JP2005203225A - Light guide body and plane light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、裏面部に側面部と平行に略円柱の凹状の入射部を1列や2列等のように複数列設し、互いの入射部の列間の距離を等しくしたり、側面部に近い入射部の列ほど大きな距離にして、実際の輝度分布が導光体の中心部付近で高くなるようにすること、前記入射部が規則性を有するような任意の六角形の頂点となるような位置や任意の同心円状になるように設けたり、さらに入射部の略円柱の凹状の高さや深さを変化させるとともにこの高さ等に光源の高さを変化させて目的に合わせた出射光を得ること、入射部の凹状の内側にプリズム形状を設けたり、導光体内に任意の割合で微小散乱素子を分散することによって入射部からの光を導光体内で良く拡散させてLED等の赤色発光、緑色発光、青色発光(RGB)の光源からの光を完全に混合し、高輝度の光を出射することの出来る導光体および平面発光装置に関するものである。 In the present invention, a plurality of rows of substantially cylindrical concave incident portions, such as one row or two rows, are provided on the back surface in parallel with the side surface portion, and the distance between the rows of the incident portions is equalized, The column of the incident part closer to the distance is set to a larger distance so that the actual luminance distribution becomes higher near the center part of the light guide, and the vertex of the arbitrary hexagonal shape such that the incident part has regularity. In addition, the height and depth of the concave part of the approximately cylindrical column of the incident part are changed, and the height of the light source is changed to this height, etc. Obtaining incident light, providing a prism shape inside the concave part of the incident part, or dispersing minute scattering elements at an arbitrary ratio in the light guide to diffuse the light from the incident part well within the light guide, etc. Full light from red, green and blue (RGB) light sources Mixing, to a light guide and a plan-emitting device capable of emitting light of high luminance.
従来の導光体は、導光体の外側で側面部の近傍に光源を備え、側面部から光を導光体内に導いたり、側面部の一部を欠切して欠切したところに光源を挿入して導光体内に光を導いていた。 A conventional light guide has a light source near the side surface outside the light guide, and guides light from the side surface into the light guide, or cuts a part of the side and cuts out the light source. Was inserted to guide the light into the light guide.
また、従来の平面発光装置は、導光体の1側面や両側面の近傍に光源を備えたり、導光体の1側面や両側面に欠切部を設け、欠切したところに光源を挿入したり、導光体の側面や側面近傍に線状光源やLED等の小さな光源をアレー状に並べて構成していた。
上述した従来の導光体は、外側で側面部の近傍に光源を備え、側面部から光を導光体内に導いたり、側面部の一部を欠切して欠切したところに光源を挿入して導光体内に導く構成なので、光の利用度が半分程度しか利用されていない課題がある。 The above-mentioned conventional light guide has a light source near the side surface on the outside, guides light from the side surface into the light guide, or inserts a light source at a position where a part of the side surface is cut off. Thus, there is a problem that only about half of the utilization of light is utilized because it is guided into the light guide.
また、従来の平面発光装置は、導光体の1側面や両側面の近傍に光源を備えたり、導光体の1側面や両側面に欠切部を設け、欠切したところに光源を挿入したり、導光体の側面や側面近傍に線状光源やLED等の小さな光源をアレー状に並べた構成なので、光の利用度が半分程度しか利用されない課題がある。しかも、LED等の小さいな赤色発光、緑色発光、青色発光(RGB)の光源からの光が混合される位置が入射部から離れた所でなければ完全に混合されない課題がある。 In addition, the conventional flat light emitting device includes a light source in the vicinity of one side surface or both side surfaces of the light guide, or a notch is provided on one side surface or both side surfaces of the light guide, and the light source is inserted in the notched portion. However, there is a problem that the utilization of light is only used about half because the light source is arranged in the shape of an array of small light sources such as linear light sources and LEDs on the side surface or in the vicinity of the side surface. Moreover, there is a problem that the light is not completely mixed unless the position where light from small red light emission, green light emission, and blue light emission (RGB) light sources such as LEDs is mixed is away from the incident part.
また、チップ形状や砲弾形状のLEDをアレー状に並べた光源の場合には、光源自身の指向性により輝度的に波のように斑が現れてしまう課題がある。 Further, in the case of a light source in which chip-shaped or shell-shaped LEDs are arranged in an array, there is a problem that spots appear like waves in terms of luminance due to the directivity of the light source itself.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、裏面部に側面部と平行に略円柱の凹状の入射部を少なくとも1列以上複数列設し、合い対向する側面部との距離を等しくしたり、互いの入射部の列間の距離を等しくしたり、側面部に近い入射部の列ほど大きな間隔距離にして、実際の輝度分布が導光体の中心部付近が高くなるようにすること、また表面部や裏面部に側面部付近の輝度が最大となるように全反射や屈折を行う光偏向素子を設けて導光体全体の輝度を得ること、規則性を有するような任意の六角形の頂点となるような位置や任意の同心円状になるように入射部を設けて均一な出射光を得たり、中心位置の輝度をコントロールできるようにすること、入射部の凹状の内側にプリズム形状を設けたり、導光体内に任意の割合で微小散乱素子を分散することによって入射部からの光を導光体内で良く拡散させてLED等の赤色発光、緑色発光、青色発光(RGB)の光源からの光を完全に混合して色斑や輝度斑が無い高輝度の光を出射することの出来る導光体および平面発光装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and at least one or more rows of substantially cylindrical concave incident portions are provided in parallel on the back surface portion in parallel with the side surface portions, and the side surface portions facing each other. Are equal, the distance between the rows of the incident portions is equal, or the rows of the incident portions closer to the side portions are made larger in distance, and the actual luminance distribution is higher near the center of the light guide. In addition, a light deflection element that performs total reflection and refraction is provided on the front surface portion and the back surface portion so that the luminance in the vicinity of the side surface is maximized to obtain the luminance of the entire light guide, and has regularity. Provide an incident part so that it becomes the apex of any hexagon or any concentric circle so as to obtain uniform emission light, or control the brightness of the center part, A prism shape is provided inside the concave shape, or it is optional in the light guide. By dispersing the minute scattering elements in proportion, the light from the incident part is diffused well in the light guide, and the light from the red, green, and blue (RGB) light sources such as LEDs is completely mixed and colored An object of the present invention is to provide a light guide and a flat light emitting device capable of emitting high-luminance light free from spots and luminance spots.
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係る導光体は、裏面部に略円柱の凹状の入射部を、規則性を有して設けることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the light guide according to claim 1 of the present invention is characterized in that a substantially cylindrical concave incident portion is provided on the back surface portion with regularity.
請求項1に係る導光体は、裏面部に略円柱の凹状の入射部を、規則性を有して設けるので、表面部の出射面から均一な出射光を得ることができる。 In the light guide according to the first aspect, the substantially cylindrical concave incident portion is provided on the back surface portion with regularity, so that uniform emitted light can be obtained from the exit surface of the front surface portion.
さらに、請求項2に係る導光体は、裏面部に側面部と平行に略円柱の凹状の入射部を複数列設することを特徴とする。
Furthermore, the light guide according to
請求項2に係る導光体は、裏面部に側面部と平行に略円柱の凹状の入射部を複数列設するので、略円柱の凹状の入射部に光源を備えることによって側面部と平行な方向へ光を偏向することができる。
The light guide according to
また、請求項3に係る導光体は、入射部を、合い対向する側面部に平行に、少なくとも1つの列をなすように複数設けることを特徴とする。
The light guide according to
請求項3に係る導光体は、入射部を、合い対向する側面部に平行に、少なくとも1つの列をなすように複数設けるので、1つの列を対称にして合い対向する側面部方向に平行に光を偏向することができる。 In the light guide according to the third aspect, the plurality of incident portions are provided so as to form at least one row in parallel to the side portions facing each other, so that one row is symmetrical and parallel to the opposite side portions. Can deflect light.
さらに、請求項4に係る導光体は、入射部を、1つの列になす複数の入射部を1つおきに1つの列に平行に設けることを特徴とする。
Furthermore, the light guide according to
請求項4に係る導光体は、入射部を、1つの列になす複数の入射部を1つおきに1つの列に平行に設けるので、互いの列の入射部と入射部との間に対向する列の入射部を得ることができる。 In the light guide body according to the fourth aspect, since the incident portions are provided in parallel to one row every other plurality of the incident portions forming one row, between the incident portion and the incident portion in each row. The incident part of the row | line | column which opposes can be obtained.
また、請求項5に係る導光体は、入射部の列を2つ以上設ける場合に、側面部と側面部に近い入射部の列との距離は、互いの入射部の列の距離よりも長く設定するとともに合い対向する側面部の中心方向になるほど互いの入射部の列の距離を短く設定することを特徴とする。
In the light guide according to
請求項5に係る導光体は、入射部の列を2つ以上設ける場合に、側面部と側面部に近い入射部の列との距離は、互いの入射部の列の距離よりも長く設定するとともに合い対向する側面部の中心方向になるほど互いの入射部の列の距離を短く設定するので、合い対向する側面部の中心方向付近の輝度を高くすることができる。
In the light guide according to
さらに、請求項6に係る導光体は、表面部または/および裏面部に、入射部の列と平行に位置する側面部付近が最大となるように全反射や屈折を行う光偏向素子を設けることを特徴とする。
Furthermore, the light guide according to
請求項6に係る導光体は、表面部または/および裏面部に、入射部の列と平行に位置する側面部付近が最大となるように全反射や屈折を行う光偏向素子を設けるので、導光体に存在する光を表面部や裏面部で全反射や屈折によって、出射面からの出射光が導光体の表面全体に均一に出射することができる。
Since the light guide according to
また、請求項7に係る導光体は、表面部または/および裏面部に、入射部の列と平行に位置する側面部付近が最大となるとともに入射部の列の位置付近が最低になるように全反射や屈折を行う光偏向素子を設けることを特徴とする。
Further, in the light guide according to
請求項7に係る導光体は、表面部または/および裏面部に、入射部の列と平行に位置する側面部付近が最大となるとともに入射部の列の位置付近が最低になるように全反射や屈折を行う光偏向素子を設けるので、入射部の列から離れている位置でも光偏向素子によって全反射や屈折を行い出射面からの出射光が導光体の表面全体に均一に出射することができる。
The light guide according to
さらに、請求項8に係る導光体は、裏面部に略円柱の凹状の入射部を、任意の六角形の各頂点となるような位置または任意の同心円状になるような位置に設けることを特徴とする。
Furthermore, the light guide according to
請求項8に係る導光体は、裏面部に略円柱の凹状の入射部を、任意の六角形の各頂点となるような位置または任意の同心円状になるような位置に設けるので、六角形の大きさをコントロールすることで、導光体の形状や大きさに関係無く設けたり、導光体の中心位置を中心として輝度のコントロールをすることができる。
The light guide according to
また、請求項9に係る導光体は、略円柱の凹状の入射部を、さらに六角形の中心または同心円状の中心に設けることを特徴とする。
The light guide according to
請求項9に係る導光体は、略円柱の凹状の入射部を、さらに六角形の中心または同心円状の中心に設けるので、より微細な出射光を再現することができる。 In the light guide according to the ninth aspect, since the substantially cylindrical concave incident portion is further provided at the center of the hexagon or the center of the concentric circle, finer emitted light can be reproduced.
さらに、請求項10に係る導光体は、入射部を、略円柱の凹状の高さまたは深さを任意の位置で変化させることを特徴とする。
Furthermore, the light guide according to
請求項10に係る導光体は、入射部を、略円柱の凹状の高さまたは深さを任意の位置で変化させるので、光源を略円柱の凹状の高さまたは深さに合わせて載置することができる。 In the light guide according to the tenth aspect, since the incident portion changes the height or depth of the substantially cylindrical concave shape at an arbitrary position, the light source is mounted according to the height or depth of the substantially cylindrical concave shape. can do.
また、請求項11に係る導光体は、入射部の略円柱の凹状の内側にプリズム形状を設けたことを特徴とする。 The light guide according to an eleventh aspect is characterized in that a prism shape is provided inside a substantially cylindrical concave shape of the incident portion.
請求項11に係る導光体は、入射部の略円柱の凹状の内側にプリズム形状を設けたので、光源からの光を拡散して導光体に入射させることができる。 In the light guide according to the eleventh aspect, since the prism shape is provided inside the substantially cylindrical concave shape of the incident portion, the light from the light source can be diffused and incident on the light guide.
さらに、請求項12に係る導光体は、入射部の略円柱の凹状の内側の表面部方向の底部を底部の中心から内側の側面側の表面部方向に直線的または曲線的に上昇する面または曲面を設けるとともに面または曲面部分に反射部を設けることを特徴とする。 Furthermore, the light guide according to claim 12 is a surface that rises linearly or in a curved line from the center of the bottom portion toward the surface portion on the inner side surface from the center of the bottom portion in the substantially cylindrical concave shape of the incident portion. Alternatively, a curved surface is provided and a reflecting portion is provided on the surface or the curved surface portion.
請求項12に係る導光体は、入射部の略円柱の凹状の内側の表面部方向の底部を底部の中心から内側の側面側の表面部方向に直線的または曲線的に上昇する面または曲面を設けるとともに面または曲面部分に反射部を設けるので、表面方向に出射する光源からの光を側面部方向に放射状に偏向することができる。 The light guide according to claim 12 is a surface or curved surface that rises linearly or in a curved manner from the center of the bottom to the surface on the inner side from the center of the bottom to the concave inner surface of the incident portion. Since the reflecting portion is provided on the surface or the curved surface portion, the light from the light source emitted in the surface direction can be radially deflected in the side surface portion direction.
また、請求項13に係る導光体は、導光体の内部で入射部からの光を混合させるために任意の割合で導光体内に微小散乱素子を分散することを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, the light guide body is characterized in that the minute scattering elements are dispersed in the light guide body at an arbitrary ratio in order to mix the light from the incident portion inside the light guide body.
請求項13に係る導光体は、導光体の内部で入射部からの光を混合させるために任意の割合で導光体内に微小散乱素子を分散するので、入射部からの光が微小散乱素子に当たり散乱し光を均一にすることができる。 The light guide according to claim 13 disperses the micro scattering elements in the light guide at an arbitrary ratio in order to mix the light from the incident part inside the light guide, so that the light from the incident part is micro scattered. It is possible to make the light uniform by scattering on the element.
さらに、請求項14に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に規則性を有して略円柱の凹状の入射部を設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に規則性を有して設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることを特徴とする。 Furthermore, the planar light emitting device according to claim 14 includes a light source for deflecting light from the semiconductor light emitting element by approximately 90 degrees with respect to the emission direction and emitting the light radially, and a substantially cylindrical concave shape having regularity on the back surface portion. A light guide provided with the incident portion, a diffuser for diffusing the light emitted from the light guide on the top of the light guide, and a reflector having reflectivity that covers other than the surface portion on the light emission side of the light guide, or And the light from the light source inserted into the substantially cylindrical concave incident portion provided with regularity on the back surface portion of the light guide to the light guide while proceeding in the direction of the side surface in the light guide. The light emitted from the front surface portion by the provided light deflecting element or the like is further uniformly emitted to the outside by the diffuser, and the light leaked from the back surface portion or the side surface portion of the light guide body is reflected again to the light guide body or the back surface. A uniform outgoing light is obtained by performing total reflection at the part.
請求項14に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に規則性を有して略円柱の凹状の入射部を設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に規則性を有して設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることができるとともに光源が規則性に設けてあるため輝度斑の無い出射光を得ることができる。 A planar light emitting device according to claim 14 is a light source that deflects light from a semiconductor light emitting element by approximately 90 degrees with respect to the emission direction and emits it radially, and a substantially cylindrical concave incidence with regularity on the back surface. A light guide provided with a portion, a diffuser that diffuses light emitted from the light guide on the top of the light guide, and a reflector or case having reflectivity that covers other than the surface portion on the output side of the light guide The light from the light source inserted into the substantially cylindrical concave incident portion provided with regularity on the back surface of the light guide is provided on the light guide while proceeding in the direction of the side surface in the light guide. The light emitted from the front surface portion by the light deflecting element or the like is emitted more uniformly to the outside by the diffuser, and the light leaked from the back surface portion or the side surface portion of the light guide body is reflected again on the light guide body or by the back surface portion. Uniform emission light can be obtained by total reflection and the light source is provided with regularity. It can be obtained without the emitted light of fit luminance unevenness.
また、請求項15に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に側面部と平行に略円柱の凹状の入射部を複数設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に側面部と平行に設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a planar light emitting device having a light source that emits light by deflecting light from a semiconductor light emitting element by approximately 90 degrees with respect to an emission direction, and a substantially cylindrical concave shape parallel to a side surface portion on a back surface portion. A light guide provided with a plurality of incident portions, a diffuser for diffusing the light emitted from the light guide at the top of the light guide, and a reflector having a reflectivity that covers other than the surface portion on the output side of the light guide, or A light source from a light source inserted into a substantially cylindrical concave incident portion provided in parallel to the side surface on the back surface of the light guide, and provided in the light guide while proceeding in the direction of the side surface in the light guide. The light emitted from the front surface portion by the light deflecting element or the like is further uniformly emitted to the outside by the diffuser, and the light leaking from the back surface portion or the side surface portion of the light guide body is reflected again to the light guide body or the back surface portion. Thus, it is possible to obtain uniform emission light by total reflection.
請求項15に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に側面部と平行に略円柱の凹状の入射部を複数設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に側面部と平行に設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることができるとともに光源のオン・オフする応答速度が速い。 A planar light emitting device according to claim 15 includes a light source that deflects light from the semiconductor light emitting element by approximately 90 degrees with respect to the emission direction and emits the light radially, and a substantially cylindrical concave incident portion on the back surface portion parallel to the side surface portion. A plurality of light guides, a diffuser for diffusing light emitted from the light guide at the top of the light guide, and a reflector or case having reflectivity that covers other than the surface of the light guide on the emission side The light provided from the light source inserted in the substantially cylindrical concave incident portion provided in parallel to the side surface on the back surface of the light guide is provided in the light guide while proceeding in the direction of the side surface in the light guide. The light emitted from the front surface portion by the deflecting element or the like is further uniformly emitted to the outside by the diffuser, and the light leaked from the back surface portion or the side surface portion of the light guide body is reflected again by the light guide body or all of the light from the back surface portion. Reflects to obtain uniform emission light and turns the light source on and off Answer speed is fast.
さらに、請求項16に係る平面発光装置は、光源が、合い対向する側面部に平行に少なくとも1つの列をなすように設けた入射部に赤色発光(R)、緑色発光(G)、青色発光(B)の3つの発光色の半導体発光素子をRGBの順に並載置することを特徴とする。 Furthermore, in the planar light emitting device according to claim 16, the light source has red light emission (R), green light emission (G), and blue light emission at an incident portion provided so as to form at least one row in parallel with the side surfaces facing each other. The semiconductor light emitting elements having three emission colors (B) are placed side by side in the order of RGB.
請求項16に係る平面発光装置は、光源が、合い対向する側面部に平行に少なくとも1つの列をなすように設けた入射部に赤色発光(R)、緑色発光(G)、青色発光(B)の3つの発光色の半導体発光素子をRGBの順に並載置するので、オン・オフする応答速度が速く、列としてのフィールドシーケンシャル制御に対して、例えば左右移動の走査を行える。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the planar light emitting device, the light source has a red light emission (R), a green light emission (G), and a blue light emission (B) at an incident portion provided so as to form at least one row in parallel with the opposing side portions. ) Semiconductor light emitting elements of three emission colors are placed side by side in the order of R, G, and B, the response speed for turning on / off is high, and, for example, horizontal scanning can be performed for field sequential control as a column.
また、請求項17に係る平面発光装置は、光源が、合い対向する側面部に平行に少なくとも2つ以上の列をなすように設けた入射部に赤色発光(R)、緑色発光(G)、青色発光(B)の3つの発光色の半導体発光素子を千鳥状に載置することを特徴とする。 Further, in the planar light emitting device according to claim 17, red light emission (R), green light emission (G), and a light source are provided in an incident portion provided so as to form at least two or more rows parallel to opposite side portions. The semiconductor light emitting elements of three emission colors of blue light emission (B) are mounted in a staggered manner.
請求項17に係る平面発光装置は、光源が、合い対向する側面部に平行に少なくとも2つ以上の列をなすように設けた入射部に赤色発光(R)、緑色発光(G)、青色発光(B)の3つの発光色の半導体発光素子を千鳥状に載置するので、RGBを結ぶ三角形を1単位として白色発光等を制御することができる。 In the planar light emitting device according to claim 17, the light source has red light emission (R), green light emission (G), and blue light emission at an incident portion provided so as to form at least two or more rows parallel to opposite side portions. Since the three light emitting semiconductor light emitting elements (B) are mounted in a staggered manner, white light emission or the like can be controlled with a triangle connecting RGB as one unit.
さらに、請求項18に係る平面発光装置は、光源が、合い対向する側面部に平行に少なくとも1つの列をなすように設けた入射部に白色発光色の半導体発光素子を載置することを特徴とする。 Furthermore, the planar light emitting device according to claim 18 is characterized in that the light source mounts the semiconductor light emitting element of the white light emitting color on the incident portion provided so as to form at least one row in parallel with the opposing side portions. And
請求項18に係る平面発光装置は、光源が、合い対向する側面部に平行に少なくとも1つの列をなすように設けた入射部に白色発光色の半導体発光素子を載置するので、白色発光としての入射部のピッチを小さくすることができる。 In the planar light emitting device according to claim 18, since the light source has the white light emitting color semiconductor light emitting element mounted on the incident portion provided so as to form at least one row parallel to the opposing side surface portions, The pitch of the incident portions can be reduced.
また、請求項19に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に六角形の頂点となる位置を基本形として略円柱の凹状の入射部を設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に任意の六角形の頂点となるような位置を基本形として設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided a planar light emitting device having a light source for deflecting light from a semiconductor light emitting element by approximately 90 degrees with respect to the emission direction and emitting the light radially, and a position at a hexagonal apex on the back surface as a basic shape. A light guide provided with a substantially cylindrical concave incident portion, a diffuser that diffuses light emitted from the light guide on the top of the light guide, and a reflective property that covers the surface of the light guide other than the surface on the emission side. Light from a light source inserted into a substantially cylindrical concave incident portion provided with a position that becomes the apex of an arbitrary hexagon as a basic shape on the back surface of the light guide. The light emitted from the front surface portion by the light deflector provided in the light guide while proceeding in the direction of the side surface inside the body is further uniformly emitted to the outside by the diffuser, and from the back surface portion and the side surface portion of the light guide. Reflect the leaked light on the light guide again or totally reflect on the back side Characterized in that to obtain an out coupling light.
請求項19に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に六角形の頂点となる位置を基本形として略円柱の凹状の入射部を設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に任意の六角形の頂点となるような位置を基本形として設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることができるとともに六角形の大きさをコントロールすることで、平面発光装置の大きさに無関係に均一な出射光を高輝度で出射することができる。 The planar light emitting device according to claim 19 is a substantially cylindrical shape having a light source for emitting light from a semiconductor light emitting element radially by deflecting approximately 90 degrees with respect to the emitting direction, and a position at which a hexagonal apex is formed on the back surface as a basic shape. A light guide having a concave incident portion, a diffuser for diffusing the light emitted from the light guide on the top of the light guide, and a reflective material that covers the surface other than the surface on the light exit side of the light guide The light from the light source inserted into the substantially cylindrical concave incident portion provided as a basic shape with a position that becomes the apex of an arbitrary hexagon on the back surface of the light guide Light emitted from the front surface by the light deflector provided on the light guide while proceeding in the direction of the side is further uniformly emitted to the outside by the diffuser and leaked from the back and side surfaces of the light guide Is reflected again on the light guide or totally reflected on the back surface. By controlling the size of the hexagons can obtain a Shako, it can be emitted regardless uniform emission light to the size of the planar light emitting device with high luminance.
さらに、請求項20に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に任意の同心円状となるように凹状の入射部を設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に同心状に設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることを特徴とする。 Furthermore, the planar light emitting device according to claim 20 includes a light source that emits light by deflecting light from the semiconductor light emitting element by approximately 90 degrees with respect to the emission direction, and a concave shape so as to have an arbitrary concentric shape on the back surface portion. A light guide provided with an incident portion, a diffuser that diffuses light emitted from the light guide on the top of the light guide, and a reflector or case having reflectivity that covers other than the surface portion on the output side of the light guide And light deflection provided on the light guide while the light from the light source inserted in the substantially cylindrical concave incident portion provided concentrically on the back surface of the light guide proceeds in the direction of the side surface in the light guide. The light emitted from the front surface by the element etc. is emitted more uniformly to the outside by the diffuser, and the light leaked from the back and side surfaces of the light guide is reflected again by the light guide or totally reflected by the back surface. To obtain uniform emitted light.
請求項20に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に任意の同心円状となるように凹状の入射部を設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に同心状に設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることができるとともに平面発光装置の中心位置を中心として輝度のコントロールをすることができる。 A planar light-emitting device according to claim 20 includes a light source that deflects light from the semiconductor light-emitting element by approximately 90 degrees with respect to the emission direction and emits the light radially, and a concave incident portion that has an arbitrary concentric shape on the back surface portion. A light guide provided with a diffuser for diffusing the light emitted from the light guide on the top of the light guide, and a reflector or case having reflectivity that covers other than the surface portion on the light emission side of the light guide A light deflection element provided on the light guide while the light from the light source inserted in the substantially cylindrical concave incident portion provided concentrically on the back surface of the light guide travels in the direction of the side surface in the light guide. The light emitted from the front surface by the diffuser is further uniformly emitted to the outside, and the light leaked from the back and side surfaces of the light guide is reflected again to the light guide or totally reflected by the back surface. Uniform emission light and center position of the flat light emitting device It is possible to control the luminance as.
また、請求項21に係る平面発光装置は、光源を、任意の位置で導光体の入射部の高さまたは深さに対応した高さに設けることを特徴とする。 The planar light emitting device according to claim 21 is characterized in that the light source is provided at a height corresponding to the height or depth of the incident portion of the light guide at an arbitrary position.
請求項21に係る平面発光装置は、光源を、任意の位置で導光体の入射部の高さまたは深さに対応した高さに設けるので、平面発光装置の出射光量や輝度を任意の位置でコントロールすることができる。 In the planar light emitting device according to claim 21, since the light source is provided at an arbitrary position at a height corresponding to the height or depth of the incident portion of the light guide, the emitted light amount and luminance of the planar light emitting device can be set at an arbitrary position. Can be controlled.
請求項1に係る導光体は、裏面部に略円柱の凹状の入射部を、規則性を有して設けるので、表面部の出射面から均一な出射光を得ることができる。これにより、輝度斑の無い見栄えのする出射光を得ることができる。 In the light guide according to the first aspect, the substantially cylindrical concave incident portion is provided on the back surface portion with regularity, so that uniform emitted light can be obtained from the exit surface of the front surface portion. As a result, it is possible to obtain outgoing light that does not have luminance spots and looks good.
請求項2に係る導光体は、裏面部に側面部と平行に略円柱の凹状の入射部を複数列設するので、略円柱の凹状の入射部に光源を備えることによって側面部と平行な方向へ光を偏向することができる。しかも、列設した付近の出射光の輝度を他よりも高くすることができる。
The light guide according to
請求項3に係る導光体は、入射部を、合い対向する側面部に平行に、少なくとも1つの列をなすように複数設けるので、1つの列を対称にして合い対向する側面部方向に平行に光を偏向することができる。これにより、光源からの光を無駄無く利用することができる。 In the light guide according to the third aspect, the plurality of incident portions are provided so as to form at least one row in parallel to the side portions facing each other, so that one row is symmetrical and parallel to the opposite side portions. Can deflect light. Thereby, the light from the light source can be used without waste.
請求項4に係る導光体は、入射部を、1つの列になす複数の入射部を1つおきに1つの列に平行に設けるので、互いの列の入射部と入射部との間に対向する列の入射部を得ることができる。これにより、光源からの光を互いの列の入射部と入射部との間で補うことができ、全体としての輝度斑や色斑を減少させることができる。 In the light guide body according to the fourth aspect, since the incident portions are provided in parallel to one row every other plurality of the incident portions forming one row, between the incident portion and the incident portion in each row. The incident part of the row | line | column which opposes can be obtained. Thereby, the light from a light source can be supplemented between the incident part and incident part of a mutual row | line | column, and the brightness spot and color spot as a whole can be reduced.
請求項5に係る導光体は、入射部の列を2つ以上設ける場合に、側面部と側面部に近い入射部の列との距離は、互いの入射部の列の距離よりも長く設定するとともに合い対向する側面部の中心方向になるほど互いの入射部の列の距離を短く設定するので、合い対向する側面部の中心方向付近の輝度を高くすることができる。これにより、導光体の全体を観測した時に、導光体の中心部分の輝度が高く、人間の視野感覚として大変見やすくすることができる。
In the light guide according to
請求項6に係る導光体は、表面部または/および裏面部に、入射部の列と平行に位置する側面部付近が最大となるように全反射や屈折を行う光偏向素子を設けるので、導光体に存在する光を表面部や裏面部で全反射や屈折によって、出射面からの出射光を導光体の表面全体に均一に出射することができる。これにより、斑が無く明るい出射光を得ることができる。
Since the light guide according to
請求項7に係る導光体は、表面部または/および裏面部に、入射部の列と平行に位置する側面部付近が最大となるとともに入射部の列の位置付近が最低になるように全反射や屈折を行う光偏向素子を設けるので、入射部の列から離れている位置でも光偏向素子によって全反射や屈折を行い、出射面からの出射光を導光体の表面全体に均一に出射することができる。これにより、斑が無く明るい出射光を得ることができる。
The light guide according to
請求項8に係る導光体は、裏面部に略円柱の凹状の入射部を、任意の六角形の各頂点となるような位置または任意の同心円状になるような位置に設けるので、六角形の大きさをコントロールすれば、導光体の形状や大きさに関係無く設けることができる。しかも、どの位置でも安定した一定の出射光を得ることができる。また、凹状の入射部が任意の同心円状になるような位置に設けられる場合には、導光体の中心位置を中心として輝度のコントロールをすることができる。これにより、例えば大型のバックライトなどは中心部分で周囲より輝度が高いことが要求されるが、大型のバックライトとして見栄えの良い出射光を得ることができる。
The light guide according to
請求項9に係る導光体は、略円柱の凹状の入射部を、さらに六角形の中心または同心円状の中心に設けるので、より微細な出射光を再現することができる。これにより、高輝度で斑の無い出射光を得ることができる。 In the light guide according to the ninth aspect, since the substantially cylindrical concave incident portion is further provided at the center of the hexagon or the center of the concentric circle, finer emitted light can be reproduced. Thereby, it is possible to obtain emission light having high brightness and no spots.
請求項10に係る導光体は、入射部を、略円柱の凹状の高さまたは深さを任意の位置で変化させるので、光源を略円柱の凹状の高さまたは深さに合わせて載置することができる。これにより、出射面からの出射光の輝度やエネルギおよび出射位置をコントロールすることができる。 In the light guide according to the tenth aspect, since the incident portion changes the height or depth of the substantially cylindrical concave shape at an arbitrary position, the light source is mounted according to the height or depth of the substantially cylindrical concave shape. can do. Thereby, the brightness | luminance and energy of the emitted light from an output surface, and an output position can be controlled.
請求項11に係る導光体は、入射部の略円柱の凹状の内側にプリズム形状を設けたので、光源からの光を拡散して導光体に入射させることができる。これにより、光源からの光をより均一に拡散でき、輝度斑や色斑を減少させることができる。 In the light guide according to the eleventh aspect, since the prism shape is provided inside the substantially cylindrical concave shape of the incident portion, the light from the light source can be diffused and incident on the light guide. Thereby, the light from a light source can be diffused more uniformly, and a brightness spot and a color spot can be reduced.
請求項12に係る導光体は、入射部の略円柱の凹状の内側の表面部方向の底部を底部の中心から内側の側面側の表面部方向に直線的または曲線的に上昇する面または曲面を設けるとともに面または曲面部分に反射部を設けるので、表面方向に出射する光源からの光を側面部方向に放射状に偏向することができる。このため、例えば、ベアーチップ形状の半導体発光素子等の出射光の多くを側面部方向に放射状に偏向し、導光体全体に光を伝播することができる。 The light guide according to claim 12 is a surface or curved surface that rises linearly or in a curved manner from the center of the bottom to the surface on the inner side from the center of the bottom to the concave inner surface of the incident portion. Since the reflecting portion is provided on the surface or the curved surface portion, the light from the light source emitted in the surface direction can be radially deflected in the side surface portion direction. For this reason, for example, most of the emitted light from the bare chip-shaped semiconductor light emitting element or the like can be deflected radially in the direction of the side surface, and the light can be propagated to the entire light guide.
請求項13に係る導光体は、導光体の内部で入射部からの光を混合させるために任意の割合で導光体内に微小散乱素子を分散するので、入射部からの光が微小散乱素子に当たり散乱し光を均一にすることができる。これにより、例えば、3原色(R,G,B)の光を効率よく均一に混ぜて、白色光を容易に得ることができる。 The light guide according to claim 13 disperses the micro scattering elements in the light guide at an arbitrary ratio in order to mix the light from the incident part inside the light guide, so that the light from the incident part is micro scattered. It is possible to make the light uniform by scattering on the element. Thereby, for example, light of three primary colors (R, G, B) can be efficiently and uniformly mixed to easily obtain white light.
請求項14に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に規則性を有して略円柱の凹状の入射部を設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に規則性を有して設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることができる。しかも、光源が規則性に設けてあるため、輝度斑の無い出射光を得ることができる。これにより、見やすく見栄えのする平面発光装置を得ることができる。 A planar light emitting device according to claim 14 is a light source that deflects light from a semiconductor light emitting element by approximately 90 degrees with respect to the emission direction and emits it radially, and a substantially cylindrical concave incidence with regularity on the back surface. A light guide provided with a portion, a diffuser that diffuses light emitted from the light guide on the top of the light guide, and a reflector or case having reflectivity that covers other than the surface portion on the output side of the light guide The light from the light source inserted into the substantially cylindrical concave incident portion provided with regularity on the back surface of the light guide is provided on the light guide while proceeding in the direction of the side surface in the light guide. The light emitted from the front surface portion by the light deflecting element or the like is emitted more uniformly to the outside by the diffuser, and the light leaked from the back surface portion or the side surface portion of the light guide body is reflected again on the light guide body or by the back surface portion. Uniform outgoing light can be obtained by total reflection. In addition, since the light source is provided with regularity, it is possible to obtain outgoing light free from luminance spots. Thereby, the flat light-emitting device which is easy to see and looks good can be obtained.
請求項15に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に側面部と平行に略円柱の凹状の入射部を複数設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に側面部と平行に設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり、裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることができる。しかも、光源のオン・オフする応答速度が速いので、フィールドシーケンシャル対応の液晶表示装置等に最適な平面発光装置として提供することができる。 A planar light emitting device according to claim 15 includes a light source that deflects light from the semiconductor light emitting element by approximately 90 degrees with respect to the emission direction and emits the light radially, and a substantially cylindrical concave incident portion on the back surface portion parallel to the side surface portion. A plurality of light guides, a diffuser for diffusing light emitted from the light guide at the top of the light guide, and a reflector or case having reflectivity that covers other than the surface of the light guide on the emission side The light provided from the light source inserted in the substantially cylindrical concave incident portion provided in parallel to the side surface on the back surface of the light guide is provided in the light guide while proceeding in the direction of the side surface in the light guide. The light emitted from the front surface portion by the deflecting element or the like is further uniformly emitted to the outside by the diffuser, and the light leaked from the back surface portion or the side surface portion of the light guide body is reflected on the light guide body again, or the back surface portion. Uniform outgoing light can be obtained by total reflection. In addition, since the response speed of turning on and off the light source is fast, it can be provided as a flat light emitting device that is optimal for a field sequential compatible liquid crystal display device or the like.
請求項16に係る平面発光装置は、光源が、合い対向する側面部に平行に少なくとも1つの列をなすように設けた入射部に赤色発光(R)、緑色発光(G)、青色発光(B)の3つの発光色の半導体発光素子をRGBの順に並載置するので、オン・オフする応答速度が速く、列としてのフィールドシーケンシャル制御に対して、例えば左右移動の走査を行える。これにより、フィールドシーケンシャル制御の液晶表示装置等に対応することができる。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the planar light emitting device, the light source has a red light emission (R), a green light emission (G), and a blue light emission (B) at an incident portion provided so as to form at least one row in parallel with the opposing side portions. ) Semiconductor light emitting elements of three emission colors are placed side by side in the order of R, G, and B, the response speed for turning on / off is high, and, for example, horizontal scanning can be performed for field sequential control as a column. Accordingly, it is possible to deal with a field sequential control liquid crystal display device or the like.
請求項17に係る平面発光装置は、光源が、合い対向する側面部に平行に少なくとも2つ以上の列をなすように設けた入射部に赤色発光(R)、緑色発光(G)、青色発光(B)の3つの発光色の半導体発光素子を千鳥状に載置するので、RGBを結ぶ三角形を1単位として白色発光等を制御することができる。これにより、白色としての輝度斑の発生を防ぐことができる。 In the planar light emitting device according to claim 17, the light source has red light emission (R), green light emission (G), and blue light emission at an incident portion provided so as to form at least two or more rows parallel to opposite side portions. Since the three light emitting semiconductor light emitting elements (B) are mounted in a staggered manner, white light emission or the like can be controlled with a triangle connecting RGB as one unit. Thereby, generation | occurrence | production of the brightness spot as white can be prevented.
請求項18に係る平面発光装置は、光源が、合い対向する側面部に平行に少なくとも1つの列をなすように設けた入射部に白色発光色の半導体発光素子を載置するので、白色発光としての入射部のピッチを小さくすることができる。これにより、クリアな白色を得ることができ、繊細な表示を行うことができる。 In the planar light emitting device according to claim 18, since the light source has the white light emitting color semiconductor light emitting element mounted on the incident portion provided so as to form at least one row parallel to the opposing side surface portions, The pitch of the incident portions can be reduced. Thereby, clear white can be obtained and a delicate display can be performed.
請求項19に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に六角形の頂点となる位置を基本形として略円柱の凹状の入射部を設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に任意の六角形の頂点となるような位置を基本形として設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり、裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることができる。しかも、六角形の大きさをコントロールすることで、平面発光装置の大きさに無関係に均一な出射光を高輝度で出射することができる。 The planar light emitting device according to claim 19 is a substantially cylindrical shape having a light source for emitting light from a semiconductor light emitting element radially by deflecting approximately 90 degrees with respect to the emitting direction, and a position at which a hexagonal apex is formed on the back surface as a basic shape. A light guide having a concave incident portion, a diffuser for diffusing the light emitted from the light guide on the top of the light guide, and a reflective material that covers the surface other than the surface on the light exit side of the light guide The light from the light source inserted into the substantially cylindrical concave incident portion provided as a basic shape with a position that becomes the apex of an arbitrary hexagon on the back surface of the light guide Light emitted from the front surface by the light deflector provided on the light guide while proceeding in the direction of the side is further uniformly emitted to the outside by the diffuser and leaked from the back and side surfaces of the light guide Is reflected again on the light guide or totally reflected on the back side. It is possible to obtain output light. In addition, by controlling the size of the hexagon, it is possible to emit uniform emitted light with high brightness regardless of the size of the flat light emitting device.
請求項20に係る平面発光装置は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源と、裏面部に任意の同心円状となるように凹状の入射部を設けた導光体と、導光体の上部に導光体からの出射光を拡散する拡散体と、導光体の出射側の表面部以外を覆う反射性を有する反射体またはケースとを具備し、導光体の裏面部に同心状に設けた略円柱の凹状の入射部に挿入した光源からの光が導光体内の側面部方向に進みながら導光体に設けた光偏向素子等によって表面部から出射した光を拡散体により、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体の裏面部や側面部等からの漏れ光を再度導光体に反射させたり、裏面部で全反射をさせて均一な出射光を得ることができる。しかも、平面発光装置の中心位置を中心として輝度のコントロールをすることができるので、大きな平面発光装置等の見栄えの良い出射光を得ることができる。 A planar light-emitting device according to claim 20 includes a light source that deflects light from the semiconductor light-emitting element by approximately 90 degrees with respect to the emission direction and emits the light radially, and a concave incident portion that has an arbitrary concentric shape on the back surface portion. A light guide provided with a diffuser for diffusing the light emitted from the light guide on the top of the light guide, and a reflector or case having reflectivity that covers other than the surface portion on the light emission side of the light guide A light deflection element provided on the light guide while the light from the light source inserted in the substantially cylindrical concave incident portion provided concentrically on the back surface of the light guide travels in the direction of the side surface in the light guide. The light emitted from the front surface by the diffuser is more uniformly emitted to the outside, and the light leaked from the back and side surfaces of the light guide is reflected again to the light guide, or the back surface is totally reflected. And uniform emission light can be obtained. In addition, since the luminance can be controlled around the center position of the flat light emitting device, it is possible to obtain emitted light having a good appearance such as a large flat light emitting device.
請求項21に係る平面発光装置は、光源を、任意の位置で導光体の入射部の高さまたは深さに対応した高さに設けるので、平面発光装置の出射光量や輝度を任意の位置でコントロールすることができる。これにより、設計の自由度が大きくなり、多種多様の平面発光装置を設計することができる。 In the planar light emitting device according to claim 21, since the light source is provided at an arbitrary position at a height corresponding to the height or depth of the incident portion of the light guide, the emitted light amount and luminance of the planar light emitting device can be set at an arbitrary position. Can be controlled. Thereby, the freedom degree of design becomes large and a wide variety of planar light-emitting devices can be designed.
以下、本発明の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、本発明は、導光体の裏面部に規則性を持って略円柱の凹状の入射部を設けたり、側面部と平行に略円柱の凹状の入射部を1列や2列等になすように複数列設したり、互いの入射部の列間の距離を等しくして表面部の出射面から均一に光を出射させること、側面部に近い入射部の列ほど大きな距離にしたり、裏面部に任意の六角形の各頂点となるような位置を基本形として入射部を設けたり、さらに任意の同心円状になるように設けることによって実際の輝度分布が導光体の中心付近が高くなるように輝度分布をコントロールして輝度斑の無い高輝度の出射光を得ることができる導光体および平面発光装置を提供するものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present invention, a substantially cylindrical concave incident portion is provided on the back surface of the light guide with regularity, or the substantially cylindrical concave incident portion is formed in one or two rows in parallel with the side surface portion. Multiple rows as shown above, equalizing the distance between the rows of the incident portions to emit light uniformly from the exit surface of the front surface portion, increasing the distance of the rows of the incident portion closer to the side surface portion, By providing the incident part with the position of each hexagonal apex in the base as a basic shape, or by providing it in an arbitrary concentric shape, the actual luminance distribution becomes higher near the center of the light guide It is another object of the present invention to provide a light guide and a flat light emitting device capable of controlling the luminance distribution and obtaining high-luminance outgoing light free from luminance unevenness.
図1は本発明に係る平面発光装置の略斜視図、図2(a),(b)は本発明に係る導光体の略断面図および略光の軌跡図、図3は本発明に係る導光体の略平面図および略光の軌跡図、図4(a)〜(d)は本発明に係る各種導光体の裏面部側の略平面図、図5(a)〜(c)は本発明に係る導光体の各種入射部の側面部側からの略断面図、図6(a),(b)は本発明に係る導光体の各種入射部の裏面部側からの略断面図、図7(a),(b)は本発明に係る各種導光体の裏面部側の略平面図、図8(a),(b)は本発明に係る各種導光体の裏面部側の略平面図、図9(a),(b)は本発明に係る導光体の各種入射部の側面部側からの略断面図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view of a planar light emitting device according to the present invention, FIGS. 2A and 2B are schematic cross-sectional views and a schematic locus of light according to the present invention, and FIG. FIG. 4A to FIG. 4D are schematic plan views of various light guides according to the present invention on the back side, and FIG. 5A to FIG. 5C. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view from the side of the various incident portions of the light guide according to the present invention, and FIGS. 6A and 6B are schematic views from the back of the various incident portions of the light guide according to the present invention. 7A and 7B are schematic plan views on the back side of various light guides according to the present invention, and FIGS. 8A and 8B are the back surfaces of various light guides according to the present invention. FIG. 9A and FIG. 9B are schematic cross-sectional views from the side surface side of various incident portions of the light guide according to the present invention.
図1に示すように、平面発光装置1は、導光体2の裏面部6に設けた凹状の入射部7に光源11を備え、導光体2の上部に拡散体9が設けられ、導光体2の下部に反射体またはケース8が設けられて構成されている。
As shown in FIG. 1, the flat light emitting device 1 includes a
図1に示すように、光源11が装着される略円柱の凹状の入射部7は、側面部3と平行に裏面部6に複数列(図1では2列)並設している。図1の例では、対向する長手方向の2つの側面部3と、2列の入射部7の列との間隔(導光体2の短手方向の間隔)を等しく設けてある。
As shown in FIG. 1, the substantially cylindrical
導光体2は、屈折率が1.4〜1.7程度の透明なアクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート(PC)等からなる。導光体2は、光を出射する表面部5と、表面部5の反対に位置する裏面部6と、これら表面部5と裏面部6とに略直角に接続する側面部3,4(図示の例では、長手方向を側面部3、短手方向を側面部4としている)とからなり、厚さが一定で鏡面性を有する矩形状に形成されている。導光体2の裏面部6には、側面部3と平行に略円柱の凹状の入射部7を複数列設するように設けてある。また、導光体2の表面部5や裏面部6には、全反射や屈折を行う溝や凸凹等からなる光偏向素子10を設けてある。
The
入射部7は、例えば図4(a)〜(d)に示すように設けることができる。図4(a)の例では、行方向(導光体2の長手方向)の合い対向する側面部3の中間に側面部3と平行に等間隔で複数の入射部7を1列設けている。図4(b)の例では、行方向(導光体2の長手方向)の合い対向する側面部3間に列(導光体2の短手方向)の間隔を均等(図4の間隔L)にして等間隔で複数の入射部7を2列設けている。図4(c)の例では、行方向(導光体2の長手方向)の合い対向する側面部3間に入射部7を複数列設し、1つの列になす複数の入射部7を1つおきに1つの列に平行に設けている。すなわち、入射部7を列の交互、所謂、千鳥格子状に載置して設けている。図4(d)の例では、行方向(導光体2の長手方向)の合い対向する側面部3間の列(導光体2の短手方向)の間隔をL1,L2,L2,L1として3列の入射部7を設けている。このように、入射部7の列を2つ以上設ける場合で規則性を有さないときには、側面部3と側面部3に近い側の入射部7の列との距離を、互いの入射部7の列の距離よりも長く設定したり、合い対向する側面部3の中心方向になるほど互いの入射部7の列の距離を短く設定する。そして、これら光源11が装着される入射部7の配置位置を変化させる。これにより、光源11のピッチ(導光体2の列での間隔)や光偏向素子10および列の間隔等のパラメータを変えることなく色々な効果を得ることができる。
The
導光体2において、入射部7から入射した光は、0≦|γ|≦sin-1(1/n)を満たす屈折角γの範囲γ=0°〜±42°で導光体2内を進む。また、導光体2と空気層(屈折率n=1)との境界面では、sinθ=(1/n)で臨界角α=42°となり、入射角が臨界角よりも大きな場合には全反射し、臨界角を破らない限り導光体2内に閉じ込められ導光体2内から脱出できない。
In the
図2(a)は導光体2の側面4方向からの断面図、図3は裏面部6方向からの平面図である。この図2(a)や図3に示すように、入射部7から導光体2の内部に進んだ光L0は、上記で説明したように導光体2の表面部5や裏面部6に設けられる溝や凸凹等の光偏向素子10により光を偏向させない限り全反射を表面部5や裏面部6で繰り返し、入射部7に備えた光源11が赤色発光(R)、緑色発光(G)、青色発光(B)の3つの発光色の半導体発光素子からの各々の赤色、緑色、青色が導光体2内で全反射を繰り返している間に完全な白色光となる。
2A is a cross-sectional view of the
さらに、図7に示すように、導光体2は、裏面部6側に略円柱の凹状の入射部7を、任意の六角形を基本形として六角形の各頂点となるような位置に設けることができる。このように六角形を基本形として六角形の各頂点となるような位置に略円柱の凹状の入射部7を設ければ、常に出射面(表面部5)からの出射光が一定になり、均一な出射光を得ることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 7, the
また、この六角形の大きさをコントロールすることで、導光体2の形状や大きさに関係無く設けることができ、どの位置でも安定した一定の出射光を得ることができる。しかも、部分的に大きさを変えれば、例えば導光体2の中心位置に近づくほど六角形の大きさを小さくすれば、導光体2の中心位置に近づくほど出射光が多くなり、中心部分に近づくほど明るくすることができる。
Further, by controlling the size of the hexagon, it can be provided regardless of the shape and size of the
さらに、図7(b)に示すように、導光体2は、裏面部6側に略円柱の凹状の入射部7を、任意の六角形の各頂点となるような位置に設けることを基本形とするとともに、この六角形の中心にも略円柱の凹状の入射部7を設けることができる。
Further, as shown in FIG. 7B, the basic structure of the
このように、六角形の中心にも略円柱の凹状の入射部7を設けることによって出射密度が多くなり、より明るい出射光を得ることができる。
Thus, by providing the substantially cylindrical
また、ここでは図示しないが、導光体2の中心付近のみに、この六角形の中心にも略円柱の凹状の入射部7を設ければ、導光体2の中心位置に近づくほど出射光が多くなり、中心部分に近づくほど明るくすることができる。
Although not shown here, if a substantially cylindrical
さらに、図8に示すように、導光体2は、裏面部6側に略円柱の凹状の入射部7を、任意の同心円状になるように設けることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 8, the
このように、任意の同心円状に略円柱の凹状の入射部7を設ければ、出射光が一定になり、均一な出射光を得ることができる。
Thus, if the substantially cylindrical
また、この同心円の大きさをコントロールすることで、輝度のコントロールも可能となり、部分的に大きさを変えれば、例えば導光体2の中心位置に近づくほど同心円の大きさを小さくすれば、導光体2の中心位置に近づくほど出射光が多くなり、中心部分に近づくほど明るくすることができる。
In addition, by controlling the size of the concentric circles, it is possible to control the luminance. If the size is partially changed, for example, if the size of the concentric circles is reduced toward the center position of the
さらに、図8(b)に示すように、導光体2は、任意の同心円状に略円柱の凹状の入射部7を設けるとともに、この同心円の中心にも略円柱の凹状の入射部7を設けることができる。
Further, as shown in FIG. 8B, the
このように、同心円の中心にも略円柱の凹状の入射部7を設けることによって出射密度が多くなり、より明るい出射光を得ることができる。
As described above, by providing the substantially cylindrical
また、ここでは図示しないが、導光体2の中心付近のみに、この同心円の中心にも略円柱の凹状の入射部7を設ければ、導光体2の中心位置に近づくほど出射光が多くなり、中心部分に近づくほど明るくすることができる。
Although not shown here, if a substantially cylindrical
このように、六角形や同心円の大きさをコントロールしたり、六角形の中心や同心円の中心に入射部7を設けることによって、より微細な出射光を再現することができ、高輝度で斑の無い出射光を得ることができる。しかも、導光体の中心位置を中心として輝度のコントロールをすることにより、例えば大型のバックライトなどのように中心部分の輝度が周囲より高いことが要求されても、大型のバックライトとして見栄えの良い出射光を得ることができる。
In this way, by controlling the size of the hexagon and the concentric circle, or by providing the
また、図4でも分かる様に、入射部7の形状が図5(a)に示すような略円柱の凹状であり、入射部7に備えた光源11が半導体発光素子である場合には、入射部7から放射状(四方八方)に導光体2内に光が進み、互いに異なる色の光が即混合される。
Further, as can be seen from FIG. 4, the
さらに、図5(b)に示すように、入射部7の凹状の内側底部7bを底部7bの中心から内側の側面側7aの表面部5方向に曲線的に上昇する曲面7cを設けるとともに、この部分に反射部を設ける構成とすることができる。この構成によれば、例えばベアーチップ形状の半導体発光素子等の場合、出射光が4側面と上面から出射するため、上面からの出射光は表面部5方向に進むが、上昇する曲面7cで側面側7a方向に反射され、側面側7aから導光体2に入射し放射状に偏向し、導光体2全体に光を伝播することができる。
Further, as shown in FIG. 5 (b), the concave
同様に、図5(c)に示すように、底部7bの中心から内側の側面側7aの表面部5方向に直線的に上昇する面7dを設けるとともに、この部分に反射部を設ける構成とすることもできる。例えばベアーチップ形状の半導体発光素子等の場合、出射光が4側面と上面から出射するため、上面からの出射光は表面部5方向に進むが、上昇する面7dで側面側7a方向に反射され、側面側7aから導光体2に入射し放射状に偏向し、導光体2全体に光を伝播することができる。
Similarly, as shown in FIG. 5C, a
また、図6(a)に示すように、入射部7は凹状の内側にプリズム形状を設ける構成とすることができる。例えば光源11が入射部7の凹状の内側底部7bに対して略90度偏向させて放射状に出射するような光源の場合に、入射部7の凹状の内側の側面側7aにプリズム形状を設け、このプリズム形状の面でより遠くまで光を拡散させた拡散光を得ることができる。
Moreover, as shown to Fig.6 (a), the
さらに、図6(b)に示すように、入射部7は凹状の内側底部7bに底部7bの中心から内側の側面側7a方向に頂角が延びるようにプリズム形状を設け、このプリズム形状の面に上記と同様に反射部を設ける構成とすることもできる。この構成によれば、例えばベアーチップ形状の半導体発光素子等の場合、出射光が4側面と上面から出射するため、上面からの出射光は表面部5方向に進むが、プリズム形状の面で拡散しながら放射状に導光体2全体に光を伝播することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 6B, the
なお、上述した底部7bや底部7cおよびプリズム形状部分に設ける反射部は、導光体2の成形後に反射性に優れた金属等によって、スパッタリングや鍍金を行ったり、金属等で反射性を有した薄膜シート等を貼ったり、また導光体2を射出成形する時に反射性を有した薄膜シート等をインサート成形しても良い。
In addition, the reflection part provided in the
また、導光体2は、図9に示すように、導光体2の裏面部6に入射部7を略円柱の凹状の高さまたは深さを任意の位置で変化させて設けることができる。
Further, as shown in FIG. 9, the
例えば図9において、導光体2の中心位置付近に略円柱の凹状の高さ(深さ)が高い(深い)入射部7h(7)を設け、中心位置から遠い位置には略円柱の凹状の高さ(深さ)が低い(浅い)入射部7L(7)を設ける。これにより、導光体2の中心位置に近づくほど出射光が多くなって中心部分に近づくほど明るくすることができる。
For example, in FIG. 9, a substantially cylindrical concave height (depth)
なお、これら入射部7の略円柱の凹状の高さ(深さ)に合わせて光源11の位置を調整して載置することができる。
In addition, the position of the
よって、光源11を任意の位置で導光体2の入射部7の高さまたは深さに対応した高さに設けるので、平面発光装置1の出射光量や輝度を任意の位置でコントロールすることができる。
Therefore, since the
また、導光体2は、表面部5や裏面部6に全反射や屈折を行う光偏向素子10を多数設けることができる。例えば入射部7の列と平行に位置する側面部3付近が最大となるように光偏向素子10を設ければ、導光体2に存在する光を表面部5や裏面部6で全反射や屈折によって、出射面(表面部5)からの出射光が導光体2の表面部5全体に均一に出射することができ、斑が無く明るい出射光を得ることができる。
The
さらに、光偏向素子10を表面部5や裏面部6に入射部3の列と平行に位置する側面部3付近が最大ととなるとともに入射部7の列の位置付近が最低になるように設ければ、入射部7の列から離れている位置でも光偏向素子10によって全反射や屈折を行い、出射面からの出射光が導光体2の表面部5全体に均一に出射することができ、斑が無く明るい出射光を得ることができる。
Further, the
光偏向素子10は、光源11方向に傾斜面を有すれば良く、例えば円弧形状、かまぼこ形状、三角柱形状の他に、断面形状が逆三角、矩形、円弧等で、連続な溝やドット等の形状およびサイズを自由に選択することができる。そして、光偏向素子10は、複数の光源11からの同心位置に傾斜面を有すれば、上述した以外の形状でも良い。
The
例えば図2(a)に示すように、導光体2の裏面部6に設けた入射部7の列を合い対向する側面部3の間に2つの入射部7の列を側面部3と入射部7の列との間隔を均等にした時、各入射部7から導光体2内に進む光は、先に説明したように屈折角γ=0°〜±42°で導光体2内を放射状(四方八方)に進む。そして、導光体2の厚さが一定であるため、テーパーリークを起こさず表面部5や裏面部6で全反射を繰り返しながら導光体2内の隅々に行き渡りながら、発光色の異なる光源からの光が混じり合う。表面部5に設けた光偏向素子10aに到達した光は、屈折して臨界角αを破り表面部5の外側に出射する。この時、光源からの光は放射状であらゆる方向に進んでいるので、出射された光は混合された光となって出射する。例えば、赤色光、緑色光、青色光によって白色光を得ることができる。さらに、裏面部6に設けた光偏向素子10bに到達した光は、全反射を行い表面部5方向に進み表面部5の外側に出射する。この時も上記と同様に出射された光は混合された光となって出射する。また、光偏向素子10bで全反射を行った光は、光偏向素子10bに向かった光の進行方向によって全反射する角度が異なり、表面部5から出射する出射角度も異なり、出射された光は指向性を持たず輝度斑や色斑の無い出射光を得ることができる。
For example, as shown in FIG. 2 (a), two rows of the
さらに、図示しないが、導光体2は、内部に任意の割合で微小散乱素子を分散して内部で入射部7からの光を微小散乱素子で反射や屈折をさせて散乱し、ランダムな方向に光が進み、より光を混合させて導光体2内で光を均一にすることができる。例えば赤色光、緑色光、青色光の光を混合し光を効率よく均一に混ぜて、白色光を容易に得ることができ、輝度斑や色斑の無い出射光を得ることができる。
Furthermore, although not shown in the drawing, the
また、微小散乱素子は、導光体2の屈折率と異なる樹脂や反射性を有する金属粉からなる。この微小散乱素子は、導光体2を射出成形する時にアクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート(PC)樹脂のペレットと一緒に混合して成形する。
The minute scattering element is made of a resin different from the refractive index of the
光源11は、図示しないが、半導体発光素子からの光の出射方向に透明樹脂等で円柱形状をなし、その上方中心に逆円錐形状に欠切した形状で半導体発光素子自身の出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射することができる。
Although not shown, the
さらに、光源11は半導体発光素子からの光の出射方向に透明樹脂等で円柱形状をなし、その上部が下部の円柱よりも外側に大きく広がり上方中心に逆円錐形状に欠切した傾斜面部と、これに対向した下部方向の傾斜面部を有した形状で半導体発光素子11自身の出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射することができる。また、これら半導体発光素子を絶縁性を有する基板上に列状に載置する。
Furthermore, the
さらに、光源11は、全反射させるために欠切した傾斜面部や、これに対向した下部方向の傾斜面部に金等を蒸着したり、光の反射性の良いチタン酸バリウム等を塗布したりして、半導体発光素子からの光を効率良く反射させても良い。
Further, the
尚、光源11の半導体発光素子は、4元素化合物やInGaAlP系、InGaAlN系、InGaN系等の化合物の半導体チップ等からなる高輝度発光素子を用いることができる。この場合の半導体発光素子は、赤色発光、緑色発光、青色発光の単色光である。さらに、波長変換材料を用い、例えば青色発光の半導体発光素子とこの青色発光の半導体発光素子によって励起し、波長変換材料として黄色発光の蛍光材による黄色の発光色と青色の発光色との混合によって白色発光させたものでも良い。
As the semiconductor light-emitting element of the
さらに、光源11の半導体発光素子は、出射光が紫外線領域の場合には、導光体2に設けた略円柱の凹状の出射部7に半導体発光素子の紫外線により励起され波長変換されて赤色発発光、緑色発光および青色発光する蛍光材等を混合して塗布または、これらRGB発光する蛍光材等を含んだ樹脂等で紫外線領域の光を出射する光源11をカバーしても良い。
Further, when the emitted light is in the ultraviolet region, the semiconductor light emitting element of the
反射体8またはケース8は、熱可塑性樹脂に例えば酸化チタンのような白色材料を混入したシートや熱可塑性樹脂のシートにアルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層した物やシート状金属からなる。
The
これら反射体8またはケース8は、導光体2の表面部5(ここでの出射面に相当)以外の部分を覆い、光源11や表面部5に出射した以外の漏れ光等の光を反射または乱反射し、この反射または乱反射した光を再び導光体2に入射させて光源11からの光を全て表面部5から出射するようにする。
The
また、特に反射体8として図示しない半導体発光素子11を列状に載置した基板の表面を半導体発光素子11を除いた全面に、例えばシート状の反射体8を覆うようにしても良い。さらに、図示しない基板自身を反射体8とし、そこに半導体発光素子11を載置しても良い。
In particular, for example, the sheet-
拡散体9は、透明なアクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート(PC)等の透明な無色の樹脂からなる。拡散体9は、表面や裏面に微細な凸凹を施し、これら微細な凸凹によって、光が通過するときに1つの光束をランダムな方向に拡散させ、強い輝度部や暗部等を目立たなくすることができる。尚、この微細な凸凹は、ランダムに設けたり、規則性の有する(例えば、プリズム等)ように設けたものである。
The
このように、平面発光装置1は、半導体発光素子からの光を出射方向に対して略90度偏向させて放射状に出射する光源11を導光体2の裏面部6に規則性を有した例えば、導光体の裏面部に任意の六角形の各頂点となるような位置を基本とした位置に略円柱の凹状の入射部を設けたり、同心円状に略円柱の凹状の入射部を設けた所の入射部に光源11を挿入し、または裏面部6に側面部3と平行に略円柱の凹状の入射部7を導光体2の中心の列や列を複数設けた入射部7に挿入し、光源11からの光が導光体2内の側面部3方向に進みながら導光体2に設けた光偏向素子10によって全反射や屈折によって導光体2の表面部5から効率良く出射した光を導光体2の上部に設けた拡散体9により光を拡散し、さらに均一に外部に出射させるとともに導光体2の裏面部6に設けた反射体やケース8で導光体2の裏面部6や側面部3,4等からの漏れ光を再度導光体2に反射させたり裏面部6で全反射をさせて均一な出射光を得ることができる。このため、高輝度で斑がなく、例えばRGBの3原色の光を色斑なく混ぜて完全な白色光を得ることができる。しかも、半導体発光素子による平面発光装置1であるためにオン・オフする応答速度が速いので、フィールドシーケンシャル対応の液晶表示装置等に最適な平面発光装置1として提供することができる。
As described above, the planar light emitting device 1 has regularity on the
1 平面発光装置
2 導光体
3,4 側面部
5 表面部
6 裏面部
6a,6b プリズム
7 入射部
7a 側面側
7b,7c,7d 底部
8 反射体またはケース
9 拡散体
10,10a,10b 光偏向素子
11 光源
L0 光線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar light-emitting
Claims (21)
前記裏面部に略円柱の凹状の入射部を、規則性を有して設けることを特徴とする導光体。 In the light guide having a specularity composed of a front surface portion that emits light, a back surface portion that is positioned opposite thereto, and a side surface portion that is connected to the front surface portion and the back surface portion at a substantially right angle,
A light guide having a regular cylindrical concave incident portion on the back surface portion with regularity.
前記裏面部に前記側面部と平行に略円柱の凹状の入射部を複数列設することを特徴とする導光体。 In a rectangular light guide having a specularity composed of a front surface portion that emits light, a back surface portion that is opposite to this, and a side surface portion that is connected to the front surface portion and the back surface portion at a substantially right angle,
A light guide having a plurality of substantially cylindrical concave incident portions arranged in parallel to the side surface portion on the back surface portion.
前記裏面部に略円柱の凹状の入射部を、任意の六角形の各頂点となるような位置または任意の同心円状になるような位置に設けることを特徴とする導光体。 In the light guide having a specularity composed of a front surface portion that emits light, a back surface portion that is positioned opposite thereto, and a side surface portion that is connected to the front surface portion and the back surface portion at a substantially right angle,
A light guide, wherein a substantially cylindrical concave incident portion is provided on the back surface at a position where each vertex of an arbitrary hexagon is formed or an arbitrary concentric shape.
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