KR20200000330A - 면상 조명 장치 - Google Patents

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스구루 무쿠모토
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미네베아미츠미 가부시키가이샤
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Abstract

휘도의 균일성을 향상시킬 수 있는 면상 조명 장치를 제공하는 것이다. 실시형태에 관한 면상 조명 장치는 기판과 렌즈를 구비한다. 기판은 복수의 광원이 배치된다. 렌즈는, 복수의 광원과 대향하는 입사면에 있어서, 육각형의 저면으로부터 선단을 향해 가늘어지는 부위를 갖는 복수의 제1 광학 부위가 엇갈림 배열이 되는 광학 소자가 형성된다.

Description

면상 조명 장치{SPREAD ILLUMINATING APPARATUS}
본 발명은 면상 조명 장치에 관한 것이다.
종래, 액정 표시 장치의 표시 패널을 배면측으로부터 조명하는 면상 조명 장치가 있다. 면상 조명 장치는 에지 라이트형과 직하형으로 크게 구분된다. 또, 면상 조명 장치에 있어서는, 각 광원의 광량을 각각 제어하는 것에 의해, 발광면의 영역별로 휘도를 조정하는 것이 가능한, 이른바 로컬 디밍(에어리어 발광)에 대응한 면상 조명 장치가 알려져 있다.
또, 로컬 디밍(에어리어 발광)에 대응한 직하형의 면상 조명 장치에 있어서, 광원으로부터 출사한 광을 확산시키는 렌즈를 구비하고, 광원으로부터의 광을 확산시켜 출사시킴으로써, 영역별로 휘도를 균일하게 할 수 있다.
일본 공개특허공보 2008-140653호
그러나, 최근의 직하형의 면상 조명 장치에서는 기판에 배치하는 광원의 수가 증가하고 있어, 광원의 증가에 수반하여 각 광원의 바로 위에 각각 배치되는 렌즈와 광원 사이에서 위치 어긋남이 발생함으로써, 발광면의 휘도가 불균일하게 될 우려가 있었다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있는 면상 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 설명한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 양태에 관한 면상 조명 장치는, 기판과 렌즈를 구비한다. 상기 기판은 복수의 광원이 배치된다. 상기 렌즈는, 상기 복수의 광원과 대향하는 입사면에 있어서, 육각형의 저면으로부터 선단을 향해 가늘어지는 부위를 갖는 복수의 제1 광학 부위가 엇갈림 배열이 되는 광학 소자가 형성된다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 실시형태에 관한 면상 조명 장치의 상면도이다.
도 2는, 실시형태에 관한 면상 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 3은, 실시형태에 관한 면상 조명 장치의 단면도이다.
도 4a는, 광학 소자를 나타내는 도면이다.
도 4b는, 광학 소자를 나타내는 도면이다.
도 4c는, 광학 소자를 나타내는 도면이다.
도 5a는, 실시형태에 관한 광원의 배치예를 나타내는 도면이다.
도 5b는, 실시형태에 관한 광원의 다른 배치예를 나타내는 도면이다.
도 6은, 확산판, 렌즈 및 광원의 위치 관계의 설명도이다.
도 7a는, 실시형태에 관한 제1 오목부 및 제2 오목부의 배치예를 나타내는 도면이다.
도 7b는, 변형예에 관한 제1 오목부 및 제2 오목부의 배치예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 실시형태에 관한 광원의 휘도 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 변형예에 관한 면상 조명 장치의 단면도이다.
도 10은, 변형예에 관한 광학 시트의 분해 사시도이다.
도 11은, 실시형태에 관한 광학 소자의 유무에 따른 휘도 분포의 비교 결과를 나타내는 도면(제1)이다.
도 12는, 실시형태에 관한 광학 소자의 유무에 따른 휘도 분포의 비교 결과를 나타내는 도면(제2)이다.
도 13은, 광학 소자의 각도의 차이에 따른 휘도 분포의 비교 결과를 나타내는 도면이다.
도 14는, 광학 소자의 길이의 차이에 따른 휘도 분포의 비교 결과를 나타내는 도면이다.
도 15는, 실시형태에 관한 렌즈의 위치 어긋남에 의한 휘도 분포의 비교 결과를 나타내는 도면이다.
도 16a는, 변형예에 관한 렌즈의 상면도이다.
도 16b는, 도 16a에 있어서의 B-B선의 단면도이다.
도 17a는, 변형예에 관한 제1 오목부의 선단 형상을 나타내는 도면이다.
도 17b는, 변형예에 관한 제1 오목부의 선단 형상을 나타내는 도면이다.
도 17c는, 변형예에 관한 제1 오목부의 선단 형상을 나타내는 도면이다.
도 17d는, 변형예에 관한 제1 오목부의 선단 형상을 나타내는 도면이다.
도 18은, 변형예에 관한 면상 조명 장치의 단면도이다.
도 19a는, 변형예에 관한 광학 시트의 구성을 나타내는 도면이다.
도 19b는, 변형예에 관한 광학 시트의 구성을 나타내는 도면이다.
도 19c는, 변형예에 관한 광학 시트의 구성을 나타내는 도면이다.
도 20은, 변형예에 관한 광학 시트를 구비하는 경우의 배광 특성을 나타내는 도면이다.
도 21a는, 변형예에 관한 렌즈의 측면도이다.
도 21b는, 변형예에 관한 제1 광학 부위의 확대도이다.
이하, 실시형태에 관한 면상 조명 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 도면에 있어서의 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은 현실과 다른 경우가 있다. 또, 도면의 상호 간에 있어서도, 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 경우가 있다. 또한, 이하에 나타내는 도면에서는, 설명의 편의를 위해서, 면상 조명 장치의 광의 출사 방향을 Z축 정방향으로 하는 3차원의 직교 좌표계를 나타내고 있다. 이러한 직교 좌표계는, 이하의 설명에서 이용하는 다른 도면에 있어서도 나타내는 경우가 있다.
우선, 도 1~도 3을 이용하여, 실시형태에 관한 면상 조명 장치의 개요에 대해 설명한다. 도 1은, 실시형태에 관한 면상 조명 장치의 상면도이다. 도 2는, 실시형태에 관한 면상 조명 장치의 분해 사시도이다. 도 3은, 실시형태에 관한 면상 조명 장치의 단면도이다. 도 3에서는, 도 1에 나타내는 A-A선으로 절단한 단면을 나타낸다.
실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 각종 액정 표시 장치의 백 라이트로서 이용되는 조명 장치로서, 뒤에 설명하는 광원(20)이 액정 표시 장치의 바로 아래에 배치되는, 이른바 직하형의 면상 조명 장치이다. 면상 조명 장치(1)의 대상인 액정 표시 장치는, 예를 들면, 차재기(車載器)인 전자 미터나 인디케이터 등이지만, 이러한 대상은 차재기에 한정되지 않고 임의의 액정 표시 장치이면 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 뒤에 설명하는 상 프레임(11)에 의해 규정되는 출사 영역(R)을 갖는다. 면상 조명 장치(1)는, 출사 영역(R)에 의해 면상으로 발광하여, 상기 액정 표시 장치의 백 라이트로서 기능한다.
또, 직하형인 면상 조명 장치(1)는, 뒤에 설명하는 복수의 광원(20) 각각을 개별적으로 제어하는 것에 의해, 출사 영역(R)의 휘도를 부분적으로 조정하는, 이른바 로컬 디밍에 대응 가능하다.
또, 도 1에 나타내는 바와 같이, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 커넥터(C)를 갖는다. 커넥터(C)는, 예를 들면, 전원 배선이나 신호 배선 등이 접속된다. 즉, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에는, 커넥터(C)를 통하여 전원이나 신호가 공급된다.
또, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 기판(2)과, 반사판(3)과, 렌즈(렌즈 시트)(4)와, 스페이서(5)와, 확산판(6)과, 프레임(10)과, 광원(20)과, 광학 시트(70)를 구비한다.
프레임(10)은, 강성이 큰, 예를 들면, 스테인리스로 만든 판금 프레임이다. 프레임(10)은, 상 프레임(11)과 하 프레임(12)을 구비하고, 기판(2), 반사판(3), 렌즈(4), 스페이서(5), 확산판(6), 광원(20) 및 광학 시트(70) 등과 같은 면상 조명 장치(1)의 각부를 수용한다.
상 프레임(11)은, 하 프레임(12)에 대해서 Z축 정방향측인 광의 출사 방향측에 배치되어, 프레임(10)에 있어서의 덮개로서 기능한다. 또, 상 프레임(11)은, 천판(11a)과, 측벽(11b)에 의해 구성된다. 천판(11a)은, 상면으로부터 볼 때(Z축 정방향으로부터 볼 때)에 중앙부에 개구부가 형성되어, 이러한 개구부에 의해 상기 출사 영역(R)이 규정된다. 측벽(11b)은, 천판(11a)의 둘레 단부(개구부와 반대측)와 연속하며, 뒤에 설명하는 하 프레임(12)의 측벽(12b)을 따라 연장된다.
하 프레임(12)은, 상 프레임(11)에 대해서 Z축 부방향측에 배치되어, 프레임(10)에 있어서의 토대로서 기능한다. 또, 하 프레임(12)은, 저부(12a)와, 측벽(12b)에 의해 구성된다. 저부(12a)는, 상면으로부터 볼 때 직사각형상이며, 면상 조명 장치(1)의 상면으로부터 볼 때의 형상을 규정한다. 측벽(12b)은, 저부(12a)의 주연(周緣)과 연속하며, 상 프레임(11)의 측벽(11b)을 따라 연장된다.
기판(2)은, 예를 들면, 에폭시 수지 또는 PI(폴리이미드)로 이루어지는 회로 기판이며, 예를 들면, 플렉시블 기판(FPC: Flexible Printed Circuit)을 채용 가능하다.
광원(20)은 점형의 광원이며, 예를 들면, LED(Light Emitting Diode)를 채용 가능하다. 광원(20)으로서 예를 들면, 패키지 타입의 LED나, 칩 타입의 LED를 이용할 수 있지만, 이것으로 한정되지 않는다. 광원(20)으로서 칩 타입의 LED를 이용하는 경우는, 형광체 시트 등의 파장 변환 부재와 조합해도 된다. 또한, 광원(20)은, LED로 한정되는 것은 아니고, 임의의 발광 부재를 채용 가능하다. 또, 복수의 광원(20)은, 기판(2)에 대해서 소정의 배열로 실장된다. 여기에서, 도 5a를 이용하여, 광원(20)의 배치예에 대해 설명한다.
도 5a는, 실시형태에 관한 광원(20)의 배치예를 나타내는 도면이다. 도 5a에서는, 기판(2)의 일부를 Z축 정방향측으로부터 본 상면도를 나타낸다. 도 5a에 나타내는 바와 같이, 복수의 광원(20)은, 기판(2)에 대해서 엇갈림 배열(육방 격자형으로 배열)로 배치된다. 도 5a에 나타내는 예에서는, 임의의 하나의 광원(20)을 중심으로, 주위에 6개의 광원(20)이 배치된다. 구체적으로는, 중심이 되는 광원(20)의 주위에 등간격(예를 들면, 60° 간격)으로 배치된다. 달리 말하면, 하나의 광원(20)이 6개의 광원(20)에 둘러싸이도록 하여 소정의 간격을 두고 배치된다.
또한, 도 5a에 나타내는 예에서는, 복수의 광원(20)을 엇갈림 배열로 배치한 예를 나타냈지만, 엇갈림 배열로 한정되는 것은 아니고, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 복수의 광원(20)의 배열은, 직사각형 배열(예를 들면, 매트릭스 배열이나 격자 배열 등)이어도 된다. 도 5b는, 실시형태에 관한 광원(20)의 다른 배치예를 나타내는 상면도이다. 또한, 본 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에서는, 각 광원(20)에 대응하는 발광 영역별로 휘도를 조정하는, 이른바 로컬 디밍(에어리어 발광)을 행할 수 있다.
반사판(3)은 기판(2) 상에 배치되고, 기판(2)에 실장되는 각 광원(20)에 대응하는 위치에 광원(20)이 배치되는 구멍이 형성된다. 반사판(3)은, 예를 들면, 백색의 수지 등으로 형성되며, 광반사 기능을 갖는다. 구체적으로는, 반사판(3)은, 렌즈(4)에 일단 입사한 광원(20)의 광이, 광원(20)측으로 새어 되돌아온 경우에, 되돌아온 광을 다시 렌즈(4)를 향해 반사한다. 이로써, 면상 조명 장치(1)로서의 출사 효율을 향상시킬 수 있다.
렌즈(4)는, 광원(20)으로부터 출사한 광의 배광 제어를 행한다. 구체적으로는, 광원(20)으로부터 출사한 광이, 렌즈(4)에서 굴절되어 확산되어 출사된다. 렌즈(4)는, 예를 들면, PMMA(폴리메틸메타크릴레이트), 폴리카보네이트, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), 실리콘 등의 재료로 이루어지는 판형의 부재로, 기판(2)에 배치된 복수의 광원(20)을 일체적으로 덮는다.
또, 렌즈(4)는, 2개의 주면(41a, 41b)을 갖는다. 한쪽의 주면(41a)은, 광원(20)과 대향하는 면으로서, 광원(20)의 광이 입사하는 입사면(이하, 입사면(41a))이다. 다른 한쪽의 주면(41b)은, 입사면(41a)의 이면으로서, 입사면(41a)으로부터 입사한 광을 출사하는 출사면(이하, 출사면(41b))이다. 또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 입사면(41a)에는, 미세한 요철 형상의 광학 소자(본 실시형태에서는 프리즘)(40)가 형성되지만, 이러한 점에 대해서는 뒤에 설명한다.
스페이서(5)는, 예를 들면, 상면으로부터 볼 때 ㅁ자형으로 구성된다. 또, 스페이서(5)는, 하 프레임(12)의 측벽(12b)을 따름과 함께, 렌즈(4)와 확산판(6)의 사이에 배치되어, 렌즈(4)와 확산판(6)의 간격을 일정하게 유지한다. 스페이서(5)는, 면상 조명 장치(1)의 긴 길이 방향(X축)을 따라 확산판(6)을 하면측으로부터 압압하고, 이 긴 길이 방향을 따라 렌즈(4)를 상면측으로부터 압압한다.
구체적으로는, 스페이서(5)는, 렌즈(4)에 있어서의 출사면(41b)의 주연을 Z축 부방향측인 광원(20)을 향해 압압한다. 또, 스페이서(5)는, 뒤에 설명하는 확산판(6)의 주연을 Z축 정방향측인 광의 출사 방향측을 향해 압압한다. 이로써, 렌즈(4) 및 확산판(6)의 사이가 일정한 간격으로 유지되기 때문에, 렌즈(4)로부터의 출사광의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
또한, 스페이서(5)는, 예를 들면, 경질 부재, 탄성 부재 등을 채용 가능하지만, 렌즈(4) 및 확산판(6)의 사이를 일정한 간격으로 유지할 수 있다면, 재질이나 물성 등은 특별히 한정되지 않는다. 혹은 스페이서(5)를, 백색의 수지 재료 등으로 구성함으로써, 광반사 기능을 더욱 갖도록 해도 된다. 또, 스페이서(5)는, 상면으로부터 볼 때 ㅁ자형으로 구성되는 경우를 일례로서 나타냈지만, 이것으로 한정되지 않는다.
확산판(6)은, 예를 들면, 수지 등의 재료로 구성되며, 렌즈(4)로부터 출사된 광원(20)의 광을 확산시킨다. 확산판(6)은, 렌즈(4)로부터 나온 광을 확산시켜, Z축 정방향측인 광의 출사 방향을 향해 출사한다. 즉, 렌즈(4)로부터 출사한 광은, 확산판(6)에 의해 확산되어, 광학 시트(70)로 유도된다.
여기에서, 도 6을 이용하여, 확산판(6), 렌즈(4) 및 광원(20)의 위치 관계에 대해 설명한다. 도 6은, 확산판(6), 렌즈(4) 및 광원(20)의 위치 관계의 설명도이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 렌즈(4)는, 확산판(6) 및 광원(20)의 사이에 배치된다. 또, 렌즈(4) 및 광원(20)은 떨어져서 배치된다. 또, 렌즈(4) 및 확산판(6)은 떨어져서 배치된다. 즉, 렌즈(4)는 확산판(6) 및 광원(20) 각각과 떨어져서 배치된다.
또, 렌즈(4)는, 광원과 확산판과의 거리를 소정의 값으로 설정한 상태로, 광학 소자(40)로부터 광원(20)까지의 거리(Ga)보다, 광학 소자(40)로부터 확산판(6)까지의 거리(Gb) 쪽이 길어지는 위치에 배치된다. 구체적으로는, 광원(20)의 상면(20a)으로부터 렌즈(4)의 입사면(41a)(광학 소자(40))까지의 거리(Ga)보다, 렌즈(4)의 입사면(41a)(광학 소자(40))으로부터 확산판(6)의 입사면(6a)까지의 거리(Gb)가 길다.
이와 같이, 광원(20)의 상면(20a)으로부터 렌즈(4)의 입사면(41a)까지의 거리(Ga)를 짧게 함으로써, 입사면(41a)으로부터 확산판(6)의 입사면(6a)까지의 거리(Gb)를 길게 취할 수 있다. 이로써, 렌즈(4)로부터 확산판(6)까지의 광로 길이를 길게 할 수 있기 때문에, 렌즈(4)로부터 굴절되어 출사한 광이 보다 확산되어 확산판(6)에 입사된다. 이와 같이, 렌즈(4)를, 광원과 확산판과의 거리를 소정의 값으로 설정한 상태로, 거리(Ga)보다 거리(Gb) 쪽이 길어지는 위치에 배치함으로써, 렌즈(4)의 광을 확산시키는 작용 효과가 유효하게 발휘되어 휘도의 균일화를 도모할 수 있다. 혹은 광원(20)의 배열 피치를 확산시켜 광원(20)의 등수(燈數)의 저감화를 도모하는 것도 가능해진다. 또한, 상술한 실시형태에서는, 거리(Gb)가 거리(Ga)보다 길어지는 위치에 렌즈(4)가 배치되는 구성에 대하여 설명하였지만, 거리(Ga)와 거리(Gb)의 관계는 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 6에서는, 렌즈(4)의 입사면(41a), 즉, 광학 소자(40)에 있어서의 뒤에 설명하는 제1 광학 부위(40a)의 저면(40a2) 또는 제2 광학 부위(40b)의 저면(40b2)(도 4b 참조)을 기준으로 거리(Ga) 및 거리(Gb)를 산출했지만, 광학 소자(40)에 있어서의 제1 광학 부위(40a) 또는 제2 광학 부위(40b)의 선단을 기준으로 거리(Ga) 및 거리(Gb)를 산출해도 된다.
광학 시트(70)는, 확산판(6)으로부터 출사된 광에 대해서 균일화나 집광화 등과 같은 배광 제어 등의 광학적인 조정을 행하는 부재이다. 예를 들면, 광학 시트(70)는, 프리즘 시트라고도 칭해지는 부재이며, Z축 정방향측인 광의 출사 방향측의 주면에 있어서, 단면으로부터 볼 때의 형상이 삼각형인 프리즘이 형성된다. 또, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 광학 시트(70)는, 제1 시트(71) 및 제2 시트(72)의 2매의 시트에 의해 구성된다.
예를 들면, 제1 시트(71)는, 프리즘 시트(예를 들면, 3M사에서 제조한 Brightness Enhancement Film)이며, 제2 시트(72)는, 반사형 편광 시트(예를 들면, 3M사에서 제조한 Dual Brightness Enhancement Film)이지만, 면상 조명 장치(1)에 요구되는 발광 양태에 따라 임의로 변경하는 것이 가능하다. 또, 광학 시트(70)는, 예를 들면, 접착제나 양면 테이프 등의 접착 부재에 의해 확산판(6)의 출사면에 고정된다.
또, 도 2 및 도 3에 나타내는 면상 조명 장치(1)의 구성은 일례이며, 예를 들면, 상 프레임(11)의 천판(11a)과 광학 시트(70)의 사이에, 예를 들면, 고무나 스펀지 등과 같은 탄성 부재를 마련해도 된다. 이러한 탄성 부재는, 상 프레임(11)의 천판(11a)측으로부터 광학 시트(70)를 통하여 확산판(6)을 압압한다. 이로 인해, 면상 조명 장치(1)에 진동이 발생한 경우, 이러한 진동을 탄성 부재가 흡수하기 때문에, 진동에 의한 확산판(6)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.
그런데, 일반적인 직하형의 면상 조명 장치에 있어서, 상기와 같이 하여 복수의 광원을 기판에 배치함과 함께, 각 광원의 바로 위에 렌즈를 각각 배치한 경우, 광원과 렌즈의 얼라이먼트를 취하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 예를 들면, 기판에 다수의 광원을 배치한 경우, 광원과 렌즈의 얼라이먼트를 취하는 것이 어려워진다. 이로 인해, 일반적인 직하형의 면상 조명 장치에서는, 복수의 광원을 기판에 전면에 배치하는 경우에, 광원과 렌즈의 위치 어긋남이 일어나면 휘도의 균일성이 저하될 우려가 있었다.
따라서, 본 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에서는, 렌즈(4)의 입사면(41a)에 광학 소자(40)가 형성된다. 구체적으로는, 렌즈(4)는, 입사면(41a)에 있어서, 광원(20)으로부터 멀어지는 방향(Z축 정방향)으로 육각뿔형으로 파인 복수의 오목부를 갖는 광학 소자(40)를 갖는다. 이로써, 복수의 광원(20)이 배치된 기판(2)에 대해서, 광원(20)과 대향하는 입사면(41a)에 광원(20)의 피치보다 작은 피치로 배치된 복수의 육각뿔 형상의 오목부가 형성된 광학 소자(40)를 갖는 렌즈(4)로 일체적으로 덮음으로써, 기판(2)에 광원(20)을 다수 배치한 경우에도, 얼라이먼트를 하지 않고 발광면의 휘도의 균일화를 가능하게 한다.
이와 같이, 복수의 광원(20)이 배치된 기판(2)에 대해서, 광원(20)의 피치보다 작은 피치로 배치된 광학 소자(40)가 형성되는 렌즈(4)로 일체적으로 덮음으로써, 광원(20)과 렌즈(4)의 얼라이먼트(위치 결정)를 필요로 하지 않는다. 즉, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에 의하면, 광원(20)과 렌즈(4)의 위치 어긋남을 실질적으로 무효화할 수 있기 때문에, 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
여기에서, 도 4a~도 4c를 이용하여, 광학 소자(40)에 대해 상세하게 설명한다. 도 4a~도 4c는, 광학 소자(40)를 나타내는 도면이다. 도 4a에서는, 광학 소자(40)를 Z축 부방향측으로부터 본 도면을 나타내고, 도 4b에서는, 도 4a에 나타내는 B-B선으로 절단한 단면을 나타내며, 도 4c에서는, 광학 소자(40)의 제1 광학 부위(40a)의 사시도를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 광학 소자(40)는, 제1 광학 부위(40a)와, 제2 광학 부위(40b)를 갖는다. 제1 광학 부위(40a)는, 도 4a~도 4c에 나타내는 바와 같이 상면으로부터 볼 때 육각형의 저면(40a2)(도 4a에 나타내는 사선이 그려진 영역)이며, 도 4b 및 도 4c에 나타내는 바와 같이, 저면(40a2)으로부터 Z축 정방향측인 선단을 향해 가늘어지는 뿔형의 오목부, 즉, 육각뿔형으로 파인 오목부(이하, 제1 오목부(40a)라고 기재하는 경우가 있다)이다. 달리 말하면, 제1 광학 부위(40a)는, 저면(40a2)과 대략 평행한 단면의 면적이 선단을 향할수록 작아지는 부위를 갖는 형상이다.
또, 제1 광학 부위(40a)는, 상면으로부터 볼 때, 엇갈림 배열로 되어 있지만, 이러한 점에 대해서는 도 7a에서 뒤에 설명한다. 또한, 제1 광학 부위(40a)는, 오목부로 한정되는 것은 아니고, 볼록부여도 되고, 선단 형상도 뿔형으로 한정되지 않고 원호형 등의 임의의 형상이어도 된다. 즉, 제1 광학 부위(40a)는, 육각형의 저면(40a2)으로부터 Z축 정방향측인 선단을 향해 가늘어지는 부위를 갖는다면 임의의 형상을 채용 가능하다. 또, 제1 광학 부위(40a)는, 정확한 뿔형이 아니어도 된다. 즉, 뿔형의 제1 광학 부위(40a)는, 예를 들면, 제조 오차 등에 의해 선단이 약간의 원호형이 된 경우여도, 뿔형으로 간주해도 된다.
또, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 제1 광학 부위(40a)는, 저면(40a2)과 교차하는 경사면(40a1)이 형성된다. 제1 광학 부위(40a)는, 경사면(40a1)과 저면(40a2)의 사이의 각도(α)가, 44° 이상 58° 이하로 되어 있다. 혹은 제1 광학 부위(40a)는, 육각뿔 형상의 저면(40a2)과 육각뿔 형상의 경사면(40a1)의 사이의 각도(α)가, 예를 들면, 44° 이상 55° 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 제1 광학 부위(40a)는, 발광면의 휘도의 균일성을 향상시키기 위해, 경사면(40a1)과 저면(40a2)의 사이의 각도(α)가, 예를 들면, 50°인 것이 바람직하다.
또, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 제1 광학 부위(40a)의 대변 사이의 길이(D)는, 예를 들면 직사각 형상(상면으로부터 볼 때)인 광원(20)의 대각의 사이의 길이(D20)보다 짧다. 구체적으로는, 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)는, 광원(20)의 대각의 사이의 길이(D20)의 1/2 이하인 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 제1 광학 부위(40a)의 대변 사이의 길이(D)는, 상면으로부터 볼 때의 형상에 있어서의 광원(20)의 최대 거리의 1/2 이하인 것이 바람직하다. 혹은 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)는, 상면으로부터 볼 때의 형상에 있어서의 광원(20)의 최대 거리의 1/10 이하인 것이 보다 바람직하다. 즉, 제1 광학 부위(40a)는, 상면으로부터 볼 때, 광원(20)보다 작기 때문에, 광원(20)과 제1 광학 부위(40a)의 위치 어긋남이 발생한 경우여도, 이러한 위치 어긋남을 실질적으로 무효화할 수 있기 때문에, 휘도의 균일성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 인접하는 제1 광학 부위(40a) 간에 스페이스(평탄부)가 마련되는 경우에는, 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)를 광학 소자(40)의 피치로 치환할 수 있다.
또한, 광원(20)의 상면으로부터 볼 때의 형상은, 직사각 형상으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 원형이나 다각형 등의 다른 형상이어도 된다. 예를 들면, 원형의 광원(20)인 경우, 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)는, 광원(20)의 직경의 1/2 이하인 것이 바람직하다. 즉, 제1 광학 부위(40a)에 있어서의 육각형의 저면의 대변 사이의 길이(길이(D))는, 상면으로부터 볼 때의 형상에 있어서의 광원(20)의 최대 거리의 1/2 이하인 것이 바람직하다.
또, 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)나, 높이(H)(저면으로부터 선단까지의 거리)는 임의여도 되고, 복수의 제1 광학 부위(40a) 전체가 일정하게 같은 길이(D) 및 높이(H)가 아니어도 된다. 즉, 복수의 제1 광학 부위(40a)는, 각각의 길이(D) 및 높이(H)가 달라도 되고, 일정하게 같아도 된다.
또한, 뒤에 설명하는 제2 광학 부위(40b)의 상기 길이나, 높이도 마찬가지로 임의여도 된다. 즉, 복수의 제2 광학 부위(40b)는, 각각의 길이 및 높이가 달라도 되고, 일정하게 같아도 된다.
또, 제2 광학 부위(40b)는, 도 4a에 나타내는 바와 같이 상면으로부터 볼 때 삼각형의 저면(40b2)(도 4a에 나타내는 도트가 그려진 영역)이며, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 저면(40b2)으로부터 Z축 정방향측인 선단을 향해 가늘어지는 뿔형의 오목부, 즉, 삼각뿔형으로 파인 오목부(이하, 제2 오목부(40b)라고 기재하는 경우가 있다)이다. 달리 말하면, 제2 광학 부위(40b)는, 저면(40b2)과 대략 평행한 단면의 면적이 선단을 향할수록 작아지는 부위를 갖는 형상이다.
또한, 제2 광학 부위(40b)는, 오목부로 한정되는 것은 아니고, 볼록부여도 되고, 선단 형상도 뿔형으로 한정되지 않고 원호형 등의 임의의 형상이어도 된다. 즉, 제2 광학 부위(40b)는, 삼각형의 저면으로부터 선단을 향해 가늘어지는 부위를 갖는다면 임의의 형상을 채용 가능하다. 또, 제2 광학 부위(40b)는, 정확한 뿔형이 아니어도 된다. 즉, 뿔형의 제2 광학 부위(40b)는, 예를 들면, 제조 오차 등에 의해 선단이 약간의 구형이 된 경우여도, 뿔형으로 간주해도 된다.
또, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 제2 오목부(40b)는, 제1 오목부(40a)보다 파임이 얕다. 즉, 제2 오목부(40b)는, 저면(40b2)으로부터 선단까지의 길이가 제1 오목부(40a)의 저면(40a2)으로부터 선단까지의 길이보다 짧다. 또한, 제1 광학 부위(40a) 및 제2 광학 부위(40b)가 볼록부인 경우, 제2 광학 부위(40b)는, 제1 광학 부위(40a)보다 저면으로부터 정점까지의 높이가 낮아지도록 형성된다. 즉, 제2 광학 부위(40b)는, 저면으로부터 선단까지의 길이가 제1 광학 부위(40a)보다 짧다.
또, 제1 광학 부위(40a) 및 제2 광학 부위(40b)는, 오목부 및 볼록부가 혼재하는 구성이어도 된다. 즉, 제1 광학 부위(40a)가 볼록부이고, 제2 광학 부위(40b)가 오목부인 구성이어도 되고, 제1 광학 부위(40a)가 오목부이고, 제2 광학 부위(40b)가 볼록부인 구성이어도 된다. 또, 광학 소자(40)는, 제1 광학 부위(40a) 및 제2 광학 부위(40b) 중, 적어도 제1 광학 부위(40a)를 갖고 있으면, 제2 광학 부위(40b)는 생략되어도 된다.
그리고, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 하나의 제1 오목부(40a)와, 이러한 제1 오목부(40a)에 인접하는 복수의 제2 오목부(40b)에 의해, 광학 소자(40)는 별형 육각 형상으로 오목하다. 구체적으로는, 복수의 제2 오목부(40b)는, 제1 오목부(40a)에 있어서의 저면(40a2)의 각 저변에 대응하는 위치에서 인접한다. 보다 구체적으로는, 제2 오목부(40b)의 저면(40b2)과, 제1 오목부(40a)의 저면(40a2)은 저변을 공유하며 배치된다. 또한, 이것으로 한정되지 않고, 제1 오목부(40a)와 제2 오목부(40b)의 사이에 스페이스(평탄부)를 마련해도 된다.
이로써, 렌즈(4)의 Z축 부방향측으로부터 입사하는 광원(20)의 광이, 제1 오목부(40a) 및 제2 오목부(40b)에 의해 굴절되어 입사한다, 즉, 광이 렌즈(4)로 입사할 때, 굴절 작용에 의해 확산되어 렌즈(4)로부터 출사하기 때문에, 광원(20)의 직상부의 휘도가 직상부의 주변보다 높아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 광원(20)의 직상부가 과도하게 밝아지는 것을 방지하고, 로컬 디밍(에어리어 발광)의 경우에도, 광원(20)을 전부 점등시키는(휘도를 높이는) 경우에도, 발광면의 휘도의 균일화를 도모할 수 있다.
또, 실시형태에 관한 렌즈(4)는, 복수의 광원(20)과 대향하는 입사면(41a)에 복수의 육각뿔형의 제1 오목부(40a) 및 제2 오목부(40b)를 갖는 광학 소자(40)를 엇갈림 배열로 배치함으로써, 각 광원(20)으로부터의 출사광의 휘도 분포를 육각 형상으로 하는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 발광면에 있어서, 각 광원(20)에 대응하는 발광 영역의 형상을 육각 형상으로 하는 것이 가능하다.
이로써, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 각 광원(20)으로부터의 출사광의 휘도 분포가 육각 형상(변이 직선형인 다각형상)이 되기 때문에, 각 발광 영역 간의 간격이 좁아져, 고밀도의 로컬 디밍(에어리어 발광)이 가능해진다. 또, 인접하는 광원(20)을 복수개 점등할(휘도를 높일) 때, 혹은 광원(20)을 전부 점등할(휘도를 높일) 때에, 각 발광 영역 간의 간격이 좁아지기 때문에, 발광면의 휘도가 균일해진다. 따라서, 본 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 발광면의 휘도를 균일화하면서, 로컬 디밍(에어리어 발광)시에, 보다 세밀하게 콘트라스트를 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 렌즈(4)의 입사면(41a)에 있어서, 복수의 육각뿔형의 제1 오목부(40a)의 사이에 삼각뿔형의 제2 오목부(40b)를 배치함으로써, 제1 오목부(40a) 간의 평탄 영역을 줄일 수 있다. 달리 말하면, 입사면(41a)에 있어서 광학 소자(40)(제1 오목부(40a) 및 제2 오목부(40b))가 차지하는 비율을 증가시킬 수 있다. 즉, 입사면(41a)에 있어서 평탄 영역을 줄임으로써, 이러한 광학 소자(40)(프리즘)의 굴절 작용에 의해 확산되는 광이 증가하기 때문에, 보다 광의 확대를 강하게 할 수 있다. 따라서, 휘도의 균일성을 높일 수 있다.
다음으로, 도 7a를 이용하여, 실시형태에 관한 광학 소자(40)의 제1 오목부(40a) 및 제2 오목부(40b)의 배치에 대해 설명한다. 도 7a는, 실시형태에 관한 제1 오목부(40a) 및 제2 오목부(40b)의 배치예를 나타내는 도면이다.
도 7a에 나타내는 바와 같이, 상면으로부터 볼 때에 있어서, 복수의 제1 오목부(40a)는, 엇갈림 배열(육방 격자형으로 배열)로 배치된다. 또한, 엇갈림 배열이란, 육각형의 각 정점 및 중심에 제1 오목부(40a)가 배치되고, 이러한 육각형의 배치가 연속적으로 배열되는 것을 나타낸다. 즉, 복수의 제1 오목부(40a)는, 렌즈(4)의 입사면(41a)에 있어서, 육방형으로 배치된다. 본 실시형태에서는, 도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같이, 복수의 제1 오목부(40a)(제1 광학 부위(40a))는, 이러한 제1 오목부(40a)의 각 정점(제1 오목부(40a)에 있어서의 저면(40a2)의 각 정점)을 경계로 하여 대칭으로 배치된다. 이 경우, 직선이 연속하고 있기 때문에, 제조가 용이하다. 또한, 복수의 제1 오목부(40a)를, 이러한 제1 오목부(40a)의 각변을 경계로 하여 대칭으로 배치해도 된다. 도 7a에 나타내는 예에서는, 하나의 제1 오목부(40a)가 6개의 제1 오목부(40a)에 둘러싸이고, 또한 그 6개의 제1 오목부(40a)끼리가 접하도록 배치되지만, 이것으로 한정되지 않고, 인접하는 제1 오목부(40a) 간에 스페이스(평탄부)를 마련하여 배치되어도 된다.
구체적으로는, 도 7a에 나타내는 예에서는, 임의의 한 제1 오목부(40a)를 중심으로 한 경우, 이러한 중심에 대해 회전 방향으로 대략 60° 간격으로 배치된다. 즉, 중심의 제1 오목부(40a)에 대해서, 0°, 60°, 120°, 180°, 240° 및 300°의 위치에 배치된다.
달리 말하면, 제1 오목부(40a)는, X축 방향에 대해서 평행한 방향(0° 및 180°)과, Y축 방향에 대해서 +30°한 방향(120° 및 300°)과, Y축 방향에 대해서 -30°한 방향(60° 및 240°)에 배치된다.
그리고, 복수의 제1 오목부(40a)의 사이 각각에는 제2 오목부(40b)가 배치된다. 즉, 광학 소자(40)는, 하나의 제1 오목부(40a)와, 당해 제1 오목부(40a)에 인접하는 복수(도 7a에서는, 6개)의 제2 오목부(40b)에 의해, 상면으로부터 볼 때 별형 육각형이 된다.
그리고, 이러한 별형 육각형의 광학 소자(40)는, 도 7a에 나타내는 것과 같은, "0°-180°", "60°-240°" 및 "120°-300°"의 방향에서 금형을 깎는 것에 의해 제작할 수 있다. 즉, 광학 소자(40)를 별형 육각형의 오목 형상으로 하여 형성함으로써, 그 금형 제작을 용이하게 할 수 있기 때문에, 코스트가 커지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 7a에 나타내는 제1 오목부(40a) 및 제2 오목부(40b)의 배치는 일례이며, 예를 들면, 도 7a에 나타내는 배치예를 회전 방향으로 소정 각도 회전시켜도 된다. 이러한 점에 대해, 도 7b를 이용하여 설명한다.
도 7b는, 변형예에 관한 제1 오목부(40a) 및 제2 오목부(40b)의 배치예를 나타내는 도면이다. 도 7b에서는, 도 7a에 나타내는 배치를 90°(30° 또는 60°라고도 할 수 있다) 회전시킨 배치를 나타내고 있다.
즉, 중심이 되는 제1 오목부(40a)에 대해서, 30°, 90°, 150°, 210°, 270° 및 330°의 위치에 다른 제1 오목부(40a)가 배치된다. 달리 말하면, 제1 오목부(40a)는, Y축 방향에 대해서 평행한 방향(90° 및 270°)과, X축 방향에 대해서 +30°한 방향(30° 및 210°)과, X축 방향에 대해서 -30°한 방향(150° 및 330°)에 배치된다.
또한, 도 7b에서는, 도 7a에 나타내는 배치를 90°(30° 또는 60°라고도 할 수 있다) 회전시킨 경우를 나타냈지만, 회전하는 각도는 면상 조명 장치(1)의 필요한 발광 특성에 따라 임의의 각도가 설정되어도 된다.
또, 본 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 렌즈(4)에 복수 배치되는 광학 소자(40)가, 복수의 광원(20)으로부터 멀어지는 방향으로 파인 육각뿔 형상의 프리즘이다. 복수의 광원(20)으로부터의 출사광은, 이러한 프리즘의 굴절 작용에 의해 확산되어, 렌즈(4)의 출사면(41b)으로부터 출사된다. 이로써, 광원(20)의 직상부가 과도하게 밝아지는 것을 방지하고, 로컬 디밍(에어리어 발광)의 경우에도, 광원(20)을 전부 점등시키는(휘도를 높이는) 경우에도, 발광면의 휘도의 균일화를 도모할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 렌즈(4)는, 복수의 광원(20)과 대향하는 입사면(41a)에 복수의 육각뿔형의 제1 오목부(40a) 및 삼각뿔형의 제2 오목부(40b)를 갖는 광학 소자(40)를 엇갈림 배열로 배치함으로써, 각 광원(20)으로부터의 출사광의 휘도 분포를 육각 형상으로 하는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 발광면에 있어서, 각 광원(20)에 대응하는 발광 영역의 형상을 육각 형상으로 하는 것이 가능하다. 이로써, 각 광원(20)의 발광 영역 간의 간격이 좁아져, 발광면의 휘도가 균일해짐과 함께, 로컬 디밍(에어리어 발광)시에, 보다 세밀한 콘트라스트 제어가 가능해진다.
다음으로, 도 8을 이용하여, 광학 소자(40)를 적용한 경우, 휘도 분포에 대해 설명한다. 도 8은, 실시형태에 관한 광원(20)의 휘도 분포를 설명하기 위한 도면이다. 도 8에서는, 1의 광원(20)이 제1 오목부(40a)의 중심 위치에 배치된 경우에 대해 설명한다. 또, 도 8에서는, 광원(20)으로부터 출사되는 입사광의 방위각이 0°~360°인 범위에 있어서의 광학 소자(40)의 확산을 나타낸다.
도 8에 나타내는 예에서는, 우선, "0°-180°", "60°-240°" 및 "120°-300°"의 방향(이하에서는, 상기 3개의 방향을 합해 제1 방향이라고 기재한다)에 있어서는, 각 축에 자신의 중심이 겹치는 제1 오목부(40a)의 수가 그 외의 축보다 많다.
또, "30°-210°", "90°-270°" 및 "150°-330°"의 방향(이하에서는, 상기 3개의 방향을 합해 제2 방향이라고 기재한다)에 있어서는, 각 축에 자신의 중심이 겹치는 제1 오목부(40a)의 수가 다음으로 많다.
또, "15°-195°", "45°-225°", "135°-315°" 및 "165°-345°"의 방향(이하에서는, 상기 4개의 방향을 합해 제3 방향이라고 기재한다)에 있어서는, 각 축에 자신의 중심이 겹치는 제1 오목부(40a)의 수가 그 외의 축보다 적다.
이러한 점에서, 제1 오목부(40a)의 수가 최대가 되는 "0°-180° 방향의 축", "60°-240° 방향의 축", 및 "120°-300° 방향의 축", 즉, 60°씩 시프트된 이 3개의 축상의 휘도가 가장 커진다. 또, 이 3개의 축과 30°씩 시프트된 3개의 축상의 휘도가 다음으로 커진다. 따라서, 렌즈(4)에 있어서 출사면(41b)에서의 휘도 분포가 육각 형상이 된다.
즉, 제1 방향으로 출사된 광은, 제1 오목부(40a)의 중심을 통과하는 수가 가장 많기 때문에, 출사면(41b)으로부터 출사되는 광의 휘도가 가장 높아진다. 즉, 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향으로 출사된 광은, 출사면(41b)에 있어서, 휘도 분포가 육각 형상이 된다.
또한, 제1 오목부(40a) 및 제2 오목부(40b)에 의해, 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향으로 출사된 광은 확산됨으로써, 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향의 휘도 분포가 매끄럽게 연결되기 때문에, 휘도 분포를 균일한 육각 형상으로 할 수 있다. 즉, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에 의하면, 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 기판(2)과 렌즈(4)를 구비한다. 기판(2)은, 복수의 광원(20)이 배치된다. 렌즈(4)는, 복수의 광원(20)과 대향하는 입사면(41a)에 있어서, 육각형의 저면으로부터 선단을 향해 가늘어지는 부위를 갖는 복수의 제1 광학 부위(40a)가 엇갈림 배열이 되는 광학 소자(40)가 형성된다.
이와 같이, 복수의 광원(20)을, 미세한 육각뿔 형상의 광학 소자(40)(제1 광학 부위(40a))가 광원(20)의 피치보다 작은 피치로 배치된 렌즈(4)로 일체적으로 덮음으로써, 광원(20)과 렌즈(4)의 얼라이먼트가 불필요해져, 기판(2)에 광원(20)을 다수 배치한 경우에도, 얼라이먼트 없이 발광면의 휘도의 균일화가 가능해진다.
또, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 제1 오목부(40a)를 엇갈림 배열로 배치함으로써, 출사면(41b)에 있어서의 휘도 분포가 육각 형상이 된다. 이로써, 각 광원(20)의 발광 영역 간의 간격이 좁아져, 발광면의 휘도가 균일해짐과 함께, 로컬 디밍(에어리어 발광)시에, 보다 세밀한 콘트라스트 제어가 가능해진다.
이와 같이, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 각 광원(20)으로부터의 출사광의 휘도 분포가 육각 형상(변이 직선형인 다각형상)이 되기 때문에, 각 발광 영역 간의 간격이 좁아져, 고밀도의 로컬 디밍(에어리어 발광)이 가능해진다. 또, 인접하는 광원(20)을 복수개 점등할(휘도를 높일) 때, 혹은 광원(20)을 전부 점등할(휘도를 높일) 때에, 각 발광 영역 간의 간격이 좁아지기 때문에, 발광면의 휘도가 균일해진다. 따라서, 본 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 발광면의 휘도를 균일화하면서, 로컬 디밍(에어리어 발광)시에, 보다 세밀하게 콘트라스트를 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에서는, 광학 소자(40)(제1 광학 부위(40a))에 의해, 광원(20)의 직상부의 광이 굴절 작용에 의해 확산되어, 광원(20)의 직상부가 주변에 비해 과도하게 밝아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에 의하면, 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 설명한 바와 같이, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 복수의 광원(20)을, 미세한 육각뿔형의 제1 오목부(40a) 및 삼각뿔형의 제2 오목부(40b)를 갖는 광학 소자(40)가 광원(20)의 피치보다 작은 피치로 배치된 렌즈(4)로 일체적으로 덮음으로써, 광원(20)과 렌즈(4)의 얼라이먼트가 불필요해져, 기판(2)에 광원(20)을 다수 배치한 경우에도, 얼라이먼트 없이 발광면의 휘도의 균일화가 가능해진다.
또, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 광원(20)과 대향하는 입사면(41a)에 복수의 육각뿔형의 제1 오목부(40a) 및 삼각뿔형의 제2 오목부(40b)를 갖는 광학 소자(40)가 엇갈림 배열로 배치되는 렌즈(4)를 갖는 것에 의해, 각 광원(20)으로부터의 출사광의 휘도 분포를 육각 형상으로 하는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 발광면에 있어서, 각 광원(20)에 대응하는 발광 영역의 형상을 육각 형상으로 하는 것이 가능하다. 이로써, 각 광원(20)의 발광 영역 간의 간격이 좁아져, 발광면의 휘도가 균일해짐과 함께, 로컬 디밍(에어리어 발광)시에, 보다 세밀한 콘트라스트 제어가 가능해진다.
또, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)는, 렌즈(4)에 복수 배치되는 광학 소자(40)가, 복수의 광원(20)으로부터 멀어지는 방향으로 파인 육각뿔형의 프리즘 및 삼각뿔형의 프리즘을 포함한다. 복수의 광원(20)으로부터의 출사광은, 이러한 프리즘의 굴절 작용에 의해 확산되어, 렌즈(4)의 출사면(41b)으로부터 출사된다. 이로써, 광원(20)의 직상부가 과도하게 밝아지는 것을 방지하고, 로컬 디밍(에어리어 발광)의 경우에도, 광원(20)을 전부 점등시키는(휘도를 높이는) 경우에도, 발광면의 휘도의 균일화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에서는, 제1 오목부(40a)의 경사면(40a1)과 저면(40a2)의 사이의 각도(α)를 44° 이상 58° 이하로 함으로써, 광원(20)으로부터의 출사광이 광학 소자(40)에 닿아도 전반사하지 않고 렌즈(4) 내에 입사하고, 렌즈(4)로부터 출사하는 광이 외방으로 확산되기 때문에, 발광면의 휘도가 균일해진다.
또한, 상기 설명한 렌즈(4)의 구성에 더해, 출사면(41b)에 볼록형의 복수의 확산 소자(44)를 더욱 가져도 된다. 이러한 점에 대해 도 9를 이용하여 설명한다.
도 9는, 변형예에 관한 면상 조명 장치(1)의 단면도이다. 또한, 도 9에서는, 상기 실시형태와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 변형예에 관한 면상 조명 장치(1)에서는, 입사면(41a)의 이면인 출사면(41b)에 복수의 확산 소자(44)가 형성된다. 구체적으로는, 렌즈(4)의 출사면(41b)에는, 이러한 출사면(41b)으로부터 돌출된 복수의 확산 소자(44)(도트)가 균일하게 마련된다.
이로써, 변형예에 관한 면상 조명 장치(1)는, 복수의 확산 소자(44)에 의한 확산 효과로, 광원(20)의 직상부의 영역에도 광이 들어가, 발광면의 휘도를 보다 균일하게 하는 것이 가능해진다.
또한, 복수의 확산 소자(44)에 의해 렌즈(4)의 출사면(41b)이 조면화(粗面化)됨으로써, 다른 부재와의 마찰에 의해, 렌즈(4)의 출사면(41b)에 직접 흠집이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 9에서는, 확산 소자(44)는, 도트인 경우를 나타냈지만, 확산 소자(44)의 구성은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 확산 소자(44) 대신에, 예를 들면, 출사면(41b)의 표면이 거친 상태여도 된다. 예를 들면, 거친 상태의 출사면(41b)은, 샌드 블레스트에 의해 깎아내는 것에 의해 형성되어도 되고, 혹은 렌즈(4)의 금형에 요철 가공을 실시하여, 이러한 요철 가공을 출사면(41b)에 전사해도 된다.
또, 출사면(41b)을 거친 상태로 하는 경우에 한정되지 않고, 입사면(41a)을 거친 상태로 해도 된다. 입사면(41a)을 거친 상태로 하는 경우, 광학 소자(40)를 포함하는 입사면(41a) 전체를 거친 상태로 해도 되고, 혹은 입사면(41a) 중 광학 소자(40)만을 거친 상태로 해도 된다. 또, 광학 소자(40) 중, 제1 광학 부위(40a) 또는 제2 광학 부위(40b) 중 적어도 하나만을 거친 상태로 해도 된다.
또한, 상기 설명한 실시형태에서는, 광학 시트(70)에 대해, 제1 시트(71)가 프리즘 시트이며, 제2 시트(72)가 반사형 편광 시트인 경우에 대해 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 제1 시트(71) 및 제2 시트(72) 모두 프리즘 시트여도 된다. 이러한 점에 대해 도 10을 이용하여 설명한다.
도 10은, 변형예에 관한 광학 시트(70)의 분해 사시도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 제1 시트(71) 및 제2 시트(72)는 겹쳐져 배치된다.
제1 시트(71)는, 예를 들면 프리즘 시트이며, 긴 길이 방향(제2 방향)인 X축 방향으로 연장되고, 짧은 길이 방향인 Y축 방향으로 병렬된 복수의 제1 프리즘(71a)을 갖는다. 또, 제2 시트(72)는, 예를 들면 프리즘 시트이며, 짧은 길이 방향(제1 방향)인 Y축 방향으로 연장되고, 긴 길이 방향인 X축 방향으로 병렬된 제2 프리즘(72a)을 갖는다.
제1 프리즘(71a) 및 제2 프리즘(72a)은, Z축 정방향측인 광의 출사 방향측을 향해 돌출된 돌출부이다. 또, 제1 프리즘(71a) 및 제2 프리즘(72a)은, 예를 들면 단면으로부터 볼 때의 형상이 삼각형이다. 또, 제1 프리즘(71a) 및 제2 프리즘(72a)은, 연장 방향이 서로 직교하는 위치 관계에 있다.
제1 프리즘(71a)은, 출사하는 광을 Y축 방향으로 집광한다. 또, 제2 프리즘(72a)은, 제1 프리즘(71a)으로부터 출사된 광을 X축 방향으로 집광한다. 즉, 제1 프리즘(71a) 및 제2 프리즘(72a)을 거쳐 출사되는 광은, 특정 방향으로 집광된다. 이로써, 특정 방향으로 광을 집광할 수 있으므로, 이러한 제1 시트(71) 및 제2 시트(72)에 의해 특정 방향의 배광을 제어할 수 있다.
또한, 제1 프리즘(71a)과 제2 프리즘(72a)은 직교(90°로 교차)하도록 배치되는 것에 한정되지 않고, 필요한 배광 특성에 따라, 임의의 교차 각도가 설정되어도 된다.
또, 상기 설명한 실시형태에 한정되지 않고, 예를 들면, 렌즈(4)는 분할되어 구성되어도 된다. 이러한 경우, 복수의 광원(20)은, 광원(20)의 직상부에 복수의 렌즈(4) 간의 간극이 위치하지 않도록 배치한다. 이로써, 렌즈(4)의 광학 소자(40)의 굴절 작용으로, 이러한 간극 바로 위로 광을 유도할 수 있기 때문에, 이러한 간극의 영역의 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 실시형태에 관한 렌즈(4)를 이용하는 것에 의해, 렌즈(4) 간의 간극이 암부가 되어 보이는 것을 방지할 수 있기 때문에, 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 11 및 도 12를 이용하여 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)의 휘도 분포를 나타내는 시뮬레이션 결과에 대해 설명한다. 도 11은, 실시형태에 관한 광학 소자(40)의 유무에 따른 휘도 분포의 비교 결과를 나타내는 도면(제1)이다. 도 12는, 실시형태에 관한 광학 소자(40)의 유무에 따른 휘도 분포의 비교 결과를 나타내는 도면(제2)이다. 또한, 도 11 및 도 12에서는, 휘도를 농담으로 나타내며, 농담이 진할 수록 휘도가 강한(밝은) 것을 나타낸다.
우선, 도 11을 이용하여 엇갈림 배열로 배치된 7개의 광원(20)을 점등(7등 점등)시킨 경우에 있어서의 휘도 분포의 시뮬레이션 결과에 대해 설명한다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 비교예인 광학 소자가 없는 렌즈를 구비한 면상 조명 장치에서는, 광원 간의 휘도 분포의 연결이 매끄럽지 않은 것에 비해, 광학 소자(40)가 있는 렌즈(4)를 구비한 면상 조명 장치(1)에서는, 광원(20) 간의 휘도 분포의 연결이 매끄럽다. 이와 같이, 시뮬레이션 결과로부터, 엇갈림 배열로 배치된 광원(20)의 경우에 있어서, 광학 소자(40)가 있는 렌즈(4)를 이용함으로써, 휘도의 균일성이 향상되는 것을 알 수 있다. 즉, 광학 소자(40)가 배치되어 있지 않은 렌즈를 구비한 면상 조명 장치와, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에서 휘도 분포를 비교하면, 면상 조명 장치(1)가 광원(20) 간의 휘도 분포가 매끄럽게 연결되어, 선명한 육각 형상의 휘도 분포가 얻어진 것을 알 수 있다.
또, 도 11에 나타내는 바와 같이, 광학 소자(40)가 있는 렌즈(4)를 구비한 면상 조명 장치(1)는, 휘도 분포의 형상이 대략 육각형이 된다. 즉, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에서는, 광원(20)으로부터의 출사광의 휘도 분포가 육각 형상(변이 직선형인 다각형상)이 되어, 각 발광 영역 간의 간격이 좁아짐으로써 발광 영역의 휘도를 균일하게 할 수 있음과 함께, 로컬 디밍(에어리어 발광)시에, 보다 세밀하게 콘트라스트를 제어할 수 있다.
다음으로, 도 12를 이용하여 직사각형 배열로 배치된 9개의 광원(20)을 점등(9등 점등)시킨 경우에 있어서의 휘도 분포의 시뮬레이션 결과에 대해 설명한다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 비교예인 광학 소자가 없는 렌즈를 구비한 면상 조명 장치에서는, 광원 간의 휘도 분포의 연결이 매끄럽지 않은 것에 비해, 광학 소자(40)가 있는 렌즈(4)를 구비한 면상 조명 장치(1)에서는, 광원(20) 간의 휘도 분포의 연결이 매끄럽다. 이와 같이, 시뮬레이션 결과로부터, 직사각형 배열로 배치된 광원(20)의 경우에 있어서, 광학 소자(40)가 있는 렌즈(4)를 이용함으로써, 휘도의 균일성이 향상되는 것을 알 수 있다.
또, 도 12에 나타내는 바와 같이, 광학 소자(40)가 있는 렌즈(4)를 구비한 면상 조명 장치(1)는, 광원(20)이 직사각형 배열로 배치된 경우는, 휘도 분포의 형상이 대략 직사각형상이 된다. 이는, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에서는, 광원(20)으로부터의 출사광의 휘도 분포가 육각 형상이 되지만, 광원(20)이 직사각형 배열로 배치된 경우는, 광원(20)으로부터의 출사광의 육각 형상의 휘도 분포가 서로 겹쳐져, 전체적으로 대략 직사각 형상의 휘도 분포가 되기 때문이다. 즉, 실시형태에 관한 면상 조명 장치(1)에서는, 광원(20)이 직사각형 배열로 배치된 경우는, 육각 형상의 휘도 분포가 서로 겹쳐짐으로써, 발광 영역의 휘도를 균일하게 할 수 있음과 함께, 로컬 디밍(에어리어 발광)시에, 보다 세밀하게 콘트라스트를 제어할 수 있다.
다음으로, 도 13을 이용하여, 제1 광학 부위(40a)의 각도(α)의 차이에 따른 휘도 분포의 차이에 대해 설명한다. 도 13은, 제1 광학 부위(40a)의 각도(α)의 차이에 따른 휘도 분포의 비교 결과를 나타내는 도면이다. 도 13에서는, 각도(α)가 40°에서 62°까지의 각도 범위, 자세하게는, 40°, 44°, 50°, 58° 및 62°에 있어서의 휘도 분포를 나타낸다. 또, 도 13에서는, 직사각형 배열로 배치된 9개의 광원(20) 전체가 점등한 경우(9등 점등시)의 휘도 분포를 나타낸다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 각도(α)가 40°에서 62°인 각도 범위에 있어서는, 50°인 경우가 가장 휘도의 균일성이 높다. 또, 44° 및 58°인 경우가 다음으로 휘도의 균일성이 높고, 40° 및 62°인 경우가 가장 휘도의 균일성이 낮다.
즉, 광학 소자(40)는, 제1 광학 부위(40a)의 각도(α)가 50°에 가까울 수록 휘도의 균일성이 높아진다. 또, 각도(α)가 44°에서 58°의 범위이면, 광원(20)으로부터 출사한 광이 렌즈(4)의 광학 소자(40)에 입사하고, 굴절되어 확산되어 출사하기 때문에, 휘도 불균일이 현재화(顯在化)되기 어려워진다. 즉, 제1 광학 부위(40a)의 각도(α)는, 44° 이상 58° 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 50°이다. 이러한 각도(α)의 범위로 설계함으로써, 휘도의 균일화를 도모할 수 있다.
다음으로, 도 14 및 도 15를 이용하여, 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)의 차이에 따른 휘도 분포의 차이에 대해 설명한다. 도 14는, 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)의 차이에 따른 휘도 분포의 비교 결과를 나타내는 도면이다. 도 15는, 실시형태에 관한 렌즈(4)의 위치 어긋남에 의한 휘도 분포의 비교 결과를 나타내는 도면이다. 또, 도 14에서는, 직사각형 배열로 배치된 9개의 광원(20) 전체가 점등한 경우(9등 점등시)의 휘도 분포를 나타낸다. 또, 도 15에서는, 1개의 광원(20)이 점등한 경우(1등 점등시)의 휘도 분포를 나타낸다.
도 14 및 도 15에서는, 광원(20)(LED)의 최대 거리(대각 간의 길이(D20))에 대한 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)의 비율을 나타내고 있다. 예를 들면, "1/2"은, 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)가 광원(20)의 길이(D20)(도 4c 참조)의 1/2인 것을 나타낸다.
도 14에 나타내는 바와 같이, "1/10"인 경우가 가장 휘도의 균일성이 높고, "1/2" 및 "4/5"의 순서로 휘도의 균일성이 높다. 즉, 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)가 짧아질수록 휘도의 균일성이 높아진다. 또, "1/2"이면, 휘도 불균일이 현재화되기 어려워진다. 즉, 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)는, 상면으로부터 볼 때의 형상에 있어서의 광원(20)의 최대 거리의 1/2 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1/10 이하이다. 이러한 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)를 설계함으로써, 휘도의 균일화를 도모할 수 있다.
또, 도 15에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 광원(20)에 대해서 렌즈(4)가 0.5mm 시프트(위치 어긋남)한 경우에 있어서, "4/5"에서는, 휘도 분포가 위치 어긋남에 의해 변화하고 있다. 즉, "4/5"는, 광원(20)과 렌즈(4)의 위치 어긋남에 의해 보기에 균일하게 되지 않는 것을 나타내고 있다.
한편, "1/2" 및 "1/10"에서는, 광원(20)에 대해서 렌즈(4)가 0.5mm 시프트해도, 휘도 분포의 변화가 매우 작다. 또한, "1/2"보다 "1/10"이 휘도 분포의 변화가 더욱 작다. 즉, 제1 광학 부위(40a)의 길이(D)는, 상면으로부터 볼 때의 형상에 있어서의 광원(20)의 최대 거리의 1/2 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1/10 이하이다. 즉, "1/2" 및 "1/10"은, 광원(20)과 렌즈(4)의 위치 어긋남을 실질적으로 무효화할 수 있기 때문에, 예를 들면 진동이나 렌즈(4)의 열팽창(수축)으로 광원(20)과 렌즈(4)가 위치 어긋난 경우여도, 휘도의 균일화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 설명한 실시형태에 관한 렌즈(4)는, 렌즈(4)를 지지하는 다리부를 가져도 된다. 도 16a 및 도 16b를 이용하여, 렌즈(4)의 다리부에 대해 설명한다. 도 16a는, 변형예에 관한 렌즈(4)의 상면도이다. 도 16b는, 도 16a에 있어서의 B-B선의 단면도이다. 또한, 도 16a에서는, 복수의 광원(20)이 직사각형 배열인 경우를 나타낸다.
도 16a 및 도 16b에 나타내는 바와 같이, 렌즈(4)는, 입사면(41a)에 기판(2) 측으로 돌출된 다리부(400)를 갖는다. 렌즈(4)는, 다리부(400)를 통하여 기판(2)에 지지된다. 이로써, 렌즈(4)와 광원(20) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 또, 렌즈(4) 광원(20) 사이의 간격을 일정하게 유지하는 것이 용이하게 되기 때문에, 생산성 향상에 기여할 수도 있다. 또한, 다리부(400)에 의해, 렌즈(4)와 광원(20) 사이의 간격을 일정하게 유지함으로써, 휘도의 균일화에도 기여할 수 있다. 또한, 렌즈(4)는, 다리부(400)를 통하여 기판(2)에 고정되어도 된다.
또, 도 16a 및 도 16b에 나타내는 바와 같이, 다리부(400)는, 격자형(X축 방향 및 Y축 방향)으로 연장되고 있고, 복수의 광원(20)을 개별적으로 둘러싼다. 이로써, 인접하는 광원(20)의 광이 들어가는 것을 방지할 수 있기 때문에, 로컬 디밍시(에어리어 발광시)에 있어서, 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 16a 및 도 16b에서는, 렌즈(4)와 다리부(400)가 일체 구성인 경우를 나타냈지만, 렌즈(4)와 다리부(400)가 별체 구성이어도 된다. 혹은 다리부(400)는, 기판(2)과 일체 구성이어도 된다.
또, 렌즈(4)와 다리부(400)가 일체 구성인 경우에는, 다리부(400)의 표면을 거친 상태로 함으로써, 다리부(400)에 반사부로서의 기능을 부여해도 된다.
또, 도 16a에서는, 복수의 광원(20)이 격자 배열인 경우를 나타냈지만, 예를 들면, 복수의 광원(20)이 엇갈림 배열인 경우, 다리부(400)는, 엇갈림 배열형으로 연장되는 것에 의해, 복수의 광원(20)을 개별적으로 둘러싼다.
또한, 상기 설명한 실시형태에서는, 제1 오목부(40a) 및 제2 오목부(40b)는, 뿔형(선단이 뾰족한 형상)인 경우를 나타냈지만, 제1 오목부(40a) 및 제2 오목부(40b)의 선단은 뾰족한 형상이 아니어도 된다. 예를 들면, 제1 오목부(40a) 및 제2 오목부(40b)의 선단 형상이, 도 17a~도 17d에 나타내는 것과 같은 형상이어도 된다.
도 17a~도 17d는, 변형예에 관한 제1 오목부(40a)의 선단 형상을 나타내는 도면이다. 또한, 도 17a~도 17d에서는, 제1 오목부(40a)의 선단 형상을 나타내고 있지만, 제2 오목부(40b)가 도 17a~도 17d에 나타내는 것과 같은 선단 형상을 가져도 된다.
도 17a에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 제1 오목부(40a)의 선단 형상은 원호형이어도 된다. 또, 도 17b에 나타내는 바와 같이, 제1 오목부(40a)의 선단 형상은 평면 형상이어도 된다. 이러한 평면 형상은, 예를 들면, 제1 오목부(40a)의 저면(40a2)과 같은 육각형이어도 되고, 육각형 이외의 다각형이나 원형이어도 된다.
또, 도 17c에 나타내는 바와 같이, 제1 오목부(40a)의 선단 형상은 파인 오목부여도 된다. 또, 도 17d에 나타내는 바와 같이, 제1 오목부(40a)는, 경사면(40a1)이 오목형의 원호 형상이어도 된다. 또한, 경사면(40a1)은 볼록형의 원호 형상이어도 된다.
또한, 도 17a~도 17d에 나타낸 제1 오목부(40a)의 선단 형상 이외에도 임의의 형상을 채용 가능하다. 즉, 제1 오목부(40a)는, 저면(40a2)으로부터 선단을 향해 가늘어지는 부위를 갖는다면, 선단 형상은 임의의 형상이어도 된다.
또한, 상기 설명한 실시형태에서는, 광학 시트(70)는, 제1 시트(71) 및 제2 시트(72)에 의해 구성되는 경우를 나타냈지만, 광학 시트(70)는, 3매의 시트로 구성되어도 된다. 이러한 점에 대해, 도 18~도 20을 이용하여 설명한다.
도 18은, 변형예에 관한 면상 조명 장치(1)의 단면도이다. 도 19a~도 19c는, 변형예에 관한 광학 시트(70)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 20은, 변형예에 관한 광학 시트(70)를 구비하는 경우의 배광 특성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 20에서는, 편각이 0°~80°인 범위에서 나타난 극좌표계에서의 출사광의 휘도를 나타내고 있으며, 농담이 진할 수록 휘도가 강한(밝은) 것을 나타낸다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 광학 시트(70)는, 예를 들면, 3매의 시트에 의해 구성된다. 구체적으로는, 광학 시트(70)는, 제1 시트(71)와, 제2 시트(72)와, 제3 시트(73)를 구비한다. 제1 시트(71) 및 제2 시트(72)의 구성은, 상기 설명한 실시형태와 같기 때문에 기재를 생략한다.
제3 시트(73)는, 제2 시트(72)의 Z축 정방향측인 광의 출사 방향측에 배치되는 시트형의 부재이며, 예를 들면, 3M사에서 제조한 ALCF(Advanced Light Control Film) 등, 반사형 편광 시트와 루버 필름이 일체 구성이 된 부재이다. 예를 들면, 제3 시트(73)의 루버(73a)는, 광의 컷오프가 45° 이하인 것이 바람직하다. 또, 제3 시트(73)는, 제1 시트(71) 및 제2 시트(72)보다 렌즈(4)로부터 먼 측에 배치된다.
또, 제3 시트(73)는, 루버 필름의 루버(73a)(광학 소자)의 연장 방향(제3 방향)이 제1 프리즘(71a)의 연장 방향(제1 방향) 및 제2 프리즘(72a)의 연장 방향(제2 방향)에 의해 위치 관계가 규정되는 부재이다. 또한, 제3 시트(73)의 반사형 편광 시트는, 제1 프리즘(71a) 및 제2 프리즘(72a)과 상관없이 임의의 연장 방향이어도 된다. 도 19a~도 19c에는, 루버(73a), 제1 프리즘(71a) 및 제2 프리즘(72a)의 위치 관계를 나타내고 있다.
도 19a에 나타내는 위치 관계에 대해 설명한다. 도 19a에 나타내는 예에서는, 제1 프리즘(71a)은, Y축 방향으로 연장되고 있고, 제2 프리즘(72a)은, X축 방향으로 연장되고 있고, 루버(73a)는, X축 방향으로 연장된다.
즉, 루버(73a)는, 제1 프리즘(71a)과 대략 직교하며, 제2 프리즘(72a)과 대략 평행이 된다. 이로써, 도 20에 나타내는 바와 같이, 배광 특성을 극좌표계로 3차원적으로 나타내는 경우에, 편각이 소정 각도(도 20에서는, 대략 45°) 이상인 출사광을 차단할 수 있다. 즉, 면상 조명 장치(1)의 긴 길이 방향 및 짧은 길이 방향으로의 출사광의 확대를 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 면상 조명 장치(1)를 차재기에 적용한 경우에, 프론트 유리나 사이드측의 유리창으로의 글레어를 억제할 수 있다.
또, 예를 들면, 도 19b에 나타내는 바와 같이, 제2 프리즘(72a)을 X축 방향으로부터 회전 방향으로 소정 각도만큼 회전시켜도 된다. 즉, 도 19b에 나타내는 바와 같이, 제2 프리즘(72a)은, 제1 프리즘(71a)과는 회전 각도분만큼 대략 직교로부터 시프트된다. 또, 제2 프리즘(72a)은, 루버(73a)와는 회전 각도분만큼 대략 평행으로부터 시프트된다. 회전 각도는, 예를 들면, ±20° 이하인 것이 바람직하다. 이러한 구성이어도, 상기의 도 19a의 위치 관계와 마찬가지로, 면상 조명 장치(1)의 긴 길이 방향 및 짧은 길이 방향으로의 출사광의 확대를 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 면상 조명 장치(1)를 차재기에 적용한 경우에, 프론트 유리나 사이드측의 유리창으로의 글레어를 억제할 수 있다.
또, 예를 들면, 도 19c에 나타내는 바와 같이, 제1 프리즘(71a) 및 제2 프리즘(72a)은, 서로 직교 관계를 유지하면서, 대략 45° 회전시켜도 된다. 구체적으로는, 제1 프리즘(71a)은, Y축 방향으로부터 회전 방향(예를 들면, 반시계 방향)으로 대략 45°만큼 회전시킨다. 또, 제2 프리즘(72a)은, X축 방향으로부터 회전 방향(예를 들면, 반시계 방향)으로 대략 45°만큼 회전시킨다. 또, 루버(73a)는, X축 방향으로 연장된다. 즉, 루버(73a)는, 제1 프리즘(71a) 및 제2 프리즘(72a)에 대해서 대략 45° 시프트되어 배치된다. 상기의 도 19a 및 도 19b의 위치 관계와 마찬가지로, 면상 조명 장치(1)의 긴 길이 방향 및 짧은 길이 방향으로의 출사광의 확대를 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 면상 조명 장치(1)를 차재기에 적용한 경우에, 프론트 유리나 사이드측의 유리창으로의 글레어를 억제할 수 있다.
또한, 도 19c에 나타내는 예에서는, 제1 프리즘(71a) 및 제2 프리즘(72a)을 대략 45° 회전시킨 경우를 나타냈지만, 제1 프리즘(71a) 및 제2 프리즘(72a)의 직교 관계가 유지되고 있으면, 회전 각도는, ±60° 이하까지 대응 가능하다.
또, 도 19a~도 19c에서는, 루버(73a)는, X축 방향과 대략 평행하게 연장되는 경우를 나타냈지만, 루버(73a)를 X축 방향으로부터 회전 방향으로 소정 각도만큼 회전시켜도 된다. 이러한 경우, 루버(73a)의 회전 각도는, ±10° 이하인 것이 바람직하다.
또, 상기에서는, 제3 시트(73)는, 반사형 편광 시트 및 루버 필름이 일체 구성인 경우에 대해 설명했지만, 제3 시트(73)는, 반사형 편광 시트 및 루버 필름이 별체로 구성되어도 된다.
또한, 상기 설명한 실시형태에서는, 렌즈(4)가 평면인 경우를 나타냈지만, 렌즈(4)는 곡면이어도 된다. 이러한 점에 대해, 도 21a 및 도 21b를 이용하여 설명한다. 도 21a는, 변형예에 관한 렌즈(4)의 측면도이다. 도 21b는, 변형예에 관한 제1 광학 부위(40a)의 확대도이다. 또한, 도 21a 및 도 21b에서는, 제1 광학 부위(40a)가 볼록형인 경우에 대해 설명한다. 또, 도 21b에서는, 도 21a에 나타내는 파선으로 둘러싼 영역의 확대도를 나타낸다.
도 21a에 나타내는 바와 같이, 렌즈(4)는, Z축 방향으로 굽은 곡면 형상이다. 구체적으로는, 렌즈(4)는, 입사면(41a)이 볼록형이며, 출사면(41b)이 오목형인 곡면 형상이다. 또한, 곡면 형상인 렌즈(4)의 반경(R)은, 제1 오목부(40a)의 각도(α)(도 4c 참조)가 대략 44° 이상 58° 이하가 되는 범위에서 설정 가능하다.
또, 도 21b에 나타내는 바와 같이, 렌즈(4)가 곡면 형상인 경우, 제1 광학 부위(40a)는, 측면으로부터 볼 때 비대칭의 형상인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제1 광학 부위(40a)는, Z축 방향과 평행인 가상적인 수직선(VL)보다 내측(렌즈(4)의 중앙측)을 향한 형상이다. 보다 구체적으로는, 제1 광학 부위(40a)는, 육각뿔의 정점이 수직선(VL)보다 내측에 위치한다. 달리 말하면, 제1 광학 부위(40a)는, 수직선(VL)보다 내측을 향하고 있는 것에 의해, 금형을 Z축 부방향을 향해 빼내는 경우에, 금형에 제1 광학 부위(40a)가 걸리는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 렌즈(4)를 곡면 형상으로 한 경우, 제1 광학 부위(40a)를 금형으로부터 빼낼 때의 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 21a에서는, 렌즈(4)는, Z축 부방향측으로 볼록한 곡면 형상을 가졌지만, Z축 정방향측으로 볼록한 곡면 형상이어도 된다. 이러한 경우, 제1 광학 부위(40a)는, 수직선(VL)보다 외측(렌즈(4)의 둘레단측)을 향한 형상인 것이 바람직하다.
또, 상기 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 상기 설명한 각 구성 요소를 적절히 조합하여 구성한 것도 본 발명에 포함된다. 또, 추가적인 효과나 변형예는, 당업자에 의해 용이하게 도출될 수 있다. 따라서, 본 발명의 보다 광범위한 양태는, 상기의 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 다양한 변경이 가능하다.
1 면상 조명 장치
2 기판
3 반사판
4 렌즈
5 스페이서
6 확산판
10 프레임
11 상 프레임
12 하 프레임
20 광원
40 광학 소자
40a 제1 광학 부위
40b 제2 광학 부위
44 확산 소자
70 광학 시트
71 제1 시트
72 제2 시트
73 제3 시트

Claims (16)

  1. 복수의 광원이 배치되는 기판과,
    상기 복수의 광원과 대향하는 입사면에 있어서, 육각형의 저면으로부터 선단을 향해 가늘어지는 부위를 갖는 복수의 제1 광학 부위가 엇갈림 배열이 되는 광학 소자가 형성되는 렌즈
    를 구비하는, 면상 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 광학 부위는,
    상기 저면에 있어서의 대변 사이의 길이가 상면으로부터 볼 때의 형상에 있어서의 상기 광원의 최대 거리의 1/2 이하인
    면상 조명 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 소자는,
    상기 저면과 상기 저면에 대해서 교차하는 경사면 사이의 각도가 44° 이상 58° 이하인
    면상 조명 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 소자는,
    상기 저면과 상기 저면에 대해서 교차하는 경사면 사이의 각도가 44° 이상 55° 이하인
    면상 조명 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    상기 제1 광학 부위와 인접하고, 삼각형의 저면으로부터 선단을 향해 가늘어지는 부위를 갖는 복수의 제2 광학 부위를 더 갖는 상기 광학 소자가 형성되는
    면상 조명 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 광학 부위는,
    상기 제1 광학 부위에 있어서의 저면의 각 저변에 대응하는 위치에서 인접하는
    면상 조명 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 광학 소자는,
    하나의 상기 제1 광학 부위 및 당해 제1 광학 부위에 인접하는 상기 복수의 제2 광학 부위에 의해, 상면으로부터 볼 때 별형 육각형이 되는
    면상 조명 장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 광학 부위는,
    저면으로부터 선단까지의 길이가 상기 제1 광학 부위보다 짧은
    면상 조명 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈의 출사면측에 배치되는 광학 시트를 더 구비하고,
    상기 광학 시트는,
    제1 방향으로 연장되는 복수의 광학 소자를 갖는 제1 시트 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 광학 소자를 갖는 제2 시트를 포함하는
    면상 조명 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광학 시트는,
    제3 방향으로 연장되는 복수의 광학 소자를 갖고, 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트보다 상기 렌즈로부터 먼 측에 배치되는 제3 시트를 더 포함하며,
    상기 제3 시트는,
    상기 제3 방향이 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 의해 규정되는
    면상 조명 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    상기 입사면의 이면인 출사면에 당해 출사면으로부터 돌출된 복수의 확산 소자를 갖는
    면상 조명 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 광원이 상기 기판에 엇갈림 배열로 배치되는
    면상 조명 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원의 광을 확산시키는 확산판을 더 구비하고,
    상기 렌즈는,
    상기 확산판 및 상기 광원의 사이에 배치되는
    면상 조명 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    상기 확산판 및 상기 광원 각각과 떨어져서 배치되는
    면상 조명 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    상기 입사면으로부터 상기 광원까지의 거리보다, 상기 입사면으로부터 상기 확산판까지의 거리가 길어지는 위치에 배치되는
    면상 조명 장치.
  16. 복수의 광원이 배치되는 기판과,
    상기 복수의 광원과 대향하는 입사면에 있어서, 육각형의 저면으로부터 선단을 향해 가늘어지는 부위를 갖는 복수의 제1 광학 부위를 포함하지만 엇갈림 배열이 되는 광학 소자가 형성되는 렌즈와,
    상기 광원의 광을 확산하는 확산판을 구비하고,
    상기 렌즈는, 상기 확산판 및 상기 광원의 사이로서, 상기 입사면으로부터 상기 광원까지의 거리보다, 상기 입사면으로부터 상기 확산판까지의 거리가 길어지는 위치에 배치되는
    면상 조명 장치.
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