JP2020170668A - Light guide member and surface light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光部材及び導光部材を有する面光源装置に関する。 The present invention relates to a light guide member and a surface light source device having a light guide member.
面状に発光する発光面を有した面光源装置が、例えば液晶表示装置に組み込まれ液晶表示パネルを背面側から照明するバックライトとして、広く普及している(例えば、特許文献1)。液晶表示装置用の面光源装置は、大別すると、光学部材の直下に複数の光源を配置する直下型と、光学部材の側方に複数の光源を配置するエッジライト型(サイドライト型とも呼ぶ)と、に分類される。 A surface light source device having a light emitting surface that emits light in a planar shape is widely used as a backlight that is incorporated in a liquid crystal display device and illuminates the liquid crystal display panel from the back side (for example, Patent Document 1). Surface light source devices for liquid crystal display devices are roughly classified into a direct type in which a plurality of light sources are arranged directly under the optical member and an edge light type (also called a side light type) in which a plurality of light sources are arranged on the side of the optical member. ) And.
従来の面光源装置は常に光を全面に発している。このため、従来の面光源装置を有する表示装置では、黒色を表示する場合、面光源装置からの光を遮光している。しかしながら、面光源装置からの光を十分に遮光することができずに表示装置に表示する画像のコントラストが悪化することや、遮光する光も発光するため面光源装置における消費電力が多大になるといった問題が生じている。 The conventional surface light source device always emits light over the entire surface. Therefore, in a display device having a conventional surface light source device, when displaying black, the light from the surface light source device is blocked. However, the light from the surface light source device cannot be sufficiently blocked and the contrast of the image displayed on the display device deteriorates, and the light to be blocked is also emitted, so that the power consumption of the surface light source device becomes large. There is a problem.
このような問題に対応するために、面光源装置の発光を面内の各位置において独立して制御するローカルディミングが知られている。面光源装置においてローカルディミングを実施することで、黒色を表示する部分に対応する光源のみを発光しないように制御することができる。このため、面光源装置からの光を遮光することなく、表示装置に表示する画像のコントラストを向上させることができる。さらに、面光源装置における消費電力を低減することができる。 In order to deal with such a problem, local dimming that independently controls the light emission of the surface light source device at each position in the surface is known. By performing local dimming in the surface light source device, it is possible to control so that only the light source corresponding to the portion displaying black is not emitted. Therefore, the contrast of the image displayed on the display device can be improved without blocking the light from the surface light source device. Further, the power consumption in the surface light source device can be reduced.
エッジライト型の面光源装置は、光学部材の側方に光源が配置されて1つの光源の光を一方向に導光させるため、ローカルディミングを実施することが困難である。一方、直下型の面光源装置は、光学部材の直下に配置された複数の光源の発光を独立して制御することで、ローカルディミングを容易に実施することができる。したがって、表示装置に表示する画像のコントラストを向上させ、面光源装置における消費電力を低減するために、直下型の面光源装置を用いることが望まれている。 In the edge light type surface light source device, since the light source is arranged on the side of the optical member to guide the light of one light source in one direction, it is difficult to perform local dimming. On the other hand, in the direct type surface light source device, local dimming can be easily performed by independently controlling the light emission of a plurality of light sources arranged directly under the optical member. Therefore, in order to improve the contrast of the image displayed on the display device and reduce the power consumption in the surface light source device, it is desired to use a direct type surface light source device.
ところで、直下型の面光源装置では、光学部材の下方に複数の光源に対面して複数の光学部材が配置されている。複数の光学部材によって、複数の光源の配列に起因した明るさのムラが解消され、面光源装置から発せられる光の光量の面内分布を均一化させることができる。明るさ分布を均一化するためには、光学部材を光源から或る程度離間させる必要がある。したがって、直下型の面光源装置では、光学部材と光源との間の長さが長くなるため、薄型化することが困難である。 By the way, in the direct type surface light source device, a plurality of optical members are arranged below the optical member so as to face the plurality of light sources. With the plurality of optical members, the unevenness of brightness caused by the arrangement of the plurality of light sources can be eliminated, and the in-plane distribution of the amount of light emitted from the surface light source device can be made uniform. In order to make the brightness distribution uniform, it is necessary to separate the optical member from the light source to some extent. Therefore, in the direct type surface light source device, the length between the optical member and the light source becomes long, and it is difficult to reduce the thickness.
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、面光源装置を薄型化することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to reduce the thickness of the surface light source device.
本発明の第1の導光部材は、第1方向において複数の光源に対面して配置される導光部材であって、
前記複数の光源の各々に対面して設けられ、前記光源からの光の少なくとも一部を反射する反射面を有する複数の第1部分と、
前記第1方向に互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記第1部分で反射された光の少なくとも一部を前記第1面及び前記第2面で全反射させることで前記第1方向に非平行な第2方向に光を導光させる第2部分と、を備える。
The first light guide member of the present invention is a light guide member arranged to face a plurality of light sources in the first direction.
A plurality of first portions provided facing each of the plurality of light sources and having a reflecting surface that reflects at least a part of the light from the light source.
The first surface has a first surface and a second surface facing each other in the first direction, and at least a part of the light reflected by the first portion is totally reflected by the first surface and the second surface. It includes a second portion that guides light in a second direction that is non-parallel to one direction.
本発明の第1の導光部材において、
前記第1部分は、前記光源に対面する入射側面を有し、
前記反射面は、前記入射側面に対して傾斜していてもよい。
In the first light guide member of the present invention
The first portion has an incident side facing the light source.
The reflective surface may be inclined with respect to the incident side surface.
本発明の第1の導光部材において、前記反射面の前記入射側面に対する傾斜角度は、前記入射側面から離間するにつれて小さくなっていてもよい。 In the first light guide member of the present invention, the inclination angle of the reflecting surface with respect to the incident side surface may become smaller as the distance from the incident side surface increases.
本発明の第1の導光部材において、前記反射面は、前記第1部分の前記光源に対面する側とは反対側に設けられ前記光源に対面する側に向けて先細りする凹部を形成する面であってもよい。 In the first light guide member of the present invention, the reflective surface is a surface provided on the side of the first portion opposite to the side facing the light source and forming a recess that tapers toward the side facing the light source. It may be.
本発明の第1の導光部材において、前記反射面の外輪郭は、平面視において、正方形、正六角形、または円形であってもよい。 In the first light guide member of the present invention, the outer contour of the reflecting surface may be a square, a regular hexagon, or a circle in a plan view.
本発明の第1の導光部材において、前記第2部分の前記第2面は、前記第1部分の前記反射面と接続していてもよい。 In the first light guide member of the present invention, the second surface of the second portion may be connected to the reflection surface of the first portion.
本発明の第1の導光部材において、
前記第1面は、平坦面であり、
前記第2面は、前記第1面と平行な部分を含んでもよい。
In the first light guide member of the present invention
The first surface is a flat surface and
The second surface may include a portion parallel to the first surface.
本発明の第1の導光部材において、前記第2部分の屈折率は、1.20以上であってもよい。 In the first light guide member of the present invention, the refractive index of the second portion may be 1.20 or more.
本発明の第1の導光部材において、前記第2部分は、導光している光を出射させるための出射手段を有してもよい。 In the first light guide member of the present invention, the second portion may have an emission means for emitting the light being guided.
本発明の第1の導光部材において、前記出射手段は、前記反射面から離間するにつれて、密度が高くなっていてもよい。 In the first light guide member of the present invention, the light emitting means may have a higher density as it is separated from the reflecting surface.
本発明の第1の導光部材において、前記出射手段は、前記第2部分の前記第2面に設けられていてもよい。 In the first light guide member of the present invention, the emission means may be provided on the second surface of the second portion.
本発明の第1の導光部材において、前記出射手段は、前記第2面の一部に設けられた凹形状または凸形状であってもよい。 In the first light guide member of the present invention, the emitting means may have a concave shape or a convex shape provided on a part of the second surface.
本発明の第2の導光部材は、第1方向において複数の光源に対面して配置される導光部材であって、
前記一側主面は、前記光源に対面し、
前記第1方向に対向する一側主面及び他側主面を備え、
前記他側主面には、前記一側主面に向けて先細りする凹形状が、互いから離間して複数設けられ、
前記他側主面のうちの前記凹形状を形成する部分は、前記一側主面から入射した光の少なくとも一部を反射する反射面として機能し、
前記一側主面及び前記他側主面は、前記反射面で反射された光の少なくとも一部を全反射させることで前記第1方向に非平行な第2方向に光を導光させる。
The second light guide member of the present invention is a light guide member arranged to face a plurality of light sources in the first direction.
The one-sided main surface faces the light source and
The main surface on one side and the main surface on the other side facing the first direction are provided.
The other side main surface is provided with a plurality of concave shapes that taper toward the one side main surface so as to be separated from each other.
The portion of the other main surface that forms the concave shape functions as a reflecting surface that reflects at least a part of the light incident from the one side main surface.
The one-side main surface and the other-side main surface guide light in a second direction non-parallel to the first direction by totally reflecting at least a part of the light reflected by the reflection surface.
本発明の面光源装置は、
上述したいずれかの導光部材と、
前記第1方向において前記導光部材の前記第1部分に対面する複数の光源と、を備える。
The surface light source device of the present invention
With any of the light guide members mentioned above,
A plurality of light sources facing the first portion of the light guide member in the first direction are provided.
本発明の面光源装置において、前記第1方向における前記光源と前記導光部材との間の長さは、10mm以下であってもよい。 In the surface light source device of the present invention, the length between the light source and the light guide member in the first direction may be 10 mm or less.
本発明の面光源装置において、前記第2方向に沿った前記反射面の長さは、前記第2方向に沿った前記光源の長さの1倍以上20倍以下であってもよい。 In the surface light source device of the present invention, the length of the reflecting surface along the second direction may be 1 time or more and 20 times or less the length of the light source along the second direction.
本発明の面光源装置において、前記第1面と前記第2面との間の最大長さは、前記第2方向に沿った前記光源の長さの10倍以下であってもよい。 In the surface light source device of the present invention, the maximum length between the first surface and the second surface may be 10 times or less the length of the light source along the second direction.
本発明によれば、面光源装置を薄型化することができる。 According to the present invention, the surface light source device can be made thinner.
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, the scale, aspect ratio, etc. are appropriately changed from those of the actual product and exaggerated for the convenience of illustration and comprehension.
なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。 It should be noted that the terms such as "parallel", "orthogonal", and "same", and the values of length and angle, etc., which specify the shape and geometric conditions and their degrees as used in the present specification, are strictly defined. Without being bound by the meaning, we will interpret it including the range where similar functions can be expected.
図1は、面光源装置1を概略的に示す斜視図である。面光源装置1は、面状に光を発光する。面光源装置1は、例えば液晶表示装置に組み込まれて、液晶表示装置のバックライトとして用いられる。面光源装置1は、直下型の面光源装置として構成されている。面光源装置1は、面光源装置1の発光面に略平行な平面に2次元配列された複数の光源5と、第1方向d1において複数の光源5に対面して配置される導光部材10と、を有している。光源5は、導光部材10の後述する一側主面11と対面して配置されている。また、光源5は、後述する導光部材10の反射面22に対向する位置に配置されている。第1方向d1は、面光源装置1の厚さ方向である。図1に示された例では、導光部材10の光源5に対面する側とは逆側の面が、面光源装置1の発光面となる。なお、面光源装置1は、導光部材10の光源5に対面する側とは逆側に配置された図1に示されていない拡散板等をさらに有していてもよい。この場合、拡散板の導光部材10に対面する側とは逆側の面が、面光源装置1の発光面となる。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a surface
面光源装置1が組み込まれる表示装置等に表示する画像に応じて、複数の光源5は、発光を独立して制御されることができる。すなわち、面光源装置1は、ローカルディミングを実施可能となっている。したがって、本実施の形態の面光源装置1は、組み込まれる表示装置に表示する画像のコントラストを向上させることができ、さらに面光源装置1における消費電力を低減することができる。複数の光源5の発光の制御は、例えば図示しない制御部からの信号によって行われる。
The light emission of the plurality of
光源5は、正方格子の格子点に対応する位置に配置されている。隣り合う光源5の間隔は、例えば100mm以下である。光源5は、例えば、点状のLED(発光ダイオード)や白熱電球等の種々の態様で構成され得る。とりわけ、面光源装置1を薄型化するために、光源5としてLEDが用いられることが好ましい。このような光源5の厚さは、例えば10μm以上5000μm以下である。また、光源5は、例えば平面視において1辺が10μm以上5000μm以下の正方形もしくは長方形、あるいは直径が10μm以上5000μm以下の円形である。
The
導光部材10は、光源5からの光を入射して、その内部で第1方向d1とは非平行な第2方向d2に導光させる。図示された例において、第1方向d1と第2方向d2とは、互いに直交している。また、図示された例において、導光部材10は、光源5からの光を平面状に導光させる。言い換えると、第2方向d2とは、第1方向d1に非平行な任意の方向である。導光部材10は、内部を導光している光を光源5に対面する側とは逆側から出射する。導光部材10から出射される光は、平面視において略均一になっている。
The
導光部材10は、第1方向d1において光源5に対面して配置されている。面光源装置1の厚さを薄くするため、第1方向d1における光源5と導光部材10との間の長さDは、10mm以下であり、好ましくは1mm以下である。導光部材10は、面光源装置1の全体において配置されている。導光部材10は、一体的に形成された部材である。また、導光部材10は、例えば熱可塑性樹脂で、高い可視光透過性を有する樹脂によって形成されている。導光部材10を形成する樹脂として、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、COP(シクロオレフィンポリマー)を例示することができる。
The
図1に示すように、導光部材10は、板状の外形状を有している。導光部材10は、互いに対向する一側主面11及び他側主面12を有している。一側主面11及び他側主面12は、第1方向d1に対向している。一側主面11は、光源5に対面している。導光部材10は、第1方向d1に非平行な方向に広がっており、したがって第2方向d2にも広がっている。この導光部材10は、詳しくは後述するように、一側主面11から内部に入射した光の進行方向を第1方向d1から第2方向d2へと向け、さらに一側主面11及び他側主面12での全反射によって第2方向d2に導光させる。
As shown in FIG. 1, the
図2には、面光源装置1の平面図が示されている。図2に示されているように、導光部材10は、複数の第1部分20と、第1部分20を取り囲む第2部分30と、を有している。図示された例では、導光部材10は、その板面に沿って、第1部分20及び第2部分30のいずれかに平面分割されている。このうち、第1部分20は、その光源5とは反対側に凹部25が形成されている。とりわけ、第1部分20は、導光部材10の光を出射させる側において凹部25となっている。この凹部25は、第1方向d1に沿って一側主面11の側に向け先細り形状を有している。そして、第1部分20における他側主面12は、凹部25をなす面(表面、壁面)によって形成されている。この凹部25をなす面は、後述する一側主面11に対して傾斜した反射面22を構成する。第2部分30は、導光部材10の光を入射させる側及び出射させる側において略平坦となっている部分である。
FIG. 2 shows a plan view of the surface
図2における二点鎖線は、隣り合う第1部分20の中間線を示している。図2に示された例では、第1部分20の中心は、正方格子の格子点に対応する位置に設けられる。第1部分20の中間線で囲まれた領域は、正方形となっている。
The alternate long and short dash line in FIG. 2 indicates an intermediate line between adjacent
図3は、図2のIII−III線に沿った面光源装置1の断面図である。図3に示すように、第1部分20は、第1方向d1において光源5に対面する。第1部分20は、光源5に対面する入射側面21と、光を反射可能な反射面22と、を有している。すなわち、導光部材10の一側主面11は、第1部分20において、入射側面21を含む。導光部材10の他側主面12は、第1部分20において、反射面22を含む。反射面22は、入射側面21と第1方向d1に対向している。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the surface
第1部分20は、入射側面21に入射した光源5からの光の少なくとも一部を反射面22で反射させる。反射面22で反射した光の進行方向は、第1方向d1に対してなす角度が大きくなり、その一方で、第2方向d2に対してなす角度が小さくなるように変更させられる。
The
入射側面21に入射した光源5からの光が反射面22に入射するよう、反射面22は、少なくとも平面視において光源5と重なる位置に設けられている。反射面22は、第1部分20と第1部分20の外部との間の屈折率差に基づく全反射によって少なくとも一部光を反射させる機能を有する。全反射によれば、効率的に光の進行方向を変化させることができる。
The reflecting
反射面22は、第1部分20の表面の一部であり、第1部分20と第1部分20の外部との間の界面である。図示された例のように、導光部材10の光を出射させる側において凹部25となっている部分である場合、反射面22は、第1部分20と第1部分20の外部である空気との界面である。しかしながら、図示された例に限らず、導光部材10の凹部25となっている部分が第1部分20と屈折率の異なる樹脂等で平坦化されていてもよい。このように導光部材10と導光部材10の凹部25に充填された充填材とによって導光板が形成される場合、第1部分20と当該樹脂との間の界面が反射面22となる。
The
凹部25は、第1方向d1に沿って光源5に向けて先細りする形状である。凹部25の最も深い最深部は、第1方向d1への投影において光源5と重なる位置にある。そして、最深部から第1方向d1へ直交する方向へずれるにしたがい、凹部25の深さは浅くなっていく。上述したように、凹部25をなす他側主面12の面が、光の進行方向を第1方向d1から第2方向d2に向ける反射面22をなす。したがって、凹部25によって形成される反射面22は、第1方向d1及び第2方向d2の両方に対して傾斜している。凹部25は、第1方向d1から観察において、一つの光源5からの光を放射状に広げることができるよう、平面視において第1方向d1に延びて光源5と交わる軸線を中心とする正多角形または円形であることが好ましく、さらに先細りする回転体の形状を有していることが好ましい。具体的には、凹部25の形状として、三角錐形状、四角錐形状、五角錐形状、六角錐形状等の角錐形状、円錐形状等を例示することができる。
The
なお、本明細書において、錐形状とは、平面上の閉じた曲線または折れ線とこの平面外の1点とを、直線で結ぶことで形成される形状だけでなく、曲線で結ぶことで形成される形状をも含む。 In addition, in this specification, a cone shape is not only a shape formed by connecting a closed curve or a polygonal line on a plane and one point outside the plane by a straight line, but also by connecting by a curve. Also includes shapes.
入射側面21と反射面22との間は例えば隣接していても良い。また、入射側面21から入射した光が反射面22に入射しやすいよう、第2方向d2に沿った反射面22の長さW、言い換えると反射面22の幅は、広くなっていることが好ましい。具体的には、第2方向d2に沿った反射面22の長さWは、第2方向d2に沿った光源5の長さの1倍以上20倍以下であることが好ましく、2倍以上10倍以下であることがより好ましい。
The
ここで、光源5の長さとは、光源の光を発する部分のみの長さを意味しており、光を発する部分の縁取り等を除いた長さである。
Here, the length of the
なお、反射面22での反射は、反射効率を考慮すると全反射であることが好ましい。光が反射面22において第1部分20と第1部分20の外部との間の屈折率差に基づいて全反射されることが可能であるよう、とりわけ、より大きな入射角で反射面22に入射した光が全反射されることが可能であるよう、第1部分20の屈折率は、第1部分20の外部の屈折率より十分に大きいことが好ましい。具体的には、第1部分20の屈折率は、1.20以上であることが好ましく、1.30以上であることがより好ましい。
The reflection on the reflecting
また、入射側面21は、第2方向d2に平行な平坦面であり、反射面22は、入射側面21に対して傾斜している。反射面22の入射側面21に対する傾斜角度は、入射側面21から離間するにつれて小さくなっている。このとき、凹部25の最深部から第2方向d2に離間するにつれて、反射面22の入射側面21に対する傾斜角度は小さくなっていく。第1方向d1に沿って光源5の中心の直上となる凹部25の最深部の近傍において、反射面22入射する光の進行方向が第2方向d2に対してなす角度は大きくなる。このような光を全反射させるには、凹部25の最深部近傍において、反射面22の入射側面21に対する傾斜角度は大きくなっていることが好ましい。逆に、第1方向d1に沿って光源5の直上となる凹部25の最深部から第2方向d2に離間した領域において、反射面22に入射する光の進行方向が第2方向d2に対してなす角度は小さくなる。このような光を全反射させるには、凹部25の最深部から第2方向d2に離間した領域において、反射面22の入射側面21に対する傾斜角度は小さくなっていることが好ましい。
Further, the
図4には、1つの第1部分20が示されている。図2及び図4に示されているように、第1部分20、特に1つの第1部分20に含まれる反射面22の外輪郭、言い換えると、一つの凹部25を形成する反射面22の外輪郭は、平面視において、円形である。第1部分20の反射面22は、円形の中心から外周へと向かって入射側面21に対する傾斜角度が小さくなっていく曲面である。
FIG. 4 shows one
第2部分30は、第1部分20で反射された光を導光させる。第2部分30は、第1方向d1に互いに対向する第1面31及び第2面32を有している。第1面31及び第2面32で光を反射させることで、第2部分30において第2方向d2に光を導光することができる。第1面31及び第2面32は、第2部分30と第2部分30の外部との間の屈折率差に基づく全反射よって光を反射させることが好ましい。第2部分30を導光している光は、第2面32から出射する。
The
第1面31は、光源5に対面する側の面であり、第2面32は、光源5に対面する側とは逆側の面である。第1面31は、第2方向d2に平行な平坦面である。すなわち、第1面31は、第1部分20の入射側面21と平行である。図示された例では、第1面31は、入射側面21と接続している。導光部材10の一側主面11は、第1部分20における入射側面21及び第2部分30における第1面31を含んでいる。また、第2面32は、第1面31と平行な部分を含んでいる。第2面32は、第1部分20の反射面22と接続している。導光部材10の他側主面12は、第1部分20における反射面22及び第2部分30における第2面32を含んでいる。
The
第1面31と第2面32との間の最大長さT、言い換えると第2部分30の厚さは、面光源装置1の厚さを薄くするために、第2方向d2に沿った光源5の長さの0.5倍以上10倍以下であることが好ましく、1倍以上5倍以下であることがより好ましい。図示された例では、第2部分30の厚さは、導光部材10の厚さと一致する。
The maximum length T between the
第1面31及び第2面32での反射は、反射効率を考慮すると全反射であることが好ましい。光が第1面31及び第2面32において第2部分30と第2部分30の外部との間の屈折率差に基づいて全反射されることが可能であるよう、とりわけ、より大きな入射角で第1面31及び第2面32に入射した光が全反射されることが可能であるように、第2部分30の屈折率は、第2部分30の外部の屈折率より十分に大きいことが好ましい。具体的には、第2部分30の屈折率は、1.20以上であることが好ましく、1.30以上であることがより好ましい。
The reflection on the
なお、第1部分20の屈折率と第2部分30の屈折率とは、同一となっていてもよい。例えば、第1部分20と第2部分30とが同一の材料から一体的に成形されることで、第1部分20の屈折率と第2部分30の屈折率とは、同一とすることができる。
The refractive index of the
第2部分30は、その内部を導光している光を導光部材10から出射させるための出射手段35をさらに有している。出射手段35は、図3に示されている例では、第2部分30の第2面32に設けられている。より詳しくは、出射手段35は、第2面32の一部に設けられた凸形状である。光は、凸形状に入射することで、第2面32において全反射角度未満の角度となり得る。第2面32において全反射角度未満の角度となった光は、第2面32において全反射せずに、第2面32から出射する。一方、第1面31には凸形状等の出射手段は設けられていないため、光は第1面31からはほとんど出射しない。すなわち、第2面32のみに出射手段35を設けることで、第2部分30を導光している光を、第2面32から選択的に出射させることができる。
The
なお、出射手段35は、図示された例に限らず、例えば第2面32の一部に設けられた凹形状であってもよい。出射手段35が凹形状である場合、上述した凸形状と同様に、凹形状に入射した光が全反射角度未満の角度となることで、第2面32から光を出射させることができる。あるいは、出射手段35は、第2部分30に含まれる散乱粒子等であってもよい。散乱粒子によって散乱されることで、散乱された光は第2面32に全反射角度未満の角度で入射し得る。全反射角度未満の角度で入射した光は、第2面32において全反射せずに、第2面32から出射する。
The emitting means 35 is not limited to the illustrated example, and may have a concave shape provided on a part of the
第2方向d2に沿った出射手段35の分布を調節することにより、導光部材10からの出射する光の量の第2方向d2に沿った分布を調節することができる。図3に示された例では、出射手段35は、第2方向d2に沿って第1部分20の反射面22から離間するにつれて密度が高くなっている。すなわち、反射面22から離間するにつれて、光が出射しやすくなっている。ここで、出射手段35の密度とは、例えば出射手段35が第2面32に設けられた凸形状である場合、第2面32の単位面積あたりの凸形状が設けられた面積の割合のことを意味する。
By adjusting the distribution of the emitting means 35 along the second direction d2, the distribution of the amount of light emitted from the
このような導光部材10は、例えば透明な樹脂を射出成型することで形成することができる。
Such a
次に、図5を参照しながら、本実施の形態の導光部材10及び面光源装置1の作用について説明する。図5は、光源5からの光の導光部材10の内部での進路の例を示す断面図である。
Next, the operations of the
導光部材10の第1部分20が第1方向d1において光源5に対面しているため、図5に示すように、光源5からの光は、導光部材10の第1部分20に入射側面21から入射する。第1部分20に入射した光は、入射側面21に対向する反射面22に向かう。
Since the
反射面22に向かう光の一部は、図5に示す光L1のように、全反射角度未満の角度で反射面22に入射し得る。このような光L1は、反射面22で反射されずに、反射面22から出射する。
A part of the light directed to the reflecting
一方、反射面22に入射した光の少なくとも一部は、図5に示す光L2のように、全反射角度以上の角度で反射面22に入射する。このような光L2は、反射面22において1回または複数回反射される。反射面22で反射された光は、第1方向d1に非平行な第2方向d2に向かう成分を含むようになる。第2方向d2に向かうことで、光源5からの光は、導光部材10の第1部分20から第2部分30に入射する。
On the other hand, at least a part of the light incident on the reflecting
第2部分30に入射した光は、第1面31及び第2面32で反射されることで、第2方向d2に導光される。第2面32には、凸形状の出射手段35が設けられている。出射手段35に入射した光は、第2面32において全反射角度未満の角度となり、第2面32から出射する。
The light incident on the
以上のようにして、光源5からの光が導光部材10によって第2方向d2に導光されながら、第2部分30の第2面32から出射する。言い換えると、導光部材10によって、光源5からの光を第2方向d2に広げることができる。第2方向d2に光を広げることで、面光源装置1から発せられる光の光量の面内分布を均一化させることができる。
As described above, the light from the
ところで、従来の直下型の面光源装置では、出射された光の明るさを均一にするため、光源から離間した位置に光学部材を配置する必要がある。光源から離間した位置に光学部材を配置することで、光源からの光を広げることができ、光学部材に均一に光を入射させやすくすることができる。光学部材に均一に光を入射させることで、面光源装置から出射する光の明るさのむらを小さくすることができる。しかしながら、光源と光学部材との間の方向は、面光源装置の厚さ方向と一致する。したがって、出射された光の明るさを均一にするために光源と光学部材との間の長さを長くすると、面光源装置全体の厚さが厚くなってしまう。 By the way, in the conventional direct type surface light source device, it is necessary to arrange the optical member at a position away from the light source in order to make the brightness of the emitted light uniform. By arranging the optical member at a position away from the light source, the light from the light source can be spread, and the light can be easily incident on the optical member uniformly. By uniformly injecting light into the optical member, it is possible to reduce the unevenness of the brightness of the light emitted from the surface light source device. However, the direction between the light source and the optical member coincides with the thickness direction of the surface light source device. Therefore, if the length between the light source and the optical member is increased in order to make the brightness of the emitted light uniform, the thickness of the entire surface light source device becomes thick.
一方、本実施の形態では、光学部材として、面光源装置1の厚さ方向である第1方向d1において、光源5に対面する導光部材10が配置されている。導光部材10によって、光源5からの光は、第1方向d1に非平行な第2方向d2に導光される。より詳しくは、第1部分20の入射側面21から入射した光源5からの光は、反射面22で反射されて第2部分30へ向かい、第2部分30の第1面31と第2面32とで全反射されることで、第2方向d2に向かうことができる。このため、光源5と導光部材10との間の長さを長くしなくても、導光部材10の内部を導光させることによって、光源5からの光を広げることができる。このように、本実施の形態の導光部材10によって、光源5と導光部材10との間の長さによらずに、光源5からの光を広げて、面光源装置1から出射する光の明るさのむらを小さくすることができる。すなわち、面光源装置1の機能を損なうことなく、光源5と導光部材10との間の長さDを短くして、面光源装置1を薄型化することができる。
On the other hand, in the present embodiment, as the optical member, the
具体的には、第1方向d1における光源5と導光部材10との間の長さDは、10mm以下、好ましくは1mm以下である。このように、光源5と導光部材10との間の長さを十分に小さくすることができる。したがって、面光源装置1を薄型化することができる。
Specifically, the length D between the
また、反射面22は、入射側面21に対して傾斜している。このため、入射側面21から入射した光源5からの光は、反射面22で反射されることで、第2方向d2へ向かう成分を含みやすく、第2部分30へ容易に向かうことができる。第2部分30へ向かった光は、第2部分30において導光される。このため、光源5と導光部材10との間の長さを小さくしても、光源5からの光を広げることができる。
Further, the reflecting
さらに、反射面22は第2方向d2において光源5から離間するにつれて第1方向d1において光源5から離間するように第1方向d1及び第2方向d2に対して傾斜し且つ反射面22の入射側面21に対する傾斜角度は、入射側面21から離間するにつれて小さくなっている。これにより、第1方向d1における反射面22の長さを長くすることなく、入射側面21から入射した光を入射角度が全反射角度以上の角度となるように反射面22に入射させることができる。言い換えると、光源5からの光を反射面22で反射させて第2部分30で導光させることを可能にしながら、導光部材10の厚さを薄くすることができる。導光部材10を薄くすることで、面光源装置1を薄型化することができる。
Further, the reflecting
また、第2方向d2に沿った反射面22の長さWは、第2方向d2に沿った光源5の長さの1倍以上であり、好ましくは2倍以上である。第2方向d2における反射面22の長さが第2方向d2に沿った光源5の長さに比べて長くなっていることで、光源5から導光部材10の第1部分20に入射した光を適切に反射面22で反射させることができる。また、第2方向d2における反射面22の長さWは、第2方向d2に沿った光源5の長さの20倍以下であり、好ましくは10倍以下である。第1部分20は、第2方向d2へ光を導光させる機能を有していない。第2方向d2における反射面22の長さが長くなりすぎていないことで、導光部材10において第2方向d2へ光を導光させる機能が発揮しやすくなり、導光部材10から出射する光の明るさのむらを小さくすることができる。
Further, the length W of the reflecting
さらに、第1方向d1からの観察において一つの凹部25をなす反射面22の外輪郭は、平面視において、円形である。言い換えると、一つの凹部25は、平面視において、円形である。このため、反射面22で反射された光は、円形から延びるように第2方向d2に向かう。すなわち、光は、平面視において円形から等方的に広がる。円形は、中心から周縁までの長さが一定である。したがって、反射面22で反射された光を第2方向d2に均一に広げることができる。
Further, the outer contour of the reflecting
また、第2部分30の第2面32は、第1部分20の反射面22と接続している。このため、反射面22で反射した光が第2部分30に入射せずに導光部材10から出射してしまうことが抑制される。言い換えると、反射面22で反射した光が第2部分30に容易に入射することができる。すなわち、第2部分30で光を導光させて、導光部材10から明るさのむらを小さくして光を出射させることができる。
Further, the
さらに、第2部分30を薄くしても、第2部分30における第1面31及び第2面32での光の全反射には影響しない。このため、第2部分30の厚さを薄くすることができる。具体的には、第1面31と第2面32との間の最大長さTは、第2方向d2に沿った光源5の長さの0.5倍以上10倍以下であり、好ましくは1倍以上5倍以下である。第2部分30を薄くすることで、導光部材10の厚さを薄くすることができる。導光部材10を薄くすることで、面光源装置1を薄型化することができる。加えて、光源5の第2方向d2における端部から出射する光が、第1部分20の反射面22に小さな入射角で入射する。小さな入射角で入射する光は、全反射しにくい。光源5に対して導光部材10の厚さを十分に厚くすることで、光源5の第2方向d2における端部から出射する光の反射面22への入射角を大きくすることができる。すなわち、光源5の第2方向d2における端部からの光を反射面22で全反射しやすくすることができる。
Further, thinning the
また、第1面31は、平坦面であり、第2面32は、第1面31と平行な部分を含む。このような第1面31及び第2面32によれば、第1面31及び第2面32で光を連続して全反射させることが容易である。すなわち、第2部分30において光を容易に導光させることができる。
Further, the
さらに、第2部分30の屈折率は、1.20以上であり、好ましくは1.30以上である。第2部分30の屈折率がこのように十分に大きいことで、第1面31及び第2面32に大きな角度で光が入射しても、全反射させやすくなる。すなわち、第2部分30において光を導光させやすくすることができる。
Further, the refractive index of the
また、第2部分30は、出射手段35を有する。出射手段35によって、第2部分30を導光している光を出射させることができる。すなわち、導光部材10に入射した光源5からの光を取り出すことができる。
Further, the
特に、出射手段35は、反射面22から離間するにつれて、密度が高くなっている。反射面22は、第1方向d1において光源5に対面している。すなわち、出射手段35は、光源5から離間するにつれて、密度が高くなっている。光源5から近いほど光の量は多いため、出射手段35が少なくても十分な量の光が出射する。一方、光源5から離間するほど光の量は少なくなるため、出射手段35が少ないと、光源5から近い位置に比べて出射する光の量が少なくなってしまう。出射手段35が光源5から離間するにつれて多くなっていることで、第2方向d2に沿って反射面22から離間した領域での第2部分30からの光の出射が促進され、光源5から離間するにつれて出射する光の量が低下してしまうことを効果的に抑制することができる。
In particular, the light emitting means 35 has a higher density as it is separated from the reflecting
このような出射手段35は、第2部分30の第2面32に設けられている。したがって、第2部分30を導光している光を、第2面32から選択的に出射させることができる。すなわち、光を効率よく利用することができる。また、出射手段35は、第2面32の一部に設けられた凹形状または凸形状である。このような出射手段35は、容易に形成することができる。さらに、出射手段35が第2面32に凹形状または凸形状として設けられていることで、光は第2面32において出射しやすくなる。
Such an emitting means 35 is provided on the
以上のように、本実施の形態の導光部材10は、第1方向d1において複数の光源5に対面して配置される導光部材であって、複数の光源5の各々に対面して設けられ、光源5からの光の少なくとも一部を反射する反射面22を有する複数の第1部分20と、第1方向d1に互いに対向する第1面31及び第2面32を有し、第1部分20で反射された光の少なくとも一部を第1面31及び第2面32で全反射させることで第1方向d1に非平行な第2方向d2に光を導光させる第2部分30と、を備える。このような導光部材10によれば、第1部分20の入射側面21から入射した光源5からの光は、反射面22で反射されて第2部分30へ向かい、第2部分30の第1面31と第2面32とで全反射されることで、第2方向d2に向かうことができる。このため、光源5と導光部材10との間の長さを短くしても、導光部材10の内部を導光させることによって、光源5からの光を広げることができる。すなわち、光源5に対面してこのような導光部材10を配置することで、面光源装置1を薄型化することができる。
As described above, the
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。 It is possible to make various changes to the above-described embodiment.
例えば、図6に示されているように、反射面22の外輪郭は、平面視において、正方形となっていてもよい。言い換えると、一つの凹部25は、平面視において、正方形となっていてもよい。この場合、反射面22で反射された光は、正方形から延びるように第2方向d2に向かう。すなわち、第1部分20において、光は、平面視において正方形形状から等方的に広がり、第2部分30に入射する光の明るさのむらを小さくすることができる。
For example, as shown in FIG. 6, the outer contour of the reflecting
図7には、図6に示された第1部分20が示されている。この第1部分20の反射面22は、正方形の中心から周縁へと向かって入射側面21に対する傾斜角度が小さくなっていく凸状の曲面である。
FIG. 7 shows the
さらに、図6に示された例では、第1部分20は、正方格子の格子点に対応する位置に設けられている。したがって、第1部分20の中間線で囲まれた領域は、正方形となっている。このため、反射面22で反射された光は、第1部分20の中間線まで、等方的に広がる。ここで、正方形は、平面充填可能な形状である。このため、同一の第1部分20の中間線で囲まれた領域のみで、導光部材10の全体を敷き詰めることができる。第1部分20の中間線で囲まれた領域で敷き詰められるように導光部材10が形成されていることで、反射面22で反射された光は、導光部材10の各領域において等方的に広がる。すなわち、導光部材10の全体において、出射する光の明るさのむらを小さくすることができる。
Further, in the example shown in FIG. 6, the
あるいは、図8に示されているように、反射面22の外輪郭は、平面視において、正六角形となっていてもよい。言い換えると、一つの凹部25は、平面視において、正六角形となっていてもよい。この場合、反射面22で反射された光は、正六角形から延びるように第2方向d2に向かう。すなわち、第1部分20において、光は、平面視において正六角形形状から等方的に広がり、第2部分30に入射する光の明るさのむらを小さくすることができる。
Alternatively, as shown in FIG. 8, the outer contour of the reflecting
図9には、図8に示された第1部分20が示されている。この第1部分20の反射面22は、正六角形の中心から各頂点へと向かって入射側面21に対する傾斜角度が小さくなっていく曲面である。
FIG. 9 shows the
さらに、図8に示された例では、第1部分20は、正六角形に対応した六角格子の格子点に対応する位置に設けられている。したがって、第1部分20の中間線であって図8の二点鎖線で囲まれた領域は、正六角形となっている。このため、反射面22で反射された光は、第1部分20の中間線まで、等方的に広がる。ここで、正六角形は、平面充填可能な形状である。このため、同一の第1部分20の中間線で囲まれた領域のみで、導光部材10の全体を敷き詰めることができる。第1部分20の中間線で囲まれた領域で敷き詰められるように導光部材10が形成されていることで、反射面22で反射された光は、導光部材10の各領域において等方的に広がる。すなわち、導光部材10の全体において、出射する光の明るさのむらを小さくすることができる。
Further, in the example shown in FIG. 8, the
特に、正六角形は、図6に示された正方形と比較して、中心から周縁までの最短の長さに対する最長の長さの比が小さい。具体的には、正方形の中心から周縁までの最短の長さに対する最長の長さの比が約1.41であるのに対し、正六角形の中心から周縁までの最短の長さに対する最長の長さの比は、約1.15である。すなわち、正方形より正六角形のほうが、中心から周縁までの長さのばらつきが小さい。したがって、図8に示されたように、第1部分20の中間線で囲まれた領域で平面充填するように導光部材10が形成されていることで、光が導光部材10の全体からより均一に出射しやすくなる。このため、導光部材10から出射する光の明るさのむらをより小さくすることができる。
In particular, the regular hexagon has a smaller ratio of the longest length to the shortest length from the center to the periphery as compared with the square shown in FIG. Specifically, the ratio of the longest length to the shortest length from the center to the periphery of the square is about 1.41, while the longest length to the shortest length from the center to the periphery of a regular hexagon. The ratio of the dimensions is about 1.15. That is, the regular hexagon has a smaller variation in length from the center to the periphery than the square. Therefore, as shown in FIG. 8, since the
また、図8に示された例では、第1部分20は、光源5に対面するように設けられている。言い換えると、光源5は、第1部分20に対面する位置に配置される。この変形例において、第1部分20の中心が六角格子の格子点に対応する位置に設けられているため、光源5も、第1部分20に対面するように、六角格子の格子点に対応する位置に配置されている。
Further, in the example shown in FIG. 8, the
1 面光源装置
5 光源
10 導光部材
11 一側主面
12 他側主面
20 第1部分
21 入射側面
22 反射面
25 凹部
30 第2部分
31 第1面
32 第2面
35 出射手段
1 surface
Claims (17)
前記複数の光源の各々に対面して設けられ、前記光源からの光の少なくとも一部を反射する反射面を有する複数の第1部分と、
前記第1方向に互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記第1部分で反射された光の少なくとも一部を前記第1面及び前記第2面で全反射させることで前記第1方向に非平行な第2方向に光を導光させる第2部分と、を備える、導光部材。 A light guide member arranged facing a plurality of light sources in the first direction.
A plurality of first portions provided facing each of the plurality of light sources and having a reflecting surface that reflects at least a part of the light from the light source.
The first surface has a first surface and a second surface facing each other in the first direction, and at least a part of the light reflected by the first portion is totally reflected by the first surface and the second surface. A light guide member comprising a second portion that guides light in a second direction that is non-parallel to one direction.
前記反射面は、前記入射側面に対して傾斜している、請求項1に記載の導光部材。 The first portion has an incident side facing the light source.
The light guide member according to claim 1, wherein the reflecting surface is inclined with respect to the incident side surface.
前記第2面は、前記第1面と平行な部分を含む、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の導光部材。 The first surface is a flat surface and
The light guide member according to any one of claims 1 to 6, wherein the second surface includes a portion parallel to the first surface.
前記第1方向に対向する一側主面及び他側主面を備え、
前記一側主面は、前記光源に対面し、
前記他側主面には、前記一側主面に向けて先細りする凹形状が、互いから離間して複数設けられ、
前記他側主面のうちの前記凹形状を形成する部分は、前記一側主面から入射した光の少なくとも一部を反射する反射面として機能し、
前記一側主面及び前記他側主面は、前記反射面で反射された光の少なくとも一部を全反射させることで前記第1方向に非平行な第2方向に光を導光させる、導光部材。 A light guide member arranged facing a plurality of light sources in the first direction.
The main surface on one side and the main surface on the other side facing the first direction are provided.
The one-sided main surface faces the light source and
The other side main surface is provided with a plurality of concave shapes that taper toward the one side main surface so as to be separated from each other.
The portion of the other main surface that forms the concave shape functions as a reflecting surface that reflects at least a part of the light incident from the one side main surface.
The one-side main surface and the other-side main surface guide light in a second direction non-parallel to the first direction by totally reflecting at least a part of the light reflected by the reflection surface. Optical member.
前記第1方向において前記導光部材の前記第1部分に対面する複数の光源と、を備える、面光源装置。 The light guide member according to any one of claims 1 to 12,
A surface light source device comprising a plurality of light sources facing the first portion of the light guide member in the first direction.
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