JP2007027144A - Light guide plate and flat lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、側端面から導入した光を表面から放射する導光板およびこの導光板を用いた平面照明装置に関し、特に液晶表示面の照明に利用して好適なものである。 The present invention relates to a light guide plate that radiates light introduced from a side end surface from the surface and a flat illumination device using the light guide plate, and is particularly suitable for use in illumination of a liquid crystal display surface.
液晶ディスプレィのいわゆるバックライト光源として使用される平面照明装置は、光源ランプからの光を透明な導光板の側端面からこの導光板内に導き、導光板内での光の反射を利用して導光板の表面全域からこの光を均一に出射させるようにしたものである。平面照明装置が使用される液晶ディスプレィの特性を考慮した場合、この平面照明装置に要求される機能としては、全体として薄板状であること、および光源ランプの消費電力を極力抑えるものであることの他に、全体に亙って均一な光を出射させることが特に重要である。 A flat illumination device used as a so-called backlight source of a liquid crystal display guides light from a light source lamp from the side end surface of a transparent light guide plate into the light guide plate, and uses light reflection in the light guide plate to guide the light. This light is uniformly emitted from the entire surface of the optical plate. In consideration of the characteristics of the liquid crystal display in which the flat illumination device is used, the functions required for this flat illumination device are that it is a thin plate as a whole and that the power consumption of the light source lamp is minimized. In addition, it is particularly important to emit uniform light throughout.
このような目的のため、従来の平面照明装置は、導光板の裏面側に光反射シートを設けると共に導光板の表面側に二等辺三角柱状のプリズム面を平行に配列したプリズムシートをこれらのプリズム面の長手方向が相互に直交するように二枚重ね合わせた構造が採用される。つまり、導光板の裏面側から出射した光を光反射シートによって再び導光板内に入射させ、導光板の表面から出射した光を一対のプリズムシートによって収束させ、高輝度の照明光が得られるように配慮している。 For this purpose, the conventional flat illumination device is provided with a prism sheet in which a light reflecting sheet is provided on the back side of the light guide plate and isosceles triangular prism surfaces are arranged in parallel on the front side of the light guide plate. A structure in which two sheets are overlapped so that the longitudinal directions of the surfaces are orthogonal to each other is adopted. That is, the light emitted from the back side of the light guide plate is again incident on the light guide plate by the light reflecting sheet, and the light emitted from the surface of the light guide plate is converged by the pair of prism sheets so that high-luminance illumination light can be obtained. Consideration.
また、導光板に入射した光の均一分散を意図して、この導光板の裏面に白色インクなどによる数百μm程度の大きさのドットを無数に印刷したものも知られている。この場合、ドットが目障りとならないように、導光板とプリズムシートとの間に光拡散シートを介在させ、導光板の表面から出射した光を光拡散シートによって分散させるようにしている。 In addition, there are also known innumerable dots having a size of about several hundreds μm printed with white ink or the like on the back surface of the light guide plate for the purpose of uniform dispersion of light incident on the light guide plate. In this case, a light diffusing sheet is interposed between the light guide plate and the prism sheet so that the dots are not obstructed, and the light emitted from the surface of the light guide plate is dispersed by the light diffusing sheet.
導光板の表面から出射した光は、この導光板の構造に依存した、通常、制御不可能な指向性を持っており、その最大輝度が得られる方向と所望の視認方向とが一致しない場合がほとんどである。このため、プリズムシートを導光板の表面に単に重ねただけでは、導光板からの光がプリズム面の一方の斜面側からのみ出射した状態となり、均一な分布の光強度を得ることができない。 The light emitted from the surface of the light guide plate usually has uncontrollable directivity depending on the structure of the light guide plate, and the direction in which the maximum luminance is obtained may not match the desired viewing direction. Is almost. For this reason, when the prism sheet is simply overlapped on the surface of the light guide plate, the light from the light guide plate is emitted only from one slope side of the prism surface, and the light intensity with a uniform distribution cannot be obtained.
そこで、白色インクによるドットを導光板の裏面に印刷し、この導光板内を伝播する光を拡散させるようにしたものでは、光の吸収損失が発生する欠点を有する。しかも、これらのドットが目立たないように、光拡散シートを併用する必要があるため、この光拡散シートを通過する光のほとんどが拡散光となってしまい、輝度の低下が著しく大きくなる結果、光量の大きな明るい光源を使用しなければならない。その上、光の進行方向の制御がまったく不可能となってしまう。 Therefore, printing with dots of white ink on the back surface of the light guide plate to diffuse the light propagating through the light guide plate has a disadvantage that light absorption loss occurs. Moreover, since it is necessary to use a light diffusing sheet so that these dots are not conspicuous, most of the light passing through this light diffusing sheet becomes diffused light, resulting in a significant reduction in luminance, resulting in a large amount of light. Must use a large bright light source. In addition, control of the direction of light travel becomes impossible.
また、従来のプリズムシートは、導光板からの拡散光を収束させることができるものの、導光板から出射する光は、導光板の表面に対して垂直ではなく、一般的に光源から離れる方向に傾斜している成分が多い。このため、従来のプリズムシートは、導光板の表面から出射する光を所望の方向、すなわち導光板の表面に対して垂直な方向に偏向させることができない。 Moreover, although the conventional prism sheet can converge the diffused light from the light guide plate, the light emitted from the light guide plate is not perpendicular to the surface of the light guide plate, but is generally inclined in a direction away from the light source. There are many ingredients. For this reason, the conventional prism sheet cannot deflect light emitted from the surface of the light guide plate in a desired direction, that is, a direction perpendicular to the surface of the light guide plate.
さらに、従来の平面照明装置は、拡散シートの他に2枚のプリズムシートを導光板の上に重ね合わせて使用しているため、部品点数が多く、厚みを全体として薄くすることができなかった。また、拡散シートや2枚のプリズムシートでの界面反射などによる光の損失が大きく、光量の大きな明るい光源を使用する必要があり、装置全体のコンパクト化および低消費電力化を阻害する要因となる。 In addition, the conventional flat illumination device uses two prism sheets in addition to the diffusion sheet so as to overlap each other on the light guide plate, so that the number of parts is large and the thickness cannot be reduced as a whole. . In addition, the loss of light due to interface reflection between the diffusion sheet and the two prism sheets is large, and it is necessary to use a bright light source with a large amount of light, which hinders compactness and low power consumption of the entire apparatus. .
本発明の第1の目的は、損失が少なく、しかも高輝度の光を一様な分布で出射させることが可能な導光板を提供することにある。 A first object of the present invention is to provide a light guide plate that has little loss and can emit high-luminance light with a uniform distribution.
また、本発明の第2の目的は、光の損失のみならず部品点数が少なく、しかもコンパクトで低消費電力化が可能な平面照明装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide a flat illumination device that has a small number of parts as well as light loss, and is compact and capable of reducing power consumption.
本発明の第1の形態は、光が出射する表面部と、この表面部の反対側に位置する平坦な裏面部と、これら表面部および裏面部の一端側に位置して当該表面部および裏面部に接続すると共に光源からの光を導入するための入射端面部と、この入射端面部の反対側に位置する反射端面部とを有し、この入射端面部から入射した光を前記表面部から出射させるための導光板であって、前記裏面部には、この裏面部から突出する複数の凸部がランダムに形成され、これら凸部は、前記反射端面部側に対して前記入射端面部側ほど前記表面部との間隔が拡がる傾斜面を有し、前記導光板を構成する材料の屈折率をn1、α=sin-1(1/n1)、円周率をπと表した場合、前記傾斜面と前記表面部とのなす角θが{(2π/9)−(α/2)}から{(11π/36)−(α/2)}の範囲にあることを特徴とするものである。 The first aspect of the present invention includes a front surface portion from which light is emitted, a flat back surface portion located on the opposite side of the front surface portion, and the front surface portion and the back surface located on one end side of the front surface portion and the back surface portion. An incident end face part for connecting light to the light source and introducing light from the light source, and a reflection end face part located on the opposite side of the incident end face part. Light incident from the incident end face part is transmitted from the surface part. A light guide plate for emitting light, wherein a plurality of convex portions protruding from the back surface portion are randomly formed on the back surface portion, and the convex portions are on the incident end surface portion side with respect to the reflection end surface portion side. In the case where the surface of the light guide plate has an inclined surface whose interval is wider, the refractive index of the material constituting the light guide plate is expressed as n 1 , α = sin −1 (1 / n 1 ), and the circumferential ratio is expressed as π. , The angle θ between the inclined surface and the surface portion ranges from {(2π / 9) − (α / 2)} to {(11π / 36) − (α / 2)}. It is characterized by being in a box.
また、本発明の第2の形態は、光が出射する表面部と、この表面部の反対側に位置する平坦な裏面部と、これら表面部および裏面部の一端側に位置して当該表面部および裏面部に接続すると共に光源からの光を導入するための入射端面部とを有し、この入射端面部から入射した光を前記表面部から出射させるための導光板であって、前記裏面部には、この裏面部から突出する複数の凸部がランダムに形成され、これら凸部は、所定曲率の球面の一部にて形成され、前記導光板を構成する材料の屈折率をn1、α=sin-1(1/n1)、円周率をπ、前記凸部の半径をrと表した場合、前記球面の曲率半径Rと前記裏面部からの当該球面の突出量hとの関係がh=R(1−cosθ2)かつR=r/sinθ2であり、θ2が{(2π/9)−(α/2)}から{(11π/36)−(α/2)}の範囲にあることを特徴とするものである。 Further, the second embodiment of the present invention includes a surface portion from which light is emitted, a flat back surface portion located on the opposite side of the surface portion, and the surface portion positioned on one end side of the surface portion and the back surface portion. And a light guide plate connected to the back surface portion and for introducing light from the light source and for emitting light incident from the light input end surface portion from the front surface portion, the back surface portion A plurality of convex portions projecting from the back surface portion are randomly formed, the convex portions are formed by a part of a spherical surface having a predetermined curvature, and the refractive index of the material constituting the light guide plate is n 1 , α = sin -1 (1 / n 1), the circular constant [pi, the radius of the convex portion when expressed as r, the projecting amount h of the sphere from the radius of curvature R and the rear surface portion of the spherical The relationship is h = R (1-cos θ 2 ) and R = r / sin θ 2 , and θ 2 changes from {(2π / 9) − (α / 2)} to {(11π / 36) − (α / 2 )}.
本発明の第1および第2の形態においては、入射端面部から導光板内に入射した光源からの光が導光板の裏面部に突設された凸部に達すると、その全反射条件が変わって一部が導光板の外側に出射する。 In the first and second embodiments of the present invention, when the light from the light source that has entered the light guide plate from the incident end face reaches the convex portion protruding from the back surface of the light guide plate, the total reflection condition changes. Part of the light is emitted to the outside of the light guide plate.
本発明の第1の形態および第2の形態による導光板において、表面部から出射する光を所定の方向に偏向させるための光偏向手段を表面部に形成することができる。 In the light guide plate according to the first and second embodiments of the present invention, light deflecting means for deflecting light emitted from the surface portion in a predetermined direction can be formed on the surface portion.
凸部は、入射端面部から離れるほど裏面部の単位面積当たりに占める割合が大きくなるように設定されていることが望ましく、凸部の大きさは、10μmから150μmの範囲にあることが有効である。 It is desirable that the convex portion is set so that the proportion of the rear surface portion per unit area increases as the distance from the incident end surface portion increases, and the size of the convex portion is effectively in the range of 10 μm to 150 μm. is there.
光偏向手段は、入射端面部と直交する方向に延びると共に導光板の幅方向に沿って交互に配列する所定曲率半径の凹凸面を有するものであっても良いし、入射端面部と直交する方向に延びると共に導光板の幅方向に沿って配列する三角柱状のプリズム面を有するものであっても良い。 The light deflecting means may have a concavo-convex surface with a predetermined curvature radius that extends in a direction orthogonal to the incident end surface portion and is alternately arranged along the width direction of the light guide plate, or a direction orthogonal to the incident end surface portion. And having a prismatic prism surface arranged along the width direction of the light guide plate.
一方、本発明の第3の形態は、本発明の第1または第2の形態による導光板と、この導光板の入射端面部に向けて光を投射する光源と、前記導光板の表面部に沿って平滑な平面部と、前記導光板の入射端面部と平行な方向に延びると共にこの入射端面部と直交する方向に配列する三角柱状のプリズム面とを有し、かつ前記導光板の表面部に重ね合わされる光偏向板と、前記導光板の表面部および入射端面部以外の部分を覆う光反射シートとを具えたことを特徴とする平面照明装置にある。 On the other hand, the 3rd form of this invention is the light source plate by the 1st or 2nd form of this invention, the light source which projects light toward the incident-end surface part of this light guide plate, and the surface part of the said light guide plate. A plane portion that is smooth along the surface, a prismatic prism surface that extends in a direction parallel to the incident end surface portion of the light guide plate and is arranged in a direction orthogonal to the incident end surface portion, and the surface portion of the light guide plate And a light reflecting sheet that covers a portion other than the surface portion and the incident end face portion of the light guide plate.
本発明の第3の形態においては、入射端面部から導光板内に入射した光源からの光が導光板の裏面部に突設された凸部に達すると、その全反射条件が変わって一部が導光板の外側に出射した後、光反射シートによって再び導光板の裏面部から導光板内に導かれる。また、導光板内を伝播する光の一部は導光板の表面部から出射し、光偏向板によって所定の方向に偏向される。このようにして、導光板の表面部および入射端面部以外の部分から導光板の外側に出射した光は、光反射シートによって再び導光板内に導入され、最終的に導光板の表面部からすべて出射する。 In the third embodiment of the present invention, when the light from the light source that has entered the light guide plate from the incident end face reaches the convex portion protruding from the back surface of the light guide plate, the total reflection condition changes and partly Is emitted to the outside of the light guide plate, and then guided again from the back surface of the light guide plate into the light guide plate by the light reflecting sheet. A part of the light propagating in the light guide plate is emitted from the surface portion of the light guide plate and deflected in a predetermined direction by the light deflecting plate. In this way, the light emitted from the portion other than the surface portion of the light guide plate and the incident end surface portion to the outside of the light guide plate is again introduced into the light guide plate by the light reflecting sheet, and finally all from the surface portion of the light guide plate. Exit.
本発明の第3の形態による平面照明装置において、導光板の表面部に、この表面部から出射する光を所定の方向に偏向させるための光偏向手段を形成することができる。また、光偏向板のプリズム面は、入射端面部側ほど平面部との間隔が拡がる第1の傾斜面と、この第1の傾斜面に続く第2の傾斜面とを交互に有し、平面部と第1の傾斜面とのなす角は、平面部と第2の傾斜面とのなす角よりも小さいことが有効である。 In the flat illumination device according to the third aspect of the present invention, light deflecting means for deflecting light emitted from the surface portion in a predetermined direction can be formed on the surface portion of the light guide plate. In addition, the prism surface of the light deflector plate alternately has first inclined surfaces whose distance from the flat surface portion increases toward the incident end surface portion side, and second inclined surfaces that follow the first inclined surface, It is effective that the angle formed between the portion and the first inclined surface is smaller than the angle formed between the flat portion and the second inclined surface.
本発明の導光板および平面照明装置によると、反射端面部側に対して入射端面部側ほど表面部との間隔が拡がる傾斜面をそれぞれ有する複数の凸部を裏面部からランダムに突出させたので、入射端面部から導光板内に入射した光を効率よく導光板の外側に出射させることができる。 According to the light guide plate and the flat illumination device of the present invention, since the plurality of convex portions each having an inclined surface whose distance from the front surface portion increases toward the incident end surface portion side with respect to the reflection end surface portion side is randomly projected from the back surface portion. The light that has entered the light guide plate from the incident end face can be efficiently emitted to the outside of the light guide plate.
また、導光板の表面部に光偏向手段を形成した場合、導光板の表面部から導光板の外側に出射する光を所定の方向に偏向させることができる。 Further, when the light deflecting means is formed on the surface portion of the light guide plate, the light emitted from the surface portion of the light guide plate to the outside of the light guide plate can be deflected in a predetermined direction.
本発明による平面照明装置において、光導光板の平面部と光偏向板の第1の傾斜面とのなす角を、平面部と第2の傾斜面とのなす角よりも小さく設定した場合、第2の傾斜面よりも第1の傾斜面による光の屈折作用が大きく働き、全体として第1の傾斜面における平面部との間隔が拡がる方向への光の偏向作用をより強く持たせることができる。 In the flat illumination device according to the present invention, when the angle formed by the flat portion of the light guide plate and the first inclined surface of the light deflecting plate is set smaller than the angle formed by the flat portion and the second inclined surface, the second The light refracting action of the first inclined surface is larger than that of the inclined surface, and the light can be deflected more strongly in the direction in which the distance from the flat portion of the first inclined surface is increased as a whole.
一方、導光板の裏面部に突設した凸部を、入射端面部から離れるほど裏面部の単位面積当たりに占める割合が大きくなるように設定した場合には、出射光の輝度分布を均一にすることができる上、凸部の大きさを10〜150μmにしたことによって、凸部の目立たない良好な導光板を得ることができ、光拡散シートを併用する必要がなくなる。 On the other hand, when the convex portion protruding from the back surface portion of the light guide plate is set so that the proportion of the back surface portion per unit area increases as the distance from the incident end surface portion increases, the luminance distribution of the emitted light is made uniform. In addition, by setting the size of the convex portion to 10 to 150 μm, it is possible to obtain a good light guide plate in which the convex portion is not conspicuous, and it is not necessary to use a light diffusion sheet in combination.
また、導光板の表面部に光偏向手段を一体的に形成した場合には、従来使用していたプリズムシートをさらに省略することが可能となり、光の損失や消費電力が少なく、しかもより薄型の平面照明装置を得ることができる。 Further, when the light deflecting means is integrally formed on the surface portion of the light guide plate, it is possible to further omit the prism sheet that has been used in the past, and there is less light loss and power consumption, and it is thinner. A flat illumination device can be obtained.
本発明による平面照明装置の一実施形態について、図1〜図10を参照しながら詳細に説明する。 An embodiment of a flat illumination device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
本実施形態による平面照明装置の断面構造を表す図1およびその分解した状態の外観を表す図2に示すように、本実施形態における平面照明装置11は、矩形の板状をなす導光板12と、この導光板12の入射端面部13に沿って配置される線状の光源ランプ14と、導光板12の表面部15に重ね合わされる光偏向板16と、導光板12の入射端面部13および表面部15以外の部分を覆う光反射シート17とを有する。また、冷陰極管や複数のLEDにて構成される光源ランプ14は、放物線状断面のリフレクタ18で囲まれており、このリフレクタ18からの反射光は、表面部15とほぼ平行に導光板12の入射端面部13から導光板12内に入射するようになっている。
As shown in FIG. 1 showing the cross-sectional structure of the flat illumination device according to the present embodiment and FIG. 2 showing the appearance of the disassembled state, the flat illumination device 11 in the present embodiment includes a
本実施形態における導光板12は、屈折率が1.49の透明なアクリル樹脂(PMMA)にて形成され、光源ランプ14からの光を導入するための入射端面部13と、この入射端面部13の反対側に位置する反射端面部19と、これら入射端面部13および反射端面部19の両側端に接続する一対の側端面部20と、これら入射端面部13および反射端面部19および側端面部20で囲まれて入射端面部13から入射した光を出射させるための表面部15および裏面部21とを有する。表面部15と反対側に位置する裏面部21は、表面部15と裏面部21との間隔が入射端面部13側に対して反射端面部19側ほど狭くなるように、表面部15に対して0.5度から1度程度傾斜したテーパ状となっている。
The
導光板12の裏面部21を模式的に表す図3およびそのIV−IV矢視断面に沿った抽出拡大形状を表す図4およびそのV−V矢視断面に沿った抽出拡大形状を表す図5およびその矢視VI部を拡大した図6に示すように、導光板12の裏面部21には、入射端面部13側ほど表面部15との間隔が拡がる傾斜面22を有する三角柱状をなす矩形の凸部23がランダムに配置され、これら凸部23と表面部15に形成される後述する凹凸面24および光偏向板16との間でモアレ縞などが発生しないように配慮している。この凸部23は、入射端面部13から入射して導光板12内を伝播する光を効率良く全反射させて表面部15側に導くためのものであり、個々の凸部23を肉眼にて識別できないように、それぞれ一辺が150μm以下の大きさに設定されているが、これが小さすぎることによる光の拡散の問題と製造の容易性とを考慮して10μm以上であることが望ましい。
FIG. 3 schematically showing the
このように、凸部23の大きさを10〜150μmの範囲に設定することにより、従来のような光拡散シートを使用する必要がなくなり、光の進行方向を比較的容易に制御することが可能となる。
Thus, by setting the size of the
ところで、導光板12に入射した光線は、導光板12の屈折率nに応じて
0≦|α|≦sin-1(1/n)
を満たす入射角αの範囲で進行する。また、導光板12の内部を表面部15と平行な方向に対して入射角αで伝搬する入射光線LIが表面部15と平行な方向に対して傾斜角がθの傾斜面22に対して全反射を生じさせるためには、導光板12の屈折率をn(=1.49)、その臨界角をφ、円周率をπとすると、
θ≦(π/2)−α−φ
である必要がある。ただし、sinφ=1/nであり、本実施形態の如きアクリル樹脂を用いた導光板12の場合、臨界角φは約42°となる。
By the way, the light beam incident on the
It proceeds in the range of the incident angle α that satisfies the above. The incident light beam L I propagating through the
θ ≦ (π / 2) −α−φ
Need to be. However, sinφ = 1 / n, and in the case of the
また、裏面部21にて全反射した反射光線LOが導光板12の表面部15より外部へ出射するためには、
θ≧{(π/2)−α−φ}/2
を満たす必要がある。つまり、導光板12内を伝搬する光を外部へ有効に取り出すためには、凸部23の傾斜面22の傾斜角θが
−π/36≦θ−(π/4)+(α/2)≦π/18
を満足する必要がある。
In addition, in order for the reflected light beam LO totally reflected by the
θ ≧ {(π / 2) −α−φ} / 2
It is necessary to satisfy. That is, in order to effectively extract the light propagating through the
Need to be satisfied.
なお、導光板12の外側に出射する反射光線のエネルギは、光反射シート17が存在しない場合、図7に示すように入射角αが0度の時に最大となり、入射角αが大きくなるに従って次第に小さくなり、そして約42度以上でほぼ0となるが、傾斜面22などの界面反射や吸収などによる損失があるものの、光反射シート17の存在によって最終的に表面部15から導光板12の外側にすべて出射する。
It should be noted that the energy of the reflected light beam emitted to the outside of the
このように、入射光線LIが凸部23の傾斜面22で全反射し、かつ反射光線LOが表面部15で全反射せずにこの表面部15から導光板12の外側に出射するためには、入射角αと傾斜角θとが図7に示した斜線領域内に存在する必要がある。屈折率nが1.49のアクリル樹脂を使用した本実施形態におけるこのような条件を満足する傾斜角θは、約24度から約48度の範囲内にあり、この場合の入射角αは0度から約24度となる。
Thus, totally reflected by the
つまり、入射角αが24度以下の入射光線は、凸部23の傾斜面22にてすべて全反射して表面部15側へ伝播する。また、入射角αが24度を越えた入射光線LIの大部分は、凸部23から導光板12の外側に出射するが、光反射シート17によって再び導光板12内に入射し、最終的に表面部15から導光板12の外側に出射する。さらに、入射角αが24度を越えた入射光線の一部は、凸部23の傾斜面22で界面反射を起こして表面部15側へ伝播し、導光板12の外側に出射する。
That is, incident light with an incident angle α of 24 degrees or less is totally reflected by the
導光板12に入射した光は、この導光板12中を進行するに連れてそのエネルギが減少するため、導光板12の裏面部21に突設された凸部23の占有率を漸次変化させる必要がある。具体的には表面部15から出射する反射光線がこの表面部15全体に亙って均一な輝度となるように、裏面部21の単位面積当たりに占める凸部23の面積割合(以下、これを占有率と記述する)は、光源ランプ14からの光の進行方向(図1中、右方向)に沿った裏面部21の位置と凸部23の占有率との関係を表す図8に示すように、反射端面部19側ほど大きな占有率となるように設定されている。
Since the light incident on the
この場合、導光板12の入射端面部13に近接する表面部15は、光源ランプ14からの光が直接透過して輝度が高くなる傾向を有するため、入射端面部13に近接する裏面部21における凸部23の占有率をこれに続く部分よりも小さめに設定している。同様に、導光板12の反射端面部19に近接する表面部15は、反射端面部19からの反射光が透過して輝度が高くなる傾向を有するため、反射端面部19に近接する裏面部21における凸部23の占有率をこれに続く部分よりも小さめに設定している。
In this case, the
なお、本実施形態では凸部23の占有率の最大値を約70%程度に設定しているが、これをほぼ100%に設定することも当然可能である。
In the present embodiment, the maximum value of the occupation ratio of the
導光板12の表面部15には、入射端面部13と直交する方向(図1中、左右方向)に延びると共に導光板12の幅方向に沿って配列して波形をなす所定曲率半径の凹凸面24,25が形成されている。凹面24は、表面部15から出射する光を拡散する一方、凸面25は、表面部15から出射する光を収束させ、これによってより均一な輝度分布が得られるように配慮している。隣接する凹面24および凸面25のそれぞれの間隔は、30〜100μm程度に設定することが望ましく、凹面24と凸面25との高さの差は10〜45μm程度が望ましい。
The
前記光偏向板16の側面形状を表す図9に示すように、本実施形態における光偏向板16は、透明なアクリル樹脂にて形成され、導光板12の表面部15と対向する平滑な平面部26と、導光板12の入射端面部13と平行な方向に延びると共に入射端面部13と直交する方向に配列する三角柱状のプリズム面27とを有する。このプリズム面27は、導光板12の入射端面部13側ほど平面部26との間隔が拡がる第1の傾斜面28と、この第1の傾斜面28に続く第2の傾斜面29とを交互に有し、平面部26と第1の傾斜面28とのなす角δ1は、平面部26と第2の傾斜面29とのなす角δ2よりも小さく、例えばδ1を(28±3)度に設定し、δ2を(62±3)度に設定している。
As shown in FIG. 9 showing the shape of the side surface of the
前述した光反射シート17は、導光板12の反射端面部19と一対の側端面部20と裏面部21とを覆い、これらから出射する光を再び導光板12内に反射させて導光板12の表面部15から出射させるためのものであり、内面側がアルミニウム蒸着による鏡面加工が施されている。
The
上述した実施形態では、導光板12の表面部15に所定曲率半径の凹凸面24,25を波形に形成したが、頂角が95〜105度程度の二等辺三角柱状のプリズム面を連続的に形成するようにしても良い。また、凸部23として三角柱状のものを採用したが、所定曲率半径の球面の一部にて形成された形状を採用することも可能である。
In the embodiment described above, the concave and
このような本発明による導光板12の他の実施形態の概略構造を表す図10に示すが、先の実施形態と同一機能の部分には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、導光板12の裏面部21には、所定曲率半径の球面30の一部にて形成された凸部31がランダムに配置され、これら凸部31と表面部15に形成される凹凸面24および光偏向板16との間でモアレ縞などが発生しないように配慮している。この凸部31は、入射端面部13から入射して導光板12内を伝播する光を効率良く全反射させて表面部15側に導くためのものであり、個々の凸部31を肉眼にて識別できないように、それぞれ150μm以下の直径に設定されているが、これが小さすぎることによる光の拡散の問題と製造の容易性とを考慮して10μm以上であることが望ましい。
FIG. 10 showing the schematic structure of another embodiment of the
このように、凸部23の大きさを10〜150μmの範囲に設定することにより、従来のような光拡散シートを使用する必要がなくなり、光の進行方向を比較的容易に制御することが可能となる。
Thus, by setting the size of the
ここで、導光板12を構成する材料の屈折率をn、α=sin-1(1/n)、円周率をπ、凸部31の半径をrと表した場合、球面30の曲率半径Rと裏面部21からの当該球面30の突出量hとの関係がh=R(1−cosθ2)かつR=r/sinθ2であり、θ2が{(2π/9)−(α/2)}から{(11π/36)−(α/2)}の範囲となるように設計することにより、先の傾斜面22を有する凸部23と同様な効果による全反射を利用した効率の良い導光板12を得ることができる。
Here, when the refractive index of the material constituting the
11 平面照明装置
12 導光板
13 入射端面部
14 光源ランプ
15 表面部
16 光偏向板
17 光反射シート
18 リフレクタ
19 反射端面部
20 側端面部
21 裏面部
22 傾斜面
23 凸部
24 凹面
25 凸面
26 平面部
27 プリズム面
28 第1の傾斜面
29 第2の傾斜面
30 球面
31 凸部
LI 入射光線
LO 反射光線
α 入射光線の入射角
θ 傾斜面の傾斜角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (10)
前記裏面部には、この裏面部から突出する複数の凸部がランダムに形成され、これら凸部は、前記反射端面部側に対して前記入射端面部側ほど前記表面部との間隔が拡がる傾斜面を有し、
前記導光板を構成する材料の屈折率をn1、α=sin-1(1/n1)、円周率をπと表した場合、前記傾斜面と前記表面部とのなす角θが{(2π/9)−(α/2)}から{(11π/36)−(α/2)}の範囲にあることを特徴とする導光板。 A surface part from which light is emitted, a flat back part located on the opposite side of the front part, and a light from a light source connected to the front part and the back part located on one end side of the front part and the back part A light guide plate for emitting light incident from the incident end surface portion from the surface portion, and an incident end surface portion for introducing the light, and a reflection end surface portion located on the opposite side of the incident end surface portion. ,
A plurality of convex portions projecting from the back surface portion are randomly formed on the back surface portion, and these convex portions are inclined such that the distance from the surface surface portion increases toward the incident end surface portion side with respect to the reflective end surface portion side. Has a surface,
When the refractive index of the material constituting the light guide plate is n1, α = sin −1 (1 / n 1 ), and the circumferential ratio is π, the angle θ formed by the inclined surface and the surface portion is {( 2π / 9) − (α / 2)} to {(11π / 36) − (α / 2)}.
前記裏面部には、この裏面部から突出する複数の凸部がランダムに形成され、これら凸部は、所定曲率の球面の一部にて形成され、
前記導光板を構成する材料の屈折率をn1、α=sin-1(1/n1)、円周率をπ、前記凸部の半径をrと表した場合、前記球面の曲率半径Rと前記裏面部からの当該球面の突出量hとの関係がh=R(1−cosθ2)かつR=r/sinθ2であり、θ2が{(2π/9)−(α/2)}から{(11π/36)−(α/2)}の範囲にあることを特徴とする導光板。 A surface part from which light is emitted, a flat back part located on the opposite side of the front part, and a light from a light source connected to the front part and the back part located on one end side of the front part and the back part And a light guide plate for emitting light incident from the incident end surface portion from the surface portion,
A plurality of convex portions protruding from the back surface portion are randomly formed on the back surface portion, and these convex portions are formed by a part of a spherical surface having a predetermined curvature,
When the refractive index of the material constituting the light guide plate is n1, α = sin −1 (1 / n 1 ), the circumference is π, and the radius of the convex portion is r, the radius of curvature R of the spherical surface is The relationship between the protrusion amount h of the spherical surface from the back surface portion is h = R (1-cos θ 2 ) and R = r / sin θ 2 , and θ 2 is {(2π / 9) − (α / 2)}. To {(11π / 36) − (α / 2)}.
この導光板の入射端面部に向けて光を投射する光源と、
前記導光板の表面部に沿って平滑な平面部と、前記導光板の入射端面部と平行な方向に延びると共にこの入射端面部と直交する方向に配列する三角柱状のプリズム面とを有し、かつ前記導光板の表面部に重ね合わされる光偏向板と、
前記導光板の表面部および入射端面部以外の部分を覆う光反射シートと
を具えたことを特徴とする平面照明装置。 A light guide plate according to any one of claims 1 to 7,
A light source that projects light toward the incident end face of the light guide plate;
A smooth flat surface portion along the surface portion of the light guide plate, and a prismatic prism surface extending in a direction parallel to the incident end surface portion of the light guide plate and arranged in a direction orthogonal to the incident end surface portion, And an optical deflection plate superimposed on the surface portion of the light guide plate,
A flat illumination device comprising: a light reflecting sheet covering a portion other than the surface portion and the incident end face portion of the light guide plate.
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