JP2013201069A - Light guide plate, lighting device having light guide plate, and display device - Google Patents

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Kunihiro Kuramochi
邦裕 倉持
Takayuki Fujiwara
隆之 藤原
Satoru Hayasaka
哲 早坂
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Toppan Printing Co Ltd
凸版印刷株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that, unless a concavo-convex shape is formed, a flat portion of a first main face of a shape-given light guide body has an optical adhesion at an interface between the flat portion of the first main face and a reflection sheet, light is scattered to cause local brightness, thereby, the local brightness is visually perceived as a bright spot in a region where the flat portion of the first main face and the reflection sheet are optically adhered.SOLUTION: Unit concavo-convex shape is formed on a flat portion of a first main face of a shape-given light guide body, thus, optical adhesion on an interface between the shape-given light guide body and the reflection sheet is eliminated to make a bright spot hardly perceived visually, and a uniformity of luminance of the shape-given light guide body is improved, and further, luminance uniformity of a display device is improved.

Description

本発明は、主に照明光路制御に使用される導光体、照明装置および表示装置に関するものである。   The present invention relates to a light guide, an illumination device, and a display device that are mainly used for illumination optical path control.
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、パネルの背面側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 side 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、光源として複数の冷陰極管や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である(例えば、特許文献1参照)。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。また、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 illumination device, a plurality of cold-cathode tubes and LEDs as light sources are arranged on an end face of a light-transmitting 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, a light deflection element formed on a light deflection surface is generally printed with white ink in a dot shape (see, 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. Also, light absorption by white ink cannot be ignored.
そこで最近では、マイクロレンズによる光偏向要素をインクジェット法によって導光板の光偏向面に形成する方法や、レーザーアブレーション法によって光偏向要素を導光板の光偏向面に形成する方法や、V字型やU字型の形状やその他様々な形状の溝から成る光偏向要素を導光板の光偏向面に一体形成する方法などが提案されている(例えば、特許文献2参照)。これらの方法では、白色インキの印刷とは違い、導光板の光偏向面における光偏向要素の部分で、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、白色インキをドット状に印刷して光偏向要素を形成する方法と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 light deflection element by a microlens on a 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 on a light deflection surface of a light guide plate, There has been proposed a method of integrally forming a light deflection element composed of a U-shaped groove and various other shaped grooves on a light deflection surface of a light guide plate (for example, see Patent Document 2). In these methods, unlike white ink printing, light deflection elements on the light deflection surface of the light guide plate use reflection, refraction, and transmission due to the refractive index difference between the resin of the light guide plate and air. , Light absorption hardly occurs. Therefore, it is possible to obtain a light guide plate with high light extraction efficiency as compared with a method of forming a light deflection element by printing white ink in dots.
特開平1−241590号公報JP-A-1-241590 特開2000−89033号公報JP 2000-89033 A
しかしながら、賦形導光体(導光板)の第1主面が平坦部を有している場合、第1主面の平坦部と反射シートとの界面で光学密着が生じる。第1主面の平坦部と反射シートとが光学密着している領域では、光が散乱され局所的に明るくなることによって、当該領域が輝点として視認されてしまう問題がある。   However, when the first main surface of the shaped light guide (light guide plate) has a flat portion, optical adhesion occurs at the interface between the flat portion of the first main surface and the reflection sheet. In a region where the flat portion of the first main surface and the reflection sheet are in optical contact, there is a problem that the region is visually recognized as a bright spot by scattering light and locally brightening.
それ故に、本発明は、輝度の均一性に優れた賦形導光体及びこれを備えた表示装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a shaped light guide excellent in luminance uniformity and a display device including the shaped light guide.
透光性の導光体であって、第1主面と、第1主面と対向する第2主面と、第1主面と第2主面とを接続する4つ以上の側端面とを備え、4つ以上の側端面の少なくとも1つは、複数の光源から出射された光が入射する入射面であり、第1主面には、4つ以上の側端面の少なくとも1つから入射した光を第2主面側へと偏向する、複数の凹形状の光偏向要素が形成され、第1主面上の光偏向要素が設けられていない領域の一部または全部に、単位凹凸形状が設けられることを特徴とする。   A translucent light guide, a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and four or more side end surfaces connecting the first main surface and the second main surface; And at least one of the four or more side end surfaces is an incident surface on which light emitted from the plurality of light sources is incident, and the first main surface is incident from at least one of the four or more side end surfaces. A plurality of concave light deflecting elements are formed to deflect the emitted light toward the second main surface, and a unit uneven shape is formed on a part or all of the region on the first main surface where the light deflecting elements are not provided. Is provided.
また、単位凹凸形状の最大の深さが、0.5μm以上3μm以下であることを特徴とする。   Further, the maximum depth of the unit uneven shape is 0.5 μm or more and 3 μm or less.
また、単位凹凸形状を有する領域の中心線平均荒さ(Ra)が、0.05μm以上0.2μm以下であることを特徴とする。   In addition, the center line average roughness (Ra) of the region having the unit concavo-convex shape is 0.05 μm or more and 0.2 μm or less.
また、導光体の第1主面上の前記光偏向要素が設けられていない領域の面積に対し、単位凹凸形状を有する領域の面積の割合が、50%以上100%以下であることを特徴とする。   Further, the ratio of the area of the region having the unit uneven shape to the area of the region where the light deflection element is not provided on the first main surface of the light guide is 50% or more and 100% or less. And
また、上記の導光体を備える、照明装置である。   Moreover, it is an illuminating device provided with said light guide.
また、上記の照明装置を備える、表示装置である。   Moreover, it is a display apparatus provided with said illuminating device.
本発明によれば、賦形導光体の第1主面の平坦部に、凹凸形状を形成することにより、賦形導光体と反射シートとの界面での光学密着が解消される事により輝点が視認されなくなり、賦形導光体の輝度均一性が向上し、更には表示装置の輝度均一性も向上する。   According to the present invention, by forming an uneven shape on the flat portion of the first main surface of the shaped light guide, the optical adhesion at the interface between the shaped light guide and the reflective sheet is eliminated. The bright spot is not visually recognized, the luminance uniformity of the shaped light guide is improved, and the luminance uniformity of the display device is also improved.
本発明のエッジライト方式の表示装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the display apparatus of the edge light system of this invention 本発明の導光体の一部を示す斜視図The perspective view which shows a part of light guide of this invention 本発明の導光体の第1主面を簡易的に示した図The figure which showed the 1st main surface of the light guide of this invention simply (a)単位凹凸形状を有さない導光体内部を進行する光を表す図、(b)単位凹凸形状を有する導光体内部を進行する光を表す図(A) The figure showing the light which advances the inside of a light guide which does not have a unit uneven | corrugated shape, (b) The figure showing the light which advances the inside of a light guide which has a unit uneven | corrugated shape 単位凹凸形状を有する平坦部の拡大断面図Enlarged cross-sectional view of a flat part with unit irregularities 金型の斜視図Perspective view of mold (a)金型に単位凹凸形状を形成する加工方法の1例を示す図、(b)金型に光偏向要素を形成する加工方法の第1の例を示す図、(c)金型に光偏向要素を形成する加工方法の第2の例を示す図(A) The figure which shows one example of the processing method which forms unit uneven | corrugated shape in a metal mold | die, (b) The figure which shows the 1st example of the processing method which forms an optical deflection | deviation element in a metal mold | die, (c) The figure which shows the 2nd example of the processing method which forms an optical deflection | deviation element. 押出機の概略図Schematic diagram of the extruder
以下、導光体と導光板は同じものを指す。図1に、本発明に係るエッジライト方式の表示装置1の構成を示す。表示装置1は、照明装置3と、液晶パネル2とからなる。図1においてFの方向にいる観察者に向けて表示装置1が画像を表示して、観察者に観察させる。   Hereinafter, the light guide and the light guide plate refer to the same thing. FIG. 1 shows a configuration of an edge light type display device 1 according to the present invention. The display device 1 includes a lighting device 3 and a liquid crystal panel 2. In FIG. 1, the display device 1 displays an image toward an observer who is in the direction F, and causes the observer to observe.
照明装置3は、光源6から射出された光を、液晶パネル2に向かう射出光Kに偏向する役割を担う。導光体7は照明装置3の筐体5に収められている。また、導光体7と筐体5の間には反射シート4が設けられている。光源6からの光は、導光体7の側端面7Lに入射する。光は第1主面7aの光偏向要素18で偏向され、第2主面7bより射出される。第2主面7bが光学要素19を有するときは光学要素19より射出される。光はそのあと拡散シート8、プリズムシート20、偏光分離シート28を透過し照明装置3からの射出光Kとして、Fの方向にいる観察者に向けて射出される。   The illuminating device 3 plays a role of deflecting the light emitted from the light source 6 to the emitted light K directed toward the liquid crystal panel 2. The light guide 7 is housed in the housing 5 of the lighting device 3. A reflective sheet 4 is provided between the light guide 7 and the housing 5. The light from the light source 6 is incident on the side end surface 7L of the light guide 7. The light is deflected by the light deflection element 18 on the first main surface 7a and is emitted from the second main surface 7b. When the second main surface 7 b has the optical element 19, the light is emitted from the optical element 19. The light then passes through the diffusion sheet 8, the prism sheet 20, and the polarization separation sheet 28, and is emitted toward the observer in the direction F as the emitted light K from the illumination device 3.
図2に、本発明に係る導光体7の一部の斜視図を示す。光が入射する側端面7L、第1主面7a、第2主面7bを有している。第1主面7aには複数のドット状に配置された光偏向要素18が形成され、第2主面7bには、レンズである光学要素19が隙間なく並べられている。なお、光の入射がない側端面は7Sとする。   FIG. 2 shows a perspective view of a part of the light guide 7 according to the present invention. It has a side end surface 7L on which light is incident, a first main surface 7a, and a second main surface 7b. Optical deflection elements 18 arranged in a plurality of dots are formed on the first main surface 7a, and optical elements 19 as lenses are arranged without gaps on the second main surface 7b. The side end surface where no light is incident is 7S.
導光体7の材料として、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、AS樹脂、MS樹脂などの透明樹脂を用いることができる。導光体7を成形する手段として、射出成形や押し出し成形、キャストで四角い樹脂の板状に成形するなどの手段を採用することができる。   As a material for the light guide 7, a transparent resin such as acrylic, polycarbonate, polystyrene, AS resin, or MS resin can be used. As a means for forming the light guide 7, means such as injection molding, extrusion molding, or casting to form a square resin plate can be employed.
(光偏向要素18)
光偏向要素18は第1主面7aの表面に形成した複数の立体的なドット状の形状であり、凸状や凹状の様々なドット状の形状に形成することができる。すなわち、光偏向要素18の形状は、半球状ドット、角錐状ドット、立方体などの形状に形成することもできる。光偏向要素18の形状は特に限定されない。しかしながら、傷つきにくさの観点から、凹形状が好ましく、第1主面7aからの深さが5μm以上70μm以下の凹形状ドットであることが、さらに好ましい。5μm未満では傷つきやすくなる。一方、70μmより深い場合は、光偏向要素18間に異物が入ってしまった場合に取り除くのが非常に困難になる。なお、光偏向要素18は光源6からの距離によってドットのサイズ、形状、配置間隔のいずれかが異なり、光偏向要素18を二次元方向に連続的に配置することで、側端面7Lから入射する入射光を効率良く射出面へと導く。
(Light deflection element 18)
The light deflection element 18 has a plurality of three-dimensional dot shapes formed on the surface of the first main surface 7a, and can be formed in various dot shapes such as a convex shape and a concave shape. That is, the shape of the light deflection element 18 can be formed in the shape of a hemispherical dot, a pyramidal dot, a cube, or the like. The shape of the light deflection element 18 is not particularly limited. However, from the viewpoint of being hard to be damaged, the concave shape is preferable, and it is more preferable that the depth is 5 μm or more and 70 μm or less from the first main surface 7a. If it is less than 5 μm, it tends to be damaged. On the other hand, when it is deeper than 70 μm, it becomes very difficult to remove a foreign substance that has entered between the light deflection elements 18. The light deflection element 18 is different in dot size, shape, or arrangement interval depending on the distance from the light source 6, and is incident from the side end face 7L by continuously arranging the light deflection elements 18 in a two-dimensional direction. The incident light is efficiently guided to the exit surface.
(単位凹凸形状33aを有した領域33)
図3に、第1主面7aに、単位凹凸形状33aを有する領域33を形成した導光体7の平面図を示す。また、図4(a)に単位凹凸形状33aを有する領域33を形成しない導光体7内部を光が進行する図を示し、図4(b)に単位凹凸形状33aを有する領域33を形成した導光体7内部を光が進行する図を示す。第1主面7aの表面に形成した光偏向要素18が凸状形状の場合は問題がないが、光偏向要素18が凹状形状の場合には、第1主面7aと反射シート4との界面で光学密着が生じると、図4(a)に示すように、光学密着している領域で光が散乱され局所的に明るくなる事で、輝点が視認されてしまう問題がある。これに対して図4(b)に示すように、第1主面7aの平坦部32に、単位凹凸形状33aを有する領域33を形成すると、第1主面7aと反射シート4との界面での光学密着が解消され、輝点が視認されなくなる。
(Region 33 having unit uneven shape 33a)
FIG. 3 is a plan view of the light guide 7 in which the region 33 having the unit uneven shape 33a is formed on the first main surface 7a. FIG. 4A shows a diagram in which light travels inside the light guide 7 where the region 33 having the unit uneven shape 33a is not formed, and FIG. 4B shows the region 33 having the unit uneven shape 33a formed. The figure which light advances the inside of the light guide 7 is shown. There is no problem when the light deflection element 18 formed on the surface of the first main surface 7a has a convex shape, but when the light deflection element 18 has a concave shape, the interface between the first main surface 7a and the reflection sheet 4 is satisfactory. When optical contact occurs, as shown in FIG. 4A, there is a problem that a bright spot is visually recognized because light is scattered and locally brightened in the optically contacted region. On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the region 33 having the unit uneven shape 33a is formed in the flat portion 32 of the first main surface 7a, the interface between the first main surface 7a and the reflection sheet 4 is formed. The optical adhesion is eliminated, and the bright spot is not visually recognized.
図5に、単位凹凸形状33aを有する領域33の拡大断面図を示す。単位凹凸形状33aの最大の深さ33bは、平坦部32上に形成した単位凹凸形状33aの高低差を意味している。最大の深さ33bは0.5μm以上3μm以下にすることが望ましい。最大の深さ33bが0.5μm以下では光学密着が生じてしまい、輝点が視認されてしまう。一方、最大の深さ33bが3μm以上あると、光源6から入射した光が単位凹凸形状33aによって第2主面7b側に偏向されてしまい画面全体の輝度を均一にすることが出来ない。   In FIG. 5, the expanded sectional view of the area | region 33 which has the unit uneven | corrugated shape 33a is shown. The maximum depth 33b of the unit concavo-convex shape 33a means a height difference of the unit concavo-convex shape 33a formed on the flat portion 32. The maximum depth 33b is preferably 0.5 μm or more and 3 μm or less. When the maximum depth 33b is 0.5 μm or less, optical adhesion occurs, and a bright spot is visually recognized. On the other hand, if the maximum depth 33b is 3 μm or more, the light incident from the light source 6 is deflected to the second main surface 7b side by the unit uneven shape 33a, and the luminance of the entire screen cannot be made uniform.
次に、単位凹凸形状33aを有する領域33の表面粗さについて説明する。単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さはRa0.05μm以上0.2μm以下が望ましい。単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さがRa0.05μm以下では光学密着が生じてしまい、輝点が視認されてしまう。一方、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さがRa0.2μm以上であると、光源6から入射した光が単位凹凸形状33aによって第2主面7b側に変向されてしまい画面全体の輝度を均一にすることが出来ない。   Next, the surface roughness of the region 33 having the unit uneven shape 33a will be described. The center line average roughness of the region 33 having the unit uneven shape 33a is preferably Ra 0.05 μm or more and 0.2 μm or less. When the center line average roughness of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a is Ra 0.05 μm or less, optical adhesion occurs, and a bright spot is visually recognized. On the other hand, if the center line average roughness of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a is Ra 0.2 μm or more, the light incident from the light source 6 is redirected to the second main surface 7b side by the unit concavo-convex shape 33a. The overall brightness cannot be made uniform.
次に、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が、50%以上100%以下が望ましい。ここで言う100%とは平坦部32の全面積に単位凹凸形状33aを有する領域33が形成されていること指す。平坦部32に形成した単位凹凸形状33aを有する領域33の面積が、平坦部32の面積の50%以下であると、反射シート4との光学密着する領域が広範囲となってしまい、光源6付近では光が散乱され局所的に明るくなる事で輝点として視認されてしまうため、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合は50%以上が望ましい。   Next, the ratio of the area of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a to the area of the flat portion 32 of the first main surface 7a is desirably 50% or more and 100% or less. Here, 100% means that the region 33 having the unit concavo-convex shape 33 a is formed in the entire area of the flat portion 32. If the area of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a formed in the flat portion 32 is 50% or less of the area of the flat portion 32, the region in optical contact with the reflection sheet 4 becomes wide, and the vicinity of the light source 6 In this case, since the light is scattered and brightened locally, it is visually recognized as a bright spot. Therefore, the area ratio of the region 33 having the unit uneven shape 33a is 50% with respect to the area of the flat portion 32 of the first main surface 7a. The above is desirable.
(光学要素19)
第2主面7bに形成する光学要素19は、様々な素材、形状を採用することができる。例えば、光学要素19を第2主面7bに、UV硬化性樹脂で形成されたレンズで形成してもよい。また、光学要素19は、機械加工で作成された第2主面7bに凸形状のレンズで形成してもよい。また、光学要素19は、型によって第2主面7bに作成した凹もしくは凸形状のレンズで形成してもよい。レンズは導光体7を形成する際に型に入れて作成してもよいし、導光体7を形成後に熱した型で作成しても良い。レンズの形状としては、当該分野でよく知られたプリズムレンズ、レンチキュラーレンズ、台形レンズなどに形成することができる。レンチキュラーレンズを形成する場合は、図2のように、シリンドリカル形状構造体を一次元方向に連続的に配置した光学要素19を形成することができる。
(Optical element 19)
The optical element 19 formed on the second main surface 7b can employ various materials and shapes. For example, the optical element 19 may be formed of a lens made of a UV curable resin on the second main surface 7b. The optical element 19 may be formed of a convex lens on the second main surface 7b created by machining. The optical element 19 may be formed of a concave or convex lens formed on the second main surface 7b by a mold. The lens may be formed in a mold when the light guide 7 is formed, or may be formed with a heated mold after the light guide 7 is formed. The shape of the lens can be a prism lens, a lenticular lens, a trapezoid lens or the like well known in the art. When forming a lenticular lens, as shown in FIG. 2, an optical element 19 in which cylindrical structures are continuously arranged in a one-dimensional direction can be formed.
光学要素19は、導光体7の機能を考えた場合、必須ではない。その場合、第2主面7bはただの平面となり、光学要素19は省くことができる。しかしながら、光学要素19は光偏向要素18とは異なり、隙間なくならべるため、光学要素19があれば第2主面7bにおいて保護フィルムを剥がす際に問題は生じない。したがって、保護フィルムの剥がしやすさの観点からは、光学要素19があったほうがより好ましい。   The optical element 19 is not essential when considering the function of the light guide 7. In that case, the second main surface 7b is merely a flat surface, and the optical element 19 can be omitted. However, since the optical element 19 is different from the light deflection element 18 and has a gap, there is no problem when the protective film is peeled off from the second main surface 7b if the optical element 19 is present. Therefore, the optical element 19 is more preferable from the viewpoint of easy removal of the protective film.
(第1主面7aの製造方法)
以下では、金型30を用いて、第1主面7aを製造する製造方法を説明する。まず、第1主面7aの母体となる金型30の製造方法について説明する。図6に金型30も斜視図を示す。円筒形状の金型30の表面に、平坦部32と単位凹凸形状33aを有した領域33と光偏向要素18とを形成する土台にするための、光学的構造体形成部31を形成する。
(Manufacturing method of the 1st main surface 7a)
Below, the manufacturing method which manufactures the 1st main surface 7a using the metal mold | die 30 is demonstrated. First, the manufacturing method of the metal mold | die 30 used as the base body of the 1st main surface 7a is demonstrated. FIG. 6 shows a perspective view of the mold 30 as well. On the surface of the cylindrical mold 30, an optical structure forming part 31 is formed to serve as a base for forming the flat part 32, the region 33 having the unit uneven shape 33 a, and the light deflection element 18.
次に、単位凹凸形状33aを有した領域33の加工方法について説明する。図7(a)に、金型30に単位凹凸形状33aを形成する加工方法の一例の図を示す。単位凹凸形状33aを形成するために所望の形状を有する切削工具40と、金型30とを金型加工機に取付ける。金型30を回転させながら切削工具40を押し当てると、金型30の表面に所望の単位凹凸形状33aを有した領域33が加工出来る。また、上述した製造方法以外でもサンドブラスト等も一般的に知られている。単位凹凸形状33aを有した領域33を形成する加工方法は、特に限定されるものではない。   Next, the processing method of the area | region 33 which has the unit uneven | corrugated shape 33a is demonstrated. FIG. 7A shows an example of a processing method for forming the unit uneven shape 33 a in the mold 30. In order to form the unit uneven shape 33a, the cutting tool 40 having a desired shape and the die 30 are attached to the die processing machine. When the cutting tool 40 is pressed while the mold 30 is rotated, a region 33 having a desired unit concavo-convex shape 33 a can be processed on the surface of the mold 30. In addition to the manufacturing method described above, sandblasting is generally known. The processing method for forming the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a is not particularly limited.
次に、光偏向要素18の加工方法を説明する。   Next, a processing method of the light deflection element 18 will be described.
(円周方向への加工)
図7(b)に、金型30に光偏向要素18を形成する加工方法の第1の例の図を示す。光偏向要素18を形成するために所望の形状を有する切削工具40と、金型30とを金型加工機に取付け、金型30を回転させながら切削工具40を前後方向に振幅させることで、金型30の表面の円周方向に凹状形状の光偏向要素18を形成することができる。また、上述した製造方法以外でもエッチング等も一般的に知られている。光偏向要素18を形成する加工方法は、特に限定されるものではない。
(Processing in the circumferential direction)
FIG. 7B shows a diagram of a first example of a processing method for forming the light deflection element 18 on the mold 30. A cutting tool 40 having a desired shape for forming the light deflection element 18 and a die 30 are attached to a die processing machine, and the cutting tool 40 is made to swing in the front-rear direction while rotating the die 30. A concave light deflecting element 18 can be formed in the circumferential direction of the surface of the mold 30. Etching and the like are generally known in addition to the manufacturing method described above. The processing method for forming the light deflection element 18 is not particularly limited.
(長手方向への加工)
図7(c)に、金型30に光偏向要素18を形成する加工方法の第2の例の図を示す。光偏向要素18を形成するために所望の形状を有する切削工具40と、金型30とを金型加工機に取り付け、金型30は無回転のまま切削工具40を前後方向に振幅させつつ長手方向へ移動させることで、金型30の表面の長手方向に凹状形状の光偏向要素18を形成することができる。また、上述した製造方法以外でもエッチング等も一般的に知られている。光偏向要素18を形成する加工方法は、特に限定されるものではない。
(Processing in the longitudinal direction)
FIG. 7C shows a second example of the processing method for forming the light deflection element 18 on the mold 30. A cutting tool 40 having a desired shape for forming the light deflection element 18 and a mold 30 are attached to a mold processing machine, and the mold 30 is not rotated and is longitudinally rotated with the cutting tool 40 being oscillated in the front-rear direction. By moving in the direction, the light deflecting element 18 having a concave shape in the longitudinal direction of the surface of the mold 30 can be formed. Etching and the like are generally known in addition to the manufacturing method described above. The processing method for forming the light deflection element 18 is not particularly limited.
次に、金型30を用いて複版ロール35を形成する。   Next, the duplicate roll 35 is formed using the mold 30.
図8に、押出機の概略図を示す。上記で、形成した複版ロール35を、押出機37の一対の形成ロール38の一方側に設置する。複版ロール35と形成ロール38との近接した隙間に導光体7のシートを押し出して、導光体7のシートに転写する。押し出し成型された導光体7のシートを第2の形成ロール39によって成型することで、導光体7の第1主面7aに光偏向要素18と単位凹凸形状33aを有した領域33とを有するシートを形成することができる。   FIG. 8 shows a schematic view of the extruder. The duplication roll 35 thus formed is placed on one side of the pair of forming rolls 38 of the extruder 37. The sheet of the light guide 7 is pushed out into the gap between the duplication roll 35 and the forming roll 38 and transferred to the sheet of the light guide 7. By molding the extruded sheet of the light guide 7 by the second forming roll 39, the light deflection element 18 and the region 33 having the unit uneven shape 33a are formed on the first main surface 7a of the light guide 7. The sheet | seat which has can be formed.
(導光体および複版ロールの成型材料)
次に、導光体7および複版ロール35の成型材料を説明する。導光体7を金型30で成型して形成する際の導光体7の成型材料としては、光源部から射出される光の波長に対して光透過性を有するものを用いる。例えば、光学用部材に使用可能なプラスチック材料を用いることができ、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、MS(アクリルとスチレンの共重合体)樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂、あるいはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等のオリゴマーまたはアクリレート系等からなる放射線硬化性樹脂などの透明樹脂が挙げられる。
(Golding material for light guide and duplication roll)
Next, molding materials for the light guide 7 and the duplicate roll 35 will be described. As a molding material of the light guide 7 when the light guide 7 is formed by molding with the mold 30, a material having optical transparency with respect to the wavelength of light emitted from the light source unit is used. For example, plastic materials that can be used for optical members can be used. Polyester resin, acrylic resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, MS (acrylic and styrene copolymer) resin, polymethylpentene resin, cycloolefin polymer, etc. And a transparent resin such as a radiation curable resin made of an oligomer such as polyester acrylate, urethane acrylate, epoxy acrylate, or acrylate.
また、導光体7および複版ロール35は、単層構造でも複層構造でもよい。そして、導光体7は、上述のような材料を金型に流し込み凝固させることで成型して製造できる。   In addition, the light guide 7 and the multi-version roll 35 may have a single-layer structure or a multi-layer structure. The light guide 7 can be manufactured by casting the material as described above into a mold and solidifying it.
(導光体および複版ロールをUV硬化させて成型材料)
また、導光体7および複版ロール35はUV硬化法で成型して製造してもよい。導光体7をUV硬化法で成型する場合、シート状の基材である基部上にUV硬化性の樹脂を塗布し、所望の形状の金型30を押し当てる。その後にUV照射して基部と光学突部および光学要素からなる導光体7を得る。シート状の基材としては、当該分野でよく知られたPET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレンのフィルムなどを用いることができる。
(Molding material by UV curing light guide and duplication roll)
Further, the light guide 7 and the duplicate roll 35 may be manufactured by being molded by a UV curing method. When the light guide 7 is molded by the UV curing method, a UV curable resin is applied on a base portion which is a sheet-like base material, and a mold 30 having a desired shape is pressed. Thereafter, UV light irradiation is performed to obtain a light guide body 7 including a base portion, an optical protrusion, and an optical element. As a sheet-like base material, a well-known PET (polyethylene terephthalate), polycarbonate, acrylic, or polypropylene film can be used.
なお、導光体7についての代表的な作製例を説明してきたが、光学特性を達成することができれば、上記以外の材料や構造、プロセスなどを使用して作製することができる。導光体7の作製方法は、特に限定されるものではない。   In addition, although the typical preparation example about the light guide 7 was demonstrated, if an optical characteristic can be achieved, it can manufacture using materials, structures, processes, etc. other than the above. The manufacturing method of the light guide 7 is not specifically limited.
導光体7を作製するための母体となる金型30の製造方法について説明する。今回の実施例では切削法を用いて、単位凹凸形状33aを有した領域33および光偏向要素18を形成した。   A method for manufacturing the mold 30 that is a base for producing the light guide 7 will be described. In the present example, the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a and the light deflection element 18 were formed by using a cutting method.
まず、金型30へ単位凹凸形状33aを有した領域33を以下のように加工した。所望の形状を有する切削工具40と、金型30とを金型加工機に取付け、金型30を回転させながら、切削工具40を押し当てることで金型30の表面に所望の単位凹凸形状33aを有した領域33を加工した。   First, the area | region 33 which has the unit uneven | corrugated shape 33a to the metal mold | die 30 was processed as follows. A cutting tool 40 having a desired shape and a die 30 are attached to a die processing machine, and a desired unit uneven shape 33a is applied to the surface of the die 30 by pressing the cutting tool 40 while rotating the die 30. The region 33 having
次に、加工した金型30の円周方向に光偏向要素18を以下のように加工した。所望の形状を有する切削工具40と、金型30とを金型加工機に取付け、金型30を回転させながら切削工具40を前後方向に振幅させることで、金型30の表面の円周方向に凹状形状の光偏向要素18を加工した。   Next, the optical deflection element 18 was processed in the circumferential direction of the processed mold 30 as follows. A cutting tool 40 having a desired shape and a die 30 are attached to a die processing machine, and the cutting tool 40 is swung in the front-rear direction while rotating the die 30, so that the circumferential direction of the surface of the die 30 A concave-shaped light deflecting element 18 was processed.
上記で加工した金型30を用いて、複版ロール35形成した。次に、形成した複版ロール35を用いて、押出成型により導光体7のシートに転写することで、導光体7の第1主面7aに単位凹凸形状33aを有した領域33および光偏向要素18を形成した。   A duplicate roll 35 was formed using the mold 30 processed as described above. Next, by transferring to the sheet of the light guide 7 by extrusion molding using the formed duplication roll 35, the region 33 having the unit uneven shape 33a on the first main surface 7a of the light guide 7 and the light A deflection element 18 was formed.
(実施例1)
設定値として、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bを0.5μm、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さを0.07μm、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が50%となるように金型30を作製した。
Example 1
As the set values, the maximum depth 33b of the unit concavo-convex shape 33a is 0.5 μm, the center line average roughness of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a is 0.07 μm, and the area of the flat portion 32 of the first main surface 7a is set. On the other hand, the mold 30 was fabricated so that the area ratio of the region 33 having the unit uneven shape 33a was 50%.
(実施例2)
次に、設定値として、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bを0.5μm、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さを0.11μm、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が84%となるように金型30を作製した。
(Example 2)
Next, as the set values, the maximum depth 33b of the unit uneven shape 33a is 0.5 μm, the center line average roughness of the region 33 having the unit uneven shape 33a is 0.11 μm, and the flat portion 32 of the first main surface 7a. The mold 30 was fabricated so that the area ratio of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a was 84% with respect to the area.
(実施例3)
次に、設定値として、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bを0.5μm、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さを0.18μm、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が100%となるように金型30を作製した。
(Example 3)
Next, as setting values, the maximum depth 33b of the unit uneven shape 33a is 0.5 μm, the center line average roughness of the region 33 having the unit uneven shape 33a is 0.18 μm, and the flat portion 32 of the first main surface 7a. The mold 30 was fabricated so that the area ratio of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a to 100% was 100%.
(実施例4)
次に、設定値として、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bを1.0μm、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さを0.12μm、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が78%となるように金型30を作製した。
Example 4
Next, as setting values, the maximum depth 33b of the unit uneven shape 33a is 1.0 μm, the center line average roughness of the region 33 having the unit uneven shape 33a is 0.12 μm, and the flat portion 32 of the first main surface 7a. The mold 30 was fabricated so that the area ratio of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a to 78% was 78%.
(実施例5)
次に、設定値として、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bを1.0μm、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さを0.19μm、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が56%となるように金型30を作製した。
(Example 5)
Next, as the set values, the maximum depth 33b of the unit concavo-convex shape 33a is 1.0 μm, the center line average roughness of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a is 0.19 μm, and the flat portion 32 of the first main surface 7a. The mold 30 was manufactured so that the area ratio of the region 33 having the unit uneven shape 33a was 56% with respect to the area.
(実施例6)
次に、設定値として、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bを2.0μm、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さを0.14μm、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が87%となるように金型30を作製した。
(Example 6)
Next, as a set value, the maximum depth 33b of the unit uneven shape 33a is 2.0 μm, the center line average roughness of the region 33 having the unit uneven shape 33a is 0.14 μm, and the flat portion 32 of the first main surface 7a. The mold 30 was fabricated so that the area ratio of the region 33 having the unit uneven shape 33a was 87% with respect to the area.
(実施例7)
次に、設定値として、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bを2.5μm、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さを0.15μm、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が54%となるように金型30を作製した。
(Example 7)
Next, as setting values, the maximum depth 33b of the unit uneven shape 33a is 2.5 μm, the center line average roughness of the region 33 having the unit uneven shape 33a is 0.15 μm, and the flat portion 32 of the first main surface 7a. The mold 30 was manufactured so that the area ratio of the region 33 having the unit uneven shape 33a was 54% with respect to the area of the above.
(実施例8)
次に、設定値として、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bを3.0μm、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さを0.2μm、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が100%となるように金型30を作製した。
(Example 8)
Next, as setting values, the maximum depth 33b of the unit uneven shape 33a is 3.0 μm, the center line average roughness of the region 33 having the unit uneven shape 33a is 0.2 μm, and the flat portion 32 of the first main surface 7a. The mold 30 was fabricated so that the area ratio of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a to 100% was 100%.
(比較例1)
次に、比較例として、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bを1.0μm、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さを0.12μm、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が41%となるように金型30を作製した。
(Comparative Example 1)
Next, as a comparative example, the maximum depth 33b of the unit uneven shape 33a is 1.0 μm, the center line average roughness of the region 33 having the unit uneven shape 33a is 0.12 μm, and the flat portion 32 of the first main surface 7a. The mold 30 was fabricated so that the area ratio of the region 33 having the unit uneven shape 33a was 41% with respect to the area.
(比較例2)
次に、比較例として、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bを1.5μm、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さを0.33μm、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が100%となるように金型30を作製した。
(Comparative Example 2)
Next, as a comparative example, the maximum depth 33b of the unit concavo-convex shape 33a is 1.5 μm, the center line average roughness of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a is 0.33 μm, and the flat portion 32 of the first main surface 7a. The mold 30 was fabricated so that the area ratio of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a to 100% was 100%.
(比較例3)
次に、比較例として、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bを5.0μm、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さを0.17μm、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が100%となるように金型30を作製した。
(Comparative Example 3)
Next, as a comparative example, the maximum depth 33b of the unit concavo-convex shape 33a is 5.0 μm, the center line average roughness of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a is 0.17 μm, and the flat portion 32 of the first main surface 7a. The mold 30 was fabricated so that the area ratio of the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a to 100% was 100%.
上記の実施例1〜8および比較例1〜3で得られた金型30を用いて複版ロール35を形成し、複版ロール35を用いて導光体7を得た。   The duplicate roll 35 was formed using the mold 30 obtained in the above Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3, and the light guide 7 was obtained using the duplicate roll 35.
続いて、得られた導光体7の各評価方法について説明する。   Then, each evaluation method of the obtained light guide 7 is demonstrated.
(輝度均一性評価)
上記で得られた単位凹凸形状33aを有する領域33を有する導光体7を、LEDエッジライト方式のソニー製40インチ液晶テレビに搭載し、輝度測定機により評価した。輝度測定箇所は縦均等3行・横均等3列の交点である9箇所とし、従来の導光体よりも輝度均一性が良好であれば(○)、同値または悪化であれば(×)とした。
(Brightness uniformity evaluation)
The light guide 7 having the region 33 having the unit concavo-convex shape 33a obtained as described above was mounted on an LED edge light type Sony 40-inch liquid crystal television and evaluated by a luminance measuring device. The luminance measurement points are 9 points that are the intersections of 3 vertical rows and 3 horizontal columns. If the luminance uniformity is better than that of the conventional light guide (○), if it is the same or worse (×) did.
(輝点有無評価)
上記で得られた単位凹凸33a形状を有する領域33を有する導光体7を、LEDエッジライト方式の液晶テレビに搭載し、輝点有無評価を行った。輝点有無評価方法は、外観目視検査にて輝点が視認出来なければ(○)、視認出来たならば(×)とした。尚、外観目視評価は個人差が生じるため、有識者3名で実施し、その中で1名でも(×)評価があれば(×)と評価した。即ち(○)評価は全員一致の評価となる。
(Evaluation of bright spot)
The light guide 7 having the region 33 having the unit irregularities 33a obtained as described above was mounted on an LED edge light type liquid crystal television, and the presence or absence of a bright spot was evaluated. The bright spot presence / absence evaluation method was set as (◯) when a bright spot was not visually recognized by visual inspection and (×) when it was visible. In addition, since an external visual evaluation produced an individual difference, it was implemented by three experts, and even if one person had (×) evaluation, it was evaluated as (×). That is, (◯) evaluation is a unanimous evaluation.
表1に、輝度均一性評価および輝点有無評価の、結果一覧表を示す。輝度均一性評価および輝点有無評価の両評価が(○)の場合のみ、総合評価として(○)としている。   Table 1 shows a list of results of luminance uniformity evaluation and bright spot presence / absence evaluation. Only when both the luminance uniformity evaluation and the bright spot presence / absence evaluation are (◯), the overall evaluation is (◯).
したがって、総合評価が(○)の条件が、有効値である事から、単位凹凸形状33aを有した領域33は、単位凹凸形状33aの最大の深さ33bが0.5μm以上3μm以下、単位凹凸形状33aを有する領域33の中心線平均粗さがRa0.05μm以上0.2μm以下、第1主面7aの平坦部32の面積に対し、単位凹凸形状33aを有する領域33の面積の割合が50%以上100%以下が望ましいことが確認できた。   Therefore, since the condition of the comprehensive evaluation (◯) is an effective value, the region 33 having the unit uneven shape 33a has a maximum depth 33b of the unit uneven shape 33a of 0.5 μm to 3 μm. The center line average roughness of the region 33 having the shape 33a is Ra 0.05 μm or more and 0.2 μm or less, and the ratio of the area of the region 33 having the unit uneven shape 33a to the area of the flat portion 32 of the first main surface 7a is 50. % Or more and 100% or less could be confirmed.
尚、本実施例では、単位凹凸形状33aを有する領域33の間隔は、各々一定で検証を行っているが、単位凹凸形状33aを有する領域33は、一定間隔で配置されなくてもよい。具体的には不等配置やランダム等でもよい。   In the present embodiment, the verification is performed with the intervals of the regions 33 having the unit uneven shapes 33a being constant, but the regions 33 having the unit uneven shapes 33a may not be arranged at constant intervals. Specifically, unequal arrangement or randomness may be used.
本発明の導光体は、輝度均一性を向上することができ、照明装置および表示装置等に有用である。   The light guide of the present invention can improve luminance uniformity and is useful for lighting devices, display devices, and the like.
1 表示装置
2、11 液晶パネル
3 照明装置
4 反射シート
5 筐体
6 光源
7 導光体
7a 第1主面
7b 第2主面
7L 側端面(光入射面)
7S 側端面(光入射がない面)
8 拡散シート
9、10 偏光板
18 光偏向要素
19 光学要素
20 プリズムシート
23 基材
23a 光射出面
23b 光入射面
24 プリズムレンズ
28 偏光分離シート
30 金型
31 光学的構造体形成部
32 平坦部
33 単位凹凸形状を有した領域
33a 単位凹凸形状
33b 最大の深さ
35 複版ロール
37 押出機
38 第1の形成ロール
39 第2の形成ロール
40 切削工具
K 照明装置からの射出光
F 観察者の方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display apparatus 2, 11 Liquid crystal panel 3 Illumination device 4 Reflection sheet 5 Case 6 Light source 7 Light guide 7a 1st main surface 7b 2nd main surface 7L Side end surface (light incident surface)
7S side end face (surface without light incidence)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Diffusion sheet 9, 10 Polarizing plate 18 Light deflection element 19 Optical element 20 Prism sheet 23 Base material 23a Light emission surface 23b Light incident surface 24 Prism lens 28 Polarization separation sheet 30 Mold 31 Optical structure formation part 32 Flat part 33 Region having unit uneven shape 33a Unit uneven shape 33b Maximum depth 35 Duplex roll 37 Extruder 38 First forming roll 39 Second forming roll 40 Cutting tool K Light emitted from illumination device F Direction of observer

Claims (6)

  1. 透光性の導光体であって、
    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つ以上の側端面とを備え、
    前記4つ以上の側端面の少なくとも1つは、複数の光源から出射された光が入射する入射面であり、
    前記第1主面には、前記4つ以上の側端面の少なくとも1つから入射した光を前記第2主面側へと偏向する、複数の凹形状の光偏向要素が形成され、
    前記第1主面上の前記光偏向要素が設けられていない領域の一部または全部に、単位凹凸形状が設けられることを特徴とする、導光体。
    A translucent light guide,
    A first main surface;
    A second main surface facing the first main surface;
    Comprising four or more side end surfaces connecting the first main surface and the second main surface;
    At least one of the four or more side end surfaces is an incident surface on which light emitted from a plurality of light sources is incident,
    The first main surface is formed with a plurality of concave light deflecting elements that deflect light incident from at least one of the four or more side end surfaces toward the second main surface,
    The light guide body is characterized in that a unit concavo-convex shape is provided in a part or all of a region on the first main surface where the light deflection element is not provided.
  2. 前記単位凹凸形状の最大の深さが、0.5μm以上3μm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の導光体。   2. The light guide according to claim 1, wherein a maximum depth of the unit uneven shape is 0.5 μm or more and 3 μm or less.
  3. 前記単位凹凸形状を有する領域の中心線平均粗さ(Ra)が、0.05μm以上0.2μm以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の導光体。   The light guide according to claim 1, wherein a center line average roughness (Ra) of the region having the unit uneven shape is 0.05 μm or more and 0.2 μm or less.
  4. 前記導光体の第1主面上の前記光偏向要素が設けられていない領域の面積に対し、前記単位凹凸形状が設けられる領域の面積の割合が、50%以上100%以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の導光体。   The ratio of the area of the region where the unit concavo-convex shape is provided is 50% or more and 100% or less with respect to the area of the region where the light deflection element is not provided on the first main surface of the light guide. The light guide according to any one of claims 1 to 3, wherein the light guide is characterized.
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の導光体を備える、照明装置。   An illuminating device provided with the light guide in any one of Claims 1-4.
  6. 請求項5に記載の照明装置を備える、表示装置。   A display device comprising the illumination device according to claim 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017124194A (en) * 2017-02-27 2017-07-20 株式会社藤商事 Pinball game machine

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