JP5421807B2 - 面光源素子 - Google Patents
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Description
θ=sin−1(1/n1) (1)
接触面より凸部3に入射した光線が反射に利用する凸部2の入射面に平行な方向の長さLは、光源1から導光体2に入射した光の伝播角度の条件によって求めることができる。凸部上面4に凸部2の中心線とθの角度を為す接線と凸部上面4の輪郭線との交点6より、入射光が凸部断面で反射される最大の利用範囲の長さLを導くことができる。ここで、一辺の導光体の端面を入射面とし、導光体の屈折率n1と凸部の屈折率n2が等しいとすると式(2)と表すことができる。
L=2[Rsin{sin −1 (1/n 1 )+sin −1 (r/R)}] (2)
例えば円形の凸部をもつ出射光制御要素において、導光体の屈折率がn=1.59、凸部上面の半径rが5μmであり、凸部下面の半径Rが15μmである場合に導光体と接した凸部上面から凸部断面に入射した光線が反射される凸部の接合方向の長さLは、L=25.6μmとなる。一方、接合方向の長さに垂直な方向の凸部間の最小間隔は、凸部間の隙間を1.5μmに設定すると31.5μmとなる。よって、最密箇所での1つの凸部が占有する面積は806μm2であり、導光体と凸部上面との接着面積の占有率は約10%となる。
例えば円形の凸部をもつ出射光制御要素において、従来技術の相互の凸部に重なりを持たせない格子状の配列方法では、導光体の屈折率がn=1.59、凸部上面の半径rが5μmであり、凸部下面の半径Rが15μmである場合、凸部間の隙間を1.5μmに設定すると凸部間の距離は31.5μmとなる。
実施例1では、最密箇所での1つのの凸部が占有する面積が806μm2であることに対して本比較例では992μm2となり、接着面積の占有率としては約8%に低下する。
例えば円形の凸部をもつ出射光制御要素において、従来技術の相互の凸部に重なりを持たせない六方最密状の配列方法では、導光体の屈折率がn=1.59、凸部上面の半径rが5μmであり、凸部下面の半径Rが15μmである場合、凸部間の隙間を1.5μmに設定すると凸部の中心間の距離は31.5μmとなる。このとき1つの凸部が占有する面積は859μm2となり、接着面積の占有率としては約9%になる。
例えば円形の凸部をもつ出射光制御要素において、導光体の1つの角部に入射端面をもつ構成では、導光体の屈折率がn=1.59、凸部上面の半径rが5μmであり、凸部下面の半径Rが15μmである場合、凸部の長さLは最小で10μmとなる。一方、凸部間の隙間を1.5μmに設定すると凸部間の距離は31.5μmとなる。これより1つの凸部が占有する面積は315μm2となり、比較例2のように六方最密状に配列した場合の凸部の占有面積859μm2よりもさらに密度を増加させることができる。接着面積の占有率としては約25%に達し、光の取り出しには有利な構成となる。
2 導光体
3 凸部
4 凸部上面
5 凸部下面
6 交点
7 中心線
Claims (7)
- 光源と、少なくとも一つの端面を前記光源からの光の入射面として光を内部で導光させる略四角形の主面を有する平板状の導光体と、前記導光体の入射面に垂直な主面の一方を出射側の面とし、前記導光体内部を導光する光を前記出射側の面から取り出して前記出射側の面の法線方向に向かわせるための出射光制御要素とを備え、前記出射光制御要素は、少なくとも一部に曲面を有する複数の凸部が前記導光体の出射側の面に対向して設けられ、前記凸部は、前記凸部の頂部を上面、前記頂部の反対側の面を下面とし、前記上面より下面の面積が大きい略円錐台の一部であって、前記凸部の頂部が前記導光体の出射側の面に光学的に結合した接着面を有し、前記出射光制御要素の前記接着面からの光を前記接着面の反対側に出射させる面光源素子において、
少なくとも一対の隣接する前記凸部が互いに結合する接触面を有し、前記接触面は前記導光体内部を導光する光の主たる進行方向のみに平行であるように該凸部が配置されていることを特徴とする面光源素子。 - 前記光源が、前記導光体の端面のうち、前記四角形のいずれか一辺にあたる端面を入射面として配置される請求項1に記載の面光源素子。
- 前記光源が、前記導光体の端面のうち、前記四角形の対向する二辺にあたる端面を入射面として配置される請求項1に記載の面光源素子。
- 前記光源が、前記導光体の端面のうち、前記四角形の少なくとも1つの角部に設けられた端面を入射面として配置される請求項1に記載の面光源素子。
- 前記入射面は一辺であり、前記凸部は
前記出射面への凸部の射影図において、前記導光体の屈折率をn1として前記入射面の法線とsin−1(1/n1)の角度θ1を為す、前記凸部の前記上面の輪郭線に引いた接線による第一の接点A1と第二の接点A2、前記凸部の屈折率をn2、前記入射面の法線とsin−1(1/n2)の角度θ2を為す、A1を始点として反光源側に伸ばした直線と前記凸部下面の輪郭線との交点B1、A2を始点として反光源側に伸ばした直線と前記凸部下面の輪郭線との交点B2としたとき、前記入射面の法線と平行なB1を通る直線とB2を通る直線間の長さL1よりも長い前記入射面と平行な方向の長さLを有することを特徴とする請求項2に記載の面光源素子。 - 前記入射面は二辺であり、前記凸部は前記出射面への凸部の射影図において、前記導光体の屈折率をn1として前記入射面の法線とsin−1(1/n1)の角度θ1を為す、前記凸部の前記上面の輪郭線に引いた接線による第一の接点A1と第二の接点A2、前記接点A1および接点A2よりも反光源側にある第三の接点A3と第四の接点A4、前記凸部の屈折率をn2、前記入射面の法線とsin−1(1/n2)の角度θ2を為す、第一の接点A1を始点として反光源側に伸ばした直線と前記凸部下面の輪郭線との交点B1、第二の接点A2を始点として反光源側に伸ばした直線と前記凸部下面の輪郭線との交点B2、第三の接点A3を始点として光源側に伸ばした直線と前記凸部下面の輪郭線との交点B3、第四の接点A4を始点として光源側に伸ばした直線と前記凸部下面の輪郭線との交点B4としたとき、前記入射面の法線と平行なB1を通る直線とB2を通る直線間の長さL1と、B1を通る直線とB4を通る直線間の長さL2と、B2を通る直線とB3を通る直線間の長さL3と、B3を通る直線とB4を通る直線間の長さL4のうち最大の長さよりも長い前記入射面と平行な方向の長さLをもつことを特徴とする請求項3に記載の面光源素子。
- 前記凸部は前記下面上で入射面から凸部中央に引いた直線と直交する方向で凸部中央を通る長さLが前記接触面の下面上の長さL0よりも長いことを特徴とする請求項4に記載の面光源素子。
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