JP2019207818A - Luminous flux control member, light-emitting device, surface light source device, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子から出射された光の配光を制御するための光束制御部材に関する。また、本発明は、前記光束制御部材を有する発光装置、前記発光装置を有する面光源装置、および前記面光源装置を有する表示装置に関する。 The present invention relates to a light flux controlling member for controlling light distribution of light emitted from a light emitting element. The present invention also relates to a light emitting device having the light flux controlling member, a surface light source device having the light emitting device, and a display device having the surface light source device.
液晶表示装置などの透過型画像表示装置では、バックライトとして直下型の面光源装置を使用することがある。近年、光源として複数の発光素子を有する、直下型の面光源装置が使用されるようになってきている。 In a transmissive image display device such as a liquid crystal display device, a direct-type surface light source device may be used as a backlight. In recent years, direct type surface light source devices having a plurality of light emitting elements as light sources have come to be used.
たとえば、直下型の面光源装置は、筐体、複数の発光素子、複数の光束制御部材(レンズ)および光拡散板を有する。複数の発光素子は、筐体の底板上にマトリックス状に配置されている。各発光素子の上には、各発光素子から出射された光を基板の面方向に拡げる光束制御部材が配置されている。各光束制御部材から出射された光は、光拡散板により拡散され、被照射部材(例えば液晶パネル)を面状に照らす。 For example, a direct type surface light source device includes a housing, a plurality of light emitting elements, a plurality of light flux controlling members (lenses), and a light diffusing plate. The plurality of light emitting elements are arranged in a matrix on the bottom plate of the housing. A light flux controlling member that spreads light emitted from each light emitting element in the surface direction of the substrate is disposed on each light emitting element. The light emitted from each light flux controlling member is diffused by the light diffusion plate and illuminates the irradiated member (for example, a liquid crystal panel) in a planar shape.
一方、特許文献1には、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、発光素子の光軸に直交し、かつ互いに直交する2方向について、それぞれ個別に配光を制御することができる光束制御部材が開示されている。図1A〜Cは、特許文献1に記載されている、発光素子20および光束制御部材(レンズ)30を有する発光装置10の構成を示す図である。図1Aは、発光装置10の平面図であり、図1Bは、図1Aに示されるA−A線の断面図であり、図1Cは、図1Aに示されるB−B線の断面図である。これらの図において、発光素子の光軸CAの方向をz軸方向とする。また、z軸に直交し、かつ互いに直交する2つの方向をx軸方向およびy軸方向とする。
On the other hand, Patent Document 1 discloses a light flux controlling member that controls light distribution of light emitted from a light emitting element, and separately distributes light in two directions orthogonal to the optical axis of the light emitting element and orthogonal to each other. A light flux controlling member capable of controlling the above is disclosed. 1A to 1C are diagrams showing a configuration of a
図1Aに示されるように、光束制御部材30は、2つの凸曲面部32と、2つの凸曲面部32の間に配置されたフィレット部34とを有する。2つの凸曲面部32と、フィレット部34とは、連続した曲面となっている。図1Cに示されるように、光束制御部材30のxz平面に平行な断面では、フィレット部34が凹形状となっている。このため、光束制御部材30は、発光素子20から出射された光をx軸方向に広げることができる。一方、図1Bに示されるように、光束制御部材30のyz平面に平行な断面では、全体が凸形状となっている。このため、光束制御部材30は、発光素子20から出射された光を光軸OA側にy軸方向に集光する。このように、特許文献1に記載の光束制御部材30は、x軸方向とy軸方向について、それぞれ個別に配光を制御することができる。
As shown in FIG. 1A, the light
前述のとおり、特許文献1に記載の光束制御部材30は、発光素子20から出射された光をx軸方向には広げるがy軸方向には集光してしまう。したがって、特許文献1に記載の光束制御部材30を直下型の面光源装置に適用した場合、光拡散板に均一に光を照射することができず、明部が発生しやすいという問題があった。
As described above, the light
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、発光素子の光軸に直交し、かつ互いに直交する2方向について、それぞれ個別に配光を制御することができ、かつ照度ムラの発生を抑制することができる光束制御部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is a light flux controlling member that controls light distribution of light emitted from a light emitting element, and is two directions orthogonal to the optical axis of the light emitting element and orthogonal to each other. An object of the present invention is to provide a light flux controlling member that can individually control the light distribution and suppress the occurrence of uneven illuminance.
また、この光束制御部材を有する発光装置、この発光装置を有する面光源装置、およびこの面光源装置を有する表示装置を提供することも目的とする。 Another object of the present invention is to provide a light emitting device having the light flux controlling member, a surface light source device having the light emitting device, and a display device having the surface light source device.
本発明に係る光束制御部材は、発光素子から出射された光の配光を制御するための光束制御部材であって、前記光束制御部材の中心軸と交わるように前記光束制御部材の裏側に配置された凹部の内面であって、前記発光素子から出射された光を入射させるための入射面と、前記中心軸と交わるように前記光束制御部材の表側に配置され、前記入射面で入射した光を外部に出射させるための出射面と、を有し、前記凹部は、前記凹部の開口部側に位置する第1領域と、前記第1領域よりも前記光束制御部材の表側に位置する第2領域と、を含み、前記入射面は、前記第1領域の内面である第1入射面と、前記第2領域の内面である第2入射面と、を含み、前記中心軸に垂直な断面における、前記第1入射面の形状は、第1楕円の一部でありかつ前記第1楕円の長軸との交点を含む互いに対向する一対の楕円弧と、前記第1楕円の短軸と直交する互いに対向する一対の直線と、から構成され、前記断面における、前記第2入射面の形状は、第2楕円であり、前記断面における、前記出射面の形状は、第3楕円であり、前記第1楕円の長軸は、前記第2楕円の長軸および前記第3楕円の短軸と平行である。 The light flux controlling member according to the present invention is a light flux controlling member for controlling the light distribution of the light emitted from the light emitting element, and is disposed on the back side of the light flux controlling member so as to intersect the central axis of the light flux controlling member. Light incident on the incident surface, which is disposed on the front surface of the light flux controlling member so as to intersect with the central axis and an incident surface for entering the light emitted from the light emitting element. A first area located on the opening side of the recess, and a second position located on the front side of the light flux controlling member with respect to the first area. The incident surface includes a first incident surface that is an inner surface of the first region and a second incident surface that is an inner surface of the second region, and is in a cross section perpendicular to the central axis. The shape of the first entrance surface is part of a first ellipse; The second incident in the cross section, comprising a pair of opposing elliptical arcs including an intersection with the major axis of the first ellipse and a pair of opposing straight lines orthogonal to the minor axis of the first ellipse. The shape of the surface is a second ellipse, the shape of the exit surface in the cross section is a third ellipse, and the major axis of the first ellipse is the major axis of the second ellipse and the third ellipse. Parallel to the minor axis.
本発明に係る発光装置は、発光素子と、本発明に係る光束制御部材と、を有する。 The light emitting device according to the present invention includes a light emitting element and a light flux controlling member according to the present invention.
本発明に係る面光源装置は、本発明に係る発光装置と、前記発光装置から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、を有する。 The surface light source device according to the present invention includes the light emitting device according to the present invention and a light diffusing plate that diffuses and transmits the light emitted from the light emitting device.
本発明に係る表示装置は、本発明に係る面光源装置と、前記面光源装置から出射された光を照射される表示部材と、を有する。 The display device according to the present invention includes the surface light source device according to the present invention, and a display member that is irradiated with light emitted from the surface light source device.
本発明に係る光束制御部材は、発光素子の光軸に直交し、かつ互いに直交する2方向について、それぞれ個別に配光を制御することができる。本発明の光束制御部材を有する発光装置は、従来の発光装置に比べて、光を均一に照射することができる。したがって、本発明の面光源装置および表示装置は、従来の装置に比べて輝度ムラが少ない。 The light flux controlling member according to the present invention can individually control the light distribution in two directions orthogonal to the optical axis of the light emitting element and orthogonal to each other. The light emitting device having the light flux controlling member of the present invention can irradiate light more uniformly than the conventional light emitting device. Therefore, the surface light source device and the display device of the present invention have less luminance unevenness than conventional devices.
以下、本発明の実施の形態に係る光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置について、図面を参照して説明する。以下の説明では、本発明に係る面光源装置の代表例として、液晶表示装置のバックライトなどに適する面光源装置について説明する。 Hereinafter, a light flux controlling member, a light emitting device, a surface light source device, and a display device according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a surface light source device suitable for a backlight of a liquid crystal display device will be described as a representative example of the surface light source device according to the present invention.
[実施の形態1]
(面光源装置および発光装置の構成)
図2A〜図4は、実施の形態1に係る面光源装置100の構成を示す図である。図2Aは、面光源装置100の平面図であり、図2Bは、面光源装置100の正面図である。図3Aは、図2Bに示されるA−A線の断面図であり、図3Bは、図2Aに示されるB−B線の断面図である。図4は、面光源装置100の部分拡大断面図である。
[Embodiment 1]
(Configuration of surface light source device and light emitting device)
2A to 4 are diagrams showing the configuration of the surface
図2A〜図4に示されるように、面光源装置100は、筐体110と、複数の発光装置200と、光拡散板120とを有する。本実施の形態に係る面光源装置100は、液晶表示装置のバックライトなどに適用できる。また、図2Bに示されるように、面光源装置100は、液晶パネルなどの表示部材(被照射部材)107(図2Bにおいて、点線で示している)と組み合わせることで、表示装置100’としても使用できる。
As illustrated in FIGS. 2A to 4, the surface
複数の発光装置200は、筐体110の底板112上にマトリックス状に、または一列に配置されている。底板112の内面は、拡散反射面として機能する。また、筐体110の天板114には、開口部が設けられている。光拡散板120は、この開口部を塞ぐように配置されており、発光面として機能する。発光面の大きさは、例えば約400mm×約700mmとすることができる。
The plurality of light emitting
複数の発光装置200をマトリックス状に配置する場合の第1の方向(図3Aに示すx軸方向)における発光装置200の中心間距離(ピッチ)と、第1の方向に直交する第2の方向(図3Aに示すy軸方向)における発光装置200の中心間距離(ピッチ)との比率は、たとえば1:4程度である。このように、本実施の形態では、第1の方向における発光装置200のピッチと、第2の方向における発光装置200のピッチとが異なっても、被照射部材を均一に照らすことができる。このように第1の方向におけるピッチと第2の方向におけるピッチとが異なる場合、発光装置200により照らされる領域の形状は、略楕円形状であることが好ましい。この場合、楕円の長軸が、第1の方向と第2の方向のうちのピッチが大きい方向に沿うことが好ましい。複数の発光装置200を筐体110の底板112上に一列に配置し、発光装置200の列に直交する方向における筐体110の内面(側板の内面)と発光装置200の中心までの距離が隣接する発光装置200間の距離よりも長い場合には、楕円の長軸が、発光装置200の列に直交する方向に沿うことが好ましい。
A distance (pitch) between the centers of the
複数の発光装置200は、それぞれ筐体110の底板112上の所定の位置に固定されている。図4に示されるように、通常は、複数の発光装置200は、筐体110の底板112上に固定された基板210上に固定されている。複数の発光装置200は、それぞれ発光素子220と、光束制御部材300とを有する。
The plurality of light emitting
基板210は、発光素子220および光束制御部材300を支持する板状の部材である。基板210は、底板112の上に固定されている。
The
発光素子220は、面光源装置100の光源であり、基板210上に固定されている。発光素子220は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード(LED)である。
The
光束制御部材300は、発光素子220を覆うように基板210上に固定されている。光束制御部材300は、発光素子220から出射された光の配光を制御し、当該光の進行方向を基板210の面方向に拡げる。光束制御部材300は、その中心軸CAが発光素子220の光軸OAに一致するように、発光素子220の上に配置されている(図4参照)。なお、「光束制御部材300の中心軸CA」とは、光束制御部材300の回転中心となる直線を意味する。本実施の形態に係る光束制御部材300は、回転対称(二回対称;脚は考慮しない)である。また、「発光素子の光軸OA」とは、発光素子220からの立体的な出射光束の中心の光線を意味する。
The light
光束制御部材300は、一体成形により形成することができる。光束制御部材300の材料は、所望の波長の光を通過させ得る材料であればよい。たとえば、光束制御部材300の材料は、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)やポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂(EP)、シリコーン樹脂などの光透過性樹脂、またはガラスである。本実施の形態に係る面光源装置100は、光束制御部材300の構成に主たる特徴を有する。そこで、光束制御部材300については、別途詳細に説明する。
The light
光拡散板120は、光拡散性を有する板状の部材であり、発光装置200からの出射光を拡散させつつ透過させる。光拡散板120は、複数の発光装置200の上に基板210と略平行に空気層を介して配置されている。通常、光拡散板120は、液晶パネルなどの被照射部材とほぼ同じ大きさである。たとえば、光拡散板120は、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂(MS)などの光透過性樹脂により形成される。光拡散性を付与するため、光拡散板120の表面に微細な凹凸が形成されているか、または光拡散板120の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。
The
本発明に係る面光源装置100では、各発光素子220から出射された光は、光束制御部材300により光拡散板120の広範囲を照らすように拡げられる。各光束制御部材300から出射された光は、さらに光拡散板120により拡散される。その結果、本発明に係る面光源装置100は、被照射部材(例えば液晶パネル)を均一に照らすことができる。
In the surface
(光束制御部材の構成)
図5および図6A〜Eは、実施の形態1に係る光束制御部材300の構成を示す図である。図5は、光束制御部材300を裏側(基板210側)から見た斜視図である。図6Aは、光束制御部材300の平面図であり、図6Bは、光束制御部材300の底面図であり、図6Cは、光束制御部材300の正面図であり、図6Dは、光束制御部材300の左側面図であり、図6Eは、図6Aに示されるA−A線の断面図である。なお、以下の説明では、基板210側(発光素子220側)を「裏側」と称し、光拡散板120側を「表側」と称する。光束制御部材300の中心軸CAは、表裏方向に延びている。
(Configuration of luminous flux control member)
5 and 6A to 6E are diagrams showing a configuration of light
図5および図6A〜Eに示されるように、光束制御部材300は、凹部310と、入射面320と、出射面330と、第1裏面340と、第2裏面350と、複数の脚360と、を有する。
As shown in FIGS. 5 and 6A to 6E, the light
入射面320は、光束制御部材300の中心軸CAと交わるように光束制御部材300の裏側の中央部に配置された凹部310の内面である。凹部310は、発光素子220の光軸OAと交わるように配置されている。入射面320は、発光素子220から出射された光を、その光の進行方向を制御しつつ光束制御部材300内に入射させる。凹部310の大きさは、裏側から表側に向かうにつれて小さくなる。すなわち、中心軸CAに垂直な断面(以下「水平断面」ともいう)における、凹部310の断面積は、凹部310の開口部から離れるにつれて漸減する。凹部310および入射面320は、中心軸CAを回転軸とした回転対称(二回対称)である。この後説明するように、入射面320の水平断面の形状は、略楕円であるが、入射面320は、曲面だけでなく一対の入射平面323も含む(図5参照)。
The
出射面330は、光束制御部材300の表側(光拡散板120側)に向かって突出するように光束制御部材300の表側に配置されている。出射面330は、入射面320で光束制御部材300内に入射した光を、進行方向を制御しつつ外部に出射させる。出射面330は、中心軸CAと交わるように配置されている。出射面330の水平断面の形状は、楕円である。出射面330は、中心軸CAを回転軸とした回転対称(二回対称)である。この後説明するように、出射面330の水平断面における楕円の長軸は、入射面310の水平断面における略楕円の短軸と平行である。
The
出射面330は、中心軸CAを中心とする所定範囲に位置する第1出射面331と、第1出射面331の周囲に連続して形成される第2出射面332と、第2出射面332の周囲に連続して形成される第3出射面333とを有する(図6E参照)。本実施の形態において、第1出射面331は、裏側に凸の曲面である。ただし、第1出射面331は、裏側に凸の曲面でなくてもよい。発光装置200の配列(ピッチ)などに応じて、第1出射面331の裏側への突出の度合いが調整される。第2出射面332は、第1出射面331の周囲に位置する、表側に凸の滑らかな曲面である。第2出射面332の形状は、楕円の環状の凸形状である。第3出射面333は、第2出射面332の周囲に位置する曲面である。中心軸CAを含む断面において、第3出射面333の形状は、直線であってもよいし曲線であってもよい。
The
第1裏面340は、光束制御部材300の裏側において、凹部310の開口縁から光束制御部材300の外縁に向かって延在する面である。本実施の形態では、第1裏面340の平面視形状は円形であり、第1裏面340は、光束制御部材300の裏側の一部を構成している。第1裏面340は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第1裏面340は、中心軸CAから離れるにつれて表側に向かう傾斜面である。
The
第2裏面350は、光束制御部材300の裏側において第1裏面340の外側に位置し、第1裏面340の外縁から光束制御部材300の外縁まで延在する面である。第2裏面350は、光束制御部材300の裏側の一部を構成している。第1裏面340と第2裏面350との間には、段差があってもよい。また、第2裏面350は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第2裏面350は、中心軸CAに対して垂直な平面である。
The
複数の脚360は、発光素子220から発せられる熱を外部に逃がすための間隙を基板210と光束制御部材300との間に形成するとともに、基板210に対して光束制御部材300を位置決めする。本実施の形態では、第1裏面340上に3つの脚360が配置されている。また、本実施の形態では、脚360は円柱の一部を切り欠いた形状をしており、光束制御部材300の径方向外側に面する脚360の側面には凹曲面が形成されている。したがって、光束制御部材300内を経由して凹曲面に到達した光は、屈折により拡げられて出射される。
The plurality of
次に、入射面320および出射面330の水平断面の形状について、より詳細に説明する。
Next, the shape of the horizontal cross section of the
図7Aは、凹部310および入射面320の中心軸CAを含む部分拡大断面図である。図7Bは、図7Aに示されるA−A線における第1入射面321(第1領域311)の水平断面を示す図である。図7Cは、図7Aに示されるB−B線における第2入射面322(第2領域312)の水平断面を示す図である。
FIG. 7A is a partially enlarged cross-sectional view including the
前述のとおり、入射面320の水平断面の形状は、略楕円であるが、入射面320は、曲面だけでなく一対の入射平面323も含む。説明の便宜上、凹部310を、図7Aに示されるように、凹部310の開口部側に位置する第1領域311と、第1領域311よりも表側に位置する第2領域312とに分けて説明する。また、第1領域311の内面を第1入射面321と称し、第2領域312の内面を第2入射面322と称する。入射面320は、第1入射面321および第2入射面322により構成される。前述の一対の入射平面323は、第1入射面321の一部である。
As described above, the shape of the horizontal cross section of the
図7Bに示されるように、水平断面における第1入射面321の形状は、一対の楕円弧371と、一対の直線372とから構成される。一対の楕円弧371は、それぞれ第1楕円370の一部であり、互いに対向している。図7Bでは、第1楕円370のうち、一対の楕円弧371は実線で表しているが、それ以外の部分は破線で示している。楕円弧371は、第1楕円370とその長軸との交点373を含むが、第1楕円370とその短軸との交点374は含まない。一方、一対の直線372は、それぞれ第1楕円の370の短軸と直交しており、かつ互いに対向している。直線372は、一方の楕円弧371の端部と他方の楕円弧371の端部とを接続している。直線372は、入射平面323の断面である。このように、水平断面において、第1領域311は、第1楕円370の一部(第1楕円370とその短軸との交点374近傍の部分)を直線で切り欠いた形状をしている。前述のとおり、凹部310の大きさは、裏側から表側に向かうにつれて小さくなる。したがって、第1領域311においても、第1楕円370の大きさは、裏側から表側に向かうにつれて小さくなる。一対の直線372の長さも、裏側から表側に向かうにつれて短くなる。すなわち、図5に示されるように、中心軸CAに垂直な方向(水平方向)の入射平面323の幅は、裏側から表側に向かうにつれて短くなる。なお、一対の入射平面323は、互いに平行であってもよいし、平行でなくてもよい。たとえば、一対の入射平面323は、裏側から表側に向かうにつれて中心軸CAに近づくように傾斜していてもよい。本実施の形態では、一対の入射平面323は、互いに平行である。
As illustrated in FIG. 7B, the shape of the
図7Cに示されるように、水平断面における第2入射面322の形状は、第2楕円380である。本実施の形態では、第2楕円380は、第1楕円370と相似形状である。第2入射面322を構成する曲面は、第1入射面321を構成する曲面(第1入射面321のうち入射平面323以外の部分)と滑らかに連続している。図7Bおよび図7Cに示されるように、第2楕円380の長軸は、第1楕円370の長軸と平行である。前述のとおり、凹部310の大きさは、裏側から表側に向かうにつれて小さくなる。したがって、第2領域312においても、第2楕円380の大きさは、裏側から表側に向かうにつれて小さくなる。
As illustrated in FIG. 7C, the shape of the
図8Aは、光束制御部材300の中心軸CAを含む断面図である(図6Eと同じ図)。図8Bは、図8Aに示されるA−A線における第1出射面331および第2出射面332の水平断面を示す図である。図8Cは、図8Aに示されるB−B線における第3出射面333の水平断面を示す図である。
FIG. 8A is a cross-sectional view including the central axis CA of the light flux controlling member 300 (the same view as FIG. 6E). FIG. 8B is a diagram showing a horizontal cross section of the
図8Bに示されるように、水平断面における第1出射面331の形状は、第3楕円390である。また、水平断面における第2出射面332の形状も、第3楕円390である。さらに、図8Cに示されるように、水平断面における第3出射面333の形状も、第3楕円390である。すなわち、水平断面における出射面330の形状は、第3楕円390である。なお、ここでいう「第3楕円390」とは、同一形状の楕円のみではなく相似形状の楕円も含む概念である(前述の第1楕円370および第2楕円380も同じである)。第1出射面331を構成する曲面は、第2出射面332を構成する曲面と滑らかに連続している。第2出射面332を構成する曲面は、第3出射面333を構成する曲面と滑らかに連続している。
As shown in FIG. 8B, the shape of the
図8Bおよび図8Cに示されるように、第1出射面331、第2出射面332および第3出射面333のいずれについても、第3楕円390の短軸は、第2楕円370の長軸と平行である。前述のとおり、第2楕円380の長軸は、第1楕円370の長軸と平行である。したがって、第1楕円370の長軸は、第2楕円380の長軸および第3楕円の短軸390と平行である。
As shown in FIG. 8B and FIG. 8C, the minor axis of the
本実施の形態の光束制御部材300は、水平断面における入射面320および出射面330の形状が、いずれも略楕円となっている。また、入射面320に対応する第1楕円370および第2楕円380の長軸と、出射面330に対応する第3楕円390の長軸とは、互いに垂直である。ここで、図8Cに示されるように、入射面320に対応する第1楕円370および第2楕円380の長軸がx軸に沿うように、出射面330に対応する第3楕円390の長軸がy軸に沿うように光束制御部材300を配置したとして、入射面320および出射面330の機能について説明する。
In light
まず、xy平面における光の進行方向の変化について見てみると、図9Aに示されるように、入射面320は、x軸に対する角度が小さい光線をx軸から離れるように屈折させ、y軸に対する角度が小さい光線をy軸に近づくように屈折させる。したがって、入射面320は、x軸に沿う方向に向かう光を減らし、y軸に沿う方向に向かう光を増大させる。一方、出射面330は、x軸に対する角度が小さい光線をx軸から離れるように屈折させ、y軸に対する角度が小さい光線をy軸に近づくように屈折させる。したがって、出射面330は、y軸に沿う方向に向かう光を増大させ、x軸に沿う方向に向かう光を減らす。このように、入射面320および出射面330は、y軸に沿う方向に向かう光を増大させ、x軸に沿う方向に向かう光を減らすため、光束制御部材300を含む発光装置200は、光拡散板120を略楕円形状に照らすことができる。また、光束制御部材300では、第1楕円370および第2楕円380における長軸と短軸の長さの比(楕円率)、ならびに第3楕円390における長軸と短軸の長さの比(楕円率)をそれぞれ別個に調整することで、発光素子220の光軸OAに直交し、かつ互いに直交する2方向(x軸方向とy軸方向)について、それぞれ個別に配光を制御することができる。
First, looking at the change in the traveling direction of light on the xy plane, as shown in FIG. 9A, the
また、入射平面323を含む入射面320による光の進行方向の変化(図9B)と、入射平面323を含まない入射面320による光の進行方向の変化(図9A)とを比較してみると、図9Bに示されるように、入射平面323を含む入射面320では、y軸に対する角度が小さい光線が入射平面323に入射する。入射平面323は光を集める力が強いため、入射平面323を含む入射面320は、入射平面323を含まない入射面320よりもy軸に沿う方向に向かう光をより増大させる。本実施の形態に係る光束制御部材300では、入射平面323を含む第1入射面321は、入射平面323を含まない第2入射面322よりも裏側に配置されているため、光束制御部材300は、発光素子220から光軸OAに対して大きな角度で出射された光(基板210に対して小さな角度で出射された光)について、y軸に沿う方向に向かう光をより増大させる。これにより、y軸方向についてより遠方に光を到達させることができる。
Further, when the change in the light traveling direction by the
次に、yz平面における光の進行方向の変化について見てみると、図10Aに示されるように、入射面320は、光を拡げるように屈折させる。また、出射面330のうち中央部の第1出射面331(凹面)は、光を拡げるように屈折させ、出射面330の残りの第2出射面332および第3出射面333(凸面)は、光を集めるように屈折させる。これにより、光束制御部材300は、発光素子220から光軸OAに対して小さな角度範囲で出射された光を、光軸OAに直交する方向に広げて遠方に光を到達させることができる。
Next, regarding the change in the traveling direction of light in the yz plane, as shown in FIG. 10A, the
また、入射平面323を含む入射面320による光の進行方向の変化(図10B)と、入射平面323を含まない入射面320による光の進行方向の変化(図10A)とを比較してみると、図10Bに示されるように、入射平面323を含む入射面320では、光軸OAに対して大きな角度の光線が入射平面323に入射する。入射平面323は光を拡げる力が弱い(光を集める力が強い)ため、入射平面323を含む入射面320は、入射平面323を含まない入射面320よりも基板210に沿う方向に向かう光をより増大させる。本実施の形態に係る光束制御部材300では、入射平面323を含む第1入射面321は、入射平面323を含まない第2入射面322よりも裏側に配置されているため、光束制御部材300は、発光素子220から光軸OAに対して大きな角度で出射された光(基板210に対して小さな角度で出射された光)について、基板210に沿う方向に向かう光をより増大させる。これにより、より遠方に光を到達させることができる。
Further, when the change in the light traveling direction by the
(効果)
以上のように、光束制御部材300を有する発光装置200は、任意の楕円率の楕円形状の領域に光を照射することができる。本実施の形態の面光源装置100は、発光装置200が等間隔(正方格子状)に配置されていない場合であっても、輝度ムラを抑制することができる。
(effect)
As described above, the light-emitting
[実施の形態2]
実施の形態2に係る面光源装置は、光束制御部材400の構成のみが実施の形態1に係る面光源装置100と異なる。そこで、本実施の形態では、主として光束制御部材400について説明する。なお、面光源装置100と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。
[Embodiment 2]
The surface light source device according to the second embodiment is different from the surface
(光束制御部材の構成)
図11および図12A〜Eは、実施の形態2に係る光束制御部材400の構成を示す図である。図11は、光束制御部材400を裏側(基板210側)から見た斜視図である。図12Aは、光束制御部材400の平面図であり、図12Bは、光束制御部材400の底面図であり、図12Cは、光束制御部材400の正面図であり、図12Dは、光束制御部材400の左側面図であり、図12Eは、図12Aに示されるA−A線の断面図である。
(Configuration of luminous flux control member)
FIGS. 11 and 12A to 12E are diagrams showing a configuration of light
図11および図12A〜Eに示されるように、光束制御部材400は、凹部310と、入射面320と、出射面330と、第1裏面340と、第2裏面450と、複数の脚360と、を有する。
As shown in FIGS. 11 and 12A to 12E, the light
第2裏面450は、光束制御部材400の裏側において第1裏面340の外側に位置し、第1裏面340の外縁から光束制御部材400の外縁まで延在する面である。第1裏面340と第2裏面450との間には、段差があってもよい。本実施の形態では、第2裏面450には、出射面330で反射された光を出射面330に向けて反射させるための複数の凸条451が形成されている。
The
複数の凸条451のそれぞれは、出射面330で反射された光を反射させるための第1反射面452と、第1反射面452で反射された光を出射面330に向けて反射させるための第2反射面453と、これらの間に配置された稜線454とを有する。すなわち、それぞれの凸条451は、一対の反射面(第1反射面452および第2反射面453)を有し、全反射プリズムのように機能する。出射面330で反射された光が第2裏面450を透過して基板210に到達すると、光束制御部材400の直上方向に反射して、光束制御部材400の直上に過度に明るい明部が生じてしまうことがある。複数の凸条451は、出射面330で反射された光が第2裏面450を透過することを防止することで、明部の発生を抑制する。
Each of the plurality of
凸条451の稜線454に垂直な断面形状の例には、三角形状、頂部にR面取を施した三角形状、半円形状、第1反射面452および第2反射面453の間に他の平面が存在する台形状などが含まれる。本実施の形態では、凸条451の稜線454に垂直な断面形状は、三角形状である。また、本実施の形態では、複数の凸条451は、中心軸CAを中心として放射状に配置されている。
Examples of the cross-sectional shape perpendicular to the
(効果)
本実施の形態に係る光束制御部材400では、第2裏面450の全面に複数の凸条451が形成されている。このため、本実施の形態に係る面光源装置では、出射面330で反射した光に起因する光拡散板120(発光面)における輝度ムラがより生じにくい。
(effect)
In light
本発明の光束制御部材、発光装置および面光源装置は、例えば、液晶表示装置のバックライトや一般照明などに適用することができる。 The light flux controlling member, the light emitting device, and the surface light source device of the present invention can be applied to, for example, a backlight of a liquid crystal display device or general illumination.
10 発光装置
20 発光素子
30 光束制御部材(レンズ)
32 凸曲面部
34 フィレット部
100 面光源装置
107 表示部材
110 筐体
112 底板
114 天板
120 光拡散板
200 発光装置
210 基板
220 発光素子
300、400 光束制御部材
310 凹部
311 第1領域
312 第2領域
320 入射面
321 第1入射面
322 第2入射面
323 入射平面
330 出射面
331 第1出射面
332 第2出射面
333 第3出射面
340 第1裏面
350、450 第2裏面
360 脚
370 第1楕円
371 楕円弧
372 直線
380 第2楕円
390 第3楕円
451 凸条
452 第1反射面
453 第2反射面
454 稜線
CA 光束制御部材の中心軸
OA 発光素子の光軸
DESCRIPTION OF
32 Convex-
Claims (7)
前記光束制御部材の中心軸と交わるように前記光束制御部材の裏側に配置された凹部の内面であって、前記発光素子から出射された光を入射させるための入射面と、
前記中心軸と交わるように前記光束制御部材の表側に配置され、前記入射面で入射した光を外部に出射させるための出射面と、
を有し、
前記凹部は、前記凹部の開口部側に位置する第1領域と、前記第1領域よりも前記光束制御部材の表側に位置する第2領域と、を含み、
前記入射面は、前記第1領域の内面である第1入射面と、前記第2領域の内面である第2入射面と、を含み、
前記中心軸に垂直な断面における、前記第1入射面の形状は、第1楕円の一部でありかつ前記第1楕円の長軸との交点を含む互いに対向する一対の楕円弧と、前記第1楕円の短軸と直交する互いに対向する一対の直線と、から構成され、
前記断面における、前記第2入射面の形状は、第2楕円であり、
前記断面における、前記出射面の形状は、第3楕円であり、
前記第1楕円の長軸は、前記第2楕円の長軸および前記第3楕円の短軸と平行である、
光束制御部材。 A light flux controlling member for controlling the light distribution of the light emitted from the light emitting element,
An inner surface of a recess disposed on the back side of the light flux controlling member so as to intersect with the central axis of the light flux controlling member, an incident surface for allowing light emitted from the light emitting element to enter,
An emission surface arranged on the front side of the light flux controlling member so as to intersect the central axis, and for emitting the light incident on the incidence surface to the outside;
Have
The concave portion includes a first region located on the opening side of the concave portion, and a second region located on the front side of the light flux controlling member with respect to the first region,
The incident surface includes a first incident surface that is an inner surface of the first region, and a second incident surface that is an inner surface of the second region;
In the cross section perpendicular to the central axis, the shape of the first incident surface is a part of a first ellipse and a pair of opposing elliptical arcs including an intersection with the long axis of the first ellipse, and the first A pair of opposing straight lines perpendicular to the minor axis of the ellipse,
The shape of the second incident surface in the cross section is a second ellipse,
The shape of the exit surface in the cross section is a third ellipse,
The major axis of the first ellipse is parallel to the major axis of the second ellipse and the minor axis of the third ellipse.
Luminous flux control member.
前記複数の凸条のそれぞれは、前記出射面で反射された光を反射させるための第1反射面と、前記第1反射面で反射された光を前記出射面に向けて反射させるための第2反射面とを有する、
請求項1または請求項2に記載の光束制御部材。 A plurality of ridges disposed on the back side of the light flux controlling member on the outside of the opening of the concave portion for reflecting the light reflected by the emission surface toward the emission surface;
Each of the plurality of ridges includes a first reflecting surface for reflecting the light reflected by the emitting surface, and a first reflecting surface for reflecting the light reflected by the first reflecting surface toward the emitting surface. Two reflective surfaces;
The light flux controlling member according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の光束制御部材。 The plurality of ridges are arranged radially about the central axis,
The light flux controlling member according to claim 3.
前記発光素子上に配置された請求項1〜4のいずれか一項に記載の光束制御部材と、
を有する、発光装置。 A light emitting element;
The light flux controlling member according to any one of claims 1 to 4, which is disposed on the light emitting element,
A light emitting device.
前記発光装置から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、
を有する、面光源装置。 A light emitting device according to claim 5;
A light diffusing plate that diffuses and transmits light emitted from the light emitting device;
A surface light source device.
前記面光源装置から出射された光を照射される表示部材と、
を有する、表示装置。 A surface light source device according to claim 6;
A display member that is irradiated with light emitted from the surface light source device;
A display device.
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