JP3973865B2 - Light guide, light source device and flat illumination device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる光源装置の導光体および当該導光体と同形状を有した光偏向シートとを用いた平面照明装置に関する。特に、本発明は、少ない光源でも明るく斑の無い出射光が得られる導光体および光源装置ならびに平面照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の導光体としては、光源から光を導く入射端面部と光を出射する出射面以外の面にローレット加工等の凸凹形状を施して出射面から光を出射するものが知られている。
【0003】
また、従来の導光体として、導光体の表面部や裏面部にプリズムやブラスト等で凸状または凹状の形状をランダムに設け、光源から入射した入射光を反射させ、出射面から光を出射させるものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の導光体として、光源から光を導く入射端面部と光を出射する出射面以外の面にローレット加工等の凸凹形状を施して出射面から光を出射する構成では、繊細な光のコントロールができず、凸凹形状の何処かでは反射等の作用はあるが、確実に光の制御ができず光の偏向効率に課題がある。
【0005】
また、導光体の表面部や裏面部にプリズムやブラスト等で凸状または凹状の形状をランダムに設け、光源から入射した入射光を反射させ、出射面から光を出射させる構成では、プリズムやブラスト等で凸状または凹状の形状を導光体の表面部や裏面部にランダムに設けている。このため、光源から入射した入射光を反射や屈折および集光等をしても出射エネルギが均等に分布せず、出射光として斑や輝度低下する課題がある。
【0006】
本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、導光体を四角柱形状や円柱形状に成し、光を出射する出射面に入射端面部の中心位置と同心に凸状や凹状の稜を有し、この導光体の稜と対称な位置関係を有する円弧状プリズム形状を有する光偏向シートを備えて、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく略垂直方向に光を出射させ、この略垂直方向に導光板の入射面を設けて導光板内に光偏向シートからの出射光を効率良く導き導光板の表面部から輝度斑のない明るい出射光が得られる導光体および光源装置ならびに平面照明装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項1に係る導光体は、四角柱形状を成し出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離於いて光エネルギが等しく出射することを特徴とする。
【0008】
請求項1に係る導光体は、四角柱形状を成し出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離於いて光エネルギが等しく出射するので、導光体の出射面の何処でも斑なく均一な輝度で出射することができる。また、稜が連続または非連続であるので、出射面から出射光を稜に沿って全域に出射することができるばかりでなく、目的とする位置に部分的に出射することもできる。
【0009】
また、請求項2に係る導光体は、円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を出射面として入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射することを特徴とする。
【0010】
請求項2に係る導光体は、円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を出射面として入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射するので、導光体の出射面の何処でも斑なく均一な輝度で出射することができる。
【0011】
さらに、請求項3に係る導光体は、稜を中心位置と同心との法線と直角方向での断面が常に三角形状であることを特徴とする。
【0012】
請求項3に係る導光体は、稜を中心位置と同心との法線と直角方向での断面が常に三角形状であるので、出射面から出射角を略同一とする出射光を得ることができる。
【0013】
さらに、請求項に係る導光体は、三角形状の稜部が平坦に欠切したことを特徴とする。
【0014
請求項に係る導光体は、三角形状の稜部が平坦に欠切したので、例えば出射面の反対側面の近傍に反射体を備えた場合には、出射面の平坦部で全反射した光が出射面の反対側面方向に進んで導光体の外部に出射した光線が、反射体で反射して再度導光体に入射し、この光線が出射面の稜の斜面では反射や屈折を行うが、本請求項に於ける平坦の部分では略ストレートに出射面から出射することができる。
【0015
また、請求項に係る導光体は、三角形状の稜の隣り合った面が曲線または円弧状であることを特徴とする。
【0016
請求項に係る導光体は、三角形状の稜の隣り合った面が曲線または円弧状であるので、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の面の場合には、光を拡散し、また、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合には、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散するように出射光の出射角等可変することができる。
【0017
さらに、請求項に係る光源装置は、光源と、
少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い四角柱形状または長手方向に平面を有した略円柱形状の導光体と、
導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートとを具備し、
導光体の稜の角度と光偏向シートの稜の角度とが常に同角度であることを特徴とする。
【0018
請求項に係る光源装置は、光源と、少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い四角柱形状または長手方向に平面を有した略円柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートとを具備し、導光体の稜の角度と光偏向シートの稜の角度とが常に同角度であるので、導光体の稜から出射する前の光線の角度と光偏向シートの稜に入射した後の光線の角度とが等しくすることができるとともに導光板の稜からの出射光を最短距離で完全に光偏向シートの稜に導き効率良く光線を偏向することができる。
【0019
また、請求項に係る光源装置は、光偏向シートが導光体の入射端面部から中心位置と導光体の稜と同心の位置に対応する凸状または/および凹状の稜を有することを特徴とする。
【0020
請求項に係る光源装置は、光偏向シートが導光体の入射端面部から中心位置と導光体の稜と同心の位置に対応する凸状または/および凹状の稜を有するので、導光体の凸状や凹状の稜からの出射光を最短距離で完全に本光偏向シートの凸状や凹状の稜に導くことができる。
【0021
さらに、請求項に係る光源装置は、光偏向シートの稜を中心位置と同心の位置に対応した稜との法線と直角方向での断面が常に三角形状であることを特徴とする。
【0022
請求項に係る光源装置は、光偏向シートの稜を中心位置と同心の位置に対応した稜との法線と直角方向での断面が常に三角形状であるので、導光体からの出射光を偏向することができる。
【0023
また、請求項に係る光源装置は、光偏向シートを連続または非連続であることを特徴とする。
【0024
請求項に係る光源装置は、光偏向シートを連続または非連続であるので、導光体からの出射光に対して偏向を必要とする部分を選択的に偏向することができる。
【0025
さらに、請求項10に係る平面照明装置は、光源と、
少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い四角柱形状の導光体と、
導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、
偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または/および裏面部を有した導光板とを具備し、
光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または/および裏面部から光を出射することを特徴とする。
【0026
請求項10に係る平面照明装置は、光源と、少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い四角柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、光偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または/および裏面部を有した導光板とを具備し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または/および裏面部から光を出射するので、観測側に対して正面の表面全体から出射光を得られる。
【0027
また、請求項11に係る平面照明装置は、光源と、
細長い円柱形状を有し少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い円柱形状の導光体と、
導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、
偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または/および裏面部を有した導光板とを具備し、
光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または/および裏面部から光を出射することを特徴とする。
【0028
請求項11に係る平面照明装置は、光源と、細長い円柱形状を有し少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い円柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、光偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または/および裏面部を有した導光板とを具備し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または/および裏面部から光を出射するので、観測側に対して正面の表面全体から出射光を得られる。
【0029
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
なお、本発明は、導光体の少なくとも一つの面部を入射端面部とし、出射面や裏面に入射端面部の中心位置と同心に凸状や凹状の三角形状断面を持つ稜を連続または非連続に設けて光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギを等しく出射させ、さらに導光体に設けた形状とシンメトリに光を偏向する光偏向シートを導光体の上部に配置して導光体からの出射光を略垂直方向に偏向して出射する光源装置からの出射光を導光板の入射面に投射し、導光板の表面部や裏面部から均一で輝度斑のない明るい出射光が得られる導光体および光源装置ならびに平面照明装置を提供するものである。
【0030
図1は本発明に係る平面照明装置の概略構成を示す全体斜視図、図2は本発明に係る導光体の出射面の概略を示す平面図、図3および図4は本発明に係る導光体の一部拡大側断面図であって、図2に示す導光体の点P1と点P1から同心の稜の法線と直角方向Aとを結ぶP1−Aの断面図、図5〜図7は本発明に係る導光体の一部拡大斜視図、図8は本発明に係る光偏向シートの略断面図、図9は本発明に係る光偏向シートの略平面図、図10は本発明に係る略光源装置の光の軌跡図である。
【0031
なお、本発明では、光源、導光体、光偏向シートから構成されるものを光源装置とし、光源、導光体、光偏向シート、導光板(更にリフレクタを含む場合もある)から構成されるものを平面照明装置としている。
【0032
図1に示す平面照明装置1は、光源2、導光体3、光偏向シート8、導光板9、リフレクタ15を備えて概略構成されている。
【0033
光源2は、半導体発光素子であって、LEDやレーザ等からなり、単色光やRGB(赤色、緑色、青色)からなる白色や蛍光材料を用いて波長変換することによって白色光にしたものも用いられる。また、ここでは図示しないが、光源2を導光体3の入射端面部4に直接、光源2の発光面2a部を接続するような一体化させたものを用いても良い。
【0034
導光体3は、透明なアクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート(PC)等で成形される。この導光体3は、少なくとも一つの端部で光源2からの光を導く入射端面部4と、その反対側の端面部4bと、入射端面部4から入射した光を出射する出射面5と、その反対側の裏面6と、これら入射端面部4、端面部4b、出射面5および裏面6に囲まれる側面7a,7bからなり、略矩形棒状をなしている。
【0035
導光体3は、図2および図3に示すように、出射面5が入射端面部4の中心位置P1と同心に凹状の稜5aや凸状の稜5bを有している。
【0036
これは、出射面5の入射端面部4の中心位置である点P1を中心に同心を描くように、図3の凸状の稜5bがラインS1のように放射状に設けられるとともに図3の凹状の稜5aがラインS2のように放射状に設けられる。
【0037
図3の例では、凸状の稜5bをラインS1,S3(奇数)とし、凹状の稜5aをラインS2,S4(偶数)として凸状および凹状を交互または連続に(ラインSn)示している。なお、図示しないが、飛び飛びに凸状の稜5bを設け、凸状の稜5bと稜5bとの間を平面としたり、飛び飛びに凹状の稜5aを設け、凹状の稜5aと稜5aとの間を平面にすることも可能である。
【0038
以上の構成により、光源2から入射して稜5bおよび稜5aに達した光線は、放射出射光の光源2から同距離にあるため、これらに対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射している。
【0039
ここで説明が重複するが、図3は図2に於ける入射端面部4の中心位置P1を入射部Pとし、この入射部Pの中心位置P1と同心の稜の法線と直角方向Aとを結ぶ線P1−Aの断面を示す。
【0040
入射端面部4から放射状に出射面5に設けた凸状の稜5bおよび凹状の稜5aは断面が三角形状をしている
【0041
4に示すように、入射部Pの中心位置P1から導光体3に入射する光線は、例えば導光体3の材料をポリカーボネート(PC)樹脂とした場合、ポリカーボネート樹脂の屈折率n=1.59であるので、空気層から導光体3内に入る。この導光体3内に入って導光体内に存在する光線L0は、0≦|α|≦sin-1(1/n)の式より(但し、nは空気層とし屈折率n=1)、略屈折角α=±38.9713°の範囲内にある。
【0042
また、屈折角α=±38.9713°の範囲内で導光体3内に入射した光は、導光体3と空気層(屈折率n=1)との境界面において、sinγ=(1/n)の式により臨界角を表わすことができる。例えば一般の導光体3に使用されている樹脂材料であるポリカーボネート樹脂の屈折率はn=1.59程度であるので、臨界角γはγ=38.97°程度になる。なお、導光体3の材料としてアクリル樹脂(PMMA)材を用いた場合には、アクリル樹脂の屈折率nがn=1.49程度であり、屈折角αはα=42.38°程度となるので、臨界角γもγ=42.38°程度となる。
【0043
なお、図3は導光体3の出射面5のみに凸状の稜5bおよび凹状の稜5aを設けた図であるが、図4に示すように、導光体3の裏面6にも凸所の稜5bおよび凹状の稜5aと同等の凸状の稜6bおよび凹状の稜6aを設けることにより裏面6に向かった光線も利用することができる。
【0044
また、図3では、導光体3の入射端面部4側の出射面5や裏面6に平面部分を描いているが、これは出射面5や裏面6の基の平面を表わすもので、実際には、入射端面部4である中心位置P1から凸状の稜5bや稜6bまたは凹状の稜5aや稜6aの三角形状を設けるものが一般的である。
【0045
よって、図4に示すように、最大屈折角αで出射面5方向に進んだ光線L1やL1’は、仮想水平面1cや1dと角度θ3でなす辺5dや辺6dの垂線と成す角(入射角)が臨界角γよりも小さく臨界角γを破り、屈折して光線L12や光線L12’として出射面5や裏面6に沿ったように出射する。
【0046
また、例えば光線L2やL2’のような屈折角αが小さな光線の場合には、辺5dや辺6dの垂線と成す角(入射角)が臨界角γよりも大きいため、光線L3や光線L3’として全反射をする。そして、光線L3や光線L3’は、互いに反対側の面方向に進んで再度辺6dや辺5dに達し、この辺6dや辺5dの垂線と成す角(入射角)が臨界角γよりも小さいので、臨界角γを破り、屈折して光線L4や光線L4’として裏面6や出射面5からある程度の角度で出射面5や裏面6に沿ったように出射する。
【0047
このように、本発明の入射端面部4から放射状に出射面5や裏面6に設けた凸状の稜5bや稜6bおよび凹状の稜5aや稜6aの法線と直角方向の断面の三角形状の角度範囲に於いて、出射面5から出射する光線の大部分は、裏面6に設けた凸状の稜6bの辺6dで全反射した光線である。また、裏面6から出射する光線の大部分は、出射面5に設けた凸状の稜5bの辺5dで全反射した光線である。
【0048
なお、導光体3の中に存在する(略屈折角α=±38.9713°の範囲内)光線のうち、屈折角αが小さいほど光のエネルギが大きく、このエネルギが大きい光線も一度凸状の稜6bの辺6dで全反射した光線を有効に利用することができる。
【0049
さらに、光源2から離れるにしたがって凸状の稜5bや稜6b、凹状の稜5aや稜6a等の相互間のピッチを変化させたり、凸状の稜5bや稜6bの稜の高さや凹状の稜5aや稜6aの稜の深さを設定することもできる。これにより、辺5dや辺6d等に達する光線量を変化させ、出射光量を変えることができる。
【0050
また、導光体3は、図5(a)に示すように、凸状の稜5bや稜6bおよび凹状の稜5aや稜6aを連続にした場合、光源2から入射して稜5b、稜6b、稜5aおよび稜6aに達した光線は、放射出射光の光源2から同距離にあり、これらに対応する任意の距離の稜全ての光エネルギが等しく出射している。
【0051
さらに、導光体3は、図5(b)に示すように、凸状の稜5bや稜6bおよび凹状の稜5aや稜6aを非連続にした場合、光源2から入射して稜5b、稜6b、稜5aおよび稜6aに達した光線は、放射出射光の光源2から同距離にあるが、これらに対応する任意の距離にある稜のみ光エネルギが等しく出射している。これにより、出射面5や裏面6からの出射光を目的とする位置に部分的に出射することもできる。
【0052
また、図6に示すように、導光体3は、三角形状の稜部を平坦に欠切した平坦部511および平坦部521を設けたものであってもよい。さらに、図示はしないが、例えば出射面5のみに稜5bに平坦に欠切させた平坦部511を設けてもよい。これにより、裏面6の近傍に反射体を備えた場合、出射面5で全反射した光が裏面6方向に進み、裏面6から外部に出射した光線が反射体で反射して、再度導光体3に入射した光線は、出射面5の稜5bの斜面(辺)では反射や屈折を行うが、平坦部511では概略ストレートに出射面5から出射することができる。
【0053
なお、ここでは図示しないが、裏面6でも同様に平坦部を設けることにより、同様な作用で裏面6に設けた平坦部から概略ストレートに出射することができる。
【0054
さらに、図7に示すように、導光体3の三角形状の稜の隣り合った面(辺)を曲線または円弧状にしてもよい。図7では、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の面51aおよび51bを示している。これにより、導光体3内に存在した光は、このへこんだ凹状の稜の面51aに達すると、この面51aの法線に対して出射角が直線の稜よりも大きくなり、外側寄りに拡散した状態となる。
【0055
また、図示しないが、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合、導光体3内に存在した光は、この膨らんだ凸状の稜の面に達すると、この面の法線に対して出射角が直線の稜よりも小さくなり、内側寄り状態となり、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散する。
【0056
このように、導光体3の三角形状の稜の隣り合った面(辺)を曲線または円弧状にした場合には、出射光の出射角等を可変することができる。
【0057
なお、ここでの凸状の稜5bや稜6bおよび凹状の稜5aや稜6aの辺5cと辺5dおよび辺6cと辺6dとが等しい形状としたが、本発明の目的とする導光体3からの出射方向が導光体3の出射面5の入射端面部4方向から入射端面部4の反対方向に出射すれば良い。従って、二等辺三角形でなくとも良く、例えば辺5dや辺6dのみを持ち、辺5cや辺6cを垂直にした直角三角形の形状でも良い。
【0058
また、ここでは図示しないが、光源2を導光体3の両端に設けた場合には、導光体3の出射面5を両端4,4bから同距離になる出射面5の中心位置に向かって互いに図2および図3に示す凸状の稜5bや凹状の稜5aを設ける。これにより、両端からの光源2の光線を効率良く出射する。
【0059
さらに、ここでは図示しないが、導光体3を円柱形状にし、長手方向に矩形状面をした出射面5を設け、先に説明した図2および図3に示すのと同様に入射端面部4の中心位置P1と同心に凸状の稜5bや凹状の稜5aを設ける構成としてもよい。
【0060
この場合には、出射面5のみに稜5bや稜5aを設け、他の円柱形状部分は常に全反射を繰り返し、最終的には出射面5から出射し、四角柱形状の場合と同様な効果を得ることができる。
【0061
図8は本発明に係る平面照明装置の光偏向シートの部分拡大断面図、図9は光源2が導光体3と対応させた入射端面部4の中心位置に配置した場合に於ける光偏向シート8の平面図である。
【0062
偏向シート8は、アクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート(PC)等の透明樹脂から成形される。光偏向シート8は、導光体3に対応させた形状を有し、断面が三角形状をし、凸状の稜8aや凹状の稜8bを有している。光偏向シート8は、導光体3の使用法によって、図示しないが飛び飛びに凸状の稜8aを設けたり、飛び飛びに凹状の稜8bを設けたり、凸状の稜8aと稜8aとの間や凹状の稜8bと稜8bとの間を平面にすることも可能である。
【0063
また、光偏向シート8は、導光体3と対応させるために、導光体3の入射端面部4の入射部Pと対向して光源2を設けた場合、図9に示すように、入射部Pから放射状に片面に、ここでは表面部8’の裏側に設けた凸状の稜8aおよび凹状の稜8bを入射部Pの中心位置P1と同心の稜の法線と直角方向aとを結ぶ線P−aに図8に示すような断面三角形状を設ける。
【0064
さらに、光偏向シート8は、導光体3と同様に凸状の稜8aをラインS1,S(奇数)とし、凹状の稜8bをラインS2,S4(偶数)として同心上に放射状に設け、凸状の稜8aおよび凹状の稜8bを交互または連続に(ラインSn)形成することができる。
【0065
なお、ここでは、凸状稜8aおよび凹状稜8bの辺8dと辺8cとを等しい形状としたが、導光体3の出射面5からの出射光に合わせて二等辺三角形でなくとも良い。
【0066
次に、図10は本発明に係る導光体3と光偏向シート8等からなる光源装置の部分平面図である。
【0067
光源装置は、光偏向シート8を導光体3の出射面5の上部に備え、導光体3に設けた凸状の稜5bに対向するように光偏向シート8の凸状稜8aを導光体3の出射面5側に向けて配置し、光源2を導光体3の入射端面部4の近傍に配置して構成される。
【0068
ここでは、導光体3や光偏向シート8についての説明は先に説明したことと重複するので省略し、光源装置としての光の軌跡等の説明を行う。
【0069
図10において、入射部Pから導光体3内部に入射した光線の中で最大屈折角αの出射面5方向に進んだ光線L0は、出射面5の凸状の稜5bの辺5dに到達する。この光線L0に対して出射面5が平面である場合には、全反射をして裏面6方向に進むが、辺5dに対して入射角が臨界角γ=38.97°よりも小さいために、臨界角γを破り屈折して空気層に光線L1が出射する。この時の光線L1は、導光体3の出射面5に沿ったように大きな出射角で出射する。
【0070
次に、光線L1は、光偏向シート8の凸状の稜8aの辺8cに到達し、ここでも導光体3と光偏向シート8との材質が同じ(ポリカーボネート(PC))であり、空気層から空気よりも屈折率の大きい光偏向シート8の辺8cに対する光線L1は、辺8cで屈折して光偏向シート8内に光線L11となって進む。
【0071
さらに、光線L11は、光偏向シート8内の辺8dに到達し、ここでの入射角が臨界角γ=38.97°よりも大きいために、辺8dで全反射をして、光線L12は光偏向シート8の表面部8’方向に進む。
【0072
光線L12は、光偏向シート8の表面部8’での入射角が臨界角γ=38.97°よりも小さいので、表面部8’から略垂直に出射する。
【0073
このように、光偏向シート8は、導光体3からの低く導光体3に沿ったような光線を、全反射を利用して光偏向シート8に対して略垂直方向に光を出射することができる。このため、導光体3の出射面5および光偏向シート8に対向に置かれた導光板9の入射面部10に対して略垂直に光を投射することができる。
【0074
導光板9は、光を導く入射面部10と、その反対側に位置する反射端面部11と、これら入射面部10と反射端面部11とに直角に接続する側面14aと14bならびに入射面部10からの光を出射する表面部12および裏面部13を有し、矩形形状や楔形状に構成される。
【0075
導光板9は、透明なアクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート(PC)等で成形される。この導光板9は、光源2と導光体3と光偏向シート8とからなる光源装置からの光線を入射面部10で導光板9内に導き、図示しない表面部12や裏面部13に施した微細な円弧形状、楕円、多角柱および多角錘等からなる凹形状または凸形状やドットパターンおよびプリズム形状により、光源2から入射した光を屈折、拡散、反射および散乱等して、表面部12や裏面部13から光を出射する。
【0076
リフレクタ15は、光源2からの光を導光体3に入射する入射端面部4や光を出射する出射面5以外の部分を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シートや熱可塑性樹脂のシートにアルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層した物やシート状金属で覆い光源2からの光が導光体3から出射した以外の光を反射または乱反射し、再び導光体3に入射させて光源2からの光を全て導光体3の出射面5から出射するようにする。
【0077
よって、本発明の導光体3および光偏向シート8等からなる光源装置は、少ない点光源でも、光源の位置する所から導光体3の出射面5や裏面6に放射状に稜をもたせ、どこでも一定の光エネルギを与える。そして、導光体3内に入射した光線の中でも光のエネルギの大きな光線を導光体3から任意の角度で出射し、この光線を光偏向シート8により、略垂直方向に偏向して出射するので、確実に導光板9に投射することができる。
【0078
そして、本発明の平面照明装置は、導光体3の上部に光偏向シート8を備えることにより、導光体3から導光体3に沿ったように出射した光線を光偏向シート8により全体として導光板9の入射面部10に効率良く出射し、導光板9の表面部より高輝度で斑のない光を出射することができる。
【0079
【発明の効果】
以上のように、請求項1に係る導光体は、四角柱形状を成し出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離於いて光エネルギが等しく出射するので、導光体の出射面の何処でも斑なく均一な輝度で出射することができ、導光板の入射面に対し質の良い光を提供することができる。また、稜が連続または非連続であるので、出射面から出射光を稜に沿って全域に出射することができるばかりでなく、目的とする位置に部分的に出射することもできる。このため、出射光の光コーンの広がりをコントロールや輝度のコントロール等を行うことができる。
【0080
また、請求項2に係る導光体は、円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を出射面として入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有し、凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射するので、導光体の出射面の何処でも斑なく均一な輝度で出射することができ、導光板の入射面に対し質の良い光を提供することができる。
【0081
さらに、請求項3に係る導光体は、稜を中心位置と同心との法線と直角方向での断面が常に三角形状であるので、出射面から出射角を略同一とする出射光を得ることができ、導光板の入射面に対し質の良い光を提供することができる。
【0082
さらに、請求項に係る導光体は、三角形状の稜部が平坦に欠切したので、例えば出射面の反対側面の近傍に反射体を備えた場合には、出射面の平坦部で全反射した光が出射面の反対側面方向に進んで導光体の外部に出射した光線が、反射体で反射して再度導光体に入射し、この光線が出射面の稜の斜面では反射や屈折を行うが、本請求項に於ける平坦の部分では略ストレートに出射面から出射することができるので、出射光の輝度コントロールをすることができる。
【0083
また、請求項に係る導光体は、三角形状の稜の隣り合った面が曲線または円弧状であるので、曲線または円弧状が内側にへこんだ稜の面の場合には、光を拡散し、また、曲線または円弧状が外側に膨らんだ稜の面の場合には、曲率と一致する場所では光を集光し、それ以上遠ざかると光を拡散するように出射光の出射角等可変することができるので、目的に合った設計をすることができる。
【0084
さらに、請求項に係る光源装置は、光源と、少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い四角柱形状または長手方向に平面を有した略円柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートとを具備し、導光体の稜の角度と光偏向シートの稜の角度とが常に同角度であるので、導光体の稜から出射する前の光線の角度と光偏向シートの稜に入射した後の光線の角度とが等しくすることができるとともに導光板の稜からの出射光を最短距離で完全に光偏向シートの稜に導き効率良く光線を偏向することができる。これにより、明るく斑のない均一な出射光を得ることができ、導光体からの出射光が導光体側に沿って出射するような光線でも隈無く略垂直に立ち上げ、導光板の入射面に光源からの光を効率良く投射することができる。
【0085
また、請求項に係る光源装置は、光偏向シートが導光体の入射端面部から中心位置と導光体の稜と同心の位置に対応する凸状または/および凹状の稜を有するので、導光体の凸状や凹状の稜からの出射光を最短距離で完全に本光偏向シートの凸状や凹状の稜に導くことができるので、本光偏向シートによって導光体からの出射光を偏向することができる。
【0086
さらに、請求項に係る光源装置は、光偏向シートの稜を中心位置と同心の位置に対応した稜との法線と直角方向での断面が常に三角形状であるので、導光体からの出射光を偏向することができる。例えば導光体からの出射光が導光体側に沿って出射するような光線でも略直角に偏向することができる。
【0087
また、請求項に係る光源装置は、光偏向シートを連続または非連続であるので、導光体からの出射光に対して偏向を必要とする部分を選択的に偏向することができる。このため、目的に合った設計をすることができる。
【0088
さらに、請求項10に係る平面照明装置は、光源と、少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い四角柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、光偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または/および裏面部を有した導光板とを具備し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または/および裏面部から光を出射するので、観測側に対して正面の表面全体から出射光を得られる。これにより、液晶表示装置等に用いた場合には明るく斑が無く適度の視野角を得ることができる。
【0089
また、請求項11に係る平面照明装置は、光源と、細長い円柱形状を有し少なくとも一端部を光源からの光線を導く入射端面部とするとともに円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、矩形状面を光を出射する出射面を有し、出射面に入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い円柱形状の導光体と、導光体の出射面上に稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、光偏向シートに対向した位置に光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または/および裏面部を有した導光板とを具備し、光源から稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、導光体から出射した光を光偏向シートにより出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を導光板の入射面部から導き表面部または/および裏面部から光を出射するので、観測側に対して正面の表面全体から出射光を得られる。これにより、液晶表示装置等に用いた場合には明るく斑が無く適度の視野角を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る平面照明装置の概略構成を示す全体斜視図
【図2】 本発明に係る導光体の出射面の概略を示す平面図
【図3】 本発明に係る導光体の一部拡大側断面図
【図4】 本発明に係る導光体の一部拡大側断面図
【図5】 (a),(b)本発明に係る導光体の一部拡大斜視図
【図6】 本発明に係る導光体の一部拡大斜視図
【図7】 本発明に係る導光体の一部拡大斜視図
【図8】 本発明に係る平面照明装置に装備される光偏向シートの概略側面図
【図9】 本発明に係る平面照明装置に装備される光偏向シートの概略平面図
【図10】 本発明に係る光源装置の光の軌跡図
【符号の説明】
1…平面照明装置、2…光源、2a…発光面、3…導光体、4…入射端面部、4b…端面部、5…出射面、5b…凸状稜、5a…凹状稜、6…裏面、7a,7b…側面、8…光偏向シート、9…導光板、n…屈折率、8b…凸状稜、8a…凹状稜、1c,1d,11a…仮想水平線、A,a…光源と同心の法線の垂直方向の点、511,521…平坦部、51a,52a…曲面稜、5c,5d,8c,8d…辺、P…入射部、P1…中心位置、S1…凸稜ライン、S2…凹稜ライン、Sn…ライン、α…屈折角、θ1,θ5…凸状稜の角度、θ2,θ6…凹状稜の角度、θ3,θ7…仮想水平線と成す角度、γ…臨界角、L0,L1,L2,L1’,L2’,L3,L3’,L4,L4’,L12,L12’,L11,L13,L31,L32,L33,L34…光線。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a light guide for a light source device used in a liquid crystal display device and the like, and light having the same shape as the light guide.deflectionThe present invention relates to a flat illumination device using a sheet. In particular, the present invention relates to a light guide, a light source device, and a planar illumination device that can obtain bright and spotless outgoing light even with a small number of light sources.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, as this type of light guide, there is known a light guide that emits light from the exit surface by applying a concave / convex shape such as knurling to the surfaces other than the incident end surface portion that guides light from the light source and the exit surface that emits light. ing.
[0003]
  In addition, as a conventional light guide, a convex or concave shape is randomly provided by a prism, a blast, or the like on the front surface or back surface of the light guide to reflect incident light incident from a light source, and light is emitted from an output surface. What is emitted is known.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  Thus, as a conventional light guide, in a configuration in which light is emitted from the exit surface by providing a concave / convex shape such as knurling on the surfaces other than the incident end surface portion that guides light from the light source and the exit surface that emits light, However, it is difficult to control the light, and there is an effect such as reflection in some parts of the uneven shape, but the light cannot be reliably controlled, and there is a problem in the light deflection efficiency.
[0005]
  In addition, in the configuration in which convex or concave shapes are randomly provided on the front surface portion and the back surface portion of the light guide by prisms, blasts, etc., the incident light incident from the light source is reflected and the light is emitted from the output surface. A convex or concave shape is randomly provided on the front surface portion or the back surface portion of the light guide by blasting or the like. For this reason, even if the incident light incident from the light source is reflected, refracted, condensed, or the like, the emitted energy is not evenly distributed, and there is a problem that the emitted light has spots and brightness decreases.
[0006]
  The present invention has been made in order to solve such a problem. The light guide is formed in a quadrangular prism shape or a cylindrical shape, and the light exiting surface has a convex shape concentric with the center position of the incident end surface portion. Light having an arcuate prism shape having a concave ridge and a symmetric positional relationship with the ridge of the light guidedeflectionA sheet is provided to emit light in a substantially vertical direction with an equal light energy at an arbitrary distance corresponding to the ridge from the light source, and an incident surface of the light guide plate is provided in the substantially vertical direction so that the light enters the light guide plate.deflectionAn object of the present invention is to provide a light guide body, a light source device, and a flat illumination device that can efficiently guide outgoing light from a sheet and obtain bright outgoing light without luminance spots from the surface portion of the light guide plate.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problem, the light guide according to claim 1 has a quadrangular prism shape and is concentric with the center position of the incident end face on the exit surface.Radially continuous or discontinuousHave convex or / and concave edges,Total reflection and refraction by convex and concave edges,Any distance corresponding to the edge from the light sourceInThe light energy is equally emitted.
[0008]
  The light guide according to claim 1 has a quadrangular prism shape and is concentric with the center position of the incident end surface portion on the exit surface.Radially continuous or discontinuousHave convex or / and concave edges,Total reflection and refraction by convex and concave edges,Any distance corresponding to the edge from the light sourceInIn this case, since the light energy is emitted equally, the light can be emitted with uniform brightness anywhere on the light exit surface of the light guide.Further, since the ridge is continuous or non-continuous, the emitted light can be emitted from the emission surface to the entire region along the ridge, and can also be emitted partially to a target position.
[0009]
  Moreover, the light guide according to claim 2 has a cylindrical shape.Cut out to have a rectangular surface in the longitudinal direction of the rectangular surface as the exit surfaceConcentric with the center position of the incident end faceRadially continuous or discontinuousHave convex or / and concave edges,Total reflection and refraction by convex and concave edges,The light energy is emitted equally at an arbitrary distance corresponding to the edge from the light source.
[0010]
  The light guide according to claim 2 has a cylindrical shape.Cut out to have a rectangular surface in the longitudinal direction of the rectangular surface as the exit surfaceConcentric with the center position of the incident end faceRadially continuous or discontinuousHave convex or / and concave edges,Total reflection and refraction by convex and concave edges,Since the light energy is emitted equally at an arbitrary distance corresponding to the ridge from the light source, it can be emitted with uniform brightness anywhere without any spots on the exit surface of the light guide.
[0011]
  Furthermore, the light guide according to claim 3 is characterized in that the cross section in the direction perpendicular to the normal line between the center and the ridge is always triangular.
[0012]
  In the light guide according to claim 3, since the cross section in the direction perpendicular to the normal line with the center position and the concentric ridge is always triangular, it is possible to obtain outgoing light having substantially the same outgoing angle from the outgoing face. it can.
[0013]
  And claims4The light guide according to the present invention is characterized in that a triangular ridge is cut out flat.
0014]
  Claim4Since the triangular ridge portion of the light guide according to the present invention is cut out flat, for example, when a reflector is provided in the vicinity of the opposite side surface of the emission surface, the light totally reflected by the flat portion of the emission surface is emitted. The light beam that travels in the direction opposite to the surface and exits the light guide is reflected by the reflector and enters the light guide again, and this light beam is reflected and refracted on the slope of the ridge of the exit surface. In the flat part in this claim, it can radiate | emit from an output surface substantially straight.
0015]
  Claims5The light guide according to the present invention is characterized in that adjacent surfaces of triangular ridges are curved or arcuate.
0016]
  Claim5In the light guide according to the present invention, the adjacent surfaces of the triangular ridges are curved or arc-shaped, and therefore, when the curved or arc-shaped surface is an indented ridge surface, the light is diffused and the curved surface is curved. Alternatively, in the case of a ridge surface having an arcuate bulge outward, light can be condensed at a location that matches the curvature, and the outgoing angle of the outgoing light can be varied so as to diffuse the light further away.
0017]
  And claims6A light source device according to the present invention includes a light source,
  At least one end is an incident end surface that guides light from the light source and has an exit surface that emits light, and the exit surface is concentric with the center position of the incident end surfaceRadially continuous or discontinuousAn elongated quadrangular prism shape with convex or / and concave edges orAbbreviation with a plane in the longitudinal directionA cylindrical light guide,
  The positional relationship to correspond to the ridge on the light exit surface of the light guideradiationLight with a prismatic shapedeflectionA sheet,
  Light guide edge angle and lightdeflectionThe angle of the sheet ridge is always the same angle.
0018]
  Claim6The light source device according to the present invention has a light source, and at least one end portion as an incident end surface portion that guides a light beam from the light source and has an exit surface that emits light, and the exit surface is concentric with the center position of the incident end surface portion.Radially continuous or discontinuousAn elongated quadrangular prism shape with convex or / and concave edges orAbbreviation with a plane in the longitudinal directionA cylindrical light guide and a positional relationship corresponding to a ridge on the light exit surface of the light guideradiationLight with a prismatic shapedeflectionA light guide with a ridge angle and lightdeflectionSince the angle of the edge of the sheet is always the same angle, the angle of light and the light before emitting from the edge of the light guidedeflectionThe angle of the light beam after entering the edge of the sheet can be made equal, and the light emitted from the edge of the light guide plate can be completely emitted at the shortest distance.deflectionEfficiently guides light to the edge of the sheetdeflectioncan do.
0019]
  Claims7The light source device according todeflectionThe sheet has a convex or / and concave ridge corresponding to a center position and a position concentric with the ridge of the light guide from the incident end face of the light guide.
0020]
  Claim7The light source device according todeflectionSince the sheet has a convex or / and concave ridge corresponding to the center position and the concentric position with the ridge of the light guide from the incident end surface of the light guide, the sheet protrudes from the convex or concave ridge of the light guide. Fully shine light in the shortest distancedeflectionIt can be guided to the convex or concave edge of the sheet.
0021]
  And claims8The light source device according todeflectionA cross section in a direction perpendicular to a normal to a ridge corresponding to a center position and a concentric position is always a triangular shape.
0022]
  Claim8The light source device according todeflectionSince the cross-section in the direction perpendicular to the normal to the ridge corresponding to the center position and the concentric position is always triangular, the light emitted from the light guidedeflectioncan do.
0023]
  Claims9The light source device according todeflectionThe sheet is characterized by being continuous or discontinuous.
0024]
  Claim9The light source device according todeflectionBecause the sheet is continuous or non-continuous, the light emitted from the light guidedeflectionSelect the part that needsdeflectioncan do.
0025]
  And claims10A flat illumination device according to the present invention includes a light source,
  At least one end is an incident end surface that guides light from the light source and has an exit surface that emits light, and the exit surface is concentric with the center position of the incident end surfaceRadially continuous or discontinuousAn elongated quadrangular prismatic light guide with convex or / and concave ridges;
  The positional relationship to correspond to the ridge on the light exit surface of the light guideradiationLight with a prismatic shapedeflectionSheet,
  lightdeflectionLight at the position facing the sheetdeflectionAn incident surface portion that guides light from the sheet, and a light guide plate having a front surface portion and / or a back surface portion that emits light;
  The light energy is equal at an arbitrary distance corresponding to the edge from the light source, and the light emitted from the light guide isdeflectionThe sheet is emitted in a direction substantially perpendicular to the emission surface, and the emitted light is guided from the incident surface portion of the light guide plate and emitted from the front surface portion and / or the back surface portion.
0026]
  Claim10The flat illumination device according to the present invention has a light source, an incident end surface portion that guides light from the light source at least one end portion, and an output surface that emits light, and is concentric with the center position of the incident end surface portion on the output surface.Radially continuous or discontinuousA long rectangular prismatic light guide having convex or / and concave ridges and a positional relationship corresponding to the ridges on the light exit surface of the light guideradiationLight with a prismatic shapedeflectionSheet and lightdeflectionLight at the position facing the sheetdeflectionA light guide plate having an incident surface portion that guides light from the sheet and a light guide plate having a front surface portion and / or a back surface portion that emits light, and the light energy is equal at an arbitrary distance corresponding to the ridge from the light source; Light emitted fromdeflectionThe sheet is emitted in a direction substantially perpendicular to the emission surface, and the emitted light is guided from the incident surface portion of the light guide plate and emitted from the front surface portion and / or the back surface portion. You can get light.
0027]
  Claims11A flat illumination device according to the present invention includes a light source,
  Has an elongated cylindrical shapeAt least one end is used as an incident end surface that guides light from the light source.Cut out to have a rectangular surface in the longitudinal direction of the cylindrical shape,It has an exit surface that emits light and is concentric with the center position of the incident end face on the exit surfaceRadially continuous or discontinuousAn elongated cylindrical light guide having convex or / and concave ridges;
  The positional relationship to correspond to the ridge on the light exit surface of the light guideradiationLight with a prismatic shapedeflectionSheet,
  lightdeflectionLight at the position facing the sheetdeflectionAn incident surface portion that guides light from the sheet, and a light guide plate having a front surface portion and / or a back surface portion that emits light;
  The light energy is equal at an arbitrary distance corresponding to the edge from the light source, and the light emitted from the light guide isdeflectionThe sheet is emitted in a direction substantially perpendicular to the emission surface, and the emitted light is guided from the incident surface portion of the light guide plate and emitted from the front surface portion and / or the back surface portion.
0028]
  Claim11A flat illumination device according to the present invention includes a light source,Has an elongated cylindrical shapeAt least one end is used as an incident end surface that guides light from the light source.Cut out to have a rectangular surface in the longitudinal direction of the cylindrical shape,It has an exit surface that emits light and is concentric with the center position of the incident end face on the exit surfaceRadially continuous or discontinuousThe elongated cylindrical light guide having convex or / and concave ridges and a positional relationship corresponding to the ridges on the light exit surface of the light guideradiationLight with a prismatic shapedeflectionSheet and lightdeflectionLight at the position facing the sheetdeflectionA light guide plate having an incident surface portion that guides light from the sheet and a light guide plate having a front surface portion and / or a back surface portion that emits light, and the light energy is equal at an arbitrary distance corresponding to the ridge from the light source; Light emitted fromdeflectionThe sheet is emitted in a direction substantially perpendicular to the emission surface, and the emitted light is guided from the incident surface portion of the light guide plate and emitted from the front surface portion and / or the back surface portion. You can get light.
0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
  In the present invention, at least one surface portion of the light guide body is an incident end surface portion, and the exit surface and the back surface are concentric with the center position of the incident end surface portion.ConvexA ridge with a triangular or concave triangular cross section is provided continuously or discontinuously to emit light energy equally from the light source at an arbitrary distance corresponding to the ridge, and light is emitted to the shape and symmetry provided on the light guidedeflectionLightdeflectionA sheet is placed on the top of the light guide to emit light from the light guide in a substantially vertical direction.deflectionThe light guide body, the light source device, and the planar illumination that project the emitted light from the light source device that emits light onto the incident surface of the light guide plate, and obtain bright emitted light that is uniform and free from luminance spots from the front and back surfaces of the light guide plate A device is provided.
0030]
  FIG. 1 is an overall perspective view showing a schematic configuration of a flat illumination device according to the present invention, FIG. 2 is a plan view schematically showing an exit surface of a light guide according to the present invention, and FIGS. 3 and 4 are guides according to the present invention. FIG. 5 is a partially enlarged side cross-sectional view of the light body, and is a cross-sectional view of P1-A that connects a point P1 and a point P1 of the light guide shown in FIG. FIG. 7 is a partially enlarged perspective view of the light guide according to the present invention, and FIG. 8 shows the light according to the present invention.deflectionFIG. 9 is a schematic sectional view of a sheet, and FIG.deflectionFIG. 10 is a schematic view of a sheet, and FIG. 10 is a light locus diagram of the light source device according to the present invention.
0031]
  In the present invention, the light source, light guide, lightdeflectionThe light source device is composed of sheets, and the light source, light guide, and lightdeflectionA flat illumination device is composed of a sheet and a light guide plate (which may further include a reflector).
0032]
  A flat illumination device 1 shown in FIG. 1 includes a light source 2, a light guide 3, and light.deflectionA sheet 8, a light guide plate 9, and a reflector 15 are provided and schematically configured.
0033]
  The light source 2 is a semiconductor light emitting element, which is composed of an LED, a laser, or the like, and uses white light made by monochromatic light, white light made of RGB (red, green, blue), or wavelength conversion using a fluorescent material. It is done. Although not shown here, the light source 2 may be integrated such that the light emitting surface 2a of the light source 2 is directly connected to the incident end surface 4 of the light guide 3.
0034]
  The light guide 3 is formed of a transparent acrylic resin (PMMA), polycarbonate (PC), or the like. The light guide 3 includes an incident end face 4 that guides light from the light source 2 at at least one end, an end face 4b opposite to the incident end face 4, and an exit face 5 that emits light incident from the incident end face 4. The back surface 6 on the opposite side and the side surfaces 7a and 7b surrounded by the incident end surface portion 4, the end surface portion 4b, the exit surface 5 and the back surface 6 have a substantially rectangular bar shape.
0035]
  As shown in FIGS. 2 and 3, the light guide 3 has a concave ridge 5 a and a convex ridge 5 b concentric with the center position P <b> 1 of the incident end face portion 4.
0036]
  This is because the convex ridges 5b in FIG. 3 are provided radially like the line S1 and concentric about the point P1, which is the center position of the incident end face part 4 of the exit surface 5, and the concave shape in FIG. Ridges 5a are provided in a radial pattern as shown by line S2.
0037]
  In the example of FIG. 3, the convex ridges 5b are shown as lines S1 and S3 (odd numbers), and the concave ridges 5a are shown as lines S2 and S4 (even numbers), and the convex and concave shapes are shown alternately or continuously (line Sn). . Although not shown in the figure, a convex ridge 5b is provided in the jump, a plane is formed between the convex ridge 5b and the ridge 5b, a concave ridge 5a is provided in the jump, and the concave ridge 5a and the ridge 5a are It is also possible to make the space flat.
0038]
  With the above configuration, the light beams incident from the light source 2 and reaching the ridge 5b and the ridge 5a are at the same distance from the light source 2 of the emitted radiation light, so that the light energy is emitted equally at any distance corresponding thereto. is doing.
0039]
  Although the description is repeated here, FIG. 3 uses the central position P1 of the incident end face 4 in FIG. 2 as the incident part P, and the normal line of the ridge concentric with the central position P1 of the incident part P and the perpendicular direction A The cross section of the line P1-A which connects is shown.
0040]
  The convex ridge 5b and the concave ridge 5a provided radially on the exit surface 5 from the incident end face portion 4 have a triangular cross section..
0041]
  FigureAs shown in FIG. 4, the light beam incident on the light guide 3 from the center position P1 of the incident portion P is, for example, when the material of the light guide 3 is polycarbonate (PC) resin, the refractive index n = 1. 59, it enters the light guide 3 from the air layer. The light beam L0 that enters the light guide 3 and exists in the light guide is 0 ≦ | α | ≦ sin.-1From the equation (1 / n) (where n is an air layer and the refractive index is n = 1), the angle of refraction is approximately in the range of α = ± 38.997 °.
0042]
  In addition, the light incident on the light guide 3 within the range of the refraction angle α = ± 38.997 ° is sin γ = (1 at the boundary surface between the light guide 3 and the air layer (refractive index n = 1). The critical angle can be expressed by the equation / n). For example, since the refractive index of polycarbonate resin which is a resin material used for the general light guide 3 is about n = 1.59, the critical angle γ is about γ = 38.97 °. When an acrylic resin (PMMA) material is used as the material of the light guide 3, the refractive index n of the acrylic resin is about n = 1.49, and the refraction angle α is about α = 42.38 °. Therefore, the critical angle γ is also about γ = 42.38 °.
0043]
  3 is a diagram in which convex ridges 5b and concave ridges 5a are provided only on the light exit surface 5 of the light guide 3. However, as shown in FIG. By providing the convex ridge 6b and the concave ridge 6a equivalent to the ridge 5b and the concave ridge 5a, the light beam directed toward the back surface 6 can also be used.
0044]
  Further, in FIG. 3, a plane portion is drawn on the exit surface 5 and the back surface 6 on the incident end surface portion 4 side of the light guide 3, but this represents the basic plane of the exit surface 5 and the back surface 6. In general, a triangular shape of a convex ridge 5b or ridge 6b or a concave ridge 5a or ridge 6a is provided from the center position P1, which is the incident end face portion 4.
0045]
  Therefore, as shown in FIG. 4, the light rays L1 and L1 ′ that have traveled in the direction of the exit surface 5 with the maximum refraction angle α are the angles (incidents) formed with the perpendiculars of the sides 5d and 6d formed by the virtual horizontal planes 1c and 1d and the angle θ3. The angle) is smaller than the critical angle γ, breaks the critical angle γ, and is refracted and emitted as light rays L12 and L12 ′ along the emission surface 5 and the back surface 6.
0046]
  For example, in the case of a light beam having a small refraction angle α such as the light beam L2 or L2 ′, the angle (incident angle) formed with the perpendicular of the side 5d or the side 6d is larger than the critical angle γ, and thus the light beam L3 or the light beam L3. 'As a total reflection. Then, the light beam L3 and the light beam L3 ′ travel in opposite surface directions to reach the side 6d and the side 5d again, and the angle (incident angle) formed with the perpendicular of the side 6d and the side 5d is smaller than the critical angle γ. The critical angle γ is broken and refracted to be emitted from the back surface 6 and the exit surface 5 along the exit surface 5 and the back surface 6 at a certain angle as the light beam L4 and the light beam L4 ′.
0047]
  As described above, the triangular shape of the cross section perpendicular to the normal line of the convex ridge 5b and ridge 6b and the concave ridge 5a and ridge 6a provided radially on the output surface 5 and the back surface 6 from the incident end face portion 4 of the present invention. In the angle range, most of the light rays emitted from the emission surface 5 are light rays totally reflected by the side 6d of the convex ridge 6b provided on the back surface 6. Further, most of the light rays emitted from the back surface 6 are light rays totally reflected by the side 5 d of the convex ridge 5 b provided on the emission surface 5.
0048]
  Of the light rays existing in the light guide 3 (substantially within the range of refraction angle α = ± 38.9971 °), the smaller the refraction angle α, the greater the energy of the light. The light beam totally reflected by the side 6d of the ridge 6b can be used effectively.
0049]
  Further, as the distance from the light source 2 increases, the pitch between the convex ridges 5b and ridges 6b, the concave ridges 5a and ridges 6a, and the like, the height of the ridges of the convex ridges 5b and ridges 6b and the concave shape are increased. It is also possible to set the depth of the ridges 5a and 6a. Thereby, the amount of light reaching the side 5d, the side 6d, and the like can be changed, and the amount of emitted light can be changed.
0050]
  In addition, as shown in FIG. 5A, the light guide 3 is incident from the light source 2 when the convex ridges 5 b and ridges 6 b and the concave ridges 5 a and ridges 6 a are continuous. The light beams that have reached 6b, the ridge 5a, and the ridge 6a are at the same distance from the light source 2 of the emitted radiation light, and the light energy of all the ridges at arbitrary distances corresponding thereto is emitted equally.
0051]
  Furthermore, as shown in FIG. 5B, the light guide 3 is incident from the light source 2 when the convex ridges 5b and ridges 6b and the concave ridges 5a and ridges 6a are discontinuous. The light beams reaching the ridge 6b, the ridge 5a, and the ridge 6a are at the same distance from the light source 2 of the emitted radiation light, but only the ridges at arbitrary distances corresponding thereto emit light equally. Thereby, the emitted light from the emission surface 5 and the back surface 6 can be partially emitted to a target position.
0052]
  Further, as shown in FIG. 6, the light guide 3 may be provided with a flat portion 511 and a flat portion 521 in which triangular ridges are cut out flat. Furthermore, although not shown, for example, a flat portion 511 that is notched flat on the ridge 5b may be provided only on the emission surface 5. Thereby, when a reflector is provided in the vicinity of the back surface 6, the light totally reflected by the emission surface 5 travels in the direction of the back surface 6, and the light beam emitted from the back surface 6 to the outside is reflected by the reflector and is again guided to the light guide. 3 is reflected or refracted on the slope (side) of the ridge 5b of the emission surface 5, but can be emitted from the emission surface 5 in a substantially straight manner in the flat portion 511.
0053]
  Although not shown here, by providing a flat portion on the back surface 6 in the same manner, the light can be emitted substantially straight from the flat portion provided on the back surface 6 by the same action.
0054]
  Furthermore, as shown in FIG. 7, the adjacent faces (sides) of the triangular ridges of the light guide 3 may be curved or arcuate. FIG. 7 shows ridge surfaces 51a and 51b with curved or arcuate indentations. As a result, when the light existing in the light guide 3 reaches the surface 51a of the concave concave ridge, the emission angle becomes larger than the straight ridge with respect to the normal of the surface 51a, so It becomes a diffused state.
0055]
  Further, although not shown, in the case of a curved or arcuate ridge surface bulging outward, the light existing in the light guide 3 reaches the surface of the bulging convex ridge when the normal of the surface is reached. In contrast, the emission angle is smaller than that of the straight ridge, and the light becomes inward, condensing light at a location matching the curvature, and diffusing the light further away.
0056]
  Thus, when the adjacent surfaces (sides) of the triangular ridges of the light guide 3 are curved or arcuate, the emission angle of the emitted light can be varied.
0057]
  Here, the convex ridges 5b and ridges 6b and the concave ridges 5a and ridges 6a have the sides 5c and 5d and the sides 6c and 6d equal in shape. 3 may be emitted from the incident end surface portion 4 direction of the exit surface 5 of the light guide 3 in the direction opposite to the incident end surface portion 4. Therefore, it does not have to be an isosceles triangle, and for example, it may have a shape of a right triangle having only the sides 5d and 6d and having the sides 5c and 6c vertical.
0058]
  Although not shown here, when the light source 2 is provided at both ends of the light guide 3, the exit surface 5 of the light guide 3 is directed to the center position of the exit surface 5 that is the same distance from both ends 4, 4 b. 2 and 3 are provided with a convex ridge 5b and a concave ridge 5a. Thereby, the light beam of the light source 2 from both ends is efficiently emitted.
0059]
  Further, although not shown here, the light guide 3 has a cylindrical shape and is provided with an emission surface 5 having a rectangular surface in the longitudinal direction, and the incident end face portion 4 is the same as shown in FIGS. 2 and 3 described above. Alternatively, a convex ridge 5b or a concave ridge 5a may be provided concentrically with the center position P1.
0060]
  In this case, ridges 5b and ridges 5a are provided only on the exit surface 5, and the other cylindrical portions always repeat total reflection, and finally exit from the exit surface 5, which is the same effect as in the case of a quadrangular prism shape. Can be obtained.
0061]
  FIG. 8 shows the light of the flat illumination device according to the present invention.deflection9 is a partially enlarged cross-sectional view of the sheet. FIG. 9 shows light when the light source 2 is disposed at the center position of the incident end face portion 4 corresponding to the light guide 3.deflection3 is a plan view of a sheet 8. FIG.
0062]
  lightdeflectionThe sheet 8 is formed from a transparent resin such as acrylic resin (PMMA) or polycarbonate (PC). lightdeflectionThe sheet 8 has a shape corresponding to the light guide 3, has a triangular cross section, and has a convex ridge 8a and a concave ridge 8b. lightdeflectionDepending on the usage of the light guide 3, the sheet 8 is provided with a convex ridge 8 a that is not shown, a concave ridge 8 b that is skipped, or between the convex ridge 8 a and the ridge 8 a or a concave shape. It is also possible to make a plane between the ridge 8b and the ridge 8b.
0063]
  Also,lightdeflectionWhen the light source 2 is provided facing the incident portion P of the incident end face portion 4 of the light guide 3 so as to correspond to the light guide 3, the sheet 8 radiates from the incident portion P as shown in FIG. 9. In this case, a line P− connecting a convex ridge 8a and a concave ridge 8b provided on the back side of the front surface portion 8 ′ to the normal position of the ridge concentric with the center position P1 of the incident portion P and the perpendicular direction a. 8a is provided with a triangular cross section as shown in FIG.
0064]
  In addition, lightdeflectionSimilarly to the light guide 3, the sheet 8 is provided with convex ridges 8 a as lines S 1 and S (odd numbers) and concave ridges 8 b as lines S 2 and S 4 (even numbers) in a radial pattern. 8a and concave ridges 8b can be formed alternately or continuously (line Sn).
0065]
  Here, the side 8d and the side 8c of the convex ridge 8a and the concave ridge 8b have the same shape, but the shape may not be an isosceles triangle according to the light emitted from the light emission surface 5 of the light guide 3.
0066]
  Next, FIG. 10 shows the light guide 3 and light according to the present invention.deflectionIt is a partial top view of the light source device which consists of a sheet | seat 8 grade | etc.,.
0067]
  Light source devicedeflectionThe sheet 8 is provided on the upper surface of the light exit surface 5 of the light guide 3, and light is provided so as to face the convex ridge 5 b provided on the light guide 3.deflectionThe convex ridge 8 a of the sheet 8 is disposed toward the light exit surface 5 side of the light guide 3, and the light source 2 is disposed in the vicinity of the incident end surface portion 4 of the light guide 3.
0068]
  Here, the light guide 3 and lightdeflectionThe description of the sheet 8 is omitted because it overlaps with the description above, and the locus of light as the light source device will be described.
0069]
  In FIG. 10, the light ray L0 that has entered the light guide 3 from the incident portion P and has traveled in the direction of the exit surface 5 with the maximum refraction angle α reaches the side 5d of the convex ridge 5b of the exit surface 5. To do. When the exit surface 5 is flat with respect to the light ray L0, the light is totally reflected and proceeds in the direction of the back surface 6. However, the incident angle with respect to the side 5d is smaller than the critical angle γ = 38.97 °. Then, the critical angle γ is broken and refracted, and the light beam L1 is emitted to the air layer. The light beam L1 at this time is emitted at a large emission angle along the emission surface 5 of the light guide 3.
0070]
  Next, the light beam L1 is light.deflectionIt reaches the side 8c of the convex ridge 8a of the sheet 8, and here also the light guide 3 and the lightdeflectionLight that is the same material as the sheet 8 (polycarbonate (PC)) and has a higher refractive index than air from the air layerdeflectionThe light ray L1 with respect to the side 8c of the sheet 8 is refracted at the side 8c and is light.deflectionThe light beam L11 travels into the sheet 8.
0071]
  Further, the light beam L11 is light.deflectionSince it reaches the side 8d in the sheet 8 and the incident angle here is larger than the critical angle γ = 38.97 °, total reflection is performed at the side 8d, and the light ray L12 is reflected by light.deflectionProceed in the direction of the surface portion 8 ′ of the sheet 8.
0072]
  Ray L12 is lightdeflectionSince the incident angle at the surface portion 8 ′ of the sheet 8 is smaller than the critical angle γ = 38.97 °, the light is emitted from the surface portion 8 ′ substantially perpendicularly.
0073]
  In this way, lightdeflectionThe sheet 8 emits light rays from the light guide 3 that are low along the light guide 3 using total reflection.deflectionLight can be emitted in a direction substantially perpendicular to the sheet 8. For this reason, the exit surface 5 of the light guide 3 and the lightdeflectionLight can be projected substantially perpendicularly to the incident surface portion 10 of the light guide plate 9 placed opposite to the sheet 8.
0074]
  The light guide plate 9 includes an incident surface portion 10 for guiding light, a reflection end surface portion 11 located on the opposite side, side surfaces 14 a and 14 b connected to the incidence surface portion 10 and the reflection end surface portion 11 at right angles, and the incident surface portion 10. It has a front surface portion 12 and a back surface portion 13 for emitting light, and is configured in a rectangular shape or a wedge shape.
0075]
  The light guide plate 9 is formed of a transparent acrylic resin (PMMA), polycarbonate (PC), or the like. The light guide plate 9 includes a light source 2, a light guide 3, and light.deflectionA light beam from the light source device comprising the sheet 8 is guided into the light guide plate 9 by the incident surface portion 10 and is formed of a fine arc shape, an ellipse, a polygonal column, a polygonal pyramid and the like applied to the front surface portion 12 and the back surface portion 13 (not shown). The light incident from the light source 2 is refracted, diffused, reflected, and scattered by the shape or convex shape, dot pattern, and prism shape, and the light is emitted from the front surface portion 12 and the back surface portion 13.
0076]
  The reflector 15 is a sheet in which a white material such as titanium oxide is mixed in a thermoplastic resin for portions other than the incident end face portion 4 where light from the light source 2 is incident on the light guide 3 and the exit surface 5 where light is emitted. The thermoplastic resin sheet is subjected to metal deposition such as aluminum, or is covered with metal foil or a sheet metal, and the light from the light source 2 reflects or irregularly reflects light other than that emitted from the light guide 3. All the light from the light source 2 is emitted from the emission surface 5 of the light guide 3 by being incident on the light guide 3.
0077]
  Therefore, the light guide 3 and light of the present inventiondeflectionThe light source device composed of the sheet 8 or the like gives a constant light energy everywhere even with a small number of point light sources, by providing radial edges on the exit surface 5 and the back surface 6 of the light guide 3 from the location of the light source. Then, among the light rays incident on the light guide 3, a light ray having a large energy is emitted from the light guide 3 at an arbitrary angle, and this light ray is emitted as light.deflectionWith the sheet 8, in a substantially vertical directiondeflectionTherefore, the light can be reliably projected onto the light guide plate 9.
0078]
  Then, the flat illumination device of the present invention has light on the upper portion of the light guide 3.deflectionBy providing the sheet 8, the light emitted from the light guide 3 along the light guide 3 can be emitted as light.deflectionThe sheet 8 as a whole can efficiently emit light to the incident surface portion 10 of the light guide plate 9, and can emit light with higher brightness and no spots than the surface portion of the light guide plate 9.
0079]
【The invention's effect】
  As described above, the light guide according to claim 1 has a quadrangular prism shape, and is concentric with the center position of the incident end surface on the exit surface.Radially continuous or discontinuousHave convex or / and concave edges,Total reflection and refraction by convex and concave edges,Any distance corresponding to the edge from the light sourceInIn this case, since the light energy is equally emitted, the light can be emitted with uniform brightness anywhere on the light exit surface of the light guide, and high quality light can be provided to the light entrance surface of the light guide plate.Further, since the ridge is continuous or non-continuous, the emitted light can be emitted from the emission surface to the entire region along the ridge, and can also be emitted partially to a target position. Therefore, it is possible to control the spread of the light cone of the emitted light, control the brightness, and the like.
0080]
  Moreover, the light guide according to claim 2 has a cylindrical shape.Cut out to have a rectangular surface in the longitudinal direction of the rectangular surface as the exit surfaceConcentric with the center position of the incident end faceRadially continuous or discontinuousHave convex or / and concave edges,Total reflection and refraction by convex and concave edges,Since the light energy is emitted equally at any distance corresponding to the ridge from the light source, it can be emitted with uniform brightness anywhere without any spots on the exit surface of the light guide, and the quality of the incident surface of the light guide plate is high. Can provide good light.
0081]
  Furthermore, since the light guide according to claim 3 has a triangular cross section in a direction perpendicular to the normal line with the ridge centered and concentric, the light emitted from the light exit surface is made substantially the same. It is possible to provide high-quality light to the incident surface of the light guide plate.
0082]
  And claims4Since the triangular ridge portion of the light guide according to the present invention is cut out flat, for example, when a reflector is provided in the vicinity of the opposite side surface of the emission surface, the light totally reflected by the flat portion of the emission surface is emitted. The light beam that travels in the direction opposite to the surface and exits the light guide is reflected by the reflector and enters the light guide again, and this light beam is reflected and refracted on the slope of the ridge of the exit surface. In the flat portion of the present invention, since the light can be emitted from the light exit surface substantially straight, the brightness of the light emitted can be controlled.
0083]
  Claims5In the light guide according to the present invention, the adjacent surfaces of the triangular ridges are curved or arc-shaped, and therefore, when the curved or arc-shaped surface is an indented ridge surface, the light is diffused and the curved surface is curved. Or, in the case of a ridge surface that bulges outward, the light can be condensed at a location that matches the curvature, and the exit angle of the emitted light can be varied to diffuse the light further away. , Can be designed to suit the purpose.
0084]
  And claims6The light source device according to the present invention has a light source, and at least one end portion as an incident end surface portion that guides a light beam from the light source and has an exit surface that emits light, and the exit surface is concentric with the center position of the incident end surface portion.Radially continuous or discontinuousAn elongated quadrangular prism shape with convex or / and concave edges orAbbreviation with a plane in the longitudinal directionA cylindrical light guide and a positional relationship corresponding to a ridge on the light exit surface of the light guideradiationLight with a prismatic shapedeflectionA light guide with a ridge angle and lightdeflectionSince the angle of the edge of the sheet is always the same angle, the angle of light and the light before emitting from the edge of the light guidedeflectionThe angle of the light beam after entering the edge of the sheet can be made equal, and the light emitted from the edge of the light guide plate can be completely emitted at the shortest distance.deflectionEfficiently guides light to the edge of the sheetdeflectioncan do. This makes it possible to obtain bright, uniform and uniform outgoing light, and even when the light emitted from the light guide emits along the light guide side, it rises almost vertically, and the incident surface of the light guide plate The light from the light source can be projected efficiently.
0085]
  Claims7The light source device according todeflectionSince the sheet has a convex or / and concave ridge corresponding to the center position and the concentric position with the ridge of the light guide from the incident end surface of the light guide, the sheet protrudes from the convex or concave ridge of the light guide. Fully shine light in the shortest distancedeflectionThis light can be guided to the convex or concave edge of the sheet.deflectionLight emitted from the light guide by the sheetdeflectioncan do.
[0086]
  And claims8The light source device according todeflectionSince the cross-section in the direction perpendicular to the normal to the ridge corresponding to the center position and the concentric position is always triangular, the light emitted from the light guidedeflectioncan do. For example, even when light emitted from the light guide exits along the light guide,deflectioncan do.
[0087]
  Claims9The light source device according todeflectionBecause the sheet is continuous or non-continuous, the light emitted from the light guidedeflectionSelect the part that needsdeflectioncan do. For this reason, the design suitable for the purpose can be performed.
[0088]
  And claims10The flat illumination device according to the present invention has a light source, an incident end surface portion that guides light from the light source at least one end portion, and an output surface that emits light, and is concentric with the center position of the incident end surface portion on the output surface.Radially continuous or discontinuousA long rectangular prismatic light guide having convex or / and concave ridges and a positional relationship corresponding to the ridges on the light exit surface of the light guideradiationLight with a prismatic shapedeflectionSheet and lightdeflectionLight at the position facing the sheetdeflectionA light guide plate having an incident surface portion that guides light from the sheet and a light guide plate having a front surface portion and / or a back surface portion that emits light, and the light energy is equal at an arbitrary distance corresponding to the ridge from the light source; Light emitted fromdeflectionThe sheet is emitted in a direction substantially perpendicular to the emission surface, and the emitted light is guided from the incident surface portion of the light guide plate and emitted from the front surface portion and / or the back surface portion. You can get light. As a result, when used in a liquid crystal display device or the like, an appropriate viewing angle can be obtained with no bright spots.
[0089]
  Claims11A flat illumination device according to the present invention includes a light source,Has an elongated cylindrical shapeAt least one end is used as an incident end surface that guides light from the light source.Cut out to have a rectangular surface in the longitudinal direction of the cylindrical shape,It has an exit surface that emits light and is concentric with the center position of the incident end face on the exit surfaceRadially continuous or discontinuousThe elongated cylindrical light guide having convex or / and concave ridges and a positional relationship corresponding to the ridges on the light exit surface of the light guideradiationLight with a prismatic shapedeflectionSheet and lightdeflectionLight at the position facing the sheetdeflectionA light guide plate having an incident surface portion that guides light from the sheet and a light guide plate having a front surface portion and / or a back surface portion that emits light, and the light energy is equal at an arbitrary distance corresponding to the ridge from the light source; Light emitted fromdeflectionThe sheet is emitted in a direction substantially perpendicular to the emission surface, and the emitted light is guided from the incident surface portion of the light guide plate and emitted from the front surface portion and / or the back surface portion. You can get light. As a result, when used in a liquid crystal display device or the like, an appropriate viewing angle can be obtained with no bright spots.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view showing a schematic configuration of a flat illumination device according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view schematically showing an exit surface of a light guide according to the present invention.
FIG. 3 is a partially enlarged side sectional view of a light guide according to the present invention.
FIG. 4 is a partially enlarged side sectional view of a light guide according to the present invention.
5A and 5B are partially enlarged perspective views of a light guide according to the present invention.
FIG. 6 is a partially enlarged perspective view of a light guide according to the present invention.
FIG. 7 is a partially enlarged perspective view of a light guide according to the present invention.
FIG. 8 is a view showing light provided in the flat illumination device according to the present invention.deflectionSchematic side view of seat
FIG. 9 is a view showing the light provided in the flat illumination device according to the present invention.deflectionSchematic plan view of the sheet
FIG. 10 is a light locus diagram of the light source device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
  DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plane illumination apparatus, 2 ... Light source, 2a ... Light-emitting surface, 3 ... Light guide, 4 ... Incident end surface part, 4b ... End surface part, 5 ... Outgoing surface, 5b ... Convex ridge, 5a ... Concave ridge, 6 ... Back, 7a, 7b ... side, 8 ... lightdeflectionSheet, 9: Light guide plate, n: Refractive index, 8b: Convex ridge, 8a: Concave ridge, 1c, 1d, 11a ... Virtual horizontal line, A, a ... Vertical point of normal line concentric with light source, 511 521 ... Flat part, 51a, 52a ... Curved edge, 5c, 5d, 8c, 8d ... Side, P ... Incident part, P1 ... Center position, S1 ... Convex ridge line, S2 ... Concave ridge line, Sn ... Line, α ... Refraction angle, θ1, θ5, convex ridge angle, θ2, θ6, concave ridge angle, θ3, θ7, angle formed with virtual horizontal line, γ, critical angle, L0, L1, L2, L1 ′, L2 ′, L3 , L3 ′, L4, L4 ′, L12, L12 ′, L11, L13, L31, L32, L33, L34.

Claims (11)

透光性材料からなる細長い導光体と、該導光体の少なくとも一端部に位置する点光源と、前記導光体の一長手方向から光を出射する出射面と前記光源に対向した入射端面部以外を覆う反射体とからなる光源装置に用いられる導光体において、
前記導光体は四角柱形状を成し前記出射面に前記入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有し、前記凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、前記光源から前記稜に対応する任意の距離於いて光エネルギが等しく出射することを特徴とする導光体。
An elongated light guide made of a translucent material, a point light source located at at least one end of the light guide, an exit surface for emitting light from one longitudinal direction of the light guide, and an incident end surface facing the light source In the light guide used in the light source device composed of a reflector that covers other than the part,
The light guide has a quadrangular prism shape, and has a convex or concave ridge that is radially continuous or discontinuous concentrically with the center position of the incident end surface portion on the exit surface . A light guide which is totally reflected and refracted by a ridge, and emits light energy equally at an arbitrary distance corresponding to the ridge from the light source.
透光性材料からなる細長い導光体と、該導光体の少なくとも一端部に位置する点光源と、前記導光体の一長手方向から光を出射する出射面と前記光源に対向した入射端面部以外を覆う反射体とからなる光源装置に用いられる導光体において、
前記導光体は円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、前記矩形状面を出射面として前記入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有し、前記凸状および凹状の稜によって全反射及び屈折し、前記光源から前記稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく出射することを特徴とする導光体。
An elongated light guide made of a translucent material, a point light source located at at least one end of the light guide, an exit surface for emitting light from one longitudinal direction of the light guide, and an incident end surface facing the light source In the light guide used in the light source device composed of a reflector that covers other than the part,
The light guide is notched so as to have a rectangular surface in the longitudinal direction of the columnar shape , and the convex surface is a continuous or non-continuous radial shape concentrically with the center position of the incident end surface portion with the rectangular surface as an exit surface. And / or a concave ridge that is totally reflected and refracted by the convex and concave ridges so that light energy is equally emitted from the light source at an arbitrary distance corresponding to the ridge. body.
前記稜は、前記中心位置と前記同心との法線と直角方向での断面が常に三角形状であることを特徴とする請求項1又は2記載の導光体。  The light guide according to claim 1 or 2, wherein a cross section of the ridge in a direction perpendicular to a normal line between the center position and the concentricity is always triangular. 前記三角形状は、前記稜部が平坦に欠切したことを特徴とする請求項1又は2記載の導光体。  The light guide according to claim 1, wherein the triangular shape has the ridge portion cut out flat. 前記三角形状は、前記稜の隣り合った面が曲線または円弧状であることを特徴とする請求項1又は2記載の導光体。  3. The light guide according to claim 1, wherein the triangular shape is such that adjacent surfaces of the ridge are curved or arcuate. 光源と、
少なくとも一端部を前記光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、前記出射面に前記入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い四角柱形状または長手方向に平面を有した略円柱形状の導光体と、
前記導光体の出射面上に前記稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートとを具備し、
前記導光体の稜の角度と前記光偏向シートの稜の角度とが常に同角度であることを特徴とする光源装置。
A light source;
At least one end portion is an incident end surface portion that guides a light beam from the light source, and has an exit surface that emits light, and the exit surface has a convex shape that is continuous or discontinuous radially concentrically with the center position of the incident end surface portion. Or / and an elongated quadrangular prism shape having a concave ridge or a substantially cylindrical light guide having a plane in the longitudinal direction ;
; And a light deflection sheet having a radiation prismatic shape corresponding such positional relation to the ridge on the exit surface of the light guide,
The light source device characterized in that the ridge angle of the light guide and the ridge angle of the light deflection sheet are always the same angle.
前記光偏向シートは、前記導光体の前記入射端面部から前記中心位置と前記導光体の稜と同心の位置に対応する放射状の凸状または/および凹状の稜を有することを特徴とする請求項記載の光源装置。The light deflection sheet has a radial convex or / and concave ridge corresponding to the center position and a position concentric with the ridge of the light guide from the incident end surface portion of the light guide. The light source device according to claim 6 . 前記光偏向シートの稜は、前記中心位置と前記同心の位置に対応した稜との法線と直角方向での断面が常に三角形状であることを特徴とする請求項記載の光源装置。The light source device according to claim 6 , wherein the ridge of the light deflection sheet is always triangular in cross section in a direction perpendicular to a normal line between the center position and the ridge corresponding to the concentric position. 前記光偏向シートは、連続または非連続であることを特徴とする請求項記載の光源装置。The light source device according to claim 6 , wherein the light deflection sheet is continuous or discontinuous. 光源と、
少なくとも一端部を前記光源からの光線を導く入射端面部とするとともに光を出射する出射面を有し、前記出射面に前記入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い四角柱形状の導光体と、
前記導光体の出射面上に前記稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、
前記光偏向シートに対向した位置に前記光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または/および裏面部を有した導光板とを具備し、
前記光源から前記稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、前記導光体から出射した光を前記光偏向シートにより前記出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を前記導光板の前記入射面部から導き前記表面部または/および前記裏面部から光を出射することを特徴とする平面照明装置。
A light source;
At least one end portion is an incident end surface portion that guides a light beam from the light source, and has an exit surface that emits light, and the exit surface has a convex shape that is continuous or discontinuous radially concentrically with the center position of the incident end surface portion. Or / and an elongated quadrangular prismatic light guide with concave ridges;
A light deflection sheet having a radiation prismatic shape corresponding such positional relation to the ridge on the exit surface of the light guide,
Comprising a surface portion and / or has a back surface light guide plate for emitting incident face and the light guiding light from the light deflection sheet at a position opposed to the light deflection sheet,
The light energy is equal at an arbitrary distance corresponding to the ridge from the light source, the light emitted from the light guide is emitted in a direction substantially perpendicular to the emission surface by the light deflection sheet, and the emitted light is A flat illumination device characterized in that light is emitted from the incident surface portion of the light guide plate and from the front surface portion and / or the back surface portion.
光源と、
細長い円柱形状を有し少なくとも一端部を前記光源からの光線を導く入射端面部とするとともに前記円柱形状の長手方向に矩形状面を有するように欠切し、前記矩形状面を光を出射する出射面を有し、前記出射面に前記入射端面部の中心位置と同心に放射状に連続または非連続な凸状または/および凹状の稜を有する細長い円柱形状の導光体と、
前記導光体の出射面上に前記稜に対応する様な位置関係に放射状プリズム形状を有する光偏向シートと、
前記光偏向シートに対向した位置に前記光偏向シートからの光を導く入射面部と光を出射する表面部または/および裏面部を有した導光板とを具備し、
前記光源から前記稜に対応する任意の距離に於いて光エネルギが等しく、前記導光体から出射した光を前記光偏向シートにより前記出射面に対し略直角方向に出射し、この出射した光を前記導光板の前記入射面部から導き前記表面部または/および前記裏面部から光を出射することを特徴とする平面照明装置。
A light source;
It has an elongated cylindrical shape, and at least one end portion is used as an incident end surface portion that guides light from the light source, and is cut out so as to have a rectangular surface in the longitudinal direction of the cylindrical shape, and light is emitted from the rectangular surface. An elongated cylindrical light guide having an exit surface and having a convex or / and concave ridge that is continuous or discontinuous radially concentrically with the center position of the incident end surface on the exit surface;
A light deflection sheet having a radiation prismatic shape corresponding such positional relation to the ridge on the exit surface of the light guide,
Comprising a surface portion and / or has a back surface light guide plate for emitting incident face and the light guiding light from the light deflection sheet at a position opposed to the light deflection sheet,
The light energy is equal at an arbitrary distance corresponding to the ridge from the light source, the light emitted from the light guide is emitted in a direction substantially perpendicular to the emission surface by the light deflection sheet, and the emitted light is A flat illumination device characterized in that light is emitted from the incident surface portion of the light guide plate and from the front surface portion and / or the back surface portion.
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