JP2014075310A - Light guide, illumination device provided with the same, and display device - Google Patents

Light guide, illumination device provided with the same, and display device Download PDF

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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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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light guide which is a single body and has shielding performance higher than that in the conventional manner.SOLUTION: A plurality of ridge-like second light deflection elements 19a with recesses and protrusions continuously provided in a ridge-like extension direction are formed on a second principal plane 7b of a light guide 7. Thus, incident light from a first principal plane 7a can be emitted in the extension direction of the second light deflection elements 19a in a scattered manner, a first light deflection element 18 formed on the first principal plane 7a is hardly visually recognized (improves shielding performance), and further, the luminance uniformity of a display device is also improved.

Description

本発明は、主に照明光路制御に使用される導光体、及び当該導光体を用いた照明装置並びに表示装置に関する。   The present invention relates to a light guide mainly used for illumination optical path control, and an illumination device and a display device using the light guide.

近年の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等には、主に直下型方式の照明装置又はエッジライト方式の照明装置が採用されている。直下型方式の照明装置は、光源として複数の冷陰極管やLED(Light Emitting Diode)が、液晶パネル等の画像表示素子の背面に規則的に配置される構造である。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, direct type illumination devices or edge light illumination devices are mainly employed. The direct type illumination device has a structure in which a plurality of cold-cathode tubes and LEDs (Light Emitting Diodes) as light sources are regularly arranged on the back surface of an image display element such as a liquid crystal panel. Between the image display element and the light source, a diffuser plate having a strong light scattering property is used 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、導光体(又は導光板)と呼ばれる透光性のある板の側面に配置される構造である。一般的に、導光体の出射面(画像表示素子と対向する面)の逆側の面(光偏向面)には、導光体の側面から入射する入射光を効率良く出射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を参照)。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、導光体の出射面側への光取り出し効率は低い。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, an edge light type lighting device has a structure in which a plurality of cold cathode tubes and LEDs are arranged as light sources on the side surface of a translucent plate called a light guide (or a light guide plate). In general, incident light incident from the side surface of the light guide is efficiently guided to the exit surface on the surface (light deflection surface) opposite to the exit surface of the light guide (surface facing the image display element). A light 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 (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 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体の光偏向面に形成する方法や、光偏向要素をレーザアブレーション法によって導光体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なる光偏向要素を導光体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を参照)。これらの方法で形成された光偏向要素は、白色インキ印刷で形成された光偏向要素とは違い、導光体の光偏向面における光偏向要素の部分で、導光体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、上述した光偏向要素を形成する方法は、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、光取り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 the light deflection surface of a light guide by an ink jet method, a method of forming a light deflection element on a light deflection surface of a light guide by a laser ablation method, There has been proposed a method of integrally forming a light deflection element composed of a groove having a shape, a U-shape, and various other shapes on a light deflection surface of a light guide (see, for example, Patent Document 2). Unlike the light deflection element formed by white ink printing, the light deflection element formed by these methods is a portion of the light deflection element on the light deflection surface of the light guide. Since reflection, refraction, and transmission due to a difference in refractive index are used, light absorption hardly occurs. Therefore, the above-described method of forming the light deflection element can obtain a light guide plate with higher light extraction efficiency than the method of forming the 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、上述した白色インキ以外で形成された光偏向要素であっても、白色インキで形成された光偏向要素と同様に、光偏向面に配置される数や密度や形状によっては、光偏向面に形成された光偏向要素が出射面から輝点として視認されてしまう問題が残っている。つまり、光偏向要素の隠蔽性能が悪い。なお、この「隠蔽性能が悪い」とは、光源からの光が観察者に届く際に、光の明暗が透けて見えることによってその明暗がムラとして視認されてしまうことを指す。   However, even if the light deflecting element is formed of a material other than the white ink described above, the light deflecting surface depends on the number, density, and shape of the light deflecting elements formed on the light deflecting surface, similarly to the light deflecting element formed of the white ink. There remains a problem that the light deflection elements formed in the above are visually recognized as bright spots from the exit surface. That is, the concealment performance of the light deflection element is poor. The term “poor concealment performance” means that when the light from the light source reaches the observer, the light and darkness of the light is seen through, and the light and darkness is perceived as unevenness.

この問題を改善するためには、例えば拡散シートなどの複数の光学シートを重ねる方法もあるが、部品の数が増えるためコストアップに繋がる。また、最適な部材の光学シートを重ねないと返って輝度の低下を引き起こしてしまうことは勿論、光学シートの積層による光のロスが避けられず、完全な解決策には至っていない。   In order to improve this problem, for example, there is a method of stacking a plurality of optical sheets such as a diffusion sheet, but the number of parts increases, leading to an increase in cost. In addition, if the optical sheet of the optimum member is not stacked, it will return and cause a decrease in brightness, and light loss due to the lamination of the optical sheets is inevitable, and a complete solution has not been reached.

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、単体でも高い隠蔽性能を有する導光体、並びにその導光体を用いた照明装置及び表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light guide having high concealment performance even by itself, and an illumination device and a display device using the light guide.

本発明の一実施形態に係る透光性の導光体は、第1主面、第1主面と対向する第2主面、及び第1主面と当該第2主面とを接続する4つ以上の側面を有し、第1主面に形成された、導光体内の光を第2主面側へと偏向する複数の第1光偏向要素と、第2主面に形成された、導光体内を伝播する光を第2主面から出射する複数の畝状の第2光偏向要素とを備え、第1光偏向要素は、第1主面の表面からの深さ又は高さが5μm以上70μm以下であり、第2光偏向要素には、畝状の延在方向に、最大深さの差が0.2μm以上5μm以内である凹凸が連続して設けられていることを特徴とする。この第2光偏向要素に設けられた凹凸は、畝状の延在方向の中心線平均粗さが0.5μm以上3μm以下であることが好ましい。   A translucent light guide according to an embodiment of the present invention connects a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and the first main surface and the second main surface 4. A plurality of first light deflecting elements having two or more side surfaces, formed on the first main surface, for deflecting light in the light guide body toward the second main surface, and formed on the second main surface; A plurality of bowl-shaped second light deflection elements that emit light propagating through the light guide body from the second main surface, and the first light deflection element has a depth or height from the surface of the first main surface. 5 μm or more and 70 μm or less, and the second light deflection element is provided with unevenness having a maximum depth difference of 0.2 μm or more and 5 μm or less continuously in the eaves extending direction. To do. It is preferable that the unevenness provided in the second light deflection element has a center line average roughness in the extending direction of the bowl shape of 0.5 μm or more and 3 μm or less.

本発明の導光体は、照明装置に用いてもよいし、この照明装置を搭載して表示装置を構成してもよい。照明装置は、本発明の導光体とプリズムシート又は規則性を有する光学シートとを組み合わせて構成することができる。   The light guide of the present invention may be used in a lighting device, or a display device may be configured by mounting the lighting device. The lighting device can be configured by combining the light guide of the present invention and a prism sheet or an optical sheet having regularity.

本発明によれば、導光体の第2主面に、畝状の延在方向に凹凸を連続して設けた複数の畝状の第2光偏向要素を形成する。これにより、第1主面からの入射光を第2光偏向要素の延在方向にも散乱出射することができ、第1主面に形成されている第1光偏向要素が視認されにくくなり(隠蔽性能が向上)、更には表示装置の輝度均一性も向上する。   According to the present invention, the plurality of bowl-shaped second light deflecting elements provided with concavities and convexities in the bowl-shaped extending direction are formed on the second main surface of the light guide. Thereby, the incident light from the first main surface can be scattered and emitted also in the extending direction of the second light deflection element, and the first light deflection element formed on the first main surface becomes difficult to be visually recognized ( (Concealment performance is improved), and brightness uniformity of the display device is also improved.

本発明の一実施形態に係る導光体を備えた表示装置の概略を示す図The figure which shows the outline of the display apparatus provided with the light guide which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る導光体の透過斜視図The transmission perspective view of the light guide concerning one embodiment of the present invention. 本発明の導光体の第1主面における第1光偏向要素の形成例を示す図The figure which shows the example of formation of the 1st light deflection | deviation element in the 1st main surface of the light guide of this invention. 本発明の導光体の第2主面における第2光偏向要素の形成例を示す図The figure which shows the example of formation of the 2nd light deflection | deviation element in the 2nd main surface of the light guide of this invention. 従来の導光体の第2主面における第2光偏向要素の形成例を示す図The figure which shows the example of formation of the 2nd light deflection | deviation element in the 2nd main surface of the conventional light guide. 従来の第2光偏向要素(a)と本発明の第2光偏向要素(b)との形状差異を説明する図The figure explaining the shape difference of the conventional 2nd light deflection element (a) and the 2nd light deflection element (b) of the present invention. 金型を説明する図Illustration explaining the mold 図6の金型の加工方法の一例を説明する図The figure explaining an example of the processing method of the metal mold | die of FIG. 押出機の概略構成を示す図Diagram showing schematic configuration of extruder 導光体を用いて実測により性能評価した結果を示す一覧表Table showing results of performance evaluation by actual measurement using light guide

以下、図面を使用して、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る導光体を備えた表示装置1の概略を示す図である。図1に示す表示装置1は、液晶パネル2及び照明装置3から構成される。この表示装置1では、液晶パネル2の偏光板10上に画像を表示して、図1のF方向にいる観察者に画像を提供する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a display device 1 including a light guide according to an embodiment of the present invention. A display device 1 shown in FIG. 1 includes a liquid crystal panel 2 and a lighting device 3. In this display device 1, an image is displayed on the polarizing plate 10 of the liquid crystal panel 2, and the image is provided to an observer who is in the direction F of FIG. 1.

液晶パネル2は、複数の画素が配列され、各画素を切り替えることにより所望する画像を表示画像として表示することができるものであり、液晶素子11を偏光板9及び10で挟持した構成である。
照明装置3は、2つの光源6から出射した光を、液晶パネル2に向かう出射光Kに偏向する役割を担う。本発明の導光体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との間には反射シート4が設けられている。
The liquid crystal panel 2 has a configuration in which a plurality of pixels are arranged and a desired image can be displayed as a display image by switching each pixel, and the liquid crystal element 11 is sandwiched between polarizing plates 9 and 10.
The illuminating device 3 plays a role of deflecting light emitted from the two light sources 6 to emitted light K directed toward the liquid crystal panel 2. The light guide 7 of the present invention 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.

1.導光体7の構造
図2は、本発明の一実施形態に係る導光体7の透過斜視図である。図2に示す導光体7は、第1主面7a、第1主面7aと対向する第2主面7b、及び第1主面7aと第2主面7bとを接続する2つの側面7L(光入射面)及び2つの側面7S(光非入射面)を有する、透光性のある略直方体の板である。なお、側面7L及び7Sは、4つ以上であってもよい。第1主面7aには、導光体7内の光を第2主面7b側へと偏向するための、複数のドット状に配置された第1光偏向要素18が形成されている。また、第2主面7bには、導光体7内を伝播する光を第2主面7bから観察者側(図2のF方向)へと出射する複数の畝状の第2光偏向要素19aが形成されている。
1. Structure of Light Guide 7 FIG. 2 is a transparent perspective view of the light guide 7 according to an embodiment of the present invention. The light guide 7 shown in FIG. 2 includes a first main surface 7a, a second main surface 7b facing the first main surface 7a, and two side surfaces 7L connecting the first main surface 7a and the second main surface 7b. A light-transmitting substantially rectangular parallelepiped plate having a (light incident surface) and two side surfaces 7S (light non-incident surface). The side surfaces 7L and 7S may be four or more. Formed on the first main surface 7a are first light deflection elements 18 arranged in a plurality of dots for deflecting the light in the light guide 7 toward the second main surface 7b. The second main surface 7b has a plurality of bowl-shaped second light deflection elements that emit light propagating through the light guide 7 from the second main surface 7b to the viewer side (F direction in FIG. 2). 19a is formed.

光源6から発せられる光は、導光体7の側面7Lに入射される。入射された光は、第1主面7aの第1光偏向要素18で偏向され、第2主面7bの第2光偏向要素19aから出射される。出射光は、そのあと拡散性集光シート8、プリズムシート20、偏光分離シート28を透過し、出射光Kとして照明装置3から液晶パネル2に向けて出射される。拡散性集光シート8には、プリズムレンズ又はレンチキュラーレンズが形成されている。   The light emitted from the light source 6 enters the side surface 7L of the light guide 7. The incident light is deflected by the first light deflecting element 18 on the first main surface 7a and emitted from the second light deflecting element 19a on the second main surface 7b. The emitted light is then transmitted through the diffusive light collecting sheet 8, the prism sheet 20, and the polarization separation sheet 28, and is emitted as the emitted light K from the illumination device 3 toward the liquid crystal panel 2. The diffusive light collecting sheet 8 is formed with a prism lens or a lenticular lens.

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。また、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. Further, as a means for forming the light guide 7, it is possible to adopt means such as injection molding, extrusion molding, or casting to form a square resin plate.

[第1光偏向要素18]
導光体7の第1主面7aに形成する第1光偏向要素18は、複数の立体的なドット形状であればよく、凸状や凹状の様々なドット形状で形成することができる。すなわち、第1光偏向要素18の形状は、半球状ドット、角錐状ドット、立方体などの形状で形成することもでき、第1光偏向要素18の形状は特に限定されない。また、第1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、及び配置間隔のいずれかが異なり、その第1光偏向要素18を二次元方向に連続的に配置することで、側面7Lから入射する入射光を効率良く出射面へと導くことができる。図3は、導光体7の第1主面7aにおける第1光偏向要素18の形成例を示す図である。
[First optical deflection element 18]
The first light deflection element 18 formed on the first main surface 7a of the light guide 7 may be a plurality of three-dimensional dot shapes, and can be formed in various convex and concave dot shapes. That is, the shape of the first light deflection element 18 can be formed in the shape of a hemispherical dot, a pyramidal dot, a cube, or the like, and the shape of the first light deflection element 18 is not particularly limited. In addition, the first light deflection element 18 is different in dot size, shape, and arrangement interval depending on the distance from the light source 6, and the first light deflection element 18 is continuously arranged in the two-dimensional direction. The incident light incident from the side surface 7L can be efficiently guided to the exit surface. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of forming the first light deflection element 18 on the first main surface 7 a of the light guide 7.

第1光偏光要素18の第1主面7aからの深さ又は高さは、5μm以上70μm以下であることが好ましい。何故ならば、5μm未満の場合は、第1光偏向要素18を形成する際の加工精度の制御が困難で、深さ又は高さのバラツキが大きくなる可能性があり、これが光学設計で想定した特性からズレる大きな要因となるため好ましくない。一方、70μm以上の場合は、第1光偏向要素18のサイズが大きくなり過ぎて、第1光偏向要素18による光の立ち上げが導光体7の第2主面7b側から輝点として視認されてしまい、光偏向要素の隠蔽性を低下させることを招くために好ましくない。   It is preferable that the depth or height from the 1st main surface 7a of the 1st light polarizing element 18 is 5 micrometers or more and 70 micrometers or less. This is because if it is less than 5 μm, it is difficult to control the processing accuracy when forming the first light deflection element 18, and there is a possibility that the variation in depth or height becomes large, which is assumed in the optical design. Since it becomes a big factor which shifts from a characteristic, it is not preferred. On the other hand, in the case of 70 μm or more, the size of the first light deflection element 18 becomes too large, and the rise of light by the first light deflection element 18 is visually recognized as a bright spot from the second main surface 7b side of the light guide 7. This is not preferable because the concealability of the light deflection element is reduced.

[第2光偏向要素19]
図4Aは、本発明の導光体7の第2主面7bにおける第2光偏向要素19aの形成例を示す図である。第2主面7bに形成する第2光偏向要素19aは、様々な素材や形状を採用することができる。例えば、第2光偏向要素19aは、UV硬化性樹脂によって形成されたレンズでもよいし、機械加工によって形成された凸形状のレンズでもよいし、金型によって第2主面7bに形成された凹形状又は凸形状のレンズでもよい。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を形成した後に熱した型で作成してもよい。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、台形レンズなどを採用することができる。
[Second optical deflection element 19]
FIG. 4A is a diagram showing a formation example of the second light deflection element 19a on the second main surface 7b of the light guide 7 of the present invention. Various materials and shapes can be adopted for the second light deflection element 19a formed on the second main surface 7b. For example, the second light deflection element 19a may be a lens formed of a UV curable resin, a convex lens formed by machining, or a concave formed on the second main surface 7b by a mold. A shape or convex lens may be used. The lens may be formed by being put in a mold when forming the light guide 7 or may be formed by a heated mold after the light guide 7 is formed. As the lens shape, a prism lens, a lenticular lens, a trapezoidal lens, or the like well known in the art can be employed.

一般に、レンチキュラーレンズを形成する場合は、図4B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第2光偏向要素19を形成する。この場合、第2光偏向要素19は畝状であることが好ましい。ここで、畝状とは、高低のある状態が水平に続くことを意味する。この畝状の第2光偏向要素19により、その延在方向D(図5(a)を参照)と直交する方向に光を拡散させて出射させることができる。さらに、畝状の第2光偏向要素19に入射する光を反射させながらその延在方向Dに導光させることで、光源6からの距離が離れた箇所に暗部が発生することを抑制し、出射光を拡散させると共に輝度ムラを低減でき、しかも高輝度な出射光を得ることができる。   In general, when forming a lenticular lens, as shown in FIG. 4B, the second light deflection element 19 in which cylindrical structures are continuously arranged in a one-dimensional direction is formed. In this case, the second light deflection element 19 is preferably bowl-shaped. Here, the saddle shape means that a certain state of elevation is continued horizontally. With this bowl-shaped second light deflection element 19, light can be diffused and emitted in a direction perpendicular to the extending direction D (see FIG. 5A). Furthermore, by reflecting the light incident on the bowl-shaped second light deflection element 19 and guiding it in the extending direction D, it is possible to suppress the occurrence of a dark portion at a location away from the light source 6, The emitted light can be diffused and luminance unevenness can be reduced, and the emitted light with high luminance can be obtained.

しかしながら、導光体7の第2主面7bに複数の畝状の第2光偏向要素19が水平に単純に形成されているだけであると、第1主面7aに形成されている第1光偏光要素18が輝点として視認されてしまうという課題がある。   However, when the plurality of bowl-shaped second light deflection elements 19 are simply formed horizontally on the second main surface 7b of the light guide body 7, the first main surface 7a formed on the first main surface 7a. There is a problem that the light polarizing element 18 is visually recognized as a bright spot.

そこで、本発明の導光体7では、第2主面7bに、畝状の延在方向Dに連続する凹凸を設けた複数の畝状の第2光偏向要素19を形成している。この連続する凹凸を設けた第2光偏向要素19aは、第1主面7aからの入射光を第2光偏向要素19aの延在方向D(図5(b)を参照)にも光を散乱出射させる。これにより、第1主面7aに形成された第1光偏光要素18が輝点として視認され難くなり、更には表示装置1の輝度均一性も向上させることができる。   Therefore, in the light guide 7 of the present invention, a plurality of bowl-shaped second light deflection elements 19 provided with irregularities continuous in the bowl-shaped extending direction D are formed on the second main surface 7b. The second light deflection element 19a provided with the continuous unevenness scatters the incident light from the first main surface 7a also in the extending direction D (see FIG. 5B) of the second light deflection element 19a. Let it emit. Thereby, the first light polarization element 18 formed on the first main surface 7a is hardly visually recognized as a bright spot, and the luminance uniformity of the display device 1 can be improved.

この第2光偏向要素19aの畝状の延在方向Dに設けた凹凸の最大深さの差は、0.2μm以上5μm以内であることが望ましい。その理由は、凹凸の最大深さの差が0.2μm以下では、第1主面7aに形成された第1光偏光要素18が輝点として視認されてしまう課題が解決できないこと、及び凹凸を形成する加工精度において制御することが困難となり結果的に所望の光学設計からズレてしまうことから、好ましくない。一方、凹凸の最大深さの差が5μm以上では、散乱光による光のロスが多くなってしまい輝度低下を招き、更には表示装置画面全体の輝度を均一にすることができず、好ましくない。つまり、所望の光学設計を乱してしまうことになる。   The difference in the maximum depth of the unevenness provided in the bowl-shaped extending direction D of the second light deflection element 19a is preferably 0.2 μm or more and 5 μm or less. The reason is that if the difference in maximum depth of the unevenness is 0.2 μm or less, the problem that the first light polarization element 18 formed on the first main surface 7a is visually recognized as a bright spot cannot be solved, and the unevenness is reduced. This is not preferable because it is difficult to control the processing accuracy to be formed, resulting in deviation from the desired optical design. On the other hand, if the difference in the maximum depth of the unevenness is 5 μm or more, the loss of light due to scattered light increases, resulting in a decrease in luminance, and furthermore, the luminance of the entire display device screen cannot be made uniform, which is not preferable. That is, the desired optical design is disturbed.

また、第2光偏向要素19aの延在方向Dの表面粗さ(Ra)は、0.5μm以上3μm以下にすることが望ましい。その理由は、上記同様に、表面粗さ(Ra)が0.5μm以下では、第1主面7aに形成された第1光偏光要素18が輝点として視認されてしまう課題が解決できないためである。一方、表面粗さ(Ra)が3μm以上では、散乱光による光のロスが多くなってしまい輝度低下を招き、更には表示装置画面全体の輝度を均一にすることができないためである。つまり、所望の光学設計を乱してしまうことになる。   Further, the surface roughness (Ra) in the extending direction D of the second light deflection element 19a is desirably 0.5 μm or more and 3 μm or less. The reason is that, as described above, when the surface roughness (Ra) is 0.5 μm or less, the problem that the first light polarization element 18 formed on the first main surface 7a is visually recognized as a bright spot cannot be solved. is there. On the other hand, when the surface roughness (Ra) is 3 μm or more, the loss of light due to scattered light increases, resulting in a decrease in luminance, and furthermore, the luminance of the entire display device screen cannot be made uniform. That is, the desired optical design is disturbed.

2.第2主面7bの製造方法
以下では、第2主面7bを金型30を用いて製造する方法を説明する。
製造には、図6に示すような略円筒形状の金型30を用いる。そして、金型30の表面に、下記の加工手法によって第2光偏向要素19aに対応した光学的構造体形成部31を形成する。
2. Method for Manufacturing Second Main Surface 7b Hereinafter, a method for manufacturing the second main surface 7b using the mold 30 will be described.
For manufacturing, a substantially cylindrical mold 30 as shown in FIG. 6 is used. And the optical structure formation part 31 corresponding to the 2nd light deflection | deviation element 19a is formed in the surface of the metal mold | die 30 with the following processing method.

円周方向への加工:図7(a)に示すように、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る。そして、金型30を回転させながら切削工具40を振幅させつつ押し当てることで、金型30の表面の円周方向に所望の第2光偏向要素19aの凹版を加工する。
長手方向への加工:図7(b)に示すように、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る。そして、金型30は無回転のまま切削工具40を振幅させつつ押し当てることで、金型30の表面の長手方向に所望の第2光偏向要素19aの凹版を加工する。
Processing in the circumferential direction: As shown in FIG. 7A, a cutting tool 40 having a desired shape and a die 30 are attached to a die processing machine. Then, the desired intaglio of the second light deflection element 19a is processed in the circumferential direction of the surface of the mold 30 by pressing the cutting tool 40 while amplifying the mold 30 while rotating the mold 30.
Processing in the longitudinal direction: As shown in FIG. 7B, a cutting tool 40 having a desired shape and a die 30 are attached to a die processing machine. Then, the intaglio of the desired second light deflection element 19a is processed in the longitudinal direction of the surface of the mold 30 by pressing the mold 30 while rotating the cutting tool 40 without rotating.

こうして形成された金型30を用いて図8のように導光体シートに転写することで、導光体7の第2主面7bに第2光偏向要素19aが形成された図4Aに示すような導光体シートを作製できる。   As shown in FIG. 4A, the second light deflection element 19a is formed on the second main surface 7b of the light guide 7 by transferring it to the light guide sheet as shown in FIG. Such a light guide sheet can be produced.

導光体7を金型30で成型して形成する際の導光体7の材料としては、光源部6から出射される光の波長に対して光透過性を有する材料を使用する。例えば、光学用部材に使用可能なプラスチック材料を使用することができ、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又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。
また、導光体7は、単層構造でも複層構造でもよく、複層構造には透明層を含んでいてもよい。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する。
As a 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 6 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 And a transparent resin such as a radiation curable resin made of an oligomer such as polyester acrylate, urethane acrylate, epoxy acrylate, or acrylate.
The light guide 7 may have a single layer structure or a multilayer structure, and the multilayer structure may include a transparent layer. And the light guide 7 is shape | molded and manufactured by pouring the above materials into a metal mold | die and solidifying it.

一方、導光体7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には、シート状の基材上にUV硬化性の樹脂を塗布し、所望の形状の金型30を押し当てながらUV照射して、基材と光学突部及び光偏向要素からなる導光体7とを得る。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が使用できる。   On the other hand, the light guide 7 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 sheet-like base material, and UV irradiation is performed while pressing a mold 30 having a desired shape. A light guide 7 composed of an optical protrusion and a light deflection element is obtained. As the sheet-like substrate, PET (polyethylene terephthalate), polycarbonate, acrylic, polypropylene films and the like well known in the art 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、本実施形態の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。また、導光体7の第1主面7aの製造方法は、切削、レーザ描画、印刷、エッチング等が知られている。   In addition, although the typical preparation example about the light guide 7 was demonstrated, if the optical characteristic of this embodiment can be achieved, it can manufacture using materials, structures, processes other than the above. Moreover, cutting, laser drawing, printing, etching, etc. are known as a manufacturing method of the 1st main surface 7a of the light guide 7. FIG.

3.実施例
以下、具体的な実施例について説明する。
まず、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。
3. Examples Hereinafter, specific examples will be described.
First, the manufacturing method of the metal mold | die 30 used as the base material for producing the light guide 7 is demonstrated.

まず、第2光偏向要素19aを次のように金型30へ加工した。図7(a)に示すように、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る。そして、回転させた金型30に切削工具40を振幅させながら押し当てることで、金型30の表面に所望の第2光偏向要素19aに対応した円周方向における凹版を加工した。また、図7(b)に示すように、所望の形状を有する切削工具40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を振幅させながら押し当てることで、金型30の表面に所望の第2光偏向要素19aに対応した長手方向における凹版が加工した。   First, the second light deflection element 19a was processed into the mold 30 as follows. As shown in FIG. 7A, a cutting tool 40 and a mold 30 having a desired shape are attached to a mold processing machine. And the intaglio in the circumferential direction corresponding to the desired 2nd light deflection | deviation element 19a was processed on the surface of the metal mold | die 30 by pressing the cutting tool 40 to the metal mold | die 30 rotated, making it amplitude. Moreover, as shown in FIG.7 (b), the cutting tool 40 which has a desired shape is attached to a metal mold | die machine, and the metal mold | die 30 is pressed while making the cutting tool 40 oscillate without rotating, and a metal mold | die is carried out. The intaglio in the longitudinal direction corresponding to the desired second light deflection element 19a was processed on the surface of 30.

このように加工した金型30を図8のように導光体シートに転写することで、導光体7の第2主面7bに第2光偏向要素19aが形成された図4Aに示すような導光体シートを形成した。   As shown in FIG. 4A, the second light deflection element 19a is formed on the second main surface 7b of the light guide 7 by transferring the mold 30 thus processed to the light guide sheet as shown in FIG. A light guide sheet was formed.

(表面粗さの測定方法)
表面粗さ測定には、触針式の粗さ測定器であるサーフテストSJ−210(株式会社ミツトヨ社製)を用いて、JIS―B0601に基づき、金型30に形成された第2光偏向要素19aのRa値(中心線平均粗さ)を測定した。具体的には、金型30を作製した後、表面粗さ計を金型加工機に固定して、金型30の第2光偏光要素19aの延在方向Dを測定した。また、本実施例では、凹凸は金型30全面積に一定値の中心線平均粗さ(Ra)を設けて検証を行っているが、本発明は0.5μm以上3μm以下であれば一定値である必要はない。
(Measurement method of surface roughness)
For surface roughness measurement, the second light deflection formed on the mold 30 based on JIS-B0601 using Surf Test SJ-210 (Mitutoyo Co., Ltd.), which is a stylus type roughness measuring instrument. The Ra value (centerline average roughness) of the element 19a was measured. Specifically, after the mold 30 was produced, the surface roughness meter was fixed to a mold processing machine, and the extending direction D of the second light polarizing element 19a of the mold 30 was measured. In this embodiment, the unevenness is verified by providing a constant centerline average roughness (Ra) over the entire area of the mold 30, but the present invention has a constant value as long as it is 0.5 μm or more and 3 μm or less. Need not be.

<実施例1〜4>
設定値として、第2主面7bの第2光偏向要素19aに設ける延在方向Dの凹凸最大深さの差/中心線平均粗さ(Ra)がそれぞれ、0.2μm/0.5μm〔実施例1〕、1μm/1μm〔実施例2〕、3μm/2μm〔実施例3〕、5μm/3μm〔実施例4〕となるように、金型30を作製した。
<Examples 1-4>
As the set values, the difference in the maximum depth of unevenness in the extending direction D provided on the second light deflection element 19a of the second main surface 7b / the average roughness of the center line (Ra) is 0.2 μm / 0.5 μm, respectively. Example 1] A mold 30 was prepared so as to be 1 μm / 1 μm [Example 2], 3 μm / 2 μm [Example 3], and 5 μm / 3 μm [Example 4].

<比較例1〜3>
次に、比較例として、第2主面7bの第2光偏向要素19aに設ける延在方向Dの凹凸最大深さの差/中心線平均粗さ(Ra)がそれぞれ、0.1μm/0.3μm〔比較例1〕、5μm/4μm〔比較例2〕、6μm/3μm〔比較例3〕となるように、金型30を作製した。
<Comparative Examples 1-3>
Next, as a comparative example, the difference in maximum unevenness depth in the extending direction D provided on the second light deflection element 19a of the second main surface 7b / centerline average roughness (Ra) is 0.1 .mu.m / 0. The mold 30 was prepared so as to be 3 μm [Comparative Example 1], 5 μm / 4 μm [Comparative Example 2], and 6 μm / 3 μm [Comparative Example 3].

次に、導光体7の作製方法について説明する。
今回の実験では押出法により導光体シートを作製した。図8に押出機37の概略図を示す。実施例1〜4及び比較例1〜3で作製した金型30と形成ロール38とを押出機37に設置した。Tダイ36から溶融したアクリル樹脂を、金型30と形成ロール38との間に押し出し、この押し出されたアクリル樹脂の導光体シートが冷却されて硬化する前に、形成ロール39によって成型した。これにより、所望の形状を有する導光体7を得た。導光体7の厚みは、すべて320μmとした。
Next, a method for producing the light guide 7 will be described.
In this experiment, a light guide sheet was prepared by an extrusion method. FIG. 8 shows a schematic view of the extruder 37. The mold 30 and the forming roll 38 produced in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 were installed in an extruder 37. The acrylic resin melted from the T-die 36 was extruded between the mold 30 and the forming roll 38 and molded by the forming roll 39 before the extruded acrylic resin light guide sheet was cooled and cured. Thereby, the light guide 7 having a desired shape was obtained. The thickness of the light guide 7 was 320 μm.

導光体7は、すべてアクリル樹脂による押出方式により作製している。本発明で使用したアクリル樹脂は、弾性率E=2400MPaかつ比重=1.19g/cm3である。この導光体7は、金型30からの転写率が非常に良好であり、賦形率は99%以上である。   All the light guides 7 are produced by an extrusion method using an acrylic resin. The acrylic resin used in the present invention has an elastic modulus E = 2400 MPa and a specific gravity = 1.19 g / cm 3. The light guide 7 has a very good transfer rate from the mold 30 and a shaping rate of 99% or more.

上述した各条件(実施例1〜4、比較例1〜3)に基づいて作製した7種類の導光体7を使用して性能評価を行った。その評価結果を図9の一覧表に示す。各評価は、以下のようにして行った。   Performance evaluation was performed using seven types of light guides 7 produced based on the above-described conditions (Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3). The evaluation results are shown in the list of FIG. Each evaluation was performed as follows.

(隠蔽性評価)
各導光体7を、導光体の2長辺側に光源が配置されたLEDエッジライト方式の液晶テレビと、導光体の2短辺側に光源が配置されたLEDエッジライト方式の液晶テレビとに搭載し、課題となっている第1主面7aの第1光偏向要素18の隠蔽性評価を行った。隠蔽性評価方法は、外観目視検査にて第1光偏向要素18が視認できなければ合格(○印)、視認できたならば不合格(×印)とした。なお、外観目視評価は個人差が生じるため3名で実施し、その中で1名でも不合格(×印)評価があれば不合格と評価した。すなわち、合格(○印)評価は、全員一致の評価となる。
(Concealment evaluation)
Each light guide 7 includes an LED edge light type liquid crystal television in which a light source is arranged on the two long sides of the light guide, and an LED edge light type liquid crystal in which a light source is arranged on the two short sides of the light guide. The concealability evaluation of the first light deflection element 18 on the first main surface 7a, which is mounted on a television, is a problem. In the concealment evaluation method, if the first light deflection element 18 was not visually recognized by visual inspection, it was determined to be acceptable (◯ mark), and if it was visually recognized, it was determined to be unacceptable (x mark). In addition, since external visual evaluation produced individual difference, it implemented by three persons, and even if one person had a disqualification (x mark) evaluation, it evaluated as a disqualification. In other words, the pass (circle) evaluation is a unanimous evaluation.

(輝度均一性評価)
各導光体7を、導光体の2長辺側に光源が配置されたLEDエッジライト方式の液晶テレビと、導光体の2短辺側に光源が配置されたLEDエッジライト方式の液晶テレビとに搭載し、輝度測定器により評価した。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又は同値であれば合格(○印)、悪化であれば不合格(×印)とした。
(Brightness uniformity evaluation)
Each light guide 7 includes an LED edge light type liquid crystal television in which a light source is arranged on the two long sides of the light guide, and an LED edge light type liquid crystal in which a light source is arranged on the two short sides of the light guide. It was mounted on a TV and evaluated with a brightness meter. The luminance measurement points are nine points that are the intersections of 3 vertical rows and 3 horizontal columns. If the luminance uniformity is better or the same as that of the conventional light guide, it is acceptable (circle), and if it is worse, it is not acceptable. It was set as a pass (x mark).

図9の評価結果では、隠蔽性評価と輝度均一性評価との両方が合格である場合のみ、総合評価を合格(○印)としている。この総合評価が合格である条件が本発明の有効値であるので、本発明からなる第2主面7bの第2光偏向要素19aの延在方向Dに設けた凹凸の最大深さの差を0.2μm以上5μm以下に、中心線平均粗さ(Ra)を0.5μm以上3μm以下に設定することが望ましいことを確認できた。   In the evaluation result of FIG. 9, only when both the concealment evaluation and the luminance uniformity evaluation are acceptable, the overall evaluation is determined to be acceptable (circle mark). Since the condition that this comprehensive evaluation is acceptable is the effective value of the present invention, the difference in the maximum depth of the unevenness provided in the extending direction D of the second light deflection element 19a of the second main surface 7b according to the present invention is determined. It was confirmed that it is desirable to set the center line average roughness (Ra) to 0.5 μm or more and 3 μm or less to 0.2 μm or more and 5 μm or less.

本発明の導光板は、光源からの入射光を面方向に拡散する用途に対し広範に利用することができる。例えば、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置、3D用液晶表示装置、カラーノートPC(パーソナルコンピュータ)、照明具、建材、などの用途に適している。   The light guide plate of the present invention can be widely used for applications in which incident light from a light source is diffused in the surface direction. For example, it is suitable for applications such as image display devices typified by flat panel displays, 3D liquid crystal display devices, color notebook PCs (personal computers), lighting fixtures, and building materials.

1 表示装置
2 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 側面(光入射面)
7S 側面(光非入射面)
8 拡散性集光シート
9、10 偏光板
11 液晶素子
18 第1光偏向要素
19、19a 第2光偏向要素
20 プリズムシート
28 偏光分離シート
30 金型
31 光学的構造体形成部
36 Tダイ
37 押出機
38、39 形成ロール
40 切削工具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display apparatus 2 Liquid crystal panel 3 Illuminating device 4 Reflective sheet 5 Case 6 Light source 7 Light guide 7a 1st main surface 7b 2nd main surface 7L Side surface (light incident surface)
7S side surface (light non-incident surface)
8 Diffusive condensing sheet 9, 10 Polarizing plate 11 Liquid crystal element 18 First light deflection element 19, 19a Second light deflection element 20 Prism sheet 28 Polarization separation sheet 30 Mold 31 Optical structure forming part 36 T die 37 Extrusion Machine 38, 39 Forming roll 40 Cutting tool

Claims (5)

透光性の導光体であって、
第1主面、当該第1主面と対向する第2主面、及び当該第1主面と当該第2主面とを接続する4つ以上の側面を有し、
前記第1主面に形成された、前記導光体内の光を前記第2主面側へと偏向する複数の第1光偏向要素と、
前記第2主面に形成された、前記導光体内を伝播する光を前記第2主面から出射する複数の畝状の第2光偏向要素とを備え、
前記第1光偏向要素は、前記第1主面の表面からの深さ又は高さが5μm以上70μm以下であり、
前記第2光偏向要素には、畝状の延在方向に、最大深さの差が0.2μm以上5μm以内である凹凸が連続して設けられていることを特徴とする、導光体。
A translucent light guide,
A first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and four or more side surfaces connecting the first main surface and the second main surface;
A plurality of first light deflection elements formed on the first main surface for deflecting light in the light guide body toward the second main surface;
A plurality of bowl-shaped second light deflection elements that are formed on the second main surface and emit light from the second main surface that propagates through the light guide;
The first light deflection element has a depth or height from the surface of the first main surface of 5 μm to 70 μm,
The light guide according to claim 1, wherein the second light deflection element is continuously provided with irregularities having a maximum depth difference of 0.2 μm or more and 5 μm or less in a bowl-shaped extending direction.
前記第2光偏向要素に設けられた前記凹凸は、畝状の延在方向の中心線平均粗さが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 the unevenness provided in the second light deflection element has a center line average roughness of 0.5 μm to 3 μm in a bowl-shaped extending direction. . 請求項1又は2に記載の導光体を備える、照明装置。   A lighting device comprising the light guide according to claim 1. 請求項1又は2に記載の導光体、及び
プリズムシート又は規則性を有する光学シートを備える、照明装置。
An illumination device comprising the light guide according to claim 1 and a prism sheet or an optical sheet having regularity.
請求項3又は4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 3.
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