JP2002197910A - Surface lighting system - Google Patents
Surface lighting systemInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶等の対象物の
バックライトのように、光源から導光体へ入射した光を
散乱させ、導光体の出射面から照明光を出射する面照明
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface illumination that scatters light incident on a light guide from a light source and emits illumination light from an output surface of the light guide, such as a backlight of an object such as a liquid crystal. Related to the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、液晶表示用バックライトのよ
うな面照明装置として、図３のように、透明な楔形の導
光体１２と、その端面に配設され、リフレクタ５で覆わ
れた冷陰極管のような棒状の光源４とを備え、光源４か
ら導光体１２へ入射した光を散乱させ、導光体１２の出
射面１２ａから液晶（図示せず）に対して照明光を出射
するものが知られている。導光体１２内の光量は光源４
からの距離の増大とともに減少するが、楔形の導光体１
２は、出射面１２ａまたは出射面１２ａと対向する反射
側面１２ｂに角度を付けることにより、光源４からの距
離の増大に応じて、強制的に出射される光量を増やし
て、上記光量の減少を補うので、輝度の均一性が得られ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a surface illumination device such as a backlight for a liquid crystal display, as shown in FIG. 3, a transparent wedge-shaped light guide 12 and an end face thereof are covered with a reflector 5. A light source 4 having a rod shape such as a cold-cathode tube, which scatters light incident on the light guide 12 from the light source 4 and emits illumination light from a light exit surface 12a of the light guide 12 to a liquid crystal (not shown). Those that emit light are known. The amount of light in the light guide 12 is the light source 4
Wedge-shaped light guide 1 decreases with increasing distance from
2 is to make the emission surface 12a or the reflection side surface 12b opposed to the emission surface 12a an angle so as to increase the light amount forcibly emitted according to the increase in the distance from the light source 4 and to reduce the light amount. Since the compensation is made, uniformity of luminance can be obtained.
【０００３】また、従来の面照明装置は、導光体１２の
出射面１２ａと液晶間に、光を拡散させるための拡散シ
ート１３と、拡散された光を視認方向（垂直方向）に向
けるためのレンズ（プリズム）シート１４，１４を配置
し、出射面１２ａの反対面１２ｂには、導光体１２から
出射された光を拡散反射させる反射シート１５を配置し
ている。これらのシート１３、１４、１５は、照明光の
輝度を向上させる輝度向上シートとして用いられる。In the conventional surface illumination device, a diffusion sheet 13 for diffusing light is provided between an emission surface 12a of the light guide 12 and the liquid crystal, and a diffusion sheet 13 for directing the diffused light in a viewing direction (vertical direction). Are disposed, and a reflection sheet 15 for diffusing and reflecting light emitted from the light guide 12 is arranged on a surface 12b opposite to the emission surface 12a. These sheets 13, 14, and 15 are used as brightness enhancement sheets for improving the brightness of illumination light.
【０００４】一方、ホログラムの干渉パターンが一種の
回折格子として作用して、特定の偏向光のみを偏向させ
ることができ、この偏向作用を利用して、導光体にホロ
グラムを用いる技術が知られている。再生方式の相違に
より透過型と反射型ホログラムがある。On the other hand, there is known a technique in which an interference pattern of a hologram acts as a kind of diffraction grating to deflect only a specific polarized light, and a hologram is used as a light guide using this deflecting action. ing. There are a transmission type and a reflection type hologram depending on the difference in the reproduction method.
【０００５】例えば、（１）透明な導光体の出射面と拡
散シートの間に空気層を介して透過型のホログラムシー
トを配置したもの（特開平１１−２９５７１３号）、
（２）透明な導光体の出射面または出射面の反対面に、
光源から到達する光量に応じて回折格子の面積密度を調
整した透過型または反射型のホログラムを貼付したもの
（特開平９−１２７８９４号）、（３）透明な導光体の
出射面の反対面に、回折格子の格子間隔ｄを調整した反
射型のホログラムを貼付したもの（特許第２８６５６１
８号）などが知られている。[0005] For example, (1) a transmission type hologram sheet having an air layer interposed between an emission surface of a transparent light guide and a diffusion sheet (JP-A-11-295713);
(2) On the exit surface or the opposite surface of the exit surface of the transparent light guide,
A transmission-type or reflection-type hologram in which the area density of a diffraction grating is adjusted according to the amount of light reaching from a light source (Japanese Patent Laid-Open No. 9-127894), To which a reflection type hologram in which the grating interval d of the diffraction grating is adjusted is attached (Japanese Patent No. 286561).
No. 8) is known.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記輝度向上
シートを用いた場合、装置の構造が複雑になる。また、
輝度向上シートのうち、レンズシートは、傷つき易いた
め取扱い性が悪く、かつ高価という問題がある。さら
に、反射シートは、銀などの金属膜を蒸着した鏡面シー
トや白色の発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）
シートなどが用いられるが、鏡面シートは高輝度が得ら
れるが、取扱い性、耐久性が悪く、高価という問題があ
り、発泡ＰＥＴシートは、取扱い性、耐久性はよいが、
輝度が低くなるという問題があった。したがって、輝度
向上シートを用いると、輝度が高く、かつ、低コストで
構造が簡単な面照明装置を得られないという問題があっ
た。However, when the above-mentioned brightness enhancement sheet is used, the structure of the device becomes complicated. Also,
Among the brightness enhancement sheets, the lens sheet has a problem that it is easily damaged and thus has poor handling properties and is expensive. Further, the reflection sheet is a mirror sheet on which a metal film such as silver is deposited, or a white foamed PET (polyethylene terephthalate).
Although a sheet or the like is used, a mirror-finished sheet can provide high brightness, but has a problem of poor handleability and durability and is expensive, and a foamed PET sheet has good handleability and durability.
There was a problem that the luminance was low. Therefore, when the brightness enhancement sheet is used, there is a problem that a high-brightness, low-cost, and simple structure illumination device cannot be obtained.
【０００７】一方、従来装置（１）は、ピーク輝度が得
られるホログラムシートへの入射角度が４５〜７５°と
大きいために、導光体とホログラムシート間に空気層が
存在すると反射率が高くなり、それだけ透過光量が低下
し、明るい照明が得られない。例えば、屈折率１．６の
樹脂シートを用いた場合、空気層から樹脂への入射角が
４５から７５°のときの透過率は８７％から５６％であ
る。On the other hand, in the conventional device (1), since the angle of incidence on the hologram sheet at which the peak luminance is obtained is as large as 45 to 75 °, the reflectance is high when an air layer exists between the light guide and the hologram sheet. As a result, the amount of transmitted light is reduced and bright illumination cannot be obtained. For example, when a resin sheet having a refractive index of 1.6 is used, the transmittance is 87% to 56% when the incident angle from the air layer to the resin is 45 to 75 °.
【０００８】また、従来装置（２）は、光源から到達す
る光量およびホログラム面への入射角度に応じて回折格
子の面積密度を調整するため、ホログラムのパターン化
に手間取るという問題があった。つまり、図３に示す光
源４から導光体１２内に入った光は、出射面１２ａ上の
光源４に近いＡ点では、導光体１２の反射面１２ｂでの
反射なしに直接光が矢印方向に出射するのに対し、光源
４から離れたＢ点では、光源４から直接Ｂ点に到達した
光（実線）と、出射面１２ａおよび反射面１２ｂで反射
を繰り返したのちＢ点に到達した光（破線）とが出射す
るために、出射光量だけでなく、出射角度もＡ点と大き
く異なる。このように、出射面１２ａ上の場所により、
光の履歴（何回反射して到達したか、直接到達したか）
が複雑であり、この履歴を考慮して出射光量を均一にし
なければならないので、ホログラムのパターン化が難し
い。Further, the conventional apparatus (2) in order to adjust the area density of the diffraction grating in accordance with the incident angle of the the amount of light and the hologram plane arrives from the light source, there is a problem that time-consuming to pattern hologram. That is, the light entering the light guide 12 from the light source 4 shown in FIG. 3 is directly reflected by the arrow at the point A on the emission surface 12a close to the light source 4 without being reflected by the reflection surface 12b of the light guide 12. On the other hand, at the point B away from the light source 4, the light (solid line) directly reaching the point B from the light source 4 and reaching the point B after being repeatedly reflected on the emission surface 12 a and the reflection surface 12 b. Since light (dashed line) is emitted, not only the amount of emitted light but also the emission angle is significantly different from point A. Thus, depending on the location on the emission surface 12a,
Light history (how many times it has been reflected and reached directly)
Is complicated, and the amount of emitted light must be made uniform in consideration of this history, so that it is difficult to pattern the hologram.
【０００９】さらに、従来装置（３）は、回折光が、直
接、略法線方向に偏向するように、または導光体内を伝
播させるようにして、均一な光が得られるように、ホロ
グラムの干渉パターンのピッチ（回折格子の格子間隔）
ｄを調整する必要がある。このため、従来装置（２）と
同様にホログラムのパターン化に手間取る。しかも、反
射型のホログラムは、透過型のホログラムと異なって、
原理上非常に格子間隔ｄが小さくなり、輝度を高くする
ために、略法線方向に光を偏向させる場合、さらに小さ
くなり、正確なホログラムの作製が困難である。Further, the conventional device (3) is designed so that the diffracted light is directly deflected in a substantially normal direction or propagates in the light guide so that uniform light can be obtained. Interference pattern pitch (grating spacing of diffraction grating)
It is necessary to adjust d. Therefore, it takes time to pattern the hologram as in the case of the conventional device (2). Moreover, the reflection hologram is different from the transmission hologram,
In principle, when the light is deflected in a substantially normal direction in order to reduce the lattice spacing d and increase the luminance in order to increase the luminance, it becomes even smaller and it is difficult to produce an accurate hologram.
【００１０】すなわち、従来のホログラムを用いた面照
明装置では、高輝度で場所的に均一な出射光を得るのが
困難である。That is, it is difficult for a conventional surface illumination device using a hologram to obtain high-intensity and spatially uniform emitted light.
【００１１】本発明は、上記の問題点を解決して、輝度
が高く、かつ均一な光が得られ、さらに、低コストで構
造が簡単な面照明装置を提供することを目的としてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide a low-cost, simple-structure surface illuminating device capable of obtaining high luminance and uniform light.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の面照明装置は、偏平板状の導光体と、そ
の端面に対向して配設された棒状の光源とを備え、光源
から導光体へ入射した光を散乱させ、導光体の出射面か
ら照明光を出射するものであって、前記導光体は、透明
なマトリックス材料の中にこれと屈折率の異なる粒子を
混入させた光散乱材料からなり、出射面に光を任意の方
向に偏向させるためのホログラム（透過型ホログラム）
が一体形成されている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a surface illuminating apparatus comprising: a flat plate-shaped light guide; and a rod-shaped light source disposed opposite to an end face of the light guide. A light guide that scatters light incident on the light guide from the light source, and emits illumination light from the emission surface of the light guide. The light guide has a refractive index and a refractive index in a transparent matrix material. A hologram (transmission hologram) made of a light scattering material mixed with different particles to deflect light in an arbitrary direction on the exit surface
Are integrally formed.
【００１３】本発明は、導光体が透明なマトリックス材
料の中にこれと屈折率の異なる粒子を混入させた光散乱
材料からなるので、所定の散乱濃度（例えば、０．０３
ｗｔ％）の導光体の場合、図２に示すように、ピーク輝
度時において、導光体から出射される光がＳ波よりＰ波
が多くなるという偏光性を示す。図２の横軸はホログラ
ムへの入射角度である。フレネルの反射の法則からＳ波
よりＰ波の方が透過率が高いことから、本発明にかかる
導光体は、従来の透明な導光体に比較して輝度が高く、
均一な光で明るい表示が可能となる。In the present invention, since the light guide is made of a light scattering material in which particles having a different refractive index from a transparent matrix material are mixed, a predetermined scattering concentration (for example, 0.03
In the case of a light guide (wt%), as shown in FIG. 2, at peak luminance, light emitted from the light guide has a polarization property that P waves are more than S waves. The horizontal axis in FIG. 2 is the angle of incidence on the hologram. Since the transmittance of the P-wave is higher than that of the S-wave according to the Fresnel reflection law, the light guide according to the present invention has higher luminance than the conventional transparent light guide,
Bright display is possible with uniform light.
【００１４】本発明では、以下のブラッグの条件を満足
するように、干渉パターンのピッチｄと、導光体から出
射させたい方向に向くようにθとを、使用する光源の波
長に合わせて決定したホログラムが、導光体の出射面に
一体形成される。 ２ｄｓｉｎθ＝λ ここで、θは再生光（導光体から出射する光）の出射角
度と、再生参照光（ホログラム面への入射光）の入射角
度を二等分した角度である。実際には、光源の波長は
赤、緑、青の波長であるため、それぞれに合致した干渉
パターンのピッチｄで形成することになる。In the present invention, the pitch d of the interference pattern and θ so as to be directed in the direction desired to be emitted from the light guide are determined according to the wavelength of the light source to be used so as to satisfy the following Bragg conditions. The hologram thus formed is integrally formed on the exit surface of the light guide. 2d sin θ = λ Here, θ is an angle obtained by bisecting an emission angle of the reproduction light (light emitted from the light guide) and an incident angle of the reproduction reference light (light incident on the hologram surface). Actually, since the wavelengths of the light source are red, green, and blue wavelengths, the light sources are formed with the interference pattern pitch d that matches the respective wavelengths.
【００１５】従来装置は、透明な導光体から出射された
光をレンズシートで偏向させるが、レンズシートの基材
に延伸したシートを使用しているので複屈折が生じ、導
光体から出射されたＰ波が多い場合であっても、レンズ
シート通過後にその状態が解消されて、その分輝度が低
くなってしまうが、本発明では、輝度が高く、均一な光
が得られるので、レンズシートを用いる必要がないか
ら、構造が簡単になり、低コスト化が図れる。In the conventional device, light emitted from a transparent light guide is deflected by a lens sheet. However, since a stretched sheet is used as a base material of the lens sheet, birefringence occurs, and light emitted from the light guide is emitted. Even if there are many P-waves, the state is resolved after passing through the lens sheet, and the brightness is reduced accordingly. However, in the present invention, since the brightness is high and uniform light is obtained, the lens Since there is no need to use a sheet, the structure is simplified and the cost can be reduced.
【００１６】また、上記の従来装置（１）は、導光体と
ホログラム面に空気層を介しているので、反射率が高く
なり透過光量が低下し、明るい照明が得られないという
問題があったが、本発明では、導光体にホログラムを一
体形成しているから、反射率が高くならないので、透過
光量が低下せず、明るい照明が得られる。なお、導光体
にホログラムを一体形成せずに、導光体面にホログラム
を接着する場合であっても、界面の屈折率を０．３以下
にすることにより、同様の効果が得られる。Further, in the above-mentioned conventional device (1), since an air layer is interposed between the light guide and the hologram surface, there is a problem that the reflectance increases, the amount of transmitted light decreases, and bright illumination cannot be obtained. However, in the present invention, since the hologram is formed integrally with the light guide, the reflectance does not increase, so that the amount of transmitted light does not decrease and bright illumination can be obtained. Even when the hologram is bonded to the surface of the light guide without forming the hologram integrally with the light guide, the same effect can be obtained by setting the refractive index of the interface to 0.3 or less.
【００１７】請求項３の面照明装置は、偏平板状の導光
体と、その端面に対向して配設された棒状の光源とを備
え、光源から導光体へ入射した光を散乱させ、導光体の
出射面から照明光を出射する面照明装置であって、前記
導光体は、透明なマトリックス材料の中にその材料と屈
折率の異なる粒子を混入させた光散乱材料からなり、出
射面の反対面に光を任意の方向に偏向させるためのホロ
グラム（反射型ホログラム）が一体形成され、該ホログ
ラムで光が略正反射方向に反射される。According to a third aspect of the present invention, there is provided a surface illuminating device comprising a flat-plate-shaped light guide, and a rod-shaped light source disposed to face the end face thereof, and scatters light incident on the light guide from the light source. A surface illumination device that emits illumination light from an emission surface of a light guide, wherein the light guide is made of a light scattering material in which particles having a different refractive index from the material are mixed in a transparent matrix material. A hologram (reflection type hologram) for deflecting light in an arbitrary direction is integrally formed on the surface opposite to the emission surface, and the hologram reflects light in a substantially regular reflection direction.
【００１８】導光体が透明なマトリックス材料の中にこ
れと屈折率の異なる粒子を混入させた光散乱材料からな
るので、透明な材料のみで構成された導光体とは異な
り、ホログラムへの入射角度が場所的に均一化される結
果、ホログラムのパターンが単純化され、ホログラムの
作製が容易になる。これを、本発明の実施形態を示す図
１を用いて説明する。Since the light guide is made of a light-scattering material in which particles having a different refractive index are mixed in a transparent matrix material, unlike a light guide made of only a transparent material, the light guide for a hologram is different. As a result of the locational uniformity of the incident angle, the pattern of the hologram is simplified, and the production of the hologram is facilitated. This will be described with reference to FIG. 1 showing an embodiment of the present invention.
【００１９】図１において、光源４から導光体２内に入
った光は、矢印で示すように、散乱粒子１０のために散
乱されながら伝播していくために、光源４から遠ざかっ
た光が直接ホログラム入射面６ａに入射することがなく
なり、ホログラム入射面６ａへの入射角度が場所的に均
一化される。つまり、光は、導光体内部の散乱粒子によ
って散乱するために、光源４から遠い所まで直進でき
ず、遠い所でも近い所と同程度の角度でホログラム入射
面６ａに入る。しかも、Ｄで示すように反射しないで直
接ホログラム入射面６ａに達する光の入射角度と、反射
面８ａで正反射（入射角度と反射角度が等しい反射）し
たのちホログラム入射面６ａに達する光Ｅ，Ｆの入射角
度とがほぼ同一になる。その結果、ホログラム入射面６
ａへの入射角度が場所的にほぼ同一となる。このよう
に、ホログラム入射面６ａへの入射角度が均一化される
ことは、どの部分の出射光の角度依存性を見ても似たよ
うな傾向であることからも分かる。このため、ホログラ
ム６は、同じような入射角の光を同じ方向に偏向させる
だけでよいので、設計が容易になる。In FIG. 1, the light entering the light guide 2 from the light source 4 propagates while being scattered by the scattering particles 10 as indicated by the arrow, so that the light moving away from the light source 4 The light does not directly enter the hologram incident surface 6a, and the angle of incidence on the hologram incident surface 6a is made uniform in place. That is, since the light is scattered by the scattering particles inside the light guide, the light cannot travel straight from the light source 4 to a place far from the light source 4, and enters the hologram incident surface 6a even at a far place at an angle similar to that at a close place. Moreover, as shown by D, the incident angle of light that directly reaches the hologram incident surface 6a without being reflected, and the light E, which reaches the hologram incident surface 6a after specular reflection (reflection having the same incident angle and reflection angle) on the reflection surface 8a The incident angle of F becomes almost the same. As a result, the hologram incident surface 6
The angle of incidence on a is substantially the same in place. The uniformity of the incident angle on the hologram incident surface 6a can be understood from a similar tendency in any part when the angle dependence of the emitted light is observed. For this reason, the hologram 6 only needs to deflect light having the same incident angle in the same direction, so that the design becomes easy.
【００２０】また、光は散乱粒子１０のために散乱され
るので、光源４に近い場所と遠い場所でのホログラム入
射面６ａへの入射光量が均一化されるともに、図２を用
いて先に説明したとおり、散乱粒子１０によって透過率
の高いＰ波が強くなるので、輝度も高くなる。したがっ
て、液晶の照明装置として、十分に高い輝度と光の均一
性を有している。さらに、従来装置のように、略法線方
向に光を偏向させる必要がなく、略正反射方向に反射さ
せるだけでよいので、各波長を偏向させる角度が小さい
ために、色分散が少なくなり、色がつきにくいので、パ
ターン化の難易度がさらに下がる。しかも、光が導光体
内の光散乱材料で散乱するので、ぼけが生じ、一層色が
つきにくくなる。Further, since the light is scattered by the scattering particles 10, the amount of light incident on the hologram incident surface 6a at a place close to the light source 4 and at a place far from the light source 4 is made uniform, and first, referring to FIG. As described above, since the P-wave having a high transmittance is increased by the scattering particles 10, the luminance is also increased. Therefore, the liquid crystal lighting device has sufficiently high luminance and uniformity of light. Furthermore, unlike the conventional device, it is not necessary to deflect light in a substantially normal direction, and it is only necessary to reflect light in a substantially regular reflection direction. Therefore, since the angle for deflecting each wavelength is small, chromatic dispersion is reduced, The difficulty in patterning is further reduced because of the difficulty in coloring. In addition, since the light is scattered by the light scattering material in the light guide, blurring occurs and the color is hardly colored.
【００２１】導光体の出射面に光を所望の方向に偏向さ
せるための透過型のホログラムを形成する方法として、
例えば、導光体から出射させた光と、干渉させるための
参照光とをフォトレジストまたはフォトポリマーに記録
させるか、または、導光体を使用せずに、導光体から出
る光の方向と同じ方向からのレーザ光を使用し、このレ
ーザ光と、干渉させるためのレーザによる参照光とをフ
ォトレジストまたはフォトポリマーに記録させる方法が
ある。As a method of forming a transmission type hologram for deflecting light in a desired direction on an emission surface of a light guide,
For example, the light emitted from the light guide and the reference light for causing interference are recorded in the photoresist or the photopolymer, or without using the light guide, the direction of the light exiting the light guide and There is a method in which laser light from the same direction is used, and this laser light and reference light from a laser for causing interference are recorded in a photoresist or a photopolymer.
【００２２】本発明の反射型ホログラムも、上記の透過
型のホログラムと同様に、ブラッグの条件を満足するよ
うな干渉パターンのピッチｄを決める必要がある。例え
ば、光散乱材料からなる導光体の出射面の反対面に反射
シートを設置し、反射シートとして、拡散反射シートと
鏡面シートを比較した場合、ピーク輝度は正反射する鏡
面シートを用いた場合の方が１．３倍程度高い。これは
光散乱材料からなる導光体から出射する光が指向性を有
しており（導光体の表裏面から出射する光の分布は同じ
である）、その指向性を保ったまま、反射させればピー
ク輝度が低下することがないことを示している。したが
って、本発明では、ホログラム面で光が略正反射するホ
ログラムを形成するので、従来の正反射する鏡面シート
と同じか、再入射時の反射がない分明るくなる。In the reflection hologram of the present invention, similarly to the transmission hologram, it is necessary to determine the pitch d of the interference pattern that satisfies the Bragg condition. For example, when a reflection sheet is installed on the opposite surface of the light guide made of a light scattering material and the diffuse reflection sheet and the mirror sheet are compared as the reflection sheet, the peak luminance is a specular sheet that reflects specularly. Is about 1.3 times higher. This is because the light emitted from the light guide made of a light scattering material has directivity (the distribution of light emitted from the front and back surfaces of the light guide is the same), and the light is reflected while maintaining the directivity. This indicates that the peak luminance does not decrease if the setting is made. Therefore, in the present invention, a hologram in which light is substantially specularly reflected on the hologram surface is formed, which is the same as a conventional specular sheet which specularly reflects, or becomes brighter because there is no reflection when re-entering.
【００２３】上記の反射型ホログラムを有する従来装置
（２）、（３）では、ホログラムの干渉パターンを調整
するため、パターン化に手間取るという問題があった
が、本発明では、干渉パターン調整の必要性がなく、し
かも、高い輝度と光の均一性を有しているから、従来の
ように、拡散シートやレンズシートを用いることがない
ので、輝度が高く、かつ低コストで構造が簡単な面照明
装置を得ることができる。In the conventional apparatuses (2) and (3) having the above-mentioned reflection type hologram, there is a problem that it takes time to pattern the hologram in order to adjust the interference pattern of the hologram. However, in the present invention, it is necessary to adjust the interference pattern. Since it has no brightness and high brightness and uniformity of light, there is no need to use a diffusion sheet or lens sheet as in the past, so high brightness, low cost and a simple structure A lighting device can be obtained.
【００２４】好ましくは、前記導光体の光源近傍の部分
に、出射光の輝度むらをなくすように前記ホログラムと
異なるホログラムが一体形成されている。例えば、光源
（冷陰極管）の両端部の電極部分はほとんど発光しない
ため、電極部分に対向する導光体の両側部に対して、光
源の明るさが不足する分、その側部の出射面の輝度が低
くなり、出射光の輝度むらが生じる。従来は、側部に拡
散シートを貼り付ける等、出射光量を補正する輝度斑対
策を行っているが、小さな拡散シートの貼付作業が煩雑
であり、また、貼付位置の誤りも生じやすかったが、本
発明では、ホログラムにより光を拡散させて、この輝度
むらを確実に解消することができる。Preferably, a hologram different from the hologram is formed integrally with a portion of the light guide near the light source so as to eliminate uneven brightness of emitted light. For example, since the electrode portions at both ends of the light source (cold-cathode tube) hardly emit light, the light emitting surface on both sides of the light guide opposite to the electrode portion is provided by the lack of brightness of the light source. And the brightness of the emitted light becomes uneven. In the past, such as sticking a diffusion sheet to the side, and taking measures against luminance unevenness to correct the amount of emitted light, the work of attaching a small diffusion sheet was complicated, and errors in the attachment position were also likely to occur, According to the present invention, it is possible to reliably eliminate the luminance unevenness by diffusing the light by the hologram.
【００２５】請求項５の面照明装置は、請求項１または
２記載のホログラムが前記導光体の出射面に形成され、
請求項３または４記載のホログラムが該導光体の出射面
の反対面または光源近傍の部分に形成されている。According to a fifth aspect of the present invention, in the surface illumination device, the hologram according to the first or second aspect is formed on an emission surface of the light guide,
The hologram according to claim 3 or 4 is formed on the surface opposite to the light emitting surface of the light guide or near the light source.
【００２６】上記構成によれば、導光体の出射面に透過
型ホログラムが形成され、出射面の反対面または光源近
傍の部分に反射型ホログラムが形成されるので、輝度向
上シートが不要となり、上記と同様に、輝度が高く、低
コスト化で構造が簡単な面照明装置が得られる。According to the above configuration, the transmission hologram is formed on the light exit surface of the light guide, and the reflection hologram is formed on the surface opposite to the light exit surface or in the vicinity of the light source. As described above, a surface illumination device having high luminance, low cost, and a simple structure can be obtained.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。図１は本発明の一実施形態に係る
面照明装置を示す。本装置は、楔形の導光体２と、その
端面２ａに対向して長手方向に沿って配設された平行な
光源４とを備えており、光源４から導光体２へ入射した
光を散乱させ、導光体４の出射面２ｂから照明光を出射
するものである。光源４はリフレクタ５で覆われてお
り、光源４には例えば冷陰極管が用いられる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a surface lighting device according to an embodiment of the present invention. The present device includes a wedge-shaped light guide 2 and a parallel light source 4 disposed along the longitudinal direction opposite to the end surface 2 a of the light guide 2. The illumination light is scattered and emitted from the emission surface 2b of the light guide 4. The light source 4 is covered with a reflector 5, and a cold cathode tube is used as the light source 4, for example.
【００２８】前記導光体２は、透明なマトリックス材料
の中にこれと屈折率の異なる粒子（散乱粒子）を混入さ
せた光散乱材料からなり、出射面２ｂに光を任意の方向
に偏向させるための透過型ホログラム６が一体形成され
ている。また、導光体２における出射面２ｂと対向する
反対面２ｃに光を任意の方向に偏向させるための反射型
ホログラム８が一体形成され、該ホログラム８で光が略
正反射方向に反射される。各ホログラム６，８における
導光体２との境界面がホログラム入射面６ａ，８ａとな
る。The light guide 2 is made of a light scattering material in which particles (scattering particles) having a different refractive index from a transparent matrix material are mixed, and deflects light in an arbitrary direction to the exit surface 2b. Hologram 6 is integrally formed. A reflection hologram 8 for deflecting light in an arbitrary direction is integrally formed on an opposite surface 2c of the light guide 2 opposite to the emission surface 2b, and the light is reflected by the hologram 8 in a substantially regular reflection direction. . The boundary surfaces between the holograms 6 and 8 and the light guide 2 are hologram incident surfaces 6a and 8a.
【００２９】なお、この実施形態では、導光体２に楔形
のものを用いているが、大型モニター用には、異なる光
散乱性能を有する透明樹脂部分（非散乱領域）と、透明
樹脂に微粒子を混入した部分（散乱領域）とを偏平板状
に成形した導光体を用いてもよい。In this embodiment, a wedge-shaped light guide 2 is used for the light guide 2. However, for a large monitor, a transparent resin portion (non-scattering region) having different light scattering performance, and fine particles are added to the transparent resin. A light guide in which a portion (scattering region) in which is mixed is molded into a flat plate shape may be used.
【００３０】[0030]
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるも
のではない。本発明にかかるホログラムの作製方法は、
フォトレジストまたはサーモプラスチックなどの感光材
料を使用し、表面の凹凸によるホログラムを作製する。
具体的には、ガラス基板の上にフォトレジストを載せ、
散乱材料からなる導光体から出射される光と参照光とを
フォトレジスト面で干渉させ、凹凸形状のレリーフ型の
レジストホログラムを作製する。ホログラムの露光にお
いては、導光体から出射される光に両面＃６００の粒度
の擦りガラスの透過光を用いてホログラムに拡散性をも
たせる。EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The method for producing a hologram according to the present invention,
Using a photosensitive material such as a photoresist or a thermoplastic, a hologram is formed by unevenness on the surface.
Specifically, a photoresist is placed on a glass substrate,
The light emitted from the light guide made of the scattering material and the reference light interfere with each other on the photoresist surface, and a relief hologram of a relief type having an uneven shape is manufactured. In the exposure of the hologram, the light emitted from the light guide is made to have a diffusive property by using the transmitted light of the ground glass having a grain size of # 600 on both sides.
【００３１】つぎに、レジストホログラム表面に蒸着ま
たは無電解メッキなどにより、金薄膜や銀薄膜を形成し
導電性を与える。この導電性薄膜を電極として電気ニッ
ケルメッキによりレジストホログラムのレリーフに十分
厚くニッケルメッキ層を形成し、これを剥がして仕上げ
たものをスタンパーとする。上記作製方法は、透過型ホ
ログラムに適用されるが、反射型ホログラムの作製方法
としては、例えば、透過型の場合と同様にスタンパーを
作製し、射出成形などを利用して形成したホログラム面
に、アルミニウム、銀などの反射材を蒸着などの方法で
付着させるか、または、透過型とは反対の方向から参照
光を入射させ、フォトレジストまたはフォトポリマーに
記録させて反射型ホログラムを作製し、これを導光体に
接着剤などで密着させる方法がある。Next, a gold thin film or a silver thin film is formed on the surface of the resist hologram by vapor deposition or electroless plating to give conductivity. Using the conductive thin film as an electrode, a nickel plating layer is formed sufficiently thick on the relief of the resist hologram by nickel electroplating, and this is peeled off and finished to form a stamper. The above manufacturing method is applied to a transmission type hologram.However, as a method for manufacturing a reflection type hologram, for example, a stamper is manufactured in the same manner as in the case of a transmission type hologram, and a hologram surface formed using injection molding or the like is used. A reflective material such as aluminum or silver is attached by a method such as vapor deposition, or a reference beam is incident from a direction opposite to the transmission type, and is recorded on a photoresist or a photopolymer to produce a reflection type hologram. Is adhered to the light guide with an adhesive or the like.
【００３２】作製したスタンパーを、射出成形機の金型
に取り付け、射出成形することで、導光体の表裏面にホ
ログラムを形成させる。または、スタンパーをプレス型
に取り付け、加熱したシート上にホログラム面を形成さ
せ、このシートを導光体の表裏面に接着剤で接着し作製
することも可能である。The hologram is formed on the front and back surfaces of the light guide by attaching the produced stamper to a mold of an injection molding machine and performing injection molding. Alternatively, the stamper may be attached to a press mold, a hologram surface may be formed on a heated sheet, and the sheet may be bonded to the front and back surfaces of the light guide with an adhesive.
【００３３】また、上記作製方法のほかに、内面に刻線
溝を切削加工した金型を用いて導光体と同時に成形して
もよく、また導光体の出射面に刻線溝を直接切削加工に
より形成してもよい。Further, in addition to the above-described manufacturing method, the light guide may be formed simultaneously with the light guide using a mold having a cut groove formed on the inner surface, or the cut groove may be directly formed on the light emitting surface of the light guide. It may be formed by cutting.
【００３４】導光体は、アクリル樹脂にシリコーン粒子
を混ぜた散乱材料を用いて射出成形する。ノート型パソ
コンのバックライトのタイプは、シリコーン粒子４．５
μｍ、濃度０．０１〜０．０１ｗｔ％程度のものが使用
される。大型モニター用のものは、上述した非散乱領域
と散乱領域とを偏平板状に成形した２色導光体（特願平
１０−１５１８３３号）を用い、散乱材料の濃度はシリ
コーン粒子４．５μｍ、濃度０．１５〜０．３ｗｔ％程
度のものが使用される。The light guide is injection molded using a scattering material in which silicone particles are mixed with an acrylic resin. The backlight type of the notebook computer is 4.5 silicone particles.
One having a μm concentration of about 0.01 to 0.01 wt% is used. For a large monitor, a two-color light guide (Japanese Patent Application No. 10-151833) in which the above-mentioned non-scattering region and scattering region are formed into a flat plate shape is used, and the concentration of the scattering material is 4.5 μm. With a concentration of about 0.15 to 0.3 wt%.
【００３５】光源は冷陰極管、ＬＥＤが好ましく用いら
れる。いずれかに限定されるものではないが、ホログラ
ムは波長選択性（ある特定の波長のみ回折すること）が
あるため、分光特性として広範囲のものは効率が良くな
い。As the light source, a cold cathode tube or an LED is preferably used. Although not limited to any one, the hologram has a wavelength selectivity (diffraction only at a specific wavelength), and therefore, a hologram having a wide spectral characteristic is not efficient.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、輝度を
高く、かつ低コストで構造が簡単な透過型または反射型
のホログラムを用いた面照明装置が得られる。As described above, according to the present invention, a surface illuminating device using a transmission type or reflection type hologram having a high luminance, a low cost, and a simple structure can be obtained.
【図１】本発明の一実施形態に係る面照明装置を示す側
面図である。FIG. 1 is a side view showing a surface lighting device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明に係る導光体の偏光状態を示す特性図で
ある。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a polarization state of the light guide according to the present invention.
【図３】従来の面照明装置を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a conventional surface lighting device.
２…導光体、２ａ…導光体端面、２ｂ…出射面、４…光
源、６…ホログラム（透過型ホログラム）、８…ホログ
ラム（反射型ホログラム）2 light guide, 2a light guide end face, 2b emission face, 4 light source, 6 hologram (transmission hologram), 8 hologram (reflection hologram)
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０２Ｂ 6/00 ３３１ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３３１ Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｇ０２Ｆ 1/13357 // Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H042 BA02 BA20 BA21 2H049 CA01 CA05 CA08 CA16 CA22 CA28 2H091 FA23Z FA42Z FB02 LA18──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 6/00 331 G02B 6/00 331 G02F 1/13357 G02F 1/13357 // F21Y 103: 00 F21Y 103: 00 F term (reference) 2H038 AA55 BA06 2H042 BA02 BA20 BA21 2H049 CA01 CA05 CA08 CA16 CA22 CA28 2H091 FA23Z FA42Z FB02 LA18
Claims (5)
して配設された棒状の光源とを備え、光源から導光体へ
入射した光を散乱させ、導光体の出射面から照明光を出
射する面照明装置であって、 前記導光体は、透明なマトリックス材料の中にこれと屈
折率の異なる粒子を混入させた光散乱材料からなるとと
もに、出射面に光を任意の方向に偏向させるためのホロ
グラムが一体形成されている面照明装置。1. A light guide having a flat-plate-like light guide and a rod-like light source disposed opposite to an end face of the light guide to scatter light incident on the light guide from the light source. A surface illumination device that emits illumination light from the light guide, wherein the light guide is made of a light scattering material obtained by mixing particles having a different refractive index from the transparent matrix material, and optionally emits light to an emission surface. Surface illuminator in which a hologram for deflecting light in the direction of is integrally formed.
して配設された棒状の光源とを備え、光源から導光体へ
入射した光を散乱させ、導光体の出射面から照明光を出
射する面照明装置であって、 前記導光体は、透明なマトリックス材料の中にその材料
と屈折率の異なる粒子を混入させた光散乱材料からなる
とともに、出射面の反対面に光を任意の方向に偏向させ
るためのホログラムが一体形成され、該ホログラムで光
が略正反射方向に反射される面照明装置。3. An outgoing surface of a light guide, comprising: a flat-plate-shaped light guide; and a rod-shaped light source disposed opposite to an end face of the light guide to scatter light incident on the light guide from the light source. A surface illumination device that emits illumination light from the light guide, wherein the light guide is made of a light scattering material in which particles having a different refractive index from the material are mixed in a transparent matrix material, and the surface opposite to the emission surface. A hologram for deflecting light in an arbitrary direction is formed integrally therewith, and the hologram reflects light in a substantially regular reflection direction.
に前記ホログラムとは異なるホログラムが一体形成され
ている面照明装置。4. The surface illumination device according to claim 3, wherein a hologram different from the hologram is formed integrally with a portion of the light guide near the light source so as to eliminate luminance unevenness.
前記導光体の出射面に一体形成され、請求項３または４
記載のホログラムが該導光体の出射面の反対面または光
源近傍の部分に一体形成されている面照明装置。5. The hologram according to claim 1, wherein the hologram is integrally formed on an exit surface of the light guide.
A surface illumination device, wherein the hologram described above is integrally formed on a surface opposite to an emission surface of the light guide or near a light source.
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