JP4385057B2 - Light guide plate and flat illumination device - Google Patents
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本発明は、出射光が円弧状の指向特性を有した光源に対して、光源の指向特性に対応するように入射端面部から指向特性に対応した円弧状や波形状の領域を鏡面部にし、他の領域には微細なドット状の光偏向素子を出射面部や反出射面部に設け、また導光板に入射した時の最大屈折角によって導光板の厚さに依存する出射面部や反出射面部に最初に到達する入射端面部からの距離には光偏向素子を設けない導光板と、導光板と対向して少なくとも光源の表面よりも入射端面部に近い位置に拡散部を有し、導光板の出射面部方向に光偏向素子を設けていない距離まで延在し、同様に反出射面部方向にも光偏向素子を設けていない距離まで延在または反出射面部全体に延在するリフレクタと、これら光源と導光板とリフレクタとを収納するケースとを具備してなる平面照明装置であって、導光板の外側からリフレクタを、さらにリフレクタの外側から光源の順に備えて、リフレクタは光源の出射面の大きさに略等しい開口部を設け、開口部内に光源部分を挿入するとともに光源と導光板の入射端面部とが接触しない構成にて、光源の指向特性に対応した領域では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができ、出射面部から観測した時に光源の映り込みが無く、出射面部全体として均一な出射光および複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合された出射光を得ることができる導光板と、光源から横方向の光を拡散させるとともに導光板から戻ってきた光を反射し、再度導光板内に戻すことができるとともに光源と導光板との接触を回避させることができ、さらに導光板を挟み着けることができ、導光板からの漏れ光を無くすことができるとともに光源と導光板との接触による異常な出射光や複数の異なる発光色の光源による非混合な出射光を回避することができるとともに長時間の使用時に於いても光源からの熱による導光板の変形等を回避することができるリフレクタやこれら導光板を用いた平面照明装置に関するものである。 In the present invention, for a light source having emitted light having an arc-shaped directivity characteristic, an arc-shaped or corrugated region corresponding to the directivity characteristic from the incident end face portion is used as a mirror surface portion so as to correspond to the directivity characteristic of the light source, In other areas, fine dot-shaped light deflecting elements are provided on the exit surface portion and the opposite exit surface portion, and on the exit surface portion and the opposite exit surface portion depending on the thickness of the light guide plate depending on the maximum refraction angle when entering the light guide plate. first a light guide plate without the optical deflecting element is at a distance from the incident end face to reach the diffusing portion at a position closer to the entrance end surface than the front surface of at least a light source opposed to the light guide plate, the light guide plate Reflectors extending to a distance where no light deflection element is provided in the direction of the exit surface, and extending to a distance where no light deflection element is provided in the direction of the exit surface, or extending to the entire counter exit surface, and these Case for storing light source, light guide plate, and reflector A flat lighting device comprising comprising a reflector from the outside of the light guide plate further comprises from the outside of the reflector in the order of the light source, reflector provided substantially equal opening to the size of the emission surface of the light source, the opening The light source part is inserted into the light source plate, and the light source and the incident end face part of the light guide plate are not in contact with each other. The amount of emitted light is suppressed in the region corresponding to the directivity characteristic of the light source, and the desired amount of emitted light is obtained in the other regions. The light emitted from the light source is not reflected when observing from the light exit surface, and the light emitted from the light exit from the light source and the light emitted from a plurality of light sources or from a plurality of light sources having different emission colors is mixed. A light guide plate that can be obtained, diffuses lateral light from the light source, reflects light returned from the light guide plate, can be returned to the light guide plate again, and avoid contact between the light source and the light guide plate In addition, the light guide plate can be sandwiched, leakage light from the light guide plate can be eliminated, and abnormal emission light due to contact between the light source and the light guide plate or non-mixing by light sources of different emission colors The present invention relates to a reflector that can avoid unnecessary emitted light and can avoid deformation of the light guide plate due to heat from the light source even during long-time use, and a flat illumination device using these light guide plates.
従来の光源装置としては、放射光を導光板等の中に多く進入させるため、導光板中に嵌合するようにして全てを、透明材を用いているものが知られている。
さらに、より多くの光源を使用できるように光源装置を小型化し、出射部以外の部分が極力省略された光源装置も知られている。
As a conventional light source device, in order to make a lot of radiated light enter into a light guide plate or the like, a device using a transparent material is known so as to be fitted into the light guide plate.
Furthermore, a light source device is also known in which the light source device is miniaturized so that more light sources can be used, and portions other than the light emitting portion are omitted as much as possible.
さらに、光源装置に使用されている光源が半導体発光素子(LED等)であり、指向性が強いので、導光板の中心位置に特に輝度やエネルギ値の高い光が直進し、導光板の入射部の反対側方向に進むため、入射部分で拡散するように入射部を表面部から裏面部方向に稜を持つプリズム加工を施して導光板内に入射するときに光を拡散する構成の平面照明装置が知られている。
上述した従来の光源装置として、放射光を導光板等の中に多く進入させるため、導光板中に嵌合するようにして全てを、透明材を用いているものでは、光源からの光の指向性がそのままの状態で導光板内に進入するので、指向性に反映したそのままの出射光を得てしまう。このため、光の斑ができてしまう課題と導光板の中心部分に侵入した直線光の利用が少ない課題がある。 In the conventional light source device described above, in order to allow a large amount of radiated light to enter the light guide plate or the like, all of the light source plates are fitted with the light guide plate and transparent materials are used. Since the light enters the light guide plate in a state where the directivity remains as it is, the light exiting as it is reflected in the directivity is obtained. For this reason, there is a problem that light spots are generated and a problem that the use of linear light that has entered the central portion of the light guide plate is small.
さらに、光源装置に使用されている光源が半導体発光素子(LED等)であり、指向性が強いので、導光板の中心位置に特に輝度やエネルギ値の高い光が直進し、導光板の入射部の反対側方向に進むため、入射部分で拡散するように入射部を表面部から裏面部方向に稜を持つプリズム加工を施して導光板内に入射するときに光を拡散する構成の平面照明装置では、厚さに対する横方向に対しては拡散効果を得ることができる。しかし、厚さ方向に対しては拡散されず、横方向に進んだ光の一部分が導光板の側面部部分から外部に漏れる。そのため、出射面からの出射光量が期待ほど得ることができない課題がある。 Further, since the light source used in the light source device is a semiconductor light emitting element (LED or the like) and has high directivity, light with particularly high luminance and energy value goes straight to the center position of the light guide plate, and the incident portion of the light guide plate The illumination device is configured to diffuse light when entering the light guide plate by applying a prism process having a ridge in the direction from the front surface portion to the back surface portion so as to diffuse in the incident portion so as to travel in the opposite direction Then, a diffusion effect can be obtained in the lateral direction with respect to the thickness. However, a part of the light traveling in the lateral direction leaks outside from the side surface portion of the light guide plate without being diffused in the thickness direction. Therefore, there is a problem that the amount of light emitted from the emission surface cannot be obtained as expected.
(発明の目的)
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、以下のような導光板および平面照明装置を提供することにある。すなわち、出射光が円弧状の指向特性を有した半導体発光素子からなる光源と、この指向特性を有した光源に対して、光源の指向特性に対応するように入射端面部から指向特性に対応した円弧状や波形状の領域を鏡面部にし、他の領域には微細なドット状の光偏向素子を出射面部または/および反出射面部に設け、また導光板に入射した時の最大屈折角によって導光板の厚さに依存する出射面部や反出射面部に最初に到達する入射端面部からの距離には光偏向素子を設けない導光板と、導光板と対向して少なくとも光源の表面よりも入射端面部に近い位置に拡散部を有し、導光板の出射面部方向に光偏向素子を設けていない距離まで延在し、同様に反出射面部方向にも光偏向素子を設けていない距離まで延在または反出射面部全体に延在するリフレクタと、これら光源と導光板とリフレクタとを収納するケースとを具備してなる様な導光板、リフレクタおよびこれらからなる平面照明装置であって、導光板の外側からリフレクタを、さらにリフレクタの外側から光源の順に備えて、リフレクタは光源の出射面の大きさに略等しい開口部を設け、開口部内に光源部分を挿入するとともに光源と導光板の入射端面部とが接触しない構成にて、光源の指向特性に対応した領域では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができ、出射面部から観測した時に光源の映り込みが無く、出射面部全体として均一な出射光および複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合された出射光を得ることができる。
また、光源から横方向の光を拡散させるとともに導光板から戻ってきた光を反射し、再度導光板内に戻すことができるとともに光源と導光板との接触を回避させることができる。
さらに、リフレクタで導光板を挟み着けることができ、導光板からの漏れ光を無くすことができる。また、光源と導光板との接触による異常な出射光や複数の異なる発光色の光源による非混合な出射光を回避することができるとともに長時間の使用時に於いても光源からの熱による導光板の変形等を回避することができる。
(Object of invention)
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a light guide plate and a flat illumination device as described below. That is, for a light source composed of a semiconductor light-emitting element having emitted light having an arc-shaped directivity , and for a light source having this directivity, the directivity from the incident end face corresponds to the directivity of the light source. The arc-shaped or wave-shaped area is used as a mirror surface, and in other areas, fine dot-shaped light deflecting elements are provided on the exit surface and / or the opposite exit surface, and guided by the maximum refraction angle when entering the light guide plate. distance the incident and the light guide plate without the light deflector, than the front surface of at least a light source opposed to the light guide plate from the incident end face to reach the first exit surface portion and anti emitting surface portion depends on the thickness of the optical plate It has a diffusing part at a position close to the end face part, and extends to a distance where no light deflection element is provided in the direction of the exit surface part of the light guide plate, and similarly extends to a distance where no light deflection element is provided in the direction of the opposite exit face part. Extends over the entire surface Furekuta and, the light sources and the light guide plate and a reflector and such a light guide plate formed by and a case for housing a, a reflector and a planar illumination device consisting, the reflectors from outside of the light guide plate, the outer side of the reflector To the light source, the reflector is provided with an opening substantially equal to the size of the light emitting surface of the light source, the light source portion is inserted into the opening, and the light source is not in contact with the incident end surface of the light guide plate. In the area corresponding to the directivity of the light, the amount of outgoing light can be suppressed, and in other areas, the desired amount of outgoing light can be emitted, and there is no reflection of the light source when observed from the outgoing face part, and the whole outgoing face part Uniform outgoing light and mixed outgoing light can be obtained even with light from a plurality of light sources and light sources having different emission colors.
Further, it is possible to diffuse the light in the lateral direction from the light source, reflect the light returned from the light guide plate, return the light to the light guide plate again, and avoid contact between the light source and the light guide plate.
Further, the light guide plate can be sandwiched between the reflectors, and leakage light from the light guide plate can be eliminated. In addition, it is possible to avoid abnormal outgoing light due to contact between the light source and the light guide plate and unmixed outgoing light due to a plurality of light sources of different emission colors, and also the light guide plate due to heat from the light source even during long-time use Can be avoided.
本発明の請求項1に係る導光板は、出射面部または/および反出射面部には光源に対応する入射端面部から光源の指向特性に対応した円弧状や波形状の領域を鏡面部とするとともに他の領域には微細なドット状の光偏向素子を設けることを特徴とする。 In the light guide plate according to claim 1 of the present invention, the exit surface part and / or the non-emission surface part has an arcuate or corrugated region corresponding to the directivity characteristic of the light source from the incident end surface part corresponding to the light source as a mirror surface part. In other regions, a fine dot-shaped light deflection element is provided.
請求項1に係る導光板は、出射面部または/および反出射面部には光源に対応する入射端面部から光源の指向特性に対応した円弧状や波形状の領域を鏡面部とするとともに他の領域には微細なドット状の光偏向素子を設けるので、光源の指向特性に対応した領域では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができる。 The light guide plate according to claim 1 has an arcuate or corrugated region corresponding to the directivity characteristic of the light source from the incident end surface corresponding to the light source as the mirror surface portion on the exit surface portion and / or the non-light exit surface portion and other regions. Is provided with a fine dot-shaped light deflecting element, so that the amount of emitted light can be suppressed in a region corresponding to the directivity characteristic of the light source, and a desired amount of emitted light can be emitted in other regions.
また、請求項2に係る導光板は、入射端面部での厚さをTおよび入射端面部から導光板内に光が入射する時の最大屈折角をγとする場合に、入射端面部からCotγとTとの積の値までの距離の間に出射面部または/および反出射面部に光偏向素子を設けないことを特徴とする。
Further, the light guide plate according to
請求項2に係る導光板は、入射端面部での厚さをTおよび入射端面部から導光板内に光が入射する時の最大屈折角をγとする場合に、入射端面部からCotγとTとの積の値までの距離の間に出射面部または/および反出射面部に光偏向素子を設けないので、光源からの光を出射することなく入射端面部から帯状にフラットな鏡面を得ることができる。
The light guide plate according to
さらに、請求項3に係る平面照明装置は、請求項1または2の導光板と、
出射光が円弧状の指向特性を有した半導体発光素子からなる光源と、
導光板と対向して少なくとも光源の表面よりも入射端面部に近い位置に拡散部を有し、入射端面部を覆うように出射面部方向及び反出射面部方向に延在するリフレクタと、
これら光源と導光板とリフレクタとを収納するケースとを具備し、
導光板の外側からリフレクタを、さらにリフレクタの外側から光源の順に備え、リフレクタは光源の出射面の大きさに略等しい開口部を設け、開口部内に光源部分を挿入するとともに光源と導光板の入射端面部とが接触しないことを特徴とする。
Furthermore, the planar illumination device according to
A light source composed of a semiconductor light emitting element having an arc-shaped directivity of emitted light ;
Light guide plate and opposite to than the front surface of at least the light source has a diffuser portion at a position closer to the incident end face, and a reflector extending in the emission face direction and anti-emitting surface direction so as to cover the entrance end face,
A case for storing the light source, the light guide plate, and the reflector ;
A reflector is provided from the outside of the light guide plate, and then the light source is provided from the outside of the reflector. The reflector is provided with an opening that is substantially equal to the size of the light emitting surface of the light source. The light source is inserted into the opening and the light source and the light guide plate are incident. It is characterized by not contacting the end face .
請求項3に係る平面照明装置は、請求項1または2の導光板と、
出射光が円弧状の指向特性を有した半導体発光素子からなる光源と、
導光板と対向して少なくとも光源の表面よりも入射端面部に近い位置に拡散部を有し、入射端面部を覆うように出射面部方向及び反出射面部方向に延在するリフレクタと、
これら光源と導光板とリフレクタとを収納するケースとを具備し、
導光板の外側からリフレクタを、さらにリフレクタの外側から光源の順に備え、リフレクタは光源の出射面の大きさに略等しい開口部を設け、開口部内に光源部分を挿入するとともに光源と導光板の入射端面部とが接触しないので、光源から横方向の光を拡散させるとともに導光板から戻ってきた光を反射し、再度導光板内に戻すことができるとともに光源と導光板との接触を回避させることができる。
また、リフレクタで導光板を挟み着けることができる。
The flat illumination device according to
A light source composed of a semiconductor light emitting element having an arc-shaped directivity of emitted light ;
Light guide plate and opposite to than the front surface of at least the light source has a diffuser portion at a position closer to the incident end face, and a reflector extending in the emission face direction and anti-emitting surface direction so as to cover the entrance end face,
A case for storing the light source, the light guide plate, and the reflector ;
A reflector is provided from the outside of the light guide plate, and then the light source is provided from the outside of the reflector. The reflector is provided with an opening that is substantially equal to the size of the light emitting surface of the light source. The light source is inserted into the opening and the light source and the light guide plate are incident. Since the end face portion is not in contact , the light in the lateral direction is diffused from the light source, the light returned from the light guide plate can be reflected and returned to the light guide plate, and contact between the light source and the light guide plate can be avoided. Can do.
Further, the light guide plate can be sandwiched by the reflector.
また、請求項4に係る平面照明装置は、リフレクタが、入射端面部での厚さをTおよび入射端面部から導光板内に光が入射する時の最大屈折角をγとする場合に、出射面部方向にCotγとTとの積の値までの距離に延在および反出射面部方向に積の値までの距離に延在または反出射面部全体に延在することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the flat illumination device according to the fourth aspect, wherein the reflector emits light when the thickness at the incident end face is T and the maximum refraction angle when light enters the light guide plate from the incident end face is γ. It extends to the distance up to the product value of Cotγ and T in the surface direction and extends to the distance up to the product value in the direction of the anti-light emitting surface or extends to the entire anti-light emitting surface.
請求項4に係る平面照明装置は、リフレクタが、入射端面部での厚さをTおよび入射端面部から導光板内に光が入射する時の最大屈折角をγとする場合に、出射面部方向にCotγとTとの積の値までの距離に延在および反出射面部方向に積の値までの距離に延在または反出射面部全体に延在するので、導光板からの出射光に影響なくリフレクタで導光板を挟み着けることができるとともに反出射面部方向に漏れた光を再び導光板内に戻すことができる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the flat illumination device according to the present invention, wherein the reflector has a thickness T at the incident end face portion and a maximum refraction angle when light enters the light guide plate from the incident end face portion as γ. Since it extends to the distance up to the product value of Cotγ and T and extends to the distance up to the product value in the direction of the counter-exiting surface or extends to the entire counter-exiting surface part, it does not affect the output light from the light guide plate The light guide plate can be sandwiched by the reflector, and the light leaked in the direction opposite to the light emitting surface can be returned to the light guide plate again.
さらに、請求項5に係る平面照明装置は、リフレクタが、光源の出射面の大きさに開口部を有することを特徴とする。 Furthermore, the flat illumination device according to claim 5 is characterized in that the reflector has an opening in the size of the emission surface of the light source.
請求項5に係る平面照明装置は、リフレクタが、光源の出射面の大きさに開口部を有するので、リフレクタを光源よりも導光板側に載置しても光源からの出射光を開口部から導光板方向に出射することができる。 In the flat illumination device according to the fifth aspect, since the reflector has an opening in the size of the emission surface of the light source, the light emitted from the light source is emitted from the opening even if the reflector is placed on the light guide plate side of the light source. The light can be emitted in the direction of the light guide plate.
以上のように、請求項1に係る導光板は、出射面部または/および反出射面部には光源に対応する入射端面部から光源の指向特性に対応した円弧状や波形状の領域を鏡面部とするとともに他の領域には微細なドット状の光偏向素子を設けるので、光源の指向特性に対応した領域では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができる。
そのため、出射面部から観測した時に光源の映り込みが無く、出射面部全体として均一な出射光および複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合された出射光を得ることができる。
As described above, in the light guide plate according to claim 1, the exit surface portion and / or the opposite exit surface portion has an arcuate or corrugated region corresponding to the directivity characteristic of the light source from the incident end surface portion corresponding to the light source as the mirror surface portion. At the same time, a fine dot-shaped light deflecting element is provided in the other region, so that the amount of emitted light is suppressed in the region corresponding to the directivity characteristic of the light source, and the target amount of emitted light is emitted in the other region. Can do.
For this reason, there is no reflection of the light source when observed from the exit surface portion, and the exit surface portion can obtain uniform exit light and exit light mixed with light from a plurality of light sources or light sources having different emission colors.
請求項2に係る導光板は、入射端面部での厚さをTおよび入射端面部から導光板内に光が入射する時の最大屈折角をγとする場合に、入射端面部からCotγとTとの積の値までの距離の間に出射面部または/および反出射面部に光偏向素子を設けないので、光源からの光を出射することなく入射端面部から帯状にフラットな鏡面を得ることができる。
そのため、この帯状のフラットな鏡面によってリフレクタを密着させることができる。
また、入射端面部の位置を容易に判断することができ、組み立て等に於ける作業性や信頼性を向上することができる。
The light guide plate according to
Therefore, the reflector can be brought into close contact with the belt-like flat mirror surface.
Further, the position of the incident end face can be easily determined, and the workability and reliability in assembling and the like can be improved.
請求項3に係る平面照明装置は、請求項1または2の導光板と、
出射光が円弧状の指向特性を有した半導体発光素子からなる光源と、
導光板と対向して少なくとも光源の表面よりも入射端面部に近い位置に拡散部を有し、入射端面部を覆うように出射面部方向及び反出射面部方向に延在するリフレクタと、
これら光源と導光板とリフレクタとを収納するケースとを具備し、
導光板の外側からリフレクタを、さらにリフレクタの外側から光源の順に備え、リフレクタは光源の出射面の大きさに略等しい開口部を設け、開口部内に光源部分を挿入するとともに光源と導光板の入射端面部とが接触しないので、光源から横方向の光を拡散させるとともに導光板から戻ってきた光を反射し、再度導光板内に戻すことができるとともに光源と導光板との接触を回避させることができる。
また、リフレクタで導光板を挟み着けることができる。
そのため、光源と導光板との接触による異常な出射光や複数の異なる発光色の光源による非混合な出射光を回避することができ、特に複数の異なる発光色の光源からの光を混合することができる。
また、導光板からの漏れ光を無くすことができる。
さらに、長時間の使用時に於いても光源からの熱による導光板の変形等を回避することができる。
The flat illumination device according to
A light source composed of a semiconductor light emitting element having an arc-shaped directivity of emitted light ;
Light guide plate and opposite to than the front surface of at least the light source has a diffuser portion at a position closer to the incident end face, and a reflector extending in the emission face direction and anti-emitting surface direction so as to cover the entrance end face,
A case for storing the light source, the light guide plate, and the reflector ;
A reflector is provided from the outside of the light guide plate, and a light source is provided from the outside of the reflector in that order. The reflector is provided with an opening that is substantially equal to the size of the light exit surface. Since the end face portion is not in contact , the light in the lateral direction is diffused from the light source, the light returned from the light guide plate can be reflected and returned to the light guide plate, and contact between the light source and the light guide plate can be avoided. Can do.
Further, the light guide plate can be sandwiched by the reflector.
Therefore, it is possible to avoid abnormal emission light due to contact between the light source and the light guide plate and non-mixed emission light due to light sources of different emission colors, especially mixing light from light sources of different emission colors Can do.
Further, light leaking from the light guide plate can be eliminated.
Furthermore, it is possible to avoid deformation of the light guide plate due to heat from the light source even when used for a long time.
請求項4に係る平面照明装置は、リフレクタが、入射端面部での厚さをTおよび入射端面部から導光板内に光が入射する時の最大屈折角をγとする場合に、出射面部方向にCotγとTとの積の値までの距離に延在および反出射面部方向に積の値までの距離に延在または反出射面部全体に延在するので、導光板からの出射光に影響なくリフレクタで導光板を挟み着けることができるとともに反出射面部方向に漏れた光を再び導光板内に戻すことができる。
そのため、導光板に密着させて設けることができ、光を有効に利用することができ、明るい出射光を得ることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the flat illumination device according to the present invention, wherein the reflector has a thickness T at the incident end face portion and a maximum refraction angle when light enters the light guide plate from the incident end face portion as γ. Since it extends to the distance up to the product value of Cotγ and T and extends to the distance up to the product value in the direction of the counter-exiting surface or extends to the entire counter-exiting surface part, it does not affect the output light from the light guide plate The light guide plate can be sandwiched by the reflector, and the light leaked in the direction opposite to the light emitting surface can be returned to the light guide plate again.
Therefore, it can be provided in close contact with the light guide plate, light can be used effectively, and bright outgoing light can be obtained.
請求項5に係る平面照明装置は、リフレクタが、光源の出射面の大きさに開口部を有するので、リフレクタを光源よりも導光板側に載置しても光源からの出射光を開口部から導光板方向に出射することができる。
そのために、光源と導光板とを接触せずに光源からの出射光を導光板の入射端面部に出射することができるとともに入射端面部からの漏れ光を再び導光板内に戻すことができる。
また、導光板からの漏れ光を無くすことができる。
In the flat illumination device according to the fifth aspect, since the reflector has an opening in the size of the emission surface of the light source, the light emitted from the light source is emitted from the opening even if the reflector is placed on the light guide plate side of the light source. The light can be emitted in the direction of the light guide plate.
Therefore, the light emitted from the light source can be emitted to the incident end surface portion of the light guide plate without contacting the light source and the light guide plate, and the leaked light from the incident end surface portion can be returned to the light guide plate again.
Further, light leaking from the light guide plate can be eliminated.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る導光板を含む平面照明装置の略断面図、図2は本発明に係る導光板の略正面図、図3は本発明に係るリフレクタの略組斜視図および断面図である。
なお、本発明は、以下のような導光板および平面照明装置を提供するものである。すなわち、導光板の出射面部や反出射面部に入射端面部から反対方向に位置する反入射端面部方向に入射端面部から入射する時の最大屈折角γと入射端面部の厚さとの積の余接関数の値までの距離の間の領域を鏡面部とするとともに光源の指向特性に対応する領域を鏡面部にし、他の領域には光偏向素子を設けた導光板と、光源の出射面の大きさに開口部を設けて拡散部を有し、導光板の出射面部の鏡面部まで延在し、同様に反出射面部の鏡面部まで延在または反出射面部全体に延在するリフレクタと、指向特性を有した光源とから構成される平面照明装置であって、導光板に於いて光源の指向特性に対応した領域では出射光に量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができ、出射面部から観測した時に光源の映り込みが無い。
また、リフレクタに於いてリフレクタを光源の対向位置に光源の出射面の大きさに開口部を設けて光源の両端方向に光源の表面よりも入射端面部に近い位置に拡散部を有するようにするので、光源から横方向の光を拡散させるとともに導光板から戻ってきた光を反射し、再度導光板内に戻すことができるとともに光源と導光板との接触を回避させて接触による異常な出射光や複数の異なる発光色の光源による非混合な出射光を回避することができるとともに長時間の使用時に於いても光源からの熱による導光板の変形等を回避することができるとともに出射面部全体として均一な出射光および複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合された出射光を得ることができる。
さらに、入射端面部の厚さに依存する出射光の入射端面部に最短の出射位置まで鏡面部にし、リフレクタで導光板を挟み着けることができ、導光板からの漏れ光を無くすことができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 is a schematic cross-sectional view of a flat illumination device including a light guide plate according to the present invention, FIG. 2 is a schematic front view of the light guide plate according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic perspective view and a cross-sectional view of the reflector according to the present invention. is there.
In addition, this invention provides the following light guide plates and planar illuminating devices. That is, the remainder of the product of the maximum refraction angle γ and the thickness of the incident end face when the light enters the incident end face in the opposite direction from the incident end face to the exit face and the opposite exit face of the light guide plate. The region between the distances up to the value of the tangent function is the mirror surface portion, the region corresponding to the directivity characteristics of the light source is the mirror surface portion, and the light guide plate provided with the light deflection element in the other region, and the light exit surface of the light source A reflector having an opening in size and having a diffusing portion, extending to the mirror surface portion of the exit surface portion of the light guide plate, and similarly extending to the mirror surface portion of the anti-light exit surface portion or extending to the entire anti-exit surface portion; A flat illumination device composed of a light source having directional characteristics, wherein the amount of emitted light is suppressed in a region corresponding to the directional characteristic of the light source in the light guide plate, and a desired amount of emitted light in other regions. The light source is reflected when observed from the exit surface. No.
Further, in the reflector, an opening is provided in the size of the light exit surface of the light source at a position opposite to the light source so that a diffuser is provided at a position closer to the incident end face than the surface of the light source in both ends of the light source. Therefore, it is possible to diffuse the light in the lateral direction from the light source, reflect the light returned from the light guide plate, and return it to the light guide plate again, while avoiding contact between the light source and the light guide plate, and abnormal outgoing light due to contact In addition, it is possible to avoid unmixed outgoing light from a plurality of light sources of different emission colors, and to avoid deformation of the light guide plate due to heat from the light source even during long-time use, and as a whole outgoing surface part Uniform outgoing light and mixed outgoing light can be obtained even with light from a plurality of light sources and light sources having different emission colors.
Furthermore, it is possible to provide a mirror surface portion up to the shortest exit position on the incident end face portion of the outgoing light depending on the thickness of the incident end face portion, and to sandwich the light guide plate with the reflector, thereby eliminating leakage light from the light guide plate.
平面照明装置1は、図1に示すように、半導体発光素子17を基板等に載置した光源16をリフレクタ11の垂直面13に設けた開口部14の内に収納するように載置し、このリフレクタ11の垂直面13の出射側13aに導光板2を設け、これら光源16やリフレクタ11および導光板2などを収納するケース18からなる構成である。
As shown in FIG. 1, the flat illumination device 1 is placed so that a
導光板2は、屈折率が1.4〜1.7程度の透明なアクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)等で形成され、光を導く入射端面部3および入射端面部3の反対側に位置する反入射端面部3bと、導いた光を出射する出射面部5と、この出射面部5の反対側に位置する反出射面部6と、これら出射面部5と反出射面部6とに接続する側面部4とから成る。
The
導光板2に入射した光は、屈折率γが0≦|γ|≦Sin-1(1/n)の式を満たす範囲で導光板2内に進む。例えば一般の導光板2に使用されている樹脂材料であるアクリル樹脂の屈折率はn=1.49程度であるので、最大入射角は、入射端面部3の出射面部5方向から反出射面部6方向への光および反出射面部6方向から出射面部5方向への光が入射角90°となり、入射端面部3で屈折する屈折角γはγ=0〜±42°程度の範囲内になる。
但し、出射面部5近傍では反出射面部6方向のみのγ=−42°のみ、反出射面部6近傍では出射面部5方向のみのγ=+42°のみとなる。
The light incident on the
However, in the vicinity of the exit surface portion 5, only γ = −42 ° in the direction of the exit surface portion 6 only, and in the vicinity of the exit surface portion 6, only γ = + 42 ° in the direction of the exit surface portion 5 only.
さらに、屈折角γ=0〜±42°の範囲内で導光板2内に入射した光は、導光板2と空気層(n=1)との境界面において、Sinα=(1/n)の式により臨界角を表わすことができる。例えば一般の導光板2に使用されている樹脂材料であるアクリル樹脂の屈折率はn=1.49程度であるので臨界角αはα=42°程度になる。そして、導光板2の出射面部5や反出射面部6に光線を偏向する凸や凹等が無かったり、臨界角αを越えなければ、導光板2内の光は出射面部5や反出射面部6で全て全反射しながら反入射端面部3b方向へ進むことになる。
Further, the light incident on the
また、導光板2は、出射面部5や反出射面部6の入射端面部3から反入射端面部3b方向へ任意の距離まで鏡面部7とする。
尚、この鏡面部7の幅(入射端面部3から反入射端面部3b方向へ任意の距離)は導光板2の入射端面部3での厚さTに依存して、入射端面部3から最短距離の出射面部5や反出射面部6の方向へ全反射光が進むもので、入射端面部3から導光板2内に光が入射する時に、先に説明したように最大屈折角γはγ=±42°であって出射面部5方向に向かった光は出射面部5に対して入射角が48°となり、先に説明したのと同様に鏡面である場合には全反射をして反出射面部6方向に反射光を進める。
In addition, the
The width of the mirror surface portion 7 (an arbitrary distance from the incident
同様に反出射面部6方向に向かった光は反出射面部6に対して入射角が48°となり、鏡面である場合には全反射をして出射面部5方向に反射光を進める。
そのために、入射端面部3での厚さTと最大屈折角γとの間に入射端面部3からCotγとTとの積までの距離の間には全反射光が存在しないので、この出射面部5と反出射面部6には光偏向素子9等を設けないで鏡面部7とする。
Similarly, the light directed toward the counter-exit surface 6 has an incident angle of 48 ° with respect to the counter-exit surface 6, and if it is a mirror surface, is totally reflected and advances the reflected light toward the output surface 5.
For this reason, since there is no total reflected light between the thickness T at the
さらに、導光板2は出射面部5や反出射面部6の入射端面部3から反入射端面部3b方向へ入射端面部3近傍に載置した光源16の半導体発光素子17に対応する位置の入射端面部3から反入射端面部3b方向への光源16の指向特性に対応した領域8を鏡面とする。
尚、この鏡面領域8のサイズや領域形状は、半導体発光素子17や光源16から導光板2の入射端面部3に投射する光形状であって、図1や図2に示すように円弧状の幅や曲率等は出射光の指向特性によって異なるもので、何れにせよ指向特性に対応させた領域8を鏡面領域8とする。
Further, the
The size and area shape of the
また、導光板2は出射面部5や反出射面部6には、上記の鏡面領域8や鏡面部7以外の領域に光偏向素子9を設けて臨界角に近い反射光や臨界角を破るように屈折させて、これらの部分から外部に出射することができる。
Further, the
このように、先の説明でも分かるように鏡面部7よりも反入射端面部3b方向の出射面部5や反出射面部6には互いに反対側の面で全反射させた光が存在するために、この鏡面部7よりも反入射端面部3b方向に光偏向素子9等を設けると臨界角を破り外部に光を出射する。このため、指向性の強い半導体発光素子17等の指向性出射領域に対応する位置の領域8を鏡面にすることによって出射面部5から観測した時に光源の映り込みが無く、必要とする出射面部5全体として均一な出射光を得ることができる。
Thus, as can be seen from the above description, the light exited from the
また、この帯状のフラットな鏡面部7によってリフレクタ11を密着させることができるとともに入射端面部3の位置を容易に判断することができ、組み立て等に於ける作業性や信頼性を向上することができる。
Further, the
光源16は、基板等に直接半導体発光素子17を載置しても良く、またインジェクションないしトランスファーモルド等であっても良くパターンをインサート成形によって樹脂にパターン形状を形成した燐青銅材等からなるリードフレームを挿入してリードフレーム上に成型樹脂によって形成した後に半導体発光素子17をダイボンディングやワイヤーボンディングしたものでも良い。
The
尚、形成する樹脂は、変成ポリアミド、プリブチレンテレフタレート、ナイロン46や芳香族系ポリエステル等からなる液晶ポリマなどの絶縁性の有る材料に、光の反射性を良くするとともに遮光性を得るためにチタン酸バリウム等の白色粉体を混入させたものを加熱射出成形する。
また、加熱射出成形する時の金型に於いて、出射方向周辺に対応する部分には、微細な凸凹の加工が施してある。
The resin to be formed is made of an insulating material such as a modified polyamide, prebutylene terephthalate, nylon 46, or an aromatic polyester, and is made of titanium in order to improve light reflectivity and obtain light shielding properties. A mixture in which white powder such as barium acid is mixed is heated and injection molded.
In addition, in the mold for heat injection molding, a portion corresponding to the periphery of the emission direction is processed with fine irregularities.
半導体発光素子17は、4元素化合物やInGaAlP系、InGaAlN系、InGaN系等の化合物の半導体チップ等からなる高輝度発光素子であり、アレー状にR(赤色発光)G(緑色発光)B(青色発光)を並べたり、単色発光の半導体発光素子17を並べる。
また、青色発光の半導体発光素子17と黄色発光の波長変換材料である蛍光材とを用いて青色発光の半導体発光素子17自身からの青色の光を出射させ、この半導体発光素子17の青色光によって励起し、黄色発光の蛍光材による黄色の発光した光が青色の発光色との混合によって白色の光を出射させた擬似白色のものでも良い。
尚、ここでは光源16の電極端子や接続リード線や配線等は省略し図示しない。
The semiconductor light-emitting
Also, blue light is emitted from the blue light emitting semiconductor
Here, electrode terminals, connection lead wires, wirings, and the like of the
リフレクタ11は、図3に示すように上方に幅の狭い上面12とこの反対側に位置する下面15およびこれら上面12と下面15とを接続する垂直面13とから構成されている。また、垂直面13は導光板2の入射端面部3に対向する側を出射側13a、その反対側を反出射側13bとし、垂直面13には光源16の半導体発光素子17を載置した位置に対応する位置に開口部14を設ける。
As shown in FIG. 3, the
さらに、リフレクタ11はアクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)等の熱可塑性樹脂を成形し、拡散部には酸化チタンのような白色材料を混入させて反射効率を上げたり、散乱反射させるために微細な凸凹の加工を施してある。
尚、拡散部は導光板2と対向する(出射面部5や反出射面部6および入射端面部3)図3での12の導光板2側、15および13aである。
Further, the
Note that the diffusing portions are the
また、特に入射端面部3に近い位置に拡散部によって光源16の出射面部や半導体発光素子17から横方向の光を拡散させることができる。
さらに、拡散部によって導光板2(反入射端面部3b)から戻ってきた光を反射し、再度導光板2内に戻すことができる。
またさらに、光源16や半導体発光素子17と導光板2との接触による異常な出射光や複数の異なる発光色の光源16や半導体発光素子17による非混合な出射光を回避することができ、特に複数の異なる発光色の光源16や半導体発光素子17からの光を混合することができる。
Further, the light in the lateral direction can be diffused from the emission surface portion of the
Furthermore, the light returned from the light guide plate 2 (anti-incident
Furthermore, abnormal outgoing light due to contact between the
開口部14は、光源16の出射面部や半導体発光素子17の出射面の大きさにし、一部分を挿入できるようにして導光板2側に少しの空隙を設け、光源16の出射面部や半導体発光素子17の出射面と導光板2の入射端面部3との接触を回避させる。
さらに、長時間の使用時に於いても光源16からの熱による導光板2の変形等を回避することができる。
The
Furthermore, the deformation of the
また、リフレクタ11は導光板2の入射端面部3からの鏡面部7に対応した幅に出射面部5や反出射面部6を覆い導光板2からの出射光に影響なくリフレクタ11で導光板2を挟み着けることができるようにする。
尚、これは先に導光板2において、入射端面部3での厚さをTおよび入射端面部3から導光板2内に光が入射する時の最大屈折角をγとする場合に、入射端面部3からCotγとTとの積の値までの距離に等しい。
Further, the
Incidentally, this is because, in the
さらに、リフレクタ11は導光板2の反出射面部6全体に延在するので、反出射面部6方向に漏れた光を再び導光板2内に戻すことができる。
Furthermore, since the
ケース18は、強度を有した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樹脂や熱可塑性樹脂等のプラスチック樹脂やアルミダイキャスト等の金属などから形成され、導光板2や光源16およびリフレクタ11等を収納し、場合によっては上部に図示しない拡散体を(導光板2の上)載置する。
The
尚、ここでは図示しないが、拡散体は、透明なアクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート(PC)等からなり、表面や裏面に微細な凹凸を施し、この拡散体を通過するときに1つの光束をランダムな方向に拡散させ、強い輝度部や暗部等を目立たなくすることができる。 Although not shown here, the diffuser is made of transparent acrylic resin (PMMA), polycarbonate (PC), etc., and has fine irregularities on the front and back surfaces, and one light beam passes through the diffuser. It is possible to diffuse in a random direction and make a strong luminance part, a dark part, etc. inconspicuous.
このように、本発明は、指向性を有する光源からの指向性光を導光板内に導く時、導光板の入射端面部近傍に備えた光源の位置に対向する導光板の出射面や反出射面に対して、入射端面部から光源の指向特性に一致する光強度の強い円弧状や波形状等の領域に対して鏡面とすることによって光源の指向特性に対応した領域では出射光の量を抑え、他の領域では目的とする量の出射光を出射することができる。これにより、出射面部から観測した時に光源の映り込みが無く、出射面部全体として均一な出射光および複数の光源や発光色の異なる複数の光源からの光でも混合された出射光を得ることができる導光板を提供することができる。さらに、導光板の厚さの中で特に入射端面部の厚さによって入射端面部からの入射による屈折が最大の光が出射面や反出射面の方向に進む時、入射端面部からの距離は入射による最大屈折角γと入射端面部の厚さとの積の余接関数の値となる。このために、入射端面部からこの値までには全反射される光線が存在しないので、導光板の厚さに依存する入射端面部までの距離の間の領域を鏡面部とし、これら平面な鏡面部を利用して導光板をリフレクタに挟み込み、導光板とリフレクタとのズレを無くし、リフレクタを導光板に密着させることができる。しかも、入射端面部の位置を容易に判断することができ、組み立て等に於ける作業性や信頼性を向上することができる導光板を提供することができる。
また、リフレクタに光源の出射面の大きさに略等しい開口部を複数設けるとともに光源の表面よりも導光板の入射端面部に近い位置にリフレクタの拡散部を載置することによって導光板からの漏れ光を無くし、光源から横方向の光を拡散させるとともに導光板から戻ってきた光を反射し、再度導光板内に戻すことができるとともに光源と導光板との接触を回避させることができ、長時間の使用時に於いても光源からの熱による導光板の変形等を回避することができるリフレクタであり、これら導光板とリフレクタにより光源と導光板との接触による異常な出射光や複数の異なる発光色の光源による非混合な出射光を回避することができ、特に複数の異なる発光色の光源からの光を混合することができる平面照明装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, when the directional light from the directional light source is guided into the light guide plate, the exit surface and the anti-emission of the light guide plate facing the position of the light source provided near the incident end surface portion of the light guide plate. The amount of emitted light in the region corresponding to the directional characteristics of the light source can be made to be a mirror surface with respect to the surface from the incident end face portion to the arc-shaped or corrugated region having a strong light intensity that matches the directional characteristics of the light source. In other areas, a desired amount of emitted light can be emitted. As a result, there is no reflection of the light source when observed from the exit surface portion, and the exit surface portion can obtain uniform exit light and exit light mixed with light from a plurality of light sources or light sources having different emission colors. A light guide plate can be provided. Further, when the light having the maximum refraction due to incidence from the incident end face portion proceeds in the direction of the exit surface or the counter exit surface, particularly the thickness of the incident end face portion among the thickness of the light guide plate, the distance from the entrance end face portion is The value is a cotangent function of the product of the maximum refraction angle γ upon incidence and the thickness of the incident end face. For this reason, since there is no light beam that is totally reflected from the incident end surface portion to this value, the region between the distance to the incident end surface portion depending on the thickness of the light guide plate is defined as a mirror surface portion, and these flat mirror surfaces The light guide plate can be sandwiched between the reflectors using the portion, the deviation between the light guide plate and the reflector can be eliminated, and the reflector can be brought into close contact with the light guide plate. In addition, it is possible to provide a light guide plate that can easily determine the position of the incident end face portion and can improve workability and reliability in assembly and the like.
In addition, the reflector is provided with a plurality of openings that are substantially equal to the size of the light exit surface, and the reflector diffuser is placed closer to the entrance end face of the light guide plate than the surface of the light source. It can eliminate light, diffuse lateral light from the light source, reflect light returning from the light guide plate, return it to the inside of the light guide plate, and avoid contact between the light source and the light guide plate. A reflector that can avoid deformation of the light guide plate due to heat from the light source even during time use. The light guide plate and the reflector cause abnormal outgoing light or multiple different light emission due to contact between the light source and the light guide plate. It is possible to provide a flat illumination device capable of avoiding unmixed outgoing light due to color light sources, and particularly capable of mixing light from light sources having a plurality of different emission colors.
1 平面照明装置
2 導光板
3 入射端面部
3b 反入射端面部
4 側面部
5 出射面部
6 反出射面部
7 鏡面部
8 鏡面領域
9 光偏向素子
11 リフレクタ
12 上面
13 垂直面
13a 出射側
13b 反出射側
14 開口部
15 下面
16 光源
17 半導体発光素子
18 ケース
T 導光板の厚さ(入射端面部の厚さ)
γ 屈折角(最大屈折角)
n 屈折率
α 臨界角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
γ refraction angle (maximum refraction angle)
n Refractive index α Critical angle
Claims (5)
前記出射面部または/および前記反出射面部には前記光源に対応する前記入射端面部から前記光源の指向特性に対応した円弧状や波形状の領域を鏡面部とするとともに他の領域には微細なドット状の光偏向素子を設けることを特徴とする導光板。 An incident end surface portion that guides light from a light source composed of a semiconductor light emitting element having emitted light having an arc-shaped directivity , an exit surface portion that emits the guided light, and a counter-exit surface portion located on the opposite side of the exit surface portion In the light guide plate composed of the side surface portion to which the emission surface portion and the opposite emission surface portion are connected,
The exit surface portion and / or the counter-exit surface portion has an arcuate or corrugated region corresponding to the directivity characteristic of the light source from the incident end surface portion corresponding to the light source as a mirror surface portion, and the other regions have fine details. A light guide plate comprising a dot-shaped light deflection element.
出射光が円弧状の指向特性を有した半導体発光素子からなる光源と、
前記導光板と対向して少なくとも前記光源の表面よりも前記入射端面部に近い位置に拡散部を有し、前記入射端面部を覆うように前記出射面部方向及び前記反出射面部方向に延在するリフレクタと、
これら前記光源と前記導光板と前記リフレクタとを収納するケースとを具備し、
前記導光板の外側から前記リフレクタを、さらに前記リフレクタの外側から前記光源の順に備え、前記リフレクタは前記光源の出射面の大きさに略等しい開口部を設け、前記開口部内に前記光源部分を挿入するとともに前記光源と前記導光板の前記入射端面部とが接触しないことを特徴とする平面照明装置。 The light guide plate according to claim 1 or 2,
A light source composed of a semiconductor light emitting element having an arc-shaped directivity of emitted light ;
It has a diffusion portion at a position closer to the entrance end surface than the front surface of at least the light source to face the light guide plate, the emission surface direction and the extending anti emitting surface direction so as to cover said entrance end face A reflector to
A case for storing the light source, the light guide plate, and the reflector is provided ,
The reflector is provided from the outside of the light guide plate, and the light source is provided in order of the light source from the outside of the reflector. The reflector is provided with an opening that is substantially equal to the size of the emission surface of the light source, and the light source portion is inserted into the opening. In addition , the flat illumination device is characterized in that the light source and the incident end surface portion of the light guide plate are not in contact with each other .
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