JP4038055B2 - Surface lighting device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、看板、各種反射型表示装置等の照明手段に用いられる面状照明装置に関するものであり、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】
薄型で占有容積が小さく、軽量であること等に特徴を有する液晶表示装置は、携帯電話やパーソナルコンピュータ等をはじめとする多くの電気製品に使用され、その需要は増大している。ところで、液晶表示装置の液晶自体は自ら発光しないため、太陽光や部屋の照明の明るさを十分に取り込むことができない暗所で使用する場合には、液晶表示装置とは別個に液晶を照射する照明手段が必要となる。
従って、この液晶を照射する照明手段も小型で消費電力が小さいことが望まれ、近年、薄板状のサイドライト方式(導光板方式)の面状照明装置をその手段として使用することが多い。
【0003】
図12に、サイドライト方式を使用する面状照明装置の従来例の一形態を示す。図13は、従来の面状照明装置における板状導光体を裏返した状態での反射方向分散面31を示す。図12に示すように、面状照明装置1’は、板状導光体2と、板状導光体2の一側端面8に沿って近接して配置される光源部5と、光反射部材(フレームともいう)13とから概略構成される。また、板状導光体2の上面(観察側の面)15には、光反射パターン19が形成されており、この光反射パターン19によって、板状導光体2の一側端面8から入射した光源部5からの光を、光源部5からの距離に影響されずに板状導光体2の下面16側に配置される液晶表示装置Lへ均一に出射させている。
【0004】
光源部5は、透光性材料からなる棒状導光体3と、棒状導光体3の端面6、7に対面して配置される点状光源4、4とから構成され、棒状導光体3の一側面9の反対面には光路変換手段12が形成されている。また、光反射部材13は、概略U字状に形成され、面状照明装置1’が組み合わされたとき棒状導光体3を覆うように配置される。
【0005】
光反射パターン19は、プリズムとしてその断面形状がほぼ三角形の溝部17と溝部に隣接する平坦部18とから構成され、光源部5の軸方向(棒状導光体3の軸方向ともいう)に平行に形成されている。
【0006】
そして、板状導光体2の下面16には、反射方向分散パターン21を有する反射方向分散面31が設けられており、さらにその表面には図示してない無反射コーティングが施されている。反射方向分散パターン21は、板状導光体2の上面15に形成された光反射パターン19と同様に、光源部5の軸方向に平行に形成されている。この反射方向分散パターン21をレンチキュラー形状とすることにより、射出成形等により容易に反射方向分散面31を製造することができる。尚、レンチキュラー形状とは、カマボコ形の微小なレンズ群の形態をいう。
【0007】
この反射方向分散パターン21を設けることにより、反射方向分散パターン21で反射されてしまう光の方向を不規則にすることで光反射パターン19から光が出てこない角度領域がなくなり、観察者の視点の移動に伴い発生する位置や間隔が変化する明暗縞の発生を抑制している。この反射方向分散パターンの内容については、特願2001−391963で提案している。
【0008】
しかしながら、板状導光体の下面に反射方向分散パターン21を設けたことにより、反射方向分散パターン21で反射した光が再び光反射パターン19を通過し出射する際に、新たに干渉縞が発生するという不具合が発生した。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
この干渉縞は、光反射パターンと反射方向分散パターンとの位置関係で反射方向分散パターンからの反射光が光反射パターンから出射する際、視点に対する各々の出射光の強度に差が生じることに起因することが判明した。
そのため、反射方向分散パターンでの反射光を低減するため反射方向分散パターンの下面に無反射コーティングを施すことが行われていたが、特願2001−391963に記載のように、可視域全体に亘って完全に反射を抑制することは出来ておらず、通常0.2%レベルの反射光が存在し、その反射光が干渉縞の発生要因ともなっている。
ところで、上述した干渉縞は以下のようなメカニズムで発生すると考えられる。
階段状プリズムからなる光反射パターン29を例に、図9に基づいて説明する。
【0010】
図9に示した従来構造では、光源部から出射された光22aは板状導光体2内を進行してプリズムの段部27で反射し、その反射した光22bは下面26に向かって板状導光体2内を進み、さらに板状導光体2の下面26に形成された反射方向分散パターン21の中央近傍で反射する。反射した光22c(Q)は再度板状導光体2を通過して段部27と緩斜面部28で形成されている光反射パターン29を通過して外部へ出射する。一方の光源部から出射された光22dは板状導光体2内を進行してプリズムの段部27で反射し、その反射した光22eは下面26に向かって板状導光体2内を進み、さらに板状導光体2の下面26に形成された反射方向分散パターン21の端部近傍で反射する。反射した光22f(R)は、光Qとは異なった角度で再度板状導光体2を通過して段部27と緩斜面部28で形成されている光反射パターン29を通過して外部へ出射する。光Rは、板状導光板を通過して外部へ出射する際、その出射光の視点25に対する光の方向と強度は、光Qと比較すると相違する。図10に、光反射パターン29から出射する光QとRの強度を模式的に示す。光Qを楕円で示し、光Rを斜線付きの楕円とする。図に示すように光反射パターンの全面では光Qと光Rが交互に発生するから、光反射パターン29から出射する光の強度が均一とならない。そのため、干渉縞が発生する。
したがって、本発明は、観察者の視点の移動に伴い発生する位置や間隔が変化する明暗縞を発生させることなく、かつ板状導光体の上下面のパターンによって生じる干渉縞を抑制するためになされたものであり、使用する部品点数を増加させず、且つ、光の利用効率を低下させずに、干渉縞の発生を抑制することのできる面状照明装置の提供を目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、下面側に液晶表示装置を配置する透光性材料からなる板状導光体と、該板状導光体の側面に沿って近接して配置した棒状の光源部とを具備し、複数のプリズムによって構成される光反射パターンを前記板状導光体の上面に形成したサイドライト方式の面状照明装置において、前記板状導光体の前記光反射パターンが形成された面の反対面上に、レンチキュラーからなる反射方向分散パターンを形成し、前記レンチキュラーを構成する微小レンズは、前記板状導光体の水平方向面に対し、その外周面における接線の最大角度が3度以下に形成され、前記反射方向分散パターンは、前記光反射パターンのプリズムの長さ方向に対して所定の角度を有して形成されていることを特徴とするものである。本発明では、板状導光体の下面に形成した反射方向分散パターンは、光反射パターンのプリズムの長さ方向に対して傾きを持たせているために、部分的に光反射パターンの方向に沿って出射する光の強度を変化させることができる。この模式図を図11に示す。光Qを楕円と円で示し、光Rを斜線付きの円とする。この場合は、図10に示す出射光のパターンと異なり光Qと光Rが交互には発生しないので、全体で光反射パターンから出射する光の強度を均一にすることができる。その結果、視点に対する各々の出射光の強度が均一となり干渉縞の発生を抑制することができる。(尚、図10、図11は出射光のパターンを表すイメージであり、正確なパターンを表すものではない。)
【0012】
上記課題を解決するために、請求項2の発明は、請求項1に記載の発明において、前記板状導光体の前記光反射パターンが形成された面の反対面上に形成した反射方向分散パターンは、前記光反射パターンの前記プリズムの長さ方向に対して角度を10度から35度傾けたことを特徴とする。
【0013】
また、上記課題を解決するために、請求項3の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記レンチキュラーを構成する微小レンズ間に平坦部が配設されていることを特徴とするものである。
【0014】
また、上記課題を解決するために、請求項4の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記レンチキュラーを構成する微小レンズのエッジ部分が丸く加工されていることを特徴とするものである。
【0015】
また、上記課題を解決するために、請求項の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の発明において、前記板状導光体の水平方向面に対し、前記レンチキュラー形状の微小レンズ外周面の角度が段階的に変化する複数の平面からなることを特徴とするものである。
【0016】
また、上記課題を解決するために、請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載の発明において、前記レンチキュラーを構成する微小レンズに代えて、円弧状の溝を形成したことを特徴とするものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る面状照明装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。尚、本面状照明装置は、従来例として説明した面状照明装置の板状導光体の下面に形成された光を不規則に反射させるための反射方向分散パターンが、光反射パターンのプリズム長さ方向に対して傾けて形成したこと、およびその反射方向分散パターンの形状に特徴を有するものであり、従来の面状照明装置と同様の部材については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0018】
図1は、本発明に係る面状照明装置の一形態を示す分解斜視図である。
図2は、板状導光体を裏返した状態での本発明の反射方向分散面31を示す。図1に示すように、面状照明装置1は、板状導光体2と、板状導光体2の一側端面8に沿って近接して配置される光源部5と、光反射部材(フレームともいう)13とから概略構成される。また、板状導光体2の上面(観察側の面)15には、光反射パターン19が形成されており、この光反射パターン19によって、板状導光体2の一側端面8から入射した光源部5からの光を、光源部5からの距離に影響されずに板状導光体2の下面16側に配置される液晶表示装置Lへ均一に出射させている。
【0019】
光源部5は、透光性材料からなる棒状導光体3と、棒状導光体3の端面6、7に対面して配置される点状光源4、4とから構成され、棒状導光体3の一側面9の反対面には光路変換手段12が形成されている。また、光反射部材13は、概略U字状に形成され、面状照明装置1が組み合わされたとき棒状導光体3を覆うように配置される。
【0020】
光反射パターン19は、プリズムとしてその断面形状がほぼ三角形の溝部17と溝部に隣接する平坦部18とから構成され、光源部5の軸方向(棒状導光体3の軸方向ともいう)に平行に形成されている。また、光反射パターン19の間隔、即ち、隣接する溝部17の間隔(溝ピッチともいう)は、いずれも同一の間隔に設定されている。さらに、溝部17の深さは、板状導光体2の一側端面8側(光源部5側)で浅く、一側端面10側で深く形成されている。即ち、溝部17は光源部5から離れるに従ってその深さが徐々に深くなるように形成されている。
【0021】
そして、板状導光体2の下面16には、反射方向分散パターン21を有する反射方向分散面31が設けられており、さらにその表面には図示してない無反射コーティングが施されている。この反射方向分散パターン21を設けることにより、観察者の視点の移動に伴い発生する位置や間隔が変化する明暗縞の発生を抑制している。
さらに、反射方向分散パターン21を光反射パターン19のプリズムの長さ方向に対して所定の角度(Φ)を有して形成することにより、前述のように上下面のパターンによる干渉縞の発生を押さえることができるようにしている。
【0022】
図8に、光反射パターンが形成された面の反対面上に形成した反射方向分散パターンを、光反射パターンのプリズムの長さ方向に対して角度(Φ)を変化させた場合の干渉縞の発生結果(目視)を示す。この結果から、反射方向分散パターンの角度(Φ)が10度から35度までは、干渉縞の発生を押さえることができる。反射方向分散パターンの角度(Φ)は実用的には、10度から35度の範囲で選択できるが、より良い形態としては20度から25度を選択する。
【0023】
尚、上述した形態においては、図1の光反射パターン19を溝部17と平坦部18とで構成する場合について説明したが、この形態に限定されるものではなく、後述するような階段状プリズムによって構成される場合、あるいは溝部の断面形状が略台形状を有する場合、又は溝部が複数段を有する形状の場合、さらには断面形状に曲線を有する場合であってもよい。
【0024】
また、上述の形態においては、点状光源4を棒状導光体3の端面6、7に近接して二つ配置する場合について説明したが、この形態に限定されるものではなく、棒状導光体3の端面6あるいは端面7のいずれか一端面のみに点状光源4を一つ配置させる場合であってもよい。さらに、光源部5としては、棒状導光体3と点状光源4を組合せたものに替えて棒状光源である蛍光灯を使用する場合であってもよい。さらにまた、光源部5は、板状導光体2の一側端面8に近接して一つ配置させているが、これに限定されるものではなく、板状導光体2の両側面、即ち、一側端面8および一側端面10にそれぞれ近接して配置させる場合であってもよい。
【0025】
尚、板状導光体2の下面16に形成された反射方向分散パターン21は、外周面を液晶表示装置L側(図の下方向)に向けたカマボコ形、即ち、レンチキュラー形状を有し、光反射パターン19のプリズムの長さ方向(図の左右方向)に傾きを持って配設されている。ここでレンチキュラー形状の反射方向分散パターン21について模式図である図3を使用して説明すると、反射方向分散パターンは、レンチキュラー形状の微小レンズ外周面における接線Sが板状導光体の水平方向面Tに対して3度以下となるように形成することが望ましい。さらに、実験結果から3度以上だと輝度が落ちることが証明されているので、接線Sと水平方向面Tとで形成される最大角度θmaxが3度以下であることが望ましい。
【0026】
このように水平方向面Tに対して成す角度θiが連続的に変化するレンチキュラー形状の反射方向分散パターン21を形成することにより、それぞれの段部で同じ角度方向に反射した光を、それぞれ相違する角度方向に進行させることができる。
【0027】
また、図3の点線部Bの拡大図を図4に示す。図に示すように反射方向分散パターン21のエッジ部分51を丸く加工することにより、観察面側から見たときに反射方向分散パターン21の存在を目立たなくし視認性を高めることができる。
【0028】
尚、反射方向分散パターン21は、上述した図2に示すようなレンチキュラー形状に限定されるものではなく、例えば、図5ないし図7に示すような形態のものであってもよい。
図5に示す反射方向分散パターン21'は、内周面を液晶表示装置L側(図の下方向)に向けた円弧状を有するものである。この形状の場合にも、光の反射方向分散パターンの角度を連続的に変化させることができるので、上述した場合と同様の効果を得ることができる。
【0029】
図6に示す反射方向分散パターン21''は、多数の平面61〜68によって構成される形状を有するものである。この形状の場合にも、光の反射方向を分散させる面61〜68の水平方向面Tに対する角度θA、θB、θCを階段的に変化させることができる(尚、平面64、68は水平方向面Tと平行に形成されている)ので、上述した場合と同様の効果を得ることができる。尚、角度θA、θB、θCは、最大角度であるθAが3度以下とすることが望ましい。また、平面68がない構造であってもよい。
【0030】
図7に示す反射方向分散パターン21'''は、レンチキュラー形状の微小レンズ71、72とこれらの反射部間に配設される反射方向分散パターンの平坦部73とから構成されるものである。この形状の場合にも、光の反射方向分散パターンの角度を連続的に変化させることができるので、上述した場合と同様の効果を得ることができる。
また、この場合には、微小レンズ71と微小レンズ72の間に反射方向分散パターンの平坦部73が配設されるので、微小レンズのみが連続して配設される反射方向分散パターンよりも製造が容易であるという利点を有する。また、図5に示した形態の反射方向分散パターン21'に平坦部を設けても同様の効果が得られる。
【0031】
【発明の効果】
本発明に係る面状照明装置によれば、本発明は、板状導光体の光反射パターンの形成されている面と対向する面に、光反射パターンのプリズムの長さ方向に対して10度から35度傾けた複数の反射方向分散パターンを形成することにより、板状導光体の上面と下面での反射光により生じる干渉縞を抑制することができるものであり、使用する部品点数を増加させず、且つ、光の利用効率を低下させずに干渉縞の発生を抑制することができる。
【0032】
また、反射方向分散パターンの形状を光の反射する面の角度が連続的に変化するレンチキュラー形状に形成することと、反射方向分散パターンの面の角度を板状導光体の水平方向面に対して3度以下に設定することと、反射方向分散パターンをレンチキュラー形状の微小レンズとその微小レンズに隣接して配設される平坦部とから構成した場合、または板状導光体の水平方向面に対する角度が階段的に変化する複数の平面で構成した場合とで上述と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る面状照明装置の一形態を示す分解斜視図である。
【図2】板状導光体を裏返した状態での本発明の反射方向分散面を示す。
【図3】本発明に係る面状照明装置における反射方向分散パターンの別の一形態を示す模式図である。
【図4】図3の、一部拡大図である。
【図5】本発明に係る面状照明装置における反射方向分散パターンの別の一形態を示す図である。
【図6】本発明に係る面状照明装置におけるの反射方向分散パターンの別の一形態を示す図である。
【図7】本発明に係る面状照明装置における反射方向分散パターンの別の一形態を示す図である。
【図8】本発明に係る面状照明装置の反射方向分散パターンの角度(Φ)を変化させた場合の干渉縞の抑制結果を示す。
【図9】従来の面状照明装置の反射方向分散面の一形態を示す図である。
【図10】従来の面状照明装置の光反射パターンから出射する光の強度を示す模式図である。
【図11】本発明の面状照明装置の光反射パターンから出射する光の強度を示す模式図である。
【図12】従来の面状照明装置の一形態を示す分解斜視図である。
【図13】従来の面状照明装置における板状導光体を裏返した状態での反射方向分散面を示す。
【符号の説明】
1 面状照明装置
2 板状導光体
3 棒状導光体
4 点状光源
5 光源部
6、7 端面
8、10 一側端面
15 上面
16、26 下面
17 溝部
18 平坦部
19、29 光反射パターン
21 反射方向分散パターン
27 段部
28 緩斜面部
31 反射方向分散面
61〜68 平面
71、72 微小レンズ
73 反射方向分散面の平坦部
L 液晶表示装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar lighting device used for lighting means such as a signboard and various reflective display devices, and particularly to lighting means for a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display devices, which are characterized by being thin, occupying a small volume, and being light, are used in many electric products such as mobile phones and personal computers, and the demand for them is increasing. By the way, since the liquid crystal itself of the liquid crystal display device does not emit light itself, the liquid crystal is irradiated separately from the liquid crystal display device when used in a dark place where the brightness of sunlight or room illumination cannot be taken in sufficiently. A lighting means is required.
Therefore, it is desired that the illumination means for irradiating the liquid crystal is also small and consumes little power. In recent years, a planar illumination device of a thin side light type (light guide plate type) is often used as the means.
[0003]
FIG. 12 shows an example of a conventional example of a planar illumination device that uses a sidelight system. FIG. 13 shows the reflection direction dispersion surface 31 in a state in which the plate-shaped light guide in the conventional planar illumination device is turned upside down. As shown in FIG. 12, the planar lighting device 1 ′ includes a plate-shaped light guide 2, a light source unit 5 that is disposed close to one end face 8 of the plate-shaped light guide 2, and light reflection. A member (also referred to as a frame) 13 is generally configured. In addition, a light reflection pattern 19 is formed on the upper surface (observation side surface) 15 of the plate-like light guide 2, and the light reflection pattern 19 makes an incident from one side end face 8 of the plate-like light guide 2. The light from the light source unit 5 is uniformly emitted to the liquid crystal display device L disposed on the lower surface 16 side of the plate-like light guide 2 without being affected by the distance from the light source unit 5.
[0004]
The light source unit 5 includes a rod-shaped light guide 3 made of a translucent material, and point light sources 4 and 4 disposed to face the end surfaces 6 and 7 of the rod-shaped light guide 3. An optical path changing means 12 is formed on the opposite surface of the one side surface 9 of the third lens 3. Moreover, the light reflection member 13 is formed in a substantially U shape, and is disposed so as to cover the rod-shaped light guide 3 when the planar lighting device 1 ′ is combined.
[0005]
The light reflection pattern 19 includes a groove portion 17 having a substantially triangular cross section as a prism and a flat portion 18 adjacent to the groove portion, and is parallel to the axial direction of the light source portion 5 (also referred to as the axial direction of the rod-shaped light guide 3). Is formed.
[0006]
The lower surface 16 of the plate-like light guide 2 is provided with a reflection direction dispersion surface 31 having a reflection direction dispersion pattern 21, and a non-reflection coating (not shown) is applied to the surface. The reflection direction dispersion pattern 21 is formed in parallel to the axial direction of the light source unit 5, similarly to the light reflection pattern 19 formed on the upper surface 15 of the plate-like light guide 2. By making the reflection direction dispersion pattern 21 into a lenticular shape, the reflection direction dispersion surface 31 can be easily manufactured by injection molding or the like. Note that the lenticular shape refers to the form of a small lens group having a kamaboko shape.
[0007]
By providing this reflection direction dispersion pattern 21, the direction of the light reflected by the reflection direction dispersion pattern 21 is made irregular so that there is no angle region where light does not come out from the light reflection pattern 19, and the observer's viewpoint The occurrence of bright and dark stripes whose positions and intervals change with the movement of the light is suppressed. The content of this reflection direction dispersion pattern is proposed in Japanese Patent Application No. 2001-391963.
[0008]
However, by providing the reflection direction dispersion pattern 21 on the lower surface of the plate-like light guide, a new interference fringe is generated when the light reflected by the reflection direction dispersion pattern 21 passes through the light reflection pattern 19 again and exits. A malfunction occurred.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
This interference fringe is caused by the difference in intensity of each emitted light with respect to the viewpoint when the reflected light from the reflection direction dispersion pattern is emitted from the light reflection pattern due to the positional relationship between the light reflection pattern and the reflection direction dispersion pattern. Turned out to be.
Therefore, in order to reduce the reflected light in the reflection direction dispersion pattern, an antireflection coating has been applied to the lower surface of the reflection direction dispersion pattern. However, as described in Japanese Patent Application No. 2001-391963, it covers the entire visible range. Therefore, the reflection cannot be completely suppressed, and there is usually a reflected light of a level of 0.2%, and the reflected light is a cause of interference fringes.
By the way, it is considered that the above-described interference fringes are generated by the following mechanism.
An example of the light reflection pattern 29 composed of stepped prisms will be described with reference to FIG.
[0010]
In the conventional structure shown in FIG. 9, the light 22 a emitted from the light source portion travels in the plate-shaped light guide 2 and is reflected by the prism step portion 27, and the reflected light 22 b is directed toward the lower surface 26. The light travels through the light guide 2 and is reflected near the center of the reflection direction dispersion pattern 21 formed on the lower surface 26 of the plate light guide 2. The reflected light 22c (Q) passes through the plate-like light guide 2 again, passes through the light reflection pattern 29 formed by the step portion 27 and the gentle slope portion 28, and is emitted to the outside. The light 22d emitted from one light source portion travels in the plate-shaped light guide 2 and is reflected by the prism step portion 27, and the reflected light 22e travels in the plate-shaped light guide 2 toward the lower surface 26. Further, the light is reflected in the vicinity of the end of the reflection direction dispersion pattern 21 formed on the lower surface 26 of the plate-like light guide 2. The reflected light 22f (R) passes through the plate-like light guide 2 again at an angle different from that of the light Q, passes through the light reflection pattern 29 formed by the step portion 27 and the gentle slope portion 28, and then passes through the outside. To exit. When the light R passes through the plate-shaped light guide plate and is emitted to the outside, the direction and intensity of the emitted light with respect to the viewpoint 25 are different from those of the light Q. FIG. 10 schematically shows the intensities of the light Q and R emitted from the light reflection pattern 29. The light Q is indicated by an ellipse, and the light R is an ellipse with diagonal lines. As shown in the figure, since the light Q and the light R are alternately generated on the entire surface of the light reflection pattern, the intensity of the light emitted from the light reflection pattern 29 is not uniform. Therefore, interference fringes are generated.
Therefore, the present invention suppresses the interference fringes generated by the patterns of the upper and lower surfaces of the plate-shaped light guide without generating bright and dark stripes that change in position and interval as the observer's viewpoint moves. An object of the present invention is to provide a planar illumination device that can suppress the generation of interference fringes without increasing the number of components to be used and without reducing the light use efficiency. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is characterized in that a plate-shaped light guide made of a light-transmitting material that disposes a liquid crystal display device on the lower surface side, and a side surface of the plate-shaped light guide. In the side light type planar lighting device, the plate-like light guide is provided with a light reflection pattern formed by a plurality of prisms on the upper surface of the plate-like light guide. A reflection direction dispersion pattern made of lenticular is formed on the surface opposite to the surface on which the light reflection pattern is formed, and the microlenses constituting the lenticular are arranged with respect to the horizontal surface of the plate-like light guide. The maximum angle of the tangent line on the outer peripheral surface is formed to be 3 degrees or less, and the reflection direction dispersion pattern is formed to have a predetermined angle with respect to the length direction of the prism of the light reflection pattern. To do In the present invention, since the reflection direction dispersion pattern formed on the lower surface of the plate-shaped light guide is inclined with respect to the length direction of the prism of the light reflection pattern, it is partially in the direction of the light reflection pattern. The intensity of light emitted along can be changed. This schematic diagram is shown in FIG. The light Q is indicated by an ellipse and a circle, and the light R is a hatched circle. In this case, unlike the pattern of the emitted light shown in FIG. 10, the light Q and the light R are not generated alternately, so that the intensity of the light emitted from the light reflection pattern can be made uniform as a whole. As a result, the intensity of each emitted light with respect to the viewpoint becomes uniform, and the generation of interference fringes can be suppressed. (FIGS. 10 and 11 are images representing the pattern of the emitted light, and do not represent an accurate pattern.)
[0012]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 2 is the reflection direction dispersion formed on the surface opposite to the surface on which the light reflection pattern of the plate-like light guide is formed in the invention according to claim 1. pattern, characterized in that inclined 35 degrees angle from 10 degrees to the length direction of the prisms of the light reflection pattern.
[0013]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of claim 1 or 2 , flat portions are disposed between the microlenses constituting the lenticular. Is.
[0014]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 4 is characterized in that, in the invention of claim 1 or 2, the edge portion of the microlens constituting the lenticular is rounded. It is.
[0015]
In order to solve the above-mentioned problems, a fifth aspect of the present invention provides the microlens having the lenticular shape with respect to the horizontal surface of the plate-like light guide according to any one of the first to fourth aspects. The outer peripheral surface is composed of a plurality of planes whose angles change stepwise.
[0016]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5 , wherein an arc-shaped groove is formed instead of the microlens constituting the lenticular. It is characterized by.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a planar lighting device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this planar illuminating device has a reflection direction dispersion pattern for irregularly reflecting light formed on the lower surface of the plate-like light guide of the planar illuminating device described as the conventional example, and a prism having a light reflecting pattern. It is characterized by being formed to be inclined with respect to the length direction and the shape of the reflection direction dispersion pattern. The same members as those of the conventional planar illumination device are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are provided. Description is omitted.
[0018]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a planar lighting device according to the present invention.
FIG. 2 shows the reflection direction dispersion surface 31 of the present invention in a state where the plate-like light guide is turned over. As shown in FIG. 1, the planar illumination device 1 includes a plate-shaped light guide 2, a light source unit 5 that is disposed close to one end face 8 of the plate-shaped light guide 2, and a light reflecting member. (Also referred to as a frame) 13. In addition, a light reflection pattern 19 is formed on the upper surface (observation side surface) 15 of the plate-like light guide 2, and the light reflection pattern 19 makes an incident from one side end face 8 of the plate-like light guide 2. The light from the light source unit 5 is uniformly emitted to the liquid crystal display device L disposed on the lower surface 16 side of the plate-like light guide 2 without being affected by the distance from the light source unit 5.
[0019]
The light source unit 5 includes a rod-shaped light guide 3 made of a translucent material, and point light sources 4 and 4 disposed to face the end surfaces 6 and 7 of the rod-shaped light guide 3. An optical path changing means 12 is formed on the opposite surface of the one side surface 9 of the third lens 3. Moreover, the light reflection member 13 is formed in a substantially U shape, and is disposed so as to cover the rod-shaped light guide 3 when the planar lighting device 1 is combined.
[0020]
The light reflection pattern 19 includes a groove portion 17 having a substantially triangular cross section as a prism and a flat portion 18 adjacent to the groove portion, and is parallel to the axial direction of the light source portion 5 (also referred to as the axial direction of the rod-shaped light guide 3). Is formed. Further, the interval between the light reflection patterns 19, that is, the interval between adjacent groove portions 17 (also referred to as a groove pitch) is set to the same interval. Further, the depth of the groove 17 is shallow on the one side end face 8 side (light source part 5 side) of the plate-like light guide 2 and deep on the one side end face 10 side. That is, the groove portion 17 is formed so that its depth gradually increases as the distance from the light source portion 5 increases.
[0021]
The lower surface 16 of the plate-like light guide 2 is provided with a reflection direction dispersion surface 31 having a reflection direction dispersion pattern 21, and a non-reflection coating (not shown) is applied to the surface. By providing this reflection direction dispersion pattern 21, the occurrence of bright and dark stripes in which the position and interval that occur with the movement of the observer's viewpoint changes is suppressed.
Furthermore, by forming the reflection direction dispersion pattern 21 at a predetermined angle (Φ) with respect to the length direction of the prism of the light reflection pattern 19, the generation of interference fringes due to the upper and lower surface patterns as described above. It is possible to hold down.
[0022]
FIG. 8 shows the interference fringes when the reflection direction dispersion pattern formed on the surface opposite to the surface on which the light reflection pattern is formed is changed in angle (Φ) with respect to the length direction of the prism of the light reflection pattern. The generation result (visual observation) is shown. From this result, it is possible to suppress the occurrence of interference fringes when the angle (Φ) of the reflection direction dispersion pattern is from 10 degrees to 35 degrees. The angle (Φ) of the reflection direction dispersion pattern can be practically selected in the range of 10 degrees to 35 degrees, but a better form is selected from 20 degrees to 25 degrees.
[0023]
In the above-described embodiment, the case where the light reflection pattern 19 of FIG. 1 is configured by the groove portion 17 and the flat portion 18 has been described. However, the present invention is not limited to this embodiment, and a stepped prism as described later is used. In the case where the groove portion is configured, the groove portion has a substantially trapezoidal shape, the groove portion has a plurality of steps, or the cross-sectional shape may have a curve.
[0024]
Moreover, in the above-mentioned form, although the case where two point light sources 4 were arrange | positioned close to the end surfaces 6 and 7 of the rod-shaped light guide 3 was demonstrated, it is not limited to this form, A rod-shaped light guide It may be a case where one point light source 4 is arranged only on one end face of the end face 6 or the end face 7 of the body 3. Furthermore, the light source unit 5 may be a case where a fluorescent lamp which is a rod-shaped light source is used instead of the combination of the rod-shaped light guide 3 and the point light source 4. Furthermore, although the light source part 5 is arrange | positioned close to the one side end surface 8 of the plate-shaped light guide 2, it is not limited to this, Both the side surfaces of the plate-shaped light guide 2, That is, the case where it arrange | positions close to the one side end surface 8 and the one side end surface 10 may be sufficient respectively.
[0025]
In addition, the reflection direction dispersion pattern 21 formed on the lower surface 16 of the plate-like light guide 2 has a kamaboko shape with the outer peripheral surface facing the liquid crystal display device L side (downward in the drawing), that is, a lenticular shape, The light reflecting pattern 19 is disposed with an inclination in the length direction of the prism (left and right in the figure). Here, the lenticular-shaped reflection direction dispersion pattern 21 will be described with reference to FIG. 3, which is a schematic diagram. In the reflection direction dispersion pattern, the tangent S on the outer peripheral surface of the lenticular-shaped microlens is the horizontal surface of the plate-shaped light guide. It is desirable to form it to be 3 degrees or less with respect to T. Further, since it has been proved from the experimental results that the luminance is lowered at 3 degrees or more, it is desirable that the maximum angle θmax formed by the tangent S and the horizontal surface T is 3 degrees or less.
[0026]
In this way, by forming the lenticular-shaped reflection direction dispersion pattern 21 in which the angle θi formed with respect to the horizontal plane T continuously changes, the light reflected in the same angular direction at each step portion is different. It can be advanced in the angular direction.
[0027]
4 is an enlarged view of a dotted line portion B in FIG. As shown in the figure, by processing the edge portion 51 of the reflection direction dispersion pattern 21 in a round shape, the presence of the reflection direction dispersion pattern 21 becomes inconspicuous when viewed from the observation surface side, and visibility can be improved.
[0028]
The reflection direction dispersion pattern 21 is not limited to the lenticular shape as shown in FIG. 2 described above, and may have a form as shown in FIGS. 5 to 7, for example.
The reflection direction dispersion pattern 21 ′ shown in FIG. 5 has an arc shape with the inner peripheral surface facing the liquid crystal display device L side (downward direction in the figure). Even in the case of this shape, since the angle of the light reflection direction dispersion pattern can be continuously changed, the same effect as described above can be obtained.
[0029]
The reflection direction dispersion pattern 21 ″ shown in FIG. 6 has a shape constituted by a large number of planes 61 to 68. Even in this shape, the angles θA, θB, and θC of the surfaces 61 to 68 that disperse the light reflection direction with respect to the horizontal surface T can be changed stepwise (the planes 64 and 68 are the horizontal planes). Therefore, the same effect as described above can be obtained. The angles θA, θB, and θC are preferably set so that the maximum angle θA is 3 degrees or less. Moreover, the structure without the plane 68 may be sufficient.
[0030]
The reflection direction dispersion pattern 21 ′ ″ shown in FIG. 7 is composed of lenticular microlenses 71 and 72 and a flat portion 73 of the reflection direction dispersion pattern disposed between these reflection portions. Even in the case of this shape, since the angle of the light reflection direction dispersion pattern can be continuously changed, the same effect as described above can be obtained.
In this case, since the flat portion 73 of the reflection direction dispersion pattern is disposed between the minute lens 71 and the minute lens 72, it is manufactured more than the reflection direction dispersion pattern in which only the minute lens is continuously disposed. Has the advantage of being easy. Further, the same effect can be obtained even if a flat portion is provided in the reflection direction dispersion pattern 21 ′ having the form shown in FIG.
[0031]
【The invention's effect】
According to the planar illumination device according to the present invention, the present invention provides a plate-shaped light guide that has a surface facing the surface on which the light reflection pattern is formed, and is 10 in the length direction of the prism of the light reflection pattern. By forming a plurality of reflection direction dispersion patterns inclined by 35 degrees from the angle, interference fringes caused by reflected light on the upper and lower surfaces of the plate-like light guide can be suppressed, and the number of parts to be used can be reduced. It is possible to suppress the occurrence of interference fringes without increasing it and without reducing the light utilization efficiency.
[0032]
Also, the shape of the reflection direction dispersion pattern is formed into a lenticular shape in which the angle of the light reflecting surface changes continuously, and the angle of the surface of the reflection direction dispersion pattern is set with respect to the horizontal surface of the plate-shaped light guide. And the reflection direction dispersion pattern is composed of a lenticular microlens and a flat portion disposed adjacent to the microlens, or a horizontal surface of the plate-like light guide An effect similar to that described above can be obtained by using a plurality of planes in which the angle with respect to changes stepwise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a planar lighting device according to the present invention.
FIG. 2 shows a reflection direction dispersion surface of the present invention in a state where a plate-like light guide is turned over.
FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of a reflection direction dispersion pattern in the planar illumination device according to the present invention.
4 is a partially enlarged view of FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of a reflection direction dispersion pattern in the planar illumination device according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of a reflection direction dispersion pattern in the planar illumination device according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of a reflection direction dispersion pattern in the planar illumination device according to the present invention.
FIG. 8 shows a result of suppressing interference fringes when the angle (Φ) of the reflection direction dispersion pattern of the planar illumination device according to the present invention is changed.
FIG. 9 is a view showing an embodiment of a reflection direction dispersion surface of a conventional planar illumination device.
FIG. 10 is a schematic diagram showing the intensity of light emitted from a light reflection pattern of a conventional planar illumination device.
FIG. 11 is a schematic diagram showing the intensity of light emitted from the light reflection pattern of the planar illumination device of the present invention.
FIG. 12 is an exploded perspective view showing one embodiment of a conventional planar illumination device.
FIG. 13 shows a reflection direction dispersion surface in a state where a plate-like light guide is turned over in a conventional planar illumination device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar illuminating device 2 Plate-shaped light guide 3 Rod-shaped light guide 4 Point light source 5 Light source part 6 and 7 End surface 8, 10 One side end surface 15 Upper surface 16, 26 Lower surface 17 Groove part 18 Flat part 19, 29 Light reflection pattern 21 Reflection direction dispersion pattern 27 Step portion 28 Slow slope portion 31 Reflection direction dispersion surfaces 61 to 68 Flat surfaces 71, 72 Micro lens 73 Flat portion L of reflection direction dispersion surface Liquid crystal display device

Claims (6)

下面側に液晶表示装置を配置する透光性材料からなる板状導光体と、該板状導光体の側面に沿って近接して配置した棒状の光源部とを具備し、複数のプリズムによって構成される光反射パターンを前記板状導光体の上面に形成したサイドライト方式の面状照明装置において、
前記板状導光体の前記光反射パターンが形成された面の反対面上に、レンチキュラーからなる反射方向分散パターンを形成し、
前記レンチキュラーを構成する微小レンズは、前記板状導光体の水平方向面に対し、その外周面における接線の最大角度が3度以下に形成され、
前記反射方向分散パターンは、前記光反射パターンのプリズムの長さ方向に対して所定の角度を有して形成されていることを特徴とする面状照明装置。
A plurality of prisms each including a plate-like light guide made of a light-transmitting material on which a liquid crystal display device is arranged on the lower surface side, and a rod-like light source unit arranged close to the side surface of the plate-like light guide In a sidelight type planar illumination device in which a light reflection pattern constituted by is formed on the upper surface of the plate-like light guide,
On the surface opposite to the surface on which the light reflection pattern of the plate-shaped light guide is formed, a reflection direction dispersion pattern made of lenticular is formed ,
The microlens constituting the lenticular is formed such that the maximum angle of the tangent on the outer peripheral surface thereof is 3 degrees or less with respect to the horizontal surface of the plate-shaped light guide.
The planar illumination device, wherein the reflection direction dispersion pattern is formed at a predetermined angle with respect to a length direction of the prism of the light reflection pattern .
前記板状導光体の前記光反射パターンが形成された面の反対面上に形成された前記反射方向分散パターンは、前記反射光反射パターンの前記プリズムの長さ方向に対して角度を10度から35度傾けたことを特徴とする請求項1に記載の面状照明装置。  The reflection direction dispersion pattern formed on the surface of the plate-like light guide opposite to the surface on which the light reflection pattern is formed has an angle of 10 degrees with respect to the length direction of the prism of the reflection light reflection pattern. The planar illumination device according to claim 1, wherein the planar illumination device is inclined 35 degrees from the angle. 前記レンチキュラーを構成する微小レンズ間に平坦部が配設されていることを特徴とする請求項1または2に記載の面状照明装置。The planar illumination device according to claim 1, wherein a flat portion is disposed between the microlenses constituting the lenticular . 前記レンチキュラーを構成する微小レンズのエッジ部分が丸く加工されていることを特徴とする請求項1または2に記載の面状照明装置。The planar illumination device according to claim 1 or 2, wherein an edge portion of the microlens constituting the lenticular is rounded . 前記レンチキュラーを構成する微小レンズは、前記板状導光体の水平方向面に対する角度が段階的に変化する複数の平面からなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の面状照明装置。The planar lens according to any one of claims 1 to 4, wherein the microlens constituting the lenticular is composed of a plurality of planes whose angles with respect to a horizontal plane of the plate-like light guide change stepwise. Lighting device. 前記レンチキュラーを構成する微小レンズに代えて、円弧状の溝を形成したことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の面状照明装置。6. The planar illumination device according to claim 1, wherein an arc-shaped groove is formed instead of the microlens constituting the lenticular .
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