发光装置、面光源装置、以及显示装置的制作方法

专利名称：发光装置、面光源装置、以及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光装置、面光源装置、以及显示装置，涉及例如，用于电视 机和个人电脑的显示器用液晶显示面板的背光，或室内的一般照明等各种照明 的发光装置、使用其的面光源装置、以及组合该面光源装置和显示用的被照明 部件来使用的显示装置。
背景技术：
作为在个人电脑和电视机等中所使用的液晶显示器的照明机构，已知以前 是采用使用多个点状光源的面光源装置。作为点状光源，广为采用的是发光二
极管(LED)。根据典型的例子，为了对液晶显示监视器的液晶显示面板进行 照明所使用的面光源装置具备多个LED、和与液晶显示面板大致相同形状-相 同尺寸的板状的光束控制部件。多个LED在光束控制部件的背面侧配置成点 阵状，使来自这些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，在光束控制部件的内部传播后，从与光束控制部件的背面相反侧的出射 面射出。液晶显示面板被该出射光进行背光照明。以下举出与本发明相关的现 有例。
(第1现有例)
图28所示的是采用多个LED作为光源( 一次光源)的面光源装置的基本 构造的例子。这种基本构造公布于下述的文献1中。参照图28的话，则面光 源装置100具备多个LED101和微透镜阵列102。微透镜阵列102是配置成各 微透镜与各LEDIOI —对一地对应。来自LED101的光通过微透镜阵列102向 图中上方出射。
(第2现有例)
图29所示的是采用LED作为光源的发光显示装置的基本构造的例子。这 种基本构造公布于下述文献2中。参照图29的话，则发光显示装置103具备 LED104、凹透镜105以及凸透镜106。来自LED104的光被凹透镜105扩散后，被凸透镜106会聚，在与LED104的光轴大致平行的方向出射。 (第3现有例)
使用LED作为光源的显示装置众所周知，其例公布于下述文献3中。图 30所示的是那里所用的用于照明的配置。如图30所示，该配置具备LED108、 聚焦透镜110、扩散透镜111。来自LED108的光被聚焦透镜110聚焦后被导 向前方，接着，被扩散透镜lll扩散。 (第4现有例)
图31所示的是对使用LED作为光源的显示装置，包含用于显示的被照明 部件的配置的例子。参照图31的话，则显示装置121具备多个LED芯片125、 光扩散部件126、被照明部件(例如，液晶显示面板)127。各LED芯片125 具有LED124,在LED124的出射面(发光面)侧，固定安装有具有半球状出 射面122的光束控制部件123。从各LED芯片125出射的光在透过光扩散部 件126后，被供给被照明部件(例如，液晶显示面板)127。这样，被照明部 件127^t面状地照明。
(第5现有例)
图32所示的是对使用LED作为光源的显示装置的别的例子进行说明的 图。这种基本构造公布于下述文献4。参照图32的话，则点阵显示装置130 具备，显示面板基板131、在其上点阵状地排列的发光元件132、透镜壳体133。 透镜壳体133位于发光元件132的表面侧，紧密安置在显示面板基板131上。
并且，透镜壳体133在与发光元件132对应的位置具有略半球状的凸部 134。在各凸部134的内部形成有内装发光元件132的空洞部135。空洞部135 的侧壁为了使来自发光元件132的光朝向正面侧(图32中上方侧)而使其弯 曲引入地形成。
换言之，来自发光元件132的光的入射面仅为空洞部35的内壁。此外， 透镜壳体133在内装发光元件132的空洞部135的周围具有空隙部136。从发 光元件132横向出射后射入到透镜壳体133内的光被空隙部136的倾斜面137 朝向正面侧被全反射。这样，点阵显示装置130能够增大正面侧的照明光辉度。
然而，上述现有技术具有以下问题。
对于第1现有例(面光源装置100):相邻的LED101的中间部分，微透镜阵列102的形状不连续的部分的光的 出射量急剧变化。因此，各微透镜阵列102的交界部分的出射光的明暗的起伏 非常明显。
对于第2现有例(发光显示装置103 ):
凹透镜105多处连续地不连接。此外，凸透镜106也多处连续地不连接。 因此，作为液晶显示面板的背光等，难以对大面积的被照明部件进行均匀的面 状照明。
对于第3现有例(显示装置107 ):
来自LED108的光由于相继受到聚焦透镜110的聚焦作用和扩散透镜111 的扩散作用，在面光源装置100 (现有例1)产生的光的明暗差明显变难。但 是，来自相邻的多个LED108的光不易相互混合，会产生各LED108之间的发 光色的起伏不均明显的问题。
对于第4现有例(显示装置121 ):
如图13所示，与各LED124对应地出现的照明光的辉度的起伏产生很大 波形。因此，在各LED124之间的照明光产生暗部，难以进行均匀的面状照明。 此外，与把图13中以线S3所示的发光元件的光直接照射到被照明部件时的照 度分布同样地，从各LED芯片125出射的光的光量具有集中到LED124的光 轴L附近的倾向。因此，来自相邻的多个LED124的光相互难以混合，各 L ED12 4之间的发光色的起伏不均变得明显。
对于第5现有例(点阵显示装置130 ):
出射正面侧辉度大的照明光。但是，由于来自透镜壳体133的出射光被准 直，来自相邻的发光元件132的光相互难以混合，各发光元件132之间的发光 色的起伏不均变得明显。此外，从透镜壳体133的凸部134出射的光H和在 透镜壳体133的空隙部136的倾斜面137^皮全反射后的出射的光H在凸部134 正上方易于识别的位置交叉。结果，有可能产生环状的辉部。这种环状的辉部 使进行均匀的面状照明变得困难。
进一步说，由于发光装置138被透镜壳体133完全覆盖，从发光元件132 发出的热量不^皮散出，易于受到热对显示面板基板131上的电子部件等的恶劣 影响。此外，因透镜壳体133安装到显示面板基板131的误差，透镜壳体133 和显示面板基板131之间易于形成间隙。这种间隙存在的话，光从空隙部136 以外的部分入射到透镜壳体133内部的可能性.变高。在第5实施例中，没有采 取能够对待这种可能性的结构。
文献1:特开2002-49326号公报(参照段落序号0015以及图4 )
文献2:特开昭59-226381号公报(参照第3页左上栏第15行至同页右上 栏第2行，第6图)
文献3:特开昭63-6702号公报(参照第2页右上栏第20行至同页右下栏 第4行，第3图)
文献4:特开2001-250986号公报(参照图1 )。

发明内容
本发明适用于采用了使来自发光元件的光通过光束控制部件出射的方式 的发光装置、配置了一个以上该发光装置类型的面光源装置、以及使用该面光 源装置作为照明机构的显示装置。本发明的一个目的是改良这些发光装置、面 光源装置、以及显示装置，使发光元件发出的热能够有效地散出。
此外，本发明的另一个目的是，即使在使用多个发光元件的场合，也可使 各发光元件的发光色的起伏不明显，可实现没有辉度起伏的均匀的面状照明。
此外，本发明的另一个目的是，在这些各装置中，即使在使用一个发光元 件作为光源(一次光源)的场合也能够使来自发光元件的光有效地、在所希望 范围平滑地扩大。
首先，本发明适用于"使来自发光元件的光通过光束控制部件出射的发光 装置"。
根据本发明的基本特征，上述光束控制部件具备控制来自上述发光元件 的光的出射的光控制出射面、和配置成与安装有上述发光元件的基板相对而且 与上述基板相接的背面。
强度的光出射的方向在75。的角度范围内出射的光，在将入射到上述光束控制 部件并到达上述光控制出射面的上述角度范围内的光和通过其到达的点与上
述发光装置的基准光轴平行的线所成的角度设为ei,将从上述光控制出射面出射的光的出射角设为95时，满足以下条件(i)。
-条件(i):出射到上述基准光轴附近的角度区域的光与出射到离开上述
基准光轴的角度区域的光相比较，05的增加量相对于ei的增加量(e5/ei)更大。
并且，上述背面具有(l)形成于与上述发光元件对应的位置，并以引入 来自上述发光元件的光的方式在上述背面具有开口边缘的第一凹部；
(2)以A^上述第一凹部沿上述背面朝半径方向外方延伸的方式凹陷，并
连通上述第一凹部和外部的至少两个通气槽。
在此，上述光控制出射面最好是具有位于上述基准光轴附近而且与上述
基准光轴同心的环状的第一出射面、和与该第一出射面的周围邻接配置的第二
出射面，这些第一出射面和第二出射面的连接部分形成为提供变曲点。
想平面切断的槽截面形状为矩形形状。对于上述通气槽底，能够以该槽底与上 述背面平行的方式，从上述第一凹部侧端部直到上述外部侧端部以一定的槽深 度形成。
上述光控制出射面可形成为，除了从上述发光元件出射的光之中的上述基 准光轴附近的光外，满足以下(a) ~ (c)的条件。
(a)满足e5/ei〉1的关系。
(b)随着ei的增加，e5增大。
(c)伴随ei的增加，e5的增加量相对于ei的增加量变小。
面形状为圓弧状的第二凹部，上述第二凹部形成为可抑制来自上述发光元件的 光在上述基准光轴附近折射而入射。
并且，上述第二凹部能够做成，(i)被包含上述基准光轴的假想平面而且 通过上述通气槽的上述外部侧端部的^f艮想平面切断的截面形状凹成三角形状；
并包括(2)位于上述第一凹部侧，并倾斜成随着远离上述第一凹部侧，从上 述槽底的凹陷量逐渐增加的平面形状为圆弧状的第一倾斜面，以及(3)位于
从上述第一凹部离开的一侧，并连接上述第一倾斜面的一端部和上述槽底的平
面形状为圓弧状的第二倾斜面；(4 )上迷第一倾斜面在被上述假想平面切断的截面形状中，以不妨碍从上述发光元件出射且到达上述第二凹部的光的向上述 第二倾斜面的入射的方式，在连接上述发光元件的发光中心和上述第一倾斜面 的另一端部的线的延长线上或者以比延长线更陡的角度形成。
在此，上述第一倾斜面可以形成为，在被上述假想平面切断的截面形状中， 位于连接上述发光元件的发光中心和上述第一倾斜面的另一端部的线的延长 线上，上述第一倾斜面可以形成为与上述第一倾斜面大致正交。
此外，上述第二凹部也可以从上述第一凹部的上述槽底侧的开口边缘沿上 述通气槽多个连续而形成，上述多个第二凹部之中，与上述第一凹部的上述槽 底侧的开口边缘邻接的最内周侧第二凹部以外的其他第二凹部形成为与上述 最内周側第二凹部相同或相似形状。
其次，本发明还适用于"具备发光装置和扩散.透过来自上述发光装置的 光的光扩散部件的面光源装置"。在根据本发明的面光源装置中，作为发光装 置，采用上述的发光装置的任一个。
并且，通过组合根据本发明的面光源装置和被来自该面光源装置的光照射 的被照明部件，提供根据本发明的显示装置。 采用本发明的话，得到以下优点。
(a)能够使因发光元件点亮时发的热而变暖的第一凹部内的空气通过形 成于光束控制部件的背面的通气槽排出到外部。因此，能够抑制因发光元件的 发热导致的光束控制部件和基板的温度上升。伴随于此，防止了光束控制部件 和基板的不良状况的发生。
(b )通过配置成除去光束控制部件的通气槽的背面与基板接触而被遮光。 因此，从发光元件发出的光只有少部分从通气槽的槽底进入到光束控制部件的 内部，其大部分从第一凹部进入光束控制部件的内部。其结果，在来自发光元 件的光以光束控制部件的背面侧的大致全部区域为入射面的场合，不会产生因 从第一凹部以外入射的光导致的环状辉部。此外，能够使入射到光束控制部件 内部的光从光控制出射面有效地而且光滑地扩大到所期望的范围。
(c)因此，在使用多个发光元件作为光源的场合，来自各发光元件的光 易于混合。即使各发光元件的发光色起伏不均，通过光束控制部件出射的各发 光元件的发光色的起伏不均也不明显。(d)在光束控制部件的背面的通气槽形成第二凹部的话，能够抑制来自 发光元件的光折射到基准光轴附近而入射到光束控制部件的内部。因此，与在 光束控制部件的背面侧仅设置通气槽的场和相比，因从光束控制部件的光控制 出射面出射的光导致的辉部的发生更不明显，能够提高照明品质。


图1是表示能够适用本发明的面光源装置以及具备它的显示装置的俯视 图，省略了被照明部件以及光扩散部件的描绘。
图2是沿着图1中的X1-X1线的显示装置的剖视图。
图3是包含发光元件(例如LED)的光轴的显示装置的局部剖视图，是 放大图2的局部来表示的图。
图4 (a) ~图4 (c)是本发明的实施方式的光束控制部件的详细图，图 4(a)是俯视图，图4 (b)是沿图4 (a)中的X2-X2线的剖视图，图4(c) 是放大光束控制部件的背面侧的局部(图4 (b)的局部)来表示的图。
图5是从图4 (b)中Rl方向所见的光束控制部件的侧视图。
图6是本发明的实施方式的光束控制部件的后视图。
图7是表示光束控制部件的安装状态的图。
图8是表示发光元件的出射角ei和光束控制部件的出射角05的关系的图。
图9是表示发光元件的出射角ei和光束控制部件的透镜面倾斜角e3的关 系的图。
图io是表示光从光束控制部件的背面全域入射时发生不良状态的图。 图ii是示意辉度的照度测定模拟的图。
图12是表示图11的模拟结果的图，横轴表示离光轴的距离，纵轴表示辉 部的照度。
图13是把照射到使用了本发明的发光装置的显示装置的被照明部件上的 光的出射光量分布与比较例进行比较来表示的图。
图14是表示第二凹部的第1变形例的图，是放大光束控制部件的背面侧 的局部来表示的剖视图。
图15是表示第二凹部的第1变形例中光束控制部件的作用(来自发光元件的光的出射状态)的图。
图16是表示第二凹部的第2变形例的图，是放大光束控制部件的背面侧 的局部来表示的剖^L图。
图17是表示第二凹部的第2变形例中光束控制部件的作用(来自发光元 件的光的出射状态)的图。
图18是表示第二凹部的第3变形例的图，是^t大光束控制部件的背面侧 的局部来表示的剖视图。
图19是表示第二凹部的第4变形例的图，是光束控制部件的后视图。
图20 (a) ~图20 (f)是表示本发明的其他变形例的光束控制部件的图， 图20 (a)是光束控制部件的后视图，图20 (b)是局部放大光束控制部件来 表示的图，图20 (c)是表示第二凹部的第1例的剖S见图(沿图20 (b)中的 x4-x4线的略半^M犬凹部的剖^L图)，图20 (d)是图20 (c)中所示的第二凹 部的立体图，图20 (e)是表示第二凹部的第2例的剖碎见图(沿图20 (b)中 的x4-x4线的圆锥状凹部的剖视图)，图20 (f)是图20 (e)中所示的第二凹 部的立体图。
图21(a) ~图21 (c)是表示通气槽的变形例的图，图21(a)是表示通 气槽的变形例1的光束控制部件的后视图，图21 (b)是表示通气槽的变形例 2的光束控制部件的后一见图，图21 (c)是表示通气槽的变形例3的光束控制 部件的后视图。
图22是表示通气槽的变形例4的光束控制部件的后视图。 图23是表示通气槽的变形例5的光束控制部件的后视图。 图24 (a)以及图24 (b)是表示通气槽的变形例6的图，图24 (a)是 光束控制部件的剖^f见图(与图4 (b)对应的图)，，图24 (b)是光束控制部件 的后^L图。
图25是表示通气槽的变形例7的图，是与图5对应的光束控制部件的侧 视图。
图26是表示通气槽的变形例8的图，是与图24 (a)对应的光束控制部 件的剖视图。
图27是表示通气槽的变形例9的图，是与图24 (b)对应的光束控制部件的后视图。
图28是表示第1现有例的示意构造图。
图29是表示第2现有例的示意构造图。
图30是表示第3现有例的示意构造图。
图31是表示第4现有例的显示装置的剖视图。
图32是表示第5现有例的点阵显示装置的剖视图。
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)，4一发 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—光扩散部件，ll一发光装置，12—背面，14—凹处(第一凹部)，15 (15a 15h)—槽内凹部(第二凹部)，15al 15hl—第一倾斜面，15a2 15h2— 第二倾斜面，15a3 15h3—端部，16—基板，19A、 19B—通气槽，24—开口边 缘，25、 27、 30、 32、 40、 43、 46—线，191一槽底，H—光，L—光轴(基准 光轴)，PF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。
(面光源装置以及显示装置的大致结构)
图1 ~图3是对本发明的实施方式的显示装置1以及装备在显示装置1上 的面光源装置2进行说明的图。图1是拆卸下被照明部件(例如，液晶显示面 板)3等来表示的显示装置1的俯视图(面光源装置的俯视图)。图2是表示 显示装置1的概略的剖视图，画的是沿着图1的X1-X1线的截面。图3是为 了说明光束控制部件5的光控制出射面6的形状而放大图2的局部来表示的 图，画的是包含发光元件4的基准光轴L的截面的局部。
在此，所谓基准光轴L,是'来自发光装置的立体的出射光束的中心上的 光的前进方向，。此外，所谓发光元件4的光轴，是'来自发光元件4的立体的 出射光束的中心上的光的前进方向，。在本实施方式中，以发光元件4的光轴 与基准光轴L重合的场合为例来说明。因此，在以下的说明中，将基准光轴L 表示为'光轴L,。
参照图1 图3，显示装置l具备作为多个点状光源的发光元件4 (例如LED)、光束控制部件5、平板状的光扩散部件7、以及被照明部件3。在本实 施方式中，面光源装置2由这些发光元件4、光束控制部件5以及光扩散部件 7构成。此外，发光装置11由发光元件4以及光束控制部件5构成。
光扩散部件7的平面形状大致为矩形，作为主面具有出射面(正面)8和 背面10。发光元件4与光束控制部件5 —起以大致相等的间隔(间距P )排列 在光扩散部件7的背面10侧。被照明部件3配置在光扩散部件7的出射面10 侧。在本实施方式中，面光源装置2由发光元件4、光束控制部件5以及光扩 散部件7构成。此外，发光装置11由发光元件4以及光束控制部件5构成。 (光束控制部件)
(1)光束控制部件的整体形状以及安装状态 光束控制部件5具有图1至图3所示的形状，由例如PMMA (聚甲基丙 烯酸曱酯)、PC (聚碳酸酯)、EP (环氧树脂)等透明树脂材料或透明玻璃形 成。
如图4(a)所示，具有光控制出射面6和略圆环状的凸缘部9。光控制出 射面6的平面形状为略圆形。凸缘部9形成向光控制出射面6的径向外侧伸出 的略圆环状。如图4 (b)所示，光控制出射面6形成为比凸缘部9更向上方 伸出。
在此，为了便于说明，把光轴L与发光元件4的上表面(发光面20)的 交点定义为'发光点13'。
如图4 (b)所示，在背面12侧(图4 (b)中下表面側)，与发光元件4 对应的位置形成有作为第一凹部的凹处14。凹处14是以发光点13为中心的 半径rl的略半球状的凹陷。此外，如图4 (a) 图4 (c)所示，在光束控制 部件5的背面12侧形成有从凹处14向半径方向外方延伸的一对通气槽19A、 19B。
如图6所示，通气槽19A、19B沿通过凹处14的中心C14的直线T1形成。 通气槽19A、 19B的形状相对于通过凹处14的中心C14的直线T2 (与直线 Tl正交的直线)左右对称，并且，相对于通过凹处14的中心C14的直线Tl 上下对称。
此外，通气槽19A、 19B沿与直线Tl (通气槽19A、 19B延伸的半径方向)正交的4艮想平面的截面形状呈矩形，从光束控制部件5的背面12凹下去形成 (参照图5以及图6)。并且，通气槽19A、 19B的一端侧在凹处14内开口， 该通气槽19A、 19B的另一端侧与光束控制部件5的外部连通。通气槽19A、 19B的槽深度(凹陷量)s从通气槽19A、 19B的一端侧到另一端侧为一定。
这样，凹处14内的空间通过一对通气槽19A、 19B与外部连通。因此， 即使在光束控制部件5的背面12与基板16紧密接触的状态，也可能从一对通 气槽19A、 19B的任一方(19A或19B)产生通过凹处14、以及另一方(19B 或19A)的空气的流动。
此外，如图4 (a) (c)所示，在通气槽19A、 19B的槽底191形成有多 个与凹处14同心、平面形状为圆弧状的与槽底191连续的槽内凹部15a 15d。 为了便于说明，把这些槽内凹部15a 15d统称为'第二凹部，(第二凹部15)。
其次，参照图4 (a)、图6以及图7的话，在光束控制部件5的背面12 侧而且在最外周有槽内凹部15d。并且，在比槽内凹部15d更靠径向外侧设有 用于将光束控制部件5以定位于基板16的状态安装的圆棒状的腿17。腿17 沿圆周方向(在与最外周的槽内凹部15d同心的圆周上)等间隔地形成三个。 这些腿17嵌合在在基板16的表面16a (与光束控制部件5相对的面)侧开口 的安装孔18中。还有，各腿17的配置间隔根据安装孔18的位置等适当改变。
如图5 图7所示，安装孔18在以发光元件4的发光点13为中心的同心 圆上等间隔地形成三个，通过光束控制部件5的腿17嵌合，能够将光束控制 部件5相对于发光元件4的发光点13定位。
在位置^C决定的状态，发光元件4的发光点13和光束控制部件5的中心 C14位于光轴L上。还有，在光束控制部件5易于从基板16脱落的方式使用 的场合，安装孔18和腿17的嵌合紧嵌(L法"9^^),或者用粘接剂固定安装 孔18和腿17。
使背面12与基板16的表面16a接触，光束控制部件5安装到基板16上 后，就成为通气槽19A、 19B包围发光元件4的发光面20的凹处14的空间与 光束控制部件5的外部的空间连通的状态。(参照图5至图7 )
如图7所示，光束控制部件5有一对通气槽19A、 19B相对于竖立的基板 16以凹处14为边界位于上下方向地安装来使用的场合。该场合，凹处l4内的空气被从发光元件4发出的热变暖而变轻，从而向上侧的通气槽19A内移 动。结果，凹处14内的压力下降，空气从下侧的通气槽19B侧流到凹处14 内。该流动在发光元件4的点亮时不停地产生。从光束控制部件5的外部流入 下侧的通气槽19B内的空气在流入凹处14内后，流出到上侧通气槽19A内， 从上侧的通气槽19A向光束控制部件5的外部流出。
通过这种空气的自然对流，即使在发光元件4点亮时，凹处14内的空气 的温度上升也被抑制。
还有，为了进行比较，如本实施例这样,在光束控制部件5上形成通气槽 19A、 19B的条件下点亮发光元件4一定时间的场合，和在光束控制部件5上 未形成通气槽19A、 19B的条件(堵塞通气槽19A、 19B)下点亮发光元件4 同样一定时间的场合，分别测量凹处14的空间内的温度。开始为33°C。结果， 在不存在通气槽的条件下为57°C,在存在通气槽19A、 19B的条件下(本实 施方式)为33。C。这样，通气槽19A、 19B的散热效果明显。
还有，光束控制部件5，除去通过风扇等强制地向通气槽19A、 19B内送 入空气的场合，较好是如图7所示，相对于竖立的基板16安装，且安装成通 气槽19A、 19B的延伸方向成为相对于水平方向几乎正交的方向(图7的上下 方向)。
此外，在通过风扇等强制地向通气槽19A、 19B内送入空气的场合， 一对 通气槽19A、 19B的任一方的外部侧开口端尽可能接受从风扇等送来的风的 话，对于基板的姿势以及安装到基板上的姿势(通气槽19A、 19B的朝向)， 对于确保散热作用就没有特别要求事项。
(3 )光束控制部件的光控制出射面的详细
光束控制部件5的光控制出射面6由第一出射面6a、第二出射面6b组成。 第一出射面6a占据以光轴L为中心的规定范围，与第二出射面6b、第一出射 面6a的周围连续而形成。从图4 (b)中画的截面形状判断，第一出射面6a 具有向下方光滑地下沉的曲面形状(向下凸的光滑的曲面形状)，提供切掉球 的一部分似的凹陷形状。
另一方面，第二出射面6b提供与第一出射面6a相邻向上突出的光滑的曲 面形状。第二出射面6b的平面形状为包围第一出射面6a的大致空心圆板形状(粗环状)(参照图4)。这些第一出射面6a和第二出射面6b光滑地连接，这 两出射面6a、 6b的连接部分与光控制出射面6的变曲点Po对应。即，如图4 (b)所示，表示第一出射面6a的截面轮廓的曲线和表示第二出射面6b的截 面轮廓的曲线在点Po光滑地连接而形成一根连续曲线，该点(连接点)Po为 一根连续曲线(表示出射控制面6的截面轮廓的曲线)的变曲点。
此外，在第二出射面6b的外周侧，如图4(b)所糸，形成有连接第二出 射面6b和凸缘部9的第3出射面6c (参照图4 (a))。还有，图4 (b)中所 示的截面形状所示的是由大致直线状的倾斜面组成的第3出射面6c，但这《义 是一例。只要是不妨碍来自光束控制部件5的大范围且均匀的出射的形状，也 可以是曲线状的倾斜面。
在此，根据图3、图4 (a)、 (b)的图示，定义下述各点、各量、各线以 及面。还有，所谓"内部传播光"是指"从发光元件4出射后，被导入光控制 部件5内，且在光控制部件5内传播的光"。
连接点Pa:出射面6b和6c的连接点(边界)；
Sl:连接发光点13和连接点Pa的直线相对于光轴L所成的角度；
52:连接发光点13和变曲点Po的直线相对于光轴L所成的角度； -基准面C:在图3中，通过发光点13与光轴正交的水平面；
点Px:内部传播光从光控制出射面6出射的位置(在图3的截面中的
光控制出射面6与光H的交点)；
-直线A:通过点Px，与基准面C平行的直线；
切线B:在位置Px对光控制出射面6的4仑廓线的切线；
9:从发光元件4出射的光的前进方向相对于光轴L的方向所成的角度；
01:从发光元件4出射，在光束控制部件内内部传播后，到达光束控制
部件的出射面的光的前进方向相对于通过该到达点、与基准光轴平行的直线所
成的角度；
03:切线B与直线A所成的角度；
05:内部传播光从光控制部件的出射面(控制出射面6)出射时的出射 角(来自光控制部件的出射面的出射光(光H)的前进方向相对于光轴L的方 向所成的角度)；并且，根据光强度的角度特性，如下定义"最大强度方向""最大强度一 次光""最大强度""半值强度角"。
最大强度方向从发光元件4出射最强的光的方向；
■最大强度一次光从发光元件4向最大强度方向出射的光；
.最大强度最大强度一次光的光强度；
半值强度一次光从发光元件4以最大强度的一半的强度出射的光； 半值强度角与半值强度一次光对应的内部传播光的前进方向相对于与 最大强度一次光对应的内部传播光的前进方向所成的角度。
还有，在本实施方式中，使最大强度方向与光轴L的方向(基准面C的 法线方向)实际上一致。大多数场合，该假定为实际上的，最大强度方向可以 看成与光轴L的方向实际上一致。此外，使发光元件4的出射方向强度分布 (角度特性)相对于光轴L实际上对称，半值强度角(绝对值)只存在一个。 在上述定义下，对于图3所示的光控制出射面6的曲面形状，下列条件1、 2成立。换言之，光控制出射面6的曲面形状满足以下条件1以及条件2而形 成。
.条件至少在角度ei的规定范围((KA^ei (绝对值) <比半值强度角
更大的规定角度)，
(a) 95/01>1成立；
(b) 随着ei的增加05增大；
(c) 伴随ei的增加，95的增加量(>o)相对于ei的增加量(>o)减小。
在此，较好是使A为小角度(表示光轴L附近方向的角度)，例如厶=5度
(ei在士5。以内的角度范围)。
图8是表示角度ei和角度e5 (光束控制部件的出射角)的关系的图，曲
线21为满足上述条件的例子。在该例中，上述"比半值强度角更大的规定角 度"为51。记为数值的话，51=75度。
另一方面，在图8中，虚线所示的线22是(e5/ei) =1的线。在此，设光
束控制部件5的扩散度的系数为a的话，则在01<51的范围内，05可用下式 (1)表示，03可用下式(2)表示。此外，在上述法线(图3中的光轴L)的 附近(例如，01在士5。以内)的区域，存在61=05的光。这样，防止了在发光元件4正上方的被照射面上形成暗部。
e5=[i+{ (si-ei) xa/si}]xei
(其中，ei (绝对值)<si (i)
e3=tan"[(sin05-n sin91)/(cos95-n cos01)]
(其中，『光束控制部件的折射率) (2)
把上述式(1)代入上述式(2)的话，可以把03看成ei的函数。图9是
用图表示该函数的例子。即，图9中的曲线23表示基于上述式(1)、 (2)求
得的03和ei的关系。从曲线23可以如下判断。
(i) 从光轴L的附近直到01=S2, 93随91的增加逐渐減小。
(ii) 在ei>S2的范围，63随ei的增加而逐渐增加。
(iii) 91与51 一致的话，03=01。
被发光元件4的光轴L附近的光束照明的区域与其他区域相比易于明亮 (参照图13的S3)。因此，为了使被配置成图1所示的点阵状的多个发光元 件照明的被照射面为均匀的亮度，需要如下做。即，与各光束控制部件5对应 而配置的发光元件4由于具有在靠近光轴L附近的规定立体角的范围时出射 强光束(主光束)的倾向，从而要求光束控制部件5具有扩展包含该主光束的 光线的前进方向的功能。通过该功能，就能够照明大面积。图3所示的光控制 出射面6是作为用于发挥该功能的一个例子的有效的形状。
(3 )光束控制部件的平面形状为圓弧状的槽内凹部的详细
如图4 (a) 图4 (c)所示，形成于光束控制部件5的背面12的平面形 状为圆弧状的第二凹部(槽内凹部15)由第1槽内凹部15a、从第1槽内凹部 15a向半径方向外向连续的平面形状为圓弧状的第2 第4槽内凹部15b 15d 构成。第1槽内凹部15a与凹处14相邻，平面形状为圆弧状。
图4 (c)放大通气槽19B的截面来表示。如该图所示，通气槽19B的截 面和通气槽19A的截面以光轴L为中心成对称的形状。因此，通气槽19A、 19B的截面形状的说明仅对通气槽19B的截面形状进行，对于通气槽19A的 截面形状则省略。
第1槽内凹部15a如图4(c)所示，沿着包含光轴L的假想平面且与通 气槽19A、 19B的槽底191正交的假想平面的截面形状呈三角形。并且，大致位于连接凹处14的开口边缘24和发光元件4的发光点13的线25的延长上的 第一倾斜面15al形成为从光束控制部件5的背面12侧观察为圆弧状。换言之, 第一倾斜面15al提供圆弧状的平面形状。
连接上述三角形截面中的第一倾斜面15al的端部15a3(所谓开口边缘24, 是别的端部，是离槽底191的深度为w的位置处的端部15a3 )和槽底191侧。
并且，大致与第一倾斜面15al正交的第二倾斜面15a2形成为从光束控制 部件5的背面12侧观察为圆弧状。换言之，第二倾斜面15a2提供圆弧状的平 面形状。
由这些第一以及第二倾斜面15al、 15a2形成第一槽内凹部15a。还有，在 图4(c)中，所谓"第一倾斜面15al大致位于连接凹处14的开口边缘24和 发光元件4的发光点13的线25的延长上"是指以下(1)、 (II)的任一个。
(I)在图4 (c)所示的光束控制部件5的截面上，第一倾斜面15al位于 线25的延长上。
(II )第一倾斜面15al在使线25的延长部分以开口边缘24为回动支点向 逆时针方向稍微转动的位置(例如，图4 (c)的虛线位置)。
第一倾斜面15al较好是以从发光元件4发出后直接朝向槽底191的光难 以入射的倾斜度形成。此外，在图4(c)中，所谓"第二倾斜面15a2与第一 倾斜面15al大致正交，，是指以下(III)、 (IV)的任一个。
(III) 第二倾斜面15a2相对于第一倾斜面15al成比90。稍小的角度。
(IV) 第二倾斜面15a2相对于第一倾斜面15al成比90。稍大的角度。 容许这种"从直角的偏离，，是为了考虑到制造误差。还有，"从直角的偏
离"的上限可取为例如5。。
第二倾斜面15a2较好是形成为可抑制入射到其面上的来自发光元件4的 光向靠近基准光轴L附近方向的折射。
第二槽内凹部15b，如图4(c)所示，呈与第一槽内凹部ba不同的三角 形，由第一倾^"面15bl和第二倾斜面15b2构成。第一倾斜面15bl大致位于 连接第一槽内凹部15a的第二倾斜面15a2的槽底侧端边缘M和发光元件4的 发光点13的线27的延长上，平面形状为圆弧状。第二倾斜面15W连接第一 倾斜面15bl的端部15b3 (与槽底侧端边缘26不同的端部，是离槽底191的深度为w的位置的端部15b3 )和槽底191侧。第二倾斜面15b2与第一倾斜面 15bl大致正交的平面形状为圆弧状。
第三槽内凹部15c，如图4(c)所示，呈与第一至第二槽内凹部15a、 15b 不同的三角形。此外，第三槽内凹部15c由第一倾斜面15cl和第二倾斜面15c2 构成。笫一倾斜面15cl大致位于连接第二倾斜面15b2的槽底侧端边缘28和 发光元件4的发光点13的线30的延长上，平面形状为圆弧状。第二倾斜面 15c2连接第一倾斜面15cl的端部15c3 (与槽底侧端边缘28不同的端部，是 离槽底191的深度为w的位置的端部15c3 )和槽底191侧。第二倾斜面15c2 与第一倾斜面15cl大致正交的平面形状为圓弧状。
第四槽内凹部15d,如图4(c)所示，呈与第一至第3槽内凹部15a 15c 不同的三角形。此外，第四槽内凹部15d由第一倾斜面15dl和第二倾斜面15d2 构成。第一倾斜面15dl大致位于连接第二倾斜面15c2的槽底侧端边缘31和 发光元件4的发光点13的线32的延长上，平面形状为圓弧状。第二倾斜面 15d2连接第一倾斜面15dl的端部15d3 (与槽底侧端边缘31不同的端部，是 离槽底191的深度为w的位置的端部15d3 )和槽底191侧。第二倾斜面15d2 与第一倾斜面15dl大致正交的平面形状为圆弧状。
在此，第一至第四槽内凹部15a 15d的凹陷深度w以及从光轴L到第4 槽内凹部15d的径向外方端(第二倾斜面15d2的背面侧端边缘33)的距离 L2较好是根据光束控制部件5的大小、发光元件4的发光辉度、从发光元件 4的发光面20到光束控制部件5的背面12的间隙尺寸s、发光元件4的出射 光的强度成为最大强度的一半的值(半宽值)等来决定最佳尺寸。
此外，在本实施方式中，作为形成于光束控制部件5的背面12上的第二 凹部的槽内凹部15,在来自发光元件4的光之中从光轴倾斜很大的光入射的 场合有效地发挥作用。因此，来自发光元件4的光之中的大多数从作为第一凹
以间隙s小的值来形成比较好。例如，间隙e的值比凹处14的开口边缘24的 半径更小来形成比较好。
(4)光束控制部件的作用(来自发光元件的光的入射和出射) 基于图2至图4 (c)来说明光束控制部件5的作用。首先，如图2所示，从发光元件4出射的光之中半宽值的范围内的光H (半值强度角以下的ei的
光)大部分从凹处14实际上不折射、直接入射到光束控制部件5。其他部分 从通气槽19A、 19B的槽内凹部15a 15d入射到光束控制部件5。
在此，从槽内凹部15a 15d入射到光束控制部件5的光H完全不会从第 一倾斜面15al、 15bl、 15cl、 15dl入射，而从第二倾斜面15a2、 15b2、 15c2、 15d2入射。该光由于第二倾斜面15a2、 15b2、 15c2、 15d2是相对于从发光点 13放射的光H大致正交的面，从而以几乎不折射的状态入射。因此，抑制了 来自发光元件4的光在光轴L附近折射而入射。
其次，如图2以及图3所示，来自发光元件4的光H在光束控制部件5 的内部传播后，从光控制出射面6根据斯涅耳定律出射到外部(空气中)。此 时，从本发明的光束控制部件5出射的来自发光元件4的光束与从图20所示 的现有的半^求状的光束控制部件123出射的光束比较，不在发光元件4的正上 方等局部出射，而是朝向照射范围均匀且平滑地扩大而出射。
还有，如图IO所示，在光束控制部件5的背面12是与基准面C平行的平 面(未形成图4 (a) ~图4 (c)中所示的通气槽19A、 19B的槽内凹部15的 面)的场合，来自发光元件4的光H在从背面12侧入射到光束控制部件5时， 使其前进方向偏向光轴L附近折射。其结果，釆用图IO所示的光束控制部件 5的话，从背面12侧入射的来自发光元件4的光H和从凹部14入射的来自发 光元件4的光H从光束控制部件5出射后汇聚到光扩散部件7的被照射面34 上。
该光H的汇聚的部分(辉部)35以比其他部分更亮的环状地发光，会产 生该环状的辉部25从光扩散部件7的出射面36侧易于识别的不良状况。采用 本发明的话可避免这种不良状况。
采用根据本发明的实施方式，在光束控制部件5的背面12形成通气槽 19A、 19B的槽内凹部15,抑制了来自发光元件4的光H从背面12侧折射到 光轴L附近而入射。因此，可以使光H朝向照射范围内平滑地扩大而出射(参 照图2)。
重复一遍，采用本发明的话，将光束控制部件5的背面12配置成与基板 16接触，在光束控制部件5的背面12形成通气槽19A、 19B，并且在该通气槽19A、 19B的槽底191形成槽内凹部15。因此，由于能够抑制来自发光元 件4的光H从槽底191侧折射到光轴L附近而入射，从而可以使光H朝向照 射范围内平滑地扩大而出射。
并且，如前所述，能够以通气槽19A、 19B对光束控制部件5的凹处14 通气，能够抑制发光元件4点亮时光束控制部件5的温度上升。 (光扩散部件)
图2以及图3所示的光扩散部件7由透光性优良的PMMA和PC等树脂 材料形成薄片状或平板状。光扩散部件7的平面形状以及尺寸与被照明部件 (液晶显示面板、广告显示面板、标识显示面板等)3的平面形状以及尺寸分 别大致相等。
光扩散部件7至少在表面或内部具有光扩散能力。例如，在表面形成有微 细的凹凸(以棱镜状突起、压紋加工或微珠涂层来扩散处理而形成的凹凸)。 或者，在内部混入扩散材料亦可。
光扩散部件7透过从光束控制部件5的光控制出射面6出射的光的同时， 使其扩散且均勻化而被供给被照明部件3 。
此外，光扩散部件7也可以安装在被照明部件3的靠发光元件4侧的面上。 或者，与被照明部件3分开(以分离的状态)，在被照明部件3与发光元件4 相对的面一侧配置光扩散部件7也可以。 (发光装置的具体例)
其次，用图1至图4 (c)对使用了光束控制部件5的本发明的发光装置 11、以及具备发光装置11的面光源装置2的具体例子进行说明。
对于这些图中所示的光束控制部件5的光控制出射面6,第一出射面6a 以及第二出射面6b的形状等考虑到以下各因素来决定。
-发光元件4的发光特性特别是来自发光元件4的出射光束的发散角度。 这能够用例如前述的"半值强度角"(出射光的强度为最大强度的一半的值的 光的出射角)来表示。
.光控制部件5在光轴L方向的厚度特别是从发光元件4的发光点13 (发光面20)到光控制出射面6的最上部的沿着发光轴L的方向的距离d;
各发光元件4的排列间距(距离)p; 光束控制部件5的外径尺寸Do;
从光控制出射面6到光扩散部件7的沿光轴L方向的距离LI; 光束控制部件5的折射率n; 光束控制部件5的凹处14的形状。 对于光束控制部件5，以下为具体数值的一个例子。
折射率n-1.49 (透明树脂材料)
'入射面的凹处14的形状为略半球状，rl=1.5mm， Ll=15.41mm, p=46mm， d=4.59mm， Do=16.5mm。
在这种凄t值下，光束控制部件5成为第一出射面6a和第二出射面6b的连 接部分的01为01=S2=14。，此外，第二出射面6b和第三出射面6c的连接部
分的ei为ei=s i =75。。
并且，第三出射面6c使第二出射面6b的外周端的切线绕光轴L旋转360。 而形成。在此，在图4(b)中，ei^S2的范围为第一出射面6a的范围，S2^eiSSl 的范围为第二出射面6b的范围。此外，Sl^ei的范围为第三出射面6c的范 围。
此外，如图4 (a) 图6所示，在光束控制部件5的背面12形成有槽深s 为0.5mm且槽宽S为l.Omm的矩形的通气槽19A、 19B。并且，在该通气槽 19A、 19B的槽底191上形成有槽内凹部15。
槽内凹部15由第一至第四槽内凹部15a 15d构成，以如下数据描述。
从槽底191的深度w-0.2mm;
.从光轴L到第四槽内凹部15d的径向外方端的距离L2=5.79mm; .第一槽内凹部15a的线25 (第一倾斜面15al)和基准面C所成的角度 =19.5。；
■第二槽内凹部15b的线27 (第一倾斜面15M )和基准面C所成的角度 =13.7。；
.第三槽内凹部15c的线30 (第一倾斜面15cl)和基准面C所成的角度 =9.7。；
.第四槽内凹部15d的线32 (第一倾斜面15dl)和基准面C所成的角度 =6.9。。此外，第一至第四槽内凹部15a 15d形成为各第二倾斜面15a2 15d2与 第一倾斜面15al 15dl正交。
在此，使槽内凹部15直到第四槽内凹部是由以下的模拟确认的。该模拟 (实验)是为了探求为防止因从背面12侧的入射光导致的照明光的环状的辉 部的发生而有效地作用的槽内凹部15的形成范围而进^f亍的。
首先，如图11所示，准备除了在光束控制部件5的背面12的通气槽19A、 19B的槽底191上不形成槽内凹部15这点外，与本实施例的发光装置11以及 具备它的面光源装置2相同的构成的发光装置和面光源装置。还有，为了方便 而把"未形成槽内凹部1515的光束控制部件5"记为"光束控制部件(虛构)
并且，用圆弧状的遮光部件37局部地覆盖光束控制部件(虚构)5的通 气槽19A、 19B的槽底191。
依次替换开口部38的面积(向光束控制部件5的入射角度0)不同的多 种遮光部件37，对每个遮光部件37测定(用计算评估)在光扩散部件7的被 照射面34上产生的环状的辉部的照度。将其结果表示在图12中。
如图IO所示，增加开口部38的面积的话，直到图11中的入射角度e到 达约78°,环状的辉部的照度随开口部38的面积而增高。但是，入射角6超 过78。后，就收敛到大致不变值。
即，从入射角e超过78。的范围入射的光对环状辉部没有影响。因此，可 以理解为槽内凹部15以至少直至增加环状的辉部的辉度的入射角6的范围
e=78°的范围的光为对象的话即可。
还有，使用了光束控制部件(虚构)5的场合，如图10所示，由于来自 背面12的入射光折射到光轴L附近，在光扩散部件7的被照射面34上产生 如包围光轴L的环状的辉部35,有可能使照明品质下降。
另一方面，如前所述，采用使用了光束控制部件5的实施方式(具体例) 的话，由于槽内凹部15，从光束控制部件5的凹处14以外入射的光不折射到 光轴L附近，以几乎不变的前进方向入射到光束控制部件5的内部。因此， 在光扩散部件7的被照射面34上不产生环状的辉部，不会使照明品质下降。 (从光扩散部件出射的光的出射光量)图13是表示照射到应用了本发明的显示装置1的被照明部件3的光的出 射光量分布(强度分布)的图。在图13中，表示的是从面光源装置2的光扩 散部件7的出射面8上的"与图1中的X3-X3线对应的位置，，(参照图2 )出 射的光的照度分布。图13的纵轴表示照度(lx)，横轴表示从图l所示的面光 源装置2的中心沿X3-X3线的方向的尺寸。
在图13中，线Sl表示使用了本实施方式的发光装置11的面光源装置2 中的光的照度分布。另一方面，线S2表示使用了图IO所示的发光装置11的 面光源装置2中的光的照度分布。再有，线S3是表示作为现有例而使用了图 31所示的LED芯片的场合的面光源装置中的光的照度分布。
如图13所示，线S3在达到与发光元件4对应的部分的照度时变大。这表 示与发光元件4和发光元件4之间对应的部分的照度和与发光元件4对应的部 分的照度很大地不同。在这种场合，对被照明部件3进行照明的光的明暗的差 很大，不能进行均匀亮度的面照明。总之，在01=95之类的场合，对被照明部 件3进行照明的光的明暗的差很大，不能进行均匀亮度的面照明。
其次，线S2，与线S3的场合比较，全体的照明辉度被平均化，表示没有 线S3的场合那样的照明辉度的起伏不均。
但是，线S2，如图IO的发光装置11的发光特性所示，从光束控制部件5 的背面12入射的光H折射到光轴L附近。并且，该折射的光H与从凹处14 入射的光相交。这表示产生环状的辉部35的现象在相邻的发光元件4和发光 元件4之间大致中间的位置出现。这样，局部的高辉度的辉部35从光扩散部 件7的出射面36侧被识别，使照明品质下降。
相对于此，线Sl,与线S2的场合相比，表示相邻的发光元件4和发光元 件4之间的辉部的发生被抑制。因此，本发明的面光源装置如图13的线Sl 所示，从光扩散部件7出射的光产生的照明辉度进一步被平均化，均匀亮度的 照明成为可能，照明品质得到提高。 (本实施方式的效果的总结)
采用本实施方式的话，乂人发光元件4发出的光束在进入光束控制部件5的 内部后，主要从光控制出射面6出射。另一方面，从形成于背面12的通气槽 19A、 19B的槽底191上的槽内凹部15 ( 15a 15d)入射到光束控制部件5的光H折射到光轴L附近被抑制。
因此，从槽内凹部15入射的光H,"不从光控制出射面6出射"或"从光 控制出射面6的外周边缘附近出射"。其结果，不产生使照明品质下降的环状、 点状或线状的辉部，从光控制出射面6有效且大范围地射出均匀的照明光。
总之，调整光束控制部件5的凹处14以及光控制出射面6的形状，使得 来自发光元件4的光H之中，向光轴L附近的出射光束的光发散效率比相对 于向离开光轴L的角度方向的出射光束的光发散效率更大。换言之，来自发 光元件4的光的出射角度ei的值小的区域比大的区域的光A05/A01变大。
这样，通过调整凹处14以及光控制出射面6的形状，抑制了到达与发光 元件4对应的部分的照度时变高的现象。
并且，采用本实施方式的话，在使用多个发光元件4作为一次光源的场合， 来自各发光元件4的光易于混合。因此，即使各发光元件4的发光色有起伏不 均，通过光束控制部件5出射的各发光元件4的发光色的起伏不均也不明显， 同时，出射光辉度也均匀化，可实现高品质的照明。
此外，采用本实施方式的话，光束控制部件5的背面12从发光元件4仅 离开所定尺寸s使得发光元件4放出的热能够散去。因此，能够防止因发光元 件4发出的热导致的不良的发生，可进行高品质的照明。
(第二凹部的第1变形例)
图14以及图15表示光控制部件5的槽内凹部(第二凹部)15的第1变 形例。还有，本变形例以及后述的各变形例中的各光束控制部件5，除了槽内 凹部15的构造，具有与上述实施方式的光束控制部件5相同的构造。对此， 对与上述实施方式的光束控制部件5相同的构成要素给与同一符号来对各变 形例进行说明。此外，省略与上述实施方式的说明重复的说明。
参照图14，在光束控制部件5的通气槽19A、 19B的槽底191作为槽内凹 部15形成有第一至第八槽内凹部15a 15h。各槽内凹部15a l化的截面形状 相同。此外，各槽内凹部15a 15h的平面形状为圆孤状。
即，本变形例中的第一槽内凹部15a的截面形状为三角形，第一倾斜面 15al位于连接发光元件4的发光点13和凹处14的开口边缘24的线25的延 长上。第一倾斜面15al的端部15a3离槽底191有w=0.1mm的深度。此外，第一倾斜面15al的端部15a3和槽底191侧被平面形状为圆弧状的第二倾斜面 15a2连接。第二倾斜面15a2形成为与第一倾斜面15al大致正交。
并且，与第一槽内凹部15a相同形状的凹部作为第二至第八槽内凹部 15b 15h而形成。还有，凹处14的半径rl为1.5mm，通气槽19A、 19B的槽 深s为0.5mm。此外，线25和基准面C所成的角度a为19.5。。使连接第八槽 内凹部15h的第二倾斜面15h2的槽底侧端边缘38和发光元件4的发光点13 的线40与光轴L所成的角度0在78°以上。
使用了这种光束控制部件5的发光装置11具有以下作用上的特征。 如图15所示，入射到光束控制部件5的光H的入射角大的(半值强度左 右的光)稍向光轴L附近偏向，该偏向的光H从光束控制部件5出射后照射 到光扩散部件7上。这样，产生与从凹处14入射的光H汇聚的部分。然而， 不仅该折射的光H的强度(辉度)低，而且该汇聚部分的面积与光从光束控 制部件5的背面整体入射的场合相比变小(与通气槽19的宽度对应的面积)。 因此，从光扩散部件7的出射面8侧观察，光汇聚的部分产生的辉部不明显。 还有，即使光H的强度(辉度)低，只要是光线密度高的状态，则来自 凹处14以外的入射光导致的背照射面34的辉部的识别性就高。
此外，来自相邻的其他发光元件4的光混合的话，则上述汇聚的部分导致 的被照射面34上的辉部更不明显(参照图1以及图2)。这样，使用了本变形 例的发光装置11的面光源装置2以及显示装置1能够用槽内凹部15抑制折射 到光轴L附近而入射到光束控制部件5的光的量。因此，能够得到与使用了 上述实施方式的发光装置11的面光源装置2以及显示装置1同样的效果(参 照图1以及图2)。
(第二凹部的第2变形例)
图16以及图17表示上述实施方式中的光束控制部件5的槽内凹部(第二 凹部)15的第2变形例。
参照图16,光束控制部件5在背面12形成有一对通气槽19A、 19B,在 各通气槽19A、 19B的槽底191分别形成有单一的槽内凹部15。槽内凹部15 的平面形状为圓弧状。
即，本变形例中的笫一槽内凹部15的截面形状为三角形，平面形状为圆弧状的第一倾斜面15al位于连接发光元件4的发光点13和凹处14的开口边 缘24的线25的延长上。第一倾斜面15al的端部15a3与槽底191侧;陂平面形 状为圓弧状的第二倾斜面15a2连接。第二倾斜面15a2形成为与第一倾斜面 15al大致正交。还有，凹处14的半径rl为1.5mm,槽深s为0.5mm。此外， 线25和基准面C所成的角度a为19.5。。使连接槽内凹部15的第二倾斜面15a2 的背面侧端边缘42和发光元件4的发光点13的线43与光轴L所成的角度0 在78。以上。
本变形例的槽内凹部15具有放大上述第1变形例的第一槽内凹部15a的 形状。换言之，在本变形例中，采用用一个槽内凹部15置换第1变形例的第 一至第八槽内凹部15a 15h的结构。
在本变形例中，如图17所示，入射到光束控制部件5的光H的入射角大 的(半值强度左右的光)稍向光轴L附近偏向，该偏向的光H从光束控制部 件5出射后照射到光扩散部件7上，产生与从凹处14入射的光H汇聚的部分。 然而，不仅该折射的光H的强度(辉度)低，而且该汇聚部分的面积与光从 光束控制部件5的背面整体入射的场合相比变小(与通气槽19的宽度对应的 面积)。
因此，由于在第1变形例的说明中言及的理由，可回避被照射面34上的 辉部从光扩散部件7的出射面8侧观察很明显。
此外，来自相邻的其他发光元件4的光混合的话，则上述汇聚的部分导致 的被照射面34上的辉部更不明显(参照图1以及图2)。这样，使用了本变形 例的发光装置11的面光源装置2以及显示装置1能够用槽内凹部15抑制折射 到光轴L附近而入射到光束控制部件5的光的量。因此，能够得到与使用了 上述实施方式的发光装置11的面光源装置2以及显示装置1同样的效果(参 照图1以及图2)。
(第二凹部的第3变形例)
图18表示上述实施方式中的光束控制部件5的槽内凹部(第二凹部)15 的第3变形例。参照图18，本变形例的光束控制部件5具备平面形状为圆弧 状的多个槽内凹部15a 15d。这些槽内凹部15a 15d在从凹处14的开口边缘 24朝向径向外方的槽底191上以同一间距L5连续地(依次连接)形成。槽内凹部15a 15d之中位于径向最外侧的槽内凹部15d形成直到该第二倾 斜面15d2的槽底侧端边缘45与上述实施方式中的第四槽内凹部15d的第二倾 斜面15d2的槽底侧端边缘33大致相同的位置。还有，凹处14的半径rl为 1.5mm,槽深s为0.5mm。此外，线25和基准面C所成的角度a为19.5°。使 连接槽内凹部15d的第二倾斜面15d2的槽底侧端边缘45和发光元件4的发光 点13的线46与光轴L所成的角度e在78。以上。
使用了这种光束控制部件5的发光装置11能够用槽内凹部15抑制折射到 光轴L附近而入射到光束控制部件5的光的量。因此，能够得到与上述实施 方式以及各变形例同样的效果。此外，使用了本变形例的发光装置11的面光 源装置2以及显示装置1能够得到与上述实施方式以及各变形例同样的效果 (参照图1以及图2)。
(第二凹部的第4变形例)
图19表示光束控制部件5的第二凹部15的第4变形例。如图19例示那 样，形成于通气槽19A、 19B的槽底191上的槽内凹部15具有从背面12侧观 察与圆弧状不同的形状也可以。在此，画的是直线状的槽内凹部15。还有， 在采用这种直线状的槽内凹部15的情况，最好是使槽宽S在凹处14的直径 (2xrl)的l/3左右以下(2rl/3左右以下)。 (第二凹部的其他变形例) 对于第二凹部还容许例如以下的变形例。
在上述实施方式采用的光束控制部件5中，第二凹部(槽内凹部15)为 截面三角形，第一倾斜面15al和第二倾斜面15a2正交，第二倾斜面15a2相 对于背面12的倾斜角比第一倾斜面15al的更大。但是，这并不限定本发明。
例如，在上述实施方式中的第二凹部的形成区域也可以形成多个独立的凹 部。这些凹部可以做成例如锥状凹部、半球状凹部。或者，是以中途切断上述 实施方式的各槽内凹部的各处的状态(形状)形成的凹部亦可。
图20 (a) (f)是对作为在通气槽19A、 19B的槽底191上形成的多个 第二凹部可采用的半球状凹部51以及圓锥状凹部52进行说明的图。
图20 (a)是光束控制部件5的后视图，图20 (b)是图20 (a)中包围凹 处14的区域之中的局部区域50的放大图。此外，图20 (c)是沿图20 (b)中的X4-X4线的剖视图，画的是构成第二凹部的略半球状凹部51的截面。并 且，图20 (d)是构成第二凹部的略半球状凹部51的立体图。
并且，图20 (e)是沿图20 (b)中的X4-X4线的剖视图，画的是用作第 二凹部的圆锥状凹部52的截面。此外，图20 (f)是构成第二凹部的圆锥状凹 部52的立体图。
如这些图所示，第二凹部由多个独立的略半5求状凹部51 (切掉J求的一部 分似的形状的凹部；参照图20 (c)、 (d))，或多个独立的圓锥状凹部52 (截 面为等腰三角形的凹部；参照图20 (e)、 (f))等构成亦可。
换言之，第二凹部为截面等腰三角形、截面圆弧形等、各种形状都可，该 场合，第二凹部要考虑到"足够小"。在此，所谓"足够小"是指"不产生从 光扩散部件7的出射面8侧明确地识別的槽内辉部的尺寸"，即，这种明显的 槽内辉部在从凹处14入射的光到达光控制出射面6之前有可能因向第一倾斜 面15al内部入射、全反射而产生，但如果是足够小的第二凹部的话，就能够 把向第一倾斜面15al的内部入射光抑制到最小限度，能够避免明显的槽内辉 部的发生。
其次，对通气槽19A、 19B的几个变形例进行说明。 (通气槽的变形例1 3)
首先，图21 (a) 图21 (c)表示上述实施方式中的光束控制部件5的通 气槽19A、 18B的变形例l 3。釆用变形例1 3的话，能够提高在把光束控制 部件5安装到基板16时的自由度(参照图7 )。
图21 (a)所示的变形例1形成有在圆周方向4等分背面12的通气槽 19A 19D。图21 (b)所示的变形例2在光束控制部件5的背面12上形成有 在圓周方向6等分背面12的通气槽19A 19F。并且，图21 (c)所示的变形 例3在光束控制部件5的背面12上形成有在圆周方向8等分背面12的通气槽 19A 19H。还有，在各通气槽19A-19H的槽底191上形成有上述实施方式以 及上述各变形例的第二凹部15的任一个。此外，对于图21 (a) ~图21 (c) 的各通气槽19A 19H可做成与在上述实施方式中采用的各通气槽19A 19H相 同的槽深以及槽宽。不管图21 (a)所示的光束控制部件5如何安装在竖立的 基板16上，通气槽19A 19D之中至少一个必定为相对于水平方向以45°以上的角度朝向上方的状态(参照图7)。
因此，若发光元件4点亮时凹处14内的空气的温度上升，则产生从凹处 14向上方的空气的流动(自然对流)。其结果，凹处14内的暖空气通过位于 比水平方向更上方的通气槽(19A l9D之中的至少 一个)#1排出到光束控制部 件5的外部(参照图7)。在凹处14内，外部空气从位于比水平方向更下方的 通气槽(19A 19D之中的任一个)被导入。这样，凹处14的空气温度被冷却， 光束控制部件5、发光元件4的凹处14侧表面、以及基板16被冷却(参照图 7)。
此外，不管图21 (b)所示的光束控制部件5如何安装在竖立的^^反16 上，通气槽(19A 19F)之中至少一个必定为相对于水平方向以60。以上的角 度朝向上方的状态(参照图7)。因此，用图21 (b)所示的变形例2的光束控 制部件5可得到与上述图21 (a)所示的变形例1的光束控制部件5相同或更 好的凹处14内的空气温度等的冷却效果。
不管图21 (c)所示的光束控制部件5如何安装在竖立的基板16上，通 气槽(19A 19G)之中至少一个必定为相对于水平方向以75。以上的角度朝向 上方的状态。因此，图21 (c)所示的变形例3的光束控制部件5可得到与上 述图21 (a)所示的变形例1以及图21 (b)所示的变形例2的光束控制部件 5相同或更好的凹处14内的空气温度等的冷却效果。
还有，通气槽19A 19G并不限定于上述实施方式以及上述变形例1~3。 例如，只要各通气槽19A 19G的凹处14侧端部相互不接触，减小通气槽 19A 19G的槽宽，形成与上述变形例3的通气槽数不同数目的通气槽数亦可。 此外，通气槽19A 19G根据槽宽改变槽深亦可。 (通气槽的变形例4)
图22表示通气槽的变形例4。在变形例4中，对上述实施方式中的通气槽 19A、 19B，使槽宽S与凹处14的直径相同。
如图22所示，通气槽19A、 19B的槽深与上述实施方式的通气槽19A、 19B相同，但槽宽S是上述实施方式的通气槽19A、 19B的3倍。这里，"3 倍，，的数值(比率)是以上述实施方式的通气槽19A、 19B的槽宽S为lmm， 且凹处14的半径rl为1.5mm的场合为例计算得到的。还有，在通气槽19A、19B的槽底191上，最好是形成有上述实施方式以及上述各变形例的第二凹部 15的任一个。
具备这种本变形例的通气槽19A、 19B的光束控制部件5与上述实施方式 中的光束控制部件5相比，通气槽19A、 19B的流道截面积变大。因此，凹处 14内的空气温度等的冷却效果进一步增大。还有，在从光束控制部件5出射 的光产生的照明品质的变化不可识别的范围，槽宽S比凹处14的直径更大亦 可。
(通气槽的变形例5)
图23表示通气槽的变形例5。在变形例5中， 一对通气槽19A、 19B设置 成不位于一条直线上。 一个通气槽19B沿着向纵向延伸的中心线T2形成，另 一个通气槽19A从向纵向延伸的中心线T2向圆周方向偏离规定角度而形成。 还有，在通气槽19A、 19B的槽底最好是形成有上述实施方式以及上述各变形 例的第二凹部15的^f壬一个。
这样，在变形例5中，光束控制部件5的通气槽19A、 19B相对于沿着向 纵向延伸的中心线T2以及/或者向横向延伸的中心线Tl非对称地形成。这样， 根据风扇(未图示)的配置位置和相邻部件(未图示)的配置等，能够确保最 佳的空气流道。
(通气槽的变形例6)
上述实施方式、上述第1~第4变形例、以及上述通气槽的变形例1 5中， 在通气槽19A、 19B的槽底191上形成有第二凹部15。但是，根据情况不同， 如图24所示的变形例6那样，也可以不在通气槽19A、 19B的槽底191上形 成第二凹部15。
作为这种情况，是对于所要求的照明品质不高的场合，相当于例如"将光 束控制部件5用作广告板和道路指示板等照明用部件的场合"。 一般地，就这 种用途而言，与电视i/L用液晶显示面板和电脑用液晶显示面板等比较，照明品 质的要求不严。
在本变形例中，认为'辉部与通气槽19A、 19B的形成部位对应表现为点状。 但是，这种辉部与在光轴L的周围形成环状的辉部相比非常小，很不明显。 这意味着，变形例6如图IO所示那样，与光束控制部件5的背面12保持在离开基板16的表面16a的位置的方式相比，发挥了优良的照明性能。
此外，在将图24所示的光束控制部件5用在电视机和个人电脑等显示面 板用而需要高品质的面状照明的用途使用的场合，最好是研究光扩散部件7 的厚度尺寸等来进一步改善辉度不均。 (通气槽的变形例7)
上述实施方式、上述第1 第4变形例、以及上述通气槽的变形例1 6中， 从侧面看光束控制部件5时的通气槽19 (19A-19H)的形状为矩形(例如参 照图5)。但是，这并不限定本发明。例如，如图25所示的变形例7那样，使 通气槽19为圓弧形状亦可。
这样的话，圆弧形状的通气槽19的槽底起凹透镜的作用。因此，可使来 自槽底的入射光发散，即使不形成第二凹部15也能够抑制辉部的发生。还有， 在通气槽19的宽度S大的场合，由于槽底的曲率变小，凹透镜的效果减弱， 因此，最好是形成第二凹部15来抑制光向光轴L附近的折射。
(通气槽的变形例8)
上述实施方式、上述第1 第4变形例、以及上述通气槽的变形例1 7中， 通气槽19 (19A 19H)的槽深不变。但是，这并不限定本发明。例如，形成 为槽深随着远离凹处14而变化亦可。如图26所示的变形例8中，随着远离凹 处14,通气槽的深度变深。这样，易于把风扇的风送到凹处14内，容易提高 凹处14内的空气温度等的冷却效果。 (通气槽的变形例9)
上述实施方式、上述第1 第4变形例、以及上述通气槽的变形例1 8中， 通气槽19 (19A-19H)的槽宽S不变。但是，这并不限定本发明。例如，形 成为槽宽S随着远离凹处14而变化亦可。如图27所示的变形例9中，随着远 离凹处14，槽宽S变大。这样，得到与通气槽的变形例8同样的效果。 (光束控制部件的变形例)
下的变形。在光束控制部件5的光控制出射面6上形成皱褶面，使从光控制出射面 6出射的光扩散亦可。[2]光束控制部件5用在内部包含光扩散物质(例如，硅颗粒或氧化钛)
的材料形成亦可。在上述实施方式中，在变曲点Po连接第一出射面6a、第二出射面6b 来形成光控制出射面6,将凹处14形成半球状。但是，这并不限定本发明。 一般地，只要光控制出射面6的表面形状为被从光控制出射面6出射的光照明 的被照射面不产生特异的明亮部的形状即可。
例如，用一个曲面(例如，图31所示的LED芯片125的出射面)形成光 控制出射面6,通过把凹处14做成深冲制品型的凹陷形状，得到与上述实施 方式相同的光控制效果即可。
即，在本发明中，通过把"通气槽19 ( 19A 19H)"或"通气槽19 ( 19A~ 19H)以及第二凹部15"设置在"具有调整成被来自发光元件4的光H之中光 轴L附近的光束照明的被照射面的面积增大的凹处14以及光控制出射面6的 光束控制部件5"上，得到兼备上述的散热效果和光控制效果的光束控制部件
权利要求
1.一种发光装置，通过光束控制部件出射来自发光元件的光，其特征在于，上述光束控制部件具备控制来自上述发光元件的光的出射的光控制出射面、和配置成与安装有上述发光元件的基板相对而且与上述基板相接的背面，上述光控制出射面形成为，对于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在75°角度范围内出射的光，将入射到上述光束控制部件并到达上述光控制出射面的上述角度范围内的光和通过其到达的点与上述发光装置的基准光轴平行的线所成的角度设为θ1，将从上述光控制出射面出射的光的出射角设为θ5时，出射到上述基准光轴附近的角度区域的光与出射到离开上述基准光轴的角度区域的光相比较，θ5的增加量相对于θ1的增加量(Δθ5/Δθ1)更大，上述背面具有(1)形成于与上述发光元件对应的位置，并以引入来自上述发光元件的光的方式在上述背面具有开口边缘的第一凹部；(2)以从上述第一凹部沿上述背面朝向半径方向外方延伸的方式凹陷，并连通上述第一凹部和外部的至少两个通气槽。
2. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，上述光控制出射面具有位于上述基准光轴附近而且与上述基准光轴同心 的环状的第一出射面、和与该第一出射面的周围邻接配置的第二出射面，这些 第一出射面和第二出射面的连接部分为变曲点。
3. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，上述通气槽被与其延伸方向正交而且与上述背面正交的假想平面切断的 槽截面形状为矩形形状。
4. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，上述通气槽被与其延伸方向正交而且与上述背面正交的假想平面切断的 槽截面形状为圆弧形状。
5. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，上述通气槽以槽底与上述背面平行的方式，从上述第一凹部侧端部直到上述外部侧端部以一定的槽深度形成。
6. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，上述光控制出射面形成为，除了从上述发光元件出射的光之中的上述基准 光轴附近的光之外，(A) 满足05/61>1的关系，并且(B) 随着ei的增加，e5增大，而且(c)形成为伴随ei的增加，e5的增加量相对于ei的增加量变小的形状。
7. 根据权利要求i所述的发光装置，其特征在于，在上述通气槽的上述槽底形成有以上述基准光轴为中心的平面形状为圆 弧状的第二凹部，折射而入射。
8. 根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于，上述第二凹部为，(1 )被包含上述基准光轴的假想平面而且通过上述通气槽的上述外部侧端部的假想平面切断的截面形状凹成三角形状；并包括(2) 位于上述第一凹部侧，并倾斜成随着远离上述第一凹部侧，从上述 槽底的凹陷量逐渐增加的平面形状为圆弧状的第 一倾斜面，以及(3) 位于从上述第一凹部离开的一侧，并连接上述第一倾斜面的一端部 和上述槽底的平面形状为圆弧状的第二倾斜面；(4) 上述第一倾斜面在被上述假想平面切断的截面形状中，以不妨碍从 上述发光元件出射且到达上述第二凹部的光的向上述第二倾斜面的入射的方 式，在连接上述发光元件的发光中心和上述第一倾斜面的另一端部的线的延长 线上或者以比延长线更陡的角度形成。
9. 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 在上述通气槽的槽底形成有具有用于引入来自上述发光元件的光的面的第二凹部，上述第二凹部形， 折射而入射。
10. 根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于 上述第二凹部为，(1 )被包含上述端部的假想平面切断的截面形状凹成三角形状；并包括(2) 位于上述第一凹部侧，并倾斜成随着远离上述第一凹部侧，从上述 槽底的凹陷量逐渐增加的第一倾斜面，以及(3) 位于从上述第一凹部离开的一侧，并连接上述第一倾斜面的一端部 和上述槽底的面，作为用于引入来自上述发光元件的光的面的第二倾斜面；(4) 上述第一倾斜面在被上述假想平面切断的截面形状中，以不妨碍从 上述发光元件出射且到达上述第二凹部的光的向上述第二倾斜面的入射的方 式，在连接上述发光元件的发光中心和上述第一倾斜面的另一端部的线的延长 线上或者以比延长线更陡的角度形成。
11. 根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于， 上述第一倾斜面形成为，在被上述假想平面切断的截面形状中，位于连接上述发光元件的发光中心和上述第一倾斜面的另一端部的线的延长线上， 上述第二倾斜面形成为与上述第一倾斜面大致正交。
12. 根据权利要求IO所述的发光装置，其特征在于， 上述第一倾斜面形成为，在被上述假想平面切断的截面形状中，位于连接上述发光元件的发光中心和上述第 一倾斜面的另 一端部的线的延长线上， 上述第二倾斜面形成为与上述第一倾斜面大致正交。
13. 根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于， 上述第二凹部从上述第一凹部的上述槽底侧的开口边缘沿上述通气槽多个连续地形成，上述多个第二凹部之中，与上述第 一凹部的上述槽底侧的开口边缘邻接的 最内周侧第二凹部以外的其他第二凹部形成为与上述最内周侧第二凹部相同 或相似形状。
14. 根据权利要求10所述的发光装置，其特征在于， 上述第二凹部从上述第一凹部的上述槽底侧的开口边缘沿上述通气槽多个连续地形成，上述多个第二凹部之中，与上述第一凹部的上述槽底侧的开口边缘邻接的 最内周侧第二凹部以外的其他第二凹部形成为与上述最内周侧第二凹部相同 或相似形状。
15. 根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于， 上述第二凹部从上述第一凹部的上述槽底侧的开口边缘沿上述通气槽多个连续地形成，上述多个第二凹部之中，与上述第一凹部的上述槽底侧的开口边缘邻接的 最内周侧第二凹部以外的其他第二凹部形成为与上述最内周侧第二凹部相同 或相似形状。
16. 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于，上述第二凹部从上述第 一凹部的上述槽底侧的开口边缘沿上述通气槽多 个连续地形成，上述多个第二凹部之中，与上述第一凹部的上述槽底侧的开口边缘邻接的 最内周侧第二凹部以外的其他第二凹部形成为与上述最内周侧第二凹部相同 或相似形状。
17. —种面光源装置，其特征在于，具备权利要求1所述的发光装置、和扩散'透过来自该发光装置的光的光 扩散部件。
18. —种显示装置，其特征在于，具备权利要求17所述的面光源装置、和被来自该面光源装置的光照射的 被照明部件。
全文摘要
本发明涉及发光装置、面光源装置以及显示装置。在光束控制部件(5)的背面形成有凹处(14)以及通气槽(19A、19B)。从与凹处(14)对应而配置的发光元件(4)发出的光束经由凹处(14)以及通气槽(19A、19B)进入光束控制部件(5)的内部，在内部传播后，主要从光束控制部件(5)的光控制出射面(6)出射。从通气槽(19A、19B)内的凹部(15)入射到光束控制部件(5)的光的前进方向难以偏向基准光轴(L)附近。因此，来自光控制出射面(6)的出射光不产生环状的辉部。另外，由于凹处(14)内的空间通过通气槽(19A、19B)而与光束控制部件(5)的外部连通，从而能够有效地散出从发光元件发出的热。
文档编号G02B3/08GK101526177SQ200910004478
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月4日 优先权日2008年3月5日
发明者山口昌男 申请人:恩普乐股份有限公司