JP2001281654A - Backlight for liquid crystal display element - Google Patents

Backlight for liquid crystal display element

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JP2001281654A
JP2001281654A JP2000090067A JP2000090067A JP2001281654A JP 2001281654 A JP2001281654 A JP 2001281654A JP 2000090067 A JP2000090067 A JP 2000090067A JP 2000090067 A JP2000090067 A JP 2000090067A JP 2001281654 A JP2001281654 A JP 2001281654A
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light
light guide
backlight
liquid crystal
plate
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JP2000090067A
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Japanese (ja)
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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
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means to realize functions of a polarized light separation plate and a light-transmitting body, used to improve display brightness of a liquid crystal display element, only by the light-transmitting body by efficiently utilizing an illumination light beam incident on the light transmission body in a backlight. SOLUTION: The backlight for the liquid crystal display element is provided with a plate shaped light-transmitting body composed of transparent solid matter and a light source for supplying light to the light-transmitting body, and is characterized by arranging a quarter-wave plate and a reflection plate on the side of the light-transmitting body opposite to the light-emitting surface and by forming fine projecting and recessing parts, having a polarized light separation function on the light-emitting surface of the light-transmitting body.

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。
2. Description of the Related Art Monitors for personal computers,
A transmissive liquid crystal display device is frequently used as a display device of a portable terminal, a thin TV, or the like. In such a liquid crystal display device, usually, a planar illumination device, that is, a backlight is provided on a back surface of a liquid crystal element. I have. 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.

【0003】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61−9918
7号公報や特開昭63−62104号公報に開示されて
いる。
[0003] 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 such as a prism array is disposed on the light emitting surface to obtain desired optical characteristics. Regarding the sidelight method, see, for example, JP-A-61-9918.
No. 7 and JP-A-63-62104.

【0004】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。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。
In order to more effectively bring out the general features of a liquid crystal display device, such as a light weight and a thin type, it is preferable to use a side light system which can make a backlight device thin. 2. Description of the Related Art Side-light type backlights are often used in liquid crystal display devices. 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, the demand for improving the luminance of the backlight is increasing.

【0005】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。
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. Therefore, 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.

【0006】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。
In order to meet these demands, in the backlight of the sidelight type, a sheet made of a prism array or the like is frequently used to secure the front luminance by an optical condensing function, thereby making the emitted light effective. Although it has been generally used, the frequent use of these not only causes a large increase in cost, but also causes adverse effects such as narrowing of the viewing angle characteristics. There has been a long-awaited need for a technique for providing a high-brightness backlight having the following characteristics.

【0007】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。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盤内側には微小な電
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。
[0007] The following concept that meets this requirement is known. That is, this is a method in which light emitted from the backlight is converted into partially polarized light. A general liquid crystal element has the following restrictions on display luminance on the principle that a twisted structure of liquid crystal is used. 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 a base such as glass for enclosing the liquid crystal, and outside the base. 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.

【0008】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。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
側の導光体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。
In order to overcome this limitation, it is effective to use light emitted from a backlight as partially polarized light. 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 on the backlight side to make outgoing light into partially polarized light. The polarized light separating plate directly emits and uses one of two polarized components (here, P-polarized light and S-polarized light) whose vibration planes are orthogonal to each other, and returns the other to the backlight side to use the light source. The liquid crystal display device is provided for reuse as light, so that the brightness of the liquid crystal display device can be increased.

【0009】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108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。
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 a polarization separation plate 108, and a liquid crystal display element 110 having a polarization plate 107 is provided thereon.

【0010】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。
[0010] Regarding the technology applying the concept of reusing the linearly polarized reflected light, there have been proposed a number of devices having a similar configuration 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.

【0011】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、1/4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。
This liquid crystal display device is the same as the above-described polarizing beam splitter 1.
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 separation plate 108, it can be converted into elliptically polarized light that is close to linearly polarized light.
By adjusting the major axis of the ellipse to the polarization plane (not shown) of the polarizing plate 107 under the liquid crystal element, the brightness of the liquid crystal display device can be increased on the same principle as described above.

【0012】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―271837号、特開平9―
304770号、特開平10―54909号、特開平1
0―142407号、特開平10―197722号、特
開平10―206636号、特開平10―232313
号、特開平10―253930号、特開平10―293
211号、特開平10―301097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―133231号、特開平11―160
539号等に開示されている。
A number of devices having a similar configuration have been proposed for a technique using the concept of reusing circularly polarized reflected light. These are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
No. 304770, JP-A-10-54909, JP-A-1
0-142407, JP-A-10-197722, JP-A-10-206636, JP-A-10-232313
JP-A-10-253930, JP-A-10-293
No. 211, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-301097, Japanese Patent Application Laid-Open
No. 319235, JP-A-10-321025, JP-A-10-321026, JP-A-10-339812,
JP-A-11-64841, JP-A-11-125717
JP-A-11-133231, JP-A-11-160
No. 539 and the like.

【0013】[0013]

【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、いずれも導光体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。
However, in any of the above-mentioned prior arts, since the light guide itself does not have a polarization splitting function, a component having a polarization splitting function such as a polarization splitting plate (for example, a component having a different refractive index). It is essential to use them in combination with a multilayer film in which various kinds of transparent materials are alternately laminated.

【0014】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。
This means that an increase in the number of components cannot be avoided as long as the purpose of reusing the reflected polarized light is, which is a demand for a liquid crystal display element from the market, which is further reduced in weight and thickness. It was against cost reduction. The increase in the number of parts has a negative effect on the manufacturing side because it leads to a decrease in display quality.

【0015】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。
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.

【0016】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。
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.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、透明固
体物質からなる板状導光体と該導光体に光を供給する光
源とを有する液晶表示素子用のバックライトであって、
導光体の光出射面と反対側に1/4波長板及び反射板を
設け、導光体の光出射面には偏光分離機能を有する微細
凹凸を形成したことを特徴とするバックライトに存す
る。
The gist of the present invention is to provide a backlight for a liquid crystal display device having a plate-shaped light guide made of a transparent solid material and a light source for supplying light to the light guide.
The backlight is characterized in that a quarter-wave plate and a reflection plate are provided on the side opposite to the light exit surface of the light guide, and fine irregularities having a polarization separation function are formed on the light exit surface of the light guide. .

【0018】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0.1〜2μm、平均開口幅が0.05〜1.5
μm、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。
Further, one of the embodiments is that the fine irregularities are an aggregate of substantially parallel fine linear ribs formed on the emission surface. Further, the linear ribs have a pitch of 0.1 to 2 μm and an average opening width of 0.05 to 1.5.
μm, the height of the ribs is 2 to 8 times the average opening width, and the substance forming the light guide is a transparent polymer compound having a refractive index of 1.34 to 1.71. One.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体例について図
面を用いて説明する。図1は本発明のバックライトの好
ましい態様を示す概念図である。導光体101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直
接、あるいはリフレクター105に反射されて、導光体
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、その過程で反射手段103に入射した光の一部は上
方へ向かい微細凹凸102に到達する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a preferred embodiment of the backlight of the present invention. The unpolarized light emitted from the linear light source 104 disposed at the side end of the light guide 101 is directly or reflected by the reflector 105, enters from the side end of the light guide, and is totally reflected inside the light guide to the side. In the process, a part of the light incident on the reflecting means 103 goes upward and reaches the fine unevenness 102.

【0020】微細凹凸102に到達した光の一部は最大
強度偏光面を持つ部分偏光光として上方へ出射し、液晶
素子を有効に照明する光となる。他の光は導光体101
から出ることなく下方へ反射される。この光を再度微細
凹凸102に戻し、液晶素子110を有効に照明する態
様を以下に説明する。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。
Part of the light that has reached the fine unevenness 102 is emitted upward as partially polarized light having a plane of maximum intensity polarization, and becomes light that effectively illuminates the liquid crystal element. Other light is light guide 101
It is reflected downward without exiting from. A mode in which this light is returned to the fine unevenness 102 again to effectively illuminate the liquid crystal element 110 will be described below. The maximum intensity polarization plane of the light transmitted and emitted upward is defined as a P polarization plane.

【0021】下方へ反射され、導光体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
置に反射手段103が存在する場合は導光体内へ向か
う。一方、反射手段103が無い部分に到達した光は導
光体より下方へ出射し、1/4波長板109を通過して
反射板106で反射し再び波長板109を通過して導光
体101に入射し、上方に向かって微細凹凸102に到
達する。偏光光が1/4波長板109を通過する時は偏
光面の回転が起きる。S偏光は左回りまたは右回りの楕
円偏光光に変換され反射板106で反射し、再び1/4
波長板109を通過するとP偏光光に変換されるので、
この光が再度微細凹凸102に到達した時には、P偏光
が出射面より効率よく出射される。
Partially polarized light (mainly S-component polarized light) reflected downward and reaching the lower surface of the light guide 101 travels into the light guide when the reflection means 103 is present at the arrival position. On the other hand, the light reaching the portion without the reflection means 103 exits below the light guide, passes through the quarter-wave plate 109, is reflected by the reflector 106, passes through the wave plate 109 again, and passes through the light guide 101. And reaches the fine unevenness 102 upward. When the polarized light passes through the quarter-wave plate 109, the rotation of the polarization plane occurs. The S-polarized light is converted to left-handed or right-handed elliptically-polarized light, reflected by the reflector 106, and again returned to 1/4.
After passing through the wave plate 109, it is converted into P-polarized light,
When this light reaches the fine irregularities 102 again, the P-polarized light is efficiently emitted from the emission surface.

【0022】1/4波長板109は透明で均一な光学的
位相差を与えるものであり、例えば溶液キャスト法によ
り製膜されたポリカーボネート樹脂あるいはポリスルホ
ン系樹脂を1軸延伸して分子配向させたもので、厚さ5
0〜100μm程度の薄板状の透明板である。反射板1
06は例えば金属板や、合成樹脂板に銀、あるいはアル
ミニウムを蒸着する等した鏡面板が用いられる。
The quarter-wave plate 109 provides a transparent and uniform optical phase difference. For example, a polycarbonate resin or a polysulfone-based resin formed by a solution casting method is uniaxially stretched and molecularly oriented. And thickness 5
It is a thin transparent plate having a thickness of about 0 to 100 μm. Reflector 1
For example, a mirror plate 06 is formed by depositing silver or aluminum on a metal plate or a synthetic resin plate.

【0023】図1に概略を示したが、1/4波長板10
9に入射した直線偏光(S偏光)は板内を進む内に、複
屈折現象によりその振動方向位相がπ/4ずれ、偏光面
が時間とともに回転する楕円偏光に変換されて1/4波
長板109の反対側から出射する。この楕円偏光の出射
光は、反射板により反射され、再び1/4波長板109
内に戻る。
FIG. 1 schematically shows a 、 wavelength plate 10.
While the linearly polarized light (S-polarized light) incident on the plate 9 travels through the plate, its phase in the vibration direction shifts by π / 4 due to the birefringence phenomenon, and is converted into elliptically polarized light whose polarization plane rotates with time. The light exits from the side opposite to 109. The outgoing light of the elliptically polarized light is reflected by the reflecting plate, and is again returned to the 波長 wavelength plate 109.
Return inside.

【0024】この際再び複屈折現象により位相がπ/4
ずれる結果、直線偏光に変換されて導光体へ向かって出
射するが、この偏光面と最初に1/4波長板109に入
射した直線偏光の偏光面とは互いに直交関係にある。従
って、導光体101の下表面から出射したS偏光は都合
90度回転してP偏光に変換されて導光体101の下表
面から再び入射する。P偏光は導光体101の微細凹凸
102から上方へ出射し、液晶素子を有効に照明する光
となる。
At this time, the phase is again π / 4 due to the birefringence phenomenon.
As a result, the light is converted into linearly polarized light and is emitted toward the light guide. This polarization plane and the polarization plane of the linearly polarized light that first enters the quarter-wave plate 109 are orthogonal to each other. Therefore, the S-polarized light emitted from the lower surface of the light guide 101 is rotated by 90 degrees for convenience, converted into P-polarized light, and is incident again from the lower surface of the light guide 101. The P-polarized light is emitted upward from the fine irregularities 102 of the light guide 101 and becomes light that effectively illuminates the liquid crystal element.

【0025】上述の如く、微細凹凸102で下方に反射
されたS成分偏光光が導光体下面から出射し1/4波長
板109、反射板106を経て、導光体101に入射し
微細凹凸102に再び到達した光は、微細凹凸から出射
されるP偏光面成分が増加しているため、液晶素子11
0に導かれ有効に照明する光量増加に寄与する。再々
度、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。
As described above, the S component polarized light reflected downward by the fine irregularities 102 exits from the lower surface of the light guide, passes through the quarter-wave plate 109 and the reflector 106, enters the light guide 101, and enters the light irregularities. The light that has again reached 102 has an increased P-polarization plane component emitted from the fine irregularities, so that the liquid crystal element 11
It is guided to 0 and contributes to an increase in the amount of light for effective illumination. Again, the light reflected by the fine irregularities 102 proceeds 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.

【0026】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
体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。次に、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。
When the reflection at the fine irregularities 102 is repeated infinitely, the light quantity 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 101, and is approximately 75%. About. Next, 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.

【0027】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。
In general, when the dimensions such as the width and depth of the fine irregularities are sufficiently larger than the wavelength of the incident light, a catadioptric phenomenon based on geometrical optics is observed. When the wavelength is equal to the wavelength, the catadioptric phenomenon based on geometrical optics is not observed, and the wave characteristic of the light appears strongly, and the diffraction phenomenon as a result of the interaction with the medium transmitting the light is observed.

【0028】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。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。
In the present invention, the width and depth of the fine irregularities are made substantially equal to the wavelength range of visible light, so that the latter diffraction phenomenon is caused, and as a result of the superposition of a plurality of diffracted lights, the polarization separation function is obtained. Is controlled. Since a normal light source is unpolarized light, light transmitted through the light guide is also unpolarized 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.

【0029】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。
When the unpolarized light travels upward from below and reaches the fine uneven portion 102 having the polarization separation function, a part of the light is emitted and the remaining light is reflected. These emitted light,
In 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).

【0030】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。図3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。
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 P
Although the component is strong and the S component is weak, the intensity difference may be reversed under other conditions. In FIG. 3, light is separately shown as a P component and an S component, and the P component shows a state when the S component is emitted strongly and the S component is emitted weakly.

【0031】すなわち、図2に示すように微細凹凸10
2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101中に返り、出射
光は僅かになる。
That is, as shown in FIG.
2 is composed of substantially parallel ribs (linear ribs) having a certain height (deep groove depth), the wave light (P component) in the direction parallel to the longitudinal direction of the ribs and As a result of this action, the light is converted into diffracted light emitted from the transparent body having a smooth surface into the air, but most of the light (S component) in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the rib is reflected in the interaction with the unevenness. The light is converted into diffracted light and returns into the light guide 101, and the emitted light becomes small.

【0032】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。一方、反射して導光体101中に戻った光は、リ
ブの長手方向と直交方向の成分を主とする偏光光となり
出射光の反射手段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101から外部
へ出射後反射板106、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。
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. On the other hand, the light reflected back into the light guide 101 becomes polarized light mainly having a component in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the rib, and is light that is repeatedly reflected in the light guide by the reflection means 103 of the emitted light. Or after being emitted from the light guide 101 to the outside, reflected by the reflector 106 or the reflector 105 and re-entered into the light guide, the light again travels to the emission surface, and P wave is emitted light, and S wave is reflected light. Become.

【0033】これが繰り返され、偏光光が出射光とな
る。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、光の波長等を変えれば、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。
This is repeated, and the polarized light becomes the emitted light. In the above description, the emitted polarized light is described as the P component. However, if the configuration of the rib, the wavelength of the light, and the like are changed, light (S component) in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the rib may be used as the emitted light. It is possible. The form of the fine unevenness 102 is an aggregate of substantially parallel fine linear ribs.

【0034】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4に示す。図4(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。
This aggregate does not necessarily need to be formed uniformly over the entire exit surface. Further, the rib may have a discontinuous surface. FIG. 4 shows an example of the aggregate. FIG. 4 (a)
Is an example of a parallel continuous rib, (b) is an example of a parallel discontinuous rib, (c) is an example of a parallel staggered rib, (d) is an example of a domain type rib, and (e) is an example of a parallel random rib.

【0035】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。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。
In addition, it is possible to arbitrarily design the ribs according to the application, such as those in which the ribs are not parallel, and those in which the direction of the assembly is different. 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. In the case of a set of substantially parallel fine linear ribs, the plane of maximum polarization of the emitted light can be determined by the direction in which the ribs extend.

【0036】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。
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. The substantially polygonal shape is preferably a substantially rectangular shape or a 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.

【0037】断面形状例を図5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. 5 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.

【0038】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。
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.

【0039】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。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。
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. In order to interpret this state, the state is expressed as a superposed (coupled wave) of a spatial harmonic wave (plane wave) and described by Maxwell's equation for electric field vibration.

【0040】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。
In this equation, diffraction efficiency is a function of the linear rib height, rib width, groove width transparent solid material dimension, transparent solid material refractive index, and incident light wavelength. Actually, the diffraction efficiency can be obtained by solving a simultaneous differential equation set on the basis of the phase matching condition in the transparent solid material, the fine concave region, the boundary of each region of gas or vacuum by a computer.

【0041】当該方法による計算例を図6に示す。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。
FIG. 6 shows an example of calculation by this method. This is because the cross section of the linear rib is rectangular, and the pitch is 1.
The relationship between the rib height / incident light wavelength ratio and the transmittance of the P component and the S component when the opening width is 0 μm and the opening width is 0.5 μm is shown. For example, when the rib height is 3.1 times the wavelength,
It can be seen that the transmittance of the P wave is about 80% and the transmittance of the S wave is about 30%.

【0042】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。
The liquid crystal element has a structure in which a polarizing plate is bonded to the outside of a base such as glass for enclosing liquid crystal.
Since this polarizing plate has a property of transmitting an electric field vibration component in a certain reference plane and absorbing an electric field vibration component orthogonal to the reference plane, the maximum intensity polarization plane of the light emitted from the light guide is set to the reference plane of the polarizing plate. , At least more than 50% of the total emitted light amount can be guided to the liquid crystal element.

【0043】次に、出射面と対向する面に形成される反
射手段103について説明する。反射手段103は、導
光体101側端に配置された線状光源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。
これには、鏡面反射を利用する方法と、拡散反射を利用
する方法、さらに両者を同時に利用する方法がある。鏡
面反射利用の場合はプリズム状凹凸を形成し、拡散反射
利用の場合は、粗面部を形成する。
Next, the reflection means 103 formed on the surface facing the light exit surface will be described. The reflection unit 103 directs a part of the light that enters the light guide 101 from the linear light source 104 disposed at the light guide 101 side end and is totally reflected and permeates the entire light guide 101 upward. Is formed for.
This includes a method using specular reflection, a method using diffuse reflection, and a method using both simultaneously. In the case of using specular reflection, prismatic irregularities are formed, and in the case of using diffuse reflection, a rough surface portion is formed.

【0044】前者を利用すると比較的指向性の強い出射
角度分布が得られ、後者を利用すると指向性の弱いブロ
ードな出射角度分布が得られる。また前者の場合、鏡面
の面荒さの調節により指向性の強度を制御することがで
きる。鏡面反射プリズム状凹凸は、光源から導光体10
1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、配置を考慮して設計される。
When the former is used, an emission angle distribution with relatively high directivity is obtained, and when the latter is used, a broad emission angle distribution with weak directivity is obtained. In the former case, the intensity of directivity can be controlled by adjusting the surface roughness of the mirror surface. The specular reflection prism-like unevenness is generated by the light source 10
The design is made in consideration of the optimum tilt angle, area and arrangement of the mirror surface obtained from the traveling angle distribution of the light that is incident on and totally reflected at 1.

【0045】プリズム状凹凸による鏡面反射、粗面部に
よる拡散反射のいずれの方法とも、出射面内の光量均斉
性を制御するにはこれらの反射手段103の存在面密度
を調整する。プリズム状凹凸の形状例には、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。
Regardless of the method of specular reflection by the prismatic irregularities and diffuse reflection by the rough surface portion, the surface density of these reflection means 103 is adjusted to control the uniformity of the amount of light in the emission surface. Examples of the shape of the prismatic irregularities include a linear V-shaped groove or V-shaped convex rib parallel to the light source, a conical mortar or conical mortar, or a pyramidal dent or pyramid-like dot that is independent of each other. Included,
It is not limited to these.

【0046】プリズム状凹凸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
いはサンドブラスト処理によりに導光体に凹凸を設け
る、導光体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。一
方、粗面部の形成方法としては、導光体の表面に白色イ
ンキ等拡散剤を塗布して設ける、導光体101の成形時
に金型に微細な粗面凹凸を形成しておき、この凹凸を転
写して形成する、機械的な切削加工により微細な粗面凹
凸を設ける、化学的な粗面化加工により微細な凹凸を設
ける等があるが、これらに限定されるものではない。
As a method of forming the prismatic irregularities, 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 may be provided with concavities and convexities, or the light guide may be provided with concavities and convexities by chemical etching. However, the present invention is not limited thereto. On the other hand, as a method of forming the rough surface portion, a diffusing agent such as white ink is applied to the surface of the light guide, and the surface is formed. Transfer, the formation of fine roughness by mechanical cutting, the formation of fine roughness by chemical roughening, and the like, but are not limited thereto.

【0047】通常、サイドライト型バックライトの導光
体101は、導光体側端から入射した線状光源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8のような二層構造体と同義の全
反射現象を呈する。
Normally, the light guide 101 of the sidelight type backlight has a light exit surface and an opposing surface in order to penetrate the light from the linear light source 104 entering from the light guide side end into the entire light guide 101. The total reflection phenomenon is used, but the fact that the total reflection phenomenon can be used also in the light guide is supplemented. First, the fine uneven portion 102 having the polarization splitting function on the emission surface exhibits the total reflection phenomenon that is the same as the two-layer structure as shown in FIG.

【0048】一方、対向面においては反射手段103の
形成されていない部分で全反射現象が起きる。反射手段
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。
On the other hand, on the facing surface, a total reflection phenomenon occurs in a portion where the reflection means 103 is not formed. By providing the reflection means 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.

【0049】導光体101は、屈折率1.35〜1.7
2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。
The light guide 101 has a refractive index of 1.35 to 1.7.
It is preferable to use the transparent polymer compound of No. 2 above. 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

【0050】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
プレス成形、射出成形、射出圧縮成形等の転写方法が利
用できるが、これらに限定されるものではない。反射板
106は導光体下面より出射する光を反射して導光体1
01に戻すために用いられる。したがって、高い反射率
を有する材質が好ましい。またその表面は部分偏光を反
射するときに偏光面が保たれる平滑面が好ましい。この
ような要求を満たすものとして、例えば、銀、アルミニ
ウムを蒸着したプラスチックフィルムが好適に用いられ
る。
The light guide body 101 may be formed by a method such as precision cutting of a transparent solid material, laser cutting, or press molding, injection molding, or injection compression molding using a precision stamper to which fine irregularities are transferred by photolithography. Can be used, but is not limited thereto. The reflecting plate 106 reflects light emitted from the lower surface of the light guide, and reflects the light from the light guide 1.
Used to return to 01. Therefore, a material having a high reflectance is preferable. Further, the surface is preferably a smooth surface that maintains the polarization plane when reflecting partially polarized light. As a material that satisfies such requirements, for example, a plastic film on which silver or aluminum is deposited is preferably used.

【0051】リフレクター106は線状光源の光を導光
体端面に集めるために用いられる。その反射面は高い反
射率を有する材質とすることが好ましく、例えば反射面
を鏡面化したアルミニウム、あるいは銀を蒸着したプラ
スチックシートが好適に用いられる。
The reflector 106 is used for collecting the light of the linear light source at the end face of the light guide. The reflective surface is preferably made of a material having a high reflectivity. For example, a mirror-finished aluminum or silver-deposited plastic sheet is preferably used.

【0052】[0052]

【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 線状光源として直径2mmの冷陰極管、アルミニウムか
らなるリフレクター、銀蒸着ポリエステルフィルムから
なる反射板、住友化学株式会社製位相差フィルム(商品
名「スミライト」)からなる1/4波長板および下述す
る導光体を図1に示すように配置してバックライトを組
み立てた。
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 cold cathode tube having a diameter of 2 mm as a linear light source, a reflector made of aluminum, a reflecting plate made of a silver-evaporated polyester film, and a quarter-wave plate made of a phase difference film (trade name “Sumilite”) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. A backlight was assembled by disposing the light guides described below and as shown in FIG.

【0053】導光体は以下の手順で製作した。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。
The light guide was manufactured in the following procedure. 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, sandwiched by both stampers, set in a press machine in a state heated to 230 ° C did.

【0054】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。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。
After pressing for 2 seconds at a pressure of 2 MPa, cooling at 90 ° C. for 3 minutes in a state where the pressure was returned to zero, the two stampers were peeled off, and the plate-shaped light guide was cooled in a room temperature atmosphere. Obtained. The nickel fine irregularity stamper was manufactured by transferring from a glass substrate master made by photolithography by electroforming.

【0055】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1μm、平
均開口幅0.5μm、溝深さ0.8μmを確認した。
The stamper has a pattern in which grooves having a pitch of 1 μm and an average opening width of 0.5 μm are arranged in parallel within a 10 mm square on the entire surface of the stamper.
It was set to 9 μm. As a result of the transfer, the groove of the stamper formed a rib on the cast plate, and the shape was confirmed to be 1 μm in pitch, 0.5 μm in average opening width, and 0.8 μm in groove depth.

【0056】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゜の斜面で
あるV字型凹みを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゜となっていることを確認
した。
On the other hand, the stainless stamper in which the prism-shaped concave portions are formed is arranged so as to become denser as the distance from the linear light source increases, and the flat portion thereof is formed by machining a V-shaped concave which is an inclined surface having an inclination of approximately 30 °. The formed one was used. It was confirmed that the V-shaped dent of the stamper was transferred as a V-shaped convex rib, and the plane portion thereof was approximately 30 °.

【0057】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1040cd/m2、偏光板が有る
場合の輝度は最大590cd/m2であった。
The luminance at the center of the exit 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 tube at 5 mA, the maximum luminance without the polarizing plate was 1040 cd / m2, and the maximum luminance with the polarizing plate was 590 cd / m2.

【0058】[0058]

【比較例1】比較のために、上述構成の導光体のみを、
偏光分離微細凹凸のない導光体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1110cd/
m2、偏光板が有る場合の輝度は最大470cd/m2
であった。
Comparative Example 1 For comparison, only the light guide having the above-described configuration was used.
A backlight was manufactured by substituting a light guide having no polarization separation fine unevenness, and the luminance was measured under the same conditions as in the example. As a result, the luminance without the polarizer is 1110 cd / max.
m2, brightness with polarizer is 470 cd / m2 at maximum
Met.

【0059】[0059]

【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。本発明の導光体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 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】 本発明のバックライトの一例を示す模式図FIG. 1 is a schematic view showing an example of a backlight according to the present invention.

【図2】 本発明のバックライトを構成する導光体の一
例の側面図、部分拡大斜視図
FIG. 2 is a side view and a partially enlarged perspective view of an example of a light guide constituting the backlight of the present invention.

【図3】 本発明のバックライトを構成する導光体の偏
光分離機能を説明する概念図
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a polarization separation function of a light guide constituting a backlight according to the present invention.

【図4】 本発明のバックライトを構成する導光体の偏
光分離凹凸のパターン説明図
FIG. 4 is an explanatory view of a pattern of polarization separation unevenness of the light guide constituting the backlight of the present invention.

【図5】 本発明のバックライトを構成する導光体の偏
光分離凹凸のリブ断面形状の説明図
FIG. 5 is an explanatory view of a rib cross-sectional shape of the polarization separating unevenness of the light guide constituting the backlight of the present invention.

【図6】 本発明のバックライトを構成する導光体の波
長と透過率を示すグラフ
FIG. 6 is a graph showing wavelength and transmittance of a light guide constituting the backlight of 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】 従来型の液晶表示素子の一例を示す模式図FIG. 8 is a schematic view showing an example of a conventional liquid crystal display device.

【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 device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 導光体 102 微細凹凸 103 反射手段 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 4分の1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 Reflecting means 104 Linear light source 105 Reflector 106 Reflecting plate 107 Polarizing plate 108 Polarization separating plate 109 Quarter-wave plate 110 Liquid crystal element 201 Rib 202 Groove 203 Pitch 204 Maximum opening width 205 Minimum opening width 206 rib height

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02F 1/13363 G09F 9/00 324 G09F 9/00 324 G02F 1/1335 530 (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 2H091 FA08X FA08Z FA11Z FA14Z FA21X FA23Z FA41Z FB02 FC14 LA12 LA30 5G435 AA03 BB12 FF03 FF05 FF08 GG24 LL08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02F 1/13363 G09F 9/00 324 G09F 9/00 324 G02F 1/1335 530 F-term (reference) 2H038 AA55 BA06 2H091 FA08X FA08Z FA11Z FA14Z FA21X FA23Z FA41Z FB02 FC14 LA12 LA30 5G435 AA03 BB12 FF03 FF05 FF08 GG08LL

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明固体物質からなる板状導光体と該導
光体に光を供給する光源とを有する液晶表示素子用のバ
ックライトであって、導光体の光出射面と反対側に1/
4波長板及び反射板を設け、導光体の光出射面には偏光
分離機能を有する微細凹凸を形成したことを特徴とする
バックライト。
1. A backlight for a liquid crystal display device having a plate-shaped light guide made of a transparent solid material and a light source for supplying light to the light guide, the backlight being opposite to the light exit surface of the light guide. 1 /
A backlight comprising a four-wavelength plate and a reflection plate, and fine irregularities having a polarization separation function formed on a light exit surface of a light guide.
【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に記載のバックライト。
2. The backlight 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に記載のバックライト。
3. The linear rib has a pitch of 0.1 to 0.1.
3. The backlight according to claim 2, wherein the average opening width is 0.05 to 1.5 [mu] m, and the rib height is 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な
いし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バックライ
ト。
4. The backlight according to claim 1, wherein the substance constituting the light guide is a transparent polymer compound having a refractive index of 1.34 to 1.71.
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