JP5261035B2 - Backlight unit and liquid crystal display device - Google Patents

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Description

本発明は、バックライトユニットおよび液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a backlight unit and a liquid crystal display device.

従来、表示装置として、液晶表示パネル（一対の基板間に液晶層が挟持されたもの）を用いて画像を表示する液晶表示装置が知られている。この従来の液晶表示装置は、他の表示装置に比べて、薄型で、かつ、消費電力が小さいという特徴を有しており、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器、電子手帳や携帯電話機などの携帯情報端末機器、および、カメラ一体型ＶＴＲなどに装着される表示装置として広く採用されている。   Conventionally, as a display device, a liquid crystal display device that displays an image using a liquid crystal display panel (a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates) is known. This conventional liquid crystal display device is characterized in that it is thinner and consumes less power than other display devices, and is a OA device such as a personal computer, or a portable information terminal such as an electronic notebook or a mobile phone. Widely used as a display device to be mounted on a device, a camera-integrated VTR, or the like.

また、上記のような従来の液晶表示装置のほとんどは、液晶表示パネルを照明するためのバックライトユニットなどを備えており、バックライトユニットにより液晶表示パネルを照明することで画像を表示するように構成されている。そして、携帯情報端末機器に装着される液晶表示装置においては、薄型化に有利なエッジライト型のバックライトユニットが一般的に用いられている（たとえば、特許文献１参照）。   Further, most of the conventional liquid crystal display devices as described above are provided with a backlight unit for illuminating the liquid crystal display panel, and the liquid crystal display panel is illuminated by the backlight unit so as to display an image. It is configured. In a liquid crystal display device mounted on a portable information terminal device, an edge light type backlight unit that is advantageous for thinning is generally used (see, for example, Patent Document 1).

以下に、図１９を参照して、従来のエッジライト型のバックライトユニットの構成について説明する。なお、図１９は、従来のエッジライト型のバックライトユニットを簡略化した図である。   The configuration of a conventional edge light type backlight unit will be described below with reference to FIG. FIG. 19 is a simplified diagram of a conventional edge light type backlight unit.

従来のエッジライト型のバックライトユニット１１０は、図１９に示すように、光源１０１と、導光板１０２と、光学シート１０３と、反射シート１０４とを少なくとも備えている。   As shown in FIG. 19, the conventional edge light type backlight unit 110 includes at least a light source 101, a light guide plate 102, an optical sheet 103, and a reflection sheet 104.

光源１０１は、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）などからなっており、導光板１０２の光入射面と対向するように配置されている。   The light source 101 includes a light emitting diode element (LED) and the like, and is disposed so as to face the light incident surface of the light guide plate 102.

導光板１０２は、透明な板状部材からなっており、４つの側端面と、その４つの側端面に対して垂直な２つの面（前面および裏面）とを有している。この導光板１０２の４つの側端面のうちの所定の側端面は、光源１０１が対向配置される面であって、光源１０１で生成された光を導光板１０２の内部に導入するための光入射面として機能する。また、導光板１０２の前面は、液晶表示パネル１２０側に向く面であって、導光板１０２の内部に導入された光を液晶表示パネル１２０側に向けて出射する光出射面として機能する。   The light guide plate 102 is made of a transparent plate-shaped member, and has four side end surfaces and two surfaces (front and back surfaces) perpendicular to the four side end surfaces. A predetermined side end surface of the four side end surfaces of the light guide plate 102 is a surface on which the light source 101 is disposed to be opposed to the light guide plate 102, and light incident for introducing the light generated by the light source 101 into the light guide plate 102 is provided. Functions as a surface. The front surface of the light guide plate 102 is a surface facing the liquid crystal display panel 120 side, and functions as a light emitting surface that emits light introduced into the light guide plate 102 toward the liquid crystal display panel 120 side.

光学シート１０３は、１枚の拡散シート１０３ａと、２枚のプリズムシート１０３ｂおよび１０３ｃとを含んでおり、導光板１０２の光出射面上に配置されている。また、反射シート１０４は、導光板１０２の裏面上に配置されている。   The optical sheet 103 includes one diffusion sheet 103 a and two prism sheets 103 b and 103 c and is disposed on the light emitting surface of the light guide plate 102. Further, the reflection sheet 104 is disposed on the back surface of the light guide plate 102.

そして、図１９に示した従来のエッジライト型のバックライトユニット１１０では、光源１０１で光が生成されると、その光が導光板１０２の光入射面から導光板１０２の内部に導入されるとともに、導光板１０２の光出射面から導光板１０２の外部に出射される。その後、導光板１０２の外部に出射された光は、光学シート１０３で拡散・集光され、液晶表示パネル１２０を照明する。なお、導光板１０２の裏面側においては、反射シート１０４によって、導光板１０２の内部を導光する光が導光板１０２の光出射面側に向かって反射される。   In the conventional edge light type backlight unit 110 shown in FIG. 19, when light is generated by the light source 101, the light is introduced into the light guide plate 102 from the light incident surface of the light guide plate 102. The light is emitted from the light exit surface of the light guide plate 102 to the outside of the light guide plate 102. Thereafter, the light emitted to the outside of the light guide plate 102 is diffused and collected by the optical sheet 103 to illuminate the liquid crystal display panel 120. On the back side of the light guide plate 102, the light that guides the inside of the light guide plate 102 is reflected by the reflection sheet 104 toward the light exit surface side of the light guide plate 102.

特開２００８−８４５３７号公報JP 2008-84537 A

ところで、近年では、液晶表示装置のさらなる薄型化および低コスト化が要求されており、液晶表示パネルやバックライトユニットの薄型化および低コスト化が急速に進められている。しかしながら、図１９に示した従来のエッジライト型のバックライトユニット１１０では、拡散シート１０３ａ、プリズムシート１０３ｂおよび１０３ｃを含む光学シート１０３を導光板１０２の光出射面上に配置する必要があるため、バックライトユニット１１０の薄型化および低コスト化を図るのが困難であるという問題点がある。   Incidentally, in recent years, there has been a demand for further thinning and cost reduction of liquid crystal display devices, and liquid crystal display panels and backlight units have been rapidly reduced in thickness and cost. However, in the conventional edge light type backlight unit 110 shown in FIG. 19, the optical sheet 103 including the diffusion sheet 103a, the prism sheets 103b and 103c needs to be disposed on the light exit surface of the light guide plate 102. There is a problem that it is difficult to reduce the thickness and cost of the backlight unit 110.

なお、図１９に示した従来のエッジライト型のバックライトユニット１１０の構成において、たとえば、バックライトユニット１１０の薄型化（低コスト化）を図るために光学シート１０３を省略した場合には、輝度ムラが発生したり、集光特性が低下したりするという不都合が発生する。   In the configuration of the conventional edge light type backlight unit 110 shown in FIG. 19, for example, when the optical sheet 103 is omitted in order to reduce the thickness of the backlight unit 110 (cost reduction), the luminance is reduced. Inconveniences such as occurrence of unevenness and degradation of light collecting characteristics occur.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、輝度ムラの発生や集光特性の低下を抑制しながら、薄型化および低コスト化を図ることが可能なバックライトユニットおよび液晶表示装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the thickness and cost while suppressing the occurrence of uneven brightness and the deterioration of light collecting characteristics. It is an object to provide a backlight unit and a liquid crystal display device that can be used.

上記の目的を達成するために、この発明の第１の局面によるバックライトユニットは、被照明体を照明する光を生成するための光源と、光源が対向配置される光入射面と、その光入射面に対して垂直で、かつ、被照明体側に向く光出射面とを少なくとも有し、光源で生成された光を導光して被照明体側に向けて出射するための導光板とを備えている。そして、導光板の光出射面には、各々が導光板の光入射面に対して垂直な方向に直線的に連続して延び、かつ、導光板の光入射面に対して平行な方向に配列された複数のシリンダ状レンズが設けられており、導光板の光出射面とは反対側の裏面には、少なくとも導光板の光入射面に対して平行な方向に平坦部を挟んで配列された複数のプリズム溝が設けられている。   In order to achieve the above object, a backlight unit according to a first aspect of the present invention includes a light source for generating light for illuminating an object to be illuminated, a light incident surface on which the light source is disposed oppositely, and the light. A light guide plate that has at least a light emitting surface that is perpendicular to the incident surface and faces the illuminated body, and that guides the light generated by the light source and emits the light toward the illuminated body. ing. Each of the light output surfaces of the light guide plate extends linearly and continuously in a direction perpendicular to the light incident surface of the light guide plate, and is arranged in a direction parallel to the light incident surface of the light guide plate. A plurality of cylindrical lenses are provided, and arranged on the back surface opposite to the light exit surface of the light guide plate with at least a flat portion in a direction parallel to the light incident surface of the light guide plate A plurality of prism grooves are provided.

第１の局面によるバックライトユニットでは、上記のように構成することによって、導光板の光出射面側のシリンダ状レンズにより、導光板の内部において光を拡散したり、導光板の光出射面から外部に出射される光を観察者方向（被照明体に向かう方向）に集光したりすることができる。すなわち、光を拡散する機能や光を集光する機能を導光板に持たせることができる。これにより、別途準備した光学シート（拡散シートやプリズムシートなど）を導光板の光出射面上に配置しなかったとしても、光の拡散や集光を良好に行うことができる。したがって、光学シートを省略または削減することができるので、その分、バックライトユニットの薄型化や低コスト化を図ることが可能となる。   In the backlight unit according to the first aspect, by configuring as described above, light is diffused inside the light guide plate by the cylindrical lens on the light output surface side of the light guide plate, or from the light output surface of the light guide plate. The light emitted to the outside can be condensed in the direction of the observer (direction toward the object to be illuminated). That is, the light guide plate can have a function of diffusing light and a function of condensing light. Thereby, even if an optical sheet (a diffusion sheet, a prism sheet, etc.) prepared separately is not disposed on the light exit surface of the light guide plate, the light can be diffused and condensed well. Accordingly, since the optical sheet can be omitted or reduced, the backlight unit can be reduced in thickness and cost accordingly.

なお、導光板の光出射面側のシリンダ状レンズを光拡散手段として用いれば、シリンダ状レンズは曲面状であるため、導光板の内部においてシリンダ状レンズに入射した光が入射位置によって様々な方向に反射され、結果として様々な方向に拡散する。すなわち、導光板の内部において光を十分に拡散することができる。これにより、スジ状の輝線が観測されやすくなったり、モアレが発生しやすくなったりするという不都合が生じるのを抑制することができる。また、導光板の光出射面側のシリンダ状レンズを光集光手段として用いれば、観察者方向（被照明体に向かう方向）への集光特性を向上させることができる。   If the cylindrical lens on the light emitting surface side of the light guide plate is used as the light diffusing means, the cylindrical lens has a curved surface, so that the light incident on the cylindrical lens inside the light guide plate varies in various directions depending on the incident position. And diffuse in various directions as a result. That is, light can be sufficiently diffused inside the light guide plate. As a result, it is possible to suppress the occurrence of inconveniences that streak-like bright lines are easily observed and moire is likely to occur. Further, if the cylindrical lens on the light emitting surface side of the light guide plate is used as the light condensing means, it is possible to improve the condensing characteristic in the observer direction (direction toward the illuminated body).

また、上記した構成では、導光板の裏面側のプリズム溝の間隔を適切に調整すれば、導光板の光密度が高くなる領域においてプリズム溝の形成密度を低くし、導光板の光密度が低くなる領域においてプリズム溝の形成密度を高くすることができる。これにより、導光板の光入射面の近傍に輝度ムラ（目玉ムラ）が発生するのを抑制することができる。   In the above configuration, if the interval between the prism grooves on the back surface side of the light guide plate is appropriately adjusted, the prism groove formation density is lowered in the region where the light density of the light guide plate is high, and the light density of the light guide plate is low. The formation density of the prism grooves can be increased in a certain region. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of luminance unevenness (eyeball unevenness) in the vicinity of the light incident surface of the light guide plate.

さらに、上記した構成では、シリンダ状レンズとプリズム溝との位置関係を適切に調整すれば、導光板の光出射面からの出射光の出射特性を用途に応じて変更することが可能となる。   Furthermore, in the above-described configuration, if the positional relationship between the cylindrical lens and the prism groove is appropriately adjusted, the emission characteristics of the emitted light from the light emission surface of the light guide plate can be changed according to the application.

上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるシリンダ状レンズのピッチをＰとし、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるプリズム溝の間隔をＤとした場合に、Ｄ＝ｋ×Ｐ（ｋは１以上の整数）を満たしていることが好ましい。   In the backlight unit according to the first aspect, the pitch of the cylindrical lenses in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate is P, and the interval between the prism grooves in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate When D is D, it is preferable that D = k × P (k is an integer of 1 or more).

上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、好ましくは、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるシリンダ状レンズの中心と、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるプリズム溝の中心とが一致している。このように構成すれば、観察者方向（被照明体に向かう方向）への集光特性をより高めることができる。   In the backlight unit according to the first aspect, preferably, the center of the cylindrical lens in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate and the prism groove in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate. The center matches. If comprised in this way, the condensing characteristic to an observer direction (direction which goes to a to-be-illuminated body) can be improved more.

上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、好ましくは、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるプリズム溝の幅が全面にわたって一定となっている。このように構成すれば、導光板の光出射面からの出射光の出射特性を全面にわたって同じにすることができる。   In the backlight unit according to the first aspect, preferably, the width of the prism groove in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate is constant over the entire surface. If comprised in this way, the emission characteristic of the emitted light from the light-projection surface of a light-guide plate can be made the same over the whole surface.

上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、好ましくは、導光板の光入射面に対して平行な方向におけるプリズム溝の間隔が全面にわたって一定となっている。このように構成すれば、導光板の光出射面からの出射光の出射特性を全面にわたって同じにすることができる。   In the backlight unit according to the first aspect, preferably, the interval of the prism grooves in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate is constant over the entire surface. If comprised in this way, the emission characteristic of the emitted light from the light-projection surface of a light-guide plate can be made the same over the whole surface.

上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、プリズム溝の溝深さが全面にわたって一定であり、プリズム溝の形成密度が導光板の光入射面から離れるにしたがって高くなっていてもよい。このように構成すれば、導光板の光出射面からの出射光を全面にわたって均一にすることができる。   In the backlight unit according to the first aspect, the groove depth of the prism grooves may be constant over the entire surface, and the formation density of the prism grooves may increase as the distance from the light incident surface of the light guide plate increases. If comprised in this way, the emitted light from the light-projection surface of a light-guide plate can be made uniform over the whole surface.

上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、プリズム溝の溝深さが導光板の光入射面から離れるにしたがって大きくなっていてもよい。このように構成すれば、導光板の光出射面からの出射光を全面にわたって均一にすることができる。   In the backlight unit according to the first aspect, the groove depth of the prism grooves may increase as the distance from the light incident surface of the light guide plate increases. If comprised in this way, the emitted light from the light-projection surface of a light-guide plate can be made uniform over the whole surface.

上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、好ましくは、複数のシリンダ状レンズが導光板の光入射面に対して平行な方向に隙間なく配列されている。このように構成すれば、導光板の光出射面からの出射光を全面にわたって均一にすることができる。   In the backlight unit according to the first aspect, preferably, the plurality of cylindrical lenses are arranged without a gap in a direction parallel to the light incident surface of the light guide plate. If comprised in this way, the emitted light from the light-projection surface of a light-guide plate can be made uniform over the whole surface.

上記第１の局面によるバックライトユニットにおいて、シリンダ状レンズの表面がフレネル構造となっていてもよい。   In the backlight unit according to the first aspect, the surface of the cylindrical lens may have a Fresnel structure.

また、この発明の第２の局面による液晶表示装置は、請求項１〜９のいずれかに記載のバックライトユニットと、バックライトユニットにより照明される液晶表示パネルとを備えている。このように構成すれば、液晶表示装置の薄型化や低コスト化を図ることが可能となる。   A liquid crystal display device according to a second aspect of the present invention includes the backlight unit according to any one of claims 1 to 9 and a liquid crystal display panel illuminated by the backlight unit. If comprised in this way, it will become possible to achieve thickness reduction and cost reduction of a liquid crystal display device.

以上のように、本発明によれば、輝度ムラの発生や集光特性の低下を抑制しながら、薄型化および低コスト化を図ることが可能なバックライトユニットおよび液晶表示装置を容易に得ることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to easily obtain a backlight unit and a liquid crystal display device that can be reduced in thickness and cost while suppressing generation of luminance unevenness and reduction in light collecting characteristics. Can do.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの斜視図である。図２は、図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの側面図である。図３は、図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたシリンダ状レンズの形状を説明するための図である。図４は、図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたプリズム溝の形状を説明するための図である。以下に、図１〜図４を参照して、第１実施形態によるバックライトユニット１０の構成について説明する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a backlight unit according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of the backlight unit according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 3 is a view for explaining the shape of a cylindrical lens provided on the light guide plate of the backlight unit according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 4 is a view for explaining the shape of the prism grooves provided on the light guide plate of the backlight unit according to the first embodiment shown in FIG. Below, with reference to FIGS. 1-4, the structure of the backlight unit 10 by 1st Embodiment is demonstrated.

第１実施形態によるバックライトユニット１０は、図１および図２に示すように、たとえば、液晶表示装置の液晶表示パネル（被照明体）３０を照明するために用いられる。また、このバックライトユニット１０は、エッジライト型であって、光源１、導光板２および反射シート３などを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the backlight unit 10 according to the first embodiment is used for illuminating a liquid crystal display panel (illuminated body) 30 of a liquid crystal display device, for example. The backlight unit 10 is an edge light type and includes a light source 1, a light guide plate 2, a reflection sheet 3, and the like.

光源１は、被照明体を照明する光を生成するためのものであり、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）や蛍光管などの発光体からなっている。そして、この光源１は、導光板２の後述する光入射面２ａと対向するように配置されている。なお、バックライトユニット１０を用いて液晶表示装置の液晶表示パネル３０を照明する場合には、バックライトユニット１０からの光が白色であることが好ましいため、白色の発光色が得られる発光体を光源１とするのが好ましい。   The light source 1 is for generating light for illuminating an object to be illuminated, and is composed of a light emitter such as a light emitting diode element (LED) or a fluorescent tube. And this light source 1 is arrange | positioned so that the light-incidence surface 2a mentioned later of the light-guide plate 2 may be opposed. When the backlight unit 10 is used to illuminate the liquid crystal display panel 30 of the liquid crystal display device, the light from the backlight unit 10 is preferably white. The light source 1 is preferable.

導光板２は、光源１で生成された光を導光して被照明体側に向けて出射するためのものであり、透明度が高く、かつ、屈折率が１．４以上の樹脂からなっている。この導光板２の構成材料としては、たとえば、アクリル（屈折率：１．４９）やポリカーボネート（屈折率：１．５９）などが好ましい。   The light guide plate 2 guides the light generated by the light source 1 and emits the light toward the illuminated body, and is made of a resin having high transparency and a refractive index of 1.4 or more. . As a constituent material of the light guide plate 2, for example, acrylic (refractive index: 1.49), polycarbonate (refractive index: 1.59) and the like are preferable.

また、導光板２は、Ｙ方向の厚みが約０．６ｍｍ以下の板状に形成されており、光源１が対向配置される側端面２ａを含む４つの側端面と、その４つの側端面に繋がる主表面２ｂおよび裏面２ｃとを有している。そして、この導光板２の光源１が対向配置される側端面２ａは、光源１で生成された光を導光板２の内部に導入する光入射面として機能する。なお、以下の説明では、導光板２の側端面２ａを光入射面２ａと言う。   The light guide plate 2 is formed in a plate shape having a thickness in the Y direction of about 0.6 mm or less, and includes four side end surfaces including a side end surface 2a on which the light source 1 is opposed, and the four side end surfaces. The main surface 2b and the back surface 2c are connected. The side end surface 2 a of the light guide plate 2 facing the light source 1 functions as a light incident surface for introducing the light generated by the light source 1 into the light guide plate 2. In the following description, the side end surface 2a of the light guide plate 2 is referred to as a light incident surface 2a.

また、導光板２の主表面２ｂは、導光板２の光入射面２ａに対して垂直で、かつ、被照明体側に向く面であり、導光板２の内部に導入された光を被照明体側に向けて出射する光出射面として機能する。なお、以下の説明では、導光板２の主表面２ｂを光出射面２ｂと言う。また、導光板２の裏面２ｃは、導光板２の光入射面２ａに対して垂直で、かつ、導光板２の光出射面２ｂとは反対側の面である。   In addition, the main surface 2b of the light guide plate 2 is a surface that is perpendicular to the light incident surface 2a of the light guide plate 2 and faces the illuminated body side, and the light introduced into the light guide plate 2 is on the illuminated body side. It functions as a light emitting surface that emits toward the surface. In the following description, the main surface 2b of the light guide plate 2 is referred to as a light exit surface 2b. The back surface 2 c of the light guide plate 2 is a surface that is perpendicular to the light incident surface 2 a of the light guide plate 2 and is opposite to the light exit surface 2 b of the light guide plate 2.

ここで、第１実施形態では、導光板２の光出射面２ｂに、複数のシリンダ状レンズ１１からなるレンズアレイが設けられている。この複数のシリンダ状レンズ１１は、その各々の形状が互いに同じになるように形成されている。具体的な形状としては、複数のシリンダ状レンズ１１は、その各々が導光板２の光入射面２ａに対して垂直な方向（以下の説明では、単にＺ方向と言う）に直線的に連続して延びているとともに、導光板２の光入射面２ａからその反対側の側端面にまで達している。   Here, in the first embodiment, a lens array including a plurality of cylindrical lenses 11 is provided on the light emitting surface 2 b of the light guide plate 2. The plurality of cylindrical lenses 11 are formed so that their shapes are the same as each other. As a specific shape, each of the plurality of cylindrical lenses 11 is linearly continuous in a direction perpendicular to the light incident surface 2a of the light guide plate 2 (hereinafter simply referred to as the Z direction). And extends from the light incident surface 2a of the light guide plate 2 to the side end surface on the opposite side.

また、複数のシリンダ状レンズ１１は、導光板２の光入射面２ａに対して平行な方向（以下の説明では、単にＸ方向と言う）に所定のピッチで隙間なく配列されている。なお、図３に示すように、シリンダ状レンズ１１のＸ方向のレンズピッチをＰとし、シリンダ状レンズ１１のレンズ曲率半径をＲとし、シリンダ状レンズ１１のＹ方向のレンズ高さをＨ１とした場合に、それらの間には以下の式（１）が成り立っている。   Further, the plurality of cylindrical lenses 11 are arranged at a predetermined pitch without a gap in a direction parallel to the light incident surface 2a of the light guide plate 2 (hereinafter simply referred to as the X direction). As shown in FIG. 3, the lens pitch in the X direction of the cylindrical lens 11 is P, the lens curvature radius of the cylindrical lens 11 is R, and the lens height in the Y direction of the cylindrical lens 11 is H1. In some cases, the following equation (1) holds between them.

Ｈ１＝Ｒ−√〔Ｒ2−（Ｐ／２）2〕 ・・・ （１）
（ただし、Ｒ≧Ｐ／２）
そして、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰは、約５００μｍ以下に設定されており、シリンダ状レンズ１１のレンズ曲率半径Ｒおよびレンズ高さＨ１は、共に約２５０μｍ以下に設定されている。このように設定することによって、輝度ムラが発生するのを抑制することが可能となる。 H1 = R−√ [R 2 − (P / 2) 2 ] (1)
(However, R ≧ P / 2)
The lens pitch P of the cylindrical lens 11 is set to about 500 μm or less, and the lens curvature radius R and the lens height H1 of the cylindrical lens 11 are both set to about 250 μm or less. By setting in this way, it is possible to suppress the occurrence of luminance unevenness.

さらに、導光板２のＹ方向の厚みをＴとした場合に、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰと、シリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１と、導光板２の厚みＴとの間には、以下の式（２）が成り立っている。   Furthermore, when the thickness of the light guide plate 2 in the Y direction is T, between the lens pitch P of the cylindrical lens 11, the lens height H1 of the cylindrical lens 11, and the thickness T of the light guide plate 2, The following formula (2) is established.

Ｔ−Ｈ１＝Ｐ ・・・ （２）
すなわち、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰが、導光板２の厚みＴとシリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１との差と等しくなるように設定されている。このように設定することによって、観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）への集光特性を高めることが可能となる。 T−H1 = P (2)
That is, the lens pitch P of the cylindrical lens 11 is set to be equal to the difference between the thickness T of the light guide plate 2 and the lens height H1 of the cylindrical lens 11. By setting in this way, it is possible to improve the light collection characteristic in the observer direction (direction toward the liquid crystal display panel 30).

また、第１実施形態では、図１および図２に示すように、導光板２の裏面２ｃに、複数のプリズム溝１２からなるプリズムアレイが設けられている。この複数のプリズム溝１２は、その各々が導光板２の裏面２ｃから光出射面２ｂ側に向かって掘り込まれた凹部からなっているとともに、互いに独立して分散されている。言い換えれば、複数のプリズム溝１２は、Ｘ方向およびＺ方向に平坦部を挟んで配列されている。   In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a prism array including a plurality of prism grooves 12 is provided on the back surface 2 c of the light guide plate 2. Each of the plurality of prism grooves 12 is formed of a recess dug from the back surface 2c of the light guide plate 2 toward the light emission surface 2b side, and is dispersed independently of each other. In other words, the plurality of prism grooves 12 are arranged with a flat portion sandwiched between the X direction and the Z direction.

プリズム溝１２のＸ方向のプリズム間隔Ｄ（図３参照）は、全面にわたって一定となっており、約０．１μｍ〜約１０００μｍの間（好ましくは、約５００μｍ以下）に設定されている。また、図３に示すように、プリズム溝１２のプリズム間隔Ｄは、プリズム溝１２のＸ方向における中心と、シリンダ状レンズ１１のＸ方向における中心とが一致するように設定されている。すなわち、プリズム溝１２のプリズム間隔Ｄとシリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰとの間には、以下の式（３）が成り立っていることになる。   The prism interval D (see FIG. 3) in the X direction of the prism groove 12 is constant over the entire surface, and is set between about 0.1 μm and about 1000 μm (preferably, about 500 μm or less). As shown in FIG. 3, the prism interval D of the prism grooves 12 is set so that the center of the prism grooves 12 in the X direction coincides with the center of the cylindrical lens 11 in the X direction. That is, the following formula (3) is established between the prism interval D of the prism groove 12 and the lens pitch P of the cylindrical lens 11.

Ｄ＝ｋ×Ｐ ・・・ （３）
（ｋは１以上の整数）
また、図１および図２に示すように、プリズム溝１２のＺ方向のプリズム間隔は、導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって徐々に小さくなるように設定されている。すなわち、プリズム溝１２の形成密度が、導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって徐々に高くなっている。 D = k × P (3)
(K is an integer of 1 or more)
As shown in FIGS. 1 and 2, the prism interval in the Z direction of the prism groove 12 is set so as to gradually decrease as the distance from the light incident surface 2 a of the light guide plate 2 increases. That is, the formation density of the prism grooves 12 gradually increases as the distance from the light incident surface 2a of the light guide plate 2 increases.

さらに、複数のプリズム溝１２は、各々の形状が全面にわたって互いに同じになるように形成されている。すなわち、プリズム溝１２のＸ方向のプリズム幅Ｗ（図４参照）が全面にわたって一定となっており、約１μｍ〜約６００μｍの間（好ましくは、約２００μｍ以下）に設定されている。また、プリズム溝１２のＹ方向のプリズム高さＨ２（図４参照）が全面にわたって一定となっており、約０．１μｍ〜約６００μｍ（好ましくは、約１００μｍ以下）に設定されている。なお、このプリズム溝１２のＹ方向のプリズム高さＨ２とは、プリズム溝１２のＹ方向の溝深さのことである。   Further, the plurality of prism grooves 12 are formed so that each shape is the same over the entire surface. That is, the prism width W (see FIG. 4) in the X direction of the prism groove 12 is constant over the entire surface, and is set between about 1 μm and about 600 μm (preferably about 200 μm or less). The prism height H2 (see FIG. 4) in the Y direction of the prism groove 12 is constant over the entire surface, and is set to about 0.1 μm to about 600 μm (preferably about 100 μm or less). The prism height H2 in the Y direction of the prism groove 12 is the groove depth of the prism groove 12 in the Y direction.

また、複数のプリズム溝１２は、各々が導光板２の光入射面２ａに対して斜めに傾斜した傾斜面１２ａと、傾斜面１２ａに対して斜めに対向する面１２ｂとを少なくとも有している。そして、図４に示すように、Ｙ−Ｚ平面上で見た場合、プリズム溝１２の傾斜面１２ａの傾斜角度αは、約０．１°〜約５５°の間（好ましくは、約４５°）に設定されているとともに、プリズム溝１２の面１２ｂの傾斜角度βは、約０．１°〜約９０°の間（好ましくは、約８５°〜約９０°の間）に設定されている。この場合、残りの頂角γは、γ＝１８０°−α−βで定義される。このように設定することによって、観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）への集光特性を高めることが可能となる。   Each of the plurality of prism grooves 12 has at least an inclined surface 12a that is inclined with respect to the light incident surface 2a of the light guide plate 2 and a surface 12b that is inclined with respect to the inclined surface 12a. . As shown in FIG. 4, when viewed on the YZ plane, the inclination angle α of the inclined surface 12a of the prism groove 12 is between about 0.1 ° and about 55 ° (preferably about 45 °). ) And the inclination angle β of the surface 12b of the prism groove 12 is set between about 0.1 ° and about 90 ° (preferably between about 85 ° and about 90 °). . In this case, the remaining apex angle γ is defined as γ = 180 ° −α−β. By setting in this way, it is possible to improve the light collection characteristic in the observer direction (direction toward the liquid crystal display panel 30).

また、プリズム溝１２をＸ−Ｙ平面上で見た場合、角度θ１および角度θ２は、約５°〜約９０°の間（好ましくは、約６０°〜約９０°の間）に設定されている。この場合、角度φ１は、φ１＝１８０°−θ１で定義され、角度φ２は、φ２＝１８０°−θ２で定義される。このように設定することによって、観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）への集光特性を高めることが可能となる。   When the prism groove 12 is viewed on the XY plane, the angle θ1 and the angle θ2 are set between about 5 ° and about 90 ° (preferably between about 60 ° and about 90 °). Yes. In this case, the angle φ1 is defined as φ1 = 180 ° −θ1, and the angle φ2 is defined as φ2 = 180 ° −θ2. By setting in this way, it is possible to improve the light collection characteristic in the observer direction (direction toward the liquid crystal display panel 30).

なお、上記した導光板２は、たとえば、金型を用いた射出成形や、スタンパを用いたインプリントによって形成することができる。   The light guide plate 2 described above can be formed by, for example, injection molding using a mold or imprint using a stamper.

また、図１および図２に示すように、反射シート３は、導光板２の内部を導光する光を導光板２の光出射面２ｂ側に向かって反射するためのものであり、導光板２の裏面２ｃ上に配置されている。また、この反射シート３は、反射率が高く、かつ、柔軟性がある材料からなっている。たとえば、プラスチックフィルム上に銀の薄膜を形成したものや、誘電体多層膜ミラーなどを反射シート３として用いることができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the reflection sheet 3 is for reflecting light guided inside the light guide plate 2 toward the light exit surface 2 b side of the light guide plate 2. 2 is disposed on the back surface 2c. The reflection sheet 3 is made of a material having high reflectivity and flexibility. For example, a material in which a silver thin film is formed on a plastic film or a dielectric multilayer mirror can be used as the reflection sheet 3.

また、図１および図２に示したバックライトユニット１０は、それを構成する各部材（光源１、導光板２および反射シート３など）が所定のフレーム（図示せず）に装着された状態で使用される。このバックライトユニット１０のフレームは、たとえば、白色のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂を金型により成形加工することで得られる。   The backlight unit 10 shown in FIG. 1 and FIG. 2 is in a state in which each member (the light source 1, the light guide plate 2, the reflection sheet 3, etc.) constituting the backlight unit 10 is mounted on a predetermined frame (not shown). used. The frame of the backlight unit 10 is obtained, for example, by molding white PET (polyethylene terephthalate) resin with a mold.

図５〜図７は、本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの導光板の内部における光の挙動を説明するための図である。なお、図５は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面に対応する図であり、図６は、図２の破線で囲まれた領域Ｂに対応する図である。また、図７は、図２のＣ−Ｃ線に沿った断面に対応する図である。次に、図２および図５〜図７を参照して、第１実施形態によるバックライトユニット１０の導光板２の内部における光の挙動について説明する。なお、図中の矢印Ｌは、光の進行方向を表している。   5 to 7 are diagrams for explaining the behavior of light inside the light guide plate of the backlight unit according to the first embodiment of the present invention. 5 is a diagram corresponding to a cross section taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 6 is a diagram corresponding to a region B surrounded by a broken line in FIG. FIG. 7 is a view corresponding to a cross section taken along the line CC of FIG. Next, the behavior of light inside the light guide plate 2 of the backlight unit 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 5 to 7. In addition, the arrow L in the figure represents the traveling direction of light.

まず、図２に示すように、光源１から光が発光されると、その光が導光板２の光入射面２ａから導光板２の内部に導入される。この導光板２の内部に導入された光は、導光板２の内部において、導光板２の光出射面２ｂ側のシリンダ状レンズ１１と、導光板２の裏面２ｃ側のプリズム溝１２が存在しない平坦部との間で反射を繰り返しながら進行する。これにより、光が導光板２の内部の全体に導光される。   First, as shown in FIG. 2, when light is emitted from the light source 1, the light is introduced into the light guide plate 2 from the light incident surface 2 a of the light guide plate 2. The light introduced into the light guide plate 2 does not have the cylindrical lens 11 on the light emitting surface 2 b side of the light guide plate 2 and the prism groove 12 on the back surface 2 c side of the light guide plate 2 in the light guide plate 2. It proceeds while repeating reflections with the flat part. Thereby, the light is guided to the entire inside of the light guide plate 2.

このとき、図５に示すように、シリンダ状レンズ１１が曲面状であるため、導光板２の内部においてシリンダ状レンズ１１に入射した光が入射位置によって様々な方向に反射され、結果として様々な方向に拡散する。なお、この際、シリンダ状レンズ１１が導光板２の光入射面２ａ（図２参照）に対して垂直な面であるため、導光板２の内部の光がシリンダ状レンズ１１に対して臨界角を超えて入射することはない。すなわち、導光板２の内部の光がシリンダ状レンズ１１を介して外部に出射されることはない。   At this time, as shown in FIG. 5, since the cylindrical lens 11 has a curved surface, the light incident on the cylindrical lens 11 inside the light guide plate 2 is reflected in various directions depending on the incident position. Diffuse in the direction. At this time, since the cylindrical lens 11 is a surface perpendicular to the light incident surface 2 a (see FIG. 2) of the light guide plate 2, the light inside the light guide plate 2 has a critical angle with respect to the cylindrical lens 11. It does not enter beyond. That is, the light inside the light guide plate 2 is not emitted to the outside through the cylindrical lens 11.

そして、図６に示すように、導光板２の内部の光がプリズム溝１２に入射すると、その導光板２の内部の光は、プリズム溝１２の傾斜面１２ａで反射されることにより、シリンダ状レンズ１１から出射可能な角度で進行する。なお、プリズム溝１２に入射した導光板２の内部の光の一部は、プリズム溝１２の傾斜面１２ａに対して臨界角を越えて入射するため、プリズム溝１２の傾斜面１２ａで反射されずに導光板２の外部に出射される。ただし、その導光板２の外部に出射された光は、プリズム溝１２の傾斜面１２ａと対向する面１２ｂから導光板２の内部に再導入される。したがって、光の利用効率が低下することはない。   As shown in FIG. 6, when light inside the light guide plate 2 enters the prism groove 12, the light inside the light guide plate 2 is reflected by the inclined surface 12 a of the prism groove 12, thereby forming a cylinder shape. It proceeds at an angle at which it can be emitted from the lens 11. A part of the light inside the light guide plate 2 that has entered the prism groove 12 is incident on the inclined surface 12a of the prism groove 12 beyond the critical angle, and thus is not reflected by the inclined surface 12a of the prism groove 12. To the outside of the light guide plate 2. However, the light emitted to the outside of the light guide plate 2 is reintroduced into the light guide plate 2 from the surface 12 b facing the inclined surface 12 a of the prism groove 12. Therefore, the light use efficiency does not decrease.

その後、図７に示すように、プリズム溝１２の傾斜面１２ａ（図６参照）で反射された導光板２の内部の光は、シリンダ状レンズ１１を介して導光板２の外部に出射される。すなわち、導光板２の内部の光が導光板２の光出射面２ｂから外部に出射される。この際、シリンダ状レンズ１１が集光レンズとして機能するため、導光板２の光出射面２ｂから外部に出射される光が観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）に集光された状態となる。   Thereafter, as shown in FIG. 7, the light inside the light guide plate 2 reflected by the inclined surface 12 a (see FIG. 6) of the prism groove 12 is emitted to the outside of the light guide plate 2 through the cylindrical lens 11. . That is, the light inside the light guide plate 2 is emitted to the outside from the light exit surface 2 b of the light guide plate 2. At this time, since the cylindrical lens 11 functions as a condenser lens, the light emitted to the outside from the light emitting surface 2b of the light guide plate 2 is condensed in the observer direction (direction toward the liquid crystal display panel 30). It becomes.

第１実施形態では、上記のように構成することによって、導光板２の光出射面２ｂ側のシリンダ状レンズ１１により、導光板２の内部において光を拡散したり、導光板２の光出射面２ｂから外部に出射される光を観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）に集光したりすることができる。すなわち、光を拡散する機能や光を集光する機能を導光板２に持たせることができる。これにより、別途準備した光学シート（拡散シートやプリズムシートなど）を導光板２の光出射面２ｂ上に配置しなかったとしても、光の拡散や集光を良好に行うことができる。したがって、光学シートを省略または削減することができるので、その分、バックライトユニット１０の薄型化や低コスト化を図ることが可能となる。   In the first embodiment, by configuring as described above, light is diffused inside the light guide plate 2 by the cylindrical lens 11 on the light output surface 2 b side of the light guide plate 2, or the light output surface of the light guide plate 2. The light emitted to the outside from 2b can be condensed in the observer direction (direction toward the liquid crystal display panel 30). That is, the light guide plate 2 can have a function of diffusing light and a function of condensing light. Thereby, even if an optical sheet (a diffusion sheet, a prism sheet, etc.) prepared separately is not disposed on the light emitting surface 2b of the light guide plate 2, light can be diffused and condensed well. Therefore, the optical sheet can be omitted or reduced, and accordingly, the backlight unit 10 can be reduced in thickness and cost.

また、シリンダ状レンズ１１を光拡散手段として用いることにより、導光板２の内部においてシリンダ状レンズ１１に入射した光が様々な方向に拡散するため、導光板２の内部において光を十分に拡散することができる。このため、スジ状の輝線が観測されやすくなったり、モアレが発生しやすくなったりするという不都合が生じるのを抑制することができる。また、シリンダ状レンズ１１を光集光手段として用いることにより、観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）への集光特性を向上させることができる。   Further, by using the cylindrical lens 11 as the light diffusing means, the light incident on the cylindrical lens 11 is diffused in various directions inside the light guide plate 2, so that the light is sufficiently diffused inside the light guide plate 2. be able to. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of inconveniences that streak-like bright lines are easily observed and moire is likely to occur. Further, by using the cylindrical lens 11 as the light condensing means, it is possible to improve the condensing characteristic in the observer direction (direction toward the liquid crystal display panel 30).

また、上記した構成では、プリズム溝１２の間隔を適切に調整すれば、導光板２の光密度が高くなる領域においてプリズム溝１２の形成密度を低くし、導光板２の光密度が低くなる領域においてプリズム溝１２の形成密度を高くすることができる。これにより、導光板２の光入射面１２ａの近傍に輝度ムラ（目玉ムラ）が発生するのを抑制することができる。   In the above-described configuration, if the interval between the prism grooves 12 is appropriately adjusted, the formation density of the prism grooves 12 is decreased in the region where the light density of the light guide plate 2 is increased, and the light density of the light guide plate 2 is decreased. In this case, the formation density of the prism grooves 12 can be increased. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of luminance unevenness (eyeball unevenness) in the vicinity of the light incident surface 12 a of the light guide plate 2.

また、第１実施形態では、上記のように、プリズム溝１２のＸ方向における中心と、シリンダ状レンズ１１のＸ方向における中心とを一致させることによって、観察者方向（液晶表示パネル３０に向かう方向）への集光特性をより高めることができる。   In the first embodiment, as described above, the center in the X direction of the prism groove 12 and the center in the X direction of the cylindrical lens 11 are made to coincide with each other, so that the viewer direction (the direction toward the liquid crystal display panel 30). ) Can be further enhanced.

また、第１実施形態では、上記のように、プリズム溝１２のＸ方向のプリズム幅Ｗおよびプリズム間隔Ｄを全面にわたって一定にすることによって、導光板２の光出射面２ｂからの出射光の出射特性を全面にわたって同じにすることができる。なお、この効果は、プリズム溝１２のＸ方向のプリズム幅Ｗのみを全面にわたって一定にすることによっても得られるし、プリズム溝１２のＸ方向のプリズム間隔Ｄのみを全面にわたって一定にすることによっても得られる。   Further, in the first embodiment, as described above, the emission width of the emitted light from the light emission surface 2b of the light guide plate 2 is made constant by making the prism width W and the prism interval D in the X direction of the prism groove 12 constant over the entire surface. The characteristics can be the same over the entire surface. This effect can also be obtained by making only the prism width W in the X direction of the prism groove 12 constant over the entire surface, or by making only the prism interval D in the X direction of the prism groove 12 constant over the entire surface. can get.

また、第１実施形態では、上記のように、プリズム溝１２のＹ方向のプリズム高さ（溝深さ）Ｈ２を全面にわたって一定にし、プリズム溝１２の形成密度を導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって徐々に高くすることによって、導光板２の光出射面２ｂからの出射光を全面にわたって均一にすることができる。   In the first embodiment, as described above, the prism height (groove depth) H2 in the Y direction of the prism groove 12 is made constant over the entire surface, and the formation density of the prism grooves 12 is set to the light incident surface 2a of the light guide plate 2. By gradually increasing the distance from the center, the light emitted from the light exit surface 2b of the light guide plate 2 can be made uniform over the entire surface.

また、第１実施形態では、上記のように、複数のシリンダ状レンズ１１をＸ方向に隙間なく配列することによって、導光板２の光出射面２ｂからの出射光の均一性をより向上させることができる。   In the first embodiment, as described above, the uniformity of the emitted light from the light emitting surface 2b of the light guide plate 2 is further improved by arranging the plurality of cylindrical lenses 11 without gaps in the X direction. Can do.

なお、図８および図９に示すように、上記第１実施形態のバックライトユニット１０の構成において、プリズム溝１２のＹ方向のプリズム高さ（溝深さ）を導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって徐々に大きくしてもよい。この場合にも、プリズム溝１２のＹ方向のプリズム高さ（溝深さ）を全面にわたって一定にし、プリズム溝１２の形成密度を導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって徐々に高くした場合と同様、導光板２の光出射面２ｂからの出射光を全面にわたって均一にすることができるという効果が得られる。   8 and 9, in the configuration of the backlight unit 10 of the first embodiment, the prism height (groove depth) in the Y direction of the prism groove 12 is set to the light incident surface 2a of the light guide plate 2. You may increase gradually as you leave. Also in this case, the prism height (groove depth) in the Y direction of the prism groove 12 is constant over the entire surface, and the formation density of the prism grooves 12 is gradually increased as the distance from the light incident surface 2a of the light guide plate 2 increases. Similarly to the above, the effect that the light emitted from the light emitting surface 2b of the light guide plate 2 can be made uniform over the entire surface is obtained.

次に、上記第１実施形態のバックライトユニット１０の光出射特性を検証するために行った解析の結果について説明する。   Next, the result of the analysis performed to verify the light emission characteristics of the backlight unit 10 of the first embodiment will be described.

ここで行った解析では、解析結果が実際の結果とよく一致することで知られている照明設計解析ソフトウェア「ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ」を使用し、光源としてのＬＥＤを４つ用いた２．２インチサイズのバックライトユニットを解析モデル（図１０参照）とした。そして、以下の表１に示す条件１〜条件６のそれぞれに対応する各解析モデルについて解析を行った。   In the analysis performed here, the lighting design analysis software “LightTools”, which is known to be in good agreement with the actual results, was used, and a 2.2 inch size back using four LEDs as light sources. The light unit was used as an analysis model (see FIG. 10). And it analyzed about each analysis model corresponding to each of the conditions 1-condition 6 shown in the following Table 1. FIG.

Figure 0005261035
上記表１中の「Ｔ」は、導光板２のＹ方向の厚み（μｍ）である。また、上記表１中の「Ｐ」、「Ｈ１」および「Ｒ」は、それぞれ、シリンダ状レンズ１１のＸ方向のレンズピッチ（μｍ）、シリンダ状レンズ１１のＹ方向のレンズ高さ（μｍ）およびシリンダ状レンズ１１のレンズ曲率半径（μｍ）である。これらのパラメータは、図３に示された各パラメータに対応している。また、上記表１中の「ズレ量」とは、シリンダ状レンズ１１のＸ方向における中心とプリズム溝１２のＸ方向における中心との間のズレ量（μｍ）のことである。
Figure 0005261035
 “T” in Table 1 is the thickness (μm) of the light guide plate 2 in the Y direction. In addition, “P”, “H1”, and “R” in Table 1 are the lens pitch (μm) in the X direction of the cylindrical lens 11 and the lens height (μm) in the Y direction of the cylindrical lens 11, respectively. And the lens curvature radius (μm) of the cylindrical lens 11. These parameters correspond to the parameters shown in FIG. The “deviation amount” in Table 1 is the deviation amount (μm) between the center of the cylindrical lens 11 in the X direction and the center of the prism groove 12 in the X direction.

ところで、条件１〜条件６は、いずれも上記式（１）を満たしている。また、条件１〜条件５については、ズレ量を０μｍとし、条件６については、ズレ量を２００μｍとしている。すなわち、条件１〜条件５については、シリンダ状レンズ１１のＸ方向における中心とプリズム溝１２のＸ方向における中心とを一致させ、条件６については、シリンダ状レンズ１１のＸ方向における中心とプリズム溝１２のＸ方向における中心とを２００μｍずらしている。さらに、条件１〜条件３および条件６については、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰとプリズム溝１２のプリズム間隔Ｄとを一致させている（上記式（３）においてｋ＝１にしている）とともに、導光板２の厚みＴとシリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１との差（Ｔ−Ｈ１）を一定にしている。その一方、条件４および条件５については、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰをプリズム溝１２のプリズム間隔Ｄの１／２にしている（上記式（３）においてｋ＝２にしている）とともに、導光板２の厚みＴとシリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１との差（Ｔ−Ｈ１）を一定にしている。   By the way, Condition 1 to Condition 6 all satisfy the above formula (1). For conditions 1 to 5, the amount of deviation is 0 μm, and for condition 6, the amount of deviation is 200 μm. That is, for conditions 1 to 5, the center of the cylindrical lens 11 in the X direction and the center of the prism groove 12 in the X direction are matched, and for condition 6, the center of the cylindrical lens 11 in the X direction and the prism groove The center of 12 in the X direction is shifted by 200 μm. Further, for conditions 1 to 3 and 6, the lens pitch P of the cylindrical lens 11 and the prism interval D of the prism groove 12 are matched (k = 1 in the above equation (3)). The difference (T−H1) between the thickness T of the light guide plate 2 and the lens height H1 of the cylindrical lens 11 is made constant. On the other hand, for condition 4 and condition 5, the lens pitch P of the cylindrical lens 11 is set to ½ of the prism interval D of the prism groove 12 (k = 2 in the above equation (3)), and The difference (T−H1) between the thickness T of the light guide plate 2 and the lens height H1 of the cylindrical lens 11 is made constant.

また、プリズム溝１２については、上記表１の条件にかかわらず全て同じ形状とし、各パラメータを以下の表２に示すように設定している。これらのパラメータは、図３および図４に示された各パラメータに対応している。さらに、プリズム溝１２については、その形成密度を導光板２の光入射面２ａから離れるにしたがって高くしている。   The prism grooves 12 have the same shape regardless of the conditions in Table 1 above, and the parameters are set as shown in Table 2 below. These parameters correspond to the parameters shown in FIG. 3 and FIG. Further, the formation density of the prism grooves 12 is increased as the distance from the light incident surface 2 a of the light guide plate 2 increases.

Figure 0005261035
上記のような条件で解析を行ったところ、図１１〜図１６に示す解析結果が得られた。なお、図１１〜図１６は、それぞれ、上記表１の条件１〜条件６に対応したものである。また、図１１〜図１６において、グラフ中の実線は、図１０のＺ方向の輝度を表したものであり、グラフ中の破線は、図１０のＸ方向の輝度を表したものである。
Figure 0005261035
 When the analysis was performed under the above conditions, the analysis results shown in FIGS. 11 to 16 were obtained. 11 to 16 correspond to the conditions 1 to 6 in Table 1 above, respectively. 11 to 16, the solid line in the graph represents the luminance in the Z direction of FIG. 10, and the broken line in the graph represents the luminance in the X direction of FIG.

まず、条件１〜条件３（図１１〜図１３）に着目する。なお、条件１〜条件３は、シリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１およびレンズ曲率半径Ｒを互いに異ならせたものである。この条件１〜３では、いずれの条件においても、観察者方向である正面方向に集光していた。具体的には、条件１では、真正面方向（０°の方向）への集光が非常に強くなった。一方、条件２および３では、正面方向に集光していたが、条件１と比べると、光の広がりが大きくなり、真正面方向への集光が弱くなった。このことから、シリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１およびレンズ曲率半径Ｒのみを変えることで、バックライトユニット１０の集光特性を任意に変化させることができると言える。すなわち、第１実施形態では、シリンダ状レンズ１１のレンズ高さＨ１およびレンズ曲率半径Ｒを変えることによって、観察者方向への輝度を高くしたり、光を適度に分散させたりすることが可能となる。   First, pay attention to Conditions 1 to 3 (FIGS. 11 to 13). Conditions 1 to 3 are conditions in which the lens height H1 and the lens curvature radius R of the cylindrical lens 11 are different from each other. In these conditions 1 to 3, the light was condensed in the front direction, which is the observer direction, in any condition. Specifically, in Condition 1, the light collection in the front direction (0 ° direction) was very strong. On the other hand, under conditions 2 and 3, the light was condensed in the front direction. However, compared with condition 1, the spread of light was increased and the light condensing in the front direction was weakened. From this, it can be said that the condensing characteristic of the backlight unit 10 can be arbitrarily changed by changing only the lens height H1 and the lens curvature radius R of the cylindrical lens 11. That is, in the first embodiment, by changing the lens height H1 and the lens curvature radius R of the cylindrical lens 11, it is possible to increase the luminance in the direction of the viewer or to appropriately disperse the light. Become.

次に、条件４および条件５（図１４および図１５）に着目する。なお、条件４および条件５は、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰを条件１〜条件３よりも小さくしたものである。この条件４および条件５では、正面方向に集光していたが、条件１〜条件３とは異なり、正面方向からずれた方向にも光が出射していた。これにより、シリンダ状レンズ１１のレンズピッチＰを変えることによっても、バックライトユニット１０の光出射特性を任意に調整することが可能であることが判明した。   Next, attention is paid to Condition 4 and Condition 5 (FIGS. 14 and 15). Condition 4 and condition 5 are those in which the lens pitch P of the cylindrical lens 11 is made smaller than those in conditions 1 to 3. Under conditions 4 and 5, light was condensed in the front direction. However, unlike conditions 1 to 3, light was emitted in a direction shifted from the front direction. Accordingly, it has been found that the light emission characteristics of the backlight unit 10 can be arbitrarily adjusted by changing the lens pitch P of the cylindrical lens 11.

次に、条件６（図１６）に着目する。なお、条件６は、ズレ量を２００μｍにしたこと以外は、条件１と同様のものである。この条件６では、正面方向には集光せず、正面方向からずれた２方向に分散して光が出射していた。これにより、シリンダ状レンズ１１とプリズム溝１２との位置関係を変えることによっても、バックライトユニット１０の光出射特性を任意に調整することが可能であることが判明した。   Next, attention is focused on condition 6 (FIG. 16). Condition 6 is the same as Condition 1 except that the amount of deviation is 200 μm. Under this condition 6, light was not condensed in the front direction, but was dispersed and emitted in two directions shifted from the front direction. Thus, it has been found that the light emission characteristics of the backlight unit 10 can be arbitrarily adjusted by changing the positional relationship between the cylindrical lens 11 and the prism groove 12.

（第２実施形態）
図１７は、本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの斜視図であり、図１８は、図１７に示した第２実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたシリンダ状レンズの形状を説明するための図である。次に、図１７および図１８を参照して、第２実施形態によるバックライトユニット２０の構成について説明する。 (Second Embodiment)
FIG. 17 is a perspective view of a backlight unit according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 18 shows the shape of a cylindrical lens provided on the light guide plate of the backlight unit according to the second embodiment shown in FIG. It is a figure for demonstrating. Next, the configuration of the backlight unit 20 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 17 and 18.

第２実施形態によるバックライトユニット２０では、導光板２の光出射面２ｂに、表面がフレネル構造となっているシリンダ状レンズ２１が複数設けられている。この複数のシリンダ状レンズ２１は、その各々の形状が互いに同じになるように形成されている。具体的な形状としては、複数のシリンダ状レンズ２１は、その各々がＺ方向に直線的に連続して延びているとともに、導光板２の光入射面２ａからその反対側の側端面にまで達している。さらに、複数のシリンダ状レンズ２１は、Ｘ方向に所定のピッチで隙間なく配列されている。   In the backlight unit 20 according to the second embodiment, a plurality of cylindrical lenses 21 having a Fresnel structure on the surface are provided on the light emitting surface 2 b of the light guide plate 2. The plurality of cylindrical lenses 21 are formed so as to have the same shape. As a specific shape, each of the plurality of cylindrical lenses 21 extends linearly and continuously in the Z direction, and reaches from the light incident surface 2a of the light guide plate 2 to the opposite side end surface. ing. Further, the plurality of cylindrical lenses 21 are arranged at a predetermined pitch in the X direction with no gap.

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。   In addition, the other structure of 2nd Embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment.

今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

たとえば、上記実施形態では、シリンダ状レンズの形状が全面にわたって同じになるようにしたが、本発明はこれに限らず、シリンダ状レンズの形状が場所によって異なっていてもよい。ただし、シリンダ状レンズの形状を全面にわたって同じにした方が、導光板の光出射面からの出射光の均一性をより向上させることができる。   For example, in the above-described embodiment, the shape of the cylindrical lens is the same over the entire surface, but the present invention is not limited to this, and the shape of the cylindrical lens may be different depending on the location. However, the uniformity of the emitted light from the light emitting surface of the light guide plate can be further improved by making the shape of the cylindrical lens the same over the entire surface.

また、上記実施形態では、複数のシリンダ状レンズをＸ方向に隙間なく配列したが、本発明はこれに限らず、Ｘ方向に隣り合うシリンダ状レンズの間に隙間（平坦部）が設けられていてもよい。ただし、複数のシリンダ状レンズをＸ方向に隙間なく配列した方が、導光板の光出射面からの出射光の均一性をより向上させることができる。   In the above embodiment, a plurality of cylindrical lenses are arranged without gaps in the X direction. However, the present invention is not limited to this, and a gap (flat portion) is provided between cylinder lenses adjacent to each other in the X direction. May be. However, the uniformity of the emitted light from the light emitting surface of the light guide plate can be further improved by arranging the plurality of cylindrical lenses without gaps in the X direction.

また、上記実施形態では、プリズム溝のＸ方向のプリズム幅が全面にわたって一定になるようにしたが、本発明はこれに限らず、プリズム溝のＸ方向のプリズム幅が場所によって異なっていてもよい。ただし、プリズム溝のＸ方向のプリズム幅を全面にわたって一定にした方が、導光板の光出射面からの出射光の均一性をより向上させることができる。   In the above embodiment, the prism width in the X direction of the prism groove is constant over the entire surface. However, the present invention is not limited to this, and the prism width in the X direction of the prism groove may be different depending on the location. . However, the uniformity of the emitted light from the light exit surface of the light guide plate can be further improved by making the prism width in the X direction of the prism groove constant over the entire surface.

また、上記実施形態では、プリズム溝のＸ方向のプリズム間隔が全面にわたって一定になるようにしたが、本発明はこれに限らず、プリズム溝のＸ方向のプリズム間隔が場所によって異なっていてもよい。ただし、プリズム溝のＸ方向のプリズム間隔を全面にわたって一定にした方が、導光板の光出射面からの出射光の均一性をより向上させることができる。   In the above embodiment, the prism interval in the X direction of the prism groove is constant over the entire surface. However, the present invention is not limited to this, and the prism interval in the X direction of the prism groove may be different depending on the location. . However, the uniformity of the emitted light from the light emitting surface of the light guide plate can be further improved by making the prism interval in the X direction of the prism groove constant over the entire surface.

また、上記実施形態では、導光板の光出射面側に光学シート（拡散シートやプリズムシートなど）を配置していないが、本発明はこれに限らず、光を適度に拡散させたい場合や光を特定の方向に集光させたい場合には、用途に応じた光学シートを導光板の光出射面側に配置してもよい。   In the above embodiment, an optical sheet (such as a diffusion sheet or a prism sheet) is not disposed on the light exit surface side of the light guide plate. However, the present invention is not limited to this, and the case where light is desired to be appropriately diffused or light If it is desired to collect the light in a specific direction, an optical sheet corresponding to the application may be arranged on the light exit surface side of the light guide plate.

本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの斜視図である。1 is a perspective view of a backlight unit according to a first embodiment of the present invention. 図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの側面図である。FIG. 2 is a side view of the backlight unit according to the first embodiment shown in FIG. 1. 図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたシリンダ状レンズの形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shape of the cylindrical lens provided in the light-guide plate of the backlight unit by 1st Embodiment shown in FIG. 図１に示した第１実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたプリズム溝の形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shape of the prism groove | channel provided in the light-guide plate of the backlight unit by 1st Embodiment shown in FIG. 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの導光板の内部における光の挙動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the behavior of the light inside the light-guide plate of the backlight unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの導光板の内部における光の挙動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the behavior of the light inside the light-guide plate of the backlight unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの導光板の内部における光の挙動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the behavior of the light inside the light-guide plate of the backlight unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態の変形例によるバックライトユニットの斜視図である。It is a perspective view of the backlight unit by the modification of 1st Embodiment of this invention. 図８に示した第１実施形態の変形例によるバックライトユニットの側面図である。It is a side view of the backlight unit by the modification of 1st Embodiment shown in FIG. 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析で使用した解析モデルの模式図である。It is a schematic diagram of the analysis model used in the analysis of the light emission characteristic of the backlight unit according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。It is the graph which showed the analysis result of the light emission characteristic of the backlight unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。It is the graph which showed the analysis result of the light emission characteristic of the backlight unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。It is the graph which showed the analysis result of the light emission characteristic of the backlight unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。It is the graph which showed the analysis result of the light emission characteristic of the backlight unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。It is the graph which showed the analysis result of the light emission characteristic of the backlight unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの光出射特性の解析結果を示したグラフである。It is the graph which showed the analysis result of the light emission characteristic of the backlight unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの斜視図である。It is a perspective view of a backlight unit according to a second embodiment of the present invention. 図１７に示した第２実施形態によるバックライトユニットの導光板に設けられたシリンダ状レンズの形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shape of the cylindrical lens provided in the light-guide plate of the backlight unit by 2nd Embodiment shown in FIG. 従来のエッジライト型のバックライトユニットを簡略化した図である。It is the figure which simplified the conventional edge light type backlight unit.

符号の説明Explanation of symbols

１ 光源
２ 導光板
２ａ 光入射面
２ｂ 光出射面
２ｃ 裏面
１０、２０ バックライトユニット
１１、２１ シリンダ状レンズ
１２ プリズム溝
３０ 液晶表示パネル（被照明体） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Light-guide plate 2a Light incident surface 2b Light output surface 2c Back surface 10, 20 Backlight unit 11, 21 Cylindrical lens 12 Prism groove | channel 30 Liquid crystal display panel (illuminated body)

Claims (6)

被照明体を照明する光を生成するための光源と、
前記光源が対向配置される光入射面と、前記光入射面に対して垂直で、かつ、前記被照明体側に向く光出射面とを少なくとも有し、前記光源で生成された光を導光して前記被照明体側に向けて出射するための導光板とを備え、
前記導光板の光出射面には、各々が前記導光板の光入射面に対して垂直な方向に直線的に連続して延び、かつ、前記導光板の光入射面に対して平行な方向に配列された複数のシリンダ状レンズが設けられており、
前記導光板の光出射面とは反対側の裏面には、少なくとも前記導光板の光入射面に対して平行な方向に平坦部を挟んで配列された複数のプリズム溝が設けられ、
前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記シリンダ状レンズのピッチをＰとし、前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記プリズム溝の間隔をＤとした場合に、Ｄ＝ｋ×Ｐ（ｋは１以上の整数）を満たしており、
前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記シリンダ状レンズの中心と、前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記プリズム溝の中心とが一致しており、
前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記プリズム溝の幅が全面にわたって一定となっており、
前記導光板の光入射面に対して平行な方向における前記プリズム溝の間隔が全面にわたって一定となっており、
前記導光板の光入射面に対して平行な方向をＸ方向とし、前記光入射面に対して垂直な方向をＺ方向とし、前記Ｘ方向および前記Ｚ方向と垂直な方向をＹ方向とすると、Ｙ−Ｚ平面上で見た場合、前記プリズム溝は、前記光入射面に対して斜めに傾斜した前記光入射面側の傾斜面と、前記傾斜面と対向する面とを有し、前記導光板の裏面に対する前記プリズム溝の傾斜面の傾斜角度が実質的に４５°に設定され、かつ、前記プリズム溝の傾斜面と対向する面の前記導光板の裏面に対する傾斜角度が８５°〜９０°の間に設定されていることを特徴とするバックライトユニット。 A light source for generating light for illuminating the object to be illuminated;
It has at least a light incident surface on which the light source is disposed and a light emitting surface that is perpendicular to the light incident surface and faces the illuminated body, and guides light generated by the light source. A light guide plate for emitting toward the illuminated body side,
Each of the light output surfaces of the light guide plate extends linearly and continuously in a direction perpendicular to the light incident surface of the light guide plate, and in a direction parallel to the light incident surface of the light guide plate. A plurality of arranged cylindrical lenses are provided,
On the back surface opposite to the light exit surface of the light guide plate, there are provided a plurality of prism grooves arranged with a flat portion sandwiched at least in a direction parallel to the light incident surface of the light guide plate ,
When the pitch of the cylindrical lenses in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate is P, and the interval of the prism grooves in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate is D, D = k × P (k is an integer of 1 or more),
The center of the cylindrical lens in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate is coincident with the center of the prism groove in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate,
The width of the prism groove in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate is constant over the entire surface,
The interval between the prism grooves in the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate is constant over the entire surface,
When the direction parallel to the light incident surface of the light guide plate is the X direction, the direction perpendicular to the light incident surface is the Z direction, and the X direction and the direction perpendicular to the Z direction are the Y direction, When viewed on the YZ plane, the prism groove has an inclined surface on the light incident surface side inclined obliquely with respect to the light incident surface, and a surface facing the inclined surface, and the guide groove. The inclination angle of the inclined surface of the prism groove with respect to the back surface of the optical plate is substantially set to 45 °, and the inclination angle of the surface facing the inclined surface of the prism groove with respect to the back surface of the light guide plate is 85 ° to 90 °. Backlight unit characterized by being set between . 前記プリズム溝の溝深さが全面にわたって一定であり、
前記プリズム溝の形成密度が前記導光板の光入射面から離れるにしたがって高くなっていることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。 The groove depth of the prism groove is constant over the entire surface,
2. The backlight unit according to claim 1 , wherein the formation density of the prism grooves increases as the distance from the light incident surface of the light guide plate increases. 前記プリズム溝の溝深さが前記導光板の光入射面から離れるにしたがって大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。 The backlight unit according to claim 1 , wherein a depth of the prism groove is increased as the distance from the light incident surface of the light guide plate increases. 前記複数のシリンダ状レンズが前記導光板の光入射面に対して平行な方向に隙間なく配列されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバックライトユニット。 The backlight unit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said plurality of cylindrical lenses are no gaps arranged in a direction parallel to the light incident surface of the light guide plate. 前記シリンダ状レンズの表面がフレネル構造となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバックライトユニット。 The backlight unit according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the surface of the cylindrical lens is a Fresnel structure. 請求項１〜５のいずれかに記載のバックライトユニットと、
前記バックライトユニットにより照明される液晶表示パネルとを備えていることを特徴とする液晶表示装置。 The backlight unit according to any one of claims 1 to 5 ,
A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal display panel illuminated by the backlight unit.
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