JP2010062135A - Light source module, method for manufacturing the same, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は光源モジュールに関し、より詳しくは、導光体の主面(端面以外の光出射面)から光を出射する光源モジュールに関する。この種の光源モジュールは、一般的な照明装置、あるいは液晶表示装置のバックライト等として利用される。 The present invention relates to a light source module, and more particularly to a light source module that emits light from a main surface (light emitting surface other than an end surface) of a light guide. This type of light source module is used as a general illumination device or a backlight of a liquid crystal display device.
また、この発明は、そのような光源モジュールを作製する光源モジュールの製造方法に関する。 Moreover, this invention relates to the manufacturing method of the light source module which produces such a light source module.
また、この発明は、そのような光源モジュールを備えた電子機器に関する。 Moreover, this invention relates to the electronic device provided with such a light source module.
一般的な面光源モジュールは、導光板と、この導光板の端面に結合された白色LED光源を備え、この白色LED光源が出射した白色光を導光板内に導き、導光板の光出射面(端面以外の一つの主面)から白色光を出射するように構成されている。上記白色LED光源は、通常、パッケージ内に青色LEDチップを収容し、この青色LEDチップを取り囲むように蛍光体物質を充填して構成されている。青色LEDチップが発する上記青色光の一部によって上記蛍光体が励起されて発する黄色(または赤色および緑色)の蛍光と、上記青色光の残りの一部とが混合されて白色光となる。導光板の上記光出射面と反対側の面には、この導光板に導入された光を上記光出射面へ向けるための微細なプリズム(溝)等が設けられている。 A general surface light source module includes a light guide plate and a white LED light source coupled to an end face of the light guide plate, guides white light emitted from the white LED light source into the light guide plate, White light is emitted from one main surface other than the end face. The white LED light source is usually configured by housing a blue LED chip in a package and filling a phosphor material so as to surround the blue LED chip. Yellow (or red and green) fluorescence emitted when the phosphor is excited by a part of the blue light emitted from the blue LED chip and the remaining part of the blue light are mixed into white light. A fine prism (groove) or the like for directing light introduced into the light guide plate to the light output surface is provided on the surface opposite to the light output surface of the light guide plate.
上記一般的な面光源モジュールでは、次のi)〜vi)のような問題がある。 The general surface light source module has the following problems i) to vi).
i)上記白色LED光源を構成する蛍光体物質が、長時間励起光を照射されて、波長変換効率が低下したり、変色したりすることがある。特に、青色LEDチップ付近ではその励起光の単位面積当たりの照射エネルギも強いため、蛍光体物質の劣化が促進される。 i) The phosphor material constituting the white LED light source may be irradiated with excitation light for a long time, resulting in a decrease in wavelength conversion efficiency or discoloration. Particularly, in the vicinity of the blue LED chip, the irradiation energy per unit area of the excitation light is strong, so that the deterioration of the phosphor material is promoted.
ii)上記白色LED光源のパッケージは、青色LEDチップ自身の大きさよりも上記蛍光体の分だけ大きい。この結果、上記白色LED光源から多量の光を上記導光板内に導くために上記白色LED光源の光出射面全面を上記導光板の上記端面に結合する場合、導光板の厚みが厚くなる。このため、モジュールが大型化し、重くなる。 ii) The package of the white LED light source is larger by the phosphor than the size of the blue LED chip itself. As a result, when the entire light emitting surface of the white LED light source is coupled to the end surface of the light guide plate in order to guide a large amount of light from the white LED light source into the light guide plate, the thickness of the light guide plate is increased. This increases the size and weight of the module.
iii)上記導光板の厚みを厚くすると、導光板に係る部材コストが高くつく。 iii) When the thickness of the light guide plate is increased, the cost of the member related to the light guide plate increases.
iv)上記白色LED光源のパッケージ内に含まれる蛍光体の量によって、上記パッケージから出射される光の色度が異なり、上記導光板から出射される光の色度がばらつく。この対策として、多数の白色LEDの中から色度の近いものを選別する場合、手間がかかる。 iv) The chromaticity of the light emitted from the package varies depending on the amount of the phosphor contained in the package of the white LED light source, and the chromaticity of the light emitted from the light guide plate varies. As a countermeasure, it takes time and effort to sort out a plurality of white LEDs having close chromaticity.
v)上記蛍光体の使用量が多く、その材料費が高くつく。 v) The amount of the phosphor used is large and the material cost is high.
vi)上記導光板を作製する場合、通常は金型を用いて上記微細なプリズム等を成形するため、上記導光板のための製作コストが高くつく。特に、大面積化のために上記導光板と同じサイズの金型を作製する場合は、さらにコストが高くつく。大面積化のために小さな導光板を多数結合する場合は、結合部分の輝度均一性が低くなってしまう。 vi) When the light guide plate is manufactured, since the fine prism or the like is usually formed using a mold, the manufacturing cost for the light guide plate is high. In particular, when a mold having the same size as that of the light guide plate is manufactured to increase the area, the cost is further increased. When a large number of small light guide plates are coupled to increase the area, the luminance uniformity of the coupled portion is lowered.
最近になって、これらの問題i)〜vi)を解消するために、特許文献1(特許第2868085号明細書)に、導光板と、この導光板の端面に光学的に接続された青色発光ダイオード(以下「青色LED」という。)を備えた方式が提案されている。上記導光板の主面のいずれか一方に、上記青色LEDの発光により励起されて蛍光を発する蛍光物質と、蛍光を散乱させる白色粉末とが混合された状態で塗布された蛍光散乱層が設けられている。上記青色発光ダイオードが発した青色光の一部が上記蛍光散乱層で波長変換され、この波長変換で生じた光と上記青色光の残り部分とが混合されて、上記蛍光散乱層と反対側の導光板の主面(光出射面)から白色光として出射される。 Recently, in order to solve these problems i) to vi), Patent Document 1 (Japanese Patent No. 2868085) discloses a light guide plate and blue light emission optically connected to an end face of the light guide plate. A method including a diode (hereinafter referred to as “blue LED”) has been proposed. A fluorescent scattering layer is provided on any one of the main surfaces of the light guide plate. The fluorescent scattering layer is applied in a state where a fluorescent material that emits fluorescence when excited by the light emission of the blue LED and a white powder that scatters fluorescence are mixed. ing. A part of the blue light emitted from the blue light emitting diode is wavelength-converted in the fluorescence scattering layer, and the light generated by the wavelength conversion and the remaining part of the blue light are mixed together, so that the opposite side of the fluorescence scattering layer is mixed. The light is emitted as white light from the main surface (light emitting surface) of the light guide plate.
同文献では、蛍光散乱層をドット状とし、ドットの単位面積当たりの密度を特定のパターンとして、光出射面側の表面輝度の均一化を図っている(なお、上記蛍光散乱層を上記導光板の全域に設けた場合、青色LED近傍で輝度が高く、青色LEDから離れるにつれて輝度が低下する状態になる。)。 In this document, the fluorescent scattering layer is formed in a dot shape, and the density per unit area of the dots is set as a specific pattern to achieve uniform surface luminance on the light emitting surface side (the fluorescent scattering layer is the light guide plate). ), The luminance is high in the vicinity of the blue LED, and the luminance decreases as the distance from the blue LED increases.
しかしながら、同文献の方式では、上記青色LEDからの上記青色光が上記導光板の内部を進むとき、上記青色光の強度が急激に落ちて、上記光出射面での輝度の均一性が不十分になるという問題がある。また、上記青色LEDからの上記青色光が上記導光板の内部を進むとき、上記導光板内の位置によっては、進行する上記青色光の強度と上記蛍光散乱層で散乱(波長変換)された光の強度との比率が必ずしも一定とはならず、変化してしまう。このため、上記導光板内の位置に応じて光出射面から出射される光の色度が変化するという問題がある。 However, in the method of the same document, when the blue light from the blue LED travels inside the light guide plate, the intensity of the blue light drops sharply, and the luminance uniformity on the light exit surface is insufficient. There is a problem of becoming. Further, when the blue light from the blue LED travels inside the light guide plate, depending on the position in the light guide plate, the intensity of the blue light traveling and the light scattered (wavelength converted) by the fluorescence scattering layer The ratio with the intensity of the light is not always constant and changes. For this reason, there exists a problem that the chromaticity of the light radiate | emitted from a light-projection surface changes according to the position in the said light-guide plate.
また、従来のLEDが配置されているパッケージ内部では、LEDからの出射光(青色光)と蛍光体から出射する光が、パッケージ内で多重反射を起こして混色が起こる。パッケージ内の光反射率は、パッケージに使用されている樹脂光学特性にもよるが、高くても例えば90%程度と考えられ、一度反射を起こすごとに10%の光量の損出が生じる。そのため、パッケージ内で多重反射を繰り返すにつれてLEDパッケージから取り出される光量は減少し、光の取り出し効率が低下してしまう。 In addition, inside the package in which the conventional LED is arranged, the light emitted from the LED (blue light) and the light emitted from the phosphor cause multiple reflection in the package and color mixing occurs. Although the light reflectance in the package depends on the resin optical characteristics used in the package, it is considered to be, for example, about 90% at the highest, and a loss of 10% of light occurs every time reflection occurs. Therefore, as multiple reflections are repeated in the package, the amount of light extracted from the LED package decreases, and the light extraction efficiency decreases.
そこで、この発明の課題は、薄型であり、かつ、色度、輝度の均一性が高い光を出射できる光源モジュールを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light source module that can emit light that is thin and has high chromaticity and luminance uniformity.
また、この発明の課題は、そのような光源モジュールを作製する光源モジュールの製造方法を提供することにある。 Moreover, the subject of this invention is providing the manufacturing method of the light source module which produces such a light source module.
また、この発明の課題は、そのような光源モジュールを備えた電子機器を提供することにある。 Moreover, the subject of this invention is providing the electronic device provided with such a light source module.
上記課題を解決するため、この発明の光源モジュールは、
光を透過する導光体と、
上記導光体の端面の少なくとも1箇所に光学的に接続され、上記導光体の内部へ向けて固有色の光を発する光源と、
上記導光体の上記端面と垂直な一方の主面に設けられ、上記光源からの上記光を波長変換する材料を含む第1光路変換層とを備え、
上記第1光路変換層は上記一方の主面に沿って配置された1つ又は複数のパターン要素を有し、上記光源からの上記光の導光方向に関する上記パターン要素の寸法に比して上記導光方向に垂直な方向に関する上記パターン要素の寸法が短いことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the light source module of the present invention is:
A light guide that transmits light;
A light source that is optically connected to at least one of the end faces of the light guide and emits light of a specific color toward the inside of the light guide;
A first optical path conversion layer that is provided on one main surface perpendicular to the end face of the light guide and includes a material that converts the wavelength of the light from the light source;
The first optical path conversion layer has one or a plurality of pattern elements arranged along the one main surface, and the first optical path conversion layer has a size greater than the dimension of the pattern element with respect to a light guide direction of the light from the light source. The dimension of the pattern element in a direction perpendicular to the light guide direction is short.
本明細書で、層が「材料を含む」とは、その層の一部に局所的に含むのではなく、その層全体にわたって実質的に一様に分布した状態で含むことを指す。 As used herein, the phrase “comprising a material” refers to including a material in a substantially uniform distribution throughout the layer, rather than locally in a portion of the layer.
「固有色の光」とは、白色以外の特定の色相を示す光を指す。 “Intrinsic color light” refers to light exhibiting a specific hue other than white.
上記光の「導光方向」とは、上記導光体内部での散乱光等を除外した、上記光の主な進行方向を指す。 The “light guide direction” of the light refers to the main traveling direction of the light excluding scattered light and the like inside the light guide.
この発明の光源モジュールでは、上記導光体の内部に導入された上記光源からの上記固有色の光の一部が上記第1光路変換層に入射し、この第1光路変換層によって波長変換され散乱される。そして、上記導光体の内部で、上記波長変換された光と、上記光源からの上記固有色の光の残りの一部とが混合される。この混合された光は、上記導光体の上記一方の主面と反対側の他方の主面(光出射面)から外部へ出射される。 In the light source module of the present invention, a part of the light of the intrinsic color from the light source introduced into the light guide is incident on the first optical path conversion layer, and the wavelength is converted by the first optical path conversion layer. Scattered. Then, the wavelength-converted light and the remaining part of the intrinsic color light from the light source are mixed inside the light guide. The mixed light is emitted to the outside from the other main surface (light emitting surface) opposite to the one main surface of the light guide.
ここで、上記固有色の光を発する光源としては、例えば単なる青色LEDのように、蛍光体物質を含まないものを採用できる。そのようにした場合、次のように既述の白色LED光源に関する問題i)〜vi)を解消できる。 Here, as the light source that emits the light of the intrinsic color, a light source that does not contain a phosphor material, such as a simple blue LED, can be employed. In such a case, the problems i) to vi) related to the white LED light source described above can be solved as follows.
i′)本発明によれば、光源と第1光路変換層(光源からの光を波長変換する材料、典型的には蛍光体物質を含む層)とが分離して配置されている。したがって、上記光源からの光の単位面積当たりの照射エネルギが上記第1光路変換層の位置では比較的弱くなり、上記第1光路変換層(を構成する蛍光体物質)の劣化を防止することができる。 i ′) According to the present invention, the light source and the first optical path conversion layer (a material that converts the wavelength of light from the light source, typically a layer containing a phosphor substance) are disposed separately. Therefore, the irradiation energy per unit area of light from the light source becomes relatively weak at the position of the first optical path conversion layer, and the deterioration of the first optical path conversion layer (phosphor material constituting the first optical path conversion layer) can be prevented. it can.
ii′)本発明によれば、上記光源として蛍光体物質を含まないものを採用できるので、光源のサイズをLEDチップのサイズと略等しくして、光源の出射面のサイズを小さくすることができ、これに伴って、導光体(典型的には導光板)の厚みを薄くできる。したがって、光源モジュールの薄型化、軽量化が可能となる。 ii ′) According to the present invention, a light source that does not contain a phosphor material can be adopted, so that the size of the light source can be made substantially equal to the size of the LED chip, and the size of the light exit surface of the light source can be reduced. Accordingly, the thickness of the light guide (typically, the light guide plate) can be reduced. Therefore, the light source module can be reduced in thickness and weight.
iii′)本発明によれば、導光体の厚みを薄くできるので、導光体に係る部材コストを低減できる。また、蛍光体の使用量を減らすことで、さらにコストダウンが可能となる。 iii ′) According to the present invention, since the thickness of the light guide can be reduced, the member cost related to the light guide can be reduced. Further, the cost can be further reduced by reducing the amount of phosphor used.
iv′)本発明によれば、上記光源として蛍光体物質を含まないものを採用できるので、個々のLEDから出射される光の色度のばらつきは起こらない。また、上記第1光路変換層が例えば印刷によって均一な厚さに形成され得る。そのようにした場合、第1光路変換層に起因した色度のばらつきは、容易に抑制される。したがって、上記導光体から出射される光の色度が均一になる。 iv ′) According to the present invention, a light source that does not contain a phosphor material can be adopted as the light source, so that variations in chromaticity of light emitted from individual LEDs do not occur. Further, the first optical path conversion layer can be formed to have a uniform thickness by, for example, printing. In such a case, variation in chromaticity due to the first optical path conversion layer is easily suppressed. Therefore, the chromaticity of the light emitted from the light guide becomes uniform.
v′)本発明によれば、上述のように、上記第1光路変換層が例えば印刷によって均一な厚さに薄く形成され得る(上記導光体の内部で、上記光源からの上記光の導光距離を比較的長くすることができることに伴う(後述)。)。そのようにした場合、蛍光体の使用量を削減することができる。 v ′) According to the present invention, as described above, the first optical path conversion layer can be formed thin to a uniform thickness, for example, by printing (inside the light guide, the light is guided from the light source). Along with the fact that the optical distance can be made relatively long (described later). In such a case, the amount of phosphor used can be reduced.
vi′)本発明によれば、上記第1光路変換層(および後述の第2光路変換層)が例えば印刷によって上記導光体の一方の主面に簡単に低コストで形成され得る。また、上記導光体に対して金型を用いて微細加工(プリズム等の成形)を行う必要がない。したがって、上記導光体に関連したコストが低減される。 vi ′) According to the present invention, the first optical path conversion layer (and the second optical path conversion layer described later) can be easily formed at low cost on one main surface of the light guide, for example, by printing. Further, it is not necessary to perform fine processing (molding of a prism or the like) on the light guide using a mold. Thus, costs associated with the light guide are reduced.
また、この発明の光源モジュールでは、上記第1光路変換層は上記一方の主面に沿って配置された複数のパターン要素を含み、上記光源からの上記光の導光方向に関する上記パターン要素の寸法に比して上記導光方向に垂直な方向に関する上記パターン要素の寸法が短い。したがって、特許文献1の方式が生ずる問題を解消できる。すなわち、この発明の光源モジュールでは、上記導光体の内部で、上記導光方向に垂直な方向に並ぶ上記パターン要素同士の隙間を通して、上記光源からの上記光が散乱されずに上記導光方向に進行する。したがって、上記光源からの上記光の導光距離を比較的長くすることができる。これにより、上記導光体の上記光出射面から出射される光の色度、輝度の均一性が高まる。
In the light source module of the present invention, the first optical path conversion layer includes a plurality of pattern elements arranged along the one main surface, and the dimension of the pattern element with respect to the light guide direction of the light from the light source. The dimension of the pattern element in the direction perpendicular to the light guide direction is shorter than Therefore, the problem which the system of
また、本発明では、光源(例えばLED)から出射された光は導光体内を全反射して進む。導光体は光を透過する導光部材であるため部材自身の吸収はほとんどなく、また、内部を全反射することによって導光するため、反射による光量の損出はほとんどない。従って、光源から出射する光のうち、光源モジュールで利用できる光の割合が高く、光の利用効率の高い光源モジュールを作製できる。 Moreover, in this invention, the light radiate | emitted from the light source (for example, LED) advances by totally reflecting within a light guide. Since the light guide is a light guide member that transmits light, the member itself absorbs little light, and since the light is guided by totally reflecting the inside, there is almost no loss of light amount due to reflection. Therefore, the ratio of light that can be used in the light source module out of the light emitted from the light source is high, and a light source module with high light use efficiency can be manufactured.
一実施形態の光源モジュールでは、上記第1光路変換層の分布密度は、上記導光体の上記端面から遠ざかるにつれて増大していることを特徴とする。 In the light source module according to one embodiment, the distribution density of the first optical path conversion layer increases as the distance from the end face of the light guide increases.
上記第1光路変換層は、この第1光路変換層に入射した上記光源からの上記光を波長変換するとともに散乱する。ここで、この一実施形態の光源モジュールでは、上記第1光路変換層の分布密度は、上記導光体の上記端面から遠ざかるにつれて増大している。これにより、上記導光体の上記端面から遠ざかるにつれて、上記光源からの上記光が波長変換され散乱される確率が高まっている。したがって、上記導光体の内部を上記導光方向に進行する上記固有色の光が上記導光体の上記端面から遠ざかるにつれて少なくなったとしても、上記導光体の上記光出射面から出射される光の輝度の低下が抑制される。この結果、さらに輝度の均一性が高まる。 The first optical path conversion layer wavelength-converts and scatters the light from the light source incident on the first optical path conversion layer. Here, in the light source module of this embodiment, the distribution density of the first optical path conversion layer increases as the distance from the end face of the light guide increases. Thereby, the probability that the light from the light source is wavelength-converted and scattered as the distance from the end face of the light guide increases. Therefore, even if the intrinsic color light traveling in the light guide direction in the light guide decreases as it moves away from the end face of the light guide, it is emitted from the light exit surface of the light guide. The decrease in the brightness of the light is suppressed. As a result, the luminance uniformity is further increased.
一実施形態の光源モジュールでは、上記第1光路変換層の上記パターン要素は、上記導光体の上記端面から遠ざかるにつれて、上記光源からの上記光の導光方向に対して次第に大きい傾斜角で傾斜していることを特徴とする。 In the light source module according to the embodiment, the pattern element of the first optical path conversion layer is inclined at a gradually increasing inclination angle with respect to a light guide direction of the light from the light source as it moves away from the end face of the light guide. It is characterized by that.
既述のように、上記第1光路変換層は、この第1光路変換層に入射した上記光源からの上記光を波長変換するとともに散乱する。ここで、この一実施形態の光源モジュールでは、上記第1光路変換層の上記パターン要素は、上記導光体の上記端面から遠ざかるにつれて、上記光源からの上記光の導光方向に対して次第に大きい傾斜角で傾斜している。これにより、上記導光体の上記端面から遠ざかるにつれて、上記光源からの上記光が波長変換され散乱される確率が高まっている。したがって、上記導光体の内部を上記導光方向に進行する上記固有色の光が上記導光体の上記端面から遠ざかるにつれて少なくなったとしても、上記導光体の上記光出射面から出射される光の輝度の低下が抑制される。この結果、さらに輝度の均一性が高まる。 As described above, the first optical path conversion layer wavelength-converts and scatters the light from the light source incident on the first optical path conversion layer. Here, in the light source module of this one embodiment, the pattern element of the first optical path conversion layer is gradually larger than the light guide direction of the light from the light source as it is away from the end face of the light guide. It is inclined at an inclination angle. Thereby, the probability that the light from the light source is wavelength-converted and scattered as the distance from the end face of the light guide increases. Therefore, even if the intrinsic color light traveling in the light guide direction in the light guide decreases as it moves away from the end face of the light guide, it is emitted from the light exit surface of the light guide. The decrease in the brightness of the light is suppressed. As a result, the luminance uniformity is further increased.
一実施形態の光源モジュールでは、上記第1光路変換層の上記パターン要素は、上記光源からの上記光の導光方向に沿って細長く延在していることを特徴とする。 In the light source module according to an embodiment, the pattern element of the first optical path conversion layer extends in an elongated direction along a light guide direction of the light from the light source.
この一実施形態の光源モジュールでは、上記第1光路変換層の上記パターン要素は上記光源からの上記光の導光方向に沿って細長く延在しているので、上記第1光路変換層内を通して光を導光させることができる。したがって、上記光源からの上記光の導光距離を比較的長くすることができる。これにより、上記導光体の上記光出射面から出射される光の輝度の均一性がさらに高まる。 In the light source module of this one embodiment, the pattern elements of the first optical path conversion layer are elongated along the light guide direction of the light from the light source, so that light passes through the first optical path conversion layer. Can be guided. Therefore, the light guide distance of the light from the light source can be made relatively long. Thereby, the uniformity of the brightness | luminance of the light radiate | emitted from the said light-projection surface of the said light guide further increases.
一実施形態の光源モジュールでは、
上記導光体の上記一方の主面に設けられ、上記光源からの上記光を波長変換する材料を含まない透光性材料からなり、上記光源からの上記光を案内する第2光路変換層を備え、
上記第2光路変換層は、上記固有色の光の強度と上記第1光路変換層で波長変換された光の強度との比率が上記光源からの上記光の導光方向に関して実質的に一定になるように配置されていることを特徴とする。
In the light source module of one embodiment,
A second optical path conversion layer that is provided on the one main surface of the light guide and is made of a translucent material that does not include a material that converts the wavelength of the light from the light source, and that guides the light from the light source. Prepared,
In the second optical path conversion layer, the ratio between the intensity of the intrinsic color light and the intensity of the light wavelength-converted by the first optical path conversion layer is substantially constant with respect to the light guide direction of the light from the light source. It arrange | positions so that it may become.
この一実施形態の光源モジュールでは、上記光出射面から出射される光の色度の均一性がさらに高まる。 In the light source module of this embodiment, the chromaticity uniformity of the light emitted from the light emitting surface is further enhanced.
なお、上記第1光路変換層は上記一方の主面に沿って配置された複数のパターン要素を含み、上記第2光路変換層は、上記第1光路変換層をなすパターン要素同士の間の隙間に設けられたパターン要素を含むのが望ましい。 The first optical path conversion layer includes a plurality of pattern elements arranged along the one main surface, and the second optical path conversion layer is a gap between the pattern elements forming the first optical path conversion layer. It is desirable to include pattern elements provided in
一実施形態の光源モジュールでは、上記第1光路変換層は、上記波長変換によって上記固有色に対する補色の光を生ずる材料からなることを特徴とする。 In the light source module of one embodiment, the first optical path conversion layer is made of a material that generates light of a complementary color with respect to the intrinsic color by the wavelength conversion.
ここで、「固有色に対する補色の光」とは、上記固有色と混合すると白色になるような色の光を指す。例えば上記固有色が青色であるとき、黄色(または赤色および緑色)が補色となる。 Here, “complementary color light for the unique color” refers to light of a color that becomes white when mixed with the unique color. For example, when the intrinsic color is blue, yellow (or red and green) is a complementary color.
この発明の光源モジュールでは、上記導光体の内部で、上記光源からの上記固有色の光の一部が上記第1光路変換層によって波長変換されて上記固有色に対する補色の光が生ずる。上記補色の光と、上記光源からの上記固有色の光の残りの一部とが混合されて、白色光となる。この白色光は、上記導光体の上記一方の主面と反対側の他方の主面(光出射面)から外部へ出射される。この結果、照明やバックライトに好適な白色光が得られる。 In the light source module of the present invention, a part of the light of the intrinsic color from the light source is wavelength-converted by the first optical path conversion layer inside the light guide to generate complementary color light for the intrinsic color. The complementary color light and the remaining part of the intrinsic color light from the light source are mixed to form white light. The white light is emitted to the outside from the other main surface (light emitting surface) opposite to the one main surface of the light guide. As a result, white light suitable for illumination and backlight can be obtained.
一実施形態の光源モジュールでは、
上記導光体の互いに平行な一対の端面にそれぞれ上記光源が設けられ、
上記第1光路変換層は上記一対の端面の中央を通る平面に関して対称に上記パターン要素を有することを特徴とする。
In the light source module of one embodiment,
The light sources are respectively provided on a pair of parallel end faces of the light guide,
The first optical path conversion layer has the pattern elements symmetrically with respect to a plane passing through the center of the pair of end faces.
この一実施形態の光源モジュールでは、1つの導光体により多くの光源が設けられる。したがって、上記導光体の上記光出射面から外部へ高輝度の光が出射される。また、各光源が設けられた端面から上記導光体の内部に導入された光が上記光出射面から外部へ出射されるまでの過程は、上記一対の端面の中央を通る平面に関して対称に起こる。したがって、上記光出射面から出射される光の色度、輝度のばらつきが上記一対の端面の中央を通る平面に関して対称に平均化され、この結果、色度、輝度の均一性が高まる。 In the light source module of this one embodiment, many light sources are provided by one light guide. Therefore, high-intensity light is emitted from the light exit surface of the light guide to the outside. The process from the end face where each light source is provided until the light introduced into the light guide is emitted from the light exit face to the outside occurs symmetrically with respect to the plane passing through the center of the pair of end faces. . Accordingly, variations in chromaticity and luminance of light emitted from the light emitting surface are averaged symmetrically with respect to a plane passing through the center of the pair of end surfaces, and as a result, uniformity of chromaticity and luminance is improved.
一実施形態の光源モジュールでは、上記導光体は矩形状の板であり、上記一対の端面は上記矩形の長辺に対応することを特徴とする。 In one embodiment, the light guide is a rectangular plate, and the pair of end faces correspond to the long sides of the rectangle.
この一実施形態の光源モジュールでは、上記光源からの上記光の導光距離が比較的短くなる。したがって、上記光源からの上記光の導光方向に関して上記第1光路変換層によって波長変換され散乱される確率の変化が少なくなる。この結果、上記光出射面から出射される光の色度の均一性がさらに高まる。 In the light source module of this embodiment, the light guide distance of the light from the light source is relatively short. Therefore, the change in the probability of wavelength conversion and scattering by the first optical path conversion layer with respect to the light guide direction of the light from the light source is reduced. As a result, the chromaticity uniformity of the light emitted from the light exit surface is further increased.
一実施形態の光源モジュールでは、上記導光体は矩形状の板であり、上記一対の端面は上記矩形の短辺に対応することを特徴とする。 In one embodiment, the light guide is a rectangular plate, and the pair of end surfaces correspond to the short sides of the rectangle.
この一実施形態の光源モジュールでは、上記光源からの上記光の導光距離が比較的長くなる。したがって、上記光源からの上記光の導光方向に関して上記第1光路変換層によって波長変換され散乱される光量が全体として増える。この結果、上記光出射面から出射される光の色度は、上記第1光路変換層によって波長変換された光の色の成分が多いものとなる。例えば、上記第1光路変換層によって波長変換された光が黄色光であれば、上記光出射面から出射される光の色度は黄色成分の多いものとなる。したがって、黄色度の高い光源が得られる。 In the light source module of this embodiment, the light guide distance of the light from the light source is relatively long. Therefore, the amount of light that is wavelength-converted and scattered by the first optical path conversion layer with respect to the light guide direction of the light from the light source increases as a whole. As a result, the chromaticity of the light emitted from the light emitting surface has many components of the color of the light subjected to wavelength conversion by the first optical path conversion layer. For example, if the light wavelength-converted by the first optical path conversion layer is yellow light, the chromaticity of the light emitted from the light exit surface has a large amount of yellow components. Therefore, a light source with high yellowness is obtained.
この発明の光源モジュールの製造方法は、上記光源モジュールを作製する光源モジュールの製造方法であって、
上記導光体の上記一方の主面に、上記第1光路変換層の上記パターン要素をマスクを用いた印刷によって形成し、
上記導光体の上記端面に上記光源を取り付けることを特徴とする。
The light source module manufacturing method of the present invention is a light source module manufacturing method for producing the light source module,
Forming the pattern element of the first optical path conversion layer on the one main surface of the light guide by printing using a mask,
The light source is attached to the end face of the light guide.
この発明の光源モジュールの製造方法によれば、たとえ上記導光体が大面積であっても、上記光源モジュールを短時間で簡単かつ安価に作製することができる。 According to the light source module manufacturing method of the present invention, even if the light guide has a large area, the light source module can be manufactured easily and inexpensively in a short time.
別の局面では、この発明の光源モジュールは、
光を透過する導光体と、
上記導光体の端面の少なくとも1箇所に光学的に接続され、上記導光体の内部へ向けて固有色の光を発する光源と、
上記導光体の上記端面と垂直な一方の主面に設けられ、上記光源からの上記光を波長変換する材料を含む第1光路変換層と、
上記導光体の上記一方の主面に設けられ、上記光源からの上記光を波長変換する材料を含まない透光性材料からなり、上記光源からの上記光を案内する第2光路変換層を備え、
上記第2光路変換層は、上記導光体の内部を進行する上記固有色の光の強度と上記第1光路変換層で波長変換された光の強度との比率が上記光源からの上記光の導光方向に関して実質的に一定になるように配置されていることを特徴とする。
In another aspect, the light source module of the present invention includes:
A light guide that transmits light;
A light source that is optically connected to at least one of the end faces of the light guide and emits light of a specific color toward the inside of the light guide;
A first optical path conversion layer provided on one main surface perpendicular to the end face of the light guide and including a material for wavelength-converting the light from the light source;
A second optical path conversion layer that is provided on the one main surface of the light guide and is made of a translucent material that does not include a material that converts the wavelength of the light from the light source, and that guides the light from the light source. Prepared,
The second optical path conversion layer has a ratio of the intensity of the intrinsic color light traveling inside the light guide and the intensity of the light wavelength-converted by the first optical path conversion layer to the light from the light source. It arrange | positions so that it may become substantially constant regarding a light guide direction, It is characterized by the above-mentioned.
この発明の光源モジュールでは、上記導光体の内部に導入された上記光源からの上記固有色の光の一部が上記第1光路変換層に入射し、この第1光路変換層によって波長変換され散乱される。そして、上記導光体の内部で、上記波長変換された光と、上記光源からの上記固有色の光の残りの一部とが混合される。この混合された光は、上記導光体の上記一方の主面と反対側の他方の主面(光出射面)から外部へ出射される。また、上記第2光路変換層のおかげで、上記導光体の内部を進行する上記固有色の光の強度と上記第1光路変換層で波長変換された光の強度との比率が上記光源からの上記光の導光方向に関して略一定となる。したがって、上記導光体内の位置にかかわらず、上記光出射面から出射される光の色度の均一性が高まる。 In the light source module of the present invention, a part of the light of the intrinsic color from the light source introduced into the light guide is incident on the first optical path conversion layer, and the wavelength is converted by the first optical path conversion layer. Scattered. Then, the wavelength-converted light and the remaining part of the intrinsic color light from the light source are mixed inside the light guide. The mixed light is emitted to the outside from the other main surface (light emitting surface) opposite to the one main surface of the light guide. Also, thanks to the second optical path conversion layer, the ratio between the intensity of the intrinsic color light traveling inside the light guide and the intensity of the light wavelength-converted in the first optical path conversion layer is from the light source. The light guiding direction is substantially constant. Therefore, the chromaticity uniformity of the light emitted from the light emitting surface is increased regardless of the position in the light guide.
また、本発明では、光源(例えばLED)から出射された光は導光体内を全反射して進む。導光体は光を透過する導光部材であるため部材自身の吸収はほとんどなく、また、内部を全反射することによって導光するため、反射による光量の損出はほとんどない。従って、光源から出射する光のうち、光源モジュールで利用できる光の割合が高く、光の利用効率の高い光源モジュールを作製できる。 Moreover, in this invention, the light radiate | emitted from the light source (for example, LED) advances by totally reflecting within a light guide. Since the light guide is a light guide member that transmits light, the member itself absorbs little light, and since the light is guided by totally reflecting the inside, there is almost no loss of light amount due to reflection. Therefore, the ratio of light that can be used in the light source module out of the light emitted from the light source is high, and a light source module with high light use efficiency can be manufactured.
別の局面では、この発明の光源モジュールの製造方法は、上記光源モジュールを作製する光源モジュールの製造方法であって、
上記第1光路変換層の上記パターン要素をマスクを用いた印刷によって形成するとともに、上記第2光路変換層が含むパターン要素をマスクを用いた印刷によって形成し、
上記導光体の上記端面に上記光源を取り付けることを特徴とする。
In another aspect, the method for producing a light source module of the present invention is a method for producing a light source module for producing the light source module,
The pattern element of the first optical path conversion layer is formed by printing using a mask, and the pattern element included in the second optical path conversion layer is formed by printing using a mask,
The light source is attached to the end face of the light guide.
この発明の光源モジュールの製造方法によれば、たとえ上記導光体が大面積であっても、上記光源モジュールを短時間で簡単かつ安価に作製することができる。 According to the light source module manufacturing method of the present invention, even if the light guide has a large area, the light source module can be manufactured easily and inexpensively in a short time.
一実施形態の光源モジュールでは、上記導光体の上記一方の主面と反対側の他方の主面に対向して、上記他方の主面から外部へ出射する光を拡散する拡散部材が配置されていることを特徴とする。 In the light source module of one embodiment, a diffusing member that diffuses light emitted from the other main surface to the outside is disposed opposite to the other main surface opposite to the one main surface of the light guide. It is characterized by.
この一実施形態の光源モジュールでは、上記導光体の上記他方の主面(光出射面)から外部へ出射する光が上記拡散部材によって拡散される。したがって、外部へ出射する光の色度、輝度の均一性がさらに高まる。 In the light source module according to this embodiment, light emitted to the outside from the other main surface (light emission surface) of the light guide is diffused by the diffusion member. Accordingly, the uniformity of chromaticity and luminance of light emitted to the outside is further increased.
一実施形態の光源モジュールでは、上記導光体の上記一方の主面に対向して、上記一方の主面から外部へ出射しようとする光を上記導光体側へ反射する反射部材が配置されていることを特徴とする。 In the light source module of one embodiment, a reflecting member is disposed so as to face the one main surface of the light guide and to reflect light to be emitted from the one main surface to the outside toward the light guide. It is characterized by being.
この一実施形態の光源モジュールでは、上記導光体の上記一方の主面から外部へ出射しようとする光が上記反射部材によって上記導光体側へ反射される。この結果、反射された光は、上記導光体を通して上記他方の主面(光出射面)から外部へ出射する。したがって、外部へ出射する光の輝度が高まる。 In the light source module according to this embodiment, light that is about to be emitted from the one main surface of the light guide to the outside is reflected to the light guide by the reflection member. As a result, the reflected light is emitted from the other main surface (light emitting surface) to the outside through the light guide. Therefore, the brightness of the light emitted to the outside increases.
この発明の電子機器は、上記光源モジュールを備えたことを特徴とする電子機器である。 An electronic apparatus according to the present invention is an electronic apparatus including the light source module.
この発明の電子機器では、光源モジュールが薄型であるから、薄型の電子機器、例えば薄型の照明装置や液晶表示装置を構成できる。光源モジュールが出射する光の色度、輝度の均一性が高いので、高性能な電子機器を構成することができる。また、部材費などを低減でき、電子機器を安価に構成することができる。 In the electronic device of the present invention, since the light source module is thin, a thin electronic device such as a thin lighting device or a liquid crystal display device can be configured. Since the chromaticity and luminance uniformity of the light emitted from the light source module is high, a high-performance electronic device can be configured. In addition, the member cost can be reduced, and the electronic device can be configured at low cost.
このように、本発明によれば、薄型で、かつ輝度、色度の均一な光源モジュールを提供することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide a light source module that is thin and has uniform luminance and chromaticity.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
(第1実施形態)
図2は一実施形態の光源モジュール60の平面レイアウトを示し、図1は上記光源モジュール60を図2において上方から見たところを示している(言い換えれば、図2は上記光源モジュール60を図1において矢印A方向から見たところに相当する。)。
(First embodiment)
2 shows a planar layout of the
図2によって良く分かるように、この光源モジュール60は、矩形状の板材からなる導光体としての導光板2と、この導光板2の端面2eに取り付けられた複数(この例では3個)の青色LED1aからなる光源1と、導光板2の端面2eと垂直な一方の主面2bに設けられた第1光路変換層30を備えている。
As can be clearly understood from FIG. 2, the
光源1は、固有色の光、つまり白色以外の特定の色相を示す光を発するものであればよい。この例では、上述のように、光源1は固有色としての青色の光を発する複数の青色LED1aからなるものとする。各青色LED1aは、図示しない青色LEDチップを、そのチップのサイズと略等しいサイズをもつパッケージに収容して構成されている。そのパッケージ内には蛍光体物質を含まない。これにより、既述の白色LED光源に関する問題i)〜vi)を解消できる。
The
複数の青色LED1aは、端面2eの長手方向(図2におけるY方向)に沿って等ピッチで配列されている。各青色LED1aは、導光板2の端面2eに光学的に接続されており、導光板2の内部へ向けて、端面2eに垂直な方向(図2におけるX方向)に青色光を発する。したがって、導光板2の内部での、散乱光等を除外した、上記青色LED1aからの光の導光方向(主な進行方向を意味する。)はX方向となる。
The plurality of
導光板2の材料は、光源1から出射する光線を透過させる材質であれば良く、特に限定されない。この例では、導光板2はアクリルからなるものとするが、その他、例えばポリカーボネート、ポリオレフィン系、シリコン系、エポキシ系樹脂が挙げられる。また、ガラスを用いても良い。
The material of the
第1光路変換層30は、光源1からの光を波長変換する波長変換物質としての蛍光体と、その蛍光体を保持する樹脂とから構成されている。この例では、第1光路変換層30は、青色LED1aが発する青色光に対する補色、すなわち黄色の光を生ずる蛍光体を、アクリル系のUV(紫外線)硬化性樹脂に分散させて構成されている。第1光路変換層30は、主面2b上でX方向(端面2eに垂直な方向)、Y方向に沿って行列状に配置された複数のパターン要素3aからなっている。各パターン要素3aの形状は、この例では、X方向の寸法に比してY方向の寸法が短い矩形状になっている。
The first optical
この第1光路変換層30を印刷によって形成する場合は、蛍光体を樹脂中に分散させてなる混合樹脂(通常は樹脂インク、印刷インク、またはインクと呼ばれる。)を用意し、その混合樹脂を様々な形状に塗布することで、蛍光体のパターンを作製することができる。詳しくは後述するが、第1光路変換層30を印刷によって形成する場合は、上記パターンを切り抜いたマスク上に樹脂を塗り広げ、マスクから導光板2へそのパターンの形状通りに混合樹脂を転写する。
When the first optical
上記樹脂としては、光源からの光をなるべく吸収しない透明な樹脂が好ましい。また、導光板2上に任意の形状を塗布できるよう、硬化性樹脂若しくは樹脂を溶媒に溶かした状態の樹脂が好ましい。例えば、上述のアクリル系のUV硬化性樹脂の他に、エポキシ系、シリコン系のUV硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などが挙げられる。または、アクリル系、エポキシ系、シリコン系の樹脂を芳香族系やケトン系などの有機溶媒に溶解させた状態の樹脂が挙げられる。
As said resin, transparent resin which does not absorb the light from a light source as much as possible is preferable. Further, a curable resin or a resin in which a resin is dissolved in a solvent is preferable so that an arbitrary shape can be applied on the
さらに、これら樹脂に対して、数ナノメートルから数十マイクロメートルまでの種々の粒径を持つSiO2、TiO2等の微粒子または高分子系微粒子を添加してもよい。例えば、このような微粒子としてはアエロジル(EVONIK社製)やFUN−COAT(十条ケミカル株式会社製)などが挙げられる。これらの微粒子を添加することによって、次のような効果が得られる。 Furthermore, fine particles such as SiO 2 and TiO 2 or polymer fine particles having various particle diameters from several nanometers to several tens of micrometers may be added to these resins. For example, examples of such fine particles include Aerosil (manufactured by EVONIK) and FUN-COAT (manufactured by Jujo Chemical Co., Ltd.). By adding these fine particles, the following effects can be obtained.
まず、樹脂に微粒子を添加することで、樹脂のチキソ性(thixotropy)を向上させることができる。チキソ性の向上は、樹脂を基板上に塗布した際の静止状態の流動性を低く抑える効果があり、パターニングを行う場合はそのパターンのアスペクト比を向上させる効果がある。さらに、チキソ性の向上は、第1光路変換層30をマスクを用いてパターン転写する際に、印刷マスクからの樹脂の抜け性、離れ性を上げる効果がある。転写精度や転写スピードを上げるためにはマスクから樹脂が効率よく離れる必要があり、微粒子添加によって樹脂のチキソ性を上げることで、転写精度の向上、印刷スピードの向上ができるという効果がある。
First, by adding fine particles to the resin, the thixotropy of the resin can be improved. The improvement in thixotropy has the effect of reducing the fluidity of the stationary state when the resin is applied on the substrate, and in the case of patterning, it has the effect of improving the aspect ratio of the pattern. Further, the improvement in thixotropy has the effect of improving the resin detachability and separation from the printing mask when the first optical
また、樹脂に微粒子を添加することで、樹脂の光拡散性を上げることができる。樹脂の光拡散性の向上は、樹脂によって導光板2上に第1光路変換層30(および後述の第2光路変換層)を構成した場合、第1光路変換層30に入射した光をより拡散させて散乱するという効果がある。第1光路変換層や第2光路変換層からの出射光がより拡散性を持つことは、結果として導光板2から出射される光の輝度、色度の均一性を高めるという後述の効果を助ける。
Moreover, the light diffusibility of resin can be raised by adding microparticles | fine-particles to resin. The improvement of the light diffusibility of the resin is such that when the first optical path conversion layer 30 (and the second optical path conversion layer described later) is formed on the
この光源モジュール60では、導光板2の内部に導入された各青色LED1aからの青色光の一部が上記第1光路変換層30に入射し、この第1光路変換層30の蛍光体によって波長変換され、黄色光として散乱される。そして、導光板2の内部で、上記黄色光と、各青色LED1aからの青色光の残りの一部とが混合されて、白色光となる。この白色光は、導光板2の上記一方の主面2bと反対側の他方の主面(光出射面)2a(図1参照)から外部へ出射される。
In this
このように、第1光路変換層30は、光源1の出射光の一部を異なる波長に変換し、光源1の出射光と混合することによって所望の色(上の例では白色)の光を得るための働きをする。また、第1光路変換層30は、導光板2に入射した光源1からの入射光を散乱して、導光板2の光出射面2aから出力させる働きも行う。なお、仮に、導光板2に第1光路変換層30が設けられていない場合は、光源1からの入射光は導光板2の主面2a,2b間で全反射を繰り返すのみで、光出射面2aから出射されることはほとんどない。ところが、第1光路変換層30が存在すると、光源1からの入射光の一部は、この第1光路変換層30の蛍光体により異なった波長の光に変換され、散乱される。これにより、全反射条件から外れることとなり、導光板2の光出射面2aから出射される。このような効果を持つ第1光路変換層30は導光板2から凸の形状となっており、その高さは数マイクロメートルから数十マイクロメートルの範囲が好ましい。このように、第1光路変換層30を均一な厚さに薄く形成すれば、蛍光体の使用量を削減することができ、コストを低減できる。
In this way, the first optical
また、図2の例では、第1光路変換層30の各パターン要素3aの形状は、X方向の寸法に比してY方向の寸法が短い矩形状になっている。したがって、この光源モジュール60では、導光板2の内部で、導光方向Xに垂直なY方向に並ぶパターン要素3a同士の隙間を通して、各青色LED1aからの光が散乱されずに導光方向Xに進行する。したがって、各青色LED1aからの光の導光距離を比較的長くすることができ、第1光路変換層30による波長変換効率が高まる。これにより、導光板2の光出射面2aから出射される光の色度、輝度の均一性が高まる。
In the example of FIG. 2, the shape of each
なお、上記第1光路変換層は、上記複数のパターン要素3aに加えて、縦横の寸法が限定されないパターン要素を含んでいても良い。
In addition to the plurality of
また、上記第1光路変換層を、互いに種類が異なる蛍光体を含む複数のパターン要素、例えば赤色光を生ずるパターン要素と緑色光を生ずるパターン要素とに分けて設けても良い。 The first optical path conversion layer may be provided separately for a plurality of pattern elements including phosphors of different types, for example, a pattern element that generates red light and a pattern element that generates green light.
(第2実施形態)
図3Aは比較例としての光源モジュール901を示し、図4Aは一実施形態の光源モジュール31を示している。なお、これらの図において、図1、図2中の構成要素と同じ構成要素には同一の符号を用いて、個々の説明を省略する(後述の図において同様。)。
(Second Embodiment)
FIG. 3A shows a
図3Aの光源モジュール901では、第1光路変換層90のパターンは、略Y方向に細長く延びる帯状パターン要素90SをX方向に等ピッチで複数並べて構成されている。各帯状パターン要素90Sは、X方向に短くY方向に長い矩形状のパターン要素90bが、X方向に少し(X方向の寸法の1/2)ずつずれながらY方向に複数連なったものである。これに対して図4Aの光源モジュール31では、第1光路変換層31のパターンは、略X方向に細長く延びる帯状パターン要素3SをY方向に等ピッチで複数並べて構成されている。各帯状パターン要素3Sは、Y方向に短くX方向に長い矩形状のパターン要素3bが、Y方向に少し(Y方向の寸法の1/2)ずつずれながらX方向に複数連なったものである。この結果、各帯状パターン要素3Sは、導光板2の端面2eに近い側から遠い側まで略全域にわたって、略X方向に沿って細長く延在している。
In the
図3B、図3Cは、実際に作製した光源モジュール901の色度(x、y)、輝度(Lv)の測定結果をそれぞれ示している。また、図4B、図4Cは、実際に作製した光源モジュール31の色度(x、y)、輝度(Lv)の測定結果をそれぞれ示している。これらの図3B、図3C、図4B、図4Cにおける横軸は、導光板2におけるX方向の位置を表している。図3B中の色度(x、y)と図4B中の色度(x、y)を比較すると、図4Bの方がx値、y値が高く、より白色に近い出射光となっているのが分かる。また、図3C中の輝度(Lv)と図4C中の輝度(Lv)とを比較すると、図4Cの方が輝度(Lv)の変化が少なくなっていることが分かる。
3B and 3C show the measurement results of chromaticity (x, y) and luminance (Lv) of the
これらの結果から、図4Aの光源モジュール31のように、第1光路変換層31のX方向(導光方向)のパターン寸法に比してY方向(導光方向に垂直な方向)のパターン寸法が短ければ、各青色LED1aからの光の導光距離を比較的長くすることができ、第1光路変換層による波長変換効率が高まることが確認された。そして、これにより、導光板2の光出射面2aから出射される光の色度(この例では白色)の均一性が高まることが確認された。
From these results, the pattern dimension in the Y direction (direction perpendicular to the light guide direction) as compared with the pattern dimension in the X direction (light guide direction) of the first optical
このように第1光路変換層のパターンがY方向に細長く延びるかX方向に細長く延びるかによって、光の出射の様子が変化する理由は、次のように説明される。例えば図3Cと図4Cの輝度分布結果を比較すると、導光板2の端面2e近傍(x=100の位置)の輝度は図3Cの方が高いことが分かる。この理由は、図3A中の第1光路変換層90のようにY方向に細長く延びる帯状パターン要素90Sを有する場合、各青色LED1aからの青色光が導光板2の内部に入射した直後、青色光の大部分が端面2eに近い位置に配置された帯状パターン要素90Sに入射し、その帯状パターン要素90S付近で光出射面2aから出射しているからであると言える。つまり、端面2eに近い位置に配置された帯状パターン要素90Sに光が入射し、一旦散乱されると、全反射条件が崩れて光出射面2aから出射される。したがって、その後導光板2の内部を導光して、端面2eから遠い位置に配置された帯状パターン要素90Sに入射することは少ない。これに対して、図4A中の第1光路変換層31のようにX方向に細長く延びる帯状パターン要素3Sを有する場合、各青色LED1aからの青色光が導光板2の内部に入射した直後に、帯状パターン要素3Sに入射して散乱される成分は少なく、全反射条件が維持されたまま、入射した光の大部分はその後も導光板2の内部を進行すると考えられる。これより、光出射面2a内で特定の位置の出射光量を増加させたい場合、その位置に導光方向Xに対して垂直な方向に細長いパターン要素を配置すればよいと言える。
The reason why the light emission state changes depending on whether the pattern of the first optical path conversion layer is elongated in the Y direction or elongated in the X direction is described as follows. For example, comparing the luminance distribution results of FIG. 3C and FIG. 4C, it can be seen that the luminance in the vicinity of the
なお、上の例では、光源1は固有色としての青色の光を発する青色LED1aからなるものしたが、他の固有色の光を発するLEDを用いても良い。その場合、第1光路変換層としては、上記他の固有色の光を波長変換して、上記他の固有色の光に対する補色の光を生ずるものを用いれば良い。これにより、導光板の光出射面から様々な色の光を出射する光源モジュールを構成することができる。
In the above example, the
(第3実施形態)
図5、図6はそれぞれ一実施形態の光源モジュール62、63の平面レイアウトを示している。これらの光源モジュール62、63では、上記光源モジュール30に対してそれぞれ第1光路変換層のパターンのみが異なっている。
(Third embodiment)
5 and 6 show the planar layouts of the
図5の光源モジュール62では、第1光路変換層32は、導光板2の主面2b内で、X方向に関して各青色LED1aが取り付けられた端面2eに近い側から順に設けられた、3つのパターン群3A,3B,3Cを含んでいる。第1のパターン群3Aは、導光板2の主面2b内で、X方向に関して各青色LED1aが取り付けられた端面2eに近い側に、Y方向に沿って5個のパターン要素3uが等ピッチで配列されたものである。各パターン要素3uは、図2中のパターン要素3aと同様に、X方向の寸法に比してY方向の寸法が短い矩形状に形成されている。第2のパターン群3Bは、導光板2の主面2b内で、X方向に関して略中央に、Y方向に沿って8個のパターン要素3uが等ピッチで配列されたものである。また、第3のパターン群3Cは、導光板2の主面2b内で、各青色LED1aが取り付けられた端面2eから遠い側に、Y方向に沿って14個のパターン要素3uが等ピッチで配列されたものである。このように、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれてパターン要素3uの個数が増加することによって、第1光路変換層32の分布密度は導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて増大している。
In the
図6の光源モジュール63では、第1光路変換層33は、導光板2の主面2b内で、X方向に関して各青色LED1aが取り付けられた端面2eに近い側から順に設けられた、3つのパターン群3A′,3B′,3C′を含んでいる。X方向の寸法に比してY方向の寸法が短い矩形状の複数のパターン要素3uからなる。第1のパターン群3A′は、導光板2の主面2b内で、X方向に関して各青色LED1aが取り付けられた端面2eに近い側に、Y方向に沿って5個のパターン要素3uが等ピッチで配列されたものである。各パターン要素3uは、図2中のパターン要素3aと同様に、X方向の寸法に比してY方向の寸法が短い矩形状に形成されている。第2のパターン群3B′は、導光板2の主面2b内で、X方向に関して略中央に、Y方向に沿って5個のパターン要素3vが等ピッチで配列されたものである。各パターン要素3vは、X方向の寸法に比してY方向の寸法が短い矩形状に形成されているが、パターン要素3uに対してY方向の寸法が約2倍に設定されている。第3のパターン群3C′は、導光板2の主面2b内で、各青色LED1aが取り付けられた端面2eから遠い側に、Y方向に沿って4個のパターン要素3wが等ピッチで配列されたものである。各パターン要素3wは、X方向の寸法に比してY方向の寸法が短い矩形状に形成されているが、パターン要素3uに対してY方向の寸法が約4倍に設定されている。このように、パターン要素のY方向の寸法が導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて増大することによって、第1光路変換層32の分布密度は導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて増大している。
In the
このように、図5、図6中に示した第1光路変換層32,33の分布密度は導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、言い換えれば光源1から遠ざかるにつれて、増大している。これにより、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、各青色LED1aからの青色光が波長変換され散乱される確率が高まっている。したがって、導光板2の内部を導光方向Xに進行する青色光が導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて少なくなったとしても、導光板2の光出射面2a(図1参照)から出射される光の輝度の低下が抑制される。この結果、さらに輝度の均一性が高まる。
As described above, the distribution density of the first optical path conversion layers 32 and 33 shown in FIGS. 5 and 6 increases as the distance from the
このように、導光方向Xに関して第1光路変換層の分布密度を変えることによって、光出射面2a内での位置に応じてよる出射光量をコントロールすることができる。
In this way, by changing the distribution density of the first optical path conversion layer with respect to the light guide direction X, the amount of emitted light can be controlled according to the position in the
(第4実施形態)
図7、図8はそれぞれ一実施形態の光源モジュール64、65の平面レイアウトを示している。これらの光源モジュール64、65では、上記光源モジュール30に対してそれぞれ第1光路変換層のパターンのみが異なっている。
(Fourth embodiment)
7 and 8 show the planar layouts of the
図7の光源モジュール64では、第1光路変換層34は、X方向に関して各青色LED1aが取り付けられた端面2eに近い側から遠い側まで細長く延在するパターン要素3Dが、Y方向に沿って5個配列されたものである。各パターン要素3Dは、X方向の寸法に比してY方向の寸法が短い形状、より詳しくは、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれてY方向の寸法が増大する鋭角2等辺三角形の形状になっている。このように、パターン要素3DのY方向の寸法が導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて増大することによって、第1光路変換層34の分布密度は導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて増大している。
In the
図8の光源モジュール64では、第1光路変換層35は、X方向に関して各青色LED1aが取り付けられた端面2eに近い側から略中央部まで細長く延在するパターン要素3Eが、Y方向に沿って7個配列され、さらに、端面2eから遠い側に、それらのパターン要素3Eを一体に連結するパターン要素3Fが配置されたものである。各パターン要素3Eは、X方向の寸法に比してY方向の寸法が短い形状、より詳しくは、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれてY方向の寸法が増大する鋭角2等辺三角形の形状に実質的になっている。パターン要素3Fは、各パターン要素3Eを端面2eから遠い側に延長して重ねて得られる台形の形状になっている。このように、パターン要素3EのY方向の寸法が導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて増大し、重なることによって、第1光路変換層35の分布密度は導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて増大している。
In the
このように、図7、図8中に示した第1光路変換層34,35の分布密度は、図5、図6中に示した第1光路変換層32,33と同様に、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、言い換えれば光源1から遠ざかるにつれて、増大している。しかも、第1光路変換層34のパターン要素3D、第1光路変換層35のパターン要素3Eは、導光方向Xに沿って細長く延在している。これにより、X方向に関して導光板2の略全域にわたって、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、各青色LED1aからの青色光が波長変換され散乱される確率が高まっている。したがって、導光板2の内部を導光方向Xに進行する青色光が導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて少なくなったとしても、導光板2の光出射面2a(図1参照)から出射される光の輝度の低下が抑制される。この結果、さらに輝度の均一性が高まる。
As described above, the distribution density of the first optical path conversion layers 34 and 35 shown in FIGS. 7 and 8 is the same as that of the first optical path conversion layers 32 and 33 shown in FIGS. 5 and 6. The distance increases as the distance from the
なお、第1光路変換層34のパターン要素3D、第1光路変換層35のパターン要素3Eの形状は鋭角2等辺三角形に限るものではなく、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて曲線的に広がってゆく形状であってもよい。
Note that the shapes of the
また、図8の第1光路変換層35全体を1つのパターン要素として把握することもできる。
Further, the entire first optical
(第5実施形態)
図9は一実施形態の光源モジュール66の平面レイアウトを示している。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 shows a planar layout of the
この光源モジュール66では、第1光路変換層36は、X方向、Y方向に沿って行列状に配置された複数のパターン要素からなっている。X方向に沿って配列されたパターン要素3c−1,3c−2,3c−3,…,3c−mが1つの行を形成している。このような行がY方向に沿って等ピッチで6行分配列されている。各行において、導光板2の端面2eに近い側に配置されたパターン要素3c−1の形状は、X方向の寸法に比してY方向の寸法が短い矩形状になっている。導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、パターン要素3c−2,3c−3,…,3c−mは、X方向に対して次第に大きい傾斜角で傾斜している。言い換えれば、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、各パターン要素3c−2,3c−3,…,3c−mの中心の周りの回転角が次第に大きくなっている。なお、パターン要素毎の回転角の変化量は任意に設定でき、回転方向も逆向きであっても良い。
In the
一般的には、光出射面2aから出射される光の輝度は、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、次第に低下する傾向がある。ここで、図3A中の第1光路変換層90のY方向に細長く延びる帯状パターン要素90Sと図4A中の第1光路変換層31のX方向に細長く延びる帯状パターン要素3Sとを比較して考察したように、光出射面2a内で特定の位置の出射光量を増加させたい場合、その位置に導光方向Xに対して垂直な方向に細長いパターン要素を配置すればよいと言える。そこで、図9の例では、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、パターン要素3c−2,3c−3,…,3c−mを、X方向に対して次第に大きい傾斜角で傾斜させている。これにより、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、各青色LED1aからの青色光が波長変換され散乱される確率が高まっている。したがって、導光板2の内部を導光方向Xに進行する青色光が導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて少なくなったとしても、導光板2の光出射面2a(図1参照)から出射される光の輝度の低下が抑制される。この結果、さらに輝度の均一性が高まる。
In general, the luminance of the light emitted from the
なお、後述する第2光路変換層についても、導光方向Xに対して垂直な方向に細長いパターン要素を設ければ、同様な効果が得られる。 Note that the same effect can be obtained for the second optical path conversion layer described later if long and narrow pattern elements are provided in a direction perpendicular to the light guide direction X.
(第6実施形態)
図10Aは一実施形態の光源モジュール67を示している。
(Sixth embodiment)
FIG. 10A shows a
この光源モジュール67では、第1光路変換層37のパターンは、X方向に細長く延びる帯状パターン要素3GをY方向に等ピッチで複数並べて構成されている。図10Aの下段に拡大して示すように、各帯状パターン要素3Gは、複数のパターン要素3x−1,3x−2,3x−3,…,3x−i,…,3x−mをX方向に連ねて構成されている。より詳しくは、各帯状パターン要素3Gにおいて、導光板2の端面2eに近い側に配置されたパターン要素3x−1の形状は、X方向の寸法に比してY方向の寸法が短い矩形状になっている。導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、パターン要素3x−2,3x−3,…,3x−i,…,3x−mは、X方向に対して次第に大きい傾斜角で傾斜するとともに、長手方向の寸法が次第に短くなっている。
In the
この結果、第1光路変換層37の分布密度は導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、言い換えれば光源1から遠ざかるにつれて、増大している。しかも、第1光路変換層37の帯状パターン要素3Gは、導光板2の端面2eに近い側から遠い側まで略全域にわたって、X方向に沿って細長く延在している。
As a result, the distribution density of the first optical
これにより、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、各青色LED1aからの青色光が波長変換され散乱される確率が高まっている。したがって、導光板2の内部を導光方向Xに進行する青色光が導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて少なくなったとしても、導光板2の光出射面2a(図1参照)から出射される光の輝度の低下が抑制される。この結果、さらに輝度の均一性が高まる。また、より黄色成分が増加した白色光を出射させることができる。
Thereby, the probability that the blue light from each
図10B、図10Cは、実際に作製した光源モジュール67の色度(x、y)、輝度(Lv)の測定結果を示している。これらの図10B、図10Cにおける横軸は、導光板2におけるX方向の位置を表している。図10Bから分かるように、色度(x、y)は最大値で(0.35、0.4)となっている。図4Bの色度(x、y)と比較して、図10Bでは、色度がさらに増加し、黄色成分が増加した白色光が得られている。また、図10Cから分かるように、光出射面2aから出射される光の輝度の均一性は90%になっている。図4Cの輝度と比較して、図10Cでは、輝度の均一性が高くなっている。
10B and 10C show measurement results of chromaticity (x, y) and luminance (Lv) of the
このように、この図10Aの光源モジュール67では、図4Aの光源モジュール31に比して、特に輝度の均一性を高めることができた。
As described above, in the
(第7実施形態)
図11は、図10A中の第1光路変換層37の帯状パターン要素3Gと並べて第2光路変換層5を設けてなる構成例を示している。詳しくは、図11中の下段に拡大して示すように、第2光路変換層5は、第1光路変換層37のパターン要素3x−i(i=1,2,…,m)と同様に傾斜した複数の矩形状のパターン要素5aからなる。
(Seventh embodiment)
FIG. 11 shows a configuration example in which the second optical
第2光路変換層5をなす各パターン要素5aは、波長変換物質を含まない透光性を有する樹脂で構成されている。上記樹脂の材料は、光源1からの出射光をなるべく吸収しない透明な材料であるのが好ましい。また、導光板2上に塗布によって任意の形状をできるように、硬化性樹脂若しくは樹脂を溶媒に溶かした状態の樹脂がよい。例えば、アクリル系、エポキシ系、シリコン系のUV硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などが挙げられる。または、アクリル系、エポキシ系、シリコン系の樹脂を芳香族系やケトン系などの有機溶媒に溶解させた状態の樹脂が挙げられる。さらに、これら樹脂に対して、数ナノメートルから数十マイクロメートルまでの種々の粒径を持つSiO2、TiO2微粒子または高分子系微粒子を添加してもよい。例えば、アエロジル(EVONIK社製)やFUN−COAT(十条ケミカル株式会社製)などが挙げられる。
Each
第2光路変換層5をなす各パターン要素5aは、波長変換物質を含まないため波長変換機能はなく、導光板2に入射した光源1からの入射光を案内(屈折、反射若しくは散乱、又はそれらの組み合わせを意味する。以下同様。)する働きのみを行う。つまり、第2光路変換層5をなす各パターン要素5aに或る波長の光が入射したとき、そのパターン要素5aからは上記入射光の波長と同じ波長の光が出射される。第2光路変換層5をなす各パターン要素5aに青色光が入射したとき、そのパターン要素5aからは青色光が出射され、導光板2の光出射面2aへ案内される。これにより、パターン要素5aが配置されている位置で、導光板2の光出射面2aから出射される青色光の強度が増加する。
Each
一般的に言って、導光板2上に第1光路変換層のみを設けた構成では、輝度と色度との両方の均一性を同時に高めることは、難しい課題となる。その理由は、導光板2上に第1光路変換層のみを設けた構成では、導光板2の光出射面2a内で、輝度の変化と色度の変化という二つの変化量を、第1光路変換層(の分布密度や角度)のみで調節することとなるからである。例えば図10Cに示したように、輝度分布については、高い均一性が実現されている。一方、図10Bに示したように、色度(x、y)については、一応改善されてはいるが、導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、次第に変化(上昇)している。このため、色度(x、y)については、依然として改善の余地がある。
Generally speaking, in the configuration in which only the first optical path conversion layer is provided on the
これに対して、この実施形態のように、導光板2上に第1光路変換層37とともに第2光路変換層5を設ければ、輝度および色度の二つの変化量を2種類の層の配置によって調節できるため、輝度と色度の均一化を同時に達成することが容易となる。上述の例では、導光板2の光出射面2a内で、導光板2の端面2eから遠い側の端部で、色度(x、y)が上昇している。これに応じて、図11中に示すように、導光板2の端面2eから遠い側の端部38に第2光路変換層5をなす各パターン要素5aを配置する。より詳しくは、導光板2の端面2eから遠い側の端部38において、第1光路変換層37の帯状パターン要素3Gをなすパターン要素3x−i同士の隙間に、それぞれ各パターン要素5aを配置する。これにより、光源1からの青色光の強度と第1光路変換層37で波長変換された黄色光の強度との比率を、導光方向X(図11における左右方向)に関して略一定にすることができる。この結果、光出射面2aから出射される光の色度の均一性がさらに高まる。つまり、光出射面2aから出射される白色光の輝度、色度の両方の均一性を高めることができる。
On the other hand, if the second optical
(第8実施形態)
図12は一実施形態の光源モジュール70の平面レイアウトを示している。
(Eighth embodiment)
FIG. 12 shows a planar layout of the
この光源モジュール70では、導光板2の矩形の短辺に対応する互いに平行な一対の端面2e,2fにそれぞれ光源1,1′が設けられている。各光源1,1′は、それぞれ複数(この例では3個)の青色LED1aからなる。第1光路変換層39は、上記一対の端面2e,2fの中央を通る平面L1に関して対称に、Y方向に沿って並ぶ複数のパターン要素3G,3G′を有する。
In this
導光板2の端面2eに近い側に配置された各帯状パターン要素3Gは、図11に関して説明したのと全く同じに構成されている。また、導光板2の端面2fに近い側に配置された各帯状パターン要素3G′は、それぞれ対応する帯状パターン要素3Gと平面L1に関して対称に構成されている。互いに対応する帯状パターン要素3G,3G′は、平面L1のところでX方向に連なっている。
Each strip-shaped
図12中では図示を省略しているが、導光板2の主面2b内でX方向に関して中央部39aにおいて、図11中に示したのと同様に、第1光路変換層39の帯状パターン要素3G,3G′をなすパターン要素3x−i同士の隙間に、それぞれ第2光路変換層5をなす各パターン要素5aが配置されている。
Although not shown in FIG. 12, in the
この光源モジュール70では、図10Aの光源モジュール67に比して、1枚の導光板2により多くの光源1,1′が設けられる。したがって、導光板2の光出射面2aから外部へ高輝度の光が出射される。また、各光源1,1′が設けられた端面2e,2fから導光板2の内部に導入された青色光が光出射面2aから外部へ出射されるまでの過程は、上記中央の平面L1に関して対称に起こる。したがって、上記光出射面2aから出射される光の色度、輝度のばらつきが上記中央の平面L1に関して対称に平均化され、この結果、色度、輝度の均一性が高まる。
In the
また、各光源1,1′からの青色光の導光距離が比較的(後述の図13の光源モジュールに比して)長くなる。したがって、各光源1,1′からの青色光の導光方向Xに関して第1光路変換層39によって波長変換され散乱される光量が全体として増える。この結果、光出射面2から出射される光の色度は黄色成分の多いものとなる。したがって、黄色度の高い光源が得られる。
Further, the light guide distance of the blue light from each of the
なお、この実施形態では、図11中に示した第1光路変換層37、第2光路変換層5を対称に配置したが、第1光路変換層および第2光路変換層のパターン形状はこれに限るものではない。上述の各実施形態で説明した第1光路変換層を対称に配置しても、同様に、上記光出射面2aから出射される光の色度、輝度のばらつきが上記中央の平面L1に関して対称に平均化されるという効果が得られる。また、各光源1,1′を構成する青色LED1aの数も、3個に限られず、例えば4個以上であっても良い。また、第2光路変換層5は、省略しても良い。
In this embodiment, the first optical
(第9実施形態)
図13は一実施形態の光源モジュール71の平面レイアウトを示している。
(Ninth embodiment)
FIG. 13 shows a planar layout of the
この光源モジュール71では、導光板2の矩形の長辺に対応する互いに平行な一対の端面2c,2dにそれぞれ光源1,1′が設けられている。各光源1,1′は、それぞれ複数(この例では3個)の青色LED1aからなる。第1光路変換層40は、上記一対の端面2c,2dの中央を通る平面L2に関して対称に、X方向に沿って並ぶ複数のパターン要素3H,3H′を有する。
In the
導光板2の端面2cに近い側に配置された各帯状パターン要素3Hは、図11に関して説明した帯状パターン要素3Gを90°回転させた態様で構成されている。また、導光板2の端面2dに近い側に配置された各帯状パターン要素3H′は、それぞれ対応する帯状パターン要素3Hと平面L2に関して対称に構成されている。互いに対応する帯状パターン要素3G,3G′は、平面L2のところでY方向に連なっている。
Each band-shaped
図13中では図示を省略しているが、導光板2の主面2b内でY方向に関して中央部40aにおいて、図11中の要素を90°回転させた態様で、第1光路変換層40の帯状パターン要素3H,3H′をなすパターン要素3x−i同士の隙間に、それぞれ第2光路変換層5をなす各パターン要素5aが配置されている。
Although not shown in FIG. 13, the elements in FIG. 11 are rotated 90 ° in the
この光源モジュール71では、図11の光源モジュール70と同様に、1枚の導光板2により多くの光源1,1′が設けられる。したがって、導光板2の光出射面2aから外部へ高輝度の光が出射される。また、各光源1,1′が設けられた端面2c,2dから導光板2の内部に導入された青色光が光出射面2aから外部へ出射されるまでの過程は、上記中央の平面L2に関して対称に起こる。したがって、上記光出射面2aから出射される光の色度、輝度のばらつきが上記中央の平面L2に関して対称に平均化され、この結果、色度、輝度の均一性が高まる。
In the
また、この光源モジュール71では、図12の光源モジュール70に比して、光源1,1′からの青色光の導光距離が比較的短くなる。したがって、光源1,1′からの青色光の導光方向Yに関して第1光路変換層40によって波長変換され散乱される確率の変化が少なくなる。この結果、上記光出射面2aから出射される光の色度の均一性がさらに高まる。
Further, in the
(第10実施形態)
図14を参照して、例として図1および図2に示した光源モジュール60を作製する方法について説明を行う。
(10th Embodiment)
With reference to FIG. 14, a method for manufacturing the
まず、印刷、この例ではスクリーン印刷方法によって導光板2上に第1光路変換層30を形成する。このとき、予め、印刷マスク6と、印刷用インク7と、印刷用インク7をマスク全体に塗り広げるためのスキージ8を用意する。印刷マスク6は、第1光路変換層30のパターン要素3aに対応する形状の穴6aを複数有するものとする。そして、マスク6上に第1光路変換層30を形成するための混合樹脂7を塗布し、スキージ8を用いて混合樹脂7を導光板2の全面に広げる。これにより、複数のパターン要素3aからなる第1光路変換層30を形成する。このようにした場合、短時間で簡単かつ安価に第1光路変換層30を形成できる。
First, the first optical
この後、導光板2の端面2eに光源1としての複数の青色LED1aを光学的に接続する(図2参照)。
Thereafter, a plurality of
このようにした場合、たとえ上記導光板2が大面積であっても、光源モジュール60(および既述の他の光源モジュール)を短時間で簡単かつ安価に作製することができる。
In this case, even if the
なお、図11中に示した第2光路変換層5を設ける場合は、導光板2に第1光路変換層30を形成した後、光源1としての複数の青色LED1aを取り付ける前に、印刷、例えばスクリーン印刷方法によって上記第2光路変換層5を形成すれば良い。
In addition, when providing the 2nd optical
上述の光源モジュールは、各種電子機器に好適に用いられる。すなわち、上述の光源モジュールが薄型であるから、例えば薄型の照明装置や液晶表示装置を構成できる。また、上記光源モジュールが出射する光の色度、輝度の均一性が高いので、高性能な電子機器を構成することができる。また、部材費などを低減でき、電子機器を安価に構成することができる。 The light source module described above is suitably used for various electronic devices. That is, since the above-described light source module is thin, for example, a thin lighting device or a liquid crystal display device can be configured. In addition, since the chromaticity and luminance uniformity of the light emitted from the light source module is high, a high-performance electronic device can be configured. In addition, the member cost can be reduced, and the electronic device can be configured at low cost.
(第11実施形態)
図15は一実施形態の光源モジュール80を斜めから見たところを示している。
(Eleventh embodiment)
FIG. 15 shows a
この光源モジュール80は、断面矩形状で一方向(X方向)に細長く延在する角棒状の導光体20を備えている。この導光体20の互いに平行な一対の端面20e,20fにそれぞれ光源としての青色LED1aが1個ずつ設けられている。青色LED1aを1個ずつとした理由は、導光体20の20e,20fのサイズに対応させたものである。
The
導光体20の端面20e,20fに対して垂直な一方の主面20bには、上記一対の端面20e,20fの中央を通る平面L3に関して対称に、第1光路変換層をなす図示しないパターン要素(この例では、図12中に示したパターン要素3G,3G′と同じもの)が設けられている。なお、主面20bのY方向寸法が許せば、パターン要素3G,3G′をY方向に沿って複数並べて配置しても良い。
A pattern element (not shown) that forms a first optical path conversion layer symmetrically with respect to a plane L3 passing through the center of the pair of
上記導光体20、第1光路変換層の材料は、第1実施形態に関して述べたものと同様である。
The materials of the
この光源モジュール80では、第1光路変換層をなすパターン要素(3G,3G′)のお蔭で、導光体20の端面20e,20fから中央部に近づくにつれて、各青色LED1aからの青色光が波長変換され散乱される確率が高まっている。したがって、導光体20の内部を導光方向に進行する青色光が導光体20の中央部に近づくにつれて少なくなったとしても、導光体20の光出射面20aから出射される光の輝度の低下が抑制される。また、各LED1a,1aが設けられた端面20e,20fから導光体20の内部に導入された青色光が光出射面20aから外部へ出射されるまでの過程は、上記中央の平面L3に関して対称に起こる。したがって、上記光出射面20aから出射される光の色度、輝度のばらつきが上記中央の平面L3に関して対称に平均化され、この結果、色度、輝度の均一性が高まる。
In this
また、この光源モジュール80では、角棒状の導光体20を備えているので、上述の各実施形態中の導光板2に比して、導光体20の体積が小さくなる。したがって、導光体20の材料費が比較的安価になって、コストダウンが図れる。さらに、図示しないその他の光学部材の軽量化も図れる。したがって、この光源モジュール80、さらにはバックライトおよび照明器具などの電子機器の軽量化が図れる。
In addition, since the
なお、図16に示すように、表示画面82に対して、光源モジュール80を導光体20の長手方向に対して垂直な方向(Y方向)に複数並べて配置して、大面積の光源モジュール81を構成しても良い。図16の例では光源モジュール80がY方向に4組並べて配置されている(なお、図16では、端面20e側のLED1aは図示が省略されている。)。このようにした場合、細長い光源モジュール80によって、実質的に、比較的大面積の光源が構成される。このような光源は、大面積の表示画面82のバックライトとして好適に用いられる。
As shown in FIG. 16, a large area
(第12実施形態)
図17は、図10A中の第1光路変換層37の帯状パターン要素3Gと並べて第2光路変換層5′を設けてなる、図11とは別の構成例を示している。詳しくは、図17中の下段に拡大して示すように、第2光路変換層5′は、複数の円形(ドット)状のパターン要素5bからなる。
(Twelfth embodiment)
FIG. 17 shows a configuration example different from FIG. 11 in which the second optical
第2光路変換層5′をなす各パターン要素5bは、Y方向に延びる直線5c−j(j=1,2,…,n)上に配置されている。X方向に関して互いに隣り合う直線同士(例えば5c−jと直線5c−(j+1))の間隔、すなわちパターン要素5bのX方向のピッチは、符号aで表されている。パターン要素5bのY方向のピッチは、符号bで表されている。
Each
この例では、パターン要素5bのY方向のピッチbは一定とされている。一方、パターン要素5bのX方向ピッチaは、導光板2の端面2e(図10A参照)からの距離Xによって、次式(1)
a=0.0001X2−0.0148X+0.9382…(1)
に従って可変して設定されている(単位はmm)。
In this example, the pitch b in the Y direction of the
a = 0.0001X 2 −0.0148X + 0.9382 (1)
(Unit is mm).
式(1)のようにパターン要素5bのX方向ピッチaを設定した場合、図17中の上段から分かるように、導光板2の端面2eに近い側(Xが小さい側)の端部では、X方向に関してパターン要素5bの密度が疎になる。導光板2の端面2eから遠ざかるにつれて、X方向に関してパターン要素5bの密度が密になる。
When the X-direction pitch a of the
第2光路変換層5′のパターン要素5bをこのように配置した場合、光出射面2a(図1参照)から出射される光の色度の均一性がさらに高まる。つまり、光出射面2aから出射される白色光の輝度、色度の両方の均一性を高めることができる。
When the
なお、パターン要素5bのX方向ピッチa、Y方向のピッチbの設定の仕方は、上の例に限られるものではなく、光出射面2aから出射される光の輝度、色度の両方の均一性を高めることができるものであることが望ましい。
The method of setting the pitch a in the X direction and the pitch b in the Y direction of the
上の例では、パターン要素5bの形状は円形状であるものとしたが、帯状でも良く、特に形状を限定するものではない。パターン要素5bを配置する領域も、第1光路変換層37をなすパターン要素3x−i同士の隙間の全域に塗布しても良いし、部分的に塗布しても良い。
In the above example, the
(第13実施形態)
図18は一実施形態の光源モジュール83を斜めから見たところを示している。
(13th Embodiment)
FIG. 18 shows a
この光源モジュール83では、導光板2の矩形の短辺に対応する一対の端面2e,2fにそれぞれ光源1,1′が設けられている。各光源1,1′は、それぞれ複数(この例では3個)の青色LED1aからなる。
In the
図18では図示を省略しているが、導光板2の主面2bには、図17に示したように組み合わされた第1光路変換層37と第2光路変換層5′が、例えば図12に示したのと同様に一対の端面2e,2fの中央を通る平面L1に関して対称に設けられている。
Although not shown in FIG. 18, on the
導光板2の主面2bには、この主面2bに対向して平行に、平板状の反射部材11が配置されている。この例では、反射部材11は、導光板2の主面2bに接している。この反射部材11は、導光板2の主面2bから外部へ出射しようとする光を導光板2側へ反射する。この結果、反射された光は、導光体板2を通して光出射面2aから外部へ出射する。したがって、光出射面2aから外部へ出射する光の輝度を高めることができる。
On the
導光板2の上記主面2bと反対側の光出射面2aには、この光出射面2aに対向して平行に、平板状の拡散部材10が配置されている。この例では、拡散部材10は、導光板2の光出射面2aから距離cだけ離れた位置に配置されている。この拡散部材10は、光出射面2aから外部へ出射する光を拡散する。したがって、外部へ出射する光の色度、輝度の均一性を高めることができる。なお、距離cは可変して設定できるが、この例では距離c=25mmに設定した。
On the
図19は、図18に示した光源モジュール83の色度yの測定結果を、導光板2の光出射面2aと拡散部材10との間の距離cをパラメータとして、第2光路変換層5′を省略したときの測定結果と比較して示している。図19における横軸は、導光板2におけるX方向の位置を表している。図19における縦軸は、XYZ表色系における色度yを表している。
FIG. 19 shows the measurement result of the chromaticity y of the
図19中のデータD0は、第2光路変換層5′無し(つまり、帯状パターン要素3Gを並べてなる第1光路変換層37のみ配置したもの)、距離c=0mmの場合の色度yを示している。データD1は、第2光路変換層5′有り、距離c=0mmの場合の色度yを示している。データD2は、第2光路変換層5′有り、距離c=25mmの場合の色度yを示している。ここで、色度yのみを示している理由は、図10Bから推察されるように、この光源モジュール83では、x値の変化よりもy値の変化が大きく、y値が均一化できていればx値も均一化できるためである。
Data D0 in FIG. 19 indicates the chromaticity y when the second optical
図19中のデータD0とデータD1との比較から、第2光路変換層5′を設けることで、色度yの均一性が改善されていることが分かる。さらに、データD1とデータD2との比較から、導光板2の光出射面2aと拡散部材10との間の距離cを0mmから25mmに広げることで、色度yの均一性が改善されていることが分かる。
From the comparison between the data D0 and the data D1 in FIG. 19, it can be seen that the uniformity of the chromaticity y is improved by providing the second optical
ここで、定量的に評価を行うために、拡散部材10の外部へ出射される白色光の面内の「色度の均一性」を、次式(2)のように定義する(単位は%)。
{(最大値)−(最小値)}/(最大値)×100 …(2)
Here, in order to evaluate quantitatively, the “uniformity of chromaticity” in the plane of white light emitted to the outside of the diffusing
{(Maximum value)-(minimum value)} / (maximum value) × 100 (2)
すると、データD0は「色度の均一性」が61%、データD1は「色度の均一性」が59%となる。この結果から、第2光路変換層5′を設けることで、「色度の均一性」が2ポイント改善されていることが分かる。さらに、データD2は「色度の均一性」が8%であり、さらに大幅に改善されたことが分かる。実際に、データD2の場合は、目視でも色ムラが確認できないレベルまで改善された。
Then, the data D0 has “chromaticity uniformity” of 61%, and the data D1 has “chromaticity uniformity” of 59%. From this result, it is understood that the “chromaticity uniformity” is improved by 2 points by providing the second optical
このように、第2光路変換層5′を設けるとともに、導光板2の光出射面2aと拡散部材10との間の距離cを最適化することで、拡散部材10から出射される白色光の色度の均一性を高めることができる。
In this way, by providing the second optical
なお、色度の均一性の定量的な評価の仕方は、式(2)の定義に限るものではなく、例えば平均値に対する分散など、他の定義を使っても良い。 Note that the method of quantitative evaluation of chromaticity uniformity is not limited to the definition of Expression (2), and other definitions such as dispersion with respect to an average value may be used.
上述の例では、導光板2の光出射面2aと拡散部材10との間の距離cを25mmに設定したが、これに限られるものではない。この距離cは、0mm(接している)から任意の値まで可変して設定できる。光源モジュールの薄型化を図るために、距離cの値をより小さく設定する場合には、第2光路変換層5′のパターン要素5bを、導光板2の中央部、つまり図17中のXが大きな値をとる側で高密度に配置するのが望ましい。これにより、さらに色度の均一化が可能となる。
In the above example, the distance c between the
また、上述の例では、反射部材11は導光板2に接するように配置されているが、これに限られるものではない。導光板2の主面2bと反射部材11との間に、任意のスペースを設けてもよい。
Moreover, in the above-mentioned example, although the reflection member 11 is arrange | positioned so that the light-
また、上述の光源モジュール83では、導光板2の主面2bには、図17に示したように組み合わされた第1光路変換層37と第2光路変換層5′が、図12に示したのと同様に一対の端面(短辺)2e,2fの中央を通る平面L1に関して対称に設けられているものとした。これに限られるものではなく、図17に示したように組み合わされた第1光路変換層37と第2光路変換層5′が、図13に示したのと同様に一対の端面(長辺)2c,2dの中央を通る平面L2に関して対称に設けられているものとしても良い。その場合は、光源1,1′も端面2c,2dに沿って配置する。
Further, in the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。また、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. Further, embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
導光体の形状は特に限定しない。例えば、平行平面状、徐々に傾きの変化する楔形平面状や、断面形状を様々な多角形とする角棒状、さらには断面が円または楕円状の円柱状、などがある。 The shape of the light guide is not particularly limited. For example, there are a parallel planar shape, a wedge-shaped planar shape with gradually changing inclination, a square bar shape having various polygonal cross-sectional shapes, and a cylindrical shape having a circular or elliptical cross section.
1,1′ 光源
1a 青色LED
2 導光板
5,5′ 第2光路変換層
10 拡散部材
11 反射部材
30,31,33,34,35,36,37,39,40 第1光路変換層
60,61,62,63,64,65,66,67,70,71,80,81,83 光源モジュール
1,1 '
2
Claims (15)
上記導光体の端面の少なくとも1箇所に光学的に接続され、上記導光体の内部へ向けて固有色の光を発する光源と、
上記導光体の上記端面と垂直な一方の主面に設けられ、上記光源からの上記光を波長変換する材料を含む第1光路変換層とを備え、
上記第1光路変換層は上記一方の主面に沿って配置された1つ又は複数のパターン要素を有し、上記光源からの上記光の導光方向に関する上記パターン要素の寸法に比して上記導光方向に垂直な方向に関する上記パターン要素の寸法が短いことを特徴とする光源モジュール。 A light guide that transmits light;
A light source that is optically connected to at least one of the end faces of the light guide and emits light of a specific color toward the inside of the light guide;
A first optical path conversion layer that is provided on one main surface perpendicular to the end face of the light guide and includes a material that converts the wavelength of the light from the light source;
The first optical path conversion layer has one or a plurality of pattern elements arranged along the one main surface, and the first optical path conversion layer has a size greater than the dimension of the pattern element with respect to a light guide direction of the light from the light source. A light source module, wherein a dimension of the pattern element in a direction perpendicular to a light guide direction is short.
上記第1光路変換層の分布密度は、上記導光体の上記端面から遠ざかるにつれて増大していることを特徴とする光源モジュール。 The light source module according to claim 1,
The light source module, wherein the distribution density of the first optical path conversion layer increases with increasing distance from the end face of the light guide.
上記第1光路変換層の上記パターン要素は、上記導光体の上記端面から遠ざかるにつれて、上記光源からの上記光の導光方向に対して次第に大きい傾斜角で傾斜していることを特徴とする光源モジュール。 The light source module according to claim 1,
The pattern element of the first optical path conversion layer is inclined at a gradually increasing inclination angle with respect to a light guide direction of the light from the light source as the distance from the end face of the light guide is increased. Light source module.
上記第1光路変換層の上記パターン要素は、上記光源からの上記光の導光方向に沿って細長く延在していることを特徴とする光源モジュール。 The light source module according to claim 1, 2, or 3,
The light source module according to claim 1, wherein the pattern element of the first optical path conversion layer extends in an elongated direction along a light guide direction of the light from the light source.
上記導光体の上記一方の主面に設けられ、上記光源からの上記光を波長変換する材料を含まない透光性材料からなり、上記光源からの上記光を案内する第2光路変換層を備え、
上記第2光路変換層は、上記固有色の光の強度と上記第1光路変換層で波長変換された光の強度との比率が上記光源からの上記光の導光方向に関して実質的に一定になるように配置されていること特徴とする光源モジュール。 In the light source module according to any one of claims 1 to 4,
A second optical path conversion layer that is provided on the one main surface of the light guide and is made of a translucent material that does not include a material that converts the wavelength of the light from the light source, and that guides the light from the light source. Prepared,
In the second optical path conversion layer, the ratio between the intensity of the intrinsic color light and the intensity of the light wavelength-converted by the first optical path conversion layer is substantially constant with respect to the light guide direction of the light from the light source. A light source module characterized by being arranged as follows.
上記第1光路変換層は、上記波長変換によって上記固有色に対する補色の光を生ずる材料からなることを特徴とする光源モジュール。 The light source module according to any one of claims 1 to 5,
The light source module according to claim 1, wherein the first optical path conversion layer is made of a material that generates light of a complementary color with respect to the intrinsic color by the wavelength conversion.
上記導光体の互いに平行な一対の端面にそれぞれ上記光源が設けられ、
上記第1光路変換層は上記一対の端面の中央を通る平面に関して対称に上記パターン要素を有することを特徴とする光源モジュール。 The light source module according to any one of claims 1 to 6,
The light sources are respectively provided on a pair of parallel end faces of the light guide,
The light source module, wherein the first optical path conversion layer has the pattern elements symmetrically with respect to a plane passing through the center of the pair of end faces.
上記導光体は矩形状の板であり、上記一対の端面は上記矩形の長辺に対応することを特徴とする光源モジュール。 The light source module according to claim 7,
The light source module is a light source module, wherein the light guide is a rectangular plate, and the pair of end faces correspond to the long sides of the rectangle.
上記導光体は矩形状の板であり、上記一対の端面は上記矩形の短辺に対応することを特徴とする光源モジュール。 The light source module according to claim 7,
The light guide is a rectangular plate, and the pair of end surfaces correspond to the short sides of the rectangle.
上記導光体の上記一方の主面に、上記第1光路変換層の上記パターン要素をマスクを用いた印刷によって形成し、
上記導光体の上記端面に上記光源を取り付けることを特徴とする光源モジュールの製造方法。 A method of manufacturing a light source module for producing the light source module according to any one of claims 1 to 9,
Forming the pattern element of the first optical path conversion layer on the one main surface of the light guide by printing using a mask,
A method of manufacturing a light source module, wherein the light source is attached to the end face of the light guide.
上記導光体の端面の少なくとも1箇所に光学的に接続され、上記導光体の内部へ向けて固有色の光を発する光源と、
上記導光体の上記端面と垂直な一方の主面に設けられ、上記光源からの上記光を波長変換する材料を含む第1光路変換層と、
上記導光体の上記一方の主面に設けられ、上記光源からの上記光を波長変換する材料を含まない透光性材料からなり、上記光源からの上記光を案内する第2光路変換層を備え、
上記第2光路変換層は、上記導光体の内部を進行する上記固有色の光の強度と上記第1光路変換層で波長変換された光の強度との比率が上記光源からの上記光の導光方向に関して実質的に一定になるように配置されていること特徴とする光源モジュール。 A light guide that transmits light;
A light source that is optically connected to at least one of the end faces of the light guide and emits light of a specific color toward the inside of the light guide;
A first optical path conversion layer provided on one main surface perpendicular to the end face of the light guide and including a material for wavelength-converting the light from the light source;
A second optical path conversion layer that is provided on the one main surface of the light guide and is made of a translucent material that does not include a material that converts the wavelength of the light from the light source, and that guides the light from the light source. Prepared,
The second optical path conversion layer has a ratio of the intensity of the intrinsic color light traveling inside the light guide and the intensity of the light wavelength-converted by the first optical path conversion layer to the light from the light source. A light source module, which is arranged so as to be substantially constant with respect to a light guide direction.
上記第1光路変換層の上記パターン要素をマスクを用いた印刷によって形成するとともに、上記第2光路変換層が含むパターン要素をマスクを用いた印刷によって形成し、
上記導光体の上記端面に上記光源を取り付けることを特徴とする光源モジュールの製造方法。 A method of manufacturing a light source module for producing the light source module according to claim 11,
The pattern element of the first optical path conversion layer is formed by printing using a mask, and the pattern element included in the second optical path conversion layer is formed by printing using a mask,
A method of manufacturing a light source module, wherein the light source is attached to the end face of the light guide.
上記導光体の上記一方の主面と反対側の他方の主面に対向して、上記他方の主面から外部へ出射する光を拡散する拡散部材が配置されていることを特徴とする光源モジュール。 The light source module according to any one of claims 1 to 9 or claim 11,
A light source characterized in that a diffusing member for diffusing light emitted from the other main surface to the outside is disposed opposite to the other main surface opposite to the one main surface of the light guide. module.
上記導光体の上記一方の主面に対向して、上記一方の主面から外部へ出射しようとする光を上記導光体側へ反射する反射部材が配置されていることを特徴とする光源モジュール。 The light source module according to any one of claims 1 to 9, claim 11 or claim 13,
A light source module, characterized in that a reflecting member is disposed opposite to the one main surface of the light guide so as to reflect light to be emitted from the one main surface to the outside toward the light guide. .
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