JP4720077B2 - Surface emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、点光源であるLED素子からの光を導光板の入射端面より入射させ、導光板の内部を伝搬させて、表面全体から出射させることで、面状に発光させる面発光装置に関する。 The present invention relates to a surface light-emitting device that emits light in a planar shape by causing light from an LED element that is a point light source to enter from an incident end surface of a light guide plate, propagate through the light guide plate, and emit the light from the entire surface.
近年、液晶バックライトなどの光源として、点光源であるLED素子からの光を面状に発光させる面発光装置が用いられている。この発光装置は、導光板の光入射端面から発光ダイオードからの光を入射しその導光板の発光面全体から光を出射させるように構成される。この発光装置においては、その光出射面から均一に光を出力することが重要であり、この均一性を実現するために種々の構造が提案されている。この均一性を実現するような面発光装置の一例は、例えば、特許文献1に開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, surface light emitting devices that emit light from LED elements, which are point light sources, in a planar shape have been used as light sources such as liquid crystal backlights. The light emitting device is configured to allow light from the light emitting diode to enter from the light incident end face of the light guide plate and to emit light from the entire light emitting surface of the light guide plate. In this light emitting device, it is important to output light uniformly from the light emitting surface, and various structures have been proposed to achieve this uniformity. An example of a surface light-emitting device that realizes this uniformity is disclosed in, for example,
この特許文献1に開示された面発光装置は、導光板に特徴があるものであって、その請求項1には、「光源からの光を導光体の第1の主面から出射させる発光装置において、導光体は、光源の発光部の出射面と対向する一端面に互いに異なる形状の複数の切り欠きを有すると共に、複数の切り欠きはそれぞれ発光部の出射面と対向する面の中央から遠ざかるにしたがって導光体の一端面とのなす角度が大きくなる第1の面と、発光部の出射面と対向する面の中央から遠ざかるにしたがって導光体の一端面とのなす角度が小さくなる第2の面とを有することを特徴とする。」と記載されている。
The surface light-emitting device disclosed in
しかしながら、面発光装置が広く用いられるようになった現在において、よりいっそう均一な面発光が求められている。
そこで、本発明は、より均一性に優れた面発光装置を提供することを目的とする。
However, at the present time when surface light emitting devices are widely used, more uniform surface light emission is required.
In view of the above, an object of the present invention is to provide a surface light emitting device that is more excellent in uniformity.
半導体発光素子を有する光源と、発光面と入射端面とを有し前記入射端面から入射させる光源からの光を発光面から出力する導光板と、を備えた面発光装置であって、入射端面は、光源に対向する位置に、複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、その入光部において、光源の発光中心と対向する位置に平坦部を有し、平坦部を中心として左右両側に位置する外側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間を、内側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔と異なるようにし、内側入射面と入射端面とのなす角度は、中央から離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなることを特徴とする。
A surface light emitting device comprising: a light source having a semiconductor light emitting element; and a light guide plate that has a light emitting surface and an incident end surface and outputs light from the light source incident from the incident end surface from the light emitting surface. A light entrance part that diffuses the incident light composed of a plurality of cut-out prisms at a position facing the light source, and has a flat part at a position facing the light emission center of the light source in the light entrance part, The distance between the two adjacent cutout prisms located on the left and right sides with the flat part as the center is different from the interval between the two cutout prisms adjacent on the inner side, and the angle formed between the inner incident surface and the incident end surface is The feature is that the notch prism located farther from the center becomes smaller .
また、本発明に係る面発光装置では、入光部において、外側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔を内側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔より広くすることが好ましい。
このように構成された本発明に係る面発光装置は、効果的に入射された光を拡散できるので、より均一な面発光が可能である。
In the surface light emitting device according to the present invention, it is preferable that, in the light incident portion, the interval between the two notch prisms adjacent on the outside is wider than the interval between the two notch prisms adjacent on the inside.
Since the surface light-emitting device according to the present invention configured as described above can effectively diffuse the incident light, more uniform surface light emission is possible.
また、本発明に係る面発光装置において、切り欠きプリズムは、入射端面において三角柱形状に形成された切り欠きであってもよいし、三角錐形状に形成された切り欠きであってもよい。 In the surface light emitting device according to the present invention, the notch prism may be a notch formed in a triangular prism shape on the incident end surface, or may be a notch formed in a triangular pyramid shape.
また、本発明に係る面発光装置において、切り欠きプリズムは、入光部において、複数の切り欠きプリズムが、前記入光部の中央から左右対称に設定されるのが好ましい。 In the surface light emitting device according to the present invention, it is preferable that the notch prism is set so that the plurality of notch prisms are symmetrical from the center of the light entrance portion in the light entrance portion.
本発明に係る面発光装置によれば、発光面における均一性の高い面発光装置を提供できる。 The surface light emitting device according to the present invention can provide a surface light emitting device with high uniformity on the light emitting surface.
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態の面発光装置について説明する。
本実施の形態の面発光装置は、光源と、発光面と入射端面とを有し前記入射端面から入射される光源からの光を前記発光面から出力する導光板とを備えた面発光装置であって、導光板に特徴を有するものである。
より具体的には、本実施の形態の面発光装置の導光板は、入射端面3から入射される点光源からの光を発光面全体から均一に発光させるための面発光装置の導光板であって、入光部12a,12b,12cの構造に特徴を有するものである。
ここで、入光部は、入射端面において光源に対向して設けられ、光源からの光を拡散させて導光板内に入光させるものであり、通常複数の切り欠きプリズムにより構成される。
Hereinafter, a surface light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The surface light-emitting device according to the present embodiment is a surface light-emitting device that includes a light source and a light guide plate that has a light-emitting surface and an incident end surface and outputs light from the light source incident from the incident end surface from the light-emitting surface. Thus, the light guide plate has a feature.
More specifically, the light guide plate of the surface light emitting device of the present embodiment is a light guide plate of the surface light emitting device for uniformly emitting light from the point light source incident from the
Here, the light incident portion is provided opposite to the light source at the incident end face, diffuses light from the light source and enters the light guide plate, and is generally constituted by a plurality of cutout prisms.
(実施の形態の導光板の全体構成)
本実施の形態の導光板1は、図1に示すように、一方の主面である発光面1と、入射側端面11aとその入射側端面に対向する対向端面11b、側面11c,11dを有し、さらに、入射側端面11aとは別に入射端面3を有している。この入射端面3は、入射側端面11aに形成された光導入部12の端面によって構成されていて、その入射端面3に入光部12a,12b,12cが形成される。光導入部12は、図1に示すように、平面形状が台形に形成されており、入射端面3は、その台形の上底にあたる端面である。
また、光導入部12は導光板1の主要部に光を拡散させて導入する部分であって、導光板1の発光面11は入射側端面11aと対向端面11bの間に位置する部分で構成される。
尚、本発明の導光板は、図1の構成に限定されず、光導入部12が形成されていない場合においても、入射側端面11aを入射端面とし、この入射側端面11aに入光部12a,12b,12cが直接形成されていても良い。
(Whole structure of light guide plate of embodiment)
As shown in FIG. 1, the
The
The light guide plate of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and even when the
(入光部12a,12b,12c)
本実施の形態の導光板に形成された入光部12a,12b,12cはそれぞれ、図2に示すように、それぞれ三角柱形状に切りかかれた複数の切り欠きプリズムP0,PRk(k=1,2,3・・・n),PLk(k=1,2,3・・・m)によって構成されるものであるが、従来例にない以下の特有の構造とすることにより点光源2から入光される光を発光面11全体により均一に拡散させることを可能にし、発光面11において極めて高い均一性を実現している。本実施の形態において、入光部12a,12b,12cの中心に点光源2の発光中心が配置される。また、導光板の発光面からみた際、入光部12a,12b,12cの中心に配置される中央切り欠きプリズムP0の形状は、二等辺三角形形状や正三角形形状など、光源の指向性等に応じて好適に設定することができる。
尚、切り欠きプリズムの角度や切り欠き深さ、幅、間隔等が決定される、導光板の入射端面における位置は、本発明において限定されない。特に本明細書中では三角柱形状に切りかかれた切り欠きプリズムについて、発光面(上面)における切り欠きプリズムの角度や切り欠き深さ、幅、間隔等を用いて説明する。また、本明細書中における、中央切り欠きプリズムP0以外の切り欠きプリズムPRk(k=1,2,3・・・n),PLk(k=1,2,3・・・m)について、特に各々が離隔して配置された切り欠きプリズムを離隔プリズムと記載しているが、単に切り欠きプリズムと記載されている箇所についても離隔プリズムの概念を含む場合もある。
(
This embodiment of the light guide plate which is formed in the
Note that the position on the incident end face of the light guide plate where the angle, notch depth, width, interval, etc. of the notch prism are determined is not limited in the present invention. In particular, in this specification, a notch prism cut into a triangular prism shape will be described using the angle, notch depth, width, interval, and the like of the notch prism on the light emitting surface (upper surface). Further, in the present specification, notched prisms P R k (k = 1, 2, 3... N), P L k (k = 1, 2, 3... M ) other than the center notched prism P0. In particular, the notch prisms that are spaced apart from each other are described as the separation prisms, but the portions that are simply described as the notch prisms may also include the concept of the separation prisms.
(1)隣接する切り欠きプリズム間の間隔
本発明では、まず、中央切り欠きプリズムP0を中心にして外側に位置する切り欠きプリズムPRk,PLkほど隣接するプリズム間の間隔が広くなるようにプリズム位置を設定している。
すなわち、本実施の形態の入光部12a,12b,12c(以下、代表して示す場合は単に12の符号で示す。)では、図3に示すように、プリズム間の間隔DR(k,k+1),DL(k,k+1)が、DR(0,1)<DR(1,2)<DR(2,3)・・・及びDL(0,1)<DL(1,2)<DL(2,3)・・・を満足するように設定している。
ここで、プリズム間の間隔DR(k,k+1)は、中央プリズムP0の右側k番目に位置する切り欠きプリズムPRkとそれと隣接する外側に位置する切り欠きプリズムPRk+1との間の間隔を示し、プリズム間の間隔DL(k,k+1)は、中央プリズムP0の左側k番目に位置する切り欠きプリズムPLkとそれと隣接する外側に位置する切り欠きプリズムPLk+1との間の間隔を示す。
(1) Spacing between adjacent notch prisms In the present invention, first, the prism positions are set so that the notch prisms PRk and PLk located on the outer side with the center notch prism P0 as the center have a wider spacing between adjacent prisms. Is set.
That is, the
Here, the distance D R (k, k + 1) between the prisms is between the notch prism P R k located on the right side of the
以上のように構成された入光部12は、図4に示すように、より効果的に光を広げて導光板1内に入光させることができる。
すなわち、図4に示すように、光源から出た光L1は、光源の発光中心から離れた位置にある切り欠きプリズムPLkに対しては、発光中心からの距離が大きいほど入射端面3に対する入射角が大きくなるように斜めに導光板内に入光される。
従って、本実施の形態のように、光源の発光中心から離れた位置にある切り欠きプリズムPLkと外側に隣接する切り欠きプリズムPLk+1の距離を大きく設定すると、切り欠きプリズムPLkの外側入射面FLo(k)から入射された光が、切り欠きプリズムPLk+1の内側入射面FLi(k+1)によって反射される割合を小さくできる。
As shown in FIG. 4, the
That is, as shown in FIG. 4, the light L1 emitted from the light source, for notch prism P L k is in a position away from the light emission center of the light source, with respect to the
Therefore, as in this embodiment, when the notch distance of the prism P L k + 1 adjacent to the notch prism P L k and the outer is located away from the light emission center of the light source is set to be large, notch prism P L k The rate at which the light incident from the outer incident surface F Lo (k) is reflected by the inner incident surface F Li (k + 1) of the notch prism P L k + 1 can be reduced.
これに対して、従来例のように光源の発光中心から離れた位置にある隣接する1対の切り欠きプリズム間の間隔を中央よりに位置するものと同様に設定する(切り欠きプリズム間の距離を一定に設定する)と、光源の発光中心から離れた位置にある一対の切り欠きプリズム間において、一方の切り欠きプリズムの外側入射面から入射された光L2が、他方の切り欠きプリズムの内側入射面によって反射される割合が高くなる(図5)。 On the other hand, as in the conventional example, the distance between a pair of adjacent notch prisms located away from the light emission center of the light source is set in the same manner as the distance between the notch prisms (distance between notch prisms). The light L2 incident from the outer incident surface of one notch prism between the pair of notch prisms located at positions away from the light emission center of the light source, and the inner side of the other notch prism. The ratio reflected by the incident surface is increased (FIG. 5).
言いかえると、本発明では、隣接する切り欠きプリズムの間の間隔を、そのうちの内側に位置する切り欠きプリズム(一方の切り欠きプリズム)の外側入射面から入射された光が他方の切り欠きプリズムの内側入射面によって反射される割合が小さくなるように、その隣接する一対の切り欠きプリズムの発光中心からの距離に応じて設定したものである。 In other words, in the present invention, the interval between the adjacent cut-out prisms is such that light incident from the outer incident surface of the cut-out prism (one cut-out prism) located inside the cut-out prism is the other cut-out prism. Is set in accordance with the distance from the light emission center of the pair of adjacent notch prisms so that the ratio of reflection by the inner entrance surface of the light source becomes smaller.
(2)各切り欠きプリズムにおける、外側入射面と内側入射面の入射端面に対する角度
また、本実施の形態の導光板の入光部12では、より好ましい形態として、各切り欠きプリズムにおける、外側入射面と内側入射面の入射端面3に対する角度を次のように設定している。
すなわち、本実施の形態の入光部12では、外側に位置する切り欠きプリズムほど、外側入射面と入射端面3に垂直な面との角度が小さくなるように、かつ内側入射面の入射端面3に垂直な面との角度が大きくなるように設定している。
尚、本明細書において、外側入射面及び内側入射面の角度を入射端面3に対する角度で示す場合は、切り欠きプリズムの三角形の断面における内角で示すものとする。従って、外側入射面と内側入射面の上述の特徴を入射端面に対する角度で表現すると、外側入射面と入射端面とのなす角度は中央切り欠きプリズムP0から離れて位置する切り欠きプリズムほど大きくなるように設定され、内側入射面と入射端面とのなす角度は中央切り欠きプリズムから離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなるように設定されているということになる。
(2) Angles of the outer incident surface and the inner incident surface with respect to the incident end surface in each notch prism Further, in the
That is, in the
In the present specification, when the angles of the outer incident surface and the inner incident surface are indicated by the angle with respect to the
図3に示した符号を用いて表すと、中央切り欠きプリズムP0の入射面の入射端面3に垂直な面に対する角度をθcとすると、切り欠きプリズムPL1,PL2,PL3・・・の各内側入射面FLi(1),FLi(2),FLi(3)・・・の角度θLi(1),θLi(2),θLi(3),・・・は、θc<θLi(1)<θLi(2)<θLi(3)・・・を満足するように設定し、切り欠きプリズムPR1,PR2,PR3・・・の各内側入射面FRi(1),FRi(2),FRi(3)・・・の角度θRi(1),θRi(2),θRi(3),・・・は、θc<θRi(1)<θRi(2)<θRi(3)・・・を満足するように設定する。
3, when the angle of the incident surface of the central notch prism P0 with respect to the plane perpendicular to the
また、切り欠きプリズムPL1,PL2,PL3・・・の各外側入射面FLo(1),FLo(2),FLo(3)・・・の角度θLo(1),θLo(2),θLo(3),・・・は、θc>θLo(1)>θLo(2)>θLo(3)・・・を満足するように設定し、切り欠きプリズムPR1,PR2,PR3・・・の各外側入射面FRo(1),FRo(2),FRo(3)・・・の角度θRo(1),θRo(2),θRo(3),・・・は、θc>θRo(1)>θRo(2)>θRo(3)・・・を満足するように設定する。
Further, angles θ Lo (1) of the outer incident surfaces F Lo (1), F Lo (2), F Lo (3)... Of the notched
以上のように構成された入光部12は、図6に示すように、よりいっそう効果的に光を広げて導光板1内に入光させることができる。
すなわち、図6に示すように、光源の発光中心から離れた位置にある切り欠きプリズムPLkの方向に放射された光源からの光L1が、切り欠きプリズムPLkの外側入射面FLo(k)から入射された場合に、その入射光L3が隣の切り欠きプリズムPLk+1の内側入射面FLi(k+1)によって反射される確率を小さくできる(各切り欠きプリズムの内側入射面の角度と外側入射面の角度とを上述のように設定しない場合、例えば、内側入射面の角度と外側入射面の角度とを全てのプリズムにおいて同一になるように設定した場合は、図6において点線で示すように、隣接する切り欠きプリズムPLk+1の内側入射面FLi(k+1)によって反射される確率が増加する。)。
As shown in FIG. 6, the
That is, as shown in FIG. 6, the light L1 from the light source emitted in the direction of the notch prism P L k located away from the light emission center of the light source is reflected on the outer incident surface F Lo of the notch prism P L k. When the light is incident from (k), the probability that the incident light L3 is reflected by the inner incident surface F Li (k + 1) of the adjacent notch prism P L k + 1 can be reduced (on the inner incident surface of each notch prism). When the angle and the angle of the outer incident surface are not set as described above, for example, when the angle of the inner incident surface and the angle of the outer incident surface are set to be the same in all the prisms, a dotted line in FIG. As shown by (2), the probability of being reflected by the inner incident surface F Li (k + 1) of the adjacent cut-out prism P L k + 1 increases.)
言いかえると、本発明では、切り欠きプリズムの内側入射面の角度と外側入射面の角度を、隣接する一対の切り欠きプリズムにおいて内側に位置する切り欠きプリズム(一方の切り欠きプリズム)の外側入射面から入射された光が他方の切り欠きプリズムの内側入射面によって反射される割合が小さくなるように、その2つの切り欠きプリズムの発光中心からの距離に応じて設定したものである。 In other words, according to the present invention, the angle of the inner incident surface and the angle of the outer incident surface of the notch prism are set so that the angles of the notch prisms (one notch prism) that are located inside the pair of adjacent notch prisms are outside incident. This is set according to the distance from the emission center of the two notch prisms so that the ratio of the light incident from the surface being reflected by the inner entrance surface of the other notch prism is reduced.
(3)各切り欠きプリズムにおける外側入射面及び内側入射面がなす角度
また、本実施の形態の入光部12は、図10、図11、図18、図19のように、発光中心から離れるにしたがって、外側入射面FLo(k)、FRo(k)及び内側入射面FLi(k)、FRi(k)による切り欠きプリズムの角度が変化するように設定されてもよい。好ましくは、本実施の形態の入光部12において、図11や図19に示すように、切り欠きプリズムPRk,の内側入射面FRi(k)及び外側入射面FRo(k)からなる角度θPRk,は、それぞれP0<PR1<PR2<PR3・・・を満足するように設定し、切り欠きプリズムPLkの内側入射面FLi(k)及び外側入射面FLo(k)からなる角度θPLkは、それぞれP0<PL1<PL2<PL3・・・を満足するように設定する。また、このような角度設定に伴い、切り欠きプリズムの開口部wがそれぞれ同一の幅を有する場合、切り欠きプリズムの切り欠き深さ(切り欠きプリズムの外側入射面と内側入射面とによる頂部から入射端面までの高さ)hはh0>hR1>hR2>hR3・・・及びh0>hL1>hL2>hL3・・・となる。尚、切り欠きプリズムの内側入射面FRi(k+1),FLi(k+1)と入射端面DR(k、k+1),DL(k、k+1)に垂直な面とのなす角度θRi(k+1),θLi(k+1)、及び切り欠きプリズムの外側入射面FRo(k+1),FLo(k+1)と入射端面DR(k+1、k+2),DL(k+1、k+2)に垂直な面とのなす角度θRo(k+1),θLo(k+1)は同一とする。
(3) Angle formed by the outer incident surface and the inner incident surface in each notch prism Further, the
以上のように構成された入光部12についても、効果的に光を横方向(光源の光軸に対して垂直方向)へ入光させることができる。
すなわち、本実施の形態の入光部12において、外側に位置する切り欠きプリズムほど、切り欠きプリズムの角度θPLk,θPRkが大きくなるように設定されることで、切り欠きプリズムの切り欠き深さが小さくなるため、隣接する一対の切り欠きプリズムにおいて、内側に位置する切り欠きプリズムの外側入射面から入射された光が他方の切り欠きプリズムの内側入射面によって反射される割合が小さくなる。
The
That is, in the
また、上記したように、隣接するプリズムの間隔DL(k,k+1)、DR(k,k+1)を変化させる、特に中央切り欠きプリズムを中心として外側に位置する切り欠きプリズムほど隣接するプリズム間の間隔を広くなるように隣接するプリズムの間隔を変化させることで、本実施の形態において、外側に位置する切り欠きプリズムほど、切り欠きプリズムの角度が小さくなるように設定しても、本発明の効果を得ることができる。すなわち、本実施の形態の入光部12では、図10に示すように、切り欠きプリズムPRk,の内側入射面FRi(k)及び外側入射面FRo(k)からなる角度θPRk,は、それぞれP0>PR1>PR2>PR3・・・を満足するように設定し、切り欠きプリズムPLkの内側入射面FLi(k)及び外側入射面FLo(k)からなる角度θPLkは、それぞれP0>PL1>PL2>PL3・・・を満足するように設定する。また、このような角度設定に伴い、切り欠きプリズムの開口部がそれぞれ同一の幅を有する場合、切り欠きプリズムの切り欠き深さ(切り欠きプリズムの外側入射面と内側入射面とによる頂部から入射端面までの高さ)hはh0<hR1<hR2<hR3・・・及びh0<hL1<hL2<hL3・・・となる。尚、切り欠きプリズムの内側入射面FRi(k+1),FLi(k+1)と入射端面DR(k、k+1),DL(k、k+1)とのなす角度θRi(k+1),θLi(k+1)、及び切り欠きプリズムの外側入射面FRo(k+1),FLo(k+1)と入射端面DR(k+1、k+2),DL(k+1、k+2)とのなす角度θRo(k+1),θLo(k+1)は同一とする。
Further, as described above, the distance D L between adjacent prism (k, k + 1), D R (k, k + 1) to change the, in particular adjacent higher notch prism located outside around the central cutout prism prism In this embodiment, by changing the interval between adjacent prisms so that the interval between them is widened, the angle of the notch prism is set to be smaller as the notch prism located on the outer side becomes smaller. The effects of the invention can be obtained. That is, in the
このように、中心切り欠きプリズムP0から離れた位置にある切り欠きプリズムPRk,PLkほど切り欠き深さhRk、hLkが大きくなっても、隣りあう切り欠きプリズムの間隔DL(k,k+1)、DR(k,k+1)を、中央切り欠きプリズムを中心として外側に位置する切り欠きプリズムほど間隔が広くなるようにしているため、外側切切り欠きプリズムの内側入射面によって、隣接する切り欠きプリズムの外側入射面から入射した光の進行が遮られることを抑制することができる。さらに、外側に位置する切り欠きプリズムの角度θPLk、θPRkが小さくなることで、図26に示すように、外側入射面FLo、FRoの垂線よりも下方(入光部の中心からより離れた入射端面DL(k、k+1)、DR(k、k+1)側)から光を入射させることで、光が垂線寄りに屈折することから、より光軸に対して略垂直方向へ光を屈折させて拡げることができる。他方、図27のように、外側に位置する切り欠きプリズムの角度θPLk、θPRkが大きくなると、外側入射面FLo、FRoの垂線よりも上方(入光部の中心からより近い入射端面DL(k−1、k)、DR(k−1、k)側)から光が入射するため、光軸に対して略垂直方向へ屈折させることが難しくなる。 Thus, notch prism P R k is located away from the center cutout prism P0, P L k as the notch depth h R k, even if h L k is increased, the notch prism adjacent intervals Since D L (k, k + 1) and D R (k, k + 1) are arranged such that the distance between the notch prisms located on the outer side with the center notch prism as the center is increased, the inside incidence of the outer notch prism is increased. It is possible to prevent the light entering from the outer incident surface of the adjacent notch prism from being blocked by the surface. Further, as the angles θP L k and θP R k of the notch prisms located on the outer side become smaller, as shown in FIG. 26, the angle is lower than the normal of the outer incident surfaces F Lo and F Ro (the center of the light incident portion). Since light is refracted closer to the normal by making light incident from the incident end face D L (k, k + 1), D R (k, k + 1) side) further away from the optical axis, the direction is substantially perpendicular to the optical axis. The light can be refracted and expanded. On the other hand, as shown in FIG. 27, when the angles θPLk and θPRk of the notch prisms located on the outside increase, the incident end face D L closer to the vertical of the outer incident surfaces F Lo and F Ro (closer from the center of the light incident portion) Since light enters from (k−1, k), D R (k−1, k) side), it is difficult to refract the light in a direction substantially perpendicular to the optical axis.
(4)各切り欠きプリズム開口部の幅
また、本実施の形態の入光部12は、図14、図15、図22、図23のように、複数の切り欠きプリズムのそれぞれが、相似形状からなり、切り欠きプリズムの開口部の幅が変化するように設定されていてもよい。
好ましくは、本実施の形態の入光部12において、図14、図23のように切り欠きプリズムPRk,PLkは、中央切り欠きプリズムP0を中心として左右両側に、中央切り欠きプリズムP0から離れるにしたがって、相似形状で小さくなり、切り欠きプリズムの開口部wはw0>wR1>wR2>wR3・・・及びw0>wL1>wL2>wL3・・・を満足するように設定する。また、切り欠きプリズムの切り欠き深さhはh0>hR1>hR2>hR3・・・及びh0>hL1>hL2>hL3・・・を満足するように設定する。
(4) Width of each cut-out prism opening The
Preferably, the
以上のように構成された入光部についても、効果的に光を拡げることができる。すなわち、中心切り欠きプリズムP0を中心として、左右両側に相似形状で小さくなることで、隣接する一対の切り欠きプリズムにおいて、内側に位置する切り欠きプリズムの外側入射面から入射された光が他方の切り欠きプリズムの内側入射面によって反射される割合が小さくなる。
さらに、上述したように、隣接する切り欠きプリズムの間隔を設ける、特に中央切り欠きプリズムP0を中心として外側に位置する切り欠きプリズムほど隣接するプリズムの間隔を広くなるようにして変化させることで、さらに効果を高めることができる。また本実施の形態の場合、図14に示すように、中央切り欠きプリズムP0を中心として外側に位置する切り欠きプリズムPLk、PRkほど隣接する切り欠きプリズムの間隔DL(k,k+1)、DR(k,k+1)を狭くなるように設定しても、良好な効果を得ることができる。すなわち、隣接する一対の切り欠きプリズムにおいて、内側に位置する切り欠きプリズムの外側入射面から入射された光が他方の切り欠きプリズムの内側入射面によって反射される割合を比較的小さくすることができる。
Light can be effectively spread also with respect to the light incident portion configured as described above. That is, with the central notch prism P0 as the center, the left and right sides are reduced in a similar shape, so that in the pair of adjacent notch prisms, the light incident from the outer incident surface of the notch prism located on the inner side becomes the other The proportion reflected by the inner entrance surface of the notch prism is reduced.
Furthermore, as described above, by providing an interval between adjacent notch prisms, in particular, by changing the interval between adjacent prisms so that the notch prism located on the outer side with the center notch prism P0 as the center is changed, Furthermore, the effect can be enhanced. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 14, the distances D L (k, k + 1) and D L between the notch prisms PLk and PRk that are located outward from the center notch prism P0 as the center. Even if R (k, k + 1) is set to be narrow, a good effect can be obtained. That is, in a pair of adjacent notch prisms, the ratio of light incident from the outer incident surface of the notch prism positioned on the inner side can be relatively reduced by the inner incident surface of the other notch prism. .
また、図15のように発光中心から離れるほど隣接するプリズム間を広くすることで、中心切り欠きプリズムを中心として、左右両側に相似形状で大きくなるように設定することもできる。すなわち、本実施の形態の入光部12では、切り欠きプリズムPRk,PLkは、中央切り欠きプリズムP0を中心として左右両側に、相似形状で大きくなるように、切り欠きプリズムの開口部wはw0<wR1<wR2<wR3・・・及びw0<wL1<wL2<wL3・・・を満足するように設定する。また、切り欠きプリズムの切り欠き深さhはh0<hR1<hR2<hR3・・・及びh0<hL1<hL2<hL3・・・を満足するように設定する。
このように、中央切り欠きプリズムP0を中心として、左右両側に相似形状で大きくなると、隣接する一対の切り欠きプリズムにおいて、内側に位置する切り欠きプリズムの外側入射面から入射された光が他方の切り欠きプリズムの内側入射面によって反射される割合は大きくなるが、中央切り欠きプリズムを中心とし、切り欠きプリズムの間隔を徐々に拡げていくことで、反射される光の割合を小さくすることができる。さらにこのような形態の場合、導光板の隅部や光源間の暗部側に位置する中心切り欠きプリズムから離れた外側切り欠きプリズムが、より大きい形状を有していることで、外側切り欠きプリズムの外側入射面に対して、より多くの光を入射させることもできるため、効果的に光を光軸に対して略垂直な方向に拡げることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 15, the distance between adjacent prisms is increased as the distance from the light emission center increases, so that it can be set to have a similar shape on both the left and right sides with the center notch prism as the center. That is, in the
As described above, when the center cutout prism P0 is the center and the left and right sides are enlarged in a similar shape, the light incident from the outer incident surface of the cutout prism located on the inner side is adjacent to the other pair of cutout prisms. Although the ratio of reflection by the inner entrance surface of the notch prism increases, the ratio of reflected light can be reduced by gradually increasing the distance between the notch prisms with the center notch prism as the center. it can. Furthermore, in the case of such a form, the outer notch prism apart from the center notch prism located on the dark side between the corners of the light guide plate and the light source has a larger shape, so that the outer notch prism Since more light can be incident on the outer incident surface, it is possible to effectively spread the light in a direction substantially perpendicular to the optical axis.
(5)中央切り欠きプリズム開口部の幅と中央切り欠きプリズムに隣接する切り欠きプリズムとの間隔の関係
本実施の形態の入光部は、図16のように、発光中心と対向して位置する中央切り欠きプリズムP0の開口部の幅w0と中央切り欠きプリズムと隣りあう切り欠きプリズムPR1、PL1と中央切り欠きプリズムP0との間隔DR(0,1)、DL(0,1)を略同一にしてもよい。また、中央切り欠きプリズムP0の開口部の幅w0を、中央切り欠きプリズムと隣りあう2つの切り欠きプリズムPR1、PL1と中央切り欠きプリズムP0との間隔DR(0,1)、DL(0,1)より大きくすることもできるが、図17のように、小さくすることで、より均一な面発光を得ることが可能となる。
中央切り欠きプリズムP0に入射される光は、光源から略光軸方向へ進行する光が比較的多いため、これらの光を光軸と略垂直方向へ方向転換させると、導光板の先端部である対向端面11bにまで到達する光の量が少なくなってしまうため、光源付近が他の部分と比較して顕著に明るくなるなどして、好ましい面発光を得ることができない場合がある。そのため、上記のように、中央切り欠きプリズム開口部の幅w0を中央切り欠きプリズムP0に隣接する切り欠きプリズムPL1,PR1との間隔に対して略同一、もしくは小さくすることで、このような問題を回避することができる。
(5) Relationship between the width of the central notch prism opening and the spacing between the notch prism adjacent to the center notch prism The light incident part of the present embodiment is positioned facing the light emission center as shown in FIG. distance between the prism P R 1, P L 1 and the central cutout prism P0 notch the adjacent width of the opening w0 of the central cutout prism P0 and a central notch prism to D R (0,1), D L ( 0,1) may be substantially the same. Further, the width w0 of the opening of the center cutout prism P0, the prism P R 1 two notches adjacent to the central cutout prism, P L 1 and the central notch spacing D R of the prism P0 (0, 1) , D L (0, 1) can be made larger, but by making it smaller as shown in FIG. 17, it is possible to obtain more uniform surface light emission.
Since the light incident on the central notch prism P0 travels in a direction substantially perpendicular to the optical axis from the light source, if the light is changed in a direction substantially perpendicular to the optical axis, the light is incident on the front end of the light guide plate. Since the amount of light reaching a certain facing
(6)発光中心と対向配置される平坦部
以上説明した本実施の形態の導光板は、本実施の形態の導光板の入光部12において、隣接する2つの切り欠きプリズム間の平坦部D(0)が、発光中心と対向して配することもできる。すなわち、図9、図12、図13、図20、図21、図24、図25に示すように、入光部12において、中央切り欠きプリズムP0は存在せず、中央切り欠きプリズムP0の換わりに配置される平坦部D(0)を中心として左右両側に複数の切り欠きプリズムPRk,PLkがそれぞれ配置される。このような場合、切り欠きプリズムPL1及びPR1は、平坦部D(0)と隣接して配置する。
このような形態とすることで、発光中心と対向する入光部12に、平坦部D(0)が配されるため、光源から光軸方向へ進行する光は、導光板の先端部にまで導くことができる。さらに平坦部D(0)を中心として左右両側に切り欠きプリズムPRk,PLkが配置されることによって、入射端面に対して入射角の大きい光を効率よく導光板幅方向へ拡げることができる。また、発光中心から比較的離れた入射端面3において、入射角が大きい光を導光板の幅方向へ光を拡げることができる。
尚、発光中心と対向配置され、入光部の入射端面からなる平坦部D(0)の幅は、所望の発光面を得るために光源の有する指向性や光量、その他の発光特性を考慮し、適宜決定することができる。
(6) Flat part disposed opposite to the light emission center The light guide plate of the present embodiment described above has a flat part D between two adjacent cutout prisms in the
By adopting such a configuration, the flat portion D (0) is arranged in the
Note that the width of the flat portion D (0), which is disposed opposite to the light emission center and is made up of the incident end face of the light incident portion, takes into account the directivity, light quantity, and other light emission characteristics of the light source to obtain a desired light emission surface. Can be determined as appropriate.
以上説明したように、本実施の形態の導光板は、その入光部12において、中央切り欠きプリズムP0を中心にして外側に位置する切り欠きプリズムPRk,PLkほど隣接するプリズム間の間隔が広くなるようにプリズム位置を設定しているので、入射される光を効果的に拡散させて入光させることができ、発光面11の入射端面3近傍に形成される暗部(図1において50の符号を付して破線により示す部分)を極めて小さくできる。
As described above, the light guide plate according to the present embodiment has the notch prisms P R k and P L k located on the outer side with respect to the center
また、本実施の形態の導光板は、その入光部12において、外側入射面と入射端面とのなす角度は中央切り欠きプリズムP0から離れて位置する切り欠きプリズムほど大きくなるように設定され、内側入射面と入射端面とのなす角度は中央切り欠きプリズムから離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなるように設定されているので、入射される光をより効果的に拡散させて入光させることができ、発光面11の入射端面3近傍に形成される暗部をよりいっそう小さくできる。
Further, the light guide plate of the present embodiment is set such that, in the
また、本実施の形態の導光板は、入光部12において、外側入射面と内側入射面とによる切り欠きプリズムの角度が変化する、好ましくは外側入射面と内側入射面とによる切り欠きプリズムの角度が中央切り欠きプリズムP0から離れて位置する切り欠きプリズムほど大きくなるように設定されてもよい。このような形態によっても入射される光を遮ることなく効果的に拡げることができ、発光面11の入射端面3近傍に形成される暗部をなくすることができる。
In the light guide plate according to the present embodiment, the angle of the notched prism formed by the outer incident surface and the inner incident surface is changed in the
また、本実施の形態の導光板は、入光部12において、切り欠きプリズムがそれぞれ相似形状からなり、切り欠きプリズムの開口部の幅が変化する、好ましくは、中央切り欠きプリズムP0から離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなるように設定されてもよい。このような形態によっても入射される光を遮ることなく効果的に拡げることができ、発光面11の入射端面3近傍に形成される暗部をなくすることができる。
Further, in the light guide plate of the present embodiment, the notch prisms have similar shapes in the
また、本実施の形態の導光板は、入光部12において、中央切り欠きプリズムの開口部の幅w0と中央切り欠きプリズムP0と隣接する切り欠きプリズムPL1、PR2との間隔DL(0,1)、DR(0,1)を略同一、または中央切り欠きプリズムの開口部の幅w0を中央切り欠きプリズムと隣接する切り欠きプリズムとの間隔DL(0,1)、DR(0,1)より小さいものとなるよう設定されていると、さらに効果的に均一な面発光を得ることができる導光板とすることができる。
Further, the light guide plate of the present embodiment, the distance D of the
また、本実施の形態の導光板は、入光部12において、発光中心と対向する入光部の中央部に平坦部D(0)が設けられ、平坦部を中心として左右両側に切り欠きプリズムが配置されるよう設定されていると、光源から光軸方向へ直進する充分な量の光を導光板先端部の対向端面にまで導くことができる。
In the light guide plate of the present embodiment, in the
本発明の発光装置は上述のように、導光板の形状や光源が有する指向性に合わせて、切り欠きプリズムの最も適切な形状や、最も良好な間隔を選択して、より効果的に入射光を導光板の全面に拡げるように構成できる。この場合、切り欠きプリズムの数を増やして側壁を増やすと光をより複雑に拡散させることができ、輝度の均一性を向上させることができるが、金型構造が複雑となり、その結果その金型により作製される導光板の入射端面の形状が一定しなくなる等の問題も生じることがある。そのため、使用目的による要求仕様に加え、製造条件も考慮して用いる形状を選択することが好ましい。すなわち、本発明では種々の形状を選択することができるので、どの形状の切り欠きを選択するかは、導光板の大きさや、用いる光源の個数やその指向性等に加え、目的とする性能、金型の作製上の制約及び成形精度等についても総合的に検討して決定することができる。 As described above, the light-emitting device of the present invention selects the most appropriate shape of the notch prism and the best interval in accordance with the shape of the light guide plate and the directivity of the light source, thereby making the incident light more effective. Can be spread over the entire surface of the light guide plate. In this case, increasing the number of notch prisms and increasing the side walls can diffuse light more complexly and improve the uniformity of brightness, but the mold structure becomes complicated, and as a result, the mold There may be a problem that the shape of the incident end face of the light guide plate manufactured by the method becomes unstable. Therefore, it is preferable to select the shape to be used in consideration of the manufacturing conditions in addition to the required specifications depending on the purpose of use. That is, since various shapes can be selected in the present invention, which shape of the cutout is selected depends on the size of the light guide plate, the number of light sources to be used and the directivity thereof, the intended performance, It is also possible to comprehensively study and determine the restrictions on mold fabrication and molding accuracy.
さらに、本実施の形態では、本発明のより好ましい形態として、発光面を構成しない光導入部12を形成して、光導入部12の上面を覆う遮光部を形成している。
これにより、切り欠きプリズムの直上からの光の漏れを防止でき、発光面11における光の均一性を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, as a more preferable embodiment of the present invention, the
Thereby, leakage of light from directly above the notch prism can be prevented, and the uniformity of light on the
また、本発明の導光板では、反射面及び発光面のいずれか一方又は双方に、発光面の光度をより均一にするようにその密度が設定された複数のドットからなるシボやプリズム列などの表面加工を施すこともできる。ここで、ドットとは、光を散乱させるために反射面等に形成される多数の凹部又は凸部等であり、その密度に対応させて発光面の輝度分布を調整することができる。例えば、ドットの密度又はドットが占める面積を光源から離れるにしたがって順次増加させると、発光面内における輝度の均一化が図れる。また、ドットの形状は単純な凹部又は凸部だけではなく、より効果的に光を散乱させるために、凹部の底面の中央部が盛り上がったものや凸部の周囲が窪んだものなど種々の形状のものが適用できる。
また、ドットの配列は所定の密度となるように規則的に配列してもよいし、ランダムに配列してもよいし、さらにそれらを組み合わせたドットパターンとしてもよい。
Further, in the light guide plate of the present invention, a texture or prism array composed of a plurality of dots, the density of which is set so that the luminous intensity of the light emitting surface is made more uniform on one or both of the reflective surface and the light emitting surface, etc. Surface processing can also be performed. Here, the dots are a large number of concave portions or convex portions formed on the reflecting surface or the like for scattering light, and the luminance distribution on the light emitting surface can be adjusted in accordance with the density. For example, when the dot density or the area occupied by the dots is sequentially increased as the distance from the light source increases, the luminance in the light emitting surface can be made uniform. In addition, the shape of the dots is not limited to simple recesses or protrusions, but in order to more effectively scatter light, various shapes such as those where the central part of the bottom of the recesses is raised and those around the protrusions are recessed Can be applied.
The dot arrangement may be regularly arranged so as to have a predetermined density, may be arranged randomly, or may be a dot pattern obtained by combining them.
以上の実施の形態では、三角柱切り欠きプリズムを用いた例により説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、図7に示す三角錐切り欠きプリズムP100を用いて構成してもよい。
三角柱切り欠きプリズムと三角錐切り欠きプリズムとの間には、以下のような作用効果上の相違がある。
三角柱切り欠きプリズムは、光源からの光を横方向(左右)に拡散させる効果は顕著である。
従って、この三角柱切り欠きプリズムと、外側に位置する切り欠きプリズムPRk,PLkほど隣接するプリズム間の間隔が広くなるようにプリズム位置を設定するという本願に特有の構成を組み合わせるとより良好な光の拡散効果が得られる。これに加えてさらに、外側に位置する切り欠きプリズムほど、外側入射面と入射端面3に垂直な面との角度が小さくなるように、かつ内側入射面の入射端面3に垂直な面との角度が大きくなるように設定するという構成を追加すると、よりいっそう良好な光拡散効果が得られる。
In the above embodiment, the example using the triangular prism notch prism has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be configured using a triangular pyramid cutout prism P100 shown in FIG.
There are the following operational effects between the triangular prism cutout prism and the triangular pyramid cutout prism.
The triangular prism notch prism has a remarkable effect of diffusing light from the light source in the lateral direction (left and right).
Therefore, it is more possible to combine this triangular prism cutout prism with a configuration unique to the present application in which the prism position is set so that the interval between the adjacent cutout prisms P R k and P L k is wider. A good light diffusion effect can be obtained. In addition to this, the angle between the outer incident surface and the surface perpendicular to the
これに対して、三角錐切り欠きプリズムは、三角柱切り欠きプリズムほどは、光源からの光を横方向(左右)に拡散させる効果が顕著ではない。
しかしながら、三角錐切り欠きプリズムは、図7に示すように、発光面側の主面側では貫通していないので、発光面側の主面から光が漏れを少なくできる。
従って、例えば、光導入部12を形成するスペースが無い面発光装置に適している。
また、三角錐切り欠きプリズムはそれ自体では、三角柱切り欠きプリズムほどは、光源からの光を横方向(左右)に拡散させる効果が顕著ではないが、外側に位置する切り欠きプリズムほど隣接するプリズム間の間隔が広くなるようにプリズム位置を設定するという本願に特有の構成を組み合わせると良好な光の拡散効果が得られる。
言ってみれば、本発明の特有の構成によれば、三角錐切り欠きプリズムの光拡散能力の不足を補うことができる。
On the other hand, the effect of diffusing light from the light source in the lateral direction (left and right) is not as remarkable in the triangular pyramid cutout prism as in the triangular prism cutout prism.
However, as shown in FIG. 7, the triangular pyramid-cut prism does not penetrate on the main surface side on the light emitting surface side, so that light can be less leaked from the main surface on the light emitting surface side.
Therefore, for example, it is suitable for a surface emitting device that does not have a space for forming the
In addition, the triangular pyramid-cut prism itself is not as effective in diffusing light from the light source in the horizontal direction (left and right) as the triangular prism cut-out prism, but the cut-out prism located on the outer side is adjacent to the prism. Combining a configuration peculiar to the present application in which the prism position is set so that the interval between them is wide, a good light diffusion effect can be obtained.
In other words, according to the specific configuration of the present invention, the shortage of light diffusing ability of the triangular pyramid-cut prism can be compensated.
以下、本実施の形態の面発光装置における各要素に関する好ましい材料等について説明する。 Hereinafter, preferred materials and the like regarding each element in the surface light emitting device of the present embodiment will be described.
(導光板)
本発明において導光板に用いられる材料としては、光透過性、成形性に優れたものを用いることが好ましく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン樹脂、ファンクショナルノルボルネン系樹脂等が挙げられる。これらの導光板用の材料はそれぞれ屈折率が異なるが、導光板の入射端面に形成する切り欠きプリズムの角度や数等を選定することによって、光の拡散を制御することができるので、屈折率により制約を受けることはない。また、導光体の形状は、用途に応じて任意の形状とすることができる。
(Light guide plate)
As the material used for the light guide plate in the present invention, it is preferable to use a material having excellent light transmittance and moldability, and examples thereof include acrylic resin, polycarbonate resin, cycloolefin polymer, polystyrene resin, and functional norbornene resin. . These light guide plate materials have different refractive indexes, but the light diffusion can be controlled by selecting the angle and number of notched prisms formed on the incident end face of the light guide plate. Is not subject to any restrictions. Moreover, the shape of the light guide can be any shape depending on the application.
(光源)
本発明の面発光装置において、光源は1つであってもよいし、2以上であってもよく、一般的には、発光ダイオード(LED素子)を用いる。LED素子と導光板の入射端面に形成した切り欠きプリズムとを位置決めして固定させるために、例えば樹脂成形体からなる支持体を用い、これにLED素子の光出射面が導光板の入光部と対向するようにLED素子を配置する。LED素子は、半導体素子と、これを被覆する透光性樹脂とを有しており、透光性樹脂は半導体素子から発生する光を吸収してその吸収した光とは異なる波長の光を発生する蛍光体を含有させることができる。半導体素子から発生する光が紫外線の場合は、この紫外線によって励起されて紫外線または可視光を発生する蛍光体を用いることができるし、あるいは、可視光の発光が可能な半導体素子を用いてもよいし、さらには、この半導体素子からの可視光を吸収してそれよりも長波長の可視光が発光可能な蛍光物質と組み合わせてもよい。半導体素子を蛍光体と組み合わせて用いると、様々な色調の混合色を発光させることが可能となり、さらに上述の切り欠きプリズムから光を入射させることで、混色性も良くすることができる。
(light source)
In the surface light-emitting device of the present invention, the number of light sources may be one, or two or more. Generally, a light-emitting diode (LED element) is used. In order to position and fix the LED element and the notch prism formed on the incident end face of the light guide plate, for example, a support made of a resin molded body is used, and the light emission surface of the LED element is the light incident portion of the light guide plate. LED elements are arranged so as to face each other. The LED element has a semiconductor element and a translucent resin that covers the semiconductor element. The translucent resin absorbs light generated from the semiconductor element and generates light having a wavelength different from that of the absorbed light. The fluorescent substance to be contained can be contained. When the light generated from the semiconductor element is ultraviolet light, a phosphor that is excited by the ultraviolet light to generate ultraviolet light or visible light can be used, or a semiconductor element capable of emitting visible light may be used. Further, it may be combined with a fluorescent material capable of absorbing visible light from the semiconductor element and emitting visible light having a longer wavelength. When a semiconductor element is used in combination with a phosphor, it is possible to emit mixed colors having various tones, and color mixing can be improved by making light incident from the above-described notch prism.
(半導体素子)
また、半導体素子としては、例えば、窒化物系化合物半導体(一般式IniGajAlkN、但し、0≦i、0≦j、0≦k、i+j+k=1)を用いて構成した素子を用いることができる。また、窒化物系化合物半導体としては、InGaNや各種不純物がドープされたGaNをはじめ、種々のものがある。この半導体素子は、MOCVD法等により基板上にInGaNやGaN等の半導体を発光層として成長させることにより形成する。半導体素子の構造としては、MIS接合、PIN接合やpn接合などを有すホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。この窒化物半導体層は、その材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜で形成した単一量子井戸構造や多量子井戸構造とすることもできる。
(Semiconductor element)
As the semiconductor element, for example, nitride-based compound semiconductor (formula In i Ga j Al k N, where, 0 ≦ i, 0 ≦ j , 0 ≦ k, i + j + k = 1) a device fabricated by using the Can be used. As nitride compound semiconductors, there are various types including InGaN and GaN doped with various impurities. This semiconductor element is formed by growing a semiconductor such as InGaN or GaN as a light emitting layer on a substrate by MOCVD or the like. Examples of the structure of the semiconductor element include a homostructure, a heterostructure, or a double heterostructure having a MIS junction, a PIN junction, or a pn junction. The nitride semiconductor layer can have various emission wavelengths depending on the material and the degree of mixed crystal. Moreover, it can also be set as the single quantum well structure and multiquantum well structure which formed the semiconductor active layer with the thin film which produces a quantum effect.
(蛍光物質)
本発明に用いられる蛍光物質は、上記したようにLED素子からの光の波長を変換させるものであり、樹脂成形体からなる支持体内に載置されたLED素子を被覆する透光性樹脂に蛍光物質を含有させることで、支持体外部へ出射される光を変換可能である。LED素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光体であるペリレン形誘導体やZnCdS:Cu、YAG:CeやEu及び/又はCrで付活された窒素含有CaO−Al2O3−SiO2などの無機蛍光体など種々好適に用いられる。特にYAG:Ce蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光を有するLED素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性良く形成できるため好ましい。同様に、Eu及び/又はCrで付活された窒素含有CaO−Al2O3−SiO2蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であるため、白色系が比較的簡単に信頼性よく形成でき好ましい。
(Fluorescent substance)
The fluorescent substance used in the present invention converts the wavelength of light from the LED element as described above, and the fluorescent substance is fluorescent on the translucent resin covering the LED element placed in the support body made of a resin molded body. By containing the substance, the light emitted to the outside of the support can be converted. When the light from the LED element is high-energy short-wavelength visible light, the nitrogen-containing CaO—Al 2 activated by a perylene-type derivative that is an organic phosphor, ZnCdS: Cu, YAG: Ce, Eu, and / or Cr. Various inorganic materials such as O 3 —SiO 2 are suitably used. Especially when YAG: Ce phosphor is used, light from the LED element that emits blue light depending on its content and yellow color that is partially absorbed by the light can be emitted and the white system is relatively simple. It is preferable because it can be formed with high reliability. Similarly, when a nitrogen-containing CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 phosphor activated by Eu and / or Cr is used, blue light and a complementary color by partially absorbing the light depending on its content Therefore, the white system is preferable because it can be formed relatively easily and with high reliability.
以上の実施の形態では、入光部における左右の切り欠きプリズムの数n,mを同じにした(n=m)が、本発明はこれに限られるものではなく、左右の切り欠きプリズムの数n,mが異なっていてもよい(n≒mやn≠mであってもよい。)。 In the above embodiment, the numbers n and m of the left and right cut-out prisms in the light incident portion are the same (n = m). However, the present invention is not limited to this, and the number of left and right cut-out prisms n and m may be different (n≈m or n ≠ m may be satisfied).
次に、本発明に係る実施例の面発光装置の導光板について説明する。しかしながら、本発明はこれに限定されない。 Next, the light guide plate of the surface light emitting device according to the embodiment of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to this.
実施例1として、図1に示す導光板を作製した。
本実施の形態の導光板1は、入射側端面11aと対向端面11bの長さが約46mm、側面11c,11dの長さが約34mmに設定されており、入射側端面11aから約3mm外側に突出した入射端面3を有している。この入射端面3の幅は、約30mmであり、その入射端面3に入光部12a,12b,12cを形成した。
また、入光部12a,12b,12cはそれぞれ、11個の外側入射面と内側入射面の長さが等しい二等辺三角形形状からなる三角柱切り欠きプリズムP0,PL1,PL2,PL3,PL4,PL5,PR1,PR2,PR3,PR4,PR5により構成し、詳細形状及び位置関係は以下の表1及び表2に示すようにした。
As Example 1, the light guide plate shown in FIG.
In the
Further, the
[表1]
表1中、括弧()内に示す角度は、入射端面3に対する角度である。
[Table 1]
In Table 1, the angle shown in parentheses () is an angle with respect to the
[表2]
(隣接切り欠きプリズム間隔)
[Table 2]
(Adjacent notch prism spacing)
また、各切り欠きプリズムの開口部の幅は、0.11mmとし、切り欠き深さhは、0.095mmとした。
以上のように構成した実施例1の面発光装置の導光板を用いて、入光部12a,12b,12cに対向してそれぞれ発光ダイオードを設けて面発光装置を作製して発光面における発光の様子を観測した結果、図8の写真(入光部付近のみを表し、他の部分についてはマスクで覆っている)に示すように、入射側端面近傍の暗部を小さくできた。
尚、本実施例において、導光板の反射面(発光面に対向する他方の主面)の入射側端面に近い側(入射側端面から所定の距離の部分)にブラスト加工を施した。
The width of the opening of each notch prism was 0.11 mm, and the notch depth h was 0.095 mm.
Using the light guide plate of the surface light emitting device of Example 1 configured as described above, a light emitting diode is provided to face the
In this example, blasting was performed on the side of the reflecting surface of the light guide plate (the other main surface facing the light emitting surface) close to the incident side end surface (a portion at a predetermined distance from the incident side end surface).
図10に実施例2の導光板の入光部に係る模式的平面図を示す。
本実施例の導光板1は、実施例1と同様に、入射側端面11aと対向端面11bの長さが約46mm、側面11c,11dの長さが約34mmに設定されており、入射側端面11aから約3mm外側に突出した入射端面3を有している。この入射端面3の幅は、約30mmであり、その入射端面3に入光部12a,12b,12cを形成する。
また、入光部12a,12b,12cはそれぞれ、11個の外側入射面と内側入射面の長さが等しい二等辺三角形形状からなる三角柱切り欠きプリズムP0,PL1,PL2,PL3,PL4,PL5,PR1,PR2,PR3,PR4,PR5により構成し、詳細形状及び位置関係は以下の表3及び表4に示すようにする。
FIG. 10 shows a schematic plan view of the light incident part of the light guide plate of the second embodiment.
In the
Further, the
[表3]
[Table 3]
[表4]
(隣接切り欠きプリズム間隔)
[Table 4]
(Adjacent notch prism spacing)
また、中央切り欠きプリズムを含む各切り欠きプリズムの開口部の幅は0.10mmとする。
以上のように構成した実施例2の面発光装置の導光板を用いると、入射面側端面近傍や光源間の暗部を小さくすることができる。
The width of the opening of each notch prism including the center notch prism is 0.10 mm.
When the light guide plate of the surface light emitting device of Example 2 configured as described above is used, the vicinity of the incident surface side end surface and the dark portion between the light sources can be reduced.
図14に実施例3の導光板の入光部に係る模式的平面図を示す。
本実施例の導光板1は、実施例1と同様に、入射側端面11aと対向端面11bの長さが約46mm、側面11c,11dの長さが約34mmに設定されており、入射側端面11aから約3mm外側に突出した入射端面3を有している。この入射端面3の幅は、約30mmであり、その入射端面3に入光部12a,12b,12cを形成する。
また、入光部12a,12b,12cはそれぞれ、9個の外側入射面と内側入射面の長さが等しい二等辺三角形形状からなる三角柱切り欠きプリズムP0,PL1,PL2,PL3,PL4,PR1,PR2,PR3,PR4により構成し、詳細形状及び位置関係は以下の表5及び表6に示すようにする。
FIG. 14 is a schematic plan view relating to a light incident portion of the light guide plate of the third embodiment.
In the
The
[表5]
[Table 5]
[表6]
(隣接切り欠きプリズム間隔)
[Table 6]
(Adjacent notch prism spacing)
以上のように構成した実施例3の面発光装置の導光板を用いると、良好に入射側端面近傍や光源間の暗部を小さくすることができる。 By using the light guide plate of the surface light emitting device of Example 3 configured as described above, it is possible to satisfactorily reduce the vicinity of the incident side end face and the dark part between the light sources.
本発明は、面発光装置の導光板と面発光装置に関し、液晶バックライト、パネルメーター、表示灯や面発光スイッチなどに適用可能である。 The present invention relates to a light guide plate and a surface light emitting device of a surface light emitting device, and can be applied to a liquid crystal backlight, a panel meter, an indicator lamp, a surface light emitting switch, and the like.
1・・・導光板、
2・・・光源、
3・・・入射端面、
11・・・発光面、
11a・・・入射側端面、
11b・・・対向端面
11c,11d・・・側面、
12・・・導入部、
12a,12b,12c・・・入光部、
P0・・・中央切り欠きプリズム、
PRk(k=1,2,3・・・n)・・・右側k番目の切り欠きプリズム、
PLk(k=1,2,3・・・m)・・・左側k番目の切り欠きプリズム、
F(0)・・・中央切り欠きプリズムP0の入射面、
FRi(k)・・・右側k番目の切り欠きプリズムの内側入射面、
FLi(k)・・・左側k番目の切り欠きプリズムの内側入射面、
FRo(k)・・・右側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面、
FLo(k)・・・左側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面、
θRi(k)・・・右側k番目の切り欠きプリズムの内側入射面と入射端面に垂直な面とのなす角度、
θLi(k)・・・左側k番目の切り欠きプリズムの内側入射面と入射端面に垂直な面とのなす角度、
θRo(k)・・・右側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面と入射端面に垂直な面とのなす角度、
θLo(k)・・・左側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面と入射端面に垂直な面とのなす角度。
θP0・・・中央切り欠きプリズム外側入射面と内側入射面とによる頂部の角度
θPRk・・・右側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面FRo(k)と内側入射面FRi(k)とによる頂部の角度
θPLk・・・左側k番目の切り欠きプリズムの外側入射面FLo(k)と内側入射面FLi(k)とによる頂部の角度
D(0)・・・(PR1とPL1との間の)平坦部
w0・・・中央切り欠きプリズムの開口部の幅
wRk・・・右側k番目の切り欠きプリズムの開口部の幅
wLk・・・左側k番目の切り欠きプリズムの開口部の幅
h0・・・中央切り欠きプリズムの高さ(深さ)
hRk・・・右側k番目の切り欠きプリズムの高さ(深さ)
hLk・・・右側k番目の切り欠きプリズムの高さ(深さ)
1 ... light guide plate,
2 ... light source,
3 ... incident end face,
11 ... light emitting surface,
11a ... incident side end face,
11b ... opposing end faces 11c, 11d ... side faces,
12 ... introduction part,
12a, 12b, 12c ... light incident part,
P0: Central notch prism,
P R k (k = 1,2,3 ··· n) ··· right k-th notch prism,
P L k (k = 1, 2, 3... M ): k-th notch prism on the left side,
F (0): entrance surface of the central notch prism P0,
F Ri (k) ... the inner entrance surface of the k-th notch prism on the right side,
F Li (k): inner entrance surface of the left k-th notched prism,
F Ro (k) ... the outer incident surface of the k-th notch prism on the right side,
F Lo (k) ... the outer incident surface of the k-th notch prism on the left side,
θ Ri (k): an angle formed by the inner incident surface of the right k-th notch prism and a surface perpendicular to the incident end surface;
θ Li (k): an angle formed between the inner incident surface of the left k-th notch prism and a surface perpendicular to the incident end surface;
θ Ro (k): an angle formed between the outer incident surface of the right k-th notch prism and a surface perpendicular to the incident end surface;
θ Lo (k)... Angle formed between the outer incident surface of the left k-th notched prism and a surface perpendicular to the incident end surface.
θP0... the top angle between the outer and inner incidence surfaces of the central notch prism θP R k... the outer incidence surface F Ro (k) and the inner incidence surface F Ri (k) of the right k-th notch prism. ) and the angle of the top by [theta] P L k · · · left k th notch angle of the top by the outer entrance surface F Lo (k) and the inner entrance surface F Li (k) of the prism D (0) · · · (
h R k: Height (depth) of the k-th notch prism on the right side
h L k: Height (depth) of the k-th notch prism on the right side
Claims (5)
前記入射端面は、前記光源に対向する位置に、複数の切り欠きプリズムからなり入射された光を拡散させる入光部を有し、
その入光部において、前記光源の発光中心と対向する位置に平坦部を有し、
該平坦部を中心として左右両側に位置する外側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間を、内側で隣接する2つの切り欠きプリズムの間隔と異なるようにし、内側入射面と入射端面とのなす角度は、中央から離れて位置する切り欠きプリズムほど小さくなることを特徴とする面発光装置。 A surface light emitting device comprising: a light source having a semiconductor light emitting element; and a light guide plate that has a light emitting surface and an incident end surface and outputs light from the light source incident from the incident end surface from the light emitting surface,
The incident end surface has a light incident portion that is made up of a plurality of cutout prisms and diffuses incident light at a position facing the light source,
In the light incident part, it has a flat part at a position facing the light emission center of the light source,
The angle formed between the inner incident surface and the incident end surface is set so that the interval between the two adjacent notched prisms located on the left and right sides of the flat portion is different from the interval between the two adjacent notched prisms on the inner side. Is a surface light emitting device characterized in that it becomes smaller as the notch prism located farther from the center .
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