JP2012146680A - Light source module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源モジュールに関する。 The present invention relates to a light source module.
近年、ＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)チップの高出力化の研究が盛んに行われている。このような高出力なＬＥＤチップと、このＬＥＤチップの放射光により励起されて、異なる発光色の光を放射する蛍光体(蛍光顔料、蛍光染料など)とを組み合わせた発光装置、例えば、青色光あるいは紫外光を放射するＬＥＤチップと、蛍光体とを組み合わせて白色の光を得る、白色発光装置(白色ＬＥＤ)の商品化が行われている。このようなＬＥＤによる白色発光装置は、近年のＬＥＤの高出力化により、電球や蛍光灯の代替として、照明用途や液晶ディスプレイのバックライト用の光源用途への利用が開始されている。これらの照明、あるいは液晶ディスプレイ用途に用いられる光源モジュールにおいては、均一な面内輝度分布を有するような面光源であることが必須であり、さらに、薄型であることが好ましい。 In recent years, research on increasing output of LED (Light Emitting Diode) chips has been actively conducted. A light-emitting device that combines such a high-power LED chip and a phosphor (fluorescent pigment, fluorescent dye, etc.) that emits light of different emission colors when excited by the emitted light of the LED chip, such as blue light Alternatively, a white light emitting device (white LED) that obtains white light by combining an LED chip that emits ultraviolet light and a phosphor has been commercialized. Such white light emitting devices using LEDs have started to be used for lighting applications and light source applications for backlights of liquid crystal displays as substitutes for light bulbs and fluorescent lamps due to the recent increase in output of LEDs. In the light source module used for these illumination or liquid crystal display applications, it is essential that the light source module has a uniform in-plane luminance distribution, and it is preferable that the light source module be thin.
特許文献１(特開平７−１７６７９４号公報)では、透明な導光板の側面に光源である青色発光ダイオード(以下、「青色ＬＥＤ」と言う。)を設置する方式が提案されている。より詳しくは、特許文献１には、表面が白色光を出射する光出射面となる導光板と、この導光板の一方の端部に取り付けられた青色ＬＥＤと、導光板の裏面下に設けられた波長変換層とが記載されている。 Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-176794) proposes a method of installing a blue light emitting diode (hereinafter referred to as “blue LED”) as a light source on the side surface of a transparent light guide plate. More specifically, Patent Document 1 includes a light guide plate whose surface is a light emitting surface that emits white light, a blue LED attached to one end of the light guide plate, and a lower surface of the light guide plate. And a wavelength conversion layer.
上記波長変換層は、光源である青色ＬＥＤからの光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、光を散乱させる白色粉末とが混合された状態で導光板の裏面に塗布されたものである。これにより、上記青色ＬＥＤからの光の一部が波長変換層にて波長変換されて、波長変換されなかった青色光と波長変換された光とが混合し、導光板の光出射面から白色光が出射される。 The wavelength conversion layer is applied to the back surface of the light guide plate in a state where a phosphor that emits fluorescence when excited by light from a blue LED that is a light source and a white powder that scatters light are mixed. Thereby, a part of the light from the blue LED is wavelength-converted by the wavelength conversion layer, and the blue light that has not been wavelength-converted and the wavelength-converted light are mixed, and white light is emitted from the light exit surface of the light guide plate. Is emitted.
ところで、上記波長変換層は蛍光体と白色粉末とを混合して得るが、この場合、以下に示すような問題がある。 By the way, although the said wavelength conversion layer is obtained by mixing fluorescent substance and white powder, in this case, there exists a problem as shown below.
上記蛍光体は重金属等から構成されるものであり、一般的に比重は４以上あり、非常に重いものである。一方、上記白色粉末としてはウレタン等が使用されるが、その比重は１以下、あるいはせいぜい１．１程度である。この軽い白色粉末と非常に重い蛍光体とを均一に混ぜ合わせることは困難である。さらに、仮に、その軽い白色粉末と非常に重い蛍光体とを攪拌した直後は均一に混ぜ合わせることができたとしても、導光板の主面に塗布するまでに、白色粉末と蛍光体とが互いに分離することが大いに起こりうる。 The phosphor is made of heavy metal or the like, and generally has a specific gravity of 4 or more and is very heavy. On the other hand, urethane or the like is used as the white powder, but the specific gravity is 1 or less, or at most about 1.1. It is difficult to uniformly mix this light white powder with a very heavy phosphor. Furthermore, even if the light white powder and the very heavy phosphor can be mixed evenly immediately after stirring, the white powder and the phosphor are mutually connected before being applied to the main surface of the light guide plate. Separation can happen greatly.
したがって、上記白色粉末と蛍光体とを均一な混入状態で導光板の裏面に塗布することは困難である。上記導光板を生産する場合、白色粉末と蛍光体との混合状態を長時間保持する必要があるが、実際問題としては、塗布する毎に、その混合状態が変わってしまう。 Therefore, it is difficult to apply the white powder and the phosphor on the back surface of the light guide plate in a uniformly mixed state. When the light guide plate is produced, it is necessary to maintain the mixed state of the white powder and the phosphor for a long time. However, as a practical problem, the mixed state changes every time it is applied.
このように、上記波長変換層において、蛍光体と白色粉末とが均一に混入されていない場合、上記蛍光体が存在する場所がランダムに偏ることになる。その結果、色度、輝度の均一性が保てなくなる。つまり、作製された導光板は設計条件とは異なり所望の性能が得られないという大きな問題が生じる。 Thus, in the said wavelength conversion layer, when the fluorescent substance and white powder are not mixed uniformly, the place where the said fluorescent substance exists will be biased at random. As a result, chromaticity and luminance uniformity cannot be maintained. That is, the produced light guide plate has a big problem that desired performance cannot be obtained unlike the design condition.
そこで、本発明の課題は、色度、輝度の均一性が高い平面光源を安定的に得ることができ、かつ、薄型化できる光源モジュールを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a light source module that can stably obtain a flat light source with high uniformity of chromaticity and luminance and can be thinned.
上記課題を解決するため、本発明の光源モジュールは、
光源と、
上記光源からの光が入射する光入射部を有して、表面が光出射面である導光板と、
上記導光板の裏面に設けられ、上記光源からの光の波長を変換する波長変換部と
を備え、
上記波長変換部は、上記光源からの光に励起されて蛍光を発する蛍光体と、上記蛍光体を保持する透明体とからなり、
上記光入射部は、上記導光板の一方の端部および他方の端部のそれぞれにあり、
上記導光板の一方の端部および他方の端部のそれぞれには、少なくとも１つの上記光源が光結合し、
上記導光板の一方の端部に光結合する上記光源の数は、上記導光板の他方の端部に光結合する上記光源の数と同じであり、
上記導光板に関して、上記光源は対称に配置されていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the light source module of the present invention is:
A light source;
A light guide plate having a light incident portion on which light from the light source is incident, the surface of which is a light exit surface;
Provided on the back surface of the light guide plate, comprising a wavelength conversion unit that converts the wavelength of light from the light source,
The wavelength conversion unit includes a phosphor that emits fluorescence when excited by light from the light source, and a transparent body that holds the phosphor.
The light incident part is at each of one end and the other end of the light guide plate,
At least one of the light sources is optically coupled to each of one end and the other end of the light guide plate,
The number of light sources optically coupled to one end of the light guide plate is the same as the number of light sources optically coupled to the other end of the light guide plate,
With respect to the light guide plate, the light sources are arranged symmetrically.
上記構成の光源モジュールによれば、上記波長変換部は、光源からの光に励起されて蛍光を発する蛍光体と、蛍光体を保持する透明体とからなるので、蛍光体とは異なる比重の拡散剤(例えば、上記特許文献１の白色粉末)等を含んでいない。 According to the light source module having the above configuration, the wavelength conversion unit includes a phosphor that emits fluorescence when excited by light from the light source, and a transparent body that holds the phosphor, and thus has a specific gravity different from that of the phosphor. It does not contain an agent (for example, the white powder of Patent Document 1).
したがって、上記波長変換部内に蛍光体を均一に存在させ、波長変換部の光学的な特性を均一にして、導光板の光出射面から出射される出射光の色度や輝度を均一にすることができる。すなわち、上記導光板の光出射面を、色度、輝度の均一性が高い平面光源とすることができる。 Accordingly, the phosphor is uniformly present in the wavelength conversion unit, the optical characteristics of the wavelength conversion unit are made uniform, and the chromaticity and luminance of the outgoing light emitted from the light exit surface of the light guide plate are made uniform. Can do. That is, the light emitting surface of the light guide plate can be a flat light source with high chromaticity and luminance uniformity.
また、上記波長変換部の光学的な特性が不均一になるのを防げるので、導光板の光出射面から出射される出射光の色度や輝度を容易に設計値と略同じにすることができる。 In addition, since the optical characteristics of the wavelength conversion unit can be prevented from becoming non-uniform, the chromaticity and luminance of the emitted light emitted from the light emitting surface of the light guide plate can be easily made substantially the same as the design value. it can.
また、上記光源は蛍光体を含まなくてもいいので、小さくすることができる。上記光源を小さくした場合、導光板に対する光源の光結合効率が高くなる。 Further, the light source does not need to contain a phosphor, and can be made small. When the light source is reduced, the light coupling efficiency of the light source with respect to the light guide plate is increased.
したがって、上記光源を小さくして、導光板に対する光源の光結合効率を高くすることにより、導光板の厚みを薄くすることができるので、光源モジュールを薄型化することができる。 Therefore, by reducing the light source and increasing the optical coupling efficiency of the light source with respect to the light guide plate, the thickness of the light guide plate can be reduced, so that the light source module can be reduced in thickness.
さらに、上記導光板として直下型の導光板を採用した場合は、導光板の光出射面と平行な方向において、複数の導光板を互いに連結することが可能となるため、様々な形状および大きさの光源モジュールを得ることが可能となる。 Furthermore, when a direct light guide plate is used as the light guide plate, a plurality of light guide plates can be connected to each other in a direction parallel to the light exit surface of the light guide plate. The light source module can be obtained.
また、上記導光板に関して、光源は対称に配置されているので、導光板の光出射面から出射される出射光の色度をより均一にすることができる。 Further, since the light sources are arranged symmetrically with respect to the light guide plate, the chromaticity of the emitted light emitted from the light emitting surface of the light guide plate can be made more uniform.
なお、上記光源が出射する光は単一の波長の光であるのが好ましい。 The light emitted from the light source is preferably light having a single wavelength.
一実施形態の光源モジュールでは、
上記蛍光体は黄色蛍光体である。
In the light source module of one embodiment,
The phosphor is a yellow phosphor.
一実施形態の光源モジュールでは、
上記波長変換部は、上記光源の光の出射方向と平行なライン状に複数設けられ、かつ、上記光源から離れるに従って、線幅が広くなるように設けられている。
In the light source module of one embodiment,
A plurality of the wavelength conversion units are provided in a line shape parallel to the light emission direction of the light source, and the line width is increased as the distance from the light source increases.
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記波長変換部は、光源の光の出射方向と平行なライン状に複数設けられ、かつ、光源から離れるに従って、線幅が広くなるように設けられているので、光出射面から出射される出射光の色度に対する蛍光の影響が大きくなる。 According to the light source module of the above-described embodiment, the wavelength converter is provided in a plurality of lines parallel to the light emission direction of the light source, and is provided so that the line width increases as the distance from the light source increases. Therefore, the influence of fluorescence on the chromaticity of the emitted light emitted from the light emitting surface is increased.
したがって、上記蛍光体の量を少なくしても、光出射面から出射される出射光の色度を他の実施形態と同じにできる。すなわち、上記出射光の色度を他の実施形態と同じにするなら、蛍光体の量は少なくして、製造コストを低減できる。 Therefore, even if the amount of the phosphor is reduced, the chromaticity of the emitted light emitted from the light emitting surface can be made the same as in the other embodiments. In other words, if the chromaticity of the emitted light is made the same as in the other embodiments, the amount of phosphor can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
一実施形態の光源モジュールでは、
上記波長変換部は、上記光源の光の出射方向と垂直なライン状に複数設けられている。
In the light source module of one embodiment,
A plurality of the wavelength converters are provided in a line shape perpendicular to the light emission direction of the light source.
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記光源の光の出射方向と垂直なライン状に延びる複数の波長変換部を、導光板の裏面に設けているので、波長変換部を導光板の裏面の全面に設けている場合に比べて、波長変換部の材料コストを下げることができる。 According to the light source module of the above embodiment, since the plurality of wavelength conversion units extending in a line shape perpendicular to the light emission direction of the light source is provided on the back surface of the light guide plate, the wavelength conversion unit is provided on the back surface of the light guide plate. Compared with the case where it is provided on the entire surface, the material cost of the wavelength converter can be reduced.
一実施形態の光源モジュールでは、
上記複数の波長変換部は、上記光源から離れるに従って、上記波長変換部同士の間隔が狭くなるように設けられている。
In the light source module of one embodiment,
The plurality of wavelength conversion units are provided such that the distance between the wavelength conversion units decreases as the distance from the light source increases.
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記複数の波長変換部において、波長変換部同士の間隔は光源から離れたもの程狭くなっている。これにより、上記光源に比較的近い箇所の波長変換部同士の間隔よりも、光源から比較的遠い箇所の波長変換部同士の間隔が狭くなっている。 According to the light source module of the above embodiment, in the plurality of wavelength conversion units, the distance between the wavelength conversion units becomes narrower as the distance from the light source increases. Thereby, the space | interval of the wavelength conversion parts of the location comparatively far from a light source is narrower than the space | interval of the wavelength conversion portions of the location comparatively close to the said light source.
このように、上記波長変換部同士の間隔が光源から離れたもの程狭くなっているので、導光板の光出射面から出射される出射光の輝度をより均一にすることができる。 As described above, since the distance between the wavelength conversion units is further away from the light source, the luminance of the emitted light emitted from the light emitting surface of the light guide plate can be made more uniform.
一実施形態の光源モジュールでは、
上記波長変換部は、上記光源から離れるに従って、線幅が広くなるように設けられている。
In the light source module of one embodiment,
The wavelength converter is provided so that the line width increases as the distance from the light source increases.
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記複数の波長変換部において、波長変換部の線幅は光源から離れているもの程広くなっている。これにより、上記光源に比較的近い箇所にある波長変換部の線幅よりも、光源から比較的遠い箇所にある波長変換部の線幅は広くなっている。 According to the light source module of the above-described embodiment, in the plurality of wavelength conversion units, the line width of the wavelength conversion unit is increased as the distance from the light source is increased. As a result, the line width of the wavelength conversion unit located relatively far from the light source is wider than the line width of the wavelength conversion unit located relatively close to the light source.
このように、上記波長変換部の線幅が光源から離れているもの程広くなっているので、導光板の光出射面から出射される出射光の輝度をより均一にすることができる。 As described above, since the line width of the wavelength conversion unit increases as the distance from the light source increases, the luminance of the emitted light emitted from the light emitting surface of the light guide plate can be made more uniform.
一実施形態の光源モジュールでは、
上記透明体は、成形前すなわち加熱前の状態で粘度がＰａ・ｓ〜２５０Ｐａ・ｓの樹脂を含む。
In the light source module of one embodiment,
The transparent body includes a resin having a viscosity of Pa · s to 250 Pa · s before molding, that is, before heating.
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記透明体は、加熱前の状態で粘度が１０Ｐａ・ｓ〜２５０Ｐａ・ｓの樹脂を含むので、透明体内に蛍光体を均一に混入させた状態を保持できる。 According to the light source module of the above embodiment, since the transparent body contains a resin having a viscosity of 10 Pa · s to 250 Pa · s before heating, it is possible to maintain a state in which the phosphor is uniformly mixed in the transparent body. .
また、上記透明体は、加熱前の状態で粘度が１０Ｐａ・ｓ〜２５０Ｐａ・ｓの樹脂を含めば、導光板の裏面に対する波長変換部の高さを高くして、波長変換部による光の散乱効果を向上させることができる。 In addition, if the transparent body includes a resin having a viscosity of 10 Pa · s to 250 Pa · s before heating, the height of the wavelength conversion portion with respect to the back surface of the light guide plate is increased, and light is scattered by the wavelength conversion portion. The effect can be improved.
また、上記粘度が１０Ｐａ・ｓ未満である樹脂であると、透明体内に蛍光体を均一に混入させた状態を保持することはできないし、導光板の裏面に対する波長変換部の高さを高くすることはできない。 In addition, when the viscosity is less than 10 Pa · s, it is impossible to maintain a state in which the phosphor is uniformly mixed in the transparent body, and the height of the wavelength conversion unit with respect to the back surface of the light guide plate is increased. It is not possible.
また、上記粘度が２５０Ｐａ・ｓを越える樹脂であると、導光板の裏面に透明体を設けるのが困難となる。 Moreover, when the viscosity is more than 250 Pa · s, it is difficult to provide a transparent body on the back surface of the light guide plate.
一実施形態の光源モジュールでは、
上記波長変換部は、上記導光板の裏面にドット状に複数設けられている。
In the light source module of one embodiment,
A plurality of the wavelength converters are provided in the form of dots on the back surface of the light guide plate.
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記波長変換部を導光板の裏面にドット状に複数設けることによって、波長変換部を導光板の裏面の全面に設けている場合に比べて、波長変換部の材料コストを下げることができる。 According to the light source module of the above embodiment, the wavelength conversion unit is provided with a plurality of the wavelength conversion units in a dot shape on the back surface of the light guide plate, compared with the case where the wavelength conversion unit is provided on the entire back surface of the light guide plate. The material cost can be reduced.
一実施形態の光源モジュールでは、
上記複数の波長変換部は、上記光源から離れるに従って、上記波長変換部同士の間隔が狭くなるように設けられている。
In the light source module of one embodiment,
The plurality of wavelength conversion units are provided such that the distance between the wavelength conversion units decreases as the distance from the light source increases.
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記複数の波長変換部において、波長変換部同士の間隔は光源から離れたもの程狭くなっている。これにより、上記光源に比較的近い箇所の波長変換部同士の間隔よりも、光源から比較的遠い箇所の波長変換部同士の間隔が狭くなっている。 According to the light source module of the above embodiment, in the plurality of wavelength conversion units, the distance between the wavelength conversion units becomes narrower as the distance from the light source increases. Thereby, the space | interval of the wavelength conversion parts of the location comparatively far from a light source is narrower than the space | interval of the wavelength conversion portions of the location comparatively close to the said light source.
このように、上記波長変換部同士の間隔が光源から離れたもの程狭くなっているので、導光板の光出射面から出射される出射光のより輝度を均一にすることができる。 As described above, since the distance between the wavelength conversion units is further away from the light source, the luminance of the emitted light emitted from the light emitting surface of the light guide plate can be made more uniform.
一実施形態の光源モジュールでは、
上記波長変換部の上記導光板側の表面の面積は、上記光源から離れるに従って、大きくなっている。
In the light source module of one embodiment,
The area of the surface of the wavelength conversion section on the light guide plate side increases as the distance from the light source increases.
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記複数の波長変換部において、波長変換部の導光板側の表面の面積は光源から離れているもの程大きくなっている。これにより、上記光源に比較的近い箇所にある波長変換部の導光板側の表面の面積よりも、光源から比較的遠い箇所にある波長変換部の導光板側の表面の面積は大きくなっている。 According to the light source module of the embodiment, in the plurality of wavelength conversion units, the area of the surface of the wavelength conversion unit on the light guide plate side is larger as it is farther from the light source. As a result, the surface area of the light guide plate side of the wavelength conversion unit located relatively far from the light source is larger than the surface area of the light guide plate side of the wavelength conversion unit located relatively close to the light source. .
このように、上記波長変換部の導光板側の表面の面積が光源から離れているもの程大きくなっているので、導光板の光出射面から出射される出射光の輝度をより均一にすることができる。 Thus, since the area of the surface of the wavelength conversion unit on the light guide plate side is larger as it is farther from the light source, the luminance of the emitted light emitted from the light emitting surface of the light guide plate is made more uniform. Can do.
一実施形態の光源モジュールは、
上記導光板の裏面と対向する光学シートを備えている。
The light source module of one embodiment includes:
An optical sheet facing the back surface of the light guide plate is provided.
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記光学シートが導光板の裏面と対向するので、導光板から離れる方向へ向かう蛍光を光学シートで反射して導光板に向かうようにして、導光板の光出射面の発光効率を向上させることができる。 According to the light source module of the above embodiment, since the optical sheet faces the back surface of the light guide plate, the light traveling in the direction away from the light guide plate is reflected by the optical sheet and directed toward the light guide plate, so that the light of the light guide plate Luminous efficiency of the emission surface can be improved.
また、上記特許文献１の白色粉末を用いる場合よりも、光学シートを用いる方が導光板の光出射面の発光効率を高くすることができる。 In addition, the light emission efficiency of the light exit surface of the light guide plate can be increased by using the optical sheet, compared to the case of using the white powder of Patent Document 1.
本発明の電子機器は、
本発明の光源モジュールを備えたことを特徴としている。
The electronic device of the present invention is
The light source module of the present invention is provided.
上記構成の電子機器によれば、上記光源モジュールを備えているので、光源モジュールを薄型化して、薄型の液晶用バックライトや、薄型の照明装置を作成できる。 According to the electronic apparatus having the above configuration, since the light source module is provided, the light source module can be thinned to produce a thin liquid crystal backlight or a thin lighting device.
本発明の光源モジュールによれば、導光板の裏面に設けられ、光源からの光の波長を変換する波長変換部を備え、この波長変換部が、光源からの光に励起されて蛍光を発する蛍光体と、蛍光体を保持する透明体とからなるので、蛍光体に比較して比重の異なる拡散剤(例えば、上記特許文献１の白色粉末)等を含んでいない。 According to the light source module of the present invention, the light source module includes a wavelength conversion unit that is provided on the back surface of the light guide plate and converts the wavelength of light from the light source, and the wavelength conversion unit emits fluorescence when excited by light from the light source. And a transparent body that holds the phosphor, it does not contain a diffusing agent having a specific gravity different from that of the phosphor (for example, white powder of Patent Document 1).
したがって、上記波長変換部内に蛍光体を均一に存在させ、波長変換部の光学的な特性を均一にして、導光板の光出射面から出射される出射光の色度や輝度を均一にすることができる。 Accordingly, the phosphor is uniformly present in the wavelength conversion unit, the optical characteristics of the wavelength conversion unit are made uniform, and the chromaticity and luminance of the outgoing light emitted from the light exit surface of the light guide plate are made uniform. Can do.
また、上記光源は蛍光体を含まなくてもいいので、小さくすることができる。上記光源を小さくした場合、導光板に対する光源の光結合効率が高くなる。 Further, the light source does not need to contain a phosphor, and can be made small. When the light source is reduced, the light coupling efficiency of the light source with respect to the light guide plate is increased.
したがって、上記光源を小さくして、導光板に対する光源の光結合効率を高くすることにより、導光板の厚みを薄くすることができるので、光源モジュールを薄型化することができる。 Therefore, by reducing the light source and increasing the optical coupling efficiency of the light source with respect to the light guide plate, the thickness of the light guide plate can be reduced, so that the light source module can be reduced in thickness.
本発明の電子機器によれば、上記光源モジュールを備えているので、光源モジュールを薄型化して、薄型の液晶用バックライトや、薄型の照明装置を作成できる。 According to the electronic apparatus of the present invention, since the light source module is provided, the light source module can be thinned to produce a thin liquid crystal backlight or a thin lighting device.
以下、図１〜図１２を用いて、本発明の光源モジュールの一実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態の構成に限定されるもではない。また、以下では、同一の形状、機能および作用を示す部材については、同一の符号を付し説明を省略する。また、図１〜図１３において、波長変換層のハッチングは、他の部材との識別を容易にするためのものであって、断面を示すためのものではない。 Hereinafter, an embodiment of a light source module of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the present invention is not limited to the configurations of the following embodiments. Moreover, below, about the member which shows the same shape, a function, and an effect | action, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. Moreover, in FIGS. 1-13, the hatching of the wavelength conversion layer is for making identification with another member easy, Comprising: It is not for showing a cross section.
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a light source module according to a first embodiment of the present invention.
上記光源モジュールは、例えば青色ＬＥＤ等の単一の中心波長を有する発光素子である光源１と、表面が略長方形状の光出射面２２である一方、裏面が略長方形状の波長変換面２３である導光板２と、この導光板２の波長変換面２３に設けられた波長変換層２５とを備えている。なお、上記波長変換層２５は波長変換部の一例である。 The light source module includes, for example, a light source 1 that is a light emitting element having a single center wavelength, such as a blue LED, and a light emitting surface 22 having a substantially rectangular surface, and a wavelength conversion surface 23 having a substantially rectangular back surface. A light guide plate 2 and a wavelength conversion layer 25 provided on the wavelength conversion surface 23 of the light guide plate 2 are provided. The wavelength conversion layer 25 is an example of a wavelength conversion unit.
上記導光板２は、アクリル、ポリカーボネイト、ガラス等の透明体により構成されている。そして、上記導光板２の一方の端部は光入射部２１となっている。つまり、上記光入射部２１は光源１と光結合されている。ここでは、上記光源１は、光入射部２１との間に所定の隙間が生じるように配置しているが、光源１を光入射部２１に接触させたり、光源１の一部を光入射部２１に埋め込んだりしてもよい。また、本実施形態では、平面形状の導光体を用いているが、幅の狭い線状の導光体を用いてもよい。 The light guide plate 2 is made of a transparent body such as acrylic, polycarbonate, or glass. One end portion of the light guide plate 2 is a light incident portion 21. That is, the light incident portion 21 is optically coupled to the light source 1. Here, the light source 1 is arranged so that a predetermined gap is formed between the light incident part 21, but the light source 1 is brought into contact with the light incident part 21, or a part of the light source 1 is placed in the light incident part. 21 may be embedded. In the present embodiment, a planar light guide is used, but a narrow linear light guide may be used.
上記光入射部２１は、導光板２内に光源１の出射光を入射させるための部分である。つまり、上記光源１の出射光は光入射部２１を介して導光板２内に入射する。 The light incident portion 21 is a portion for allowing the light emitted from the light source 1 to enter the light guide plate 2. That is, the light emitted from the light source 1 enters the light guide plate 2 via the light incident portion 21.
上記波長変換層２５は、光源１の出射光に励起されて蛍光を発する蛍光体と、蛍光体を保持する透明な樹脂とから構成される。 The wavelength conversion layer 25 is composed of a phosphor that emits fluorescence when excited by light emitted from the light source 1 and a transparent resin that holds the phosphor.
上記蛍光体は、青色ＬＥＤ等の光源１の出射光により励起され、光源１の出射光とは異なる色、例えば黄色の蛍光を発する。一方、上記樹脂としては、ＵＶ(紫外線)硬化性または熱硬化性の透明樹脂が用いられる。そして、上記樹脂に、粘度の向上を目的として、ＳｉＯ２のナノ粒子(商品名：アエロジル)等を添加する。このナノ粒子を樹脂に添加すると、樹脂の粘度が向上するため、比重の重い蛍光体粒子を均一に攪拌した状態を保持することができる。添加するナノ粒子の濃度としては、重量パーセントとして、１０％以下であることが好ましい。これは、濃度を高くしすぎると樹脂の粘度が高くなりすぎ、導光板への塗布が困難になることに起因する。具体的には、上記樹脂は成形前すなわち加熱前の状態で粘度が１０Ｐａ・ｓ〜２５０Ｐａ・ｓ範囲内となるようにする。なお、上記樹脂にＳｉＯ２のナノ粒子等を添加したものが透明体の一例である。 The phosphor is excited by light emitted from the light source 1 such as a blue LED, and emits fluorescent light having a color different from that emitted from the light source 1, for example, yellow. On the other hand, as the resin, a UV (ultraviolet) curable or thermosetting transparent resin is used. Then, for the purpose of improving the viscosity, SiO 2 nanoparticles (trade name: Aerosil) and the like are added to the resin. When the nanoparticles are added to the resin, the viscosity of the resin is improved, so that the phosphor particles having a high specific gravity can be kept uniformly stirred. The concentration of the nanoparticles to be added is preferably 10% or less as a weight percentage. This is because when the concentration is too high, the viscosity of the resin becomes too high and it becomes difficult to apply to the light guide plate. Specifically, the resin has a viscosity in the range of 10 Pa · s to 250 Pa · s before molding, that is, before heating. Incidentally, a material obtained by adding nanoparticles of SiO 2 or the like to the resin is an example of a transparent body.
また、上記波長変換層２５は、光源１の出射光の一部の波長を異なる波長に変換し、この波長を変換した光と、光源１の出射光の他の一部(波長変換層２５で波長が変換されなかった光)とを混合し、所望の色(例えば白色)の光を得るための働きをする。さらに、上記波長変換層２５は、導光板２に入射した光源１からの入射光を導光板２の光出射面２２から出力させる働きも行う。 The wavelength conversion layer 25 converts a part of the wavelength of the light emitted from the light source 1 into a different wavelength, and converts the converted wavelength and another part of the light emitted from the light source 1 (in the wavelength conversion layer 25). Light having a wavelength not converted), and serves to obtain light of a desired color (for example, white). Further, the wavelength conversion layer 25 also functions to output incident light from the light source 1 incident on the light guide plate 2 from the light exit surface 22 of the light guide plate 2.
仮に、上記導光板２に波長変換層２５が存在しない場合、光源１の出射光は導光板２内で全反射を繰り返し、光出射面２２から出射されることはないか、あるいは、ほとんど出射されない。 If the wavelength conversion layer 25 is not present on the light guide plate 2, the light emitted from the light source 1 repeats total reflection in the light guide plate 2 and is not emitted from the light exit surface 22 or is hardly emitted. .
これに対して、上記導光板２に波長変換層２５が存在する場合、光源１の出射光の一部は波長変換層２５の蛍光体により異なった波長の光に変換され、光源１の出射光の他の一部は波長変換層２５により散乱されることで、それぞれ、全反射条件から外れることとなり、導光板２の光出射面２２から出射される。上記光源１の出射光の他の一部の散乱は波長変換層２５の形状に起因する。 On the other hand, when the wavelength conversion layer 25 is present on the light guide plate 2, a part of the light emitted from the light source 1 is converted into light having a different wavelength by the phosphor of the wavelength conversion layer 25, and the light emitted from the light source 1. Other parts of the light are scattered by the wavelength conversion layer 25, so that they are out of total reflection conditions and are emitted from the light exit surface 22 of the light guide plate 2. The other part of the light emitted from the light source 1 is scattered due to the shape of the wavelength conversion layer 25.
また、上記波長変換層２５によって光源１の出射光の一部を散乱させるため、波長変換層２５は１μｍ以上程度の高さを有するように塗布している。 Further, in order to scatter part of the light emitted from the light source 1 by the wavelength conversion layer 25, the wavelength conversion layer 25 is applied so as to have a height of about 1 μm or more.
図２は、上記光源モジュールを波長変換面２３側から見た概略図である。 FIG. 2 is a schematic view of the light source module as viewed from the wavelength conversion surface 23 side.
上記波長変換層２５は、導光板２の波長変換面２３にドット状に複数設けられている。より詳しくは、上記複数の波長変換層２５は互いに略同じ形状となっている。そして、上記波長変換面２３の光源１側の領域では、波長変換層２５を比較的低密度に設けている。一方、上記波長変換面２３の光源１側とは反対側の領域では、波長変換層２５を比較的高密度に設けている。すなわち、上記複数の波長変換層２５は、光源１から離れるに従って、波長変換層２５同士の間隔が狭くなるように設けられている。これにより、上記導光板２の光出射面２２からされる出射光の輝度をより均一にすることができる。 The wavelength conversion layer 25 is provided in a plurality of dots on the wavelength conversion surface 23 of the light guide plate 2. More specifically, the plurality of wavelength conversion layers 25 have substantially the same shape. In the region on the light source 1 side of the wavelength conversion surface 23, the wavelength conversion layer 25 is provided at a relatively low density. On the other hand, in the region opposite to the light source 1 side of the wavelength conversion surface 23, the wavelength conversion layer 25 is provided at a relatively high density. That is, the plurality of wavelength conversion layers 25 are provided so that the distance between the wavelength conversion layers 25 becomes narrower as the distance from the light source 1 increases. Thereby, the brightness | luminance of the emitted light emitted from the light-projection surface 22 of the said light-guide plate 2 can be made more uniform.
すなわち、上記光源１の出射光は、導光板２内に入射した後、光源１から離れるに従って弱くなっていく。これは、上記入射部２１から導光板２内に入射した光源１の出射光は、入射波長変換層２５に到達し、一部の波長が蛍光体により異なった波長に変換され、また、別の一部の光は、波長変換層２５により散乱されることで、導光板２内の全反射する条件が破られ、導光板２の光出射面２２から出射されることに起因する。このような理由により、上記光源１からの距離が遠くなるにつれ、波長変換層２５の密度を高くすることで光出射面２２からの出射光の輝度をより均一とすることができる。 That is, the light emitted from the light source 1 enters the light guide plate 2 and then becomes weaker as the distance from the light source 1 increases. This is because the light emitted from the light source 1 that has entered the light guide plate 2 from the incident portion 21 reaches the incident wavelength conversion layer 25, and some wavelengths are converted into different wavelengths by the phosphor. A part of the light is scattered by the wavelength conversion layer 25, thereby breaking the condition of total reflection in the light guide plate 2 and being emitted from the light exit surface 22 of the light guide plate 2. For this reason, as the distance from the light source 1 increases, the density of the wavelength conversion layer 25 is increased so that the brightness of the light emitted from the light exit surface 22 can be made more uniform.
また、図３に示すように、導光板２の波長変換面２３にドット状の波長変換層１２５を複数設けてもよい。この波長変換層１２５の導光板２側の表面の面積、つまり、波長変換層１２５において導光板２に接触する部分の面積は、光源１から離れるに従って、大きくなっている。このような波長変換層１２５を用いても、波長変換層２５と同様の作用効果を得ることができる。なお、上記波長変換層１２５は、波長変換層２５と形状のみが異なり、波長変換層２５の材料と同じ材料からなっている。なお、上記波長変換層１２５は波長変換部の一例である。 As shown in FIG. 3, a plurality of dot-shaped wavelength conversion layers 125 may be provided on the wavelength conversion surface 23 of the light guide plate 2. The area of the surface of the wavelength conversion layer 125 on the light guide plate 2 side, that is, the area of the wavelength conversion layer 125 in contact with the light guide plate 2 increases as the distance from the light source 1 increases. Even when such a wavelength conversion layer 125 is used, the same effect as that of the wavelength conversion layer 25 can be obtained. The wavelength conversion layer 125 is different from the wavelength conversion layer 25 only in shape, and is made of the same material as that of the wavelength conversion layer 25. The wavelength conversion layer 125 is an example of a wavelength conversion unit.
また、図４に示すように、導光板２の波長変換面２３にライン状の波長変換層２２５を複数設けてもよい。この複数の波長変換層２２５は、それぞれ、光源１の出射光の出射方向と垂直な方向に延びている。また、上記複数の波長変換層２２５は互い略等しい線幅を有している。また、上記複数の波長変換層２２５は、光源１から離れるに従って、波長変換層２２５同士の間隔が狭くなるように設けられている。このような波長変換層２２５を用いても、波長変換層２５と同様の作用効果を得ることができる。なお、上記波長変換層２２５は、波長変換層２５と形状のみが異なり、波長変換層２５の材料と同じ材料からなっている。また、上記波長変換層２２５は波長変換部の一例である。 Further, as shown in FIG. 4, a plurality of line-shaped wavelength conversion layers 225 may be provided on the wavelength conversion surface 23 of the light guide plate 2. Each of the plurality of wavelength conversion layers 225 extends in a direction perpendicular to the emission direction of the emitted light from the light source 1. The plurality of wavelength conversion layers 225 have substantially the same line width. The plurality of wavelength conversion layers 225 are provided such that the distance between the wavelength conversion layers 225 becomes narrower as the distance from the light source 1 increases. Even if such a wavelength conversion layer 225 is used, the same effect as the wavelength conversion layer 25 can be obtained. The wavelength conversion layer 225 is different from the wavelength conversion layer 25 only in shape and is made of the same material as that of the wavelength conversion layer 25. The wavelength conversion layer 225 is an example of a wavelength conversion unit.
また、図５に示すように、導光板２の波長変換面２３にライン状の波長変換層３２５を複数設けてもよい。この複数の波長変換層３２５は、それぞれ、光源１の出射光の出射方向と垂直な方向に延びている。また、上記波長変換層３２５同士の間隔は略等しくなっている。また、上記複数の波長変換層３２５は、光源１から離れるに従って、線幅が広くなっている。このような波長変換層３２５を用いても、波長変換層２５と同様の作用効果を得ることができる。なお、上記波長変換層３２５は、波長変換層２５と形状のみが異なり、波長変換層２５の材料と同じ材料からなっている。また、上記波長変換層３２５は波長変換部の一例である。 As shown in FIG. 5, a plurality of line-shaped wavelength conversion layers 325 may be provided on the wavelength conversion surface 23 of the light guide plate 2. Each of the plurality of wavelength conversion layers 325 extends in a direction perpendicular to the emission direction of the emitted light from the light source 1. The intervals between the wavelength conversion layers 325 are substantially equal. The plurality of wavelength conversion layers 325 have a line width that increases with distance from the light source 1. Even if such a wavelength conversion layer 325 is used, the same effect as the wavelength conversion layer 25 can be obtained. The wavelength conversion layer 325 differs from the wavelength conversion layer 25 only in shape and is made of the same material as the material of the wavelength conversion layer 25. The wavelength conversion layer 325 is an example of a wavelength conversion unit.
また、図６に示すように、導光板２の波長変換面２３にライン状の波長変換層４２５を複数設けてもよい。この複数の波長変換層４２５は、それぞれ、光源１の出射光の出射方向と平行な方向に延びている。また、上記複数の波長変換層４２５は、光源１から離れるに従って、線幅が広くなっている。このような波長変換層４２５を用いても、波長変換層２５と同様の作用効果を得ることができる。なお、上記波長変換層４２５は、波長変換層２５と形状のみが異なり、波長変換層２５の材料と同じ材料からなっている。また、上記波長変換層４２５は波長変換部の一例である。 Further, as shown in FIG. 6, a plurality of linear wavelength conversion layers 425 may be provided on the wavelength conversion surface 23 of the light guide plate 2. Each of the plurality of wavelength conversion layers 425 extends in a direction parallel to the emission direction of the emitted light of the light source 1. The plurality of wavelength conversion layers 425 have a line width that increases with distance from the light source 1. Even if such a wavelength conversion layer 425 is used, the same effect as the wavelength conversion layer 25 can be obtained. The wavelength conversion layer 425 differs from the wavelength conversion layer 25 only in shape and is made of the same material as the material of the wavelength conversion layer 25. The wavelength conversion layer 425 is an example of a wavelength conversion unit.
図４の波長変換層２２５および図５の波長変換層３２５を用いるよりも、図６の波長変換層４２５を用いる方が、光出射面２２から出射される出射光の色度は、波長変換層４２５にて波長変換された蛍光の影響が大きくなる。つまり、同じ色度の出射光を得る場合は、図６のパターンの方が、図４、図５のパターンよりも、波長変換層２５に混入する蛍光体の量を少なくすることができる。 The wavelength conversion layer 425 in FIG. 6 uses the wavelength conversion layer 225 in FIG. 6 to use the wavelength conversion layer 225 in FIG. 5 and the wavelength conversion layer 325 in FIG. At 425, the influence of the fluorescence converted in wavelength is increased. That is, when obtaining emitted light having the same chromaticity, the pattern of FIG. 6 can reduce the amount of phosphor mixed in the wavelength conversion layer 25 than the patterns of FIGS. 4 and 5.
したがって、図６のパターンを採用することにより、より安価に光源モジュールを構成することができる。 Therefore, the light source module can be configured at a lower cost by adopting the pattern of FIG.
図７は、上記光源１として青色ＬＥＤを用い、波長変換層２５として、ＵＶ硬化樹脂にナノシリカ５％、黄色蛍光体２５％を混入したものを用いた場合の色度ｙ(ＣＩＥ１９３１)を示すグラフである。なお、上記青色ＬＥＤは４５０ｎｍに単一の中心波長を有する。また、図７の横軸は光源１から測定箇所までの距離を表す。 FIG. 7 is a graph showing the chromaticity y (CIE 1931) when a blue LED is used as the light source 1 and the wavelength conversion layer 25 is a UV curable resin mixed with 5% nanosilica and 25% yellow phosphor. It is. The blue LED has a single central wavelength at 450 nm. Further, the horizontal axis of FIG. 7 represents the distance from the light source 1 to the measurement location.
図７に示すように、光源１近傍では波長変換層２５の影響がないのでｙ値は青色を示す０.０５程度となっており、光源１から離れた箇所では青色ＬＥＤの出射光の一部が波長変換層２５により黄色に変換されることで、ｙ値が大きくなっている、つまり、白色光が得られていることがわかる。 As shown in FIG. 7, since the wavelength conversion layer 25 is not affected in the vicinity of the light source 1, the y value is about 0.05 indicating blue, and a part of the emitted light of the blue LED is away from the light source 1. Is converted to yellow by the wavelength conversion layer 25, it can be seen that the y value is increased, that is, white light is obtained.
上述したように、上記光源モジュールでは、波長変換層２５は、蛍光体と、この蛍光体を保持する高粘度の透明な樹脂とのみで構成されるので、蛍光体とは比重が異なる拡散剤等を含んでいない。 As described above, in the light source module, the wavelength conversion layer 25 is composed only of a phosphor and a high-viscosity transparent resin that holds the phosphor. Therefore, a diffusing agent having a specific gravity different from that of the phosphor. Is not included.
したがって、上記波長変換層２５内に蛍光体を均一に存在させ、波長変換層２５の光学的な特性を均一にして、導光板２の光出射面から出射される出射光の色度や輝度を均一にすることができる。すなわち、上記導光板２の光出射面を、色度、輝度の均一性が高い平面光源とすることができる。 Therefore, the phosphor is uniformly present in the wavelength conversion layer 25, the optical characteristics of the wavelength conversion layer 25 are made uniform, and the chromaticity and brightness of the emitted light emitted from the light emitting surface of the light guide plate 2 are increased. It can be made uniform. That is, the light emitting surface of the light guide plate 2 can be a flat light source with high chromaticity and luminance uniformity.
また、上記波長変換層２５の光学的な特性が不均一になるのを防げるので、導光板２の光出射面から出射される出射光の色度や輝度を容易に設計値と略同じにすることができる。 Further, since the optical characteristics of the wavelength conversion layer 25 can be prevented from becoming non-uniform, the chromaticity and luminance of the outgoing light emitted from the light outgoing surface of the light guide plate 2 can be easily made substantially the same as the design value. be able to.
また、上記光源１は蛍光体を含んでいないので、小さくすることができる。上記光源１を小さくした場合、導光板２に対する光源１の光結合効率が高くなる。 Moreover, since the light source 1 does not contain a phosphor, it can be made small. When the light source 1 is made small, the light coupling efficiency of the light source 1 with respect to the light guide plate 2 is increased.
したがって、上記光源１を小さくして、導光板２に対する光源１の光結合効率を高くすることにより、導光板２の厚みを薄くすることができるので、光源モジュールを薄型化することができる。 Therefore, by reducing the light source 1 and increasing the optical coupling efficiency of the light source 1 with respect to the light guide plate 2, the thickness of the light guide plate 2 can be reduced, so that the light source module can be made thinner.
さらに、上記導光板２として直下型の導光板２を採用した場合は、導光板２の光出射面と平行な方向において、複数の導光板２を互いに連結することが可能となるため、様々な形状および大きさの光源モジュールを得ることが可能となる。 Furthermore, when the direct-type light guide plate 2 is used as the light guide plate 2, a plurality of light guide plates 2 can be connected to each other in a direction parallel to the light exit surface of the light guide plate 2. A light source module having a shape and a size can be obtained.
また、上記光源モジュールを薄型化し、この薄型化した光源モジュールを用いることで、薄型の液晶用バックライトや、薄型照明装置の実現が可能となる。 In addition, by thinning the light source module and using the thinned light source module, it is possible to realize a thin liquid crystal backlight or a thin lighting device.
また、上記波長変換層１２５，２２５，３２５，４２５であっても、波長変換層２５と同様に、導光板２の光出射面を、色度、輝度の均一性が高い平面光源とすることができるのは言うまでもない。 Further, even in the case of the wavelength conversion layers 125, 225, 325, and 425, similarly to the wavelength conversion layer 25, the light emitting surface of the light guide plate 2 may be a planar light source with high chromaticity and luminance uniformity. Needless to say, you can.
上記第１実施形態において、図１３に示すように、導光板２の波長変換面１２３や、波長変換層２５と対向する光学シート２４を配置してもよい。この光学シート２４は、一般的に反射シートと呼ばれるものであり、ＰＭＭＡ(ポリメチルメタクリレート)、ポリカーボネイト、ポリエステル等の樹脂からなる。上記光学シート２４の特性としては、入射した光を拡散反射または正反射するものである。 In the said 1st Embodiment, as shown in FIG. 13, you may arrange | position the optical sheet 24 which opposes the wavelength conversion surface 123 of the light-guide plate 2, or the wavelength conversion layer 25. As shown in FIG. The optical sheet 24 is generally called a reflection sheet, and is made of a resin such as PMMA (polymethyl methacrylate), polycarbonate, or polyester. As a characteristic of the optical sheet 24, incident light is diffusely reflected or specularly reflected.
〔第２実施形態〕
図８は、本発明の第２実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a light source module according to the second embodiment of the present invention.
上記光源モジュールは、光源１および波長変換層２５の他に、上記第１実施形態とは異なる形状の導光板１０２を備えている。 In addition to the light source 1 and the wavelength conversion layer 25, the light source module includes a light guide plate 102 having a shape different from that of the first embodiment.
上記導光板１０２は、表面が略長方形状の光出射面１２２である一方、裏面が略長方形状の波長変換面１２３である。この導光板１０２は、アクリル、ポリカーボネイト、ガラス等の透明体により構成されている。そして、上記導光板１０２の一方の端部は光入射部１２１となっている。つまり、上記光入射部１２１は光源１と光結合されている。 The light guide plate 102 has a light emitting surface 122 having a substantially rectangular surface, and a wavelength conversion surface 123 having a substantially rectangular back surface. The light guide plate 102 is made of a transparent material such as acrylic, polycarbonate, or glass. One end portion of the light guide plate 102 is a light incident portion 121. That is, the light incident part 121 is optically coupled to the light source 1.
上記光入射部１２１は光反射面１２６を光出射面１２２側に有している。この光反射面１２６は光源１の出射光の全反射が可能な曲面である。 The light incident part 121 has a light reflecting surface 126 on the light emitting surface 122 side. The light reflecting surface 126 is a curved surface capable of total reflection of light emitted from the light source 1.
上記光源１は、上記第１実施形態とは設置場所が異なり、導光板１０２の波長変換面１２３に設置されている。そして、上記光源１から出射された出射光は光入射部１２１に入って光反射面１２６で反射される。 The light source 1 is installed on the wavelength conversion surface 123 of the light guide plate 102, unlike the first embodiment. Then, the emitted light emitted from the light source 1 enters the light incident part 121 and is reflected by the light reflecting surface 126.
一般的に、上記第１実施形態の導光板２のようなサイド入射型の導光板よりも、本第２実施形態の導光板１０２のような直下型の導光板の方が、光源１の出射光の利用効率は高くなる。 In general, the direct light guide plate such as the light guide plate 102 of the second embodiment emits light from the light source 1 more than the side incident light guide plate such as the light guide plate 2 of the first embodiment. The use efficiency of the light is increased.
したがって、本第２実施形態の光源モジュールは、光源１の出射光の光量を下げても、上記第１実施形態と同じ輝度を得ることができる。 Therefore, the light source module of the second embodiment can obtain the same luminance as that of the first embodiment even if the amount of light emitted from the light source 1 is reduced.
さらに、図８のように、直下型の導光板を採用した場合、サイド入射型の導光板とはことなり、導光板を面内方向で連結することが可能となる。このため、これらの光源モジュールを複数組み合わせることで様々な形状、および大きさの光源モジュールを得ることが可能となる。 Furthermore, as shown in FIG. 8, when a direct-type light guide plate is employed, the light guide plate can be connected in the in-plane direction, unlike the side incident type light guide plate. For this reason, it becomes possible to obtain light source modules of various shapes and sizes by combining a plurality of these light source modules.
また、このような光源モジュールを用いることで、薄型の液晶用バックライトや、薄型照明装置の実現が可能となる。 In addition, by using such a light source module, it is possible to realize a thin liquid crystal backlight and a thin illumination device.
〔第３実施形態〕
図９は、本発明の第３実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
[Third Embodiment]
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a light source module according to the third embodiment of the present invention.
上記光源モジュールは、アクリル、ポリカーボネイト、ガラス等の透明体からなる導光板２０２を備えている。 The light source module includes a light guide plate 202 made of a transparent material such as acrylic, polycarbonate, or glass.
上記導光板２０２は、表面が略長方形状の光出射面２２２である一方、裏面が略長方形状の波長変換面２２３である。この導光板２０２の一方の端部は第１光入射部２２１であり、導光板２０２の他方の端部は第２光入射部２２１Ｂである。上記第１，第２光入射部２２１Ａ，２２１Ｂは第１，第２光源１Ａ，１Ｂと光結合されている。なお、上記第１光入射部２２１Ａと第２光入射部２２１Ｂとは互いに略同一形状、略同一機能を有するが、説明を容易にするため、参照番号が互いに異なるようにしている。これと同じ理由で、上記第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは参照番号が互いに異なっている。 The light guide plate 202 has a light emitting surface 222 having a substantially rectangular surface, and a wavelength converting surface 223 having a substantially rectangular back surface. One end of the light guide plate 202 is a first light incident portion 221 and the other end of the light guide plate 202 is a second light incident portion 221B. The first and second light incident portions 221A and 221B are optically coupled to the first and second light sources 1A and 1B. The first light incident portion 221A and the second light incident portion 221B have substantially the same shape and substantially the same function, but the reference numbers are different from each other for easy explanation. For the same reason, the first light source 1A and the second light source 1B have different reference numbers.
上記導光板２０２の波長変換面２２３には波長変換層２５を均一な密度で設けられている。 The wavelength conversion layer 25 is provided with a uniform density on the wavelength conversion surface 223 of the light guide plate 202.
上記第１，第２光源１Ａ，１Ｂは、例えば青色ＬＥＤ等の単一の中心波長を有する発光素子である。そして、上記第１光源１Ａの出射光の光軸は第２光源１Ｂの出射光の光軸と平行になっている。また、上記第１光入射部２２１Ｂに光結合する光源１Ａの数は、第２光入射部２２１Ｂに光結合する光源１Ｂの数と同じである。また、上記第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは導光板２０２に関して対称に配置されている。別の言い方をすれば、上記光出射面２２２と第１，第２光源１Ａの出射光の光軸とに対して垂直で、かつ、導光板２０２の重心を通る平面に関して、第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは対称に配置されている。 The first and second light sources 1A and 1B are light emitting elements having a single center wavelength, such as a blue LED. The optical axis of the emitted light from the first light source 1A is parallel to the optical axis of the emitted light from the second light source 1B. The number of light sources 1A that are optically coupled to the first light incident portion 221B is the same as the number of light sources 1B that are optically coupled to the second light incident portion 221B. The first light source 1 </ b> A and the second light source 1 </ b> B are arranged symmetrically with respect to the light guide plate 202. In other words, with respect to a plane that is perpendicular to the light exit surface 222 and the optical axis of the emitted light of the first and second light sources 1A and passes through the center of gravity of the light guide plate 202, the first light source 1A and The second light source 1B is arranged symmetrically.
図１０は、上記光源１として青色ＬＥＤを用い、波長変換層２５として、ＵＶ硬化性樹脂にナノシリカ５％、黄色蛍光体２５％を混入したものを用いた場合の色度ｙ値(ＣＩＥ１９３１)を示すグラフである。なお、上記青色ＬＥＤは４５０ｎｍに単一の中心波長を有する。また、図１０の横軸は、第１光源１Ａから測定箇所までの距離を表す。そして、上記横軸において、第１光源１Ａから最も離れた測定箇所は第２光源１Ｂ近傍となる。 FIG. 10 shows the chromaticity y value (CIE1931) when a blue LED is used as the light source 1 and the wavelength conversion layer 25 is a mixture of 5% nanosilica and 25% yellow phosphor in a UV curable resin. It is a graph to show. The blue LED has a single central wavelength at 450 nm. The horizontal axis in FIG. 10 represents the distance from the first light source 1A to the measurement location. In the horizontal axis, the measurement point farthest from the first light source 1A is in the vicinity of the second light source 1B.
図１０には、上記第１実施形態の色度ｙ値のグラフも比較のため記載している。上記第１実施形態の色度ｙ値は、光源１から離れに従って上昇している(図１，図７参照)。これは、上記光源１から離れるに従ってより黄色になっていくことを示している。一方、本第３実施形態の色度ｙ値は、第１光源１Ａと第２光源１Ｂとの間の略中間の測定箇所で最も大きくなっている。 FIG. 10 also shows a graph of the chromaticity y value of the first embodiment for comparison. The chromaticity y value of the first embodiment increases with distance from the light source 1 (see FIGS. 1 and 7). This indicates that the color becomes yellower as the distance from the light source 1 increases. On the other hand, the chromaticity y value of the third embodiment is the largest at a substantially intermediate measurement location between the first light source 1A and the second light source 1B.
すなわち、図１０は、上記第１実施形態のように、導光板の片側に光源を配置するよりも、本第３実施形態のように、導光板の両側に光源を配置する方が、色度の均一度が良くなること示している。これは、導光板の両側から導光板内に光源の出射光を入射させることで、図７のように光源から離れるに従ってより蛍光体の影響が大きくなる特性が生じなくなっていることに起因する。 That is, FIG. 10 shows that the light source is arranged on both sides of the light guide plate as in the third embodiment rather than the light source is arranged on one side of the light guide plate as in the first embodiment. It shows that the uniformity of the is improved. This is because the light emitted from the light source is incident on the light guide plate from both sides of the light guide plate, and the characteristic that the influence of the phosphor becomes larger as the distance from the light source increases as shown in FIG. 7 does not occur.
つまり、本第３実施形態によれば、導光板２０２の一方の側方に第１光源１Ａを設置すると共に、導光板２０２の他方の側方に第２光源１Ｂを設置することによって、上記第１実施形態の図１の光源モジュールよりも、色度均一性の高い光源モジュールを実現することができる。 That is, according to the third embodiment, the first light source 1 </ b> A is installed on one side of the light guide plate 202 and the second light source 1 </ b> B is installed on the other side of the light guide plate 202. A light source module with higher chromaticity uniformity than the light source module of FIG. 1 of one embodiment can be realized.
また、本第３実施形態の光源モジュールを用いることで、より色均一性の高い、薄型の液晶用バックライトや、薄型照明装置の実現が可能となる。 In addition, by using the light source module of the third embodiment, it is possible to realize a thin liquid crystal backlight and a thin lighting device with higher color uniformity.
また、図１１に示すように、導光板２０２の波長変換面２２３にライン状の波長変換層５２５を複数設けてもよい。この複数の波長変換層５２５は、それぞれ、図中左右方向の略中央部で線幅が最も広くなっている。また、上記光出射面２２２と光源１の光軸とに対して垂直で、かつ、導光板２０２の重心を通る面に関して、波長変換層５２５は対称な形状を有している。また、上記光出射面２２２と光源１の光軸とに対して垂直で、かつ、導光板２０２の重心を通る面に関して、第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは対称に配置されている。なお、上記波長変換層５２５は波長変換部の一例である。 In addition, as shown in FIG. 11, a plurality of line-shaped wavelength conversion layers 525 may be provided on the wavelength conversion surface 223 of the light guide plate 202. Each of the plurality of wavelength conversion layers 525 has the largest line width at the substantially central portion in the left-right direction in the drawing. Further, the wavelength conversion layer 525 has a symmetrical shape with respect to a surface that is perpendicular to the light emitting surface 222 and the optical axis of the light source 1 and passes through the center of gravity of the light guide plate 202. Further, the first light source 1 </ b> A and the second light source 1 </ b> B are arranged symmetrically with respect to a surface that is perpendicular to the light emitting surface 222 and the optical axis of the light source 1 and passes through the center of gravity of the light guide plate 202. The wavelength conversion layer 525 is an example of a wavelength conversion unit.
〔第４実施形態〕
図１２は本発明の第４実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a light source module according to the fourth embodiment of the present invention.
上記光源モジュールは、第１，第２光源１Ａ，１Ｂ、導光板３０２および波長変換層２５を備えている。 The light source module includes first and second light sources 1A and 1B, a light guide plate 302, and a wavelength conversion layer 25.
上記導光板３０２は、表面が略長方形状の光出射面３２２である一方、裏面が略長方形状の波長変換面１２３である。この導光板３０２は、アクリル、ポリカーボネイト、ガラス等の透明体により構成されている。この導光板３０２の一方の端部は第１光入射部３２１であり、導光板３０２の他方の端部は第２光入射部３２１Ｂである。上記第１，第２光入射部３２１Ａ，３２１Ｂは第１，第２光源１Ａ，１Ｂと光結合されている。なお、上記第１光入射部３２１Ａと第２光入射部３２１Ｂとは互いに略同一形状、略同一機能を有するが、説明を容易にするため、参照番号が互いに異なるようにしている。これと同じ理由で、上記第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは参照番号が互いに異なっている。 The light guide plate 302 is a light emitting surface 322 having a substantially rectangular shape on the front surface, and a wavelength conversion surface 123 having a substantially rectangular shape on the back surface. The light guide plate 302 is made of a transparent material such as acrylic, polycarbonate, or glass. One end of the light guide plate 302 is a first light incident portion 321, and the other end of the light guide plate 302 is a second light incident portion 321 </ b> B. The first and second light incident portions 321A and 321B are optically coupled to the first and second light sources 1A and 1B. The first light incident portion 321A and the second light incident portion 321B have substantially the same shape and substantially the same function, but the reference numbers are different from each other for easy explanation. For the same reason, the first light source 1A and the second light source 1B have different reference numbers.
上記第１，第２光入射部３２１Ａ，３２１Ｂは第１，第２光反射面３２６Ａ，３２６Ｂを光出射面３２２側に有している。この第１，第２光反射面３２６Ａ，３２６Ｂは第１，第２光源１Ａ，１Ｂの出射光の全反射が可能な曲面である。なお、上記第１，第２光反射面３２６Ａ，３２６Ｂの参照番号も、第１，第２光源１Ａ，１Ｂや第１，第２光入射部３２１Ａ，３２１Ｂと同じ理由で付けている。 The first and second light incident portions 321A and 321B have first and second light reflecting surfaces 326A and 326B on the light emitting surface 322 side. The first and second light reflecting surfaces 326A and 326B are curved surfaces capable of total reflection of light emitted from the first and second light sources 1A and 1B. The reference numbers of the first and second light reflecting surfaces 326A and 326B are also given for the same reason as the first and second light sources 1A and 1B and the first and second light incident portions 321A and 321B.
上記導光板３０２の波長変換面３２３には波長変換層２５が均一な密度で設けられている。 The wavelength conversion layer 323 is provided with a uniform density on the wavelength conversion surface 323 of the light guide plate 302.
上記第１，第２光源１Ａ，１Ｂは、例えば青色ＬＥＤ等の単一の中心波長を有する発光素子である。また、上記第１，第２光源１Ａ，１Ｂは、導光板３０２の波長変換面３２３に設置されている。そして、上記第１，第２光源１Ａ，１Ｂから出射された出射光は、第１，第２光入射部３２１Ａ，３２１Ｂに入って第１，第２光反射面３２６Ａ，３２６Ｂで反射される。そして、上記光源１Ａの出射光の光軸は第２光源１Ｂの出射光の光軸と略平行になっている。また、上記第１光入射部３２１Ｂに光結合する光源１Ａの数は、第２光入射部３２１Ｂに光結合する光源１Ｂの数と同じである。また、上記第１，第２光源は導光板３０２に関して対称に配置されている。別の言い方をすれば、上記光出射面３２２と図中左右方向(光出射面３２２の長辺方向)とに対して垂直で、かつ、導光板３０２の重心を通る平面に関して、第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは対称に配置されている。なお、上記平面は、第１，第２光源１Ａ，１Ｂから第１，第２光反射面３２６Ａ，３２６Ｂまでの出射光の光軸に平行な面である。 The first and second light sources 1A and 1B are light emitting elements having a single center wavelength, such as a blue LED. The first and second light sources 1 </ b> A and 1 </ b> B are installed on the wavelength conversion surface 323 of the light guide plate 302. The emitted light emitted from the first and second light sources 1A and 1B enters the first and second light incident portions 321A and 321B and is reflected by the first and second light reflecting surfaces 326A and 326B. The optical axis of the emitted light from the light source 1A is substantially parallel to the optical axis of the emitted light from the second light source 1B. The number of light sources 1A that are optically coupled to the first light incident portion 321B is the same as the number of light sources 1B that are optically coupled to the second light incident portion 321B. The first and second light sources are arranged symmetrically with respect to the light guide plate 302. In other words, the first light source 1 </ b> A is related to a plane that is perpendicular to the light exit surface 322 and the horizontal direction in the figure (the long side direction of the light exit surface 322) and passes through the center of gravity of the light guide plate 302. And the second light source 1B are arranged symmetrically. The plane is a plane parallel to the optical axis of the emitted light from the first and second light sources 1A and 1B to the first and second light reflecting surfaces 326A and 326B.
本第４実施形態の光源モジュールは、上記実施の形態２の場合と同様に、導光板３０２が直下型の導光板であるので、サイド入射型の導光板に比べ、導光板３０２において第１，第２光源１Ａ，１Ｂの出射光の利用効率は高くなっている。 In the light source module of the fourth embodiment, since the light guide plate 302 is a direct light guide plate as in the case of the second embodiment, the first light guide plate 302 has a first light guide plate 302 as compared with the side incident type light guide plate. The utilization efficiency of the emitted light from the second light sources 1A and 1B is high.
したがって、上記第１，第２光源１Ａ，１Ｂの出射光の光量を下げても、光出射面３２２から出射される出射光の輝度を高くすることができる。 Therefore, even if the light quantity of the emitted light from the first and second light sources 1A and 1B is reduced, the luminance of the emitted light emitted from the light emitting surface 322 can be increased.
また、図１２のように、直下型の導光板を採用した場合、サイド入射型の導光板とはことなり、導光板を面内方向で連結することが可能となる。このため、これらの光源モジュールを複数組み合わせることで様々な形状、および大きさの光源モジュールを得ることが可能となる。 In addition, as shown in FIG. 12, when a direct-type light guide plate is employed, the light guide plate can be connected in the in-plane direction, unlike the side incident type light guide plate. For this reason, it becomes possible to obtain light source modules of various shapes and sizes by combining a plurality of these light source modules.
また、このような光源モジュールを用いることで、薄型の液晶用バックライトや、薄型照明装置の実現が可能となる。 In addition, by using such a light source module, it is possible to realize a thin liquid crystal backlight and a thin illumination device.
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り、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 are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
また、各実施形態を互いに組み合わせて、本発明の一実施形態としてもよい。例えば、第１実施形態の波長変換層１２５，２２５，３２５，４２５と、第２実施形態の導光板１０２とを組み合わせてもよい。 Moreover, it is good also as one embodiment of this invention combining each embodiment mutually. For example, you may combine the wavelength conversion layer 125,225,325,425 of 1st Embodiment, and the light-guide plate 102 of 2nd Embodiment.
また、上記第１〜第４実施形態において、４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲内に単一の中心波長を有する青色ＬＥＤを光源として用いてもよい。 Moreover, in the said 1st-4th embodiment, you may use blue LED which has a single center wavelength in the range of 440 nm-460 nm as a light source.
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。本発明の光源モジュールは、一般照明用の光源、あるいは液晶表示装置のバックライト光源として利用することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light source module that is thin and has uniform luminance and chromaticity. The light source module of the present invention can be used as a light source for general illumination or a backlight light source of a liquid crystal display device.
１ 光源
１Ａ 第１光源
１Ｂ 第２光源
２，２０２，３０３ 導光板
２２，１２２，２２２，３２２ 光出射面
２１，１２１ 光入射部
２２１Ａ，３２１Ａ 第１光入射部
２２１Ｂ，３２１Ｂ 第２光入射部
２３，１２３，２２３，３２３ 波長変換面
２４ 光学シート
２５，１２５，２２５，３２５，４２５，５２５ 波長変換層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 1A 1st light source 1B 2nd light source 2,202,303 Light guide plate 22,122,222,322 Light-emitting surface 21,121 Light incident part 221A, 321A 1st light incident part 221B, 321B 2nd light incident part 23 , 123, 223, 323 Wavelength conversion surface 24 Optical sheet 25, 125, 225, 325, 425, 525 Wavelength conversion layer
Claims (6)
上記光源からの光が入射する光入射部を有して、表面が光出射面である導光板と、
上記導光板の裏面に設けられ、上記光源からの光の波長を変換する波長変換部と
を備え、
上記波長変換部は、上記光源からの光に励起されて蛍光を発する蛍光体と、上記蛍光体を保持する透明体とからなり、
上記光入射部は、上記導光板の一方の端部および他方の端部のそれぞれにあり、
上記導光板の一方の端部および他方の端部のそれぞれには、少なくとも１つの上記光源が光結合し、
上記導光板の一方の端部に光結合する上記光源の数は、上記導光板の他方の端部に光結合する上記光源の数と同じであり、
上記導光板に関して、上記光源は対称に配置されていることを特徴とする光源モジュール。 A light source;
A light guide plate having a light incident portion on which light from the light source is incident, the surface of which is a light exit surface;
Provided on the back surface of the light guide plate, comprising a wavelength conversion unit that converts the wavelength of light from the light source,
The wavelength conversion unit includes a phosphor that emits fluorescence when excited by light from the light source, and a transparent body that holds the phosphor.
The light incident part is at each of one end and the other end of the light guide plate,
At least one of the light sources is optically coupled to each of one end and the other end of the light guide plate,
The number of light sources optically coupled to one end of the light guide plate is the same as the number of light sources optically coupled to the other end of the light guide plate,
The light source module, wherein the light sources are arranged symmetrically with respect to the light guide plate.
上記蛍光体は黄色蛍光体であ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 phosphor is a yellow phosphor.
上記波長変換部は、上記光源の光の出射方向と平行なライン状に複数設けられ、かつ、上記光源から離れるに従って、線幅が広くなるように設けら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 claim 1 or 2,
2. The light source module according to claim 1, wherein a plurality of the wavelength conversion units are provided in a line shape parallel to the light emission direction of the light source, and the line width increases as the distance from the light source increases.
上記波長変換部は、上記光源の光の出射方向と垂直なライン状に複数設けら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 claim 1 or 2,
A plurality of the wavelength conversion units are provided in a line shape perpendicular to the light emission direction of the light source.
上記複数の波長変換部は、上記光源から離れるに従って、上記波長変換部同士の間隔が狭くなるように設けら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 claim 4,
The light source module, wherein the plurality of wavelength conversion units are provided such that a distance between the wavelength conversion units decreases as the distance from the light source increases.
上記波長変換部は、上記光源から離れるに従って、線幅が広くなるように設けら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 claim 4 or 5,
The light source module, wherein the wavelength conversion unit is provided so that the line width increases as the distance from the light source increases.
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