JP4045040B2

JP4045040B2 - Light guide plate and flat illumination device

Info

Publication number: JP4045040B2
Application number: JP02784499A
Authority: JP
Inventors: 裕夫庄野; 忠明中根; 一也瀧澤
Original assignee: 日本ライツ株式会社
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2019-02-04
Also published as: JP2000227522A

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均一に出射させるための導光板およびこの導光板を用いた平面照明装置に関し、特に透過型液晶ディスプレイの照明光源として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
透過型液晶ディスプレイのバックライト光源として使用される平面照明装置は、光源である冷陰極管（ＦＣＬ）やＬＥＤアレイなどの光を透明な導光板の側端面から導き、導光板内での光の全反射などを利用して導光板の表面部全域から均一に出射させるようにしたものである。このため、透過型液晶ディスプレイに対して平面照明装置に要求される機能としては、薄く軽量であって光源に対する出射光の変換効率が高く、しかも均一であることが重要である。
【０００３】
このような観点から、従来の導光板は、その裏面部に反射率を高める白インクなどのドット印刷を施したり、光反射シートを設けたり、導光板の表面部側に断面が二等辺三角形のプリズムがそれぞれ平行に配列した一対のプリズムシートを相互に直交状態で重ね合わせたりしたものが採用されている。あるいは、導光板の表面部に凹凸などを線形または非線形にグラデーション加工したものも知られている。
【０００４】
具体的には、導光板の裏面部に白色インクなどを印刷する場合、特開昭６０−２０５５７６号公報に開示されているようなガラスビーズをインクに混入させたり、特開平２−１２６５０１号公報に示すように白色系顔料や蛍光顔料の添加量を可及的に滅少させると共にガラスビーズを含む淡濃度化インクを印刷する方法が周知である。また、特開平９−２８１３０９号公報に開示されているように、導光板に２〜１５μm の光乱反射粒子を０. ５〜１５重量部の割合で混入させる技術や、特開平９−１４７６１５号公報に開示されているように導光板の表面部や裏面部に複数本の溝を形成したり、あるいは特開平８−２６２４４１号公報に開示されているように導光板の表面部あるいは裏面部に均一な粗面加工を施し、さらにプリズムシートを導光板と平行に重ね合わせたものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導光板や、これを用いた従来の平面照明装置においては、導光板の厚さをその入射端面部から遠くになるに従って徐々に薄くなるような楔形にしているが、入射端面部から入射した全反射臨界角近傍の光は、入射端面部から遠くなるに従って裏面部や表面部から出射する光量が減少する傾向を持つため、表面部から出射する光に輝度むらが発生する。特に、楔形の導光板においては、その構造に起因して全反射臨界角を超えた光が導光板の表面部や裏面部から周期的に輝線となって出射し、これが均一な輝度分布の平面照明装置を得る上で大きな障害となっている。
【０００６】
このような不具合を避けるため、導光板にプリズムシートを重ね合わせることも行われているが、プリズムシートが余計に必要となり、その部品コストが嵩む上、薄くする必要のある平面照明装置の趣旨に反する。
【０００７】
また、特開昭６０−２０５５７６号公報に記載されているようにガラスビーズを混入させた白色インクを用いたり、特開平２−１２６５０１号公報に記載されているように白色系顔料や蛍光顔料の添加量を可及的に滅少すると共にガラスビーズを含む淡濃度化インクを用いたものでは、白色インクの部分での光の損失が発生し、裏面部での光の全反射を利用することができないので、光源からの光を最大限に有効利用することができない。
【０００８】
特開平９−２８１３０９号公報に記載されているように、導光板に２〜１５μm の粒径の光乱反射粒子を混入したものでは、光乱反射粒子が導光板に均一に分布しているため、導光板の表面部から出射する光の輝度分布を均一に制御することが困難であり、導光板の構造に依存した輝度むらを回避することができない。
【０００９】
特開平９−１４７６１５号公報に記載されているように、導光板の表面部や裏面部に複数本の溝を形成したものでは、入射端面部から遠く離れた箇所にある溝ほど、その機能を発揮させることができなくなるため、特に大面積の液晶表示ディスプレイ用の平面照明装置の場合には、均一な輝度分布の照明光を得ることが困難である。
【００１０】
特開平８−２６２４４１号公報に記載されているように、導光板の表面部や裏面部に均一な粗面加工を施したものでは、プリズムシートを使用しない限り照明光の出射方向を制御することができず、プリズムシートが余計に必要となってその部品コストが嵩み、平面照明装置全体を薄くすることができない。しかも、導光板の表面部や裏面部に均一な粗面が形成されているため、入射端面部に近い表面部ほど大量の照明光が出射してしまい、表面部全体に亙って出射光量を均一にすることができない。
【００１１】
【発明の目的】
本発明の目的は、光源からの光を最大限に利用し、表面部から出射する光の輝度分布をより均一化することが可能な導光板を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、このような導光板を用いた平面照明装置を提供することにある。
【００１３】
【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、光を入射させ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、前記裏面部と前記入射端面部とに直交する平面内において、前記裏面部に対して傾斜して前記裏面部から続く第１の面と、前記裏面部に対して傾斜して前記第１の面に続く第２の面と、前記裏面部に対して垂直かまたは傾斜して前記第２の面および前記裏面部に続く第３の面とを持った光偏向部を前記裏面部に複数具え、前記第２の面と前記第３の面とのなす角が鋭角であって、これら第２および第３の面が前記裏面部から前記表面部側に凹んで形成され、前記導光板内を伝播する光のうち、前記第１の面にて全反射して前記第２の面に導かれた光の一部を前記第２の面にてさらに全反射させ、この光を前記表面部に対して垂直に近い角度で前記表面部から出射させるようにしたことを特徴とするものである。
【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の一部は、導光板の表面部および裏面部で全反射を繰り返しつつ導光板内を伝播するが、裏面部に形成された第１，第２，第３の面によってそれぞれ全反射状態が破られ、第１の面で全反射した光が表面部に対してより垂直に近く立ち上がって表面部から導光板の外側に出射したり、導光板の裏面部からその外側に出射する。
【００１５】
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照明光を投射する光源と、前記導光板の前記表面部および前記入射端面部以外の部分を覆う光反射シートとを具えたことを特徴とする平面照明装置にある。
【００１６】
本発明によると、入射端面部から導光板内に入射した照明光の一部は、導光板の表面部および裏面部で全反射を繰り返しつつ導光板内を伝播するが、裏面部に形成された第２，第３の面によってそれぞれ全反射状態が破られ、第１の面で全反射した照明光が表面部に対してより垂直に近く立ち上がって表面部から導光板の外側に出射したり、導光板の裏面部からその外側に出射する。導光板の裏面部からその外側に出射した照明光は、光反射シートにより乱反射して再び導光板の裏面部からその内部に入射し、最終的に導光板の表面部から導光板の外側にすべて出射する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の形態による導光板において、裏面部に対して第３の面が傾斜している場合、第３の面の傾斜方向が第２の面の傾斜方向に対して逆向きであってよく、裏面部に対する第１の面の傾斜角は、５°以下であることが好ましい。また、第２の面と第３の面とのなす角が３６〜８４°の範囲にあり、裏面部と第２の面とのなす角が４６〜５４°の範囲にあり、裏面部と第３の面とのなす角が５０°以上の鋭角であることが好ましい。
【００１８】
また、第１の光偏向部の第１の面と、この第１の光偏向部に対して入射端面側に位置する第２の光偏向部の第３の面とを連続させるようにしてもよい。
【００１９】
第１の面の傾斜方向が第２の面の傾斜方向と同方向であってもよいし、第２の面の傾斜方向に対して逆向きであってもよい。同方向の場合には、第１の面に対して浅い角度で入射する光が第１の面で全反射し、表面部に対して垂直に近い角度で表面部から導光板の外側に出射し、逆方向の場合には、裏面部から導光板の外側に出射するような全反射臨界角近傍の光が導光板の外側に出射せずに第１の面にて全反射して導光板内を進行する。この逆方向の場合、入射端面部から光偏向部までの距離に応じてこの光偏向部の第１の面の長さを設定してもよく、この場合、第１の面の長さＬは、導光板の最大厚みをＴ，この導光板内を伝播する光の全反射臨界角をφとした場合、０≦Ｌ≦Ｔ・tanφを満たすことが好ましい。同方向の場合であっても、入射端面部から光偏向部までの距離に応じてこの光偏向部の第１の面の長さを設定することができる。
【００２０】
入射端面部から光偏向部までの距離に応じてこの光偏向部の第１の面の傾斜角を設定してもよい。第１の面の傾斜角が大きいほど、この第１の面によって導光板の裏面部からその外側に出射する光量や、第１の面で全反射して表面部から導光板の外側に出射する光量が多くなる。
【００２１】
入射端面部から光偏向部までの距離に応じてこの光偏向部の第３の面の高さを設定してもよい。第３の面の高さが高いほど、導光板の裏面部から出射する光量が多くなるが、この第３の面の高さを５〜７０μmの範囲に設定することが好ましい。
【００２２】
入射端面部に沿って配列すると共に入射端面部と直交する方向に延在する三角柱状のプリズム面を導光板の表面部に形成してもよく、この場合、プリズム面を構成する１つのプリズムの頂角が４０〜１３０°の範囲にあることが好ましい。これによって表面部から出射する照明光が集光状態となり、高輝度の照明光が出射する。
【００２３】
【実施例】
本発明による平面照明装置を透過型液晶ディスプレイのバックライト光源に応用した一実施例について、図１〜図６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。
【００２４】
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に模式的に示し、その分解状態の外観を図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光源１４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１６とを有する。また、冷陰極管や複数のＬＥＤあるいは半導体レーザーにて構成される光源１４は、反射面が凹曲面となったリフレクタ１７で囲まれており、この光源１４からの光は、リフレクタ１７からの反射光と共に導光板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。
【００２５】
光反射シート１６は、導光板１２の反射端面部１８と一対の側端面部１９と裏面部２０とを覆い、これらから導光板１２の外側に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、非導電性のフィルムなどにアルミニウムなどの金属蒸着したものや金属フィルムを貼付したもの、あるいはチタン酸バリウムなどを混入またはコートした樹脂などを使用することができ、さらにこれらフィルムや樹脂の表面に微細な凸凹加工を施すことが好ましい。
【００２６】
リフレクタ１７は、白色の絶縁性材料やアルミニウムなどの金属を蒸着したシート状のものからなり、導光板１２の入射端面部１３と光源１３とを包囲している。
【００２７】
本実施例における導光板１２は、屈折率が１. ４９の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）にて形成され、光源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１８と、これら入射端面部１３および反射端面部１８の両側端に接続する一対の側端面部１９と、これら入射端面部１３および反射端面部１８および側端面部１９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およびその反対側の裏面部２０とを有する。表面部１５の反対側に位置する裏面部２０は、表面部１５と裏面部２０との間隔が入射端面部１３側に対して反射端面部１８側ほど狭くなるように、表面部１５に対して０. ５度から１度程度傾斜したテーパ状となっている。
【００２８】
本実施例では導光板１２としてアクリル樹脂を採用したが、光学的に透明な他の材料、例えば屈折率が１. ５０のポリカーボネート（ＰＣ）などを採用することも当然可能である。また、裏面部２０が表面部１５と平行に形成された導光板を使用するようにしてもよい。
【００２９】
図１中の矢視III部を抽出拡大して図３に模式的に示す。すなわち、導光板１２の裏面部２０には、複数の光偏向部２１が設けられており、個々の光偏向部２１は、入射端面部１３と裏面部２０とに直交する平面内において、裏面部２０に対して傾斜して裏面部２０から続き、側端面部１９および裏面部２０に平行な方向の長さがＬである第１の面（以下、第１の傾斜面と記述する）２２と、この第１の傾斜面２２に続く第２の面（以下、第２の傾斜面と記述する）２３と、この第２の傾斜面２３および裏面部２０に続き、裏面部２０から垂直な高さがＨであって第２の傾斜面２３の傾斜方向に対して逆向きに傾斜する第３の面（以下、第３の傾斜面と記述する）２４とをそれぞれ有する。本実施例における光偏向部２１は、導光板１２の裏面部２０よりも内側に凹んだ状態となっており、裏面部２０と第１，第２，第３の傾斜面２２〜２４とのなす角は、それぞれθ_１，θ_２，θ_３に設定されている。また、第２の傾斜面２３と第３の傾斜面２４とのなす角θは鋭角、好ましくは３６〜８４°の範囲にある。つまり、裏面部２０と第２の傾斜面２３とのなす角θ_２と、裏面部２０と第３の傾斜面２４とのなす角θ_３との和が９０度を越えるように設定されており、好ましくは９６〜１４４°の範囲に収められるが、第２の傾斜面２３と第３の傾斜面２４とを形成するために用いられる工具の形状によっては、第２の傾斜面２３と第３の傾斜面２４とのなす角θが９０°であってもよい。
【００３０】
上述した第３の傾斜面２４の高さＨは５〜７０μmの範囲内にあることが好ましく、第１の傾斜面２２の傾斜角θ_１は５°以下、第２の傾斜面２３の傾斜角θ_２は、４６〜５４°の範囲にあり、第３の傾斜面２４の傾斜角θ_３は、５０〜９０°の範囲にあることが好ましい。
【００３１】
導光板１２の表面部１５には、側端面部１９に沿って延在し、これら側端面部１９に対して垂直な方向に配列するプリズム２５が設けられている。本実施例では、配列方向中央部に位置するプリズム２５の頂角に対して側端面部１９側に近接するプリズム２５の頂角ほど鋭角となるように、各プリズム２５の頂角が設定されているけれども、これらプリズム２５の頂角は、４０〜１３０°の範囲にあることが好ましい。つまり、配列方向中央部に位置するプリズム２５の頂角が最大でも１３０°以下であり、配列方向両端に位置するプリズム２５の頂角が最少でも４０°以上であることが有効である。これによって、大きな寸法面積の導光板１２に対しても側端面部１９近傍の表面部１５から出射する照明光の集光度を高めることができる。
【００３２】
なお、上述した実施例とは逆に、プリズム２５の配列方向中央に対して配列方向両端側ほどプリズム２５の頂角を大きく設定することも可能であり、あるいは表面部１５に形成されるプリズム２５の頂角をすべて同一に設定してもよく、要するに導光板１２の表面部の寸法形状などに応じてプリズム２５の頂角の分布を適宜設定することが可能である。これによって、表面部１５から出射する照明光の集光状態を調整して所望の輝度分布を得ることができる。
【００３３】
何れにおいても表面部１５から出射する照明光は、プリズム２５による集光作用をそれぞれ受け、表面部１５に対してより垂直に立ち上がった状態となり、輝度の高い照明光を透過型液晶ディスプレイにもたらすことができる。
【００３４】
入射端面部１３から導光板１２内に入射する光は、その入射角αおよび導光板１２の屈折率ｎに応じて０≦｜α｜≦sin^−１(１/ｎ)を満たす範囲内で導光板１２内を進行するが、入射角αの最大値が全反射臨界角である。つまり、光は表面部４と裏面部２０との間をこれらの全反射臨界角内で全反射を繰り返しつつ反射端面部１８の方向に進行する。本実施例では、表面部１５と裏面部２０とが平行ではないので、表面部１５で全反射した全反射臨界角近傍の光が裏面部２０からそのまま導光板１２外に出射し、光反射シート１６によって乱反射し、再び裏面部２０から導光板１２内に入射するものの、図３に示すように第１の傾斜面２２に対して浅い入射角で第１の傾斜面２２に入射する光Ｂ_１は、この第１の傾斜面２２にて全反射し、第２の傾斜面２３にてさらに全反射し、表面部１５に対して垂直に近い角度となって表面部１５から導光板１２の外側に出射するため、輝度の高い照明光を得ることができる。また、裏面部２０にて全反射すべき入射角で第１の傾斜面２２に入射する全反射臨界角近傍の光や、裏面部２０にて全反射すべき入射角で第２の傾斜面２３に入射する破線で示す光Ｂ_２は、第１の傾斜面２２および第２の傾斜面２３から導光板１２外に出射し、光反射シート１６によって乱反射して再び光偏向部２１から導光板１２内に入射する。さらに、裏面部２０で全反射した光の一部が表面部１５からそのまま導光板１２外に出射する。このようにして、入射端面部１３から導光板１２内に入射した光は、最終的にすべて表面部１５から出射する。
【００３５】
従って、裏面部２０に対する光偏向部２１の分布や個々の形状寸法、例えば第１の傾斜面２２の長さＬや、第３の傾斜面２４の高さＨ、あるいは第１〜３の傾斜面の傾斜角θ_１〜θ_３を適宜設定することにより、表面部１５から出射する照明光の輝度分布を任意に調整することができる。具体的には、例えば入射端面部１３から遠ざかる光偏向部２１の第１の傾斜面２２ほどその長さＬを長くしたり、図４に示すように光偏向部２１の分布を入射端面部１３に対して反射端面部１９側ほど密になるように設定したり、あるいは図５に示すように入射端面部１３側に対して反射端面部１９側に位置する光偏向部２１の第３の傾斜面２４ほど、その高さＨをより高く設定することによって、反射端面部１９側の表面部１５から出射する光量を増大させることができる。
【００３６】
また、本実施例の如き楔形の導光板１２を採用した場合、入射端面部１３に最も近い光偏向部２１を１とし、反射端面部１８に最も近い光偏向部２１をＮとする係数を導入し、入射端面部１３からｎ番目の光偏向部２１の第１の傾斜面２２の長さＬ_ｎを下式のように設定し、これによって導光板１２の厚さに関係なく、表面部４から出射する照明光の明るさの分布を一定にすることも可能である。
【００３７】
Ｌ_ｎ/Ｌ_１＝Ｎ・(Ｔ_ｎ/Ｔ_１)・tanφ
ここで、Ｌ_１は入射端面部１３に最も近い光偏向部２１の第１の傾斜面２２の長さであり、Ｔ_ｎはｎ番目の光偏向部２１が位置する部分の導光板１２の厚み、Ｔ_１は入射端面部１３に最も近い光偏向部２１が位置する部分の導光板１２の厚みであり、基本的にはＴ_１＝Ｔである。また、φは導光板１２内に導入された光の全反射臨界角である。
【００３８】
このように、光偏向部２１を裏面部２０に設けることにより、表面部１５の任意の位置における出射光量をコントロールすることができる。
【００３９】
上述した実施例では、個々の光偏向部２１を任意の密度分布による分散状態で裏面部２０に配置したが、必要に応じて複数の光偏向部２１を近接させ、入射端面部１３側に位置する一方の光偏向部２１の第３の傾斜面２４とこれに隣接して反射端面部１８側に位置する他方の光偏向部２１の第１の傾斜面２２とを連続してユニット状にしたものを任意の密度分布で分散配置するようにしてもよい。また、本実施例では光偏向部２１全体を裏面部２０から凹ませるようにしたが、裏面部２０から第１の傾斜面２２が突出するように、この第１の傾斜面２２の傾斜方向を先の実施例と逆向きに設定するようにしてもよい。
【００４０】
このような本発明の他の実施例の断面構造を図６に示すが、先の実施例と同一機能の要素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。すなわち、本実施例における第１の傾斜面２２は、裏面部２０から突出するように第２の傾斜面２３と逆向きの傾斜角θ_１で傾斜しており、裏面部２０にて全反射せずに導光板１２の外に出射すべき入射角で第１の傾斜面２２に入射する全反射臨界角近傍の光Ｂ_３が図中、実線で示すように第１の傾斜面２２にて全反射し、さらにその一部が第２の傾斜面２３にて全反射して表面部１５からより大きく立ち上がった状態で導光板１２の外に出射する。このような光路軌跡を実現するため、導光板１２の最大厚みをＴとすると、第１の傾斜面２２の長さＬとして
０≦Ｌ≦Ｔ・tanφ
を満たすように設定することが有効である。
【００４１】
このように、第１の傾斜面２２を導光板１２の外側に突出するように傾斜させることにより、裏面部２０から導光板１２の外側に出射するような全反射臨界角近傍の光Ｂ_３が第１の傾斜面２２にて全反射して再び導光板１２内で全反射を繰り返しながら進行し、さらに第２の傾斜面２３にて全反射する場合には、表面部１５に対して垂直に近い角度となって表面部１５から導光板１２の外側に出射するため、輝度の高い照明光を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によると、裏面部と入射端面部とに直交する平面内において、裏面部に対して傾斜して裏面部から続く第１の面と、裏面部に対して傾斜して第１の面に続く第２の面と、裏面部に対して傾斜または垂直であって第２の面および裏面部に続く第３の面とを持った光偏向部を裏面部に複数設け、第２の面と第３の面とのなす角を鋭角にすると共に第２および第３の面を裏面部から表面部側に凹んで形成し、導光板内を伝播する光のうち、第１の面にて全反射して第２の面に導かれたる光の一部を第２の面にてさらに全反射させ、この光を表面部に対して垂直に近い角度で表面部から出射させるようにしたので、入射端面部から導光板内に入射した光を導光板の裏面部からその外側に出射させたり、表面部から導光板の外側に出射させることができる。
【００４３】
特に、平面照明装置の場合には、裏面部から導光板の外側に出射した光を光反射シートによって乱反射させることができるため、導光板の表面部と裏面部とが平行であっても、導光板の表面部から出射する照明光の輝度分布を均一化させることができる。しかも、その構造に起因して周期的な輝線が出射する楔状の導光板を使用したとしても、これをキャンセルするように裏面部に対する光偏向部の分布を適当に設定することによって、導光板の表面部から出射する照明光の輝度分布を均一化させることができる。
【００４４】
また、第１の面の傾斜方向を第２の面の傾斜方向と同方向にした場合には、第１の面に対して浅い角度に入射する光を第１の面で全反射させることにより、表面部に対して垂直に近い角度に立ち上げて表面部から導光板の外側に出射させることができる。
【００４５】
第１の面の傾斜方向を第２の面の傾斜方向に対して逆向きにした場合には、裏面部から導光板の外側に出射するような全反射臨界角近傍の光を第１の面にて全反射させることができるため、再び導光板１２内で全反射を繰り返しながら進行させることができる。特に、導光板の最大厚みをＴ，この導光板内を伝播する光の全反射臨界角をφとした場合、第１の面の長さＬが０≦Ｌ≦Ｔ・tanφを満たすことによって、導光板内を伝播する光を最大限利用することができる。
【００４６】
入射端面部から光偏向部までの距離に応じてこの光偏向部の第１の面の長さを設定した場合には、裏面部や表面部から出射する光量を任意に制御することができるため、平面照明装置において導光板の表面部から出射する照明光の輝度分布をより均一化させることが可能である。
【００４７】
同様に、入射端面部から光偏向部までの距離に応じてこの光偏向部の第１の面の傾斜角を設定したり、あるいは入射端面部から前記光偏向部までの距離に応じてこの光偏向部の第３の面の高さを設定した場合にも、裏面部や表面部から出射する光量を任意に制御することができるため、平面照明装置において導光板の表面部から出射する照明光の輝度分布をより均一化させることが可能である。
【００４８】
入射端面部に沿って配列すると共に入射端面部と直交する方向に延在する三角柱状のプリズム面を導光板の表面部に形成した場合には、表面部から出射する光を集光させることができ、特にプリズム面を構成する１つのプリズムの頂角を４０〜１３０°の範囲に設定した場合には、表面部から出射する光の集光度を上げて輝度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による平面照明装置の一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中の矢視III 部の抽出拡大断面図である。
【図４】本発明の他の実施例における裏面部の一部を抽出拡大した断面図である。
【図５】本発明の別な実施例における裏面部の一部を抽出拡大した断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例における裏面部の一部を抽出拡大した断面図である。
【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
１５表面部
１６光反射シート
１７リフレクタ
１８反射端面部
１９側端面部
２０裏面部
２１光偏向部
２２第１の(傾斜)面
２３第２の(傾斜)面
２４第３の(傾斜)面
２５プリズム
Ｌ第１の面の長さ
Ｈ第３の面の高さ
Ｂ_１〜Ｂ_３導光板内を伝播する光
θ 第２の傾斜面と第３の傾斜面とのなす角
θ_１裏面部と第１の面とのなす角
θ_２裏面部と第２の面とのなす角
θ_３裏面部と第３の面とのなす角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light guide plate for uniformly emitting light introduced from a side end face from the surface and a flat illumination device using the light guide plate, and is particularly suitable as an illumination light source for a transmissive liquid crystal display.
[0002]
[Prior art]
A flat illumination device used as a backlight light source of a transmissive liquid crystal display guides light from a cold cathode tube (FCL) or an LED array as a light source from a side end face of a transparent light guide plate, and transmits light in the light guide plate. By using total reflection or the like, the light is uniformly emitted from the entire surface portion of the light guide plate. For this reason, as a function required for a flat illumination device for a transmissive liquid crystal display, it is important that it is thin and lightweight, has high conversion efficiency of emitted light with respect to a light source, and is uniform.
[0003]
From such a viewpoint, the conventional light guide plate is subjected to dot printing such as white ink that increases the reflectance on the back surface portion, a light reflection sheet is provided, or the cross section is an isosceles triangle on the surface portion side of the light guide plate. A pair of prism sheets in which prisms are arranged in parallel is superposed in an orthogonal state. Alternatively, the surface portion of the light guide plate is also known in which unevenness is linearly or nonlinearly gradation processed.
[0004]
Specifically, when printing white ink or the like on the back surface of the light guide plate, glass beads as disclosed in JP-A-60-205576 are mixed into the ink, or JP-A-2-126501 is disclosed. As shown in FIG. 4, a method of printing a light-density ink containing glass beads while reducing the addition amount of a white pigment or fluorescent pigment as much as possible. Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-281309, a technique for mixing 2 to 15 μm of light irregularly reflecting particles in a ratio of 0.5 to 15 parts by weight in the light guide plate, or Japanese Patent Laid-Open No. 9-147615. A plurality of grooves are formed in the front surface portion and the back surface portion of the light guide plate as disclosed in JP-A-8-262441, or uniform on the front surface portion or the back surface portion of the light guide plate as disclosed in JP-A-8-262441. It is known that a rough surface is processed and a prism sheet is further overlapped in parallel with the light guide plate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional light guide plate and a conventional flat illumination device using the same, the thickness of the light guide plate is wedge-shaped so that it gradually becomes thinner from the incident end surface portion. The light in the vicinity of the total reflection critical angle tends to decrease the amount of light emitted from the back surface portion or the front surface portion as it is farther from the incident end surface portion, and thus uneven brightness occurs in the light emitted from the front surface portion. In particular, in a wedge-shaped light guide plate, light exceeding the total reflection critical angle due to its structure is periodically emitted as bright lines from the front and back portions of the light guide plate, and this is a plane with a uniform luminance distribution. This is a major obstacle to obtaining a lighting device.
[0006]
In order to avoid such inconvenience, a prism sheet is also superimposed on the light guide plate. However, the prism sheet is necessary, which increases the cost of the parts and is intended to be a flat illumination device that needs to be thinned. Contrary.
[0007]
Further, white ink mixed with glass beads is used as described in JP-A-60-205576, or white pigments and fluorescent pigments are used as described in JP-A-2-126501. In the case of using lightly concentrated ink containing glass beads while reducing the amount of addition as much as possible, light loss occurs in the white ink portion, and the total reflection of light on the back surface portion is used. Therefore, the light from the light source cannot be used to the maximum extent possible.
[0008]
As described in JP-A-9-281309, in the case where light diffused reflection particles having a particle diameter of 2 to 15 μm are mixed in the light guide plate, the light diffuse reflection particles are uniformly distributed in the light guide plate. It is difficult to uniformly control the luminance distribution of the light emitted from the surface portion of the optical plate, and luminance unevenness depending on the structure of the light guide plate cannot be avoided.
[0009]
As described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-147615, in the case where a plurality of grooves are formed on the front surface portion or the back surface portion of the light guide plate, the function of the groove located at a position far from the incident end surface portion is increased. In particular, in the case of a flat illumination device for a liquid crystal display having a large area, it is difficult to obtain illumination light having a uniform luminance distribution.
[0010]
As described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-262441, in the case where the surface portion and the back surface portion of the light guide plate are subjected to uniform roughening, the direction of illumination light emission is controlled unless a prism sheet is used. In other words, an extra prism sheet is required, which increases the cost of the parts, and the entire flat illumination device cannot be thinned. In addition, since a uniform rough surface is formed on the front surface portion and the back surface portion of the light guide plate, a larger amount of illumination light is emitted toward the surface portion closer to the incident end surface portion, and the amount of emitted light is reduced over the entire surface portion. It cannot be made uniform.
[0011]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of the present invention is to provide a light guide plate capable of making the luminance distribution of light emitted from a surface portion more uniform by making maximum use of light from a light source.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a flat illumination device using such a light guide plate.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  The first aspect of the present invention has 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 allowing light to enter, and is incident from the incident end surface portion. A light guide plate for emitting the emitted light from the front surface portion, wherein the light guide plate is inclined with respect to the back surface portion and continues from the back surface portion in a plane perpendicular to the back surface portion and the incident end surface portion. A first surface that is inclined with respect to the surface and the back surfaceThe secondA plurality of light deflecting portions on the back surface, each having a second surface and a third surface that is perpendicular to or inclined with respect to the back surface portion and that follows the second surface and the back surface portion; The angle formed by the surface and the third surface is an acute angle, and the second and third surfaces are recessed from the back surface portion to the surface portion side.In the light propagating in the light guide plate, a part of the light totally reflected on the first surface and guided to the second surface is further totally reflected on the second surface. Light is emitted from the surface portion at an angle close to perpendicular to the surface portion.It is characterized by this.
[0014]
  According to the present invention, a part of the light incident into the light guide plate from the incident end face portion propagates through the light guide plate while repeating total reflection at the front surface portion and the back surface portion of the light guide plate, but the first light formed on the back surface portion. 1, 2nd, 3rdFace ofThe total reflection state is broken byFace ofThen, the light totally reflected rises more vertically with respect to the surface portion and is emitted from the surface portion to the outside of the light guide plate, or emitted from the back surface portion of the light guide plate to the outside thereof.
[0015]
  The second aspect of the present invention is:According to the first aspect of the inventionLight guide plate and front of this light guide plateCompleteA light source that projects illumination light toward the emitting end surface, and a light reflecting sheet that covers a portion other than the surface portion and the incident end surface of the light guide plate.TheThere exists in the plane illuminating device characterized by the above-mentioned.
[0016]
  According to the present invention, a part of the illumination light that has entered the light guide plate from the incident end surface portion propagates in the light guide plate while repeating total reflection on the front surface portion and the back surface portion of the light guide plate, but is formed on the back surface portion. 2nd and 3rdFace ofThe total reflection state is broken byFace ofThe totally reflected illumination light rises more perpendicular to the surface portion and exits from the surface portion to the outside of the light guide plate, or exits from the back surface portion of the light guide plate to the outside thereof. Illumination light emitted from the back side of the light guide plate to the outside is diffusely reflected by the light reflecting sheet and is incident on the inside from the back side of the light guide plate. Exit.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  In the light guide plate according to the first aspect of the present invention,When the third surface is inclined with respect to the back surface,ThirdFace ofInclination directionIs first2Face ofOpposite to the tilt directionsoAhTeyoThe,backNo. for face part1 sideThe inclination angle is preferably 5 ° or less. SecondFace ofAnd thirdFace ofIs in the range of 36-84 °, and the back surface and the secondFace ofIs in the range of 46-54 °, and the back surface and the thirdFace ofThe angle betweenAt an acute angle of more than °Preferably there is.
[0018]
  In addition, the first light deflection unit firstFace ofAnd a third of the second light deflection unit located on the incident end face side with respect to the first light deflection unit.Face ofMay be made continuous.
[0019]
  FirstFace ofThe inclination direction of the second isFace ofThe same direction as the inclination direction ofFace ofThe direction may be opposite to the inclination direction. If the direction is the same,Face ofThe light incident at a shallow angle to the firstFace ofNear the total reflection critical angle such that the light is emitted from the front surface part to the outside of the light guide plate at an angle close to perpendicular to the surface part, and is emitted from the back surface part to the outside of the light guide plate in the reverse direction. The first light is not emitted to the outside of the light guide plate.Face ofThe light travels through the light guide plate with total reflection. In the case of this reverse direction, the first of the light deflecting unit depends on the distance from the incident end surface part to the light deflecting unit.Face ofMay be set, in this case the firstFace ofThe length L of the light guide plate preferably satisfies 0 ≦ L ≦ T · tan φ, where T is the maximum thickness of the light guide plate and φ is the total reflection critical angle of light propagating in the light guide plate. Even in the case of the same direction, the first of the light deflecting portion depends on the distance from the incident end face portion to the light deflecting portion.Face ofThe length of can be set.
[0020]
  The first of the light deflecting unit according to the distance from the incident end surface to the light deflecting unit.Face ofAn inclination angle of may be set. FirstFace ofThe larger the inclination angle ofFace ofThe amount of light emitted from the back surface of the light guide plate to the outside by theFace ofThe amount of light that is totally reflected and emitted from the surface portion to the outside of the light guide plate increases.
[0021]
  According to the distance from the incident end face part to the light deflection part, the third of the light deflection partFace ofYou may set the height. ThirdFace ofThe higher the height is, the more light is emitted from the back surface of the light guide plate.Face ofIs preferably set in the range of 5 to 70 μm.
[0022]
A triangular prism-shaped prism surface arranged along the incident end surface portion and extending in a direction orthogonal to the incident end surface portion may be formed on the surface portion of the light guide plate. In this case, one prism constituting the prism surface The apex angle is preferably in the range of 40 to 130 °. As a result, the illumination light emitted from the surface portion is condensed, and high-intensity illumination light is emitted.
[0023]
【Example】
An embodiment in which the flat illumination device according to the present invention is applied to a backlight light source of a transmissive liquid crystal display will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6, but the present invention is not limited to such an embodiment. These can be further combined or applied to technologies in other fields including similar problems.
[0024]
FIG. 1 schematically shows a cross-sectional structure of the flat illumination apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. That is, the flat illumination device 11 in the present embodiment includes a light guide plate 12 having a rectangular plate shape, a light source 14 disposed along the incident end surface portion 13 of the light guide plate 12, and the incident end surface portion 13 of the light guide plate 12. And a light reflecting sheet 16 covering a portion other than the surface portion 15. A light source 14 composed of a cold cathode tube, a plurality of LEDs, or a semiconductor laser is surrounded by a reflector 17 having a concave reflection surface, and the light from the light source 14 is reflected from the reflector 17. The light enters the light guide plate 12 from the incident end face portion 13 of the light guide plate 12 together with the light.
[0025]
The light reflection sheet 16 covers the reflection end surface portion 18, the pair of side end surface portions 19, and the back surface portion 20 of the light guide plate 12, and reflects light emitted from these to the outside of the light guide plate 12 into the light guide plate 12 again. For emitting light from the surface portion 15 of the light guide plate 12, a non-conductive film or the like deposited with a metal such as aluminum, a metal film affixed, or a resin mixed or coated with barium titanate or the like In addition, it is preferable to apply fine unevenness to the surface of these films and resins.
[0026]
The reflector 17 is formed of a sheet-like material in which a white insulating material or a metal such as aluminum is vapor-deposited, and surrounds the incident end surface portion 13 of the light guide plate 12 and the light source 13.
[0027]
The light guide plate 12 in this embodiment is formed of a transparent acrylic resin (PMMA) having a refractive index of 1.49, and includes an incident end face portion 13 for introducing light from the light source 14, and the incident end face portion 13. The reflection end face part 18 located on the opposite side, the pair of side end face parts 19 connected to both side ends of the incident end face part 13 and the reflection end face part 18, the incident end face part 13, the reflection end face part 18 and the side end face part 19 A front surface portion 15 for emitting light incident from the incident end surface portion 13 and a back surface portion 20 on the opposite side. The back surface portion 20 located on the opposite side of the front surface portion 15 has a space between the front surface portion 15 and the back surface portion 20 that is narrower toward the reflection end surface portion 18 side than the incident end surface portion 13 side. The taper is inclined from 0.5 degree to 1 degree.
[0028]
In this embodiment, an acrylic resin is used as the light guide plate 12, but other optically transparent materials such as polycarbonate (PC) having a refractive index of 1.50 can naturally be used. Moreover, you may make it use the light-guide plate in which the back surface part 20 was formed in parallel with the surface part 15. FIG.
[0029]
  FIG. 3 schematically shows an enlarged view of the portion of arrow III in FIG. That is, a plurality of light deflecting portions 21 are provided on the back surface portion 20 of the light guide plate 12, and each light deflecting portion 21 has a back surface portion in a plane orthogonal to the incident end surface portion 13 and the back surface portion 20. The length in the direction parallel to the side end surface portion 19 and the back surface portion 20 is L, which is inclined from the back surface portion 20 with respect to the first surface.Surface (hereinafter referred to as the first inclined surface)22 and the second following the first inclined surface 22Surface (hereinafter referred to as the second inclined surface)23 and the second inclined surface 23 and the back surface portion 20, a third height inclined at a height H from the back surface portion 20 is opposite to the inclination direction of the second inclined surface 23.Surface (hereinafter referred to as a third inclined surface)24. In this embodiment, the light deflecting portion 21 is recessed inward from the back surface portion 20 of the light guide plate 12, and the back surface portion 20 and the first, second, and third inclined surfaces.22 ~The angle formed by 24 is θ₁, Θ₂, Θ₃Is set to Further, the angle θ formed by the second inclined surface 23 and the third inclined surface 24 is an acute angle, preferably in the range of 36 to 84 °. That is, the angle θ formed between the back surface portion 20 and the second inclined surface 23.₂And the angle θ formed between the back surface portion 20 and the third inclined surface 24.₃Is set to exceed 90 degrees, and preferably within a range of 96 to 144 °, but is used to form the second inclined surface 23 and the third inclined surface 24. Depending on the shape, the angle θ formed by the second inclined surface 23 and the third inclined surface 24 may be 90 °.
[0030]
  The height H of the third inclined surface 24 described above is preferably in the range of 5 to 70 μm, and the inclination angle θ of the first inclined surface 22 is set.₁Is 5 ° or less, the inclination angle θ of the second inclined surface 23₂Is in the range of 46 to 54 °, and the inclination angle θ of the third inclined surface 24 is₃Is preferably in the range of 50 to 90 °.
[0031]
The surface portion 15 of the light guide plate 12 is provided with prisms 25 extending along the side end surface portions 19 and arranged in a direction perpendicular to the side end surface portions 19. In the present embodiment, the apex angle of each prism 25 is set so that the apex angle of the prism 25 that is closer to the side end face portion 19 side becomes more acute with respect to the apex angle of the prism 25 that is located at the center in the arrangement direction. However, the apex angle of the prisms 25 is preferably in the range of 40 to 130 °. That is, it is effective that the apex angle of the prism 25 located at the center in the arrangement direction is 130 ° or less at the maximum, and the apex angle of the prism 25 located at both ends in the arrangement direction is at least 40 ° or more. Thereby, the condensing degree of the illumination light emitted from the surface portion 15 in the vicinity of the side end surface portion 19 can be increased even for the light guide plate 12 having a large dimensional area.
[0032]
Contrary to the above-described embodiment, the apex angle of the prism 25 can be set to be larger toward the both ends of the arrangement direction with respect to the center of the arrangement direction of the prism 25 or the prism 25 formed on the surface portion 15. The apex angles of the prisms 25 may be set to be the same. In short, the distribution of the apex angles of the prisms 25 can be appropriately set according to the size and shape of the surface portion of the light guide plate 12. Thus, a desired luminance distribution can be obtained by adjusting the condensing state of the illumination light emitted from the surface portion 15.
[0033]
In any case, the illumination light emitted from the surface portion 15 receives the condensing action by the prism 25 and rises up more vertically with respect to the surface portion 15 to bring the illumination light with high brightness to the transmissive liquid crystal display. Can do.
[0034]
  The light that enters the light guide plate 12 from the incident end face portion 13 is 0 ≦ | α | ≦ sin depending on the incident angle α and the refractive index n of the light guide plate 12.^-1The light guide plate 12 travels within a range satisfying (1 / n). The maximum value of the incident angle α is the total reflection critical angle. That is, light travels in the direction of the reflection end face portion 18 between the front surface portion 4 and the back surface portion 20 while repeating total reflection within the total reflection critical angle. In the present embodiment, since the front surface portion 15 and the back surface portion 20 are not parallel, the light near the total reflection critical angle totally reflected by the front surface portion 15 is emitted from the back surface portion 20 to the outside of the light guide plate 12 as it is, and the light reflecting sheet. The light B is incident on the first inclined surface 22 at a shallow incident angle with respect to the first inclined surface 22 as shown in FIG.₁Is totally reflected by the first inclined surface 22 and further totally reflected by the second inclined surface 23, and becomes an angle close to perpendicular to the surface portion 15 from the surface portion 15 to the outside of the light guide plate 12. Therefore, illumination light with high luminance can be obtained. Further, the light near the total reflection critical angle incident on the first inclined surface 22 at the incident angle to be totally reflected by the back surface portion 20, or the second inclined surface 23 at the incident angle to be totally reflected by the back surface portion 20. Light B indicated by a broken line incident on₂Is emitted from the first inclined surface 22 and the second inclined surface 23 to the outside of the light guide plate 12, diffusely reflected by the light reflecting sheet 16, and again enters the light guide plate 12 from the light deflecting unit 21. Further, part of the light totally reflected by the back surface portion 20 is emitted from the front surface portion 15 to the outside of the light guide plate 12 as it is. In this way, all the light that has entered the light guide plate 12 from the incident end face portion 13 is finally emitted from the surface portion 15.
[0035]
  Accordingly, the distribution of the light deflecting portion 21 with respect to the back surface portion 20 and individual shape dimensions, such as the length L of the first inclined surface 22, the height H of the third inclined surface 24, or the first to third inclined surfaces. Inclination angle θ₁~ Θ₃Is appropriately set, the luminance distribution of the illumination light emitted from the surface portion 15 can be arbitrarily adjusted. Specifically, for example, the length L of the first inclined surface 22 of the light deflector 21 that is farther from the incident end face 13 is increased, or the distribution of the light deflector 21 is changed to the incident end face 13 as shown in FIG. Or the third inclination of the light deflection portion 21 located on the reflection end face portion 19 side with respect to the incident end face portion 13 side as shown in FIG. By setting the height H of the surface 24 higher, the amount of light emitted from the surface portion 15 on the reflection end surface portion 19 side can be increased.
[0036]
  Further, when the wedge-shaped light guide plate 12 as in the present embodiment is adopted, a coefficient is introduced in which the light deflection portion 21 closest to the incident end face portion 13 is set to 1 and the light deflection portion 21 closest to the reflection end face portion 18 is set to N. The length L of the first inclined surface 22 of the nth light deflection unit 21 from the incident end surface portion 13_nIs set as shown in the following equation, so that the brightness distribution of the illumination light emitted from the surface portion 4 can be made constant regardless of the thickness of the light guide plate 12.
[0037]
      L_n/ L₁＝ N ・ (T_n/ T₁) ・ Tanφ
  Where L₁Is the length of the first inclined surface 22 of the light deflection section 21 closest to the incident end face section 13, and T_nIs the thickness of the light guide plate 12 where the n-th light deflector 21 is located, T₁Is the thickness of the light guide plate 12 at the portion where the light deflection portion 21 closest to the incident end face portion 13 is located.₁= T. Φ is a critical angle for total reflection of light introduced into the light guide plate 12.
[0038]
As described above, by providing the light deflecting portion 21 on the back surface portion 20, it is possible to control the amount of emitted light at an arbitrary position of the front surface portion 15.
[0039]
In the embodiment described above, the individual light deflecting portions 21 are arranged on the back surface portion 20 in a dispersed state with an arbitrary density distribution. However, if necessary, a plurality of light deflecting portions 21 are brought close to each other and positioned on the incident end face portion 13 side. The third inclined surface 24 of one of the light deflecting portions 21 and the first inclined surface 22 of the other light deflecting portion 21 located on the reflection end face portion 18 side adjacent thereto are continuously unitized. You may make it disperse | distribute things by arbitrary density distribution. Further, in this embodiment, the entire light deflecting portion 21 is recessed from the back surface portion 20, but the inclination direction of the first inclined surface 22 is set so that the first inclined surface 22 protrudes from the back surface portion 20. You may make it set in the reverse direction of the previous Example.
[0040]
  FIG. 6 shows the cross-sectional structure of another embodiment of the present invention. Elements having the same functions as those of the previous embodiment are designated by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. In other words, the first inclined surface 22 in the present embodiment has an inclination angle θ opposite to the second inclined surface 23 so as to protrude from the back surface portion 20.₁The light B near the total reflection critical angle incident on the first inclined surface 22 at an incident angle that should be emitted to the outside of the light guide plate 12 without being totally reflected by the back surface portion 20.₃As shown by the solid line in the figure, the light guide plate is totally reflected by the first inclined surface 22 and further partially reflected by the second inclined surface 23 to rise larger from the surface portion 15. 12 is emitted. In order to realize such an optical path trajectory, assuming that the maximum thickness of the light guide plate 12 is T, the length L of the first inclined surface 22 is
      0 ≦ L ≦ T ・ tanφ
It is effective to set so as to satisfy.
[0041]
  In this manner, the light B near the total reflection critical angle that is emitted from the back surface portion 20 to the outside of the light guide plate 12 by inclining the first inclined surface 22 so as to protrude to the outside of the light guide plate 12.₃Is totally reflected on the first inclined surface 22 and proceeds while repeating the total reflection again in the light guide plate 12 and further totally reflected on the second inclined surface 23, it is perpendicular to the surface portion 15. Since the light is emitted from the surface portion 15 to the outside of the light guide plate 12 at an angle close to, illumination light with high luminance can be obtained.
[0042]
【The invention's effect】
  According to the present invention, in a plane orthogonal to the back surface portion and the incident end surface portion, the first surface that is inclined with respect to the back surface portion and continues from the back surface portion, and the first surface is inclined with respect to the back surface portion. ContinuedThe secondA plurality of light deflecting portions provided on the back surface, each having a second surface and a third surface that is inclined or perpendicular to the back surface and that follows the second surface and the back surface. And the second and third surfaces are recessed from the back surface portion to the front surface portion side.Of the light propagating in the light guide plate, a part of the light totally reflected on the first surface and guided to the second surface is further totally reflected on the second surface, and this light is reflected on the surface portion. So that the light is emitted from the surface at an angle close to perpendicular toTherefore, the light that has entered the light guide plate from the incident end surface portion can be emitted from the back surface portion of the light guide plate to the outside thereof, or can be emitted from the surface portion to the outside of the light guide plate.
[0043]
In particular, in the case of a flat illumination device, light emitted from the back surface to the outside of the light guide plate can be diffusely reflected by the light reflecting sheet, so that even if the front surface portion and the back surface portion of the light guide plate are parallel, the light is guided. The luminance distribution of the illumination light emitted from the surface portion of the light plate can be made uniform. Moreover, even if a wedge-shaped light guide plate that emits periodic bright lines due to its structure is used, by appropriately setting the distribution of the light deflection portion relative to the back surface portion so as to cancel this, the light guide plate The luminance distribution of the illumination light emitted from the surface portion can be made uniform.
[0044]
  The firstFace ofThe inclination direction of the secondFace ofIf the direction is the same as the tilt direction of theFace ofThe light incident at a shallow angle with respect to the firstFace ofBy making the total reflection at, the surface can be raised to an angle close to perpendicular to the surface portion and emitted from the surface portion to the outside of the light guide plate.
[0045]
  FirstFace ofThe inclination direction of the secondFace ofIn the case of the direction opposite to the inclination direction, the light near the total reflection critical angle that is emitted from the back surface portion to the outside of the light guide plate is the first.Face ofTherefore, the total reflection can be repeated in the light guide plate 12 again. In particular, when the maximum thickness of the light guide plate is T and the total reflection critical angle of light propagating in the light guide plate is φ, the firstFace ofWhen the length L satisfies the following condition: 0 ≦ L ≦ T · tanφ, the light propagating in the light guide plate can be utilized to the maximum extent.
[0046]
  The first of the light deflecting unit according to the distance from the incident end surface to the light deflecting unit.Face ofIf the length is set, the amount of light emitted from the back and front parts can be controlled arbitrarily, so the brightness distribution of the illumination light emitted from the front part of the light guide plate in the flat illumination device is made more uniform It is possible to make it.
[0047]
  Similarly, according to the distance from the incident end face part to the light deflection part, the first of the light deflection partFace ofOr the third angle of the light deflector according to the distance from the incident end face to the light deflector.Face ofEven when the height is set, the amount of light emitted from the back and front parts can be controlled arbitrarily, so the brightness distribution of the illumination light emitted from the front part of the light guide plate in the flat illumination device is made more uniform It is possible to make it.
[0048]
When a triangular prism-shaped prism surface that is arranged along the incident end surface portion and extends in a direction orthogonal to the incident end surface portion is formed on the surface portion of the light guide plate, the light emitted from the surface portion can be condensed. In particular, when the apex angle of one prism constituting the prism surface is set in the range of 40 to 130 °, the light intensity emitted from the surface portion can be increased to further increase the luminance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of an 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 an extracted enlarged cross-sectional view taken along a line III in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view in which a part of a back surface portion is extracted and enlarged in another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view in which a part of a back surface portion is extracted and enlarged in another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view in which a part of a back surface portion is extracted and enlarged in still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
  11 Planar illumination device
  12 Light guide plate
  13 Incident end face
  14 Light source
  15 Surface
  16 Light reflection sheet
  17 Reflector
  18 Reflective end face
  19 Side end face
  20 Back side
  21 Light deflection unit
  22 First(Slope)surface
  23 Second(Slope)surface
  24 third(Slope)surface
  25 Prism
  L 1stFace ofLength of
  H 3rdFace ofHeight of
  B₁~ B₃  Light propagating in the light guide plate
  θ Angle formed by the second inclined surface and the third inclined surface
  θ₁  Back and firstFace ofThe angle between
  θ₂  Back and secondFace ofThe angle between
  θ₃  Back side and thirdFace ofThe angle between

Claims

It has 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 allowing light to enter, and emits light incident from the incident end surface portion from the front surface portion. A light guide plate for
In a plane orthogonal to the back surface portion and the incident end surface portion, the first surface is inclined with respect to the back surface portion and is continued from the back surface portion, and the first surface is inclined with respect to the back surface portion. multiple comprising continued Ku and the second surface, the light deflecting portion having a third surface subsequent to the second surface and the rear surface portion and the vertical or inclined with respect to the back surface to the back surface ,
An angle formed by the second surface and the third surface is an acute angle, and the second and third surfaces are formed to be recessed from the back surface portion to the front surface portion side, and propagate through the light guide plate. Part of the light that is totally reflected by the first surface and guided to the second surface is further totally reflected by the second surface, and this light is reflected on the surface portion. The light guide plate is configured to emit light from the surface portion at an angle close to vertical .

The light guide plate according to claim 1, wherein an inclination direction of the third inclined surface is opposite to at least an inclination direction of the second inclined surface.

The light guide plate according to claim 1 or 2, wherein an angle formed by the second surface and the third surface is in a range of 36 to 84 °.

The tilt direction of the first surface is the same as the tilt direction of the second surface, and the tilt angle with respect to the back surface portion is 5 ° or less. A light guide plate according to any one of the above.

The tilt direction of the first surface is opposite to the tilt direction of the second surface, and the tilt angle with respect to the back surface portion is 5 ° or less. The light guide plate according to any one of the above.

6. The length of the first surface of the light deflection unit is set according to a distance from the incident end surface to the light deflection unit. 6. Light guide plate.

The length of the first surface of the light deflecting unit is set according to the distance from the incident end surface to the light deflecting unit, and the length L of the first surface is the maximum of the light guide plate. When the thickness is T and the critical angle of total reflection of light propagating in the light guide plate is φ,
0 ≦ L ≦ T ・ tanφ
The light guide plate according to claim 5, wherein:

8. The inclination angle of the first surface of the light deflection unit is set according to a distance from the incident end surface portion to the light deflection unit. 8. Light guide plate.

9. The height of the third surface of the light deflection unit is set according to a distance from the incident end surface portion to the light deflection unit. 9. Light guide plate.

10. The light guide plate according to claim 1, wherein a height of the third surface of the light deflection unit is in a range of 5 to 70 μm.

A triangular prism-shaped prism surface is formed on the surface portion of the light guide plate and extends in a direction orthogonal to the incident end surface portion along the incident end surface portion. The light guide plate according to any one of claims 1 to 10, wherein the prism has an apex angle in a range of 40 to 130 °.

The light guide plate according to any one of claims 1 to 11,
A light source that projects illumination light toward the incident end face of the light guide plate;
A flat illumination device comprising: a light reflecting sheet covering a portion other than the surface portion and the incident end surface portion of the light guide plate.

13. The apparatus according to claim 12, further comprising a triangular prism-shaped prism surface formed on a surface portion of the light guide plate and arranged along the incident end surface portion and extending in a direction orthogonal to the incident end surface portion. The flat illumination device described.