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WO2018186413A1 - 導光体、及び面状発光モジュール - Google Patents

導光体、及び面状発光モジュール Download PDF

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Publication number
WO2018186413A1
WO2018186413A1 PCT/JP2018/014303 JP2018014303W WO2018186413A1 WO 2018186413 A1 WO2018186413 A1 WO 2018186413A1 JP 2018014303 W JP2018014303 W JP 2018014303W WO 2018186413 A1 WO2018186413 A1 WO 2018186413A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
groove
primary
light
primary groove
light guide
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/014303
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
誠二 木下
Original Assignee
株式会社クラレ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社クラレ filed Critical 株式会社クラレ
Publication of WO2018186413A1 publication Critical patent/WO2018186413A1/ja

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings

Definitions

  • the present invention relates to a light guide and a planar light emitting module.
  • Patent Document 1 discloses an edge light type lighting device.
  • FIG. 25 shows an exploded perspective view of such an illuminating device, cited from the same document.
  • an illuminating device In such an illuminating device 1, light enters the light guide plate 2 from an LED (light emitting diode) 8 included in the light emitting units 3 a and 3 b arranged on the side surfaces 2 a and b of the light guide plate 2.
  • LED light emitting diode
  • the illumination device 1 light is emitted from the main surface 2 d of the light guide plate 2.
  • the reflective sheet 4, the diffusion sheet 5, and the ridges 7 provided on the main surface 2d are drawn.
  • a plurality of recesses 6 extending in the X-axis direction are formed at a predetermined pitch on the bottom surface 2c of the light guide plate 2 shown in FIG. Due to the recess 6, the light changes its direction at the bottom surface 2c and proceeds toward the main surface 2d.
  • the cross-sectional shape of the recess 6 predetermined, light is emitted from the main surface 2d of the light guide plate 2 while diffusing, and further diffused and emitted by the diffusion sheet 5. The change in luminance on the light emitting surface when viewed while changing the viewing angle can be mitigated.
  • glare is likely to occur when LED light sources arranged at intervals like the light emitting units 3a and 3b are used.
  • glare is observed at a predetermined viewing angle, if there is a difference between a portion that emits light strongly and a portion that emits light weakly, the glare is strongly recognized in the portion that emits light strongly. It is an object of the present invention to suppress luminance unevenness on the exit surface of a light guide serving as a light emitting surface, and to suppress glare generated in a planar light emitting module including a side light receiving type light guide.
  • a light guide having a plate shape and having a side surface having a light receiving surface, a lower bottom surface having a deflection surface, and an upper bottom surface having a light emitting surface,
  • the deflection surface has a plurality of compound grooves parallel to each other,
  • the composite grooves are sequentially arranged in a direction from the side closer to the light receiving surface toward the side farther from the light receiving surface,
  • the composite groove has a primary groove P and a secondary groove S shallower than the primary groove P,
  • the primary groove P meanders smoothly,
  • the meandering phase of the primary groove is irregularly shifted between the plurality of composite grooves,
  • the contour line of the primary groove P in the reference cross section The inclination angle formed by the tangent line with respect to the reference plane monotonously decreases as the depth in the primary groove P
  • the secondary groove S is disposed closer to the light receiving surface than the primary groove P and meanders along the meandering phase of the primary groove P. In the reference cross section, the secondary groove S narrows according to the depth.
  • Light guide. [2] When light enters a light receiving surface of the light guide from a light source, A part of the incident light is reflected on the virtual smooth surface when there is a virtual smooth surface at the position of the secondary groove S, and further reflected on the primary groove P. Following a virtual optical path that exits from the light emitting surface, Since the secondary groove S is on the virtual optical path, the light that follows the virtual optical path is reflected by the secondary groove S before being reflected by the primary groove P, thereby Deviate, The light guide according to [1].
  • [3] Project the plurality of primary grooves P onto the reference cross section, respectively, and set L as the closest distance in the normal direction of the light receiving surface of the projection of the adjacent primary groove P, and the maximum depth of the primary groove P When VH L / VH ⁇ 15
  • the light guide according to any one of [1] to [3].
  • the inclination angle of the primary groove P changes monotonously and smoothly in a range of at least 30 degrees to 70 degrees
  • the average inclination of the slope of the secondary groove S on the side farther from the primary groove P with respect to the reference plane is 15 degrees or more and 70 degrees or less
  • the average slope of the inclined surface of the secondary groove S closer to the primary groove P with respect to the reference plane is 15 degrees or more and 70 degrees or less.
  • the tertiary groove T is shallower than the primary groove P, is disposed between the primary groove P and the secondary groove S, and has a meandering phase between the primary groove P and the secondary groove S. Meander along In the reference cross section, the tertiary groove T becomes narrow according to the depth.
  • the light guide according to any one of [1] to [6].
  • the inclination angle of the primary groove P changes monotonously and smoothly in a range of at least 30 degrees to 70 degrees, In the reference cross section, the average inclination of the inclined surface of the tertiary groove T closer to the primary groove P with respect to the reference plane is not less than 5 degrees and not more than 60 degrees.
  • the composite groove further includes a secondary groove U and a tertiary groove V that are paired with the secondary groove S and the tertiary groove T, respectively, and are shallower than the primary groove P.
  • the secondary groove U is disposed on a side farther from the light receiving surface than the primary groove P, and meanders along the meandering phase of the primary groove P.
  • the secondary groove U narrows according to the depth
  • the tertiary groove V is disposed between the primary groove P and the secondary groove U, and meanders along the meandering phase of the primary groove P and the secondary groove U, In the reference cross section, the tertiary groove V becomes narrow according to the depth.
  • the primary groove P has a symmetrical shape
  • the secondary groove S and the tertiary groove T, and the secondary groove U and the tertiary groove V are in a symmetrical position with respect to the primary groove P and have a symmetrical shape.
  • a planar light emitting module comprising the light guide according to any one of [1] to [11] and a point light source group, wherein the light receiving surface faces the point light source group,
  • the point light source group includes a plurality of point light sources arranged in rows at predetermined intervals in a direction parallel to the deflection surface. Planar light emitting module.
  • the present invention can suppress luminance unevenness on the light exit surface of the light guide, and can suppress glare generated in the planar light emitting module including the side light receiving type light guide.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows one Embodiment of the light guide of this invention. It is a perspective view which shows one Embodiment of the planar light emitting module of this invention. It is a schematic diagram of the contour line of the composite groove in a cross-sectional view. It is a schematic diagram explaining angle (theta) and (phi) in this specification. It is a schematic diagram which shows an example of the virtual optical path of the incident light reflected on a lower bottom face. It is a schematic diagram which shows another example of the virtual optical path of the incident light reflected on a lower bottom face. It is a schematic diagram which shows another example of the virtual optical path of the incident light reflected on a lower bottom face. In the example of FIG.
  • FIG. 7 it is a schematic diagram which shows an example of the optical path when a groove
  • FIG. It is a figure in the light guide of Example 2 which shows the outline of the compound groove which carried out the cross sectional view. It is a figure which shows the outline of the compound groove which carried out the cross sectional view in the light guide body of Example 3 and 4.
  • FIG. It is a figure which shows the outline of the composite groove
  • FIG. 6 It is a front view with which it uses for description of the meandering of the composite groove
  • 6 is a graph showing measurement results of hot spot levels in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. 6 is a graph showing measurement results of hot spot levels in Examples 4 to 6 and Comparative Example 1. 6 is a graph showing measurement results of hot spot levels in Examples 7 to 9 and Comparative Example 1. 6 is a graph showing measurement results of hot spot levels in Examples 10 to 12 and Comparative Example 1.
  • 5 is a schematic diagram for explaining a closest distance L of a primary groove P.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the light guide which has a meandering groove
  • the plane in which the plate-shaped light guide spreads is defined as a reference plane (xy plane), the direction in which light enters the light guide from the light source is the y axis, and the direction perpendicular to the y axis is x.
  • the normal direction of the xy plane is the z axis.
  • the positive direction of each axis is taken to be a left-handed system based on the direction of the y-axis.
  • the angle formed by the optical path of the emitted light and the z axis is defined as ⁇
  • the angle formed by the projection of the optical path of the emitted light onto the xy plane and the x axis is defined as ⁇ .
  • FIG. 24 shows the planar light emitting module 18 including the light guide 10 having meandering grooves.
  • the planar light emitting module 18 shown in the example of FIG. 24 includes a light guide 10 and light sources 30a-d.
  • the light guide 10 shown in FIG. 24 has a plate shape, the side surface 11a has a light receiving surface, and the lower bottom surface 12 has grooves 15a-d that are substantially V-shaped concave stripes.
  • the lower bottom surface 12 exhibits the function of a deflection surface by a groove.
  • the lower bottom surface 12 has a plurality of grooves, but the grooves 15a-d do not intersect each other, and the grooves 15a-d meander smoothly.
  • the meandering phases of the grooves 15a-d are irregularly shifted from each other.
  • the upper bottom surface 13 of the light guide 10 has a light emitting surface. Even when a light source arranged at intervals like an LED in a row is used by such a light guide, a portion that emits light strongly and a portion that emits light weakly become unclear, and glare occurs. It is suppressed.
  • Such emitted light generates a periodic pattern in which the luminance on the light emitting surface repeats intensity corresponding to the LED array pattern of the light source as shown in FIG.
  • the present invention has been made on the basis of such knowledge, and provides a light guide body in which luminance unevenness in the specific direction is reduced by diverting light incident on a primary groove by a secondary groove or the like. It is.
  • the light guide and the planar light emitting module of the present invention will be described in detail.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a light guide.
  • the light guide 20 shown in FIG. 1 has a plate shape.
  • the plate shape includes side surfaces 21a and 21b having a light receiving surface on which point light source groups are arranged in a planar light emitting module described later, a lower bottom surface 22, and an upper bottom surface 23.
  • the direction in which the plate shape formed by the light guide 20 extends is defined as a reference plane 28.
  • the light receiving surface may be the entire side surface or a part of the side surface. Further, the light receiving surface may be either the side surface 21a or 21b, or may be both sides of the side surface 21a and the side surface 21b.
  • the upper bottom surface 23 shown in FIG. 1 has a light emitting surface.
  • the entire upper bottom surface 23 is a light emitting surface.
  • the light emitting surface may be a part of the upper bottom surface 23.
  • the upper bottom surface 23 and the side surfaces 21a, b may be perpendicular to each other.
  • the upper bottom surface 23 and the side surfaces 21a and 21b may or may not intersect with each other.
  • the cross section 24 is parallel to the normal of the reference plane. In the drawing, the cross section 24 is perpendicular to the side surfaces 21a, 21b and the reference plane.
  • the entire lower bottom surface 22 is a deflection surface.
  • the deflection surface may be a part of the lower bottom surface 22.
  • the lower bottom surface 22 and the side surfaces 21a and 21b may be perpendicular to each other.
  • the lower bottom surface 22 and the side surfaces 21a and 21b may or may not intersect each other.
  • the lower bottom surface 22 has a plurality of composite grooves 27a-27c parallel to each other.
  • the composite grooves 27a-27c do not cross each other.
  • the lower bottom surface 22 exhibits the function of a deflection surface mainly by the primary groove P.
  • the primary groove P is a substantially V-shaped groove that narrows in accordance with the depth in the reference cross section.
  • the lower bottom surface 22 has a plurality of primary grooves P, but the number is not limited. In the figure, three primary grooves P are illustrated.
  • the composite grooves P27a-27c shown in FIG. 1 are arranged in order from the vicinity of the light receiving surface 21a toward the far side of the light receiving surface.
  • the primary grooves P (25a-25c) meander smoothly.
  • the meandering phases of the primary grooves P (25a-25c) are irregularly shifted from each other.
  • the primary grooves P (25a-25c) are preferably parallel to each other.
  • a secondary groove S (26a-26c) is disposed closer to the light receiving surface 21a than the primary groove P (25a-25c), and the primary groove P (25a-25c) is arranged.
  • Serpentine along the meandering phase since there is a secondary groove S on the virtual optical path of the reflected light at the lower bottom surface 12 as shown in FIG. 5, the light that follows the virtual optical path is reflected by the primary groove P before being reflected by the primary groove P. Reflecting at the secondary groove S deviates from the primary groove P, so that the light emitted in the specific direction described above is suppressed.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a contour line of one composite groove in a cross-sectional view.
  • the composite groove has a secondary groove S at least on the light source side of the primary groove P and the primary groove P.
  • a tertiary groove T may be provided between the primary groove P and the secondary groove S, and a secondary groove U and a tertiary groove V may be provided on the opposite side of the primary groove P from the light source.
  • Each groove constituting the composite groove in the cross section parallel to the ZY plane has a substantially V-shaped outline.
  • the contour line may be a straight line or may be smoothly curved.
  • the innermost part of the substantially V shape does not need to have an angle.
  • the innermost part may be a gentle curve or flat as in the example of FIG.
  • the center line of the substantially V-shaped groove is preferably perpendicular to the reference plane 28.
  • the center line is preferably parallel to the Z axis.
  • channel so that it may become left-right symmetric in a cross section. With this aspect, it is possible to suppress the deviation of the emitted light.
  • the maximum depth of the primary groove P can be 0.002 to 0.1 mm, but is not limited thereto.
  • the depth direction may be parallel to the Z axis.
  • the width H of the primary groove P can be 0.003 to 0.2 mm, but is not limited thereto.
  • the inclination angle of the primary groove P is, for example, in a range from 30 degrees to 70 degrees.
  • the distance between points furthest from the primary groove P, that is, P2 in FIG. 3, is preferably 2.5 or more and 12.0 or less.
  • the point is at the maximum depth of the primary groove P, and is the point corresponding to the edge of the secondary groove S from the point closest to the secondary groove S.
  • the distance between points furthest from the primary groove P, that is, P3 in FIG. 3, is preferably 2.6 or more and 14.0 or less.
  • the slope on the side farther from the primary groove P of the secondary groove S is steeper than the slope on the side near the primary groove.
  • the inclination angle of the primary groove P on the secondary groove S side preferably changes monotonously and smoothly in a range from 30 degrees to 70 degrees.
  • the secondary groove S in the reference cross section is also preferable.
  • the average slope of the slope far from the primary groove P with respect to the reference plane, that is, the angle of R4 in FIG. 3 is preferably 15 degrees or more and 70 degrees or less, and the secondary groove S in the reference section It is preferable that the average inclination of the slope closer to the primary groove P with respect to the reference plane, that is, the angle R3 in FIG. 3 is 15 degrees or more and 70 degrees or less.
  • the composite groove may further include a tertiary groove T, and the tertiary groove T may be disposed between the primary groove P and the secondary groove S in the composite groove. It is preferable that the slope on the side farther from the primary groove P of the tertiary groove T is steeper than the slope on the side near the primary groove.
  • the tertiary groove T is preferably in contact with the primary groove P. It is preferable that the inclination angle of the primary groove P on the secondary groove S side changes monotonously and smoothly in a range from 30 degrees to 70 degrees, and in this case, the primary groove of the tertiary groove T in the reference cross section is preferable.
  • the average inclination of the slope closer to the groove P with respect to the reference plane, that is, the angle R1 in FIG. 3, is preferably 5 degrees or more and 60 degrees or less. Further, it is preferable that the average inclination of the inclined surface of the tertiary groove T far from the primary groove P with respect to the reference plane, that is, the angle R2 in FIG. 3 is not less than 5 degrees and not more than 67 degrees.
  • the composite groove may further have a secondary groove U and a tertiary groove V that are shallower than the primary groove P, which are paired with the secondary groove S and the tertiary groove T, respectively. Even when the light receiving surfaces are provided on both sides, uneven brightness is suppressed.
  • the primary groove P has a symmetrical shape
  • the secondary groove S and the tertiary groove T, and the secondary groove U and the tertiary groove V are in a symmetrical position with respect to the primary groove P and have a symmetrical shape. preferable.
  • the primary groove P, the secondary grooves S and U, and the tertiary grooves T and V are preferably substantially V-shaped concave stripes that are narrowed according to the depth in the reference cross section.
  • FIG. 23A and 23B are schematic views for explaining the closest distance L of the primary groove P.
  • FIG. 23A is a view of the light guide 20 viewed from the upper bottom surface 53 side
  • FIG. 23B is a view of the light guide 20. It is the figure seen from the reference
  • FIG. 23A the primary grooves P (51a-51f) are shown, and the secondary grooves and the tertiary grooves are omitted.
  • FIG. 23B shows the projection (52a-52f) of the primary groove P onto the reference cross section 54.
  • FIG. 23A is a view of the light guide 20 viewed from the upper bottom surface 53 side
  • FIG. 23B is a view of the light guide 20. It is the figure seen from the reference
  • FIG. 23A the primary grooves P (51a-51f) are shown, and the secondary grooves and the tertiary grooves are omitted.
  • FIG. 23B shows the projection (52a-52
  • L is the closest distance in the normal direction from the light receiving surface 55 of the projection of the adjacent primary groove P.
  • the adjacent primary groove 51a and primary groove 51b in FIG. 23 from the point 56a farthest from the light receiving surface in the normal direction (hereinafter referred to as the Y-axis direction) from the light receiving surface 55 of the projection 52a, from the light receiving surface of the projection 52b.
  • the distance to the nearest point 56b is set as the closest distance L1.
  • the closest distances L2 to L5 are determined in the same manner. In FIG. 23, the closest distances L2 and L4 are smaller than L1, L3, and L5.
  • the positions of the maximum depth VH of the primary groove 51b and the primary groove 51c are particularly close in the region A.
  • the primary groove 51c is behind the primary groove 51b and light from the light source is less likely to hit as compared with other primary grooves. For this reason, the emission of this portion becomes weak, and a dark line streak may appear between the primary groove 51b and the primary groove 51c.
  • the primary groove 51d and the primary groove 51e have a relatively short closest distance L4, but the maximum depth VH of the primary groove 51d and the primary groove 51e is not so close as shown in the region B. .
  • the primary groove 51d and the primary groove 51e each reflect light. For this reason, in this portion, the emission becomes stronger, and a bright line streak may appear between the primary groove 51d and the primary groove 51e.
  • the dark line streaks and bright line streaks can be eliminated by increasing the closest distance L.
  • the maximum depth VH of the primary groove P and the closest distance L are determined from the viewpoint of further suppressing uneven brightness on the emission surface.
  • L / VH ⁇ 15 is preferably satisfied, L / VH ⁇ 18 is more preferable, and L / VH ⁇ 20 is more preferable.
  • FIG. 2 shows a planar light emitting module.
  • the planar light emitting module 40 includes the light guide 20 and a light emitting unit 33 a having light sources 30 a to 30 d serving as a point light source group.
  • the light emitting unit 33a included in the planar light emitting module 40 includes a plurality of light sources, but the number is not limited. In the figure, four light sources are illustrated.
  • the light guide 20 has a composite groove, but is omitted in FIG. 2 includes 33b in addition to the light emitting unit 33a, the following description regarding FIG. 2 applies to both the case of only the light emitting unit 33a and the case of having both 33a and 33b.
  • FIG. 2 is an example of a lighting device, and the lighting device of the present embodiment is not limited to these.
  • the planar light emitting module shown in FIG. 2 can be used as it is as a lighting device.
  • the direction in which the lighting device is installed is not limited.
  • the lighting device 40 may be installed on the ceiling so that the light emitting surface formed by the upper bottom surface 23 faces downward in the vertical direction.
  • the light emitting surface formed by the upper bottom surface 23 is a surface having the ridges 37.
  • the height of the ridges 37 can be 10 to 500 ⁇ m, preferably 10 to 50 ⁇ m.
  • the height of the ridges 37 may not be constant.
  • the ridges 37 in the figure are lenticular lenses.
  • the arc may be a semicircle.
  • the inclination angle of the ridge 37 with respect to the light emitting surface or the reference plane 28 can be 0 to 85 °.
  • the ridges 37 are parallel to each other.
  • the interval between the ridges 37 can be 10 to 300 ⁇ m.
  • the ridges 37 are preferably perpendicular to the light receiving surface formed by the side surfaces 21a and 21b.
  • the ridge 37 can be a straight line parallel to the normal of the light receiving surface.
  • the reflective material 34 may or may not be provided so as to cover the deflection surface formed by the lower bottom surface 22.
  • the reflective surface of the reflective material 34 may be diffusive while facing the deflecting surface.
  • the reflecting surface having diffusibility is, for example, a non-mirror surface.
  • the reflective material 34 may be a reflective sheet. Further, the reflecting surface of the reflecting member 34 may be a mirror surface and may face the deflecting surface. Even in this aspect, the same effect as described above can be obtained.
  • the lighting device can also emit light from the deflection surface.
  • the space under the ceiling can be illuminated by the light emitting surface, and the ceiling can also be illuminated by the deflecting surface.
  • the diffusing material 35 may or may not be provided so as to cover the light emitting surface formed by the upper bottom surface 23 shown in FIG.
  • the diffusing material 35 may cover the side end of the light guide 20.
  • the diffusion material 35 may be a diffusion plate or a diffusion sheet.
  • the thickness of the diffusing material 35 can be 0.1 to 3 mm.
  • the surface of the diffusing material 35 may be a mirror surface. Such a surface may have a texture.
  • the loss of energy of light emitted from the light emitting surface can be suppressed by not providing the diffusing material 35 facing the light emitting surface formed by the upper bottom surface 23.
  • a transparent material may be used instead of the diffusing material 35. The transparent material can protect the light emitting surface while suppressing loss of light energy.
  • the total light transmittance (T. T) of the diffusing material 35 is preferably 70% or more.
  • the haze value of the diffusing material 35 is preferably 80% or more.
  • the planar light emitting module 40 may include rod-like light source units 33a and 33b having light sources 30a-d.
  • the light guide 20 further has a side surface 21b.
  • the side surface 21b faces the side surface 21a.
  • the side surface 21b faces the light source unit 33b.
  • the light source unit 33b faces the light source unit 33a with the light guide 20 interposed therebetween.
  • the light source unit 21b has the same configuration as the light source unit 21a. For this reason, the light emitting surface formed by the upper bottom surface 23 can be uniformly emitted by the light source units 33a and 33b.
  • the diffusion material 35 was not installed. In this embodiment, a 569 mm square light guide is used. However, as shown in FIG. 19, the periphery of the light guide 20 is covered with a frame 42.
  • the frame covers 6.5 mm of each side of the light guide 20.
  • the luminance was measured using a 556 mm square that is not covered by the frame 42 of the light guide 20 as the light emitting area 43.
  • FIG. 19 The upper part of FIG. 19 is a front view of the drawing light emitting module 40.
  • the lower part of FIG. 19 is a side view of the planar light emitting module 40.
  • FIG. 20 is a front view of the light guide 20 used for explaining the meandering of the composite groove.
  • the light guide 20 in plan view has a square or rectangular shape. In this embodiment, a 569 mm square light guide is used.
  • the thickness of the light guide 20 shown in FIG. 20 can be 1 to 8 mm. In the present embodiment, the thickness of the light guide is 3 mm.
  • the meandering of the composite groove 27 is represented by a base line representing the center of the primary groove P.
  • the secondary and tertiary grooves of the composite groove are omitted.
  • a plurality of composite grooves are provided between the side surface 21b and the side surface 21a.
  • the light sources such as the light sources 30a-d shown in FIG. 20 are each composed of LEDs and constitute a light source group 33a.
  • the light source group 33b is located on the opposite side of the light source group 33a with the light guide 20 interposed therebetween.
  • the light source group 33b faces the side surface 21b.
  • the light receiving surface formed by the side surface 21b and the side surface 21a is perpendicular to the light emitting surface formed by the upper bottom surface.
  • the linear light source groups 33 a and 33 b are arranged on the side edges of the light guide 20.
  • a lenticular lens having an aspect ratio of 20% is provided on the light emitting surface formed by the upper bottom surface.
  • the height of the lenticular lens is 12.5 ⁇ m, the width is 50 ⁇ m, and the pitch is 50 ⁇ m.
  • the composite grooves 27a-d meander smoothly.
  • the meandering phases of each composite groove are irregularly shifted from each other.
  • the composite grooves 27a-d are formed of curved surfaces that form smooth concave surfaces.
  • the inclination angle formed by the tangent to the contour line of the groove with respect to the reference plane may monotonously decrease as the depth in the groove increases.
  • FIG. 21 schematically shows the base line and the contour line 29 of the primary groove 25a in plan view.
  • a contour line 29 that intersects the base line of the primary groove 25a is continuously represented.
  • the meandering shape of the primary groove 25a is a so-called sine curve.
  • the meandering shape may be a parabola.
  • the secondary groove and the tertiary groove are omitted, but the secondary groove and the tertiary groove are formed along the primary groove to constitute a composite groove.
  • the pitch P shown in FIG. 20 is the meandering pitch of the composite groove 27a.
  • the meandering pitch P is a so-called meandering wavelength.
  • the meandering width M is the meandering width of the meandering of the composite groove 27a.
  • the meandering width is a so-called meandering amplitude.
  • the interval between the composite grooves is preferably larger than twice the meandering width M.
  • the distance between the centers of the primary grooves is preferably larger than (meander width M) ⁇ 2 + (width of the composite groove).
  • the distance between the centers of the primary grooves is preferably less than 2 mm.
  • the meandering width M may be 200 ⁇ m or less.
  • FIG. 9 to 17 show the cross-sectional shapes of the composite grooves of Comparative Example 1 and Examples 1 to 12.
  • FIG. 9 to 17, the depth and width are both normalized with the maximum depth of the primary groove being 4 ⁇ m.
  • Table 3 shows details of the shape of the composite groove.
  • symbol in Table 3 uses the code
  • FIG. 18 plots the luminance against X at Y of 1 mm, 5 mm, and 9 mm.
  • C A reduction effect at the light emitting area boundary was recognized, and the distance at which the hot spot level was 0.15 or less was more than 17 mm and 20 mm or less.
  • D Although a reduction effect at the light emitting area boundary was recognized, the distance at which the hot spot level was 0.15 or less was more than 20 mm.
  • E The reduction effect at the light emitting area boundary could not be confirmed. If the hot spot level is 0.15 or less, streaky luminance unevenness is not visually observed. If the hot spot elimination comprehensive evaluation is A to D, the planar light emitting module can be used without any problem in practice.

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Abstract

側面受光方式の導光体を備える面状発光モジュールに生じるグレアを抑制する。 互いに並行する複数の複合溝(27)を有し、当該複合溝は一次溝P(25)及び前記一次溝Pよりも浅い二次溝S(26)を有し、前記一次溝Pは滑らかに蛇行しており、前記複数の複合溝(27)の間で前記一次溝の蛇行の位相は互いに不規則にずれており、前記板形状の拡がる平面を基準平面(28)とするとともに、前記受光面の法線と前記基準平面の法線とに平行である断面を基準断面としたとき、前記基準断面において前記一次溝Pの輪郭線の接線が前記基準平面に対して成す傾斜角は、前記一次溝Pの中での深さが大きくなるにつれて単調に小さくなるとともに、前記深さに応じて滑らかに変化し、前記複合溝において前記二次溝Sは前記一次溝Pよりも前記受光面に近い側に配置されるとともに、前記一次溝Pの蛇行の位相に沿って蛇行し、前記基準断面において、前記二次溝Sは深さに応じて狭くなる、導光体。

Description

導光体、及び面状発光モジュール
 本発明は導光体、及び面状発光モジュールに関する。
 特許文献1はエッジライト方式の照明装置を開示している。かかる照明装置の分解斜視図を同文献より引用し図25に示す。かかる照明装置1では、導光板2の側面2a,b側に配置した発光ユニット3a、3bの備えるLED(発光ダイオード)8から光が導光板2内に入射する。照明装置1では導光板2の主面2dから光が出射する。図中には反射シート4、拡散シート5及び主面2dに設けられた凸条7が描かれている。
 図25に示す導光板2の底面2cには、X軸方向に延びる凹条6が所定のピッチで複数形成されている。凹条6により、底面2cで光は向きを変え、主面2dに向かって進むようになる。凹条6の断面形状を所定のものとすることにより、導光板2の主面2dから光が拡散しながら出射し、拡散シート5にてさらに拡散して出射するため、照明装置1を斜めから、視角を変えながら見た時の発光面上における輝度の変化を緩和することができる。
国際公開第2014/200096号 特開2009-087916号公報
 上記照明装置において、発光ユニット3a、3bのように間隔を置いて配置されるLED光源を用いるとグレアが発生しやすい。グレアは、発光面を所定の視角で観察した時に、強く出光する部分と弱く出光する部分との差異があると、強く出光する部分で強く認識される。
 本願発明は発光面となる導光体の出射面上の輝度ムラを抑制すること、及び、側面受光方式の導光体を備える面状発光モジュールに生じるグレアを抑制することを目的とする。
[1] 受光面を有する側面と、偏向面を有する下底面と、発光面を有する上底面と、を有するとともに、板形状を有する導光体であって、
 前記偏向面は互いに並行する複数の複合溝を有し、
 前記複合溝は前記受光面に近い側から前記受光面に遠い側に向かう方向に順に配置され、
 前記複合溝は一次溝P及び前記一次溝Pよりも浅い二次溝Sを有し、
 前記板形状を平面視した時、前記一次溝Pは滑らかに蛇行しており、
 前記複数の複合溝の間で前記一次溝の蛇行の位相は互いに不規則にずれており、
 前記板形状の拡がる平面を基準平面とするとともに、前記受光面の法線と前記基準平面の法線とに平行である断面を基準断面としたとき、前記基準断面において前記一次溝Pの輪郭線の接線が前記基準平面に対して成す傾斜角は、前記一次溝Pの中での深さが大きくなるにつれて単調に小さくなるとともに、前記深さに応じて滑らかに変化し、
 前記複合溝において前記二次溝Sは前記一次溝Pよりも前記受光面に近い側に配置されるとともに、前記一次溝Pの蛇行の位相に沿って蛇行し、
 前記基準断面において、前記二次溝Sは深さに応じて狭くなる、
 導光体。
[2] 光源から前記導光体の有する受光面に対して光が入射する場合に、
 前記入射した光の一部は、前記二次溝Sの位置に仮想の滑面がある場合には前記仮想の滑面にて反射した後、さらに前記一次溝Pにて反射することで、前記発光面から出射する仮想の光路を辿るところ、
 前記仮想の光路上に前記二次溝Sがあることにより、前記仮想の光路を辿る光は、前記一次溝Pで反射する前に前記二次溝Sで反射することで、前記一次溝Pから逸れる、
 [1]に記載の導光体。
[3] 複数ある前記一次溝Pをそれぞれ前記基準断面に射影し、隣接する一次溝Pの射影の前記受光面の法線方向の最近接距離をLとし、前記一次溝Pの最大深さをVHとしたときに、
 L/VH≧15
 を満たす、[1]又は[2]に記載の導光体。
[4] 前記基準断面において、前記一次溝Pの最大深さを1としたとき、前記一次溝Pの前記最大深さにある点であって前記二次溝Sに最も近い点から、前記二次溝Sの最大深さにある点であって前記一次溝Pから最も遠い点までの前記基準平面と平行な方向における距離は2.5以上、12.0以下である、
 [1]~[3]のいずれかに記載の導光体。
[5] 前記基準断面において、前記一次溝Pの最大深さを1としたとき、前記一次溝Pの前記最大深さにある点であって前記二次溝Sに最も近い点から、前記二次溝Sの縁にあたる点であって前記一次溝Pから遠い側の点までの前記基準平面と平行な方向における距離は2.6以上、14.0以下である、
 [1]~[4]のいずれかに記載の導光体。
[6] 前記一次溝Pの前記傾斜角は少なくとも30度から70度までの範囲で単調かつ滑らかに変化し、
 前記基準断面において前記二次溝Sの前記一次溝Pから遠い側の斜面の前記基準平面に対する平均斜度は、15度以上、70度以下であり、
 前記基準断面において前記二次溝Sの前記一次溝Pに近い側の斜面の前記基準平面に対する平均斜度は、15度以上、70度以下である、
 [1]~[5]のいずれかに記載の導光体。
[7] 前記複合溝はさらに前記二次溝Sと一次溝Pとの間に三次溝Tを有し、
 前記複合溝において前記三次溝Tは前記一次溝Pよりも浅く、前記一次溝Pと前記二次溝Sとの間に配置されるとともに、前記一次溝P及び二次溝Sの蛇行の位相に沿って蛇行し、
 前記基準断面において、前記三次溝Tは深さに応じて狭くなる、
 [1]~[6]のいずれかに記載の導光体。
[8] 前記二次溝S及び前記三次溝Tのそれぞれにおいて、前記一次溝Pから遠い側の斜面は、前記一次溝に近い側の斜面よりも急であり、
 前記二次溝Sと前記三次溝Tとの間には前記二次溝S及び前記三次溝Tの蛇行の位相に沿って蛇行する滑面が配置され、
 前記三次溝Tは前記一次溝Pに接する、
 [7]に記載の導光体。
[9] 前記一次溝Pの前記傾斜角は少なくとも30度から70度までの範囲で単調かつ滑らかに変化し、
 前記基準断面において前記三次溝Tの前記一次溝Pに近い側の斜面の前記基準平面に対する平均斜度は、5度以上、60度以下である、
 [7]又は[8]に記載の導光体。
[10] 前記複合溝は前記二次溝S及び三次溝Tとそれぞれ対になる、前記一次溝Pよりも浅い二次溝U及び三次溝Vをさらに有し、
 前記複合溝において前記二次溝Uは前記一次溝Pよりも前記受光面から遠い側に配置されるとともに、前記一次溝Pの蛇行の位相に沿って蛇行し、
 前記基準断面において、前記二次溝Uは深さに応じて狭くなり、
 前記複合溝において前記三次溝Vは前記一次溝Pと前記二次溝Uとの間に配置されるとともに、前記一次溝P及び二次溝Uの蛇行の位相に沿って蛇行し、
 前記基準断面において、前記三次溝Vは深さに応じて狭くなる、
 [7]~[9]のいずれかに記載の導光体。
[11] 全基準断面において、
 前記一次溝Pは左右対称な形状をなしており、
 前記二次溝S及び三次溝Tと、前記二次溝U及び三次溝Vとは、前記一次溝Pを中心にして左右対称な位置にあり、かつ左右対称な形状を成している、
 [10]に記載の導光体。
[12] [1]~[11]のいずれかに記載の導光体と、点光源群とを備える面状発光モジュールであって
 前記受光面は点光源群と対向し、
 前記点光源群は前記偏向面と平行な方向に所定の間隔で列をなす複数の点光源を有する、
 面状発光モジュール。
 本願発明は導光体の出射面上の輝度ムラを抑制すること、及び、側面受光方式の導光体を備える面状発光モジュールに生じるグレアを抑制することができる。
本発明の導光体の一実施形態を示す斜視図である。 本発明の面状発光モジュールの一実施形態を示す斜視図である。 断面視した複合溝の輪郭線の模式図である。 本明細書における角度θ及びφを説明する模式図である。 下底面に反射する入射光の仮想の光路の一例を示す模式図である。 下底面に反射する入射光の仮想の光路の別の一例を示す模式図である。 下底面に反射する入射光の仮想の光路の別の一例を示す模式図である。 図7の例において、仮想の光路上に溝が形成された際の光路の一例を示す模式図である。 比較例1の導光体における、断面視した溝の輪郭線を示す図である。 実施例1の導光体における、断面視した溝の輪郭線を示す図である。 実施例2の導光体における、断面視した複合溝の輪郭線を示す図である。 実施例3及び4の導光体における、断面視した複合溝の輪郭線を示す図である。 実施例5及び6の導光体における、断面視した複合溝の輪郭線を示す図である。 実施例7、及び8の導光体における、断面視した複合溝の輪郭線を示す図である。 実施例9の導光体における、断面視した複合溝の輪郭線を示す図である。 実施例10及び11の導光体における、断面視した複合溝の輪郭線を示す図である。 実施例12の導光体における、断面視した複合溝の輪郭線を示す図である。 比較例1の導光体の出射光の輝度の測定結果を示すグラフである。 実施例の面状発光モジュールの説明の用に供する正面図及び側面図である。 実施例の導光体の複合溝の蛇行の説明の用に供する正面図である。 平面視した複合溝の蛇行の一例を示す図である。 実施例1~3及び比較例1のホットスポットレベルの測定結果を示すグラフである。 実施例4~6及び比較例1のホットスポットレベルの測定結果を示すグラフである。 実施例7~9及び比較例1のホットスポットレベルの測定結果を示すグラフである。 実施例10~12及び比較例1のホットスポットレベルの測定結果を示すグラフである。 一次溝Pの最近接距離Lを説明するための模式図である。 関連技術である、蛇行する溝を有する導光体の一例を示す図である。 関連技術である、照明装置の斜視図である。
 まず、本明細書における座標系について、図4を参照して説明する。図4に示されるとおり、板形状の導光体の拡がる平面を基準平面(x-y平面)とし、光源から導光体へ光が入射する方向をy軸、y軸と直交する方向をx軸とし、x-y平面の法線方向をz軸とする。各軸の正の向きはy軸の向きを基準に左手系となるようにとる。なお、光源が導光体の対向する両面側に配置されている場合は、着目する光を生じる光源を基準とするものとする。このとき、出射光の光路とz軸とのなす角をθ、出射光の光路のx-y平面への射影とx軸とのなす角をφと定義する。
 本実施形態では様々な構成要素が互いに成す角度について言及している。2つの要素が互いに所定の角度を成している、あるいは直角であるという表現、及びこれらに類する表現は、これらの2つの要素が接している、又は交差していることを限定するものではない。
 本発明者は、鋭意検討の結果、図25に示されるような複数の溝を有する導光体において、当該溝をそれぞれ不規則に蛇行させることにより、面状発光モジュールに生じるグレアを抑制できることを見出した。このことについて図24を参照して説明する。
 図24は蛇行する溝を有する導光体10を備えた面状発光モジュール18を表す。図24の例に示される面状発光モジュール18は、導光体10と光源30a-dとを備える。図24に示す導光体10は板形状を成しており、側面11aは受光面を有し、下底面12は略V字型の凹条である溝15a-dを有する。下底面12は溝によって偏向面の機能を発揮する。下底面12は複数の溝を有するが、溝15a-dは互いに交差しておらず、溝15a-dは滑らかに蛇行している。溝15a-dの間で蛇行の位相は互いに不規則にずれている。導光体10の上底面13は発光面を有する。
 このような導光体により、列を成すLEDのように間隔を置いて配置される光源を用いた場合であっても、強く出光する部分と弱く出光する部分が不明瞭となり、グレアの発生が抑制される。
 一方、上述の図24に示されるような蛇行する溝を有する導光体を用いた場合であっても、特定方向から観察した場合に、輝度ムラが生じていることが明らかとなった。本発明者は鋭意検討の結果、特定方向とその近傍へ出光する光に輝度ムラが生じているとの知見を得た。このような特定方向における輝度ムラは、特許文献1のように導光板の上に拡散シートを載せて使用する場合はあまり問題とはならないが、本発明の導光体のように、導光体自体が照明器具の発光面となる場合においては問題となった。
 当該特定方向は、前記蛇行する溝の形状や蛇行幅、周期など種々の要因によって変化するが、一例として導光体の発光面からθが30度~60度、φが5度~45度の範囲内である。
 当該特定方向における輝度ムラが生じる作用については未解明な部分もあるが、図24の光源30a-30dより出射した光の一部が、下底面12の平坦面(滑面)で反射した後、溝15a-dにおいて再度反射して導光体の発光面から出射しているものがある。図5~図7に下底面に反射する入射光の仮想の光路の一例を示す。図5~図7に示されるように、光源より出射した光の一部は下底面12で反射して溝15a-dに入射する光路41をとっている。このような出射光は、後述する図18に示されるような、光源のLED配列パターンに対応して、発光面上の輝度が強弱を繰り返す周期パターンを生じ、輝度ムラとなって観察される。
 本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、一次溝に入射する光を二次溝等によって逸らすことにより、前記特定方向における輝度ムラを低減された導光体を提供するものである。以下このような本発明の導光体及び、面状発光モジュールについて詳細に説明する。
 図1は、導光体の一実施形態を示す斜視図である。図1に示す導光体20は板形状を成している。かかる板形状は、後述する面状発光モジュールにおいて点光源群が配置される受光面を有する側面21a,bと、下底面22と、上底面23とを有する。導光体20の成す板形状の拡がる方向を基準平面28とする。
 受光面は側面全体となっていてもよく、側面の一部であってもよい。また、受光面は側面21a又は21bのいずれか一方であってもよく、また、側面21aと側面21bの両側であってもよい。
 図1に示す上底面23は発光面を有する。図中では上底面23の全体が発光面となっている。発光面は上底面23の一部であってもよい。上底面23と側面21a,bとは互いに直角を成していてもよい。上底面23と側面21a,bとは互いに交差していてもよく、交差していなくてもよい。
 図1に示す断面24は側面の成す受光面の法線に平行である。断面24は基準平面の法線に平行である。図中において断面24は側面21a,bと基準平面とに対して直角である。
 図1の下底面22は偏向面を有する。下底面22の全体が偏向面となっている。偏向面は下底面22の一部であってもよい。下底面22と側面21a,bとは互いに直角を成していてもよい。下底面22と側面21a,bとは互いに交差していてもよく、交差していなくてもよい。
 下底面22は、互いに並行する複数の複合溝27a-27cを有する。図1の例では、一次溝P(25a-25c)にそれぞれ並行する二次溝S(26a-26c)を有し、対応する一次溝Pと二次溝Sとにより複合溝27a-27cを構成する。複合溝27a-27cは互いに交差しない。
 下底面22は主に一次溝Pによって偏向面の機能を発揮する。一次溝Pは、基準断面において、深さに応じて狭くなる、略V字型の凹条である。下底面22は複数の一次溝Pを有するが、その数は限定されない。図中では3本の一次溝Pが例示されている。
 図1に示す複合溝P27a-27cは受光面21aの近傍から、かかる受光面の遠方に向かう方向に順に配置される。導光体20の成す板形状を平面視した時、一次溝P(25a-25c)は滑らかに蛇行している。一次溝P(25a-25c)の間で蛇行の位相は互いに不規則にずれている。蛇行の影響を排除した場合には、一次溝P(25a-25c)は互いに平行であることが好ましい。
 図1に示す複合溝27a-27c内において、一次溝P(25a-25c)よりも受光面21aに近い側に二次溝S(26a-26c)が配置され、前記一次溝P(25a-25c)の蛇行の位相に沿って蛇行している。
 例えば、図5に示されるような下底面12での反射光の仮想の光路上に2次溝Sがあることにより、前記仮想の光路を辿る光は、前記一次溝Pで反射する前に前記二次溝Sで反射することで、前記一次溝Pから逸れるため、前述した特定方向へ出射する光が抑制される。
 図3を参照して、複合溝の好ましい構成について説明する。図3は、断面視した1つの複合溝の輪郭線の模式図である。本発明において複合溝は、少なくとも一次溝P及び一次溝Pよりも光源側に二次溝Sを有する。一次溝Pと二次溝Sとの間に三次溝Tを有していてもよく、更に一次溝Pの光源とは反対側に二次溝Uと三次溝Vを有していてもよい。
 ZY平面に平行な断面において複合溝を構成する各溝は各々略V字形状の輪郭線を有する。輪郭線は直線であってもよく、滑らかに湾曲していてもよい。また、略V字形状の最奥部は角度を有している必要はない。最奥部は緩やかな曲線でも、図3の例のように平坦でもよい。
 一次溝Pがその両側から光源の光を受ける場合、かかる略V字形状の溝の中心線は基準平面28に対して直角であることが好ましい。言い換えれば中心線はZ軸と平行であることが好ましい。また溝は断面において左右対称になるように配置することが好ましい。かかる態様により、出射光の偏りを抑制できる。
 一次溝Pの深さの最大値は0.002~0.1mmとすることができるがこれに限定されない。深さの方向はZ軸と平行でもよい。一次溝Pの幅Hは0.003~0.2mmとすることができるがこれに限定されない。また、一次溝Pの傾斜角は一例として30度から70度までの範囲である。
 一次溝Pの最大深さを1としたときに、一次溝Pの最大深さにある点であって、二次溝Sに最も近い点から、当該二次溝Sの最大深さにある点であって前記一次溝Pから最も遠い点間での距離、即ち、図3におけるP2は、2.5以上12.0以下であることが好ましい。
 一次溝Pの最大深さを1としたときに、一次溝Pの最大深さにある点であって、二次溝Sに最も近い点から、当該二次溝Sの縁にあたる点であって前記一次溝Pから最も遠い点間での距離、即ち、図3におけるP3は、2.6以上、14.0以下であることが好ましい。
 二次溝Sの一次溝Pから遠い側の斜面は、当該一次溝に近い側の斜面よりも急であることが好ましい。また、一次溝Pの二次溝S側の傾斜角は、30度から70度までの範囲で単調かつ滑らかに変化していることが好ましく、更にこの場合、前記基準断面において前記二次溝Sの前記一次溝Pから遠い側の斜面の前記基準平面に対する平均斜度、即ち図3におけるR4の角度は、15度以上、70度以下であることが好ましく、前記基準断面において前記二次溝Sの前記一次溝Pに近い側の斜面の前記基準平面に対する平均斜度、即ち図3におけるR3の角度は、15度以上、70度以下であることが好ましい。
 複合溝はさらに三次溝Tを有し、前記複合溝において前記三次溝Tは前記一次溝Pと前記二次溝Sとの間に配置されていてもよい。三次溝Tの一次溝Pから遠い側の斜面は、当該一次溝に近い側の斜面よりも急であることが好ましい。また、三次溝Tは、一次溝Pに接していることが好ましい。
 一次溝Pの二次溝S側の傾斜角は、30度から70度までの範囲で単調かつ滑らかに変化していることが好ましく、更にこの場合、前記基準断面において前記三次溝Tの前記一次溝Pから近い側の斜面の前記基準平面に対する平均斜度、即ち図3におけるR1の角度は、5度以上、60度以下であることが好ましい。また、前記三次溝Tの前記一次溝Pから遠い側の斜面の前記基準平面に対する平均斜度、即ち図3におけるR2の角度は、5度以上、67度以下であることが好ましい。
 複合溝はさらに、前記二次溝S及び三次溝Tとそれぞれ対になる、前記一次溝Pよりも浅い二次溝U及び三次溝Vをさらに有していてもよい、この場合、対向する側面両面に受光面を有する場合であっても輝度ムラが抑制される。この場合、前記一次溝Pは左右対称な形状をなしており、
 前記二次溝S及び三次溝Tと、前記二次溝U及び三次溝Vとは、前記一次溝Pを中心にして左右対称な位置にあり、かつ左右対称な形状を成していることが好ましい。
 一次溝P、二次溝S、U及び三次溝T、Vは、いずれも基準断面において、深さに応じて狭くなる、略V字型の凹条であることが好ましい。
 次に、図23を参照して、複数ある複合溝間の位置関係について説明する。図23は、一次溝Pの最近接距離Lを説明するための模式図であり、(a)は導光体20を上底面53側から見た図、(b)は、導光体20を基準断面54側から見た図である。図23(a)では、一次溝P(51a-51f)が示されており、二次溝及び三次溝は省略されている。また、図23(b)は、一次溝Pの基準断面54への射影(52a-52f)が示されている。ここで、隣接する一次溝Pの射影の受光面55から法線方向の最近接距離をLとする。例えば図23において隣接する一次溝51aと一次溝51bの場合、射影52aの受光面55から法線方向(以下、Y軸方向)で、受光面から最も遠い点56aから、射影52bの受光面から最も近い点56bまでの距離を最近接距離L1とする。最近接距離L2~L5も同様にして決定される。
 図23中、最近接距離L2及びL4は、L1、L3、L5と比較して小さくなっている。例えば比較的短い最近接距離L2を有する一次溝51bと一次溝51cの場合、当該一次溝51bと一次溝51cの最大深さVHの位置が領域A内で特に近くなっている。この場合、領域A内において、一次溝51cは一次溝51bの陰になり光源からの光が他の一次溝と比較して当たりにくい。そのため、この部分の出射が弱くなり、一次溝51bと一次溝51cとの間は暗線スジとなって見えることがあった。
 一方、例えば、一次溝51dと一次溝51eの場合、比較的短い最近接距離L4を有するが、領域Bに示されるように一次溝51dと一次溝51eの最大深さVHはそれほど近接していない。この場合、一次溝51dと一次溝51eは各々光を反射する。そのためこの部分は、出射が強まり、当該一次溝51dと一次溝51eとの間は輝線スジとなって見えることがあった。
 上記暗線スジ、輝線スジは、最近接距離Lを大きくすることで解消することができる。特に、導光体から出射される光を直接見た場合にも、出射面上の輝度ムラが更に抑制される観点から、一次溝Pの最大深さVHと、前記最近接距離Lとが、L/VH≧15を満たすことが好ましく、L/VH≧18を満たすことがより好ましく、L/VH≧20を満たすことが更に好ましい。なお隣接する一次溝Pの最大深さが異なる場合には、それぞれの一次溝Pの最大深さの平均値をVHとして、L/VHが上記範囲を満たすことが好ましい。
 図2は面状発光モジュールを表す。図2の例では、面状発光モジュール40は前記導光体20と、点光源群となる光源30a-dを有する発光ユニット33aとを有する。面状発光モジュール40が備える発光ユニット33aは複数の光源を有するが、その数は限定されない。図中では4個の光源が例示されている。なお、導光体20は複合溝を有するものであるが、図2においては省略されている。また、図2には発光ユニット33aに加え33bを有しているが、図2に関する以下の説明は、発光ユニット33aのみの場合および33aと33bとの両方を備える場合のいずれについても該当する。
 更に図2に示すように他の部材を面状発光モジュールに付加して照明装置40を構成してもよい。図2は照明装置の一例であり、本実施形態の照明装置はこれらに限定されない。例えば図2に示す面状発光モジュールはそのまま照明装置として用いることもできる。照明装置を設置する向きは限定されない。例えば上底面23の成す発光面が鉛直方向の下方向に向くように、照明装置40を天井に設置してもよい。
 図2に示す面状発光モジュール40において、例えば上底面23の成す発光面を、凸条37を有する面とする。凸条37の高さは10~500μm、好ましくは10~50μmとすることができる。凸条37の高さは一定でなくてもよい。
 図2に示す凸条37の断面は楕円弧、円弧、放物線及び多角形のいずれかでもよい。図中の凸条37はレンチキュラーレンズである。円弧は半円でもよい。凸条37がレンチキュラーレンズの場合、凸条37のアスペクト比は次のように規定することができる。レンチキュラーレンズの垂直断面をトレースする円の半径をRとして、レンチキュラーレンズを形成する円弧のトップから弦までの距離をrとしたとき、(アスペクト比)=r/2R×100(%)。このとき、アスペクト比は10%より大きく、40%以下とすることができる。凸条37の発光面又は基準平面28に対する傾斜角は0~85°とすることができる。
 図2に示す凸条37は互いに並行する。凸条37同士の間隔は10~300μmとすることができる。凸条37は側面21a,bの成す受光面に対して直角であることが好ましい。凸条37は受光面の法線と平行な直線状とすることができる。
 また下底面22の成す偏向面を覆うように反射材34を設けてもよく、設けなくてもよい。反射材34の反射面は偏向面に対向するとともに拡散性を有してもよい。拡散性を有する反射面は例えば非鏡面である。反射材34は反射シートでもよい。また反射材34の反射面が鏡面であると共に、偏向面に対向していてもよい。かかる態様でも上記と同一の効果が得られる。
 図2に示す反射材34を照明装置に設けないことで、照明装置は偏向面からも発光することができる。かかる照明装置を天井から吊り下げて設置した場合には天井下の空間を発光面で照らすとともに、天井を偏向面で照らすこともできる。
 また図2に示す上底面23の成す発光面を覆うように拡散材35を設けてもよく、設けなくてもよい。拡散材35は導光体20の側端を覆ってもよい。拡散材35は拡散板でも、拡散シートでもよい。拡散材35の厚さは0.1~3mmとすることができる。拡散材35の表面は鏡面でもよい。かかる表面はシボを有してもよい。
 図2に示すように上底面23の成す発光面に対向する拡散材35を設けないことで発光面から発せられる光のエネルギーの損失を抑制できる。また拡散材35に替えて、透明材を用いてもよい。透明材は光エネルギーの損失を抑制しつつ発光面を保護することができる。
 拡散材35を照明装置に付与する場合は、拡散材35の全光線透過率(T.T)は70%以上であることが好ましい。拡散材35のヘイズ値は80%以上であることが好ましい。
 図2に示すように面状発光モジュール40は光源30a-dを有する棒状の光源ユニット33a、33bとを備えていても良い。導光体20は側面21bをさらに有する。側面21bは側面21aと対向する。側面21bは光源ユニット33bと対向する。光源ユニット33bは導光体20を挟んで光源ユニット33aと対向する。光源ユニット21bは光源ユニット21aと同等の構成を有する。このため、光源ユニット33a,bによって上底面23の成す発光面を均一に発光させることができる。
 以下、実施例を用いてより詳細に説明する。なお本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
 種々の導光体を用いた図2の面状発光モジュールを用い、特定方向に生じる輝度ムラについて調べた。なお、導光体で生じるθ=50°、φ=20°方向の輝度ムラは、凸条37を有する図2の面状発光モジュールにおいては、θ=50°、φ=20°方向に観察される。以下の実施例および比較例では拡散材35は設置しなかった。また、本実施例においては、569mm角の導光体を使用しているが、図19に示されるように、導光体20の周縁部はフレーム42に覆われている。本実施例においてフレームは導光体20の各辺6.5mmを覆っている。本実施例においては、導光体20のフレーム42に覆われていない556mm角を発光エリア43として輝度の測定を行った。本実施例においては、着目する光源側33b側のフレーム43と発光エリア43の境界をY=0とする。
[導光体及び光源]
 図19の上部は図面状発光モジュール40の正面図である。図19の下部は当該面状発光モジュール40の側面図である。また図20は、複合溝の蛇行の説明に用いる導光体20の正面図である。平面視した導光体20は正方形又は長方形の形状を有する。本実施例においては、569mm角の導光体を使用している。図20に示す導光体20の厚さは1~8mmとすることができる。本実施例では導光体の厚さは3mmである。
 図20には複合溝27の蛇行を一次溝Pの中心を表すベースラインで表現されている。正面図中で複合溝の二次溝及び三次溝は省略されている。側面21bと側面21aとの間の中に複数の複合溝を有している。
 図20に示す光源30a-dを初めとする光源は各々LEDからなるとともに、光源群33aを構成している。光源群33bは導光体20を挟んで光源群33aの反対側に位置している。また、光源群33bは側面21bに対向している。図中において側面21b及び側面21aの成す受光面はいずれも上底面の成す発光面に対して直角である。以上の通り、線状の光源群33a,bは導光体20のサイドエッジに配置される。
 図19に示す上底面の成す発光面上に凸条37を設ける場合がある。以下の実施例及び比較例では、上底面の成す発光面上には、アスペクト比20%のレンチキュラーレンズが設けられている。レンチキュラーレンズの高さは12.5μm、幅は50μm、ピッチは50μmである。
[溝の形状]
 図20に示すように複合溝27a-dは滑らかに蛇行している。各複合溝の間で蛇行の位相は互いに不規則にずれている。また上述した通り、複合溝27a-dが滑らかな凹面を成す曲面で構成されている。溝の輪郭線の接線が基準平面に対して成す傾斜角は、溝の中での深さが大きくなるにつれて単調に小さくなっていてもよい。
 導光体20に設けられた溝の形状は面状発光モジュールのグレア低減に影響を及ぼす。図21は平面視した一次溝25aのベースライン及び輪郭線29を模式的に表す。一次溝25aの平面視した時に、一次溝25aのベースラインと交差する輪郭線29が連続的に表されている。以下の実施例および比較例では、一次溝25aの蛇行の形状はいわゆる正弦曲線とした。蛇行の形状は放物線でもよい。図21においては二次溝及び三次溝は省略されているが、二次溝及び三次溝は前記一次溝に沿って形成されており、複合溝を構成している。
 図20に示すピッチPは複合溝27aの蛇行のピッチである。蛇行のピッチPは、いわゆる蛇行の波長である。蛇行幅Mは複合溝27aの蛇行の蛇行幅である。蛇行幅は、いわゆる蛇行の振幅である。
 図19に示す複合溝は互いに接しないことが好ましいので、複合溝同士の間隔は蛇行幅Mの2倍よりも大きいことが好ましい。一次溝の中心間の間隔は(蛇行幅M)×2+(複合溝の幅)よりも大きいことが好ましい。一次溝の中心間の間隔は2mm未満とすることが好ましい。蛇行幅Mは200μm以下としてもよい。ピッチPは0.05~5mmとすることができる。以下の実施例および比較例では、ピッチPは1mm、蛇行幅Mは0.14mmとした。また、以下の実施例及び比較例では一次溝の最大深さVHを4μmとし、隣接する一次溝間の最近接距離Lの最小値がL=38×VH(L/VH=38)であった。
 比較例1、及び、実施例1~12の複合溝の断面視形状を図9~図17に示す。図9~図17において、深さ及び幅は、いずれも一次溝の最大深さ4μmを1として規格化されている。また、表3に複合溝の形状の詳細を示す。なお、表3中の各符号は、図3の符号を用いている。
[観測条件]
 図19を参照しつつ、実施例の面状発光モジュールの観察に関わる物理的な変量を説明する。なお比較例にかかる構成要素並びに物理的な変量の説明の便宜のため、比較例についても図19を参照しながら説明する。
 本実施例の説明では図19に示す発光エリア43を、θ=50°、φ=20°方向から面輝度計(コニカミノルタジャパン株式会社製CA2000)で観測した。このとき原点45(X=0,Y=0)は発光エリアの外周上かつ左下コーナー部においた。
 図18を参照して具体的に説明する。図18は、Yを1mm、5mm、9mmにおいてXに対する輝度をプロットした。Y=1mmのX方向の輝度の変化を実線で示す。次いで、得られた結果から各周期ごとに極大輝度M、極小輝度m、及び平均値Aを求め、L=(M-m)/Aを算出した。全ての周期のLの平均値を、ホットスポットレベル(Hotspot Level)として、輝度ムラを評価した。ホットスポットレベルが小さいほど輝度ムラが低いと評価される。図18においては、同様にY=5mm、9mmにおいても実施した。
 比較例1及び実施例1~10に係る面状発光モジュールの形状の特徴と、Y=1mm~51mmまでの間の7点における前記ホットスポットレベルの測定結果を表1及び2、並びに図22A~図22Dに示す。
 なお、表1及び2中、複合溝の特徴の欄の各符号は図3の符号を用いている。また、各評価基準は以下の通りである。
[発光エリア境界における低減効果]
○:Y=1におけるホットスポットレベルが0.4以下であった。
×:Y=1におけるホットスポットレベルが0.4超過であった。
[ホットスポット解消総合評価]
A:発光エリア境界における低減効果が認められ、ホットスポットレベルが0.15以下となる距離が12mm以下であった。
B:発光エリア境界における低減効果が認められ、ホットスポットレベルが0.15以下となる距離が12mm超過17mm以下であった。
C:発光エリア境界における低減効果が認められ、ホットスポットレベルが0.15以下となる距離が17mm超過20mm以下であった。
D:発光エリア境界における低減効果が認められたが、ホットスポットレベルが0.15以下となる距離が20mm超過であった。
E:発光エリア境界における低減効果が確認できなかった。
 なお、ホットスポットレベルが0.15以下であれば、目視で筋状の輝度ムラが観察されない。ホットスポット解消総合評価がA~Dであれば、当該面状発光モジュールは実用上問題なく使用することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
[結果のまとめ]
 二次溝及び三次溝を有しない比較例1の導光体は、発光エリア境界におけるθ=50°、φ=20°方向への出光する光に輝度ムラが生じており、特定方向から観察した場合に、筋状の明暗が強く観察された。実施例1~10の導光体は、いずれも発光エリア境界におけるθ=50°、φ=20°方向への出光する光の輝度ムラが抑制されていることが明らかとなった。
 この出願は、2017年4月4日に出願された特願2017-74800を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
1 照明装置; 2 導光板; 2a,b 側面; 2c 底面; 2d 主面; 3a,b 発光ユニット; 4 反射シート; 5 拡散シート; 6 凹条; 7 凸条; 8 発光ダイオード; 10 導光体; 11a,b;側面 12 下底面; 13 上底面; 14 断面; 15,15a-d 溝; 16 基準平面; 18 面状発光モジュール: 20 導光体; 21a,b;側面 22 下底面; 23 上底面; 24 断面; 25a-d 一次溝P; 26a-d 二次溝S; 27,27a-d 複合溝; 28 基準平面; 29 輪郭線; 30a-d 光源; 33a,b 発光ユニット; 34 反射材; 35 拡散材; 37 凸条; 40 面状発光ユニット; 41 光路; 42 フレーム; 43 発光エリア; 44 出光面; 45 原点; 51a-f 一次溝P; 52a-f 射影; 53 上底面; 54 基準断面; 55 受光面; 56a-b 端点

Claims (12)

  1.  受光面を有する側面と、偏向面を有する下底面と、発光面を有する上底面と、を有するとともに、板形状を有する導光体であって、
     前記偏向面は互いに並行する複数の複合溝を有し、
     前記複合溝は前記受光面に近い側から前記受光面に遠い側に向かう方向に順に配置され、
     前記複合溝は一次溝P及び前記一次溝Pよりも浅い二次溝Sを有し、
     前記板形状を平面視した時、前記一次溝Pは滑らかに蛇行しており、
     前記複数の複合溝の間で前記一次溝の蛇行の位相は互いに不規則にずれており、
     前記板形状の拡がる平面を基準平面とするとともに、前記受光面の法線と前記基準平面の法線とに平行である断面を基準断面としたとき、前記基準断面において前記一次溝Pの輪郭線の接線が前記基準平面に対して成す傾斜角は、前記一次溝Pの中での深さが大きくなるにつれて単調に小さくなるとともに、前記深さに応じて滑らかに変化し、
     前記複合溝において前記二次溝Sは前記一次溝Pよりも前記受光面に近い側に配置されるとともに、前記一次溝Pの蛇行の位相に沿って蛇行し、
     前記基準断面において、前記二次溝Sは深さに応じて狭くなる、
     導光体。
  2.  光源から前記導光体の有する受光面に対して光が入射する場合に、
     前記入射した光の一部は、前記二次溝Sの位置に仮想の滑面がある場合には前記仮想の滑面にて反射した後、さらに前記一次溝Pにて反射することで、前記発光面から出射する仮想の光路を辿るところ、
     前記仮想の光路上に前記二次溝Sがあることにより、前記仮想の光路を辿る光は、前記一次溝Pで反射する前に前記二次溝Sで反射することで、前記一次溝Pから逸れる、
     請求項1に記載の導光体。
  3.  複数ある前記一次溝Pをそれぞれ前記基準断面に射影し、隣接する一次溝Pの射影の前記受光面の法線方向の最近接距離をLとし、前記一次溝Pの最大深さをVHとしたときに、
     L/VH≧15
     を満たす、請求項1又は2に記載の導光体。
  4.  前記基準断面において、前記一次溝Pの最大深さを1としたとき、前記一次溝Pの前記最大深さにある点であって前記二次溝Sに最も近い点から、前記二次溝Sの最大深さにある点であって前記一次溝Pから最も遠い点までの前記基準平面と平行な方向における距離は2.5以上、12.0以下である、
     請求項1~3のいずれかに記載の導光体。
  5.  前記基準断面において、前記一次溝Pの最大深さを1としたとき、前記一次溝Pの前記最大深さにある点であって前記二次溝Sに最も近い点から、前記二次溝Sの縁にあたる点であって前記一次溝Pから遠い側の点までの前記基準平面と平行な方向における距離は2.6以上、14.0以下である、
     請求項1~4のいずれかに記載の導光体。
  6.  前記一次溝Pの前記傾斜角は少なくとも30度から70度までの範囲で単調かつ滑らかに変化し、
     前記基準断面において前記二次溝Sの前記一次溝Pから遠い側の斜面の前記基準平面に対する平均斜度は、15度以上、70度以下であり、
     前記基準断面において前記二次溝Sの前記一次溝Pに近い側の斜面の前記基準平面に対する平均斜度は、15度以上、70度以下である、
     請求項1~5のいずれかに記載の導光体。
  7.  前記複合溝はさらに前記二次溝Sと一次溝Pとの間に三次溝Tを有し、
     前記複合溝において前記三次溝Tは前記一次溝Pよりも浅く、前記一次溝Pと前記二次溝Sとの間に配置されるとともに、前記一次溝P及び二次溝Sの蛇行の位相に沿って蛇行し、
     前記基準断面において、前記三次溝Tは深さに応じて狭くなる、
     請求項1~6のいずれかに記載の導光体。
  8.  前記二次溝S及び前記三次溝Tのそれぞれにおいて、前記一次溝Pから遠い側の斜面は、前記一次溝に近い側の斜面よりも急であり、
     前記二次溝Sと前記三次溝Tとの間には前記二次溝S及び前記三次溝Tの蛇行の位相に沿って蛇行する滑面が配置され、
     前記三次溝Tは前記一次溝Pに接する、
     請求項7に記載の導光体。
  9.  前記一次溝Pの前記傾斜角は少なくとも30度から70度までの範囲で単調かつ滑らかに変化し、
     前記基準断面において前記三次溝Tの前記一次溝Pに近い側の斜面の前記基準平面に対する平均斜度は、5度以上、60度以下である、
     請求項7又は8に記載の導光体。
  10.  前記複合溝は前記二次溝S及び三次溝Tとそれぞれ対になる、前記一次溝Pよりも浅い二次溝U及び三次溝Vをさらに有し、
     前記複合溝において前記二次溝Uは前記一次溝Pよりも前記受光面から遠い側に配置されるとともに、前記一次溝Pの蛇行の位相に沿って蛇行し、
     前記基準断面において、前記二次溝Uは深さに応じて狭くなり、
     前記複合溝において前記三次溝Vは前記一次溝Pと前記二次溝Uとの間に配置されるとともに、前記一次溝P及び二次溝Uの蛇行の位相に沿って蛇行し、
     前記基準断面において、前記三次溝Vは深さに応じて狭くなる、
     請求項7~9のいずれかに記載の導光体。
  11.  全基準断面において、
     前記一次溝Pは左右対称な形状をなしており、
     前記二次溝S及び三次溝Tと、前記二次溝U及び三次溝Vとは、前記一次溝Pを中心にして左右対称な位置にあり、かつ左右対称な形状を成している、
     請求項10に記載の導光体。
  12.  請求項1~11のいずれかに記載の導光体と、点光源群とを備える面状発光モジュールであって
     前記受光面は点光源群と対向し、
     前記点光源群は前記偏向面と平行な方向に所定の間隔で列をなす複数の点光源を有する、
     面状発光モジュール。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH1039302A (ja) * 1996-05-09 1998-02-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 面状照明系
JP2008021659A (ja) * 2001-07-27 2008-01-31 Enplas Corp 面光源装置、画像表示装置及び導光板
JP2009087916A (ja) * 2007-10-02 2009-04-23 Samsung Electronics Co Ltd バックライトアセンブリ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1039302A (ja) * 1996-05-09 1998-02-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 面状照明系
JP2008021659A (ja) * 2001-07-27 2008-01-31 Enplas Corp 面光源装置、画像表示装置及び導光板
JP2009087916A (ja) * 2007-10-02 2009-04-23 Samsung Electronics Co Ltd バックライトアセンブリ

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