JP3123006B2 - A surface light source and liquid crystal display device - Google Patents

A surface light source and liquid crystal display device

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JP3123006B2
JP3123006B2 JP04196288A JP19628892A JP3123006B2 JP 3123006 B2 JP3123006 B2 JP 3123006B2 JP 04196288 A JP04196288 A JP 04196288A JP 19628892 A JP19628892 A JP 19628892A JP 3123006 B2 JP3123006 B2 JP 3123006B2
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Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、三角プリズム型のレンチキュラーレンズを用いた面光源及びその面光源をバックライトとして用いた液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to relates to a liquid crystal display device using the surface light source and a surface light source using a triangular prismatic lenticular lens as a backlight.

【0002】 [0002]

【従来の技術】液晶表示装置として、直下型又はエッジライト型の拡散面光源を用いたものが知られている(特開平2−284102号、特開昭63−318003 2. Description of the Related Art As a liquid crystal display device, the direct type or one using an edge light type diffusion surface light source has been known (JP-A-2-284102, JP 63-318003
号、特開平3−92601号等)。 No., JP-A-3-92601, etc.). このような面光源では、放射光を所望の角度範囲内で均一等方的に拡散させるために、三角プリズム型の単位レンズ部を多数平行に配置したレンチキュラーレンズを用いている。 In such a surface light source, in order to radiation uniformly isotropically diffused in the desired angular range, are used lenticular lenses arranged parallel to a large number of unit lens section of the triangular prism type. 従来のレンチキュラーレンズは、単位レンズ部の頂角α=60 Conventional lenticular lens is the apex angle of the unit lens section alpha = 60
°、90°のものが用いられていた。 °, it has been used is intended 90 °. このレンチキュラーレンズは、艶消透明拡散板(艶消透明シート)と組合せて使用する場合には、単に、艶消透明拡散板を用いたものよりも、光源の光エネルギーを所望の限られた角度範囲内に重点的に分配し、かつ、その角度範囲内で均一等方性の高い拡散光を得ることはできた。 The lenticular lens, if used in combination matte transparent diffuser plate (matte transparent sheet) is simply than those using matte transparent diffuser, a limited light energy of the light source of the desired angle focus distributed within, and was able to obtain a highly uniform isotropic diffused light within the angular range.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来の技術では、前記角度範囲から一部の光が逸脱する現象(透過光強度の角度分布におけるサイドローブの発生) [SUMMARY OF THE INVENTION However, in the conventional art described above, the phenomenon that a part of the light deviates from the angle range (generation of side lobes in the angular distribution of the transmitted light intensity)
が避けられなかった。 It could not be avoided. このような光の損失は、液晶表示には用いられないので、液晶表示素子、特にカラー方式の場合に、低消費電力という液晶表示の利点をいかしながら、明瞭な画面を実現するための障害となる。 This loss of light, since not used in a liquid crystal display, liquid crystal display elements, particularly in the case of a color scheme, a failure for while taking advantage of the liquid crystal display of the advantages of low power consumption, to achieve a clear screen Become. この問題を解決するために、光源の出力を増加させると、熱による温度上昇が起こり、液晶にとって好ましくない。 To solve this problem, increasing the output of the light source, the temperature rise due to heat will occur, undesirable for liquid crystal. さらに、側面方向に洩れる光は、第三者にとっては、ノイズ(迷光)となり好ましくない。 Further, light leaking to the side surface direction, for the third party, noise (stray light) and undesirable.

【0004】本発明の目的は、前述の課題を解決し、液晶表示において、消費電力や発熱量を増大させることなく、明るい面発光を得ることができる面光源及び液晶表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to solve the problems described above, the liquid crystal display, power consumption and calorific value without increasing the provide can be Ru surface light source and liquid crystal display device to obtain a bright surface emitting it is.

【0005】 [0005]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために、請求項1の発明は、光源と、前記光源が少なくとも一方の側端面に配置され、下面に反射層が形成され、放出面に対して左右対称の光が放出される導光体と、前記導光体の放出面に配置され、前記導光体からの光線を法線方向に屈折させるレンチキュラーレンズと、前記レンチキュラーレンズの前面に配置され、前記導光体からの光線を光等方拡散させる光等方拡散性層とを含み、前記レンチキュラーレンズの単位レンズ部の頂角を、95度以上であって110度以下に設定して、サイドローブ対主ローブ比が20%以下となるようにしたことを特徴とする面光源である。 In order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION, The invention according to claim 1, a light source, said light source is disposed on at least one side end surface, the reflective layer is formed on the lower surface, the emitting surface a lightguide optical symmetric is released for being arranged on the emission surface of the light guide, and a lenticular lens to refract light rays from the light guide in the normal direction, the front surface of the lenticular lens are arranged, the light from the light guide and a light isotropic diffusing layer that diffuses light isotropically, a vertical angle of the unit lens section of the lenticular lens is set to less than 110 degrees not less than 95 degrees Te, side lobes to-main lobe ratio is a surface light source, characterized in that set to be 20% or less.

【0006】 [0006]

【0007】 [0007]

【0008】 [0008]

【0009】請求項2の発明は、透過型の液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面に設けられた前記請求項1 [0009] claimed invention in claim 2, a transmission type liquid crystal display device of the claim provided on the back of the liquid crystal display device 1
に記載の面光源とを含むことを特徴とする液晶表示装置である。 A liquid crystal display device which comprises a surface light source according to.

【0010】 [0010]

【作用】本発明によれば、レンチキュラーレンズは、単位レンズ部の頂角を95〜110°に設定することにより、拡散光放出面から放出される拡散光強度の角度分布が所望の角度範囲内のみにほぼ均一等方的な分布となり、かつ、サイドローブが発生しなくなり、エッジライト方式の面光源などに好適に使用することができる。 According to the present invention, a lenticular lens, by setting the apex angle of the unit lens portion 95 to 110 °, the angular distribution desired angular range of diffused light intensity emitted from the diffuse light emitting surface It becomes almost uniform isotropic distribution only, and the side lobe is not generated, can be suitably used such as the surface light source of the edge light type.

【0011】 [0011]

【実施例】以下、図面等を参照して、実施例につき、本発明を詳細に説明する。 EXAMPLES Hereinafter, with reference to the drawings, every embodiment, the present invention will be described in detail. (一体型のレンチキュラーレンズ)図1は、本発明の実施例の面光源に用いるレンチキュラ<br/>ーレンズの第1 の例を示す斜視図である。 Figure 1 (lenticular lens integrated) is a perspective view showing a first example of a lenticular <br/> Renzu used in the surface light source of the embodiment of the present invention. 第1 の例のレンチキュラーレンズ10は、透光性基板11の一方の面に三角柱からなるプリズム形状の単位レンズ部12を長軸(稜)方向が互いに平行になるように多数形成し、透光性基板11の他方の面を平坦面13としたものである。 The lenticular lens 10 of the first example, translucent on one surface of the unit lens section 12 of the prism-shaped major axis (edge) direction to form a large number so as to be parallel to each other consisting of a triangular prism of the substrate 11, the translucent the other surface of sexual substrate 11 is obtained by a flat surface 13. この単位レンズ部12は、その主切断面の頂角をα The unit lens section 12, the apex angle of the main cutting plane α
とすると、95°≦α≦110°となるように設定してある。 When, it is set such that 95 ° ≦ α ≦ 110 °.

【0012】透光性基材11は、ポリメタアクリル酸メチル,ポリアクリル酸メチル等のアクリル酸エステル又はメタアクリル酸エステルの単独若しくは共重合体,ポリエチレンテレフタレート,ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル,ポリカーボネート,ポリスチレン等の透明な樹脂等,透明な硝子等、透明なセラミックス等の透光性材料からなる平面若しくは湾曲面形状をしたシート状又は板状の部材である。 [0012] translucent substrate 11, polymethyl methacrylate, alone or copolymers of acrylic acid esters or methacrylic acid esters of methyl polyacrylate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate polyester, polycarbonate, transparent resins such as polystyrene, transparent glass or the like, a sheet-like or plate-like member has a planar or curved surface shape made of a transparent material such as transparent ceramics. この透光性基材11 The translucent substrate 11
は、背面光源用として用いる場合には、厚みが20〜1 , When used as a back light source, the thickness 1:20
000μm程度であって、平面形状のものを用いることが好ましい。 Be about 000μm, it is preferable to use a planar shape. また、単位レンズ部12のピッチは、用途にもよるが、ほぼ10〜500μmが好ましい。 The pitch of the unit lens section 12, depending on the application, substantially 10~500μm are preferred. プリズム形状を形成する方法としては、例えば、公知の熱プレス法(特開昭56−157310号公報記載)、紫外線硬化性の熱可塑性樹脂フィルムにロールエンボス版によってエンボス加工したのちに、紫外線を照射してそのフィルムを硬化させる方法(特開昭61−156273号公報記載)等を用いる。 As a method of forming a prism-shaped illumination, for example, known thermal press method (JP 56-157310 JP), after which the embossing by roll embossing to the thermoplastic resin film of the ultraviolet curable, ultraviolet to use that method the film is cured (JP 61-156273 JP) or the like.

【0013】透光性基材11に要求される透光性は、各用途の使用に支障のない程度に、拡散光を最低限透過するように選定する必要があり、無色透明の他に、着色透明又は艶消透明であってもよい。 [0013] translucent required for the light-transmissive base material 11, to the extent not interfering with the use of each application, it is necessary to select to minimize transmit diffused light, in addition to the colorless and transparent, colored transparent or may be a matte transparent. ここで、艶消透明とは、透過光を半立体角内のあらゆる方向にほぼ均一等方的に拡散透過させる性質をいい、光等方拡散性と同義語に用いられる。 Here, the matting clear, the transmitted light refers to a property of diffuse transmittance substantially uniform isotropically in all directions in a half solid angle, for use in an optical isotropic diffusing synonymous. つまり、艶消透明とは、透明性基材11 That is, the matte, transparent substrate 11
の表面の法線方向とのなす角をθとした場合に、平行光束を裏面から入射させたとき(入射角i=0)の透過光強度の角度分布I 0 (θ)がcos分布〔I 0 (θ)= The angle between the direction normal to the surface of the case of a theta, angular distribution I 0 (theta) is cos distribution of the transmitted light intensity when (incident angle i = 0) which is incident parallel light beam from the rear surface [I 0 (θ) =
0 mp cosθ、−90°≦θ≦90°、θは法線Nとのなす角、I 0 mpは法線方向の透過光強度)又はそれに類似する分布となることをいう。 I 0 mp cosθ, -90 ° ≦ θ ≦ 90 °, θ is the angle between the normal line N, I 0 mp refers to be a distribution similar to the normal direction of the transmitted light intensity) or. なお、I i (θ)の定義については後述する。 It will be described later for the definition of I i (θ).

【0014】(積層型のレンチキュラーレンズ)図2は、本発明の実施例の面光源に用いるレンチキュラ<br/>ーレンズの第2 の例を示す斜視図である。 [0014] (stacked lenticular lens) Figure 2 is a perspective view showing a second example of a lenticular <br/> Renzu used in the surface light source of the embodiment of the present invention. 第1 の例のレンチキュラーレンズ10は、透光性基材11の単体で形成ししたものであるが、第2 の例のレンチキュラーレンズ10'は、平坦な透光性基板14上に、三角柱からなるプリズム形状の単位レンズ部12を有する透光性材料からなるレンズ層15を積層した構造である。 The lenticular lens 10 of the first embodiment, but is obtained by forming a single body of translucent substrate 11, the lenticular lens 10 of the second embodiment 'is on the flat translucent substrate 14, a triangular column the lens layer 15 made of a translucent material having a unit lens part 12 of the prism shape having a structure laminated. の例で<br/>も、単位レンズ部12は、その頂角をαとすると、95 <br/> example of this also, the unit lens section 12, when the vertical angle and alpha, 95
°≦α≦110°となるように設定してある。 Is set so that ° ≦ α ≦ 110 °.

【0015】(透過測定) 本件発明者等は、レンチキュラーレンズ10について、 [0015] (transmission measurement) present inventors have for the lenticular lens 10,
種々の透過測定を行って、その結果を図11〜図17に示した。 Performing various transmission measurements, and the results are shown in FIGS. 11 to 17. ここでは、その測定条件を示し、以下の考察に引用することとする。 Here, it shows the measurement conditions, and that reference to the following discussion. 透過測定:図11 頂角α=90°のレンチキュラーレンズ(レンズ部が光源側) 入射角i=0° 透過測定:図12 艶消透明シート(光等方拡散性層) 入射角i=0° 透過測定:図13 頂角α=90°のレンチキュラーレンズ+艶消透明シート 入射角i=0° 透過測定:図14 頂角α=100°のレンチキュラーレンズ+艶消透明シート 入射角i=0° 透過測定:図15 頂角α=110°のレンチキュラーレンズ+艶消透明シート 入射角i=0° 透過測定:図16 請求項1の層構成、かつ、頂角α=90°(二等辺三角形),プリズム周期=100μmのレンチキュラーレンズ+艶消透明シート(実線) 請求項2の層構成、かつ、頂角α=90°(二等辺三角形),プリズム周期=50μmのレンチキュラーレンズ+艶消透明シート(破線) 頂 Transmission measurement: 11 apex angle alpha = 90 ° of the lenticular lens (a lens unit is the light source side) an incident angle i = 0 ° transmission measurement: 12 matte transparent sheet (optical isotropic diffusing layer) incident angle i = 0 ° transmission measurement: 13 apex angle alpha = 90 ° of the lenticular lens + matte transparent sheet incidence angle i = 0 ° transmission measurement: 14 apex angle alpha = 100 ° of the lenticular lens + matte transparent sheet incidence angle i = 0 ° transmission measurement: 15 apex angle alpha = 110 ° of the lenticular lens + matte transparent sheet incidence angle i = 0 ° transmission measurement: the layer structure of FIG. 16 according to claim 1, and the apex angle alpha = 90 ° (isosceles triangle) , lenticular lens + matte transparent sheet (solid line) layer structure according to claim 2 of the prism cycle = 100 [mu] m, and the apex angle alpha = 90 ° (isosceles triangle), the prism cycle = 50 [mu] m of the lenticular lens + matte transparent sheet ( dashed line) top α=100°のレンチキュラーレンズ+艶消透明シート(1点鎖線) 艶消透明シート(2点鎖線) 入射角i=63° 透過測定:図17 請求項1の層構成、かつ、頂角α=90°(二等辺三角形),プリズム周期=100μmのレンチキュラーレンズ+艶消透明シート(実線) 請求項2の層構成、かつ、頂角α=90°(二等辺三角形),プリズム周期=50μmのレンチキュラーレンズ+艶消透明シート(破線) 頂角α=100°のレンチキュラーレンズ+艶消透明シート(1点鎖線) 艶消透明シート(2点鎖線) 入射角i=30° alpha = 100 ° lenticular lens + matte transparent sheet (a chain line) of the (two-dot chain line) matte transparent sheet incidence angle i = 63 ° transmission measurement: the layer structure of FIG. 17 according to claim 1, and the apex angle alpha = 90 ° (isosceles triangle), the prism cycle = 100 [mu] m lenticular lens + matte transparent sheet (solid line) layer structure according to claim 2, and the apex angle alpha = 90 ° (isosceles triangle), the prism cycle = 50 [mu] m lenticular lens + matte transparent sheet (broken line) the apex angle alpha = 100 ° lenticular lens + matte transparent sheet (a chain line) of the matte transparent sheet (two-dot chain line) angle of incidence i = 30 °

【0016】(頂角αの説明) 三角プリズム型の単位レンズ部12は、その形状が底面又は基材面の法線Nに対して、左右対称な透過光強度I The unit lens section 12 of the (apex angle Description of alpha) triangular prism type, its shape with respect to the normal line N of the bottom or base surface, symmetrical transmitted light intensity I
(θ)を得るためには、二等辺三角形(法線Nに対して左右対称となる)にするか(図3参照)又は左右いずれかに透過光分布I(θ)を多く偏らせるときには、不等辺三角形となる(図4参照)。 To obtain a (theta), when the biasing much an isosceles triangle or to (become symmetrical with respect to the normal line N) transmitted light distribution either (see FIG. 3) or horizontally I (theta) is a scalene triangle (see FIG. 4). ただし、頂角αは、いずれの場合でも95°≦α≦110°に設定されており、 However, the apex angle alpha is set to 95 ° ≦ α ≦ 110 ° in either case,
特に、α=100°近辺が好ましい。 In particular, alpha = 100 ° around are preferred.

【0017】頂角αの下限が95°である理由は、次の通りである。 The reason the lower limit of the apex angle α is 95 ° is as follows. もし、α≧95°であると、三角プリズム型のレンチキュラーレンズと艶消透明な透光性基材とを積層したもの(又はそのレンチキュラーレンズ自体が艶消透明基板となったもの)についての透過光強度I If the is alpha ≧ 95 °, obtained by laminating a triangular prism type lenticular lenses and matte transparent translucent substrate (or one whose lenticular lens itself becomes matte transparent substrate) transmission for light intensity I
i (θ)の分布は、主方向から離れた周辺部に生じるサイドローブ(Side robe)による影響が無視できるからである。 distribution of i (θ) is because the influence of the side lobes (Side robe) that occurs in the peripheral portion away from the main direction can be ignored. 具体的には、光強度のサイドローブ対主ローブ比をRとすると、R≦15%となることが判明したためである(図13〜図17)。 Specifically, when the side lobes to-main lobe ratio of the light intensity and R, is because it was found that the R ≦ 15% (13-17). すなわち、液晶表示素子などを用いて文字画像などを観察する用途の場合に、背面光源に要求される光学特性の1つとして、法線方向を中心として、左右30〜100°(特に、30〜 That is, For applications where the characters image using a liquid crystal display device, as one of the optical properties required for the backlight source, around the normal direction, the left and right 30 to 100 ° (in particular, 30 to
60°)の角度範囲内でのみ明るくかつ均一等方的な拡散光を確保する必要がある。 60 °) it is necessary to secure a bright and uniform isotropic diffused light only within an angular range of. これは、テレビジョン画面,時計,照明広告,各種モニタなどは、通常、前記角度範囲内で専ら観察されるものだからであり、この角度範囲外で観察されることは通常あり得ないからである。 This television screen, clock, lighting advertising, various monitors are usually because those exclusively observed in the angular range, is because improbable usually be observed outside this angular range .
しかし、この角度範囲内では、任意の角度から同等の照度、鮮明度で画面が見えなければならない。 However, within this angle range, equivalent illuminance from any angle, the screen definition must appear. これは、テレビジョン画面の前で複数人数が横に並んだ状態において、その画面を観察することを想定すれば容易に理解できる。 This is the more people are side by side condition in front of the television screen, can be easily understood by assuming that observing the screen. この角度範囲外に進行する光は、光の損失となり、また、関係ない方向に不要なノイズ光を与えるので、むしろ抑制すべきである。 Light traveling outside this angular range, a loss of light, also because it provides unwanted noise light unrelated direction, should be suppressed rather. そのためには、透過光強度I i (θ)の分布が、法線方向を含んで左右30°〜 For this purpose, the distribution of the transmitted light intensity I i (theta) is the left and right 30 ° ~ include normal direction
100°以内に透過光量の大部分を含む必要がある。 It must contain a large portion of the amount of transmitted light within 100 °.

【0018】これを評価するには、次の2つのパラメータが有効である。 [0018] To evaluate this, two parameters of the following are valid. 拡散角 拡散角は、例えば、透過光強度I i (θ)が、図5に示すように、主ローブのピーク方向(主ローブの最も透過光強度が強い方向であって、必ずしも法線方向とは限らない)の透過光強度I mpの10%以上の強度を有する範囲内の角度θ 10%で評価するのがよい。 Diffusion angle diffuser angle, for example, transmitted light intensity I i (theta), as shown in FIG. 5, a most transmitted light intensity is strong direction peak direction (main lobe of the main lobe, and not necessarily the normal direction it is preferable to evaluate at an angle theta of 10% of the range that has 10% or more of the intensity of the transmitted light intensity I mp of is not limited). サイドロープ対主ローブ比 拡散角θ 10%が最適範囲(30°≦θ 10% ≦100°) Sidelobe-to main lobe ratio diffusion angle theta 10% is the optimum range (30 ° ≦ θ 10% ≦ 100 °)
であっても、サイドローブによる光強度が大きいと、結局、前述した光の損失、第三者へのノイズ光の洩漏を防ぐことはできない。 Even when the light intensity due to the side lobe is large, after all, it can not prevent the loss of light as described above, the thigh noise light to a third party. このサイドローブによる影響を評価するのがサイドローブ対主ローブ比Rであって、次式で与えられる。 To evaluate the effect of the side lobes is a side lobe-to-main lobe ratio R, given by the following equation. R=(I sp /I mp )×100 〔%〕 …(1) ただし、I sp :サイドローブのピーク方向強度 I mp :主ローブのピーク方向強度 このように、光の効率活用、第三者(液晶表示素子の側面方向)への光ノイズの影響の防止の点から、R≦20 R = (I sp / I mp ) × 100 [%] (1) where, I sp: peak intensity in the direction of the side lobe I mp: As the peak intensity in the direction of the main lobe, the efficiency of light utilization, a third party from the viewpoint of prevention of the influence of light noise to the (side direction of the liquid crystal display device), R ≦ 20
%であれば実質上、サイドローブのこれらの影響は無視できることが判明した。 % In the case if substantial, these effects of side lobes was found to be negligible.

【0019】また、本願発明者等が実験した結果では、 Further, the result of the present inventors has experiment
Rの値は、三角プリズム型の単位レンズ部12の頂角α The value of R, the apex angle of the triangular prism type unit lens part 12 of the α
に依存し、α<95°の範囲では、R>20%の範囲にあり、α=95°近辺を境に急に減少することが判明した。 Depending on the <in the range of 95 °, R> alpha is in the 20% range, it has been found to decrease abruptly at the boundary of the near α = 95 °. 例えば、図7(A)に示すように、三角プリズム型のレンチキュラーレンズ10に、光等方性拡散層(艶消透明シート)20を積層したものに、裏面から垂直入射(入射角i=0°)で光線を入射した場合に、図13に示すように、単位レンズ部12の頂角α=90°のときには、R=26%(>20%)あるのに対し、図14に示すように、α=100°になると、R=13%に激減することがわかる。 For example, as shown in FIG. 7 (A), the lenticular lens 10 of the triangular prism type, to those optical isotropic diffusion layer (matte transparent sheet) 20 are laminated, normal incidence from the rear surface (the incident angle i = 0 when incident light rays in °), as shown in FIG. 13, when the apex angle alpha = 90 ° of the unit lens 12, R = 26% (> 20%) for a certain of, as shown in FIG. 14 it comes to alpha = 100 °, it can be seen that the depleted to R = 13%. さらに、図15に示すように、α= Furthermore, as shown in FIG. 15, alpha =
110°になるとR=6%となる。 Becomes a 110 ° becomes R = 6%.

【0020】頂角αの上限が110度である理由は、次の通りである。 The reason the upper limit of the apex angle α of 110 degrees is as follows. α>110°になると、今度は拡散角θ α> it comes to 110 °, this time the diffusion angle θ
10%が前記角度範囲を逸脱してしまうために、α≦11 For 10% ends up outside the above angle range, alpha ≦ 11
0°でなければならない。 0 must be °. 例えば、α=90°のときにθ 10% =82°(図13参照)、α=100°のときにθ 10% =90°(図14参照)と漸次増大し、さらに、 For example, (see FIG. 13) θ 10% = 82 ° when the alpha = 90 °, gradually increases and when α = 100 ° θ 10% = 90 ° ( see FIG. 14), furthermore,
α=110°のときにθ 10% =98°(図15参照)となり、必要な拡散角の上限に達することがわかる。 θ 10% = 98 ° when α = 110 ° (see FIG. 15), and it can be seen that the limit is reached the required diffusion angle. さらに、αが増大した極限として、α=180°のとき、すなわち、完全平面を考えると、艶消透明シート20が単体のときに他ならず、そのときは、図12に示すように、拡散角θ 10% =140°にも達することがわかる。 Furthermore, as the limit of alpha is increased, when the alpha = 180 °, i.e., given the complete plan, not the other when matte transparent sheet 20 is simple, its time, as shown in FIG. 12, the diffusion it can be seen that even reach the corner θ 10% = 140 °.

【0021】(透過光強度I i (θ)の定義) 光拡散透過性の物質を透過する光の強度の角度依存性は、透過光線方向と入射光線方向とに依存する。 The angular dependence of the intensity of the light which the light diffusing transparent material to transmit (definition of transmitted light intensity I i (theta)) is dependent on the transmitted light beam direction and the incident light direction. この透過光強度の角度依存性を評価するための値を示すものが、I i (θ)である。 Indicates a value for evaluating the angular dependence of the transmitted light intensity is I i (θ). すなわち、透過光強度I That is, the transmitted light intensity I
i (θ)とは、図6に示すように、入射角iの光線を入射させたときに、さまざまな方向に拡散透過して出光していく光のうちで、光放出面の法線方向に対して角θ方向へ進行する光強度と定義される。 The i (theta), as shown in FIG. 6, when brought into a light ray incident angle i, among continue to Idemitsu diffused transmitted in various directions of light, the normal direction of the light emitting surface It is defined as the intensity of light travels in the angular θ direction with respect.

【0022】(光等方拡散性層) 光等方拡散性層20は、前記透光性材料に光拡散剤(艶消剤)として、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、炭酸バリウム等の無機質微粒子、又は、アクリル樹脂等の樹脂ビーズ粒子を分散させたものが用いられ、その粒子の径は、略1〜20μm位のものが使用される。 [0022] (Light isotropic diffusing layer) optical isotropic diffusing layer 20, the transparent material to the light diffusing agent (matting agent), calcium carbonate, silica, alumina, inorganic fine particles such as barium carbonate, or are used those obtained by dispersing resin beads such as acrylic resin, the diameter of the particles is of a substantially 1~20μm position is used. 光等方拡散性層20は、前記透光性材料に前記光拡散剤を練り込んだ樹脂材料を押出成形、カレンダ成形等でシート化した、単一層として形成ものが使用できる。 Light isotropic diffusing layer 20, the transparent material to the light diffusing agent kneaded with the resin material extruded and sheeted by calendering or the like, forming what can be used as a single layer. また、前記透光性材料のシート(又は板)上に、前記透光性材料を結合剤(バインダ)として、これに前記光拡散剤を分散させた塗料を塗工形成して使った2層構成物でもよい。 Further, the above sheet of transparent material (or plate), the translucent material binding agent (binder), two layers of coating material obtained by dispersing the light diffusing agent used in the coating formed on this it may be a construct.
さらに、前記透光性材料のシート(又は板)の表面を、 Further, the surface of the sheet (or plate) of the translucent material,
サンドブラスト,エンボス賦形加工等によって、中心線平均粗さ1〜20μmの微小凹凸(砂目等)を形成したものでもよい。 Sandblasting, by embossing shaping processing or the like, fine irregularities of the center line average roughness 1 to 20 [mu] m (grain, etc.) may be obtained by the formation.

【0023】図7〜図10は、レンチキュラーレンズと光等方拡散性層との層構成を示す図である。 [0023] Figures 7-10 are diagrams showing a layer structure of the lenticular lens and the light isotropic diffusing layer. レンチキュラーレンズ10と光等方拡散性層20とを積層して使用する場合には、レンチキュラーレンズ10が観察側、光等方拡散性層20が光源側の場合(図7,図9)と、その逆側の場合がある(図8,図10)。 When used by laminating a lenticular lens 10 and the light isotropic diffusing layer 20, lenticular lens 10 is the observation side, and when the light isotropic diffusing layer 20 of the light source side (7, 9), in some cases the opposite side (8, 10). このとき、レンチキュラーレンズ10の単位レンズ部12が観察側であっても〔図7(A)〜図10(A)〕であっても、単位レンズ部12が光源側であってもよい〔図7(B)〜図10(B)〕。 In this case, even it is a unit lens part 12 of the lenticular lens 10 is the observation side [FIG 7 (A) ~ FIG 10 (A)], the unit lens section 12 may be a light source side [FIG 7 (B) ~ FIG 10 (B)]. また、光等方拡散性層20は、シート(又は板)状のもの(図7,図8)でもよいし、光等方拡散性層20'のように、レンチキュラーレンズ10に直接塗工した膜状のもの(図9,図10)でもよい。 Further, the optical isotropic diffusing layer 20, a sheet (or plate) shaped as (7, 8) may be the, as the light isotropic diffusing layer 20 ', is directly applied to the lenticular lens 10 those of the membranous (Figure 9, Figure 10) may be used.

【0024】(直下型の面光源の参考例) 図18は、本発明による面光源の参考例(直下型)を示した断面図、図19は、図18の参考例の透過光強度を説明する線図である。 [0024] (Reference Example direct type surface light source) 18 is a sectional view showing a reference example (direct-type) of the surface light source according to the present invention, FIG. 19, illustrating the transmitted light intensity of the reference example of FIG. 18 it is a line diagram. 直下型の面光源30は、ケース3 Direct-type surface light source 30 of the casing 3
1内に、蛍光灯などの線光源32が設けられており、ケース31の開口側に、レンチキュラーレンズ10と光等方拡散性層20を設けたものである。 In 1, line light source 32 such as a fluorescent lamp is provided, on the opening side of the case 31, is provided with a lenticular lens 10 and the light isotropic diffusing layer 20. 光等方拡散性層2 Light isotropic diffusing layer 2
0の透過光強度I 1 i (θ)は、cos分布であって、 0 of the transmitted light intensity I 1 i (θ) is a cos distribution,
図19(A)に示すようになる。 As shown in FIG. 19 (A). 一方、レンチキュラーレンズ10は、線光源32から入射する光を屈折させかつ2方向に分割させる働きをし、その透過光強度I 2 i On the other hand, the lenticular lens 10 serves to divide the light incident from the line light source 32 to the refracted thereby and two directions, the transmitted light intensity I 2 i
(θ)は、図19(B)のようになる。 (Theta) is as shown in FIG. 19 (B). 従って、この面光源30の透過光強度I 3 i (θ)は、両者を重ね合わせたものであって、I 3 i (θ)=I 1 i (θ)×I 3 Accordingly, the transmitted light intensity of the surface light source 30 I 3 i (θ) in this section of the specification to each other so, I 3 i (θ) = I 1 i (θ) × I 3
i (θ)となり、図19(C)に示すような形となる。 i (theta), and becomes a shape as shown in FIG. 19 (C).

【0025】(エッジライト型の面光源の実施例) 図20は、本発明による面光源の実施例(エッジライト型)を示す断面図、図21は、導光板の特性を説明するための図、図22は、図20の実施例の透過光強度を説明する線図である。 FIG. 20 (edge light type surface light source Embodiment) is a sectional view showing an actual施例(edge light type) planar light source according to the present invention, FIG. 21, for explaining the characteristics of the light guide plate FIG, 22 is a diagram illustrating the transmitted light intensity of the embodiment of FIG. 20. エッジライト型の面光源40は、導光板41の下面に、反射層42が形成されており、導光板41の上面に、レンチキュラーレンズ10及び光等方拡散性層20が配置されている。 An edge-light type surface light source 40, the lower surface of the light guide plate 41, the reflective layer 42 is formed on the upper surface of the light guide plate 41, the lenticular lens 10 and the light isotropic diffusing layer 20 is disposed. また、導光板41の側端面の両側には、それぞれ光源43,反射膜44,照明カバー45が設けられている。 On both sides of the side end face of the light guide plate 41, light source 43, respectively, the reflection film 44, the light cover 45 it is provided.

【0026】導光板41の入射角iが臨界角icよりも大きい場合には、図21(A)に示すように、光線は、 [0026] When the incident angle i of the light guide plate 41 is greater than the critical angle ic, as shown in FIG. 21 (A), rays,
導光板41内を全反射しながら伝播するのみであって、 The light guide plate 41 be only propagates while being totally reflected,
放出面41aからの透過光はない。 No transmitted light from the emitting surface 41a. 一方、入射角iが臨界角icよりも小さい場合には、図21(B)に示すように、導光板41の放出面41aの側界面において、光線の一部は、反射(導光板41内を伝播)し、残りは透過して放出される。 On the other hand, when the incident angle i is smaller than the critical angle ic, as shown in FIG. 21 (B), the side surface of the emitting surface 41a of the light guide plate 41, a portion of the beam is reflected (light guide plate 41 propagation), and the rest is emitted through. また、実際の導光板41では、図2 Further, in the actual light guide plate 41, FIG. 2
1(C)に示すように、他方の端面に光源43'を置くか、または光反射層42'を設けることにより、導光板41の内部を光線が双方向に伝播し、又は、定在波を形成するように設計するために、放出面41aからは、図21(D)に示すように、法線に対して左右対称な±θ As shown in 1 (C), the light source 43 on the other end face 'or put, or light reflective layer 42' by providing the light rays inside the light guide plate 41 propagates in both directions, or, standing wave to designed to form, from the emitting surface 41a, as shown in FIG. 21 (D), symmetrical with respect to the normal line of ± theta
方向に光が放出される。 Light is emitted in the direction. この角度は、θ=60°及びθ This angle is, θ = 60 ° and theta
=−60°方向に鋭いピークを持つことが知られている。 = It is known to have a sharp peak at -60 ° direction. よって、これを観察者のいる法線方向近傍に偏向させるために、レンチキュラーレンズ10を用いて光線を屈折させ、最適な法線方向(例えば、直角α=90°のときには、図11に示すようにθ=30°,−30°となる)の2方向光線になおすようにする。 Therefore, to deflect it in the direction normal neighborhood the observer is, refract light using a lenticular lens 10, the optimum normal direction (e.g., when the right angle alpha = 90 °, like that shown in FIG. 11 to θ = 30 °, so that cure in two directions rays -30 ° a). よって、直下型又はエッジライト型のいずれの面光源の場合にも、放射面から出る光は、放出面の法線に対して、左右対称な2方向にピークをもつ角度分布となる(図11)。 Therefore, in either case of the surface light source of the direct type or an edge light type, light emitted from the emitting surface, with respect to the normal of the emitting surface, the angular distribution with a peak at symmetrical two directions (FIG. 11 ). しかし、これではまだ、均一な面光源とはいえず、また、観察者のいる法線方向が暗くなるために、さらに、光等方拡散性層(艶消透明層)20を組み合わせることによって、法線方向にゆるやかなピークをもち、かつ、通常、 However, this is still not be said uniform surface light source, also in order to the normal direction of the observer is darker, further, by combining the light isotropic diffusing layer (matte transparent layer) 20, has a gentle peak in the normal direction, and, typically,
観察者にとって必要とされる左右30〜100°の範囲内のみに拡散光を発する面光源を得ることができる。 It is possible to obtain a surface light source for emitting diffused light only within a range of left and right 30 to 100 ° required for the observer.

【0027】この面光源40は、直下型の面光源30と比較して、導光板41から透過する光が、法線方向でなく、法線に対して左右対称な2方向、例えば、±63° [0027] The surface light source 40, as compared to the surface light source 30 of the direct type, the light transmitted from the light guide plate 41, rather than the normal direction, symmetrical in two directions with respect to the normal, for example, ± 63 °
となるために、光等方拡散性層20,レンチキュラーレンズ10ともに、透過光強度I i (θ)は、この2方向の透過光に対して、対称軸が法線方向に各々±63°回転した分布となり〔図22(A),(B)〕、これらが、さらに、合成(I i (θ)の積)されて、面光源4 To the optical isotropic diffusing layer 20, the lenticular lens 10 together, the transmitted light intensity I i (θ), relative to the two directions of the transmitted light, each ± 63 ° rotational symmetry axis in the normal direction becomes the distribution [FIG 22 (a), (B)], which may be further synthesized (product of I i (theta)), a surface light source 4
0の透過光強度I i (θ)となる〔図22(C), 0 the transmitted light intensity I i (theta) in [FIG. 22 (C),
(B)〕。 (B)]. なお、図16,図17は、このうちθ=+6 Incidentally, 16 and 17, of which theta = + 6
3°,−30°方向の透過光強度I i (θ)のみを図示したものである。 3 °, illustrates the only -30 ° direction transmitted light intensity I i (θ). このとき、図22(B)のピークのA,BがサイドローブA',B'の原因となる。 In this case, A peak of FIG. 22 (B), B is a cause of side lobes A ', B'. 単位レンズ部12の頂角αをα≧95°とすることによって、 The apex angle alpha of the unit lens section 12 by the α ≧ 95 °,
サイドローブA',B'を著しく減衰させることができる。 Side lobes A ', B' can be remarkably attenuated.

【0028】(光反射層)図23は、 本実施例に係るエッジライト型の面光源に用いられる光反射層の例を示す図である。 [0028] (light reflecting layer) 23 is a diagram showing an example of a light reflecting layer used in the edge light type surface light source according to the present embodiment. 光反射層42 Light reflecting layer 42
は、光を拡散反射させる性能を持つ層であって、以下のように構成することができる。 Is a layer having the ability to diffuse reflecting light may be configured as follows. 図23(A)のように、導光板41の片面に、高隠蔽性かつ白色度の高い顔料、例えば、二酸化チタン,アルミニウム等の粉末を分散させた白色層42Aを塗装などによって形成する。 As shown in FIG. 23 (A), on one surface of the light guide plate 41, the pigment highly highly masking and whiteness, for example, to form titanium dioxide, powdered white layer 42A having dispersed therein such as aluminum or the like coating.
図23(B)のように、導光板41の片面に、サンドブライト加工,エンボス加工等によって艶消微細凹凸4 Figure 23 as shown in (B), on one side of the light guide plate 41, a sand Bright machining, matting fine uneven 4 by embossing or the like
1aを形成し、さらに、アルミニウム,クロム,銀等のような金属をメッキ又は蒸着等して、金属薄膜層42B 1a is formed, further, aluminum, chromium, metal plating or vapor deposition of such as silver or the like, the metal thin film layer 42B
を形成する。 To form. 図23(C)のように、図22(A) As shown in FIG. 23 (C), FIG. 22 (A)
と同様な白色層42A'(ただし、隠蔽性は低くてもよい)に、金属薄膜層42Bを形成する。 A white layer 42A '(provided that it may be concealing property is low) similar to, to form the metal thin film layer 42B. 図23(D Figure 23 (D
1),(D2)のように、網点状の白色層42A”に形成し、光源43から遠ざかるに従って面積率を増やして、光源43の光量が減衰するのを補正するようにしてもよい。 1), (as in D2), formed in a dot-like white layer 42A ", by increasing the area ratio as the distance from the light source 43, the light quantity of the light source 43 may be corrected to decay.

【0029】図18,図20に示した面光源30,40 FIG. 18, a surface light source 30 and 40 shown in FIG. 20
は、公知の透過型の液晶表示素子の背面に配置することによって、液晶表示装置として使用することができる。 , By placing the back of a known transmission type liquid crystal display device of, it can be used as a liquid crystal display device.

【0030】 [0030]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によれば、光の損失、迷光(光ノイズ)の原因となっているサイドローブの強度を大幅に減衰させることができ、限られた角度範囲内(法線方向を中心として左右30°〜 As described above in detail the present invention, according to the present invention, loss of light, the intensity of the side lobe that is causing the stray (optical noise) can be greatly attenuated, limited angular left and right within the (normal direction about 30 ° ~
100°)に均一等方性の高い光を集中させることが可能となった。 The highly uniform isotropic light has become possible to concentrate the 100 °). したがって、面光源として使用する場合には、消費電力や発熱量を増大させることなく、明るい面発光を得ることができる。 Therefore, when used as a surface light source, without increasing the power consumption and heating value, it is possible to obtain a bright surface emission. このとき、光の拡散角及び拡散角内での光強度の均一等方性は、従来と略等しい水準を維持することができる。 In this case, uniformity isotropic light intensity at a diffusion angle and diffusion angle in the light can be maintained substantially the same level as conventional.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施例の面光源に用いるレンチキュラ<br/>ーレンズの第1 の例を示す斜視図である。 Is a perspective view showing a first example of a lenticular <br/> Renzu used in the surface light source of the embodiment of the present invention; FIG.

【図2】本発明の実施例の面光源に用いるレンチキュラ<br/>ーレンズの第2 の例を示す斜視図である。 Is a perspective view showing a second example of a lenticular <br/> Renzu used in the surface light source of the embodiment of the present invention; FIG.

【図3】 図1,図2のレンチキュラーレンズの単位レンズ部の頂角を説明するための図である。 [3] FIG. 1 is a diagram for explaining a vertical angle of the unit lens section of the lenticular lens 2.

【図4】 図1,図2のレンチキュラーレンズの単位レンズ部の頂角を説明するための図である。 [4] FIG. 1 is a diagram for explaining a vertical angle of the unit lens section of the lenticular lens 2.

【図5】拡散角を説明するための図である。 5 is a diagram for explaining a diffusion angle.

【図6】透過光強度I i (θ)を説明するための図である。 6 is a diagram for explaining a transmitted light intensity I i (θ).

【図7】レンチキュラーレンズと光等方拡散性層との組合せを示す図である。 7 is a diagram showing a combination of a lenticular lens and a light isotropic diffusing layer.

【図8】レンチキュラーレンズと光等方拡散性層との組合せを示す図である。 8 is a diagram showing a combination of a lenticular lens and a light isotropic diffusing layer.

【図9】レンチキュラーレンズと光等方拡散性層との組合せを示す図である。 9 is a diagram showing a combination of a lenticular lens and a light isotropic diffusing layer.

【図10】レンチキュラーレンズと光等方拡散性層との組合せを示す図である。 10 is a diagram showing a combination of a lenticular lens and a light isotropic diffusing layer.

【図11】透過測定の結果(頂角90度のレンチキュラーレンズ)を示す線図である。 11 is a graph showing a result of transmission measured (apex angle 90 ° of the lenticular lens).

【図12】透過測定の結果(光等方拡散性層)を示す線図である。 12 is a graph showing the results of permeation measurements (light isotropic diffusing layer).

【図13】透過測定の結果(頂角90度のレンチキュラーレンズと光等方拡散性層との組合せ)を示す線図である。 13 is a diagram showing the transmission measurement results (in combination with an apex angle of 90 degrees of the lenticular lens and the optical anisotropic diffusion layer).

【図14】透過測定の結果(頂角100度のレンチキュラーレンズと光等方拡散性層との組合せ)を示す線図である。 14 is a diagram showing the transmission measurement results (combination of apex angle 100 ° of the lenticular lens and the optical anisotropic diffusion layer).

【図15】透過測定の結果(頂角110度のレンチキュラーレンズと光等方拡散性層との組合せ)を示す線図である。 15 is a diagram showing the transmission measurement results (combination of apex angle 110 ° of the lenticular lens and the optical anisotropic diffusion layer).

【図16】透過測定の結果(入射角63度)を示す線図である。 16 is a diagram showing the transmission measurement results (degree incidence angle 63).

【図17】透過測定の結果(入射角30度)を示す線図である。 17 is a diagram showing the transmission measurements (incident angle of 30 degrees).

【図18】本発明による面光源の参考例(直下型)を示した断面図である。 18 is a sectional view showing a reference example of a surface light source (direct-type) according to the invention.

【図19】図18の参考例の透過光強度を説明する線図である。 19 is a diagram illustrating the transmitted light intensity of the reference example of FIG. 18.

【図20】面光源の実施例(エッジライト型)を示した断面図である。 20 is a sectional view showing an actual施例(edge light type) of the surface light source.

【図21】導光板の特性を説明するための図である。 21 is a diagram for explaining the characteristics of the light guide plate.

【図22】図20の実施例の透過光強度を説明する線図である。 FIG. 22 is a diagram illustrating the transmitted light intensity of the embodiment of FIG. 20.

【図23】 本実施例に係るエッジライト型の面光源に用いられる光反射層の例を示す図である。 23 is a diagram showing an example of a light reflecting layer used in the edge light type surface light source according to the present embodiment.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 レンチキュラーレンズ 11 透光性基材 12 単位レンズ部 20 光等方拡散性層 10 lenticular lens 11 translucent substrate 12 unit lens section 20 optical isotropic diffusing layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 雨宮 裕之 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 増淵 暢 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−32888(JP,A) 実開 平3−92601(JP,U) 米国特許2474317(US,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Hiroyuki Amemiya Shinjuku-ku, Tokyo Ichigayakaga-cho, 1 chome, Dai Nippon Printing Co., Ltd. in the (72) inventor Toru Masubuchi, Shinjuku-ku, Tokyo Ichigayakaga-cho, chome 1 Ban No.1 Dai Nippon Printing in Inc. (56) references Patent Rights 4-32888 (JP, A) JitsuHiraku flat 3-92601 (JP, U) U.S. Patent 2,474,317 (US, A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 光源と、 前記光源が少なくとも一方の側端面に配置され、下面に反射層が形成され、放出面に対して左右対称の光が放出される導光体と、 前記導光体の放出面に配置され、前記導光体からの光線を法線方向に屈折させるレンチキュラーレンズと、 前記レンチキュラーレンズの前面に配置され、前記導光体からの光線を光等方拡散させる光等方拡散性層とを含み、 前記レンチキュラーレンズの単位レンズ部の頂角を、9 And 1. A light source, said light source is disposed on at least one side end surface, is the lower surface in the reflective layer is formed, the lightguide optical symmetric is released on the release surface, the light guide disposed of emitting surface, and a lenticular lens to refract light rays from the light guide in the normal direction, the disposed on the front surface of the lenticular lens, an optical isotropic diffusing light isotropic light rays from the light guide and a diffusion layer, an apex angle of the unit lens section of the lenticular lens, 9
    5度以上であって110度以下に設定して、サイドローブ対主ローブ比が20%以下となるようにしたことを特徴とする面光源。 5 degrees or more is set to less than 110 degrees to a surface light source, wherein a side lobe-to-main lobe ratio was set to be 20% or less.
  2. 【請求項2】 透過型の液晶表示素子と、 前記液晶表示素子の背面に設けられた前記請求項1に記載の面光源とを含むことを特徴とする液晶表示装置。 2. A transmission type liquid crystal display device, a liquid crystal display device which comprises a surface light source according to claim 1 provided on the back of the liquid crystal display device of.
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