(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024014711
(43)【公開日】2024-02-01
(54)【発明の名称】面光源装置
(51)【国際特許分類】
F21S 2/00 20160101AFI20240125BHJP
F21V 5/00 20180101ALI20240125BHJP
F21V 5/04 20060101ALI20240125BHJP
H01L 33/00 20100101ALI20240125BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20240125BHJP
F21Y 113/13 20160101ALN20240125BHJP
【FI】
F21S2/00 482
F21V5/00 510
F21V5/04
F21V5/00 320
H01L33/00 L
F21Y115:10 300
F21Y113:13
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023074597
(22)【出願日】2023-04-28
(31)【優先権主張番号】P 2022117366
(32)【優先日】2022-07-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000208765
【氏名又は名称】株式会社エンプラス
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】桃井 拓郎
【テーマコード(参考)】
3K244
5F142
【Fターム(参考)】
3K244AA01
3K244BA03
3K244BA31
3K244BA48
3K244CA02
3K244DA01
3K244DA17
3K244DA19
3K244DA27
3K244FA03
3K244GA01
3K244GA02
3K244GA08
5F142AA26
5F142CB14
5F142CB23
5F142DB12
5F142DB16
5F142GA11
5F142GA21
(57)【要約】
【課題】出射光の色がそれぞれ異なる複数の発光チップを有する面光源装置であって、色ムラを抑制できる面光源装置を提供すること。
【解決手段】本発明の面光源装置は、複数の光源ブロックのそれぞれでは、第1方向に配列された複数の発光素子からなる発光素子列を有し、複数の発光素子は、それぞれ、第1方向に配列された、出射光の色が互いに異なる複数の発光チップを有し、発光素子列において、両端部の発光チップからの出射光の色は、同じである。
【選択図】
図9
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1方向および前記第1方向に直交する第2方向に配列された複数の光源ブロックを有する面光源装置であって、
前記複数の光源ブロックは、それぞれ、前記第1方向に配列された複数の発光素子からなる発光素子列を1列または2列以上有し、
前記複数の発光素子は、それぞれ、前記第1方向に配列された、出射光の色が互いに異なる複数の発光チップを有し、
前記光源ブロック内の1列または2列以上の前記発光素子列において、全ての両端部の発光チップからの出射光の色は、同じである、
面光源装置。
【請求項2】
前記複数の発光素子は、出射光が赤色の赤色発光チップと、出射光が緑色の緑色発光チップと、出射光が青色の青色発光チップと、を有する、請求項1に記載の面光源装置。
【請求項3】
前記複数の光源ブロックは、それぞれ、前記発光素子列が前記第2方向に複数列配置されている、請求項1に記載の面光源装置。
【請求項4】
前記複数の発光素子のうち互いに隣接する第1発光素子および第2発光素子は、前記第1発光素子における前記第2発光素子に最も近い位置の発光チップからの出射光の色と、前記第2発光素子における前記第1発光素子に最も近い位置の発光チップからの出射光の色とが同じ色となるように配置されている、請求項1に記載の面光源装置。
【請求項5】
前記複数の発光素子は、矩形格子状に配置されている、請求項3に記載の面光源装置。
【請求項6】
前記複数の発光素子から出射された光を制御するための複数の光束制御部材をさらに有する、請求項1に記載の面光源装置。
【請求項7】
前記複数の光束制御部材は、散乱材をそれぞれ含む、請求項6に記載の面光源装置。
【請求項8】
前記複数の光源ブロックは、それぞれ、1列の前記発光素子列を有し、
前記複数の光源ブロックは、それぞれ、1列の前記発光素子列から出射された光を制御するための1個の光束制御部材をさらに有し、
前記光束制御部材は、前記第1方向よりも前記第2方向において遠くに光が進行するように構成されている、
請求項6に記載の面光源装置。
【請求項9】
前記光束制御部材は、
底面に開口した凹部の内面であり、偶数個の前記発光素子の光軸と交わるように配置された入射面と、
前記入射面で入射した光を少なくとも前記第2方向に向けて反射させるための全反射面と、
前記全反射面で反射した光を外部に出射させるための出射面と、
を含み、
前記全反射面は、
前記第1方向に沿って延在し、前記第1方向において2つの端部をそれぞれ含む2つの第1全反射面と、
前記第1方向における前記2つの第1全反射面の両端をそれぞれ繋ぐ2つの第2全反射面と、
を含む、
請求項8に記載の面光源装置。
【請求項10】
前記2つの第2全反射面は、それぞれ、前記第1方向において前記光軸から離れるにつれて、前記光軸に沿う方向において前記発光素子から離れるように配置され、かつ前記第1方向において、前記光軸側に配置された内側端部および前記内側端部よりも前記光軸に対して離れた位置に配置された外側端部を含み、
前記入射面は、
前記発光素子の発光面と対向して配置された第1入射面と、
前記第1入射面および前記底面を繋ぐ第2入射面と、を有し、
前記第1方向において、前記第1入射面の端部は、前記第2全反射面の前記内側端部よりも内側に配置されている、
請求項9に記載の面光源装置。
【請求項11】
前記第1方向において、前記光源ブロック内の前記発光素子列に含まれる両端の前記発光素子の前記光軸は、それぞれ、前記第1入射面の端部と一致している、請求項10に記載の面光源装置。
【請求項12】
前記複数の発光素子の中心間距離は、2~80mmの範囲内である、請求項1に記載の面光源装置。
【請求項13】
前記複数の光源ブロックのうち前記第1方向において互いに隣接する第1光源ブロックおよび第2光源ブロックでは、前記複数の発光チップの順番が同じである、請求項1に記載の面光源装置。
【請求項14】
前記複数の光源ブロックのうち前記第2方向において互いに隣接する第3光源ブロックおよび第4光源ブロックでは、前記複数の発光チップの順番が同じである、請求項1に記載の面光源装置。
【請求項15】
前記複数の発光素子から出射された光を透過させつつ拡散させる拡散板をさらに有する、請求項1に記載の面光源装置。
【請求項16】
前記複数の発光素子が配置された基板をさらに有し、
前記基板と、前記拡散板との間の間隔は、1~30mmの範囲内である、
請求項15に記載の面光源装置。
【請求項17】
前記複数の発光素子の中心間距離に対する、前記基板と、前記拡散板との間の間隔の割合は、0.15以上である、請求項16に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、面光源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置や看板などの透過型画像表示装置では、バックライトとして直下型の面光源装置を使用することがある。近年、光源として複数の発光素子を有する、直下型の面光源装置が使用されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載のLED-パッケージモジュール(面光源装置)は、基板と、基板上に配置された複数の発光素子ユニットとを有する。複数の発光素子ユニットは、一列に配列された、赤色発光チップと、青色発光チップと、緑色発光チップとをそれぞれ含む。複数の発光ユニットにおいて、赤色発光チップと、青色発光チップと、緑色発光チップとは、同じ方向に同じ順番となるように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載の面光源装置では、各発光チップからの出射光を十分に混色させることが困難となり、色ムラが生じやすい。
【0006】
そこで、本発明の目的は、出射光の色がそれぞれ異なる複数の発光チップを有する面光源装置であって、色ムラを抑制できる面光源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
[1]第1方向および前記第1方向に直交する第2方向に配列された複数の光源ブロックを有する面光源装置であって、前記複数の光源ブロックは、それぞれ、前記第1方向に配列された複数の発光素子からなる発光素子列を1列または2列以上有し、前記複数の発光素子は、それぞれ、前記第1方向に配列された、出射光の色が互いに異なる複数の発光チップを有し、前記光源ブロック内の1列または2列以上の前記発光素子列において、全ての両端部の発光チップからの出射光の色は、同じである、面光源装置。
[2]前記複数の発光素子は、出射光が赤色の赤色発光チップと、出射光が緑色の緑色発光チップと、出射光が青色の青色発光チップと、を有する、[1]に記載の面光源装置。
[3]前記複数の光源ブロックは、それぞれ、前記発光素子列が前記第2方向に複数配置されている、[1]または[2]に記載の面光源装置。
[4]前記複数の発光素子のうち互いに隣接する第1発光素子および第2発光素子は、前記第1発光素子における前記第2発光素子に最も近い位置の発光チップからの出射光の色と、前記第2発光素子における前記第1発光素子に最も近い位置の発光チップからの出射光の色とが同じ色となるように配置されている、[1]~[3]のいずれか一項に記載の面光源装置。
[5]前記複数の発光素子は、矩形格子状に配置されている、[3]に記載の面光源装置。
[6]前記複数の発光素子から出射された光を制御するための複数の光束制御部材をさらに有する、[1]~[4]のいずれか一項に記載の面光源装置。
[7]前記複数の光束制御部材は、散乱材をそれぞれ含む、[5]または[6]に記載の面光源装置。
[8]前記複数の光源ブロックは、それぞれ、1列の前記発光素子列を有し、前記複数の光源ブロックは、それぞれ、1列の前記発光素子列から出射された光を制御するための1個の光束制御部材をさらに有し、前記光束制御部材は、前記第1方向よりも前記第2方向において遠くに光が進行するように構成されている、[6]に記載の面光源装置。
[9]前記光束制御部材は、底面に開口した凹部の内面であり、偶数個の前記発光素子の光軸と交わるように配置された入射面と、前記入射面で入射した光を少なくとも前記第2方向に向けて反射させるための全反射面と、前記全反射面で反射した光を外部に出射させるための出射面と、を含み、前記全反射面は、前記第1方向に沿って延在し、前記第1方向において2つの端部をそれぞれ含む2つの第1全反射面と、前記第1方向における前記2つの第1全反射面の両端をそれぞれ繋ぐ2つの第2全反射面と、を含む、[8]に記載の面光源装置。
[10]前記2つの第2全反射面は、それぞれ、前記第1方向において前記光軸から離れるにつれて、前記光軸に沿う方向において前記発光素子から離れるように配置され、かつ前記第1方向において、前記光軸側に配置された内側端部および前記内側端部よりも前記光軸に対して離れた位置に配置された外側端部を含み、前記入射面は、前記発光素子の発光面と対向して配置された第1入射面と、前記第1入射面および前記底面を繋ぐ第2入射面と、を有し、前記第1方向において、前記第1入射面の端部は、前記第2全反射面の前記内側端部よりも内側に配置されている、[9]に記載の面光源装置。
[11]前記第1方向において、前記光源ブロック内の前記発光素子列に含まれる両端の前記発光素子の前記光軸は、それぞれ、前記第1入射面の端部と一致している、[10]に記載の面光源装置。
[12]前記複数の発光素子の中心間距離は、2~80mmの範囲内である、[1]~[11]のいずれか一項に記載の面光源装置。
[13]前記複数の光源ブロックのうち前記第1方向において互いに隣接する第1光源ブロックおよび第2光源ブロックでは、前記複数の発光チップの順番が同じである、[1]~[12]に記載の面光源装置。
[14]前記複数の光源ブロックのうち前記第2方向において互いに隣接する第3光源ブロックおよび第4光源ブロックでは、前記複数の発光チップの順番が同じである、[1]~[13]に記載の面光源装置。
[15]前記複数の発光素子から出射された光を透過させつつ拡散させる拡散板をさらに有する、[1]~[14]のいずれか一項に記載の面光源装置。
[16]前記複数の発光素子が配置された基板をさらに有し、前記基板と、前記拡散板との間の間隔は、1~30mmの範囲内である、[11]に記載の面光源装置。
[17]前記複数の発光素子の中心間距離に対する、前記基板と、前記拡散板との間の間隔の割合は、0.15以上である、[16]に記載の面光源装置。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、色ムラを抑制できる面光源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】
図1A、Bは、実施の形態1に係る面光源装置の構成を示す図である。
【
図3】
図3は、
図1Aに示されるB-B線の断面図の一部を拡大した部分拡大断面図である。
【
図4】
図4A~Dは、光束制御部材の構成を示す図である。
【
図5】
図5は、発光素子列における発光チップの配置を説明するための模式図である。
【
図6】
図6A、Bは、発光素子列における発光チップの配置を説明するための模式図である。
【
図7】
図7A、Bは、光源ブロックにおける発光チップの配置を説明するための模式図である。
【
図8】
図8は、面光源装置における発光チップの配置を説明するための模式図である。
【
図9】
図9は、面光源装置における発光チップの配置を説明するための模式図である。
【
図10】
図10A~Cは、面光源装置における色度を説明するための図である。
【
図11】
図11A、Bは、面光源装置における発光チップの配置を説明するための図である。
【
図12】
図12は、面光源装置における色度の測定結果を示すグラフである。
【
図13】
図13A~Cは、面光源装置における色度を説明するための図である。
【
図14】
図14は、面光源装置における色度の測定結果を示すグラフである。
【
図16】
図16は、実施の形態2に係る面光源装置の天板を除いた面光源装置の平面図である。
【
図18】
図18A~Dは、実施の形態2の光束制御部材の構成を示す図である。
【
図19】
図19A~Cは、実施の形態2の光束制御部材の構成を示す断面図である。
【
図20】
図20A、Bは、第1入射面および第2全反射面の位置関係を説明するための断面図である。
【
図21】
図21A~Eは、第1入射面の右側端部と、第2全反射面の内側端部との位置関係を説明するための図である。
【
図22】
図22は、面光源装置における輝度分布を示すグラフである。
【
図23】
図23A~Dは、面光源装置における色度分布を示すグラフである。
【
図24】
図24A~Cは、第1入射面の右側端部と、発光素子の光軸とを説明するための図である。
【
図25】
図25は、面光源装置における輝度分布を示すグラフである。
【
図26】
図26A、Bは、面光源装置における色度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0011】
[実施の形態1]
(面光源装置の構成)
図1A、Bおよび
図2は、面光源装置100の構成を示す図である。
図1Aは、面光源装置100の平面図であり、
図1Bは、正面図である。
図2は、
図1Bに示されるA-A線の断面図である。
図3は、
図1Aに示されるB-B線の断面図の一部を拡大した部分拡大断面図である。
図4A~Dは、光束制御部材133の構成を示す図である。
図4Aは、光束制御部材133の平面図であり、
図4Bは、底面図であり、
図4Cは、正面図であり、
図4Dは、
図4Aに示されるA-A線の断面図である。
【0012】
面光源装置100は、複数の光源ブロック130を有する。なお、本実施の形態では、
図1A、Bおよび
図2に示されるように、面光源装置100は、筐体110と、複数の基板120と、複数の光源ブロック130と、拡散板140とを有する。
【0013】
筐体110は、その内部に複数の基板120と、複数の発光装置131をそれぞれ有する複数の光源ブロック130を収容するための、1つの面の少なくとも一部が開放した直方体状の箱である。筐体110は、天板と、天板に対向する底板と、天板および底板を繋ぐ4個の側板とから構成される。天板には、発光領域となる長方形状の開口部が形成されている。この開口部は、拡散板140により塞がれる。開口部の大きさは、拡散板140に形成される発光領域(発光面)の大きさに相当し、例えば400mm×700mm(32インチ)、934mm×1660mm(75インチ)である。筐体110は、例えば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)やポリカーボネート(PC)などの樹脂や、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属などから構成される。
【0014】
複数の基板120は、複数の光源ブロック130(発光装置131)を筐体110内に所定の間隔で配置するための平板である。基板120は、筐体110の底板上に配置されている。基板120の表面は、到達した光を拡散板140に向けて反射させるように構成されていてもよいし、反射させないように構成されていてもよい。本実施の形態では、基板120の表面は、到達した光を拡散板140に向けて反射させるように構成されていている。基板120と、拡散板140とは、平行に配置されている。基板120の表面から拡散板140までの高さ(空間厚さ)は、特に限定されないが、1~30mmの範囲内が好ましい。
【0015】
複数の光源ブロック130は、ローカルディミング制御おける点灯および消灯の単位であり、基板120に配置される。複数の光源ブロック130は、第1方向D1および第1方向D1に直交する第2方向D2にそれぞれ配置されている(
図2参照)。基板120上に配置される光源ブロック130の数は、特に限定されない。基板120上に配置される光源ブロック130の数は、筐体110の開口部により規定される発光領域(発光面)の大きさに基づいて適宜設定される。例えば、発光領域(発光面)の大きさが75インチの場合、200~4000個の光源ブロック130が配置される。複数の光源ブロック130は、複数の発光装置131をそれぞれ有する。複数の光源ブロック130のそれぞれは、第1方向D1に配列された複数の発光装置131からなる発光装置列131Lを1列または2列以上有する。また、複数の光源ブロック130のそれぞれは、第1方向D1に配列された複数の発光素子132からなる発光素子列132Lを1列または2列以上有する。
【0016】
複数の発光装置131のそれぞれは、発光素子132を有する。なお、本実施の形態における発光装置131は、発光素子132と、光束制御部材133とを有する。すなわち、複数の発光装置131のそれぞれは、光束制御部材133を有していなくてもよい。複数の発光装置131のそれぞれは、1個の発光素子132に対して1個の光束制御部材133を有してもよいし、複数個の発光素子132に対して1個の光束制御部材133を有してもよい。本実施の形態では、1個の発光素子132に対して1個の光束制御部材133を有している。また、本実施の形態では、複数の発光装置131は、それぞれ発光素子132から出射される光の光軸OAが基板120の表面に対する法線に沿うように配置されている。複数の発光装置131は、発光装置列131Lとなるように第1方向D1に配列されている。発光装置列131Lは、さらに第1方向D1に直交する第2方向D2に複数列配置されていてもよい。本実施の形態では、第1方向D1に配列された複数の発光装置131からなる発光装置列131Lが第2方向D2に複数配置されている。光源ブロック130における発光装置131の数は、2~12個の範囲内が好ましい。発光装置列131Lに含まれる発光装置131は、2n個(nは正の整数)が好ましい。発光装置131の配置は、第2方向D2×第1方向D1をすると、1×2、1×4、1×6、1×8、1×10、1×12、2×2、2×4、2×6、3×2、3×4、4×2、5×2、6×2となるように配置される。
【0017】
発光素子132は、面光源装置100(および発光装置131)の光源である。発光素子132は、基板120上に配置されている。複数の発光素子132は、第1方向D1に配列されており、発光装置列131Lを構成する。発光素子列132Lは、第2方向D2に複数配列されていてもよい。すなわち、発光素子132は、第1方向D1および第2方向D2に配列されていてもよい。言い換えると、複数の発光素子132は、矩形格子状に配置されていてもよい。ここで、矩形格子状とは、各発光素子132が格子の各交点に配置されることを意味する。また、矩形は、長方形でもよいし、正方形でもよい。第1方向D1および第2方向D2における隣接する2個の発光素子132の中心間距離は、特に限定されない。当該中心間距離は、2~80mmの範囲内が好ましい。発光装置列131Lに含まれる発光素子132の数は、複数であれは特に限定されない。本実施の形態における発光素子132の数は、発光装置131の数と同じである、すなわち、発光装置列131Lに含まれる発光素子132の数は、2n個(nは正の整数)が好ましい。発光素子132の配置は、第2方向D2×第1方向D1をすると、1×2、1×4、1×6、1×8、1×10、1×12、2×2、2×4、2×6、3×2、3×4、4×2、5×2、6×2となるように配置される。
【0018】
複数の発光素子132は、それぞれ、出射光の色が互いに異なる複数の発光チップ151を有する。発光チップ151から出射される光の色は特に限定されない。本実施の形態では、1個の発光チップ151は、出射光が赤色(R;red)の赤色発光チップ151rと、出射光が緑色(G;green)の緑色発光チップ151gと、出射光が青色(B;blue)の青色発光チップ151bとを有する。それぞれの発光素子132では、3個の3発光チップ151r、151g、151bが第1方向D1に配列されている発光装置列131Lおよび発光素子列132Lにおいて、両端部の発光チップ151からの出射光の色は、同じである。
【0019】
なお、本発明の特徴の一つは、面光源装置100における3個の発光チップ151r、151g、151bの配置であるため、これらについての詳細は後述する。
【0020】
光束制御部材133は、発光素子132から出射された光の配光を制御する。光束制御部材133は、いわゆる全反射レンズでもよいし、拡散レンズでもよいし、いわゆる集光レンズでもよい。本実施の形態では、光束制御部材133は、全反射レンズである。本実施の形態では、
図4A~Dに示されるように、光束制御部材133は、入射面134と、全反射面135と、出射面136とを有する。なお、光束制御部材133は、基板120に固定するための脚部139を有していてもよい。光束制御部材133は、少なくとも発光素子132から出射された光を、第1方向D1と、第1方向D1(中心軸CAまたは光軸OA)に垂直な方向と、基板120側とに向かって進行するように制御する。光束制御部材133は、光拡散性を付与する観点から、散乱材を含むことが好ましい。散乱材の例には、ビーズが含まれる。
【0021】
光束制御部材133は、一体成型されている。光束制御部材133の材料は、光透過性を有する樹脂組成物またはガラス組成物が好ましい。樹脂組成物は、光透過性樹脂および散乱材を有する。また、ガラス組成物は、ガラスおよび散乱材を有する。光透過性樹脂の例には、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)やポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂(EP)が含まれる。散乱材の例には、シリコーン粒子、シリカ粒子、メラミン・ホルムアルデヒド縮合体、酸化チタン粒子が含まれる。散乱材は、熱安定性および光透過性樹脂に対して均一に分散する観点から、シリコーン粒子が好ましい。散乱材の数平均粒子径は、特に限定されないが、4~10μmの範囲内が好ましい。樹脂組成物中またはガラス組成物中における散乱材の濃度は、上記機能を発揮できれば特に限定されないが、樹脂組成物またはガラス組成物に対して0.01~0.3重量%の範囲内が好ましく、0.1~0.15重量%の範囲内がより好ましい。
【0022】
入射面134は、発光素子132から出射された光の一部を入射させる。入射面134は、光束制御部材133の底面(発光素子132側の面)137の中央部に形成された凹部138の内面である。入射面134の形状は、特に限定されない。入射面134の形状は、半球状や半楕円体状などのように、エッジを含まない曲面であってもよいし、天面および側面を有するエッジを含む面であってもよい。本実施の形態では、入射面134の形状は、中心軸CAを含む断面において、第1方向D1において、中心軸CA側から入射面134の端部に向かうにつれて、接線の傾きの絶対値が徐々に小さくなるように形成されている。ここで中心軸CAとは、光束制御部材133を平面視したとき、長軸の中点であって、かつ短軸の中点を意味する。
【0023】
全反射面135は、入射面134を挟んで発光素子132と反対側(拡散板140側)に配置されている。また、全反射面135は、入射面134から入射した光の一部を、光軸(中心軸CA)に垂直な方向(側方方向)に反射させる。全反射面135は、中心軸CAを含む平面で切断した断面において、中心軸CAを境界として、中心軸CAから全反射面135の両端部に向かうにつれて、底面137(基板120)からの高さが高くなるように形成されている。より具体的には、全反射面135は、当該平面で切断した断面において、中心軸CAから全反射面135の端部に向かうにつれて、接線の傾きが徐々に小さくなるように形成されている。
【0024】
出射面136は、全反射面135で反射された光を外部に出射させる。出射面136は、底面137および全反射面135を接続している。出射面136は、中心軸CAを取り囲むように配置されている。本実施の形態では、出射面136は、中心軸CAを含む平面で切断した断面において、中心軸CAと平行となるように配置されている。すなわち、本実施の形態では、出射面136は、円柱の側面の形状である。
【0025】
拡散板140は、筐体110の開口部を塞ぐように配置されている。拡散板140は、光拡散性を有する板状の部材であり、発光装置131からの出射光を透過させつつ拡散させる。通常、拡散板140は、液晶パネルなどの被照射部材とほぼ同じ大きさである。たとえば、拡散板140は、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂(MS)などの光透過性樹脂により形成される。光拡散性を付与するため、拡散板140の表面に微細な凹凸が形成されているか、または拡散板140の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。複数の発光素子の中心間距離に対する、基板120および拡散板140の間の間隔の割合は、0.15以上が好ましい。
【0026】
なお、面光源装置100は、上記の構成に加え、他の光学シートを有してもよい。他の光学シートの例には、第1プリズムシート(PS1)、第2プリズムシート(PS2)、二重輝度向上フィルム(Dual Brightness Enhancement Film;DBEF(登録商標))が含まれる。
【0027】
第1プリズムシートは、複数の第1凸条を有し、到達した光の進行方向を制御しつつ、透過させる。複数の第1凸条の第1稜線は、直線であり、かつ互いに平行となるように配置されている。第1凸条は、発光装置131側に配置されていてもよいし、二重輝度向上フィルム側に配置されていてもよい。
【0028】
第2プリズムシートは、複数の第2凸条を有し、到達した光の進行方向を制御しつつ、透過させる。複数の第2凸条の第2稜線は、直線であり、かつ互いに平行となるように配置されている。第2凸条は、発光装置131側に配置されていてもよいし、二重輝度向上フィルム側に配置されていてもよい。
【0029】
第1凸条の第1稜線と、第2凸条の第2稜線とは、平面視したときに交差していることが好ましい。
【0030】
二重輝度向上フィルムは、多層薄膜技術に基づく反射型偏光フィルムである。
【0031】
なお、面光源装置100における光学シートの構成としては、例えば、第1プリズムシート(PS1)、第2プリズムシート(PS2)および二重輝度向上フィルム(DBEF)である。または、光学シートの構成としては、例えば、第1プリズムシート(PS1)または第2プリズムシート(PS2)と、二重輝度向上フィルム(DBEF)とである。
【0032】
(発光チップの配置)
面光源装置100における発光チップ151の配置について具体的に説明する。まず、面光源装置100の発光素子列132L内における発光チップ151の配置について説明する。上述したように、発光素子列132Lに含まれる発光素子132の数は、2n個(nは正の整数)であることが好ましい。ここでは、発光装置列131Lに2個の発光素子132を含む場合と、4個以上の発光素子132を含む例として、発光装置列131Lに4個の発光素子132を含む場合とについて説明する。
【0033】
図5および
図6A、Bは、発光素子列132L内における発光チップ151の配置を示す模式図である。
図5は、発光素子列132Lに2個の発光素子132を有する場合の模式図であり、
図6A、Bは、発光素子列132Lに4個の発光素子132を有する場合の模式図である。
【0034】
図5および
図6A、Bに示されるように、発光素子列132Lにおいて、両端部の発光チップ151からの出射光の色は、同じである。本実施の形態では、発光素子列132Lにおいて、両端部の発光チップ151は赤色発光チップ151rであり、出射光の色は赤色である。また、発光素子132における発光チップ151の順番は、発光素子列132Lにおいて、両端部の発光チップ151からの出射光の色が同じであれば特に限定されない。また、
図5および
図6A、Bでは、各発光素子132に含まれる発光チップ151の配置順は、同じである。
【0035】
図5に示されるように、2個の発光素子132内における発光チップ151の配置順が同じでもよい。この場合、発光素子列132Lにおいて、
図5における左側の第1発光素子132Aおよび右側の第2発光素子132Bは、第1発光素子132Aにおける第2発光素子132Bに最も近い位置の発光チップ(緑色発光チップ151g)からの出射光の色と、第2発光素子132Bにおける第1発光素子132Aに最も近い位置の発光チップ(緑色発光チップ151g)からの出射光の色とが同じ色となるように配置されている。このように、
図5に示される例では、平面視したときに、第1発光素子132Aと、第2発光素子132Bの間を境界として、発光チップ151からの出射光の色が線対称となるように発光チップ151が配置されている。言い換えると、
図5に示される例では、発光素子132における発光チップ151の配置順はいずれも同じであるが、第1発光素子132Aに対して、第2発光素子132Bが逆向きとなるように配置されている。
【0036】
図6A、Bに示されるように、発光素子列132Lに含まれる発光素子132が4個の場合でも、発光素子列132Lにおいて、両端部の発光チップ151からの出射光の色は、同じである。本実施の形態では、発光素子列132Lにおいて、両端部の発光チップ151は赤色発光チップ151rであり、出射光の色は赤色である。また、発光素子132における発光チップ151の配置順は、発光素子列132Lにおいて、両端部の発光チップ151から出射光の色が同じであれば特に限定されない。
【0037】
図6Aに示されるように、発光素子列132Lにおいて、
図6Aにおける中央左側の第1発光素子132Aおよび
図6Aにおける中央右側の第2発光素子132Bは、第1発光素子132Aにおける第2発光素子132Bに最も近い位置の発光チップ(緑色発光チップ151g)からの出射光の色と、第2発光素子132Bにおける第1発光素子132Aに最も近い位置の発光チップ(緑色発光チップ151g)からの出射光の色とが同じ色となるように配置されている。このように、
図6Aに示される例では、平面視したときに、第1発光素子132Aと、第2発光素子132Bの間を境界として、発光チップ151からの出射光の色が線対称となるように配置されている。
【0038】
図6Bに示されるように、発光素子列132Lのうち互いに隣接するいずれの発光素子(第1発光素子および第2発光素子)においても、第1発光素子132Aにおける第2発光素子132Bに最も近い位置の発光チップからの出射光の色と、第2発光素子132Bにおける第1発光素子132Aに最も近い位置の発光チップからの出射光の色とが同じ色となるように配置されている。このように、
図6Bに示される例では、平面視したときに、第1発光素子132Aと、第2発光素子132Bの間を境界として、発光チップ151からの出射光の色が線対称となるように配置されている。
【0039】
なお、
図6Aに示される例と、
図6Bに示される例とでは、
図6Bに示される例が好ましい。
図6Bに示される例では、
図6Aに示される例よりも色ムラがなく、均一性に優れる。
【0040】
次に、光源ブロック130における発光チップ151の配置について説明する。ここでは、2個の発光素子132を含む発光装置列131Lを2列有する光源ブロック130と、4個以上の発光素子132を含む発光装置列131Lを有する例として、4個の発光素子132を含む発光装置列131Lを4列有する光源ブロック130とについて説明する。
【0041】
図7A、Bは、光源ブロック130における発光チップ151の配置について説明するための模式図である。
図7Aは、発光装置列131Lが2個の発光素子132を含み、かつ第2方向D2に2列の発光装置列131Lが配置されている光源ブロック130における発光チップ151の配置を説明するための模式図であり、
図7Bは、発光装置列131Lが4個の発光素子132を含み、かつ第2方向D2に4列の発光装置列131Lが配置されている光源ブロック130における発光チップ151の配置を説明するための模式図である。また、
図7A、Bでは、各発光素子132に含まれる3個の発光チップ151r、151g、151bの配置順は、同じである。
【0042】
図7A、Bに示されるように、2本以上(本実施の形態では2本または4本)の発光素子列132Lでは、全ての両端部の発光チップ151(赤色の発光チップ151r)からの出射光の色は、同じである。また、発光素子列132Lにおいて、複数の発光素子132のうち互いに隣接する第1発光素子132Aおよび第2発光素子132Bは、第1発光素子132Aにおける第2発光素子132Bに最も近い位置の発光チップからの出射光の色と、第2発光素子132Bにおける第1発光素子132Aに最も近い位置の発光チップ151からの出射光の色とが同じである。さらに、
図7Bに示されるように、発光素子列132Lに発光素子132が4個以上のときは、発光素子列132Lにおいて、隣接する全ての第1発光素子132Aおよび第2発光素子132Bは、第1発光素子132Aにおける第2発光素子132Bに最も近い位置の発光チップからの出射光の色と、第2発光素子132Bにおける第1発光素子132Aに最も近い位置の発光チップ151からの出射光の色とが同じであることが好ましい。
【0043】
次に、面光源装置100における発光チップ151の配置について説明する。ここでは、2個の発光素子132を含む発光装置列131Lを2列有する光源ブロック130が第1方向D1および第2方向D2に配置された面光源装置100と、4個以上の発光素子132を含む発光装置列131Lを有する例として、4個の発光素子132を含む発光装置列131Lを4列有する光源ブロック130が第1方向D1および第2方向D2に配置された面光源装置100とについて説明する。
【0044】
図8および
図9は、面光源装置100における発光チップ151の配置について説明するための模式図である。
図8は、
図7Aに示される光源ブロック130が第1方向D1および第2方向D2に配置された面光源装置100における発光チップ151の配置を説明するための模式図であり、
図9は、
図7Bに示される光源ブロック130が第1方向D1および第2方向に配置された面光源装置100における発光チップ151の配置を説明するための模式図である。
【0045】
複数の光源ブロック130のうち第1方向D1において互いに隣接する第1光源ブロック130Aおよび第2光源ブロック130Bでは、複数の発光チップ151の順番が同じでもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態では、
図8および
図9に示されるように、複数の光源ブロック130のうち第1方向D1において互いに隣接する第1光源ブロック130Aおよび第2光源ブロック130Bでは、複数の発光チップ151の順番が同じである。
【0046】
複数の光源ブロック130のうち第2方向D2において互いに隣接する第3光源ブロック130Cおよび第4光源ブロック130Dでは、複数の発光チップ151の順番が同じでもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態では、
図8および
図9に示されるように、複数の光源ブロック130のうち第2方向D2において互いに隣接する第3光源ブロック130Cおよび第4光源ブロック130Dでは、複数の発光チップ151の順番が同じであることが好ましい。
【0047】
(色度分布)
次に、ここで、面光源装置100における色度分布について調べた。測定に使用した面光源装置は1個の光源ブロック130を有し、当該光源ブロック130は2個の発光素子132を含む発光素子列132Lを1列有する。測定に使用した面光源装置100は、光束制御部材133を有していない。発光素子132の大きさは0.4mm×0.4mmであり、発光素子132の中心間距離は、12mmである。発光素子132における3個の発光チップ131r、151g、151bの配置順は、同じである。基板120と拡散板140との距離は、10mmである。また、基板120の表面は、到達した光を拡散板140に向けて反射させるように構成されている。また、面光源装置100は、拡散板140と、光学シートとして、その上に配置された表裏に複数のプリズムが形成された二重輝度向上フィルムとを有する。
【0048】
図10Aは、発光素子列132Lの両端の発光チップ151からの出射光の色が同じ面光源装置の模式図であり、
図10Bは、発光素子列132Lの両端の発光チップ151からの出射光の色が異なる面光源装置の模式図であり、
図10Cは、
図10A、Bの線Qにおける色度分布を示している。
図10Cの横軸は
図10Aおよび
図10Bの点Oからの距離を示しており、縦軸は色度Yの値を示している。
図10Cの実線は、
図10Aの面光源装置の結果を示しており、点線は、
図10Bの面光源装置の結果を示している。
【0049】
図10Aおよび
図10Cに示されるように、発光素子列132Lの両端部の発光チップ151からの出射光の色が同じ場合、色度ムラが少ないことがわかる。なお、
図10Aに示される例では、発光素子列132Lにおいて、
図10Aにおける左側の第1発光素子132Aおよび右側の第2発光素子132Bは、第1発光素子132Aにおける第2発光素子132Bに最も近い位置の発光チップ(緑色発光チップ151g)からの出射光の色と、第2発光素子132Bにおける第1発光素子132Aに最も近い位置の発光チップ(緑色発光チップ151g)からの出射光の色とが同じ色となるように配置されている。
【0050】
図10Bおよび
図10Cに示されるように、発光素子列132Lの両端部の発光チップ151からの出射光の色が異なる場合、色度ムラが生じることがわかる。
【0051】
次に、1個の光源ブロック130において、2個の発光素子132からなる発光素子列132Lが8列配置された場合の色度分布について調べた。測定に使用した面光源装置100の構成は、発光装置131の数以外は、上述した通りである。
【0052】
図11Aは、発光素子列132Lの両端の発光チップ151からの出射光の色が同じ面光源装置の模式図であり、
図11Bは、発光素子列132Lの両端の発光チップ151からの出射光の色が異なる面光源装置の模式図である。
図12は、
図11A、Bの線Qにおける色度分布を示している。
図12の横軸は
図11Aおよび
図11Bの点Oからの距離を示しており、縦軸は色度Yの値を示している。
図12の実線は、
図11Aの面光源装置の結果を示しており、点線は、
図11Bの面光源装置の結果を示している。
【0053】
図11Aおよび
図12に示されるように、本実施の形態と同様に、発光素子列132Lの両端部の発光チップ151からの出射光の色が同じ場合、色度ムラが少ないことがわかる。なお、
図11Aに示される例では、発光素子列132Lにおいて、
図10Aにおける左側の第1発光素子132Aおよび右側の第2発光素子132Bは、第1発光素子132Aにおける第2発光素子132Bに最も近い位置の発光チップ(緑色発光チップ151g)からの出射光の色と、第2発光素子132Bにおける第1発光素子132Aに最も近い位置の発光チップ(緑色発光チップ151g)からの出射光の色とが同じ色となるように配置されている。
【0054】
図11Bおよび
図12に示されるように、発光素子列132Lの両端部の発光チップ151からの出射光の色が異なる場合、色度ムラが生じることがわかる。
【0055】
次に、1つの発光素子132から出射される光の色度分布に対する光束制御部材133の影響について調べた。測定に使用した面光源装置100における発光素子132の大きさは0.4mm×0.4mmである。基板120と拡散板140との距離は、12mmである。使用した光束制御部材133の直径は13mmである。また、基板120の表面は、到達した光を拡散板140に向けて反射させるように構成されている。また、面光源装置100は、拡散板140と、光学シートとして、その上に配置された、第1プリズムシートと、第2プリズムシートと、二重輝度向上フィルムとを使用した。
【0056】
図13Aは、光束制御部材133を有さない場合の模式図であり、
図13Bは、光束制御部材133を有する場合の模式図であり、
図13Cは、
図13A、Bの線Qにおける色度分布を示している。
図13Cの横軸は
図13A、Bの点Oからの距離を示しており、縦軸は色度Yの値を示している。
図13Cの実線は、光束制御部材133を有さない場合の結果を示しており、点線は、光束制御部材133を有する場合の結果を示している。
【0057】
図13A~Cに示されるように、光束制御部材133により、色度ムラが抑制されることがわかる。
【0058】
次に、2個の発光素子132からなる発光素子列132Lから出射される光の色度分布に対する光束制御部材133の影響について調べた。発光素子132の大きさは0.4mm×0.4mmであり、発光素子132の中心間距離は、24mmである。基板120と拡散板140との距離は、12mmである。また、基板120の表面は、到達した光を拡散板140に向けて反射させるように構成されている。また、面光源装置100は、拡散板140と、光学シートとして、その上に配置された、第1プリズムシートと、第2プリズムシートと、二重輝度向上フィルムとを使用した。
【0059】
発光素子列132Lにおける発光チップ151の配置は、
図10A、Bと同じである。
図14は、
図10A、Bの線Qにおける色度分布を示している。
図14の横軸は
図10A、Bの点Oからの距離を示しており、縦軸は色度Yの値を示している。
図14の実線は、光束制御部材133を配置していない面光源装置の結果を示しており、点線は、光束制御部材133を配置した面光源装置の結果を示している。
【0060】
光束制御部材133を有する
図10A、Bおよび
図14に示されるように、発光チップ151の配置により、色度ムラが大きく異なることがわかる。
【0061】
(効果)
以上のように、本実施の形態に係る面光源装置100は、複数の発光素子132からなる発光素子列132Lにおいて、両端部の発光チップ151からの出射光の色が同じであるため、発光装置131から出射された光が混色し、色ムラを抑制することができる。また、互いに隣接する2個の光源ブロック130の間で光が混色することがない。
【0062】
なお、光束制御部材として、以下に示す、いわゆる拡散レンズである光束制御部材233を使用してもよい。
図15A~Dは、他の光束制御部材233の構成を示す図である。
図15Aは光束制御部材233の平面図であり、
図15Bは底面図であり、
図15Cは側面図であり、
図15Dは
図15Aに示されるA-A線に沿う断面図である。
【0063】
図15A~Dに示されるように、光束制御部材233は、入射面234および出射面236を有する。光束制御部材233は、入射面234で入射した光を拡げながら出射面236から出射させるように構成されている。
【0064】
[実施の形態2]
次に、実施の形態2の面光源装置300について説明する。本実施の形態の面光源装置300は、光源ブロック330の構成が実施の形態1の面光源装置100と異なる。そこで、主として光源ブロック330の構成について説明し、実施の形態1と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【0065】
図16は、天板を除いた面光源装置300の平面図である。
図17は、面光源装置300の部分拡大断面図である。
【0066】
図16および
図17に示されるように、本実施の形態の面光源装置300は、筐体110と、複数の基板120と、複数の光源ブロック330と、拡散板140とを有する。
【0067】
複数の光源ブロック330は、第1方向D1および第1方向D1に直交する第2方向D2にそれぞれ配置されている(
図16参照)。基板120上に配置される光源ブロック330の数は、特に限定されない。複数の光源ブロック330は、発光装置331をそれぞれ有する。複数の光源ブロック330のそれぞれは、第1方向D1に配列された複数の発光素子132からなる発光素子列132Lを1列有する。
【0068】
本実施の形態における発光装置331は、発光素子132と、1列の発光素子列132Lから出射された光を制御するための1つの光束制御部材333とを有する。本実施の形態では、偶数個(2個)の発光素子132(1列の発光素子列132L)に対して1個の光束制御部材333を有している。また、本実施の形態では、発光装置331は、それぞれ発光素子132から出射される光の光軸OAが基板120の表面に対する法線に沿うように配置されている。
【0069】
【0070】
光束制御部材333は、偶数個の発光素子132から出射された光の配光を制御する。本実施の形態では、光束制御部材333は、全反射レンズである。
図18A~Dおよび
図19A~Cに示されるように、本実施の形態では、光束制御部材333は、入射面334と、全反射面335と、出射面336とを有する。なお、光束制御部材333は、基板120に固定するための脚部139を有していてもよい(図示省略)。光束制御部材333は、少なくとも発光素子132から出射された光を、第1方向D1と、第1方向D1(中心軸CAまたは光軸OA)に垂直な方向および基板120側に向かって進行するように制御する。本実施の形態では、光束制御部材333は、第1方向D1よりも第2方向D2において遠くに光が進行するように構成されている。
【0071】
入射面334は、発光素子132から出射された光の一部を入射させる。入射面334は、光束制御部材333の底面(発光素子132側の面)337の中央部に形成された凹部338の内面である。入射面334は、偶数個の発光素子132の光軸OAと交わるように配置されている。入射面334の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、入射面334は、第1入射面334aおよび第2入射面334bを有する。
【0072】
第1入射面334aは、発光素子132の発光面と対向して配置されている。光軸OAおよび第1方向D1に沿う軸を含む断面において、第1入射面334aは、直線状に形成されている。光軸OAおよび第2方向D2に沿う軸を含む断面において、第1入射面334aは、底面337側に凸の曲面状に形成されている。また、第1方向D1において、光源ブロック330内の発光素子列132Lに含まれる両端の発光素子132の光軸は、それぞれ、第1入射面334aの端部と一致していることが好ましい。
【0073】
第2入射面334bは、第1入射面334aおよび底面337を繋ぐ。光軸OAおよび第1方向D1に沿う軸を含む断面において、第2入射面334bは、底面337側に凸の曲面状に形成されている。
【0074】
全反射面335は、入射面334を挟んで発光素子132と反対側(拡散板140側)に配置されている。また、全反射面335は、入射面334から入射した光の一部を、光軸(中心軸CA)に垂直な方向(側方方向)に反射させる。本実施の形態では、全反射面335は、2つの第1全反射面335aおよび2つの第2全反射面335bを有する。
【0075】
第1全反射面335aは、第1方向D1に沿って延在し、第1方向D1において2つの端部をそれぞれ含む。光軸OAおよび第1方向D1に沿う軸を含む断面において、第1全反射面335aは、直線状に形成されている。光軸OAおよび第2方向D2に沿う軸を含む断面において、第1全反射面335aは、第1方向D1において光軸OAから離れるにつれて、光軸OAに沿う方向において発光素子132から離れるように配置されている。ここで、端部とは、第2全反射面335bとの境界(領域)を意味する。
【0076】
第2全反射面335bは、第1方向D1における2つの第1全反射面335aの両端部をそれぞれ繋ぐ。第2全反射面335bは、それぞれ、第1方向D1において光軸OAから離れるにつれて、光軸OAに沿う方向において発光素子132から離れるように配置され、かつ第1方向D1において、光軸OA側に配置された内側端部および内側端部よりも光軸OAに対して離れた位置に配置された外側端部とを含む。なお、内側端部とは光束制御部材333の中心軸CAおよび第1方向D1に延在した線を含む断面で切断した断面において、第2全反射面335bの中心軸CAに一番近い位置(点)を意味し、外側端部とは当該断面において第2全反射面335bの中心軸CAから一番遠い位置(点)を意味する。第1方向D1において、光源ブロック330内の発光素子列132Lに含まれる両端の発光素子132の光軸OAは、それぞれ、第2全反射面335bの内側端部よりも内側に配置されていることが好ましい。
【0077】
出射面336は、全反射面335で反射された光を外部に出射させる。出射面336は、底面337および全反射面335(第2全反射面335b)を接続している。出射面336は、中心軸CAを取り囲むように配置されている。本実施の形態では、出射面336は、2つの第1出射面336aおよび2つの第2出射面336bを有する。
【0078】
第1出射面336aは、第1方向D1に沿って延在している。第1出射面336aは、光束制御部材333を正面視したときに、2つの第2全反射面335bの間に配置されている。また、光軸OAおよび第2方向D2に沿う軸を含む断面において、第1全反射面335aは、底面337および全反射面335(第1全反射面335a)を繋ぐ。第1出射面336aは、1つの平面で構成されていてもよいし、複数の曲面で構成されていてもよい。本実施の形態では、第1出射面336aは、複数の曲面で構成されている。
【0079】
第2出射面336bは、第1方向D1において光束制御部材333の両端部に配置されている。第2出射面336bは、光束制御部材333を正面視したときに、第1出射面336aの両端部に配置されている。第2出射面336bは、1つの平面で構成されていてもよいし、複数の曲面で構成されていてもよい。本実施の形態では、第2出射面336bは、複数の曲面で構成されている。
【0080】
図20A、Bに示されるように、第1方向D1において、第1入射面334aの端部と、第2全反射面335bの内側端部とは、一致していてもよいし、一致していなくてもよい。本実施の形態では、第1方向D1において、第1入射面334aの端部と、第2全反射面335bの内側端部とは、一致している。
図20Bに示されるように、第1方向D1において、第1入射面334aの端部と、第2全反射面335bの内側端部とは、一致していなくてもよい。この場合、第1方向D1において、第1入射面334aの端部は、第2全反射面335bの内側端部よりも中心軸CA側に配置される。
【0081】
(シミュレーション1)
ここで、第1入射面334aの右側端部と、第2全反射面335bの内側端部との位置関係を変化させたときの輝度分布および色度分布についてシミュレーションした。まず、面光源装置300における輝度分布について調べた。測定に使用した面光源装置は1個の光源ブロック130を有し、当該光源ブロック130は2個の発光素子132を含む発光素子列132Lおよび1個の光束制御部材333を有している。発光素子132の大きさは0.4mm×0.4mmであり、発光素子132の中心間距離は、12mmである。発光素子132における3個の発光チップ131r、151g、151bの配置順は、同じである。基板120と拡散板140との距離は、6mmである。また、基板120の表面は、到達した光を拡散板140に向けて反射させるように構成されている。また、面光源装置100は、拡散板140と、光学シートとして、その上に配置された表裏に複数のプリズムが形成された二重輝度向上フィルムとを有する。
【0082】
図21A~Eは、第1入射面334aの端部と、第2全反射面335bの内側端部との位置関係を説明するための図である。なお、第1入射面334aの右側端部および第2全反射面335bの内側端部の位置関係と、第1入射面334aの左側端部および第2全反射面335bの内側端部の位置関係と、は同じである。よって、ここでは、第1入射面334aの右側端部および第2全反射面335bの内側端部の位置関係について説明する。
図21Aは、第1方向D1において、第1入射面334aの右側端部と、第2全反射面335bの内側端部とが一致していることを示す断面模式図であり、
図21Bは、第1方向D1において、第1入射面334aの右側端部と、第2全反射面335bの内側端部とが0.25mmずれていることを示す断面模式図であり、
図21Cは、第1方向D1において、第1入射面334aの右側端部と、第2全反射面335bの内側端部とが0.50mmずれていることを示す断面模式図であり、
図21Dは、第1方向D1において、第1入射面334aの右側端部と、第2全反射面335bの内側端部とが0.75mmずれていることを示す断面模式図であり、
図21Eは、第1方向D1において、第1入射面334aの右側端部と、第2全反射面335bの内側端部とが1.00mmずれていることを示す断面模式図である。
図21A~Eでは、光束制御部材333のハッチングを省略している。
図22B~Eのd1は、第1入射面334aの右側端部と、第2全反射面335bの内側端部との間の距離を示している。
【0083】
図22は、面光源装置300における輝度分布である。
図22の細い実線は、
図21Aに対応した輝度分布を示しており、
図22の点線は、
図21Bに対応した輝度分布を示しており、
図22の一点鎖線は、
図21Cに対応した輝度分布を示しており、
図22の二点鎖線は、
図21Dに対応した輝度分布を示しており、
図22の太い実線は、
図21Eに対応した輝度分布を示しており、
図22の太い実線は、
図21Eに対応した輝度分布を示している。
図22A~Dの横軸は、光束制御部材333の中心軸CAからの距離を示しており、縦軸は、輝度を示している。
【0084】
図23A~Dは、面光源装置300における色度分布を示すグラフである。
図23Aは、
図21Aおよび
図21Bに対応した色度分布を示しており、
図23Bは、
図21Aおよび
図21Cに対応した色度分布を示しており、
図23Cは、
図21Aおよび
図21Dに対応した色度分布を示しており、
図23Dは、
図21Aおよび
図21Eに対応した色度分布を示している。
図22A~Dの横軸は、光束制御部材333の中心軸CAからの距離を示しており、縦軸は、CIE色度図におけるx値の変化値Δxを示している。なお、CIE色度図におけるy値の変化値Δyは、第1方向D1における第1入射面334aの右側端部と、第2全反射面335bの内側端部との位置に関係なく、あまり変化がなかったため、図示していない。なお、
図23A~Dでは、縦軸の値が1に近いほど均一に混色されていることを示している。
【0085】
図21A~Eおよび
図23A~Dに示されるように、第1方向D1において、第2全反射面335bが光軸OAから離れるにつれて、輝度分布が中央によることがわかる。
【0086】
図21A~Eおよび
図23A~Dに示されるように、第1方向D1における第2全反射面335bの内側端部と、第1入射面334aの右側端部との位置ずれが0.5mm以上の場合、色度ムラが改善されていることがわかる。
【0087】
図21A~E、
図22および
図23A~Dに示されるように、色度分布および輝度分布から、第2全反射面335bの内側端部と、第1入射面334aの右側端部との位置ずれは、0.25~0.5mmの範囲が好ましいことがわかる。
【0088】
(シミュレーション2)
次いで、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸OAとの位置関係について、色度分布および輝度分布に基づいて説明する。測定に使用した面光源装置は1個の光源ブロック130を有し、当該光源ブロック130は2個の発光素子132を含む発光素子列132Lおよび1個の光束制御部材333を有している。発光素子132の大きさは0.4mm×0.4mmであり、発光素子132の中心間距離は、12mmである。発光素子132における3個の発光チップ131r、151g、151bの配置順は、同じである。基板120と拡散板140との距離は、10mmである。また、基板120の表面は、到達した光を拡散板140に向けて反射させるように構成されている。また、面光源装置100は、拡散板140と、光学シートとして、その上に配置された表裏に複数のプリズムが形成された二重輝度向上フィルムとを有する。また、第1入射面334aの右側端部と、第2全反射面335bの内側端部とは、第1入射面334aの右側端部に対して、第2全反射面335bの内側端部が外側に0.25mm位置ずれしている。
【0089】
図24A~Cは、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸OAとの説明するための図である。
図24Aは、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸OAとが一致していることを示す断面模式図であり、
図24Bは、第1方向D1において、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸OAとが0.25mmずれていることを示す断面模式図であり、
図24Cは、第1方向D1において、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸とが0.50mmずれていることを示す断面模式図である。
図24A~Cでは、光束制御部材333のハッチングを省略している。
図24B、Cのd2は、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸OAとの間の距離を示している。
【0090】
図25は、面光源装置300における輝度分布を示すグラフである。
図25の実線は、
図24Aに対応した輝度分布を示しており、
図25の点線は、
図24Bに対応した輝度分布を示しており、
図25の一点鎖線は、
図24Cに対応した輝度分布を示している。
図25A、Bの横軸は、光束制御部材333の中心からの距離を示しており、縦軸は、輝度を示している。
【0091】
図26A、Bは、面光源装置300における色度分布を示すグラフである。
図26Aは、
図24Aおよび
図24Bに対応した色度分布を示しており、
図26Bは、
図24Aおよび
図24Cに対応した色度分布を示している。
図26A、Bの横軸は、光束制御部材333の中心からの距離を示しており、縦軸は、CIE色度図におけるx値の変化値Δxを示している。なお、
図26A、Bでは、縦軸の値が1に近いほど均一に混色されていることを示している。
図26A、Bの実線は、発光素子132の光軸と、第1入射面334aの右側端部とが一致している場合の結果を示しており、点線は、発光素子132の光軸と、第1入射面334aの右側端部とが、0.25mm位置ずれしている場合の結果を示している。なお、CIE色度図におけるy値の変化値Δyは、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸OAとの位置に関係なく、あまり変化がなかったため、図示していない。
【0092】
図24A~Cおよび
図25に示されるように、面光源装置300における輝度分布は、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸OAとが0.25mm位置ずれした方が、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸OAとが一致している場合と比較して輝度ムラが少なかった。
【0093】
図24A~Cおよび
図26A、Bに示されるように、面光源装置300における色度分布は、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸OAとが一致している方が、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸OAとが0.25mm位置ずれした場合と比較して色度ムラムラが少なかった。よって、第1入射面334aの右側端部と、発光素子132の光軸OAとは、一致させた方が色度ムラを解消させることがわかった。
【0094】
(効果)
以上のように、本実施の形態に係る面光源装置300は、光束制御部材333が第1方向D1よりも第2方向D2において遠くに光が進行するように構成されているため、実施の形態1の面光源装置100と比較して、発光素子132の灯数を減らすことができる。
【産業上の利用可能性】
【0095】
本発明に係る面光源装置は、例えば、液晶表示装置のバックライトや看板、一般照明などに適用することができる。
【符号の説明】
【0096】
100、300 面光源装置
110 筐体
120 基板
130、330 光源ブロック
130A 第1光源ブロック
130B 第2光源ブロック
130C 第3光源ブロック
130D 第4光源ブロック
131、331 発光装置
131L、331L 発光装置列
132 発光素子
132L 発光素子列
132A 第1発光素子
132B 第2発光素子
133、333 光束制御部材
134、234、334 入射面
135、335 全反射面
136、236、336 出射面
137、337 底面
138、338 凹部
334a 第1入射面
334b 第2入射面
335a 第1全反射面
335b 第2全反射面
336a 第1出射面
336b 第2出射面