JP2012204042A - Light guide, lighting device having the same, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に照明光路制御に使用される導光体、及び照明装置並びに表示装置に関するものである。 The present invention relates to a light guide used mainly for illumination light path control, an illumination device, and a display device.
最近の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等においては主に、直下型方式の照明装置と、エッジライト方式の照明装置とが採用されている。直下型方式の照明装置では、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が、パネルの背面に規則的に配置される。液晶パネル等の画像表示素子と光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、光源としての冷陰極管やＬＥＤが視認されないようにしている。 In recent large-sized liquid crystal televisions, flat display panels and the like, a direct type illumination device and an edge light illumination device are mainly used. In the direct type illumination device, a plurality of cold cathode tubes and LEDs (Light Emitting Diodes) are regularly arranged as light sources on the back surface of the panel. A light diffusing plate is used between the image display element such as a liquid crystal panel and the light source so that a cold cathode tube or LED as a light source is not visually recognized.
一方、エッジライト方式の照明装置は、複数の冷陰極管やＬＥＤが、導光板と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光板の射出面（画像表示素子と対向する面）の逆側の面（光偏向面）には、該導光板の端面から入射する入射光を効率良く射出面へと導く光偏向要素が形成される。現在、光偏向面に形成される光偏向要素としては白色のインキがドット状に印刷されたものが一般的（例えば特許文献１）である。しかし、白色ドットに入射した光はほぼ無指向に拡散反射されるため、導光板の射出面側への光取出し効率は低い。白色インキによる光吸収も無視することはできない。 On the other hand, in an edge light type lighting device, a plurality of cold-cathode tubes and LEDs are arranged on an end face of a translucent plate called a light guide plate. In general, light that efficiently enters incident light that is incident from an end surface of the light guide plate onto a surface (light deflection surface) opposite to the light emission surface (surface that faces the image display element) of the light guide plate. A deflection element is formed. At present, the light deflection element formed on the light deflection surface is generally one in which white ink is printed in the form of dots (for example, Patent Document 1). However, since the light incident on the white dots is diffusely reflected almost omnidirectionally, the light extraction efficiency to the exit surface side of the light guide plate is low. Light absorption by white ink cannot be ignored.
そこで最近では、マイクロレンズをインクジェット法によって導光板の光偏向面へと形成する方法や、レーザーアブレーション法によって光偏向要素を形成する方法などが提案されている。白色インキと違い、導光板の樹脂と空気との屈折率差による反射、屈折、透過を利用しているため、光吸収はほとんど生じない。そのため、白色インキに比べて光取出し効率の高い導光板を得ることができる。 Therefore, recently, a method of forming a microlens on the light deflection surface of a light guide plate by an ink jet method, a method of forming a light deflection element by a laser ablation method, and the like have been proposed. Unlike white ink, light absorption hardly occurs because it uses reflection, refraction, and transmission due to the difference in refractive index between the resin of the light guide plate and air. Therefore, a light guide plate having a higher light extraction efficiency than that of white ink can be obtained.
しかしながら、インクジェット法やレーザーアブレーション法による光偏向要素の形成は、白色インキの印刷と同様、導光板を平板成形した後に別工程で形成されるため、作製工程数が減る訳ではない。むしろ、白色インキの印刷工程よりもタクトタイムが長く、また、設備のイニシャルコストが高いなど、高コストとなる問題がある。 However, the formation of the light deflection element by the ink jet method or the laser ablation method is formed in a separate process after the light guide plate is formed into a flat plate, as in the case of printing with white ink, so the number of manufacturing steps is not reduced. Rather, there is a problem that the tact time is longer than the white ink printing process and the initial cost of the equipment is high, resulting in high costs.
そこで、導光板を射出成形法や押出成形法により成形し、光偏向要素を押出時にダイレクトに賦形する方法も提案されている（例えば特許文献２）。導光板の成形と同時に光偏向要素も形成されるため工程数が減り、低コスト化が実現できる。 Therefore, a method has been proposed in which the light guide plate is formed by an injection molding method or an extrusion molding method, and the light deflection element is directly shaped at the time of extrusion (for example, Patent Document 2). Since the light deflection element is formed simultaneously with the formation of the light guide plate, the number of processes is reduced, and the cost can be reduced.
しかしながら、射出成形法で導光板を作製する場合、サイズが大きくなるほど射出成形機には高い圧力が必要となるため、携帯電話やノートパソコンなどの比較的小型な表示装置用の導光板作製には適しているものの、テレビ等の大型な表示装置への適用は難しい。一方で押出成形法は、大型の導光板作製に適した製造方法ではあるが、円筒状のロール金型を用いたＲｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌでの成形が基本であるため、以下に示すような課題がある。 However, when a light guide plate is manufactured by an injection molding method, the higher the size, the higher the pressure required for the injection molding machine. Therefore, for manufacturing a light guide plate for a relatively small display device such as a mobile phone or a laptop computer. Although suitable, it is difficult to apply to large display devices such as televisions. On the other hand, the extrusion molding method is a manufacturing method suitable for producing a large-sized light guide plate. However, since roll-to-roll molding using a cylindrical roll mold is fundamental, there are the following problems. .
導光板の光偏向面に形成される光偏向要素は、二次元的な疎密配置とする必要がある。図 は導光板の上下２辺に、１つ、または複数の光源を配し、光源の光軸方向（すなわち上下方向の一次元）に光偏向要素を疎密パターニングした際の面内輝度分布を示している。端面から入射した光が導光板内で扇状に広がり、複数の光源の重なりの影響や、光源が配されない左右の側端面での反射や漏れ光などの影響により、面内左右に三角形の輝度が低い領域Ｄが生じる。 The light deflection elements formed on the light deflection surface of the light guide plate need to be two-dimensional sparsely arranged. The figure shows the in-plane luminance distribution when one or more light sources are arranged on the upper and lower sides of the light guide plate and the light deflection elements are densely patterned in the optical axis direction of the light source (that is, one dimension in the vertical direction). ing. The light incident from the end face spreads in a fan shape within the light guide plate, and the brightness of the triangles on the left and right sides of the plane is affected by the effect of overlapping of multiple light sources, reflection from the left and right side end faces where no light source is arranged, and leakage light. A low region D occurs.
特許文献３には、一次元方向に光偏向要素を疎密パターニングした例として、一方向に延在するプリズム溝を有した導光板が示されている。このような一次元方向のみの疎密パターニングされた導光板は、上述した輝度が低い領域Ｄが生じるため好ましくない。
このような面内の輝度ムラを低減するには、疎密パターニングを上下方向の一次元だけでなく、面内二次元的に疎密パターニングする必要がある。しかしながら、ロール金型を用いる押出成形法においては、光偏向要素を二次元的な疎密配置として形成することは難しい。一方向であれば、ロール金型の幅方向には疎密パターニング可能であるが、ロール金型周回方向に粗密を形成すると、光偏向要素のシームレス化ができない。こうした場合、光偏向要素の周回方向のパターン幅と、ロール金型の直径との整合を取らないと、押出成形時に余白が生じてしまう。しかしながら、テレビのサイズは例えば小型サイズとしては１９インチから、大型サイズでは６０インチ以上となり、全てのサイズに合わせて直径の異なるロール金型を準備することは現実的ではない。 In order to reduce such in-plane luminance unevenness, it is necessary to perform density patterning not only in the vertical direction but also in two dimensions in the plane. However, in the extrusion method using a roll mold, it is difficult to form the light deflection elements in a two-dimensional dense arrangement. If it is one direction, it is possible to pattern densely and densely in the width direction of the roll mold, but if the density is formed in the circumferential direction of the roll mold, the light deflection elements cannot be made seamless. In such a case, if the pattern width in the rotating direction of the light deflection element is not matched with the diameter of the roll mold, a blank space is generated during extrusion molding. However, the size of the television is, for example, 19 inches as a small size and 60 inches or more as a large size, and it is not realistic to prepare roll dies having different diameters for all sizes.
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、ロール金型を用いた押出成形法によっても作製することができ、エッジライト方式の照明装置における輝度ムラ低減に有効な導光体、及び該導光体を備える照明装置並びに該照明装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and can also be produced by an extrusion molding method using a roll die, and is effective in reducing luminance unevenness in an edge light type lighting device. An object is to provide a light guide, a lighting device including the light guide, and a display device using the lighting device.
本発明は、上述の問題を解決するために、以下のような手段を講じる。
即ち、第１の発明は、透光性の導光体であって、前記導光体は、第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、前記第１主面と前記第２主面とを接続する４つの側端面を有し、前記４つの側端面の少なくとも１つの側端面に臨む複数の光源が、該側端面の延在方向に並べて配置され、前記第１主面には、前記導光体内を導光する光を前記第２主面側に偏向する光偏向要素が形成され、前記第２主面には、前記側端面の延在方向と直交する方向に延在し、前記導光体内部を導光する光の光路を規制する光閉じ込めレンズが形成されていることを特徴とする導光体である。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention takes the following measures.
That is, the first invention is a translucent light guide, and the light guide includes a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and the first main surface. A plurality of light sources facing at least one side end surface of the four side end surfaces, arranged side by side in the extending direction of the side end surface, A light deflecting element for deflecting light guided in the light guide body toward the second main surface is formed on one main surface, and the second main surface is orthogonal to the extending direction of the side end surface. The light guide is characterized in that a light confinement lens that extends in a direction and regulates an optical path of light guided inside the light guide is formed.
第２の発明は、前記光偏向要素は、前記第１主面内の前記光源が配される面に直交する方向においては、前記光源に近いほど、前記光偏向要素の占める面積が少なく、前記光源から離れるほど、前記光偏向要素の占める面積が多くなる疎密分布で配され、前記第１主面内の前記光源が配される側端面の延在方向においては、単位面積当りの前記光偏向要素の占める面積は略均一であることを特徴とする導光体である。 In a second aspect of the invention, the light deflection element has a smaller area occupied by the light deflection element as it is closer to the light source in a direction perpendicular to the surface on which the light source is disposed in the first main surface. As the distance from the light source increases, the area occupied by the light deflection element increases, and the light deflection per unit area is arranged in the extending direction of the side end surface where the light source is disposed in the first main surface. The area occupied by the elements is a substantially uniform light guide.
第３の発明は、前記光偏向要素は、前記側端面の直交方向に間隔をおいて複数配置され、前記側端面の延在方向へと延在する凸状、または凹状のシリンドリカル形状、またはプリズム形状であることを特徴とする導光体である。
第４の発明は、前記光偏向要素は、各々が独立した凸状、または凹状のドット形状であることを特徴とする導光体である。
According to a third aspect of the present invention, a plurality of the light deflection elements are arranged at intervals in the orthogonal direction of the side end face, and are convex or concave cylindrical shapes or prisms extending in the extending direction of the side end face. A light guide having a shape.
A fourth invention is a light guide characterized in that each of the light deflecting elements has an independent convex or concave dot shape.
第５の発明は、前記光閉じ込めレンズは、前記側端面の延在方向と直交する方向に延在する、凸状、または凹状のシリンドリカル形状、またはプリズム形状であって、前記側端面の延在方向に密に、または略一定の間隔をおいて複数配置されてなることを特徴とする導光体である。 According to a fifth aspect of the present invention, the optical confinement lens has a convex or concave cylindrical shape or a prism shape extending in a direction orthogonal to the extending direction of the side end surface, and the side end surface extends. A light guide characterized in that a plurality of light guides are arranged densely in the direction or at substantially constant intervals.
第６の発明は、前記光源と、第１〜５の何れか１つに記載の導光体と、前記第１の主面側に、反射シートを備えることを特徴とする照明装置である。
第７の発明は、前記導光体の前記第２主面側に、光の散乱、屈折、吸収、反射の少なくともいずれか１つの機能を有する光学シートを備えることを特徴とする照明装置である。
6th invention is an illuminating device provided with the said light source, the light guide as described in any one of 1st-5th, and a reflective sheet in the said 1st main surface side.
7th invention is an illuminating device provided with the optical sheet which has at least any one function of scattering of light, refraction | bending, absorption, and reflection in the said 2nd main surface side of the said light guide. .
第８の発明は、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、第７の発明に記載される照明装置とを具備することを特徴とする表示装置である。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a display device comprising: an image display element that defines a display image in accordance with transmission / shielding in pixel units; and the illumination device according to the seventh aspect.
本発明によれば、ロール金型を用いた押出成形法によっても作製することができ、エッジライト方式の照明装置における輝度ムラ低減に有効な導光体、及び該導光体を備える照明装置並びに該照明装置を用いた表示装置を提供することが出来る。 According to the present invention, a light guide that can be produced also by an extrusion molding method using a roll mold and is effective in reducing luminance unevenness in an edge light type illumination device, and an illumination device including the light guide, and A display device using the lighting device can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態における導光体７を備える照明装置３、及び該照明装置３を具備する表示装置１の概略断面図であり、各部位の縮図は実際とは一致しない。
図１に示す表示装置１は、画像表示素子２と、この画像表示素子２の光入射側に臨ませて配置された照明装置３を備える。
画像表示素子（液晶表示素子）２は、液晶層９を２つの偏光板１０、１１で挟んで構成されている。
照明装置３は、拡散性光学シート２８、集光シート２０、拡散シート８、導光体（導光板）７、及び反射板５の順に配置した積層体と、導光体７の側面に配置された光源６を少なくとも含んで構成される。この照明装置３は、拡散性光学シート２８を画像表示素子２に臨ませて配置される。
拡散シート８は、導光体７から射出される光を拡散する機能を有する。集光シート２０は拡散シート８によって拡散された光を、観察者側Ｆへと集光する機能を有する。拡散性光学シート２８は、集光シート２０によって集光された光を拡散し、また集光シート２０を保護する機能、及び集光シート２０に形成される周期構造と画像表示素子２の周期構造とによるモアレ干渉縞の発生を抑制する機能を有する。あるいは、集光シート２０によって集光された光の偏光を分離する機能を有していても良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an illuminating
A
The image display element (liquid crystal display element) 2 is configured by sandwiching a
The illuminating
The
光源６としては例えば点光源が挙げられる。点光源としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）が挙げられ、ＬＥＤとしては白色ＬＥＤや光の３原色である赤色、緑色、青色のチップで構成されるＲＧＢ−ＬＥＤ等が挙げられる。または光源６はＣＣＦＬ（冷陰極管）に代表される蛍光管であっても良い。図１では、光源６が導光体７の対向する２つの端面７Ｌ（請求項中の４つの側端面のうち少なくとも１つの側端面に相当）に、その延在方向に複数配置された例を示しているが、これに限らず、１つの端面のみに配置する場合、または４つの端面に配置される場合などもあり得る。また導光体７の形状は、図１に示すような平板形状ではなく、楔形状等であっても良い。
An example of the
導光体７の観察者側Ｆが射出面７ｂ（請求項中の第２主面に相当）であり、射出面７ｂとは反対側の面には光偏向面７ａ（請求項中の第１主面に相当）が形成される。光偏向面７ａには、光源６からの入射光を射出面７ｂ側へと偏向する光偏向要素１８が形成される。光偏向要素１８としては、例えば凹型、または凸型のマイクロレンズ形状やプリズム形状、シリンドリカル形状等の構造物が挙げられる。この光偏向要素１８による射出面７ｂ側への光偏向量は、単位面積当りの光偏向要素１８の占める面積が大きいほど多くなる。
An observer side F of the
図２（ａ）は、光偏光要素１８が凹型のシリンドリカル形状（球面、または非球面形状のレンチキュラーレンズ）である場合の導光体７の斜視図である。
また図２（ｂ）は入射面７Ｌと平行な方向における導光体７の断面図であり、図２（ｃ）は入射面７Ｌと直交する方向における導光体７の断面図である。
図２（ａ）〜（ｃ）に示される導光体７では、入射面７Ｌと直交する方向に間隔をおいて複数の光偏向要素１８が光偏向面７ａに形成されている。入射面７Ｌと直交する方向とは、言い換えると、入射面７Ｌから入射した光源６からの入射光の光軸方向でもある。光偏向要素１８は、入射面７Ｌから入射される光を、射出面７ｂ側へと立ち上げる。光偏向要素１８は一次元方向の疎密パターンであり、入射面７Ｌに近いほど疎（単位面積当りの光偏向要素１８の占める面積が小）となるように配置され、入射面７Ｌから離れるほど密（単位面積当りの光偏向要素１８の占める面積が大）となるように配置される。
FIG. 2A is a perspective view of the
2B is a cross-sectional view of the
In the
そして、導光体７の射出面７ｂには光閉じ込めレンズ１９が形成される。光閉じ込めレンズ１９は、入射面７Ｌと直交する方向に延在するシリンドリカルレンズ１９であり、射出面７ｂ上に規則的に配置される。従って、凹型のシリンドリカル形状である光偏向要素１８と、光閉じ込めレンズ１９とは略直交する。
尚、図２（ａ）では光閉じ込めレンズ１９はレンチキュラー形状で示されているが、例えば断面三角形状のプリズムレンズや台形プリズム、その他多角プリズム、または側面が湾曲したプリズムレンズであっても良い。
A
In FIG. 2A, the
次に、光閉じ込めレンズ１９の効果について図６から図８を用いて説明する。
図６（ａ）は、光閉じ込めレンズ１９が無い導光体７の上面図であり、図６（ｂ）は入射面７Ｌ側から見た図である。長方形である導光体７の長辺のうちの１辺（入射面７Ｌ）の延在方向における中心部のみに光源６が配置された場合の光の振る舞いを図示している。尚、簡略化のため、光偏向要素１８は図示していない。
Next, the effect of the
6A is a top view of the
光閉じ込めレンズ１９が無い場合、光源６から射出された光は、入射面７Ｌから導光体７に入射し、導光体７内部を扇状に広がりながら導光する。図６（ｂ）に示されるように、射出面７ｂに入射した光は、入射面７Ｌと平行な方向における向きが変わらない。
When there is no
一方、図７（ａ）は光閉じ込めレンズ１９が有る導光体７の上面図であり、図７（ｂ）は入射面７Ｌ側から見た図である。図６と同様に、長方形である導光体７の長辺のうちの１辺（入射面７Ｌ）の延在方向における中心部のみに光源６が配置された場合の光の振る舞いを図示している。尚、簡略化のため、光偏向要素１８は図示していない。
On the other hand, FIG. 7A is a top view of the
光閉じ込めレンズ１９がある場合、入射面７Ｌから入射した光は、光閉じ込めレンズ１９の内側面によって、入射面７Ｌと平行な方向における向きを変えながら反射を繰り返して導光する。
When there is the
図８（ａ）、（ｂ）は、導光体７の長辺２辺（入射面７Ｌ）に複数の光源６を配置し、光偏向要素１８は入射面７Ｌに近いほど疎に、離れるほど、すなわち導光体７の中心に近いほど密に配置した場合の輝度分布を示している。つまり、光偏向要素１８は入射面７Ｌと平行な方向は略均一に配置された一次元の疎密パターンである。
また、導光体７は射出面全面を均一な輝度でなくても良い。例えば、導光体７の中心部が最も輝度が高まるように、光偏向要素１８の疎密パターンを形成することが出来る。
8A and 8B, a plurality of
Further, the
図８（ａ）は光閉じ込めレンズ１９が無い場合の輝度分布である。
光偏向要素１８が一次元の疎密パターンである導光体７の射出面７ｂに光閉じ込めレンズ１９が無いと、光源６が配置されない短辺側に三角形状の暗部Ｄが生じてしまう。これは、図６（ａ）、（ｂ）で示されているように、光源６から導光体７に入射した光が扇状に広がって導光することに起因し、複数の光源６による導光の重ね合わせ、そして光源６が配置されない短辺からの光漏れ、また複数の光源６の配置などによって、三角形状の暗部Ｄが生じてしまう。従って、通常は、暗部Ｄが生じないように、そして導光体７の射出面７ｂの中心輝度が高まるように、光偏向要素１８は二次元の疎密パターンで形成する必要がある。
FIG. 8A shows the luminance distribution when the
If the
一方、図８（ｂ）は光閉じ込めレンズ１９が形成された場合の輝度分布である。同様に、光偏向要素１８は導光体７の中心ほど輝度が高くなるよう配置されている。図８（ｂ）でしめされているように、光源６から導光体７に入射した光は扇状に広がらないよう、光閉じ込めレンズ１９によって反射を繰り返して一定の範囲内を略直進するため、図８（ａ）で示されるような暗部Ｄは生じない。
On the other hand, FIG. 8B shows the luminance distribution when the
また、本発明の導光体７を用いた表示装置１は、画面中心ほど輝度が高いことが望ましい。光閉じ込めレンズ１９が形成された導光体７の光偏向要素１８は一次元の疎密であるため、入射面７Ｌと直交する方向については疎密パターンを適宜調整することで、画面中心部の輝度を高めることが可能であるが、入射面７Ｌと平行な方向は略均一である。そこで、複数の光源６への投入電流を調整することで入射面７Ｌと平行な方向についても、画面中心ほど輝度が高くなるよう調整することが可能である。
Moreover, as for the
ここまで光偏向要素１８が凹型のシリンドリカル形状である場合について説明してきたが、これには限らない。図３（ａ）〜（ｃ）は、光偏光要素１８が凸型のシリンドリカル形状である場合を示している。光偏向要素１８が凸型のシリンドリカル形状である場合、射出面７ｂへと導光する光を偏向する効果は、凹型のシリンドリカル形状よりも低い。従って、光偏向要素１８を凸型のシリンドリカル形状で形成する場合は、凹型のシリンドリカル形状に比べて、多くの光偏向要素１８を配置する必要がある。逆に言えば、入射面７Ｌ近傍の光偏向要素１８の数が増えるため、光偏向要素１８の透け防止（光偏向要素１８の隠蔽性）の効果が高まるため望ましい。
The case where the
図４（ａ）〜（ｃ）は、光偏向要素１８が凹型のマイクロドット形状である場合、そして図５（ａ）〜（ｃ）は、光偏向要素１８が凸型のマイクロドット形状である場合を示している。
光偏向要素１８が凹型、及び凸型のマイクロドット形状である場合、光入射面７Ｌと平行な方向には略一定の間隔で形成され、光入射面７Ｌと直交する方向は、光入射面７Ｌに近いほど疎に、離れるほど密に配置される、一次元の疎密パターンである。
4A to 4C show a case where the
When the
ここで、光偏向要素１８は光入射面７Ｌと平行な方向には略一定の間隔で形成されるが、光入射面７Ｌに直交する方向における、光入射面７Ｌからの距離によってその間隔を変えても良い。
例えば、光入射面７Ｌに近いほど、光偏向要素１８は疎に配置されるため、光入射面７Ｌと平行な方向においては、疎な間隔で略一定に配置し、光入射面７Ｌから離れるほど、光偏向要素１８は密に配置されるため、光入射面７Ｌと平行な方向においては、密な間隔で略一定に配置しても良い。
または、光偏向要素１８を不規則に配置しても良い。このとき、光入射面７Ｌと平行な方向においては、単位面積当りの光偏向要素１８が占める割合が略一定となるように配置し、光入射面７Ｌと直交する方向においては、光入射面７Ｌに近いほど疎に、そして離れるほど密となる疎密グラデーションパターンとすることが望ましい。
Here, the
For example, the closer to the
Alternatively, the
本発明の導光体７は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に代表されるアクリル樹脂、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）等の透明樹脂を用いて、当該技術分野では良く知られている押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって、光偏向要素１８、及び光閉じ込めレンズ１９を一体で成形する。または、平板の導光体７を上述した製法で成形した後、光偏向要素１８、及び光閉じ込めレンズ１９を印刷法や、ＵＶ硬化樹脂、放射線硬化樹脂などを用いて形成しても良い。
The
本発明の導光体７は上述した製法のうち、特に押出成形法を用いて、光偏向要素１８と光閉じ込めレンズ１９とを一体に成形することが望ましい。これにより、導光体７を作製するための工程数が減り、またロール・トゥ・ロールでの成形であるため、量産性が高いためである。
本発明の導光体７に形成される光偏向要素１８は一次元方向の疎密パターンであるため、ロール金型の幅方向と一次元方向の疎密方向とを一致させ、ロール金型の周回方向は略一定の間隔で配置することで、ロール・トゥ・ロールでの導光体７の成形が可能となる。
本発明の導光体７は光閉じ込めレンズ１９が同時に形成されるため、光偏向要素１８が一次元の疎密パターンであっても、図８（ａ）に示されるような三角形状の暗部Ｄが生じない導光体７を得ることが出来る。
In the
Since the
Since the
画像表示素子２は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子であることが好ましい。画素単位で光を透過／遮光して画像を表示するものであれば、本実施形態の照明装置３により、観察者側Ｆへの輝度が向上され、光強度の視角度依存性が低減され、さらに、光偏向要素１８の視認性が低減された光を有効に利用して、画像品位の高い画像を表示させることができる。
画像表示素子２は、液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて、画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
The
The
ここまで光偏向要素１８が凹型、または凸型のシリンドリカル形状、またはマイクロドット形状である場合について説明してきたが、これに限らない。例えば、凹型、または凸型のプリズム形状であっても良く、または楕円形状であるマイクロドットやピラミッド形状であるマイクロドットなどであっても良い。
本発明の導光体７は、光偏向要素１８が一次元の疎密パターンで配置される場合に図８（ａ）に示される暗部Ｄが生じるという課題に対して、光閉じ込めレンズ１９によって解決することを目的とするためであり、どのような光偏向要素１８の形状であっても、本発明の主旨を逸脱するものではない。
The case where the
The
以上、本発明の照明装置３、並びに表示装置１の実施形態について説明したが、本発明の照明装置３は表示装置１のみに適用されるものではない。すなわち光源６から射出された光を効率的に集光する機能を有する照明装置３として例えば照明機器などにも使用できることは想像に難しくない。
以下、実施例に基づいて本発明について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
（実施例）
The embodiments of the
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited only to a following example.
(Example)
以下に示す２つの導光体７を作製した。
導光体７は、５１０ｍｍ×９００ｍｍの４０インチサイズの直方体であり、厚みを３．５ｍｍとした。導光体７の２つの短辺（５１０ｍｍ側）を光入射面７Ｌとした。
導光体７の光偏向面７ａに形成される光偏向要素１８を凹型のマイクロレンズ形状とし、光入射面７Ｌに近い領域はマイクロレンズ１８が占める面積を小さくし、光入射面７Ｌから離れるほどマイクロレンズ１８が占める面積が大きくなるよう、一次元の疎密パターンとした。すなわち、導光体７の中心領域が最も密にマイクロレンズ１８が配置される。マイクロレンズ１８の直径は約７０μｍ、高さは約１５μｍとした。
Two
The
The
実施例１の導光体７の射出面７ｂには頂角９０度のプリズムレンズ１９を、光入射面７Ｌの延在方向へと配列するように形成した。プリズムレンズ１９の単位レンズピッチは１００μｍ、レンズ高さを４８μｍとした。
比較例１の導光体７の射出面７ｂは平坦面とした。
実施例１と比較例１とでは、光偏向要素１８の一次元疎密配置を若干異なるパターンとした。これは射出面７ｂに光閉じ込めレンズ１９が形成されるか、または平坦面かによって、導光体７の内部を導光する光の進路が異なるためである。
The
In Example 1 and Comparative Example 1, the one-dimensional sparse and dense arrangement of the
実施例１、比較例１の導光体７の２つの短辺側（光入射面７Ｌ）に光源６としてＬＥＤを複数配置した。導光体７の光偏向面７ａ側には白色で反射率が９８％である光反射シート５を配置し、導光体７の射出面７ｂ側には、マイクロレンズシート８、ＤＢＥＦ−Ｄ（３Ｍ社製）２８の順で配置した照明装置３を得た。そして表示素子２として液晶パネルを更に配置し、表示装置１を得た。
A plurality of LEDs were arranged as the
本実施例で得られた表示装置１の輝度分布を以下のように評価した。
測定機として、ＰｒｏＭｅｔｒｉｃ（Ｒａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ社）を用いて、画面４０インチ全体の輝度分布を測定した。
図９（ａ）に示されるように、画面４０インチの垂直断面（Ａ１断面、Ａ２断面）と水平断面（Ｂ断面）の輝度データを抜き出しプロットした。尚、測定結果はノイズを減らすためにスムージング処理が施されている。光源６が導光体７の２つの短辺に配置されているため、暗部Ｄは図中に示されるように生じることとなる。
The luminance distribution of the
The luminance distribution of the entire 40 inch screen was measured using ProMetric (Radian Imaging) as a measuring instrument.
As shown in FIG. 9A, the luminance data of the vertical cross section (A1 cross section, A2 cross section) and horizontal cross section (B cross section) of 40 inches of the screen were extracted and plotted. The measurement result is subjected to a smoothing process to reduce noise. Since the
図９（ｂ）には水平断面（Ｂ断面）の輝度分布をプロットしている。実施例１、及び比較例１の導光体７の光偏向要素１８は、水平断面方向と平行する方向に、疎密パターンとされる。画面中心の輝度が最も高くなるような湾曲した輝度分布となるように疎密パターンを調整している。
ここから見て取れるように、実施例１の表示装置１は比較例１の表示装置１よりも高輝度を得ることが出来た。これは導光体７の射出面にプリズムレンズを形成することで、導光体７からの射出光が観察者側Ｆへと集光された効果による。
FIG. 9B plots the luminance distribution of the horizontal section (B section). The
As can be seen from this, the
図１０（ａ）、（ｂ）は図９（ａ）で示されるＡ１断面とＡ２断面における輝度分布をプロットしたものである。図１０（ｂ）は比較例１の輝度分布である。輝度分布はほとんどフラットであり、端部の輝度が落ち込んでいることが見て取れる。ここで、Ａ１断面とＡ２断面とではフラットな輝度分布の領域と、輝度が落ち込む端部との境界位置が異なることが見て取れる。
これは暗部Ｄによって、Ａ１断面は端部に低輝度な領域が多くなるためである。
FIGS. 10A and 10B are plots of the luminance distribution in the A1 and A2 cross sections shown in FIG. 9A. FIG. 10B shows the luminance distribution of Comparative Example 1. The luminance distribution is almost flat, and it can be seen that the luminance at the end is lowered. Here, it can be seen that the boundary position between the flat luminance distribution region and the edge where the luminance falls is different between the A1 cross section and the A2 cross section.
This is because the low-brightness area increases at the end of the A1 cross section due to the dark part D.
図１０（ａ）は実施例１の輝度分布である。実施例１は光閉じ込めレンズ１９の効果により、Ａ１断面とＡ２断面とで、フラットな輝度分布の領域と、輝度が落ち込む端部との境界位置がほぼ一致していることが見て取れる。すなわち、三角形状の暗部Ｄがほとんど生じていないことが確認された。
FIG. 10A shows the luminance distribution of the first embodiment. In Example 1, it can be seen that due to the effect of the
Ａ１、Ａ２、Ｂ…断面、Ｄ…暗部、Ｆ…観察者側、Ｋ…光、１…表示装置、２…液晶パネル、３…照明装置、５…反射板（反射シート）、６…光源、７…導光板（導光体）、７ａ…光偏向面、７ｂ…射出面、７Ｌ…入射面、８…拡散シート、マイクロレンズシート、９…液晶層、１０、１１…偏光板、１８…光偏向要素、１９…光閉じ込めレンズ、２０…集光シート、２８…拡散性光学シート。
A1, A2, B ... cross section, D ... dark part, F ... observer side, K ... light, 1 ... display device, 2 ... liquid crystal panel, 3 ... lighting device, 5 ... reflector (reflective sheet), 6 ... light source, DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記導光体は、第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、前記第１主面と前記第２主面とを接続する４つの側端面を有し、
前記４つの側端面の少なくとも１つの側端面に臨む複数の光源が、該側端面の延在方向に並べて配置され、
前記第１主面には、前記導光体内を導光する光を前記第２主面側に偏向する光偏向要素が形成され、
前記第２主面には、前記側端面の延在方向と直交する方向に延在し、前記導光体内部を導光する光の光路を規制する光閉じ込めレンズが形成されている、
ことを特徴とする導光体。 A translucent light guide,
The light guide has a first main surface, a second main surface facing the first main surface, and four side end surfaces connecting the first main surface and the second main surface,
A plurality of light sources facing at least one side end face of the four side end faces are arranged side by side in the extending direction of the side end face,
The first main surface is formed with a light deflection element that deflects light guided through the light guide body toward the second main surface,
The second main surface is formed with a light confinement lens that extends in a direction orthogonal to the extending direction of the side end surface and restricts an optical path of light guided through the inside of the light guide.
A light guide characterized by that.
前記第１主面内の前記光源が配される面に直交する方向においては、前記光源に近いほど、前記光偏向要素の占める面積が少なく、前記光源から離れるほど、前記光偏向要素の占める面積が多くなる疎密分布で配され、
前記第１主面内の前記光源が配される側端面の延在方向においては、単位面積当りの前記光偏向要素の占める面積は略均一であることを特徴とする請求項１に記載の導光体。 The light deflection element is
In the direction perpendicular to the surface on which the light source is disposed in the first main surface, the area occupied by the light deflection element is smaller as it is closer to the light source, and the area occupied by the light deflection element is further away from the light source. Are arranged in a sparse and dense distribution,
2. The guide according to claim 1, wherein an area occupied by the light deflection element per unit area is substantially uniform in an extending direction of a side end surface on which the light source is disposed in the first main surface. Light body.
前記側端面の延在方向に密に、または略一定の間隔をおいて複数配置されてなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の導光体。 The optical confinement lens has a convex or concave cylindrical shape or a prism shape extending in a direction orthogonal to the extending direction of the side end surface,
5. The light guide according to claim 1, wherein a plurality of the light guides are arranged densely or substantially at regular intervals in the extending direction of the side end faces.
請求項１〜５の何れか１項に記載の導光体と、
前記第１の主面側に、反射シートを備えることを特徴とする照明装置。 The light source;
The light guide according to any one of claims 1 to 5,
A lighting device comprising a reflective sheet on the first main surface side.
請求項７に記載される照明装置と、
を具備することを特徴とする表示装置。 An image display element that defines a display image according to transmission / shading in pixel units;
A lighting device according to claim 7;
A display device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011065452A JP2012204042A (en) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Light guide, lighting device having the same, and display device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP (1) | JP2012204042A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014181865A1 (en) * | 2013-05-10 | 2017-02-23 | 株式会社クラレ | Lighting device |
-
2011
- 2011-03-24 JP JP2011065452A patent/JP2012204042A/en not_active Withdrawn
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