KR100799444B1 - 발광 광원 및 발광 광원 어레이 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 반사 영역의 피치 간격을 작게 하는 일 없이, 반사경의 분할 수를 크게 할 수 있는 발광 광원을 제공하기 위한 것으로서, 상기 목적을 달성하기 위한 해결 수단에 있어서, 발광 광원(21)은, 광을 반사시키는 반사경(26)과, 반사경(26)의 광반사면측에 배치된 몰드부(22)와, 중심부에 배치되어 있고 몰드부(22)를 향하여 광을 출사하는 적, 청, 녹의 3색의 발광 소자를 구비하고 있다. 반사경(26)에서는 직사각형 형상을 한 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)이 종횡으로 바둑판 눈금 형상으로 배열되어 있다.

발광 광원, 발광 광원 어레이

Description

발광 광원 및 발광 광원 어레이{LUMINESCENT LIGHT SOURCE AND LUMINESCENT LIGHT SOURCE ARRAY}

도 1은 종래예의 발광 광원의 일부를 도시한 단면도.

도 2는 종래예의 발광 광원에 있어서, 몰드부를 제외하고 발광 소자와 반사경을 도시한 정면도.

도 3은 종래예의 발광 광원에 있어서, 그 중심부에 적, 녹, 청의 3개의 발광색의 발광 소자를 배치한 경우의 각 색의 광의 거동을 도시한 부분 단면도.

도 4는 상기 발광 광원에 있어서, 반사 영역을 보다 작게 분할한 경우의, 각 색의 광의 거동을 도시한 부분 단면도.

도 5는 분할 수가 3인 종래예의 반사경을 도시한 정면도.

도 6은 분할 수가 9인 종래예의 반사경을 도시한 정면도.

도 7은 본 발명의 실시예 1에 의한 발광 광원을 도시한 일부 파단한 사시도.

도 8은 실시예 1에 의한 발광 광원으로부터 배선 기판을 제외한 상태를 도시한 이면측으로부터의 사시도.

도 9(a) 및 도 9(b)는, 이면에 반사경이 형성된 몰드부를 도시한 정면측으로부터의 사시도와 이면측으로부터의 사시도.

도 10의 (a)는 이면에 반사경이 형성된 몰드부를 도시한 정면도, 도 10(b)는 그 이면도, 도 10(c)는 그 하면도.

도 11의 (a)는 실시예 1의 발광 광원의 정면도, 도 11(b)는 도 11(a)의 X-X방향(대각 방향)에서의 단면도, 도 11(c)는 도 11(a)의 Y-Y방향(대변 방향)에서의 단면도.

도 12는 실시예 1에 의한 발광 광원에서의 광의 거동을 도시한 단면도.

도 13은 실시예 1의 발광 광원에 이용되고 있는 반사경을 모식적으로 도시한 정면도.

도 14는 상기 반사경보다 분할 수를 크게 한 실시예 1의 반사경을 도시한 정면도.

도 15는 종래예의 발광 광원의, 대각 방향에서의 광강도의 분포를 도시한 도면.

도 16은 본 발명의 실시예 1의 발광 광원의, 대각 방향에서의 광강도의 분포를 도시한 도면.

도 17은 본 발명의 실시예 1의 변형예(변형예 1)에 의한 반사경을 모식적으로 도시한 정면도로서, 분할된 반사 영역의 곡면 형상의 분할 방법을 설명하고 있는 도면.

도 18은 본 발명의 변형예 2에 의한 반사경을 모식적으로 도시한 정면도로서, 분할된 반사 영역의 곡면 형상의 다른 분할 방법을 설명하고 있는 도면.

도 19는 각 반사 영역이 코닉면으로 이루어지는 반사경에 있어서의, 곡률의 결정 방법을 설명하기 위한 개략도.

도 20은 각 방향에서의 가상적인 발광 소자의 배치나 피치 간격의 결정 방법을 설명하는 도면.

도 21은 발광 소자가 5개인 경우에, 각 방향에서의 가상적인 발광 소자의 배치나 피치 간격의 결정 방법을 설명하는 도면.

도 22는 각 반사 영역이 코닉면으로 이루어지는 반사경에 있어서의, 코닉 계수의 결정 방법을 설명하기 위한 도면.

도 23은 각 반사 영역이 코닉면인 경우에, 코닉 계수의 대소의 결정 방법을 설명하는 도면.

도 24의 (a)는 설계 사례를 설명하기 위한 발광 광원의 정면도, 도 24(b)는 그 몰드부를 제외한 상태의 정면도.

도 25는 도 24의 발광 광원의 단면도.

도 26은 반사 영역의 제어 색의 결정 방법을 설명하는 도면.

도 27은 도 26의 스텝에 계속해서 반사 영역의 제어 색을 결정하는 결정 방법을 설명하는 도면.

도 28은 도 27의 스텝에 계속해서 반사 영역의 제어 색을 결정하는 결정 방법을 설명하는 도면.

도 29는 도 28의 스텝에 계속해서 반사 영역의 제어 색을 결정하는 결정 방법을 설명하는 도면.

도 30은 도 29의 스텝에 계속해서 반사 영역의 제어 색을 결정하는 결정 방법을 설명하는 도면.

도 31은 직접 출사 영역으로부터 출사된 광에 의한 조사면에서의 조사 광량의 분포를 도시한 도면.

도 32는 직접 출사 영역으로부터 출사된 광에 의한 조사면에서의 조사 광량의 분포와, 각 반사 영역에서 반사된 광의 조사면에서의 조사 광량의 분포와, 전체의 광량의 분포를 도시한 도면.

도 33은 반사 영역의 제어 색을 결정하는 결정 방법의 다른 예를 설명하는 도면.

도 34는 도 33의 스텝에 계속해서 반사 영역의 제어 색을 결정하는 결정 방법을 설명하는 도면.

도 35는 도 34의 스텝에 계속해서 반사 영역의 제어 색을 결정하는 결정 방법을 설명하는 도면.

도 36은 도 35의 스텝에 계속해서 반사 영역의 제어 색을 결정하는 결정 방법을 설명하는 도면.

도 37은 도 33의 제어 색의 배열에 의해 일어나는 문제점을 설명하는 도면.

도 38은 도 37과 같은 문제점을 해결하는 방법을 설명하는 도면.

도 39의 (a)는 본 발명의 변형예 3에 의한 발광 광원을 도시한 정면도, (b)는 상기 발광 광원의 대각 방향에서의 단면도, (c)는 상기 발광 광원의 대변 방향에서의 단면도.

도 40의 (a)는 변형예 3에 이용되고 있는 몰드부 및 반사경의 정면측으로부터의 사시도, (b)는 그 이면측으로부터의 사시도.

도 41의 (a)는 변형예 3에 이용되고 있는 몰드부 및 반사경의 정면도, (b)는 그 이면도, (c)는 그 우측면도, (d)는 그 하면도.

도 42는 변형예 3에서의 반사경의 구조를 모식적으로 도시한 정면도.

도 43은 본 발명의 변형예 4에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 44는 본 발명의 변형예 5에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 45는 본 발명의 변형예 6에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 46은 본 발명의 변형예 7에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 47은 본 발명의 변형예 8에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 48은 본 발명의 변형예 9에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 49는 본 발명의 변형예 10에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 50은 본 발명의 변형예 11에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 51은 본 발명의 변형예 12에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 52는 본 발명의 변형예 13에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 53은 본 발명의 변형예 14에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 54는 본 발명의 변형예 15에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 55는 본 발명의 변형예 16에서의 반사경의 구조를 도시한 정면도.

도 56은 본 발명의 변형예 17에서의 직접 출사 영역의 단면 형상을 도시한 부분 단면도.

도 57은 본 발명의 변형예 17에 의한 발광 광원에서의 광의 거동을 도시한 단면도.

도 58은 본 발명의 변형예 18에서의 발광 광원의 정면도.

도 59는 본 발명의 변형예 19에서의 발광 광원의 정면도.

도 60은 본 발명의 변형예 20에서의 발광 광원의 정면도.

도 61은 본 발명의 변형예 21에서의 발광 광원의 정면도.

도 62는 본 발명의 변형예 22에서의 발광 광원의 정면도.

도 63은 본 발명의 변형예 23에서의 발광 광원의 정면도.

도 64는 본 발명의 변형예 24에서의 발광 광원의 정면도.

도 65의 (a)는 도 58에 도시한 변형예 18에 의한 발광 광원의, 대각 방향의 단면에서의 광의 거동을 도시한 도면, (b)는, 그 대변 방향의 단면에서의 광의 거동을 도시한 도면.

도 66의 (a)는, 도 59에 도시한 변형예 19에 의한 발광 광원의, 대각 방향의 단면에서의 광의 거동을 도시한 도면, (b)는, 그 대변 방향의 단면에서의 광의 거동을 도시한 도면.

도 67은 본 발명의 변형예 25에서의 발광 광원의 정면도.

도 68의 (a)는 변형예 25에 의한 발광 광원에서의 직접 출사 영역과 전반사 영역의 구조를 도시한 사시도, (b)는 상기 발광 광원의 대변 방향에서의 단면도, (c)는 상기 발광 광원의 각 반사 영역에 광이 분배되는 양상을 모식적으로 도시한 도면.

도 69의 (a)는 비교예의 발광 광원에서의 직접 출사 영역과 전반사 영역의 구조를 도시한 사시도, (b)는 상기 발광 광원의 대변 방향에서의 단면도, (c)는 상 기 발광 광원의 각 반사 영역에 광이 분배되는 양상을 모식적으로 도시한 도면.

도 70의 (a)는 본 발명의 변형예 26에 의한 발광 광원에서의 직접 출사 영역과 전반사 영역의 구조를 도시한 사시도, (b)는 상기 발광 광원의 대변 방향에서의 단면도, (c)는 상기 발광 광원의 각 반사 영역에 광이 분배되는 양상을 모식적으로 도시한 도면.

도 71은 본 발명의 변형예 27에서의 발광 광원의 정면도.

도 72는 본 발명의 변형예 28에서의 발광 광원의 정면도.

도 73은 본 발명의 변형예 29에서의 발광 광원의 정면도.

도 74의 (a)는, 변형예 29에 의한 발광 광원에서의 광의 거동을 설명하는, 대변 방향의 단면도, (b)는 그 정면도.

도 75의 (a)는, 비교예의 발광 광원에서의 광의 거동을 설명하는, 대변 방향의 단면도, (b)는 그 정면도.

도 76은 변형예 29에 의한 발광 광원에서의 광의 거동을 설명하는 단면도.

도 77은 비교예의 발광 광원에서의 광의 거동을 설명하는 단면도.

도 78은 본 발명의 실시예 2에 의한 발광 광원 어레이를 도시한 정면도.

도 79는 본 발명의 실시예 3에 의한 액정 디스플레이의 구조를 도시한 개략 단면도.

도 80은 본 발명의 실시예 3의 변형예에 의한 액정 디스플레이의 구조를 도시한 개략 단면도.

도 81은 본 발명의 실시예 4에 의한 발광 광원 어레이를 이용한 실내 조명용 의 조명 장치를 도시한 사시도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

21 : 발광 광원 22 : 몰드부

23 : 배선 기판 24R, 24G, 24B : 발광 소자

25 : 홈 26 : 반사경

28i, 28j, 28k : 반사 영역 28p, 28q, 28r : 반사 영역

28s, 28t, 28u : 반사 영역 28R, 28G, 28B : 반사 영역

29 : 직접 출사 영역 30 : 전반사 영역

31 : 전반사 영역 32 : 경사 전반사 영역

36 : 반사 영역 62 : 프리즘 시트

63 : 휘도 향상 필름

기술분야

본 발명은, 발광 광원 및 발광 광원 어레이에 관한 것이며, 특히, LED(발광 다이오드) 칩을 이용한 발광 광원이나 발광 광원 어레이에 관한 것이다. 또한 본 발명은, 발광 광원 어레이를 이용한 조명 장치나 액정 표시 장치 등에 관한 것이다.

종래기술

대면적이고 광 이용 효율이 높은 발광 광원으로서는, 특허 문헌 1에 개시된 것이 있다. 도 1은 이와 같은 발광 광원(11)의 일부를 도시한 단면도이다. 발광 광원(11)은, 투명 수지로 이루어지는 몰드부(14)의 이면 중앙부에 백색 또는 단색의 발광 소자(13)를 배치하고, 몰드부(14)의 이면에 형성된 동심원 형상의 패턴에 Al이나 Au, Ag 등의 금속 박막을 증착시켜 반사경(12)을 형성한 것이다. 도 2는 발광 광원(11)으로부터 몰드부(14)를 제외하고 발광 소자(13)와 반사경(12)을 도시한 정면도이다. 반사경(12)은, 동심원 형상을 하고 있고, 동심원 형상으로 배치된 복수의 윤대(輪帶) 형상을 한 반사 영역(12a, 12b, …)으로 이루어진다.

그러나, 이 발광 광원(11)에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 발광 소자(13)로부터 출사된 광중, 몰드부(14)의 정면의 중앙부(이하, 직접 출사 영역이라고 한다)(15a)로 입사한 광(L1)은, 직접 출사 영역(15a)을 투과하여 정면측으로 출사된다. 또한, 몰드부(14)의 정면의 직접 출사 영역(15a)으로부터 벗어난 영역(이하, 전반사 영역이라고 한다)(15b)으로 입사한 광(L2)은, 전반사 영역(15b)에서 전반사된 후, 반사경(12)에서 반사되고, 다시 전반사 영역(15b)을 투과하여 정면으로 향하여 출사된다. 따라서, 이와 같은 발광 광원(11)에서는, 하나의 반사 영역(예를 들면 12c)에서 반사된 광(L2)의 퍼짐(A)은, 반사 영역(예를 들면 12c)의 넓이와 거의 동등하게 되어 있다.

컬러 액정 디스플레이용의 백라이트에서는, 백색 LED 등의 백색 광원을 이용하기 보다도, 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED 등의 다색 광원을 이용하는 편이, 컬러 액정 디스플레이의 삼원색의 발색이 좋고. 색 재현성이 우수하다. 그러나, 상기 한 바와 같은 구조의 발광 광원(11)에 있어서, 반사경(12)의 중심부에 예를 들면 적, 녹, 청의 3개 발광색의 발광 소자를 배치하여 백색 광원을 구성한 경우에는, 각 색의 광이 분리하여 버려서, 발광 광원(11)에 색 얼룩이 발생하는 문제가 있다. 이하, 이 이유를 설명한다. 도 3은 발광 광원(11)에서 그 중심부에 적, 녹, 청의 3개의 발광색의 발광 소자(13R, 13G, 13B)를 배치한 경우의 각 색의 광의 거동을 도시하고 있다. 예를 들면, 도 3에서는 적색의 광을 LR, 녹색의 광을 LG, 청색의 광을 LB로 나타내고, 발광 광원(11)으로부터 일정 거리에서의 적색광(LR)의 조사 영역을 AR, 녹색광(LG)의 조사 영역을 AG, 청색광(LB)의 조사 영역을 AB로 나타내고 있다.

이 발광 광원(11)의 경우에는, 각 발광 소자(13R, 13G, 13B)의 위치가 약간 어긋나 있기 때문에, 전반사 영역(15b)에서 반사된 후, 반사 영역(12c)에서 반사된 광의 출사 방향이 광의 색에 의해 다르고, 그 때문에 각 색의 조사 영역(AR, AG, AB)도 서로 어긋나 있다. 그 때문에, 각 색의 광이 겹쳐져서 백색광이 되는 영역은, 도 3에서 사선을 그은 영역으로 된다. 도 3으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 사선을 그은 백색광의 영역은 반사 영역(12c)에 비하여 좁고, 그 외측의 영역에서는 출사광이 착색 색 얼룩이 발생하고 있다.

이와 같은 문제를 해결하고자 하면, 각 반사 영역(12a, 12b, …)을 더욱 작게 분할하고, 각 색의 광에 따라서 반사 영역의 단면 형상을 설계하면 좋다. 예를 들면, 도 4에 도시한 발광 광원(16)에서는, 반사 영역(12c)을 다시 3개의 반사 영역(19a, 19b, 19c)으로 분할하고, 반사 영역(19a)에서는 청색광(LB)이 정면 방향으 로 출사되도록 반사 영역(19a)을 설계하고, 반사 영역(19b)에서는 녹색광(LG)이 정면 방향으로 출사되도록 반사 영역(19b)을 설계하고, 반사 영역(19c)에서는 적색광(LR)이 정면 방향으로 출사되도록 반사 영역(19c)을 설계하고 있다.

이와 같이 하여 설계된 발광 광원(16)에서는, 각 색의 광이 겹쳐져서 백색광이 되는 영역은, 도 4에 도시한 바와 같이 반사 영역(19a, 19b, 19c)의 전체(즉, 반사 영역(12c))과 같은 정도로 된다.

도 4의 예로부터도 알 수 있는 바와 같이, 복수색의 발광 소자를 이용한 경우에도, 광원의 반사경의 분할 수를 크게 하면, 발광 광원의 색 얼룩을 저감시키고, 색의 균일성을 향상시키는 것을 알 수 있다. 또한, 단색 또는 복수색의 발광 소자에 있어서, 반사경의 분할 수를 크게 하면, 광의 진행 방향을 상세히 설정하는 것이 가능하게 되기 때문에, 광로 설계의 자유도가 향상되고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조정이 가능하게 되고, 또한, 광강도의 균일성을 향상시킨다.

그래서, 도 5에 도시한 바와 같이 반사경(12)의 분할 수(반사 영역의 수)가 3이고 반사 영역(12a, 12b, 12c)의 피치 간격(P)(반사 영역의 반경 방향으로의 폭)이 6㎜의 반사경(12)을 기초로 하여, 각 반사 영역을 다시 3분할한 것을 생각한다. 이와 같은 반사경(12)을 도 6에 도시한다. 도 6에 도시한 반사경(12)에서는, 반사경(12)의 분할 수는 9로 되고, 반사 영역(17a, 17b, 17c, 18a, 18b, 18c, 19a, 19b, 19c)의 피치 간격(P)은 2㎜로 된다. 따라서, 도 6과 같은 반사경(12)을 이용하면 발광 광원의 색의 균일성을 향상시키게 되지만, 분할 수의 증대에 수반하여 반사 영역의 피치 간격이 좁아지기 때문에, 반사경의 제작이 어려워지고, 비용이 증대한다. 즉, 반사경(12)의 분할 수가 커지면, 발광 광원의 성능 향상과 비용과의 균형이 잡히지 않게 된다는 문제가 있다.

또한, 발광 소자(13R, 13G, 13B)는 2차원적으로 배치되어 있기 때문에, 보는 방향에 따라 각 색의 발광 소자(13R, 13G, 13B)와 반사 영역(12a, 12b, …)의 거리가 다르다. 따라서, 각각의 반사 영역(12a, 12b, …)이 1점을 중심으로 하여 원주 방향으로 동일 거리로 되어 있는 동심원 형상의 반사경(12)에서는, 원주 방향 전체에서 같은 정도의 겹침(혼색)을 얻을 수가 없다. 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면, 도면을 마주보고 왼쪽으로부터 차례로 적색의 발광 소자(13R), 녹색의 발광 소자(13G), 청색의 발광 소자(13B)가 나열하고 있는 때, 그 좌측에서는 내주측으로부터 차례로 적색광을 수직으로 출사시키는 반사 영역(19a), 녹색광을 수직으로 출사시키는 반사 영역(19b), 청색광을 수직으로 출사시키는 반사 영역(19c)이 나열된다. 역으로, 발광 소자(13R, 13G, 13B)의 우측에서는 내주측으로부터 차례로 청색광을 수직으로 출사시키는 반사 영역(19c), 녹색광을 수직으로 출사시키는 반사 영역(19b), 적색광을 수직으로 출사시키는 반사 영역(19a)이 되도록 나열하여야 한다. 이와 같은 배치는, 윤대 형상의 반사 영역에서 실현하는 것은 불가능하다.

본 발명의 주된 목적으로 하는 점은, 반사 영역의 피치 간격을 작게 하는 일 없이 반사경의 분할 수를 크게 할 수 있는 발광 광원을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 발광 광원에서 광의 진행 방향을 상세히 설정하는 것을 가능하게 하고, 광로 설계의 자유도를 향상시키고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조 정을 가능하게 하는 데 있다.

본 발명에 관한 제 1의 발광 광원은, 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경의 광반사면측에 배치된 도광부와, 상기 도광부를 향하여 광을 출사하는 발광 소자를 구비한 발광 광원에 있어서, 상기 발광 소자는, 상기 반사경의 중앙의 영역에 배치되고, 상기 도광부는, 상기 발광 소자로부터 출사된 광, 및 상기 반사경에서 반사된 상기 발광 소자의 광을 외부로 출사하는 광출사면을 가지며, 상기 반사경은, 상기 발광 소자로부터 출사되고 상기 도광부의 광출사면에서 반사한 광을 반사시키는 광반사면을 가지며, 상기 광반사면은 적어도 2방향에 따라 배열된 복수의 반사 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 제 1의 발광 광원은, 반사경의 광반사면을 적어도 2방향에 따라 배열된 복수의 반사 영역으로 구성하고 있기 때문에, 반사 영역의 피치 간격을 작게 하지 않고도 반사경의 분할 수(반사 영역의 수)를 크게 할 수 있다. 따라서, 발광 광원 내부에서의 광의 진행 방향을 상세히 설정하는 것이 가능하게 되기 때문에, 광로 설계의 자유도가 향상되고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조정이 가능해진다. 따라서, 발광 광원으로부터 출사되는 광의 광강도 분포를 균일화할 수 있다. 또한, 복수의 발광색의 발광 소자를 이용하고 있는 경우에는, 색의 균일성을 높이고, 색 얼룩을 저감시킬 수 있고, 발광 광원의 품질을 향상시킬 수 있다. 게다가, 반사 영역의 피치 간격을 작게 할 필요가 없기 때문에, 광로 설계의 자유도를 향상시키고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조정을 가능하게 하거나, 광강도 또는 색의 균일성을 높여도, 반사경의 제조가 곤란해지거나, 비용이 증대하는 일이 없다.

또한, 복수의 반사 영역을 적어도 2방향에 따라 배열한다는 것은, 반드시 직교하는 2방향에 따라 배열하는 경우에는 한하지 않는다. 예를 들면, 극좌표로 정의되는 적어도 2방향(즉, 반경 방향과 원주 방향)에 따라 반사 영역을 배열하는 경우라도 좋다. 나아가서는, 적어도 2방향의 임의의 곡선에 따라 배열되어 있어도 무방하다.

본 발명에 관한 제 2의 발광 광원은, 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경의 광반사면측에 배치된 도광부와, 상기 도광부를 향하여 광을 출사하는 발광 소자를 구비한 발광 광원에 있어서, 상기 발광 소자는, 상기 반사경의 중앙의 영역에 배치되고, 상기 도광부는, 상기 발광 소자로부터 출사된 광, 및 상기 반사경에서 반사된 상기 발광 소자의 광을 외부로 출사하는 광출사면을 가지며, 상기 반사경은, 상기 발광 소자로부터 출사되고 상기 도광부의 광출사면에서 반사한 광을 반사시키는 광반사면을 가지며, 상기 광반사면은 복수의 반사 영역을 모자이크 형상으로 배열시킨 것이다.

여기서 모자이크 형상으로 배열된 반사 영역이란, 종횡의 치수가 거의 같은 정도(종횡비가 수배 정도의 것이라도 좋다)의 반사 영역을 간극 없이 배열시킨 것이다. 또한, 각 반사 영역이 동일 형상을 하고 있어도 좋고, 형상이 다른 반사 영역이 조합되어 있어도 좋고, 또한, 불규칙한 형상을 한 반사 영역을 배열시킨 것이라도 좋다. 또한, 각 반사 영역은 규칙적으로 배열되어 있어도 좋고, 불규칙하게 배열되어 있어도 좋다.

본 발명의 제 2의 발광 광원에서는, 복수의 반사 영역을 모자이크 형상으로 배열시켜 반사 영역을 구성하고 있기 때문에, 반사 영역의 피치 간격을 작게 하지 않고도 반사경의 반사면의 분할 수(반사 영역의 수)를 크게 할 수 있다. 따라서, 발광 광원 내부에서의 광의 진행 방향을 상세히 설정하는 것이 가능하게 되고, 광로 설계의 자유도가 향상되고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조정이 가능해진다. 따라서, 발광 광원으로부터 출사된 광의 광강도 분포를 균일화할 수 있다. 또한, 복수의 발광색의 발광 소자를 이용하고 있는 경우에는, 색의 균일성을 높이고, 색 얼룩을 저감시킬 수 있고, 발광 광원의 품질을 향상시킬 수 있다. 게다가, 반사 영역의 피치 간격을 작게 할 필요가 없기 때문에, 광로 설계의 자유도를 향상시키고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조정을 가능하게 하거나, 광강도 또는 색의 균일성을 높여도, 반사경의 제조가 곤란해지거나, 비용이 증대하는 일이 없다.

본 발명의 제 1 또는 제 2의 발광 광원의 실시 양태는, 반사 영역이 정사각형, 직사각형, 육각형, 삼각형 또는 부채꼴을 하고 있다. 따라서, 반사 영역을 간극 없이 배열하여 광반사면을 형성할 수 있고, 광의 이용 효율을 높일 수 있다. 특히, 반사경의 광반사면을 그 광축을 중심으로 하는 동심의 윤대 형상을 한 영역으로 분할하고, 또한, 상기 영역을 원주 방향에 따라 복수의 영역으로 분할하도록 하여 반사 영역을 배치하면, 부채꼴을 한 복수의 반사 영역을 간극 없이 배열하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제 1 또는 제 2의 발광 광원의 다른 실시 양태에서는, 상기 반사 영역이 배열되어 있는 각 방향에서 인접하는 반사 영역끼리가, 각 반사 영역을 특징짓는 특징량이 서로 다른 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 제 1 또는 제 2의 발광 광원의 또한 다른 실시 양태에서는, 상기 반사 영역이 배열되어 있는 각 방향의 중간의 방향에서 인접하는 반사 영역끼리가, 각 반사 영역을 특징짓는 특징량이 서로 다른 것을 특징으로 하고 있다. 여기서, 중간의 방향이란, 예를 들면 반사 영역이 배열되어 있는 방향이 대변(對邊) 방향이라고 하면, 대변 방향의 중간의 방향인 대각(對角) 방향을 가리킨다.

상기 2개의 실시 양태에서는, 1 또는 2 이상의 특징량(파라미터)을 포함하는 곡면식(曲面式)으로 각 반사 영역을 나타내어 두면, 각 곡면을 특징짓는 특징량의 값을 적절히 결정함에 의해 각 반사 영역에서 반사되는 광의 반사 방향이나 퍼짐 정도 등을 조정할 수 있고, 반사경의 설계를 용이하게 할 수 있다.

예를 들면, 상기 특징량으로서는, 상기 반사경의 광축 방향에서의 상기 각 반사 영역의 변위량을 선택할 수 있고, 이 광축 방향에서의 각 반사 영역의 변위량을 적절히 설계함에 의해, 각 반사 영역에서 반사되는 광의 반사 방향이나 퍼짐 정도 등을 조정할 수 있고, 반사경의 설계를 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 각 반사 영역을 코닉면으로서 표현하고, 코닉면의 특징량으로서 곡률 반경을 이용하면, 각 반사 영역에서 반사된 광의 반사 방향을 곡률 반경에 의해 조정할 수 있고, 좁은 영역에서 광강도의 균일성을 높일 수 있다. 또한, 복수의 발광 소자를 이용하고 있는 경우에는, 좁은 영역에서 혼색성을 높여서 색의 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 각 반사 영역을 코닉면으로서 표현하고, 코닉면의 특징량으로서 코닉 계수를 이용하면, 발광 소자로부터의 거리 등에 따라 각 반사 영역에서 반사 된 광의 퍼짐을 코닉 계수에 의해 조정할 수 있고, 넓은 영역에서 광강도의 균일성을 높일 수 있다. 또한, 복수의 발광 소자를 이용하고 있는 경우에는, 넓은 영역에서 혼색성을 높여 색의 균일성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 1 또는 제 2의 발광 광원의 또한 다른 실시 양태는, 발광색이 다른 복수의 상기 발광 소자를 구비하고 있다. 본 발명의 발광 광원에서는, 발광색이 다른 복수의 발광 소자의 광을 혼합시켜 원래의 발광 소자와 다른 색으로 발광시키는 경우에도, 균일하게 광을 혼합시킬 수 있고, 색 얼룩을 저감시키는 것이 가능해진다.

특히, 인접하는 반사 영역에서 서로 다른 발광 소자로부터 출사된 광이 정면 방향을 향하여 거의 수직으로 출사하도록, 반사 영역에서 각 발광 소자의 광을 반사시키도록 하면, 각 발광 소자의 광이 서로 겹치는 범위가 넓게 되고, 색 얼룩을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 제 1 또는 제 2의 발광 광원의 또한 다른 실시 양태는, 상기 도광부의 표면을 복수의 영역으로 구분하고, 구분된 각 영역마다 그 표면의 경사각 또는 경사 방향을 변화시킨 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 발광 소자로부터 도광부 표면이 구분된 각 영역에 분배된 광의 출사 방향이나 반사 방향을 도광부 표면의 각 영역의 경사각이나 경사 방향에 의해 높은 자유도로서 조정할 수 있다. 따라서, 발광 광원의 광강도의 균일성을 보다 높일 수 있다. 또한, 복수색의 발광 소자가 이용되고 있는 경우에는, 각 발광 소자로부터 출사되는 광의 혼색성을 보다 높일 수 있고, 색 얼룩을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 발광 광원 어레이는, 본 발명의 제 1 또는 제 2의 발광 광원을 복수개 배열시킨 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 발광 광원 어레이에 의하면, 광로 설계의 자유도가 향상되고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조정이 가능하게 되고, 출사광의 광강도의 분포도 균일한 대면적이고 박형의 면광원을 실현할 수 있다. 또한, 복수의 발광 소자를 이용하고 있는 경우에도, 각 발광색의 광을 균일하게 혼색시킬 수 있다.

본 발명의 발광 광원에서의 광로 설정 방법은, 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경의 광반사면측에 배치된 도광부와, 상기 도광부를 향하여 광을 출사하는 발광 소자를 구비한 발광 광원에 있어서, 상기 발광 소자는, 상기 반사경의 중앙의 영역에 배치되고, 상기 도광부는, 상기 발광 소자로부터 출사된 광, 및 상기 반사경에서 반사된 상기 발광 소자의 광을 외부로 출사하는 광출사면을 가지며, 상기 반사경은, 상기 발광 소자로부터 출사되고 상기 도광부의 광출사면에서 반사한 광을 반사시키는 광반사면을 가지며, 상기 광반사면은 적어도 2방향에 따라 배열된 복수의 반사 영역으로 이루어지고, 각 반사 영역에 의한 반사광의 반사 방향을 개별적으로 설정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 발광 광원에서의 광로 설정 방법에서는, 적어도 2방향에 따라 배열된 복수의 반사 영역에서 광을 반사시켜 반사광의 반사 방향을 개별적으로 설정할 수 있도록 하고 있기 때문에, 발광 광원 내부에서의 광의 진행 방향을 상세히 설정하는 것이 가능하게 되고, 광로 설계의 자유도가 향상되고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조정이 가능해진다. 따라서, 발광 광원으로부터 출사되는 광의 광강도 분포를 균일화할 수 있다. 또한, 복수의 발광색의 발광 소자를 이용하고 있는 경우에는, 색의 균일성을 높이고, 색 얼룩을 저감시킬 수 있고, 발광 광원의 품질을 향상시킬 수 있다. 게다가, 반사 영역의 피치 간격을 작게 할 필요가 없기 때문에, 광로 설계의 자유도나 색의 균일성을 높여도, 반사경의 제조가 곤란해지거나, 비용이 증대하는 일이 없다.

본 발명의 발광 광원에서의 광출사 방법은, 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경의 광반사면측에 배치된 도광부와, 상기 도광부를 향하여 광을 출사하는 발광 소자를 구비한 발광 광원에 있어서, 상기 발광 소자는, 상기 반사경의 중앙의 영역에 배치되고, 상기 도광부는, 상기 발광 소자로부터 출사된 광, 및 상기 반사경에서 반사된 상기 발광 소자의 광을 외부로 출사하는 광출사면을 가지며, 상기 반사경은, 상기 발광 소자로부터 출사되고 상기 도광부의 광출사면에서 반사한 광을 반사시키는 광반사면을 가지며, 상기 광반사면은 적어도 2방향에 따라 배열된 복수의 반사 영역으로 이루어지고, 각 반사 영역에 의한 반사광의 반사 방향을 개별적으로 설정함에 의해 상기 도광부의 광출사면으로부터 출사된 광의 출사 방향 및 광강도 분포를 조정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 발광 광원에서의 광출사 방법에서는, 적어도 2방향에 따라 배열된 복수의 반사 영역에서 광을 반사시켜 반사광의 반사 방향을 개별적으로 설정함에 의해 도광부의 광출사면으로부터 출사되는 광의 출사 방향 및 광강도 분포를 조정할 수 있도록 하고 있기 때문에, 발광 광원 내부에서의 광의 진행 방향을 상세히 설정하는 것이 가능하게 되고, 광로 설계의 자유도가 향상되고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조정이 가능해진다. 따라서, 발광 광원으로부터 출사되는 광의 광강도 분포를 균일화할 수 있다. 또한, 복수의 발광색의 발광 소자를 이용하고 있는 경우에는, 색의 균일성을 높이고, 색 얼룩을 저감시킬 수 있고, 발광 광원의 품질을 향상시킬 수 있다. 게다가, 반사 영역의 피치 간격을 작게 할 필요가 없기 때문에, 광로 설계의 자유도나 색의 균일성을 높여도, 반사경의 제조가 곤란해지거나, 비용이 증대하는 일이 없다.

본 발명에 관한 조명 장치는, 본 발명의 제 1 또는 제 2의 발광 광원을 복수개 배열한 발광 광원 어레이와, 상기 발광 광원 어레이에 전력을 공급하는 전원 장치를 구비한 것이다. 이러한 조명 장치에 의하면, 대면적이고 균일한 광도의 조명 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 관한 백라이트는, 복수개의 본 발명의 제 1 또는 제 2의 발광 광원을 동일 평면 내에 배열한 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 백라이트에 의하면, 대면적이고 균일한 광강도의 백라이트를 제공할 수 있다. 또한, 컬러 표시용의 경우에는, 색 얼룩을 적게 하고 색의 균일성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 관한 액정 표시 장치는, 본 발명의 제 1 또는 제 2의 발광 광원을 복수개 배열한 발광 광원 어레이와, 상기 발광 광원 어레이에 대향시켜 배치된 액정 표시 패널을 구비한 것이다. 이러한 액정 표시 장치에 의하면, 화면의 밝기를 균일하게 할 수 있다. 또한, 컬러 표시의 액정 표시 장치에서는, 색의 균일성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 관한 액정 표시 장치의 실시 양태는, 상기 발광 광원 어레이와 상 기 액정 표시 패널과의 사이에, 발광 광원 어레이로부터 출사된 광의 진행 방향을 액정 표시 패널의 정면 방향으로 향하게 하기 위한 광학 부재를 갖지 않는 것을 특징으로 하고 있다. 여기서, 발광 광원 어레이로부터 출사된 광의 진행 방향을 액정 표시 패널의 정면 방향으로 향하게 하기 위한 광학 부재란, 예를 들면 실시예에 입각해서 말하면 프리즘 시트를 가리킨다. 본 발명의 발광 광원으로 이루어지는 발광 광원 어레이를 이용하면, 발광 광원으로부터 출사되는 광의 방향이나 그 퍼짐을 정밀도 좋게 조정할 수 있기 때문에, 종래의 액정 표시 장치 혹은 백라이트에서 이용되고 있던 프리즘 시트 등의 광학 부품을 불필요하게 할 수 있다. 그 결과, 액정 표시 장치의 박형화를 도모할 수 있고, 또한 조립 비용의 삭감을 도모할 수 있다. 또한, 상기 광학 소자에 의한 광의 로스가 없어지기 때문에, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 관한 액정 표시 장치의 다른 실시 양태는, 상기 발광 광원 어레이와 상기 액정 표시 패널과의 사이에, 액정 표시 패널을 조명하는 광의 휘도를 향상시키기 위한 광학 부재를 갖지 않는 것을 특징으로 하고 있다. 여기서, 액정 표시 패널을 조명하는 광의 휘도를 향상시키기 위한 광학 부재란, 예를 들면 실시예에 입각해서 말하면 휘도 향상 필름을 가리킨다. 본 발명의 발광 광원으로 이루어지는 발광 광원 어레이를 이용하면, 발광 광원으로부터 출사되는 광의 방향이나 그 퍼짐을 조정하여 광강도를 높게 할 수 있기 때문에, 종래의 액정 표시 장치에서 이용되고 있던 휘도 향상 필름 등의 광학 부품을 불필요하게 할 수 있다. 그 결과, 액정 표시 장치의 박형화를 도모할 수 있고, 또한 조립 비용의 삭감을 도모할 수 있다. 또한, 상기 광학 소자에 의한 광의 로스가 없어지기 때문에, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 이상 설명하는 구성 요소는, 가능한 한 임의로 조합시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 상세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 실시예로 한하는 것이 아니고, 용도 등에 따라 적절히 설계 변경할 수 있다.

[실시예 1]

도 7은 본 발명의 실시예 1에 의한 발광 광원(21)의 일부 파단한 사시도이다. 도 8은 배선 기판을 제외한 발광 광원을 이면측에서 본 사시도이다. 도 9(a) (b)는 이면에 반사경(26)이 형성된 몰드부(22)(도광부)의 정면측으로부터의 사시도와 이면측으로부터의 사시도이다. 또한, 도 10(a) (b) (c)는 상기 몰드부(22)의 정면도, 이면도 및 하면도이다. 도 11의 (a)는 발광 광원(21)의 정면도, 도 11(b)는 도 11(a)의 X-X방향(대각 방향)에서의 단면도, 도 11(c)는 도 11(a)의 Y-Y방향(대변 방향)에서의 단면도이다.

이 발광 광원(21)에서는, 고굴절율의 광투과성 재료, 예를 들면 투명 수지에 의해 개략 접시 형상을 한 몰드부(도광부)(22)가 성형되어 있다. 몰드부(22)를 구성하는 광투과성 재료로서는, 에폭시 수지나 아크릴 수지 등의 광투과성 수지를 이용하여도 좋고, 유리 재료를 이용하여도 좋다.

도 7, 도 10 또는 도 11에 도시한 바와 같이, 몰드부(22)는 정면에서 본 형상은 직사각형 형상으로 되어 있다. 몰드부(22)의 전면 중앙부에는 원형을 한 직접 출사 영역(29)이 마련되어 있고, 그 외측에는 전반사 영역(30)이 마련되어 있다. 직접 출사 영역(29)은 몰드부(22)의 중심축과 수직한 평면에 의해 형성된 평활한 원형의 영역이고, 전반사 영역(30)도 몰드부(22)의 중심축과 수직한 평면에 의해 형성된 평활한 영역이다. 또한, 도시예에서는, 직접 출사 영역(29)과 전반사 영역(30)은 동일 평면 내에 형성되어 있고, 직접 출사 영역(29)은 전반사 영역(30)과 같은 높이에 위치하고 있지만, 직접 출사 영역(29)을 홈(25) 내에서 전반사 영역(30)보다 돌출시켜 직접 출사 영역(29)을 전반사 영역(30)보다 높게 하고 있어도 무방하다. 역으로, 직접 출사 영역(29)을 전반사 영역(30)보다 홈(25) 내로 끌어넣어 직접 출사 영역(29)을 전반사 영역(30)보다 낮게 하고 있어도 무방하다. 또한, 직접 출사 영역(29)은, 첫번째 뜻은, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 출사된 광을 그대로 외부로 출사시키는 영역이지만, 후술하는 바와 같이, 입사하는 광을 전반사시키는 작용도 갖고 있다. 마찬가지로, 전반사 영역(30)은, 첫번째 뜻은, 입사한 광을 반사경(26)측을 향하여 전반사시키는 작용을 갖지만, 입사한 광을 투과시켜 외부로 출사시키는 작용도 갖고 있다.

직접 출사 영역(29)과 전반사 영역(30)의 사이에는 둥근 고리 형상을 한 홈(25)이 마련되어 있고, 홈(25)의 저면에는 고리 형상을 한 평면에 의해 전반사 영역(31)이 형성되어 있다. 또한, 홈(25)의 내주측 측면에는 비스듬하게 기울어진 경사 전반사 영역(32)이 형성되고, 경사 전반사 영역(32)은 몰드부(22)의 전면측을 향할수록 점점 직경이 작아지도록 테이퍼가 붙은 원추대 형상으로 형성되어 있다. 이 전반사 영역(31)과 경사 전반사 영역(32)도, 첫번째 뜻은, 입사한 광을 전반사시키는 작용을 갖지만, 입사한 광의 일부는 경사 전반사 영역(32)을 투과하여 외부로 출사하는 경우도 있을 수 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 몰드부(22)의 이면은 만곡하여 있고, 상기 이면에는, 몰드부(22)의 전면에서 전반사된 광을 반사시키기 위한 오목거울 형상을 한 반사경(26)이 마련되어 있다. 반사경(26)은, 몰드부(22)의 이면(패턴면)에 증착시킨 Au, Ag, Al 등의 금속 피막이라도 좋고, 몰드부(22)의 이면에 도장된 백색 도료라도 좋고, 표면을 경면 가공하여 표면 반사율을 높게 한 알루미늄 등의 금속판이라도 좋고, 표면에 Au, Ag, Al 등의 도금을 시행한 금속이나 수지 등의 곡면판이라도 좋고, 표면에 백색 도료가 도장된 곡면판이라도 좋다.

도 10에 도시한 바와 같이, 반사경(26)의 광반사면은, 광출사 방향에서 보아 적어도 2방향에 따라 배열된 복수의 반사 영역에 의해 모자이크 형상으로 형성되어 있다. 반사경(26)의 중앙부에 위치하는 개구의 주위에는 윤대 형상을 한 반사 영역(36)이 마련되어 있고, 반사 영역(36)의 주위의 영역에서는 반사경(26)은 복수단, 복수열로 구획되어 있고 바둑판 눈금 형상의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 구획되어 있다. 이들의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)은, 동심원 형상의 반사면을 구성하고 있다. 또한, 반사 영역(28i, 28j, 28k, …) 등의 광반사면은 경면으로 되어 있지만, 반사 영역(36)의 광반사면은 약간 조면(粗面)으로 하여 광을 확산시키도록 하고 있어도 좋다.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 몰드부(22)의 이면 중앙부에서는, 반사경(26)이 개구하고 있다. 반사경(26)의 개구 내에서, 몰드부(22)의 이면 중앙부에는 반구 형상을 한 오목부(27a)가 형성되어 있고, 오목부(27a)의 주위에는 고리 형상의 볼록부(27b)가 돌출되어 있다.

이 발광 광원(21)의 조립에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 배선 기판(23)의 표면에 적색, 녹색, 청색의 발광색을 갖는 3개의 LED 칩 등의 발광 소자(24R, 24G, 24B)를 실장하고, 또한, 배선 기판(23)의 표면에 홀더(34)를 고정한다. 계속해서, 몰드부(22)의 이면의 오목부(27a) 내에 열경화성 수지나 자외선 경화형 수지 등의 투명 수지(35)를 충전하고, 이 몰드부(22)를 배선 기판(23)에 고정된 홀더(34)에 지지시킨다(홀더(34)에 의한 몰드부(22)의 지지 상태를 도 8에 도시한다). 그리고, 투명 수지(35)를 경화시킴에 의해, 투명 수지(35)로 몰드부(22)와 배선 기판(23)을 접합 일체화시킨다. 또한, 발광 소자(24R, 24G, 24B)는, 오목부(27a)를 형성하는 반구면의 중심보다 광축측 전방으로 치우친 위치에서, 투명 수지(35) 내에 밀봉된다.

또한, 투명 수지(35)는, 몰드부(22)의 소재와 같아도 좋고, 다른 소재라도 무방하다. 또한, 배선 기판(23)과 몰드부(22) 사이의 공간(투명 수지(35)의 외측의 공간)에는, 발광 소자(24R, 24G, 24B)의 광량 조정용의 전자 회로 등을 실장하여도 좋다.

상기 발광 광원(21)의 사이즈는, 예를 들면, 정면에서 본 때의 외형이 세로 30㎜, 가로 30㎜이고, 횡방향에서 본 때의 두께가 5㎜로 외형에 비하여 두께가 얇 게 되어 있다. 또한, 몰드부(22)의 이면의 오목부(27a)는, 반경 3.90㎜의 반구 형상으로 형성되어 있다. 다만, 오목부(27a)는 구(球)의 1/2보다 약간 작게 되어 있고, 오목부(27a)의 개구 부분의 반경은 3.25㎜로 되어 있다. 또한, 여기서 말한 수치는 한 예이고, 이들의 사이즈는 발광 소자의 효율이나 소망하는 광량 등에 따라 최적치가 되도록 적절히 설계하면 좋다.

도 12는 본 발명의 발광 광원(21)의 구조와 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 출사된 광의 거동을 도시한 단면도로서, 대각 방향에서의 단면을 도시하고 있다. 또한, 도면에서는, 광은 세선의 화살표로 나타낸다. 반사 영역은, 반사 영역(36)에 가까운 측부터 차례로 반사 영역(28s), 반사 영역(28t), 반사 영역(28u), 반사 영역(28v)이라고 한다. 발광 광원(21)의 중심부에 배치된 적, 녹, 청의 3색의 발광 소자(24R, 24G, 24B)를 발광시키면, 직접 출사 영역(29)에는, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 출사된 광중, 몰드부(22)의 계면에서 전반사의 임계각(θc)보다 작은 출사각(θ1)(<θc)으로 출사된 광이 입사하고, 이 광은 직접 출사 영역(29)을 투과하여 발광 광원(21)으로부터 직접 전방으로 출사된다. 또한, 전반사 영역(31)에는, 전반사의 임계각(θc)보다 큰 출사각(θ3)(>θc)으로 출사된 광이 입사하고, 이 광은 전반사 영역(31)에서 전반사됨에 의해 반사 영역(28s)으로 입사하고, 반사 영역(28s)에서 반사된 후, 전반사 영역(30)을 투과하여 전방으로 출사된다. 또한, 전반사 영역(31)이 도 12와 같이 약간 경사하고 있는 경우에는, 출사각(θ3)은 전반사의 임계각(θc)보다 약간 작아도 좋다. 또한, 전반사 영역(30)에는, 전반사의 임계각(θc)보다 큰 출사각(θ4)(>θ3)으로 출사된 광이 입사하고, 이 광은 전반사 영 역(30)에서 전반사됨에 의해 반사 영역(28t)으로 입사하고, 반사 영역(28t)에서 반사된 후, 전반사 영역(30)을 투과하여 전방으로 출사된다. 또한, 출사각(θ4)보다 또한 큰 출사각(θ5)(>θ4) 또는 그것보다 큰 출사각으로 출사된 광은, 전반사 영역(30)에서 전반사됨에 의해 반사 영역(28u) 또는 반사 영역(28v)으로 입사하고, 반사 영역(28u, 28v)에서 반사된 후, 전반사 영역(30)을 투과하여 전방으로 출사된다. 또한, 직접 출사 영역(29)으로의 출사각(θ1)과 전반사 영역(31)으로의 출사각(θ3)과의 중간의 출사각(θ2)(θ1<θ2<θ3)으로 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 출사된 광은, 경사 전반사 영역(32)으로 입사하고, 경사 전반사 영역(32) 및 직접 출사 영역(29)에서 2회 전반사된 후, 반사 영역(36)으로 입사한다. 반사 영역(36)에서 반사된 광은, 발광 광원(21)의 코너부를 향하여 반사되고, 또한 전반사 영역(30) 및 반사 영역(28v)에서 반사됨에 의해 코너부로부터 전방를 향하여 출사된다.

또한, 이 실시예 1에서는, 반사경(26)이 정사각형 형상 또는 직사각형 형상을 한 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)을 모자이크 형상으로 배열하여 구성되어 있기 때문에, 발광 광원(21)에서의 색의 균일성을 향상시킬 수 있다. 특히, 발광 광원(21)이 백색 광원으로서 이용되는 경우에는, 색 얼룩이나 부분적인 착색을 저감시킬 수 있다. 이하, 이 점에 관해 상세히 기술한다.

도 13은 반사경(26)을 모식적으로 도시한 정면도이다. 반사경(26)의 중앙부에는 개구가 마련되어 있고, 발광 소자(24R, 24G, 24B)는 개구 내에 배치되어 있다. 반사경(26)의 광반사면은, 복수단, 복수열로 구획되어 있고, 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)이 바둑판 눈금 형상으로 배열되어 있다. 도 13에서는, 설명을 간략 하게 하기 위해 반사경의 분할 수를 적게 나타내고 있고, 반사경(26)을 5단 5열로 나누고 있다. 따라서, 반사경(26)은, 개구 부분을 제외하고 24개의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)을 갖고 있다. 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)은 동심원 형상의 반사면을 구성하고 있다. 이와 같이 반사경(26)을 동심원 형상으로 형성하면, 발광 광원(21)을 보다 박형화하는 것이 가능해진다. 또한, 복수의 각 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)을 서로 독립한 파라미터로 설계함에 의해, 각 영역을 최적 설계할 수 있고, 보다 균일하게 발광시키는 것이 가능해진다.

각 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)의 곡면 형상에 관해서는, 가능한 한 발광 광원(21)의 정면으로부터 균일하게 광이 출사되는 형상으로 설계하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 각 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)을 각각 다음 (1)식으로 표시되는 코닉면으로 할 수 있다.

[수식 1]

여기서, X, Y, Z는, 반사경(26)상의 중심을 원점으로 하는 직교 좌표로서, Z축은 반사경(26)의 광축 및 몰드부(22)의 중심축에 일치하고 있다. ρ는 정면시( 즉, XY 평면으로의 투영)에서 본 원점으로부터의 거리(반경)이다. 또한, CV는 반사경(26) 또는 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)의 곡률(=1/곡률 반경), CC는 코닉 계수, A는 반사경(26)의 중심의 Z축방향으로의 변위량, a, b, c 및 d 각각 4차, 6차, 8차, 10차,...의 비구면 계수이다. 다만, 이들 각 계수의 값은, 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)마다 각각 정하여져 있다.

본 발명의 명세서에 첨부한 도면에서는, 반사면의 곡면 형상을 특징짓는 특징량(이하, 곡면 정수라고 한다), 예를 들면 상기 곡률(CV)이나 코닉 계수(CC), 비구면 정수(a, b, …) 등이 동등한 반사 영역을 같은 한 해칭 모양으로 나타내고 있다. 도 13에 도시한 반사경(26)에서는, 그 중심으로부터의 거리가 같은 반사 영역은 같은 곡면 정수를 갖도록 설계하고 있다. 또한, 도 13의 반사경(26)에서는, 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)의 피치 간격(P)이 6㎜라고 상정하고 있다.

도 13의 반사경(26)을, 도 5에 도시한 종래예의 반사경(12)과 비교하면, 어느것이나 피치 간격(P)은 6㎜이고, 발광 광원의 정면 사이즈도 서로와 동등하다. 그러나, 도 5의 종래예에서는, 반사 영역의 분할 수는 3에 지나지 않음에 대해, 도 13의 반사경(26)에서는, 그 분할 수는 24가 된다. 그리고, 곡면 정수가 같은 반사 영역(중심부터의 거리가 같은 반사 영역)을 정리하고 그룹화하면, 도 5의 종래예에서는, 3 종류에 지나지 않음에 대해, 도 13의 반사경(26)에서는, 5종류로 된다. 따라서, 본 실시예 1의 발광 광원(21)에 의하면, 종래예의 경우보다 광의 진행 방향을 상세히 설정할 수 있고 광로 설계의 자유도가 향상되고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조정이 가능하게 되고, 각 색의 광을 균일하게 혼색시켜 발광 광원(21)의 착색을 방지할 수 있다. 게다가, 피치 간격(P)을 바꾸는 일 없이 분할 수를 늘릴 수 있기 때문에, 분할 수를 늘려도, 제조가 곤란해지거나 비용이 고가로 되거나 하는 경우도 없다.

또한, 반사경(26)의 각 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)을 다시 3등분하면, 각 반사 영역은 도 14에 도시한 바와 같이 미세하게 된다. 이때, 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)의 피치 간격(P)은 2㎜로 되고, 반사경(26)의 분할 수는 216으로 된다. 도 5의 반사경(12)을 기초로 하여 각 반사 영역(12a, 12b, 12c)을 3등분한 도 6의 반사경(12)의 반사 영역(17a, 17b, 17c, 18a, 18b, …)의 경우에는 피치 간격(P)은 2㎜로 되지만, 반사경(12)의 분할 수는 9밖에 되지 않는다. 그 때문에, 반사 영역의 피치 간격(P)이 작아지거나, 발광 광원의 사이즈가 커질수록, 윤대 형상으로 분할된 종래예의 반사경에 대한 실시예 1의 반사경(26)의 우위성은 현저하게 되고, 광로 설계의 자유도나 색의 균일성 등도 한층 향상된다.

실시예 1의 발광 광원(21)에 의하면, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 출사된 광이 몰드부(22)의 전반사 영역(30) 등과 반사경(26)과의 사이에서 반사를 반복한 후에 전방으로 출사되기 때문에, 발광 광원(21)의 내부에서 광로 길이를 벌어들일 수 있고, 그 결과 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 방사되고 발광 광원(21)으로부터 전방으로 출사되는 광의 강도를 균일화할 수 있다. 또한, 복수색의 발광 소자(24R, 24G, 24B)를 이용하고 있는 경우에는, 발광 광원(21)으로부터 출사된 광의 혼색 정도를 향상시킬 수 있다.

실시예 1의 발광 광원(21)에서는, 반사경(26)의 각 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)을 종래보다 미세하게 분할하는 것이 가능하게 되기 때문에, 발광 광원(21)을 설계함에 있어서의 광로 설계의 자유도가 향상되고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조정이 가능해진다. 특히, 실시예 1의 발광 광원(21)에서는, 상기한 바와 같이, (1) 내부의 광로 길이를 벌어들일 수 있다.

또한, (2) 종래보다 미세하게 분할된 각 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)에 의해, 광의 반사 또는 출사되는 방향을 상세히 설계하는 것이 가능해진다. 또한, (3) 종래보다 상세하게 분할된 각 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)에 의해, 광의 퍼짐을 상세히 설계하는 것이 가능해진다. (1) 내지 (3)의 결과, 발광 광원(21)에서의 광강도의 균일성을 향상시킬 수 있고, 또한, 복수색의 발광 소자를 이용하고 있는 경우에는 혼색 정도를 향상시키는 것이 가능해진다.

도 15는, 도 5 또는 도 6과 같이 반사경(12)을 윤대 형상으로 분할한 동심원 형상의 발광 광원의 경우에, 대각 방향에서의 광강도의 분포를 도시하고 있고, 도 16은 도 13 또는 도 14와 같이 반사경(26)을 바둑판 눈금 형상으로 분할한 경우의 광강도의 분포를 도시하고 있다. 도 15, 도 16의 횡축은, 반사경(26)의 중심으로부터 측정한 대각 방향의 거리를 나타내고, 종축은 각 위치에서의 광강도를 나타내고 있다. 도 15와 도 16을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 종래 방식에서는, 광강도는 ±15％정도로 변동하고 있지만, 본 실시 예의 경우에는 광강도의 변동은 ±8％정도로 되고, 광강도의 균일성이 향상되고 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 반사경(26)의 중심부터의 거리에 따라 곡면 정수를 정하였지만, 같은 곡면 정수를 갖는 반사 영역의 분포의 방법은 임의이다. 예를 들면, 도 17에 도시한 변형예 1에서는, 반사경(26)중 파선으로 둘러싼 삼각형의 영역(반사경(26)의 1/8의 영역)에서의 분포를 결정하고, 이것을 2개의 대각 방향과 2개의 대변 방향에 관해 선대칭이 되도록 하여 다른 영역에서의 분포를 결정하고 있다.

또한, 발광 광원(21)의 광강도 분포가 균일하게 되고, 색의 균일성이 향상하도록 설계되어 있으면, 도 18에 도시한 변형예 2의 반사경(26)과 같이, 분할된 각 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)이 랜덤하게 배치되어 있고, 서로 다른 곡면 정수를 갖고 있어도 좋다. 그러나, 각 반사 영역을 랜덤하게 배치한 것에서는, 설계의 자유도가 커지지만, 발광 광원(21)의 색 얼룩이 커져 버린다. 즉, 도 4에서 설명한 바와 같이, 발광 광원의 색 얼룩을 작게 하기 위해서는, 각 색의 광을 수직으로 출사시키는 반사 영역을, 발광 소자가 나열하고 있는 순서를 고려하여 소정의 순서로 나열할 필요가 있다. 한편, 발광 소자나 반사 영역은 2차원 형상으로 나열하고 있기 때문에, 각 대각 방향이나 각 대변 방향에서 규칙적으로 반사 영역을 정하고 있어도, 인접하는 반사 영역에서 같은 색의 광을 정면 방향을 향하여 수직으로 출사시키는 영역이 생긴다. 따라서, 이와 같은 영역이 생기지 않도록 반사 영역을 조정할 필요가 있다.

다음에, 각 반사 영역의 설계 방법을 설명한다. 우선, 곡면 정수로서 상기 (1)식의 곡률(CV)을 각 반사 영역마다 변화시키는 경우의 설계 방법을 도 19에 의해 설명한다. 여기서는 대각 방향이나 변과 평행한 방향에서 인접하는 3개의 영역을 일조로서 다루기 때문에, 도 19에서는 이 인접하는 3개의 반사 영역만을 나타내 고 있다. 이 3개의 반사 영역을 28R, 28G, 28B로 하고, 그 곡률을 각각 CVr, CVg, CVb라고 한다. 여기서, 반사 영역(28R)은 발광 소자(24R)로부터 출사된 적색광을 정면 방향을 향하여 수직으로 출사시키도록 설계된 반사 영역, 반사 영역(28G)은, 발광 소자(24G)로부터 출사된 녹색광을 정면 방향을 향하여 수직으로 출사시키도록 설계된 반사 영역, 반사 영역(28B)은 청색광을 정면 방향을 향하여 수직으로 출사시키도록 설계된 반사 영역이다. 도 19와 같이 도면 위를 향하여 왼쪽으로부터 차례로 적색 발광 소자(24R), 녹색 발광 소자(24G), 청색 발광 소자(24B)가 배치되어 있다고 하면, 발광 광원(21)의 색 얼룩을 작게 하기 위해서는, 이 면 내에서는, 반사 영역을 향하여 왼쪽으로부터 차례로 청색광을 정면 방향으로 출사하는 반사 영역(28B), 녹색광을 정면 방향으로 출사하는 반사 영역(28G), 적색광을 정면 방향으로 출사하는 반사 영역(28R)이 되도록 나열할 필요가 있다(도 4 참조). 또한, 반사 영역에서 반사되어 정면 방향으로 수직으로 출사된 광의 색을 그 반사 영역의 제어 색이라고 하기로 하면, 반사 영역(28R)은 제어 색이 적색의 반사 영역, 반사 영역(28G)은 제어 색이 녹색의 반사 영역, 반사 영역(28B)은 제어 색이 청색의 반사 영역이라는 것이 된다.

코닉면의 곡률(CV)은, 각 반사 영역에서 반사된 광이 진행하는 방향을 변화시킬 수 있고, 곡률(CV)을 작게 하면 그 반사 영역에서 반사된 광은 외측을 향하여 기울어지고, 곡률(CV)을 크게 하면 그 반사 영역에서 반사된 광은 내측을 향하여 기울어지게 된다. 따라서, 인접하는 반사 영역(28R, 28G, 28B)의 곡률(CVr, CVg, CVb) 등을, 각 발광 소자(24R, 24G, 24B)끼리의 피치 간격(Q), 발광 소자(24R, 24G, 24B)의 광출사면과 몰드부(22)의 표면과의 거리(H), 각 반사 영역(28R, 28G, 28B)의 위치 등을 고려하여 설계하면, 각 반사 영역(28R, 28G, 28B)에서의 광의 출사 방향을 조정할 수 있다. 따라서, 발광 소자(24R, 24G, 24B)의 배열에 따라, 인접하는 반사 영역의 제어 색 등의 우선 순위를 결정하고, 그것을 고려하여 곡률(CVr, CVg, CVb) 등을 설계하면, 적색광(LR)의 영역(AR)과 녹색광(LG)의 영역(AG)과 청색광(LB)의 영역(AB)이 겹쳐지는 백색광의 영역(도 19에서 사선을 그은 영역)을 넓게 할 수 있고, 색 얼룩이 없는 균일한 백색광을 얻을 수 있다. 예를 들면, 도 19와 같은 구성에서는, 반사 영역(28R)에서는 적색광(LR)이 정면측을 향하여 수직으로 출사되고, 반사 영역(28G)에서는 녹색광(LG)이 정면측을 향하여 수직으로 출사되고, 반사 영역(28B)에서는 청색광(LB)이 정면측을 향하여 수직으로 출사되도록 하고 있고, 중앙의 반사 영역(28G)의 곡률(CVg)을 기준으로 하여, 중심측에 가까운 반사 영역(28R)의 곡률(CVr)은 CVg보다 크고, 중심으로부터 먼 반사 영역(28B)의 곡률(CVb)은 CVg보다 작게 하고 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 하고 반사 영역의 곡률을 정할 때, 그 곡률은 발광 소자(24R, 24G, 24B)의 위치에 의해 변한다. 실제로는, 각 발광 소자(24R, 24G, 24B)는 일렬로 나열하고 있는 것은 아니기 때문에, 보는 방향에 의해 그 위치나 피치 간격(Q)은 변화한다. 예를 들면, 도 20(a)에 도시한 바와 같이, 대변 방향(K1)에서 반사 영역(28R, 28G, 28B)의 곡면 정수를 정하는 경우와, 대각 방향(K2)에서 반사 영역(28R, 28G, 28B)의 곡면 정수를 정하는 경우에서는, 발광 소자(24R, 24G, 24B)의 배치는 다른 것으로 하여 취급할 필요가 있다.

예를 들면, 도 20(a)의 대변 방향(K1)상에 있는 반사 영역(28R, 28G, 28B)을 고려하는 경우에는, 도 20(b)에 도시한 바와 같이, 각 발광 소자(24R, 24G, 24B)를 대변 방향(K1)의 직선상에 투영한 가상 발광 소자(32R, 32G, 32B)를 이용하여 반사 영역(28R, 28G, 28B)의 곡면 정수를 정한다. 즉, 대변 방향(K1)상의 반사 영역(28R)은, 가상 발광 소자(32R)로부터 출사된 적색광이 정면 방향을 향하여 수직으로 출사하도록 곡면 정수가 정해지고, 대변 방향(K1)상의 반사 영역(28G)은, 가상 발광 소자(32G)로부터 출사된 녹색광이 정면 방향을 향하여 수직으로 출사하도록 곡면 정수가 정해지고, 대변 방향(K1)상의 반사 영역(28B)은, 가상 발광 소자(32B)로부터 출사된 청색광이 정면 방향을 향하여 수직으로 출사하도록 곡면 정수가 정해진다. 또한, 도 20(a)의 대각 방향(K2)상에 있는 반사 영역(28R, 28G, 28B)을 고려하는 경우에는, 도 20(b)에 도시한 바와 같이, 각 발광 소자(24R, 24G, 24B)를 대각 방향(K2)의 직선상에 투영한 가상 발광 소자(33G, 33R, 33B)를 이용하여 반사 영역(28R, 28G, 28B)의 곡면 정수를 정할 필요가 있다. 즉, 대각 방향(K2)상의 반사 영역(28R)은, 가상 발광 소자(33R)로부터 출사된 적색광이 정면 방향을 향하여 수직으로 출사하도록 곡면 정수가 정해지고, 대각 방향(K2)상의 반사 영역(28G)은, 가상 발광 소자(33G)로부터 출사된 녹색광이 정면 방향을 향하여 수직으로 출사하도록 곡면 정수가 정해지고, 대각 방향(K2)상의 반사 영역(28B)은, 가상 발광 소자(33B)로부터 출사된 청색광이 정면 방향을 향하여 수직으로 출사하도록 곡면 정수가 정해진다.

또한, 도 20에 도시한 예에서는, 대변 방향(K1)의 직선상에 투영한 가상 발 광 소자(32R, 32G, 32B)는 등간격으로 배치되어 있고, 대각 방향(K2)의 직선상에 투영한 가상 발광 소자(33G, 33R, 33B)도 등간격으로 배치되어 있기 때문에, 각 반사 영역의 설계가 용이하게 된다.

또한, 도 21(a) (b)는 5개의 발광 소자를 이용한 경우를 도시하고 있다. 예를 들면 적색, 녹색, 청색의 발광 소자를 이용하는 경우, 이들의 발광 소자의 휘도는 같지 않기 때문에, 각 색의 휘도를 균일하게 균형있게 하기 위해 각 발광 소자를 일정한 비율로 조합시키는 일이 있다. 예를 들면, 도 21(a)에서는, 적색의 발광 소자(24R)의 휘도가 높기 때문에, 적색의 발광 소자(24R)를 하나, 녹색 및 청색의 발광 소자(24G, 24B)를 각각 2개 이용하고 있다.

이 경우에는, 대변 방향(K1)에서는, 도 21(b)에 도시한 바와 같이, 적색의 가상 발광 소자(32R)의 양측에 녹색 및 청색의 가상 발광 소자(32G, 32B)가 서로 중복하여 같은 위치에 배치되어 있다고 간주할 수 있기 때문에, 이와 같은 가상 발광 소자의 배치에 대응시켜 각 반사 영역의 제어 색과 곡률(CV)을 정하면 좋다. 대변 방향(K1)에서 반사 영역(28R)은 적색의 가상 발광 소자(32R)에 대응시켜 설계되어 있고, 반사 영역(28R)과 내주측에 인접하는 반사 영역(28Gb)은 대변 방향(K1)상으로 향하여 좌측에 위치하는 녹색 및 청색의 가상 발광 소자(33G, 33B)에 대응시켜 설계되고, 반사 영역(28R)과 외주측에 인접하는 반사 영역(28Gb)은 대변 방향(K1)상으로 향하여 우측에 위치하는 녹색 및 청색의 가상 발광 소자(33G, 33B)에 대응시켜 설계되어 있다.

또한, 대각 방향(K2)에서는, 도 21(b)에 도시한 바와 같이, 청색의 가상 발 광 소자(33B)끼리의 중간에, 적색의 1개의 가상 발광 소자(33R)와 녹색의 2개의 가상 발광 소자(33G)가 중복되어 같은 위치에 배치되어 있다고 간주할 수 있기 때문에, 이와 같은 가상 발광 소자의 배치에 대응시켜 제어 색과 곡률(CV)을 정한다. 예를 들면, 대각 방향(K2)에 있어서의 반사 영역(28Rg)은 적색 및 녹색의 가상 발광 소자(33R, 33G)에 대응시켜 설계되어 있고, 반사 영역(28Rg)과 내주측에 인접하는 반사 영역(28B)은 대각 방향(K2)상에서 좌측상에 위치하는 가상 발광 소자(24B)에 대응시켜 설계되고, 반사 영역(28Rg)과 외주측에 인접하는 반사 영역(28B)은 대각 방향(K2)상에서 우측하에 위치하는 가상 발광 소자(24B)에 대응시켜 설계되어 있다.

마찬가지로, 대각 방향(K3)에서는, 도 21(b)에 도시한 바와 같이, 녹색의 가상 발광 소자(33G)끼리의 중간에, 적색의 1개의 가상 발광 소자(33R)와 청색의 2개의 가상 발광 소자(33B)를 중복하여 같은 위치에 배치되어 있다고 간주할 수 있기 때문에, 이와 같은 가상 발광 소자의 위치에 대응시켜 제어 색과 곡률(CV)을 정한다. 예를 들면, 대각 방향(K3)의 반사 영역(28Rb)은 적색 및 청색의 가상 발광 소자(33R, 33B)에 대응시켜 설계되어 있고, 반사 영역(28Rb)과 내주측에 인접하는 반사 영역(28G)은 대각 방향(K3)상에서 좌측하에 위치하는 가상 발광 소자(33G)에 대응시켜 설계되고, 반사 영역(28Rb)과 외주측에 인접하는 반사 영역(28G)은 대각 방향(K3)상에서 우측상에 위치하는 가상 발광 소자(33G)에 대응시켜 설계되어 있다.

다음에, 곡면 정수로서 상기 (1)식의 코닉 계수(CC)를 각 반사 영역마다 변화시키는 경우의 설계 방법을 설명한다. 코닉 계수(CC)는 그 반사 영역에서 반사된 광의 퍼지는 정도를 변화시킬 수 있고, 코닉 계수(CC)를 작게 하면, 그 반사 영역에서 반사된 광의 퍼짐이 커지고, 코닉 계수(CC)를 크게 하면, 그 반사 영역에서 반사된 광의 퍼짐이 작아진다. 따라서, 코닉 계수(CC)의 설계에서는, 발광 광원(21)의 각 영역으로부터 출사되는 광의 휘도나 혼색 정도가 균일하게 되도록, 발광 소자(24R, 24G, 24B)의 광출사면과 몰드부(22)의 표면과의 거리(H)나, 반사 영역과 발광 소자(24R, 24G, 24B)와의 거리(D1, D2) 등에 의거하여 코닉 계수(CC)를 결정하면 좋다.

구체적으로 말하면, 도 22에 도시한 바와 같이, 발광 소자(24R, 24G, 24B)와의 거리(D1)가 짧은 반사 영역(28R, 28G, 28B)에서는 코닉 계수(CC)를 작게 하고, 발광 소자(24R, 24G, 24B)와의 거리(D2)가 긴 반사 영역(128R, 128G, 128B)에서는 코닉 계수(CC)를 크게 하면 좋다. 이 결과, 발광 소자(24R, 24G, 24B)에 가까운 반사 영역(28R, 28G, 28B)에서는 출사광의 퍼짐이 크고 광(廣)지향성으로 된다. 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 가까운 반사 영역(28R, 28G, 28B)에서는, 도달하는 광량이 많은 한편으로 광로 길이가 짧기 때문에 각 색의 광이 혼색하기 어렵지만, 코닉 정수(CC)를 작게 하여 반사광의 지향성을 넓힘에 의해, 광을 분산시켜 광휘도를 억제함과 함께 혼색의 정도의 향상을 도모할 수 있다. 이에 대해, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 먼 반사 영역(128R, 128G, 128B)에서는 출사광의 퍼짐이 작고 협(狹)지향성으로 된다. 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 먼 측의 반사 영역(128R, 128G, 128B)에서는, 광로 길이가 길고 혼색이 진행되어 있는 한편으로, 도달하는 광량이 적지만, 코닉 정수(CC)를 크게 하여 반사광의 지향성을 좁게 함에 의해, 혼 색 정도를 다소 희생하여도 광의 분산을 작게 하여 광휘도를 높이고 있다. 따라서, 이러한 설계 방법에 의하면, 발광 광원(21)의 전체에서 광강도의 균일화를 도모할 수 있고, 또한, 발광 광원(21)의 전체에서 혼색 정도를 균형있게 하여 색의 균일성을 얻을 수 있다. 다만, 이러한 설계 방침이 가장 우선한다는 것은 아니고, 발광 광원의 전방에 정해진 설계상의 조사면(타겟면)에서의 광강도와 혼색 정도가 최적으로 되도록 설계하는 것이 목적이기 때문에, 타겟면에서의 광강도와 혼색 정도를 최적으로 설계한 결과, 발광 소자에 가까운 반사 영역쪽이 광의 퍼짐이 좁아진다는 경우도 있을 수 있다.

한편, 반사면(26)의 각 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)의 설계는 연속한 축상(선상)에 따라 행하는 편이, 광선(光線) 추적이나 미조정이 용이하다. 따라서, 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)의 설계를 행하는 경우에는, 우선 대각 방향이나 대변 방향에 위치하는 반사 영역의 설계를 행한다. 이렇게 하여 대각 방향(K2)이나 대변 방향(K1)에 위치하는 반사 영역의 코닉 계수(CC)를 결정한 후, 도 23에 실선 화살표로 도시한 바와 같이, 발광 소자(24R, 24G, 24B)의 중심으로부터 먼 반사 영역일수록 코닉 계수(CC)가 커지도록 각 반사 영역의 코닉 계수(CC)를 정한다. 계속해서, 이들의 반사 영역에 인접하는 반사 영역의 곡면 정수를 설계한다. 이 경우, 도 23에 파선 화살표로 도시한 바와 같이, 대변 방향으로부터 대각 방향을 향할수록 코닉 계수(CC)가 커지도록 하면 좋다.

다음에, 상기한 바와 같은 원칙에 따라 반사경(26)을 구체적으로 설계하는 방법을 설명한다. 도 24(a) (b)는, 중앙부에 적색 발광의 발광 소자(24R)와 녹색 발광의 발광 소자(24G)와 청색 발광의 발광 소자(24B)를 하나씩 배치한 발광 광원(21)의 정면도, 및 그 몰드부(22)를 제외한 정면도이고, 도 25는 그 대각 방향에서의 단면도이다. 이 발광 광원(21)의 정면에서 본 외형 치수는, 종횡 각각 30㎜이다. 반사경(26)은 종횡 각각 15분할하여 메시 형상의 반사 영역(28a, 28b, …)이 형성되어 있고, 각 반사 영역(28a, 28b, …)은 종횡이 각각 2㎜로 되어 있다. 각 발광 소자(24R, 24G, 24B)는 3각 배치되어 있고, 적색의 발광 소자(24R)와 청색의 발광 소자(24B)는 반사경(26)의 상하의 변과 평행한 방향으로 나열하여 향하고 좌우에 배치되어 있고, 녹색의 발광 소자(24G)는 그 위에 배치되어 있다. 또한, 직접 출사 영역(29)의 직경은 5㎜, 홈(25)의 저면의 내경(직경)은 5.5㎜, 홈(25)의 윗면의 외경(직경)은 10㎜, 홈(25)의 깊이는 1.8㎜로 되어 있다.

우선, 각 반사 영역(28a, 28b, …)마다의 제어 색을 결정하는 순서를 설명한다. 최초에, 4개의 대각 방향(K2, K3, K5, K6) 및 4개의 대변 방향(K1, K4, K7, K8)에서의 제어 색의 배열을 정한다. 발광 소자(24R, 24G, 24B)의 배치는 도 20에 도시한 것과 같기 때문에, 도 20에 관한 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 대각 방향(K2, K6)에서는 좌측상부터 우측하를 향하여 가상 발광 소자(33G, 33R, 33B)가 나열하여 있다. 따라서, 마주보아 좌측상의 대각 방향(K2)에서는 내측으로부터 외측을 향하여 제어 색은 녹(G), 적(R), 청(B)의 순으로 되고, 우측하의 대각 방향(K6)에서는 내측으로부터 외측을 향하여 제어 색은 청(B), 적(R), 녹(G)의 순으로 된다.

대각 방향(K3, K5)에서는 좌측하로부터 우측상을 향하여 가상 발광 소자 (33R, 33B, 33G)가 나열하기 때문에, 마주보아 좌측하의 대각 방향(K3)에서는 내측으로부터 외측을 향하여 제어 색은 적(R), 청(B), 녹(G)의 순으로 되고, 우측상의 대각 방향(K5)에서는 내측으로부터 외측을 향하여 제어 색은 녹(G), 청(B), 적(R)의 순으로 된다.

또한, 수평 방향에서는 좌로부터 우측을 향하여 가상 발광 소자(32R, 32G, 32B)가 나열하고 있기 때문에, 마주보아 왼쪽의 수평한 대변 방향(K1)에서는, 내측으로부터 외측으로 제어 색은 적(R), 녹(G), 청(B)의 순으로 되고, 오른쪽의 수평한 대변 방향(K4)에서는, 내측으로부터 외측으로 제어 색은 청(B), 녹(G), 적(R)의 순으로 된다.

또한, 수직 방향에서는 적색의 1개의 가상 발광 소자(32R)와 청색의 1개의 가상 발광 소자(32B)가 중복하여 같은 위치에 배치되고, 그것에 인접하여 녹색의 가상 발광 소자(32G)가 배치되어 있다고 간주할 수 있기 때문에, 윗쪽의 수직한 대변 방향(K7)에서는, 내측으로부터 외측으로 제어 색은 녹(G), 적 및 청(RB)으로 되고, 아래쪽의 수직한 대변 방향(K8)에서는, 내측으로부터 외측으로 제어 색은 적 및 청(RB), 녹(G)으로 된다. 이렇게 하여 각 방향(K1 내지 K8)에서의 제어 색의 순서를 결정한 상태를 도 26에 도시한다.

상기한 바와 같이 하여 각 방향(K1 내지 K8)에서의 제어 색의 순서가 정해지면, 도 27에 도시한 바와 같이, 우선 하나의 방향 예를 들면 좌측상의 대각 방향(K2)에서의 각 반사 영역의 제어 색을 정한다. 예를 들면, 좌측상 구석의 반사 영역의 제어 색을 임의로 정하면, 대각 방향(K2)에서의 제어 색은 일의적으로 결정된 다.

계속해서, 대각 방향(K2)상에서의 제어 색의 나열을 출발점으로 하고, 상하 좌우에서 인접하는 반사 영역의 제어 색이 같아지지 않도록 하면서, 반사경(26)의 외주부에 위치하는 반사 영역의 제어 색을 결정한다. 이때, K2 이외의 각 방향(K1, K3 내지 K8)상에서는, 상기한 바와 같이 하여 결정한 제어 색의 순서를 바꾸는 일 없이, 위치를 각 방향(K1, K3 내지 K8)상에서 시프트시키는 만큼으로 한다. 이렇게 하여 외주부에 있어서의 제어 색을 결정한 상태를 도 27에 도시한다.

또한, 도 28에 도시한 바와 같이, 방향(K1, K2, K4, K5, K7)에 있어서의 각 반사 영역의 제어 색과 외주부에 있어서의 각 반사 영역의 제어 색에 의거하여, 반사경(26)의 상반분의 영역에서, 상하 좌우에서 인접하는 반사 영역의 제어 색이 같아지지 않도록 하면서 공백으로 되어 있는 반사 영역의 제어 색을 결정한다.

이때 도 28에 도시한 제어 색의 분배 상태에서는, α부분에서 녹색의 제어 색이 좌우로 서로 이웃하고 있다. 이와 같이 같은 색의 제어 색이 상하 좌우로서 연속하고 있는 경우에는, 그 부분의 제어 색을 시행착오적으로 교체하여 인접하는 반사 영역의 제어 색이 같아지지 않도록 조정한다. 도 29는 도 28의 α부분 및 그 부근에서 적, 녹, 청의 제어 색을 하나씩 교체하여 연속하지 않도록 한다.

다음에, 도 30에 도시한 바와 같이, 수평 방향(K1-K4)에 관해, 상반분의 반사 영역의 제어 색과 선대칭이 되도록 하여, 하반분의 반사 영역의 제어 색을 결정한다. 이와 같은 선대칭 조작에 의해 결정된 하반분의 반사 영역의 제어 색은, 최초에 정한 제어 색의 순서와 일치하고 있다. 이때, 세로방향으로 나열한 반사 영역 의 수가 홀수인 경우에는 문제 없지만, 세로로 나열한 반사 영역의 수가 짝수인 경우에는, 상하 중앙부에서 수평 방향에 따라 상하로 서로 이웃한 반사 영역끼리의 제어 색이 같게 된다. 따라서, 그 경우에는, 이 부분에서 제어 색을 시행착오적으로 교체하여 인접하는 반사 영역의 제어 색이 같아지지 않도록 할 필요가 있다. 따라서, 반사 영역은 홀수개 나열하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 바와 같은 대칭 조작이 바람직하지 않는 경우에는, 상반분의 반사 영역의 제어 색을 정한 것과 마찬가지로 하여 하반분의 반사 영역의 제어 색을 독자적으로 정하고, 상반분과 하반분과의 사이에서 같은 색의 제어 색이 상하 좌우로 연속한 경우에는, 조정하도록 하여도 좋다. 이렇게 하여 반사경(26)의 전체에서 제어 색이 정해지면, 제어 색의 배당 작업은 완료된다.

또한, 반사 영역의 분할 수나 형상에 따라서는, 제어 색의 배당을 아무리 조정하여도 상하 좌우에 인접하는 반사 영역끼리의 제어 색이 같아지는 경우가 있다. 그러한 경우에는, 반드시 발광 소자로부터 먼 개소를 우선하여 제어 색이 겹쳐지지 않도록 하고, 발광 소자에 가까운 반사 영역에서 같은 제어 색이 인접하도록 한다. 전술한 바와 같이, 발광 소자에 가까운 반사 영역은 반사광을 넓히도록 제어하고 있고, 발광 광원(21)의 혼색성에 영향을 주기 어렵기 때문에, 발광 소자의 부근으로 악영향이 미치게 하면 좋다.

이렇게 하여 각 반사 영역의 제어 색이 정해지면, 그 색의 광이 정면 방향을 향하여 수직으로 출사되도록 각 반사 영역의 정수, 특히 곡률(CV)을 설계하면 좋다. 다만, 제어 색이 적 및 청색(RB)의 반사 영역이란, 어떤 방향에서 동일 위치에 있는 적색 및 청색의 가상 발광 소자(32R, 32B)로부터 출사된 적색 및 청색의 광이 정면 방향을 향하여 수직으로 출사하도록 설계된 반사 영역이다.

이렇게 하여 각 반사 영역의 제어 색이 결정되면, 제어 색에 따라 그 광을 정면 방향으로 출사시키도록 각 반사 영역의 곡률이나 형상을 결정한다. 구체적으로는, 반사 영역이 코닉면으로 구성되어 있는 경우에는, 그 파라미터인 코닉 계수(CC)나 곡률(CV)을 정하면 좋다.

우선, 발광 광원(21) 전체로부터 균일하게 광을 출사시키도록 각 반사 영역의 코닉 계수(CC)를 결정하는 것을 생각한다. 발광 광원(21)으로부터 출사되는 광에는, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 직접 출사되는 광과, 반사경(26)에서 반사된 후에 출사되는 광으로 나눌 수 있다. 따라서, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 직접 출사되는 광의 광량 분포를 알 필요가 있다. 이것은 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 직접 출사 영역(29)으로부터 출사되는 광이다.

도 31은 발광 광원(21)의 직접 출사 영역(29)으로부터 출사되는 광에 의한 조사 광량의 분포를 도시하고 있다. 이 조사 광량은, 발광 광원(21)의 정면으로부터 20㎜의 거리에 있는 조사면(타겟면)에서의 것이다. 도 31의 횡축은, 발광 광원(21)의 중심으로부터 대각 방향으로 측정한 거리, 종축은 조사 광량의 상대치를 나타내고 있고, 광량의 최대치가 1로 되도록 정규화되어 있다. 또한, 도 32에서 곡선 C29는 도 31의 광량 분포를 일부 확대하여 나타낸 것이다. 따라서, 도 24 및 도 25와 같은 발광 광원(21)의 대각 방향을 고려하면, 이 단면에서는 내측으로부터 차례로 5개의 반사 영역(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)이 나열하고 있기 때문에, 이러한 반 사 영역(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)으로부터 정면 방향으로 출사되는 광의 조사 광량이, 직접 출사 영역(29)으로부터 출사되는 광의 타겟면에서의 조사 광량의 분포를 보충하여, 전체로서 거의 균일한 광량 분포를 얻을 수 있으면 좋다.

예를 들면, 도 31에서 도시한 바와 같은 직접 출사 영역(29)으로부터 출사되는 광의 조사 광량 분포에 대해서는, 각 반사 영역(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)에서 반사된 후로 출사되는 광의 조사 광량 분포가, 도 32에서 C28a, C28b, C28c, C28d, C28e로 나타내는 바와 같은 분포로 되어 있으면, 전체의 조사 광량 분포(Ctotal)는 거의 균일한 광량 분포로 된다. 다만, 발광 광원(21)의 단(端)에서는, 복수의 발광 광원(21)이 나열되어 있는 경우에는, 인접하는 4개의 발광 소자(21)의 광이 겹쳐질수 있기 때문에, 단체(單體)의 발광 광원(21)에서는 단의 광량은 적어도 좋다.

따라서, 직접 출사 영역(29)으로부터 출사되는 광의 광량 분포가 도 31에서 표시되는 것과 같은 경우에는, 각 반사 영역(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)에서 반사되는 광의 조사 광량의 피크 값이 각각, 도 32에 도시한 바와 같이, 직접 출사 영역(29)으로부터 출사된 광의 피크 값의 1배, 1.8배, 2배, 2배, 1배로 되어 있으면 좋다. 반사 영역(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)으로 입사하는 광량은, 중심으로부터 멀어짐에 따라 급격하게 적어지기 때문에, 이것을 고려하여 반사 영역(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)의 코닉 계수(CC)를 구하면, 각각의 코닉 계수(CC)는 차례로, -5, -2, -1.5, -1, -1로 된다.

이렇게 하여 각 반사 영역(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)의 코닉 계수(CC)를 구하면, 위에서 구한 제어 색에 따라 각 반사 영역(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)의 곡률 (CV)을 구하고, 각 제어 색의 광이 각 반사 영역(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)으로부터 정면 방향으로 출사되도록 조정하고, 발광 광원(21)의 타겟면에서의 혼색성을 높여서 색의 균일성을 확보한다. 구체적으로는, 각 반사 영역(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)의 곡률(CV)은 차례로, 1/5, 1/29, 1/28, 1/31, 1/31로 된다. 이렇게 하여, 대각 방향에서 각 반사 영역(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)의 코닉 계수(CC)나 곡률(CV)이 구해지면, 다른 나머지 반사 영역에 대해서도 마찬가지로 하여 코닉 계수(CC)나 곡률(CV)을 구하여 각 반사 영역의 형상을 결정한다. 도 16에 도시한 광강도의 분포는, 이와 같이 하여 곡면 정수를 결정한 발광 광원(21)의 타겟면에서의 조사 광량의 분포를 도시하고 있다.

또한, 다른 예로서 중앙에 적색의 발광 소자(24R)를 두고, 한쪽의 대각 방향(K2, K6)으로 그 양측에 녹색의 발광 소자(24G)를 배치하고, 다른쪽의 대각 방향(K3, K5)으로 양측에 청색의 발광 소자(24B)를 배치한 도 33과 같은 발광 광원을 생각한다. 이 발광 소자 배치는, 도 21에 도시한 것과 기본적으로는 같으며, 반사 영역(28R, 28G, 28B)의 종횡의 배열 수도 마찬가지로 15로 되어 있다. 이 경우에는, 도 21에 관한 설명으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 좌측상의 대각 방향(K2) 및 우측하의 대각 방향(K6)에서는 제어 색은 녹색(G)과 적·청색의 혼합색(RB)으로 되고, 좌측하의 대각 방향(K3) 및 우측상의 대각 방향(K5)에서는 제어 색은 청색(B)과 적·녹색의 혼합색(RG)으로 되고, 수평 방향(K1, K4)에서는 적색(R)과 녹·청색의 혼합색(GB)으로 되고, 수직 방향(K7, K8)에서도 적색(R)과 녹·청색의 혼합색(GB)으로 된다.

따라서, 이 경우에는 도 33에 도시한 바와 같이, 좌측상의 대각 방향(K2) 및 우측하의 대각 방향(K6)에서는, 녹(G)과 적·청색의 혼합색(RB)을 제어 색으로 하여 교대로 할당한다. 좌측하의 대각 방향(K3) 및 우측상의 대각 방향(K5)에서는, 청(B)과 적·녹색의 혼합색(RG)을 제어 색으로 하여 교대로 할당한다. 수평 방향(K1, K4)에서는 적색(R)과 녹·청색의 혼합색(GB)을 제어 색으로 하여 교대로 할당한다. 또한, 수직 방향(K7, K8)에서도 적색(R)과 녹·청색의 혼합색(GB)을 제어 색으로 하여 교대로 할당한다.

그러나, 어느 대각 방향, 수평 방향, 수직 방향에서도, 3개의 제어 색의 세트로 양단의 제어 색이 같게 되어 있기 때문에, 이것을 반복하여 나열하면, 대각 방향, 수평 방향 또는 수직 방향에서 같은 색의 제어 색이 연속하게 되고, 색 얼룩이 생긴다. 예를 들면 대각 방향(K2)을 고려하여, 2개의 녹색의 가상 발광 소자(33G)를 구별하여 가상 발광 소자(33G)(1), 가상 발광 소자(33G)(2)라고 한다. 또한, 가상 발광 소자(33G)(1)에 의한 제어 색을 G(1), 가상 발광 소자(33G)(2)에 의한 제어 색을 G(2)라고 하면, 대각 방향(K2)에서 제어 색의 배열은 도 37과 같이 된다. 이 경우에는, 도 37에 도시한 각 가상 발광 소자(33G(1), 33R, 33B, 33G(2))로부터의 출사광선으로부터 알 수 있는 바와 같이, 일부에서는 녹색광이 집중하여 조밀하게 되고, 일부에서는 녹색광이 드문드문하게 되어, 색 얼룩이 발생한다.

따라서, 이와 같은 경우에는, 도 38에 도시한 바와 같이, 한쪽의 가상 발광 소자(반사 영역에 가까운 측의 가상 발광 소자)로부터의 광만을 정면으로 출사시키도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 대각 방향(K2)에서는, 대각 방향(K2)의 반 사 영역에 가까운 녹색의 가상 발광 소자(33G)(1)에 의한 제어 색과 적색·청색의 가상 발광 소자(33R, 33B)에 의한 제어 색만을 교대로 배열시켜 두고, 가상 발광 소자(33G)(2)에 의한 제어 색을 이용하지 않는다. 이와 같이 함에 의해, 도 38의 광선도로부터도 알 수 있는 바와 같이 색 얼룩이 없는 균일한 광 분포를 얻을 수 있다.

따라서 각 방향에서의 제어 색을 결정하면, 중복된 제어 색에 관해서는, 상기 반사 영역에 가까운 측의 가상 발광 소자에 의한 것만을 고려하고, 같은 색의 제어 색이 연속하지 않도록 한다. 따라서, 도 34에 도시한 바와 같이, 좌측상 및 우측하의 대각 방향(K2, K6)에서는, 녹의 제어 색(G)과 적·청의 제어 색(RB)을 교대로 배열하고, 좌측하 및 우측상의 대각 방향(K3, K5)에서는, 청의 제어 색(B)과 적·녹의 제어 색(RG)을 교대로 배열한다. 또한, 수평 방향(K1, K4) 및 수직 방향(K7, K8)에서는, 적의 제어 색(R)과 녹·청의 제어 색(GB)을 교대로 배열한다. 다만, 대각 방향(K2)에서의 제어 색(G)은, 좌측상에 위치하는 가상 발광 소자(33G)(24G)에 의한 것이고, 대각 방향(K6)에서의 제어 색(G)은 우측하에 위치하는 가상 발광 소자(33G)(24G)에 의한 것이다. 다른 방향에 대해서도 마찬가지이다.

이렇게 하여 대각 방향, 수평 방향 및 수직 방향의 반사 영역에서의 각 제어 색을 결정하면, 도 34에 도시한 바와 같이, 반사경(26)의 외주부에 위치하는 적어도 한 변에 따라 제어 색을 결정한다. 제어 색을 결정함에 있어서는, 같은 색의 제어 색이 상하 좌우에서 연속하지 않도록 하여 6종류의 제어 색을 적용시켜 가고, 각 반사 영역의 제어 색을 시행착오적으로 결정한다.

또한, 주위를 제어 색이 결정된 영역(예를 들면, 대각 방향(K2와 K3)의 사이의 영역)에서 공백으로 되어 있는 반사 영역에, 상하 좌우에서 같은 색의 제어 색이 연속하지 않도록 하여 제어 색을 적용시키고, 도 35에 도시한 바와 같이, 예를 들면 약 1/4의 영역에서 제어 색을 결정한다. 이 후, 이미 결정된 제어 색을 대각선에 대해 선대칭이 되도록 하여 나머지 영역에 전사하여 가고, 도 36에 도시한 바와 같이, 전체에 제어 색을 할당한다.

이렇게 하여 각 반사 영역의 제어 색이 정해지면, 3개의 발광 소자의 경우와 마찬가지로 하여, 균일한 광이 정면 방향으로 출사되도록 코닉 계수(CC)나 곡률(CV) 등의 곡면 정수를 결정하면 좋다.

상기 실시예에서는, 사각형의 반사경(26)을 사각형을 한 복수의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 구분 하였지만, 이 이외에도 여러가지의 형태가 가능하다. 도 39 내지 도 42에 도시한 것은 발광 광원(21)의 변형예 3으로서, 정면에서 보아 육각형을 한 반사경(26)을 그 외형과 같은 육각형 형상을 한 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 구분한 것이다. 도 39의 (a)는 변형예 3에 의한 발광 광원의 정면도, 도 39(b) (c)는 각각 상기 발광 광원의 대각 방향에서의 단면도와 대변 방향에서의 단면도이다. 도 40(a) (b)는 각각 이면에 반사경(26)이 형성된 몰드부(22)의 정면측으로부터의 사시도와 이면측으로부터의 사시도이다. 또한, 도 41의 (a)는 상기 몰드부의 정면도, 도 41(b)는 그 이면도, 도 41(c)는 그 우측면도, 도 41(d)는 그 하면도이다. 또한, 도 42는 상기 발광 광원에 이용되고 있는 반사경(26)을 모식적으로 도시한 정면도이다. 이 발광 광원(21)은, 정면에서 보아 육각형으로 형 성되어 있고, 그 반사경(26)도 육각형 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 육각형 형상의 반사경(26)은, 육각형 형상을 한 복수의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)에서 간극의 생기지 않도록 구분되어 있다.

변형예 3과 같은 형상의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)의 경우에는, 도 42에 도시한 대변 방향(K9-K9)에서는 반사 영역은 연속하고 있지만, 도 42에 도시한 대각 방향(K10-K10)에서는 반사 영역은 이산적으로 되어 있다(일부에서는 반사 영역끼리의 경계를 통과하고 있다). 이와 같은 경우에는, 우선 대변 방향에 따라 배치되어 있는 반사 영역에 관해 각각의 곡면 정수, 예를 들면 곡률(CV)이나 코닉 계수(CC)를 설계하고, 계속해서 상기 반사 영역에 인접하는 반사 영역에 관해 순차적으로 곡면 정수를 결정하여 가면 좋다. 또한, 반사경(26)의 연(緣)에 위치하는 반사 영역은 일부 노치되어 있어 사다리꼴 모양으로 되어 있기 때문에, 그 유효 면적이 작게 되어 있다. 이와 같이 육각형의 일그러진 가장자리의 반사 영역에서는, 우선 가장자리의 반사 형상이 육각형 형상을 하고 있다고 가정하여 설계를 행하고, 육각형 형상으로서 정한 코닉 계수보다 큰 값을 육각형의 일그러진 반사 영역에 할당하면 좋다. 반사경(26)의 외형과 각 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)의 형상이 같은 경우에는, 상기한 바와 같이 하여 설계할 수 있기 때문에, 곡률(CV)이나 코닉 계수(CC) 등의 곡면 정수의 조정이 용이하게 된다.

도 43은 변형예 4에서의 반사경(26)의 구조를 도시한 정면도이다. 이 반사경(26)에서는, 삼각형 형상의 반사경(26)을 삼각형 형상을 한 복수의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 구분하고 있다. 이 경우에는, 도 43에 도시한 정점과 변의 중앙 을 연결하는 선분(K11-K11) 위의 반사 영역을 고려하면, 가장 외측에 있는 반사 영역(즉, 정점에 위치하는 반사 영역과 변의 중앙에 위치하는 반사 영역)은, 중심부터의 거리가 다르다. 따라서, 이 변형예에서는, 선분(K11-K11)상의 반사 영역을 순차적으로 설계하는 것이 아니라, 정점에 위치하는 반사 영역(28h)으로부터 설계하면 좋다. 즉, 우선 3개소의 정점에 위치하는 반사 영역(28h)에 관해 코닉 계수 등을 설계하고, 정점에 위치하는 반사 영역(28h)을 출발점으로 하여 인접하는 반사 영역을 순차적으로 설계하여 내측으로 진행하여 가면, 곡률(CV)이나 코닉 계수(CC) 등의 곡면 정수의 조정을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 도 44, 도 45 및 도 46은 반사경(26)을 그 외형과 다른 형상을 한 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 구분한 변형예를 도시한다. 도 44에 도시한 변형예 5와 도 45에 도시한 변형예 6은, 4각형 형상의 반사경(26)을 삼각형 형상을 한 복수의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 구분한 것이고, 도 46에 도시한 변형예 7은 육각형 형상의 반사경(26)을 삼각형 형상을 한 복수의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 구분한 것이다. 이들의 변형예 5 내지 7에 의하면, 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)을 보다 세분화할 수 있다. 그 반면, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 방사 형상으로 출사된 광에 대해서는, 반사 영역의 방향이 다양하기 때문에, 각 반사 영역의 설계는 곤란하게 된다. 따라서, 이들의 변형예의 경우에는, 하기한 바와 같이 하여 설계하는 것이 바람직하다.

사각형의 반사경(26)을 삼각형 형상의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 구분한 도 44 및 도 45의 변형예 5, 6에서는, 대변 방향(K12-K12)상에서는 반사 영역 사이의 경계로 되어 있지만, 대각 방향(K13-K13) 방향에서는 반사 영역이 연속적으로 배치되어 있다. 따라서, 이 경우에는, 우선 대각 방향(K12-K12)으로 배열되어 있는 반사 영역에 관해, 코닉 계수 등의 곡면 정수를 설계하고, 계속해서 상기 반사 영역에 인접하는 반사 영역을 순차적으로 설계하여 가면 좋다.

또한, 육각형의 반사경(26)을 삼각형 형상의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 구분한 도 46의 변형예 7에서는, 대각 방향(K14-K14)상에서는 반사 영역 사이의 경계로 되어 있지만, 대변 방향(K15-K15) 방향에서는 반사 영역이 연속적으로 배치되어 있다. 따라서, 이 경우에는, 우선 대변 방향(K15-K15)으로 배열되어 있는 반사 영역에 관해, 코닉 계수 등의 곡면 정수를 설계하고, 계속해서 상기 반사 영역에 인접하는 반사 영역을 순차적으로 설계하여 가면 좋다.

또한, 도 47 내지 도 49는 발광 소자(24R, 24G, 24B)를 중심으로 하여 반사경(26)을 동심의 윤대 형상으로 구획하고, 또한 윤대 형상의 영역을 원주 방향에 따라 복수로 분할한 변형예이다. 즉, 도 47에 도시한 변형예 8의 반사경(26)에서는, 사각형의 반사경(26)을 윤대 형상 및 방사 형상으로 구획하여 복수의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)을 구성하고 있다. 도 48에 도시한 변형예 9의 반사경(26)에서는, 육각형의 반사경(26)을 동심원 형상 및 방사 형상으로 구획하여 복수의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)을 구성하고 있다. 도 49에 도시한 실시예 10의 반사경(26)에서는, 삼각형의 반사경(26)을 동심원 형상 및 방사 형상으로 구획하여 복수의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)을 구성하고 있다. 또한, 도 50에 도시한 변형예 11과 같이, 각 방위의 반사 영역을 반경 방향으로 어긋나게 하여도 좋다.

이들의 변형예 8 내지 11에서는, 중심부에 가까운 반사 영역의 사이즈가 작아지기 때문에, 중심부 부근의 반사 영역의 제작이 곤란하게 된다. 따라서, 외측의 윤대 형상의 영역에서는 분할 수를 크게 하고, 중심부에 가까운 반사 영역의 분할 수를 작아지도록 하여도 좋다. 이들의 변형예에서는, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 방사 형상으로 출사되는 광에 대해 각 방위에서 같은 방사 형상 배치를 취할 수 있기 때문에, 반사경(26)의 설계나 곡면 정수의 조정이 용이하게 된다.

또한, 도 51, 도 52는 반사경(26)의 외형과 같은 형상을 한 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)을 회전시켜, 그 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)에서 반사경(26)을 구분한 변형예이다. 도 51에 도시한 변형예 12는, 4각형 형상의 반사경(26)을, 45° 회전시킨 4각형 형상(즉, 마름모)의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 구분한 것이다. 도 52에 도시한 변형예 13은, 육각형 형상의 반사경(26)을, 30° 또는 90° 회전시킨 육각형 형상의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 구분한 것이다. 이들의 변형예 12, 13에서는, 광량이 부족하기 쉬운 대각 방향에서 반사 영역이 연속하기 때문에, 반사 영역의 설계가 용이하게 된다. 다만, 주변부에 일부 일그러진 형상의 반사 영역이 다수 발생하기 쉽기 때문에, 광의 로스가 발생하기 쉽게 된다. 이와 같은 변형예에서는, 반사 영역이 대각 방향에서 연속하고 있기 때문에, 대각 방향에 따라 배열된 반사 영역의 설계를 용이하게 행할 수 있다. 그리고, 대각 방향의 반사 영역에 인접하는 반사 영역으로부터 순차적으로 반사 영역을 설계하여 감에 의해, 반사경(26)의 설계나 곡면 정수의 조정을 용이하게 행할 수 있다.

도 53 내지 도 55는 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터의 거리에 따라 다른 형 상 또는 사이즈의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …, 28x, 28y, 28z, …)을 배열시킨 변형예이다. 즉, 도 53에 도시한 변형예 14에서는, 사각형의 반사경(26)에 사각형의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …, 28x, 28y, 28z, …)을 형성하고 있고, 중심으로부터 멀어질수록 반사 영역의 사이즈가 크게 되어 있다. 이와 같은 반사경(26)을 설계하고자 하면, 가장 사이즈가 큰 반사 영역에서 반사경(26)의 전체를 분할하여 두고, 가장 바깥의 반사 영역으로부터 순차적으로 종횡으로, 1분할(즉, 분할하지 않는), 2분할, 3분할, …로 하여 가면 좋다.

또한, 도 54에 도시한 변형예 15에서는, 육각형의 반사경(26)에 육각형의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …, 28x, 28y, 28z, …)을 형성하고 있고, 중심으로부터 먼 부분일수록 반사 영역(28i, 28j, 28k, …, 28x, 28y, 28z, …)의 사이즈가 크게 되어 있다. 이 경우도, 우선 육각형의 반사경(26)의 전체를, 가장 큰 사이즈의 육각형의 반사 영역으로 균등하게 구분하고, 계속해서, 가장 큰 사이즈의 반사 영역의 내부를 더욱 분할하여 가면 좋다.

도 55에 도시한 변형예 16에서는, 삼각형의 반사경(26)에 삼각형의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …, 28x, 28y, 28z, …)을 형성하고 있고, 중심으로부터 먼 부분일수록 반사 영역(28i, 28j, 28k, …, 28x, 28y, 28z, …)의 사이즈가 크게 되어 있다. 이러한 변형예에 의하면, 설계의 자유도가 커지고, 광강도나 색의 균일성이 향상된다. 이 경우도, 우선 삼각형의 반사경(26)의 전체를, 가장 큰 사이즈의 삼각형의 반사 영역으로 균등하게 구분하고, 계속해서, 가장 큰 사이즈의 반사 영역의 내부를 더욱 분할하여 가면 좋다.

도 53 내지 도 55와 같은 변형예 14 내지 16에서는, 우선 반사경(26)을 같은 크기의 반사 영역으로 분할하여 각 곡면 정수를 설계하여 두고, 각 반사 영역을 더욱 분할하여 분할된 반사 영역의 곡면 형상을 미조정할 수 있기 때문에, 반사경(26)의 설계를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 이와 같은 변형예에서는, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 출사되는 광의 광량이 많기 때문에 설계의 자유도가 높아지고, 광강도의 균일성이 향상하지만, 그 한편으로는, 중심부 부근의 발광 영역이 미소하게 되기 때문에, 중심부 부근의 발광 영역의 제작이 곤란해진다.

또한, 몰드부(22)의 형상도 여러가지 설계 변경 가능하다. 예를 들면, 도 56에 도시한 변형예 17에서는, 직접 출사 영역(29)을 원추 형상, 원추대 형상, 구면 형상 등의 곡면으로 형성하고 있다. 직접 출사 영역(29)을 이와 같은 곡면으로 형성하면, 그 경사각이나 곡률 등에 의해 경사 전반사 영역(32)에서 전반사되어 직접 출사 영역(29)으로 입사하는 광의 반사 방향을 조정할 수 있고, 반사경(26)의 설계의 자유도가 향상된다.

도 57은 직접 출사 영역(29)을 원추 형상으로 형성한 변형예 17에서의 광의 거동을 설명하기 위한 대각 방향에서의 단면도이다. 이와 같이 직접 출사 영역(29)을 원추 형상으로 형성하여 직접 출사 영역(29)에 적당한 경사각을 주면, 도 57에 도시한 바와 같이 직접 출사 영역(29)으로부터 출사되는 광을 서로 거의 평행하게 정돈할 수 있다.

몰드부(22)나 홈(25)의 정면 형상 등도 여러가지 설계 변경 가능하다. 예를 들면, 도 58에 도시한 변형예 18에서는, 외형이 사각형의 발광 광원(21)에 둥근 고 리 형상의 홈(25)과 원형의 직접 출사 영역(29)을 형성하고 있다. 또한, 도 59에 도시한 변형예 19에서는, 외형이 사각형의 발광 광원에 사각 고리 형상의 홈(25)과 사각형의 직접 출사 영역(29)을 형성하고 있다. 도 60에 도시한 변형예 20에서는, 외형이 육각형의 발광 광원에 육각 고리 형상의 홈(25)과 육각형의 직접 출사 영역(29)을 형성하고 있다. 도 61에 도시한 변형예 21에서는, 외형이 삼각형의 발광 광원에 삼각형 고리 형상의 홈(25)과 삼각형의 직접 출사 영역(29)을 형성하고 있다.

도 58과 같은 변형예 18에서는, 중심부에 배치된 발광 광원(21)으로부터 방사 형상으로 출사되는 광선에 맞추어서 직접 출사 영역(29)을 설계할 수 있기 때문에, 직접 출사 영역(29)의 설계가 용이하다. 또한, 도 59 내지 도 61과 같은 변형예 19 내지 21에서는, 설계의 자유도가 늘어나고, 광강도나 색의 균일성이 향상된다.

또한, 도 62에 도시한 변형예 22에서는, 외형이 사각형의 발광 광원(21)에 외형이 4각형 형상을 한 홈(25)을 마련하고, 그 중심에 원형의 직접 출사 영역(29)을 마련하고 있다. 또한, 도 63의 변형예 23에서는, 외형이 육각형의 발광 광원에 육각형 형상의 홈(25)을 마련하고, 그 중심에 원형의 직접 출사 영역(29)을 마련하고 있다. 도 64의 변형예 24에서는, 외형이 삼각형의 발광 광원(21)에 외형이 삼각형 형상의 홈(25)을 마련하고, 그 중심에 원형의 직접 출사 영역(29)을 마련하고 있다.

도 62 내지 도 64와 같이 홈(25)의 외주 형상을 발광 광원(21)의 외형에 맞추고, 직접 출사 영역(29)을 원형 형상으로 한 변형예 22 내지 24의 이점을, 도 58 및 도 59의 변형예 18, 19와 비교하면서 설명한다. 도 65(a) (b)는, 둥근 고리 형상을 한 일정한 폭의 홈(25)을 마련한 도 58의 변형예 18을 도시하고 있고, 도 65의 (a)는 그 대각 방향의 단면을 도시하고, 도 65(b)는 그 대변 방향의 단면을 도시하고 있다. 도 65(a) (b)에 도시한 바와 같이, 대변 방향의 단면에서 각 반사 영역(28p, 28q, 28r, …)의 길이는, 대각 방향의 단면에서 각 반사 영역(28s, 28t, 28u, …)의 길이보다 짧아지고, 대변 방향에서는 대각 방향보다 각 반사 영역(28p, 28q, 28r, …)은 중심측으로 편위하고 있다. 그 때문에, 예를 들면 도 65(a)에 도시한 바와 같이 대각 방향의 단면에서는, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 출사되고 홈(25)의 바닥의 전반사 영역(31)에서 반사된 광이 내측으로부터 2번째의 반사 영역(28s)의 전체에 입사하도록 설계되어 있다고 하여도, 도 65(b)에 도시한 대변 방향의 단면에서는, 전반사 영역(31)에서 반사된 광은 내측으로부터 2번째의 반사 영역(28p)뿐만 아니라, 내측에서 3번째의 반사 영역(28q)에도 입사한다. 그 때문에, 반사 영역(28q)에서도 전반사 영역(31)에서 반사한 광을 담당하게 되고, 반사 영역(28q)의 설계가 복잡하게 된다.

한편, 도 66(a) (b)는, 발광 광원(21)의 외형에 맞추어 사각 고리 형상을 한 일정한 폭의 홈(25)을 마련한 도 59의 변형예 19를 도시하고 있고, 도 66의 (a)는 그 대각 방향의 단면을 도시하고, 도 66(b)는 그 대변 방향의 단면을 도시하고 있다. 이 경우에도, 대변 방향의 단면에서의 각 반사 영역(28p, 28q, 28r, …)의 길이는, 대각 방향의 단면에서의 각 반사 영역(28s, 28t, 28u, …)의 길이보다 짧게 되어 있고, 대변 방향에서는 대각 방향보다 각 반사 영역(28p, 28q, 28r, …)이 중 심측으로 편위하고 있다. 그러나, 도 58 및 도 65(a) (b)의 변형예 18의 경우에는 홈(25)의 위치는 단면 방향에 의하지 않고 일정함에 대해, 도 59 및 도 66(a) (b)의 변형예 19의 경우에는, 대변 방향의 단면에서는 대각 방향의 단면보다 홈(25)의 위치가 중심측으로 편위하고 있다. 그 때문에, 도 66(a)에 도시한 대각 방향의 단면에 있어서, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 출사되어 홈(25)의 바닥의 전반사 영역(31)에서 반사된 광이 내측으로부터 2번째의 반사 영역(28s)의 전체에 입사하도록 설계하고, 또한 도 66(b)에 도시한 대변 방향의 단면에서도, 전반사 영역(31)에서 반사된 광이 내측으로부터 2번째의 반사 영역(28p)의 전체에 입사하도록 설계할 수 있다. 그 때문에, 이와 같은 변형예 19에 의하면 반사 영역의 설계가 용이하게 된다. 그런데, 이와 같은 변형예 19에서는, 직접 출사 영역(29)이 사각형을 하고 있기 때문에, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 방사 형상으로 출사된 광을 4각형 형상의 직접 출사 영역(29)에서 반사 또는 투과시키게 되어, 미광(迷光)이 증가한다는 결점이 있다. 이와 같은 결점은, 도 60 및 도 61의 변형예 20, 21에서도 마찬가지이다.

이에 대해, 홈(25)의 외형을 발광 광원(21)의 외형에 맞추어서 사각형으로 형성하고, 그 중심에 원형 형상을 한 직접 출사 영역(29)을 마련한 도 62의 변형예 22에 의하면, 도 66(a) (b)와 마찬가지로 하여 대각 방향에서도 대변 방향에서도 전반사 영역(31)에서 반사된 광이 특정한 반사 영역(28s, 28p)으로 입사하도록 할 수 있다. 또한, 변형예 22에 의하면, 직접 출사 영역(29)이 원형 형상을 하고 있기 때문에, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 방사 형상으로 출사된 광을 직접 출사 영 역(29)에서 각 방향에서 똑같이 반사 또는 투과시킬 수 있고, 미광의 발생을 억제할 수 있다. 이 작용 효과는, 도 63, 도 64의 변형예 23, 24에서도 마찬가지이다.

도 67에 도시한 변형예 25는, 홈(25)의 저면의 전반사 영역(31)을 복수의 구분 영역(31a, 31b, …)으로 분할한 발광 광원(21)이다. 또한, 도68의 (a)는 상기 발광 광원(21)의 직접 출사 영역(29) 및 전반사 영역(31)의 구조를 도시한 사시도이다. 도 68(b) (c)는, 상기 발광 광원(21)에서의 광의 거동을 도시한 도면이고, 도 68(b)는 대변 방향에서의 발광 광원(21)의 개략 단면도, 도 68(c)는 그 정면도이다. 또한, 도 68(b)에서 쇄선으로 나타낸 전반사 영역(31)은, 동 도면의 단면보다 앞에 있는 전반사 영역(31)의 일부를 도시하고 있다. 이 변형예 25에 의하면 설계의 자유도가 커지고, 광강도나 색의 균일성을 향상시킬 수 있다. 변형예 25에서는, 전반사 영역(31)을 8등분하고, 구분 영역(31a)과 구분 영역(31b)을 원주 방향에 따라 교대로 배열하고 있다. 구분 영역(31a)과 구분 영역(31b)은, 경사 방향이 원주 방향에 따라 역방향으로 되어 있고, 대변 방향으로 출사된 광을 양측으로 넓히고, 대각 방향으로 출사된 광을 대각 방향으로 모으도록 배치되어 있다.

도 69의 (a)는 직접 출사 영역(29)의 축심을 중심으로 한 균일한 경사각을 갖는 전반사 영역(31)을 도시한 사시도이다. 도 69(b) (c)는, 상기 발광 광원에서의 광의 거동을 도시한 도면으로서, 도 69(b)는 대변 방향에서의 발광 광원(21)의 개략 단면도, 도 69(c)는 그 정면도이다. 이와 같은 전반사 영역(31)을 갖는 비교예에서는, 도 69(b) (c)에 도시한 바와 같이, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 출사된 광은, 전반사 영역(31)에서 반사된 후에도 방사 형상으로 퍼지기 때문에, 광 이 각 방향으로 균등하게 분배되는 결과, 대각 방향에서는 광량이 부족하다. 이에 대해, 도 67에 도시한 변형예 25에서는, 도 68(b) (c)에 도시한 바와 같이, 구분 영역(31a)과 구분 영역(31b)은, 대변 방향으로 출사된 광을 양측으로 넓히고, 대각 방향으로 출사된 광을 대각 방향으로 모으도록 배치되어 있기 때문에, 대변 방향보다 대각 방향으로 광을 모아서 많은 광량을 대각 방향으로 분배시킬 수 있고, 이로써 발광 광원(21)의 정면에서의 광강도나 색의 균일화를 향상시킬 수 있다.

도 70의 (a)는 변형예 26에 의한 발광 광원(21)의 직접 출사 영역(29) 및 전반사 영역(31)의 구조를 도시한 사시도이다. 도 70(b) (c)는, 상기 발광 광원(21)에서의 광의 거동을 도시한 도면으로서, 도 70(b)는 대변 방향에서의 발광 광원(21)의 개략 단면도, 도 70(c)는 그 정면도이다. 또한, 도 68(b)에서 쇄선으로 나타낸 전반사 영역(31)은, 동 도면의 단면보다 앞에 있는 전반사 영역(31)의 일부를 도시하고 있다. 변형예 26은, 도 67의 발광 광원(21)에 있어서, 다시 전반사 영역(31)의 구분 영역(31a)과 구분 영역(31b) 사이에 고리홈 형상을 한 구분 영역(31c)을 형성한 것이다. 이 변형예 26에 의하면, 발광 소자(24R, 24G, 24B)로부터 출사된 광을 고리홈 형상을 한 구분 영역(31c)에서 다시 확산시킬 수 있기 때문에, 발광 광원(21)의 정면에서의 광강도나 색의 균일화를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 도 71의 변형예 27은, 직접 출사 영역(29)의 표면을 복수의 구분 영역(29a, 29b, …)으로 분할하고, 각 구분 영역(29a, 29b, …)마다 경사 방향이나 경사각을 다르게 한 것이다. 직접 출사 영역(29)을 분할하여 각 구분 영역(29a, 29b, …)의 경사 방향이나 경사각을 조정함에 의해서도, 각 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 분배하는 광의 양을 조정할 수 있기 때문에, 발광 광원(21)의 정면에서의 광강도나 색의 균일화를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 도 72의 변형예 28과 같이, 홈(25)의 저면의 전반사 영역(31)을 복수의 구분 영역(31a, 31b, …)으로 분할하고, 또한 직접 출사 영역(29)의 표면을 복수의 구분 영역(29a, 29b, …)으로 분할하여도 좋다.

도 73은, 변형예 29에 의한 발광 광원(21)을 도시한 정면도이다. 변형예 29에서는, 전반사 영역(30)을 바둑판 눈금 형상을 한 복수의 구분 영역(30a, 30b, …)으로 분할하고 전반사 영역(30)의 표면에 요철 패턴을 형성하고 있다. 평탄한 전반사 영역(30)을 갖는 발광 광원(21)에서는, 도 75(a) (b)에 도시한 비교예와 같이, 몰드부(22)의 외주면에서 광이 누설되고 광량 손실을 초래할 우려가 있고, 또한, 발광 소자로부터 더욱 멀리에 위치하는 대각 방향의 코너부에서 광량이 부족하고 코너부가 어두워지기 쉽다. 이에 대해, 도 73의 변형예 29와 같이 전반사 영역(30)을 복수의 구분 영역(30a, 30b, …)으로 분할한 경우에는, 도 74(a) (b)에 도시한 바와 같이, 전반사 영역(30)의 각 구분 영역(30a, 30b, …)의 경사나 경사각을 조정함에 의해 반사경(26)의 임의의 반사 영역(28i, 28j, 28k, …)으로 광을 유도할 수 있다. 따라서, 설계의 자유도가 높아지기 때문에, 반사경(26)의 각 반사 영역에 도달하는 광의 광량차를 완화하여 발광 광원의 정면에서의 광강도나 색의 균일화를 향상시킬 수 있다.

변형예 29에서는, 예를 들면, 대변측에서는, 전반사 영역(30)의 영역을 오목 렌즈 형상으로 만곡시킴에 의해 광을 확산시키거나, 전반사 영역(30)의 영역을 대 각 방향을 향하여 기울여서 대각 방향으로 광을 반사시킴에 의해 대각 방향으로 분배되는 광량을 증가시키고, 대각 방향의 코너부가 어두워지는 것을 막을 수 있다. 또한, 전반사 영역(30)의, 대각 방향의 단의 영역은, 발광 광원(21)의 외주면으로부터 누설된 손실광을 적게 하여 광을 유효 이용시키기 위해, 중심측 또는 대변 방향을 향하여 경사시키는 것이 바람직하다.

또한, 전반사 영역(30)이 평탄한 발광 광원에서는, 도 77에 도시한 비교예와 같이, 전반사 영역(30)으로부터 광이 균등하게 출사되지만, 전반사 영역(30)의 단부터 출사되는 광은 발광 소자로부터의 광로 길이가 길기 때문에 광강도가 약하고, 발광 광원의 가장자리에서는 어두워지기 쉽다. 또한, 발광 광원의 외주면으로부터 광이 누설되어 손실광으로 되고, 광의 이용 효율이 저하될 우려가 있다. 변형예 29의 경우에서는, 이와 같은 때에는 도 76에 도시한 바와 같이, 전반사 영역(30)중 외주부 이외의 구분 영역(30a, 30b, …)을 외주측을 향하여 경사시키고, 외주부 이외의 구분 영역(30a, 30b, …)에서 반사된 광을 외주부에 보낼 수 있고, 발광 광원(21)의 외주부가 어두워지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전반사 영역(30)중 외주부의 구분 영역(30a, 30b, …)을 내주측을 향하여 경사시킴에 의해, 발광 광원(21)의 외주면으로부터 누설되는 손실광을 저감시킬 수 있다. 따라서, 이러한 변형예 29에 의하면 설계의 자유도가 커지고, 광강도나 색의 균일성을 향상시킬 수 있다.

[실시예 2]

도 78은 본 발명의 실시예 2에 의한 발광 광원 어레이(50)를 도시한 정면도이다. 이 발광 광원 어레이(50)는, 본 발명에 관한 발광 광원(21)을 간극 없이, 또 는 약간의 간극을 내고 동일 평면 형상으로 배열시킨 것이다. 이 발광 광원 어레이(50)는, 액정 디스플레이나 액정 텔레비전용의 백라이트로서, 또한, 조명 장치로서 사용되는 것이고, 두께가 얇고 색 재현성에 우수하고, 색 얼룩이 생기기 어렵고 색의 균일성이 높은 이점이 있다.

또한, 본 발명의 발광 광원(21)을 이용한 발광 광원 어레이(50)를 백라이트로서 이용하는 경우에는, 광강도의 균일화와 혼색 정도의 균일화를 위해 필요하게 되는 전방의 공간(타겟면과의 사이의 공간)이 짧게 끝나기 때문에, 발광 광원(50)이 백라이트로서 조립되는 정보 표시 기기(예를 들면, 후술하는 액정 디스플레이)의 두께를 얇게 할 수 있고, 정보 표시 기기의 박형화를 도모할 수 있다.

또한, 이 발광 광원(21)을 이용한 발광 광원 어레이(50)에서는, 발광 광원(21)을 어레이화 하여도 발광 소자가 밀집하지 않기 때문에, 방열성이 향상되고, 방열 기구를 간소화할 수 있다. 그리고 방열 기구의 간소화는 액정 디스플레이 등의 정보 표시 기기의 박형화에 공헌한다.

[실시예 3]

도 79는 본 발명의 실시예 3에 의한 액정 디스플레이(액정 표시 장치)(51)의 구조를 도시한 개략 단면도이다. 액정 디스플레이(51)는, 액정 패널(52)의 배면에 백라이트(53)를 배치하여 구성되어 있다. 액정 패널(52)은 일반적인 것이고, 배면측부터 순차적으로, 편광판(54), 액정 셀(55), 위상차판(56), 편광판(57) 및 반사 방지 필름(58)을 적층하여 구성되어 있다.

백라이트(53)는, 복수개의 발광 광원(21)을 나열한 발광 광원 어레이(50)의 전면에, 광확산 필름(61), 프리즘 시트(62) 및 휘도 향상 필름(63)을 배치한 것이다. 발광 광원(21)은 후술하는 바와 같이 정면에서 보아 정사각형 형상으로 형성되어 있고, 상기 발광 광원(21)을 백개 전후 내지 수백개 바둑판 눈금 형상으로 나열하고 발광 광원 어레이(50)가 구성되어 있다. 광확산 필름(61)은, 발광 광원 어레이(50)로부터 출사된 광을 확산시킴에 의해, 휘도의 균일화를 도모함과 함께 발광 광원 어레이(50)로부터 출사된 각 색의 광을 균일하게 혼색시키는 작용을 한다. 프리즘 시트(62)는, 비스듬하게 입사한 광을 굴절 또는 내부 반사시킴에 의해 프리즘 시트(62)에 수직한 방향으로 구부리고 투과시키는 것으로서, 이로써 백라이트(53)의 정면휘도를 높일 수 있다.

휘도 향상 필름(63)은, 어떤 편광면 내의 직선 편광을 투과시키고, 이것과 직교하는 편광면 내의 직선 편광을 반사시키는 필름으로서, 발광 광원 어레이(50)로부터 출사된 광의 이용 효율을 높이는 작용을 한다. 즉, 휘도 향상 필름(63)은, 투과광의 편광면이 액정 패널(52)에 이용되고 있는 편광판(54)의 편광면과 일치하도록 배치되어 있다. 따라서, 발광 광원 어레이(50)로부터 출사된 광중, 편광판(54)과 편광면이 일치한 광은 휘도 향상 필름(63)을 투과하여 액정 패널(52) 내로 입사하지만, 편광판(54)과 편광면이 직교하는 광은 휘도 향상 필름(63)에서 반사되어 되돌아와, 발광 광원 어레이(50)에서 반사되어 재차 휘도 향상 필름(63)으로 입사한다. 휘도 향상 필름(63)에서 반사되어 되돌아온 광은, 발광 광원 어레이(50)에서 반사되고 재차 휘도 향상 필름(63)에 재입사하기 까지 편광면이 회전하고 있기 때문에, 그 일부는 휘도 향상 필름(63)을 투과한다. 이와 같은 작용을 반복함에 의 해, 발광 광원 어레이(50)로부터 출사된 광의 대부분이 액정 패널(52)에서 이용되게 되고, 액정 패널(52)의 휘도가 향상된다.

도 80은 실시예 3의 변형예를 도시한 개략 단면도이다. 이 변형예에 의한 액정 디스플레이(64)에서는, 도 79의 액정 디스플레이(51)에서의 발광 광원 어레이(50)와 액정 패널(52)과의 사이에 배치되어 있던 프리즘 시트(62) 및 휘도 향상 필름(63)을 생략하고 있다. 물론, 프리즘 시트(62)와 휘도 향상 필름(63)중, 어느 한쪽만을 생략하여도 좋다. 본 발명의 발광 광원 어레이(50)를 이용하면, 발광 광원(21)으로부터 출사된 광의 방향이나 그 퍼짐을 정밀도 좋게 조정할 수 있기 때문에, 종래의 액정 표시 장치 또는 백라이트에서 이용되고 있던 프리즘 시트를 불필요하게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 발광 광원 어레이(50)를 이용하면, 발광 광원(21)으로부터 출사된 광의 방향이나 그 퍼짐을 조정하여 광강도를 높게 할 수 있기 때문에, 종래의 액정 표시 장치에서 이용되고 있던 휘도 향상 필름을 불필요하게 할 수도 있다.

따라서, 이 변형예에 의하면, 프리즘 시트나 휘도 향상 필름을 생략할 수 있는 결과, 액정 디스플레이(64)의 박형화를 도모할 수 있고, 또한 조립 비용의 삭감을 도모할 수 있다. 또한, 프리즘 시트나 휘도 향상 필름에서의 광의 로스가 없어지기 때문에, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

[실시예 4]

도 81은 본 발명의 발광 광원 어레이를 이용한 실내 조명용의 조명 장치(72)를 도시한 사시도이다. 이 조명 장치(72)는, 본 발명의 발광 광원 어레이(73)를 하 우징(74) 내에 수납한 것으로서, 하우징(74)에는 전원 장치(75)가 부설되어 있다. 전원 장치(75)로부터 나와 있는 플러그(76)를 상용 전원 등의 콘센트에 꽂고 스위치를 온으로 하면, 상용 전원의 콘센트로부터 공급된 교류 전원은 전원 장치(75)에 의해 직류 전력으로 변환되고, 이 직류 전력에 의해 발광 광원 어레이(73)가 발광시켜진다. 따라서, 이 조명 장치(72)는, 예를 들면 벽걸이형의 실내 조명 장치 등에 이용할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 의해, 반사 영역의 피치 간격을 작게 하는 일 없이 반사경의 분할 수를 크게 할 수 있는 발광 광원을 제공할 수 있고, 또한, 발광 광원에서 광의 진행 방향을 상세히 설정하는 것을 가능하게 하고, 광로 설계의 자유도를 향상시키고, 광의 출사 방향의 보다 상세한 조정을 가능하게 할 수 있다.

Claims (22)

1. 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경의 광반사면측에 배치된 도광부와, 상기 도광부를 향하여 광을 출사하는 발광 소자를 구비한 발광 광원에 있어서,

   상기 발광 소자는, 상기 반사경의 중앙의 영역에 배치되고, 상기 도광부는, 상기 발광 소자로부터 출사된 광, 및 상기 반사경에서 반사된 상기 발광 소자의 광을 외부로 출사하는 광출사면을 가지며, 상기 반사경은, 상기 발광 소자로부터 출사되고 상기 도광부의 광출사면에서 반사한 광을 반사시키는 광반사면을 가지며, 상기 광반사면은 적어도 2방향에 따라 배열된 복수의 반사 영역으로 이루어지고,

   상기 반사 영역이 배열되어 있는 각 방향에 있어서 인접하는 반사 영역끼리는, 각 반사 영역을 특징짓는 특징량이 서로 다른 것을 특징으로 하는 발광 광원.
2. 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경의 광반사면측에 배치된 도광부와, 상기 도광부를 향하여 광을 출사하는 발광 소자를 구비한 발광 광원에 있어서,

   상기 발광 소자는, 상기 반사경의 중앙의 영역에 배치되고, 상기 도광부는, 상기 발광 소자로부터 출사된 광, 및 상기 반사경에서 반사된 상기 발광 소자의 광을 외부로 출사하는 광출사면을 가지며, 상기 반사경은, 상기 발광 소자로부터 출사되고 상기 도광부의 광출사면에서 반사한 광을 반사시키는 광반사면을 가지며, 상기 광반사면은 복수의 반사 영역을 모자이크 형상으로 배열시키고,

   인접하는 상기 반사 영역끼리는, 각 반사 영역을 특징짓는 특징량이 서로 다른 것을 특징으로 하는 발광 광원.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 반사 영역은, 정사각형, 직사각형, 육각형, 삼각형 또는 부채꼴을 하고 있는 것을 특징으로 하는 발광 광원.
4. 삭제
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 반사 영역이 배열되어 있는 각 방향의 중간의 방향에서 인접하는 반사 영역끼리는, 각 반사 영역을 특징짓는 특징량이 서로 다른 것을 특징으로 하는 발광 광원.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 특징량은, 상기 반사경의 광축 방향에 있어서의 상기 각 반사 영역의 변위량인 것을 특징으로 하는 발광 광원.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 각 반사 영역은 코닉면으로 되어 있고, 상기 특징량은 코닉면을 특징짓는 곡률 반경인 것을 특징으로 하는 발광 광원.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 각 반사 영역은 코닉면으로 되어 있고, 상기 특징량은 코닉면을 특징짓는 코닉 계수인 것을 특징으로 하는 발광 광원.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   발광색이 다른 복수의 상기 발광 소자를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 발광 광원.
10. 제 9항에 있어서,

    인접하는 반사 영역은, 서로 다른 발광 소자로부터 출사된 광이 정면 방향을 향하여 거의 수직으로 출사하도록 각 발광 소자의 광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 발광 광원.
11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 도광부의 표면을 복수의 영역으로 구분하고, 구분된 각 영역마다 그 표면의 경사각 또는 경사 방향을 변화시킨 것을 특징으로 하는 발광 광원.
12. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 발광 광원을 복수개 배열시킨 것을 특징으로 하는 발광 광원 어레이.
13. 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경의 광반사면측에 배치된 도광부와, 상기 도광부를 향하여 광을 출사하는 발광 소자를 구비한 발광 광원에 있어서,

    상기 발광 소자는, 상기 반사경의 중앙의 영역에 배치되고, 상기 도광부는, 상기 발광 소자로부터 출사된 광, 및 상기 반사경에서 반사된 상기 발광 소자의 광을 외부로 출사하는 광출사면을 가지며, 상기 반사경은, 상기 발광 소자로부터 출사되고 상기 도광부의 광출사면에서 반사한 광을 반사시키는 광반사면을 가지며, 상기 광반사면은 적어도 2방향에 따라 배열된 복수의 반사 영역으로 이루어지고, 각 반사 영역에 의한 반사광의 반사 방향을 개별적으로 설정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 발광 광원에서의 광로 설정 방법.
14. 광을 반사시키는 반사경과, 상기 반사경의 광반사면측에 배치된 도광부와, 상기 도광부를 향하여 광을 출사하는 발광 소자를 구비한 발광 광원에 있어서,

    상기 발광 소자는, 상기 반사경의 중앙의 영역에 배치되고, 상기 도광부는, 상기 발광 소자로부터 출사된 광, 및 상기 반사경에서 반사된 상기 발광 소자의 광을 외부로 출사하는 광출사면을 가지며, 상기 반사경은, 상기 발광 소자로부터 출사되고 상기 도광부의 광출사면에서 반사한 광을 반사시키는 광반사면을 가지며, 상기 광반사면은 적어도 2방향에 따라 배열된 복수의 반사 영역으로 이루어지고, 각 반사 영역에 의한 반사광의 반사 방향을 개별적으로 설정함에 의해 상기 도광부의 광출사면으로부터 출사되는 광의 출사 방향 및 광강도 분포를 조정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 발광 광원에서의 광출사 방법.
15. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 발광 광원을 복수개 배열한 발광 광원 어레이와, 상기 발광 광원 어레이에 전력을 공급하는 전원 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
16. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 복수개의 발광 광원을 동일 평면 내에 배열한 것을 특징으로 하는 백라이트.
17. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 발광 광원을 복수개 배열한 발광 광원 어레이와, 상기 발광 광원 어레이에 대향시켜 배치된 액정 표시 패널을 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 발광 광원 어레이와 상기 액정 표시 패널과의 사이에, 발광 광원 어레이로부터 출사된 광의 진행 방향을 액정 표시 패널의 정면 방향으로 향하게 하기 위한 광학 부재를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
19. 제 17항에 있어서,

    상기 발광 광원 어레이와 상기 액정 표시 패널과의 사이에, 액정 표시 패널 을 조명하는 광의 휘도를 향상시키기 위한 광학 부재를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제

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