JP2006040710A - Light guide plate and planar lighting system using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示パネルのバックライトに用いられる導光板とこの導光板を用いた面型照明装置に関する。 The present invention relates to a light guide plate used for a backlight of a liquid crystal display panel and a surface illumination device using the light guide plate.
液晶表示パネルの大画面化や省エネルギー化に伴い、液晶表示パネルのバックライトとして使用される面型照明装置には高輝度が要求されるようになってきた。そこで、かかる要求に応じるべく、導光板の出光面側に集光効果を有するプリズムシートを１枚または複数枚取着し、当該出光面から出射される光を視認方向に偏った配向分布となるよう調整することによって面型照明装置の輝度を向上させていた。 With the increase in screen size and energy saving of liquid crystal display panels, high luminance has been required for surface illumination devices used as backlights for liquid crystal display panels. Therefore, in order to meet such demands, one or more prism sheets having a light condensing effect are attached to the light exit surface side of the light guide plate, and the light emitted from the light exit surface has an orientation distribution that is biased in the viewing direction. The brightness of the surface illumination device was improved by adjusting the brightness.
しかしながら、プリズムシートを用いることにより部品点数が増え、組立工程も複雑になることから、効率的に面型照明装置を製造するのが困難になるという問題があった。また、このプリズムシートは高価なものであることから、経済的に面型照明装置を提供することができないという問題もあった。 However, the use of the prism sheet increases the number of parts and complicates the assembly process, which makes it difficult to efficiently manufacture the surface illumination device. Moreover, since this prism sheet is expensive, there is also a problem that it is impossible to provide a surface illumination device economically.
このような問題点を解決し得る技術として、例えば図８に示すようなプリズムシートレス導光板が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。 As a technique that can solve such problems, for example, a prism sheetless light guide plate as shown in FIG. 8 has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
図８を参照して、このプリズムシートレス導光板(1)は、光源(2)からの光が入光する入光面(3)と、入光面(3)に対して直交する出光面(4)と、出光面(4)に平行に対面する底面(5)とを備え、底面(5)には入光面(3)に沿う方向に延びる複数の楔状反射溝(6a)と、前記楔状反射溝(6a)が形成されないように、その楔状反射溝(6a)が延びる方向と交差する方向に延びて当該楔状反射溝(6a)を分断する帯状の分断平坦部(6b)と、隣接する楔状反射溝(6a)を離間させる溝間平坦部(6c)とを有する反射プリズム(6)が設けられると共に、出光面(4)には、入光面(3)に直交する方向にその複数本の平行な稜線(7a)が延びるプリズム状凹凸部を有する集光プリズム(7)が設けられたものである。なお、底面(5)には底面(5)から漏れ出た光を出光面(4)に向けて照射するための反射板(8)が取付けられている。 Referring to FIG. 8, the prism sheetless light guide plate (1) includes a light incident surface (3) where light from the light source (2) enters and a light exit surface orthogonal to the light incident surface (3). (4) and a bottom surface (5) facing parallel to the light exit surface (4), the bottom surface (5) has a plurality of wedge-shaped reflection grooves (6a) extending in the direction along the light incident surface (3), A strip-shaped split flat portion (6b) that extends in a direction intersecting with the direction in which the wedge-shaped reflective groove (6a) extends so as not to form the wedge-shaped reflective groove (6a), and divides the wedge-shaped reflective groove (6a), A reflection prism (6) having an inter-groove flat portion (6c) for separating adjacent wedge-shaped reflection grooves (6a) is provided, and the light exit surface (4) is in a direction perpendicular to the light entrance surface (3). A condensing prism (7) having a prism-shaped uneven portion extending from the plurality of parallel ridge lines (7a) is provided. The bottom surface (5) is provided with a reflector (8) for irradiating light leaking from the bottom surface (5) toward the light exit surface (4).
このプリズムシートレス導光板(1)によれば、光源(2)からの光が入光面(3)から導光板(1)内に入射され、反射プリズム(6)によって出光面(4)へと反射される。そして、反射プリズム(6)によって反射された光が出光面(4)から出射される際、集光プリズム(7)によって視認方向に偏った配向分布となるよう調整されるので、プリズムシートを用いなくとも適正な配光分布をもつ光を出射させることができる。
しかしながら、上述した従来のプリズムシートレス導光板(1)では、底面(5)の溝間平坦部(6c)に対して臨界角度(導光板(1)がアクリル製の場合、概ね４２.１°)より大きな角度(α)で光が入射した場合、この光は、図８(a)に示すように、溝間平坦部(6c)で全反射した後、反射プリズム(6)の斜面で再び全反射して出光面(4)から導光板(1)の外へと出射するが、その出射角度が出光面(4)に沿うように屈折される。つまり、出光面(4)から出光される光は、視野角が大きくなるものの出光面(4)正面では輝度が低く暗いものとなる。 However, in the conventional prism sheetless light guide plate (1) described above, a critical angle with respect to the flat part (6c) between the grooves on the bottom surface (5) (approximately 42.1 ° when the light guide plate (1) is made of acrylic). ) When light is incident at a larger angle (α), the light is totally reflected by the flat part (6c) between the grooves and then again on the slope of the reflecting prism (6) as shown in FIG. 8 (a). The light is totally reflected and emitted from the light exit surface (4) to the outside of the light guide plate (1), but the exit angle is refracted so as to be along the light exit surface (4). That is, the light emitted from the light exit surface (4) has a large viewing angle but is low in brightness and dark at the front of the light exit surface (4).
また、図８(b)に示すように反射プリズム(6)によって出光面(4)に対して略垂直に全反射した光のうち、集光プリズム(7)の斜面に達した光は底面(5)側へと回帰する。この底面(5)側へ回帰した光は反射板(8)によって再び出光面(4)に向けて照射されるが、このような回帰を繰り返すことによって光が若干減衰するようになる。 Further, as shown in FIG. 8B, of the light totally reflected by the reflecting prism (6) substantially perpendicular to the light exit surface (4), the light reaching the inclined surface of the condensing prism (7) is the bottom surface ( 5) Return to the side. The light returning to the bottom surface (5) side is irradiated again toward the light exit surface (4) by the reflecting plate (8), and the light is attenuated slightly by repeating such regression.
このように、従来のプリズムシートレス導光板(1)では、光源(2)から入射された光の全量を有効に利用することが困難であり、出光面(4)から出光される光の輝度が低くなると言う問題があった。 Thus, in the conventional prism sheetless light guide plate (1), it is difficult to effectively use the entire amount of light incident from the light source (2), and the luminance of the light emitted from the light exit surface (4) There was a problem of lowering.
それゆえに、本発明の主たる課題は、出射光の輝度が高く、適正な配光分布をもつ高効率の導光板と、そのような導光板を用いて高輝度化が実現された面型照明装置を提供することである。 Therefore, the main problems of the present invention are a high-efficiency light guide plate having a high luminance of emitted light and an appropriate light distribution, and a surface illumination device that achieves high brightness using such a light guide plate. Is to provide.
請求項１に記載した発明は、「入光面(12a)と、入光面(12a)に対して直交する出光面(12c)と、出光面(12c)に対向し且つ入光面(12a)から離間するに従って出光面(12c)に近接する非出光面(12d)とを備え、入光面(12a)より入射した光を出光面(12c)から面状に出射する楔形の導光板(12)であって、非出光面(12d)には、入光面(12a)に沿う方向に延びる斜面(20a)を有する楔状凹シボ(20)が入光面(12a)に直交する方向に２００μｍ以下のピッチで連続して設けられると共に、出光面(12c)には、入光面(12a)に直交する方向に複数本の平行な母線が延びる断面円弧状のレンチキュラーレンズ部(22)が設けられている」ことを特徴とする。 The invention described in claim 1 is described as follows: “Light entrance surface (12a), light exit surface (12c) orthogonal to light entrance surface (12a), light exit surface (12c) and light entrance surface (12a) And a non-light-emitting surface (12d) that is close to the light-emitting surface (12c) as it is separated from the light-emitting surface (12c), and a wedge-shaped light guide plate that emits light incident from the light-incident surface (12a) in a planar shape from the light-emitting surface (12c) ( 12) and the non-light-emitting surface (12d) has a wedge-shaped concave texture (20) having a slope (20a) extending in a direction along the light incident surface (12a) in a direction perpendicular to the light incident surface (12a). A lenticular lens portion (22) having a circular arc cross section is provided on the light exit surface (12c), and a plurality of parallel generatrixes extend in a direction perpendicular to the light entrance surface (12a). It is provided ".
入光面(12a)より導光板(12)内部に入射された光のうち、非出光面(12d)に向かった光は楔状凹シボ(20)によって出光面(12c)へと反射される。ここで、本発明の導光板(12)では、楔状凹シボ(20)が入光面(12a)に直交する方向に２００μｍ以下のピッチで連続して設けられているので、非出光面(12d)に対して臨界角度(導光板(1)がアクリル製の場合は４２.１°)より大きな角度で光が入射されたとしても、この光は楔状凹シボ(20)を透過した後、隣接する楔状凹シボ(20)の斜面(20a)により出光面(12c)に対して略垂直に入射するように反射される。したがって、非出光面(12d)側で反射した光が出光面(12c)から出光する際に、出光面(12c)に沿うように屈折して出光面(4)正面の輝度が低下するのを防止することができる。 Of the light incident on the light guide plate (12) from the light incident surface (12a), the light directed toward the non-light emitting surface (12d) is reflected by the wedge-shaped concave texture (20) to the light emitting surface (12c). Here, in the light guide plate (12) of the present invention, the wedge-shaped concave texture (20) is continuously provided at a pitch of 200 μm or less in the direction orthogonal to the light incident surface (12a). Even if light is incident at a larger angle than the critical angle (42.1 ° if the light guide plate (1) is made of acrylic), the light passes through the wedge-shaped concave texture (20) and then adjoins. The wedge-shaped concave texture (20) is reflected by the inclined surface (20a) so as to be incident substantially perpendicular to the light exit surface (12c). Therefore, when the light reflected on the non-light-emitting surface (12d) is emitted from the light-emitting surface (12c), the light is refracted along the light-emitting surface (12c) and the brightness of the light-emitting surface (4) is reduced. Can be prevented.
また、出光面(12c)より照射される光は、断面が円弧状に形成されたレンチキュラーレンズ部(22)の集光効果によって、出光面(12c)正面の視認方向に偏った配光分布となるよう調整されるが、この時、楔状凹シボ(20)によって出光面(12c)に対して略垂直に入射するように反射された光がレンチキュラーレンズ部(22)によって回帰することなく出光面(12c)から照射される。したがって、楔状凹シボ(20)により出光面(12c)に対して略垂直となるように反射された光が導光板(12)内で回帰を繰り返すことによって減衰するのを防止することができる。 Further, the light emitted from the light exit surface (12c) has a light distribution distribution biased in the viewing direction of the front surface of the light exit surface (12c) due to the light collecting effect of the lenticular lens portion (22) having a circular section. At this time, the light reflected by the wedge-shaped concave texture (20) so as to be incident substantially perpendicular to the light exit surface (12c) does not return to the light exit surface by the lenticular lens portion (22). Irradiated from (12c). Therefore, the light reflected by the wedge-shaped concave texture (20) so as to be substantially perpendicular to the light exit surface (12c) can be prevented from being attenuated by repeating the regression in the light guide plate (12).
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の導光板(12)において、「楔状凹シボ(20)の入光面(12a)に沿う方向の幅が、入光面(12a)から離間するに従って漸増する」ことを特徴とするもので、これにより、入光面(12a)からの距離にかかわらず出光面(12c)全体にて均一の輝度で光を出光させることができる。
The invention described in
請求項３に記載した発明は、請求項１に記載の導光板(12)において、「楔状凹シボ(20)の複数個を１群のドットとし、前記ドットが導光板(12)の非出光面(12d)における所定の位置に局在している」ことを特徴とするもので、これにより、導光板(12)の入光側から反入光側に至るまでの楔状凹シボ(20)グラデーションパターンの設計自由度を向上させることができ、導光距離が長い大型の導光板(12)でも均斉度の高い面状の光を出光させることができる。 According to a third aspect of the present invention, in the light guide plate (12) according to the first aspect, "a plurality of wedge-shaped concave textures (20) are formed as a group of dots, and the dots are non-light-emitting of the light guide plate (12)." It is characterized in that it is localized at a predetermined position on the surface (12d), whereby the wedge-shaped concave texture (20) extending from the light incident side to the light incident side of the light guide plate (12). The design freedom of the gradation pattern can be improved, and even a large light guide plate (12) having a long light guide distance can emit planar light with a high degree of uniformity.
請求項４に記載した発明は、請求項１に記載の導光板(12)を用いた面型照明装置(10)であって、「入光面(12a)と、入光面(12a)に対して直交する出光面(12c)と、出光面(12c)に対向し且つ入光面(12a)から離間するに従って出光面(12c)に近接する非出光面(12d)とを備え、非出光面(12d)には、入光面(12a)に沿う方向に延びる斜面(20a)を有する楔状凹シボ(20)が入光面(12a)に直交する方向に２００μｍ以下のピッチで連続して設けられると共に、出光面(12c)には、入光面(12a)に直交する方向に複数本の平行な母線が延びる断面円弧状のレンチキュラーレンズ部(22)が設けられた導光板(12)、入光面(12a)に沿って配置される光源(14)、光源(14)からの光を入光面(12a)に反射するリフレクタ(16)、および非出光面(12d)に沿って配置されて導光板(12)から漏れ出た光を導光板(12)側へ反射する反射板(18)を具備する」ことを特徴とする。また、請求項５に記載した発明は、請求項４に記載の面型照明装置(10)において、「楔状凹シボ(20)の入光面(12a)に沿う方向の幅が入光面(12a)から離間するに従って漸増する」ことを特徴とする。さらに、請求項６に記載した発明は、請求項４に記載の面型照明装置(10)において、「楔状凹シボ(20)の複数個を１群のドットとし、前記ドットが導光板(12)の非出光面(12d)における所定の位置に局在している」ことを特徴とする。
The invention described in claim 4 is a surface illumination device (10) using the light guide plate (12) according to claim 1, wherein the light incident surface (12a) and the light incident surface (12a) A light exit surface (12c) orthogonal to the light exit surface (12c) and a non-light exit surface (12d) that faces the light exit surface (12c) as it moves away from the light entrance surface (12a). On the surface (12d), a wedge-shaped concave texture (20) having a slope (20a) extending in a direction along the light incident surface (12a) is continuously provided at a pitch of 200 μm or less in a direction perpendicular to the light incident surface (12a). A light guide plate (12) provided with a lenticular lens section (22) having an arc-shaped cross section in which a plurality of parallel generatrices extend in a direction perpendicular to the light incident surface (12a). A light source (14) disposed along the light incident surface (12a), a reflector (16) that reflects light from the light source (14) to the light incident surface (12a), and a non-light-emitting surface (12d) The light leaked from the light guide plate (12) to the light guide plate (12) side Reflector (18) comprises a "to be characterized. According to a fifth aspect of the present invention, in the surface illumination device (10) according to the fourth aspect of the present invention, “the width in the direction along the light incident surface (12a) of the wedge-shaped concave texture (20) is the light incident surface It gradually increases as the distance from 12a) increases. Furthermore, the invention described in
請求項１乃至３に記載の導光板(12)を用いるこれらの発明では、同じ光源(14)を用いた場合、従来のものに比べてより高い輝度の光を照射することができる。 In these inventions using the light guide plate (12) according to claims 1 to 3, when the same light source (14) is used, it is possible to irradiate light having higher luminance than the conventional one.
請求項７に記載した面型照明装置(11)は、請求項４乃至６に記載の面型照明装置(10)において、「出光面(12c)に沿って配置され、レンチキュラーレンズ部(22)で集光された光の指向性を緩和する光拡散シート(26)を更に備える」ことを特徴とするもので、これにより、レンチキュラーレンズ部(22)によって集光された光の指向性が緩和され、面型照明装置(11)から照射される光の外観、品位を高めることができる。 The surface illumination device (11) according to claim 7 is the surface illumination device (10) according to claims 4 to 6, wherein “the surface illumination device (11) is arranged along the light exit surface (12c), and the lenticular lens portion (22)”. The light diffusing sheet (26) that relaxes the directivity of the light collected by the lenticular lens '' is further provided, thereby reducing the directivity of the light collected by the lenticular lens portion (22). In addition, the appearance and quality of the light emitted from the surface illumination device (11) can be improved.
本発明によれば、楔状凹シボが入光面に直交する方向に２００μｍ以下のピッチで連続して設けられているので、非出光面に対して臨界角度より大きな角度で光が入射されたとしても、この光を出光面に対して略垂直に入射するように反射させることができる。 According to the present invention, since the wedge-shaped concave texture is continuously provided at a pitch of 200 μm or less in the direction orthogonal to the light incident surface, light is incident on the non-light emitting surface at an angle larger than the critical angle. However, this light can be reflected so as to be incident substantially perpendicular to the light exit surface.
また、楔状凹シボにより出光面に対して略垂直に入射するように反射された光は、レンチキュラーレンズ部を透過する際に回帰することなく(即ち、減衰することなく)出光面から照射される。 In addition, the light reflected by the wedge-shaped concave texture so as to be incident substantially perpendicular to the light exit surface is irradiated from the light exit surface without returning (that is, not attenuated) when passing through the lenticular lens portion. .
したがって、高価で取着するのに手間がかかるプリズムシートを用いることなく、出射光の輝度が高く、適正な配光分布をもつ高効率の導光板と、そのような導光板を用いて高輝度化が実現された面型照明装置とを提供することができる。 Therefore, a high-efficiency light guide plate having a high brightness of emitted light and an appropriate light distribution without using a prism sheet that is expensive and troublesome to install, and a high brightness using such a light guide plate It is possible to provide a planar illumination device that is realized.
図１乃至図５に示すこの発明の一実施例(第１実施例)の面型照明装置(10)は、ＴＶ受像機やコンピュータディスプレイなどの液晶表示パネル(図示せず)を背面から照射するバックライトとして用いられるものであり、大略、導光板(12)，光源(14)，リフレクタ(16) および反射板(18)などで構成されている。 The surface illumination device (10) of one embodiment (first embodiment) shown in FIGS. 1 to 5 irradiates a liquid crystal display panel (not shown) such as a TV receiver or a computer display from the back side. It is used as a backlight, and generally includes a light guide plate (12), a light source (14), a reflector (16), a reflector (18), and the like.
導光板(12)は、例えばアクリル(ＰＭＭＡ樹脂)のような複屈折の小さい透光樹脂を射出成形法などにより断面楔形に形成した板状部材である。この導光板(12)の幅広端面には入光面(12a)が形成され、反対側の幅狭端面には反射側端面(12b)が形成されると共に、上面(図１における上面を意味する。以下、同じ。)には出光面(12c)が形成され、下面(図１における下面を意味する。以下、同じ。)には非出光面(12d)が形成されている。 The light guide plate (12) is a plate-like member in which a translucent resin having a small birefringence such as acrylic (PMMA resin) is formed in a wedge shape by an injection molding method or the like. A light incident surface (12a) is formed on the wide end surface of the light guide plate (12), a reflection side end surface (12b) is formed on the opposite narrow end surface, and an upper surface (meaning the upper surface in FIG. 1). The light emitting surface (12c) is formed on the lower surface (meaning the lower surface in FIG. 1; hereinafter the same), and the non-light emitting surface (12d) is formed on the lower surface.
また、非出光面(12d)には全面に亘って複数の楔状凹シボ(20)が形成されると共に、出光面(12c)にはレンチキュラーレンズ部(22)が形成されている。 A plurality of wedge-shaped concave textures (20) are formed over the entire surface of the non-light-emitting surface (12d), and a lenticular lens portion (22) is formed on the light-emitting surface (12c).
楔状凹シボ(20)は、非出光面(12d)に向けて導波した光を出光面(12c)方向に効率よく方向転角させるためのものであり、入光面(12a)に沿う方向に延ばされ入光面(12a)側の斜面(20a)、入光面(12a)側の斜面(20a)の頂部に連接する反射側端面(12b)側の対向斜面(20b)、およびこれら各斜面(20a)(20b)の端部に設けられた一対の端面(20c)で構成されている(図１参照)。 The wedge-shaped concave texture (20) is for efficiently turning the light guided toward the non-light-emitting surface (12d) in the direction of the light-emitting surface (12c), and the direction along the light-incident surface (12a). The light-incident surface (12a) -side inclined surface (20a), the light-receiving surface (12a) -side inclined surface (20a) and the reflecting-side end surface (12b) -side opposed inclined surface (20b), and these It consists of a pair of end surfaces (20c) provided at the end of each slope (20a) (20b) (see FIG. 1).
ここで、入光面(12a)側の斜面(20a)は、非出光面(12d)に対する傾斜角θ1が４０〜５０°となるように形成されており(図３参照)、当該斜面(20a)に対して臨界角度(導光板(12)がアクリル製の場合、概ね４２.１°)より大きな角度で入射した光を出光面(12c)に向けて全反射するように設定されている。一方、反射側端面(12b)側の対向斜面(20b)は、非出光面(12d)に対する傾斜角θ2が９０〜４０°、好ましくは９０〜６０°となるように形成されており(図３参照)、斜面(20a)に対して臨界角度より小さな角度で入射して斜面(20a)を透過した光のうち対向斜面(20b)に入射される光を隣接した楔状凹シボ(20)の入光面(12a)側の斜面(20a)に対して臨界角度より大きな角度で入射するように設定されている。 Here, the inclined surface (20a) on the light incident surface (12a) side is formed so that the inclination angle θ 1 with respect to the non-light-emitting surface (12d) is 40 to 50 ° (see FIG. 3). 20a) is set so that light incident at a larger angle than the critical angle (approximately 42.1 ° if the light guide plate (12) is made of acrylic) is totally reflected toward the light exit surface (12c). . On the other hand, the opposing inclined surface (20b) on the reflection side end face (12b) side is formed such that the inclination angle θ 2 with respect to the non-light-emitting surface (12d) is 90 to 40 °, preferably 90 to 60 ° (see FIG. 3), light incident on the opposite slope (20b) out of the light incident on the slope (20a) at an angle smaller than the critical angle and transmitted through the slope (20a) The incident angle is set so as to be incident on the inclined surface (20a) on the light incident surface (12a) side at an angle larger than the critical angle.
なお、入光面(12a)側の斜面(20a)を透過して対向斜面(20b)に入射する光の量を増やすには、前記傾斜角θ2が９０°以上であることが好ましいが、かかる角度では射出成形で導光板を製造する際に金型からの離型性が悪くなり、また、対向斜面(20b)に入射した光の導光方向の指向性が強く、視野角が狭くなりすぎて問題となる可能性がある。したがって、傾斜角θ2は、上記範囲(９０〜４０°)であるのが好ましい。 In order to increase the amount of light transmitted through the inclined surface (20a) on the light incident surface (12a) side and incident on the opposing inclined surface (20b), the inclination angle θ 2 is preferably 90 ° or more, At such an angle, when the light guide plate is manufactured by injection molding, the mold releasability from the mold is deteriorated, and the directivity in the light guide direction of the light incident on the opposing inclined surface (20b) is strong, and the viewing angle is narrowed. Too much can be a problem. Accordingly, the inclination angle θ 2 is preferably in the above range (90 to 40 °).
また、一対の端面(20c)もそれぞれの頂部が斜面(20a)と対向斜面(20b)との接線に対して９５〜１５０°の傾きで接するように形成されている。これにより、導光板(12)内を導波する光が入光面(12a)(或いは反射側端面(12b))に沿う方向へと拡散しないようになっている。 The pair of end faces (20c) are also formed so that their respective top portions are in contact with the tangent line between the slope (20a) and the opposing slope (20b) with an inclination of 95 to 150 °. Thereby, the light guided in the light guide plate (12) is not diffused in the direction along the light incident surface (12a) (or the reflection side end surface (12b)).
また、楔状凹シボ(20)は、非出光面(12d)にて入光面(12a)に直交する方向に２００μｍ以下のピッチで連続して、より好適には図１および図４に示すようにピッチを設けずに楔状凹シボ(20)の斜面(20a)と隣接する楔状凹シボ(20)の対向斜面(20b)とが連接するようにして設けられている。 Further, the wedge-shaped concave texture (20) is continuous at a pitch of 200 μm or less in the direction orthogonal to the light incident surface (12a) on the non-light emitting surface (12d), and more preferably as shown in FIGS. The slope (20a) of the wedge-shaped concave texture (20) and the opposing slope (20b) of the adjacent wedge-shaped concave texture (20) are connected to each other without providing a pitch.
さらに、楔状凹シボ(20)の斜面(20a)および(20b)の幅、すなわち楔状凹シボ(20)の入光面(12a)(或いは反射側端面(20b))に沿う方向の幅(W)は、入光面(12a)から離間するに従って５０μｍ〜２００μｍの範囲にて漸増するように設けられている(図４参照)。このため、入光面(12a)側から反射側端面(12b)側に向けて非出光面(12d)単位面積当たりのシボ密度が粗から密へと変化するようなグラデーションパターンが形成され、これにより、光源(14)からの距離にかかわらず出光面(12c)全体にて均一の輝度で光を出光させることができる。
Further, the width of the slopes (20a) and (20b) of the wedge-shaped concave texture (20), that is, the width in the direction along the light incident surface (12a) (or the reflection side end surface (20b)) of the wedge-shaped concave texture (20) (W ) Are provided so as to gradually increase in the range of 50 μm to 200 μm as the distance from the
また、端面(20c)の幅、すなわち楔状凹シボ(20)の奥行き(D)は、５０μｍ前後に形成されている。このため、前述した幅(W)と相俟って出光面(12c)側から楔状凹シボ(20)が目視では視認できないサイズとなっている。 Further, the width of the end face (20c), that is, the depth (D) of the wedge-shaped concave texture (20) is formed around 50 μm. For this reason, in combination with the width (W) described above, the wedge-shaped concave texture (20) cannot be visually recognized from the light exit surface (12c) side.
レンチキュラーレンズ部(22)は、入光面(12a)に直交する方向に複数本の平行な母線が延びるように出光面(12c)の表面に設けられた、曲率半径(R)が３０μｍ以上で且つ幅(P)が５００μｍ以下の断面円弧状の部分で(図１および図５参照)、出光面(12c)より出光する光を出光面(12c)正面の視認方向に偏った配光分布となるように集光するためのものである。なお、このレンチキュラーレンズ部(22)は、断面円弧状の最大傾斜角θ3(すなわち、円または楕円形状の接線と出光面(12c)平面とがなす角度)が３０°以下で且つ幅(P)を５０μｍ以下とするのが特に好適である。レンチキュラーレンズ部(22)をこのような範囲とすることによって、出光面(12c)より出光する光の面上輝度を低下させることなく、好適な配光分布となるように集光できるからである。 The lenticular lens portion (22) has a radius of curvature (R) of 30 μm or more provided on the surface of the light exit surface (12c) so that a plurality of parallel buses extend in a direction orthogonal to the light entrance surface (12a). And a light distribution distribution in which the light emitted from the light exit surface (12c) is biased in the viewing direction of the front surface of the light exit surface (12c) in a circular arc section having a width (P) of 500 μm or less (see FIGS. 1 and 5). It is for condensing so that it may become. The lenticular lens portion (22) has a maximum inclination angle θ 3 (that is, an angle formed by a circular or elliptical tangent and a light exit surface (12c) plane) of 30 ° or less and a width (P ) Is particularly preferably 50 μm or less. This is because by setting the lenticular lens portion (22) in such a range, light can be condensed so as to have a suitable light distribution without reducing the on-surface brightness of the light emitted from the light exit surface (12c). .
以上のように構成された導光板(12)には、入光面(12a)に沿って光源(14)が配置され、また、この光源(14)を覆うようにしてリフレクタ(16)が配設されている。さらに、非出光面(12c)に沿って反射板(18)が配置されており、反射側端面(12b)には反射シート(24)が配置されている。 The light guide plate (12) configured as described above has the light source (14) disposed along the light incident surface (12a), and the reflector (16) is disposed so as to cover the light source (14). It is installed. Further, a reflecting plate (18) is disposed along the non-light emitting surface (12c), and a reflecting sheet (24) is disposed on the reflecting side end surface (12b).
光源(14)は、入光面(12a)の全面に対して光を照射するためのものであり、この実施例では、各入光面(12a)に対応してそれぞれ１本の冷陰極放電管が光源(14)として配置される。光源(14)の出力は、光の最大到達距離が光源(14)から反射側端面(12b)までの距離とほぼ等しくなるように設定されている。これにより光の無駄がなくなり、光が効率よく利用され得る。なお、光源(14)として冷陰極放電管の他に、蛍光灯、ハロゲンランプ或いはＬＥＤ等を用いるようにしてもよい。 The light source (14) is for irradiating light on the entire light incident surface (12a). In this embodiment, one cold cathode discharge is provided for each light incident surface (12a). A tube is arranged as a light source (14). The output of the light source (14) is set so that the maximum light reaching distance is approximately equal to the distance from the light source (14) to the reflection side end face (12b). As a result, light is not wasted and light can be used efficiently. In addition to the cold cathode discharge tube, a fluorescent lamp, a halogen lamp, an LED, or the like may be used as the light source (14).
リフレクタ(16)は、光源(14)からの光を反射して入光面(12a)に導くためのものであり、金属箔等のような正反射部材または白色ＰＥＴフィルム等のような乱反射部材を半円筒状に形成したものである。 The reflector (16) is for reflecting light from the light source (14) and guiding it to the light incident surface (12a), and is a regular reflection member such as a metal foil or a diffuse reflection member such as a white PET film. Is formed in a semi-cylindrical shape.
反射板(18)および反射シート(24)は、導光板(12)から漏れ出た光を導光板(12)側へ反射させるためのものであり、上述したリフレクタ(16)と同様に正反射部材または乱反射部材により形成されている。 The reflecting plate (18) and the reflecting sheet (24) are for reflecting the light leaked from the light guide plate (12) to the light guide plate (12) side, and are regularly reflected like the reflector (16) described above. It is formed of a member or an irregular reflection member.
続いて、本実施例の面型照明装置(10)の作用について説明する。図示しない液晶表示装置の背面に面型照明装置(10)を配置して光源(14)を点灯すると、光源(14)からの光は、直接またはリフレクタ(16)を介して入光面(12a)から導光板(12)内に入光する。入光した光の一部は直接出光面(12c)から出光し、残部は反射側端面(12b)に向かって次第に幅狭となる出光面(12c)と非出光面(12d)との間を反射しながら進んでいく。 Subsequently, the operation of the surface illumination device (10) of the present embodiment will be described. When a surface illumination device (10) is placed on the back of a liquid crystal display device (not shown) and the light source (14) is turned on, the light from the light source (14) is incident directly on the light incident surface (12a) via the reflector (16). ) Enters the light guide plate (12). Part of the incident light is emitted directly from the light exit surface (12c), and the rest is between the light exit surface (12c) and the non-light exit surface (12d), which gradually becomes narrower toward the reflection side end surface (12b). Proceed while reflecting.
ここで、出向面(12c)に対して水平に導波する光は、楔状凹シボ(20)の入光面(12a)側の斜面(20a)によって反射され、出向面(12c)に対して略垂直に入射する光となって出向面(12c)から液晶表示装置に向けて出光する。 Here, the light guided horizontally with respect to the outgoing surface (12c) is reflected by the inclined surface (20a) on the light incident surface (12a) side of the wedge-shaped concave texture (20), and is directed to the outgoing surface (12c). The light enters substantially perpendicularly and exits from the outgoing surface (12c) toward the liquid crystal display device.
また、楔状凹シボ(20)の入光面(12a)側の斜面(20a)に対して臨界角度より小さい角度で入射した光の一部は、斜面(20a)を透過して外部へ出射されるが、反射板(18)により反射されて再び導光板(12)内へと戻される。一方、斜面(20a)に対して臨界角度より小さい角度で入射して斜面(20a)を透過し、然る後、対向斜面(20b)に向かった光は、出光面(12c)に対して水平となるように屈折しながら対向斜面(20b)から再び導光板(12)内へと戻り、隣接する楔状凹シボ(20)の入光面(12a)側の斜面(20a)によって出向面(12c)に対して略垂直に入射するように反射され、出向面(12c)から液晶表示装置に向けて出光する。 Further, a part of the light incident at an angle smaller than the critical angle with respect to the inclined surface (20a) on the light incident surface (12a) side of the wedge-shaped concave texture (20) is transmitted through the inclined surface (20a) and emitted to the outside. However, it is reflected by the reflecting plate (18) and returned again into the light guide plate (12). On the other hand, the light incident on the inclined surface (20a) at an angle smaller than the critical angle is transmitted through the inclined surface (20a), and then the light directed toward the opposite inclined surface (20b) is horizontal to the light emitting surface (12c). It returns to the light guide plate (12) again from the opposite inclined surface (20b) while being refracted so that the outgoing surface (12c) ) To be incident substantially perpendicularly to the liquid crystal display device, and exit from the outgoing surface (12c) toward the liquid crystal display device.
そして、出光面(12c)から出光する光は、レンチキュラーレンズ部(22)を通る際、図６に示すように、出光面(12c)正面の視認方向に偏った配光分布となるよう方向修正された後、液晶表示パネルに照射される。なお、図６(b)のグラフにおいて、実線で示したものがレンチキュラーレンズ部(22)のみを透過させた本実施例の視野角と輝度との関係を表したものであり、波線で示したものが後述する光拡散シート(26)を更に設けたものである。 Then, when the light emitted from the light exit surface (12c) passes through the lenticular lens portion (22), as shown in FIG. 6, the direction correction is made so that the light distribution is biased toward the viewing direction of the front surface of the light exit surface (12c). Then, the liquid crystal display panel is irradiated. In the graph of FIG. 6 (b), the solid line represents the relationship between the viewing angle and the luminance of the present embodiment that transmits only the lenticular lens part (22), and is represented by the wavy line. In this case, a light diffusion sheet (26) described later is further provided.
本実施例によれば、楔状凹シボ(20)が入光面(12a)に直交する方向に連続して設けられているので、非出光面(12d)に対して臨界角度より大きな角度で光が導波したとしても、この光が非出光面(12d)によって全反射されることはない。従って、出光面(12c)から出光する光が出光面(4)に沿うように屈折することはない。この点について更に述べると、非出光面(12d)に対して臨界角度より大きな角度で導波する光が楔状凹シボ(20)の斜面(20a)に入射する際、斜面(20a)における入射角度は臨界角度よりも小さなものとなる。このため、当該光が楔状凹シボ(20)の斜面(20a)を透過した後、その一部は対向斜面(20b)から再び導光板(12)の内部へと戻され、隣接する楔状凹シボ(20)の斜面(20a)によって出光面(12c)に対して略垂直に入射するよう反射される。このように、非出光面(12d)側で反射される光は、非出光面(12d)で全反射されるものとは異なることから、出光面(4)から出光する光が出光面(12c)に沿うように屈折して出光面(4)正面における輝度が低下するのを防止することができる。 According to the present embodiment, since the wedge-shaped concave texture (20) is continuously provided in the direction perpendicular to the light incident surface (12a), the light is emitted at an angle larger than the critical angle with respect to the non-light emitting surface (12d). However, this light is not totally reflected by the non-light-emitting surface (12d). Therefore, the light emitted from the light exit surface (12c) is not refracted along the light exit surface (4). This point is further described.When light guided at an angle larger than the critical angle with respect to the non-light-emitting surface (12d) is incident on the inclined surface (20a) of the wedge-shaped concave texture (20), the incident angle on the inclined surface (20a) Is smaller than the critical angle. For this reason, after the light passes through the inclined surface (20a) of the wedge-shaped concave texture (20), a part of it is returned to the inside of the light guide plate (12) from the opposing inclined surface (20b), and the adjacent wedge-shaped concave texture The light is reflected by the inclined surface (20a) of (20) so as to be incident substantially perpendicular to the light exit surface (12c). Thus, since the light reflected on the non-light-emitting surface (12d) side is different from the light totally reflected on the non-light-emitting surface (12d), the light emitted from the light-emitting surface (4) is changed to the light-emitting surface (12c ) To prevent the luminance at the light exit surface (4) from decreasing.
また、出光面(12c)より照射される光は、断面が円弧状に形成されたレンチキュラーレンズ部(22)の集光効果によって、出光面(12c)正面の視認方向に偏った配光分布となるよう調整されるが、この時、楔状凹シボ(20)によって出光面(12c)に対して略垂直に入射するように反射された光もレンチキュラーレンズ部(22)によって回帰することなく出光面(12c)から照射される。したがって、楔状凹シボ(20)により出光面(12c)に対して略垂直となるように反射された光が導光板(12)内で回帰を繰り返すことによって減衰するのを防止することができる。 Further, the light emitted from the light exit surface (12c) has a light distribution distribution biased in the viewing direction of the front surface of the light exit surface (12c) due to the light collecting effect of the lenticular lens portion (22) having a circular section. At this time, the light reflected by the wedge-shaped concave texture (20) so as to be incident substantially perpendicular to the light exit surface (12c) is not reflected by the lenticular lens section (22). Irradiated from (12c). Therefore, the light reflected by the wedge-shaped concave texture (20) so as to be substantially perpendicular to the light exit surface (12c) can be prevented from being attenuated by repeating the regression in the light guide plate (12).
さらに、楔状凹シボ(20)の入光面(12a)に沿う方向の幅が、入光面(12a)から離間するに従って漸増するように設けられているため、入光面(12a)側から反射側端面(12b)側に向けて非出光面(12d)単位面積当たりのシボ密度が粗から密へと変化し、光源(14)からの距離にかかわらず出光面(12c)全体にて均一の輝度で光を出光させることができる。 Further, the width in the direction along the light incident surface (12a) of the wedge-shaped concave texture (20) is provided so as to gradually increase as the distance from the light incident surface (12a) increases, so from the light incident surface (12a) side. The non-light-emitting surface (12d) grain density per unit area changes from coarse to dense toward the reflection-side end surface (12b), and is uniform over the entire light-emitting surface (12c) regardless of the distance from the light source (14) The light can be emitted with the brightness of.
なお、上述の例では、隣接する楔状凹シボ(20)の入光面(12a)側の斜面(20a)と反射側端面(12b)側の対向斜面(20b)とが連接するようにして設けた場合を示したが、隣接する楔状凹シボ(20)の斜面(20a)と対向斜面(20b)との間に２００μｍ以下のピッチを設けるようにしてもよい。この場合でも本実施例と同様の効果を奏することができる。 In the above example, the slope (20a) on the light incident surface (12a) side of the adjacent wedge-shaped concave texture (20) and the opposing slope (20b) on the reflection side end surface (12b) side are provided so as to be connected. However, a pitch of 200 μm or less may be provided between the slope (20a) of the adjacent wedge-shaped concave texture (20) and the opposing slope (20b). Even in this case, the same effect as the present embodiment can be obtained.
また、図示しないが、楔状凹シボ(20)の複数個を１群のドットとし、前記ドットが導光板(12)の非出光面(12d)における所定の位置に局在するようにしてもよい。楔状凹シボ(20)をこのように構成することによって、導光板(12)の入光側から反入光側に至るまでの楔状凹シボ(20)グラデーションパターンの設計自由度を向上させることができ、導光距離が長い大型の導光板(12)でも均斉度の高い面状の光を出光させることができる。 Although not shown, a plurality of wedge-shaped concave textures (20) may be used as a group of dots, and the dots may be localized at a predetermined position on the non-light-emitting surface (12d) of the light guide plate (12). . By configuring the wedge-shaped concave texture (20) in this way, it is possible to improve the design freedom of the wedge-shaped concave texture (20) gradation pattern from the light incident side to the light incident side of the light guide plate (12). In addition, even a large light guide plate (12) having a long light guide distance can emit planar light with high uniformity.
次に、図７に示す第２実施例の面型照明装置(11)について説明する。上述した第１実施例の面型照明装置(10)と異なる部分は、導光板(12)の出光面(12c)に沿って光拡散シート(26)を配設した点である。なお、これら以外の部分は前述した第１実施例と同じであるので、前記第１実施例の説明を援用して本実施例の説明に代える。 Next, the surface illumination device (11) of the second embodiment shown in FIG. 7 will be described. The difference from the surface illumination device (10) of the first embodiment described above is that a light diffusion sheet (26) is disposed along the light exit surface (12c) of the light guide plate (12). Since the other parts are the same as those of the first embodiment described above, the description of the first embodiment is used instead of the description of the first embodiment.
光拡散シート(26)は、ポリエステルなどの透明樹脂に無機微粒子,顔料又は光散乱樹脂の粒子などを内添或いは外添したシート状の部材で、レンチキュラーレンズ部(22)によって集光された光の指向性を緩和するものである。 The light diffusion sheet (26) is a sheet-like member in which inorganic fine particles, pigments or light scattering resin particles are internally added or externally added to a transparent resin such as polyester, and the light condensed by the lenticular lens portion (22). It is to ease the directivity of.
以上のように構成された本実施例の面型照明装置(11)では、導光板(12)へ入射された光が出光面(12c)から出光する際、レンチキュラーレンズ部(22)によって所定の一方向に集光される。ここで、レンチキュラーレンズ部(22)によって集光された光は輝度が向上するが狭視野角のものとなる。従って、レンチキュラーレンズ部(22)を透過した光を光拡散シート(26)に導通させることによって、上述のように高輝度且つ狭視野角となった光の指向性を緩和でき、これにより、面型照明装置(11)から照射される光の外観、品位を高めることができる。 In the surface illumination device (11) of the present embodiment configured as described above, when the light incident on the light guide plate (12) is emitted from the light exit surface (12c), the lenticular lens unit (22) performs a predetermined process. Condensed in one direction. Here, the light collected by the lenticular lens section (22) has a narrow viewing angle although the luminance is improved. Therefore, by directing the light transmitted through the lenticular lens part (22) to the light diffusion sheet (26), the directivity of the light having a high luminance and a narrow viewing angle as described above can be relaxed. The appearance and quality of light emitted from the mold illumination device (11) can be improved.
(10),(11)…面型照明装置
(12)…導光板
(12a)…入光面
(12b)…反射側端面
(12c)…出光面
(12d)…非出光面
(14)…光源
(16)…リフレクタ
(18)…反射板
(20)…楔状凹シボ
(20a)…(入光面(12a)側の)斜面
(20b)…(反射側端面(12b)側の)斜面
(22)…レンチキュラーレンズ部
(24)…反射シート
(26)…光拡散シート
(10), (11) ... Surface lighting device
(12) ... Light guide plate
(12a)… Light entrance surface
(12b) ... Reflection side end face
(12c)… Light emitting surface
(12d)… Non-light-emitting surface
(14)… Light source
(16)… Reflector
(18)… Reflector
(20)… Wedge-shaped concave texture
(20a)… Slope (on the incident surface (12a) side)
(20b) ... Slope (on the reflection side end face (12b) side)
(22)… Lenticular lens
(24)… Reflection sheet
(26)… Light diffusion sheet
Claims (7)
前記非出光面には、前記入光面に沿う方向に延びる斜面を有する楔状凹シボが前記入光面に直交する方向に２００μｍ以下のピッチで連続して設けられると共に、
前記出光面には、前記入光面に直交する方向に複数本の平行な母線が延びる断面円弧状のレンチキュラーレンズ部が設けられていることを特徴とする導光板。 A light incident surface; a light exit surface orthogonal to the light incident surface; and a non-light exit surface that faces the light exit surface and approaches the light exit surface as the distance from the light incident surface increases. A wedge-shaped light guide plate that emits more incident light in a planar shape from the light exit surface,
On the non-light-emitting surface, wedge-shaped concave textures having slopes extending in a direction along the light incident surface are continuously provided at a pitch of 200 μm or less in a direction orthogonal to the light incident surface,
A light guide plate, wherein the light exit surface is provided with a lenticular lens section having a circular arc cross section in which a plurality of parallel generatrix lines extend in a direction orthogonal to the light entrance surface.
前記入光面に沿って配置される光源、
前記光源からの光を前記入光面に反射するリフレクタ、および
前記非出光面に沿って配置されて前記導光板から漏れ出た光を前記導光板側へ反射する反射板を具備することを特徴とする面型照明装置。 A light incident surface; a light exit surface orthogonal to the light incident surface; and a non-light exit surface that faces the light exit surface and approaches the light exit surface as the distance from the light entrance surface increases. In addition, wedge-shaped concave textures having slopes extending in a direction along the light incident surface are continuously provided at a pitch of 200 μm or less in a direction orthogonal to the light incident surface, and the light incident surface includes the light incident surface. A light guide plate provided with a lenticular lens portion having an arc-shaped cross section in which a plurality of parallel buses extend in a direction orthogonal to
A light source disposed along the light incident surface;
A reflector that reflects light from the light source to the light incident surface; and a reflector that is disposed along the non-light-emitting surface and reflects light leaking from the light guide plate toward the light guide plate. A surface illumination device.
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