JP2603649C - - Google Patents

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JP2603649C
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light
lamp
light guide
reflection
light diffusing
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、ライトパネルや液晶表示装置のバックライト等に用いられ、発光面
で略均一な輝度が要求される面状照明器具に関するものである。 [背景技術] 一般に、この種の面状照明器具では、板状のライトガイドを有し、ライトガイ
ドの表裏以外の面からランプの放射光を導入し、これを表裏の一面である光導出
面から取り出すようにしている。しかしながら、単にランプとライトガイドとを
組み合わせただけでは、ランプの近傍において輝度がもっとも高く、ランプから
離れると輝度が急速に低下するものであるから、光導出面で均一な輝度を得るこ
とができないという問題が生じる。そこで、従来よりこの問題への対処法として
次の2つの対策が提案されている。 すなわち、第1の対策としては、第6図(a)に示すように、光導出面21に
フィルタ7を対置することが提案されている。このフィルタ7は、第6図(b)
に示すように、ランプ1との距離が近いほど透過率(破線で示す)が低下するよ
うに設定されており、輝度(実線で示す)の高い部分ほど透過率を低下させるこ の対策法では、輝度の高い部分を減光することにより、輝度の均一化を図ってい
るものであるから、ランプ1の放射光の利用効率が低いという問題が生じる。 そこで、第2の対策としては、第7図(a)に示すように、ライトガイド2の
光導出面21とは反対側の面である光拡散面における拡散反射率を場所によって
変えるようにしたものである。すなわち、ランプ1に近い部分では拡散反射率が
小さくなるようにし、ランプ1から離れるほど拡散反射率が大きくなるようにし
たものである。具体的には、ライトガイド2の光拡散面に点状の反射部23(第
7図(a)中斜線部)を多数形成し、第7図(b)に示すように、ランプ1から
離れるほど反射部23の分布密度が高くなるようにしているのであって、反射部
23の無い部分は凹凸面としたり、屈折率の異なる材料をコーティングすること
により、吸収性の処理を施している。この構成では、ランプ1からの距離がライ
トガイド2の板厚の5倍程度になると、ランプ1の近傍とランプ1から離れた部
分とでの反射部23の密度差が大きくなり、ランプ1の近傍の反射部23の分布
密度が非常に小さくなって、輝度むらが生じるという問題が生じ、極端な場合に
は、輝度の高い部分が星状に出現するようになる。この現象はライトガイド2の
板厚が小さいほど顕著になるものである。 [発明の目的] 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、
発光面の輝度が十分に均一化された面状照明器具を提供することにある。 [発明の開示] (構成) 本発明に係る面状照明器具は、光源となるランプと、透明材料により板状に形
成され表裏以外の面からランプの放射光が導入され表裏の一面が光導出面となる
とともに光導出面の反対側面が光拡散面となったライトガイドとを備え、ライト
ガイドの光導出面は、滑らかに形成されてランプの放射光のうち光拡散面で反射
されていない光束のすべてを全反射するようにランプから一定の距離範囲ではラ
ンプから遠くなるほど光拡散面との距離を広げる形に傾斜し、光拡散面は、拡散
反射を行なう多数の反射部が形成され、ランプからの直接光と光導出面での全反
射光との光拡散面上での合成分布強度が高いほど反射部の分布密度が低くなるよ うに設定されて成るものであり、光導出面をランプからの直接光が全反射される
ように形成するとともに、光拡散面における反射部の分布密度が光拡散面での光
の強度に反比例するように設定されていることにより、光拡散面で反射された後
の発光面での輝度が略均一になるようにしたものである。 (実施例) 第1図に示すように、箱体10内に、光源となるランプ1と、板状のライトガ
イド2とが納装される。ランプ1としては、直管状蛍光ランプが用いられており
、ライトガイド2の一側面に対向して配設されている。ライトガイド2は、ガラ
スやアクリル等の透明材料により形成されており、表裏の一面(第1図(b)の
上面)が光導出面21、他面が光拡散面22となっている。光導出面21は、滑
らかな凸曲面であって、中間部において光拡散面22との距離が最大となり、ラ
ンプ1からもっとも離れた位置では光拡散面22との距離が最小となるように設
定されている。一方、光拡散面22は、第2図に示すように、ランプ1の長手方
向に略平行な多数の反射部23を有しており、各反射部23は、印刷等により拡
散反射を行なうように光拡散面22に密着形成されている。また、隣接する反射
部23間は平面状の透過部24となっている。ここで、反射部23の分布密度は
、第2図(b)に示すように、ランプ1からの距離に応じて変化し、ランプ1か
らもっとも離れた位置に至るまでの中間部に分布密度が極大となる部位が存在し
、他の部分は単調に増加するようになっている。 ランプ1とライトガイド2との位置関係は、ランプ1の放射光のうちライトガ
イド2に導入されて光拡散面22で反射されていない光束がすべて全反射される
ように設定されているのであって、ランプ1からの放射光は少なくとも1回は光
拡散面22で反射されない限り、光導出面21から外に取り出せないようになっ
ている。 箱体10の一面であって、ライトガイド2の光導出面21に対向する位置には
、拡散透過および拡散反射を行なう拡散板3が配設されており、一方、箱体10
の内周面であって光拡散面22に対向する面は反射面4となっている。拡散板3
は、ライトガイド2と離間して配置しているが、密着配置してもよい。反射面4
は、金属面である正反射面、もしくは塗装等による拡散反射面であって、ライト ガイド2の光拡散面22のうち透過部24を透過する光束を反射するようになっ
ている。 以上の構成により、ランプ1から放射された光束は、一部が光導出面21で全
反射されてランプ1から離れた部位まで案内されるのである。ところで、ランプ
1からの放射光について考察すると、第3図(a)に示すように、ランプ1から
光拡散面22に直接照射される光束の分布は距離の2乗に反比例するから、第3
図(b)に示すように、単調に減少することになる。また、第4図(a)に示す
ように、ランプ1から光導出面21で全反射されて光拡散面22に到達する光束
の分布は、第4図(b)に示すように、ランプ1から所定距離離れた部位で立ち
上がり、そこから次第に減少することになる。したがって、光拡散面22での光
の強度分布は、第5図に示すように、次第に減少して一旦極小となった後、極大
となり、再び減少するという傾向を取ることになる。ここで、上述したように、
光拡散面22では反射部23の分布密度がライトガイド2のランプ1側の端部か
ら他端部に向かって、次第に増加し、極大、極小となった後、再び増加するよう
に設定されているから、この分布を光拡散面22での光強度と逆比例関係となる
ように設定すれば、光導出面21での輝度分布が略均一になるのである。 さらに、本実施例においては、拡散板3と反射面4との存在により、光拡散面
22での透過部24に対応する部位の光も反射面4で反射させて利用することが
できるのであり、一層、光の利用効率が高まるものである。 以上のようにして、ライトガイド2に形成された反射部23の分布密度を変え
ることにより全体の輝度分布を均一化することができるという利点を有するもの
である。また、ライトガイド2を拡散板3と反射面4とで挟むことにより、反射
部23と透過部24との存在による輝度むらを緩和するから、輝度の均一化効果
が高く、薄型にしても反射部23のパターンが目立つことがなく、しかもランプ
1からの直接光はすべて光導出面で反射されるようにしているから、ランプ1か
らの放射光をランプ1から離れた部位まで到達させることができるという利点を
有するのである。また、減光フィルタを用いていないので、ランプ1の放射光の
利用効率が高くなるという利点を有する。さらに、拡散反射を行なう反射部23
と、透過部24に対応する反射面4と、拡散板3とにより3段階で輝度の均一化 を図っているから、輝度の均一化効果が高く、かつ高効率が得られるという利点
を有する。 [発明の効果] 本発明は上述のように、光源となるランプと、透明材料により板状に形成され
表裏以外の面からランプの放射光が導入され表裏の一面が光導出面となるととも
に光導出面の反対側面が光拡散面となったライトガイドとを備え、ライトガイド
の光導出面は、滑らかに形成されてランプの放射光のうち光拡散面で反射されて
いない光束のすべてを全反射するようにランプから一定の距離範囲ではランプか
ら遠くなるほど光拡散面との距離を広げる形に傾斜し、光拡散面は、拡散反射を
行なう多数の反射部が形成され、ランプからの直接光と光導出面での全反射光と
の光拡散面上での合成分布強度が高いほど反射部の分布密度が低くなるように設
定されて成るものであり、ランプからの直接光を光導出面では全反射させるよう
にし、かつライトガイドの光拡散面に反射部と透過部とを形成するにあたり、ラ
ンプからの直接光と光導出面での全反射光との光拡散面上での合成分布強度が高
いほど反射部の分布密度を低くしているので、発光面での輝度の均一化が行なえ
るという利点を有する。また、反射と拡散とにより輝度の均一化を行ない、減光
手段を用いていないので、ランプの放射光の利用効率が高いという利点を有する
ものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a planar lighting device used for a light panel, a backlight of a liquid crystal display device, or the like, and requiring substantially uniform luminance on a light emitting surface. [Background Art] In general, this type of planar lighting device has a plate-shaped light guide, and radiates light from a lamp from a surface other than the front and back of the light guide, and transmits the light from a light guide surface, which is one surface of the front and back. I try to take it out. However, simply combining a lamp and a light guide results in the highest brightness near the lamp, and the brightness decreases rapidly away from the lamp, so that uniform brightness cannot be obtained on the light guide surface. Problems arise. Therefore, the following two countermeasures have been proposed as countermeasures against this problem. That is, as a first countermeasure, as shown in FIG. 6 (a), it is proposed that the filter 7 is provided opposite to the light extraction surface 21. This filter 7 is shown in FIG.
As shown in (2), the transmittance (indicated by a broken line) is set to decrease as the distance from the lamp 1 decreases, and in this countermeasure that the transmittance decreases as the luminance (indicated by a solid line) increases. Since the luminance is made uniform by dimming the high-luminance part, there arises a problem that the use efficiency of the radiated light of the lamp 1 is low. Therefore, as a second countermeasure, as shown in FIG. 7 (a), the diffuse reflectance of the light diffusing surface on the opposite side of the light guide surface 21 of the light guide 2 is changed depending on the location. It is. That is, the diffuse reflectance is reduced in a portion close to the lamp 1, and the diffuse reflectance is increased as the distance from the lamp 1 increases. Specifically, a large number of dot-like reflecting portions 23 (hatched portions in FIG. 7A) are formed on the light diffusing surface of the light guide 2 and separated from the lamp 1 as shown in FIG. 7B. The higher the distribution density of the reflecting portion 23 is, the more the surface without the reflecting portion 23 is made to have an uneven surface or is coated with a material having a different refractive index to perform an absorptive treatment. In this configuration, when the distance from the lamp 1 is about five times the plate thickness of the light guide 2, the difference in the density of the reflecting portion 23 between the vicinity of the lamp 1 and a portion distant from the lamp 1 increases, and A problem arises in that the distribution density of the neighboring reflection portions 23 becomes extremely small, causing uneven brightness. In an extreme case, a portion having high brightness appears in a star shape. This phenomenon becomes more remarkable as the thickness of the light guide 2 becomes smaller. [Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and the object thereof is as follows.
An object of the present invention is to provide a planar lighting device in which the luminance of a light emitting surface is sufficiently uniform. [Disclosure of the Invention] (Configuration) A planar lighting device according to the present invention includes a lamp serving as a light source, and a plate formed of a transparent material, in which radiated light of the lamp is introduced from a surface other than the front and back, and one surface of the front and back is a light output surface. And a light guide having a light diffusing surface on the opposite side of the light guiding surface, and the light guiding surface of the light guide is formed of all of the luminous flux of the emitted light of the lamp that is not reflected by the light diffusing surface. In a certain distance range from the lamp so as to totally reflect the light, the distance from the lamp increases as the distance from the lamp increases, and the light diffusion surface is formed with a large number of reflection parts that perform diffuse reflection, and The distribution density of the reflecting portion is set lower as the combined distribution intensity of the direct light and the total reflection light on the light output surface on the light diffusion surface becomes higher. Is totally reflected And the distribution density of the reflection portion on the light diffusion surface is set so as to be inversely proportional to the intensity of light on the light diffusion surface. The brightness is made substantially uniform. (Example) As shown in FIG. 1, a lamp 1 serving as a light source and a plate-shaped light guide 2 are housed in a box 10. As the lamp 1, a straight tube fluorescent lamp is used, and is disposed to face one side of the light guide 2. The light guide 2 is formed of a transparent material such as glass or acrylic. One surface of the front and back surfaces (the upper surface in FIG. 1B) is a light guiding surface 21 and the other surface is a light diffusing surface 22. The light guiding surface 21 is a smooth convex curved surface, and is set so that the distance to the light diffusing surface 22 is maximum at the intermediate portion and the distance to the light diffusing surface 22 is minimum at the position farthest from the lamp 1. ing. On the other hand, as shown in FIG. 2, the light diffusing surface 22 has a large number of reflecting portions 23 substantially parallel to the longitudinal direction of the lamp 1, and each reflecting portion 23 performs diffuse reflection by printing or the like. Is formed in close contact with the light diffusion surface 22. Further, between the adjacent reflection portions 23, a planar transmission portion 24 is formed. Here, as shown in FIG. 2 (b), the distribution density of the reflection portion 23 changes according to the distance from the lamp 1, and the distribution density is in the middle portion up to the position farthest from the lamp 1. There is a local maximum, and the other parts monotonically increase. The positional relationship between the lamp 1 and the light guide 2 is set so that all of the luminous flux of the radiated light of the lamp 1 which is introduced into the light guide 2 and not reflected by the light diffusing surface 22 is totally reflected. Thus, the radiated light from the lamp 1 cannot be taken out of the light guide surface 21 unless reflected by the light diffusion surface 22 at least once. On one surface of the box body 10, at a position facing the light guide surface 21 of the light guide 2, a diffusion plate 3 that performs diffuse transmission and reflection is provided.
The surface facing the light diffusion surface 22 is the reflection surface 4. Diffusing plate 3
Are arranged apart from the light guide 2, but may be arranged in close contact. Reflective surface 4
Is a specular reflection surface which is a metal surface or a diffuse reflection surface formed by painting or the like, and reflects a light beam transmitted through the transmission portion 24 of the light diffusion surface 22 of the light guide 2. With the configuration described above, a part of the light beam emitted from the lamp 1 is totally reflected by the light output surface 21 and guided to a part distant from the lamp 1. By the way, considering the radiated light from the lamp 1, as shown in FIG. 3A, the distribution of the luminous flux directly radiated from the lamp 1 to the light diffusing surface 22 is inversely proportional to the square of the distance.
As shown in FIG. 6B, the value decreases monotonously. Further, as shown in FIG. 4 (a), the distribution of the luminous flux totally reflected from the lamp 1 on the light guiding surface 21 and reaching the light diffusing surface 22 is distributed from the lamp 1 as shown in FIG. 4 (b). It rises at a site separated by a predetermined distance, and gradually decreases from there. Therefore, as shown in FIG. 5, the light intensity distribution on the light diffusing surface 22 has a tendency to gradually decrease, temporarily reach a minimum, then reach a maximum, and then decrease again. Here, as described above,
On the light diffusing surface 22, the distribution density of the reflecting portions 23 is set so as to gradually increase from the end on the lamp 1 side of the light guide 2 toward the other end, reach a maximum and a minimum, and then increase again. Therefore, if this distribution is set so as to be in inverse proportion to the light intensity on the light diffusion surface 22, the luminance distribution on the light extraction surface 21 becomes substantially uniform. Furthermore, in the present embodiment, the presence of the diffusion plate 3 and the reflection surface 4 allows the light of the portion corresponding to the transmission portion 24 of the light diffusion surface 22 to be reflected by the reflection surface 4 and used. This further enhances the light use efficiency. As described above, there is an advantage that the entire luminance distribution can be made uniform by changing the distribution density of the reflecting portions 23 formed on the light guide 2. In addition, since the light guide 2 is sandwiched between the diffusion plate 3 and the reflection surface 4, unevenness in brightness due to the presence of the reflection portion 23 and the transmission portion 24 is reduced. Since the pattern of the portion 23 is not conspicuous and all the direct light from the lamp 1 is reflected on the light exit surface, the radiated light from the lamp 1 can reach a part remote from the lamp 1. It has the advantage that. Further, since no light-attenuating filter is used, there is an advantage that the efficiency of using the emitted light of the lamp 1 is increased. Further, the reflection unit 23 that performs diffuse reflection
In addition, since the luminance is made uniform in three stages by the reflection surface 4 corresponding to the transmission portion 24 and the diffusion plate 3, there is an advantage that the effect of uniforming the luminance is high and high efficiency is obtained. [Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a lamp serving as a light source, a plate formed of a transparent material, and radiated light of the lamp is introduced from a surface other than the front and back surfaces, and one of the front and back surfaces serves as a light extraction surface and a light extraction surface. And a light guide having a light diffusing surface on the opposite side of the light guide, and the light guide surface of the light guide is formed so as to totally reflect all the luminous flux of the radiated light of the lamp that is not reflected by the light diffusing surface. In a certain distance range from the lamp, the distance from the lamp increases as the distance from the lamp increases, and the light diffusion surface is formed with a large number of reflection parts that perform diffuse reflection. The distribution density of the reflecting part is set to be lower as the combined distribution intensity on the light diffusion surface with the total reflection light at the surface is higher, and the direct light from the lamp is totally reflected at the light output surface West, In addition, when forming the reflecting portion and the transmitting portion on the light diffusing surface of the light guide, the distribution of the reflecting portion increases as the combined distribution intensity on the light diffusing surface of the direct light from the lamp and the total reflection light on the light guiding surface increases Since the density is reduced, there is an advantage that the luminance on the light emitting surface can be made uniform. In addition, since the luminance is made uniform by reflection and diffusion, and no dimming means is used, there is an advantage that the efficiency of using the emitted light of the lamp is high.

【図面の簡単な説明】 第1図(a)(b)はそれぞれ本発明の一実施例を示す平面図と断面図、第2
図(a)(b)はそれぞれ同上の光拡散面に形成された反射部のパターンを示す
平面図と分布密度を示す説明図、第3図は同上の光拡散面におけるランプからの
直接光を示す動作説明図、第4図は同上の光導出面におけるランプからの直接光
を示す動作説明図、第5図は同上の光拡散面における合成光強度を示す動作説明
図、第6図(a)(b)はそれぞれ従来例を示す概略構成図と動作説明図、第7
図(a)(b)はそれぞれ他の従来例を示す概略構成図と反射部の分布密度を示
す説明図である。 1はランプ、2はライトガイド、21は光導出面、22は光拡散面、23は反
射部、24は透過部である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 (a) and 1 (b) are a plan view and a sectional view, respectively, showing an embodiment of the present invention, and FIGS.
FIGS. 3A and 3B are a plan view showing a pattern of a reflecting portion formed on the light diffusion surface and an explanatory diagram showing a distribution density, respectively. FIG. 3 is a diagram showing direct light from a lamp on the light diffusion surface. FIG. 4 is an operation explanatory diagram showing direct light from a lamp on the light extraction surface of the above, FIG. 5 is an operation explanatory diagram showing combined light intensity on the light diffusing surface of the above, and FIG. 6 (a). (B) is a schematic configuration diagram and operation explanatory diagram showing a conventional example, and FIG.
FIGS. 1A and 1B are a schematic configuration diagram showing another conventional example and an explanatory diagram showing a distribution density of a reflection portion. 1 is a lamp, 2 is a light guide, 21 is a light exit surface, 22 is a light diffusion surface, 23 is a reflection part, and 24 is a transmission part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)光源となるランプと、透明材料により板状に形成され表裏以外の面から
ランプの放射光が導入され表裏の一面が光導出面となるとともに光導出面の反対
側面が光拡散面となったライトガイドとを備え、ライトガイドの光導出面は、滑
らかに形成されてランプの放射光のうち光拡散面で反射されていない光束のすべ
てを全反射するようにランプから一定の距離範囲ではランプから遠くなるほど光
拡散面との距離を広げる形に傾斜し、光拡散面は、拡散反射を行なう多数の反射
部が形成され、ランプからの直接光と光導出面での全反射光との光拡散面上での
合成分布強度が高いほど反射部の分布密度が低くなるように設定されて成ること
を特徴とする面状照明器具。
(1) A lamp serving as a light source, and a plate formed of a transparent material, radiation emitted from the lamp is introduced from a surface other than the front and back surfaces, one surface of the front and back surfaces becomes a light extraction surface, and the opposite side surface of the light extraction surface is formed. A light guide that is a light diffusing surface, and the light guide surface of the light guide is formed smoothly and is fixed from the lamp so as to totally reflect all of the luminous flux of the radiated light of the lamp that is not reflected by the light diffusing surface. In the distance range of
The light diffusing surface is formed with a large number of reflective portions that perform diffuse reflection, and is formed on the light diffusing surface between direct light from the lamp and total reflected light on the light guiding surface. A planar lighting device characterized in that the distribution density of the reflection portion is set to be lower as the combined distribution intensity is higher.

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