JP5919017B2 - Light guiding unit - Google Patents

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Description

本発明は、導光板を利用し、導光板の出射面において面発光が可能な導光ユニットに関する。   The present invention relates to a light guide unit that uses a light guide plate and is capable of surface light emission on an exit surface of the light guide plate.

発光ダイオード(LED)を使用したバックライトにおいて、LEDを単純に並べる方式ではLEDの指向性が高いためにLEDが点状に透けて見え、輝度ムラが発生しやすいので、LEDと面板の間の距離を大きくとる必要があった。また、LEDと面板の間に拡散用の導光ユニットを配置してLEDの点状発光の光を分散させた製品も存在するが、その場合にも、LEDと面板の間の距離をある程度必要としていた。   In a backlight using a light emitting diode (LED), the LED is arranged in a simple manner because the directivity of the LED is high, so that the LED can be seen through in a dotted manner, and uneven brightness tends to occur. It was necessary to increase the distance. There are also products in which a light guide unit for diffusion is arranged between the LED and the face plate to disperse the light emitted from the LED's point light emission, but even in that case, a certain distance between the LED and the face plate is required. I was trying.

導光板の中央底部にLEDからの入光部を配置し、導光板の中央上面に漏斗状の窪みを設ける構成は、導光板に入光したLEDの光をその周囲に向けて放射状に低損失で伝播させる手法として一般的に用いられている。面発光させるには、導光板内を放射状に伝播する光を表側の出射面に出射する必要があり、通常は、底面に白色印刷を施したり、凹凸形状を設けたりして、その部分で反射散乱を起こさせて出射面側に出射させる。
光源からの距離などに応じて、導光板内部で光の拡散の濃度分布を変化させたり、光を出射面に向けて散乱させる凹凸部の深さ、形状、密度等を変えたりすることで、より均一な輝度分布を得ることができる(例えば特許文献1参照)。
The structure in which the light incident part from the LED is arranged at the center bottom part of the light guide plate and the funnel-shaped depression is provided on the center upper surface of the light guide plate is a low loss radially toward the LED light entering the light guide plate. It is generally used as a method of propagation in In order to emit surface light, it is necessary to emit light propagating radially inside the light guide plate to the output surface on the front side. Usually, white printing is applied to the bottom surface, or uneven shapes are provided and reflected at that portion. The light is scattered and emitted to the emission surface side.
By changing the concentration distribution of light diffusion inside the light guide plate according to the distance from the light source, etc., or changing the depth, shape, density, etc. of the uneven part that scatters light toward the exit surface, A more uniform luminance distribution can be obtained (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−109554号公報JP 2007-109554 A

しかしながら白色印刷では印刷面での吸収による損失が発生し、凹凸形状を設ける方式では反射散乱された光が出射面側だけでなく底面側からも出射するため、導光板に入射した光の利用効率(出射面から出射される率)が低下してしまう。光が底面側から出射することに対しては、底面側に反射板等を設置することも考えられるが、コストアップになる。   However, in white printing, loss due to absorption on the printing surface occurs, and in the method of providing an uneven shape, reflected and scattered light is emitted not only from the exit surface side but also from the bottom surface side, so the efficiency of utilization of light incident on the light guide plate (Rate emitted from the emission surface) decreases. For light emitted from the bottom surface side, a reflector or the like may be installed on the bottom surface side, but the cost increases.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、導光板を利用し、導光板の出射面において面発光が可能な導光ユニットを提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the light guide unit which can be surface-emitted in the output surface of a light guide plate using a light guide plate.

前記課題を解決するため、本発明は、光源を配置する入光部と、光を出射する出射面と、前記入光部から入射された光を前記出射面に向けて反射する第1の反射部とを有する導光板を備え、前記入光部は、前記出射面とは反対側である、前記導光板の底面部に設けられ、前記導光板は、前記底面部のうち前記入光部の周囲に前記第1の反射部を有し、前記第1の反射部は、前記入光部の入射面に平行な方向に沿って前記光源から離れるほど前記入射面を含む面との距離が増大するように所定の間隔で階段状に設けた複数の第1の反射面を備え、前記複数の第1の反射面のそれぞれは、前記入射面に平行な方向に沿って前記光源から離れるほど前記入射面を含む面との距離が増大する斜面の形状を有し、前記複数の第1の反射面は、外部の空気との界面となっており、前記導光板は、前記第1の反射部の少なくとも前記複数の第1の反射面および前記複数の第1の反射面の間の面において、V字状の断面の両側面が反射面である複数の反射溝を、前記出射面とは反対側である前記底面部に沿って、前記入光部を中心とする放射状に有し、前記入光部は、前記光源に対向する中心部に円錐状の窪みを有し、その周囲には、V字状の断面の両側面が反射面である複数の反射溝を、前記円錐状の窪みを中心とする放射状に有し、前記出射面は、前記入光部に対向する位置を中心として、前記入射面に平行な方向に沿って前記光源から離れるほど前記入射面を含む面との距離が連続的に増大する漏斗状の形状を有する第2の反射面を備えて、前記入光部から入射された光を反射する第2の反射部とを備え、前記出射面は、前記光源に対向する中心部に漏斗状の窪みを有し、前記第2の反射部における前記第2の反射面は、前記光源に対向する位置から前記第2の反射部の外周縁まで、断面が屈曲または湾曲して連続している、一つの反射面であり、前記第2の反射面は、前記導光板と外部の空気との界面となっている、導光ユニットを提供する。 To solve the above problems, the present invention includes a light incident portion for arranging the light source, an exit surface for emitting light, a first reflection for reflecting the light incident from the light incident portion to the emission surface A light guide plate, and the light incident portion is provided on a bottom surface portion of the light guide plate on a side opposite to the emission surface, and the light guide plate is formed on the light incident portion of the bottom surface portion. The first reflective portion is provided around the first reflective portion, and the distance between the first reflective portion and the surface including the incident surface increases as the distance from the light source increases along a direction parallel to the incident surface of the light incident portion. A plurality of first reflecting surfaces provided stepwise at predetermined intervals, and each of the plurality of first reflecting surfaces is separated from the light source along a direction parallel to the incident surface. The plurality of first reflecting surfaces have a shape of a slope that increases a distance from a surface including an incident surface, and the plurality of first reflecting surfaces are external air. Has become the interface, the light guide plate, at least both sides of the plane between the plurality of first reflecting surface and the plurality of first reflecting surface, V-shaped cross section of the first reflecting part a plurality of reflective grooves surface is a reflective surface, wherein the emitting surface along the bottom surface portion is opposite, have a light incident portion radially centered, the light incident portion, the light source A conical depression is formed in the opposite central part, and there are a plurality of reflection grooves that are reflecting surfaces on both sides of the V-shaped cross section radially around the conical depression. The funnel-like shape in which the distance between the exit surface and the surface including the entrance surface increases continuously with distance from the light source along a direction parallel to the entrance surface with the position facing the light incident portion as a center. A second reflection surface having a shape of the second reflection surface, the second reflection surface reflecting the light incident from the light incident portion The exit surface has a funnel-shaped depression at the center facing the light source, and the second reflecting surface in the second reflecting portion is located at the second position from the position facing the light source. The second reflecting surface is an interface between the light guide plate and the outside air. A light guide unit is provided.

記底面部のうちの前記複数の第1の反射面に対して、溝底を中心としたV字状の断面の両側面の開き角度が80〜100°の範囲である前記複数の反射溝を形成した、構成とすることもできる。
前記底面部のうちの前記複数の第1の反射面に対して、溝底を中心としたV字状の断面の両側面の開き角度が90°である前記複数の反射溝を形成した、構成とすることもできる。
Wherein for a plurality of first reflecting surface, said plurality of reflective grooves opening angle of both side surfaces of the V-shaped cross section around the groove bottom is in the range of 80 to 100 ° of the front Symbol bottom portion It can also be set as the structure which formed.
A configuration in which the plurality of reflection grooves having an opening angle of 90 ° on both side surfaces of a V-shaped cross-section with the groove bottom as the center are formed with respect to the plurality of first reflection surfaces in the bottom surface portion. It can also be.

前記底面部のうちの前記複数の第1の反射面の間の面に対して、溝底を中心としたV字状の断面の両側面の開き角度が60〜90°の範囲である前記複数の反射溝を形成した、構成とすることもできる。
前記入光部において前記円錐状の窪みを中心として形成した前記複数の反射溝は、溝底を中心としたV字状の断面の両側面の開き角度が60〜90°の範囲である、構成とすることもできる。
The plurality of opening angles of both side surfaces of a V-shaped cross section centered on the groove bottom with respect to a surface between the plurality of first reflecting surfaces of the bottom surface portion is in a range of 60 to 90 °. It is also possible to adopt a configuration in which a reflection groove is formed .
The plurality of reflection grooves formed around the conical depression in the light incident part have a configuration in which an opening angle of both side surfaces of a V-shaped cross section centering on the groove bottom is in a range of 60 to 90 °. It can also be.

本発明によれば、光を出射面に向けて反射する第1の反射部の少なくとも一部において、V字状の断面の両側面が反射面である複数の反射溝を、出射面とは反対側である底面部に沿って、入光部を中心とする放射状に配することにより、導光板の内部を伝播した光の反射面に対する入射角が大きくなり、入射角が臨界角以上となる全反射条件を満たす割合が増加するため、導光板に入射した光の利用効率(出射面から出射される率)を向上することができる。   According to the present invention, in at least a part of the first reflection part that reflects light toward the emission surface, the plurality of reflection grooves whose both side surfaces of the V-shaped cross section are reflection surfaces are opposite to the emission surface. By arranging them radially along the bottom surface, which is the side, the incident angle with respect to the reflecting surface of the light propagated inside the light guide plate is increased, and the incident angle is greater than the critical angle. Since the ratio satisfying the reflection condition increases, the utilization efficiency of light incident on the light guide plate (the ratio of light emitted from the light exit surface) can be improved.

本発明の導光ユニットの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the light guide unit of this invention. 図1に示す導光ユニットの底面部側を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the bottom face part side of the light guide unit shown in FIG. 図1に示す導光ユニットの出射面側を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the output surface side of the light guide unit shown in FIG. (a)は複数の反射溝における反射の様子を模式的に示す斜視図であり、(b)は複数の反射溝の長手方向に沿った(a)の投影図であり、(c)はθv=90°のときの反射方向を説明する断面図である。(A) is a perspective view schematically showing a state of reflection in a plurality of reflection grooves, (b) is a projection view of (a) along the longitudinal direction of the plurality of reflection grooves, and (c) is θv. It is sectional drawing explaining the reflection direction when = 90 degree. (a)は反射溝における反射面に対する入射角の説明図であり、(b)は反射溝の長手方向に沿った(a)の投影図であり、(c)は仮想平面P′に垂直な方向からの(a)の投影図である。(A) is explanatory drawing of the incident angle with respect to the reflective surface in a reflective groove, (b) is a projection figure of (a) along the longitudinal direction of a reflective groove, (c) is perpendicular | vertical to virtual plane P '. It is a projection figure of (a) from a direction. 図1に示す導光ユニットの内部における主な反射および出射の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mode of the main reflection and output in the inside of the light guide unit shown in FIG. 入光部の円錐状の窪みを拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the conical hollow of a light-incidence part. 導光ユニットの他の形状の例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the other shape of a light guide unit. 導光ユニットの他の形状の例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the other shape of a light guide unit. (a)及び(b)は、θv<90°のときの反射方向を説明する断面図である。(A) And (b) is sectional drawing explaining the reflective direction when (theta) v <90 degrees.

以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図1〜図3に、本発明の導光ユニットを示す。この導光ユニット10は、光源12を配置する入光部13と、光を出射する出射面14と、入光部13から入射された光を出射面14に向けて反射する第1の反射部16とを有する導光板11を備えている。
図示例の場合、第1の反射部16は、導光板11の出射面14とは反対側である底面部15に設けられている。また、入光部13は、導光板11の底面部15の中央部に設けられ、第1の反射部16は、入光部13の周囲に設けられている。
The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings.
1 to 3 show a light guide unit of the present invention. The light guide unit 10 includes a light incident portion 13 in which the light source 12 is disposed, an emission surface 14 that emits light, and a first reflection portion that reflects light incident from the light incident portion 13 toward the emission surface 14. 16 is provided.
In the case of the illustrated example, the first reflecting portion 16 is provided on the bottom surface portion 15 on the opposite side of the light guide plate 11 from the emission surface 14. The light incident part 13 is provided at the center of the bottom surface part 15 of the light guide plate 11, and the first reflecting part 16 is provided around the light incident part 13.

図1および図2に示すように、導光板11は、V字状の断面の両側面Pが反射面である複数の反射溝Gを有する。これらの反射溝Gは、底面部15に沿って、入光部13を中心とする放射状に形成されている。導光板11が、光源12の光に対して透明な材質からなり、反射溝Gは、反射面Pにおいて、外気(空気)と接している。反射溝Gの反射面Pは、光Lが導光板11から周囲の空気へ入射しようとするときの屈折率差(屈折率比)により、光Lを反射する性質を有する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the light guide plate 11 has a plurality of reflection grooves G in which both side surfaces P of the V-shaped cross section are reflection surfaces. These reflection grooves G are formed radially along the bottom surface portion 15 with the light incident portion 13 as the center. The light guide plate 11 is made of a material transparent to the light of the light source 12, and the reflection groove G is in contact with outside air (air) on the reflection surface P. The reflection surface P of the reflection groove G has a property of reflecting the light L due to a refractive index difference (refractive index ratio) when the light L is about to enter the surrounding air from the light guide plate 11.

図6に示すように、導光板11の中を伝播する光Lは、第1の反射部16の反射面17a〜17eにおける反射により、出射面14から出射される。このとき、反射面17a〜17eに対する入射角が全反射条件(入射角が臨界角以上である)を満たす場合、反射する光量の割合が増大して好ましい。入射角が臨界角未満であるために全反射条件を満たさない場合、反射しないで底面部15を透過する光量が増えてしまう。このため、反射面17a〜17eに対する入射角は、なるべく大きいことが望ましい。
ここで、入射角は、界面の法線に対する角度であり、臨界角は、界面の法線に対する屈折角が90°となるときの入射角である。
As shown in FIG. 6, the light L propagating through the light guide plate 11 is emitted from the emission surface 14 by reflection at the reflection surfaces 17 a to 17 e of the first reflection unit 16. At this time, when the incident angle with respect to the reflecting surfaces 17a to 17e satisfies the total reflection condition (the incident angle is equal to or larger than the critical angle), the ratio of the amount of light to be reflected is preferably increased. If the total reflection condition is not satisfied because the incident angle is less than the critical angle, the amount of light transmitted through the bottom surface portion 15 without being reflected increases. For this reason, it is desirable for the incident angle with respect to the reflective surfaces 17a-17e to be as large as possible.
Here, the incident angle is an angle with respect to the normal line of the interface, and the critical angle is an incident angle when the refraction angle with respect to the normal line of the interface is 90 °.

本形態例の導光ユニット10の場合、入光部13を中心とする放射状に形成された複数の反射溝Gが、図4に示すように、多数近接して形成されている。反射溝Gの斜面の反射面Pに入射した光Lは、図4に示すように隣接する反射溝Gの間において2回反射して出射面14の側(図4の上側)に反射される。反射光の伝播する向きは、反射溝Gを有しない場合の底面部15で反射した場合と同じ角度および向きとなるが、導光板11の内部を伝播した光Lの反射面(V溝状の反射溝Gの側面P)に対する入射角がより大きくなり、入射角が臨界角以上となる全反射条件を満たす割合が増加する。これにより、導光板に入射した光の利用効率(出射面から出射される率)を向上することができる。本明細書において「放射状」とは、導光板11を入射面13aに対して垂直に平面視したときに放射状であればよい。   In the case of the light guide unit 10 of this embodiment, a plurality of reflection grooves G formed radially with the light incident portion 13 as the center are formed close to each other as shown in FIG. The light L incident on the reflection surface P on the inclined surface of the reflection groove G is reflected twice between the adjacent reflection grooves G as shown in FIG. 4 and reflected to the emission surface 14 side (upper side in FIG. 4). . The direction in which the reflected light propagates is the same angle and direction as when reflected by the bottom surface portion 15 without the reflection groove G, but the reflection surface of the light L that has propagated through the light guide plate 11 (V-groove-like shape). The incident angle with respect to the side surface P) of the reflection groove G becomes larger, and the ratio of satisfying the total reflection condition that the incident angle is equal to or larger than the critical angle increases. Thereby, the utilization efficiency of light incident on the light guide plate (rate emitted from the emission surface) can be improved. In this specification, “radial” may be radial when the light guide plate 11 is viewed in a plane perpendicular to the incident surface 13a.

反射溝Gの長さは、反射面Pの点Rで反射してから隣接する反射面Pの点Rで反射するまでの間で反射溝Gが途切れることが少ないように、入光部13を中心とする半径方向に一定以上の長さを確保することが好ましい。隣り合う2つの反射面Pで2回反射する確率を増加するため、図4(b)に示すように、複数の反射溝Gが隙間なく形成されることが好ましい。反射溝Gの幅Wおよび深さDは、導光板11の寸法と光Lの波長の間で適宜設計可能であり、例えば約1μm〜約10mmから選択できる。 The length of the reflection groove G is such that the reflection groove G is less likely to be interrupted between the point reflected by the point R 1 on the reflection surface P and the point reflected by the point R 2 on the adjacent reflection surface P. It is preferable to secure a certain length or more in the radial direction centering on 13. In order to increase the probability of reflection twice by two adjacent reflecting surfaces P, it is preferable that a plurality of reflecting grooves G are formed without gaps as shown in FIG. The width W and depth D of the reflection groove G can be appropriately designed between the dimension of the light guide plate 11 and the wavelength of the light L, and can be selected from about 1 μm to about 10 mm, for example.

ここで、底面部15に反射溝Gを設けない場合に比べて、上述の反射溝Gを設けると、光LがV溝状の反射溝Gの側面Pで反射されるときの入射角θがより大きくなることについて、図5を参照して説明する。図5では、導光板11を平面視したとき(図5(c)参照)の光Lの伝播する向き(A−O−Bで示される向き)と反射溝Gの長手方向とが一致している場合を示す。   Here, when the reflection groove G is provided as compared with the case where the reflection groove G is not provided on the bottom surface portion 15, the incident angle θ when the light L is reflected by the side surface P of the V-shaped reflection groove G is as follows. The increase will be described with reference to FIG. In FIG. 5, when the light guide plate 11 is viewed in plan (see FIG. 5C), the direction in which the light L propagates (direction indicated by AOB) matches the longitudinal direction of the reflection groove G. Indicates the case.

図5において、反射溝Gにおける反射面Pに対する入射角θは、光Lの伝播する向きが反射面Pの法線Nと成す角度として定義される。ここで、光Lの進行方向にはある程度の広がりがあり得るが、ここでは、その代表的な向きを白抜き矢印で示す。
光Lが入光部13を中心とする放射状に進行する場合、上述したように、反射溝Gは、底面部15に沿って、入光部13を中心とする放射状に形成されているので、反射溝Gの長手方向は、光Lの伝播する向きに沿った方向となる。図5(a)は、光Lが反射面Pの任意の点Oに反射しようとする状況を示す。図5(a)の線A−Bは、反射溝Gの長手方向に平行で、かつ、点Oを含む直線を示す。点Aは入光部13に近い側を示し、点Bは入光部13から遠い側を示す。
In FIG. 5, the incident angle θ with respect to the reflecting surface P in the reflecting groove G is defined as an angle formed by the direction in which the light L propagates with the normal line N of the reflecting surface P. Here, the traveling direction of the light L may have a certain extent, but here, a typical direction is indicated by a white arrow.
When the light L travels radially around the light incident portion 13, as described above, the reflection groove G is formed radially along the bottom surface portion 15 around the light incident portion 13. The longitudinal direction of the reflection groove G is a direction along the direction in which the light L propagates. FIG. 5A shows a situation where the light L attempts to be reflected at an arbitrary point O on the reflecting surface P. A line AB in FIG. 5A indicates a straight line that is parallel to the longitudinal direction of the reflection groove G and includes the point O. Point A indicates the side closer to the light incident part 13, and point B indicates the side farther from the light incident part 13.

底面部15に反射溝Gを設けない場合の反射面P′に対する入射角θ′は、光Lの伝播する向きが反射面P′の法線N′と成す角度として定義される。ここで、反射面P′は、反射溝Gを設けない場合の底面部15に平行で、かつ、点Oを含む仮想面を示す。
光Lが入光部13を中心とする放射状に進行する場合、光Lの伝播する向きが、反射溝Gを設けない場合の反射面P′に垂直な面内に含まれるようになる確率が最も高い。
The incident angle θ ′ with respect to the reflecting surface P ′ when the reflecting groove G is not provided on the bottom surface portion 15 is defined as an angle formed by the direction in which the light L propagates with the normal line N ′ of the reflecting surface P ′. Here, the reflection surface P ′ indicates a virtual surface that is parallel to the bottom surface portion 15 when the reflection groove G is not provided and includes the point O.
When the light L travels radially around the light incident portion 13, there is a probability that the direction in which the light L propagates is included in a plane perpendicular to the reflective surface P ′ when the reflective groove G is not provided. highest.

このように、光Lの伝播する向きが反射面P′に垂直な面内に含まれるとき(図5(b)、図5(c)参照)、反射面P′に対する入射角θ′は最小になる。これに対して、反射溝Gにおける反射面Pが反射面P′に対して傾斜角αで傾斜していると、反射面Pに対する入射角θは、前記入射角θ′より大きくなる。具体的には、入射角θと入射角θ′の関係は、次の数式(1)で表される。   Thus, when the propagation direction of the light L is included in a plane perpendicular to the reflecting surface P ′ (see FIGS. 5B and 5C), the incident angle θ ′ with respect to the reflecting surface P ′ is minimum. become. On the other hand, when the reflection surface P in the reflection groove G is inclined at the inclination angle α with respect to the reflection surface P ′, the incident angle θ with respect to the reflection surface P becomes larger than the incident angle θ ′. Specifically, the relationship between the incident angle θ and the incident angle θ ′ is expressed by the following formula (1).

cosθ=cosα・cosθ′ ・・・(1) cos θ = cos α · cos θ ′ (1)

なお、傾斜角αは、面Pと面P′の成す角度または法線Nと法線N′の成す角度と定義して定義でき、いずれの定義によっても等しい角度を与える。したがって、αが0°でなければ、0≦cosα<1であるから、以下の数式(2)で表される関係が成り立つ。   The inclination angle α can be defined as an angle formed by the surface P and the surface P ′ or an angle formed by the normal line N and the normal line N ′, and an equal angle is given by any definition. Therefore, if α is not 0 °, 0 ≦ cos α <1, so the relationship expressed by the following mathematical formula (2) is established.

0≦cosθ<cosθ′≦1 ⇒ 0°≦θ′<θ≦90° ・・・(2) 0 ≦ cos θ <cos θ ′ ≦ 1 ⇒ 0 ° ≦ θ ′ <θ ≦ 90 ° (2)

すなわち0〜90°の範囲内で入射角を定義すると、θ′<θとなり、反射溝Gの反射面Pに対する入射角θは、反射溝Gを設けない場合の反射面P′に対する入射角θ′より大きいことが示される。   That is, if the incident angle is defined within the range of 0 to 90 °, θ ′ <θ, and the incident angle θ with respect to the reflecting surface P of the reflecting groove G is equal to the incident angle θ with respect to the reflecting surface P ′ when the reflecting groove G is not provided. It is shown to be greater than '.

底面部15、特に反射面に放射状の反射溝Gを設ける効果は、平面視したときの光Lの伝播する向きと反射溝Gの長手方向とが一致しているときに効果が大きい。この場合は、図5(b)で光Lが左側の反射面Pに入射する場合に限らず、右側の反射面Pに入射する場合にも、入射角を同じように大きくすることができる。光Lの伝播する向きと反射溝Gの長手方向のずれが大きいと効果が小さくなり、前記ずれが大きすぎると、入射角が必ずしも大きくならない場合もある。   The effect of providing the radial reflection grooves G on the bottom surface portion 15, particularly the reflection surface, is significant when the direction in which the light L propagates in the plan view matches the longitudinal direction of the reflection grooves G. In this case, the incident angle can be increased in the same manner not only when the light L is incident on the left reflecting surface P in FIG. 5B but also when the light L is incident on the right reflecting surface P. If the deviation between the propagation direction of the light L and the longitudinal direction of the reflection groove G is large, the effect is reduced. If the deviation is too large, the incident angle may not necessarily be increased.

反射溝Gは、導光板11の内部における光Lの伝播する向きが面に対して比較的浅い角度になる面(面の法線方向に対する角度として定義される入射角が比較的大きい面)であって、光Lの反射が意図される面に設けることが好ましい。反射溝Gは、少なくとも反射面17a〜17eに形成することが好ましい。図1および図2において、反射面17a〜17eに形成した反射溝Gに符号17gを付す。さらに、反射溝Gは、第1の反射面の間の面(伝播面)18a〜dや、入射面13aに形成してもよい。伝播面18a〜dに形成した反射溝Gに符号18gを付す。また、入射面13aに形成した反射溝Gに符号13gを付す。図示例では、入光部13の周囲の円筒面20には、反射溝Gが形成されていない。なお、底面部15において、第1の反射面17a〜17eは、入射面13aに対する傾斜角が、出射面14への反射に適する角度(特に限定されるものではないが、例えば30〜60°)を有し、伝播面18a〜dは、入射面13aに対する傾斜角が、入光部13から外周側に伝播させるために適する角度(特に限定されるものではないが、例えば0〜20°)を有する。   The reflection groove G is a surface in which the direction of propagation of the light L inside the light guide plate 11 is a relatively shallow angle with respect to the surface (a surface having a relatively large incident angle defined as an angle with respect to the normal direction of the surface). Therefore, it is preferably provided on the surface on which the reflection of the light L is intended. The reflection groove G is preferably formed at least on the reflection surfaces 17a to 17e. 1 and 2, the reference numeral 17g is given to the reflection groove G formed in the reflection surfaces 17a to 17e. Further, the reflection groove G may be formed on the surfaces (propagation surfaces) 18a to 18d between the first reflection surfaces and the incident surface 13a. Reference numeral 18g is given to the reflection groove G formed on the propagation surfaces 18a to 18d. Further, reference numeral 13g is given to the reflection groove G formed on the incident surface 13a. In the illustrated example, the reflection groove G is not formed on the cylindrical surface 20 around the light incident portion 13. In addition, in the bottom face part 15, as for the 1st reflective surfaces 17a-17e, the inclination angle with respect to the incident surface 13a is suitable for the reflection to the output surface 14 (it is although it does not specifically limit, for example, 30-60 degrees). The propagation surfaces 18a to 18d have an angle suitable for propagating from the light incident part 13 to the outer peripheral side with an inclination angle with respect to the incident surface 13a (not particularly limited, for example, 0 to 20 °). Have.

反射面17a,17b,17c,17d,17eと伝播面18a,18b,18c,18dに反射溝G(17gと18g)を形成する場合は、反射面上の反射溝17gと伝播面上の反射溝18gがつながっていてもよく、面ごとに反射溝が分かれていてもよい。内周側と外周側とで反射溝の本数や溝幅、溝深さ、溝間の間隔などが異なっていてもよい。例えば、内周側で反射溝の本数(入光部13を中心とする中心角当たりの本数)を少なめにして外周側でより多くしたり、内周側で反射溝の幅および深さを小さめにして外周側でより大きくしたりすることもできる。これらの溝に関するパラメータは、底面部15の面の向きが変わる箇所(例えば反射面17a〜eと伝播面18a〜dの境界部)で変更することもでき、また、同一の面内で変更することもできる。   When the reflection grooves G (17g and 18g) are formed in the reflection surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e and the propagation surfaces 18a, 18b, 18c, and 18d, the reflection grooves 17g on the reflection surface and the reflection grooves on the propagation surface. 18g may be connected and the reflective groove may be divided for every surface. The number of the reflection grooves, the groove width, the groove depth, the interval between the grooves, and the like may be different between the inner peripheral side and the outer peripheral side. For example, the number of reflection grooves on the inner peripheral side (number per central angle centered on the light incident portion 13) is decreased to increase the number on the outer peripheral side, or the width and depth of the reflection grooves on the inner peripheral side are decreased. Thus, it can be made larger on the outer peripheral side. The parameters relating to these grooves can be changed at a location where the orientation of the surface of the bottom surface portion 15 changes (for example, the boundary between the reflecting surfaces 17a to 17e and the propagation surfaces 18a to 18d), and can be changed within the same surface. You can also.

複数の反射溝Gの溝底Vを中心としたV字状の断面の両側面Pの開き角度θv(図4参照)は、90°程度に限られるものではなく、適宜設定可能である。図5に示す傾斜角αは、開き角度θvに対して、θv=180°−2αの関係を有する。したがって、0<θv<180°であり、0<α<90°であれば、反射溝Gを設けたときの入射角θを、反射溝Gを設けないときの入射角θ′よりも大きくする効果を有する。θvが0°に(αが90°に)近いほど、入射角θを大きくする効果が顕著になるが、その反面、反射溝Gの溝幅がより狭く、また反射溝Gを隙間なく形成するために必要な本数がより多くなる。このため、光の利用効率の向上と反射溝の加工性とを考慮して、開き角度θvの好ましい範囲としては、例えば60〜120°あるいは80〜100°の範囲内を例示することができる。   The opening angle θv (see FIG. 4) of both side surfaces P of the V-shaped cross section centered on the groove bottom V of the plurality of reflection grooves G is not limited to about 90 °, and can be set as appropriate. The inclination angle α shown in FIG. 5 has a relationship of θv = 180 ° −2α with respect to the opening angle θv. Therefore, if 0 <θv <180 ° and 0 <α <90 °, the incident angle θ when the reflective groove G is provided is made larger than the incident angle θ ′ when the reflective groove G is not provided. Has an effect. As θv is closer to 0 ° (α is closer to 90 °), the effect of increasing the incident angle θ becomes more prominent, but on the other hand, the groove width of the reflection groove G is narrower and the reflection groove G is formed without a gap. The number required for this is increased. For this reason, considering the improvement of the light utilization efficiency and the workability of the reflection groove, the preferable range of the opening angle θv can be exemplified by a range of 60 to 120 ° or 80 to 100 °, for example.

底面部15のうち、第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eに形成する反射溝17gは、開き角度θvが80〜100°の範囲であることが好ましい。特に、第1の反射面に設ける反射溝17gの開き角度θvが90°であると、図4(b)、(c)に示す、反射溝Gの長手方向に垂直な断面視で、2つの反射面Pで2回反射したときに、入射方向と同じ角度(平行で反対向き)に反射するので、好ましい。これは、例えば図10(b)に示すように、入射方向Lと反射面Pの法線Nが該断面(反射溝Gの長手方向に垂直な断面)上に成す角度をφとするとき、該断面上でLとLの成す角度zは、z=180°−2θvに等しく、θv=90°であれば、z=0°となるためである。
なお、z=180°−2θvであることについて補足する。図10(b)上で、角度zの中心と点Rと点Rが成す三角形の内角の和は180°であり、そのうち、点Rを頂点とする内角の大きさは2φ、点Rを頂点とする内角の大きさは180°−2xである。後述するようにx=90°+φ−θvであるから、z=180°−2φ−(180°−2x)=2x−2φ=180°−2θvである。
Of the bottom surface portion 15, the reflection groove 17g formed in the first reflection surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e preferably has an opening angle θv in the range of 80 to 100 °. In particular, when the opening angle θv of the reflection groove 17g provided on the first reflection surface is 90 °, two cross-sectional views perpendicular to the longitudinal direction of the reflection groove G shown in FIGS. When reflected twice by the reflecting surface P, it is reflected at the same angle as the incident direction (parallel and opposite direction), which is preferable. For example, as shown in FIG. 10B, the angle formed by the incident direction L 0 and the normal line N 1 of the reflection surface P 1 on the cross section (cross section perpendicular to the longitudinal direction of the reflection groove G) is φ. Then, the angle z formed by L 0 and L 2 on the cross section is equal to z = 180 ° −2θv, and if θv = 90 °, z = 0 °.
Note that z = 180 ° −2θv. In FIG. 10B, the sum of the inner angles of the triangle formed by the center of the angle z and the points R 1 and R 2 is 180 °, and the size of the inner angle with the point R 1 as the vertex is 2φ, the size of the interior angles whose vertices R 2 is 180 ° -2x. As described later, since x = 90 ° + φ−θv, z = 180 ° −2φ− (180 ° −2x) = 2x−2φ = 180 ° −2θv.

底面部15のうち、第1の反射面の間の面(伝播面)18a,18b,18c,18dに形成する反射溝18gは、開き角度θvが60〜90°の範囲であることが好ましい。
入光部13において円錐状の窪み13bを中心として複数の反射溝13gを形成する場合、その溝底Vを中心としたV字状の断面の両側面Pの開き角度θvが60〜90°の範囲であることが好ましい。
The reflection groove 18g formed in the surfaces (propagation surfaces) 18a, 18b, 18c, and 18d between the first reflection surfaces in the bottom surface portion 15 preferably has an opening angle θv in the range of 60 to 90 °.
When a plurality of reflection grooves 13g are formed around the conical depression 13b in the light incident portion 13, the opening angle θv of both side surfaces P of the V-shaped cross section around the groove bottom V is 60 to 90 °. A range is preferable.

なお、反射溝G(13g、17g、18g)の開き角度θvが90°未満の場合、正反射のみを考慮する(散乱は考慮しない)としても、図10に示すように、反射面Pの点Rで反射し、隣接する反射面Pの点Rで反射した後、さらに反射面P上で反射すること等により、1つの反射溝Gで3回、さらには4回以上反射することもあり得る。なお、図10では、2つの反射面をP、Pと区別している。
例えば、図10に示す、反射溝Gの長手方向に垂直な断面視で、入射方向Lと反射面Pの法線Nが該断面上に成す角度をφとすると、この角度φの大きさは、その定義より、90°未満である。図中、入射方向をL、1回目の反射位置をR、1回目の反射方向をL、2回目の反射位置をR、2回目の反射方向をL、3回目の反射位置をR、3回目の反射方向をLとする。
なお、図10に基づく議論では、正反射において、反射光の方向は、入射光の方向と反射面の法線を含む面(入射面)内にあり、入射角と反射角は等しい、という法則を利用する。反射溝Gの長手方向に垂直な断面は、必ずしも入射面に一致しないが、反射溝Gの2つの反射面に垂直である。各反射面は断面視で直線に投影され、反射面の法線は、反射面を断面視した線に垂直である。よって、このような断面視において、入射方向と反射面の法線が成す角度(必ずしも入射角に一致しない)は、反射方向と反射面の法線が成す角度(必ずしも反射角に一致しない)に等しい。
The reflective groove G (13 g, 17 g, 18 g) when the opening angle θv of less than 90 °, even considering the specular reflection only (scattering is not considered), as shown in FIG. 10, the reflecting surface P 1 Reflected at the point R 1 , reflected at the point R 2 of the adjacent reflecting surface P 2 , and further reflected on the reflecting surface P 1 , etc., and reflected by the one reflecting groove G three times, and further four times or more. It is possible to do. In FIG. 10, the two reflecting surfaces are distinguished from P 1 and P 2 .
For example, when the angle formed between the incident direction L 0 and the normal line N 1 of the reflection surface P 1 on the cross section in a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the reflection groove G shown in FIG. The magnitude is less than 90 ° by its definition. In the figure, the incident direction is L 0 , the first reflection position is R 1 , the first reflection direction is L 1 , the second reflection position is R 2 , the second reflection direction is L 2 , and the third reflection position. Is R 3 , and the third reflection direction is L 3 .
In the discussion based on FIG. 10, in regular reflection, the direction of reflected light is within a plane (incident surface) including the direction of incident light and the normal of the reflecting surface, and the incident angle and the reflecting angle are equal. Is used. The cross section perpendicular to the longitudinal direction of the reflection groove G does not necessarily coincide with the incident surface, but is perpendicular to the two reflection surfaces of the reflection groove G. Each reflecting surface is projected in a straight line in a sectional view, and the normal line of the reflecting surface is perpendicular to the line in the sectional view of the reflecting surface. Therefore, in such a cross-sectional view, the angle formed by the incident direction and the normal of the reflecting surface (not necessarily coincident with the incident angle) is the angle formed by the reflecting direction and the normal of the reflecting surface (not necessarily coincident with the reflecting angle). equal.

開き角度θvが90°未満であれば、図10(a)のように、角度φが開き角度θvよりも大きくなることができ、その場合に、LとPが該断面上に成す角度xが90°を超えるので、反射面Pの点Rで反射した後、反射面P上の点Rで、3回目の反射を起こすことができる。この場合、点Rは、点Rよりも溝底Vから遠い位置にある。なお、幾何学的考察から、図10(a)において、LとPが該断面上に成す角度yは90°−φに等しく、x+y+θvは三角形の内角の和である180°に等しいから、角度xは90°+φ−θvに等しい。よって、φ>θvなら、x>90°となる。
また、開き角度θvが90°未満であれば、角度φが開き角度θvより小さい場合であっても、図10(b)のように、xがθvより大きければ、Lは反射面Pに近づく方向に反射するので、反射面Pの点Rで反射した後、反射面P上の点Rで、3回目の反射を起こすことができる。点Rは、点Rよりも溝底Vに近い位置にあるが、点Rの位置と溝の深さの関係次第では、3回目の反射を起こさない場合もある。なお、幾何学的考察から、図10(b)においても、LとPが該断面上に成す角度yは90°−φに等しく、x+y+θvは三角形の内角の和である180°に等しいから、角度xは90°+φ−θvに等しい。よって、φ<θvなら、x<90°となる。LからLへの反射は、点Rでの正反射であるから、LとPが該断面上に成す角度は、LとPが該断面上に成す角度xに等しい。そこで、x=90°+φ−θvの際に、x>θvとなる条件を考察すると、φ>2θv−90°のとき、x>θvとなる。
特に図示はしないが、φ=θvのときは、x=90°となる。つまり、Lは反射面Pに垂直に入射することから、さらに点Rで正反射すると、再び点Rに戻って、反射面P上で3回目の反射を起こすことができる。
If the opening angle θv is less than 90 °, the angle φ can be larger than the opening angle θv as shown in FIG. 10A, and in this case, the angle formed by L 1 and P 2 on the cross section. Since x exceeds 90 °, after reflection at the point R 2 on the reflection surface P 2 , the third reflection can occur at the point R 3 on the reflection surface P 1 . In this case, the point R 3 is located farther from the groove bottom V than the point R 1 . From the geometrical consideration, in FIG. 10A, the angle y formed by L 0 and P 1 on the cross section is equal to 90 ° −φ, and x + y + θv is equal to 180 °, which is the sum of the inner angles of the triangle. The angle x is equal to 90 ° + φ−θv. Therefore, if φ> θv, x> 90 °.
If the opening angle θv is less than 90 °, even if the angle φ is smaller than the opening angle θv, as shown in FIG. 10B, if x is larger than θv, L 2 is the reflecting surface P 1. Is reflected at the point R 2 on the reflecting surface P 2 , and then the third reflection can be caused at the point R 3 on the reflecting surface P 1 . Point R 3 is located closer to the groove bottom V of the point R 1, Depending on the relationship of the depth of the position and the groove of the point R 1, may not cause reflections third. From the geometrical consideration, also in FIG. 10B, the angle y formed on the cross section by L 0 and P 1 is equal to 90 ° −φ, and x + y + θv is equal to 180 °, which is the sum of the inner angles of the triangle. Therefore, the angle x is equal to 90 ° + φ−θv. Therefore, if φ <θv, x <90 °. Since the reflection from L 1 to L 2 is a specular reflection at point R 2 , the angle formed by L 2 and P 2 on the cross section is equal to the angle x formed by L 1 and P 2 on the cross section. . Therefore, considering the condition that x> θv when x = 90 ° + φ−θv, x> θv is satisfied when φ> 2θv−90 °.
Although not shown in particular, when φ = θv, x = 90 °. That is, since L 1 is incident perpendicularly to the reflecting surface P 2 , if it is further regularly reflected at the point R 2 , it returns to the point R 1 again, and the third reflection can be caused on the reflecting surface P 1 .

出射面14は、図6に示すように、光源12に対向する中心部において、漏斗状の窪み14bを有することが好ましい。この窪み14bにおける導光板11と外部の空気の屈折率差により、光源12から導光板11に入射した光が反射される。漏斗状の窪み14bの先端の開き角度θは、該窪み14bの内面に形成される反射面19aで反射した光Lが、なるべく多くの割合で、第1の反射面17a、17b,17c,17d,17eに向かって伝播するように設定することが好ましい。 As shown in FIG. 6, the emission surface 14 preferably has a funnel-shaped depression 14 b in the central portion facing the light source 12. The light incident on the light guide plate 11 from the light source 12 is reflected by the refractive index difference between the light guide plate 11 and the external air in the recess 14b. The opening angle θ 4 of the tip of the funnel-shaped recess 14b is such that the light L reflected by the reflection surface 19a formed on the inner surface of the recess 14b is as large as possible in the first reflecting surfaces 17a, 17b, 17c, It is preferable to set so as to propagate toward 17d and 17e.

入光部13は、光源12に対向する中心部に円錐状の窪み13bを有することが好ましい。これにより、図7に示すように、光Lが窪み13bの側面において外部から導光板11に入射する際、光の屈折により、屈折角θが入射角θよりも大きくなり、光源12から導光板11に入射した光の角度分布が広がって、相対的に入射面13aに垂直に伝播する光の割合が少なく、入射面13aに対する角度が小さい成分の割合が多くなる。入光部13における円錐状の窪み13bの周囲には、上述した放射状の反射溝Gと同様に、V字状の断面の両側面Pが反射面である複数の反射溝13gを、円錐状の窪み13bを中心とする放射状に設けることもできる。 The light incident part 13 preferably has a conical depression 13 b in the central part facing the light source 12. Accordingly, as shown in FIG. 7, when the light L is incident on the light guide plate 11 from the outside on the side surface of the depression 13 b, the refraction angle θ 1 becomes larger than the incident angle θ 2 due to the refraction of the light. The angular distribution of light incident on the light guide plate 11 is widened, the proportion of light propagating relatively perpendicular to the incident surface 13a is relatively small, and the proportion of components having a small angle with respect to the incident surface 13a is increased. Around the conical depression 13b in the light incident portion 13, a plurality of reflecting grooves 13g having reflecting surfaces on both side surfaces P of the V-shaped cross section are formed in a conical shape, similar to the above-described radial reflecting groove G. It can also be provided radially with the recess 13b as the center.

LEDからの入光部の入射面に関しては、単純なフラット面ではフレネル反射による入光効率の低下がある。また、導光板の中央上面に漏斗状の窪みを設ける構成は、窪みの傾斜角が不足すると、光源から入光した漏斗面に当たった光のうち、漏斗面に対する入射角が臨界角より小さくなる部分が増加する。全反射条件(入射角が臨界角以上)を満たさないために、漏斗面で反射されずに透過してしまう光量が増加する。円錐状の窪み13bを漏斗状の窪み14bと組み合わせることにより、円錐状の窪み13bで屈折した光は漏斗状の窪み14bの頂点付近に当たる光が少なく、裾部分に当たる光が多くなるので、漏斗状の窪み14bの頂点付近からの意図しない漏れ光を少なくすることができる。
円錐状の窪み13bの先端の開き角度θは、光源12から該窪み13bの内面に当たった光が、漏斗状の窪み14bまたは第1の反射部16に向かって分散して伝播するように設定することが好ましい。
With respect to the incident surface of the light incident portion from the LED, there is a decrease in light incident efficiency due to Fresnel reflection on a simple flat surface. In addition, in the configuration in which the funnel-shaped depression is provided on the center upper surface of the light guide plate, when the inclination angle of the depression is insufficient, the incident angle with respect to the funnel surface becomes smaller than the critical angle out of the light hitting the funnel surface incident from the light source The part increases. Since the total reflection condition (incident angle is not less than the critical angle) is not satisfied, the amount of light that is transmitted without being reflected by the funnel surface increases. By combining the conical depression 13b with the funnel-shaped depression 14b, the light refracted by the conical depression 13b has little light hitting the vicinity of the apex of the funnel-like depression 14b, and more light hitting the skirt portion. Unintentional leakage light from the vicinity of the apex of the depression 14b can be reduced.
The opening angle θ 3 at the tip of the conical recess 13 b is set so that light that hits the inner surface of the recess 13 b from the light source 12 is dispersed and propagated toward the funnel-shaped recess 14 b or the first reflecting portion 16. It is preferable to set.

導光板11を構成する材質は光源12の光を十分に透過することが可能であれば特に限定されるものではなく、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの有機材料、多成分ガラスや石英ガラス等の無機材料など、光源12の光に対して透明な材質が好適である。導光板の色は、無色透明でもよく、所定の色を帯びていても構わない。   The material constituting the light guide plate 11 is not particularly limited as long as the light from the light source 12 can be sufficiently transmitted. For example, an organic material such as acrylic resin or polycarbonate resin, multi-component glass, quartz glass, or the like is used. A material transparent to the light of the light source 12 such as an inorganic material is suitable. The color of the light guide plate may be colorless and transparent, or may have a predetermined color.

光源12としては、特に限定されるものではないが、LED(発光ダイオード)、電球、各種ランプ等が挙げられる。また、RGB(Red−Green−Blue)等の可変色のLEDを使用することも可能である。この場合、発光色が時間的に変化し、任意の色で動的表現を得ることが可能となり、表現の多様性が増して好ましい。   Although it does not specifically limit as the light source 12, LED (light emitting diode), a light bulb, various lamps, etc. are mentioned. Moreover, it is also possible to use LED of variable colors such as RGB (Red-Green-Blue). In this case, the luminescent color changes with time, and it becomes possible to obtain a dynamic expression with an arbitrary color, which is preferable because the variety of expression is increased.

導光板11を構成する材質と外部の空気との屈折率差は、sinθ=n/nで表される全反射条件(ただし、θは臨界角、nは導光板11を構成する材質の屈折率、nは空気の屈折率(ほぼ1)、n>n)を考慮して、界面に形成される反射面に、好適な反射率が得られるように設定することが好ましい。導光板11の外面を外部の空気に露出した構成とすることもでき、覆い等を設けて、空気が導光ユニットの内部の空洞等に封入される構成とすることもできる。また、外気に通じる隙間等を覆い等に設けることもできる。 The difference in refractive index between the material constituting the light guide plate 11 and the outside air is a total reflection condition expressed by sin θ c = n 2 / n 1 (where θ c is a critical angle, and n 1 is the light guide plate 11). In consideration of the refractive index of the material to be used, n 2 is the refractive index of air (approximately 1), and n 1 > n 2 ), the reflective surface formed at the interface should be set to obtain a suitable reflectance. Is preferred. The outer surface of the light guide plate 11 may be exposed to the outside air, or a cover may be provided so that the air is enclosed in a cavity or the like inside the light guide unit. Further, a gap or the like communicating with the outside air can be provided in the cover or the like.

本形態例の導光板11は、底面部15のうち入光部13の周囲に第1の反射部16を有する。図1および図6に示すように、第1の反射部16は、入光部13の入射面13aに平行な方向に沿って光源12から離れるほど入射面13aを含む面との距離が増大するように、所定の間隔で階段状に設けた複数の第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eを備える。複数の第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eのそれぞれは、入射面13aに平行な方向に沿って光源12から離れるほど入射面13aを含む面との距離が増大する斜面の形状を有している。   The light guide plate 11 of the present embodiment has a first reflecting portion 16 around the light incident portion 13 in the bottom surface portion 15. As shown in FIGS. 1 and 6, the distance between the first reflecting portion 16 and the surface including the incident surface 13 a increases as the distance from the light source 12 increases in the direction parallel to the incident surface 13 a of the light incident portion 13. As described above, a plurality of first reflecting surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e provided in a staircase pattern at a predetermined interval are provided. Each of the plurality of first reflecting surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e has a slope shape in which the distance from the surface including the incident surface 13a increases as the distance from the light source 12 increases in the direction parallel to the incident surface 13a. have.

第1の反射部16における複数の第1の反射面の個数は、図1〜3に示す例では同心円状に5個であるが、特に限定されるものではない。光源12に対して2個以上であれば、第1の反射面の個数は所望の数とすることができる。
なお、「入射面を含む面との距離」とは、入射面13aを含む面から反射部までの距離(入射面13aが十分に広い平面である場合には、入射面13aから反射部までの距離に等しい。)を、入射面13aに垂直な方向で定義したものである。入射面13aが曲面である場合には、入射面13aのうち光源12に対向する近傍部に接する平面を基準とすることができる。
The number of the plurality of first reflecting surfaces in the first reflecting portion 16 is five concentrically in the example shown in FIGS. 1 to 3, but is not particularly limited. If the number of light sources 12 is two or more, the number of first reflection surfaces can be set to a desired number.
The “distance from the surface including the incident surface” means the distance from the surface including the incident surface 13a to the reflecting portion (if the incident surface 13a is a sufficiently wide plane, the distance from the incident surface 13a to the reflecting portion). Is equal to the distance) in the direction perpendicular to the incident surface 13a. When the incident surface 13a is a curved surface, a plane in contact with the vicinity of the incident surface 13a facing the light source 12 can be used as a reference.

これらの第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eは、入射面13aに平行な方向に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。入射面に垂直な平面視では、第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eが光源12の設置位置を中心とする同心円状に形成されている(図2参照)。なお、第1の反射部における複数の第1の反射面同士の間隔は、適宜設定可能であり、等間隔でなくともよい。
本形態例の場合、第1の反射部16における複数の第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eは、外部の空気との界面となっており、特に別途の反射膜を設けなくても所望の反射率を得ることができる。
These first reflecting surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e are arranged at intervals from each other along a direction parallel to the incident surface 13a. In a plan view perpendicular to the incident surface, the first reflecting surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e are formed concentrically around the installation position of the light source 12 (see FIG. 2). In addition, the space | interval of several 1st reflective surfaces in a 1st reflection part can be set suitably, and does not need to be equal intervals.
In the case of this embodiment, the plurality of first reflecting surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e in the first reflecting portion 16 are interfaces with external air, and no special reflecting film is particularly provided. However, a desired reflectance can be obtained.

図2に示す第1の反射部16の場合、複数の第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eとそれらの間の面18a,18b,18c,18dとがつながって階段状の断面を有する。第1の反射部16のうち、少なくとも第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eが光を反射可能であればよい。
第1の反射面の間の面18a,18b,18c,18dは、図1に示す例では入射面13aに平行であるが、入射面13aに平行な面に対して傾斜したり、湾曲や屈曲等したりしても構わない。導光板11の厚さを抑制する観点では、図1に示すように、第1の反射面の間の面18a,18b,18c,18dが入射面13aに平行であると好ましい。
In the case of the first reflecting portion 16 shown in FIG. 2, a plurality of first reflecting surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e and the surfaces 18a, 18b, 18c, and 18d therebetween are connected to each other to form a stepped cross section. Have It is sufficient that at least the first reflecting surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e of the first reflecting portion 16 can reflect light.
The surfaces 18a, 18b, 18c, and 18d between the first reflecting surfaces are parallel to the incident surface 13a in the example shown in FIG. 1, but are inclined, curved, or bent with respect to the surface parallel to the incident surface 13a. And so on. From the viewpoint of suppressing the thickness of the light guide plate 11, it is preferable that the surfaces 18a, 18b, 18c, and 18d between the first reflecting surfaces are parallel to the incident surface 13a as shown in FIG.

出射面14は、入光部13に対向する位置を中心として、入射面13aに平行な方向に沿って光源12から離れるほど入射面13aを含む面との距離が連続的に増大する漏斗状の窪み14bを有することにより、入光部13から入射された光を反射する第2の反射部19を備える、   The exit surface 14 has a funnel-like shape in which the distance from the surface including the incident surface 13a increases continuously as the distance from the light source 12 increases along the direction parallel to the incident surface 13a with the position facing the light incident portion 13 as the center. By having the depression 14b, the second reflection part 19 that reflects the light incident from the light incident part 13 is provided.

第2の反射部19は、入射面13aに平行な方向に沿って光源12から離れるほど入射面13aを含む面との距離が連続的に増大する形状を有する第2の反射面19aを備える。本形態例の場合、第2の反射部19における第2の反射面19aは、光源12に対向する位置から第2の反射部19の外周縁まで、断面が屈曲または湾曲して連続している、一つの反射面である。   The second reflecting portion 19 includes a second reflecting surface 19a having a shape in which the distance from the surface including the incident surface 13a continuously increases as the distance from the light source 12 increases in the direction parallel to the incident surface 13a. In the case of this embodiment, the second reflecting surface 19a of the second reflecting portion 19 is continuous with a cross-section bent or curved from the position facing the light source 12 to the outer peripheral edge of the second reflecting portion 19. , One reflective surface.

なお、第2の反射部19の全体が第2の反射面19aであることは本発明の必須事項ではなく、(i)反射面でない箇所や、(ii)反射面ではあっても光源12から離れる方向で入射面13aを含む面との距離が増大しない(一定または減少する)形状を有する箇所が、第2の反射部19の範囲内に局所的に存在することにより、第2の反射部19に第2の反射面が複数存在していてもよい。
本形態例の場合、第2の反射部19における第2の反射面19aは、外部の空気との界面となっており、特に別途の反射膜を設けなくても所望の反射率を得ることができる。
Note that it is not an essential matter of the present invention that the entire second reflecting portion 19 is the second reflecting surface 19a, and (i) a portion that is not a reflecting surface, or (ii) a light reflecting surface 12 that is not a reflecting surface. Since a portion having a shape in which the distance from the surface including the incident surface 13a does not increase (constant or decreases) in a direction away from the second reflecting portion 19 is locally present within the range of the second reflecting portion 19, the second reflecting portion There may be a plurality of second reflecting surfaces 19.
In the case of this embodiment, the second reflecting surface 19a of the second reflecting portion 19 is an interface with the external air, and a desired reflectance can be obtained without providing a separate reflecting film. it can.

本形態例の導光ユニット10は、入射面13a側に位置する第1の反射部16と、出射面14側に位置する第2の反射部19とが上述の形状であることにより、導光板11の内部では、主に図6に示すように反射、散乱して、出射面14から出射される。   In the light guide unit 10 of this embodiment, the first reflecting portion 16 located on the incident surface 13a side and the second reflecting portion 19 located on the emitting surface 14 side have the above-described shape, so that the light guide plate 11, the light is reflected and scattered mainly as shown in FIG.

通常、光源12から導光板11に入射される入射光Lは、所定範囲の広がり角を有して光パワーが分布するビームである。第2の反射部19における第2の反射面19aのうち光源12の近傍部は、錐状(本形態例では円錐状)であり、大部分の光Lは、反射(好ましくは全反射)して入射面13aに沿って光源12から離れる方向に反射する。第2の反射部19の光源12に対向する先端部は、入射面13aに平行な平坦面や、球面など丸みを帯びた曲面でも構わない。   Usually, the incident light L incident on the light guide plate 11 from the light source 12 is a beam having a predetermined range of divergence angles and optical power distribution. Of the second reflecting surface 19a of the second reflecting portion 19, the vicinity of the light source 12 is conical (conical in this embodiment), and most of the light L is reflected (preferably totally reflected). Then, the light is reflected in the direction away from the light source 12 along the incident surface 13a. The tip of the second reflecting portion 19 facing the light source 12 may be a flat surface parallel to the incident surface 13a or a rounded curved surface such as a spherical surface.

図6に示すように、光源12から入射面13aを通して導光板11内に入射した光Lを、第2の反射部19における第2の反射面19aによって、主として、入射面13aに沿って光源12から離れる方向に反射する。第2の反射部19における第2の反射面19aの形状は、光源12から第2の反射部19に入射する位置と角度に応じて、光がほぼ全反射するように設計することが好ましい。また、導光板11の中心付近では、反射せずに出射面14の中心付近から出射する光L0も存在する。   As shown in FIG. 6, the light L incident on the light guide plate 11 from the light source 12 through the incident surface 13 a is mainly emitted along the incident surface 13 a by the second reflecting surface 19 a in the second reflecting portion 19. Reflect in the direction away from. The shape of the second reflecting surface 19a in the second reflecting portion 19 is preferably designed so that light is substantially totally reflected according to the position and angle of incidence from the light source 12 to the second reflecting portion 19. Further, near the center of the light guide plate 11, there is also light L <b> 0 emitted from the vicinity of the center of the emission surface 14 without being reflected.

第2の反射部19における第2の反射面19aで反射した光は、さらに、第1の反射部16における複数の第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eに入射すると、主として、出射面14に向けて反射する。これにより、第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eで反射した光L1,L2,L3,L4,L5が、それぞれ径方向の内外で異なる位置から出射する。図2では対称性のため片側のみ図示するが、第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eで反射して得られる出射光L1,L2,L3,L4,L5は、図6の左側においても発生する。また、第1の反射部16と第2の反射部19との間で繰り返し反射する光が存在してもよい。   When the light reflected by the second reflecting surface 19a in the second reflecting portion 19 further enters the plurality of first reflecting surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e in the first reflecting portion 16, mainly, Reflected toward the exit surface 14. Thereby, the light L1, L2, L3, L4, and L5 reflected by the first reflecting surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e are emitted from different positions inside and outside in the radial direction. Although only one side is illustrated in FIG. 2 for symmetry, the outgoing lights L1, L2, L3, L4, and L5 obtained by reflection on the first reflecting surfaces 17a, 17b, 17c, 17d, and 17e are on the left side of FIG. Also occurs. Further, there may be light that is repeatedly reflected between the first reflecting portion 16 and the second reflecting portion 19.

これにより、光源12からの入射光Lを複数の出射光L0,L1,L2,L3,L4,L5に分岐して、導光板11の出射面14の広い範囲から出射することができ、均一性の高い面状の発光が可能になる。さらには、図6では図示を省略するが、第1の反射部16や第2の反射部19で正反射せずに散乱や屈折する光や、導光板11の外部の界面で反射する光なども存在するため、出射面14から光が出射する位置及び方向が多様になる。   As a result, the incident light L from the light source 12 can be branched into a plurality of outgoing lights L0, L1, L2, L3, L4, and L5 and emitted from a wide range of the outgoing surface 14 of the light guide plate 11, with uniformity. High planar light emission is possible. Furthermore, although not shown in FIG. 6, light that is scattered or refracted without being regularly reflected by the first reflecting portion 16 or the second reflecting portion 19, light that is reflected at the external interface of the light guide plate 11, or the like. Therefore, the position and direction in which light exits from the exit surface 14 varies.

出射光L0,L1,L2,L3,L4,L5は、第2の反射部19を透過するとき、すなわち、出射面14を透過するときに、それぞれ屈折する場合がある。そこで、出射面14における屈折角も考慮に入れて、出射面14の断面形状を設計することが好ましい。
本形態例では、出射面14の中心部は漏斗状の窪み14bとなっているが、ここを平坦面、凸面、凹面などとして、中心部における出射光L0が出射面14を透過するときの強度分布をさらに調整することもできる。
The outgoing lights L0, L1, L2, L3, L4, and L5 may be refracted when passing through the second reflecting portion 19, that is, when passing through the outgoing face. Therefore, it is preferable to design the cross-sectional shape of the exit surface 14 in consideration of the refraction angle at the exit surface 14.
In the present embodiment, the center of the exit surface 14 is a funnel-shaped depression 14b, but this is a flat surface, a convex surface, a concave surface, etc., and the intensity when the emitted light L0 at the center passes through the exit surface 14 The distribution can be further adjusted.

複数の反射面の個数、位置、面積、傾斜角などは、出射面の面内における所望の強度分布に応じて任意にコントロールすることが可能である。出射面が入射面と対向して位置するので、反射面で反射した光のみならず、反射せずに透過した光も、出射面から出射され、入射面や側面から出射する光を極めて少なくすることができるので、光源12の光を効率的に利用することができる。   The number, position, area, inclination angle, etc. of the plurality of reflecting surfaces can be arbitrarily controlled according to the desired intensity distribution in the plane of the exit surface. Since the exit surface is located opposite to the entrance surface, not only the light reflected by the reflection surface but also the light transmitted without reflection is emitted from the exit surface, and the amount of light exiting from the entrance surface or side surface is extremely reduced. Therefore, the light from the light source 12 can be used efficiently.

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。   As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to the above-mentioned example, Various modifications are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

第1の反射部における複数の第1の反射面のうち少なくとも一つが凸面(導光板の外側から内側に向けて突出した形状)または凹面(導光板の内側から外側に向けて凹んだ形状)であると、レンズとしての効果があり、出射光を発散や収束させることができる。また、第1の反射部における複数の第1の反射面のうち少なくとも一つが微細な凹凸からなるシボ形状(梨地状、砂地状などの粗面)であると、当該反射面に入射した光を拡散させることができる。よって、これらの面形状を任意に組み合わせることにより、出射光の強度分布を所望にコントロールすることができる。
シボ形状を形成するための粗面化処理は、局所的にサンドブラスト、エッチング、型からの転写などによるシボ加工等を施すことで実施可能である。
At least one of the plurality of first reflecting surfaces in the first reflecting portion is a convex surface (a shape protruding from the outside of the light guide plate to the inside) or a concave surface (a shape recessed from the inside of the light guide plate to the outside). If there is, there is an effect as a lens, and the emitted light can be diverged or converged. In addition, when at least one of the plurality of first reflecting surfaces in the first reflecting portion has a textured shape (a rough surface such as a satin-like shape or a sand-like shape) made of fine irregularities, the light incident on the reflecting surface is Can be diffused. Therefore, the intensity distribution of the emitted light can be controlled as desired by arbitrarily combining these surface shapes.
The roughening treatment for forming the embossed shape can be carried out by locally applying an embossing process such as sandblasting, etching, or transfer from a mold.

図6では、出射光L0,L1,L2,L3,L4,L5の平均的な出射方向が入射面13aに対していずれも略垂直となるようにしているが、本発明は、特にこれに限定されるものではない。入射面13aに沿う方向において光源12から離れるほど、出射光L0,L1,L2,L3,L4,L5の平均的な出射方向が外周方向に傾くように、複数の第1の反射面17a,17b,17c,17d,17eの傾斜角を調整することもできる。この場合、発光面積をより広くすることが可能である。また、これとは反対に、複数の第1の反射面で反射した光の平均的な出射方向が導光板の中心向きに傾くように、第1の反射面の傾斜角を調整することも可能である。また、複数の第1の反射面で反射した光の平均的な出射方向が、導光板の外周向きに傾いたものと、中心向きに傾いたものとが混在するように構成することも可能である。   In FIG. 6, the average outgoing directions of the outgoing lights L0, L1, L2, L3, L4, and L5 are all substantially perpendicular to the incident surface 13a. However, the present invention is particularly limited to this. Is not to be done. The plurality of first reflection surfaces 17a and 17b are arranged such that the average emission direction of the emitted light L0, L1, L2, L3, L4, and L5 is inclined toward the outer circumferential direction as the distance from the light source 12 in the direction along the incident surface 13a is increased. , 17c, 17d, and 17e can be adjusted. In this case, the light emission area can be further increased. On the other hand, the inclination angle of the first reflecting surface can be adjusted so that the average emission direction of the light reflected by the plurality of first reflecting surfaces is inclined toward the center of the light guide plate. It is. Moreover, it is also possible to configure so that the average emission direction of the light reflected by the plurality of first reflecting surfaces is mixed with those inclined toward the outer periphery of the light guide plate and those inclined toward the center. is there.

導光板の側面の外形は、図8に示す矩形(正方形、長方形)などの多角形や、楕円形、半円形、扇形など、各種の形状を採用することができる。
光源の設置位置は、導光板の中心に限られるものではなく、中心から片寄った位置に光源を設置することも可能である。また、図9に示すように、半円状の導光板11Bの側面(直径を含む側面)に光源12を設けることもできる。
As the outer shape of the side surface of the light guide plate, various shapes such as a polygon such as a rectangle (square, rectangle) shown in FIG. 8, an ellipse, a semicircle, and a fan shape can be adopted.
The installation position of the light source is not limited to the center of the light guide plate, and the light source can be installed at a position offset from the center. Moreover, as shown in FIG. 9, the light source 12 can also be provided on the side surface (side surface including the diameter) of the semicircular light guide plate 11B.

1つの導光板に複数の光源を用いることもできる。この場合、本発明による放射状の反射溝や、複数の第1の反射面を有する第1の反射部、第2の反射面を有する第2の反射部などを、光源ごとに設けることもできる。   A plurality of light sources may be used for one light guide plate. In this case, a radial reflection groove according to the present invention, a first reflection portion having a plurality of first reflection surfaces, a second reflection portion having a second reflection surface, and the like may be provided for each light source.

G…反射溝、L…光、N…法線,P…側面、V…溝底、10…導光ユニット、11,11A,11B…導光板、12…光源、13…入光部、13a…入射面、13b…円錐状の窪み、13g…入射面の反射溝、14…出射面、14b…漏斗状の窪み、15…底面部、16…第1の反射部、17a,17b,17c,17d,17e…第1の反射面、17g…反射面の反射溝、18a,18b,18c,18d…伝播面(反射面の間の面)、18g…伝播面の反射溝、19…第2の反射部、19a…第2の反射面。 G ... reflection groove, L ... light, N ... normal, P ... side face, V ... groove bottom, 10 ... light guide unit, 11, 11A, 11B ... light guide plate, 12 ... light source, 13 ... light incident part, 13a ... Incident surface, 13b: conical depression, 13g: reflecting groove on incident surface, 14 ... emitting surface, 14b ... funnel-shaped depression, 15 ... bottom surface portion, 16 ... first reflecting portion, 17a, 17b, 17c, 17d , 17e: first reflection surface, 17g: reflection groove on the reflection surface, 18a, 18b, 18c, 18d ... propagation surface (surface between the reflection surfaces), 18g: reflection groove on the propagation surface, 19 ... second reflection Part, 19a ... 2nd reflective surface.

Claims (5)

光源を配置する入光部と、光を出射する出射面と、前記入光部から入射された光を前記出射面に向けて反射する第1の反射部とを有する導光板を備え、
前記入光部は、前記出射面とは反対側である、前記導光板の底面部に設けられ、
前記導光板は、前記底面部のうち前記入光部の周囲に前記第1の反射部を有し、
前記第1の反射部は、前記入光部の入射面に平行な方向に沿って前記光源から離れるほど前記入射面を含む面との距離が増大するように所定の間隔で階段状に設けた複数の第1の反射面を備え、前記複数の第1の反射面のそれぞれは、前記入射面に平行な方向に沿って前記光源から離れるほど前記入射面を含む面との距離が増大する斜面の形状を有し、前記複数の第1の反射面は、外部の空気との界面となっており、
前記導光板は、前記第1の反射部の少なくとも前記複数の第1の反射面および前記複数の第1の反射面の間の面において、V字状の断面の両側面が反射面である複数の反射溝を、前記出射面とは反対側である前記底面部に沿って、前記入光部を中心とする放射状に有し、
前記入光部は、前記光源に対向する中心部に円錐状の窪みを有し、その周囲には、V字状の断面の両側面が反射面である複数の反射溝を、前記円錐状の窪みを中心とする放射状に有し、
前記出射面は、前記入光部に対向する位置を中心として、前記入射面に平行な方向に沿って前記光源から離れるほど前記入射面を含む面との距離が連続的に増大する漏斗状の形状を有する第2の反射面を備えて、前記入光部から入射された光を反射する第2の反射部とを備え、
前記出射面は、前記光源に対向する中心部に漏斗状の窪みを有し、前記第2の反射部における前記第2の反射面は、前記光源に対向する位置から前記第2の反射部の外周縁まで、断面が屈曲または湾曲して連続している、一つの反射面であり、前記第2の反射面は、前記導光板と外部の空気との界面となっている、
導光ユニット。
Includes a light incident portion for arranging the light source, an exit surface for emitting light, a light guide plate having a first reflecting portion for reflecting the light incident from the light incident portion to the emission surface,
The light incident portion is provided on the bottom surface portion of the light guide plate on the side opposite to the emission surface,
The light guide plate has the first reflecting portion around the light incident portion of the bottom surface portion,
The first reflecting portion is provided in a stepped manner at a predetermined interval so that the distance from the surface including the incident surface increases as the distance from the light source increases in a direction parallel to the incident surface of the light incident portion. Each of the plurality of first reflecting surfaces includes a plurality of first reflecting surfaces, and each of the plurality of first reflecting surfaces has a slope whose distance from the surface including the incident surface increases as the distance from the light source increases along a direction parallel to the incident surface. The plurality of first reflection surfaces are interfaces with external air,
The light guide plate includes a plurality of V-shaped cross-sections that are reflective surfaces on at least a surface between the plurality of first reflective surfaces and the plurality of first reflective surfaces of the first reflective portion. the reflective groove of said the output surface along the bottom surface portion is opposite, have a light incident portion radially centered,
The light incident portion has a conical depression at a central portion facing the light source, and a plurality of reflection grooves having both sides of a V-shaped cross section as reflection surfaces are formed around the conical depression. Have a radial center around the dent,
The exit surface has a funnel-like shape in which the distance from the surface including the incident surface increases continuously as the distance from the light source is increased in a direction parallel to the incident surface with a position facing the light incident portion as a center. A second reflecting surface having a shape, and a second reflecting portion that reflects light incident from the light incident portion,
The exit surface has a funnel-shaped depression at a central portion facing the light source, and the second reflective surface of the second reflective portion is located at a position of the second reflective portion from a position facing the light source. To the outer peripheral edge is a single reflecting surface whose cross section is bent or curved, and the second reflecting surface is an interface between the light guide plate and external air.
Light guiding unit.
前記底面部のうちの前記複数の第1の反射面に対して、溝底を中心としたV字状の断面の両側面の開き角度が80〜100°の範囲である前記複数の反射溝を形成した、
請求項に記載の導光ユニット。
The plurality of reflection grooves in which an opening angle of both side surfaces of a V-shaped cross section centered on the groove bottom is in a range of 80 to 100 ° with respect to the plurality of first reflection surfaces in the bottom surface portion. Formed,
The light guide unit according to claim 1 .
前記底面部のうちの前記複数の第1の反射面に対して、溝底を中心としたV字状の断面の両側面の開き角度が90°である前記複数の反射溝を形成した、
請求項に記載の導光ユニット。
The plurality of reflection grooves having an opening angle of 90 ° on both side surfaces of a V-shaped cross section centered on the groove bottom is formed with respect to the plurality of first reflection surfaces of the bottom surface portion.
The light guide unit according to claim 1 .
前記底面部のうちの前記複数の第1の反射面の間の面に対して、溝底を中心としたV字状の断面の両側面の開き角度が60〜90°の範囲である前記複数の反射溝を形成した、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の導光ユニット。
The plurality of opening angles of both side surfaces of a V-shaped cross section centered on the groove bottom with respect to a surface between the plurality of first reflecting surfaces of the bottom surface portion is in a range of 60 to 90 °. Formed a reflection groove,
The light guide unit according to any one of claims 1 to 3 .
前記入光部において前記円錐状の窪みを中心として形成した前記複数の反射溝は、溝底を中心としたV字状の断面の両側面の開き角度が60〜90°の範囲である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の導光ユニット。
The plurality of reflection grooves formed around the conical depression in the light incident part have a range of 60 to 90 ° on both sides of a V-shaped cross section centered on the groove bottom.
Light unit according to any one of claims 1 to 4.
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