JP2012128971A - Light guide plate - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light guide plate capable of realizing high brightness and forming a uniformalized brightness pattern on a reflecting face in a comparatively short time, the light guide plate being one for a plane light-emitting device used for a backlight unit or lighting of a liquid crystal display panel, an electronic signboard.SOLUTION: In the light guide plate in which light is incident from an end face and is emitted from an emission face and a uniformalized brightness fine pattern is formed on a reflecting face facing the emission face, the uniformalized brightness fine pattern consists of a printed convex pattern and a laser-bored concave pattern.

Description

本発明は、液晶表示パネルや電子看板などのバックライトユニットや照明に使用される面発光装置の導光板に関する。詳しくは、導光板の表面に形成される輝度均斉化のための微細凹凸パターンの改良に関する。   The present invention relates to a light guide plate of a surface light emitting device used for a backlight unit such as a liquid crystal display panel or an electronic signboard or for illumination. In detail, it is related with improvement of the fine uneven | corrugated pattern for the brightness | luminance equalization formed in the surface of a light-guide plate.

液晶表示パネルや看板などの背面から光を照射するバックライト、面発光装置は、光源を面状に配置して拡散板等によって面均一発光を形成する直下型と、線光源を導光板の端面に配置したエッジライト型とが知られている。   Backlights and surface light emitting devices that emit light from the back of liquid crystal display panels and signboards, etc. are a direct type in which light sources are arranged in a plane and uniform surface light emission is formed by a diffusion plate, etc., and a linear light source is an end face of a light guide plate The edge-light type arranged in is known.

近年では、より薄型で軽量、省エネ型のものが望まれてきており、そのような面発光装置として導光板を用いるエッジライト型が着目され、特に、光源として従来の蛍光灯や冷陰極管に代わり、高輝度で長寿命、省エネの観点からLED(Light Emitting Diode)を用いたものが注目されつつある。   In recent years, a thinner, lighter, and energy-saving type has been desired, and an edge light type using a light guide plate as such a surface light-emitting device has attracted attention. In particular, conventional fluorescent lamps and cold cathode tubes are used as light sources. Instead, a device using an LED (Light Emitting Diode) is attracting attention from the viewpoint of high brightness, long life, and energy saving.

エッジライト型面発光装置は、導光板の少なくとも一方の端面に接するライト(光源)、導光板、導光板の射出面側の拡散板および導光板の背面(裏面)側の反射板から構成される。導光板の背面側(反射面)には、光源からの距離の差を補償、相殺し、射出面の輝度をその全面で均斉化するために反射勾配あるいは散乱勾配を設けた微細なパターンが形成される。なお、一般にエッジライト型面発光装置には、導光板の一端にのみ線光源が配されたいわゆる片エッジライト型と導光板の相対する両端にそれぞれ線光源が配されたいわゆる両エッジライト型がある。
片エッジライト型に用いられる導光板の反射面は先端に向かって上方に傾斜する楔形にされ、両エッジライト型の場合の導光板の厚みは一定にされるか、中央部の厚みが漸減するようなものが用いられる。
The edge light type surface light emitting device includes a light (light source) in contact with at least one end face of the light guide plate, a light guide plate, a diffusion plate on the exit surface side of the light guide plate, and a reflector on the back surface (back surface) side of the light guide plate. . On the back side (reflecting surface) of the light guide plate, a fine pattern with a reflection gradient or scattering gradient is formed to compensate and offset the difference in distance from the light source and to equalize the luminance of the exit surface over the entire surface. Is done. In general, the edge light type surface light emitting device includes a so-called single edge light type in which a line light source is arranged only at one end of a light guide plate and a so-called double edge light type in which a line light source is arranged at opposite ends of the light guide plate. is there.
The reflection surface of the light guide plate used in the single edge light type is wedge-shaped so as to incline upward toward the tip, and the thickness of the light guide plate in the case of both edge light types is made constant or the thickness of the central portion gradually decreases. Something like that is used.

また、導光板には、成形性、加工性あるいは軽量化の観点から透明な熱可塑性樹脂、例えばアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ノルボルネン系樹脂などのポリオレフィン、セルロースアセテート系樹脂等などが使用されている。   In addition, the light guide plate includes a transparent thermoplastic resin from the viewpoint of moldability, workability, or weight reduction, for example, an acrylic resin, a polycarbonate resin, a polyester resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, a polystyrene resin, norbornene. Polyolefins such as cellulose resins, cellulose acetate resins and the like are used.

この導光板においては、光源からの光が基板の端面エッジ(入射面)から入射し、基板と空気との界面の光学的密度差に伴い反射を繰返しながら進行しつつ、反射面に入射すると、光が反射し、基板と空気との界面において臨界角以下になって、基板の表面部分(射出面)から外部に射出されるのである。   In this light guide plate, the light from the light source enters from the end face edge (incident surface) of the substrate, and proceeds while repeating reflection with the optical density difference of the interface between the substrate and air, and enters the reflecting surface, The light is reflected, becomes less than the critical angle at the interface between the substrate and air, and is emitted to the outside from the surface portion (emission surface) of the substrate.

輝度均斉化のための微細パターンについていえば、導光板の裏面(反射面)にドット状の微細凹凸パターン(以下、輝度均斉化微細パターンという)を形成し、導光板内の光を散乱、拡散させて出射効率を向上させ、輝度を均斉化する種々の工夫がなされてきた。
例えば、特許文献1、特許文献2には、輝度の均一性を高めるために、光源からの距離に応じて密度が高まる微細凹凸パターンすなわち輝度均斉化微細パターンを反射面に形成している。このパターンを形成する方法としては、スクリーン印刷などが用いられている。
Speaking of the fine pattern for leveling the brightness, a dot-like micro uneven pattern (hereinafter referred to as the brightness leveling fine pattern) is formed on the back surface (reflecting surface) of the light guide plate to scatter and diffuse the light in the light guide plate. Various improvements have been made to improve the emission efficiency and to equalize the luminance.
For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, in order to improve the uniformity of luminance, a fine unevenness pattern that increases in density according to the distance from the light source, that is, a luminance equalizing fine pattern is formed on the reflecting surface. As a method for forming this pattern, screen printing or the like is used.

また、特許文献3には、導光板の輝度の均斉性を高めるために、反射面に、光散乱部(輝度均斉化微細パターン)が形成され、その光散乱面は、光源から遠ざかるに従って変化するように形成(グラデーション分布)されている。つまり、光源からの光強度は一般的に光源から遠ざかるにつれ低下するので、それに応じて個々の光散乱部の面積を変化させ、光散乱の分布が一様になるように形成されている。具体的には、光入射面から相対する一辺に向かって単調増加的に光散乱面積が増大するように形成されている。   Further, in Patent Document 3, in order to improve the luminance uniformity of the light guide plate, a light scattering portion (luminance uniformity fine pattern) is formed on the reflection surface, and the light scattering surface changes as the distance from the light source increases. Is formed (gradient distribution). That is, since the light intensity from the light source generally decreases as the distance from the light source increases, the area of each light scattering portion is changed accordingly, and the light scattering distribution is made uniform. Specifically, the light scattering area is monotonically increased from the light incident surface toward the opposite side.

しかしながら、スクリーン印刷方式では、印刷技術の限界とインクの材料自体の問題から、滲み発生及び印刷漏れ現象などが生じる。
そこで、特許文献4、特許文献5に記載されているように光源からの光の出射効率を安定的に向上させるために、金型を使用して、輝度均斉化微細パターンを形成する方法が知られている。しかしながら、上記方法は金型を使用しているため、輝度ムラの修正が必要になった場合は金型自体を修正しなければならず、金型修正と成型による改善確認の工程を繰返し行う必要があることから、修正時間が大幅にかかるという問題がある。また、修正は金型自体の修正であるため、いったん修正したものを復元させるということはできず、その結果再現性がないという致命的な問題があった。
However, in the screen printing method, bleeding and a printing leakage phenomenon occur due to limitations of the printing technology and problems of the ink material itself.
Therefore, as described in Patent Document 4 and Patent Document 5, in order to stably improve the light emission efficiency from the light source, there is known a method of forming a luminance uniforming fine pattern using a mold. It has been. However, since the above method uses a mold, when it is necessary to correct unevenness in brightness, the mold itself must be corrected, and it is necessary to repeat the process of mold correction and confirmation of improvement by molding. Therefore, there is a problem that it takes a long time to correct. In addition, since the correction is a correction of the mold itself, there is a fatal problem that the corrected one cannot be restored and as a result, there is no reproducibility.

このような問題を解決するために、インクジェット方式で導光板の裏面にドット状に凸パターンを印刷する方法が提案(特許文献6参照)されている。金型製作に要していた複雑な工程と異なり大幅な製作時間の短縮が可能となり、導光板一枚に所望の輝度均斉化微細パターンをインクジェットで製作する時間は数秒単位であるため、作業効率の向上が図れる。もちろん、輝度ムラの修正については、インクジェットの噴出ノズルの高さ、噴出圧力、噴出量、噴出材料の粘性を変えることでドット状の凹凸パターンをある程度任意の形状に作成することができ、ドット形状の大きさ、半球形状、楕円形状、三角形状、四角形状などの多角形状のドットを作ることもできる。なお、印刷するインクの改良も進んでおり、近年では光拡散性微粒子を含有したインクも知られている。(特許文献7、8参照)   In order to solve such a problem, a method of printing a convex pattern in a dot shape on the back surface of the light guide plate by an inkjet method has been proposed (see Patent Document 6). Unlike complicated processes required for mold production, the production time can be greatly shortened, and the time to produce the desired brightness-homogenized fine pattern on a single light guide plate with an inkjet is in units of seconds, so work efficiency Can be improved. Of course, for correcting brightness unevenness, the dot-shaped uneven pattern can be created in any shape by changing the height of the jet nozzle of the ink jet, the jet pressure, the jet quantity, and the viscosity of the jet material. It is also possible to make dots having a polygonal shape such as a size, a hemispherical shape, an elliptical shape, a triangular shape, or a quadrangular shape. In addition, the improvement of the ink for printing is also progressing, and the ink containing light diffusing fine particles is also known in recent years. (See Patent Documents 7 and 8)

一方、特許文献9には、レーザー装置を用いて輝度均斉化微細パターンを形成する方法が提案されている。各ドット別にレーザー出力量などを制御してドット形状を個別に形成することにより輝度を向上させることができる。
しかしながら、この技術では高輝度を可能とする導光板を製造することができるが、レーザー加工での加工時間が長くなり、その結果、一枚当りにかかる製造コストも高くなるという問題があった。
On the other hand, Patent Document 9 proposes a method of forming a brightness-homogenized fine pattern using a laser device. The brightness can be improved by controlling the laser output amount for each dot and forming the dot shape individually.
However, with this technique, a light guide plate capable of high brightness can be manufactured, but there is a problem that the processing time in laser processing becomes long, and as a result, the manufacturing cost per sheet increases.

特開平3−5725号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-5725 特開平3−6525号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-6525 特開平4−162002号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-162002 特開平6−265731号公報JP-A-6-265731 特開2007−214001号公報JP 2007-21001 A 特開2005−249882号公報JP 2005-249882 A 特開2010−146771号公報JP 2010-144771 A 特開2010−177130号公報JP 2010-177130 A 特開2009−43708号公報JP 2009-43708 A

本発明は、前記従来技術に鑑みなされたものであって、高輝度を可能とし、比較的短時間で反射面に、輝度均斉化微細パターンを形成することができる導光板を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the prior art, and an object of the present invention is to provide a light guide plate that enables high luminance and can form a luminance uniforming fine pattern on a reflecting surface in a relatively short time. And

本発明は、
(1)光を端面から入射し、一方の表面の射出面から射出し、射出面に対面する反射面には、輝度均斉化微細パターンが形成されている導光板において、
前記輝度均斉化微細パターンが、印刷された凸パターンと、レーザー穿設された凹パターンとから形成されていることを特徴とする導光板;
(2)反射面の入射端面に近い部分には印刷された凸パターンが形成され、離れた部分にはレーザー穿設された凹パターンが形成されていることを特徴とする(1)記載の導光板;
(3)前記凸パターン及び前記凹パターンがドット状であることを特徴とする(1)または(2)記載の導光板;
(4)前記印刷された凸パターンがインクジェット方式によるものであることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の導光板;
である。
The present invention
(1) In the light guide plate in which the light is incident from the end face, is emitted from the exit surface of one surface, and the reflection surface facing the exit surface is formed with a brightness-homogenizing fine pattern,
A light guide plate, wherein the brightness-homogenizing fine pattern is formed of a printed convex pattern and a laser-perforated concave pattern;
(2) A printed convex pattern is formed in a portion near the incident end surface of the reflecting surface, and a concave pattern formed by laser drilling is formed in a remote portion. Light plate;
(3) The light guide plate according to (1) or (2), wherein the convex pattern and the concave pattern are dot-shaped;
(4) The light guide plate according to any one of (1) to (3), wherein the printed convex pattern is an ink jet method;
It is.

本発明の導光板は、輝度均斉化微細パターンの形成方法として、従来公知である金型を使用して射出成型やプレス成型によって凹凸パターンを転写する方法、スクリーン印刷方式、グラビアオフセット方式、インクジェット方式でする印刷加工によって凸パターンを形成する方法のデメリットである「精細性が不十分」という問題と、従来公知であるレーザー穿設により凹パターンを形成する方法のデメリットである「加工時間が大幅にかかる」という問題を同時に改善することができる。   The light guide plate of the present invention is a method of transferring a concavo-convex pattern by injection molding or press molding using a conventionally known mold, a screen printing method, a gravure offset method, an ink jet method, as a method of forming a luminance leveling fine pattern The disadvantage of the method of forming the convex pattern by the printing process is “insufficient definition” and the disadvantage of the conventional method of forming the concave pattern by laser drilling “ This problem can be improved at the same time.

本発明に係る両エッジライト型面発光装置用の導光板の一実施例の反射面(裏面)側から見た簡略斜視図である。It is the simple perspective view seen from the reflective surface (back surface) side of one Example of the light-guide plate for both edge light type | mold surface light-emitting devices based on this invention. 図1のX−X’の断面図である。It is sectional drawing of X-X 'of FIG. 本発明に係る片エッジライト型面発光装置用の導光板の一実施例の反射面(裏面)側から見た簡略斜視図である。It is the simple perspective view seen from the reflective surface (back surface) side of one Example of the light-guide plate for single edge light type surface emitting devices which concerns on this invention. 図3のX−X’の断面図である。It is sectional drawing of X-X 'of FIG.

以下、図面を参照して本発明に係る導光板について詳細に説明する。
図1、図2は、本発明に係る導光板の一実施例の簡略斜視図及びその断面図であり、対面する二つの端面に光源を配置した両エッジライト型用の導光板の例である。図1のものは、光源から発せられる光が両入射端面1Cから入射し、反射面1Bに形成されている輝度均斉化微細パターンで反射することで、射出面1Aから射出させる導光板の一例である。
Hereinafter, a light guide plate according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 are a simplified perspective view and a cross-sectional view of an embodiment of a light guide plate according to the present invention, which is an example of a double-edge light type light guide plate in which a light source is arranged on two facing end faces. . 1 is an example of a light guide plate that is emitted from the exit surface 1A when light emitted from the light source is incident from both incident end surfaces 1C and reflected by the brightness-homogenizing fine pattern formed on the reflective surface 1B. is there.

図1の実施例の両エッジライト型の導光板においては、輝度均斉化パターンが、ドット状に印刷された凸部12を形成した凸パターンと、ドット状にレーザー穿設された凹部11を形成した凹パターンの両方のパターンから成り立っており、光源の近くである両端面付近の高精細加工が必要でない部分については、加工時間が早い印刷方式を選定し、高精細加工が必要な部分(光源から遠い中央部分)はレーザー穿設方式を採用することにより、導光板全体として高輝度を可能とし、輝度を均斉化することが可能である導光板を提供する。   In the double edge light type light guide plate of the embodiment of FIG. 1, the brightness leveling pattern forms a convex pattern in which convex portions 12 printed in a dot shape and a concave portion 11 in which dots are laser drilled are formed. For parts that do not require high-definition processing near both ends, which are near the light source, select a printing method with a fast processing time and select parts that require high-definition processing (light source By adopting a laser drilling method, the central portion far from the center provides a light guide plate that can achieve high luminance as a whole light guide plate and can equalize the luminance.

図3、図4は、本発明に係る導光板の他の実施例の簡略斜視図及びその断面図であり、一方の端面側に光源を配置した片エッジライト型用の導光板の例である。図3のものは、光源から発せられる光が入射端面3Cから入射し、反射面3Bに形成されている輝度均斉化微細パターンで反射することで、射出面3Aから射出させる導光板である。なお、本導光板は、入射端面3Cが厚く、他端に至るにしたがってしだいに薄くなる楔状断面となっている。   3 and 4 are a simplified perspective view and a cross-sectional view of another embodiment of the light guide plate according to the present invention, and an example of a one-edge light type light guide plate in which a light source is arranged on one end face side. . The light guide plate shown in FIG. 3 is a light guide plate that is emitted from the exit surface 3A when light emitted from the light source is incident from the incident end surface 3C and reflected by the brightness-homogenizing fine pattern formed on the reflective surface 3B. The light guide plate has a wedge-shaped cross section in which the incident end face 3C is thick and gradually becomes thinner toward the other end.

図3の実施例のように片エッジライト型の導光板については、光源から発せられた光が一方の端面のみから入射されるので、輝度が下がる部分は入射面から最も遠いもう一方の端面近辺である。従来、ドットの形状、大きさ、ピッチなどを入射面から遠ざかるにつれて変化させた導光板が知られており、本発明では、入射面から最も遠い部分については凹パターンを密に形成することができるレーザー穿設方式を採用することで、高精細を可能とする導光板を得ることができる。   As for the one-edge light type light guide plate as in the embodiment of FIG. 3, the light emitted from the light source is incident only from one end face, so the portion where the brightness is lowered is near the other end face farthest from the incident face. It is. Conventionally, a light guide plate is known in which the shape, size, pitch, and the like of dots are changed as the distance from the incident surface increases. In the present invention, a concave pattern can be densely formed in a portion farthest from the incident surface. By adopting the laser drilling method, a light guide plate capable of high definition can be obtained.

以上のように、エッジライト型の導光板においては、光源が端面に配置されるので、光の入射面から遠い部分は輝度が下がる。その部分の輝度の損失を防止するために、高精細が可能なレーザー穿設方式を採用し、局所的にレーザー穿設された凹部からなる凹パターンを形成する。また、それ以外の部分については、輝度の低下が小さいので、高精細加工は必要なく、レーザー穿設に比べ加工時間が短い印刷方式による凸パターンを採用する。   As described above, in the edge light type light guide plate, since the light source is arranged on the end face, the luminance is lowered in a portion far from the light incident surface. In order to prevent the loss of luminance at that portion, a laser drilling method capable of high definition is adopted, and a concave pattern consisting of concave portions that are locally laser drilled is formed. In addition, since the decrease in luminance is small for the other portions, high-definition processing is not necessary, and a convex pattern by a printing method that uses a shorter processing time than laser drilling is adopted.

本発明の導光板の製造方法は、透明な熱可塑性樹脂からなる成形体(フィルム形状も含む)を用意し、反射面全面に輝度均斉化微細パターンを形成する。輝度均斉化微細パターンの形成方法は、印刷された凸パターンとレーザー穿設された凹パターンのどちらを先に形成してもよい。印刷は従来公知の方法なら特に限定なく、レーザー穿設は従来公知のレーザー装置を用いて形成することができる。   In the method for producing a light guide plate of the present invention, a molded body (including a film shape) made of a transparent thermoplastic resin is prepared, and a luminance uniforming fine pattern is formed on the entire reflecting surface. As a method for forming the brightness-homogenizing fine pattern, either the printed convex pattern or the laser-formed concave pattern may be formed first. Printing is not particularly limited as long as it is a conventionally known method, and laser drilling can be performed using a conventionally known laser device.

なお、図示はしていないが、隣り合う二方の端面に光源を配置したエッジライト型の導光板や、三方の端面に光源を配置したエッジライト型の導光板、四方の端面に光源を配置したエッジライト型の導光板についても、本発明を適用可能であり、輝度均斉化微細パターンが印刷された凸パターンとレーザー穿設された凹パターンとから形成される。両パターンの配分、配置は、輝度均斉化と加工コストの最適化を図り、適宜調整するのが好ましい。   Although not shown, an edge light type light guide plate in which light sources are arranged on two adjacent end faces, an edge light type light guide plate in which light sources are arranged on three end faces, and a light source is arranged on four end faces. The present invention can also be applied to the edge light type light guide plate, which is formed from a convex pattern printed with a brightness-homogenizing fine pattern and a concave pattern formed by laser drilling. The distribution and arrangement of both patterns are preferably adjusted as appropriate in order to achieve uniform brightness and optimize processing costs.

印刷された凸パターンとレーザー穿設された凹パターンの密度、形状は、導光板の要求性能に応じて適宜調整(例えば従来から知られているグラデーション分布を形成するなど)し、そのパターンにおける印刷部とレーザー加工部の配分、配置を、輝度均斉化および加工コストの観点から最適調整すればよい。また、印刷インクも従来公知のものが使用できる。なお、本発明でいう輝度均斉化微細パターンは、ドット形状である形態しか説明していないが、もちろんプリズム形状などの従来から知られている形状でもよい。   The density and shape of the printed convex pattern and the laser drilled concave pattern are appropriately adjusted according to the required performance of the light guide plate (for example, forming a conventionally known gradation distribution), and printing in the pattern What is necessary is just to optimally adjust the distribution and arrangement of the parts and the laser processing parts from the viewpoint of luminance equalization and processing cost. Also, conventionally known printing inks can be used. In addition, although the brightness | luminance equalization fine pattern as used in the field of this invention has demonstrated only the form which is a dot shape, of course, shapes conventionally known, such as a prism shape, may be sufficient.

本発明は、エッジライト型の導光板に関するものであり、液晶表示装置のバックライトユニットなどの面発光装置に好適に用いられる。   The present invention relates to an edge light type light guide plate and is suitably used for a surface light emitting device such as a backlight unit of a liquid crystal display device.

1A 射出面
1B 反射面
1C 入射端面
1D 中央部分
11 凹部
12 凸部

3A 射出面
3B 反射面
3C 入射端面
31 凹部
32 凸部
1A Emission surface 1B Reflective surface 1C Incident end surface 1D Central portion 11 Concave portion 12 Convex portion

3A Emission surface 3B Reflection surface 3C Incident end surface 31 Concave portion 32 Convex portion

Claims (4)

光を端面から入射し、一方の表面の射出面から射出し、射出面に対面する反射面には、輝度均斉化微細パターンが形成されている導光板において、
前記輝度均斉化微細パターンが、印刷された凸パターンと、レーザー穿設された凹パターンとから形成されていることを特徴とする導光板。
In the light guide plate in which light is incident from the end face, is emitted from the exit surface of one surface, and the reflection surface facing the exit surface is formed with a brightness-homogenizing fine pattern,
The light guide plate, wherein the brightness-homogenizing fine pattern is formed of a printed convex pattern and a laser-perforated concave pattern.
反射面の入射端面に近い部分には印刷された凸パターンが形成され、離れた部分にはレーザー穿設された凹パターンが形成されていることを特徴とする請求項1記載の導光板。   2. The light guide plate according to claim 1, wherein a printed convex pattern is formed in a portion near the incident end face of the reflecting surface, and a concave pattern formed by laser drilling is formed in a remote portion. 前記凸パターン及び前記凹パターンがドット状であることを特徴とする請求項1または2記載の導光板。   The light guide plate according to claim 1, wherein the convex pattern and the concave pattern are dot-shaped. 前記印刷された凸パターンがインクジェット方式によるものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の導光板。   The light guide plate according to any one of claims 1 to 3, wherein the printed convex pattern is an ink jet system.
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