JP2015191686A - Light guide, edge light type lighting apparatus and image display device - Google Patents

Light guide, edge light type lighting apparatus and image display device Download PDF

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優 大久保
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light guide that can emit the light with sufficient high luminance and without brightness variations, even if using a diffusion film, and to provide an edge light type lighting apparatus and an image display device.SOLUTION: A light guide is characterized as follows: optical polarization elements 18 comprising the structure of concave or convex shapes are arranged in one line with a constant pitch in the direction in parallel to an incidence plane in the inside of an individual area partitioned by a boundary in parallel to the incidence plane 7 L for guiding the light from a light source 6 at the side wall surface of the light guide into the light guide, on an optical polarization surface 7a of the light guide 7; the pitch is reduced as an area spaced apart from the incidence plane; lines of the structure adjacent in parallel to the direction perpendicular to the incidence plane are shifted by half pitch and arranged; and the pitch between those lines are arranged to be narrowed as separated from the incidence plane.

Description

本発明は、エッジライト型照明装置および画像表示装置に関する。   The present invention relates to an edge light type illumination device and an image 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、エッジライト型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 and flat display panels, direct type illumination devices and edge light illumination devices are mainly employed. 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、エッジライト型照明装置は、図１４に示されるように、複数の冷陰極管やＬＥＤなどの光源１０６が、導光体１０７と呼ばれる透光性の板の側壁面である光の入射面１０７Ｌに配置される。一般的に、導光体１０７の射出面１０７ｂ（画像表示素子２と対向する面）の逆側の面（光偏向面１０７ａ）には、該導光体１０７の側壁面である入射面１０７Ｌから入射する入射光を効率良く射出面１０７ｂへと導く光偏向要素１１８が形成されている。現在、光偏向面１０７ａに形成される光偏向要素１１８としては白色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、その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１０７の射出面１０７b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 the edge light type illumination device, as shown in FIG. 14, a light incident surface on which light sources 106 such as a plurality of cold-cathode tubes and LEDs are side walls of a translucent plate called a light guide 107. 107L. In general, the surface (light deflecting surface 107a) opposite to the exit surface 107b (surface facing the image display element 2) of the light guide 107 is incident on the incident surface 107L which is the side wall surface of the light guide 107. A light deflection element 118 that guides incident incident light to the exit surface 107b efficiently is formed. At present, the light deflection element 118 formed on the light deflection surface 107a is generally printed with white ink in 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 107b side of the light guide 107 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体１０７の光偏向面１０７ａ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１１８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、導光体１０７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体１０７を得ることができる。   Therefore, recently, a method of forming a microlens on the light deflection surface 107a of the light guide 107 by an inkjet method, a method of forming the light deflection element 118 by a laser ablation method, and the like have been proposed. Unlike white ink, light absorption hardly occurs because reflection, refraction, and transmission due to a difference in refractive index between the resin of the light guide 107 and air are used. Therefore, the light guide 107 having a higher light extraction efficiency than that of the 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１１８の形成は、白色インキの印刷と同様、導光体１０７を平板状に成形した後に、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 118 by the ink jet method or the laser ablation method is formed in a separate process after the light guide 107 is formed into a flat plate shape, as in the case of white ink printing. is not. 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、導光体１０７を射出成形法や押出成形法により成形するのと同時に、光偏向要素１１８を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）。導光体１０７の成形と同時に光偏向要素１１８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 of directly shaping the light deflection element 118 at the same time that the light guide 107 is molded by an injection molding method or an extrusion molding method has been proposed (for example, Patent Document 2). Since the light deflection element 118 is formed simultaneously with the formation of the light guide 107, the number of processes is reduced, and the cost can be reduced.

しかしながら、射出成形法で導光体１０７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画像表示装置用の導光体作製には適しているものの、テレビ等の大型な画像表示装置への適用は難しい。一方で押出成形法は、大型の導光体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ロールトゥロールでの成形が基本である。   However, when the light guide 107 is manufactured by the injection molding method, the larger the size, the higher the pressure required for the injection molding machine. Therefore, the light guide for a relatively small image display device such as a mobile phone or a laptop computer is used. Although suitable for body fabrication, it is difficult to apply to large image 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, but is basically formed by roll-to-roll using a cylindrical roll mold.

導光体１０７の射出光の均一性を高めるためには、光偏向要素１１８の粗密分布を２次元的に調整して配置する必要がある。どちらか一方向のみの粗密を付与した場合では、光源が配されない左右の側壁面での反射や漏れ光などの影響により輝度の低い領域が発生す
るなど、輝度均一性に問題が発生する。
例えば、特許文献３には、一次元方向に光偏向要素１１８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体１０７が示されている。このような一次元方向のみに疎密パターニングされた導光体１０７は、上述した輝度が低い領域が生じる場合がある。 In order to improve the uniformity of the light emitted from the light guide 107, the density distribution of the light deflection elements 118 needs to be two-dimensionally adjusted and arranged. When the density in only one direction is given, there is a problem in luminance uniformity, for example, a region with low luminance occurs due to the influence of reflection or leakage light on the left and right side wall surfaces where no light source is arranged.
For example, Patent Document 3 shows a light guide body 107 having a prism groove extending in one direction as an example in which light deflection elements 118 are densely and densely patterned in a one-dimensional direction. In such a light guide 107 that is densely and densely patterned only in the one-dimensional direction, the above-described low-luminance region may occur.

さらには、光偏向要素１１８は、規則的に、または規則性を有する擬似不規則的に配列された反射層や構造物で形成されるため、例えばＢＥＦIII（スリーエム社登録商標）に代表されるような集光シート１２０との干渉（モアレ干渉縞）の問題や、光偏向要素１１８の像が視認されるといった問題があり、その解決手段としては、導光体１０７と集光シート１２０との間に、特許文献４に示されるような拡散フィルム１０８を使用する方法が一般的である。しかし、このような拡散フィルム１０８は、導光体１０７から射出した光を散乱させて指向性を弱めるため、輝度低下の原因となる場合がある。   Further, since the light deflection element 118 is formed of a reflective layer or a structure that is regularly or regularly arranged in a pseudo-random manner, it is represented by, for example, BEFIII (registered trademark of 3M). There is a problem of interference with the light condensing sheet 120 (moire interference fringes) and a problem that the image of the light deflection element 118 is visually recognized. As a means for solving the problem, there is a problem between the light guide 107 and the light condensing sheet 120. In addition, a method using a diffusion film 108 as shown in Patent Document 4 is common. However, since such a diffusion film 108 scatters light emitted from the light guide 107 and weakens directivity, it may cause a decrease in luminance.

特開平１−２４１５９０号公報JP-A-1-241590 特開２０００−８９０３３号公報JP 2000-89033 A 特開２００６−１５５９９４号公報JP 2006-155994 A 特開２００４−２９５０８０号公報JP 2004-295080 A

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、拡散フィルムを使用した場合でも、十分高輝度かつ、輝度ムラのない光を出射することができる導光体、エッジライト型照明装置、および画像表示装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a light guide that can emit light with sufficiently high luminance and no luminance unevenness even when a diffusion film is used, and edge light illumination An object is to provide a device and an image display device.

上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、エッジライト型照明装置に使用される導光体であって、
透明樹脂を主材とした板状の平板部を備えてなり、
前記平板部の側壁面には、光源からの光を前記平板部の内部に導入するための１つの入射面を備え、
前記平板部の一方の面上には光が射出する射出面を備え、
前記射出面には前記入射面に直交する方向に延在するように形成された長尺状の構造物である単位レンズが、複数個平行に形成されたことによって構成された単位レンズの集合体を備え、
前記射出面の対向側の面には、前記平板部の内部に導光された光を内部反射し前記射出面へと偏向するための光偏向面を備えており、
前記光偏向面には、その表面に形成された複数の凹形状または凸形状の構造体からなる光偏向要素が形成されており、
前記光偏向面は前記入射面に平行な境界によって複数の領域に分割されており、かつ、そのそれぞれの領域内において、前記入射面に平行な方向及び入射面に直交する方向に前記構造体が配列されており、
それぞれの前記領域内においては、入射面に平行な方向に一定ピッチで一列に配列された構造体の列に対して、入射面に直交する方向に隣接する列が、入射面に平行な方向に１／２ピッチずつずらして配列され、
また、それぞれの前記領域内においては、入射面に直交する方向における構造体の列のピッチは、入射面から離れるほど小さくなるように配列され、そのピッチの大小関係は異なる領域の間においては制限されず、
入射面に平行な方向のピッチは、異なる領域の間では互いに異なり、入射面から離れた領域の方が狭くなることを特徴とする導光体である。 As means for solving the above problems, the invention according to claim 1 of the present invention is a light guide used for an edge light type illumination device,
It has a plate-shaped flat plate part made of transparent resin as the main material,
The side wall surface of the flat plate portion includes one incident surface for introducing light from a light source into the flat plate portion,
On one surface of the flat plate portion, an emission surface from which light is emitted is provided.
An assembly of unit lenses formed by forming a plurality of unit lenses, which are long structures formed on the exit surface so as to extend in a direction orthogonal to the entrance surface, in parallel. With
The surface on the opposite side of the emission surface is provided with a light deflection surface for internally reflecting the light guided into the flat plate portion and deflecting it to the emission surface,
The light deflection surface is formed with a light deflection element composed of a plurality of concave or convex structures formed on the surface,
The light deflection surface is divided into a plurality of regions by a boundary parallel to the incident surface, and the structure is in each of the regions in a direction parallel to the incident surface and a direction perpendicular to the incident surface. Are arranged,
In each of the above regions, a column adjacent to the incident surface in a direction parallel to the incident surface is aligned with a column of structures arranged in a row at a constant pitch in a direction parallel to the incident surface. Arranged by shifting by 1/2 pitch,
Further, in each of the regions, the pitch of the structure rows in the direction orthogonal to the incident surface is arranged so as to decrease as the distance from the incident surface increases, and the magnitude relation of the pitch is limited between different regions. not,
The light guide is characterized in that the pitch in the direction parallel to the incident surface is different between different regions, and the region away from the incident surface is narrower.

また請求項２に記載の発明は、エッジライト型照明装置に使用される導光体であって、
透明樹脂を主材とした板状の平板部を備えてなり、
前記平板部の側壁面には、光源からの光を前記平板部の内部に導入するための入射面を備え、
前記平板部から光が射出する射出面には、前記入射面に直交する方向に延在するように形成された長尺状の構造物である単位レンズが、複数個平行に形成されたことによって構成された単位レンズの集合体を備え、
前記射出面の対向側の面には、前記平板部の内部に導光された光を内部反射するための光偏向面を備えており、
前記光偏向面には、その表面に形成された複数の凹形状または凸形状の構造体からなる光偏向要素が形成されており、
前記構造体は、前記入射面に平行な方向に、前記入射面から離れるほど小さいピッチで一列に配列され、前記入射面に直交する方向に、前記入射面に平行に隣接する前記構造体の列は１／２ピッチずつずらして配列されており、且つそれらの列の間のピッチが前記入射面から離れるほど狭くなるように配列されていることを特徴とする導光体である。 The invention according to claim 2 is a light guide used in an edge light type illumination device,
It has a plate-shaped flat plate part made of transparent resin as the main material,
The side wall surface of the flat plate portion includes an incident surface for introducing light from a light source into the flat plate portion,
A plurality of unit lenses, which are long structures formed so as to extend in a direction orthogonal to the incident surface, are formed in parallel on the exit surface from which light is emitted from the flat plate portion. Comprising an assembly of configured unit lenses,
The surface on the opposite side of the emission surface is provided with a light deflection surface for internally reflecting the light guided into the flat plate portion,
The light deflection surface is formed with a light deflection element composed of a plurality of concave or convex structures formed on the surface,
The structures are arranged in a line in a direction parallel to the incident surface with a smaller pitch as the distance from the incident surface increases, and the structures are adjacent to the incident surface in a direction perpendicular to the incident surface. Are arranged so as to be shifted by ½ pitch, and the pitch between the rows is arranged so as to become narrower as the distance from the incident surface increases.

また請求項３に記載の発明は、前記透明樹脂に半径ｒの光拡散性微粒子が含有されており、Ｌを前記導光体の入射面と直交する方向の距離とすると、前記導光体に含まれる前記光拡散性微粒子の体積濃度ｆは、式（１）〜（６）で規定されることを特徴とする請求項１または２に記載の導光体である。

Figure 2015191686
Figure 2015191686
Figure 2015191686
Figure 2015191686
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 ただし、κは式（２）で定義される散乱レートであり、v０は前記光拡散性微粒子の１個あたりの体積であり、σｓは式（３）で定義される前記光拡散性微粒子の散乱断面積であり、ｎeは前記導光体の媒質屈折率であり、ａn、ｂnは式（７）、（８）、（９）で定義されるミー散乱係数である。
Figure 2015191686
Figure 2015191686
Figure 2015191686
 ただし、ψｎ、ξｎはリカッチベッセル関数であり（ダッシュはその導関数）、ｎｓは前記光拡散性微粒子の屈折率である。 According to a third aspect of the present invention, when the transparent resin contains light diffusing fine particles having a radius r, and L is a distance in a direction perpendicular to the incident surface of the light guide, the light guide The light guide according to claim 1 or 2, wherein the volume concentration f of the light diffusing fine particles contained is defined by the formulas (1) to (6).
Figure 2015191686
Figure 2015191686
Figure 2015191686
Figure 2015191686
Figure 2015191686
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 Where κ is the scattering rate defined by the equation (2), v 0 is the volume per one of the light diffusing fine particles, and σ s is the light diffusing fine particle defined by the equation (3). Where n e is the medium refractive index of the light guide, and a n and b n are Mie scattering coefficients defined by equations (7), (8), and (9).
Figure 2015191686
Figure 2015191686
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 However, Pusaienu, [xi] n is a Riccati Bessel function (dash its derivative), is n s is the refractive index of the light diffusing fine particles.

また請求項４に記載の発明は、前記平板部の側壁面に対向する２つの入射面を備える場合は、単位面積当りに配置される前記光偏向要素の個数に相当する光偏向要素密度が、前記入射面に直交する方向において、前記導光体の中間点にあたる中心面にて極大値となり、そこを対称軸として左右対称に単調減少する関数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である。

Figure 2015191686
Moreover, when the invention according to claim 4 includes two incident surfaces facing the side wall surface of the flat plate portion, the light deflection element density corresponding to the number of the light deflection elements arranged per unit area is: The function according to claim 1, wherein the function is a maximum value in a central plane corresponding to an intermediate point of the light guide in a direction orthogonal to the incident plane, and monotonously decreases symmetrically about the axis of symmetry. It is a light guide in any one.
Figure 2015191686

また請求項５に記載の発明は、前記導光体に含まれる前記光拡散性微粒子の体積濃度ｆが、式（１０）の範囲に含まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導光体である。

Figure 2015191686
The invention according to claim 5 is characterized in that the volume concentration f of the light diffusing fine particles contained in the light guide is included in the range of the formula (10). It is a light guide as described in above.
Figure 2015191686

また請求項６に記載の発明は、前記導光体に含まれる前記光拡散性微粒子の半径ｒは、式（１１）の範囲に含まれることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導光体である。   Further, in the invention described in claim 6, the radius r of the light diffusing fine particles included in the light guide is included in the range of the formula (11). It is a light guide of description.

また請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の導光体を使用したことを特徴とするエッジライト型照明装置である。   A seventh aspect of the present invention is an edge light type illumination device using the light guide according to any one of the first to sixth aspects.

また請求項８に記載の発明は、前記導光体から射出する光を拡散する光拡散シートを備えたことを特徴とする請求項６に記載のエッジライト型照明装置である。   The invention according to claim 8 is the edge light type illumination device according to claim 6, further comprising a light diffusion sheet for diffusing light emitted from the light guide.

また請求項９に記載の発明は、前記導光体から射出する光を集光する集光シートを備えたことを特徴とする請求項６または７に記載のエッジライト型照明装置である。   The invention according to claim 9 is the edge light type illumination device according to claim 6 or 7, further comprising a condensing sheet for condensing light emitted from the light guide.

また請求項１０に記載の発明は、前記エッジライト型照明装置と画像表示素子を備えたことを特徴とする画像表示装置である。   The invention described in claim 10 is an image display device comprising the edge light type illumination device and an image display element.

本発明のエッジライト型照明装置および画像表示装置によれば、第１の方向に沿っては入射面から離間するにつれて光偏向要素の配置密度が増加するように、複数の領域に分けて光偏向要素を配置するとともに、導光体に光拡散性微粒子が含まれるため、従来は導光体を素通りして導光体の側壁面から漏れていた光を散乱させて射出光量を増加させ、高輝度かつ輝度むらのない光を出射することができる。   According to the edge light type illumination device and the image display device of the present invention, the light deflection is divided into a plurality of regions so that the arrangement density of the light deflection elements increases as the distance from the incident surface increases along the first direction. In addition to arranging the elements, the light guide contains light diffusing fine particles, so conventionally the light leaking from the side wall surface of the light guide through the light guide is scattered to increase the amount of emitted light. Luminance and light with no luminance unevenness can be emitted.

本発明の実施形態の画像表示装置の構成の一例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of a structure of the image display apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のエッジライト型照明装置に用いる導光体の一例を示す模式的な斜視図およびその断面図であって、（ａ）は導光体の斜視図、（ｂ）はその導光体の画像表示素子に面した射出面に形成された単位レンズの集合体の長手方向に直交する方向で切断した断面図の例、（ｃ）は単位レンズの集合体の長手方向に平行な方向で切断した断面図の例、をそれぞれ示しており、光偏光面に形成された光偏光要素は凹形状の例を示している。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a light guide used in an edge light type illumination device according to an embodiment of the present invention, and a cross-sectional view thereof. An example of a cross-sectional view cut in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the assembly of unit lenses formed on the exit surface facing the image display element of the light body, (c) being parallel to the longitudinal direction of the assembly of unit lenses The example of sectional drawing cut | disconnected by the direction is shown, respectively, and the light-polarizing element formed in the light-polarizing surface shows the example of concave shape. 本発明の実施形態のエッジライト型照明装置に用いる導光体の一例を示す模式的な斜視図およびその断面図であって、（ａ）は導光体の斜視図、（ｂ）はその導光体の画像表示素子に面した射出面に形成された単位レンズの集合体の長手方向に直交する方向で切断した断面図の例、（ｃ）は単位レンズの集合体の長手方向に平行な方向で切断した断面図の例、をそれぞれ示しており、光偏光面に形成された光偏光要素は凸形状の例を示している。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a light guide used in an edge light type illumination device according to an embodiment of the present invention, and a cross-sectional view thereof. An example of a cross-sectional view cut in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the assembly of unit lenses formed on the exit surface facing the image display element of the light body, (c) being parallel to the longitudinal direction of the assembly of unit lenses The example of sectional drawing cut | disconnected by the direction is shown, respectively, and the light-polarizing element formed in the light-polarizing surface has shown the example of convex shape. 本発明の実施形態のエッジライト型照明装置に用いる導光体の光偏向要素の配置パターンの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the arrangement pattern of the light deflection | deviation element of the light guide used for the edge light type illuminating device of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のエッジライト型照明装置に用いる導光体の光偏向要素の配置パターンの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the arrangement pattern of the light deflection | deviation element of the light guide used for the edge light type illuminating device of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の導光体の光偏向要素の配置パターンを領域に分けない場合の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example in case the arrangement pattern of the light deflection element of the light guide of the embodiment of the present invention is not divided into regions. 本発明の実施形態の導光体の光偏向要素の配置パターンを領域に分けない場合の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example in case the arrangement pattern of the light deflection element of the light guide of the embodiment of the present invention is not divided into regions. 本発明の実施形態のエッジライト型照明装置に用いる導光体における光の伝播の様子の一例を模式的に示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＣから見た断面図である。It is the figure which showed typically an example of the mode of the propagation of the light in the light guide used for the edge light type illuminating device of embodiment of this invention, Comprising: (a) is a top view, (b) is seen from the C FIG. 単位レンズを有しない比較例の導光体における光の伝播の様子を模式的に示す説明図であって、（ａ）は導光体を上から見た平面図、（ｂ）はそのＤから見た断面における光の伝播の様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the mode of propagation of the light in the light guide of the comparative example which does not have a unit lens, Comprising: (a) is the top view which looked at the light guide from the top, (b) is from D It is explanatory drawing which showed the mode of the propagation of the light in the seen cross section. （ａ）は本発明の実施形態のエッジライト型照明装置に用いる導光体を上から見た場合の導光体における輝度分布の例を示す説明図、（ｂ）および（ｃ）は単位レンズを有しない比較例の導光体における輝度分布の例を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the example of the luminance distribution in a light guide when the light guide used for the edge light type illuminating device of embodiment of this invention is seen from the top, (b) and (c) are unit lenses It is explanatory drawing which shows the example of the luminance distribution in the light guide of the comparative example which does not have. 粒子径と微粒子体積濃度の関係の一例を表したグラフである。It is a graph showing an example of the relationship between a particle diameter and fine particle volume concentration. 本発明の実施形態のエッジライト型照明装置の構成の一例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of a structure of the edge light type illuminating device of embodiment of this invention. （ａ）は本発明の実施形態のエッジライト型照明装置に用いる集光シートの例を示す斜視図、（ｂ）は第１変形例のエッジライト型照明装置に用いることができる集光シートの変形例を示す部分的な斜視図である。(A) is a perspective view which shows the example of the condensing sheet | seat used for the edge light type illuminating device of embodiment of this invention, (b) is the condensing sheet | seat which can be used for the edge light type illuminating device of a 1st modification. It is a partial perspective view which shows a modification. 従来の画像表示装置の構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the conventional image display apparatus.

以下、本発明の実施形態の導光体、エッジライト型照明装置および画像表示装置について図１から１３を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態における導光体７を備えたエッジライト型照明装置３、及び該エッジライト型照明装置３を具備する画像表示装置１の概略断面図である（各部位の縮図は模式的に示したものであり、実際とは一致しない。）。図１に示す画像表示装置１は、画像表示素子２と、この画像表示素子２の光入射側に配置されたエッジライト型照明装置３を備えた。画像表示素子２としては、液晶表示素子を好適に使用できるが、その場合、液晶層９を２つの偏光板１０、１１で挟んで構成される。エッジライト型照明装置３は、拡散シート２８、集光シート２０、等方性光拡散シート８、導光体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。このエッジライト型照明装置３は、拡散シート２８が画像表示素子２に隣接して配置される。等方性光拡散シート８は、導光体７から射出される光を等方的に拡散する機能を有する。集光シート２０は等方性光拡散シート８によって拡散された光を、視覚方向Ｆへと集光する機能を有する。拡散シート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に形成されてい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。また、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, a light guide, an edge light type illumination device, and an image display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an edge light type illumination device 3 provided with a light guide 7 and an image display device 1 including the edge light type illumination device 3 according to an embodiment of the present invention (each part). (The micrograph is shown schematically and does not match the actual situation.) The image display device 1 shown in FIG. 1 includes an image display element 2 and an edge light type illumination device 3 arranged on the light incident side of the image display element 2. As the image display element 2, a liquid crystal display element can be suitably used. In this case, the liquid crystal layer 9 is sandwiched between two polarizing plates 10 and 11. The edge light type illuminating device 3 is disposed on the side surface of the light guide 7 and a laminated body in which the diffusion sheet 28, the light collecting sheet 20, the isotropic light diffusion sheet 8, the light guide 7, and the reflector 5 are arranged in this order. The light source 6 is included at least. In the edge light type illumination device 3, the diffusion sheet 28 is disposed adjacent to the image display element 2. The isotropic light diffusion sheet 8 has a function of isotropically diffusing light emitted from the light guide 7. The condensing sheet 20 has a function of condensing the light diffused by the isotropic light diffusing sheet 8 in the visual direction F. The diffusion sheet 28 diffuses the light collected by the light collecting sheet 20 and protects the light collecting sheet 20, and the periodic structure formed on the light collecting sheet 20 and the periodic structure of the image display element 2. Has the function of suppressing the generation of moire interference fringes. Moreover, you may have the function to isolate | separate the polarization | polarized-light of the light condensed with the condensing sheet | seat 20. FIG.

画像表示素子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。
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く、液晶表示素子であることがより好ましい。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 image display element 2 is configured by sandwiching a liquid crystal layer 9 between two polarizing plates 10 and 11.
The image display element 2 is preferably an element that transmits and blocks light in pixel units and displays an image, and more preferably a liquid crystal display element. A liquid crystal display element is a typical element that transmits / shields light in pixel units and displays an image, and can improve image quality and reduce manufacturing cost compared to other display elements. Can do.

エッジライト型照明装置３は、拡散シート２８、集光シート２０、等方性光拡散シート８、および導光体７を画像表示素子２の側からこ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と、導光体７および光源６を囲む反射板５（反射部材）とを少なくとも含んで構成される。このエッジライト型照明装置３は、拡散シート２８を画像表示素子２側に隣接させて配置される。   The edge light type illumination device 3 includes a laminated body in which a diffusion sheet 28, a condensing sheet 20, an isotropic light diffusion sheet 8, and a light guide 7 are arranged in this order from the image display element 2 side, and a side surface of the light guide 7. And the light source 6 and the reflector 5 (reflecting member) surrounding the light source 7 and the light source 6 are included. This edge light type illumination device 3 is arranged with the diffusion sheet 28 adjacent to the image display element 2 side.

等方性光拡散シート８は、後述する導光体７から射出される光を等方的に拡散する機能を有する部材であり、導光体７の画像表示素子２側に隣接して配置されている。等方性光拡散シート８には、例えば、透明基材の表面に半球状のマイクロレンズが多数配列されたマイクロレンズシートを用いることができる。具体的には、例えば、透明樹脂中に球状粒子を分散させ、球状粒子の一部を表面から突出させたものを用いることができる。   The isotropic light diffusion sheet 8 is a member having a function of isotropically diffusing light emitted from the light guide 7 described later, and is disposed adjacent to the image display element 2 side of the light guide 7. . As the isotropic light diffusion sheet 8, for example, a microlens sheet in which a number of hemispherical microlenses are arranged on the surface of a transparent substrate can be used. Specifically, for example, spherical particles dispersed in a transparent resin and a part of the spherical particles protruding from the surface can be used.

集光シート２０は、等方性光拡散シート８によって拡散された光を、視覚方向Ｆへと集光する機能を有する部材であり、例えば、基材２３の表面に複数のプリズム２４が形成されたプリズムシートを採用することができる。   The condensing sheet 20 is a member having a function of condensing the light diffused by the isotropic light diffusing sheet 8 in the visual direction F. For example, a prism having a plurality of prisms 24 formed on the surface of the base material 23. A sheet can be employed.

拡散シート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、および集光シート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の発生を低減する機能を有する。
拡散シート２８としては、例えば、光拡散性微粒子を表面に塗布、もしくは内部に分散させたシート部材を採用することができる。
また、拡散シート２８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よい。
このような偏光分離機能を有する拡散シート２８としては、例えば、ＤＢＥＦ（住友スリーエム社の登録商標）に代表されるような、一方の偏光を透過し、もう一方の偏光を反射する反射型偏光分離シートを用いることができる。 The diffusion sheet 28 diffuses the light collected by the light collecting sheet 20 and protects the light collecting sheet 20, and the periodic structure formed on the light collecting sheet 20 and the periodic structure of the image display element 2. Has the function of reducing the occurrence of moiré.
As the diffusion sheet 28, for example, a sheet member in which light diffusing fine particles are coated on the surface or dispersed therein can be employed.
Further, the diffusion sheet 28 may have a function of separating the polarization of the light collected by the light collecting sheet 20.
As the diffusion sheet 28 having such a polarization separation function, for example, reflective polarization separation that transmits one polarized light and reflects the other polarized light as represented by DBEF (registered trademark of Sumitomo 3M). A sheet can be used.

反射板５（反射部材）は、導光体７から漏れる光を導光体７側に反射するもので、例えば、白色のポリエチレンテレフタレートフィルムのような反射シートなどによって構成することができる。本実施形態の反射板５（反射部材）では、このような反射シートを、導光体７の側壁面に設置される光源６と後述する導光体７の光偏向面７ａとを囲む筐体の内壁面に配置した構成を採用している。これは光源６から発せられる光を漏れなく利用するための構成であり、光反射率が高く、耐久性が高い反射シートであれば良い。   The reflecting plate 5 (reflecting member) reflects light leaking from the light guide 7 to the light guide 7 side, and can be composed of, for example, a reflective sheet such as a white polyethylene terephthalate film. In the reflective plate 5 (reflective member) of the present embodiment, such a reflective sheet is used to enclose a light source 6 installed on the side wall surface of the light guide 7 and a light deflection surface 7a of the light guide 7 described later. The configuration arranged on the inner wall surface of is used. This is a configuration for using the light emitted from the light source 6 without omission and may be a reflection sheet having high light reflectivity and high durability.

光源６は、導光体７が等方性光拡散シート８に向けて射出する光を、導光体７の側壁面である入射面７Ｌから供給するものであり、点状、線状、または面状の光源を採用することができる。
光源６として好適な光源の例としては、例えば、ＬＥＤを挙げることができる。
ＬＥＤの種類としては、例えば、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、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）に代表される蛍光管であってもよい。
本実施形態のエッジライト型照明装置３における光源６は、後述する導光体７の互いに対向する２つの側壁面である入射面７Ｌのそれぞれの近傍において複数のものが離間して配置された点状光源を採用している。
各光源６の光軸は、一例として、入射面７Ｌに略直交する（直交する場合を含む。）方向に配置されている。 The light source 6 supplies light emitted from the light guide 7 toward the isotropic light diffusing sheet 8 from an incident surface 7L that is a side wall surface of the light guide 7, and is in the form of dots, lines, or planes. The light source can be employed.
Examples of light sources suitable as the light source 6 include LEDs.
Examples of the type of LED include a white LED and an RGB-LED composed of red, green, and blue chips that are the three primary colors of light.
Alternatively, the light source 6 may be a fluorescent tube represented by a cold cathode fluorescent tube (CCFL).
The light source 6 in the edge light type illuminating device 3 of the present embodiment is that a plurality of light sources 6 are arranged apart from each other in the vicinity of an incident surface 7L which is two side wall surfaces of a light guide 7 which will be described later. A light source is used.
As an example, the optical axis of each light source 6 is arranged in a direction substantially orthogonal to the incident surface 7 </ b> L (including a case where it is orthogonal).

導光体７は、光源６から入射された光を導光するとともに、その光を、等方性光拡散シート８に対向する面状領域である射出面７ｂから等方性光拡散シート８に向けて射出する透明樹脂を主材とする部材であり、透明樹脂に可視光領域で光拡散性がある微粒子を分散させたものを好適に使用可能である。
本実施形態では、導光体７には、平面視矩形状の導光体７の平板部７ｃの一方の入射面７Ｌから入った光を内部反射する平面状の光偏向面７ａが形成されている。光偏向面７ａと対向する面には、光を射出する射出面７ｂとなっており、それを構成する単位レンズ７ｄが複数個、平行に形成されたことによって構成された単位レンズの集合体１６を備えている。この単位レンズの集合体１６を構成する個々の単位レンズ７ａは、入射面７Ｌに直交する方向に形成された長尺状の構造物である。（図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）単位レンズ７ａは、導光体７の射出面７ｂに、一方の入射面７Ｌから対向する入射面７Ｌに亘って形成された長尺状の構造物であるが、これに限定するものではない。
本実施形態では、単位レンズ７ｄは、光偏向面７ａに対向する矩形領域であるレンズ形成面部を覆うように形成されている。
平板部７ｃの厚さＨＬは、特に限定されないが、例えば、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下と
することが可能である。
導光体７の側壁面において互いに対向する一組の側壁面は、光源６から出射された光を導光体７の内部に入射させる入射面７Ｌを構成している（図２（ａ）および（ｃ）参照）。以下では、入射面７Ｌが互いに対向する方向をＹ方向、光偏向面７ａに平行な平面内において、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。
本実施形態の入射面７Ｌは、Ｘ方向に長辺、Ｚ方向に短辺を有する矩形形状を有している。 The light guide 7 guides the light incident from the light source 6 and emits the light toward the isotropic light diffusion sheet 8 from the emission surface 7 b that is a planar region facing the isotropic light diffusion sheet 8. A member mainly composed of a transparent resin, in which fine particles having light diffusibility in the visible light region are dispersed in the transparent resin, can be suitably used.
In the present embodiment, the light guide 7 is formed with a planar light deflection surface 7a that internally reflects light entering from one incident surface 7L of the flat plate portion 7c of the light guide 7 that is rectangular in plan view. Yes. The surface facing the light deflection surface 7a is an emission surface 7b for emitting light, and a unit lens assembly 16 formed by forming a plurality of unit lenses 7d constituting the light in parallel. It has. Each unit lens 7a constituting the unit lens assembly 16 is a long structure formed in a direction orthogonal to the incident surface 7L. (See FIGS. 2A, 2B, and 2C.) The unit lens 7a is formed on the light exit surface 7b of the light guide 7 so as to extend from one incident surface 7L to the opposite incident surface 7L. However, the present invention is not limited to this.
In the present embodiment, the unit lens 7d is formed so as to cover a lens forming surface portion that is a rectangular region facing the light deflection surface 7a.
The thickness HL of the flat plate portion 7c is not particularly limited, but can be, for example, 0.3 mm or more and 5 mm or less.
The pair of side wall surfaces facing each other on the side wall surface of the light guide body 7 constitutes an incident surface 7L for allowing the light emitted from the light source 6 to enter the inside of the light guide body 7 (FIG. 2 (a) and (See (c)). In the following, the direction in which the incident surfaces 7L face each other is the Y direction, and in the plane parallel to the light deflection surface 7a, the direction orthogonal to the Y direction is the X direction, and the direction orthogonal to the X direction and the Y direction is the Z direction. .
The incident surface 7L of the present embodiment has a rectangular shape having long sides in the X direction and short sides in the Z direction.

本実施形態では、例えば、単位レンズ７ｄは、少なくとも単位レンズの頂部７ｅにおいて外部側に凸のＵ字状の断面がＹ方向に延伸されたシリンドリカルレンズ形状を有し、その延在方向と光偏光面７ａと平行な平面内で直交する方向（Ｘ方向）に隙間なく平行に配列されており、単位レンズの集合体１６を構成している。また、単位レンズ７ｄは、断面が三角形状のプリズム構造、所謂プリズムシート、であっても良い。   In the present embodiment, for example, the unit lens 7d has a cylindrical lens shape in which a U-shaped cross section convex to the outside is extended in the Y direction at least at the top 7e of the unit lens, and its extending direction and light polarization They are arranged in parallel in a direction (X direction) perpendicular to the plane parallel to the surface 7a without any gap, and constitute a unit lens assembly 16. The unit lens 7d may be a prism structure having a triangular cross section, a so-called prism sheet.

導光体７の光偏向面７ａには、光源６からの入射光を内部反射して射出面７ｂ側へと偏向する光偏向要素１８が形成されている。   On the light deflection surface 7 a of the light guide 7, an optical deflection element 18 that internally reflects incident light from the light source 6 and deflects it toward the exit surface 7 b is formed.

光偏向要素１８に好適なドット状の構造物としては、入射面７Ｌから入射して導光体７内で内部反射して導光される光を、光偏向面７ａに対する入射角より小さな角度となる方向に偏向できれば、特にその形状は限定されない。凹形状または凸形状の構造体が好適に使用できる。例えば凹形状または凸形状のマイクロレンズ、角錐形状、円錐形状等の構造体が使用できる。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。
ドット状の構造物からなる光偏向要素１８は、凸部、凹部のいずれも選択することができ、凸部、凹部を混合して用いることも可能である。 As a dot-like structure suitable for the light deflecting element 18, light incident from the incident surface 7L and internally reflected in the light guide 7 is guided to an angle smaller than the incident angle with respect to the light deflecting surface 7a. The shape is not particularly limited as long as it can be deflected in a certain direction. A concave or convex structure can be suitably used. For example, a concave or convex microlens, a pyramid shape, a conical shape, or the like can be used. The amount of light deflection by the light deflection element 18 toward the exit surface 7b increases as the area occupied by the light deflection element 18 per unit area increases.
The light deflection element 18 made of a dot-like structure can select either a convex portion or a concave portion, and can also be used by mixing the convex portion and the concave portion.

図２（ａ）は、光偏光要素１８が凹部のマイクロレンズ形状（球面、または非球面形状のマイクロレンズ）である場合の導光体７の斜視図である。図２（ｂ）は入射面７Ｌと平行な平面における導光体７断面図であり、図２（ｃ）は入射面７Ｌと直交する平面における導光体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と直交する方向に光偏向要素１８の間隔が変化するように、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から入射された光を、射出面７ｂ側へと偏向する。 FIG. 2A is a perspective view of the light guide 7 when the light polarization element 18 has a concave microlens shape (spherical or aspherical microlens). 2B is a cross-sectional view of the light guide 7 in a plane parallel to the incident surface 7L, and FIG. 2C is a cross-sectional view of the light guide 7 in a plane orthogonal to the incident surface 7L.
In the light guide 7 shown in FIGS. 2A to 2C, a plurality of light deflection elements 18 are formed on the light deflection surface 7a so that the distance between the light deflection elements 18 changes in a direction orthogonal to the incident surface 7L. Is formed. In other words, the direction orthogonal to the incident surface 7L is also the optical axis direction of the incident light from the light source 6 incident from the incident surface 7L. The light deflection element 18 deflects the light incident from the incident surface 7L toward the exit surface 7b.

図３（ａ）は、光偏光要素１８が凸部のマイクロレンズ形状（球面、または非球面形状のマイクロレンズ）である場合の導光体７の斜視図である。図３（ｂ）は入射面７Ｌと平行な平面における導光体７の断面図であり、図３（ｃ）は入射面７Ｌと直交する平面における導光体７の断面図である。
図３（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が変化するように複数の光偏向要素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側へと偏向する。 FIG. 3A is a perspective view of the light guide 7 when the light polarization element 18 has a convex microlens shape (a spherical or aspherical microlens). 3B is a cross-sectional view of the light guide 7 in a plane parallel to the incident surface 7L, and FIG. 3C is a cross-sectional view of the light guide 7 in a plane orthogonal to the incident surface 7L.
In the light guide 7 shown in FIGS. 3A to 3C, a plurality of light deflection elements 18 are formed on the light deflection surface 7a so that the interval changes in a direction orthogonal to the incident surface 7L. In other words, the direction orthogonal to the incident surface 7L is also the optical axis direction of the incident light from the light source 6 incident from the incident surface 7L. The light deflection element 18 deflects the light incident from the incident surface 7L toward the exit surface 7b.

図４と図５を用いて導光体７の光偏向面７ａに形成される凹形状、凸形状またはそれらの両者を含む構造体からなる光偏向要素１８の配置について詳細に説明する。ここで、導光体７の１つの側壁面が入射面７Ｌである場合の光偏向要素１８の配置パターンを図４に、導光体７の対向する２つの側壁面が入射面７Ｌである場合の光偏向要素１８の配置パターンを図５に、それぞれ示したように、３つの領域、領域ａ、領域ｂ、領域ｃに分割された場合を示した。導光体７の対向する２つの側壁面が入射面７Ｌである場合、光偏向要素１８は中心面Ｓ７で対称なパターンの配置となる。図４と図５では一例として、領域を領域ａ、ｂ、ｃの３つの領域に分割した場合を示しているが、これに限らず分割数及び領域の大きさは設計者が適宜選択することが出来る。   The arrangement of the light deflection element 18 made of a concave or convex shape formed on the light deflection surface 7a of the light guide 7 or a structure including both will be described in detail with reference to FIGS. Here, FIG. 4 shows an arrangement pattern of the light deflection elements 18 when one side wall surface of the light guide 7 is the incident surface 7L, and when two opposing side wall surfaces of the light guide 7 are the incident surface 7L. The arrangement pattern of the light deflection elements 18 is divided into three regions, region a, region b, and region c as shown in FIG. When two opposing side wall surfaces of the light guide 7 are the incident surface 7L, the light deflection elements 18 are arranged in a symmetrical pattern on the central surface S7. As an example, FIGS. 4 and 5 show the case where the area is divided into three areas, areas a, b, and c. However, the present invention is not limited to this, and the designer should select the number of divisions and the size of the area as appropriate. I can do it.

図４に示すように、光入射面７Ｌに平行な境界によって複数の領域に分割され、１つの領域の中では、光偏向要素１８は、光偏向面７ａ上のＸ方向（光入射面７Ｌに平行な方向）に一定ピッチで一列に配列された光偏向要素１８の列に対して、Ｙ方向（光入射面７Ｌに直交する方向）に隣接する光偏向要素１８の列においては、各光偏向要素１８はＸ方向に１／２ピッチずつずらして配列される。また、Ｙ方向における光偏向要素１８の列のピッチは、前記入射面７Ｌから離れるほど小さくなるように形成する。領域が異なると、Ｘ方向のピッチも異なり、入射面７Ｌから離れた領域の方が狭くなる。Ｙ方向における光偏向要素１８のピッチは、前記入射面７Ｌから離れるほど小さくなるように形成する。
図４の領域ａを例に説明すると、光偏向要素１８のＸ方向のピッチはどの場所においてもＰｘａである。一方、Ｙ方向のピッチは入射面７Ｌに近い側から、Ｐｙ（ａ１）、Ｐｙ（ａ２）、・・・、Ｐｙ（ａｎ）と変化し、入射面７Ｌから離れた位置のピッチほど値は小さくなる。
そして同様に、領域ｂでは、光偏向要素１８のＸ方向のピッチはどこ場所においてもＰｘｂであり、領域ａのＰｘａと比べて小さくなる。すなわち、領域ａと領域ｂとの境界において、Ｘ方向に並ぶ光偏向要素１８のピッチは不連続に変化し、Ｘ方向に配列する１列当たりの光偏向要素１８の数は領域ｂの方が多くなる。また２つの領域の境界において、入射面７Ｌに近い領域における境界に最も近い箇所のＹ方向のピッチと、入射面７Ｌから離れた領域における境界に最も近い箇所のＹ方向のピッチとを比べたとき、入射面７Ｌから離れた領域における境界に最も近い箇所のＹ方向のピッチの方が大きくなるよう設定される。具体的には、領域ａと領域ｂとの境界において、Ｐｙ（ａｎ）とＰｙ（ｂ１）とを比べたとき、Ｐｙ（ｂ１）の方が大きくなるよう設定される。すなわち同一の領域内において光偏向要素１８のＹ方向におけるピッチは連続的に変化するが、２つの領域境界においては不連続に変化する。
一方で各領域における入射面７Ｌ側の境界に隣接したＹ方向のピッチ（図４と図５のＰｙ（ａ１）、Ｐｙ（ｂ１）、及びＰｙ（ｃ１）を指す。）の大小関係、及び各領域における入射面７Ｌから離れた境界に隣接したＹ方向のピッチ（図４と図５のＰｙ（ａｎ）、Ｐｙ（ｂｎ）、及びＰｙ（ｃｎ）を指す。）の大小関係は特に制限されない。
図５は、Ｙ方向の中心面Ｓ７で極大の光偏向要素密度Ｄとなり、そこからどちらに向かっても光偏向要素密度Ｄが小さくなるように配置した状況を示している。 As shown in FIG. 4, it is divided into a plurality of regions by boundaries parallel to the light incident surface 7L, and in one region, the light deflection element 18 is in the X direction (on the light incident surface 7L) on the light deflection surface 7a. In the row of light deflection elements 18 adjacent to the Y direction (the direction perpendicular to the light incident surface 7L) with respect to the row of light deflection elements 18 arranged in a row at a constant pitch in a parallel direction) The elements 18 are arranged with a ½ pitch shift in the X direction. Further, the pitch of the rows of the light deflection elements 18 in the Y direction is formed so as to decrease as the distance from the incident surface 7L increases. If the region is different, the pitch in the X direction is also different, and the region far from the incident surface 7L becomes narrower. The pitch of the light deflection elements 18 in the Y direction is formed so as to decrease as the distance from the incident surface 7L increases.
4A and 4B as an example, the pitch of the light deflection elements 18 in the X direction is Pxa everywhere. On the other hand, the pitch in the Y direction changes from the side closer to the incident surface 7L to Py (a1), Py (a2),..., Py (an), and the value is smaller as the pitch is away from the incident surface 7L. Become.
Similarly, in the area b, the pitch in the X direction of the light deflection elements 18 is Pxb everywhere, and is smaller than Pxa in the area a. That is, at the boundary between the region a and the region b, the pitch of the light deflection elements 18 arranged in the X direction changes discontinuously, and the number of the light deflection elements 18 per column arranged in the X direction is greater in the region b. Become more. Also, at the boundary between the two regions, when the pitch in the Y direction closest to the boundary in the region close to the incident surface 7L is compared with the pitch in the Y direction closest to the boundary in the region far from the incident surface 7L The pitch in the Y direction at the location closest to the boundary in the region away from the incident surface 7L is set to be larger. Specifically, when Py (an) and Py (b1) are compared at the boundary between the region a and the region b, Py (b1) is set to be larger. That is, the pitch of the light deflection element 18 in the Y direction continuously changes within the same region, but discontinuously changes at the boundary between the two regions.
On the other hand, the magnitude relationship between the pitches in the Y direction adjacent to the boundary on the incident surface 7L side in each region (refers to Py (a1), Py (b1), and Py (c1) in FIGS. 4 and 5), and each The magnitude relationship between the pitches in the Y direction adjacent to the boundary away from the incident surface 7L in the region (referring to Py (an), Py (bn), and Py (cn) in FIGS. 4 and 5) is not particularly limited.
FIG. 5 shows a situation in which the light deflection element density D is maximized at the center plane S7 in the Y direction, and the light deflection element density D decreases from either direction.

図６は、光偏向要素１８の配置パターンを複数の領域に分割せずに配置した場合の例である。このとき、光偏向要素１８のＸ方向のピッチＰｘは、入射面７Ｌ近傍の光偏向要素密度Ｄに基づいて設定される極大値となっている。入射面７Ｌから離れるにつれ、Ｙ方向のピッチＰｙ（ｉ）は小さくなっていくが、Ｐｘのピッチが大きいため、入射面から最も離れた位置においても、光偏向要素密度Ｄは大きくならない。つまり入射面７Ｌから導光体７へと入射した光を射出することが出来ずに入射面７Ｌと対向する面から多くの光が漏れ出てしまうこととなる。従って高輝度なエッジライト型照明装置３を得ることが出来ない。ここで、光偏向要素密度Ｄとは、単位面積あたりに配置される光偏向要素１８の個数である。   FIG. 6 shows an example in which the arrangement pattern of the light deflection elements 18 is arranged without being divided into a plurality of regions. At this time, the pitch Px in the X direction of the light deflection elements 18 is a maximum value set based on the light deflection element density D in the vicinity of the incident surface 7L. As the distance from the incident surface 7L increases, the pitch Py (i) in the Y direction decreases, but since the pitch of Px is large, the light deflection element density D does not increase even at the position farthest from the incident surface. That is, the light incident on the light guide 7 from the incident surface 7L cannot be emitted, and much light leaks from the surface facing the incident surface 7L. Accordingly, it is not possible to obtain a high-luminance edge light illumination device 3. Here, the light deflection element density D is the number of light deflection elements 18 arranged per unit area.

図７は、光偏向要素１８の配置パターンを複数の領域に分割せずに配置した場合の別の例であり、光偏向要素１８のＸ方向のピッチＰｘは入射面７Ｌから最も離れた位置の光偏向要素密度Ｄに基づいて設定される極小値となっている。このような配置にした場合、入射面７Ｌから導光体７へと入射した光の大部分を射出面７ｂから射出することが出来るた
め、高輝度なエッジライト型照明装置３を得ることが出来る。しかしながら、入射面７Ｌ近傍のＹ方向のピッチが非常に大きくなるため、光偏向要素１８の視認性の点で大きな問題が発生する。つまり光偏向要素１８がＸ方向に延在する線状光として視認されてしまうため望ましくない。 FIG. 7 shows another example in which the arrangement pattern of the light deflection elements 18 is arranged without being divided into a plurality of regions, and the pitch Px in the X direction of the light deflection elements 18 is located at the position farthest from the incident surface 7L. The minimum value is set based on the light deflection element density D. In such an arrangement, since most of the light incident on the light guide 7 from the incident surface 7L can be emitted from the emission surface 7b, a high-luminance edge light illumination device 3 can be obtained. . However, since the pitch in the Y direction in the vicinity of the incident surface 7L becomes very large, a great problem arises in terms of visibility of the light deflection element 18. That is, it is not desirable because the light deflection element 18 is visually recognized as linear light extending in the X direction.

ここで、光偏向要素密度Ｄの変化は、導光体７から射出される輝度分布を略均一化（均一である場合を含む。）できるように設定され、本実施形態では、図４と図５のグラフに示すように、領域ａ、ｂ、ｃの全体を通して、入射面７Ｌから離れるにつれて増加する単調増加関数を採用している。但し、導光体７に対向する２つの入射面７Ｌがある場合、光偏向要素密度Ｄは中心面Ｓ７にて極大値となり、そこを対称軸として、入射面７Ｌに直交する方向に単調減少して左右対称となるような関数にする必要がある。   Here, the change in the light deflection element density D is set so that the luminance distribution emitted from the light guide 7 can be made substantially uniform (including the case where it is uniform). In this embodiment, FIG. 4 and FIG. As shown in the graph of FIG. 5, a monotonically increasing function that increases with distance from the incident surface 7L is adopted throughout the regions a, b, and c. However, when there are two incident surfaces 7L facing the light guide 7, the light deflection element density D becomes a maximum value at the central plane S7, and monotonously decreases in the direction perpendicular to the incident surface 7L with this as the axis of symmetry. Therefore, the function must be symmetrical.

導光体７の光偏向要素１８を上記のように配列することで、導光体７から射出する光の均一性を高めることができる。ここで均一性という場合、輝度分布が、導光体７の全体に亘って均一に分布していてもよいし、輝度分布がある傾向を有する分布を有していてもよい。例えば、画像表示装置１のような用途では、表示品質上、画面の周辺部に比べて画面の中心部の輝度が高い方が好ましいため、導光体７の入射面７Ｌの近傍よりも、中心部の輝度を高める場合がある。   By arranging the light deflection elements 18 of the light guide 7 as described above, the uniformity of the light emitted from the light guide 7 can be improved. Here, in the case of uniformity, the luminance distribution may be uniformly distributed over the entire light guide body 7 or may have a distribution having a tendency to have a luminance distribution. For example, in applications such as the image display device 1, it is preferable that the luminance of the central portion of the screen is higher than the peripheral portion of the screen from the viewpoint of display quality. The brightness of the part may be increased.

さらに、導光体７には内部に光拡散性微粒子を含有させることができる。光拡散性微粒子は、導光体７の内部を伝搬する光を散乱させることで射出光量を増大させ、導光体７の輝度を高める役割を果たす。光拡散性微粒子の半径ｒは０．２μｍから１０μｍの間で設定することが好ましい。光拡散性微粒子の半径ｒが０．２μｍ以下である場合、短波長側の光が強く散乱されるようになり（レイリー散乱）、導光体７の射出光に色むらが発生する。一方、半径ｒが１０μｍ以上の場合、前方散乱が強くなりすぎ、側方に光が散乱されにくくなるので、散乱によって導光体７の射出光量を増加させることが難しくなる。なお、ここで光拡散性微粒子の半径ｒは、動的光散乱法を使用して測定した体積平均径を２で割った値とした。   Furthermore, the light guide 7 can contain light diffusing fine particles therein. The light diffusing fine particles serve to increase the luminance of the light guide 7 by increasing the amount of emitted light by scattering the light propagating through the light guide 7. The radius r of the light diffusing fine particles is preferably set between 0.2 μm and 10 μm. When the radius r of the light diffusing fine particles is 0.2 μm or less, the light on the short wavelength side is strongly scattered (Rayleigh scattering), and color unevenness occurs in the light emitted from the light guide 7. On the other hand, when the radius r is 10 μm or more, the forward scattering becomes too strong and the light is hardly scattered to the side, so that it is difficult to increase the amount of light emitted from the light guide 7 due to the scattering. Here, the radius r of the light diffusing fine particles was a value obtained by dividing the volume average diameter measured using the dynamic light scattering method by 2.

微粒子の半径ｒが０．２μｍと１０μｍの間に設定する場合、光散乱をミー理論によって取り扱う。入射光が微粒子によって散乱される度合いは、散乱断面積σｓで表される。散乱断面積σｓは、入射光が散乱によって影響を受ける量を面積の次元で表したものである。単一微粒子による散乱断面積σｓは、以下の式（３）によって計算できる。

Figure 2015191686
式（３）におけるｋは、導光体７の内部を伝搬する光の波数であり、以下の式（５）で表される。
Figure 2015191686
 ここで、λ０は空気中の光の波長である。エッジライト型照明装置３に用いる光源は可視光なので、λ０はその中心波長５５０ｎｍとする。
ｎｅは導光体７を構成する透光性材料の屈折率である。また、ａn、ｂnはミー散乱係数であり、以下の式（７）および式（８）で表される。
Figure 2015191686
Figure 2015191686
 ここで、ｍは光拡散性微粒子の屈折率ｎｓと導光体７を構成する透光性材料の屈折率ｎｅの比であり、以下の式（９）で表される。
Figure 2015191686
 ここで、Ψｎ、ξｎはリカッチベッセル関数である（ダッシュはその導関数）。リカッチベッセル関数は、以下の式（１２）と式（１３）に示す球ベッセル関数ｊｎと球ハンケル関数ｈｎ （１）からなる。球ハンケル関数ｈｎの上添え字（１）は、第一種ハンケル関数を採用することを意味する。
Figure 2015191686
Figure 2015191686
 When the radius r of the fine particles is set between 0.2 μm and 10 μm, light scattering is handled by Mie theory. The degree to which the incident light is scattered by the fine particles is represented by the scattering cross section σ s . The scattering cross section σ s represents the amount by which incident light is affected by scattering in terms of area. The scattering cross section σ s by a single fine particle can be calculated by the following equation (3).
Figure 2015191686
 K in the formula (3) is the wave number of light propagating through the light guide 7 and is represented by the following formula (5).
Figure 2015191686
 Here, λ 0 is the wavelength of light in the air. Since the light source used in the edge light type illumination device 3 is visible light, λ 0 is assumed to have a center wavelength of 550 nm.
n e is the refractive index of the translucent material forming the light guide body 7. A n and b n are Mie scattering coefficients, which are expressed by the following equations (7) and (8).
Figure 2015191686
Figure 2015191686
 Here, m is the ratio of the refractive index n e of the translucent material forming the refractive index n s and the light guide body 7 of the light diffusing fine particles, represented by the following equation (9).
Figure 2015191686
 Here, Ψ n and ξ n are Riccati Bessel functions (dash is a derivative thereof). The Riccati Bessel function is composed of a spherical Bessel function j n and a spherical Hankel function h n (1) shown in the following equations (12) and (13). I served on the spherical Hankel function h n characters (1) is meant to adopt a first kind Hankel function.
Figure 2015191686
Figure 2015191686

導光体７に含まれる光拡散性微粒子の濃度が希薄な場合、微粒子による光散乱は独立散乱のみと見なせ、多重散乱の効果は無視することができる。例えば、体積Ｖの媒質の中に光拡散性微粒子がＮ個含まれ、多重散乱を無視できると仮定したとき、散乱レートκは以下の式（１４）で表される。

Figure 2015191686
ここで、ｆを光拡散性微粒子の体積濃度（単位体積に占める光拡散性微粒子の体積）、ｖ０を光拡散性微粒子の１個あたりの体積とすると、散乱レートκは、以下の式（２）のように書き換えられる。
Figure 2015191686
 散乱レートは、強度Ｉの光が厚みｄｓの散乱媒質に入射したときに、入射光が散乱によって失われる割合を表し、以下の式（１５）に示すような微分方程式を満たす。
Figure 2015191686
 従って、厚みｘの散乱媒質を透過したときの射出光の強度Ｉ（ｘ）は、入射光の強度をＩ０として、以下の式（１６）のように計算できる。
Figure 2015191686
 When the concentration of the light diffusing fine particles contained in the light guide 7 is dilute, light scattering by the fine particles can be regarded as independent scattering only, and the effect of multiple scattering can be ignored. For example, assuming that N light diffusing fine particles are contained in a medium having a volume V and multiple scattering can be ignored, the scattering rate κ is expressed by the following equation (14).
Figure 2015191686
 Here, when f is the volume concentration of the light diffusing fine particles (volume of the light diffusing fine particles occupying a unit volume) and v 0 is the volume per one of the light diffusing fine particles, the scattering rate κ is expressed by the following formula ( It is rewritten as 2).
Figure 2015191686
 The scattering rate represents the rate at which incident light is lost due to scattering when light of intensity I is incident on a scattering medium having a thickness ds, and satisfies the differential equation as shown in the following equation (15).
Figure 2015191686
 Therefore, the intensity I (x) of the emitted light when passing through the scattering medium having the thickness x can be calculated as the following formula (16), where the intensity of the incident light is I 0 .
Figure 2015191686

ところで、導光体７へ入射した光のうち、光偏向要素によって散乱されないで、入射面７Ｌの対向する側壁面まで伝搬し、そこからの光漏れにより失われる光が一定量存在する。その割合は、導光体７の厚みやサイズによって異なるが、少ない場合で入射光量の１〜２％程度、多い場合で１０％程度であることが多い。光偏向要素の配置を工夫することによって、光漏れの量をある程度制御することは可能であるが、完全に光漏れを防ぐことは難しい。しかし、導光体７に光拡散性微粒子を含有させることで、導光体７を伝搬する光を散乱し、光漏れによるロスを減らすことができるので、光を有効活用し導光体７の輝度を高めることが可能になる。   By the way, of the light incident on the light guide 7, there is a certain amount of light that is not scattered by the light deflecting element but propagates to the opposing side wall surface of the incident surface 7L and is lost due to light leakage from there. The ratio varies depending on the thickness and size of the light guide 7, but is often about 1 to 2% of the incident light amount when it is small and about 10% when it is large. It is possible to control the amount of light leakage to some extent by devising the arrangement of the light deflection elements, but it is difficult to completely prevent light leakage. However, by incorporating light diffusing fine particles into the light guide 7, light propagating through the light guide 7 can be scattered and loss due to light leakage can be reduced. Brightness can be increased.

Ｌを導光体７の入射面７Ｌと垂直方向の距離とすると、入射面７Ｌから入射した光が、そのまま入射面７Ｌと垂直方向に距離Ｌだけ伝搬した場合の強度Ｉ（Ｌ）は、以下の式（１７）で表される。

Figure 2015191686
光拡散性微粒子により散乱される光量は、光もれにより失われる光量と同等程度に設定するのが適当である。つまり、入射光量を１００％としたとき、２％から１０％の光が光拡散性微粒子により散乱されるように設定する。散乱光量が入射光量の１０％よりも大きい場合、導光体７の入射面７Ｌの近傍で過剰に光が散乱され、輝度ムラが発生するので好ましくない。微粒子による散乱光量が入射光量の２％未満の場合、微粒子による散乱が微小なため輝度向上効果が弱くなる。従って、式（１７）の指数部分ｅｘｐ（−ｋＬ）をαとおくと、式（１８）に示すようにαが０．９以上０．９８以下と設定するのが望ましい。
Figure 2015191686
 Assuming that L is the distance in the direction perpendicular to the incident surface 7L of the light guide 7, the intensity I (L) when light incident from the incident surface 7L propagates as it is in the direction perpendicular to the incident surface 7L is as follows: (17)
Figure 2015191686
 It is appropriate to set the amount of light scattered by the light diffusing fine particles to the same level as the amount of light lost due to light leakage. That is, when the incident light quantity is 100%, 2% to 10% of light is set to be scattered by the light diffusing fine particles. When the amount of scattered light is larger than 10% of the amount of incident light, light is excessively scattered in the vicinity of the incident surface 7L of the light guide 7 and luminance unevenness occurs, which is not preferable. When the amount of light scattered by the fine particles is less than 2% of the amount of incident light, the effect of improving the brightness is weakened because the scattering by the fine particles is minute. Therefore, when the exponent part exp (−kL) of equation (17) is α, it is desirable to set α to be 0.9 or more and 0.98 or less as shown in equation (18).
Figure 2015191686

このような構成の導光体７に好適な透光性材料の例としては、例えば、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、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）樹脂、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）樹脂等の透明樹脂を挙げることができる。   Examples of a light-transmitting material suitable for the light guide body 7 having such a configuration include, for example, an acrylic resin typified by PMMA (polymethyl methacrylate), a PET (polyethylene terephthalate) resin, a PC (polycarbonate) resin, and a COP. Examples thereof include transparent resins such as (cycloolefin polymer) resin, PAN (polyacrylonitrile copolymer) resin, and AS (acrylonitrile styrene copolymer) resin.

このような構成の導光体７に好適な光拡散性微粒子の例としては、例えば、ガラスビーズ、シリカ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン粒子等の
無機粒子や、スチレン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子等の樹脂粒子などが挙げられる。微粒子は、導光体７を構成する透光性材料の屈折率とは異なる屈折率を有する樹脂を選ぶのが好ましい。例えば、屈折率差が０．０１以上ある微粒子を選ぶことで、所望の散乱特性が得られやすくなる。 Examples of light diffusing fine particles suitable for the light guide 7 having such a configuration include, for example, inorganic particles such as glass beads, silica, aluminum hydroxide, calcium carbonate, barium sulfate, and titanium oxide particles, and styrene-based heavy particles. Examples thereof include resin particles such as coalescence particles, acrylic polymer particles, and siloxane polymer particles. As the fine particles, it is preferable to select a resin having a refractive index different from the refractive index of the translucent material constituting the light guide 7. For example, by selecting fine particles having a refractive index difference of 0.01 or more, desired scattering characteristics can be easily obtained.

導光体７の製造方法としては、上記のような樹脂を用いて、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、及び単位レンズ７ｄを一体で成形することが可能である。または、上述した製法で板状部材を成形した後、光偏向要素１８、および単位レンズ７ｄを、例えば、印刷法や、ＵＶ硬化樹脂、放射線硬化樹脂などを用いて形成することにより、導光体７を製造することも可能である。
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と単位レンズ７ｄとを一体に成形することが望ましい。この場合、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、量産性を高めることができる。 As a manufacturing method of the light guide 7, the light deflection element 18 and the unit lens 7d are integrally formed by using the resin as described above by an extrusion molding method, an injection molding method, or a hot press molding method. Is possible. Alternatively, after the plate-like member is formed by the above-described manufacturing method, the light deflection element 18 and the unit lens 7d are formed by using, for example, a printing method, a UV curable resin, a radiation curable resin, or the like, so that the light guide body is formed. 7 can also be produced.
It is desirable that the light guide 7 is formed by integrally forming the light deflection element 18 and the unit lens 7d using an extrusion molding method among the manufacturing methods described above. In this case, the number of steps for producing the light guide 7 is reduced, and since it is formed by roll-to-roll, mass productivity can be improved.

次に、このような構成の本実施形態の画像表示装置１、エッジライト型照明装置３の作用について、導光体７の作用を中心として説明する。
図８（ａ）は、本発明の実施形態のエッジライト型照明装置に用いる導光体における光の伝播の様子を示す模式的な平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＣ視の模式図である。図９（ａ）は、単位レンズを有しない比較例の導光体における光の伝播の様子を示す模式的な平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＤ視の模式図である。図１０（ａ）は、本発明の実施形態のエッジライト型照明装置に用いる導光体における平面視の輝度分布を示す模式図である。図１０（ｂ）は、単位レンズを有しない比較例の導光体における輝度分布を示す模式図である。 Next, the operation of the image display device 1 and the edge light type illumination device 3 of the present embodiment having such a configuration will be described focusing on the operation of the light guide 7.
FIG. 8A is a schematic plan view showing a state of light propagation in the light guide used in the edge light type illumination device of the embodiment of the present invention. FIG. 8B is a schematic diagram of C view in FIG. FIG. 9A is a schematic plan view showing a state of light propagation in a light guide of a comparative example that does not have a unit lens. FIG. 9B is a schematic diagram of a view D in FIG. FIG. 10A is a schematic diagram showing a luminance distribution in plan view in the light guide used in the edge light type illumination device of the embodiment of the present invention. FIG. 10B is a schematic diagram showing a luminance distribution in a light guide of a comparative example that does not have a unit lens.

図８（ａ）および（ｂ）に示すように、各光源６が点灯されると、光源６からの光は、拡散しつつ前方の入射面７Ｌに入射する。
入射面７Ｌに入射した光は、光偏向面７ａと射出面７ｂとの間で反射を繰り返しながら入射面７Ｌに対向する導光体７の側壁面に向かって導光される。このとき、光偏向面７ａによってＸ方向に広がる方向に反射される光は、図８（ｂ）に示すように、単位レンズ７ｄにおける凸部で内部反射してＸ方向に位置を変えながら導光される。ところが、単位レンズ７ｄは外側に凸の断面を有するため、入射光が集光されて単位レンズ７ｄの下方の光偏向面７ａに向けて反射されることにより、Ｘ方向の外側に広がろうとする光は元に戻される方向に反射される。このため、図８（ａ）に示すように、単位レンズ７ｄの内部反射による反射光はＸ方向にあまり広がらずに、単位レンズ７ｄの延在方向であるＹ方向に沿って導光される。
このように、本実施形態では、射出面７ｂが単位レンズ７ｄで構成されるため、光源６から入射した光は、光源６の前方に位置する単位レンズ７ｄによって、その延在方向に沿って導光される。
図８（ｂ）には、１個の光源６のみが記載されているが、光源６は、Ｘ方向に沿って複数個配置されているため、その他の光源６からの光も同様にして入射面７Ｌに対向する導光体７の側壁面に向かって同様に導光される。 As shown in FIGS. 8A and 8B, when each light source 6 is turned on, the light from the light source 6 enters the front incident surface 7L while diffusing.
The light incident on the incident surface 7L is guided toward the side wall surface of the light guide 7 facing the incident surface 7L while being repeatedly reflected between the light deflection surface 7a and the exit surface 7b. At this time, the light reflected in the direction spreading in the X direction by the light deflecting surface 7a is internally reflected by the convex portion in the unit lens 7d and guided in the X direction as shown in FIG. 8B. Is done. However, since the unit lens 7d has an outwardly convex cross section, incident light is condensed and reflected toward the light deflection surface 7a below the unit lens 7d, so that the unit lens 7d tends to spread outward in the X direction. The light is reflected in the direction in which it is restored. For this reason, as shown in FIG. 8A, the reflected light due to the internal reflection of the unit lens 7d does not spread so much in the X direction, but is guided along the Y direction, which is the extending direction of the unit lens 7d.
Thus, in this embodiment, since the exit surface 7b is configured by the unit lens 7d, the light incident from the light source 6 is guided along the extending direction by the unit lens 7d positioned in front of the light source 6. Lighted.
Although only one light source 6 is shown in FIG. 8B, since a plurality of light sources 6 are arranged along the X direction, light from other light sources 6 is incident in the same manner. The light is similarly guided toward the side wall surface of the light guide 7 facing the surface 7L.

これに対して、本発明の導光体７の比較例として、本実施形態の導光体７から単位レンズ７ｄを削除した導光体７０を図９（ａ）および（ｂ）に示した。その射出面７０ｂは、光偏向面７ａと平行な平面である。
光源６から光偏向面７ａおよび射出面７０ｂに向かって斜め方向に放射される光は、図９（ｂ）に示すように、内部反射してＸ方向に導光される。
平面視では、図９（ａ）に示すように、光源６から拡散する光は、集光されることなく扇状に広がった状態で入射面７Ｌに対向する導光体７の側壁面に向かって導光される。
このように、比較例の導光体７０では、光源６からの光がＸ方向の左右に拡散して導光
されていくため、光源６から入射面７Ｌに直交する方向に、入射面７Ｌに対向する導光体７０の側壁面に向かって進む光の輝度が、入射面７Ｌから離れるにつれて低下していく。
本発明の導光体７によって導光される場合の光の輝度は、このような比較例に比べると、入射面７Ｌから離れた位置でも、Ｘ方向への拡散が抑制されているため輝度低下が格段に少ない。 On the other hand, as a comparative example of the light guide body 7 of the present invention, a light guide body 70 in which the unit lens 7d is deleted from the light guide body 7 of the present embodiment is shown in FIGS. The exit surface 70b is a plane parallel to the light deflection surface 7a.
The light emitted from the light source 6 in the oblique direction toward the light deflection surface 7a and the emission surface 70b is internally reflected and guided in the X direction as shown in FIG. 9B.
In plan view, as shown in FIG. 9A, the light diffusing from the light source 6 is directed toward the side wall surface of the light guide 7 facing the incident surface 7L in a fan-shaped state without being condensed. Light is guided.
As described above, in the light guide 70 of the comparative example, the light from the light source 6 is diffused and guided in the left and right directions in the X direction, so that the light source 6 is directed to the incident surface 7L in the direction orthogonal to the incident surface 7L. The brightness of the light traveling toward the side wall surface of the opposing light guide 70 decreases as the distance from the incident surface 7L increases.
The luminance of light when guided by the light guide 7 of the present invention is lower than that of such a comparative example, because diffusion in the X direction is suppressed even at a position away from the incident surface 7L. There is much less.

以上、導光体７内の導光経路について、１つの光源６から入射面７Ｌに入射する場合の例で説明した。画像表示装置１では、このような光源６が入射面７Ｌの延在方向に沿って複数個配置されているため、導光体７全体としては、各光源６からの光を重ね合わせた輝度分布になる。
本発明の導光体７では、光源６からの入射光は、上述のように光源６の前方の狭い範囲に導光されていく。このため、図１０（ａ）に示すように、各光源６から入射した光を重ね合わせても輝度ムラは発生せず、後述する光偏向要素１８の作用と相俟って、略均一な輝度分布が得られる。
一方、比較例の導光体７０では、光源６からの入射光は、上述のように光源６の前方に扇形に広がって伝播するため、本発明の導光体７と同様の光偏向要素１８を備えていたとしても、図１０（ｂ）に示すように、Ｘ方向の両端部において、入射面７Ｌから対向する導光体７の側壁面に向かって広がる三角形状（二等辺三角形）の暗部Ｓｈが発生する。
光源６が導光体７の１つの側壁面に存在する場合も、図１０（ｃ）に示した様に、三角形状（直角三角形）の暗部Ｓｈが発生する。 As described above, the light guide path in the light guide 7 has been described with an example in the case where the light enters the incident surface 7L from one light source 6. In the image display device 1, since a plurality of such light sources 6 are arranged along the extending direction of the incident surface 7L, the light guide 7 as a whole has a luminance distribution in which the light from each light source 6 is superimposed. become.
In the light guide 7 of the present invention, incident light from the light source 6 is guided to a narrow range in front of the light source 6 as described above. For this reason, as shown in FIG. 10A, luminance unevenness does not occur even if the light incident from each light source 6 is overlapped, and substantially uniform luminance is combined with the action of the light deflection element 18 described later. Distribution is obtained.
On the other hand, in the light guide 70 of the comparative example, the incident light from the light source 6 spreads in a fan shape and propagates in front of the light source 6 as described above, so that the light deflection element 18 similar to the light guide 7 of the present invention is used. 10 (b), as shown in FIG. 10 (b), at both end portions in the X direction, a triangular (isosceles triangle) dark portion extending from the incident surface 7L toward the side wall surface of the opposing light guide 7 Sh is generated.
Even when the light source 6 exists on one side wall surface of the light guide body 7, as shown in FIG. 10C, a triangular (right triangle) dark portion Sh is generated.

射出面７ｂから射出された光は、等方性光拡散シート８に入射して等方的に拡散される。これにより、光偏向要素１８の配置位置に応じた輝度分布のムラが均されるとともに、偏向光による光偏向要素１８の像も、Ｘ方向およびＹ方向に広がって、ぼけた状態になる。
等方性光拡散シート８を透過した光は、集光シート２０に入射することにより、視覚方向Ｆに向けて集光される。
集光シート２０から出射された光は、拡散シート２８に入射して拡散され、集光シート２０の集光方向に起因する輝度ムラが均される。
このようにして、拡散シート２８からは、輝度ムラが抑制された光が出射され、画像表示素子２が偏光板１０の側から照明される。
この状態で、画像表示素子２が画像信号に応じて駆動されると、画像信号に応じた画像や映像が、画像表示素子２に表示され、外部から画像や映像を観察することが可能となる。 The light emitted from the exit surface 7b enters the isotropic light diffusion sheet 8 and isotropically diffuses. Thereby, the unevenness of the luminance distribution according to the arrangement position of the light deflecting element 18 is leveled, and the image of the light deflecting element 18 by the deflected light spreads in the X direction and the Y direction and becomes blurred.
The light transmitted through the isotropic light diffusing sheet 8 is collected in the visual direction F by entering the light collecting sheet 20.
The light emitted from the light collecting sheet 20 enters the diffusion sheet 28 and is diffused, and the luminance unevenness caused by the light collecting direction of the light collecting sheet 20 is leveled.
In this way, light with suppressed luminance unevenness is emitted from the diffusion sheet 28, and the image display element 2 is illuminated from the polarizing plate 10 side.
In this state, when the image display element 2 is driven according to the image signal, an image or video corresponding to the image signal is displayed on the image display element 2, and the image or video can be observed from the outside. .

このように、本実施形態の画像表示装置１およびエッジライト型照明装置３では、Ｙ方向には入射面７Ｌから離間するにつれて密度Ｄが増加するように、複数の領域に分けて光偏向要素１８を配置し、Ｘ方向にはピッチが一定となるように光偏向要素１８の配置間隔を変化させた導光体７を備えた。
また、導光体７の透光性樹脂には光拡散微粒子が含まれているため、光偏向要素１８で反射できなかった光を散乱させるため、光源６から入射した光を射出面７ｂから効率よく取り出して、高輝度の光を出射することができる。また、Ｘ方向、Ｙ方向に沿って輝度ムラを抑制することができる。これにより、画像表示装置１およびエッジライト型照明装置３の表示品質および照明品質を向上することができる。 As described above, in the image display device 1 and the edge light type illumination device 3 according to the present embodiment, the light deflection element 18 is divided into a plurality of regions so that the density D increases as the distance from the incident surface 7L increases in the Y direction. And a light guide 7 in which the arrangement interval of the light deflection elements 18 is changed so that the pitch is constant in the X direction.
In addition, since the light-transmitting resin of the light guide 7 contains light diffusing fine particles, the light that has not been reflected by the light deflection element 18 is scattered. It can be taken out well to emit high-luminance light. In addition, luminance unevenness can be suppressed along the X direction and the Y direction. Thereby, the display quality and illumination quality of the image display device 1 and the edge light type illumination device 3 can be improved.

エッジライト型照明装置３を、例えば、液晶ディスプレイ等のバックライトとして適用する場合、ある基準内の面内輝度均一性を保ちながら面中心輝度を高めることが望ましい。
本実施形態の導光体７における光偏向要素１８の配置によれば、入射面７Ｌに近いほど疎に、入射面７Ｌから離れるほど密となる粗密分布を取っており、これにより、エッジラ
イト型照明装置３の面内輝度均一性を犠牲にすることなく、面中心輝度を高めることが可能になっている。 When the edge light type illumination device 3 is applied as a backlight of a liquid crystal display or the like, for example, it is desirable to increase the surface center luminance while maintaining in-plane luminance uniformity within a certain standard.
According to the arrangement of the light deflection element 18 in the light guide 7 of the present embodiment, a coarse and dense distribution is obtained that is sparser as it is closer to the incident surface 7L and denser as it is farther from the incident surface 7L. The surface center luminance can be increased without sacrificing the in-plane luminance uniformity of the lighting device 3.

なお、本実施形態の説明では、エッジライト型照明装置３が画像表示装置１に用いられた場合の例で説明したが、エッジライト型照明装置３は画像表示装置１のみに適用されるものではない。例えば、広告看板や案内看板のような画像表示装置以外の表示装置のエッジライト型照明装置として用いることも可能である。画像表示装置と組み合わせることも必須ではなく、例えば、単独のエッジライト型照明装置として使用することが可能である。   In the description of the present embodiment, an example in which the edge light illumination device 3 is used in the image display device 1 has been described. However, the edge light illumination device 3 is not applicable to the image display device 1 alone. Absent. For example, it can also be used as an edge light type illumination device for a display device other than an image display device such as an advertising billboard or a guidance billboard. It is not essential to combine with an image display device. For example, it can be used as a single edge light type illumination device.

図１２に、本発明の実施形態のエッジライト型照明装置３の構成を示す模式的な断面図を示した。
図１２のエッジライト型照明装置３は、等方性光拡散シート８、導光体７、及び反射板５の順に配置した構成であり、更に等方性光拡散シート８上に表面保護シート３０を備えた。
表面保護シート３０は、エッジライト型照明装置３表面の傷つき等を防止するために設けられる。表面保護シート３０としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の基材フィルム上に電離放射線で硬化する電離放射線硬化型材料を塗布し硬化して形成されるハードコート層を備えたハードコートフィルムを例示することができる。電離放射線としては、電子線、紫外線を用いることができ、電離放射線硬化型材料としては炭素―炭素不飽和に二重結合を備えたアクリル系材料を例示することができる。
またエッジライト型照明装置３は、室内等を明るくするためのエッジライト型照明装置として使用することができる。本発明のエッジライト型照明装置３はシート状とすることができ、エッジライト型照明装置３に可撓性を付与することもできる。また、反射板５を取り除くことにより両面発光照明装置とすることもできる。シート状のエッジライト型照明装置は、壁に貼り付けることもでき取り付け施工が容易である。 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the edge light type illumination device 3 according to the embodiment of the present invention.
The edge light type illumination device 3 in FIG. 12 has a configuration in which an isotropic light diffusing sheet 8, a light guide 7, and a reflecting plate 5 are arranged in this order, and a surface protection sheet 30 is further provided on the isotropic light diffusing sheet 8.
The surface protection sheet 30 is provided to prevent the surface of the edge light type illumination device 3 from being damaged. As the surface protection sheet 30, for example, a hard coat film provided with a hard coat layer formed by applying and curing an ionizing radiation curable material cured with ionizing radiation on a base film such as a polyethylene terephthalate film is exemplified. be able to. As the ionizing radiation, electron beams and ultraviolet rays can be used, and as the ionizing radiation curable material, an acrylic material having a carbon-carbon unsaturated double bond can be exemplified.
The edge light type illumination device 3 can be used as an edge light type illumination device for brightening a room or the like. The edge light type illumination device 3 of the present invention can be formed into a sheet shape, and the edge light type illumination device 3 can be given flexibility. Moreover, it can also be set as a double-sided light-emitting illumination apparatus by removing the reflecting plate 5. FIG. The sheet-like edge light type illumination device can be attached to the wall and can be easily installed.

上記実施形態および変形例の説明では、画像表示素子２と導光体７との間に、拡散シート２８、集光シート２０を有する場合の例を説明したが、これは一例であって、他の構成も可能である。
例えば、等方性光拡散シート８のみによって、必要な光拡散性能が得られる場合には、拡散シート２８は削除することができる。
また、集光シート２０としては、基材２３上に一方向に延在するプリズム２４が配列された場合の例で説明したが、例えば、図１３（ａ）および（ｂ）に示すようなその他の構成も可能である。
図１３（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態のエッジライト型照明装置に用いることができる集光シートの変形例を示す部分的な斜視図である。 In the above description of the embodiment and the modified example, the example in which the diffusion sheet 28 and the light collecting sheet 20 are provided between the image display element 2 and the light guide 7 has been described. The configuration of is also possible.
For example, when the required light diffusion performance can be obtained only by the isotropic light diffusion sheet 8, the diffusion sheet 28 can be omitted.
Further, the light collecting sheet 20 has been described in the example in which the prisms 24 extending in one direction are arranged on the base material 23. For example, the light collecting sheet 20 may be other as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b). The configuration of is also possible.
FIGS. 13A and 13B are partial perspective views showing a modification of the condensing sheet that can be used in the edge light type illumination device of the embodiment of the present invention.

図１３（ａ）に示す集光シート２０Ａは、基材２３上に、一方向に延在する三角プリズム２４ａと、これに交差して延在する三角プリズム２４ｂとを備えた。
図１３（ｂ）に示す集光シート２０Ｂは、基材２３上に、一方向に延在する斜面の形状が台形状の台形プリズム２４ｃが設けられており、この台形プリズム２４ｃの延在方向と直交する方向にＶ字状の谷を形成することで、台形プリズム２４ｃが分断され、多数の小プリズム２４ｄが隣接して形成されている。 A condensing sheet 20A shown in FIG. 13A includes a triangular prism 24a extending in one direction and a triangular prism 24b extending so as to intersect with the base sheet 23.
In the light collecting sheet 20B shown in FIG. 13B, a trapezoidal prism 24c having a trapezoidal shape of a slope extending in one direction is provided on a base material 23, and the extending direction of the trapezoidal prism 24c is By forming a V-shaped valley in the orthogonal direction, the trapezoidal prism 24c is divided, and a large number of small prisms 24d are formed adjacent to each other.

上記実施形態および変形例の説明では、光偏向要素の配置のみで、好適な輝度分布を形成する場合の例で説明したが、光偏向要素の配置に加えて、複数の光源６の光量を調整したり、光偏向要素の大きさや形状を変えたりすることも可能である。この場合、より細かく輝度分布を修正することが可能である。   In the above description of the embodiment and the modification, an example in which a preferable luminance distribution is formed only by the arrangement of the light deflection elements has been described. However, in addition to the arrangement of the light deflection elements, the light amounts of the plurality of light sources 6 are adjusted. It is also possible to change the size and shape of the light deflection element. In this case, it is possible to correct the luminance distribution more finely.

また、画像表示素子２と導光体７との間に、透光性発光部材を配置することもできる。
透光性発光部材は、透明樹脂に発光材料を分散させたシート状の構成を例示することができる。
発光材料としては、光源により励起され、異なる発光波長で発光する材料であればよく、例えばアルカリ土類元素Ｃａ，Ｓｒ，ＢａやＳｃ，Ｙ，Ｌａなどの化合物からなる蛍光材料、燐光材料、蓄光材料、ＣｄＳｅ、ＩＩＩ族〜Ｖ族元素の化合物からなる量子ドットなどを挙げることが出来る。
発光材料として、蓄光を使用することで、ＬＥＤが消灯した後も、一定時間発光する照明装置とすることが可能である。また、光源として発光スペクトルが狭帯域な青色ＬＥＤを用い、発光材料として量子ドットを使用することで、色再現性に優れた画像表示装置とすることが可能である。 In addition, a translucent light emitting member can be disposed between the image display element 2 and the light guide 7.
The translucent light emitting member can be exemplified by a sheet-like configuration in which a light emitting material is dispersed in a transparent resin.
The light emitting material may be any material that is excited by a light source and emits light at a different light emission wavelength. For example, a fluorescent material, a phosphorescent material, or a phosphorescent material composed of a compound such as alkaline earth elements Ca, Sr, Ba, Sc, Y, and La. Examples include materials, CdSe, and quantum dots made of compounds of Group III to Group V elements.
By using light storage as the light emitting material, it is possible to provide an illumination device that emits light for a certain period of time after the LED is turned off. Further, by using a blue LED having a narrow emission spectrum as a light source and using quantum dots as a light emitting material, an image display device having excellent color reproducibility can be obtained.

上記に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせを変えることで実施することができる。   All the components described above can be implemented by appropriately changing combinations within the scope of the technical idea of the present invention.

次に、上記実施形態の実施例について、比較例とともに説明する。   Next, examples of the above embodiment will be described together with comparative examples.

各実施例の導光体７は、すべて平板部７ｃが平面視５００ｍｍ×９００ｍｍの４０インチサイズの直方体であり、平板部７ｃの厚さＨＬは、３ｍｍとした。
入射面７Ｌは、導光体７の短辺（５００ｍｍ側）を構成する２つの側面とした。
光源６は、ＬＥＤを採用し、入射面７Ｌに面して６．８ｍｍおきに、７３個配置した。ＬＥＤは、日亜化学社製、ＮＦ２Ｗ５５７ＢＲを使用した。 The light guides 7 of the respective examples are all 40-inch rectangular parallelepipeds in which the flat plate portion 7c has a plan view of 500 mm × 900 mm, and the thickness HL of the flat plate portion 7c is 3 mm.
The incident surface 7L was two side surfaces constituting the short side (500 mm side) of the light guide 7.
As the light source 6, an LED is used, and 73 light sources are arranged at intervals of 6.8 mm so as to face the incident surface 7L. The LED used was NF2W557BR manufactured by Nichia Corporation.

光偏向要素１８は、平面視形状の長径が２００μｍ、短径が１００μｍの楕円形であり、深さが、２０μｍである。光偏向要素１８の曲面形状は、長径が２９０μｍ、短径が１４５μｍの楕円を、長軸周りに回転した回転楕円体の一部からなる形状とした。
光偏向要素１８は、中心面Ｓ７を中心に、光偏向面７ａを第１領域７Ａと第２領域７Ｂに分けると、
第１領域７Ａと第２領域７Ｂのそれぞれにおいて、各々５つの領域に分け、入射面７Ｌ側から中心面Ｓ７に向かって、第１領域７Ａでは、領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとし、第２領域７Ｂでは、領域ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’とした。
また領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅと、それぞれに対応する領域ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’とは、大きさとそれらの領域内の光偏向要素の配置パターンが共通である。 The light deflection element 18 has an elliptical shape with a major axis of 200 μm and a minor axis of 100 μm in plan view, and a depth of 20 μm. The curved surface shape of the light deflection element 18 is an ellipse having a major axis of 290 μm and a minor axis of 145 μm, which is a part of a spheroid rotated around the major axis.
When the light deflection element 18 is divided into the first region 7A and the second region 7B around the center surface S7,
Each of the first region 7A and the second region 7B is divided into five regions, and from the incident surface 7L side toward the center surface S7, in the first region 7A, regions a, b, c, d, and e In the second region 7B, the regions a ′, b ′, c ′, d ′, and e ′ are used.
The areas a, b, c, d, and e and the areas a ′, b ′, c ′, d ′, and e ′ corresponding to the areas a, b, c, d, and e ′ have the same size and the arrangement pattern of the light deflection elements in those areas. It is.

また、それぞれの領域におけるＸ方向のピッチは、領域ａでは１．０ｍｍ、領域ｂでは０．８ｍｍ、領域ｃでは０．７ｍｍ、領域ｄでは０．５ｍｍ、領域ｅでは０．３５ｍｍとした。
また、領域ａにおけるＹ方向のピッチは、入射面７Ｌ側から領域ｂに向かって、１．５ｍｍから１．０３ｍｍまで単調に減少するように設定した。同様に、領域ｂにおけるＹ方向のピッチは１．２９ｍｍから０．８９ｍｍまで、領域ｃにおけるＹ方向のピッチは１．０１ｍｍから０．６１ｍｍまで、領域ｄにおけるＹ方向のピッチは０．８６ｍｍから０．５２ｍｍまで、領域ｅにおけるＹ方向のピッチは０．７４ｍｍから０．４５ｍｍまで、それぞれ単調減少する設定とした。
これにより、光偏向要素密度Ｄは、入射面７Ｌから中心面Ｓ７までは、Ｙ方向に沿って０．０２１から最大値０．２まで漸次増大する。 The pitch in the X direction in each region was 1.0 mm in region a, 0.8 mm in region b, 0.7 mm in region c, 0.5 mm in region d, and 0.35 mm in region e.
Further, the pitch in the Y direction in the region a was set so as to monotonously decrease from 1.5 mm to 1.03 mm from the incident surface 7L side toward the region b. Similarly, the pitch in the Y direction in the region b is 1.29 mm to 0.89 mm, the pitch in the Y direction in the region c is 1.01 mm to 0.61 mm, and the pitch in the Y direction in the region d is 0.86 mm to 0. The pitch in the Y direction in the region e was set to monotonously decrease from 0.74 mm to 0.45 mm up to .52 mm.
Thereby, the light deflection element density D gradually increases from 0.021 to the maximum value of 0.2 along the Y direction from the incident surface 7L to the center surface S7.

単位レンズ７ｄは、Ｘ方向の断面形状が半径１５０μｍ、高さ２０μｍ、ピッチ１００μｍの円弧とした。   The unit lens 7d is an arc having a cross-sectional shape in the X direction having a radius of 150 μm, a height of 20 μm, and a pitch of 100 μm.

このような導光体７はアクリル樹脂（ＰＭＭＡ、屈折率１．４９）の押し出し成型により、ロール金型に形成した光偏向要素１８用のパターンと、単位レンズ７ｄ用のパターンとをアクリル樹脂表面に転写することにより、一体で成型し、作製した。導光体７は、アクリル樹脂とスチレン樹脂（屈折率１．５９）からなる微粒子を混練し、アクリル樹脂中にそれらの微粒子を均一に分散させて押し出し成型を行った。   Such a light guide 7 is formed by extruding an acrylic resin (PMMA, refractive index 1.49) to form a pattern for the light deflection element 18 formed on the roll mold and a pattern for the unit lens 7d on the surface of the acrylic resin. And then molded integrally. The light guide 7 was formed by kneading fine particles composed of an acrylic resin and a styrene resin (refractive index 1.59), and uniformly dispersing the fine particles in the acrylic resin to perform extrusion molding.

等方性光拡散シート８は、透明基材の表面に半球状のマイクロレンズが多数配列されたマイクロレンズシートを用いた。
集光シート２０は、基材２３上に配列されるプリズム２４の延在方向が、導光体７の長辺方向（９００ｍｍ側）と平行になるように配列されているものを使用した。
拡散シート２８は、偏光分離シート（ＤＢＥＦ、住友スリーエム社登録商標）を使用した。 As the isotropic light diffusion sheet 8, a microlens sheet in which a number of hemispherical microlenses are arranged on the surface of a transparent substrate is used.
The condensing sheet 20 used was arranged such that the extending direction of the prisms 24 arranged on the base material 23 was parallel to the long side direction (900 mm side) of the light guide 7.
As the diffusion sheet 28, a polarization separation sheet (DBEF, registered trademark of Sumitomo 3M Co.) was used.

［実施例１］
光拡散性微粒子の半径ｒ（動的光散乱法による体積平均径の１／２）が、１μｍの場合における、エッジライト型照明装置３の輝度比の測定を行った。微粒子体積濃度は、α（式１７の指数部分）が０．９、もしくは０．９８となるように設定した。輝度比は、光拡散性微粒子を含まない導光体７を組み込んだエッジライト型照明装置３に対する正面輝度の上昇比率[％]を測定した。正面輝度は、エッジライト型照明装置３の最表面から視覚方向Ｆ側に距離５０ｃｍ離れた位置に、分光放射輝度計ＳＲ３（（株）トプコン製）を設置し、測定を実施した。その結果を表１に示す。
［実施例２］
光拡散性微粒子の半径ｒ（動的光散乱法による体積平均径の１／２）が、２μｍであること以外は、実施例１と同じである。
［実施例３］
光拡散性微粒子の半径ｒ（動的光散乱法による体積平均径の１／２）が、３μｍであること以外は、実施例１と同じである。
［実施例４］
光拡散性微粒子の半径ｒ（動的光散乱法による体積平均径の１／２）が、４μｍであること以外は、実施例１と同じである。
［実施例５］
光拡散性微粒子の半径ｒ（動的光散乱法による体積平均径の１／２）が、５μｍであること以外は、実施例１と同じである。

Figure 2015191686
[Example 1]
The brightness ratio of the edge light type illumination device 3 was measured when the radius r of the light diffusing fine particles (1/2 of the volume average diameter by the dynamic light scattering method) was 1 μm. The volume concentration of the fine particles was set so that α (the index part of Equation 17) was 0.9 or 0.98. As the luminance ratio, the rate of increase [%] of the front luminance relative to the edge light type illumination device 3 incorporating the light guide 7 that does not contain light diffusing fine particles was measured. The front luminance was measured by installing a spectral radiance meter SR3 (manufactured by Topcon Co., Ltd.) at a position 50 cm away from the outermost surface of the edge light type illumination device 3 in the visual direction F side. The results are shown in Table 1.
[Example 2]
Except that the radius r of light diffusing fine particles (1/2 of the volume average diameter by dynamic light scattering method) is 2 μm, it is the same as Example 1.
[Example 3]
The same as Example 1 except that the radius r of light diffusing fine particles (1/2 of the volume average diameter by dynamic light scattering method) is 3 μm.
[Example 4]
Except that the radius r (1/2 of the volume average diameter by dynamic light scattering method) of the light diffusing fine particles is 4 μm, it is the same as Example 1.
[Example 5]
Except that the radius r of light diffusing fine particles (1/2 of the volume average diameter by dynamic light scattering method) is 5 μm, it is the same as Example 1.
Figure 2015191686

［比較例］
光拡散性微粒子の半径ｒ（動的光散乱法による体積平均径の１／２）が、１０μｍであること以外は、実施例１〜５と同じである。 [Comparative example]
Except that the radius r of light diffusing fine particles (1/2 of the volume average diameter by dynamic light scattering method) is 10 μm, it is the same as Examples 1-5.

実施例１〜５の結果より、光拡散性微粒子の半径ｒが１μｍ〜５μｍの場合において、エッジライト型照明装置３の輝度比が光拡散性微粒子を含まない導光体７を組み込んだ場合と比べて輝度比が上昇したことを確認した。また、比較例より、光拡散性微粒子の半径ｒが１０μｍの場合、エッジライト型照明装置３の輝度上昇効果は微小（測定誤差±０．５％未満）であることを確認した。これは、光拡散性微粒子の半径ｒが大きいので側方への散乱が弱く、導光体７からうまく光を取り出せなかったためと思われる。   From the results of Examples 1 to 5, when the radius r of the light diffusing fine particles is 1 μm to 5 μm, the brightness ratio of the edge light type illumination device 3 incorporates the light guide 7 that does not include the light diffusing fine particles. It was confirmed that the luminance ratio was increased. Further, from the comparative example, it was confirmed that when the radius r of the light diffusing fine particles was 10 μm, the brightness increasing effect of the edge light type illumination device 3 was very small (measurement error less than ± 0.5%). This is probably because the radius r of the light diffusing fine particles is large, so that the scattering to the side is weak and the light cannot be extracted well from the light guide 7.

導光体７に含まれる光拡散性微粒子の半径ｒ（μｍ）と、散乱断面積σｓ（μｍ２）、Ｌ＝０．９（ｍ）とした場合のα（α＝ｅｘｐ（−ｋＬ））が０．９、０．９９の場合における微粒子体積濃度の数値計算を行った。その結果を表２及び図１１に示す。

Figure 2015191686
また、上記実施例１〜５と比較例の結果より、光拡散性微粒子の半径ｒは０．２μｍ＜ｒ＜１０μｍと設定するのが望ましい。ｒが０．２μｍ以下の場合は、粒子散乱が主にレイリー散乱となるので排除する。あるいは、微粒子体積濃度をｆとすると、０．０１ｐｐｍ＜ｆ＜３．０ｐｐｍの範囲で設定するのが好ましい。 Radius r (μm) of light diffusing fine particles contained in the light guide 7 and α (α = exp (−kL)) when the scattering cross section σs (μm 2 ) and L = 0.9 (m) Was calculated for the volume concentration of fine particles. The results are shown in Table 2 and FIG.
Figure 2015191686
 From the results of Examples 1 to 5 and the comparative example, the radius r of the light diffusing fine particles is preferably set to 0.2 μm <r <10 μm. When r is 0.2 μm or less, particle scattering is mainly Rayleigh scattering, and is excluded. Alternatively, if the fine particle volume concentration is f, it is preferably set in the range of 0.01 ppm <f <3.0 ppm.

１、３１ 画像表示装置
２ 画像表示素子
３、３３ エッジライト型照明装置
５ 反射板（反射部材）
６ 光源
７、３７ 導光体
７ａ 光偏向面
７ｂ 射出面
７ｄ 単位レンズ
７Ｌ 入射面
８ 等方性光拡散シート
９ 液晶層
１０、１１ 偏光板
１６ 単位レンズの集合体
１８、３８ 光偏向要素
２０、２０Ａ、２０Ｂ、１２０ 集光シート
２１ 積層体
２３ 基材
２４ａ 三角プリズム
２４ｂ ２４ａに交差して延在する三角プリズム
２４ｃ 台形プリズム
２４ｄ 小プリズム
２８ 拡散シート
７０ 導光体
７０ｂ 射出面
Ｄ 光偏向要素密度
Ｆ 視覚方向
Ｓ７ 中心面
Ｓｈ 三角状の暗部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 31 Image display apparatus 2 Image display element 3, 33 Edge light type illuminating device 5 Reflector (reflective member)
6 Light source 7, 37 Light guide 7 a Light deflection surface 7 b Emission surface 7 d Unit lens 7 L Incident surface 8 Isotropic light diffusion sheet 9 Liquid crystal layer 10, 11 Polarizer 16 Unit lens assembly 18, 38 Light deflection elements 20, 20 A, 20B, 120 Light-condensing sheet 21 Laminate 23 Base material 24a Triangular prism 24c Trapezoid prism 24d Small prism 28 extending across the triangular prism 24b 24a Diffusion sheet 70 Light guide 70b Exit surface D Light deflection element density F Visual direction S7 Center plane Sh Triangular dark part

Claims (10)

エッジライト型照明装置に使用される導光体であって、
透明樹脂を主材とした板状の平板部を備えてなり、
前記平板部の側壁面には、光源からの光を前記平板部の内部に導入するための１つの入射面を備え、
前記平板部の一方の面上には光が射出する射出面を備え、
前記射出面には前記入射面に直交する方向に延在するように形成された長尺状の構造物である単位レンズが、複数個平行に形成されたことによって構成された単位レンズの集合体を備え、
前記射出面の対向側の面には、前記平板部の内部に導光された光を内部反射し前記射出面へと偏向するための光偏向面を備えており、
前記光偏向面には、その表面に形成された複数の凹形状または凸形状の構造体からなる光偏向要素が形成されており、
前記光偏向面は前記入射面に平行な境界によって複数の領域に分割されており、かつ、そのそれぞれの領域内において、前記入射面に平行な方向及び入射面に直交する方向に前記構造体が配列されており、
それぞれの前記領域内においては、入射面に平行な方向に一定ピッチで一列に配列された構造体の列に対して、入射面に直交する方向に隣接する列が、入射面に平行な方向に１／２ピッチずつずらして配列され、
また、それぞれの前記領域内においては、入射面に直交する方向における構造体の列のピッチは、入射面から離れるほど小さくなるように配列され、そのピッチの大小関係は異なる領域の間においては制限されず、
入射面に平行な方向のピッチは、異なる領域の間では互いに異なり、入射面から離れた領域の方が狭くなることを特徴とする導光体。 A light guide used in an edge light type illumination device,
It has a plate-shaped flat plate part made of transparent resin as the main material,
The side wall surface of the flat plate portion includes one incident surface for introducing light from a light source into the flat plate portion,
On one surface of the flat plate portion, an emission surface from which light is emitted is provided.
An assembly of unit lenses formed by forming a plurality of unit lenses, which are long structures formed on the exit surface so as to extend in a direction orthogonal to the entrance surface, in parallel. With
The surface on the opposite side of the emission surface is provided with a light deflection surface for internally reflecting the light guided into the flat plate portion and deflecting it to the emission surface,
The light deflection surface is formed with a light deflection element composed of a plurality of concave or convex structures formed on the surface,
The light deflection surface is divided into a plurality of regions by a boundary parallel to the incident surface, and the structure is in each of the regions in a direction parallel to the incident surface and a direction perpendicular to the incident surface. Are arranged,
In each of the above regions, a column adjacent to the incident surface in a direction parallel to the incident surface is aligned with a column of structures arranged in a row at a constant pitch in a direction parallel to the incident surface. Arranged by shifting by 1/2 pitch,
Further, in each of the regions, the pitch of the structure rows in the direction orthogonal to the incident surface is arranged so as to decrease as the distance from the incident surface increases, and the magnitude relation of the pitch is limited between different regions. not,
The light guide body is characterized in that the pitch in the direction parallel to the incident surface is different between different regions, and the region away from the incident surface is narrower. エッジライト型照明装置に使用される導光体であって、
透明樹脂を主材とした板状の平板部を備えてなり、
前記平板部の側壁面には、光源からの光を前記平板部の内部に導入するための１つの入射面を備え、
前記平板部から光が射出する射出面には、前記入射面に直交する方向に延在するように形成された長尺状の構造物である単位レンズが、複数個平行に形成されたことによって構成された単位レンズの集合体を備え、
前記射出面の対向側の面には、前記平板部の内部に導光された光を内部反射するための光偏向面を備えており、
前記光偏向面には、その表面に形成された複数の凹形状または凸形状の構造体からなる光偏向要素が形成されており、
前記構造体は、前記入射面に平行な方向に、前記入射面から離れるほど小さいピッチで一列に配列され、前記入射面に直交する方向に、前記入射面に平行に隣接する前記構造体の列は１／２ピッチずつずらして配列されており、且つそれらの列の間のピッチが前記入射面から離れるほど狭くなるように配列されていることを特徴とする導光体。 A light guide used in an edge light type illumination device,
It has a plate-shaped flat plate part made of transparent resin as the main material,
The side wall surface of the flat plate portion includes one incident surface for introducing light from a light source into the flat plate portion,
A plurality of unit lenses, which are long structures formed so as to extend in a direction orthogonal to the incident surface, are formed in parallel on the exit surface from which light is emitted from the flat plate portion. Comprising an assembly of configured unit lenses,
The surface on the opposite side of the emission surface is provided with a light deflection surface for internally reflecting the light guided into the flat plate portion,
The light deflection surface is formed with a light deflection element composed of a plurality of concave or convex structures formed on the surface,
The structures are arranged in a line in a direction parallel to the incident surface with a smaller pitch as the distance from the incident surface increases, and the structures are adjacent to the incident surface in a direction perpendicular to the incident surface. Are arranged so as to be shifted by ½ pitch, and the pitch between the rows is arranged so as to become narrower as the distance from the incident surface increases. 前記透明樹脂に半径ｒの光拡散性微粒子が含有されており、Ｌを前記導光体の入射面と直交する方向の距離とすると、前記導光体に含まれる前記光拡散性微粒子の体積濃度ｆは、式（１）〜（６）で規定されることを特徴とする請求項１または２に記載の導光体。
Figure 2015191686
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 ただし、κは式（２）で定義される散乱レートであり、v０は前記光拡散性微粒子の１個あたりの体積であり、σｓは式（３）で定義される前記光拡散性微粒子の散乱断面積であり、ｎeは前記導光体の媒質屈折率であり、ａn、ｂnは式（７）、（８）、（９）で定義されるミー散乱係数である。
Figure 2015191686
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 ただし、ψｎ、ξｎはリカッチベッセル関数であり（ダッシュはその導関数）、ｎｓは前記光拡散性微粒子の屈折率である。 The transparent resin contains light diffusing fine particles having a radius r, and the volume concentration of the light diffusing fine particles contained in the light guide when L is a distance in a direction perpendicular to the incident surface of the light guide. The light guide according to claim 1 or 2, wherein f is defined by the formulas (1) to (6).
Figure 2015191686
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 Where κ is the scattering rate defined by the equation (2), v 0 is the volume per one of the light diffusing fine particles, and σ s is the light diffusing fine particle defined by the equation (3). Where n e is the medium refractive index of the light guide, and a n and b n are Mie scattering coefficients defined by equations (7), (8), and (9).
Figure 2015191686
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 However, Pusaienu, [xi] n is a Riccati Bessel function (dash its derivative), is n s is the refractive index of the light diffusing fine particles. 前記平板部の側壁面に対向する２つの入射面を備える場合は、単位面積当りに配置される前記光偏向要素の個数に相当する光偏向要素密度が、前記入射面に直交する方向において、前記導光体の中間点にあたる中心面にて極大値となり、そこを対称軸として左右対称に単調減少する関数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。   In the case where two incident surfaces facing the side wall surface of the flat plate portion are provided, the light deflection element density corresponding to the number of the light deflection elements arranged per unit area is in the direction perpendicular to the incident surface. The light guide according to any one of claims 1 to 3, wherein the light guide has a maximum value at a central plane corresponding to an intermediate point of the light guide, and is a function that monotonously decreases symmetrically about the axis of symmetry. 前記導光体に含まれる前記光拡散性微粒子の体積濃度ｆが、式（１０）の範囲に含まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導光体。
Figure 2015191686
 The light guide according to any one of claims 1 to 4, wherein the volume concentration f of the light diffusing fine particles contained in the light guide is included in the range of the formula (10).
Figure 2015191686
 前記導光体に含まれる前記光拡散性微粒子の半径ｒは、式（１１）の範囲に含まれることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導光体。
Figure 2015191686
 The light guide according to any one of claims 1 to 5, wherein a radius r of the light diffusing fine particles contained in the light guide is included in the range of the formula (11).
Figure 2015191686
 請求項１〜６のいずれかに記載の導光体を使用したことを特徴とするエッジライト型照明装置。   An edge light type illumination device using the light guide according to claim 1. 前記導光体から射出する光を拡散する光拡散シートを備えたことを特徴とする請求項６に記載のエッジライト型照明装置。   The edge light type illumination device according to claim 6, further comprising a light diffusion sheet that diffuses light emitted from the light guide. 前記導光体から射出する光を集光する集光シートを備えたことを特徴とする請求項６または７に記載のエッジライト型照明装置。   The edge light type illumination device according to claim 6, further comprising a condensing sheet that condenses light emitted from the light guide. 前記エッジライト型照明装置と画像表示素子を備えたことを特徴とする画像表示装置。   An image display device comprising the edge light type illumination device and an image display element.
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