JP2005071971A - 面発光装置用の導光板と面発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 発光面と入射端面とを有し、前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する面発光装置用の導光板であって、
前記入射端面は複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、その入光部において、外側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔を内側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔と異なるようにした。さらに、入光部において、外側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔を内側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔より広くした。
【選択図】図1
Description
そこで、本発明は、より均一性に優れた面発光装置用の導光板と面発光装置を提供することを目的とする。
このように構成された本発明に係る面発光装置の導光板は、隣接する2つの切り欠きプリズムのうちの内側に位置する切り欠きプリズムの外側入射面から入射した光が、外側に位置する切り欠きプリズムの内側入射面で反射される割合を小さくでき、より効果的に入射された光を拡散できる。
このように構成された本発明に係る面発光装置の導光板は、平坦部が発光中心と対向して配置されていることから、光源からの出射光を光軸方向及び光軸に対して略垂直な方向(導光板の幅方向)へ、より均等に配することも可能となる。
このように構成された本発明に係る面発光装置の導光板は、発光中心と対向する入光部の中心から離れるにしたがって外側入光面と内側入光面とのなす角度が小さくなり、光が外側入射面の垂線より、下方(入光部の中心からより離れた入射端面側)から入射することから、より導光板の幅方向へ光を屈折させて拡げることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置の導光板は、入光部の複数の切り欠きプリズムの外側入射面と内側入射面とのなす角度が発光中心と対向する入光部の中心から離れるにしたがって大きくなることから、プリズムの高さは小さくなり、光の導光板幅方向への進行を妨げることがないため、より導光板の幅方向へ拡げることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置の導光板は、入光部において光源から垂直に入射される光については、光軸方向の先端部にまで充分光を導くことができると共に、より光を導光板の幅方向へ拡げることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置の導光板は、入光部において光源から垂直に入射される光については、光軸方向の先端部にまで充分光を導くことができると共に、発光中心により近い切り欠きプリズムによって導光板幅方向へ向けられた光が、光源からより離れた切り欠きプリズムによって、妨げられることなく光を拡げることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置の導光板は、複数の切り欠きプリズムがそれぞれ相似形状からなり、発光中心と対向する中央切り欠きプリズムから遠ざかるにしたがって、小さくなることから、中央切り欠きプリズムなどの光源からより近くに位置する切り欠きプリズムによって導光板幅方向に進行した光が、光源からより遠くに位置する切り欠きプリズムによって妨げられることがないため、光を暗部にまで拡げることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置の導光板は、複数の切り欠きプリズムがそれぞれ相似形状からなり、発光中心と対向する中央切り欠きプリズムから遠ざかるにしたがって、大きくなることから、中央切り欠きプリズムから離れた切り欠きプリズムの外側入射面に入射する光量が多くなるため、より光を広げることができる。
さらに、本発明に係る導光板は、前記複数の切り欠きプリズムのうちの前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムの開口部の幅は、前記中央切り欠きプリズムと隣りあう離隔切り欠きプリズムとの間隔より小さくなるよう設定されてもよい。
このように構成された本発明に係る面発光装置の導光板は、さらに効果的に均一な面発光を実現することができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置の導光板は、均一な面発光を得ることができる。
特に前記入光部において、前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムを除く切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムから離れるにしたがって前記外側入射面と前記内側入射面とによる頂部の角度が、左右両側に大きくなるように設定されていると、中央切り欠きプリズムに入射した光などがその他の切り欠きプリズムによって反射されることを防ぐことができるため好ましい。
特に前記入光部において、平坦部から離れるにしたがって、前記複数の切り欠きプリズムの前記外側入射面と前記内側入射面とによる頂部の角度が、左右両側に大きくなるように設定されていると、光を光軸に対して略垂直な方向に拡げるだけでなく、充分な光量を光軸方向へも配分することができるためより均一な面発光を得ることができる。
特に前記複数の切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなるように設定されていると、横方向へ向かう光を妨げることなく、光を拡げることができる。
特に、前記複数の切り欠きプリズムは、前記平坦部から離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなるように設定されていると、光軸方向に直進する光及び導光板幅方向へ拡げられる光によって良好な面発光を得ることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置の導光板は、均一な面発光を得ることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置は、効果的に入射された光を拡散できるので、より均一な面発光が可能である。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、例えば中央切り欠きプリズムを他の切り欠きプリズムより小さく設定することで、光軸方向へも十分の光を導くことが可能となる。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、例えば、切り欠きプリズムの頂部の角度を中央切り欠きプリズムから離れて位置する切り欠きプリズムほど大きくすることで光の導光板幅方向への進行を妨げることがないため、均一な面発光を得ることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、均一な面発光を得ることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、例えば、切り欠きプリズムの頂部の角度を中央切り欠きプリズムから離れて位置する切り欠きプリズムほど大きくすることで導光板幅方向及び光軸方向へ均一に導くことも可能となる。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、さらに均一な面発光を得ることが可能となる。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、例えばそれぞれの切り欠きプリズムを中央切り欠きプリズムの相似形として設定することで、導光板への入射光の調節についても行いやすいものとなる。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、入光部の光源から離れて位置する切り欠きプリズムにより多くの光を入射させることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、光源により近い切り欠きプリズムに入射された導光板の幅方向へ向かう光が、光源により遠い切り欠きプリズムによって妨げられることがない。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、中央切り欠きプリズムを中心として左右対称に切り欠きプリズムを配することで、光を導光板内において均一に拡げることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、入光部の中央に平坦部を形成することで、光軸方向へ光を十分に導くことができ、例えばそれぞれの切り欠きプリズムを相似形状に設定することで、導光板への入射光の調節についても行いやすいものとなる。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、入光部の中央に平坦部を形成することで、光軸方向へ光を十分に導くことができ、また、例えばそれぞれの切り欠きプリズムを中央切り欠きプリズムの相似形として設定することで、導光板への入射光の調節についても行いやすいものとなる。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、入光部の中央に平坦部を形成することで、光軸方向へ光を十分に導くことができ、さらに入光部の光源から離れて位置する切り欠きプリズムにより多くの光を入射させることができる。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、入光部の中央に平坦部を形成することで、光軸方向へ光を十分に導くことができ、さらに光源により近い切り欠きプリズムに入射された導光板の幅方向へ向かう光が、光源により遠い切り欠きプリズムによって妨げられることがない。
このように構成された本発明に係る面発光装置では、入光部の中央に形成された平坦部を中心として左右対称に切り欠きプリズムを配することで、光を導光板内において均一に拡げることができる。
また、本発明に係る面発光装置によれば、発光面における均一性の高い面発光装置を提供できる。
本実施の形態の面発光装置は、光源と、発光面と入射端面とを有し前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する導光板とを備えた面発光装置であって、導光板に特徴を有するものである。
より具体的には、本実施の形態の面発光装置の導光板は、入射端面3から入射される点光源からの光を発光面全体から均一に発光させるための面発光装置の導光板であって、入光部12a,12b,12cの構造に特徴を有するものである。
ここで、入光部は、入射端面において光源に対向して設けられ、光源からの光を拡散させて導光板内に入光させるものであり、通常複数の切り欠きプリズムにより構成される。
本実施の形態の導光板1は、図1に示すように、一方の主面である発光面1と、入射側端面11aとその入射側端面に対向する対向端面11b、側面11c,11dを有し、さらに、入射側端面11aとは別に入射端面3を有している。この入射端面3は、入射側端面11aに形成された光導入部12の端面によって構成されていて、その入射端面3に入光部12a,12b,12cが形成される。光導入部12は、図1に示すように、平面形状が台形に形成されており、入射端面3は、その台形の上底にあたる端面である。
また、光導入部12は導光板1の主要部に光を拡散させて導入する部分であって、導光板1の発光面11は入射側端面11aと対向端面11bの間に位置する部分で構成される。
尚、本発明の導光板は、図1の構成に限定されず、光導入部12が形成されていない場合においても、入射側端面11aを入射端面とし、この入射側端面11aに入光部12a,12b,12cが直接形成されていても良い。
本実施の形態の導光板に形成された入光部12a,12b,12cはそれぞれ、図2に示すように、それぞれ三角柱形状に切りかかれた複数の切り欠きプリズムP0,PRk(k=1,2,3・・・n),PLk(k=1,2,3・・・m)によって構成されるものであるが、従来例にない以下の特有の構造とすることにより点光源2から入光される光を発光面11全体により均一に拡散させることを可能にし、発光面11において極めて高い均一性を実現している。本実施の形態において、入光部12a,12b,12cの中心に点光源2の発光中心が配置される。また、導光板の発光面からみた際、入光部12a,12b,12cの中心に配置される中央切り欠きプリズムP0の形状は、二等辺三角形形状や正三角形形状など、光源の指向性等に応じて好適に設定することができる。
尚、切り欠きプリズムの角度や切り欠き深さ、幅、間隔等が決定される、導光板の入射端面における位置は、本発明において限定されない。特に本明細書中では三角柱形状に切りかかれた切り欠きプリズムについて、発光面(上面)における切り欠きプリズムの角度や切り欠き深さ、幅、間隔等を用いて説明する。また、本明細書中における、中央切り欠きプリズムP0以外の切り欠きプリズムPRk(k=1,2,3・・・n),PLk(k=1,2,3・・・m)について、特に各々が離隔して配置された切り欠きプリズムを離隔プリズムと記載しているが、単に切り欠きプリズムと記載されている箇所についても離隔プリズムの概念を含む場合もある。
本発明では、まず、中央切り欠きプリズムP0を中心にして外側に位置する切り欠きプリズムPRk,PLkほど隣接するプリズム間の間隔が広くなるようにプリズム位置を設定している。
すなわち、本実施の形態の入光部12a,12b,12c(以下、代表して示す場合は単に12の符号で示す。)では、図3に示すように、プリズム間の間隔DR(k,k+1),DL(k,k+1)が、DR(0,1)<DR(1,2)<DR(2,3)・・・及びDL(0,1)<DL(1,2)<DL(2,3)・・・を満足するように設定している。
ここで、プリズム間の間隔DR(k,k+1)は、中央プリズムP0の右側k番目に位置する切り欠きプリズムPRkとそれと隣接する外側に位置する切り欠きプリズムPRk+1との間の間隔を示し、プリズム間の間隔DL(k,k+1)は、中央プリズムP0の左側k番目に位置する切り欠きプリズムPLkとそれと隣接する外側に位置する切り欠きプリズムPLk+1との間の間隔を示す。
すなわち、図4に示すように、光源から出た光L1は、光源の発光中心から離れた位置にある切り欠きプリズムPLkに対しては、発光中心からの距離が大きいほど入射端面3に対する入射角が大きくなるように斜めに導光板内に入光される。
従って、本実施の形態のように、光源の発光中心から離れた位置にある切り欠きプリズムPLkと外側に隣接する切り欠きプリズムPLk+1の距離を大きく設定すると、切り欠きプリズムPLkの外側入射面FLo(k)から入射された光が、切り欠きプリズムPLk+1の内側入射面FLi(k+1)によって反射される割合を小さくできる。
また、本実施の形態の導光板の入光部12では、より好ましい形態として、各切り欠きプリズムにおける、外側入射面と内側入射面の入射端面3に対する角度を次のように設定している。
すなわち、本実施の形態の入光部12では、外側に位置する切り欠きプリズムほど、外側入射面と入射端面3に垂直な面との角度が小さくなるように、かつ内側入射面の入射端面3に垂直な面との角度が大きくなるように設定している。
尚、本明細書において、外側入射面及び内側入射面の角度を入射端面3に対する角度で示す場合は、切り欠きプリズムの三角形の断面における内角で示すものとする。従って、外側入射面と内側入射面の上述の特徴を入射端面に対する角度で表現すると、外側入射面と入射端面とのなす角度は中央切り欠きプリズムP0から離れて位置する切り欠きプリズムほど大きくなるように設定され、内側入射面と入射端面とのなす角度は中央切り欠きプリズムから離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなるように設定されているということになる。
すなわち、図6に示すように、光源の発光中心から離れた位置にある切り欠きプリズムPLkの方向に放射された光源からの光L1が、切り欠きプリズムPLkの外側入射面FLo(k)から入射された場合に、その入射光L3が隣の切り欠きプリズムPLk+1の内側入射面FLi(k+1)によって反射される確率を小さくできる(各切り欠きプリズムの内側入射面の角度と外側入射面の角度とを上述のように設定しない場合、例えば、内側入射面の角度と外側入射面の角度とを全てのプリズムにおいて同一になるように設定した場合は、図6において点線で示すように、隣接する切り欠きプリズムPLk+1の内側入射面FLi(k+1)によって反射される確率が増加する。)。
また、本実施の形態の入光部12は、図10、図11、図18、図19のように、発光中心から離れるにしたがって、外側入射面FLo(k)、FRo(k)及び内側入射面FLi(k)、FRi(k)による切り欠きプリズムの角度が変化するように設定されてもよい。好ましくは、本実施の形態の入光部12において、図11や図19に示すように、切り欠きプリズムPRk,の内側入射面FRi(k)及び外側入射面FRo(k)からなる角度θPRk,は、それぞれP0<PR1<PR2<PR3・・・を満足するように設定し、切り欠きプリズムPLkの内側入射面FLi(k)及び外側入射面FLo(k)からなる角度θPLkは、それぞれP0<PL1<PL2<PL3・・・を満足するように設定する。また、このような角度設定に伴い、切り欠きプリズムの開口部wがそれぞれ同一の幅を有する場合、切り欠きプリズムの切り欠き深さ(切り欠きプリズムの外側入射面と内側入射面とによる頂部から入射端面までの高さ)hはh0>hR1>hR2>hR3・・・及びh0>hL1>hL2>hL3・・・となる。尚、切り欠きプリズムの内側入射面FRi(k+1),FLi(k+1)と入射端面DR(k、k+1),DL(k、k+1)に垂直な面とのなす角度θRi(k+1),θLi(k+1)、及び切り欠きプリズムの外側入射面FRo(k+1),FLo(k+1)と入射端面DR(k+1、k+2),DL(k+1、k+2)に垂直な面とのなす角度θRo(k+1),θLo(k+1)は同一とする。
すなわち、本実施の形態の入光部12において、外側に位置する切り欠きプリズムほど、切り欠きプリズムの角度θPLk,θPRkが大きくなるように設定されることで、切り欠きプリズムの切り欠き深さが小さくなるため、隣接する一対の切り欠きプリズムにおいて、内側に位置する切り欠きプリズムの外側入射面から入射された光が他方の切り欠きプリズムの内側入射面によって反射される割合が小さくなる。
また、本実施の形態の入光部12は、図14、図15、図22、図23のように、複数の切り欠きプリズムのそれぞれが、相似形状からなり、切り欠きプリズムの開口部の幅が変化するように設定されていてもよい。
好ましくは、本実施の形態の入光部12において、図14、図23のように切り欠きプリズムPRk,PLkは、中央切り欠きプリズムP0を中心として左右両側に、中央切り欠きプリズムP0から離れるにしたがって、相似形状で小さくなり、切り欠きプリズムの開口部wはw0>wR1>wR2>wR3・・・及びw0>wL1>wL2>wL3・・・を満足するように設定する。また、切り欠きプリズムの切り欠き深さhはh0>hR1>hR2>hR3・・・及びh0>hL1>hL2>hL3・・・を満足するように設定する。
さらに、上述したように、隣接する切り欠きプリズムの間隔を設ける、特に中央切り欠きプリズムP0を中心として外側に位置する切り欠きプリズムほど隣接するプリズムの間隔を広くなるようにして変化させることで、さらに効果を高めることができる。また本実施の形態の場合、図14に示すように、中央切り欠きプリズムP0を中心として外側に位置する切り欠きプリズムPLk、PRkほど隣接する切り欠きプリズムの間隔DL(k,k+1)、DR(k,k+1)を狭くなるように設定しても、良好な効果を得ることができる。すなわち、隣接する一対の切り欠きプリズムにおいて、内側に位置する切り欠きプリズムの外側入射面から入射された光が他方の切り欠きプリズムの内側入射面によって反射される割合を比較的小さくすることができる。
このように、中央切り欠きプリズムP0を中心として、左右両側に相似形状で大きくなると、隣接する一対の切り欠きプリズムにおいて、内側に位置する切り欠きプリズムの外側入射面から入射された光が他方の切り欠きプリズムの内側入射面によって反射される割合は大きくなるが、中央切り欠きプリズムを中心とし、切り欠きプリズムの間隔を徐々に拡げていくことで、反射される光の割合を小さくすることができる。さらにこのような形態の場合、導光板の隅部や光源間の暗部側に位置する中心切り欠きプリズムから離れた外側切り欠きプリズムが、より大きい形状を有していることで、外側切り欠きプリズムの外側入射面に対して、より多くの光を入射させることもできるため、効果的に光を光軸に対して略垂直な方向に拡げることが可能となる。
本実施の形態の入光部は、図16のように、発光中心と対向して位置する中央切り欠きプリズムP0の開口部の幅w0と中央切り欠きプリズムと隣りあう切り欠きプリズムPR1、PL1と中央切り欠きプリズムP0との間隔DR(0,1)、DL(0,1)を略同一にしてもよい。また、中央切り欠きプリズムP0の開口部の幅w0を、中央切り欠きプリズムと隣りあう2つの切り欠きプリズムPR1、PL1と中央切り欠きプリズムP0との間隔DR(0,1)、DL(0,1)より大きくすることもできるが、図17のように、小さくすることで、より均一な面発光を得ることが可能となる。
中央切り欠きプリズムP0に入射される光は、光源から略光軸方向へ進行する光が比較的多いため、これらの光を光軸と略垂直方向へ方向転換させると、導光板の先端部である対向端面11bにまで到達する光の量が少なくなってしまうため、光源付近が他の部分と比較して顕著に明るくなるなどして、好ましい面発光を得ることができない場合がある。そのため、上記のように、中央切り欠きプリズム開口部の幅w0を中央切り欠きプリズムP0に隣接する切り欠きプリズムPL1,PR1との間隔に対して略同一、もしくは小さくすることで、このような問題を回避することができる。
以上説明した本実施の形態の導光板は、本実施の形態の導光板の入光部12において、隣接する2つの切り欠きプリズム間の平坦部D(0)が、発光中心と対向して配することもできる。すなわち、図9、図12、図13、図20、図21、図24、図25に示すように、入光部12において、中央切り欠きプリズムP0は存在せず、中央切り欠きプリズムP0の換わりに配置される平坦部D(0)を中心として左右両側に複数の切り欠きプリズムPRk,PLkがそれぞれ配置される。このような場合、切り欠きプリズムPL1及びPR1は、平坦部D(0)と隣接してが配置する。
このような形態とすることで、発光中心と対向する入光部12に、平坦部D(0)が配されるため、光源から光軸方向へ進行する光は、導光板の先端部にまで導くことができる。さらに平坦部D(0)を中心として左右両側に切り欠きプリズムPRk,PLkが配置されることによって、入射端面に対して入射角の大きい光を効率よく導光板幅方向へ拡げることができる。また、発光中心から比較的離れた入射端面3において、入射角が大きい光を導光板の幅方向へ光を拡げることができる。
尚、発光中心と対向配置され、入光部の入射端面からなる平坦部D(0)の幅は、所望の発光面を得るために光源の有する指向性や光量、その他の発光特性を考慮し、適宜決定することができる。
これにより、切り欠きプリズムの直上からの光の漏れを防止でき、発光面11における光の均一性を向上させることができる。
また、ドットの配列は所定の密度となるように規則的に配列してもよいし、ランダムに配列してもよいし、さらにそれらを組み合わせたドットパターンとしてもよい。
三角柱切り欠きプリズムと三角錐切り欠きプリズムとの間には、以下のような作用効果上の相違がある。
三角柱切り欠きプリズムは、光源からの光を横方向(左右)に拡散させる効果は顕著である。
従って、この三角柱切り欠きプリズムと、外側に位置する切り欠きプリズムPRk,PLkほど隣接するプリズム間の間隔が広くなるようにプリズム位置を設定するという本願に特有の構成を組み合わせるとより良好な光の拡散効果が得られる。これに加えてさらに、外側に位置する切り欠きプリズムほど、外側入射面と入射端面3に垂直な面との角度が小さくなるように、かつ内側入射面の入射端面3に垂直な面との角度が大きくなるように設定するという構成を追加すると、よりいっそう良好な光拡散効果が得られる。
しかしながら、三角錐切り欠きプリズムは、図7に示すように、発光面側の主面側では貫通していないので、発光面側の主面から光が漏れを少なくできる。
従って、例えば、光導入部12を形成するスペースが無い面発光装置に適している。
また、三角錐切り欠きプリズムはそれ自体では、三角柱切り欠きプリズムほどは、光源からの光を横方向(左右)に拡散させる効果が顕著ではないが、外側に位置する切り欠きプリズムほど隣接するプリズム間の間隔が広くなるようにプリズム位置を設定するという本願に特有の構成を組み合わせると良好な光の拡散効果が得られる。
言ってみれば、本発明の特有の構成によれば、三角錐切り欠きプリズムの光拡散能力の不足を補うことができる。
本発明において導光板に用いられる材料としては、光透過性、成形性に優れたものを用いることが好ましく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン樹脂、ファンクショナルノルボルネン系樹脂等が挙げられる。これらの導光板用の材料はそれぞれ屈折率が異なるが、導光板の入射端面に形成する切り欠きプリズムの角度や数等を選定することによって、光の拡散を制御することができるので、屈折率により制約を受けることはない。 また、導光体の形状は、用途に応じて任意の形状とすることができる。
本発明の面発光装置において、光源は1つであってもよいし、2以上であってもよく、一般的には、発光ダイオード(LED素子)を用いる。LED素子と導光板の入射端面に形成した切り欠きプリズムとを位置決めして固定させるために、例えば樹脂成形体からなる支持体を用い、これにLED素子の光出射面が導光板の入光部と対向するようにLED素子を配置する。LED素子は、半導体素子と、これを被覆する透光性樹脂とを有しており、透光性樹脂は半導体素子から発生する光を吸収してその吸収した光とは異なる波長の光を発生する蛍光体を含有させることができる。半導体素子から発生する光が紫外線の場合は、この紫外線によって励起されて紫外線または可視光を発生する蛍光体を用いることができるし、あるいは、可視光の発光が可能な半導体素子を用いてもよいし、さらには、この半導体素子からの可視光を吸収してそれよりも長波長の可視光が発光可能な蛍光物質とを組み合わせてもよい。半導体素子を蛍光体と組み合わせて用いると、様々な色調の混合色を発光させることが可能となり、さらに上述の切り欠きプリズムから光を入射させることで、混色性も良くすることができる。
また、半導体素子としては、例えば、窒化物系化合物半導体(一般式IniGajAlkN、但し、0≦i、0≦j、0≦k、i+j+k=1)を用いて構成した素子を用いることができる。また、窒化物系化合物半導体としては、InGaNや各種不純物がドープされたGaNをはじめ、種々のものがある。この半導体素子は、MOCVD法等により基板上にInGaNやGaN等の半導体を発光層として成長させることにより形成する。半導体素子の構造としては、MIS接合、PIN接合やpn接合などを有すホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。この窒化物半導体層は、その材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜で形成した単一量子井戸構造や多量子井戸構造とすることもできる。
本発明に用いられる蛍光物質は、上記したようにLED素子からの光の波長を変換させるものであり、樹脂成形体からなる支持体内に載置されたLED素子を被覆する透光性樹脂に蛍光物質を含有させることで、支持体外部へ出射される光を変換可能である。LED素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光体であるペリレン形誘導体やZnCdS:Cu、YAG:CeやEu及び/又はCrで付活された窒素含有CaO−Al2O3−SiO2などの無機蛍光体など種々好適に用いられる。特にYAG:Ce蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光を有するLED素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性良く形成できるため好ましい。同様に、Eu及び/又はCrで付活された窒素含有CaO−Al2O3−SiO2蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であるため、白色系が比較的簡単に信頼性よく形成でき好ましい。
本実施の形態の導光板1は、入射側端面11aと対向端面11bの長さが約46mm、側面11c,11dの長さが約34mmに設定されており、入射側端面11aから約3mm外側に突出した入射端面3を有している。この入射端面3の幅は、約30mmであり、その入射端面3に入光部12a,12b,12cを形成した。
また、入光部12a,12b,12cはそれぞれ、11個の外側入射面と内側入射面の長さが等しい二等辺三角形形状からなる三角柱切り欠きプリズムP0,PL1,PL2,PL3,PL4,PL5,PR1,PR2,PR3,PR4,PR5により構成し、詳細形状及び位置関係は以下の表1及び表2に示すようにした。
以上のように構成した実施例1の面発光装置の導光板を用いて、入光部12a,12b,12cに対向してそれぞれ発光ダイオードを設けて面発光装置を作製して発光面における発光の様子を観測した結果、図8の写真(入光部付近のみを表し、他の部分についてはマスクで覆っている)に示すように、入射側端面近傍の暗部を小さくできた。
尚、本実施例において、導光板の反射面(発光面に対向する他方の主面)の入射側端面に近い側(入射側端面から所定の距離の部分)にブラスト加工を施した。
本実施例の導光板1は、実施例1と同様に、入射側端面11aと対向端面11bの長さが約46mm、側面11c,11dの長さが約34mmに設定されており、入射側端面11aから約3mm外側に突出した入射端面3を有している。この入射端面3の幅は、約30mmであり、その入射端面3に入光部12a,12b,12cを形成する。
また、入光部12a,12b,12cはそれぞれ、11個の外側入射面と内側入射面の長さが等しい二等辺三角形形状からなる三角柱切り欠きプリズムP0,PL1,PL2,PL3,PL4,PL5,PR1,PR2,PR3,PR4,PR5により構成し、詳細形状及び位置関係は以下の表3及び表4に示すようにする。
以上のように構成した実施例2の面発光装置の導光板を用いると、入射面側側端面近傍や光源間の暗部を小さくすることができる。
本実施例の導光板1は、実施例1と同様に、入射側端面11aと対向端面11bの長さが約46mm、側面11c,11dの長さが約34mmに設定されており、入射側端面11aから約3mm外側に突出した入射端面3を有している。この入射端面3の幅は、約30mmであり、その入射端面3に入光部12a,12b,12cを形成する。
また、入光部12a,12b,12cはそれぞれ、9個の外側入射面と内側入射面の長さが等しい二等辺三角形形状からなる三角柱切り欠きプリズムP0,PL1,PL2,PL3,PL4,PR1,PR2,PR3,PR4により構成し、詳細形状及び位置関係は以下の表5及び表6に示すようにする。
2…光源、
3…入射端面、
11…発光面、
11a…入射側端面、
11b…対向端面
11c,11d…側面、
12…導入部、
12a,12b,12c…入光部、
P0…中央切り欠きプリズム、
PRk(k=1,2,3・・・n)…右側k番目の切り欠きプリズム、
PLk(k=1,2,3・・・m)…左側k番目の切り欠きプリズム、
F(0)…中央切り欠きプリズムP0の入射面、
FRi(k)…右側k番目の切り欠きプリズムの内側入射面、
FLi(k)…左側k番目の切り欠きプリズムの内側入射面、
FRo(k)…右側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面、
FLo(k)…左側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面、
θRi(k)…右側k番目の切り欠きプリズムの内側入射面と入射端面に垂直な面とのなす角度、
θLi(k)…左側k番目の切り欠きプリズムの内側入射面と入射端面に垂直な面とのなす角度、
θRo(k)…右側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面と入射端面に垂直な面とのなす角度、
θLo(k)…左側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面と入射端面に垂直な面とのなす角度。
θP0…中央切り欠きプリズム外側入射面と内側入射面とによる頂部の角度
θPRk…右側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面FRo(k)と内側入射面FRi(k)とによる頂部の角度
θPLk…左側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面FLo(k)と内側入射面FLi(k)とによる頂部の角度
D(0)…(PR1とPL1との間の)平坦部
w0…中央切り欠きプリズムの開口部の幅
wRk…右側k番目の切り欠きプリズムの開口部の幅
wLk…左側k番目の切り欠きプリズムの開口部の幅
h0…中央切り欠きプリズムの高さ(深さ)
hRk…右側k番目の切り欠きプリズムの高さ(深さ)
hLk…右側k番目の切り欠きプリズムの高さ(深さ)
Claims (48)
- 発光面と入射端面とを有し、前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する面発光装置用の導光板であって、
前記入射端面は複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、その入光部において、外側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔を内側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔と異なるようにしたことを特徴とする面発光装置用の導光板。 - 前記入光部において、外側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔を内側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔より広くした請求項1記載の面発光装置用の導光板。
- 前記切り欠きプリズムは、前記入射端面において三角柱形状に形成された切り欠きからなる請求項1又は2記載の面発光装置用の導光板。
- 前記切り欠きプリズムは、前記入射端面において三角錐形状に形成された切り欠きからなる請求項1又は2記載の面発光装置用の導光板。
- 前記複数の切り欠きプリズムのうちの前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムを除く離隔切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムから離れた側に位置する外側入射面と前記中央切り欠きプリズムの近い側に位置する内側入射面とを有し、前記外側入射面と前記入射端面とのなす角度は前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど大きくなるように設定され、前記内側入射面と前記入射端面とのなす角度は前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど小さくなるように設定された請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 前記入光部において、隣接する2つの切り欠きプリズム間の平坦部が、発光中心と対向して前記入光部の中央に配され、前記平坦部から離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど、前記平坦部から離れた側に位置する外側入射面と前記入射端面とのなす角度が大きくなるように設定され、前記平坦部から離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど、前記内側入射面と前記入射端面とのなす角度が小さくなるように設定された請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 前記複数の切り欠きプリズムのうちの、前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムを除く離隔切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムから離れた側に位置する外側入射面と前記中央切り欠きプリズムの近い側に位置する内側入射面とを有し、前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど前記外側入射面と前記内側入射面とによる頂部の角度が小さくなるように設定された請求項1〜4のいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 前記複数の切り欠きプリズムのうちの、前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムを除く離隔切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムから離れた側に位置する外側入射面と前記中央切り欠きプリズムの近い側に位置する内側入射面とを有し、前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど前記外側入射面と前記内側入射面とによる頂部の角度が大きくなるように設定された請求項1〜4のいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 前記入光部において、隣接する2つの切り欠きプリズム間の平坦部が、発光中心と対向して前記入光部の中心に配され、前記複数の切り欠きプリズムは、前記平坦部から離れた側に位置する外側入射面と前記平坦部から近い側に位置する内側入射面とを有し、前記平坦部から離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど前記外側入射面と前記内側入射面とによる頂部の角度が小さくなるように設定された請求項1〜4のいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 前記入光部において、隣接する2つの切り欠きプリズム間の平坦部が、発光中心と対向して前記入光部の中心に配され、前記複数の切り欠きプリズムは、前記平坦部から離れた側に位置する外側入射面と前記平坦部から近い側に位置する内側入射面とを有し、前記平坦部から離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど前記外側入射面と前記内側入射面とによる頂部の角度が大きくなるように設定された請求項1〜4のいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 前記複数の切り欠きプリズムのうちの前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムを除く離隔切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムの相似形状からなり、前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど小さくなるように設定された請求項1〜4のいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 前記複数の切り欠きプリズムのうちの前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムを除く離隔切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムの相似形状からなり、前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど大きくなるように設定された請求項1〜4のいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 前記複数の切り欠きプリズムのうちの前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムの開口部の幅と前記中央切り欠きプリズムと隣りあう離隔切り欠きプリズムとの間隔が、略同一となるよう設定された請求項1〜4のいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 前記複数の切り欠きプリズムのうちの前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムの開口部の幅は、前記中央切り欠きプリズムと隣りあう離隔切り欠きプリズムとの間隔より小さくなるよう設定された請求項1〜4のいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 前記入光部において、前記複数の切り欠きプリズムの間隔が、前記入光部の中央から左右対称に設定された請求項1〜14のいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 発光面と入射端面とを有し、前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する面発光装置用の導光板であって、
前記入射端面は複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムを除く切り欠きプリズムは、前記中央プリズムから離れた側に位置する外側入射面と前記中央プリズムに近い側に位置する内側入射面とによる頂部の角度が、前記中央切り欠きプリズムを中心とし、左右両側に変化することを特徴とする面発光装置用の導光板。 - 前記入光部において、前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムを除く切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムから離れるにしたがって前記外側入射面と前記内側入射面とによる頂部の角度が、左右両側に大きくなるように設定された請求項16に記載の面発光装置用の導光板。
- 発光面と入射端面とを有し、前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する面発光装置用の導光板であって、前記入射端面は複数の切り欠きプリズムからなり、入射された光を拡散させる入光部を有し、前記入光部の中央には平坦部が設けられており、前記平坦部から離れるにしたがって、前記複数の切り欠きプリズムの前記平坦部から離れた側に位置する外側入射面と前記平坦部から近い側に位置する内側入射面とによる頂部の角度が、左右両側に変化することを特徴とする面発光装置用の導光板。
- 前記入光部において、平坦部から離れるにしたがって、前記複数の切り欠きプリズムの前記外側入射面と前記内側入射面とによる頂部の角度が、左右両側に大きくなるように設定された請求項18に記載の面発光装置用の導光板。
- 発光面と入射端面とを有し、前記入射端面から出射される光源からの光を前記発光面から出力する面発光装置用の導光板であって、
前記入射端面は複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムを除く切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムの相似形状からなることを特徴とする面発光装置用の導光板。 - 前記複数の切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなるように設定された請求項20に記載の面発光装置用の導光板。
- 前記複数の切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する切り欠きプリズムほど大きくなるように設定された請求項20に記載の面発光装置用の導光板。
- 発光面と入射端面とを有し、前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する面発光装置用の導光板であって、
前記入射端面は複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、前記入光部の中央は平坦部が設けられており、前記複数の切り欠きは各々が相似形状からなることを特徴とする面発光装置用の導光板。 - 前記複数の切り欠きプリズムは、前記平坦部から離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなるように設定された請求項23に記載の面発光装置用の導光板。
- 前記複数の切り欠きプリズムは、前記平坦部から離れて位置する切り欠きプリズムほど大きくなるように設定された請求項23に記載の面発光装置用の導光板。
- 前記入光部において、前記複数の切り欠きプリズムが、前記入光部の中央から左右対称に設定された請求項16〜25のうちのいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 前記複数の切り欠きプリズムは、隣りあう2つの切り欠きプリズムが離隔して形成されている請求項16〜26のうちのいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 光源と、発光面と入射端面とを有し前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する導光板とを備えた面発光装置であって、
前記入射端面は複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、その入光部において、外側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔を内側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔と異なるようにしたことを特徴とする面発光装置。 - 前記入光部において、外側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔を内側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔より広くした請求28記載の面発光装置。
- 前記切り欠きプリズムは、前記入射端面において三角柱形状に形成された切り欠きからなる請求項28又は29記載の面発光装置。
- 前記切り欠きプリズムは、前記入射端面において三角錐形状に形成された切り欠きからなる請求項28又は29記載の面発光装置。
- 前記複数の切り欠きプリズムのうちの前記入光部の中央に位置する中央切り欠きプリズムを除く離隔切り欠きプリズムは、前記中央切り欠きプリズムかられた側に位置する外側入射面と前記中央切り欠きプリズムの近い側に位置する内側入射面とを有し、前記外側入射面と前記入射端面とのなす角度は前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど大きくなるように設定され、前記内側入射面と前記入射端面とのなす角度は前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する離隔切り欠きプリズムほど小さくなるように設定された請求項28〜31のうちのいずれか1つに記載の面発光装置。
- 前記入光部において、前記複数の切り欠きプリズムが、前記入光部の中央から左右対称に設定された請求項28〜32のうちのいずれか1つに記載の面発光装置用の導光板。
- 光源と、発光面と入射端面とを有し前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する導光板とを備えた面発光装置であって、
前記入射端面は複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、前記複数の切り欠きプリズムは外側入射面と内側入射面とによる頂部の角度が前記入光部の中央に配された中央切り欠きプリズムの頂部の角度と異なるように設定された面発光装置。 - 前記複数の切り欠きプリズムの頂部の角度の各々が、他の切り欠きプリズムの頂部の角度と異なるように設定された請求項34に記載の面発光装置。
- 前記中央切り欠きプリズムを中心として一方の側の切り欠きプリズムの頂部の角度が他方の側の対応する切り欠きプリズムの頂部の角度と同一となるように設定された請求項34または35に記載の面発光装置。
- 光源と、発光面と入射端面とを有し前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する導光板とを備えた面発光装置であって、
前記入射端面は複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、前記入光部の中央に配された平坦部の一方の側において、前記切り欠きプリズムの外側入射面と内側入射面とによる頂部の角度がそれぞれ異なるように設定された面発光装置。 - 前記入光部において、前記平坦部の一方の側における切り欠きプリズムの頂部の角度が、前記平坦部の他方の側における対応する切り欠きプリズムの頂部の角度と同一となるように設定された請求項37に記載の面発光装置。
- 光源と、発光面と入射端面とを有し前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する導光板とを備えた面発光装置であって、
前記入射端面は複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、前記複数の切り欠きプリズムは外側入射面と内側入射面とによる頂部の角度が前記入光部の中央に配された中央切り欠きプリズムの頂部の角度と同一となり、それぞれの切り欠きプリズムの高さが異なるように設定された面発光装置。 - 前記切り欠きプリズムの高さは、前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する切り欠きプリズムほど大きくなるように設定された請求項39に記載の面発光装置。
- 前記切り欠きプリズムの高さは、前記中央切り欠きプリズムから離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなるように設定された請求項 39に記載の面発光装置。
- 前記中央切り欠きプリズムを中心として一方の側の切り欠きプリズムの頂部の角度が他方の側の対応する切り欠きプリズムの頂部の角度と同一となるように設定された請求項39〜41のうちのいずれか1つに記載の面発光装置。
- 光源と、発光面と入射端面とを有し前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する導光板とを備えた面発光装置であって、
前記入射端面は複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、前記入光部の中央に配された平坦部の両側において、前記複数の切り欠きプリズムの外側入射面と内側入射面とによる頂部の角度がそれぞれ同一であり、複数の切り欠きプリズムは各々が異なる高さからなるように設定された面発光装置。 - 前記切り欠きプリズムの高さは、前記平坦部から離れて位置する切り欠きプリズムほど大きくなるように設定された請求項43に記載の面発光装置。
- 前記切り欠きプリズムの高さは、前記平坦部から離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなるように設定された請求項43に記載の面発光装置。
- 前記入光部において、前記平坦部の一方の側における切り欠きプリズムの頂部の角度が、前記平坦部の他方の側における対応する切り欠きプリズムの頂部の角度と同一となるように設定された請求項43〜45のうちのいずれか1つに記載の面発光装置。
- 前記複数の切り欠きプリズムは、隣りあう2つの切り欠きプリズムが離隔して形成されている請求項28〜46のうちのいずれか1つに記載の面発光装置
- 前記光源は、発光ダイオードである請求項1〜47のうちのいずれか1つに記載の面発光装置。
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