WO2023199592A1 - 面発光装置、表示装置、及び照明装置 - Google Patents

面発光装置、表示装置、及び照明装置 Download PDF

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light
light source
emitting device
surface emitting
light sources
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和平 上水
和政 高田
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a surface emitting device, a display device, and a lighting device.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal display device including a liquid crystal panel, a viewing angle control means, a prism sheet, and a light guide plate.
  • the viewing angle control means includes an upper transparent electrode layer, a lower transparent electrode layer, and a transmission state variable layer, and by adjusting the voltage applied between the upper transparent electrode layer and the lower transparent electrode layer, The orientation state of the liquid crystal in the variable transmission state layer is changed to control the viewing angle.
  • Patent Document 1 it is necessary to dispose a viewing angle control means for switching the light distribution by electrical control between the light guide plate and the liquid crystal panel, which reduces the light transmittance and costs the entire device. There is a problem in that the amount increases.
  • the present invention has been made in view of this point, and its purpose is to provide a surface emitting device that can switch between narrow-angle light distribution and wide-angle light distribution with a relatively simple configuration.
  • a surface emitting device includes a plurality of light sources, a light guide that guides light emitted from the plurality of light sources, and a control section that controls lighting operations of the plurality of light sources.
  • the light guide includes a plurality of light control sections into which light from the plurality of light sources is incident, a prism that reflects the light that has passed through the plurality of light control sections, and a light guide surface on which the prisms are provided. , an output surface that is arranged to face the light guide surface and outputs the light reflected by the prism.
  • the plurality of light control units are arranged in a line in a first direction intersecting optical axes of the plurality of light control units, and the plurality of light sources include a first light source and a second light source, and the plurality of light sources include a first light source and a second light source, and The first light source is disposed on one of the optical axes of the plurality of light control units, and the second light source is disposed at a position away from the optical axis of the plurality of light control units, and the second light source is disposed on one of the optical axes of the plurality of light control units.
  • the unit turns on at least one of the first light source and the second light source.
  • the angle of incidence of the light entering the light control unit can be changed, and the narrow-angle light distribution and the wide-angle light distribution can be switched.
  • FIG. 2 is a plan view showing the configuration of a surface emitting device.
  • FIG. 2 is a side view showing the configuration of a surface emitting device.
  • FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a display device including a surface emitting device.
  • FIG. 1 is a side view showing the configuration of a display device including a surface emitting device.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating light forming a narrow-angle light distribution. It is a schematic diagram explaining the light which forms wide-angle light distribution. It is a figure which shows the luminous intensity angle distribution when only the 1st light source for narrow-angle light distribution is turned on.
  • FIG. 7 is a diagram showing a luminous intensity angular distribution when the light amount of the second light source for wide-angle light distribution is made smaller than the light amount of the first light source for narrow-angle light distribution in Modified Example 1;
  • FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of a surface emitting device according to Modification 2.
  • FIG. 2 is a side view showing the configuration of a surface emitting device.
  • FIG. 7 is a side view showing the configuration of a surface emitting device according to Modification 3.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of a surface emitting device according to Modification Example 4;
  • FIG. 2 is a side view showing the configuration of a surface emitting device. It is a side view which shows the structure of the illuminating device provided with the surface emitting device based on other embodiment.
  • the surface emitting device 10 includes a light guide 1, a first light source 2, a second light source 3, and a control unit 5.
  • the first light source 2 and the second light source 3 are mounted on the control board 4.
  • Control board 4 is connected to control section 5 .
  • the light guide 1 guides light emitted from at least one of the first light source 2 and the second light source 3.
  • the light guide 1 is made of a material that is transparent to visible light.
  • the light guide 1 is made of, for example, PMMA (polymethyl methacrylate), polycarbonate, or the like.
  • the light guide 1 has a plurality of light control units 11 , an output surface 12 , a light guide surface 13 , and a side surface 14 .
  • the normal direction of the exit surface 12 is assumed to be the Z-axis plus direction
  • the normal direction of the side surface 14 is assumed to be the X-axis plus direction. It is assumed that a right-handed XYZ orthogonal coordinate system is used.
  • the plurality of light control units 11 are arranged in a line in a first direction intersecting the optical axis 16 of the light control unit 11.
  • the first direction is the X-axis direction.
  • the first light source 2 and the second light source 3 are arranged alternately along the X-axis direction. Light emitted from at least one of the first light source 2 and the second light source 3 is incident on the light control unit 11 . Note that the specific configuration of the light control section 11 will be described later.
  • a prism 15 is provided on the light guide surface 13.
  • the prism 15 reflects the light that has passed through the light control section 11 and inside the light guide 1 toward the output surface 12 .
  • the output surface 12 is arranged facing the light guide surface 13.
  • the output surface 12 outputs the light reflected by the prism 15.
  • the first light source 2 is arranged on one of the optical axes 16 of the plurality of light control units 11.
  • the second light source 3 is arranged at a position away from the optical axis 16 of the light control section 11. That is, the second light source 3 is not arranged on the optical axis 16 of the light control section 11.
  • the second light source 3 is arranged within a range of ⁇ 20% from the intermediate position with reference to the intermediate position between the two adjacent first light sources 2. More specifically, the second light source 3 is arranged within a range of 20% of the distance D between the first light source 2 and the second light source 3 with respect to the intermediate position between two adjacent first light sources 2. ing.
  • the second light source 3 is composed of the same type of light source as the first light source 2.
  • the first light source 2 and the second light source 3 are composed of white LEDs.
  • the second light source 3 may be configured with a light source different from the first light source 2.
  • the second light source 3 may be configured with an LED having a different color from the first light source 2 or an LED having a different spread angle.
  • the surface emitting device 10 As shown in FIG. 3, in the surface emitting device 10, light is emitted toward the light control unit 11 from at least one of the first light source 2 and the second light source 3. The light that has passed through the light control section 11 is totally reflected by the output surface 12 and the light guide surface 13 and propagates within the light guide 1 .
  • the surface emitting device 10 is used as a backlight of a display device 20.
  • the display device 20 includes a surface emitting device 10, a housing 21, and a liquid crystal panel 25.
  • the casing 21 accommodates the surface emitting device 10 and the liquid crystal panel 25.
  • the housing 21 is supported by a support stand 22.
  • the display device 20 may have a configuration that does not include the support stand 22.
  • the liquid crystal panel 25 is arranged on the exit surface 12 side of the light guide 1 in the surface emitting device 10. The liquid crystal panel 25 is placed facing the user.
  • control unit 5 is connected to the control board 4 on which the first light source 2 and the second light source 3 are mounted.
  • the control unit 5 controls the lighting operations of the first light source 2 and the second light source 3.
  • the control unit 5 switches between narrow-angle light distribution and wide-angle light distribution by turning on at least one of the first light source 2 and the second light source 3.
  • An example of the control unit 5 is a processor that controls lighting operations of the first light source 2 and the second light source 3.
  • the light control section 11 constitutes an entrance lens.
  • the light control unit 11 has a main entrance surface 111, a sub-incident surface 112, and a sub-incident surface 113.
  • the first light source 2 is arranged on the optical axis 16 of the light control section 11.
  • the second light source 3 is not arranged on the optical axis 16 of the light control section 11.
  • the main entrance surface 111 is arranged to face the first light source 2.
  • the sub-incidence surface 112 and the sub-incidence surface 113 are oriented normal to the main entrance surface 111 .
  • the sub-incidence surface 112 and the sub-incidence surface 113 are located at least in part around the main entrance surface 111 .
  • the normal to the main entrance surface 111 is, for example, if the main entrance surface 111 is dome-shaped, the normal to the main entrance surface 111 at its tip (the apex of the dome). In the example shown in FIG. 6 , the normal to the main entrance surface 111 coincides with the optical axis 16 of the light control section 11 .
  • the main entrance surface 111 converts the light emitted from above the optical axis 16 of the first light source 2 into approximately parallel to the Y axis in the XY plane.
  • the light control unit 11 further includes an outer circumferential surface 114 and an outer circumferential surface 115.
  • the outer peripheral surface 114 is located on the opposite side of the normal to the main entrance surface 111 when viewed from the sub-incidence surface 112.
  • the outer circumferential surface 114 is configured to convert the light that is emitted from the optical axis 16 of the first light source 2 and enters the light control unit 11 from the sub-incidence surface 112 into substantially parallel to the Y axis in the XY plane. reflect.
  • the outer peripheral surface 115 is located on the opposite side of the normal to the main entrance surface 111 when viewed from the sub-incidence surface 113.
  • the outer circumferential surface 115 is configured to convert the light that is emitted from the optical axis 16 of the first light source 2 and enters the light control unit 11 from the sub-incidence surface 113 into substantially parallel to the Y axis in the XY plane. reflect.
  • substantially parallel in this embodiment refers to a relationship where the angle is within a range of several degrees (for example, less than 10 degrees).
  • the light emitted from the first light source 2 is converted into light substantially parallel to the Y axis in the XY plane by the light control unit 11, and enters the inside of the light guide 1. Therefore, the light reflected from the prism 15 toward the exit surface 12 also becomes substantially parallel to the Z axis in the XZ plane.
  • the light emitted from the light guide 1 can form a narrow-angle light distribution substantially parallel to the Z axis in the XZ plane.
  • the light emitted from the second light source 3 which is not arranged on the optical axis 16 of the light control unit 11 is transmitted through the main entrance surface 111, the sub-incidence surface 112, the sub-incidence surface 113, and the outer circumferential surface 114.
  • Light enters the inside of the light guide 1 from the outer circumferential surface 115.
  • the main entrance surface 111, the sub-incidence surface 112, the sub-incidence surface 113, the outer circumferential surface 114, and the outer circumferential surface 115 have shapes that convert light on the optical axis 16 of the light control unit 11 into approximately parallel light. . Therefore, most of the light from the second light source 3 arranged outside the optical axis 16 of the light control unit 11 is not converted into substantially parallel light, but spreads inside the light guide 1 in the XY plane. . As a result, the light reflected from the prism 15 toward the exit surface 12 also becomes light that spreads with respect to the Z axis in the XZ plane.
  • the light emitted from the light guide 1 is aligned with respect to the Z axis in the XZ plane. It is possible to form a wide-angle light distribution that spreads over a certain range.
  • FIG. 8 is a diagram showing the luminous intensity angular distribution when only the first light source 2 for narrow-angle light distribution is turned on.
  • the horizontal axis represents the spread of light emitted from the light guide 1 in the XZ plane, and the vertical axis represents the spread of light emitted from the light guide 1 in the YZ plane.
  • the narrow-angle light distribution has a spread of ⁇ 15 degrees.
  • the light control unit 11 is designed to convert light emitted from the optical axis 16 into approximately parallel light, but since the actual first light source 2 has a light emitting surface of a certain size, Light emitted from a direction other than the optical axis 16 cannot be converted into substantially parallel light, and the spread of the emitted light increases depending on the size of the light emitting surface of the light source.
  • FIG. 9 is a diagram showing the luminous intensity angular distribution when only the second light source 3 for wide-angle light distribution is turned on.
  • the horizontal axis represents the spread of light emitted from the light guide 1 in the XZ plane, and the vertical axis represents the spread of light emitted from the light guide 1 in the YZ plane.
  • the narrow-angle light distribution has a spread of ⁇ 60 degrees.
  • FIG. 10 is a diagram showing the luminous intensity angular distribution when the first light source 2 and the second light source 3 are turned on at the same time.
  • the horizontal axis represents the spread of light emitted from the light guide 1 in the XZ plane, and the vertical axis represents the spread of light emitted from the light guide 1 in the YZ plane.
  • the narrow-angle light distribution has a spread of ⁇ 45 degrees.
  • the narrow-angle light distribution and the wide-angle light distribution of the light guide 1 can be changed. You can switch the light.
  • the spread of the light distribution may be changed by adjusting the light amount of the first light source 2 for narrow-angle light distribution and the second light source 3 for wide-angle light distribution.
  • FIG. 11 is a diagram showing the luminous intensity angular distribution when the light amount of the second light source 3 for wide-angle light distribution is made smaller than the light amount of the first light source 2 for narrow-angle light distribution.
  • the light intensity of the second light source 3 is not adjusted relative to the light intensity of the first light source 2, if the luminous intensity at 0 degrees in the horizontal direction is 100%, then 30 degrees in the horizontal direction The luminous intensity will be about 50%.
  • the horizontal The luminous intensity at 30 degrees can be made approximately 30%.
  • the shape of the light control section 11 may be changed.
  • the light control unit 11 has a main entrance surface 111 , a sub-incident surface 112 , a sub-incident surface 113 , an outer circumferential surface 114 , and an outer circumferential surface 115 .
  • the main entrance surface 111 is formed to have a curvature in the Z-axis direction. Specifically, the main entrance surface 111 is formed into a convex lens shape that is curved so as to protrude toward the first light source 2 .
  • the sub-incidence surface 112 and the sub-incidence surface 113 are formed to have curvature in the Z-axis direction. Specifically, the sub-incidence surface 112 and the sub-incidence surface 113 are formed in a curved shape so as to protrude toward the first light source 2 .
  • the outer circumferential surface 114 and the outer circumferential surface 115 are formed to have curvature in the Z-axis direction. Specifically, the outer circumferential surface 114 and the outer circumferential surface 115 are formed in a curved shape so as to protrude toward the second light source 3.
  • the light emitted from the first light source 2 and the second light source 3 will be condensed by the light control unit 11, and the spread of light on the YZ plane in the light guide 1 will be controlled. It becomes possible to do so.
  • the shape of the light control section 11 may be changed.
  • the light control unit 11 has a main entrance surface 111 , a sub-incident surface 112 , a sub-incident surface 113 , an outer circumferential surface 114 , and an outer circumferential surface 115 . Note that in the example shown in FIG. 14, only the main entrance surface 111 will be described.
  • the main entrance surface 111 is formed to have a curvature in the Z-axis direction. Specifically, the main entrance surface 111 is formed in the shape of a concave lens that is curved and depressed relative to the first light source 2 .
  • the light emitted from the first light source 2 and the second light source 3 is diverged in the light control unit 11, and the spread of light on the YZ plane in the light guide 1 is controlled. becomes possible.
  • sub-incidence surface 112 the sub-incidence surface 113, the outer circumferential surface 114, and the outer circumferential surface 115 may be similarly formed into concave lens shapes.
  • the light guide 1 may include a direct optical path L that directly reflects the light incident from the light control unit 11 on the prism 15 and outputs it from the output surface 12. .
  • a multi-lens consisting of a group of a plurality of small lenses 18 is provided on the exit surface 12 of the light guide 1.
  • each of the plurality of small lenses 18 is formed in a semi-cylindrical shape.
  • the plurality of small lenses 18 are arranged side by side in the X-axis direction.
  • the small lens 18 controls the light distribution by refracting the emitted light taken out from the emitting surface 12 and making it diverge or converge. Note that a configuration may be adopted in which the small lens 18 is not provided on the exit surface 12.
  • the light that spreads radially from the first light source 2 becomes parallel light by passing through the light control unit 11.
  • the light control unit 11 causes the light emitted from the first light source 2 to enter the entrance surface 17 of the light guide 1 .
  • the output surface 12 is a plane parallel to the XY plane.
  • the XY plane is a plane that includes the X axis and the Y axis, and is perpendicular to the Z axis.
  • the entrance plane 17 is a plane parallel to the XZ plane.
  • the XZ plane is a plane that includes the X axis and the Z axis, and is orthogonal to the Y axis.
  • the light guiding surface 13 is not parallel to the XY plane, but is a plane inclined to the XY plane. Specifically, the light guiding surface 13 is inclined with respect to the XY plane so that it approaches the exit surface 12 as it moves away from the entrance surface 17. That is, the output surface 12 and the light guide surface 13 are inclined to each other.
  • a plurality of prisms 15 are provided on the light guide surface 13.
  • the prism 15 reflects the light passing through the inside of the light guide 1 toward the exit surface 12 .
  • most of the light that passes through the incident surface 17 is reflected by the prism 15 without being reflected by the light guide surface 13 or the portion of the output surface 12 other than the prism 15. , are emitted from the emission surface 12.
  • the light guide 1 includes a direct optical path L that directly reflects the light incident from the light control unit 11 on the prism 15 and outputs the light from the output surface 12 as output light. Thereby, it is possible to improve the light intake efficiency.
  • a surface emitting device 10 may be used as a lighting device 30.
  • the lighting device 30 includes a surface emitting device 10 and a housing 31.
  • the surface emitting device 10 is housed inside the casing 31 .
  • the lighting device 30 is embedded in the ceiling 35, for example.
  • the output surface 12 of the light guide 1 in the surface emitting device 10 is arranged on the indoor space side.
  • the lighting device 30 including the surface emitting device 10 can be used as a downlight.
  • the lighting device 30 is not limited to being placed in an indoor space, but may be placed in an outdoor space.
  • the present disclosure is useful for surface emitting devices that can switch between narrow-angle light distribution and wide-angle light distribution.

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Abstract

面発光装置は、複数の光源と、複数の光源から出射された光を導光する導光体と、複数の光源の点灯動作を制御する制御部を備える。導光体は、複数の光源からの光が入射される複数の光制御部を有する。複数の光制御部は、複数の光制御部の光軸と交差する第１方向に並んで配置され、複数の光源は、第１光源と、第２光源と、を含み、第１光源は、複数の光制御部の光軸のうちの一の光軸上に配置され、第２光源は、複数の光制御部の光軸から離れた位置に配置され、制御部は、第１光源及び第２光源のうち少なくとも一方を点灯させる。

Description

面発光装置、表示装置、及び照明装置
　本発明は、面発光装置、表示装置、及び照明装置に関するものである。
　特許文献１には、液晶パネルと、視野角制御手段と、プリズムシートと、導光板と、を備えた液晶表示装置が開示されている。
　視野角制御手段は、上透明電極層と、下透明電極層と、透過状態可変層と、を有し、上透明電極層と下透明電極層との間に印加する電圧を調整することにより、透過状態可変層の液晶の配向状態を変化させ、視野角の広狭を制御するようにしている。
特開２０１９－１６４３８６号公報
　しかしながら、特許文献１の発明では、導光板と液晶パネルとの間に、電気制御によって配光を切り替える視野角制御手段を配置する必要があり、光の透過率が低下するとともに、装置全体としてコストが増大するという問題がある。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、狭角配光と広角配光とを切り替え可能な面発光装置を提供することにある。
　本開示の態様に係る面発光装置は、複数の光源と、前記複数の光源から出射された光を導光する導光体と、前記複数の光源の点灯動作を制御する制御部を備える。前記導光体は、前記複数の光源からの光が入射される複数の光制御部と、前記複数の光制御部を通過した光を反射するプリズムと、前記プリズムが設けられた導光面と、前記導光面に対向して配置され且つ前記プリズムで反射された光を出射する出射面と、を有する。前記複数の光制御部は、前記複数の光制御部の光軸と交差する第１方向に並んで配置され、前記複数の光源は、第１光源と、第２光源と、を含み、前記第１光源は、前記複数の光制御部の光軸のうちの一の光軸上に配置され、前記第２光源は、前記複数の光制御部の光軸から離れた位置に配置され、前記制御部は、前記第１光源及び前記第２光源のうち少なくとも一方を点灯させる。
　このように、第１光源及び第２光源のうち少なくとも一方を点灯させることで、光制御部に入射する光の入射角度を変更して、狭角配光と広角配光とを切り替えることができる。
　本開示の態様によれば、比較的簡単な構成で、狭角配光と広角配光とを切り替え可能な面発光装置を提供することができる。
本実施形態に係る面発光装置の構成を示す斜視図である。 面発光装置の構成を示す平面図である。 面発光装置の構成を示す側面図である。 面発光装置を備えた表示装置の構成を示す平面図である。 面発光装置を備えた表示装置の構成を示す側面図である。 狭角配光を形成する光について説明する模式図である。 広角配光を形成する光について説明する模式図である。 狭角配光用の第１光源のみを点灯させた場合の光度角度分布を示す図である。 広角配光用の第２光源のみを点灯させた場合の光度角度分布を示す図である。 第１光源と第２光源を同時に点灯させた場合の光度角度分布を示す図である。 本変形例１において、狭角配光用の第１光源の光量に対して、広角配光用の第２光源の光量を小さくした場合の光度角度分布を示す図である。 本変形例２に係る面発光装置の構成を示す斜視図である。 面発光装置の構成を示す側面図である。 本変形例３に係る面発光装置の構成を示す側面図である。 本変形例４に係る面発光装置の構成を示す斜視図である。 面発光装置の構成を示す側面図である。 その他の実施形態に係る面発光装置を備えた照明装置の構成を示す側面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
　図１及び図２に示すように、面発光装置１０は、導光体１と、第１光源２と、第２光源３と、制御部５と、を備える。第１光源２及び第２光源３は、制御基板４に実装される。制御基板４は、制御部５に接続される。
　導光体１は、第１光源２及び第２光源３のうち少なくとも一方から出射された光を導光する。導光体１は、可視光に対して透明な材料で構成される。導光体１は、例えば、ＰＭＭＡ（polymethyl methacrylate）、ポリカーボネート等で構成される。
　導光体１は、複数の光制御部１１と、出射面１２と、導光面１３と、側面１４と、を有する。なお、以下の説明では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交座標系を用いる場合、出射面１２の法線方向をＺ軸プラス方向とし、側面１４の法線方向をＸ軸プラス方向とする右手系のＸＹＺ直交座標系を用いるものとする。
　複数の光制御部１１は、光制御部１１の光軸１６と交差する第１方向に並んで配置される。図１及び図２に示す例では、第１方向は、Ｘ軸方向である。第１光源２と、第２光源３とは、Ｘ軸方向に沿って交互に配置される。光制御部１１には、第１光源２及び第２光源３のうち少なくとも一方から出射された光が入射される。なお、光制御部１１の具体的な構成については後述する。
　図３に示すように、導光面１３には、プリズム１５が設けられる。プリズム１５は、光制御部１１を通過して導光体１の内部を通る光を、出射面１２に向けて反射する。
　出射面１２は、導光面１３に対向して配置される。出射面１２は、プリズム１５で反射された光を出射する。
　図２に示すように、第１光源２は、複数の光制御部１１の光軸１６のうちの一つの光軸１６上に配置される。第２光源３は、光制御部１１の光軸１６上から離れた位置に配置される。つまり、第２光源３は、光制御部１１の光軸１６上に配置されていない。
　ここで、第２光源３は、隣り合う２つの第１光源２の中間位置を基準として、中間位置から±２０％の範囲内に配置される。より詳細には、第２光源３は、隣り合う２つの第１光源２の中間位置に対して、第１光源２と第２光源３との間の距離Ｄの２０％の範囲内に配置されている。
　本実施形態では、第２光源３は、第１光源２と同じ種類の光源で構成される。具体的に、第１光源２及び第２光源３は、白色ＬＥＤで構成される。なお、第２光源３を、第１光源２とは異なる光源で構成してもよい。例えば、第２光源３は、第１光源２とは色が異なるＬＥＤや、広がり角の異なるＬＥＤで構成してもよい。
　図３に示すように、面発光装置１０では、第１光源２及び第２光源３のうち少なくとも一方から、光制御部１１に向かって光が出射される。光制御部１１を通過した光は、出射面１２と導光面１３とで全反射され、導光体１内を伝播する。
　図４及び図５に示すように、面発光装置１０は、表示装置２０のバックライトとして用いられる。表示装置２０は、面発光装置１０と、筐体２１と、液晶パネル２５と、を備える。
　筐体２１には、面発光装置１０と、液晶パネル２５と、が収容される。筐体２１は、支持台２２に支持される。なお、表示装置２０は、支持台２２を有しない構成であってもよい。液晶パネル２５は、面発光装置１０における導光体１の出射面１２側に配置される。液晶パネル２５は、ユーザー側に向けて配置される。
　図２に示すように、制御部５は、第１光源２及び第２光源３が実装された制御基板４に接続される。制御部５は、第１光源２及び第２光源３の点灯動作を制御する。制御部５は、第１光源２及び第２光源３のうち少なくとも一方を点灯させることで、狭角配光と、広角配光とを切り替える。制御部５の一例は、第１光源２及び第２光源３の点灯動作を制御するプロセッサである。
　（狭角配光について）
　以下、狭角配光を形成する手段について説明する。
　図６に示すように、光制御部１１は、入射レンズを構成する。光制御部１１は、主入射面１１１と、副入射面１１２と、副入射面１１３と、を有する。
　第１光源２は、光制御部１１の光軸１６上に配置される。第２光源３は、光制御部１１の光軸１６上に配置されていない。
　主入射面１１１は、第１光源２と対向するように配置される。副入射面１１２及び副入射面１１３は、主入射面１１１の法線に向けられる。副入射面１１２及び副入射面１１３は、主入射面１１１の周囲の少なくとも一部に位置する。
　ここで、主入射面１１１の法線とは、例えば、主入射面１１１がドーム状であれば、その先端部（ドームの頂点部）における主入射面１１１の法線である。図６に示す例では、主入射面１１１の法線は、光制御部１１の光軸１６と一致している。
　主入射面１１１は、第１光源２の光軸１６上から出射する光を、ＸＹ平面において、Ｙ軸に対して略平行に変換する。
　光制御部１１は、外周面１１４と、外周面１１５と、をさらに有する。
　外周面１１４は、副入射面１１２から見て、主入射面１１１の法線とは反対側に位置する。外周面１１４は、第１光源２の光軸１６上から出射して副入射面１１２から光制御部１１に入射した光を、ＸＹ平面において、Ｙ軸に対して略平行に変換するように全反射する。
　外周面１１５は、副入射面１１３から見て、主入射面１１１の法線とは反対側に位置する。外周面１１５は、第１光源２の光軸１６上から出射して副入射面１１３から光制御部１１に入射した光を、ＸＹ平面において、Ｙ軸に対して略平行に変換するように全反射する。
　なお、本実施形態でいう「略平行」とは、角度が数度（例えば１０度未満）程度の範囲に収まる関係にあることをいう。
　第１光源２から出射する光は、光制御部１１によって、ＸＹ平面において、Ｙ軸に対して略平行光に変換され、導光体１の内部に入射する。そのため、プリズム１５から出射面１２に向けて反射する光も、ＸＺ平面において、Ｚ軸に対して略平行となる。
　以上より、導光体１から出射する光は、ＸＺ平面においてＺ軸に対して略平行な狭角配光を形成することができる。
　（広角配光について）
　以下、広角配光を形成する手段について説明する。
　図７に示すように、光制御部１１の光軸１６上に配置されない第２光源３から出射する光は、主入射面１１１と、副入射面１１２と、副入射面１１３と、外周面１１４と、外周面１１５とから、導光体１内部に入光する。
　主入射面１１１と、副入射面１１２と、副入射面１１３と、外周面１１４と、外周面１１５とは、光制御部１１の光軸１６上の光を略平行光に変換する形状である。そのため、光制御部１１の光軸１６外に配置された第２光源３からの光は、大部分が略平行に変換されず、ＸＹ平面において、導光体１内部で広がりを持つこととなる。その結果、プリズム１５から出射面１２に向けて反射する光も、ＸＺ平面において、Ｚ軸に対して広がりを持つ光となる。
　そして、狭角配光用の第１光源２と、広角配光用の第２光源３との点灯動作を組み合わせることで、導光体１から出射する光は、ＸＺ平面においてＺ軸に対して一定範囲の広がりを持つ広角配光を形成することができる。
　（狭角配光と広角配光の組み合わせについて）
　次に、狭角配光用の第１光源２と、広角配光用の第２光源３との点灯動作の組み合わせについて説明する。以下の図８～図１０では、導光体１を出射面１２側から見たときの光度角度分布を示している。
　図８は、狭角配光用の第１光源２のみを点灯させた場合の光度角度分布を示す図である。横軸は、導光体１から出射する光のＸＺ面内の広がりを示し、縦軸は、導光体１から出射する光のＹＺ面内の広がりを示す。
　図８に示すように、光の広がりを、ピーク値の５０％となる半値幅で定義すると、挟角配光は±１５度の広がりを持つ。
　なお、光制御部１１は、光軸１６上から発光する光を略平行光に変換するように設計されているが、実際の第１光源２は、発光面が一定の大きさを持つため、光軸１６以外から発光する光を略平行光に変換できず、光源の発光面の大きさに応じて出射する光の広がりは大きくなる。
　図９は、広角配光用の第２光源３のみを点灯させた場合の光度角度分布を示す図である。横軸は、導光体１から出射する光のＸＺ面内の広がりを示し、縦軸は、導光体１から出射する光のＹＺ面内の広がりを示す。
　図９に示すように、光の広がりを、ピーク値の５０％となる半値幅で定義すると、挟角配光は±６０度の広がりを持つ。
　図１０は、第１光源２と第２光源３を同時に点灯させた場合の光度角度分布を示す図である。横軸は、導光体１から出射する光のＸＺ面内の広がりを示し、縦軸は、導光体１から出射する光のＹＺ面内の広がりを示す。
　図１０に示すように、光の広がりを、ピーク値の５０％となる半値幅で定義すると、挟角配光は±４５度の広がりを持つ。
　以上のように、第１光源２のみを点灯させた場合と、第１光源２及び第２光源３を同時に点灯させた場合とを切り替えることで、導光体１の狭角配光と広角配光を切り替えることができる。
　－実施形態の変形例１－
　図１１に示すように、狭角配光用の第１光源２と、広角配光用の第２光源３の光量を調整することによって、配光の広がりを変化させるようにしてもよい。
　図１１は、狭角配光用の第１光源２の光量に対して、広角配光用の第２光源３の光量を小さくした場合の光度角度分布を示す図である。
　ここで、上述した図１０に示すように、第１光源２の光量に対する第２光源３の光量を調整しない場合には、水平方向０度の光度を１００％とした場合に、水平方向３０度の光度は、５０％程度となる。
　一方、図１１に示すように、第１光源２の光量に対して第２光源３の光量が小さくなるように調整した場合には、水平方向０度の光度を１００％とした場合に、水平方向３０度の光度を３０％程度にすることができる。
　－実施形態の変形例２－
　図１２及び図１３に示すように、光制御部１１の形状を変更するようにしてもよい。
　光制御部１１は、主入射面１１１と、副入射面１１２と、副入射面１１３と、外周面１１４と、外周面１１５と、を有する。
　主入射面１１１は、Ｚ軸方向に曲率を持つように形成される。具体的に、主入射面１１１は、第１光源２に向かって突出するように湾曲した凸レンズ状に形成される。
　副入射面１１２及び副入射面１１３は、Ｚ軸方向に曲率を持つように形成される。具体的に、副入射面１１２及び副入射面１１３は、第１光源２に向かって突出するように湾曲した形状に形成される。
　外周面１１４及び外周面１１５は、Ｚ軸方向に曲率を持つように形成される。具体的に、外周面１１４及び外周面１１５は、第２光源３に向かって突出するように湾曲した形状に形成される。
　このような構成とすれば、第１光源２及び第２光源３から出射された光が、光制御部１１において集光されることとなり、導光体１におけるＹＺ平面での光の広がりを制御することが可能となる。
　－実施形態の変形例３－
　図１４に示すように、光制御部１１の形状を変更するようにしてもよい。
　光制御部１１は、主入射面１１１と、副入射面１１２と、副入射面１１３と、外周面１１４と、外周面１１５と、を有する。なお、図１４に示す例では、主入射面１１１についてのみ説明する。
　主入射面１１１は、Ｚ軸方向に曲率を持つように形成される。具体的に、主入射面１１１は、第１光源２に対して湾曲して窪んだ凹レンズ状に形成される。
　このような構成とすれば、第１光源２及び第２光源３から出射された光が、光制御部１１において発散されることとなり、導光体１におけるＹＺ平面での光の広がりを制御することが可能となる。
　なお、副入射面１１２、副入射面１１３、外周面１１４、及び外周面１１５についても同様に、凹レンズ状に形成すればよい。
　－実施形態の変形例４－
　図１５及び図１６に示すように、導光体１は、光制御部１１から入射した光をプリズム１５にて直接反射して出射面１２から出射させるダイレクト光路Ｌを含む構成であってもよい。
　図１５に示すように、導光体１の出射面１２には、複数の小レンズ１８の群からなるマルチレンズが設けられる。本実施形態では、複数の小レンズ１８の各々は、半円柱状に形成されている。複数の小レンズ１８は、Ｘ軸方向に並べて配置される。小レンズ１８は、出射面１２から取り出される出射光を屈折させて発散又は集束させることにより、その配光を制御する。なお、出射面１２に小レンズ１８を設けない構成としてもよい。
　図１６に示すように、第１光源２から放射状に広がる光は、光制御部１１を通過することで、平行光となる。光制御部１１は、第１光源２から出射された光を、導光体１の入射面１７に入射させる。
　出射面１２は、ＸＹ平面と平行な平面である。ＸＹ平面は、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面であって、Ｚ軸と直交する平面である。入射面１７は、ＸＺ平面と平行な平面である。ＸＺ平面とは、Ｘ軸及びＺ軸を含む平面であって、Ｙ軸と直交する平面である。
　導光面１３は、ＸＹ平面に対して平行ではなく、ＸＹ平面に対して傾斜した平面である。具体的に、導光面１３は、入射面１７から遠ざかるにつれて出射面１２に近づくように、ＸＹ平面に対して傾斜している。つまり、出射面１２と導光面１３とは、互いに傾斜している。
　導光面１３には、複数のプリズム１５が設けられる。プリズム１５は、導光体１の内部を通る光を出射面１２に向けて反射する。導光体１においては、入射面１７を通過した光の大部分は、導光面１３、又は出射面１２のうちプリズム１５を除いた部位で反射することなく、プリズム１５にて反射することで、出射面１２から出射される。
　つまり、導光体１は、光制御部１１から入射した光をプリズム１５にて直接反射して出射面１２から出射光として出射させるダイレクト光路Ｌを含む。これにより、光の取り込み効率の向上を図ることができる。
　《その他の実施形態》
　前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
　本実施形態では、面発光装置１０を、表示装置２０のバックライトとして用いる構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、図１７に示すように、面発光装置１０を照明装置３０として用いるようにしてもよい。
　照明装置３０は、面発光装置１０と、筐体３１と、を備える。筐体３１の内部には、面発光装置１０が収容される。照明装置３０は、例えば、天井３５に埋め込まれる。面発光装置１０における導光体１の出射面１２は、室内空間側に配置される。これにより、面発光装置１０を備えた照明装置３０を、ダウンライトとして用いることができる。なお、照明装置３０は、室内空間に配置する形態に限定するものではなく、室外空間に配置するようにしてもよい。
　以上説明したように、本開示は、狭角配光と広角配光とを切り替え可能な面発光装置について有用である。
　　１　　導光体
　　２　　第１光源
　　３　　第２光源
　　５　　制御部
　１０　　面発光装置
　１１　　光制御部
　１２　　出射面
　１３　　導光面
　１５　　プリズム
　１６　　光軸
　２０　　表示装置
　３０　　照明装置
　　Ｌ　　ダイレクト光路

Claims (7)

  1. 　複数の光源と、
    　前記複数の光源から出射された光を導光する導光体と、
    　前記複数の光源の点灯動作を制御する制御部を備え、
    　前記導光体は、
    　　前記複数の光源からの光が入射される複数の光制御部と、
    　　前記複数の光制御部を通過した光を反射するプリズムと、
    　　前記プリズムが設けられた導光面と、
    　　前記導光面に対向して配置され且つ前記プリズムで反射された光を出射する出射面と、を有し、
    　前記複数の光制御部は、前記複数の光制御部の光軸と交差する第１方向に並んで配置され、
    　前記複数の光源は、第１光源と、第２光源と、を含み、
    　前記第１光源は、前記複数の光制御部の光軸のうちの一の光軸上に配置され、
    　前記第２光源は、前記複数の光制御部の光軸から離れた位置に配置され、
    　前記制御部は、前記第１光源及び前記第２光源のうち少なくとも一方を点灯させる
    面発光装置。
  2. 　請求項１の面発光装置において、
    　前記複数の光源は、複数の前記第１光源と、複数の前記第２光源と、を含み、
    　前記複数の第１光源と、前記複数の第２光源とは、前記第１方向に沿って交互に配置される
    面発光装置。
  3. 　請求項１の面発光装置において、
    　前記複数の光源は、２つの前記第１光源を含み、
    　前記第２光源は、前記２つの第１光源の間に配置され、
    　前記第２光源は、前記２つの第１光源の中間位置に対して、前記第１光源と前記第２光源との距離の２０％の範囲内に配置される
    面発光装置。
  4. 　請求項１～３の何れか１つの面発光装置において、
    　前記第２光源は、前記第１光源と同じ種類の光源で構成される
    面発光装置。
  5. 　請求項１～３の何れか１つの面発光装置において、
    　前記導光体は、前記複数の光制御部から入射した光を前記プリズムにて直接反射して前記出射面から出射させるダイレクト光路を含む
    面発光装置。
  6. 　請求項１～３の何れか１つの面発光装置を備える
    表示装置。
  7. 　請求項１～３の何れか１つの面発光装置を備える
    照明装置。
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