JP4385031B2 - Light guide plate and flat illumination device - Google Patents
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Description
本発明は、導光板の厚さが入射端面部の位置が最小になるようにして、裏面部が入射端面部と反対方向に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなして、光源からの直進光が入射端面部から反入射端面部に進む時には、楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず、光を反射するようにした反入射端面部で反射され、入射端面部に進む時に、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起したり、全反射を行って表面部方向に進み、また裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部および反入射端面部に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができ、また入射端面部近傍に光源からの強い光の映り込みを回避するとともに導光板の側面近傍に光源を備える場合において光源が少ない時による導光板の入射端面部付近の両端部での暗部発生を回避することができる導光板および平面照明装置に関するものである。 According to the present invention, the light guide plate is formed so that the position of the incident end surface portion is minimized, and the gentle first inclined surface portion and the sharp second inclined surface portion whose back surface faces in the opposite direction to the incident end surface portion. When the straight light from the light source travels from the incident end face to the non-incident end face, the taper leak due to the inclination of the wedge-shaped light guide plate itself does not occur and the light is reflected. When the light is reflected at the anti-incident end face portion and proceeds to the incident end face portion, a taper leak occurs at the first inclined surface portion of the back surface portion, or total reflection is performed and proceeds toward the front surface portion. In the second inclined surface portion, the reflection angle of total reflection is small and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and the cross section provided on the surface portion extends to the convex or concave incident end surface portion and anti-incident end surface portion. The light deflecting section collects the light that has traveled to the surface section, and the surface section The light guide plate can be emitted in a substantially right angle direction, avoiding the reflection of strong light from the light source in the vicinity of the incident end face, and having a light source in the vicinity of the side surface of the light guide plate when the light source is small. The present invention relates to a light guide plate and a flat illumination device that can avoid the occurrence of dark portions at both end portions near the end face portion.
従来の導光板および平面照明装置としては、光源からの光を最大限に利用する目的で導光板の厚さを入射端面部から離れるほど厚さを薄くさせる、所謂楔形状に成形して、入射端面部から入射端面部の反対方向に向かう光が導光板自身の傾きによるテーパーリークを利用する方法が知られている。 As a conventional light guide plate and flat illumination device, the light guide plate is formed into a so-called wedge shape, with the thickness decreasing as the distance from the incident end face portion increases in order to maximize the light from the light source. A method is known in which light traveling from the end face to the opposite direction of the incident end face utilizes a taper leak due to the inclination of the light guide plate itself.
さらに、大きな平明照明装置の場合には、上記の導光体の厚さを入射端面部から離れるほど厚さを薄くし、入射端面部から入射端面部の反対方向に向かう光のテーパーリークを利用する方法を用いて導光板の対向する2つの端面を入射端面部とする方法が知られている。 Furthermore, in the case of a large flat illumination device, the thickness of the light guide is reduced as it is farther from the incident end face, and a taper leak of light from the incident end face to the opposite direction of the incident end face is used. There is known a method in which two opposite end faces of the light guide plate are made incident end face portions by using the method of the above.
また、従来の導光板の出射面と反対側に白色の光散乱剤を印刷する場合には、入射端面部から遠ざかるほど印刷部を増加させたり、導光板に凸凹等のドットを設ける場合でも入射端面部から遠ざかるほどドットを増加させていた。 In addition, when printing a white light scattering agent on the opposite side of the exit surface of the conventional light guide plate, it is incident even when the printed portion is increased away from the incident end face portion or dots such as irregularities are provided on the light guide plate. The dots were increased as the distance from the end face portion increased.
また、従来の光源がLED等の点光源を用いた平面照明装置として、導光板の側面にLEDを複数並べ、これらLEDに対向する位置の導光板の入射端面部にプリズム等の凸や凹の形状を設け、導光板の両端隅部分的まで光線が達するようにする方法が知られている。
上述した従来の導光板および平面照明装置として、ここでは楔形状の導光板21に光を入射させたときの光線の軌跡を図19および図20を参照しながら説明する。
図19に示すように、従来の導光板21は、入射端面部31から入射端面部31の反対側に位置する反入射端面部41に向かう程に厚さが薄くなる楔形状をなしている。このため、入射光L01が入射端面部31の反対側に位置する反入射端面部41に進む間において、光線L01は表面部61に向かう表面部61に対しての入射角が約42°内(アクリル樹脂の場合)ならば表面部61で全反射し、光線L02として裏面部71方向に進む。しかし、導光板21は光線が進む方向に対して薄なる楔形状なので、裏面部71に対する入射角が臨界角より小さいために臨界角を破り、光線L03や光線L04として裏面部71より出射してしまう。
尚、ここでは説明上、裏面部71のみに臨界角を破る出射光を示したが、表面部61にも同様に臨界角を破る出射光が存在する。
As the above-described conventional light guide plate and planar illumination device, here, the locus of light rays when light is incident on the wedge-shaped
As shown in FIG. 19, the conventional
Here, for the sake of explanation, the outgoing light that breaks the critical angle is shown only on the
このように、図20(a)および図20(b)に示すように、光源9からの光を最大限に利用する目的で導光板21の厚さを入射端面部31から離れるほど厚さを薄くさせる、所謂楔形状に成形して、入射端面部31から入射端面部31の反対方向に向かう光のテーパーリークを利用する方法では、光源9が指向性のある場合に入射端面部31の近傍で直ちに臨界角を破り、即ちテーパーリークによって高輝度な光が出射される。そして、この光は高輝度で指向性の強い出射光のため、光源全体、例えば半導体発光素子(LED)の光源9の場合には半導体発光素子9自身の形状が出射面から観測(映り込み)されてしまう課題がある。
Thus, as shown in FIGS. 20A and 20B, the thickness of the
さらに、上記のように導光板の厚さを入射端面部31から離れるほど厚さを薄くした導光板21では、半導体発光素子9自身の形状が出射面から観測されてしまうのを回避するべく、実際には入射端面部31近傍を利用しないで用いるため、平面照明装置の必要面積以上に大きな導光板21を使用しなければならない課題がある。
Furthermore, in the
また、従来の大きな平面照明装置の場合、上記の導光板21の厚さを入射端面部31から離れるほど厚さを薄くし、入射端面部31から入射端面部31の反対方向に向かう光のテーパーリークを利用する方法を用いて導光板21の対向する2つの端面を入射端面部31とする構成では、図21に示すように、導光板21の中心部分の厚さが最も薄い部分となり、全体を軽量化すればするほど中心部分の厚さが薄くなり機械的(構造的)強度に課題がある。
Further, in the case of a conventional large flat illumination device, the thickness of the
さらに、光源としてRGB(赤色発光、緑色発光、青色発光)の三色の光源を用いて白色光を得るため、RGBの各光源を順次並べてアレー状にした場合には、各発光色が入射端面部近傍では混ざりにくい。このために、入射端面部近傍では白色にならず各発光色が出射面から斑状に出射してしまう課題がある。 Furthermore, in order to obtain white light by using three color light sources of RGB (red light emission, green light emission, blue light emission) as light sources, when each RGB light source is arranged in an array, each emission color is incident on the end face. It is difficult to mix in the vicinity of the part. For this reason, there is a problem in that each emission color does not become white in the vicinity of the incident end face portion and is emitted in a patchy manner from the emission surface.
また、従来の導光板と、1つのLED等の点光源を入射端面部の中心に用いた平面照明装置では、図20(a)および図20(b)に示すように、LED等の半導体発光素子の光源9が指向性を有するために、光束が狭い範囲で反入射端面部41方向に進むとともに入射端面部31から反入射端面部41方向に進む間に臨界角を破ってしまう。このために、入射端面部31の両端部分(入射端面部31と入射光線L0との間)が暗部となってしまう課題がある。
Further, in a conventional illumination device using a light guide plate and a point light source such as one LED at the center of the incident end face, as shown in FIGS. 20 (a) and 20 (b), a semiconductor light emitting device such as an LED is used. Since the light source 9 of the element has directivity, the critical angle is broken while traveling in the direction of the anti-incident
また、従来の導光板や平面照明装置では、導光板内に閉じ込めた光を単にテーパーリークや導光板の表面部や裏面部に設けた溝や凸凹形状で出射させているので、光源からの光をそのまま出射したり拡散したりしている。このため、光の輝度やエネルギが低い状態での光しか出射することができず、例えば液晶表示装置のRGBの各ピクセルに対して弱い光のため、開口面積を広くしなければならず、そのためにピクセルを微細化するための障害となっていた。 In addition, in the conventional light guide plate and flat illumination device, the light confined in the light guide plate is simply emitted by a taper leak or a groove or uneven shape provided on the front or back surface of the light guide plate. Are emitted or diffused as they are. For this reason, only light in a state where the luminance and energy of light are low can be emitted. For example, since the light is weak with respect to each pixel of RGB of the liquid crystal display device, the aperture area must be widened. It was an obstacle to miniaturize pixels.
(発明の目的)
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、以下に示す特徴を有する導光板および平面照明装置を提供することにある。
(Object of invention)
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a light guide plate and a flat illumination device having the following characteristics.
複数の半導体発光素子の単色光または赤色光、緑色光、青色光の三原色光あるいは波長変換材利用の白色光やアレー状または指向性の有する単体の半導体発光素子およびCCFL等からなる光源と、光を導く入射端面部と、入射端面部の反対側に位置し、光が反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部または/および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になるような外形形状の導光板であって、裏面部は反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けた導光板と、導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備する。これにより、光源からの直進光が入射端面部から反入射端面部に進む時には楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず表面部や裏面部で全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、光を反射するようにした反入射端面部で反射され入射端面部に進む時、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起こしたり、全反射を行い臨界角に近い光が表面部方向に進む。また、裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができる。 Light source and light composed of a single semiconductor light emitting element or CCFL, etc., which are monochromatic light or red light, green light and blue light of a plurality of semiconductor light emitting elements, white light using a wavelength conversion material or an array or directivity Crossing the incident end face part that guides the light, the anti-incident end face part that reflects light, the surface part or / and the back part that emits the light, and the front part and the back part. While having a side part, while the straight light incident from the incident end face part does not break the critical angle while traveling to the anti-incident end face part, it is reflected by the anti-incident end face part and proceeds from the anti-incident end face part to the incident end face part In order to break the critical angle, the thickness of the front and back surfaces is minimized at the incident end face, and the thickness of the front and back faces is maximized at the anti-incident end face. The light plate has a back surface facing the anti-incident end surface. A stepwise shape in which a gentle first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion are alternately and continuously connected is formed, and an incident end surface portion and a counter incident end surface portion have a convex or / and concave cross section on the surface portion. A light guide plate provided with a light deflection portion extending in the direction, and a reflector having reflectivity that covers portions other than the incident end face portion and the emission surface of the light guide plate. As a result, when the straight light from the light source travels from the incident end surface portion to the non-incident end surface portion, it is totally reflected on the front surface portion and the back surface portion without causing a taper leak due to the inclination of the wedge-shaped light guide plate itself. The angle at which the light is totally reflected is changed to a larger angle toward the anti-incident end face part, and when reflected at the anti-incident end face part that reflects light and proceeds to the incident end face part, Taper leaks or total reflection causes light close to the critical angle to travel toward the surface. Further, the second inclined surface portion of the back surface portion has a small reflection angle of total reflection and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and the cross section provided on the surface portion has a convex or concave shaped incident end surface portion and anti-incident end surface. The light that has traveled to the surface portion can be condensed by the light deflection portion extending in the direction of the portion, and can be emitted in a direction substantially perpendicular to the surface portion.
また、入射端面部近傍に光源からの強い光の映り込みを回避するとともに導光板の側面近傍に光源を備える場合において光源が少ない時による導光板の入射端面部付近の両端部での暗部発生を回避することができる。 In addition, avoiding the reflection of strong light from the light source in the vicinity of the incident end face, and in the case of providing a light source in the vicinity of the side surface of the light guide plate, dark portions are generated at both ends near the incident end face of the light guide plate when there are few light sources. It can be avoided.
さらに、表面部に断面形状が円弧形状または三角形状を有する光偏向部を設けることにより、裏面部からの全反射された光を側面部方向に集光することができる。例えば光偏向部が円弧形状の断面形状の場合には、LCDでのRGBの各ピクセルに対して各方向に対して鋭い光束を出射するので、ピクセルの開口面積を小さくすることができる。これにより、RGBの各々のピクセルのサイズを小さくすることによって、より微細で単位面積当たりのピクセル量を多くすることができるために鮮明な画像を提供することができる。 Furthermore, by providing a light deflecting section having a circular arc shape or a triangular cross section on the front surface portion, the light totally reflected from the back surface portion can be condensed in the direction of the side surface portion. For example, when the light deflection unit has an arc-shaped cross-sectional shape, a sharp light beam is emitted in each direction with respect to each RGB pixel in the LCD, so that the aperture area of the pixel can be reduced. Accordingly, by reducing the size of each pixel of RGB, the amount of pixels per unit area can be made finer, so that a clear image can be provided.
また、表面部に設けた光偏向部の断面形状が反入射端面部で最大となり、入射端面部に近づく程小さくなるようにすることで、反入射端面部に近くなる程、光偏向部の断面の面積が増加するために、広がりを持った光でも反入射端面部方向に向かう光が多くなり、反入射端面部で反射する光を多くすることができ、出射光量が多くなり明るい出射光を得ることができる。 In addition, the cross-sectional shape of the light deflecting portion provided on the surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion, and becomes smaller as it approaches the incident end surface portion. As the area increases, the amount of light that travels in the direction of the anti-incident end face increases even when the light has a spread, so that the amount of light reflected by the anti-incident end face increases, and the amount of emitted light increases, resulting in brighter outgoing light. Obtainable.
さらに、反入射端面部を2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状にするとともに第2の傾斜面部を2つの側面部から同距離位置の中心とし、反入射端面部とは反対に中心が入射端面部方向に近い円弧状にすることで、入射端面部方向から進んできた広がりの有る光を反入射端面部で中心方向に集光作用をもって反射し入射端面部方向に反射した光が第2の傾斜面部で全反射する時に拡がりのある反射光を表面部方向へ向かわせて表面部全体を均一な出射光を出射することができる。 Furthermore, the anti-incident end face part is formed into an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side face parts, and the second inclined face part is set to the center of the same distance position from the two side face parts. On the other hand, by setting the center to an arc shape close to the direction of the incident end face, the light that has spread from the direction of the incident end face is reflected toward the center by the anti-incident end face and reflected toward the incident end face. When the reflected light is totally reflected by the second inclined surface portion, the diffused reflected light is directed toward the surface portion, and uniform outgoing light can be emitted from the entire surface portion.
またさらに、光源の映り込みや輝度斑を無くすことができるとともにRGB等の単色光源を並べた光源の場合でも入射端面部近傍ですぐに出射せず一度導光板の入射端面部の反対側で全反射してから出射するために、その間に導光板内を幾度か全反射を繰り返しながら進行するためにRGBの単色光が混合され完全な白色光を得ることができる。また、輝度とともに輝度斑や発光色斑をコントロールすることができ、導光板の利用出射面を大きく取れ、さらに大型の導光板や平面照明装置でも光源近傍の両端の入射端面部が最小で中央部が最大の厚みになるので、機械的強度にも優れた導光板や平面照明装置を提供することができる。 Furthermore, it is possible to eliminate reflection of light sources and luminance spots, and even in the case of a light source in which monochromatic light sources such as RGB are arranged, it does not emit immediately in the vicinity of the incident end face part, but once on the opposite side of the incident end face part of the light guide plate. Since the light is reflected and then emitted, the monochromatic light of RGB is mixed in order to proceed while repeating total reflection several times in the light guide plate in the meantime, and complete white light can be obtained. In addition, brightness spots and emission color spots can be controlled along with the brightness, and the light exiting surface of the light guide plate can be made larger. Since the thickness becomes the maximum, it is possible to provide a light guide plate and a flat illumination device having excellent mechanical strength.
本発明の請求項1に係る導光板は、線状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部の反対側に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部または/および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され該反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になるような外形形状の導光板であって、
裏面部は反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けるとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状であることを特徴とする。
A light guide plate according to a first aspect of the present invention is an incident end face part that guides light from a linear light source, an anti-incident end face part that is opposite to the incident end face part, reflects light, and emits the light. It has a surface portion or / and a back surface portion, and a side surface portion that intersects the surface portion and the back surface portion, and does not break the critical angle while the straight light incident from the incident end surface portion proceeds to the anti-incident end surface portion. In order to break the critical angle while being reflected at the incident end face and traveling from the anti-incident end face to the incident end face, the thickness of the front and back surfaces is minimized at the incident end face, and at the anti-incident end face. A light guide plate having an outer shape that maximizes the thickness of the front surface portion and the back surface portion,
The back surface portion has a staircase shape in which a gentle first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion facing the anti-incident end surface portion are alternately connected continuously, and the surface portion has a convex shape and / or a concave shape. Are provided with a light deflecting portion extending in the direction of the incident end surface portion and the anti-incident end surface portion, and the second inclined surface portion is centered at the same distance position from the two side surface portions, and the center is an arc shape close to the incident end surface portion direction. The anti-incident end face part has a circular arc shape in which the center position at the same distance from the two side face parts swells .
請求項1に係る導光板は、線状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部の反対側に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部または/および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され該反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になるような外形形状の導光板であって、
裏面部は反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けるとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状であるるので、光源からの直進光が入射端面部から反入射端面部に進む時には楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず表面部や裏面部で全反射させる。そして、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、光を反射するようにした反入射端面部で反射され入射端面部に進む時に、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起こしたり、全反射を行い臨界角に近い光が表面部方向に進む。また裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、反入射端面部からの反射光を表面部方向に広がりを持って全反射することができ、さらに反入射端面部での反射光に集光性を得ることができ、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができる。
The light guide plate according to claim 1 is an incident end face part that guides light from the linear light source, an anti-incident end face part that reflects light and is located on the opposite side of the incident end face part, or a surface part that emits the light, or And / or a back surface portion, and a side surface portion that intersects the front surface portion and the back surface portion, and does not break the critical angle while the straight light incident from the incident end surface portion proceeds to the anti-incident end surface portion. The thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion so that the critical angle is broken while traveling from the anti-incident end surface portion to the incident end surface portion. A light guide plate having an outer shape that maximizes the thickness of the back surface,
The back surface portion has a staircase shape in which a gentle first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion facing the anti-incident end surface portion are alternately connected continuously, and the surface portion has a convex shape and / or a concave shape. Are provided with a light deflecting portion extending in the direction of the incident end surface portion and the anti-incident end surface portion, and the second inclined surface portion is centered at the same distance position from the two side surface portions, and the center is an arc shape close to the incident end surface portion direction. And the anti-incident end face part has an arc shape in which the center position at the same distance from the two side parts swells, so that when the straight light from the light source travels from the incident end face part to the anti-incident end face part, a wedge shape The light guide plate itself is totally reflected at the front and back surfaces without causing a taper leak due to the inclination of the light guide plate itself. Then, the angle of total reflection at the front surface portion and the back surface portion changes to a larger angle toward the anti-incident end surface portion, and the back surface portion is reflected by the anti-incident end surface portion that reflects light and proceeds to the incident end surface portion. A taper leak occurs at the first inclined surface portion of the light, or total reflection is performed and light close to the critical angle travels toward the surface portion. Further, the second inclined surface portion of the back surface portion has a small reflection angle of total reflection and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and totally reflects the reflected light from the anti-incident end surface portion with a spread in the surface portion direction. In addition, it is possible to obtain the light condensing property on the reflected light at the anti-incident end face part, and the light deflection in which the cross section provided on the surface part extends toward the convex or concave incident end face part and the anti-incident end face part. By the portion, the light traveling to the surface portion can be condensed and emitted in a direction substantially perpendicular to the surface portion.
また、本発明の導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、入射端面部近傍でテーパーリークを発生させずに入射端面部近傍での光源からの強い光の映り込みを回避することができる。 Further, the light guide plate of the present invention has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the surface portion and the back surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion. For this reason, it is possible to avoid reflection of strong light from the light source in the vicinity of the incident end face without generating a taper leak in the vicinity of the incident end face.
さらに、請求項2に係る導光板は、点状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部以外に位置し、光を反射する反入射端面部と、光を出射する表面部または/および裏面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され該反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、入射端面部から離れるに従って表面部と裏面部との厚さが最大になるような薄板状矩形立方体形状の導光板であって、
入射端面部を導光板の1端に設け、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離の端隅において間距離が最大になり、裏面部には入射端面部と反対の端隅方向に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部方向に延在する光偏向素子を設けるとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状であることを特徴とする。
Furthermore, the light guide plate according to
The incident end face portion is provided at one end of the light guide plate, the distance between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end face portion, and the distance is maximized at the end corner of the maximum separation distance from the incident end face portion, The back surface has a staircase shape in which a gentle first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion facing in the direction of the end corner opposite to the incident end surface portion are alternately connected, and the surface portion has a convex section. A light deflecting element extending in the direction of the incident end face is provided in the shape or / and the concave shape, and the second inclined face is centered at the same distance from the two side faces, and the center is a circle close to the direction of the incident end face The arc-shaped and anti-incident end surface portion has an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side surface portions .
請求項2に係る導光板は、点状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部以外に位置し、光を反射する反入射端面部と、光を出射する表面部または/および裏面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され該反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、入射端面部から離れるに従って表面部と裏面部との厚さが最大になるような薄板状矩形立方体形状の導光板であって、
入射端面部を導光板の1端に設け、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離の端隅において間距離が最大になり、裏面部には入射端面部と反対の端隅方向に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部方向に延在する光偏向素子を設けるとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状であるので、点状光源からの直進光が入射端面部から離れる方向に進む時には楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず表面部や裏面部で全反射する角度が入射端面部以外の反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、光を反射するようにした反入射端面部で反射され入射端面部に進む時に、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起こしたり、全反射を行い臨界角に近い光が表面部方向に進む。また裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、反入射端面部からの反射光を表面部方向に広がりを持って全反射することができ、さらに反入射端面部での反射光に集光性を得ることができ、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部方向に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができる。
また、導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、入射端面部から離れるに従って表面部と裏面部との厚さが最大になる形状であるため、入射端面部近傍での光源からの強い光の映り込みを回避することができる。
The light guide plate according to
The incident end face portion is provided at one end of the light guide plate, the distance between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end face portion, and the distance is maximized at the end corner of the maximum separation distance from the incident end face portion, The back surface has a staircase shape in which a gentle first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion facing in the direction of the end corner opposite to the incident end surface portion are alternately connected, and the surface portion has a convex section. A light deflecting element extending in the direction of the incident end face is provided in the shape or / and the concave shape, and the second inclined face is centered at the same distance from the two side faces, and the center is a circle close to the direction of the incident end face The arc-shaped and anti-incident end face part is an arc shape with the center position of the same distance position swelled from the two side face parts. Therefore, when the straight light from the point light source travels away from the incident end face part, it is wedge-shaped. The surface portion and the taper leak due to the inclination of the light guide plate itself The angle of total reflection at the surface portion changes to a larger angle toward the anti-incident end surface portion other than the incident end surface portion, and is reflected by the anti-incident end surface portion that reflects light and proceeds to the incident end surface portion. A taper leak occurs at the inclined surface portion of 1 or the light close to the critical angle due to total reflection travels toward the surface portion. Further, the second inclined surface portion of the back surface portion has a small reflection angle of total reflection and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and totally reflects the reflected light from the anti-incident end surface portion with a spread in the surface portion direction. Furthermore, it is possible to obtain a light condensing property on the reflected light at the anti-incident end surface portion, and the surface portion is provided by the light deflecting portion whose cross section provided on the surface portion extends in the direction of the convex or concave incident end surface portion. It is possible to condense the light that has traveled to, and emit it in a direction substantially perpendicular to the surface portion.
In addition, since the light guide plate itself has a shape in which the thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness of the front surface portion and the back surface portion is maximized as the distance from the incident end surface portion increases, The reflection of strong light from the light source in the vicinity of the part can be avoided.
さらに、請求項3に係る導光板は、光偏向部の断面形状が円弧形状または三角形状を有するとともに傾斜面が直線または曲線または断面の頂部が平坦に欠切したことを特徴とする。
Furthermore, the light guide plate according to
請求項3に係る導光板は、光偏向部の断面形状が円弧形状または三角形状を有するとともに傾斜面が直線または曲線または断面の頂部が平坦に欠切したので、裏面部から全反射された光は側面部方向に広がりを持ち、光偏向部の傾斜面によって偏向され光偏向部の頂部上方方向に集光することができる。
In the light guide plate according to
また、稜の頂部が平坦に欠切した場合には、裏面部から全反射し頂部の平坦部分に達した光は、そのまま表面部から出射し、他の傾斜面部で偏向される。 When the top of the ridge is cut out flat, the light that is totally reflected from the back surface and reaches the flat portion of the top is directly emitted from the front surface and is deflected by another inclined surface.
さらに、請求項4に係る導光板は、光偏向部の断面が入射端面部から最大距離で最大となり、入射端面部に近づく程小さくなることを特徴とする。
Furthermore, the light guide plate according to
請求項4に係る導光板は、光偏向部の断面が入射端面部から最大距離で最大となり、入射端面部に近づく程小さくなるので、反入射端面部に近くなる程、光偏向部の断面の面積が増加するため、広がりを持った光でも反入射端面部方向に向かう光が多くなり、反入射端面部で反射する光を多くすることができる。 In the light guide plate according to the fourth aspect , the cross section of the light deflection section becomes the maximum at the maximum distance from the incident end face portion, and becomes smaller as it approaches the incident end face portion. Since the area is increased, even light with a spread increases in the direction toward the anti-incident end face, and the amount of light reflected by the anti-incident end face can be increased.
また、裏面部に設けた第1の傾斜面部のような緩やかな傾斜面からの入射端面部方向に向かう全反射光では、第1の傾斜面部の傾きと光偏向部の傾きが常に逆方向に向いている。このため、第1の傾斜面部のような微小な傾きで全反射された大きな反射角度の反射光でも光偏向部で光偏向部の傾斜度だけ小さな出射角で出射することができる。 In addition, in the total reflected light from the gentle inclined surface such as the first inclined surface portion provided on the back surface portion toward the incident end surface portion, the inclination of the first inclined surface portion and the inclination of the light deflecting portion are always in opposite directions. It is suitable. For this reason, even the reflected light having a large reflection angle that is totally reflected with a small inclination like the first inclined surface portion can be emitted by the light deflecting unit with a small exit angle corresponding to the inclination of the light deflecting unit.
さらに、裏面部に設けた第2の傾斜面部の傾きの方が光偏向部の傾きよりも大きい。このため、第2の傾斜面部で全反射した光の表面部への入射角と光偏向部の傾きが等しい時に出射光は光偏向部で偏向されずに出射されるが、第2の傾斜面部で光偏向部へ垂直に全反射した光はやや反入射端面部方向に出射する。 Furthermore, the inclination of the second inclined surface portion provided on the back surface portion is larger than the inclination of the light deflection portion. Therefore, when the incident angle to the surface portion of the light totally reflected by the second inclined surface portion is equal to the inclination of the light deflecting portion, the emitted light is emitted without being deflected by the light deflecting portion, but the second inclined surface portion. Thus, the light totally reflected perpendicularly to the light deflecting part is emitted in the direction of the slightly incident end face part.
また、請求項5に係る平面照明装置は、線状光源と、線状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部の反対側に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になるような外形形状であって、裏面部は反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
導光板の入射端面部および表面部以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備することを特徴とする。
Further, the flat illumination device according to
And a reflector having reflectivity that covers portions other than the incident end face portion and the surface portion of the light guide plate.
請求項5に係る平面照明装置は、線状光源と、線状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部の反対側に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になるような外形形状であって、裏面部は反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
導光板の入射端面部および表面部以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備するので、光源からの直進光が入射端面部から反入射端面部に進む時には楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず表面部や裏面部で全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、光を反射するようにした反入射端面部で反射され入射端面部に進む時、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起したり、全反射を行い臨界角に近い光が表面部方向に進む。また裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、反入射端面部からの反射光を表面部方向に広がりを持って全反射することができ、さらに反入射端面部での反射光に集光性を得ることができ、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができる。
The flat illumination device according to
A reflector having a reflective property that covers portions other than the incident end surface portion and the surface portion of the light guide plate, so that when the straight light from the light source travels from the incident end surface portion to the non-incident end surface portion, the wedge-shaped light guide plate itself It causes total reflection on the front and back surfaces without causing taper leak due to the inclination of the surface, and the angle of total reflection on the front and back surfaces changes to a larger angle toward the anti-incident end surface so that light is reflected. When the light is reflected by the anti-incident end face and proceeds to the incident end face, a taper leak occurs at the first inclined face of the back face or total reflection causes light close to the critical angle to travel toward the surface. Further, the second inclined surface portion of the back surface portion has a small reflection angle of total reflection and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and totally reflects the reflected light from the anti-incident end surface portion with a spread in the surface portion direction. In addition, it is possible to obtain the light condensing property on the reflected light at the anti-incident end face part, and the light deflection in which the cross section provided on the surface part extends toward the convex or concave incident end face part and the anti-incident end face part. By the portion, the light traveling to the surface portion can be condensed and emitted in a direction substantially perpendicular to the surface portion.
さらに、本発明の導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、入射端面部近傍でテーパーリークを発生させないので、指向性の強い光源でも入射端面部近傍での高輝度の出射光や半導体発光素子自身等の光源の形状が出射面から観測(映り込み)や輝度斑が無い。 Further, the light guide plate of the present invention has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the surface portion and the back surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion. For this reason, taper leak does not occur in the vicinity of the incident end face. Even with a highly directional light source, the shape of the light source such as the high-intensity emitted light near the incident end face or the semiconductor light emitting element itself is observed (reflected). ) Or brightness spots.
また、導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、反入射端面部で反射された一部の光は表面部と裏面部との間で全反射を多数繰り返すうちに臨界角に近くなって第1の傾斜面部の傾斜角度が小さいために第1の傾斜面部で微小の光が臨界角を破って裏面部から出射した光を反射体によって再度導光板内に反射することができる。 Further, the light guide plate itself has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the surface portion and the back surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion. For this reason, part of the light reflected by the anti-incident end face portion becomes closer to the critical angle while the total reflection is repeated many times between the front surface portion and the back surface portion, and the inclination angle of the first inclined surface portion is small. The light emitted from the back surface by the minute light breaking the critical angle at the first inclined surface can be reflected again into the light guide plate by the reflector.
さらに、より多くの光が反入射端面部で全反射をした後にテーパーリークは起こすことができるので、RGB等の単色光源を並べた光源の場合でも入射端面部近傍ですぐに出射しない。これにより、発光色斑の発生を回避することができ、入射光が一度導光板の入射端面部の反対側で全反射してから出射する。このために、その間に導光板内を幾度か全反射を繰り返しながら進行し、RGBの単色光が混合され完全な白色光を得ることができる。 Furthermore, since a taper leak can occur after more light is totally reflected at the anti-incident end face part, even in the case of a light source in which monochromatic light sources such as RGB are arranged, it does not immediately exit near the incident end face part. Thereby, generation | occurrence | production of a light emission color spot can be avoided and incident light will be emitted after totally reflecting once on the opposite side of the incident-end surface part of a light-guide plate. For this reason, the light guide plate travels while repeating total reflection several times in the meantime, and RGB monochromatic light is mixed to obtain complete white light.
さらに、請求項6に係る平面照明装置は、導光板の出射面側の上部に鋭角部分を導光板方向に向けるとともにプリズム部が入射端面部および反入射端面部方向に並設するようにプリズムシートを具備することを特徴とする。
Further, the planar illumination device according to
請求項6に係る平面照明装置は、導光板の出射面側の上部に鋭角部分を導光板方向に向けるとともにプリズム部が入射端面部および反入射端面部方向に並設するようにプリズムシートを具備するので、反入射端面部からの反射光が、反入射端面部から入射端面部方向へ進み光偏向部(表面部)から入射端面部方向へ向いた光が導光板の光偏向部(表面部)に沿うように導光板の外部に出射した光をプリズムの1面に達し、プリズムで屈折してプリズム内部に進行した後、プリズムの他方の面で全反射を行いプリズムの平面から略垂直に出射することができる。
The flat illumination device according to
また、請求項7に係る平面照明装置は、線状光源と、線状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部の反対側に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になるような外形形状であって、裏面部は反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備することを特徴とする。
Further, the flat illumination device according to
And a reflector having reflectivity that covers portions other than the incident end face and the exit face of the light guide plate.
請求項7に係る平面照明装置は、線状光源と、線状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部の反対側に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になるような外形形状であって、裏面部は反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備するので、光源からの直進光が入射端面部から反入射端面部に進む時には楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず表面部や裏面部で全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、光を反射するようにした反入射端面部で反射され入射端面部に進む時、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起こしたり、全反射を行い臨界角に近い光が表面部方向に進む。また裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、反入射端面部からの反射光を表面部方向に広がりを持って全反射することができ、さらに反入射端面部での反射光に集光性を得ることができ、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができる。
A flat illumination device according to a seventh aspect includes a linear light source, an incident end face part that guides light from the linear light source, an anti-incident end face part that is located on the opposite side of the incident end face part, and reflects the light, and the light The front and back portions that emit light, and the side portions that intersect these front and back portions, without breaking the critical angle while the straight light incident from the incident end surface portion proceeds to the anti-incident end surface portion, In order to break the critical angle while being reflected at the anti-incident end face portion and traveling from the anti-incident end face portion to the incident end face portion, the thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end face portion, and at the anti-incident end face portion. The outer shape is such that the thickness of the front surface portion and the back surface portion is maximized, and the back surface portion is formed by alternately and gradually forming a first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion facing the anti-incident end surface portion. A stepped shape connected to the surface, and the surface has a convex or / and concave cross section on the surface. And with providing the optical deflecting portion extending in the counter-incident end face direction, the second inclined surface portion is centered on the same distance position from the two side portions, center an arc shape close to the incident end face direction, and The anti-incident end face part is a light guide plate having an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side face parts ,
A reflector having a reflectivity that covers portions other than the incident end face and the exit face of the light guide plate, so that when the straight light from the light source travels from the incident end face to the non-incident end face, the wedge-shaped light guide plate itself It causes total reflection on the front and back surfaces without causing taper leak due to the inclination of the surface, and the angle of total reflection on the front and back surfaces changes to a larger angle toward the anti-incident end surface so that light is reflected. When the light is reflected by the anti-incident end face and proceeds to the incident end face, a taper leak occurs at the first inclined face of the back face or total reflection causes light close to the critical angle to travel toward the surface. Further, the second inclined surface portion of the back surface portion has a small reflection angle of total reflection and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and totally reflects the reflected light from the anti-incident end surface portion with a spread in the surface portion direction. In addition, it is possible to obtain the light condensing property on the reflected light at the anti-incident end face part, and the light deflection in which the cross section provided on the surface part extends toward the convex or concave incident end face part and the anti-incident end face part. By the portion, the light traveling to the surface portion can be condensed and emitted in a direction substantially perpendicular to the surface portion.
また、本発明の導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、入射端面部近傍でテーパーリークを発生させずに入射端面部近傍での光源からの強い光の映り込みを回避することができる。 Further, the light guide plate of the present invention has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the surface portion and the back surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion. For this reason, it is possible to avoid reflection of strong light from the light source in the vicinity of the incident end face without generating a taper leak in the vicinity of the incident end face.
さらに、導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、反入射端面部で反射された一部の光は表面部と裏面部との間で全反射を多数繰り返すうちに臨界角に近くなって第1の傾斜面部の傾斜角度が小さいために第1の傾斜面部で微小の光が臨界角を破って裏面部から出射した光を反射体によって再度導光板内に反射することができる。 Further, the light guide plate itself has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the surface portion and the back surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion. For this reason, part of the light reflected by the anti-incident end face portion becomes closer to the critical angle while the total reflection is repeated many times between the front surface portion and the back surface portion, and the inclination angle of the first inclined surface portion is small. The light emitted from the back surface by the minute light breaking the critical angle at the first inclined surface can be reflected again into the light guide plate by the reflector.
また、より多くの光が反入射端面部で全反射をした後にテーパーリークは起こすことができるので、RGB等の単色光源を並べた光源の場合でも入射端面部近傍ですぐに出射しない。これにより、発光色斑の発生を回避することができ、入射光が一度導光板の入射端面部の反対側で全反射してから出射する。このために、その間に導光板内を幾度か全反射を繰り返しながら進行し、RGBの単色光が混合され完全な白色光を得ることができる。 In addition, since a taper leak can occur after more light is totally reflected at the anti-incident end face portion, even in the case of a light source in which monochromatic light sources such as RGB are arranged, it does not immediately exit near the incident end face portion. Thereby, generation | occurrence | production of a light emission color spot can be avoided and incident light will be emitted after totally reflecting once on the opposite side of the incident-end surface part of a light-guide plate. For this reason, the light guide plate travels while repeating total reflection several times in the meantime, and RGB monochromatic light is mixed to obtain complete white light.
さらに、裏面部を出射面とする構成の場合には、出射面を表面部とした時の作用と同様であるが、反射体を備えた方向である表面部から表面部に対して略直角方向に出射し、出射光が反射体で反射をした後に再度導光板(表面部から)へ入射し、導光板の表面部方向から内部に進み裏面部より外部に出射する。 Further, in the case of a configuration in which the back surface portion is the exit surface, the operation is the same as that when the exit surface is the surface portion, but the direction from the front surface portion, which is the direction in which the reflector is provided, to the surface portion at a substantially right angle. After the reflected light is reflected by the reflector, it enters the light guide plate (from the front surface portion) again, proceeds from the surface portion direction of the light guide plate to the inside, and exits from the back surface portion to the outside.
さらに、請求項8に係る平面照明装置は、点状光源と、
点状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部以外に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部または/および裏面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され該反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、入射端面部から離れるに従って表面部と裏面部との厚さが最大になるような薄板状矩形立方体形状であって、入射端面部を導光板の1端に設け、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離の端隅において間距離が最大になり、裏面部には入射端面部と反対の端隅方向に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部方向に延在する光偏向素子を設けとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備することを特徴とする。
Furthermore, the planar illumination device according to
An incident end face part for guiding light from a point light source, an anti-incident end face part that is located at a position other than the incident end face part and reflects light, and a front surface part and / or a back surface part for emitting the light, and the incident end face part In order to break the critical angle while traveling straight light incident from the counter-incident end face part while breaking the critical angle while being reflected by the anti-incident end face part and traveling from the anti-incident end face part to the incident end face part, A thin rectangular rectangular cube shape in which the thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness of the front surface portion and the back surface portion is maximized as the distance from the incident end surface portion increases. Is provided at one end of the light guide plate, the distance between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the distance between the front end surface portion is maximized at the end corner of the maximum separation distance. The first inclined surface portion and the sharp second inclined toward the end corner direction opposite to the incident end surface portion. It forms a step shape in which the inclined surface portion is continuously connected alternately, in a surface portion with providing the optical deflection element section extends on the incident end face direction in a convex shape and / or concave shape, the second inclined surface Is centered on the same distance position from the two side surfaces, the center is in an arc shape close to the direction of the incident end surface portion, and the anti-incident end surface portion is an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side surface portions a light guide plate is,
And a reflector having reflectivity that covers portions other than the incident end face and the exit face of the light guide plate.
請求項8に係る平面照明装置は、点状光源と、
点状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部以外に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部または/および裏面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され該反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、入射端面部から離れるに従って表面部と裏面部との厚さが最大になるような薄板状矩形立方体形状であって、入射端面部を導光板の1端に設け、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離の端隅において間距離が最大になり、裏面部には入射端面部と反対の端隅方向に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部方向に延在する光偏向素子を設けとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備するので、光源からの直進光が入射端面部から離れる方向に進む時には楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず表面部や裏面部で全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が入射端面部以外の反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、光を反射するようにした反入射端面部で反射され入射端面部に進む時、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起こしたり、全反射を行い臨界角に近い光が表面部方向に進む。また裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、反入射端面部からの反射光を表面部方向に広がりを持って全反射することができ、さらに反入射端面部での反射光に集光性を得ることができ、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができる。
また、導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、入射端面部から離れるほど表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、入射端面部近傍でテーパーリークを発生させずに入射端面部近傍での光源からの強い光の映り込みを回避することができる。
A flat illumination device according to
An incident end face part for guiding light from a point light source, an anti-incident end face part that is located at a position other than the incident end face part and reflects light, and a front surface part and / or a back surface part for emitting the light, and the incident end face part In order to break the critical angle while traveling straight light incident from the counter-incident end face part while breaking the critical angle while being reflected by the anti-incident end face part and traveling from the anti-incident end face part to the incident end face part, A thin rectangular rectangular cube shape in which the thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness of the front surface portion and the back surface portion is maximized as the distance from the incident end surface portion increases. Is provided at one end of the light guide plate, the distance between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the distance between the front end surface portion is maximized at the end corner of the maximum separation distance. The first inclined surface portion and the sharp second inclined toward the end corner direction opposite to the incident end surface portion. It forms a step shape in which the inclined surface portion is continuously connected alternately, in a surface portion with providing the optical deflection element section extends on the incident end face direction in a convex shape and / or concave shape, the second inclined surface Is centered on the same distance position from the two side surfaces, the center is in an arc shape close to the direction of the incident end surface portion, and the anti-incident end surface portion is an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side surface portions a light guide plate is,
And a reflective reflector that covers the portion other than the incident end face and the exit face of the light guide plate, so that when the straight light from the light source travels away from the incident end face, the wedge-shaped light guide plate itself tilts. The total reflection at the front and back surfaces without causing taper leak due to the light, and the angle of total reflection at the front and back surfaces changes to a larger angle toward the non-incident end surface other than the incident end surface, reflecting the light When the light is reflected by the anti-incident end face portion and proceeds to the incident end face portion, a taper leak occurs at the first inclined surface portion of the back surface portion, or total reflection causes light close to the critical angle to travel toward the surface portion. Further, the second inclined surface portion of the back surface portion has a small reflection angle of total reflection and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and totally reflects the reflected light from the anti-incident end surface portion with a spread in the surface portion direction. In addition, it is possible to obtain the light condensing property on the reflected light at the anti-incident end face part, and the light deflection in which the cross section provided on the surface part extends toward the convex or concave incident end face part and the anti-incident end face part. By the portion, the light traveling to the surface portion can be condensed and emitted in a direction substantially perpendicular to the surface portion.
Further, the light guide plate itself has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the front surface portion and the back surface portion is maximized as the distance from the incident end surface portion is increased. For this reason, it is possible to avoid reflection of strong light from the light source in the vicinity of the incident end face without generating a taper leak in the vicinity of the incident end face.
また、反入射端面部で反射された一部の光は表面部と裏面部との間で全反射を多数繰り返すうちに臨界角に近くなって第1の傾斜面部の傾斜角度が小さいために第1の傾斜面部で微小の光が臨界角を破って裏面部から出射した光を反射体によって再度導光板内に反射することができる。In addition, a part of the light reflected by the anti-incident end face portion becomes closer to the critical angle as the total reflection is repeated many times between the front surface portion and the back surface portion, and the inclination angle of the first inclined surface portion is small. The light emitted from the back surface by the minute light breaking the critical angle at the inclined surface portion 1 can be reflected again into the light guide plate by the reflector.
以上のように、請求項1に係る導光板は、線状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部の反対側に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部または/および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され該反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になるような外形形状の導光板であって、
裏面部は反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けるとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状であるので、光源からの直進光が入射端面部から反入射端面部に進む時には楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず表面部や裏面部で全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、光を反射するようにした反入射端面部で反射され入射端面部に進む時、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起こしたり、全反射を行い臨界角に近い光が表面部方向に進む。また裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、反入射端面部からの反射光を表面部方向に広がりを持って全反射することができ、さらに反入射端面部での反射光に集光性を得ることができ、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができる。
そのため、反入射端面部で反射された光源からの光を第2の傾斜面部で広がりを持って全反射し、光を最大限に有効に利用することができ、光源からの反射光が側面方向から漏れにくくしながら互いに混合することができる。
As described above, the light guide plate according to the first aspect of the present invention includes the incident end face part that guides light from the linear light source, the opposite incident end face part that is located on the opposite side of the incident end face part, and reflects the light. It has a surface part to be emitted or / and a back part, and a side part that intersects the front part and the back part, and does not break the critical angle while the straight light incident from the incident end face part proceeds to the anti-incident end face part. The thickness of the front and back surfaces of the incident end surface is minimized so that the critical angle is broken while being reflected by the anti-incident end surface and traveling from the anti-incident end surface to the incident end surface. A light guide plate having an outer shape such that the thickness of the front surface portion and the back surface portion is maximum in the portion,
The back surface portion has a staircase shape in which a gentle first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion facing the anti-incident end surface portion are alternately connected continuously, and the surface portion has a convex shape and / or a concave shape. Are provided with a light deflecting portion extending in the direction of the incident end surface portion and the anti-incident end surface portion, and the second inclined surface portion is centered at the same distance position from the two side surface portions, and the center is an arc shape close to the incident end surface portion direction. And the anti-incident end surface portion has an arc shape in which the center position at the same distance from the two side surface portions swells, so that when the straight light from the light source travels from the incident end surface portion to the anti-incident end surface portion, it has a wedge shape. No light leaks due to the inclination of the light guide plate itself, and the light is totally reflected at the front and back surfaces. The angle at which the light is totally reflected at the front and back surfaces changes to a larger angle toward the anti-incident end surface, reflecting light. Reflected by the anti-incident end face When proceeding to hurt surface, or causing tapered leak in the first inclined surface portion of the back surface, the light near the critical angle performs total reflection proceeds in the surface portion direction. Further, the second inclined surface portion of the back surface portion has a small reflection angle of total reflection and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and totally reflects the reflected light from the anti-incident end surface portion with a spread in the surface portion direction. In addition, it is possible to obtain the light condensing property on the reflected light at the anti-incident end face part, and the light deflection in which the cross section provided on the surface part extends toward the convex or concave incident end face part and the anti-incident end face part. By the portion, the light traveling to the surface portion can be condensed and emitted in a direction substantially perpendicular to the surface portion.
Therefore, the light from the light source is reflected by the counter-incident end face is totally reflected with a spread in the second inclined surface, the light can be effectively utilized to maximize the reflected light is laterally from a light source Can be mixed with each other while preventing leakage .
また、本発明の導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、入射端面部近傍でテーパーリークを発生させずに入射端面部近傍での光源からの強い光の映り込みを回避することができる。これにより、光量をコントロールすることができるとともに光源の映り込みが無く、入射端面部近傍の入射端面部の両端をも暗部が無く明るく均一な出射光を得ることができる。その結果、その分実際に使用でき得る導光板の面積が大きく取れ、さらに光源が並列(アレー状)に設けてあっても互いに隣り合う光源からの光を重ならずに輝度斑の発生を防ぐことができる。
また、大型化する場合に両端を入射端面部とし、中心部分の厚さが一番厚いので、導光板の機械的安定および強度に優れる。
Further, the light guide plate of the present invention has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the surface portion and the back surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion. For this reason, it is possible to avoid reflection of strong light from the light source in the vicinity of the incident end face without generating a taper leak in the vicinity of the incident end face. As a result, the amount of light can be controlled, the light source is not reflected, and both the ends of the incident end face near the incident end face have no dark portions, and bright and uniform emitted light can be obtained. As a result, the area of the light guide plate that can actually be used can be increased, and even if the light sources are arranged in parallel (array shape), the occurrence of luminance spots is prevented without overlapping light from adjacent light sources. be able to.
Further, when the size is increased, both ends are set as incident end faces, and the thickness of the central portion is the thickest, so that the light guide plate is excellent in mechanical stability and strength.
請求項2に係る導光板は、点状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部以外に位置し、光を反射する反入射端面部と、光を出射する表面部または/および裏面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され該反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、入射端面部から離れるに従って表面部と裏面部との厚さが最大になるような薄板状矩形立方体形状の導光板であって、
入射端面部を導光板の1端に設け、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離の端隅において間距離が最大になり、裏面部には入射端面部と反対の端隅方向に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部方向に延在する光偏向素子を設けるとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状であるので、点状光源からの直進光が入射端面部から離れる方向に進む時には楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず表面部や裏面部で全反射する角度が入射端面部以外の反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、光を反射するようにした反入射端面部で反射され入射端面部に進む時に、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起こしたり、全反射を行い臨界角に近い光が表面部方向に進む。また裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、反入射端面部からの反射光を表面部方向に広がりを持って全反射することができ、さらに反入射端面部での反射光に集光性を得ることができ、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部方向に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができる。
また、導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、入射端面部から離れるに従って表面部と裏面部との厚さが最大になる形状であるため、入射端面部近傍でテーパーリークを発生させずに入射端面部近傍での光源からの強い光の映り込みを回避することができる。
そのため、反入射端面部で反射された点状光源からの光を第2の傾斜面部で広がりを持って全反射し、出射面から斑の無い均一な出射光を得ることができ、例えばRGBのような点状光源からの光を互いに混合し、完全な白色光を得ることができる。
The light guide plate according to
The incident end face portion is provided at one end of the light guide plate, the distance between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end face portion, and the distance is maximized at the end corner of the maximum separation distance from the incident end face portion, The back surface has a staircase shape in which a gentle first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion facing in the direction of the end corner opposite to the incident end surface portion are alternately connected, and the surface portion has a convex section. A light deflecting element extending in the direction of the incident end face is provided in the shape or / and the concave shape, and the second inclined face is centered at the same distance from the two side faces, and the center is a circle close to the direction of the incident end face The arc-shaped and anti-incident end face part is an arc shape with the center position of the same distance position swelled from the two side face parts. Therefore, when the straight light from the point light source travels away from the incident end face part, it is wedge-shaped. The surface portion and the taper leak due to the inclination of the light guide plate itself The angle of total reflection at the surface portion changes to a larger angle toward the anti-incident end surface portion other than the incident end surface portion, and is reflected by the anti-incident end surface portion that reflects light and proceeds to the incident end surface portion. A taper leak occurs at the inclined surface portion of 1 or the light close to the critical angle due to total reflection travels toward the surface portion. Further, the second inclined surface portion of the back surface portion has a small reflection angle of total reflection and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and totally reflects the reflected light from the anti-incident end surface portion with a spread in the surface portion direction. Furthermore, it is possible to obtain a light condensing property on the reflected light at the anti-incident end surface portion, and the surface portion is provided by the light deflecting portion whose cross section provided on the surface portion extends in the direction of the convex or concave incident end surface portion. It is possible to condense the light that has traveled to, and emit it in a direction substantially perpendicular to the surface portion.
In addition, since the light guide plate itself has a shape in which the thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness of the front surface portion and the back surface portion is maximized as the distance from the incident end surface portion increases, It is possible to avoid reflection of strong light from the light source in the vicinity of the incident end face without generating a taper leak in the vicinity of the portion.
Therefore, the light from the point light source reflected at the anti-incident end face part is totally reflected with a spread at the second inclined face part, and uniform outgoing light with no spots can be obtained from the outgoing face. Light from such point light sources can be mixed with each other to obtain complete white light.
請求項3に係る導光板は、光偏向部の断面形状が円弧形状または三角形状を有するとともに傾斜面が直線または曲線または断面の頂部が平坦に欠切したので、光偏向部の傾斜面によって偏向され光偏向部の頂部上方方向に集光することができる。
そのため、例えば、LCDでのRGBの各ピクセルに対して各方向に対して鋭い光束を出射するので、ピクセルの開口面積を小さくすることができる。これにより、RGBの各々のピクセルのサイズを小さくすることによって、より微細で単位面積当たりのピクセル量を多くすることができ、鮮明な画像を提供することができる。
In the light guide plate according to the third aspect , the cross-sectional shape of the light deflecting portion has an arc shape or a triangular shape, and the inclined surface is straight or curved, or the top of the cross section is notched flat, so that the light deflecting portion is deflected by the inclined surface of the light deflecting portion. Then, the light can be condensed in the upward direction of the top of the light deflection unit.
Therefore, for example, a sharp light beam is emitted in each direction with respect to each pixel of RGB on the LCD, so that the aperture area of the pixel can be reduced. Thus, by reducing the size of each pixel of RGB, the amount of pixels per unit area can be made finer and a clear image can be provided.
また、稜の頂部が平坦に欠切した場合には、裏面部から全反射し頂部の平坦部分に達した光は、そのまま表面部から出射し、他の傾斜面部で偏向される。
そのため、頂部上方で全て集光された光ばかりでなく、やや広がりの有る光と集光された光とが混在され、導光板全体として明るい出射光を得ることができる。
When the top of the ridge is cut out flat, the light that is totally reflected from the back surface and reaches the flat portion of the top is directly emitted from the front surface and is deflected by another inclined surface.
For this reason, not only the light that has been collected all over the top, but also the light that has a slight spread and the collected light are mixed, so that bright light can be obtained as a whole light guide plate.
請求項4に係る導光板は、光偏向部の断面が入射端面部から最大距離で最大となり、入射端面部に近づく程小さくなるので、反入射端面部に近くなる程、光偏向部の断面の面積が増加するため広がりを持った光でも反入射端面部方向に向かう光が多くなり、反入射端面部で反射する光を多くすることができる。
そのため、出射光量が多くなり明るい出射光を得ることができる。
In the light guide plate according to the fourth aspect , the cross section of the light deflection section becomes the maximum at the maximum distance from the incident end face portion, and becomes smaller as it approaches the incident end face portion. Since the area increases, even light that has a spread increases in the direction toward the anti-incident end face, and the amount of light reflected by the anti-incident end face can be increased.
Therefore, the amount of emitted light increases and bright emitted light can be obtained.
また、裏面部に設けた第1の傾斜面部のような緩やかな傾斜面からの入射端面部方向に向かう全反射光では、第1の傾斜面部の傾きと光偏向部の傾きが常に逆方向に向いているために、第1の傾斜面部のような微小な傾きで全反射された大きな反射角度の反射光でも光偏向部で光偏向部の傾斜度だけ小さな出射角で出射することができる。
そのため、入射端面部方向への出射角の大きな出射光は存在しない。
In addition, in the total reflected light from the gentle inclined surface such as the first inclined surface portion provided on the back surface portion toward the incident end surface portion, the inclination of the first inclined surface portion and the inclination of the light deflecting portion are always in opposite directions. Therefore, even the reflected light having a large reflection angle that is totally reflected with a slight inclination as in the first inclined surface portion can be emitted by the light deflection portion with a small emission angle corresponding to the inclination of the light deflection portion.
Therefore, there is no outgoing light having a large outgoing angle in the direction of the incident end face.
さらに、裏面部に設けた第2の傾斜面部の傾きの方が光偏向部の傾きよりも大きいために第2の傾斜面部で全反射した光の表面部への入射角と光偏向部の傾きが等しい時に出射光は光偏向部で偏向されずに出射されるが、第2の傾斜面部で光偏向部へ垂直に全反射した光はやや反入射端面部方向に出射する。
そのため、裏面部で必ず垂直方向に全反射させなくとも表面部の光偏向部からは垂直な光を得ることができる。
Further, since the inclination of the second inclined surface portion provided on the back surface portion is larger than the inclination of the light deflecting portion, the incident angle to the surface portion of the light totally reflected by the second inclined surface portion and the inclination of the light deflecting portion. When the two are equal, the emitted light is emitted without being deflected by the light deflecting unit, but the light totally reflected perpendicularly to the light deflecting unit by the second inclined surface part is emitted in the direction of the slightly incident end face part.
Therefore, it is possible to obtain vertical light from the light deflecting portion on the front surface portion without necessarily performing total reflection in the vertical direction on the back surface portion.
請求項5に係る平面照明装置は、線状光源と、線状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部の反対側に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部と、表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になるような外形形状であって、裏面部は反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けたとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
導光板の入射端面部および表面部以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備するので、光源からの直進光が入射端面部から反入射端面部に進む時には楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず表面部や裏面部で全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、光を反射するようにした反入射端面部で反射され入射端面部に進む時、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起したり、全反射を行い臨界角に近い光が表面部方向に進む。また裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、反入射端面部からの反射光を表面部方向に広がりを持って全反射することができ、さらに反入射端面部での反射光に集光性を得ることができ、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができる。
そのため、反入射端面部で反射された光源からの光を第2の傾斜面部で広がりを持って全反射し、光を最大限に有効に利用することができ、均一で斑の無い高輝度の出射光を得ることができ、光源からの反射光が側面方向から漏れにくくしながら互いに混合することができる。
The flat illumination device according to
A reflector having a reflective property that covers portions other than the incident end surface portion and the surface portion of the light guide plate, so that when the straight light from the light source travels from the incident end surface portion to the non-incident end surface portion, the wedge-shaped light guide plate itself It causes total reflection on the front and back surfaces without causing taper leak due to the inclination of the surface, and the angle of total reflection on the front and back surfaces changes to a larger angle toward the anti-incident end surface so that light is reflected. When the light is reflected by the anti-incident end face and proceeds to the incident end face, a taper leak occurs at the first inclined face of the back face or total reflection causes light close to the critical angle to travel toward the surface. Further, the second inclined surface portion of the back surface portion has a small reflection angle of total reflection and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and totally reflects the reflected light from the anti-incident end surface portion with a spread in the surface portion direction. In addition, it is possible to obtain the light condensing property on the reflected light at the anti-incident end face part, and the light deflection in which the cross section provided on the surface part extends toward the convex or concave incident end face part and the anti-incident end face part. By the portion, the light traveling to the surface portion can be condensed and emitted in a direction substantially perpendicular to the surface portion.
Therefore, the light from the light source reflected by the anti-incident end face part is totally reflected by the second inclined face part with a spread, and the light can be used to the maximum extent effectively. can be obtained emitted light, reflected light from the light source Ru can be mixed with one another while hardly leaks from the side.
さらに、本発明の導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、入射端面部近傍でテーパーリークを発生させないので、指向性の強い光源でも入射端面部近傍での高輝度の出射光や半導体発光素子自身等の光源の形状が出射面から観測(映り込み)や輝度斑が無い。
そのため、光量をコントロールすることができるとともに光源の映り込みが無く、入射端面部近傍の入射端面部の両端をも暗部が無く明るく均一な出射光を得ることができ、その分実際に使用でき得る導光板の面積が大きく取れる。
Further, the light guide plate of the present invention has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the surface portion and the back surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion. For this reason, taper leak does not occur in the vicinity of the incident end face. Even with a highly directional light source, the shape of the light source such as the high-intensity emitted light near the incident end face or the semiconductor light emitting element itself is observed (reflected). ) Or brightness spots.
Therefore, the amount of light can be controlled and there is no reflection of the light source, and both ends of the incident end face near the incident end face can be obtained with no dark part and bright and uniform outgoing light can be obtained. Large area of the light guide plate.
また、導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、反入射端面部で反射された一部の光は表面部と裏面部との間で全反射を多数繰り返すうちに臨界角に近くなって第1の傾斜面部の傾斜角度が小さいために第1の傾斜面部で微小の光が臨界角を破って裏面部から出射した光を反射体によって再度導光板内に反射することができる。
そのため、光源からの光を無駄なく利用し、全ての光が出射面から出射することができる。
Further, the light guide plate itself has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the surface portion and the back surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion. For this reason, part of the light reflected by the anti-incident end face portion becomes closer to the critical angle while the total reflection is repeated many times between the front surface portion and the back surface portion, and the inclination angle of the first inclined surface portion is small. The light emitted from the back surface by the minute light breaking the critical angle at the first inclined surface can be reflected again into the light guide plate by the reflector.
Therefore, light from the light source can be used without waste, and all light can be emitted from the emission surface.
さらに、より多くの光が反入射端面部で全反射をした後にテーパーリークは起こすことができるので、RGB等の単色光源を並べた光源の場合でも入射端面部近傍ですぐに出射しない。これにより、発光色斑の発生を回避することができ、入射光が一度導光板の入射端面部の反対側で全反射してから出射する。このために、その間に導光板内を幾度か全反射を繰り返しながら進行し、RGBの単色光が混合され完全な白色光を得ることができる。
そのため、光源が並列(アレー状)に設けてあっても互いに隣り合う光源からの光を重ならずに輝度斑の発生を防ぐことができるように光源の種類を選ばず利用することができるとともに光源にRGB等の半導体発光の光源を用いることができ、軽量化、小型化、機械的強度、低温環境での発光、省電力化、高輝度化および環境にも優しい平面照明装置を得ることができる。
また、大型化する場合に両端を入射端面部とし、中心部分の厚さが一番厚いので、導光板の機械的安定および強度に優れる。
Furthermore, since a taper leak can occur after more light is totally reflected at the anti-incident end face part, even in the case of a light source in which monochromatic light sources such as RGB are arranged, it does not immediately exit near the incident end face part. Thereby, generation | occurrence | production of a light emission color spot can be avoided and incident light will be emitted after totally reflecting once on the opposite side of the incident-end surface part of a light-guide plate. For this reason, the light guide plate travels while repeating total reflection several times in the meantime, and RGB monochromatic light is mixed to obtain complete white light.
Therefore, even if the light sources are arranged in parallel (array shape), it is possible to use any type of light source so that the light from adjacent light sources can be prevented from overlapping without causing luminance spots. Light source of semiconductor light emission such as RGB can be used as the light source, and it is possible to obtain a flat illumination device that is light weight, downsized, mechanical strength, light emission in low temperature environment, power saving, high brightness and environment friendly it can.
Further, when the size is increased, both ends are set as incident end faces, and the thickness of the central portion is the thickest, so that the light guide plate is excellent in mechanical stability and strength.
請求項6に係る平面照明装置は、導光板の出射面側の上部に鋭角部分を導光板方向に向けるとともにプリズム部が入射端面部および反入射端面部方向に並設するようにプリズムシートを具備するので、反入射端面部からの反射光が、反入射端面部から入射端面部方向へ進み光偏向部(表面部)から入射端面部方向へ向いた光が導光板の光偏向部(表面部)に沿うように導光板の外部に出射し出射角の大きな光をプリズムの1面に達し、プリズムで屈折してプリズム内部に進行した後、プリズムの他方の面で全反射を行いプリズムの平面から略垂直に出射することができる。
そのため、表面部から出射する光を全て略垂直に出射することができ、明るい出射光を得ることができる。
The flat illumination device according to
Therefore, all the light emitted from the surface portion can be emitted substantially vertically, and bright emitted light can be obtained.
請求項7に係る平面照明装置は、線状光源と、線状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部の反対側に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になるような外形形状であって、裏面部は反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備するので、光源からの直進光が入射端面部から反入射端面部に進む時には楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず表面部や裏面部で全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、光を反射するようにした反入射端面部で反射され入射端面部に進む時、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起したり、全反射を行い臨界角に近い光が表面部方向に進む。また裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、反入射端面部からの反射光を表面部方向に広がりを持って全反射することができ、さらに反入射端面部での反射光に集光性を得ることができ、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができる。
そのため、反入射端面部で反射された光源からの光を第2の傾斜面部で広がりを持って全反射し、光を最大限に有効に利用することができ、均一で斑の無い高輝度の出射光を得ることができ、光源からの反射光が側面方向から漏れにくくしながら互いに混合することができる。
A flat illumination device according to a seventh aspect includes a linear light source, an incident end face part that guides light from the linear light source, an anti-incident end face part that is located on the opposite side of the incident end face part, and reflects the light, and the light The front and back portions that emit light, and the side portions that intersect these front and back portions, without breaking the critical angle while the straight light incident from the incident end surface portion proceeds to the anti-incident end surface portion, In order to break the critical angle while being reflected at the anti-incident end face portion and traveling from the anti-incident end face portion to the incident end face portion, the thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end face portion, and at the anti-incident end face portion. The outer shape is such that the thickness of the front surface portion and the back surface portion is maximized, and the back surface portion is formed by alternately and gradually forming a first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion facing the anti-incident end surface portion. A stepped shape connected to the surface, and the surface has a convex or / and concave cross section on the surface. And with providing the optical deflecting portion extending in the counter-incident end face direction, the second inclined surface portion is centered on the same distance position from the two side portions, center an arc shape close to the incident end face direction, and The anti-incident end face part is a light guide plate having an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side face parts ,
A reflector having a reflectivity that covers portions other than the incident end face and the exit face of the light guide plate, so that when the straight light from the light source travels from the incident end face to the non-incident end face, the wedge-shaped light guide plate itself It causes total reflection on the front and back surfaces without causing taper leak due to the inclination of the surface, and the angle of total reflection on the front and back surfaces changes to a larger angle toward the anti-incident end surface so that light is reflected. When the light is reflected by the anti-incident end face and proceeds to the incident end face, a taper leak occurs at the first inclined face of the back face or total reflection causes light close to the critical angle to travel toward the surface. Further, the second inclined surface portion of the back surface portion has a small reflection angle of total reflection and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and totally reflects the reflected light from the anti-incident end surface portion with a spread in the surface portion direction. In addition, it is possible to obtain the light condensing property on the reflected light at the anti-incident end face part, and the light deflection in which the cross section provided on the surface part extends toward the convex or concave incident end face part and the anti-incident end face part. By the portion, the light traveling to the surface portion can be condensed and emitted in a direction substantially perpendicular to the surface portion.
Therefore, the light from the light source reflected by the anti-incident end face part is totally reflected by the second inclined face part with a spread, and the light can be used to the maximum extent effectively. can be obtained emitted light, reflected light from the light source Ru can be mixed with one another while hardly leaks from the side.
さらに、本発明の導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、入射端面部近傍でテーパーリークを発生させずに入射端面部近傍での光源からの強い光の映り込みを回避することができる。
これにより、光量をコントロールすることができるとともに光源の映り込みが無く、入射端面部近傍の入射端面部の両端をも暗部が無く明るく均一な出射光を得ることができ、その分実際に使用でき得る導光板の面積が大きく取れる。
Further, the light guide plate of the present invention has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the surface portion and the back surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion. For this reason, it is possible to avoid reflection of strong light from the light source in the vicinity of the incident end face without generating a taper leak in the vicinity of the incident end face.
As a result, the amount of light can be controlled and there is no reflection of the light source, and both ends of the incident end surface near the incident end surface can be obtained with no dark areas, and bright and uniform outgoing light can be obtained, and can be used for that. The area of the obtained light guide plate can be increased.
また、導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、反入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、反入射端面部で反射された一部の光は表面部と裏面部との間で全反射を多数繰り返すうちに臨界角に近くなって第1の傾斜面部の傾斜角度が小さいために第1の傾斜面部で微小の光が臨界角を破って裏面部から出射した光を反射体によって再度導光板内に反射することができる。
そのため、光源からの光を無駄なく利用し、全ての光が出射面から出射することができる。
Further, the light guide plate itself has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the surface portion and the back surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion. For this reason, part of the light reflected by the anti-incident end face portion becomes closer to the critical angle while the total reflection is repeated many times between the front surface portion and the back surface portion, and the inclination angle of the first inclined surface portion is small. The light emitted from the back surface by the minute light breaking the critical angle at the first inclined surface can be reflected again into the light guide plate by the reflector.
Therefore, light from the light source can be used without waste, and all light can be emitted from the emission surface.
さらに、より多くの光が反入射端面部で全反射をした後にテーパーリークは起こすことができるので、RGB等の単色光源を並べた光源の場合でも入射端面部近傍ですぐに出射しない。これにより、発光色斑の発生を回避することができ、入射光が一度導光板の入射端面部の反対側で全反射してから出射する。このために、その間に導光板内を幾度か全反射を繰り返しながら進行し、RGBの単色光が混合され完全な白色光を得ることができる。
そのため、光源が並列(アレー状)に設けてあっても互いに隣り合う光源からの光を重ならずに輝度斑の発生を防ぐことができるように光源の種類を選ばず利用することができる。
また、大型化する場合に両端を入射端面部とし、中心部分の厚さが一番厚いので導光板の機械的安定および強度に優れる。
Furthermore, since a taper leak can occur after more light is totally reflected at the anti-incident end face part, even in the case of a light source in which monochromatic light sources such as RGB are arranged, it does not immediately exit near the incident end face part. Thereby, generation | occurrence | production of a light emission color spot can be avoided and incident light will be emitted after totally reflecting once on the opposite side of the incident-end surface part of a light-guide plate. For this reason, the light guide plate travels while repeating total reflection several times in the meantime, and RGB monochromatic light is mixed to obtain complete white light.
Therefore, even if the light sources are provided in parallel (array shape), it is possible to use any type of light source so as to prevent the occurrence of luminance spots without overlapping light from adjacent light sources.
Further, when the size is increased, both ends are set as incident end faces, and the thickness of the central portion is the thickest, so that the light guide plate is excellent in mechanical stability and strength.
さらに、裏面部を出射面とする構成の場合には、出射面を表面部とした時の作用と同様であるが、反射体を備えた方向である表面部から表面部に対して略直角方向に出射し、出射光が反射体で反射をした後に再度導光板(表面部から)へ入射し、導光板の表面部方向から内部に進み裏面部より外部に出射する。
そのため、反入射端面部からの反射光が直接出射面(裏面部)から出射せず、出射面(裏面部)からは全て略垂直な光を出射することができる。
Further, in the case of a configuration in which the back surface portion is the exit surface, the operation is the same as that when the exit surface is the surface portion, but the direction from the front surface portion, which is the direction in which the reflector is provided, to the surface portion at a substantially right angle. After the reflected light is reflected by the reflector, it enters the light guide plate (from the front surface portion) again, proceeds from the surface portion direction of the light guide plate to the inside, and exits from the back surface portion to the outside.
Therefore, the reflected light from the anti-incident end face portion does not directly exit from the exit surface (back surface portion), and almost vertical light can be emitted from the exit surface (back surface portion).
請求項8に係る平面照明装置は、点状光源と、
点状光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部以外に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部または/および裏面部を有し、入射端面部から入射された直進光が反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、反入射端面部で反射され該反入射端面部から入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、入射端面部から離れるに従って表面部と裏面部との厚さが最大になるような薄板状矩形立方体形状であって、入射端面部を導光板の1端に設け、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離の端隅において間距離が最大になり、裏面部には入射端面部と反対の端隅方向に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、表面部には断面が凸形状または/および凹形状に入射端面部方向に延在する光偏向素子を設けとともに、第2の傾斜面部は、2つの側面部から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ反入射端面部は、2つの側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備するので、光源からの直進光が入射端面部から離れる方向に進む時には楔形状の導光板自身の傾きによるテーパーリークを起さず表面部や裏面部で全反射させ、この表面部や裏面部で全反射する角度が入射端面部以外の反入射端面部に向かうに従い大きな角度に変化し、光を反射するようにした反入射端面部で反射され入射端面部に進む時、裏面部の第1の傾斜面部でテーパーリークを起こしたり、全反射を行い臨界角に近い光が表面部方向に進む。また裏面部の第2の傾斜面部では全反射の反射角度が小さく表面部に対して略垂直な角度で進み、反入射端面部からの反射光を表面部方向に広がりを持って全反射することができ、さらに反入射端面部での反射光に集光性を得ることができ、表面部に設けた断面が凸形状や凹形状の入射端面部および反入射端面部方向に延在する光偏向部によって、表面部に進んで来た光を集光させて、表面部に対して略直角方向に出射することができる。そのため、反入射端面部で反射された光源からの光を第2の傾斜面部で広がりを持って全反射し、光を最大限に有効に利用することができ、均一で斑の無い高輝度の出射光を得ることができ、光源からの反射光が側面方向から漏れにくくしながら互いに混合することができる。
A flat illumination device according to
An incident end face part for guiding light from a point light source, an anti-incident end face part that is located at a position other than the incident end face part and reflects light, and a front surface part and / or a back surface part for emitting the light, and the incident end face part In order to break the critical angle while traveling straight light incident from the counter-incident end face part while breaking the critical angle while being reflected by the anti-incident end face part and traveling from the anti-incident end face part to the incident end face part, A thin rectangular rectangular cube shape in which the thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness of the front surface portion and the back surface portion is maximized as the distance from the incident end surface portion increases. Is provided at one end of the light guide plate, the distance between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the distance between the front end surface portion is maximized at the end corner of the maximum separation distance. The first inclined surface portion and the sharp second inclined toward the end corner direction opposite to the incident end surface portion. It forms a step shape in which the inclined surface portion is continuously connected alternately, in a surface portion with providing the optical deflection element section extends on the incident end face direction in a convex shape and / or concave shape, the second inclined surface Is centered on the same distance position from the two side surfaces, the center is in an arc shape close to the direction of the incident end surface portion, and the anti-incident end surface portion is an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side surface portions a light guide plate is,
And a reflective reflector that covers the portion other than the incident end face and the exit face of the light guide plate, so that when the straight light from the light source travels away from the incident end face, the wedge-shaped light guide plate itself tilts. The total reflection at the front and back surfaces without causing taper leak due to the light, and the angle of total reflection at the front and back surfaces changes to a larger angle toward the non-incident end surface other than the incident end surface, reflecting the light When the light is reflected by the anti-incident end face portion and proceeds to the incident end face portion, a taper leak occurs at the first inclined surface portion of the back surface portion, or total reflection causes light close to the critical angle to travel toward the surface portion. Further, the second inclined surface portion of the back surface portion has a small reflection angle of total reflection and proceeds at an angle substantially perpendicular to the surface portion, and totally reflects the reflected light from the anti-incident end surface portion with a spread in the surface portion direction. In addition, it is possible to obtain the light condensing property on the reflected light at the anti-incident end face part, and the light deflection in which the cross section provided on the surface part extends toward the convex or concave incident end face part and the anti-incident end face part. By the portion, the light traveling to the surface portion can be condensed and emitted in a direction substantially perpendicular to the surface portion. Therefore, the light from the light source reflected by the anti-incident end face part is totally reflected by the second inclined face part with a spread, and the light can be used to the maximum extent effectively. can be obtained emitted light, reflected light from the light source Ru can be mixed with one another while hardly leaks from the side.
さらに、導光板自身が入射端面部において表面部と裏面部との厚さが最小になり、入射端面部から離れるほど表面部と裏面部との厚さが最大になる形状である。このため、入射端面部近傍でテーパーリークを発生させずに入射端面部近傍での光源からの強い光の映り込みを回避することができる。Further, the light guide plate itself has a shape in which the thickness between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness between the front surface portion and the back surface portion is maximized as the distance from the incident end surface portion is increased. For this reason, it is possible to avoid reflection of strong light from the light source in the vicinity of the incident end face without generating a taper leak in the vicinity of the incident end face.
また、反入射端面部で反射された一部の光は表面部と裏面部との間で全反射を多数繰り返すうちに臨界角に近くなって第1の傾斜面部の傾斜角度が小さいために第1の傾斜面部で微小の光が臨界角を破って裏面部から出射した光を反射体によって再度導光板内に反射することができる。そのため、光源からの光を無駄なく利用し、全ての光が出射面から出射することができる。In addition, a part of the light reflected by the anti-incident end face portion becomes closer to the critical angle as the total reflection is repeated many times between the front surface portion and the back surface portion, and the inclination angle of the first inclined surface portion is small. The light emitted from the back surface by the minute light breaking the critical angle at the inclined surface portion 1 can be reflected again into the light guide plate by the reflector. Therefore, light from the light source can be used without waste, and all light can be emitted from the emission surface.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
尚、本発明の導光板は、表面部と裏面部との間の間距離が入射端面部で最小になり、入射端面部から最大離距離において間距離が最大になり、裏面部は入射端面部と反対方向に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなしてこれらの面が鏡面をなし、表面部には光を集光させる光偏向部を設けたものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the light guide plate of the present invention, the distance between the front surface portion and the back surface portion is the minimum at the incident end surface portion, the distance is maximum at the maximum separation distance from the incident end surface portion, and the back surface portion is the incident end surface portion. The first inclined surface portion and the sharp second inclined surface portion facing in the opposite direction to each other form a stepped shape in which the first and second inclined surface portions are alternately and continuously connected. These surfaces form a mirror surface, and collect light on the surface portion. An optical deflection unit is provided.
また、本発明の平面照明装置は、上記導光板と、線状光源や点状光源と、導光板の入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備するものである。本発明は、上記構成によって、導光板の入射端面部近傍での光源の映り込みや輝度斑や発光色斑の発生をコントロールすることができ、導光板の利用出射面を大きく取ることができる導光板および平面照明装置を提供するものである。 Moreover, the flat illuminating device of this invention comprises the said light guide plate, a linear light source, a point light source, and the reflector with the reflectivity which covers parts other than the entrance-end surface part and output surface of a light-guide plate. It is. With the above configuration, the present invention can control the reflection of the light source near the incident end face portion of the light guide plate, the occurrence of luminance spots and light emission color spots, and can lead to a large use exit surface of the light guide plate. An optical plate and a flat illumination device are provided.
図1〜図7は本発明に係る平面照明装置の略斜視図、図8は本発明に係る導光板の概念の略断面図および軌跡図、図9は本発明に係る導光板の略断面図および軌跡図、図10は本発明に係る導光板の略表面図および軌跡図、図11は本発明に係る導光板の略断面図および軌跡図、図12は本発明に係る導光板の略裏面図、図13は本発明に係る平面照明装置の略斜視図、図14は本発明に係る導光板の部分拡大図、図15は本発明に係る平面照明装置の略斜視図、図16は本発明に係る平面照明装置の略断面図、図17は本発明に係る平面照明装置の略斜視図、図18は本発明に係る平面照明装置の略断面図および軌跡図である。 1 to 7 are schematic perspective views of a flat illumination device according to the present invention, FIG. 8 is a schematic cross-sectional view and a trajectory diagram of the concept of the light guide plate according to the present invention, and FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the light guide plate according to the present invention. 10 is a schematic front view and a trajectory diagram of the light guide plate according to the present invention, FIG. 11 is a schematic cross-sectional view and a trajectory diagram of the light guide plate according to the present invention, and FIG. 12 is a schematic back surface of the light guide plate according to the present invention. 13 is a schematic perspective view of a flat illumination device according to the present invention, FIG. 14 is a partially enlarged view of a light guide plate according to the present invention, FIG. 15 is a schematic perspective view of the flat illumination device according to the present invention, and FIG. FIG. 17 is a schematic perspective view of a flat illumination device according to the present invention, and FIG. 18 is a schematic cross-sectional view and a trajectory diagram of the flat illumination device according to the present invention.
図1に示す平面照明装置1は、導光板2と光源10と反射体11を備えて概略構成されている。
A flat illumination device 1 shown in FIG. 1 includes a
導光板2は、屈折率が1.4〜1.7程度の透明なアクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート(PC)等で形成される。導光板2は、光源10からの光を導く入射端面部3と、この入射端面部3と反対側に位置する反入射端面部4と、光を出射する表面部8と、この表面部8と反対側に位置する裏面部5と、表面部8と裏面部5とに接続する側面部14とからなる。
尚、ここでは入射端面部3が矩形形状の導光板2の1側面を用いているが、入射端面部3は導光板2の周辺側のどこでも良く、形状も規定していない。
The
Here, although the incident
また、導光板2は、表面部8と裏面部5との間の間距離(導光板2の厚さ)が入射端面部3で最小(薄く)になり、入射端面部3から最大離距離(入射端面部3の反対側に位置する反入射端面部4)において間距離(厚さ)が最大(厚く)になるような形状を有する。そして、光源10は、導光板2の厚さが薄い入射端面部3の近傍に配置し、光源10の反対側(最大離距離)が導光板2の厚さが厚い配置となる。
尚、図示していないが反入射端面部4には反射するように反射体を施したり、反射体11によって反射されるようにしてある。
In the
Although not shown, the anti-incidence
さらに、導光板2の裏面部5は、入射端面部3と反対方向(反入射端面部4)に向く緩やかな第1の傾斜面部6と鋭い第2の傾斜面部7とが交互に連続的に接続した階段形状をなしている。尚、これら第1の傾斜面部6と第2の傾斜面部7の面は各々鏡面をなしている。
Further, the
また、導光板2に入射した光は、屈折角γが0≦|γ|≦Sin-1(1/n)の式を満たす範囲で導光板2内に進む。例えば一般の導光板2に使用されている樹脂材料であるアクリル樹脂の屈折率はn=1.49程度であるので、入射端面部3の表面部8方向から裏面部5方向への光および裏面部5方向から表面部8方向への光の最大入射角が90°となり、入射端面部3で屈折する屈折角γがγ=0〜±42°程度の範囲内になる。
但し、表面部8近傍では裏面部5方向のみのγ=−42°のみ、裏面部5近傍では表面部8方向のみのγ=+42°のみとなる。
Further, the light incident on the
However, only γ = −42 ° only in the direction of the
さらに、屈折角γ=0〜±42°の範囲内で導光板2内に入射した光は、導光板2と空気層(屈折率n=1)との境界面において、Sinα=(1/n)の式により臨界角を表わすことができる。例えば一般の導光板2に使用されている樹脂材料であるアクリル樹脂の屈折率はn=1.49程度であるので、臨界角αはα=42°程度になり、導光板2の表面部8や裏面部5に光線を偏向する溝等が無かったり、導光板2の入射端面部3方向から徐々に導光板2の厚さが薄くなるような全体の傾斜角が6°程度になるように臨界角αを越えなければ導光板2内の光は表面部8や裏面部5で全て全反射しながら反入射端面部4方向へ進むことになる。
Further, the light incident on the
しかし、本発明の導光板2は、厚さ(表面部8と裏面部5との間の間距離)が入射端面部3から入射端面部3の反対側に位置する反入射端面部4に向かう程厚く(入射端面部3から最大離距離で最大に厚く)なる楔形状(一般または従来の導光板のような入射端面部から最大離距離に向かう程厚さが薄くなる楔形状とは逆)である。これにより、図8に示すように、入射端面部3からの入射光Ln1が入射端面部3の反対側に位置する反入射端面部4に進む間に導光板2が楔形状であっても臨界角を破る光線は無く、表面部8や裏面部5で全反射を繰り返した光線Ln2が反入射端面部4で全反射をして、反射光線Ln3が臨界角αに近い角度で表面部8に進み、導光板2の表面部(傾斜)に対する入射角が臨界角αを破り表面部8から光線Ln4を出射することができる。
尚、ここで図8の導光板2の裏面部5での入射端面部3の反対方向である反入射端面部4に向く緩やかな第1の傾斜面部6と鋭い第2の傾斜面部7とを図示しないで、全体の形状等がわかり易いように1つの緩やかな傾斜面としての裏面部5を図示している。
However, in the
In addition, the gentle 1st
また、図9に示すように、導光板2の裏面部5は、入射端面部3と反対方向である反入射端面部4に向く緩やかな第1の傾斜面部6と鋭い第2の傾斜面部7とが交互に連続的に接続した階段形状をなしている。また、これらの面が鏡面をなしている。
Further, as shown in FIG. 9, the
導光板2は概略楔形状であり、反入射端面部4に向く緩やかな第1の傾斜面部6と鋭い第2の傾斜面部7とが交互に連続的に接続した階段形状をなしているが、入射端面部3からの入射光Ln1が入射端面部3の反対側に位置する反入射端面部4に進む間において臨界角を破る光線は無く、表面部8と裏面部5の緩やかな第1の傾斜面部6や鋭い第2の傾斜面部7で全反射を繰り返し、反入射端面部4に達し反入射端面部4で全反射をして、全反射した光線Ln2が再度入射端面部3方向に進む。このとき緩やかな第1の傾斜面部6ではあまりテーパーリークは起き難く、起きた場合でも裏面部5に沿うように大きな出射角度で出射する。
また、緩やかな第1の傾斜面部6で全反射して表面部8からテーパーリークを起した場合でも表面部8に沿うように大きな出射角度で出射する。
The
Further, even when a taper leak occurs from the
しかし、鋭い第2の傾斜面部7に到達した光線は、テーパーリークを起こし易い状態の光線であるため、第2の傾斜面部7によって全反射をして光線Ln3が表面部8方向に進み、表面部8から略直角に光線Ln4を出射することができる。
However, since the light beam that has reached the sharp second
また、第2の傾斜面部7では臨界角に近い光線でなくとも大きな偏向角の全反射を行い、略垂直な光や広範囲の光を直接表面部8から出射することができる。
そのために、入射端面部3近傍でテーパーリークは起こらないので、指向性の強い光源10でも入射端面部3近傍での高輝度の出射光や半導体発光素子自身等の光源10の形状が出射面から観測(映り込み)や輝度斑が無い。
Further, the second
For this reason, taper leak does not occur in the vicinity of the
さらに、反入射端面部4で全反射をした光線によって初めてテーパーリーク等を起こすことができるので、RGB等の単色光源10を並べた光源10の場合でも入射端面部3近傍ですぐに出射しない。これにより、発光色斑の発生を回避することができ、入射光が一度導光板2の入射端面部3の反対側で全反射してから出射する。このために、その間に導光板2内を幾度か全反射を繰り返しながら進行し、RGBの単色光が混合されて完全な白色光を得ることができる。
Furthermore, since a taper leak or the like can be caused only by the light beam totally reflected at the anti-incident
また、第2の傾斜面部7で臨界角に近い光線でなくとも全反射を行い直接表面部8から略垂直に出射することができ、この略垂直の出射光は入射端面部3と反入射端面部4方向での伝播によって鋭いピーク幅の光線となって出射することができる。
Further, the second
また、導光板2の表面部8は、入射端面部3および反入射端面部4方向に延在するように断面が凸形状または/および凹形状に光偏向部8aを設けてある。
尚、これら光偏向部8aおよび表面部8の面は鏡面をなしている。
Further, the
Note that the surfaces of the
図1に示す光偏向部8aは、断面形状が三角形状12であり、凸形状と凹形状とが連続に並設されている。
また、図2に示す光偏向部8aは、断面形状が凸形状の円弧形状13であり、凸形状が連続に並設されている。
さらに、図3に示す光偏向部8aは、断面形状が凸形状の三角形状12が飛び飛びに設けてあり、これら三角形状12の間は表面部8の平面(鏡面)8bが存在している。
また、図4に示す光偏向部8aは、断面形状が凸形状の円弧形状13が飛び飛びに設けてあり、これら円弧形状13の間は表面部8の平面(鏡面)8bが存在している。
The
Further, the
Further, the
Further, the
そして、これら光偏向部8aは、図10(10a,10b)に示すように、断面形状が外側に凸形状を有している。このために、裏面部5の第1の傾斜面部6や第2の傾斜面部7からの全反射された光Lrは、表面部8の光偏向部8a方向に進み、三角形状12の空気(屈折率の異なる空間)との境界部分や円弧形状13の空気(屈折率の異なる空間)との境界部分で屈折し、この屈折光Lrrが三角形状12や円弧形状13の頂部方向に進む。そして、これら光偏向部8aの互いに異なる方向の傾斜面によって三角形状12や円弧形状13の頂部の上部位置方向で集光されるように互いの異なる方向の傾斜面から屈折光Lrrが交差するように光偏向部8aから出射される。
Then, as shown in FIGS. 10 (10a, 10b), these
また、図14に示すように、光偏向部8aの断面形状は、三角形状12の傾斜面が直線(図14(a)の直線傾斜面12)又は曲線(図14(b),(c)の曲線傾斜面12c1,12c2)にすることができる。これにより、光偏向部8aの傾斜面によって偏向され、光偏向部8aの頂部上方方向に集光することができる。
また、図14(a)の直線傾斜面12を標準とすると、図14(b)の凹曲線傾斜面12c1の方がやや広がりを持って集光し、図14(c)の凸曲線傾斜面12c2の方はより集光が強くなる。
尚、図14(b)の凹曲線傾斜面12c1の場合には、曲率や全体の傾きによって、光偏向部8aで透過(屈折)せずに全反射し対向する傾斜面に向かい裏面部5方向に戻される。
As shown in FIG. 14, the cross-sectional shape of the
Further, if the straight
In the case of the concave curved inclined surface 12c1 in FIG. 14B, depending on the curvature and the overall inclination, the
何れにせよこれらの傾斜面の形状により集光作用を有し、特に鋭い集光をする場合、例えばLCDでのRGBの各ピクセルに対して各方向に対して鋭い光束を出射するので、ピクセルの開口面積を小さくすることができる。これにより、RGBの各々のピクセルのサイズを小さくすることによって、より微細で単位面積当たりのピクセル量を多くすることができ、鮮明な画像を提供することができる。 In any case, the shape of these inclined surfaces has a condensing function, and particularly when condensing sharply, for example, a sharp luminous flux is emitted in each direction with respect to each RGB pixel in the LCD. The opening area can be reduced. Thus, by reducing the size of each pixel of RGB, the amount of pixels per unit area can be made finer and a clear image can be provided.
さらに、図14(d)〜(f),(h)に示すように、光偏向部8aの断面形状は、図14(a)の三角形状12や図14(g)の円弧形状13の頂部が平坦に欠切(図14の(d)〜(f),(h)の平坦面12c3〜12c5、13c1)にすることができる。これにより、裏面部5から全反射し頂部の平坦部分に達した光は、そのまま表面部8から出射し、他の側面部で偏向される。
Furthermore, as shown in FIGS. 14D to 14F, the cross-sectional shape of the
そのため、頂部上方で全て集光された光ばかりでなく、やや広がりの有る光と集光された光とが混在され、導光板2全体として明るい出射光を得ることができる。
Therefore, not only all the light collected above the top, but also a slightly broadened light and the collected light are mixed, so that the
さらに、図5および図6に示すように、光偏向部8aは、三角形状12bや円弧形状13bの断面が反入射端面部4で最大となり、入射端面部3に近づく程小さくなるように設けることができる。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the
図11に示すように、三角形状12bや円弧形状13bに対して裏面部5に設けた第1の傾斜面部6から入射端面部3方向に向かう最大全反射角の光Lrcが光偏向部8aに達し、この光偏向部8aの傾斜角度分だけ出射角が小さい出射光Lrcoを出射する。
同様に、ある程度有する反射角の光Lrが光偏向部8aに達し、この光偏向部8aの傾斜角度分だけ出射角が小さい出射光Lroを出射する。
As shown in FIG. 11, the light Lrc having the maximum total reflection angle from the first
Similarly, the light Lr having a certain reflection angle reaches the
ここで、本発明と対比するために、点線で示した表面部8が平坦の場合には、同様の第1の傾斜面部6から入射端面部3方向に向かう最大全反射角の光Lrcの光は、大きな出射角度で出射し、出射光Lrcmのように表面部8により沿った状態で出射される。
同様に、入射端面部3方向に向かうある程度有する反射角の光Lrの光は、大きな出射角度で出射し、出射光Lrmのように表面部8にある程度沿った状態で出射される。
Here, in order to contrast with the present invention, when the
Similarly, the light Lr having a certain reflection angle toward the
このように、裏面部5に設けた第1の傾斜面部6のような緩やかな傾斜面からの入射端面部3方向に向かう全反射光では、第1の傾斜面部6の傾きと光偏向部8aの傾きが常に逆方向に向いている。これにより、第1の傾斜面部6のような微小な傾きで全反射された反射角度の大きな光でも光偏向部8aで光偏向部8aの傾斜度だけ小さな出射角で出射することができる。
そのため、入射端面部3方向へ導光板2の表面部8に沿う様な出射角の大きな出射光は存在しない。
As described above, in the total reflected light from the gentle inclined surface such as the first
Therefore, there is no outgoing light having a large outgoing angle along the
また、同様に図11に示すように、三角形状12bや円弧形状13bに対して裏面部5に設けた第2の傾斜面部7によって入射端面部3方向に向かう光が略垂直に全反射した反射光Lrsが光偏向部8aに達し、この光偏向部8aの傾斜角度分が導光板2の屈折分を吸収し、表面部8に対して垂直に出射光Lrsoを出射する。
さらに、裏面部5に設けた第2の傾斜面部7によって入射端面部3方向に向かう光が垂直に全反射した反射光Lrrが光偏向部8aに達し、この光偏向部8aの傾斜角度分が導光板2の屈折分よりも大きい。このため、表面部8に対して、やや反入射端面部4方向に片寄った略垂直に出射光Lrroを出射する。
Similarly, as shown in FIG. 11, the reflection in which the light toward the incident
Further, the reflected light Lrr, which is the total reflected light vertically toward the
このように、裏面部5に設けた第2の傾斜面部7の傾きの方が光偏向部8aの傾きよりも大きい。このため、第2の傾斜面部7で全反射した光の表面部8への入射角と光偏向部8aの傾きが等しい時に出射光は光偏向部8aで偏向されずに出射されるが、第2の傾斜面部7で光偏向部8aへ垂直に全反射した光はやや反入射端面部4方向に出射する。
これにより、裏面部5で必ず垂直方向に全反射させなくとも表面部8の光偏向部8aからは垂直な光を得ることができる。
Thus, the inclination of the second
Thereby, it is possible to obtain vertical light from the
尚、図13の点状光源10を少なくとも1つの隅に設け、表面部8に円弧形状13bの光偏向部8aを設けた平面照明装置1bの導光板2cと、図示しないが図13の光偏向部8aが三角形状12bを設けた平面照明装置1bの導光板2cにおける光の作用は同等であるため、説明を省略する。
The
また、図7および図12に示すように、平面照明装置1dは、導光板2bの反入射端面部4dが2つの側面部14から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である。
さらに、裏面部5に設ける第2の傾斜面部7dは、2つの側面部14から同距離位置を中心とし、中心が入射端面部3方向に近い円弧状になす形状を有している。
尚、図7の導光板2bの表面部8に設けてある光偏向部8aは省略してある。
As shown in FIGS. 7 and 12, the
Further, the second
Note that the
そのため、反入射端面部4dでの反射光に集光性を得ることができる。例えば複数の点状光源10等の場合に、光源10からの反射光が側面部14方向から漏れにくくしながら互いに混合することができる。
Therefore, it is possible to obtain a light condensing property for the reflected light at the anti-incident
また、第2の傾斜面部7dによって反入射端面部4dからの反射光を表面部8方向に広がりを持って全反射することができる。特に指向性の有る点状光源10を複数用いた場合には、反入射端面部4dで反射された各々の点状光源10からの光を第2の傾斜面部7dで広がりを持って全反射し、出射面8から斑の無い均一な出射光を得ることができる。例えばRGBのような点状光源10からの光を互いに混合し、完全な白色光を得ることができる。
Further, the second
さらに、図15に示すように、平面照明装置1cは、導光板2の表面部8を下向きに反射体11の方向に向け、裏面部5を出射方向に向けて利用するもので、出射方向に第1の傾斜面部6と第2の傾斜面部7を備え、反射体11の方向の下向きに断面形状が三角形状12や円弧形状13の光偏向部8aを備える。図15における光偏向部8aは断面形状が三角形状12のものを図示している。
Furthermore, as shown in FIG. 15, the
図示しないが入射端面部3からの入射光が入射端面部3の反対側に位置する反入射端面部4に進む間に導光板2が概略楔形状であり、出射面(裏面部5)に設けた反入射端面部4に向く緩やかな第1の傾斜面部6と鋭い第2の傾斜面部7とが交互に連続的に接続した階段形状をなしても臨界角を破る光線は無く、表面部8と裏面部5の緩やかな第1の傾斜面部6や鋭い第2の傾斜面部7で全反射を繰り返し、反入射端面部4に達し反入射端面部4で全反射をして、全反射した光線が再度入射端面部3方向に進む。このとき緩やかな第1の傾斜面部6ではあまりテーパーリークは起き難く、起きた場合でも裏面部5に沿うように大きな出射角度で出射する。
また、緩やかな第1の傾斜面部6で全反射して表面部8からテーパーリークを起こした場合でも表面部8に沿うように大きな出射角度で出射する。
Although not shown, the
Further, even when a taper leak occurs from the
同様に図16に示すように、反入射端面部4で反射した反射光Lr1は鋭い第2の傾斜面部7に到達し、全反射をし、光線Lr2が下方向の表面部8(光偏向部8a)方向に進み、光偏向部8aによって集光されて表面部8(光偏向部8a)から外部に屈折して光線Lro1を出射する。この光線Lro1は導光板2の下に備えた反射体11に達し、反射体11で反射し、反射光Lrorが再度導光板2に進み、表面部8(光偏向部8a)で屈折して裏面部5方向に光Lriが進む。この光Lriは緩やかな第1の傾斜面部6でさらに屈折し、外部に出射光Lro2として出射することができる。
Similarly, as shown in FIG. 16, the reflected light Lr1 reflected by the anti-incident
また、同様に入射端面部3近傍でテーパーリークは起こらないので、指向性の強い光源10でも入射端面部3近傍での高輝度の出射光や半導体発光素子自身等の光源10の形状が出射面から観測(映り込み)や輝度斑が無い。
Similarly, since the taper leak does not occur near the
さらに、反入射端面部4で全反射をした光線によって初めてテーパーリーク等を起こすことができるので、RGB等の単色光源10を並べた光源10の場合でも入射端面部3近傍ですぐに出射しない。これにより、発光色斑の発生を回避することができ、入射光が一度導光板2の入射端面部3の反対側で全反射してから出射する。このために、その間に導光板2内を幾度か全反射を繰り返しながら進行し、RGBの単色光が混合されて完全な白色光を得ることができる。
尚、図2の光偏向部8aの異なる形状および図3や図4等の導光板2の裏面部5を出射方向に成した平面照明装置1cについては上記の説明等で重複するため省略する。
Furthermore, since a taper leak or the like can be caused only by the light beam totally reflected at the anti-incident
In addition, about the different shape of the light deflection |
また、図示しないが、画面サイズの大きな平面照明装置1の場合には、導光板2の両端に入射端面部3を設ける構造を有し、本発明の概念から導光板2は表面部8と裏面部5との間の距離(導光板2の厚さ)が入射端面部3で最小(薄く)になり、両端の入射端面部3から中心における距離(厚さ)が最大(厚く)になるような形状を有する。
即ち、図示しないが、平面照明装置1は導光板2の両端に2つの光源10を有し、この2つの光源10に対向する導光板2の両端部を入射端面部3とし厚さが最も薄く、互いに中心方向に向かう程、導光板2の厚さが厚くなり、中心部で表面部8と裏面部5との距離が最大になる。
In addition, although not shown, in the case of the flat illumination device 1 having a large screen size, the
That is, although not shown, the flat illumination device 1 has two
故に、導光板2は、厚さが(表面部8と裏面部5との間の距離)が2つの入射端面部3から各入射端面部3の反対側に向かう程(各入射端面部3から中心)厚さが厚く(最大に)なる形状である。このため、各入射端面部3からの入射光が中心に進む間に導光板2がテーパ形状であっても互いに中心までは臨界角αを破る光線は無く、表面部8や裏面部5で全反射を繰り返した光線は中心を過ぎ互いに対向する入射端面部3方向に進む時に(表面部8と裏面部5との厚さが徐々に薄くなる)第1の傾斜面部6と第2の傾斜面部7とによって表面部8方向に全反射をして、表面部8から略垂直に光を出射する。
そのため、このような両端の入射端面部3から互いに中心方向に向かう程導光板2の厚さが厚くなり、中心部分の厚さが一番厚いので、導光板の機械的安定および強度に優れる。
Therefore, the thickness of the light guide plate 2 (distance between the
Therefore, the thickness of the
光源(線状光源、点状光源)10は、半導体発光素子であって、LEDやレーザ等からなり、RGB(赤色、緑色、青色)の各単色光を入射端面部3の近傍に設けたり、RGB(赤色発光、緑色発光、青色発光)からなる複数の半導体発光素子を組み合わせたアレー状に構成したユニットを入射端面部3に設けても良い。
特に、光源10として高輝度を必要とする場合は、4元素化合物やInGaAlP系、InGaAlN系、InGaN系等の化合物の高輝度の発光素子を用いる。
A light source (linear light source, point light source) 10 is a semiconductor light emitting element, and includes an LED, a laser, and the like, and each single color light of RGB (red, green, blue) is provided in the vicinity of the
In particular, in the case where high luminance is required as the
さらに、光源10として、半導体発光素子と波長変換材とを用いて白色光を得ても良い。例えば、InGaAlN系の半導体発光素子の青色発光の出射光によって励起し黄色や橙色等に発光する波長変換材(YAG系)を設け、半導体発光素子自身の青色発光色と波長変換材からの黄色や橙色等の発光色とによって混合された発光色が白色となる光源10でも良い。
Furthermore, as the
また、光源10は、入射端面部3が大きい場合や導光板2自体が大きい場合にCCFL(冷陰極管)を用いても良く、これらは線状をなし、直接光は導光板2の入射端面部3から導光板2内に入射し、他の光は図示しないリフレクタで反射されながら光源10とリフレクタとの空間を通って導光板2内に入射する。
尚、この線状の光源10の場合には、従来の導光板21では、入射端面部31の近傍に高輝度な輝線が現れてしまうが、本発明の導光板2を用いることによって輝線の発生を防ぐことができる。
The
In the case of this linear
反射体11は、熱可塑性樹脂に例えば酸化チタンのような白色材料を混入したものや熱可塑性樹脂にアルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属等からなる。反射体11は、入射端面部3と表面部8以外の部分を覆い、光源10からの光が導光板2によって表面部8に出射した以外の光を反射または乱反射し、再び導光板2に入射させて光源10からの光を全て表面部8から出射するようにする。
また、反入射端面部4や裏面部5に用いる反射体11に反射面が凹凸形状またはプリズム形状等を施しても良く、凹凸形状やプリズム形状を制御することにより再度導光板2内に戻す位置をコントロールし、最終の出射光の輝度、光量分布および出射角等を調整することができる。
The
Further, the
さらに、反射体11は、反射面が凹凸形状またはプリズム形状に施した場合には、光源10がRGB等の三原色光の光をプリズム面による反射によって導光板2内で混ざり合うことができ、光源10からの光を無駄にせず光源10から導光板2の出射光に変換する効率を良くすることができる。
Further, when the reflecting surface has a concave or convex shape or a prism shape, the
また、ここでは図示しないが、例えば光源10がCCFL(冷陰極管)のような指向性がラジアル方向を示すような場合には、光源10(CCFL)の周囲にリフレクタを設け導光板2の入射端面部3と光源10とを包囲するようにし、光源10からの光を反射し、反射光を導光板2の入射端面部3に再び入射させる。
尚、リフレクタは、例えば白色の絶縁性材料やアルミニウム等の金属を蒸着したシート状または金属等からなる。
Although not shown here, for example, when the directivity of the
The reflector is made of, for example, a white insulating material or a sheet or metal on which a metal such as aluminum is deposited.
図17に示す平面照明装置1eは、図1に示した導光板2と光源10と反射体11からなる平面照明装置1に、さらにプリズム15を導光板2の上方に備えた構成である。
尚、図1で説明した内容は重複するので省略する。
A
Note that the contents described in FIG.
図18に示すように、導光板2の表面部8に設けた光偏向部8aの上にプリズム15の頂角15d方向を導光板2(光偏向部8a)方向に向けたときの光の軌跡は、反入射端面部4からの反射された光が裏面部5の第1の傾斜面部6や第2の傾斜面部7で全反射する。この全反射による反射光Lri1や反射光Lri2は、光偏向部8a方向に進み、光偏向部8aから臨界角を破り、屈折し入射端面部3方向へ傾き光偏向部8a(表面部8)に沿うように出射角の大きな出射光Lrio1や出射光Lrio2として導光板2の外部に出射する。この出射光Lrio1や出射光Lrio2は、光偏向部8aの上に備えたプリズム15の1面15aに進み、プリズム15の1面15aで屈折し、プリズム15の内部に入射光Lpi1や入射光Lpi2として入射し、プリズム15内部に進行する。その後、プリズム15の他方の面15bで入射光Lpi1や入射光Lpi2は全反射を行い、全反射光Lpri1や全反射光Lpri2がプリズム15の平面15cから略垂直に出射光Lpo1や出射光Lpo2として出射することができる。
そのため、表面部8から出射する出射角の大きな出射光も略垂直に出射することができ、明るい出射光を得ることができる。
As shown in FIG. 18, the locus of light when the
Therefore, the emitted light having a large emission angle emitted from the
さらに、本発明の導光板2と平面照明装置1の例として図13に示す。
図13の平面照明装置1bは、指向性の有する点状光源10を導光板2cの1端近傍に備え、薄板状矩形立方体形状を成した導光板2cの1端に入射端面部3を設け、表面部8と裏面部5との間の間距離(導光板2cの厚さ)が入射端面部3で最小になり、入射端面部3から最大離距離の端隅4において間距離が最大(入射端面部3と対向する対称な端隅4)になり、裏面部5は入射端面部3と反対の端隅4方向に向く緩やかな第1の傾斜面部6と鋭い第2の傾斜面部7とが交互に連続的に接続した階段形状(入射端面部3から放射状)をなし、表面部8には断面形状が円弧形状をした凸状の光偏向部13c(8a)が入射端面部3と反対の端隅4方向に向く(入射端面部3から放射状になす)ように設けてある。
また、これら緩やかな第1の傾斜面部6と鋭い第2の傾斜面部7とは共に鏡面をなしている。
Furthermore, it shows in FIG. 13 as an example of the light-
The
The gentle first
さらに、ここでは図示しないが、図2と同様に表面部には断面形状が円弧形状をした光偏向部8aが入射端面部3と反対の端隅4方向に向く(入射端面部3から放射状になす)ように設けても良く、図3や図4のようにこれら光偏向部8aと鏡面からなる平面8bとを交互に設けても良い。
Further, although not shown here, similarly to FIG. 2, the
また、図13に用いた導光板2c等を入射端面部3に接続する両端側面側から接続する階段形状が互いに略直角に交わり、厚さの異なる部分が互いの側面から略直角に進み、点状光源10や1端からの直線上に互いに略直角に交わる形状や、入射端面部3に接続する両端側面側から接続する互いの階段形状が円弧状に交わり、厚さの異なる部分が常にどの位置でも点状光源10や1端からの距離が一定であり、両端側面側から円弧状に接続する形状や、入射端面部3に接続する両端側面側から接続する階段形状が互いに直線に交わり、点状光源10や1端からの直線に対して略直角になるとともに点状光源10や1端からの直線が最短距離に位置する形状でも良い。
Further, the intersection of the
このように、本発明の導光板2および平面照明装置1は、導光板2の厚さが入射端面部3の位置が最も薄く、入射端面部3から離れる程、導光板2の厚さが厚くなるような構成により入射端面部3から入射端面部3の反対側に位置する反入射端面部4方向に進む時には導光板2の各面の鏡面でより多く全反射をし、反入射端面部4に達し反入射端面部4で全反射を行った後に、再度入射端面部3方向に進む。この入射端面部3方向に進む時には導光板2の厚さが段々薄くなる為、第1の傾斜面部6により偏向され表面部8で臨界角を破る光線や臨界角に近い光線等が多く存在し、テーパーリークとともに光偏向部8aで集光され臨界角を破り導光板2から出射する。そして、第2の傾斜面部7では臨界角に近い光線でなくとも全反射による偏向する角度が大きくなっているので、全反射を行った時に表面部8への入射角が小さくなり、光偏向部8aで集光され直接表面部8(光偏向部8a)から出射することができる。特に第2の傾斜面部7による全反射した光は略垂直な出射光を得ることができる。
Thus, in the
同様に導光板2の両端に入射端面部3を設けた場合には、導光板2の厚さが入射端面部3の位置が最も薄く、導光板2の中心部分で導光板2の厚さが最も厚くなるような構成である。このため、入射端面部3から中心部分方向に進むときには各面の鏡面で全反射のみとなり、中心部を超えた位置から反対方向の入射端面部3方向に進むに従って導光板2の厚さが段々薄くなるため、導光板2の中心部を超えてから光線が進みながら臨界角αを破る表面部8への入射角となるとともに光偏向部8aによって集光され光偏向部8aから出射するとともに均一で高輝度の出射光を得ることができる。
Similarly, when the incident
さらに、指向性の強い光源10でも入射端面部3近傍での高輝度の出射光や半導体発光素子自身等の光源10の形状が出射面から観測(映り込み)や輝度斑が無い光を出射する。特に導光板2の両端に入射端面部3を設けた場合には、機械的強度に優れ、映り込みの無い分だけ実質的な大きな出射面を確保することができる。また、光源10が三原色光(RGB)を用いて白色光源10とする場合にも入射端面部3近傍では出射しないので、各色(RGB)光線が順方向に進む間に混ざり合い臨界角αを破る時には完全な白色光として出射することができる。
Further, even with a highly directional
小型の液晶表示装置等のバックライトから大型の液晶表示装置等のバックライトまで適し、特に高輝度で輝度斑や色温度斑の無い出射光を得ることができるため例えばモバイル製品から液晶テレビ等汎用品から特殊な用途に至る導光板および平面照明装置を提供することができる。 Suitable for backlights from small liquid crystal display devices to backlights for large liquid crystal display devices, etc., especially because it can obtain emitted light with high brightness and no brightness spots or color temperature spots, for example, from mobile products to LCD TVs It is possible to provide a light guide plate and a flat lighting device ranging from a product to a special application.
1,1b,1c,1d,1e 平面照明装置
2,2b,2c 導光板
3 入射端面部
4,4d 反入射端面部
5 裏面部
6,6d 第1の傾斜面部
7,7d 第2の傾斜面部
8 表面部
8a 光偏向部
8b 平面
9 光源(従来)
10 光源(点状光源、線状光源)
11 反射体
12,12b 三角形状
12c,12c1 三角形状
12c2,12c3 三角形状
12c4,12c5 三角形状
13,13b,13c 円弧形状
13c1 円弧形状
14 側面部
15 プリズムシート
21 導光板
31 入射端面部
41 反入射端面部
61 表面部
71 裏面部
Ln1,Ln2 光線
Ln3,Ln4 光線
Lr,Lrr,Lro 光線
Lrc,Lrco 光線
Lrcm,Lrm 光線
Lrs,Lrso,Lrro 光線
Lr1,Lr2,Lro1 光線
Lror,Lri,Lro2 光線
Lri1,Lri2,Lrio1 光線
Lrio2,Lpi1,Lpi2 光線
Lpri1,Lpri2 光線
Lpo1,Lpo2 光線
L01,L02,L03,L04 光線
γ 屈折角
n 屈折率
α 臨界角
1, 1b, 1c, 1d, 1e
10 Light source (point light source, linear light source)
11
Claims (8)
前記裏面部は前記反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、前記表面部には断面が凸形状または/および凹形状に前記入射端面部および前記反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けるとともに、前記第2の傾斜面部は、2つの前記側面部から同距離位置を中心とし、前記中心が前記入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ前記反入射端面部は、2つの前記側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状であることを特徴とする導光板。 An incident end face part for guiding light from a linear light source, an anti-incident end face part for reflecting light located on the opposite side of the incident end face part, a front surface part and / or a back surface part for emitting the light, and It has a side surface portion that intersects the front surface portion and the back surface portion, and the rectilinear light incident from the incident end surface portion is reflected on the anti-incident end surface portion without breaking the critical angle while traveling to the anti-incident end surface portion. The thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized in the incident end surface portion so as to break a critical angle while traveling from the counter incident end surface portion to the incident end surface portion. A light guide plate having an outer shape that maximizes the thickness of the front surface portion and the back surface portion,
The back surface portion has a stepped shape in which a gentle first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion facing the anti-incident end surface portion are alternately and continuously connected, and the surface portion has a convex shape or / And an optical deflecting portion extending in the direction of the incident end surface portion and the anti-incident end surface portion in a concave shape, and the second inclined surface portion is centered on the same distance position from the two side surface portions, and the center is A light guide plate having an arc shape close to the direction of the incident end surface portion, and the counter incident end surface portion having an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side surface portions .
前記入射端面部を前記導光板の1端に設け、前記表面部と前記裏面部との間の間距離が前記入射端面部で最小になり、前記入射端面部から最大離距離の端隅において前記間距離が最大になり、前記裏面部には前記入射端面部と反対の前記端隅方向に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、前記表面部には断面が凸形状または/および凹形状に前記入射端面部方向に延在する光偏向素子を設けるとともに、前記第2の傾斜面部は、2つの前記側面部から同距離位置を中心とし、前記中心が前記入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ前記反入射端面部は、2つの前記側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状であることを特徴とする導光板。 An incident end face for guiding light from a point light source; an anti-incident end face located at a position other than the incident end face for reflecting the light; and a front surface and / or a back face for emitting the light. While the straight light incident from the end face does not break the critical angle while traveling to the anti-incident end face, the critical angle is reflected by the anti-incident end face and travels from the anti-incident end face to the incident end face. The thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and the thickness of the front surface portion and the back surface portion is maximized as the distance from the incident end surface portion is increased. A light guide plate having a thin rectangular cubic shape,
The incident end surface portion is provided at one end of the light guide plate, and the distance between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion, and at the end corner of the maximum separation distance from the incident end surface portion. A staircase shape in which the distance between the first and second inclined surface portions is alternately and continuously connected to the back surface portion, and a gentle first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion facing the end corner direction opposite to the incident end surface portion. The surface portion is provided with a light deflection element having a convex or / and concave cross section extending in the direction of the incident end surface , and the second inclined surface portion has the same distance from the two side surface portions. Centering on the position, the center has an arc shape close to the direction of the incident end surface portion, and the anti-incident end surface portion has an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side surface portions. A light guide plate.
前記線状光源からの光を導く入射端面部と、前記入射端面部の反対側に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部と、前記表面部の反対側に位置する裏面部と、これら前記表面部と前記裏面部とに交わる側面部を有し、前記入射端面部から入射された直進光が前記反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、前記反入射端面部で反射され前記反入射端面部から前記入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、前記入射端面部において前記表面部と前記裏面部との厚さが最小になり、前記反入射端面部において前記表面部と前記裏面部との厚さが最大になるような外形形状であって、前記裏面部は前記反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、前記表面部には断面が凸形状または/および凹形状に前記入射端面部および前記反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けるとともに、前記第2の傾斜面部は、2つの前記側面部から同距離位置を中心とし、前記中心が前記入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ前記反入射端面部は、2つの前記側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
前記導光板の前記入射端面部および前記表面部以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備することを特徴とする平面照明装置。 A linear light source;
An incident end face part that guides light from the linear light source, an anti-incident end face part that reflects light and is located on the opposite side of the incident end face part, a surface part that emits the light, and an opposite side of the surface part And a side surface portion that intersects the front surface portion and the back surface portion, and does not break the critical angle while the straight light incident from the incident end surface portion proceeds to the anti-incident end surface portion. The thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized in the incident end surface portion so as to break a critical angle while being reflected by the anti-incident end surface portion and traveling from the anti-incident end surface portion to the incident end surface portion. And the outer shape is such that the thickness of the front surface portion and the back surface portion is maximized at the anti-incident end surface portion, and the back surface portion is a gentle first inclined surface portion facing the anti-incident end surface portion. A staircase shape in which the sharp second inclined surface portions are alternately and continuously connected, Serial surface portion To Rutotomoni provided a light deflecting portion in cross-section extending in the incident end face and the counter-incident end face direction in a convex shape and / or concave shape, the second inclined surface portion has two said side Centered at the same distance position from the center, the center having an arc shape close to the incident end surface portion direction, and the anti-incident end surface portion having an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side surface portions. and there the light guide plate,
A flat illumination device comprising: a reflector having reflectivity that covers portions other than the incident end surface portion and the surface portion of the light guide plate.
前記線状光源からの光を導く入射端面部と、前記入射端面部の反対側に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部および裏面部と、これら前記表面部と前記裏面部とに交わる側面部を有し、前記入射端面部から入射された直進光が前記反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、前記反入射端面部で反射され前記反入射端面部から前記入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、前記入射端面部において前記表面部と前記裏面部との厚さが最小になり、前記反入射端面部において前記表面部と前記裏面部との厚さが最大になるような外形形状であって、前記裏面部は前記反入射端面部に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、前記表面部には断面が凸形状または/および凹形状に前記入射端面部および前記反入射端面部方向に延在する光偏向部を設けるとともに、前記第2の傾斜面部は、2つの前記側面部から同距離位置を中心とし、前記中心が前記入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ前記反入射端面部は、2つの前記側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
前記導光板の前記入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備することを特徴とする平面照明装置。 A linear light source;
An incident end face portion that guides light from the linear light source, an opposite incident end face portion that is located on the opposite side of the incident end face portion, reflects light, a front surface portion and a back surface portion that emit the light, and the front surface And a side surface portion that intersects the back surface portion, and straight light incident from the incident end surface portion does not break a critical angle while traveling to the anti-incident end surface portion, and is reflected by the anti-incident end surface portion. The thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion so as to break a critical angle while traveling from the anti-incident end surface portion to the incident end surface portion, and the surface at the anti-incident end surface portion. The outer surface has a shape that maximizes the thickness of the back surface portion and the back surface portion, and the back surface portion has alternating first sloping surface portions and sharp second sloping surface portions that face the counter-incident end surface portion. Consecutively connected staircase shape, the surface has a convex cross section Other / and concave shape on the incident end face and the counter-incident end face direction is provided a light deflecting portion extending Rutotomoni, the second inclined surface portion is from two of the side portions around the same length position The light guide plate having an arc shape in which the center is close to the incident end face portion direction, and the anti-incident end face portion is an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side face portions ;
A flat illumination device comprising: a reflector having reflectivity that covers a portion other than the incident end surface portion and the emission surface of the light guide plate.
前記点状光源からの光を導く入射端面部と、前記入射端面部以外に位置し、光を反射する反入射端面部と、当該光を出射する表面部または/および裏面部を有し、前記入射端面部から入射された直進光が前記反入射端面部に進行する間に臨界角を破らず、前記反入射端面部で反射され該反入射端面部から前記入射端面部に進行する間に臨界角を破るように、前記入射端面部において前記表面部と前記裏面部との厚さが最小になり、前記入射端面部から離れるに従って前記表面部と前記裏面部との厚さが最大になるような薄板状矩形立方体形状であって、前記入射端面部を導光板の1端に設け、前記表面部と前記裏面部との間の間距離が前記入射端面部で最小になり、前記入射端面部から最大離距離の端隅において前記間距離が最大になり、前記裏面部には前記入射端面部と反対の前記端隅方向に向く緩やかな第1の傾斜面部と鋭い第2の傾斜面部とが交互に連続的に接続した階段形状をなし、前記表面部には断面が凸形状または/および凹形状に前記入射端面部方向に延在する光偏向素子を設けるとともに、前記第2の傾斜面部は、2つの前記側面部から同距離位置を中心とし、前記中心が前記入射端面部方向に近い円弧状をなし、且つ前記反入射端面部は、2つの前記側面部から同距離位置の中心位置が膨らんだ円弧形状である導光板と、
前記導光板の前記入射端面部および出射面以外の部分を覆う反射性を有した反射体とを具備することを特徴とする平面照明装置。 A point light source;
An incident end face part that guides light from the point light source, an anti-incident end face part that reflects light and is located at a position other than the incident end face part, and a front surface part and / or a back surface part that emits the light, While the straight light incident from the incident end face does not break the critical angle while traveling to the anti-incident end face, it is reflected by the anti-incident end face and critical while traveling from the anti-incident end face to the incident end face. The thickness of the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end surface portion so as to break the corner, and the thickness of the front surface portion and the back surface portion is maximized as the distance from the incident end surface portion is increased. A thin plate-like rectangular cube, wherein the incident end face portion is provided at one end of the light guide plate, and the distance between the front surface portion and the back surface portion is minimized at the incident end face portion, and the incident end face portion At the corners of the maximum separation distance from the The back surface portion has a staircase shape in which a gentle first inclined surface portion and a sharp second inclined surface portion facing in the direction of the end corner opposite to the incident end surface portion are alternately connected, and the surface portion has cross-section convex or / and concave shape on the light deflecting element which extends on the incident end face direction provided Rutotomoni, the second inclined surface portion is centered on the same distance position from the two said side portions, said center Has a circular arc shape close to the incident end face portion direction, and the anti-incident end face portion is a light guide plate having an arc shape in which the center position of the same distance position swells from the two side face portions ,
A flat illumination device comprising: a reflector having reflectivity that covers a portion other than the incident end surface portion and the emission surface of the light guide plate.
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