JP2005135844A - Optical element and backlight device - Google Patents

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JP2005135844A JP2003372753A JP2003372753A JP2005135844A JP 2005135844 A JP2005135844 A JP 2005135844A JP 2003372753 A JP2003372753 A JP 2003372753A JP 2003372753 A JP2003372753 A JP 2003372753A JP 2005135844 A JP2005135844 A JP 2005135844A
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JP2003372753A
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Inventor
Yoshinari Kawashima
Akira Koshimura
Nobuaki Kurihara
Nobuo Suematsu
Shiro Sugawara
Yohei Yamazaki
陽平 山崎
良成 川島
伸雄 末松
伸晃 栗原
司朗 菅原
章 越村
Original Assignee
Sony Corp
ソニー株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a backlight device having a structure of reduced sheets, flatly emit light, guided in a light guide plate from a front surface, with uniform brightness.
SOLUTION: The optical element 30 is equipped with an optical means 32Am, in which the light from a light source is made incident, and of the incident light, the light traveling with directivity, spreading in a radial shape against the light guiding direction of a light guide plate 10, is polarized into a light having a directivity of traveling in the direction parallel with the light guide direction of the light guide plate 10, and emitted, and the emitted light is made incident on a light incident surface 11 of the light guide plate 10.
COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)のバックライト装置に関し、詳しくは、バックライト装置の部品点数を大幅に削減するために用いる光学素子及び上記光学素子を備えたバックライト装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device: relates backlight device (LCD Liquid Crystal Display), and more particularly to a backlight device provided with an optical element and the optical element is used to significantly reduce the number of parts of the backlight unit .

液晶表示装置のバックライト装置であるバックライトユニットは、液晶表示装置を搭載する電子機器の普及に伴い、大量生産されることが求められている。 The backlight unit is a backlight device of a liquid crystal display device, with the spread of electronic apparatus including the liquid crystal display device, to be mass-produced is demanded. バックライトユニットは、主に、光源と、光源から出射された光を導光して面発光させる導光板とによって形成されている。 The backlight unit is mainly a light source is formed by a guided through emitted light a surface emitted to the light guide plate from the light source.

光源は、蛍光管や、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)などが用いられ、特に小型化、薄型化された電子機器に搭載する場合は、発光ダイオードが使用されることが多い。 The light source, fluorescent tubes, light emitting diodes (LED: Light Emitting Diode) and the like are used, in particular compact, for installation in thin electronic devices are often light emitting diodes are used.

一般に、図15に示すように発光ダイオードを光源とするバックライトユニット100は、導光板80、例えば、3個の発光ダイオード91a,91b,91cといった複数の発光ダイオードを有する光源90、反射シート101、拡散シート102、第1のレンズシート103、第2のレンズシート104を備えている。 In general, the backlight unit 100 as a light source a light emitting diode as shown in FIG. 15, the light guide plate 80, for example, a light source 90 having three light-emitting diodes 91a, 91b, a plurality of light emitting diodes such as 91c, the reflective sheet 101, diffusion sheet 102, a first lens sheet 103, and a second lens sheet 104.

バックライトユニット100は、導光板80の光入射面81に、発光ダイオード91a、91b、91cが所定のピッチで、光出射面92a、92b、92cが密着するように配置され、導光板80の光反射面82側に反射シート101が配置され、導光板80の光出射面83上に拡散シート102、第1のレンズシート103、第2のレンズシート104の順に重ねて配置され、これらがフレーム110、111内に、反射シート101をフレーム内面111A側にして、収納され組み付けられて構成されている。 The backlight unit 100 includes a light incident surface 81 of the light guide plate 80, light-emitting diodes 91a, 91b, 91c is at a predetermined pitch, the light emitting surface 92a, 92b, are arranged so as 92c are in close contact, light of the light guide plate 80 reflecting sheet 101 on the reflecting surface 82 side is disposed, a diffusion sheet 102 on the light emitting surface 83 of the light guide plate 80, the first lens sheet 103, disposed one on top of the second lens sheet 104, it is frames 110 , in 111, the reflective sheet 101 and the frame inner surface 111A side, which are assembled housed. なお、以下の説明において、発光ダイオード91a,91b,91cは、総称して発光ダイオード91とも呼ぶ。 In the following description, the light emitting diodes 91a, 91b, 91c are collectively also referred to as a light emitting diode 91.

発光ダイオード91から導光板80の光入射面81に入射した光は、導光板80の光反射面82と、光出射面83との内面で全反射しながら導光される。 Light incident from the light emitting diode 91 to the light incident surface 81 of the light guide plate 80, the light reflection surface 82 of the light guide plate 80, is guided while being totally reflected by the inner surface of the light emitting surface 83. 導光板80の光反射面82には、入射された光を効率よく光出射面83方向へ立ち上げるためのプリズムパターンや、ドットパターンなどが形成されており、これらのパターンによって臨界角以内で光出射面83の内面に入射した光は、光出射面83から出射されることになる。 The light reflecting surface 82 of the light guide plate 80, and a prism pattern for launching incident light efficiently to the light emission surface 83 direction and a dot pattern is formed, the light within the critical angle by these patterns the light incident on the inner surface of the exit surface 83, to be emitted from the light emitting surface 83.

光出射面83から出射した光は、面内光量分布に非常にばらつきがあるため、拡散シート102に入射し均一化が計られる。 Light emitted from the light emitting surface 83, because of the highly variable in-plane light intensity distribution incident on the diffusion sheet 102 uniform is timed.

拡散シート102から出射された光は、第1のレンズシート103,第2のレンズシート104に入射され、光出射面83の法線方向へ集光するように偏向させる。 Light emitted from the diffusion sheet 102, a first lens sheet 103, is incident on the second lens sheet 104 deflects to the condenser in the normal direction of the light emitting surface 83. 拡散シート102を通過した光を、第1のレンズシート103、第2のレンズシート104が集光させる光の方向成分はそれぞれ異なっている。 The light that has passed through the diffusion sheet 102, a first lens sheet 103, the direction component of the light second lens sheet 104 condenses are different from each other.

一方の第1のレンズシート103は、Y方向レンズシートとも呼ばれ、図16に、発光ダイオード91を備えた導光板80を、光出射面83が正面となるように、XY座標平面上に配置させ、光の導光方向をX軸方向とした場合のY軸方向の光の成分を、光出射面83の法線方向に集光させるレンズシートである。 One of the first lens sheet 103 is also called a Y-direction lens sheet, in FIG. 16, the light guide plate 80 in which a light-emitting diode 91, so that the light emitting surface 83 is the front, placed on the XY coordinate plane is allowed, the Y-axis direction of the light component in the case where the light guiding direction of light and the X-axis direction, a lens sheet for condensing the normal direction of the light exit surface 83. 他方の第2のレンズシート104は、X方向レンズシートともよばれ、図16に示すX軸方向の光の成分を、光出射面83の法線方向に集光させるレンズシートである。 The second lens sheet 104 on the other is also referred to as X-direction lens sheet, the components of the X-axis direction of the light shown in FIG. 16, a lens sheet for condensing the normal direction of the light exit surface 83.

このように、導光板80の光出射面83から出射され、拡散シート102を介した光を、この第1のレンズシート103、第2のレンズシート104に通過させることで、バックライトユニット100の正面輝度を効率よく向上させることが可能となる。 Thus, emitted from the light emitting surface 83 of the light guide plate 80, the light through the diffusion sheet 102, the first lens sheet 103, by passing through a second lens sheet 104, the backlight unit 100 it is possible to improve the front luminance efficiently.

なお、導光板80の光反射面82側に配置された反射シート101は、光入射面81から入射された光が導光板80内を全反射しながら導光する際に、光反射面82外に飛び出した光を反射して、再び導光板80内に戻す働きをしている。 The reflective sheet 101 disposed on the light reflecting surface 82 side of the light guide plate 80, when the light incident from the light incident surface 81 is guided while being totally reflected within the light guide plate 80, the light reflecting surface 82 outside It reflects light pops out, and serves to return again the light guide plate 80.

特開2003−35910号公報 JP 2003-35910 JP

電子機器の小型化及び薄型化の要請に伴い、このような電子機器に搭載する、例えば、液晶表示装置の照明に用いられるバックライトユニットも薄型化される傾向にある。 With the demand for smaller and thinner electronic devices mounted on such an electronic device, e.g., a backlight unit used in the lighting of the liquid crystal display device also tends to be thinner. しかしながら、図15を用いて説明したようにバックライトユニット100の部品点数は、非常に多く、中でも反射シート101、拡散シート102、第1のレンズシート103、第2のレンズシート104というようにシート類が4枚も使用されているという状況である。 However, parts of the backlight unit 100 as described with reference to FIG. 15, so many, among them a reflective sheet 101, such as a diffusion sheet 102, a first lens sheet 103, a second lens sheet 104 sheet Louis is a situation that has also been used four.

これらのシート類は、それぞれ0.1〜0.15mm程度の厚さがあるため、重ね合わせると少なくとも0.4mm以上となってしまい、バックライトユニット100の薄型化を妨げてしまうといった問題がある。 These sheets, since each has a thickness of about 0.1 to 0.15 mm, the superposed becomes at least 0.4mm or more, there is a problem that hinders the thickness of the backlight unit 100 .

しかしながら、上述した、いずれのシート類が有する機能も、このように光源90から導光板80の光入射面81に入射された光を導光しながら、光出射面83から面発光させる機構のバックライトユニット100においては、いずれも必須であり欠くことのできないものである。 However, the above described, any of the sheets functions of the while guiding the light incident on the light incident surface 81 of the thus light guide plate 80 from the light source 90, the light emitting surface 83 of the mechanism for surface emission back in light unit 100 is one that is essential is both essential.

特に、導光板80の光出射面83上に積層する拡散シート102、第1のレンズシート103、第2のレンズシート104は、正面輝度の劇的な改善効果を期待できる反面、非常に高価な部材である。 In particular, the diffusion sheet 102 to be laminated on the light emitting surface 83 of the light guide plate 80, the first lens sheet 103, a second lens sheet 104, although the expected dramatic improvement in front luminance, very expensive it is a member.

具体的には、拡散シート102、第1のレンズシート103及び第2のレンズシート104をバックライトユニット100に組み込んだ場合、この3枚のシートによって、バックライトユニット100の総コストの何割かを占めてしまうことになり、高い正面輝度が必要な場合には、必然的にコストアップが求められてしまうといった問題がある。 Specifically, a diffusion sheet 102, when incorporating the first lens sheet 103 and the second lens sheet 104 in the backlight unit 100, this three sheets, some fraction of the total cost of the backlight unit 100 or the will be thus occupied, when high front luminance is required, inevitably there is a problem in cost will be required.

そこで、本発明はこのような問題を解決するために案出されたものであり、バックライト装置を構成するシート類のうち拡散シート、第1の反射シート、第2の反射シートを、当該拡散シート、第1の反射シート、第2の反射シートの有する機能を損なうことなく削減するための光学素子及び上記光学素子を備えたバックライト装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in order to solve such a problem, a diffusion sheet of the sheets constituting the backlight device, a first reflecting sheet, the second reflecting sheet, the diffusion sheet, a first reflecting sheet, and an object thereof is to provide a backlight device having an optical element and the optical element to reduce without impairing the function of the second reflecting sheets.

上述の目的を達成するために、本発明に係る光学素子は、一側面を光入射面とし、上記光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板の上記光入射面に入射する光を調整する光学素子であって、光源より出射される光を入射し、入射された光のうち、上記導光板の光の導光方向に対して、放射状に広がって進む指向性を有する光を、上記導光板の上記光の導光方向と平行な方向へと進む指向性を有する光に偏向して、出射し、上記導光板の上記光入射面に入射させる光学手段を備えることを特徴とする。 To achieve the above object, an optical element according to the present invention, the one side surface and the light incident surface, a light emitting surface and the other main surface is one main surface of the light incident from the light incident surface light is totally reflected by the reflecting surface guiding light, an optical element for adjusting the light incident on the light incident surface of the light guide plate for surface-emitting from the light emitting surface, incident light emitted from the light source, of the incident light, relative to the light guiding direction of light of the light guide plate, the light having directivity traveling radiate, the process proceeds to the light of the light guide direction parallel to the direction of the light guide plate oriented to deflect the light having sex, emitted, characterized in that it comprises an optical means to be incident on the light incident surface of the light guide plate.

上述の目的を達成するために、本発明に係るバックライト装置は、一側面を光入射面とし、上記光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板と、上記導光板の上記光入射面の長手方向に所定の間隔で配列された複数の発光素子を有する光源と、上記光源の上記複数の発光素子より出射された光を入射し、上記導光板の上記光入射面への入射光として出射する光学素子と、上記導光板の上記光反射面側に配置される反射シートと、上記導光板に、上記光源と、上記光学素子と、上記反射シートとを保持するフレームとを備え、上記導光板は、上記光の入射方向をX軸方向とし、上記X軸方向に直交し、上記光出射面に平行な方向をY軸方向とし To achieve the above object, a backlight device according to the present invention, the one side surface and the light incident surface, there the light incident from the light incident surface on the light emission surface and the other major surface is one main surface totally reflected by the light reflecting surface guide light has a light guide plate for surface-emitting from the light emitting surface, a plurality of light emitting elements arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction of the light incident surface of the light guide plate incident light source, the light emitted from the plurality of light emitting elements of the light source, an optical element for emitting a light incident to the light incident surface of the light guide plate, arranged on the light-reflecting surface of the light guide plate a reflection sheet which is, in the light guide plate, and the said light source, and the optical element, and a frame for holding the above reflective sheet, the light guide plate, the incident direction of the light and the X-axis direction, the X perpendicular to the axial direction, the direction parallel to the light-emitting surface is the Y-axis direction 上記X軸方向及び上記Y軸方向に垂直な方向を法線方向とするとき、上記光入射面から入射された光を、上記X軸方向の傾きが上記法線方向に対してゼロに近付くように偏向して、上記光出射面から出射させる配光制御をするX軸方向配光制御手段を有し、上記光学素子は、上記入射された光のうち、上記導光板の光の導光方向に対して、放射状に広がって進む指向性を有する光を、上記導光板の上記光の導光方向と平行な方向へと進む指向性を有する光に偏向して、出射し、上記導光板の上記光入射面に入射させる光学手段を有することを特徴とする。 When the normal direction and the direction perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction, the light incident from the light incident surface, so that the inclination of the X-axis direction approaches zero relative to the normal direction deflected to have an X-axis direction light distribution controlling unit for a light distribution control to be emitted from the light emitting surface, the optical element, of the incident light, the light guiding direction of light of the light guide plate against, light having a directivity traveling radiate deflects the light having a directivity proceed to the light of the light guide direction parallel to the direction of the light guide plate, and emitted, the light guide plate characterized in that it has an optical means to be incident on the light incident surface.

本発明の光学素子は、導光板に入射させる光源からの光を、導光板の光の導光方向に対して、放射状に広がって進む指向性を有する光から、導光板の光の導光方向と平行な方向へと進む指向性を有する光に偏向して、出射し、導光板の上記光入射面に入射させる。 The optical element of the present invention, the light from the light source to be incident on the light guide plate for guiding direction of light of the light guide plate, the light having directivity traveling radiate light guide direction of the light of the light guide plate and to deflect the light having a directivity which proceeds in a direction parallel to the exit, is incident on the light incident surface of the light guide plate.

これにより、点光源である光源から出射される光を、導光板の光入射面、全面に渡って、垂直に入射させることができるため、導光板から一定レベルの輝度以上で均一な面発光をさせることを可能とする。 Thus, the light emitted from the light source is a point light source, the light incident surface of the light guide plate, over the whole surface, since it is possible to perpendicularly incident on, a uniform surface emission with a constant level of luminance over the light guide plate It makes it possible to be.

また、本発明のバックライト装置は、上記光学素子によって、導光板の光の導光方向に平行な方向へと進む指向性を有する光に偏向された光を、X軸方向配光制御手段を有する導光板に入射させることで、導光板の光出射面から出射した光に対して、Y軸方向の配光制御、X軸方向の配光制御、光の拡散処理が不要となるためX軸方向の配光制御及びY軸方向の配光制御を行うレンズシート、拡散シートを用いなくとも、一定レベルの輝度以上で均一な面発光を可能とする。 The backlight device of the present invention, by the optical element, the light deflected to the light having a directivity which proceeds in a direction parallel to the light guiding direction of light of the light guide plate, the X-axis direction light distribution controlling means to be incident on the light guide plate having, with respect to light emitted from the light emitting surface of the light guide plate, Y-axis direction of the light distribution control, the light distribution control of the X-axis direction, the diffusion process of the light becomes unnecessary X-axis lens sheet which performs light distribution control and light distribution control in the Y-axis direction of the direction, without using a diffusion sheet, to allow uniform surface light emission with a constant level of brightness higher.

したがって、このようなバックライト装置は、従来では必須となっていた高額なレンズシート、拡散シートを削減できるため、装置の薄型化及び大幅なコストダウンを可能とする。 Therefore, such a backlight device, in the conventional order reduce expensive lens sheet was indispensable, the diffusion sheet, to enable thickness and significant cost reduction of the apparatus.

以下、本発明に係る光学素子及びバックライト装置の発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the invention of an optical element and a backlight assembly according to the present invention with reference to the accompanying drawings.

図1に、本発明を実施するための最良の形態として示すバックライトユニット40を示す。 Figure 1 shows a backlight unit 40 shown as the best mode for carrying out the present invention. バックライトユニット40は、導光板10と、光源部20と、光学素子30と、反射シート15とが、フレーム35,36内に組み付けられて構成されている。 The backlight unit 40 includes a light guide plate 10, a light source unit 20, an optical element 30, a reflection sheet 15, which are assembled in the frame 35.

導光板10に用いられる材料としては、アクリル樹脂の他、メタクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明熱可塑性樹脂が用いられる。 As a material used for the light guide plate 10, other acrylic resins, methacrylic resins, styrene resins, transparent thermoplastic resins such as polycarbonate resin is used. 導光板10は、一例として、透明度の高いアクリル樹脂などを材料とし射出成形される。 The light guide plate 10, as an example, is injection molded and highly transparent acrylic resin material. 導光板10は、光入射面11から入射された光を、当該導光板10の一方主面である光反射面12で多方向へ反射させ、反射された光を光出射面13から均一な光として出射させる。 The light guide plate 10, light incident from the light incident surface 11, while the light reflecting surface 12 is a main surface is reflected into multiple directions of the light guide plate 10, uniform light of reflected light from the light exit surface 13 It is emitted as.

光反射面12には、細かい凹凸形状、例えば、プリズムパターンや、ドットパターンなどが形成されており、入射され当該導光板10内に導光された光を効率よく光出射面13方向へ立ち上げるような処理が施されている。 The light reflecting surface 12, fine irregularities, for example, a prism pattern or has a dot pattern is formed, launch is guided to the incident the light guide plate 10 light efficiently to the light emitting surface 13 direction treatment is applied, such as.

例えば、光反射面12には、n(nは、自然数)個のプリズム12Anからなるプリズムパターンが形成されており、入射され当該導光板10内に導光された光を効率よく光出射面13方向へ立ち上げる。 For example, the light reflecting surface 12, n (n is a natural number) pieces of prism pattern consisting of prisms 12An are formed, incident light efficiently emitting surface guided light to the light guide plate 10 13 launch to the direction. この光反射面12に形成するプリズムパターンは、導光板10の射出成形時に形成したり、射出成形後に直接加工(ダイレクト・カット)して形成したりする。 The prism pattern formed on the light reflecting surface 12, or formed during injection molding of the light guide plate 10, or formed by processing directly (direct cut) after the injection molding. なお、このプリズムパターン12Anについては、後で詳細に説明をする。 Note that the prism pattern 12An may be described in detail later.

導光板10は、光入射面11から入射され、導光された光の導光方向の厚みが徐々に減少するような楔形形状をしているが、本発明は、このような楔形形状以外の形状の導光板にも適用可能である。 The light guide plate 10 is incident from the light incident surface 11, the thickness of the guided light in the light guide direction is a wedge shaped so as to gradually decrease, the present invention is, in addition to such wedge-shaped in the light guide plate shape it is applicable.

導光板10の光源としては、図1に示す基板23に所定の間隔で列状に配列された発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)21a,21b,21cを備える光源部20が用いられる。 As a light source of the light guide plate 10, light-emitting diodes which are arranged in rows at predetermined intervals on the substrate 23 shown in FIG. 1 (LED: Light Emitting Diode) 21a, 21b, the light source unit 20 including the 21c is used. 発光ダイオード21a,21b,21cの光出射方向は、全て同一であり、光を出射する面をそれぞれ光出射面22a,22b,22cとする。 Light-emitting diodes 21a, 21b, the light emitting direction of 21c are all identical, the surface which emits light each light emitting surface 22a, 22b, and 22c. なお、以下の説明においては、発光ダイオード21a,21b,21cを総称して発光ダイオード21とも呼び、それぞれの光出射面22a,22b,22cを総称して光出射面22とも呼ぶ。 In the following description, the light emitting diodes 21a, 21b, known as light-emitting diodes 21 are collectively 21c, each of the light emitting surface 22a, 22b, are collectively 22c also referred to as the light emitting surface 22. 発光ダイオード21は、例えば、チップ型発光ダイオードである。 Emitting diode 21 is, for example, a chip type light emitting diode.

バックライトユニット40は、導光板10の光入射面11側に、光学素子30を介して、光源部20が配置され、光反射面12側に反射シート15が配置される。 The backlight unit 40, the light incident surface 11 side of the light guide plate 10, via the optical element 30, the light source unit 20 is disposed, the reflection sheet 15 is disposed on the light reflecting surface 12 side. このように配置された、導光板10、光源部20、光学素子30、反射シート15は、バックライトユニット40の筐体となるフレーム35、フレーム36内に反射シート15を、フレーム36のフレーム内面36A側にして、がたつきなどがないように組み付けられる。 Thus arranged, the light guide plate 10, the light source unit 20, the optical element 30, the reflection sheet 15, a frame 35 serving as a housing of the backlight unit 40, the reflection sheet 15 in the frame 36, the frame inner surface of the frame 36 in the 36A side, assembled so that there is no such backlash.

図2は、バックライトユニット40が備える導光板10、光源部20、光学素子30を、光の導光方向をX軸方向とし、光出射面13が正面となるようにXY座標平面上に配置させた図である。 2, the backlight unit 40 is the light guide plate 10 includes a light source unit 20, the optical element 30, a light guiding direction of light and X-axis direction, the light emitting surface 13 is disposed on the XY coordinate plane such that the front it is a view that was. なお、このようにXY座標平面上に導光板10を配置した場合における、光出射面13からの光の出射方向は、Z軸方向となる。 Incidentally, in the case of arranging the light guide plate 10 on the way XY coordinate plane, the emission direction of light from the light emitting surface 13, a Z-axis direction.

次に、導光板10の光反射面12に形成するプリズム12Anについて説明をする。 Next, the prism 12An to form the light reflection surface 12 of the light guide plate 10 will be described.

図3に、図1に示すAA線において、導光板10を切断した際の断面図を示す。 3, in the line AA of FIG. 1 shows a cross-sectional view taken through the light guide plate 10. 図3に示すように、プリズム12Anは、断面形状が、光反射面12側を底辺とする三角形で、上記三角形の光入射面11側の底角が角度α=50〜60°、他方の底角が角度β=70°〜90°の範囲である溝を光反射面12上に作製することで形成される。 As shown in FIG. 3, the prism 12An is the cross-sectional shape, a triangle to the base of the light reflecting surface 12 side, the base angle of the light incident surface 11 side of the triangle is the angle alpha = 50-60 °, while the bottom corners are formed by making a groove in the range of the angle β = 70 ° ~90 ° on the light reflecting surface 12.

例えば、導光板10を射出成形する場合には、光反射面12を形成する射出形成用金型のキャビティ内面上に断面形状が、上述したように角度α=50°〜60°、角度β=70°〜90°の底角を有する三角形となるような凸部を複数形成しておけばよい。 For example, the light guide plate 10 in the case of injection molding, the cross-sectional shape in the injection molding mold cavity on the inner surface to form a light reflecting surface 12, the angle α = 50 ° ~60 °, as described above, the angle beta = a convex portion such that a triangle having a base angle of 70 ° to 90 ° it is sufficient to form a plurality.

図1や図3では、光反射面12に形成するプリズム12Anのピッチを固定とし、規則的に並んだプリズム12Anを示しているが、不規則に変化するようにしてもよい。 In Figure 1 and Figure 3, the pitch of the prism 12An to be formed on the light reflecting surface 12 is fixed, while indicating aligned prisms 12An regularly, may be changed irregularly. また、隣り合うプリズム12An毎にピッチを変えることもできる。 It is also possible to vary the pitch for each adjacent prism 12AN. さらに、図3では、プリズム12Anの高さ、つまり、光反射面12上に作製する溝の深さも一定にして記載しているが、本発明はこれらに限定されることなく、光出射面13の法線方向への立ち上げを効果的に行うために、プリズム12Anのピッチや、光反射面12に作製する溝の深さで決まるプリズム12Anの高さなどの値を全て任意に設計することができる。 Further, in FIG. 3, the prism 12An height, i.e., the depth of grooves fabricated on the light reflecting surface 12 is also described with a certain, but the present invention is not limited to, light emitting surface 13 in order to perform the start-up in the normal direction effectively, the pitch and the prism 12AN, making the light reflecting surface 12 can be designed arbitrarily all values, such as the height of the prism 12AN determined by the depth of the groove can.

例えば、プリズム12Anを固定的なピッチで形成する場合には、作製する溝の深さを変えて、プリズム12Anの高さを変えたり、プリズム12Anのピッチを変化させて形成する場合には、作製する溝の深さを固定にし、プリズム12Anの高さを一定にしたりすることなども可能である。 For example, in the case of forming the prism 12AN at fixed pitch, by changing the depth of the groove to be produced, changing the height of the prism 12AN, in the case of forming by changing the pitch of the prism 12AN is produced it is also such that the depth of the groove to the fixed, or to the height of the prisms 12An constant.

図3に示すように、導光板10の光入射面11から入射された入射光L1は、プリズム12Anに入射して、プリズム12Anの斜面Sによって、X軸方向成分が光出射面13の法線方向に偏向される偏向光L2、導光方向であるX軸方向に進む透過光L3、導光板10外に出射する偏向光L4などに分光される。 As shown in FIG. 3, the incident light L1 incident from the light incident surface 11 of the light guide plate 10 is incident on the prism 12AN, the slope S of the prism 12AN, the normal of the X-axis direction component is the light exit surface 13 deflected light L2 is deflected in the direction, the transmitted light L3 that proceeds in the X axis direction is a light guiding direction, it is dispersed like polarized light L4 emitted outside the light guide plate 10 guiding.

偏向光L2のX軸方向成分の偏向角は、射出成形時に光反射面12上に形成される複数の溝の角度α、角度βによって決まり、図3に示すように角度α=50°〜60°、角度β=70°〜90°とすることで、偏向光L2のX軸方向成分は、光出射面13のほぼ法線方向に偏向されることになる。 The deflection angle of the X-axis direction component of the polarized light L2 is the angle of the plurality of grooves formed on the light reflecting surface 12 during injection molding alpha, determined by the angle beta, the angle alpha = 50 ° to 60 as shown in FIG. 3 °, by an angle β = 70 ° ~90 °, X-axis direction component of the polarized light L2 would be deflected in a direction substantially normal to the light exit surface 13. 透過光L3は、導光方向の後段に位置する別のプリズム12Anに入射することになる。 Transmitted light L3 is made incident into another prism 12An located downstream of the light guiding direction. また偏向光L4は、導光板10外に出射されるが、バックライトユニット40として導光板10を構成した場合に用いられる反射シート15によって、再び導光板10内に戻されることになる。 The deflected light L4 is emitted to the outside light guide plate 10 guiding, by the reflective sheet 15 used in the case where the light guide plate 10 as a back light unit 40, will be returned to the light guide plate 10.

このように、導光板10の光反射面12に形成するプリズムパターンによって、光入射面11から入射され導光板10内を導光する光のX軸方向成分は、配光制御され、導光板10の光出射面13の法線方向に偏向され立ち上げられることになる。 This way, a prism pattern formed on the light reflecting surface 12 of the light guide plate 10, X-axis direction component of light guided inside by the light guide plate 10 enters the light incident surface 11 is controlled light distribution, the light guide plate 10 so that the launched is deflected in the direction normal to the light exit surface 13. 具体的には、光出射面13の法線を0°とすると、導光板10内に導光された光は、例えば、角度α=58°、角度β=90°となるような溝を作製した場合に、光反射面12に形成されたプリズム12Anによって、X軸方向におよそ0°〜25°程度の範囲で立ち上げられることになる。 Specifically, making the normal of the light emitting surface 13 and 0 °, light guided to the light guide plate 10, for example, an angle alpha = 58 °, the groove such that an angle beta = 90 ° when, by the prism 12An formed on the light reflecting surface 12, so that the launched in the range of approximately 0 ° about to 25 ° in the X-axis direction.

続いて、光学素子30の機能について説明をする。 Subsequently, the described function of the optical element 30. ここで、光学素子30を構成要素として加えずに、光源部20の各発光ダイオード21の光出射面22を導光板10の光入射面11に密着するようにしてバックライトユニット40を組み付けた場合について考える。 Here, without the addition of optical element 30 as a component, when assembled with the backlight unit 40 so as to contact the light emitting surface 22 of the light emitting diodes 21 of the light source unit 20 on the light incident surface 11 of the light guide plate 10 think about.

光源部20を構成する各発光ダイオード21は、それぞれ点光源として機能するため、各発光ダイオード21から出射された光は、図4に示すように、Y軸方向に放射状に広がる指向性を持って導光板10内に入射することになる。 Each light emitting diode 21 which constitutes the light source unit 20 to function as respective point light source, the light emitted from the light emitting diode 21, as shown in FIG. 4, with directional radiating in the Y-axis direction made incident into the light guide plate 10. つまり、発光ダイオード21から出射され、光入射面11から入射された光は、導光板10の光の導光方向に対して、放射状に広がって進む指向性を有していることになる。 That is, emitted from the light emitting diode 21, light incident from the light incident surface 11, to the light guiding direction of light of the light guide plate 10, so that has a directional traveling radiate. このようにして入射した光は、プリズム12Anによって、上述したようにX軸方向成分が、光出射面13の法線方向に立ち上げられた偏向光となる。 Light incident in this way, by the prism 12AN, X-axis direction component as described above, the deflected light was launched in the normal direction of the light exit surface 13.

この時、例えば、図4に示す偏向光L2a〜L2gのうち、偏向光L2a,L2bや、偏向光L2f,L2gといった、発光ダイオード21から広角でプリズム12Anに入射して偏向された光は、X軸方向には、光出射面13の法線近傍の方向へと立ち上げられた成分を持っているが、Y軸方向には、法線から非常に傾いた成分を持った偏向光となってしまう。 At this time, for example, among the polarized light L2a~L2g shown in FIG. 4, the deflected light L2a, and L2b, deflected light L2f, such L 2 g, the light deflected from the light emitting diode 21 is incident on the prism 12An in wide angle, X in the axial direction is has a normal near the launched component in the direction of the light emitting surface 13, the Y-axis direction and a polarized light having a very inclined component from the normal put away.

したがって、このような偏向光が作る光出射面13の正面輝度は、図4に示すX軸方向に走るライン状の領域Kが高くなる不均一なものとなってしまう。 Therefore, such a front luminance of the light emitting surface 13 of the deflected light is made is becomes nonuniform the line-shaped region K running in the X-axis direction shown in FIG. 4 becomes higher. 例えば、図5に示すように光源部20が備える3つの発光ダイオード21a,21b,21cから導光板10の光入射面11に光を入射させ、光出射面13を正面から見た場合には、ライン状の領域Ka,Kb,Kcがストライプ状に現れることになる。 For example, when viewed three light emitting diodes 21a provided in the light source unit 20 as shown in FIG. 5, 21b, light is incident on the light incident surface 11 of the light guide plate 10 from 21c, the light emitting surface 13 from the front, linear region Ka, Kb, Kc is to appear in stripes.

このように、光出射面13から出力される光の正面輝度が、ライン状の領域で高くなってしまうような導光板10は、液晶表示装置のバックライトユニットの導光板として十分な機能を果たすことができない。 Thus, the front luminance of the light output from the light exit surface 13, the light guide plate 10 as becomes higher in linear region, play a sufficient function as a light guide plate of a backlight unit of a liquid crystal display device it can not be.

導光板10において、光出射面13の正面輝度がライン状に高い領域が生じてしまうのは、発光ダイオード21によって入射される光が指向性を持って、プリズム12Anに入射されるためであり、これにより、上述したように、プリズム12Anで光出射面13のX軸方向では法線方向に偏向されても、Y軸方向では、法線方向に偏向されない光もでてきてしまう。 In the light guide plate 10, the area front luminance of the light emitting surface 13 is higher in a line occurs, the light incident through the light emitting diode 21 has directivity, it is to be incident on the prism 12AN, Thus, as described above, even in the X-axis direction of the light exit surface 13 in the prism 12An is deflected in a normal direction, the Y-axis direction, thus come out even light not deflected in a normal direction.

そこで、図1に示すように、バックライトユニット40では、光源部20の各発光ダイオード21から出射される光を導光板10の光入射面11に入射させる前段に光学素子30を配置し、導光板10に入射させる光の配光制御を行っている。 Therefore, as shown in FIG. 1, the backlight unit 40, the optical element 30 is arranged in front to the incident light emitted from the light emitting diodes 21 of the light source unit 20 on the light incident surface 11 of the light guide plate 10, guide It is carried out light distribution control of light to be incident on the optical plate 10.

図1に示すように、光学素子30は、光源部20の各発光ダイオード21からの光が入射される光入射面31に対向する光出射面32に、m個のプリズム32Am(mは、自然数)からなるプリズムパターンが形成されている。 As shown in FIG. 1, the optical element 30, the light emitting surface 32 of light from the light emitting diodes 21 of the light source unit 20 faces the light incident surface 31 to be incident, the m-number of prism 32Am (m, natural number ) prism pattern consisting of is formed. このプリズム32Amは、図2で示すZ軸方向を長手方向とする三角柱形状をしている。 The prism 32Am has a triangular prism shape that the Z-axis direction shown in FIG. 2 and the longitudinal direction.

光学素子30の光出射面32に形成されるプリズム32Amは、連続したレンズ面を、階段状にすることで、厚みのあるレンズの光学的性質を変化させることなく薄型化したフレネルレンズとなっている。 Prism 32Am formed on the light emitting surface 32 of the optical element 30, a continuous lens surface, by stepwise, is a Fresnel lens which is thinner without changing the optical properties of a thick lens there.

光出射面32に形成するプリズム32Amは、光源部20の発光ダイオード21からY軸方向に放射状に広がる指向性を持って入射された光、つまり、導光板10の光の導光方向に対して放射状に広がって進む指向性を有する光を、図6に示すように、X軸方向、つまり、導光板10の光の導光方向と平行な方向に進む指向性を有する光に偏向するように設計される。 Prism 32Am to be formed on the light emitting surface 32, light from the light emitting diode 21 is incident with directional radiating in the Y-axis direction of the light source unit 20, that is, with respect to the light guide direction of the light of the light guide plate 10 light having a directivity traveling radiate, as shown in FIG. 6, X-axis direction, i.e., to deflect the light having directivity which proceeds in a direction parallel to the light guiding direction of light of the light guide plate 10 It is designed. このようなプリズム32Amを有する光学素子30を、光源20と、導光板10との間に挿入し、光源20から出射される光を光学素子30に入射させると、導光板10の光入射面11には、全面に渡って、光の導光方向と平行な方向に進む指向性を有する光が光学素子30から出射されて、入射されることになる。 The optical element 30 having such a prism 32Am, a light source 20, inserted between the light guide plate 10, when the incident light emitted from the light source 20 to the optical element 30, the light incident surface 11 of the light guide plate 10 the, over the entire surface, light having directivity which proceeds to the light guide direction parallel to the direction of the light is emitted from the optical element 30 will be incident.

これにより、導光板10内に入射された光は、導光板10の導光方向に対して放射状に広がって進む光を含まない。 Thus, light incident on the light guide plate 10 does not include the light traveling spreads radially with respect to the light guide direction of the light guide plate 10. これにより、光反射面12に形成されているプリズム12Anに入射した場合に、上述したようにX軸方向の成分が光出射面13の法線方向となるように立ち上げられ、光出射面13から出射される光の正面輝度を、光出射面13全面に渡って均一化するようになる。 Thus, when entering the prism 12An formed on the light reflecting surface 12, raised to an X-axis direction component as described above is the normal direction of the light emitting surface 13, the light emitting surface 13 the front brightness of the light emitted from, so that uniform over the light emitting surface 13 over the entire surface.

したがって、上述したように、光源20の発光ダイオード21から入射される光のうち、導光板10の光の導光方向に対して放射状に広がって進む指向性を有する光を、導光板10の光の導光方向と平行な方向に進む指向性を有する光に偏向するよう光学素子30のプリズム32Amを設計することで、上述した図4、図5を用いて示したようにストライプ状に現れる輝線を抑制する効果がある。 Therefore, as described above, among the light incident from the light emitting diode 21 of the light source 20, the light having directivity traveling radiate relative light guiding direction of light of the light guide plate 10, light of the light guide plate 10 the process proceeds to light direction parallel to the direction guide to deflect the light having a directivity by designing the prism 32Am of the optical element 30, FIG. 4 described above, bright lines appearing in stripes as shown with reference to FIG. 5 there is an effect of suppressing.

図7に、光学素子30の光出射面32に形成するプリズム32Amの具体的な設計値を示す。 7 shows a specific design value of the prism 32Am to be formed on the light emitting surface 32 of the optical element 30. これは、図8に示すように光学素子30のX軸方向の厚みを6.0mmとし、光源20の各発光ダイオード21間のピッチを9.4mmとした場合のシミュレーション結果である。 This is a simulation result when the X-axis direction of the thickness of the optical element 30 as shown in FIG. 8 and 6.0 mm, and the pitch between the light emitting diodes 21 of the light source 20 and 9.4 mm.

プリズム32Amが、発光ダイオード21からY軸方向に放射状に広がる指向性を有して出射される全ての光を、X軸方向、つまり導光板10の光の導光方向と平行に進む指向性を有する光に偏向させるためには、プリズムパターンを、発光ダイオード21の中心からX軸に平行となる軸を対称軸として対称に形成する必要がある。 Prism 32Am is, all of the light emitted with a directional radiating in the Y-axis direction from the light emitting diode 21, X-axis direction, that is, the light guide direction parallel proceeds directivity of light of the light guide plate 10 to deflect the light having the prism pattern, it is necessary to form the symmetrical axis of symmetry an axis parallel to the X axis from the center of the light emitting diode 21.

したがって、図8に示す発光ダイオード21bのように、当該発光ダイオード21bの中心からX軸方向に伸ばした対称軸に対して、上下それぞれ4.7mmの幅を持つ領域Y 、領域Y に対称なプリズムパターンを形成することになる。 Therefore, as the light-emitting diode 21b shown in FIG. 8, symmetrically with respect to the center axis of symmetry extending in the X-axis direction from the light-emitting diode 21b, the region Y O in which the upper and lower, each having a width of 4.7 mm, the region Y U It will form a prism pattern. 図7に示す設計値は、発光ダイオード21の中心からX軸方向に伸びる対称軸に対して対称に形成するプリズムパターンのうち、上側領域又は下側領域のプリズムパターンの設計値となっている。 Design values ​​shown in FIG. 7, of the prism pattern formed symmetrically to the axis of symmetry extending in the X-axis direction from the center of the light emitting diode 21, and has a design value of the prism patterns of the upper region or the lower region.

次に、図7に示すプリズム32Amの設計値を具体的に説明する。 Next, specifically described design values ​​of the prism 32Am shown in FIG. 例えば、図7に示すプリズム32Amの設計値を、図8で示した発光ダイオード21bの中心からX軸方向に伸びる対称軸に対して上側の領域Y のプリズムパターンとした場合の様子を図9に示す。 For example, Figure a state when the design value of the prism 32Am shown in FIG. 7, and a prism pattern of the upper region Y O symmetry axes extending in the X-axis direction from the center of the light-emitting diode 21b shown in FIG. 8 9 to show.

図9に示すように、プリズム32AmをプリズムP (xは、自然数)とすると、図7の設計値に基づいて、Y軸方向、4.7mmの領域Y に、0.047mmのピッチで、プリズムP 〜P 100の100個が形成されることになる。 As shown in FIG. 9, a prism P x (x is a natural number) prism 32Am When, based on the design values of FIG. 7, Y-axis direction, in the region Y O of 4.7 mm, a pitch of 0.047mm , so that the 100 of the prism P 1 to P 100 are formed. 図9には、代表としてプリズムP 〜P 、P 68 、P 69 、P 99 、P 100を示している。 Figure 9 shows a prism P 1 ~P 4, P 68, P 69, P 99, P 100 as a representative. 各プリズムP は、図2で示したZ軸方向を長手方向とする三角柱形状をしており、図9には底面となる三角形が示されている。 Each prism P x has a triangular prism shape that the Z-axis direction shown in FIG. 2 and the longitudinal direction is shown a triangle which becomes the bottom surface in FIG. 底面となる三角形の頂角、例えば、プリズムP 68に示した頂角Aは、プリズムP で全て同じ大きさの角度であり、48°となっている。 Apex angle of the triangle comprising a bottom surface, for example, the apex angle A shown in the prism P 68 is the angle of all the prism P x the same size, has a 48 °.

図7で示す設計値の1つであるθは、図9のプリズムP 68に示すように、プリズムP の底面となる三角形の底角のうちの1つを示している。 Θ is one of the design values shown in FIG. 7, as shown in the prism P 68 in FIG. 9 shows one of the base angles of the triangle which is a bottom surface of the prism P x. 上述したように頂角が一定であることから、この底角θを可変させることで、プリズムの形状が決定されることになる。 Since it is the apex angle as described above it is constant, by varying the base angle theta, so that the shape of the prism is determined. なお、図9で示す、発光ダイオード21bの中心からX軸方向に伸びる対称軸に対して下側の領域Y には、領域Y と対称のプリズムパターンが形成されることになる。 Incidentally, it is shown in Figure 9, the lower region Y U with respect to the central X-axis symmetry axis extending in the direction from the light-emitting diode 21b, so that the prism patterns of the region Y O symmetrical are formed.

このようにして光学素子30には、各発光ダイオード21の中心からX軸方向に伸びる対称軸と対称に、例えば、図7に示した設計値に基づいてプリズム32Amを形成することで、発光ダイオード21から入射された、導光板10の光の導光方向に対して放射状に広がって進む指向性を有する光を、導光板10の光の導光方向と平行な方向へと進む指向性を有する光に偏向することができる。 The optical element 30 in this manner, the axis of symmetry and symmetrically extending in the X-axis direction from the center of the light emitting diode 21, for example, by forming a prism 32Am based on the design values ​​shown in FIG. 7, the light emitting diode with 21 incident from the light having directivity traveling radiate relative light guiding direction of light of the light guide plate 10, the directivity proceed to the light guide direction parallel to the direction of light of the light guide plate 10 it can be deflected to the light.

光学素子30を形成する材料としては、光源20から入射した光を全反射させて、効率よく導光するために、屈折率が1.44〜1.45を下限とし、これ以上の屈折率値を有する材料が選択されることになる。 As a material for forming the optical element 30, light incident from the light source 20 is totally reflected, in order to efficiently guide a refractive index with a lower limit on 1.44 to 1.45, more refractive index values materials having so that is selected. 例えば、導光板10を形成する際にも使用されるアクリル樹脂は、屈折率が1.49であり、射出成形可能な材料でもある。 For example, acrylic resin is also used in forming the light guide plate 10 has a refractive index of 1.49, it is also a possible injection molding material. 光学素子30は、光出射面32にプリズム32Amを形成する必要があるため、射出成形が可能な、このアクリル樹脂を用いれば、容易にプリズム32Amが形成できるため、低コストで大量生産が可能となる。 The optical element 30, it is necessary to form a prism 32Am the light emitting surface 32, capable of injection molding, the use of the acrylic resin, easily since the prism 32Am can be formed, and can be mass-produced at low cost Become.

次に、光学素子30による効果を検証するため、図7に示す設計値に基づいてプリズム32Amを形成した光学素子30を用いた場合の導光板10の正面輝度をシミュレーションにより算出した。 Next, in order to verify the effect of the optical element 30 was calculated by simulation front luminance of the light guide plate 10 in the case of using the optical element 30 forming the prism 32Am based on the design values ​​shown in FIG. 発光ダイオード21a,21b,21cとしては、日亜化学社製、白色発光ダイオード(NSCW−215シリーズ)を用い、15mAの電流を印加するものとする。 Light-emitting diodes 21a, 21b, as is 21c, Nichia Corp., using white light emitting diodes (NSCW-215 series), shall be applied to 15mA of current.

図10に、シミュレーション結果として、導光板10の光出射面13の輝度分布を示す。 10, as a simulation result, showing luminance distribution of the light emitting surface 13 of the light guide plate 10. 図10に示すように、光出射面13の輝度分布は、5000cd/m 程度の輝度となる領域G1、4000cd/m 程度の輝度となる領域G2、3000cd/m 程度の輝度となる領域G3という3つの異なる輝度領域が現れた分布となる。 As shown in FIG. 10, the luminance distribution of the light emitting surface 13 becomes 5000 cd / m 2 about brightness and a region G1,4000cd / m 2 about brightness and a region G2,3000cd / m 2 about luminance region three different brightness regions that G3 is a distribution appeared. 領域G1は、各発光ダイオード21から出射された光のうちX軸方向と平行に出射された光が到達した領域であり、領域G2は、発光ダイオード21から出射された光のうちY軸方向にやや拡散した光が光学素子30で偏向されて到達した領域であり、領域G3は、発光ダイオード21から出射された光のうち、領域G2に到達した光よりもさらに、Y軸方向に拡散した光が光学素子30で偏向されて到達した領域である。 Region G1 is an area where the X-axis direction parallel to the light emitted out of the light emitted from the light emitting diode 21 has reached, the region G2, in the Y-axis direction of the light emitted from the light emitting diode 21 a region where light slightly diffused reached is deflected by the optical element 30, regions G3, of the light emitted from the light emitting diode 21, further than the light reaching the area G2, the light diffused in the Y-axis direction There is an area that reaches been deflected by the optical element 30.

図10に示すように、光出射面32にプリズム32Amが形成された光学素子30を用いると、導光板10の光出射面13から出射される光による正面輝度は、輝度の異なる領域(領域G1,G2,G3)が生じるが、導光板10の光出射面13全面に渡って、平均して3000cd/m の輝度を獲得することが可能となる。 As shown in FIG. 10, the use of optical element 30 which prism 32Am is formed on the light emitting surface 32, the front luminance due to light emitted from the light emitting surface 13 of the light guide plate 10, different areas of luminance (area G1 , G2, G3) but occurs over the light emitting surface 13 the entire surface of the light guide plate 10, it is possible to acquire the luminance of 3000 cd / m 2 on average. この正面輝度の向上は、光学素子30のプリズム32Amによって、導光板10の光の導光方向に対して放射状に進む指向性を有する光が、導光板10の光の導光方向と平行な方向へと進む指向性を有する光となったことで、導光板10の側面からの出射損失が大幅に軽減した結果であると考えられ、光の利用効率が非常に高くなっていることを示している。 This improvement in front luminance by the prism 32Am optical element 30, light having directivity which proceeds radially with respect to the light guide direction of the light of the light guide plate 10, a direction parallel to the light guiding direction of light of the light guide plate 10 by became light having directivity proceed to the exit losses from the side of the light guide plate 10 is believed to be the result of a greatly reduced, showing that the use efficiency of light is very high there.

このように、光学素子30を用いることで、図4,5を用いて説明をしたような、ストライプ状の輝線として現れる輝度ムラが抑制されていることが分かる。 In this manner, by using the optical element 30, it can be seen that as the described with reference to FIGS. 4 and 5, the luminance unevenness appears as stripe-shaped bright line is suppressed. 例えば、上述したように、光反射面12に、断面形状が光反射面12側を底辺とする三角形で、上記三角形の光入射面11側の底角が角度α=50°〜60°、他方の底角が角度β=70°〜90°となる溝を複数作製して、プリズム12Anを光反射面12上に形成すると、X軸方向の光の立ち上げが効果的に行われ、ストライプ状の輝線が際立って出現することになるため、光学素子30を用いると特に有効となる。 For example, as described above, on the light reflecting surface 12, with triangular cross-sectional shape and the bottom light reflecting surface 12 side, the base angle of the light incident surface 11 side of the triangle is the angle α = 50 ° ~60 °, the other base angle is a groove comprising an angle β = 70 ° ~90 ° plurality preparation of, to form a prism 12An on the light reflecting surface 12, raising the X-axis direction of the light is performed effectively, striped since that will emerge stand out bright lines, it is particularly effective to use an optical element 30.

また、光反射面12に、断面形状が、従来の技術として一般に用いられている角度α=角度β=45°の三角形となる複数の溝を形成した場合にも、光学素子30を用いることで、点光源である発光ダイオード21を用いた場合にストライプ状の輝線として現れる輝度ムラを抑制することができる。 Further, the light reflecting surface 12, the cross-sectional shape, even in the case of forming a plurality of grooves serving as triangular general angle are used in alpha = angle beta = 45 ° as the prior art, the use of the optical element 30 , it is possible to suppress luminance unevenness appears as striped bright lines in the case of using the light emitting diode 21 is a point light source.

図10に示した領域G1,G2,G3の輝度分布の相違は、図11に示すように発光ダイオード21の光出射面22と接触する光学素子30の光入射面31上に、拡散プリズムとしてシリンドリカルレンズ31As(Sは、自然数)を複数個形成し、光学素子30に入射する光を拡散させることで制御することができる。 Difference in luminance distribution of the region G1, G2, G3 shown in FIG. 10, on the light incident surface 31 of the optical element 30 in contact with the light exit surface 22 of the light emitting diode 21 as shown in FIG. 11, cylindrical as a diffusion prism lens 31As (S is a natural number) can be controlled by diffusing light to a plurality formation, it enters the optical element 30. 発光ダイオード21から出射され、シリンドリカルレンズ31Asを介して光学素子30内を導光される光は、Y軸方向へ広がる指向性を有しつつ拡散されてプリズム32Amに入射される。 Emitted from the light emitting diode 21, the light guided to the optical element 30 through a cylindrical lens 31As is diffused while having a directivity spread in the Y-axis direction is incident on the prism 32Am. したがって、シリンドリカルレンズ31As及びプリズム32Amを介して、導光板10の光入射面11に入射される光は、導光板10の光入射面11全面に渡って均一に拡散され、且つ、導光板10の光の導光方向と平行な方向に進む指向性を有するように偏向された光となっている。 Thus, through the cylindrical lens 31As and prism 32Am, light incident on the light incident surface 11 of the light guide plate 10 is evenly spread over the light incident surface 11 the entire surface of the light guide plate 10, and, of the light guide plate 10 It has become a polarized light to have a directivity to proceed to the light guide direction parallel to the direction of light. これにより、導光板10の光出射面13から出射される光の輝度分布を、高輝度且つ均一にすることができる。 Thus, the luminance distribution of light emitted from the light emitting surface 13 of the light guide plate 10, can be as high brightness and uniformity.

このような、光学素子30を備えるバックライト装置40は、光源部20が有する各発光ダイオード21から出射された光を、光学素子30でX軸に平行な指向性を有する光に偏向することでY軸方向の配光制御をして、導光板10の光入射面11から入射させる。 Such a backlight device 40 including the optical element 30, light emitted from the light emitting diode 21 having the light source unit 20, by deflecting the light having parallel directivity in the X-axis in the optical element 30 and the light distribution control in the Y-axis direction, is incident from the light incident surface 11 of the light guide plate 10. 導光板10に入射した光は、光反射面12、反射シート15で反射して、光出射面13から出射される。 The light incident on the light guide plate 10, the light reflecting surface 12, is reflected by the reflection sheet 15, it is emitted from the light emitting surface 13. このとき、導光板10内の光反射面12では、プリズム12Anに入射した光のX軸方向成分が配光制御され、光反射面13の法線方向に立ち上げられて集光される。 At this time, the light reflection surface 12 of the light guide plate 10, X-axis direction component of the light incident on the prism 12An is controlled light distribution, are raised to the normal direction of the light reflecting surface 13 is condensed.

したがって、導光板10内では、光学素子30によってY軸方向の配光制御がなされた光が、導光板10内でプリズム12AnによってX軸方向へ立ち上げられながら導光されると共に、光出射面13から出射されることになる。 Therefore, in the light guide plate 10, the light that the light distribution control in the Y-axis direction is made by the optical element 30 is guided while being raised in the X-axis direction by the prism 12An in the light guide plate 10, the light emitting surface 13 to be emitted from. 光出射面13から出射された光は、フレーム35に開口された開口部35Aから、例えば、液晶表示装置などに照射される。 The light emitted from the light emitting surface 13, the opening 35A opened in the frame 35, for example, it is irradiated to the liquid crystal display device.

このように、バックライトユニット40は、例えば、従来の技術で示したバックライトユニット100が有する、拡散シート102、Y軸方向の光の成分を光出射面83の法線方向へ集光する第1のレンズシート103、X軸方向の光の成分を光出射面83の法線方向へ集光する第2のレンズシート104が不要となるため、大幅なコストダウン及び当該バックライトユニット40を薄型化することができる。 Thus, the backlight unit 40 is, for example, a condensed backlight unit 100 has shown in the prior art, the components of the diffusion sheet 102, Y-axis direction of the light to the normal direction of the light exit surface 83 since the second lens sheet 104 for condensing the components of one of the lens sheet 103, X-axis direction of the light to the normal direction of the light exit surface 83 is not required, thin the significant cost reduction and the backlight unit 40 it can be of.

これは、光学素子30の光出射面32に形成するプリズム32Amのプリズムパターンを、Y軸方向へ広がる指向性のある光を、X軸方向に平行な光に偏向、つまり導光板10の光の導光方向と平行な方向に進む指向性を有する光に偏向してY軸方向の配光制御をするように設計し、さらには、導光板10の光反射面12にプリズム12Anを形成するために作製する溝の断面形状を、光反射面12側を底辺とし、光入射面11側の底角が角度α=50°〜60°、他方の底角が角度β=70°〜90°である三角形となるように、適切に設計し配光制御をすることで、レンズシートを用いた場合と同じ程度の正面輝度を得られるほど十分となるからである。 This prism patterns of the prism 32Am to be formed on the light emitting surface 32 of the optical element 30, the light having directivity spreading the Y-axis direction, the deflection of a parallel light in the X axis direction, i.e. the light of the light guide plate 10 to deflect the light having a directivity traveling in the light guide direction parallel designed to the light distribution control in the Y-axis direction, furthermore, to form a prism 12An to the light reflecting surface 12 of the light guide plate 10 the groove cross-sectional shape to produce a light reflection surface 12 side and bottom, the bottom angle of the light incident surface 11 side angle α = 50 ° ~60 °, the other base angle is the angle β = 70 ° ~90 ° so that there triangle, by appropriately designed light distribution control is because as a sufficient obtain a front luminance of the same extent as if using a lens sheet. これにより、バックライトユニット40は、光出射面13全面に渡って、十分な正面輝度を獲得することができる。 Thereby, the backlight unit 40, over the light emitting surface 13 entirely, it is possible to obtain sufficient front brightness.

光反射面12に形成されるプリズムパターンは、プリズム12An以外の形状であってもよく、本発明はこのプリズムパターンに限定されるものではない。 Prism pattern formed on the light reflecting surface 12 may be a shape other than prism 12AN, the present invention is not limited to the prism pattern.

例えば、断面形状が三角形である溝を作製することで光反射面12上にプリズム12Anを形成する場合には、角度α、角度βの値を、角度α=50°〜60°、角度β=70°〜90°以外の値に変更してプリズムパターンを形成してもよい。 For example, if the cross-sectional shape to form the prisms 12An on the light reflecting surface 12 by making the groove is triangular, the angle alpha, the value of the angle beta, the angle α = 50 ° ~60 °, the angle beta = it may form a prism pattern is changed to a value other than 70 ° to 90 °. また、以下に示すような断面形状の溝を作製することで形成したプリズムパターンなどを用いてもよい。 It may also be used a prism pattern formed by making a groove in the cross-sectional shape as shown below.

例えば、光反射面12に作製する溝の断面形状を図12に示すように、ラウンドを持たせた台形のような断面形状45としたり、図13に示すように2つの三角形からなる断面形状46としたり、図14に示すように一辺が任意の凹凸を有する台形のような断面形状47とすることで形成されたプリズムパターンなども用いてもよい。 For example, the groove cross-sectional shape for making the light reflecting surface 12 as shown in FIG. 12, or the cross-sectional shape 45, such as a trapezoid which gave round cross-sectional shape 46 consisting of two triangles, as shown in FIG. 13 and or the cross-sectional shape 47 and the prism pattern like may also be used which is formed by such as a trapezoid side have any irregularities as shown in FIG. 14.

さらに、また、光学素子30を用いてバックライトユニットを構成した場合であっても、従来の技術で説明した拡散シート102、第1のレンズシート103、第2のレンズシート104といったシート類を適宜用いて導光板の光出射面から出射された出射光を整えるようにしてもかまわない。 Further, also a case where the backlight unit using the optical element 30, a diffusion sheet 102 described in the prior art, the first lens sheet 103, the sheets such as the second lens sheet 104 as appropriate it may also be adjust the light beam emitted from the light emitting surface of the light guide plate using.

本発明の実施の形態として示すバックライトユニットの構成について説明するための図である。 It is a diagram illustrating a configuration of the backlight unit shown as an embodiment of the present invention. バックライトユニットが備える導光板に設定するXY座標軸について説明するための図である。 It is a diagram for explaining XY coordinate axes to set the light guide plate backlight unit is provided. 同バックライトユニットが備える導光板の光反射面に形成する複数のプリズムについて説明するための図である。 It is a diagram for explaining a plurality of prisms formed on the light reflecting surface of the light guide plate the backlight unit is provided. 同バックライトユニットにおいて、光反射面にプリズムを形成した導光板のみを用いた場合に出射される光について説明するための図である。 In the backlight unit, a diagram for the light emitted will be explained in the case of using only the light guide plate to form a prism on the light reflecting surface. 同バックライトユニットにおいて、光反射面にプリズムを形成した導光板のみを用いた場合の弊害について説明するための図である。 In the backlight unit, which is a diagram for explaining adverse effects when using only the formed light guide plate prism on the light reflecting surface. 同バックライトユニットが備える光学素子が有する機能について説明するための図である。 Is a diagram for explaining a function of an optical element included in the backlight unit has. 光学素子の光出射面に形成する複数のプリズムの設計値を示した図である。 Is a diagram showing the design values ​​of a plurality of prisms formed on the light emitting surface of the optical element. 光学素子の光出射面に形成する複数のプリズムの発光ダイオードに対する対称性について説明するための図である。 It is a view for explaining the symmetry with respect to the light emitting diodes of the plurality of prisms formed on the light emitting surface of the optical element. 図7で示した設計値に基づいて形成した複数のプリズムを模式的に示した図である。 Is a diagram showing schematically a plurality of prisms formed on the basis of the design values ​​shown in FIG. 図7で示した設計値に基づいて複数のプリズムを形成した光学素子を用いてバックライトユニットを構成した場合に、導光板から出射される正面輝度分布のシミュレーション結果を示した図である。 The case where the backlight unit using the optical element in which a plurality of prisms on the basis of the design values ​​shown in FIG. 7 is a diagram showing the simulation results of front luminance distribution emitted from the light guide plate. 光学素子の光入射面に形成するシリンドリカルレンズについて説明するための図である。 Is a diagram for describing a cylindrical lens which forms the light incident surface of the optical element. 導光板の光反射面に形成するプリズムの断面形状の一例を示した図である。 An example of the cross-sectional shape of prisms formed on the light reflecting surface of the light guide plate is a diagram showing a. 導光板の光反射面に形成するプリズムの断面形状の別な例を示した図である。 Another example of the cross-sectional shape of the prisms formed on the light reflecting surface of the light guide plate is a diagram showing a. 導光板の光反射面に形成するプリズムの断面形状のさらに別な例を示した図である。 Yet another example of the cross-sectional shape of the prisms formed on the light reflecting surface of the light guide plate is a diagram showing a. 従来の技術として示すバックライトユニットの構成について説明するための図である。 It is a diagram illustrating a configuration of the backlight unit shown as a conventional art. 同バックライトユニットとが備える導光板に設定するXY座標軸について説明するための図である。 It is a diagram for explaining XY coordinate axes set to the light guide plate provided in the same backlight unit.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 導光板、11 光入射面、12 光反射面、12An(nは、自然数) プリズム、13 光出射面、20 光源部、30 光学素子、31 光入射面、32 光出射面、32Am(mは、自然数) プリズム、40 バックライトユニット 10 light guide plate 11 light incident surface, 12 light-reflecting surface, 12AN (n is a natural number) prism, 13 light emitting surface 20 the light source unit, 30 an optical element, 31 light incident surface, 32 light emitting surface, 32Am (m is a natural number) prism, 40 backlight unit

Claims (9)

  1. 一側面を光入射面とし、上記光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板の上記光入射面に入射する光を調整する光学素子であって、 One aspect is a light incident surface, and light guide are totally reflected on the light emission surface and the light reflecting surface which is the other main surface is one main surface of the light incident from the light incident surface, from the light emitting surface an optical element for adjusting the light incident on the light incident surface of the light guide plate for surface-emitting,
    光源より出射される光を入射し、入射された光のうち、上記導光板の光の導光方向に対して、放射状に広がって進む指向性を有する光を、上記導光板の上記光の導光方向と平行な方向へと進む指向性を有する光に偏向して、出射し、上記導光板の上記光入射面に入射させる光学手段を備えること を特徴とする光学素子。 Receiving light emitted from the light source, of the incident light, relative to the light guiding direction of light of the light guide plate, the light having directivity traveling radiate, the light guide of the light guide plate to deflect the light having a directivity proceeding to the light direction parallel, emitted, and an optical element comprising the optical means to be incident on the light incident surface of the light guide plate.
  2. 上記光学手段は、上記導光板の上記光入射面と接する当該光学素子の光出射面の長手方向に形成された複数のプリズムからなるフレネルレンズであること を特徴とする請求項1記載の光学素子。 Said optical means, the optical element according to claim 1, characterized in that a Fresnel lens comprising a plurality of prisms formed in the longitudinal direction of the light exit surface of the optical element in contact with the light incident surface of the light guide plate .
  3. 上記光源からの光が入射される当該光学素子の光入射面上に、入射された光を拡散させる拡散プリズムを有すること を特徴とする請求項1記載の光学素子。 On the light incident surface of the optical element light from the light source is incident, the optical element according to claim 1, wherein a diffusion prism to diffuse incident light.
  4. 一側面を光入射面とし、上記光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板と、 One aspect is a light incident surface, and light guide are totally reflected on the light emission surface and the light reflecting surface which is the other main surface is one main surface of the light incident from the light incident surface, from the light emitting surface a light guide plate for surface-emitting,
    上記導光板の上記光入射面の長手方向に所定の間隔で配列された複数の発光素子を有する光源と、 A light source having a plurality of light emitting elements arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction of the light incident surface of the light guide plate,
    上記光源の上記複数の発光素子より出射された光を入射し、上記導光板の上記光入射面への入射光として出射する光学素子と、 An optical element is incident the plurality of light emitted from the light-emitting element of the light source, emits the incident light on the light incident surface of the light guide plate,
    上記導光板の上記光反射面側に配置される反射シートと、 A reflection sheet disposed on the light reflecting surface side of the light guide plate,
    上記導光板に、上記光源と、上記光学素子と、上記反射シートとを保持するフレームとを備え、 In the light guide plate comprises the above light source, and the optical element, and a frame for holding the above reflective sheet,
    上記導光板は、上記光の入射方向をX軸方向とし、上記X軸方向に直交して上記光出射面に平行な方向をY軸方向とし、上記X軸方向及び上記Y軸方向に垂直な方向を法線方向とするとき、上記光入射面から入射された光を、上記X軸方向の傾きが上記法線方向に対してゼロに近付くように偏向して、上記光出射面から出射させる配光制御をするX軸方向配光制御手段を有し、 The light guide plate may, the incident direction of the light is referred to as an X-axis direction, a direction parallel to the light-emitting surface perpendicular to the X-axis direction and Y axis direction, perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction when the direction and the normal direction, the light incident from the light incident surface, the inclination of the X-axis direction is deflected so as to approach zero for the normal direction, and emits from the light emitting surface has an X-axis direction light distribution controlling unit for a light distribution control,
    上記光学素子は、上記入射された光のうち、上記導光板の光の導光方向に対して、放射状に広がって進む指向性を有する光を、上記導光板の上記光の導光方向と平行な方向へと進む指向性を有する光に偏向して、出射し、上記導光板の上記光入射面に入射させる光学手段を有すること を特徴とするバックライト装置。 The optical element, of the incident light, parallel to the guiding direction of light of the light guide plate, the light having directivity traveling radiate a light guide direction of the light of the light guide plate to deflect the light having a directivity proceed to such direction, emitted by a backlight apparatus characterized by having optical means to be incident on the light incident surface of the light guide plate.
  5. 上記光学素子が有する光学手段は、上記導光板の上記光入射面と接する上記光学素子の光出射面の長手方向に形成された複数のプリズムからなるフレネルレンズであること を特徴とする請求項4記載のバックライト装置。 It said optical means optical element has the claim 4, characterized in that a Fresnel lens comprising a plurality of prisms formed in the longitudinal direction of the light exit surface of the optical element in contact with the light incident surface of the light guide plate the backlight device described.
  6. 上記光学素子は、上記光源からの光が入射される当該光学素子の光入射面上に、入射された光を拡散させる拡散プリズムを有すること を特徴とする請求項4記載のバックライト装置。 The optical element is, on the light incident surface of the optical element light from the light source is incident, the backlight device according to claim 4, wherein a diffusion prism to diffuse incident light.
  7. 上記導光板が有する上記X軸方向配光制御手段は、上記光反射面上の上記X軸方向に複数形成された、上記Y軸方向を長手方向とするプリズムであること を特徴とする請求項4記載のバックライト装置。 The X-axis direction light distribution controlling means for the light guide plate has the preceding claims, characterized in that on the X-axis direction on the light-reflecting surface has a plurality of formed, a prism for the Y-axis direction is the longitudinal direction 4 backlight device according.
  8. 上記プリズムは、上記光反射面上に、上記Y軸方向を長手方向とする所定の形状の溝を、上記X軸方向に複数作製することで形成され、 The prism is in the light-reflecting surface, the groove having a predetermined shape to the Y-axis direction is the longitudinal direction, is formed by forming a plurality of the above X-axis direction,
    上記溝は、当該溝の断面形状が上記光反射面側を底辺とする三角形で、上記三角形の上記光入射面側の底角αがα=50°〜60°、他方の底角βがβ=70°〜90°の角度であること を特徴とする請求項7記載のバックライト装置。 The groove is a triangular cross-sectional shape of the groove is to base the light reflecting surface side, the base angle alpha is α = 50 ° ~60 ° of the light incident side of the triangle, the other base angle β is β = backlight device according to claim 7, characterized in that the angle of 70 ° to 90 °.
  9. 上記光源が有する複数の発光素子は、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)であること を特徴とする請求項4記載のバックライト装置。 A plurality of light emitting elements the light source has light-emitting diodes (LED: Light Emitting Diode) backlight unit according to claim 4, wherein it is.
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