TW201831935A - 面光源裝置 - Google Patents

Abstract

[課題]抑制面光源裝置的亮度不均。[解決手段]一種面光源裝置，其特徵在於，包括：第一導光板、第二導光板、反射片、第一光源、第二光源、及光源驅動電路，其中，第一導光板具有：導光部以及設置在相較該導光部而距離第一光源更遠側且使光偏向特定方向並由第一導光板出射的第一光學控制部，第二導光板具有：將光偏向特定方向並由第二導光板出射的第二光學控制部，以及設置在相較該第二光學控制部而距離第二光源更遠側的透光部，第一導光板與第二導光板在層疊方向上，係配置為第一光學控制部與透光部重疊且第二光學控制部與導光部重疊，且，在俯視中係配置為在第一光學控制部與第二光學控制部各自的一端側彼此間至少不產生空隙。

Description

面光源裝置

本發明係關於一種面光源裝置，其具有將光出射為面狀的發光面。

面光源裝置的先前技術範例，例如日本專利4949278號公報（專利文獻1）所記載內容。於此專利文獻1中記載的面狀照明裝置（面光源裝置）具備有：將具有不同長度的多個透明基板層疊配置而構成階梯形狀的導光單元；分別配置於該導光單元的各個透明基板的光源；以及設置在各透明基板的與出射面側相反側的反射構件。各透明基板上設置有用以將從光源入射的光導向出射面側的光路徑轉換手段。

然而，由於專利文獻1所記載的面狀照明裝置中，係將不同長度的透明基板重疊成階梯形狀，因而存在有由光出射面側觀之容易在各透明基板的端部上形成照射光的斷接，該斷接被視認為暗線而導致產生亮度不均之有待改進課題。此亮度不均會隨著照射光的高亮度化而變得顯著。

[習知技術文獻] [專利文獻1]　日本專利第4949278號公報

[發明所欲解決的課題] 本發明的具體形態的目的之一為抑制面光源裝置的亮度不均。

[解決課題的技術手段] 本發明的一種形態的面光源裝置為，（a）係將光從光出射面出射為面狀，其特徵在於，包括：（b）第一導光板以及第二導光板，係層疊配置；（c）反射片，係以在該第二導光板的和與該第一導光板的對向面相反面側與該相反面的大致整體在俯視中重疊的方式配置；（d）第一光源，係由該第一導光板的一側面入射光；（e）第二光源，係由與該第一導光板同側的該第二導光板的一側面入射光；及（f）光源驅動電路，係驅動該第一光源與該第二光源，其中，（g）該第一導光板具有：將由該一側面入射的光進行傳播的導光部，以及設置在相較該導光部而距離該第一光源更遠側且使該光偏向特定方向並由該第一導光板出射的第一光學控制部，（h）該第二導光板具有：將由該一側面入射的光偏向特定方向並由該第二導光板出射的第二光學控制部，以及設置在相較該第二光學控制部而距離該第二光源更遠側的透光部，（i）該第一導光板與該第二導光板在層疊方向上，係配置為該第一光學控制部與該透光部重疊且該第二光學控制部與該導光部重疊，且，在俯視中係配置為在該第一光學控制部與該第二光學控制部各自的一端側彼此間至少不產生空隙。

根據上述構成，可抑制面光源裝置的亮度不均。

圖1為表示一實施型態的面光源裝置的構成的示意剖面圖。圖1所示的面光源裝置100係將光由光出射面（發光面）出射為面狀，其構成方式為包含：二個光源8a、8b、二個導光板10a、10b、反射片12、稜鏡片14、光源驅動電路19。此面光源裝置100係構成為將光往圖中上表面射出，且光出射面分割為兩個發光區域A01、A02，並可個別地於各個區域射出光。本實施型態中稜鏡14的上表面構成「光出射面」。此外，本實施型態中導光板10a對應「第一導光板」；導光板10b對應「第二導光板」；光學控制部16a對應「第一光學控制部」；光學控制部16b對應「第二光學控制部」。

光源8a配置於導光板10a的圖中左端側，使光入射至光入射面，也就是導光板10a的左端側的側面。光源8b配置於導光板10b的圖中左端側，使光入射至光入射面，也就是導光板10b的左端側的側面。本實施型態中，二個光源8a、8b為配置在各導光板10a、10b之共同的一端側，即左端側，又本實施型態中，這些光源8a、8b係含有一個以上的LED等發光元件而構成的光源，藉由光源驅動電路19被驅動。

導光板10a係將由光源8a入射的光進行導光，由特定位置往上表面側出射。導光板10b係將由光源8b入射的光進行導光，並由特定位置往上表面側出射。於本實施型態中，各導光板10a、10b分別為膜片狀的導光板，於圖中左右方向上的長度大致相同，以圖中上下方向層疊配置。此類的導光板10a、10b，可使用例如日本專利特開2015-060765號公報等的公知文獻中所記載者。

導光板10a配置於最靠近光出射面的位置，具有於導光板10a的下表面側局部配置的光學控制部16a。於該導光板10a的上表面側亦可等間隔地整面形成有具有將導光板的出射光進行集光的作用（功能）的連續或是非連續的透鏡形圖案。該導光板10a的形成有光學控制部16a的範圍與前述發光區域A02產生對應關係。

導光板10b係配置於相較導光板10a而距離光出射面相對更遠的位置，並且具有局部配置於該導光板10b下表面側的光學控制部16b。詳細地說，導光板10b的光學控制部16b設置在與導光板10a的光學控制部16a幾乎不重疊的位置。在此導光板10b的上表面側亦可等間隔地整面形成具有將導光板的出射光進行集光的作用（功能）的連續或是不連續的透鏡形圖案。該導光板10b的形成有光學控制部16b的範圍與前述發光區域A01產生對應關係。

光學控制部16a設置在導光板10a的圖中下表面。該光學控制部16a係將自光源8a入射的光偏向特定方向，並使其出射至導光板10a的圖中上表面側，並且具有以多個微小的凹凸而形成的反射面。此外，光學控制部16b亦具有同樣的構成。如圖示所示，各光學控制部16a、16b以於各導光板10a、10b的層疊方向（圖中上下方向）上幾乎互相不重疊的方式配置。

導光板23a為夾在導光板10a的上表面與下表面間的部分，具有透光性，於導光板10a中配置於相較光學控制部16a而距離光源8a更近側。導光部23a發揮波導的作用，係將由光源8a入射至導光板10a一側面的光，沿著圖中右邊方向引導並到達光學控制部16a。此外，透光部23b為夾於導光板10b的上表面與下表面的部分，具有透光性，於導光板10b中配置於相較光學控制部16b而距離光源8b更遠側。

反射片12，在導光板10b的下表面側（和與第一導光板的對向面相反側），以在俯視中與此導光板10b的下表面大致整體重疊的方式配置。在反射片12與導光板10b的光學控制部16b之間存在著空氣層。

稜鏡片14於與導光板10a對向的一面側具有多個稜鏡部，並使由傾斜方向往該一面側入射的光往另一面側的法線方向出射。此外，稜鏡片14的多個稜鏡部亦可設置在不與導光板10a對向的另一面側。

圖2為表示光學控制部的構成例的示意剖面圖。此外，於此以光學控制部16a來示例，但其他的光學控制部16b亦為同樣的構成。如圖所示，光學控制部16a構成為包含多個稜鏡部20a，其為往導光板10a的圖中下表面突出設置的剖面三角形狀的凸部。各稜鏡部20a具有二個斜面21a、22a。此外，此類光學控制部16a等可使用例如日本專利第5066741號公報等的公知文獻中所記載者。

圖3為用以說明從光源出射的光在導光板內部的作動（傳播狀態）的圖。於此簡略化各導光板10a、10b，並且藉由細線來示意表示各導光板10a、10b內部的光路徑。如圖所示，往導光板10a、10b的上表面出射的光，並非作為漫反射光或是散射光而是具有直進性的光，於導光板10b的上表面，以該上表面的法線方向作為基準以與其不一致的傾斜方向偏向特定角度而出射。

詳細地說，由光源8a入射至導光板10a的光，於不存有光學控制部16a的導光部23a中，往上表面或下表面的入射角θ超過臨界角（例如丙烯酸導光板為42.2°）的成分反覆進行全反射的同時也在導光板10a內傳播。又，在導光部23a傳播後到達光學控制部16a的光，因在光學控制部16a的稜鏡部20a中被反射而往導光板10a的上表面側出射到達稜鏡片14。此時，稜鏡部20a所反射的光，在其入射角θ變得比臨界角還小為止的期間，於存有光學控制部16a的區間亦反覆進行全反射。因此，在光由導光板10a出射為止的期間，需要光學控制部16a的某種程度的區間（助行距離）。因此較佳地，導光板10a的光學控制部16a的一端側，設置為與導光板10b的光學控制部16b部分地重疊（參照後述圖4）。

此外，由光源8b入射至導光板10b的光，直接或在導光板10b的上表面反射而到達光學控制部16b，並於光學控制部16b的稜鏡部20b經反射而往導光板10b的上表面側出射。此出射光通過導光板10a的導光部23a到達稜鏡片14。此時，稜鏡部20b所反射的光，在入射角θ變得比臨界角小為止的期間，於存有光學控制部16b的區間亦進行全反射。

此外，往光學控制部16a的稜鏡部20a的入射角θ比臨界角小時，光往空氣層出射，並通過導光板10b到達反射片12，且藉由反射片12反射再次地通過導光板10b而回到導光板10a。同樣地，往光學控制部16b的稜鏡部20b的入射角θ變得比臨界角小時，光往空氣層出射而到達反射片12；並藉由反射片12反射而再次回到導光板10b。

圖4為用以說明各導光板的光學控制部的配置的圖。如圖示般，導光板10a的光學控制部16a設置成在俯視時其一部分與下側的導光板10b的光學控制部16b於圖中上下方向重疊。於本實施型態中，光學控制部16a夾著二個發光區域A01、A02的邊界a而配置在圖中右側；光學控制部16b配置於圖中左側。此外，光學控制部16a超過邊界a而設置成到達圖中左側，超過邊界a的一部分與光學控制部16b重疊配置。光學控制部16a與光學控制部16b的重疊部分24的寬度W，由於須視各導光板10a、10b的厚度或是折射率等各條件決定而無法一概言之，但舉例可為數mm。

當未設置上述般的光學控制部16a與光學控制部16b的重疊部分24時，於發光區域A01與發光區域A02的邊界a附近，由導光板10a出射的光減少，因此會發生於此部分出射光的亮度降低的狀況。相對於此，由於設置重疊部分24，而確保了於導光板10a內進行全反射而傳達的光從導光板10a到出射為止的區間（助行距離），因而能夠防止出射光的亮度降低。

圖5為表示稜鏡片的構成例的示意剖面圖。圖示表示的稜鏡片14於與導光板10a等對向的一面側（圖中下表面）具有多個稜鏡部30a，各個稜鏡部30a的剖面為大致三角形，為於紙面的垂直方向上具有厚度方向的三角柱狀凸部。各個稜鏡部30a的形狀，如圖5所示般由∠OAB、∠OAC以及弧AC的半徑來決定。弧AC的其他選項亦可使用直線、樣條曲線、拋物線等任意曲線。各稜鏡部30a具有：對應∠OAB的斜面31a；以及對應弧AC的斜面32a。由導光板10a、10b出射並斜向往稜鏡片14下表面入射的光，係往各稜鏡部30a的斜面31a入射並折射，且於斜面32a進行全反射，並往稜鏡片14的上表面的法線方向出射。此外，此類的稜鏡片14可使用例如日本專利4044511號公報等的公知文獻中記載者。

圖6為表示其他實施型態的面光源裝置構成的示意剖面圖。與上述圖1所示面光源裝置100比較下，差異僅在於反射片的構成。由於其他的構成為共通，因此以同符號標示並省略各構成的詳細說明。圖6所示的面光源裝置100a具備二個反射片12a、12b。反射片12a，在導光板10a的下側，設在與光學控制部16a對應的範圍。同樣地，反射片12b，在導光板10b下側，設在對應光學控制部16b的範圍。依據此構成，由於導光板10a與反射片12a更接近，使得由導光板10a發出的出射光的亮度能夠更加提升。

圖7及圖8為表示設定了面光源裝置的光學模擬結果的一範例的圖示。於此係表示以圖1所示實施型態為前提進行光學模擬的結果的一範例。圖7表示出射光的亮度分布，圖8為以圖表顯示在某位置上出射光的強度的具體數值。

圖7（A）表示在將光學控制部16a與光學控制部16b的重疊部分24的寬度W設定為5mm時的面光源裝置100中，由發光區域A01與發光區域A02的整體將光出射的情況下的出射光亮度分布（圖中左側）；以及由各發光區域A01、A02的其中一個將光出射的情況下之出射光亮度分布（圖中中央及右側）。同樣地，圖7（B）表示在將光學控制部16a與光學控制部16b的重疊部分24的寬度W設定為0mm（無空隙）時的面光源裝置100中出射光的亮度分布。圖7（C）表示在去除光學控制部16a與光學控制部16b之間的重疊部分24且兩者間設有2mm的空隙時的面光源裝置100的出射光的亮度分布。圖7（D）表示在將光學控制部16a與光學控制部16b的重疊部分24的寬度W設定為7mm時的面光源裝置100的出射光的亮度分布。

如各圖所示，將重疊部分寬度W設為5mm的面光源裝置100中，即使在發光區域A01與發光區域A02的邊界附近也都可以得到平均的亮度分布（參考圖7（A））。此外，將重疊部分寬度W設為7mm的面光源裝置100中，在發光區域A01與發光區域A02的邊界附近會比其周圍的亮度還要稍高一些（參照圖7（D））。另外，將重疊部分寬度W設為0mm，也就是在不具有重疊部分24的狀態時的面光源裝置100中，於發光區域A01與發光區域A02的邊界附近有亮度分布不均勻的傾向（參照圖7（B））。此外，此傾向在去除光學控制部16a與光學控制部16b的重疊部分24而且兩者之間設有2mm空隙時的面光源裝置100中更為顯著（參照圖7（C））。比較這些結果，可得知藉由設置重疊部分24可得到使出射光的亮度分布更為均勻的效果。另外，可得知重疊部分24的寬度W並非越大越好，而是在特定的適當範圍內。

如上所述的本實施型態的面光源裝置100，可分別於發光區域A01、A02個別地出射光。也就是說，可以將發光面分割為各發光領域並發光。此外，由於在各導光板10a等的光具有高直進性，因此可於相對於從光源出射光的主要進行方向大致垂直方向上設置多個發光區域，使用多個光源並且對這些光源以每區塊為單位進行驅動，以使更多的發光區域能夠個別地發光。以下說明實現此內容的面光源裝置的構成例。

圖9為示意立體圖，其表示具有多個發光區域的面光源裝置的構成例。圖示的面光源裝置100b使用由發光元件構成的光源8a、8b，該發光元件係在圖中上下方向即y方向上重疊配置的二個導光板10a、10b的圖中左側設置的一側面上沿著圖中的深度方向即z方向（左側面的長度方向）排列有多數個。各導光板10a、10b的構成與上述相同。此外因求方便而在圖示稍作省略，但在各導光板10a等的下表面側分別地配置有反射片12（或是反射片12a、12b）；在導光板10a的上表面側配置有稜鏡片14。此外圖示雖然也省略了光源驅動電路19，但其與各光源8a等連接。

圖示的範例當中，在各導光板10a、10b，關於所分別對應的各光源8a、8b，各自以每四個發光元件為一區塊，並以每區塊為單位對發光元件進行點亮/熄滅控制。此外，如上述，關於x方向 （圖中左右方向），可以以每區塊為單位來使二個發光區域個別地發光。因此，例如使圖中位於前方區塊的各光源8a、8b中以每四個發光元件為單位來個別地使其發光，以使發光區域A01、A02個別地發光。此般的區塊在深度方向（z方向）上設置m行，因此可個別地使2 × m個發光區域發光。此外，分配到各個區塊的發光元件的數量並不設限於四個。例如也可設為一個，於此情形下可設置更細分的發光區域。

根據上述的各個實施形態，可得到抑制亮度不均、並提高亮度均勻度的面光源裝置。

此外，本發明並不限於上述實施形態的內容，且可於本發明主旨範圍內來進行各種的變化來實施。例如，構成各光源的發光元件並不限於上述LED。此外，導光板的層疊數並不限於上述的二個。另外，上述實施形態的面光源裝置中用作為光路徑調整板的稜鏡片也可替換成光散射板。

此外，在上述實施形態的面光源裝置中，相較於上側導光板10a的光學控制部16a與光源8a，下側導光板10b的光學控制部16b與光源8b配置在更靠近的位置，然而此位置關係亦可顛倒，惟前者的位置關係係更縮減了各光源經由各導光板的光學控制部至稜鏡片的光路徑長度的差異，而容易使出射光的亮度分布保持均勻。

100、100a、100b‧‧‧ 面光源裝置

8a、8b‧‧‧光源

10a、10b‧‧‧導光板

12、12a、12b‧‧‧反射片

14‧‧‧稜鏡片

16a、16b‧‧‧光學控制部

19‧‧‧光源驅動電路

20a、20b‧‧‧稜鏡部

21a、22a‧‧‧斜面

23a‧‧‧導光部

23b‧‧‧透光部

30a‧‧‧稜鏡部

31a、32a‧‧‧斜面

圖1係表示一實施型態的面光源裝置的構成的示意剖面圖。 圖2係表示光學控制部的構成例的示意剖面圖。 圖3係用於說明從光源出射的光於導光板內部的動作（傳播狀態）的圖。 圖4係用於說明各導光板的光學控制部的配置的圖。 圖5係表示稜鏡片的構成例的示意剖面圖。 圖6係表示其他實施型態的面光源裝置的構成的示意剖面圖。 圖7係表示光學模擬結果一例的圖示。 圖8係表示光學模擬結果一例的圖示。 圖9係表示具有多個發光領域的面光源裝置的構成例的示意立體圖。

Claims (5)

1. 一種面光源裝置，係將光從光出射面出射為面狀，包括： 　　第一導光板以及第二導光板，係層疊配置； 　　反射片，係以在該第二導光板的和與該第一導光板的對向面相反面側與該相反面的大致整體在俯視中重疊的方式配置； 　　第一光源，係由該第一導光板的一側面入射光； 　　第二光源，係由與該第一導光板同側的該第二導光板的一側面入射光；及 　　光源驅動電路，係驅動該第一光源與該第二光源， 　　其中，該第一導光板具有：將由該一側面入射的光進行傳播的導光部，以及設置在相較該導光部而距離該第一光源更遠側且使該光偏向特定方向並由該第一導光板出射的第一光學控制部， 　　該第二導光板具有：將由該一側面入射的光偏向特定方向並由該第二導光板出射的第二光學控制部，以及設置在相較該第二光學控制部而距離該第二光源更遠側的透光部， 　　該第一導光板與該第二導光板在層疊方向上，係配置為該第一光學控制部與該透光部重疊且該第二光學控制部與該導光部重疊，且，在俯視中係配置為在該第一光學控制部與該第二光學控制部各自的一端側彼此間至少不產生空隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述之面光源裝置，其中，該第一光學控制部與該第二光學控制部配置為在俯視中各自的一端側彼此部分地重疊。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之面光源裝置，其中，該第一導光板配置於相較於該第二導光板距離該光出射面更近側。
4. 如申請專利範圍第1至第3項中任一項所述之面光源裝置，其中，該第一光源以及該第二光源的各個具有多個發光元件，該光源驅動裝置對該第一光源以及該光源的各個分別設定包含該多個發光元件中一個以上的發光元件的區塊並且對該每個區塊進行該發光單元的點亮/熄滅控制。
5. 如申請專利範圍第1至第4項中任一項所述之面光源裝置，其中，該第一光學控制部及該第二光學控制部的各個構成為具有多個稜鏡體。