JP2004134223A - Light guide material and lighting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light guide plate and a lighting device that can illuminate the illumination light uniformly and efficiently only on the area that requires illumination. <P>SOLUTION: The front light 10 is constructed of a light guide material 9 having a light guide body 12 that is nearly rectangular in cross section and annular shaped and a light source unit 11 that irradiates light into this light guide body 12. An incidence face 12a is formed at a part of the light guide body 12, and the light source unit 11 is fitted to the light guide body 12 contacting with this incidence face 12a. The inner circumference side of the annular light guide body 12 constituting the light guide material 9 is made as an annular light outgoing face 12b that emits the light introduced into the light guide body 12. The outer circumference side of the annular light guide body 12 is made as a reflecting face 12c on which many reflecting grooves 14 having cross sectionally wedge shape are formed and which reflects light toward the light outgoing face 12b. In the front light 10, the circular region inside the annular light guide body 12 can be uniformly illuminated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射面から出射面に向けて光を伝搬する導光材およびこの導光材を備えた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、周囲光を光源として表示を行う反射型液晶表示装置においては、その輝度が周囲光の光量に左右されるために、暗所での使用時など十分な周囲光が得られない環境では、表示の視認性が極端に低下してしまう。そこで、反射型の液晶表示ユニット（液晶表示素子）の前面側にフロントライト（面発光照明装置）を配設して補助光源として用いる液晶表示装置が提案されている。このフロントライトを備える液晶表示装置は、昼間の屋外などの周囲光が十分に得られる環境では通常の反射型液晶表示装置として動作し、必要に応じて上記フロントライトを点灯させて光源とするものである。
【０００３】
こうしたフロントライトは、液晶表示ユニットの面内をムラ無く均一に照明するために、多数の微細な溝からなる反射面を表面に形成した導光板を備えている。こうした反射面の作用で、光源として点光源や線光源を用いても広い面を均等な明るさで照明することが可能になる。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８０６３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
フロントライトは照明能力に優れた効率的な照明手段として、様々な用途に利用が検討されつつある。こうした現状を踏まえて、それぞれの用途に応じて更に適切な照明能力を備えたフロントライトが望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、照明する必要のある領域だけに照明光を効率よく均一に照射可能な導光板および照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、光源から照射された光を導入する入射面と、前記入射面から導入された前記光を伝搬する無端状の導光体と、前記導光体に形成され前記導光体で取り囲まれる領域の中心に向けて前記光を出射させる環状の出射面と、前記導光体に形成され、前記入射面から導入された前記光を前記出射面に向けて全反射条件を満たすことによって反射させる多数の溝を前記射出面に対向する面に具備した反射面とを備えたことを特徴とする導光材は提供される。また、光源から照射された光を導入する入射面と、前記入射面から導入された前記光を伝搬する無端状の導光体と、前記導光体に形成され前記導光体に沿った領域に向けて前記光を出射させる環状の出射面と、前記導光体に形成され、前記入射面から導入された前記光を前記出射面に向けて全反射条件を満たすことによって反射させる多数の溝を前記射出面に対向する面に具備した反射面とを備えたことを特徴とする導光材は提供される。
【０００８】
こうした導光材によれば、無端状の導光体で囲まれた実際に照明が必要な範囲だけをムラ無く照明できるので、被照明物の視認性は大いに高まる。
【０００９】
導光材の前記入射面に対面する位置には、無端状の前記導光体に対して右回りになる方向と左回りになる方向の２方向に向けて前記導光体の内部に前記光を全反射条件を満たすことによって反射させるプリズムを更に備えていることが好ましい。また、前記反射面は前記入射面から遠ざかるほど前記光の反射量が多くなるように前記溝が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、光源から光が導入される入射面から前記導光体内での距離の遠近にかかわらず、前記出射面内での出射光量を均一にすることが可能になる。
【００１０】
上述した導光材と、前記入射面に向けて光を照射する光源とを備えた照明装置は、実際に照明が必要な範囲だけを照度のムラ無く照明できるので、被照明物の視認性は大いに高まる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の照明装置の一実施の形態であるフロントライト（照明装置）を示す斜視図である。フロントライト（照明装置）１０は、透明な樹脂材料から形成された断面が略矩形で全体として環状を成す無端状の導光体１２を備えた導光材９と、この導光体１２内に光を照射する光源ユニット１１とから構成されている。導光体１２の一部には、光源ユニット１１から照射される光を導光体１２の内部に導入する入射面１２ａが形成され、光源ユニット１１はこの入射面１２ａに接して導光体１２に取り付けられている。
【００１２】
導光材９を構成する環状の導光体１２の内周側は、導光体１２に導入された光を出射させる環状の出射面１２ｂとされている。一方、環状の導光体１２の外周側は、断面くさび型を成す多数の微細な反射溝１４が形成され、導光体１２に導入された光を出射面１２ｂに向けて反射させる作用のある反射面（反射エリア）１２ｃとされている。また、導光体１２の入射面１２ａに対面する位置にはプリズム状の反射体１３が形成されている。導光体１２は、例えば透明なアクリル樹脂などの樹脂材料を環状に射出成形した後、反射面１２ｃを構成する反射溝１４を導光体１２の外周に形成すればよく、あるいは射出成形時に反射面１２ｃを形成しても良い。導光体１２を構成する材料としてはアクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂などの透明な樹脂材料や、ガラスなどを用いることができる。
【００１３】
こういった構成のフロントライト１０は、光源ユニット１１から照射された光が入射面１２ａから導光体１２の内部に導入されると、プリズム状の反射体１３の作用で環状の導光体１２を左回りＲで伝搬する光と、右回りＬで伝搬する光に分けられる。そして、導光体１２の内部を左回りＲで伝搬する光と右回りＬで伝搬する光を導光体１２の反射面１２ｃに反射させてその伝搬方向を変え、導光体１２の内側の出射面１２ｂから出射させる構造とされている。これによりフロントライト１０は環状の導光体１２の内側の円形領域をムラ無く均一に照明できる。
【００１４】
図１に示すフロントライト１０では、導光体１２の形状を円環状に形成しているが、導光体１２の形状は無端形状であればよく、導光体１２の形状を例えば四角環や三角環や楕円環に形成しても良い。被照明物を囲うように導光体１２を形成すれば、任意の形状の物体をムラ無く照明することが可能である。
【００１５】
ここで、本実施形態のフロントライトに備えられている光源ユニット１１について、図２を参照して説明する。図２に示す光源ユニット１１は、単一の青色発光色のＬＥＤに黄色蛍光体を塗布したもの（図示せず）や、基板３５と、基板３５の中央部に配列形成されたＬＥＤ（発光ダイオード）１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂと、これらのＬＥＤを覆って形成された樹脂製の集光レンズ３７と、集光レンズ３７の両側方の基板３５上に形成された電源端子３６，３６とを備えて構成されており、図示前面側（ＬＥＤが配設された側）に向けて発光するようになっている。また、図示されていないが、ＬＥＤ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂそれぞれの発光強度を制御するための信号端子も基板３５上に設けられている。
【００１６】
ＬＥＤ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂはそれぞれ赤、緑、青の発光色を有するダイオードとされており、これらのＬＥＤの発光強度比を制御することで、集光レンズ３７内で加法混色するとともに、レンズ３７により集光された光をバー導光体１３の端面に照射できるようになっている。このような構成の光源ユニット１１を備えることで、本実施形態のフロントライトはその照明光を種々の色調で制御することが可能とされている。
【００１７】
図２に示す光源ユニット１１では、図示下側からそれぞれ赤、緑、青の発光色の発光体を縦方向一列に配置しているが、この配列方向及び配列順序に特に限定はなく、各ＬＥＤを三方に配置しても良い。また、上記三色のＬＥＤに加えて白色のＬＥＤを更に設け、輝度を高めた構成としても良い。また、集光レンズ３７も、図２に示す形状に限定されるものではなく、略半球状のもの等に適宜変更することが可能である。
【００１８】
さらに、本実施形態ではＲＧＢのＬＥＤ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの発光強度を自在に変更できる構成としたが、これらの発光強度は必ずしも可変にする必要はなく、発光強度比を固定して特定の発光色とすることもできる。また、発光色を固定、あるいは特定範囲で可変とする構成では、２つのＬＥＤを組み合わせて発光色を生成する構成や、１つのＬＥＤと集光レンズ３７の色とを組み合わせて発光色を生成する構成なども適用することが可能である。
【００１９】
次に導光体１２の反射面１２ｃに形成された反射溝１４の構成について図３を参照して説明する。図３に示すように、反射溝１４は、反射面１２ｃの基準面に対して傾斜して形成された２つの斜面部により構成されており、その傾斜角度が比較的緩やかな斜面部が緩斜面部１４ａと、緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度を有して形成された急斜面部１４ｂとされている。そして、反射面１２ｃにおいては、緩斜面部１４ａと急斜面部１４ｂとが交互に形成されている。図３に示す緩斜面部１４ａの傾斜角度θ１は、円環状の導光体円周辺から円環の中心に下した線分に対する垂直線に対し、その形成点において、例えば１°以上１０°以下とすることが好ましく、急斜面部１４ｂの傾斜角度θ２は、例えば４１°以上４５°以下とすることが好ましい。これらの範囲に制御された反射溝を形成することで、出射面１２ｂの面方向で出射光量の均一なフロントライトとすることができる。反射溝１４は全反射条件を満たして出射面１２ｂに向けて光を反射させる。
【００２０】
上記緩斜面部１４ａの傾斜角度θ１が１°未満の場合には、照明装置として十分な輝度が得られず、１０°を越える場合には、導光体の出射面からの出射光量の均一性が低下するので好ましくない。また、前記急斜面部の傾斜角度θ２が、４１°未満の場合、及び４５°を越える場合には、照明装置の輝度が低下するため好ましくない。また、反射溝１４のピッチＰを適宜変更することで、被照明物に干渉縞が生じるのを抑えることができる。
【００２１】
なお、反射体１３に近い位置に形成された反射溝１４より、反射体１３から遠い位置に形成された反射溝１４ほど、反射溝の形成ピッチを密に、また深さを大きくすることが好ましい。これは反射体１３から離れるにしたがって反射溝１４に到達する光の量が少なくなるためであり、導光体１２の内面を反射しながら反射体１３から離れた反射溝１４に到達した少ない量の光をより多く反射溝１４で反射できるようにすることで、環状のフロントライトの内面全域をできるだけ均一に照明することができる。
【００２２】
このように被照明物を取り囲むように円環状の導光体１２を形成し、導光体１２の内側の出射面１２ｂから被照明物を照明すれば、導光体１２の内側の円形領域、即ち実際に照明が必要な範囲だけを照明することが可能になり、低出力の光源で効率的に照明を行うことができる。特にバッテリーを登載した携帯機器に搭載されれば、電力の効率的な利用に大いに役立つ。また、実際に照明が必要な範囲だけを照度のムラ無く照明できるので、被照明物の視認性は大いに高まる。
【００２３】
上述したフロントライト１０を乗用車のスピードメータ照明用に用いた例について、図４Ａおよび図４Ｂを参照しつつ説明する。本実施形態のフロントライト１０は、乗用車の運転席に取り付けられた計器パネル４１内に取り付けられている。フロントライト１０の導光材９は、スピードメータ４２の周囲を取り囲むように取り付けられている。スピードメータ４２の上面は計器パネル４１のカバーガラス４３で覆われる。フロントライト１０の出射面１２ｂはスピードメータ４２を構成する円形の目盛りパネル４２ａｋ外周に接している。
【００２４】
夜間の運転時など、スピードメータ４２の照明時にフロントライト１０の光源ユニット１５を点灯させると、光源ユニット１５から照射された光は、入射面１２ａから導光体１２の内部に導入されプリズム状の反射体１３に当たる。入射した光は反射体１３の作用で環状の導光体１２を左回りＲで伝搬する光Ｍと、右回りＬで伝搬する光Ｎに分けられ、導光体１２の外周面に形成された反射面１２ｃに反射されその伝搬方向を変える。そして導光体１２の内側の出射面１２ｂから導光体１２で取り囲まれる円形領域、即ち、目盛りパネル４２ａの中心に向かってムラ無く均一に照明する。その結果、出射面１２ｂからはスピードメータ４２の目盛りパネル４２ａと同じサイズの円形領域だけが明るく照らし出され、運転者はカバーガラス４３から透明な反射面１３ｂを介してスピードメータ４２の目盛りパネル４２ａを監視する。
【００２５】
フロントライト１０はスピードメータ４２の目盛りパネル４２ａの範囲だけを明るく照らし出し、目盛りパネル４２ａの周囲は照明しないので、高いコントラストで目盛りパネル４２ａを容易に読み取ることができる。また、スピードメータ４２の目盛りパネル４２ａの範囲だけに照明光を集中させる作用によりスピードメータ４２へ照射される光量を多くすることができるので、光源ユニット１５の光量が小さくても高輝度の表示を得ることができる。また、省電力タイプの照明ができ、動作中に照明光の色を切替ながら表示させれば、装飾性、機能性を高めることもできる。
【００２６】
フロントライト１０の反射面１２ｃは多数の反射溝から構成する以外にも、図５に示すように多数のプリズム状の反射体から構成されても良い。図５に示す導光材４０を構成する環状の導光体４１の外周側には、導光体４１の屈折率とは異なる屈折率を持つプリズム４２が形成されている。このプリズム４２が多数配列されて、導光材４０の反射面４３を形成している。プリズム４２は導光体４１を伝搬される光を反射させ、光の伝搬方向を導光体４１の出射面４４に向ける。導光体４１を伝搬する光は効率よく出射面４４から照射される。
【００２７】
導光材を構成する環状の導光体の周囲は、反射膜で覆われていてもよい。図６に示す導光材５０を構成する断面矩形の導光体５１の周囲は、出射面５２を除いて反射膜５３で覆われている。こうした反射膜５３は、導光体５１内を伝搬して反射面５４で伝搬方向を変えられた光を、さらに効率よく出射面５２から照射させるために大いに役立つ。反射膜５３は、例えばアルミニウムなど金属薄膜を導光体５１の周囲に蒸着すればよく、また高反射性の金属板を導光体５１の周囲に貼り付けてもよい。
【００２８】
導光材を構成する環状の導光体を柔軟な材料で構成し、任意の形状で照明できるようにしてもよい。図７は本発明の他の実施形態の照明装置を示す平面図である。この形態の照明装置６１は、ＬＥＤなどの発光素子を内蔵した光源６２と導光材６３とを備える。この導光材６３は、導光性があり、かつ自在に屈曲可能な柔軟性のある透明樹脂、例えばシリコン樹脂で形成されている。導光材６３には、前述した実施形態と同様に光源６２から照射された光を導光体６４の内部に導入する入射面６５と、導光体６４に導入された光を出射する出射面６５と、導光体６４内を伝搬する光を出射面６５に向けて反射させる反射面６６とを備えている。反射面６６は、前述した実施形態と同様に多数の反射溝やプリズムから構成されればよい。
【００２９】
このような照明装置は、図７に示すように螺旋状に巻いて中心部を照明したり、あるいは被照明物の形状に合わせて導光体６４を自在に変形させ、被照明物を効率的に照明できるようにしてもよい。また、図８に示すように、光源６２から照射された光を無端状の導光体６７に導入し、導入された光を導光体６７内で周回させつつ出射面６８から中心部を照明する構造にすれば、光源６２から照射された光をロス無く効率的に被照射物への照明に利用できる。
【００３０】
上述したような、中心部を照らす環状の導光体にさらに別な導光板を組み合わせてもよい。図９に示すように、フロントライト（照明装置）７０は、透明な樹脂材料から形成された断面が略矩形で環状を成す導光体７１を備えた導光材７２と、この導光体７１内に光を照射する光源ユニット７３と、導光体７１に取り囲まれる導光板７４とから構成される。導光体７１の一部には、光源ユニット７３から照射される光を導光体７１の内部に導入する入射面７１ａが形成され、光源ユニット７３はこの入射面７１ａに接して導光体７１に取り付けられる。
【００３１】
導光材７２を構成する環状の導光体７１の内周側は、導光体７１に導入された光を出射させる環状の出射面７１ｂとされ、環状の導光体７１の外周側は、断面くさび型を成す多数の微細な反射溝７５が形成され、導光体７１に導入された光を出射面７１ｂに向けて反射させる反射面７１ｃとされている。導光体１２の入射面７１ａに対面する位置にはプリズム状の反射体７６が形成されている。更に、導光体７１の出射面７１ｂを除く外面を覆うように反射膜７７が形成されている。
【００３２】
環状の導光体７１に取り囲まれるように円盤状の導光板７４が形成されている。この導光板７４の入射面７４ａは導光体７１の出射面７１ｂに接している。また、導光板７４の上面には、導光板７４の入射面７４ａから入射した光を導光板７４の下面方向に反射させる微細な溝からなる反射面７４ｂが形成されている。
導光板７４は、例えば透明なアクリル樹脂などの樹脂材料を射出成形すると同時に反射面７４ｂを構成する反射溝を導光板７４の上面に形成すればよく、あるいは射出成形後に反射面７４ｂを切削形成しても良い。導光板７４を構成する材料としてはアクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂などの透明な樹脂材料や、ガラスなどを用いることができる。
【００３３】
こういった構成のフロントライト７０は、光源ユニット７３から照射された光が入射面７１ａから導光体７１の内部に導入されると、反射体７６の作用で環状の導光体７１内を左回りおよび右回りで光が伝搬し、導光体７１の反射面７１ｃに反射させてその伝搬方向を変え、導光体７１の内側の出射面７１ｂから出射させる。そして、出射面７１ｂから出射した光はそのまま導光板７４の入射面７４ａに入射して導光板７４内を伝搬し、導光板７４の反射面７４ｂで反射され導光板７４の下面から出射される。これによりフロントライト１０は図９に示すように導光板７４の下面方向の円形領域７８をムラ無く均一に照明できる。
【００３４】
図１０は、図９における断面線Ｘでの導光材７２を示した部分拡大断面図である。導光体７１の反射面７１ｃを除く周面を覆っている反射膜７７は、導光板７４の反射面７４ｂ側と出射面７４ｃ側とで導光板７４の中心方向に延びる長さが異なっている。即ち、反射膜７７の上面側７７ａは、下面側７７ｂよりも長さＭだけ導光板７４の中心方向に長く延びている。こうして、導光体７１の周面を覆う反射膜７７の上面側７７ａを下面側７７ｂよりも突出長さＭだけ長くすれば、導光板７４の出射面７４ｃから一層効率的に強い光を出射することができる。
【００３５】
図１１に示すように、導光体８１に囲まれて形成される導光板８２の反射面８２ａは、例えば格子状の反射体であってもよい。この格子状の反射体は、微細な溝を格子状に形成したものであり、導光板８２内を伝搬する光を直角方向に反射させる。
【００３６】
図１２は本発明のフロントライト（照明装置）の別な実施形態を示す斜視図である。フロントライト（照明装置）９０は、透明な樹脂材料から形成された断面が略矩形で環状を成す導光体９１を備えた導光材９２と、この導光体９１内に光を照射する光源ユニット９３とから構成される。導光体９１の一部には、光源ユニット９３から照射される光を導光体９１の内部に導入する入射面９１ａが形成され、光源ユニット９３はこの入射面９１ａに接して導光体９１に取り付けられる。
【００３７】
断面が略矩形の導光体９１の下面側は、導光体９１に導入された光を出射させる環状の出射面９１ｂとされている。一方、導光体９１の上面側は、断面くさび型を成す多数の微細な反射溝９４が形成され、導光体９１に導入された光を出射面９１ｂに向けて反射させる反射面９１ｃとされている。入射面９１ａに対面する位置にはプリズム状の反射体９５が形成されている。
【００３８】
こういった構成のフロントライト９０は、光源ユニット９３から照射された光が入射面９１ａから導光体９１の内部に導入されると、反射体９５の作用で環状の導光体９１内を左回りおよび右回りで光が伝搬する。そして、導光体９１の内部を伝搬する光は反射面９１ｃに反射させてその伝搬方向を変え、導光体９１の下側の出射面９１ｂから出射させる構造とされている。出射面９１ｂと被照射面とは所定の距離を設けてあり、これによりフロントライト９０は環状の導光体９１の下側のリング状領域９６を均一に照明できる。なお、導光体９１の下面以外の側壁部に微細な反射溝（９４）を設けても良い。
【００３９】
上述したフロントライト９０を時計の文字盤の照明用に用いた例について、図１３および図１４を参照しつつ説明する。本実施形態のフロントライト９０は、時計１０１のメインユニット１０２を覆う本体パネル１０３内に取り付けられている。フロントライト９０の導光材９１は、時計１０１を構成する文字盤１０４の周囲を取り囲むように取り付けられており、文字盤１０４の上面はカバーガラス１０５で覆われる。フロントライト９０の出射面９１ｂは文字盤１０４の外周寄りの上方に形成される。
【００４０】
夜間など、時計１０１の文字盤１０４を照明する際には、フロントライト９０の光源ユニット９３を点灯させる。光源ユニット９３が点灯すると、光源ユニット９３から照射された光は、入射面９１ａから導光体９１の内部に導入され反射体９５に当たる。入射した光は反射体９５の作用で環状の導光体９１を左右に伝搬し、導光体９１の上面に形成された反射面９１ｃに反射されその伝搬方向を変える。そして導光体９１の下面の出射面９１ｂから導光体９１に沿ったリング状領域９６、即ち、文字盤１０４の外周部に刻まれた時刻目盛り１０４ａを均一に照明する。その結果、文字盤１０４の特に時刻目盛り１０４ａが明るく照らし出され、観察者は夜間など周囲が暗い環境下でも容易に時計１０１の指針１０６を読み取ることができる。
【００４１】
フロントライト９０は文字盤１０４の特に時刻目盛り１０４ａの部分を中心に明るく照らし出すので、高いコントラストで時計１０１を容易に読み取ることができる。また、時刻目盛り１０４ａの範囲だけに照明光を集中させる作用により高輝度の表示を得ることができる。また、光源ユニット９３の照明光の色を切替ながら表示させれば、装飾性、機能性を高めることもできる。
【００４２】
上述したようなフロントライトの導光材に、プリズムを備えても良い。図１４に示すフロントライト１１０の導光材１１１を構成する環状の導光体１１２の上面側には、反射面１１２ａが形成され、更に導光体１１２の外周面寄りには導光体１１２の構成材料とは異なる屈折率を持つプリズム１１３が形成されている。
このプリズム１１３は例えば被照明物である時計１０１の文字盤１０４に刻まれた１時間刻みの時刻目盛り１０４ａに対応する位置に形成される。
【００４３】
こういったフロントライト１１０によれば、導光体１１２の下面（出射面）から照射される照明光は１時間刻みの時刻目盛り１０４ａの部分だけを特に明るく照らしだ出す。こうした時刻目盛り１０４ａの部分だけを特に明るくした照明領域１０７を形成することで、夜間において時計１０１の指針１０６の読み取り易さを一層向上させることができるとともに、デザイン面でも優れた効果を発揮する。
【００４４】
リング状に下方を照らすフロントライトの反射面として、屈折プリズムを用いてもよい。例えば図１５に示すように、導光体１２１内を伝搬する光を斜め下方に屈折させる屈折プリズム１２２を反射面として用いてもよい。その際、導光体１２１の外周面に高反射性の金属蒸着膜などの反射膜１２３を更に形成すれば一層効率的に導光体１２１の斜め下方を照明することができて好ましい。また、例えば図１６に示すように、外周面１２５が曲面を成す導光体１２６に反射面として屈折プリズム１２７を形成しても良い。
【００４５】
【実施例】
本出願人は、図１０に示すような反射面側と出射面側とで長さの異なる反射膜の効果を検証した。本例では、図１０に示すフロントライト７０を基本構成とし、反射面７４ａ側（上面側）における反射膜７７の突出長さＭを種々に変えたフロントライトを作製した。これらのフロントライトの構成を表１に示す。本例で作製したフロントライトでは、発光素子として白色ＬＥＤを用い、導光体７１および導光板７４は、アクリル樹脂を成型して作製した厚さ０．７ｍｍのものを用いた。
【００４６】
【表１】

Figure 2004134223
【００４７】
次に、上記にて作製したフロントライトを動作させ、導光板７４の出射面（図９面）から出射された光を液晶表示ユニットに入射し、液晶表示ユニットの反射膜で反射されて使用者に到達する際の出射光量（すなわち、液晶表示装置の表示輝度）とその分布を測定した。測定には、色彩輝度計ＢＭ５Ａ（商品名：トプコン社製）を用いた。その測定結果を表１に併記する。表１に示すように、反射膜７７の突出長さＭを０．５〜０．９ｍｍの範囲で大きくするほど、輝度が大幅に改善されており、また輝度の分布も小さくなっており、高輝度で均一な照明が可能なフロントライトであることが判明した。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の導光材および照明装置によれば、出射面から出射される照明光は反射面の形状と同じ範囲だけを照明範囲として照明する。反射面を基礎平面よりも小さいサイズに形成して、照明範囲を基礎平面全面に反射面が形成された場合よりも限定することで、実際に照明が必要な範囲だけを照明することが可能になる。照明が必要な範囲の周囲に照明光を当てないことで、照明範囲の視認性は高められる。また、光源の光を照明範囲だけに照射すれば、照明範囲の照度が高められるとともに、少ない出力で効率的に照明を行うことが可能になり、電力の効率的な利用に大いに役立つ。照明する必要のある領域だけに照明光を効率よく均一に照射可能な導光板および照明装置を提供することは実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の照明装置の一実施の形態であるフロントライト（照明装置）の斜視図である。
【図２】図２は、フロントライトに備えられている光源を示す拡大斜視図である。
【図３】図３は、導光材の反射面に形成された溝の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の照明装置を適用した実施形態を示す説明である。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態における導光体の一部を拡大して示す部分断面図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態における導光体の一部を拡大して示す部分断面図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態における照明装置の外観を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態における照明装置の外観を示す平面図である。
【図９】図９は、本発明の他の実施形態における照明装置の外観を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、図９の実施形態における導光体および導光板の一部を拡大して示すを示す断面図である。
【図１１】図１１は、図９の導光板の反射面の構成を変えた実施形態を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の他の実施形態における照明装置の外観を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２の照明装置を適用した実施形態を示す説明である。
【図１４】図１４は、図１２の照明装置の導光材の構成を変更した実施形態を示す平面図である。
【図１５】図１５は、本発明のフロントライトの他の実施形態を示す断面図である。
【図１６】図１６は、本発明のフロントライトの他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
９　導光材
１０　フロントライト（照明装置）
１１　光源ユニット（光源）
１２　導光体
１２ａ　入射面
１２ｂ　出射面
１２ｃ　反射面
１３　反射体（プリズム）
１４　反射溝（溝）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light guide that propagates light from an incident surface to an output surface, and a lighting device including the light guide.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a reflection type liquid crystal display device that performs display using ambient light as a light source, since the brightness depends on the amount of ambient light, in an environment where sufficient ambient light is not available, such as when used in a dark place, The visibility of the display is extremely reduced. Therefore, there has been proposed a liquid crystal display device in which a front light (surface emitting lighting device) is disposed on the front side of a reflective liquid crystal display unit (liquid crystal display element) and is used as an auxiliary light source. A liquid crystal display device equipped with this front light operates as a normal reflection type liquid crystal display device in an environment such as outdoors during the day when sufficient ambient light can be obtained, and turns on the front light as a light source as necessary. It is.
[0003]
Such a front light is provided with a light guide plate having on its surface a reflecting surface composed of a large number of fine grooves in order to uniformly illuminate the surface of the liquid crystal display unit without unevenness. Due to the function of the reflecting surface, even when a point light source or a line light source is used as a light source, a wide surface can be illuminated with uniform brightness. (For example, refer to Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-180631 A
[Problems to be solved by the invention]
The use of front lights for various applications is being studied as efficient lighting means with excellent lighting capabilities. Under such circumstances, there has been a demand for a front light having more appropriate lighting ability according to each application.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a light guide plate and a lighting device capable of efficiently and uniformly irradiating illumination light only to a region that needs to be illuminated.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, according to the present invention, an incident surface for introducing light emitted from a light source, an endless light guide for propagating the light introduced from the incident surface, An annular exit surface formed on the light body and emitting the light toward the center of a region surrounded by the light guide; and an emission surface formed on the light guide and introducing the light introduced from the incident surface. And a reflecting surface provided with a large number of grooves on the surface facing the exit surface for satisfying the total reflection condition. Also, an incident surface for introducing light emitted from the light source, an endless light guide that propagates the light introduced from the incident surface, and an area formed along the light guide formed on the light guide. An annular exit surface for emitting the light toward the light guide, and a plurality of grooves formed in the light guide and reflecting the light introduced from the incident surface toward the exit surface by satisfying a total reflection condition. And a reflection surface provided on a surface facing the emission surface.
[0008]
According to such a light guide material, only the range actually required for illumination surrounded by the endless light guide can be illuminated without unevenness, so that the visibility of the illuminated object is greatly improved.
[0009]
At a position facing the incident surface of the light guide, the light is introduced into the light guide in two directions, that is, a clockwise direction and a counterclockwise direction with respect to the endless light guide. It is preferable to further include a prism that reflects the light by satisfying the total reflection condition. Further, it is preferable that the groove is formed such that the reflection amount of the light increases as a distance from the reflection surface increases. According to such a configuration, it is possible to make the amount of outgoing light in the outgoing surface uniform regardless of the distance in the light guide from the incoming surface into which light is introduced from the light source.
[0010]
The illumination device including the light guide member described above and a light source that irradiates light toward the incident surface can illuminate only a range where illumination is actually required without unevenness in illuminance. Greatly increase.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a front light (illumination device) as an embodiment of the illumination device of the present invention. The front light (illumination device) 10 includes a light guide member 9 having an endless light guide member 12 formed of a transparent resin material and having a substantially rectangular cross section and having an annular shape as a whole. And a light source unit 11 for irradiating light. An incident surface 12a for introducing light emitted from the light source unit 11 into the inside of the light guide 12 is formed in a part of the light guide 12, and the light source unit 11 is in contact with the incident surface 12a and Attached to.
[0012]
The inner peripheral side of the annular light guide 12 constituting the light guide 9 is an annular exit surface 12b for emitting the light introduced into the light guide 12. On the other hand, on the outer peripheral side of the annular light guide 12, a number of fine reflection grooves 14 having a wedge-shaped cross section are formed, and have an effect of reflecting light introduced into the light guide 12 toward the emission surface 12 b. It is a reflection surface (reflection area) 12c. Further, a prism-shaped reflector 13 is formed at a position facing the incident surface 12a of the light guide 12. The light guide 12 may be formed by, for example, injecting a resin material such as a transparent acrylic resin into an annular shape, and then forming the reflection groove 14 forming the reflection surface 12 c on the outer periphery of the light guide 12, or reflecting light during injection molding. The surface 12c may be formed. As a material forming the light guide 12, a transparent resin material such as a polycarbonate resin or an epoxy resin, glass, or the like can be used in addition to an acrylic resin.
[0013]
When the light radiated from the light source unit 11 is introduced into the light guide 12 from the incident surface 12a, the front light 10 having such a configuration operates as a ring-shaped light guide 12 by the action of the prism-shaped reflector 13. Are divided into light propagating in a counterclockwise direction R and light propagating in a clockwise direction L. Then, the light propagating inside the light guide 12 in the counterclockwise direction R and the light propagating in the clockwise direction L are reflected on the reflection surface 12c of the light guide 12 to change the propagation direction. The light is emitted from the emission surface 12b. Thereby, the front light 10 can uniformly illuminate the circular area inside the annular light guide 12 without unevenness.
[0014]
In the front light 10 shown in FIG. 1, the shape of the light guide 12 is formed in an annular shape, but the shape of the light guide 12 may be an endless shape. It may be formed in a triangular ring or an elliptical ring. If the light guide 12 is formed so as to surround the object to be illuminated, it is possible to illuminate an object of any shape without unevenness.
[0015]
Here, the light source unit 11 provided in the front light of the present embodiment will be described with reference to FIG. The light source unit 11 shown in FIG. 2 includes a single blue light emitting LED coated with a yellow phosphor (not shown), a substrate 35, and an LED (light emitting diode) arranged and formed in the center of the substrate 35. ) 15R, 15G, 15B, a resin condenser lens 37 formed to cover these LEDs, and power supply terminals 36, 36 formed on a substrate 35 on both sides of the condenser lens 37. It is configured to emit light toward the front side in the figure (the side where the LEDs are provided). Although not shown, a signal terminal for controlling the light emission intensity of each of the LEDs 15R, 15G, and 15B is also provided on the substrate 35.
[0016]
The LEDs 15R, 15G, and 15B are diodes having emission colors of red, green, and blue, respectively. By controlling the emission intensity ratio of these LEDs, additive color mixing is performed in the condenser lens 37, and the LEDs 37 are used. The condensed light can be applied to the end face of the bar light guide 13. With the light source unit 11 having such a configuration, the front light of the present embodiment can control the illumination light with various colors.
[0017]
In the light source unit 11 shown in FIG. 2, the luminous bodies of the red, green, and blue emission colors are arranged in a line in the vertical direction from the lower side in the figure. However, the arrangement direction and the arrangement order are not particularly limited. May be arranged on three sides. Further, in addition to the three-color LED, a white LED may be further provided to increase the luminance. Further, the condensing lens 37 is not limited to the shape shown in FIG. 2 and can be appropriately changed to a substantially hemispherical shape or the like.
[0018]
Further, in the present embodiment, the light emission intensity of the RGB LEDs 15R, 15G, and 15B can be freely changed. However, the light emission intensity does not necessarily have to be variable. It can also be. In a configuration in which the emission color is fixed or variable in a specific range, the emission color is generated by combining two LEDs, or the emission color is generated by combining one LED and the color of the condenser lens 37. A configuration or the like can be applied.
[0019]
Next, the configuration of the reflection groove 14 formed on the reflection surface 12c of the light guide 12 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the reflection groove 14 is formed of two slopes formed to be inclined with respect to the reference surface of the reflection surface 12c, and the slope having a relatively gentle inclination angle is formed by a gentle slope. A portion 14a and a steep slope portion 14b formed with an inclination angle steeper than the gentle slope portion 14a. On the reflection surface 12c, gentle slopes 14a and steep slopes 14b are formed alternately. The angle of inclination θ1 of the gentle slope portion 14a shown in FIG. The inclination angle θ2 of the steep slope portion 14b is preferably, for example, not less than 41 ° and not more than 45 °. By forming the controlled reflection grooves in these ranges, it is possible to provide a front light having a uniform emission light amount in the plane direction of the emission surface 12b. The reflection groove 14 satisfies the condition of total reflection and reflects light toward the emission surface 12b.
[0020]
When the inclination angle θ1 of the gentle slope portion 14a is less than 1 °, sufficient luminance cannot be obtained as an illuminating device, and when it exceeds 10 °, the uniformity of the amount of light emitted from the emission surface of the light guide body. Is undesirably reduced. Further, when the inclination angle θ2 of the steep slope portion is less than 41 ° or more than 45 °, the luminance of the lighting device is undesirably reduced. Also, by appropriately changing the pitch P of the reflection grooves 14, it is possible to suppress the occurrence of interference fringes on the illuminated object.
[0021]
It is preferable that the reflection groove 14 formed at a position farther from the reflector 13 has a denser pitch and a larger depth of the reflection groove than the reflection groove 14 formed at a position closer to the reflector 13. . This is because the amount of light reaching the reflection groove 14 decreases as the distance from the reflector 13 increases, and a small amount of light reaching the reflection groove 14 separated from the reflector 13 while reflecting the inner surface of the light guide 12 is reflected. By allowing more light to be reflected by the reflection groove 14, the entire inner surface of the annular front light can be illuminated as uniformly as possible.
[0022]
By forming the annular light guide 12 so as to surround the illuminated object and illuminating the illuminated object from the emission surface 12b inside the light guide 12, a circular region inside the light guide 12, That is, it is possible to illuminate only the range where illumination is actually required, and it is possible to efficiently illuminate with a low-output light source. In particular, if it is installed in a portable device with a battery, it will be very useful for efficient use of electric power. In addition, since only the range where illumination is actually required can be illuminated without unevenness in illuminance, the visibility of the illuminated object is greatly improved.
[0023]
An example in which the above-described front light 10 is used for speedometer lighting of a passenger car will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. The front light 10 of the present embodiment is mounted in an instrument panel 41 mounted on a driver's seat of a passenger car. The light guide 9 of the front light 10 is attached so as to surround the periphery of the speedometer 42. The upper surface of the speedometer 42 is covered with a cover glass 43 of the instrument panel 41. The emission surface 12b of the front light 10 is in contact with the outer periphery of a circular scale panel 42ak constituting the speedometer 42.
[0024]
When the light source unit 15 of the front light 10 is turned on at the time of illuminating the speedometer 42, such as during night driving, light emitted from the light source unit 15 is introduced into the light guide 12 from the incident surface 12a and prism-shaped. It hits the reflector 13. The incident light is divided into light M propagating counterclockwise R and light N propagating clockwise L through the annular light guide 12 by the action of the reflector 13 and formed on the outer peripheral surface of the light guide 12. The light is reflected by the reflection surface 12c and changes its propagation direction. Then, the light is uniformly illuminated uniformly from the emission surface 12b inside the light guide 12 toward the circular area surrounded by the light guide 12, that is, toward the center of the scale panel 42a. As a result, only a circular area of the same size as the scale panel 42a of the speedometer 42 is brightly illuminated from the emission surface 12b, and the driver can read the scale panel 42a of the speedometer 42 from the cover glass 43 via the transparent reflective surface 13b. To monitor.
[0025]
The front light 10 brightly illuminates only the area of the scale panel 42a of the speedometer 42 and does not illuminate the periphery of the scale panel 42a, so that the scale panel 42a can be easily read with high contrast. In addition, since the amount of light applied to the speedometer 42 can be increased by the action of concentrating the illumination light only in the range of the scale panel 42a of the speedometer 42, high-luminance display can be performed even when the light amount of the light source unit 15 is small. Obtainable. In addition, it is possible to enhance the decorativeness and functionality by performing power saving type illumination and displaying while switching the color of the illumination light during operation.
[0026]
The reflection surface 12c of the front light 10 may be constituted by a large number of prism-shaped reflectors as shown in FIG. 5, in addition to being constituted by a large number of reflection grooves. A prism 42 having a refractive index different from the refractive index of the light guide 41 is formed on the outer peripheral side of the annular light guide 41 constituting the light guide 40 shown in FIG. A large number of the prisms 42 are arranged to form a reflection surface 43 of the light guide 40. The prism 42 reflects the light propagating through the light guide 41 and directs the light propagation direction to the emission surface 44 of the light guide 41. The light propagating through the light guide 41 is efficiently emitted from the emission surface 44.
[0027]
The periphery of the annular light guide constituting the light guide may be covered with a reflective film. The periphery of a light guide 51 having a rectangular cross section that constitutes the light guide member 50 shown in FIG. 6 is covered with a reflection film 53 except for an emission surface 52. Such a reflection film 53 is greatly useful for irradiating the light propagating in the light guide 51 and having its propagation direction changed by the reflection surface 54 from the emission surface 52 more efficiently. The reflective film 53 may be formed by depositing a metal thin film such as aluminum around the light guide 51, or a highly reflective metal plate may be attached around the light guide 51.
[0028]
The annular light guide constituting the light guide may be made of a flexible material so that illumination can be performed in an arbitrary shape. FIG. 7 is a plan view showing a lighting device according to another embodiment of the present invention. The illumination device 61 of this embodiment includes a light source 62 having a light-emitting element such as an LED and a light guide 63. The light guide member 63 is formed of a transparent resin having a light guide property and a bendable flexible resin, for example, a silicone resin. The light guide 63 has an incident surface 65 for introducing the light emitted from the light source 62 into the light guide 64, and an emission surface for emitting the light introduced to the light guide 64, similarly to the above-described embodiment. 65, and a reflection surface 66 that reflects light propagating in the light guide 64 toward the emission surface 65. The reflection surface 66 may be composed of a large number of reflection grooves and prisms as in the above-described embodiment.
[0029]
Such a lighting device illuminates the central portion by spirally winding as shown in FIG. 7, or deforms the light guide 64 freely according to the shape of the object to be illuminated, thereby efficiently illuminating the object to be illuminated. It may be made possible to illuminate. As shown in FIG. 8, the light emitted from the light source 62 is introduced into the endless light guide 67, and the introduced light is circulated in the light guide 67 to illuminate the central portion from the emission surface 68. With such a structure, the light emitted from the light source 62 can be efficiently used for illuminating the object without loss.
[0030]
Another light guide plate may be combined with the annular light guide illuminating the center as described above. As shown in FIG. 9, a front light (illumination device) 70 includes a light guide 72 provided with a light guide 71 having a substantially rectangular cross section and made of a transparent resin material and having an annular shape. It comprises a light source unit 73 for irradiating light inside, and a light guide plate 74 surrounded by the light guide 71. Part of the light guide 71 is formed with an incident surface 71a for introducing light emitted from the light source unit 73 into the light guide 71, and the light source unit 73 contacts the incident surface 71a to form the light guide 71. Attached to.
[0031]
The inner peripheral side of the annular light guide 71 constituting the light guide member 72 is an annular exit surface 71b for emitting the light introduced into the light guide 71, and the outer peripheral side of the annular light guide 71 is A large number of fine reflecting grooves 75 having a wedge-shaped cross section are formed to serve as a reflecting surface 71c for reflecting light introduced into the light guide 71 toward the emission surface 71b. A prism-shaped reflector 76 is formed at a position facing the incident surface 71a of the light guide 12. Further, a reflection film 77 is formed so as to cover the outer surface of the light guide 71 except the emission surface 71b.
[0032]
A disc-shaped light guide plate 74 is formed so as to be surrounded by the annular light guide 71. The entrance surface 74a of the light guide plate 74 is in contact with the exit surface 71b of the light guide 71. In addition, on the upper surface of the light guide plate 74, a reflection surface 74b formed of a fine groove for reflecting light incident from the incident surface 74a of the light guide plate 74 toward the lower surface of the light guide plate 74 is formed.
The light guide plate 74 may be formed, for example, by injection molding a resin material such as a transparent acrylic resin and simultaneously forming a reflection groove constituting the reflection surface 74b on the upper surface of the light guide plate 74, or by cutting and forming the reflection surface 74b after injection molding. May be. As a material for forming the light guide plate 74, a transparent resin material such as a polycarbonate resin or an epoxy resin, glass, or the like can be used in addition to an acrylic resin.
[0033]
When the light emitted from the light source unit 73 is introduced into the light guide 71 from the incident surface 71a, the front light 70 having such a configuration moves the inside of the annular light guide 71 leftward by the action of the reflector 76. Light propagates clockwise and clockwise, is reflected by the reflection surface 71c of the light guide 71, changes its propagation direction, and is emitted from the emission surface 71b inside the light guide 71. Then, the light emitted from the emission surface 71b directly enters the incidence surface 74a of the light guide plate 74, propagates through the light guide plate 74, is reflected by the reflection surface 74b of the light guide plate 74, and is emitted from the lower surface of the light guide plate 74. Thereby, the front light 10 can uniformly illuminate the circular region 78 in the lower surface direction of the light guide plate 74 without unevenness as shown in FIG.
[0034]
FIG. 10 is a partially enlarged cross-sectional view showing the light guide member 72 along the cross-sectional line X in FIG. The reflective film 77 covering the peripheral surface of the light guide 71 except the reflective surface 71c has a different length extending in the center direction of the light guide plate 74 between the reflective surface 74b side and the emission surface 74c side of the light guide plate 74. . That is, the upper surface side 77a of the reflective film 77 extends longer by the length M toward the center of the light guide plate 74 than the lower surface side 77b. In this way, if the upper surface side 77a of the reflective film 77 covering the peripheral surface of the light guide 71 is made longer than the lower surface side 77b by the protruding length M, intense light is more efficiently emitted from the emission surface 74c of the light guide plate 74. be able to.
[0035]
As shown in FIG. 11, the reflection surface 82a of the light guide plate 82 formed to be surrounded by the light guide 81 may be, for example, a grid-like reflector. The lattice-shaped reflector has fine grooves formed in a lattice shape, and reflects light propagating in the light guide plate 82 in a direction perpendicular to the lattice.
[0036]
FIG. 12 is a perspective view showing another embodiment of the front light (illumination device) of the present invention. A front light (illumination device) 90 includes a light guide member 92 having a light guide 91 formed of a transparent resin material and having a substantially rectangular cross section and having an annular shape, and a light source for irradiating light into the light guide 91. And a unit 93. Part of the light guide 91 is formed with an incident surface 91a for introducing light emitted from the light source unit 93 into the light guide 91, and the light source unit 93 comes into contact with the incident surface 91a to form the light guide 91. Attached to.
[0037]
The lower surface side of the light guide 91 having a substantially rectangular cross section is an annular emission surface 91b for emitting the light introduced into the light guide 91. On the other hand, on the upper surface side of the light guide 91, a number of fine reflection grooves 94 having a wedge-shaped cross section are formed, and the reflection surface 91c reflects the light introduced into the light guide 91 toward the emission surface 91b. ing. A prism-shaped reflector 95 is formed at a position facing the incident surface 91a.
[0038]
When the light emitted from the light source unit 93 is introduced into the light guide 91 from the incident surface 91a, the front light 90 having such a configuration moves the inside of the annular light guide 91 leftward by the action of the reflector 95. Light propagates around and clockwise. The light propagating inside the light guide 91 is reflected by the reflection surface 91c to change the propagation direction, and is emitted from the lower emission surface 91b of the light guide 91. A predetermined distance is provided between the emission surface 91b and the surface to be illuminated, whereby the front light 90 can uniformly illuminate the lower ring-shaped region 96 of the annular light guide 91. Note that fine reflection grooves (94) may be provided on the side wall portions other than the lower surface of the light guide 91.
[0039]
An example in which the above-described front light 90 is used for illuminating a clock face of a watch will be described with reference to FIGS. The front light 90 of the present embodiment is mounted in a main body panel 103 that covers a main unit 102 of the timepiece 101. The light guide member 91 of the front light 90 is attached so as to surround the dial 104 constituting the timepiece 101, and the upper surface of the dial 104 is covered with a cover glass 105. The emission surface 91b of the front light 90 is formed above the dial 104 near the outer periphery.
[0040]
When illuminating the dial 104 of the clock 101 at night or the like, the light source unit 93 of the front light 90 is turned on. When the light source unit 93 is turned on, the light emitted from the light source unit 93 is introduced into the light guide 91 from the incident surface 91a and strikes the reflector 95. The incident light propagates right and left through the annular light guide 91 by the action of the reflector 95, and is reflected by the reflection surface 91c formed on the upper surface of the light guide 91 to change the propagation direction. Then, the ring-shaped region 96 along the light guide 91, that is, the time scale 104 a engraved on the outer peripheral portion of the dial 104 is uniformly illuminated from the emission surface 91 b on the lower surface of the light guide 91. As a result, especially the time scale 104a of the dial 104 is brightly illuminated, and the observer can easily read the hands 106 of the timepiece 101 even in a dark environment such as at night.
[0041]
The front light 90 illuminates the dial 104 brightly, especially around the time scale 104a, so that the timepiece 101 can be easily read with high contrast. In addition, a display with high luminance can be obtained by the action of concentrating the illumination light only in the range of the time scale 104a. If the illumination light of the light source unit 93 is displayed while being switched, the decorativeness and the functionality can be enhanced.
[0042]
The light guide of the front light as described above may be provided with a prism. A reflection surface 112a is formed on the upper surface side of an annular light guide 112 constituting the light guide member 111 of the front light 110 shown in FIG. 14, and the light guide 112 is located near the outer peripheral surface of the light guide 112. A prism 113 having a different refractive index from the constituent material is formed.
The prism 113 is formed, for example, at a position corresponding to a time scale 104a in increments of one hour, which is engraved on the dial 104 of the timepiece 101 as an object to be illuminated.
[0043]
According to such a front light 110, the illumination light emitted from the lower surface (outgoing surface) of the light guide 112 illuminates only the time scale 104a in one-hour increments particularly brightly. By forming the illumination area 107 in which only the time scale 104a is particularly brightened, it is possible to further improve the readability of the hands 106 of the timepiece 101 at night, and to exert an excellent effect in terms of design.
[0044]
A refraction prism may be used as the reflection surface of the front light that illuminates the lower part in a ring shape. For example, as shown in FIG. 15, a refraction prism 122 that refracts light propagating in the light guide 121 obliquely downward may be used as the reflection surface. At this time, it is preferable to further form a reflective film 123 such as a highly reflective metal vapor-deposited film on the outer peripheral surface of the light guide 121 so that the diagonally lower part of the light guide 121 can be more efficiently illuminated. Further, as shown in FIG. 16, for example, a refraction prism 127 may be formed as a reflection surface on a light guide 126 whose outer peripheral surface 125 forms a curved surface.
[0045]
【Example】
The present applicant has verified the effect of the reflection films having different lengths on the reflection surface side and the emission surface side as shown in FIG. In this example, a front light having the basic structure of the front light 70 shown in FIG. 10 and varying the protrusion length M of the reflection film 77 on the reflection surface 74a side (upper surface side) was manufactured. Table 1 shows the configuration of these front lights. In the front light manufactured in this example, a white LED was used as a light emitting element, and the light guide 71 and the light guide plate 74 used were 0.7 mm thick formed by molding an acrylic resin.
[0046]
[Table 1]
Figure 2004134223
[0047]
Next, the front light produced as described above is operated, and the light emitted from the emission surface (the surface shown in FIG. 9) of the light guide plate 74 is incident on the liquid crystal display unit, and is reflected by the reflection film of the liquid crystal display unit, and the Was measured (i.e., the display brightness of the liquid crystal display device) and the distribution of the emitted light when it reached. For the measurement, a color luminance meter BM5A (trade name, manufactured by Topcon Corporation) was used. Table 1 also shows the measurement results. As shown in Table 1, as the protrusion length M of the reflective film 77 is increased in the range of 0.5 to 0.9 mm, the luminance is significantly improved, and the luminance distribution is reduced. It turned out that it was a front light capable of uniform illumination with brightness.
[0048]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the light guide member and the illumination device of the present invention, the illumination light emitted from the emission surface illuminates only the same range as the shape of the reflection surface as the illumination range. By forming the reflective surface smaller than the base plane and limiting the illumination range to the case where the reflective surface is formed over the entire base plane, it is possible to illuminate only the area that actually requires illumination Become. By not illuminating the area around the area where illumination is required, the visibility of the illumination area can be increased. In addition, when the light from the light source is applied only to the illumination range, the illuminance in the illumination range can be increased, and the illumination can be efficiently performed with a small output, which is very useful for efficient use of electric power. It is realized to provide a light guide plate and a lighting device capable of efficiently and uniformly irradiating the illuminating light only to the area that needs to be illuminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a front light (illumination device) which is an embodiment of an illumination device of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a light source provided in a front light.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a groove formed on a reflection surface of a light guide member.
FIG. 4 is an illustration showing an embodiment to which the lighting device of the present invention is applied.
FIG. 5 is an enlarged partial cross-sectional view showing a part of a light guide according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing an enlarged part of a light guide according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing the appearance of a lighting device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view illustrating an appearance of a lighting device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view illustrating an appearance of a lighting device according to another embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view showing a part of the light guide and the light guide plate in the embodiment of FIG. 9 in an enlarged manner.
FIG. 11 is a perspective view showing an embodiment in which the configuration of the reflection surface of the light guide plate of FIG. 9 is changed.
FIG. 12 is a perspective view illustrating an appearance of a lighting device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an embodiment to which the lighting device of FIG. 12 is applied.
FIG. 14 is a plan view showing an embodiment in which the configuration of the light guide member of the lighting device in FIG. 12 is changed.
FIG. 15 is a sectional view showing another embodiment of the front light of the present invention.
FIG. 16 is a sectional view showing another embodiment of the front light of the present invention.
[Explanation of symbols]
9 Light guide material 10 Front light (lighting device)
11 Light source unit (light source)
12 Light guide 12a Incident surface 12b Outgoing surface 12c Reflective surface 13 Reflector (prism)
14 Reflection groove (groove)

Claims (5)

光源から照射された光を導入する入射面と、前記入射面から導入された前記光を伝搬する無端状の導光体と、前記導光体に形成され前記導光体で取り囲まれる領域の中心に向けて前記光を出射させる環状の出射面と、前記導光体に形成され、前記入射面から導入された前記光を前記出射面に向けて全反射条件を満たすことによって反射させる多数の溝を前記射出面に対向する面に具備した反射面とを備えたことを特徴とする導光材。An incident surface for introducing light emitted from a light source, an endless light guide that propagates the light introduced from the incident surface, and a center of a region formed in the light guide and surrounded by the light guide. An annular exit surface for emitting the light toward the light guide, and a plurality of grooves formed in the light guide and reflecting the light introduced from the incident surface toward the exit surface by satisfying a total reflection condition. And a reflection surface provided on a surface facing the emission surface. 光源から照射された光を導入する入射面と、前記入射面から導入された前記光を伝搬する無端状の導光体と、前記導光体に形成され前記導光体に沿った領域に向けて前記光を出射させる環状の出射面と、前記導光体に形成され、前記入射面から導入された前記光を前記出射面に向けて全反射条件を満たすことによって反射させる多数の溝を前記射出面に対向する面に具備した反射面とを備えたことを特徴とする導光材。An incident surface for introducing light emitted from a light source, an endless light guide that propagates the light introduced from the incident surface, and a light guide formed on the light guide and directed to a region along the light guide. An annular exit surface for emitting the light, and a plurality of grooves formed in the light guide and reflecting the light introduced from the entrance surface toward the exit surface by satisfying a total reflection condition. A light guide material comprising: a reflection surface provided on a surface facing the emission surface. 前記入射面に対面する位置には、無端状の前記導光体に対して右回りになる方向と左回りになる方向の２方向に向けて前記導光体の内部に前記光を全反射条件を満たすことによって反射させるプリズムを更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の導光材。At a position facing the incident surface, the light is totally reflected inside the light guide in two directions, that is, a clockwise direction and a counterclockwise direction with respect to the endless light guide. The light guide according to claim 1, further comprising a prism that reflects light by satisfying the following. 前記反射面は前記入射面から遠ざかるほど前記光の反射量が多くなるように前記溝が形成されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の導光材。The light guide according to any one of claims 1 to 3, wherein the groove is formed such that the reflection amount of the light increases as the reflection surface moves away from the incident surface. 請求項１から４のいずれか１項に記載の導光材と、前記入射面に向けて光を照射する光源とを備えたことを特徴とする照明装置。An illumination device comprising: the light guide member according to claim 1; and a light source configured to irradiate the incident surface with light.
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