專利名稱：發(fā)光器件、面光源裝置和圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件、面光源裝置和圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
人們可以獲得利用多個(gè)發(fā)光器件進(jìn)行照明的照明裝置，所述發(fā)光器件各 自將發(fā)光二極管用作光源。
所述類型的照明裝置例如被用作照明器，其中光源用于直接照明或用在 諸如電視接收器的圖像顯示裝置中，在該圖像顯示裝置中光源用于背光照明。
在諸如電視接收器的圖像顯示裝置中，多個(gè)發(fā)光器件設(shè)置成矩陣，并從 發(fā)光器件朝顯示4反發(fā)射用作背光的光線。
在圖像顯示裝置中，當(dāng)從發(fā)光器件發(fā)光時(shí)，必須保持顯示板整體區(qū)域上
亮度的均勻性。日本專利No.3,875,247 (以下稱作專利文獻(xiàn)1)中披露了一 種現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光器件，其中為了確保亮度的均勻性，光源發(fā)出的光通過透 鏡使其被發(fā)射以便光從透鏡橫向擴(kuò)展并照射在顯示板上。
順便提一下，近年來，存在減少諸如顯示接收器的圖像顯示裝置的厚度 的趨勢(shì)。如果嘗試減少具有專利文獻(xiàn)1中披露的發(fā)光器件構(gòu)造的發(fā)光器件的 厚度，那么因?yàn)轱@示板離發(fā)光器件較近，所以存在處于前正面的顯示板上發(fā) 光二極管發(fā)射的光的亮度變得相對(duì)高，進(jìn)而導(dǎo)致顯示面板整體區(qū)域上亮度均 勻性下降的可能性。
因此，為了增加側(cè)向發(fā)光量以確保亮度的均勻性，已經(jīng)提出了一種發(fā)光 器件，其利用具有諸如圖16中所示形狀的透鏡。參照?qǐng)D16,所示發(fā)光器件 包括密封在密封樹脂部件c內(nèi)的發(fā)光二極管b，以及置于密封樹脂部件c上 的透鏡d。透鏡d具有設(shè)置于其上的突出部分e,使其由密封樹脂部件c向 外定位并橫向突出。透鏡d具有形成為曲面的外表面f以及形成為平坦表面 的底面g。
如果從發(fā)光器件a的發(fā)光二極管b發(fā)射光，則光通過透鏡d出射并被透鏡d的外表面f部分地向內(nèi)反射，并且隨后被底面g再次向內(nèi)反射，之后光
從外表面f出射。這樣，在發(fā)光器件a中，因?yàn)楸煌獗砻鎓向內(nèi)反射以及隨 后被底面g再次向內(nèi)反射的光從相對(duì)于密封樹脂部件c位于外側(cè)的突出部分 e出射，故增加了橫向方向的發(fā)光量。
可是，在發(fā)光器件a中，因?yàn)橥獗砻鎓向內(nèi)反射的光所到達(dá)的底面g被 形成為平坦表面，所以部分的光未被底面g向內(nèi)反射，而是根據(jù)其到達(dá)底面 g的角度通過底面g。通過底面g的光可被圖像顯示裝置的各個(gè)部分反射并 以多個(gè)角度導(dǎo)向顯示板。
因此，存在這種可能性，即由上述通過底面g的光引起顯示板上亮度的 不均勻，并且這種不均勻降低了亮度的均勻性。
由此，需要提供一種實(shí)現(xiàn)亮度均勻化的發(fā)光器件、面光源裝置以及圖像 顯示裝置。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過在透鏡的外周上設(shè)置用于將發(fā)光二極管 發(fā)射的光引導(dǎo)至預(yù)定方向的光路控制突出部分實(shí)現(xiàn)了亮度的均勻化。
具體地，本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置，面光源裝置和圖像顯示裝置，其中 透鏡具有光路控制突出部分，該光路控制突出部分設(shè)置于透鏡的外圍上，使 得光路控制突出部分位于密封樹脂部分的外側(cè)并向預(yù)定方向引導(dǎo)被透鏡向 內(nèi)反射的光；其中在光路控制突出部分上形成有用于將被透鏡向內(nèi)反射的光 再次向內(nèi)反射的反射面以及連續(xù)設(shè)置于反射面外圍并允許被反射面向內(nèi)反 射的光通過其出射的光出射面；其中所述反射面具有相對(duì)外周邊緣在光軸方 向上位于來自所述發(fā)光二極管的光的發(fā)射方向側(cè)的內(nèi)周邊緣；其中所述反射 面被形成為曲面，該曲面沿光軸方向朝與來自所述發(fā)光二極管的光的發(fā)射方 向基本相反的一側(cè)凸出；并且所述光出射面形成所述光路控制突出部分的外 周面，同時(shí)所述光出射面傾斜，以隨著沿光軸方向距所述反射面的外周邊緣 的距離減少而偏離所述發(fā)光二極管。
因此，在所述發(fā)光裝置、面光源裝置和圖像裝置中，入射到光路控制突 出部分的光被光路控制突出部分全部或基本全部地向內(nèi)反射并從透鏡的光 出射面出射。
更具體地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種發(fā)光器件，其包括發(fā)光二極管；具有配置面并被構(gòu)造以密封所述發(fā)光二極管的密封樹脂部件；以及設(shè) 置于所述密封樹脂部件的所述配置面上并被形成為沿所述發(fā)光二極管發(fā)射 光的光軸方向觀察時(shí)具有圓形形狀的透鏡，其中所述透鏡包括以朝向所述密 封樹脂部件凹陷的方式形成在其中間部分處的凹部；所述透鏡設(shè)置于所述密 封樹脂部件的所述配置面上，使得所述透鏡的所述凹部位于所述發(fā)光二極管 發(fā)出光的光軸上；從所述發(fā)光二極管發(fā)出的光部分地通過所述密封樹脂部 件，隨后光被所述透鏡向內(nèi)反射并從所述透鏡出射；所述透鏡具有光路控制 突出部分，該光路控制突出部分設(shè)置于所述透鏡的外圍上，使得所述光路控 制突出部分位于所述密封樹脂部件的外側(cè)并將被所述透鏡向內(nèi)反射的光向 預(yù)定方向引導(dǎo)；所述光路控制突出部分形成有用于將被所述透鏡向內(nèi)反射的 光再次向內(nèi)反射的反射面、以及連續(xù)設(shè)置于所述反射面的外圍邊緣并允許被 所述反射面向內(nèi)反射的光從其出射的光出射面；所述反射面具有相對(duì)外周邊 緣在光軸方向上位于來自所述發(fā)光二極管的光的發(fā)射方向側(cè)的內(nèi)周邊緣；所 述反射面被形成為曲面，該曲面沿光軸方向朝與來自所述發(fā)光二極管的光的 發(fā)射方向基本相反的一側(cè)凸出；所述光出射面形成所述光路控制突出部分的 外周面，同時(shí)所述光出射面傾斜，以隨著沿光軸方向距所述反射面的外周邊 緣的距離減少而偏離所述發(fā)光二極管。
對(duì)于該發(fā)光裝置，發(fā)光二極管發(fā)出的光中相對(duì)于光軸橫向出射的光的量 較大。因此，能夠確保亮度的均勻性。
優(yōu)選地，所述透鏡和所述密封樹脂部件之間限定出一空氣層，從所述發(fā) 光二極管發(fā)出的光通過該空氣層。對(duì)于該發(fā)光器件，光在密封樹脂部件和空 氣層之間邊緣表面以及空氣層和透鏡之間邊緣表面處折射，進(jìn)而被橫向？ 1 導(dǎo)。因此，能夠增加橫向出射的光量。
優(yōu)選地，發(fā)光器件進(jìn)一步包括設(shè)置于透鏡和密封樹脂部件之間的透明接 合層，其用于使透鏡和密封樹脂部件相互接合。對(duì)于該發(fā)光器件，透鏡和接 合層彼此緊密接觸并且結(jié)合層和密封樹脂部件彼此緊密接觸。因此，在透鏡 和密封樹脂部件之間不形成不必要的間隙，由此能夠防止發(fā)光二極管發(fā)出的 光被引導(dǎo)至不期望的方向，并能容易地實(shí)現(xiàn)光的控制。
優(yōu)選地，接合層和密封樹脂部件具有基本相等的折射率。對(duì)于該發(fā)光器 件，在接合層和密封樹脂部件之間的邊界表面處不太可能發(fā)生界面反射，可 以提高光利用效率。優(yōu)選地，接合層由凝膠形式的樹脂材料形成。對(duì)于該發(fā)光器件，能夠確 保透鏡和接合層之間以及接合層和密封樹脂部件之間的良好緊密接觸。因 此，有望簡(jiǎn)化對(duì)發(fā)光二極管發(fā)出光的控制。
所述接合層可由粘結(jié)劑形成。對(duì)于該發(fā)光器件，不必提供用于將密封樹 脂部件置于透鏡上的固定元件，因此，有望簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種面光源裝置，其包括多個(gè)發(fā)光器件
和漫射從所述多個(gè)光源裝置發(fā)出的光的漫射裝置，其中每個(gè)發(fā)光器件包括 發(fā)光二極管、具有配置面并被構(gòu)造以密封所述發(fā)光二極管的密封樹脂部件、 以及設(shè)置于所述密封樹脂部件的戶/f述配置面上并被形成為在沿所述發(fā)光二 極管發(fā)射光的光軸方向觀察時(shí)具有圓形形狀的透鏡，所述透鏡包括以朝向所 述密封樹脂部件凹陷的方式形成在其中間部分處的凹部，其中所述透4fc沒置 于所述密封樹脂部件的所述配置面上，使得所述透鏡的所述凹部位于所述發(fā) 光二極管發(fā)出光的光軸上；從所述發(fā)光二極管發(fā)出的光部分地通過所述密封 樹脂部件，隨后光被所述透鏡向內(nèi)反射并從所述透鏡出射；所述透鏡具有光 路控制突出部分，該光路控制突出部分設(shè)置于所述透鏡的外圍上，使得所述 光路控制突出部分位于所述密封樹脂部件的外側(cè)并將被所述透鏡向內(nèi)反射 的光向預(yù)定方向引導(dǎo)；所述光路控制突出部分形成有用于將被所述透鏡向內(nèi) 反射的光再次向內(nèi)反射的反射面、以及連續(xù)設(shè)置于所述反射面的外圍邊緣并 允許被所述反射面向內(nèi)反射的光從其出射的光出射面；所述反射面具有相對(duì) 外周邊緣在光軸方向上位于來自所述發(fā)光二極管的光的發(fā)射方向側(cè)的內(nèi)周 邊緣；所述反射面被形成為曲面，該曲面沿光軸方向朝與來自所述發(fā)光二極 管的光的發(fā)射方向基本相反的一側(cè)凸出；所述光出射面形成所述光路控制突 出部分的外周面，同時(shí)所述光出射面傾斜，以隨著沿光軸方向距所述反射面 的外周邊緣的距離減少而偏離所述發(fā)光二極管。
對(duì)于該面光源裝置，發(fā)光二極管發(fā)出的光中相對(duì)于光軸橫向出射的光的 量較大。因此，能夠確保亮度的均勻性。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種圖像顯示裝置，其包括多個(gè)發(fā)光器 件、漫射從所述多個(gè)光源裝置發(fā)出的光的漫射裝置和顯示板，所述多個(gè)發(fā)光 器件發(fā)出的光照射在該顯示板上以顯示圖像，其中每個(gè)發(fā)光器件包括發(fā)光 二極管、具有配置面并被構(gòu)造以密封所述發(fā)光二極管的密封樹脂部件、以及 設(shè)置于所述密封樹脂部件的所述配置面上并被形成為在沿所述發(fā)光二極管發(fā)射光的光軸方向觀察時(shí)具有圓形形狀的透鏡，所述透鏡包括以朝向所述密 封樹脂部件凹陷的方式形成在其中間部分處的凹部，其中所述透鏡設(shè)置于所 述密封樹脂部件的所述配置面上，使得所述透鏡的所述凹部位于所述發(fā)光二
極管發(fā)出光的光軸上；從所述發(fā)光二極管發(fā)出的光部分地通過所述密封樹脂 部件，隨后光被所述透鏡向內(nèi)反射并從所述透鏡出射；所述透鏡具有光路控 制突出部分，該光路控制突出部分設(shè)置于所述透鏡的外圍上，使得所述光路 控制突出部分位于所述密封樹脂部件的外側(cè)并將被所述透鏡向內(nèi)反射的光 向預(yù)定方向引導(dǎo)；所述光路控制突出部分形成有用于將被所述透鏡向內(nèi)反射 的光再次向內(nèi)反射的反射面、以及連續(xù)設(shè)置于所述反射面的外圍邊緣并允許 被所述反射面向內(nèi)反射的光從其出射的光出射面；所述反射面具有相對(duì)外周 邊緣在光軸方向上位于來自所述發(fā)光二極管的光的發(fā)射方向側(cè)的內(nèi)周邊緣； 所述反射面被形成為曲面，該曲面沿光軸方向朝與來自所述發(fā)光二極管的光 的發(fā)射方向基本相反的一側(cè)凸出；所述光出射面形成所述光路控制突出部分 的外周面，同時(shí)所述光出射面傾斜，以隨著沿光軸方向距所述反射面的外周 邊緣的距離減少而偏離所述發(fā)光二極管。
對(duì)于該圖像顯示裝置，發(fā)光二極管發(fā)出的光中相對(duì)于光軸橫向出射的光 的量較大。因此，能夠確保亮度的均勻性。
本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)從一下結(jié)合附圖做出的以下描述 和所附權(quán)利要求中將使得變得顯見，在所述附圖中，相同的部分或元件由相 同的參考標(biāo)記表示。
圖l是示出了應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置的示意性透視圖； 圖2是該圖像顯示裝置的示意性垂直截面圖； 圖3是應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)光器件的放大正視圖； 圖4是該發(fā)光器件的放大側(cè)視圖； 圖5是置于電路板上狀態(tài)下的發(fā)光器件的放大截面圖； 圖6是說明了發(fā)光器件的發(fā)光二極管發(fā)出光的路徑的示意圖； 圖7是比較說明了現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光器件與圖3的發(fā)光器件中出射角和控 制面上反射率(reflection factor)之間關(guān)系的圖表；
圖8是比較說明了現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光器件與圖3的發(fā)光器件中出射角和出射強(qiáng)度之間關(guān)系的圖表；
圖9是比較說明了現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光器件與圖3的發(fā)光器件中距發(fā)光二極 管的距離與漫射體(diffoser)上亮度分布之間關(guān)系的圖表；
圖10是說明了發(fā)光二極管的出射角與控制面上光反射方向角之間的關(guān) 系以及說明了不同的反射方向角的圖表；
圖11和12分別是變型發(fā)光器件的放大正視圖和放大側(cè)視圖； 圖13是示出了置于電路板上狀態(tài)下的變型發(fā)光器件的放大截面圖； 圖14是說明了變型發(fā)光器件的發(fā)光二極管發(fā)出光的路徑的示意圖； 圖15是說明了該變型發(fā)光器件中發(fā)光二極管的出射角與控制面上光反 射方向角之間的關(guān)系并說明了不同反射方向角的圖表；和
圖16是說明了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光器件的發(fā)光二極管發(fā)出光的路徑的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)光器件、面光源裝 置和圖像顯示裝置。
在以下描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖像顯
示裝置應(yīng)用于在液晶板上顯示圖像的電視接收器。此外，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí) 施例的面光源裝置應(yīng)用于該電視接收器中所用的面光源裝置，并且根據(jù)本發(fā) 明又一實(shí)施例的發(fā)光器件應(yīng)用于該面光源裝置中所用的發(fā)光器件。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的應(yīng)用并不限于具有液晶板的電視接收器以及該電視 接收器中所用的面光源裝置和發(fā)光器件中的任意 一個(gè)。本發(fā)明可廣泛地用于 各種其它電視接收器，個(gè)人計(jì)算機(jī)中所用的圖像顯示裝置，以及上述電視接 收器、圖像顯示裝置等中所用的面光源裝置和發(fā)光器件。
首先參照?qǐng)Dl和圖2，其中示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置或 電視接收器1。圖像顯示裝置1包括其中設(shè)置有必需元件的外殼2。外殼2 包括彼此前后接合的前板2a和后板2b。
外殼2的前板2a具有形成于其中的開口，使其前后延伸貫穿，并且用 于顯示圖像的顯示板3置于外殼2的從內(nèi)側(cè)封閉所述開口的位置。顯示板3 由保持在前后側(cè)的兩個(gè)偏振板之間的透射型彩色液晶板形成，并根據(jù)有源矩 陣系統(tǒng)被驅(qū)動(dòng)而顯示全色圖像。如圖2所示，面光源裝置4置于外殼2的內(nèi)側(cè)。面光源裝置4包括置于 殼體5內(nèi)所需位置的若干元件。
殼體5形成為由具有高導(dǎo)熱性的金屬材料等制成并向前敞開的扁平盒。 殼體5包括沿前后方向定向的配置面部分6、以及從配置面部分6的外圍向 前突出的外圍面7。
光學(xué)片8和漫射體9安裝在殼體5的前端。
光學(xué)片8包括具有各種光學(xué)功能并按層設(shè)置的多個(gè)片。這些片包括用于
的棱鏡片、以及用于轉(zhuǎn)換光偏振方向的偏振方向轉(zhuǎn)換片。
光學(xué)片8粘結(jié)于漫射體9的前表面上并與光源處于相對(duì)的關(guān)系。漫射體 9用作漫射部分，其漫射殼體5內(nèi)側(cè)的光源發(fā)出的光，以減少顯示板3內(nèi)亮 度差異。
殼體5的配置面部分6的相對(duì)面中的一個(gè)，即前表面6a，具有例如沿左 右方向以彼此等間距的關(guān)系置于其上的多個(gè)光源單元10，如圖l和2所示。 每個(gè)光源單元10包括例如沿著垂直方向以等間距關(guān)系在垂直延伸的電路板 11上設(shè)置的多個(gè)發(fā)光單元12。上述電路板11沿左右方向以彼此等間距關(guān)系 設(shè)置。
每個(gè)發(fā)光單元12包括四個(gè)發(fā)光器件13，如圖1所示。每個(gè)發(fā)光單元12 的發(fā)光器件13包括用于發(fā)射紅光的一個(gè)發(fā)光器件13、用于發(fā)射綠光的兩個(gè) 發(fā)光器件13和用于發(fā)射藍(lán)光的一個(gè)發(fā)光器件13。應(yīng)注意到，發(fā)光單元12 的構(gòu)造并不限于所述的具體構(gòu)造，每個(gè)發(fā)光單元12可根據(jù)上述發(fā)光器件13 和發(fā)光器件13發(fā)出光的顏色被任意構(gòu)造。
現(xiàn)參照?qǐng)D3至5,每個(gè)發(fā)光器件13包括密封樹脂部件14、用作背光光 源的發(fā)光二極管15以及設(shè)置于密封樹脂部件14上的透鏡16。
密封樹脂部件14基本形成為塊。密封樹脂部件14具有用作配置面14a 的前表面。熱輻射板17安裝在密封樹脂部件14的背面上，并具有在驅(qū)動(dòng)發(fā) 光二極管15時(shí)，輻射發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱量的功能。
發(fā)光二極管設(shè)置為處于發(fā)光二極管15埋入密封樹脂部件14的狀態(tài)。一 對(duì)連接端子18與發(fā)光二極管15相連并從密封樹脂部件14部分地橫向突出。
透鏡16由諸如聚碳酸酯樹脂材料的透明樹脂材料形成，并被形成為從 發(fā)光二極管15發(fā)出光的光軸方向看時(shí)具有圓形形狀。透鏡16設(shè)置于配置面14a上，使得其中心軸與光軸P重合，如圖5所示。
透鏡16包括主體部分19以及與主體部分整體形成并且連續(xù)設(shè)置到主體 部分19的外圍的光路控制突出部分20。主體部分19具有向后定向的平坦面 形式的安裝面19a以及形成為曲面并向前或橫向定向的控制面19b，所述安 裝面形成有隨著與透鏡16中心的距離增加而向后偏移的外圍。凹部19c設(shè) 置在主體部分19的中心部分處，使得其朝向后側(cè)凹陷。半球形凹陷部19d 形成在主體部分19的安裝面19a側(cè)上，使得其向后敞開。
光路控制突出部分20按照從主體部分19外圍傾斜地向外且向后突出的 方式設(shè)置，并位于密封樹脂部件14的外周側(cè)。光路控制突出部分20具有大 致向后定向的反射面21、以及形成光路控制突出部分20的外周面的光出射 面22。反射面21具有與主體部分19的安裝面19a的外周邊緣重合的內(nèi)周邊 緣21a。反射面21形成為適度彎曲的表面，其大致向后凸出，以便隨著其向 后距離的增加而向后偏移。光出射面22傾斜，以便隨著其向后距離的增加 而向后偏移。光出射面22的前邊緣22a相對(duì)于光出射面22的后邊緣22b位 于內(nèi)側(cè)，并且后緣22b與反射面21的外周邊緣21b重合。
設(shè)置透鏡16，以使其安裝面19a與密封樹脂部件14的配置面14a接觸。 例如，從安裝面19a向后突出的多個(gè)填塞銷(未示出)設(shè)置在透鏡16上， 并配合和填塞于密封樹脂部件14中，以將透鏡16固定在密封樹脂部件14 上。
在透鏡16固定于密封樹脂部件14的狀態(tài)下，主體部分19的半球形凹 陷部19d為封閉空間的形式，由此形成空氣層23。
具有上述構(gòu)造的發(fā)光器件13的連接端子18的端部連接至電路板11上 的電i 各圖案(未示出)。此時(shí)，熱輻射才反17與電路^反11的熱傳遞部分(未 示出)接觸設(shè)置。
如果發(fā)光器件13的發(fā)光二極管15發(fā)出光，則發(fā)出的光以預(yù)定的出射角 朝控制面19b和透鏡16行進(jìn)，如圖6所示。此時(shí)，如果出射角是不同于O。 的任意角，則該光在密封樹脂部件14和空氣層23之間的邊界表面處折射以 被橫向引導(dǎo)，并且隨后在空氣層23和主體部分19之間的邊界表面處進(jìn)一步 折射以被橫向引導(dǎo)，使得光隨后到達(dá)控制表面19b。
這樣，在發(fā)光器件13中，由于在透鏡16和密封樹脂部件14之間形成 發(fā)光二極管15發(fā)出的光所要通過的空氣層23,所以光在密封樹脂部件14和空氣層23之間的邊界表面以及空氣層23和透鏡16之間的邊界處折射， 進(jìn)而被橫向引導(dǎo)。因此，能夠增加橫向引導(dǎo)的光量。
到達(dá)控制面19b的光除了其一部分光以外，以基于到達(dá)控制面19b的入 射角的一定比例，從控制面19b出射，并且通過漫射體9和光學(xué)片8直到光 到達(dá)顯示板3。
到達(dá)控制面19b的部分光被控制面19b向內(nèi)反射并朝光路控制突出部分 20的反射面21行進(jìn)。朝反射面21行進(jìn)的光凈皮反射面21再次向內(nèi)反射，并 朝光出射面22行進(jìn)，隨后，光從光出射面22出射并通過漫射體9和光學(xué)片 8直到光到達(dá)顯示板3。
圖7是比較說明了以上關(guān)于圖16描述的現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光器件以及發(fā)光 器件13中出射角和控制面上反射率(即向內(nèi)反射的比率)之間的關(guān)系的圖 表。參照?qǐng)D7， 0。出射角是沿光軸方向發(fā)射光的角度。在現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光器 件中，反射率基本固定，而與出射角無關(guān)，但是在發(fā)光器件13中，反射率 在土60。范圍內(nèi)變化，并且反射率在大約士20。顯示出極值。因此，在發(fā)光器件 13中，被控制面19b向內(nèi)反射并朝反射面21行進(jìn)的光的量增加了 。
圖8是比較說明了現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光器件和圖3中發(fā)光器件中出射角和出 射強(qiáng)度之間關(guān)系的圖表。參照?qǐng)D8， 0。出射角是沿光軸方向發(fā)射光的角度。 在現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光器件中，出射強(qiáng)度在大約土40。的出射角顯示出極值 (maximum)并在大約土85。顯示出最高值?？墒?，在發(fā)光器件13中，出射 強(qiáng)度僅在大約士85。出射角顯示出最高值，而在其它任意出射角不會(huì)顯示出極 值。大約土40。出射角時(shí)的出射強(qiáng)度的極值可能引起顯示板3亮度不均勻。
圖9是比較說明了以上參照?qǐng)D16描述的現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光器件和圖3中 發(fā)光器件中距發(fā)光二極管的距離(即垂直于光軸方向上的距離)與漫射體上 亮度分布之間關(guān)系的圖表。在現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光器件中，亮度在與0點(diǎn)相距土O. 1 的兩點(diǎn)之間的距離范圍內(nèi)顯示出兩個(gè)峰值(最高值)。然而，在發(fā)光器件13 中，亮度僅在0距離處顯示一個(gè)峰值(最高值)。上述的兩個(gè)峰值能引起顯 示板3亮度均勻性的降低。
應(yīng)注意到，雖然圖9說明了從單一發(fā)光器件發(fā)出光時(shí)的亮度分布，但圖 像顯示裝置中使用的所有發(fā)光器件發(fā)光時(shí)的亮度分布是漫射體的每個(gè)位置 上受所有發(fā)光器件發(fā)出光影響的亮度值的疊加結(jié)果。在包括僅在O距離處表 現(xiàn)出一個(gè)亮度峰值的發(fā)光器件13的圖像顯示裝置1中，在漫射體上，所有發(fā)光器件發(fā)光時(shí)的上述亮度分布基本被均勻化?？墒?，在包括顯示兩個(gè)亮度 峰值的現(xiàn)有技術(shù)的圖像顯示裝置中，存在兩個(gè)峰值的位置處的亮度特別地變 得比其它位置處的亮度高，這阻礙了漫射體上亮度分布的均勻化。
圖IO是說明了從發(fā)光二極管15出射的出射角ea和光在控制面19上的
反射方向的角度eb (即向內(nèi)反射的角度eb)之間關(guān)系的圖表。
反射角eb是反射方向相對(duì)于光軸的角度。在發(fā)光器件i3中，在出射角 ea從o。增加至大約士io。時(shí)，反射角eb突然增加，而在出射角ea從大約土io。 開始增加時(shí)，反射角eb逐漸增加。
在相對(duì)于光到達(dá)的光路控制突出部分20的反射面21由控制面19b向內(nèi)
反射的光的傾斜角ec,即相對(duì)于圖io中水平線的光的角度ec，基于反射角
9b而確定。在此情況中，計(jì)算控制面19b向內(nèi)反射的光被反射面21全反射
或向內(nèi)反射的角度，并將這樣計(jì)算得到的角度設(shè)置作為傾斜角ec。
在發(fā)光器件13中，反射面21形成為這樣的表面，即其滿足以這樣的方
式基于反射角eb在所有位置處計(jì)算得到的傾斜角ec。反射面2i被形成為使 得其在反射角eb小的情況下顯示出大的傾斜角ec，而在反射角eb大的情況 下顯示出小的傾斜角ec。因此，由控制面1%向內(nèi)反射并到達(dá)反射面2i的
光被全反射，并從光出射面22橫向出射。光出射面22的傾斜角ed (即相對(duì) 于圖10中所示水平線的角度ed)小于90°，并被確定為使得反射面21全反
射的光沿著能夠確保漫射體上亮度均勻的方向出射。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D11至14描述發(fā)光器件的一種變型。
應(yīng)注意到，根據(jù)以下所述變型的發(fā)光器件13A不同于上述發(fā)光器件13 之處僅在于透鏡具有不同的形狀以及在透鏡和密封樹脂部件之間設(shè)置了接 合層。因此，以下僅詳細(xì)描述上述不同。
參照?qǐng)D11至13,發(fā)光器件13包括密封樹脂部件14、用作背光光源的 發(fā)光二極管15、以及透鏡16A，該透鏡通過透鏡與密封樹脂14之間的接合 層24而設(shè)置于密封樹脂14上。
透鏡16A由諸如聚碳酸酯樹脂材料的透明樹脂材料形成，并在沿發(fā)光二 極管15發(fā)出光的光軸方向觀察時(shí)具有圓形形狀。透鏡16A通過介于透鏡和 配置面14a之間的接合層24設(shè)置于配置面14a上，使得其光軸P (參照?qǐng)D 13)與上述光軸重合。
接合層24由具有粘合特性的透明材料，如硅樹脂(silicone)凝膠形成。接合層24的折射率例如為1.49，而由聚碳酸酯形成的透鏡的折射率例如是 1.59。
密封樹脂部件14在其對(duì)應(yīng)接合層24中間部分并埋置有發(fā)光二極管15 的部分處由例如硅樹脂、環(huán)氧樹脂等形成。硅樹脂的折射率例如是1.41至 1.50，以及環(huán)氧樹脂的折射率例如是1.40至1.60。
透4竟16A包括主體部分19A和連續(xù)i殳置于主體部分19A外圍以與主體 部分19A整體形成的光路控制突出部分20。不同于主體部分19，主體部分 19A在其中沒有形成用于構(gòu)成空氣層23的凹陷部19d。
發(fā)光器件13A形成為使得透鏡16A的安裝面19a與接合層24的前表面 相接觸，并且密封樹脂部件14的配置面14a與接合層24的后表面相接觸， 而透鏡16A和密封樹脂部件14借助接合層24相互粘合。
在發(fā)光器件13A中，如果發(fā)光二極管15發(fā)光，則發(fā)出的光以預(yù)定出射 角朝透鏡16A的控制面19b行進(jìn)，如圖14中所示。此時(shí)，因?yàn)榻雍蠈?4 的折射率(1.49)和密封樹脂部件14的折射率(1.41至1.50)被調(diào)節(jié)成基本 相同的值，所以發(fā)光二極管15發(fā)出的光到達(dá)控制面19b而在密封樹脂部件 14和接合層24的邊界表面處幾乎沒有發(fā)生折射。
到達(dá)控制面19b的光除了其一部分以外，以基于到達(dá)控制面19b的入射 角的一定比例，從控制面19b出射，并隨后通過漫射體9和光學(xué)片8到達(dá)顯 示板3。
到達(dá)控制面19b的光的一部分被控制面19b向內(nèi)反射，并隨后被光路控 制突出部分20的反射面21再次向內(nèi)反射，>^人而乂人光出射面22出射并通過 漫射體9和光學(xué)片8到達(dá)顯示板3。
因?yàn)樵诎l(fā)光器件13A中，如上所述，接合層24設(shè)置在透鏡16A和密封 樹脂部件14之間，透鏡16A和接合層24彼此緊密接觸并且接合層24與密 封樹脂部件彼此緊密接觸。因此，在透鏡16A和密封樹脂部件14之間未形 成不必要的間隙，由此能防止發(fā)光二極管15發(fā)出的光指向不期望的方向并
能夠很容易地實(shí)行光的控制。
此外，因?yàn)樵谕哥R16A和密封樹脂部件14之間不存在空氣層，故能夠
形成厚度盡可能小的發(fā)光器件13A。
此外，因?yàn)榻雍蠈?4和密封樹脂部件14具有基本相同的折射率，接合 層24和密封樹脂部件14之間的邊界表面處不太可能發(fā)生界面反射，從而盡可能地提高光的利用效率。
進(jìn)一步，因?yàn)槟z形式的樹脂材料用于接合層24，故能夠確保透鏡16A 和接合層24之間以及接合層24和密封樹脂部件14之間的良好緊密接觸。 因此，有望簡(jiǎn)化對(duì)發(fā)光二極管15所發(fā)出的光的控制。
另外，因?yàn)榫哂姓澈咸匦缘牟牧嫌米鹘雍蠈?4,所以不必提供用于將密 封樹脂部件14置于透鏡16A上的固定元件，如填塞銷，并因此有望簡(jiǎn)化結(jié) 構(gòu)。
圖15是說明了變型發(fā)光器件13A中從發(fā)光二極管15的出射角9a和光 在控制面19b上的反射方向的角度eb (即內(nèi)反射的角度)之間關(guān)系的圖表。
反射角eb是反射方向上的光相對(duì)于光軸的角度。在發(fā)光器件13A中， 當(dāng)出射角9a從0°增加至大約±10。時(shí)反射角6b突然增加，而當(dāng)出射角6a從大
約土io。開始增加時(shí)反射角eb逐漸減小。
相對(duì)于光所到達(dá)的光路控制突出部分20的反射面21由控制面19b向內(nèi)
反射的光的傾斜角ec (即相對(duì)于圖io中水平線的光的角度ec)基于反射角
eb而確定。在此情況中，計(jì)算經(jīng)控制面19b向內(nèi)反射的光被反射面21全反
射或向內(nèi)反射的角度，并將這樣計(jì)算得到的角度設(shè)置成傾斜角ec。
同樣在發(fā)光器件13A中，類似于發(fā)光器件13，反射面21形成為這樣的
表面，即其滿足基于反射角eb計(jì)算得到的所有位置處的傾斜角ec。反射面 2i被形成為使得其在反射角eb小的情況下顯示出大的傾斜角ec，而在反射 角eb大的情況下顯示出小的傾斜角ec。因此，由控制面19b向內(nèi)反射并到達(dá)
反射面21的光被全反射并從光出射面22橫向出射。光出射面22的傾斜角
ed (即相對(duì)于圖15中所示水平線的角度ed)小于90°，并被確定為使得被反
射面21全反射的光沿著能夠確保漫射體上亮度均勻的方向出射。
如上所述，在發(fā)光器件13和13A中，由于具有反射面21和光出射面 22的光路控制突出部分20設(shè)置在透鏡16或16A的外圍上，其中所述反射 面用于反射再次向內(nèi)反射的光，而被反射面21向內(nèi)反射的光從所述光出射 面出射，所以發(fā)光二極管15發(fā)出的光中相對(duì)于光軸橫向出射的光的量較大。 因此，確保了亮度的均勻性，防止了顯示板3上亮度不均勻的出現(xiàn)。
僅僅是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例，本發(fā)明的技術(shù)范圍不應(yīng)解釋為受到這些具體形狀 和結(jié)構(gòu)的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)設(shè)計(jì)需求和其它因素可做出各種變型、組 合、再組合和替換，而它們?nèi)匀辉谒綑?quán)利要求及其等同技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
本發(fā)明包含與2007年6月6日在日本專利局遞交的日本專利申請(qǐng) JP2007- 150823有關(guān)的主題，其全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括發(fā)光二極管；具有配置面并被構(gòu)造以密封所述發(fā)光二極管的密封樹脂部件；以及設(shè)置于所述密封樹脂部件的所述配置面上并被形成為從所述發(fā)光二極管發(fā)射光的光軸方向觀察時(shí)具有圓形形狀的透鏡，所述透鏡包括以朝向所述密封樹脂部件凹陷的方式形成在其中間部分處的凹部；所述透鏡設(shè)置于所述密封樹脂部件的所述配置面上，使得所述透鏡的所述凹部位于所述發(fā)光二極管發(fā)出光的光軸上；從所述發(fā)光二極管發(fā)出的光部分地通過所述密封樹脂部件，隨后光被所述透鏡向內(nèi)反射并從所述透鏡出射；所述透鏡具有光路控制突出部分，該光路控制突出部分設(shè)置于所述透鏡的外圍上，使得所述光路控制突出部分位于所述密封樹脂部件的外側(cè)并將被所述透鏡向內(nèi)反射的光向預(yù)定方向引導(dǎo)；所述光路控制突出部分形成有用于將被所述透鏡向內(nèi)反射的光再次向內(nèi)反射的反射面、以及連續(xù)設(shè)置于所述反射面的外圍邊緣并允許被所述反射面向內(nèi)反射的光從其出射的光出射面；所述反射面具有相對(duì)外周邊緣在光軸方向上位于來自所述發(fā)光二極管的光的發(fā)射方向側(cè)的內(nèi)周邊緣；所述反射面被形成為曲面，該曲面沿光軸方向朝與來自所述發(fā)光二極管的光的發(fā)射方向基本相反的一側(cè)凸出；所述光出射面形成所述光路控制突出部分的外周面，同時(shí)所述光出射面傾斜，以隨著沿光軸方向距所述反射面的外周邊緣的距離減少而偏離所述發(fā)光二極管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述透鏡和所述密封樹脂部 件之間限定出 一空氣層，從所述發(fā)光二極管發(fā)出的光通過該空氣層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，進(jìn)一步包括設(shè)置于所述透鏡 和所述密封樹脂部件之間的透明接合層，用于使所述透鏡和所述密封樹脂部 件相互接合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其中，所述接合層和所述密封樹脂部件具有基本相等的折射率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其中，所述接合層由凝膠形式的樹 脂材料形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其中，所述接合層由粘結(jié)劑形成。
7. —種面光源裝置，包括多個(gè)發(fā)光器件，每個(gè)發(fā)光器件包括發(fā)光二極管、具有配置面并被構(gòu)造 以密封所述發(fā)光二極管的密封樹脂部件、以及設(shè)置于所述密封樹脂部件的所 述配置面上并被形成為在沿所述;^光二極管發(fā)射光的光軸方向觀察時(shí)具有 圓形形狀的透鏡，所述透鏡包括以朝向所述密封樹脂部件凹陷的方式形成在 其中間部分處的凹部；以及漫射從所述多個(gè)光源裝置發(fā)出的光的漫射裝置；所述透鏡設(shè)置于所述密封樹脂部件的所述配置面上，使得所述透鏡的所 述凹部位于所述發(fā)光二極管發(fā)出光的光軸上；從所述發(fā)光二極管發(fā)出的光部分地通過所述密封樹脂部件，隨后光被所 述透鏡向內(nèi)反射并從所述透鏡出射；所述透鏡具有光路控制突出部分，該光路控制突出部分設(shè)置于所述透鏡 的外圍上，使得所述光路控制突出部分位于所述密封樹脂部件的外側(cè)并將被 所述透鏡向內(nèi)反射的光向預(yù)定方向引導(dǎo)；所述光路控制突出部分形成有用于將被所述透鏡向內(nèi)反射的光再次向內(nèi) 反射的反射面、以及連續(xù)設(shè)置于所述反射面的外圍邊緣并允許被所述反射面 向內(nèi)反射的光從其出射的光出射面；所述反射面具有相對(duì)外周邊緣在光軸方向上位于來自所述發(fā)光二極管的 光的發(fā)射方向側(cè)的內(nèi)周邊緣；所述反射面被形成為曲面，該曲面沿光軸方向朝與來自所述發(fā)光二極管 的光的發(fā)射方向基本相反的一側(cè)凸出；所述光出射面形成所述光路控制突出部分的外周面，同時(shí)所述光出射面 傾斜，以隨著沿光軸方向距所述反射面的外周邊緣的距離減少而偏離所述發(fā) 光二極管。
8. —種圖像顯示裝置，包括多個(gè)發(fā)光器件，每個(gè)發(fā)光器件包括發(fā)光二極管、具有配置面并被構(gòu)造 以密封所述發(fā)光二極管的密封樹脂部件、以及設(shè)置于所述密封樹脂部件的所述配置面上并被形成為在沿所述發(fā)光二極管發(fā)射光的光軸方向觀察時(shí)具有 圓形形狀的透鏡，所述透鏡包括以朝向所述密封樹脂部件凹陷的方式形成在其中間部分處的凹部；漫射從所述多個(gè)光源裝置發(fā)出的光的漫射裝置；和顯示板，所述多個(gè)發(fā)光器件發(fā)出的光照射在該顯示板上以顯示圖像，所述透鏡設(shè)置于所述密封樹脂部件的所述配置面上，使得所述透鏡的所 述凹部位于所述發(fā)光二極管發(fā)出光的光軸上；從所述發(fā)光二極管發(fā)出的光部分地通過所述密封樹脂部件，隨后光被所 述透鏡向內(nèi)反射并從所述透鏡出射；所述透鏡具有光路控制突出部分，該光路控制突出部分設(shè)置于所述透鏡 的外圍上，使得所述光路控制突出部分位于所述密封樹脂部件的外側(cè)并將被 所述透鏡向內(nèi)反射的光向預(yù)定方向引導(dǎo)；所述光路控制突出部分形成有用于將被所述透鏡向內(nèi)反射的光再次向內(nèi) 反射的反射面、以及連續(xù)設(shè)置于所述反射面的外圍邊緣并允許被所述反射面 向內(nèi)反射的光從其出射的光出射面；所述反射面具有相對(duì)外周邊緣在光軸方向上位于來自所述發(fā)光二極管的 光的發(fā)射方向側(cè)的內(nèi)周邊緣；所述反射面被形成為曲面，該曲面沿光軸方向朝與來自所述發(fā)光二極管 的光的發(fā)射方向基本相反的一側(cè)凸出；所述光出射面形成所述光路控制突出部分的外周面，同時(shí)所述光出射面 傾斜，以隨著沿光軸方向距所述反射面的外周邊緣的距離減少而偏離所述發(fā) 光二極管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光器件、面光源裝置和圖像顯示裝置。所述發(fā)光器件包括發(fā)光二極管；具有配置面并被構(gòu)造以密封所述發(fā)光二極管的密封樹脂部件；以及設(shè)置于所述密封樹脂部件的所述配置面上并被形成為沿所述發(fā)光二極管發(fā)射光的光軸方向觀察時(shí)具有圓形形狀的透鏡，所述透鏡包括以朝向所述密封樹脂部件凹陷的方式形成在其中間部分處的凹部。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101319759SQ200810108498
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者中木謙一, 大川真吾, 奧貴司, 柴沼徹朗 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社