JP5115038B2 - 発光装置、面光源装置及び画像表示装置 - Google Patents

発光装置、面光源装置及び画像表示装置 Download PDF

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Description

本発明は発光装置、面光源装置及び画像表示装置についての技術分野に関する。詳しくは、レンズの外周部に発光ダイオードから出射された光を所定の方向へ導く光路制御用突部を設けて輝度の均一化を図る技術分野に関する。
光源として発光ダイオードを有する複数の発光装置を用いて照明を行う照明装置がある。
このような照明装置は、例えば、光源を直接照明として利用し照明機器として使用されたり、光源をバックライト照明として利用しテレビジョン受像器等の画像表示装置に使用される。
テレビジョン受像器等の画像表示装置においては、複数の発光装置がマトリクス状に配置され、これらの発光装置から表示パネルへ向けてバックライトとしての光が出射される。
画像表示装置にあっては、発光装置から光が出射されたときに表示パネル全体の輝度の均一性を保つ必要があり、従来の発光装置において、輝度の均一性を確保するために、光源から出射された光をレンズを透過させて側方へ広げるように出射して表示パネルに照射するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
ところで、近年、テレビジョン受像器等の画像表示装置は薄型化される傾向にある。従って、特許文献１に記載された発光装置の構成において薄型化を行う場合には、表示パネルが発光装置に近付くため、発光ダイオードから出射される光の正面側における表示パネル上での輝度が高くなってしまい、表示パネル全体の輝度の均一性が低下するおそれがある。
そこで、側方への出射量を増やして輝度の均一性を確保するために、図１６に示すような形状を有するレンズを用いた発光装置ａがある。発光装置ａは、発光ダイオードｂが封止樹脂ｃに封止され、封止樹脂ｃ上にレンズｄが配置されている。レンズｄには封止樹脂ｃより外側に位置され側方へ突出された突出部ｅが設けられている。レンズｄは曲面状に形成された外面ｆと平面状に形成された底面ｇとを有している。
発光装置ａにおいて発光ダイオードｂから光が出射されると、レンズｄを透過されて出光される他、一部の光は外面ｆで内面反射され続いて底面ｇで再度内面反射されて外面ｆから出光される。このように発光装置ａにおいては、外面ｆで内面反射され底面ｇで再度内面反射された光が封止樹脂ｃより外側に位置された突出部ｅから出射されるため、側方への出射量が増える。
特許３８７５２４７号公報
ところが、発光装置ａにあっては、外面ｆで内面反射された光が到達する底面ｇが平面状に形成されているため、底面ｇに到達する光の角度によっては内面反射されず底面ｇを透過する光も存在する。このような底面ｇを透過した光は、画像表示装置における様々な部分で反射され様々な角度で表示パネルへ向かう光となり得る。
従って、底面ｇを透過したこれらの光によって、表示パネルでの輝度ムラが発生し輝度の均一性が低下するおそれがある。
そこで、本発明発光装置、面光源装置及び画像表示装置は、上記した問題点を克服し、輝度の均一化を図ることを課題とする。
本発明発光装置、面光源装置及び画像表示装置は、上記した課題を解決するために、レンズは、本体部とその外周部に封止樹脂の外側に位置されると共に内面反射された光を所定の方向へ導く光路制御用突部とが一体に形成されて成り、光路制御用突部に、内面反射された光を再度内面反射させる反射面と、該反射面の外周縁に連続し該反射面で内面反射された光が出光される出光面とを形成し、光軸方向において上記反射面の内周縁を外周縁より発光ダイオードからの光の出射方向側に位置させ、光軸方向において上記反射面を発光ダイオードからの光の出射方向と略反対側に凸の曲面状に形成し、上記出光面によって光路制御用突部の外周面を構成すると共に上記出光面を光軸方向において上記反射面の外周縁に近付くに従って発光ダイオードから離隔する方向へ変位するように傾斜させ、上記レンズの本体部に曲面状に形成された制御面における光軸に対する反射方向における反射角に応じて定められ、上記制御面で内面反射された光が上記反射面で内面反射する角度から算出される傾斜角を満足する面として上記反射面が形成され、上記反射面は、上記反射角が小さい場合には傾斜角が大きくなり、上記反射角が大きい場合には傾斜角が小さくなるような面とされているので、上記制御面で内面反射され上記反射面に到達した光が全反射されて上記出光面から側方へ出光され、上記出光面の水平線に対する傾斜角が９０°未満とされ、上記反射面で全反射された光が輝度の均一性を確保できるようにしたものである。
従って、本発明発光装置、面光源装置及び画像表示装置は、光路制御用突部に入射した光の全体又は略全体が反射面で内面反射され出光面から出光される。
本発明発光装置は、発光ダイオードと該発光ダイオードを封止する封止樹脂と該封止樹脂に形成された配置面上に配置され発光ダイオードから出射される光の光軸方向から見た形状が円形状に形成され中心部に封止樹脂側に凹んだ凹部が形成されたレンズとを備え、発光ダイオードから出射される光の光軸上に凹部が位置されるようにレンズが封止樹脂の配置面上に配置され、発光ダイオードから出射された光の一部が封止樹脂を透過しレンズで内面反射されて出光される発光装置であって、レンズは、本体部とその外周部に封止樹脂の外側に位置されると共に内面反射された光を所定の方向へ導く光路制御用突部とが一体に形成されて成り、光路制御用突部に、内面反射された光を再度内面反射させる反射面と、該反射面の外周縁に連続し該反射面で内面反射された光が出光される出光面とを形成し、光軸方向において上記反射面の内周縁を外周縁より発光ダイオードからの光の出射方向側に位置させ、光軸方向において上記反射面を発光ダイオードからの光の出射方向と略反対側に凸の曲面状に形成し、上記出光面によって光路制御用突部の外周面を構成すると共に上記出光面を光軸方向において上記反射面の外周縁に近付くに従って発光ダイオードから離隔する方向へ変位するように傾斜させ、上記レンズの本体部に曲面状に形成された制御面における光軸に対する反射方向における反射角に応じて定められ、上記制御面で内面反射された光が上記反射面で内面反射する角度から算出される傾斜角を満足する面として上記反射面が形成され、上記反射面は、上記反射角が小さい場合には傾斜角が大きくなり、上記反射角が大きい場合には傾斜角が小さくなるような面とされているので、上記制御面で内面反射され上記反射面に到達した光が全反射されて上記出光面から側方へ出光され、上記出光面の水平線に対する傾斜角が９０°未満とされ、上記反射面で全反射された光が輝度の均一性を確保できるようにしたことを特徴とする。
従って、発光ダイオードから出射された光に関して光軸に対して側方へ出光される量が多く、輝度の均一性を確保することができる。
請求項２に記載した発明にあっては、レンズと封止樹脂の間に、発光ダイオードから出射された光が透過される空気層を形成したので、封止樹脂と空気層の境界面及び空気層とレンズの境界面で光が側方へ向かう方向へ屈折されるため、側方への出光量を増加させることができる。
請求項３に記載した発明にあっては、レンズと封止樹脂の間に両者を結合する透明な結合層を設けたので、レンズと結合層が密着されると共に結合層と封止樹脂が密着され、レンズと封止樹脂の間に不必要な隙間が形成されることがなく、発光ダイオードから出射された光が意図しない方向へ向かうことがなく、光の制御を容易に行うことができる。
請求項４に記載した発明にあっては、結合層と封止樹脂の屈折率を略同じにしたので、両者の境界面での界面反射が生じ難く、光の利用効率の向上を図ることができる。
請求項５に記載した発明にあっては、結合層としてゲル状の樹脂材料を用いたので、レンズと結合層の間及び結合層と封止樹脂の間の良好な密着性が確保され、発光ダイオードから出射された光の制御の容易化を図ることができる。
請求項６に記載した発明にあっては、結合層として接着剤を用いたので、レンズに封止樹脂との固定用の部分を設ける必要がなく、構造の簡素化を図ることができる。
本発明面光源装置は、発光ダイオードと該発光ダイオードを封止する封止樹脂と該封止樹脂に形成された配置面上に配置され発光ダイオードから出射される光の光軸方向から見た形状が円形状に形成され中心部に封止樹脂側に凹んだ凹部が形成されたレンズとを有する複数の発光装置と、複数の発光装置から出射された光を拡散させる拡散手段とを備え、発光ダイオードから出射される光の光軸上に凹部が位置されるようにレンズが封止樹脂の配置面上に配置され、発光ダイオードから出射された光の一部が封止樹脂を透過しレンズで内面反射されて出光される面光源装置であって、レンズは、本体部とその外周部に封止樹脂の外側に位置されると共に内面反射された光を所定の方向へ導く光路制御用突部とが一体に形成されて成り、光路制御用突部に、内面反射された光を再度内面反射させる反射面と、該反射面の外周縁に連続し該反射面で内面反射された光が出光される出光面とを形成し、光軸方向において上記反射面の内周縁を外周縁より発光ダイオードからの光の出射方向側に位置させ、光軸方向において上記反射面を発光ダイオードからの光の出射方向と略反対側に凸の曲面状に形成し、上記出光面によって光路制御用突部の外周面を構成すると共に上記出光面を光軸方向において上記反射面の外周縁に近付くに従って発光ダイオードから離隔する方向へ変位するように傾斜させ、上記レンズの本体部に曲面状に形成された制御面における光軸に対する反射方向における反射角に応じて定められ、上記制御面で内面反射された光が上記反射面で内面反射する角度から算出される傾斜角を満足する面として上記反射面が形成され、上記反射面は、上記反射角が小さい場合には傾斜角が大きくなり、上記反射角が大きい場合には傾斜角が小さくなるような面とされているので、上記制御面で内面反射され上記反射面に到達した光が全反射されて上記出光面から側方へ出光され、上記出光面の水平線に対する傾斜角が９０°未満とされ、上記反射面で全反射された光が輝度の均一性を確保できるようにしたことを特徴とする。
従って、発光ダイオードから出射された光に関して光軸に対して側方へ出光される量が多く、輝度の均一性を確保することができる。
本発明画像表示装置は、発光ダイオードと該発光ダイオードを封止する封止樹脂と該封止樹脂に形成された配置面上に配置され発光ダイオードから出射される光の光軸方向から見た形状が円形状に形成され中心部に封止樹脂側に凹んだ凹部が形成されたレンズとを有する複数の発光装置と、複数の発光装置から出射された光を拡散させる拡散手段と、複数の発光装置から出射された光が照射され画像を表示する表示パネルとを備え、発光ダイオードから出射される光の光軸上に凹部が位置されるようにレンズが封止樹脂の配置面上に配置され、発光ダイオードから出射された光の一部が封止樹脂を透過しレンズで内面反射されて出光される表示装置であって、レンズは、本体部とその外周部に封止樹脂の外側に位置されると共に内面反射された光を所定の方向へ導く光路制御用突部とが一体に形成されて成り、光路制御用突部に、内面反射された光を再度内面反射させる反射面と、該反射面の外周縁に連続し該反射面で内面反射された光が出光される出光面とを形成し、光軸方向において上記反射面の内周縁を外周縁より発光ダイオードからの光の出射方向側に位置させ、光軸方向において上記反射面を発光ダイオードからの光の出射方向と略反対側に凸の曲面状に形成し、上記出光面によって光路制御用突部の外周面を構成すると共に上記出光面を光軸方向において上記反射面の外周縁に近付くに従って発光ダイオードから離隔する方向へ変位するように傾斜させ、上記レンズの本体部に曲面状に形成された制御面における光軸に対する反射方向における反射角に応じて定められ、上記制御面で内面反射された光が上記反射面で内面反射する角度から算出される傾斜角を満足する面として上記反射面が形成され、上記反射面は、上記反射角が小さい場合には傾斜角が大きくなり、上記反射角が大きい場合には傾斜角が小さくなるような面とされているので、上記制御面で内面反射され上記反射面に到達した光が全反射されて上記出光面から側方へ出光され、上記出光面の水平線に対する傾斜角が９０°未満とされ、上記反射面で全反射された光が輝度の均一性を確保できるようにしたことを特徴とする。
従って、発光ダイオードから出射された光に関して光軸に対して側方へ出光される量が多く、輝度の均一性を確保することができる。
以下に、本発明発光装置、面光源装置及び画像表示装置の最良の形態を添付図面に従って説明する。
以下に示した最良の形態は、本発明画像表示装置を、液晶パネルに画像を表示するテレビジョン受像器に適用したものであり、本発明面光源装置を、このテレビジョン受像器に用いられた面光源装置に適用し、本発明発光装置をこの面光源装置に用いられた発光装置に適用したものである。
尚、本発明の適用範囲は液晶パネルを有するテレビジョン受像器及びこれに用いられた面光源装置、発光装置に限られることはなく、他の各種のテレビジョン受像器、パーソナルコンピューターに用いられる画像表示装置等やこれらに用いられる各種の面光源装置、発光装置に広く適用することができる。
画像表示装置（テレビジョン受像器）１は外筐２の内部に所要の各部が配置されて成る（図１及び図２参照）。外筐２はフロントパネル２ａとリアパネル２ｂが前後で結合されて成る。
外筐２のフロントパネル２ａには前後に貫通された開口が形成され、該開口を内側から閉塞する位置に画像を表示する表示パネル３が配置されている。表示パネル３は、例えば、透過型のカラー液晶パネルを前後から２枚の偏光板で挟み込むことにより構成され、アクティブマトリックス方式で駆動することによりフルカラー映像を表示する。
外筐２の内部には面光源装置４が配置されている（図２参照）。面光源装置４は筐体５に所要の各部が配置されて成る。
筐体５は、熱伝導性の高い金属材料等により前後に扁平な前方に開口された箱状に形成され、前後方向を向く配置面部６と該配置面部６の外周縁から前方へ突出された周面部７とから成る。
筐体５の前端部には光学シート８と拡散板９が取り付けられている。
光学シート８は、例えば、後述する光源（発光ダイオード）から出射された光を屈折させて所定の方向へ導くプリズムシート、偏光方向を変換する偏光方向変換シート等の所定の光学機能を有する各種のシートが層状に配置されて構成されている。
光学シート８は拡散板９の前面に貼り付けられ、該拡散板９は光源に対向して配置されている。拡散板９は光源から出射された光を筐体５の内部で拡散し、表示パネル３における輝度バラツキの低減を図るための拡散手段として機能する。
筐体５の配置面部６の一方の面、即ち、前面６ａには、光源ユニット１０、１０、・・・が、例えば、左右に等間隔に離隔して配置されている（図１及び図２参照）。光源ユニット１０は、例えば、縦長の回路基板１１上に複数の発光ユニット１２、１２、・・・が上下に等間隔に離隔して配置されて成る。回路基板１１、１１、・・・は左右に離隔して配置されている。
発光ユニット１２は、例えば、四つの発光装置１３、１３、・・・によって構成され、発光装置１３、１３、・・・としては、例えば、赤色の光を出射する発光装置１３と緑色の光を出射する二つの発光装置１３、１３と青色の光を出射する発光装置１３とによって構成される。尚、発光ユニット１２はこのような構成に限られることはなく、発光装置１３、１３、・・・の数及び出射する光の色に関して任意に構成することが可能である。
発光装置１３は封止樹脂１４とバックライト光源として機能する発光ダイオード１５と封止樹脂１４上に配置されたレンズ１６とを有している（図３乃至図５参照）。
封止樹脂１４は略ブロック状に形成されている。封止樹脂１４の前面は配置面１４ａとして形成されている。封止樹脂１４の後面部には放熱板１７が取り付けられ、該放熱板１７は発光ダイオード１５の駆動時に発生する熱を放出する機能を有する。
発光ダイオード１５は封止樹脂１４に埋設された状態で配置されている。発光ダイオード１５には一対の接続端子１８、１８が接続され、該接続端子１８、１８の一部が封止樹脂１４から側方へ突出されている。
レンズ１６は、ポリカーボネート等の透明な樹脂材料によって発光ダイオード１５から出射される光の光軸方向で見て円形状に形成され、中心軸が光軸Ｐ（図５参照）に一致するように配置面１４ａ上に配置されている。
レンズ１６は、本体部１９と該本体部１９の外周部に連続して設けられた光路制御用突部２０とが一体に形成されて成る。本体部１９は外周部が外方へ行くに従って後方へ変位するように形成され、後方を向く平面状の被取付面１９ａと前方又は側方を向き曲面状に形成された制御面１９ｂとを有している。本体部１９の中心部には、後方側に凹んだ凹部１９ｃが形成されている。本体部１９の被取付面１９ａ側には、後方に開口された半球状の凹状部１９ｄが形成されている。
光路制御用突部２０は本体部１９の外周部から外側斜め後方へ突出するように設けられ、封止樹脂１４の外周側に位置されている。光路制御用突部２０は略後方を向く反射面２１と光路制御用突部２０の外周面を構成する出光面２２とを有し、反射面２１の内周縁２１ａが本体部１９の被取付面１９ａの外周縁に一致されている。反射面２１は略後方へ凸の緩やかな曲面状に形成され後方へ行くに従って外方へ変位するように形成されている。出光面２２は後方へ行くに従って外方へ変位するように傾斜され、前縁２２ａが後縁２２ｂより内側に位置され、後縁２２ｂが反射面２１の外周縁２１ｂに一致されている。
レンズ１６は被取付面１９ａが封止樹脂１４の配置面１４ａに接した状態で配置される。レンズ１６には、例えば、被取付面１９ａから後方へ突出された図示しない複数の加締ピンが設けられ、これらの加締ピンが封止樹脂１４に挿通されて加締められることによりレンズ１６が封止樹脂１４に固定される。
レンズ１６が封止樹脂１４に固定された状態においては、本体部１９の凹状部１９ｄが閉空間とされ、この閉空間が空気層２３とされる。
上記のように構成された発光装置１３は、接続端子１８、１８の先端部がそれぞれ回路基板１１の図示しない回路パターンに接続される。このとき放熱板１７が回路基板１１の図示しない熱伝導部に接触されて配置される。
発光装置１３において、発光ダイオード１５から光が出射されると、図６に示すように、出射された光は所定の出射角でレンズ１６の制御面１９ｂへ向かう。このとき出射角が０°以外の光は、封止樹脂１４と空気層２３の境界面で側方へ向かう方向へ屈折され、さらに空気層２３と本体部１９の境界面で側方へ向かう方向へ屈折されて制御面１９ｂに到達する。
このように発光装置１３にあっては、レンズ１６と封止樹脂１４の間に、発光ダイオード１５から出射された光が透過される空気層２３を形成しているため、封止樹脂１４と空気層２３の境界面及び空気層２３とレンズ１６の境界面で光が側方へ向かう方向へ屈折されるため、側方への出光量を増加させることができる。
制御面１９ｂに到達した光は、制御面１９ｂに対する入射角に応じた割合で一部を除いて制御面１９ｂから出光されて拡散板９及び光学シート８を透過して表示パネル３に到達する。
制御面１９ｂに到達した光の一部は制御面１９ｂで内面反射され、光路制御用突部２０の反射面２１へ向かう。反射面２１へ向かった光は該反射面２１で再び内面反射されて出光面２２へ向かい、該出光面２２から出光されて拡散板９及び光学シート８を透過して表示パネル３に到達する。
図７は、従来の発光装置（図１６参照）と発光装置１３について、出射角と制御面における反射率（内面反射の率）との関係を比較して示した図である。図７において、出射角０°は光軸方向へ光が出射された場合の角度である。従来の発光装置においては、出射角によらず反射率が略一定とされているのに対し、発光装置１３においては、出射角が±６０°の範囲で反射率が変化し±約２０°において反射率が最大とされている。従って、発光装置１３にあっては、制御面１９ｂで内面反射され反射面２１へ向かう光量が大きくされている。
図８は、従来の発光装置（図１６参照）と発光装置１３について、出射角と出射強度との関係を比較して示した図である。図８において、出射角０°は光軸方向へ光が出射された場合の角度である。従来の発光装置においては、出射角が±４０°の付近で出射強度が極大値を示し出射角が±８５°の付近で最大値を示しているのに対し、発光装置１３においては、出射角が±８５°の付近で最大値を示しているのみであり他の角度で極大値は存在しない。このような出射角が±４０°付近での出射強度の極大値は、表示パネル３における輝度ムラの発生要因となり得る。
図９は、従来の発光装置（図１６参照）と発光装置１３について、発光ダイオードからの距離（光軸に直交する方向における距離）と拡散板上での輝度分布との関係を比較して示した図である。従来の発光装置においては、距離が０から±０．１の範囲で二つのピーク（最大値）が存在するのに対し、発光装置１３においては、距離が０においてのみ一つのピーク（最大値）が存在する。このような二つのピークは、表示パネル３における輝度の均一性を低減する要因となる。
尚、図９は単一の発光装置から光が出射されたときの輝度分布を示しているが、画像表示装置に用いられた全ての発光装置から光が出射されたときの輝度分布は、拡散板上の各位置において全ての発光装置から出射された光が影響する輝度を加算した分布となる。このような全ての発光装置から光が出射されたときの輝度分布は、距離が０においてのみ一つのピークが存在する発光装置１３、１３、・・・を有する画像表示装置１においては、拡散板上での輝度分布が略均一化されるが、二つのピークが存在する発光装置を有する従来の画像表示装置においては、二つのピークが存在する位置においての輝度が他の位置における輝度より特に高くなり拡散板上での輝度分布の均一化が阻害される。
図１０は、発光装置１３について、発光ダイオード１５からの出射角θａと制御面１９ｂにおける光の反射方向の角度（内面反射の角度）θｂとの関係を示した図である。
反射角θｂは光軸に対する反射方向における角度である。発光装置１３においては、出射角θａが０°から±約１０°まで増加する状態においては反射角θｂが急激に大きくなり、出射角θａが±約１０°から増加する状態においては反射角θｂが漸次小さくなっていく。
制御面１９ｂで内面反射された光が到達する光路制御用突部２０の反射面２１における傾斜角（図１０に示す水平線に対する角度）θｃは、反射角θｂに応じて定められる。このとき制御面１９ｂで内面反射された光が反射面２１で全反射（内面反射）する角度を算出し、この算出した角度を傾斜角θｃとする。
発光装置１３においては、このようにθｂに応じて算出した各位置におけるθｃを満足する面として反射面２１が形成されている。反射面２１は、反射角θｂが小さい場合には傾斜角θｃが大きくなり、反射角θｂが大きい場合には傾斜角θｃが小さくなるような面とされている。従って、制御面１９ｂで内面反射され反射面２１に到達した光は全反射されて出光面２２から側方へ出光される。出光面２２の傾斜角（図１０に示す水平線に対する角度）θｄは９０°未満とされており、反射面２１で全反射された光が拡散板上における輝度の均一性を確保できる方向へ出光する角度となるように定められている。
次に、発光装置の変形例について説明する（図１１乃至図１４参照）。
尚、以下に示す変形例に係る発光装置１３Ａは、上記した発光装置１３と比較して、レンズの形状が異なること及びレンズと封止樹脂の間に結合層が設けれていることのみが相違するため、発光装置１３と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分については発光装置１３における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して説明は省略する。
発光装置１３Ａは封止樹脂１４とバックライト光源として機能する発光ダイオード１５と封止樹脂１４上に結合層２４を介して配置されたレンズ１６Ａとを有している（図１１乃至図１３参照）。
レンズ１６Ａは、ポリカーボネート等の透明な樹脂材料によって発光ダイオード１５から出射される光の光軸方向で見て円形状に形成され、中心軸Ｐ（図１３参照）が光軸に一致するように結合層２４を介して配置面１４ａ上に配置されている。
結合層２４は、接着性を有する透明材料、例えば、ゲル状のシリコーンジェルによって形成されている。結合層２４の屈折率は、例えば、１．４９であり、ポリカーボネートによって形成されたレンズ１６Ａの屈折率は、例えば、１．５９である。
封止樹脂１４は、結合層２４の中央部に対応し発光ダイオード１５を埋設する部分が、例えば、シリコーンやエポキシ樹脂等によって形成され、シリコーンの屈折率は、例えば、１．４１〜１．５０であり、エポキシ樹脂の屈折率は、例えば、１．４０〜１．６０である。
レンズ１６Ａは、本体部１９Ａと該本体部１９Ａの外周部に連続して設けられた光路制御用突部２０とが一体に形成されて成る。本体部１９Ａには本体部１９と異なり空気層２３を形成するための凹状部１９ｄが形成されていない。
発光装置１３Ａは、レンズ１６Ａの被取付面１９ａが結合層２４の前面に接し封止樹脂１４の配置面１４ａが結合層２４の後面に接し、レンズ１６Ａと封止樹脂１４が結合層２４によって接着されることにより構成されている。
発光装置１３Ａにおいて、発光ダイオード１５から光が出射されると、図１４に示すように、出射された光は所定の出射角でレンズ１６Ａの制御面１９ｂへ向かう。このとき、上記したように、結合層２４の屈折率（１．４９）と封止樹脂１４の屈折率（１．４１〜１．５０）が略同じにされているため、発光ダイオード１５から出射された光が封止樹脂１４と結合層２４の境界面でほとんど屈折することなく制御面１９ｂに到達する。
制御面１９ｂに到達した光は、制御面１９ｂに対する入射角に応じた割合で一部を除いて制御面１９ｂから出光されて拡散板９及び光学シート８を透過して表示パネル３に到達する。
制御面１９ｂに到達した光の一部は制御面１９ｂで内面反射され、光路制御用突部２０の反射面２１で再び内面反射され出光面２２から出光されて拡散板９及び光学シート８を透過して表示パネル３に到達する。
上記したように、発光装置１３Ａにあっては、レンズ１６Ａと封止樹脂１４の間に透明な結合層２４を設けているため、レンズ１６Ａと結合層２４が密着されると共に結合層２４と封止樹脂１４が密着され、レンズ１６Ａと封止樹脂１４の間に不必要な隙間が形成されることがなく、発光ダイオード１５から出射された光が意図しない方向へ向かうことがなく、光の制御を容易に行うことができる。
また、発光装置１３Ａにおいては、レンズ１６Ａと封止樹脂１４の間に空気層が存在しないため、その分、薄型化を図ることができる。
さらに、結合層２４と封止樹脂１４の屈折率を略同じにしているため、両者の境界面での界面反射が生じ難く、光の利用効率の向上を図ることができる。
さらにまた、結合層２４としてゲル状の樹脂材料を用いているため、レンズ１６Ａと結合層２４の間及び結合層２４と封止樹脂１４の間の良好な密着性が確保され、発光ダイオード１５から出射された光の制御の容易化を図ることができる。
加えて、結合層２４として接着性を有する材料を用いているため、レンズ１６Ａに加締ピン等の封止樹脂１４との固定用の部分を設ける必要がなく、構造の簡素化を図ることができる。
図１５は、発光装置１３Ａについて、発光ダイオード１５からの出射角θａと制御面１９ｂにおける光の反射方向の角度（内面反射の角度）θｂとの関係を示した図である。
反射角θｂは光軸に対する反射方向における角度である。発光装置１３Ａにおいては、出射角θａが０°から±約１０°まで増加する状態においては反射角θｂが急激に大きくなり、出射角θａが±約１０°から増加する状態においては反射角θｂが漸次小さくなっていく。
制御面１９ｂで内面反射された光が到達する光路制御用突部２０の反射面２１における傾斜角（図１５に示す水平線に対する角度）θｃは、反射角θｂに応じて定められる。このとき制御面１９ｂで内面反射された光が反射面２１で全反射（内面反射）する角度を算出し、この算出した角度を傾斜角θｃとする。
発光装置１３Ａにおいても発光装置１３と同様に、θｂに応じて算出した各位置におけるθｃを満足する面として反射面２１が形成されている。反射面２１は、その大部分において、反射角θｂが小さい場合には傾斜角θｃが大きくなり、反射角θｂが大きい場合には傾斜角θｃが小さくなるような面とされている。従って、制御面１９ｂで内面反射され反射面２１に到達した光は全反射されて出光面２２から側方へ出光される。出光面２２の傾斜角（図１５に示す水平線に対する角度）θｄは９０°未満とされており、反射面２１で全反射された光が拡散板上における輝度の均一性を確保できる方向へ出光する角度となるように定められている。
以上に記載した通り、発光装置１３、１３Ａにあっては、レンズ１６、１６Ａの外周部に、内面反射された光を再度内面反射させる反射面２１と内面反射された光が出光される出光面２２とを有する光路制御用突部２０を設けているため、発光ダイオード１５から出射された光に関して光軸に対して側方へ出光される量が多く、輝度の均一性を確保することができ、表示パネル３上での輝度ムラの発生を防止することができる。
上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
図２乃至図１５と共に本発明を実施するための最良の形態を示すものであり、本図は画像表示装置を示す概略斜視図である。 画像表示装置の概略縦断面図である。 発光装置の拡大正面図である。 発光装置の拡大側面図である。 回路基板に配置された状態で示す発光装置の拡大断面図である。 発光ダイオードから出射される光の経路を示す概念図である。 従来の発光装置と本発明に係る発光装置について、出射角と制御面における反射率との関係を比較して示すグラフ図である。 従来の発光装置と本発明に係る発光装置について、出射角と出射強度との関係を比較して示すグラフ図である。 従来の発光装置と本発明に係る発光装置について、発光ダイオードからの距離と拡散板上での輝度分布との関係を比較して示すグラフ図である。 発光ダイオードからの出射角と制御面における光の反射方向の角度との関係を、各角度の説明図とともに示すグラフ図である。 変形例に係る発光装置の拡大正面図である。 変形例に係る発光装置の拡大側面図である。 回路基板に配置された状態で示す変形例に係る発光装置の拡大断面図である。 変形例に係る発光装置について、発光ダイオードから出射される光の経路を示す概念図である。 変形例に係る発光装置について、発光ダイオードからの出射角と制御面における光の反射方向の角度との関係を、各角度の説明図とともに示すグラフ図である。 従来の発光装置について、発光ダイオードから出射される光の経路を示す概念図である。
符号の説明
１…画像表示装置、４…面光源装置、１３…発光装置、１４…封止樹脂、１４ａ…配置面、１５…発光ダイオード、１６…レンズ、１９ｂ…制御面、１９ｃ…凹部、２０…光路制御用突部、２１…反射面、２１ａ…内周縁、２１ｂ…外周縁、２２…出光面、２３…空気層、１３Ａ…発光装置、１６Ａ…レンズ、２４…結合層、θｂ…反射角、θｃ…傾斜角

Claims (8)

  1. 発光ダイオードと該発光ダイオードを封止する封止樹脂と該封止樹脂に形成された配置面上に配置され発光ダイオードから出射される光の光軸方向から見た形状が円形状に形成され中心部に封止樹脂側に凹んだ凹部が形成されたレンズとを備え、発光ダイオードから出射される光の光軸上に凹部が位置されるようにレンズが封止樹脂の配置面上に配置され、発光ダイオードから出射された光の一部が封止樹脂を透過しレンズで内面反射されて出光される発光装置であって、
    レンズは、本体部とその外周部に封止樹脂の外側に位置されると共に内面反射された光を所定の方向へ導く光路制御用突部とが一体に形成されて成り、
    光路制御用突部に、内面反射された光を再度内面反射させる反射面と、該反射面の外周縁に連続し該反射面で内面反射された光が出光される出光面とを形成し、
    光軸方向において上記反射面の内周縁を外周縁より発光ダイオードからの光の出射方向側に位置させ、
    光軸方向において上記反射面を発光ダイオードからの光の出射方向と略反対側に凸の曲面状に形成し、
    上記出光面によって光路制御用突部の外周面を構成すると共に上記出光面を光軸方向において上記反射面の外周縁に近付くに従って発光ダイオードから離隔する方向へ変位するように傾斜させ、
    上記レンズの本体部に曲面状に形成された制御面における光軸に対する反射方向における反射角に応じて定められ、上記制御面で内面反射された光が上記反射面で内面反射する角度から算出される傾斜角を満足する面として上記反射面が形成され、
    上記反射面は、上記反射角が小さい場合には傾斜角が大きくなり、上記反射角が大きい場合には傾斜角が小さくなるような面とされているので、上記制御面で内面反射され上記反射面に到達した光が全反射されて上記出光面から側方へ出光され、
    上記出光面の水平線に対する傾斜角が９０°未満とされ、上記反射面で全反射された光が輝度の均一性を確保できるようにした
    ことを特徴とする発光装置。
  2. レンズと封止樹脂の間に、発光ダイオードから出射された光が透過される空気層を形成した
    ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. レンズと封止樹脂の間に両者を結合する透明な結合層を設けた
    ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  4. 結合層と封止樹脂の屈折率を略同じにした
    ことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
  5. 結合層としてゲル状の樹脂材料を用いた
    ことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
  6. 結合層として接着剤を用いた
    ことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
  7. 発光ダイオードと該発光ダイオードを封止する封止樹脂と該封止樹脂に形成された配置面上に配置され発光ダイオードから出射される光の光軸方向から見た形状が円形状に形成され中心部に封止樹脂側に凹んだ凹部が形成されたレンズとを有する複数の発光装置と、複数の発光装置から出射された光を拡散させる拡散手段とを備え、発光ダイオードから出射される光の光軸上に凹部が位置されるようにレンズが封止樹脂の配置面上に配置され、発光ダイオードから出射された光の一部が封止樹脂を透過しレンズで内面反射されて出光される面光源装置であって、
    レンズは、本体部とその外周部に封止樹脂の外側に位置されると共に内面反射された光を所定の方向へ導く光路制御用突部とが一体に形成されて成り、
    光路制御用突部に、内面反射された光を再度内面反射させる反射面と、該反射面の外周縁に連続し該反射面で内面反射された光が出光される出光面とを形成し、
    光軸方向において上記反射面の内周縁を外周縁より発光ダイオードからの光の出射方向側に位置させ、
    光軸方向において上記反射面を発光ダイオードからの光の出射方向と略反対側に凸の曲面状に形成し、
    上記出光面によって光路制御用突部の外周面を構成すると共に上記出光面を光軸方向において上記反射面の外周縁に近付くに従って発光ダイオードから離隔する方向へ変位するように傾斜させ、
    上記レンズの本体部に曲面状に形成された制御面における光軸に対する反射方向における反射角に応じて定められ、上記制御面で内面反射された光が上記反射面で内面反射する角度から算出される傾斜角を満足する面として上記反射面が形成され、
    上記反射面は、上記反射角が小さい場合には傾斜角が大きくなり、上記反射角が大きい場合には傾斜角が小さくなるような面とされているので、上記制御面で内面反射され上記反射面に到達した光が全反射されて上記出光面から側方へ出光され、
    上記出光面の水平線に対する傾斜角が９０°未満とされ、上記反射面で全反射された光が輝度の均一性を確保できるようにした
    ことを特徴とする面光源装置。
  8. 発光ダイオードと該発光ダイオードを封止する封止樹脂と該封止樹脂に形成された配置面上に配置され発光ダイオードから出射される光の光軸方向から見た形状が円形状に形成され中心部に封止樹脂側に凹んだ凹部が形成されたレンズとを有する複数の発光装置と、複数の発光装置から出射された光を拡散させる拡散手段と、複数の発光装置から出射された光が照射され画像を表示する表示パネルとを備え、発光ダイオードから出射される光の光軸上に凹部が位置されるようにレンズが封止樹脂の配置面上に配置され、発光ダイオードから出射された光の一部が封止樹脂を透過しレンズで内面反射されて出光される表示装置であって、
    レンズは、本体部とその外周部に封止樹脂の外側に位置されると共に内面反射された光を所定の方向へ導く光路制御用突部とが一体に形成されて成り、
    光路制御用突部に、内面反射された光を再度内面反射させる反射面と、該反射面の外周縁に連続し該反射面で内面反射された光が出光される出光面とを形成し、
    光軸方向において上記反射面の内周縁を外周縁より発光ダイオードからの光の出射方向側に位置させ、
    光軸方向において上記反射面を発光ダイオードからの光の出射方向と略反対側に凸の曲面状に形成し、
    上記出光面によって光路制御用突部の外周面を構成すると共に上記出光面を光軸方向において上記反射面の外周縁に近付くに従って発光ダイオードから離隔する方向へ変位するように傾斜させ、
    上記レンズの本体部に曲面状に形成された制御面における光軸に対する反射方向における反射角に応じて定められ、上記制御面で内面反射された光が上記反射面で内面反射する角度から算出される傾斜角を満足する面として上記反射面が形成され、
    上記反射面は、上記反射角が小さい場合には傾斜角が大きくなり、上記反射角が大きい場合には傾斜角が小さくなるような面とされているので、上記制御面で内面反射され上記反射面に到達した光が全反射されて上記出光面から側方へ出光され、
    上記出光面の水平線に対する傾斜角が９０°未満とされ、上記反射面で全反射された光が輝度の均一性を確保できるようにした
    ことを特徴とする画像表示装置。
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