专利名称：发光装置、面光源装置、显示装置以及光束控制部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光装置以及使用了该发光装置的面光源装置、显示装置、以及在这些装置中所使用的光控制部件。本发明可应用于例如液晶面板的背光照明和在室内等一般照明等的各种照明装置、显示面板等组合了被照明部件和照明装置的显示装置。
背景技术：
迄今为止，作为个人电脑或电视机等所使用的液晶显示器的照明机构，所知的有使用多个发光二极管(LED)作为点光源的面光源装置。该面光源装置具有与液晶显示面板几乎相同形状的板状的光束控制部件，在其背面侧矩阵状地配置多个LED。来自这些LED的光从光束控制部件的背面侧入射到光束控制部件的内部，从面对该背面的出射面出射。并且，利用该出射光使液晶显示面板被背光照明。
展示这种技术的几篇文献如下。
(第一原有例)这是特开2002-49326号公报公布的原有例。根据该原有例，如图12所示，在面光源100配置与多个LED101分别一一对应的微透镜阵列102，来自LED101的光通过微透镜阵列102向垂直于平面的方向(上方)出射。
(第二原有例)这是特开昭59-226381号公报公布的原有例。根据该原有例，如图13所示，发光显示装置103具备LED104、凹透镜105、凸透镜106。来自LED104的光被凹透镜105发散后，被凸透镜106会聚，向几乎平行于LED104的“光轴”的方向出射。在此，所谓“光轴”是指光在来自点光源的立体的出射光束的中心前进的方向。
(第三原有例)这是特开昭63-6702号公报公布的原有例。根据该原有例，如图14所示，提供以LED108为光源的显示装置107。来自LED108的光被会聚透镜110会聚而被导向前方，接下来被发散透镜111发散。
(第四原有例)该原有例提供如图15所示的显示装置121。显示装置121由多个LED芯片125、光发散部件126、被透过了光发散部件126的光照明的被照明部件(例如，液晶显示面板)127构成。各LED芯片125把具有半球状出射面122的光束控制部件123固定在LED124的出射面侧，以例如等间距配置。从各LED芯片125出射的光在透过光发散部件126后被供给被照明部件127。
然而，这些原有例具有以下问题。
(1)第1原有例对于面光源装置100来说，在相邻的LED101的中间部分，存在微透镜阵列102的形状不连续的部分。由于在该部分，光的出射量急剧变化，从而在各微透镜阵列102的边界部分出射光的明暗起伏增变大，并且变得很明显。
(2)第2原有例发光显示装置103中的多个凹透镜105难以连续连接形成平面。此外，多个凸透镜106也难以连续连接形成平面。因此，难以对例如像大型液晶显示面板那样面积大的被照明部件供给均匀的面状照明。
(3)第3原有例对显示装置107来说，在来自LED108的光被会聚透镜110会聚后，被发散透镜111发散。因此，与原有例1相比的话，光的明暗的差别不明显。但是，来自相邻的多个LED108的光之间混合不好，易于产生各LED108之间的发光颜色的起伏明显的问题。
(4)第4原有例第4原有例的显示装置121是如图10所示那样，与各LED124对应而出现的照明光的亮度的起伏以波形形状变大。因此，在各LED124间的照明光之间产生暗部，难以进行均匀的面状照明。此外，在第四原有例中，如图10的曲线B所示那样，从各LED芯片125出射的光的光量(光强度)有在LED124的光轴L附近局部地方变大的倾向。因此，来自相邻的多个LED124的光之间混合不好，易于产生各LED124之间的发光颜色的起伏明显的问题。
发明内容
对此，本发明的一个目的在于，对发光装置、使用了该发光装置的面光源装置、以及使用该面光源装置的显示装置，使得没有亮度起伏的均匀的面状照明成为可能。
此外，本发明的另一个目的是，对上述各装置，即使在使用一个发光元件作为光源的场合也能够使来自发光元件的光效率高，能够顺畅地扩大到所希望的范围。
此外，本发明的另一个目的是，对使用配置了多个发光元件的发光装置的面光源装置和使用该面光源装置的显示装置，各发光元件的发光颜色的起伏不易明显。
并且，本发明的另一个目的是提供在上述各装置可以使用的光控制部件。
本发明首先应用于具备具有凹部和光控制出射面的光控制部件、和收放在上述凹部的发光元件，使上述发光元件的光在上述光控制部件内部传播后从上述光控制出射面出射的发光装置。
根据本发明的1个特征，上述光控制出射面的表面形状，对从上述发光元件出射的光之中，至少在从其最大强度的光出射的方向到出射光的强度成为最大强度的一半的值的光出射的方向的角度范围内出射的光满足下述条件1以及条件2。
●条件1从上述发光元件出射的光之中除上述发光装置的基准光轴附近的光以外，满足(θ5/θ1)＞1。
●条件2(θ5/θ1)的值随着θ1的增加逐渐减小。
(这里，θ1是从上述发光元件出射的任意光的出射角；θ5是具有出射角θ1的光之后从上述光控制出射面出射时的出射角)。
还有，上述基准光轴附近(在图3中的光轴L附近)较好是例如使θ1在±5°以内。
在此，上述凹部提供的凹面可以与上述发光元件的发光面紧密接触，也可以在上述凹面和上述发光面之间设置间隙。
此外，上述光控制出射面具有与上述基准光轴相交的第1出射面区域和位于该第1出射面区域周围的第2出射面区域，在上述第1出射面区域和上述第2出射面区域的连接部分存在变曲点。
并且，根据本发明，上述发光装置能够与使来自该发光装置的光发散、透过的光发散部件组合来提供面光源装置。此外，使该面光源装置与被来自该面光源装置的光照射的被照明部件组合能够提供显示装置。
以上，在任一个情况下，上述发光元件被密封部件密封都可以。该场合，从上述发光元件出射的光在透过上述密封部件后入射到上述光控制部件。此外，上述凹部提供的凹面可以与上述密封部件的外侧面紧密接触，也可以在上述凹面和上述外侧面之间设置间隙。
本发明还可应用于具有用于收放发光元件的凹部的光控制部件。根据本发明的光控制部件具备用于使上述发光元件的光在上述光控制部件内部传播后出射的光控制出射面，上述光控制出射面的表面形状对在从上述发光元件出射的光之中至少从其最大强度的光出射的方向到出射光的强度成为最大强度的一半的值的光出射的方向的角度范围内出射的光满足下述条件1以及条件2。
●条件1从上述发光元件出射的光之中除上述光控制部件的基准光轴附近的光以外，满足(θ5/θ1)＞1。
●条件2(θ5/θ1)的值随着θ1的增加逐渐减小。
(这里，θ1是从上述发光元件出射的任意光的出射角；θ5是具有出射角θ1的光之后从上述光控制出射面出射时的出射角)。
在此，上述凹部可以同时收放被密封部件密封的发光元件和上述密封部件。
采用本发明的话，从发光元件发出的光的光束利用满足上述条件1、2的光束控制部件的光控制出射面有效且大范围地光滑地扩大。结果，能够通过光束控制部件使照明光在大范围出射。
此外，即使在使用多个发光元件作为光源的场合，来自个发光元件的光也易于混合。因此，即使各发光元件的发光颜色不同，也可以通过光束控制部件使出射的各发光元件的发光颜色变化不明显，同时使得出射光亮度均匀高品质的照明成为可能。
图1是表示可应用本发明的面光源装置以及具备该装置的俯视图，省略了被照明部件以及光发散部件的标示。
图2是沿图1中的线X1-X1的剖面图。
图3是放大图2的一部分来展示的图，对于图1所示的显示装置表示在沿LED的光轴的平面的局部剖面。
图4是展示光束控制部件的第1方式的详细图，(a)为平面图；(b)为沿(a)中的线X2-X2的剖面图；(c)为分解光束控制部件和LED来表示的图。
图5是说明从LED的出射角(LED出射面一般为发光元件出射角)θ1和从光束控制部件的出射角(控制部件出射角)θ5的关系的图。
图6是说明LED出射角θ1和透镜面倾斜角θ3的关系的图。
图7是本发明的第2方式的光束控制部件的详细图，(a)为平面图；(b)为沿(a)中的线X3-X3的剖面图；(c)为分解光束控制部件和LED来表示的图。
图8是以与图2同样的标示方式展示采用了本发明的第3方式的光束控制部件的显示装置的剖面的剖面图。
图9是光发散部件的各例(a)～(f)和放大显示装置的局部剖面(g)来展示的图，(a)为表示光发散部件的第1例的侧视图；(b)为表示光发散部件的第2例的侧视图；(c)为表示光发散部件的第3例的侧视图；(d)为表示光发散部件的第4例的侧视图；(e)为表示光发散部件的第5例的侧视图；(f)为表示光发散部件的第6例的侧视图；(g)为显示装置的局部放大剖面图。
图10是对于根据本发明的显示装置，把照射到被照明部件的光的强度分布与第4原有例(比较例)中的强度分布同时表示的图。
图11是展示可应用本发明的彩色发光用面光源装置以及具备该装置的显示装置的图，(a)是去除被照明部件绘制的俯视图；(b)是沿(a)中的线X4-X4的剖面图。
图12是示意第1原有例的结构图。
图13是示意第2原有例的结构图。
图14是示意第3原有例的结构图。
图15是示意第4原有例的显示装置的剖面图。
图中1-显示装置；2-面光源装置；3-被照明部件(液晶显示面板)；4-发光元件；5-光束控制部件；6-光控制出射面；6a-第1出射面区域；6b-第2出射面区域；7-光发散部件；8、17-光出射面；9-密封部件；10、18、23-凹部；19-LED；20-光入射面(凹面)；29-发光装置；L-光轴(基准光轴)；Po-变曲点。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1～图3表示在本实施方式的显示装置1以及该显示装置中采用的面光源装置2。还有，图1是俯视图，是取下被照明部件(例如，液晶显示面板)3等来绘制的，是面光源装置的俯视图。图2是表示显示装置1的大概的剖面图，表示沿图1中的X1-X1的剖面。图3是显示装置1沿发光元件4的基准光轴L的局部剖面图，为了说明光束控制部件5的光控制出射面6的表面形状而把图2的局部放大来描述。
在此，所谓基准光轴是指在来自发光装置的立体的出射光束中心的光的前进方向。还有，在本说明书中，该称呼也适合转用于光束控制部件。即，把在来自光控制部件的立体的出射光束中心的光的前进方向称为“光束控制部件的基准光轴”。
在本实施方式中，作为典型例，对发光元件4的光轴(在来自发光元件4的立体的出射光束中心的光的前进方向)与基准光轴一致的情况进行说明。因此，在以下的说明中，把基准光轴L换成光轴L来说明。
参照图1～图3，显示装置1具备平面形状大致为矩形的光发散部件7、作为点状光源的发光元件4、被照明部件(显示面板)3。
发光元件4以几乎相等的间隔(间距P)配置有多个。发光元件4如在这里所示，可以被密封部件9密封，以例如发光元件4和密封部件9构成LED19。
这些点状光源(发光元件4、或者LED19)、光束控制部件5以及光发散部件7构成面光源装置2。此外，点状光源(发光元件4，或者LED19)和光束控制部件5构成发光装置2。
(第1方式)光束控制部件5例如以PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、EP(环氧树脂)等透明树脂材料或透明的玻璃构成，做成图1至图3所示的形状。平面形状大致是圆形。此外，光束控制部件5如图4(b)所示那样，在背面侧(图4(b)中为下面侧)形成有与发光元件4的光出射面8紧密接触的凹部10。凹部10如图4(b)、(c)所示那样，位于光束控制部件5的背面侧的中心，形成与发光元件4的半球状光出射面8紧密接触的半球状。
光束控制部件5背面侧的平面部11粘接在发光元件4的安装基板12上而固定，同时，凹部10粘接在发光元件4的光出射面8上而固定。
此外，光束控制部件5在其外表面侧形成有光控制出射面6。光控制出射面6由第1出射面区域6a、与第1出射面区域6a的周围连续而形成的第2出射面区域6b组成。光轴L与第1出射面区域6a相交，第1出射面区域6a在以该交点为中心的所定范围延伸。
第1出射面区域6a如图4(b)所示那样，是向下凸的光滑的曲面形状，为切掉球的一部分那种凹形。此外，第2出射面区域6b如图4(b)所示那样，与第1出射面区域6a连续而形成，具有向上凸的光滑的曲面形状。第2出射面区域6b能够形成包围第1出射面区域6a的空心圆板形状。
第1、第2出射面区域6a、6b光滑地连接，在这些连接部分(边界部分)存在变曲点Po。此外，在第2出射面区域6b的外周侧，如图4(b)所示，形成有连接第2出射面区域6b和背面的平面部11的第3出射面区域6c。
还有，对图4(b)的截面形状，所示的是由几乎直线状的倾斜面组成的第3出射面区域6c，但它仅是例示。即，只要不妨碍从光束控制部件5的扩大范围且均匀的出射，也可以是曲线形状。
在此，使从光轴L到出射面区域6b和6c的连接点Pa的角度为δ1，从光轴L到变曲点Po的角度为δ2。
基于图3来说明光控制出射面6的详细。在图3中，把与发光元件4的光轴L正交的水平面称为基准面C。此外，使从发光元件4出射并在光束控制部件5内传播的光H从光控制出射面6出射的位置为Px。位置Px在图3中也是光控制出射面6和光H的交点。并且，使通过位置Px而与基准面C平行的直线为A。
此外，在图3中，使在位置Px相对于光控制出射面6的轮廓线的切线B和线A所成的角度为θ3。并且，使在光束控制部件5内部传播的光H从光控制出射面6出射的出射角为θ5。出射角θ5以从光控制出射面6出射的光H与光轴L所成的角定义。
在此，定义“半值强度角度范围”。从发光元件4出射的光一般在沿光轴L的方向出射最大强度的光。该方向也是沿基准面C的法线方向的方向。发光元件4的出射光强度从该最大强度的方向随着角度朝外而降低。
对此，把该出射光强度直到成为最大强度的一半的值的角度范围称为“半值强度角度范围”。
图3所示的光控制出射面6的表面形状(轮廓形状)在从发光元件4出射的光之中，至少在包括半值强度角度范围的“所定范围”内，满足下述条件1、2而形成。还有，上述“所定范围”在图5中以θ1＜δ1的角度范围来例示。
●条件1从上述发光元件出射的光之中除上述光控制部件的基准光轴附近的光以外，满足(θ5/θ1)＞1。
●条件2(θ5/θ1)的值随着θ1的增加而逐渐减小。
(但是，θ1是从发光元件5出射的任意光的出射角；θ5是具有出射角θ1的光之后从光控制出射面6出射时的出射角)。
还有，上述基准光轴附近(图3中的光轴L附近)较好是取为θ1在±5°以内。
在图5中，虚线15表示(θ5/θ1)＝1的关系。在此，使光束控制部件5的发散程度的系数为α的话，在θ1＜δ1的范围内，θ5能够以下述数式1表示，θ3能够以下述数式2表示。
(数式1)θ5=[1+(δ1-θ1)×αδ1]×θ1]]>(其中，θ1＜δ1)。
(数式2)
θ3=tan-1[(sinθ5-n·sinθ1)(cosθ5-n·cosθ1)]]]>(其中，n是光束控制部件的折射率)。
这样来求得的θ3如图6中的曲线16所示那样，从光轴L附近直到θ1＝δ2，θ3随着θ1的增加而逐渐减小。此外，在θ1＞δ2的范围，θ3随着θ1的增加而逐渐增加。并且，θ1等于δ1的话，θ3＝θ1。
其次，基于图2以及图3来说明光束控制部件5的光控制出射面6的作用。如这些图所示，来自发光元件4的光H在光束控制部件5内部传播后，从光控制出射面6依照斯涅耳法则入射到外部(空气中)。此时，从本发明的光束控制部件5出射的光束与从图15所示的原有的半球状光束控制部件123出射的光束相比，朝向照射范围内均匀地且光滑地扩大而出射。并且，避免了在发光元件4的正上方局部地出射的现象。
(第1方式的例子)其次，参照图1至图4对使用了本发明的第1方式的光束控制部件5的发光装置29的例子进行说明。这些图中所示的光束控制部件5的光控制出射面6的第1出射面区域6a以及第2出射面区域6b的形状等是根据各因素来设计的。在上述各因素中包括例如以下因素。
(a)发光元件4的发光特性(特别是在半值强度角度范围代表光束的发散角度)(b)光束控制部5在光轴L方向的厚度d(特别是从发光元件4的发光部4a到光控制出射面6在光轴方向的距离d1)(c)各发光元件4的排列间距P(d)光束控制部件5的外径尺寸Do(e)从光控制出射面6到光发散部件7在光轴方向的距离L1(f)光束控制部件5的折射率n(g)光束控制部件5的入射面凹部形状(凹部10提供的凹面的形状)(h)从发光元件4出射的光入射到光束控制部件5之间所通过的介质(空气或密封部件)的折射率根据一个例子的话，光束控制部件5由凹部形状为半球状、折射率n＝1.49的透明树脂材料形成，设定L1＝13.89mm、p＝24.25mm、d＝3.31mm、d1＝2.11mm、Do＝7.85mm。此外，光束控制部件5和发光元件4之间以与光束控制部件5折射率相同的材质构成。
该光束控制部件5以如下方式形成在第1出射面区域6a和第2出射面区域6b的连接部分的θ1为θ1＝δ2＝16°，此外，在第2出射面区域6b和第3出射面区域6c的连接部分的θ1为θ1＝δ1＝85°。第3出射面区域6c能够看作第2出射面区域6b的外周端的切线环绕光轴L周围旋转360°形成。
在此，在图4(b)中，θ1≤δ2的范围是第1出射面区域6a的范围，δ2≤θ1≤δ1的范围是第2出射面区域6b的范围。此外，δ1≤θ1的范围是第3出射面区域6c的范围。
还有，在本方式中，对密封部件9和光束控制部件5的材料使用实际上折射率相同的材料的话，从发光元件4出射的光H无折射地到达光控制出射面6。例如，以相同的透明树脂或透明玻璃形成密封部件9和光束控制部件5即可。
但是，本发明并不限定于该方式，密封部件9和光束控制部件5的各材料也可以是折射率不相同。还有，在密封部件9不存在的场合、空气层介于发光元件4和光束控制部件5之间。
(第2方式)图7所示的是使用了本发明的光束控制部件5的发光装置29的第2方式。该第2方式的光束控制部件5除了与发光元件4的配合结构以外，与第1实施方式的光束控制部件5相同。
即，该光束控制部件5是如图7所示那样，用于LED19的截面具有矩形的光出射面17的场合。与矩形的光出射面17紧密结合的矩形凹部18形成于背面侧的中央部。光束控制部件5，其背面侧的平面部11粘接在发光元件4的安装基板12上而固定，同时，凹部18粘接在发光元件4的光出射面17上而固定。
这种结构的本发明的光束控制部件5发挥与第1方式的光束控制部件5同样的作用。还有，在图7中所示的是密封发光元件4的密封部件9(LED19)的截面形状为矩形的场合，但本发明并不限定于此。例如，LED19的形状也可以是半球形或其他不同的形状。
(第3方式)图8所示的是本发明的光束控制部件5的第3方式。第3方式的光束控制部件5除了与发光元件4的配合结构以外，与第1实施方式的光束控制部件5相同。
即，该第3方式的光束控制部件5是如图8所示那样，从基准面C向图中上方侧形成与发光元件4具有间隙而配合的半球状光入射面(凹部23的凹面)20。在半球状光入射面20的图中下方侧形成与发光元件4具有间隙而配合的圆筒状LED收放部21。
发光元件4粘接在基板22上而被固定。并且，光束控制部件5使罩盖在发光元件4上，把发光元件4收放在LED收放部21内的所定位置后，在基板22上粘接固定下面侧的平面部11。
采用这种结构的话，从发光元件4出射的光H通过空气层从光束控制部件5的半球状的光入射面20入射到光束控制部件5的内部。在光束控制部件5内部传播了的光从光控制出射面6出射到外部。
在本方式中，空气层和光束控制部件5的折射率不同，以及进行了光束控制部件5的入射面凹部形状反映的光束控制。发挥与方式1的光束控制部件5同样的作用效果。
还有，上述第2方式以及第3方式也可以代替使发光元件4和密封部件9一体化的LED19通过变形而仅使用发光元件4。此外，在第1以及第2方式的发光装置29中，也可以省略密封部件9。或者，密封部件9兼作光束控制部件5也可以。并且，密封部件9和光束控制部件5既可以是粘接状态也可以是仅接触的状态。
(其它方式)另外，还容许下述那种变形。
(1)在上述第1至第3方式的光束控制部件5中，在光控制出射面6形成局部收缩(シボ)面，使从光控制出射面6出射的光发散。
(2)上述第1至第3方式的光束控制部件5也可以以包含硅粒子或氧化钛等光发散物质的材料形成。
图9所示的是本实施方式的显示装置1的光发散部件7。在该图中，(a)～(f)的各光发散部件7是用光透过性优良的PMMA或PC等树脂材料形成片状或平板状，形成与被照明部件3的平面形状几乎同样大小(面积)。被照明部件3例如是液晶显示面板、广告显示面板、标志显示面板等。
图9(a)的光发散部件7是在片状母材7a的表里两面施以压花加工或细微玻璃珠涂层(ビ一ズコ一ト)等发散处理，在片状母材7a的表里两面形成微细的凹凸7b、7b。
图9(b)的光发散部件7是在片状母材7a中混入发散材料7c，在片状母材7a的表里两面施以压花加工或细微玻璃珠涂层等发散处理，在片状母材7a的表里两面形成微细的凹凸7b、7b。
图9(c)的光发散部件7是在片状母材7a面对光束控制部件5的一侧施以压花加工或细微玻璃珠涂层等发散处理，形成凹凸7b，在与实施了该压花加工或细微玻璃珠涂层等发散处理的面相反的一侧的片状母材7a的表面，连续形成多个沿垂直于纸面的方向延伸的棱形突起7d。
图9(d)的光发散部件7呈使扩散材料7c混入图9(c)的光扩散部件7的片状母材7a的结构，与图9(c)的光发散部件7同样，在面对光束控制部件5的一侧施以压花加工或细微玻璃珠涂层等发散处理，形成凹凸7b，在与实施了该压花加工或细微玻璃珠涂层等发散处理的面相反的一侧的片状母材7a的表面，连续形成多个沿垂直于纸面的方向延伸的棱形突起7d。
还有，图9(c)、图9(d)所示的棱形突起7d的截面形状大致呈等腰三角形，但也可以采用其它大致三角形的截面形状。
此外，如图9(e)所示，光发散部件7在片状母材7a的出射面侧形成多个圆锥状的突起7e，也可以用该突起7e使透过片状母材7a的光发散。
并且，如图9(f)所示，光发散部件7在片状母材7a的出射面侧形成多个角锥(三角锥、四角锥、六角锥等角锥)状的突起7f，也可以用该突起7f使透过片状母材7a的光发散。
这种结构的光发散部件7使从光束控制部件5的光控制出射面出射的光透过后发散，使照射到被照明部件3的光均匀。
此外，这种光发散部件7也可以安装在被照明部件3的发光元件4侧那面。或者也可以不同于被照明部件3的状态(以分离的状态)配置在被照明部件3在发光元件4侧那面。
图10是表示应用了本发明的显示装置1的照射到被照明部件3上的光的强度分布图。
(单个LED灯的场合)在图10中，曲线A表示使用了本发明的光束控制部件5的场合的强度，所示的是从1个光束控制部件5出射的发光元件4的光透过光发散部件7后的光强度(光量，以下同样)。此外，曲线B表示使用了图15所示的原有的光束控制部件123的场合的光强度，表示从1个光束控制部件123出射的发光元件124的光透过光发散部件126后的光强度。
如图10所示，比较使用了本发明的光束控制部件5的场合的强度(曲线A)和使用了图15所示的原有的光束控制部件123的场合的强度(曲线B)后，可以得到以下判断。
即，曲线A与在光轴L附近急剧地上升的曲线B相比呈平缓的山形。曲线A在光轴L附近强度比曲线B更小，直到离开光轴L的位置所分配的光量(光强度)才增加(仅增加曲线A和曲线B的差Δ)。这样，使用本发明的光束控制部件5的话，能够使来自发光元件4的光比原有例更加均匀地分布。
(多个LED灯的场合)此外，在图10中，曲线C所示的是使本发明的光束控制部件5与发光元件4对应而配置多个，从这些多个光束控制部件5出射的来自发光元件4的光在透过光发散部件7后测量的光强度(参照图1至图2)。在图10中，曲线D表示使图15所示的原有的光束控制部件123与发光元件124对应而配置多个，从这些多个光束控制部件123出射的来自发光元件124的光在透过光发散部件126后测量的光强度。
如图10所示，比较使用了本发明的光束控制部件5的场合的光强度(曲线C)和使用了图15所示的原有的光束控制部件123的场合的光强度(曲线D)后，可以得到以下判断。
即，相对于曲线D与LED124相应亮度的起伏，其波形大且重复出现，曲线C与发光元件4相对应，出现亮度起伏极少。
这是由于如图10的A线所示，使用本发明的光束控制部件5的话，在从发光元件4发出的光从光束控制部件5的光控制出射面6出射时，光轴附近的强度受到抑制，同时离开光轴L的位置的强度增加，来自相邻发光元件4的光混合，透过了光发散部件7的光的光量(光强度)在光发散部件7的出射面侧均匀化。
如上那样，采用本申请发明的显示装置的话，利用光束控制部件5的光控制出射面6的作用，从光束控制部件5出射的光平滑且充分地放大，与从周围的多个发光元件4发出的光混合，得到图10的C线所示那种亮度均匀的照明光。
并且，本发明的显示装置1即使在各LED(例如发白光的LED)4产生的光的颜色有不同(例如，带黄色的颜色的浓淡)，多个发光元件4的光也很好地混合。因此，发光元件4的发光颜色差别不明显，可得到高品质的照明。
图11表示应用了本发明的彩色发光用面光源装置2以及具备它的显示装置1。其中，图11(a)表示彩色发光用面光源装置2以及具备它的显示装置1的俯视图。此外，图11(b)是沿图11(a)中的X4-X4的剖面图。
如图11所示，R、G、B各色的发光元件4R、4G、4B交互配置。来自这些发光元件4R、4G、4B的光从光束控制部件5的光控制出射面6出射，通过光发散部件7使该出射光照射到被照明部件3上，进行彩色照明。
在使发光元件4R、4G、4B全部发光的场合，当然，在使发光元件4R、4G、4B中的某些单一发光的场合，出射光越过相邻的LED到达距离更远的LED，来自各LED的光混合。因此，可以实现亮度均匀的高品质的照明。
还有，在本发明的发光装置29中，在第3出射面区域6c的部分连接2个以上的发光装置29并一体化也可以。在LED19(或发光元件4)的间距短的场合，用于做成面光源装置2的组装变得容易。
此外，在制作大型发光装置29的场合，可以将一个发光元件4使用的光束控制部件5预先分割成几个方块分别形成各方块，通过组装它们来做成1个光束控制部件。并且，在上述的各实施方式中，例如，如图3例示的那样，对从发光元件4出射的光的光轴L与法线方向一致的情况进行了说明。但是，这并不限定本发明。例如，在因发光元件4的品质的差别、包含发光元件4的各部件的组装误差等，而使得从发光元件4出射的光的光轴L和法线方向产生微小偏离的场合也能够应用本发明，能够得到与上述各实施方式同样的作用效果。
权利要求
1.一种发光装置，具备具有凹部和光控制出射面的光控制部件，和收放在上述凹部的发光元件，使上述发光元件的光在上述光控制部件内部传播后从上述光控制出射面出射，其特征在于上述光控制出射面的表面形状，是对从上述发光元件出射的光之中至少从其最大强度的光出射的方向到出射光的强度为最大强度的一半的值的光出射的方向的角度范围内出射的光满足下述条件1以及条件2条件1，从上述发光元件出射的光之中除去上述发光装置的基准光轴附近的光以外，满足(θ5/θ1)＞1；条件2，(θ5/θ1)的值随着θ1的增加逐渐减小，这里，θ1是从上述发光元件出射的任意光的出射角，θ5是具有上述出射角θ1的光之后从上述光控制出射面出射时的出射角。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于上述凹部提供的凹面与上述发光元件的发光面紧密连接。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于在上述凹部提供的凹面和上述发光元件的发光面之间设有间隙。
4.根据权利要求1至3任何一项所述的发光装置，其特征在于上述光控制出射面具有与上述基准光轴相交的第1出射面区域和位于该第1出射面区域周围的第2出射面区域，在上述第1出射面区域和上述第2出射面区域的连接部分存在变曲点。
5.一种面光源装置，具备发光装置和使来自该发光装置的光发散、透过的光发散部件，其特征在于上述发光装置是权利要求1至3之中任何一项所述的发光装置。
6.一种面光源装置，具备发光装置和使来自该发光装置的光发散、透过的光发散部件，其特征在于上述发光装置是权利要求4所述的发光装置。
7.一种显示装置，具备面光源装置和被来自该面光源装置照射的被照明部件，其特征在于上述面光源装置是权利要求5所述的面光源装置。
8.一种显示装置，具备面光源装置和被来自该面光源装置照射的被照明部件，其特征在于上述面光源装置是权利要求6所述的面光源装置。
9.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于上述发光元件被密封部件密封，从上述发光元件出射的光在透过上述密封部件后入射到上述光控制部件。
10.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于上述凹部提供的凹面与上述密封部件的外侧面紧密连接。
11.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于在上述凹部提供的凹面和上述外侧面之间设有间隙。
12.根据权利要求9至11任何一项所述的发光装置，其特征在于上述光控制出射面具有与上述基准光轴相交的第1出射面区域和位于该第1出射面区域周围的第2出射面区域，在上述第1出射面区域和上述第2出射面区域的连接部分存在变曲点。
13.一种面光源装置，具有发光装置和使来自该发光装置的光发散、透过的光发散部件，其特征在于上述发光装置是权利要求9至11任何一项所述的发光装置。
14.一种面光源装置，具有发光装置和使来自该发光装置的光发散、透过的光发散部件，其特征在于上述发光装置是权利要求12所述的发光装置。
15.一种显示装置，具备面光源装置和被来自该面光源装置照射的被照明部件，其特征在于上述面光源装置是权利要求13所述的面光源装置。
16.一种显示装置，具备面光源装置和被来自该面光源装置照射的被照明部件，其特征在于上述面光源装置是权利要求14所述的面光源装置。
17.一种光控制部件，具有用于收放发光元件的凹部，其特征在于具备用于使上述发光元件的光在上述光控制部件内部传播后出射的光控制出射面，上述光控制出射面的表面形状对上述发光元件出射的光之中至少从其最大强度的光出射的方向到出射光的强度成为最大强度的一半的值的光出射的方向的角度范围内出射的光满足下述条件1以及条件2条件1，从上述发光元件出射的光之中除去上述光控制部件的基准光轴附近的光以外，满足(θ5/θ1)＞1；条件2，(θ5/θ1)的值随着θ1的增加逐渐减小，这里，θ1是从上述发光元件出射的任意光的出射角，θ5是具有出射角θ1的光从其后上述光控制出射面出射时的出射角。
18.根据权利要求17所述的光控制部件，其特征在于上述凹部可以同时收放被密封部件密封的发光元件和上述密封部件。
全文摘要
本发明涉及发光装置、面光源装置、显示装置、以及光控制部件。显示装置的被照明部件是由面光源装置构成。面光源装置包括光扩散部件和发光装置。发光装置(29)具备具有凹部(10)和光控制出射面(6)的光控制部件(5)。光控制出射面(6)的表面形状是至少在包括半值强度角度范围的所定范围内满足条件1、2。发光元件(4)可以被密封部件(9)密封。条件1从发光元件(4)出射的光之中除去发光装置(29)的基准光轴附近的光以外，满足(θ5/θ1)＞1。条件2(θ5/θ1)的值随着θ1的增加逐渐减小。(这里，θ1是从发光元件(4)出射的任意光的出射角；θ5是具有出射角θ1的光之后从光控制出射面(6)出射时的出射角)。
文档编号F21S2/00GK1755959SQ20051010507
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月26日 优先权日2004年9月27日
发明者山口昌男, 大川真吾 申请人:恩普乐股份有限公司