JP3875362B2 - Light guide plate and flat illumination device - Google Patents
Light guide plate and flat illumination device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3875362B2 JP3875362B2 JP22052497A JP22052497A JP3875362B2 JP 3875362 B2 JP3875362 B2 JP 3875362B2 JP 22052497 A JP22052497 A JP 22052497A JP 22052497 A JP22052497 A JP 22052497A JP 3875362 B2 JP3875362 B2 JP 3875362B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface portion
- guide plate
- light guide
- light
- incident end
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、側端面から導入した光を表面から放射する導光板およびこの導光板を用いた平面照明装置に関し、特に液晶表示面の照明に利用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶ディスプレィのいわゆるバックライト光源として使用される平面照明装置は、光源ランプからの光を透明な導光板の側端面からこの導光板内に導き、導光板内での光の反射を利用して導光板の表面全域からこの光を均一に出射させるようにしたものである。平面照明装置が使用される液晶ディスプレィの特性を考慮した場合、この平面照明装置に要求される機能としては、全体として薄板状であること、および光源ランプの消費電力を極力抑えるものであることの他に、全体に亙って均一な光を出射させることが特に重要である。
【0003】
このような目的のため、従来の平面照明装置は、導光板の裏面側に光反射シートを設けると共に導光板の表面側に頂角がほぼ90度の二等辺三角柱状のプリズム面を平行に配列したプリズムシートをこれらのプリズム面の長手方向が相互に直交するように二枚重ね合わせた構造が採用される。つまり、導光板の裏面側から出射した光を光反射シートによって再び導光板内に入射させ、導光板の表面から出射した光を一対のプリズムシートによって収束させ、高輝度の照明光が得られるように配慮している。
【0004】
また、導光板に入射した光の均一分散を意図して、この導光板の裏面に白色インクなどによる数百μm 程度の大きさのドットを無数に印刷したものも知られている。この場合、ドットが目障りとならないように、導光板とプリズムシートとの間に光拡散板を介在させ、導光板の表面から出射した光を光拡散板によって分散させるようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
導光板の表面から出射した光は、この導光板の構造に依存した、通常、制御不可能な指向性を持っており、その最大輝度が得られる方向と所望の視認方向とが一致しない場合がほとんどである。このため、プリズムシートを導光板の表面に単に重ねただけでは、導光板からの光がプリズム面の一方の斜面側からのみ出射した状態となり、均一な分布の光強度を得ることができない。
【0006】
白色インクによるドットを導光板の裏面に印刷し、この導光板内を伝播する光を拡散させるようにしたものでは、光の吸収損失が発生する欠点を有する。しかも、これらのドットが目立たないように、光拡散板を併用する必要があるため、この光拡散板を通過する光のほとんどが拡散光となってしまい、輝度の低下が著しく大きくなる結果、光量の大きな明るい光源を使用する必要があるため、大電力を消費する。その上、光の進行方向の制御がまったく不可能となってしまう。
【0007】
また、従来のプリズムシートは、導光板からの拡散光を収束させることができるものの、導光板から出射する光は、導光板の表面に対して垂直ではなく、一般的に光源から離れる方向に傾斜している成分が多い。このため、従来のプリズムシートは、導光板の表面から出射する光を所望の方向、すなわち導光板の表面に対して垂直な方向に偏向させることができない。
【0008】
さらに、従来の平面照明装置は、光拡散板の他に2枚のプリズムシートを導光板の上に重ね合わせて使用しているため、部品点数が多く、厚みを全体として薄くすることができなかった。また、光拡散板や2枚のプリズムシートでの界面反射などによる光の損失が大きく、光量の大きな明るい光源を使用する必要があり、装置全体のコンパクト化および低消費電力化を阻害する要因となる。
【0009】
【発明の目的】
本発明の第1の目的は、損失が少なく、しかも高輝度の光を所望の分布で出射させることが可能な導光板を提供することにある。
【0010】
また、本発明の第2の目的は、光の損失のみならず部品点数が少なく、しかも薄くコンパクトで低消費電力化が可能な平面照明装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の形態は、光が出射する表面部と、この表面部の反対側に位置する裏面部と、これら表面部および裏面部の一端側に位置して光源からの光を導入するための入射端面部とを有し、この入射端面部から入射した光を前記表面部から出射させるための導光板であって、前記表面部には、集光性と方向制御性とを有し、前記裏面部にて反射した光を当該表面部から出射させるための複数の順方向の凸部がランダムに形成されており、これら順方向の凸部は、前記表面部に対して垂直に投影した輪郭形状が前記入射端面部とほぼ平行な一辺を有する三角形をなし、かつ前記一辺がこの三角形の前記一辺を含まない頂点よりも前記入射端面部側に位置しており、前記表面部に対してほぼ垂直であって前記一辺を含まない一対の垂直面を有することを特徴とするものである。
【0012】
本発明によると、入射端面部から導光板内に入射した光源からの光の一部は、導光板の裏面部で表面部側へ向けて全反射し、その一部が順方向の凸部に入り、集光されつつ表面部に対してより垂直に立った状態で導光板の外側に出射する。
【0013】
また、本発明の第2の形態は、本発明の第1の形態による導光板と、この導光板の前記入射端面部に向けて光を投射する光源と、前記導光板の前記表面部に沿った平面部と、前記導光板の前記入射端面部と平行な方向に延びると共に前記入射端面部と直交する方向に配列する三角柱状のプリズム面とを有し、前記導光板の前記表面部に重ね合わされて前記導光板の前記表面部から出射する光を所定の方向に偏向させるための光偏向板とを具えたことを特徴とする平面照明装置にある。
【0014】
本発明によると、入射端面部から導光板内に入射した光源からの光の一部は、導光板の裏面部で表面部側へ向けて全反射し、その一部が凸部に入り、集光されつつ表面部に対してより垂直に立った状態で導光板の外側に出射する。このようにして導光板の表面部から出射した光は、光偏向板により所定の方向に偏向される。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明による導光板または平面照明装置において、導光板の裏面部に入射端面部と平行な方向に配列すると共に入射端面部と直交する方向に延びる三角柱状のプリズム面を形成するようにしてもよい。また、表面部に対して垂直に投影した輪郭形状が入射端面部とほぼ平行な一辺を有する三角形をなし、この三角形の先の一辺を含まない頂点が先の一辺よりも入射端面部側に位置する複数の逆方向の凸部を表面部にランダムに形成し、これら逆方向の凸部が表面部に対してほぼ垂直であって先の一辺を含まない一対の垂直面を有するものであってよい。
【0016】
この場合、順方向および逆方向の凸部の三角形は、二等辺三角形であることが好ましく、表面部に対して傾斜し、かつ一辺を含む錐面と、一対の垂直面とからなる三角錐であってもよいし、三角柱状であってもよい。これら順方向および逆方向の凸部は、一辺を共有して一体的に形成されていてもよく、この場合、全体として四角柱状をなすものであってもよい。さらに、この三角形の頂点を含む二つの斜辺のなす角は、凸部を構成する材料の屈折率をn、凸部に入射する光線と平面部とのなす角をβとした場合、tan-1[cosβ・tan{π−2sin-1(1/n)}]以上であることが望ましい。また、表面部の単位面積当たりに占める順方向の凸部の割合を入射端面部から離れるほど大きく設定したり、表面部の単位面積当たりに占める順方向および逆方向の凸部の割合を入射端面部の長手方向に沿った表面部の幅方向両側端部で相対的に大きく設定することが望ましい。これら順方向および逆方向の凸部の大きさは、150μm以下であることが好ましい。さらに、順方向の凸部の2つの斜辺の長さと、逆方向の凸部の2つの斜辺の長さとが相互に異なっていてもよい。
【0017】
一方、本発明による平面照明装置において、導光板の表面部および入射端面部以外の部分を覆う光反射シートをさらに設けてもよい。また、光偏向板のプリズム面および平面部の少なくとも一方に光拡散用の微小凹凸を形成するようにしてもよい。さらに、光偏向板の平面部と導光板の入射端面部側ほど平面部との間隔が拡がる傾斜面とのなす角を、平面部と入射端面部側ほど平面部との間隔が狭まる傾斜面とのなす角よりも小さくするようにしてもよい。
【0018】
【実施例】
本発明による導光板を組み込んだ本発明による平面照明装置の実施例について、図1〜図10を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、同様な課題を内包する他の分野の技術にも応用することができる。
【0019】
本発明の第1の実施例による平面照明装置の断面構造を図1に示し、その分解した状態の外観を図2に示す。すなわち、本実施例における平面照明装置11は、矩形の板状をなす導光板12と、この導光板12の入射端面部13に沿って配置される線状の光源ランプ14と、導光板12の表面部15に重ね合わされる光偏向板16と、導光板12の入射端面部13および表面部15以外の部分を覆う光反射シート17とを有する。また、冷陰極管や複数のLEDにて構成される光源ランプ14は、反射面が凹曲面となったリフレクタ18で囲まれており、このリフレクタ18からの反射光は、表面部15とほぼ平行に導光板12の入射端面部13から導光板12内に入射するようになっている。
【0020】
本実施例における導光板12は、透明なアクリル樹脂(PMMA)にて形成され、光源ランプ14からの光を導入するための入射端面部13と、この入射端面部13の反対側に位置する反射端面部19と、これら入射端面部13および反射端面部19の両側端に接続する一対の側端面部20と、これら入射端面部13および反射端面部19および側端面部20で囲まれて入射端面部13から入射した光を出射させるための表面部15およびその反対側に位置する裏面部21とを有する。また、表面部15と裏面部21との間隔が入射端面部13側に対して反射端面部19側ほど狭くなるように、表面部15に対して裏面部21が0. 5度から1度程度傾斜したテーパ状となっている。
【0021】
前述した光反射シート17は、導光板12の反射端面部19と一対の側端面部20と裏面部21とを覆い、これらから出射する光を再び導光板12内に反射させて導光板12の表面部15から出射させるためのものであり、白色の紙などを折り曲げたものである。
【0022】
導光板12の表面部15を模式的に図3に示し、本実施例における順方向(以下、これを第1と記述する)の凸部の抽出拡大形状を図4に示す。すなわち、導光板12の表面部15には、この表面部15に対して垂直に投影した輪郭形状が三角形をなし、一対の対称な垂直錐面22と傾斜錐面23とを有する二等辺三角錐形の第1の凸部24がランダムに配置され、これら第1の凸部24と後述する光偏向板16との間、およびこの平面照明装置を液晶ディスプレィのバックライト光源として使用した場合における液晶パネルのセルと第1の凸部24との間でそれぞれモアレ縞などが発生しないように配慮している。この場合、個々の第1の凸部24を肉眼にて識別できないように、各第1の凸部24の任意の一辺をそれぞれ150μm以下の大きさに設定することが好ましいが、製造の容易性を考慮して10μm以上であることが望ましく、第1の凸部24の大きさを10〜150μmの範囲に設定することにより、従来のような光拡散板を使用する必要がなくなり、光の進行方向を比較的容易に制御することが可能となる。
【0023】
また、第1の凸部24の垂直錐面22は、表面部15に対して垂直をなしていることが好ましいけれども、導光板12の製造時における金型に対する適当な抜き勾配を設定する必要上、表面部15とのなす角が90度を越えるように設定してもよい。また、突部24の傾斜錐面23の底辺25は、入射端面部13とほぼ平行に設定されている。
【0024】
ところで、導光板12の入射端面部13に入射角、すなわち表面部15と光線とのなす角がγで入射する光線は、導光板12を構成する材料の屈折率n(本実施例のアクリル樹脂の場合、n=1. 49)に応じて
0≦|γ|≦sin -1(l/n)
を満たす入射角γの範囲で導光板12内を進行する。そして、表面部15側へ伝播する光線の一部は、第1の凸部24内に入り、他の一部は表面部15からそのまま導光板12の外側に出射し、残りは表面部15で全反射して裏面部21側へ伝播する。
【0025】
表面部15および光偏向板16の側面形状を拡大して図5に示し、第1の凸部24の平面形状を図6に示す。すなわち、第1の凸部24内に入った光線Lが一対の垂直錐面22で全反射せずにここから出射するためには、表面部15と平行な平面内を進行する光線Lを考えた場合、垂直錐面22に対する光線Lの入射角をθとすると、
θ≦sin -1(l/n)
を満足する必要がある。ここで、円周率をπとすると、一対の垂直錐面22のなす角α1 は、α1 =2・{(π/2)−θ}であるから、
α1 ≧π−2sin -1(l/n)
となるが、実際問題として、光線Lの光路を含む平面は、表面部15に対して傾斜しており、この平面内における一対の垂直錐面22のなす角αは、光線Lと表面部15とのなす角をβとした時、tan α=cos β・tan α1 であるから、
α≧tan -1[ cosβ・ tan{π−2sin -1(1/n) }]
を満足すればよいことが判る。
【0026】
具体的には、屈折率nが1. 49のアクリル樹脂を導光板12として採用した本実施例では、集光性を良くするためにαが85〜135度の範囲にあることが望ましい。また、実際問題として、光線Lの光路を含む平面は表面部15に対して傾斜しており、この光線Lと表面部15とのなす角をβとした場合、これが垂直錐面22で全反射せずにここから出射するためには、
β≦(3/2)・sin -1(l/n)
を満足する必要がある。ここで、β=(3/2)・sin -1(l/n)の場合、本実施例における上述のαは約135度となるので、αが95度から135度の範囲に収まるように、第1の凸部24を形成することが好ましい。
【0027】
つまり、上述した第1の凸部24は表面部15から出射する光の向きをより垂直に偏向させるように機能する。
【0028】
光源ランプ14から導光板12に入射した光線は、この導光板12中を進行するに連れてそのエネルギが減少するため、導光板12の表面部15に突設された第1の凸部24の占有率を漸次変化させる必要がある。具体的には表面部15から出射する光線がこの表面部15全体に亙って均一な輝度となるように、表面部15の単位面積当たりに占める第1の凸部24の面積割合(以下、これを占有率と記述する)は、光源ランプ14からの光の進行方向(図1中、右方向)に沿った表面部15の位置と第1の凸部24の占有率との関係を表す図7に示すように、反射端面部19側ほど大きな占有率となるようにランダムに設定されている。
【0029】
この場合、導光板12の入射端面部13に近接する表面部15は、光源ランプ14からの光が直接透過して輝度が高くなる傾向を有するため、入射端面部13に近接する裏面部21における第1の凸部24の占有率をこれに続く部分よりも小さめに設定している。同様に、導光板12の反射端面部19に近接する表面部15は、反射端面部19からの反射光が透過して輝度が高くなる傾向を有するため、反射端面部19に近接する裏面部21における第1の凸部24の占有率をこれに続く部分よりも小さめに設定している。
【0030】
なお、光源ランプ14の発光領域が導光板12の入射端面部13の幅寸法より短い場合には、導光板12の幅方向両側端部に入射する光量が不足する傾向を持つ。このため、導光版12の表面部15の幅方向両側端部における第1の凸部24の占有率を他の部分よりも相対的に大きく設定しておくことが望ましい。何れの場合にも、本実施例では第1の凸部24の占有率の最大値を約70%程度に設定しているが、それ以上の値に設定することも当然可能である。
【0031】
前記光偏向板16の側面形状を図5に示す。すなわち、本実施例における光偏向板16は、透明なアクリル樹脂にて形成され、導光板12の表面部15と対向する平滑な平面部26と、導光板12の入射端面部13と平行な方向に延びると共に入射端面部13と直交する方向に配列する三角柱状のプリズム面27とを有する。このプリズム面27は、導光板12の入射端面部13側ほど平面部26との間隔が拡がる第1の傾斜面28と、この第1の傾斜面28に続く第2の傾斜面29とを交互に有し、平面部26と第1の傾斜面28とのなす角δ1 は、平面部26と第2の傾斜面29とのなす角δ2 よりも小さく、例えばδ1 を(28±3)度に設定し、δ2 を(62±3)度に設定している。
【0032】
本実施例におけるプリズム面27は、このプリズム面27から出射する光をある程度拡散させるための適当な表面粗さを有する微小な凹凸を有しているが、この微小な凹凸を平面部26に形成するようにしてもよい。また、第1の凸部24を三角錐形に設定したが、三角柱状にすることも可能であり、この場合にも先の実施例と同様な効率の良い導光板を得ることができる。
【0033】
次に、本発明による第2の実施例について、図8〜図10を参照しながら詳細に説明するが、先の実施例と同一機能の部材にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。
【0034】
すなわち、実施例による平面照明装置の断面構造を表す図8および凸部を抽出拡大した図9および図8中のX−X矢視断面構造を表す図10に示すように、本実施例における導光板30の表面部15には、この表面部15に対して垂直に投影した輪郭形状が菱形をなす逆方向(以下、これを第2と記述する)の凸部31が形成されている。本実施例における第2の凸部31は、先の実施例の第1の凸部24の底辺25と接して向かい合うように組み合わされ、入射端面部13とほぼ平行に設定された底辺25に対する頂点がこの底辺25よりも入射端面部13側に位置しており、一対の対称な垂直錐面32と傾斜錐面33とを有する二等辺三角錐である。本実施例では、第1の凸部24と第2の凸部31とが底辺25を対称軸とする鏡像関係に設定されており、この場合、一方の垂直錐面22の斜辺の長さに対して他方の垂直錐面32の斜辺の長さが異なっていてもよく、底辺25に対して直交する対角線Cに関して対称であることが望ましい。
【0035】
第2の凸部31は、反射端面部19側から入射端面部13側へ導光板30内を戻る光を表面部15の外へ導き出すのに主として機能するものである。このため、先の実施例のように表面部15に対して裏面部21をテーパ状に傾斜させる必要がなくなり、入射端面部13側および反射端面部19側共に均一な板厚に設定することが可能である。
【0036】
また、前記導光板30の裏面部21には、入射端面部13と平行な方向に配列すると共にこの入射端面部13と直交する方向に延びて周知の如き光反射機能を持つ三角柱状のプリズム面34が形成されており、これら第1および第2の凸部24, 31とプリズム面34とよって、導光板30の表面部15からほぼ垂直の方向に出射光の方向を制御している。
【0037】
また、本実施例における光偏向板35のプリズム面36は、頂角が90度よりも小さな鋭角二等辺三角柱をなし、導光板30の表面部15と対向するように導光板30の表面部15に重ね合わされた状態で配置されている。
【0038】
このように、本実施例では反射端面部19側から入射端面部13側へ導光板30内を戻る光も積極的に表面部15から導き出すようにしているため、導光板30の表面部15と正対する方向に強い輝度の光が放射される。
【0039】
上述した実施例では、第1の凸部24と第2の凸部31とを組み合わせた形状に設定したが、傾斜錐面23, 33を表面部15と平行に設定することによって四角柱状にすることも可能であり、この場合にも先の実施例と同様な効率の良い導光板を得ることができる。また、第2の凸部31を第1の凸部24と離して別々に配置し、この第1の凸部24の分布状態に対して異なる分布状態、例えば入射端面部13側ほど多くなるように配置することも可能であり、これによって反射端面部19側から戻る光もより均一に導光板30の表面部15から導き出すことができる。
【0040】
【発明の効果】
本発明の導光板および平面照明装置によると、集光性と方向制御性とを有し、導光板の入射端面部から入射した光を表面部から出射させるための複数の凸部をこの導光板の表面部に形成したので、入射端面部から導光板内に入射した光源からの光の一部は、導光板の裏面部で全反射し、損失なく導光板の表面部から導光板の外側に出射させることができる。このため、光の損失や消費電力が少なく、しかもより薄型の平面照明装置を得ることができる。
【0041】
また、導光板の表面部に突設した凸部を、入射端面部から離れるほど裏面部の単位面積当たりに占める割合が大きくなるように設定したので、出射光の輝度分布を均一にすることができる上、凸部の大きさを10〜150μm にしたことによって、凸部の目立たない良好な導光板を得ることができ、光拡散板を併用する必要がなくなる。
【0042】
さらに、凸部の占有率を制御することによって、所望の輝度分布を有する導光板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による平面照明装置の第1の実施例の概略構造を表す断面図である。
【図2】図1に示した実施例の分解斜視図である。
【図3】図1に示した実施例における導光板の表面部の外観を表す平面図である。
【図4】図1に示した実施例における凸部の外観を抽出して表す拡大斜視図である。
【図5】図1に示した実施例における表面部および光偏向板の側面形状を抽出して表す拡大側面図である。
【図6】図1に示した実施例における凸部の平面図である。
【図7】入射端面部から反射端面部に至る導光板の表面部と、その単位面積当たりの凸部の占有率との関係を表すグラフである。
【図8】本発明による平面照明装置の第2の実施例の概略構造を表す断面図である。
【図9】図8に示した実施例における凸部の外観を抽出して表す拡大斜視図である。
【図10】図8中のX−X矢視断面図である。
【符号の説明】
11 平面照明装置
12 導光板
13 入射端面部
14 光源ランプ
15 表面部
16 光偏向板
17 光反射シート
18 リフレクタ
19 反射端面部
20 側端面部
21 裏面部
22 垂直錐面
23 傾斜錐面
24 第1の凸部
25 傾斜錐面の底辺
26 平面部
27 プリズム面
28 第1の傾斜面
29 第2の傾斜面
30 導光板
31 第2の凸部
32 垂直錐面
33 傾斜錐面
34 プリズム面
35 光偏向板
36 プリズム面
α 一対の垂直錐面のなす角
β 平面部と光線とのなす角
δ1 平面部と第1の傾斜面とのなす角
δ2 平面部と第2の傾斜面とのなす角
L 光線
C 対角線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light guide plate that radiates light introduced from a side end surface from the surface and a flat illumination device using the light guide plate, and is particularly suitable for use in illumination of a liquid crystal display surface.
[0002]
[Prior art]
A flat illumination device used as a so-called backlight source of a liquid crystal display guides light from a light source lamp from the side end surface of a transparent light guide plate into the light guide plate, and uses light reflection in the light guide plate to guide the light. This light is uniformly emitted from the entire surface of the optical plate. In consideration of the characteristics of the liquid crystal display in which the flat illumination device is used, the functions required for this flat illumination device are that it is a thin plate as a whole and that the power consumption of the light source lamp is minimized. In addition, it is particularly important to emit uniform light throughout.
[0003]
For this purpose, the conventional flat illumination device is provided with a light reflecting sheet on the back side of the light guide plate and arranged in parallel with isosceles triangular prism surfaces having an apex angle of approximately 90 degrees on the front side of the light guide plate. A structure is adopted in which two prism sheets are overlapped so that the longitudinal directions of these prism surfaces are orthogonal to each other. That is, the light emitted from the back side of the light guide plate is again incident on the light guide plate by the light reflecting sheet, and the light emitted from the surface of the light guide plate is converged by the pair of prism sheets so that high-intensity illumination light can be obtained. Consideration.
[0004]
In addition, in order to uniformly disperse light incident on the light guide plate, an infinite number of dots having a size of about several hundreds μm are printed on the back surface of the light guide plate with white ink or the like. In this case, a light diffusing plate is interposed between the light guide plate and the prism sheet so that the dots are not obstructed, and the light emitted from the surface of the light guide plate is dispersed by the light diffusing plate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The light emitted from the surface of the light guide plate usually has uncontrollable directivity depending on the structure of the light guide plate, and the direction in which the maximum luminance is obtained may not match the desired viewing direction. Is almost. For this reason, when the prism sheet is simply overlapped on the surface of the light guide plate, the light from the light guide plate is emitted only from one slope side of the prism surface, and the light intensity with a uniform distribution cannot be obtained.
[0006]
Printing with white ink dots on the back surface of the light guide plate to diffuse the light propagating through the light guide plate has the disadvantage of causing light absorption loss. Moreover, since it is necessary to use a light diffusing plate so that these dots are not conspicuous, most of the light passing through this light diffusing plate becomes diffused light, resulting in a significant reduction in brightness, resulting in a large amount of light. Large power consumption because it is necessary to use a large bright light source. In addition, control of the direction of light travel becomes impossible.
[0007]
Moreover, although the conventional prism sheet can converge the diffused light from the light guide plate, the light emitted from the light guide plate is not perpendicular to the surface of the light guide plate, but is generally inclined in a direction away from the light source. There are many ingredients. For this reason, the conventional prism sheet cannot deflect light emitted from the surface of the light guide plate in a desired direction, that is, a direction perpendicular to the surface of the light guide plate.
[0008]
Furthermore, the conventional flat illumination device uses two prism sheets in addition to the light diffusing plate superimposed on the light guide plate, so that the number of parts is large and the thickness cannot be reduced as a whole. It was. In addition, it is necessary to use a bright light source with a large amount of light due to a large loss of light due to interface reflection between the light diffusing plate and the two prism sheets. Become.
[0009]
OBJECT OF THE INVENTION
A first object of the present invention is to provide a light guide plate that can emit light with a desired distribution with little loss and high brightness.
[0010]
A second object of the present invention is to provide a flat illumination device that has not only light loss but also a small number of parts, is thin and compact, and can reduce power consumption.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The first aspect of the present invention introduces light from a light source located on one side of the front surface portion and the back surface portion, a front surface portion from which light is emitted, a back surface portion located on the opposite side of the front surface portion. And a light guide plate for emitting light incident from the incident end surface portion from the surface portion, and the surface portion has light collecting properties and direction controllability. In addition, a plurality of forward projections for emitting light reflected from the back surface portion from the front surface portion are randomly formed, and the forward projections are projected perpendicularly to the front surface portion. The contoured shape forms a triangle having one side substantially parallel to the incident end face part, and the one side is located on the incident end face part side with respect to the vertex that does not include the one side of the triangle. A pair of vertical surfaces that are substantially vertical and do not include the one side It is characterized in.
[0012]
According to the present invention, a part of the light from the light source that has entered the light guide plate from the incident end face part is totally reflected toward the surface part side at the back surface part of the light guide plate, and a part thereof is a forward convex part. The light enters and exits from the light guide plate in a state of being more perpendicular to the surface while being condensed.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, the light guide plate according to the first aspect of the present invention, a light source that projects light toward the incident end surface portion of the light guide plate, and the surface portion of the light guide plate. And a prismatic prism surface extending in a direction parallel to the incident end surface portion of the light guide plate and arranged in a direction orthogonal to the incident end surface portion, and is superimposed on the surface portion of the light guide plate. it has been in flat illumination device, characterized in that it comprises a light deflector for deflecting the light emitted in a predetermined direction from the surface portion of the light guide plate.
[0014]
According to the present invention, a part of the light from the light source that has entered the light guide plate from the incident end face part is totally reflected toward the front surface side by the back surface part of the light guide plate, and a part of the light enters the convex part and is collected. Light is emitted to the outside of the light guide plate in a state of being more perpendicular to the surface portion. The light emitted from the surface portion of the light guide plate in this way is deflected in a predetermined direction by the light deflection plate.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the light guide plate or the flat illumination device according to the present invention, a triangular prism-like prism surface may be formed on the back surface portion of the light guide plate in a direction parallel to the incident end surface portion and extending in a direction orthogonal to the incident end surface portion. . Further, the contour shape projected perpendicularly to the surface portion forms a triangle having one side substantially parallel to the incident end surface portion, and the apex not including the one side of the triangle is located closer to the incident end surface portion than the previous one side. A plurality of convex portions in the reverse direction are randomly formed on the surface portion, and the convex portions in the reverse direction have a pair of vertical surfaces that are substantially perpendicular to the surface portion and do not include the one side. Good.
[0016]
In this case, the triangles of the convex portions in the forward direction and the reverse direction are preferably isosceles triangles, and are triangular pyramids that are inclined with respect to the surface portion and include a conical surface including one side and a pair of vertical surfaces. There may be, and a triangular prism shape may be sufficient. These forward and reverse convex portions may be formed integrally by sharing one side, and in this case, the convex portions may form a quadrangular prism as a whole. Furthermore, the angle formed by the two hypotenuses including the apex of the triangle is tan −1 when the refractive index of the material constituting the convex portion is n and the angle between the light ray incident on the convex portion and the flat portion is β. It is desirable that it is not less than [cosβ · tan {π-2sin −1 (1 / n)}]. In addition, the ratio of the forward projections per unit area of the surface portion is set to increase as the distance from the incident end face portion increases, or the ratio of the forward and reverse projections per unit area of the surface portion is set to the incident end face. It is desirable to set a relatively large value at both end portions in the width direction of the surface portion along the longitudinal direction of the portion. The size of the forward and reverse convex portions is preferably 150 μm or less. Furthermore, the lengths of the two hypotenuses of the convex portions in the forward direction may be different from the lengths of the two hypotenuses of the convex portions in the reverse direction .
[0017]
On the other hand, in the flat illumination device according to the present invention, a light reflection sheet may be further provided to cover portions other than the surface portion and the incident end surface portion of the light guide plate. In addition, light diffusing fine irregularities may be formed on at least one of the prism surface and the plane portion of the light deflection plate. Further, an angle formed between the flat surface portion of the light deflector plate and the inclined surface in which the distance between the flat surface portion increases toward the incident end surface portion side of the light guide plate, You may make it make it smaller than the angle | corner made.
[0018]
【Example】
An embodiment of the flat illumination device according to the present invention incorporating the light guide plate according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10, but the present invention is not limited to such an embodiment, and these are further combined. Or can be applied to technologies in other fields including similar problems.
[0019]
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of the flat illumination device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. That is, the
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
Further, although it is preferable that the vertical
[0024]
By the way, the light incident on the incident
The
[0025]
The side surface shape of the
θ ≦ sin −1 (l / n)
Need to be satisfied. Here, when the circumference is π, the angle α 1 formed by the pair of vertical
α 1 ≧ π-2sin -1 (l / n)
However, as a practical matter, the plane including the optical path of the light beam L is inclined with respect to the
α ≧ tan −1 [cosβ · tan {π-2sin −1 (1 / n)}]
It can be seen that it should be satisfied.
[0026]
Specifically, in the present embodiment in which an acrylic resin having a refractive index n of 1.49 is adopted as the
β ≦ (3/2) · sin −1 (l / n)
Need to be satisfied. Here, when β = (3/2) · sin −1 (l / n), the above-mentioned α in the present embodiment is about 135 degrees, so that α falls within the range of 95 degrees to 135 degrees. The first
[0027]
That is, the first
[0028]
The light beam that has entered the
[0029]
In this case, the
[0030]
When the light emitting area of the
[0031]
FIG. 5 shows a side shape of the
[0032]
The
[0033]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 10. However, the same reference numerals are given to the members having the same functions as those of the previous embodiments, and they are duplicated. The description will be omitted.
[0034]
That is, as shown in FIG. 8 showing the cross-sectional structure of the flat illumination device according to the embodiment, FIG. 9 showing the extracted and enlarged projections, and FIG. 10 showing the cross-sectional structure taken along the line XX in FIG. On the
[0035]
The second
[0036]
Further, on the
[0037]
In addition, the
[0038]
As described above, in this embodiment, light returning from the
[0039]
In the embodiment described above, the first
[0040]
【The invention's effect】
According to the light guide plate and the flat illumination device of the present invention, the light guide plate has a plurality of convex portions that have light collecting properties and direction controllability, and allow light incident from the incident end surface portion of the light guide plate to be emitted from the surface portion. Therefore, a part of the light from the light source that has entered the light guide plate from the incident end face part is totally reflected on the back surface part of the light guide plate, and from the surface part of the light guide plate to the outside of the light guide plate without loss. Can be emitted. For this reason, there is little loss of light and power consumption, and a thinner flat illumination device can be obtained.
[0041]
In addition, since the convex portion protruding from the front surface portion of the light guide plate is set so that the proportion of the back surface portion per unit area increases as the distance from the incident end surface portion increases, the luminance distribution of the emitted light can be made uniform. In addition, by setting the size of the convex portion to 10 to 150 μm, it is possible to obtain a good light guide plate in which the convex portion is not noticeable, and it is not necessary to use a light diffusing plate in combination.
[0042]
Furthermore, a light guide plate having a desired luminance distribution can be obtained by controlling the occupation ratio of the convex portions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a first embodiment of a flat illumination device according to the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the embodiment shown in FIG.
3 is a plan view showing the appearance of the surface portion of the light guide plate in the embodiment shown in FIG. 1. FIG.
4 is an enlarged perspective view showing the appearance of convex portions in the embodiment shown in FIG.
5 is an enlarged side view showing the surface portion and the side surface shape of the light deflection plate in the embodiment shown in FIG.
6 is a plan view of a convex portion in the embodiment shown in FIG.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the surface portion of the light guide plate from the incident end surface portion to the reflective end surface portion and the occupancy rate of the convex portion per unit area.
FIG. 8 is a sectional view showing a schematic structure of a second embodiment of the flat illumination device according to the present invention.
FIG. 9 is an enlarged perspective view showing the appearance of a convex portion in the embodiment shown in FIG.
10 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記表面部には、集光性と方向制御性とを有し、前記裏面部にて反射した光を当該表面部から出射させるための複数の順方向の凸部がランダムに形成されており、
これら順方向の凸部は、前記表面部に対して垂直に投影した輪郭形状が前記入射端面部とほぼ平行な一辺を有する三角形をなし、かつ前記一辺がこの三角形の前記一辺を含まない頂点よりも前記入射端面部側に位置しており、前記表面部に対してほぼ垂直であって前記一辺を含まない一対の垂直面を有することを特徴とする導光板。A front surface portion from which light is emitted, a back surface portion located on the opposite side of the front surface portion, and an incident end surface portion for introducing light from a light source located on one end side of the front surface portion and the back surface portion , A light guide plate for emitting light incident from the incident end face part from the surface part,
The front surface portion has light condensing properties and direction controllability, and a plurality of forward convex portions for emitting light reflected from the back surface portion from the front surface portion are randomly formed,
These forward convex portions are formed by a triangle having one side whose outline shape projected perpendicularly to the surface portion is substantially parallel to the incident end face portion, and the one side does not include the one side of the triangle. Further, the light guide plate has a pair of vertical surfaces which are located on the incident end surface portion side and are substantially perpendicular to the surface portion and do not include the one side.
この導光板の前記入射端面部に向けて光を投射する光源と、
前記導光板の前記表面部に沿った平面部と、前記導光板の前記入射端面部と平行な方向に延びると共に前記入射端面部と直交する方向に配列する三角柱状のプリズム面とを有し、前記導光板の前記表面部に重ね合わされて前記導光板の前記表面部から出射する光を所定の方向に偏向させるための光偏向板と
を具えたことを特徴とする平面照明装置。The light guide plate according to any one of claims 1 to 8,
A light source that projects light toward the incident end face of the light guide plate;
A planar portion along the surface portion of the light guide plate, and a prismatic prism surface extending in a direction parallel to the incident end surface portion of the light guide plate and arranged in a direction orthogonal to the incident end surface portion, A flat illumination device comprising: a light deflecting plate that is superimposed on the surface portion of the light guide plate and deflects light emitted from the surface portion of the light guide plate in a predetermined direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22052497A JP3875362B2 (en) | 1996-08-27 | 1997-08-15 | Light guide plate and flat illumination device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-225623 | 1996-08-27 | ||
JP22562396 | 1996-08-27 | ||
JP22052497A JP3875362B2 (en) | 1996-08-27 | 1997-08-15 | Light guide plate and flat illumination device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10123517A JPH10123517A (en) | 1998-05-15 |
JP3875362B2 true JP3875362B2 (en) | 2007-01-31 |
Family
ID=26523757
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22052497A Expired - Fee Related JP3875362B2 (en) | 1996-08-27 | 1997-08-15 | Light guide plate and flat illumination device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3875362B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6712481B2 (en) * | 1995-06-27 | 2004-03-30 | Solid State Opto Limited | Light emitting panel assemblies |
JP4360701B2 (en) * | 1998-06-19 | 2009-11-11 | 日本ライツ株式会社 | Flat lighting device |
JP4198281B2 (en) | 1999-09-13 | 2008-12-17 | 日本ライツ株式会社 | Light guide plate and flat illumination device |
KR100430427B1 (en) * | 2001-09-05 | 2004-05-04 | 주식회사 흥진메텍 | Method of Generating Patterns for Light Guide Panels, and Light Guide Panels Having Such Patterns |
KR20020033718A (en) * | 2002-04-17 | 2002-05-07 | 최규만 | The patten design method of the light guide panel for the back light |
JP4645256B2 (en) * | 2005-03-25 | 2011-03-09 | ソニー株式会社 | Electro-optical device and electronic apparatus |
JP2008268982A (en) * | 2008-07-30 | 2008-11-06 | Nippon Leiz Co Ltd | Light guide plate and planar lighting device |
WO2011033625A1 (en) | 2009-09-16 | 2011-03-24 | 株式会社 東芝 | Semiconductor light emitting element |
-
1997
- 1997-08-15 JP JP22052497A patent/JP3875362B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10123517A (en) | 1998-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6174064B1 (en) | Light guide panel and plane illuminator apparatus | |
JP4198281B2 (en) | Light guide plate and flat illumination device | |
US6986599B2 (en) | Light source device | |
JP3549087B2 (en) | Light guide, side light type surface light source device and liquid crystal display device | |
JPH09113907A (en) | Light transmission plate and surface type illuminating body using the same | |
JP3064224B2 (en) | Lighting equipment | |
JP3884792B2 (en) | Light guide plate and flat illumination device | |
JP4172008B2 (en) | Surface light source device | |
JP4045040B2 (en) | Light guide plate and flat illumination device | |
JP3875362B2 (en) | Light guide plate and flat illumination device | |
JP3032899B2 (en) | Lighting equipment | |
JPH0915426A (en) | Light guiding plate and surface type lighting body using the light guiding plate | |
JP4391511B2 (en) | Light guide plate and flat illumination device | |
JP4047437B2 (en) | Linear light projection device and flat illumination device | |
JP4004599B2 (en) | Light guide plate and flat illumination device | |
JP4360701B2 (en) | Flat lighting device | |
JP4252223B2 (en) | Light guide plate and flat illumination device | |
JP4349741B2 (en) | Illumination device having a light guide plate | |
JP4408494B2 (en) | Light guide plate, flat illumination device, and liquid crystal display | |
JP4210053B2 (en) | Light source device | |
JPH05313164A (en) | Illuminator for liquid crystal device | |
JP3696095B2 (en) | Illumination device and display device | |
JP2001108835A (en) | Light guide plate and plane lighting device | |
JP4160297B2 (en) | Optical deflection element | |
JPH095529A (en) | Light transmission plate and surface type illuminating body using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060123 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060307 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060419 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060419 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060721 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060919 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061013 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061026 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102 Year of fee payment: 4 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102 Year of fee payment: 4 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102 Year of fee payment: 4 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111102 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121102 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131102 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |