JP2007329114A - Light guide plate, and planar light emitting device equipped with it - Google Patents

Light guide plate, and planar light emitting device equipped with it Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light guide plate for uniformly guiding light by effectively confine light emitted from a solid light emitting element in it, and a planar light emitting device equipped with it. <P>SOLUTION: The solid light emitting element 2 is disposed at a prescribed position on the first face 6 side of a light guide plate body 3a, and a recessed part 4 is formed in the prescribed region of a second face 5. The recessed part 4 is formed so as to remove a region in which the optical path of the component of light emitted to the outside of the light guide plate body 3a through the second face 5, out of light advancing toward the second face 5 side in the inside of the light guide plate body 3a by being emitted from the solid light emitting element 2, is positioned. The side wall face 4a exposed on the side wall of the recessed part 4 is used as a face for totally reflecting light emitted from the solid light emitting element 2 so as not to make it emit to the outside of the light guide plate body 3a. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は導光板およびそれを備えた面状発光装置に関し、特に、液晶表示装置のバックライトとして使用される導光板と、そのような導光板を備えた面状発光装置に関するものである。   The present invention relates to a light guide plate and a planar light emitting device including the same, and more particularly to a light guide plate used as a backlight of a liquid crystal display device and a planar light emitting device including such a light guide plate.

近年、テレビジョンおよびパソコンをはじめ、携帯型電子機器などに搭載されるディスプレイとして、薄型で軽量な液晶ディスプレイが普及している。図38に示すように、液晶ディスプレイ200は、画像を表示する液晶表示パネル151とバックライト装置110とを備えて構成される。バックライト装置110は、液晶表示パネル151を背面から光を照射して液晶表示パネル151に表示されている画像を鮮明に映し出す機能を有している。   In recent years, thin and lightweight liquid crystal displays have become widespread as displays mounted on portable electronic devices such as televisions and personal computers. As shown in FIG. 38, the liquid crystal display 200 includes a liquid crystal display panel 151 for displaying an image and a backlight device 110. The backlight device 110 has a function of clearly displaying an image displayed on the liquid crystal display panel 151 by irradiating light from the back surface of the liquid crystal display panel 151.

そのバックライト装置110は、光源、光源を駆動する回路および多種の光学フィルム等により構成されている。バックライト装置110の光源として、一般的に冷陰極蛍光ランプ(Cold Cathode Fluorescent Lamp)152が使用されている。しかしながら、冷陰
極蛍光ランプ152には水銀(Hg)が使用されているために、たとえばバックライト装置110が破損した場合にはその水銀が流出してしまう可能性があり、環境に悪影響を及ぼすおそれがある。
The backlight device 110 includes a light source, a circuit for driving the light source, and various optical films. In general, a cold cathode fluorescent lamp 152 is used as a light source of the backlight device 110. However, since mercury (Hg) is used for the cold cathode fluorescent lamp 152, for example, when the backlight device 110 is damaged, the mercury may flow out, which may adversely affect the environment. There is.

そこで、冷陰極蛍光ランプに代わる光源として、発光ダイオードに代表される固体発光素子(LED:Light Emitting Diode)が提案されている。その固体発光素子として、赤色(R)、緑色(G)および青色(B)のそれぞれの光を発光する固体発光素子と、白色の光を発光する固体発光素子とが開発されている。   Therefore, a solid light emitting element (LED: Light Emitting Diode) typified by a light emitting diode has been proposed as a light source to replace the cold cathode fluorescent lamp. As the solid light emitting element, a solid light emitting element that emits red (R), green (G), and blue (B) light and a solid light emitting element that emits white light have been developed.

バックライト装置では、液晶表示パネルに対して白色光を照射させることが望ましいとされる。そのため、固体発光素子の使用の態様として、白色の光を発光する固体発光素子を単体で使用するか、赤色、緑色および青色のそれぞれの光を発光する3つの固体発光素子を使用する態様がある。3つの固体発光素子を使用する場合には、それぞれの固体発光素子から出射された3つの光を混合することによって白色光とし、その白色光が液晶パネルに照射されることになる。   In the backlight device, it is desirable to irradiate the liquid crystal display panel with white light. Therefore, as an aspect of use of the solid light emitting element, there is an aspect in which a solid light emitting element that emits white light is used alone or three solid light emitting elements that emit red, green, and blue light are used. . When three solid light emitting elements are used, white light is formed by mixing three lights emitted from the respective solid light emitting elements, and the white light is irradiated onto the liquid crystal panel.

ところで、固体発光素子は冷陰極蛍光ランプに比べてサイズが小さく、また、出射した光によって照射される範囲(領域)が狭い。そのため、たとえばテレビジョンなどに使用される大型液晶表示パネルのバックライト装置の光源として固体発光素子を使用する場合には、固体発光素子は液晶表示パネルの直下において列状または平面状に複数配設されることになる。このような液晶表示装置のバックライト装置は、直下型LEDバックライトと称される。   By the way, the solid-state light emitting device is smaller in size than the cold cathode fluorescent lamp, and the range (region) irradiated by the emitted light is narrow. Therefore, when a solid light emitting element is used as a light source of a backlight device of a large liquid crystal display panel used for, for example, a television, a plurality of solid light emitting elements are arranged in a line or a plane directly under the liquid crystal display panel. Will be. Such a backlight device of a liquid crystal display device is referred to as a direct type LED backlight.

しかしながら、一般的な固体発光素子から出射される光の発光特性としては、固体発光素子が位置するところの光の強度が最も強く、固体発光素子から離れるにしたがってその強度は弱くなる。そのため、固体発光素子を直下型LEDバックライトの光源として使用する場合には、固体発光素子の位置との関係で液晶表示パネルの面内において輝度が不均一になってしまう。つまり、固体発光素子が配置されている直上の液晶表示パネルの部分では輝度が最も高く、一つの固体発光素子とこれに隣り合う固体発光素子との間の領域のの直上に位置する液晶表示パネルの部分では輝度は低くなる。   However, as a light emission characteristic of light emitted from a general solid light emitting element, the intensity of the light where the solid light emitting element is located is the strongest, and the intensity decreases as the distance from the solid light emitting element increases. Therefore, when the solid light emitting element is used as the light source of the direct type LED backlight, the luminance becomes non-uniform in the plane of the liquid crystal display panel in relation to the position of the solid light emitting element. In other words, the portion of the liquid crystal display panel directly above where the solid light emitting element is disposed has the highest luminance, and the liquid crystal display panel is located immediately above the region between one solid light emitting element and the adjacent solid light emitting element. In this part, the luminance is low.

また、赤色、緑色および青色のそれぞれの光を発光する3つの固体発光素子を光源として使用した場合には、液晶表示パネルの面内において各色ごとに輝度が不均一であるために混色が十分に行なわれず、液晶表示パネルにおいて赤色、緑色および青色の色むらが生じることがある。   In addition, when three solid-state light emitting elements that emit red, green, and blue light are used as the light source, the luminance is non-uniform for each color within the surface of the liquid crystal display panel, so that sufficient color mixing is possible. This is not done, and color irregularities of red, green and blue may occur in the liquid crystal display panel.

このような不具合を解消するために、固体発光素子を出射してから液晶表示パネルに到達するまでに十分な長さの光路を確保し、その光路の途中においてそれぞれの固体発光素子から出射した光を十分に混色させて、液晶表示パネルに照射する手法が提案されている。   In order to solve such a problem, a sufficient length of light path is ensured from the time when the solid light emitting element is emitted until it reaches the liquid crystal display panel, and the light emitted from each solid light emitting element in the middle of the optical path. There has been proposed a method of sufficiently mixing the colors and irradiating the liquid crystal display panel.

たとえば特許文献1では、基板に配設された固体発光素子を円柱の側面の一部あるいは球面の一部からなる上面を有する樹脂で覆ったバックライト装置が提案されている。このバックライト装置では、まず、固体発光素子から出射した光はその曲面において全反射をして樹脂内を導光する。そして、樹脂内を導光した光は基板の上面に設けられた光拡散部によって散乱されて強度の均一な光として出射されることになる。   For example, Patent Document 1 proposes a backlight device in which a solid light-emitting element disposed on a substrate is covered with a resin having an upper surface formed of a part of a side surface of a cylinder or a part of a spherical surface. In this backlight device, first, the light emitted from the solid light emitting element is totally reflected on the curved surface and guided in the resin. The light guided through the resin is scattered by the light diffusion portion provided on the upper surface of the substrate and is emitted as light having a uniform intensity.

また、特許文献2では、サイドエミッタタイプの固体発光素子から出射された光を導光板へ導く態様のバックライト装置が提案されている。さらに、特許文献3では、導光板に窪みを形成した発光装置が提案されている。この導光板では、導光板の下面側にLEDが配設され、そのLEDと対向する導光板の上面側に窪みが形成されている。この窪みは、上面に近づくにしたがって徐々に広がるように形成されている。
特開2005−340750号公報 特開2005−310611号公報 特開2002−298629号公報
Further, Patent Document 2 proposes a backlight device having a mode for guiding light emitted from a side emitter type solid-state light emitting element to a light guide plate. Further, Patent Document 3 proposes a light emitting device in which a recess is formed in a light guide plate. In this light guide plate, an LED is disposed on the lower surface side of the light guide plate, and a depression is formed on the upper surface side of the light guide plate facing the LED. This recess is formed so as to gradually expand as it approaches the upper surface.
JP 2005-340750 A Japanese Patent Laying-Open No. 2005-310611 JP 2002-298629 A

しかしながら、従来のバックライト装置では次のような問題点があった。まず、特許文献1に開示されたバックライト装置では、上述したように固体発光素子を覆う樹脂の表面形状は円柱の側面の一部あるいは球面の一部とされる。ここで、図39に示すように、この曲面(円柱の側面)を固体発光素子102を中心とした2つの曲面P,Qに分けてみる。固体発光素子102から出射される光のうち、曲面Pに入射する光のすべてを樹脂103内に閉じ込めるには、樹脂103の屈折率を1.5、球の半径を2mmとした場合、球の中心Cと基板101との距離Dは約0.24mm以下に設定しなければならない。一方、固体発光素子102の高さHが0.1mm以上であることを考慮すると、この距離では、基板101に配設された固体発光素子102と樹脂103の端面と隙間がほとんどなくなってしまう。そうすると、光が樹脂103内を導光できる領域が少なくなって、混色効果が悪化するという問題があった。   However, the conventional backlight device has the following problems. First, in the backlight device disclosed in Patent Document 1, the surface shape of the resin covering the solid-state light emitting element is a part of the side surface of the cylinder or a part of the spherical surface as described above. Here, as shown in FIG. 39, this curved surface (side surface of the cylinder) is divided into two curved surfaces P and Q with the solid-state light emitting element 102 as the center. In order to confine all the light incident on the curved surface P among the light emitted from the solid state light emitting element 102 in the resin 103, when the refractive index of the resin 103 is 1.5 and the radius of the sphere is 2 mm, The distance D between the center C and the substrate 101 must be set to about 0.24 mm or less. On the other hand, considering that the height H of the solid light emitting element 102 is 0.1 mm or more, the gap between the solid light emitting element 102 disposed on the substrate 101 and the end face of the resin 103 is almost eliminated at this distance. As a result, there is a problem that the area where light can be guided through the resin 103 is reduced and the color mixing effect is deteriorated.

また、固体発光素子102から出射される光のうち曲面Qに入射する光については、全反射条件を満たしていない。そのため、曲面Qに入射した光は樹脂103の外へ出射されてしまい、樹脂103内への結合効率が悪化してしまう。   Of the light emitted from the solid state light emitting element 102, the light incident on the curved surface Q does not satisfy the total reflection condition. Therefore, the light incident on the curved surface Q is emitted outside the resin 103, and the coupling efficiency into the resin 103 is deteriorated.

さらに、特許文献1では、バックライト装置の樹脂として4つの曲面(曲面Pに対応)からなる上面を有する樹脂が提案されている。このバックライト装置では、それぞれ球面の一部をなす4つの曲面が1つの交点において出会い、その交点の直下に固体発光素子が配設されている。ところが、このバックライト装置の場合には、球面の一部をなす一つの曲面について、この曲面に繋がって延びる曲面(曲面Qに対応)は3面存在する。したがって、4つの曲面(曲面P)についてはそのそれぞれの曲面に繋がって延びる曲面は12面(曲面Q)存在することになる。   Further, Patent Document 1 proposes a resin having an upper surface composed of four curved surfaces (corresponding to the curved surface P) as a resin for the backlight device. In this backlight device, four curved surfaces each forming a part of a spherical surface meet at one intersection, and a solid state light emitting element is disposed immediately below the intersection. However, in the case of this backlight device, there are three curved surfaces (corresponding to the curved surface Q) extending from the curved surface that form part of the spherical surface. Accordingly, for the four curved surfaces (curved surface P), there are twelve curved surfaces (curved surface Q) connected to the respective curved surfaces.

このため、4つの曲面(曲面P)の交点の直下に位置する固体発光素子から出射した光のうち、この12面(曲面Q)に到達した光は全反射をせずに樹脂の外へ出射してしまう。そのため、固体発光素子から出射される光のうちの大部分が樹脂内に閉じ込められることなく樹脂の外へ出射されてしまい、均一な輝度を得ることができないという問題があっ
た。
For this reason, of the light emitted from the solid state light emitting element located immediately below the intersection of the four curved surfaces (curved surface P), the light that has reached these 12 surfaces (curved surface Q) is emitted out of the resin without being totally reflected. Resulting in. Therefore, most of the light emitted from the solid state light emitting element is emitted outside the resin without being confined in the resin, and there is a problem that uniform luminance cannot be obtained.

また、特許文献2に開示されたバックライト装置では、固体発光素子(LED)パッケージと導光板の間に空気層が存在する。そのため、LEDパッケージと導光板との界面において屈折率に空気の存在による差が生じ固体発光素子から出射した光が全反射をしてしまい、光が固体発光素子パッケージから出射することができず、バックライト装置の光源として利用できる光量が減るという問題点があった。   In the backlight device disclosed in Patent Document 2, an air layer exists between the solid light emitting element (LED) package and the light guide plate. Therefore, the difference in refractive index due to the presence of air at the interface between the LED package and the light guide plate causes total reflection of light emitted from the solid light emitting element, and light cannot be emitted from the solid light emitting element package. There has been a problem that the amount of light that can be used as the light source of the backlight device is reduced.

さらに、特許文献3に開示された発光装置では、窪みの形状として、全方向に光を広げるのであれば円錐状が好ましく、特定の方向へ光を広げるには三角錐状等が好ましいとされる。そして、円錐状等のいずれの窪みにおいても、鋭角の角は線状の輝度むらを生じやすく、これを解消するには面取りすることが好ましいとされる。ところが、その窪みの直下に配設される光源には大きさがあるため、光源から発せられる光のうち、光源内における特定の位置から出射する一部の光は窪みにおいて全反射をせずに、導光板の外へ出射してしまうことがあった。   Furthermore, in the light emitting device disclosed in Patent Document 3, a conical shape is preferable as the shape of the depression if the light is spread in all directions, and a triangular pyramid shape is preferable for spreading the light in a specific direction. . In any concavity such as a conical shape, acute corners tend to cause linear luminance unevenness, and chamfering is preferable to eliminate this. However, since the light source disposed immediately below the depression has a size, a part of the light emitted from the light source from a specific position in the light source does not undergo total reflection in the depression. In some cases, the light is emitted outside the light guide plate.

このことについて説明する。図40に示すように、固体発光素子102の直上に形成される窪み104に対して、固体発光素子102の中心(原点O)から出射する光は、光路164,165に示すように、窪み104において全反射をして導光板本体103aの延在する方向に沿って導光板本体103a内を進むことになる。一方、固体発光素子102の端(点P1)から出射する光のうち窪み104の中央に向かって進む光は、光路166に示すように、窪み104において全反射をすることなく導光板本体103aの外へ出射してしまうことになる。このように、特許文献3に開示された発光装置の導光板103の窪み104においては、光源(固体発光素子102)の大きさが考慮されていないために、バックライト装置として光量を十分に確保することができないという問題があった。   This will be described. As shown in FIG. 40, the light emitted from the center (origin O) of the solid light emitting element 102 with respect to the depression 104 formed immediately above the solid light emitting element 102, as indicated by optical paths 164 and 165, Thus, the light is totally reflected and proceeds in the light guide plate main body 103a along the direction in which the light guide plate main body 103a extends. On the other hand, of the light emitted from the end (point P1) of the solid state light emitting element 102, the light traveling toward the center of the depression 104 does not undergo total reflection in the depression 104, as indicated by the optical path 166, and the light guide plate body 103a. It will be emitted outside. As described above, in the recess 104 of the light guide plate 103 of the light emitting device disclosed in Patent Document 3, since the size of the light source (solid light emitting element 102) is not considered, a sufficient amount of light is secured as the backlight device. There was a problem that could not be done.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、一つの目的は固体発光素子から出射される光を効果的に閉じ込めて均一に導光させる導光板を提供することであり、他の目的はそのような導光板を備えて面内において均一に発光する面状発光装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object is to provide a light guide plate that effectively confines light emitted from a solid-state light emitting element and guides the light uniformly. An object of the present invention is to provide a planar light emitting device that includes such a light guide plate and emits light uniformly in a plane.

本発明に係る導光板は、液晶表示装置のバックライトに使用される導光板であって、板状の導光板本体と凹部とを備えている。板状の導光板本体は、所定の発光素子から出射された光が入射する第1面および前記第1面と対向する第2面を有している。凹部は、導光板本体の第2面に形成されて所定の側壁面を有している。その凹部は、発光素子から出射して第2面の側に向かって導光板本体の内部を進む光のうち、第2面を経て導光板本体の外へ進む光の成分の光路が位置する導光板本体の領域の部分に形成されている。そして、凹部の側壁面は、その光の成分を導光板本体の外へ出射させないように光の成分を全反射させる面を備えている。   The light guide plate according to the present invention is a light guide plate used for a backlight of a liquid crystal display device, and includes a plate-like light guide plate main body and a recess. The plate-shaped light guide plate body has a first surface on which light emitted from a predetermined light emitting element is incident and a second surface opposite to the first surface. The recess is formed on the second surface of the light guide plate body and has a predetermined side wall surface. The concave portion is a guide in which an optical path of a component of light that travels through the second surface to the outside of the light guide plate body out of the light emitted from the light emitting element and traveling toward the second surface side. It is formed in the region of the optical plate body. The side wall surface of the recess includes a surface that totally reflects the light component so that the light component is not emitted outside the light guide plate body.

この構成によれば、導光板本体の第2面の部分に、発光素子から出射して第2面の側に向かって導光板本体の内部を進む光のうち、第2面を経て導光板本体の外へ出射する光の成分の光路が位置する領域を取り除くように凹部が形成され、さらに、その凹部の側壁に露出した側壁面においては、発光素子から出射した光が導光板本体の外へ出射しないように全反射される。これにより、発光素子から第2面の側に向かって出射された光の大部分が全反射されて第2面による光の損失が大幅に低減し、発光素子から出射される光を効率よく均一に導光板本体の内部へ導くことができる。   According to this configuration, the light guide plate main body passes through the second surface out of the light emitted from the light emitting element and traveling inside the light guide plate main body toward the second surface on the second surface portion of the light guide plate main body. A recess is formed so as to remove the region where the optical path of the component of the light emitted to the outside is located, and the light emitted from the light emitting element is exposed to the outside of the light guide plate body on the side wall surface exposed to the side wall of the recess. It is totally reflected so as not to be emitted. As a result, most of the light emitted from the light emitting element toward the second surface is totally reflected, and the loss of light from the second surface is greatly reduced, and the light emitted from the light emitting element is efficiently and evenly distributed. To the inside of the light guide plate body.

そのような凹部として、より具体的には、その側壁面は円錐の側面であること、あるいは、回転放物面の一部であることが好ましい。そして、発光素子はその回転放物面の焦点との関係で所定の位置に配置されていることがより好ましい。   More specifically, as such a recess, the side wall surface is preferably a conical side surface or a part of a paraboloid of revolution. The light emitting element is more preferably arranged at a predetermined position in relation to the focal point of the paraboloid of revolution.

また、凹部の側壁面は、指数関数として表される曲線を所定の軸の回りに回転させることにより形成される曲面の一部であることが好ましく、そのような指数関数として表される曲線は、αを全反射角度−90度とし、Cを定数とすると、曲座標(r、θ)による式r=exp(θ/tanα+C)によって得られるrとθを、式X=r・cosθとY=r・sinθによって直角座標(X,Y)に変換した曲線であることがより好ましい。   The sidewall surface of the recess is preferably a part of a curved surface formed by rotating a curve expressed as an exponential function around a predetermined axis, and the curve expressed as such an exponential function is , Α is a total reflection angle of −90 degrees, and C is a constant, r and θ obtained by the equation r = exp (θ / tan α + C) using the curvature coordinates (r, θ) are expressed by the equation X = r · cos θ and Y More preferably, it is a curve converted into rectangular coordinates (X, Y) by r · sin θ.

さらに、凹部の側壁面は、発光素子の位置との関係で全反射条件を満たす所定の曲線を所定の軸の回りに回転することによって得られる曲面に沿うように、頂角の異なる複数の円錐の側面の一部をそれぞれ繋ぎ合わせることによって形成された面であることが好ましい。   Furthermore, the side wall surface of the recess has a plurality of cones having different apex angles so as to follow a curved surface obtained by rotating a predetermined curve satisfying the total reflection condition around a predetermined axis in relation to the position of the light emitting element. It is preferable that the surface is formed by connecting a part of each of the side surfaces.

さらに、また、凹部の側壁面は、発光素子におけるあらゆる部分から出射する光を全反射させる面であることが好ましい。   Furthermore, the side wall surface of the recess is preferably a surface that totally reflects light emitted from any part of the light emitting element.

これにより、発光素子から出射される光を閉じ込めて、その閉じ込められた光を導光板本体の延在する方向に沿って導くことができる。なお、円錐、回転放物面、指数関数に基づく曲面は数学的に厳密な形状を意図するものではなく、製造上の誤差を当然に含む。   Thereby, the light emitted from the light emitting element can be confined, and the confined light can be guided along the direction in which the light guide plate body extends. It should be noted that a curved surface based on a cone, a rotating paraboloid, or an exponential function is not intended to be a mathematically exact shape but naturally includes manufacturing errors.

本発明に係る面状発光装置は、主表面を有する基板と発光素子と導光板とを有している。発光素子は基板の主表面上に配設されている。導光板は発光素子を覆うように基板の主表面上に配設されている。その導光板は、板状の導光板本体と凹部と光路変換部とを備えている。板状の導光板本体は互いに対向する第1面および第2面を有している。凹部は、導光板本体の第2面における、発光素子から出射して第2面の側に向かって導光板本体の内部を進む光のうち第2面を経て導光板本体の外へ進む光の成分の光路が位置する導光板本体の領域の部分に形成され、光の成分を導光板本体の外へ出射させないように光の成分を全反射させる所定の面を含む側壁面を有している。光路変換部は凹部の側壁面において全反射された光の成分を含む導光板本体の内部を進む光を第2面から外へ向かって出射するよう光路を変換させる。   The planar light emitting device according to the present invention includes a substrate having a main surface, a light emitting element, and a light guide plate. The light emitting element is disposed on the main surface of the substrate. The light guide plate is disposed on the main surface of the substrate so as to cover the light emitting element. The light guide plate includes a plate-like light guide plate main body, a concave portion, and an optical path changing portion. The plate-shaped light guide plate main body has a first surface and a second surface facing each other. The concave portion is a portion of the second surface of the light guide plate main body that emits light from the light emitting element and travels inside the light guide plate main body toward the second surface. A side wall surface including a predetermined surface that is formed in a portion of the region of the light guide plate main body where the optical path of the component is located and totally reflects the light component so as not to emit the light component out of the light guide plate main body. . The optical path conversion unit converts the optical path so that the light traveling inside the light guide plate main body including the light component totally reflected on the side wall surface of the concave portion is emitted outward from the second surface.

この構成によれば、凹部の側壁面において全反射された光は、導光板本体の外へ出射することなく導光板本体の延在する方向にほぼ沿って内部を進む。導光板本体内を進む光は、光路変換部によりその光路が変えられることによって全反射条件が崩れて、導光板本体の第2面から出射される。これにより、凹部の側壁面によって反射されずに導光板本体内を進んで光路変換部によって光路が変えられる光とともに、導光板本体の第2面から均一に光を出射させることができる。   According to this configuration, the light totally reflected on the side wall surface of the concave portion proceeds inside along the extending direction of the light guide plate main body without being emitted outside the light guide plate main body. The light traveling in the light guide plate main body is emitted from the second surface of the light guide plate main body by breaking the total reflection condition by changing the optical path by the optical path conversion unit. Thereby, light can be uniformly emitted from the second surface of the light guide plate main body together with the light that travels in the light guide plate main body without being reflected by the side wall surface of the concave portion and whose optical path is changed by the optical path changing portion.

そのような光路変換部として、より具体的には、拡散粒子や導光板本体を進む光を導光板本体の外へ出射する所定の面を露出する開口部がある。拡散粒子の場合には、光は拡散粒子の表面において反射されることになる。また、開口部の場合には、光は開口部の側壁面において反射されることになる。光を均一に出射するために、拡散粒子の場合には、たとえば導光板本体内に均一に配設されていることが好ましい。また、開口部の場合には、開口部は発光素子を中心として同心円状に複数配設されていることが好ましい。また、この場合には、開口部は、発光素子から遠ざかるにしたがって大きさが大きくなるように複数配設されていることがより好ましい。   More specifically, such an optical path conversion unit includes an opening that exposes a predetermined surface that emits light that travels through diffusion particles and the light guide plate body to the outside of the light guide plate body. In the case of diffusing particles, light will be reflected at the surface of the diffusing particles. In the case of the opening, light is reflected on the side wall surface of the opening. In order to emit light uniformly, in the case of diffusing particles, for example, it is preferably disposed uniformly in the light guide plate body. In the case of openings, it is preferable that a plurality of openings be concentrically arranged with the light emitting element as the center. In this case, it is more preferable that a plurality of openings are arranged so that the size increases as the distance from the light emitting element increases.

また、基板、発光素子および導光板を所定の寸法からなる一つの発光モジュールとすることが好ましく、その発光モジュール内では、複数の発光素子が列状に配設されることがより好ましい。   Moreover, it is preferable that the substrate, the light emitting element, and the light guide plate are one light emitting module having a predetermined size, and it is more preferable that a plurality of light emitting elements are arranged in a row in the light emitting module.

この場合には、発光素子を2次元的に配設する場合と比べて発光素子を配設する領域を狭めることができ、コストの削減を図ることができる。また、導光板内において光を比較的長い距離にわたり導光させることができ、バックライト装置として混色性を高めることができる。   In this case, compared with the case where the light emitting elements are two-dimensionally arranged, the region where the light emitting elements are arranged can be narrowed, and the cost can be reduced. In addition, light can be guided over a relatively long distance in the light guide plate, and the color mixing property can be enhanced as a backlight device.

また、そのような発光モジュールが平面状に複数配設されていることが好ましい。この場合には、液晶表示装置としてよりサイズの大きな液晶表示パネルに容易に対応させることができ、また、複数の発光素子のうちのいくつかの発光素子が発光しなくなったような場合でも、輝度の低下を防ぐことができる。   Moreover, it is preferable that a plurality of such light emitting modules are arranged in a planar shape. In this case, it is possible to easily cope with a liquid crystal display panel having a larger size as a liquid crystal display device, and even when some of the light emitting elements stop emitting light, Can be prevented.

さらに、基板の主表面上に配設されて発光素子が載置されるパッケージ部と、そのパッケージ部に形成され、発光素子から出射される光を導光板へ向けて反射させるための反射面と、発光素子を封止するように、導光板とパッケージとの間に充填された樹脂とを備えていてもよい。   Further, a package part disposed on the main surface of the substrate and on which the light emitting element is placed, and a reflection surface formed on the package part for reflecting light emitted from the light emitting element toward the light guide plate, A resin filled between the light guide plate and the package may be provided so as to seal the light emitting element.

この場合には、発光素子をパッケージ部に配設することで発光素子を基板に直接取付ける場合と比べて、発光素子に不具合が発生した場合にパッケージ部ごと交換すればよく、発光素子の交換作業をより容易に行なうことができる。   In this case, the light emitting element can be replaced when the light emitting element is defective, as compared with the case where the light emitting element is directly attached to the substrate by arranging the light emitting element in the package part. Can be performed more easily.

発光素子から導光板へより損失を減らして光を導くには、導光板は、発光素子と導光板との間に空気の層を介在させることなく基板上に配設されていることが好ましい。   In order to reduce light loss and guide light from the light emitting element to the light guide plate, the light guide plate is preferably disposed on the substrate without an air layer interposed between the light emitting element and the light guide plate.

実施の形態1
本発明の実施の形態1に係る、面状発光装置に使用される導光板の第1の例について説明する。図1および図2に示すように、導光板3を実質的に構成する導光板本体3aは、樹脂から形成されて互いに対向する表面(第2面)5と裏面(第1面)6とを有する板状の形状とされる。その導光板本体3aの裏面6の側の所定の位置には固体発光素子2が配設されている。その固体発光素子2は基板1の表面上に反射シート30を介在させて取付けられている。
Embodiment 1
The 1st example of the light-guide plate used for the planar light-emitting device based on Embodiment 1 of this invention is demonstrated. As shown in FIGS. 1 and 2, the light guide plate body 3 a that substantially constitutes the light guide plate 3 includes a front surface (second surface) 5 and a back surface (first surface) 6 that are made of resin and face each other. It has a plate-like shape. The solid light emitting element 2 is disposed at a predetermined position on the back surface 6 side of the light guide plate body 3a. The solid state light emitting device 2 is mounted on the surface of the substrate 1 with a reflective sheet 30 interposed.

一方、導光板本体3aの表面5の所定の領域には凹部4が形成されている。図2および図3に示すように、凹部4は、固体発光素子2から出射して表面5の側に向かって導光板本体3aの内部を進む光のうち、表面5を経て導光板本体3aの外へ出射する光の成分の光路が位置する領域を取り除くように形成されている。その凹部4の側壁に露出した側壁面4aは、固体発光素子2から出射した光を導光板本体3aの外へ出射させないように全反射させる面とされる。この導光板3では凹部4は略円錐形状に形成されて、露出した側壁面4aはその円錐の側面をなす。   On the other hand, the recessed part 4 is formed in the predetermined area | region of the surface 5 of the light-guide plate main body 3a. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the recess 4 is formed on the light guide plate body 3 a through the surface 5 out of the light emitted from the solid light emitting element 2 and traveling toward the surface 5 toward the surface 5. It is formed so as to remove the region where the optical path of the component of the light emitted to the outside is located. The side wall surface 4a exposed at the side wall of the recess 4 is a surface that totally reflects the light emitted from the solid light emitting element 2 so as not to be emitted outside the light guide plate body 3a. In this light guide plate 3, the recess 4 is formed in a substantially conical shape, and the exposed side wall surface 4a forms the side surface of the cone.

その凹部4の構造についてさらに詳しく説明する。表面5およびその表面5に形成された凹部4の側壁面4a等は空気と接する界面となる。導光板本体3aの内部からその界面に入射する光は、その入射角度θによってその界面から導光板本体3aの外へ出射する光の成分(以下、「成分A」と記す。)と、その界面において全反射をして導光板本体3aの内部を進む光の成分(以下、「成分B」と記す。)とを含んでいる。   The structure of the recess 4 will be described in more detail. The surface 5 and the side wall surface 4a of the recess 4 formed on the surface 5 serve as an interface in contact with air. The light incident on the interface from the inside of the light guide plate main body 3a is a component of light emitted from the interface to the outside of the light guide plate main body 3a at the incident angle θ (hereinafter referred to as “component A”), and the interface. , And a light component (hereinafter referred to as “component B”) that travels through the light guide plate main body 3a after being totally reflected.

導光板本体3aを構成する樹脂の屈折率をたとえば1.5とすると、約42度以上の角度で入射した光はその界面において全反射される。一方、0度〜約42度の角度で入射した光は導光板本体3aの内部から外へ出射されることになる。なお、全反射とは、屈折率の大きい媒質から屈折率の小さい媒質に光が入射するときに、特定の角度以上の入射角度では入射光は屈折せずにすべて反射してしまう現象をいう。また、入射角度θは入射面の法線と入射する光の光路とのなす角度として定義される。   If the refractive index of the resin constituting the light guide plate body 3a is 1.5, for example, light incident at an angle of about 42 degrees or more is totally reflected at the interface. On the other hand, light incident at an angle of 0 degrees to about 42 degrees is emitted from the inside of the light guide plate body 3a to the outside. Total reflection refers to a phenomenon in which when light enters a medium having a high refractive index into a medium having a low refractive index, the incident light is reflected without being refracted at an incident angle greater than a specific angle. Further, the incident angle θ is defined as an angle formed between the normal line of the incident surface and the optical path of incident light.

一方、固体発光素子2からは一般的に全放射角度をもって光が出射される。導光板本体として、たとえば図3に示すように、裏面6と凹部が形成されていない表面5を有する導光板本体3aを想定すると、導光板本体3aと空気との界面において全反射をしない光の成分が存在する。つまり、固体発光素子2を通る表面5の法線方向を入射角度0度とすると、入射角度が0度から約42度の範囲の光(光の成分61〜63参照)は全反射をせずに導光板本体3aの外へ出射してしまう。   On the other hand, light is generally emitted from the solid state light emitting device 2 at all emission angles. As shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. 3, assuming a light guide plate body 3a having a back surface 6 and a surface 5 on which no recess is formed, light that does not undergo total reflection at the interface between the light guide plate body 3a and air. Ingredients are present. That is, assuming that the normal direction of the surface 5 passing through the solid-state light emitting element 2 is an incident angle of 0 degrees, light having an incident angle in the range of 0 degrees to about 42 degrees (see light components 61 to 63) is not totally reflected. The light is emitted outside the light guide plate body 3a.

このような導光板本体3aの外へ出射しようとする光の成分を全反射させて導光板本体3a内に閉じ込めるために、固体発光素子2の直上に位置する導光板本体3aの部分に界面として全反射条件を満たす凹部4の側壁面4aが形成されている。この導光板本体3aでは、凹部4は略円錐形状の窪みとして形成され、側壁面(界面)4aはその略円錐形状の側面に対応することになる。なお、この略円錐形状は、後述するように、頂角の異なる複数の円錐形状の一部を組合わせた形状も含む概念とする。   In order to totally reflect the light component to be emitted out of the light guide plate main body 3a and confine it in the light guide plate main body 3a, the light guide plate main body 3a located immediately above the solid light emitting element 2 serves as an interface. A side wall surface 4a of the recess 4 that satisfies the total reflection condition is formed. In the light guide plate main body 3a, the recess 4 is formed as a substantially conical depression, and the side wall surface (interface) 4a corresponds to the substantially conical side surface. The substantially conical shape is a concept including a shape obtained by combining a plurality of conical shapes having different apex angles, as will be described later.

以上のように構成された導光板3では、固体発光素子2から出射する光の成分のうち、成分Aについては凹部4の側壁面4aにおいて全反射されて、導光板本体3aから導光板本体3aの外へ出射することなく導光板本体3aの内部を進む。また、成分Bについては表面5において全反射されて、導光板本体3aの内部を進む。こうして全反射した光は、裏面6では反射され、そして、表面5では全反射されながら導光板本体3aの内部を全反射の条件が満たされない状態になるまで進むことになる。   In the light guide plate 3 configured as described above, among the components of the light emitted from the solid state light emitting element 2, the component A is totally reflected on the side wall surface 4a of the recess 4, and the light guide plate main body 3a to the light guide plate main body 3a. The light guide plate main body 3a is advanced without being emitted to the outside. The component B is totally reflected on the surface 5 and proceeds inside the light guide plate body 3a. The light totally reflected in this way is reflected on the back surface 6 and then travels through the inside of the light guide plate body 3a while being totally reflected on the front surface 5 until the condition for total reflection is not satisfied.

ここで、固体発光素子のあらゆる部分から出射した光を導光板の外へ出射させない凹部の形状について検討する。まず、図4に示すように、固体発光素子2の中心を原点Oとし、この原点Oからのみ光が出射する場合を想定する。つまり、点光源を想定する。この場合、凹部4には、原点Oから出射して凹部4の底の部分(点C)に入射する光の成分71が全反射をすること(条件A)、そして、凹部4と導光板本体3aの上面5との境界部分(点D)に入射する光の成分72が全反射をすること(条件B)が求められる。   Here, the shape of the recess that does not allow the light emitted from any part of the solid-state light emitting element to be emitted outside the light guide plate will be examined. First, as shown in FIG. 4, it is assumed that the center of the solid state light emitting device 2 is the origin O and light is emitted only from the origin O. That is, a point light source is assumed. In this case, in the recess 4, the light component 71 emitted from the origin O and incident on the bottom portion (point C) of the recess 4 is totally reflected (condition A), and the recess 4 and the light guide plate body It is required that the light component 72 incident on the boundary portion (point D) with the upper surface 5 of 3a is totally reflected (condition B).

上述したように、導光板本体3aを構成する樹脂の屈折率を1.5とすると、約42度以上の角度で入射した光はその界面において全反射される。そうすると、条件Aおよび条件Bを満たす円錐状の凹部4の形状の一例として、たとえば、導光板本体3aの厚さ(L2)は7.93mm、原点Oと点Cとの距離(L3)は1.5mm、円錐底面直径(L1)は14.28mm(半径7.14mm)となる。   As described above, when the refractive index of the resin constituting the light guide plate body 3a is 1.5, light incident at an angle of about 42 degrees or more is totally reflected at the interface. Then, as an example of the shape of the conical recess 4 that satisfies the conditions A and B, for example, the thickness (L2) of the light guide plate body 3a is 7.93 mm, and the distance (L3) between the origin O and the point C is 1. 0.5 mm, and the cone bottom diameter (L1) is 14.28 mm (radius 7.14 mm).

次に、図5に示すように、固体発光素子2として所定の大きさの光源を想定する。この場合、固体発光素子2の一端部の位置を点P1とすると、凹部4には、点P1から出射して凹部4の底の部分(点C)に入射する光の成分71が全反射をすること(条件A)、そして、点P1から出射して凹部4と導光板本体3aの上面5との境界部分(点D)に入射する光の成分72が全反射をすること(条件B)が求められる。この条件Aと条件Bの双方を満たすには、凹部4は少なくとも2つ以上の円錐を組合わせた形状とされる。   Next, as shown in FIG. 5, a light source having a predetermined size is assumed as the solid state light emitting device 2. In this case, assuming that the position of one end of the solid state light emitting device 2 is a point P1, the light component 71 emitted from the point P1 and incident on the bottom portion (point C) of the recess 4 is totally reflected in the recess 4. (Condition A), and the component 72 of the light emitted from the point P1 and incident on the boundary portion (point D) between the recess 4 and the upper surface 5 of the light guide plate body 3a is totally reflected (Condition B). Is required. In order to satisfy both conditions A and B, the recess 4 has a shape in which at least two cones are combined.

この場合、条件Aおよび条件Bを満たす凹部4の形状の一例として次の形状が挙げられる。まず、原点Oと点Cとの距離(L4)を1.5mmとし、原点Oと点Eとの距離(L7)を5.0mmとし、原点Oと点P1との距離(L5)を0.3mmとすると、条件Aを満たす円錐は、点Cを頂点とする底面の直径(L2)が10mm(半径5mm)、固体発光素子2から底面に対応する部分までの距離(L6)が8.16mmの円錐(側壁面4d)となる。また、原点Oと点Dとの距離(L3)は11.2mmとなる。   In this case, the following shape is mentioned as an example of the shape of the recessed part 4 which satisfy | fills the conditions A and B. First, the distance (L4) between the origin O and the point C is 1.5 mm, the distance (L7) between the origin O and the point E is 5.0 mm, and the distance (L5) between the origin O and the point P1 is 0. Assuming 3 mm, the cone satisfying the condition A has a bottom surface diameter (L2) of 10 mm (radius 5 mm) with the point C as an apex, and a distance (L6) from the solid light emitting element 2 to the portion corresponding to the bottom surface is 8.16 mm. It becomes this cone (side wall surface 4d). Further, the distance (L3) between the origin O and the point D is 11.2 mm.

そして、条件Bを満たす円錐は、点Eを頂点とする底面の直径(L1)が20.0mm(半径10.0mm)の円錐(側壁面4e)となる。凹部4は、この2つの円錐の側壁面4d、4eの一部を組合わせた形状とすることで、固体発光素子2のあらゆる部分から出射する光を側壁面4d、4eにおいて全反射させることができる。   Then, the cone satisfying the condition B is a cone (side wall surface 4e) having a diameter (L1) of the bottom surface with the point E as an apex and having a diameter of 20.0 mm (radius 10.0 mm). The concave portion 4 is formed by combining a part of the two conical side wall surfaces 4d and 4e so that light emitted from every part of the solid state light emitting element 2 is totally reflected on the side wall surfaces 4d and 4e. it can.

上述した板状の導光板本体3から構成される導光板3によれば、導光板本体3aの表面5の部分に、固体発光素子2から出射して表面5の側に向かって導光板本体3aの内部を進む光のうち、表面5を経て導光板本体3aの外へ出射する光の成分の光路が位置する領域を取り除くように凹部4が形成され、さらに、その凹部4の側壁に露出した側壁面4a、4d、4eにおいて、固体発光素子2から出射した光が導光板本体3aの外へ出射しないように全反射される。   According to the light guide plate 3 composed of the plate-shaped light guide plate main body 3 described above, the light guide plate main body 3a is emitted from the solid light emitting element 2 toward the surface 5 of the light guide plate main body 3a toward the surface 5 side. The recess 4 is formed so as to remove the region where the optical path of the component of the light emitted to the outside of the light guide plate body 3a through the surface 5 from the light traveling through the interior of the light is further exposed to the side wall of the recess 4 On the side wall surfaces 4a, 4d, and 4e, the light emitted from the solid light emitting element 2 is totally reflected so as not to be emitted outside the light guide plate body 3a.

これにより、固体発光素子2から表面5の側に向かって出射された光の大部分が凹部4によって全反射されて均一に導光板本体3aの内部に導かれ、表面5による光の損失が大幅に低減し、固体発光素子2から出射される光を効率よく導光板本体3aの内部へ導くことができる。その結果、固体発光素子2から出射されて導光板3に導かれる光量が増えて、バックライト装置の光源として十分な光量を確保することができる。   As a result, most of the light emitted from the solid-state light emitting element 2 toward the surface 5 is totally reflected by the concave portion 4 and is uniformly guided into the light guide plate body 3a, and the loss of light by the surface 5 is greatly reduced. The light emitted from the solid state light emitting device 2 can be efficiently guided to the inside of the light guide plate body 3a. As a result, the amount of light emitted from the solid state light emitting element 2 and guided to the light guide plate 3 is increased, and a sufficient amount of light as a light source of the backlight device can be secured.

実施の形態2
本発明の実施の形態2に係る、面状光源装置に使用される導光板の第2の例について説明する。図6および図7に示すように、導光板3を構成する導光板本体3aの表面5の所定の領域に、回転放物面の一部をなす側壁面4bを露出する凹部4が形成されている。なお、これ以外の構成については前述した導光板3と同様なので、同一部材には同一符号を
付しその説明を省略する。
Embodiment 2
The 2nd example of the light-guide plate used for the planar light source device based on Embodiment 2 of this invention is demonstrated. As shown in FIG. 6 and FIG. 7, a recess 4 is formed in a predetermined region of the surface 5 of the light guide plate body 3 a constituting the light guide plate 3 to expose the side wall surface 4 b that forms a part of the paraboloid of revolution. Yes. In addition, since it is the same as that of the light-guide plate 3 mentioned above about another structure, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the description is abbreviate | omitted.

凹部4の構造についてさらに詳しく説明する。まず、図8に示すように、X軸を軸とする2次元の放物線20を考える。大きさを有する固体発光素子2(図7参照)は、その一端部が放物線の焦点21に位置するように配設されている。その固体発光素子2から出射した光は放物線20において反射をしてX軸に平行に進むことになる。本実施の形態に係る導光板本体3aの凹部4の側壁面4bは、図9に示すように、この放物線20をY軸の回りに回転(矢印30)することによって得られる回転放物面の一部から構成される。したがって、大きさを有する固体発光素子2は、その一端部P1がX軸の正の方向に向かって広がる放物線の焦点に位置し、他端部P2がX軸の負の方向に向かって広がる放物線の焦点に位置することになる。   The structure of the recess 4 will be described in more detail. First, as shown in FIG. 8, a two-dimensional parabola 20 with the X axis as an axis is considered. The solid light-emitting element 2 (see FIG. 7) having a size is disposed so that one end thereof is positioned at the focal point 21 of the parabola. The light emitted from the solid state light emitting element 2 is reflected by the parabola 20 and travels parallel to the X axis. As shown in FIG. 9, the side wall surface 4b of the recess 4 of the light guide plate main body 3a according to the present embodiment is a rotational paraboloid obtained by rotating the parabola 20 around the Y axis (arrow 30). Consists of a part. Therefore, the solid light emitting element 2 having a size is positioned at the focal point of a parabola having one end P1 extending in the positive direction of the X axis and the parabola having the other end P2 extending in the negative direction of the X axis. Will be located at the focal point.

その放物線についてさらに詳しく説明する。点PのX座標をpとし、X=0における傾きをaすると、放物線は次の式によって表わされる。   The parabola will be described in more detail. When the X coordinate of the point P is p and the slope at X = 0 is a, the parabola is expressed by the following equation.

Y=a×p0.5×((X+p)0.5
まず、図10に示すように、固体発光素子2の一端部P1が焦点21に位置することによって、固体発光素子2の一端部P1から出射した光の成分64は、放物線(放物面)20において全反射をして導光板本体3aの内部を進む。また、一端部P1よりも内側に位置する部分から出射した光の成分65は、放物線(放物面)20に光の成分64の入射角度よりも浅い角度で入射することによって放物線(放物面)20において全反射をする。
Y = a × p 0.5 × ((X + p) 0.5 )
First, as shown in FIG. 10, when one end P <b> 1 of the solid light emitting element 2 is positioned at the focal point 21, the light component 64 emitted from the one end P <b> 1 of the solid light emitting element 2 is parabolic (parabolic surface) 20. Then, the light is totally reflected and proceeds inside the light guide plate body 3a. Further, the light component 65 emitted from the portion located inside the one end P1 is incident on the parabola (parabolic surface) 20 at an angle shallower than the incident angle of the light component 64, thereby forming a parabola (parabolic surface). ) Perform total reflection at 20.

これに対して、図11に示すように、たとえば固体発光素子2の中心Oを焦点21に配置させた場合には、固体発光素子2の端部P1から出射した光の成分66は放物線(放物面)20に対し、全反射条件を満たさなくなるために導光板本体3aの外へ出射することになる。したがって、固体発光素子2は、一端部P1が焦点21の位置に一致するように配設することが望ましい。   On the other hand, as shown in FIG. 11, for example, when the center O of the solid state light emitting device 2 is arranged at the focal point 21, the light component 66 emitted from the end P <b> 1 of the solid state light emitting device 2 is a parabola (parabolic). The object surface 20 is emitted outside the light guide plate body 3a because the total reflection condition is not satisfied. Therefore, it is desirable to dispose the solid light emitting element 2 so that the one end P1 coincides with the position of the focal point 21.

以上のように構成された導光板3では、固体発光素子2から出射する光の成分のうち、成分Aについては凹部4の側壁面4bにおいて全反射されて、導光板本体3aから導光板本体3aの外へ出射することなく導光板本体3aの延在する方向に沿って導光板本体3aの内部を進むことになる。また、成分Bについては表面5において全反射されて、導光板本体3aの内部を進むことになる。たとえば、導光板本体3aの厚みL2を4mmとし、凹部4の最大直径L1を8mm(半径4mm)とし、凹部4の深さL3を2.6mmとすると、固体発光素子2から出射される光のすべてを導光板本体3aへ導くことができる。   In the light guide plate 3 configured as described above, among the components of the light emitted from the solid light emitting element 2, the component A is totally reflected on the side wall surface 4b of the recess 4, and the light guide plate main body 3a to the light guide plate main body 3a. The light guide plate main body 3a travels along the direction in which the light guide plate main body 3a extends without being emitted to the outside. The component B is totally reflected on the surface 5 and proceeds inside the light guide plate body 3a. For example, if the thickness L2 of the light guide plate body 3a is 4 mm, the maximum diameter L1 of the recess 4 is 8 mm (radius 4 mm), and the depth L3 of the recess 4 is 2.6 mm, the light emitted from the solid light emitting element 2 All can be guided to the light guide plate body 3a.

上述した導光板3によれば、前述した導光板3による効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、上述した導光板3では、特に、回転放物面の一部からなる側壁面4bによって全反射された光が、導光板本体3aの裏面6(あるいは表面5)に略平行に導光板本体3a内に導かれることによって導光板本体3a内を最短距離で進むことになり、導光板本体3aを構成する樹脂によって光が吸収されることによる光損失を低減することができる。   According to the light guide plate 3 described above, the following effects can be obtained in addition to the effects of the light guide plate 3 described above. That is, in the light guide plate 3 described above, in particular, the light totally reflected by the side wall surface 4b formed of a part of the paraboloid of revolution is substantially parallel to the back surface 6 (or the front surface 5) of the light guide plate body 3a. By being guided into the light guide plate 3a, the light guide plate main body 3a travels within the shortest distance, and light loss due to absorption of light by the resin constituting the light guide plate main body 3a can be reduced.

変形例
上述した導光板3では、固体発光素子2の大きさと凹部4の深さL3の組合わせによっては、固体発光素子2から出射する光のうち直上に出射する光が導光板本体3aの外へ出射する場合が考えられる。そこで、変形例として、所定の大きさを有する固体発光素子2のあらゆる部分から出射した光も導光板本体3aの外へ出射させない放物線に基づいた導光板3の凹部4について説明する。
Modification In the light guide plate 3 described above, depending on the combination of the size of the solid light emitting element 2 and the depth L3 of the recess 4, the light emitted directly above the light emitted from the solid light emitting element 2 is outside the light guide plate main body 3a. The case where it radiates to is considered. Therefore, as a modified example, the concave portion 4 of the light guide plate 3 based on a parabola that does not allow light emitted from any part of the solid light emitting element 2 having a predetermined size to be emitted outside the light guide plate body 3a will be described.

この場合、図12に示すように、固体発光素子2の一端部の位置を点P1とすると、凹部4には、点P1から出射して凹部4の底の部分(点C)に入射する光の成分71が全反射をすること(条件A)、そして、点P1から出射して凹部4と導光板本体3aの上面5との境界部分(点D)に入射する光の成分72が、全反射をすること(条件B)が求められる。   In this case, as shown in FIG. 12, assuming that the position of one end of the solid state light emitting device 2 is a point P1, the light emitted from the point P1 and incident on the bottom portion (point C) of the concave portion 4 enters the concave portion 4. And the component 72 of the light incident from the point P1 and entering the boundary portion (point D) between the concave portion 4 and the upper surface 5 of the light guide plate body 3a is totally reflected. Reflection (condition B) is required.

導光板本体3aを構成する樹脂の屈折率を1.5とすると、約42度以上の角度で入射した光はその界面において全反射される。そうすると、条件Aおよび条件Bを満たす凹部4の形状の一例として、回転放物面を構成する放物線の式は、X−Y平面(図8参照)において、Y2=2×h×a×(X+(h/2×a))となる。ここで、hは固体発光素子2と凹部4の底(点C)との距離を表し、aはX=0における放物線の傾きを表す。 When the refractive index of the resin constituting the light guide plate body 3a is 1.5, light incident at an angle of about 42 degrees or more is totally reflected at the interface. Then, as an example of the shape of the recess 4 that satisfies the condition A and the condition B, the parabolic equation constituting the rotating paraboloid is expressed by Y 2 = 2 × h × a × (in the XY plane (see FIG. 8). X + (h / 2 × a)). Here, h represents the distance between the solid state light emitting device 2 and the bottom of the recess 4 (point C), and a represents the inclination of the parabola at X = 0.

この放物面に基づき、たとえば凹部4の導光板本体3aの上面5における直径L1を8mm(半径4mm)とすると、導光板本体3aの厚さL2は、4.55mmとなる。このとき、固体発光素子2の大きさとして原点Oから端の点P1までの長さが0.3mmであっても、その固体発光素子2のあらゆる部分から出射する光を、凹部4の側壁面4bにおいて全反射させることができる。   Based on this paraboloid, assuming that the diameter L1 of the upper surface 5 of the light guide plate body 3a of the recess 4 is 8 mm (radius 4 mm), the thickness L2 of the light guide plate body 3a is 4.55 mm. At this time, even if the length of the solid light emitting element 2 from the origin O to the end point P1 is 0.3 mm, the light emitted from every part of the solid light emitting element 2 Total reflection can be achieved at 4b.

こうして、上記放物線に基づく凹部4の側壁面4bにおいて全反射された光は、導光板本体3aの裏面6(あるいは表面5)に略平行に導光板本体3a内に導かれることによって導光板本体3a内を最短距離で進むことになる。その結果、導光板本体3aを構成する樹脂によって光が吸収されることによる光損失を低減することができる。   Thus, the light totally reflected on the side wall surface 4b of the recess 4 based on the parabola is guided into the light guide plate main body 3a substantially parallel to the back surface 6 (or the front surface 5) of the light guide plate main body 3a, whereby the light guide plate main body 3a. It will travel in the shortest distance. As a result, light loss due to light being absorbed by the resin constituting the light guide plate main body 3a can be reduced.

実施の形態3
本発明の実施の形態3に係る、面状光源装置に使用される導光板の第3の例として、ここでは、図13に示される、回転放物面とは異なる曲面に基づく凹部4が形成された導光板3について説明する。
Embodiment 3
As a third example of the light guide plate used in the planar light source device according to the third embodiment of the present invention, here, a recess 4 based on a curved surface different from the paraboloid of revolution shown in FIG. 13 is formed. The light guide plate 3 will be described.

まず、この凹部4をなす曲面は、次の極座標(r、θ)の式、
r=exp(θ/tanα+C)
によって表される各点を、次の変換式、
X=r・cosθ
Y=r・sinθ
によって変換された各点(X,Y)を結んだ曲線に基づく。図14にこの曲線25を示す。なお、曲座標の式において、αは全反射角度から90度を差し引いた角度(全反射角度−90度)であり、Cは導光板本体3aの厚さ等によって決定される定数である。上記式に基づく曲線25は、点光源を原点O(図14参照)に配置した場合に、その光源からさまざまな出射角度をもって出射する光が曲線に入射すると、すべての光が等しい全反射角度をもって全反射をする曲線とされる。
First, the curved surface forming the recess 4 is expressed by the following polar coordinate (r, θ) formula:
r = exp (θ / tan α + C)
For each point represented by
X = r · cos θ
Y = r · sinθ
Based on the curve connecting the points (X, Y) transformed by. FIG. 14 shows this curve 25. In the equation of the coordinate system, α is an angle obtained by subtracting 90 degrees from the total reflection angle (total reflection angle −90 degrees), and C is a constant determined by the thickness of the light guide plate body 3a and the like. The curve 25 based on the above equation shows that when a point light source is arranged at the origin O (see FIG. 14), when light emitted from the light source with various emission angles enters the curve, all the light has the same total reflection angle. It is a curved line with total reflection.

たとえば、導光板本体3aを構成する樹脂の屈折率を1.4とすると、全反射角度は約45.6度となる。そして、点光源を原点Oに配設し、その点光源から導光板本体3aの上面5までの長さ(図13参照)を3.5mmとすると、α=−44.4度、C=2.4となる。凹部を構成する曲面として、この曲線25をY軸に回りに回転させることによって得られる曲面では、原点から出射した光はすべて全反射することになる。   For example, if the refractive index of the resin constituting the light guide plate body 3a is 1.4, the total reflection angle is about 45.6 degrees. When a point light source is disposed at the origin O and the length from the point light source to the upper surface 5 of the light guide plate body 3a (see FIG. 13) is 3.5 mm, α = −44.4 degrees, C = 2. .4. On the curved surface obtained by rotating the curved line 25 around the Y axis as the curved surface constituting the concave portion, all the light emitted from the origin is totally reflected.

次に、光源として所定の大きさを有する固体発光素子の場合について検討する。図13に示すように、固体発光素子2の中心Oから一端部P1までの長さを0.3mmとすると、固体発光素子2のあらゆる点から出射する光を凹部4において全反射させようとする場合、一端部P1から出射する光をも曲線(曲面)において全反射させる必要があるため、図14に示すように、もとの曲線25をX軸方向に0.3移動させた曲線26を考える。図13に示す導光板本体3aの凹部4を構成する曲面(側壁面4f)は、この曲線26をY軸の回りに回転させることによって得られる曲面とされる。   Next, the case of a solid light emitting element having a predetermined size as a light source will be considered. As shown in FIG. 13, when the length from the center O of the solid light emitting element 2 to the one end P1 is 0.3 mm, light emitted from every point of the solid light emitting element 2 is totally reflected in the concave portion 4. In this case, since the light emitted from the one end P1 needs to be totally reflected on the curved line (curved surface), a curved line 26 obtained by moving the original curved line 25 by 0.3 in the X-axis direction as shown in FIG. Think. A curved surface (side wall surface 4f) constituting the concave portion 4 of the light guide plate body 3a shown in FIG. 13 is a curved surface obtained by rotating the curved line 26 around the Y axis.

点P1から出射して凹部4の底の部分(点C)に入射した光の成分71と、点P1から出射して凹部4と導光板本体3aの上面5との境界部分(点D)に入射する光の成分72とが、この曲面(側壁面4f)において全反射をすることになる。さらに、原点Oから一端部P1との間の部分から出射される光についても凹部4において全反射させることができる。その結果、固体発光素子2のあらゆる部分から出射する光を全反射させることができる。   A light component 71 emitted from the point P1 and incident on the bottom portion (point C) of the concave portion 4 and a boundary portion (point D) between the concave portion 4 and the upper surface 5 of the light guide plate body 3a emitted from the point P1. The incident light component 72 undergoes total reflection on this curved surface (side wall surface 4f). Furthermore, the light emitted from the portion between the origin O and the one end P1 can also be totally reflected at the recess 4. As a result, the light emitted from every part of the solid state light emitting device 2 can be totally reflected.

そのような凹部4の形状の一例として、凹部4の直径L1は5.08mm(半径2.54mm)とされ、凹部4の深さL3は1mmとされる。そして、導光板本体3aの厚みL2は2.5mmとされる。これにより、前述した放物線に基づく凹部4が形成された導光板本体3a(図12参照)では、導光板本体3aの厚みL2が4.55mmであったのに比べて、上述した導光板本体3aでは、その厚みL2を約2mm程度薄くすることができる。   As an example of the shape of such a recess 4, the diameter L1 of the recess 4 is 5.08 mm (radius 2.54 mm), and the depth L3 of the recess 4 is 1 mm. And thickness L2 of the light-guide plate main body 3a shall be 2.5 mm. Thereby, in the light guide plate main body 3a (see FIG. 12) in which the concave portion 4 based on the parabola is formed, the light guide plate main body 3a described above is compared with the thickness L2 of the light guide plate main body 3a being 4.55 mm. Then, the thickness L2 can be reduced by about 2 mm.

また、上述した曲線26では、所定のXの値において傾きが0となることから、この傾きが0となる点を凹部4の側壁面4fと導光板本体3aの上面5との接続部分とすることで、側壁面4fと上面5とを滑らかに繋ぐことができる。なお、導光板本体3aの厚みL2が2.5mmの場合には、固体発光素子2として、その中心Oから一端部P1までの長さが0.6mmまでのサイズの固体発光素子2から出射される光を全反射させることができる。   Further, in the curve 26 described above, since the inclination becomes 0 at a predetermined value of X, the point where the inclination becomes 0 is defined as a connection portion between the side wall surface 4f of the recess 4 and the upper surface 5 of the light guide plate body 3a. Thus, the side wall surface 4f and the upper surface 5 can be smoothly connected. When the thickness L2 of the light guide plate body 3a is 2.5 mm, the light is emitted from the solid light emitting element 2 having a length from the center O to one end P1 of 0.6 mm as the solid light emitting element 2. Light can be totally reflected.

実施の形態4
本発明の実施の形態4に係る、面状光源装置に使用される導光板の第4の例について説明する。図15および図16に示すように、導光板3を構成する導光板本体3aの表面5の所定の領域に、前述した回転放物面の側壁面4bを複数の円錐の側面の一部を順次繋ぎ合わせることによって近似した側壁面4cを露出する凹部4が形成されている。なお、これ以外の構成については前述した導光板3と同様なので、同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。
Embodiment 4
The 4th example of the light-guide plate used for the planar light source device based on Embodiment 4 of this invention is demonstrated. As shown in FIGS. 15 and 16, the aforementioned paraboloidal side wall surface 4 b and a plurality of conical side surfaces are sequentially formed in a predetermined region of the surface 5 of the light guide plate body 3 a constituting the light guide plate 3. A concave portion 4 is formed to expose the approximate side wall surface 4c by joining together. In addition, since it is the same as that of the light-guide plate 3 mentioned above about another structure, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the description is abbreviate | omitted.

凹部4の構造についてさらに詳しく説明する。図17に示すように、側壁面4cは、リング状の複数の曲面44a〜44fによって構成される。曲面44a〜44fのそれぞれは、頂角の異なる複数の円錐の側面の一部から構成されている。たとえば、曲面44aは円錐41の側面の一部とされ、曲面44cは円錐42の側面の一部とされる。また、曲面44eは円錐43の側面の一部とされる。これら曲面44a〜44fは、回転放物面を近似するように互いに繋がって側壁面4cを構成している。   The structure of the recess 4 will be described in more detail. As shown in FIG. 17, the side wall surface 4c is configured by a plurality of ring-shaped curved surfaces 44a to 44f. Each of the curved surfaces 44a to 44f is composed of a part of side surfaces of a plurality of cones having different apex angles. For example, the curved surface 44 a is a part of the side surface of the cone 41, and the curved surface 44 c is a part of the side surface of the cone 42. The curved surface 44e is a part of the side surface of the cone 43. These curved surfaces 44a to 44f are connected to each other so as to approximate a paraboloid of revolution and constitute a side wall surface 4c.

以上のように構成された導光板3では、固体発光素子2から出射する光の成分のうち、成分Aについては凹部4の側壁面4cを構成して回転放物面を近似する曲面44a〜44fのいずれかにおいて全反射されて、導光板本体3aから導光板本体3aの外へ出射することなく導光板本体3aの延在する方向にほぼ沿って内部を進むことになる。また、成分Bについては表面5において全反射されて、導光板本体3aの内部を進むことになる。   In the light guide plate 3 configured as described above, among the components of the light emitted from the solid state light emitting device 2, the curved surface 44 a to 44 f that forms the side wall surface 4 c of the recess 4 and approximates the paraboloid for component A. In any of the cases, the light is totally reflected and proceeds inside the light guide plate main body 3a substantially along the extending direction without exiting from the light guide plate main body 3a to the outside of the light guide plate main body 3a. The component B is totally reflected on the surface 5 and proceeds inside the light guide plate body 3a.

上述した導光板3によれば、前述した導光板3による効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、上述した導光板3では、側壁面4cとして、特に、回転放物面を近似するように頂角の異なる複数の円錐の側面の一部(曲面44a〜44f)が繋ぎ合わされている。これにより、導光板本体3aを形成する際に、回転放物面を形成する場合と比較
して滑らかな曲面を形成する必要がなくなって、導光板本体3aをより安価に作製することができる。
According to the light guide plate 3 described above, the following effects can be obtained in addition to the effects of the light guide plate 3 described above. That is, in the light guide plate 3 described above, a part of the side surfaces of the plurality of cones (curved surfaces 44a to 44f) having different apex angles are connected to each other as the side wall surface 4c so as to approximate the paraboloid of revolution. Thereby, when forming the light-guide plate main body 3a, compared with the case where a rotation paraboloid is formed, it becomes unnecessary to form a smooth curved surface, and the light-guide plate main body 3a can be produced cheaply.

なお、上述した導光板3では、凹部4を構成する曲面として、回転放物面を近似するように互いに繋がって側壁面4cを例に挙げて説明したが、回転放物面以外に、前述した図13に示される極座標に基づく曲面(側壁面4f)を近似するように互いに繋がる側壁面としてもよい。   In the light guide plate 3 described above, the side surfaces 4c are described as examples of the curved surface constituting the concave portion 4 connected to each other so as to approximate the rotary paraboloid. It is good also as a side wall surface mutually connected so that the curved surface (side wall surface 4f) based on the polar coordinate shown by FIG. 13 may be approximated.

実施の形態5
次に、実施の形態5として上述した導光板を適用した面状発光装置について説明する。まず、導光板本体の内部の光は、導光板本体の表面(導光板本体と空気との界面)において全反射の条件を満たしている限り導光板本体の内部を進み続けることになる。導光板を面状発光装置に適用する場合には、導光板本体の内部を進む光を光路の途中で外へ出射させる必要がある。そのために、導光板本体には、その光路を変換する光路変換部が設けられる。
Embodiment 5
Next, a planar light emitting device to which the light guide plate described above as the fifth embodiment is applied will be described. First, the light inside the light guide plate body continues to travel inside the light guide plate body as long as the condition of total reflection is satisfied on the surface of the light guide plate body (interface between the light guide plate body and air). When the light guide plate is applied to a planar light emitting device, it is necessary to emit light traveling inside the light guide plate body to the outside in the middle of the optical path. For this purpose, the light guide plate body is provided with an optical path conversion unit for converting the optical path.

図18に示すように、本実施の形態に係る面状発光装置10では、そのような光路変換部7の一例として、導光板本体3a内に光を拡散させる拡散粒子7aがおよそ均一に配設されている。また、導光板本体3aの表面5には、たとえば回転放物面の一部をなす側壁面4b、あるいは、極座標に基づく曲線を回転させることによって得られる曲面の一部をなす側壁面4fを露出する凹部4が形成されている。なお、これ以外の構成については前述した導光板と同様なので、同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。   As shown in FIG. 18, in the planar light emitting device 10 according to the present embodiment, as an example of such an optical path conversion unit 7, diffusion particles 7 a that diffuse light in the light guide plate body 3 a are arranged approximately uniformly. Has been. Further, on the surface 5 of the light guide plate main body 3a, for example, a side wall surface 4b forming a part of a paraboloid or a side wall surface 4f forming a part of a curved surface obtained by rotating a curve based on polar coordinates is exposed. A concave portion 4 is formed. In addition, since it is the same as that of the light-guide plate mentioned above about another structure, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the description is abbreviate | omitted.

この面状発光装置10では、固体発光素子2から出射する光の成分のうち、成分Aについては凹部4の側壁面4bにおいて全反射されて、導光板本体3aから導光板本体3aの外へ出射することなく導光板本体3aの延在する方向にほぼ沿って内部を進むことになる。また、成分Bについては表面5において全反射されて、導光板本体3aの内部を進むことになる。   In the planar light emitting device 10, among the components of the light emitted from the solid light emitting element 2, the component A is totally reflected on the side wall surface 4 b of the recess 4 and emitted from the light guide plate body 3 a to the outside of the light guide plate body 3 a. Without going through, the inside of the light guide plate main body 3a proceeds substantially along the extending direction. The component B is totally reflected on the surface 5 and proceeds inside the light guide plate body 3a.

次に、導光板本体3aの内部を進む光は、導光板本体3aを構成する樹脂の中に配設された拡散粒子7aの表面にあたってその光路が変えられる。光路が変えられた光のうち表面5の側に向かって進む光には全反射条件を満たさない成分が含まれる。このような全反射条件を満たさない光は、表面5から導光板本体3aの外へ出射して液晶表示パネル(図示せず)を後方から照射することになる。こうして、導光板本体3aの内部を進む光は、導光板本体3aに配設された拡散粒子7aの表面においてその光路が変えられて、バックライトとして導光板本体3aの表面5から光が均一に出射されることになる。   Next, the light path of the light traveling inside the light guide plate main body 3a is changed on the surface of the diffusion particles 7a disposed in the resin constituting the light guide plate main body 3a. Of the light whose optical path has been changed, the light traveling toward the surface 5 includes a component that does not satisfy the total reflection condition. Such light that does not satisfy the total reflection condition is emitted from the surface 5 to the outside of the light guide plate body 3a, and irradiates a liquid crystal display panel (not shown) from the rear. Thus, the light traveling inside the light guide plate main body 3a is changed in its optical path on the surface of the diffusing particles 7a disposed in the light guide plate main body 3a, so that the light is made uniform from the surface 5 of the light guide plate main body 3a as a backlight. It will be emitted.

上述した面状発光装置10における導光板本体3aに設けられる光路変換部7として、拡散粒子7aを例に挙げて説明したが、この他に、たとえば図19に示すように、導光板本体3aの表面5に裏面6の側に向かって窪んだ開口部7bを形成してもよい。このような開口部7bの側壁面に対して全反射条件を満たさない光がこの側壁面から導光板本体3aの外へ出射されることになる。   Although the diffusion particle 7a has been described as an example of the optical path conversion unit 7 provided in the light guide plate body 3a in the planar light emitting device 10 described above, for example, as shown in FIG. An opening 7b that is recessed toward the back surface 6 may be formed on the front surface 5. Light that does not satisfy the total reflection condition with respect to the side wall surface of the opening 7b is emitted from the side wall surface to the outside of the light guide plate body 3a.

また、導光板本体3aの表面5に開口部7bを設ける代わりに、たとえば図20に示すように、裏面6に表面5の側に向かって窪んだ開口部7bを形成してもよい。この場合には、図21に示すように、開口部7bがなければ導光板本体3aの裏面6によって反射された光の光路が表面に対して全反射条件を満たすような光に対して、開口部7bを設けることで、そのような光を開口部7bの側壁面(導光板本体と空気との界面)において屈折させて、全反射条件を満たさない角度をもって表面から導光板本体3aの外へ出射させることができる。   Further, instead of providing the opening 7b on the front surface 5 of the light guide plate body 3a, for example, as shown in FIG. 20, an opening 7b recessed toward the front surface 5 may be formed on the back surface 6. In this case, as shown in FIG. 21, if there is no opening 7b, the opening for the light whose light path reflected by the back surface 6 of the light guide plate body 3a satisfies the total reflection condition with respect to the surface. By providing the portion 7b, such light is refracted on the side wall surface (interface between the light guide plate main body and air) of the opening 7b, and from the surface to the outside of the light guide plate main body 3a at an angle that does not satisfy the total reflection condition. Can be emitted.

実施の形態6
実施の形態6に係る面状発光装置として、光路変換部を経て出射される光の強度を一定にするための構造について説明する。図22に示すように、面状発光装置10の導光板本体3aの表面5に形成される光路変換部7としての開口部7bは、固体発光素子2が配設された位置を中心とする同心円の各円周に沿って複数形成されている。なお、開口部7b
の形状は模式的に四角で表されているが、円形でも多角形でもよい。
Embodiment 6
As a planar light emitting device according to the sixth embodiment, a structure for making the intensity of light emitted through the optical path changing unit constant will be described. As shown in FIG. 22, the opening 7 b as the optical path changing unit 7 formed on the surface 5 of the light guide plate body 3 a of the planar light emitting device 10 is a concentric circle centering on the position where the solid light emitting element 2 is disposed. A plurality are formed along each circumference. The opening 7b
The shape is schematically represented by a square, but it may be circular or polygonal.

固体発光素子2から出射された光の強度は、光が導光板本体3aを進むにしたがって導光板本体3aを構成する樹脂によって吸収されて減衰することになる。そのため、固体発光素子2から出射される光の強度は、固体発光素子2の近傍が最も強く固体発光素子2から離れるにしたがって弱くなる。固体発光素子2から光は四方に出射されることで、固体発光素子2からの距離が同じところでは同じ強度となる。そのため、導光板本体3a内における光の強度は、固体発光素子2が配設された位置を中心とした同心円状の強度分布をもつことになる。   The intensity of the light emitted from the solid light emitting element 2 is absorbed and attenuated by the resin constituting the light guide plate body 3a as the light travels through the light guide plate body 3a. Therefore, the intensity of the light emitted from the solid light emitting element 2 is the strongest in the vicinity of the solid light emitting element 2 and becomes weaker as the distance from the solid light emitting element 2 increases. Light is emitted from the solid light emitting element 2 in all directions, so that the same intensity is obtained at the same distance from the solid light emitting element 2. For this reason, the intensity of light in the light guide plate body 3a has a concentric intensity distribution centering on the position where the solid light emitting element 2 is disposed.

上述した導光板本体3aには、光路変換部7としての開口部7bがその同心円の円周に沿って形成され、しかも、一つの円周上に形成される開口部の形状が同じ形状とされる。これにより、その開口部において光路が変換される光の量を一定にすることができて、その一つの同心円の円周に沿って形成された開口部7bから出射される光の強度を一定にすることができる。   In the light guide plate main body 3a described above, the opening 7b as the optical path conversion unit 7 is formed along the circumference of the concentric circle, and the shape of the opening formed on one circumference is the same shape. The As a result, the amount of light whose optical path is converted in the opening can be made constant, and the intensity of light emitted from the opening 7b formed along the circumference of the one concentric circle can be made constant. can do.

実施の形態7
実施の形態7に係る面状発光装置として、光路変換部を経て出射される光の強度を固体発光素子からの距離に関係なく一定にするための構造について説明する。
Embodiment 7
As a planar light emitting device according to Embodiment 7, a structure for making the intensity of light emitted through the optical path changing unit constant regardless of the distance from the solid light emitting element will be described.

図23および図24に示すように、面状発光装置10の導光板本体3aの表面5に形成される光路変換部7としての開口部7bは、固体発光素子2が配設された位置から遠ざかるにしたがってその深さが深くなるように形成されている。なお、これ以外の構成については前述した面状発光装置と同様なので、同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。   As shown in FIGS. 23 and 24, the opening 7b as the optical path changing unit 7 formed on the surface 5 of the light guide plate body 3a of the planar light emitting device 10 is away from the position where the solid light emitting element 2 is disposed. The depth is formed so as to increase. In addition, since it is the same as that of the planar light-emitting device mentioned above about another structure, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the description is abbreviate | omitted.

この面状発光装置10では、光路変換部7としての開口部7bの深さが深くなると、光路変換部7に入射する光の量は増えることになる。一方、固体発光素子2から出射される光の強度は、固体発光素子2から遠ざかるにしたがって弱くなる。これにより、固体発光素子2からより離れたところに位置する光路変換部7に弱い光をより多く入射させることによって、その光路変換部7から出射する光の強度を、固体発光素子2の比較的近くに位置する光路変換部7に入射してその光路変換部7から出射する光の強度とほぼ同じ強度にすることができる。その結果、導光板3において、固体発光素子2からの距離に関係なくほぼ一定の強度の光を導光板3の外へ出射させることができる。   In the planar light emitting device 10, when the depth of the opening 7 b as the optical path conversion unit 7 becomes deep, the amount of light incident on the optical path conversion unit 7 increases. On the other hand, the intensity of the light emitted from the solid light emitting element 2 becomes weaker as the distance from the solid light emitting element 2 increases. As a result, more weak light is incident on the optical path conversion unit 7 located further away from the solid light emitting element 2, thereby reducing the intensity of the light emitted from the optical path conversion unit 7. The intensity of light incident on the optical path conversion unit 7 located nearby and emitted from the optical path conversion unit 7 can be made substantially the same. As a result, the light guide plate 3 can emit light having a substantially constant intensity to the outside of the light guide plate 3 regardless of the distance from the solid light emitting element 2.

なお、上述した面状発光装置10では、固体発光素子2からより離れたところにおいて弱い光をより多く入射させる光路変換部7として深さのより深い開口部7bを例に挙げて説明したが、この他に、たとえば図25および図26に示すように、光路変換部7として固体発光素子2から離れるにしたがってより多くの拡散粒子7aを配設させてもよい。この光路変換部7は、たとえば導光板本体3aとほぼ同じ屈折率を有して拡散粒子7aを含有する樹脂を塗布することによって形成されている。   In the planar light emitting device 10 described above, the opening 7b having a deeper depth has been described as an example of the optical path conversion unit 7 that makes more weak light incident at a location farther from the solid state light emitting element 2. In addition to this, for example, as shown in FIGS. 25 and 26, as the optical path conversion unit 7 moves away from the solid state light emitting device 2, more diffusing particles 7 a may be disposed. The optical path changing unit 7 is formed by applying a resin having a refractive index substantially the same as that of the light guide plate body 3a and containing the diffusing particles 7a.

こうして、固体発光素子2から遠ざかるにしたがってより多くの拡散粒子7aが配設されていることで、その光路変換部7から出射する光の強度を、固体発光素子2の比較的近くに位置する光路変換部7に入射してその光路変換部7から出射する光の強度とほぼ同じ強度にすることができる。その結果、導光板3において、固体発光素子2からの距離に関係なくほぼ一定の強度の光を導光板3の外へ出射させることができる。   In this way, as more diffusing particles 7a are disposed away from the solid state light emitting device 2, the intensity of the light emitted from the optical path conversion unit 7 is made to be an optical path located relatively close to the solid state light emitting device 2. The intensity of the light incident on the conversion unit 7 and emitted from the optical path conversion unit 7 can be made substantially the same. As a result, the light guide plate 3 can emit light having a substantially constant intensity to the outside of the light guide plate 3 regardless of the distance from the solid light emitting element 2.

実施の形態8
実施の形態8に係る面状発光装置として、導光板本体を複数備えた導光板を適用した面
状発光装置の一例について説明する。図27に示すように、この面状発光装置10では、導光板3として、たとえば図1あるいは図4に示される導光板本体3aが二次元的に複数配設された導光板3が適用される。互いに隣接する一つの導光板本体3aと他の導光板本体3aとは、その間に空気の層を介在させることなく接続されている。また、各導光板本体3aには光路変換部は図面の簡略化のために特に示されていないが、たとえば図18〜図20に示されるような光路変換部が形成されている。なお、これ以外の構成については前述した面状発光装置と同様なので、同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。
Embodiment 8
As a planar light emitting device according to the eighth embodiment, an example of a planar light emitting device to which a light guide plate including a plurality of light guide plate bodies is applied will be described. As shown in FIG. 27, in the planar light emitting device 10, a light guide plate 3 in which a plurality of light guide plate bodies 3a shown in FIG. 1 or FIG. . One light guide plate body 3a and another light guide plate body 3a adjacent to each other are connected without interposing an air layer therebetween. Each light guide plate main body 3a is not particularly shown with an optical path conversion unit for simplification of the drawing, but an optical path conversion unit as shown in FIGS. 18 to 20 is formed. In addition, since it is the same as that of the planar light-emitting device mentioned above about another structure, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and the description is abbreviate | omitted.

上述した面状発光装置10によれば、導光板3による効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、この面状発光装置10では、同じ寸法の矩形状の導光板本体3aを周期的に配設することによって面状発光装置10の大きさを自由に変えることができる。これにより、面状発光装置10として液晶表示パネルのサイズごとにそのサイズに対応した導光板を適用する場合と比べて、基本となる最小サイズの導光板本体を組合わせるだけで種々のサイズの液晶表示パネルに対応させることができ、製造コストを大幅に削減することができる。   According to the planar light emitting device 10 described above, the following effects can be obtained in addition to the effects of the light guide plate 3. That is, in this planar light emitting device 10, the size of the planar light emitting device 10 can be freely changed by periodically arranging rectangular light guide plate bodies 3a having the same dimensions. Thereby, as compared with the case where a light guide plate corresponding to the size is applied for each size of the liquid crystal display panel as the planar light emitting device 10, liquid crystal of various sizes can be obtained only by combining the light guide plate main bodies having the basic minimum size. The display panel can be used, and the manufacturing cost can be greatly reduced.

なお、上述した面状発光装置10では、平面形状が矩形状の導光板本体3aを複数配設した導光板3を例に挙げて説明したが、この他に、たとえば図28に示すように、平面形状が六角形の導光板本体3aを複数配設した導光板3を適用してもよい。このような平面形状が六角形の導光板本体3aを複数配設した導光板3では、一つの固体発光素子2に対してこれと互いに隣り合う他の固体発光素子2との距離がいずれも同じ距離になる。これにより、導光板3から出射する光の強度の導光板3の面内均一性をより向上させることができる。   In the planar light emitting device 10 described above, the light guide plate 3 in which a plurality of light guide plate bodies 3a each having a rectangular planar shape is described as an example. In addition to this, for example, as shown in FIG. A light guide plate 3 in which a plurality of hexagonal light guide plate main bodies 3a are arranged may be applied. In such a light guide plate 3 in which a plurality of light guide plate bodies 3a having a hexagonal shape are arranged, the distance between one solid light emitting element 2 and another solid light emitting element 2 adjacent to each other is the same. Become a distance. Thereby, the in-plane uniformity of the light guide plate 3 with the intensity of light emitted from the light guide plate 3 can be further improved.

実施の形態9
実施の形態9に係る面状発光装置として、導光板本体を適用した面状光源装置の他の例について説明する。図29に示すように、この面状発光装置10では、固体発光素子2は所定のパッケージ8に搭載され、そのパッケージ8は基板1の表面にはんだにより実装される。パッケージ8には固体発光素子2が搭載される部分に凹部が形成され、その凹部に固体発光素子2を封止するように所定の樹脂9が充填されている。その樹脂9によって封止された固体発光素子2の上に導光板本体3aから構成される導光板3が取付けられている。
Embodiment 9
Another example of the planar light source device to which the light guide plate body is applied will be described as the planar light emitting device according to the ninth embodiment. As shown in FIG. 29, in the planar light emitting device 10, the solid state light emitting device 2 is mounted on a predetermined package 8, and the package 8 is mounted on the surface of the substrate 1 with solder. The package 8 has a recess formed in a portion where the solid light emitting element 2 is mounted, and a predetermined resin 9 is filled in the recess so as to seal the solid light emitting element 2. A light guide plate 3 composed of a light guide plate main body 3 a is attached on the solid light emitting element 2 sealed with the resin 9.

図30に示すように、パッケージ8には、凹部を構成する斜面8aが設けられている。その斜面8aの傾き角度θは、固体発光素子2から出射角0度をもって出射してパッケージ8の斜面8aにおいて反射し、導光板3の表面5に入射する光の入射角度が全反射条件を満たすように設定される。たとえばこの角度θは、固体発光素子2から導光板3の上面までの距離Lを4mmとし、樹脂9の屈折率を約1.5とすると、約24.5度以下に設定されることが好ましい。   As shown in FIG. 30, the package 8 is provided with an inclined surface 8a that constitutes a recess. The inclination angle θ of the inclined surface 8a is emitted from the solid state light emitting element 2 with an emission angle of 0 degree and reflected on the inclined surface 8a of the package 8, and the incident angle of light incident on the surface 5 of the light guide plate 3 satisfies the total reflection condition. Is set as follows. For example, the angle θ is preferably set to about 24.5 degrees or less when the distance L from the solid light emitting element 2 to the upper surface of the light guide plate 3 is 4 mm and the refractive index of the resin 9 is about 1.5. .

この面状発光装置10では、固体発光素子2から出射した光のうち凹部4に露出した側壁面4bに入射した光は、その側壁面4bにおいて全反射されて導光板本体3aの内部を進む。導光板本体3aを進む光は、光路変換部により光路が変換されない限り導光板本体3a内に閉じ込められたままである。   In the planar light emitting device 10, the light incident on the side wall surface 4 b exposed from the concave portion 4 out of the light emitted from the solid light emitting element 2 is totally reflected on the side wall surface 4 b and travels inside the light guide plate body 3 a. The light traveling through the light guide plate body 3a remains confined in the light guide plate body 3a unless the optical path is converted by the optical path conversion unit.

凹部4の側壁面として回転放物面の一部から構成される側壁面4bの場合には、その側壁面4bにおいて全反射された光はパッケージ8の凹部に入射することなく導光板本体3aの延在する方向に沿って導かれることになる。もし、側壁面4bにおいて全反射した光がパッケージ8の凹部に入射すると、その光は導光板本体3aにおいて全反射条件を満たさなくなり光路変換部(図示せず)以外の部分から導光板本体3aの外へ出射することに
なり、面状発光装置における均一な発光が阻害されることになる。
In the case of the side wall surface 4b formed of a part of the paraboloid as the side wall surface of the recess 4, the light totally reflected on the side wall surface 4b does not enter the recess of the package 8 and is incident on the light guide plate body 3a. It will be guided along the extending direction. If the light totally reflected on the side wall surface 4b enters the concave portion of the package 8, the light does not satisfy the total reflection condition in the light guide plate main body 3a, and the light guide plate main body 3a from the portion other than the optical path changing portion (not shown). The light is emitted to the outside, and uniform light emission in the planar light emitting device is hindered.

また、固体発光素子2から出射した光のうちパッケージ8の斜面8aに入射した光は、その斜面8aにおいて反射され導光板本体3aの表面5において全反射されて導光板本体3aの内部を進む。導光板本体3aの内部を進む光は、光路変換部により光路が変換されない限り導光板本体3a内に閉じ込められたままである。こうして、固体発光素子2から出射されて導光板本体3aの内部を進む光が光路変換部(図示せず)に入射すると、全反射条件が崩れて導光板本体3aの外へ出射されることになる。   Of the light emitted from the solid state light emitting device 2, the light incident on the inclined surface 8a of the package 8 is reflected on the inclined surface 8a and totally reflected on the surface 5 of the light guide plate main body 3a and travels inside the light guide plate main body 3a. The light traveling inside the light guide plate body 3a remains confined in the light guide plate body 3a unless the optical path is converted by the optical path conversion unit. Thus, when the light emitted from the solid light emitting element 2 and traveling through the light guide plate main body 3a is incident on the optical path changing unit (not shown), the total reflection condition is broken and emitted to the outside of the light guide plate main body 3a. Become.

上述した面状発光装置10では、導光板3による効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、この面状発光装置10では、固体発光素子2は銀ペーストにより基板1に直接取り付けられて樹脂によって封止されているのではなく、所定のパッケージ8に搭載され、その固体発光素子2を搭載したパッケージ8がはんだにより基板1に実装されている。これにより、たとえば固体発光素子9に不具合が発生した場合にパッケージ8ごと交換すればよく、メンテナンス作業を容易に行なうことができる。なお、上述した面状発光装置10における樹脂9の屈折率の値は一例であって、他の屈折率を有する樹脂を用いてもよく、パッケージ8の斜面8aの角度としてはその屈折率に応じた角度が設定されることになる。   In the planar light emitting device 10 described above, the following effects are obtained in addition to the effects of the light guide plate 3. That is, in the planar light emitting device 10, the solid light emitting element 2 is not directly attached to the substrate 1 with silver paste and sealed with resin, but is mounted on a predetermined package 8, and the solid light emitting element 2 is mounted. The mounted package 8 is mounted on the substrate 1 with solder. Thereby, for example, when a defect occurs in the solid state light emitting device 9, the entire package 8 may be replaced, and maintenance work can be easily performed. In addition, the value of the refractive index of the resin 9 in the planar light emitting device 10 described above is an example, and a resin having another refractive index may be used. The angle of the inclined surface 8a of the package 8 depends on the refractive index. Will be set.

実施の形態10
実施の形態10に係る面状発光装置として、導光板本体および光路変換部を含めた面状発光装置の一例について説明する。図31に示すように、基板1の表面にパッケージ8が実装され、そのパッケージ8に固体発光素子2が搭載されている。その固体発光素子2の上方に導光板3を構成する導光板本体3aが配設されている。その導光板本体3aとパッケージ8との間には、固体発光素子2を封止するように樹脂9が充填されている。導光板本体3aと樹脂9とは、所定の接着剤(図示せず)により空気層を介在させることなく接着されている。導光板本体3a、接着剤および樹脂9は、屈折率の値が一致するように材料が選択されている。
Embodiment 10
As a planar light emitting device according to the tenth embodiment, an example of a planar light emitting device including a light guide plate main body and an optical path changing unit will be described. As shown in FIG. 31, the package 8 is mounted on the surface of the substrate 1, and the solid light emitting element 2 is mounted on the package 8. A light guide plate body 3 a constituting the light guide plate 3 is disposed above the solid light emitting element 2. A resin 9 is filled between the light guide plate body 3 a and the package 8 so as to seal the solid light emitting element 2. The light guide plate body 3a and the resin 9 are bonded to each other with a predetermined adhesive (not shown) without interposing an air layer. The materials of the light guide plate body 3a, the adhesive, and the resin 9 are selected so that the refractive index values match.

導光板本体3aの凹部4には、たとえば回転放物面の一部からなる側壁面4bが露出している。また、導光板本体3aの表面5における所定の位置には、光路変換部7をなす開口部7bが形成されている。導光板本体3aの厚みL2は3mmとされ、凹部4の最大直径L1は8mmとされ、凹部4の深さL4は2.6mmとされる。固体発光素子2は、平面形状が一辺0.3mmの正方形とされ、高さが0.1mmとされる。   In the recess 4 of the light guide plate body 3a, for example, a side wall surface 4b made of a part of a paraboloid of rotation is exposed. In addition, an opening 7b that forms the optical path conversion unit 7 is formed at a predetermined position on the surface 5 of the light guide plate body 3a. The thickness L2 of the light guide plate body 3a is 3 mm, the maximum diameter L1 of the recess 4 is 8 mm, and the depth L4 of the recess 4 is 2.6 mm. The solid light-emitting element 2 has a planar shape of a square having a side of 0.3 mm and a height of 0.1 mm.

光路変換部7の開口部7bとして略円錐形状の開口部7bが、凹部4の中央部を中心とする同心円に沿って形成されている。その開口部7bのうち固体発光素子2に最も近いところに位置する略円錐形状の開口部7bでは、開口径が約1mm(開口半径0.5mm)とされ、深さD1が約0.5mmとされる。一方、固体発光素子2から最も離れたところに位置する略円錐形状の開口部7bでは、開口径が約3mm(開口半径1.5mm)とされ、深さD2が約1.5mmとされる。   A substantially conical opening 7 b is formed as an opening 7 b of the optical path conversion unit 7 along a concentric circle centering on the center of the recess 4. Of the opening 7b, the substantially conical opening 7b located closest to the solid state light emitting device 2 has an opening diameter of about 1 mm (opening radius 0.5 mm) and a depth D1 of about 0.5 mm. Is done. On the other hand, in the substantially conical opening 7b located farthest from the solid light emitting element 2, the opening diameter is about 3 mm (opening radius 1.5 mm), and the depth D2 is about 1.5 mm.

この固体発光素子2に最も近いところに位置する開口部7bと最も離れたところに位置する開口部7bとの間に、2mmの間隔をもって15個の開口部7bが形成されている。また、導光板本体3aは平面形状が一辺が60mmの略正方形(60mm×60mm)とされ、固体発光素子2から導光板本体3aの一方の端と他方の端までのそれぞれ長さ30mmの領域に上述した開口部7bが形成されている。   Fifteen openings 7b are formed with an interval of 2 mm between the opening 7b located closest to the solid state light emitting element 2 and the opening 7b located farthest. The light guide plate body 3a has a substantially square shape (60 mm × 60 mm) with a planar shape of 60 mm on a side, and has a length of 30 mm from the solid light emitting element 2 to one end and the other end of the light guide plate body 3a. The opening 7b described above is formed.

次に、上述した面状発光装置10の光強度分布について説明する。図32は、シミュレーションによる光強度の評価結果を比較例(グラフB)とともに示すグラフ(グラフA)
である。縦軸は光の相対強度を表し、横軸は固体発光素子からの距離(単位mm)を表す。比較例に係る面状発光装置では、グラフBに示すように、固体発光素子から30mm離れたところでは、その光強度は固体発光素子が位置するところ(原点)の光強度の約10分の1程度にまで下がっていることがわかる。
Next, the light intensity distribution of the planar light emitting device 10 described above will be described. FIG. 32 is a graph (graph A) showing the evaluation result of the light intensity by simulation together with the comparative example (graph B).
It is. The vertical axis represents the relative intensity of light, and the horizontal axis represents the distance (unit: mm) from the solid state light emitting device. In the planar light emitting device according to the comparative example, as shown in the graph B, the light intensity is about 1/10 of the light intensity at the position where the solid light emitting element is located (origin) at a distance of 30 mm from the solid light emitting element. It turns out that it has fallen to the extent.

これに対して、本面状発光装置10では、グラフAに示すように、固体発光素子から30mm離れたところの光強度は、固体発光素子が位置するところ(原点)の光強度とほぼ同程度の光強度であることがわかった。この結果より、本面状発光装置10では全反射をさせる側壁面4bを露出した凹部4と、その凹部4によって全反射された光を出射させる光路変換部7を備えた導光板本体3aを備えることで、一つの固体発光素子2から出射される光を面内により均一に出射させることができることが実証された。   On the other hand, in the planar light emitting device 10, as shown in the graph A, the light intensity at a distance of 30 mm from the solid light emitting element is approximately the same as the light intensity at the position where the solid light emitting element is located (origin). It was found that the light intensity was. As a result, the planar light emitting device 10 includes the light guide plate main body 3a including the concave portion 4 exposing the side wall surface 4b for total reflection and the optical path changing unit 7 for emitting the light totally reflected by the concave portion 4. Thus, it was proved that the light emitted from one solid state light emitting device 2 can be emitted more uniformly in the plane.

上述した各面状発光装置10は液晶表示装置のバックライト装置として使用される。ここで、面状発光装置10が液晶表示装置のバックライト装置として使用される態様について簡単に説明する。その一例として、図33に示すように、液晶表示装置50では、液晶表示パネル51の裏面に光学シート52を介在させて拡散板53が装着される。面状発光装置10はその拡散板53の後方に所定のスペーサ(図示せず)を介在させて間隔を隔てて配設されることになる。また、他の例として、図34に示すように、スペーサを介在させることなく面状光源装置10を液晶表示パネル51の背面に光学シート52を介在させて直接配設するようにしてもよい。   Each planar light emitting device 10 described above is used as a backlight device of a liquid crystal display device. Here, a mode in which the planar light emitting device 10 is used as a backlight device of a liquid crystal display device will be briefly described. As an example thereof, as shown in FIG. 33, in the liquid crystal display device 50, a diffusion plate 53 is mounted on the back surface of the liquid crystal display panel 51 with an optical sheet 52 interposed. The planar light emitting device 10 is disposed behind the diffusion plate 53 with a predetermined spacer (not shown) interposed therebetween. As another example, as shown in FIG. 34, the planar light source device 10 may be directly disposed on the back surface of the liquid crystal display panel 51 with an optical sheet 52 interposed, without a spacer.

実施の形態11
ここでは、面状発光装置の他の例について説明する。図35に示すように、この面状発光装置では、凹部4は直線状に延在するように形成されている。その直線状に延在する方向と直交する方向の凹部4の断面形状は、既に説明した各実施の形態において説明した導光板本体3aに設けた凹部4のいずれかの断面形状と同じ形状とされる。
Embodiment 11
Here, another example of the planar light emitting device will be described. As shown in FIG. 35, in the planar light emitting device, the recess 4 is formed to extend linearly. The cross-sectional shape of the concave portion 4 in the direction orthogonal to the linearly extending direction is the same shape as the cross-sectional shape of any of the concave portions 4 provided in the light guide plate body 3a described in the above-described embodiments. The

固体発光素子2は、その凹部4に沿って固体発光素子2から出射される光が全反射される所定の位置に直線状に間隔を隔てて配設されている。また、凹部4の周辺には、光を導光板本体3aの外へ出射させる光路変換部(図示せず)が形成されている。   The solid light emitting element 2 is disposed along the recess 4 at a predetermined position where light emitted from the solid light emitting element 2 is totally reflected at a linear interval. In addition, an optical path changing portion (not shown) for emitting light to the outside of the light guide plate body 3a is formed around the recess 4.

上述した面状発光装置では、固体発光素子2を直線状に配設することで、たとえば図27に示すように、マトリクス状に固体発光素子2が配設された面状発光装置の場合と比べて、固体発光素子2を配設する基板(実装基板)の領域は、直線状に延在する凹部4の直下に位置する領域14に限られることになる。これにより、固体発光素子2を配設する実装基板の領域を縮小することができて、コストの削減を図ることができる。   In the planar light emitting device described above, the solid light emitting elements 2 are arranged in a straight line, so that, for example, as shown in FIG. 27, compared to the planar light emitting device in which the solid light emitting elements 2 are arranged in a matrix. Thus, the region of the substrate (mounting substrate) on which the solid-state light emitting element 2 is disposed is limited to the region 14 located immediately below the concave portion 4 extending linearly. Thereby, the area | region of the mounting board | substrate which arrange | positions the solid light emitting element 2 can be reduced, and cost reduction can be aimed at.

また、特に、凹部4の断面形状としては、実施の形態3において説明した極座標に基づく凹部4の断面形状と同じ断面形状とすることで、凹部4の側壁面4fと導光板本体3aの上面5とを滑らかに繋ぐことができて、面状発光装置の輝度ムラや色ムラを減少させることができる。さらに、図35に示される面状発光装置を複数用意し、図36に示すように、これを凹部4が直線状に延在する方向と直交する方向に並べてもよい。この面状発光装置の場合には、図37に示すように、液晶表示装置50における大型液晶パネル51のバックライト装置10として適用することができる。   In particular, the cross-sectional shape of the recess 4 is the same as the cross-sectional shape of the recess 4 based on the polar coordinates described in the third embodiment, so that the side wall surface 4f of the recess 4 and the upper surface 5 of the light guide plate main body 3a. Can be smoothly connected to each other, and luminance unevenness and color unevenness of the planar light emitting device can be reduced. Furthermore, a plurality of planar light emitting devices shown in FIG. 35 may be prepared, and as shown in FIG. 36, these may be arranged in a direction orthogonal to the direction in which the concave portion 4 extends linearly. In the case of this planar light emitting device, as shown in FIG. 37, it can be applied as a backlight device 10 of a large liquid crystal panel 51 in a liquid crystal display device 50.

なお、上述した各実施の形態では、導光板を構成する導光板本体の表面5に形成する凹部として、全反射条件を満たす側壁面を露出する凹部を例に挙げて説明したが、凹部の側壁面としては、より均一な光の出射をするためにすべて全反射条件を満たした面から構成される必要はなく、全反射条件を満たした面を備えていれば全反射条件を満たさずに一部の光を出射させる面を有していてもよい。   In each of the above-described embodiments, the concave portion that exposes the side wall surface that satisfies the total reflection condition is described as an example of the concave portion formed on the surface 5 of the light guide plate body constituting the light guide plate. The wall surface does not need to be composed of a surface that satisfies the total reflection condition in order to emit more uniform light. If a surface that satisfies the total reflection condition is provided, the total reflection condition is not satisfied. You may have the surface which emits the light of a part.

また、上述した各実施の形態では、凹部として、その側壁面が円錐の側面、回転放物面の一部、あるいは、極座標に基づく曲線を回転させることによって得られる曲面の一部であるものを例に挙げて説明したが、凹部としてはこのような側壁面を有するものに限られず、全反射条件を満たす面を有していれば、たとえば四角錐や多角錐などの側面を有していてもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, as the concave portion, the side wall surface is a conical side surface, a part of a paraboloid of revolution, or a part of a curved surface obtained by rotating a curve based on polar coordinates. Although described as an example, the recess is not limited to having such a side wall surface, and has a side surface such as a quadrangular pyramid or a polygonal pyramid as long as it has a surface that satisfies the total reflection condition. Also good.

さらに、導光板本体3aの内部を進む光を導光板本体3aの外へ出射させる光路変換部7として、導光板本体3aに均一に配設した拡散粒子7aを例に挙げて説明したが、拡散粒子7aを配設する領域としてはこれに限られず、より均一な光の出射をするために特定の領域に配設してもよく、たとえば導光板本体3aの表面5から所定の深さの領域に拡散粒子を配設したり、凹部4の直下の領域を除く領域に拡散粒子を配設するようにしてもよい。また、拡散粒子7aの大きさや密度を配設する領域に応じて変えてもよい。さらに、光路変換部7として略円錐状の開口部7bを例に挙げて説明したが、開口部7bとしては、全反射条件を満たさずに光を導光板本体3aの外へ出射させる面を含んでいれば略円錐状に限られるものではない。   Further, as the optical path conversion unit 7 for emitting the light traveling inside the light guide plate main body 3a to the outside of the light guide plate main body 3a, the diffusion particles 7a arranged uniformly on the light guide plate main body 3a have been described as an example. The region in which the particles 7a are disposed is not limited to this, and may be disposed in a specific region in order to emit more uniform light, for example, a region having a predetermined depth from the surface 5 of the light guide plate body 3a. Alternatively, the diffusing particles may be disposed in the region, or the diffusing particles may be disposed in a region other than the region immediately below the recess 4. Moreover, you may change according to the area | region which arrange | positions the magnitude | size and density of the diffusion particle 7a. Furthermore, although the substantially conical opening 7b has been described as an example of the optical path conversion unit 7, the opening 7b includes a surface that emits light outside the light guide plate body 3a without satisfying the total reflection condition. If it is, it is not restricted to a substantially conical shape.

今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time is an example, and the present invention is not limited to this. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the scope described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態1に係る導光板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light-guide plate which concerns on Embodiment 1 of this invention. 同実施の形態において、図1に示す断面線II−IIにおける断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a cross-sectional line II-II shown in FIG. 1 in the same embodiment. 同実施の形態において、凹部が形成される領域を説明するための断面図である。In the same embodiment, it is sectional drawing for demonstrating the area | region where a recessed part is formed. 同実施の形態において、凹部の形状と固体発光素子との関係を説明するための第1の断面図である。In the same embodiment, it is the 1st sectional view for explaining the relation between the shape of a crevice and a solid light emitting element. 同実施の形態において、凹部の形状と固体発光素子との関係を説明するための第2の断面図である。In the same embodiment, it is the 2nd sectional view for explaining the relation between the shape of a crevice and a solid light emitting element. 本発明の実施の形態2に係る導光板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light-guide plate which concerns on Embodiment 2 of this invention. 同実施の形態において、図6に示す断面線VII−VIIにおける断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along a cross-sectional line VII-VII shown in FIG. 6 in the same embodiment. 同実施の形態において、凹部の形状を説明するための放物線を示す図である。In the same embodiment, it is a figure which shows the parabola for demonstrating the shape of a recessed part. 同実施の形態において、凹部の形状を説明するための回転放物面を示す断面図である。In the same embodiment, it is sectional drawing which shows the rotation paraboloid for demonstrating the shape of a recessed part. 同実施の形態において、固体発光素子と回転放物面との位置関係を示す第1の断面図である。In the same embodiment, it is the 1st sectional view showing the positional relationship of a solid light emitting element and a paraboloid of revolution. 同実施の形態において、固体発光素子と回転放物面との位置関係を示す第2の断面図である。In the same embodiment, it is the 2nd sectional view showing the positional relationship of a solid light emitting element and a paraboloid of revolution. 同実施の形態において、固体発光素子から出射した光の光路を説明するための断面図である。In the same embodiment, it is sectional drawing for demonstrating the optical path of the light radiate | emitted from the solid light emitting element. 本発明の実施の形態3に係る導光板の断面図である。It is sectional drawing of the light-guide plate which concerns on Embodiment 3 of this invention. 同実施の形態において、凹部の形状を説明するための曲線を示す図である。In the same embodiment, it is a figure which shows the curve for demonstrating the shape of a recessed part. 本発明の実施の形態4に係る導光板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light-guide plate which concerns on Embodiment 4 of this invention. 同実施の形態において、図15に示す断面線XVI−XVIにおける断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view taken along a cross-sectional line XVI-XVI shown in FIG. 15 in the same embodiment. 同実施の形態において、凹部の形状を説明するための部分拡大断面図である。In the embodiment, it is a partial expanded sectional view for demonstrating the shape of a recessed part. 本発明の実施の形態5に係る面状発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the planar light-emitting device concerning Embodiment 5 of this invention. 同実施の形態において、変形例に係る面状発光装置を示す断面図である。In the embodiment, it is sectional drawing which shows the planar light-emitting device which concerns on a modification. 同実施の形態において、他の変形例に係る面状発光装置を示す断面図である。In the same embodiment, it is sectional drawing which shows the planar light-emitting device which concerns on another modification. 同実施の形態において、図20に示す面状発光装置における光の進み方を示す部分拡大断面図である。FIG. 21 is a partial enlarged cross-sectional view showing how light travels in the planar light emitting device shown in FIG. 20 in the same embodiment. 本発明の実施の形態6に係る面状発光装置を示す平面図である。It is a top view which shows the planar light-emitting device concerning Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態7に係る面状発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the planar light-emitting device concerning Embodiment 7 of this invention. 同実施の形態において、図23に示す面状発光装置における光の進み方を示す部分拡大断面図である。FIG. 24 is a partially enlarged cross-sectional view showing how light travels in the planar light emitting device shown in FIG. 23 in the same embodiment. 同実施の形態において、変形例に係る面状発光装置を示す断面図である。In the embodiment, it is sectional drawing which shows the planar light-emitting device which concerns on a modification. 同実施の形態において、図25に示す面状発光装置の部分拡大断面図である。FIG. 26 is a partial enlarged cross-sectional view of the planar light emitting device shown in FIG. 25 in the same embodiment. 本発明の実施の形態8に係る面状発光装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the planar light-emitting device concerning Embodiment 8 of this invention. 同実施の形態において、変形例に係る面状発光装置を示す部分平面図である。In the same embodiment, it is a fragmentary top view which shows the planar light-emitting device which concerns on a modification. 本発明の実施の形態9に係る面状発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the planar light-emitting device concerning Embodiment 9 of this invention. 同実施の形態において、図29に示す面状発光装置の部分拡大断面図である。FIG. 30 is a partial enlarged cross-sectional view of the planar light emitting device shown in FIG. 29 in the same embodiment. 本発明の実施の形態10に係る面状発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the planar light-emitting device concerning Embodiment 10 of this invention. 同実施の形態において、図31に示す面状発光装置による光の強度分布を示すグラフである。FIG. 32 is a graph showing light intensity distribution by the planar light emitting device shown in FIG. 31 in the same embodiment. FIG. 各実施の形態に係る面状発光装置がバックライト装置として液晶表示装置に適用される場合の構成の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an example of a structure in the case where the planar light-emitting device concerning each embodiment is applied to a liquid crystal display device as a backlight apparatus. 各実施の形態に係る面状発光装置がバックライト装置として液晶表示装置に適用される場合の構成の他の例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the other example of a structure in the case where the planar light-emitting device which concerns on each embodiment is applied to a liquid crystal display device as a backlight apparatus. 本発明の実施の形態11に係る面状発光装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the planar light-emitting device based on Embodiment 11 of this invention. 同実施の形態において、図35に示す面状発光装置を複数配設した面状発光装置を示す斜視図である。FIG. 36 is a perspective view showing a planar light emitting device in which a plurality of planar light emitting devices shown in FIG. 35 are arranged in the embodiment. 同実施の形態において、図36に示す面状発光装置をバックライト装置として液晶表示装置に適用される場合の構成を示す斜視図である。FIG. 37 is a perspective view showing a configuration when the planar light emitting device shown in FIG. 36 is applied to a liquid crystal display device as a backlight device in the embodiment. 従来の液晶ディスプレイを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the conventional liquid crystal display. 従来のバックライト装置の問題点を説明するための部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view for demonstrating the problem of the conventional backlight apparatus. 従来の他のバックライト装置の問題点を説明するための部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view for demonstrating the problem of the other conventional backlight apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板、2 固体発光素子、3 導光板、3a 導光板本体、4 凹部、4a〜4f
側壁面、5 表面、6 裏面、7 光路変換部、7a 拡散粒子、7b 開口部、8 パッケージ、9 樹脂、10 面状発光装置、30 反射シート、50 液晶表示装置、51 液晶表示パネル、52 光学シート、53 拡散板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate, 2 Solid light emitting element, 3 Light guide plate, 3a Light guide plate main body, 4 Concave part, 4a-4f
Side wall surface, 5 surface, 6 back surface, 7 optical path changing part, 7a diffusing particle, 7b opening, 8 package, 9 resin, 10 planar light emitting device, 30 reflecting sheet, 50 liquid crystal display device, 51 liquid crystal display panel, 52 optical Sheet, 53 Diffuser.

Claims (19)

液晶表示装置のバックライトに使用される導光板であって、
所定の発光素子から出射された光が入射する第1面および前記第1面と対向する第2面を有する板状の導光板本体と、
前記導光板本体の前記第2面に形成された所定の側壁面を有する凹部と
を備え、
前記凹部は、前記発光素子から出射して前記第2面の側に向かって前記導光板本体の内部を進む光のうち、前記第2面を経て前記導光板本体の外へ進む光の成分の光路が位置する前記導光板本体の領域の部分に形成され、
前記凹部の前記側壁面は、前記光の成分を前記導光板本体の外へ出射させないように前記光の成分を全反射させる面を備えた、導光板。
A light guide plate used in a backlight of a liquid crystal display device,
A plate-shaped light guide plate main body having a first surface on which light emitted from a predetermined light emitting element is incident and a second surface facing the first surface;
A concave portion having a predetermined side wall surface formed on the second surface of the light guide plate body,
Of the light emitted from the light emitting element and traveling inside the light guide plate main body toward the second surface, the concave portion is a component of light traveling outside the light guide plate main body through the second surface. Formed in the portion of the region of the light guide plate body where the optical path is located,
The light guide plate, wherein the side wall surface of the recess includes a surface that totally reflects the light component so that the light component is not emitted outside the light guide plate body.
前記凹部の前記側壁面は円錐の側面である、請求項1記載の導光板。   The light guide plate according to claim 1, wherein the side wall surface of the recess is a conical side surface. 前記凹部の前記側壁面は回転放物面の一部である、請求項1記載の導光板。   The light guide plate according to claim 1, wherein the side wall surface of the recess is a part of a paraboloid of revolution. 前記発光素子は前記回転放物面の焦点との関係で所定の位置に配置された、請求項3記載の導光板。   The light guide plate according to claim 3, wherein the light emitting element is disposed at a predetermined position in relation to a focal point of the paraboloid of revolution. 前記凹部の前記側壁面は、指数関数として表される曲線を所定の軸の回りに回転させることにより形成される曲面の一部である、請求項1記載の導光板。   The light guide plate according to claim 1, wherein the side wall surface of the concave portion is a part of a curved surface formed by rotating a curve expressed as an exponential function around a predetermined axis. 前記指数関数として表される曲線は、
αを全反射角度−90度とし、Cを定数とすると、曲座標(r、θ)による次の式、
r=exp(θ/tanα+C)
によって得られるrとθを、次の式、
X=r・cosθ
Y=r・sinθ
によって直角座標(X,Y)に変換した曲線である、請求項5記載の導光板。
The curve expressed as the exponential function is
If α is a total reflection angle of −90 degrees, and C is a constant, the following equation using the curved coordinates (r, θ):
r = exp (θ / tan α + C)
R and θ obtained by the following equation:
X = r · cos θ
Y = r · sinθ
The light guide plate according to claim 5, wherein the light guide plate is a curved line converted into a rectangular coordinate (X, Y).
前記凹部の前記側壁面は、前記発光素子の位置との関係で全反射条件を満たす所定の曲線を所定の軸の回りに回転することによって得られる曲面に沿うように、頂角の異なる複数の円錐の側面の一部をそれぞれ繋ぎ合わせることによって形成された面である、請求項1記載の導光板。   The sidewall surface of the recess has a plurality of apex angles different from each other so as to follow a curved surface obtained by rotating a predetermined curve satisfying the total reflection condition around a predetermined axis in relation to the position of the light emitting element. The light guide plate according to claim 1, wherein the light guide plate is a surface formed by connecting a part of a side surface of a cone. 前記凹部の前記側壁面は、前記発光素子におけるあらゆる部分から出射する光を全反射させる面である、請求項1〜7のいずれかに記載の導光板。   The light guide plate according to any one of claims 1 to 7, wherein the side wall surface of the concave portion is a surface that totally reflects light emitted from every portion of the light emitting element. 主表面を有する基板と、
前記基板の主表面上に配設された発光素子と、
前記発光素子を覆うように前記基板の主表面上に配設された導光板と
を有し、
前記導光板は、
互いに対向する第1面および第2面を有する板状の導光板本体と、
前記導光板本体の前記第2面における、前記発光素子から出射して前記第2面の側に向かって前記導光板本体の内部を進む光のうち前記第2面を経て前記導光板本体の外へ進む光の成分の光路が位置する前記導光板本体の領域の部分に形成され、前記光の成分を前記導光板本体の外へ出射させないように前記光の成分を全反射させる所定の面を含む側壁面を有する凹部と、
前記凹部の前記側壁面において全反射された前記光の成分を含む前記導光板本体の内部を進む光を前記第2面から外へ向かって出射するよう光路を変換させる光路変換部と
を備えた、面状発光装置。
A substrate having a main surface;
A light emitting device disposed on a main surface of the substrate;
A light guide plate disposed on the main surface of the substrate so as to cover the light emitting element,
The light guide plate is
A plate-shaped light guide plate body having a first surface and a second surface facing each other;
Out of the light on the second surface of the light guide plate body, out of the light guide plate body through the second surface of the light emitted from the light emitting element and traveling inside the light guide plate body toward the second surface. A predetermined surface that is formed in a portion of the region of the light guide plate body where the optical path of the light component traveling to is located and totally reflects the light component so as not to emit the light component out of the light guide plate body A recess having a side wall surface including:
An optical path conversion unit that converts an optical path so that light traveling inside the light guide plate main body including the light component totally reflected on the side wall surface of the recess is emitted from the second surface to the outside. , Planar light emitting device.
前記光路変換部は拡散粒子を含む、請求項9記載の面状発光装置。   The planar light-emitting device according to claim 9, wherein the optical path changing unit includes diffusing particles. 前記拡散粒子は前記導光板本体内に均一に配設された、請求項10記載の面状発光装置。   The planar light-emitting device according to claim 10, wherein the diffusion particles are uniformly disposed in the light guide plate body. 前記光路変換部は前記導光板本体を進む光を前記導光板本体の外へ出射する所定の面を露出する開口部を含む、請求項9〜11のいずれかに記載の面状発光装置。   The planar light-emitting device according to claim 9, wherein the optical path conversion unit includes an opening that exposes a predetermined surface that emits light traveling through the light guide plate body to the outside of the light guide plate body. 前記開口部は、前記発光素子を中心として同心円状に複数配設された、請求項12記載の面状発光装置。   The planar light-emitting device according to claim 12, wherein a plurality of the openings are concentrically arranged around the light-emitting element. 前記開口部は、前記発光素子から遠ざかるにしたがって大きさが大きくなるように複数配設された、請求項13記載の面状発光装置。   The planar light-emitting device according to claim 13, wherein a plurality of the openings are disposed so as to increase in size as the distance from the light-emitting element increases. 前記基板、前記発光素子および前記導光板を所定の寸法からなる一つの発光モジュールとされた、請求項9〜14のいずれかに記載の面状発光装置。   The planar light emitting device according to any one of claims 9 to 14, wherein the substrate, the light emitting element, and the light guide plate are formed as one light emitting module having a predetermined size. 前記発光モジュール内では、複数の前記発光素子が列状に配設された、請求項15記載の面状発光装置。   The planar light-emitting device according to claim 15, wherein a plurality of the light-emitting elements are arranged in a row in the light-emitting module. 前記発光モジュールが平面状に複数配設された、請求項15または16に記載の面状発光装置。   The planar light-emitting device according to claim 15 or 16, wherein a plurality of the light-emitting modules are arranged in a planar shape. 前記基板の主表面上に配設されて前記発光素子が載置されるパッケージ部と、
前記パッケージ部に形成され、前記発光素子から出射される光を前記導光板へ向けて反射させるための反射面と、
前記発光素子を封止するように、前記導光板と前記パッケージとの間に充填された樹脂と
を備えた、請求項9〜17のいずれかに記載の面状発光装置。
A package part disposed on the main surface of the substrate and on which the light emitting element is placed;
A reflective surface for reflecting light emitted from the light emitting element toward the light guide plate, formed on the package unit;
The planar light-emitting device according to any one of claims 9 to 17, comprising a resin filled between the light guide plate and the package so as to seal the light-emitting element.
前記導光板は、前記発光素子と前記導光板との間に空気の層を介在させることなく前記基板上に配設された、請求項18に記載の面状発光装置。   The planar light-emitting device according to claim 18, wherein the light guide plate is disposed on the substrate without interposing an air layer between the light emitting element and the light guide plate.
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