JP5254583B2 - Light distribution device and backlight device using the same - Google Patents

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Description

本発明は、配光装置およびこれを用いたバックライト装置に関する。   The present invention relates to a light distribution device and a backlight device using the same.

光源から放射される光の方向を制御して所望の指向性を与える配光装置の適用例として、例えば、透過型液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)などに使用されるバックライト装置(以下単に「バックライト」ともいう)がある。液晶ディスプレイ自体は、IT時代の表示デバイスとして、今日、パソコンや携帯電話をはじめ多くの電子機器に不可欠なものとなっている。なお、本明細書では、以下、バックライトを必要とする透過型液晶ディスプレイ(LCD)および透過型LCDパネルを、単に「液晶ディスプレイ(LCD)」および「LCDパネル」と呼ぶことにする。   As an application example of a light distribution device that gives a desired directivity by controlling the direction of light emitted from a light source, for example, a backlight device (hereinafter simply referred to as a liquid crystal display (LCD)) or the like. Also called “backlight”. The liquid crystal display itself is indispensable for many electronic devices such as personal computers and mobile phones as a display device in the IT era. In the present specification, hereinafter, a transmissive liquid crystal display (LCD) and a transmissive LCD panel that require a backlight are simply referred to as “liquid crystal display (LCD)” and “LCD panel”.

図21は、従来の液晶ディスプレイの一般的な構造を示す概略断面図であり、図22は、図21のLCDパネルの表面構造を示す概略平面図である。   FIG. 21 is a schematic sectional view showing a general structure of a conventional liquid crystal display, and FIG. 22 is a schematic plan view showing a surface structure of the LCD panel of FIG.

図21に示すように、従来の液晶ディスプレイ1は、一般に、大別して、LCDパネル10およびバックライト20で構成されている。LCDパネル10は、2枚のガラス基板11、12の間に液晶セル13とカラーフィルタ14をそれぞれ規則正しく配列し、かつ、その2枚のガラス基板11、12の表面にそれぞれ1枚ずつ、計2枚の偏光シート(偏光フィルムや偏光膜とも呼ばれる)15、16を貼り付けた構造をしている。バックライト20は、通常、赤(R)、緑(G)、青(B)(以下「RGB」と略記する)の3原色の色成分を含む白色光を発する白色光源である。カラーフィルタ14は、透過させるべき光の色に応じて、赤(R)のカラーフィルタ14aと、緑(G)のカラーフィルタ14bと、青(B)のカラーフィルタ14cの3種類がある。各液晶セル13は、光の開閉機能を有し、図示しない制御素子(トランジスタなど)によって制御される。3つの液晶セル13によって1画素が構成される。   As shown in FIG. 21, the conventional liquid crystal display 1 is generally composed of an LCD panel 10 and a backlight 20. The LCD panel 10 regularly arranges the liquid crystal cells 13 and the color filters 14 between the two glass substrates 11 and 12, and one on each of the surfaces of the two glass substrates 11 and 12. It has a structure in which a single polarizing sheet (also called a polarizing film or a polarizing film) 15 and 16 is attached. The backlight 20 is normally a white light source that emits white light including three primary color components of red (R), green (G), and blue (B) (hereinafter abbreviated as “RGB”). There are three types of color filters 14, a red (R) color filter 14 a, a green (G) color filter 14 b, and a blue (B) color filter 14 c, depending on the color of light to be transmitted. Each liquid crystal cell 13 has a light opening / closing function and is controlled by a control element (transistor or the like) (not shown). One liquid crystal cell 13 constitutes one pixel.

この構造において、バックライト20から出た白色光30は、パネル裏側の全面に照射される。この照射光は、偏光シート15および液晶セル13を通過し、RGBのカラーフィルタ14a〜14cのいずれかをそれぞれ通過する。カラーフィルタ14a〜14cを透過したRGBの光の強弱の混合によって1画素が構成される。換言すれば、1組のRGBのカラーフィルタ14a〜14cに対応する3つの液晶セル13によって、1画素が構成される。   In this structure, the white light 30 emitted from the backlight 20 is irradiated to the entire surface on the back side of the panel. The irradiation light passes through the polarizing sheet 15 and the liquid crystal cell 13, and passes through any of the RGB color filters 14a to 14c. One pixel is formed by mixing the intensity of RGB light transmitted through the color filters 14a to 14c. In other words, one pixel is constituted by the three liquid crystal cells 13 corresponding to the set of RGB color filters 14a to 14c.

バックライト20の照射光は、液晶セル13を透過するが、液晶セル13以外は透過しない。よって、液晶セル13の領域は光透過領域17となり、液晶セル13以外の領域は光非透過領域18となる。光透過領域17は、透過する光の色に応じて、赤(R)の光透過領域17aと、緑(G)の光透過領域17bと、青(B)の光透過領域17cとがある。開口部(光透過領域17)以外の光非透過領域18に照射された光31は、吸収され、エネルギー損失となる。例えば、一般的なTFTパネルの場合、パネル開口率は50%程度であるため、光非透過領域18は全体面積の50%程度となり、光エネルギーは50%程度の損失を伴う。   Irradiation light from the backlight 20 passes through the liquid crystal cell 13 but does not pass through other than the liquid crystal cell 13. Therefore, the area of the liquid crystal cell 13 becomes the light transmission area 17, and the area other than the liquid crystal cell 13 becomes the light non-transmission area 18. The light transmission region 17 includes a red (R) light transmission region 17a, a green (G) light transmission region 17b, and a blue (B) light transmission region 17c according to the color of the transmitted light. The light 31 irradiated to the light non-transmissive region 18 other than the opening (light transmissive region 17) is absorbed and causes energy loss. For example, in the case of a general TFT panel, since the panel aperture ratio is about 50%, the light non-transmissive region 18 is about 50% of the entire area, and the light energy is accompanied by a loss of about 50%.

また、従来のバックライト20では、通常、白色光を使用している。白色光は、RGBの3原色の色成分を含んでいる。従来の液晶ディスプレイ1では、RGBの3色のカラーフィルタ14a〜14bに白色光を照射し、該当色以外の色を遮断して該当色のみをLCDパネル10の表面を透過させることにより、目的の色を得ている。例えば、1画素の中の赤(R)に対応する液晶セル13の部分(赤の光透過領域17a)にも、RGBのスペクトルを同時に含む白色光が照射されるが、赤(R)のカラーフィルタ14aによって赤(R)のスペクトル部分のみが透過光となる。このとき、元の光エネルギー(光透過領域17aに照射された光エネルギー)は、2/3の光エネルギーを失う。この事情は、光の色成分が緑(G)と青(B)の場合にも同様である。   In addition, the conventional backlight 20 usually uses white light. White light includes RGB color components of the three primary colors. In the conventional liquid crystal display 1, the three color filters 14a to 14b of RGB are irradiated with white light, the colors other than the corresponding color are blocked, and only the corresponding color is transmitted through the surface of the LCD panel 10, thereby achieving the target Getting color. For example, a portion of the liquid crystal cell 13 corresponding to red (R) in one pixel (red light transmission region 17a) is also irradiated with white light including RGB spectrum at the same time, but the color of red (R) Only the red (R) spectral portion becomes transmitted light by the filter 14a. At this time, the original light energy (light energy applied to the light transmission region 17a) loses 2/3 light energy. This situation is the same when the light color components are green (G) and blue (B).

このように、従来のバックライト20を用いた場合、光透過領域17において、偏光シート15を透過した白色光の全スペクトルの2/3の光が原理的に遮断されている。したがって、この場合、光透過領域17に照射された光は、その光エネルギーの2/3を失っている。このことから、偏光シート15透過後の光について、光非透過領域18での光エネルギー損失も含めて、有効に利用されている光エネルギー効率は、約1/6(=1/2×1/3)に過ぎない。一般的な液晶ディスプレイの場合、光エネルギーの透過率は8%程度であり、偏光シートによる光エネルギー損失は50%程度であるため、偏光シートによる光エネルギー損失を除いた実質的な光エネルギー効率は、16%程度(約1/6)となる。この数字から、上記の分析が妥当であることがわかる。   As described above, in the case where the conventional backlight 20 is used, in the light transmission region 17, 2/3 of the entire spectrum of white light transmitted through the polarizing sheet 15 is blocked in principle. Therefore, in this case, the light applied to the light transmission region 17 loses 2/3 of its light energy. From this, the light energy efficiency that is effectively utilized for the light after passing through the polarizing sheet 15 including the light energy loss in the light non-transmissive region 18 is about 1/6 (= 1/2 × 1 / Only 3). In the case of a general liquid crystal display, the light energy transmittance is about 8%, and the light energy loss by the polarizing sheet is about 50%. Therefore, the substantial light energy efficiency excluding the light energy loss by the polarizing sheet is 16% (about 1/6). This figure shows that the above analysis is valid.

このように、従来の液晶ディスプレイ1では、光非透過領域18での光エネルギー損失とカラーフィルタ14透過時の光エネルギー損失とが大きく、有効に利用されている実質的な光エネルギー効率(偏光シートによる光エネルギー損失を除く)は、約1/6に過ぎない。したがって、表示輝度を確保するために、大量のエネルギーが必要である。特に、近年、RGBの発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を用いたバックライト(一般に「LEDバックライト」と呼ばれる)が液晶ディスプレイに使用され始めており、かかる液晶ディスプレイは、色の鮮やかさの利点が認められている。しかし、かかる液晶ディスプレイも光エネルギー効率が悪いため、輝度確保のために多数のLEDを使用する。このため、大量の熱が発生する。よって、LEDバックライトを使用した液晶ディスプレイでは、光エネルギーの損失の問題とともに熱エネルギーの放出(放熱)の問題も解決が強く求められている。   As described above, in the conventional liquid crystal display 1, the light energy loss in the light non-transmissive region 18 and the light energy loss when transmitted through the color filter 14 are large, and the substantial light energy efficiency (polarizing sheet) that is effectively used. (Excluding light energy loss due to) is only about 1/6. Therefore, a large amount of energy is required to ensure display brightness. In particular, in recent years, backlights using RGB light emitting diodes (LEDs) (generally referred to as “LED backlights”) have begun to be used in liquid crystal displays, and such liquid crystal displays have the advantage of color vividness. Is allowed. However, since such a liquid crystal display also has low light energy efficiency, a large number of LEDs are used to ensure luminance. For this reason, a large amount of heat is generated. Therefore, in the liquid crystal display using the LED backlight, there is a strong demand for solving the problem of heat energy release (heat radiation) as well as the problem of loss of light energy.

例えば、大型LCDテレビ(LCD−TV)では、数千個程度のLEDが使用されている。LEDは、バックライト前面に均等に配置されている。面上に光源(LED)が分布している既存のバックライトは、色度と輝度の一様性を確保するために、個々のLEDの発光強度のバランスの調整制御を行う電子回路が必要である。このため、膨大な数のLED制御回路が必要になる。このような理由から、既存のLEDバックライトは、大型になると、LEDの数が多くなればなるほど、製造が困難になる。その結果、LEDバックライトは高価である。以上の理由から、LEDバックライトでは、光エネルギー効率を向上させるとともにLEDの数を少なくすることが強く求められている。   For example, a large LCD television (LCD-TV) uses about several thousand LEDs. The LEDs are evenly arranged on the front surface of the backlight. An existing backlight with light sources (LEDs) distributed on the surface requires an electronic circuit that controls the balance of the emission intensity of each LED to ensure uniformity in chromaticity and brightness. is there. For this reason, a huge number of LED control circuits are required. For this reason, as the existing LED backlight becomes larger, the more the number of LEDs increases, the more difficult it is to manufacture. As a result, LED backlights are expensive. For these reasons, there is a strong demand for LED backlights to improve light energy efficiency and reduce the number of LEDs.

この点、光エネルギーの利用効率を向上させる技術として、例えば、バックライトにプリズムシートを用いてバックライトの光を効率的に法線方向に向けることが知られている(例えば、特許文献1)。プリズムシートは、ベースフィルムの一側面上に複数のプリズムを一列に配列して構成されている。このプリズムシートは、光を表面に集光して正面輝度を高くするという機能を有する。すなわち、プリズムシートは、光を集光し正面に向かわせることによって光を有効に利用するものである。
特開2006−330672号公報
In this regard, as a technique for improving the utilization efficiency of light energy, for example, it is known to use a prism sheet for the backlight to efficiently direct the light of the backlight in the normal direction (for example, Patent Document 1). . The prism sheet is configured by arranging a plurality of prisms in a row on one side of the base film. This prism sheet has a function of concentrating light on the surface to increase the front luminance. In other words, the prism sheet effectively utilizes light by condensing the light and directing it to the front.
JP 2006-330672 A

しかしながら、プリズムシートを用いたバックライトであっても、バックライトに白色光を使用する以上、カラーフィルタは必要不可欠であり、カラーフィルタ透過時の光エネルギー損失は避けられない。また、プリズムシートを用いたとしても、やはりバックライト自体は面発光を行うため、光非透過領域での光エネルギー損失も避けられない。したがって、光エネルギーの利用効率の向上には一定の大きな限界がある。   However, even in a backlight using a prism sheet, a color filter is indispensable as long as white light is used for the backlight, and light energy loss during transmission of the color filter is inevitable. Even when a prism sheet is used, the backlight itself emits surface light, and thus light energy loss in the light non-transmissive region is unavoidable. Therefore, there is a certain big limit in improving the utilization efficiency of light energy.

なお、光エネルギーの利用効率を向上させることは、何もバックライトに限定されるわけではなく、広く配光装置一般に求められる要請である。   It should be noted that improving the utilization efficiency of light energy is not limited to a backlight, but is a request that is widely demanded by light distribution devices in general.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、光エネルギーの利用効率を大幅に向上することができる配光装置およびこれを用いたバックライト装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of this point, and it aims at providing the light distribution apparatus which can improve the utilization efficiency of optical energy significantly, and a backlight apparatus using the same.

本発明の配光装置は、全反射を用いて光を一方向に導く線状の導光路と、前記導光路上に配置され、全反射を繰り返しながら前記導光路の内部を進む光を、全反射を用いて所定の目的の方向に配光する配光路と、を有する構成を採る。   The light distribution device of the present invention includes a linear light guide that guides light in one direction using total reflection, and light that is disposed on the light guide and travels through the light guide while repeating total reflection. And a light distribution path that distributes light in a predetermined target direction using reflection.

本発明のバックライト装置は、上記の配光装置を有する構成を採る。   The backlight device of the present invention employs a configuration having the light distribution device described above.

本発明によれば、光エネルギーの利用効率を大幅に向上することができる。   According to the present invention, the utilization efficiency of light energy can be greatly improved.

特に、本発明の配光装置を液晶ディスプレイなどのバックライト装置に用いた場合には、バックライト装置における光エネルギーの利用効率を飛躍的に改善することができる。具体的には、バックライト装置における光エネルギーの利用効率を、理論値である約50%(偏光シートによる光エネルギー損失のみ)にすることができる。すなわち、例えば、プリズムシートを用いた場合と比較しても、約6倍の効率の向上が可能である。   In particular, when the light distribution device of the present invention is used in a backlight device such as a liquid crystal display, the light energy utilization efficiency in the backlight device can be dramatically improved. Specifically, the utilization efficiency of light energy in the backlight device can be reduced to a theoretical value of about 50% (only light energy loss due to the polarizing sheet). That is, for example, the efficiency can be improved by about 6 times compared to the case where a prism sheet is used.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る配光装置を用いたバックライト装置を含む液晶ディスプレイの概略構成を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display including a backlight device using the light distribution device according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示す液晶ディスプレイ100は、大別して、バックライト部200およびLCDパネル部300で構成されている。バックライト部200は、LCDパネル部300内の液晶を背面から照射するものであり、本発明に係る分光分離構造を有する。具体的には、バックライト部200は、光源部210、入光部220、線状導光部230、法線配光部240、および集光レンズ部250で構成されている。なお、本発明に係る分光分離構造を有するバックライトを、従来の通常の構造を有するバックライトと比較して、「分光分離型バックライト」と呼ぶことにする。   The liquid crystal display 100 shown in FIG. 1 is roughly composed of a backlight unit 200 and an LCD panel unit 300. The backlight unit 200 irradiates the liquid crystal in the LCD panel unit 300 from the back side, and has the spectral separation structure according to the present invention. Specifically, the backlight unit 200 includes a light source unit 210, a light incident unit 220, a linear light guide unit 230, a normal light distribution unit 240, and a condenser lens unit 250. Note that a backlight having a spectral separation structure according to the present invention is referred to as a “spectral separation type backlight” in comparison with a conventional backlight having a normal structure.

光源部210は、単一色の光を生成する機能を有する。具体的には、光源部210は、白色光を分光して、所定の色(例えば、RGB)の光を生成し、または、所定の色(例えば、RGB)の発光ダイオード(LED)を用いて、当該所定の色の光を生成する。白色光は、例えば、自然光(太陽光)や白色ランプ、白色LEDなどによって提供される。   The light source unit 210 has a function of generating light of a single color. Specifically, the light source unit 210 splits white light to generate light of a predetermined color (for example, RGB), or uses a light emitting diode (LED) of a predetermined color (for example, RGB). The light of the predetermined color is generated. White light is provided by, for example, natural light (sunlight), a white lamp, a white LED, or the like.

入光部220は、光源部210によって生成された各色(例えば、RGB)の光を線状導光部230に導く機能を有する。具体的には、入光部220は、光源部210によって生成された各色(例えば、RGB)の光を、その各色に対応する線状導光路の内部に、全反射可能な角度で入光させる機能を有する。なお、後述するように、線状導光部230は、複数の線状導光路によって構成されている。   The light incident unit 220 has a function of guiding light of each color (for example, RGB) generated by the light source unit 210 to the linear light guide unit 230. Specifically, the light incident unit 220 causes light of each color (for example, RGB) generated by the light source unit 210 to enter the interior of the linear light guide corresponding to each color at an angle that allows total reflection. It has a function. As will be described later, the linear light guide unit 230 includes a plurality of linear light guides.

線状導光部230は、光源部210によって生成された各色(例えば、RGB)に対応する線状構造の導光路(以下「線状導光路」という)を有する。この線状導光路は、全反射を用いて、対応する色の光を一方向に導く機能を有する。後で詳述するように、線状導光路は、互いに光学的に分離されており、例えば、基板上に印刷して形成されている。また、線状導光路は、外部への光照射位置に合わせて配置されている。例えば、線状導光路は、LCDパネル部300内の、対応する色の光が透過すべき場所、つまり、対応する色の光透過領域の下に配置されている。この結果、各色の光は、対応する色の光透過領域の真下に導かれる。   The linear light guide unit 230 has a light guide with a linear structure (hereinafter referred to as “linear light guide”) corresponding to each color (for example, RGB) generated by the light source unit 210. This linear light guide has a function of guiding light of a corresponding color in one direction using total reflection. As will be described in detail later, the linear light guides are optically separated from each other, and are formed, for example, by printing on a substrate. Moreover, the linear light guide is arrange | positioned according to the light irradiation position to the exterior. For example, the linear light guide is disposed in the LCD panel unit 300 where the light of the corresponding color should be transmitted, that is, below the light transmission region of the corresponding color. As a result, the light of each color is guided directly below the light transmission region of the corresponding color.

法線配光部240は、線状導光部230によって導光された光をバックライト部200(つまりLCDパネル部300)の法線方向に配光し、LCDパネル部300内の光透過領域を通過させる機能を有する。後で詳述するように、法線配光部240は、線状導光路上に配置された法線配光路を有する。法線配光路は、全反射を繰り返しながら線状導光路の内部を進む光を、所定の目的の方向(ここでは、LCDパネル部300内の目的の光透過領域を光が通過するように、バックライト部200つまりLCDパネル部300の法線方向)に配光する機能を有する。   The normal light distribution unit 240 distributes the light guided by the linear light guide unit 230 in the normal direction of the backlight unit 200 (that is, the LCD panel unit 300), and transmits light in the LCD panel unit 300. It has a function to pass through. As will be described in detail later, the normal light distribution unit 240 has a normal light distribution path disposed on the linear light guide. In the normal light distribution path, the light traveling through the linear light guide path while repeating total reflection is transmitted in a predetermined target direction (here, the light passes through a target light transmission region in the LCD panel unit 300, It has a function of distributing light in the backlight unit 200, that is, the normal direction of the LCD panel unit 300.

集光レンズ部250は、集光レンズを用いて、法線配光部240から出射された光を、LCDパネル部300内の微小な光透過領域(液晶セルなど)を通過させる目的で集光する機能を有する。なお、集光レンズ部250は、必ずしも必要不可欠の構成要素ではなく、集光性を必要としない場合、集光レンズ部250は不要である。   The condensing lens unit 250 condenses the light emitted from the normal light distribution unit 240 using a condensing lens for the purpose of passing through a minute light transmission region (such as a liquid crystal cell) in the LCD panel unit 300. It has the function to do. In addition, the condensing lens part 250 is not necessarily an indispensable component, and the condensing lens part 250 is unnecessary when condensing property is not required.

LCDパネル部300は、基本的には、従来のLCDパネル10(図21参照)と同様である。ただし、後述するように、本実施の形態に係るLCDパネル部300は、構造上、従来のLCDパネル10からカラーフィルタ14を除去することができる。   The LCD panel unit 300 is basically the same as the conventional LCD panel 10 (see FIG. 21). However, as will be described later, the LCD panel unit 300 according to the present embodiment can remove the color filter 14 from the conventional LCD panel 10 due to its structure.

次に、バックライト部(分光分離型バックライト)200の具体的な構造について、図面を用いて詳細に説明する。   Next, a specific structure of the backlight unit (spectral separation type backlight) 200 will be described in detail with reference to the drawings.

図2は、分光分離型バックライトの構成の一例を示す概略斜視図である。また、図3は、図2に示す分光分離型バックライトを用いた液晶ディスプレイの構造の一例を示す概略断面図であり、図4は、図3のLCDパネル部の表面構造を示す概略平面図である。   FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of the spectrally separated backlight. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of a liquid crystal display using the spectrally separated backlight shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a schematic plan view showing the surface structure of the LCD panel portion of FIG. It is.

図2に示す分光分離型バックライト(以下単に「バックライト」という)200aは、光源部210として、RGBの発光ダイオード(LED)211を有する。具体的には、バックライト200aは、光源部210として、赤(R)のLED211aと、緑(G)のLED211bと、青(B)のLED211cとを有する。RGBのLED211a〜211cから放射された各色の光は、対応する入光路221a、221b、221cを通って線状導光部230に導かれる。   A spectrally separated backlight (hereinafter simply referred to as “backlight”) 200 a illustrated in FIG. 2 includes an RGB light emitting diode (LED) 211 as the light source unit 210. Specifically, the backlight 200a includes, as the light source unit 210, a red (R) LED 211a, a green (G) LED 211b, and a blue (B) LED 211c. The light of each color emitted from the RGB LEDs 211a to 211c is guided to the linear light guide unit 230 through the corresponding light incident paths 221a, 221b, and 221c.

バックライト200aは、線状導光部230として、複数の線状導光路231を有する。線状導光路231は、上記のように、全反射を用いて、対応する色の光を一方向に導く機能を有する。赤(R)のLED211aから放射された赤(R)の光は、入光路221aを通って、赤(R)用の線状導光路231aに導かれる。緑(G)のLED211bから放射された緑(G)の光は、入光路221bを通って、緑(G)用の線状導光路231bに導かれる。青(B)のLED211cから放射された青(B)の光は、入光路221cを通って、青(B)用の線状導光路231cに導かれる。複数の線状導光路231a〜231cは、互いに光学的に分離されている。   The backlight 200 a includes a plurality of linear light guides 231 as the linear light guide unit 230. As described above, the linear light guide 231 has a function of guiding light of a corresponding color in one direction using total reflection. The red (R) light emitted from the red (R) LED 211a is guided to the red (R) linear light guide 231a through the light incident path 221a. The green (G) light emitted from the green (G) LED 211b is guided to the green (G) linear light guide 231b through the light incident path 221b. The blue (B) light emitted from the blue (B) LED 211c is guided to the blue (B) linear light guide path 231c through the light incident path 221c. The plurality of linear light guides 231a to 231c are optically separated from each other.

また、バックライト200aは、法線配光部240として、複数の法線配光路241を有する。法線配光路241は、上記のように、全反射を繰り返しながら線状導光路231の内部を進む光を、所定の目的の方向(ここでは、バックライト200aの法線方向)に配光する機能を有する。法線配光路241は、線状導光路231上に配置されている。赤(R)用の線状導光路231aの内部を進む赤(R)の光は、赤(R)用の法線配光路241aによって配光され、バックライト200aの法線方向に出射される。緑(G)用の線状導光路231bの内部を進む緑(G)の光は、緑(G)用の法線配光路241bによって配光され、バックライト200aの法線方向に出射される。青(B)用の線状導光路231cの内部を進む青(B)の光は、青(B)用の法線配光路241cによって配光され、バックライト200aの法線方向に出射される。   Further, the backlight 200 a includes a plurality of normal light distribution paths 241 as the normal light distribution unit 240. As described above, the normal light distribution path 241 distributes the light traveling inside the linear light guide 231 while repeating total reflection in a predetermined target direction (here, the normal direction of the backlight 200a). It has a function. The normal light distribution path 241 is disposed on the linear light guide path 231. The red (R) light traveling inside the red (R) linear light guide 231a is distributed by the red (R) normal light distribution path 241a and emitted in the normal direction of the backlight 200a. . The green (G) light traveling inside the green (G) linear light guide 231b is distributed by the green (G) normal light distribution path 241b and emitted in the normal direction of the backlight 200a. . The blue (B) light traveling inside the blue (B) linear light guide 231c is distributed by the blue (B) normal light distribution path 241c and emitted in the normal direction of the backlight 200a. .

入光路221、線状導光路231、および法線配光路241は、いずれも、全反射により内部を光が伝播するため、可視光での屈折率が同一であることが理想的である。このため、基本的には、入光路221、線状導光路231、および法線配光路241は、例えば、同一成分の樹脂、好ましくは、紫外線硬化樹脂を用いて形成されている。紫外線硬化樹脂は、一般に、プレポリマー、モノマー、光開始剤、増感剤、着色剤、および各種添加剤をブレンドして構成されている。紫外線硬化樹脂は、紫外線(UV光)の照射を受けると、光開始剤が紫外線を吸入して光重合反応を開始し、モノマーやプレポリマーをポリマーに転換して網目状の架橋構造を生成する。紫外線硬化樹脂を用いる場合、入光路221、線状導光路231、および法線配光路241と接する周囲の物質(媒質)270は、例えば、空気、または窒素などの不活性気体であることが好ましい。ただし、気体の種類はこれに限定されるわけではない。基本的には、気体であれば屈折率は1.0付近であるため、任意の気体を用いることができる。   The light incident path 221, the linear light guide path 231, and the normal light distribution path 241 all have the same refractive index in visible light because light propagates through the interior due to total reflection. Therefore, basically, the light incident path 221, the linear light guide path 231, and the normal light distribution path 241 are formed using, for example, the same component resin, preferably an ultraviolet curable resin. The ultraviolet curable resin is generally constituted by blending a prepolymer, a monomer, a photoinitiator, a sensitizer, a colorant, and various additives. When UV curable resin is irradiated with UV (UV light), the photoinitiator inhales UV to initiate photopolymerization reaction, and converts monomers and prepolymers to polymers to form a network-like cross-linked structure. . When an ultraviolet curable resin is used, it is preferable that the surrounding substance (medium) 270 in contact with the light incident path 221, the linear light guide path 231, and the normal light distribution path 241 is, for example, an inert gas such as air or nitrogen. . However, the type of gas is not limited to this. Basically, any gas can be used since the refractive index of the gas is around 1.0.

また、好ましくは、線状導光路231は、例えば、透明のシート基板260上に印刷により形成され、法線配光路241は、線状導光路231上に印刷により形成されている。線状導光路231および法線配光路241は、例えば、入光路221を含めて、周知のスクリーン印刷法を用いて形成される。具体的な製造方法の一例は、後で詳述する。   Preferably, the linear light guide 231 is formed by printing on a transparent sheet substrate 260, for example, and the normal light distribution path 241 is formed by printing on the linear light guide 231. The linear light guide path 231 and the normal light distribution path 241 are formed using a known screen printing method including the light incident path 221, for example. An example of a specific manufacturing method will be described in detail later.

図3および図4は、LCDパネル310の1画素と線状導光路231と法線配光路241との位置関係を示している。図3および図4に示すように、線状導光路231は、外部への光照射位置、具体的には、LCDパネル310内の対応する色の光透過領域317の下に線状に伸張して配置されている。例えば、赤(R)用の線状導光路231aは、直線上に配列された複数の赤(R)の光透過領域317aの下に配置され、緑(G)用の線状導光路231bは、直線上に配列された複数の緑(G)の光透過領域317bの下に配置され、青(B)用の線状導光路231cは、直線上に配列された複数の青(B)の光透過領域317cの下に配置されている。また、線状導光路231上の法線配光路241も、外部への光照射位置、具体的には、LCDパネル310内の対応する色の光透過領域317の下に配置されている。例えば、赤(R)用の法線配光路241aは、個々の赤(R)の光透過領域317aの下に配置され、緑(G)用の法線配光路241bは、個々の緑(G)の光透過領域317bの下に配置され、青(B)用の法線配光路241cは、個々の青(B)の光透過領域317cの下に配置されている。   3 and 4 show the positional relationship among one pixel of the LCD panel 310, the linear light guide path 231 and the normal light distribution path 241. FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the linear light guide 231 extends linearly under the light irradiation position to the outside, specifically, the light transmission region 317 of the corresponding color in the LCD panel 310. Are arranged. For example, the red (R) linear light guide 231a is disposed under a plurality of red (R) light transmission regions 317a arranged on a straight line, and the green (G) linear light guide 231b is The blue (B) linear light guides 231c are arranged under a plurality of green (G) light transmission regions 317b arranged on a straight line, and the blue (B) linear light guide paths 231c are arranged on a straight line. It arrange | positions under the light transmissive area | region 317c. Further, the normal light distribution path 241 on the linear light guide path 231 is also disposed under the light irradiation position to the outside, specifically, the corresponding color light transmission region 317 in the LCD panel 310. For example, the normal light distribution path 241a for red (R) is disposed under the light transmission region 317a for each red (R), and the normal light distribution path 241b for green (G) is provided for each green (G ) And the blue (B) normal light distribution path 241c are arranged under the individual blue (B) light transmission regions 317c.

この構成により、各色の光は、対応する色の光透過領域317の直下に導かれる。例えば、赤(R)の光は、赤(R)用の線状導光路231a内を通り、赤(R)の光透過領域317aの真下に導かれる。赤(R)の光透過領域317aの真下に導かれた赤(R)の光は、赤(R)用の法線配光路241aにより、バックライト200aの法線方向に出射される。バックライト200aの法線方向に出射された赤(R)の光130aは、赤(R)の光透過領域317aのみを通過し、光非透過領域318ならびに緑(G)および青(B)の光透過領域317b、317cには出射されない。同様に、緑(G)および青(B)の出射光130b、130cも、対応する色の光透過領域317b、317cのみを通過する。この結果、従来の液晶ディスプレイにおける光エネルギー損失の大きな原因である光非透過領域での光エネルギー損失およびカラーフィルタ透過時の光エネルギー損失を解消することができる。   With this configuration, the light of each color is guided directly below the light transmission region 317 of the corresponding color. For example, the red (R) light passes through the red (R) linear light guide 231a and is guided directly below the red (R) light transmission region 317a. The red (R) light guided directly below the red (R) light transmission region 317a is emitted in the normal direction of the backlight 200a by the normal light distribution path 241a for red (R). The red (R) light 130a emitted in the normal direction of the backlight 200a passes only through the red (R) light transmission region 317a, and the light non-transmission region 318 and green (G) and blue (B) light. The light is not emitted to the light transmission regions 317b and 317c. Similarly, the green (G) and blue (B) emission lights 130b and 130c also pass only through the corresponding color light transmission regions 317b and 317c. As a result, it is possible to eliminate the light energy loss in the light non-transmissive region and the light energy loss when transmitted through the color filter, which are the major causes of the light energy loss in the conventional liquid crystal display.

なお、図3に示すLCDパネル310は、図21に示す従来のLCDパネル10と同様の基本的構成を有する。具体的には、LCDパネル310は、2枚のガラス基板311、312の間に液晶セル313を規則正しく配列し、かつ、その2枚のガラス基板311、312の表面にそれぞれ1枚ずつ、計2枚の偏光シート315、316を貼り付けた構造をしている。ただし、LCDパネル310では、従来のLCDパネル10で必要なカラーフィルタは不要である。この場合も、各液晶セル313は、光の開閉機能を有し、図示しない制御素子(トランジスタなど)によって制御される。3つの液晶セル313によって1画素が構成される点は、従来のLCDパネル10と同じである。   3 has a basic configuration similar to that of the conventional LCD panel 10 shown in FIG. Specifically, the LCD panel 310 regularly arranges the liquid crystal cells 313 between the two glass substrates 311 and 312, and one on each of the surfaces of the two glass substrates 311 and 312. It has a structure in which a sheet of polarizing sheets 315 and 316 are attached. However, the LCD panel 310 does not require a color filter necessary for the conventional LCD panel 10. Also in this case, each liquid crystal cell 313 has a light opening / closing function, and is controlled by a control element (such as a transistor) not shown. The point that one pixel is constituted by three liquid crystal cells 313 is the same as that of the conventional LCD panel 10.

図5は、図3および図4に示す分光分離型バックライトにおける光の伝播原理を説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of light propagation in the spectrally separated backlight shown in FIGS. 3 and 4.

任意の色のLED211から放射された光は、対応する入光路221を通って、対応する線状導光路231に導かれる。入光路221から線状導光路231に入光した光110は、線状導光路231の内部を全反射により伝播する。ここで、全反射とは、屈折率界面におけるエネルギー損失のない完璧な反射のことである(反射率=100%)。例えば、線状導光路231を紫外線硬化樹脂で形成し、周囲の媒質が空気である場合には、後で説明するように、入射光に対して屈折光がなくなる(反射光のみなる)臨界角は、約42°になる。したがって、線状導光路231の内部を全反射により伝播する光110は、水平方向から約±48°(=90°−42°)以内の傾斜角で伝播する。そして、線状導光路231内の内部を伝播する光110は、このうち、線状導光路231と法線配光路241との接触面(境界面)280で0°から48°までの傾斜角を持つ光が法線配光路241に入光する。線状導光路231から法線配光路241に入光した光120は、法線配光路241の内部を全反射により伝播し、最終的に、法線配光路241の上面から、バックライト200aの法線方向に出射される。すなわち、法線配光路241から出射する光130は、線状導光路231内の光110をバックライト200aの法線方向に配光したものとなる。   The light emitted from the LED 211 of any color is guided to the corresponding linear light guide 231 through the corresponding light incident path 221. The light 110 entering the linear light guide 231 from the light input path 221 propagates through the interior of the linear light guide 231 by total reflection. Here, total reflection refers to perfect reflection without energy loss at the refractive index interface (reflectance = 100%). For example, when the linear light guide 231 is formed of an ultraviolet curable resin and the surrounding medium is air, the critical angle is such that there is no refracted light with respect to incident light (only reflected light), as will be described later. Is about 42 °. Therefore, the light 110 propagating through the linear light guide 231 by total reflection propagates at an inclination angle within about ± 48 ° (= 90 ° -42 °) from the horizontal direction. The light 110 propagating through the inside of the linear light guide 231 has an inclination angle from 0 ° to 48 ° at the contact surface (boundary surface) 280 between the linear light guide 231 and the normal light distribution path 241. The light having the light enters the normal light distribution path 241. The light 120 incident on the normal light distribution path 241 from the linear light guide path 231 propagates through the normal light distribution path 241 by total reflection, and finally, from the upper surface of the normal light distribution path 241, It is emitted in the normal direction. That is, the light 130 emitted from the normal light distribution path 241 is obtained by distributing the light 110 in the linear light guide path 231 in the normal direction of the backlight 200a.

なお、全反射により伝播する光は外部に漏れないため、外部から見ると線状導光路231は透明に見える。これは入光路221および法線配光路241についても同様である。ただし、法線配光路241から出射される光130は、視認することができる。光の伝達において、外部から見えるということは、光エネルギーの損失を意味する。   Note that light propagating by total reflection does not leak to the outside, so that the linear light guide 231 looks transparent when viewed from the outside. The same applies to the light incident path 221 and the normal light distribution path 241. However, the light 130 emitted from the normal light distribution path 241 can be visually recognized. In light transmission, being visible from the outside means loss of light energy.

図6は、全反射の原理を説明するための図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of total reflection.

スネルの法則(屈折の法則)によれば、媒質Aから媒質Bへの入射角をθ、媒質Aから媒質Bへの屈折角をθ、媒質Aの絶対屈折率をn、媒質Bの絶対屈折率をnとすると、以下の関係が成り立つ。
sinθ/sinθ=n/n
ここで、絶対屈折率とは、光波における真空に対する物質固有の相対屈折率のことである。屈折が起こる最大の入射角である臨界角(θ=90°となる)では、屈折光がなくなり、反射光のみとなる。上記の公式から、臨界角の大きさは、媒質の屈折率によって定まることがわかる。n>nで、光が媒質Aから媒質Bに入射するとき、臨界角θ(媒質Aから媒質Bへの入射角)は、次のようになる。
sinθ=sinθ/sin90°=n/n
したがって、媒質Aから媒質Bへの入射角θについて、
θ>θ
という関係を満たすことが、全反射の起こる条件となる。なお、反射の法則によれば、境界面(反射面)で反射する光の入射角θと反射角θは等しい(θ=θ)。
According to Snell's law (the law of refraction), the incident angle from the medium A to the medium B is θ 1 , the refraction angle from the medium A to the medium B is θ 3 , the absolute refractive index of the medium A is n A , and the medium B When the absolute refractive index of n is n B , the following relationship holds.
sin θ 1 / sin θ 3 = n B / n A
Here, the absolute refractive index is a relative refractive index specific to a substance with respect to vacuum in a light wave. At the critical angle (θ 3 = 90 °), which is the maximum incident angle at which refraction occurs, there is no refracted light and only reflected light. From the above formula, it can be seen that the magnitude of the critical angle is determined by the refractive index of the medium. When n A > n B and light enters the medium B from the medium A, the critical angle θ m (incident angle from the medium A to the medium B) is as follows.
sin θ m = sin θ m / sin 90 ° = n B / n A
Therefore, for the incident angle θ 1 from the medium A to the medium B,
θ 1 > θ m
Satisfying this relationship is a condition for total reflection. Note that, according to the law of reflection, the incident angle θ 1 and the reflection angle θ 2 of the light reflected by the boundary surface (reflecting surface) are equal (θ 1 = θ 2 ).

例えば、媒質Aを紫外線硬化樹脂、媒質Bを空気とすると、紫外線硬化樹脂の絶対屈折率は約1.5、空気の絶対屈折率は約1.0であるため、臨界角θは、sinθ=1.0/1.5から、θ=41.8103°となり、約42°となる。したがって、この臨界角(約42°)以上で入射する光、つまり、境界面に対して約48°以下の角度で入射する光は、すべて反射光となる(全反射)。 For example, when the medium A is an ultraviolet curable resin and the medium B is air, the absolute refractive index of the ultraviolet curable resin is about 1.5 and the absolute refractive index of air is about 1.0. Therefore, the critical angle θ m is sin θ From m = 1.0 / 1.5, θ m = 41.8103 °, which is about 42 °. Accordingly, light incident at a critical angle (about 42 °) or more, that is, light incident at an angle of about 48 ° or less with respect to the boundary surface is all reflected light (total reflection).

本実施の形態は、このような全反射の原理、具体的には、例えば、紫外線硬化樹脂から空気へ光が入射する場合に、水平角約±48°以内で入射する光はすべて境界面で全反射され進行方向に伝播するという原理を、平面上に印刷した導光路での光の伝播に利用したものである。   In this embodiment, the principle of total reflection, specifically, for example, when light is incident on the air from an ultraviolet curable resin, all light incident within a horizontal angle of about ± 48 ° is at the boundary surface. The principle of total reflection and propagation in the traveling direction is used for the propagation of light in a light guide printed on a plane.

通常、線状導光路231を伝播する光は、導光路を形成する材料と不純物により吸収と散乱が起こり、徐々に減衰する。減衰の要因には、光が伝播する媒質の光学特性や、導光路の表面均一性などの要因もある。例えば、紫外線硬化樹脂では、伝播光の強度は、1m当たり10%程度減衰する。そのため、光源からの距離に比例して伝播光の強度が減衰する。そして、伝播光の減衰特性に応じて、バックライトから出射される光の輝度が変化する。   Usually, light propagating through the linear light guide 231 is absorbed and scattered by the material and impurities forming the light guide, and gradually attenuates. Factors of attenuation include factors such as the optical characteristics of the medium through which light propagates and the surface uniformity of the light guide. For example, in an ultraviolet curable resin, the intensity of propagating light is attenuated by about 10% per meter. Therefore, the intensity of propagating light is attenuated in proportion to the distance from the light source. And the brightness | luminance of the light radiate | emitted from a backlight changes according to the attenuation characteristic of propagation light.

そこで、本実施の形態では、例えば、線状導光路231と法線配光路241との接触面積(接触面280の面積)を変化させて、減衰特性による輝度変化を解消するようにしている。すなわち、上記のように、線状導光路231を伝播する光110は、その一部が、線状導光路231と法線配光路241との接触面280から法線配光路241に入光する。法線配光路241に入光する光の光量は、接触面280の面積に比例する。したがって、これを利用して、接触面280の面積を調整することにより、上記の輝度差を解消することができる。具体的には、接触面280から法線配光路241に入光する光の光量がすべての接触面280で等しくなるように接触面280の面積を調整する。例えば、線状導光路231を伝播する光の減衰特性に応じて、光源からの距離が大きくなるほど、接触面280の面積を大きくする。   Therefore, in this embodiment, for example, the contact area between the linear light guide path 231 and the normal light distribution path 241 (the area of the contact surface 280) is changed to eliminate the luminance change due to the attenuation characteristic. That is, as described above, a part of the light 110 propagating through the linear light guide 231 enters the normal light distribution path 241 from the contact surface 280 between the linear light guide 231 and the normal light distribution path 241. . The amount of light entering the normal light distribution path 241 is proportional to the area of the contact surface 280. Therefore, by utilizing this, the luminance difference can be eliminated by adjusting the area of the contact surface 280. Specifically, the area of the contact surface 280 is adjusted so that the amount of light entering the normal light distribution path 241 from the contact surface 280 is equal for all the contact surfaces 280. For example, the area of the contact surface 280 is increased as the distance from the light source increases in accordance with the attenuation characteristics of light propagating through the linear light guide 231.

次に、入光路221について、さらに詳しく説明する。   Next, the light incident path 221 will be described in more detail.

図7は、本実施の形態におけるRGBのLEDを用いた分光分離型バックライトの要部を示す概略平面図である。また、図8は、本実施の形態におけるRGBのLEDを用いた分光分離型バックライトの要部を示す概略断面図である。図8(A)は、LEDの高さが線状導光路の高さよりも高い場合であり、図8(B)は、LEDの高さが線状導光路の高さよりも低い場合である。   FIG. 7 is a schematic plan view showing a main part of a spectrally separated backlight using RGB LEDs in the present embodiment. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a spectrally separated backlight using RGB LEDs in the present embodiment. FIG. 8A shows the case where the height of the LED is higher than the height of the linear light guide, and FIG. 8B shows the case where the height of the LED is lower than the height of the linear light guide.

入光路221は、入光部220として、上記のように、RGBのLED211の光が、対応する線状導光路231の内部で全反射するように、LED211から線状導光路231に入光する光線(ビーム)の角度を調整する機能を有する。   As described above, the light incident path 221 enters the linear light guide path 231 from the LED 211 so that the light of the RGB LEDs 211 is totally reflected inside the corresponding linear light guide path 231 as described above. It has a function of adjusting the angle of the light beam.

具体的には、RGBのLED211から放射される光の放射角度分布は、LEDの形状に大きく依存する。しかし、近年では、LEDの放射角度分布は、±30°程度に収まっている。入光路221の機能は、LED211の光を水平角約±48°以内で線状導光路231に導くことである。しかし、通常、LED211の形状と線状導光路231の入口(入光面)の形状は相違している。よって、入光路221は、その相違に応じて、LED211からの光を線状導光路231に効果的に導く形状を持っている。入光路221の具体的な形状は、全反射を前提とした幾何光学によるシミュレーションによって決定されるが、さらに、LED211の放射角度分布も考慮することが必要である。入光路221の形状の具体例は、例えば、図7および図8に示す通りである。なお、入光路221の形状を決定するとき、光の屈折は考慮する必要がないため、色ごとに個別の調整を行う必要はない。   Specifically, the radiation angle distribution of the light emitted from the RGB LEDs 211 largely depends on the shape of the LEDs. However, in recent years, the radiation angle distribution of LEDs has been kept within about ± 30 °. The function of the light incident path 221 is to guide the light of the LED 211 to the linear light guide 231 within a horizontal angle of about ± 48 °. However, the shape of the LED 211 and the shape of the entrance (light incident surface) of the linear light guide 231 are usually different. Therefore, the light incident path 221 has a shape that effectively guides the light from the LED 211 to the linear light guide path 231 according to the difference. Although the specific shape of the light incident path 221 is determined by simulation using geometric optics on the premise of total reflection, it is necessary to consider the radiation angle distribution of the LED 211. Specific examples of the shape of the light incident path 221 are as shown in FIGS. 7 and 8, for example. Note that when determining the shape of the light incident path 221, it is not necessary to consider the refraction of light, and thus it is not necessary to perform individual adjustment for each color.

次に、法線配光路241について、さらに詳しく説明する。   Next, the normal light distribution path 241 will be described in more detail.

図9は、法線配光路の形状の具体例を示す概略断面図である。特に、図9(A)は、最も簡単な構成例を示し、図9(B)は、理想的な形状を有する構成例を示し、図9(C)は、両者の中間レベルの構成例を示している。   FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a specific example of the shape of the normal light distribution path. In particular, FIG. 9A shows the simplest configuration example, FIG. 9B shows an example configuration having an ideal shape, and FIG. Show.

法線配光路241は、上記のように、全反射を繰り返しながら線状導光路231の内部を進む光を、所定の目的の方向(ここでは、LCDパネル部300内の目的の光透過領域317を光が通過するように、バックライト200aの法線方向)に配光する機能を有する。法線配光路241による法線方向への配光の原理については、後で詳述するが、図9(A)に示す法線配光路242は、最も簡単な構成(形状)を有する場合である。具体的には、法線配光路242は、線状導光路231内の光伝播方向に対して、例えば、前方の反射面が傾き45°のみの1段階に、後方の反射面が傾き30°のみの1段階にそれぞれ形成されている。   As described above, the normal light distribution path 241 transmits light traveling through the linear light guide path 231 while repeating total reflection, in a predetermined target direction (here, a target light transmission region 317 in the LCD panel unit 300). Has a function of distributing light in the normal direction of the backlight 200a so that the light passes through. Although the principle of light distribution in the normal direction by the normal light distribution path 241 will be described in detail later, the normal light distribution path 242 shown in FIG. 9A has the simplest configuration (shape). is there. Specifically, the normal light distribution path 242 is, for example, in one stage in which the front reflection surface is inclined by 45 ° with respect to the light propagation direction in the linear light guide 231 and the rear reflection surface is inclined by 30 °. Each is formed in only one stage.

ここで、後方の反射面の角度は、次のように決定することができる。まず、後方の反射面の傾きは、48°未満でなければならない。48°以上の角度では、線状導光路231の伝播光は、後方の反射面に照射されないためである。例えば、上記のように傾きが30°の場合、進行角48°の光は、後方の反射面で反射されて12°の方向に進み、さらに、前方の反射面で反射されて78°の方向に進む。すなわち、進行角48°の光は、2回の反射で進行方向が78°の方向に変化する。後方の反射面の最適な角度は、線状導光路231の伝播光の角度分布に依存する。しかし、あまり角度を小さくすると、法線配光路241の高さが低くなりすぎて、光量の調整が困難になる。そこで、現実的には、20°〜30°付近の角度が好ましい。   Here, the angle of the rear reflecting surface can be determined as follows. First, the tilt of the rear reflective surface must be less than 48 °. This is because, at an angle of 48 ° or more, the propagation light of the linear light guide 231 is not applied to the rear reflecting surface. For example, when the inclination is 30 ° as described above, the light having a traveling angle of 48 ° is reflected by the rear reflecting surface and travels in the direction of 12 °, and further reflected by the front reflecting surface and the direction of 78 °. Proceed to That is, the light traveling at a traveling angle of 48 ° changes in the traveling direction to 78 ° by two reflections. The optimum angle of the rear reflecting surface depends on the angular distribution of the propagation light in the linear light guide 231. However, if the angle is too small, the height of the normal light distribution path 241 becomes too low, making it difficult to adjust the amount of light. Therefore, practically, an angle in the vicinity of 20 ° to 30 ° is preferable.

図9(B)に示す法線配光路243は、理想的な形状を有する場合である。理想的な形状は、放物線である。現実には、法線配光路243に入光する光の開始点は開口部(ここでは接触面280)のライン上に分布するため、開口部(接触面280)の中点を仮想光源として法線配光路243の形状を設計することが実際的である。図9(B)に示す例において、法線配光路243は、例えば、線状導光路231内の光伝播方向に対して、例えば、前方の反射面が順次傾き45°、55°、…と変化する多段階に、後方の反射面が順次傾き60°、…と変化する多段階にそれぞれ形成されている。すなわち、図9(B)に示す法線配光路243では、放物線を近似する形状として、前方の反射面および後方の反射面をそれぞれ多段階で形成している。   A normal light distribution path 243 illustrated in FIG. 9B has an ideal shape. The ideal shape is a parabola. Actually, since the starting points of light entering the normal light distribution path 243 are distributed on the line of the opening (here, the contact surface 280), the midpoint of the opening (contact surface 280) is used as a virtual light source. It is practical to design the shape of the line light distribution path 243. In the example shown in FIG. 9B, the normal light distribution path 243 has, for example, a front reflective surface sequentially inclined at 45 °, 55 °,... With respect to the light propagation direction in the linear light guide 231. The rear reflecting surface is formed in multiple stages where the inclination sequentially changes to 60 °,... That is, in the normal light distribution path 243 shown in FIG. 9B, the front reflection surface and the rear reflection surface are formed in multiple stages as shapes that approximate a parabola.

ここで、法線配光路243の理想的な形状が放物線である理由は、次の通りである。図10(A)に示すように、曲線Cが点Fを焦点とする放物線である場合、焦点Fから出た光は、曲線Cで反射されると、すべての光が法線方向に反射される。すなわち、放物線の焦点から出る点光源の光は、法線方向に反射される。この原理を本実施の形態に適用すると、次のようになる。図10(B)に示すように、放物線Cの焦点Fを開口部(接触面280)の中点に置いた場合を考える。この場合、焦点Fの位置から出た光121は、上記の原理により法線方向に反射される。これに対し、開口部(接触面280)のライン上ではあるが焦点Fではない位置から出た光121、123は、法線方向からずれて反射される。したがって、放物線Cの焦点Fの位置に微小な接触面280を持つように法線配光路243の設計を行えば、法線配光路243から出射される光130は、ほとんど法線方向に出射されることになる。すなわち、法線配光路243の形状を放物線とした場合、線状導光路231と法線配光路243との接触面280が小さくなるほど法線方向の角度の分散が小さくなる。なお、この場合、微小な接触面280以外の部分は、光が透過しないようにマスクする必要がある。   Here, the reason why the ideal shape of the normal light distribution path 243 is a parabola is as follows. As shown in FIG. 10A, when the curve C is a parabola with the point F as the focal point, when the light emitted from the focal point F is reflected by the curve C, all the light is reflected in the normal direction. The That is, the light of the point light source that emerges from the focal point of the parabola is reflected in the normal direction. When this principle is applied to this embodiment, it is as follows. Consider the case where the focal point F of the parabola C is placed at the midpoint of the opening (contact surface 280) as shown in FIG. In this case, the light 121 emitted from the position of the focal point F is reflected in the normal direction by the above principle. On the other hand, light 121 and 123 emitted from a position that is on the line of the opening (contact surface 280) but not the focal point F is reflected with a deviation from the normal direction. Therefore, if the normal light distribution path 243 is designed so as to have a minute contact surface 280 at the position of the focal point F of the parabola C, the light 130 emitted from the normal light distribution path 243 is emitted almost in the normal direction. Will be. That is, when the shape of the normal light distribution path 243 is a parabola, the smaller the contact surface 280 between the linear light guide path 231 and the normal light distribution path 243, the smaller the dispersion of the angle in the normal direction. In this case, it is necessary to mask portions other than the minute contact surface 280 so that light is not transmitted.

図9(C)に示す法線配光路244は、図9(A)の法線配光路242と図9(B)の法線配光路243の間の中間レベルの構成例であり、図9(B)の法線配光路243に比べて比較的容易に実現できる形状である。具体的には、法線配光路244は、線状導光路231内の光伝播方向に対して、例えば、前方の反射面が傾き45°と60°の2段階に、後方の反射面が傾き20°と90°の2段階にそれぞれ形成されている。   A normal light distribution path 244 shown in FIG. 9C is a configuration example of an intermediate level between the normal light distribution path 242 in FIG. 9A and the normal light distribution path 243 in FIG. 9B. Compared to the normal light distribution path 243 of (B), the shape can be realized relatively easily. Specifically, the normal light distribution path 244 is inclined with respect to the light propagation direction in the linear light guide path 231, for example, the front reflective surface is inclined in two stages of 45 ° and 60 °, and the rear reflective surface is inclined. It is formed in two stages of 20 ° and 90 °, respectively.

法線配光路241からの出射光の角度分布は、法線配光路241の形状によって異なる。すなわち、上記各法線配光路242〜244は、互いに、出射光の角度分布が異なる。   The angular distribution of the emitted light from the normal light distribution path 241 varies depending on the shape of the normal light distribution path 241. That is, the normal light distribution paths 242 to 244 described above have different angular distributions of emitted light.

なお、上記のように法線配光路241は微細な立体構造を有するため、法線配光路241の上面を保護するために、保護シート245を設けることが好ましい。保護シート245は、例えば、数十ミクロン(μm)程度の厚さを持つ透明な樹脂シートである。また、
保護シート245は、例えば、法線配光路241を形成する工程とは別の工程で、紫外線硬化樹脂を用いて形成することも可能である。
Since the normal light distribution path 241 has a fine three-dimensional structure as described above, it is preferable to provide the protective sheet 245 in order to protect the upper surface of the normal light distribution path 241. The protective sheet 245 is a transparent resin sheet having a thickness of about several tens of microns (μm), for example. Also,
For example, the protective sheet 245 can be formed using an ultraviolet curable resin in a step different from the step of forming the normal light distribution path 241.

ここで、法線配光路241による法線方向への配光の原理について、図面を用いて説明する。図11は、線状導光路を伝播する光の角度分布を示す図である。図12は、法線配光路による法線方向への配光の原理を説明するための図である。   Here, the principle of light distribution in the normal direction by the normal light distribution path 241 will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a diagram showing the angular distribution of light propagating through the linear light guide. FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of light distribution in the normal direction by the normal light distribution path.

上記のように、線状導光路231の伝播光110は、水平方向に対して±48°以内の傾きであれば、全反射して一部が法線配光路241に入光し、法線配光路241からバックライト200aの法線方向に出射される。このとき、線状導光路231の伝播光110は、図11に示すように、±48°の角度範囲においてガウス分布に近い光強度の分布を有する。図12では、便宜上、45°としている。このような分布を持つ線状導光路231の伝播光110は、線状導光路231と法線配光路241との接触面(境界面)280で、その一部(つまり、0°から48°までの傾斜角を持つ光)が法線配光路241に入光する。このとき、上記のように、入光する光の光量は、接触面280の面積に比例する。線状導光路231から法線配光路241に入光した光120は、法線配光路241の内部を全反射により伝播し、最終的に、法線配光路241の上面から、バックライト200aの法線方向に出射される。すなわち、法線配光路241から出射する光130は、線状導光路231内の光110をバックライト200aの法線方向に配光したものとなる。このとき、最も簡単な構成において、法線配光路241の形状、例えば、線状導光路231内の光伝播方向に対する前方の反射面の傾斜角は、線状導光路231の伝播光110の角度分布を考慮して、48°以下の最適な角度を決定すればよい。図12の例では、45°としている。   As described above, the propagating light 110 in the linear light guide path 231 is totally reflected and partially enters the normal light distribution path 241 if the inclination is within ± 48 ° with respect to the horizontal direction. The light is emitted from the light distribution path 241 in the normal direction of the backlight 200a. At this time, the propagation light 110 of the linear light guide 231 has a light intensity distribution close to a Gaussian distribution in an angular range of ± 48 °, as shown in FIG. In FIG. 12, for convenience, the angle is 45 °. The propagation light 110 of the linear light guide 231 having such a distribution is a contact surface (boundary surface) 280 between the linear light guide 231 and the normal light distribution path 241 and a part thereof (that is, 0 ° to 48 °). Light having an inclination angle of up to 5) enters the normal light distribution path 241. At this time, as described above, the amount of incident light is proportional to the area of the contact surface 280. The light 120 incident on the normal light distribution path 241 from the linear light guide path 231 propagates through the normal light distribution path 241 by total reflection, and finally, from the upper surface of the normal light distribution path 241, It is emitted in the normal direction. That is, the light 130 emitted from the normal light distribution path 241 is obtained by distributing the light 110 in the linear light guide path 231 in the normal direction of the backlight 200a. At this time, in the simplest configuration, the shape of the normal light distribution path 241, for example, the inclination angle of the front reflecting surface with respect to the light propagation direction in the linear light guide 231 is the angle of the propagation light 110 in the linear light guide 231. An optimum angle of 48 ° or less may be determined in consideration of the distribution. In the example of FIG. 12, it is 45 degrees.

法線配光路241の形状は、法線配光路241内の伝播光120の効率を考慮して、さらに複雑な形状にすることが考えられる。この具体例が、上記した図9(B)および図9(C)に示す形状である。特に、図9(B)は、より多くの光を法線方向に反射させることを考えると、放物線形状になることを示している。   The shape of the normal light distribution path 241 may be a more complicated shape in consideration of the efficiency of the propagation light 120 in the normal light distribution path 241. A specific example is the shape shown in FIGS. 9B and 9C. In particular, FIG. 9B shows a parabolic shape when more light is reflected in the normal direction.

さらに、図13を用いて、法線配光路241の形状の決め方(設計思想、基準)について説明する。   Furthermore, how to determine the shape of the normal light distribution path 241 (design concept, standard) will be described with reference to FIG.

まず、図13(A)において、線状導光路231の伝播光110は、進行角度分布が±48°であり、そのうち、0°〜48°の光が法線配光路241に入光する。ここでは、この光の進行方向を法線方向に変化させることを考える。伝播光110の角度分布を考慮すると、上記のように、0°付近の光強度が最大である(図11参照)。したがって、進行角が0°の光を全反射により法線方向(90°の方向)に変化させるためには、その光が、進行方向に対して45°の傾斜角を持つ反射面に入射する必要がある。このとき、進行角θの伝播光は、上記45°の傾斜角を持つ反射面によって(90°−θ)の方向に伝播方向が変化する。このとき、法線方向に出射される光130の角度分布は、42°〜90°の範囲になる。実際の出射角は、屈折の法則により、例えば、20°の角度を持つ伝播光は30°方向に出射される。実際の出射光は、0°から90°の範囲に分布する。ただし、実際の伝播光110において、角度0°の伝播光に対する反射面の断面積は小さいため、全出射光に対する角度0°の伝播光の寄与率は最大でなく、角度15°程度の伝播光の寄与率が最大であると考えられる。   First, in FIG. 13A, the propagation light 110 of the linear light guide path 231 has a traveling angle distribution of ± 48 °, and light of 0 ° to 48 ° enters the normal light distribution path 241. Here, let us consider changing the traveling direction of this light to the normal direction. Considering the angular distribution of the propagating light 110, the light intensity in the vicinity of 0 ° is maximum as described above (see FIG. 11). Therefore, in order to change light having a traveling angle of 0 ° in the normal direction (90 ° direction) by total reflection, the light is incident on a reflecting surface having an inclination angle of 45 ° with respect to the traveling direction. There is a need. At this time, the propagation direction of the propagation light having the traveling angle θ is changed in the direction of (90 ° −θ) by the reflection surface having the inclination angle of 45 °. At this time, the angular distribution of the light 130 emitted in the normal direction is in a range of 42 ° to 90 °. The actual emission angle is, for example, propagating light having an angle of 20 ° is emitted in the direction of 30 ° according to the law of refraction. Actual emitted light is distributed in the range of 0 ° to 90 °. However, in the actual propagating light 110, since the cross-sectional area of the reflecting surface with respect to the propagating light with the angle of 0 ° is small, the contribution ratio of the propagating light with the angle of 0 ° with respect to all the outgoing light is not the maximum, and the propagating light with the angle of about 15 ° It is considered that the contribution ratio of is the largest.

このように、実際の伝播光110において、角度0°の伝播光に対する反射面の断面積は小さく、全出射光に対する角度0°の伝播光の寄与率は最大でない。伝播光110の角度分布に依存するものの、全出射光に対する寄与率は、角度15°程度の伝播光が最大であると考えられる。この角度の伝播光を法線方向(90°の方向)に反射させるためには、次の計算式から、
2*α−θ=90°
θ=15°
∴α=52.5°
となる。現実には、チューニングパラメータではあるが、出射光の法線方向の対称性を考慮して、95°程度に反射するように反射面の角度を考慮すると、
2*α−θ°=95°
θ=15°
∴α=55°
となる。したがって、図13(B)に示すように、図13(A)に示す上記の単一角度反射面よりも、この2段傾斜角反射面のほうが、より一層効率的に、線状導光路231の伝播光110を法線方向に出射することができる。なお、この場合、法線配光路241の上面から出射される角度は、屈折の法則により、
1.5*sin(5°)=1.0*sin(θ)
∴θ=7.5°
となるため、97.5°の方向に出射される。
Thus, in the actual propagating light 110, the cross-sectional area of the reflecting surface with respect to the propagating light with an angle of 0 ° is small, and the contribution ratio of the propagating light with the angle of 0 ° with respect to all the outgoing light is not the maximum. Although it depends on the angular distribution of the propagating light 110, it is considered that the propagating light having an angle of about 15 ° is the largest in the contribution ratio to the total emitted light. In order to reflect the propagating light of this angle in the normal direction (90 ° direction), from the following formula:
2 * α-θ = 90 °
θ = 15 °
∴α = 52.5 °
It becomes. In reality, it is a tuning parameter, but considering the symmetry of the normal direction of the emitted light, and considering the angle of the reflecting surface to reflect to about 95 °,
2 * α-θ ° = 95 °
θ = 15 °
∴α = 55 °
It becomes. Therefore, as shown in FIG. 13B, the two-step inclined angle reflecting surface is more efficiently produced by the linear light guide 231 than the single angle reflecting surface shown in FIG. 13A. The propagating light 110 can be emitted in the normal direction. In this case, the angle emitted from the upper surface of the normal light distribution path 241 is determined according to the law of refraction.
1.5 * sin (5 °) = 1.0 * sin (θ)
∴θ = 7.5 °
Therefore, it is emitted in the direction of 97.5 °.

次に、線状導光路231および法線配光路241の製造方法について、図面を用いて説明する。図14は、線状導光路231の製造方法の一例を示す工程別断面図である。また、図15は、法線配光路241の製造方法の一例を示す工程別断面図である。なお、ここでは、簡単化のため、法線配光路241として、図9(A)に示す最も簡単な構成(形状)を有する法線配光路242を製造する場合を例とって説明する。また、ここでは、一例として、例えば、スクリーン印刷を利用して、線状導光路231および法線配光路241を製造する場合について説明する。   Next, the manufacturing method of the linear light guide path 231 and the normal light distribution path 241 is demonstrated using drawing. FIG. 14 is a cross-sectional view for each process showing an example of a method for manufacturing the linear light guide 231. FIG. 15 is a cross-sectional view for each process showing an example of a method for manufacturing the normal light distribution path 241. Here, for the sake of simplification, the case where the normal light distribution path 242 having the simplest configuration (shape) shown in FIG. 9A is manufactured as the normal light distribution path 241 will be described as an example. Here, as an example, a case where the linear light guide path 231 and the normal light distribution path 241 are manufactured using, for example, screen printing will be described.

まず、図14を用いて、スクリーン印刷により透明のシート基板260上に線状導光路231を形成(印刷)する場合について説明する。   First, the case where the linear light guide 231 is formed (printed) on the transparent sheet substrate 260 by screen printing will be described with reference to FIG.

まず、図14(A)に示すように、線状導光路231のパターンを形成するためのアルミニウム箔シート290を用意し、この線状導光路パターン用アルミニウム箔シート290に紫外線透過パターン部(切り抜き部)291を形成する。具体的には、例えば、YAGレーザ刻印機により、線状導光路231のパターン形状に合わせて線状導光路パターン用アルミニウム箔シート290を切り抜く。線状導光路パターン用アルミニウム箔シート290は、好ましくは、その厚さを無視できる程度の厚さ、例えば、数十ミクロン(μm)程度の厚さを有する。   First, as shown in FIG. 14A, an aluminum foil sheet 290 for forming the pattern of the linear light guide path 231 is prepared, and an ultraviolet transmission pattern portion (cutout) is formed on the aluminum foil sheet 290 for the linear light guide path pattern. Part) 291. Specifically, for example, the linear light guide path pattern aluminum foil sheet 290 is cut out in accordance with the pattern shape of the linear light guide path 231 by a YAG laser engraving machine. The linear light guide pattern aluminum foil sheet 290 preferably has such a thickness that the thickness can be ignored, for example, a thickness of about several tens of microns (μm).

そして、図14(B)に示すように、シート基板260上に図14(A)の線状導光路パターン用アルミニウム箔シート290を設置した後、線状導光路パターン用アルミニウム箔シート290の切り抜き部291に液状の紫外線硬化樹脂292を充填塗布する。   Then, as shown in FIG. 14 (B), after the aluminum foil sheet 290 for linear light guide pattern in FIG. 14 (A) is installed on the sheet substrate 260, the aluminum foil sheet 290 for linear light guide pattern is cut out. The portion 291 is filled with a liquid ultraviolet curable resin 292.

そして、図14(C)に示すように、法線方向から紫外線(UV光)を照射する。これにより、切り抜き部291内の紫外線硬化樹脂292は、硬化して、線状導光路231のパターンが形成される。   And as shown in FIG.14 (C), an ultraviolet-ray (UV light) is irradiated from a normal line direction. Thereby, the ultraviolet curable resin 292 in the cutout portion 291 is cured, and the pattern of the linear light guide 231 is formed.

そして、図14(D)に示すように、シート基板260上の線状導光路パターン用アルミニウム箔シート290を除去する。これにより、シート基板260上に線状導光路231のパターンが印刷される。   Then, as shown in FIG. 14D, the linear light guide pattern aluminum foil sheet 290 on the sheet substrate 260 is removed. Thereby, the pattern of the linear light guide 231 is printed on the sheet substrate 260.

次に、図15を用いて、スクリーン印刷により線状導光路231上に法線配光路241を形成(印刷)する場合について説明する。   Next, the case where the normal light distribution path 241 is formed (printed) on the linear light guide path 231 by screen printing will be described with reference to FIG.

まず、図15(A)に示すように、法線配光路241のパターンを形成するためのアルミニウム箔シート295を用意し、この法線配光路パターン用アルミニウム箔シート295に紫外線透過パターン部(切り抜き部)296を形成する。具体的には、例えば、YAGレーザ刻印機により、法線配光路241のパターン形状に合わせて法線配光路パターン用アルミニウム箔シート295を切り抜く。法線配光路パターン用アルミニウム箔シート295は、好ましくは、その厚さを無視できる程度の厚さ、例えば、数十ミクロン(μm)程度の厚さを有する。   First, as shown in FIG. 15A, an aluminum foil sheet 295 for forming a pattern of the normal light distribution path 241 is prepared, and an ultraviolet transmission pattern portion (cutout) is formed on the aluminum foil sheet 295 for the normal light distribution path pattern. Part) 296. Specifically, for example, the normal light distribution path pattern aluminum foil sheet 295 is cut out in accordance with the pattern shape of the normal light distribution path 241 with a YAG laser engraving machine. The normal light distribution path pattern aluminum foil sheet 295 preferably has a thickness such that the thickness thereof can be ignored, for example, a thickness of about several tens of microns (μm).

そして、図15(B)に示すように、線状導光路231のパターンが印刷されたシート基板260上に、液状の紫外線硬化樹脂297を所定の厚さで充填塗布する。このとき、液状の紫外線硬化樹脂297上には、図15(A)の法線配光路パターン用アルミニウム箔シート295が設置されている。その後、この状態において、例えば、法線方向から60°傾斜した方向から、法線配光路パターン用アルミニウム箔シート295の裏面の製造用透明基板シート298に向けて、紫外線(UV光)を照射する。この紫外線は、切り抜き部296を通過して液状の紫外線硬化樹脂297に到達する。これにより、液状の紫外線硬化樹脂297は、紫外線が照射された部分241aのみが硬化する。   Then, as shown in FIG. 15B, a liquid ultraviolet curable resin 297 is filled and applied to a predetermined thickness on the sheet substrate 260 on which the pattern of the linear light guide 231 is printed. At this time, the normal light distribution path pattern aluminum foil sheet 295 of FIG. 15A is installed on the liquid ultraviolet curable resin 297. Thereafter, in this state, for example, ultraviolet rays (UV light) are irradiated from the direction inclined by 60 ° from the normal direction toward the transparent substrate sheet 298 for manufacturing on the back surface of the aluminum foil sheet 295 for the normal light distribution path pattern. . The ultraviolet rays pass through the cutout portion 296 and reach the liquid ultraviolet curable resin 297. Thereby, only the part 241a irradiated with ultraviolet rays is cured in the liquid ultraviolet curable resin 297.

そして、図15(C)に示すように、今度は、紫外線の照射角度を変えて、例えば、法線方向から45°傾斜した方向から、同じく法線配光路パターン用アルミニウム箔シート295の裏面の製造用透明基板シート298に向けて、紫外線(UV光)を照射する。この紫外線は、切り抜き部296を通過して別の領域の液状の紫外線硬化樹脂297に到達する。これにより、最終的に、法線配光路241のパターンに相当する部分の紫外線硬化樹脂297が硬化して、法線配光路241のパターンが形成される。   Then, as shown in FIG. 15C, this time, by changing the irradiation angle of the ultraviolet rays, for example, from the direction inclined 45 ° from the normal direction, the back surface of the aluminum foil sheet 295 for the normal light distribution path pattern The transparent substrate sheet 298 for manufacturing is irradiated with ultraviolet rays (UV light). This ultraviolet ray passes through the cutout portion 296 and reaches the liquid ultraviolet curable resin 297 in another region. As a result, the portion of the ultraviolet curable resin 297 corresponding to the pattern of the normal light distribution path 241 is finally cured, and the pattern of the normal light distribution path 241 is formed.

そして、図15(D)に示すように、法線配光路パターン用アルミニウム箔シート295を除去し、さらに、非硬化樹脂、つまり、残存する液状の紫外線硬化樹脂297を洗浄して除去する。これにより、線状導光路231のパターン上に法線配光路241のパターンが印刷される。   Then, as shown in FIG. 15D, the normal light distribution path pattern aluminum foil sheet 295 is removed, and the non-cured resin, that is, the remaining liquid ultraviolet curable resin 297 is washed and removed. Thereby, the pattern of the normal light distribution path 241 is printed on the pattern of the linear light guide path 231.

なお、紫外線硬化樹脂を用いた印刷方法として、上記したスクリーン印刷技術のほかに、インクジェット印刷技術やオフセット印刷技術などを利用することもできる。すなわち、紫外線の照射角度を複数回変えて硬化させることによりシート上に微細な立体構造を形成することができる印刷技術であれば、どのような印刷技術を利用してもよい。印刷技術を用いた場合には、安価に大量に製造できるという利点があるが、それ以外にも、例えば、LSIなどの製造に用いられるフォトリソグラフィーやスパッタリング、エッチングなどの技術を用いて、線状導光部を製造できるという利点がある。また、特に線状導光路231の形成方法については、上記の印刷技術のほかに、一般的なプラスチック成型技術を利用することも可能である。   In addition to the screen printing technique described above, an inkjet printing technique, an offset printing technique, or the like can be used as a printing method using an ultraviolet curable resin. That is, any printing technique may be used as long as it can form a fine three-dimensional structure on the sheet by changing the irradiation angle of the ultraviolet rays a plurality of times and curing it. When printing technology is used, there is an advantage that it can be manufactured in large quantities at a low cost, but in addition to this, for example, using techniques such as photolithography, sputtering, etching, etc. used for manufacturing LSI etc., linear There exists an advantage that a light guide part can be manufactured. In particular, for the method of forming the linear light guide 231, it is possible to use a general plastic molding technique in addition to the above printing technique.

このように、本実施の形態によれば、線状導光路231および法線配光路241を設けて光源部210からの光を色ごとに法線方向(所望の方向)に配光できるようにしたため、光エネルギーの利用効率を大幅に向上することができる。   Thus, according to the present embodiment, the linear light guide path 231 and the normal light distribution path 241 are provided so that the light from the light source unit 210 can be distributed in the normal direction (desired direction) for each color. Therefore, the utilization efficiency of light energy can be significantly improved.

特に、液晶ディスプレイ用のバックライトに適用した場合には、従来の液晶ディスプレイにおける光エネルギー損失の大きな原因である光非透過領域での光エネルギー損失およびカラーフィルタ透過時の光エネルギー損失を解消することができ、光エネルギーの利用効率を、理論値である約50%(偏光シートによる光エネルギー損失のみ)にすることができる。これは、例えば、プリズムシートを用いた場合と比較しても、約6倍の効率向上である。すなわち、バックライト部200の光源部210の光エネルギーを最も効率的に液晶ディスプレイの表面を通過させることができ、偏光シートによるエネルギー損失である50%の損失以外の損失のない、理想的なバックライトを実現することができる。   In particular, when applied to a backlight for a liquid crystal display, eliminate the light energy loss in the light non-transmission region and the light energy loss when transmitting the color filter, which are the major causes of light energy loss in the conventional liquid crystal display. And the utilization efficiency of light energy can be reduced to a theoretical value of about 50% (only light energy loss by the polarizing sheet). This is, for example, an improvement in efficiency of about 6 times compared to the case where a prism sheet is used. That is, it is possible to pass the light energy of the light source unit 210 of the backlight unit 200 through the surface of the liquid crystal display most efficiently, and there is no loss other than the loss of 50% which is the energy loss by the polarizing sheet. Light can be realized.

また、既存の液晶ディスプレイのカラーフィルタを除去することができ、液晶ディスプレイのコストの削減とさらなるエネルギー効率の向上を図ることができる。   Moreover, the color filter of the existing liquid crystal display can be removed, and the cost of the liquid crystal display can be reduced and further energy efficiency can be improved.

また、光エネルギーの利用効率の向上に伴い、例えば、より少ない数のLEDで一定の輝度を確保することができ、バックライトに使用するLEDの数を抑制することができる。この結果、消費電力の低減や放熱の問題の解消も図ることができる。   In addition, with the improvement of the utilization efficiency of light energy, for example, a constant luminance can be ensured with a smaller number of LEDs, and the number of LEDs used for the backlight can be suppressed. As a result, it is possible to reduce power consumption and solve the problem of heat dissipation.

(実施の形態2)
実施の形態2は、集光レンズ部250を有する場合である。
(Embodiment 2)
The second embodiment is a case where the condenser lens unit 250 is provided.

図16は、本発明の実施の形態2に係る配光装置を用いたバックライト装置(分光分離型バックライト)を用いた液晶ディスプレイの構造の一例を示す概略断面図である。なお、この液晶ディスプレイ100bは、図3に示す実施の形態1に対応する液晶ディスプレイ100aと同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of a liquid crystal display using a backlight device (spectral separation type backlight) using the light distribution device according to Embodiment 2 of the present invention. The liquid crystal display 100b has a basic configuration similar to that of the liquid crystal display 100a corresponding to the first embodiment shown in FIG. 3, and the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Omitted.

本実施の形態では、LCDパネル310としてTFTパネル310aが使用されており、RGBの光透過領域317a〜317cにRGBのカラーフィルタ314a、314b、314cがそれぞれ設けられている。また、この例では、TFTパネル310aのガラス基板311の厚さが500ミクロン(μm)程度であるのに対し、RGBの光透過領域317a〜317cがそれぞれ100ミクロン(μm)程度になっている。そのため、法線配光路241から出射された光を、集光レンズ251で集光して光透過領域317を通過させるようにしている。具体的には、赤(R)用の法線配光路241aから出射された赤(R)の光は、集光レンズ251aで集光して赤(R)の光透過領域317aを通過させる。また、緑(G)用の法線配光路241bから出射された緑(G)の光は、集光レンズ251bで集光して緑(G)の光透過領域317bを通過させる。また、青(B)用の法線配光路241cから出射された青(B)の光は、集光レンズ251cで集光して青(B)の光透過領域317cを通過させる。この結果、微小な光透過領域を持つLCDパネル310(TFTパネル310a)の光利用効率をさらに向上することができる。なお、図16において、符号「400」は拡散シートである。   In this embodiment, a TFT panel 310a is used as the LCD panel 310, and RGB color filters 314a, 314b, and 314c are provided in the RGB light transmission regions 317a to 317c, respectively. In this example, the thickness of the glass substrate 311 of the TFT panel 310a is about 500 microns (μm), whereas the RGB light transmission regions 317a to 317c are each about 100 microns (μm). Therefore, the light emitted from the normal light distribution path 241 is collected by the condenser lens 251 and passes through the light transmission region 317. Specifically, red (R) light emitted from the normal light distribution path 241a for red (R) is condensed by the condenser lens 251a and passes through the red (R) light transmission region 317a. The green (G) light emitted from the normal light distribution path 241b for green (G) is condensed by the condenser lens 251b and passes through the green (G) light transmission region 317b. The blue (B) light emitted from the blue (B) normal light distribution path 241c is condensed by the condenser lens 251c and passes through the blue (B) light transmission region 317c. As a result, the light use efficiency of the LCD panel 310 (TFT panel 310a) having a minute light transmission region can be further improved. In FIG. 16, reference numeral “400” denotes a diffusion sheet.

集光レンズ251は、紫外線硬化樹脂をインクとして使用したインクジェット印刷技術を用いて、例えば、偏光シート315上に、レンズ形状に印刷することができる。また、集光レンズ251の製造方法は、インクジェット印刷技術に限定されるわけではなく、任意の適当な製造方法を適用することができる。例えば、スクリーン印刷技術やプラスチック成形技術、光成形技術なども適用可能である。   The condenser lens 251 can be printed in a lens shape, for example, on the polarizing sheet 315 by using an inkjet printing technique using an ultraviolet curable resin as an ink. Moreover, the manufacturing method of the condensing lens 251 is not necessarily limited to an inkjet printing technique, Arbitrary appropriate manufacturing methods can be applied. For example, screen printing technology, plastic molding technology, optical molding technology, etc. can be applied.

このように、本実施の形態によれば、集光レンズ251cを設けて法線配光路241からの出射光を集光させるため、微細な光透過領域を通過させることができる。この結果、例えば、微小な光透過領域を持つLCDパネル310(TFTパネル310a)の光利用効率をさらに向上することができる。   As described above, according to the present embodiment, the condensing lens 251c is provided and the light emitted from the normal light distribution path 241 is condensed, so that a fine light transmission region can be passed. As a result, for example, the light utilization efficiency of the LCD panel 310 (TFT panel 310a) having a minute light transmission region can be further improved.

(実施の形態3)
実施の形態3は、光源部210が白色光源を有する場合である。すなわち、本実施の形態は、光源部210が、白色光を分光して、所定の色(例えば、RGB)の光を生成する場合である。
(Embodiment 3)
The third embodiment is a case where the light source unit 210 has a white light source. In other words, the present embodiment is a case where the light source unit 210 generates light of a predetermined color (for example, RGB) by splitting white light.

図17は、本発明の実施の形態3に係る配光装置を用いたバックライト装置(分光分離型バックライト)を用いた液晶ディスプレイの構造の一例を示す概略断面図である。また、図18は、図17のバックライト装置(分光分離型バックライト)の要部を示す概略断面図である。なお、この液晶ディスプレイ100cは、図16に示す実施の形態2に対応する液晶ディスプレイ100bと同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of a liquid crystal display using a backlight device (spectral separation type backlight) using the light distribution device according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the backlight device (spectral separation type backlight) of FIG. The liquid crystal display 100c has a basic configuration similar to that of the liquid crystal display 100b corresponding to the second embodiment shown in FIG. 16, and the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Omitted.

本実施の形態では、白色光源212から放射された白色光140を入光部500に導く。入光部500は、白色光源212からの白色光140をシート状に配光し、分岐し、分岐後の白色光をプリズムによりRGBの各色に分光し、各色に対応する線状導光部231a〜231cに入光させる機能を有する。そのため、入光部500は、白色光配光部510、集光レンズ部520、光整形/分光部530、および配光部540で構成されている。なお、図17では、便宜上、簡単化のため、線状導光路231と法線配光路241をまとめて符号「235」で示している。また、白色光140は、太陽光であってもよい。   In the present embodiment, the white light 140 emitted from the white light source 212 is guided to the light incident unit 500. The light incident section 500 distributes the white light 140 from the white light source 212 in a sheet shape, branches it, splits the branched white light into RGB colors by a prism, and linear light guide sections 231a corresponding to the respective colors. ˜231c has a function of entering light. Therefore, the light incident unit 500 includes a white light distribution unit 510, a condensing lens unit 520, a light shaping / spectral unit 530, and a light distribution unit 540. In FIG. 17, for the sake of convenience, the linear light guide path 231 and the normal light distribution path 241 are collectively denoted by reference numeral “235” in FIG. The white light 140 may be sunlight.

白色光配光部510は、白色光140を全反射を利用して伝播させる。集光レンズ部520は、白色光配光部510を伝播する白色光140の一部を分岐し、かつ、分岐した光を光整形/分光部530の光整形部(非球面凹レンズ)531に焦点を結ぶように集光する。集光レンズ部520は、放物線の形状を有する部分521と、非球面凸レンズ522とで構成されている。光整形/分光部530の光整形部(非球面凹レンズ)531は、集光レンズ部520からの光を、平行光の小さな光線(ビーム)に変換して光整形/分光部530の分光部532に送る。光整形/分光部530の分光部532は、平行光の光線を分光プリズムによりRGBのスペクトルに分解する。配光部540a〜540cは、分解された各色の光を、対応する線状導光路231a〜231cに導光する。   The white light distribution unit 510 propagates the white light 140 using total reflection. The condensing lens unit 520 branches a part of the white light 140 propagating through the white light distribution unit 510 and focuses the branched light on the light shaping unit (aspheric concave lens) 531 of the light shaping / spectral unit 530. Condensate to tie. The condensing lens portion 520 includes a portion 521 having a parabolic shape and an aspherical convex lens 522. The light shaping unit (aspheric concave lens) 531 of the light shaping / spectral unit 530 converts the light from the condensing lens unit 520 into a small beam of parallel light, and the spectral unit 532 of the light shaping / spectral unit 530. Send to. The spectroscopic unit 532 of the light shaping / spectral unit 530 decomposes the parallel light rays into RGB spectra by the spectroscopic prism. The light distribution units 540a to 540c guide the decomposed light of each color to the corresponding linear light guides 231a to 231c.

このような微小光学系は、従来の立体形状のレンズやプリズムなどで構成することは困難であるが、スクリーン印刷などの印刷技術を利用して平面状に構成することにより、容易に実現することができる。   Such a micro-optical system is difficult to configure with conventional three-dimensional lenses and prisms, but can be easily realized by using a printing technique such as screen printing to form a flat surface. Can do.

このように、本実施の形態によれば、白色光を利用するため、太陽光などの周辺光を利用することが可能になり、電気エネルギーを使用しない配光装置やバックライトを提供することが可能になる。   Thus, according to the present embodiment, since white light is used, ambient light such as sunlight can be used, and a light distribution device and a backlight that do not use electric energy can be provided. It becomes possible.

なお、本実施の形態には、いくつか変形例が考えられる。   It should be noted that several modifications can be considered for this embodiment.

図19および図20は、その変形例の一例を示す図である。なお、図19および図20の液晶ディスプレイ100dは、図17および図18に示す液晶ディスプレイ100cと同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。   19 and 20 are diagrams showing an example of the modification. The liquid crystal display 100d shown in FIGS. 19 and 20 has the same basic configuration as the liquid crystal display 100c shown in FIGS. 17 and 18, and the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be given. Is omitted.

この変形例では、入光部600を構成する集光レンズ部610の構造が相違している。この構造では、白色光配光部510a内を配光される白色光140は、集光レンズ部610で反射作用により集光されるため、集光レンズ部610には、白色光140を曲面上で鏡面反射する処理が施されている。   In this modification, the structure of the condensing lens part 610 which comprises the light-incidence part 600 is different. In this structure, since the white light 140 distributed in the white light distribution unit 510a is collected by the reflecting function of the condensing lens unit 610, the white light 140 is reflected on the curved surface of the condensing lens unit 610. The surface is mirror-reflected.

本発明に係る配光装置およびこれを用いたバックライト装置は、光エネルギーの利用効率を大幅に向上することができる配光装置およびバックライト装置として有用である。   The light distribution device according to the present invention and the backlight device using the light distribution device are useful as a light distribution device and a backlight device that can significantly improve the utilization efficiency of light energy.

本発明の実施の形態1に係る配光装置を用いたバックライト装置を含む液晶ディスプレイの概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the liquid crystal display containing the backlight apparatus using the light distribution apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本実施の形態における分光分離型バックライトの構成の一例を示す概略斜視図Schematic perspective view showing an example of a configuration of a spectrally separated backlight in the present embodiment 図2に示す分光分離型バックライトを用いた液晶ディスプレイの構造の一例を示す概略断面図Schematic sectional view showing an example of the structure of a liquid crystal display using the spectrally separated backlight shown in FIG. 図3のLCDパネル部の表面構造を示す概略平面図Schematic plan view showing the surface structure of the LCD panel portion of FIG. 図3および図4に示す分光分離型バックライトにおける光の伝播原理を説明するための図The figure for demonstrating the light propagation principle in the spectral separation type backlight shown in FIG. 3 and FIG. 全反射の原理を説明するための図Diagram for explaining the principle of total reflection 本実施の形態におけるRGBのLEDを用いた分光分離型バックライトの要部を示す概略平面図Schematic plan view showing the main part of a spectrally separated backlight using RGB LEDs in the present embodiment 本実施の形態におけるRGBのLEDを用いた分光分離型バックライトの要部を示す概略断面図であり、(A)は、LEDの高さが線状導光路の高さよりも高い場合を示す図、(B)は、LEDの高さが線状導光路の高さよりも低い場合を示す図It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the spectral separation type backlight using RGB LED in this Embodiment, (A) is a figure which shows the case where the height of LED is higher than the height of a linear light guide. (B) is a figure which shows the case where the height of LED is lower than the height of a linear light guide. 本実施の形態における法線配光路の形状の具体例を示す概略断面図であり、(A)は、最も簡単な構成例を示す図、(B)は、理想的な形状を有する構成例を示す図、(C)は、両者の中間レベルの構成例を示す図It is a schematic sectional drawing which shows the specific example of the shape of the normal light distribution path in this Embodiment, (A) is a figure which shows the simplest structural example, (B) is a structural example which has an ideal shape. The figure to show, (C) is a figure which shows the example of a structure of the intermediate level of both (A)は、放物線の形状が理想的である理由を説明するための図、(B)は、その原理を本実施の形態に適用した場合を説明するための図(A) is a diagram for explaining the reason why the shape of the parabola is ideal, and (B) is a diagram for explaining the case where the principle is applied to the present embodiment. 線状導光路を伝播する光の角度分布を示す図The figure which shows the angle distribution of the light which propagates a linear light guide 法線配光路による法線方向への配光の原理を説明するための図Diagram for explaining the principle of light distribution in the normal direction by the normal light distribution path 法線配光路の形状の決め方を説明するための図Diagram for explaining how to determine the shape of the normal light distribution path 線状導光路の製造方法の一例を示す工程別断面図Sectional drawing according to process which shows an example of the manufacturing method of a linear light guide 法線配光路の製造方法の一例を示す工程別断面図Sectional drawing according to process which shows an example of the manufacturing method of a normal light distribution path 本発明の実施の形態2に係る配光装置を用いたバックライト装置(分光分離型バックライト)を用いた液晶ディスプレイの構造の一例を示す概略断面図Schematic sectional view showing an example of the structure of a liquid crystal display using a backlight device (spectral separation type backlight) using a light distribution device according to Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態3に係る配光装置を用いたバックライト装置(分光分離型バックライト)を用いた液晶ディスプレイの構造の一例を示す概略断面図Schematic sectional view showing an example of the structure of a liquid crystal display using a backlight device (spectral separation type backlight) using a light distribution device according to Embodiment 3 of the present invention 図17のバックライト装置(分光分離型バックライト)の要部を示す概略断面図FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the backlight device (spectral separation type backlight) of FIG. 図17のバックライト装置(分光分離型バックライト)の一変形例を示す概略断面図Schematic sectional view showing a modification of the backlight device (spectral separation type backlight) of FIG. 図19のバックライト装置(分光分離型バックライト)の要部を示す概略断面図Schematic sectional view showing the main part of the backlight device (spectral separation type backlight) of FIG. 従来の液晶ディスプレイの一般的な構造を示す概略断面図Schematic sectional view showing the general structure of a conventional liquid crystal display 図21のLCDパネルの表面構造を示す概略平面図FIG. 21 is a schematic plan view showing the surface structure of the LCD panel of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100、100a、100b、100c、100d 液晶ディスプレイ(LCD)
110、120 伝播光
130 出射光
140 白色光
200 バックライト部
200a 分光分離型バックライト
210 光源部
211a、211b、211c LED
212 白色光源
220、500、600 入光部
221a、221b、221c 入光路
230 線状導光部
231a、231b、231c 線状導光路
240 法線配光部
241a、241b、241c、242、243、244 法線配光路
250 集光レンズ部
251a、251b、251c 集光レンズ
260 シート基板
270 空気
280 接触面
300 LCDパネル部
310 LCDパネル
311、312 ガラス基板
313 液晶セル
314a、314b、314c カラーフィルタ
315、316 偏光シート
317a、317b、317c 光透過領域
318 光非透過領域
400 拡散シート
510、510a 白色光配光部
520、610 集光レンズ部
521 放物線形状部
522 非球面凸レンズ
530 光整形/分光部
531 光整形部(非球面凹レンズ)
532 分光部
540a、540b、540c 配光部
100, 100a, 100b, 100c, 100d Liquid crystal display (LCD)
110, 120 Propagating light 130 Emission light 140 White light 200 Backlight unit 200a Spectral separation type backlight 210 Light source unit 211a, 211b, 211c LED
212 White light source 220, 500, 600 Light incident part 221a, 221b, 221c Light incident path 230 Linear light guide part 231a, 231b, 231c Linear light guide path 240 Normal light distribution part 241a, 241b, 241c, 242, 243, 244 Normal light distribution path 250 Condensing lens unit 251a, 251b, 251c Condensing lens 260 Sheet substrate 270 Air 280 Contact surface 300 LCD panel unit 310 LCD panel 311, 312 Glass substrate 313 Liquid crystal cell 314a, 314b, 314c Color filter 315, 316 Polarizing sheets 317a, 317b, 317c Light transmission region 318 Light non-transmission region 400 Diffusion sheet 510, 510a White light distribution portion 520, 610 Condensing lens portion 521 Parabolic shape portion 522 Aspheric convex lens 530 Light shaping / spectral portion 53 1 Light shaping part (aspheric concave lens)
532 Spectrometer 540a, 540b, 540c Light distributor

Claims (18)

全反射を用いて光を一方向に導く線状の導光路と、
前記導光路上に配置され、前記導光路の内部を進む光を、全反射を用いて所定の目的の方向に配光する配光路であって、前記導光路の伸張方向と前記所定の目的の方向の両者に沿った面を断面とした場合に、前記配光路を構成する反射面のうち、少なくとも光源から見て後方側の反射面の断面形状が放物線の形に形成された配光路と、
を有する配光装置。
A linear light guide that guides light in one direction using total reflection;
A light distribution path that is disposed on the light guide path and distributes light traveling through the light guide path in a predetermined target direction using total reflection, the light distribution path extending in the light guide path and the predetermined target direction. When the surface along both of the directions is a cross section, among the reflection surfaces constituting the light distribution path, at least the light distribution path in which the cross-sectional shape of the reflection surface on the rear side as viewed from the light source is formed in the shape of a parabola,
A light distribution device.
全反射を用いて光を一方向に導く線状の導光路と、
前記導光路上に配置され、前記導光路の内部を進む光を、全反射を用いて所定の目的の方向に配光する配光路であって、前記導光路の伸張方向と前記所定の目的の方向の両者に沿った面を断面とした場合に、前記配光路を構成する反射面のうち、少なくとも光源から見て後方側の反射面の断面形状が、放物線を近似する形状であって、前記後方側反射面の前記導光路伸張方向に対する傾き角が前記放物線をなぞるように多段階に増してゆく形状に形成された配光路と、
を有する配光装置。
A linear light guide that guides light in one direction using total reflection;
A light distribution path that is disposed on the light guide path and distributes light traveling through the light guide path in a predetermined target direction using total reflection, the light distribution path extending in the light guide path and the predetermined target direction. When the surface along both of the directions is a cross section, the cross-sectional shape of the reflective surface on the rear side as viewed from the light source among the reflective surfaces constituting the light distribution path is a shape approximating a parabola, A light distribution path formed in a shape in which the inclination angle of the rear-side reflection surface with respect to the light guide path extension direction increases in multiple stages so as to trace the parabola;
A light distribution device.
前記放物線の焦点は、前記導光路内の光を前記配光路内に入光させる開口部上の前記導光路内に位置する、
請求項1または2記載の配光装置。
The focal point of the parabola is located in the light guide on the opening that allows light in the light guide to enter the light distribution path,
The light distribution device according to claim 1 or 2.
前記放物線の焦点は、前記開口部の中点に位置する、
請求項3記載の配光装置。
The focal point of the parabola is located at the midpoint of the opening,
The light distribution device according to claim 3.
前記後方側反射面の前記開口部との接続部分の前記導光路伸張方向に対する傾き角は、入射光に対して屈折光がなくなる臨界角によって規定される角度未満である、
請求項3記載の配光装置。
The inclination angle of the connecting portion of the rear reflective surface with the opening with respect to the light guide path extension direction is less than an angle defined by a critical angle at which refracted light disappears with respect to incident light.
The light distribution device according to claim 3.
前記開口部の面積は、前記配光路によって光が前記所定の目的の方向に配光される際の前記光の角度分散に基づいて決定される
請求項5記載の配光装置。
The area of the opening is determined based on angular dispersion of the light when light is distributed in the predetermined target direction by the light distribution path.
The light distribution device according to claim 5.
前記開口部の面積は、前記導光路内を伝搬する光の減衰特に応じて、前記導光路の光入口からの導光方向に沿った距離が遠くなるほど、大きくなる、
請求項1または2記載の配光装置。
Area of the opening, the light guiding path in response to the attenuation characteristics of the propagating light, as the distance along the light guiding direction from the light entrance of the light guide path becomes longer, increases,
The light distribution device according to claim 1 or 2.
前記導光路は、
基板上に、外部への光照射位置に合わせて線状に伸張して配置され、
前記配光路は、
前記導光路上に、前記光照射位置に合わせて配置されている、
請求項1または2記載の配光装置。
The light guide is
On the substrate, it is arranged extending linearly according to the light irradiation position to the outside,
The light distribution path is
Arranged on the light guide path according to the light irradiation position,
The light distribution device according to claim 1 or 2.
前記導光路は、前記導光路のパターン形状に合わせて切り抜かれた第1のシートの切り抜き部に充填された紫外線硬化樹脂に紫外線照射する印刷により、前記基板上に形成され、
前記配光路は、前記第1のシートと第2のシートとの間に充填塗布した前記紫外線硬化樹脂に対して、前記配光路のパターン形状を有する前記第2のシートの切り抜き部を通して照射角度を可変にした紫外線を照射し、残存する非硬化樹脂を洗浄して除去する印刷により、前記導光路上に形成されている、
請求項8記載の配光装置。
The light guide path is formed on the substrate by printing that irradiates the ultraviolet curable resin filled in the cutout portion of the first sheet cut out in accordance with the pattern shape of the light guide path,
The light distribution path has an irradiation angle through the cutout portion of the second sheet having a pattern shape of the light distribution path with respect to the ultraviolet curable resin filled and applied between the first sheet and the second sheet. It is formed on the light guide path by printing that irradiates variable ultraviolet rays and cleans and removes the remaining non-cured resin.
The light distribution device according to claim 8.
前記導光路および前記配光路は、
同一成分の樹脂を用いて形成されている、
請求項9記載の配光装置。
The light guide path and the light distribution path are:
It is formed using the resin of the same component,
The light distribution apparatus according to claim 9.
前記導光路は、
光の色別に設けられ、かつ、各々が互いに光学的に分離されており、
前記導光路の各々に供給する光を生成する光源部、
をさらに有する請求項1または2記載の配光装置。
The light guide is
Provided for each color of light, and each is optically separated from each other,
A light source unit that generates light to be supplied to each of the light guides;
The light distribution device according to claim 1, further comprising:
前記光源部は、
白色光を分光して、前記導光路の各々に供給する単一色の光を生成する、
請求項11記載の配光装置。
The light source unit is
White light is split to produce a single color of light that is supplied to each of the light guides;
The light distribution apparatus according to claim 11.
前記光源部は、
前記導光路の各々に供給する単一色の光を放射する複数の発光素子を含み、
前記複数の発光素子を用いて、前記導光路の各々に供給する単一色の光を生成する、
請求項11記載の配光装置。
The light source unit is
A plurality of light emitting elements that emit light of a single color supplied to each of the light guides;
Using the plurality of light emitting elements to generate light of a single color supplied to each of the light guides;
The light distribution apparatus according to claim 11.
前記光源部によって生成された単一色の光を、対応する前記導光路の内部に、全反射可能な角度で入光させる入光部、
をさらに有する請求項12または13記載の配光装置。
A light incident part for entering light of a single color generated by the light source part into the corresponding light guide path at an angle allowing total reflection;
The light distribution device according to claim 12 or 13, further comprising:
前記配光路から出射された光をレンズ作用により集光する集光レンズ部、
をさらに有する請求項1または2記載の配光装置。
A condensing lens part for condensing the light emitted from the light distribution path by a lens action;
The light distribution device according to claim 1, further comprising:
前記導光路は、
光の色別に設けられ、かつ、各々が互いに光学的に分離されており、
白色光をプリズムによりRGBの各色に分光して、前記導光路の各々に供給する単一色の光を生成する光源部と、
前記分光されたRGBの各色の光を、前記RBGの各色に対応する導光路の内部に全反射可能な角度でそれぞれ入光させる入光部と、
をさらに有する請求項1または2記載の配光装置。
The light guide is
Provided for each color of light, and each is optically separated from each other,
A light source unit that splits white light into RGB colors using a prism and generates light of a single color that is supplied to each of the light guides;
A light incident part that makes the light of each of the separated RGB colors enter the interior of a light guide corresponding to each color of the RBG at an angle that allows total reflection;
The light distribution device according to claim 1, further comprising:
請求項1から請求項16のいずれかに記載の配光装置を有するバックライト装置。   The backlight apparatus which has a light distribution apparatus in any one of Claims 1-16. 請求項17記載のバックライト装置と、
前記バックライト装置から照射される光の透過を画素毎に制御する液晶セルの配列により構成される液晶表示部と、を有し、
前記配光路は、前記導光路の内部を進む光を、対応する前記液晶セルの光透過部の方向に配光する、
液晶表示装置。
The backlight device according to claim 17,
A liquid crystal display unit configured by an array of liquid crystal cells for controlling the transmission of light emitted from the backlight device for each pixel, and
The light distribution path distributes the light traveling inside the light guide path in the direction of the corresponding light transmission portion of the liquid crystal cell.
Liquid crystal display device.
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