JP4505755B2 - Diffuser and surface light source device - Google Patents
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Description
本発明は、拡散板及び面光源装置に関し、特に液晶表示パネル等のバックライトとして用いられる面光源装置と、当該面光源装置に用いられる拡散板に関する。 The present invention relates to a diffuser plate and a surface light source device, and more particularly to a surface light source device used as a backlight for a liquid crystal display panel and the like, and a diffuser plate used for the surface light source device.
面光源装置は、透過型液晶表示パネルのバックライト等として使用されている。液晶表示パネルは、各画素毎の光を透過させたり遮断したりすることによって画像を生成するものであるが、液晶表示パネル自体は自ら発光する機能を持たないので、バックライト用の面光源装置を必要とする。 The surface light source device is used as a backlight of a transmissive liquid crystal display panel. A liquid crystal display panel generates an image by transmitting or blocking light for each pixel, but the liquid crystal display panel itself does not have a function of emitting light, so a surface light source device for backlight Need.
図1は従来の面光源装置1の構造を示す分解斜視図、図2はその断面図である。この面光源装置1は、光を閉じ込めるための導光板2、発光部3、反射板4から構成されている。導光板2は、ポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の屈折率の高い透明樹脂によって成形されており、その裏面には凹凸加工や拡散反射インクのドット印刷等によって拡散パターン5が形成されている。発光部3は、回路基板6の前面に発光ダイオード(LED)7を複数個実装したものであって、導光板2の側面(光入射側面8)に対向している。反射板4は、反射率の高い例えば白色樹脂シートによって形成されており、両面テープ9によって導光板2の下面に貼り付けられている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of a conventional surface
しかして、この面光源装置1にあっては、図2に示すように、発光部3から出射され光入射側面8から導光板2の内部に導かれた光pは、導光板2の表面と裏面との間で全反射を繰り返すことにより、導光板2内に閉じ込められて発光部3から遠くなる方向へと伝搬していく。このようにして導光板2内を伝搬している光pは、導光板2の裏面へ入射して拡散パターン5で拡散反射されるが、このとき導光板2の表面(光出射面10)へ向けて全反射の臨界角よりも小さな角度で反射された光pは、光出射面10から導光板2の外部へ出射する。一方、導光板2下面の拡散パターン5が存在しない箇所を通過して導光板2の裏面から出た光pは、反射板4によって反射されて導光板2内部に戻り、再び導光板2内に閉じ込められる。よって、反射板4により導光板2裏面からの光量損失を防止される。
Therefore, in this surface
このようにして導光板2の光出射面10から出射される光は、屈折率の大きな媒質から屈折率の小さな媒質へと出射するので、図3に示すように光出射面10すれすれに出射される。以下、入射側面8の幅方向に沿ってx軸を定め、入射側面8に垂直な方向にy軸を定め、光出射面10に垂直な方向にz軸を定めるものとすると、光出射面10から出射される光は、ほぼy軸方向に延びた細長い指向性プロファイルの光となる。この状態では、光出射面10に垂直な方向(z軸方向)から見たとき、面光源装置1の光出射面10が暗く見える。そのため、一般には、図3に示すように、光出射面10の上に拡散度合いの比較的大きな拡散板11を配設し、光出射面10から出射された光を拡散板11で拡散させることにより、光の指向性プロファイルのピーク方向を光出射面10に垂直なz軸方向に向けている。
The light emitted from the
あるいは、図3の場合よりも強い指向性を必要とする場合には、図4に示すように、プリズムシート13を用いる。すなわち、導光板2の光出射面10の上にプリズムシート13を配設し、プリズムシート13の裏表にそれぞれ拡散板12、14を配設する。この場合は、光出射面10から出射された光は、拡散板12で拡散されて光の指向性の方向を垂直方向に近づけられた後、プリズムシート13によって垂直な方向に向けられ、さらに拡散板14で拡散されて光出射面10に垂直な方向へ出射される。ここで、拡散板12の働きは、プリズムシート13を通過した光がz軸方向を向くような角度で、プリズムシート13に光を入射させることにある。また、プリズムシート13を通過した光では、図4に示すように、斜め方向でほとんど光の出ない角度(光強度が最小となっている角度α)があり、この方向では液晶表示パネルの画像がほとんど見えなくなるので、光を拡散板14で拡散させることによって当該方向αにも光が分配されるようにし、z軸方向を中心とする広い範囲にわたって画像を見ることができるようにしている。さらに、拡散板12、14及びプリズムシート13は、導光板2の下面に形成されている拡散パターン5が正面から見えないようにする機能も有している。
Alternatively, when a higher directivity than that in the case of FIG. 3 is required, the
上記のようなLEDを用いた面光源装置では、冷陰極管を用いた面光源装置に比べると、消費電力は大幅に低減する。しかし、LEDを用いた面光源装置は、その小型軽量性から、携帯電話やPDA(Personal Digital Assitance)等の携帯情報端末のように携帯性の強い商品に用いられており、これらの商品は携帯時の利便性を向上させるため電源の長寿命化が強く要請されており、低消費電力化が要求されている。従って、これらの商品に使用される面光源装置(バックライト)でも低消費電力化が強く望まれている。このため、面光源装置に用いられるLEDもより効率的なものが用いられており、発光素子の発光効率の向上に伴って使用される発光素子の数も減少してきている。 In the surface light source device using the LED as described above, the power consumption is significantly reduced as compared with the surface light source device using the cold cathode tube. However, surface light source devices using LEDs are used for products with high portability such as mobile information terminals such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assitance) because of their small size and light weight. In order to improve convenience at the time, there is a strong demand for a long life of the power supply, and a reduction in power consumption is required. Therefore, low power consumption is also strongly desired for surface light source devices (backlights) used in these products. For this reason, more efficient LED is used for the surface light source device, and the number of light emitting elements used is decreasing with the improvement of the light emitting efficiency of the light emitting elements.
しかしながら、複数個のLED7を一列に並べて線状光源化した発光部3を有する図1のような面光源装置1では、LED7の数を減らすと発光面(光出射面)が暗くなったり、輝度ムラが大きくなったりするので、LED7の数を減らすにも限界があり、消費電力の低減にも限度があった。
However, in the surface
図5は数個(好ましくは、1個)のLED等の発光素子を1箇所に集めて点光源化した発光部23を有する面光源装置21である。この面光源装置21にあっては、ポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の屈折率の高い透明樹脂からなる導光板22の側面(光入射面22a)に対向させて点光源状の発光部23を配置している。導光板22の下面には、発光部23を中心とする同心円状をした円弧の上に多数の拡散パターン24が配列されている。各拡散パターン24は、導光板22の下面に断面円弧状に凹設されたものであって、発光部23を中心とする同心円状をした円弧の円周方向に沿って延びており、各拡散パターン24の反射面は、平面視で発光部23と当該拡散パターン24とを結ぶ方向(この方向をr軸方向とする。)と直交している。また、拡散パターン24は、発光部23から遠くなるに従ってパターン密度が次第に大きくなるように形成されている。
FIG. 5 shows a surface
この面光源装置21にあっても、発光部23を発光させると、発光部23から出射された光は光入射面22aから導光板22内に入り、導光板22の上面と下面とで全反射を繰り返しながら発光部23から遠い側へ伝搬していく。導光板22内を伝搬しながら、導光板22の下面で拡散パターン24により拡散反射された光は、導光板22の上面に全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射すると、導光板22の上面(光出射面)から出射される。しかし、このような面光源装置21では、拡散パターン24により拡散反射される光は、zr平面内では拡散されるが、xy平面では拡散されず、z軸方向から見ると拡散パターン24で反射された後も直進する。このため、発光部23を中心とする任意の方位に出射される光量は拡散パターン24で拡散されても変化せず、導光板22内で各方位へ伝わる光量は発光部23から各方位へ出射される光量によって決まっている。従って、このような面光源装置21によれば、発光部23から導光板22内の各方位へ、その方向が導光板22を通過する距離に応じた光量の光を入射させることにより、光出射面全体を均一に光らせることができ、これを透過型の液晶表示パネルと組み合わせることにより、広い方向から見易い液晶表示装置を製作することができ、しかも、液晶表示装置の消費電力の節減にも寄与することができる。
Even in the surface
ノートパソコン等のように複数人で同時に画面を見る可能性がある場合には、広い方向から画面が見えなければならず、出射光の指向性の広い面光源装置が必要となる。しかし、携帯電話に代表されるモバイル機器では、個人使用が前提であり、逆に、電車の中などで隣の人から見えないように指向性を狭くするほうが好ましい。特に、斜め方向には全く光を出射させないような面光源装置が望まれている。 When there is a possibility that a plurality of people can view the screen at the same time, such as a notebook computer, the screen must be seen from a wide direction, and a surface light source device with a wide directivity of the emitted light is required. However, mobile devices such as mobile phones are premised on personal use, and conversely, it is preferable to narrow the directivity so that it cannot be seen by neighboring people in a train or the like. In particular, a surface light source device that does not emit light in an oblique direction is desired.
また、斜め方向には全く光を出射させない方が、余分な出射光がなくなり、消費電力をより削減できる。あるいは、発光部の光を正面に集めて正面輝度を高くすることができ、いずれにしても面光源装置の効率(=輝度/消費電力)を高くすることができる。 Further, when no light is emitted in the oblique direction, there is no extra emitted light, and the power consumption can be further reduced. Or the light of a light emission part can be gathered in the front, and front brightness can be made high, and efficiency (= brightness / power consumption) of a surface light source device can be made high anyway.
しかしながら、第1の従来例のような面光源装置1のように拡散板を用いると、どうしても全方向に光が出射されてしまい、液晶表示装置から出射される光の範囲を狭くすることは困難であった。
However, if a diffusion plate is used as in the surface
また、第2の従来例のような面光源装置21では、発光部23から出射された光を導光板22内の全体に広げながら光の進む方向をそのまま導光板22に垂直な方向へ変換させて光出射面から出射させているだけであるので、特に光の指向角を狭くする工夫はなされていなかった。
Moreover, in the surface
また、第2の従来例のような面光源装置21にあっては、斜め上方から見たとき、図6に示すように発光部23を中心とする放射状の輝度ムラ(輝線)Rが部分的に見えていた。そのため、液晶表示装置等に用いた場合には、見る方向によっては当該輝度ムラRに妨げられて画像が見にくくなり、画像表示装置等の品質が低下するという問題があった。
In addition, in the surface
本発明は上記の従来例の解決課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、点光源を用いた面光源装置に生じる放射状の輝度ムラを低減させることのできる拡散板を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a diffusion plate capable of reducing radial luminance unevenness generated in a surface light source device using a point light source. There is to do.
本発明にかかる第1の拡散板は、発光位置と定める点を中心とする同心円方向で表面形状が変化する一方向に長い複数の凹凸部分を表面に有し、各凹凸部分の短手方向が、前記点に対して同心円方向を向き、前記凹凸部分の長手方向における長さが前記表面の辺の長さに比べて短くて前記凹凸部分が前記点を中心とする放射方向で不連続に形成されていることを特徴としている。 The first diffusion plate according to the present invention has a plurality of concave and convex portions that are long in one direction whose surface shape changes in a concentric direction centering on a point determined as a light emitting position, and the short direction of each concave and convex portion is The concavity is directed concentrically with respect to the point, the length of the uneven portion in the longitudinal direction is shorter than the length of the side of the surface, and the uneven portion is formed discontinuously in the radial direction centered on the point. It is characterized by being.
本発明にかかる第1の拡散板にあっては、発光位置と定める点を中心とする同心円方向で表面形状が変化する一方向に長い複数の凹凸部分を表面に有し、各凹凸部分の短手方向が、前記点に対して同心円方向を向き、前記凹凸部分の長手方向における長さが前記表面の辺の長さに比べて短くて前記凹凸部分が前記点を中心とする放射方向で不連続に形成されているので、導光板の光出射面から出射される光の半値全幅の狭い方向が発光位置と定める点(すなわち、点光源の位置)に対して同心円方向を向いている場合には、当該導光板とこの拡散板とを組み合わせることにより、導光板から出射され拡散板を透過した光の方位による指向性(半値全幅)の差が小さくなる。この結果、この拡散板を用いた面光源装置では、放射状の輝度ムラが低減される。また、液晶表示パネルと当該面光源装置とを組み合わせた液晶表示装置では、正面側においては任意の方向から画面を見やすくなる。 In the first diffusion plate according to the present invention, the surface has a plurality of concave and convex portions that are long in one direction whose surface shape changes in a concentric direction centering on a point determined as the light emission position. The hand direction is concentric with respect to the point, the length of the uneven portion in the longitudinal direction is shorter than the length of the side of the surface, and the uneven portion is not in the radial direction centered on the point. Since it is formed continuously, the direction in which the full width at half maximum of the light emitted from the light exit surface of the light guide plate is oriented concentrically with respect to the point determined as the light emission position (that is, the position of the point light source) By combining the light guide plate and the diffuser plate, the difference in directivity (full width at half maximum) due to the direction of light emitted from the light guide plate and transmitted through the diffuser plate is reduced. As a result, in the surface light source device using this diffusing plate, radial luminance unevenness is reduced. Further, in the liquid crystal display device in which the liquid crystal display panel and the surface light source device are combined, it is easy to see the screen from an arbitrary direction on the front side.
本発明にかかる第2の拡散板は、発光位置と定める点を中心として同心円状に区画された複数の輪帯状の領域と、それぞれの前記領域内において前記点を中心とする同心円方向で表面形状が変化し、かつ、一定の周期で同心円方向に配列された複数の凹凸部分からなる凹凸パターンとを表面に有し、隣接する前記輪帯状の領域どうしでは前記凹凸パターンの周期が異なることを特徴としている。 The second diffusion plate according to the present invention includes a plurality of ring-shaped regions concentrically divided around a point determined as a light emission position, and a surface shape in a concentric direction centering on the point in each of the regions. And has a concavo-convex pattern consisting of a plurality of concavo-convex portions arranged in a concentric direction at a constant period on the surface, and the period of the concavo-convex pattern is different between adjacent ring-shaped regions. It is said.
本発明にかかる第2の拡散板にあっては、発光位置と定める点を中心として同心円状に区画された複数の輪帯状の領域を有し、それぞれの輪帯状の領域内に形成された凹凸部分は発光位置と定めた点を中心とする同心円方向で表面形状が変化しているので、導光板の光出射面から出射される光の半値全幅の狭い方向が所定の1点(例えば点光源の位置)に対して同心円方向を向いている場合には、当該導光板とこの拡散板とを組み合わせることにより、導光板から出射され拡散板を透過した光の方位による指向性(半値全幅)の差が小さくなる。この結果、この拡散板を用いた面光源装置では、放射状の輝度ムラが低減される。また、液晶表示パネルと当該面光源装置とを組み合わせた液晶表示装置では、正面側においては任意の方向から画面を見やすくなる。
さらに、隣接する前記輪帯状の領域どうしでは凹凸パターンの周期が異なっているので、凹凸パターンによって小さなモアレ縞を発生させることができ、それによって各領域間で大きな周期のモアレ縞が生じるのを防ぐことができる。
また、本発明にかかる第2の拡散板においては、前記凹凸パターンの断面形状が断面波状、三角波状、台形、シリンドリカルレンズ状であってもよい。
The second diffuser plate according to the present invention has a plurality of annular zones concentrically centered around a point defined as the light emitting position, and the irregularities formed in each annular zone. Since the surface shape changes in a concentric direction centering on a point determined as the light emitting position, the direction in which the full width at half maximum of the light emitted from the light emitting surface of the light guide plate is narrow is a predetermined one point (for example, a point light source) If the light guide plate and this diffuser plate are combined, the directivity (full width at half maximum) due to the direction of the light emitted from the light guide plate and transmitted through the diffuser plate can be reduced. The difference becomes smaller. As a result, in the surface light source device using this diffusing plate, radial luminance unevenness is reduced. Further, in the liquid crystal display device in which the liquid crystal display panel and the surface light source device are combined, it is easy to see the screen from an arbitrary direction on the front side.
Furthermore, since the period of the concavo-convex pattern is different between adjacent ring-shaped areas, small moiré fringes can be generated by the concavo-convex pattern, thereby preventing the generation of large moiré fringes between the areas. be able to.
In the second diffusing plate according to the present invention, the concavo-convex pattern may have a cross-sectional wave shape, a triangular wave shape, a trapezoidal shape, or a cylindrical lens shape.
本発明にかかる面光源装置は、点光源と、前記点光源から導入した光を面状に広げて光出射面から出射させる導光板と、前記導光板の光出射面に対向させて配置された本発明にかかる拡散板とからなることを特徴としている。かかる面光源装置によれば、導光板から出射され拡散板を透過した光の方位による指向性(半値全幅)の差を小さくすることが可能になるので、放射状の輝度ムラを低減することが可能になる。また、液晶表示パネルと当該面光源装置とを組み合わせた液晶表示装置では、正面側においては任意の方向から画面を見やすくできる。 The surface light source device according to the present invention is arranged to face a point light source, a light guide plate that spreads light introduced from the point light source into a planar shape and emits the light from the light exit surface, and a light exit surface of the light guide plate. It is characterized by comprising the diffusion plate according to the present invention . According to such a surface light source device, it becomes possible to reduce the difference in directivity (full width at half maximum) due to the direction of light emitted from the light guide plate and transmitted through the diffuser plate, so that radial luminance unevenness can be reduced. become. Further, in a liquid crystal display device in which a liquid crystal display panel and the surface light source device are combined, the screen can be easily viewed from an arbitrary direction on the front side.
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り組み合わせることができる。 It should be noted that the above-described components of the present invention can be combined as much as possible.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図7は本発明の第1の実施形態による面光源装置31の構造を示す分解斜視図であり、図8はその概略断面図である。この面光源装置31は、主として導光板32、発光部33、反射板34、拡散プリズムシート35からなる。導光板32は、ポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の透明樹脂によって四角平板状に形成されており、裏面には光拡散パターン36が設けられている。また、導光板32のコーナー部の一箇所には、平面視でコーナー部を斜めにカットすることによって光入射面37が形成されている。
(First embodiment)
FIG. 7 is an exploded perspective view showing the structure of the surface
発光部33は、図示しないが、1個ないし数個のLEDを透明なモールド樹脂中に封止し、モールド樹脂の正面以外の面を白色樹脂で覆ったものであり、LEDから出射された光は、直接に、あるいはモールド樹脂と白色樹脂との界面で反射した後、発光部33の前面から出射される。この発光部33は、その前面が導光板32の光入射面37と対向する位置に配置されている。
Although not shown in the drawings, the
導光板32に形成されている光拡散パターン36の配列を図9に示す。本発明の実施形態の説明においては、導光板32の表面に垂直な方向にz軸を定め、光入射面37に隣接する2辺に平行な方向にそれぞれx軸及びy軸を定めるものとする。また、任意の方向に伝搬する光を考える際や任意の光拡散パターン36における反射を考える場合には、伝搬する光線を含み導光板32に垂直な面内で導光板32の表面に平行な方向にr軸を定め、あるいは、発光部33と当該光拡散パターン36とを結ぶ方向を含み導光板32に垂直な面内で導光板32の表面に平行な方向にr軸を定めるものとする。さらに、x軸とr軸とのなす角度をθとする。
An arrangement of the
導光板32の下面に形成されている光拡散パターン36は、発光部33(特に、内部のLED)を中心とする同心円状をした円弧の上に配列されており、各光拡散パターン36は導光板22の裏面を非対称な断面三角形状に凹設することによって直線状に形成されている。この断面三角形状をした光拡散パターン36における、発光部33に近い側の斜面の傾斜角としては、20°以内が望ましい。また、各光拡散パターン36は、発光部33を中心とする円弧の円周方向に沿って直線状に広がっており、各光拡散パターン36の反射面は、平面視で(z軸方向から見て)発光部33と当該光拡散パターン36とを結ぶ方向(r軸方向)と直交している。また、光拡散パターン36は、発光部33から遠くなるに従ってパターン密度が次第に大きくなるように形成されている。ただし、発光部23の近傍では、拡散パターン24のパターン密度はほぼ均一になっていても差し支えない。なお、導光板22の光入射面37には、発光部33から導光板32内に入る光の配向パターンを制御するために、レンズやプリズム等からなる光学素子44が形成されていてもよい。
The
反射板34は、表面にAgメッキによる鏡面加工を施されたものであり、導光板22の裏面全体に対向するように配置されている。
The reflecting
拡散プリズムシート35は、透明なプラスチックシート38の表面に透明な凹凸拡散板39を形成し、プラスチックシート38の裏面に透明なプリズムシート40を形成したものである。凹凸拡散板39及びプリズムシート40は、プラスチックシート38の上面に紫外線硬化樹脂を滴下し、スタンパで紫外線硬化樹脂を押圧してスタンパとプラスチックシート38の間に紫外線硬化型樹脂を押し広げた後、紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させること(Photo Polymerization 法)によって形成されている。
The
図10(a)(b)(c)は上記凹凸拡散板39の構造を説明するための説明図である。凹凸拡散板39は、図10(a)に示すように繰り返しパターン41をほぼ隙間無く左右上下に周期的に配列したものである。また、図10(b)に示すように、繰り返しパターン41は、図10(c)のような頂点が鈍った円錐形状をした凸部42をほぼ隙間無くランダムに並べたものである。1つの繰り返しパターン41の縦方向及び横方向の幅H、Wは、モアレ縞を防止するために液晶表示パネルの画素のサイズよりも大きくなっており、いずれも好ましくは100μm以上1mm以下としている。また、繰り返しパターン41を構成する凸部42の寸法は不揃いであって、外径Dが5μm以上30μm以下(特に、10μm程度のものが好ましい。)のものが望ましい。
FIGS. 10A, 10B and 10C are explanatory views for explaining the structure of the
この凹凸拡散板39は、拡散特性が特殊であるため、パターンの凹凸形状を正確に制御しなければならない。その場合、1つの凹凸パターンを周期的に配列するようにすれば、すべての凹凸パターンが同じ形状になるので、すべての凹凸パターンを同じように作製できて正確な凹凸形状ができる。しかし、このような方法では、液晶表示装置の画面にモアレ縞が発生したり、画素が目立ったりし易くなる。逆に、凹凸パターンをランダムに配置しようとすれば、凹凸パターンの形状やサイズを1個1個変化させなければならず、正確な形状を作製するのが困難になる。また、場所によって凹凸拡散板の特性が変化する恐れがある。そのため本発明の凹凸拡散板39では、ランダムな形状や寸法を有する凸部42をランダムに配置させて繰り返しパターン41を構成し、この繰り返しパターン41を周期的に配列することにより、モアレ縞等の発生を抑制しつつ凹凸拡散板39のパターン製作を容易にしている。
Since the
図11は上記プリズムシート40の構造を示す裏面側からの斜視図である。プリズムシート40は、断面が左右非対称な三角形をした円弧状プリズム43(図11では、円弧状プリズム43は誇張して大きく描いている。)を同心円状に配列したものであり、各円弧状プリズム43は発光部33のLEDの配置される位置を中心として円弧状に形成されている。
FIG. 11 is a perspective view showing the structure of the
なお、凹凸拡散板39とプリズムシート40は、この実施形態のように一体に形成されている必要はなく、別々に形成されていて、隙間をおいて配設されていてもよい。もっとも、この実施形態のようにプラスチックシート38に一体に形成されている方が、全体としての厚みが薄くなり、コストも安価になる利点がある。
The
次に、この面光源装置31における光pの挙動を図12、図13(a)(b)により説明する。図12は、導光板32の斜め上方から見たときの光の挙動を示す図、図13(a)は導光板32の断面(zr平面)における光の挙動を説明する図、図13(b)は図13(a)のX部拡大図である。発光部33から出射された光pは、光入射面37から導光板32内に入光する。光入射面37から導光板32に入射した光pは、導光板32内で放射状に広がって進むが、このとき導光板32内で広がる光pの各方位の光量は各方位における導光板32の面積に比例するようにして、光入射面37に設けられた光学素子44を設計しておくのが望ましい。具体的にいうと、図14に示すように、導光板32の側辺(x軸方向の側辺)からθの任意の方向に位置する広がりΔθの範囲内に出射される光量は、この範囲Δθに含まれる導光板面積(図14で斜線を施して示した領域の面積)に比例するようにしておくことが望ましく、これによって各方位における面光源装置31の輝度分布を均一にすることができる。
Next, the behavior of the light p in the surface
導光板32内に入射した光pは、導光板32の上面と下面とで全反射を繰り返しながら導光板32内を発光部33から遠ざかる方向(r軸方向)へ進んでいく。導光板32の下面に入射する光pは、断面三角形状をした光拡散パターン36で反射する度に導光板32の上面(光出射面45)への入射角γが小さくなり、光出射面45に全反射の臨界角よりも小さな入射角γで入射した光pは、光出射面45を透過して光出射面45に沿って導光板32の外部へ出射される。いずれの光拡散パターン36も、発光部33と各光拡散パターン36を結ぶ方向と直交するように配置されているので、導光板32内を伝搬している光pが光拡散パターン36で拡散されても、その光pは発光部33と当該光拡散パターン36とを結ぶ方向を含む導光板32に垂直な平面(zr平面)内では拡散されるが、導光板32の平面(xy平面)内では拡散されることなく直進する。
The light p incident on the
一方、導光板32の下面で反射されることなく下面を透過した光pは、導光板32の下面に対向している反射板34で正反射されて導光板32内に戻り、再び導光板32内を伝搬する。
On the other hand, the light p transmitted through the lower surface without being reflected by the lower surface of the
この結果、導光板32の光出射面45から出射される光の範囲はかなり制限されることになり、断面三角形状をした光拡散パターン36の傾斜角βが例えば12°であれば、光出射面45に垂直なzr平面における光の出射方向φは45°〜90°程度になる。
As a result, the range of light emitted from the
このように導光板32の光出射面45から出射される光は、θ方向には広がらず、またφ方向における指向角Δφも制限されるので、かなり狭い指向性を有する光となる。このようにして、光出射面45に沿って出射される広がりが小さくて指向性の強い光は、拡散プリズムシート35のプリズムシート40を透過することによって光出射面45に垂直な方向へ曲げられ、ついで拡散プリズムシート35の凹凸拡散板39によって拡散させられ、指向性を広げられる。
In this way, the light emitted from the
つぎに、拡散プリズムシート35の働きを説明する。まず、比較のため、拡散プリズムシート35を用いることなく、光出射面に垂直な方向へ光を出射させる場合を考える。拡散プリズムシート35を用いることなく光を垂直に出射させるためには、導光板の光拡散パターンにより光を垂直方向へ出射させなければならない。光拡散パターンによって光を垂直に出射させるためには、図15に示すように、光拡散パターン36Aの斜面の傾斜角を大きくする必要があり、発光部33に近い側の斜面の傾斜角βは50°になり、発光部33から遠い側の斜面の傾斜角ρは85°となる。図16は図15のような光拡散パターン36Aを形成された導光板32Aを用いた場合の、zr平面における指向性を示す図であって、横軸はzr平面内でz軸から測った角度φを示し、縦軸が光強度を表している。図16から分かるように、この場合の指向性は発光部33に近い側(φ<0)と発光部33から遠い側(φ>0)とで非対称となっており、発光部33から遠い側でかなりブロードになっている。ちなみに、強度がピーク値の半分になる角度φ(半値幅)は、光源に近い側では約−13°であるのに対し、光源から遠い側では約26°となっている。なお、zr平面に垂直でz軸に平行な平面内における光強度の半値幅は約5°である(図18参照)。
Next, the function of the
図17は図16のような指向性を持つ光を表している。図17に示すように、光出射面45Aから出射した光(斜線を施した領域は光の出射される領域を表わしている。以下同様。)は、φ方向ではΔφの範囲に広がっており、ω方向ではΔωの範囲に広がっており(zr平面に垂直でz軸を含む平面zθ平面内において、z軸となす角度をωとし、ω方向における光の指向角をΔωとする。)、φ方向の指向角Δφはω方向の指向角Δωに比較してかなり広くなっている。しかも、図17に示すように、導光板32A内をr1方向に伝搬した後に光出射面45Aから出射した光と、導光板32A内をr2方向に伝搬した後に光出射面45Aから出射した光とでは、広い指向角Δφの方向が異なっている。そのため、点Pの方向から面光源装置を見ると、導光板32A内をr1方向に伝搬していた光は見えるが、r2方向に伝搬していた光は見えず、導光板32Aに図6のような放射状の輝度ムラRが見えることになる。
FIG. 17 shows light having directivity as shown in FIG. As shown in FIG. 17, the light emitted from the
なお、図15のような比較例の導光板32Aの上に拡散板を置いても、放射状の輝度ムラが消えることはなかった。また、このような導光板32Aでは、φ=±10°の範囲内に含まれる光量は全体の約30%となっており、放射状の輝度ムラを和らげるために、この導光板32A上に拡散板をおくと、急激に光出射効率が低下した。
Even when a diffusion plate was placed on the
これに対し、導光板32の上にプリズムシート40を置く場合には、光拡散パターン36によって光を垂直方向へ出射させる必要はなく、光出射面45に沿って出射された光をプリズムシート40によって垂直な方向へ曲げることになる。図18は導光板32の上に置かれたプリズムシート40を透過した光のω方向の指向性とφ方向の指向性とを示す図であって、いずれも対称なプロファイルを示している。図18から分かるように光強度がピーク値の半分となる角度(半値幅)は、ω方向では約5°であるのに対し、φ方向では約15°となっており、プリズムシートを用いない比較例と比べてφ方向の光の指向角Δφが狭くなっている。
On the other hand, when the
このように、発光部33を中心とする円弧状プリズム43からなるプリズムシート40を用いると、図19に示すように、プリズムシート40を通過した光の指向性は、ω方向では変化がないが、φ方向では光が集められて、φ方向の指向性が狭くなる。よって、ω方向の指向角Δωとφ方向の指向角Δφとの差Δφ−Δωが小さくなり、放射状の輝度ムラが低減されることになる。
As described above, when the
しかし、実際には、プリズムシート40のみでは、ω方向の指向性とφ方向の指向性との差を十分に小さくすることができず(ω方向の半値全幅が10°、φ方向の半値全幅が30°であるから、半値全幅で20°の差がある。)、放射状の輝度ムラが低減されたとはいっても、まだ輝度ムラが強く見えている。また、ω方向における光の広がり(半値幅)は5°程度と狭く、ω方向でもっと光を広げてやらないと、一般的な用途には使用できない。
However, in actuality, the
図20に示すように、冷陰極管や図1の発光部3のような線状光源33Bを用いた面光源装置31Bにおいては、導光板32B表面に沿って光を出射させ、これをプリズムシート40Bで垂直方向へ偏向させる方式のものが提案されている(例えば、特開平11−84111号公報等)。この場合、プリズムシート40Bのプリズム43Bが伸びている方向は線状光源33Bと平行であり、図21に示すように、プリズム43Bと平行なx軸方向における指向角Δφxは、プリズム43Bと直交するy軸方向における指向角Δφyに比べてかなり広くなっており、指向角の異方性が大きかった。しかし、このような面光源装置31Bでは、指向角の異方性の方向が光出射面45B上の位置によって変化しないので、放射状の輝度ムラは発生していなかった。
As shown in FIG. 20, in a surface
これに対し、本発明の面光源装置31では、点光源状の発光部33から放射状に出射された光を、導光板32の下面に同心円状に形成された光拡散パターン36で拡散反射させることによって光出射面45から出射させるので、光出射面45上の位置によって出射光の指向性異方性が異なり、放射状の輝度ムラが発生する。すなわち、放射状の輝度ムラは、点光源状の発光部33と同心円状の光拡散パターン36を有する面光源装置に特有の課題であり、本発明はかかる輝度ムラを改善しようとするものである。
On the other hand, in the surface
また、図20に示した面光源装置31Bでは、プリズムシート40Bのプリズム長さ方向(x軸方向)で光の指向性が広くなっているのに対し、本発明の面光源装置31では、プリズムシート40のプリズム長さ方向(θ方向)で光の指向性が狭くなっており、面光源装置31Bとは全く逆になっている。つまり、本発明の方式では、光の指向性をプリズム長さ方向で広げ、これと垂直な方向で狭くする必要があるが、こうすると、図20の面光源装置31Bでは余計に指向角の異方性が大きくなり、プリズム長さ方向では余分な光が増加し、これに垂直な方向では必要な視野角がとれないという全く逆の結果となる。このように本発明は独自の方式の面光源装置に発生する問題を解決しようとするものである。
In the surface
つぎに、本発明の面光源装置31に用いられている凹凸拡散板39の作用効果について説明する。比較のため、まず凹凸拡散板として、通常用いられている一般的な拡散板を用いた場合を説明する。一般的な拡散板としては、平行光を垂直入射させたときの指向性が図22のようなもの(半値全幅が10°のもの)を用いた。この一般的な拡散板をプリズムシート40の上に置いた場合には、ω方向及びφ方向の指向性は、図23に示すようになった。ここでωとは、zθ平面においてz軸となす角度をいい、φとはzr平面においてz軸となす角度をいうものとする。ω方向及びφ方向の半値全幅Δω、Δφはそれぞれ
Δω=20°
Δφ=33°
であって、その差は、
Δφ−Δω=13°
となり、プリズムシート40のみの場合と比較して半値全幅の差が38%低減している。このため放射状の輝度ムラはある程度低減しているが、これでもまだ輝度ムラがよく見えている。また、実際に有効な方向に出射される光を考えると、半値全幅Δω=20°内に約23%の光が含まれている。つまり、77%もの光が無駄になっている。また、垂直方向からω=2.5°離れると、輝度が20%近く低下しており、左右の目で輝度が異なるように見えて見にくいという問題がある。
Below, the effect of the uneven |
Δφ = 33 °
And the difference is
Δφ−Δω = 13 °
Thus, the difference in full width at half maximum is reduced by 38% compared to the case of the
これに対し、図10に示したような凹凸拡散板39に平行光を垂直入射させたときの指向性は図24のようになる。この凹凸拡散板39をプリズムシート40の上に置いた場合には、ω方向及びφ方向の指向性は、図25に示すようになる。すなわち、ω方向及びφ方向の半値全角Δω、Δφはそれぞれ
Δω=20°
Δφ=29°
となり、その差は、
Δφ−Δω=9°
となり、プリズムシート40のみの場合と比較して半値全幅の差が58%低減している。このため放射状の輝度ムラをかなり減少させることができる。また、もっとも狭い方向における半値全幅Δω=20°内に含まれる光量は全光量の約30%となっており、無駄な光が70%まで減少する。このため垂直方向の輝度は、一般的な拡散板に比べて20%程度向上しており、また、垂直方向からω=5°離れた場所での輝度低下率が10%を切っており、輝度ムラによる見にくさはほぼ解消されている。
On the other hand, the directivity when parallel light is vertically incident on the
Δφ = 29 °
And the difference is
Δφ−Δω = 9 °
Thus, the difference in full width at half maximum is reduced by 58% compared to the case of the
この理由を説明する。導光板32から出射される光は、図26(a)に示すように少しなだらかなプロファイルを示している。これに対し、凹凸拡散板の拡散特性(垂直入射光に対する指向性)が図26(b)に示すように、導光板出射光と同じようになだらかなプロファイルを有している場合、導光板から出て凹凸拡散板を透過した光はより一層なだらかとなり、そのプロファイルは図26(b)´のようになる(ちょうど、自己相関で中心が鋭くなる現象に似ている。)。このような指向性では、ω方向である程度光を広げようとすると、非常に強い拡散が必要となり、φ方向にも広がってしまい、Δφ−Δωはそれほど小さくならない。また、斜め方向の無駄な光も増加することになる。
The reason for this will be explained. The light emitted from the
これに対し、図26(c)に示すように凹凸拡散板の拡散特性が矩形に近い場合には、導光板から出て凹凸拡散板を透過した光のプロファイルは、図26(c)´に示すように矩形に近くなる。このような比較的小さな拡散でΔωが大きく広がるのに対し、Δφはそれほど広がらないため、Δφ−Δωが小さくなる。たとえば、導光板のω方向における指向角Δω(図27(b)に示す。)より十分大きく、かつ、導光板のφ方向における指向角Δφ(図27(b)´に示す。)より十分小さい図27(a)のような拡散特性を有する拡散板を導光板の上に置いた場合、ω方向において凹凸拡散板を透過した光の指向角Δωは、図27(c)に示すように、導光板から出射される光の指向角よりも広い拡散特性を有する拡散板の指向性に依存する。これに対し、φ方向では導光板から出射されている光の指向性は、図27(b)´のようにもともと広がっているので、凹凸拡散板を透過した光の指向性は、図27(c)´に示すように中心と端の部分が少しなだらかになるだけで半値幅は変わらない。そのため、導光板から出射される光の指向角がω方向では狭く、φ方向では広いような場合には、拡散の小さな拡散板を用いることでΔφ−Δωを小さくする効果がある。 On the other hand, as shown in FIG. 26 (c), when the diffusing characteristic of the uneven diffusion plate is close to a rectangle, the profile of light that has passed through the uneven diffusion plate from the light guide plate is shown in FIG. 26 (c) ′. It becomes close to a rectangle as shown. While Δω greatly spreads with such relatively small diffusion, Δφ does not spread so much, so Δφ−Δω becomes small. For example, the directivity angle Δω in the ω direction of the light guide plate (shown in FIG. 27B) is sufficiently larger than the directivity angle Δφ in the φ direction of the light guide plate (shown in FIG. 27B ′). When a diffusion plate having diffusion characteristics as shown in FIG. 27A is placed on the light guide plate, the directivity angle Δω of light transmitted through the uneven diffusion plate in the ω direction is as shown in FIG. It depends on the directivity of the diffusion plate having a diffusion characteristic wider than the directivity angle of the light emitted from the light guide plate. On the other hand, in the φ direction, the directivity of the light emitted from the light guide plate is originally widened as shown in FIG. 27 (b) ′. Therefore, the directivity of the light transmitted through the uneven diffusion plate is as shown in FIG. c) As shown at ', the half width is not changed, only the center and the edge become slightly gentle. Therefore, when the directivity angle of light emitted from the light guide plate is narrow in the ω direction and wide in the φ direction, there is an effect of reducing Δφ−Δω by using a diffusion plate with small diffusion.
さらには、図26(d)に示すように、導光板に垂直な方向を挟んで両側にピークを持つような拡散特性の場合には、導光板から出て凹凸拡散板を透過した光のプロファイルは、図26(d)´に示すようにさらに矩形に近くなり、必要な角度内に入る光の割合が増える。 Furthermore, as shown in FIG. 26 (d), in the case of diffusion characteristics having peaks on both sides across the direction perpendicular to the light guide plate, the profile of the light that has exited the light guide plate and passed through the uneven diffusion plate Is closer to a rectangle as shown in FIG. 26 (d) ', and the proportion of light that falls within the required angle increases.
なお、出射光の指向性をθ方向ないしω方向で広げるためには、図28(a)(b)(c)に示す光拡散パターン36Cのように、θ方向に沿って湾曲させる方法も考えられる。なお、ここでθ軸はzr平面に垂直な方向にとっている。しかし、このような方法では、図29に示すように、光拡散パターン36Cに当たって偏向する光pのうち、図29に破線で示す光pのように光拡散パターン36Cに当たる角度が大きいものは一度で出射されるが、図29に実線で示す光pのように、最初に光拡散パターン36Cに当たる角度が小さいものでは複数回光拡散パターン36Cで反射された後に導光板32Cから出射されるので、θ方向での広がりが大きくなり、発光部33Cから離れるほど出射される光pのθ方向における広がりが大きくなってしまうという問題がある。本発明の面光源装置31では、光拡散パターン36は直線状をしているので、このような問題がない。
In order to widen the directivity of the emitted light in the θ direction or the ω direction, a method of bending along the θ direction as in the
また、図28(a)(b)(c)のような光拡散パターン36Cであると、導光板32Cに垂直な方向から見た時、1回目に光拡散パターン36Cに当たった後、光の進行方向が曲がるので、均一な輝度となるように設計することが困難になる。よって、光拡散パターン36Cによるθ方向での偏向角をあまり大きくすることはできず、この偏向角を大きくすると、本発明で考えているように光を放射状にまっすぐ広げて同心円状のパターンで出射させる方式とは異なったものとなり、光を拡散させて広げる通常の方式になってしまう。zr平面内における偏向角とxy平面内における偏向角とは、平均して4:1(望ましくは、10:1)程度あったほうがよいが、上記のような理由により図28(a)(b)(c)のような光拡散パターン36Cでは、このような偏向角を実現することは困難である。
Further, in the case of the
本発明の上記実施形態では、光拡散パターン36は、断面三角形状をしていたが、光拡散パターン36の断面形状は、図30に示すように、断面円弧状ないし断面半円状をしていても差し支えない。しかし、断面円弧状ないし断面半円状の光拡散パターン36では光出射面45から出射される光のφ方向の指向角Δφが広がるので好ましくない。同様な理由から、断面三角形状の光拡散パターン36の場合でも、傾斜角βの異なる光拡散パターン36を混在させることも好ましくない。また、光拡散パターン36を用いる代わりに、ホログラム等で拡散させることによって導光板32内の光を光出射面45から出射させるようにしてもよい。
In the above embodiment of the present invention, the
また、導光板32内の光を光出射面45から出射させる方法としては、図31に示すように、発光部33から遠い側で薄くなったくさび型の導光板32を用いてもよい。しかし、平面視四角形の導光板32では発光させる導光板面積がθ方向によって異なり(図14参照)、また発光部33からの出射される光量も方位(角度θ)によって異なっているので、導光板32をくさび形状にするのみでは光出射面45を均一に光らせることは不可能である。導光板32をくさび形状にするだけで均一に発光させようとすれば、導光板32の平面形状が複雑な形状にならざるを得ない。よって、導光板32をくさび形状にする場合でも、光拡散パターン36と組み合わせる必要がある。
As a method for emitting the light in the
(第2の実施形態)
図32は本発明の別な実施形態による面光源装置51の構造を示す斜視図である。また、図33(a)はこの面光源装置51に用いられている拡散プリズムシート52の凹凸拡散板53を示す平面図、図33(b)は図33(a)のY部拡大図、図33(c)は図33(b)のZ−Z線断面図である。この面光源装置51においては、導光板32、発光部33及び反射板34の構造は第1の実施形態で説明したものと同じである。
(Second Embodiment)
FIG. 32 is a perspective view showing the structure of a surface
拡散プリズムシート52は、表面に凹凸拡散板53を形成され、裏面にプリズムシート40を形成されたものであり、プリズムシート40は第1の実施形態で説明したもの(図11参照)と同じものである。凹凸拡散板53は、プリズムシート40を透過した光をω方向にのみ拡散させるようにしている。すなわち、図33(a)に示すように、凹凸拡散板53は、発光部33を中心とする幅Λrの同心円状をした輪帯状の領域54a、54b、…に区分されており、各領域54a、54b、…内には、図33(b)(c)に示すように、その幅Λrよりも十分に小さい周期Λθでθ方向に沿って正弦波状の凹凸パターン55が形成され、隣接する領域54a、54b、…どうしでは周期Λθを少し異ならせている。例えば、領域54a、54b、…の幅をΛr=100μmとし、凹凸パターン55のパターン周期については、Λθ=9μmとΛθ=10μmとに交互に変化させている。これは隣接する領域54a、54b、…間で凹凸パターン55による目に見える大きな周期のモアレ縞を予防させるため、故意に小さなモアレ縞を発生させるためである。もちろん、モアレ縞を抑制するため、領域54a、54b、…の幅Λrや凹凸パターン55の周期Λθをランダムに変化させてもよい。
The
領域54a、54b、…の境界では周期Λθが変化するため、この付近ではφ方向にも光が少し拡散させられるが、Λr>>Λθとすることにより、φ方向の拡散を小さくしてほとんどω方向の拡散となるようにすることができる。また、凹凸パターン55の断面形状は、図33(c)に示したような断面波状のものに限らず、三角波状や台形、シリンドリカルレンズアレイ状などの断面のものであってもよい。
Since the period Λθ changes at the boundary between the
図34はこの実施形態で用いられている凹凸拡散板53に垂直に平行光を入射させたときのω方向及びφ方向における拡散特性を示す図であって、横軸はz軸から計った角度(ω、φ)を表わし、縦軸は光強度を表わしている。図34から分かるように、この凹凸拡散板53はω方向では大きな拡散性を有しているが(半値全幅Δω=20°)、φ方向ではほとんど拡散性を有していない。
FIG. 34 is a diagram showing diffusion characteristics in the ω direction and φ direction when parallel light is incident on the
図35はこの凹凸拡散板53を第1の実施形態で説明したような導光板32の上に置いたときのω方向及びφ方向における光の指向角を示す図であって、横軸はz軸から計った角度(ω、φ)を表わし、縦軸は各方向へ出射される光の強度を表わしている。図35から分かるように、この場合に凹凸拡散板53を透過した光は、ω方向では半値全幅がΔω=20°くらいになっており、φ方向では半値全幅Δφ=26°くらいになっており、その差は
Δφ−Δω=6°
となっており、プリズムシート40のみの場合と比較して半値全幅の差が71%低減している。このため、放射状の輝度ムラはほとんど見えなくなっている。
FIG. 35 is a diagram showing the directivity angles of light in the ω direction and φ direction when the
As compared with the case of the
また、図35の特性では、半値全幅Δω=20°の範囲内に含まれる光量は全光量の44%となり、無駄な光が56%に低減される。これによって、面光源装置51における垂直方向の輝度は通常の拡散板に比較して45%上昇している。
In the characteristics shown in FIG. 35, the amount of light included in the range of the full width at half maximum Δω = 20 ° is 44% of the total amount of light, and unnecessary light is reduced to 56%. As a result, the luminance in the vertical direction in the surface
(第3の実施形態)
図36は本発明のさらに別な実施形態に用いられている凹凸拡散板のプリズムシート56のzr平面における断面形状を表わしている。このプリズムシート56では、そのプリズム断面における斜面のうち、発光部33から遠い側の斜面(反射面)58を中途で突出するように折り曲げることによってφ方向における指向性を狭くし、垂直方向の輝度を向上させると共に放射状の輝度ムラを低減させている。
(Third embodiment)
FIG. 36 shows a cross-sectional shape in the zr plane of the
図37はプリズムシート56を透過した光のφ方向における指向性を表わした図であって、横軸はz軸から図った角度φを表わし、縦軸は光強度を表わしている。これは図36に示すように発光部33に近い側の斜面(入射面)57の傾斜角δ=74°、発光部33から遠い側の斜面58のうち下部の傾斜角ε=56°、その上部の傾斜角ζ=59°、プリズム部分の高さT2=31.2μm、発光部33から遠い側の斜面58における突出部分よりも上部の斜面の高さT1=18.7μmとしたプリズムシート56によりシミュレーションした結果である。図37によれば、φ方向における半値幅はΔφ/2=±11°となっており、斜面58の途中を折り曲げていない場合と比較して半値幅が25%小さくなっている。また、半値全幅Δφr=20°の範囲に含まれる光量は、全光量の48%となっており、垂直方向の効率が良好となっている。
FIG. 37 is a diagram showing the directivity in the φ direction of light transmitted through the
この理由は次のように考えられる。第1の実施形態のように、発光部33から遠い側の斜面(反射面)38が平面となっている場合には、プリズムシート40を垂直方向から見たときに光って見えるのは、図38に示すように、Saの領域のみで他の領域Sb、Scは暗くなっている。しかも、斜面38の領域Sbに当たった光は、図38に破線で示すように、斜め方向へ偏向されるので、放射状の輝度ムラや垂直方向における輝度低下の原因になる。よって、図38に示すようなプリズムシート40の場合には、垂直に光が出射される領域の割合は、
Sa/So=38% (ただし、So=Sa+Sb+Sc)
しかなかった。
The reason is considered as follows. As in the first embodiment, when the slope (reflecting surface) 38 on the side far from the
Sa / So = 38% (However, So = Sa + Sb + Sc)
There was only.
これに対し、この実施形態のプリズムシート56のように斜面58が屈曲している場合には、図39に破線で示すように、斜面58の領域Sbに当たった光も垂直な方向へ偏向されるので、輝度ムラや垂直方向での輝度低下などの問題が解消される。つまり、プリズムシート56に垂直な方向から見て光って見える領域をSaとSbに広げることで、放射状の輝度ムラや垂直方向における効率の低下を抑制することができる。このようなプリズムシート56によれば、光っている領域の割合は、
(Sa+Sb)/So=69% (ただし、So=Sa+Sb+Sc)
となる。
On the other hand, when the
(Sa + Sb) / So = 69% (However, So = Sa + Sb + Sc)
It becomes.
プリズムシート及び凹凸拡散板を透過した光を面光源装置に垂直な方向から見たとき、光っている領域の面積が50%(望ましくは、60%)を超えると、面光源装置としてかなり好ましい特性が得られるので、このようなプリズムシートによれば良好な特性が得られることになる。 When the light transmitted through the prism sheet and the uneven diffusion plate is viewed from the direction perpendicular to the surface light source device, if the area of the shining area exceeds 50% (preferably 60%), it is a considerably preferable characteristic as a surface light source device. Therefore, according to such a prism sheet, good characteristics can be obtained.
また、垂直方向へ出射される光量を増加させるためのプリズムシートの構造としては、これ以外にも種々考えることができる。図40に示すものは、発光部33から遠い側の斜面58を曲面状に湾曲させたプリズムシート59である。また、図41に示すプリズムシート60のように、発光部33に近い側の斜面57を凸状に湾曲させることにより、垂直方向で光っている領域の面積を増加させることもできる。
Various other structures can be considered as the prism sheet structure for increasing the amount of light emitted in the vertical direction. What is shown in FIG. 40 is a
さらには、図42に示すプリズムシート61のように、発光部33から遠い側の斜面58の傾斜角εを大きくすることにより、斜面58により発光部33側へ反射された光を発光部33に近い側の斜面57で再度反射させることにより、垂直な方向へ偏向させ、これによって垂直方向で光っている領域の面積を増加させることもできる。例えば、発光部33から遠い側の斜面58の傾斜角ε=56°、発光部33に近い側の斜面57の傾斜角δ=85°とした場合には、φ方向における指向特性は図43に示すようになり、その半値幅Δφ/2は11.5°となっており、もとの場合と比べて半値幅が約21%小さくなっている。また、半値全幅Δφ=20°の範囲内に含まれる光量は全光量の51%となり、光の利用効率が向上している。更に、垂直な方向から見たとき光って見える領域の面積比率は82%となっている。
Further, as shown in the
なお、図示しないが、本実施形態におけるプリズムシートを備えた面光源装置に配置する光源は、点光源に限ることなく、線状光源であってもよい。 Although not shown, the light source disposed in the surface light source device including the prism sheet in the present embodiment is not limited to a point light source, and may be a linear light source.
点光源を複数個配置した場合や線光源の場合においても(ただし、特開平11−84111号公報に開示されているように、光源の方向にも光が多く出射される場合は除く。)、わざと片方の指向性を狭くしたい時などには、このプリズムシートは有効である場合があり、第1の実施形態で示したような点光源から出射された光を放射状に広げて光出射面から出射させる導光板に限定するものではない。 Even in the case where a plurality of point light sources are arranged or in the case of a line light source (however, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-84111, a case where a large amount of light is emitted also in the direction of the light source is excluded). This prism sheet may be effective when intentionally reducing the directivity of one side. The light emitted from the point light source as shown in the first embodiment is radially spread out from the light exit surface. It is not limited to the light guide plate to be emitted.
(液晶表示装置)
図44は本発明の面光源装置を用いた液晶表示装置の構造を示す概略断面図である。この液晶表示装置71は、透過型の液晶表示パネル80と本発明にかかる面光源装置72とからなり、面光源装置72は、拡散プリズムシート73、導光板74、反射板75及び点光源状の発光部76から構成されている。
(Liquid crystal display device)
FIG. 44 is a schematic sectional view showing the structure of a liquid crystal display device using the surface light source device of the present invention. The liquid
しかして、発光部76から出射された光は、導光板74内に導入されて導光板74内の全体に広げられ、導光板74の光出射面77からほぼ光出射面77に沿った方向へ出射される。導光板74から出射された光は、拡散プリズムシート73の凹凸拡散板78を透過することによって面光源装置72に垂直な方向に偏向され、拡散プリズムシート73のプリズムシート79で指向角を広げられた後、液晶表示パネル80を照明する。
Thus, the light emitted from the
この結果、面光源装置72には輝度ムラが生じにくくなるので、液晶表示装置71の画面が見やすくなる。また、指向角を比較的狭い状態に保ったままで、指向角の広い方向と指向角の狭い方向における指向性の差を小さくできるので、液晶表示装置71は正面からは見やすいが、斜め方向からは見にくくなり、携帯端末等に適した指向性が得られる。さらに、各方向における指向性の差が小さくなるので、任意の方向から画面を見やすくなる。
As a result, luminance unevenness hardly occurs in the surface
32 導光板
33 発光部
34 反射板
40 プリズムシート
51 面光源装置
52 拡散プリズムシート
53 凹凸拡散板
54a、54b、… 輪帯状の領域
55 正弦波状の凹凸パターン
32
Claims (4)
前記点光源から導入した光を面状に広げて光出射面から出射させる導光板と、
前記導光板の光出射面に対向させて配置された請求項1ないし3のいずれか1項に記載の拡散板と、
からなる面光源装置。 A point light source,
A light guide plate that spreads light introduced from the point light source into a planar shape and emits the light from a light exit surface;
The diffusing plate according to any one of claims 1 to 3, wherein the diffusing plate is disposed so as to face a light emitting surface of the light guide plate.
A surface light source device comprising:
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