JP2001228474A - Light transmission body and back light - Google Patents

Light transmission body and back light

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JP2001228474A
JP2001228474A JP2000040420A JP2000040420A JP2001228474A JP 2001228474 A JP2001228474 A JP 2001228474A JP 2000040420 A JP2000040420 A JP 2000040420A JP 2000040420 A JP2000040420 A JP 2000040420A JP 2001228474 A JP2001228474 A JP 2001228474A
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light
light guide
liquid crystal
backlight
plate
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Masafumi Nakamaru
雅史 中丸
Eiichiro Nishihara
英一郎 西原
Tatsuteru Ryu
龍輝 劉
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means to realize a function of a polarized light separating plate and light transmission body used for enhance the display luminance of a liquid crystal display element by the single light transmission body, by using efficiently an illuminating light ray being made the incident on a light transmission body in a back light. SOLUTION: In the plate-like light transmission body consisting of the transparent solid material composing the back light of the liquid crystal display element, the fine ruggedness having the polarized light separation is formed in a light-emitting surface, and the prism-like ruggedness to reflect the light from a light source is provided in the surface opposed to the light-emitting surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子のバッ
クライトを構成する導光体に関し、さらに詳しくは、前
記液晶表示素子の表示特性を向上させる照明技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light guide constituting a backlight of a liquid crystal display device, and more particularly to a lighting technique for improving display characteristics of the liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】パーソナルコンピューター向けモニタ
ー、携帯端末や薄型TV等の表示装置として透過型の液
晶表示装置が多用されており、このような液晶表示装置
では、通常、液晶素子の背面に面状の照明装置すなわち
バックライトが配設されている。このバックライトは冷
陰極放電管等の線状光源あるいは発光ダイオードアレイ
等の線状に配置された点光源を面状の光に変換する機能
を有する。具体的には、バックライトは液晶素子の側端
に線状光源を設置しアクリル板等の導光体を用いて面状
の光を得る方法(サイドライト方式)が代表的であり、
光出射面にはプリズムアレー等からなる光学素子を配設
して所望の光学特性を得る機構とされている。サイドラ
イト方式については、例えば特開昭61−99187号
公報や特開昭63−62104号公報に開示されてい
る。軽量、薄型という液晶表示装置の一般的特徴をより
有効に引き出す為には、バックライト装置を薄くするこ
とが出来るサイドライト方式の利用が好適であり、近年
の携帯用パーソナルコンピューター等の液晶表示装置に
はサイドライト方式のバックライトが多く用いられてい
る。
2. Description of the Related Art A transmissive liquid crystal display device is frequently used as a monitor for a personal computer, a display device for a portable terminal, a thin TV, or the like. In such a liquid crystal display device, a planar liquid crystal device is usually provided on the back of a liquid crystal element. A lighting device or backlight is provided. This backlight has a function of converting a linear light source such as a cold cathode discharge tube or a linearly arranged point light source such as a light emitting diode array into planar light. Specifically, a typical backlight is a method in which a linear light source is provided at a side end of a liquid crystal element and planar light is obtained using a light guide such as an acrylic plate (side light method).
An optical element formed of a prism array or the like is provided on the light emitting surface to obtain desired optical characteristics. The sidelight method is disclosed in, for example, JP-A-61-99187 and JP-A-63-62104. In order to more effectively bring out the general characteristics of a liquid crystal display device, which is lightweight and thin, it is preferable to use a sidelight method that can make the backlight device thin. Liquid crystal display devices such as portable personal computers in recent years are preferable. , A sidelight type backlight is often used.

【0003】液晶表示素子用のバックライトに要求され
る最も重要な性能は輝度であり、近年の液晶素子の高性
能化に伴って、バックライトに対する輝度向上の要求も
さらに高まりつつある。例えば透過型フルカラー液晶素
子は高精細化が進み、これに伴って一般的には表示素子
自体の光線透過率が低下することから、バックライトに
要求される輝度が必然的に高くなる。またノートブック
型パーソナルコンピューターあるいはモバイル端末と呼
称される携帯型パーソナルコンピューターはバッテリー
電源で使用されることから、そのバックライトには低い
消費電力で十分な輝度の確保が要求される。これらの要
求に応えるため、前記サイドライト方式からなるバック
ライトに於いては、プリズムアレー等からなるシートを
多用して光学的集光作用によって正面輝度を確保するこ
とによって出射光線を有効利用することが一般的には行
われて来たが、これらを多用することは大きなコスト増
を招くばかりか、視野角特性が狭くなる等の弊害も生む
ため、より簡易な手段によって高い光学特性を有した高
輝度のバックライトを提供する技術の出現が待ち望まれ
ていた。この要求に沿う以下の考え方が公知となってい
る。すなわち、バックライトから照射される光を部分偏
光とする方法である。
The most important performance required for a backlight for a liquid crystal display element is luminance. With the recent improvement in the performance of liquid crystal elements, a demand for higher luminance for the backlight is increasing. For example, in a transmission type full-color liquid crystal element, the definition is advanced, and generally the light transmittance of the display element itself is reduced, so that the luminance required for the backlight is necessarily increased. In addition, since a notebook personal computer or a portable personal computer called a mobile terminal is used with a battery power source, it is necessary to ensure sufficient luminance with low power consumption for its backlight. In order to respond to these demands, in the backlight using the sidelight method, a sheet made of a prism array or the like is frequently used, and the emitted light is effectively used by securing the front luminance by an optical condensing action. Although these methods have been generally used, the frequent use of these materials not only causes a large increase in cost but also causes adverse effects such as narrowing of the viewing angle characteristics. The emergence of a technology for providing a high-brightness backlight has been awaited. The following ideas that meet this requirement are known. That is, this is a method in which light emitted from the backlight is converted into partially polarized light.

【0004】一般的な液晶素子は液晶のねじれ構造を利
用するという原理上、表示輝度に関して次のような制約
があった。つまり、液晶素子は表示画素毎の光量を制御
する微小な光シャッターの機能を持たせるため、液晶を
封入するガラス等の基板内側には微小な電極やカラーフ
ィルター等が配置されるとともに外側には偏光板が貼り
合わされた構成となっており、この偏光板はある基準面
内の電場振動成分を透過し基準面と直角方向に電場振動
面をもつ光成分を吸収する性質があるため、通常バック
ライトから照射される自然光の全光量のうち少なくとも
半分は偏光板で吸収されるという原理上の制約である。
この制約を克服するには、バックライトから照射される
光を部分偏光とする方法が有効である。
A general liquid crystal element has the following restrictions on display luminance due to the principle of using a twisted structure of liquid crystal. In other words, in order for the liquid crystal element to have a function of a minute optical shutter for controlling the amount of light for each display pixel, minute electrodes and color filters are arranged inside the substrate such as glass for enclosing the liquid crystal, and outside the substrate. A polarizing plate is bonded to the polarizing plate.This polarizing plate has the property of transmitting an electric field vibration component in a certain reference plane and absorbing a light component having an electric field vibration plane in a direction perpendicular to the reference plane. The principle is that at least half of the total amount of natural light emitted from the light is absorbed by the polarizing plate.
In order to overcome this limitation, it is effective to use light emitted from the backlight as partially polarized light.

【0005】すなわち、液晶パネルの下側基板の偏光板
とバックライト側の導光板との間に偏光分離板を配置す
ることにより出射光を部分偏光とする方法が知られてい
る。この偏光分離板は互いに振動面が直交関係にある2
つの偏光成分(ここではP偏光、S偏光とする)のう
ち、一方を直接出射して利用すると共に、他方をバック
ライト側に戻して光源光として再利用するために設けら
れており、これにより液晶表示装置の輝度上昇を実現で
きる。例えば、月刊ディスプレイ1997年6月号p.
82には、図9に示すような液晶表示装置が開示されて
いる。この液晶表示装置は、線状光源104、リフレク
ター105、導光体101および反射板106を備えた
バックライトの導光体101の光出射側に、拡散板(図
示せず)、レンズ板(図示せず)および偏光分離板10
8が設けられ、その上に偏光板107を有する液晶表示
素子110が設けられている。
That is, there is known a method in which a polarized light separating plate is disposed between a polarizing plate on a lower substrate of a liquid crystal panel and a light guide plate on a backlight side so that emitted light is partially polarized. The polarized light separating plates have vibration surfaces orthogonal to each other.
One of the two polarized light components (here, P-polarized light and S-polarized light) is provided for direct emission and use, and the other is returned to the backlight side for reuse as light source light. The brightness of the liquid crystal display device can be increased. For example, see the monthly display June 1997 p.
82 discloses a liquid crystal display device as shown in FIG. This liquid crystal display device includes a diffusion plate (not shown) and a lens plate (not shown) on the light emitting side of a light guide 101 of a backlight including a linear light source 104, a reflector 105, a light guide 101, and a reflection plate 106. Not shown) and the polarization separator 10
8, and a liquid crystal display element 110 having a polarizing plate 107 is provided thereon.

【0006】前述の直線偏光反射光再利用の考え方を応
用した技術に関しては類似構成の素子が、偏光分離効率
の向上あるいは表示特性向上等の目的で、数多く提案さ
れている。これらは、特開平6―250169号、特開
平6―265892号、特開平6―337413号、特
開平7―20466号、特開平7―49496号、特開
平7―64085号、特開平7―72475号、特開平
8―271892号、特開平9―146092号、特開
平9―288274号、特開平10―20310号、特
開平10―48628号、特開平10―293212
号、特開平10―319393号、特開平11―133
409号、特開平11―142849号、特開平11―
149074号、特開平11―96819号等に開示さ
れているまた、月刊ディスプレイ1997年6月号p.
81には、図10に示すような液晶表示装置が開示され
ている。
[0006] Regarding the technology using the above-mentioned concept of reusing the linearly polarized reflected light, many elements having a similar configuration have been proposed for the purpose of improving the polarization separation efficiency or the display characteristics. These are described in JP-A-6-250169, JP-A-6-265892, JP-A-6-337413, JP-A-7-204466, JP-A-7-49496, JP-A-7-64085, and JP-A-7-72475. JP-A-8-271892, JP-A-9-146092, JP-A-9-288274, JP-A-10-20310, JP-A-10-48628, JP-A-10-293212
JP-A-10-319393, JP-A-11-133
409, JP-A-11-142849, JP-A-11-142
No. 149074, JP-A-11-96819, and the like, and monthly display June, 1997, p.
81 discloses a liquid crystal display device as shown in FIG.

【0007】この液晶表示装置は、前述の偏光分離板1
08の機能が、直線偏光分離の代わりに円偏光分離機能
であることが特徴である。この構成の場合は、四分の一
波長板109を偏光分離板108の上部に設けることに
よって、直線偏光に近い楕円偏光に変換することがで
き、液晶素子下板の偏光板107の偏光面(図示せず)
に楕円長軸を合わせることによって前述と同様の原理で
液晶表示装置の輝度上昇を実現できる。この円偏光反射
光再利用の考え方を応用した技術に関しても類似構成の
素子が数多く提案されている。これらは、特開平8―2
71837号、特開平9―304770号、特開平10
―54909号、特開平10―142407号、特開平
10―197722号、特開平10―206636号、
特開平10―232313号、特開平10―25393
0号、特開平10―293211号、特開平10―30
1097号、特開平10―319235号、特開平10
―321025号、特開平10―321026号、特開
平10―339812号、特開平11―64841号、
特開平11―125717号、特開平11―13323
1号、特開平11―160539号等に開示されてい
る。
This liquid crystal display device is composed of
08 is characterized in that it is a circularly polarized light separating function instead of a linearly polarized light separating function. In the case of this configuration, by providing the quarter-wave plate 109 above the polarization splitting plate 108, it can be converted into elliptically polarized light that is close to linearly polarized light. (Not shown)
By adjusting the major axis of the ellipse to, it is possible to increase the luminance of the liquid crystal display device on the same principle as described above. A number of devices having a similar configuration have been proposed for a technology that uses the concept of reusing circularly polarized reflected light. These are disclosed in JP-A-8-2.
71837, JP-A-9-304770, JP-A-10
-54909, JP-A-10-142407, JP-A-10-197722, JP-A-10-206636,
JP-A-10-232313, JP-A-10-25393
0, JP-A-10-293221, JP-A-10-30
1097, JP-A-10-319235, JP-A-10-319235
-321,025, JP-A-10-321026, JP-A-10-339812, JP-A-11-64841,
JP-A-11-125717, JP-A-11-13323
No. 1, JP-A-11-160539 and the like.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術は、いずれも導光板自体は偏光分離機能を持
たないため、偏光分離板等の偏光分離機能を有する部品
(例えば屈折率の異なる2種の透明材料を交互に積層し
た多層フィルム等)と組み合わせて用いることが必須で
あった。このことは、反射偏光再利用を意図する限り、
部品点数の増加を回避できないことを意味し、これは市
場からの液晶表示素子への要求である、さらなる軽量
化、薄肉化、およびコスト低減に反していた。部品点数
の増加は、表示品質の低下にもつながっているため製造
面にも悪い影響があった。
However, in the prior arts described above, since the light guide plate itself does not have a polarization separation function, a component having a polarization separation function such as a polarization separation plate (for example, two types having different refractive indexes). In combination with a multilayer film in which transparent materials are alternately laminated. This means that as long as the intention is to reuse reflected polarization,
This means that an increase in the number of parts cannot be avoided, which is contrary to the demand for liquid crystal display devices from the market, which is further reduced in weight, thickness, and cost. The increase in the number of parts has a negative effect on the manufacturing side because it leads to a decrease in display quality.

【0009】例えば部品間の隙間の制御が容易ではな
く、部品間距離の均一性が乱れると表示むらの原因とな
ることから、結果的に歩留まりが悪いといった問題があ
った。本発明はこのような従来技術の課題を解決するた
めになされたものであり、本発明の目的は、導光体に入
射した照明光線を効率良く利用し、液晶表示素子の表示
輝度向上を達成するために用いられる偏光分離と導光出
射の両機能を、導光体に持たせることにある。この目的
が達成されれば、バックライトの軽量化、薄肉化を図る
ことが可能になり、さらには、その組立工程を容易にす
ることで歩留まりをも改善することができる。
For example, it is not easy to control the gap between the components, and if the uniformity of the distance between the components is disturbed, display unevenness is caused. As a result, there is a problem that the yield is low. The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and an object of the present invention is to efficiently use an illumination light beam incident on a light guide to achieve an improvement in display brightness of a liquid crystal display device. An object of the present invention is to provide the light guide with both functions of polarization separation and light guide emission used for the light guide. If this object is achieved, it is possible to reduce the weight and thickness of the backlight, and it is also possible to improve the yield by facilitating the assembly process.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、液晶表
示素子のバックライトを構成する透明固体物質からなる
板状導光体であって、その光出射面には偏光分離機能を
有する微細凹凸が形成され、出射面と対向する面には光
源からの光を出射面方向へ反射するプリズム状凹凸が設
けられていることを特徴とする導光体に存する。更に、
上記微細凹凸が前記出射面に形成された実質的に平行な
微細線状リブの集合体であることもその態様の一つとす
る。更に、上記線状リブは、そのピッチが0.1〜2μ
m、平均開口幅が0.05〜1.5μm、リブ高さが平
均開口幅の2〜8倍であること、や導光体を成す物質
が、屈折率1.34〜1.71の、透明高分子化合物で
あることもその態様の一つとする。また、液晶表示素子
のバックライトであって、上記要旨の導光体と該導光体
に光を供給する光源とを構成要素とすることを特徴とす
るバックライトもまた本発明の要旨の一つとする。
The gist of the present invention is to provide a plate-like light guide made of a transparent solid substance constituting a backlight of a liquid crystal display element, and a light exit surface of the plate-like light guide having a polarization separating function. The light guide is characterized in that the unevenness is formed, and the surface facing the emission surface is provided with prismatic unevenness for reflecting the light from the light source in the direction of the emission surface. Furthermore,
One of the aspects is that the fine unevenness is an aggregate of substantially parallel fine linear ribs formed on the emission surface. Further, the pitch of the linear ribs is 0.1 to 2 μm.
m, the average opening width is 0.05 to 1.5 μm, the rib height is 2 to 8 times the average opening width, and the substance forming the light guide has a refractive index of 1.34 to 1.71, A transparent polymer compound is one of the embodiments. Further, a backlight for a liquid crystal display device, which comprises the light guide of the above-described gist and a light source for supplying light to the light guide, is also included in the gist of the present invention. One.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の導光体の具体例に
ついて図面を用いて説明する。図1は本発明の好ましい
態様を示す概念図である。導光体101の上方出射面に
は偏光分離機能を有する微細凹凸102が形成されてい
る。また対向する面には光源から入射されて来る光を出
射面方向へ反射するプリズム状凹凸103が配されてい
る。一般的に、微細凹凸の幅、深さ等の寸法が入射光の
波長に比較して充分に大きいときは幾何光学に則った反
射屈折現象が観測されるが、一方これらの寸法が波長と
同等のときには幾何光学に則った反射屈折現象は観測さ
れず、光の波動としての特徴が強く現れ、光を伝えてい
る媒体との相互作用の結果としての回折現象が観測され
る。本発明においては、微細凹凸の幅、深さは可視光の
波長域とほぼ同等とすることにより、後者の回折現象を
起こさせ、複数の回折光の重ね合わせの結果として偏光
分離機能を制御するものである。まず導光体の上方出射
面に形成される微細凹凸102の偏光分離機能について
図2を用いて説明する
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific examples of the light guide of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a preferred embodiment of the present invention. On the upper emission surface of the light guide 101, fine unevenness 102 having a polarization separation function is formed. In addition, prism-shaped irregularities 103 that reflect the light incident from the light source in the direction of the emission surface are arranged on the facing surface. In general, when dimensions such as width and depth of fine irregularities are sufficiently large compared to the wavelength of incident light, catadioptric phenomena based on geometrical optics are observed, but these dimensions are equivalent to wavelength. In this case, the reflection and refraction phenomenon based on the geometrical optics is not observed, and the characteristic as the wave of the light appears strongly, and the diffraction phenomenon as a result of the interaction with the medium transmitting the light is observed. In the present invention, the width and depth of the fine irregularities are substantially equal to the wavelength range of visible light, thereby causing the latter diffraction phenomenon and controlling the polarization separation function as a result of superposition of a plurality of diffracted lights. Things. First, the polarization separation function of the fine unevenness 102 formed on the upper emission surface of the light guide will be described with reference to FIG.

【0012】通常の光源は無偏光光であるため導光体内
を伝わる光も無偏光光である。これは光の、ある面内の
電場振動成分と、これと直交する電場振動成分の強度が
統計的に等しいことを意味する。無偏光光が下方から上
方へ進み偏光分離機能を有する微細凹凸部分102に到
達すると、一部の光は出射され、残りの光は反射され
る。これらの出射光、反射光とも出射面と垂直なある基
準面内の電場振動成分(以降、P成分)と、これに直交
する電場振動成分(以降、S成分)との間に強度差が生
じる。この強度差は入射光の波長、微細凹凸の寸法、媒
体の屈折率等の条件に依存する。ある条件ではP成分が
強く、S成分が弱くなるが、また別な条件ではこの強度
差は逆転することもある。
Since a normal light source is non-polarized light, light transmitted through the light guide is also non-polarized light. This means that the intensity of the electric field vibration component in a certain plane of the light and the intensity of the electric field vibration component orthogonal thereto are statistically equal. When the unpolarized light travels upward from below and reaches the fine uneven portion 102 having the polarization separation function, some light is emitted and the remaining light is reflected. In both the emitted light and the reflected light, an intensity difference occurs between an electric field vibration component (hereinafter, P component) in a certain reference plane perpendicular to the emission surface and an electric field vibration component orthogonal to the electric field vibration component (hereinafter, S component). . This difference in intensity depends on conditions such as the wavelength of incident light, the size of fine irregularities, and the refractive index of the medium. Under certain conditions, the P component is strong and the S component is weak, but under other conditions, this intensity difference may be reversed.

【0013】図2においては、光をP成分とS成分と別
々に示して有り、P成分は強くS成分は弱く出射されて
いるときの状態を表している。すなわち、図2に示すよ
うに微細凹凸102を実質的に平行な、ある程度高さの
ある(溝深さの深い)リブ(線状リブ)で構成すると、
このリブの長手方向と平行方向の波の光(P成分)は凹
凸と相互作用した結果として表面平滑な透明体から空気
中に出射する回折光に変換されるが、このリブの長手方
向と直角方向の波の光(S成分)は凹凸との相互作用に
おいてほとんどは反射する回折光に変換され導光体10
1中に返り、出射光は僅かになる。
In FIG. 2, light is separately shown as a P component and an S component, and the P component represents a state when the S component is emitted strongly and the S component is emitted weakly. That is, as shown in FIG. 2, when the fine unevenness 102 is formed of substantially parallel ribs (linear ribs) having a certain height (a deep groove depth),
The light (P component) of the wave in the direction parallel to the longitudinal direction of the rib is converted into diffracted light emitted from the transparent body having a smooth surface into the air as a result of the interaction with the unevenness, and is perpendicular to the longitudinal direction of the rib. The light (S component) of the wave in the direction is converted into diffracted light which is mostly reflected in the interaction with the unevenness, and the light guide 10
It returns to 1 and the emitted light becomes small.

【0014】従って、出射光は微細凹凸102を形成す
るリブの長手方向と平行方向の成分を主とする偏光光と
なる。反射して導光体101中に戻った光は、プリズム
状凹凸103等によって導光体内で反射を繰り返す光と
されたり、あるいは、導光体から外部へ出射後反射板1
06、あるいはリフレクター105で反射され再び導光
体内に入射した結果、再度出射面に向かい、P波は出射
光、S波は反射光となる。これが繰り返され、偏光光が
出射光となる。
Therefore, the emitted light is polarized light mainly composed of components in the direction parallel to the longitudinal direction of the ribs forming the fine irregularities 102. The light that has been reflected and returned to the light guide 101 is light that is repeatedly reflected in the light guide due to the prismatic irregularities 103 or the like, or the light that has been emitted from the light guide to the outside and the reflection plate 1
06 or as a result of being reflected by the reflector 105 and entering the light guide again, the light again travels toward the emission surface, and the P wave is emitted light and the S wave is reflected light. This is repeated, and the polarized light becomes the emitted light.

【0015】上記では、出射される偏光光はP成分とし
て説明したが、リブの構成を変えれば、リブの長手方向
と直角方向の波の光(S成分)を出射光とすることも可
能である。微細凹凸102の形態は、実質的に平行な微
細直線状リブの集合体である。この集合体は、必ずしも
出射面全体に均一に形成される必要はない。またリブは
不連続面を有していてもよい。該集合体の一例を図3に
示す。図3(a)は平行連続リブ、(b)は平行不連続
リブ、(c)は平行互い違いリブ、(d)はドメイン型
リブ、(e)は平行ランダムリブの例である。その他、
用途に応じ、リブ同士が平行でないもの、集合体の方向
が異なるもの等任意に設計可能である。その他、リブの
幅や溝の幅を段階的に変化させたり、リブの高さ(溝の
深さ)を段階的に変化させることにより、光量、偏光波
長を調節することもできる。
In the above description, the emitted polarized light is described as the P component. However, if the configuration of the rib is changed, light of a wave (S component) in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the rib can be used as the emitted light. is there. The form of the fine unevenness 102 is an aggregate of substantially parallel fine linear ribs. This aggregate does not necessarily need to be formed uniformly over the entire exit surface. Further, the rib may have a discontinuous surface. FIG. 3 shows an example of the aggregate. 3A shows an example of parallel continuous ribs, FIG. 3B shows an example of parallel discontinuous ribs, FIG. 3C shows an example of parallel staggered ribs, FIG. 3D shows an example of domain type ribs, and FIG. Others
Depending on the application, the ribs can be arbitrarily designed, such as non-parallel ribs, aggregates with different directions. In addition, the light amount and the polarization wavelength can be adjusted by changing the width of the rib or the width of the groove stepwise, or by changing the height of the rib (depth of the groove) stepwise.

【0016】実質的に平行な微細直線状リブの集合体で
あれば出射光の最大強度偏光面はこのリブの延びる方向
で決めることができる。線状リブと基材とは実質的に一
体で、光学的界面が無いことが好ましい。すなわち、線
状リブは基材に直接形成されるのが望ましい。微細凹凸
102の形態は、実質的に平行な微細線状リブの集合体
であってその断面が略多角形である。この略多角形は、
略矩形または略台形であることが好ましいが、厳密な幾
何学的多角形を指すものではなく、頂点が無くなめらか
な角からなるもの、辺が曲線であるものも含む。
In the case of a set of substantially parallel fine linear ribs, the plane of maximum intensity polarization of emitted light can be determined by the direction in which the ribs extend. It is preferable that the linear rib and the substrate are substantially integral and have no optical interface. That is, the linear ribs are desirably formed directly on the base material. The form of the fine unevenness 102 is an aggregate of substantially parallel fine linear ribs, and the cross section thereof is substantially polygonal. This approximately polygon
The shape is preferably a substantially rectangular or substantially trapezoidal shape, but does not indicate a strict geometric polygon, but also includes a shape having smooth corners without vertices and a shape having curved sides.

【0017】断面形状例を図4に示す。矩形(a)、三
角形(b)、台形(c)、半円形(d)、角のない矩形
(e)、波形(f)、鋸刃形(g)、逆半円形(h)、
ステップ形(i)等、任意に設計可能である。設計およ
び製造の便宜を図る観点から、リブの集合体は、同一の
断面形状とすることが好ましく、またリブは一定の周期
で配置されることが好ましい。偏光分離機能はこの空間
的配置に強く依存することから、ここで本発明の好まし
いリブ配置を示すため、いくつかの語彙を下述の如く定
義する。 ピッチ203:基材面上に配置したリブの一周期距離。 溝202:隣り合うリブの間の空間。 開口幅:基材面と平行な面内における溝の幅。矩形
(a)以外の断面形状では開口幅は基材面からの高さに
より変化する。 最大開口幅204:開口幅の最大値。ほとんどの場合、
溝の上端の開口幅。 最小開口幅205:開口幅の最小値。ほとんどの場合、
溝の下端の開口幅。 リブ高さ206:基材面からリブ頂上までの距離。 平均開口幅:最大開口幅204と最小開口幅205の単
純平均値。 アスペクトレシオ:リブ高さ206を平均開口幅で除し
た値。
FIG. 4 shows an example of the cross-sectional shape. Rectangle (a), triangle (b), trapezoid (c), semicircle (d), rectangle without corners (e), waveform (f), saw blade (g), inverted semicircle (h),
It can be arbitrarily designed such as a step type (i). From the viewpoint of facilitating design and manufacturing, it is preferable that the aggregate of the ribs has the same cross-sectional shape, and the ribs are preferably arranged at a constant period. Since the polarization splitting function strongly depends on this spatial arrangement, some vocabulary is defined here below to illustrate the preferred rib arrangement of the present invention. Pitch 203: one cycle distance of the rib arranged on the base material surface. Groove 202: Space between adjacent ribs. Opening width: The width of the groove in a plane parallel to the substrate surface. In a cross-sectional shape other than the rectangle (a), the opening width changes depending on the height from the substrate surface. Maximum opening width 204: The maximum value of the opening width. In most cases,
The opening width at the top of the groove. Minimum opening width 205: The minimum value of the opening width. In most cases,
The opening width at the bottom of the groove. Rib height 206: the distance from the substrate surface to the top of the rib. Average opening width: A simple average value of the maximum opening width 204 and the minimum opening width 205. Aspect ratio: A value obtained by dividing the rib height 206 by the average opening width.

【0018】以下、好ましいリブ配置について説明す
る。ピッチ203は0.4〜2μmが好ましく、0.4
〜1μmがより好ましい。リブ製造の便宜上、開口幅は
上方ほど大きく、下方ほど小さくすることが好ましい。
平均開口幅は0.2〜1.5μmが好ましく、0.2μ
m〜0.8μmがより好ましい。アスペクトレシオは
0.5〜10が好適で、好ましくは1.5〜10であ
り、さらに好ましくは2.5〜10である。これらの空
間的配置の最適化は以下の考え方を用いて実施すること
ができる。すなわち、透明固体物質内を無限個の電磁波
が進んできて微細凹凸領域に到達している定常状態を考
える。微細凹乙領域の構造的因子により無限個の電磁波
はある固有の共鳴状態を形成する。
Hereinafter, a preferred rib arrangement will be described. The pitch 203 is preferably 0.4 to 2 μm,
11 μm is more preferable. For convenience of rib production, it is preferable that the opening width is larger as it goes upward and smaller as it goes below.
The average opening width is preferably 0.2 to 1.5 μm, and 0.2 μm
m to 0.8 μm is more preferable. The aspect ratio is preferably from 0.5 to 10, preferably from 1.5 to 10, and more preferably from 2.5 to 10. Optimization of these spatial arrangements can be implemented using the following concept. That is, consider a steady state in which an infinite number of electromagnetic waves travel in the transparent solid material and reach the fine irregularities. An infinite number of electromagnetic waves form a specific resonance state due to the structural factors of the micro-concave region.

【0019】この状態を解釈するために、状態を空間調
和波(平面波)の重ね合わせ(Coupled Wave)として
表し、電場振動を対象としたMaxwell方程式で記述す
る。この方程式では、回折効率は、直線状リブ高さ、リ
ブ幅、溝幅の透明固体物質ディメンジョン、透明固体物
質の屈折率および入射光波長の関数である。実際には、
透明固体物質内、微細凹乙領域、気体または真空の各領
域境界における位相整合条件をもとに設定した連立微分
方程式を、計算機で解くことによって回折効率を求める
ことができる。当該方法による計算例を図5に示す。
In order to interpret this state, the state is represented as a superposed (coupled wave) of spatial harmonic waves (plane waves), and is described by Maxwell's equation for electric field vibration. In this equation, diffraction efficiency is a function of the linear solid height, rib width, groove width transparent solid material dimension, transparent solid material refractive index, and incident light wavelength. actually,
Diffraction efficiency can be obtained by solving a simultaneous differential equation set based on the phase matching conditions in the transparent solid material, the fine concave region, the boundary of each region of gas or vacuum with a computer. FIG. 5 shows a calculation example according to this method.

【0020】これは直線状リブの断面が矩形であって、
そのピッチは1.0μm、開口幅は0.5μm、の時の
リブ高さ/入射光波長比とP成分およびS成分の透過率
との関係を示したものである。例えば、リブ高さが波長
の3.1倍の時、P波の透過率が約80%、S波の透過
率が約30%であることが解る。液晶素子は、液晶を封
入するガラス等の基盤外側には偏光板が貼り合わされた
構成となっており、この偏光板はある基準面内の電場振
動成分を透過し基準面と直交する電場振動成分を吸収す
る性質があることから、導光体からの出射光の最大強度
偏光面を偏光板の基準面と一致させることにより、出射
全光量の少なくとも50%超を液晶素子に導くことがで
きる。
This is because the cross section of the linear rib is rectangular,
The relationship between the rib height / incident light wavelength ratio and the transmittance of the P component and the S component when the pitch is 1.0 μm and the opening width is 0.5 μm is shown. For example, when the rib height is 3.1 times the wavelength, the transmittance of the P wave is about 80% and the transmittance of the S wave is about 30%. The liquid crystal element has a structure in which a polarizing plate is attached to the outside of a substrate such as glass for enclosing liquid crystal, and the polarizing plate transmits an electric field vibration component in a certain reference plane and is an electric field vibration component orthogonal to the reference plane. Therefore, by matching the maximum intensity polarization plane of the light emitted from the light guide with the reference plane of the polarizing plate, at least 50% or more of the total emitted light amount can be guided to the liquid crystal element.

【0021】次に、出射面と対向する面に形成されるプ
リズム状の凹凸103について図1、図6を用いて説明
する。プリズム状の凹凸103は、導光体101側端に
配置された光源104から導光体101内に入り全反射
して導光体101全体に浸透してくる光の一部を、上方
に向けるために形成されている。概念としては幾何光学
に則った光学面における鏡面反射を利用する。したがっ
て、この凹凸形状の設計には、光源から導光体に入射し
全反射する光の進行角度分布から求められる鏡面の最適
傾斜角、面積、配置を考慮する必要がある。また出射面
内の光量均斉性を制御するにはプリズム状の凹凸103
の存在面密度を調整する。
Next, the prism-shaped unevenness 103 formed on the surface opposite to the emission surface will be described with reference to FIGS. The prismatic irregularities 103 enter a part of the light guide 101 from the light source 104 disposed at the end of the light guide 101 and partially reflect light that is totally reflected and penetrates the entire light guide 101. Is formed for. As a concept, specular reflection on an optical surface according to geometrical optics is used. Therefore, in designing the uneven shape, it is necessary to consider the optimum tilt angle, area, and arrangement of the mirror surface, which is obtained from the traveling angle distribution of the light that enters the light guide from the light source and is totally reflected. In order to control the light intensity uniformity in the light exit surface, prism-shaped irregularities 103 are used.
Is adjusted.

【0022】図1を用いて説明すると、頂角θは50〜
70度、好ましくは55〜65度または110〜130
度、好ましくは115度〜125度程度が良い。位置は
少なくとも線状光源近傍から光源と反対側の端部までの
範囲、面積(導光板の面積に対するプリズム状凹凸10
3が導光板に接する下辺の面積)は導光板の一面(反射
面)の面積の50〜90%、好ましくは75〜80%程
度が良い。粗密は光源近傍を粗に、離れるに従って密に
配置するのが良く、粗密の配置は、光源と離れた位置の
凹凸密度を100%、中央部を60%、光源近傍を25
%程度のように変化させるのが全面均一な出射光量を得
る上で好ましい。また、プリズム状凹凸103の頂角θ
を二等分する頂角二等分線Aの光源側に面する角度αは
85度〜90度、好ましくは87度〜89度程度とされ
るのが良い。
Referring to FIG. 1, the apex angle θ is 50 to
70 degrees, preferably 55-65 degrees or 110-130
Degrees, preferably about 115 degrees to 125 degrees. The position is at least in the range and area from the vicinity of the linear light source to the end opposite to the light source (the prism-shaped unevenness 10 with respect to the area of the light guide plate).
The area of the lower side where 3 is in contact with the light guide plate) is 50 to 90%, preferably 75 to 80%, of the area of one surface (reflection surface) of the light guide plate. It is preferable to arrange the density close to the light source densely as the distance from the light source increases, and the density is 100%, the central part is 60%, and the density near the light source is 25%.
% Is preferable in order to obtain a uniform light emission amount over the entire surface. Also, the apex angle θ of the prismatic irregularities 103
The angle α facing the light source side of the apex angle bisecting line A bisecting the above is 85 to 90 degrees, preferably about 87 to 89 degrees.

【0023】プリズム状の凹凸103の形状例には図8
(a)〜(d)に示す様に、光源と平行な線状のV字溝
またはV字型凸リブや、互いに独立した円錐すり鉢状く
ぼみまたは円錐すり鉢状ドット、あるいは角錐状くぼみ
または角錐状ドットなどが含まれるが、これらに限定さ
れるものではない。プリズム状の凹凸103の形成方法
としては、この反転形状を金型に形成しておき、導光体
101の成形時にこの形状を転写して形成する、機械的
な切削加工あるいはサンドブラスと処理により導光体に
101に凹凸を設ける、導光体101の化学的なエッチ
ング加工により凹凸を設ける等があるが、これらに限定
されるものではない。通常、サイドライト型バックライ
トの導光体101は、導光体101側端から入射した光
源104からの光を導光体101全体に浸透するため
に、出射面およびその対向面での全反射現象を利用して
いるが、当該導光体においても全反射現象が利用できる
ことについて補足する。まず出射面の偏光分離機能を有
する微細凹凸部分102は凹凸寸法が光の波長と同レベ
ルであるため、幾何光学的には図7のような二層構造体
と同義の全反射現象を呈する。
FIG. 8 shows an example of the shape of the prism-shaped unevenness 103.
As shown in (a) to (d), a linear V-shaped groove or a V-shaped convex rib parallel to the light source, a cone-shaped pit or a cone-shaped dot independent of each other, or a pyramid-shaped dent or pyramid-shaped Examples include, but are not limited to, dots. As a method of forming the prismatic irregularities 103, this inverted shape is formed in a mold, and this shape is transferred and formed at the time of molding the light guide 101, by mechanical cutting or sandblasting. The light guide 101 may be provided with irregularities, or the light guide 101 may be provided with irregularities by a chemical etching process. However, the present invention is not limited thereto. Normally, the light guide 101 of the sidelight type backlight has a total reflection at the emission surface and its opposite surface in order to penetrate light from the light source 104 incident from the light guide 101 side end into the entire light guide 101. Although the phenomenon is used, it is supplemented that the total reflection phenomenon can be used in the light guide. First, the fine uneven portion 102 having the polarization splitting function on the emission surface exhibits the total reflection phenomenon equivalent to the two-layer structure as shown in FIG. 7 because the uneven size is the same level as the wavelength of light.

【0024】一方、対向面においてはプリズム状凹凸1
03の形成されていない部分で全反射現象が起きる。プ
リズム状凹凸103を粗密に設けることにより、出射光
量の調節が可能となる。したがって、該導光体101は
通常のサイドライト型バックライトに好適に用いること
ができる。導光体101は、屈折率1.34〜1.71
の、透明高分子化合物で形成することが好ましい。透明
高分子化合物としては、多価アクリレート、多価メタク
リレート、モノアクリレート、モノメタクリレートから
選ばれるモノマーから重合して得られるアクリル系樹
脂、あるいはポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系
樹脂、または環状ポリオレフィン系樹脂が好適に用いら
れる。導光体101の成形方法には、透明固体材料の精
密切削、レーザー切削、あるいはフォトリソグラフィに
より微細凹凸を転写した精密スタンパーを用いた転写方
法が利用できるが、これらに限定されるものではない。
この発明は図6に示すようなサイドライト型バックライ
ト形態で実施することができる。
On the other hand, on the opposite surface, the prismatic irregularities 1
A total reflection phenomenon occurs in a portion where 03 is not formed. By providing the prismatic irregularities 103 in a coarse and dense manner, the amount of emitted light can be adjusted. Therefore, the light guide 101 can be suitably used for an ordinary sidelight type backlight. The light guide 101 has a refractive index of 1.34 to 1.71.
Of a transparent polymer compound. As the transparent polymer compound, an acrylic resin obtained by polymerizing from a monomer selected from polyhydric acrylate, polyhydric methacrylate, monoacrylate, and monomethacrylate, or a polycarbonate resin, a polyester resin, or a cyclic polyolefin resin is preferable. Used for As a molding method of the light guide 101, a precision solid cutting of a transparent solid material, a laser cutting, or a transfer method using a precision stamper to which fine irregularities are transferred by photolithography can be used, but the method is not limited thereto.
The present invention can be implemented in a sidelight type backlight form as shown in FIG.

【0025】図6は請求項1ないし4の導光体をバック
ライトに組み入れた状態を示す断面図であり、この図を
用いて、導光体内に入射した光線が出射する状況につい
て説明する。導光体の側端に配置された線状光源104
から発射される無偏光光は側端から入射し導光体内を全
反射しながら側方に進むが、その過程でプリズム状の凹
凸103に入射した光は上方へ向かい微細凹凸102に
到達する。微細凹凸102に到達した光の一部(P成分
偏光)は上方へ透過し出射され、他の光は導光体101
から出ることなく下方へ反射される。双方とも、前述し
たように最大強度偏光面を持つ部分偏光光となる。上方
へ透過出射する光の最大強度偏光面をP偏光面とする。
下方へ反射され、導光板101の下表面に到達した部分
偏光光(主としてS成分偏光)は、到達位置にプリズム
状凹凸103が存在する場合は導光体内を全反射する角
度条件で反射される。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the light guide according to claims 1 to 4 is incorporated in a backlight. The situation in which light rays entering the light guide are emitted will be described with reference to FIG. Linear light source 104 disposed at the side end of the light guide
The non-polarized light emitted from the light enters from the side end and travels to the side while being totally reflected in the light guide. In the process, the light incident on the prismatic irregularities 103 goes upward and reaches the fine irregularities 102. Part of the light (P-polarized light) that has reached the fine irregularities 102 is transmitted upward and emitted, and the other light is emitted from the light guide 101.
It is reflected downward without exiting from. Both are partially polarized light having a plane of maximum intensity polarization as described above. The maximum intensity polarization plane of the light transmitted and emitted upward is defined as a P polarization plane.
Partially polarized light (mainly S-component polarized light) that is reflected downward and reaches the lower surface of the light guide plate 101 is reflected under an angle condition that allows total reflection within the light guide when the prismatic irregularities 103 are present at the arrival position. .

【0026】一方、プリズム状凹凸103が無い部分に
到達した光は導光体より下方へ出射し、反射板106で
反射し再び導光体101に入射し、上方に向かう。反射
する光の偏光面回転挙動は反射面組成と形状に依存す
る。例えば、銀蒸着面を持つ反射板106の場合は、偏
光面が一定の角度回転するが、反射板106を発泡ポリ
エチレンテレフタレートで形成した場合はほぼ完全にラ
ンダムに回転する。したがって微細凹凸102で反射さ
れた光が導光体101の下表面を経て再び微細凹凸10
2に到達するときは無偏光光かまたは最大強度偏光面が
変化した部分偏光となっている。したがって、この光は
微細凹凸102を透過するP偏光面成分が増加している
ため、液晶素子に導かれ有効に照明する光量増加に寄与
する。
On the other hand, the light that has reached the portion without the prismatic irregularities 103 exits below the light guide, is reflected by the reflector 106, reenters the light guide 101, and travels upward. The polarization plane rotation behavior of the reflected light depends on the reflection surface composition and shape. For example, in the case of the reflection plate 106 having a silver vapor-deposited surface, the polarization plane rotates by a certain angle, but when the reflection plate 106 is formed of foamed polyethylene terephthalate, it rotates almost completely randomly. Therefore, the light reflected by the fine irregularities 102 passes through the lower surface of the light guide 101 again and then returns to the fine irregularities 10.
When it reaches No. 2, it is unpolarized light or partial polarized light whose maximum intensity polarization plane has changed. Therefore, since this light has an increased P-polarized plane component transmitted through the fine unevenness 102, it is guided to the liquid crystal element and contributes to an increase in the amount of light for effective illumination.

【0027】一方、再び微細凹凸102で反射される光
は導光体下面に進むが、前述と同様の反射および偏光面
回転を繰り返すことによって、出射光のP偏光面成分の
増加に寄与する。微細凹凸102での反射を無限回繰り
返した場合、光量利用率はある値に収束するが、これは
導光板101の下表面での出入射のロスがあるためで、
概ね75%程度となる。バックライトの面内輝度分布は
小さいことが望ましく、従来の技術では、白色インクを
印刷するなどして形成した拡散反射手段の配置を現物合
わせで確認しながら微調整を行ってきた。当該バックラ
イトにおいては、プリズム状凹凸の配置の微調整で同様
の効果が得られる。
On the other hand, the light reflected by the fine irregularities 102 again travels to the lower surface of the light guide, but by repeating the same reflection and rotation of the polarization plane as described above, contributes to an increase in the P-polarization plane component of the emitted light. When the reflection on the fine irregularities 102 is repeated infinitely many times, the light amount utilization rate converges to a certain value, but this is because there is a loss of incidence and incidence on the lower surface of the light guide plate 101,
It is about 75%. It is desirable that the in-plane luminance distribution of the backlight is small. In the related art, fine adjustment has been performed while checking the arrangement of the diffuse reflection means formed by printing white ink or the like on the actual product. In the backlight, similar effects can be obtained by finely adjusting the arrangement of the prismatic irregularities.

【0028】[0028]

【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はその要旨を
越えない限り、以下の実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 三菱レーヨン社製ポリメタクリル酸メチルの3mm厚キ
ャスト板をメタノールにて脱脂、乾燥した。キャスト板
の上面側に微細凹凸が形成されたニッケル製スタンパー
を、下面側にプリズム状凹部が形成されたステンレス製
スタンパーを設け、両スタンパーで挟みこんで230℃
に加熱した状態でプレス機にセットした。2MPaの圧
力で数秒間圧着し、圧力をゼロに戻した状態で90℃に
て3分間冷却した後、2枚のスタンパーを剥がし、室温
雰囲気にて冷却して板状導光体を得た。
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which should not be construed as limiting the scope of the present invention. Example 1 A 3 mm thick cast plate of polymethyl methacrylate manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. was degreased with methanol and dried. A nickel stamper with fine irregularities formed on the upper surface side of the cast plate, a stainless steel stamper with prism-shaped concave portions formed on the lower surface side, and sandwiched between both stampers, 230 ° C
And set in a press machine. After pressure bonding for 2 seconds at a pressure of 2 MPa, cooling at 90 ° C. for 3 minutes with the pressure returned to zero, the two stampers were peeled off, and the plate was cooled in a room temperature atmosphere to obtain a plate-shaped light guide.

【0029】ニッケル製微細凹凸スタンパーはフォトリ
ソグラフィで作られたガラス基材原盤から電鋳法により
転写して製作した。その形状は、ピッチ1μm、平均開
口幅0.5μm、の溝が10mm四方内に平行に並んだ
パターンをスタンパー全面に形成したもので、溝深さを
0.9μmに設定した。転写の結果、スタンパーの溝は
キャスト板上でリブを形成し、その形状はピッチ1μ
m、平均開口幅0.5μm、溝深さ0.8μmを確認し
た。一方、プリズム状凹部が形成されたステンレススタ
ンパーは、線状光源から離れるに従い密になるように配
置され、その平面部は概ね傾き30度(頂角は概ね12
0度)の斜面であるV字型溝状凹みを線状光源と平行方
向に機械切削により形成したものを用いた。スタンパー
のV字型凹みはV字型凸リブとして転写され、その平面
部は概ね30度となっていることを確認した。得られた
導光板の偏光分離機能を評価するために、下面側より波
長強度ピークを約550nmにもつ拡散無偏光光を、V
字型凸リブを避けて入射し、その直進出射光の偏光強度
の角度依存性を測定した。その結果、最大強度と最小強
度の比は2.3倍であった。
The nickel fine concave / convex stamper was manufactured by transferring an electroformed method from a glass substrate master made by photolithography. The shape was such that a pattern in which grooves having a pitch of 1 μm and an average opening width of 0.5 μm were arranged in parallel within 10 mm square was formed on the entire surface of the stamper, and the groove depth was set to 0.9 μm. As a result of the transfer, the groove of the stamper forms a rib on the cast plate, and the shape is a pitch of 1 μm.
m, average opening width 0.5 μm, and groove depth 0.8 μm. On the other hand, the stainless stamper in which the prism-shaped concave portions are formed is arranged so as to be denser as the distance from the linear light source increases, and the plane portion thereof has a tilt of approximately 30 degrees (vertical angle is approximately 12 degrees).
A V-shaped groove-shaped depression which is a slope of 0 °) formed by machine cutting in a direction parallel to the linear light source was used. The V-shaped dent of the stamper was transferred as a V-shaped convex rib, and it was confirmed that the plane portion thereof was approximately 30 degrees. In order to evaluate the polarization separation function of the obtained light guide plate, diffuse unpolarized light having a wavelength intensity peak at about 550 nm from the lower surface side was converted to V
The angle dependency of the polarization intensity of the straight-out light was measured while avoiding the letter-shaped convex rib. As a result, the ratio between the maximum intensity and the minimum intensity was 2.3 times.

【0030】すなわち、この導光板は無偏光光の入射光
に対し出射光はS成分7割、P成分3割となることが確
認された。次に、この導光板を用いたバックライトの実
施例について説明する。光源として冷陰極管、冷陰極管
の光を導光板端面に集めるためのリフレクター、該導光
板、導光板の下面側および周囲に設置して導光板から出
た光を再び導光板に戻すための銀蒸着フィルム反射板を
配置してバックライトを組み立てた。出射面中央部の輝
度を、偏光板の有る場合と無い場合の2ケース測定し
た。後者の偏光板の光軸はバックライトの最大偏光強度
面に一致させて測定した。冷陰極管の管電流を5mAと
して測定した結果、偏光板が無しの輝度は最大1090
cd/m2、偏光板が有る場合の輝度は最大550cd/
2であった。
That is, it was confirmed that the outgoing light of this light guide plate was 70% of the S component and 30% of the P component with respect to the incident light of the non-polarized light. Next, an embodiment of a backlight using the light guide plate will be described. A cold cathode tube as a light source, a reflector for collecting the light of the cold cathode tube on the end face of the light guide plate, the light guide plate, and a light guide plate provided on the lower surface side and around the light guide plate for returning light emitted from the light guide plate to the light guide plate again. A backlight was assembled by arranging a silver-evaporated film reflector. The luminance at the center of the emission surface was measured in two cases, with and without a polarizing plate. The optical axis of the latter polarizing plate was measured in accordance with the maximum polarization intensity plane of the backlight. As a result of measuring the tube current of the cold cathode fluorescent lamp at 5 mA, the luminance without the polarizing plate was 1090 at the maximum.
cd / m 2 , brightness with polarizer is 550 cd / max.
m 2 .

【0031】[比較例1]比較のために、上述構成の導
光板のみを、偏光分離微細凹凸のない導光板に置き換え
てバックライトを製作し、実施例と同様の条件で輝度を
測定した。その結果、偏光板が無い場合の輝度は最大1
160cd/m2、偏光板が有る場合の輝度は最大49
0cd/m2であった。
Comparative Example 1 For comparison, a backlight was manufactured by replacing only the light guide plate having the above-described structure with a light guide plate having no polarization-separated fine unevenness, and the luminance was measured under the same conditions as in the example. As a result, the luminance without the polarizer is 1 at the maximum.
160 cd / m 2 , with a polarizing plate, the maximum luminance is 49
It was 0 cd / m 2 .

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明は上記の如く、バックライトにお
いて導光体に入射した照明光線を効率良く利用し、液晶
表示素子の表示輝度を向上するために用いられる偏光分
離板と導光体の機能を、導光体単一で具現する手段を提
供するものである。本発明の導光板をバックライトに用
いれば、表示素子の軽量化、薄肉化を図れ、さらには、
バックライトの組立工程を容易にすることで歩留まりを
も改善することができる。
As described above, the present invention makes it possible to efficiently utilize the illuminating light rays incident on the light guide in the backlight, and to improve the polarization separation plate and the light guide used for improving the display brightness of the liquid crystal display element. The purpose of the present invention is to provide a means for realizing the function with a single light guide. If the light guide plate of the present invention is used for a backlight, the display element can be reduced in weight and thickness, and further,
The yield can be improved by facilitating the assembly process of the backlight.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の導光体の一例の側面図、部分拡大斜視
FIG. 1 is a side view and a partially enlarged perspective view of an example of a light guide of the present invention.

【図2】本発明の導光体の偏光分離機能を説明する概念
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a polarization separation function of the light guide of the present invention.

【図3】本発明の導光体の偏光分離凹凸のパターン説明
FIG. 3 is an explanatory view of a pattern of polarization separation unevenness of the light guide of the present invention.

【図4】本発明の導光体の偏光分離凹凸のリブ断面形状
の説明図
FIG. 4 is an explanatory view of a rib cross-sectional shape of the polarization separation unevenness of the light guide of the present invention.

【図5】本発明の導光体の波長と透過率を示すグラフFIG. 5 is a graph showing the wavelength and transmittance of the light guide of the present invention.

【図6】本発明のバックライトの一例の説明図FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a backlight according to the present invention.

【図7】本発明の導光体の光学的構成の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of an optical configuration of a light guide according to the present invention.

【図8】プリズム状の凹凸103の形状例の説明図FIG. 8 is an explanatory view of an example of the shape of the prismatic irregularities 103;

【図9】従来型の液晶表示素子の一例を示す模式図FIG. 9 is a schematic view showing an example of a conventional liquid crystal display element.

【図10】従来型の液晶表示素子の一例を示す模式図FIG. 10 is a schematic view showing an example of a conventional liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 導光体 102 微細凹凸 103 プリズム状凹凸 104 線状光源 105 リフレクター 106 反射板 107 偏光板 108 偏光分離板 109 四分の一波長板 110 液晶素子 201 リブ 202 溝 203 ピッチ 204 最大開口幅 205 最小開口幅 206 リブ高さ DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Light guide 102 Fine unevenness 103 Prism-shaped unevenness 104 Linear light source 105 Reflector 106 Reflection plate 107 Polarization plate 108 Polarization separation plate 109 Quarter wavelength plate 110 Liquid crystal element 201 Rib 202 Groove 203 Pitch 204 Maximum aperture width 205 Minimum aperture Width 206 rib height

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 劉 龍輝 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内 Fターム(参考) 2H038 AA55 BA06 2H042 AA02 AA04 AA26 BA04 BA20 DD01 DE04 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA14Z FA23Z FA41Z LA12 LA16 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Liu Tongki 1000 Kamoshita-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Mitsubishi Chemical Corporation Yokohama Research Laboratory F-term (reference) 2H038 AA55 BA06 2H042 AA02 AA04 AA26 BA04 BA20 DD01 DE04 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA14Z FA23Z FA41Z LA12 LA16

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液晶表示素子のバックライトを構成する
透明固体物質からなる板状導光体であって、その光出射
面には偏光分離機能を有する微細凹凸が形成され、出射
面と対向する面には光源からの光を反射するプリズム状
凹凸が設けられていることを特徴とする導光体。
1. A plate-shaped light guide made of a transparent solid substance constituting a backlight of a liquid crystal display element, wherein a fine unevenness having a polarization separation function is formed on a light emission surface thereof, and faces a light emission surface. A light guide, wherein the surface is provided with prismatic irregularities for reflecting light from a light source.
【請求項2】 上記微細凹凸が前記出射面に形成された
実質的に平行な微細線状リブの集合体であることを特徴
とする請求項1に記載の導光体。
2. The light guide according to claim 1, wherein the fine unevenness is an aggregate of substantially parallel fine linear ribs formed on the emission surface.
【請求項3】 上記線状リブは、そのピッチが0.1〜
2μm、平均開口幅が0.05〜1.5μm、リブ高さ
が平均開口幅の2〜8倍であることを特徴とする請求項
2に記載の導光体。
3. The linear rib has a pitch of 0.1 to 0.1.
3. The light guide according to claim 2, wherein the light guide has a thickness of 2 μm, an average opening width of 0.05 to 1.5 μm, and a rib height of 2 to 8 times the average opening width.
【請求項4】 導光体を成す物質が、屈折率1.34〜
1.71の、透明高分子化合物であることを特徴とする
請求項1ないし3のいずれかに記載の導光体。
4. The substance constituting the light guide has a refractive index of 1.34 or more.
The light guide according to any one of claims 1 to 3, wherein the light guide is a transparent polymer compound of 1.71.
【請求項5】 液晶表示素子のバックライトであって、
上記請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の導光体
と該導光体に光を供給する光源とを構成要素とすること
を特徴とするバックライト。
5. A backlight for a liquid crystal display element,
A backlight comprising a light guide according to any one of claims 1 to 4 and a light source for supplying light to the light guide.
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