WO2013168392A1 - 導光板 - Google Patents

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WO2013168392A1
WO2013168392A1 PCT/JP2013/002837 JP2013002837W WO2013168392A1 WO 2013168392 A1 WO2013168392 A1 WO 2013168392A1 JP 2013002837 W JP2013002837 W JP 2013002837W WO 2013168392 A1 WO2013168392 A1 WO 2013168392A1
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guide plate
light guide
light
prism
depth
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PCT/JP2013/002837
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藤田　勝
省郎 持田
喜彦 金山
雄介 日下
伊藤　正弥
栄成 菊池
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パナソニック株式会社
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    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide

Definitions

  • the present invention relates to a light guide plate used in a lighting device.
  • FIG. 12 is a perspective view of a conventional light guide plate. As shown in FIG. 12, the conventional light guide plate includes an LED light source 13 and a light guide plate 11.
  • the light guide plate 11 has a reflecting prism surface 22 having a plurality of prisms 12 and a light emitting surface 23 opposite to the reflecting prism surface 22.
  • the light guide plate 11 reflects the light by the prism 12 while propagating the incident light therein, and emits the light from the light emitting surface 23.
  • LED light sources 13 are disposed at both ends of the light guide plate 11.
  • the LED light source 13 is light generating means for generating light emitted to the light guide plate 11.
  • the depth of the prism 12 is increased as the distance from the LED light source 13 increases. This is because the prism 12 is configured so that the direct light from the LED light source 13 and the reflected light reflected by the light emitting surface 23 can be uniformly reflected by the entire light guide plate 11 regardless of the location. Is formed. In other words, the larger the prism is, the more difficult it is to reach as it goes deeper.
  • FIG. 12 schematically shows that the number of prisms 12 is small. This is the same in the following figures.
  • the light guide plate 11 actually has 169 triangular prisms 12 on the reflecting prism surface 22.
  • the length W of the light guide plate 11 is 59.2 mm, and the thickness D of the light guide plate 11 is 3.5 mm.
  • the pitch between the prisms 12 is constant at 0.35 mm.
  • the depth of the prism 12 (the height of the triangle) is 24.3 ⁇ m at the first end of the prism 12 at the end, and 75 ⁇ m at the 85th position in the center.
  • the depth of the prism 12 is varied, and the guided light is reflected to the light exit surface 23 side.
  • the thickness D of the light guide plate 11 is 3.5 mm.
  • the maximum depth of the prism 12 is set to 75 ⁇ m (a thickness of several percent).
  • the thickness of the light guide plate 11 cannot be less than a certain ratio with respect to the height of the prism 12, and the possible thickness is limited by the height of the prism 12. For this reason, if an attempt is made to design a thin sheet-like light guide plate 11 having a thickness of 0.2 to 0.3 mm, it is impossible to secure a thickness for guiding necessary light.
  • a light guide plate including a side surface on which light is incident, a bottom surface having a plurality of grooves from which light is reflected, and an upper surface from which light is emitted, the bottom surface being a pitch of the grooves.
  • a light guide plate having a first region in which the depth of the groove changes and a second region in which the depth of the groove changes is used.
  • the V-shaped prism since the substantially V-shaped prism has a region in which the pitch of the prism is variable and a region in which the height of the prism is variable, the V-shaped prism does not become too deep and is guided.
  • the depth of the V-shaped prism can be set according to the sheet thickness of the optical plate.
  • a light guide plate capable of making the light emitting surface uniform can be realized within a pitch range of an area that cannot be visually recognized by human eyes.
  • FIG. 1A is a perspective view of the light guide plate of Embodiment 1.
  • FIG. 1B is a partial cross-sectional view of an end portion of the light guide plate of Embodiment 1.
  • FIG. 1C is a partial cross-sectional view of an end portion of a light guide plate according to a modification of the first embodiment.
  • 2A is a diagram showing a pitch distribution of grooves of the light guide plate of Embodiment 1.
  • FIG. 2B is a diagram illustrating a depth distribution of grooves of the light guide plate of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a perspective view of the light guide plate of the second embodiment.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the light guide plate of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view of the light guide plate of the third embodiment.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the light guide plate of the third embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view of the light guide plate of the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the light guide plate of the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view of the light guide plate of the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the light guide plate of the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view of the light guide plate of the sixth embodiment.
  • FIG. 12 is a perspective view of a conventional light guide plate.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an illumination optical system in a lighting fixture using a light guide plate 11 according to one embodiment of the present invention.
  • the illumination optical system in FIG. 1A includes an LED light source 13 and a light guide plate 11.
  • a plurality of LED light sources 13 are arranged in a straight line at substantially constant intervals on the two opposing surfaces of the light guide plate 11.
  • FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of the end of the AB portion of the light guide plate 11 of FIG. 1A.
  • a plurality of prisms 12 that are grooves are formed.
  • the prism depth T represents the depth of the prism 12.
  • the thickness D represents the thickness of the portion of the light guide plate 11 where the prism 12 is not formed.
  • the first area PA is an area where the depth T of the prism 12 is constant and the pitch P of the prism 12 is variable.
  • the second area TA is an area where the pitch P is constant and the depth T of the prism 12 is variable. From the LED light source 13 side, the first area PA with variable pitch and the second area TA with variable depth are arranged adjacent to each other. A region where the prism 12 does not exist may be provided between the side end portion of the light guide plate 11 on the LED light source 13 side and the first region PA whose pitch is variable.
  • the amount of change ⁇ t indicates the amount of change in the depth of the prism 12 between the first area PA and the second area TA.
  • the pitch P5 to the pitch P1 indicate that the pitch is variable.
  • the depth T (x) indicates that the depth of the prism 12 changes according to the distance x.
  • the light guide plate 11 is formed of one acrylic resin layer. On the light guide plate 11, a linear array of LED light sources 13 and a substantially V-shaped prism 12 extend in the same direction.
  • the length W of the light guide plate 11 is 470 mm, the width H is 270 mm, the thickness D is 0.3 mm, and the minimum depth T of the prism 12 on the light source side of the LED light source 13 is as small as 0.7 ⁇ m. is there.
  • the maximum pitch P of the prisms 12 is formed up to 800 ⁇ m.
  • the pitch P5 is the maximum pitch.
  • the pitch P is all 800 ⁇ m or less. This is to prevent visual unevenness. When it is close to 1 mm, the pattern is recognized visually. If it is at least 800 ⁇ m or less, the problem of unevenness does not occur.
  • the first area PA is written in several levels from FIG. 1B from the pitch P5 to the pitch P1, but in actuality, the pitch P is varied by the variable pitch P up to about 200. Since the pitch P is away from the LED light source 13, the pitch P is decreased so as to increase the area reflected in the emission surface direction (upper surface). This is because the light intensity decreases as the distance from the LED light source 13 decreases, so that a small amount of light away from the LED light source 13 is reflected in the exit surface direction.
  • the minimum pitch P1 in the embodiment is 130 ⁇ m. At this time, it is possible to make the minimum pitch P finer, but the number of prisms 12 which are reflection surfaces increases, and it takes a long time to form a pattern at the time of manufacture, which is not economical in efficiency. Further, when the area is increased, the minimum pitch P cannot be made smaller than the width of the prism 12, so it is finite and there is a limit that can be configured in size.
  • the depth of the prism 12 is constant. The reason for this is to secure the light guided to the second variable depth region TA located next.
  • the pitch P is constant, and the depth T of the prism 12 is changed deeply. That is, the variable second area TA is changed.
  • the maximum depth T is 6 ⁇ m.
  • FIG. 2A shows a change in the pitch of the prism 12 in the length W direction in the light guide plate 11.
  • FIG. 2B shows a change in the depth of the prism 12 in the length W direction in the light guide plate 11. Both are near the center of the light guide plate 11.
  • the horizontal axis is the length direction (W direction) of the light guide plate 11 and the distance x, and the center of the light guide plate 11 is 0 mm.
  • the first area PA is located on both ends of the light guide plate 11 and on the LED light source 13 side, and the second area TA is located therebetween.
  • the first variable area PA with variable pitch is a curve function fp (x) in which the pitch P (x) changes smoothly with the distance x from the LED light source 13 side. It is a linear function or a function that increases and decreases monotonically close to a linear function.
  • the second region TA with variable depth is an ft (x) curve function in which the depth T (x) changes smoothly with the distance x from the light source. It is a function like a parabola or a hyperbola that takes a maximum value at the center of the light guide plate 11 and decreases toward the end.
  • a brightness difference in brightness occurs due to a sudden change in the depth T. Therefore, a difference in brightness tends to occur where the depth of the prism 12 changes between the first area PA and the second area TA.
  • the amount of change ⁇ t in the depth of the prism 12 in the region where both regions are switched needs to be less than 0.6 ⁇ m.
  • the unevenness is a bright line appearing between the first area PA and the second area TA.
  • discontinuity tends to be detected particularly in a portion where continuity is interrupted. Therefore, it is necessary to limit the amount of change ⁇ t as described above.
  • the maximum groove depth of the second region TA with variable depth is 6 ⁇ m.
  • This maximum depth is a sheet with a thickness D of the light guide plate 11 as thin as 0.3 mm. Therefore, if the depth of the prism 12 is deep, the strength is significantly reduced. Further, a light guide range for guiding light far away is also required optically, and it is desirable not to form the prism 12 at least up to 95% of the thickness D of the light guide plate 11.
  • the depth MAX of the prism 12 is 2% of 6 ⁇ m with respect to 0.3 mm of the thickness D of the light guide plate 11. Further, in the manufacturing process, if there is an imbalance of the release force in the release process after the transfer to a thin sheet in the transfer system using a hot press or the like, deformation occurs. In order to bring the three factors of optical factor, strength factor and manufacturing process factor into the manufacturable region, the thickness D of the light guide plate 11 and the maximum depth Tmax of the depth T of the prism 12 The relationship is preferably the following equation (1).
  • the first area PA and the second area TA are different areas, but as shown in FIG. 1C, the depth of the prism 12 is varied while the pitch is variable between the two areas. There may be a region (PA + TA) for changing.
  • FIG. 1C corresponds to FIG. 1B and shows another example.
  • the LED light sources 13 are provided on both sides of the light guide plate 11, but may be provided on one side.
  • the prism 12 can be designed with a depth of 10 ⁇ m or less, and a pattern design equivalent to 50 inches (1050 mm ⁇ 650 mm) can be achieved at a thickness of 0.3 mm.
  • the design limit is equivalent to 10 inches (210 mm ⁇ 140 mm).
  • a pattern configuration with a large area approximately 23 times that is possible.
  • a thin and large-area light guide plate can be realized.
  • the shape of the prism 12 in the direction in which the LEDs 13 are arranged is constant and does not change. This is to make the light of the LED 13 uniform in the direction perpendicular to the arrangement of the LEDs 13.
  • the cross-sectional shape of the prism 12 is a triangle, it is preferable that the prisms 12 have similar shapes. Light reflection is uniform. Further, the design can be simplified and the manufacture is easy.
  • FIG. 3 is a diagram showing the light guide plate 11 according to the second embodiment. It consists of an LED light source 13 and a light guide plate 11. A plurality of LED light sources 13 are arranged on only one side of the light guide plate 11. Other matters not described below are the same as those in the first embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a cross section taken along the AB plane of the light guide plate 11 of FIG. It consists of a prism 12, an acrylic sheet layer 16, and a UV resin layer 17.
  • the prism 12 is the same as that in the first embodiment (FIGS. 2A and 2B). However, since the LED light source 13 is on one side, the prism pattern is only on the left side of FIGS. 2A and 2B. That is, each of the first area PA and the second area TA is only one pattern.
  • the light guide plate 11 has an acrylic sheet layer 16 and a UV resin layer 17 in close contact with each other, and a triangular micro-concave groove prism 12 is formed on the UV resin layer 17.
  • V-shaped micro uneven groove-shaped prism 12 on a thin sheet using a transfer process using UV resin.
  • a mold is formed in which a convex optical surface triangular shape for forming a minute concave and convex groove shape is formed with a concave and convex pattern opposite to the shape of a light guide plate to be transferred in accordance with variable pitch and variable depth. .
  • UV resin After releasing the mold, apply UV resin and place a transparent acrylic sheet on top of the mold while touching it from the end so that no air bubbles are introduced. After this step, ultraviolet rays are irradiated from the transparent acrylic sheet side to cure the UV resin. After curing, the acrylic sheet and the UV resin layer are peeled off from the mold surface in an integrated state. By this transfer process, the pattern layer of the prism 12 of the UV resin layer 17 is formed on the acrylic sheet layer 16. In another embodiment, when using a UV resin layer, the same manufacturing method can be used.
  • FIG. 5 is a perspective view of the light guide plate 11 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the prism 12 includes a first UV resin layer 17A, a second UV resin layer 17B, and an acrylic sheet layer 16.
  • the prism 12 is formed on the second UV resin layer 17B.
  • the shape of the prism 12 is the same as that of the second embodiment. Matters not described below are the same as those in the first embodiment.
  • the acrylic sheet layer 16 has a light guide thickness that guides light in the lateral direction (parallel to the sheet surface).
  • the front and back surfaces of the acrylic sheet layer 16 are mirror surfaces, and light is guided and spread while totally reflecting inside the acrylic sheet resin layer.
  • a minute mountain pattern 24 is formed in a direction orthogonal to the prism shape of the second UV resin layer 17B. ing.
  • the small chevron pattern 24 is a convex pattern with a radius of 50 ⁇ m and a pitch of 100 ⁇ m formed on a semicircular cylinder. Similar to Embodiment 2, it can be manufactured using a transfer process using UV resin.
  • Embodiment 4 A light guide plate 11 according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 6 is a diagram showing an illumination optical system using the light guide plate 11 of the fourth embodiment.
  • the illumination optical system in FIG. 6 includes an LED light source 13 and a light guide plate 11.
  • the inclined portion 21 is a portion that changes so as to increase the thickness of the light guide plate 11 in a direction approaching the LED light source 13 of the light guide plate 11.
  • a plurality of LED light sources 13 are arranged in a straight line at substantially regular intervals, and a plurality of LED light sources 13 are arranged facing each other so that light from the LED light sources 13 enters from two sides of the light guide plate 11.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the light source plate 11 in the vicinity of the LED light source 13 taken along the line AB.
  • the light guide plate 11 is formed of one layer of acrylic resin.
  • a linear array of LED light sources 13 and a prism 12 having a substantially V-shaped minute concave and convex groove extend in the same direction.
  • the cross-sectional shapes of the V-shaped minute irregularities are arranged.
  • the V-shaped micro-concave prism 12 formed of one acrylic sheet layer is directly formed on the acrylic resin layer by a thermal transfer process or the like.
  • the light guide plate 11 has an inclined portion 21 which is a portion that changes so as to increase the thickness of the light guide plate 11 in a direction approaching the LED light source 13.
  • the inclined portion 21 is formed so that the thickness of the light guide plate 11 is not less than the height h of the LED light source 13 with respect to the height h of the LED light source 13. Thereby, the light from the LED light source 13 can be efficiently incident on the thin light guide plate 11.
  • the prism 12 having a fine triangular groove is formed in the region where the thickness of the light guide plate 11 is constant.
  • the inclination length (left and right direction, W direction) of the inclined portion 21 is twice to three times the height h of the LED light source 13. If it is shorter than twice, the rate of light leakage increases. If it is longer than three times, the commercial value of the light guide plate that is thin is lowered.
  • the inclined portion 21 is not a curved line (spherical surface) but a straight line (plane). It is preferable to reflect the incident light in a straight line (plane) so that the incident light is uniformly guided into the light guide plate 11.
  • the light incident efficiency of light from the light source is 40 to 50%, but the height of the inclined portion 21 is 0.8 mm. By doing so, the light incident efficiency of light from the light source is improved to 85 to 90%.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an illumination optical system using the light guide plate 11 of the fourth embodiment.
  • the difference from the fourth embodiment is that the inclined portion 21 is changed to increase the thickness of the light guide plate 11 in the direction of the surface on which the prism 12 is formed as the light source of the light guide plate 11 is approached. is there. Other conditions are the same as those in the fourth embodiment.
  • the shape of the inclined portion 21 is the same as that in the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view of the light source plate 11 in the vicinity of the LED light source 13 taken along the line AB. It is a figure corresponding to FIG. The effect is the same as that of the fourth embodiment. Further, when the light guide plate 11 is viewed from the surface, the light guide plate 11 is flat, and a member such as a television is easily placed on the surface.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the vicinity of the LED light source 13 of the illumination optical system using the light guide plate 11 of one embodiment of the present invention.
  • the illumination optical system in FIG. 10 includes an LED light source 13 and a light guide plate 11.
  • the light guide plate 11 includes an acrylic sheet layer 16 and a UV resin layer 17 on which a prism 12 having a V-shaped groove is formed.
  • the inclined portion 21 is a portion that changes so as to increase the thickness of the light guide plate 11 in the direction of approaching the LED light source 13 of the UV resin layer 17.
  • the shape of the prism 12 is the same as in the first and second embodiments.
  • the inclined portion 21 has a shape that becomes thicker as it approaches the LED light source 13 side so that the end portion thereof is equal to or higher than the height h of the LED light source 13. Thereby, the light from the LED light source 13 can be efficiently incident on the thin light guide plate 11. Further, since the inclined portion 21 is formed only on the same surface as the prism 12 of the V-shaped groove, the height of the light incident portion is increased by the UV resin layer 17 on the surface of the flat acrylic sheet layer 16. Therefore, it is not necessary to produce an acrylic sheet having a special shape. As a result, it is possible to increase the light incident efficiency of light from the light source. By forming with UV light, the inclined portion 21 and the prism 12 can be accurately formed. The shape of the inclined portion 21 is the same as that in the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view of an illumination optical system using the light guide plate 11 of the seventh embodiment.
  • This is a modification of the third embodiment (FIG. 5).
  • the difference is that the second UV resin layer 17B of the light guide plate 11 has an inclined portion 21 which is a portion that changes so as to increase the light guide thickness in the direction approaching the light source.
  • the sum of the height of the acrylic sheet layer 16, the second UV resin layer 17B, and the first UV resin layer 17A with respect to the height h of the LED light source 13 is greater than or equal to the height h of the LED light source 13 by the inclined portion 21.
  • the inclined portion 21 that increases in thickness as the light guide plate 11 approaches the light source side is formed only on the surface side on which the prism 12 is formed.
  • the light from the LED light source 13 can be efficiently incident on the light guide plate 11. Further, since it is formed on the same surface as the prism 12, it can be formed on the surface of the flat acrylic sheet layer 16 with a UV resin layer so as to increase the height of the light incident portion. Without using 16, it is possible to increase the light incident efficiency of the light from the light source. Other conditions are the same as those in the first embodiment.
  • the length of the light guide plate 11 in the length direction (left-right direction) of the inclined portion 21 is about 2 to 3 times the height h. Below 2 times, the rate of light leakage is large.
  • the shape of the inclined portion 21 is the same as that in the fourth embodiment.
  • the thin light guide plate 11 has the fine prism shape in which the depth of the fine V-shaped groove is limited to 5% or less of the light guide thickness, the pitch variable region, the groove depth variable region, By combining the variables, it is possible to form a thinner light-emitting pattern on the surface of the light guide plate 11 having a large area.
  • an ultra-thin liquid crystal It can also be used as a backlight for TV.
  • the change amount of the prism 12 is small and shallow, transfer in a thin layer is possible even in a manufacturing process using UV resin and a process using thermal transfer, and a thinner light guide plate 11 is possible. Become.
  • the light guide plate 11 of the present invention makes it possible to realize all kinds of lighting fixtures and video backlights that are ultra-thin, light-weight, and bend, and can be reduced in weight and new designs.
  • Embodiments 1 to 8 can be combined in a timely manner.
  • It can be used for various lighting devices and video backlights.

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Abstract

光が入射される側面と、光が、反射される複数のプリズム（１２）を有する反射プリズム面と、光が放出される光出射面と、を含む導光板（１１）であり、反射プリズム面は、プリズム（１２）のピッチが変化する第１領域（ＰＡ）と、プリズム（１２）の深さが変化する第２領域（ＴＡ）とを有することを特徴とする導光板（１１）を用いる。また、光が入射される側面に、第１領域が配置され、隣接し、導光板（１１）の内部側に第２領域（ＴＡ）が配置される導光板（１１）を用いる。

Description

導光板
　本発明は、照明装置に用いる導光板に関する。
　従来の特許文献１の導光板について、図１２を用いて説明する。導光板は直方体形状である。図１２は、従来の導光板の斜視図である。従来の導光板では、図１２に示すように、ＬＥＤ光源１３と導光板１１とからなる。
　導光板１１は、複数のプリズム１２を有する反射プリズム面２２およびこれに対向する光出射面２３を有する。導光板１１は、入射した光をその内部において伝搬させつつ、プリズム１２でその光を反射させて、光出射面２３から光を出射する。導光板１１の両端部にＬＥＤ光源１３が配置される。
　ＬＥＤ光源１３は、導光板１１に出射する光を生成する光生成手段である。プリズム１２の深さは、ＬＥＤ光源１３から離れるにしたがって深くされている。この理由は、ＬＥＤ光源１３からの直接の光と、光出射面２３で反射した反射光とを場所によらず、導光板１１の全体として、均質に反射させることができるように、プリズム１２が形成されている。つまり、奥に進むほど、光がとどきにくいので、より反射させるように、大きなプリズムにしている。
　図１２では、模式的に表現されおり、プリズム１２の数が少なく表示されている。このことは、以下の図で同様である。この場合、例えば、実際は、導光板１１では、反射プリズム面２２に１６９個の三角柱状のプリズム１２を有する。このプリズム１２は、導光板１１の端部から中央に向かってＮ＝１，２，…，８４，８５、８４、８３、・・・・２、１番目のように付されている。
　また、導光板１１の長さＷは５９．２ｍｍであり、導光板１１の厚みＤは３．５ｍｍである。また、プリズム１２間のピッチは０．３５ｍｍで一定である。プリズム１２の深さ（三角形の高さ）は、一番端部のプリズム１２の１番目で２４．３μｍであり、中央の８５番目で７５μｍである。
　従来の導光板１１では、プリズム１２の深さを可変させ、導光した光を光出射面２３の側に光を反射させるようにしている。導光板１１の厚みＤは、３．５ｍｍであるが、光を中央まで通過する部分が必要であるため、プリズム１２の最大深さが７５μｍ（数％の厚み分）までとしている。
　この構成において、さらに、大面積の導光板１１を設計しようとすると、プリズム１２の高さを、さらに、深くする必要がある。しかし、導光板１１の厚みは、プリズム１２の高さに対して、ある割合以下にはできず、可能な厚みはプリズム１２の高さで制限される。このため、０．２～０．３ｍｍの薄いシート状の導光板１１を設計しようとすると、必要な光を導光するための厚みが確保できない。
特開２００４－２００１２８号公報
　上記課題を解決するために、光が入射される側面と、光が反射される複数の溝を有する底面と、光が放出される上面と、を含む導光板であり、底面は、溝のピッチが変化する第１領域と、溝の深さが変化する第２領域とを有することを特徴とする導光板を用いる。
　本発明によれば、略Ｖ字形状のプリズムのピッチが可変する領域と、プリズムの高さが可変する領域とをもって構成するため、Ｖ字状のプリズムの深さが深くなりすぎることなく、導光板のシート厚に応じたＶ字形状のプリズムの深さを設定できる。
　一方、ピッチだけの可変では、大面積の領域（大きな導光板１１）、例えば１ｍを超えるようなパターン設計しようとすると、プリズムのピッチ幅が８００μｍを超える領域のピッチ幅が必要となってしまう。この場合、人の目でそのピッチ間のムラが認識してしまい、均一な発光面は得られなくなる。
　本発明の導光板の光学系においては、大面積で、薄いシート状であっても、略Ｖ字形状のプリズムの深さの最大深さの部分でも、光を導光する厚みを確保でき、人の目にムラと視認できない領域のピッチの範囲で、発光面の均一化を図れる導光板が可能となる。
図１Ａは、実施の形態１の導光板の斜視図である。 図１Ｂは、実施の形態１の導光板の端部の部分断面図である。 図１Ｃは、実施の形態１の変形例の導光板の端部の部分断面図である。 図２Ａは、実施の形態１の導光板の溝のピッチ分布を示す図である。 図２Ｂは、実施の形態１の導光板の溝の深さ分布を示す図である。 図３は、実施の形態２の導光板の斜視図である。 図４は、実施の形態２の導光板の部分断面図である。 図５は、実施の形態３の導光板の斜視図である。 図６は、実施の形態３の導光板の部分断面図である。 図７は、実施の形態４の導光板の斜視図である。 図８は、実施の形態４の導光板の部分断面図である。 図９は、実施の形態５の導光板の斜視図である。 図１０は、実施の形態５の導光板の部分断面図である。 図１１は、実施の形態６の導光板の斜視図である。 図１２は、従来の導光板の斜視図である。
　以下本発明を実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１における導光板１１について、図１Ａ、図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、本発明の１実施例の導光板１１を用いた照明器具内の照明光学系を示す斜視図である。図１Ａの照明光学系は、ＬＥＤ光源１３と導光板１１からなる。ＬＥＤ光源１３は、導光板１１の対向する２面の側に、それぞれ、ほぼ一定間隔で直線状に、複数個配置されている。
　図１Ｂは、図１Ａの導光板１１のＡ―Ｂ部分の端部の断面拡大図である。複数の溝であるプリズム１２が、形成されている。プリズムの深さＴは、プリズム１２の深さを表す。厚みＤは、プリズム１２が形成されていない導光板１１の部分の厚みを表す。
　第１領域ＰＡは、プリズム１２の深さＴが一定で、プリズム１２のピッチＰが可変とする領域である。第２領域ＴＡは、ピッチＰが一定で、プリズム１２の深さＴを可変する領域である。ＬＥＤ光源１３側から、ピッチ可変の第１領域ＰＡ、深さ可変の第２領域ＴＡと、隣接して配置されている。ＬＥＤ光源１３側の導光板１１の側端部と、ピッチ可変の第１領域ＰＡとの間には、プリズム１２が存在しない領域を設けてもよい。
　変化量Δｔは、第１領域ＰＡと、第２領域ＴＡとの間のプリズム１２の深さの変化量を示す。ピッチＰ５からピッチＰ１は、ピッチが可変していることを表している。深さＴ（ｘ）は、プリズム１２の深さが、距離ｘに応じて変化していることを表している。
　導光板１１は、アクリル樹脂層の１層で形成されている。導光板１１には、ＬＥＤ光源１３の直線状の並びと、同じ方向に略Ｖ字形状のプリズム１２が伸びている。アクリルシート層の１層で形成されたＶ字形状の溝であるプリズム１２は、熱転写プロセス等により、直接アクリル樹脂層に形成される。
　導光板１１の長さＷは４７０ｍｍ、幅Ｈは２７０ｍｍ、厚みＤは０．３ｍｍで、ＬＥＤ光源１３の光源側のプリズム１２の深さＴの最小深さは０．７μｍと微小な高さである。プリズム１２のピッチＰの最大値は、８００μｍまでで形成する。
　図１Ｂの場合、ピッチＰ５が最大ピッチである。この発明の導光板１１では、ピッチＰはすべて８００μｍ以下にした。目視によるムラがでないようにするためである。１ｍｍ近くになると、目視にて、パターンが認識される。少なくとも、８００μｍ以下にすれば、ムラの問題は生じない。
　第１領域ＰＡが、図１ＢではピッチＰ５からピッチＰ１へと、数本レベルの図１Ｂで書いてあるが、実際は約２００本まで可変ピッチＰでピッチＰを可変させている。ピッチＰは、ＬＥＤ光源１３から離れるしたがって、出射面方向（上面）に反射させる面積を増やすように、ピッチＰを小さくしていく。この理由は、ＬＥＤ光源１３から離れるほど光強度が弱くなるため、離れたところの少ない光を出射面方向に反射させるためである。
　実施例の最小ピッチＰ１は１３０μｍである。この時、最小ピッチＰをもっと細かくすることも可能であるが、反射面であるプリズム１２の本数が増え、製作時のパターン形成時間に長時間を費やし経済的な面で効率が悪い。また、面積が広くなると最小ピッチＰはプリズム１２の幅以下にはできないため有限であり、サイズ的に構成できる限界がある。
　また、ピッチ可変の第１領域ＰＡでは、プリズム１２の深さは一定にしている。この理由は、次に位置する深さ可変の第２領域ＴＡへ導く光を確保するためである。
　ここで、ピッチ可変の第１領域ＰＡから、最小ピッチＰ１が１３０μｍになったところで、ピッチＰは一定とし、プリズム１２の深さＴを深く可変する、つまり、深さ可変の第２領域ＴＡを設ける。実施例においては、最大深さＴを６μｍにしている。
　図２Ａに、導光板１１における長さＷ方向でのプリズム１２のピッチの変化を示す。図２Ｂに、導光板１１における長さＷ方向でのプリズム１２の深さの変化を示す。どちらも導光板１１の中央付近のものである。横軸は、導光板１１の長さ方向（Ｗ方向）、距離ｘで、導光板１１の中央を０ｍｍとしている。導光板１１の両端、ＬＥＤ光源１３側に、それぞれ第１領域ＰＡが位置し、その間に第２領域ＴＡが位置する。
　図２Ａに示すように、ピッチ可変の第１領域ＰＡは、ピッチＰ（ｘ）がＬＥＤ光源１３側からの距離ｘで滑らかに変化する曲線関数ｆｐ（ｘ）である。１次関数、または、１次関数に近い単調に増加、減少する関数である。
　図２Ｂに示すように、深さ可変の第２領域ＴＡは、深さＴ（ｘ）が光源からの距離ｘで滑らかに変化するｆｔ（ｘ）曲線関数である。導光板１１の中央で、最大値をとり、端部へ減少する、放物線、または、双曲線のような関数である。
　また、導光板１１では、深さＴの急激な変化により、輝度の明暗差が生じる。よって、第１領域ＰＡと第２領域ＴＡとの間のプリズム１２の深さの変化するところで、明暗差が起こりやすい。両領域の切り替わる領域のプリズム１２の深さの変化量Δｔは０．６μｍより小さい変化量とする必要がある。
　この理由は、変化量Δｔを変化させて、輝度のムラの確認をおこなったところ、０．６μｍ以上の深さの差によってムラが確認された。そのため、０．６μｍより小さい値にする必要がある。
　ここでいうムラとは、第１領域ＰＡと第２領域ＴＡとの間に現れる輝線である。目視の場合、連続性が途切れる部分には特に、不連続性を検出する傾向にある。よって、上記のように、変化量Δｔを制限することが必要である。
　この実施例において、深さ可変の第２領域ＴＡの最大溝深さは、６μｍとしている。この最大深さは、導光板１１の厚さＤが、０．３ｍｍと薄いシートであるため、プリズム１２の深さが深いと、強度を著しく低下させる。また、光学的にも光が遠くまで導光するための導光範囲が必要であり、少なくとも、導光板１１の厚みＤに対して９５％までは、プリズム１２を形成しないことが望ましい。
　実施例では、プリズム１２の深さＭＡＸの深さは、導光板１１の厚みＤの０．３ｍｍに対して、２％の６μｍである。また、製作工程において、熱プレス等による転写方式において、薄いシートへの転写後の離型工程における離型力のアンバランスがあると変形をおこす。光学的な要因、強度的な要因、製作プロセス上の要因の３つの要因を製作可能な領域にもっていくのに導光板１１の厚みＤと、プリズム１２の深さＴの最大深さＴｍａｘとの関係は、下記式１の関係が望ましい。
　Ｔｍａｘ／Ｄ≦０．０５・・・（式１）
　ここで、導光板１１が一定厚みでない場合は、導光板１１で光が導光するもっとも薄い部分で、式（１）の関係を満たす必要がある。
　なお、実施の形態１においては、第１領域ＰＡと第２領域ＴＡとは別の領域であるが、図１Ｃに示すように、２つの領域間に、ピッチ可変しながら、プリズム１２の深さを変化させる領域（ＰＡ＋ＴＡ）の領域があってもよい。図１Ｃは、図１Ｂに対応する図であり、別の例を示している。
　このとき、プリズム深さ、および、ピッチが、その前後の領域との関係で、滑らかに変化していれば、輝度均一性も確保できる。
　また、この例では、ＬＥＤ光源１３が、導光板１１の両側に設けていたが、１辺に設けてもよい。
　本発明の導光板によれば、深さ可変の第２領域ＴＡとピッチ可変の第１領域ＰＡとを設けることで、薄い導光板であっても、入射された光を効率的に、反射できる。その結果、プリズム１２の深さを１０μｍ以下で設計可能となり、厚み０．３ｍｍレベルで５０インチ（１０５０ｍｍ×６５０ｍｍ）相当のパターン設計が可能となる。
　従来、０．３ｍｍ厚の導光板で、溝深さ可変のみの設計であれば、１０インチ（２１０ｍｍ×１４０ｍｍ）相当が設計的な限界であった。しかし、この実施の形態では、その約２３倍の大面積のパターン構成が可能となる。薄くて、大面積の導光板が実現可能となる。
　なお、プリズム１２のＬＥＤ１３並び方向の形状は、一定で変化がない。ＬＥＤ１３の光を、ＬＥＤ１３の並びと垂直方向で均質にするためである。プリズム１２の断面形状は、三角形であるが、それぞれ相似形状であることが好ましい。光の反射が均質となる。また、設計が簡素化でき、製造も容易である。
　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２における導光板１１について、図３、４を用いて説明する。
　図３は、実施の形態２の導光板１１を示す図である。ＬＥＤ光源１３と導光板１１からなる。複数のＬＥＤ光源１３が、導光板１１の１辺のみに配置されている。その他、以下で記載していない事項は、実施の形態１と同じである。
　図４は、図３の導光板１１のＡ―Ｂ面での断面の拡大図である。プリズム１２と、アクリルシート層１６と、ＵＶ樹脂層１７とからなる。プリズム１２は、実施の形態１（図２Ａ、図２Ｂ）と同じである。ただし、ＬＥＤ光源１３が片側であるので、図２Ａ、図２Ｂの左側のみのプリズムパターンである。つまり、第１領域ＰＡと第２領域ＴＡとがそれぞれ１つのみのパターンである。
　図４に示すように、導光板１１は、アクリルシート層１６に、ＵＶ樹脂層１７が密着して形成され、ＵＶ樹脂層１７に三角形状の微小凹凸溝形のプリズム１２が形成されている。
　この構成により、薄いシートにＶ字形状の微小凹凸溝形状のプリズム１２を、ＵＶ樹脂を用いた転写プロセスを用いて製作できる。製作工程は、微小凹凸溝形状を形成するための凸状の光学面三角形状を、ピッチ可変、深さ可変に合わせた転写する導光板形状とは逆の凹凸パターンで形成した金型を製作する。
　金型に、離型処理をしたあと、ＵＶ樹脂を塗布し、その上から透明なアクリルシートを気泡がはいらないように、端から接しながら、のせる。この工程の後、透明なアクリルシート側から、紫外線を照射し、ＵＶ樹脂を硬化させる。硬化後、アクリルシートとＵＶ樹脂層を、金型表面から、一体となった状態で剥がす。この転写プロセスによって、アクリルシート層１６にＵＶ樹脂層１７のプリズム１２のパターン層が形成される。他の実施の形態で、ＵＶ樹脂層を用いる場合には、同様の製法が使用できる。
　（実施の形態３）
　図５は、本発明の実施の形態３の導光板１１の斜視図である。プリズム１２、第１ＵＶ樹脂層１７Ａ、第２ＵＶ樹脂層１７Ｂ、アクリルシート層１６とからなる。第２ＵＶ樹脂層１７Ｂに、プリズム１２が形成されている。プリズム１２の形状は、実施の形態２と同様である。以下で記載していない事項は、実施の形態１と同じである。
　アクリルシート層１６は、光を横方向（シート面に平行）に導光させる導光厚みを確保している。アクリルシート層１６の表裏面が鏡面であり、アクリルシート樹脂層内を全反射しながら、光は、導光し広がる。
　第１ＵＶ樹脂層１７Ａには、導光板１１が発光した際のムラ対策、または、光の指向性制御のため、微小山型パターン２４を第２ＵＶ樹脂層１７Ｂのプリズム形状と直交する方向に形成している。
　微小山型パターン２４は、半円状の円筒上の山型パターンが、半径５０μｍでピッチ１００μｍで凸状に形成されている。実施の形態２と同様、ＵＶ樹脂を用いた転写プロセスを用いて製作できる。
　この実施の形態では、３層構造をとることによって、導光板１１の面内の輝度分布を均一化するための反射プリズムを形成することができ、かつ、ＬＥＤ光源１３近傍の光の集中する輝度ムラを対策するための光学パターンを、プリズム１２の形成面と別の面に、薄いシート上に構成でき、高機能の導光板が実現できる。
　（実施の形態４）
　本発明の実施の形態４における導光板１１について、図６、７を用いて説明する。
　図６は、実施の形態４の導光板１１を用いた照明光学系を示す図である。図６の照明光学系は、ＬＥＤ光源１３と導光板１１からなる。傾斜部２１は、導光板１１のＬＥＤ光源１３に近づく方向に導光板１１を厚くするように変化している部分である。
　その他は、実施の形態１と同様である。この照明光学系において、ＬＥＤ光源１３が、ほぼ一定間隔で直線状に並び、そのＬＥＤ光源１３の光が導光板１１の２辺から入光するように対向して複数個配置されている。
　図７は、導光板１１のＡ－Ｂラインの断面のＬＥＤ光源１３付近の部分断面図である。導光板１１は、アクリル樹脂の１層で形成されている。導光板１１には、ＬＥＤ光源１３の直線状の並びと、同じ方向に略Ｖ字形状の微小凹凸溝形状のプリズム１２が伸びている。図７では、そのＶ字形状の微小凹凸の断面形状が並んでいるのがわかる。アクリルシート層の１層で形成されたＶ字形状の微小凹凸のプリズム１２は、熱転写プロセス等により、直接アクリル樹脂層に形状形成される。
　導光板１１は、ＬＥＤ光源１３に近づく方向に導光板１１を厚くするように変化している部分である傾斜部２１を有する。ＬＥＤ光源１３の高さｈに対して、導光板１１の厚みがＬＥＤ光源１３の高さｈ以上になるように、傾斜部２１が形成されている。このことにより、薄い導光板１１に、ＬＥＤ光源１３からの光を効率よく入光させることができる。
　傾斜部２１の厚みが一定状態になったのち、導光板１１の厚みが一定になった領域に、微細三角形状溝のプリズム１２が形成される。
　傾斜部２１の傾斜の長さ（左右方向、Ｗ方向）は、ＬＥＤ光源１３の高さｈの２倍から３倍である。２倍より短くなると、光が漏れる割合が増える。３倍より長くなると薄型であるという導光板の商品価値が下がる。
　また、傾斜部２１は、曲線（球面）でなく直線（平面）であるのがよい。入射された光が均質に、導光板１１の内部へ導かれるように、直線（平面）で反射させることが好ましい。
　導光板厚み０．３ｍｍに対して、光源高さｈが０．８ｍｍの場合、光源からの光の入光効率は４０～５０％であるものが、傾斜部２１の高さを０．８ｍｍにすることによって、光源からの光の入光効率８５～９０％に向上する。
　（実施の形態５）
　本発明の実施の形態４における導光板１１の変形例について、図８、９を用いて説明する。図８は、実施の形態４の導光板１１を用いた照明光学系を示す斜視図である。実施の形態４との違いは、傾斜部２１を、導光板１１の光源に近づくにしたがい、プリズム１２の形成された面方向に、導光板１１の厚みを厚くするように変化している部分である。その他の条件は実施の形態４と同じである。傾斜部２１の形状は、実施の形態４と同様である。
　図９は、導光板１１のＡ－Ｂライン断面のＬＥＤ光源１３付近の部分断面図である。図７に対応する図である。実施の形態４と同様の効果を有し、実施の形態４の効果より、さらに、導光板１１を表面から見た場合に平面性があり、その表面にテレビなどの部材を設置しやすい。
　（実施の形態６）
　本発明の実施の形態６における導光板１１について、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の１実施例の導光板１１を用いた照明光学系のＬＥＤ光源１３の付近の部分断面図である。図１０の照明光学系は、ＬＥＤ光源１３と導光板１１からなる。導光板１１は、アクリルシート層１６と、Ｖ字形状溝のプリズム１２が形成されているＵＶ樹脂層１７とからなる。傾斜部２１は、ＵＶ樹脂層１７のＬＥＤ光源１３に近づく方向に導光板１１の厚みを厚くするように変化している部分である。プリズム１２の形状は、実施の形態１、２と同じである。
　傾斜部２１は、その端部が、ＬＥＤ光源１３の高さｈ以上となるように、ＬＥＤ光源１３側に近づくにしたがって厚くする形状となっている。このことにより、薄い導光板１１に、ＬＥＤ光源１３からの光を効率よく入光させることができる。また、傾斜部２１は、Ｖ字形状溝のプリズム１２と同じ面にのみ形成されていることにより、平らなアクリルシート層１６の面にＵＶ樹脂層１７で、入光部の高さを高くするよう形成できるため、１つの特殊な形状のアクリルシートを作製する必要がない。結果、光源からの光の入光効率を高めることが可能となる。ＵＶ光による成形で、傾斜部２１、プリズム１２が精度よく形成できる。傾斜部２１の形状は、実施の形態４と同様である。
　（実施の形態７）
　実施の形態７における導光板１１について、図１１を用いて説明する。図１１は、実施の形態７の導光板１１を用いた照明光学系の斜視図である。実施の形態３（図５）の変形例である。違いは、導光板１１の第２ＵＶ樹脂層１７Ｂに、光源に近づく方向に導光厚を厚くするように変化している部分である傾斜部２１をもつことである。
　傾斜部２１の部分によって、ＬＥＤ光源１３の高さｈに対して、アクリルシート層１６と第２ＵＶ樹脂層１７Ｂと第１ＵＶ樹脂層１７Ａとからなる高さの和がＬＥＤ光源１３の高さｈ以上に高くなるようにしている。導光板１１の厚みが光源側に近づくにしたがって厚くなる傾斜部２１を、プリズム１２を形成する面側のみに形成する。
　このことにより、導光板１１に、ＬＥＤ光源１３からの光を効率よく入光させることができる。また、プリズム１２と同じ面に形成されていることにより、平らなアクリルシート層１６の面にＵＶ樹脂層で、入光部の高さを高くするよう形成できるため、特殊な形状のアクリルシート層１６を用いることなく、光源からの光の入光効率を高めることが可能となる。他の条件は、実施の形態１と同じである。
　なお、この傾斜部２１の導光板１１の長さ方向（左右方向）の長さは、高さｈの２倍から３倍程度である。２倍を下回ると、光が漏れを割合が大きい。傾斜部２１の形状は、実施の形態４と同様である。
　以上のように本発明によれば、薄い導光板１１に、微細Ｖ字形状溝の深さを導光厚の５％以下に制限した微細プリズム形状をピッチ可変領域と溝深さ可変領域と、それを組み合わせた変数により、より薄い、大面積の導光板１１の面に均一発光するパターンが形成可能となる。
　また、このような微細Ｖ字形状、反射溝の高さを低く、かつ、人の目のムラと認識されないピッチと深さの変化量で形成することが可能になることにより、超薄型液晶ＴＶ用のバックライトとしても用いることができる。
　本発明のパターンは、プリズム１２の変化量も小さく浅いため、ＵＶ樹脂を用いた製造プロセス、熱転写を用いたプロセスにおいても、薄い層での転写が可能であり、より薄い導光板１１が可能となる。
　また、薄いシート状であることから、弾性域内で自由に曲がることも可能である。本発明の導光板１１の超薄型、軽量、曲がる特性を活かした、あらゆる照明器具、映像用バックライトの超薄型、軽量化と新規デザインが実現可能となる。
　実施の形態１～８は、適時組み合わせることができる。
　各種照明装置、映像用のバックライト等に用いることができる。
　１１　　導光板
　１２　　プリズム
　１３　　ＬＥＤ光源
　１６　　アクリルシート層
　１７　　ＵＶ樹脂層
　１７Ａ　第１ＵＶ樹脂層
　１７Ｂ　第２ＵＶ樹脂層
　２１　　傾斜部
　２２　　反射プリズム面
　２３　　光出射面
　２４　　微小山型パターン
　ＰＡ　第１領域
　ＴＡ　第２領域

Claims (11)

  1. 光が入射される側面と、
    前記光が、反射される複数の溝を有する底面と、
    前記光が放出される上面と、を含む導光板であり、
    前記底面は、前記溝のピッチが変化する第１領域と、前記溝の深さが変化する第２領域とを有することを特徴とする導光板。
  2. 前記光が入射される側に、前記第１領域が配置され、前記第１領域に隣接し、前記導光板の内部側に前記第２領域が配置される請求項１記載の導光板。
  3. 前記光が入射される両側面に、前記第１領域が２つ配置され、前記２つの第１領域間の前記導光板の内部側に前記第２領域が１つ配置される請求項１記載の導光板。
  4. 前記溝のピッチが変化する第１領域では、前記溝の深さが一定であり、
    前記溝の深さが変化する第２領域では、前記溝のピッチが一定である請求項１記載の導光板。
  5. 前記導光板のすべての前記溝のピッチは８００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の導光板。
  6. 前記導光板の厚みＤと、前記溝の最大深さＴｍａｘとの比率が下記式であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の導光板。
    　　　　　　　　Ｔｍａｘ／Ｄ≦０．０５
  7. 前記溝のピッチが変化する第１領域と、前記深さが変化する第２領域との間の溝深さの差ΔＴが以下である請求項１から４のいずれか１項に記載の導光板。
    　　　　　　ΔＴ＜０．６μｍ
  8. 前記導光板が、
    前記底面側に位置する前記溝を有するＵＶ樹脂層と、
    前記上面側に位置するシート樹脂層と、からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の導光板。
  9. 前記導光板が、
    前記上面側に位置するプリズム形状を有する第１ＵＶ樹脂層と
    前記底面側に位置する前記溝を有する第２ＵＶ樹脂層と、
    前記第１ＵＶ樹脂層と前記第２ＵＶ樹脂層との間に位置するＵＶ樹脂層でない樹脂層とからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の導光板。
  10. 前記導光板の光が入射される側面の厚みが、前記側面に近づくにしたがい、増している請求項１～４のいずれか１項に記載の導光板。
  11. 前記導光板の前記底面側の厚みのみが増している請求項１０に記載の導光板。
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