JP2006209076A - 導光体およびそれを用いた面発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 導光体の角部に切り欠きを設け、その切り欠きより光を入射して、光源からの距離や角度により均一な面状発光を得る。
【解決手段】 出射面側に長辺方向と短辺方向を有する矩形の導光体であり、少なくとも1つの角部に切り欠きを有する導光体において、切り欠きが矩形の対角方向に光を導光する第一の側面１３と、長辺方向に光を導光する第二の側面１５と、短辺方向に光を導光する第三の側面１７を少なくとも有し、第一の側面の延長面２３と第二の側面１５が形成する角度をθ₂、第一の側面の延長面２３と第三の側面１７が形成する角度をθ₁とするとθ₁とθ₂がそれぞれ異なる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入光された光を所定の光出射面から放射させる導光体およびそれと点光源とを組み合わせた面発光装置に関する。

近年、液晶ディスプレイのバックライトとして、発光ダイオードからの光を、板状の導光体の側面より入光させ、導光体の主面から面発光させる面発光装置が利用されるようになってきている。

このような面発光装置は、板状の導光体の側面から発光ダイオードの光を入射させ、導光体内部の反射を利用して所定の発光観測面から出射させている。ここで、発光ダイオードは、その発光ダイオードに電力を供給する導体配線が施された基板に複数実装されている。さらに、発光ダイオードの発光面は、導光体の側面に対面されている。

さらに近年、発光ダイオードの高輝度化が進み、これにより導光体に光を入射させるための光源として利用する発光ダイオードの単位個数を減らすことができる。特に、携帯電話の液晶ディスプレイに利用される小型のバックライトおいては、一つの発光ダイオードからの光によってバックライトに要求される光が得られるようになってきている。

例えば、下記特許文献に開示される面発光装置は、発光ダイオードの配光特性や発光ダイオードの光の導光体への光の広がりやすさを考慮して、従来のように導光体の側面からではなく、導光体の角部より入射させている。

特開平１０−２２３０２１号公報。 特開２０００−２６０２１７号公報。 特開２００１−３５７７１４号公報。

発光ダイオードの数を少なくすると、光源からの光を面状かつ均一に拡散させることがより重要となる。例えば、図１に示されるような角部より入射する導光体を使用した面発光装置において、その発光観測に利用される有効発光領域の形状は、一般的に矩形とされる。そのため、矩形の四隅において均一な輝度が得られるように面発光させる必要がある。以下、従来の面発光装置について詳述する。

発光ダイオードの光が入射される導光体の角部は、発光ダイオードの発光面に最も近く、発光ダイオードからの光が直に届く。そのため、その角部以外の三隅を均等に光らせる必要がある。

図６は、導光板の角部に設けられた端面から光を入射させる面発光装置について、特に、導光板の角部を拡大した上面図を示す。図１３は、その斜視図を示す。図１に示される領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｄは、導光体の有効発光領域の中心である領域Ｃから見て、それぞれ異なる方位に形成される発光領域を示す。

図６および図１３に示されるように、平坦に面取りされた光入射面を形成させるだけでは、入射された光を各方位に均一に光を拡散させることができない。特に、光入射面に対して垂直に入射した光の直進方向からずれた位置にある領域Ａおよび領域Ｄには、光が十分に届かない。

また、例えば、特開２００１−３５７７１４号公報に開示される導光体は、発光ダイオードから入射された光を導光体の内部の各方位に拡散すべく、導光体の角部に設けられる光入射面に切り欠きを有する。図５は、導光体の角部に設けられた切り欠きの上面図を示す。また、図１２は、図５に示される切り欠きを、光出射面の方向から見た上面図を示す。この切り欠きは、導光体の光出射面方向から見て二等辺三角形の等辺を含む側面からなる三角柱状の切り欠きである。

各辺が等しい正方形にて光出射面が形成されるとき、角部に切り欠きを設けることにより、ある程度の光を拡散させることができる。しかし、一般的に利用される導光体の光出射面は矩形である。そのため、光が入射される角部の方向から見て比較的遠い領域と、近い領域とにおいて、発光輝度の差が生じる。例えば、図１に示される導光体に上述した従来の切り欠きを設けるとすれば、光出射面から見て、矩形の短辺方向に位置する領域Ａと長辺方向に位置する領域Ｄとにおいて、角部からの光路長差による発光輝度の差が生じてしまう。このように、従来の導光体においては均一かつ高輝度な発光をさせることが十分でない。

そこで、本発明は、より均一発光かつ高輝度な発光装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明にかかる導光体は、矩形の光出射面を有し、その矩形の角部の側面を光入射面とする導光体において、上記光入射面は、上記矩形の対角方向に光を導光する第一の側面１３と、上記矩形の長辺方向に光を導光する第二の側面１５と、上記矩形の短辺方向に光を導光する第三の側面１７と、を少なくとも有する切り欠きを備え、上記第一の側面の延長面２３と上記第三の側面１７とが成す角度をθ₁とし、上記延長面２３と第二の側面１５とが成す角度をθ₂とすると、上記θ₁および上記θ₂は、大きさが異なることを特徴とする。ここで、角度θ₁および角度θ₂は、θ₁＞θ₂であることが好ましい。

上記矩形の短辺が円弧であるとき、角度θ₁および角度θ₂は、θ₁＜θ₂であることが好ましい。

上記切り欠きの形状は、三角柱または三角錐であることが好ましい。

上記第一の側面１３の幅は、上記切り欠きの幅の１から２倍であることが好ましい。

上記第一の側面の延長面２３と、第二の側面１５および第三の側面１７の交線との最短距は、２００μｍ以下であることが好ましい。

また、本発明にかかる導光体は、台形の光出射面を有し、その台形の角部の側面を光入射面とする導光体において、上記光入射面は、上記台形の対角方向に光を導光する第一の側面１３と、上記長辺方向に光を導光する第二の側面１５と、上記短辺方向に光を導光する第三の側面１７と、を少なくとも有する切り欠きを備え、上記第一の側面の延長面２３と上記第三の側面１７が成す角度をθ₁とし、上記延長面２３と第二の側面１５が形成する角度をθ₂、とすると、上記θ₁および上記θ₂は、大きさが異なることを特徴とする。ここで、角度θ₁および角度θ₂は、θ₁＞θ₂であることが好ましい。

上記台形の角部から延伸する二辺のうち少なくとも一辺が円弧であることが好ましい。

上記一辺が円弧であるとき、角度θ₁および角度θ₂は、θ₁＜θ₂であることが好ましい。

上記切り欠きの形状は、三角柱または三角錐であることが好ましい。

第一の側面１３の幅は、上記切り欠きの幅の１から２倍であることが好ましい。

上記第一の側面の延長面２３と、第二の側面１５と第三の側面１７の交線との最短距離は、２００μｍ以下であることが好ましい。

上記台形が等脚台形であるとき、複数の角部が切り欠きを有することが好ましい。

さらに、本発明は、点光源と、その点光源と光学的に接続された上記導光体と、を備えたことを特徴とする面発光装置である。

上記点光源は、発光ダイオードであることが好ましい。

上記発光ダイオードは、少なくともＬＥＤチップと、そのＬＥＤチップからの光を波長変換する蛍光物質と、を有することが好ましい。

上記発光ダイオードは、ＬＥＤチップからの光と、上記蛍光物質からの光との混色光を発する。上記混色光は、白色系の光であることが好ましい。

本発明の導光体は、矩形の主面と、その主面の対角方向の側面に設けられた端面と、上記矩形の短辺方向に設けられる第一の側面と、上記矩形の長辺方向に設けられる第二の側面と、を有して前記端面に設けられる切り欠きと、を備え、上記第一の側面が上記端面となす角度θ_１は、上記第二の側面が上記端面となす角度θ_２より大きいことを特徴とする。

本発明の導光体は、矩形の主面と、その主面の対角方向の側面に設けられた端面と、上記矩形の短辺方向に設けられる第一の側面と、上記矩形の長辺方向に設けられ、上記第一の側面より面積が大きい第二の側面と、を有して上記端面に設けられる切り欠きと、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る導光体により、従来の導光体と比較して、発光観測面における出射光の均一性を向上させることができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための導光体および面発光装置を例示するものであって、本発明は導光体および面発光装置を以下に限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。

［第一の形態］
図１は、本形態における導光体１００を光出射面の方向から見た上面図を示す。図２から図４は、本形態における導光体１００の角部５を拡大した上面図を示し、特に、図３は、図２の角部における切り欠きを拡大した上面図を示す。さらに、図７は、本形態における導光体１００の斜視図を示す。図８から図１１は、本実施形態の導光体１００の角部における切り欠きを拡大した斜視図を示す。さらに、図３は、図８の切り欠きを光出射面に垂直な方向から見た拡大図を示す。

本形態における導光体１００は、長辺方向と短辺方向とからなる矩形の有効発光領域１を光出射面に含む導光体であり、少なくとも1つの角部の側面に切り欠きを有する。この切り欠きは、矩形の有効発光領域１の対角方向に光を導光する第一の側面１３と、矩形の長辺方向に光を導光する第二の側面１５と、矩形の短辺方向に光を導光する第三の側面１７と、を少なくとも有する。特に、本形態の導光体１００は、第一の側面１３の延長面２３と第二の側面１５が形成する角度をθ₂、上記第一の側面の延長面２３と上記第三の側面１７が形成する角度をθ₁とすると、θ₁とθ₂がそれぞれ異なることを特徴とする。なお、このようなθ₁とθ₂は、導光体の光出射面に平行な任意の断面において、θ₁とθ₂がそれぞれ異なる角度を有していればよい。さらに、角度θ₁は、角度θ₂より大きいことが好ましい。あるいは、第二の側面１５の面積は、第三の側面１７の面積より大きいことが好ましい。

これにより、光源と組み合わせて面発光装置としたとき、導光体内において任意の指向性を得ることができ、均一な面発光をさせることができる。

本形態における切り欠きとは、第一の側面の延長面２３と、第二の側面１５および第三の側面１７とにより囲まれて形成される形状である。これらの面により形成される切り欠きの間に平坦面を有する導光体とすることもできる。図９および図１１は、三角錐の形状を有する切り欠きを示す。切り欠きは、図９および図１１に示されるような三角錐であることが好ましい。さらに、図１１に示されるように三角錐の切り欠きの内部において、第二の側面１５と第三の側面１７との間に平坦面１６を有することもできる。これにより、広い範囲に光を拡散させることができる。また、光出射面の方向に先細りとなる三角錐の切り欠きとすることにより、光源の一部を包み込むことができる。そのため、光源からの光入射効率を向上させることができる。

図８および図１０は、三角柱の切り欠きを示す。特に、図８は、隣り合う切り欠きの間に、第一の側面１３と平行な平坦面を有する導光体の側面を示す。また、図１０は、切り欠きの内部において、第二の側面１５と第三の側面１７との間に、平坦面１６を有する切り欠きを示す。なお、図４は、図１０に示される切り欠きを、光出射面の方向から見た上面図を示す。

第一の側面１３の幅は、その第一の側面１３の延長面上で測った切り欠きの幅の１から２倍であることが好ましい。これにより、導光体の各方位に入射光を分配することができる。

図３に示されるように、本形態に係る第一の側面の延長面２３と、第二の側面１５および第三の側面１７の交線との最短距離２５は、２００μｍ以下とすることが好ましい。光源から切り欠きの最深部までの距離が大きくなりすぎると、導光体への光入射効率が低下するからである。

本発明に係る面発光装置は、点光源と、点光源と光学的に接続された導光体とを少なくとも有する面発光装置において、その導光体が上述の導光体であることを特徴とする。本形態の点光源は、発光ダイオードとすることが好ましい。発光ダイオードを用いることにより、従来の冷陰極線管を利用するものより消費電力を低減させ、かつ、均一な面発光が得られる小型の面発光装置を提供することができる。

図３に示されるように、本形態にかかる導光体の切り欠きは、光出射面の方向から見て矩形の対角方向に光を導光する第一の側面１３と、矩形の長辺方向に光を導光する第二の側面１５と、矩形の短辺方向に光を導光する第三の側面１７と、を少なくとも有する。

ここで、図３に示されるように、第一の側面１３を隣の第一の側面方向に延長させた延長面２３と第三の側面１７が形成する角度をθ_１とする。さらに、第一の側面の延長面２３と第二の側面１５が形成する角度をθ_２としたとき、θ_１＞θ_２となるようにする。これにより、長辺方向に短辺方向よりも多くの入射光を分配することができるため、均一な面発光が得られる。しかし、この角度θ_１と角度θ_２との関係は、導光体の光出射面の概観が矩形や台形であり、それらの外形を形成する辺が直線であるとき好適に適用されるものである。すなわち、この角度θ_１と角度θ_２との関係は、辺の長さよりも辺の形状、すなわち辺を形成するのが直線であるか曲線であるかどうかがより支配的要因になる。それらの外形の辺を、光出射面の外形の外側に凸の円弧で形成するときは、角度θ₁と、円弧の辺側に形成される角度θ₂との関係は、θ₁＜θ₂であることが好ましい。この円弧により形成される円弧面１１により、円弧面１１に入射される光を全反射させ、均一発光しないため発光観測に利用しない領域（以下、「非観測領域」と呼ぶ。）３の低減、すなわち、導光体の光出射面全体に占める有効発光領域１の割合を向上させることができる。

このθ_１とθ_２の具体的な値は、導光体の有効発光領域１の縦横比や第一の側面１３と第四の側面１９の延長面が形成するθ₃や出射面側が台形形状である場合の切り欠きを有する鋭角θ_４の角度との関係によっても変化する。また、導光体の屈折率等によっても変化する。

携帯電話に応用されるバックライトは、小型化・省スペース化の要請が著しく、利用される導光体のサイズは、主に１．８から２．０インチである。このような導光体について、θ_１、θ_２およびθ_３の理論的な範囲は、それぞれ０°から９０°である。これらの角度の最適値は、光出射面の矩形の長辺および短辺の比や、導光体を構成する材料の屈折率によって決まる。θ_１、θ_２およびθ_３の好ましい範囲は、θ_１が３０°から８０°、θ_２が２０°から６０°、θ_３が３０°から７０°である。

図１に示されるように、領域Ｃを中心とする有効発光領域１（図１中に点線で示される。）は、矩形である。そのため、その有効発光領域１を含む導光体の光出射面の概観は、一般に、有効発光領域１の外形よりも大きい矩形とされる。ここで、発光ダイオードからの光を入射させる角部は、面取りされており、発光ダイオードの発光面が対面しやすくなっている。そのため、導光体の光出射面の概観は、完全な矩形ではないことに注意すべきである。

図２７から図３５は、光出射面の概観が矩形の導光体を、その光出射面の側から見た上面図を示す。なお、各図中に示される点線は、光出射面の概観を示す。図２７は、面取りされた一つの角部から光を入射させる導光体の上面図である。図２８から図３２は、面取りされた二つの角部から光を入射させる導光体の上面図である。このように複数の角部から光を入射させることにより、均一かつ高輝度な面発光が得られる。特に、図２８は、矩形の長辺側における二つの角部を面取りして、その面取り面に切り欠きを設けた導光体の上面図を示す。さらに、それらの角部に挟まれた側面を円弧面としている。このような円弧面とすることにより、円弧面１１での全反射を向上させ、有効発光領域１の面積を大きくすることができる。図２９は、図２８に示される導光体と同様に設けられる二つの角部から、等しい大きさの円弧面をそれぞれ形成させ、中央で互いの円弧面が交わるようにしたものである。図３０は、図２９に示される導光体よりも円弧面の面積を小さくし、中央に平坦面を設けた導光体を示す。このような円弧面を設けることにより、この円弧面において光は短辺方向に多く反射されるため、有効発光面積１の形状は、図２９と比較してより横長の矩形とすることができる。

図３１は、図３０に示される導光体について、円弧面とする代わりに、その側面を平坦面とした導光体を示す。また、図３２は、図２９に示される導光体について、円弧面とする代わりに、その側面を平坦面とした導光体を示す。このような平坦面を有する導光体は、導光体を成型する金型の形成が容易であるため、製造費用を低く抑えることができる。また、円弧面とすることにより得られた全反射による効果は小さくなるが、設計によっては有効発光領域１以外の非観測領域３を小さくすることができる。また、θ_１、θ_２およびθ_３や屈折率等の関係により、平坦面を有する形状が好ましいこともある。

さらに、図３３から図３５は、導光体の角部に形成された貫通孔に発光ダイオードを配置させる導光体の上面図を示す。このように、導光体の内部に発光ダイオードを取り込むことにより、発光ダイオードからの光を漏れなく導光体に入射させることができる。例えば、図３３に示されるように、光出射面から見て矩形のスリット形状を有する貫通孔を角部に設ける。また、図３４に示されるように、スリット形状の内壁面の一部を円弧面とした貫通孔を設ける。入射光は、切り欠きにより拡散されるだけでなく、このような円弧面により、さらに拡散される。また、図３５は、角部に切り込みを入れて形成された側面を光入射面とした導光体を示す。

なお、このような形状は、光出射面の概観が矩形の場合だけでなく、以下に述べる台形の場合も設けることができることは言うまでもない。図２３から図２６は、その例を示す。

［第二の形態］
別の形態の導光体として、光出射面の概観を台形とすることもできる。ここで、発光ダイオードからの光を入射させる角部は、面取りされており、発光ダイオードの発光面が対面しやすくなっている。そのため、導光体の光出射面の概観は、完全な台形ではないことに注意すべきである。光出射面の概観が台形の導光体とにすることにより、導光体の有効発光領域１の発光効率を向上させることができる。すなわち、観測されない非観測領域３から出射していた無駄な光も有効発光領域１に導光させることができる。以下、本形態の導光体について詳述する。

本形態の導光体は、光出射面の概観が台形の導光体であり、少なくとも1つの角部に切り欠きを有する。本形態の導光体において、光出射面は、矩形の有効発光領域を有しており、長辺方向と短辺方向とは、その矩形の有効発光領域についていうものとする。角部の側面に設けられる光入射面は、有効発光領域の対角方向に光を導光する第一の側面１３と、長辺方向に光を導光する第二の側面１５と、短辺方向に光を導光する第三の側面１７を少なくとも有する。そして、第一の側面１３の延長面２３と第三の側面１７とが形成する角度をθ₁とし、第一の側面１３の延長面２３と第二の側面１５とが形成する角度をθ₂とすると、θ₁とθ₂がそれぞれ異なることを特徴とする。これにより、面発光装置とした場合、光源からの導光体内における任意の指向性を得ることができ、均一な面発光する導光体とすることができる。

本形態におけるθ₁およびθ₂は、θ₁＞θ₂であることが好ましい。これにより、角度θ₂が形成される側に、より多くの入射光を分配することができ、均一な面発光が得られる。

導光体の側面を円弧面１１とすることにより、その円弧面への入射光を全反射させることができ、有効発光領域の面積を大きくすることができる。さらに、円弧面を形成する円弧と、他の側面を形成する辺との延長線が成す角度θ₅を鈍角とすることが好ましい。これにより、円弧面１１への入射光を全反射させ、さらに導光体からの光の漏れを防ぐことができる。本形態において、角度θ₁が形成される側の辺が円弧であるとき、θ₁とθ₂の関係は、θ₁＜θ₂とすることが好ましい。

図１４から図２６は、第二の形態にかかる導光体の応用例を示す。各図中に示される点線は、光出射面の概観を示す。図１４は、矩形の長辺側の側面を円弧面１１とした導光体を示す。さらに、図１５は、図１４に示される導光体の角部を拡大して示す上面図である。これにより、矩形の長辺側を直線状にした図２７に示される導光体と比較して、導光体に入射された光を円弧面１１で全反射させることができる。さらに、非観測領域を削減することができる。すなわち、本形態にかかる導光体は、光出射面において、均一かつ高輝度な発光をさせることができる。

なお、本形態の導光体は、角部から矩形の長辺方向に延伸する辺を円弧とするものに限定されることはない。例えば、図１６は、角部から矩形の長辺方向に延伸する円弧により形成される円弧面１１を有する導光体を示す。図１７は、角部から矩形の長辺方向および短辺方向に延伸する円弧により形成される円弧面１１を有する導光体を示す。これらのような円弧面を有する導光体とすることにより、光出射面において、均一かつ高輝度な発光をさせることができる。

図２７に示される導光体と、図１４、図１６および図１７に示される導光体における切り欠きを形成する側面の角度θ_１およびθ_２の例を以下の表１に示す。

ここで、具体的な数値よりも数値の大小関係が重要であることに留意すべきである。なお、光出射面を形成する辺が直線から曲線に変更することにより数値が変化することもある。

本形態は、非観測領域３を取り除いた導光体とすることができる。取り除く非観測領域３は、導光体の角部より延びる二辺のうち、いずれの辺側でもよい。例えば、図１８は、矩形の長辺側の非観測領域３を取り除き、その外縁を直線で形成させた導光体を示す。図１９は、長辺側および短辺側の非観測領域３を取り除き、その外縁を直線で形成させた導光体を示す。

図２０は、光出射面を形成する一辺の概観を円弧とし、かつ、その円弧に稲妻形の形状を設けた導光体を示す。このような形状を有する導光体とすることにより、有効発光領域の方へ光を拡散させ均一発光させることができる。このような効果が得られる形状は、図２０に示される形状が最も好ましいが、図２１や図２２に示されるような鋸刃形や波形であってもよい。

本形態における光出射面の概観は、等脚台形とすることができる。２つの光源を備えた面発光装置とするとき、導光体への光の広がりを考慮すると、等脚台形が最も均一な面発光を得られるからである。ここで、等脚台形とは、導光体の光出射面の側から見て、辺が一部に直線ではなく円弧で形成されている場合も含むため、厳密な意味での等脚台形ではないが、概観すると等脚台形とみなせる形状を全て含む形状を言う。このような形状を有する導光体において、角部は、概観した等脚台形の頂点を形成する辺のうち、鋭角を形成する方位に設けられる。

図３６から図３９は、導光体の光出射面の概観が等脚台形である導光体の応用例を示す。各図中に示される点線は、光出射面の概観を示す。図３６は、隣り合う角部から延びる二辺を共に円弧とした導光体を示す。すなわち、図３６に示される導光体は、隣り合う角部から延びる二つの面が円弧面である。また、図３７は、隣り合う角部から延びる二辺を共に円弧とし、かつ、それらの円弧の一つを複数の円弧からなる形状とした光出射面を示す。図３８は、隣り合う角部に挟まれた一辺を直線とし、その直線を挟んで互いに向かい合う二辺を共に円弧とした形状を有する光出射面を示す。図３９は、隣り合う角部に挟まれた一辺を円弧とし、その円弧を挟んで互いに向かい合う二辺を共に直線とした形状を有する光出射面を示す。

上述した各形態の導光体を形成させる材料は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ノルボルネン系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等が挙げられる。本形態の導光体は、これらを材料として射出成型やトランスファーモールドなど種々の形成方法により、板状、針状など種々の形状に形成させることができる。

導光体を形成させる材料として好適に利用されるクリル樹脂は、他の樹脂と比較して透光性が高く、光劣化による黄変が発生しにくい。そのため、アクリル樹脂を材料とする導光体を備えた面発光装置は、光出力を低下させることなく長時間発光させることができる。

また、ポリカーボネート樹脂は、他の樹脂と比較して耐衝撃性に優れる。本形態の面発光装置の中でも特に小型の面発光装置は、携帯電話の液晶ディスプレイのバックライトなどに利用される。したがって、耐衝撃性に優れたポリカーボネートは好適に利用される。

上述した各形態の導光体と、光源とを備えた面発光装置とするとき、光源として好適に利用される発光ダイオードは、ＬＥＤチップを砲弾型にモールドしたものや、表面実装（ＳＭＤ；Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃａ）型パッケージに搭載させたものとすることが好ましい。このＳＭＤ型パッケージの中でも特に、サイドヴュー（ＳＶ；Ｓｉｄｅ Ｖｉｅｗ）型パッケージとすることにより、面発光装置を薄型化することができる。導光体の一つの角部に、複数個の発光ダイオードを配置させても良い。任意の発光色を発する発光ダイオードを複数設けた光源とすることもできる。

発光ダイオードは、少なくともＬＥＤチップとＬＥＤチップからの光を波長変換する蛍光物質を有することができる。ここで蛍光物質はＬＥＤチップからの光をより長波長に変換させるものが発光効率として良い。また、本形態に係る発光ダイオードは、ＬＥＤチップからの光と、蛍光物質からの光との混色光を発する発光ダイオードとすることができる。この混色光は、白色系の混色光とすることが好ましい。白色系の混色光を発する発光ダイオードとすることにより、フルカラーディスプレイに利用される面発光装置とすることができるからである。

上記蛍光物質は、中心粒径が６μｍ〜５０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５μｍ〜３０μｍである。このような粒径を有する蛍光物質は、光の吸収率および変換効率が高く、且つ、励起波長幅が広いため好ましい。６μｍより小さい蛍光物質は、凝集体を形成しやすく、液状樹脂中において密になって沈降される。そのため、光の透過率を減少させてしまう。さらに、光の吸収率や変換効率が悪く励起波長の幅も狭い。

本形態における蛍光物質は、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に基づいた蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）とすることが好ましい。具体的には、ＹＡｌＯ_３：Ｃｅ、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）、Ｙ_４Ａｌ_２Ｏ_９：Ｃｅあるいはこれらの混合物が挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種類を含有することが好ましい。また、Ｓｉを含有させることによって、結晶の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。詳しくは、一般式（Ｙ_ｚＧｄ_１−ｚ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：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（Ｒｅ_１−ａＳｍ_ａ）_３Ｒｅ'_５Ｏ_１２：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類、Ｒｅ'は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択される少なくとも一種類である。）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。

本形態における発光ダイオードにおいて、このようなフォトルミネッセンス蛍光体は、２種類以上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体や他の蛍光物質を混合させてもよい。ＹからＧｄへの置換量が異なる２種類のイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を混合することにより、容易に所望とする色調の光を容易に実現することができる。

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

図１４は、本実施例における導光体を光出射面の側から見た上面図を示す。本実施例の導光体は、アクリル樹脂を材料とする射出成型により形成されている。本実施例の導光体１００は、概観が台形の主面と、その主面の対角方向の側面に設けられた端面と、短辺方向に設けられる第一の側面１３と、長辺方向に設けられる第二の側面１５と、を有して上記端面に設けられる切り欠きと、を備えている。

光出射面の外形は、その概観が図中の点線で示されるような台形である。図１４中の破線で示される矩形の有効発光領域の長辺方向で、光出射面を形成する一辺の長さは４０．５４ｍｍであり、短辺方向で光出射面を形成する一辺の長さは３５．２ｍｍとする。

また、角度θ_１、θ_２およびθ_３は、それぞれ６０°、３０°および４０°である。切り欠きの形状は、図８に示されるような三角柱であり、切り欠きの幅は、１５０μｍである。このような切り欠きを有する光入射面に、幅２．８ｍｍ×奥行き１．２ｍｍ×高さ０．８ｍｍのサイドヴュー型発光ダイオードの発光面を配置させる。そして、動作電圧（Ｖｆ）を３．６Ｖ、動作電量（Ｉｆ）を２０ｍＡに設定して、駆動させ発光させる。

このようにして得られた本実施例における面発光装置の光出射面においては、その一部に極端に明るい異常発光は観測されず、その有効発光領域において約１８００ｃｄ/ｍ^２の輝度が得られる。

本実施例における導光体の光入射面の概観は、実施例１と同様に、図１４に示される形状とする。なお、本実施例においては、矩形の長辺方向に測った長さを４８．１４ｍｍとし、短辺方向に測った長さを３３．６５ｍｍとする。また、角度θ_１、θ_２およびθ_３は、それぞれ４５°、８０°および６０°とする。その他は、実施例１と同様の導光体とする。本実施例における導光体により面発光装置を形成すると、実施例１と同程度の光学特性が得られる。

本発明は、小型化・省スペース化の要請が著しいバックライトに利用することができる。

図１は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図２は、本発明に係る導光体の角部を拡大して示す上面図である。 図３は、本発明に係る導光体の切り欠きを拡大して示す上面図である。 図４は、本発明に係る導光体の角部を拡大して示す上面図である。 図５は、従来の導光体における角部を拡大して示す上面図である。 図６は、従来の導光体における角部を拡大して示す上面図である。 図７は、本発明に係る導光体の一実施例を示す斜視図である。 図８は、本発明に係る導光体の角部を拡大して示す斜視図である。 図９は、本発明に係る導光体の角部を拡大して示す斜視図である。 図１０は、本発明に係る導光体の角部を拡大して示す斜視図である。 図１１は、本発明に係る導光体の角部を拡大して示す斜視図である。 図１２は、従来の導光体における角部を拡大して示す斜視図である。 図１３は、従来の導光体における角部を拡大して示す斜視図である。 図１４は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図１５は、本発明に係る導光体の角部を拡大して示す上面図である。 図１６は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図１７は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図１８は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図１９は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図２０は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図２１は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図２２は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図２３は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図２４は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図２５は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図２６は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図２７は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図２８は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図２９は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図３０は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図３１は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図３２は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図３３は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図３４は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図３５は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図３６は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図３７は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図３８は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。 図３９は、本発明に係る導光体の一実施例を示す上面図である。

符号の説明

１・・・有効発光領域
３・・・非観測領域
５・・・角部
１１・・・円弧
１３・・・第一の側面
１５・・・第二の側面
１７・・・第三の側面
１９・・・第四の側面
２１・・・第五の側面
２３・・・第一の側面の延長面
２５・・・第一の側面の延長面と第二の側面および第三の側面の交線との距離
１００・・・導光体

Claims (21)

1. 矩形の光出射面を有し、その矩形の角部の側面を光入射面とする導光体において、
   前記光入射面は、前記矩形の対角方向に光を導光する第一の側面１３と、
   前記矩形の長辺方向に光を導光する第二の側面１５と、前記矩形の短辺方向に光を導光する第三の側面１７と、を少なくとも有する切り欠きを備え、
   前記第一の側面の延長面２３と前記第三の側面１７とが成す角度をθ₁とし、前記延長面２３と第二の側面１５とが成す角度をθ₂とすると、前記θ₁および前記θ₂は、大きさが異なることを特徴とする導光体。
2. 前記θ₁および前記θ₂は、θ₁＞θ₂である請求項１に記載の導光体。
3. 前記矩形の短辺は、円弧であり、かつ前記θ₁および前記θ₂は、θ₁＜θ₂である請求項１に記載の導光体。
4. 前記切り欠きの形状は、三角柱または三角錐である請求項１から３のいずれか一項に記載の導光体。
5. 第一の側面１３の幅は、前記切り欠きの幅の１から２倍である請求項１から４のいずれか一項に記載の導光体。
6. 前記第一の側面の延長面２３と、第二の側面１５および第三の側面１７の交線との最短距は、２００μｍ以下である請求項１から５のいずれか一項に記載の導光体。
7. 台形の光出射面を有し、その台形の角部の側面を光入射面とする導光体において、
   前記光入射面は、前記台形の対角方向に光を導光する第一の側面１３と、
   前記台形の長辺方向に光を導光する第二の側面１５と、
   前記台形の短辺方向に光を導光する第三の側面１７と、を少なくとも有する切り欠きを備え、
   前記第一の側面の延長面２３と前記第三の側面１７が成す角度をθ₁とし、前記延長面２３と第二の側面１５が形成する角度をθ₂、とすると、前記θ₁および前記θ₂は、大きさが異なることを特徴とする導光体。
8. 前記θ₁および前記θ₂は、θ₁＞θ₂である請求項７に記載の導光体。
9. 前記台形の角部から延伸する二辺のうち少なくとも一辺が円弧である請求項７または８に記載の導光体。
10. 前記短辺が円弧であり、かつ前記θ₁および前記θ₂は、θ₁＜θ₂である請求項７に記載の導光体。
11. 前記切り欠きの形状は、三角柱または三角錐である請求項７から１０のいずれか一項に記載の導光体。
12. 第一の側面１３の幅は、前記切り欠きの幅の１から２倍である請求項７から１１のいずれか一項に記載の導光体。
13. 前記第一の側面の延長面２３と、第二の側面１５と第三の側面１７の交線との最短距離は、２００μｍ以下である請求項７から１２のいずれか一項に記載の導光体。
14. 前記台形が等脚台形であり、複数の角部が切り欠きを有する請求項７から１３のいずれか一項に記載の導光体。
15. 点光源と、その点光源と光学的に接続された請求項１から１４のいずれか一項に記載の導光体と、を備えたことを特徴とする面発光装置。
16. 前記点光源は、発光ダイオードである請求項１５に記載の面発光装置。
17. 前記発光ダイオードは、少なくともＬＥＤチップと、そのＬＥＤチップからの光を波長変換する蛍光物質と、を有する請求項１６に記載の面発光装置。
18. 前記発光ダイオードは、ＬＥＤチップからの光と、前記蛍光物質からの光との混色光を発する請求項１７に記載の面発光装置。
19. 前記混色光は、白色系の光である請求項１８に記載の面発光装置。
20. 矩形の主面と、
    その主面の対角方向の側面に設けられた端面と、
    前記矩形の短辺方向に設けられる第一の側面と、前記矩形の長辺方向に設けられる第二の側面と、を有して前記端面に設けられる切り欠きと、を備え、
    前記第一の側面が前記端面となす角度θ_１は、前記第二の側面が前記端面となす角度θ_２より大きいことを特徴とする導光体。
21. 矩形の主面と、
    その主面の対角方向の側面に設けられた端面と、
    前記矩形の短辺方向に設けられる第一の側面と、前記矩形の長辺方向に設けられ、前記第一の側面より面積が大きい第二の側面と、を有して前記端面に設けられる切り欠きと、
    を備えたことを特徴とする導光体。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

Images