專利名稱：發(fā)光裝置、面光源裝置及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光裝置、面光源裝置及顯示裝置，涉及例如液晶顯示板的逆 光照射和室內(nèi)的一般照明等各種照明的發(fā)光裝置、使用了它的面光源裝置、以 及組合該面光源裝置和顯示用被照明部件使用的顯示裝置。
背景技術(shù)：
一直以來，已知作為用于個(gè)人計(jì)算機(jī)和電視機(jī)等上的液晶顯示監(jiān)視器的照 明設(shè)備采用使用了多個(gè)點(diǎn)狀光源的面光源裝置。作為點(diǎn)狀光源較廣泛地使用發(fā)
光二極管(LED)。 4艮據(jù)典型的例子，為照明液晶顯示監(jiān)視器的液晶顯示板而 使用的面光源裝置，具備多個(gè)LED和形狀、尺寸與液晶顯示板大致相同的板 狀光束控制部件。多個(gè)LED呈矩陣狀地配置在光束控制部件的背面一側(cè)，使 來自那些LED的光從光束控制部件的背面一側(cè)向光束控制部件的內(nèi)部入射并 在光束控制部件的內(nèi)部傳播后，從與光束控制部件的背面相反的一側(cè)的出射面 出射。液晶顯示板由該出射光所逆光照射。舉出與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)例如 下
(第一現(xiàn)有技術(shù)例)
圖17表示采用了將多個(gè)LED作為光源(一次光源)的面光源裝置的基本 構(gòu)造的例。在下面的文獻(xiàn)1中公開了這種基本構(gòu)造。參照?qǐng)D17,面光源裝置 100具備多個(gè)LED101和微型透鏡陣列102。微型透鏡陣列102配置成各微型 透鏡與各LEDIOI —對(duì)一地對(duì)應(yīng)。來自LED101的光通過微型透鏡陣列102而 朝向圖中上方出射。
(第二現(xiàn)有技術(shù)例)
圖18表示將LED作為光源采用的發(fā)光顯示裝置的基本構(gòu)造的例。在下面 的文獻(xiàn)2中公開了這種基本構(gòu)造。參照?qǐng)D18，發(fā)光顯示裝置103具備LED104、 凹透鏡105以及凸透鏡106。來自LED104的光在凹透鏡105漫射后在凸透鏡 106聚光，并沿著與LED104的光軸大致平行的方向出射。(第三現(xiàn)有技術(shù)例)
將LED作為光源使用的顯示裝置也眾所周知，在下面的文獻(xiàn)2中公開了 其例。圖19表示針對(duì)用于其上的照明的配置。如圖19所示，該配置LED108、 聚光透鏡110、以及漫射透鏡111。來自LED108的光在聚光透鏡110聚光并 導(dǎo)向前方，然后由漫射透鏡lll所漫射。 (第四現(xiàn)有^L術(shù)例)
圖20關(guān)于將LED作為光源使用的顯示裝置，表示了包括用于顯示的被照 明部件的配置的例。參考圖20，顯示裝置121具備多個(gè)LED晶片125、光漫 射部件126、以及被照明部件(例如，液晶顯示板)127。各LED晶片125具有 LED124，在LED124的出射面(發(fā)光面)一側(cè)固定安裝有具有半球狀的出射面 122的光束控制部件123。從各LED晶片125出射的光在透射了光漫射部件 126之后向被照明部件(例如，液晶顯示板)127供給。由此，被照明部件127 面狀地;故照明。
(第五現(xiàn)有技術(shù)例)
圖20是關(guān)于將LED作為光源使用的顯示裝置的其它例進(jìn)行說明的圖。參 照?qǐng)D21，矩陣顯示裝置130具備顯示板襯底131、在其上呈矩陣狀地排列的發(fā) 光元件132、以及透鏡罩133。透鏡罩133位于發(fā)光元件132的表面一側(cè)，并 以緊貼的方式載放在顯示板村底131上。
而且，透鏡罩133在與發(fā)光元件132對(duì)應(yīng)的位置上具有大致半球狀的凸部 134。在各凸部134的內(nèi)部形成有內(nèi)部包含發(fā)光元件132的空洞部135?？斩?部135的側(cè)壁形成為使來自發(fā)光元件132的光折射進(jìn)入以朝向正面一側(cè)(圖21 中上方側(cè))。
換句話說，來自發(fā)光元件132的光的入射面僅為空洞部135的內(nèi)壁。另外， 透鏡罩133在內(nèi)部包含發(fā)光元件132的空洞部135的周圍具有空隙部136。從 發(fā)光元件132橫向出射后進(jìn)入透鏡罩133內(nèi)的光由空隙部136的傾斜面137 所朝向正面一側(cè)全反射。由此，矩陣顯示裝置130可增大正面一側(cè)的照明光亮 度。
然而，上述現(xiàn)有技術(shù)有如下問題。
關(guān)于第一現(xiàn)有技術(shù)例(面光源裝置100):相鄰的LED101的中間部分的微型透鏡陣列102的形狀不連續(xù)的部分的光 出射量急劇變化。因此，各微型透鏡陣列102的邊界部分的出射光的明暗偏差 顯眼。
關(guān)于第二現(xiàn)有技術(shù)例(發(fā)光顯示裝置103):
凹透鏡105多處未連續(xù)地連接。另外，凸透4竟106也多處未連續(xù)地連接。 因此，作為液晶顯示板的背光燈等，對(duì)于面積較寬的被照明部件實(shí)施均勻的面 狀照明困難。
關(guān)于第三現(xiàn)有技術(shù)例(顯示裝置107):
由于來自LED 108的光相繼接受由聚光透鏡110引起的聚光作用和由漫射 透鏡lll引起的漫射作用，因此，如在面光源裝置IOO(現(xiàn)有技術(shù)例l)中產(chǎn)生的 光的明暗之差不顯眼。然而，存在來自相鄰的多個(gè)LED108的光4皮此不易混合， 且各LED108間的發(fā)光色的偏差顯眼之類的問題。
關(guān)于第四現(xiàn)有^^支術(shù)例(顯示裝置121):
如圖ll所示，以與各LED124對(duì)應(yīng)的方式出現(xiàn)的照明光的亮度的偏差呈 波形形狀且較大地產(chǎn)生。因此，各LED124之間的照明光上產(chǎn)生暗部，實(shí)施均 勻的面狀照明困難。另外，與在圖11中以線S3表示的發(fā)光元件的光直接照射 到被照明部件上的場(chǎng)合的照度分布相同地、有從各LED晶片125出射的光的 光量在LED124的光軸L附近集中的傾向。因此，來自相鄰的多個(gè)LED104 的光彼此不易混合，且各LED104間的發(fā)光色的偏差顯眼。
關(guān)于第五現(xiàn)有技術(shù)例(矩陣顯示裝置130):
做成出射正面一側(cè)的兩度較大的照明光。然而，由于來自透鏡罩133的出 射光被校準(zhǔn)，因此，來自相鄰的發(fā)光元件132的光彼此不易混合，且各發(fā)光元 件132間的發(fā)光色的偏差顯眼。另外，從透鏡罩133的凸部134出射的光H 和在透鏡罩133的空隙部136的傾斜面137全反射后出射的光H在凸部134 的正上方的容易肉眼識(shí)別的位置交叉。其結(jié)果，存在產(chǎn)生環(huán)狀的亮部的危險(xiǎn)。 這種環(huán)狀的亮部使得實(shí)施均勻的面狀照明困難。
再有，由于用透鏡罩133完全覆蓋發(fā)光裝置138，因此，不能發(fā)散從發(fā)光 元件132發(fā)出的熱，因而容易對(duì)顯示板襯底131上的電子零部件等導(dǎo)致熱的壞 影響。另外，由于透鏡罩133對(duì)顯示板襯底131的安裝誤差，因而在透鏡罩133 和顯示板襯底131之間容易形成間隙。若存在這種間隙，則光/人空隙部136 以外的部分入射到透鏡罩133內(nèi)部的可能性變高。在第五現(xiàn)有技術(shù)中，并未做 成能夠?qū)Ω哆@種可能性的構(gòu)造。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2002一9326號(hào)公報(bào)(參照段落號(hào)0015及圖4 )
專利文獻(xiàn)2:日本特開昭59_226381號(hào)公報(bào)(參照第三頁(yè)左上欄第15行 至同頁(yè)右上欄第2行、第6圖)
專利文獻(xiàn)3:日本特開昭63—6702號(hào)公報(bào)(參照第二頁(yè)左上欄第20行至 同頁(yè)右上欄第4行、第3圖)
專利文獻(xiàn)4:特開2001—250986號(hào)公報(bào)(參照?qǐng)D1 )。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明適用于采用了將來自發(fā)光元件的光借助于光束控制部件出射的方 式的發(fā)光裝置、配置多個(gè)發(fā)光元件并采用該方式的面光源裝置以及將該面光源 裝置作為照明設(shè)備而使用的顯示裝置。本發(fā)明的目的之一在于，改進(jìn)那些發(fā)光 裝置、面光源裝置及顯示裝置，從而即便在光束控制部件的背面?zhèn)热珔^(qū)域有可 能成為入射面的場(chǎng)合，也使各發(fā)光元件的發(fā)光色的偏差不顯眼，并可實(shí)現(xiàn)無亮 度不勻的均勻的面狀照明。
另外，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，在那些各種裝置中，即便在將一個(gè)發(fā)光 元件作為光源(一次光源)使用的場(chǎng)合，也能夠使來自發(fā)光元件的光有效地且 光滑地?cái)U(kuò)展到所希望的范圍。
首先，本發(fā)明適用在具備點(diǎn)狀光源；以及具有上述點(diǎn)狀光源的輸出光束 入射的背面及位于與該背面相反的一側(cè)并將照明光作為立體的出射光束出射 的出射面的光控制部件，且作為上述立體的出射光束的中心的光傳播方向具有 基準(zhǔn)光軸的發(fā)光裝置上。
按照本發(fā)明的基本特征，上述出射面包括進(jìn)行上述照明光的出射控制的光 控制出射面，上述背面具有形成于與上述點(diǎn)狀光源對(duì)應(yīng)的位置的半球狀的第一 凹部和位于包圍該第一凹部的開口邊緣的第二凹部，上述第二凹部具有能夠控 制來自上述點(diǎn)狀光源的光的因向該第二凹部的入射而生成的內(nèi)部傳播光在該 入射時(shí)靠近上述基準(zhǔn)光軸折射后傳播的形狀。再有，上述光控制出射面的形狀形成為，對(duì)于從上述點(diǎn)狀光源出射的光中的至少在從其最大強(qiáng)度的光出射的方
向成75。的角度范圍內(nèi)出射的光，在將入射到上述光控制部件后在內(nèi)部傳播的
方向?qū)τ谂c上述基準(zhǔn)光軸平行的方向所成的角度設(shè)為ei,并將從上述光控制 時(shí)，
從上述點(diǎn)狀光源出射的光中，除了上述基準(zhǔn)光軸附近的光之外，滿足
(a) (c)。
(a) 05/ei>l成立，
(b) e5隨ei的增加而增加，而且
(c) 伴隨ei的增加，對(duì)于ei的增加量的e5的增加量減少。
這里，上述第二凹部以包圍上述第一凹部的方式形成為環(huán)狀亦可。
另外，上述第二凹部，其沿上述基準(zhǔn)光軸所在的平面(假想平面)的剖面 形狀為三角形，由與上述第一凹部相鄰的環(huán)狀的第一傾斜面和離開上述第一凹 部設(shè)置且連接上述第一傾斜面的一個(gè)端部和上述背面的環(huán)狀的第二傾斜面構(gòu) 成，上述第一傾斜面形成在連結(jié)上述點(diǎn)狀光源的發(fā)光中心和上述第一傾斜面的 另一個(gè)端部的線的延長(zhǎng)線上，或者以比延長(zhǎng)線更陡的角度形成亦可，以不妨礙 從上述點(diǎn)狀光源出射并到達(dá)了上述第二凹部的光向上述第二傾斜面的入射。
上述第一傾斜面可形成為，在以上述假想平面剖切的剖面形狀中位于連結(jié) 上述點(diǎn)狀光源的發(fā)光中心和上述第一傾斜面的另一個(gè)端部的線的延長(zhǎng)線上，上 述第二傾斜面可形成為與上述第一傾斜面大致正交。
上述第二凹部以包圍上述第一凹部的方式呈同心圓狀地連續(xù)形成多個(gè)，上 述多個(gè)第二凹部中，與上述第一凹部的開口邊緣相鄰的最內(nèi)周側(cè)第二凹部以外
的其它第二凹部形成為與上述最內(nèi)周側(cè)第二凹部相同或相似的形狀亦可。 上述第二凹部以包圍上述第一凹部的方式呈同心圓狀地連續(xù)形成多個(gè)， 上述多個(gè)第二凹部中，與上述第一凹部的開口邊緣相鄰的最內(nèi)周側(cè)第二凹
部以外的其它第二凹部形成為，越遠(yuǎn)離上述第一凹部則上述第一傾斜面的傾斜
越比上述最內(nèi)周側(cè)第二凹部的上述第一傾斜面的傾斜平緩。
而且，使上述光控制出射面具有位于上述基準(zhǔn)光軸附近且與上述基準(zhǔn)光軸
同心的環(huán)狀的第一出射面和與上述第一出射面的周圍相鄰設(shè)置的第二出射面，上述第一出射面和上述第二出射面的連接部分與上述光控制出射面的拐點(diǎn)對(duì) 應(yīng)亦可。
無論對(duì)于這些各種形態(tài)的發(fā)光裝置哪一種，上述點(diǎn)狀光源都配置多個(gè)，對(duì) 于每一個(gè)點(diǎn)狀光源，在上述光控制部件的背面形成上述第一凹部和上述第二凹
部亦可。
其次，本發(fā)明適用在具備發(fā)光裝置以及使來自該發(fā)光裝置的光漫射和透射 的光漫射部件的面光源裝置。在按照本發(fā)明的面光源裝置中，作為上述發(fā)光裝 置采用上述任一形態(tài)的發(fā)光裝置。另外，本發(fā)明還可適用于具備面光源裝置以 及來自該面光源裝置的光所照射的用于顯示的被照明部件，在該場(chǎng)合，作為上 述面光源裝置可采用按照本發(fā)明的面光源裝置。
根據(jù)本發(fā)明，從點(diǎn)狀光源輸出的光束的大部分從形成于光束控制部件的背 面的第一凹部導(dǎo)入光束控制部件的內(nèi)部，成為內(nèi)部傳"f番光。這種內(nèi)部傳4番光從 光束控制部件的光控制出射面出射。另一方面，從點(diǎn)狀光源輸出的光束的一部 分(從基準(zhǔn)光軸較大地傾斜的光)從形成于第一凹部的周圍的第二凹部向光束 控制部件入射。就此時(shí)的折射而言，如靠近基準(zhǔn)光軸折射后傳播的內(nèi)部傳^"光 的生成由第二凹部的形狀而抑制。即、在該折射中所形成的內(nèi)部傳播光從光控 制出射面不出射，或者(即便存在從光控制出射面出射的成分)僅從光控制出 射面的末端部出射。
其結(jié)果，不會(huì)產(chǎn)生降低照明質(zhì)量的環(huán)狀的亮部，從光束控制部件的光控制 出射面有效地且寬范圍地出射均勻的照明光。
尤其，在將多個(gè)發(fā)光元件作為光源使用的場(chǎng)合，有如下好處即便因來自 各發(fā)光元件的光彼容易混合使得在各發(fā)光元件的發(fā)光色上有偏差，通過光束控 制部件出射的各發(fā)光元件的發(fā)光色的偏差也不易顯眼，并且使出射光亮度也均 勻化，從而可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的照明。
再有，在本發(fā)明中，即便在光束控制部件的背面的全區(qū)域有可能成為入射 面的場(chǎng)合，也可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的照明。因此，即便在從點(diǎn)狀光源僅離開規(guī)定尺寸 的位置上配置光束控制部件也能得到高品格的的照明面，而且可抑制起因于點(diǎn) 狀光源(發(fā)光元件)所放出的熱的壞影響。


圖1是表示本發(fā)明可適用的面光源裝置以及具備了它的顯示裝置的俯視 圖，省略了對(duì)被照明部件及光漫射部件的描繪。
圖2是沿圖1中的X1—X1線的顯示裝置的剖視圖。
圖3是沿包括LED的光軸的剖面的顯示裝置的局部剖視圖，是放大圖2 的一部分表示的圖。
圖4 (a) 圖4 (c)是涉及本發(fā)明的實(shí)施方式的光束控制部件的詳圖，圖 4(a)是俯視圖，圖4 (b)是沿圖4 (a)中的X2—X2線的剖視圖，圖4(c) 是》丈大光束控制部件的背面一側(cè)的一部分(圖4 (b)的一部分)表示的圖。
圖5 (a)、圖5 (b)是表示光束控制部件的安裝狀態(tài)的圖，圖5 (a)是 從圖4 (a)的R方向觀察的發(fā)光元件的側(cè)視圖，圖5 (b)是表示襯底的安裝 孔和光束控制部件的腳的卡合狀態(tài)的剖視圖。
圖6是表示角度ei和角度05 (光束控制部件的出射角)的關(guān)系的圖。
圖7是表示角度(到達(dá)了光束控制部件的出射面的光的傳播方向相對(duì)于通
過該所到達(dá)點(diǎn)并與基準(zhǔn)光軸平行的直線所成的角度)ei和光束控制部件的透
鏡面傾斜角03的關(guān)系的圖。
圖8是表示在光束控制部件的背面上未形成環(huán)狀凹部的場(chǎng)合的不良情況 發(fā)生狀態(tài)的圖。
圖9是以模擬方式表示了環(huán)狀亮部的照度測(cè)定模擬實(shí)驗(yàn)的圖。
圖IO是表示圖9的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖，橫軸表示距光軸的距離，縱軸表 示環(huán)狀亮部的照度。
圖11是將在使用本發(fā)明的發(fā)光裝置的顯示裝置的凈皮照明部件上照射的光 的出射光量分布與比較例進(jìn)行比較而表示的圖。
圖12(a)、圖12(b)是涉及本發(fā)明的第一變型例的光束控制部件的詳圖， 圖12 (a)是與圖4 (b)對(duì)應(yīng)的圖，圖12 (b)是放大光束控制部件的背面一 側(cè)的一部分(圖12 (a)的一部分)表示的剖視圖。
圖13是表示涉及本發(fā)明的第一變型例的光束控制部件的作用(來自發(fā)光 元件的出射狀態(tài))的圖。
圖14(a)、圖14(b)是涉及本發(fā)明的第二變型例的光束控制部件的詳圖， 圖14 (a)是與圖4 (b)對(duì)應(yīng)的圖，圖14 (b)是放大光束控制部件的背面一側(cè)的一部分(圖14 (a)的一部分)表示的剖視圖。
圖15是表示涉及本發(fā)明的第二變型例的光束控制部件的作用(來自發(fā)光 元件的出射狀態(tài))的圖。
圖16是放大-涉及本發(fā)明的第三變型例的光束控制部件的背面一側(cè)的一部 分表示的剖視圖。
圖17是表示第一現(xiàn)有技術(shù)例的構(gòu)造模式圖。
圖18是表示第二現(xiàn)有技術(shù)例的構(gòu)造模式圖。
圖19是表示第三現(xiàn)有技術(shù)例的構(gòu)造模式圖。
圖20是涉及第四現(xiàn)有技術(shù)例的顯示裝置的剖視圖。
圖21是涉及第五現(xiàn)有技術(shù)例的矩陣顯示裝置的剖視圖。
圖22 (a) ~圖22 (f)是表示涉及本發(fā)明的其它變型例的光束控制部件的 圖，圖22 (a)是光束控制部件的仰視圖，圖22 (b)是將光束控制部件的背 面放大一部分表示的圖，圖22 (c)是表示第二凹部的第一例的剖視圖(沿圖 22 (b)中的X4—X4線的大致半球狀凹部的剖視圖)，圖22 (d)是圖22 (c) 所示第二凹部的立體圖，圖22 (e)是表示第二凹部的第二例的剖視圖(沿圖 22 (b)中的X4^X4線的圓錐狀凹部的剖視圖)，圖22 (f)是圖22 (e)所 示第二凹部的立體圖。
符號(hào)說明
1——顯示裝置
2——面光源裝置
3——被照明部件(液晶顯示面板)
4— -—-發(fā)光元件
5— -—光束控制部件
6——光控制出射面 6a—-—第一出射面 6b——第二出射面
7——光漫射部件 U—-—發(fā)光裝置 12——背面14——凹處(第一凹部)
15(15a 15h)——環(huán)狀凹部(第二凹部) 15al 15hl——第一傾斜面 15a2~l 5h2—-—第二傾斜面 15a3 15h3——端部 24——開口邊緣
25、 27、 30、 32、 40、 43、 46——線
26、 28、 31、 33、 38、 42、 45——背面?zhèn)榷诉吷ｅ?H——光
L——光軸(基準(zhǔn)光軸) Po——拐點(diǎn)
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。 (面光源裝置及顯示裝置的簡(jiǎn)要構(gòu)成)
圖1~圖3是說明涉及本發(fā)明的實(shí)施方式顯示裝置1和具有顯示裝置1的 面光源裝置2的圖。圖1是拆卸被照明部件(例如，液晶顯示板)3等后表示 的顯示裝置1的俯視圖(面光源裝置的俯視圖)。圖2是表示顯示裝置1的概 要的圖，描繪有沿圖1的X1—X1線的剖面。圖3是為了說明光束控制部件5 的光控制出射面6的形狀而放大圖2的一部分表示的圖，描繪有包括發(fā)光元件 4的基準(zhǔn)光軸L的剖面的一部分。
這里，基準(zhǔn)光軸L是指"來自發(fā)光裝置的立體出射光束的中心的光傳播方 向"。另夕卜，發(fā)光元件4的基準(zhǔn)光軸L是指"來自發(fā)光元件4的立體出射光束的 中心的光傳播方向"。在本實(shí)施方式中，以發(fā)光元件4的光軸和基準(zhǔn)光軸L 一 致的場(chǎng)合為例進(jìn)行說明。因此，在下面的說明中，將基準(zhǔn)光軸L以"光軸L" 表達(dá)。
參照?qǐng)D1~圖3,顯示裝置1具備多個(gè)作為點(diǎn)狀光源的發(fā)光元件4 (例如 LED)、光束控制部件5、光漫射部件7、以及被照明部件3。在本實(shí)施方式中， 由發(fā)光元件4、光束控制部件5、以及光漫射部件7構(gòu)成面光源裝置2。另外， 由發(fā)光元件4和光束控制部件5構(gòu)成發(fā)光裝置11。光漫射部件7的平面形狀為大致矩形，作為測(cè)量面具有出射面(表面)8 和背面10。發(fā)光元件4與光束控制部件5—起以大致等間隔(間距P)排列在 光漫射部件7的背面10側(cè)。被照明部件3配置在光漫射部件7的背面10 —側(cè)。 在本實(shí)施方式中，由發(fā)光元件4、光束控制部件5、以及光漫射部件7構(gòu)成面 光源裝置2。另外，由發(fā)光元件4和光束控制部件5構(gòu)成發(fā)光裝置11。 (光束控制部件)
(1)光束控制部件的整體的形狀及安裝狀態(tài)
光束控制部件5具有如圖1至圖3所示的形狀，由PMMA (聚曱基丙烯 酸曱酯)、PC (聚碳酸酯)以及EP(環(huán)氧樹脂)等透明樹脂材料或透明玻璃形成。 如圖4(a)所示，具有光控制出射面6和大致圓環(huán)狀的凸緣9。光控制出射面6 的平面形狀為大致圓形。凸緣9以向光控制出射面6的徑向外側(cè)突出的方式形 成為大致圓環(huán)狀。如圖4(b)所示，光控制出射面6形成為比凸緣9還朝向上方 突出。
這里，方使_說明起見，將光軸L和發(fā)光元件4的上面(發(fā)光面20)的交點(diǎn)定 義為"發(fā)光點(diǎn)13"。
如圖4(b)所示，在背面12 —側(cè)(圖4(b)中的下面一側(cè))，在與發(fā)光元件4 對(duì)應(yīng)的位置形成有作為第一凹部的凹處14。凹處14是以發(fā)光點(diǎn)13為中心的 半徑rl的大致半球狀的凹處。另外，如圖4(a) 圖4(c)所示，在背面12側(cè)，以 將凹處14的外周同心圓狀地包圍的方式形成有多個(gè)環(huán)狀凹部15a 15d。
再有，如圖4(a)和圖5所示，在背面12 —側(cè)的比最外周的環(huán)狀凹部15d 還靠徑向外方的一側(cè)沿圓周方向(在與最外周的環(huán)狀凹部15d同心的圓周上)以 等間隔形成有三個(gè)腳17。腳17是用于將光束控制部件5在定位在襯底16上 的狀態(tài)下安裝的圓桿狀的部件。三個(gè)腳17嵌合在與開口在襯底16的上面 16a(與光束控制部件5相對(duì)的面)一側(cè)的安裝孔18中。在以發(fā)光點(diǎn)13為中心的 同心圓上以等間隔形成有三個(gè)安裝孔18。通過腳17嵌合在安裝孔18中，可 將光束控制部件5在相對(duì)于發(fā)光元件4的發(fā)光點(diǎn)13定位的狀態(tài)下支撐。此外， 發(fā)光點(diǎn)13和光束控制部件5的中心均位于光軸L上。
在將光束控制部件5安裝到襯底16上時(shí)，在發(fā)光元件4的發(fā)光面20和光 束控制部件5的背面12之間形成間隙s。此外，該間隙e有可能由在以在凹處14容納發(fā)光元件4的方式將光束控制部件5載放在襯底16上時(shí)所產(chǎn)生的安裝 誤差形成。另外，也有為了達(dá)到促進(jìn)發(fā)光元件4所產(chǎn)生的熱的散熱的目的而形 成間隙s的場(chǎng)合。
在本實(shí)施方式中，腳17的腳根側(cè)(直徑粗部)形成為較粗，前端側(cè)(直徑細(xì) 部)形成為較細(xì)。安裝孔18形成為具有雖然不使直徑粗部通過但使直徑細(xì)部通 過的直徑，并貫通襯底16。在安裝孔18中插入腳17的直徑細(xì)部分，并使腳 17的前端部分突出于襯底16的下面16b。而且，通過熱焊接前端部分，使得 光束控制部件5定位并固定在襯底16上。
此外，在以容易從^j"底16脫落的狀態(tài)使用光束控制部件5的場(chǎng)合，或者 安裝孔18和腳17的嵌合成為"靜配合"，或者安裝孔18和腳17用粘接劑固定。 (2)光束控制部件的光控制出射面的詳細(xì)內(nèi)容
光束控制部件5的光控制出射面6由第一出射面6a和第二出射面6b構(gòu)成。 第一出射面6a占以光軸L為中心的規(guī)定范圍，第二出射面6b在第一出射面 6a的周圍連續(xù)地形成。從描繪在圖4(b)的剖面形狀可知，第一出射面6a具有
球的 一部分的凹陷形狀。
另一方面，第二出射面6b提供與第一出射面6a相鄰且朝上凸出的光滑的 曲面形狀。第二出射面6b的平面形狀為包圍第一出射面6a的大致中空?qǐng)A盤形 狀(粗環(huán)狀)(參照?qǐng)D4(a))。這些第一出射面6a和第二出射面6b光滑地連接， 該兩出射面6a、 6b的連接部分與光控制出射面6的拐點(diǎn)Po對(duì)應(yīng)。即，如圖 4(b)所示，表示第 一 出射面6a的剖面特性的曲線和表示第二出射面6b的剖面 特性的曲線在點(diǎn)Po光滑地連接而形成一條連續(xù)曲線，該點(diǎn)(連接點(diǎn))Po成為該 一條連續(xù)曲線(表示光控制出射面6的剖面特性的曲線)的拐點(diǎn)。
另外，如圖4(b)所示，在第二出射面6b的外周側(cè)形成有連接第二出射面 6b和凸緣部9的第三出射面6c(參照?qǐng)D4(a))。此外，圖4(b)所示的剖面形狀表 示由大致直線狀的傾斜面構(gòu)成的第三出射面6c,而這只是一例而已。只要不 妨礙從光束控制部件5的寬范圍且均勻的出射，則也可以是曲線狀的傾斜面。
這里，關(guān)于圖3、圖4(a)、 4(b)的描繪，將各種點(diǎn)、各種量、各種線及面 定義如下。此外，"內(nèi)部傳播光"是指"從發(fā)光元件4出射后導(dǎo)入光束控制部件5內(nèi)并在光束控制部件5內(nèi)傳播的光"。
連接點(diǎn)Pa:出射面6b和6c的連接點(diǎn)(邊界)
51:連結(jié)發(fā)光點(diǎn)13和連接點(diǎn)Pa的直線相對(duì)于光軸L所成的角度
S2:連結(jié)發(fā)光點(diǎn)13和拐點(diǎn)Po的直線相對(duì)于光軸L所成的角度 基準(zhǔn)面C:在圖3中通過發(fā)光點(diǎn)13且與光軸L正交的水平面
點(diǎn)Px:內(nèi)部傳播光從光控制出射面6出射的位置(圖3的剖面中的光控 制出射面6和光H的交點(diǎn))
直線A:通過點(diǎn)Px且與基準(zhǔn)面C平行的直線
切線B:在位置Px的對(duì)于光控制出射面6的特性線的切線
e:從發(fā)光元件4出射的光的傳播方向相對(duì)于光軸L的方向所成的角度 01:從發(fā)光元件4出射并在光束控制部件內(nèi)部傳播后到達(dá)了光束控制部
件的出射面的光的傳播方向相對(duì)于通過該到達(dá)點(diǎn)并與光軸L平行的直線所成 的角度
03:切線B和直線A所成的角度
05:內(nèi)部傳播光從光束控制部件的出射面(光控制出射面6)出射時(shí)的出射 角(從從光束控制部件的出射面的出射光(光H)的傳播方向相對(duì)于光軸L的方 向所成的角度)
進(jìn)而，關(guān)于光強(qiáng)度的角度特性，將"最大強(qiáng)度方向"、"最大強(qiáng)度一次光"、 "最大強(qiáng)度"以及"半值強(qiáng)度角"定義如下。
最大強(qiáng)度方向光從發(fā)光元件4最強(qiáng)地出射的方向
最大強(qiáng)度一次光從發(fā)光元件4向最大強(qiáng)度方向出射的光
最大強(qiáng)度最大強(qiáng)度一次光的光強(qiáng)度
半值強(qiáng)度一次光從發(fā)光元件4以最大強(qiáng)度的一半的強(qiáng)度出射的光 半值強(qiáng)度角與半值強(qiáng)度一次光對(duì)應(yīng)的內(nèi)部傳播光的傳播方向相對(duì)于與 最大強(qiáng)度一次光對(duì)應(yīng)的內(nèi)部傳播光的傳播方向所成的角度。
此外，在本實(shí)施方式中，最大強(qiáng)度方向設(shè)為與光軸L的方向(基準(zhǔn)面C 的法線方向)實(shí)質(zhì)上一致。在多數(shù)情況下，該假定與實(shí)際相符，可認(rèn)為最大強(qiáng) 度方向?qū)嵸|(zhì)上與光軸L的方向一致。另外，發(fā)光元件4的出射方向強(qiáng)度特性 (角度特性)對(duì)于光軸L實(shí)質(zhì)上對(duì)稱，因而設(shè)為半值強(qiáng)度角(絕對(duì)值)僅存在一個(gè)。
在上述定義之下，關(guān)于圖3所示光控制出射面6的曲面形狀，成立下面的 條件1、 2。換言之，光控制出射面6的曲面形狀形成為滿足這些條件1及條 件2。
條件至少在ei的規(guī)定范圍(0<厶^1(絕對(duì)值)<比半值強(qiáng)度角大的規(guī)定 角度)內(nèi),
(a) 65/ei>l成立，
(b) e5隨ei的增加而增加，
(c) 伴隨ei的增加，對(duì)于ei的增加量(>0)的e5的增加量(>0)減少。
這里，最好A是小角度(表示光軸L的附近方向的角度)，例如A-5度(ei 成為士5。以內(nèi)的角度范圍)。
圖6是表示角度ei和角度e5(光束控制部件的出射角)的關(guān)系的圖，曲線
21成為滿足上述條件的例。在該例中，上述"比半值強(qiáng)度角大的規(guī)定角度"為S1。 若代入數(shù)值，則51=75度。
另一方面，在圖6中，以虛線表示的線22為(05/61)=1的線。這里，若將 光束控制部件5的漫射程度的系數(shù)設(shè)為a，則在9KS1的范圍內(nèi)，05可用下面 的[1]表示，03可用下面的[2]表示。另外，在上述的法線(圖3中的光軸L)附近 (例如01在士5。以內(nèi)的程度)，存在91=05的光。由此，可防止在發(fā)光元件4正 上方的被照射面上形成暗部。
e5=[i+{(si-ei)xo/M}]xei
(其中，61(絕對(duì)值)<51) ——[i]
03=tan-1[Oin05-n.sin01)/(;cos05-rvcoseiXI
(其中，11=光束控制部件的折射率) —-—[2]
若將上述式[i]代入上述式[2]，則可將e3看作ei的函數(shù)。圖7用圖表表
示了該函數(shù)的例。即、圖7中的曲線23表示根據(jù)上述式[1]、 [2]求出的e3和ei 的關(guān)系。從曲線23中可知
(i )從光軸L的附近直到91=52為止，03隨01的增加而漸漸減少。
(ii) 在ei>S2的范圍，63隨ei的增加而漸漸增加。
(iii) 若01與51重合則93=01。(3)光束控制部件的環(huán)狀凹部的詳細(xì)內(nèi)容
如圖4(a) 4(c)所示，形成于光束控制部件5的背面12的環(huán)狀凹部15，由 第一環(huán)狀凹部15a和第二、第四環(huán)狀凹部15b 15d構(gòu)成。第一環(huán)狀凹部15a與 凹處14相鄰而形成。第二、第四環(huán)狀凹部15b 15d從第一環(huán)狀凹部15a朝向 半徑方向外側(cè)連續(xù)而形成。
如圖4(c)所示，第一環(huán)狀凹部15a是包含光軸L的假想平面，而且沿與背 面12正交的^f艮想平面的剖面形狀呈三角形，且由環(huán)狀的第一傾斜面15al和環(huán) 狀的第二傾斜面15a2構(gòu)成。第一傾斜面15al大致位于連結(jié)凹處14的開口邊 緣24和發(fā)光元件4的發(fā)光點(diǎn)13的線25的延長(zhǎng)線上。第二傾斜面15a2是連接 第一傾斜面15al的端部15a3(不同于開口邊緣24的端部且位于距背面12的深 度為w的位置的端部15a3)和背面12側(cè)且與第一傾斜面15al大致正交的傾斜 面。
此外，在圖4(c)中，所謂"第一傾斜面15al大致位于連結(jié)凹處14的開口 邊緣24和發(fā)光元件4的發(fā)光點(diǎn)13的線25的延長(zhǎng)線上，，意味著下述的(I )、(11) 之一。
(I )第一傾斜面Wal位于線25的延長(zhǎng)線上。
(II)第一傾斜面15al位于在圖4(c)所示光束控制部件5的剖面以開口邊緣 24為轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)使線25的延長(zhǎng)部分沿逆時(shí)針方向稍微轉(zhuǎn)動(dòng)的位置(圖4(c)的虛線 位置)。
即、第一傾斜面15al最好以從發(fā)光元件4發(fā)出后直接朝向背面12的光所 難以入射的傾角形成。另外，在圖4(c)中，所謂"第二傾斜面15a2以與第一傾 斜面15al大致正交的方式形成，，意味著"考慮到制造誤差，第二傾斜面1&2對(duì) 于第一傾斜面15al以比90。稍微小的角度與第一傾斜面15al相交，或者以比 90。稍微大的角度與第一傾斜面15al相交"。這樣，第二傾斜面15a2最好形成 為抑制入射其面的來自發(fā)光元件4的光的向靠近基準(zhǔn)光軸L的方向的折射。
如圖4(c)所示，第二環(huán)狀凹部15b呈不同于第一環(huán)狀凹部15a的三角形， 由環(huán)狀的第一傾斜面15bl和環(huán)狀的第二傾斜面15b2構(gòu)成。第一傾斜面"bl 大致位于連結(jié)第一環(huán)狀凹部15a的第二傾斜面15a2的背面?zhèn)榷诉吘塣和發(fā)光 點(diǎn)13的線27的延長(zhǎng)線上。第二傾斜面15b2連接第一傾斜面15bl的端部15b3(不同于背面?zhèn)榷诉吘?6的端部且位于距背面12的深度為w的位置的端 部15b3)和背面12側(cè)且與第一傾斜面15bl大致正交。
如圖4(c)所示，第三環(huán)狀凹部15c呈不同于第一至第二環(huán)狀凹部15a、 15b 的三角形，由環(huán)狀的第一傾斜面15cl和第二傾斜面15c2構(gòu)成。第一傾殺牛面 15cl大致位于連結(jié)第二環(huán)狀凹部15b的第二傾斜面15b2的背面?zhèn)榷诉吘?8 和發(fā)光點(diǎn)13的線30的延長(zhǎng)線上。第二傾斜面15c2連接第一傾斜面15cl的端 部15c3(不同于背面?zhèn)榷诉吘?8的端部且位于距背面12的深度為w的位置的 端部15c3)和背面12側(cè)且與第一傾斜面15cl大致正交。
如圖4(c)所示，第四環(huán)狀凹部15d呈不同于第一至第三環(huán)狀凹部15a 15c 的三角形，由環(huán)狀的第一傾斜面15dl和環(huán)狀的第二傾斜面15d2構(gòu)成。第一傾 斜面15dl大致位于連結(jié)第三環(huán)狀凹部15c的第二傾斜面15c2的背面?zhèn)榷诉吘?31和發(fā)光點(diǎn)13的線線32的延長(zhǎng)線上。第二傾斜面15d2連接第一傾斜面15dl 的端部15d3(不同于背面?zhèn)榷诉吘?1的端部且位于距背面12的深度為w的位 置的端部15d3)和背面12側(cè)且與第一傾斜面15dl大致正交。
這里，第一至第四環(huán)狀凹部15a 15d的凹陷深度w及從光軸L到第四環(huán) 狀凹部15d的徑向外側(cè)端(第二傾斜面15d2的背面?zhèn)榷诉吘?3)為止的距離L2 最好根據(jù)光束控制部件5的大小、發(fā)光元件4的發(fā)光亮度、從發(fā)光元件4的發(fā) 光面20到光束控制部件5的背面12為止的間隙s、發(fā)光元件4的出射光的強(qiáng) 度成為最大強(qiáng)度的一半的值(半值寬度)等來確定最佳尺寸。
另外，在本實(shí)施方式中，形成于光束控制部件5的背面12的作為凹部的 環(huán)狀凹部15在來自發(fā)光元件4的光中的較大地傾斜于光軸L的光所入射的場(chǎng) 合有效地起作用。因此，間隙s最好以較小的值形成，以便來自發(fā)光元件4的 光中的大部分從作為第一凹部的凹處14入射，除此之外的較大地傾殺+于光軸 L的光從環(huán)狀凹部15入射。例如，間隙e最好形成為比凹處14的開口邊緣24 的半徑還小的值。
(4)光束控制部件的作用(來自發(fā)光元件的光的入射和出射)
基于圖2至圖4(c)說明光束控制部件5的作用。首先，如圖2所示，從發(fā) 光元件4出射的光中的處于半值寬度范圍內(nèi)的光H(半值強(qiáng)度角以下的91的 光)，大部分實(shí)質(zhì)上從凹處14不折射地直接入射光束控制部件5。其它部分從環(huán)狀凹部15a 15d入射光束控制部件5。這里，從環(huán)狀凹部15a 15d向光束控 制部件5入射的光H,不是從第一傾斜面15al、 15bl、 15cl、 15dl入射，而 是從第二傾斜面15a2、 15b2、 15c2、 15d2入射。就該光而言，由于第二傾斜 面15a2、 15b2、 15c2、 15d2是相對(duì)于從發(fā)光點(diǎn)13放射的光H大致正交的面， 因此，以幾乎不折射的狀態(tài)入射。因此，可抑制來自發(fā)光元件4的光在靠近光 軸L附近折射后入射。
下面，如圖2及圖3所示，來自發(fā)光元件4的光H在光束控制部件5的 內(nèi)部傳播后，按斯內(nèi)爾定律從光控制出射面6向外部(空氣中)出射。此后，從 涉及本發(fā)明的光束控制部件5出射的來自發(fā)光元件4的光束，與從圖20所示 現(xiàn)有4支術(shù)的半球狀的光束控制部件123出射的光束相比，不是在發(fā)光元件4 的正上方等上局部地出射，而是朝向照射范圍內(nèi)均勻地且光滑地?cái)U(kuò)展而出射。
此外，如圖8所示，在光束控制部件5的背面12為與基準(zhǔn)面C平行的平 面(未形成圖4的環(huán)狀凹部15的面)的場(chǎng)合，來自發(fā)光元件4的光H在從背面 12側(cè)入射光束控制部件5時(shí)，以使其傳播方向偏向靠近光軸L的方式折射。 其結(jié)果，根據(jù)圖8所示的光束控制部件5，從背面12側(cè)入射的來自發(fā)光元件4
在光漫射部件7的被照射面34上會(huì)聚。
該光H所會(huì)聚的部分(亮部)35比其它部分亮且亮光呈環(huán)狀，該環(huán)狀的亮 部35產(chǎn)生容易從光漫射部件7的出射面36側(cè)肉眼識(shí)別之類的不良情況。采用 本發(fā)明可避免這種不良情況。
根據(jù)利用本發(fā)明的本實(shí)施方式，在光束控制部件5的背面12形成環(huán)狀凹 部15,通過該環(huán)狀凹部15抑制來自發(fā)光元件4的光H從背面12側(cè)靠近光軸 L折射而入射。因此，可使光H朝向照射范圍內(nèi)均勻地且光滑地?cái)U(kuò)展而出射(參 照?qǐng)D2)。
(光漫射部件)
圖2及圖3所示光漫射部件7利用光投射性優(yōu)良的PMMA和PC等樹脂 材料形成為薄片狀或平板形狀。光漫射部件7的平面形狀及尺寸分別與被照明 部件(液晶顯示板、廣告顯示板、標(biāo)識(shí)顯示板)3的平面形狀及尺寸大致相同。
光漫射部件7至少在表面或內(nèi)部施加有光漫射能力。例如，在表面上形成細(xì)微的凹凸(棱鏡狀突起、壓紋加工或通過利用玻璃珠涂層的漫射處理來形成 的凹凸)?；蛘?，在內(nèi)部混入漫射材料亦可。
光漫射部件7使從光束控制部件5的光控制出射面6出射的光在透射的同 時(shí)漫射，并使之均一化后向被照明部件3供給。
另外，光漫射部件7可安裝在被照明部件3的發(fā)光元件4側(cè)的面上。或者 也可以將光漫射部件7與被照明部件3分開(以分離的狀態(tài))設(shè)置在被照明部件 3的與發(fā)光元件4相對(duì)的面一側(cè)。 (發(fā)光裝置的具體例)
下面一邊參照?qǐng)D1至圖4(c)一邊說明涉及使用了光束控制部件5的本發(fā)明 的發(fā)光裝置11、具備了發(fā)光裝置11的面光源裝置2的具體例。
關(guān)于這些圖中所示的光束控制部件5的光控制出射面6，考慮各種因素而 確定第一出射面6a及第二出射面6b。
發(fā)光元件4的發(fā)光特性尤其是來自發(fā)光元件4的出射光束的擴(kuò)展角度， 它能夠以上述的"半值強(qiáng)度角"(出射光的強(qiáng)度成為最大強(qiáng)度一半的值的光的出 射角)表達(dá)。
光束控制部件5的光軸L方向的厚度dl:尤其是從發(fā)光元件4的發(fā)光 點(diǎn)13(發(fā)光面20)到光控制出射面6的最上部為止的沿光軸L方向的距離d 各發(fā)光元件4的排列間距(距離)P 光束控制部件5的外徑尺寸Do
從光控制出射面6到光漫射部件7為止的沿光軸L方向的距離Ll
光束控制部件5的折射率n
光束控制部件5的凹處14的形狀
關(guān)于光束控制部件5,若代入具體的數(shù)據(jù)的一例則如下
折射率n二1.49(透明樹脂材料)；
入射面的凹處14的形狀為大致半球狀，rl=1.5mm、 Ll=15.14mm、 P=46mm、 d=4.59mm、 dl=4.09mm、 s=0.5mm、 Do=14.65mm。
在這種數(shù)據(jù)的條件下，光束控制部件5形成為，第一出射面6a和第二出 射面6b的連接部分的01成為01=52=14。，另外，第二出射面6b和第三出射面6c的連接部分的61成為91=31=75°。
而且，第三出射面6c使第二出射面6b的外周端的連接線繞光軸L旋轉(zhuǎn) 360。而形成。這里，在圖4(b)中，ei^2的范圍為第一出射面6a的范圍，S2^1^Sl 的范圍為第二出射面6b的范圍。另外，5lsei的范圍為第三出射面6c的范圍。
另外，如圖4所示，光束控制部件5的環(huán)狀凹部15由第一至第四環(huán)狀凹 部15a 15d構(gòu)成，以下面的數(shù)據(jù)記述。
w=0.2mm
L2=5.79mm
第一環(huán)狀凹部15a的線25(第一傾斜面15al)和基準(zhǔn)面C所成的角度 19.5°
第二環(huán)狀凹部15b的線27(第一傾斜面15bl)與基準(zhǔn)面C所成的角度 13.7°
第三環(huán)狀凹部15c的線30(第一傾斜面15cl)與基準(zhǔn)面C所成的角度9.7。
第四環(huán)狀凹部15d的線32(第一傾斜面15dl)與基準(zhǔn)面C所成的角度
6.9°
另夕卜，第一至第四環(huán)狀凹部15a 15d形成為第二傾斜面15a2 15d2分別與 第一傾斜面15al 15dl正交。
這里，至于將環(huán)狀凹部15做到第四環(huán)狀凹部15d的理由，通過下面的模 擬實(shí)驗(yàn)已得以確認(rèn)。進(jìn)行該模擬試驗(yàn)的目的在于，為了探求旨在防止起因于來 自背面12側(cè)的入射光的照明光環(huán)狀亮部的產(chǎn)生而有效地作用的環(huán)狀凹部15 的形成范圍。
首先，如圖9所示，準(zhǔn)備了除了在光束控制部件5的背面12未形成環(huán)狀 凹部15之外其它與本實(shí)施例的發(fā)光裝置11及具備了它的面光源裝置2相同的 構(gòu)成的發(fā)光裝置及面光源裝置。此外，為了方便起見，將"未形成環(huán)狀凹部15 的光束控制部件5"表述為"光束控制部件(樣件)5"。
而且，做成用中空?qǐng)A盤狀的遮光部件37局部覆蓋光束控制部件(樣件)5 的背面12。依次交替粘貼開口部38的面積(向光束控制部件5的入射角度9) 互不相同的多種遮光部件37,按各遮光部件37測(cè)定了在光漫射部件7的被照 射面34上所產(chǎn)生的環(huán)狀亮部的照度(用計(jì)算進(jìn)行評(píng)價(jià))。將其結(jié)果表示在圖10中。如圖10所示，若逐步擴(kuò)大開口部38的面積，則直到圖9的入射角度e 達(dá)到78°為止，環(huán)狀亮部的照度隨開口部38的面積而變高。但若入射角度e 超過大致78。，則收斂在大致一定值上。
即、從入射角度e超過了 78。的范圍入射的光不影響環(huán)狀的亮部。因此， 就環(huán)狀凹部15而言，可理解為只要將至少到提高環(huán)狀亮部的照度的入射角度 的范圍即9=78。為止的范圍的光作為對(duì)象即可。
此外，如圖8所示，在使用光束控制部件(樣件)5的場(chǎng)合，由于來自背 面12的入射光靠近光軸L折射，因而在光漫射部件7的被照射面34上產(chǎn)生 如包圍光軸L的環(huán)狀亮部35，產(chǎn)生降低照明質(zhì)量的危險(xiǎn)。
另一方面，如前所述，根據(jù)使用了光束控制部件5的實(shí)施方式(具體例)， 從光束控制部件5的凹處14以外入射的光因環(huán)狀凹部15而不會(huì)靠近光軸L 折射，以大致原來的傳播方向入射光束控制部件5的內(nèi)部。因此，不會(huì)在光漫 射部件7的被照射面34上產(chǎn)生環(huán)狀的亮部，不會(huì)降低照明質(zhì)量。
(從光漫射部件出射的光的出射光量)
圖11是表示在適用本發(fā)明的發(fā)光裝置1的被照明部件3上照射的光的強(qiáng) 度分布(出射光量分布)的圖。
在圖11中表示有從面光源裝置2的光漫射部件7的出射面8上的"與圖1 中的X3-X3線對(duì)應(yīng)的位置，，(參照?qǐng)D2)出射的光的照度分布。圖11的縱軸表 示照度(lx),橫軸表示從圖1所示面光源裝置2的中心到沿X3-X3線的方向的 尺寸。
在圖11中，線Sl表示使用了涉及本實(shí)施方式的發(fā)光裝置11的面光源裝 置2的光照度分布。另外，線S2表示使用了圖8所示發(fā)光裝置11的面光源裝 置2的光照度分布。再有，線S3表示根本不使用光束控制部件5(將發(fā)光元件 4的光直接照射到光漫射部件7上)的場(chǎng)合的面光源裝置的光照度分布。
如圖11所示，就線S3而言，與發(fā)光元件4對(duì)應(yīng)的部分的照度明顯變大。 這表示與發(fā)光元件4和發(fā)光元件4之間對(duì)應(yīng)的部分的照度較大地不同于與發(fā)光 元件4對(duì)應(yīng)的部分的照度。在這種場(chǎng)合，照明被照明部件3的光的明暗差大， 不能進(jìn)行均勻的亮度的面照明。
其次，線S2表示與線S3的場(chǎng)合相比，整體上使照明亮度平均化，且無線S3的場(chǎng)合程度的照明亮度的偏差。但就線S2而言，如圖8的發(fā)光裝置11 的發(fā)光特性所示，從光束控制部件5的背面12入射的光H靠近光軸L折射。 而且，該所折射的光H與從凹處14入射的光交叉。這表示產(chǎn)生環(huán)狀亮部35 的現(xiàn)象在發(fā)光元件4和發(fā)光元件4之間的大致中間位置出現(xiàn)。如此地局部為高 亮度的亮部35可從光漫射部件7的出射面36肉眼識(shí)別，從而降低照明質(zhì)量。
對(duì)此，線Sl表示與線S2的場(chǎng)合相比，可抑制相鄰的發(fā)光元件4和發(fā)光 元件4之間的亮部發(fā)生。因此，如圖ll的線Sl所示，就涉及本發(fā)明的面光源 裝置而言，通過從光漫射部件7出射的光的照明亮度更進(jìn)一步平均化，可實(shí)現(xiàn) 均勻的明亮的面狀照明，并4是高照明質(zhì)量。
(通過本實(shí)施方式的效果的總結(jié))
根據(jù)本實(shí)施方式，從發(fā)光元件4發(fā)出的光束在進(jìn)入光束控制部件5的內(nèi)部 后，主要從光控制出射面6出射，并且抑制從背面12的環(huán)狀凹部15(15a 15d) 向光束控制部件5入射的光H靠近光軸L折射。從環(huán)狀凹部15入射的光H， 或者"不從光控制出射面6出射"，或者"從光控制出射面6的外周邊緣附近出 射"。其結(jié)果，從光控制出射面6有效地且寬范圍地出射均勻的照明光。
而且，根據(jù)本實(shí)施方式，在將多個(gè)發(fā)光元件4作為一次光源使用的場(chǎng)合， 來自各發(fā)光元件4的光彼此不易混合。因此，即便在各發(fā)光元件4的發(fā)光色上 有偏差，通過光束控制部件5出射的各發(fā)光元件4的發(fā)光色的偏差也不易顯眼， 并且使出射光亮度也均勻化，從而可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的照明。
另外，根據(jù)本實(shí)施方式，光束控制部件5的背面12位于從發(fā)光元件4僅 離開規(guī)定尺寸s的位置從而能夠tt發(fā)光元件4所放出的熱。因此，能夠防止 起因于發(fā)光元件4所放出的熱的不良情況的發(fā)生，并可進(jìn)行高質(zhì)量的照明。
(第一變型例)
圖12(a)、 (b)及圖13表示涉及上述實(shí)施方式的光束控制部件5的第一 變型例。此外，本變型例以及后述的第二、第三變型例的各光束控制部件5 具有除了環(huán)狀凹部15的構(gòu)造之外其它與上述實(shí)施方式的光束控制部件5相同 的構(gòu)造。因此，對(duì)于與上述實(shí)施方式的光束控制部件5相同的構(gòu)成要素附注同 一符號(hào)而進(jìn)行各變型例的說明。另夕卜，省略與上述實(shí)施方式的說明重復(fù)的說明。
參照?qǐng)D12 (a)、 (b)，就光束控制部件5而言，形成于其背面12的環(huán)狀凹部15由第一至第八環(huán)狀凹部15a 15h構(gòu)成。各環(huán)狀凹部15a 15h的剖面形 狀相同。
即、第一環(huán)狀凹部15a，剖面形狀為三角形，第一傾斜面15al位于連結(jié) 發(fā)光元件4的發(fā)光點(diǎn)13和凹處14的開口邊^(qū)^24的線25的大致延長(zhǎng)線上。
而且，第一傾斜面15al的端部15a3位于距背面12為w=0.1mm的深處， 連接該第一傾斜面15al的端部15a3和背面12側(cè)的環(huán)狀的第二傾斜面15a2形 成為與第一傾斜面15al大致正交。另外，形狀與第一環(huán)狀凹部15a相同的環(huán) 狀凹部作為第一至第八環(huán)狀凹部15b 15h形成。
此外，凹處14的半徑rl為1.5mm,間隙s為0.5mm。另夕卜，線25和基 準(zhǔn)面C所成的角度a為19.5。。連結(jié)第八環(huán)狀凹部15h的第二傾斜面15h2的背 面?zhèn)榷诉吘?8和發(fā)光點(diǎn)13的線40與光軸L所成的角度e為78°以上。
使用了光束控制部件5的發(fā)光裝置11具有如下作用上的特征。
如圖13所示，入射光束控制部件5的光H的入射角較大的光(半值強(qiáng)度左 右的光)其角度稍微偏向光軸L,該角度所偏向的光H在從光束控制部件5出 射后照射光漫射部件7。由此，產(chǎn)生與從凹處14入射的光H會(huì)聚的部分。然 而，該所折射的光H的強(qiáng)度(亮度)較低，且由該會(huì)聚的部分使得在光漫射部件 7的被照射面34上所描繪的圓非常大。因此，環(huán)狀的亮部在從光漫射部件7 的出射面8側(cè)觀察時(shí)不顯眼。另外，即便光H的強(qiáng)度(亮度)較低，只要是在被 照射面34上所描繪的圓角小且光線密度高的狀態(tài)，也提高環(huán)狀亮部的肉眼識(shí) 別性。
另外，若來自彼此相鄰的其它發(fā)光元件4的光彼此混合，則上述的會(huì)聚的 部分所引起的環(huán)狀的亮部更不顯眼(參照?qǐng)D1及圖2)。這樣，使用了本變型例 的發(fā)光裝置11的面光源裝置2和顯示裝置1利用環(huán)狀凹部15可抑制入靠近光 軸L折射后射光束控制部件5的光的量。因此，因此，可得到與使用了上述 實(shí)施方式的發(fā)光裝置11的面光源裝置2和顯示裝置l相同的效果(參照?qǐng)Dl及 圖2)。
(第二變型例)
圖14 (a)、 (b)及圖15表示涉及上述實(shí)施方式的光束控制部件5的第二 變型例。如14 (a)、 (b)所示，涉及本變型例的光束控制部件5在背面12形 成有單一的環(huán)狀凹部15。該環(huán)狀凹部15剖面形狀為三角形，具備環(huán)狀的第一 傾斜面15al和環(huán)狀的第二傾斜面15a2。
而且，第一傾斜面15al位于連結(jié)發(fā)光元件4的發(fā)光點(diǎn)13和凹處14的開 口邊緣24的線25的大致延長(zhǎng)線上。而且，第二傾斜面15a2以連接第一傾斜 面15al的端部15a3和背面12側(cè)的方式形成為與第一傾^1"面15al大致正交。
此外，在本實(shí)施方式中，凹處14的半徑rl為1.5mm，間隙s為0.5mm。 另外，線25和基準(zhǔn)面C所成的角度a為19.5。，連結(jié)環(huán)狀凹部15的第二傾4斗 面15a2的背面?zhèn)榷诉吘?2和發(fā)光點(diǎn)13的線43與光軸L所成的角度0為78。 以上。這樣，本變型例的環(huán)狀凹部15具有放大了涉及上述第一變型例的第一 環(huán)狀凹部15a的形狀。換言之，在本變型例中，采用將第一變型例的第一至第 八環(huán)狀凹部15a 15h用環(huán)狀凹部15替換的構(gòu)造。
在本變型例中，如圖15所示，入射光束控制部件5的光H的入射角較大 的光(半值強(qiáng)度左右的光)其角度稍微偏向光軸L,該角度所偏向的光H在從光 束控制部件5出射后照射光漫射部件7，產(chǎn)生與從凹處14入射的光H會(huì)聚的 部分。然而，該所折射的光H的亮度較低，且由該會(huì)聚的部分使得在光漫射 部件7的被照射面34上所描繪的圓非常大。因此，基于在第一變型例的說明 中所提及的理由，可避免從環(huán)狀的光漫射部件7的出射面8側(cè)觀察時(shí)環(huán)狀亮部 顯眼。
另外，若來自彼此相鄰的其它發(fā)光元件4的光彼此混合，則上述的會(huì)聚的 部分所引起的環(huán)狀的亮部更不顯眼(參照?qǐng)D1及圖2)。這樣，使用了本變型例 的發(fā)光裝置11的面光源裝置2和顯示裝置1利用環(huán)狀凹部15可抑制靠近光軸 L折射后入射光束控制部件5的光的量。因此，可得到與使用了上述實(shí)施方式 的發(fā)光裝置11的面光源裝置2和顯示裝置1相同的效果(參照?qǐng)D1及圖2)。
(第三變型例)
圖16表示光束控制部件5的第三變型例。如圖16所示，本變型例的光束 控制部件5在背面12具備多個(gè)環(huán)狀凹部15a 15d。這些環(huán)狀凹部15a 15d從 凹處14的開口邊緣24朝向徑向外側(cè)一相同間距L5連續(xù)形成。環(huán)狀凹部 15a 15d中最靠徑向外側(cè)的凹部是環(huán)狀凹部15d。環(huán)狀凹部15d其第二傾斜面15d2的背面?zhèn)榷诉吘?5—直形成到與第四環(huán) 狀凹部15d的第二傾斜面15d2的背面?zhèn)榷诉吘?3大致相同的位置。此外，在 本實(shí)施方式中，凹處14的半徑rl為1.5mm,間隙e為0.5mm。另外，線25 和基準(zhǔn)面C所成的角度a為19.5。，連結(jié)環(huán)狀凹部15d的第二傾斜面15d2的背 面?zhèn)榷诉吘?5和發(fā)光元件4的發(fā)光點(diǎn)13的線46與光軸L所成的角度e為78° 以上。
使用了這種光束控制部件5的發(fā)光裝置11利用環(huán)狀凹部15可抑制靠近光 軸L折射后入射光束控制部件5的光的量。因此，可得到與上述實(shí)施方式及 各變型例相同的效果。另外，使用了本變型例的發(fā)光裝置11的面光源裝置2 和顯示裝置1可得到與上述實(shí)施方式及各變型例相同的效果(參照?qǐng)D1及圖2)。
(其它變型例)
以上說明的實(shí)施方式及變型例不限定本發(fā)明的技術(shù)范圍。例如，容許進(jìn)行 如下變型。 可以在光束控制部件5的光控制出射面6上形成褶皺面，以使從光控 制出射面6射出的光漫射。 光束控制部件5也可以由內(nèi)部包含光漫射物質(zhì)(例如，硅粒子或氧化鈦) 的材料形成。 在上述的實(shí)施方式中所采用的光束控制部件5，第二凹部(環(huán)狀凹部15) 剖面是三角形，第一傾斜面15al和第二傾斜面15a2正交，就相對(duì)于背面12 的傾斜角度而言，第二傾斜面15a2比第一傾斜面15al還大。但這一點(diǎn)不限定 本發(fā)明。
例如，在上述實(shí)施方式的第二凹部的形成區(qū)域形成多個(gè)獨(dú)立的凹部亦可。 那些凹部可做成例如錐狀凹部、半球狀凹部?；蛘?，也可以是以斷開上述實(shí)施 方式的環(huán)狀凹部的各處的狀態(tài)(形狀)形成的凹部。作為多個(gè)形成在光束控制部件5的背面12的第二凹部，可采用如圖 22(a) (f)中所示的變型例。圖22 (a)是從背面一側(cè)觀察了涉及該變型例的光 束控制部件5的俯視圖，圖22 (b)是圖22 (a)中的包圍凹處14的區(qū)域中一 部分區(qū)域50的放大圖。另外，圖22 (c)是沿圖22 (b)中的X4^X4線的剖 視圖，描繪有構(gòu)成第二凹部的大致半球狀凹部51的剖面。再有，圖22 (d)是構(gòu)成第二凹部的大致半球狀凹部51的立體圖，圖22 (e)是沿圖22 (b)中 的X4—X4線的剖S見圖，描繪有構(gòu)成第二凹部的圓錐狀凹部52的剖面。而且， 圖22 (f)是構(gòu)成第二凹部的圓錐狀凹部52的立體圖。
如這些圖22 (a) 圖22 (f)所示，第二凹部由多個(gè)獨(dú)立的凹部構(gòu)成。各 凹部可以是大致半球狀凹部51(如切除了球的一部分的凹部(參照?qǐng)D22(c)、 (d)))，或者也可以釆用獨(dú)立的圓錐狀凹部52(剖面為等邊三角形的凹部(參照 圖22(e)、 (f)))。第二凹部可做成剖面為等邊三角形的形狀、剖面為圓弧的形狀等各種 形狀，而在該場(chǎng)合，注意第二凹部要"足夠小"。這里，所謂"足夠小"意味著"可 防止產(chǎn)生從光漫射部件7的出射面8側(cè)肉眼所能清楚地識(shí)別的環(huán)狀亮部的尺 寸"。即、就這種顯眼的環(huán)狀亮部而言，雖然存在因從凹處14入射的光在到達(dá) 光控制出射面6之前在內(nèi)部向第一傾斜面15al入射并全反射而產(chǎn)生的可能性， 但只要是足夠小的第二凹部，則能夠?qū)⑾虻谝粌A斜面15al的內(nèi)部入射光抑制 到最小限度，且能夠避免顯眼的環(huán)狀亮部的產(chǎn)生。
(產(chǎn)業(yè)上的利用可能性)
涉及本發(fā)明的發(fā)光裝置、面光源裝置及顯示裝置，可使用在電視監(jiān)視器和 個(gè)人計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器的背光，或者也可以廣泛地使用在室內(nèi)顯示燈和各種照明 等用途。
權(quán)利要求
1. 一種發(fā)光裝置，具備點(diǎn)狀光源；以及具有上述點(diǎn)狀光源的輸出光束入射的背面及位于與該背面相反的一側(cè)并將照明光作為立體的出射光束出射的出射面的光控制部件，且具有基準(zhǔn)光軸以作為上述立體的出射光束的中心的光傳播方向，其特征在于，上述出射面包括進(jìn)行上述照明光的出射控制的光控制出射面，上述背面具有形成于與上述點(diǎn)狀光源對(duì)應(yīng)的位置處的第一凹部和位于包圍該第一凹部開口邊緣的領(lǐng)域的第二凹部，上述第二凹部具有能夠抑制來自上述點(diǎn)狀光源的光的因向該第二凹部的入射而生成的內(nèi)部傳播光在該入射時(shí)靠近上述基準(zhǔn)光軸折射后傳播的形狀，上述光控制出射面的形狀形成為，對(duì)于從上述點(diǎn)狀光源出射的光中的至少在從其最大強(qiáng)度的光出射的方向成75°的角度范圍內(nèi)出射的光，在將入射到上述光控制部件后在內(nèi)部傳播的方向?qū)τ谂c上述基準(zhǔn)光軸平行的方向所成的角度設(shè)為θ1，并將從上述光控制出射面出射的方向?qū)τ谂c上述基準(zhǔn)光軸平行的方向所成的角度設(shè)為出射角θ5時(shí)，從上述點(diǎn)狀光源出射的光中，除了上述基準(zhǔn)光軸附近的光之外，滿足下述條件(a)θ5/θ1>1成立，(b)θ5隨θ1的增加而增加，而且(c)伴隨θ1的增加，θ5的增加量相對(duì)于θ1的增加量減少。
2. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 上述第二凹部以包圍上述第一凹部的方式形成為環(huán)狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第二凹部，其沿上述基準(zhǔn)光軸所在的平面的剖面形狀為三角形，由與 上述第一凹部相鄰的環(huán)狀的第一傾斜面和離開上述第一凹部設(shè)置且連接上述 第一傾斜面的一個(gè)端部和上述背面的環(huán)狀的第二傾斜面構(gòu)成，上述第一傾斜面形成在連結(jié)上述點(diǎn)狀光源的發(fā)光中心和上述第一傾斜面 的另一個(gè)端部的線的延長(zhǎng)線上，或者以比延長(zhǎng)線更陡的角度形成，以不妨礙從上述點(diǎn)狀光源出射并到達(dá)了上述第二凹部的光向上述第二傾斜面的入射。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第一傾斜面形成為，在以上述假想平面剖切的剖面形狀中位于連結(jié)上 述點(diǎn)狀光源的發(fā)光中心和上述第一傾斜面的另一個(gè)端部的線的延長(zhǎng)線上， 上述第二傾斜面形成為與上述第一傾斜面大致正交。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第二凹部以包圍上述第一凹部的方式呈同心圓狀地連續(xù)形成有多個(gè)， 上述多個(gè)第二凹部中，與上述第一凹部的開口邊緣相鄰的最內(nèi)周側(cè)第二凹 部以外的其它第二凹部形成為與上述最內(nèi)周側(cè)第二凹部相同或相似的形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第二凹部以包圍上述第一凹部的方式呈同心圓狀地連續(xù)形成有多個(gè)， 上述多個(gè)第二凹部中，與上述第一凹部的開口邊緣相鄰的最內(nèi)周側(cè)第二凹 部以外的其它第二凹部形成為與上述最內(nèi)周側(cè)第二凹部相同或相似的形狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第二凹部以包圍上述第一凹部的方式呈同心圓狀地連續(xù)形成有多個(gè)， 上述多個(gè)第二凹部中，與上述第一凹部的開口邊緣相鄰的最內(nèi)周側(cè)第二凹 部以外的其它第二凹部形成為與上述最內(nèi)周側(cè)第二凹部相同或相似的形狀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第二凹部以包圍上述第一凹部的方式呈同心圓狀地連續(xù)形成有多個(gè)， 上述多個(gè)第二凹部中，與上述第一凹部的開口邊緣相鄰的最內(nèi)周側(cè)第二凹 部以外的其它第二凹部形成為，越遠(yuǎn)離上述第一凹部則上述第一傾斜面的傾斜 越比上述最內(nèi)周側(cè)第二凹部的上述第 一傾斜面的傾斜平緩。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第二凹部以包圍上述第一凹部的方式呈同心圓狀地連續(xù)形成有多個(gè)， 上述多個(gè)第二凹部中，與上述第一凹部的開口邊緣相鄰的最內(nèi)周側(cè)第二凹 部以外的其它第二凹部形成為，越遠(yuǎn)離上述第一凹部則上述第一傾斜面的傾斜 越比上述最內(nèi)周側(cè)第二凹部的上述第一傾斜面的傾斜平緩。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，， 上述光控制出射面具有位于上述基準(zhǔn)光軸附近且與上述基準(zhǔn)光軸同心的環(huán)狀的第一出射面和與上述第一出射面的周圍相鄰設(shè)置的第二出射面，上述第 一出射面和上述第二出射面的連接部分與上述光控制出射面的拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 上述點(diǎn)狀光源配置有多個(gè)，對(duì)于每一個(gè)點(diǎn)狀光源，在上述光控制部件的背面形成有上述第一凹部和上述第二凹部。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 上述點(diǎn)狀光源配置有多個(gè)，對(duì)于每一個(gè)點(diǎn)狀光源，在上述光控制部件的背面形成有上述第一凹部和上述笫二凹部。
13. —種面光源裝置，具備發(fā)光裝置以及使來自該發(fā)光裝置的光漫射和透 射的光漫射部件，其特征在于，上述發(fā)光裝置是權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所記載的發(fā)光裝置。
14. 一種面光源裝置，具備發(fā)光裝置以及使來自該發(fā)光裝置的光漫射和透 射的光漫射部件，其特征在于，上述發(fā)光裝置是權(quán)利要求10中所記載的發(fā)光裝置。
15. —種面光源裝置，具備發(fā)光裝置以及使來自該發(fā)光裝置的光漫射和透 射的光漫射部件，其特征在于，上述發(fā)光裝置是權(quán)利要求11中所記載的發(fā)光裝置。
16. —種面光源裝置，具備發(fā)光裝置以及使來自該發(fā)光裝置的光漫射和透 射的光漫射部件，其特征在于，上述發(fā)光裝置是權(quán)利要求12中所記載的發(fā)光裝置。
17. —種顯示裝置，具備面光源裝置以及來自該面光源裝置的光所照射的 用于顯示的被照明部件，其特征在于，上述面光源裝置為權(quán)利要求13中所記載的面光源裝置。
18. —種顯示裝置，具備面光源裝置以及來自該面光源裝置的光所照射的 用于顯示的被照明部件，其特征在于，上述面光源裝置為權(quán)利要求14中所記載的面光源裝置。
19. 一種顯示裝置，具備面光源裝置以及來自該面光源裝置的光所照射的 用于顯示的^C照明部件，其特征在于，上述面光源裝置為權(quán)利要求15中所記載的面光源裝置。
20. —種顯示裝置，具備面光源裝置以及來自該面光源裝置的光所照射的 用于顯示的被照明部件，其特征在于，上述面光源裝置為權(quán)利要求16中所記載的面光源裝置。
全文摘要
在光束控制部件的背面上除了凹處外以包圍凹處的方式還形成有環(huán)狀凹部。點(diǎn)狀光源(發(fā)光元件)的輸出光束入射凹處及環(huán)狀凹部。入射到凹處的光實(shí)質(zhì)上不折射，在內(nèi)部傳播后，從光控制出射面出射。入射環(huán)狀凹部的光不易生成靠近基準(zhǔn)光軸(L)偏向的內(nèi)部傳播光地折射，從光控制出射面不出射，或者即便從光控制出射面出射也僅從外周邊緣部出射。由此，避免產(chǎn)生降低照明質(zhì)量的環(huán)狀的亮部。另外，可在較寬的角度范圍提供均勻的照明光。即便在隔著間隔配置了多個(gè)點(diǎn)狀光源的場(chǎng)合，源于各點(diǎn)狀光源的照明光量好地混合。
文檔編號(hào)F21V5/00GK101430063SQ20081017287
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者山口昌男 申請(qǐng)人:恩普樂股份有限公司