JP2005093188A - 導光板と面発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 互いに対向する第1の面と第2の面を有し、第1の端面又は該第1の端面に対向する第2の端面に設けられた光源から入力される光を、上記第1の面から出射する導光板において、上記導光板の第1の面及び/又は第2の面には、少なくとも光源の近傍に梨子地面を有する導光板である。上記梨子地面は、光源から入力される光の進行方向に形成されている。
【選択図】 図3
Description
すなわち、図8の平面図に示すように、外枠903に、第1の面と第2の面とを有し透過性樹脂からなる導光板901と、その導光板901の端面に対向するように設けられた光源902と、導光板の第2の面側に設けられた反射体(図示せず)とを有してなり、光源902からの光を導光板901の一方の主面全体から光を出射させる。
しかしながら、図9に示す導光板では、光拡散ドットの配列に起因した輝線が発生するという問題点があった。また光拡散ドットパターンを形成するのに長時間を要するという問題点があった。大型導光板を形成する場合には、このような問題は顕著に現れる。
また複数の切り欠きにより光入射面を構成する場合、切り欠きの形状は互いに異なっていてもよい。例えば、二つの平面からなる三角錐形状の切り欠き部を複数設ける場合、光源から遠ざかるに従って切り欠きの側壁の角度を変化させてもよい。
例えば、三角柱形状の切り欠きであれば、端面に対して傾斜した二つの面(以下、第1傾斜面と第2傾斜面という。)を有しているので、第1傾斜面及び第2傾斜面に一定の角度(全反射角)より小さい入射角(光の進行方向と面の法線との成す角度)で入射した光は、その入射角に応じた屈折角で導光板の中に入射される。この時、第1傾斜面と第2傾斜面はそれぞれ端面に対して内側に傾斜しているので傾斜している分だけ、第1傾斜面と第2傾斜面から入力された光は導光板の側面方向に広がって導光板内を伝播する。
また、全反射角より大きい入射角で一方の第1傾斜面又は第2傾斜面に入射した光は、第1傾斜面又は第2傾斜面で全反射されて全反射された光はそれぞれ、他方の第2傾斜面又は第1傾斜面から導光板内に入力される。
本実施形態の導光板10の第1の面及び/又は第2の面には、光源20の近傍には少なくとも梨地面を有している。該梨地面は第1の面及び/又は第2の面の全体に形成されていてもよい。以下、第1の面を出射面、第2の面を反射面として示すが、本実施形態はこれに限定されない。また上記導光板の出射面の上にはレンズシート30や拡散シート(図示せず)を有するもの、反射面側に反射シート(図示せず)を有するものがある。ここで、上記レンズシート30は、梨子地面で拡散した光であって、さらに出射面から取り出される光に指向性を持たせることができるため好ましい。
また、発光効率を向上させるなど所望のn型窒化物半導体を形成させる場合は、n型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。一方、p型窒化物半導体を形成させる場合は、p型ドーパントであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。窒化物半導体は、p型ドーパントをドープしただけではp型化しにくいためp型ドーパント導入後に、加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。
本実施の形態で用いられる蛍光物質は、窒化物系半導体を発光層とするLEDチップから発光された光により励起されて発光し、セリウム(Ce)あるいはプラセオジウム(Pr)で付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質をベースとした蛍光体(YAG系蛍光体)とすることができる。具体的なイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質としては、YAlO3:Ce、Y3Al5O12:Ce(YAG:Ce)やY4Al2O9:Ce、更にはこれらの混合物などが挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質にBa、Sr、Mg、Ca、Znの少なくとも一種が含有されていてもよい。また、Siを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光物質の粒子を揃えることができる。更に詳しくは、一般式(YzGd1-z)3Al5O12:Ce(但し、0<z≦1)で示されるフォトルミネッセンス蛍光体や一般式(Re1-aSma)3Re‘5O12:Ce(但し、0≦a<1、0≦b≦1、Reは、Y、Gd、La、Scから選択される少なくとも一種、Re’は、Al、Ga、Inから選択される少なくとも一種である。)で示されるフォトルミネッセンス蛍光体である。また所望に応じてCeに加えTb、Cu、Ag、Au、Fe、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti、Euらを含有させることもできる。
本発明で使用する蛍光物質は、一般式LXSiYN(2/3X+4/3Y):Eu若しくはLXSiYOZN(2/3X+4/3Y−2/3Z):Eu(Lは、Sr、Ca、SrとCaのいずれか。)で表される。一般式中、X及びYは、X=2、Y=5又は、X=1、Y=7であることが好ましいが、任意のものも使用できる。具体的には、基本構成元素は、Mnが添加された(SrXCa1−X)2Si5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ca2Si5N8:Eu、SrXCa1−XSi7N10:Eu、SrSi7N10:Eu、CaSi7N10:Euで表される蛍光体を使用することが好ましいが、この蛍光体の組成中には、Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr及びNiからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が含有されていてもよい。発光中心に希土類元素であるユウロピウム(Eu)を用いる。ユウロピウムは、主に2価と3価のエネルギー準位を持つ。
本発明の実施例1の導光板は、材料としてアクリル樹脂を用いる。該導光板の形成に用いる金型は、光源を15個載置した導光板とするために、該光源の前を三角柱の切り欠き部が8個並んだものが15カ所形成されるようにしてある。この導光板は8インチであって全長を120mmで形成する。上記金型は、導光板の反射面には放電加工により梨子地面が施されるように作製される。放電加工の条件としては、電流値を0.1〜2A、パルス巾を1〜100μsecの範囲で変化させる。上記条件で加工された金型に射出成形することで本実施例の導光板を形成する(図1)。該導光板には光源側から光の伝播方向にかけて表面粗さ(Ra)が減少しており、一定領域を過ぎてから再度表面粗さ(Ra)が増加している(図5)。また該導光板には、導光板から面状に光を取り出す出射面及び導光板に光を導入する端面を除いて反射シートを設置する。又、反射シートの設けられていない導光板の端面には、白色発光が可能な窒化物半導体からなる発光ダイオード15個を光源として配置する。こうして得られた面発光装置に電流を流すと、光が導光板の端面から入力され、導光板の出射面から面状に発光させることができる。形成された面発光装置は、一部が極端に明るい異常発光は認められず、ほぼ全面で6000cd/m2となる(図6)。
導光板の材料としてポリカーボネートを使用し、導光板の端面に3つの三角錐が実施例1のように15カ所に形成されるような金型を用い、射出成形する。上述した以外は実施例1と同様にして、本発明の面発光装置を形成する。ここで得られる面発光装置は、実施例1と同等の特性を示す。
実施例1において、光源に赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードを用いてRGBの3原色光源を1つとして15カ所に載置させる。その他の条件は実施例1と同様にして、実施例3の面発光装置を形成する。この面発光装置はより高輝度でありながら、一部が極端に明るい異常発光は認められない面発光装置となる。
20・・・光源
100・・・導光板
101・・・光源
102・・・ドット
901・・・導光板
902・・・発光ダイオード
903・・・外枠
Claims (13)
- 互いに対向する第1の面と第2の面を有し、第1の端面又は該第1の端面に対向する第2の端面に設けられた光源から入力される光を、上記第1の面から出射する導光板において、
上記導光板の第1の面及び/又は第2の面には、少なくとも光源の近傍に梨子地面を有することを特徴とする導光板。 - 上記梨子地面は、光源から入力される光の進行方向に形成されている請求項1に記載の導光板。
- 上記梨子地面における表面粗さ(Ra)は、0.05以上10.0以下である請求項1または2に記載の導光板。
- 上記梨子地面は、放電加工により形成される請求項1乃至3のうちのいずれか1つに記載の導光板。
- 上記梨子地面における表面粗さ(Ra)は、光源から入力される光の進行方向に従って減少している請求項4に記載の導光板。
- 上記導光板の第1の面及び/又は第2の面には、光拡散ドットパターンを形成している請求項1乃至5のうちのいずれか1つに記載の導光板。
- 互いに対向する第1の面と第2の面を有し、第1の端面又は該第1の端面に対向する第2の端面に設けられた光源から入力される光を、上記第1の面から出射する導光板において、
上記導光板の第1の面及び/又は第2の面における導光板の光伝播方向の全長に対して、光源から1/3以内の領域における表面粗さ(Ra)が0.05未満である領域の密度は20%以下であることを特徴とする導光板。 - 上記光源の近傍における表面粗さ(Ra)は、0.05以上10.0以下である請求項7に記載の導光板。
- 上記光源の近傍における表面粗さ(Ra)は、光源から入力される光の進行方向に従って減少している請求項8に記載の導光板。
- 発光ダイオードと、該発光ダイオードの発光面と端面で光学的に接続された導光板と、前記発光ダイオード及び導光板とを保持する筐体とを有する面発光装置であって、
上記導光板が互いに対向する第1の面と第2の面を有し、該第1の面及び/又は第2の面には、少なくとも光源の近傍に梨子地面を有する面発光装置。 - 発光ダイオードと、該発光ダイオードの発光面と端面で光学的に接続された導光板と、前記発光ダイオード及び導光板とを保持する筐体とを有する面発光装置であって、
上記導光板が互いに対向する第1の面と第2の面を有し、該第1の面及び/又は第2の面には、導光板の光伝播方向の全長に対して、光源から1/3以内の領域における表面粗さ(Ra)が0.05未満である領域の密度は20%以下である面発光装置。 - 上記発光ダイオードは、LEDチップからの光を波長変換する蛍光物質を有する請求項10又は11に記載の面発光装置。
- 上記発光ダイオードは、LEDチップからの光と、蛍光物質からの光の混色光が発光可能な請求項12に記載の面発光装置。
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JP2003323726A JP2005093188A (ja) | 2003-09-16 | 2003-09-16 | 導光板と面発光装置 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007299692A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Nichia Chem Ind Ltd | 導光体およびそれを用いた発光装置 |
JP2008251372A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nidec Copal Corp | 面発光装置 |
JP2009129792A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Minebea Co Ltd | 面状照明装置 |
JP2011040369A (ja) * | 2009-06-01 | 2011-02-24 | Skc Haas Display Films Co Ltd | 方向変換膜システムのための導光板 |
JP7469678B2 (ja) | 2022-01-20 | 2024-04-17 | 日亜化学工業株式会社 | 光学部材、複合光学部材、及び照明装置 |
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2003
- 2003-09-16 JP JP2003323726A patent/JP2005093188A/ja active Pending
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