JP2014150082A - Light emitting element, light control element, display device and lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子、調光素子、表示装置および照明装置に関する。 The present invention relates to a light emitting element, a light control element, a display device, and a lighting device.
導光体の端面に発光素子を配置したサイドライト方式の照明装置として、特許文献1の照明装置が知られている。サイドライト方式の照明装置では、照明光の輝度を高めるために、複数の発光素子を導光体の端面に設置するのが一般的である。この場合、発光素子から射出される光の指向性が高いと、隣接する発光素子の境界部で光の明暗が発生し、輝度むらが発生する惧れがある。そのため、特許文献1の照明装置では、発光素子から射出された光を拡散部材で拡散させて、導光体全体で均一な光量の光が得られるようにしている。 As a sidelight type illumination device in which a light emitting element is disposed on an end face of a light guide, an illumination device of Patent Document 1 is known. In a sidelight type lighting device, in order to increase the luminance of illumination light, a plurality of light emitting elements are generally installed on the end face of a light guide. In this case, when the directivity of the light emitted from the light emitting element is high, light brightness and darkness may occur at the boundary portion between adjacent light emitting elements, which may cause uneven brightness. Therefore, in the illumination device of Patent Document 1, the light emitted from the light emitting element is diffused by the diffusion member so that a uniform amount of light can be obtained in the entire light guide.
特許文献1の照明装置では、発光素子と導光体との間に拡散部材を設置している。そのため、部品点数が増加し、コストアップの原因となる。また、発光素子から射出された光は、導光体の内部を全反射しながら伝播するため、発光素子から射出された光が導光体の光射出面と直交する方向(導光体の板厚方向)に拡散されると、光が全反射しなくなる。そのため、導光体の光入射面近傍で光漏れが発生し、輝度むらが発生する。 In the illumination device of Patent Document 1, a diffusion member is installed between the light emitting element and the light guide. As a result, the number of parts increases, leading to an increase in cost. In addition, since light emitted from the light emitting element propagates while totally reflecting inside the light guide, the light emitted from the light emitting element is orthogonal to the light emitting surface of the light guide (the light guide plate). When diffused in the thickness direction), the light is not totally reflected. For this reason, light leakage occurs in the vicinity of the light incident surface of the light guide, resulting in uneven brightness.
本発明の目的は、輝度むらを抑制可能な発光素子、調光素子、表示装置および照明装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light emitting element, a light control element, a display device, and a lighting device that can suppress luminance unevenness.
本発明の発光素子は、光源と、前記光源から射出された光を反射する反射面と、を備え、前記反射面で反射された光の光軸に対して垂直な平面内における互いに直交する2つの方向を第1の方向及び第2の方向としたときに、前記第1の方向の光の拡散角と前記第2の方向の光の拡散角は互いに異なる。 The light-emitting element of the present invention includes a light source and a reflection surface that reflects light emitted from the light source, and is orthogonal to each other in a plane perpendicular to the optical axis of the light reflected by the reflection surface. When the two directions are the first direction and the second direction, the light diffusion angle in the first direction and the light diffusion angle in the second direction are different from each other.
前記反射面は、該反射面を前記光軸を含む互いに直交する2つの平面で切ったときに、その光軸上の点における前記反射面の断面の曲率が互いに異なるアナモルフィック反射面であってもよい。 The reflecting surface is an anamorphic reflecting surface having different curvatures of cross sections of the reflecting surface at points on the optical axis when the reflecting surface is cut by two planes orthogonal to each other including the optical axis. May be.
前記2つの断面のうち曲率の大きい断面における前記反射面の形状は放物線であり、前記放物線の焦点に前記光源が配置されていてもよい。 The shape of the reflective surface in a cross section having a large curvature among the two cross sections may be a parabola, and the light source may be arranged at the focal point of the parabola.
前記2つの断面のうち曲率の小さい断面における前記反射面の曲率は0であってもよい。 The curvature of the reflective surface in a cross section having a small curvature among the two cross sections may be zero.
凹部が形成されたパッケージを備え、前記パッケージの凹部に前記反射面が形成され、前記凹部に前記光源から射出された光を透過する光透過部材が充填され、前記光透過部材に前記光源が埋設されていてもよい。 A package having a recess formed therein, wherein the reflecting surface is formed in the recess of the package, the recess is filled with a light transmitting member that transmits light emitted from the light source, and the light source is embedded in the light transmitting member May be.
複数の前記光源が一方向に配列して設けられ、前記パッケージには、各光源に対応した前記反射面が、前記複数の光源の配列方向に沿って設けられていてもよい。 The plurality of light sources may be arranged in one direction, and the reflection surface corresponding to each light source may be provided in the package along the arrangement direction of the plurality of light sources.
本発明の調光素子は、光入射面と光射出面とを有する導光体と、前記導光体の光入射面に光を入射させる複数の発光素子と、を備え、前記導光体には、前記導光体の内部を伝播した光を前記導光体の外部に取り出し可能な複数の光取出領域が前記光の伝播方向に沿って設けられ、前記複数の光取出領域から取り出し可能な光の伝播角度は互いに異なり、前記複数の発光素子から射出された光は、互いに異なる伝播角度で前記導光体の内部を伝播し、前記複数の発光素子は、本発明の発光素子であり、前記発光素子において、光の拡散角が大きい方向は、前記導光体の光射出面の法線と直交し且つ前記光の伝播方向と直交する方向であり、光の拡散角が小さい方向は、前記導光体の光射出面の法線と平行な方向である。 The light control device of the present invention includes a light guide having a light incident surface and a light exit surface, and a plurality of light emitting elements that allow light to enter the light incident surface of the light guide. Is provided with a plurality of light extraction areas along the light propagation direction, from which light propagated inside the light guide can be extracted to the outside of the light guide, and can be extracted from the plurality of light extraction areas The light propagation angles are different from each other, and the light emitted from the plurality of light emitting elements propagates through the light guide at different propagation angles, and the plurality of light emitting elements are the light emitting elements of the present invention, In the light-emitting element, the direction in which the light diffusion angle is large is a direction perpendicular to the normal line of the light exit surface of the light guide and the light propagation direction, and the direction in which the light diffusion angle is small is The direction is parallel to the normal of the light exit surface of the light guide.
前記複数の光取出領域において前記導光体の光射出面と接する部材の屈折率は互いに異なっていてもよい。 In the plurality of light extraction regions, the refractive indexes of the members in contact with the light exit surface of the light guide may be different from each other.
前記導光体の光射出面と接する部材の屈折率は、前記導光体の光入射面から遠い位置に配置されたものほど大きくてもよい。 The refractive index of the member in contact with the light exit surface of the light guide may be larger as it is disposed at a position farther from the light incident surface of the light guide.
前記導光体の光入射面には、前記導光体の光射出面との成す角度が互いに異なる複数の傾斜面が設けられ、前記複数の発光素子の各々が前記複数の傾斜面の各々に固定されていてもよい。 The light incident surface of the light guide is provided with a plurality of inclined surfaces having different angles with the light emitting surface of the light guide, and each of the plurality of light emitting elements is provided on each of the plurality of inclined surfaces. It may be fixed.
前記光入射面に対して相対的に近い位置の前記光取出領域から取り出される光を射出する前記発光素子の前記光射出面の法線と直交し且つ前記光の伝播方向と直交する方向の光の拡散角は、前記光入射面に対して相対的に遠い位置の前記光取出領域から取り出される光を射出する前記発光素子の前記光射出面の法線と直交し且つ前記光の伝播方向と直交する方向の光の拡散角よりも大きくてもよい。 Light in a direction orthogonal to the normal line of the light emitting surface of the light emitting element that emits light extracted from the light extraction region at a position relatively close to the light incident surface and orthogonal to the propagation direction of the light The diffusion angle of the light emitting element is orthogonal to the normal line of the light emitting surface of the light emitting element that emits light extracted from the light extraction region at a position relatively far from the light incident surface, and the light propagation direction. It may be larger than the light diffusion angle in the orthogonal direction.
本発明の表示装置は、本発明の調光素子と、前記調光素子から射出される光を用いて表示を行う表示素子と、を備えている。 The display device of the present invention includes the light control element of the present invention and a display element that performs display using light emitted from the light control element.
本発明の照明装置は、本発明の調光素子を備えている。 The illuminating device of this invention is equipped with the light control element of this invention.
本発明によれば、輝度むらを抑制可能な発光素子、調光素子、表示装置および照明装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light emitting element, the light control element, display apparatus, and illuminating device which can suppress a brightness nonuniformity can be provided.
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態のバックライト(調光素子)100の斜視図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view of a backlight (light control element) 100 according to the first embodiment.
バックライト100は、導光体101と、導光体101の光入射面101aに光を入射させる複数の発光素子102と、を備えている。
The
導光体101は、平面視矩形の透明な板状部材である。導光体101の端面は光入射面101aであり、導光体101の主面は光射出面101bである。図1では、光射出面101bは、導光体101の2つの主面の双方に設けられているが、光射出面101bは、導光体101の一方の主面のみに設けられていてもよい。図1では、光射出面101bはxy平面と平行な面であり、光入射面101aはyz平面と平行な面である。複数の発光素子102は、導光体101の光入射面101aに沿ってy方向に配列されている。複数の発光素子102は、その光射出面を導光体101の光入射面101aに向けて導光体101の光入射面101aに固定されている。図1では、複数の発光素子102は、導光体101の1つの端面にのみ設けられているが、当該端面とX方向において対向する端面に複数の発光素子102を配置し、2つの端面から光を入射する構成としてもよい。
The
発光素子102から導光体101の光入射面101aに入射した光は、導光体101の内部を全反射しながら概ねx方向に伝播する。そして、導光体101の2つの主面に設けられた図示略の光路変換部材によって、その光路を変換され、導光体101の光射出面101bから射出される。導光体101の光射出面101bから射出される光の光量は、発光素子102から射出される光の光量を変化させることによって制御される。発光素子102は、個々に独立して点灯、消灯が制御でき、さらに射出光量が制御できる構成となっている。これにより、バックライト100は、射出される光の光量を調節可能な調光素子として機能する。
Light that has entered the
図2は、発光素子102の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
発光素子102は、パッケージ104と、凹面ミラー105と、光源103と、反射ミラー106と、光透過部材107と、を備えている。符号Pfは凹面ミラー105のxz平面と平行な断面における焦点であり、符号Pcは凹面ミラー105の光源103から最も離間した位置(頂点)であり、符号CLは凹面ミラー105の中心軸(凹面ミラー105の頂点Pcと凹面ミラー105の焦点Pfとを結ぶ線)である。凹面ミラー105の中心軸CLは、凹面ミラー105で反射された光の光軸と一致する。そのため、図2の例では、中心軸CLは、発光素子102の光射出面107aの法線(x軸)と一致している。
The
凹面ミラー105は、パッケージ104の凹部104aに設けられている。凹面ミラー105の形状は、パッケージ104の凹部104aの形状に倣った曲面形状となっている。凹面ミラー105は、光源103から射出された光を反射する放物面ミラーである。凹部104aの形状は、例えば、パッケージ104となる樹脂部材の表面に凹部104aの形状を反転させた凸形状を有する金型を押し付けることにより形成されている。凹部104aの形状は、平坦な樹脂部材の表面を切削加工することによって形成しても良い。
The
光源103は、例えば、略直方体状のチップLED(表面実装用LED)である。光源103は、凹面ミラー105の焦点に配置されている。凹面ミラー105の中心軸CLは、光源103の光射出面の法線(チップLEDの上面の法線)と一致している。
The
パッケージ104の凹部104aには、光源103から射出された光を透過する光透過部材107が充填されている。光源103は、光透過部材107の内部に埋設されている。光透過部材107は、例えば、パッケージ104の凹部104aに凹面ミラー105を形成し、パッケージ104の内部に光源103および反射ミラー106を配置した後、パッケージ104の内部に、アクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂を注入して硬化させることにより形成されている。光透過部材107の屈折率は、導光体101の屈折率と同じ値に設定されている。光透過部材107の外部に露出する面107aは、発光素子102の光射出面となっている。
The
反射ミラー106は、光源103の実装基板に、例えばアルミニウム等の金属膜をスパッタ法もしくは蒸着法で形成することにより形成されている。反射ミラー106は、凹面ミラー105と異なる方向に射出された光源103からの光を凹面ミラー105に向けて反射する。
The
図3(a)は、発光素子102の拡大図である。図3(b)は、凹面ミラー105のxz平面と平行な断面と凹面ミラー105で反射された光のxz平面内での角度分布を示す図である。図3(c)は、凹面ミラー105のxy平面と平行な断面と凹面ミラー105で反射された光のxy平面内での角度分布を示す図である。
FIG. 3A is an enlarged view of the
図3(a)に示すように、凹面ミラー105は、光源103から最も離間した位置を頂点Pcとする放物面ミラーである。凹面ミラー105の反射面105aは、該反射面105aを凹面ミラー105の中心軸CLを含む互いに直交する2つの平面で切ったときに、その頂点Pcにおける断面の曲率が互いに異なるアナモルフィック反射面である。
As shown in FIG. 3A, the
横軸を反射光の射出角度(中心軸CLと平行な方向に射出したときの射出角度を0°とする)とし、縦軸を当該射出角度で射出された光の光量とし、光の光量がピーク光量の50%まで減衰するときの射出角度α,βの差の絶対値|α−β|を拡散角とし、反射光の光軸(凹面ミラー105の中心軸CL)に対して垂直な平面内における互いに直交する2つの方向を第1の方向および第2の方向とすると、第1の方向と第2の方向の光の拡散角は互いに異なる。光の拡散角が大きい方向は、導光体101の光射出面101bの法線と直交し且つ光の伝播方向と直交する方向(y方向)であり、光の拡散角が小さい方向は、導光体101の光射出面101bの法線と平行な方向(z方向)である。
The horizontal axis is the reflected light emission angle (the emission angle when it is emitted in the direction parallel to the central axis CL is 0 °), the vertical axis is the light amount emitted at the emission angle, and the light amount is A plane perpendicular to the optical axis of reflected light (the central axis CL of the concave mirror 105), with the absolute value | α−β | of the difference between the emission angles α and β when attenuated to 50% of the peak light quantity as the diffusion angle If two directions orthogonal to each other are defined as a first direction and a second direction, the light diffusion angles in the first direction and the second direction are different from each other. The direction in which the light diffusion angle is large is the direction (y direction) perpendicular to the normal line of the
本実施形態の場合、図3(b)及び図3(c)に示すように、反射面105aのxz平面と平行な断面およびxy平面と平行な断面の形状は、いずれも放物線である。反射面105aのxz平面と平行な断面105Bにおける放物線の曲率は、反射面105aのxy平面と平行な断面105Aにおける放物線の曲率よりも大きい。そのため、反射面105aで反射された光の角度分布は、z方向への広がりが小さく、y方向への広がりが大きい。xz平面内において、光の光量がピーク光量の50%まで減衰するときの射出角度はθ1,θ2である。よって、z方向の拡散角D1は|θ1−θ2|である。xy平面内において、光の光量がピーク光量の50%まで減衰するときの射出角度はθ3,θ4である。よって、z方向の拡散角D2は|θ3−θ4|である。z方向への光の広がりはy方向への光の広がりよりも小さいので、z方向の拡散角D1はy方向の拡散角D2よりも小さい。
In the case of this embodiment, as shown in FIGS. 3B and 3C, the shape of the cross section parallel to the xz plane and the cross section parallel to the xy plane of the reflecting
図3(b)及び図3(c)において、焦点Pfは、反射面105aのxz平面と平行な断面における放物線の焦点である。反射面105aのxz平面と平行な断面105Bにおける放物線の曲率と反射面105aのxy平面と平行な断面105Aにおける放物線の曲率とは異なる。そのため、焦点Pfは、反射面105aのxy平面と平行な断面105Aにおける放物線の焦点とは異なる。光源103は、反射面105aのxz平面と平行な断面105Bにおける放物線の焦点Pfに配置されている。そのため、反射面105aで反射された光は、xz平面と平行な平面内において概ね平行光であり、拡散角D1は概ね0°である。
In FIG. 3B and FIG. 3C, the focal point Pf is a parabolic focal point in a cross section parallel to the xz plane of the reflecting
図4(a)ないし図4(i)は、反射面105aのxz平面と平行な断面における放物線の曲率C1を0.1に固定し、反射面105aのxy平面と平行な断面における放物線の曲率C2を0.01ないし0.09まで0.01刻みで変化させたときの導光体内部の光量分布を示す図である。図4(a)ないし図4(i)において、上段側は、z方向から見た導光体101及び発光素子102の平面図であり、下段側は、導光体101のA−A′断面における導光体内部の光量分布を示す図である。
4 (a) to 4 (i) show the parabolic curvature C1 in the cross section parallel to the xz plane of the reflecting
発光素子102から射出される光のy方向への広がりは、反射面105aのxy平面と平行な断面における放物線の曲率C2によって変化する。曲率C2を大きくするとy方向への光の広がりは小さくなり、曲率C2を小さくするとy方向への光の広がりは大きくなる。曲率C2が0.09の場合、発光素子102から射出される光はz方向から見て概ね平行光となる。導光体101のA−A′断面内には、各発光素子102と対向する位置に大きな光量ピークが発生する。隣接する発光素子102の境界部に十分に光が広がらないため、境界部は暗くなる。そのため、導光体101のA−A′断面内には大きな光量分布が発生する。曲率C2を小さくしていくと、隣接する発光素子102の境界部まで光が広がるようになり、境界部は明るくなる。そのため、導光体101のA−A′断面内の光量分布は均一化される。
The spread of the light emitted from the
本実施形態のバックライト100においては、発光素子102から射出される光のz方向の拡散角D1はy方向の拡散角D2よりも小さい。そのため、y方向への光の広がりを許容しつつ、z方向への光の広がりを抑制することができる。xz平面で見た場合、光は高い指向性をもった光となるので、発光素子102の光軸(凹面ミラー105の中心軸CL)が導光体101の光射出面101bに対して臨界角以上の角度に設定されていれば、導光体101の光射出面101bから外部に漏れ出す光は非常に少なくなる。xy平面で見た場合には、光はy方向への広がりが大きい指向性の小さい光となるので、発光素子102から射出された光は、隣接する発光素子102の境界部まで広がり、境界部の光量が大きくなる。その結果、導光体全体で光量分布が均一化され、輝度むらの少ないバックライトとなる。
In the
[第2実施形態]
図5(a)は、第2実施形態のバックライト(調光素子)111の斜視図であり、図5(b)は、バックライト111に備えられた発光素子110の拡大図である。
[Second Embodiment]
FIG. 5A is a perspective view of the backlight (dimming element) 111 according to the second embodiment, and FIG. 5B is an enlarged view of the
バックライト111において第1実施形態のバックライト100と異なる点は、発光素子110の反射面109aのxy平面と平行な断面の曲率を0とした点である。バックライト111において第1実施形態のバックライト100と共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
The difference between the
バックライト111は、導光体101と、導光体101の光入射面101aに光を入射させる複数の発光素子110と、を備えている。発光素子110は、パッケージ108と、凹面ミラー109と、光源103と、を備えている。凹面ミラー109は、パッケージ108の凹部108aに設けられている。凹面ミラー109の形状は、パッケージ108の凹部108aの形状に倣った曲面形状となっている。凹面ミラー109は、光源103から最も離間した位置を頂点Pcとする放物面ミラーである。
The
凹面ミラー109の反射面109aは、該反射面109aを凹面ミラー109の中心軸(反射面109aで反射された光の光軸)CLを含む互いに直交する2つの平面で切ったときに、その頂点Pcにおける断面の曲率が互いに異なるアナモルフィック反射面である。反射面109aで反射された光の光軸CLに対して垂直な平面内における互いに直交する2つの方向を第1の方向および第2の方向とすると、第1の方向と第2の方向の光の拡散角は互いに異なる。光の拡散角が大きい方向は、導光体101の光射出面101bの法線と直交し且つ光の伝播方向と直交する方向(y方向)であり、光の拡散角が小さい方向は、導光体101の光射出面101bの法線と平行な方向(z方向)である。
The
本実施形態の場合、反射面109aのxz平面と平行な断面109Bの形状は放物線であり、反射面109aのxy平面と平行な断面109Aの形状は直線である。断面109Aの曲率は0であり、断面109Bの曲率は0よりも大きい。光源103は、反射面109aの断面109Bにおける放物線の焦点に配置されている。そのため、反射面109aで反射された光の角度分布は、z方向への広がりが小さく、y方向への広がりが大きい。z方向への光の広がりはy方向への光の広がりよりも小さいので、z方向の拡散角はy方向の拡散角よりも小さい。
In the present embodiment, the shape of the
図6は、導光体内部の光量分布を示す図である。図6において、上段側は、z方向から見た導光体101及び発光素子110の平面図であり、下段側は、導光体101のA−A′断面における導光体内部の光量分布を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a light amount distribution inside the light guide. In FIG. 6, the upper side is a plan view of the
反射面109aの断面109Aの曲率は0である。そのため、反射面109aはy方向への光の広がりに対して何ら集光作用を持たない。そのため、発光素子110から射出された光は、隣接する発光素子102の境界部まで広がり、境界部の光量が増加する。そのため、導光体101のA−A′断面内の光量分布は均一化される。よって、輝度むらの少ないバックライト111が得られる。
The curvature of the
[第3実施形態]
図7は、第3実施形態のバックライトに備えられた発光素子114の拡大図である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is an enlarged view of the
発光素子114において第1実施形態の発光素子102と異なる点は、発光素子複数個分の長さを有する長軸のパッケージ112に複数の光源103を一体に取り付けた点である。発光素子114において第1実施形態の発光素子102と共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
The
パッケージ112には、各光源103に対応した複数の凹部112aがy方向に沿って形成されている。複数の凹部112aには、凹面ミラー113が形成されている。凹面ミラー113の形状は、パッケージ112の凹部112aの形状に倣った曲面形状となっている。凹面ミラー113は、光源103から射出された光を反射する放物面ミラーである。凹部112aの形状は、例えば、パッケージ112となる樹脂部材の表面に凹部112aの形状を反転させた凸形状を有する金型を押し付けることにより形成されている。凹部112aの形状は、平坦な樹脂部材の表面を切削加工することによって形成しても良い。
A plurality of
凹面ミラー113は、光源103から最も離間した位置を頂点Pcとする放物面ミラーである。凹面ミラー113の反射面113aは、該反射面113aを凹面ミラー113の中心軸(反射面113aで反射された光の光軸)CLを含む互いに直交する2つの平面で切ったときに、その頂点Pcにおける断面の曲率が互いに異なるアナモルフィック反射面である。
The
本実施形態の場合、反射面113aのxz平面と平行な断面113Bおよびxy平面と平行な断面113Aの形状は、いずれも放物線である。反射面113aのxz平面と平行な断面113Bにおける放物線の曲率は、反射面113aのxy平面と平行な断面113Aにおける放物線の曲率よりも大きい。光源103は、反射面113aのxz平面と平行な断面113Bにおける放物線の焦点に配置されている。そのため、反射面113aで反射された光の角度分布は、z方向への広がりが小さく、y方向への広がりが大きい。z方向への光の広がりはy方向への光の広がりよりも小さいので、z方向の拡散角はy方向の拡散角よりも小さい。
In the case of the present embodiment, the shapes of the
本実施形態の発光素子114においては、複数の光源103を同一パッケージ内にパッケージしている。そのため、部品点数が少なくなり、発光素子114の導光体への取り付けも容易になる。
In the
[第4実施形態]
図8は、第4実施形態のバックライト(調光素子)3を備えた液晶表示装置(表示装置)1の分解斜視図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device (display device) 1 including the backlight (light control element) 3 according to the fourth embodiment.
図8に示すように、液晶表示装置1は、液晶パネル2(表示素子)と、液晶パネル2の背面側に配置されたバックライト3と、を有している。
As shown in FIG. 8, the liquid crystal display device 1 includes a liquid crystal panel 2 (display element) and a
液晶パネル2は、バックライト3から射出された光を利用して表示を行う透過型の液晶パネルである。使用者は、バックライト3の反対側、すなわち、図8における液晶パネル2の上側から表示を視認することができる。液晶パネル2の構成は特に限定されるものではなく、スイッチング用薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)を画素毎に備えたアクティブマトリクス型液晶パネルであっても良いし、TFTを備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。また、透過型の液晶パネルに限らず、半透過型(透過・反射兼用型)液晶パネルであっても良い。表示モードについても、特に限定されることはなく、VA(Vertical Alignment)モード、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane Switching)モード等、種々の表示モードの液晶パネルを用いることができる。
The
バックライト3は、寸法、形状、構成が全て同一の3個のバックライトユニット4から構成されている。3個のバックライトユニット4は、導光体5の長手方向と直交する方向、すなわち、導光体5の3つの光取出領域RA,RB,RCが並ぶ方向と直交する方向(y方向)に互いに隣接して配置されている。したがって、バックライト3は、液晶表示装置1の画面における水平方向および垂直方向に沿って3個ずつ、合計9個の光取出領域RA,RB,RCを有している。
The
各バックライトユニット4は照明部6と導光体5とから構成されている。照明部6は複数(図8の例では3個)の発光素子7a,7b,7cから構成されている。
Each
発光素子7a,7b,7cは、第1実施形態又は第2実施形態に示した構成の発光素子である。すなわち、発光素子の光射出面から射出される光の光軸に対して垂直な平面内において互いに直交する2つの方向を第1の方向及び第2の方向としたときに、第1の方向と第2の方向の光の拡散角が互いに異なる発光素子である。光の拡散角が大きい方向は、導光体5の主面5aの法線と直交し且つ光の伝播方向と直交する方向(y方向)であり、光の拡散角が小さい方向は、導光体5の主面5aの法線と平行な方向(z方向)である。なお、導光体5の主面5aは、導光体5の内部を伝播した光が液晶パネル2に向けて射出される光射出面である。
The
導光体5は、例えばアクリル樹脂等の光透過性を有する樹脂からなる平行平板で構成されている。図8の例では、バックライト3が、導光体が別体とされた3個のバックライトユニット4から構成されているが、合計9個の光取出領域RA,RB,RCを有する導光体が一体の構造であっても良い。この構造であっても、指向性の高い発光素子を用いることで光を射出させる光取出領域RA,RB,RCを選択することが可能である。
The
導光体5の1つの端面に、3個の発光素子7a,7b,7cが光射出側を導光体5側に向けて設置されている。導光体5は、各発光素子7a,7b,7cから射出された光が入射され、その光を内部で全反射させつつ、発光素子7a,7b,7cが設置された端面側から反対側の端面(図8の−x方向から+x方向)に向けて伝播させ、その間に外部空間に取り出す機能を有している。また、3個の発光素子7a,7b,7cは、個々に独立して点灯、消灯が制御でき、さらに射出光量が制御できる構成となっている。これにより、バックライト3は、射出される光の光量を調節可能な調光素子として機能する。
Three
図示を省略したが、バックライト3には、発光素子7a,7b,7cが実装されるプリント配線板、発光素子7a,7b,7cの駆動および制御を担う駆動用ICを含む制御部などが備えられている。発光素子7a,7b,7cとしては、xz平面内において高い指向性を有する発光素子を用いることが好ましく、例えば導光体5内部を光が導光する間の射出光の広がり角に対する強度分布の半値幅(xz平面内における拡散角)が5°程度のものを用いることができる。
Although not shown, the
導光体5の2つの主面のうち、液晶パネル2に対向する側の主面5aには、複数(本実施形態では3つ)の光取出領域RA,RB,RCが導光体5の長手方向(図8のx軸方向)に沿って設けられている。各光取出領域RA,RB,RCには、導光体5の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率体8a,8bおよび導光体5の屈折率と等しい屈折率を有する屈折率体9と、各低屈折率体8a,8bおよび屈折体9から射出された光を散乱させる光散乱体10と、がこの順に積層されている。なお、以下の説明では、便宜上、各光取出領域を、発光素子7a,7b,7cに近い側から遠い側に向けて、第1光取出領域RA、第2光取出領域RB、第3光取出領域RC、と称する。また、光取出領域RA,RB,RCが設けられた導光体5の主面を第1主面5a、第1主面5aの反対側の主面を第2主面5b、発光素子7a,7b,7cが設けられた導光体5の端面を第1端面5c、第1端面5cの反対側の端面を第2端面5d、と称する。
Of the two main surfaces of the
低屈折率体8a,8bは、いずれも導光体5の屈折率よりも低い屈折率を有し、屈折率体9は、導光体5の屈折率と等しい屈折率を有している。低屈折率体8a,8bおよび屈折率体9はそれぞれ異なる屈折率を有している。また、低屈折率体8a,8bおよび屈折率体9は、各発光素子7a,7b,7cから射出されて各光取出領域RA,RB,RCに入射される光の伝播方向に沿って(図8の−x方向から+x方向に向けて)、屈折率が相対的に低いものから屈折率が相対的に高いものの順に配列されている。例えば、導光体5の屈折率nWGは、1.5であり、第1光取出領域RAに設けられた第1低屈折率体8aの屈折率nAは1.3であり、第2光取出領域RBに設けられた第2低屈折率体8bの屈折率nBは1.4であり、第3光取出領域RCに設けられた屈折率体9の屈折率nCは1.5である。
The low
屈折率が異なる低屈折率体8a,8bおよび屈折率体9を形成する手法としては、例えば以下の2つの手法を挙げることができる。
As a method of forming the low
第1の手法は、異なる材料を用いて低屈折率体8a,8bおよび屈折率体9を形成することである。例えば導光体5の材料としてアクリル樹脂を用い、第1低屈折率体8aの材料としてデュポン社製の非晶性フッ素樹脂「AF1600」(登録商標、屈折率:nA=1.29〜1.31)、第2低屈折率体8bの材料としてDIC社製の紫外線硬化樹脂「OP40」(登録商標、屈折率:nB=1.403)、屈折率体9の材料としてクラレ社製のメタクリル樹脂「パラペット(光学グレード)」(登録商標、屈折率:nC=1.49)の各液状体を導光体5上に選択的に塗布し、硬化させることで実現できる。
The first method is to form the low
なお、屈折率体9は導光体5と等しい屈折率を有しているため、導光体5上に必ずしも屈折率体9を形成する必要はない。例えば、導光体5上に光散乱体10が配置されているだけでもよい。
Since the
第2の手法は、所定の基材中に低屈折率材料を含有させた材料を用い、低屈折率材料の濃度を異ならせて屈折率を調整することである。例えば、上記の屈折率体9の材料として用いたクラレ社製のメタクリル樹脂「パラペット(光学グレード)」(登録商標、屈折率:nC=1.49)中に、Ardrich社製のメゾポーラスシリカナノパウダー(登録商標、屈折率:1.27)、もしくはJason Wells社製のエアロゲル(登録商標、屈折率:1.27)等の低屈折率材料を含有させ、これら低屈折率材料の濃度を異ならせた2種類の液状体を作製する。そして、各液状体を導光体5上に選択的に塗布し、硬化させることで実現できる。
The second technique is to use a material containing a low refractive index material in a predetermined substrate and adjust the refractive index by varying the concentration of the low refractive index material. For example, in the methacrylic resin “Parapet (Optical Grade)” (registered trademark, refractive index: n C = 1.49) manufactured by Kuraray Co., Ltd. used as the material of the
低屈折率体8a,8bおよび屈折率体9上には光散乱体10が積層されている。光散乱体10は、低屈折率体8a,8bおよび屈折率体9から入射された光を散乱させてバックライト3の外部空間に取り出す機能を有している。具体的には、光散乱体10としては、ベースフィルム上に散乱ビーズ等がコーティングされた市販の光散乱フィルムを使用することができ、低屈折率体8a,8bおよび屈折率体9上に光散乱フィルムを貼付することで光散乱体10を形成することができる。本実施形態の光散乱体10としては、光散乱能の高い光散乱フィルムを用いることが望ましい。
A
各バックライトユニット4において、導光体5の第1端面5cは導光体5の短手方向(図8のy方向)において3つに分割され、第1主面5aに対する角度が互いに異なる3つの傾斜面11a,11b,11cとなっている。これらの傾斜面11a,11b,11cは、例えば第1主面5aと端面とのなす角度が直角となった導光体を用意しておき、その端面を、3つに分割した領域毎に第1主面5aに対して異なる角度をなすように斜めに研削する等の方法で形成できる。そして、各傾斜面11a,11b,11cの略中央に、発光素子7a,7b,7cが1個ずつ光学接着剤を介して固定されている。したがって、第1端面5cの全体では、3個の発光素子7a,7b,7cが導光体5の短手方向に並べられている。
In each
なお、以下の説明では、便宜上、第1端面5cの3つの傾斜面11a,11b,11cのうち、第1主面5aに対する角度が最も小さい傾斜面(図8の右側)を第1光入射面11a、第1主面5aに対する角度が次に小さい傾斜面(図8の中央)を第2光入射面11b、第1主面5aに対する角度が最も大きい傾斜面(図8の左側)を第3光入射面11c、と称する。また、第1光入射面11aに設けられた発光素子を第1発光素子7a、第2光入射面11bに設けられた発光素子を第2発光素子7b、第3光入射面11cに設けられた発光素子を第3発光素子7c、と称する。
In the following description, for convenience, among the three
図9(A)は図8のA−A’線に沿う断面図、図9(B)は図8のB−B’線に沿う断面図、図9(C)は図8のC−C’線に沿う断面図である。 9A is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 8, FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 8, and FIG. 9C is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. It is sectional drawing which follows a line.
本実施形態の場合、第1光入射面11aと第1主面5aとのなす角度βAは55°、第2光入射面11bと第1主面5aとのなす角度βBは65°、第3光入射面11cと第1主面5aとのなす角度βCは75°に設定されている。各発光素子7a,7b,7cは各光入射面11a,11b,11cに対して垂直に光La,Lb,Lcが入射するように固定されており、各発光素子7a,7b,7cから射出された光La,Lb,Lcは、導光体5の第1主面5aと第2主面5bとの間で全反射を繰り返しつつ、第1端面5c側から第2端面5d側に向けて伝播される。
In the case of the present embodiment, the angle β A formed by the first
ここで、導光体5の厚さ方向の中心を通る仮想水平面に対する光軸のなす角度を伝播角度φと定義すると、第1発光素子7aからの光Laの伝播角度φAは35°、第2発光素子7bからの光Lbの伝播角度φBは25°、第3発光素子7cからの光Lcの伝播角度φCは15°である。よって、各光La,Lb,Lcは、第1端面5c側から第2端面5d側に向けて伝播される間、第1光取出領域RA、第2光取出領域RB、第3光取出領域RCの順に、各光取出領域RA,RB,RCに入射する。
Here, if the angle formed by the optical axis with respect to the virtual horizontal plane passing through the center of the
なお、図9(A)ないし図9(C)では、図面を見やすくするため、導光体5の長手方向の寸法(x方向の寸法)に対して厚み(z方向の寸法)を十分大きく描いており、各発光素子7a,7b,7cから射出される光の中心軸のみを描いているため、光が各光取出領域RA,RB,RCに必ずしも入射しない場合もあるように思えるが、実際には導光体5の長手方向の寸法に対して厚みが十分に小さく、各発光素子7a,7b,7cからの光La,Lb,Lcは有限の光束径を有しているため、光La,Lb,Lcは各光取出領域RA,RB,RCに確実に入射する。
9A to 9C, the thickness (dimension in the z direction) is drawn sufficiently larger than the longitudinal dimension (dimension in the x direction) of the
すなわち、本実施形態の照明部6は、3個の発光素子7a,7b,7cを備えており、各発光素子7a,7b,7cからの光La,Lb,Lcを、各光取出領域RA,RB,RCから光La,Lb,Lcを取り出し可能な入射角を含む入射角で各光取出領域RA,RB,RCに入射させる。また、照明部6は、1つの光取出領域RA,RB,RCに対して3種類の異なる入射角θ(θA=55°、θB=65°、θC=75°)で入射させるように、いずれの発光素子7a,7b,7cを点灯させるかを切り換えることにより、導光体5の内部における光の伝播角度φ(φA=35°、φB=25°、φC=15°)を切り換える機能を有している。
That is, the illuminating
ここで、各発光素子7a,7b,7cからの光La,Lb,Lcが、各光取出領域RA,RB,RCにおける導光体5と各低屈折率体8a,8bおよび屈折率体9との界面に入射する際の臨界角を考慮する。
Here, the light La, Lb, and Lc from each light emitting
第1光取出領域RAでの導光体5と第1低屈折率体との界面は、屈折率nWG=1.5の導光体と屈折率nA=1.3の第1低屈折率体8aとの界面となるので、Snellの法則より、臨界角γAは60.1°となる。したがって、第1光取出領域RAでは、入射角が60.1°未満で入射した光は界面を透過し、入射角が60.1°以上で入射した光は界面で全反射する。同様に、第2光取出領域RBでの導光体5と第2低屈折率体8bとの界面は、屈折率nWG=1.5の導光体5と屈折率nB=1.4の第2低屈折率体8bとの界面となるので、臨界角γBは69.0°となる。したがって、第2光取出領域RBでは、入射角が69.0°未満で入射した光は界面を透過し、入射角が69.0°以上で入射した光は界面で全反射する。これに対して、第3光取出領域RCでの導光体5と屈折率体9との界面は、屈折率nWG=1.5の導光体と屈折率nC=1.5の屈折率体9との界面となるので、全ての入射角において光は界面を透過する。
The interface between the
すなわち、第1光取出領域RA、第2光取出領域RB、第3光取出領域RCを単独で見た場合には、第1光取出領域RAで光を外部に取り出し可能な入射角範囲は60.1°未満、第2光取出領域RBで光を外部に取り出し可能な入射角範囲は69.0°未満、第3光取出領域RCで光を外部に取り出し可能な入射角範囲は全ての角度範囲となる。 That is, when the first light extraction area RA, the second light extraction area RB, and the third light extraction area RC are viewed independently, the incident angle range in which light can be extracted outside in the first light extraction area RA is 60. Less than 1 °, the incident angle range in which light can be extracted outside in the second light extraction region RB is less than 69.0 °, and the incident angle range in which light can be extracted outside in the third light extraction region RC is all angles. It becomes a range.
このように、本実施形態の3つの光取出領域RA,RB,RCに設けられた2つの低屈折率体8a,8bおよび屈折率体9は、光取出領域RA,RB,RCに入射される光の伝播方向に沿って、屈折率が相対的に低いものから屈折率が相対的に高いものの順に配列されている。このような屈折率の違いに基づき、3つの光取出領域RA,RB,RCは、光を外部に取り出し可能な入射角範囲が異なっている。さらに、3つの光取出領域RA,RB,RCは、入射される光の伝播方向に沿って、取り出し可能な入射角範囲が相対的に狭い光取出領域から取り出し可能な入射角範囲が相対的に広い光取出領域(第1光取出領域RAでの取出可能な入射角範囲は60.1°未満、第2光取出領域RBでの取出可能な入射角範囲は69.0°未満、第3光取出領域RCでの取出可能な入射角範囲は全角度範囲)の順に配列されている。
As described above, the two low
このとき、図9(A)に示すように、第1光入射面11aに固定された第1発光素子7aを点灯させたとすると、第1光入射面11aと第1主面5aとのなす角度βAが55°であり、第1発光素子7aからの光Laは第1光入射面11aに対して垂直に入射するため、第1発光素子7aからの光Laの第1主面5aに対する入射角θAは55°となる。また、本実施形態の導光体5は平行平板で構成されているため、第1発光素子7aからの光Laが何回全反射を繰り返しても、第1主面5aに対する入射角θAは常に55°である。第1発光素子7aからの光Laが第1光取出領域RAに到達し、導光体5と第1低屈折率体8aとの界面に対して入射角θA=55°で入射すると、ここでの臨界角γAは60.1°であるから、光Laは導光体5と第1低屈折率体8aとの界面を透過して第1低屈折率体8aに入射され、その後、光散乱体10で散乱して外部に取り出される。このようにして、第1発光素子7aから射出された光Laの略全量を第1光取出領域RAから取り出すことができる。
At this time, as shown in FIG. 9A, assuming that the first
次に、図9(B)に示すように、第1発光素子7aを消灯させ、第2光入射面11bに固定された第2発光素子7bを点灯させたとすると、第2光入射面11bと第1主面5aとのなす角度βBが65°であり、第2発光素子7bからの光Lbは第2光入射面11bに対して垂直に入射するため、第2発光素子7bからの光Lbの第1主面5aに対する入射角θBは65°となる。第2発光素子7bからの光Lbが第1光取出領域RAに到達し、導光体5と第1低屈折率体8aとの界面に対して入射角θB=65°で入射すると、ここでの臨界角γAは60.1°であるから、光Lbは導光体5と第1低屈折率体8aとの界面を透過できず、全反射する。次に、第2発光素子7bからの光Lbが第2光取出領域RBに到達し、導光体5と第2低屈折率体8bとの界面に対して入射角θB=65°で入射すると、ここでの臨界角γBは69.0°であるから、光Lbは導光体5と第2低屈折率体8bとの界面を透過して第2低屈折率体8bに入射され、その後、光散乱体10から外部に取り出される。このようにして、第2発光素子7bから射出された光Lbの略全量を第2光取出領域RBから取り出すことができる。
Next, as shown in FIG. 9B, when the first
仮に第1発光素子7aから射出された光Laが第2光取出領域RBに入射したとすると、この場合も入射角が臨界角よりも小さいという条件を満たすため、この光Laを第2光取出領域RBから取り出すことができる。しかしながら、第1発光素子7aから射出された光Laは第2光取出領域RBに到達する前に第1光取出領域RAで略全量が取り出されてしまうため、ほとんど第2光取出領域RBに到達することがない。したがって、実際には第1発光素子7aから射出された光Laが第2光取出領域RBから取り出されることはなく、第2発光素子7bから射出された光Lbが第2光取出領域RBから取り出されることになる。本実施形態のバックライト3は、このような原理に基づいて所定の発光素子から射出された光を所定の光取出領域のみから取り出すことができる。
If the light La emitted from the first
次に、図9(C)に示すように、第2発光素子7bを消灯させ、第3光入射面11cに固定された第3発光素子7cを点灯させたとすると、第3光入射面11cと第1主面5aとのなす角度βCが75°であり、第3発光素子7cからの光Lcは第2光入射面11cに対して垂直に入射するため、第3発光素子7cからの光Lcの第1主面5aに対する入射角θCは75°となる。第2発光素子7cからの光Lcが第1光取出領域RAもしくは第2光取出領域RBに到達し、導光体5と第1低屈折率体8aもしくは第2低屈折率体8bとの界面に対して入射角θC=75°で入射すると、この入射角θCは臨界角γAおよび臨界角γBよりも大きいため、光Lcは各界面を透過できず、全反射する。その後、第3発光素子7cからの光Lcが第3光取出領域RCに到達すると、光Lcは導光体5と屈折率体9との界面を透過して屈折率体9に入射され、その後、光散乱体10から外部に取り出される。このようにして、第3発光素子7cから射出された光Lcの略全量を第3光取出領域RCから取り出すことができる。
Next, as shown in FIG. 9C, when the second
図10(a)ないし図10(c)は、第1発光素子7a、第2発光素子7bおよび第3発光素子7cのy方向の光の拡散角DA,DB,DCを示す図である。
FIG. 10A to FIG. 10C are diagrams showing light diffusion angles DA, DB, and DC in the y direction of the first
第1発光素子7a、第2発光素子7bおよび第3発光素子7cのy方向の光の拡散角DA,DB,DC(y方向への光の広がり)は互いに異なる。第1端面5cに近い光取出領域から光が取り出される発光素子ほどy方向の光の拡散角は大きい。
The first
図10の例では、第1端面5cに最も近い第1光取出領域RAから光が取り出される第1発光素子7aのy方向の光の拡散角DAは最も大きい。第1光取出領域RAの次に第1端面5cに近い第2光取出領域RBから光が取り出される第2発光素子7bのy方向の光の拡散角DBはその次に大きい。第1端面5cから最も遠い第3光取出領域RCから光が取り出される第3発光素子7cのy方向の光の拡散角DCは最も小さい。
In the example of FIG. 10, the light diffusion angle DA in the y direction of the first
第1端面5cから第1光取出領域RAまでの距離をLA、第1端面5cから第2光取出領域RBまでの距離をLB、第1端面5cから第3光取出領域RCまでの距離をLC、導光体5のy方向の幅をW、第1発光素子7aのy方向の光の拡散角をDA、第2発光素子7bのy方向の光の拡散角をDB、第3発光素子7cのy方向の光の拡散角をDCとすると、拡散角DA,DB,DCは、以下の式を満たす。
The distance from the
図10(a)に示すように、第1発光素子7aから射出された光は、y方向に広がりながら導光体5の内部をx方向に伝播する。第1発光素子7aから射出された光は、第1光取出領域RAに到達した時点で、+y方向および−y方向にW/2以上離れた位置まで広がる。そのため、隣接する第1発光素子7aから射出された光同士が重なり、第1光取出領域RA全体で均一な光量が得られる。
As shown in FIG. 10A, the light emitted from the first
図10(b)に示すように、第2発光素子7bから射出された光は、y方向に広がりながら導光体5の内部をx方向に伝播する。第2発光素子7bから射出された光は、第2光取出領域RBに到達した時点で、y方向にW/2以上離れた位置まで広がる。そのため、隣接する第2発光素子7bから射出された光同士が重なり、第2光取出領域RB全体で均一な光量が得られる。
As shown in FIG. 10B, the light emitted from the second
図10(c)に示すように、第3発光素子7cから射出された光は、y方向に広がりながら導光体5の内部をx方向に伝播する。第3発光素子7cから射出された光は、第3光取出領域RCに到達した時点で、+y方向および−y方向にW/2以上離れた位置まで広がる。そのため、隣接する第3発光素子7cから射出された光同士が重なり、第3光取出領域RC全体で均一な光量が得られる。
As shown in FIG. 10C, the light emitted from the third
本実施形態のバックライト3によれば、各バックライトユニット4の3個の発光素子7a,7b,7cのうちのいずれの発光素子を点灯させるかによって、3つの光取出領域RA,RB,RCのうちのいずれの光取出領域から光を取り出すか、すなわち、いずれの光取出領域RA,RB,RCを発光させるかを適宜選択することができる。また、各発光素子7a,7b,7cから射出される光の量を制御することにより、選択された光取出領域RA,RB,RCから取り出す光の量、すなわち、選択された光取出領域の明るさを調整することができる。
According to the
本実施形態のバックライト3は、点灯させる発光素子7a,7b,7cを切り替えるだけで各光取出領域RA,RB,RCから光を射出するか否かを制御できる。そのため、照明部6から射出された光を導光体5から効率良く取り出すことで、光量が十分に得られ、コントラストの高いバックライトを実現できる。さらに、構造が簡単で薄型化が図れ、安価なバックライト3を実現できる。また、上記のバックライト3を用いることで、明るく、コントラストの高い表示が可能な液晶表示装置1を実現できる。
The
[表示装置の構成例]
以下、表示装置の一構成例について、図11〜図13を用いて説明する。
図11は、表示装置の一構成例である液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。図12(A)、(B)、図13(A)、(B)は、液晶表示装置におけるバックライトの配置例を示す図である。
[Configuration example of display device]
Hereinafter, one configuration example of the display device will be described with reference to FIGS.
FIG. 11 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a liquid crystal display device which is a configuration example of the display device. 12A, 12B, 13A, and 13B are diagrams illustrating examples of backlight arrangement in a liquid crystal display device.
図11に示すように、本構成例の液晶表示装置121は、下側ケース122と、反射板123と、バックライト3(調光素子)と、拡散板124と、液晶パネル2(表示素子)と、上側ケース125と、を備えている。すなわち、反射板123とバックライト3と拡散板124と液晶パネル2との積層体が、下側ケース122および上側ケース125の内部に収容されている。バックライト3の液晶パネル2と反対側に反射板123を配置したことにより、バックライト3から液晶パネル2と反対側に漏れ出た光を反射させて表示に寄与させることができる。また、バックライト3と液晶パネル2との間に拡散板124を配置したことにより、バックライト3の輝度ムラを軽減することができる。ただし、反射板123や拡散板124は必ずしも用いなくても良い。
As shown in FIG. 11, the liquid
図12(A)に示すように、液晶表示装置121の画面内において、各光取出領域RA,RB,RCが画面の垂直方向に並ぶように、複数のバックライト3を配置する構成を採用することができる。もしくは、図12(B)に示すように、液晶表示装置127の画面内において、各光取出領域RA,RB,RCが画面の水平方向に並ぶように、複数のバックライト3を配置する構成を採用することができる。
As shown in FIG. 12A, a configuration is adopted in which a plurality of
もしくは、図13(A)、(B)に示すように、長手方向の一部にのみ光取出領域RA,RB,RCが設けられ、その他の部分は光が導光する領域となった細長い棒状の導光体135を複数本(本例では3本)組み合わせたバックライト137を用いても良い。複数本の導光体135は光取出領域RA,RB,RCが設けられた領域が長手方向にずれている。そのため、複数本の導光体135を組み合わせたときに、導光体135の長手方向にわたって光取出領域RA,RB,RCが並ぶような形態となる。
Alternatively, as shown in FIGS. 13A and 13B, light extraction regions RA, RB, RC are provided only in a part in the longitudinal direction, and the other parts are elongated rods that are regions where light is guided. A
例えば、図13(A)に示すように、液晶表示装置131の画面内において、各光取出領域RA,RB,RCが画面の垂直方向に並ぶように、複数のバックライト137を配置する構成としても良い。もしくは、図13(B)に示すように、液晶表示装置133の画面内において、各光取出領域RA,RB,RCが画面の水平方向に並ぶように、複数のバックライト137を配置する構成としても良い。
For example, as shown in FIG. 13A, in the screen of the liquid
[照明装置の構成例]
以下、照明装置の2つの構成例について、図14、図15を用いて説明する。
図14は、第1の構成例である照明装置の断面図である。図15(A)、(B)は、第2の構成例である照明装置を示す図であって、図15(A)は平面図、図15(B)は図15(A)のA−A’線に沿う断面図、である。
[Configuration example of lighting device]
Hereinafter, two configuration examples of the lighting device will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
FIG. 14 is a cross-sectional view of the illumination device that is the first configuration example. FIGS. 15A and 15B are diagrams illustrating a lighting device which is a second configuration example, in which FIG. 15A is a plan view and FIG. 15B is an A- in FIG. 15A. It is sectional drawing which follows an A 'line.
例えば図14に示す照明装置201では、導光体5の第1主面5a側に屈折率が1.3の第1低屈折率体8aが形成され、第2主面5a側に屈折率が1.4の第2低屈折率体8bが形成されている。また、第1低屈折率体8a上、第2低屈折率体8b上には光散乱体10が積層されている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。なお、図14では一つの第1端面5cしか図示していないが、実際には紙面の奥行き方向に第1主面5aに対する角度が異なる他の一つの第1端面が形成されている。発光素子についても、一つの発光素子7aしか図示していないが、実際には紙面の奥行き方向に他の一つの発光素子が設置されている。
For example, in the
この照明装置201において、導光体5の第1端面5cに設けられた2つの発光素子のうち、いずれの発光素子を点灯させるかによって、第1主面5a側から光を射出させるか、第2主面5b側から光を射出させるかを切り換えることができる。したがって、発光面を切り換えることが可能な照明装置を実現することができる。
In the
また、図15(A)に示す照明装置203では、導光体5の一面に「SHARP」と書かれた文字部204が形成されている。文字部204に対応して、図15(B)に示すように、導光体5の第1主面5a側に屈折率が1.3の第1低屈折率体8aが形成されており、文字部204以外の部分には第1低屈折率体8aが形成されていない。また、第1低屈折率体8a上には光散乱体10が積層されている。すなわち、文字部204が上記実施形態における光取出領域となっている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。なお、図15(B)では一つの第1端面5cしか図示していないが、実際には紙面の奥行き方向に第1主面5aに対する角度が異なる他の一つの第1端面が形成されている。発光素子についても、一つの発光素子7aしか図示していないが、実際には紙面の奥行き方向に他の一つの発光素子が設置されている。
Further, in the
この照明装置203において、導光体5の第1端面5cに設けられた2つの発光素子のうち、いずれの発光素子を点灯させるかによって、文字部204から光を射出させるか、文字部204以外から光を射出させるかを切り換えることができる。したがって、本構成によれば、例えば文字部204の点滅が可能なデジタルサイネージとして利用可能な照明装置を実現できる。
In the
本発明は、発光素子、調光素子、表示装置および照明装置に利用することができる。 The present invention can be used for a light emitting element, a light control element, a display device, and a lighting device.
1…液晶表示装置(表示装置)、2…液晶パネル(表示素子)、3…バックライト、5…導光体、7a,7b,7c…発光素子、8a,8b…低屈折率体、9…屈折率体、11a,11b,11c…光入射面、100…バックライト(調光素子)、101…導光体、101a…光入射面、101b…光射出面、102…発光素子、103…光源、104…パッケージ、104a…凹部、105…凹面ミラー、105a…反射面、105A,105B…凹面ミラーの断面、107…光透過部材、108…パッケージ、108a…凹部、109…凹面ミラー、109a…反射面、109A,109B…凹面ミラーの断面、110…発光素子、111…バックライト(調光素子)、112…パッケージ、112a…凹部、113…凹面ミラー、113a…反射面、113A,113B…凹面ミラーの断面、121,127、131,133…液晶表示装置(表示装置)、135…導光体、137…バックライト(調光素子)、201,203…照明装置、CL…凹面ミラーの中心軸(反射面で反射された光の光軸)、D1,D2,DA,DB,DC…拡散角、Pf…放物線の焦点、RA,RB,RC…光取出領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display device (display apparatus), 2 ... Liquid crystal panel (display element), 3 ... Backlight, 5 ... Light guide, 7a, 7b, 7c ... Light emitting element, 8a, 8b ... Low refractive index body, 9 ... Refractive index body, 11a, 11b, 11c ... light incident surface, 100 ... back light (dimming element), 101 ... light guide, 101a ... light incident surface, 101b ... light emitting surface, 102 ... light emitting element, 103 ...
Claims (13)
前記光源から射出された光を反射する反射面と、を備え、
前記反射面で反射された光の光軸に対して垂直な平面内における互いに直交する2つの方向を第1の方向及び第2の方向としたときに、前記第1の方向の光の拡散角と前記第2の方向の光の拡散角は互いに異なる発光素子。 A light source;
A reflective surface for reflecting the light emitted from the light source,
When the two directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the optical axis of the light reflected by the reflecting surface are defined as the first direction and the second direction, the light diffusion angle in the first direction And a light emitting element having different diffusion angles of light in the second direction.
前記放物線の焦点に前記光源が配置されている請求項2に記載の発光素子。 The shape of the reflecting surface in a cross section having a large curvature among the two cross sections is a parabola,
The light emitting element according to claim 2, wherein the light source is disposed at a focal point of the parabola.
前記パッケージの凹部に前記反射面が形成され、
前記凹部に前記光源から射出された光を透過する光透過部材が充填され、
前記光透過部材に前記光源が埋設されている請求項2ないし4のいずれか1項に記載の発光素子。 A package having a recess formed therein;
The reflective surface is formed in the recess of the package;
The concave portion is filled with a light transmissive member that transmits light emitted from the light source,
The light emitting element according to claim 2, wherein the light source is embedded in the light transmitting member.
前記パッケージには、各光源に対応した前記反射面が、前記複数の光源の配列方向に沿って設けられている請求項5に記載の発光素子。 A plurality of the light sources are arranged in one direction,
The light emitting device according to claim 5, wherein the reflection surface corresponding to each light source is provided in the package along an arrangement direction of the plurality of light sources.
前記導光体の光入射面に光を入射させる複数の発光素子と、を備え、
前記導光体には、前記導光体の内部を伝播した光を前記導光体の外部に取り出し可能な複数の光取出領域が前記光の伝播方向に沿って設けられ、
前記複数の光取出領域から取り出し可能な光の伝播角度は互いに異なり、
前記複数の発光素子から射出された光は、互いに異なる伝播角度で前記導光体の内部を伝播し、
前記複数の発光素子は、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の発光素子であり、
前記発光素子において、光の拡散角が大きい方向は、前記導光体の光射出面の法線と直交し且つ前記光の伝播方向と直交する方向であり、光の拡散角が小さい方向は、前記導光体の光射出面の法線と平行な方向である調光素子。 A light guide having a light incident surface and a light exit surface;
A plurality of light emitting elements that allow light to enter the light incident surface of the light guide,
The light guide is provided with a plurality of light extraction regions along the propagation direction of the light from which light propagated inside the light guide can be extracted to the outside of the light guide.
The propagation angles of light that can be extracted from the plurality of light extraction regions are different from each other,
Light emitted from the plurality of light emitting elements propagates through the light guide at different propagation angles,
The plurality of light emitting elements are the light emitting elements according to any one of claims 1 to 6,
In the light-emitting element, the direction in which the light diffusion angle is large is a direction perpendicular to the normal line of the light exit surface of the light guide and the light propagation direction, and the direction in which the light diffusion angle is small is The light control element which is a direction parallel to the normal line of the light-projection surface of the said light guide.
前記複数の発光素子の各々が前記複数の傾斜面の各々に固定されている請求項9に記載の調光素子。 The light incident surface of the light guide is provided with a plurality of inclined surfaces having different angles with the light exit surface of the light guide,
The light control device according to claim 9, wherein each of the plurality of light emitting devices is fixed to each of the plurality of inclined surfaces.
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