特許 7467263 発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(54)【発明の名称】発光装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20240408BHJP

   G02B 5/02 20060101ALI20240408BHJP

   G02B 6/00 20060101ALI20240408BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 431

F21S2/00 433

F21S2/00 435

G02B5/02 C

G02B6/00 331

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020116282

(22)【出願日】2020-07-06

(65)【公開番号】P2022014113

(43)【公開日】2022-01-19

【審査請求日】2023-04-04

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 誠

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 延幸

(72)【発明者】

【氏名】岡田 真文

【審査官】塩治 雅也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０２６５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９３３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００８４５１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２２９２８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｇ０２Ｂ ５／０２

Ｇ０２Ｂ ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面に複数の第１凸部と、前記第１主面と反対側の第２主面に複数の第２凸部と、を有する導光板と、
前記導光板の側面に隣接して配置された、複数の光源素子と、
前記第１主面に対向する第３主面、及び前記第３主面と反対側の第４主面とを有する、プリズムシートと、
前記プリズムシートの第４主面と対向する第５主面、及び前記第５主面と反対側の第６主面とを有する、レンチキュラーレンズと、
を備え、
前記導光板の前記複数の第１凸部は、第１方向に沿って配列され、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延伸し、
前記導光板の前記複数の第２凸部は、前記第１方向に沿って延伸し、前記第２方向に沿って配列し、
前記プリズムシートは、前記第１方向に沿って延伸し、前記第２方向に配列される、複数の第３凸部を備え、
前記レンチキュラーレンズは、前記第１方向に沿って配列され、前記第２方向に沿って延伸する、複数の第４凸部を備え、
前記光源素子の出光面は前記第２方向に向かって配置され、
前記複数の第４凸部の断面形状は、弧を有しており、前記弧の曲率半径は２４．７μｍ以上３３．４μｍ以下である、発光装置。

【請求項2】

前記プリズムシートの前記複数の第３凸部のそれぞれは、前記第２方向に沿った断面形状が、頂角が底辺の下方に位置する二等辺三角形である、請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記導光板の前記第２主面に対向して配置される、反射シートをさらに有する、請求項１又は請求項２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記導光板の側面は、第１側面及び第２側面を含み、
前記複数の光源素子は、前記導光板の第１側面に隣接して配置された複数の第１光源素子と、前記導光板の第２側面に隣接して配置された複数の第２光源素子と、を含む、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

面状発光が可能な発光装置が開発されている。

【0003】

導光板の側面に光源を配置し、側面に対して角度をもって配置された主面から光を出射する発光装置は面光源として用いられている。例えば、このような発光装置は液晶表示装置のバックライトに用いられる。

【0004】

液晶表示装置のバックライト用発光装置は、表示装置の視角による輝度変化を抑制するために光の出射角を広くする必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－０４５７７８号公報

【文献】特開２０１２－０６９４０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本実施形態は、コリメート光を照射可能な発光装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施形態に係る発光装置は、第１主面に複数の第１凸部と、前記第１主面と反対側の第２主面に複数の第２凸部と、を有する導光板と、前記導光板の側面に隣接して配置された、複数の光源素子と、前記第１主面に対向する第３主面、及び前記第３主面と反対側の第４主面とを有する、プリズムシートと、前記プリズムシートの第４主面と対向する第５主面、及び前記第５主面と反対側の第６主面とを有する、レンチキュラーレンズと、を備え、前記導光板の前記複数の第１凸部は、第１方向に沿って配列され、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延伸し、前記導光板の前記複数の第２凸部は、前記第１方向に沿って延伸し、前記第２方向に沿って配列し、前記プリズムシートは、前記第３主面に、前記第１方向に沿って延伸し、前記第２方向に配列される、複数の第３凸部を備え、前記レンチキュラーレンズは、前記第６主面に、前記第１方向に沿って配列され、前記第２方向に沿って延伸する、複数の第４凸部を備える。

【0008】

また一実施形態に係る発光装置は、第１主面に複数の第１凸部と、前記第１主面と反対側の第２主面に複数の第２凸部と、を有する導光板と、前記導光板の側面に隣接して配置された、複数の光源素子と、前記第１主面に対向する第３主面、及び前記第３主面と反対側の第４主面とを有する、プリズムシートと、前記プリズムシートの第４主面と対向する第５主面、及び前記第５主面と反対側の第６主面とを有する、レンチキュラーレンズと、を備え、前記導光板の前記複数の第１凸部は、第１方向に沿って配列され、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延伸し、前記導光板の前記複数の第２凸部は、前記第１方向に沿って延伸し、前記第２方向に沿って配列し、前記プリズムシートは、前記第１方向に沿って延伸し、前記第２方向に配列される、複数の第３凸部を備え、前記レンチキュラーレンズは、前記第１方向に沿って配列され、前記第２方向に沿って延伸する、複数の第４凸部を備え、前記光源素子の出光面は前記第２方向に向かって配置され、前記複数の第４凸部の断面形状は、曲率３５．２１±１５％の弧を含む。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る表示装置の構成を示す分解斜視図である。

【図2】図２は、実施形態の発光装置ＩＬＤの断面図である。

【図3】図３は、出射光の配光角を説明する図である。

【図4】図４は、レンチキュラーレンズと配光角を説明する図である。

【図5】図５は、配光角分布特性を示す図である。

【図6】図６は、配光角分布特性を示す図である。

【図7】図７は、配光角分布特性を示す図である。

【図8】図８は、配光角分布特性を示す図である。

【図9】図９は、基準の曲率からの差分を示す図である。

【図10】図１０は、照明装置の一構成例を示す図である。

【図11】図１１は、集光装置の概略断面図である。

【図12】図１２は、集光装置の電極の形状を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る発光装置について詳細に説明する。

【0011】

本実施形態においては、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していてもよい。第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向を上又は上方と定義し、第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向とは反対側の方向を下又は下方と定義する。

【0012】

また、「第１部材の上方の第２部材」及び「第１部材の下方の第２部材」とした場合、第２部材は、第１部材に接していてもよく、又は第１部材から離れて位置していてもよい。後者の場合、第１部材と第２部材との間に、第３の部材が介在していてもよい。一方、「第１部材の上の第２部材」及び「第１部材の下の第２部材」とした場合、第２部材は第１部材に接している。

【0013】

また、第３方向Ｚの矢印の先端側に表示装置ＤＳＰを観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ－Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ－Ｚ平面、あるいは第２方向Ｙ及び第３方向Ｚによって規定されるＹ－Ｚ平面における発光装置の断面を見ることを断面視という。

【0014】

図１は、実施形態に係る表示装置の構成を示す分解斜視図である。図１に示す発光装置ＩＬＤは、第３方向Ｚに沿って、反射シートＲＥＦ、導光板ＬＧ、プリズムシートＰＲＭ、レンチキュラーレンズＬＬＳを備えている。また発光装置ＩＬＤは、導光板ＬＧの側面ＬＧ１ｓ及びＬＧ２ｓにそれぞれ隣接して配置された光源素子ＬＳ１（第１光源素子ＬＳ１ともいう）及び光源素子ＬＳ２（第２光源素子ＬＳ２ともいう）を備える。導光板ＬＧの側面ＬＧ１ｓ及びＬＧ２ｓは、対向して配置されている。よって光源素子ＬＳ１及びＬＳ２も対向して配置されている。なお本実施形態では、光源素子ＬＳ１及びＬＳ２を区別しない場合は、単に光源素子ＬＳと呼ぶ。

【0015】

導光板ＬＧは、プリズムシートＰＲＭに対向する主面ＬＧａ（第１主面ＬＧａともいう）、及び反射シートＲＥＦと対向する主面ＬＧｂ（第２主面ＬＧｂともいう）を有している。主面ＬＧａは、主面ＬＧｂより上方に位置しており、導光板ＬＧの出光面である。また主面ＬＧｂは、主面ＬＧａと対向し、反対側に設けられている。主面ＬＧａ及び主面ＬＧｂには、後述する三角形柱形状の凸部が設けられている。

【0016】

導光板ＬＧは、主面ＬＧａに、複数の三角柱形状の凸部ＴＲＶａ（第１凸部ＴＲＶａともいう）が設けられている。凸部ＴＲＶａはそれぞれ、第２方向Ｙに沿って延伸している。複数の凸部ＴＲＶａは、第２方向Ｙに交差する第１方向Ｘに沿って配列している。１つの凸部ＴＲＶａの第１方向Ｘに沿った断面形状は、例えば、二等辺三角形であり、第２方向Ｙに沿った断面形状は、長方形である。さらに具体的には、該二等辺三角形の頂点は、底辺より上方に位置している。

【0017】

また、導光板ＬＧは、主面ＬＧｂに、複数の三角柱形状の凸部ＴＲＶｂ（第２凸部ＴＲＶｂともいう）が設けられている。凸部ＴＲＶｂはそれぞれ、第１方向Ｘに沿って延伸している。複数の凸部ＴＲＶｂは、第２方向Ｙに沿って配列している。１つの凸部ＴＲＶｂの第２方向Ｙに沿った断面形状は、例えば二等辺三角形であり、第１方向Ｘに沿った断面は、長方形である。さらに具体的は、該二等辺三角形の頂点は、底辺より下方に位置している。
なお凸部ＴＲＶａが延伸する方向（第２方向Ｙ）と、凸部ＴＲＶｂが延伸する方向（第１方向Ｘ）は、９０°以外で交差しているが、直交していることがより好ましい。

【0018】

導光板ＬＧは、例えば透光性を有する樹脂材料により形成されている。凸部ＴＲＶａ及びＴＲＶｂは、例えば透光性を有する樹脂材料により導光板ＬＧと一体成型されている。よって上記を換言すると、導光板ＬＧの主面ＬＧａは、複数の凸部ＴＲＶａを含むプリズム形状を有しており、導光板ＬＧの主面ＬＧｂは、複数の凸部ＴＲＶｂａを含むプリズム形状を有していると言える。

【0019】

導光板ＬＧの上方には、導光板ＬＧと対向して、プリズムシートＰＲＭが設けられている。プリズムシートＰＲＭは、導光板ＬＧと対向する主面ＰＲＭｂ（第３主面ＰＲＭｂともいう）、及び主面ＰＲＭｂと反対側の主面ＰＲＭａ（第４主面ＰＲＭａともいう）を有している。第４主面ＰＲＭａは、第３主面ＰＲＭｂの上方に位置している。
主面ＰＲＭｂには、第１方向Ｘに沿って延伸し、第２方向Ｙに沿って配列する、複数の三角柱形状の凸部ＴＲＶｐ（第３凸部ＴＲＶｐともいう）が設けられている。１つの凸部ＴＲＶｐの第２方向Ｙに沿った断面形状は、二等辺三角形であり、第１方向Ｘに沿った断面は、長方形である。さらに具体的は、該二等辺三角形の頂点は、底辺より下方に位置している。プリズムシートＰＲＭは、いわゆる逆プリズムシートである。

【0020】

プリズムシートＰＲＭ上には、レンチキュラーレンズＬＬＳが設けられている。レンチキュラーレンズＬＬＳは、プリズムシートＰＲＭと対向する主面ＬＬＳｂ（第５主面ＬＬＳｂともいう）、及び主面ＬＬＳｂと反対側の主面ＬＬＳａ（第６主面ＬＬＳａ）を有している。第６主面ＬＬＳａは、第５主面ＬＬＳｂより上方に位置している。
主面ＬＬＳａには、例えば複数の半円柱形状の凸部ＣＶＸ（第４凸部ＣＶＸともいう）が設けられている。凸部ＣＶＸはそれぞれ、第２方向Ｙに沿って延伸している。レンチキュラーレンズＬＬＳの凸部ＣＶＸが延伸する方向は、導光板ＬＧの凸部ＴＲＶａが延伸する方向、及び光源素子ＬＳからの光が導光板ＬＧに入射する方向と同じ第２方向Ｙである。
また複数の凸部ＣＶＸは、第２方向Ｙに交差する第１方向Ｘに沿って配列している。

【0021】

レンチキュラーレンズＬＬＳにおいて、１つの凸部ＣＶＸの第１方向Ｘに沿った断面形状、すなわちＸ－Ｚ平面における断面形状は、例えば、上に向かって突出した半円形状であり、第２方向Ｙに沿った断面形状、すなわちＹ－Ｚ平面における断面形状は、長方形である。なお凸部ＣＶＸの断面形状は、半円に限らず、円の一部（弧）であればよい。凸部ＣＶＸのＸ－Ｚ平面における断面形状である円の一部、例えば半円が含まれる円の半径を、半径Ｒとすると、当該凸部ＣＶＸの曲率ＣＲはＲの逆数である。

【0022】

図１に示す反射シートＲＥＦは、導光板ＬＧの主面ＬＧｂから漏出した光を反射し、導光板ＬＧ内に戻す機能を有する。これにより光取り出し効率を向上させることができる。反射シートＲＥＦは、例えば導光板ＬＧと対向する面が鏡面となっており、金属、例えば銀を蒸着したシートにより形成されている。ただし反射シートＲＥＦは、金属を蒸着したシートに限定されず、例えば金属薄膜を複数積層したシート、又は光学吸収体から形成されるシート、例えば黒色シート等であってもよい。

【0023】

光源素子ＬＳ１から出射された光は、第２方向Ｙに沿って、導光板ＬＧの側面ＬＧ１ｓ（第１側面ＬＧ１ｓともいう）から導光板ＬＧに入射する。光源素子ＬＳ２から出射された光は、第２方向Ｙの逆方向に沿って、導光板ＬＧの側面ＬＧ２ｓ(第２側面ＬＧ２ｓともいう)から導光板ＬＧに入射する。導光板ＬＧの側面ＬＧ１ｓは光源素子ＬＳ１の入光面であり、側面Ｇ２ｓは光源素子ＬＳ１の入光面である。光源素子ＬＳ１の面のうち、導光板ＬＧの側面ＬＧ１ｓに第２方向Ｙに向かって対向する面は、光源素子ＬＳ１の出光面である。また光源素子ＬＳ２の面のうち、導光板ＬＧの側面ＬＧ２ｓに第２方向Ｙに向かって対向する面は、光源素子ＬＳ２の出光面である。なお側面ＬＧ１ｓ（第１側面ＬＧ１ｓ）及び側面ＬＧ２ｓ（第２側面ＬＧ２ｓ）を区別しない場合は、単に側面という。

【0024】

導光板ＬＧに入射した光は、導光板ＬＧ内部を伝播し、かつ上方に出射される。このとき導光板ＬＧから出射された光は、複数の傾斜角を有してプリズムシートＰＲＭに入射する。プリズムシートＰＲＭに入射した光は、プリズムシートＰＲＭにより第３方向Ｚに平行な方向に出射される。以上のようにして、発光装置ＩＬＤは、第３方向Ｚに平行な光が揃ったコリメート光を出射することが可能である。

【0025】

プリズムシートＰＲＭから出射される光は、上述したように第３方向Ｚにほぼ平行な光であるが、それでも第３方向Ｚと傾斜角をなす光が含まれている。しかしながら、本実施形態の発光装置ＩＬＤでは、プリズムシートＰＲＭ上にさらにレンチキュラーレンズＬＬＳを設ける。これによりさらに狭配光角化を実現可能である。

【0026】

図２は、実施形態の発光装置ＩＬＤの断面図である。図２（Ａ）は、発光装置ＩＬＤのＸ－Ｚ平面における断面図であり、図２（Ｂ）は、発光装置ＩＬＤのＹ－Ｚ平面における断面図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、光源素子ＬＳ１及びＬＳ２には、それぞれ配線基板ＰＣ１及びＰＣ２が接続されている。光源素子ＬＳ１及びＬＳ２は、配線基板ＰＣ１及びＰＣ２を介して外部から入力される信号に基づいて駆動される。
なお図２（Ａ）及び（Ｂ）において、図１と重複する説明はこれを援用し、詳細は省略する。

【0027】

上述したように、本実施形態ではレンチキュラーレンズＬＬＳを発光装置ＩＬＤの最上部に設けている。レンチキュラーレンズＬＬＳを介して上方に出射される出射光において、第３方向Ｚとなす角度を配光角φとすると、理想的なコリメート光は、配光角φ＝０である。つまり発光装置ＩＬＤとして、出射光の配光角φが０に近ければ近いほど、コリメート光を出射する発光装置として好適である。本実施形態では、レンチキュラーレンズＬＬＳによる狭配光化の効果、すなわち、レンチキュラーレンズＬＬＳが、発光装置ＩＬＤが出射する光の配光角φをどの程度小さくすることが可能であるかについて、以下に詳述する。

【0028】

図３は、出射光の配光角を説明する図である。図３（Ａ）は、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、第３方向Ｚに対する出射光Ｌの配光角φを説明する図である。図３（Ｂ）は、配光角φｖ及びφｈを説明する図である。図３（Ａ）に示すように、光源素子ＬＳから光が入射する入射方向と平行な方向（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）である第２方向Ｙ、及び、入射方向と垂直な方向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）である第１方向Ｘにおいて、導光板ＬＧ上の空間に半立体球を仮定する。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）において、発光装置ＩＬＤから出射する出射光Ｌが、Ｘ－Ｚ平面において第３方向Ｚとなす角を配光角φｖとする。同様に、出射光Ｌが、Ｙ－Ｚ平面において第３方向Ｚとなす角を配光角φｈとする。配光角φｖは、－９０°以上９０°以下（－９０°≦φｖ≦９０°）、配光角φｈは、－９０°以上９０°以下（－９０°≦φｈ≦９０°）の範囲を有する。上述のように理想的なコリメート光では、φｖ＝φｈ＝０°であるが、実際の出射光Ｌにおいては、配光角φの分布が存在する。配光角φの分布については、後に詳述する。

【0029】

図２（Ａ）及び（Ｂ）に戻って、配光角φｖ及び配光角φｈの許容される限界値を、それぞれ配光角φｖ＿ｌｍｔ及び配光角φｈ＿ｌｍｔとする。レンチキュラーレンズＬＬＳを設けることにより、配光角φｖ＿ｌｍｔをより小さくすることが可能である。その理由について述べる。

【0030】

図４は、レンチキュラーレンズと配光角を説明する図である。図４においては、説明を分かりやすくするために、発光装置ＩＬＤのうち、レンチキュラーレンズＬＬＳ及びプリズムシートＰＲＭのみを示し、他の構成要素は省略している。図４（Ａ）は、レンチキュラーレンズＬＬＳが設けられた場合の配光角を説明する図である。図４（Ｂ）は、レンチキュラーレンズが設けられない場合の配向角を説明する図である。より詳細には、図４（Ａ）は、発光装置ＩＬＤのうち、プリズムシートＰＲＭ及びレンチキュラーレンズＬＬＳのＸ－Ｚ断面を示す図である。図４（Ｂ）は、プリズムシートＰＲＭのみのＸ－Ｚ断面を示す図である。

【0031】

なお図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のレンチキュラーレンズＬＬＳの部分的拡大図である。上述したように、レンチキュラーレンズＬＬＳの凸部ＣＶＸの断面形状は、半円に限らず、円の一部（弧）であればよい。図４（Ｃ）に示すように、凸部ＣＶＸのＸ－Ｚ断面（入射方向と垂直な平面の断面）は、半径Ｒを有する円の一部（弧）、例えば半円である。当該半径Ｒの逆数がレンチキュラーレンズＬＬＳの曲率ＣＲである。

【0032】

図４（Ａ）及び（Ｂ）において、プリズムシートＰＲＭから出射される光において、プリズムシートＰＲＭのＸ－Ｚ平面における配光角を配光角φａ１及びφｂ１とする。配光角φａ１及びφｂ１は、第３方向Ｚに対して対称であり、φａ１＝－φｂ１の関係が成り立つ。なお配光角φａ１、φｂ１、後述する配光角φａ２、φｂ２は、上述の配光角φｖの取り得る角度に相当する。

【0033】

図４（Ａ）において、プリズムシートＰＲＭから出射される光は、レンチキュラーレンズＬＬＳにより屈折し、配光角φａ１及びφｂ１とは異なる角度で出射する。レンチキュラーレンズＬＬＳに配光角φａ１で入射した光は、レンチキュラーレンズＬＬＳを通り、配光角φａ２で出射する。レンチキュラーレンズＬＬＳに配光角φｂ１で入射した光は、レンチキュラーレンズＬＬＳを通り、配光角φｂ２で出射する。配光角φａ２及び配光角φｂ２は、レンチキュラーレンズＬＬＳからの出射光において、レンチキュラーレンズＬＬＳのＸ－Ｚ平面における配光角である。配光角φａ２及びφｂ２は、第３方向Ｚに対して対称であり、φａ２＝－φｂ２の関係が成り立つ。

【0034】

本実施形態に示す発光装置ＩＬＤでは、配光角φａ１の絶対値が配光角φａ２の絶対値より大きく、かつ配光角φｂ１の絶対値が配光角φｂ２の絶対値より大きくなる（｜φａ１｜＞｜φａ２｜、及び｜φｂ１｜＞｜φｂ２｜）ように、レンチキュラーレンズＬＬＳを設ける。このようなレンチキュラーレンズＬＬＳをプリズムシートＰＲＭ上に設けることにより、プリズムシートＰＲＭ単体から光が出射する場合（図４（Ｂ）参照）に比べて、発光装置ＩＬＤは配光角がより小さいコリメート光を出射することが可能である。

【0035】

このようなレンチキュラーレンズＬＬＳとして、凸部ＣＶＸの曲率ＣＲが３５．２１を中央値として±１５％内であることが好適である。ここで凸部ＣＶＸの曲率ＣＲとは、凸部ＣＶＸのＸ－Ｚ平面での断面形状の曲率を指す。以下に凸部ＣＶＸの曲率ＣＲが３５．２１±１５％内である理由について述べる。

【0036】

図５、図６、図７、及び図８は、配光角分布特性を示す図である。図５は凸部ＣＶＸの曲率ＣＲが３５．２１、半径Ｒが２８．４μｍのときの配光角分布特性である。図６は曲率ＣＲが２９．９４、半径Ｒが３３．４μｍのときの配光角分布特性である。図７は曲率ＣＲが２６．０４、半径Ｒが３８．４μｍのときの配光角分布特性である。図８は曲率ＣＲが５４．３４、半径Ｒが１８．４μｍのときの配光角分布特性である。図９は、基準の曲率からの差分を示す図である。より詳細には、図９は、図５から図８までに示す曲率、及び曲率ＣＲ３５．２１（図５参照）を基準としたときの差分（％）を示している。

【0037】

図５（Ａ）は、図３で述べた発光装置ＩＬＤの出射光Ｌの配光角φｖ及びφｈに対する、等輝度曲線である。図５（Ａ）において、横軸は配光角φｈ、縦軸は配光角φｖを示しており、図中同一線は等輝度の部分を示している。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に基づいた、配光角φｖ及びφｈ、並びに輝度の関係を示すグラフである。図５（Ｂ）において、横軸は配光角φｖ及びφｈ、縦軸は配光角φｖ及びφｈの輝度を規格化した規格化輝度である。図５（Ｂ）において、配光角φｖは実線、配光角φｈは点線で表している。なお図６から図８においても、曲率ＣＲは異なるが、縦軸や横軸等は図５と同様である。

【0038】

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、曲率ＣＲが３５．２１の場合は、規格化輝度０．７で配光角φｖの取り得る範囲は０°±５°、すなわち－５°以上５°以下（－５°≦φｖ≦５°）となる。このような配光角φｖを持つ出射光は、コリメート光として好適な範囲の光である。よって本実施形態の発光装置ＩＬＤでは、当該範囲の出射角φｖの出射光を多く含んでいることが好ましい。

【0039】

ここで本実施形態におけるノイズについて説明する。本実施形態においてノイズとは、Ｘ－Ｙ平面に対して浅い角度で出射する光の光量とする。例えば、図７（Ｂ）（ＣＲ＝２６．０４）において、出射角φｖ及びφｈの両方において、３０°以上９０°以下、並びに、－９０°以上－３０°の領域に、出射光があることが分かる。このように浅い角度（Ｚ軸を０°としたときに３０°から９０°の範囲、又は－３０°から－９０°の範囲）で出射する光（ノイズ）が多いということは、横に広がる出射光が多いということである。コリメート光を照射する発光装置ＩＬＤは、ノイズの割合が少ないことが好ましい。

【0040】

図５（Ｂ）に戻り、曲率ＣＲが３５．２１の場合のノイズについて述べる。図５（Ｂ）では、３０°以上９０°以下、並びに、－９０°以上－３０°範囲の光の輝度は低い。すなわち、曲率ＣＲが３５．２１の場合では、ノイズが小さいということである。よって曲率ＣＲ３５．２１のレンチキュラーレンズＬＬＳを用いることにより、配光角φをより小さくできることは明らかである。

【0041】

図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、曲率ＣＲが２９．９４の場合は、配光角φｖの取り得る範囲は、０°±６°、すなわち－６°以上６°以下（－６°≦φｖ≦６°）となる。図６（Ａ）及び（Ｂ）についても図５と同様、このような配光角φｖを持つ出射光は、コリメート光として好適な範囲の光である。
また図６（Ｂ）では、図５（Ｂ）と同様に、３０°以上９０°以下、並びに、－９０°以上－３０°範囲の光の輝度は低い。すなわち、曲率ＣＲが２９．９４の場合でも、ノイズが小さく、配光角φは十分小さいことが分かる。

【0042】

一方図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す、曲率ＣＲ２６．０４の場合、配光角φｖの取り得る範囲は、０°±８°、すなわち－８°以上８°以下（－８°≦φｖ≦８°）となる。この場合は、配光角φｖが十分小さいと言えず、レンチキュラーレンズＬＬＳが十分に効果を奏さない。
また図７（Ｂ）では、３０°以上９０°以下、並びに、－９０°以上－３０°範囲の光の輝度が高い。すなわち、曲率ＣＲが２６．０４では、ノイズが多いことが分かる。上述したように、ノイズが多いということは、横に広がる出射光が多いということである。よって曲率ＣＲが２６．０４のレンチキュラーレンズＬＬＳを有する発光装置は、コリメート光を出射するのには適していない。

【0043】

図８（Ａ）及び（Ｂ）に示す、曲率ＣＲ５４．３４の場合、配光角φｖの取り得る範囲は、０°±１０°、すなわち－１０°以上１０°以下（－１０°≦φｖ≦１０°）となる。この場合は、配光角φｖが十分小さいと言えない。
さらに、図８（Ａ）に示す配光角φｖは、０°が最大値ではなく、０°付近で２つのピーク（極大値）が見られる。よって曲率ＣＲ５４．３４の場合では、レンチキュラーレンズＬＬＳが十分に効果を奏していない。

【0044】

また図８（Ｂ）では、３０°以上９０°以下、並びに、－９０°以上－３０°範囲の光の輝度が高い。すなわち、曲率ＣＲ５４．３４では、ノイズが多いことが分かる。上述したように、ノイズが多いということは、横に広がる出射光が多いということである。
また図８（Ｂ）では、－５０°以上３０°以下、並びに３０°以上５０°以下の範囲で、それぞれピークが見られる。つまり図８（Ｂ）に示す配光角φｖは、合計４つのピークを有している。このようにピークが複数存在する光は、コリメート光としては不適である。
以上から曲率ＣＲが２６．０４のレンチキュラーレンズＬＬＳを有する発光装置では、出射光がコリメート光ではない恐れがある。

【0045】

図９は、上述したように、曲率ＣＲ３５．２１（図５参照）を基準としたときの差分（％）を示している。曲率ＣＲ３５．２１を基準とすると、曲率ＣＲ２６．０４、２９．９６、５４．３４の差分は、それぞれ－２６．０４、－１４．９７、＋５４．３３となる。
上述の通り、曲率ＣＲ２９．９６及び３５．２１を有するレンチキュラーレンズＬＬＳは、本実施形態のレンチキュラーレンズとして好適である。一方、曲率ＣＲ２６．０４及び５４．３４では、コリメート光を出射できない恐れがある。
よって本実施形態のレンチキュラーレンズＬＬＳの曲率は、曲率３５．２１を中央値として±１５％に範囲内であることが好ましいと言える。当該範囲の曲率を有するレンチキュラーレンズＬＬＳを設けることにより、発光装置ＩＬＤはコリメート光を出射可能である。

【0046】

本実施形態の発光装置ＩＬＤは、上述したようにコリメート光を出射することが可能である。このような発光装置ＩＬＤに集光装置を積層すると、光の照射方向が制御可能な照明装置を得ることができる。以下に本実施形態の照明装置について説明する。

【0047】

図１０は、照明装置ＩＬＭの一構成例を示す図である。図１０に示す照明装置ＩＬＭは、上述した発光装置ＩＬＤ、及び発光装置ＩＬＤに第３方向Ｚで重畳する集光装置ＬＳＭを有している。
照明装置ＩＬＭは、制御部ＣＴを有している。制御部ＣＴは、制御部ＩＣＴ及びＬＣＴを有している。制御部ＩＣＴは発光装置ＩＬＤを制御する制御部であり、制御部ＬＣＴは集光装置ＬＳＭを制御する制御部である。制御部ＩＣＴは、例えば図１に示す光源素子ＬＳ１への電流を制御する。制御部ＬＣＴについては後述する。

【0048】

図１１は、集光装置ＬＳＭの概略断面図である。集光装置ＬＳＭは、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、複数の液晶分子からなる液晶層ＬＣと、第１制御電極ＥＬＥ１と、第２制御電極ＥＬＥ２とを備えている。図示した例では、第１制御電極ＥＬＥ１は第１基板ＳＵＢ１に設けられ、第２制御電極ＥＬＥ２は第２基板ＳＵＢ２に設けられている。しかし第１制御電極ＥＬＥ１及び第２制御電極ＥＬＥ２がいずれも同一基板、つまり第１基板ＳＵＢ１又は第２基板ＳＵＢ２に設けられていてもよい。

【0049】

第１基板ＳＵＢ１は、透光性を有する基材ＢＡ１と、第１制御電極ＥＬＥ１と、配向膜ＡＬＡ１と、給電線ＳＰＬとを備えている。第１制御電極ＥＬＥ１は、基材ＢＡ１と液晶層ＬＣとの間に位置している。複数の第１制御電極ＥＬＥ１は、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。一例では、第１制御電極ＥＬＥ１の第１方向Ｘに沿った幅は、隣り合う第１制御電極ＥＬＥ１の第１方向Ｘに沿った間隔と同等以下である。配向膜ＡＬＡ１は、第１制御電極ＥＬＥ１を覆い、液晶層ＬＣに接触している。給電線ＳＰＬは、有効領域ＡＡの外側の非有効領域ＮＡに位置している。

【0050】

第２基板ＳＵＢ２は、透光性を有する基材ＢＡ２と、第２制御電極ＥＬＥ２と、配向膜ＡＬＡ２とを備えている。第２制御電極ＥＬＥ２は、基材ＢＡ２と液晶層ＬＣとの間に位置している。第２制御電極ＥＬＥ２は、例えば、有効領域ＡＡの略全面に位置するとともに非有効領域ＮＡにも延在した単一の平板電極である。第２制御電極ＥＬＥ２は、有効領域ＡＡにおいて、液晶層ＬＣを介して第１制御電極ＥＬＥ１と対向している。第２制御電極ＥＬＥ２は、非有効領域ＮＡにおいて給電線ＳＰＬと対向している。配向膜ＡＬＡ２は、第２制御電極ＥＬＥ２を覆い、液晶層ＬＣに接触している。

【0051】

基材ＢＡ１及びＢＡ２は、例えばガラス基板または樹脂基板である。第１制御電極ＥＬＥ１及び第２制御電極ＥＬＥ２は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成されている。配向膜ＡＬＡ１及びＡＬＡ２は、例えば、水平配向膜であり、いずれも第１方向Ｘに沿って配向処理されている。
第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、非有効領域ＮＡにおいて、シール材ＳＡＬによって接着されている。シール材ＳＡＬは、導通材ＣＤＰを備えている。導通材ＣＤＰは、給電線ＳＰＬと第２制御電極ＥＬＥ２との間に介在し、給電線ＳＰＬと第２制御電極ＥＬＥ２とを電気的に接続している。

【0052】

液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持されている。液晶層ＬＣは、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。第１制御電極ＥＬＥ１及び第２制御電極ＥＬＥ２は、液晶層ＬＣに電圧を印加することにより、液晶層ＬＣに含まれる液晶分子ＬＣＭの配向方向を変化させる。液晶分子ＬＣＭの配向方向が変化することにより、液晶層ＬＣに液晶レンズＬＮＳが形成される。

【0053】

制御部ＬＣＴは、液晶層ＬＣに印加する電圧を制御する。制御部ＬＣＴは、第１制御電極ＥＬＥ１及び第２制御電極ＥＬＥ２にそれぞれ供給する電圧を制御することにより、液晶層ＬＣに含まれる液晶分子ＬＣＭの配向方向の変化の度合を制御することができる。また制御部ＬＣＴは、第１制御電極ＥＬＥ１の各々に供給する電圧を制御することにより、液晶レンズＬＮＳの半径、焦点距離、形成位置等を制御することができる。

【0054】

図１２は、集光装置ＬＳＭの第１制御電極ＥＬＥ１の形状を示す平面図である。図１２に示す第１制御電極ＥＬＥ１は、多数の円弧電極ＥＬＥ１ａ（中心部のみ円形）及び引出電極ＷＬを有している。円弧電極ＥＬＥ１ａはそれぞれ引出電極ＷＬを介して制御部ＩＣＴに接続されている。
上述したように、制御部ＬＣＴから第１制御電極ＥＬＥ１に供給する電圧を変化させることにより、液晶レンズＬＮＳの半径、焦点距離、形成位置等を変化させることが可能である。

【0055】

以上本実施形態により、コリメート光を照射可能な発光装置、及び当該発光装置を備える照明装置を得ることが可能である。このような照明装置では、指向性を有する光を照射可能であり、照射方向がより詳細な制御が可能である。

【0056】

本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0057】

ＣＲ…曲率、ＣＶＸ…凸部、ＤＳＰ…表示装置、ＩＬＤ…発光装置、ＩＬＭ…照明装置、Ｌ…出射光、ＬＧ…導光板、ＬＬＳ…レンチキュラーレンズ、ＬＮＳ…液晶レンズ、ＬＳ…光源素子、ＬＳＭ…集光装置、ＰＲＭ…プリズムシート、ＴＲＶａ…凸部、ＴＲＶｂ…凸部、ＴＲＶｂａ…凸部、ＴＲＶｐ…凸部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】