JP4430585B2 - Surface light source device - Google Patents
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Description
本発明は、面光源装置に関し、特に、異なる波長の光を発光する複数の発光ダイオードからの光を混合する面光源装置に関する。 The present invention relates to a surface light source device, and more particularly to a surface light source device that mixes light from a plurality of light emitting diodes that emit light of different wavelengths.
液晶パネル等のディスプレイパネルの照明用の面光源装置として、発光ダイオード(LED)を用いた面光源装置が知られている。発光ダイオードを用いた面光源装置には、赤(R)、緑(G)、青(B)の単色光を発する3種類の発光ダイオードをセットにして用いるタイプのRGB−LED面光源装置がある。このようなRGB−LED面光源装置では、R、G、Bの単色光を発する3種類の発光ダイオードから発せられる単色光をミキシングすることによって白色光を作り出している。正確にはLEDは、ある波長を中心とした数10nm〜数100nm波長分布を持つが、ここでは便宜上単色光として記載する。 A surface light source device using a light emitting diode (LED) is known as a surface light source device for illuminating a display panel such as a liquid crystal panel. As the surface light source device using light emitting diodes, there is an RGB-LED surface light source device that uses a set of three types of light emitting diodes that emit monochromatic light of red (R), green (G), and blue (B). . In such an RGB-LED surface light source device, white light is produced by mixing monochromatic light emitted from three types of light emitting diodes that emit R, G, and B monochromatic light. To be precise, the LED has a wavelength distribution of several tens nm to several hundreds nm centered on a certain wavelength, but is described here as monochromatic light for convenience.
RGB−LED面光源装置では、3種類の単色光をミキシングして白色光を作り出しているので、単色光が十分にミキシングされるように、単色光を発生する発光ダイオードから十分なミキシング距離を確保する必要がある。即ち、色むらの無い白色光は、単色光を発生する発光ダイオードから十分なミキシング距離をとることによって形成される。 In the RGB-LED surface light source device, white light is generated by mixing three types of single-color light, so that a sufficient mixing distance is secured from the light-emitting diode that generates the single-color light so that the single-color light is sufficiently mixed. There is a need to. That is, white light with no color unevenness is formed by taking a sufficient mixing distance from a light emitting diode that generates monochromatic light.
また、RGB−LED面光源装置には、高輝度の発光ダイオードランプを導光板の端面に対向して配置するエッジライト方式と、高輝度の発光ダイオードランプを拡散板の直下に配置する直下方式等がある。エッジライト方式では、発光ダイオードランプを配列した発光ダイオードランプアレイを、導光板の端面に対向するように配置し、発光ダイオードランプからの光を導光板の端面に入射させている。また、直下方式では、ディスプレイパネル背面の拡散板の直下に、発光ダイオードランプを何列か配置し、拡散板によって光を拡散させることによってむらの無い白色光を得ている。 In addition, the RGB-LED surface light source device includes an edge light system in which a high-intensity light-emitting diode lamp is disposed facing the end face of the light guide plate, and a direct-in method in which a high-intensity light-emitting diode lamp is disposed directly under the diffusion plate There is. In the edge light system, a light-emitting diode lamp array in which light-emitting diode lamps are arranged is arranged so as to face the end face of the light guide plate, and light from the light-emitting diode lamp is made incident on the end face of the light guide plate. In the direct method, several rows of light emitting diode lamps are arranged directly below the diffusion plate on the back surface of the display panel, and light is diffused by the diffusion plate, thereby obtaining uniform white light.
なお、本明細書においては、PN接合の半導体そのものを発光ダイオードチップと呼び、発光ダイオードチップを基板(ヒートシンク)の上に載せ、リードフレームとの間をリード線で配線し、樹脂で封止したものを発光ダイオードモジュールと呼び、発光ダイオードモジュールにレンズを実装し、導光板に入射しやすい光源としたものを発光ダイオードランプと呼んでいる。また、複数の発光ダイオードチップを一枚の基板の上に載せ、リードフレームとの間をリード線で配線し、樹脂で封止したものを発光ダイオードアレイモジュールと呼んでいる。 In this specification, the PN junction semiconductor itself is called a light-emitting diode chip, and the light-emitting diode chip is placed on a substrate (heat sink), wired with a lead frame with a lead wire, and sealed with resin. A light-emitting diode module is called a light-emitting diode module, and a light-emitting diode lamp is mounted on a light-emitting diode module to make it easy to enter a light guide plate. A plurality of light emitting diode chips mounted on a single substrate, wired with lead wires between the lead frames, and sealed with resin is called a light emitting diode array module.
一方、携帯電話機やPDAのディスプレイのような小型のディスプレイでは、白色の発光ダイオードが使用される場合もある。このような、エッジライト方式の小型のディスプレイでは、表面実装(SMD)タイプの白色発光ダイオードモジュールを所定の間隔で、導光板端面の長さに相当するフレキシブル基板に実装し、その発光ダイオードモジュールの出射光を導光板に入射させることによって照明用の光源を構成している。 On the other hand, white light emitting diodes may be used in small displays such as mobile phones and PDA displays. In such a small edge light type display, a surface mounted (SMD) type white light emitting diode module is mounted on a flexible substrate corresponding to the length of the end face of the light guide plate at a predetermined interval. A light source for illumination is configured by causing the emitted light to enter the light guide plate.
これに対して、大型モニタ等の照明用の面光源には、表示面を大面積化し、リアルな映像を再生するために、高輝度・高演色の面光源装置が必要とされ、多色の発光ダイオードランプが用いられる場合が多い。このような面光源装置では、100〜500mA程度の大電流駆動が可能な、発光波長の異なるR(赤)G(緑)B(青)の発光ダイオードランプが用いられる。これらの発光ダイオードランプは大電流駆動の際、ジャンクション温度の上昇を抑えるため、チップの冷却構造が強化されている。また、発光ダイオードチップ出射光の導光板への入射効率を上げるために、樹脂で封止した発光ダイオードモジュールの上にレンズが形成された発光ダイオードランプが用いられている。通常は、発光ダイオードチップ上にシリコーン樹脂を注入硬化して発光ダイオードモジュールを形成し、その後レンズ形状の金型のエポキシ樹脂中にそれを入れて硬化させ、レンズを形成した発光ダイオードランプが製造される。そのためこのタイプの発光ダイオードランプは数mm〜10mm程度の大きさになる。 On the other hand, surface light sources for lighting such as large monitors require a surface light source device with high brightness and high color rendering in order to increase the display area and reproduce realistic images. Light emitting diode lamps are often used. In such a surface light source device, R (red), G (green), and B (blue) light emitting diode lamps that can be driven with a large current of about 100 to 500 mA and have different emission wavelengths are used. These light-emitting diode lamps have an enhanced chip cooling structure to suppress an increase in junction temperature when driven with a large current. Further, in order to increase the incident efficiency of light emitted from the light emitting diode chip to the light guide plate, a light emitting diode lamp in which a lens is formed on a light emitting diode module sealed with resin is used. Usually, a silicone resin is injected and cured on a light-emitting diode chip to form a light-emitting diode module, which is then placed in an epoxy resin in a lens-shaped mold and cured to produce a light-emitting diode lamp having a lens. The Therefore, this type of light-emitting diode lamp has a size of several mm to 10 mm.
特開2003−8081号公報(特許文献1)、特開2003−8068号公報(特許文献2)、及び特開2004−133391号公報(特許文献3)には、このような発光ダイオードランプを使用した面光源装置が記載されている。 JP-A-2003-8081 (Patent Document 1), JP-A-2003-8068 (Patent Document 2), and JP-A-2004-133391 (Patent Document 3) use such a light-emitting diode lamp. A surface light source device is described.
しかしながら、RGBの個別の発光ダイオードランプを使用する場合、RGB3種類の単色光とみなせる光をミキシング(色混合)して白色光を得ているため、単色光をミキシングするための十分なミキシング距離を確保しなければならない。そのため、ディスプレイ等の表示面の周囲(額縁)のサイズや厚みが大きくなるという課題がある。 However, when individual RGB light-emitting diode lamps are used, white light is obtained by mixing (color mixing) light that can be regarded as RGB three types of monochromatic light, so that a sufficient mixing distance for mixing monochromatic light is provided. Must be secured. Therefore, there is a problem that the size and thickness of the periphery (frame) of a display surface such as a display increase.
一方、最近では発光ダイオードモジュールの蛍光体の改良により、演色性の高い白色の発光ダイオードランプも開発されている。このような発光ダイオードランプを使用した場合には、ミキシング距離を確保する必要はないが、発光効率は充分でなく輝度が不足する。また、このような白色の発光ダイオードランプを使用した面光源装置は、色再現範囲についても、RGBに個別の発光ダイオードランプを利用した面光源装置には及ばない。 On the other hand, white light emitting diode lamps having high color rendering properties have recently been developed by improving phosphors of light emitting diode modules. When such a light emitting diode lamp is used, it is not necessary to secure a mixing distance, but the luminous efficiency is not sufficient and the luminance is insufficient. In addition, the surface light source device using such a white light emitting diode lamp is not as good as the surface light source device using individual light emitting diode lamps for RGB in the color reproduction range.
また、大型の液晶テレビ用の面光源装置では、表示面の背面側にRGB個別の発光ダイオードランプを配置した直下方式が採用されている。このような面光源装置では、表示面の背面側に配置された拡散板の直下にRGB個別の発光ダイオードランプを一次元配列した線状光源が、所定の間隔をおいて複数列配置され、線状光源の光を空間で混色させ、拡散板によって拡散させ均一化を図っている。この直下方式では、ミキシングを充分に行うために発光ダイオードランプを拡散板等から後方に離して配置する必要があり、この結果、面光源装置の厚さが厚くなってしまうという問題がある。 In addition, in a surface light source device for a large-sized liquid crystal television, a direct system in which RGB individual light-emitting diode lamps are arranged on the back side of the display surface is employed. In such a surface light source device, linear light sources in which RGB individual light-emitting diode lamps are arranged one-dimensionally immediately below a diffusion plate disposed on the back side of the display surface are arranged in a plurality of rows at a predetermined interval. The light from the light source is mixed in space and diffused by a diffusion plate to achieve uniformity. In this direct system, it is necessary to dispose the light-emitting diode lamp rearward from the diffuser plate or the like in order to sufficiently perform mixing, and as a result, there is a problem that the thickness of the surface light source device is increased.
また、特開2003−8081号公報、特開2003−8068号公報、及び特開2004−133391号公報に記載の面光源装置では、全周方向に光を出射するタイプの発光ダイオードランプを使用して、ミキシング距離を短くすることが試みられている。この面光源装置では、ディスプレイ等の表示面に平行な全周方向に光を出射する、RGB個別の発光ダイオードランプを用い、導光板の反対側に出射した光をリフレクタ等で拡散反射させることにより、各色の光をミキシングして導光板に入射させている。 In addition, the surface light source devices described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-8081, 2003-8068, and 2004-133391 use light emitting diode lamps that emit light in the entire circumferential direction. Attempts have been made to shorten the mixing distance. This surface light source device uses RGB individual light emitting diode lamps that emit light in a circumferential direction parallel to the display surface of a display or the like, and diffuses and reflects the light emitted to the opposite side of the light guide plate with a reflector or the like. The light of each color is mixed and incident on the light guide plate.
図12はこのような構造の面光源装置の一例を示す側面断面図であり、図13は平面側断面図である。
図12及び図13に示すように、面光源装置130は、複数の発光ダイオードランプ102と、この発光ダイオードランプ102が一列に配置された基板104と、発光ダイオードランプ102が出射した光を導光する導光板106と、を有する。さらに、面光源装置100は、導光板106から出射した光を拡散させ、偏向する拡散フィルム108と、この拡散フィルム108の前面に配置されたプリズムシート110と、導光板106の背面側に配置された拡散反射板112と、を有する。また、面光源装置100は、発光ダイオードランプ102の上方及び側方に出射された光を反射させるリフレクタ114を有する。また、導光板106の裏面には白色ドット印刷116が施され、側面の端面にはミキシング層118が取付けられている。さらに、基板104の背面側には、放熱シートを介して放熱フィン120が取付けられている。
FIG. 12 is a side sectional view showing an example of the surface light source device having such a structure, and FIG. 13 is a plan side sectional view.
As shown in FIGS. 12 and 13, the surface
発光ダイオードランプ102は、赤色、緑色、青色の単色光を発する所定数の発光ダイオードランプからなり、所定間隔で導光板の両側の端面の全長にわたって配置されている。また、発光ダイオードランプ102は、導光板106に平行な方向に全周にわたって光を出射するように構成されている。
The light
このような構造の面光源装置では、光が入射する導光板106の両側の端面の間の全長を300mm、厚みを6mmとし、発光ダイオードランプ102の中心から導光板106までの距離を20mm、発光ダイオードランプの中心から側面のリフレクタ114までの距離を10mmとした場合、導光板106を均一な白色光の面光源として使用できる有効幅は100mm程度になってしまう。即ち、このような構造の面光源装置では、発光ダイオードランプの中心から120mm程度の区間における各色の光のミキシングが不十分であり、それらの区間では色のバンドが表れ、むらのない白色光を得ることができない。
In the surface light source device having such a structure, the total length between both end faces of the
また、このような構造の面光源装置では、導光板の反対側に出射された光の多くは、何度もレンズ面や導光板の反対側のリフレクタで反射され減衰してしまうという問題がある。さらに、発光ダイオードランプの間隙からは、特定の色の発光ダイオードランプからの光が導光板に入射するために色のバンドが発生しやすく、色むらを生じやすいという問題がある。 Further, in the surface light source device having such a structure, there is a problem that much of the light emitted to the opposite side of the light guide plate is reflected and attenuated many times by the reflector on the lens surface and the opposite side of the light guide plate. . Further, from the gap between the light emitting diode lamps, there is a problem that light from a light emitting diode lamp of a specific color is incident on the light guide plate, so that a color band is likely to occur and color unevenness is likely to occur.
一方、特開2003−8081号公報、特開2003−8068号公報、及び特開2004−133391号公報には、導光板に設けられた挿入孔の中に発光ダイオードランプを配置した面光源装置も記載されている。この面光源装置では、導光板の端部付近に発光ダイオードランプを挿入するための貫通した挿入孔が設けられている。この挿入孔の内径は、挿入される各発光ダイオードランプよりも少し大きく、挿入された発光ダイオードランプが全周に出射した光が導光板の中に入射される。 On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-8081, 2003-8068, and 2004-133391, surface light source devices in which light-emitting diode lamps are disposed in insertion holes provided in a light guide plate are also disclosed. Are listed. In this surface light source device, a penetrating insertion hole for inserting a light emitting diode lamp is provided near the end of the light guide plate. The inner diameter of the insertion hole is slightly larger than each light emitting diode lamp to be inserted, and light emitted from the inserted light emitting diode lamp to the entire circumference enters the light guide plate.
図14はこのような構造の面光源装置の一例を示す側面断面図であり、図15は平面側断面図である。
図14及び図15に示すように、面光源装置150は、複数の発光ダイオードランプ102と、基板104と、導光板152と、拡散フィルム108と、プリズムシート110と、拡散反射板112と、を有する。また、面光源装置150は、リフレクタ114を有し、導光板152の裏面には白色ドット印刷116が施され、基板104の背面側には、放熱フィン120が取付けられている。
FIG. 14 is a side sectional view showing an example of the surface light source device having such a structure, and FIG. 15 is a plan side sectional view.
As shown in FIGS. 14 and 15, the surface
また、導光板152の端部付近には、各発光ダイオードランプ102を挿入するための貫通した複数の挿入孔152aが、一列に整列して設けられている。さらに、発光ダイオードランプ102は、導光板152に平行な方向に全周にわたって光を出射するので、発光ダイオードランプ102から出射された光は、その大部分が導光板152に入射する。なお、この例では、一列に整列された挿入孔152aは、その中心が10mmピッチで形成されており、挿入孔152aに挿入される発光ダイオードランプ102の直径は約7mmであって挿入孔152aの直径を8mmとすると、各挿入孔152aの間の間隔(隙間)は2mmになる。
Near the end of the
このような構造の面光源装置では、導光板152の両側のリフレクタを有する端面間の全長を360mm、厚みを6mmとし、発光ダイオードランプの中心から側面のリフレクタ114までの距離を15mmとした場合、導光板152を均一な白色光の面光源として使用できる有効幅は150mm程度になってしまう。即ち、このような構造の面光源装置では、発光ダイオードランプの中心から90mm程度の区間における各色の光のミキシングが不十分であり、それらの区間では色のバンドが表れ、むらのない白色光を得ることができない。
In the surface light source device having such a structure, when the total length between the end faces having the reflectors on both sides of the
即ち、面光源装置150のような構造では、導光板152の中で色のミキシングが増進され、ミキシング距離を短縮することができるものの、挿入孔152a同士の隙間が上記の例では1.5mm以下と、非常に狭くなってしまうため、導光板152に入射された光の反射回数が非常に多くなり、入射された光が減衰してしまうという問題がある。
That is, in the structure such as the surface
従って、本発明は、短いミキシング距離で、色むらのない白色光を得ることができ、また、発光ダイオードから出射された光を効率良く出射させることができる面光源装置を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a surface light source device that can obtain white light having no color unevenness at a short mixing distance and can efficiently emit light emitted from a light emitting diode. Yes.
また、本発明の面光源装置は、2種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが1枚の基板に配列され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている1つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記光偏向凹部に夫々に対応する位置に複数の概ね円錐形の溝が形成された導光板と、この導光板の端面、及び上記概ね円錐形の溝の列上に取付けられたリフレクタと、を有することを特徴としている。 In the surface light source device of the present invention, two or more types of light emitting diode chips having different wavelengths are arranged on one substrate, each light emitting diode chip is sealed with a resin, and is closely attached to the back side of the light guide plate. One or more light emitting diode array modules, and light deflecting recesses are formed in alignment on the back side at positions corresponding to the respective light emitting diode chips of the light emitting diode array module. A light guide plate having a plurality of substantially conical grooves formed at positions corresponding to each of the light guide plates, and an end surface of the light guide plate, and a reflector mounted on the row of the substantially conical grooves. It is said.
このように構成された本発明においては、複数の発光ダイオードチップは、所定の波長の光を夫々出射する。各発光ダイオードチップから出射された光は、封止樹脂さらに導光板の光偏向凹部の壁面を介して、導光板の中に偏向、入射する。導光板に入射した光の一部は、光偏向凹部の位置の夫々に対応して設けられた円錐形の溝によって反射され、導光板内のあらゆる方向に伝播する。また、導光板の所定の位置に取付けられたリフレクタは、これに到達した光を拡散反射させ、導光板中心方向に差し向ける。導光板の中に入射した各波長の光は、導光板の中でミキシングされ、導光板から所定の方向に出射される。すなわち、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることに併せて、各波長の光を短いミキシング距離で効果的にミキシングすることができ、面光源装置の色むらの少ない白色光を、広い面積で出射することが可能になる。 In the present invention configured as above, the plurality of light emitting diode chips each emit light of a predetermined wavelength. The light emitted from each light emitting diode chip is deflected and incident into the light guide plate through the sealing resin and the wall surface of the light deflection recess of the light guide plate. Part of the light incident on the light guide plate is reflected by conical grooves provided corresponding to the positions of the light deflection recesses, and propagates in all directions within the light guide plate. In addition, the reflector attached at a predetermined position of the light guide plate diffuses and reflects the light reaching the light guide and directs it toward the center of the light guide plate. Light of each wavelength incident on the light guide plate is mixed in the light guide plate and emitted from the light guide plate in a predetermined direction. That is, in addition to efficiently making the light of the light emitting diode module incident on the light guide plate, it is possible to effectively mix the light of each wavelength with a short mixing distance, and the white light with less color unevenness of the surface light source device, The light can be emitted in a wide area.
また、本発明の面光源装置は、2種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが1枚の基板に配置され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている1つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記光偏向凹部の列に対応する位置に上記光偏向凹部の列と平行に延びるように形成された概ねV字形断面の細長い溝が形成された導光板と、この導光板の端面、及び上記概ねV字形断面の細長い溝上に取付けられたリフレクタと、を有することを特徴としている。 In the surface light source device of the present invention, two or more types of light emitting diode chips having different wavelengths are arranged on one substrate, each light emitting diode chip is sealed with resin, and is closely arranged on the back side of the light guide plate. One or more light emitting diode array modules, and light deflecting recesses are formed in alignment on the back side at positions corresponding to the respective light emitting diode chips of the light emitting diode array module. A light guide plate formed with elongated grooves having a substantially V-shaped cross section formed so as to extend in parallel to the rows of the light deflection recesses at positions corresponding to the rows of the light deflection plate, an end surface of the light guide plate, and the substantially V-shaped cross section of the light guide plate. And a reflector mounted on the elongated groove.
このように構成された本発明においては、複数の発光ダイオードチップは、所定の波長の光を夫々出射する。各発光ダイオードチップから出射された光は、封止樹脂さらに導光板の光偏向凹部の壁面を介して、導光板の中に偏向、入射する。導光板に入射した光の一部は、光偏向凹部の列と平行に延びるように形成されたV字形断面の細長い溝によって反射され、導光板内のあらゆる方向に伝播する。また、導光板の所定の位置に取付けられたリフレクタは、これに到達した光を拡散反射させ、導光板中心方向に差し向ける。導光板の中に入射した各波長の光は、導光板の中でミキシングされ、導光板から所定の方向に出射される。すなわち、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることに併せて、各波長の光を短いミキシング距離で効果的にミキシングすることができ、面光源装置の色むらの少ない白色光を、広い面積で出射することが可能になる。 In the present invention configured as above, the plurality of light emitting diode chips each emit light of a predetermined wavelength. The light emitted from each light emitting diode chip is deflected and incident into the light guide plate through the sealing resin and the wall surface of the light deflection recess of the light guide plate. Part of the light incident on the light guide plate is reflected by an elongated groove having a V-shaped cross section formed so as to extend in parallel with the row of light deflection recesses, and propagates in all directions in the light guide plate. In addition, the reflector attached at a predetermined position of the light guide plate diffuses and reflects the light reaching the light guide and directs it toward the center of the light guide plate. Light of each wavelength incident on the light guide plate is mixed in the light guide plate and emitted from the light guide plate in a predetermined direction. That is, in addition to efficiently making the light of the light emitting diode module incident on the light guide plate, it is possible to effectively mix the light of each wavelength with a short mixing distance, and the white light with less color unevenness of the surface light source device, The light can be emitted in a wide area.
また、本発明の面光源装置は、2種類以上の波長の異なる複数の発光ダイオードチップが1枚の基板に配置され、各発光ダイオードチップが樹脂で封止され、導光板の背面側に密着配置されている1つ以上の発光ダイオードアレイモジュールと、この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、前面側及び背面側の両方に整列して形成された導光板と、この導光板の端面に取付けられたリフレクタと、を有することを特徴としている。 In the surface light source device of the present invention, two or more types of light emitting diode chips having different wavelengths are arranged on one substrate, each light emitting diode chip is sealed with resin, and is closely arranged on the back side of the light guide plate. One or more light emitting diode array modules, and a light guide plate in which light deflection recesses are formed in alignment on both the front side and the back side at positions corresponding to the respective light emitting diode chips of the light emitting diode array module And a reflector attached to the end face of the light guide plate.
このように構成された本発明においては、複数の発光ダイオードチップは、所定の波長の光を夫々出射する。各発光ダイオードチップから出射された光は、封止樹脂さらに導光板の光偏向凹部の壁面を介して、導光板の中に偏向、入射する。導光板に入射した光の一部は、対面側の光偏向凹部あるいは対面側の偏向凹部の位置に対応して設けられた円錐形の溝によって反射され、導光板内のあらゆる方向に伝播する。もちろん互いの光偏向凹部が同じ位置であっても良いし、ずらして配置しても良い。導光板の所定の位置に取付けられたリフレクタは、これに到達した光を拡散反射させ、導光板中心方向に差し向ける。導光板の中に入射した各波長の光は、導光板の中でミキシングされ、導光板から所定の方向に出射される。すなわち、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることに併せて、各波長の発光ダイオードチップの間隔を導光板の両面を使用して行うことができ、面光源装置の色むらの少ない白色光を、広い面積で出射することが可能になる。 In the present invention configured as above, the plurality of light emitting diode chips each emit light of a predetermined wavelength. The light emitted from each light emitting diode chip is deflected and incident into the light guide plate through the sealing resin and the wall surface of the light deflection recess of the light guide plate. A part of the light incident on the light guide plate is reflected by the conical groove provided corresponding to the position of the light deflection recess on the facing side or the deflection recess on the facing side, and propagates in all directions in the light guide plate. Of course, the light deflection recesses may be at the same position or may be shifted. The reflector attached at a predetermined position of the light guide plate diffuses and reflects the light reaching the light guide and directs it toward the center of the light guide plate. Light of each wavelength incident on the light guide plate is mixed in the light guide plate and emitted from the light guide plate in a predetermined direction. That is, the light of the light emitting diode module can be efficiently incident on the light guide plate, and the light emitting diode chips of each wavelength can be spaced by using both surfaces of the light guide plate, and the surface light source device has less color unevenness. White light can be emitted in a wide area.
本発明において、比較的大きな導光板の場合は、導光板に光偏向凹部、概ね円錐形の溝あるいは概ねV字形断面の細長い溝は、導光板の両端或いは中心部に複数列配列されている。このように構成された本発明によれば、適用に応じて、光量を適宜増大させることができる。 In the present invention, in the case of a relatively large light guide plate, a plurality of rows of light deflection recesses, generally conical grooves or elongated grooves having a substantially V-shaped cross section are arranged on both ends or the center of the light guide plate. According to the present invention configured as above, the amount of light can be appropriately increased according to application.
本発明においては、上記発光ダイオードアレイモジュールを複数列配置するのが好ましい。
本発明において、好ましくは、発光ダイオードアレイモジュールの基板に凹部が形成されており、その底面に発光ダイオードチップが実装されている。
本発明において、このましくは、上記発光ダイオードアレイモジュールは、複数の発光ダイオードチップの集合体が分散配置されており、集合体の夫々に対応した位置に上記光偏向凹部あるいは上記概ね円錐形の溝が形成された導光板を有する。
In the present invention, it is preferable to arrange the light emitting diode array modules in a plurality of rows.
In the present invention, preferably, a recess is formed in the substrate of the light emitting diode array module, and a light emitting diode chip is mounted on the bottom surface thereof.
In the present invention, preferably, the light emitting diode array module has a plurality of light emitting diode chip assemblies dispersedly arranged, and the light deflection recesses or the substantially conical shapes are arranged at positions corresponding to the respective assemblies. A light guide plate having grooves is formed.
このように構成された本発明によれば、基板凹部の側壁で光が反射して、発光ダイオードアレイモジュールからの光の多くが導光板厚み方向に出射され、概ね円錐形の溝あるいは概ねV字形断面の細長い溝の反射し、導光板の面方向に光反射される。すなわち、発光ダイオードモジュールの光を効率良く導光板に入射させることができる。 According to the present invention configured as described above, light is reflected by the side wall of the concave portion of the substrate, and most of the light from the light emitting diode array module is emitted in the thickness direction of the light guide plate, and is substantially conical groove or substantially V-shaped. The light is reflected from the elongated groove in the cross section and reflected in the surface direction of the light guide plate. That is, the light from the light emitting diode module can be efficiently incident on the light guide plate.
本発明において、好ましくは、発光ダイオードアレイモジュールにおいて、発光ダイオードチップの集合体が分散配置されており、集合体の夫々に対応した位置に光偏向凹部あるいは概ね円錐形の溝が形成された導光板を有する。
このように構成された本発明によれば、現状では供給した電力に対する効率の良い、小さな面積のチップを実装することにより、同じ電力なら高い輝度が、同じ輝度なら省電力が実現できる。同一のチップで集合体を形成する方法、異なる2種類以上の波長の発光ダイオードチップで集合体を形成する方法が考えられる。前者は性能の揃ったチップを配置することも可能で、チップ同士の並列接続の可能性がある。後者は、非常に短いミキシング距離で色むらのない白色光を、広い面積で出射することが可能である。
In the present invention, preferably, in the light-emitting diode array module, a collection of light-emitting diode chips is dispersedly arranged, and a light deflection plate or a substantially conical groove is formed at a position corresponding to each of the collection. Have
According to the present invention configured as described above, by mounting a chip with a small area that is efficient with respect to the supplied power at present, it is possible to realize high luminance with the same power and power saving with the same luminance. A method of forming an aggregate with the same chip and a method of forming an aggregate with light-emitting diode chips having two or more different wavelengths are conceivable. In the former case, chips with uniform performance can be arranged, and there is a possibility that chips are connected in parallel. The latter can emit white light having no color unevenness at a very short mixing distance in a wide area.
本発明の面光源装置によれば、短いミキシング距離で、色むらのない白色光を得ることができ、また、発光ダイオードから出射された光を効率良く出射させることができる。 According to the surface light source device of the present invention, white light having no color unevenness can be obtained at a short mixing distance, and the light emitted from the light emitting diode can be emitted efficiently.
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による面光源装置を説明する。
まず、図1乃至図3を参照して、本発明の第1実施形態による面光源装置を説明する。図1は本発明の第1実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図であり、図2は端部付近の平面側断面図である。また、図3は、本実施形態による面光源装置の、発光ダイオードモジュールが取付けられている部分の拡大断面図である。
Next, a surface light source device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, a surface light source device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an enlarged side sectional view showing the vicinity of an end portion of the surface light source device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan side sectional view showing the vicinity of the end portion. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion to which the light emitting diode module is attached in the surface light source device according to the present embodiment.
図1乃至図3に示すように、本発明の第1実施形態による面光源装置1は、複数の発光ダイオードモジュール2と、この発光ダイオードモジュール2が一列に配置された基板4と、発光ダイオードモジュール2が出射した光を導光する導光板6と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置1は、導光板6から出射された光を拡散させ、偏向する拡散フィルム8と、この拡散フィルム8の前面に配置されたプリズムシート10と、導光板6の背面側に配置された拡散反射板12と、を有する。また、本実施形態の面光源装置1は、発光ダイオードモジュール2の上方及び側方に出射された光を反射させるリフレクタ14を有する。また、基板4の背面側には、放熱フィン18が、放熱シート(図示せず)を介して取付けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a surface light source device 1 according to a first embodiment of the present invention includes a plurality of light emitting
発光ダイオードモジュール2は、夫々赤(R)色、緑(G)色、青(B)色の単色光と見なすことができる光を出射する、3種類の発光ダイオードモジュールを含んでいる。また、各発光ダイオードモジュール2は、大電流駆動用のものであり、本実施形態においては約300mAの電流が発光ダイオードモジュール2に流されている。さらに、各色の発光ダイオードモジュール2の数は、R:G:B=1:2:1となるように構成されている。また、本実施形態においては、発光ダイオードモジュール2の直径は約5mmである。発光ダイオードモジュール2の詳細な構成は、図3を参照して後述する。
The light emitting
基板4には、複数の発光ダイオードモジュール2が、10mmピッチで一列に整列して搭載されている。この複数の発光ダイオードモジュール2を整列して搭載した基板4は、発光ダイオードモジュールアレイを構成する。この発光ダイオードモジュールアレイには、夫々赤色、緑色、青色の発光ダイオードモジュールが所定の順序で配列されている。また、本実施形態においては、各発光ダイオードモジュール2が発生した熱を効率良く発散するために、基板4として、放熱性の良いアルミ基板を採用している。
A plurality of light emitting
放熱フィン18は、放熱シート(図示せず)を介して基板4の背面側に取付けられており、発光ダイオードモジュール2から基板4に伝導した熱が、効率良く放熱フィン18に伝導されるように構成されている。従って、各発光ダイオードモジュール2が発生した熱は、基板4、放熱シート(図示せず)、放熱フィン18を介して、外気に発散される。
The radiating
導光板6は、縦約380mm、横約420mmの透明な樹脂製の長方形板であり、約6mmの厚さを有する。導光板6の横方向の背面側の両側の縁部には、各発光ダイオードモジュール2を夫々受け入れるための複数の発光ダイオード挿入用凹部20が形成されている。この複数の凹部20は、導光板6の縦の辺と平行に一直線上に整列され、辺全体にわたって等間隔に形成されている。各凹部20は、直径約5.5mm、深さ約1.5mmの円筒状の窪みであり、中心間距離が約10mmとなるように配列されている。従って、或る凹部20の壁面と、隣接する凹部20の壁面との間の最小の距離(隙間)は、約4.5mmになる。なお、本実施形態においては、導光板6は、透明なポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)製である。また、各発光ダイオードモジュール2から導光板6内に入射する光が拡散されやすいように、凹部20の内壁面に、マット加工やプリズム加工を施しても良い。
The
また、導光板6の前面側の、各凹部20に対応する位置には、円錐形の複数の溝22が形成されている。各溝22は、底部の1点から導光板6の表面に向かって円錐状に広がる窪みであり、各凹部20に対応して夫々1つずつ形成されている。各溝22の円錐形の頂角は約90゜であり、導光板6の表面における溝22の直径は約5mm、溝22の深さは約2.5mmである。また、各溝22は、円筒状の各凹部20の中心と、各溝22の中心が整合するように夫々配置されている。
A plurality of
さらに、導光板6の背面側には、白色のドット印刷16が施されている。このドット印刷16により、導光板6の背面に到達した光が拡散、反射され、導光板6の前面から出射される光の輝度が均一になるようにしている。
拡散フィルム8は、導光板6の前面側に、概ね導光板6と平行に配置された長方形の薄いシート状の部材である。拡散フィルム8は、各発光ダイオードモジュール2から出射され、導光板6によって導かれて出射された光を、拡散させ、偏向させるように構成されている。
Further,
The diffusion film 8 is a rectangular thin sheet-like member disposed on the front surface side of the
プリズムシート10は、拡散フィルム8の前面側に、概ね導光板6と平行に配置された長方形の薄いシート状の部材である。このプリズムシート10の前面側(導光板6の反対側)には、二等辺三角形状の断面を有する細長いプリズムが隙間なく多数並べて形成されており、拡散フィルム8からの光を法線方向(図1の上方)に偏向させるように構成されている。
拡散反射板12は、導光板6の背面側に、概ね導光板6と平行に配置された長方形の薄いシート状の部材である。拡散反射板12は、各発光ダイオードモジュール2から出射され、導光板6によって導かれて、導光板6の背面側に出射された光を、拡散させ、反射させるように構成されている。
The
The diffuse
リフレクタ14は、導光板6の複数の凹部20が形成されている辺の端面、及び導光板6の前面の複数の溝22を覆うように取付けられている。リフレクタ14は、導光板6によって導かれ、導光板6のリフレクタ14が取付けられている表面部分に到達した光を反射させるように構成されている。これにより、リフレクタ14によって反射された光は、再び導光板6の内部に差し向けられ、面光源装置1から出射される光として利用される。
The
次に、図3を参照して、発光ダイオードモジュール2の詳細な構成を説明する。図3に示すように、発光ダイオードモジュール2は、PN接合の半導体である発光ダイオードチップ24と、この発光ダイオードチップ24が取付けられたヒートシンク26と、発光ダイオードモジュール2に電力を供給するための2つのリードフレーム28と、を有する。さらに、発光ダイオードモジュール2は、発光ダイオードチップ24のアノード及びカソードを、各リードフレーム28に夫々接続する2本のリード線30と、発光ダイオードチップ24及びリード線30を封止する樹脂32と、を有する。上述したように、本実施形態において用いられている発光ダイオードモジュール2の直径は約5mmである。このように、発光ダイオードモジュール2には、レンズ等が設けられていないため、大電流型の発光ダイオードを、発光ダイオードランプに比べ小型に構成することができる。
Next, a detailed configuration of the light emitting
このように構成された発光ダイオードチップ24において生成された光は、封止用の樹脂32を透過して、直接出射される。発光ダイオードチップ24の発生する熱はヒートシンク26を介して基板4に伝導され、発散される。また、樹脂32の周囲には、レンズ等が設けられていないため、発光ダイオードチップ24で生成された光は、発光ダイオードモジュール2の周囲の半球状の空間にほぼ均一に広がるように出射される。
The light generated in the light emitting
次に、図1及び図2を参照して、本発明の第1実施形態による面光源装置1の作用を説明する。
まず、本実施形態の面光源装置1の電源スイッチ(図示せず)がONにされると、各発光ダイオードモジュール2に電流が流れ、各発光ダイオードモジュール2から、赤、緑、青の単色光が夫々出射される。図2に矢印で示すように、各発光ダイオードモジュール2で生成された光は、放射状に出射される。放射状に出射された光のうちの、導光板6の中央部の方向に出射された光は、そのまま導光板6によって導光される。
Next, with reference to FIG.1 and FIG.2, the effect | action of the surface light source device 1 by 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
First, when a power switch (not shown) of the surface light source device 1 of this embodiment is turned on, a current flows through each light emitting
一方、発光ダイオードモジュール2から導光板6の端面の方向に出射された光は、導光板6の端面に取付けられたリフレクタ14によって反射され、導光板6の中央部の方向に差し向けられる。リフレクタ14によって反射された光の一部は、導光板6の各凹部20の間の部分を通って、導光板6の中央部の方へ導光される。
On the other hand, the light emitted from the light emitting
また、図1に示すように、発光ダイオードモジュール2から導光板6の前面の方向(図1における上方)に出射された光の一部は、円錐状の溝22の壁面によって反射され、溝22を中心に放射状に、導光板6にほぼ平行な方向(図1における水平方向)に差し向けられる。溝22によって反射された光の一部は、導光板6の中央部に向かって導光され、他の一部は、導光板6の端面に取付けられたリフレクタ14によって反射される。また、発光ダイオードモジュール2から導光板6の前面の方向に出射された光の一部は、導光板6の前面側に取付けられたリフレクタ14によって反射され、再び導光板6の内部に戻される。
As shown in FIG. 1, a part of the light emitted from the light emitting
各発光ダイオードモジュール2から出射された各色の単色光は、導光板6によって導光されながらミキシングされ、白色光にされる。特に、本実施形態の面光源装置1においては、導光板6の各凹部20の間の距離が長いため、各発光ダイオードモジュール2から出射された光が導光板6の内部を通過する距離が長く、各単色光は効果的にミキシングされる。本実施形態においては、各色の単色光は、各発光ダイオードモジュール2の中心から約15mm〜30mm程度のミキシング距離で白色光にされるため、白色光の面光源として使用できる有効縦幅は約320mmとなる。
Monochromatic light of each color emitted from each light emitting
導光板6によって導光されながら、白色光にミキシングされた光は、導光板6の背面側の拡散反射板12又はドット印刷16によって反射されて、導光板6の前面から出射される。導光板6の前面から出射された白色光は、拡散フィルム8及びプリズムシート10を透過して、面光源装置1から出射される。
While being guided by the
本発明の第1実施形態の面光源装置によれば、発光ダイオードの取付けピッチに対して、発光ダイオードを挿入するための各凹部の間隔が広いので、各発光ダイオードから出射された単色光を効果的にミキシングすることができる。このため導光板の大きさに対して長い有効幅を確保することができる。 According to the surface light source device of the first embodiment of the present invention, since the interval between the concave portions for inserting the light emitting diodes is wide with respect to the mounting pitch of the light emitting diodes, the monochromatic light emitted from each light emitting diode is effective. Can be mixed. For this reason, it is possible to ensure a long effective width with respect to the size of the light guide plate.
また、本発明の第1実施形態の面光源装置によれば、各発光ダイオードモジュールに対向するように円錐状の溝が形成されているので、発光ダイオードモジュールから出射された光を、導光板に平行な方向に反射させることができる。このため、発光ダイオードモジュールを使用しても出射光を効率良く導光板に入射させることができる。 In addition, according to the surface light source device of the first embodiment of the present invention, since the conical groove is formed so as to face each light emitting diode module, the light emitted from the light emitting diode module is transmitted to the light guide plate. It can be reflected in a parallel direction. For this reason, even if a light emitting diode module is used, emitted light can be efficiently incident on the light guide plate.
次に、図4を参照して、本発明の第1実施形態の面光源装置の変形例を説明する。この変形例では、各発光ダイオードモジュール2を挿入する発光ダイオード挿入用凹部の底面の形状、及び凹部に対応して形成された溝の形状が異なっている。
図4に示すように、この変形例では、発光ダイオードモジュール2を挿入する凹部20の底面20aが、半球状の形状に形成されている。また、各凹部20に対応して形成されている溝22aは、その円錐状の壁面の母線が湾曲された朝顔状の形状に形成されている。凹部及び溝を、図4に示すような形状に形成することによって、発光ダイオードモジュールから出射された光の導光板への入射効率を向上させることができる。
Next, a modification of the surface light source device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this modification, the shape of the bottom surface of the light emitting diode insertion recess into which each light emitting
As shown in FIG. 4, in this modification, the
次に、図5を参照して、本発明の第2実施形態による面光源装置を説明する。本実施形態による面光源装置は、導光板の形状と、その前面側に形成された溝の形状が、第1実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第2実施形態の第1実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については、同一の符号を付して説明を省略する。図5は、本発明の第2実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図である。本実施形態による面光源装置は、ノートパソコン等で用いられことが多い、楔型の導光板を使用した片端エッジライトタイプの面光源装置である。 Next, a surface light source device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The surface light source device according to the present embodiment is different from the first embodiment in the shape of the light guide plate and the shape of the groove formed on the front side thereof. Accordingly, here, only the points of the second embodiment of the present invention different from the first embodiment will be described, and the same points will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. FIG. 5 is an enlarged side sectional view showing the vicinity of the end of the surface light source device according to the second embodiment of the present invention. The surface light source device according to the present embodiment is a one-end edge light type surface light source device using a wedge-shaped light guide plate, which is often used in a notebook computer or the like.
図5に示すように、本発明の第2実施形態による面光源装置50は、複数の発光ダイオードモジュール2と、基板4と、発光ダイオードモジュール2が出射した光を導光する導光板52と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置50は、拡散フィルム8と、プリズムシート10と、拡散反射板12と、リフレクタ14と、を有する。また、基板4の背面側には、放熱フィン18が、放熱シート(図示せず)を介して取付けられている。
As shown in FIG. 5, the surface
導光板52は、縦約250mm、横約370mmの透明な樹脂製の長方形板である。また、導光板52は、発光ダイオードモジュール2を配置する一方の横の辺の部分では約6mmの厚さを有し、この一方の横の辺から他方の横の辺に向かって直線的に厚さが減少している。即ち、導光板52の背面は、傾斜した平面で形成されており、発光ダイオードモジュール2を配置した辺から、他方の辺に向かって厚さが薄くなるように形成されている。導光板52の一方の背面側の縁部には、各発光ダイオードモジュール2を夫々受け入れるための複数の凹部20が形成されている。この複数の凹部20は、一直線上に並べて導光板52の一方の横の辺と平行に、辺全体にわたって等間隔に形成されている。各発光ダイオードモジュール2は、導光板52の板端から約15mmの位置に配置されている。
The
また、導光板52の前面側の、各凹部20に対応する位置には、V字形の二等辺三角形断面の1本の溝54が形成されている。溝54は、底部の1点から導光板6の表面に向かって直線的に広がる断面を有する窪みであり、導光板52の1つの辺に沿って(図5の紙面に直交する方向に)延びている。各溝54のV字形断面の頂角は約90゜であり、導光板52の表面における溝54の幅は約5mm、深さは約2.5mmである。また、溝54は、円筒状の各凹部20の中心と、溝54の頂点の位置が整合するように延びている。
また、リフレクタ14として、白色拡散反射板が採用されている。
A
Further, a white diffuse reflector is employed as the
発光ダイオードモジュール2から導光板52の前面の方向(図5における上方)に出射された光の一部は、溝54の壁面によって反射され、溝54の両側に向かうように差し向けられる。溝54によって反射された光の一部は、導光板52の中央部に向かって導光され、他の一部は、導光板52の端面に取付けられたリフレクタ14によって反射される。
A part of the light emitted from the light emitting
本実施形態においては、各色の単色光は、各発光ダイオードモジュール2の中心から約15mm〜30mm程度のミキシング距離で白色光にされるため、白色光の面光源として使用できる有効幅(縦)は約220mmとなる。
In the present embodiment, the monochromatic light of each color is turned into white light at a mixing distance of about 15 mm to 30 mm from the center of each light emitting
本発明の第2実施形態の面光源装置によれば、導光板に形成された溝が、三角形断面の線状の溝であるため、溝を容易に形成することができる。
次に、図6を参照して、本発明の第3実施形態による面光源装置を説明する。本実施形態による面光源装置は、発光ダイオードモジュールが、導光板の縁部以外にも配置されている点が、第1実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第3実施形態の第1実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については、同一の符号を付して説明を省略する。図6は、本発明の第3実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図である。
According to the surface light source device of the second embodiment of the present invention, since the groove formed in the light guide plate is a linear groove having a triangular cross section, the groove can be easily formed.
Next, a surface light source device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The surface light source device according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the light emitting diode module is disposed in addition to the edge of the light guide plate. Accordingly, here, only the points of the third embodiment of the present invention different from the first embodiment will be described, and the same points will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. FIG. 6 is an enlarged side sectional view showing the vicinity of the end of the surface light source device according to the third embodiment of the present invention.
図6に示すように、本発明の第3実施形態による面光源装置60は、複数の発光ダイオードモジュール2と、基板4と、発光ダイオードモジュール2が出射した光を導光する導光板62と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置60は、拡散フィルム8と、プリズムシート10と、拡散反射板12と、サイドリフレクタ64と、トップリフレクタ66と、を有する。また、基板4の背面側には、放熱フィン18が、放熱シート(図示せず)を介して取付けられている。本実施形態による面光源装置60では、複数の発光ダイオードモジュール2を搭載した細長い基板4が、導光板62の両側の縁部に加え、中央部にも配置されており、発光ダイオードモジュール2が全体で4列配置されている。
As shown in FIG. 6, the surface
導光板62は、縦約410mm、横約730mmの透明な樹脂製の長方形板である。導光板62の一方の背面側には、各発光ダイオードモジュール2を夫々受け入れるための凹部20の列が、4列形成されている。凹部20の列は、導光板62の横の辺と平行に、辺全体にわたって形成されている。
The
また、導光板62の前面側の、各凹部20に対応する位置には、円錐状の溝22が形成されている。溝22の形状、及び各凹部20に対する位置は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
また、導光板62の端面には、サイドリフレクタ64が取付けられており、導光板62の端面に到達した光を反射させるように構成されている。さらに、導光板62の前面側には、発光ダイオードモジュール2の各列を覆うように、複数の細長いトップリフレクタ66が夫々取付けられており、発光ダイオードモジュール2から、導光板62の前面の方向(図6における上方)に出射された光が、導光板62から直接出射されないようにしている。また、均一化のために導光板上に拡散フィルムではなく、拡散シート68が装備されている。
A
Further, a
発光ダイオードモジュール2から導光板62の前面の方向(図6における上方)に出射された光の一部は、溝22の壁面によって反射され、溝22から放射方向に反射される。溝22の周囲に出射された光は、トップリフレクタ66によってほとんどが反射される。導光板62上のトップリフレクタ66は、面光源装置60から出射される光に輝度むらが生じたり、色むらが生じたりすることはないように濃度パターン印刷が施されており、溝上部はそのほとんどが反射されるような濃度となっている。さらに拡散シート68および拡散フィルム8によって拡散され、均一化が図られる。この導光板は、拡散剤の量を増量しており、裏側の白色印刷を施すことなく、均一な光源を実現しているが、拡散剤の量を減らして、均一化のため導光板裏面に白色ドット印刷を施せばさらに良い。
A part of the light emitted from the light emitting
本発明の第3実施形態の面光源装置によれば、大型液晶テレビ等に使用される、大面積の面光源装置を構成することができる。 According to the surface light source device of the third embodiment of the present invention, a large area surface light source device used for a large-sized liquid crystal television or the like can be configured.
次に、図7を参照して、本発明の第4実施形態による面光源装置を説明する。本実施形態による面光源装置は、発光ダイオードモジュール基板の構造及び導光板との結合の仕方が第1実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第4実施形態の第1実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については、同一の符号を付して説明を省略する。図7は、本発明の第4実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図である。 Next, a surface light source device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The surface light source device according to the present embodiment is different from the first embodiment in the structure of the light emitting diode module substrate and the manner of coupling with the light guide plate. Accordingly, only the points of the fourth embodiment of the present invention that are different from the first embodiment will be described here, and the same points will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. FIG. 7 is an enlarged side sectional view showing the vicinity of the end of the surface light source device according to the fourth embodiment of the present invention.
図7に示すように、本発明の第4実施形態による面光源装置70は、複数の発光ダイオードアレイモジュール72と、発光ダイオードアレイモジュール72が出射した光を導光する導光板76と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置70は、拡散フィルム8と、プリズムシート10と、拡散反射板12と、リフレクタ14と、を有する。また、基板4の背面側には、放熱フィン18が、放熱シート(図示せず)を介して取付けられている。
As shown in FIG. 7, the surface
導光板76は、厚み6mm、縦約370mm、横約420mmの透明な樹脂製の長方形板である。発光ダイオードアレイモジュール72は、210mmのアルミ基板の上に、1mm2の夫々赤(R)色、緑(G)色、青(B)色の単色光と見なすことができる光を出射する、3種類の発光ダイオードチップ71を略10mm間隔で整列させている。また、各発光ダイオードチップは、大電流駆動用のものであり、本実施形態においては約300mAの電流が発光ダイオードチップ71に流されている。さらに、各色の発光ダイオードチップ71の数は、R(71a):G(71b):B(71c)=1:2:1となるように構成されている。
The
また、本実施形態においては、導光板の横方向端面からの背面側に夫々2枚の発光ダイオードアレイモジュールが導光板に密着配置されている。また導光板前面側の概ね円錐状の溝は、発光ダイオードチップと同じ10mm間隔で、直径5mm、深さ2.5mmである。 In the present embodiment, two light emitting diode array modules are arranged in close contact with the light guide plate on the back side from the lateral end face of the light guide plate. Further, the substantially conical grooves on the front surface side of the light guide plate have a diameter of 5 mm and a depth of 2.5 mm at the same 10 mm intervals as the light emitting diode chip.
本実施形態においては、各色の単色光は、各発光ダイオードアレイモジュール72の中心から約10mm〜20mm程度のミキシング距離で白色光にされるため、白色光の面光源として使用できる有効幅(縦)は約320mmとなる。
In the present embodiment, the monochromatic light of each color is converted into white light at a mixing distance of about 10 mm to 20 mm from the center of each light emitting
次に、図8参照して、本発明の第5実施形態による面光源装置を説明する。本実施形態による面光源装置は、発光ダイオードモジュール基板の構造・形状及び導光板との結合の仕方が第4実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第5実施形態の第4実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については、同一の符号を付して説明を省略する。図8は、本発明の第5実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図である。 Next, a surface light source device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The surface light source device according to the present embodiment differs from the fourth embodiment in the structure and shape of the light emitting diode module substrate and the manner of coupling with the light guide plate. Accordingly, only the points of the fifth embodiment of the present invention different from the fourth embodiment will be described here, and the same points will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. FIG. 8 is an enlarged side sectional view showing the vicinity of the end of the surface light source device according to the fifth embodiment of the present invention.
図8に示すように、本発明の第5実施形態による面光源装置80は、複数の発光ダイオードアレイモジュール82と、発光ダイオードアレイモジュール82が出射した光を導光する導光板86と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置80は、拡散フィルム8と、プリズムシート10と、拡散反射板12と、リフレクタ14と、を有する。また、基板4の背面側には、放熱フィン18が、放熱シート(図示せず)を介して取付けられている。
As shown in FIG. 8, the surface
次に、図9乃至10を参照して、発光ダイオードアレイモジュール82の詳細な構成を説明する。図3に示すように、発光ダイオードアレイモジュール82は、放熱の良いアルミ基板の上にPN接合の半導体である発光ダイオードチップ71を実装したものである。図9乃至10は、その発光ダイオードアレイモジュール基板に凹面形状を付与し、その底面に発光ダイオードチップを配置した図である。図9は、0.3mm2のチップを9個2mm2のシリコンサブマウント基板の上に並列にマウントし、サブマウント基板をアルミ基板の上に15mm間隔で加工された凹面内に実装している。アルミ基板の凹面は、底面が約3mmの平面で外形は約5mm、深さ0.5mmである。すなわち、凹面の側壁はリフレクタの役割を担っている。本実施例では、アルミ基板にパターンを形成した後、パターン上に凹面加工を施し、リフレクタ機能を 持たせたリフレクタ一体型基板を利用した。各色のサブマウント基板の数は、R(71a):G(71b):B(71c)=1:2:1となるように構成されている。1つあたりの発光ダイオードチップには、駆動電流が50mA流す設計となっている。
Next, a detailed configuration of the light emitting
図10では、1mm2のチップを直接、アルミ基板の上に15mm間隔で加工された凹面内に実装している。アルミ基板の凹面は、底面が約2mmの平面で外形は約4mm、深さ0.5mmである。各色の発光ダイオードチップ71の数は、R(71a):G(71b):B(71c)=1:2:1となるように構成されている。1つあたりの発光ダイオードチップには、駆動電流が300mA流す設計となっている。
導光板86は、厚み6mm、縦約370mm、横約420mmの透明な樹脂製の長方形板である。
In FIG. 10, a 1 mm 2 chip is directly mounted on a concave surface processed at an interval of 15 mm on an aluminum substrate. The concave surface of the aluminum substrate has a bottom surface of about 2 mm, an outer shape of about 4 mm, and a depth of 0.5 mm. The number of light emitting
The
また、本実施形態においては、導光板の横方向端面からの背面側に夫々2枚の発光ダイオードアレイモジュールを配置する。発光ダイオードアレイモジュールのチップ及びサブマントの位置は、導光板の光偏向凹部84の位置に合致するように設計させている。また導光板前面側の概ね円錐状の溝は、発光ダイオードチップと同じ直径5mm、深さ2.5mmで配置されている。 In this embodiment, two light emitting diode array modules are arranged on the back side from the lateral end face of the light guide plate. The positions of the chips and submounts of the light emitting diode array module are designed to match the positions of the light deflection recesses 84 of the light guide plate. The substantially conical groove on the front side of the light guide plate is arranged with the same diameter of 5 mm and the depth of 2.5 mm as the light emitting diode chip.
本実施形態においては、各色の単色光は、各発光ダイオードアレイモジュール72の中心から約10mm〜20mm程度のミキシング距離で白色光にされるため、白色光の面光源として使用できる有効幅(縦)は約320mmとなる。
In the present embodiment, the monochromatic light of each color is converted into white light at a mixing distance of about 10 mm to 20 mm from the center of each light emitting
次に、図11参照して、本発明の第6実施形態による面光源装置を説明する。本実施形態による面光源装置は、発光ダイオードモジュール基板の構造・形状及び導光板との結合の仕方が第5実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第6実施形態の第5実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の点については、同一の符号を付して説明を省略する。図11は、本発明の第5実施形態による面光源装置の端部付近を拡大して示す側面断面図である。 Next, a surface light source device according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The surface light source device according to the present embodiment is different from the fifth embodiment in the structure and shape of the light emitting diode module substrate and the manner of coupling with the light guide plate. Therefore, here, only the points of the sixth embodiment of the present invention different from the fifth embodiment will be described, and the same points will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. FIG. 11 is an enlarged side sectional view showing the vicinity of the end of the surface light source device according to the fifth embodiment of the present invention.
図11に示すように、本発明の第6実施形態による面光源装置90は、導光板96の両面に配置された複数の発光ダイオードアレイモジュール82と、発光ダイオードアレイモジュール82が出射した光を導光する導光板96と、を有する。さらに、本実施形態の面光源装置90は、拡散フィルム8と、プリズムシート10と、拡散反射板12と、リフレクタ97と、導光板96の両面に配置された発光ダイオードアレイモジュールの基板を放熱フィンに取り付けるための放熱保持板91を有する。また、放熱保持板91には、放熱フィン18が、放熱シート(図示せず)を介して取付けられている。
As shown in FIG. 11, the surface
導光板96は、厚み6mm、縦約360mm、横約420mmの透明な樹脂製の長方形板である。また、本実施形態においては、発光ダイオードアレイモジュール82は、0.75mm2のチップを直接、アルミ基板の上に15mm間隔で加工された凹面内に実装している。アルミ基板の凹面は、底面が約2mmの平面で外形は約4mm、深さ0.5mmである。各色の発光ダイオードチップ71の数は、R(71a):G(71b):B(71c)=1:2:1となるように構成されている。1つあたりの発光ダイオードチップには、駆動電流が150mA流す設計となっている。光偏向凹部が導光板の両面で対向するように配置される。互いに対向する発光ダイオードチップの色は、ミキシングしやすいようにずれて配置されている。
The
本実施形態においては、各色の単色光は、各発光ダイオードアレイモジュール82の中心から約10mm〜20mm程度のミキシング距離で白色光にされるため、白色光の面光源として使用できる有効幅(縦)は約320mmとなる。
In the present embodiment, the monochromatic light of each color is turned into white light at a mixing distance of about 10 mm to 20 mm from the center of each light emitting
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更を加えることができる。上述した第3の実施形態では、各色の発光ダイオードモジュールは、1列に配列されていたが、光量を増加させるために、各色の発光ダイオードモジュールを交互に2列に分けて配置することもできる。この場合には、ミキシングされやすい緑色の発光ダイオードモジュールの列を内側に、赤色と青色の発光ダイオードモジュールの列を外側に配置するのが良い。また、第5の実施形態では、各色の発光ダイオードチップの集合体(全体としては白色発光)を一定の間隔で配置するとさらに額縁を小さくすることができる。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, a various change can be added to the embodiment mentioned above within the range of the technical idea described in the claim. In the third embodiment described above, the light emitting diode modules for each color are arranged in one row. However, in order to increase the amount of light, the light emitting diode modules for each color can be alternately arranged in two rows. . In this case, it is preferable to arrange green light emitting diode module rows that are easily mixed on the inside and red and blue light emitting diode module rows on the outside. Further, in the fifth embodiment, the frame can be further reduced by arranging light-emitting diode chip assemblies (white light emission as a whole) of each color at regular intervals.
1 本発明の第1実施形態による面光源装置
2 発光ダイオードモジュール
4 基板
6 導光板
8 拡散フィルム
10 プリズムシート
12 拡散反射板
14 リフレクタ
16 ドット印刷
18 放熱フィン
20 凹部
22 溝
24 発光ダイオードチップ
26 ヒートシンク
28 リードフレーム
30 リード線
32 樹脂
50 本発明の第2実施形態による面光源装置
52 導光板
54 溝
60 本発明の第3実施形態による面光源装置
62 導光板
64 サイドリフレクタ
66 トップリフレクタ
68 拡散フィルム
70 本発明の第4実施形態による面光源装置
71 発光ダイオードチップ
72 発光ダイオードアレイモジュール
73 発光ダイオードアレイモジュール封止樹脂
77 溝
80 本発明の第5実施形態による面光源装置
82 発光ダイオードアレイモジュール
83 発光ダイオードアレイモジュール封止樹脂
84 光偏向凹部
86 導光板
90 本発明の第3実施形態による面光源装置
91 放熱保持板
96 導光板
97 リフレクタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface light source device by 1st Embodiment of this
Claims (5)
この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記光偏向凹部に夫々に対応する位置に複数の概ね円錐形の溝が形成された導光板と、
この導光板の端面、及び上記概ね円錐形の溝の列上に取付けられたリフレクタと、を有すること
を特徴とする面光源装置。 One or more light emitting diode arrays in which a plurality of light emitting diode chips having two or more different wavelengths are arranged on one substrate, each light emitting diode chip is sealed with resin, and is arranged in close contact with the back side of the light guide plate Module,
Light deflection recesses are formed at positions corresponding to the respective light-emitting diode chips of the light-emitting diode array module in alignment with the back side, and a plurality of substantially conical shapes are formed at positions corresponding to the light deflection recesses on the front side. A light guide plate with grooves,
A surface light source device comprising: an end face of the light guide plate; and a reflector mounted on the row of the substantially conical grooves.
この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、背面側に整列して形成され、前面側の上記光偏向凹部の列に対応する位置に上記光偏向凹部の列と平行に延びるように形成された概ねV字形断面の細長い溝が形成された導光板と、
この導光板の端面、及び上記概ねV字形断面の細長い溝上に取付けられたリフレクタと、を有すること、
を特徴とする面光源装置。 One or more light emitting diode arrays in which two or more types of light emitting diode chips having different wavelengths are arranged on a single substrate, each light emitting diode chip is sealed with resin, and is closely attached to the back side of the light guide plate Module,
Light deflection recesses are formed at positions corresponding to the respective light emitting diode chips of the light emitting diode array module in alignment with the back side, and the rows of the light deflection recesses are positioned at positions corresponding to the rows of the light deflection recesses on the front side. A light guide plate formed with an elongated groove having a substantially V-shaped cross section formed so as to extend in parallel with
Having an end face of the light guide plate and a reflector mounted on the elongated groove having the substantially V-shaped cross section;
A surface light source device.
この発光ダイオードアレイモジュールの各発光ダイオードチップに夫々対応する位置に光偏向凹部が、前面側及び背面側の両方に整列して形成された導光板と、
この導光板の端面に取付けられたリフレクタと、を有すること
を特徴とする面光源装置。 One or more light emitting diode arrays in which two or more types of light emitting diode chips having different wavelengths are arranged on a single substrate, each light emitting diode chip is sealed with resin, and is closely attached to the back side of the light guide plate Module,
A light guide plate in which light deflection recesses are formed in alignment on both the front side and the back side at positions corresponding to the respective light emitting diode chips of the light emitting diode array module;
And a reflector attached to an end face of the light guide plate.
請求項3記載の面光源装置。 A plurality of the light emitting diode array modules are arranged,
The surface light source device according to claim 3 .
請求項1乃至4の何れか1項記載の面光源装置。 The light emitting diode array module has a plurality of light emitting diode chip assemblies dispersedly arranged, and has a light guide plate in which the light deflection recesses or the substantially conical grooves are formed at positions corresponding to the respective assemblies. ,
What Re one wherein the surface light source device according to claims 1 to 4.
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