JP2008147040A - Light guide plate and flat lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも1つの端部内側に略円形状の開口部を設け、その外側の側面部外側を開口部に似た略形状にした略矩形形状の導光板や、開口部の正数倍の大きさの略開口部型形状にした端部を側面部よりも外側に突出して設けた導光板であって、開口部に似た略形状の側面部外側や略開口部型形状外側に微細な凸状や凹状の加工を施したり、表面部と裏面部とを接続する開口部の内壁に微細な凸状や凹状の加工を施し、さらに側面部を略開口部型形状の端部から傾斜を有して接続したり、複数の傾斜を有した側面部の中間部分の位置が互いに対向する側面部の距離が最も短距離となるようにし、また前記表面部や裏面部に開口部と同心状に連続または非連続な同心状凹稜や同心状凸稜または同心状にドット状の微小光偏向素子を設けた導光板と、表面部と裏面部との厚さ方向に出射した光を出射方向の前方に反射部を備え側面部方向へ360°偏向する光源を開口部内に設けて、光源からの光を無駄無く有効に利用し、高輝度な出射光を得るとともに暗部や明部の発生を回避し、光源からの強い光の映り込みを回避することができる導光板および平面照明装置に関するものである。 The present invention provides a substantially rectangular light guide plate in which a substantially circular opening is provided inside at least one end, and the outside of the side surface of the outer side is substantially similar to the opening. Is a light guide plate having a substantially opening-shaped end portion that protrudes outward from the side surface portion, and is finely formed on the outside of the substantially side surface portion that is similar to the opening portion or on the outside of the substantially opening shape shape. Applying convex or concave processing, applying fine convex or concave processing to the inner wall of the opening that connects the front and back surfaces, and tilting the side surface from the end of the approximate opening shape Or the middle part of the side parts having a plurality of inclinations is arranged so that the distance between the side parts facing each other is the shortest, and the front part and the back part are concentric with the opening. Concentric concave ridges, concentric convex ridges or concentric dot-shaped micro light deflecting elements are provided A light source and a light source that deflects light emitted in the thickness direction between the front surface portion and the back surface portion in the opening direction and provided with a reflection portion in the direction of 360 ° in the direction of the side surface is provided in the opening portion, so that light from the light source is not wasted The present invention relates to a light guide plate and a flat illumination device that can be effectively used to obtain high-luminance outgoing light, avoid the occurrence of dark portions and bright portions, and avoid reflection of strong light from a light source.
従来、導光板を多角形状に形成し、この導光板の角部を入射端面部とし、入射端面部に対応して光源を配置した平面照明装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a flat illumination device in which a light guide plate is formed in a polygonal shape, a corner portion of the light guide plate is an incident end surface portion, and a light source is disposed corresponding to the incident end surface portion.
さらに、表面にマイクロプリズムを同心円状のパターンで形成し、パターンの中心を点光源に対応させ、点光源を導光板の近傍やコーナーに設けたものも知られている。 Further, there is also known a technique in which microprisms are formed in a concentric pattern on the surface, the center of the pattern corresponds to a point light source, and the point light source is provided in the vicinity or corner of the light guide plate.
また、光入射面の幅と比較して小さな光源と、光出射面と反対側の面に光源から個々の拡散パターンを見込む角度が、光源から離れた領域よりも光源に近い領域で小さくなっており、少なくとも光源の近傍では、拡散パターンが光源を中心とする円周方向でランダムに配置されている面光源装置が知られている。 In addition, the angle at which each diffuse pattern is viewed from the light source on the surface opposite to the light exit surface is smaller in the region closer to the light source than in the region away from the light source. A surface light source device is known in which a diffusion pattern is randomly arranged in a circumferential direction centering on a light source at least in the vicinity of the light source.
さらに、従来の導光板の出射面と反対側に白色の光散乱剤を印刷する場合に、入射端面部から遠ざかるほど印刷部を増加させたり、導光板に凸凹等のドットを設ける場合でも入射端面部から遠ざかるほどドットを増加させていた。 Furthermore, when printing a white light scattering agent on the opposite side of the exit surface of the conventional light guide plate, the incident end surface is increased even if the printed portion is increased as the distance from the incident end surface portion is increased or dots such as irregularities are provided on the light guide plate. The dots increased as the distance from the part increased.
また、従来の光源がLED等の点光源を用いた平面照明装置として、導光板の側面にLEDを複数並べ、これらLEDに対向する位置の導光板の入射端面部にプリズム等の凸や凹の形状を設け、導光板の両端隅部分的まで光線が達するようにしたものも知られている。
上述した導光板を多角形状に形成し、この導光板の角部を入射端面部として、入射端面部に対応して光源を配置した従来の平面照明装置では、入射端面部が光源に対して平面状であるため、光源からの光が入射端面部に対して直角に進む光のみがストレートに導光板内に入射し、他の光は屈折して入射する。このため、特に光の中でS波に対しては常に反射率を有し、入射角が60°で大体20%の反射率を有し、さらに入射角が80°程度で反射率が50%を超えてしまう。また、P波でも入射角が80°程度で反射率が20%を超えてしまい、光源からの光をうまく利用していない課題がある。 In the conventional flat illumination device in which the light guide plate described above is formed in a polygonal shape, and the light source is arranged corresponding to the incident end surface portion with the corner portion of the light guide plate as the incident end surface portion, the incident end surface portion is flat with respect to the light source. Therefore, only light from which the light from the light source travels at right angles to the incident end face portion is incident straight into the light guide plate, and the other light is refracted and incident. For this reason, in particular, the S wave in the light always has a reflectivity, the reflectivity is approximately 20% at an incident angle of 60 °, and the reflectivity is approximately 50% at an incident angle of approximately 80 °. Will be exceeded. Further, there is a problem that even the P wave has an incident angle of about 80 ° and the reflectance exceeds 20%, and the light from the light source is not used well.
また、従来の表面にマイクロプリズムを同心円状のパターンで形成し、パターンの中心を点光源に対応させ、点光源を導光板の近傍やコーナーに設けた構成の場合でも、上記で説明したように、点光源の指向性が放射状であるため、表面にマイクロプリズムを同心円状のパターンで形成しても、入射部の形状が平面状であると完全に光源からの光を導光板内に導くことができない課題がある。 In addition, as described above, even in the case of a conventional configuration in which microprisms are formed in a concentric pattern on the surface, the center of the pattern corresponds to a point light source, and the point light source is provided in the vicinity or corner of the light guide plate. Because the directivity of the point light source is radial, even if the microprism is formed in a concentric pattern on the surface, the light from the light source can be completely guided into the light guide plate if the shape of the incident portion is flat. There is a problem that cannot be done.
さらに、光入射面の幅と比較して小さな光源と、光出射面と反対側の面に光源から個々の拡散パターンを見込む角度が、光源から離れた領域よりも光源に近い領域で小さくなっており、少なくとも光源の近傍では、拡散パターンは光源を中心とする円周方向でランダムに配置されている面光源装置の場合でも、上述した点光源の場合と同様に、光源から個々の拡散パターンを見込む角度が、光源から離れた領域よりも光源に近い領域で小さくなるのは点光源の指向性が放射状であるためであって、このような光源に対して単に光源を中心とする円周方向でランダムに配置しても入射部の形状が平面状であると完全に光源からの光を導光板内に導くことができない課題がある。 In addition, the angle at which the individual diffusion pattern is viewed from the light source on the surface opposite to the light exit surface is smaller in the region closer to the light source than in the region away from the light source. Even in the case of a surface light source device that is randomly arranged in the circumferential direction around the light source, at least in the vicinity of the light source, as in the case of the point light source described above, individual diffusion patterns are generated from the light source. The angle of view is smaller in the region closer to the light source than in the region away from the light source because the directivity of the point light source is radial, and the circumferential direction around the light source is simply the center of the light source. However, there is a problem that the light from the light source cannot be completely guided into the light guide plate if the shape of the incident portion is flat even if randomly arranged.
(発明の目的)
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、一般的な矩形形状の導光板の端部を円弧状にし、側面部に入射端面部を設けず、導光板の中に略円形状の開口部を設けて、この開口部の中に指向性の無い360°放射状に出射する光源を備えたもので、表面部や裏面部に開口部と同心状に連続または非連続に頂点の角度が45°〜174°であるとともに開口部方向に向いた傾斜面が表面部や裏面部との成す角度が3°〜67.5°の範囲の同心状凹稜や同心状凸稜または同心状にドット状の微小光偏向素子を設けて導光板の実効出射面領域に対して負影響を受けずに、光源からの光を無駄無く有効に利用し、高輝度な出射光を得るとともに暗部や明部の発生を回避し、光源からの強い光の映り込みを回避できる平面照明装置である。
また、開口部の正数倍にした大きさの略開口部型形状をした端部を側面部よりも外側に設けたり、略開口部型形状の端部から傾斜を有して側面部に接続した導光板や各々の略開口部型形状の端部から傾斜を有した側面部を互いに接続し、互いに隣合う端部の中間部分の位置が互いに対向する側面部の距離が最も短距離となるような導光板をも含み、さらに端部の開口部の外側の表面部や裏面部には何も設けずに鏡面にしたり、表面部や裏面部には、同心状凹稜や同心状凸稜を設けた側の反対の表面部や裏面部に複数の微小光偏向素子を設ける。
さらに、円弧状にした端部や略開口部型形状の端部の外側に微細な凸状や凹状の加工を施し、開口部の内壁にも微細な凸状や凹状の加工を施す。
このようにした導光板と開口部の中に備えた光源により開口部の外側方向の表面部や裏面部に向かった光が外部に漏れずに導光板内に留め、導光板の中央方向に輝線の発生を防ぐことができ、複数の光源からの光を混合することができ、特に異なる発光色の光源からの発光色を斑なくミックスすることができるとともに斑の無い明るい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ことにある。
(Object of invention)
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The end portion of a general rectangular light guide plate is formed in an arc shape, and no incident end surface portion is provided on a side surface portion. A substantially circular opening is provided, and a light source that emits 360 ° radially without directivity is provided in the opening. The front and back portions are concentrically continuous or discontinuous with the opening. Concentric concave ridges and concentric convex ridges in which the angle between the apex is 45 ° to 174 ° and the angle between the inclined surface facing the opening and the front surface portion and the back surface portion is 3 ° to 67.5 ° Alternatively, a concentric dot-shaped minute light deflecting element is provided so that the light from the light source can be used efficiently without waste without negatively affecting the effective light exit surface area of the light guide plate, thereby obtaining high-brightness outgoing light. In addition, it is a flat illumination device that can avoid the occurrence of dark and bright areas and avoid the reflection of strong light from the light source. The
In addition, an end having a substantially opening shape that is a multiple of the opening is provided outside the side surface, or connected to the side surface with an inclination from the end of the approximately opening shape. The side surfaces having slopes are connected to each other from the end portions of the light guide plates and the respective substantially opening-type shapes, and the distance between the side portions facing each other at the middle portion of the adjacent end portions is the shortest distance. In addition, a mirror surface is provided without providing anything on the front surface or back surface outside the opening of the end portion, and concentric concave ridges or concentric convex ridges are provided on the front surface or back surface. A plurality of minute light deflecting elements are provided on the front surface portion and the back surface portion opposite to the side on which the light source is provided.
Further, fine convex or concave processing is performed on the outer side of the arc-shaped end portion or the end portion of the substantially opening shape, and fine convex or concave processing is performed on the inner wall of the opening portion.
With the light guide plate and the light source provided in the opening, the light directed toward the front surface and the back surface in the outer direction of the opening is not leaked to the outside, but remains in the light guide plate, and the bright line extends toward the center of the light guide plate. Generation of light can be mixed, light from multiple light sources can be mixed, light emission colors from light sources of different light emission colors can be mixed, and bright emission light free from spots can be obtained. An object of the present invention is to provide a light guide plate and a flat illumination device.
本発明の請求項1に係る導光板は、少なくとも1つの端部内側に光を入射する略円形状の開口部を有することを特徴とする。 The light guide plate according to claim 1 of the present invention is characterized by having a substantially circular opening through which light enters at least one end.
請求項1に係る導光板は、少なくとも1つの端部内側に光を入射する略円形状の開口部を有するので、導光板の外部に光を漏れ無くすることができる。 Since the light guide plate according to the first aspect has a substantially circular opening through which light enters at least one end, light can be prevented from leaking outside the light guide plate.
さらに、請求項2に係る導光板は、端部を、開口部に対応する側面部外側を開口部の正数倍の大きさおよび開口部の略形状とすることを特徴とする。
Furthermore, the light guide plate according to
請求項2に係る導光板は、端部を、開口部に対応する側面部外側を開口部の正数倍の大きさおよび開口部の略形状とするので、側面部外側の略直角な端部を無くすことができる。
In the light guide plate according to
また、請求項3に係る導光板は、端部を、側面部よりも外側に設けるとともに開口部の正数倍の大きさの略開口部型形状とすることを特徴とする。
The light guide plate according to
請求項3に係る導光板は、端部を、側面部よりも外側に設けるとともに開口部の正数倍の大きさの略開口部型形状とするので、側面部外側の略直角な端部を無くすことができるとともに導光板からの出射面積を大きく確保することができる。
In the light guide plate according to
さらに、請求項4に係る導光板は、側面部を、略開口部型形状の端部から傾斜を有して接続することを特徴とする。 Furthermore, the light guide plate according to claim 4 is characterized in that the side surface portion is connected with an inclination from the end portion of the substantially opening shape.
請求項4に係る導光板は、側面部を、略開口部型形状の端部から傾斜を有して接続するので、開口部からの入射光を導光板内に導くのに側面部を利用することができる。 In the light guide plate according to the fourth aspect, since the side surface portion is connected with an inclination from the end portion of the substantially opening shape, the side surface portion is used to guide the incident light from the opening portion into the light guide plate. be able to.
また、請求項5に係る導光板は、側面部を、略開口部型形状の各端部から傾斜を有して接続するとともに隣合う端部の中間部分の位置が互いに対向する側面部の距離が最も短距離となることを特徴とする。
Further, the light guide plate according to
請求項5に係る導光板は、側面部を、略開口部型形状の各端部から傾斜を有して接続するとともに隣合う端部の中間部分の位置が互いに対向する側面部の距離が最も短距離となるので、互いの開口部からの入射光を導光板内に導くのに側面部を利用することができ、各略開口部型形状から接続する側面部が開口部から同距離にすることができる。
The light guide plate according to
さらに、請求項6に係る導光板は、端部に、開口部に対応する側面部外側または略開口部型形状外側に微細な凸状または/および凹状の加工を施したことを特徴とする。
Furthermore, the light guide plate according to
請求項6に係る導光板は、端部に、開口部に対応する側面部外側または略開口部型形状外側に微細な凸状または/および凹状の加工を施したので、開口部から導光板内に入射した光の中で端部方向に進んだ光をこの端部側面部外側に施した微細な凸状や凹状によって外部に出射せずに導光板の内部方向に反射することができる。 In the light guide plate according to the sixth aspect, since the end portion is subjected to fine convex shape and / or concave shape processing on the outer side of the side surface portion corresponding to the opening portion or the outer side of the substantially opening shape, the inside of the light guide plate from the opening portion. Of the light incident on the light, the light traveling in the end direction can be reflected in the inner direction of the light guide plate without being emitted to the outside by the fine convex shape or concave shape provided on the outer side surface of the end portion.
また、請求項7に係る導光板は、開口部の表面部と裏面部とを接続する内壁に微細な凸状または/および凹状の加工を施したことを特徴とする。
The light guide plate according to
請求項7に係る導光板は、開口部の表面部と裏面部とを接続する内壁に微細な凸状または/および凹状の加工を施したので、開口部から導光板内に導く光を表面部と裏面部との厚さ方向や開口部からラジアル方向へ拡散したり集光したりすることができる。 In the light guide plate according to the seventh aspect of the invention, since the inner wall that connects the front surface portion and the back surface portion of the opening portion is subjected to fine convex or / and concave processing, the light guided from the opening portion into the light guide plate is the front surface portion. It can be diffused or condensed in the radial direction from the thickness direction with the back surface portion or the opening.
さらに、請求項8に係る導光板は、表面部または/および裏面部に、開口部と同心状に連続または非連続な同心状凹稜または/および同心状凸稜または同心状にドット状の微小光偏向素子を設けたことを特徴とする。
Furthermore, the light guide plate according to
請求項8に係る導光板は、表面部または/および裏面部に、開口部と同心状に連続または非連続な同心状凹稜または/および同心状凸稜または同心状にドット状の微小光偏向素子を設けたので、開口部から導光板内に導かれた光と微小光偏向素子とが常に直角方向で結ばれるとともに開口部からの距離に対して微小光偏向素子が全て同輝度で受けることができる。
The light guide plate according to
また、請求項9に係る導光板は、表面部および裏面部に、同心状凹稜または/および同心状凸稜を設けた側の反対の表面部または裏面部に複数の微小光偏向素子を設けることを特徴とする。 The light guide plate according to claim 9 is provided with a plurality of micro light deflecting elements on the surface portion or the back surface portion opposite to the side where the concentric concave ridge or / and the concentric convex ridge is provided on the front surface portion and the back surface portion. It is characterized by that.
請求項9に係る導光板は、表面部および裏面部に、同心状凹稜または/および同心状凸稜を設けた側の反対の表面部または裏面部に複数の微小光偏向素子を設けるので、同心状凹稜や同心状凸稜で全反射し、これらを設けた反対側の面に反射光が進む時に反対側の面に対しての入射角が臨界角に達しない場合でも微小光偏向素子によって臨界角を破る入射角となり外部に出射することができる。 The light guide plate according to claim 9 is provided with a plurality of micro light deflecting elements on the surface portion or the back surface portion opposite to the side where the concentric concave ridge or / and the concentric convex ridge is provided on the front surface portion and the back surface portion. Even if the incident angle with respect to the opposite surface does not reach the critical angle when the reflected light travels to the opposite surface provided with the concentric concave ridge or concentric convex ridge, the minute optical deflection element The incident angle that breaks the critical angle can be emitted to the outside.
さらに、請求項10に係る導光板は、端部が、開口部の外側方向の表面部および裏面部に何も設けずに鏡面であることを特徴とする。
Furthermore, the light guide plate according to
請求項10に係る導光板は、端部が、開口部の外側方向の表面部および裏面部に何も設けずに鏡面であるので、開口部の外側方向の表面部や裏面部からの出射を抑えることができる。
In the light guide plate according to
また、請求項11に係る導光板は、同心状凹稜および同心状凸稜の頂点の角度が45°〜174°であるとともに開口部方向に傾斜面を有し表面部または裏面部と平行な仮想水平面との成す角度が3°〜67.5°の範囲であることを特徴とする。
The light guide plate according to
請求項11に係る導光板は、同心状凹稜および同心状凸稜の頂点の角度が45°〜174°であるとともに開口部方向に傾斜面を有し表面部または裏面部と平行な仮想水平面との成す角度が3°〜67.5°の範囲であるので、開口部から導光板内に進んだ光を平行な仮想水平面との成す小さな角度の傾斜面によって臨界角を超える全反射光を得ることができ、平行な仮想水平面との成す大きな角度の傾斜面によって一度表面部や裏面部で全反射して反射光を再度全反射して対向する面方向に進む全反射光を得ることができる。
The light guide plate according to
さらに、請求項12に係る平面照明装置は、光を出射する表面部または/および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、少なくとも1つの端部内側に略円形状の開口部を有した導光板と、
光を360°放射状に出射する光源と、
導光板の光を出射する面の反対側の面と側面部とを覆う反射性を有した反射体とを具備し、
光源を開口部内に設けたことを特徴とする。
Furthermore, the flat illumination device according to
A light source that emits light radially at 360 °;
A reflector having reflectivity that covers the surface opposite to the light emitting surface of the light guide plate and the side surface portion;
A light source is provided in the opening.
請求項12に係る平面照明装置は、光を出射する表面部または/および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、少なくとも1つの端部内側に略円形状の開口部を有した導光板と、
光を360°放射状に出射する光源と、
導光板の光を出射する面の反対側の面と側面部とを覆う反射性を有した反射体とを具備し、
光源を開口部内に設けたので、光源からの光を有効に利用することができるとともに外部に光源からの光の漏れを防ぎ、光源から離れた位置まで光を到達することができる。
The flat illumination device according to
A light source that emits light radially at 360 °;
A reflector having reflectivity that covers the surface opposite to the light emitting surface of the light guide plate and the side surface portion;
Since the light source is provided in the opening, the light from the light source can be used effectively, the light from the light source can be prevented from leaking to the outside, and the light can reach a position away from the light source.
また、請求項13に係る平面照明装置は、光源が、表面部と裏面部との厚さ方向に出射した光を出射方向の前方に反射部を備え側面部方向へ360°偏向することを特徴とする。 In the planar illumination device according to claim 13, the light source deflects light emitted in the thickness direction of the front surface portion and the back surface portion by 360 ° in the direction of the side surface with a reflection portion in front of the emission direction. And
請求項13に係る平面照明装置は、光源が、表面部と裏面部との厚さ方向に出射した光を出射方向の前方に反射部を備え側面部方向へ360°偏向するので、指向性を有さず全水平方向に出射することができる。 In the flat illumination device according to claim 13, since the light source emits light emitted in the thickness direction of the front surface portion and the back surface portion and includes a reflection portion in front of the emission direction and deflects 360 ° in the direction of the side surface portion, directivity is improved. It can be emitted in all horizontal directions.
以上のように、請求項1に係る導光板は、少なくとも1つの端部内側に光を入射する略円形状の開口部を有するので、導光板の外部に光を漏れ無くすることができる。
そのため、光を最大限に有効に利用することができ、均一で斑の無い高輝度の出射光を得ることができる。
As described above, since the light guide plate according to the first aspect has the substantially circular opening that allows light to enter inside at least one end, light can be prevented from leaking outside the light guide plate.
Therefore, the light can be used effectively to the maximum, and high-intensity outgoing light that is uniform and free from spots can be obtained.
請求項2に係る導光板は、端部を、開口部に対応する側面部外側を開口部の正数倍の大きさおよび開口部の略形状とするので、側面部外側の略直角な端部を無くすことができる。
そのために、側面部方向に向かった光が平面に当たらず効率良く反射させることができるとともに導光板の中央方向に輝線の発生を防ぐことができる。
In the light guide plate according to
Therefore, it is possible to efficiently reflect light directed toward the side surface portion without hitting the plane and to prevent generation of bright lines in the central direction of the light guide plate.
請求項3に係る導光板は、端部を、側面部よりも外側に設けるとともに開口部の正数倍の大きさの略開口部型形状とするので、側面部外側の略直角な端部を無くすことができるとともに導光板からの出射面積を大きく確保することができる。
そのために、側面部方向に向かった光が平面に当たらず効率良く反射させることができるとともに導光板の中央方向に輝線の発生を防ぐことができる。しかも、上方向に設けるプリズム体や液晶パネル等に対して光源からの熱等の影響を受けなくすることができる。
In the light guide plate according to
Therefore, it is possible to efficiently reflect light directed toward the side surface portion without hitting the plane and to prevent generation of bright lines in the central direction of the light guide plate. In addition, it is possible to prevent the prism body, the liquid crystal panel, and the like provided in the upward direction from being affected by heat from the light source.
請求項4に係る導光板は、側面部を、略開口部型形状の端部から傾斜を有して接続するので、開口部からの入射光を導光板内に導くのに側面部を利用することができる。
そのため、光の利用率が良く光源から離れた位置まで光を到達することができ、明るい出射光を得ることができる。
In the light guide plate according to the fourth aspect, since the side surface portion is connected with an inclination from the end portion of the substantially opening shape, the side surface portion is used to guide the incident light from the opening portion into the light guide plate. be able to.
For this reason, the light utilization rate is good, the light can reach a position away from the light source, and bright outgoing light can be obtained.
請求項5に係る導光板は、側面部を、略開口部型形状の各端部から傾斜を有して接続するとともに隣合う端部の中間部分の位置が互いに対向する側面部の距離が最も短距離となるので、互いの開口部からの入射光を導光板内に導くのに側面部を利用することができ、各略開口部型形状から接続する側面部が開口部からの同距離にすることができる。
そのため、光の利用率が良く光源から離れた位置まで光を到達することができ、斑の無い明るい出射光を得ることができる。
The light guide plate according to
Therefore, the utilization factor of light is good and light can reach a position away from the light source, and bright outgoing light without spots can be obtained.
請求項6に係る導光板は、端部に、開口部に対応する側面部外側または略開口部型形状外側に微細な凸状または/および凹状の加工を施したので、開口部から導光板内に入射した光の中で端部方向に進んだ光をこの端部側面部外側に施した微細な凸状や凹状によって外部に出射せずに導光板の内部方向に反射することができる。
そのために、光源からの光を無駄なく利用でき、より導光板内に光を多く導入できるので明るい出射光を得ることができる。また、開口部に異なる発光色の光源を備えた時に光が拡散して導光板内部方向に進むために異なる発光色をより良く混合させることができる。
In the light guide plate according to the sixth aspect, since the end portion is subjected to fine convex shape and / or concave shape processing on the outer side of the side surface portion corresponding to the opening portion or the outer side of the substantially opening shape, the inside of the light guide plate from the opening portion. Of the light incident on the light, the light traveling in the end direction can be reflected in the inner direction of the light guide plate without being emitted to the outside by the fine convex shape or concave shape provided on the outer side surface of the end portion.
For this reason, light from the light source can be used without waste, and more light can be introduced into the light guide plate, so that bright emitted light can be obtained. In addition, when light sources having different emission colors are provided in the openings, the light diffuses and proceeds toward the inside of the light guide plate, so that different emission colors can be mixed better.
請求項7に係る導光板は、開口部の表面部と裏面部とを接続する内壁に微細な凸状または/および凹状の加工を施したので、開口部から導光板内に導く光を表面部と裏面部との厚さ方向や開口部からラジアル方向へ拡散したり集光したりすることができる。
そのために、開口部からの光をより広く広げることができたり、互いの端部の開口部からの光を混合することができてより明るい光を出射することができ、さらに異なる端部からの異なる発光色を完全に混合することができる。例えば各端部の開口部の中にR(赤色発光色)G(緑色発光色)B(青色発光色)を備えることによってより綺麗な白色光の光を得ることができる。
In the light guide plate according to the seventh aspect of the invention, since the inner wall that connects the front surface portion and the back surface portion of the opening portion is subjected to fine convex or / and concave processing, the light guided from the opening portion into the light guide plate is the front surface portion. It can be diffused or condensed in the radial direction from the thickness direction with the back surface portion or the opening.
Therefore, the light from the opening can be spread more widely, the light from the opening at each end can be mixed, and brighter light can be emitted, and further from different ends Different emission colors can be mixed thoroughly. For example, by providing R (red light emission color) G (green light emission color) B (blue light emission color) in the opening at each end, a clearer white light can be obtained.
請求項8に係る導光板は、表面部または/および裏面部に、開口部と同心状に連続または非連続な同心状凹稜または/および同心状凸稜または同心状にドット状の微小光偏向素子を設けたので、開口部から導光板内に導かれた光と微小光偏向素子とが常に直角方向で結ばれるとともに開口部からの距離に対して微小光偏向素子が全て同輝度で受けることができる。
そのために、斑の無い明るい出射光を得ることができる。
The light guide plate according to
Therefore, bright outgoing light without spots can be obtained.
請求項9に係る導光板は、表面部および裏面部に、同心状凹稜または/および同心状凸稜を設けた側の反対の表面部または裏面部に複数の微小光偏向素子を設けるので、同心状凹稜や同心状凸稜で全反射し、これらを設けた反対側の面に反射光が進む時に反対側の面に対しての入射角が臨界角に達しない場合でも微小光偏向素子によって臨界角を破る入射角となり外部に出射することができる。
そのために、導光板内に存在する光をより多く出射面から出射することができ、より明るい出射面を得ることができる。
The light guide plate according to claim 9 is provided with a plurality of micro light deflecting elements on the surface portion or the back surface portion opposite to the side where the concentric concave ridge or / and the concentric convex ridge is provided on the front surface portion and the back surface portion. Even if the incident angle with respect to the opposite surface does not reach the critical angle when the reflected light travels to the opposite surface provided with the concentric concave ridge or concentric convex ridge, the minute optical deflection element The incident angle that breaks the critical angle can be emitted to the outside.
Therefore, more light existing in the light guide plate can be emitted from the emission surface, and a brighter emission surface can be obtained.
請求項10に係る導光板は、端部が、開口部の外側方向の表面部および裏面部に何も設けずに鏡面であるので、開口部の外側方向の表面部や裏面部からの出射を抑えることができる。
そのために、開口部の外側方向の表面部や裏面部に向かった光が外部に漏れずに導光板内に留め、その光を必要とする出射面から出射する光に利用することができる。
In the light guide plate according to
Therefore, the light directed toward the front surface and the back surface in the outer direction of the opening can be retained in the light guide plate without leaking to the outside, and the light can be used for light emitted from a necessary light exit surface.
請求項11に係る導光板は、同心状凹稜および同心状凸稜の頂点の角度が45°〜174°であるとともに開口部方向に傾斜面を有し表面部または裏面部と平行な仮想水平面との成す角度が3°〜67.5°の範囲であるので、開口部から導光板内に進んだ光を平行な仮想水平面との成す小さな角度の傾斜面によって臨界角を超える全反射光を得ることができ、平行な仮想水平面との成す大きな角度の傾斜面によって一度表面部や裏面部で全反射して反射光を再度全反射して対向する面方向に進む全反射光を得ることができる。
そのために、同心状凹稜や同心状凸稜を設けた対向する面から出射でき、開口部から離れる方向や開口部に近づく方向の出射光を得ることができる。
The light guide plate according to
Therefore, it can radiate | emit from the surface which provided the concentric concave ridge and the concentric convex ridge, and the emitted light of the direction away from an opening part or the direction approaching an opening part can be obtained.
請求項12に係る平面照明装置は、光を出射する表面部または/および裏面部と、これら表面部と裏面部とに交わる側面部を有し、少なくとも1つの端部内側に略円形状の開口部を有した導光板と、
光を360°放射状に出射する光源と、
導光板の光を出射する面の反対側の面と側面部とを覆う反射性を有した反射体とを具備し、
光源を開口部内に設けたので、光源からの光を有効に利用することができるとともに外部に光源からの光の漏れを防ぎ、光源から離れた位置まで光を到達することができる。
そのために、複数の光源からの光を混合することができ、特に異なる発光色の光源からの発光色を斑なくミックスすることができるとともに輝線の発生を防ぎ、光源自身の映り込みを防ぐことができる。
The flat illumination device according to
A light source that emits light radially at 360 °;
A reflector having reflectivity that covers the surface opposite to the light emitting surface of the light guide plate and the side surface portion;
Since the light source is provided in the opening, the light from the light source can be used effectively, the light from the light source can be prevented from leaking to the outside, and the light can reach a position away from the light source.
Therefore, it is possible to mix light from multiple light sources, especially to mix emission colors from light sources with different emission colors, and to prevent bright lines from appearing and preventing reflection of the light source itself. it can.
請求項13に係る平面照明装置は、光源が、表面部と裏面部との厚さ方向に出射した光を出射方向の前方に反射部を備え側面部方向へ360°偏向するので、指向性を有さず全水平方向に出射することができる。
そのために、光源自身の強い光の映り込みを回避することができ、見栄えの良い出射光を得ることができる。
In the flat illumination device according to claim 13, since the light source emits light emitted in the thickness direction of the front surface portion and the back surface portion and includes a reflection portion in front of the emission direction and deflects 360 ° in the direction of the side surface portion, directivity is improved. It can be emitted in all horizontal directions.
Therefore, it is possible to avoid the reflection of strong light from the light source itself, and it is possible to obtain outgoing light with good appearance.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
尚、本発明は、少なくとも1つの端部内側に光を入射する略円形状の開口部を有したり、端部を側面部よりも外側に突出して設けて略円形状の開口部に対応する側面部外側を開口部の正数倍の大きさおよび開口部の略形状とするとともに端部が開口部に対応する側面部外側に微細な凸状や凹状の加工を施し、さらに開口部の表面部と裏面部とを接続する内壁に微細な凸状や凹状の加工を施し、また端部が開口部の外側方向の表面部や裏面部を鏡面にし、他の表面部や裏面部には開口部と同心状に連続または非連続な同心状凹稜や同心状凸稜または同心状にドット状の微小光偏向素子を設け、さらに導光板の側面部を略開口部型形状の端部から傾斜を有して接続したり、隣合う端部の中間部分の位置が互いに対向する側面部の距離が最も短距離となるようにした導光板と、光を360°放射状に出射する光源と、導光板の光を出射する面の反対側の面と側面部とを覆う反射性を有した反射体とを具備した平面照明装置を提供するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The present invention has a substantially circular opening that allows light to enter inside at least one end, or corresponds to the substantially circular opening by projecting the end outward from the side surface. The outside of the side surface is a positive multiple of the size of the opening and the shape of the opening, and the end is subjected to fine convex or concave processing on the outside of the side surface corresponding to the opening, and the surface of the opening The inner wall that connects the back and back parts is processed to have a fine convex or concave shape, and the edges are mirrored on the front and back surfaces in the outer direction of the opening, and open on the other front and back parts. Concentric continuous or discontinuous concentric concave ridges, concentric convex ridges or concentric dot-shaped micro light deflecting elements are provided, and the side surface of the light guide plate is inclined from the end of the substantially opening shape The distance between the side parts where the middle part of the adjacent end parts face each other is the shortest distance. A planar surface provided with a light guide plate, a light source that emits light radially at 360 °, and a reflective body that covers a surface opposite to the light emitting surface of the light guide plate and a side surface portion; An illumination device is provided.
図1および図2は本発明に係る平面照明装置の略斜視図、図3および図4は本発明に係る導光板の概念の略正面図、図5は本発明に係る導光板の略正面図および光の軌跡図、図6〜図13は本発明に係る導光板の略断面図および光の軌跡図である。 1 and 2 are schematic perspective views of a flat illumination device according to the present invention, FIGS. 3 and 4 are schematic front views of a light guide plate according to the present invention, and FIG. 5 is a schematic front view of the light guide plate according to the present invention. FIGS. 6 to 13 are a schematic cross-sectional view and a light locus diagram of the light guide plate according to the present invention.
平面照明装置1は、図1に示すように、導光板2と、光源9と、反射体またはケース14とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the flat illumination device 1 includes a
導光板2は、屈折率が1.4〜1.7程度の透明なアクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート(PC)等で形成される。図1に示す導光板2は、略矩形形状をなし、4つの側面部3と、この側面部3が互いに接続する4つの端部4と、光を出射する表面部7と、この表面部7と反対側に位置する裏面部8とからなる。また、導光板2の4つの端部4の内側には、光源9からの光を導く略円形状の開口部5の入射部を設けてある。
尚、ここでは開口部5を入射部として略矩形形状の導光板2の4側面部3の4つの端部4方向に入射部としているが、どこの端部4近傍でも良く、形状も規定していない。
The
Here, the
また、導光板2は、表面部7と裏面部8との間の間距離(導光板2の厚さ)を均一にしているが、開口部5近傍で最小(薄く)になったり、開口部5近傍で最大(厚く)になるような形状を用いても良い。
Further, the
端部4は、略円形状の開口部5に対応している側面部3外側部分を開口部5の形状に似た開口部5の正数倍した大きさにする。
The end 4 has a size obtained by multiplying the outer side portion of the
開口部5は、内部に光源9を備えて、開口部5の壁全体が入射部となって導光板2内に光源9からの光を導く。
尚、図1では開口部5を通し穴としているが、出射面とは反対側に成るように裏面部8側に開口部5を設け、表面部7には何も無い平面のように裏面部8側に凹状部でも良く、また少なくとも表面部7または裏面部8に凹状部の開口部5を設けても良い。
The
In FIG. 1, the
上記構成による導光板2に入射した光は、屈折角γが0≦|γ|≦Sin-1(1/n)の式を満たす範囲で導光板2内に進む。例えば一般の導光板2に使用されている樹脂材料であるアクリル樹脂の屈折率はn=1.49程度であるので、開口部5の入射部で屈折する屈折角γはγ=0〜±42°程度の範囲内になる。
The light incident on the
さらに、屈折角γ=0〜±42°の範囲内で導光板2内に入射した光は、導光板2と空気層(n=1)との境界面において、Sinα=(1/n)の式により臨界角を表わすことができる。例えば一般の導光板2に使用されている樹脂材料であるアクリル樹脂の屈折率はn=1.49程度であるので、臨界角αはα=42°程度になる。このため、導光板2の表面部7や裏面部8に光線を偏向する溝等が無かったり、導光板2の入射部の開口部5方向から徐々に導光板2の厚さが薄くなるような全体の傾斜角が6°程度になるように臨界角αを越えなければ、導光板2内の光は表面部7や裏面部8で全て全反射しながら反開口部5方向へ進むことになる。
Further, the light incident on the
また、端部4の開口部5に対応する側面部3外側の部分には、図示しないが、微細な凸状または/および凹状の加工を施す。例えば導光板2の厚さ方向(表面部7と裏面部8との間)に微細なプリズム形状または三角錐や円弧状のドット等を端部4の円弧状にした部分に設ける。これにより、開口部5から導光板2内に入射した光の中で端部4方向に進んだ光を、この端部4である側面部3の外側部分に施した微細な凸状や凹状によって外部に出射せずに再度導光板2の内部方向に反射することができる。
そのために、光源9からの光を無駄なく利用でき、より導光板2内に光を多く導入でき明るい出射光を得ることができる。また、開口部5に異なる発光色の光源9を備えた時に光が拡散して導光板2内部方向に進む。このために、異なる発光色をよりよく混合させることができる。
In addition, although not shown, a fine convex shape and / or a concave shape processing is performed on a portion outside the
Therefore, light from the light source 9 can be used without waste, more light can be introduced into the
さらに、開口部5の表面部7と裏面部8とを接続する内壁には、図示しないが、微細な凸状または/および凹状の加工を施す。例えば導光板2の厚さ方向(表面部7と裏面部8との間)に微細なプリズム形状または三角錐や円弧状のドット等を設ける。
これにより、開口部5から導光板2内に導く光を、表面部7と裏面部8との厚さ方向や開口部5からラジアル方向へ拡散したり集光したりすることができる。その結果、開口部5からの光をより広く広げることができたり、互いの端部4の開口部5からの光を混合することができて、より明るい光を出射することができる。
また、複数の異なる端部4の開口部5からの異なる発光色を完全に混合することができる。例えば各端部4の開口部5の中にR(赤色発光色)G(緑色発光色)B(青色発光色)を備えれば、より綺麗な白色光の光を得ることができる。
Furthermore, although not shown in the drawing, the inner wall connecting the
Thereby, the light guided into the
Further, different emission colors from the
表面部7や裏面部8には、開口部5と同心状に連続または非連続な同心状凹稜10または/および同心状凸稜11または同心状にドット状の微小光偏向素子12を設ける。
尚、図示しないが、ドット状の微小光偏向素子12は、球および楕円球の一部ならびに三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱、円柱等の凸形状または凹形状からなる。
The
Although not shown, the dot-shaped minute
さらに、導光板2の表面部7および裏面部8の端部4の開口部5の外側方向には、何も設けずに鏡面である。
そのため、開口部5の外側方向の表面部7や裏面部8からの出射を抑えることができ、開口部5の外側方向の表面部7や裏面部8に向かった光が外部に漏れずに導光板2内に留め、その光を必要とする出射面から出射する光に利用することができる。
Furthermore, nothing is provided in the outer side direction of the
Therefore, the emission from the
ここで、図6および図8は、図2のように、導光板2の裏面部8側に開口部5と同心状に連続または非連続に設けた同心状凹稜10(あるいは同心状にドット状の三角柱凹形状の微小光偏向素子12)を設けたときの光の軌跡図である。
6 and 8, as shown in FIG. 2, concentric concave ridges 10 (or concentric dots formed concentrically and continuously with the
図6では、頂角θ1が小さく、裏面部8と傾斜面10aとの成す角度θの大きい同心状凹稜10である。図6において、導光板2内に入射した光のうち最大屈折角γ=42°の光線L0は、導光板2の裏面部8で全反射をする。この全反射光Lbrは、表面部7方向に進む時に同心状凹稜10の傾斜面10aで再度全反射をする。この反射光Lrrは、略垂直に表面部7方向に進み、表面部7から出射光L00として出射する。
In FIG. 6, the concentric
また、図8では、頂角θ1が大きく、裏面部8と傾斜面10aとの成す角度θの小さい同心状凹稜10である。図8において、導光板2内に入射した光のうち最大屈折角γ=42°の光線L0mxや屈折角γの小さい光線L0miは、導光板2の裏面部8方向に進む時に同心状凹稜10の傾斜面10aで全反射をする。そして、入射角に対応して光線L0mxは、小さな反射角で反射光Lrmxとして表面部7方向に進み、表面部7から出射する。また、光線L0miは、大きな反射角で反射光Lrmiとして表面部7方向に進み、同心状凹稜10から離れた表面部7から出射する。
Further, in FIG. 8, the concentric
ここで、図7は図6の詳しい光の軌跡を示し、図9は図8の詳しい光の軌跡を示しており、同心状凹稜10の頂点の角度θ1が45°〜174°であるとともに不図示の開口部5方向に傾斜面10aを有し表面部7または裏面部8と平行な仮想水平面との成す角度θが3°〜67.5°の範囲に設けた一例を示す。
7 shows the detailed light trajectory of FIG. 6, FIG. 9 shows the detailed light trajectory of FIG. 8, and the apex angle θ1 of the concentric
図7の同心状凹稜10は、頂点の角度θ1が45°と小さく(鋭く)、裏面部8と傾斜面10aとの成す角度θが66°および傾斜面10bとの成す角度θ2が69°からなる。
The concentric
図7において、導光板2内に入射した光のうち比較的に屈折角γの大きな(γ=30〜42°程度)光線であって、屈折角γが最大に近い(γ=42°程度)光線L02は、導光板2の裏面部8方向に向かい裏面部8で全反射をする。この全反射光L12は、表面部7方向に進む時に同心状凹稜10の傾斜面10aで再度全反射をし、反射光L22として略垂直に表面部7方向に進み表面部7から出射する。
In FIG. 7, the light incident on the
同様に、導光板2内に入射した光のうち比較的に屈折角γの大きな(γ=30〜42°程度)光線であって、屈折角γがやや小さい(γ=30°程度)光線L01および光線L03は、導光板2の裏面部8方向に向かい裏面部8で全反射をする。この全反射光L11および全反射光L13は、表面部7方向に進む時に同心状凹稜10の傾斜面10aで再度全反射をし、反射光L21および反射光L23としてやや入射光側の表面部7方向に進み表面部7から出射する。
Similarly, light L01 having a relatively large refraction angle γ (about γ = 30 to 42 °) among light incident on the
このように、開口部5から導光板2内に進んだ光を同心状凹稜10での平行な仮想水平面との成す大きな角度θの傾斜面10aによって一度表面部7や裏面部8で全反射して反射光を再度全反射して対向する面方向に進む全反射光を得ることができる。しかも、同心状凹稜10を設けた対向する面から出射でき、開口部5に近づく方向の出射光を得ることができる。
In this way, the light traveling from the
図9の同心状凹稜10は、頂点の角度θ1が166°と大きく(緩やか)、裏面部8と傾斜面10aとの成す角度θが7°および傾斜面10bとの成す角度θ2(不図示)が7°からなる。
The concentric
図9において、導光板2内に入射した光の内、やや屈折角γの小さな(γ=10〜31°程度)光線であって、屈折角γが小さい(γ=10°程度)光線L0L1は、導光板2の裏面部8方向に向かう時に大きな入射角で同心状凹稜10の傾斜面10aに進み大きな反射角で全反射をする。この全反射光LrL1は、やや裏面部8等に沿うように表面部7方向に進み、同心状凹稜10から離れた表面部7から出射する。
In FIG. 9, among the light incident on the
また、導光板2内に入射した光の内、やや屈折角γの小さな(γ=10〜31°程度)光線であって、屈折角γが比較的大きな(γ=31°程度)光線L0L3は、導光板2の裏面部8方向に進む時に同心状凹稜10の傾斜面10aで全反射をする。この全反射光LrL3は、表面部7方向に進み表面部7から出射する。
Of the light incident on the
同様に、導光板2内に入射した光の内、やや屈折角γの小さな(γ=10〜31°程度)光線であって、屈折角γが比較的小さな(γ=22°程度)光線L0L2は、導光板2の裏面部8方向に進む時に同心状凹稜10の傾斜面10aで全反射をする。この全反射光LrL2は、表面部7方向に進み表面部7から出射する。
Similarly, of the light incident on the
このように、開口部5から導光板2内に進んだ光を同心状凹稜10での平行な仮想水平面(表面部7や裏面部8)との成す小さな角度θの傾斜面10aによって対向する面方向に進む全反射光を得ることができる。しかも、全反射光が臨界角αを超え得ることができ、同心状凹稜10から離れた対向する面に進み開口部5から離れた方向の出射光を得ることができる。
In this way, the light traveling from the
また、図10および図12は、上記と同様に、導光板2の表面部7側に開口部5と同心状に連続または非連続に設けた同心状凸稜11あるいは同心状にドット状の三角柱凸形状の微小光偏向素子12を設けたときの光の軌跡図である。
10 and 12 show concentric
図10では、頂角θ1が小さく、表面部7と傾斜面11a(傾斜面11b)との成す角度θ(θ2)の大きい同心状凸稜11である。図10において、導光板2内に入射した光のうち最大屈折角γ=42°の光線L0は、導光板2の表面部7方向に進む時に同心状凸部11内に進み、同心状凸稜11の傾斜面11bに対して入射角が小さいため屈折をする。この屈折光は、やや上方に表面部7から出射光L00として出射する。また、やや屈折角γが大きな光線L0mは、同心状凸稜11内に進み、傾斜面11bに対する入射角が小さいため、あまり屈折せずに表面部7から出射光Lmpとして出射する。
In FIG. 10, the apex angle θ1 is small, and the concentric
また、図12では、頂角θ1が大きく、表面部7と傾斜面11a(傾斜面11b)との成す角度θ(θ2)の小さい同心状凸稜11である。図12において、導光板2内に入射した光のうち最大屈折角γ=42°の光線L0は、同心状凸稜11内に進み、同心状凸稜11の傾斜面11bでぎりぎり臨界角αを破るように屈折して、表面部7に対して沿ったように表面部7から光線Lp1として出射する。そして、屈折角γが大変小さな光線L0rは、同心状凸稜11内に進み、傾斜面11bに対する入射角が大きいために、傾斜面11bで全反射をして再度導光板2内に反射光L0rrとして裏面部8方向に進む。
In FIG. 12, the apex angle θ <b> 1 is large, and the concentric
ここで、図11は図10の詳しい光の軌跡を示し、図13は図12の詳しい光の軌跡を示しており、同心状凸稜11の頂点の角度θ1が45°〜174°であるとともに開口部5方向に傾斜面11bを有し表面部7または裏面部8と平行な仮想水平面との成す角度θが3°〜67.5°の範囲に設けた一例を示す。
Here, FIG. 11 shows the detailed light trajectory of FIG. 10, FIG. 13 shows the detailed light trajectory of FIG. 12, and the apex angle θ1 of the concentric
図11の同心状凸稜11は、頂点の角度θ1が45°と小さく(鋭く)、表面部7と傾斜面11bとの成す角度θ2が69°および傾斜面11aとの成す角度θが66°からなる。
The concentric
図11において、導光板2内に入射した光のうち比較的に屈折角γの大きな(γ=25〜42°程度)光線であって、屈折角γが最大に近い(γ=42°程度)光線L011は、導光板2の表面部7に設けた同心状凸稜11内に進み、同心状凸稜11の傾斜面11bに対して小さな入射角であるため、傾斜面11bで屈折して表面部7(同心状凸稜11)から出射光線L110として出射する。
In FIG. 11, the light incident on the
同様に、導光板2内に入射した光のうち比較的に屈折角γの大きな(γ=25〜42°程度)光線であって、屈折角γが中位の光線L012(γ=35°程度)および光線L013(γ=25°程度)は、導光板2の表面部7に設けた同心状凸稜11内に進み、同心状凸稜11の傾斜面11bに小さな入射角であるため、傾斜面11bで少し屈折して表面部7(同心状凸稜11)から出射光線L120および出射光線L130として出射する。
Similarly, light having a relatively large refraction angle γ (γ = 25 to 42 °) among light incident on the
このように、開口部5から導光板2内に進んだ光を同心状凸稜11での平行な仮想水平面との成す大きな角度θ2の傾斜面11bによって屈折し、表面部7から上方に離れるように出射光を得ることができる。
In this way, the light traveling from the
図13の同心状凸稜11は、頂点の角度θ1が166°と大きく(緩やか)、表面部7と傾斜面11aとの成す角度θが7°および傾斜面11bとの成す角度θ2が7°からなる。
The concentric
図13において、導光板2内に入射した光の内、屈折角γが最大屈折角(γ=42°程度)の光線L0は、導光板2の表面部7に設けた同心状凸稜11内に進み、同心状凸稜11の傾斜面11bに臨界角α程度の入射角であるため、傾斜面11bで大きな出射角で屈折して表面部7(同心状凸稜11)から出射光線Lp1として表面部7(同心状凸稜11)を沿うように出射する。この出射光Lp1は、最大屈折角γ=42°と同心状凸稜11の傾斜角(角度θ2=7°)とから42°+7°=49°となり、48°で臨界角を破ることができる。
In FIG. 13, among the light incident on the
また、導光板2内に入射した光の内、やや屈折角γの小さな(γ=10〜30°程度)光線の内、屈折角γが比較的大きな(γ=30°程度)光線L0r1は、導光板2の表面部7に設けた同心状凸稜11内に進み、傾斜面11bで全反射をし、反射光L0rr1として裏面部8方向に進む。
Of the light incident on the
同様に、導光板2内に入射した光の内、やや屈折角γの小さな(γ=10〜31°程度)光線の内、屈折角γが小さな(γ=10°程度)光線L0r2は、導光板2の表面部7に設けた同心状凸稜11内に進み、傾斜面11bで全反射をし、反射光L0r22として裏面部8方向に進む。
Similarly, among the light incident on the
このように、開口部5から導光板2内に進んだ光を同心状凸稜11での平行な仮想水平面(表面部7や裏面部8)との成す小さな角度θ2の傾斜面11bによって特に屈折角γが最大屈折角γのような一部の光線では傾斜面11bで屈折して導光板2の表面部7等に沿って出射される。ところが、大部分の光線は、傾斜面11bに対しての入射角が大きいので、傾斜面11bで全反射をし、同心状凸稜11から離れた対向する裏面部8方向に進む。特に屈折角γの小さい光線は、傾斜面11bの傾斜角(角度θ2)も小さいために裏面部8でも全反射をし、同心状凸稜11から大分離れた表面部7等から出射光を得ることができる。
In this way, the light traveling from the
また、ここでは導光板2の裏面部8に同心状凹稜10を設けた時と、表面部7に同心状凸稜11を設けた場合との説明を行ったが、これらと逆に表面部7に同心状凹稜10を設けた時と、裏面部8に同心状凸稜11を設けた場合でも光線の軌跡は同じであるので、目的にある程度合わせるとともにこれら同心状凹稜10や同心状凸稜11の傾斜面10aや傾斜面11bの角度θや角度θ2を変化させて理想とする出射光を得る。
さらに、導光板2の裏面部8に於ける傾斜面10aや傾斜面11bから直接外部に透過屈折した光線は、反射性を有する反射体やケース14等によって、反射し再度導光板2内に戻す。
In addition, here, a description has been given of the case where the concentric
Further, the light beam directly transmitted and refracted from the
尚、ここでは開口部5と同心状に連続または非連続な同心状凹稜10や同心状凸稜11の形状の断面を三角形状あるいは同心状にドット状の三角柱凹形状や三角柱凸形状の微小光偏向素子12で説明を行ったが、形状としては台形等でも良く、開口部5方向に傾斜面10aを有していれば良い。
Here, the cross section of the shape of the concentric
また、図1のように導光板2の表面部7や裏面部8に同心状凹稜10または/および同心状凸稜11を設けた側の反対の表面部7や裏面部8に複数の微小光偏向素子12を設けることもできる。
Further, as shown in FIG. 1, a plurality of minute amounts are formed on the
特に裏面部8に同心状凹稜10や同心状にドット状の三角柱凹形状等の微小光偏向素子12を設け、反対側である表面部7に複数の微小光偏向素子12を設ければ、臨界角αに近い光線を屈折することによって臨界角αを破ることができる。しかも、同心状凹稜10によって表面部7に達した光線を屈折により集光作用や拡散作用によって光を集光させたり拡散させたりして出射光の光量を調整することができる。
さらに、直接表面部7方向に進んだ光線が臨界角αに達しない場合でも、微小光偏向素子12によって臨界角αを破って外部に出射することができ、導光板2内に存在する光をより多く出射面から出射することができ、より明るい出射面を得ることができる。
In particular, if the
Furthermore, even when the light beam directly traveling in the direction of the
尚、図示しないが、ドット状の微小光偏向素子12は、球および楕円球の一部ならびに三角錐、円錐、四角錐、三角柱、四角柱、円柱等の凸形状または凹形状からなる。
Although not shown, the dot-shaped minute
次に、図2に示す平面照明装置1bは、一箇所の端部4に開口部5を設けた導光板2bと、この開口部5の中に備えた光源9と、導光板2bの裏面部8の下方に反射性を有するケース14とからなる。
図2に示す導光板2bは、4つの側面部3と、この側面部3が互いに接続する4つの端部4bと、光を出射する表面部7と、この表面部7と反対側に位置する裏面部8とからなる。また、導光板2bの4つの端部4bの1つのみの端部4の内側に光源9からの光を導く略円形状の開口部5の入射部を設けてある。
尚、ここでも開口部5を通し穴としているが、出射面とは反対側に成るように裏面部8側に凹状部の開口部5を設けても良い。
Next, the
The
Here, the
また、ここでは、裏面部8に同心状凹稜10や同心状凸稜11を設け、表面部7には何も設けず鏡面となっている。
特に、図2において、開口部5の外側方向の表面部7および裏面部8には、何も設けず鏡面であるので、開口部5の外側方向の表面部7や裏面部8からの出射を抑えることができ、開口部5の外側方向の表面部7や裏面部8に向かった光が外部に漏れずに導光板2b内に留め、その光を必要とする出射面から出射する光に利用することができる。
Here, concentric
In particular, in FIG. 2, the
さらに、図1で説明したのと同様に、端部4は、略円形状の開口部5に対応している側面部3外側部分を開口部5の形状に似た開口部5の正数倍した大きさにする。
また、図1で説明したのと同様に、端部4の開口部5に対応する側面部3外側の部分には、図示しないが、微細な凸状または/および凹状の加工を施す。さらに、開口部5の表面部7と裏面部8とを接続する内壁には、図示しないが、微細な凸状または/および凹状の加工を施す。
尚、作用や効果については図1での説明と重複するため、ここでは省略するとともに実施例に対しても省略する。
Further, as described with reference to FIG. 1, the end portion 4 has an outer
Further, as described with reference to FIG. 1, a fine convex shape and / or concave shape processing is applied to a portion outside the
In addition, since an operation and an effect overlap with the description in FIG. 1, they are omitted here as well as the embodiment.
このように、導光板2bの1つの端部4内側に光を入射する略円形状の開口部5を有するので、導光板2bの外部に光を漏れ無くすることができ、光を最大限に有効に利用することができ、均一で斑の無い高輝度の出射光を得ることができる。しかも、端部4を略円形状の開口部5に対応する外側を開口部5の正数倍の大きさおよび開口部5の略形状とするので、側面部3外側の略直角な端部4bを無くすことができ、側面部3方向に向かった光が平面に当たらず効率良く反射させることができるとともに導光板2bの中央方向に輝線の発生を防ぐことができる。
In this way, since the
また、図3に示す導光板2cは、側面部3が互いに接続する端部4aを側面部3よりも外側に設けたもので、端部4aの外側は開口部5の正数倍の大きさの略開口部5型形状である。
尚、この端部4aは、略開口部5の同心形状であっても良く、端部4aとやや異なった楕円形状でも良く、この端部4aの外側方向に進んだ光線を、開口部5を避けるように導光板2cの内部方向に効率良く反射するようにすれば良い。
Further, the
The
また、図1で説明したのと同様に、端部4aの開口部5に対応する側面部3外側の部分には、図示しないが、微細な凸状または/および凹状の加工を施す。さらに、開口部5の表面部7と裏面部8とを接続する内壁には、図示しないが、微細な凸状または/および凹状の加工を施す。
同様に、図1のように導光板2cの表面部7や裏面部8に同心状凹稜10または/および同心状凸稜11を設けたり、これらの反対側の表面部7や裏面部8に複数の微小光偏向素子12を設ける。
尚、作用や効果については図1での説明と重複するため、ここでは省略するとともに実施例に対しても省略する。
さらに、図1や図2と同様に、ここでも開口部5を通し穴としているが、出射面とは反対側に成るように裏面部8側に凹状部の開口部5を設けても良い。
また、ここでは4隅の端部4aに開口部5を設けたが、対向する2箇所や両端部4aの2箇所、或いは1箇所でも良い。
Further, as described with reference to FIG. 1, a fine convex shape and / or concave shape processing is applied to a portion outside the
Similarly, concentric
In addition, since an operation and an effect overlap with the description in FIG. 1, they are omitted here as well as the embodiment.
Further, like FIG. 1 and FIG. 2, the
Moreover, although the
このように、端部4aを側面部3よりも外側に設けたために、側面部3外側の略直角な端部4を無くすことができるとともに導光板2cからの出射面積を大きく確保することができる。また、この端部4aの外側方向に向かった光が平面に当たらず効率良く反射させることができるとともに導光板2cの中央方向に輝線の発生を防ぐことができる。さらに、本発明の導光板2cの上方向に設けるプリズム体や液晶パネル等に対して光源からの熱等の影響を受けなくすることができる。
As described above, since the
さらに、図4に示す導光板2dは、端部4aを側面部3bよりも外側に設け、側面部3bを略開口部5型形状の各端部4aから傾斜を有して接続するとともに隣合う端部4aから同距離位置の3cで互いに傾斜方向が異なって接続され、中間部分の位置3cが互いに対向する側面部3bの距離が最も短距離となっている。
尚、この端部4aは、略開口部5と同心形状であっても良く、端部4aとやや異なった楕円形状でも良く、この端部4aの外側方向に進んだ光線を、開口部5を避けるように導光板2dの内部方向に効率良く反射するようにすれば良い。
Further, the
The
また、図1で説明したのと同様に、端部4aの開口部5に対応する側面部3b外側の部分には、図示しないが、微細な凸状または/および凹状の加工を施す。さらに、開口部5の表面部7や裏面部8とを接続する内壁には、図示しないが、微細な凸状または/および凹状の加工を施す。
同様に、図1のように導光板2dの表面部7や裏面部8に同心状凹稜10または/および同心状凸稜11を設けたり、これらの反対側の表面部7や裏面部8に複数の微小光偏向素子12を設ける。
In addition, as described with reference to FIG. 1, a fine convex or / and concave process is performed on the outer portion of the
Similarly, concentric
尚、作用や効果については図1での説明と重複するため、ここでは省略するとともに実施例に対しても省略する。
さらに、図1や図2と同様に、ここでも開口部5を通し穴としているが、出射面とは反対側に成るように裏面部8側に凹状部の開口部5を設けても良い。
また、ここでは4隅の端部4aに開口部5を設けたが、対向する2箇所や両端部4aの2箇所、或いは1箇所でも良い。
In addition, since an operation and an effect overlap with the description in FIG. 1, they are omitted here as well as the embodiment.
Further, like FIG. 1 and FIG. 2, the
Moreover, although the
このように、互いの開口部5からの入射光を導光板2d内に導くのに側面部3bを利用することができ、各略開口部5型形状から接続する側面部3bが開口部5からの同距離にすることができ、光の利用率が良く光源9から離れた位置まで光を到達することができ、斑の無い明るい出射光を得ることができる。
As described above, the
さらに、図5に示す導光板2eは、側面部3bが互いに接続する1つの端部4aを側面部3bよりも外側に設け、側面部3bを略開口部5型形状の端部4aから他の端部4bまで傾斜を有してある。
また、端部4aの外側は開口部5の正数倍の大きさの略開口部5型形状であり、他の端部4bは略開口部5型形状では無く一般的な角端を有し、各々の端部4bを結ぶ側面部3は傾斜を有せず直線である。
Further, the
Further, the outer side of the
ここで、この導光板2eの光の軌跡を説明する。
光を360°放射状に出射する光源9からの光を開口部5の内壁には、図示しないが、微細な凸状や微細な凹状の加工を施され、開口部5から入射された光が広がりを持って拡散し、光は端部4の外側方向に進む。また、この端部4の開口部5に対応する外側の部分には、図示しないが、微細な凸状や微細な凹状の加工を施し、ここで全反射された光線Lrは導光板2eの内部方向に進み、光源9からの光を無駄なく利用でき、より導光板2e内に光を多く導入でき明るい出射光を得ることができる。また、開口部5に異なる発光色の光源9を備えた時に光が拡散して導光板2e内部方向に進むために、異なる発光色をよりよく混合させることができる。
また、開口部5から入射された光が広がりを持って拡散し、一部はそのまま導光板2eの内部方向に進む。特に傾斜を有した側面部3bによって略開口部5型形状の端部4aからの入射光を導光板2e内に導くのに光線Lssは側面部3bを利用し、開口部5に対向する側面部3方向に進むことができる。これにより、光の利用率が良く光源9から離れた位置まで光を到達することができ、明るい出射光を得ることができる。
Here, the light trajectory of the
Although not shown, the light from the light source 9 that emits light in a 360-degree radial manner is processed on the inner wall of the
Further, the light incident from the
図3と同様に、この端部4は、略開口部5の同心形状であっても良く、端部4とやや異なった楕円形状でも良く、この端部4の外側方向に進んだ光線を、開口部5を避けるように導光板2eの内部方向に効率良く反射するようにすれば良い。
さらに、図3と同様に、ここでも開口部5を通し穴としているが、出射面とは反対側に成るように裏面部8側に凹状部の開口部5を設けても良い。
同様に、図1のように導光板2eの表面部7や裏面部8に同心状凹稜10または/および同心状凸稜11を設けたり、これらの反対側の表面部7や裏面部8に複数の微小光偏向素子12を設ける。
尚、作用や効果については図1での説明と重複するため、ここでは省略するとともに実施例に対しても省略する。
Similar to FIG. 3, the end 4 may have a substantially concentric shape with the
Further, as in FIG. 3, the
Similarly, concentric
In addition, since an operation and an effect overlap with the description in FIG. 1, they are omitted here as well as the embodiment.
光源9は、360°放射状に光を出射するものであり、図示しないが、リードフレームや基板上の載置面に半導体発光素子が載置され、半導体発光素子からの光の出射方向に透明樹脂等でモールド成形したものである。さらに説明すると、モールドは、全体が円柱形状を成し、底部の半導体発光素子に対向する位置が逆向きの円錐形状に切除した形状を有して放射状に光を出射している。また、前記モールドとして、下部が円柱形状を成し、底部の半導体発光素子に対向する上部位置が円柱形状よりも外側に放射状の曲線を有した漏斗形状であるとともに上部位置が逆向きの円錐形状に切除した形状を有し、円錐形状の円錐面と放射状の曲線の曲面とで全反射を繰り返して漏斗形状の先端から水平に円周方向の放射状に光を出射するものでも良い。さらに、前記モールドとして、全体が略円錐形状を成し、半導体発光素子に対向する位置が逆向きの円錐形状に切除した形状を有し、円錐形状の円錐面で全反射をし、やや下方向に傾きを有して放射状に光を出射するようにしても良い。 The light source 9 emits light radially at 360 °. Although not shown, a semiconductor light emitting element is mounted on a mounting surface on a lead frame or a substrate, and a transparent resin is disposed in the light emitting direction from the semiconductor light emitting element. Etc. are molded by the above method. More specifically, the mold has a cylindrical shape as a whole, and has a shape in which the position facing the semiconductor light emitting element at the bottom is cut into a conical shape in the opposite direction, and emits light radially. Further, as the mold, the lower portion has a cylindrical shape, the upper position facing the semiconductor light emitting element at the bottom is a funnel shape having a radial curve outside the cylindrical shape, and the upper position is a conical shape with the opposite direction In other words, the light may be emitted radially in the circumferential direction from the tip of the funnel shape by repeating total reflection with a conical conical surface and a curved curved surface. Further, the mold as a whole has a substantially conical shape, the shape facing the semiconductor light emitting element is cut into a conical shape in the opposite direction, totally reflected by the conical conical surface, and slightly downward The light may be emitted radially with an inclination.
光源9の発光体は半導体発光素子であって、LEDやレーザ等からなり、RGB(赤色、緑色、青色)の各単色光を開口部5の中に設けたり、RGB(赤色発光、緑色発光、青色発光)からなる複数の半導体発光素子を1つの光源9に組み合わせても良い。
特に、光源9を高輝度を必要とする場合は、4元素化合物やInGaAlP系、InGaAlN系、InGaN系等の化合物の高輝度の発光素子を用いる。
The light emitting body of the light source 9 is a semiconductor light emitting element, and is composed of an LED, a laser, or the like, and RGB (red, green, blue) monochromatic light is provided in the
In particular, when the light source 9 requires high luminance, a high-intensity light-emitting element of a quaternary compound or a compound such as an InGaAlP-based, InGaAlN-based, or InGaN-based compound is used.
さらに、半導体発光素子と波長変換材とを用いて白色光を得ても良い。例えば、InGaAlN系の半導体発光素子の青色発光の出射光によって励起し黄色や橙色等に発光する波長変換材(YAG系)を設け、半導体発光素子自身の青色発光色と波長変換材からの黄色や橙色等に発光色とによって混合された発光色が白色となる光源9でも良い。 Further, white light may be obtained using a semiconductor light emitting element and a wavelength conversion material. For example, a wavelength conversion material (YAG system) that is excited by blue light emitted from an InGaAlN-based semiconductor light-emitting element and emits light in yellow, orange, or the like is provided. The light source 9 may be a light source 9 in which the emission color mixed with the emission color in orange or the like becomes white.
このように、半導体発光素子から表面部7と裏面部8との厚さ方向に出射した出射光を出射方向の前方に反射部を備えて360°放射状に出射し、側面部3方向へ360°偏向するので、指向性を有さず全水平方向に出射することができる。
そのために、光源9自身の強い光の映り込みを回避することができ、見栄えの良い出射光を得ることができる。
As described above, the emitted light emitted from the semiconductor light emitting element in the thickness direction of the
For this reason, it is possible to avoid the reflection of strong light from the light source 9 itself, and it is possible to obtain outgoing light with good appearance.
ケース14または反射体14は、熱可塑性樹脂に例えば酸化チタンのような白色材料を混入したものや熱可塑性樹脂にアルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属等からなり、表面部7以外の部分を覆い光源9からの光が導光板2,2b,2c,2d,2eによって表面部7に出射した以外の光を反射または乱反射し、再び導光板2,2b,2c,2d,2eに入射させて光源9からの光を全て表面部7から出射するようにする。
The
さらに、ケース14または反射体14は、反射面が凹凸形状またはプリズム形状に施した場合には、光源9からのRGB等の三原色光の光をプリズム面による反射によって導光板2,2b,2c,2d,2e内で混ざり合うことができ、光源9からの光を無駄にせず光源9から導光板2,2b,2c,2d,2eの出射光に変換する効率を良くすることができる。
Further, when the reflecting surface of the
このように、本発明の導光板2および平面照明装置1は、導光板2の少なくとも1つの端部4の内側に略円形状の開口部5を設け、その外側の側面部3外側を開口部5に似た略形状にし、開口部5の正数倍の大きさの略開口部5型形状にした端部4を側面部3よりも外側に設け、開口部5に似た略形状の側面部3外側や略開口部5型形状外側に微細な凸状や凹状の加工を施したり、開口部5の表面部7と裏面部8とを接続する内壁に微細な凸状や凹状の加工を施し、さらに側面部3を略開口部5型形状の端部4から傾斜を有して接続したり、複数の傾斜を有した側面部3の中間部分の位置3cが互いに対向する側面部3の距離が最も短距離となるようにし、また表面部7や裏面部8に開口部5と同心状に連続または非連続な同心状凹稜10や同心状凸稜11または同心状にドット状の微小光偏向素子12を設けた導光板2と、表面部7と裏面部8との厚さ方向に出射した光を出射方向の前方に反射部を備え側面部方向へ360°偏向する光源9を開口部5内に設けて、光源9からの光を無駄無く有効に利用し、高輝度な出射光を得るとともに暗部や明部の発生を回避し、光源からの強い光の映り込みを回避することができる導光板2および平面照明装置1である。
As described above, the
小型の液晶表示装置等のバックライトから大型の液晶表示装置等のバックライトまで適し、特に高輝度で輝度斑や色温度斑の無い出射光を得ることができるため、例えばモバイル製品から液晶テレビ等汎用品から特殊な用途に至る導光板および平面照明装置を提供することができる。 Suitable for backlights such as small liquid crystal display devices to backlights for large liquid crystal display devices, etc., and in particular, because it is possible to obtain emitted light with high brightness and no luminance spots or color temperature spots, for example, from mobile products to liquid crystal televisions, etc. It is possible to provide a light guide plate and a flat illumination device ranging from general-purpose products to special applications.
1,1b 平面照明装置
2,2b,2c,2d,2e 導光板
3,3b 側面部
3c 中間位置
4,4a,4b 端部
5 開口部
7 表面部
8 裏面部
9 光源
10 同心状凹稜
10a,10b 傾斜面
11 同心状凸稜
11a,11b 傾斜面
12 微小光偏向素子
14 ケースまたは反射体
L0,Lbr,Lrr,L00 光線
L0mx,L0mi,Lrmx,Lrmi 光線
L02,L12,L22 光線
L01,L03,L11,L13,L21,L23 光線
L0L1,LrL1 光線
L0L3,LrL3 光線
L0L2,LrL2 光線
L00,L0m,Lmp 光線
Lp1,L0r,L0rr 光線
L011,L110 光線
L012,L013,L120,L130 光線
Lp1,L0r1,L0rr1 光線
L0r2、L0r22 光線
Lr,Lss 光線
γ 屈折角
n 屈折率
α 臨界角
θ1 頂角
θ,θ2 角度
DESCRIPTION OF
Claims (13)
少なくとも1つの端部内側に光を入射する略円形状の開口部を有することを特徴とする導光板。 In a light guide plate having a front surface part or / and a back surface part that emits light, and a side surface part that intersects with the front surface part and the back surface part,
A light guide plate having a substantially circular opening through which light enters at least one end.
光を360°放射状に出射する光源と、
前記導光板の光を出射する面の反対側の面と前記側面部とを覆う反射性を有した反射体とを具備し、
前記光源を前記開口部内に設けたことを特徴とする平面照明装置。 A light guide plate having a front surface part or / and a back surface part for emitting light, a side surface part intersecting with the front surface part and the back surface part, and having a substantially circular opening inside at least one end part;
A light source that emits light radially at 360 °;
A reflector having reflectivity that covers the surface opposite to the surface from which light is emitted from the light guide plate and the side surface portion;
A flat illumination device, wherein the light source is provided in the opening.
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- 2006-12-11 JP JP2006333527A patent/JP2008147040A/en active Pending
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