光束制御部材10の内部に入射させるようになってい
る。この凹み161は、光束制御部材10の中心軸K2を中心とするように形成されてお
り、底部に位置する第1の光入射面16aと、その開口端22と第1の光入射面16aと
を接続する第2の光入射面16bとからなっている。なお、凹み161の開口端22の直
径は、発光素子6の直径よりも大きい。そして、発光素子6の発光面が凹み161の内部
に位置している。
4 (b), (c), and (e), which is formed on the lower surface side facing the
第1の光入射面16aは、発光素子6側(図4(e)の下方側)へ向かって突出する略
円錐形状の突起の側面であり、その突起の頂部16cが光束制御部材10の中心軸K2上
に位置するように形成されており、発光素子6からの高光度の光を発光素子6の光軸K寄
り(光束制御部材10の中心軸K2寄り)に偏向させて入射させることができるコリメー
トレンズとして機能するようになっている。ここで、光入射部16としての突起の形状を
略円錐形状としたのは、母線が直線である側面で形作られる円錐形状の突起はもちろんの
こと、側面が発光素子6側に向かって凸の曲面か又は発光素子6側に向かって凹の曲面で
形作られる円錐に似た形状の突起をも含ませるためである(図2及び図4参照)。なお、
この第1の光入射面16aから光束制御部材10の内部に入射した発光素子6からの光が
、光制御出射部17によって出射制御される光軸Kから所定範囲内の光となる。
The first
The light from the
第2の光入射面16bは、中心軸K2(発光素子6の光軸K)を取り囲むように位置す
る筒状の曲面であり、第1の光入射面16aから凹み161の開口端22に向かうにした
がって直径を漸増させるように形成された曲面であって、発光素子6からの光を光束制御
部材10の内部に拡げて入射させるようになっている(図2及び図4参照)。
The second
光束制御部材10の光制御出射部17は、図4(e)に示すように、出射面23側(図
2、図4(b),(c),(e)の上面側であって、光制御部材4に対向する面側)の中
央に形成された突起171であり、第1の光入射面の突出方向と反対の方向へ突出する略
円錐形状の突起171である。この光制御出射部17としての突起171は、光束制御部材
10を中心軸K2(光軸K)を含む仮想平面で切断して(図4(a)のA2−A2線に沿
って切断して)示す断面形状が略三角形状であり、その頂部17aが中心軸K2(発光素
子6の光軸K)上に位置するように形成されている。そして、この光制御出射部17とし
ての突起171は、第1の光入射面16aから入射した光のうち、発光素子6の光軸Kに
沿って(中心軸K2にほぼ並行に進行して)直接側面17bまで到達した光を全反射し、
この全反射した光を光再入射部18側へ向けて側面17bから出射させるようになってい
る。ここで、光制御出射部17の突起171の形状を略円錐形状としたのは、母線が直線
である側面17bで形作られる円錐形状の突起171はもちろんのこと、側面17bが凸
曲面か又は凹曲面で形作られる円錐に似た形状の突起171をも含ませるためである。な
お、突起171の下端17cの直径は、第1の光入射面16aの直径と等しいか、又は第
1の光入射面16aの直径よりも大きい。
As shown in FIG. 4E, the light
The totally reflected light is emitted from the
光束制御部材10の光再入射部18は、図4(c),(e)に示すように、光制御出射
部17としての突起171を取り囲むように出射面23側に形成された傾斜面18aであ
り、突起171の下端17cから導光部20の出射面23まで斜め上方へ向かって拡開す
るように形成されたテーパ状の傾斜面18aである。このテーパ状の傾斜面18aは、平
面形状が中心軸K2(発光素子6の光軸K)を中心とする中空円板形状になっている。こ
のような光再入射部18としての傾斜面18aは、第2の光入射面16bから入射して直
接到達した光を導光部20側へ向けて全反射し、光制御出射部17から出射して直接到達
した光を導光部20側へ向けて再入射させるようになっている。なお、図4(a),(e
)に示すように、この光再入射部18としての傾斜面18aと光制御出射部17としての
突起171との間には、中心軸K2(発光素子6の光軸K)を中心とする円環状の凹部2
4が形成されている。
As shown in FIGS. 4C and 4E, the
), The center axis K2 (the optical axis K of the light emitting element 6) is the center between the
4 is formed.
光束制御部材10の導光部20は、光入射部16及び光制御出射部17を取り囲むよう
に位置し(図4(c),(e)参照)、中心軸K2(発光素子6の光軸K)を中心とする
略円板形状に形成されている(図4(a),(d)参照)。この光束制御部材10の導光
部20は、出射面23が中心軸K2(発光素子6の光軸K)に直交するように形成された
平面である(図4(b),(c),(e)参照)。また、この光束制御部材10の導光部
20は、図4(e)に示すように、裏面21側で且つ凹み161の周辺部分が出射面23
と平行な(中心軸K2に直交する)平面21aであり、裏面21側で且つ平面21aを取
り囲む部分が中心軸K2から離れるにしたがって出射面23に近づくように形成されたテ
ーパ状の傾斜面21bであり、中心軸K2から離れるにしたがって板厚を漸減するように
形成されている。また、この光束制御部材10の導光部20の外周面(端面)25は、そ
の表面が拡散化処理(例えば、粗面化)されており、導光部20内を導光されて到達した
光を拡散するようになっている。これにより、導光部20内を導光されて端面25に到達
した光が内部反射されるのを抑制できるため、光束制御部材10の導光部20内を再び導
光して中心軸K方向に戻される光を減少させることができる。また、図4に示すように、
光束制御部材10の導光部20の裏面21と出射面23の少なくとも一方には、光の出射
を促す図示しない出射促進手段が形成されている。なお、出射促進手段とは、導光部20
の裏面21と出射面23の少なくとも一方に形成された微小突起や微小溝又はこれらの組
み合わせからなるものである。
The
Is a
At least one of the
These are composed of minute protrusions and minute grooves formed on at least one of the
そして、このような光束制御部材10の導光部20は、第2の光入射面16bから入射
した発光素子6からの光を光軸Kから離れる方向へ導光すると共に、光再入射部18とし
ての傾斜面18aから入射した光を光軸Kから離れる方向へ導光し、その導光の過程にお
いて、光を出射面23から出射するようになっている。ここで、導光部20を光軸Kから
離れる方向へ導光される光が導光部20の出射面23から出射されると、その出射光の多
くは光軸Kを中心として拡開するように斜め上方へ向かって進行する(図5(a)参照)
。
And the
.
また、光束制御部材10を構成する各面は発光素子6の発光面と光軸Kとが交わる1点
から出射する光を制御できるように設計されている。したがって、発光素子6からの光の
うちの発光素子6の光軸Kから離れた位置から発光された光の一部(発光素子6の光軸K
近傍の高光度の光と比較して低光度の光)は発光素子6の光軸Kの近傍領域(例えば光制
御出射部17)においても出射する。
Further, each surface constituting the light
The light having a lower light intensity than the light having a higher light intensity in the vicinity is emitted also in a region near the optical axis K of the light emitting element 6 (for example, the light control emission unit 17).
なお、図2及び図4に示すように、光束制御部材10は、導光部20の裏面21に突出
形成された複数の丸棒状の脚26を介して基板7上に固定(例えば接着)される。
As shown in FIGS. 2 and 4, the light
(本実施形態の効果)
以上のように構成された面光源装置2において、光束制御部材10の光入射部16,光
制御出射部17,光再入射部18及び導光部20の各機能が発揮されることにより、個々
の発光装置5から出射されて拡散板11(光制御部材4)の被照射面15を照射する光の
輝度分布(発光装置5の個別の輝度分布)は、図5(a),(b)に示すように、頂部が
広範囲に平坦で且つ全体がなだらかな等脚台形形状に近い山形形状になっており、図13
に示した従来例に比較して、発光素子6の光軸Kから離れた位置の輝度が高く、発光素子
6の光軸Kから離れた位置での輝度の低下も緩やかである。しかも、本実施形態の面光源
装置2は、図5(a)に示すように、基板7と被照射面15との間隔がL/2であり、且
つ、隣り合う発光装置5,5間のピッチがPであって、図13(a)に示した従来例の面
光源装置120と同様であるにもかかわらず、各発光装置5から出射した光が被照射面1
5で混ざり合うと、拡散板11上において輝度がほぼ均一の面状の照明光となる(図5(
c)参照)。なお、図5(b)において、C1〜C3の曲線は、個々の発光装置5からの
光が拡散板11の被照射面15に照射された場合の拡散板11上の輝度分布(発光装置5
の個別の輝度分布)を示すものであり、同一の形状になっている。また、図5(c)にお
いて、Cで示す線は、複数の発光装置5からの光(例えば、C1〜C3)が拡散板11の
被照射面15及び拡散板11内で混ざり合った場合の拡散板11上の輝度分布を示すもの
であり、ほぼ一定の輝度分布になっている。また、図5(b),(c)において、輝度比
とは、図11に示した従来例における発光素子6の直上の拡散板11から出射された光の
最高輝度(測定した輝度のうちで最も高い輝度)を1とした場合の相対輝度をいう。また
、図11に示す従来の面光源装置110及び図12乃至図13に示した従来の面光源装置
120において、本実施形態の面光源装置2と同一構成部分には、本実施形態の面光源装
置2と同一の符号を付して表してある。
(Effect of this embodiment)
In the surface
Compared with the conventional example shown in FIG. 1, the luminance at a position away from the optical axis K of the
5 are mixed to form planar illumination light having substantially uniform luminance on the diffusion plate 11 (FIG. 5 (
c)). In FIG. 5B, the curves C1 to C3 indicate the luminance distribution (light emitting device 5) on the
(Individual luminance distribution), and has the same shape. Further, in FIG. 5C, a line indicated by C is obtained when light from a plurality of light emitting devices 5 (for example, C <b> 1 to C <b> 3) is mixed in the
したがって、本実施形態に係る面光源装置2を使用した表示装置1は、薄型化及び軽量
化をしても、光制御部材4から出射して被照明部材3に照射される面状の光の輝度が均一
化し、被照明部材3の画像表示品質が向上する。
Therefore, even if the
これに対し、図13(a)に示した従来例の面光源装置120は、各発光装置122か
ら出射した光が被照射面15で十分に混ざり合うことができず、発光素子6の光軸Kの直
上近傍の拡散板11上における照明光の輝度が高くなり、発光装置122,122間の拡
散板11上における照明光の輝度が低くなるため、拡散板11上における照明光の輝度分
布が不均一になる(図13(c)参照)。
On the other hand, the surface
その結果、本実施形態に係る面光源装置2を使用した表示装置1は、薄型化及び軽量化
を図る際に、発光装置5の個数を増加させずに拡散板11上における照明光の輝度を均一
化させ、消費電力の増加を抑え、製品価格の高騰を抑えることができる。
As a result, when the
(光束制御部材の変形例1)
図6は、光束制御部材10の変形例1を示す図である。この変形例1に係る光束制御部
材10は、光制御出射部30を除く他の構成が上記実施形態の光束制御部材10と同様で
あるので、上記実施形態に係る光束制御部材10と同様の構成部分には同一符号を付し、
上記実施形態と重複する説明を省略する。また、上記実施形態に係る面光源装置2の図を
適宜引用して説明する。
(
FIG. 6 is a diagram illustrating a first modification of the light
The description which overlaps with the said embodiment is abbreviate | omitted. Further, the surface
この図6に示すように、本変形例1に係る光束制御部材10は、出射面23側の中央部
に略逆円錐形状に凹む凹部31が形成されている。この凹部31は、略逆円錐形状の頂部
(最深部)32が光束制御部材10の中心軸K2(発光素子6の光軸K)上に位置し、且
つ、略逆円錐形状の中心線が光束制御部材10の中心軸K2と同心となるように形成され
ている。そして、この略逆円錐形状の凹部31の回りには、光束制御部材10を出射面2
3側から平面視した場合に円環状となる断面略三角形状の突起301が光入射部16の第
1の光入射面16aと逆の方向に凸となるように形成されている(図6(e)参照)。こ
の断面略三角形状の突起301は、内周側の斜面30aが略逆円錐形状の凹部31の斜面
であり、外周側の斜面30bが略テーパ形状の斜面であって、中心軸K2を含む仮想平面
で光束制御部材10を切断したと仮定した場合に、中心軸K2に対して左右対称に位置す
るように形成されている。そして、この光束制御部材10の出射面23側に形成された断
面略三角形状の突起301が、光制御出射部30として機能する。すなわち、突起301の
内周側の斜面30aは、第1の光入射面16aから入射した光のうち、中心軸K2(光軸
K)に沿って進行して直接到達した光を全反射する。そして、この内周側の斜面によって
全反射された光は、突起301の外周側の斜面16bから光再入射部18側へ向けて出射
するようになっている。
As shown in FIG. 6, in the light
3 side is formed to a substantially
ここで、光束制御部材10の出射面23側の凹部31を略逆円錐形状としたのは、母線
が直線である側面(斜面30a)で形作られる円錐形状の凹部31はもちろんのこと、側
面が凸曲面か又は凹曲面で形作られる円錐に似た形状の凹部31をも含むためである。ま
た、光制御出射部30として機能する突起301を断面略三角形状としたのは、外周側の
斜面30bの母線が直線の突起301を含むことはもちろんのこと、外周側の斜面30b
が凸曲面又は凹曲面の突起301をも含むためである。
Here, the
There is because also include
このような構成の本変形例1に係る光束制御部材10は、射出成形される場合、金型の
キャビティの製作上の都合により、出射面23側の凹部31の最深部32を鋭利(球面状
に丸まることなく尖った形状に)形成することができるため、第1の光入射面16aから
入射した発光素子6からの光が凹部31の最深部32から中心軸K2に沿って発光素子6
の直上に出射し難くなっている(図2参照)。
In the case of injection molding, the light
It is difficult to emit the light directly above (see FIG. 2).
これに対し、上記実施形態に係る光束制御部材10は、射出成形される場合、金型のキ
ャビテイの製作上の都合により、光制御出射部17としての突起171の頂部17aが本
変形例1に係る光束制御部材10の凹部31の最深部32に比較して球面状に丸まりやす
い。
On the other hand, when the light
したがって、本変形例1に係る光束制御部材10は、上記実施形態の光束制御部材10
と比較して、発光素子6の光軸Kに沿った直上方向へ抜ける光の量を抑えることができ、
拡散板11上における照明光の輝度を上記実施形態の光束制御部材10よりも一層均一化
することができる(図2参照)。
Therefore, the light
As compared with the above, it is possible to suppress the amount of light that passes through the
The brightness of the illumination light on the diffusing
(光束制御部材の変形例2)
図7は、光束制御部材10の変形例2を示す図である。この変形例2に係る光束制御部
材10は、平面形状が正方形である点及び導光部20による光の導光長さが長くなる点を
除く他の構成が上記実施形態の光束制御部材10と同様であるので、上記実施形態に係る
光束制御部材10と同様の構成部分には同一符号を付し、上記実施形態と重複する説明を
省略する。
(
FIG. 7 is a diagram illustrating a second modification of the light
このような構成の本変形例2に係る光束制御部材10は、その導光部20の出射面23
の面積が上記実施形態に係る光束制御部材10よりも大きくなり、発光素子6からの光を
上記実施形態に係る光束制御部材10よりも広範囲に出射することが可能になる。
The light
Is larger than the luminous
図8は、本変形例2に係る光束制御部材10を上記実施形態に係る光束制御部材10に
代えて使用した発光装置5、この発光装置5を使用した面光源装置2及び表示装置1を示
すものである。この図8に示すように、光束制御部材10は、隣り合う他の光束制御部材
10と僅かな隙間(図示せず)をもってマトリックス状に複数個(4行5列のマトリック
ス状に合計20個)配置され、被照射面15を等間隔に20分割するように配置されてい
る(図9参照)。ここで、隣り合う光束制御部材10,10の間に形成した僅かな隙間(
図示せず)は、光束制御部材10と基板7の熱膨張差を吸収するためのものである(図9
(a)参照)。
FIG. 8 shows a
(Not shown) is for absorbing the difference in thermal expansion between the light
(See (a)).
このような構成の本変形例2に係る光束制御部材10を使用した面光源装置2は、発光
素子6の光が隣り合う発光素子6との中間位置まで光束制御部材10によって確実に導光
されるため(図9参照)、被照射面15に照射される照明光の輝度が上記実施形態の面光
源装置2よりも一層均一化される(図9(b),(c)参照)。
In the surface
(その他の変形例)
なお、上記実施形態,変形例1及び2に係る光束制御部材10は、端面25,25’に
よる光の反射の影響を考慮しなくてもよい程度に端面25,25’の面積が小さい場合、
端面25,25’の拡散化処理を省略してもよい。
(Other variations)
Note that the light
You may abbreviate | omit the spreading | diffusion process of the end surfaces 25 and 25 '.
また、上記実施形態,変形例1及び2に係る光束制御部材10は、裏面21をテーパ面
とする態様を例示したが、これに限られず、出射面23をテーパ面とすると共に裏面21
を中心軸K2に直交する平面としてもよく、また、裏面21及び出射面23をテーパ面と
してもよい。
Moreover, although the light
May be a plane orthogonal to the central axis K2, and the
また、光束制御部材10の平面形状は、上記実施形態及び変形例1に例示した円形形状
や、上記変形例2に例示した正方形に限られず、長方形,六角形等の他の多角形や楕円形
状に形成してもよい。
Further, the planar shape of the light
本発明に係る発光装置5は、電球の代わりの室内灯等として単独で使用することが可能
である。また、本発明に係る発光装置5は、液晶表示装置や広告板等を背面側から面状に
照明する面光源装置の光源等として広く使用することが可能である。また、本発明に係る
発光装置5は、広告板等を表面側から照明する照明装置として使用することができる。
The
1……表示装置、2……面光源装置、3……被照明部材、4……光制御部材、5……発
光装置、6……発光素子(例えばLED)、7……基板、10……光束制御部材、16…
…光入射部、161……凹み、16a……第1の光入射面、16b……第2の光入射面、
16c……頂部、17……光制御出射部、171……突起、17a……頂部、18……光
再入射部、20……導光部、30……光制御出射部、301……突起
DESCRIPTION OF
... light incident part, 16 1 ... depression, 16a ... first light incident surface, 16b ... second light incident surface,
16c: Top, 17: Light control exit, 17 1 ... Projection, 17a: Top, 18 ... Light re-incidence, 20 ... Light guide, 30 ... Light control exit, 30 1 ... ... protrusions
Claims (6)
、
前記光束制御部材は、前記発光素子からの光を入射させる光入射部と、前記光入射部か
ら入射した光のうちで前記発光素子の光軸から所定範囲内にある光の出射を制御する光制
御出射部と、前記光入射部から入射して直接到達した光を全反射すると共に前記光制御出
射部から出射して直接到達した光を再入射させる光再入射部と、前記光入射部から入射し
た光及び前記光再入射部から再入射した光を前記発光素子の前記光軸から遠ざかる方向へ
導光する過程で出射させる導光部と、を備え、
前記光入射部は、前記発光素子に一対一で対応する凹みであり、前記凹みの底部に位置
して前記発光素子からの光を前記発光素子の光軸寄りに偏向させて入射させる第1の光入
射面と、前記凹みの開口端と前記第1の光入射面とを接続して前記発光素子からの光を拡
げて入射させる第2の光入射面と、を有し、
前記第1の光入射面は、前記発光素子側へ向かって突出する円錐形状の突起の表面であ
り、その突起の頂部が前記発光素子の前記光軸と合致するように形成されており、
前記第2の光入射面は、前記発光素子の前記光軸を取り囲むように位置する筒状の曲面
であり、前記第1の光入射面から前記凹みの前記開口端へ向かうにしたがって直径が漸増
するように形成されており、
前記光制御出射部は、前記第1の光入射面から入射した光のうち、前記発光素子の光軸
寄りに偏向された後に直接到達した光を全反射し、この全反射した光を前記光再入射部側
へ向けて出射させるようになっており、前記光束制御部材を前記発光素子の前記光軸を含
む仮想平面で切断したと仮定した場合において、前記第1の光入射面の突出方向と逆方向
に突出する断面略三角形状の突起を形作るように形成された、
ことを特徴とする発光装置。 In a light emitting device adapted to emit light from a light emitting element via a light flux controlling member,
The light flux controlling member includes a light incident part that allows light from the light emitting element to enter, and light that controls emission of light within a predetermined range from the optical axis of the light emitting element among light incident from the light incident part. From the control light emitting unit, a light re-incidence unit that totally reflects the light incident directly from the light incident unit and that directly reaches the light emitted from the light control output unit, and the light incident unit. A light guide that emits light in the process of guiding incident light and light re-entered from the light re-incident part in a direction away from the optical axis of the light-emitting element, and
The light incident part is a dent corresponding to the light emitting element on a one-to-one basis. The light incident part is positioned at the bottom of the dent and deflects light from the light emitting element near the optical axis of the light emitting element to enter the first light incident part. A light incident surface; and a second light incident surface that connects the opening end of the recess and the first light incident surface to spread light from the light emitting element, and
The first light incident surface is a surface of a conical protrusion protruding toward the light emitting element side, and the top of the protrusion is formed to coincide with the optical axis of the light emitting element.
The second light incident surface is a cylindrical curved surface located so as to surround the optical axis of the light emitting element, and the diameter gradually increases from the first light incident surface toward the opening end of the recess. Is formed to
The light control emitting unit totally reflects light that has been directly incident after being deflected near the optical axis of the light emitting element among the light incident from the first light incident surface, and the totally reflected light is reflected by the light. In the case where it is assumed that the light flux controlling member is cut along a virtual plane including the optical axis of the light emitting element, the projection direction of the first light incident surface is emitted toward the re-incident part side. Formed so as to form a protrusion with a substantially triangular cross section protruding in the opposite direction,
A light emitting device characterized by that.
断したと仮定した場合において、断面略三角形状の突起の頂部が前記発光素子の前記光軸
上に位置するように形成された、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 When it is assumed that the light control emission unit cuts the light flux controlling member at a virtual plane including the optical axis of the light emitting element, the top of the protrusion having a substantially triangular cross section is on the optical axis of the light emitting element. Formed to be located,
The light-emitting device according to claim 1.
断したと仮定した場合において、断面略三角形状の突起が前記発光素子の前記光軸に対し
て対称に位置するように形成された、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 In the light control emitting unit, when it is assumed that the light flux controlling member is cut along a virtual plane including the optical axis of the light emitting element, the protrusion having a substantially triangular cross section is symmetrical with respect to the optical axis of the light emitting element. Formed to be located in the
The light-emitting device according to claim 1.
の発光装置から出射された光が光制御部材を介して面状に出射される、
ことを特徴とする面光源装置。 A plurality of light emitting devices according to any one of claims 1 to 3 are arranged on a substrate, and light emitted from the plurality of light emitting devices is emitted in a planar shape via a light control member.
A surface light source device.
前記面光源装置から出射された面状の出射光によって照明される被照明部材と、
を備えたことを特徴とする表示装置。 A surface light source device according to claim 4;
A to-be-illuminated member that is illuminated by the planar emission light emitted from the surface light source device;
A display device comprising:
前記発光素子からの光を入射させる光入射部と、前記光入射部から入射した光のうちで
前記発光素子の光軸から所定範囲内にある光の出射を制御する光制御出射部と、前記光入
射部から入射して直接到達した光を全反射すると共に前記光制御出射部から出射して直接
到達した光を再入射させる光再入射部と、前記光入射部から入射した光及び前記光再入射
部から再入射した光を前記発光素子の前記光軸から遠ざかる方向へ導光する過程で出射さ
せる導光部と、を備え、
前記光入射部は、前記発光素子に一対一で対応する凹みであり、前記凹みの底部に位置
して前記発光素子からの光を前記発光素子の光軸寄りに偏向させて入射させる第1の光入
射面と、前記凹みの開口端と前記第1の光入射面とを接続して前記発光素子からの光を拡
げて入射させる第2の光入射面と、を有し、
前記第1の光入射面は、前記発光素子側へ向かって突出する円錐形状の突起の表面であ
り、その突起の頂部が前記発光素子の前記光軸と合致するように形成されており、
前記第2の光入射面は、前記発光素子の前記光軸を取り囲むように位置する筒状の曲面
であり、前記第1の光入射面から前記凹みの前記開口端へ向かうにしたがって直径が漸増
するように形成されており、
前記光制御出射部は、前記第1の光入射面から入射して直接到達した光を全反射し、こ
の全反射した光を前記光再入射部側へ向けて出射させるようになっており、前記発光素子
の前記光軸を含む仮想平面で切断したと仮定した場合において、前記第1の光入射面の突
出方向と逆方向に突出する断面略三角形状の突起を形作るように形成された、
ことを特徴とする光束制御部材。 In the light flux controlling member that emits light from the light emitting element,
A light incident part for allowing light from the light emitting element to enter; a light control emitting part for controlling emission of light within a predetermined range from the optical axis of the light emitting element among the light incident from the light incident part; A light re-incidence unit that totally reflects light that has directly entered and arrived from the light incident unit, and that re-enters light that has been directly emitted and reached from the light control emitting unit, and the light incident from the light incident unit and the light A light guide part that emits light re-incident from the re-incident part in a process of guiding the light in a direction away from the optical axis of the light emitting element, and
The light incident part is a dent corresponding to the light emitting element on a one-to-one basis. The light incident part is positioned at the bottom of the dent and deflects light from the light emitting element near the optical axis of the light emitting element to enter the first light incident part. A light incident surface; and a second light incident surface that connects the opening end of the recess and the first light incident surface to spread light from the light emitting element, and
The first light incident surface is a surface of a conical protrusion protruding toward the light emitting element side, and the top of the protrusion is formed to coincide with the optical axis of the light emitting element.
The second light incident surface is a cylindrical curved surface located so as to surround the optical axis of the light emitting element, and the diameter gradually increases from the first light incident surface toward the opening end of the recess. Is formed to
The light control emitting unit is configured to totally reflect the light incident directly from the first light incident surface and to emit the totally reflected light toward the light reincident unit side, When it is assumed that the light-emitting element is cut along a virtual plane including the optical axis, the light-emitting element is formed so as to form a protrusion having a substantially triangular cross section protruding in a direction opposite to the protruding direction of the first light incident surface.
A light flux controlling member characterized by the above.
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