JP2007128114A - Planar lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光ブロックの光入射端面部から導入した光をこの光入射端面部と対向する光出射端面部から出射させるための平面照明装置に関し、特に広い面積を持った光出射端面部の全域から均一に光を出射させる場合に好適なものである。 The present invention relates to a flat illumination device for emitting light introduced from a light incident end surface portion of a light guide block from a light emitting end surface portion opposed to the light incident end surface portion, and more particularly to a light emitting end surface portion having a large area. This is suitable for emitting light uniformly from the entire region.
透過型液晶表示装置の光源として用いられる平面照明装置は、液晶表示装置の表示面積に応じて種々の形態のものが使用されている。しかしながら、消費電力を抑制するために光源として蛍光ランプやLEDアレイなどを使用し、また平面照明装置の奥行き方向のコンパクト化を図ると同時に液晶表示面での均一な配光特性を得るために平板状をなす導光板を用い、この導光板の側端面から入射させた光源からの光を導光板の表面から均一に出射させるようにしたものが大部分である。このような導光板の表面や裏面には、導光板内を伝搬する光の伝搬特性や導光板の表面からの光の出射方向を変更するための微小な凹凸が所定のパターンにて形成され、これによって導光板の表面全域からほぼ均一な光を出射させることができる。 As a flat illumination device used as a light source of a transmissive liquid crystal display device, various forms are used according to the display area of the liquid crystal display device. However, in order to reduce power consumption, a fluorescent lamp or LED array is used as a light source, and the flat illumination device is made flat in order to make the flat illumination device compact in the depth direction and at the same time obtain uniform light distribution characteristics on the liquid crystal display surface. In most cases, a light guide plate having a shape is used, and light from a light source incident from the side end face of the light guide plate is uniformly emitted from the surface of the light guide plate. On the front and back surfaces of such a light guide plate, minute irregularities for changing the propagation characteristics of light propagating in the light guide plate and the light emission direction from the surface of the light guide plate are formed in a predetermined pattern, Thereby, substantially uniform light can be emitted from the entire surface of the light guide plate.
液晶技術の進歩に伴い、極めて大きな表示面積を持つ液晶表示装置が製造可能となっている。このような大型の透過型液晶表示装置においては、導光板の側端面すべてに蛍光ランプを配置したとしても、液晶表示面の中央部における光量が不足気味となり、表示面の全域に亙って均一な配光特性を持たせることが困難である。このため、表示面積が非常に大きな透過型液晶表示装置に用いられる平面照明装置としては、液晶表示装置の裏面に散光板を介して蛍光ランプなどの光源を配し、これをリフレクタで覆った構造のものが一般的となっている。 With the advancement of liquid crystal technology, liquid crystal display devices having a very large display area can be manufactured. In such a large transmissive liquid crystal display device, even if fluorescent lamps are arranged on all side end surfaces of the light guide plate, the amount of light at the center of the liquid crystal display surface is insufficient, and is uniform over the entire display surface. It is difficult to have a good light distribution characteristic. For this reason, as a flat illumination device used for a transmissive liquid crystal display device with a very large display area, a light source such as a fluorescent lamp is arranged on the back surface of the liquid crystal display device through a diffuser plate, and this is covered with a reflector. Things have become commonplace.
内部を伝搬する光の伝搬特性や表面からの光の出射方向を変更するための微小な凹凸を所定のパターンに形成した大きな導光板は、ロール成形などが根本的にできないため、射出成形によって製造されるが、導光板の面積が大きくなるに連れて成形圧力も大きくしなければならず、極めて大型の射出成形装置が必要となり、設備コストが嵩む欠点を有する。 A large light guide plate with minute irregularities to change the propagation characteristics of light propagating inside and the light emission direction from the surface in a predetermined pattern is fundamentally impossible to roll forming, so it is manufactured by injection molding However, as the area of the light guide plate is increased, the molding pressure must be increased, and an extremely large injection molding apparatus is required, resulting in a disadvantage that the equipment cost increases.
散光板とリフレクタとの間に光源を配した構造のものは、散光板の全域に亙って均一な配光特性を持たせるために散光板から光源までの距離をある程度離す必要があり、光源からの光が散光板まで気中伝搬状態となる。このため、散光板を使用していることと相俟って光の減衰が大きく、散光板の全域に亙って均一な配光特性が得られたとしても、十分な照度を得るためには消費電力の大きな光源を用いる必要がある。逆に、散光板に対して光源を近接させて配置した場合には、散光板からの出射光の強度をある程度確保することができるものの、散光板の全域に亙って均一な配光特性を持たせることが実質的に不可能である。 In the case of a structure in which a light source is arranged between the diffuser plate and the reflector, it is necessary to increase the distance from the diffuser plate to the light source to some extent in order to have uniform light distribution characteristics over the entire area of the diffuser plate. The light from the light propagates in the air to the diffuser plate. For this reason, in combination with the use of a diffuser plate, the attenuation of light is large, and even if uniform light distribution characteristics are obtained over the entire area of the diffuser plate, in order to obtain sufficient illuminance It is necessary to use a light source with high power consumption. Conversely, when the light source is arranged close to the diffuser plate, the intensity of the light emitted from the diffuser plate can be secured to some extent, but the uniform light distribution characteristics over the entire area of the diffuser plate. It is virtually impossible to have.
本発明の目的は、表示面積が大きな透過型液晶表示装置であっても、これに対して均一な配光特性を得ることができる低消費電力の平面照明装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a low power consumption flat illumination device capable of obtaining uniform light distribution characteristics even for a transmissive liquid crystal display device having a large display area.
本発明の他の目的は、照明面積を任意に変更し得る均一な配光特性を持った低消費電力の平面照明装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a low power consumption flat illumination device having a uniform light distribution characteristic capable of arbitrarily changing an illumination area.
本発明による平面照明装置の第1の形態は、シリンドリカル凹レンズ面にて形成され、光が入射する細長い光入射端面部と、この光入射端面部の反対側に位置すると共に当該光入射端面部よりも大きな面積を有し、光が出射する光出射端面部と、この光出射端面部にランダムに形成されて当該光出射端面部からの光の出射方向をそれぞれ偏向させる複数の光偏向要素と、前記光入射端面部と前記光出射端面部との間に位置し、一対の傾斜面を含む4つの側端面部と、前記一対の傾斜面に突出状態で形成され、前記光出射端面部と平行に延在する頂部およびこの頂部を境として前記光入射端面部側を向く第1斜面部ならびにその反対側の第2斜面部を有し、光の進行方向をそれぞれ偏向させる複数のプリズム体とを含む導光ブロックと、この導光ブロックの光入射端面部と対向し、前記プリズム体の頂部と平行に延在する線状の光源と、この光源および前記光入射端面部を囲むリフレクタとを具え、前記導光ブロックの光出射端面部から前記光源までの距離が前記光出射端面部に対して垂直な方向に沿った前記導光ブロックの厚みよりも大きく設定されていることを特徴とするものである。 The first embodiment of the flat illumination device according to the present invention is formed of a cylindrical concave lens surface, is located on the opposite side of the light incident end surface portion where light enters, and from the light incident end surface portion. A light emitting end face part from which light is emitted, and a plurality of light deflecting elements that are randomly formed on the light emitting end face part and deflect the light emitting direction from the light emitting end face part, Located between the light incident end surface portion and the light emitting end surface portion, four side end surface portions including a pair of inclined surfaces, and protruding from the pair of inclined surfaces, are parallel to the light emitting end surface portion. And a plurality of prism bodies each having a first inclined surface portion facing the light incident end face portion side and a second inclined surface portion on the opposite side thereof, each of which deflects the traveling direction of light. Including light guide block and this guide A light source end face of the light guide block comprising a linear light source facing the light incident end face of the block and extending in parallel with the top of the prism body, and a reflector surrounding the light source and the light incident end face The distance from the light source to the light source is set to be larger than the thickness of the light guide block along the direction perpendicular to the light emitting end face.
本発明で用いられる導光ブロックは、光学ガラス以外に光学的に透明なPMMA,PC,zeonor(商品名:日本ゼオン株式会社),アートン(商品名:JSR株式会社)などの成形可能な樹脂により製造することができる。 The light guide block used in the present invention is made of an optically transparent resin such as PMMA, PC, zeonor (trade name: Nippon Zeon Co., Ltd.), Arton (trade name: JSR Co., Ltd.) or the like other than optical glass. Can be manufactured.
本発明の第1の形態による平面照明装置において、導光ブロックの光偏向要素は、底辺が光入射端面部の凹レンズ面の曲率中心軸線と平行な二等辺三角形状の開口を有し、光出射端面部に対してそれぞれ垂直な一対の錐面と、底辺を含む傾斜錐面とを持った三角錐状の凹部であってよい。この場合、導光ブロックの光偏向要素は、光出射端面部の中央部側ほど大きな占有率となるように形成されていることが有効である。 In the planar illumination device according to the first aspect of the present invention, the light deflection element of the light guide block has an isosceles triangular opening whose base is parallel to the central axis of curvature of the concave lens surface of the light incident end face portion, It may be a triangular pyramid-shaped recess having a pair of conical surfaces perpendicular to the end surface portions and an inclined conical surface including the base. In this case, it is effective that the light deflection element of the light guide block is formed so as to have a larger occupation ratio toward the center of the light emitting end face.
本発明による平面照明装置の第2の形態は、光が入射する光入射端面部と、この光入射端面部の反対側に位置すると共に当該光入射端面部よりも大きな面積を有し、光が出射する光出射端面部と、この光出射端面部にランダムに形成されて当該光出射端面部からの光の出射方向をそれぞれ偏向させる複数の光偏向要素と、前記光入射端面部と前記光出射端面部との間に位置し、一対の傾斜面を含む4つの側端面部と、前記一対の傾斜面に突出状態で形成され、前記光出射端面部と平行に延在する頂部およびこの頂部を境として前記光入射端面部側を向く第1斜面部ならびにその反対側の第2斜面部を有し、光の進行方向をそれぞれ偏向させる複数のプリズム体とを含み、前記光出射端面部に対する前記一対の傾斜面の傾斜角が前記光出射端面部側ほど大きく設定された導光ブロックと、この導光ブロックの光入射端面部と対向し、前記プリズム体の頂部と平行に延在する線状の光源と、この光源および前記光入射端面部を囲むリフレクタとを具え、前記導光ブロックの光出射端面部から前記光源までの距離が前記光出射端面部に対して垂直な方向に沿った前記導光ブロックの厚みよりも大きく設定されていることを特徴とするものである。 The flat illumination device according to the second aspect of the present invention has a light incident end surface portion on which light is incident, an opposite side of the light incident end surface portion and a larger area than the light incident end surface portion. A light exit end face to emit, a plurality of light deflection elements randomly formed on the light exit end face to deflect the light exit direction from the light exit end face, the light entrance end face and the light exit Four side end surface portions including a pair of inclined surfaces, a top portion formed in a protruding state on the pair of inclined surfaces, and extending in parallel with the light emitting end surface portion, and the top portion. A first slope part facing the light incident end face part side and a second slope part opposite to the first slope part as a boundary, and a plurality of prism bodies each deflecting the traveling direction of light, and the light exit end face part with respect to the light exit end face part The inclination angle of the pair of inclined surfaces is the light emitting end surface. A light guide block set larger toward the side, a linear light source facing the light incident end surface portion of the light guide block and extending in parallel with the top of the prism body, and the light source and the light incident end surface portion. A distance from the light emitting end surface portion of the light guide block to the light source is set to be larger than the thickness of the light guide block along a direction perpendicular to the light emitting end surface portion. It is characterized by.
本発明による平面照明装置の第3の形態は、光が入射する光入射端面部と、この光入射端面部の反対側に位置すると共に当該光入射端面部よりも大きな面積を有し、光が出射する光出射端面部と、この光出射端面部にランダムに形成されて当該光出射端面部からの光の出射方向をそれぞれ偏向させる複数の光偏向要素と、前記光入射端面部と前記光出射端面部との間に位置し、一対の傾斜面を含む4つの側端面部と、前記一対の傾斜面に突出状態で形成され、前記光出射端面部と平行に延在する頂部およびこの頂部を境として前記光入射端面部側を向く第1斜面部ならびにその反対側の第2斜面部を有し、光の進行方向をそれぞれ偏向させる複数のプリズム体とを含み、前記光出射端面部と前記プリズム体の第2斜面部とのなす角が前記光入射端面部と前記光出射端面部との対向方向に沿って前記光出射端面部側ほど大きく設定された導光ブロックと、この導光ブロックの光入射端面部と対向し、前記プリズム体の頂部と平行に延在する線状の光源と、この光源および前記光入射端面部を囲むリフレクタとを具え、前記導光ブロックの光出射端面部から前記光源までの距離が前記光出射端面部に対して垂直な方向に沿った前記導光ブロックの厚みよりも大きく設定されていることを特徴とするものである。 A third embodiment of the flat illumination device according to the present invention has a light incident end face part on which light is incident, an opposite side of the light incident end face part and a larger area than the light incident end face part. A light exit end face to emit, a plurality of light deflection elements randomly formed on the light exit end face to deflect the light exit direction from the light exit end face, the light entrance end face and the light exit Four side end surface portions including a pair of inclined surfaces, a top portion formed in a protruding state on the pair of inclined surfaces, and extending in parallel with the light emitting end surface portion, and the top portion. A plurality of prism bodies each having a first inclined surface portion facing the light incident end surface portion side and a second inclined surface portion on the opposite side as a boundary and deflecting the traveling direction of light, and the light emitting end surface portion and the The angle formed by the second slope of the prism body is the light incident A light guide block that is set to be larger toward the light emission end face along the facing direction between the end face and the light emission end face, and the light incident end face of the light guide block, and the top of the prism body A linear light source extending in parallel and a reflector surrounding the light source and the light incident end surface portion, and a distance from the light emitting end surface portion of the light guide block to the light source is relative to the light emitting end surface portion The thickness of the light guide block is set to be greater than the thickness of the light guide block along the vertical direction.
本発明において、光源にて発せられる光はリフレクタによって無駄なく光入射端面部から導光ブロック内に入射し、側端面部にて全反射を繰り返しながら光出射端面部へ向けて導光ブロック内を伝搬する。その途中で、側端面部に形成されたプリズム体により一部の光の伝搬方向が偏向されて拡散し、さらに光出射端面部に形成された光偏向要素によって出射方向を制御された光が出射端面部の全域に亙ってほぼ均一出射することとなる。 In the present invention, the light emitted from the light source is incident on the light guide block from the light incident end face without waste by the reflector, and the light is emitted through the light guide block toward the light exit end face while repeating total reflection at the side end face. Propagate. In the middle, the light propagation direction is partially deflected and diffused by the prism body formed on the side end face, and the light whose emission direction is controlled by the light deflecting element formed on the light exit end face is emitted. The light is emitted almost uniformly over the entire end face.
本発明の第2または第3の形態による平面照明装置において、導光ブロックの光出射端面部の単位面積当りに占める光偏向要素の面積の割合は、光入射端面部からの距離が遠いほど大きく設定されていることが好ましい。 In the flat illumination device according to the second or third aspect of the present invention, the proportion of the area of the light deflection element per unit area of the light exit end face of the light guide block increases as the distance from the light entrance end face increases. It is preferable that it is set.
光入射端面部を平面以外に凸面または凹面にすることも可能であり、例えば円錐面,円錐台面,レンズ面またはそのレンチキュラー面,あるいはレンチキュラープリズム面などで構成することができる。レンチキュラーレンズ面やレンチキュラープリズム面で光入射端面部を構成した場合には、入射端面部の中央部と外周縁部とで個々の光学要素の特性や分布を変えることも有効であるが、特に凹レンズ面が製造の容易性や効果の点で好ましい。 The light incident end face portion may be a convex surface or a concave surface other than a flat surface, and may be formed of, for example, a conical surface, a truncated cone surface, a lens surface or a lenticular surface thereof, or a lenticular prism surface. When the light incident end face portion is composed of a lenticular lens surface or a lenticular prism surface, it is effective to change the characteristics and distribution of individual optical elements between the central portion and the outer peripheral edge portion of the incident end face portion. A surface is preferable in terms of ease of manufacture and effects.
本発明による平面照明装置において、リフレクタと一体に形成され、光入射端面部および光出射端面部以外の導光ブロックの周囲を覆う光反射カバーをさらに具えることができる。この場合、導光ブロックは、光出射端面部と側端面部との間に形成されて光出射端面部に対してそれぞれ垂直をなす少なくとも一対の接続端面部をさらに含み、少なくとも2つの導光ブロックがこれらの接続端面部を介して一体的に連結され、これら一体的に連結された導光ブロックの周囲を光反射カバーが覆っているものであってよい。この場合、導光ブロックの一対の接続端面部は、その一方が係止凸部を有すると共にこの係止凸部と対応した形状の係止凹部を他方が有するものであってよい。 The flat illumination device according to the present invention may further include a light reflecting cover that is formed integrally with the reflector and covers the periphery of the light guide block other than the light incident end face and the light exit end face. In this case, the light guide block further includes at least a pair of connection end surface portions that are formed between the light output end surface portion and the side end surface portions and are respectively perpendicular to the light output end surface portion, and at least two light guide blocks. May be integrally connected via these connection end surfaces, and the light reflection cover may cover the periphery of the integrally connected light guide blocks. In this case, one of the pair of connection end surface portions of the light guide block may have a locking projection, and the other may have a locking recess having a shape corresponding to the locking projection.
導光ブロックの光入射端面部と光出射端面部との対向方向に沿ったプリズム体の間隔を光出射端面部側ほど狭く設定するようにしてもよい。 You may make it set the space | interval of the prism body along the opposing direction of the light-incidence end surface part of a light guide block, and a light-projection end surface part as the light-projection end surface part side narrows.
導光ブロックのプリズム体の頂部の高さを光入射端面部と光出射端面部との対向方向に沿って光出射端面部側ほど高く設定するようにしてもよい。 You may make it set the height of the top part of the prism body of a light guide block so that the light-projection end surface part side may become high along the opposing direction of a light-incidence end-face part and a light-projection end-face part.
導光ブロックの光偏向要素は、光出射端面部に対して凸状であっても凹状であってもよく、球面の一部や円形または多角形の柱状あるいは錐状(プリズム状)をなすものであって良い。 The light deflection element of the light guide block may be convex or concave with respect to the light emitting end face, and forms a part of a spherical surface, a circular or polygonal columnar shape or a conical shape (prism shape). It may be.
導光ブロックの側端面部の表面に形成された光反射層をさらに具えることができる。この場合、光反射層が金属または白色無機物質を有し、蒸着,スッパッタリング,塗布または接着によって形成することができる。 A light reflection layer formed on the surface of the side end surface portion of the light guide block may be further provided. In this case, the light reflecting layer has a metal or a white inorganic substance, and can be formed by vapor deposition, sputtering, coating, or adhesion.
本発明の平面照明装置の第1の形態によると、光入射端面部から導光ブロック内に入射した光が光出射端面部に向けて導光ブロック内を伝搬する間にプリズム体によって効率良く拡散され、さらに光偏向要素によって光出射端面部の全域からほぼ均一な光量の光を出射させることができる。また、光入射端面部から導光ブロック内に入射した光を光出射端面部に向けて効率良く拡散させることができる。この結果、光源からの光を光出射端面部の全域からほぼ均一な光量で出射させることができる。 According to the first aspect of the flat illumination device of the present invention, light that has entered the light guide block from the light incident end face portion is efficiently diffused by the prism body while propagating through the light guide block toward the light exit end face portion. In addition, the light deflection element can emit light with a substantially uniform light amount from the entire area of the light emitting end face. Further, the light that has entered the light guide block from the light incident end face can be efficiently diffused toward the light exit end face. As a result, light from the light source can be emitted from the entire area of the light emitting end face with a substantially uniform light amount.
本発明の平面照明装置の第2の形態によると、導光ブロック内を伝搬する光のうち、光出射端面部側に向けて全反射する光の割合を光出射端面部側に近づくほど多くすることができるため、光出射端面部の中央部に対して外周縁部からの光の出射量を相対的に多くすることが可能となり、光出射端面部の全域に亙ってより均一な光量の光を出射させることができる。 According to the 2nd form of the planar illuminating device of this invention, the ratio of the light which totally reflects toward the light emission end surface part side among the light which propagates the inside of a light guide block is increased, so that it approaches the light emission end surface part side. Therefore, it is possible to increase the amount of light emitted from the outer peripheral edge portion relative to the central portion of the light emitting end surface portion, and to obtain a more uniform light amount over the entire area of the light emitting end surface portion. Light can be emitted.
本発明の平面照明装置の第3の形態によると、導光ブロック内を伝搬する光の全反射条件の破られる割合が光出射端面部側に近づくほど多くなるため、光出射端面部の中央部に対して外周縁部からの光の出射量を相対的に多くすることが可能となり、より均一な光量の光を光出射端面部の全域から出射させることができる。 According to the 3rd form of the planar illuminating device of this invention, since the ratio by which the total reflection conditions of the light which propagates the inside of a light guide block are violated increases so that it approaches the light-projection end surface part side, the center part of a light-projection end surface part On the other hand, the amount of light emitted from the outer peripheral edge can be relatively increased, and a more uniform amount of light can be emitted from the entire area of the light emitting end face.
リフレクタと一体に形成され、光入射端面部および光出射端面部以外の導光ブロックの周囲を覆う光反射カバーをさらに具えている場合には、導光ブロックの側端面部などから外部に漏出した光を再び導光ブロック内に導入させ、これによって光源からの光の損失を最小限に抑えることができる。 When the light reflection cover that is formed integrally with the reflector and covers the periphery of the light guide block other than the light incident end face part and the light output end face part is further provided, the light leaks to the outside from the side end face part of the light guide block. Light can be reintroduced into the light guide block, thereby minimizing the loss of light from the light source.
導光ブロックが光出射端面部と側端面部との間に形成されて光出射端面部に対してそれぞれ垂直をなす少なくとも一対の接続端面部を含み、少なくとも2つの導光ブロックがこれらの接続端面部を介して一体的に連結され、これら一体的に連結された導光ブロックの周囲を光反射カバーが覆っている場合、任意の照明面積を持った平面照明装置を容易に構成することができる。 The light guide block includes at least a pair of connection end surface portions that are formed between the light output end surface portion and the side end surface portions and are respectively perpendicular to the light output end surface portion, and at least two light guide blocks have these connection end surfaces. When the light-reflecting cover covers the integrally connected light guide blocks, the flat illumination device having an arbitrary illumination area can be easily configured. .
光出射端面部の単位面積当りに占める光偏向要素の面積の割合を光入射端面部からの距離が遠いほど大きく設定した場合には、光出射端面部にて全反射する光が光偏向要素の存在によって光出射端面部から出射する傾向を持つため、光出射端面部の全域に亙ってより均一な光量の光を出射させることができる。 If the ratio of the area of the light deflection element per unit area of the light exit end face is set to increase as the distance from the light entrance end face increases, the light totally reflected at the light exit end face is Since there exists a tendency to radiate | emit from a light-projection end surface part by presence, the light of a more uniform light quantity can be radiate | emitted over the whole region of a light-projection end surface part.
光入射端面部と光出射端面部との対向方向に沿ったプリズム体の間隔を光出射端面部側ほど狭く設定したり、プリズム体の頂部の高さを光入射端面部と光出射端面部との対向方向に沿って光出射端面部側ほど高く設定した場合には、導光ブロック内を伝搬する光の全反射条件の破られる割合が光出射端面部側に近づくほど多くなるため、光出射端面部の中央部に対して外周縁部からの光の出射量を相対的に多くすることが可能となり、より均一な光量の光を光出射端面部の全域から出射させることができる。 The interval between the prism bodies along the opposing direction of the light incident end face portion and the light exit end face portion is set closer to the light exit end face portion side, or the height of the top of the prism body is set to the light incident end face portion and the light exit end face portion. If the light exit end face side is set higher along the facing direction of the light, the ratio of breaking the total reflection condition of the light propagating in the light guide block increases as it approaches the light exit end face side. The amount of light emitted from the outer peripheral edge portion can be relatively increased with respect to the central portion of the end surface portion, and a more uniform amount of light can be emitted from the entire area of the light emitting end surface portion.
本発明による平面照明装置の実施例について、図1〜図8を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも当然応用することができる。 Embodiments of the flat illumination device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8, but the present invention is not limited to these embodiments, and further combinations thereof, or claims of this specification Any change or modification included in the concept of the present invention described in the scope of the present invention can be made, and can naturally be applied to any other technique belonging to the spirit of the present invention.
本発明による平面照明装置の第1の実施例の外観を分解状態で図1に示し、その断面構造を図2に示す。すなわち、本実施例における平面照明装置は、それぞれ略二等辺三角柱状をなす一対の導光ブロック11と、これら導光ブロック11の外周縁部を囲む枠体12と、この枠体12に一体的に接合され、前記導光ブロック11がそれぞれ収容される一対のケーシング13と、これらケーシング13内にそれぞれ収容され、図示しない電源に接続する本発明の光源としての一対の蛍光ランプ14とを具えている。
The appearance of the first embodiment of the flat illumination device according to the present invention is shown in an exploded state in FIG. 1, and its cross-sectional structure is shown in FIG. That is, the planar illumination device in the present embodiment is a pair of light guide blocks 11 each having a substantially isosceles triangular prism shape, a
本実施例における導光ブロック11の側面形状を図3に示し、図2中の矢視IV部を抽出拡大して図4に示す。すなわち、本実施例における導光ブロック11は屈折率が1.4〜1.7程度の光学的に透明なアクリル樹脂(PMMA)などで形成され、光源である蛍光ランプ14からの光が入射する細長い光入射端面部15と、この光入射端面部15の反対側に位置すると共に当該光入射端面部15よりも大きな面積を有し、光が出射する矩形の光出射端面部16と、光入射端面部15と光出射端面部16との間に位置する第1および第2の側端面部17,18と、光出射端面部16と第1側端面部17との間に位置し、光出射端面部16に対してそれぞれ垂直をなす一対の接続端面部19とを有する。
The side shape of the
蛍光ランプ14と対向し、この蛍光ランプ14とほぼ等しい長さを有する細長い本実施例の光入射端面部15は、図示しない曲率中心軸線が蛍光ランプ14の長手方向と平行となるシリンドリカル凹レンズ面を構成しており、ここから導光ブロック11内に入射する光がシリンドリカル凹レンズ面の曲率中心軸線と垂直な平面内で拡散されるように配慮している。
The elongated light
一対の第1側端面部17は、シリンドリカル凹レンズ面の曲率中心軸線を通って光出射端面部16に垂直な平面を対称面とする一対の傾斜面にて形成されており、一対の第2側端面部18は、シリンドリカル凹レンズ面の曲率中心軸線に対して垂直をなしている。
The pair of first side
光入射端面部15を平面にて形成した場合、ここから導光ブロック11内に入射する光は、第2側端面部18と平行な面内において導光ブロック11を構成する材料の屈折率に依存した入射臨界角、すなわち全反射角以上には物理的に拡散しないため、これら一対の第1側端面部17の開き角γが導光ブロック11を構成する材料の全反射角よりも大きな場合、特に、光出射端面部16から光源である蛍光ランプ14までの距離を短く設定して平面照明装置の薄型化を企図した場合、一対の第1側端面部17の開き角γを導光ブロック11を構成する材料の全反射角よりも大きくする必要がある。このような場合、上述したように光入射端面部15をシリンドリカル凹レンズ面に形成することにより、導光ブロック11内に入射する光を一対の第1側端面部17の開き角γに応じて導光ブロック11の全域に拡散させることが可能となる。
When the light incident
シリンドリカル凹レンズ面の曲率中心軸線と平行に延在する一対の接続端面部19の一方には、円錐台状をなす係止凸部20がこの接続端面部19の長手方向に沿って相隔てて複数(図示例では2つ)形成されており、他方の接続端面部19にはこれら係止凸部20と対応した形状の係止凹部21がこの接続端面部19の長手方向に沿って相隔てて複数(図示例では2つ)形成されている。各接続端面部19に形成される係止凸部20および係止凹部21の位置は、複数の導光ブロック11の一方の接続端面部19に形成された係止凸部20を他方の導光ブロック11の他方の接続端面部19に形成された係止凹部21に嵌合させた場合、これら2つの導光ブロック11の接続端面部19が完全に重なり合い、2つの導光ブロック11の光出射端面部16が段差なく完全に同一平面をなすように設定されている。
On one of the pair of connection
光出射端面部16には、この光出射端面部16からの光の出射方向をそれぞれ偏向させる複数の光偏向要素22がランダムに形成されており、本実施例における光偏向要素22は、球面の一部で形成された半径が数十マイクロメートル程度の凸球状をなし、光出射端面部16の表面から数マイクロメートル程度突出している。これら光偏向要素22の寸法形状や分布などは、光出射端面部16から出射する光の拡散角や輝度および明るさが光偏向要素22の存在によってその全域に亙りほぼ均一となるように、適切に設定されている。光偏向要素22は、このような目的を達成することができさえすれば光出射端面部16に対して凹状であってもよく、円形または多角形の柱状あるいは錐状をなしていても良い。光出射端面部16の単位面積当りに占める光偏向要素22の占有率は、シリンドリカル凹レンズ面の曲率中心軸線を通る光出射端面部16に対して垂直な面を中心としてここから遠ざかるほど、すなわち光入射端面部15からの直線距離が遠いほど大きくなるように、図5に示すような分布を基本的に有している。
A plurality of
第1側端面部17には、光の進行方向をそれぞれ偏向させる複数のプリズム体23が形成されている。これらプリズム体23も光偏向要素22と同様に、最終的に光出射端面部16から出射する光の拡散角や輝度および明るさがプリズム体23の存在によってその全域に亙りほぼ均一となるように適切に設定されている。本実施例におけるプリズム体23は、光出射端面部16と平行に延在する頂部24と、この頂部24を境として光入射端面部15側を向く第1斜面部25およびその反対側の第2斜面部26とを有する。本実施例では、光入射端面部15と光出射端面部16との対向方向に沿ったプリズム体の間隔Pを光出射端面部16側ほど狭く設定している。このようなプリズム体23を第2側端面部18に形成することも有効である。
A plurality of
光出射端面部16から出射する光の拡散角や輝度および明るさがその全域に亙りさらに均一となるように、プリズム体の頂部24の高さを光入射端面部15と光出射端面部16との対向方向に沿って光出射端面部16側ほど高く設定したり、光出射端面部16とプリズム体の第2斜面部26とのなす角θを光入射端面部15と光出射端面部16との対向方向に沿って光出射端面部16側ほど大きく設定するようにしても良い。
The height of the apex 24 of the prism body is set so that the light
従って、光偏向要素22およびプリズム体23の寸法形状や分布などを適当に調整することにより、光出射端面部16から出射する光を所望の方向にのみ拡散させたり、その輝度分布や明るさも任意に設定することが可能となる。
Accordingly, by appropriately adjusting the dimensions, distribution, and the like of the
本実施例では、一対の第1側端面部17をそれぞれ平面にて形成したが、これら一対の第1側端面部17の開き角γが光出射端面部16側ほど連続的またはステップ状に小さくなるように設定するようにしても良い。すなわち、一対の第1側端面部17の開き角γを入射光の最大屈折角よりも大きく設定した導光ブロック11の場合、光出射端面部16の中央部から出射する光量や輝度が第1側端面部17に近接する光出射端面部16の両側縁部から出射する光量や輝度よりも大きくなる傾向を持つ。このため、光出射端面部16の両側縁部から出射する光量や輝度を相対的に増やし、光出射端面部16の全域に亙って均一な光量および輝度となるように、光出射端面部16側に近い第1側端面部17の開き角γを小さくし、ここで導光ブロック11に入射した入射光を全反射させることが有効である。これは、光出射端面部16とプリズム体の第2斜面部26とのなす角θを光入射端面部15と光出射端面部16との対向方向に沿って光出射端面部16側ほど大きく設定した場合と同様である。
In the present embodiment, the pair of first side
ケーシング13は、蛍光ランプ14が発する光を導光ブロック11の光入射端面部15に効率良く反射させるためのリフレクタ27と、導光ブロック11の第1および第2側端面部17,18を覆う光反射カバー28とからなり、これらの内周面は導光ブロック11から漏洩した光を再び導光ブロック11内に入射させるために金属メッキまたは白色塗装などによる処理が施されている。本実施例における光反射カバー28には、相互に連結状態にある導光ブロック11の光入射端面部15の周囲を囲み、光反射カバー28の内周面と同様の反射処理が施された枠体12が一体的に接合され、この枠体12は接続端面部19の幅に対してほぼ対応した幅寸法を有する。枠体12には、導光ブロック11の連結に関与していない接続端面部19の係止凸部20および係止凹部21に対してそれぞれ係止する位置決め凹部29および位置決め凸部30が形成されており、これによって枠体12に対する導光ブロック11の位置決めを正確に行うことができるようになっている。枠体12および光反射カバー28は、これらの結合部分から外部に光が漏洩しないように、本実施例では嵌め合わせ構造を採用しており、これらは図示しない接着剤などによって一体的に接合される。
The
従って、蛍光ランプ14から発せられた光は、リフレクタ27によって光入射端面部15から導光ブロック11内に入射するが、この光入射端面部15のシリンドリカル凹レンズ面の作用によって入射臨界角以上の角度に拡散され、光出射端面部16側へ向けて導光ブロック11内を伝搬する。第1および第2側端面部17,18や接続端面部19から外部に漏出した光は、光反射カバー28や枠体12の内面処理によって、再び導光ブロック11内に入射し、最終的にすべての光が導光ブロック11の光出射端面部16から出射する。この場合、光出射端面部16から出射する光の拡散角や輝度および明るさは、プリズム体23および光偏向要素22の存在によって、その全域に亙りほぼ均一となる。
Therefore, the light emitted from the
上述した実施例では、一対の第2側端面部18をシリンドリカル凹レンズ面の曲率中心軸線に対して垂直に設定したが、光源としてLEDや電球などの点状光源を採用した場合には、これら一対の第2側端面部18も第1側端面部17と同様に傾斜させ、導光ブロック11を全体として錐台状に形成することも可能である。この場合には、上述した接続端面部19と同様な接続端面部を光出射端面部16と第2側端面部18との間にも形成し、導光ブロック11を2つの方向に連結できるようにすることも可能である。このように側端面部17,18を錐面にした場合には、点状光源からの光を効率良く導光ブロック11内に導入することができる。
In the embodiment described above, the pair of second side
上述した実施例では、照明面積を増大するために複数の導光ブロック11を組み合わせて平面照明装置を構成したが、単一の導光ブロック11のみ用いて平面照明装置を構成することも当然可能である。このような本発明による平面照明装置の他の実施例の外観を分解状態で図6に示し、その矢視VII部の平面形状を図7に抽出拡大して示し、この実施例における光偏向要素22の外観を図8に抽出拡大して示すが、先の実施例と同一機能の要素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。
In the embodiment described above, the planar illumination device is configured by combining a plurality of light guide blocks 11 in order to increase the illumination area, but it is also possible to configure the planar illumination device using only a single
すなわち、本実施例における一対の第1側端面部17の開き角γは、先の実施例における一対の第1側端面部17の開き角よりもさらに大きく設定されているため、導光ブロック11内で全反射せずにそのまま光出射端面部16から出射する光が多くなる傾向を持つこととなる。そこで、導光ブロック11内で全反射せずにそのまま光出射端面部16から出射するような伝搬方向の光を接続端面部19や第1側端面部17側に全反射させる機能を光偏向要素22に持たせ、これによって光出射端面部16から出射する光の拡散角や輝度および明るさを均一化させるようにしている。本実施例における光偏向要素22は、複数種類のものが混在した状態となっており、先の実施例の如き球面の一部で形成された半径が数十マイクロメートル程度の凸球状をなすものの他に、底辺31がシリンドリカル凹レンズ面の曲率中心軸線と平行な二等辺三角形状の開口を有し、光出射端面部16に対してそれぞれ垂直な一対の錐面32と、上端縁が上述した底辺31となった傾斜錐面33とを有する三角錐状の凹部を具えている。この三角錐状の凹部にて形成された光偏向要素22の傾斜錐面33が導光ブロック11内で全反射せずにそのまま光出射端面部16から出射するような伝搬方向の光を接続端面部19や第1側端面部17側に全反射させる機能を持っている。三角錐状の凹部にて形成された光偏向要素22は、主として導光ブロック11の光出射端面部16の中央部側ほど大きな占有率となるようにランダムに形成され、凸球状をなす光偏向要素22は主として光出射端面部16の接続端面19側ほど大きな占有率となるようにランダムに形成されている。
That is, the opening angle γ of the pair of first side
本実施例では、導光ブロック11の全周に接続端面部19,34が形成しており、光出射端面部16の長辺に沿って延在する細長い係止凸部20および係止凹部21が形成された一対の接続端面部19と、光出射端面部16の短辺に沿って延在する平坦な一対の接続端面部34とを有している。平坦な一対の接続端面部34にも係止凸部20および係止凹部21を形成するようにしても良い。また、本実施例では光源である蛍光ランプ14の長さが光出射端面部16の長辺の長さよりも短いものを使用しているため、一対の第2側端面部18を一対の第1側端面部17と同様に傾斜させ、これによって光入射端面部15の長さを光源である蛍光ランプ14の長さに対応させている。従って、本実施例における導光ブロック11は略角錐台状をなしている。
In the present embodiment, connection
なお、上述した2つの実施例において、導光ブロック11の第1および第2側端面部17,18の表面に金属または酸化チタンなどのような白色無機物質を含む光反射層を形成した場合には、光反射カバー28などを使用する必要がなくなり、しかも第1および第2側端面部17,18から導光ブロック11の外部への光の漏出を抑えることができるため、光出射端面部16から効率良く光を出射させることができる。
In the two embodiments described above, when a light reflecting layer containing a white inorganic substance such as metal or titanium oxide is formed on the surfaces of the first and second side
11 導光ブロック
12 枠体
13 ケーシング
14 蛍光ランプ
15 光入射端面部
16 光出射端面部
17,18 側端面部
19 接続端面部
20 係止凸部
21 係止凹部
22 光偏向要素
23 プリズム体
24 頂部
25 第1斜面部
26 第2斜面部
27 リフレクタ
28 光反射カバー
29 位置決め凹部
30 位置決め凸部
31 底辺
32 錐面
33 傾斜錐面
34 接続端面部
γ 第1側端面部の開き角
θ 光出射端面部と第2斜面部とのなす角
P プリズム体の間隔
DESCRIPTION OF
Claims (11)
この導光ブロックの光入射端面部と対向し、前記プリズム体の頂部と平行に延在する線状の光源と、
この光源および前記光入射端面部を囲むリフレクタと
を具え、前記導光ブロックの光出射端面部から前記光源までの距離が前記光出射端面部に対して垂直な方向に沿った前記導光ブロックの厚みよりも大きく設定されていることを特徴とする平面照明装置。 A light emitting end surface that is formed by a cylindrical concave lens surface and has an elongated light incident end surface portion on which light is incident, and is located on the opposite side of the light incident end surface portion and has a larger area than the light incident end surface portion. An end face part, a plurality of light deflection elements randomly formed on the light exit end face part to deflect the light emission direction from the light exit end face part, and the light incident end face part and the light exit end face part Four side end surface portions including a pair of inclined surfaces, a top portion formed in a protruding state on the pair of inclined surfaces, and extending in parallel with the light emitting end surface portion, and the light with the top portion as a boundary. A light guide block including a plurality of prism bodies each having a first inclined surface portion facing the incident end surface portion side and a second inclined surface portion on the opposite side, and deflecting the light traveling direction;
A linear light source facing the light incident end face of the light guide block and extending parallel to the top of the prism body,
The light source and a reflector surrounding the light incident end face, and the distance from the light exit end face of the light guide block to the light source is in a direction perpendicular to the light exit end face. A flat illumination device characterized by being set larger than the thickness.
この導光ブロックの光入射端面部と対向し、前記プリズム体の頂部と平行に延在する線状の光源と、
この光源および前記光入射端面部を囲むリフレクタと
を具え、前記導光ブロックの光出射端面部から前記光源までの距離が前記光出射端面部に対して垂直な方向に沿った前記導光ブロックの厚みよりも大きく設定されていることを特徴とする平面照明装置。 A light incident end face part where light is incident, a light emitting end face part which is located on the opposite side of the light incident end face part and has a larger area than the light incident end face part, and from which the light is emitted, and the light emitting end face part A plurality of light deflection elements that are randomly formed to deflect the light emission direction from the light emission end face part, and are positioned between the light incident end face part and the light emission end face part, and a pair of inclined surfaces Including four side end surface portions, a top portion formed in a protruding state on the pair of inclined surfaces, and extending parallel to the light emitting end surface portion, and a first inclined surface facing the light incident end surface portion side with the top portion as a boundary And a plurality of prism bodies that respectively deflect the light traveling direction, and the angle of inclination of the pair of inclined surfaces with respect to the light emitting end surface portion is the light emitting end surface portion A light guide block set larger toward the side,
A linear light source facing the light incident end face of the light guide block and extending parallel to the top of the prism body,
The light source and a reflector surrounding the light incident end face, and the distance from the light exit end face of the light guide block to the light source is in a direction perpendicular to the light exit end face. A flat illumination device characterized by being set larger than the thickness.
この導光ブロックの光入射端面部と対向し、前記プリズム体の頂部と平行に延在する線状の光源と、
この光源および前記光入射端面部を囲むリフレクタと
を具え、前記導光ブロックの光出射端面部から前記光源までの距離が前記光出射端面部に対して垂直な方向に沿った前記導光ブロックの厚みよりも大きく設定されていることを特徴とする平面照明装置。 A light incident end face part where light is incident, a light emitting end face part which is located on the opposite side of the light incident end face part and has a larger area than the light incident end face part, and from which the light is emitted, and the light emitting end face part A plurality of light deflection elements that are randomly formed to deflect the light emission direction from the light emission end face part, and are positioned between the light incident end face part and the light emission end face part, and a pair of inclined surfaces Including four side end surface portions, a top portion formed in a protruding state on the pair of inclined surfaces, and extending parallel to the light emitting end surface portion, and a first inclined surface facing the light incident end surface portion side with the top portion as a boundary And a plurality of prism bodies that deflect the traveling direction of light, respectively, and an angle formed by the light emitting end surface portion and the second slope portion of the prism body is In the opposite direction of the light incident end face and the light exit end face And the light guide blocks set larger the light emission end surface portion side I,
A linear light source facing the light incident end face of the light guide block and extending parallel to the top of the prism body,
The light source and a reflector surrounding the light incident end face, and the distance from the light exit end face of the light guide block to the light source is in a direction perpendicular to the light exit end face. A flat illumination device characterized by being set larger than the thickness.
少なくとも2つの前記導光ブロックがこれらの接続端面部を介して一体的に連結され、
これら一体的に連結された導光ブロックの周囲を前記光反射カバーが覆っていることを特徴とする請求項7に記載の平面照明装置。 The light guide block further includes at least a pair of connecting end surface portions that are formed between the light emitting end surface portion and the side end surface portions and are respectively perpendicular to the light emitting end surface portion,
At least two of the light guide blocks are integrally connected through these connection end surfaces,
8. The flat illumination device according to claim 7, wherein the light reflecting cover covers the periphery of the integrally connected light guide blocks.
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