JP5838049B2 - Light guide plate and surface light source device - Google Patents

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Description

本発明は、液晶ディスプレイ等に使用される導光板、およびその導光板を備える面光源装置に関する。   The present invention relates to a light guide plate used for a liquid crystal display or the like, and a surface light source device including the light guide plate.

パーソナルコンピュータ、コンピュータ用モニタ、ビデオカメラ、液晶テレビ(LCD−TV)、移動通信端末機などに使われる液晶表示装置は、自体的な発光能力がない受光型表示装置であり、外部から照射された照明光を選択的に透過させることによって画像を表示する。このため、液晶表示装置の背面には光源となるバックライトとして面光源装置が設置される。   Liquid crystal display devices used in personal computers, computer monitors, video cameras, liquid crystal televisions (LCD-TVs), mobile communication terminals, etc. are light-receiving display devices that do not have their own light-emitting ability and are irradiated from the outside. An image is displayed by selectively transmitting illumination light. For this reason, a surface light source device is installed on the back surface of the liquid crystal display device as a backlight serving as a light source.

液晶表示装置では、面光源装置から出射された光が略透過軸を直交させた一対の偏光板間に液晶層を配置した液晶セルを透過し、この透過光が電気的にON・OFFされることで画像表示を実現する。偏光板としては、通常、ヨウ素で着色されて一軸延伸されたポリビニルアルコールフィルムを偏光子として使用し、偏光子の片面または両面に、トリアセチルセルロースフィルム等の保護フィルム、アクリル樹脂等によるコーティング層、またはノルボルネンやポリカーボネート等の位相差フィルムを配置した吸収型偏光板が用いられている。   In a liquid crystal display device, light emitted from a surface light source device passes through a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer is disposed between a pair of polarizing plates whose transmission axes are substantially orthogonal, and this transmitted light is electrically turned on and off. This realizes image display. As a polarizing plate, usually, a polyvinyl alcohol film colored with iodine and uniaxially stretched is used as a polarizer, a protective film such as a triacetyl cellulose film, a coating layer made of an acrylic resin or the like on one or both sides of the polarizer, Alternatively, an absorption type polarizing plate in which a retardation film such as norbornene or polycarbonate is disposed is used.

しかしながら、このような吸収型偏光板は偏光板の透過軸方向の光のみを透過し、残りの成分の光を吸収するという特性を有するため、原理的に光の利用効率(光透過率)が50%を超えることはなく、さらに、内表面の反射率が4%であることを考慮すると最大でも46%とするのが限界であった。このため、バックライトの有効活用および輝度向上を図ることは、低消費電力化を達成する上で、液晶表示装置の命題になっている。   However, since such an absorption type polarizing plate has a characteristic of transmitting only the light in the transmission axis direction of the polarizing plate and absorbing the light of the remaining components, in principle, the light use efficiency (light transmittance) is high. In view of the fact that the reflectance of the inner surface is 4%, the maximum limit is 46%. Therefore, effective use of the backlight and improvement in luminance are propositions of the liquid crystal display device in order to achieve low power consumption.

これを解決する方法の一つとして、光学反射干渉特性を利用した反射型偏光板が知られている。反射型偏光板は、特定の偏光を反射し、それと逆の性質を示す偏光を透過するものである。具体的には、反射型偏光板を透過した光が直線偏光として偏光板を透過するように軸合わせすることで、透過軸方向の偏光のみを透過させるとともに吸収型偏光板で吸収されていた偏光を反射させて再利用する。これにより、バックライトから発する光の利用効率を向上させることができる。   As one of the methods for solving this, a reflection type polarizing plate using optical reflection interference characteristics is known. The reflective polarizing plate reflects specific polarized light and transmits polarized light having the opposite property. Specifically, the light that has passed through the reflective polarizing plate is aligned so that it passes through the polarizing plate as linearly polarized light, so that only the polarized light in the transmission axis direction is transmitted and the polarized light that has been absorbed by the absorbing polarizing plate Reflect and reuse. Thereby, the utilization efficiency of the light emitted from the backlight can be improved.

反射型偏光板の一例が、屈折率等方性層と屈折率異方性層との交互積層フィルムからなる住友スリーエム社製のデュアル輝度上昇フィルム(DBEF)である。しかし、DBEFは可視光領域に渡って偏光特性を確保するために全体で数百層ものポリマーフィルムを積層させる必要があり、厳密な制御が必要であるために製造コストが高いという問題がある。   An example of the reflective polarizing plate is a dual brightness enhancement film (DBEF) manufactured by Sumitomo 3M Limited, which is composed of an alternately laminated film of a refractive index isotropic layer and a refractive index anisotropic layer. However, DBEF has a problem that the manufacturing cost is high because several hundreds of polymer films need to be laminated as a whole in order to secure polarization characteristics over the visible light region, and strict control is required.

より安価に光利用効率および偏光分離能を向上させる方法として、偏光感応性散乱要素(PSSE)を利用する技術が注目されている。例えば、特許文献1には、PSSEにより透過軸と直交方向の偏光成分を後方に散乱させ偏光を分離し、当該後方散乱成分をλ/4板によって偏光状態を反転させて再利用する技術が開示されている。   As a method for improving light utilization efficiency and polarization separation ability at a lower cost, a technique using a polarization-sensitive scattering element (PSSE) has attracted attention. For example, Patent Document 1 discloses a technique in which a polarized light component in the direction orthogonal to the transmission axis is scattered backward by PSSE to separate the polarized light, and the backward scattered component is reversed by a λ / 4 plate and reused. Has been.

また、特許文献2には、複屈折性を有する繊維からなる複屈折体をPSSEとして利用した反射型偏光板が開示されている。この方法では、複屈折体の断面方向の屈折率(常光線屈折率)と支持媒体の屈折率とを一致させた層(偏光層A)と、複屈折体の長手方向の屈折率(常光線屈折率)と支持媒体の屈折率とを一致させた層(偏光層B)とを、複屈折体の配列方向が交差するように積層させることにより、斜めから入射する光や拡散光に対する偏光分離能を向上させる。   Patent Document 2 discloses a reflective polarizing plate using a birefringent material made of a fiber having birefringence as PSSE. In this method, a layer (polarizing layer A) in which the refractive index in the cross-sectional direction of the birefringent body (ordinary ray refractive index) and the refractive index of the supporting medium are matched, and the refractive index in the longitudinal direction of the birefringent body (ordinary ray). A layer (polarizing layer B) in which the refractive index of the supporting medium and the refractive index of the support medium are matched is laminated so that the arrangement directions of the birefringents intersect each other, thereby separating polarized light from obliquely incident light and diffused light. Improve performance.

さらに、特許文献3には、PSSEとしての複屈折ファイバが埋め込まれた等方性の樹脂層を導光板と一体化させることにより、一方の偏光のみを散乱させて外部に放出させ、偏光分離効率を向上させる方法も開示されている。   Further, in Patent Document 3, by integrating an isotropic resin layer in which a birefringent fiber as PSSE is embedded with a light guide plate, only one polarized light is scattered and emitted to the outside. There is also disclosed a method for improving.

一方、面光源装置の低消費電力を図る上で、長寿命・省電力効果に優れるLEDを光源として用いたバックライトが主流になりつつある。   On the other hand, in order to reduce the power consumption of the surface light source device, a backlight using an LED having a long life and a power saving effect as a light source is becoming mainstream.

特開平11−502036号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-502036 特開2009−047802号公報JP 2009-0478802 A 特開2006−517720号公報JP 2006-517720 A

しかし、特許文献1〜3に記載の方法では、LEDのような光源を使用した場合に、LED光源の光が線状に表れてムラとなり液晶表示装置などの輝度ムラとなる問題がある。特に、これらの文献では、PSSEにより偏光分離効率は向上するものの、PSSEによる散乱する光の方向がファイバなどのPSSEと垂直な方向のみに偏ってしまうため、LED光源を使用した場合には依然として輝度ムラが生じてしまう。   However, in the methods described in Patent Documents 1 to 3, when a light source such as an LED is used, there is a problem that light from the LED light source appears linearly and becomes uneven, resulting in uneven brightness in a liquid crystal display device or the like. In particular, in these documents, although the polarization separation efficiency is improved by PSSE, the direction of light scattered by PSSE is biased only in the direction perpendicular to PSSE such as a fiber. Unevenness occurs.

そこで本発明は、偏光分離効率を向上させつつ、導光板の端面に不連続な光源を配置させた場合であっても輝度ムラを抑制させる手段を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide means for suppressing unevenness in luminance even when a discontinuous light source is disposed on the end face of a light guide plate while improving polarization separation efficiency.

本発明者らは上記課題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、ファイバの屈折率および配列方向とファイバを保持する保持媒体の屈折率とが制御された2つの層(偏光分離層および光均質化層)を導光層に積層させることにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, two layers (polarization separation layer and light homogenization layer) in which the refractive index and arrangement direction of the fiber and the refractive index of the holding medium holding the fiber are controlled are laminated on the light guide layer. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明の一形態は、側面である入射面から光を内部に導入する導光層と、前記導光層に積層されて当該導光層内の光のうち所望の偏光を前記導光層の一方の主面である発光面から導出する偏光分離層と、前記導光層に積層された光均質化層と、を備える導光体である。そして、偏光分離層は、前記入射面に平行に伸延しかつ前記入射面に垂直に配列した複屈折性を有する複数の第1ファイバ、および、前記第1ファイバを保持し前記第1ファイバの常光線屈折率(no)または異常光線屈折率(ne)と一致する屈折率を備える等方性の第1保持媒体を含み、光均質化層は、前記入射面に垂直に伸延しかつ前記入射面に平行に配列した複屈折性の複数の第2ファイバ、および、前記第2ファイバの常光線屈折率(no)および異常光線屈折率(ne)の少なくとも一方と異なる屈折率を備える等方性の第2保持媒体を含む。 That is, according to one embodiment of the present invention, a light guide layer that introduces light from an incident surface, which is a side surface, and a light guide layer that is stacked on the light guide layer and transmits desired polarized light in the light guide layer. A light guide comprising: a polarization separation layer derived from a light emitting surface which is one main surface of the layer; and a light homogenization layer laminated on the light guide layer. The polarization separation layer includes a plurality of first fibers having birefringence extending in parallel to the incident surface and arranged perpendicular to the incident surface, and holding the first fiber. Including an isotropic first holding medium having a refractive index that matches the light refractive index (no 1 ) or extraordinary light refractive index (ne 1 ), wherein the light homogenizing layer extends perpendicularly to the incident surface and A plurality of birefringent second fibers arranged parallel to the incident surface, and a refractive index different from at least one of ordinary ray refractive index (no 2 ) and extraordinary ray refractive index (ne 2 ) of the second fiber. An isotropic second holding medium is included.

本発明によれば、入射面と垂直に伸延した第2ファイバが配列された光均質化層によって、光が面内方向の様々な角度に散乱・拡散されるため、不連続な光源を使用した場合であっても均一な輝度が得られる。さらに、入射面に平行に伸延した第1ファイバが配列された偏光分離層によって高い偏光分離効率で所望の偏光成分だけを選択的に取り出すことができる。   According to the present invention, the light is scattered and diffused at various angles in the in-plane direction by the light homogenizing layer in which the second fibers extending perpendicular to the incident surface are arranged, so that a discontinuous light source is used. Even in this case, uniform brightness can be obtained. Furthermore, only a desired polarization component can be selectively extracted with high polarization separation efficiency by the polarization separation layer in which the first fibers extending parallel to the incident surface are arranged.

本発明の一実施形態である面光源装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the surface light source device which is one Embodiment of this invention. 1本のファイバと、屈折率との関係を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the relationship between one fiber and a refractive index. 1本のファイバと、屈折率との関係を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the relationship between one fiber and a refractive index. ファイバの断面形状の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the cross-sectional shape of a fiber. 図4(a)は図1の面光源装置の右側面図であり、図4(b)は偏光分離層40に入射するs偏光成分の伝播の様子を示す図4(a)の拡大図であり、図4(c)は偏光分離層40に入射するp偏光成分の伝播の様子を示す図4(a)の拡大図である。4A is a right side view of the surface light source device of FIG. 1, and FIG. 4B is an enlarged view of FIG. 4A showing a state of propagation of the s-polarized component incident on the polarization separation layer 40. FIG. 4C is an enlarged view of FIG. 4A showing a state of propagation of the p-polarized component incident on the polarization separation layer 40. 図1の面光源装置の底面図である。It is a bottom view of the surface light source device of FIG. 第2実施形態の面光源装置の概略構成を示す図面である。It is drawing which shows schematic structure of the surface light source device of 2nd Embodiment. 第3実施形態の面光源装置の概略構成を示す図面である。It is drawing which shows schematic structure of the surface light source device of 3rd Embodiment. 第4実施形態の面光源装置の概略構成を示す図面である。It is drawing which shows schematic structure of the surface light source device of 4th Embodiment. 第5実施形態である面光源装置の概略構成を示す図面である。It is drawing which shows schematic structure of the surface light source device which is 5th Embodiment. 第6実施形態である面光源装置の概略構成を示す図面である。It is drawing which shows schematic structure of the surface light source device which is 6th Embodiment. 第7実施形態である面光源装置の概略構成を示す図面である。It is drawing which shows schematic structure of the surface light source device which is 7th Embodiment. 実施例1で形成された偏光分離層の断面である。2 is a cross section of a polarization separation layer formed in Example 1. 実施例2で作製した面光源装置の導光板の上面(発光面)から射出される光の二次元輝度分布を示す図面である。It is drawing which shows the two-dimensional luminance distribution of the light inject | emitted from the upper surface (light emission surface) of the light-guide plate of the surface light source device produced in Example 2. FIG. 比較例1で作製した面光源装置の導光板の上面(発光面)から射出される光の二次元輝度分布を示す図面である。It is drawing which shows the two-dimensional luminance distribution of the light inject | emitted from the upper surface (light emission surface) of the light-guide plate of the surface light source device produced in the comparative example 1. FIG.

(第1実施形態)
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみには制限されない。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not restrict | limited only to the following embodiment. The dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may differ from actual ratios.

本明細書において、「積層する」という場合、直接的に積層する場合だけでなく、間に他の構成を介して間接的に積層する場合も含みうる。また、層、領域、板などの部材が他の部材の「上に」または「上部に」あるとは、他の部材の「直上に」ある場合だけでなく、その中間にさらに他の部材がある場合をも含む。同様に、層、領域、板などの部材が他の部材の「下に」または「下部に」あるとは、他の部材の「直下に」ある場合だけでなく、その中間にさらに他の部材がある場合をも含む。   In the present specification, the term “stacking” may include not only the case of directly stacking but also the case of stacking indirectly through another structure therebetween. In addition, when a member such as a layer, region, or plate is "on top" or "on top" of another member, not only when it is "directly above" another member but also another member in the middle Including some cases. Similarly, when a member such as a layer, region, or plate is “under” or “below” another member, not only when it is “below” another member, but also another member in the middle Including the case where there is.

本発明の一形態によれば、光源から照射される光を側面である入射面から内部に導入する導光層と;前記入射面に平行に伸延しかつ前記入射面に垂直に配列した複屈折性を有する複数の第1ファイバ、および、前記第1ファイバを保持し前記第1ファイバの常光線屈折率(no)または異常光線屈折率(ne)と一致する屈折率を備える等方性の第1保持媒体を含み、前記導光層に積層されて当該導光層内の光のうち所望の偏光を前記導光層の一方の主面である発光面から導出する偏光分離層と;前記入射面に垂直に伸延しかつ前記入射面に平行に配列した複屈折性の複数の第2ファイバ、および、前記第2ファイバの常光線屈折率(no)および異常光線屈折率(ne)の少なくとも一方と異なる屈折率を備える等方性の第2保持媒体を含み、前記導光層に積層された光均質化層と;を備える、導光板が提供される。 According to one aspect of the present invention, a light guide layer that introduces light emitted from a light source into an inside from an incident surface that is a side surface; birefringence extending parallel to the incident surface and arranged perpendicular to the incident surface A plurality of first fibers having an optical property and an isotropic property that holds the first fiber and has a refractive index that matches the ordinary ray refractive index (no 1 ) or extraordinary ray refractive index (ne 1 ) of the first fiber A polarization separation layer that is laminated on the light guide layer and derives desired polarized light from a light emitting surface that is one main surface of the light guide layer; A plurality of birefringent second fibers extending perpendicular to the incident surface and arranged parallel to the incident surface, and an ordinary ray refractive index (no 2 ) and an extraordinary ray refractive index (ne 2 ) of the second fiber. ) Isotropic with a refractive index different from at least one of It includes a holding medium, and the light homogenizing layer is laminated on the light guide layer; comprises a light guide plate is provided.

まず、本形態の導光板が適用され得る面光源装置の基本的な構成を、図面を用いて説明する。   First, a basic configuration of a surface light source device to which the light guide plate of this embodiment can be applied will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施形態である面光源装置の概略構成を示す斜視図、図2Aおよび図2Bは1本のファイバと、屈折率との関係を説明するための図面、図3はファイバの断面形状の変形例を示す図である。図1に示すように、面光源装置1はエッジライト型の面光源装置として構成され、光源部10と、光源部10の光源11から照射された光のうち所望の偏光成分を出射させる導光板20と、を備える。本実施形態では、面光源装置1は、紙面の上方に向かって、面発光する。図示は省略しているが、面光源装置1が、液晶ディスプレイに適用される場合、面発光側には、液晶ユニットが配置される。   FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a surface light source device according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2A and 2B are drawings for explaining the relationship between one fiber and a refractive index, and FIG. 3 is a fiber. It is a figure which shows the modification of a cross-sectional shape. As shown in FIG. 1, the surface light source device 1 is configured as an edge light type surface light source device, and emits a desired polarization component among light emitted from a light source unit 10 and a light source 11 of the light source unit 10. 20. In the present embodiment, the surface light source device 1 emits light toward the upper side of the paper surface. Although not shown, when the surface light source device 1 is applied to a liquid crystal display, a liquid crystal unit is disposed on the surface light emitting side.

光源部10は、面光源装置1に供給するための光を発生するものであり、導光板20の側方に配置され、複数の光源11が間欠的に配列されて構成される。図1に示す形態では、光源11が一次元配列されて光源部10が構成されているが、光源が二次元配列されていてもよい。光源11は、例えば、点状のLED(発光ダイオード)で構成されうる。   The light source unit 10 generates light to be supplied to the surface light source device 1 and is arranged on the side of the light guide plate 20 and is configured by intermittently arranging a plurality of light sources 11. In the form shown in FIG. 1, the light sources 11 are arranged one-dimensionally to constitute the light source unit 10, but the light sources may be arranged two-dimensionally. The light source 11 can be configured by, for example, a dot-like LED (light emitting diode).

導光板20は、略直方体板形状をしており、導光層30と、導光層30に積層された偏光分離層40と、導光層30に積層された光均質化層50と、導光層30に取り付けられた位相差板60と、反射板70と、を備える。   The light guide plate 20 has a substantially rectangular parallelepiped plate shape, and includes a light guide layer 30, a polarization separation layer 40 laminated on the light guide layer 30, a light homogenization layer 50 laminated on the light guide layer 30, and a light guide layer. A phase difference plate 60 attached to the optical layer 30 and a reflection plate 70 are provided.

導光層30は、光源11から照射される光を、側面である入射面30aから内部に導入する。導入された光は、導光層30内を伝播し、偏光分離層40から所定の偏光成分だけが選択的に取り出される。   The light guide layer 30 introduces the light irradiated from the light source 11 into the inside from the incident surface 30a which is a side surface. The introduced light propagates in the light guide layer 30 and only a predetermined polarization component is selectively extracted from the polarization separation layer 40.

導光層30は、入射光を透過させうる透明材質から構成され、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)またはポリカーボネート(PC)のような光学的等方性材料から形成される。   The light guide layer 30 is made of a transparent material that can transmit incident light, and is made of, for example, an optically isotropic material such as polymethyl methacrylate (PMMA) or polycarbonate (PC).

偏光分離層40は、導光層30に積層され、導光層30内の光のうち所望の偏光を導光層20の一方の主面である発光面30bから導出し、当該偏光と直交する偏光の光を反射させる。偏光分離層の位置は特に限定されないが好ましくは最外層に位置する。   The polarization separation layer 40 is laminated on the light guide layer 30, derives desired polarized light out of the light in the light guide layer 30 from the light emitting surface 30 b that is one main surface of the light guide layer 20, and is orthogonal to the polarized light. Reflects polarized light. The position of the polarization separation layer is not particularly limited, but is preferably located in the outermost layer.

偏光分離層40は、第1ファイバ41と第1ファイバ41を保持する第1保持媒体42とを含む。   The polarization separation layer 40 includes a first fiber 41 and a first holding medium 42 that holds the first fiber 41.

第1ファイバ41は、導光層30の入射面30aに平行に伸延した形状に形成されている。本明細書において、「入射面に平行に伸延」とは、第1ファイバ41の伸延方向(長手方向)が完全に入射面30aに平行な方向と一致する場合のみならず、入射面30aに平行な方向に対して第1ファイバ41の伸延方向(長手方向)が±45°傾斜している場合も含む。   The first fiber 41 is formed in a shape that extends parallel to the incident surface 30 a of the light guide layer 30. In this specification, “extending parallel to the incident surface” means not only when the extending direction (longitudinal direction) of the first fiber 41 completely coincides with the direction parallel to the incident surface 30a, but also parallel to the incident surface 30a. This includes the case where the extending direction (longitudinal direction) of the first fiber 41 is inclined by ± 45 ° with respect to the other direction.

偏光分離層40において、第1ファイバ41は複数本設けられ、導光層30の入射面30aに垂直な方向に配列されている。   In the polarization separation layer 40, a plurality of first fibers 41 are provided and arranged in a direction perpendicular to the incident surface 30 a of the light guide layer 30.

光均質化層50は、導光層30に積層され、導光層30内の光を、面内方向、すなわち、光の伝播方向aと直交する方向に拡散させて、光の方向を均質化する。   The light homogenization layer 50 is laminated on the light guide layer 30, and diffuses the light in the light guide layer 30 in the in-plane direction, that is, the direction orthogonal to the light propagation direction a, thereby homogenizing the light direction. To do.

光均質化層50は、第2ファイバ51と第2ファイバ51を保持する第2保持媒体52とを含む。   The light homogenizing layer 50 includes a second fiber 51 and a second holding medium 52 that holds the second fiber 51.

第2ファイバ51は、導光層30の入射面30aに垂直に伸延した形状に形成されている。本明細書において、「入射面に垂直に伸延」とは、第2ファイバ51の伸延方向(長手方向)が完全に入射面30aに垂直な方向と一致する場合のみならず、入射面30aに垂直な方向に対して第2ファイバ51の伸延方向(長手方向)が±45°傾斜している場合も含む。   The second fiber 51 is formed in a shape extending perpendicularly to the incident surface 30 a of the light guide layer 30. In this specification, “extending perpendicular to the incident surface” means not only when the extending direction (longitudinal direction) of the second fiber 51 completely coincides with the direction perpendicular to the incident surface 30a, but also perpendicular to the incident surface 30a. This includes the case where the extending direction (longitudinal direction) of the second fiber 51 is inclined by ± 45 ° with respect to any direction.

光均質化層50において、第2ファイバ51は複数本設けられ、導光層30の入射面30aに平行な方向に配列されている。すなわち、第2ファイバ51は、偏光分離層40における第1ファイバ41の配列方向と直交する方向に配列されている。   In the light homogenization layer 50, a plurality of second fibers 51 are provided and are arranged in a direction parallel to the incident surface 30 a of the light guide layer 30. That is, the second fibers 51 are arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction of the first fibers 41 in the polarization separation layer 40.

偏光分離層40および光均質化層50に含まれるファイバ(41、51)は、長手方向の屈折率である異常光線屈折率(ne)が大きく、断面方向の屈折率である常光線屈折率(no)が小さい複屈折性を有する。ここで、図2Aおよび図2Bを参照して、1本のファイバ(41、51)と、屈折率との関係を説明する。図2Aおよび図2Bに示すように、ファイバ(41、51)は、断面方向の屈折率(常光線屈折率、no)が長手方向の屈折率(異常光線屈折率、ne)よりも小さい。   The fibers (41, 51) included in the polarization separation layer 40 and the light homogenization layer 50 have a large extraordinary ray refractive index (ne), which is a refractive index in the longitudinal direction, and an ordinary ray refractive index, which is a refractive index in the cross-sectional direction ( no) has a small birefringence. Here, with reference to FIG. 2A and FIG. 2B, the relationship between one fiber (41, 51) and a refractive index is demonstrated. As shown in FIGS. 2A and 2B, the fibers (41, 51) have a refractive index in the cross-sectional direction (ordinary ray refractive index, no) smaller than a refractive index in the longitudinal direction (extraordinary ray refractive index, ne).

ファイバ(41、51)としては複屈折性を有する多様な材料を使用できるが、断面形状の安定性および耐久性に優れ、配向性の制御が容易である点から、ポリマーを延伸することによって製造されるポリマーファイバであることが好ましい。   A variety of materials having birefringence can be used as the fibers (41, 51), but they are manufactured by stretching a polymer because of excellent stability and durability of the cross-sectional shape and easy control of orientation. It is preferable that the polymer fiber be made.

具体的なポリマーファイバの材料としては、ポリエチレン(PE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン系繊維、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)などのポリビニル系繊維、ポリアクリロニトリル(PAN)などのアクリル系繊維、ナイロン6(N6)、ナイロン6,6(N66)、ナイロン4,6(N46)、ナイロン6,10(N610)などの脂肪族ポリアミド系繊維、ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)(PMPIA)、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)(PMPTA)などの芳香族ポリアミド系繊維(アラミド繊維)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリ−ε−カプロラクトンなどのポリエステル系繊維、シルク、ウール、蜘蛛の糸などの動物性の繊維、キュプラ、レーヨン系繊維などのセルロース系植物繊維、などが挙げられる。第1ファイバおよび第2ファイバの種類は、後述する屈折率の関係を満たすように選択され、同一種類のものを使用してもよいし、異なる種類のものを使用してもよい。また、場合によっては、偏光分離層40や光均質化層50において複数の種類のファイバを使用してもよい。   Specific polymer fiber materials include polyolefin fibers such as polyethylene (PE), polytetrafluoroethylene (PTFE), and polypropylene (PP), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl fluoride (PVF), and polyvinyl chloride. (PVC), polyvinyl fibers such as polyvinyl alcohol (PVA), acrylic fibers such as polyacrylonitrile (PAN), nylon 6 (N6), nylon 6, 6 (N66), nylon 4, 6 (N46), nylon 6 , 10 (N610), etc., poly (m-phenylene isophthalamide) (PMPIA), poly (p-phenylene terephthalamide) (PMPTA) and other aromatic polyamide fibers (aramid fiber), polyethylene terephthalate (PET), Li ethylene naphthalate (PEN), polyester fibers such as polyethylene -ε- caprolactone, silk, wool, animal fibers such as spider silk, cupro, cellulosic plant fibers, such as rayon fibers, and the like. The types of the first fiber and the second fiber are selected so as to satisfy the relationship of refractive index described later, and the same type may be used, or different types may be used. In some cases, a plurality of types of fibers may be used in the polarization separation layer 40 and the light homogenization layer 50.

好ましくは、異常光線屈折率(ne)と常光線屈折率(no)との差(Δn)が大きいポリマーファイバを使用することが好ましい。屈折率差が大きいほど、偏光分離層40の偏光分離効率や光均質化層50の光拡散効率を向上させることができる。具体的には、Δnが0.03以上であり、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上である。   Preferably, a polymer fiber having a large difference (Δn) between the extraordinary ray refractive index (ne) and the ordinary ray refractive index (no) is preferably used. As the refractive index difference is larger, the polarization separation efficiency of the polarization separation layer 40 and the light diffusion efficiency of the light homogenization layer 50 can be improved. Specifically, Δn is 0.03 or more, preferably 0.05 or more, more preferably 0.1 or more.

これらのポリマーファイバの常光線屈折率(no)および異常光線屈折率(ne)は、ポリマーを延伸する際の引張速度や引張率、ポリマーの材質、ファイバの太さ(径)や密度を調整することにより制御される。   The ordinary ray refractive index (no) and extraordinary ray refractive index (ne) of these polymer fibers adjust the tensile speed and tensile rate when the polymer is drawn, the material of the polymer, the thickness (diameter) and density of the fiber. Is controlled.

表1に、代表的な延伸ポリマーファイバの常光線屈折率(no)および異常光線屈折率(ne)を示す。なお、表1の屈折率(no、ne)はファイバを種々の屈折率の液体中に浸漬し、偏光顕微鏡を使用して、ファイバ線が液体と同化して見えなくなる液体を調整し、この液体の屈折率をアタゴ社製デジタルアッベ屈折計 DR−A1を使用して測定することによりファイバの屈折率を求めた(波長589nm)。偏光の透過軸それぞれについて測定することでnoおよびneが測定できる。   Table 1 shows the ordinary ray refractive index (no) and extraordinary ray refractive index (ne) of typical stretched polymer fibers. The refractive indexes (no, ne) in Table 1 are obtained by immersing the fiber in liquids of various refractive indexes, and using a polarizing microscope to adjust the liquid in which the fiber line becomes assimilated with the liquid and becomes invisible. The refractive index of the fiber was measured by using a digital Abbe refractometer DR-A1 manufactured by Atago Co., Ltd. (wavelength 589 nm). No and ne can be measured by measuring each of the transmission axes of polarized light.

ファイバ(41、51)の太さは特に制限されず、適用するディスプレイの大きさに合わせて、また、所望の屈折率が得られるように制御され、一例をあげると、1〜200μmである。ファイバ(41、51)の配列間隔も特に制限されず、適用される液晶表示装置の画素ピッチよりも小さくなるように、ディスプレイの大きさに合わせて適宜選択すればよい。ファイバ(41、51)の配列間隔は、規則的であってもよいし、不規則であってもよい。また、ファイバ(41、51)は一層構造としてもよいし、多層構造としてもよい。   The thickness of the fibers (41, 51) is not particularly limited, and is controlled in accordance with the size of the display to be applied and to obtain a desired refractive index. For example, the thickness is 1 to 200 μm. The arrangement interval of the fibers (41, 51) is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the size of the display so as to be smaller than the pixel pitch of the applied liquid crystal display device. The arrangement interval of the fibers (41, 51) may be regular or irregular. The fibers (41, 51) may have a single layer structure or a multilayer structure.

好ましくは、第1ファイバは光源11から離れるに従って粗から密に配置される。すなわち、偏光分離層40における第1ファイバ41の密度が光源11から離れるに従って連続的または段階的に増加することが好ましい。光源11から離れるにつれて光量が少なくなるため、光量の少ない光源11から離れた領域において第1ファイバ41を密に配置し、光量の多い光源11の近傍に第1ファイバ41を粗に配置することにより、導光板の上面(発光面)全体において均質な光を取り出すことができる。   Preferably, the first fibers are arranged from coarse to dense as the distance from the light source 11 increases. That is, it is preferable that the density of the first fibers 41 in the polarization separation layer 40 increases continuously or stepwise as the distance from the light source 11 increases. Since the amount of light decreases as the distance from the light source 11 increases, the first fibers 41 are densely arranged in a region away from the light source 11 with a small amount of light, and the first fibers 41 are roughly arranged in the vicinity of the light source 11 having a large amount of light. The uniform light can be extracted from the entire upper surface (light emitting surface) of the light guide plate.

ファイバ(41、51)の長さは、ファイバ(41、51)を配置する偏光分離層40や光均質化層50のサイズに合わせて決定すればよい。ただし、ファイバ(41、51)の長さは偏光分離層40や光均質化層50の長さ方向にわたって連続的である必要はない。すなわち、一部ファイバ(41、51)が分断され、不連続となっている部分が存在してもよい。さらに、一部ファイバ(41、51)が重なっている部分が存在してもよい。   The length of the fibers (41, 51) may be determined according to the size of the polarization separation layer 40 or the light homogenization layer 50 in which the fibers (41, 51) are arranged. However, the length of the fibers (41, 51) does not have to be continuous over the length direction of the polarization separation layer 40 or the light homogenization layer 50. That is, a part of the fibers (41, 51) may be divided and discontinuous. Furthermore, there may be a portion where some of the fibers (41, 51) overlap.

ファイバ(41、51)は、図1に示すように、断面が円形であってもよいが、円形である必要はなく、他の断面形状を有することもできる。他の断面形状としては、図3に示すように、例えば、三角形、長方形、六角形などの規則的および不規則な多角形、または曲線および直線の辺を組み合わせた断面形状を使用することができる。なお、本明細書において「多角形」とは各辺が直線である図形のみならず各辺が若干の曲線性を有する図形も包含する。すなわち、ポリマーファイバ(41、51)の多角形断面は、各辺や頂点部分に若干の曲線性を有することがあるが、このような断面形状も「多角形」である断面形状に含まれるものとする。   The fibers (41, 51) may be circular in cross section as shown in FIG. 1, but need not be circular and may have other cross sectional shapes. As other cross-sectional shapes, for example, regular and irregular polygons such as triangles, rectangles and hexagons, or cross-sectional shapes combining curved and straight sides can be used as shown in FIG. . In the present specification, the “polygon” includes not only a figure in which each side is a straight line but also a figure in which each side has a slight curvilinearity. That is, the polygonal cross section of the polymer fiber (41, 51) may have some curvilinearity at each side or apex, and such a cross sectional shape is also included in the cross sectional shape that is a “polygon”. And

好ましくは、第1ファイバ41の断面形状が多角形であることが好ましい。偏光分離層40では、後述するように第1ファイバ41により特定の光の偏光成分だけが選択的に散乱されて発光面30bから取り出されるが、この際、導波方向に散乱されることが多く、光の進行方向に対して垂直な方向の散乱光が少なくなってしまう。本発明の導光板を面光源として液晶ディスプレイのバックライトとして使用する場合には、第1ファイバ41の断面形状を多角形とすることで、散乱角度が多様となり、導波方向と垂直方向への散乱光を増加させて、より均一な角度分布を有する光を得ることができる。   Preferably, the cross-sectional shape of the first fiber 41 is a polygon. In the polarization separation layer 40, as described later, only the polarization component of specific light is selectively scattered by the first fiber 41 and extracted from the light emitting surface 30b. In this case, it is often scattered in the waveguide direction. , Scattered light in a direction perpendicular to the light traveling direction is reduced. When the light guide plate of the present invention is used as a surface light source and as a backlight of a liquid crystal display, the cross-sectional shape of the first fiber 41 is made polygonal, so that the scattering angle becomes various and the direction perpendicular to the waveguide direction is varied. By increasing the scattered light, light having a more uniform angular distribution can be obtained.

ファイバ(41、51)の外周面の形状は特に制限されない。ただし、第1ファイバの外周面の表面粗さ(Rz)は0.1〜10μmであることが好ましい。かような場合には、第1ファイバによる光の散乱角度が多様となり、より均一な角度分布を有する光を得ることができる。なお、「表面粗さ(Rz)」とはJIS B 0601−2001で規定される平滑面の最大高さを意味する。   The shape of the outer peripheral surface of the fiber (41, 51) is not particularly limited. However, the surface roughness (Rz) of the outer peripheral surface of the first fiber is preferably 0.1 to 10 μm. In such a case, the scattering angle of light by the first fiber varies, and light having a more uniform angular distribution can be obtained. “Surface roughness (Rz)” means the maximum height of a smooth surface defined by JIS B 0601-2001.

保持媒体(42、52)は、ファイバ(41、51)を保持する役割を果たし、光学的等方性を有する材料から形成される。したがって、保持媒体(42、52)の材料は、ファイバ(41、51)に対して良好な密着性を示し、光学的透明性を有するものであれば特に制限されない。例えば、熱や放射線により重合/架橋反応する硬化性樹脂が挙げられる。具体的には、アクリロイル基、メタアクリロイル基、ビニル基、アリル基、スチリル基、チオール基、エポキシ基、ビニルエーテル基、オキセタニル基などを有する化合物からなるUV硬化樹脂;シリコーン樹脂、アリルエステル、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、ウレタン系樹脂などからなる熱硬化性樹脂;およびこれらの2種類以上の混合物が挙げられる。さらに、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)などのアクリル樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)シクロオレフィンポリマー(COP)などのポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキシド(PPO)などのポリエーテル、ポリビニルアルコール(PVA)などのビニル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ樹脂、これらを構成するモノマーを2種以上用いた共重合体、ならびにこれらのポリマーブレンドなどを使用してもよい。複数の樹脂を混合することにより、保持媒体(42、52)の屈折率(nm)を所望の値に制御することができる。   The holding medium (42, 52) serves to hold the fiber (41, 51) and is made of a material having optical isotropy. Therefore, the material of the holding medium (42, 52) is not particularly limited as long as it shows good adhesion to the fiber (41, 51) and has optical transparency. For example, a curable resin that undergoes polymerization / crosslinking reaction by heat or radiation can be used. Specifically, UV curable resin made of a compound having acryloyl group, methacryloyl group, vinyl group, allyl group, styryl group, thiol group, epoxy group, vinyl ether group, oxetanyl group; silicone resin, allyl ester, acrylic type And thermosetting resins composed of resins, epoxy resins, polyimides, urethane resins, and the like; and mixtures of two or more of these. Further, acrylic resins such as poly (methyl methacrylate) (PMMA), polyolefin resins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP) cycloolefin polymer (COP), polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene oxide (PPO) Polyethers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol (PVA), polystyrene, polycarbonate, polyurethane, polyamide, polyimide, epoxy resin, copolymers using two or more monomers constituting these, and polymer blends thereof May be used. By mixing a plurality of resins, the refractive index (nm) of the holding medium (42, 52) can be controlled to a desired value.

偏光分離層40は、第1保持媒体42の屈折率(nm)と、第1ファイバ41の常光線屈折率(no)または異常光線屈折率(ne)とが一致するように構成される。以下では、第1保持媒体42の屈折率(nm)は、第1ファイバ41の常光線屈折率(no)と一致するものとして説明する。 The polarization separation layer 40 is configured such that the refractive index (nm 1 ) of the first holding medium 42 matches the ordinary ray refractive index (no 1 ) or extraordinary ray refractive index (ne 1 ) of the first fiber 41. The In the following description, it is assumed that the refractive index (nm 1 ) of the first holding medium 42 matches the ordinary ray refractive index (no 1 ) of the first fiber 41.

本明細書において、「屈折率nが屈折率nと一致する」とは、nとnとが小数点2桁以上の精度で一致していることをいい、より好ましくは3桁以上の精度で一致していることをいい、さらに好ましくはn=n±0.003であることをいう。 In this specification, “refractive index n A matches refractive index n B ” means that n A and n B match with an accuracy of two decimal places or more, more preferably 3 digits or more. That coincide with each other, and more preferably, n A = n B ± 0.003.

光均質化層50は、第2保持媒体52の屈折率(nm)と、第2ファイバの常光線屈折率(no)および異常光線屈折率(ne)の少なくとも一方と、が異なるように構成される。以下では、第2保持媒体52の屈折率nmが、第2ファイバ51の常光線屈折率noと異常光線屈折率neとの両方と異なるものとして説明する。 In the light homogenization layer 50, the refractive index (nm 2 ) of the second holding medium 52 is different from at least one of the ordinary ray refractive index (no 2 ) and the extraordinary ray refractive index (ne 2 ) of the second fiber. Configured. In the following description, it is assumed that the refractive index nm 2 of the second holding medium 52 is different from both the ordinary ray refractive index no 2 and the extraordinary ray refractive index ne 2 of the second fiber 51.

位相差板60は、導光層30の入射面30aとは反対の側面に取り付けられ、導光層30を伝播する光の偏光方向を変換する。本実施形態では、位相差板60は例えば、位相をλ/4ずらす、λ/4板である。なお、本発明において、位相差板は必須のものではなく、位相差板を含まない形態も好ましく使用されうる。   The phase difference plate 60 is attached to the side surface opposite to the incident surface 30 a of the light guide layer 30, and converts the polarization direction of light propagating through the light guide layer 30. In the present embodiment, the phase difference plate 60 is, for example, a λ / 4 plate that shifts the phase by λ / 4. In the present invention, the phase difference plate is not essential, and a form not including the phase difference plate can be preferably used.

反射板70は、導光層30内の光が発光面30b以外から漏れることを防止するために、導光層30の入射面30a以外の側面や発光面30bとは反対側の主面に積層される。本実施形態では、図示するように、位相差板60や光均質化層50に積層されて取り付けられている。図示していないが、本実施形態においては、導光層30の入射面30aおよび入射面30aの反対側の面以外の2つ側面にも反射板70が設けられている。また、図示していないが、反射板70は、複数の光源11の間や上下に設けられてもよい。   In order to prevent light in the light guide layer 30 from leaking from other than the light emitting surface 30b, the reflecting plate 70 is laminated on the side surface other than the incident surface 30a of the light guide layer 30 and the main surface opposite to the light emitting surface 30b. Is done. In the present embodiment, as shown in the drawing, they are laminated and attached to the phase difference plate 60 and the light homogenization layer 50. Although not shown, in the present embodiment, the reflecting plate 70 is also provided on two side surfaces other than the incident surface 30a of the light guide layer 30 and the surface opposite to the incident surface 30a. Moreover, although not shown in figure, the reflecting plate 70 may be provided between the several light sources 11 or up and down.

次に、面光源装置1において光源の光を面発光として取り出す原理について説明する。   Next, the principle of extracting light from the light source as surface light emission in the surface light source device 1 will be described.

図4(a)は図1の面光源装置の右側面図であり、図4(b)は偏光分離層40に入射するs偏光成分の伝播の様子を示す図4(a)の拡大図であり、図4(c)は偏光分離層40に入射するp偏光成分の伝播の様子を示す図4(a)の拡大図である。図4(a)に示すように、光源11から導光層30の入射面30aに光が入射される。入射された光は、一点鎖線および二点鎖線で示すように、偏光分離層40、光均質化層50、および位相差板60の界面において内部全反射を繰り返しながら、導光層30を伝播する。光は、位相差板60の外側および光均質化層50の下部、導光層30の側面に取り付けられた反射板70によっても反射されるので、発光面30b側以外からは漏れずに、導光層30内を伝播し続ける。   4A is a right side view of the surface light source device of FIG. 1, and FIG. 4B is an enlarged view of FIG. 4A showing a state of propagation of the s-polarized component incident on the polarization separation layer 40. FIG. 4C is an enlarged view of FIG. 4A showing a state of propagation of the p-polarized component incident on the polarization separation layer 40. As shown in FIG. 4A, light is incident from the light source 11 to the incident surface 30 a of the light guide layer 30. The incident light propagates through the light guide layer 30 while repeating total internal reflection at the interfaces of the polarization separation layer 40, the light homogenization layer 50, and the phase difference plate 60, as indicated by the alternate long and short dashed lines. . The light is also reflected by the reflection plate 70 attached to the outside of the phase difference plate 60, the lower part of the light homogenization layer 50, and the side surface of the light guide layer 30, so that light is not leaked from other than the light emitting surface 30b side. Propagation continues in the optical layer 30.

光源11が発生する光は自然光であり、様々な偏光成分の光が混合している。以下では、図4中、一点鎖線と黒丸とで示される紙面と同じ平面で振動する偏光成分をp偏光成分といい、二点鎖線と矢印とで示される紙面と垂直な平面で振動する偏光成分をs偏光成分という。本実施形態では、偏光分離層40によって、s偏光成分が選択的に発光面30b側から取り出される。   The light generated by the light source 11 is natural light, and light of various polarization components is mixed. In the following, in FIG. 4, the polarization component that vibrates in the same plane as the paper surface indicated by the one-dot chain line and the black circle is referred to as the p-polarization component, and the polarization component that vibrates in the plane perpendicular to the paper surface indicated by the two-dot chain line and the arrow. Is called an s-polarized component. In the present embodiment, the polarization separation layer 40 selectively extracts the s-polarized component from the light emitting surface 30b side.

偏光分離層40は、上述のように、第1ファイバ41を有する。図2Aに図示したように、第1ファイバ41は、長手方向に異常光線屈折率(ne)を、断面方向に常光線屈折率(no)を有する。s偏光成分は、第1ファイバ41を長手方向に切った断面と平行な平面で振動するので、第1ファイバ41の長手方向の異常光線屈折率(ne)に影響は受けうるが、断面方向の常光線屈折率(no)には影響を受けない。逆に、p偏光成分は、第1ファイバ41の断面と平行な平面で振動するので、第1ファイバ41の断面方向の常光線屈折率(no)に影響は受けうるが、長手方向の異常光線屈折率(ne)には影響を受けない。 The polarization separation layer 40 includes the first fiber 41 as described above. As shown in FIG. 2A, the first fiber 41 has an extraordinary ray refractive index (ne 1 ) in the longitudinal direction and an ordinary ray refractive index (no 1 ) in the cross-sectional direction. Since the s-polarized component vibrates in a plane parallel to the cross section of the first fiber 41 cut in the longitudinal direction, the s-polarized component can be influenced by the extraordinary ray refractive index (ne 1 ) in the longitudinal direction of the first fiber 41, but in the cross-sectional direction. Is not affected by the ordinary ray refractive index (no 1 ). Conversely, the p-polarized component oscillates in a plane parallel to the cross section of the first fiber 41, so that it can be affected by the ordinary ray refractive index (no 1 ) in the cross section direction of the first fiber 41, but is abnormal in the longitudinal direction. It is not affected by the light refractive index (ne 1 ).

ここで、第1ファイバ41を保持している第1保持媒体42は、屈折率(nm)が第1ファイバ41の常光線屈折率(no)と一致するように形成されている。したがって、第1保持媒体42から第1ファイバ41に、または、第1ファイバ41から第1保持媒体42に光が入射する際、p偏光成分にとっては、同じ屈折率の材料を伝播していることになる。このため、光のp偏光成分は、常光線屈折率(no)に影響なく、直進する。換言すると、光のp偏光成分については、第1保持媒体42中に第1ファイバ41が存在していないのと同じである。このため、図4の二点鎖線で示すp偏光成分は第1ファイバ41によって屈折せず、結果として、第1保持媒体42の内部全反射条件にしたがって、反射される。 Here, the first holding medium 42 holding the first fiber 41 is formed so that the refractive index (nm 1 ) matches the ordinary ray refractive index (no 1 ) of the first fiber 41. Therefore, when light is incident on the first fiber 41 from the first holding medium 42 or on the first holding medium 42 from the first fiber 41, a material having the same refractive index is propagated for the p-polarized component. become. For this reason, the p-polarized light component travels straight without affecting the ordinary ray refractive index (no 1 ). In other words, the p-polarized component of the light is the same as the first fiber 41 is not present in the first holding medium 42. Therefore, the p-polarized component indicated by the two-dot chain line in FIG. 4 is not refracted by the first fiber 41, and as a result, is reflected according to the internal total reflection condition of the first holding medium.

一方、第1保持媒体42は、屈折率(nm)が第1ファイバ41の異常光線屈折率neとは相違するように形成されている。したがって、第1保持媒体42から第1ファイバ41に、または、第1ファイバ41から第1保持媒体42に光が入射する際、s偏光成分にとっては、異なる屈折率の材料を伝播していくことになる。このため、光のs偏光成分は、異常光線屈折率(ne)の影響を受けて、屈折したり反射したりする。したがって、図4の一点鎖線で示すs偏光成分は第1ファイバ41によって屈折または反射し、一部が第1保持媒体42の内部全反射条件から逸脱して、鋭角に界面に入射して、第1保持媒体42から取り出される。このように、偏光分離層40を導光層30に積層させることにより、s偏光成分だけを選択的に散乱させ、発光面30b側から取り出すことができる。結果として、液晶ユニットに必要な偏光成分だけを選択的に取り出すことができる。 On the other hand, the first holding medium 42 is formed so that the refractive index (nm 1 ) is different from the extraordinary ray refractive index ne 1 of the first fiber 41. Accordingly, when light is incident on the first fiber 41 from the first holding medium 42 or on the first holding medium 42 from the first fiber 41, materials having different refractive indexes are propagated for the s-polarized component. become. For this reason, the s-polarized component of light is refracted and reflected under the influence of the extraordinary ray refractive index (ne 1 ). Therefore, the s-polarized component indicated by the one-dot chain line in FIG. 4 is refracted or reflected by the first fiber 41, and partly deviates from the internal total reflection condition of the first holding medium 42 and enters the interface at an acute angle. 1 It is taken out from the holding medium 42. In this way, by laminating the polarization separation layer 40 on the light guide layer 30, only the s-polarized component can be selectively scattered and extracted from the light emitting surface 30b side. As a result, only the polarization component necessary for the liquid crystal unit can be selectively extracted.

上記では、第1保持媒体42の屈折率(nm)が第1ファイバ41の常光線屈折率(no)と一致し、異常光線屈折率(ne)と相違する場合について説明したが、第1保持媒体42の屈折率(nm)が第1ファイバ41の異常光線屈折率(ne)と一致し、常光線屈折率(no)と一致する構成としてもよい。この場合には、p偏光成分だけを選択的に散乱させ、発光面30b側から取り出すことができる。ただし、光の導波方向と同じ面内で振動するp偏光成分よりも、光の導波方向と同じ面内で振動しないs偏光成分を使用する方が散乱効率に優れるため、第1保持媒体42の屈折率(nm)が第1ファイバ41の常光線屈折率(no)と一致する構成とするのが好ましい。 In the above description, the refractive index (nm 1 ) of the first holding medium 42 matches the ordinary ray refractive index (no 1 ) of the first fiber 41 and is different from the extraordinary ray refractive index (ne 1 ). The refractive index (nm 1 ) of the first holding medium 42 may be the same as the extraordinary ray refractive index (ne 1 ) of the first fiber 41 and the ordinary ray refractive index (no 1 ). In this case, only the p-polarized component can be selectively scattered and extracted from the light emitting surface 30b side. However, since the s-polarized component that does not vibrate in the same plane as the light guiding direction is superior to the p-polarized component that vibrates in the same plane as the light guiding direction, the first holding medium It is preferable that the refractive index (nm 1 ) of 42 coincides with the ordinary ray refractive index (no 1 ) of the first fiber 41.

続いて、光均質化層50により、導光層30内の光を面内方向に拡散する原理について説明する。図5は、図1の面光源装置の底面図である。   Next, the principle of diffusing the light in the light guide layer 30 in the in-plane direction by the light homogenizing layer 50 will be described. FIG. 5 is a bottom view of the surface light source device of FIG.

図5に示すように、光源11であるLEDは点発光であるために、隣接する光源11との間の光量が少なくなり、光源11近傍の光源間領域12に暗部が発生しやすい。本実施形態では、導光層30内を伝播する光が、光均質化層50によって面内方向に散乱されることにより、導光層30内の光の方向分布を均質化する。   As shown in FIG. 5, since the LED that is the light source 11 emits point light, the amount of light between the adjacent light sources 11 is reduced, and a dark portion is likely to occur in the inter-light source region 12 near the light source 11. In the present embodiment, the light propagating in the light guide layer 30 is scattered in the in-plane direction by the light homogenization layer 50, thereby homogenizing the direction distribution of the light in the light guide layer 30.

光均質化層50は、上述のように、第2ファイバ51を含み、第2ファイバ51は、長手方向に異常光線屈折率(ne)を、断面方向に常光線屈折率(no)を有する。第2ファイバ51は、その長手方向が光の導波方向と一致するように配置されている。このため、第2ファイバに入射する光は、常光線屈折率(no)と、実効異常光線屈折率(ne2_eff)との影響を受けることとなる。 The light homogenization layer 50 includes the second fiber 51 as described above, and the second fiber 51 has an extraordinary ray refractive index (ne 2 ) in the longitudinal direction and an ordinary ray refractive index (no 2 ) in the cross-sectional direction. Have. The second fiber 51 is arranged such that its longitudinal direction coincides with the light guiding direction. For this reason, the light incident on the second fiber is affected by the ordinary ray refractive index (no 1 ) and the effective extraordinary ray refractive index (ne 2 — eff ).

ここで、図2Bに示すように、光均質化層において、第2ファイバ51の長手方向に導波する光が入射角θで第2ファイバ51に入射した場合に第2ファイバ51が有する実効異常光線屈折率ne2_effは下記式(A)で表される。 Here, as shown in FIG. 2B, in the light homogenization layer, when the light guided in the longitudinal direction of the second fiber 51 enters the second fiber 51 at an incident angle θ, the effective anomaly that the second fiber 51 has. The light refractive index ne 2_eff is represented by the following formula (A).

上記式中、noは第2ファイバの常光線屈折率であり、neは第2ファイバの異常光線屈折率であり、θは第2ファイバ(長手方向)への光の入射角である。 In the above formula, no 2 is the ordinary ray refractive index of the second fiber, ne 2 is the extraordinary ray refractive index of the second fiber, and θ is the incident angle of light to the second fiber (longitudinal direction).

p偏光成分は、第2ファイバ51を長手方向に切った断面と平行な平面で振動するので、第2ファイバ51の長手方向の実効異常光線屈折率(ne2_eff)に影響は受けうるが、断面方向の常光線屈折率(no)には影響を受けない。逆に、s偏光成分は、第2ファイバ51の断面と平行な平面で振動するので、第2ファイバ51の断面方向の常光線屈折率(no)に影響は受けうるが、長手方向の実効異常光線屈折率(ne2_eff)には影響を受けない。 Since the p-polarized component vibrates in a plane parallel to the cross section of the second fiber 51 cut in the longitudinal direction, the p-polarized component can be affected by the effective extraordinary ray refractive index (ne 2_eff ) of the second fiber 51 in the longitudinal direction. It is not affected by the ordinary refractive index (no 2 ) of the direction. Conversely, since the s-polarized component vibrates in a plane parallel to the cross section of the second fiber 51, it can be affected by the ordinary ray refractive index (no 2 ) in the cross-sectional direction of the second fiber 51, but the effective in the longitudinal direction. It is not affected by the extraordinary ray refractive index (ne 2_eff ).

すなわち、第2保持媒体52から第2ファイバ51に、または、第2ファイバ51から第2保持媒体52に光が入射する際、p偏光成分は実効異常光線屈折率(ne2_eff)の影響を受けて屈折したり反射したりし、s偏光成分は常光線屈折率(no)の影響を受けて屈折したり反射したりする。この際、光均質化層50では、第2ファイバ51の長手方向が導波方向と平行になるように第2ファイバ51が配置されているため、光が入射する第2ファイバ51と第2保持媒体52との界面は導波方向と直交しておらず、該界面でp偏光成分やs偏光成分が屈折・反射する際に、光の面内方向の角度分布が変化する。すなわち、光は導波方向の左右に角度を付けられる。これにより、導光層30内を伝播する光が様々な角度に散乱・拡散され、光の方向分布を均質化することができる。 That is, when light is incident on the second fiber 51 from the second holding medium 52 or on the second holding medium 52 from the second fiber 51, the p-polarized component is affected by the effective extraordinary ray refractive index (ne 2_eff ). The s-polarized component is refracted and reflected under the influence of ordinary ray refractive index (no 2 ). At this time, in the light homogenization layer 50, since the second fiber 51 is arranged so that the longitudinal direction of the second fiber 51 is parallel to the waveguide direction, the second fiber 51 and the second holding member into which light enters. The interface with the medium 52 is not orthogonal to the waveguide direction, and the angle distribution in the in-plane direction of light changes when the p-polarized component or the s-polarized component is refracted / reflected at the interface. That is, light is angled to the left and right of the waveguide direction. Thereby, the light propagating through the light guide layer 30 is scattered and diffused at various angles, and the light direction distribution can be homogenized.

なお、光均質化層では光は左右方向のみに屈折して広げられ、上下方向の角度は変わらないので、p,sの両偏光ともに光均質化層によって全反射条件を満たさなくなるわけではない。すなわち、光均質化層では光を左右に広げてLEDのムラをなくすことのみに機能し、偏光分離層ではs偏光のみの上下方向の屈折角が変更されるので、所望の片偏光のみが導光板から取り出されることと、LEDの光ムラの改善が両立される。   In the light homogenization layer, light is refracted and spread only in the left-right direction, and the angle in the vertical direction does not change. Therefore, the light homogenization layer does not satisfy the total reflection condition for both p and s polarized light. In other words, the light homogenization layer functions only to spread light left and right and eliminate unevenness of the LED, and the polarization separation layer changes the vertical refraction angle of only s-polarized light, so that only desired single polarized light is guided. Both taking out from the light plate and improving the light unevenness of the LED are compatible.

光均質化機能を発揮させるためには、第2保持媒体52の屈折率(nm)が第2ファイバ51の常光線屈折率(no)および異常光線屈折率(ne)と異なっていればよい。 In order to exhibit the light homogenizing function, the refractive index (nm 2 ) of the second holding medium 52 should be different from the ordinary ray refractive index (no 2 ) and extraordinary ray refractive index (ne 2 ) of the second fiber 51. That's fine.

ただし、光均質化層50はs偏光の均質化層としてより強く作用することが好ましい。かかる観点から、noとnmとの屈折率差が好ましくは0.03以上、より好ましくは0.05以上、さらに好ましくは0.1以上異なることが望ましい。 However, the light homogenizing layer 50 preferably acts more strongly as an s-polarized homogenizing layer. From this point of view, the difference in refractive index between no 2 and nm 2 is preferably 0.03 or more, more preferably 0.05 or more, and still more preferably 0.1 or more.

また、s偏光成分およびp偏光成分の双方をバランスよく散乱・拡散させるために、第2ファイバの常光線屈折率(no)および異常光線屈折率(ne)、ならびに第2保持媒体の屈折率(nm)は下記式(1)を満たすことが好ましい。 Further, in order to scatter and diffuse both the s-polarized component and the p-polarized component in a balanced manner, the ordinary ray refractive index (no 2 ) and extraordinary ray refractive index (ne 2 ) of the second fiber, and the refraction of the second holding medium. The rate (nm 2 ) preferably satisfies the following formula (1).

より好ましくは、第2保持媒体の屈折率(nm)は第2ファイバの実効異常光線屈折率(ne2_eff)よりも小さいことが望ましい。 More preferably, the refractive index (nm 2 ) of the second holding medium is desirably smaller than the effective extraordinary ray refractive index (ne 2_eff ) of the second fiber.

すなわち、第2保持媒体の屈折率(nm)が下記式(3)を満たすことが好ましい。かような場合には、第2保持媒体の屈折率(nm)が、第2ファイバの実効異常光線屈折率(ne2_eff)よりも小さくなるため、p偏光成分を散乱・拡散することが可能である。したがって、p偏光、s偏光の両方の偏光を効果的に拡散・散乱させる光均一化層として作用することができる。 That is, it is preferable that the refractive index (nm 2 ) of the second holding medium satisfies the following formula (3). In such a case, since the refractive index (nm 2 ) of the second holding medium is smaller than the effective extraordinary ray refractive index (ne 2_eff ) of the second fiber, it is possible to scatter and diffuse the p-polarized component. It is. Therefore, it can act as a light uniformizing layer that effectively diffuses and scatters both p-polarized light and s-polarized light.

上記式中、noは第2ファイバの常光線屈折率であり、neは第2ファイバの異常光線屈折率であり、nlは導光層の屈折率である。 In the above formula, no 2 is the ordinary ray refractive index of the second fiber, ne 2 is the extraordinary ray refractive index of the second fiber, and nl is the refractive index of the light guide layer.

ここで、上記式(3)は上記式(2)と上記式(A)と下記式(B)〜(F)とから導出されたものである。   Here, the above formula (3) is derived from the above formula (2), the above formula (A), and the following formulas (B) to (F).

上記式中、noは第2ファイバの常光線屈折率であり、neは第2ファイバの異常光線屈折率であり、niは導光板の外部媒体の屈折率であり、nlは導光層の屈折率であり、θは導光層に入射する光の入射角であり、θは導光層に入射する光の入射角であり、θは導光層に入射した光の屈折角であり、θinは光均質化層に入射する光の入射角であり、θoutは光均質化層に入射した光の屈折角である。通常、導光板は空気中に配置されており、導光板の外部媒体の屈折率niは空気の屈折率(=1)と等しく、上記(B)で表される。 In the above formula, no 2 is the ordinary ray refractive index of the second fiber, ne 2 is the extraordinary ray refractive index of the second fiber, ni is the refractive index of the external medium of the light guide plate, and nl is the light guide layer. the refractive index of, theta i is the incident angle of light incident on the light guide layer, theta i is the incident angle of light incident on the light guide layer, theta l is refraction of light incident on the light guide layer Is an angle, θ in is an incident angle of light incident on the light homogenizing layer, and θ out is a refraction angle of light incident on the light homogenizing layer. Usually, the light guide plate is disposed in the air, and the refractive index ni of the external medium of the light guide plate is equal to the refractive index of air (= 1) and is expressed by (B) above.

上記式(A)において、nm=ne2_effとし、上記式(B)〜(E)を用いて式変形を行うと、上記式(F)が導出される。そして、上記式(2)および上記式(F)とから、上記式(3)が導出される。nm=ne2_effの場合には、p偏光のうち角度が最大となる入射光成分(θi≒π/2)は光均質化層の第2ファイバで屈折・反射することなしに直進せず、光均質化層はそのような光に対して光均質化作用を発揮し得ない。なお、この場合には、角度(θ)の小さい光に対する実効屈折率はnoに近い値を取るようになる。 In the above formula (A), when nm 2 = ne 2_eff and formula transformation is performed using the above formulas (B) to (E), the above formula (F) is derived. And the said Formula (3) is derived | led-out from the said Formula (2) and the said Formula (F). When nm 2 = ne 2eff, the incident light component (θ i ≈π / 2) having the maximum angle among the p-polarized light does not travel straight without being refracted and reflected by the second fiber of the light homogenizing layer. The light homogenizing layer cannot exhibit a light homogenizing action for such light. In this case, the effective refractive index for light with a small angle (θ) takes a value close to no 2 .

上記式(5)を満たす場合には、全ての角度(θ)で第2ファイバに入射する入射光成分に対して光均質化作用を発揮することが可能となる。   When the above formula (5) is satisfied, it is possible to exert a light homogenizing action on incident light components incident on the second fiber at all angles (θ).

特に好ましくは、p偏光成分の均質化層としての効果を一層向上させる観点から、nmと上記(F)式で表されるne2_effとの屈折率差が0.03以上異なることが好ましい。 Particularly preferably, from the viewpoint of further improving the effect of the p-polarized component as a homogenizing layer, the difference in refractive index between nm 2 and ne 2 — eff represented by the above formula (F) is preferably different by 0.03 or more.

図5に示すように、光均質化層50においては、隣接する光源間の中心線上に位置する第2ファイバの密度が、光源の光照射方向の軸線上に位置する第2ファイバの密度より大きいことが好ましい。光源と光源の間は光量が少なく、光源近傍の光源間領域12には暗部が生じやすい。したがって、これらの領域において第2ファイバを密に配置させることにより、より一層の光均質化効果が図られる。   As shown in FIG. 5, in the light homogenization layer 50, the density of the second fiber located on the center line between the adjacent light sources is larger than the density of the second fiber located on the axis of the light irradiation direction of the light source. It is preferable. The amount of light between the light sources is small, and a dark portion tends to occur in the inter-light source region 12 near the light sources. Therefore, by arranging the second fibers densely in these regions, a further light homogenizing effect can be achieved.

なお、上述した偏光分離層40においては、第1ファイバ41の長手方向が導波方向と直交するように第1ファイバが配置されている。したがって、第1ファイバ41の直径方向の断面形状は、第1ファイバ41の長さ方向のどこで切っても略同じである。第1ファイバ41は、長さ方向に形状の変化がないので、p偏光成分やs偏光成分が第1ファイバ41により屈折・反射する際には、光は、平面から見て、導波方向の両側には実質的には散乱しない。導波方向に沿った平面内で散乱する。すなわち、面内方向の角度分布は実質的に変化しない。本実施形態に係る発明は光均質化層50において入射面30aと垂直に伸延した第2ファイバにより面内方向への光の散乱を可能とするものである。本実施形態に係る発明では、入射面と平行に伸延した第1ファイバ41のPSSEを使用するだけでは、十分に得られない光の面内方向への散乱を得ることができる。   In the polarization separation layer 40 described above, the first fiber is arranged so that the longitudinal direction of the first fiber 41 is orthogonal to the waveguide direction. Therefore, the cross-sectional shape of the first fiber 41 in the diameter direction is substantially the same regardless of where the first fiber 41 is cut in the length direction. Since the first fiber 41 does not change its shape in the length direction, when the p-polarized component or the s-polarized component is refracted / reflected by the first fiber 41, the light is viewed in the waveguide direction when viewed from the plane. There is virtually no scattering on both sides. Scatter in a plane along the waveguide direction. That is, the angular distribution in the in-plane direction does not change substantially. The invention according to the present embodiment enables light to be scattered in the in-plane direction by the second fiber extending perpendicularly to the incident surface 30a in the light homogenizing layer 50. In the invention according to the present embodiment, it is possible to obtain scattering in the in-plane direction of light that cannot be sufficiently obtained only by using the PSSE of the first fiber 41 extended in parallel with the incident surface.

s偏光成分のみが取り出されていくと、p偏光成分に近い位相の光が導光層30内に残る。残った光も有効に活用するために位相差板60に配置されている。   When only the s-polarized component is extracted, light having a phase close to the p-polarized component remains in the light guide layer 30. The remaining light is disposed on the phase difference plate 60 in order to effectively use the remaining light.

図1に示す実施形態では、位相差板60は、λ/4板であり、位相差板60に直角に入射した光の位相を90度ずらすような厚みに形成されている。導光層30内を内部全反射する光は、図4を参照してもわかるように、位相差板40に直角に入射しない。p偏光成分は、s偏光成分に近づくように位相がずらされる。反対にs偏光成分もp偏光成分に変換される場合があるが、s偏光成分が選択的に外部に放出されているので、p偏光成分からs偏光成分に変換される割合の方が高い。このように、導光層20内に残った光も、s偏光成分に変換していくので、s偏光成分の取り出し効率が高くなり、つまり、光の利用効率を高められる。   In the embodiment shown in FIG. 1, the retardation plate 60 is a λ / 4 plate, and is formed to have a thickness that shifts the phase of light incident on the retardation plate 60 at a right angle by 90 degrees. The light totally internally reflected in the light guide layer 30 does not enter the retardation plate 40 at a right angle, as can be seen from FIG. The phase of the p-polarized component is shifted so as to approach the s-polarized component. Conversely, the s-polarized component may be converted into the p-polarized component, but since the s-polarized component is selectively emitted to the outside, the rate of conversion from the p-polarized component to the s-polarized component is higher. Thus, since the light remaining in the light guide layer 20 is also converted into the s-polarized component, the extraction efficiency of the s-polarized component is increased, that is, the light utilization efficiency is increased.

位相差板としては、波長域などに応じて適宜なものを用いることができ、例えばポリカーボネート(PC)、ポリスルホン(PS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリビニールアルコール(PVA)、ポリアミド、ポリエステルなどから形成されるフィルムを延伸処理してなる複屈折性シートや液晶ポリマー配向層の支持シート、またはこれらの多層積層体を使用することができる。また、偏光分離層40や光均質化層50で使用されるファイバ(41、51)を保持媒体中に配列させてなるシートを位相差板として使用することもできる。   As the phase difference plate, an appropriate one can be used according to the wavelength range, for example, polycarbonate (PC), polysulfone (PS), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), polyamide, polyester, and the like. A birefringent sheet obtained by stretching a film formed from the above, a support sheet for a liquid crystal polymer alignment layer, or a multilayer laminate thereof can be used. In addition, a sheet in which fibers (41, 51) used in the polarization separation layer 40 and the light homogenization layer 50 are arranged in a holding medium can be used as a retardation plate.

(第2実施形態)
図6は第2実施形態の面光源装置の概略構成を示す図面である。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a drawing showing a schematic configuration of the surface light source device of the second embodiment.

図4に示す第1実施形態において、光均質化層50は、導光層30の下面に設けられている。しかし、光均質化層50は導光層30に積層されていればよい。図6に示す面光源装置1のように、光均質化層50が、導光層30と偏光分離層40との間に設けられていてもよい。   In the first embodiment shown in FIG. 4, the light homogenization layer 50 is provided on the lower surface of the light guide layer 30. However, the light homogenization layer 50 may be laminated on the light guide layer 30. As in the surface light source device 1 illustrated in FIG. 6, the light homogenization layer 50 may be provided between the light guide layer 30 and the polarization separation layer 40.

(第3実施形態)
図7は第3実施形態の面光源装置の概略構成を示す図面である。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a drawing showing a schematic configuration of the surface light source device of the third embodiment.

図7に示す面光源装置1のように、光均質化層50が、偏光分離層40の上面に設けられていてもよい。   As in the surface light source device 1 illustrated in FIG. 7, the light homogenization layer 50 may be provided on the upper surface of the polarization separation layer 40.

(第4実施形態)
図8は第4実施形態の面光源装置の概略構成を示す図面である。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a drawing showing a schematic configuration of the surface light source device of the fourth embodiment.

図4に示す第1実施形態では、位相差板60は、導光層30の入射面30aとは反対の側面に取り付けられている。しかし、位相差板60は、偏光分離層40の積層面とは反対側の導光層30の主面および導光層30の入射面30a以外の側面の少なくとも一方に取り付けられうる。   In the first embodiment shown in FIG. 4, the retardation plate 60 is attached to the side surface opposite to the incident surface 30 a of the light guide layer 30. However, the phase difference plate 60 can be attached to at least one of the main surface of the light guide layer 30 on the side opposite to the laminated surface of the polarization separation layer 40 and the side surface other than the incident surface 30 a of the light guide layer 30.

例えば、図8に示す面光源装置1のように、位相差板60は、偏光分離層40の積層面とは反対側の導光層30の主面、すなわち、導光層30の下面に設けられうる。ただし、図8に示す形態のように、光の導波方向に垂直な導光層30の主面または側面に位相差板60を設ける場合には、位相差板60はλ/2板であり、位相差板60に直角に入射した光の位相を180度ずらすような厚みに形成される。   For example, as in the surface light source device 1 shown in FIG. 8, the phase difference plate 60 is provided on the main surface of the light guide layer 30 on the opposite side to the laminated surface of the polarization separation layer 40, that is, on the lower surface of the light guide layer 30. Can be. However, when the phase difference plate 60 is provided on the main surface or the side surface of the light guide layer 30 perpendicular to the light guiding direction as shown in FIG. 8, the phase difference plate 60 is a λ / 2 plate. The thickness of the light incident on the phase difference plate 60 at a right angle is shifted by 180 degrees.

これにより、たとえ、偏光分離層40において光が導光層30側に屈折・反射され、鋭角に位相差板60に入射された場合でも、位相が略180度変更され、s偏光成分の光はs偏光成分のまま維持される。反射板70により反射され、再び、導光層30に戻り、偏光分離層40から出射される。これにより、p偏光成分の光が出射することが防止される。なお、上述の通り、導光層30内を導波する光は、通常、位相差板60に直角には入射しないので、λ/2位相差板60によって適度にp偏光成分からs偏光成分に変換される。   As a result, even if light is refracted and reflected on the light guide layer 30 side in the polarization separation layer 40 and is incident on the phase difference plate 60 at an acute angle, the phase is changed by approximately 180 degrees, and the light of the s-polarized component is The s-polarized component is maintained. The light is reflected by the reflection plate 70, returns to the light guide layer 30 again, and is emitted from the polarization separation layer 40. This prevents the p-polarized component light from being emitted. As described above, the light guided in the light guide layer 30 does not normally enter the phase difference plate 60 at a right angle. Therefore, the λ / 2 phase difference plate 60 appropriately changes the p polarization component to the s polarization component. Converted.

(第5実施形態)
図9は第5実施形態の面光源装置の概略構成を示す図面である。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the surface light source device of the fifth embodiment.

図9は、偏光分離光均質化層80を備える面光源装置1を、図8でいうA方向から見た一部断面図である。なお、第1実施形態と同様の構成は、同様の参照番号により説明する。   FIG. 9 is a partial cross-sectional view of the surface light source device 1 including the polarization separation light homogenization layer 80 as viewed from the direction A in FIG. The same configuration as that of the first embodiment will be described with the same reference numerals.

第1〜4実施形態では、偏光分離層40と光均質化層50とを別体に形成している。しかし、図9に示すような偏光分離層40と光均質化層50とを一体化させた偏光分離光均質化層80を使用してもよい。   In the first to fourth embodiments, the polarization separation layer 40 and the light homogenization layer 50 are formed separately. However, a polarization separation light homogenization layer 80 in which the polarization separation layer 40 and the light homogenization layer 50 are integrated as shown in FIG. 9 may be used.

図9に示すように、偏光分離光均質化層80は、第1ファイバ81、第2ファイバ82、および第1ファイバ81および第2ファイバ82を保持する第3保持媒体83を含む。第1ファイバ81は、導光層30の入射面30aに平行に伸延し、入射面30aに垂直方向に複数本が配列している。第2ファイバ82は、導光層30の入射面30aに垂直に伸延し、入射面30aに平行方向に複数本が配列している。すなわち、第1ファイバ81と第2ファイバ82とは相互に直交する方向に伸延・配列しており、第1ファイバ81と第2ファイバ82とが相互に編み込まれた状態で、第3保持媒体83中に保持されている。   As shown in FIG. 9, the polarization separation light homogenization layer 80 includes a first fiber 81, a second fiber 82, and a third holding medium 83 that holds the first fiber 81 and the second fiber 82. The first fibers 81 extend in parallel to the incident surface 30a of the light guide layer 30, and a plurality of first fibers 81 are arranged in a direction perpendicular to the incident surface 30a. The second fibers 82 extend perpendicularly to the incident surface 30a of the light guide layer 30, and a plurality of second fibers 82 are arranged in parallel to the incident surface 30a. That is, the first fiber 81 and the second fiber 82 are extended and arranged in directions orthogonal to each other, and the third holding medium 83 is in a state where the first fiber 81 and the second fiber 82 are knitted together. Is held in.

偏光分離光均質化層80において、第1ファイバの常光線屈折率(no)および異常光線屈折率(ne)、第2ファイバの常光線屈折率(no)および異常光線屈折率(ne)、ならびに第3保持媒体の屈折率(nmatrix3)は下記式(4)および(5)を満たす。 In the polarization separation light homogenization layer 80, the ordinary ray refractive index (no 1 ) and extraordinary ray refractive index (ne 1 ) of the first fiber, and the ordinary ray refractive index (no 2 ) and extraordinary ray refractive index (ne) of the second fiber. 2 ) and the refractive index (n matrix3 ) of the third holding medium satisfy the following expressions (4) and (5).

これにより、第1ファイバ81(縦糸)はs偏光成分のみを選択的に散乱させて偏光分離光均質化層80の上面である発光面から導出させる機能を果たし、第2ファイバ82(横糸)は、導光層30内を伝搬する光を面内方向に拡散して光の方向分布を均質化する機能を果たす。   Thus, the first fiber 81 (warp yarn) functions to selectively scatter only the s-polarized light component and derive it from the light emitting surface which is the upper surface of the polarization separation light homogenization layer 80, and the second fiber 82 (weft yarn) The light propagating in the light guide layer 30 is diffused in the in-plane direction to achieve the function of homogenizing the direction distribution of the light.

すなわち、第3保持媒体83の屈折率(nm)は、第1ファイバ81の常光線屈折率(no)と一致し、異常光線屈折率(ne)と相違する。したがって、光のp偏光成分は第1ファイバ81によって屈折せず直進し、光のs偏光成分のみが第1ファイバ81の異常光線屈折率(ne)の影響を受けて屈折・反射し、その一部が発光面から導出される。 That is, the refractive index (nm 3 ) of the third holding medium 83 matches the ordinary ray refractive index (no 1 ) of the first fiber 81 and is different from the extraordinary ray refractive index (ne 1 ). Therefore, the p-polarized component of the light travels straight without being refracted by the first fiber 81, and only the s-polarized component of the light is refracted and reflected under the influence of the extraordinary ray refractive index (ne 1 ) of the first fiber 81, A part is derived from the light emitting surface.

一方、第3保持媒体83の屈折率(nm)は、第2ファイバ82の常光線屈折率(no)と相違し、異常光線屈折率(ne)と相違する。したがって、光のs偏光成分は第2ファイバ82によって屈折せず直進し、光のp偏光成分のみが第2ファイバ82の異常光線屈折率(ne)の影響を受けて屈折・反射して面内方向に拡散される。 On the other hand, the refractive index (nm 3 ) of the third holding medium 83 is different from the ordinary ray refractive index (no 2 ) of the second fiber 82 and different from the extraordinary ray refractive index (ne 2 ). Accordingly, the s-polarized component of light travels straight without being refracted by the second fiber 82, and only the p-polarized component of light is refracted and reflected by the influence of the extraordinary ray refractive index (ne 1 ) of the second fiber 82. Diffused in the inward direction.

本実施形態におけるファイバ(81,82)および第3保持媒体83としては、上記で例示したファイバ(41,51)および保持媒体(42,52)が同様に好ましく使用されうる。ただし、本形態では、屈折率の上記関係式(4)(5)を満たすべく、第1ファイバ81と第2ファイバ82とは異なる材質から形成される。   As the fiber (81, 82) and the third holding medium 83 in the present embodiment, the fiber (41, 51) and the holding medium (42, 52) exemplified above can be preferably used as well. However, in this embodiment, the first fiber 81 and the second fiber 82 are formed of different materials so as to satisfy the above relational expressions (4) and (5) of the refractive index.

(第6実施形態)
図10は第6実施形態の面光源装置の概略構成を示す図面である。
(Sixth embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a surface light source device according to a sixth embodiment.

上述した多様な第1〜第5実施形態(図1〜9)では、導光層30は、第1保持媒体42および第2保持媒体52とは異なる材料により形成されている。しかし、導光層30は、第1保持媒体および第2保持媒体の少なくとも一方と同一の材料から形成されていてもよい。図10に示す第6実施形態は、図4に示す実施形態において導光層34は、第1実施形態の導光層30が第1保持媒体32と同一の材料で形成された場合に相当する。あるいは、図示していないが、第1実施形態の導光層を第2保持媒体と同一の材料で形成し、導光層と光均質化層との一体層として形成してもよい。あるいは、図示していないが、第1実施形態の導光層と第1保持媒体と第2保持媒体とを全て同一の材料で形成し、導光層と偏光分離層と光均質化層との一体層としてもよい。さらには、図9に示す偏光分離層と光均質化層とが一体化された形態において、導光層を第3保持媒体と同一の材料で形成し、偏光分離光均質化層と導光層との一体層としてもよい。このように、導光層を偏光分離層および/または光均質化層と一体化させることにより、製造が容易となり、また、コストダウンも可能であり、薄膜化できるためデバイスの薄型化が可能な点で優れる。   In the various first to fifth embodiments (FIGS. 1 to 9) described above, the light guide layer 30 is formed of a material different from that of the first holding medium 42 and the second holding medium 52. However, the light guide layer 30 may be formed of the same material as at least one of the first holding medium and the second holding medium. The sixth embodiment shown in FIG. 10 corresponds to the light guide layer 34 in the embodiment shown in FIG. 4 when the light guide layer 30 of the first embodiment is made of the same material as the first holding medium 32. . Alternatively, although not shown, the light guide layer of the first embodiment may be formed of the same material as the second holding medium, and may be formed as an integrated layer of the light guide layer and the light homogenization layer. Alternatively, although not shown, the light guide layer, the first holding medium, and the second holding medium of the first embodiment are all formed of the same material, and the light guide layer, the polarization separation layer, and the light homogenization layer It is good also as an integral layer. Furthermore, in the form in which the polarization separation layer and the light homogenization layer shown in FIG. 9 are integrated, the light guide layer is formed of the same material as the third holding medium, and the polarization separation light homogenization layer and the light guide layer are formed. It is good also as an integral layer. As described above, by integrating the light guide layer with the polarization separation layer and / or the light homogenization layer, the manufacturing becomes easy, the cost can be reduced, and the device can be thinned because the thickness can be reduced. Excellent in terms.

図10の形態においては、導光層と偏光分離層との一体層中の上部領域に第1ファイバが配列されているが、一体層中の全体に第1ファイバが配置されていてもよいし、一体層中の他の領域に第1ファイバが配置されていてもよい。   In the form of FIG. 10, the first fibers are arranged in the upper region in the integrated layer of the light guide layer and the polarization separation layer, but the first fibers may be arranged in the entire integrated layer. The first fiber may be arranged in another region in the integral layer.

(第7実施形態)
図11は第7実施形態の面光源装置の概略構成を示す図面である。
(Seventh embodiment)
FIG. 11 is a drawing showing a schematic configuration of the surface light source device of the seventh embodiment.

上述した多様な第1〜第6実施形態(図1〜10)において、光源部10は、導光板20を構成する導光層30の短軸側の一方の側面に配置されている。しかし、面光源装置1は、複数の光源部10を有していてもよい。例えば、図11に示す面光源装置1のように、光源部10が導光板20を構成する導光層30の短軸側の両方の側面に配置されてもよい。なお、図11に示す第5実施形態は、図8に示す第4実施形態において、反射板70に代えて、光源部10が設けられた場合に相当する。図示していないが、第3実施形態以外の形態、例えば、第1、2,4の実施形態においても同様に導光層30の短軸側の両方の側面に光源部10を配置してもよい。さらに、場合によっては、導光層30の長軸側の発光面以外の側面に追加の光源部10を配置してもよい。   In various 1st-6th embodiment (FIGS. 1-10) mentioned above, the light source part 10 is arrange | positioned at one side by the side of the short axis of the light guide layer 30 which comprises the light guide plate 20. As shown in FIG. However, the surface light source device 1 may include a plurality of light source units 10. For example, as in the surface light source device 1 illustrated in FIG. 11, the light source unit 10 may be disposed on both side surfaces of the light guide layer 30 constituting the light guide plate 20 on the short axis side. The fifth embodiment shown in FIG. 11 corresponds to the case where the light source unit 10 is provided in place of the reflecting plate 70 in the fourth embodiment shown in FIG. Although not shown, the light source unit 10 may be arranged on both side surfaces of the light guide layer 30 on the short axis side in the same manner as in the third embodiment, for example, the first, second, and fourth embodiments. Good. Furthermore, depending on the case, you may arrange | position the additional light source part 10 in side surfaces other than the light emission surface by the side of the long axis of the light guide layer 30. FIG.

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.

[実施例1]
(1)導光層の準備
導光層として、PMMA(サイズ:6cm×9cm)を準備した。
[Example 1]
(1) Preparation of light guide layer As the light guide layer, PMMA (size: 6 cm × 9 cm) was prepared.

(2)偏光分離層の形成
この導光層の上面に、第1ファイバとしてのPETファイバ(材質:ポリエチレンテレフタレート、no=1.5449、ne=1.7200、外周面の表面粗さRz=2μm、断面形状:直径20μmの円)を同一方向に隙間がないように15層の厚さで配列させ、硬化後の屈折率が1.545となるように設計した第1保持媒体としてのUV硬化樹脂(大阪ガスケミカル社製EA−F5503;40重量部、新中村化学工業社製MKエステルA-400;58重量部、およびチバスペシャリティケミカル社製光重合開始剤イルガキュア184;2重量部の混合物)を浸透させた。真空脱泡してファイバとUV樹脂の間の空気を除去したのち、離型処理を施したガラス板で上部を覆い、UVランプを使用して樹脂を硬化させた後、ガラス板を剥離することにより、導光層上に偏光分離層を形成した。偏光分離層の断面をレーザー顕微鏡(装置:キーエンス社製VK−9600)により観察したところ、図11に示すように、偏光分離層は同一方向に整列した第1ファイバがUV硬化樹脂に保持された構造を有することが確認された。
(2) Formation of polarization separation layer PET fiber (material: polyethylene terephthalate, no = 1.5449, ne = 1.7200, outer surface roughness Rz = 2 μm on the upper surface of the light guide layer. , Cross-sectional shape: circle having a diameter of 20 μm) arranged in a thickness of 15 layers so that there is no gap in the same direction, and UV curing as a first holding medium designed so that the refractive index after curing is 1.545 Resin (EA-F5503 manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd .; 40 parts by weight, MK ester A-400 manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd .; 58 parts by weight, and photopolymerization initiator Irgacure 184 manufactured by Ciba Specialty Chemicals; 2 parts by weight) Infiltrated. Remove the air between the fiber and the UV resin by vacuum degassing, then cover the upper part with a glass plate that has been subjected to mold release treatment, cure the resin using a UV lamp, and then peel off the glass plate Thus, a polarization separation layer was formed on the light guide layer. When the cross section of the polarization separation layer was observed with a laser microscope (device: VK-9600 manufactured by Keyence Corporation), as shown in FIG. 11, the first fiber aligned in the same direction was held by the UV curable resin as shown in FIG. It was confirmed to have a structure.

(3)光均質化層の形成
導光層の下面に、第2ファイバとしてのN610ファイバ(材質:ナイロン6,10、no=1.5217、ne=1.5711、断面形状:直径50μmの円)を偏光分離層中の第一ファイバの配列方向と直交する方向に隙間がないように3層の厚さで配列させ、硬化後の屈折率が1.571となるように設計した第2保持媒体としてのUV硬化樹脂(新中村化学工業社製MKエステルA−BPE−4、74重量部、新中村化学工業社製MKエステルA-LEN-10、24重量部、およびチバスペシャリティケミカル社製光重合開始剤イルガキュア184、2重量部の混合物)を浸透させた。そして、偏光分離層の形成と同様にして、樹脂を硬化させることにより、導光層上に光均質化層を形成した。
(3) Formation of light homogenization layer N610 fiber (material: nylon 6,10, no = 1.5217, ne = 1.5711, cross-sectional shape: circle with a diameter of 50 μm) as the second fiber on the lower surface of the light guide layer ) Is arranged with a thickness of three layers so that there is no gap in the direction orthogonal to the arrangement direction of the first fibers in the polarization separation layer, and the second holding designed to have a refractive index after curing of 1.571 UV curable resin as medium (MK Ester A-BPE-4, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., 74 parts by weight, MK Ester A-LEN-10, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., 24 parts by weight; Polymerization initiator Irgacure 184, 2 parts by weight of mixture) was infiltrated. Then, in the same manner as the formation of the polarization separation layer, the light homogenization layer was formed on the light guide layer by curing the resin.

(4)光源部、位相差板、反射板の配置
次いで、導光層の側面に、光源であるLED9個が一次元配列(直列配列)した光源部を導光層の短軸側に設置した。この際、光源部が設置される導光層の側面は、偏光分離層中の第1ファイバの長手方向に平行で、かつ、光均質化層中の第2ファイバの断面方向に垂直な面とし、LEDの配列方向は偏光分離層中の第1ファイバの長手方向に平行な方向とした。
(4) Arrangement of light source part, phase difference plate and reflector Next, on the side surface of the light guide layer, a light source part in which nine LEDs as light sources are arranged one-dimensionally (in series) is installed on the short axis side of the light guide layer. . At this time, the side surface of the light guide layer on which the light source unit is installed is a surface parallel to the longitudinal direction of the first fiber in the polarization separation layer and perpendicular to the cross-sectional direction of the second fiber in the light homogenization layer. The LED is arranged in a direction parallel to the longitudinal direction of the first fiber in the polarization separation layer.

その後、光源部を設置した面と反対側の導光層の側面にλ/4位相差板を配置し、さらに、偏光分離層の上面(発光面)および光源部が設置された面以外の全ての面に反射板を取り付けた。これにより、面光源装置を作製した。なお、本実施例の面光源装置は図1に示す第1実施形態に相当する。   Thereafter, a λ / 4 phase difference plate is disposed on the side surface of the light guide layer opposite to the surface on which the light source unit is installed, and all the surfaces other than the upper surface (light emitting surface) of the polarization separation layer and the surface on which the light source unit is installed A reflector was attached to the surface. This produced the surface light source device. Note that the surface light source device of this example corresponds to the first embodiment shown in FIG.

[実施例2]
導光層の上面に光均質化層を形成し、かつ、この光均質化層の上面に偏光分離層を形成したこと、および、光均質化層を構成する第2ファイバとしてPETファイバ(材質:ポリエチレンテレフタレート、no=1.5449、ne=1.7200、外周面の表面粗さRz=2μm、断面形状:直径20μmの円)を使用し、第2保持媒体として硬化後の屈折率が1.605(大阪ガスケミカル社製EA−F5503;68重量部、ベンジルアクリレート;30重量部、およびチバスペシャリティケミカル社製光重合開始剤イルガキュア184;2重量部の混合物)となるように設計したUV硬化樹脂を使用したこと以外は、実施例1の方法と同様にして、面光源装置を作製した。なお、本実施例の面光源装置は図6に示す第2実施形態に相当する。
[Example 2]
A light homogenization layer is formed on the upper surface of the light guide layer, and a polarization separation layer is formed on the upper surface of the light homogenization layer, and a PET fiber (material: Polyethylene terephthalate, no = 1.5449, ne = 1.700, outer surface roughness Rz = 2 μm, cross-sectional shape: circle with a diameter of 20 μm), and the refractive index after curing is 1. UV curable resin designed to be 605 (a mixture of Osaka Gas Chemical Co., Ltd. EA-F5503; 68 parts by weight, benzyl acrylate; 30 parts by weight, and Ciba Specialty Chemicals photopolymerization initiator Irgacure 184; 2 parts by weight) A surface light source device was produced in the same manner as in Example 1 except that was used. Note that the surface light source device of this example corresponds to the second embodiment shown in FIG.

[実施例3]
導光層の上面に偏光分離層を形成し、かつ、この偏光分離層の上面に光均質化層を形成したこと以外は、実施例2の方法と同様にして、面光源装置を作製した。なお、本実施例の面光源装置は図7に示す第3実施形態に相当する。
[Example 3]
A surface light source device was produced in the same manner as in Example 2 except that a polarization separation layer was formed on the top surface of the light guide layer and a light homogenization layer was formed on the top surface of the polarization separation layer. The surface light source device of this example corresponds to the third embodiment shown in FIG.

[実施例4]
偏光分離層を構成する第1ファイバとしてPETファイバ(材質:ポリエチレンテレフタレート、no=1.5449、ne=1.7200、外周面の表面粗さRz=2μm、断面形状:一辺10umの正三角形)を使用したこと以外は、実施例2の方法と同様にして、面光源装置を作製した。
[Example 4]
PET fiber (material: polyethylene terephthalate, no = 1.5449, ne = 1.700, outer surface roughness Rz = 2 μm, cross-sectional shape: equilateral triangle with a side of 10 μm) as the first fiber constituting the polarization separation layer A surface light source device was produced in the same manner as in Example 2 except that it was used.

[比較例1]
導光層の下面に光均質化層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして面光源装置を作製した。
[Comparative Example 1]
A surface light source device was produced in the same manner as in Example 1 except that the light homogenization layer was not formed on the lower surface of the light guide layer.

[評価]
上記実施例および比較例1で得られた面光源装置において、発光面から射出される光の輝度および輝度ムラならびに偏光度の測定を行った。ここで、輝度および輝度ムラの測定、偏光度の測定はそれぞれ、2次元色彩輝度計コニカミノルタ製 CA−2000またはAUTRONIC−MELCHERS GmbH製Conoscope80を偏光板と組み合わせて使用することにより行い、任意の偏光成分の比率を求めた。なお、輝度測定は、直列配列した9個のLEDを30mAの定電流で駆動させることにより行い、その際に発光される光の導光板の発光面中央における正面輝度を測定した。結果を表2に示す。図13および図14に、CA−2000により測定された、実施例2および比較例1で作製した面光源装置の導光板の上面(発光面)から射出される光の二次元輝度分布を示す。なお、他の実施例1,3,4においても導光板の上面(発光面)で図13と同様の二次元輝度分布が得られた。
[Evaluation]
In the surface light source devices obtained in the above examples and comparative example 1, the luminance, luminance unevenness, and degree of polarization of light emitted from the light emitting surface were measured. Here, measurement of luminance and luminance unevenness, and measurement of polarization degree are performed by using a two-dimensional color luminance meter Konica Minolta CA-2000 or AUTRONIC-MELCHERS GmbH's Conoscope 80 in combination with a polarizing plate. The ratio of the components was determined. The luminance was measured by driving nine LEDs arranged in series with a constant current of 30 mA, and the front luminance at the center of the light emitting surface of the light guide plate of light emitted at that time was measured. The results are shown in Table 2. FIG. 13 and FIG. 14 show the two-dimensional luminance distribution of light emitted from the upper surface (light emitting surface) of the light guide plate of the surface light source device manufactured in Example 2 and Comparative Example 1 measured by CA-2000. In other Examples 1, 3 and 4, the same two-dimensional luminance distribution as that in FIG. 13 was obtained on the upper surface (light emitting surface) of the light guide plate.

光均質化層を有する実施例1〜4の面光源装置では、図13に示されるように、積層体の上面から射出される光に、筋ムラは観測されず、不連続な光源であるLEDを使用した場合であっても輝度ムラを解消することができることがわかった。また、これらの実施例で得られた面光源装置は、高い偏光分離能を達成できることが確認された。   In the surface light source devices of Examples 1 to 4 having a light homogenization layer, as shown in FIG. 13, streaks are not observed in the light emitted from the upper surface of the laminate, and the LED is a discontinuous light source. It was found that luminance unevenness can be eliminated even when using the. Moreover, it was confirmed that the surface light source devices obtained in these examples can achieve high polarization separation ability.

一方、比較例1で作製された面光源装置では、偏光分離比は実施例の場合と同等であったが、図14に示されるように、積層体の上面から射出される光に、筋ムラが明確に観測された。   On the other hand, in the surface light source device manufactured in Comparative Example 1, the polarization separation ratio was the same as that in the example. However, as shown in FIG. Was clearly observed.

さらに、偏光分離層を構成する第1ファイバの断面形状が正三角形である実施例4の面光源装置では、第1ファイバの断面形状が円である実施例2の面光源装置に比べて、導光層と垂直な方向への光(積層体の上面から射出される光)の強度(輝度)が、2倍大きかった。   Furthermore, in the surface light source device of Example 4 in which the cross-sectional shape of the first fiber constituting the polarization separation layer is an equilateral triangle, the surface light source device of Example 2 in which the cross-sectional shape of the first fiber is a circle is introduced. The intensity (luminance) of light in the direction perpendicular to the light layer (light emitted from the upper surface of the laminate) was twice as large.

以上のことから、本発明の面光源装置は高い偏光分離能を達成でき、かつ、LEDのような不連続な光源を使用した場合であっても光の筋ムラを防止できることが確認された。   From the above, it was confirmed that the surface light source device of the present invention can achieve high polarization separation ability and can prevent unevenness of light even when a discontinuous light source such as an LED is used.

1 面光源装置、
10光源部、
11 光源、
12 光源間領域、
20 導光板、
30、34 導光層、
30a 入射面、
30b 発光面、
40 偏光分離層、
41、81 第1ファイバ、
42 第1保持媒体
50 光均質化層、
51、82 第2ファイバ、
52 第2保持媒体、
60 位相差板、
70 反射板、
80 偏光分離光均質化層、
83 第3保持媒体。
1 surface light source device,
10 light source units,
11 Light source,
12 area between light sources,
20 light guide plate,
30, 34 Light guide layer,
30a incident surface,
30b light emitting surface,
40 polarization separation layer,
41, 81 first fiber,
42 first holding medium 50 light homogenization layer,
51, 82 second fiber,
52 second holding medium,
60 phase difference plate,
70 reflector,
80 polarization separation light homogenization layer,
83 Third holding medium.

Claims (8)

光源から照射される光を側面である入射面から内部に導入する導光層と;
前記入射面に平行に伸延しかつ前記入射面に垂直に配列した複屈折性を有する複数の第1ファイバと、前記第1ファイバを保持し前記第1ファイバの常光線屈折率(no)または異常光線屈折率(ne)と一致する屈折率を備える等方性の第1保持媒体とを含み、前記導光層に積層されて当該導光層内の光のうち所望の偏光を前記導光層の一方の主面である発光面から導出する偏光分離層と;
前記入射面に垂直に伸延しかつ前記入射面に平行に配列した複屈折性の複数の第2ファイバ、および、前記第2ファイバの常光線屈折率(no)および異常光線屈折率(ne)の少なくとも一方と異なる屈折率を備える等方性の第2保持媒体を含み、前記導光層に積層された光均質化層と;
を備える、導光板。
A light guide layer for introducing light emitted from a light source into an inside from an incident surface which is a side surface;
A plurality of first fibers having a birefringence extending parallel to the incident surface and arranged perpendicular to the incident surface; and an ordinary ray refractive index (no 1 ) of the first fiber holding the first fiber; An isotropic first holding medium having a refractive index that matches the extraordinary ray refractive index (ne 1 ), and is laminated on the light guide layer to guide the desired polarized light out of the light in the light guide layer. A polarization separation layer derived from the light emitting surface which is one main surface of the optical layer;
A plurality of birefringent second fibers extending perpendicular to the incident surface and arranged parallel to the incident surface, and an ordinary ray refractive index (no 2 ) and an extraordinary ray refractive index (ne 2 ) of the second fiber. An isotropic second holding medium having a refractive index different from that of at least one of the above and a light homogenizing layer laminated on the light guide layer;
A light guide plate comprising:
前記第2ファイバの常光線屈折率(no)および異常光線屈折率(ne)、ならびに前記第2保持媒体の屈折率(nm)は下記式(1)を満たす、請求項1に記載の導光板。
The ordinary ray refractive index (no 2 ) and extraordinary ray refractive index (ne 2 ) of the second fiber, and the refractive index (nm 2 ) of the second holding medium satisfy the following formula (1). Light guide plate.
前記第1ファイバの外周面の表面粗さ(Rz)は0.1〜10μmである、請求項1または2に記載の導光板。 The light guide plate according to claim 1 or 2 , wherein a surface roughness (Rz) of an outer peripheral surface of the first fiber is 0.1 to 10 µm. 前記第1ファイバの半径方向の断面形状が多角形である、請求項1〜のいずれか1項に記載の導光板。 The radial cross-sectional shape of the first fiber is a polygonal light guide plate according to any one of claims 1-3. 前記導光層に取り付けられ、前記導光層内の光の偏光方向を変換する位相差板と;
前記偏光分離層の積層面とは反対側の前記導光層の主面および前記導光層の入射面以外の側面の少なくとも一方に積層され、導光層内方に光を反射する反射板と;
をさらに備える請求項1〜のいずれか1項に記載の導光板。
A retardation plate attached to the light guide layer and converting a polarization direction of light in the light guide layer;
A reflector that is laminated on at least one of the main surface of the light guide layer opposite to the laminated surface of the polarization separation layer and the side surface other than the incident surface of the light guide layer, and reflects light inward of the light guide layer; ;
The light guide plate according to any one of claims 1 to 4 , further comprising:
導光層が第1保持媒体および第2保持媒体の少なくとも一方と同一の材料から形成されている、請求項1〜のいずれか1項に記載の導光板。 The light guide plate according to any one of claims 1 to 5 , wherein the light guide layer is formed of the same material as at least one of the first holding medium and the second holding medium. 複数の光源が間欠的に一次元または二次元配列されてなる光源部と;
請求項1〜のいずれか1項に記載の導光板と;
を備える面光源装置。
A light source unit in which a plurality of light sources are intermittently arranged one-dimensionally or two-dimensionally;
The light guide plate according to any one of claims 1 to 6 ;
A surface light source device comprising:
隣接する光源間の中心線上に位置する第2ファイバの密度は、前記光源の光照射方向の軸線上に位置する第2ファイバの密度より大きい、請求項に記載の面光源装置。 8. The surface light source device according to claim 7 , wherein a density of the second fiber positioned on a center line between adjacent light sources is larger than a density of the second fiber positioned on an axis line in a light irradiation direction of the light source.
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