(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸について実質的に対称的な角度分布において光を放射するように構成される光源と、
該光源から放射される前記光を再分布するように構成されるレンズとを含み、
該レンズは、前記光源に面する凹状内面を含み、
前記レンズは、前記光軸に対して実質的に直交し、前記凹状内面の周囲から半径方向に外向きに延びる、実質的に平面的な表面を含み、
該平面的な表面は、コーティングが配置される被覆された環状領域を含み、
前記コーティングは、前記レンズの内側で前記被覆された環状領域に衝突する前記光の少なくとも一部を吸収するように構成され、
前記平面的な表面は、前記被覆された環状領域と前記凹状内面との間に被覆されていない内側環状領域を更に含み、
前記平面的な表面は、前記被覆された環状領域と前記平面的な表面の外周との間に被覆されていない外側環状領域を更に含み、
前記レンズは、前記光源から見て外方を向き、前記平面的な表面の前記外周で前記平面的な表面に隣接する、外面を含み、
該外面は、円筒状部分上の全ての場所が前記光軸から実質的に等距離にあるように、前記平面的な表面に隣接して位置付けられる、前記円筒状部分を含む、
発光デバイス。
【請求項２】
前記外面は、前記凹状内面に向かって内向きに凹んだ、前記光軸を中心とする凹部分を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記光源は、少なくとも１つの発光ダイオードを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記凹状内面は、部分的に、楕円体、球体、放物体、及び連続スプライン曲線から選択される少なくとも１つの形状を含む、ように成形される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記外面は、前記円筒状部分と前記凹部分との間に延在する凸状部分を含む、請求項２に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記レンズは、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、及びガラスを含む材料から選択される、少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記コーティングは、前記コーティングに衝突する光の全ての色を吸収するように構成される黒色コーティングである、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記コーティングは、前記コーティングに衝突する第１の色の光を反射し、前記コーティングに衝突する他の色の光を吸収するように構成される、有色コーティングである、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記コーティングは、インクである、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記コーティングは、黄色の光を反射又は屈折する一方で、他の色の光を吸収して、前記光源からの青色の光を補償して、前記レンズの内側で白色光を生成するように構成される、黄色コーティングである、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
前記光源と前記レンズとを含むスクリーンバックライトを更に含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記光源は、発光ダイオードのアレイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
前記レンズの前記外面に隣接して位置付けられる拡散板を更に含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１４】
前記拡散板は、複数のプラスチックシートを含む、請求項１３に記載の発光デバイス。
【請求項１５】
前記光源に電力供給するように構成される回路構成を更に含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１６】
前記拡散板は、前記光源から放射される前記光の中の明るいスポットを除去するように構成される、請求項１３に記載の発光デバイス。
【請求項１７】
前記平面的な表面の少なくとも部分が、前記コーティングに衝突する光の１０％〜１００％の間を吸収するように構成されるコーティングで被覆される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１８】
放射面を有する光源と、
レンズとを含み、
前記放射面は、前記放射面の中心から実質的に直角に延びる光軸を定め、前記光源は、前記光軸について実質的に半径方向に対称的な角度分布において光を放射するように構成され、
前記レンズは、
前記光源から前記放射される光を受け取り、
再分布された光を形成するよう前記放射される光の均一性を増大させ、且つ
前記再分布された光を、前記光軸について実質的に半径方向に対称的な角度分布において前記光源から離れる方向に方向付ける、
ように構成され、
前記レンズは、前記光源に面する凹状内面を含み、該凹状内面は、前記光軸について実質的に半径方向に対称的であり、
前記レンズは、前記光軸に対して実質的に直交し、前記凹状内面の周囲から半径方向に外向きに延びる、実質的に平面的な表面を含み、
該平面的な表面は、コーティングが配置される被覆された環状領域を含み、
前記コーティングは、前記レンズの内側で前記被覆された環状領域に衝突する前記光の少なくとも一部を吸収するように構成され、
前記平面的な表面は、前記被覆された環状領域と前記凹状内面との間に被覆されていない内側環状領域を更に含み、
前記平面的な表面は、前記被覆された環状領域と前記平面的な表面の外周との間に被覆されていない外側環状領域を更に含み、
前記レンズは、前記光源から見て外方を向き、前記平面的な表面の前記外周で前記平面的な表面に隣接する、外面を含み、該外面は、前記光軸について実質的に半径方向に対称的であり、
前記外面は、円筒状部分上の全ての場所が前記光軸から等距離にあるように、前記平面的な表面に隣接して位置付けられる、前記円筒状部分を含む、
発光デバイス。
【請求項１９】
前記レンズの前記外面に隣接して位置付けられる拡散板を更に含む、請求項１８に記載の発光デバイス。
【請求項２０】
レンズを含む、
発光デバイスであって、
前記レンズは、
光軸について実質的に半径方向に対称的な放射される光を光源から受け取り、
再分布される光を形成するよう前記放射される光の均一性を増大させ、
前記再分布される光を、前記光軸について実質的に半径方向に対称的な角度分布において前記光源から離れる方向に方向付ける、
ように構成され、
前記レンズは、前記光源に面するように構成される凹状内面を含み、該凹状内面は、前記光軸について実質的に半径方向に対称的であり、
前記レンズは、前記光軸に対して実質的に直交し、前記凹状内面の周囲から半径方向に外向きに延びる、実質的に平面的な表面を含み、
該平面的な表面は、コーティングが配置される被覆された環状領域を含み、
前記コーティングは、前記レンズの内側で前記被覆された環状領域に衝突する前記光の少なくとも一部を吸収するように構成され、
前記平面的な表面は、前記被覆された環状領域と前記凹状内面との間に被覆されていない内側環状領域を更に含み、
前記平面的な表面は、前記被覆された環状領域と前記平面的な表面の外周との間に被覆されていない外側環状領域を更に含み、
前記レンズは、前記光源から見て外方を向くように構成される外面を含み、該外面は、前記平面的な表面の外周で前記平面的な表面に隣接し、前記外面は、前記光軸について実質的に半径方向に対称的であり、
前記外面は、円筒状部分上の全ての場所が前記光軸から等距離にあるように、前記平面的な表面に隣接して位置付けられる、前記円筒状部分を含む、
発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
この出願は、２０１７年６月５日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＣＮ２０１７／０８７１２８号、２０１７年７月２６日に出願された欧州特許出願第１７１８３３３３．６号、及び２０１８年５月３０日に出願された米国非仮出願第１５／９９２，８７６号の利益を主張し、それらの全文は、恰もそれらが示されているように、参照として本明細書中に援用される。
【０００２】
本明細書中の開示は、概して、輝度の均一性を向上させる発光デバイス及び光学レンズに関する。
【背景技術】
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）光源は、直接点灯バックライト照明(direct-lit  backlight  illumination)において一般的に広く使用されている。コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、及び薄型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）テレビ（ＴＶ）は、直接点灯ＬＥＤバックライトを使用するバックライトスクリーンデバイスの幾つかの例である。しかしながら、ＬＥＤの光強度分布範囲は狭いので、ＬＥＤ上でレンズを用いて光を分散させるのを助けることがある。
【０００４】
直射点灯バックライトでは、レンズのアレイを光源の前に配置して、バックライトデバイスの表面により均一な光出力を提供する。レンズの直上の光スポットのサイズに依存して、多数のＬＥＤが必要とされることがあり、よって、コストが増加することがある。各々の個々のＬＥＤデバイスのスポットサイズを増大させることによって、バックライトに必要とされるＬＥＤの数を減少させることができる。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書中の本開示は、必要とされる光源の数及び直接点灯バックライトデバイスの全体コストを低減させるという利点を伴って、光「ホットスポット」を生成することなく、均一な光分布を達成するような、光学レンズ及び発光デバイスの設計を記載する。本明細書中の開示は、その底面上にコーティング部分及び／又は構造を備える光学レンズと、標的表面で均一な光分布を生成するよう前記レンズを組み込んだバックライトデバイス又は他の発光デバイスとに関する。開示のレンズ及び発光デバイスは、バックライトのより広い又は極めて広い伝達関数が必要とされるときに、特に有用である。
【０００６】
本明細書中の開示によれば、バックライトとしての使用のための発光デバイスが、環状取付け面に取り付けられる光源と、光源及び環状取付け面に結合され、光源及び環状取付け面の上方に配置される、光学レンズとを含んでよい。光学レンズ及び光源は、同じ光軸を共有してよい。光学レンズは、内側湾曲面及び外側湾曲面が光軸に対して半径方向に対称的であるように、内側湾曲面及び外側湾曲面を含んでよい。コーティング部分は、取付け面の少なくとも部分を覆ってよく、コーティング部分は、光源から発生して、レンズから屈折される、光の少なくとも一部を吸収して、発光デバイスの上方の光照射野上で均一な光強度分布パターンを作り出す。追加的に又は代替的に、構造部分が、取付け面の少なくとも部分を覆ってよく、構造部分は、光源から発生して、レンズから屈折されて、発光デバイスの上方の光照射野上で均一な光強度分布パターンを作り出す、光の少なくとも部分を散乱させ且つ再方向付けする。一例において、コーティング部分は、構造部分の上にある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】バックライトにおいて一般的に使用される屈折レンズの効果を精緻化するように設計された例示的なＬＥＤデバイスの断面図である。
【０００８】
【図２】凹状光学レンズを有する例示的なＬＥＤデバイスの断面図である。
【０００９】
【図３】３つのバックライトデバイスによって生成された正規化された輝度の伝達関数（ＴＦ）の図であり、各バックライトデバイスは図２に示すバックライトデバイスと類似している。
【００１０】
【図４】（カンデラ／平方メートル、即ち、ｃｄ／ｍ２の単位における）図３で使用した３つのバックライトデバイスについての位置に対する輝度の図である。
【００１１】
【図５】例示的なバックライトデバイスの断面図である。
【００１２】
【図６】図５に示す例示的なバックライトデバイスの三次元（３Ｄ）斜視（下面）図である。
【００１３】
【図７】実線によって示す図２のバックライトデバイスによって生成された正規化された輝度のＴＦ、及び破線によって示す図５のバックライトデバイスによって生成された正規化された輝度の図である。
【００１４】
【図８】別の例示的なバックライトデバイスの断面図である。
【００１５】
【図９】図８に示す光学レンズを有する例示的なバックライトデバイスの３Ｄ斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書では、ＬＥＤ光源又は任意の他のタイプの光源が発光デバイスにおいて同様に使用されることがあるように、ＬＥＤデバイスは、発光デバイス又はバックライトデバイスと交換可能に使用されることがある。図１は、バックライトで一般的に使用される屈折光学レンズ１０２の効果を精緻化する(elaborate)ために設計された例示的なＬＥＤデバイス１００（又は発光デバイス１００）の断面図である（Ｘ−Ｚ平面に示す断面）。ＬＥＤデバイス１００は、以下の構成要素、即ち、内側湾曲面１１２と外側湾曲面１２２とを含むレンズ１０２、ソケット１０６上に配置される光源１０４（例えば、ＬＥＤ又は他の光源）、端子１０８、及び／又はレンズ１０２をソケット１０６に取り付ける固定部分１１０を含んでよいが、これらに限定されない。ＬＸは、外側湾曲面１２２の長軸を表しており、ＳＸは、内側湾曲面１１２の短軸を表している。光源１０４は、（例えば、ＬＸ軸及びＳＸ軸の下方で、レンズ１０２の光学軸Ｚの周りに中心化されて）、光学レンズ１０２の中央部分及び下方部分に配置されてよい。例えば、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、又は緑色ＬＥＤが、光源１０４として使用されてよい。端子１０８を通じて光源１０４を回路基板（図示せず）に電気的に接続して、光源１０４に電力を適用してよい。
【００１７】
屈折光学レンズ１０２は、凸凹レンズであってよい。例えば、光学レンズ１０２の内側湾曲面１１２及び外側湾曲面１２２の両方は、ほぼ楕円形を有してよい。レンズ１０２のようなそのような凸凹レンズにおいて、レンズ１０２から放射される光スポットは、レンズ１０２の上方（Ｚ軸上に中心化される光源１０４の真上）の明るい強度の中心によって限定される。よって、ＬＥＤデバイス１００は、光スポット要求（すなわち、ＬＥＤデバイス１００から放射される光の分布(distribution)又は拡散(spread)）が大きすぎない用途に限定される。
【００１８】
上記で説明したように、ＬＥＤレンズによって提供されるより一層広い光分布は、バックライトにおいて必要とされるＬＥＤデバイスの総数を減らすことによって、バックライトのコストを有意に減少させることができる。図２は、凹状光学レンズ２０２(concave  optical  lens)を備える例示的なＬＥＤデバイス２００（又は発光デバイス２００）の断面図である。ＬＥＤデバイス２００は、以下の構成要素、即ち、（光入射面２１２とも称する）内側湾曲面２１２と（光出射面２２２とも称する）外側湾曲面２２２とを含むレンズ２０２、光源２０４（例えば、ＬＥＤ）、ベース面２１４(base  surface)、及び／又は拡散板２１６(diffuser  plate)（又は、より一般的には、光受容体２１６）を含んでよいが、これらに限定されない。図１におけるようなソケット及び／又は端子が含まれてよいが、図２の例示的なＬＥＤバックライトデバイス２００には示されていない。拡散板２１６は、スクリーンバックライトにおいて、光源２０４からの光を均一に分散させて明るいスポットを減少又は除去するために使用されてよく、例えば、異なる厚さ、不透明度(opacity)又は反射率(reflectivity)の、多くのプラスチックのシートで構成されてよい。
【００１９】
凹状光学レンズ２０２の形状は、（例えば、図１のＬＥＤデバイス１００において使用されるレンズ１０２と比較して）、光源２０４から放射される光の、矢印で示す光散乱角を増加させ、それによって、上方の光スポットを拡大する。しかしながら、光源２０４から生成される光の一部は、レンズ−空気界面、主に光出射面２２２の中心（Ｚ軸）の周りで発生する全反射(total  internal  reflection)の故に、反射される可能性が高い。これは（Ｚ軸での及びＺ軸の周りの）照明場の中心におけるかなり強い光の「ホットスポット(hot  spot)」にも寄与する。よって、凹状レンズ２０２を使用するバックライトデバイス２００は、図１のバックライト（ＬＥＤ）デバイス１００よりも良好な光分布を提供しながら、不十分に不均一な光分布パターンを依然として生成する。
【００２０】
従って、本開示の目的は、既存の光学レンズの前述の欠点を緩和することができ、且つ輝度場での均一な光分布を達成することができる、光源用の光学レンズを提供することである。直接点灯バックライト産業における急速な発展は、革新的で、より広く、より均一なレンズ設計の必要を引き起こしている。本明細書に開示するレンズ設計は、光「ホットスポット」を生成することなく均一な光の分配を可能にし、よって、他のレンズと比較して光のより広い伝達関数(transfer  function)を有し、直接点灯バックライトデバイスの全体コストを低減する。
【００２１】
本開示は、その底面にコーティング部分又は構造を備えるレンズ、及び標的表面で均一な光分布を生成するよう前記レンズを組み込んだバックライトデバイス又は他の発光デバイスに関する。開示のレンズは、バックライトの極めて広い伝達関数が必要とされるときに特に有用である。本開示を以下により詳細に記載する。バックライトデバイス及びＬＥＤ光源に関して本発明を記載するが、開示のレンズ設計を他の光源及び光源デバイスと同様に使用してよいことが当業者によって理解される。
【００２２】
図３は、各々が図２に示すバックライトデバイスと類似する、（Ｘ軸に沿う−６５ミリメートル（ｍｍ）位置、０ｍｍ位置、及び６５ｍｍ位置で中心化された）３つのバックライトデバイスによって生成された、正規化された輝度（即ち、任意の単位（ａ．ｕ．）において正規化されて示された、所与の方向における単位面積当たりの、表面から放射される光の強度）の伝達関数（ＴＦ）の図である。この場合、媒体の屈折率によって乗算された、光が進む距離である、光距離（ＯＤ）は、１２ｍｍと薄い一方で、（ＴＦにおける曲線の幅を、関数がその最大値の半値に達する曲線上の点間の距離として記載する）標的半値幅(full  width  at  half  maximum)（ＦＷＨＭ）は、１１０ｍｍである。（−６５ｍｍ、０ｍｍ、及び６５ｍｍでの）３つの光源／バックライトデバイスの各光源／バックライトデバイスの中心位置の上方でＴＦにおいて示されるかなり強い光の３つのホットスポットがある。よって、図２に記載するレンズを使用するバックライトデバイスは、図４に示すように照明場で不十分に不均一な光分布パターンを生み出す。
【００２３】
図４は、（カンデラ／平方メートル、即ち、ｃｄ／ｍ２の単位における）、図３で使用した３つのバックライトデバイスについての位置に対する輝度の図である。図３と同様に、図４で使用した３つのバックライトデバイス（ＬＥＤ光源及びレンズ）は、それぞれ、０ｍｍ、６５ｍｍ、及び−６５ｍｍに中心位置を有する。ＯＤは、１２ｍｍであり、隣接するＬＥＤ／バックライトデバイスの間の相対距離であるＬＥＤピッチは、６５ｍｍである。各ＬＥＤの上方のホットスポットは、バックライトデバイスのレンズによる光の交差吸収及び屈折があっても、依然として強力である。
【００２４】
図５を参照すると、本明細書の開示に従った、例示的な発光デバイス５００（例えば、バックライトデバイス）の断面図が示されている。バックライトデバイス５００は、以下の構成要素、即ち、（内側湾曲面５１２とも呼ぶ）光入射面５１２及び光出射面５２２（又は外側湾曲面５２２）と、第１の円筒状部分５１０と、第２の凸状部分５１８と、凹部分５２１とを含む、レンズ５０２、レンズ５０２に結合されるＬＥＤ光源５０４、レンズ５０２及びＬＥＤ光源５０４に結合される環状取付け面５１４、環状取付け面５１４の少なくとも一部分を覆うコーティング部分５０７、及び／又はＬＥＤ光源５０４からＯＤにある拡散板５１６を含んでよいが、これらに限定されない。ＬＥＤ光源５０４は、円形（Ｘ、Ｙ、Ｚ）座標の中心にある。
【００２５】
レンズ５０２は、光入射面５１２と、光入射面５１２とは反対の光出射面５２２とを含んでよい。ＬＥＤ光源５０４によって生成される光は、光入射面５１２を通じてレンズ５０２内に屈折され、次に、光出射面５２２から、レンズ５０２から外に屈折される。レンズ５０２は、光入射面５１２及び光出射面５２２を通じて延びる光軸Ｚ(optical  axis)を有する。光入射面５１２及び光出射面５２２は、それぞれ、レンズ５０２の光軸Ｚに対して半径方向に対称的である。ＬＥＤ光源５０４の光軸は、レンズ５０２の光軸Ｚと一致する。
【００２６】
レンズ５０２は、更に、光入射面５１２と光出射面５２２とを相互接続する環状取付け面５１４を含む。光入射面５１２は、環状取付け面５１４の中心に配置され、環状取付け面５１４の内周から光出射面５２２に向かって内向きに凹まされている。光入射面５１２は、機械加工可能な（すなわち、機械類で製造可能な）楕円体、球体、放物面、又は連続スプライン曲線の一部であってよい。光出射面５２２は、環状取付け面５１４の外周から上向きに延びる第１の円筒状部分５１０と、第１の円筒状部分５１０の頂周囲(top  periphery)から内向き及び上向きに曲がる第２の凸状部分５１８とを含む。第２の凸状部分５１８は、レンズ５０２の光入射面５１２に向かって内向きに凹む中央領域にある凹部分５２１を含む。
【００２７】
ＬＥＤ光源５０４から生成される光は、光入射面５１２を通じてレンズ５０２内に屈折され、光出射面５２２から拡散板５１６の光照射野(light  field)に、レンズ５０２から殆ど屈折される。しかしながら、（光出射面５２２での）レンズ−空気界面での全反射のための臨界角よりも大きい入射角で光出射面５２２に衝突する屈折光の一部が、全反射の故に反射されてレンズ５０２内に戻る。例えば、レンズ５０２がポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）材料で作られるならば、レンズ５０２の屈折率は、１．４９であり、（光出射面５２２での）レンズ−空気界面での全反射のための臨界角は、４２．０３度である。
【００２８】
上述のように、４２．０３度よりも小さい入射角を有する屈折光の部分は、レンズ５０２の光出射面５２２から、レンズ５０２から外に屈折され、経路５３１に沿って光照射野の中心に向けられる。バックライトデバイス５００が環状取付け面５１４上にコーティング部分５０７を有さない例示的なシナリオにおいて、４２．０３度よりも大きい入射角を有する屈折光の一部は、経路５３２及び５３３に沿って、全反射の故に光出射面５２２によって反射され、それは、環状取付け面５１４の外側部分に殆ど反射され、次に、拡散板５１６で光照射野の中心に反射され、それにより、より広いＴＦ要件を満たさないことがある光分布の鋭いピークを生成する。よって、コーティング部分５０７を備えないバックライトデバイス５００は、不均一な光分布を生成する。
【００２９】
別の例示的なシナリオにおいて、バックライトデバイス５００のレンズ５０２は、環状取付け表面５１４上にコーティング部分５０７を含む。コーティング部分５０７は、環状取付け面５１４の一部に設けられてよく、コーティング部分５０７の長さは、用途に応じて異なってよい。一例において、コーティング部分５０７は、環状取付け面５１４上に屈折される光の全ての色を吸収する黒色コーティングであってよく、或いは、コーティングと同じ色の光のみを反射し、光の全ての他の色を吸収する、任意の他の色のコーティングであってよい。例えば、環状取付け面５１４上のコーティング部分５０７のための青色コーティングについては、青色光のみが反射又は透過され、光源５０４からの全ての他の色の光(有色光)(colored  light)はコーティング部分５０７によって吸収される。別の例において、黄色コーティング部分５０７については、黄色光のみが屈折され、光源５０４からの全ての他の色の光はコーティング部分５０７によって吸収される。
【００３０】
別の例において、コーティング部分５０７は、部分的に吸収するコーティングであってよく、これは特定の比率の光のみがコーティング部分５０７によって吸収され、全ての他の光が反射又は透過されることを意味する。部分的に吸収される光は、ＬＥＤ光源５０４から放射される単一の色、複数の色、又は全ての色であってよい。コーティング部分５０７によって吸収されない光は、反射又は透過されてよく、拡散板５１６での光照射野の中心光強度に部分的に加わる。例えば、部分的に吸収するコーティング部分５０７は、レンズ５０２の真のＴＦ及び標的用途のニーズに依存して、１０％〜１００％又は１０％未満の比率で光を吸収してよい。
【００３１】
別の例において、コーティング部分５０７は、環状取付け面５１４全体を覆ってよい。この場合、４２．０３度よりも大きい入射角を有する屈折光の一部は、コーティング部分５０７によって吸収又は屈折され、よって、経路５３２及び５３３に沿う光を減衰させる。一例では、コーティング部分５０７を使用するバックライトデバイス５００は、拡散板５１６での光照射野上で均一な光強度分布パターンを作り出すことができ、「ホットスポット」効果を除去する（例えば、図４に示す光ホットスポットを除去する）ことができる。
【００３２】
その上、図５の経路５３１を参照すると、４２．０３度よりも小さい角度を有する屈折光は、光出射面５２２から、レンズから外に屈折され、拡散板５１６での光照射野の中心に向かって方向付けられる。ＬＥＤ光源５０４の場合と同様に、狭い角度における光の色は、ＬＥＤ光源５０４からのより広い角度の光の色と比較してほんの僅かに青みを帯びることがある。よって、環状取付け面５１４上のコーティング部分５０７が黄色であるならば、黄色のコーティング部分５０７から反射又は透過される光は、拡散板５１６での光照射野の中心に向かって方向付けられてもよく、経路５３１から来る青みを帯びた光を補償して、拡散板５１６上で白色光分布を生成することができる。
【００３３】
図６は、図５に示す光学レンズ５０２を有する例示的なバックライトデバイス５００の三次元（３Ｄ）斜視（下面）図である。図６を参照すると、バックライトデバイス５００は、環状取付け面５１４に結合され、ＬＥＤ光源５０４に結合された、レンズ５０２を含む。環状取付け面５１４の底にあるリングは、コーティング部分５０７であり、本明細書に記載するようなバックライトデバイス５００の意図される用途に依存して、とりわけ、色、大きさ、長さ、及び吸収比において、異なってよい。
【００３４】
図７は、実線によって示す図２のバックライトデバイス２００によって生成された正規化された輝度のＴＦ、及び破線によって示す（コーティング部分５０７を有する）図５のバックライトデバイス５００によって生成された正規化された輝度の図である。バックライトデバイス（２００及び５００）のＬＥＤ光源（２０４及び５０４）の光軸Ｚは、ｘ軸（及びｙ軸）の０ｍｍ位置で投影平面を通じて延在する。図７に示すＴＦについて、ＯＤは、１２ｍｍであり、標的ＦＷＨＭは、１１０ｍｍである。図７は、光強度の中心（すなわち、ＴＦのピーク）が、図２のレンズ２０２及びバックライトデバイス２００と比較して、図５に従ったレンズ５０２及びバックライトデバイス５００を使用して大いに減少させられることを例示している。よって、図５のバックライトデバイス５００は、拡散板５１６でより均一な光の分布を提供する。
【００３５】
図８を参照すると、本明細書中の開示に従った、別の例示的なバックライトデバイス８００の断面図が示されている。バックライトデバイス８００は、以下の構成要素、即ち、光入射面８１２及び光出射面８２２と、第１の円筒状部分８１０と、第２の凸状部分８１８と、凹部分８２１とを含む、レンズ８０２、レンズ８０２に結合されるＬＥＤ光源８０４、レンズ８０２及びＬＥＤ光源８０４に結合される環状取付け面８１４、環状取付け面８１４の少なくとも一部分に取り付けられる構造８０８、及び／又はＬＥＤ光源８０４からＯＤにある拡散板８１６を含んでよいが、これらに限定されない。ＬＥＤ光源８０４は、円形（Ｘ、Ｙ、Ｚ）座標の中心にある。
【００３６】
構造８０８は、環状取付け面８１４の一部に取り付けられてよく、構造８０８がないならば経路８３２及び８３３に沿って進むであろう光を他の方向に散乱させ且つ方向変更することがある。一例では、図示しない（例えば、図５に関して記載したコーティング技術のいずれかを使用する）コーティング部分を構造８０８上に含めて、光の屈折率を更に高めてよい。一例において、構造８０８は、以下の例示的な材料、ＰＭＭＡ、シリコン、アルミニウム、及び／又は炭化ケイ素を含むが、これらに限定されない、任意的な材料から作られてよい。コーティングを備える或いは備えない構造８０８は、光をその初期設定経路から離れる方向に方向変更してよい。一例では、光の一部分が光学レンズ８０２の構造部分８０８から反射及び屈折されるので、バックライトデバイス８００の輝度の均一性が増大される。
【００３７】
図９は、図８に示す光学レンズ８０２を備える例示的なバックライトデバイス８００の３Ｄ斜視図である。図９を参照すると、バックライトデバイス８００は、環状取付け面８１４に結合され、ＬＥＤ光源８０４に結合された、レンズ８０２を含む。環状取付け面８１４の底にあるリングは、構造部分８０８であり、バックライトデバイス８００の意図される用途に依存して、とりわけ、色、大きさ、長さ、及びコーティングにおいて異なってよい。
【００３８】
本明細書に記載する開示において、光学レンズは、以下の材料、即ち、ＰＭＭＡ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、及び／又はガラスを含むが、これらに限定されない、任意の材料から作られてよい。本明細書に記載する開示は、当業者が記載の要素を均等の要素で修正、変更、省略、又は置換することができるように、例示的な実施形態を含む。
【図１】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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