(57)【要約】本発明の代表的な実施例は、発光ダイオード（ＬＥＤ）上に配置される照明レンズに関する。照明レンズは、ＬＥＤを取り囲み、ＬＥＤによって放出される光を遮るように構成される内部表面を含み、内部表面は、アーチ型非回転対称に長く延びた水平断面を含む。また、照明レンズは、中心先端を含む外部表面を含み、外部表面は、相違する水平方向に非軸対称プロファイルを有するように側方に長く延び、非軸対称プロファイルは、照明レンズの傾斜した長軸に対して楕円形であり、発光デバイスは、長く延びた照明パターンを生成するように構成される。【選択図】図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源によって放出される光を遮るように構成される内部表面であって、アーチ型非回転対称であり、長く延びた水平断面を含む内部表面と、
中心先端を含み、相違する水平方向に非軸対称プロファイルを有するように側方に延びる外部表面と、を含む照明レンズであって、
前記非軸対称プロファイルが、前記照明レンズの傾斜した長軸に対して楕円形である、照明レンズ。
【請求項２】
前記照明レンズの内部表面の断面は、そのベースにおいて長さに対する幅の割合が２．５：１である、請求項１に記載の照明レンズ。
【請求項３】
前記外部表面は、前記内部表面の長く延びた水平断面と同じ方向に、水平に長く延びており、
前記外部表面は、長さに対する幅の割合が１６：１５である、請求項１に記載の照明レンズ。
【請求項４】
前記中心先端は、前記外部表面の最大高さの５／６の高さに配置される、請求項１に記載の照明レンズ。
【請求項５】
前記内部表面は、前記外部表面の最大高さに対して５５％の頂点高さを有する、請求項１に記載の照明レンズ。
【請求項６】
前記照明レンズは、１．４５〜１．６５範囲の屈折率を有する透明材料を含む、請求項１に記載の照明レンズ。
【請求項７】
前記照明レンズは、前記内部表面および前記外部表面を互いに連結する下端表面をさらに含み、
前記下端表面は、前記内部表面からフレネル反射を吸収するように構成される、請求項１に記載の照明レンズ。
【請求項８】
前記下端表面は、テクスチャーされた部分、マルチファセットピラミッド型要素のアレイを含む拡散部分、または前記テクスチャーされた部分および前記拡散部分の両方を含む、請求項７に記載の照明レンズ。
【請求項９】
基板上に配置される発光要素と、
前記発光要素上に配置される光束制御部材と、を含み、
前記光束制御部材は、
前記基板上に配置される下端表面セクションと、
前記発光要素の真上の位置において前記下端表面セクションに配置され、内部凹部を含む非回転対称入射表面セクションと、
前記入射表面セクションを通過する光を屈折させ、光を外部に透過させるように構成される非回転対称出射表面と、
前記下端表面セクションから突出し、前記基板と接触する少なくとも二つのレッグセクションと、を含む、発光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の発光装置と、
前記光束制御部材の出射表面セクションの側面上に配置される光拡散部材と、
前記基板上に配置される反射拡散シートと、を含み、
前記反射拡散シートは、前記光束制御部材から放出された光がすり抜けることを許容するように構成されるホールを含み、前記反射拡散シートは、前記光束制御部材の外部に発生するフレネル反射を遮断するように構成される、面光源装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から光を収容するように構成される照明ターゲット部材と、を含む、ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の代表的な実施例は、発光装置、平面状の面光源装置、およびより一般的には、光学レンズとして知られている光束制御または決定的光偏向部材（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ ｌｉｇｈｔ ｄｅｖｉａｔｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ)に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここ１０年間、平面スクリーンテレビは、高級状態（ｌｕｘｕｒｙ‐ｓｔａｔｕｓ）から市場の主流に完全に移動しており、ブラウン管（ＣＲＴ）テレビの生産は終了し、古いＣＲＴセットは供給されない。プラズマ平面スクリーンは、ＣＲＴのように発光ピクセルを有するが、ＬＣＤのピクセルは受動的であり、それらを通過する光の偏光を単純に回転させる役割を果たし、それらは、ピクセルが強度調節器の役割を果たすために二つの直交偏光子の間に配置される必要がある。本来、平面スクリーンＬＣＤは、蛍光管によってエッジ照明された導波管をベースとするバックライトを利用することで、このような強度を提供した。ＬＥＤの輝度および効力（ｅｆｆｉｃａｃｙ）が急速に増加するに伴い、それらは、エッジ照明された導波管を維持しながら蛍光管を代替した。しかし、導波管は、大画面に対して厚く重いことから、中空ライトボックスを含む直下型バックライト（ｄｉｒｅｃｔ‐ｖｉｅｗ  ａｒｅａ  ｂａｃｋｌｉｇｈｔｓ）は、その光がライトボックスの背面にわたり全て分散するため、好ましい。直下型バックライトは、それぞれのＬＥＤ光源の真上のスクリーン上でホットスポットを除去するために光を均一に拡散させる必要があり、これは、専用のローカルレンズを有していないＬＥＤは達成できないことである。
【０００３】
ＬＥＤの発達に伴い、そのパワー出力の増加は、任意の特定の照明作業を行うためにより少ないＬＥＤが要求されることを意味する。特に、一般的な高解像度（ｈｉｇｈ‐ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）テレビの１６：９の割合で、領域バックライトがより少ないＬＥＤを使用しようと試みる場合、それらの照明の幾何学的構造は、数個の方式で均一な照明を達成することがより困難になりうる。
【０００４】
第一に、ＬＥＤの間の中間位置は、第三パワードロップオフ（ｔｈｉｒｄ‐ｐｏｗｅｒ  ｄｒｏｐ‐ｏｆｆ）に対する余弦から影響を受けることがあり、これは、６０゜オフ‐アクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）で８：１の割合である。これは、典型的なＬＥＤのより少ない側方強度のそれ以上でありうる。第二に、照明レンズは、射出成形レンズ材料の固有の欠陥によって、不可避な散乱から影響を受けることがあり、それは、光度が増加するにつれてより重要になる。これは、レンズが生成する直射光パターン上にホットスポットを重ね合わせることがあり、中心暗部（ｄａｒｋ  ｚｏｎｅ）を有するそのパターンの補償を要求する。
【０００５】
一部のアプリケーションにおいて、このような不利な要因は、ＬＥＤと比較して照明レンズの相対的な大きさを増加させることで処理されることができる。しかし、ＬＣＤバックライトは、厚さが１インチ以下であることがあり、レンズの大きさを厳しく制限する。また、このような薄い幾何学的構造は、レンズによる光散乱の強度を増加させる。
【０００６】
ＬＥＤバックライトは、ＬＣＤ、リーチイン冷蔵照明、および一般照明（照明器具）を含む多数のアプリケーションに使用される。このようなアプリケーションは、全て、ＬＥＤ光源の間隔よりはるかに小さい投射距離（パネル厚さ）を有する。ＬＥＤは、準‐ランバーシアン方式（ｑｕａｓｉ−Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ  ｍａｎｎｅｒ）で光を放出するため、発散レンズは、放出された光を大きな側方領域にわたり外部に拡散させるために使用される。これは、ＬＥＤ光源の前方放出角度分布をほぼ側面放出角度分布に修正することができるレンズに対する必要性をもたらす。従来技術は、回転対称を有する解決法（ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）にほぼ全面的に集中した。このような解決法のうち一部は１次元でほぼ理想的な均一性を予測するが、エタンデュ（ｅｔｅｎｄｕｅ）、特にその歪度（ｓｋｅｗｎｅｓｓ）によって、それらが２次元でほぼ理想的な均一性を図ることが基本的に制限される。
【０００７】
ＬＥＤバックライトにおいて、ＬＥＤを支持する回路基板は、基板上のＬＥＤのピッチより大きい距離によって分離されることができる。これは、照明レンズが非対称または長方形のパターンを生成することを要求することができ、これは、光がどのように長方形の長い端部の方に水平偏向されるべきであるかに対して、ＬＥＤのほぼ円形パターンの位相不一致によってさらなる困難性を追加する。
【０００８】
照明レンズのアレイは、中間位置に対するそのパターンを重ね合わせることができるが、バックライトのエッジの周りに照明の潜在的な欠損を生成する可能性がある。ライトボックスは、そのエッジの周りに反射鏡または４５゜斜面（ｂｅｖｅｌｉｎｇ）を含むことができるが、コスト面の理由からこれは非実用的である。バックライトは、周縁の周りに４５゜斜面を利用することができ、これは、少ないＬＥＤがどのように使用され、照度均一性を依然として取得することができるかを左右する。
【０００９】
従来技術は、スマートフォンだけでなく、パソコン、ＬＣＤテレビセット、タブレットディスプレイで使用されるＬＣＤモニタをバックライティングするための照光手段として、複数のＬＥＤを使用する面光源デバイスを構成する方法を開示している。米国特許第７，７９８，６７９号は、このようなアーキテクチャーの例を開示している。それに開示された面光源デバイスは、決定的方式（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ  ｍａｎｎｅｒ）でＬＥＤから放出する光から離脱させるように設計されたレンズとともに複数のＬＥＤを使用し、さらに、このような照明要素は、それが照明するＬＣＤパネルと実質的に同じ形状を有する平面アレイに位置する。次に、このような面光源デバイスは、ＬＣＤの背面側からＬＣＤデバイスを照明する。
【００１０】
米国特許第７，７９８，６７９号は、ＬＣＤスクリーン上に良好な均一性を図るために、５０゜〜７０゜の範囲でＬＥＤから放出する光から離脱させる場合、レンズの外周およびその内部のベースで所望しないフレネル反射と直面しうることを開示している。これは、ＬＣＤバックライトディスプレイで非均一性をもたらす２次の明るい光源をもたらす可能性があり、レンズの下端表面からこのような所望しない光をランダムに散乱させるファセット構造（ｆａｃｅｔｅｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を導入することで、ある程度補償することができる。
【００１１】
米国特許第８，２２７，９６９号は、様々なタイプの光散乱下端表面特徴およびフラックス制御および光転換レンズのファセット下端表面を構成する方法を結合することを考慮する。線形および対角線構造の凸および凹ファセットは、また、このような様々なタイプのファセット上に粗くエッチングされた表面を含む、ピラミッド散乱ファセットにモデリングされる。米国特許第８，２２７，９６９号は、レンズ機能の効果的な下部拡散がない場合には、屈折レンズが良好なＬＣＤスクリーン均一性を得ることができないことを開示している。
【００１２】
米国特許第８，３２８，３９５号は、強いフレネル反射を取り消すファセット処理とともに、印刷回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられるレンズレッグ（ｌｅｎｓ  ｌｅｇ）取付の大きさおよび配置の重要性を開示している。米国特許第８，３２８，３９５号は、軸対称レンズ形状のために、所望しないフレネル反射の一部を除去するためにレッグ取付を非常に特定の空間位置に戦略的に配置し、そのようなレッグを光導体として利用することを開示し、所望しない光吸収を増加させるレッグの黒化を含む点も開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の代表的な実施例は、１６：９スクリーン幾何学的構造を有するパネルに対しても優れたＬＣＤスクリーン均一性を図るための非軸対称内部キャビティを有する非軸対称レンズを提供する。
【００１４】
本発明の追加的な特徴は、以下の説明で述べられ、部分的には説明から明らかになるか、本発明の実施により習得することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の代表的な実施例は、発光ダイオード（ＬＥＤ）上に配置される照明レンズを含む、発光デバイスを開示する。照明レンズは、ＬＥＤを取り囲み、ＬＥＤによって放出される光を遮るように構成された内部表面を含み、内部表面は、アーチ型の非回転対称に長く延びた水平断面を含む。また、照明レンズは、中心先端（ｃｕｓｐ）を含む外部表面を含み、外部表面は、相違する水平方向に非軸対称プロファイルを有するように側方に延び、非軸対称プロファイルは、照明レンズの傾斜した長軸に対して楕円形であり、発光デバイスは、長く延びた照明パターンを生成するように構成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の代表的な実施例は、また、基板上に配置される発光要素および発光要素上に配置される光束制御部材を含む発光装置を開示する。光束制御部材は、基板上に配置される下端表面セクション、発光要素の真上の位置において下端表面セクションに配置され、内部凹部を含む非回転対称入射表面、入射表面セクションを通過する光を屈折させ、光を外部に透過させるように構成される非回転対称出射表面、および下端表面セクションから突出し、基板と接触する少なくとも二つのレッグセクションを含む。
【００１７】
上述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、両方とも代表的なものであり、説明のためのものであり、請求されたような本発明の追加説明を提供するように意図されるという点を理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】光放出外部表面の非軸対称形状を示す本発明の代表的な実施例の平面図である。
【図１Ｂ】ｘ方向による前記代表的な実施例での側面図であり、ｘ方向から見た内部キャビティの断面図を示す。
【図１Ｃ】ｙ方向による前記代表的な実施例での側面図であり、内部キャビティの非軸対称を示す。
【図１Ｄ】＋ｘ方向に沿って見た図１Ａの断面図であり、前記代表的な実施例においてＬＥＤから放出される光線が受ける入射表面および出射表面での屈折を示す。
【図１Ｅ】図１Ｄと同様の図であるが、ＬＥＤから離れる光線のビームが略５０゜を超えるときにレンズの内部に発生するフレネル反射を示す。
【図２】本発明の代表的な実施例によるライトボックスの一部での二つのレンズの側面図である。
【図３】本発明の代表的な実施例による非対称レンズフォーマットのためにレイアウトされるライトボックス内のレンズの長方形アレイの平面図である。
【図４】本発明の代表的な実施例によるレンズの下端表面上に微細ピラミッドファセット構造の平滑作用（ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）を有しない出力照明の等高線図である。
【図５】＋ｘ方向に沿って見たとき、本発明の代表的な実施例によるレンズの内部および外部の両方でのフレネル反射した光線を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、以下で本発明の実施例が図示される添付図面を参照してより完全に説明される。しかし、本発明は、多数の相違する形態に具体化されることができ、本明細書に述べられた実施例に制限されるものと解釈されてはならない。むしろ、このような実施例は、このような開示が徹底的になるように提供され、本発明の範囲を当該技術における通常の技術者に完全に伝達する。図面において、層および領域の大きさおよび相対的な大きさは明確性のために誇張されることがある。図面において類似の番号は類似の要素を示す。
【００２０】
要素または層が他の要素または層「上に」存在するか、これに「連結される」と言及される場合、それは他の要素または層上に直接存在するかこれに直接連結されることができるか、介在要素または層が存在しうるという点が理解されるであろう。対照的に、要素が他の要素または層「上に直接」存在するか、「直接連結される」と言及される場合、介在要素または層が存在しない。本開示の目的のために、「Ｘ、Ｙ、およびＺのうち少なくとも一つ」は、Ｘだけに、Ｙだけに、Ｚだけに、または二つ以上の項目Ｘ、Ｙ、およびＺの任意の組み合わせ（例えば、ＸＹＺ、ＸＹＹ、ＹＺ、ＺＺ）に解釈されるという点が理解されるであろう。
【００２１】
「の下」、「より下」、「下部」、「より上」、「上部」などの空間的な相対用語は、本明細書において説明の容易性のために図面に例示されたような一つの要素または特徴の関係を他の要素（ら）または特徴（ら）に説明するために使用されることができる。空間的な相対用語は、図面に図示された配向に加え、使用または動作でデバイスの相違する配向を網羅するように意図されるという点が理解されるであろう。例えば、図面内のデバイスが反転すると、このときに他の要素または特徴「より下」または「の下」に説明される要素は、他の要素または特徴「より上」に配向されるであろう。したがって、代表的な用語「より下」は、上および下の配向の両方を含むことができる。デバイスは（回転された９０度または他の配向に）配向が異なり、本明細書に使用された空間に関する技術語は、適切に解釈されることができる。
【００２２】
本発明の特徴および利点のより好ましい理解は、本発明の以下の詳細な説明および添付図面を参照して得られ、これは、本発明の原理が用いられる例示的な実施例を述べる。
【００２３】
ＬＥＤ直下型バックライトに対する照明レンズは、短焦点（ｓｈｏｒｔ‐ｔｈｒｏｗ）照明装置に分類することができ、これは、軸上で最小強度を有し、側方角度で最大強度を有するレンズを使用する。したがって、短焦点レンズは、ＬＥＤを取り囲むアーク形状を有する内部表面および側方強度を最大化する側方レンズ厚さを生成するために外部に延びる外部表面を有する、最小中心厚さを有する必要がある。立体を形成するために中心軸の周りに展開されるプロファイルを有する従来技術で開示しているレンズは回転対称である。このようなレンズは、典型的に、凹‐平、凹‐凹、または平‐凹レンズ形状を有するその中心で負（ｎｅｇａｔｉｖｅ）の光パワーを有する。より大きい均一性を図り、追加的な自由度を提供するために、本発明の代表的な実施例によるレンズは、回転対称から離脱する。特に、順次（ｏｒｄｉｎａｌ）方向および対角線方向でのレンズプロファイルは独立的である。その結果は、バックライトのアプリケーションにおいて、順次方向から対角線に光の一部を向けさせる、ある程度「正方形の」レンズである。
【００２４】
長方形レンズパターンは、円形対称ではない自由型レンズを使用して生産されることができ、それは、長方形の長軸の端部の方にさらに多くの光を送り、その短軸の端部の方にさらに少ない光を送ることができる。本発明の代表的な実施例において、内部表面は外部表面より円形に近くなく、外部表面は凹レンズを生成し、軸上の出力を減少させ、レンズの真上に微光ホットスポットを補償する中心先端（ｃｕｓｐ）を有する。本発明の代表的な実施例は、ＬＥＤのわずか２３ｍｍ上にある内部上端拡散器を有し、１インチだけの厚さを有するライトボックス内部にアレイされ、１００ｍｍに基板上に離隔したレンズ（すなわち、ＬＥＤ）および２００ｍｍに離隔したＰＣＢ基板のための２：１の長方形と関連する。
【００２５】
本発明の代表的な実施例による発光デバイスは、図１Ａ〜図１Ｅを参照して後述する。
【００２６】
図１Ａは垂直アーチ型内部表面１１を有し、水平（すなわち、ｘ軸）に長く延びた内部キャビティ、およびより大きい外部凸表面１２を含む、光束制御部材、またはより簡単に称すると照明レンズ１０の平面図である。点線からなる円１３は、１８ｍｍの直径を有し、これは、表面１２がどのように非回転対称外部表面になるかを示す。内部表面１１は、そのベースで略２．５：１の長さに対する幅の割合を有することができる。外部表面１２は、内部表面１１の長く延びた断面と同じ方向に水平に長く延び、略１６：１５の長さに対する幅の割合を有することができる。
【００２７】
図１Ａに例示された本発明の代表的な実施例による発光デバイスは、発光要素、典型的にＸ‐Ｙ軸の交差点に位置するＬＥＤ（図１Ａに図示せず）およびＬＥＤを取り囲みカバーするように配列される光照明レンズ１０を含む。光軸Ｚ（基準光軸）の方向は図示されていないが、右手座標系ＸＹＺのＺ軸に沿うことに仮定され、図１Ａの中心で垂直に出て、図１Ｄに示すように、ページに対して垂直であることに仮定される。
【００２８】
さらに、照明レンズ１０は、光軸Ｚに対して非回転対称形状を有し、なお、ＬＥＤからの放射を収容する中心内部キャビティは強く非対称的である。照明レンズ１０は、ＬＥＤから出る光をＬＣＤスクリーン用ＬＥＤバックライトとしてより有用な方向に再度向けさせるために、ＬＥＤから放出される光を光軸Ｚに対して垂直な方向とより平行な方向に屈折させる。
【００２９】
照明レンズ１０は、ＬＥＤから放出される光の方向を変更させる部材である。しかし、光束制御部材１０は、１．４５〜１．６５の範囲にある屈折率を有する透明材料で製造されることができる。さらに、照明レンズ１０は、透明樹脂材料または透明ガラスで製造されることができる。そのような透明樹脂材料の例としては、１．４９の屈折率を有するポリメチルメタクリレート（アクリルまたはＰＭＭＡ）、１．５９の屈折率を有するポリカーボネート（ＰＣ）、プロキシ樹脂（ＥＰ）などが挙げられる。
【００３０】
以下、図１Ｂおよび図１Ｃを参照すると、照明レンズ１０が内部表面としての光流入表面１１、外部表面としての光流出表面１２、中心先端１４、および光流入表面１１を光流出表面１２および中心先端１４と互いに連結する下端表面１６を有することが分かる。照明レンズ１０は、その内部に空の高非対称のキャビティ空間を有し、ＬＥＤは、空のキャビティ空間に配置される。ＬＥＤは、その発光の中心としての光軸Ｚを有するその周りに光を放出する部材である。ＬＥＤは特に制限されず、従来のＬＥＤチップは、発光要素として使用されることができる。
【００３１】
図１Ｂはレンズ１０の−ｙおよび＋ｙ軸に沿って取った断面図であり、また、内部表面１１および中心先端１４を有する外部表面１２を示す。
【００３２】
図１Ｃは＋ｙ方向から見た照明レンズ１０の−ｘおよび＋ｘ軸に沿って取った断面図であり、また、図１Ｂと比較して、高非対称の内部表面１１および中心先端１４を有する外部表面１２を示す。図１Ｂおよび図１Ｃは、本発明の代表的な実施例による発光デバイスの断面図を例示する。本発明の代表的な実施例によれば、光方向は、内部表面１１、外部表面１２、および中心先端１４の全てにおいて変化するため、光軸Ｚの周りで凸形状（すなわち、中心先端１４）に外部表面１２を形成することが可能である。中心先端１４は、例えば、外部表面１２の最大高さの略５／６の高さに配置されることができる。内部表面１１は、照明レンズ１０の最大高さの略５５％である中心頂点高さを有することができる。
【００３３】
図１Ｄは＋ｘ軸に沿って見た照明レンズ１０の図である。ここで、ＬＥＤ１は、表面２ａで屈折し、次に、それが表面２ｂでまた屈折するまでレンズ１０を通過して移動する光子を放出する。下端表面２ｃは、内部キャビティ２ａを外部表面２ｂと連結する。
【００３４】
図１Ｅは略５０゜＋角度の傾斜に、ＬＥＤ１から出る光子のビームを示す照明レンズ１５の図であり、ポイントＰで反射させる下端表面２ｃに送られ、照明レンズ１５をまた通過し、上端表面２から出現して上端拡散器６に衝突する強いフレネル反射を示し、これは、拡散器６の間での光の均一な分布を困難にしうる２次光源をもたらす。このような効果に対応するために、図１Ｅは、例えば、ポイントＰで反射する光をランダム化する粗い表面および／またはマルチファセットピラミッド型拡散器（ｍｕｌｔｉ−ｆａｃｅｔｅｄ  ｐｙｒａｍｉｄａｌ  ｄｉｆｆｕｓｅｒ）でありうる表面３を示す。表面３および表面２ｃはまた同じ表面であってもよく、このような拡散構造は、レンズ１５を形成する射出成形金型（ｔｏｏｌｉｎｇ）に含まれることができる。
【００３５】
図２はライトボックス２０の側面図であり、サブセクションは９５％を超える拡散反射率を有する高反射性拡散白色材料でコーティングされた下端表面２１および側方壁２２を含み、ライトボックスの最端部で側方壁２２は４５゜斜面で傾斜することができる。上端表面フィルムスタック２３は水平に配置され、さらに低い拡散器シート、水平（ｘ軸）に整列されたプリズムを有するプリズムシート、および最上面偏光反射層を含むことができる。フィルムスタックは、上向進行光の半分以上をその下の白色下端表面２１にまた拡散反射させ、これは順にそれをまた上向きに反射させ、フィルムスタック２３から上に進む光の全体均一性を向上させる。上述の照明レンズ１０と実質的に類似のレンズ２４は、高鮮明テレビスクリーンの水平長軸であるｘ方向に沿って、回路基板２５上で１００ｍｍ離れて位置する。また、非対称内部キャビティの長軸は２００ｍｍ方向に垂直に配向される点が図２から分かる。
【００３６】
図３は、図２に図示されたようなレンズ２４の空間配列を示し、表面領域が略７００ｍｍ×４００ｍｍの典型的な３２インチＬＣＤテレビセットに対して、長方向に配置される６個のレンズ２４および４００ｍｍの方向に配置されるレンズの三つの行がありうるという点に注目したい。ＰＣＢ材料がレンズの下端からまたは一部の場合に所望しないフレネル反射を吸収することを容易にするために暗い緑色または黒色であってもよく、いくつかの例において、高吸水性の黒色ペイントでコーティングされた下端表面を有するレンズでバックライトパネルが製造されることができる点に注目すべきである。さらに、予め決定されたカットアウトホールを有する白色または高反射拡散材料の大きいシートは、ＰＣＢ３１を覆い、レンズ２４がそれを介して貫通することを許容する。レンズ２４は、レンズ２４から長方形の発光パターンを最適に分散させるためにレンズ２４をＰＣＢ３１に対するもとの位置に永久的に取り付け、非回転対称内部キャビティが正確に配向されることを保障するように、その下端から、またＰＣＢ基板に延びる二つ以上のレッグ（図示せず）を有する。
【００３７】
図４は図１に図示された照明レンズ１０およびソウル半導体株式会社製の１２５‐ルーメン（ｌｕｍｅｎ）ＬＥＤに対して、商業用光線追跡パッケージフォトピアでの１０００万‐光線シミュレーションのラックス（ｌｕｘ）結果を示す、等高線図４０の透視図である。このようなグラフは、図２に図示されたライトボックス２０のフィルムスタック２３の最上に至るラックスレベルを表示する。ｘ軸４１およびｙ軸４２は、ミリメートルで目盛りが付けられる。凡例４３は、中心に位置するレンズに対する様々な照明ラックスゾーンを示す。このような等高線図４０は、下端表面拡散器またはファセットピラミッドアレイが照明均一性を改善するために付与する平滑化（ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ）に優先する。
【００３８】
図５はフレネル反射した光線の挙動を示す光線ダイヤグラムである。図１の照明レンズ１０と実質的に同じレンズ５０は、内部表面５１および外部表面５２を有する。診断放射光線ファン５３は、座標原点Ｏ（ＬＥＤチップの位置）から内部表面５１に進む光線を含み、そこからそのフラックスの一部はフレネル光線５４になるために反射する。このような光線は、外部表面５２に進むために外部に偏向され、そこからそのフラックスの一部は、フレネル光線５５になるために反射する。一方、そのようなフラックスのほとんどは直接照明光線５６になるようにさらに外部に偏向される。フレネル光線の両セットが光線５６によって生成される照明パターンに、所望しない追加をどのように生成することができるかは、図５に図示されていない。フレネル光線は、回路基板に反射し（図１Ｅと同様）、レンズに近接した短距離パターンを有する局所化した光源になる。直接照明パターンは、フレネル光線による超過中心照明を補償する中心暗部を有するので、これがレンズの上端中心に中心先端１４がある理由である。レンズ５０は、米国特許第７，６７４，０１９号に開示されたような方法を用いて構成され、これにより参考として全体的に含まれる。
【００３９】
図２に図示された狭い光ボックス幾何学的構造は、レンズ表面によって大きい側方偏向をもたらし、これは、より強いフレネル光線をもたらす。図３に図示された２００ｍｍ基板間隔は、図２のフィルムスタック２３に至る光線の非常に大きい入射角度を起こす。強い側方強度は十分なレンズ高さによって取得されることができるが、そのような高さは、ライトボックス２０の所望の厚さによって制限され、これは、レンズ２４の離隔と比較してＬＥＤ上のフィルムスタック２３の高さを非常に重要なパラメータにする。本明細書における代表的な実施例によって開示された大きさより大きいレンズを製造することは、フィルムスタックターゲットの近接により、むしろ問題を大きくする恐れがある。
【００４０】
本発明の代表的な実施例は、外部レンズ形状だけでなく、非軸対称レンズキャビティを使用することを開示する。このような内部および外部レンズ表面が調整される場合、放出された放射光線パターンは、より新たなタイプのＬＣＤディスプレイのための好ましい１６：９の構造にさらに近く接近することができる。さらに、回転対称レンズが取得することができる同じ作業を行うために、より少ないＬＥＤの使用が要求されることができ、これは、本発明の代表的な実施例による固有非回転対称（フリーフォーム（ｆｒｅｅ−ｆｏｒｍ）またはアナモルフィック（ａｎａｍｏｒｐｈｉｃ））アーキテクチャーが用いられる場合に、より低い製造コストおよびより少ないＬＥＤおよびレンズによるコストダウンを許容する。
【００４１】
様々な修正および変形は、本発明の思想または範囲から逸脱することなく、本発明で行われることができるという点が、当該技術における通常の技術者にとって明らかであろう。したがって、本発明は、それらが添付された請求項およびその均等物の範囲内にあれば、本発明の修正および変形を網羅するように意図される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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