JP2006004877A - Light guide plate, and flat illumination device - Google Patents
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Description
本発明は、光源からの光を入射端面部から入射し、任意の屈折角により広げられ反射端面部に進む光がテーパーリークを起こさない形状をなし、反射端面部が、少なくとも1つ以上の側面部方向に広がる円弧形状または/および表面部と裏面部との厚さ方向に広がる円弧形状を有して、反射端面部によって反射する光が光源からの入射光方向および光源方向とは異なる入射端面部方向や入射端面部に対して略直角に反射するとともに裏面部に入射端面部からの入射光が入射端面部および表面部方向に反射せず、反射端面部からの反射光のみを反射する反射パターンを有して表面部からの出射光があらゆる方向に向かず(広がらず)出射方向が一定で表面部の形状の状態で略垂直に出射することのできる導光板およびこの導光板を用いた平面照明装置に関する。 The present invention has a shape in which light from a light source is incident from an incident end face, spreads by an arbitrary refraction angle, and travels to the reflective end face does not cause a taper leak, and the reflective end face has at least one side surface. An incident end face having a circular arc shape spreading in the direction of the head and / or an arc shape spreading in the thickness direction of the front surface portion and the back surface portion, and the light reflected by the reflective end face portion is different from the incident light direction from the light source and the light source direction Reflection that reflects only the reflected light from the reflection end surface, and does not reflect the incident light from the incident end surface to the incident end surface and the front surface, and reflects to the back surface substantially at right angles to the direction and the incident end surface. A light guide plate that has a pattern and that emits light from the surface portion is not directed to any direction (does not spread) and can be emitted substantially vertically in a state of the shape of the surface portion, and the light guide plate is used Flat lighting Apparatus on.
従来の導光板としては、光源からの光を入射端面部から入射し、入射端面部に対向する反対側位置の反射端面部に進む光がテーパーリークを起こすように、導光板を楔形状にし、さらに反射端面部に達した光を再度入射端面部方向に反射させて、光源から進む光と反射した光との両方向の光を利用する方法が知られている。 As a conventional light guide plate, the light guide plate is wedge-shaped so that light from the light source is incident from the incident end surface portion and light traveling to the reflection end surface portion on the opposite side facing the incident end surface portion causes a taper leak, Further, a method is known in which light reaching the reflection end face is reflected again in the direction of the incident end face, and light in both directions of light traveling from the light source and reflected light is used.
また、従来の導光板としては、表面部や裏面部に反射パターンの反射面を常に光源方向になるように配置されている物も知られている。 Further, as a conventional light guide plate, there is also known a light guide plate in which the reflection surface of the reflection pattern is always arranged in the light source direction on the front surface portion and the back surface portion.
さらに、従来の平面発光装置としては、光源を導光板の入射端面部の中央やアレー状に並んで設け、これら光源に対して常に光源方向に反射面が向く反射パターンを表面部や裏面部に設けた導光板等からなるものが知られている。
上述した従来の導光板として、光源からの光を入射端面部から入射し、入射端面部に対向する反対側位置の反射端面部に進む光がテーパーリークを起こすように、導光板を楔形状にし、さらに反射端面部に達した光を再度入射端面部方向に反射させて、光源から進む光と反射した光との両方向の光を利用するものでは、光の出射方向に規則性が無く、入射端面部方向と反射端面部方向など出射光に大きな広がりを持ったものと成ってしまう。例えば液晶表示装置のピクセルを大きくしないと高輝度のカラー画像を得ることができず、そのためにピクセルが大きいので絶対ピクセル量が少なく高密度の高鮮明な画像を得ることが出来ずらい課題がある。 As the conventional light guide plate described above, the light guide plate is wedge-shaped so that light from the light source is incident from the incident end face portion and light traveling to the reflection end face portion at the opposite side facing the incident end face portion causes a taper leak. In addition, the light that has reached the reflection end face is reflected again in the direction of the incident end face, and the light that travels from the light source and the reflected light is used in both directions. That is, the emitted light has a large spread, such as the end face direction and the reflective end face direction. For example, if the pixels of the liquid crystal display device are not enlarged, a high-luminance color image cannot be obtained. For this reason, since the pixels are large, there is a problem that it is difficult to obtain a high-density, clear image with a small absolute pixel amount. .
また、従来の導光板として、表面部や裏面部に反射パターンの反射面を常に光源方向になるように配置されている物は、出射光が常に光源方向に片寄ったものとなり、光源と反対方向から観測すると輝度の低下が見られ、液晶表示装置に使用した場合に片寄った視野方向のものとなってしまう課題がある。 Moreover, as a conventional light guide plate, an object in which the reflection surface of the reflection pattern is always placed in the light source direction on the front surface portion or the back surface portion, the emitted light is always offset in the light source direction, and the direction opposite to the light source Observing from the viewpoint, the luminance is lowered, and there is a problem that when used in a liquid crystal display device, the viewing direction is shifted.
さらに、従来の平面発光装置は、光源を導光板の入射端面部の中央やアレー状に並んで設け、これら光源に対して常に光源方向に反射面が向く反射パターンを表面部や裏面部に設けた導光板等からなるので、出射光が常に光源方向に片寄ったものとなり、光源と反対方向から観測すると輝度の低下が見られ、液晶表示装置に使用した場合に片寄った視野方向のものとなってしまう課題がある。 Further, in the conventional flat light emitting device, the light source is provided in the center of the incident end face portion of the light guide plate or in an array shape, and a reflective pattern whose reflective surface is always directed to the light source direction is provided on the front surface portion and the back surface portion. The light emitted from the light source plate is always shifted toward the light source, and when viewed from the opposite direction to the light source, the luminance is reduced. There is a problem.
また、光源をアレー状に並んで設けた場合には、全体として出射光がバラバラの状態で出射し、液晶表示装置に使用した場合にピクセルを大きくしないと高輝度のカラー画像を得ることができず、そのためにピクセルが大きいので絶対ピクセル量が少なく高密度の高鮮明な画像を得ることが出来ずらい課題がある。 In addition, when the light sources are arranged in an array, the emitted light is emitted as a whole, and when used in a liquid crystal display device, a high-luminance color image can be obtained unless the pixels are enlarged. Therefore, since the pixels are large, there is a problem that it is difficult to obtain a high-definition image with a small absolute pixel amount and a high density.
本発明の目的は、光源からの光を導光板に導く入射端面部からこの入射端面部の反対側に対向する反射端面部に進む光を直接出射(テーパーリーク)しないような形状をなし、一度反射端面部で反射して、入射端面部に進む光を利用するが、単に反射端面部で反射させるのでなく、例えば軸に平行な電波をパラボロイドを持つ反射鏡によって1点に電波を集める理論と同等に、1点の光源から広がりを持って進む光(入射端面部で屈折されたコーン状の光)を反射鏡である反射端面部にて反射し、入射端面部に対して略直角な反射光を進ませ、この時、この反射光のみが遭遇するように反射光のみを表面部方向に反射する反射パターン(入射端面部から反射端面部に向かう光は遭遇しない様な傾斜および遭遇した光を透過させるパターン)を裏面部に単独や連続に設けて表面部からの出射光が常に方向性(規則性)が一定で表面部から略垂直に高輝度で出射することのできる導光板およびこの導光板を用いた平面照明装置を提供することにある。 An object of the present invention is to form a shape that does not directly emit light (taper leakage) from an incident end surface portion that guides light from a light source to a light guide plate to a reflective end surface portion that is opposite to the incident end surface portion. The light that reflects at the reflection end face and travels to the incident end face is used, but is not simply reflected at the reflection end face, but, for example, the theory that collects radio waves parallel to the axis at one point by a reflector having a paraboloid Equivalently, light that travels from a single light source with a spread (cone-shaped light refracted at the incident end face) is reflected by the reflecting end face, which is a reflecting mirror, and reflected substantially at right angles to the incident end face. Reflection pattern that reflects only the reflected light in the direction of the surface portion so that only the reflected light is encountered at this time (the inclination and the light encountered so that the light from the incident end face toward the reflecting end face is not encountered) The pattern that transmits) A light guide plate that is provided alone or continuously on the surface portion, and the light emitted from the surface portion has a constant directivity (regularity) and can be emitted substantially vertically from the surface portion with high brightness, and planar illumination using this light guide plate To provide an apparatus.
本発明の請求項1に係る導光板は、入射端面部から反射端面部に進む光がテーパーリークを起こさない形状をなし、反射端面部が光源からの入射光方向および光源方向とは異なる入射端面部方向に反射するような反射面を有することを特徴とする。 The light guide plate according to claim 1 of the present invention has a shape in which light traveling from the incident end surface portion to the reflecting end surface portion does not cause a taper leak, and the reflecting end surface portion is different from the incident light direction from the light source and the light source direction. It has a reflective surface that reflects in the direction of the part.
請求項1に係る導光板は、入射端面部から反射端面部に進む光がテーパーリークを起こさない形状をなし、反射端面部が光源からの入射光方向および光源方向とは異なる入射端面部方向に反射するような反射面を有するので、入射端面部での光源が存在しない部分や入射端面部の両端部およびこれらの付近にも光源からの光を存在させることができる。 The light guide plate according to claim 1 has a shape in which light traveling from the incident end surface portion to the reflective end surface portion does not cause a taper leak, and the reflective end surface portion is in the incident end surface direction different from the incident light direction from the light source and the light source direction. Since it has a reflecting surface that reflects, light from the light source can be present in a portion where the light source does not exist at the incident end surface, at both ends of the incident end surface, and in the vicinity thereof.
また、請求項2に係る導光板は、光源から入射し、任意の屈折角により広げられ反射端面部に進み反射端面部で反射した反射光が入射端面部に対して略直角であることを特徴とする。
The light guide plate according to
請求項2に係る導光板は、光源から入射し、任意の屈折角により広げられ反射端面部に進み反射端面部で反射した反射光が入射端面部に対して略直角であるので、裏面部や表面部に反射パターン等を設ける時に単一方向に向けることにより均一で単一方向な出射光を得ることができる。
The light guide plate according to
さらに、請求項3に係る導光板は、裏面部に入射端面部からの入射光が入射端面部および表面部方向に反射せず、反射端面部からの反射光のみを反射する反射パターンを有することを特徴とする。
Further, the light guide plate according to
請求項3に係る導光板は、裏面部に入射端面部からの入射光が入射端面部および表面部方向に反射せず、反射端面部からの反射光のみを反射する反射パターンを有するので、入射端面部での光源が存在しない部分や入射端面部の両端部およびこれらの付近にも均一で単一方向な反射パターンによって表面部に略垂直な高輝度な光を出射できる。
The light guide plate according to
また、請求項4に係る導光板は、反射パターンが単独または/および連続であるとともに入射端面部と反射端面部の方向に反射パターンのピッチが均一またはグラデーションされてなることを特徴とする。
The light guide plate according to
請求項4に係る導光板は、反射パターンが単独または/および連続であるとともに入射端面部と反射端面部の方向に反射パターンのピッチが均一またはグラデーションされてなるので、表面部から均一な光を出射することができる。 In the light guide plate according to the fourth aspect, the reflection pattern is single or / and continuous, and the pitch of the reflection pattern is uniform or gradation in the direction of the incident end face part and the reflection end face part. Can be emitted.
さらに、請求項5に係る導光板は、反射端面部が少なくとも1つ以上の側面部方向に広がる円弧形状または/および表面部と裏面部との厚さ方向に広がる円弧形状を有することを特徴とする。
Furthermore, the light guide plate according to
請求項5に係る導光板は、反射端面部が少なくとも1つ以上の側面部方向に広がる円弧形状または/および表面部と裏面部との厚さ方向に広がる円弧形状を有するので、導光板の入射端面部から入射した光が任意の屈折角により広げられ反射端面部に進んだ光の中で両側面部方向に広げられ進んだ光を入射端面部方向の任意の位置方向や入射端面部に対して略直角に反射させることができる。しかも、光源の数に応じた側面部方向に広がる円弧形状を設けることによって、より効果的に入射端面部方向の任意の位置方向や入射端面部に対して略直角に反射させることができる。
The light guide plate according to
また、表面部と裏面部方向に広げられ進んだ光を入射端面部方向の裏面部方向や表面部方向の任意の位置方向や裏面部や表面部に対して略直角に反射させることができる。しかも、導光板の厚さに応じた表面部と裏面部との厚さ方向に広がる円弧形状を設けることによって、より効果的に入射端面部方向の裏面部方向や表面部方向の任意の位置方向や裏面部や表面部方向に対して反射させることができる。 Further, the light spread and advanced in the direction of the front surface portion and the back surface portion can be reflected substantially at right angles to the back surface direction in the direction of the incident end surface portion, the arbitrary position direction in the front surface direction, the back surface portion, and the front surface portion. In addition, by providing an arc shape that spreads in the thickness direction between the front surface portion and the back surface portion according to the thickness of the light guide plate, the position of the back surface portion in the direction of the incident end surface portion or an arbitrary position direction in the surface portion direction is more effective. And can be reflected with respect to the back surface portion and the front surface portion direction.
また、請求項6に係る導光板は、側面部が入射端面部と反射端面部とを非直線的に接続することを特徴とする。
The light guide plate according to
請求項6に係る導光板は、側面部が入射端面部と反射端面部とを非直線的に接続するので、入射端面部から反射端面部に向かう光源からの光の内、側面部に達する光をなるべく多く反射端面部に進めるとともに反射端面部からの平行な反射光が直線な側面部に達した時に輝線となってしまうのを防ぐことができる。 In the light guide plate according to the sixth aspect, the side surface portion nonlinearly connects the incident end surface portion and the reflection end surface portion. Therefore, the light reaching the side surface portion from the light source directed from the incident end surface portion to the reflection end surface portion. As much as possible, it can be advanced to the reflection end face portion, and it can be prevented that the parallel reflected light from the reflection end face portion becomes a bright line when reaching the straight side face portion.
さらに、請求項7に係る平面照明装置は、少なくとも1以上の光源と、
光源の近傍に位置し光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部から直進した光を反射し入射端面部に対向する反射端面部と、光を出射する表面部と、この表面部に対向する裏面部と、これら入射端面部と反射端面部と表面部と裏面部とに接する側面部とから成り、入射端面部から反射端面部に進む光がテーパーリークを起こさない形状をなし、反射端面部が光源からの入射光方向および光源方向とは異なる入射端面部方向に反射するような反射面を有する導光板と、
導光板の裏面部の下部に備えた反射体とを具備したことを特徴とする。
Furthermore, the flat illumination device according to
An incident end face portion that is located in the vicinity of the light source and guides light from the light source, a reflection end face portion that reflects light that travels straight from the incident end face portion and faces the incident end face portion, a surface portion that emits light, and a surface portion It consists of the opposite back surface part, and the incident end face part, the reflective end face part, the surface part and the side part in contact with the back face part, and the light traveling from the incident end face part to the reflective end face part has a shape that does not cause a taper leak and is reflected. A light guide plate having a reflection surface such that the end surface portion reflects in the direction of incident light from the light source and the direction of the incident end surface different from the light source direction;
And a reflector provided at a lower portion of the back surface of the light guide plate.
請求項7に係る平面照明装置は、少なくとも1以上の光源と、
光源の近傍に位置し光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部から直進した光を反射し入射端面部に対向する反射端面部と、光を出射する表面部と、この表面部に対向する裏面部と、これら入射端面部と反射端面部と表面部と裏面部とに接する側面部とから成り、入射端面部から反射端面部に進む光がテーパーリークを起こさない形状をなし、反射端面部が光源からの入射光方向および光源方向とは異なる入射端面部方向に反射するような反射面を有する導光板と、
導光板の裏面部の下部に備えた反射体とを具備したので、導光板の入射端面部から入射した光が任意の屈折角に広げられ反射端面部に進んだ光の中で両側面部方向に広げられ進んだ光を入射端面部方向の任意の位置方向や入射端面部に対して略直角に反射させることができる。しかも、光源の数に応じた側面部方向に広がる円弧形状を設けることによって、より効果的に入射端面部方向の任意の位置方向や入射端面部に対して略直角に反射させ、表面部から略垂直な光を出射することができる。
The flat illumination device according to
An incident end face portion that is located in the vicinity of the light source and guides light from the light source, a reflection end face portion that reflects light that travels straight from the incident end face portion and faces the incident end face portion, a surface portion that emits light, and a surface portion It consists of the opposite back surface part, and the incident end face part, the reflective end face part, the surface part and the side part in contact with the back face part, and the light traveling from the incident end face part to the reflective end face part has a shape that does not cause a taper leak and is reflected. A light guide plate having a reflection surface such that the end surface portion reflects in the direction of incident light from the light source and the direction of the incident end surface different from the light source direction;
And a reflector provided at the lower part of the rear surface of the light guide plate, so that the light incident from the incident end surface portion of the light guide plate is spread at an arbitrary refraction angle and proceeds to the reflective end surface portion in the direction of both side surfaces. The spread and advanced light can be reflected at an arbitrary position in the direction of the incident end face part and at a substantially right angle with respect to the incident end face part. In addition, by providing an arc shape that spreads in the direction of the side surface according to the number of light sources, it is more effectively reflected at an arbitrary position direction in the direction of the incident end face and at substantially right angles with respect to the incident end face, and substantially from the surface portion. Vertical light can be emitted.
請求項1に係る導光板は、入射端面部から反射端面部に進む光がテーパーリークを起こさない形状をなし、反射端面部が光源からの入射光方向および光源方向とは異なる入射端面部方向に反射するような反射面を有するので、入射端面部での光源が存在しない部分や入射端面部の両端部およびこれらの付近にも光源からの光を存在させることができる。このため、出射面(表面部)から均一な出射光を得ることができる。 The light guide plate according to claim 1 has a shape in which light traveling from the incident end surface portion to the reflective end surface portion does not cause a taper leak, and the reflective end surface portion is in the incident end surface direction different from the incident light direction from the light source and the light source direction. Since it has a reflecting surface that reflects, light from the light source can be present in a portion where the light source does not exist at the incident end surface, at both ends of the incident end surface, and in the vicinity thereof. For this reason, uniform emitted light can be obtained from the emission surface (surface portion).
請求項2に係る導光板は、光源から入射し、任意の屈折角により広げられ反射端面部に進み反射端面部で反射した反射光が入射端面部に対して略直角であるので、裏面部や表面部に反射パターン等を設ける時に単一方向に向けることにより均一で単一方向な出射光を得ることができる。これにより、光源からの光を無駄なく高輝度で出射することができる。
The light guide plate according to
請求項3に係る導光板は、裏面部に入射端面部からの入射光が入射端面部および表面部方向に反射せず、反射端面部からの反射光のみを反射する反射パターンを有するので、入射端面部での光源が存在しない部分や入射端面部の両端部およびこれらの付近にも均一で単一方向な反射パターンによって表面部に略垂直な高輝度な光を出射することができる。これにより、導光板の形状そのままに表面部から立ち上がる様な出射光となり、例えば液晶表示装置のピクセルが小さくとも高輝度のカラー画像を得ることができる。しかも、ピクセルを小さくして、絶対ピクセル量を増やす事により高密度の高鮮明な画像を得ることができる。
The light guide plate according to
請求項4に係る導光板は、反射パターンが単独または/および連続であるとともに入射端面部と反射端面部の方向に反射パターンのピッチが均一またはグラデーションされてなるので、表面部から均一な光を出射することができる。これにより、導光板の形状そのままに表面部から立ち上がる様な出射光となり、例えば液晶表示装置のピクセルが小さくとも高輝度のカラー画像を得ることができる。しかも、ピクセルを小さくして、絶対ピクセル量を増やす事により高密度の高鮮明な画像を得ることができる。 In the light guide plate according to the fourth aspect, the reflection pattern is single or / and continuous, and the pitch of the reflection pattern is uniform or gradation in the direction of the incident end face part and the reflection end face part. Can be emitted. As a result, the emitted light rises from the surface portion without changing the shape of the light guide plate. For example, a high-luminance color image can be obtained even if the pixels of the liquid crystal display device are small. Moreover, a high-density, clear image can be obtained by reducing the pixels and increasing the absolute pixel amount.
請求項5に係る導光板は、反射端面部が少なくとも1つ以上の側面部方向に広がる円弧形状または/および表面部と裏面部との厚さ方向に広がる円弧形状を有するので、導光板の入射端面部から入射した光が任意の屈折角により広げられ反射端面部に進んだ光の中で両側面部方向に広げられ進んだ光を入射端面部方向の任意の位置方向や入射端面部に対して略直角に反射させることができる。しかも、光源の数に応じた側面部方向に広がる円弧形状を設けることによって、より効果的に入射端面部方向の任意の位置方向や入射端面部に対して略直角に反射させることができる。このため、出射光として、常に方向性(規則性)が一定の光を出射することができる。
The light guide plate according to
また、表面部と裏面部方向に広げられ進んだ光を入射端面部方向の裏面部方向や表面部方向の任意の位置方向や裏面部や表面部に対して略直角に反射させることができる。しかも、導光板の厚さに応じた表面部と裏面部との厚さ方向に広がる円弧形状を設けることによって、より効果的に入射端面部方向の裏面部方向や表面部方向の任意の位置方向や裏面部や表面部方向に対して反射させることができる。このため、表面部や裏面部から出射光を出易くしたり、表面部や裏面部に設けた反射パターン等に遭遇しやすくし、表面からの出射光をコントロールすることができる。 Further, the light spread and advanced in the direction of the front surface portion and the back surface portion can be reflected substantially at right angles to the back surface direction in the direction of the incident end surface portion, the arbitrary position direction in the front surface direction, the back surface portion, and the front surface portion. In addition, by providing an arc shape that spreads in the thickness direction between the front surface portion and the back surface portion according to the thickness of the light guide plate, the position of the back surface portion in the direction of the incident end surface portion or an arbitrary position direction in the surface portion direction is more effective. And can be reflected with respect to the back surface portion and the front surface portion direction. For this reason, it is possible to easily emit outgoing light from the front surface portion or the back surface portion, to easily encounter a reflection pattern provided on the front surface portion or the back surface portion, and to control the outgoing light from the front surface.
請求項6に係る導光板は、側面部が入射端面部と反射端面部とを非直線的に接続するので、入射端面部から反射端面部に向かう光源からの光の内、側面部に達する光をなるべく多く反射端面部に進めるとともに反射端面部からの平行な反射光が直線な側面部に達した時に輝線となってしまうのを防ぐことができるので、見栄えの良い出射光線を得ることができる。 In the light guide plate according to the sixth aspect, the side surface portion nonlinearly connects the incident end surface portion and the reflection end surface portion. Therefore, the light reaching the side surface portion from the light source directed from the incident end surface portion to the reflection end surface portion. Can be advanced to the reflection end face portion as much as possible, and it can be prevented that the parallel reflected light from the reflection end face portion becomes a bright line when reaching the straight side face portion, so that a good-looking outgoing light beam can be obtained. .
請求項7に係る平面照明装置は、少なくとも1以上の光源と、
光源の近傍に位置し光源からの光を導く入射端面部と、入射端面部から直進した光を反射し入射端面部に対向する反射端面部と、光を出射する表面部と、この表面部に対向する裏面部と、これら入射端面部と反射端面部と表面部と裏面部とに接する側面部とから成り、入射端面部から反射端面部に進む光がテーパーリークを起こさない形状をなし、反射端面部が光源からの入射光方向および光源方向とは異なる入射端面部方向に反射するような反射面を有する導光板と、
導光板の裏面部の下部に備えた反射体とを具備したので、導光板の入射端面部から入射した光が任意の屈折角に広げられ反射端面部に進んだ光の中で両側面部方向に広げられ進んだ光を入射端面部方向の任意の位置方向や入射端面部に対して略直角に反射させることができる。しかも、光源の数に応じた側面部方向に広がる円弧形状を設けることによって、より効果的に入射端面部方向の任意の位置方向や入射端面部に対して略直角に反射させ、表面部から略垂直な光を出射することができる。このため、例えば液晶表示装置のピクセルが小さくとも高輝度のカラー画像を得ることができるとともに、ピクセルを小さくして、絶対ピクセル量を増やす事により高密度の高鮮明な画像を得ることができる。
The flat illumination device according to
An incident end face portion that is located in the vicinity of the light source and guides light from the light source, a reflection end face portion that reflects light that travels straight from the incident end face portion and faces the incident end face portion, a surface portion that emits light, and a surface portion It consists of the opposite back surface part, and the incident end face part, the reflective end face part, the surface part and the side part in contact with the back face part, and the light traveling from the incident end face part to the reflective end face part has a shape that does not cause a taper leak and is reflected. A light guide plate having a reflection surface such that the end surface portion reflects in the direction of incident light from the light source and the direction of the incident end surface different from the light source direction;
And a reflector provided at the lower part of the rear surface of the light guide plate, so that the light incident from the incident end surface portion of the light guide plate is spread at an arbitrary refraction angle and proceeds to the reflective end surface portion in the direction of both side surfaces. The spread and advanced light can be reflected at an arbitrary position in the direction of the incident end face part and at a substantially right angle with respect to the incident end face part. In addition, by providing an arc shape that spreads in the direction of the side surface according to the number of light sources, it is more effectively reflected at an arbitrary position direction in the direction of the incident end face and at substantially right angles with respect to the incident end face, and substantially from the surface portion. Vertical light can be emitted. Therefore, for example, even if the pixels of the liquid crystal display device are small, a high-luminance color image can be obtained, and a high-density, clear image can be obtained by reducing the pixels and increasing the absolute pixel amount.
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。
なお、本発明は、LED等の小さな光源からの光でも入射端面部から屈折により広がりのある屈折角で導光板内に進入した光を入射端面部の反対側対向に位置する円弧状の反射端面部によって平行な光(入射端面部に対して略垂直な光)を入射端面部方向に反射させる。さらに、入射端面部から反射端面部方向に進む時には導光板内を全反射するとともに広がりを小さくさせて、反射端面部で反射させた時に始めて広がりを大きくさせる。そして、これらの光に対応させて裏面部に入射端面部から反射端面部に進む時には表面部から出射せず、反射端面部から入射端面部に進む時に初めて全反射により表面部から出射する様な反射パターンを設けることにより、近傍にLED等の存在しない導光板の位置等にも光を反射端面部から反射させるとともに反射パターンによって出射させて導光板全体から高輝度で均一な出射光を得ることができる導光板および平面照明装置を提供する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The present invention provides an arc-shaped reflecting end face that is positioned opposite to the incident end face portion, even when the light from a small light source such as an LED enters the light guide plate at a refraction angle that is widened by refraction from the incident end face portion. The parallel light (light substantially perpendicular to the incident end face part) is reflected by the part in the direction of the incident end face part. Further, when traveling from the incident end face portion toward the reflecting end face portion, the light guide plate is totally reflected and the spread is reduced, and the spread is increased only when the reflection end face portion reflects. Then, the light is not emitted from the surface portion when proceeding from the incident end surface portion to the reflection end surface portion on the back surface corresponding to these lights, and is only emitted from the surface portion by total reflection when proceeding from the reflection end surface portion to the incident end surface portion. By providing the reflection pattern, light is reflected from the reflection end face portion to the position of the light guide plate where there is no LED or the like in the vicinity and is emitted by the reflection pattern to obtain high-luminance and uniform emission light from the entire light guide plate Provided are a light guide plate and a flat illumination device capable of
図1は本発明に係る平面照明装置の略斜視図、図2乃至図4は本発明に係る導光板の各形態における略光軌跡図、図5乃至図8は本発明に係る導光板の各形態における側略断面の光軌跡図、図9は本発明に係る他の形態の導光板の略光軌跡図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view of a flat illumination device according to the present invention, FIGS. 2 to 4 are schematic light trajectory diagrams in each form of the light guide plate according to the present invention, and FIGS. 5 to 8 are each of the light guide plates according to the present invention. FIG. 9 is a schematic light locus diagram of a light guide plate according to another embodiment of the present invention.
本例の平面照明装置1は、図1に示すように、導光板2と、光源8と、反射体9から概略構成されている。なお、図1の例では、導光板2の側面部5および裏面部7に対面して反射面を有するケースを反射体9としている。
As shown in FIG. 1, the flat illumination device 1 of this example is schematically configured by 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)等で成形される。導光板2は、図1に示すように、光源8からの光を導く入射端面部3と、この入射端面部3に対向する反射端面部4と、光を出射する表面部6と、この表面部6に対向する裏面部7と、これら入射端面部3と反射端面部4と表面部6と裏面部7とに接する側面部5とから成る。
The
また、導光板2において、入射端面部3から入射した光は、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から入射した光は屈折角γ=±42°の範囲にある。
In the
また、屈折角γ=±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(屈折率はn=1)との境界面においてSinα=(1/n)の式により臨界角を表すことができる。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°程度になる。
In addition, the light incident into the
以上の論理に対して、導光板2は、入射端面部3から反射端面部4に進む光がテーパーリークを起こさないような形状をしている。
With respect to the above logic, the
具体的には、例えば図5のような入射端面部3の厚さ(表面部6から裏面部7までの距離)よりも反射端面部4の厚さの方が厚い形状、入射端面部3の厚さと反射端面部4の厚さとが等しい形状の導光板2で構成される。さらに、本例の導光板2は、図2や図3および図4に示すように、反射端面部4が光源8からの入射光方向(屈折角で広げられた光を戻した方向)および光源8方向とは異なる入射端面部3方向に反射するような反射面4を有する。
Specifically, for example, the shape of the reflective
図2の例における導光板2は、反射端面部4が側面部5方向に広がる円弧形状であり、円弧形状が外側に凸状をなしている。この円弧形状の反射端面部4では、光源8から導光板2内に屈折角γ(例えば屈折角γ=±42°の範囲内)で導光板2内に広がりを持って入射した光Loを凸状の反射面で反射し、この反射光Lrが入射端面部3に対して略直角に進む。
The
これは、例えば軸に平行な電波を、パラボロイドを持つ反射鏡によって1点に電波を集める理論と同等に、1点の光源8から広がりを持って進む光Lo(入射端面部3で屈折されたコーン状の光)を反射鏡である反射端面部4にて反射し、入射端面部3に対して略直角な反射光Lrを進ませるものである。
This is the same as the theory of collecting radio waves parallel to the axis at one point by a reflector having a paraboloid, for example. (Cone-shaped light) is reflected by the reflecting
また、同様に図3に示すように、導光板2は、反射端面部4が側面部5方向に広がる複数の円弧形状に外側に凸状をなす構成とすることができる。この場合、反射端面部4の円弧形状は、光源8の数や位置に対応して形成される。この反射端面部4では、複数の光源8の各々の光源8から導光板2内に屈折角γ(例えば屈折角γ=±42°の範囲内)で導光板2内に広がりを持って入射した光Loを光源8に対応した各々の凸状の円弧形状の反射面で反射し、各々の反射光Lrが入射端面部3に対して略直角に進む。
Similarly, as shown in FIG. 3, the
さらに、図4に示すように、導光板2は、反射端面部4が側面部5方向に広がる複数の円弧形状(図2や図3とは異なり反射端面部4が凹状)をなす構成とすることができる。この反射端面部4では、光源8から導光板2内に屈折角γ(例えば屈折角γ=±42°の範囲内)で導光板2内に広がりを持って入射した光Loを凹状の円弧形状の反射面で反射し、この反射光Lrが入射端面部3の光源8が存在しない部分や入射端面部3の両端部およびこれらの付近に進む。
Further, as shown in FIG. 4, the
このように、導光板2の反射端面部4が円弧形状に側面部5方向に広がりを持つので、導光板2の入射端面部3から入射した光が任意の屈折角(導光板2の材質で決定)により広げられて反射端面部4に進んだ光の中で両側面部5方向に広げられ進んだ光を円弧形状の反射端面部4によって入射端面部3方向の任意の位置方向や入射端面部3に対して略直角に反射させることができる。
Thus, since the
さらに、光源8の数に応じた側面部5方向に広がる円弧形状の反射端面部4を設ければ、より効果的に入射端面部3方向の任意の位置方向や入射端面部3に対して略直角に反射させることができる。これにより、出射光として常に方向性(規則性)が一定の光を出射することができる。
Furthermore, if an arc-shaped reflection
また、図5に示すように、導光板2内に入射した光Loは、導光板2と空気層との境界面(表面部6や裏面部7)において、臨界角以下の入射角では外部に出られず、特に導光板2が入射端面部3の厚さ(表面部6から裏面部7までの距離)よりも反射端面部4の厚さの方が厚い形状(入射端面部3の厚さと反射端面部4の厚さとが等しい導光板2も同様)では、表面部6や裏面部7で全反射するとともに反射端面部4に進む程、入射角に対して反射角が大きくなって、より入射角が大きくなって行く(Lbr<Lfr)。
In addition, as shown in FIG. 5, the light Lo that has entered the
さらに、図6に示すように、導光板2は、表面部6と裏面部7との厚さ方向に広がる円弧形状に外側に凸状をなす反射端面部4を設けることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 6, the
尚、この反射端面部4は、導光板2の厚さに応じて設けたり、入射端面部3と反射端面部4との間隔によっても凸状の円弧形状の数を変化させて設けることができる。
The reflection
これにより、反射端面部4に進んできた光Loが凸状の円弧形状の反射端面部4で反射し、反射光Lrb1や反射光Lrb2が裏面部7に設けた反射パターン10等に遭遇しやすくする。
As a result, the light Lo that has traveled to the reflective
また、反射端面部4の円弧の曲率半径や半径の中心位置をコントロールすることによって反射光Lrb1や反射光Lrbが裏面部7に到達する位置等をコントロールでき、最終的に表面部6からの出射光をコントロールすることができる。
Further, by controlling the radius of curvature of the arc of the
さらに、導光板2は、図7に示すように、裏面部7に入射端面部3からの入射光が入射端面部3および表面部6方向に反射せず、反射端面部4からの反射光のみを反射する反射パターン10を設けることができる。
Further, as shown in FIG. 7, the
反射パターン10は、例えば入射端面部3方向に対して略垂直な壁10aを設け、この壁10aと裏面部7とを結ぶ傾斜面10bからなる断面が略直角三角形形状になるように設けてある。
For example, the
さらに、この反射パターン10は、ドット状の単独形状や断面が両側面部5まで繋がる連続な形状で形成することができる。また、反射パターン10の分布は、入射端面部3から反射端面部4までの間のピッチを変化させても良い。
Further, the
さらに、単独形状の反射パターン10の場合には、ピッチ変化のみでなく両側面部5間で千鳥状にしても良くランダムに分布させても良い。
Further, in the case of the
このように、反射パターン10は、入射端面部3から入射した光線Lo(入射端面部3での屈折角が大きな光でも)が反射パターン10の傾斜面10bに進んだ場合には、傾斜面10bの傾斜角と導光板2の傾斜角とによって、反射パターン10の傾斜面10bの無い時よりも反射光Lprは大きな反射角となり、略平行に反射端面部4方向に進む。
As described above, when the light beam Lo (even light having a large refraction angle at the incident end surface portion 3) that has entered from the incident
また、入射端面部3から入射した光線Lo1が反射パターン10の壁10aに進んだ場合には、この壁10aが略垂直なために入射角が小さいので、壁10aを透過して導光板2の裏面部4の外部に透過光Looとして出射する。但し、ここでは説明していないが、導光板2の下方には反射体9によって出射した光を再度、導光板2に戻す。
Further, when the light beam Lo1 incident from the incident
さらに、反射パターン10は、入射端面部3での屈折された光Lo2(この場合には裏面部7方向に屈折された光)と同じ傾斜方向であるので、反射パターン10を逸れて裏面部7で反射し、反射光Lfrとして反射端面部4方向に進む。
Furthermore, since the
また、図8に示すように、反射端面部4で反射された光Lrは、反射パターン10の傾斜面10bで全反射をし、表面部6から出射光Lfoとして出射する。
Further, as shown in FIG. 8, the light Lr reflected by the reflection
このように、入射端面部3から反射端面部4に向かう光は、入射端面部3で屈折して広がりを持った光の広がりを小さくして、反射端面部4に到達するようになる。そして、反射端面部4で反射した光は、広がりを持った光として入射端面部3方向に進み、その間に反射パターン10によって全反射され、導光板2の外部に出射される。
In this way, the light traveling from the incident
また、これら反射パターン10を単一方向に向けることにより、均一で単一方向な出射光を得ることができ、光源8からの光を無駄なく出射面(表面部6)から均一で高輝度で出射することができる。
Further, by directing these
さらに、図9に示すように、導光板2は、図2における側面部5が入射端面部3と反射端面部4とを非直線的な所定曲率の円弧で接続する側面部5bとなっている。
Further, as shown in FIG. 9, in the
さらに説明すると、図9の例では、反射端面部4が凸状の円弧形状をなすとともに側面部5bが凸状の円弧形状をなす略太鼓形状の導光板2を構成している。この構成によれば、入射端面部3から反射端面部4に向かう光源8からの広がりを持つ光Loの中で側面部5bに達する光Loを側面部5bで全反射した反射光Lsrなど側面部5bに達した光をなるべく多く反射端面部4に進めることができる。しかも、反射端面部4からの平行な反射光Lrが直線な側面部5に達した時に輝線となってしまうのを防ぐことができ、見栄えの良い出射光線を得ることができる。
More specifically, in the example of FIG. 9, the
光源8は、例えば4元素化合物やInGaAlP系、InGaAlN系、InGaN系等の化合物の半導体チップ等の高輝度発光の半導体発光素子からなる。光源8は、1つの光源8の中に赤色発光半導体発光素子(R)、緑色発光半導体発光素子(G)および青色発光半導体発光素子(B)の3単色光を配置して白色光として光源8の開口部から出射している。
The
また、光源8は、半導体発光素子とこの半導体発光素子からの出射光によって励起され基の半導体発光素子の波長とは異なる波長(一般には、基の波長よりも長い波長を出射する)を出射する波長変換材とによって、基の半導体発光素子の発光色と波長変換材による発光色とによって白色光を出射させるようにしても良い。例えば青色発光の半導体発光素子とこの青色発光の半導体発光素子によって励起し、黄色発光の蛍光材による黄色の発光色と青色の発光色との混合によって白色発光させることができる。
The
反射体9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樹脂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、金属箔を積層した物や金属等からなる。この反射体9は、導光板2の側面部5および裏面部7に対面して反射面を有し、導光板2からの漏れ光を反射して再び導光板2に戻す役目をしている。
The reflector 9 is made of a resin in which a white material such as titanium oxide is mixed into a thermoplastic resin or a metal such as aluminum deposited on a thermoplastic resin or a metal foil laminated or a metal. The reflector 9 has a reflective surface facing the
このように、導光板2を入射端面部3から反射端面部4に向かう程導光板2の厚さが厚くなる様な導光板2の厚さが均一な導光板2によって入射端面部3から入射した光が導光板2からテーパーリークを起こさずに反射端面部4に向かう。特に反射端面部4に向かう程導光板2の厚さが厚くなる場合には、屈折により広がりの有る光を表面部6や裏面部7で全反射を繰り返す間に、これら表面部6や裏面部7に対しての入射角がだんだん大きくなり、光の広がりが狭くなる。これにより、反射端面部4で反射をした反射光は、入射端面部3に向かう程だんだん表面部6や裏面部7に対しての入射角が小さくなり、光の広がりを大きくしテーパーリークしやすい状態となる。
As described above, the
このような状態とともに導光板2の反射端面部4を円弧状に(両側面部方向および厚さ方向)している。これにより、入射端面部3で屈折され広がりの有る光が反射端面部4方向に進む。そして、この両側面部方向に向かった光を円弧状の反射端面部4で入射端面部3に対して略直角(平行な反射光)に反射光を入射端面部3方向に反射させて、光源8の無い方向等に反射光を進ませることができる。さらに、反射パターン10によって入射端面部3から反射端面部4に向かう光に対しては遭遇しにくく、逆に反射端面部4から入射端面部3に向かう光は遭遇しやすい様な傾斜面10bを有して、光源8の無い近傍の位置でも出射光が常に方向性(規則性)が一定で表面部6から略垂直に高輝度で出射することができる導光板およびこの導光板を用いた平面照明装置を提供することができる。
With such a state, the reflection end face
本発明は、光源8が導光板2の入射端面部3に対して平行光(実際には入射端面部3に対して垂直な光)でない広がりを持った光でも、導光板2の反射端面部4を両側面部5方向や厚さ方向に円弧状にする。また、入射端面部3から対向する反射端面部4に向かう光に対しては表面部6や裏面部7にて全反射を繰り返す間に光の広がりを小さくし、反射パターン10に対して光を裏面部7に透過させたり、全反射による反射角を大きくさせて反射端面部4方向に進む。そして、反射端面部4にて反射した反射光は円弧状の形状によって光源8の存在しない方向に進んだり、入射端面部3に対して略直角に進むとともに入射端面部3に進むにつれて光の広がりを大きくする。これにより、反射パターン10の傾斜面10bに当たり易くなるとともに表面部6方向に対して略垂直な光を出射することができる。そのため、例えば液晶表示装置のピクセルが小さくとも高輝度のカラー画像を得ることができる。また、ピクセルを小さくして、絶対ピクセル量を増やす事により高密度の高鮮明な画像を得ることができる導光板2および平面照明装置1を提供することができる。
In the present invention, even if the
1 平面照明装置
2 導光板
3 入射端面部
4 反射端面部
5 側面部
6 表面部
7 裏面部
8 光源
9 反射体
10 反射パターン
10a 壁
10b 傾斜面
Lo,Lr,Lo1,Loo,Lo2,Lfr,Lrb1,Lrb2,Lfo,Lbr,Lfr,Lsr 光線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記入射端面部から前記反射端面部に進む光がテーパーリークを起こさない形状をなし、前記反射端面部が前記光源からの入射光方向および前記光源方向とは異なる前記入射端面部方向に反射するような反射面を有することを特徴とする導光板。 An incident end face part that guides light from the light source, a reflective end face part that reflects light that travels straight from the incident end face part, and faces the incident end face part, a surface part that emits the light, and a rear face that faces the surface part In the light guide plate composed of a portion and a side surface portion in contact with the incident end surface portion, the reflection end surface portion, the front surface portion, and the back surface portion,
The light traveling from the incident end face to the reflecting end face is shaped so as not to cause a taper leak, and the reflecting end face is reflected in the incident end face direction different from the incident light direction from the light source and the light source direction. A light guide plate having a reflective surface.
前記光源の近傍に位置し前記光源からの光を導く入射端面部と、該入射端面部から直進した光を反射し前記入射端面部に対向する反射端面部と、前記光を出射する表面部と、この表面部に対向する裏面部と、これら入射端面部と反射端面部と表面部と裏面部とに接する側面部とから成り、前記入射端面部から前記反射端面部に進む光がテーパーリークを起こさない形状をなし、前記反射端面部が前記光源からの入射光方向および前記光源方向とは異なる前記入射端面部方向に反射するような反射面を有する導光板と、
前記導光板の前記裏面部の下部に備えた反射体とを具備したことを特徴とする平面照明装置。 At least one light source;
An incident end face portion that is located in the vicinity of the light source and guides light from the light source; a reflection end face portion that reflects light that has traveled straight from the incident end face portion and faces the incident end face portion; and a surface portion that emits the light. The back surface portion facing this surface portion, and the incident end surface portion, the reflection end surface portion, the side surface portion in contact with the front surface portion and the back surface portion, and the light traveling from the incident end surface portion to the reflection end surface portion has a taper leak. A light guide plate that has a shape that does not occur, and has a reflection surface that reflects the incident end surface direction different from the incident light direction and the light source direction of the reflected end surface portion, and
A flat illumination device comprising: a reflector provided at a lower portion of the back surface portion of the light guide plate.
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