JP2004241323A

JP2004241323A - Planar light source and liquid crystal display device using the same

Info

Publication number: JP2004241323A
Application number: JP2003031489A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hirata; 弘之平田
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a uniform brightness distribution by restraining brightness unevenness up to corners on the inside face by eliminating the differences of irradiation angles near a light source and at an anti-light source side while maintaining a high utilization efficiency of the light. <P>SOLUTION: Indented prisms are arranged in an arc shape on the same circumference with a light-emitting face of a light source chip 2 as a center, a light-incident part 6 is formed in a cylindrical lens shape distributing light in a fan shape against a planar light emission irradiated from the light-emitting face of the light source chip 2, and a fine wave-form prism, a V-prism and a uniaxial diffusion surface are superposed on the cylindrical lens shape. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、小型の液晶表示パネルに用いられる面状光源に関し、特に、液晶表示パネルをその背面側から光照射するバックライトの面状光源とそれを用いた液晶表示装置に関する。
【従来の技術】
近年、情報通信の高速化やＩＴ化に伴い、比較的小型の携帯情報端末が民生向け商品として急速に市場に浸透しつつある。その代表的なものに携帯電話やＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、スマートフォンがあり、これら携帯情報端末の基幹デバイスとして液晶表示装置が使われる。その中でも、カラー表示可能なＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）型液晶、ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型液晶、ＴＦＤ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＤｉｏｄｅ）型液晶が従来の主流であったモノクロ液晶に急速に置き換わりつつあり、より高精細で小型、省電力、低コストなものが求められている。液晶表示装置自身は発光性を持たないために、バックライト或いはフロントライトと呼ばれる照明ユニットが付属され、この照明ユニットと液晶表示装置内部に設けられたカラーフィルターの組合せによって初めて色表示が可能となる。また、液晶表示装置内部は画素数に応じて区切られている。更にこの画素はＲＧＢのサブピクセルに区切られ、アクティブ型ではトランジスタから電圧を加えることによって液晶に旋光性を生じさせ、これを変調させることによってサブピクセルに対応した色表示が可能となる。バックライトは透過型或いは半透過型液晶に用いられ、文字通り液晶の背面側から照射する。そして、その照射光が液晶表示装置内のカラーフィルタを透過することによって色表示が可能となる。また、フロントライトは反射型液晶に用いられ、液晶表示装置の前面側から照射することによって、液晶内の反射電極前面に設けられたカラーフィルターを透過し、さらに反射電極で反射した後、再びカラーフィルターを通過することによって、色表示が可能となる。
【０００２】
これらの照明ユニットは、一般に、導光板と呼ばれる透明プラスチック製の面状発光体を冷陰極蛍光管やＬＥＤなどを用いて照射する構造をなしている。特に、携帯電話やＰＤＡでは、屋外で使うモバイルユースとして低消費電力化も然ることながら、通信時の電気ノイズの問題からＬＥＤが主として使われる傾向にある。このＬＥＤは、液晶カラー表示の色演出性や表示品位を損ねないようにするために、白色のものが使われる。従来、赤色、緑色、青色の、所謂ＲＧＢ３原色のＬＥＤを組み合わせて白色を発光させていたが、最近では、日亜化学工業社製に代表されるＧａＮ系青色ＬＥＤ素子から発する青色光をパッケージに塗布したＹＡＧ系蛍光体に照射させて、１つのチップから白色光を得ることが可能とされる。
【０００３】
一般に、携帯電話では、対角長が２インチ前後の液晶が搭載され、これに対応して、表示パネル用照明ユニットの導光板も略同サイズである。そして、この表示パネル用ユニットに使用されるＬＥＤは、２個から、多いものでは４個となる。また、ＰＤＡには、対角長が３〜４インチサイズの液晶が搭載され、同様に、これに対応して表示パネル用照明ユニットの導光板も略同サイズである。そして、ＰＤＡの表示パネル用照明ユニットに使用されるＬＥＤは、４個から、多いものでは６個となる。
【０００４】
液晶表示パネルの高精細化に伴って、照明ユニットから照射される光の透過する部分の面積、即ち、開口率は狭まり、これに対応してバックライト、フロントライトとも年々高輝度化が求められている。このため、照明ユニット側の光利用効率を向上させる目的で、導光板のプリズム形状や光源配置など様々な工夫がなされている。
【０００５】
ＬＥＤから出射される光の導光板への入射方法としては、ＬＥＤを等ピッチで複数個配列して発光面を導光板の端面に向けて配置し、直接導光板へ入射する方法が多用される。この方法は、構造がシンプルである反面、導光板内での輝度むらが発生し易いという問題を抱えている。これはＬＥＤから発する光が円弧状、例えば図１１に示すＢＺ−５（国際照明委員会ではこの配光をＢＺ分類で定めており、完全拡散面から出射される光の強度は分類ＢＺ−５、式ではＩ_θ∝ＣＯＳθで表される）に近い配光特性を示し、出射角度に対する輝度を異にしているにも拘わらず、これに対向する導光板側のプリズムが直線状に形成されていることから、出射面との直交点を最大輝度として、この位置から離れるに従って極端に輝度が低下してしまうためである。このため、プリズムシート（或いはレンズシート）と呼ばれる光制御シートを導光板上に複数枚重ねて、導光板から出射される光を左右、上下方向に整列させているが、光の利用効率からは必ずしも望ましいとは言えない。また、コスト的にもこのプリズムシートは高価なものとなるばかりに留まらず、厚さが増すなど、様々な課題を抱える。
【０００６】
このような問題を解消するものとして、従来の直線状プリズムからなる導光板に代え、点状光源から放射状に出射する入射光と直交するように点状光源を中心として円弧状の凹凸プリズムを配置したプリズム形態とすることや、その凹凸プリズムを不連続の半円状、三角形状の拡散パターン素子とした導光板が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、導光板の光入射面にプリズムアレイを形成し、点光源から出た光を散乱させることによって、導光板の隅部分に光を届かせ、隅部分の輝度を向上させる技術も提案されている（特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
国際公開第９８／１９１０５号パンフレット
【０００９】
【特許文献２】
特開平１０−１９９３１６号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載された面状光源によると、点状光源から放射状に出射する入射光と直交するように点状光源を中心として円弧状の凹凸プリズムを配置し、その長さ方向が点光源からの放射線に対してほぼ９０゜となると共に、各拡散パターン素子の面が点光源の方向を向くようにしたプリズム形態とすることや、その凹凸プリズムを不連続の半円状、三角形状の拡散パターン素子としたものが開示されている。しかしながら、この場合は点状光源からの全ての光が直交したプリズムで反射、偏向されることになり、点状光源から出射した光を極めて有効に活用できるものの、逆に同一状態で反射、偏向されるが故にその出射方向が揃ってしまう。即ち、導光板の出射面から出射される光はその出射角が極端に狭いものとなってしまう。この導光板を液晶表示パネルの背面に配置し、導光板から光を出射させた場合は出射角が狭いが故に、視野角が狭くなってしまい、液晶表示パネルの特定の位置では極端に明るいものの、見る角度が変化することによって、極端に暗いものになってしまう欠点がある。
【００１０】
ここで、図１３に、点状光源とこれを中心として円弧状の凹凸プリズムを形成した従来の面状光源の出射面における左右方向の輝度の出射角特性を示す。図１３において、横軸は出射角、縦軸は相対輝度を表す。図１３に示されるように、従来の面状光源は、光源近傍では比較的広がりを持って光が出射するものの、反光源側ではこの出射角が極端に狭まり、この差が液晶表示パネル上での画像の視認性を損ねてしまう。ここで、反光源側とは、面状光源において、光源を設けた部分と反対側の領域、即ち、光源から最も離れた領域をいう。また、左右方向とは方形状の液晶表示パネルを視覚した際の左右方向を指し、方形状が正方形の場合を除けば、円弧状プリズムの接線方向が支配的となる方形状の短手側の方向を指す。
【００１１】
更にはこの出射角の違いは上面に拡散機能を付加した場合、出射角の狭いもの程、同一ヘーズ値における輝度低下率が顕著となり、その結果として輝度分布の制御が困難なものとなってしまう。ここで、ヘーズ値は全光線透過率に対する拡散透過率の比率で表され、へーズ値が高いものほど透明性が損なわれ、擦りガラス状となって輝線等を効果的に消すことができる反面、光の直進性や透過率を損なうものである。
【００１２】
また、このような点状光源と円弧状の凹凸プリズムの構成では自ずと光源数が１個に限られ、点光源を３〜４個配置した構成の面状光源と比較して、光の利用効率は高いものの、その光量に限界があると共に、１つの光源から出射される光では導光板の隅部まで均一に照射することが困難である。
【００１３】
他方、特許文献２に記載された面状光源によれば、特許文献１に記載された面状光源と同様に光源近傍と反光源側での出射角の差が発生し、問題となる。また、発光素子チップからの出射角は、スリット開口部から１８０°の範囲で出射しているが、現実には図１１に示すように汎用の光源チップでは広範囲に渡って一定の輝度で出射することが難しい。
【００１４】
従って、本発明の目的は同心円弧状プリズムの特徴である、高い光の利用効率を維持したまま、光源近傍、反光源側における出射角の差をなくし、その出射角を広げると共に面内の隅部に至るまで輝度むらを抑制し、均一な輝度分布を得ることができるようにした面状光源及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる面状光源は、光源チップと導光板とを備え、この導光板は、当該光源チップからの光を入射する光入射部と、この光入射部から入射された光を反射、偏向させるプリズム面と、当該プリズム面に入射した光を外部に出射する出射面とを有する面状光源であって、前記プリズム面は、前記光源チップの発光面の略中央部を中心点とする同心状に配列された孤立プリズム、若しくは連続して周期配列された複数の円弧状の凹凸プリズムからなり、前記光入射部は、前記光源チップから入射された光を前記導光板の出射面と平行をなす面内方向の出射角に対する輝度が略等しくなるように変換するシリンドリカルレンズが形成され、該シリンドリカルレンズ上には前記導光板の出射面の側から見て、微細凹凸パターンが重畳されているものである。即ち、孤立プリズム、若しくは連続して周期配列されたプリズムが光源チップの発光面を中心とした円弧状をなすことにより、光源チップからの全ての光は、その光路に垂直な線上に配置され、かつ発光点から等距離の面で反射、偏向することになる。従って、全ての光が同じ条件のもとで反射、偏向されることになり、有効に光が活用できる。また、光源近傍と反光源側での出射角の差は光源チップが実際には面発光となっており、これに起因して出射角に差が生じているものである。本発明では、光源チップの発光面の面発光に対して、光入射部にシリンドリカルレンズを形成させ、出射角に対する輝度が略等しくなるように扇型に光入射部で変換させて導光板内へ光を入光させることにより、この出射角の差をなくすことができる。また、シリンドリカルレンズに微細凹凸パターンを重畳させることにより、光軸がオフセットされ、出射角を広げることができる。
【００１５】
また、連続して周期配列された複数の円弧状の凹凸プリズムは、該凹凸プリズムの断面形状が凸面を基準として、該凹凸プリズムの隣接する凸面を結んだ仮想面に対する、光入射部と対向する側の面の傾きを４０°以上、４８°以下としたものである。この角度は製造上の許容されるばらつきを含んだものであり、望ましくはこの傾斜角を４４°前後に設定することによって、出射方向を法線方向に近づけてよりその輝度を高めることができる。
【００１６】
また、シリンドリカルレンズは前記出射面側から見た平面上の形状が円弧、若しくは非球面プロファイルをなすものであり、微細凹凸パターンは前記円弧、若しくは前記非球面プロファイルをカットオフさせた値がピッチ０．２ｍｍ以下、Ｐ−Ｖ値０．１ｍｍ以下の微細凹凸パターンである。或いは微細凹凸パターンがＶ字パターン、鋸刃パターン、台形パターン、正弦波パターンのいずれか、若しくはいずれかの組み合わせでも良い。或いは微細凹凸パターンが前記導光板の平面方向のみに拡散性を持ち、前記導光板の厚み方向には拡散性を持たない一軸拡散面であり、該一軸拡散面の拡散方向に走査させた時の粗さがＲｔ１μｍ〜５０μｍ、Ｒａ０．１μｍ〜５μｍの範囲が好適とされる。また、光源チップとして、ＬＥＤを複数個、並設させてもよい。
【００１７】
本発明にかかる他の面状光源は、光源チップと導光板とからなり、この導光板は、前記光源チップからの光を入射する光入射部と、この光入射部から入射された光を反射、偏向させるプリズム面と、このプリズム面に入射した光を外部に出射する出射面とを有する面状光源であって、前記プリズム面は、前記光源チップの発光面の略中央部を中心点とする連続し、同心状に周期配列された複数の円弧状の凹凸プリズムからなり、この凹凸プリズムの断面形状は、凸面を基準として、当該凹凸プリズムの隣接する凸面を結んだ仮想面に対する、前記光入射部と対向する側の面の傾きが４０°以上４８°以下であると共に、前記中心点を通り、前記発光面の法線方向に平行な線を中央軸線とすると、前記光源チップ発光面は、当該中央軸線に対して１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲から前記光が出射され、前記中心点から前記凹凸プリズムまでの距離の最大値が６５ｍｍ以下である。
【００１８】
このように、本発明にかかる面状光源では、発光面の中心点に対し、発光エリアを左右に１．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下の範囲で広げることによって、出射角を広げるものとした。この発光エリアの幅が１．５ｍｍ未満の場合は出射角を十分広げることが難しい。また、発光エリアの幅が２．５ｍｍを超えると光源近傍と反光源側での出射角の差が大きくなる。これによって光源チップの発光面から出射した光は、光入射部から導光板に入光されるが、この発光エリアの幅を広げることによって比較的容易に出射角を広げることができる。ここで、凹凸プリズムの最大値が６５ｍｍを超えた場合、反光源側での出射角を十分広げることが困難である。勿論、発光エリアの幅が２．５ｍｍを超えると出射角を広げることができるが、この場合は光源近傍の出射角も併せて広がるため、光源近傍と反光源側での出射角の差が大きくなる。
【００１９】
更に、この発光エリアを満足するように小型の光源チップを複数配設することによって、円弧状プリズムを配した導光板に対し複数個の光源チップが搭載可能となり、これによって出射光量を増加させることができる。
【００２０】
本発明にかかる他の面状光源は、光源チップと導光板と光制御シートからなり、この導光板は、前記光源チップからの光を入射する光入射部と、この光入射部から入射された光を反射、偏向させるプリズム面と、このプリズム面に入射した光を外部に出射する出射面とを有し、前記光制御シートは、前記導光板上に配設され、前記出射面から出射した光を入射する面状光源であって、前記プリズム面は、前記光源チップの発光面の略中央部を中心点とする連続し、同心状に周期配列された複数の円弧状の凹凸プリズムからなり、この凹凸プリズムの断面形状は、凸面を基準として、当該凹凸プリズムの隣接する凸面を結んだ仮想面に対する、前記光入射部と対向する側の面の傾きが４０°以上４８°以下であると共に、前記光制御シートは、一面が平面であり、これと対向する面を光制御面とし、この光制御面には、Ｖ字状のプリズムと平坦部を組み合わせた同一ピッチの繰り返し構造とし、当該Ｖ字状のプリズムと平坦部の和に対する平坦部の面積比率が７０％以下であり、当該Ｖ字状のプリズムは当該平坦部に対する傾きが１０°以上３０°以下の二等辺三角形状である。
【００２１】
このような構成では、導光板の出射面から出射された光は光制御シートの入射面に入光され、光制御面で光が制御されて出射面より出射する。光制御面は平坦部とＶ字状の頂角により構成され、平坦部の比率とＶ字状の頂角の角度とにより光を制御する。Ｖ字状の頂角部と平坦部の和に対する平坦部の法線方向の面積比率は２０％以上、７０％以下とされる。２０％未満であれば出射光が二方向に分かれてしまい、７０％を超えれば光は殆ど制御困難となる。また、Ｖ字状の頂角の角度は１３０°以上１７０°以下とされ、望ましくは１４０°以上１６０°以下である。この角度が１３０°以上とすることにより出射光がより集められやすくなり、１７０°以下とすることにより制御がさらに容易となる。本シートに入光された光は屈折率が１．５前後の材質であれば出射角が±１０°に広げられることになる。面内方向の光制御シートの配設方向は光源チップの発光面に対し、法線方向に光制御シートの稜線が平行になる、若しくは導光板の長手方向に平行、若しくは双方の中間的な配置でもよい。これは円弧状プリズムのプリズム稜線と平行方向の出射角が狭い問題を解消するために使用するものであり、長手方向に平行に配設する理由は導光板の投影形状が正方形の場合を除けば長手側が円弧状プリズムの平行方向が支配的になるためである。このように光制御シートを導光板上に配設することによって、効果的に出射角を広げることができる。また、光制御シートの光制御面をシートの入射面側に設けても、その効果に変わりはない。
【００２２】
上述した本発明にかかる面状光源は、好適には液晶表示装置において用いられる。特に、この面状光源をバックライトとして用いるとよい。この場合、導光板の下面即ちプリズム面側に反射シート、上面即ち出射面側に光制御シート、光制御シート上に拡散シートを順に並べて面状光源とし、その上部に両面に偏光板（位相差板含む）を設けた透過型液晶板に配置する。これによって、光源チップから出射された光は光入射部を通って導光板に入光し、導光板内を出射面、プリズム面間で繰り返し反射されて導光板内を伝播し、プリズム面上に形成された傾斜角によって出射面の法線方向に反射、偏向され出射面より出射する。プリズム面側には反射板シートが配設されており、導光板内を伝播する光は漏れなく出射面側から出射することになる。導光板の出射面から出射された光は光制御シートに入光し、光制御シートの光制御面にてその出射角は広げられる。更に光制御シートから出射した光は拡散シートで僅かながら拡散され、偏光板を介して液晶板を照明することにより、輝度が高く、出射角特性に優れたバックライト型の液晶表示パネルとして好適となる。
【００２３】
【発明の実施形態】
以下、本発明に従う実施形態を図面により具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本図面中に記載のプリズム形状を説明する上で拡大して記載しており、実物の尺度とは異にするものである。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は本発明による面状光源の第１の実施形態を示すものであって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は右側面図、同図（ｃ）は背面図である。図１において、１はこの第１の実施形態の面状光源、２は光源チップ、２ａは発光面、３は導光板、３ｂは上面（出射面３ｃ）、３ｄは下面（プリズム面４ａ）、４はプリズム、６は光入射部（入射端面）である。
また、図２は図１（ａ）の中央軸線Ｓ上の断面図を示すものであり、３ｂは上面（出射面３ｃ）、３ｄは下面（プリズム面４ａ）、４はプリズム、４ｃはプリズム４の稜線、４ｄはプリズム４の谷線、３ｅは隣接するプリズム４の稜線４ｃをつないだ仮想平面、θ１は第１の傾斜角、θ２は第２の傾斜角である。
【００２５】
図１（ａ）〜（ｃ）において、面状光源１は、平面形状が略長方形をなす対角長５６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの平板状の導光板３とＬＥＤなどに代表される光源チップ２とから構成されており、この導光板３の２つの端面が隣り合う角部に光入射部６が形成される。この光入射部６の中心に光源チップ２が配設されている。光源チップ２の発光面２ａは導光板３の光入射部６に対向しており、光源チップ２の発光面２ａから出射される光は、この光入射部６から導光板３内に入射する。ここで、光源チップ２の出射方向、即ち中央軸線Ｓは導光板３の略対角方向に向かうよう設定され、出射面３ｃから出射する光が面内で均一になるように適宜その方向が調整される。また、導光板３の下面３ｄには、図１（ｃ）に実線で示すように、この中央軸線Ｓに沿って複数のプリズム４が同心円状に形成されている（図１（ａ）では、破線で示す）。即ち、これらプリズム４は夫々、光源チップ２の発光面２ａ（中央軸線Ｓを通る中心点）を中心点Ｓｏとし、この中心点Ｓｏを共通の中心とした円弧状の連続した同一ピッチの形状を有する周期配列されたプリズムを構成している。このように、各プリズム４が光源チップ２の発光面２ａの略中心点となる中心点Ｓｏを中心とした円弧状をなすことにより、光源チップ２からの全ての光は、その光路に垂直な線上に配置され、かつ発光点から等距離の面で反射、偏向することになる。即ち、中心点Ｓｏから等しい距離では、全ての光が同じ条件のもとで反射、偏向されることになり、有効に光が活用できる。
【００２６】
次に、図２をもとに導光板３の具体的なプリズムの形状について説明する。図２において、図面上導光板３の上側の面を上面３ｂ、下側の面を下面３ｄとしている。先ず下面３ｄは、凹凸状のプリズム４が等ピッチでアレイ状に連続して繰り返されるプリズム面４ａをなすものであり、ここでは、かかるプリズム４の断面形状を鋸刃状としているが、頂部が平坦な台形状や半円筒形状あるいはプリズム間に平坦部を有する形状であってもよい。或いは、不連続の孤立したプリズムでも良い。かかるプリズム４の頂部をなす稜線４ｃは前述の図１（ｃ）での実線、図１（ａ）での破線に示す通り、光源チップ２の発光面２ａを中心とする円弧状をなしている。
【００２７】
また、下面３ｄ側のプリズム面４ａはプリズムの稜線４ｃを基準として、中心点Ｓｏ側に位置する第２の傾斜角θ２、これとは反対側に位置する第１の傾斜角θ１とで構成された鋸刃状のプリズム４が形成されており、夫々プリズム４の稜線４ｃを結んだ仮想平面に対する傾斜角で定義される。第１の傾斜角θ１は、光源チップ２の発光面２ａから発せられ、導光板３内を伝播する光を反射、偏向させて出射面３ｃから導光板３外へ出射させる。つまり、出射面３ｃに対してその法線方向に向かって反射、偏向させることがより望ましいことから、４０゜から４８゜の範囲内に設定され、さらに望ましくは４４°前後に設定することにより、出射方向を法線方向に近づけてよりその輝度を高めることができる。また、第２の傾斜角θ２は、光が導光板３中を伝播させる役目を担うものであり、極力水平（０°）に近い角度範囲、例えば、１゜から１０゜の範囲内に設定される。ここで、第２の傾斜角θ２は、第１の傾斜角θ１，プリズムピッチＰ，プリズム深さＤにより、次の式（１）から求めることができる。
【数１】

【００２８】
一般的に導光板３内を繰り返し反射して伝播する光はその面に対する入射角が光の全反射の臨界角を超えて入射する限り、全反射が繰り返され、その入射角が全反射の臨界角よりも小さくなると、導光板３外へ出射されることになる。この全反射の臨界角θは、次の式（２）から求められる。
【数２】

【００２９】
例えば、導光板３の材質をＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル：ｎ＝１．４９）とすると、疎な媒質の媒体は、ここでは、空気（ｎ’＝１）であるから、全反射の臨界角θは４２．１゜となる。また、導光板３の材質をＰＣ（ポリカーボネート：ｎ＝１．５８）とすると、全反射の臨界角θは３９．１゜となる。なお、臨界角θは入射面のその法線に対する入射角度で定義されるが、本文中に記載のプリズム等の傾斜角は水平面を基準面として全て記載する。
【００３０】
参考までに図２に示した破線は、光源チップ２から出射された光が光入射部６から導光板３内に入射し、上面３ｂ側の出射面３ｃと下面３ｄ側のプリズム面４ａとで反射が繰り返されて導光板３内を伝播し、第１の傾斜角θ１を有する面に当たった光が反射、偏向されて出射面３ｃに対し、その法線方向に向かって出射する光の経路を示す。
【００３１】
ここで、本実施形態では下面３ｄ側の各プリズム４の稜線４ｃを結ぶ仮想平面３ｅは同一平面上に設けているが、例えば仮想平面３ｅが一定の曲率をもった湾曲面形状や一定位置までは仮想平面３ｅと出射面３ｃを平行面とし、プリズム面の一部を湾曲面形状あるいは傾斜面形状とすることも可能である。また、これらプリズム４の中心点ＳｏからのピッチＰは一定である。
【００３２】
以上のように、各プリズム４が光源チップ２の発光面２ａのほぼ中心点となる中心点Ｓｏを中心とした円弧状をなすことにより、光源チップ２からの全ての光は、その光路に垂直な線上に配置され、かつ発光点から等距離の面で反射、偏向することになる。即ち、中心点Ｓｏから等しい距離では、全ての光が同じ条件のもとで反射、偏向されることになる。
【００３３】
ここで、仮想平面３ｅからプリズム４間の谷線４ｄまでの距離をプリズム４の深さＤとすると、このプリズム４の深さＤは光源チップ２の発光面２ａでの中心点Ｓｏからの距離Ｌに応じて異なり、一例として、中心点Ｓｏから遠ざかるほど（即ち、距離Ｌが大きいほど）順次増大する。
【００３４】
このプリズム４の深さＤとしては、一例として、距離Ｌをパラメータとして、非線形の高次関数に応じて変化するものとし、他の例としては、距離Ｌの取り得る最大距離をＬｍとすると、中心点Ｓｏから（Ｌｍ／５）以下の位置を変曲点とし、例えば、Ｌ＜（Ｌｍ／５）の範囲とＬ≧（Ｌｍ／５）の範囲とで異なる非線形高次関数もしくは線形一次関数で変化し、かつこの変曲点でこれらの範囲の関数が連続するようなことも可能である。
【００３５】
図３は本実施形態の具体例を示すものであって、ここでは、変曲点をＬ＝１０ｍｍとし、この変曲点よりも距離Ｌが小さい範囲では、次の式（３）とし、この変曲点以上の距離Ｌの範囲では、次の式（４）とした。
【数３】

【数４】

【００３６】
このようにプリズムの深さＤを距離Ｌに応じて変化させるのは、光が導光板３中を伝播するに従って導光板３外へ出射されることにより、光源から遠ざかるほど伝播する光量が減少し、この距離Ｌに応じて出射光の光量の減少を補正する形でプリズムの深さＤを深くする。つまり光量の減少分を補正するように、上記の非線形高次関数や線形一次関数などの関数を選定するものである。
【００３７】
以上のように、この第１の実施形態では、各プリズム４を同心円状に配列して円弧状とすることにより、中心点Ｓｏから等距離の位置では、光源チップ２の発光面２ａからの全ての光が同じ状態で反射、偏向されることになり、かつこれらプリズム４の深さＤをこの中心点Ｓｏからの距離Ｌに応じて深くすることにより、上面３ｂでのこの距離Ｌに応じた出射光の光量の違いを補正することができて、導光板３の上面３ｂの全面から均一な光量で光を出射させることが可能となる。この結果、面状光源１として、反光源側においても均一な輝度分布が得られることになる。
【００３８】
次に図４は図１（ａ）における導光板３の光入射部６の光源チップ２との対向部分を示すものであって、同図（ａ）は部分拡大平面図、同図（ｂ）は光源チップを除いた光入射部６の斜視図である。これらの図面において、６は光入射部、３ｆはくぼみ部、６ａは波型プリズムであり、前出図面に対応する部分には同一符号を付けて、説明を省略する。
【００３９】
まず、図４（ａ）において、導光板３の光入射部６は中央軸線Ｓに関して軸対称となるように、くぼみ部３ｆを備えた光入射部６が形成されており、この光入射部６のくぼみ部３ｆに発光面２ａが対向するようにして、光源チップ２が近接配置されている。そして、図４（ｂ）に示すように、このくぼみ部３ｆ内には、導光板３の厚さ方向に上面３ｂから下面３ｄ（図１）にわたって連続した微小凹凸パターンである波型プリズム６ａが光入射部６の曲面に対して重畳して形成されている。さらにこの目的を詳細に説明すると、同心円状に形成されたプリズム４に対して、光源チップ２の発光面２ａは理想的には点状に形成されるべきものである。しかしながら、光源チップ２は点状光源と一般的に呼称されるものの、実際は狭義の面発光体の様相を呈す。即ち、前出図１３に示された従来の面状光源における光源近傍と反光源側の出射角の違いを鋭意検討した結果、この平面状の発光面２ａに起因していることに本発明者は気が付くに至った。そこで光源チップ２の発光面２ａから出射される面発光に対して、光入射部６を曲面状に形成し、出射面３ｃと平行をなす面側の出射角に対する輝度が略等しくなるように扇型にこの光入射部６で変換させて導光板３内へ光を入光させるものとした。この曲面は出射面３ｃ側から見た平面上の形状が円弧、望ましくは非球面プロファイルを持ったシリンドリカルレンズ形状にて図１１に実線で示した扇型（Ｉ_θ＝ｃｏｎｓｔａｎｔ、−４５°≦θ≦４５°）配光になるよう設定される。これによって実質的に初めて、光源チップ２からの光は、中心点Ｓｏから等しい距離では、全ての光が同じ条件のもとで反射、偏向されることになる。
【００４０】
但し、このままでは光源近傍、反光源側での出射角の違いは是正されるものの、出射面３ｃからの出射角が極めて狭いものになると予想される。図１２はその概念図を示したものであり、光入射部をシリンドリカルレンズ形状とすることで主配光を持たせ、オフセット手段としてシリンドリカルレンズ形状の光入射部に対して微細な波型プリズムを重畳させることにより、図に点線で示した如く、光軸がずれ、このずれ分がプリズム４に対して直交する主配光から僅かにずれて反射することにより、出射角を広げることができる。波型プリズムの形状としてはピッチ（波長）が０．１ｍｍ、Ｐ−Ｖ値（Ｐｅａｋ−Ｖａｌｌｅｙ値：振幅の２倍）が０．０２ｍｍの正弦波パターンとした。この波型プリズムの形状の測定方法としては触針式の形状測定器を用い、シリンドリカルレンズ形状をカットオフして除去することにより、求めることができる。
【００４１】
なお、ここでは波型プリズムの形状は正弦波としたが、Ｖ字パターン、鋸刃パターン、台形パターン、正弦波パターンのいずれか、若しくはいずれかの組合わせでも良く、また、波型プリズムの大きさはシリンドリカルレンズ形状をカットオフさせた値がピッチ０．２ｍｍ以下、Ｐ−Ｖ値０．１ｍｍ以下であれば同様の効果が発現でき、Ｐ−Ｖ値が０．００１ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００４２】
図１４は本実施形態による出射面３ｃにおける、左右方向の輝度の出射角特性を示したものであり、横軸は出射角、縦軸は輝度を表す。本図から光源近傍、反光源側での出射角は比較的揃っており、なお且つ、図１３で示した従来例の反光源側で示した出射角に対して広がりを持って光が出射していることが判る。
【００４３】
これによって光源チップ２の発光面２ａから出射した光は、光入射部６から導光板３に入光されるが、この際に光入射部６のシリンドリカルレンズ形状によって扇型に配光され、さらにこのシリンドリカルレンズ形状に重畳された微細な波型プリズムによって整列拡散される。この整列拡散が光軸の中心点Ｓｏからのオフセット量となり、光の伝播方向に対して左右（中央軸線Ｓに直交方向）に広がりを持って出射面３ｃから出射することになる。これにより、導光板３の隅部まで光が入射されることになり、左右の隅部が暗くなる現象を解消すると共に、同心円弧状プリズムの特徴である、高い光の利用効率を維持したまま、光源近傍、反光源側における出射角の差をなくし、その出射角を広げると共に面内の隅部に至るまで輝度むらを抑制し、均一な輝度分布を得ることができる。
なお、プリズム４の形状は、連続して周期配列されたプリズムとしたが、孤立した形状のプリズムでも、同様である。
【００４４】
（第２の実施形態）
図５は、本発明による面状光源の第２の実施形態を示したものである。図５は、図１（ａ）における導光板３の光入射部６の光源チップ２との対向部分と同様の部位を示すものである。図５（ａ）は、部分拡大平面図、同図（ｂ）はプリズム部を更に拡大したもの、同図（ｃ）は光源チップ２を除いた斜視図である。これらの図面において、６は光入射部、３ｆはくぼみ部、６ｂはＶ字入光プリズム、６ｃは平坦部、６ｄはＶ字入光頂角であり、前出図面に対応する部分には同一符号を付けて、説明を省略する。
【００４５】
図５でも実施形態１と同様に導光板３の光入射部６は中央軸線Ｓに関して軸対称となるように、くぼみ部３ｆを備えた光入射部６が形成されており、この光入射部６のくぼみ部３ｆに発光面２ａが対向するようにして、光源チップ２が近接配置される。そして、図５（ｃ）に示すように、この光入射部６には、導光板３の厚さ方向に上面３ｂから下面３ｄにわたって連続したＶ字入光プリズム６ｂが光入射部６の曲面に対して重畳して形成されている。さらに詳細に説明すると、この曲面は出射面３ｃ側から見た平面上の形状が円弧、望ましくは非球面プロファイルを持ったシリンドリカルレンズ形状にて扇型（Ｉ_θ＝ｃｏｎｓｔａｎｔ、−４５°≦θ≦４５°）配光になるよう設定される。また、出射角を広げる手段として、シリンドリカルレンズ形状の曲面に対してＶ字入光プリズム６ｂを重畳させるものとした。Ｖ字入光プリズム６ｂは平坦部６ｃとＶ字入光頂角６ｄによって構成され、Ｖ字入光頂角６ｄの角度と平坦部６ｃの比率で出射角とその強度を制御する。出射面３ｃ側から見た平面上の形状は本実施形態においてはＶ字入光頂角６ｄの角度１１０°、ピッチ０．０５ｍｍ、深さ０．００９ｍｍ、Ｖ字入光頂角６ｄ部と平坦部６ｃ部のシリンドリカルレンズ形状を表す円弧上の比率を１：１とした。
【００４６】
これによって光源チップ２の発光面２ａから出射した光は、光入射部６から導光板３に入射するが、この際に光入射部６のシリンドリカル形状によって扇状に配光され、さらにこのシリンドリカル形状に重畳されたＶ字入光プリズム６ｂによって整列拡散される。この整列拡散が光軸の中心点Ｓｏからのオフセット量となり、光の伝播方向に対して左右（中央軸線Ｓに直交方向）に広がりを持って出射面３ｃから出射することになる。これにより、導光板３の隅部まで光が入射されることになり、左右の隅部が暗くなる現象を解消すると共に、同心円弧状プリズムの特徴である、高い光の利用効率を維持したまま、光源近傍、反光源側における出射角の差をなくし、その出射角を広げると共に面内の隅部に至るまで輝度むらを抑制し、均一な輝度分布を得ることができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
図６は本発明による面状光源の第３の実施形態を示したものであり、本図は図１（ａ）における導光板３の光入射部６の光源チップ２との対向部分と同様の部位を示すものであって、光源チップを除いた斜視図である。本図において、６は光入射部、６ｅは一軸拡散面であり、前出図面に対応する部分には同一符号を付けて、説明を省略する。
【００４８】
本図でも実施形態１同様に導光板３の光入射部６は中央軸線Ｓに関して軸対称となるように、光入射部６が形成されており、この光入射部６に発光面２ａが対向するようにして、光源チップ２が近接配置されている。そしてこの光入射部６には、導光板３の厚さ方向に上面３ｂから下面３ｄにわたって連続した一軸拡散面６ｅが光入射部６の曲面に対して重畳して形成されている。さらに詳細に説明すると、この曲面は出射面３ｃ側から見た平面上の形状が円弧、望ましくは非球面プロファイルを持ったシリンドリカルレンズ形状にて扇型（Ｉ_θ＝ｃｏｎｓｔａｎｔ、−４５°≦θ≦４５°）配光になるよう設定される。また、出射角を広げる手段として、シリンドリカルレンズ形状の曲面に対して、一軸拡散面６ｅを重畳させるものとした。
【００４９】
ここで一軸拡散性とは拡散面を平面上に視た場合、直交する２軸に対し、一方の軸のみ拡散性を有するものである。従って、導光板３の出射面３ｃに対する面内方向に光は拡散し、これと直交する導光板３の厚み方向にはほぼ無拡散性を示す。これによって、所望とする方向のみ拡散が可能であり、導光板３内に入光された光は不必要な拡散によって、輝度を損なうことなく、光量を維持できる。この場合の面粗さは拡散方向に走査した場合、Ｒｔ１μｍ〜５０μｍ、Ｒａ０．１μｍ〜５μｍの範囲が望ましく、本実施形態ではＲｔ５μｍ、Ｒａ０．５μｍの値であった。この面粗さＲｔが５０μｍ以下とすることで、光量の低下を防止する。面粗さＲｔが１μｍ以上で、拡散性が向上する。この走査方向と直交する方向の面粗さは鏡面レベルに近いものとなり、本実施形態ではＲａ０．１μｍとなった。
【００５０】
ここでの面粗さの定義はＪＩＳ−Ｂ０６０１規格に基づくものである。かかる面粗さの測定機としては、位相差法を用いたＷＹＫＯ社製ＴＯＰＯ−２Ｄ・３Ｄ、非点収差法を用いた東京精密社製Ｓｕｒｆｃｏｍ９２０Ａ、原子間力顕微鏡のＤｉｇｉｔａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＮａｎｏＳｃｏｐｅ、触針式のＴｅｎｃｏｒ社製Ｐ１２ＥＸなどを用いることができ、ここでは、一例として、Ｔｅｎｃｏｒ社製Ｐ１２ＥＸを用いた。粗さの測定条件は、走査距離が１０００ｕｍ、走査速度が５μｍ／ｓｅｃ、サンプリング周波数が２００Ｈｚ、スタイラス加重が５ｍｇ、スタイラス先端形状が４５°、２μｍＲ、カットオフ・フィルターがガウシアン、短波長側カットオフ・フィルターが２４Ｈｚ、長波長側カットオフ・フィルターが１６７μｍである。
【００５１】
これによって光源チップ２の発光面２ａから出射した光は、光入射部６から導光板３に入射するが、この際に光入射部６のシリンドリカル形状によって扇状に配光され、さらにこの一軸拡散面６ｅによって拡散される。この拡散が光の伝播方向に対して左右（中央軸線Ｓに直交方向）に広がりを持って出射面３ｃから出射することになる。これにより、導光板３の隅部まで光が入射されることになり、左右の隅部が暗くなる現象を解消すると共に、同心円弧状プリズムの特徴である、高い光の利用効率を維持したまま、光源近傍、反光源側における出射角の差をなくし、その出射角を広げると共に面内の隅部に至るまで輝度むらを抑制し、均一な輝度分布を得ることができる。
【００５２】
（第４の実施形態）
図７（ａ）は本発明による面状光源の第４の実施形態を示したものであり、本図は図１（ａ）における導光板３の光入射部６の光源チップ２との対向部分と同様の部位を示す部分拡大平面図である。図７（ｃ）はＶ字入光プリズム６ｂの拡大図である。図７（ａ）（ｃ）において、２は光源チップ、２ａは発光面、６は光入射部、６ｂはＶ字入光プリズム、６ｃは平坦部、６ｄはＶ字入光頂角、Ｓは中央軸線、Ｓｏは中心点、ｙは中心点Ｓｏからのオフセット量であり、前出図面に対応する部分には同一符号を付けて、説明を省略する。
【００５３】
図７（ａ）では導光板３の光入射部６は中央軸線Ｓに関して軸対称となるように、光入射部６が形成されており、この光入射部６に発光面２ａが対向するようにして、光源チップ２が近接配置されている。この場合、光入射部６は円弧、若しくは非球面プロファイルをなすシリンドリカルレンズ形状に形成されておらず、光源チップ２の発光面２ａと平行をなす面上にＶ字入光プリズム６ｂが形成される。Ｖ字入光プリズム６はＶ字入光頂角６ｄの角度と平坦部６ｃの比率で拡散量を制御する。出射面３ｃ側から見た平面上の形状が本実施形態においてはＶ字入光頂角６ｄの角度１１０°、ピッチ０．２ｍｍ、深さ０．０３５ｍｍ、Ｖ字入光頂角６ｄ部と平坦部６ｃ部の比率を２：１とした。
【００５４】
本実施形態では円弧状のプリズム４を配した場合は出射角が狭くなるため、発光面２ａの発光エリア、即ち光が出射される範囲を中央軸線Ｓに対し左右に１．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下（図７（ａ）のｙ値）の範囲に広げることによって、光軸が中心点Ｓｏからオフセットされ、導光板３の出射面３ｃからの出射角を広げたものである。この発光エリアの幅が１．５ｍｍ未満の場合は出射角を十分広げることが難しい。また、発光エリアの幅が２．５ｍｍを超えると光源近傍と反光源での出射角の差が大きくなる。本実施形態の特徴は光源近傍と反光源側における導光板３の出射面３ｃからの出射角の差は課題として残るものの、光入射部６にシリンドリカルレンズ形状を形成することなく、比較的容易にその出射角を広げることができる。
【００５５】
また、中心点からプリズム４までの距離の最大値、即ちプリズム４の半径の最大値が６５ｍｍ以下であることが望ましい。ここで、凹凸プリズムの最大値が６５ｍｍを超えた場合、反光源側での出射角を十分広げることが困難である。勿論、発光エリアの幅が２．５ｍｍを超えると出射角を広げることができるが、この場合は光源近傍の出射角も併せて広がるため、光源近傍と反光源側での出射角の差が大きくなる。
【００５６】
図１５は本実施形態による出射面３ｃにおける、左右方向の輝度の出射角特性を示したものであり、横軸は出射角、縦軸は輝度を表す。本図から図１３で示した従来例の出射角に対して広がりを持って光が出射していることが判る。
【００５７】
これによって光源チップ２の発光面２ａから出射した光は、光入射部６から導光板３に入光される際、Ｖ字入光プリズム６ｂによって導光板３の隅部まで光が入射されることになり、左右の隅部が暗くなる現象を解消すると共に、発光エリアの幅を広げることによって、同心円弧状プリズムの特徴である、高い光の利用効率を維持したまま、容易にその出射角を広げることができる。
【００５８】
（第５の実施形態）
図７（ｂ）は本発明による面状光源の第５の実施形態を示したものであり、本図は図１（ａ）同様の部位を示す部分拡大平面図である。本図において、２は光源チップ、２’は副光源チップ、２ａは発光面、２ａ’は副発光面、６は光入射部、６ｂはＶ字入光プリズム、６ｃは平坦部、６ｄはＶ字入光頂角、Ｓは中央軸線、Ｓｏは中心点、ｙは中心点Ｓｏからのオフセット量であり、前出図面に対応する部分には同一符号を付けて、説明を省略する。
【００５９】
図７（ｂ）では、導光板３の光入射部６は中央軸線Ｓに関して軸対称となるように、光入射部６が形成されており、この光入射部６に発光面２ａが対向するようにして、光源チップ２、副光源チップ２’が近接配置されている。夫々の光源チップは極力その隙間をなくした状態で中央軸線Ｓに対して左右対称に並設される。夫々の光源チップ２，２’の発光面２ａ，２ａ’と平行をなす面上にＶ字入光プリズム６ｂが形成される。Ｖ字入光プリズム６ｂはＶ字入光頂角６ｄの角度と平坦部６ｃの比率で拡散量を制御する。出射面３ｃ側から見た平面上の形状が本実施形態においてはＶ字入光頂角６ｄの角度１１０°、ピッチ０．２ｍｍ、深さ０．０３５ｍｍ、Ｖ字入光頂角６ｄ部と平坦部６ｃ部の比率を２：１とした。また、発光面２ａの発光エリアを中央軸線Ｓに対し左右に１．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下の範囲（図７（ｂ）のｙ値）とする小型の光源チップを２個並設する。本実施形態の特徴は光源近傍と反光源側における導光板３の出射面３ｃからの出射角の差は課題として残るものの、光入射部６にシリンドリカルレンズ形状を形成することなく、比較的容易にその出射角を広げることができる。また、２個の光源チップを同じ導光板に用いることができ、光量、即ち面状光源からの出射輝度を倍増することができる。
【００６０】
これによって光源チップ２の発光面２ａから出射した光は、光入射部６から導光板３に入光される際、Ｖ字入光プリズム６ｂによって導光板３の隅部まで光が入射されることになり、左右の隅部が暗くなる現象を解消すると共に、発光エリアの幅を広げることによって、同心円弧状プリズムの特徴である、高い光の利用効率を維持したまま、容易にその出射角を広げることができる。
【００６１】
（第６の実施形態）
図９は本発明による面状光源の第６の実施形態を示したものである。図９（ａ）は中央軸線Ｓ上の断面図、同図（ｂ）は光制御シートのシート稜線７ｆと直交する方向の断面図、同図（ｃ）は光制御シートの他の実施形態を示す。本図で１は面状光源、２は光源チップ、３は導光板、３ａはプリズム面、３ｂは上面、３ｃは出射面、３ｄは下面、４はプリズム、６は光入射部、７は光制御シート、７ａは光制御面、７ｂは平坦部、７ｃはＶ字状シート頂角、７ｄはシート入射面、７ｅはシート出射面、７ｆはシート稜線であり、前出図面に対応する部分には同一符号を付けて、説明を省略する。
【００６２】
本実施形態においては、図１７に示す面状光源を用いた。本実施形態によれば導光板３の出射面３ｃから出射された光は、光制御シート７のシート入射面７ｄに入射し、光制御面７ａで光が制御されてシート出射面７ｅより出射する。つまり光制御シート７は導光板３上に配設されることになる。光制御面７ａは平坦部７ｂとＶ字状シート頂角７ｃにより構成され、平坦部７ｂとＶ字状シート頂角７ｃの比率とＶ字状シート頂角７ｃの角度とにより光を制御する。本実施形態においては、Ｖ字状シート頂角７ｃ部と平坦部７ｂ部の和に対する平坦部７ｂの法線方向から視た面積比率は２０％以上、７０％以下とされる。この比率が２０％未満であれば出射光が二方向に分かれてしまい、７０％を超えれば光は殆ど制御されないことになる。また、Ｖ字状シート頂角７ｃの角度は１３０°以上、１７０°以下とされ、望ましくは１４０°以上１６０°以下とされる。本シートに入光された光は光制御シート７の材質にもよるが、ＰＣやＰＥＴＰ（ポリエチレンテレフタレート）などの屈折率が１．５前後の材質であれば出射角が±１０°に広げられることになる。この角度が１３０°未満であれば、光制御シート７の材質を屈折率１．５とすると出射角は±２０°を超えて広がり、結果として出射光が二方向に分かれてしまう。また、１７０°を超えれば、同様に光制御シート７の材質を屈折率１．５とすると出射角は±５°未満となり、殆ど制御されないことになる。光制御シート７の面内方向における配設方向は図９（ｄ）の如く、光源チップ２の発光面２ａに対し、法線方向に光制御シート７のシート稜線７ｆが平行になる、若しくは図９（ｅ）の如く、導光板３の長手方向に平行、または双方の中間的な配置とされる。これは円弧状プリズムのプリズム稜線と平行方向の出射角が狭い問題を解消するためであり、長手方向に平行な理由は導光板の投影形状が正方形の場合を除けば、長手側が円弧状プリズムの平行方向が支配的になるためである。
【００６３】
図１６は本実施形態による出射面３ｃにおける、左右方向の輝度の出射角特性を示したものであり、横軸は出射角、縦軸は輝度を表す。本図から図１３で示した従来例の出射角に対して広がりを持って光が出射していることが判る。このように光制御シート７を導光板３上に配設することによって、比較的容易に、且つ効果的に出射角を広げることができる。
【００６４】
また、図９（ｃ）は光制御シート７の光制御面７ａをシート入射面７ｄ側に設けた他の例であり、光制御面７ａ面はどちらの面に設けても、出射角を広げる効果に変わりはない。この実施の形態では、光制御シート７を図１７に示す面状光源に設けた例を説明したが、これに限らず、他の実施の形態にかかる面状光源を設けるようにしてもよい。
【００６５】
（第７の実施形態）
図８は、本発明による面状光源の第７の実施形態を示したものである。この第７の実施形態にかかる面状光源１は、図８に示されるように、平面形状が略長方形をなす平板状の導光板３と光源チップ２とから構成されている。そして、この導光板３の１つの端面を入射端面３ａとし、この入射端面３ａの中央部に光源チップ２が設けられている以外は第１の実施形態にかかる面状光源と同じである。本実施形態において、光入射部６は出射面３ｃ側から見た平面上の形状が円弧、望ましくは非球面プロファイルを持ったシリンドリカルレンズ形状にて扇型（Ｉ_θ＝ｃｏｎｓｔａｎｔ、−８５°≦θ≦８５°）配光になるよう設定される。この場合の光入射部６のシリンドリカル形状による配光分布は中央配置が故に１７０°の範囲に亘る。重畳する波型プリズム６ａは第１の実施形態にかかる面状光源と同じである。本実施形態においても導光板３の隅部まで光が入射されることになり、左右の隅部が暗くなる現象を解消すると共に、同心円弧状プリズムの特徴である、高い光の利用効率を維持したまま、光源近傍、反光源側における出射角の差をなくし、その出射角を広げると共に面内の隅部に至るまで輝度むらを抑制し、均一な輝度分布を得ることができる。
【００６６】
（第８の実施形態）
図１０（ａ）は本発明による第８の実施形態を示したものであり、第１の実施形態の面状光源を液晶表示パネルの光源として用いた一具体例を示すものである。図１０（ａ）において、１は面状光源、２は光源チップ、３は導光板、３ｃは出射面、４ａはプリズム面、５は反射シート、６は光入射部、８は拡散シート、９は液晶モジュール、１０は透過型液晶板、１１は偏光板（位相差板含む）である。
【００６７】
本実施形態では導光板３の下面即ちプリズム面４ａ側に反射シート５、上面即ち出射面３ｃ側に拡散シート８を並べて面状光源１とした。ここでの拡散シート８は比較的、光の直進性を維持できるヘーズ値７３％のものを用いた。反射シート５、および拡散シート８の構成、機能およびその効果は周知であることから、説明は省略する。また、面状光源１上には両面に偏光板１１（位相差板含む）を設けた透過型液晶板１０を配置した構成とした。ここで光源チップ２から出射された光は光入射部６を通って導光板３に入射し、導光板３内を出射面３ｃ、プリズム面４ａ間で繰り返し反射されて導光板３内を伝播し、プリズム面４ａ上に形成された第１の傾斜角によって出射面３ｃの法線方向に反射、偏向され出射面３ｃより出射する。ここでプリズム面４ａ側には反射板シート５が配設されており、導光板３内を伝播する光は漏れなく出射面３ｃ側から出射することになる。導光板３の出射面３ｃを出射された光は拡散シート８で僅かに拡散され、偏光板８を介して液晶板７を照明するようにしたバックライト型の液晶表示パネルを構成することができる。本液晶表示パネルで表示された画像は視野角が広く、輝度むらのない良好な視認性であった。
【００６８】
（第９の実施形態）
図１０（ｂ）は本発明による第９の実施形態を示したものであり、第６の実施形態の面状光源を液晶表示パネルの光源として用いた他の具体例を示すものである。図１０（ｂ）において、１は面状光源、２は光源チップ、３は導光板、３ｃは出射面、４ａはプリズム面、５は反射シート、６は光入射部、７は光制御シート、７ａは光制御面、８は拡散シート、９は液晶モジュール、１０は透過型液晶板、１１は偏光板（位相差板含む）である。
【００６９】
本実施形態では導光板３の下面即ちプリズム面４ａ側に反射シート５、上面即ち出射面３ｃ側に光制御シート、光制御シート上面に拡散シート８を並べて面状光源１とした。ここでの拡散シート８は、比較的、光の直進性を維持できるヘーズ値７３％のものを用いた。反射シート５、および拡散シート８の構成、機能およびその効果は周知であることから、説明は省略する。また、面状光源１上には両面に偏光板１１（位相差板含む）を設けた透過型液晶板１０を配置した構成とした。
【００７０】
ここで光源チップ２から出射された光は光入射部６を通って導光板３に入射し、導光板３内を出射面３ｃ、プリズム面４ａ間で繰り返し反射されて導光板３内を伝播し、プリズム面４ａ上に形成された第１の傾斜角によって出射面３ｃの法線方向に反射、偏向され出射面３ｃより出射する。ここでプリズム面４ａ側には反射板シート５が配設されており、導光板３内を伝播する光は漏れなく出射面３ｃ側から出射することになる。導光板３の出射面３ｃを出射された光は光制御シート７に入光し、光制御シート７の光制御面７ａにてその出射角は広げられ、出射することになる。光制御シート７から出射した光は拡散シート８で僅かに拡散され、偏光板８を介して液晶板７を照明するようにしたバックライト型の液晶表示パネルを構成することができる。本液晶表示パネルで表示された画像は視野角が広く、輝度むらのない良好な視認性であった。
尚、上述の面状光源は、拡散シート８のヘーズ値を小さくして透明性を持たせることでフロントライトとして用いることも可能である。
【００７１】
（面状光源の従来構成例）
この面状光源は、従来より構成される一般的な構成である。図１７はこの面状光源を示すものであって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は右側面図、同図（ｃ）は背面図であり、１はこの面状光源、２は光源チップ、２ａは発光面、６は光入射部、３は導光板、３ｂは上面（出射面３ｃ）、３ｄは下面（プリズム面４ａ）、４ｅは孤立プリズム、Ｓｏは中心点、Ｓは中央軸線である。
【００７２】
図１７（ａ）〜（ｃ）において、面状光源１は、平面形状が略長方形をなす対角長５６ｍｍ、板厚０．８ｍｍの平板状の導光板３と日亜化学社製のＮＡＣＷ２１５を使った光源チップ２とから構成されており、この導光板３の２つの端面が隣り合う角部に光源チップ２が配設されている。そして、図示はしていないが、光源チップ２と対向する導光板の光入射部６は凹部となっていて、その凹部にプリズムが設けられている。光源チップ２の発光面２ａは導光板３の光入射部６に対向しており、光源チップ２の発光面２ａから出射される光は、ここから導光板３内に入光される。ここで、光源チップ２の出射方向、即ち中央軸線Ｓは導光板３の略対角方向に向かうよう設定され、導光板３の下面３ｄには、図１７（ｃ）に実線で示すように、この中央軸線Ｓに沿って複数の孤立プリズム４ｅが同心円状に形成されている（図１７（ａ）では、破線で示す）。即ち、これら孤立プリズム４は夫々、光源チップ２の発光面２ａを中心点Ｓｏとした円弧状の形状をなしている。このように、各孤立プリズム４ｅが光源チップ２の発光面２ａを中心として円弧状をなすことにより、光源チップ２からの全ての光は、その光路に垂直な線上に配置された孤立プリズム４ｅで反射、偏向することから、光源チップ２から出射された光は、有効に活用される。ここでの光源チップ２の中央軸線Ｓと平行をなす側の発光エリアの幅は中央軸線に対して、左右に夫々１．１ｍｍ（図１７（ｃ）のｙ値）である。
【００７３】
図１３に本従来例の面状光源の出射角特性を示した図である。本図において、光源近傍、反光源側において出射角を異にすることが判る。また、出射角も反光源側では法線である０°に対し、±５°と極めて狭い角度である。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の面状光源によると、光源チップの発光面を中心として、同一円周上に凹凸プリズムを円弧配列し、光入射部を光源チップの発光面から出射される面発光に対して、扇型に配光させるシリンドリカルレンズ形状に形成すると共に、さらにこのシリンドリカルレンズ形状に例えば微細な波型プリズム、Ｖプリズム、一軸拡散面等の微細凹凸パターンを重畳させることにより、円弧配列プリズムの課題であった光源近傍、反光源側における出射角の差をなくし、出射角を広げることができ、更に第１の傾斜角を特定範囲とすることで、効果的にその輝度を高めることができる。
【００７５】
或いは、発光面の発光エリアを中央軸線Ｓに対し左右に１．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下の範囲に広げることによって、光入射部を複雑な形状にすることなく、容易に出射角を広げることができると共に、光源チップを複数個配列することによって、光量を複数倍にすることができる。
【００７６】
或いは導光板の出射面にＶ字プリズムと平坦部を持つ光制御シートを配設し、その光制御部をＶ字プリズム部と平坦部の和に対する平坦部の面積比率が７０％以下、Ｖ字プリズムの傾斜角が１０°以上、３０°以下の二等辺三角形状とした同一ピッチの繰り返し構造とすることによって、容易に出射角を広げることができる。
【００７７】
総じて、導光板の隅部まで光が入射されることになり、左右の隅部が暗くなる現象を解消すると共に、同心円弧状プリズムの特徴である、高い光の利用効率を維持したまま、光源近傍、反光源側における出射角の差をなくし、その出射角を広げると共に面内の隅部に至るまで輝度むらを抑制し、均一な輝度分布を得ることができる面状光源及びそれを用いた液晶表示装置を提供することができる。これらは特殊なプロセスを経ることなく、従来の加工機を用いて、容易に円弧状のプリズムを形成することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による面状光源の第１の実施形態を示す図である。
【図２】図１における面状光源の中央軸線Ｓ上の断面形状を示す図である。（第１の実施形態）
【図３】図２におけるプリズムの深さＤの距離Ｌに応じた変化の一具体例を示す図である。（第１の実施形態）
【図４】図１（ａ）における導光板の光入射部の部分を示す図である。（第１の実施形態）
【図５】本発明による面状光源の第２の実施形態における導光板の光入射部の部分を示す図である。
【図６】本発明による面状光源の第３の実施形態における導光板の光入射部の部分を示す図である。
【図７】本発明による面状光源の第４〜５の実施形態における導光板の光入射部の部分を示す図である。
【図８】本発明による面状光源の第７の実施形態の他の具体例を示す図である。
【図９】本発明による面状光源の第６の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明による第８〜９の実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１１】国際照明委員会ＢＺ分類による配光区分を示した図である。
【図１２】本発明による面状光源の第１の実施形態の反射、偏向状態を示した概念図である。
【図１３】従来例の面状光源の出射角特性を示した図である。
【図１４】本発明による面状光源の第１の実施形態の出射角特性を示した図である。
【図１５】本発明による面状光源の第４の実施形態の出射角特性を示した図である。
【図１６】本発明による面状光源の第６の実施形態の出射角特性を示した図である。
【図１７】従来例の面状光源を示した図である。
【符号の説明】
１面状光源
２，２’ 光源チップ
２ａ，２ａ’ 発光面
３導光板
３ａ入射端面
３ｂ上面
３ｃ出射面
３ｄ下面
３ｅ仮想平面
３ｆくぼみ部
４プリズム
４ａプリズム面
４ｃ稜線
４ｄ谷線
４ｅ孤立プリズム
θ１第１の傾斜角
θ２第２の傾斜角
Ｓ中央軸線
Ｓｏ中心点
５反射シート
６光入射部
６ａ波型プリズム
６ｂＶ字入光プリズム
６ｃ平坦部
６ｄＶ字入光頂角
６ｅ一軸拡散面
７光制御シート
７ａ光制御面
７ｂ平坦部
７ｃＶ字状シート頂角
７ｄシート入射面
７ｅシート出射面
７ｆシート稜線
８拡散シート
９液晶モジュール
１０透過型液晶板
１１偏光板（位相板含む）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar light source used for, for example, a small liquid crystal display panel, and more particularly to a planar light source for a backlight that irradiates light from the back side of the liquid crystal display panel and a liquid crystal display device using the same.
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, with the speeding up of information communication and the use of IT, relatively small portable information terminals are rapidly penetrating the market as consumer products. Representative examples thereof include a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), and a smart phone, and a liquid crystal display device is used as a key device of these mobile information terminals. Among them, STN (Super Twisted Nematic) type liquid crystal, TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal, and TFD (Thin Film Diode) type liquid crystal capable of color display are rapidly being replaced by the conventional mainstream monochrome liquid crystal. High-definition, small-sized, power-saving, and low-cost products are required. Since the liquid crystal display device itself does not have light emission, a lighting unit called a backlight or a front light is attached, and color display is possible only by a combination of this lighting unit and a color filter provided inside the liquid crystal display device. . The inside of the liquid crystal display device is divided according to the number of pixels. Further, this pixel is divided into RGB sub-pixels. In the active type, a voltage is applied from a transistor to generate optical rotation in the liquid crystal, and by modulating this, a color display corresponding to the sub-pixel is possible. The backlight is used for a transmissive or transflective liquid crystal, and irradiates from the back side of the liquid crystal literally. Then, the illuminating light passes through a color filter in the liquid crystal display device, thereby enabling color display. The front light is used for reflection type liquid crystal. By irradiating from the front side of the liquid crystal display device, the light passes through the color filter provided on the front surface of the reflection electrode in the liquid crystal, and is reflected by the reflection electrode. By passing through the filter, color display becomes possible.
[0002]
These lighting units generally have a structure in which a transparent plastic planar illuminant called a light guide plate is irradiated using a cold cathode fluorescent tube, an LED, or the like. In particular, in mobile phones and PDAs, LEDs tend to be mainly used due to the problem of electric noise during communication, despite lower power consumption for mobile use outdoors. As the LED, a white LED is used so as not to impair the color rendition and display quality of the liquid crystal color display. Conventionally, red, green, and blue LEDs, which are so-called RGB three primary colors, are combined to emit white light. Recently, however, blue light emitted from a GaN-based blue LED element represented by Nichia Corporation is packaged. By irradiating the applied YAG phosphor, white light can be obtained from one chip.
[0003]
Generally, a mobile phone is equipped with a liquid crystal having a diagonal length of about 2 inches, and accordingly, the light guide plate of the display panel lighting unit is also substantially the same size. The number of LEDs used in the display panel unit is two to four. Further, the PDA is provided with a liquid crystal having a diagonal length of 3 to 4 inches. Similarly, the light guide plate of the display panel illumination unit is also substantially the same size. The number of LEDs used in the display panel illumination unit of the PDA is four, and most is six.
[0004]
As the definition of the liquid crystal display panel becomes higher, the area of the portion through which the light emitted from the illumination unit is transmitted, that is, the aperture ratio, becomes smaller, and accordingly, the backlight and the front light are required to have higher brightness year by year. ing. For this reason, in order to improve the light use efficiency on the lighting unit side, various devices such as a prism shape of the light guide plate and a light source arrangement have been devised.
[0005]
As a method of making the light emitted from the LED enter the light guide plate, a method of arranging a plurality of LEDs at an equal pitch, arranging the light emitting surface toward the end surface of the light guide plate, and directly entering the light guide plate is often used. . Although this method has a simple structure, it has a problem that luminance unevenness easily occurs in the light guide plate. This is because the light emitted from the LED is in an arc shape, for example, BZ-5 shown in FIG. 11 (the International Commission on Illumination defines this light distribution as BZ classification, and the intensity of light emitted from the perfect diffusion surface is classified as BZ-5. , In the formula I _θ (Indicated by COSθ), and the light-guiding plate-side prism facing the light-emitting plate is formed in a straight line, despite the difference in luminance with respect to the emission angle. This is because a point orthogonal to the plane is the maximum luminance, and the luminance decreases extremely as the distance from the position increases. For this reason, a plurality of light control sheets called prism sheets (or lens sheets) are stacked on the light guide plate, and the light emitted from the light guide plate is aligned in the left, right, up, and down directions. Not always desirable. Further, in terms of cost, this prism sheet is not only expensive, but also has various problems such as an increase in thickness.
[0006]
As a solution to such a problem, an arc-shaped concave / convex prism centered on a point light source is arranged so as to be orthogonal to the incident light emitted radially from the point light source, instead of the conventional light guide plate formed of a linear prism. There has been proposed a light guide plate having a prism shape as described above, and using the uneven prism as a discontinuous semicircular or triangular diffusion pattern element (see Patent Document 1).
[0007]
In addition, a technique has been proposed in which a prism array is formed on a light incident surface of a light guide plate to scatter light emitted from a point light source so that light reaches the corners of the light guide plate and the brightness of the corners is improved. (See Patent Document 2).
[0008]
[Patent Document 1]
International Publication No. 98/19105 pamphlet
[0009]
[Patent Document 2]
JP-A-10-199316
[Problems to be solved by the invention]
According to the planar light source described in Patent Document 1, an arc-shaped concave / convex prism is arranged around a point light source so as to be orthogonal to the incident light radially emitted from the point light source, and the length direction is pointed. It is approximately 90 ° to the radiation from the light source, and the surface of each diffusion pattern element is oriented in the direction of a point light source. Are disclosed. However, in this case, all the light from the point light source is reflected and deflected by the orthogonal prism, and although the light emitted from the point light source can be used very effectively, the light is reflected and deflected in the same state. Therefore, the emission directions are aligned. That is, the light emitted from the emission surface of the light guide plate has an extremely narrow emission angle. When this light guide plate is arranged on the back surface of the liquid crystal display panel and light is emitted from the light guide plate, the emission angle is narrow, so the viewing angle becomes narrow, and although it is extremely bright at a specific position of the liquid crystal display panel, However, there is a disadvantage that the image becomes extremely dark due to a change in the viewing angle.
[0010]
Here, FIG. 13 shows an emission angle characteristic of luminance in the left-right direction on an emission surface of a conventional planar light source having a point-like light source and an arc-shaped uneven prism formed around the point-like light source. In FIG. 13, the horizontal axis represents the emission angle, and the vertical axis represents the relative luminance. As shown in FIG. 13, the conventional planar light source emits light with a relatively wide spread in the vicinity of the light source, but the emission angle is extremely narrow on the side opposite to the light source, and this difference is seen on the liquid crystal display panel. The visibility of the image is impaired. Here, the term “anti-light source side” refers to a region of the planar light source opposite to the portion where the light source is provided, that is, a region farthest from the light source. In addition, the left-right direction refers to the left-right direction when viewing a rectangular liquid crystal display panel, except for the case where the square is a square, and the short side of the square where the tangential direction of the arc-shaped prism is dominant Point in the direction.
[0011]
Further, when the diffusion function is added to the upper surface, the difference in the emission angle becomes smaller as the emission angle becomes smaller, and the luminance reduction rate at the same haze value becomes more remarkable. As a result, it becomes difficult to control the luminance distribution. . Here, the haze value is represented by the ratio of the diffuse transmittance to the total light transmittance, and the higher the haze value is, the more the transparency is impaired, and it becomes like a frosted glass, which can effectively eliminate bright lines and the like. This impairs the straightness and transmittance of light.
[0012]
In addition, the configuration of such a point light source and an arc-shaped concave and convex prism naturally limits the number of light sources to one, and the light utilization efficiency is higher than that of a planar light source having three or four point light sources. However, the light amount is limited, and it is difficult to uniformly irradiate the light emitted from one light source to the corner of the light guide plate.
[0013]
On the other hand, according to the planar light source described in Patent Literature 2, a difference occurs in the emission angle between the vicinity of the light source and the side opposite to the light source similarly to the planar light source described in Patent Literature 1, which is a problem. In addition, the light is emitted from the light emitting element chip within a range of 180 ° from the slit opening, but in reality, as shown in FIG. 11, a general-purpose light source chip emits light with a constant luminance over a wide range. It is difficult.
[0014]
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the difference in the emission angle near the light source and on the side opposite to the light source while maintaining high light use efficiency, which is a feature of the concentric arc prism, to widen the emission angle and to reduce the in-plane corner. It is an object of the present invention to provide a planar light source and a liquid crystal display device using the planar light source, which can suppress uneven brightness and obtain a uniform brightness distribution.
[Means for Solving the Problems]
The surface light source according to the present invention includes a light source chip and a light guide plate, and the light guide plate reflects and deflects light incident from the light source chip and light incident from the light incident portion. A planar surface light source having a prism surface to be emitted and an emission surface for emitting light incident on the prism surface to the outside, wherein the prism surface is concentric with a substantially central portion of a light emitting surface of the light source chip as a center point. An isolated prism arranged in a shape, or a plurality of arc-shaped concave and convex prisms continuously arranged in a periodic manner, and the light incident portion makes light incident from the light source chip parallel to an emission surface of the light guide plate. A cylindrical lens for converting the luminance with respect to the emission angle in the in-plane direction to be substantially equal is formed, and a fine uneven pattern is superimposed on the cylindrical lens when viewed from the light-emitting surface of the light guide plate. It is intended. That is, by forming an isolated prism or a continuously arranged prism in an arc shape centering on the light emitting surface of the light source chip, all light from the light source chip is arranged on a line perpendicular to the optical path, In addition, the light is reflected and deflected on a plane equidistant from the light emitting point. Therefore, all the light is reflected and deflected under the same condition, and the light can be effectively used. In addition, the difference between the emission angles near the light source and on the side opposite to the light source is that the light source chip actually emits surface light, which results in a difference in the emission angle. In the present invention, a cylindrical lens is formed at the light incident portion for the surface light emission of the light emitting surface of the light source chip, and the light is converted into a fan shape at the light incident portion so that the luminance with respect to the emission angle is substantially equal to the light guide plate. By making the light incident, the difference between the emission angles can be eliminated. Further, by superimposing the fine uneven pattern on the cylindrical lens, the optical axis is offset and the emission angle can be widened.
[0015]
In addition, the plurality of arc-shaped concave and convex prisms that are continuously arranged periodically face the light incident portion with respect to a virtual surface connecting the adjacent convex surfaces of the concave and convex prism, with the cross-sectional shape of the concave and convex prism being based on the convex surface. The inclination of the side surface is 40 ° or more and 48 ° or less. This angle includes an allowable variation in manufacturing. Desirably, by setting this inclination angle to about 44 °, the emission direction can be made closer to the normal direction to further increase the luminance.
[0016]
The cylindrical lens has an arc shape or an aspherical profile when viewed from the exit surface side, and the fine concave / convex pattern has a value obtained by cutting off the arc or the aspherical profile at a pitch of 0. It is a fine uneven pattern having a thickness of 0.2 mm or less and a PV value of 0.1 mm or less. Alternatively, the fine concavo-convex pattern may be any one of a V-shaped pattern, a saw blade pattern, a trapezoidal pattern, and a sine wave pattern, or a combination of any of them. Alternatively, the fine concavo-convex pattern has a diffusivity only in the plane direction of the light guide plate, and is a uniaxial diffusion surface having no diffusivity in the thickness direction of the light guide plate, and is scanned in the diffusion direction of the uniaxial diffusion surface. It is preferable that the roughness is in the range of Rt 1 μm to 50 μm and Ra 0.1 μm to 5 μm. Further, a plurality of LEDs may be arranged in parallel as the light source chip.
[0017]
Another planar light source according to the present invention includes a light source chip and a light guide plate, and the light guide plate reflects a light incident portion for receiving light from the light source chip and light incident from the light incident portion. A planar light source having a prism surface to be deflected and an emission surface for emitting light incident on the prism surface to the outside, wherein the prism surface has a center point substantially at a central portion of a light emitting surface of the light source chip. The convex and concave prisms have a plurality of arc-shaped concave and convex prisms arranged continuously and concentrically, and the cross-sectional shape of the concave and convex prisms is based on the convex surface, and the light with respect to a virtual surface that connects adjacent convex surfaces of the concave and convex prisms. When the inclination of the surface on the side facing the incident portion is 40 ° or more and 48 ° or less, and the center axis is a line passing through the center point and parallel to the normal direction of the light emitting surface, the light source chip light emitting surface is , Relative to the central axis The light is emitted from a range of 1.5 mm or more and 2.5 mm or less, and a maximum value of a distance from the center point to the concave / convex prism is 65 mm or less.
[0018]
As described above, in the surface light source according to the present invention, the emission angle is increased by expanding the light emitting area in the range of 1.5 mm or more and 2.5 mm or less from the center point of the light emitting surface. If the width of the light emitting area is less than 1.5 mm, it is difficult to sufficiently widen the emission angle. On the other hand, if the width of the light emitting area exceeds 2.5 mm, the difference in emission angle between the vicinity of the light source and the side opposite to the light source increases. As a result, the light emitted from the light emitting surface of the light source chip enters the light guide plate from the light incident portion, but the emission angle can be relatively easily widened by widening the light emitting area. Here, when the maximum value of the concavo-convex prism exceeds 65 mm, it is difficult to sufficiently widen the emission angle on the side opposite to the light source. Of course, when the width of the light-emitting area exceeds 2.5 mm, the emission angle can be increased. In this case, however, the emission angle near the light source also increases, so that the difference between the emission angle near the light source and the opposite light source side is large. Become.
[0019]
Furthermore, by arranging a plurality of small light source chips so as to satisfy the light emitting area, it becomes possible to mount a plurality of light source chips on the light guide plate having the arc-shaped prism, thereby increasing the amount of emitted light. Can be.
[0020]
Another planar light source according to the present invention includes a light source chip, a light guide plate, and a light control sheet, and the light guide plate receives light from the light source chip and light from the light incident portion. It has a prism surface for reflecting and deflecting light, and an emission surface for emitting light incident on the prism surface to the outside, and the light control sheet is disposed on the light guide plate and emitted from the emission surface. A planar light source that receives light, wherein the prism surface is composed of a plurality of arc-shaped concave and convex prisms that are continuous and concentrically periodically arranged around a substantially central portion of a light emitting surface of the light source chip. The cross-sectional shape of the concavo-convex prism is such that the inclination of the surface on the side facing the light incident portion with respect to a virtual surface connecting the adjacent convex surfaces of the concavo-convex prism is 40 ° or more and 48 ° or less with respect to the convex surface. , The light control sheet comprises: The surface is a flat surface, and the surface opposite to the flat surface is a light control surface. The light control surface has a repetitive structure of the same pitch combining a V-shaped prism and a flat portion. The ratio of the area of the flat portion to the sum of the portions is 70% or less, and the V-shaped prism has an isosceles triangular shape whose inclination with respect to the flat portion is 10 ° or more and 30 ° or less.
[0021]
In such a configuration, the light emitted from the light emitting surface of the light guide plate enters the light incident surface of the light control sheet, and the light is controlled by the light control surface and emitted from the light emitting surface. The light control surface is constituted by a flat portion and a V-shaped apex angle, and controls light by the ratio of the flat portion and the angle of the V-shaped apex angle. The ratio of the area of the flat portion in the normal direction to the sum of the V-shaped apex portion and the flat portion is 20% or more and 70% or less. If it is less than 20%, the emitted light is split in two directions, and if it exceeds 70%, the light is hardly controlled. In addition, the angle of the V-shaped apex angle is set to 130 ° or more and 170 ° or less, preferably 140 ° or more and 160 ° or less. When the angle is 130 ° or more, the emitted light is more easily collected, and when the angle is 170 ° or less, the control is further facilitated. If the light entering the sheet has a refractive index of about 1.5, the emission angle is expanded to ± 10 °. The arranging direction of the light control sheet in the in-plane direction is such that the ridge line of the light control sheet is parallel to the light emitting surface of the light source chip in the normal direction, or parallel to the longitudinal direction of the light guide plate, or an intermediate position between the two. May be. This is used to solve the problem that the exit angle in the direction parallel to the prism ridge line of the arc-shaped prism is narrow, and the reason for disposing it in parallel to the longitudinal direction is that the projected shape of the light guide plate is square except This is because the longitudinal direction becomes dominant in the parallel direction of the arc-shaped prism. By arranging the light control sheet on the light guide plate in this manner, the emission angle can be effectively widened. Further, even if the light control surface of the light control sheet is provided on the incident surface side of the sheet, the effect is not changed.
[0022]
The above-described planar light source according to the present invention is preferably used in a liquid crystal display device. In particular, this planar light source is preferably used as a backlight. In this case, a reflection sheet is provided on the lower surface, ie, the prism surface side, a light control sheet is provided on the upper surface, ie, the emission surface side, and a diffusion sheet is provided on the light control sheet in order, to form a planar light source. (Including a liquid crystal panel). As a result, light emitted from the light source chip enters the light guide plate through the light incident portion, is repeatedly reflected between the emission surface and the prism surface in the light guide plate, propagates in the light guide plate, and propagates on the prism surface. The light is reflected and deflected in the normal direction of the exit surface by the formed inclination angle, and exits from the exit surface. A reflector sheet is provided on the prism surface side, and light propagating in the light guide plate exits from the exit surface side without leakage. Light emitted from the emission surface of the light guide plate enters the light control sheet, and the emission angle is widened on the light control surface of the light control sheet. Further, light emitted from the light control sheet is slightly diffused by the diffusion sheet, and by illuminating the liquid crystal plate through the polarizing plate, it is suitable as a backlight type liquid crystal display panel having high luminance and excellent emission angle characteristics. Become.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. Also, the prism shape described in this drawing is enlarged for the sake of explanation, and differs from the actual scale.
[0024]
(1st Embodiment)
1A and 1B show a first embodiment of a planar light source according to the present invention. FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a right side view, and FIG. 1C is a rear view. is there. In FIG. 1, 1 is a planar light source according to the first embodiment, 2 is a light source chip, 2a is a light emitting surface, 3 is a light guide plate, 3b is an upper surface (emission surface 3c), 3d is a lower surface (prism surface 4a), Reference numeral 4 denotes a prism, and 6 denotes a light incident portion (incident end face).
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the central axis S in FIG. 1A, where 3b is an upper surface (emission surface 3c), 3d is a lower surface (prism surface 4a), 4 is a prism, and 4c is a

prism

4 , 4d is a valley line of the

prism

4, 3e is an imaginary plane connecting the ridge lines 4c of the adjacent prism 4, θ1 is a first inclination angle, and θ2 is a second inclination angle.
[0025]
1A to 1C, a planar light source 1 includes a flat light guide plate 3 having a diagonal length of 56 mm and a thickness of 0.8 mm having a substantially rectangular planar shape, and a light source chip represented by an LED or the like. The light incident portion 6 is formed at a corner where two end faces of the light guide plate 3 are adjacent to each other. The light source chip 2 is provided at the center of the light incident portion 6. The light emitting surface 2a of the light source chip 2 faces the light incident portion 6 of the light guide plate 3, and light emitted from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 enters the light guide plate 3 from the light incident portion 6. Here, the emission direction of the light source chip 2, that is, the central axis S is set to be substantially diagonal to the light guide plate 3, and the direction is appropriately adjusted so that the light emitted from the emission surface 3c is uniform in the plane. Is done. On the lower surface 3d of the light guide plate 3, a plurality of prisms 4 are formed concentrically along the central axis S as shown by a solid line in FIG. 1C (in FIG. 1A, (Indicated by broken lines). That is, each of the prisms 4 has a light emitting surface 2a (a center point passing through the central axis S) of the light source chip 2 as a center point So, and has an arc-shaped continuous pitch with the center point So as a common center. Having a periodic arrangement. As described above, since each prism 4 has an arc shape centered on the center point So which is the substantially center point of the light emitting surface 2a of the light source chip 2, all the light from the light source chip 2 is perpendicular to the optical path. The light is reflected and deflected on a plane which is arranged on a line and is equidistant from the light emitting point. That is, at an equal distance from the center point So, all the light is reflected and deflected under the same condition, and the light can be effectively used.
[0026]
Next, a specific prism shape of the light guide plate 3 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the upper surface of the light guide plate 3 is referred to as an upper surface 3b, and the lower surface is referred to as a lower surface 3d. First, the lower surface 3d forms a prism surface 4a in which uneven prisms 4 are continuously repeated in an array at an equal pitch. Here, the cross-sectional shape of the prism 4 is a saw blade shape, but the top portion is The shape may be a flat trapezoidal shape, a semi-cylindrical shape, or a shape having a flat portion between prisms. Alternatively, a discontinuous isolated prism may be used. As shown by the solid line in FIG. 1C and the broken line in FIG. 1A, the ridge line 4c forming the top of the prism 4 has an arc shape centered on the light emitting surface 2a of the light source chip 2. .
[0027]
Further, the prism surface 4a on the lower surface 3d side is constituted by a second inclination angle θ2 located on the center point So side and a first inclination angle θ1 located on the opposite side with respect to the ridge line 4c of the prism. Saw-toothed prisms 4 are formed, each of which is defined by an inclination angle with respect to an imaginary plane connecting the ridge lines 4c of the prisms 4. The first inclination angle θ1 is emitted from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 and reflects and deflects light propagating in the light guide plate 3 and emits the light from the light exit surface 3c to the outside of the light guide plate 3. In other words, since it is more desirable to reflect and deflect the light toward the emission surface 3c in the normal direction, the angle is set in the range of 40 ° to 48 °, and more preferably, about 44 °, The luminance can be increased by making the emission direction closer to the normal direction. The second inclination angle θ2 plays a role of causing light to propagate through the light guide plate 3, and is set in an angle range as close to horizontal (0 °) as possible, for example, in a range of 1 ° to 10 °. You. Here, the second inclination angle θ2 can be obtained from the following equation (1) using the first inclination angle θ1, the prism pitch P, and the prism depth D.
(Equation 1)

[0028]
Generally, light that is repeatedly reflected and propagated in the light guide plate 3 repeats total reflection as long as the incident angle on the surface exceeds the critical angle of total reflection of light, and the incident angle becomes the critical angle of total reflection. When the angle is smaller than the angle, the light is emitted out of the light guide plate 3. The critical angle θ of this total reflection is obtained from the following equation (2).
(Equation 2)

[0029]
For example, assuming that the material of the light guide plate 3 is PMMA (polymethyl methacrylate: n = 1.49), the medium of the sparse medium is air (n ′ = 1) in this case. θ is 42.1 °. If the material of the light guide plate 3 is PC (polycarbonate: n = 1.58), the critical angle θ of total reflection is 39.1 °. The critical angle θ is defined by the incident angle of the incident surface with respect to its normal, but the inclination angles of the prisms and the like described in the text are all described with the horizontal plane as the reference plane.
[0030]
For reference, the dashed line shown in FIG. 2 indicates that the light emitted from the light source chip 2 enters the light guide plate 3 from the light incident portion 6 and the light exit surface 3c on the upper surface 3b side and the prism surface 4a on the lower surface 3d side. The path of light that propagates through the light guide plate 3 by repeating reflection and hits the surface having the first inclination angle θ1 is reflected and deflected and exits toward the exit surface 3c in the normal direction. Is shown.
[0031]
Here, in the present embodiment, the virtual plane 3e connecting the ridge lines 4c of the respective prisms 4 on the lower surface 3d side is provided on the same plane, but for example, the virtual plane 3e has a curved surface shape having a constant curvature or a predetermined position. It is also possible to make the virtual plane 3e and the emission surface 3c parallel surfaces, and to make a part of the prism surface a curved surface shape or an inclined surface shape. The pitch P of these prisms 4 from the center point So is constant.
[0032]
As described above, since each prism 4 has an arc shape centered on the center point So which is substantially the center point of the light emitting surface 2a of the light source chip 2, all the light from the light source chip 2 is perpendicular to the optical path. Are reflected and deflected on a plane that is arranged on a simple line and equidistant from the light emitting point. That is, at an equal distance from the center point So, all light is reflected and deflected under the same conditions.
[0033]
Here, assuming that the distance from the virtual plane 3e to the valley line 4d between the prisms 4 is the depth D of the prism 4, the depth D of the prism 4 is the distance from the center point So on the light emitting surface 2a of the light source chip 2. For example, as the distance from the center point So increases (i.e., as the distance L increases), the distance gradually increases.
[0034]
As an example, the depth D of the prism 4 changes according to a nonlinear higher-order function using the distance L as a parameter. As another example, the maximum distance L can be taken as Lm. A position less than (Lm / 5) from the center point So is defined as an inflection point. For example, a nonlinear higher-order function or a linear first-order function that differs between the range of L <(Lm / 5) and the range of L ≧ (Lm / 5) It is also possible that the functions in these ranges are continuous at this inflection point.
[0035]
FIG. 3 shows a specific example of this embodiment. Here, the inflection point is set to L = 10 mm, and in a range where the distance L is smaller than this inflection point, the following equation (3) is used. In the range of the distance L above the inflection point, the following equation (4) was used.
[Equation 3]

(Equation 4)

[0036]
The reason why the depth D of the prism is changed in accordance with the distance L is that the light is emitted to the outside of the light guide plate 3 as it propagates through the light guide plate 3, so that the amount of light that propagates away from the light source decreases. The depth D of the prism is increased to compensate for the decrease in the amount of emitted light according to the distance L. That is, a function such as the above-mentioned nonlinear higher-order function or linear linear function is selected so as to correct the decrease in the amount of light.
[0037]
As described above, in the first embodiment, by arranging the prisms 4 concentrically and forming an arc shape, at positions equidistant from the center point So, all of the prisms 4 from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 are located. Are reflected and deflected in the same state, and the depth D of these prisms 4 is increased according to the distance L from the center point So, so as to correspond to this distance L on the upper surface 3b. The difference in the amount of emitted light can be corrected, and light can be emitted from the entire upper surface 3b of the light guide plate 3 with a uniform amount of light. As a result, a uniform luminance distribution can be obtained even on the side opposite to the light source as the planar light source 1.
[0038]
Next, FIG. 4 shows a portion where the light incident portion 6 of the light guide plate 3 faces the light source chip 2 in FIG. 1A, wherein FIG. 4A is a partially enlarged plan view and FIG. FIG. 3 is a perspective view of the light incident portion 6 without a light source chip. In these drawings, reference numeral 6 denotes a light incident portion, 3f denotes a concave portion, and 6a denotes a corrugated prism. Parts corresponding to those in the preceding drawings are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0039]
First, in FIG. 4A, a light incident portion 6 having a concave portion 3f is formed so that the light incident portion 6 of the light guide plate 3 is axially symmetric with respect to the central axis S. The light source chip 2 is arranged close to the light emitting surface 2a so as to face the concave portion 3f. Then, as shown in FIG. 4 (b), a wave-shaped prism 6a, which is a fine concave-convex pattern continuous from the upper surface 3b to the lower surface 3d (FIG. 1) in the thickness direction of the light guide plate 3, is provided in the concave portion 3f. It is formed so as to overlap the curved surface of the light incident portion 6. To further explain this purpose, the light emitting surface 2a of the light source chip 2 should ideally be formed in a point shape with respect to the prism 4 formed in a concentric shape. However, although the light source chip 2 is generally referred to as a point light source, it actually has the aspect of a surface light emitter in a narrow sense. That is, as a result of diligently examining the difference in the emission angle between the vicinity of the light source and the side opposite to the light source in the conventional planar light source shown in FIG. Came to notice. Therefore, for the surface light emitted from the light emitting surface 2a of the light source chip 2, the light incident portion 6 is formed into a curved surface so that the luminance with respect to the emission angle on the surface side parallel to the light emitting surface 3c is substantially equal. The light is converted into a mold by the light incident portion 6 and light enters the light guide plate 3. This curved surface has a circular arc shape on the plane viewed from the light exit surface 3c side, preferably a cylindrical lens shape having an aspherical profile, and a sector shape (I) shown by a solid line in FIG. _θ = Constant, −45 ° ≦ θ ≦ 45 °) The light distribution is set. As a result, for the first time, all the light from the light source chip 2 is reflected and deflected under the same conditions at the same distance from the center point So.
[0040]
However, in this state, the difference in the emission angle near the light source and on the side opposite to the light source is corrected, but the emission angle from the emission surface 3c is expected to be extremely narrow. FIG. 12 is a conceptual diagram showing the light incident portion having a cylindrical lens shape so as to have a main light distribution. A fine wave-shaped prism is provided as an offset means for the cylindrical lens shape light incident portion. By superimposing, as shown by the dotted line in the figure, the optical axis is shifted, and this shift is slightly shifted from the main light distribution orthogonal to the prism 4, and the emission angle can be widened. The shape of the corrugated prism was a sine wave pattern with a pitch (wavelength) of 0.1 mm and a PV value (Peak-Valley value: twice the amplitude) of 0.02 mm. The shape of the corrugated prism can be determined by using a stylus-type shape measuring instrument and cutting off and removing the cylindrical lens shape.
[0041]
Although the shape of the wave-shaped prism is a sine wave here, any one of a V-shaped pattern, a saw blade pattern, a trapezoidal pattern, and a sine wave pattern, or a combination of any of them may be used. If the value obtained by cutting off the cylindrical lens shape has a pitch of 0.2 mm or less and a PV value of 0.1 mm or less, the same effect can be exhibited, and the PV value is preferably 0.001 mm or more. .
[0042]
FIG. 14 shows the emission angle characteristics of the luminance in the left-right direction on the emission surface 3c according to the present embodiment, where the horizontal axis represents the emission angle and the vertical axis represents the luminance. From this figure, the emission angles near the light source and on the opposite side of the light source are relatively uniform, and the light is emitted with a wider width than the emission angle on the opposite side of the conventional light source shown in FIG. It turns out that it is.
[0043]
As a result, light emitted from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 enters the light guide plate 3 from the light incident portion 6, and is distributed in a fan shape by the cylindrical lens shape of the light incident portion 6 at this time. The light is aligned and diffused by a fine wavy prism superimposed on the cylindrical lens shape. This aligned diffusion becomes an offset amount from the center point So of the optical axis, and the light is emitted from the emission surface 3c with a spread in the left and right directions (perpendicular to the central axis S) with respect to the light propagation direction. As a result, the light is incident on the corners of the light guide plate 3, eliminating the phenomenon that the left and right corners are darkened, and maintaining the high light use efficiency, which is a feature of the concentric arc prism, while maintaining high light use efficiency. It is possible to eliminate the difference between the emission angles near the light source and on the side opposite to the light source, to widen the emission angle, and to suppress the uneven brightness up to the in-plane corner, thereby obtaining a uniform brightness distribution.
Although the shape of the prism 4 is a prism that is continuously and periodically arranged, the same applies to a prism having an isolated shape.
[0044]
(Second embodiment)
FIG. 5 shows a second embodiment of the planar light source according to the present invention. FIG. 5 shows a portion similar to the portion of the light incident portion 6 of the light guide plate 3 facing the light source chip 2 in FIG. 5A is a partially enlarged plan view, FIG. 5B is a further enlarged view of the prism portion, and FIG. 5C is a perspective view excluding the light source chip 2. In these drawings, 6 is a light incident portion, 3f is a concave portion, 6b is a V-shaped light incident prism, 6c is a flat portion, 6d is a V-shaped incident light apex angle, and the same as the portions corresponding to the preceding drawings. The description is omitted by attaching reference numerals.
[0045]
In FIG. 5, as in the first embodiment, a light incident portion 6 having a recess 3f is formed so that the light incident portion 6 of the light guide plate 3 is axially symmetric with respect to the central axis S. The light source chip 2 is arranged close to the light emitting surface 2a so as to face the recess 3f. Then, as shown in FIG. 5C, a V-shaped incident light prism 6b continuous from the upper surface 3b to the lower surface 3d in the thickness direction of the light guide plate 3 is provided on the light incident portion 6 on the curved surface of the light incident portion 6. They are formed to overlap with each other. More specifically, the curved surface has a circular arc shape on the plane viewed from the light exit surface 3c side, preferably a cylindrical lens shape having an aspherical profile, and a sector shape (I _θ = Constant, −45 ° ≦ θ ≦ 45 °) The light distribution is set. Further, as means for widening the emission angle, the V-shaped light entering prism 6b is superposed on the curved surface of the cylindrical lens shape. The V-shaped incident light prism 6b is composed of a flat portion 6c and a V-shaped incident light apex angle 6d, and controls the exit angle and its intensity by the ratio of the V-shaped incident light apex angle 6d to the flat portion 6c. In the present embodiment, the shape on a plane viewed from the exit surface 3c side is as flat as a V-shaped incident light apex angle 6d of 110 °, a pitch of 0.05 mm, a depth of 0.009 mm, and a V-shaped incident light apex angle 6d. The ratio of the portion 6c on the arc representing the cylindrical lens shape was 1: 1.
[0046]
As a result, the light emitted from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 enters the light guide plate 3 from the light incident part 6, and is distributed in a fan shape by the cylindrical shape of the light incident part 6 at this time. It is aligned and diffused by the superimposed V-shaped light entering prism 6b. This aligned diffusion becomes an offset amount from the center point So of the optical axis, and the light is emitted from the emission surface 3c with a spread in the left and right directions (perpendicular to the central axis S) with respect to the light propagation direction. As a result, the light is incident on the corners of the light guide plate 3, eliminating the phenomenon that the left and right corners are darkened, and maintaining the high light use efficiency, which is a feature of the concentric arc prism, while maintaining high light use efficiency. It is possible to eliminate the difference between the emission angles near the light source and on the side opposite to the light source, to widen the emission angle, and to suppress the uneven brightness up to the in-plane corner, thereby obtaining a uniform brightness distribution.
[0047]
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a third embodiment of the planar light source according to the present invention, which is the same as the portion of the light incident portion 6 of the light guide plate 3 facing the light source chip 2 in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a part and excluding a light source chip. In this figure, reference numeral 6 denotes a light incident portion, and 6e denotes a uniaxial diffusion surface.
[0048]
In this figure, as in the first embodiment, the light incident portion 6 of the light guide plate 3 is formed with the light incident portion 6 so as to be axially symmetric with respect to the central axis S, and the light emitting surface 2a faces the light incident portion 6. In this way, the light source chips 2 are arranged close to each other. In the light incident portion 6, a uniaxial diffusion surface 6e continuous from the upper surface 3b to the lower surface 3d in the thickness direction of the light guide plate 3 is formed so as to overlap the curved surface of the light incident portion 6. More specifically, the curved surface has a circular arc shape on the plane viewed from the light exit surface 3c side, preferably a cylindrical lens shape having an aspherical profile, and a sector shape (I _θ = Constant, −45 ° ≦ θ ≦ 45 °) The light distribution is set. Further, as means for widening the emission angle, a uniaxial diffusion surface 6e is superimposed on a curved surface of a cylindrical lens shape.
[0049]
Here, the uniaxial diffusivity means that, when the diffusing surface is viewed on a plane, only one axis has diffusing property with respect to two orthogonal axes. Therefore, the light is diffused in the in-plane direction with respect to the emission surface 3c of the light guide plate 3, and substantially non-diffusible in the thickness direction of the light guide plate 3 orthogonal to the light. Thus, light can be diffused only in a desired direction, and light entering the light guide plate 3 can be maintained in a light amount by unnecessary diffusion without deteriorating luminance. The surface roughness in this case, when scanned in the diffusion direction, is preferably in the range of Rt 1 μm to 50 μm and Ra 0.1 μm to 5 μm, and in this embodiment, Rt was 5 μm and Ra 0.5 μm. By setting the surface roughness Rt to 50 μm or less, a decrease in the amount of light is prevented. When the surface roughness Rt is 1 μm or more, the diffusivity is improved. The surface roughness in the direction perpendicular to the scanning direction was close to the mirror level, and in this embodiment, it was Ra 0.1 μm.
[0050]
The definition of the surface roughness here is based on the JIS-B0601 standard. Examples of such a surface roughness measuring device include TOPY-2D / 3D manufactured by WYKO using a phase difference method, Surfcom 920A manufactured by Tokyo Seimitsu using an astigmatism method, and Nano Scope manufactured by Digital Instruments, an atomic force microscope. A stylus type P12EX manufactured by Tencor can be used. Here, P12EX manufactured by Tencor is used as an example. Roughness measurement conditions were as follows: scanning distance: 1000 μm, scanning speed: 5 μm / sec, sampling frequency: 200 Hz, stylus weight: 5 mg, stylus tip shape: 45 °, 2 μmR, cutoff filter: Gaussian, short wavelength cutoff The filter is 24 Hz, and the long-wavelength cutoff filter is 167 μm.
[0051]
As a result, the light emitted from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 is incident on the light guide plate 3 from the light incident portion 6, where the light is distributed in a fan shape by the cylindrical shape of the light incident portion 6, and the uniaxial diffusion surface 6e. This diffusion is emitted from the emission surface 3c with a spread in the left and right directions (perpendicular to the central axis S) with respect to the light propagation direction. As a result, the light is incident on the corners of the light guide plate 3, eliminating the phenomenon that the left and right corners are darkened, and maintaining the high light use efficiency, which is a feature of the concentric arc prism, while maintaining high light use efficiency. It is possible to eliminate the difference between the emission angles near the light source and on the side opposite to the light source, to widen the emission angle, and to suppress the uneven brightness up to the in-plane corner, thereby obtaining a uniform brightness distribution.
[0052]
(Fourth embodiment)
FIG. 7 (a) shows a fourth embodiment of the planar light source according to the present invention, and FIG. 7 (a) shows a portion of the light guide plate 3 where the light incident portion 6 faces the light source chip 2 in FIG. 1 (a). FIG. 4 is a partially enlarged plan view showing a portion similar to FIG. FIG. 7C is an enlarged view of the V-shaped light entering prism 6b. 7A and 7C, 2 is a light source chip, 2a is a light emitting surface, 6 is a light incident portion, 6b is a V-shaped light entering prism, 6c is a flat portion, 6d is a V-shaped incident light apex angle, and S is The central axis, So is the center point, and y is the offset amount from the center point So. The parts corresponding to the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0053]
In FIG. 7A, the light incident portion 6 of the light guide plate 3 is formed so that the light incident portion 6 is axially symmetric with respect to the central axis S, and the light emitting surface 2a faces the light incident portion 6. Thus, the light source chip 2 is arranged in proximity. In this case, the light incident portion 6 is not formed in the shape of a cylindrical lens having an arc or an aspherical profile, and the V-shaped incident prism 6b is formed on a surface parallel to the light emitting surface 2a of the light source chip 2. . The V-shaped light entering prism 6 controls the amount of diffusion by the ratio of the angle of the V-shaped incident light apex angle 6d and the flat portion 6c. In the present embodiment, the shape on a plane viewed from the exit surface 3c side is as flat as the V-shaped incident light apex angle 6d of 110 °, the pitch of 0.2 mm, the depth of 0.035 mm, and the V-shaped incident light apex angle of 6d. The ratio of the portion 6c was 2: 1.
[0054]
In the present embodiment, when the arc-shaped prism 4 is arranged, the emission angle becomes narrower. Therefore, the light emission area of the light emission surface 2a, that is, the light emission range is 1.5 mm or more to the left and right with respect to the central axis S. The optical axis is offset from the center point So by extending the range to 5 mm or less (y value in FIG. 7A), and the emission angle from the emission surface 3c of the light guide plate 3 is increased. If the width of the light emitting area is less than 1.5 mm, it is difficult to sufficiently widen the emission angle. On the other hand, if the width of the light emitting area exceeds 2.5 mm, the difference in emission angle between the vicinity of the light source and the opposite light source increases. The feature of this embodiment is that although the difference between the exit angle from the exit surface 3c of the light guide plate 3 in the vicinity of the light source and the opposite side of the light source remains as an issue, it is relatively easy without forming a cylindrical lens shape in the light entrance section 6. The emission angle can be widened.
[0055]
Further, it is desirable that the maximum value of the distance from the center point to the prism 4, that is, the maximum value of the radius of the prism 4, be 65 mm or less. Here, when the maximum value of the concavo-convex prism exceeds 65 mm, it is difficult to sufficiently widen the emission angle on the side opposite to the light source. Of course, when the width of the light-emitting area exceeds 2.5 mm, the emission angle can be increased. In this case, however, the emission angle near the light source also increases, so that the difference between the emission angle near the light source and the opposite light source side is large. Become.
[0056]
FIG. 15 shows the emission angle characteristics of the luminance in the left-right direction on the emission surface 3c according to the present embodiment, where the horizontal axis represents the emission angle and the vertical axis represents the luminance. From this figure, it can be seen that the light is emitted with a spread with respect to the emission angle of the conventional example shown in FIG.
[0057]
As a result, when the light emitted from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 enters the light guide plate 3 from the light incident portion 6, the light enters the corner of the light guide plate 3 by the V-shaped light input prism 6b. In addition to eliminating the phenomenon that the left and right corners are darkened, and widening the emission area, the emission angle can be easily widened while maintaining high light use efficiency, which is a characteristic of the concentric prism. be able to.
[0058]
(Fifth embodiment)
FIG. 7B shows a fifth embodiment of the planar light source according to the present invention, and FIG. 7B is a partially enlarged plan view showing a portion similar to FIG. 1A. In this figure, 2 is a light source chip, 2 'is a sub light source chip, 2a is a light emitting surface, 2a' is a sub light emitting surface, 6 is a light incident portion, 6b is a V-shaped light input prism, 6c is a flat portion, and 6d is V S is the central axis, So is the center point, and y is the offset amount from the center point So. The same reference numerals are given to portions corresponding to the above-described drawings, and description thereof will be omitted.
[0059]
In FIG. 7B, the light incident portion 6 of the light guide plate 3 is formed so that the light incident portion 6 is axially symmetric with respect to the central axis S, and the light emitting surface 2a faces the light incident portion 6. Then, the light source chip 2 and the sub light source chip 2 'are arranged close to each other. The respective light source chips are arranged symmetrically side by side with respect to the central axis S with the gaps being minimized. A V-shaped light-entering prism 6b is formed on a surface parallel to the light-emitting

surfaces

2a, 2a 'of the respective light source chips 2, 2'. The V-shaped light entering prism 6b controls the amount of diffusion based on the ratio of the V-shaped incident light apex angle 6d to the flat portion 6c. In the present embodiment, the shape on a plane viewed from the exit surface 3c side is as flat as the V-shaped incident light apex angle 6d of 110 °, the pitch of 0.2 mm, the depth of 0.035 mm, and the V-shaped incident light apex angle of 6d. The ratio of the portion 6c was 2: 1. Also, two small light source chips having a light emitting area of the light emitting surface 2a in a range of 1.5 mm or more and 2.5 mm or less (y value in FIG. 7B) to the left and right with respect to the central axis S are provided in parallel. The feature of this embodiment is that although the difference between the exit angle from the exit surface 3c of the light guide plate 3 in the vicinity of the light source and the opposite side of the light source remains as an issue, it is relatively easy without forming a cylindrical lens shape in the light entrance section 6. The emission angle can be widened. In addition, two light source chips can be used for the same light guide plate, and the amount of light, that is, the emission luminance from the planar light source can be doubled.
[0060]
As a result, when the light emitted from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 enters the light guide plate 3 from the light incident portion 6, the light enters the corner of the light guide plate 3 by the V-shaped light input prism 6b. In addition to eliminating the phenomenon that the left and right corners are darkened, and widening the emission area, the emission angle can be easily widened while maintaining high light use efficiency, which is a characteristic of the concentric prism. be able to.
[0061]
(Sixth embodiment)
FIG. 9 shows a sixth embodiment of the planar light source according to the present invention. 9A is a cross-sectional view on the central axis S, FIG. 9B is a cross-sectional view of the light control sheet in a direction orthogonal to the sheet ridge line 7f, and FIG. 9C is another embodiment of the light control sheet. Show. In this figure, 1 is a planar light source, 2 is a light source chip, 3 is a light guide plate, 3a is a prism surface, 3b is an upper surface, 3c is an emission surface, 3d is a lower surface, 4 is a prism, 6 is a light incident portion, and 7 is light A control sheet, 7a is a light control surface, 7b is a flat portion, 7c is a V-shaped sheet apex angle, 7d is a sheet incident surface, 7e is a sheet exit surface, and 7f is a sheet ridge line. Are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0062]
In the present embodiment, the planar light source shown in FIG. 17 was used. According to the present embodiment, the light emitted from the light exit surface 3c of the light guide plate 3 enters the sheet incident surface 7d of the light control sheet 7, and the light is controlled by the light control surface 7a and exits from the sheet exit surface 7e. . That is, the light control sheet 7 is provided on the light guide plate 3. The light control surface 7a is composed of a flat portion 7b and a V-shaped sheet vertex angle 7c, and controls light according to the ratio of the flat portion 7b to the V-shaped sheet vertex angle 7c and the angle of the V-shaped sheet vertex angle 7c. In the present embodiment, the area ratio of the sum of the V-shaped sheet vertex 7c and the flat portion 7b viewed from the normal direction of the flat portion 7b is not less than 20% and not more than 70%. If this ratio is less than 20%, the emitted light is split in two directions, and if it exceeds 70%, the light is hardly controlled. Further, the angle of the V-shaped sheet apex angle 7c is set to be 130 ° or more and 170 ° or less, and desirably 140 ° or more and 160 ° or less. The light incident on this sheet depends on the material of the light control sheet 7, but if the refractive index of a material such as PC or PETP (polyethylene terephthalate) is around 1.5, the emission angle can be widened to ± 10 °. Will be. If this angle is less than 130 °, if the material of the light control sheet 7 has a refractive index of 1.5, the emission angle spreads beyond ± 20 °, and as a result, the emitted light is split into two directions. If it exceeds 170 °, similarly, if the material of the light control sheet 7 is made to have a refractive index of 1.5, the emission angle will be less than ± 5 °, and it will be hardly controlled. As shown in FIG. 9 (d), the arrangement direction of the light control sheet 7 in the in-plane direction is such that the sheet ridge line 7 f of the light control sheet 7 is parallel to the light emitting surface 2 a of the light source chip 2 in the normal direction. As shown in FIG. 9 (e), the light guide plate 3 is arranged in parallel with the longitudinal direction or an intermediate position between the two. This is to solve the problem that the emission angle in the direction parallel to the prism ridge line of the arc-shaped prism is narrow, and the reason for the parallelism in the longitudinal direction is that the long side of the arc-shaped prism except for the case where the projected shape of the light guide plate is square. This is because the parallel direction becomes dominant.
[0063]
FIG. 16 shows the emission angle characteristics of the luminance in the left-right direction on the emission surface 3c according to the present embodiment, where the horizontal axis represents the emission angle and the vertical axis represents the luminance. From this figure, it can be seen that the light is emitted with a spread with respect to the emission angle of the conventional example shown in FIG. By arranging the light control sheet 7 on the light guide plate 3 as described above, the emission angle can be relatively easily and effectively widened.
[0064]
FIG. 9C shows another example in which the light control surface 7a of the light control sheet 7 is provided on the sheet incident surface 7d side, and the light control surface 7a is provided on either surface to increase the emission angle. The effect remains the same. In this embodiment, the example in which the light control sheet 7 is provided in the planar light source shown in FIG. 17 is described. However, the present invention is not limited to this, and the planar light source according to another embodiment may be provided.
[0065]
(Seventh embodiment)
FIG. 8 shows a seventh embodiment of the planar light source according to the present invention. As shown in FIG. 8, the planar light source 1 according to the seventh embodiment includes a light guide chip 3 and a light source chip 2 each having a substantially rectangular planar shape. The light guide plate 3 is the same as the planar light source according to the first embodiment except that one end face of the light guide plate 3 is an incident end face 3a, and the light source chip 2 is provided at the center of the incident end face 3a. In the present embodiment, the light incident portion 6 has a circular arc shape on a plane viewed from the light exit surface 3c side, preferably a cylindrical lens shape having an aspherical profile, and a sector shape (I). _θ = Constant, −85 ° ≦ θ ≦ 85 °) The light distribution is set. In this case, the light distribution due to the cylindrical shape of the light incident portion 6 extends over a range of 170 ° because of the central arrangement. The wave type prism 6a to be superimposed is the same as the planar light source according to the first embodiment. Also in the present embodiment, light is incident on the corners of the light guide plate 3 and the phenomenon that the left and right corners are darkened is eliminated, and high light use efficiency, which is a feature of the concentric arc prism, is maintained. It is possible to eliminate the difference in the emission angle near the light source and on the side opposite to the light source, to widen the emission angle, to suppress the uneven brightness up to the in-plane corner, and to obtain a uniform brightness distribution.
[0066]
(Eighth embodiment)
FIG. 10A shows an eighth embodiment according to the present invention, and shows a specific example in which the planar light source of the first embodiment is used as a light source of a liquid crystal display panel. In FIG. 10A, 1 is a planar light source, 2 is a light source chip, 3 is a light guide plate, 3c is an emission surface, 4a is a prism surface, 5 is a reflection sheet, 6 is a light incident portion, 8 is a diffusion sheet, 9 Denotes a liquid crystal module, 10 denotes a transmission type liquid crystal plate, and 11 denotes a polarizing plate (including a retardation plate).
[0067]
In this embodiment, the planar light source 1 is formed by arranging the reflection sheet 5 on the lower surface of the light guide plate 3, that is, the prism surface 4a side, and the diffusion sheet 8 on the upper surface, that is, the exit surface 3c side. Here, a diffusion sheet 8 having a haze value of 73% that can maintain the straightness of light was used. Since the configurations, functions and effects of the reflection sheet 5 and the diffusion sheet 8 are well known, the description is omitted. Further, on the planar light source 1, a transmission type liquid crystal plate 10 having polarizing plates 11 (including a phase difference plate) provided on both surfaces is arranged. Here, the light emitted from the light source chip 2 enters the light guide plate 3 through the light incident portion 6, and is repeatedly reflected in the light guide plate 3 between the emission surface 3 c and the prism surface 4 a and propagates in the light guide plate 3. The light is reflected and deflected in the normal direction of the exit surface 3c by the first inclination angle formed on the prism surface 4a, and exits from the exit surface 3c. Here, the reflector sheet 5 is disposed on the prism surface 4a side, and the light propagating in the light guide plate 3 exits from the exit surface 3c side without leakage. The light emitted from the emission surface 3c of the light guide plate 3 is slightly diffused by the diffusion sheet 8, and a backlight type liquid crystal display panel configured to illuminate the liquid crystal plate 7 via the polarizing plate 8 can be configured. . The image displayed on the present liquid crystal display panel had a wide viewing angle and good visibility without uneven brightness.
[0068]
(Ninth embodiment)
FIG. 10 (b) shows a ninth embodiment according to the present invention, and shows another specific example in which the planar light source of the sixth embodiment is used as a light source of a liquid crystal display panel. In FIG. 10B, 1 is a planar light source, 2 is a light source chip, 3 is a light guide plate, 3c is an emission surface, 4a is a prism surface, 5 is a reflection sheet, 6 is a light incident portion, 7 is a light control sheet, 7a is a light control surface, 8 is a diffusion sheet, 9 is a liquid crystal module, 10 is a transmissive liquid crystal plate, and 11 is a polarizing plate (including a retardation plate).
[0069]
In the present embodiment, the planar light source 1 is formed by arranging the reflection sheet 5 on the lower surface of the light guide plate 3, that is, the prism surface 4a side, the light control sheet on the upper surface, that is, the exit surface 3c side, and the diffusion sheet 8 on the light control sheet upper surface. The diffusion sheet 8 used here has a haze value of 73% that can maintain relatively straight light. Since the configurations, functions and effects of the reflection sheet 5 and the diffusion sheet 8 are well known, the description is omitted. Further, on the planar light source 1, a transmission type liquid crystal plate 10 having polarizing plates 11 (including a phase difference plate) provided on both surfaces is arranged.
[0070]
Here, the light emitted from the light source chip 2 enters the light guide plate 3 through the light incident portion 6, and is repeatedly reflected in the light guide plate 3 between the emission surface 3 c and the prism surface 4 a and propagates in the light guide plate 3. The light is reflected and deflected in the normal direction of the exit surface 3c by the first inclination angle formed on the prism surface 4a, and exits from the exit surface 3c. Here, the reflector sheet 5 is disposed on the prism surface 4a side, and the light propagating in the light guide plate 3 exits from the exit surface 3c side without leakage. The light emitted from the light exit surface 3c of the light guide plate 3 enters the light control sheet 7, and the light control surface 7a of the light control sheet 7 widens its exit angle and emits the light. Light emitted from the light control sheet 7 is slightly diffused by the diffusion sheet 8, and a backlight type liquid crystal display panel in which the liquid crystal plate 7 is illuminated via the polarizing plate 8 can be configured. The image displayed on the present liquid crystal display panel had a wide viewing angle and good visibility without uneven brightness.
The above-mentioned planar light source can be used as a front light by reducing the haze value of the diffusion sheet 8 to make it transparent.
[0071]
(Example of conventional configuration of planar light source)
This planar light source has a general configuration that is conventionally configured. 17A and 17B show this planar light source. FIG. 17A is a plan view, FIG. 17B is a right side view, and FIG. 17C is a rear view. 2 is a light source chip, 2a is a light emitting surface, 6 is a light incident portion, 3 is a light guide plate, 3b is an upper surface (emission surface 3c), 3d is a lower surface (prism surface 4a), 4e is an isolated prism, So is a center point, S is the central axis.
[0072]
17A to 17C, the planar light source 1 is composed of a flat light guide plate 3 having a diagonal length of 56 mm and a plate thickness of 0.8 mm and a NACW 215 manufactured by Nichia Corporation. The light source chip 2 is used. The light source chip 2 is disposed at a corner where two end faces of the light guide plate 3 are adjacent to each other. Although not shown, the light incident portion 6 of the light guide plate facing the light source chip 2 is a concave portion, and a prism is provided in the concave portion. The light emitting surface 2a of the light source chip 2 faces the light incident portion 6 of the light guide plate 3, and light emitted from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 enters the light guide plate 3 from here. Here, the emission direction of the light source chip 2, that is, the central axis S is set so as to be substantially diagonal to the light guide plate 3, and the lower surface 3d of the light guide plate 3, as shown by a solid line in FIG. A plurality of isolated prisms 4e are formed concentrically along the central axis S (shown by broken lines in FIG. 17A). That is, each of these isolated prisms 4 has an arc shape with the light emitting surface 2a of the light source chip 2 as the center point So. As described above, since each of the isolated prisms 4e has an arc shape with the light emitting surface 2a of the light source chip 2 as a center, all the light from the light source chip 2 passes through the isolated prism 4e arranged on a line perpendicular to the optical path. Since the light is reflected and deflected, the light emitted from the light source chip 2 is effectively used. Here, the width of the light emitting area on the side parallel to the central axis S of the light source chip 2 is 1.1 mm (the y value in FIG. 17C) on each of the left and right sides with respect to the central axis.
[0073]
FIG. 13 is a diagram showing the emission angle characteristics of the planar light source of the conventional example. In this drawing, it can be seen that the emission angles are different near the light source and on the side opposite to the light source. Further, the emission angle is an extremely narrow angle of ± 5 ° with respect to the normal of 0 ° on the side opposite to the light source.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the surface light source of the present invention, the concave and convex prisms are arranged in an arc on the same circumference around the light emitting surface of the light source chip, and the light incident portion is a surface emitted from the light emitting surface of the light source chip. A circular arc is formed by forming a cylindrical lens shape for distributing light in a fan shape with respect to light emission, and further superimposing a fine uneven pattern such as a fine wavy prism, a V prism, and a uniaxial diffusion surface on the cylindrical lens shape. Eliminating the difference between the emission angles near the light source and on the side opposite to the light source, which has been a problem of the array prism, can widen the emission angle. Further, by setting the first inclination angle to a specific range, the brightness can be effectively increased. be able to.
[0075]
Alternatively, by expanding the light emitting area of the light emitting surface to a range of 1.5 mm or more and 2.5 mm or less to the left and right with respect to the center axis S, the emission angle can be easily widened without making the light incident portion a complicated shape. In addition, by arranging a plurality of light source chips, the amount of light can be doubled.
[0076]
Alternatively, a light control sheet having a V-shaped prism and a flat portion is provided on the emission surface of the light guide plate, and the light control portion is formed such that the area ratio of the flat portion to the sum of the V-shaped prism portion and the flat portion is 70% or less, The repetition structure of the same pitch having an isosceles triangular shape in which the inclination angle of the prism is 10 ° or more and 30 ° or less allows the emission angle to be easily widened.
[0077]
In general, light is incident to the corners of the light guide plate, eliminating the phenomenon that the left and right corners are darkened, and maintaining the high light use efficiency, which is a characteristic of the concentric arc-shaped prism, while maintaining the high light use efficiency. A planar light source and a liquid crystal using the same, which can eliminate the difference in the emission angle on the side opposite to the light source, increase the emission angle, suppress the uneven brightness up to the corner in the plane, and obtain a uniform brightness distribution, and the like. A display device can be provided. These can easily form an arc-shaped prism using a conventional processing machine without going through a special process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a planar light source according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional shape on a central axis S of the planar light source in FIG. (1st Embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a specific example of a change in a depth D of a prism according to a distance L in FIG. 2; (1st Embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a light incident portion of the light guide plate in FIG. (1st Embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a light incident portion of a light guide plate in a second embodiment of the planar light source according to the present invention.
FIG. 6 is a view showing a light incident portion of a light guide plate in a third embodiment of the planar light source according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a light incident portion of a light guide plate in fourth to fifth embodiments of the planar light source according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing another specific example of the planar light source according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a sixth embodiment of the planar light source according to the present invention.
FIG. 10 is a sectional view showing a liquid crystal display device according to eighth to ninth embodiments of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing light distribution categories according to the International Commission on Illumination BZ classification.
FIG. 12 is a conceptual diagram showing a reflection and deflection state of the first embodiment of the planar light source according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing emission angle characteristics of a conventional planar light source.
FIG. 14 is a diagram showing emission angle characteristics of the first embodiment of the planar light source according to the present invention.
FIG. 15 is a view showing emission angle characteristics of a planar light source according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a view showing emission angle characteristics of a planar light source according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing a conventional planar light source.
[Explanation of symbols]
1 Planar light source
2,2 'light source chip
2a, 2a 'light emitting surface
3 Light guide plate
3a Incident end face
3b Top surface
3c Outgoing surface
3d bottom surface
3e Virtual plane
3f hollow
4 Prism
4a Prism surface
4c ridgeline
4d valley line
4e Isolated prism
θ1 First tilt angle
θ2 Second tilt angle
S center axis
So center point
5 Reflective sheet
6 Light incidence part
6a Wave type prism
6b V-shaped incident light prism
6c Flat part
6d V-shaped light incident angle
6e Uniaxial diffusion surface
7 Light control sheet
7a Light control surface
7b Flat part
7c V-shaped sheet apex angle
7d sheet entrance surface
7e sheet emission surface
7f Seat ridge line
8 Diffusion sheet
9 LCD module
10. Transmissive liquid crystal panel
11 Polarizing plate (including phase plate)

Claims

The light guide plate includes a light source chip and a light guide plate, and the light guide plate has a light incident portion that receives light from the light source chip, a prism surface that reflects and deflects light that is incident from the light incident portion, and a prism surface. A planar light source having an emission surface for emitting incident light to the outside,
The prism surface is an isolated prism arranged concentrically with a center point substantially at the center of the light emitting surface of the light source chip, or a plurality of arc-shaped concave and convex prisms arranged continuously and periodically,
The light incident part is formed with a cylindrical lens that converts light incident from the light source chip so that luminance with respect to an emission angle in an in-plane direction parallel to the emission surface of the light guide plate is substantially equal, and the cylindrical lens is formed. A planar light source, on which a fine concavo-convex pattern is superimposed when viewed from the light exit surface side of the light guide plate.

The plurality of arc-shaped concave and convex prisms that are continuously arranged in a row are arranged such that the cross-sectional shape of the concave and convex prism is based on the convex surface, and the side facing the light incident portion with respect to a virtual surface connecting adjacent convex surfaces of the concave and convex prism. 2. The planar light source according to claim 1, wherein the inclination of the surface is 40 ° or more and 48 ° or less.

The planar light source according to claim 1, wherein the cylindrical lens has an arc shape or an aspherical profile in a plane viewed from the emission surface side. 4.

4. The planar light source according to claim 1, wherein the fine uneven pattern has a pitch of 0.2 mm or less and a PV value of 0.1 mm or less.

The planar light source according to any one of claims 1 to 4, wherein the fine uneven pattern is at least one selected from a V-shaped pattern, a saw blade pattern, a trapezoidal pattern, and a sine wave pattern.

The fine concavo-convex pattern has a diffusivity only in the plane direction of the light guide plate, and is a uniaxial diffusion surface having no diffusivity in the thickness direction of the light guide plate, and is scanned in the diffusion direction of the uniaxial diffusion surface. 2. The surface light source according to claim 1, wherein the roughness is in a range of Rt1 [mu] m to 50 [mu] m and Ra 0.1 [mu] m to 5 [mu] m.

Assuming that a line passing through the center point and parallel to the normal direction of the light emitting surface is a central axis, a plurality of light source chips are arranged in axisymmetric manner with respect to the central axis as viewed from the emission surface side. The planar light source according to any one of claims 1 to 6, wherein

The light guide plate includes a light source chip and a light guide plate, and the light guide plate includes a light incident portion that receives light from the light source chip, a prism surface that reflects and deflects light that is incident from the light incident portion, and a prism surface. A planar light source having an emission surface for emitting incident light to the outside,
The prism surface is composed of a plurality of arc-shaped concave and convex prisms that are continuous with a substantially central portion of the light emitting surface of the light source chip as a center point and are concentrically arranged periodically.
The cross-sectional shape of the concavo-convex prism, with respect to the virtual surface connecting the adjacent convex surfaces of the concavo-convex prism, with respect to the convex surface, the inclination of the surface on the side facing the light incident portion is 40 ° or more and 48 ° or less,
Assuming that a line passing through the center point and parallel to a normal direction of the light emitting surface is a central axis, the light source chip light emitting surface emits the light from a range of 1.5 mm or more and 2.5 mm or less with respect to the central axis. Emitted,
The maximum value of the distance from the said center point to the said uneven | corrugated prism is 65 mm or less, The planar light source characterized by the above-mentioned.

9. The planar light source according to claim 8, wherein a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes) are juxtaposed as the light source chips.

The light guide plate includes a light source chip, a light guide plate, and a light control sheet, and the light guide plate has a light incident portion that receives light from the light source chip, a light incident from the light incident portion, and a prism surface that deflects the light. An emission surface that emits light incident on the prism surface to the outside, and the light control sheet is a planar light source that is disposed on the light guide plate and receives light emitted from the emission surface.
The prism surface is composed of a plurality of arc-shaped concave and convex prisms that are continuous with a substantially central portion of the light emitting surface of the light source chip as a center point and are concentrically arranged periodically.
The cross-sectional shape of the concavo-convex prism, with respect to the virtual surface connecting the adjacent convex surfaces of the concavo-convex prism, with respect to the convex surface, the inclination of the surface on the side facing the light incident portion is 40 ° or more and 48 ° or less,
The light control sheet has a flat surface on one side, and a light control surface on a surface facing the flat surface,
The light control surface has a repetitive structure of the same pitch in which a V-shaped prism and a flat portion are combined, and the area ratio of the flat portion to the sum of the V-shaped prism and the flat portion is 70% or less. A planar light source characterized in that the character-shaped prism has an isosceles triangular shape whose inclination with respect to the flat portion is 10 ° or more and 30 ° or less.

A light incident portion for receiving light from the light source chip; a prism surface for reflecting and deflecting light incident from the light incident portion; Surface light source having an emission surface for emitting light incident on the outside,
The prism surface is formed of a discontinuous or continuous prism arranged concentrically with a center point substantially at the center of the light emitting surface of the light source chip,
A first shape that converts the light incident from the light source chip so that the luminance with respect to an emission angle in an in-plane direction parallel to the emission surface of the light guide plate is substantially equal; and the light source chip A planar light source, wherein a second shape for diffusing light incident from the light source is formed.

A liquid crystal display device comprising the planar light source according to claim 1.