JP4870826B2 - 発光装置、面光源装置、及び表示装置 - Google Patents
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Description
本発明の基本的な考え方を説明する。
〔面光源装置の全体形状〕
図4は、上記基本的な考え方に基づく実施の形態1に係る表示装置を構成する面光源装置の平面図である。なお、図4では、液晶表示パネル等の被照明部材を図示していない。図5は、図4の表示装置をX1−X1線に沿って切断した断面図である。なお、本実施の形態の面光源装置は、液晶表示パネルに適用した例である。
図6乃至図8は、上記光束制御部材4の詳細な構成を示す図である。図6は、その平面図、図7(a)は図6のA−A’矢視断面図、図7(b)は図7(a)のC部拡大図、図8は上記光束制御部材4の底面図である。
光束制御部材4の光制御出射面11は、光軸Lを中心とする所定範囲に位置する第1の出射面11aと、第1の出射面11aの周囲に連続して形成される第2の出射面11bと、第2の出射面11bと鍔部15とを接続する第3の出射面11cとからなる。
上述したように、光束制御部材4は、基板18上に脚16により支持され、光束制御部材4の裏面12と発光素子3の発光面との間には、放熱等を目的とした隙間εが形成されている。この隙間εが形成されているために、発光素子3の発光面から出射された光の一部が、光束制御部材4の裏面12から、光束制御部材4内部に入射する。裏面12が平滑面である場合、光束制御部材4の裏面12すなわちレンズ底面に到達した光は、基準光軸L寄りに屈折されて光束制御部材4内部に入射し、光制御出射面11から出射する。この出射光は、光束制御部材4にとって滑らかに広げて出射するように制御可能な光ではなく、平滑な裏面12及び光制御出射面11を経由することによって意図せず集光してしまい、被照射面に円環状の明部を生じさせ照度ムラとなる(図12(b)により後述する)。
図7(b)に示すように、格子状凸部13は、光束制御部材4の裏面12から外方に向かって突出した複数の線条の凸部13aを、それらの稜線が平行となるように並べ、これらと直交する複数の線条の凸部13b(後述する図9参照)をそれらの稜線が平行となるように並べることにより形成される。線条の延在方向に直交する凸部13aの断面形状は、半円に近い形であり、頂部をR形状で面取りした三角形状である。例えば、凸部13aの底面長さは0.5mm、線条を形成する傾斜面の底角は45°、先端のRは0.2mmである。凸部13aの傾斜角度は、45°より小さくてもよいが、光束制御部材4の裏面12に入射する光を散乱させる目的からすると凸部13aの傾斜角度は45°以上であることが好ましい。
図8に示すように、格子状凸部13は、上記複数の凸部13aとこれらに直交する凸部13bとによって形成される(後述する図9参照)。ここで、格子状凸部13は、光束制御部材4の裏面12の中心から外周面に向かって所定領域に設けられていればよい。図8では、格子状凸部13が、脚16の略内周面まで形成されている。格子状凸部13は、光束制御部材4の裏面12の全面に形成されてもよい。
以下、上述のように構成された光束制御部材4の作用について説明する。
図14乃至図16は、光束制御部材4の裏面12に形成される凸部13aとそこに入射する光の散乱光を説明する図である。図14(a)は、凸部13aをXYZ直交座標のX軸と平行となるように光束制御部材4の裏面12に形成した場合の裏面12へ入射される光線方向を裏面12側から見た図を示す。また、図14(b)は、図14(a)を側面(X軸方向)から見た形状を模式的に示す。図15(a)は、図14(a)で示した光束制御部材4の裏面12の凸部13aに直交方向から入射される光線方向を示す。また、図15(b)は、直交方向から入射される光線が受ける光束制御部材4の裏面12の凸部13aの作用を示す。図16(a)は、光束制御部材4の裏面12の凸部13aに斜め45°方向から入射される光線方向を示す。また、図16(b)は、斜め45°方向から入射される光線が受ける光束制御部材4の裏面12の凸部13aの作用を示す。なお、図15(b)に示した光線のうちの1つは、前記図3中の線O−P1で示す光線と一致し、図16(b)に示した光線のうちの1つは、前記図3中の線O−P2で示す光線と一致する。
〔光束制御部材の全体形状〕
図17は、実施の形態2に係る発光装置の光束制御部材の断面図である。図17(a)は光束制御部材の断面図であり、図17(b)は図17(a)に示すC部の拡大図である。なお、図17において、図7と共通する構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
〔光束制御部材の全体形状〕
上記実施の形態1、2では、光束制御部材4(40)の裏面12に格子状凸部13(43)を設けることにより、裏面12に入射する光を散乱させる発明について説明した。
光束制御部材50の光制御出射面11から出射した光の一部は、光拡散部材2(図5参照)を透過せず、光拡散部材2で反射される。光拡散部材2で反射された光の一部は、光制御出射面11に入射される。
そこで、本発明者らは、本実施の形態の効果を検証するために、傾斜角θと再帰反射される光の量との関係についてシミュレーションを行った。図22は、このシミュレーション結果を示す図である。
なお、上記図10に示したように、裏面12に入射される光の量は、発光素子3に近いほど多くなる。
実施の形態4では、光束制御部材の裏面に複数の凹部を格子状に形成する場合について説明する。
上記各実施の形態では、光束制御部材の裏面に複数の凹部あるいは複数の凸部を正方格子状に形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、複数の凹部あるいは複数の凸部を三方格子状や六方格子状に形成してもよい。
本実施の形態のバリエーション1は、光束制御部材の裏面に複数の凸部を三方格子状に形成する場合である。図25は、本実施の形態に係る発光装置のバリーション1の光束制御部材の裏面の一部を切り取って格子状凹部の構造を模式的に示す図である。図25(a)は斜視図、図25(b)は底面図、図25(c)は側面図である。
本実施の形態のバリエーション2は、光束制御部材の裏面に複数の凹部を三方格子状に形成する場合である。図26は、本実施の形態に係る発光装置のバリーション2の光束制御部材の裏面の一部を切り取って格子状凹部の構造を模式的に示す図である。図26(a)は斜視図、図26(b)は底面図、図26(c)は側面図である。
本実施の形態のバリエーション3は、光束制御部材の裏面に複数の凸部を六方格子状に形成する場合である。図27は、本実施の形態に係る発光装置のバリーション3の光束制御部材の裏面の一部を切り取って格子状凹部の構造を模式的に示す底面図である。
本実施の形態のバリエーション4は、光束制御部材の裏面に複数の凹部を六方格子状に形成する場合である。バリエーション4の光束制御部材は、前述のバリエーション3における六角形の凸部93aに変えて、六角形の溝(図27の太線凹部103a)が形成される。
2 光拡散部材
3 発光素子
4、40、50、60 光束制御部材
5 発光装置
6 表示装置
7 被照明部材
11 光制御出射面
12 裏面
13、43、53、73、93 格子状凸部
13a,13b,43a、43b、53a、53b、73a、73b、73c、93a 凸部
14 凹み
15 鍔部
16 脚
18 基板
43c 凹凸面
63、83、103 格子状凹部
63a、83a、83b、83c、103a 凹部
93a 稜線
Claims (11)
- 基板上に配列され、光を出射する発光素子と、
前記発光素子から出射された光の進行方向を制御する光制御出射面と、前記発光素子から出射された立体的な光束の中心軸である基準光軸から所定の角度の範囲内に出射された光である主光線を内部へ入射させる凹みと、前記凹みの開口縁部から径方向に延在し、前記発光素子から出射された前記主光線以外の光である副光線を内部へ入射させる裏面と、を有する光束制御部材と、を備え、
前記光束制御部材の裏面には、複数の線条の凸部を格子状に配置した格子状凸部、または、複数の線条の凹部を格子状に配置した格子状凹部が形成される、発光装置。 - 前記格子は正方格子である、請求項1記載の発光装置。
- 前記格子は三角格子である、請求項1記載の発光装置。
- 前記格子は六角格子である、請求項1記載の発光装置。
- 前記格子状凸部または格子状凹部は、前記光束制御部材の裏面と一体成形される、請求項1記載の発光装置。
- 前記線条の凸部または前記線条の凹部は、線条の延在方向に対して直交する断面形状が、三角形状、頂部にR面取を施した三角形状、又は半円形状である、請求項1記載の発光装置。
- 前記線条の凸部は、線条間の溝部がR形状を有する、請求項1記載の発光装置。
- 前記線条の凸部または前記線条の凹部は、粗面加工される、請求項1記載の発光装置。
- 前記線条の凸部は、突出方向に対して直交する断面形状が三角形状であって、底辺と他の辺とのなす角度である傾斜角が略55°である請求項1記載の発光装置。
- 請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の発光装置と、前記発光装置から出射された光を拡散・透過する光拡散部材と、を備える面光源装置。
- 請求項10記載の面光源装置と、前記面光源装置からの光が照射される被照明部材と、
を備える表示装置。
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