WO2014076914A1 - 光源装置 - Google Patents

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WO2014076914A1
WO2014076914A1 PCT/JP2013/006587 JP2013006587W WO2014076914A1 WO 2014076914 A1 WO2014076914 A1 WO 2014076914A1 JP 2013006587 W JP2013006587 W JP 2013006587W WO 2014076914 A1 WO2014076914 A1 WO 2014076914A1
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light
prism
angle
guide plate
light guide
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PCT/JP2013/006587
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栄成 菊池
雄介 日下
藤田　勝
喜彦 金山
省郎 持田
伊藤　正弥
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パナソニック株式会社
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    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0058—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
    • G02B6/0061—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide to provide homogeneous light output intensity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
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    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0051—Diffusing sheet or layer

Definitions

  • the present invention relates to a light guide plate used for a liquid crystal panel and an edge light type backlight for illumination.
  • the backlight unit mainly includes a light source and a light guide plate that guides light emitted from the light source to emit light.
  • backlight units are classified into direct type and edge light type depending on the position of the light source.
  • direct type a large number of light sources such as cold cathode tubes and LEDs (Light Emitting Diodes) are provided directly under the liquid crystal panel, and light incident from the light sources is diffused through a plurality of optical sheets to display a liquid crystal display. Irradiate the instrument panel.
  • edge light system a light guide plate is used, a light source is provided at a side end, and light incident from the light source is diffused by the light guide plate and irradiated to the liquid crystal display panel through a plurality of optical sheets.
  • FIG. 11 shows an example of an edge light type optical module unit employing LEDs.
  • a diffusion sheet 12 is disposed above the light guide plate 13, and the diffusion sheet 12 diffuses light emitted from the light guide plate 13 widely.
  • a first prism sheet 20 is disposed above the diffusion sheet 12
  • a second prism sheet 21 is disposed above the first prism sheet 20
  • an optical sheet 22 is disposed above the second prism sheet 21.
  • the brightness is increased by condensing the light in the viewing direction.
  • a reflection sheet 17 is disposed below the light guide plate 13, and light leaked downward from the light guide plate 13 is returned to the light guide plate 13 to make effective use of the light again.
  • FIG. 12 shows a configuration of a conventional light guide plate 13 described in Patent Document 1.
  • a light source composed of a light guide plate 13 and LEDs 16 that are light generation units disposed at both ends of the light guide plate 13, and the plurality of light guides that guide the light from the light source to the liquid crystal cell.
  • the composite sheet group 18 is mainly configured.
  • a plurality of prisms 14 a to 14 c are formed on the reflecting prism surface (lower surface) of the light guide plate 13 at a predetermined interval.
  • the cross-sectional shapes of the plurality of prisms 14a to 14c formed on the reflecting prism surface are determined in consideration of the light path of the direct light from the LED 16 and the reflected light reflected from the LED 16 on the light exit surface. That is, when the light from the LED 16 is emitted to the composite sheet group 18, the light 25 is directed directly from the LED 16 toward the reflecting prism surface (lower surface), and is emitted from the LED 16 and once reflected at the light emitting surface and then toward the reflecting prism surface. There are two lights, light 26. In order to efficiently guide light to the composite sheet group 18, it is necessary to determine the cross-sectional shape of the prism in consideration of these two optical paths.
  • the cross-sectional shape of the substantially central prism 14a is an isosceles triangle having a tip angle (T °) of 100 ° and an inclination angle (a1) of 40 °.
  • the depth of the prism 14a is D1.
  • the cross-sectional shape of the prism 14b at a position 1/4 from the end of the light guide plate 13 is a triangle having a tip angle (T °) of 100 ° and an inclination angle (a2) of 34.8 °.
  • the depth of the prism 14b is D2.
  • the cross-sectional shape of the prism 14c at the end of the light guide plate 13 is a triangle having a tip angle (T °) of 100 ° and an inclination angle (a3) of 24.05 °.
  • the depth of the prism 14c is D3.
  • the tip angles T of the prisms 14a to 14c are constant for all the prisms
  • the inclination angles of the prisms 14a to 14c are set to increase from the side closer to the LED 16 toward the center
  • the prism depth is set to the LED 16. It is set to deepen from the near side to the center.
  • the plurality of prisms 14a to 14c formed on the reflecting prism surface of the light guide plate 13 have a cross-sectional shape in consideration of the optical path of the direct light from the LED 16 and the reflected light reflected from the LED 16 on the light exit surface. Have each.
  • the viewing angle characteristics are obtained because the tip angle T of the prism is one type.
  • the deming characteristic is an area light emission characteristic.
  • the black part in the screen does not emit light and the bright part is lit. This is a characteristic for improving the contrast ratio.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problem.
  • Light is incident from an incident surface, and a plurality of prisms formed on the reflecting prism surface are reflected directly from the LED 16 and reflected light from the LED 16 on the light emitting surface.
  • the cross-sectional shape is a substantially V-shaped groove, and the substantially V-shaped groove has two or more types of cross-sectional shapes, ensuring viewing angle characteristics and suppressing luminance unevenness.
  • a light guide plate 13 that increases luminance and improves deming performance.
  • an incident surface on which light emitted from a light source is incident an exit surface that emits light incident from the incident surface, and a surface facing the exit surface, and light incident from the incident surface
  • a propagation reflecting surface that propagates and reflects the light toward the exit surface the propagation reflecting surface having a substantially V-shaped groove, and the substantially V-shaped groove having two or more types of cross-sectional shapes.
  • a light plate is used.
  • the light guide plate of the present invention is a light guide plate that ensures viewing angle characteristics, has high front luminance, and has improved deming performance.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light guide plate for explaining a basic embodiment.
  • FIG. 2A is a luminance characteristic diagram of the light guide plate in the first exemplary embodiment.
  • FIG. 2B is a luminance angle characteristic diagram of the light guide plate in the first exemplary embodiment.
  • FIG. 2C is a prism height diagram of the light guide plate in the first exemplary embodiment.
  • FIG. 2D is an illuminance distribution diagram of the light guide plate in the first embodiment.
  • FIG. 2E is a view angle characteristic diagram of the light guide plate in the first exemplary embodiment.
  • FIG. 3A is a luminance characteristic diagram of the light guide plate in the second exemplary embodiment.
  • FIG. 3B is a luminance angle characteristic diagram of the light guide plate in the second exemplary embodiment.
  • FIG. 3A is a luminance characteristic diagram of the light guide plate in the second exemplary embodiment.
  • FIG. 3B is a luminance angle characteristic diagram of the light guide plate in the second exemplary embodiment.
  • FIG. 3C is a prism height diagram of the light guide plate in the second exemplary embodiment.
  • FIG. 3D is an illuminance distribution diagram of the light guide plate in the second embodiment.
  • FIG. 3E is a view angle characteristic diagram of the light guide plate in the second exemplary embodiment.
  • FIG. 4A is a luminance characteristic diagram of the light guide plate in the third exemplary embodiment.
  • FIG. 4B is a luminance angle characteristic diagram of the light guide plate in the third exemplary embodiment.
  • FIG. 4C is a prism height diagram of the light guide plate in the third exemplary embodiment.
  • FIG. 4D is an illuminance distribution diagram of the light guide plate in the third embodiment.
  • FIG. 4E is a view angle characteristic diagram of the light guide plate in the third exemplary embodiment.
  • FIG. 4A is a luminance characteristic diagram of the light guide plate in the third exemplary embodiment.
  • FIG. 4B is a luminance angle characteristic diagram of the light guide plate in the third exemplary embodiment.
  • FIG. 4C
  • FIG. 5A is an angle explanatory diagram of light emitted from the light guide plate.
  • FIG. 5B is a prism angle definition diagram applied to the propagation reflection surface of the light guide plate.
  • FIG. 5C is a schematic optical path diagram showing a change in prism angle ⁇ applied to the propagation reflection surface of the light guide plate.
  • FIG. 5D is a schematic optical path diagram according to change in prism angle ⁇ applied to the propagation reflection surface of the light guide plate in the present invention.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a prism shape according to the embodiment.
  • FIG. 6B is a relative luminous intensity diagram in the light emission direction when the prism angle in the embodiment is changed.
  • FIG. 7A is a view angle characteristic diagram when prism angles are combined in the embodiment.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating the prism shape according to the embodiment.
  • FIG. 8A is an optical path diagram in the first prism of the embodiment.
  • FIG. 8B is an optical path diagram of the first prism in the embodiment.
  • FIG. 8C is an optical path diagram in the first prism in the embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating a prism shape in the embodiment.
  • FIG. 9B is a diagram illustrating a prism shape in the embodiment.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view of the light guide plate in the embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating a change in the width of the prism in the light guide plate according to the embodiment.
  • FIG. 11 is an example of an edge light type optical module unit employing a conventional LED.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a light guide plate according to a conventional example.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic cross section of a light guide plate 13 according to the embodiment, and includes an LED 16, a light guide plate 13, a reflection sheet 17, a diffusion sheet 12, and an optical sheet 22.
  • the LED 16 is a light source such as a point light source, and as shown in FIG. 1, a plurality of LEDs 16 are provided side by side in the vicinity of two side surfaces on the short side of the light guide plate 13.
  • the light guide plate 13 is made of a transparent resin (for example, acrylic resin, polycarbonate) or the like, and the first groove is provided on the reflective surface side (lower surface) of the light guide plate 13 to reflect light upward.
  • the first prism 31 constituting the second prism 32 and the second prism 32 constituting the second groove are alternately provided.
  • the first prism 31 and the second prism 32 are arranged by separating two types of prisms having different shapes, and one set of two prisms is repeatedly installed.
  • the interval between the first prism 31 and the second prism 32 is an arrangement formed by repeating a regular arrangement with an equal pitch.
  • the reflection sheet 17 has a function of inputting light emitted from the light guide plate 13 to the light guide plate 13 again in order to effectively use the light leaked from the light guide plate 13.
  • the diffusion sheet 12 has a function of diffusing light emitted from the upper surface of the light guide plate 13.
  • an optical sheet 22 is provided above the diffusion sheet 12 in order to further increase the brightness.
  • a prism sheet is required, but in this method, two types of prisms are not required for the light guide plate 13.
  • the light emitted from the LED 16 has a characteristic that mainly increases the front luminance in the first prism 31, and a characteristic that mainly increases the viewing angle in the second prism 32. It is possible to achieve the contradictory characteristics of improving the performance.
  • the angle ⁇ of the first prism 31 mainly contributes to improving the front luminance, and the angle ⁇ mainly contributes to improving the deming characteristics.
  • the angle ⁇ of the second prism 32 mainly contributes to the control of the viewing angle characteristic, and the angle ⁇ contributes to the control of the viewing angle characteristic.
  • the front luminance can be increased.
  • the angle ⁇ of the second prism 32 is further within the range of 60 ° ⁇ ⁇ 72 °, the viewing angle characteristic can be expanded.
  • the angle may be changed depending on the location.
  • a plurality of types of prisms may be used.
  • the sum of the slope angles of the first prism 31 ( ⁇ + ⁇ ) and the sum of the slope angles of the second prism 32 ( ⁇ + ⁇ ) are each set to an angle larger than 90 °, thereby improving the deming property and improving the locality. Brightness unevenness can be reduced.
  • Example 1-3 The above angle range will be described in Example 1-3 below.
  • the angle range will be described in the following Example 1-3.
  • the basic configuration of this embodiment is a configuration in which the LEDs 16 are arranged on both sides of the light guide plate 13, the same effect can be obtained even if only one end of the LEDs 16 is arranged.
  • the interval between the first prism 31 and the second prism 32 applied to the reflecting surface side of the light guide plate 13 may be changed depending on the location.
  • a groove substantially perpendicular to the direction of the prism groove on the lower surface may be disposed on the upper surface of the light guide plate 13.
  • Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2A to 2E.
  • the angles of the first prism 31 and the second prism 32 in FIG. 1 are as follows: angle ⁇ : 42 °, angle ⁇ : 62 °, angle ⁇ : 68 °, angle ⁇ : The light guide plate 13 is 48 °, and the first prism 31 and the second prism 32 are repeated.
  • 2A to 2E are optical simulation results of the light guide plate 13 in this case.
  • FIG. 2A shows a luminance characteristic diagram, where the horizontal axis represents the length of the light guide plate 13 in the longitudinal direction, and the vertical axis represents the luminance.
  • FIG. 2A shows a luminance distribution in which both LEDs 16 emit light. Demming characteristics were also measured by causing the LED 16 on one side of the light guide plate 13 to emit light.
  • the conventional demming data is data of deming characteristics for the conventional light guide plate 13 of FIG.
  • the deming characteristic represents contrast (sharpness of light), and it is preferable that the luminance difference near the center is large (the inclination is large).
  • FIG. 2B is a luminance angle characteristic diagram.
  • the horizontal axis represents the length of the light guide plate 13 in the longitudinal direction, and the vertical axis represents the luminance. Even if the viewing angle (15 °, 30 °, 45 °) changes, the characteristics are almost the same, and even at an angle of 45 °, uniform and good angle characteristics are shown.
  • the angle is an angle formed with a vertical line standing on the surface of the light guide plate 13.
  • FIG. 2C is a prism height diagram of the light guide plate 13.
  • the horizontal axis represents the length of the light guide plate 13 in the longitudinal direction, and the vertical axis represents the prism height.
  • the height dimensions of the first prism 31 and the second prism 32 are shown. In the first embodiment, the prism height is sequentially changed.
  • FIG. 2D is an illuminance distribution diagram, where the horizontal axis represents the length of the light guide plate 13 in the longitudinal direction, and the vertical axis represents the illuminance. Similar to the front luminance characteristic, it is uniform in the longitudinal direction, that is, exhibits good characteristics over the entire screen. Demming characteristics in which only one side of the LED 16 is lit are also good.
  • FIG. 2E is a view angle characteristic diagram, in which the horizontal axis is an angle with respect to a perpendicular standing perpendicular to the surface of the light guide plate 13, and the vertical axis is relative intensity (luminance).
  • the characteristics in the horizontal direction and the vertical direction are substantially equivalent, and are gathered at a central angle as compared with the conventional characteristics, so that the front luminance is brighter and the visibility is better.
  • the angles of the first prism 31 and the second prism 32 are ⁇ : 52 °, ⁇ : 52 °, ⁇ : 72 °, and ⁇ : 32, respectively.
  • the light guide plate 13 includes a first prism 31 and a second prism 32 that are repeated.
  • FIGS. 3A to 3E are optical simulation results of the prism shape.
  • the vertical and horizontal axes in the figure are the same as those in FIGS. 2A to 2E.
  • FIG. 3A is a luminance characteristic diagram, in which the horizontal axis represents the length of the light guide plate 13 in the longitudinal direction, and the vertical axis represents the luminance.
  • the luminance uniformity on the entire surface is good, and the deming property is also good with respect to the conventional deming characteristics.
  • FIG. 3B is a luminance angle characteristic diagram, showing almost the same characteristics even when the viewing angle is changed, and showing uniform and good angle characteristics even at an angle of 45 °.
  • FIG. 3C is a prism height diagram of the light guide plate 13, showing the height dimensions of the first prism 31 and the second prism 32, and the prism height changes sequentially.
  • FIG. 3D is an illuminance distribution diagram, which shows a uniform characteristic in the longitudinal direction as well as a luminance characteristic, that is, a good characteristic on the entire screen.
  • FIG. 3E is a view angle characteristic diagram, and the horizontal and vertical characteristics have almost the same characteristics and are better than the conventional characteristics.
  • FIG. 3 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 4A to 4E.
  • the angles of the first prism 31 and the second prism 32 are ⁇ : 52 °, ⁇ : 52 °, ⁇ : 75 °, and ⁇ : 27 °, respectively.
  • the light guide plate 13 includes a first prism 31 and a second prism 32 that are repeated.
  • FIGS. 4A to 4E show optical simulation results with the prism shape in this case.
  • the vertical and horizontal axes in the figure are the same as those in FIGS. 2A to 2E.
  • FIG. 4A is a luminance characteristic diagram, where the horizontal axis represents the length of the light guide plate 13 in the longitudinal direction, and the vertical axis represents the luminance.
  • the luminance uniformity on the entire surface is good, and the deming property is also good with respect to the conventional deming characteristics.
  • FIG. 4B is a luminance angle characteristic diagram, showing almost the same characteristics even when the viewing angle is changed, and showing uniform and good angle characteristics even at an angle of 45 °.
  • FIG. 4C is a prism height diagram showing the height dimensions of the first prism 31 and the second prism 32, and the prism height changes sequentially.
  • the prism height is changed according to the ⁇ , ⁇ , ⁇ , and ⁇ angles.
  • the inner part is set higher so that the incident light is evenly received by each prism.
  • FIG. 4D is an illuminance distribution diagram of the light guide plate 13 and shows a uniform characteristic in the longitudinal direction, that is, a good characteristic on the entire screen, similarly to the luminance characteristic.
  • FIG. 4E is a view angle characteristic diagram of the light guide plate 13, and the characteristics in the horizontal direction and the vertical direction have substantially the same characteristics and are better than the conventional characteristics in FIG. 4E.
  • the prism height is changed depending on the position.
  • the prism height is increased as it goes inward and inward. It has a parabolic curve.
  • the depths of the first groove and the second groove become deeper as they go from the incident surface to the center of the light guide plate.
  • the change in depth is a parabola.
  • the angle ⁇ of the first prism 31 is in the range of 42 ° ⁇ ⁇ ⁇ 52 °
  • the angle ⁇ of the second prism 32 is 68 ° ⁇ ⁇ ⁇ 75 °.
  • the sum of slope angles ( ⁇ + ⁇ ) of the first prism 31 and the sum of slope angles ( ⁇ + ⁇ ) of the second prism 32 are angles of 104 ° and 102 °, respectively.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining an emission angle of light emitted from the light guide plate 13. As shown in FIG. 5A, the emission angle defines the angle of light emitted from the light guide plate 13 as an opening angle from the emission surface.
  • FIG. 5B is a definition diagram of the prism angle ⁇ imparted to the propagation reflection surface of the light guide plate 13.
  • 5C and 5D show examples of schematic optical path diagrams according to changes in the prism angle ⁇ applied to the propagation reflecting surface of the light guide plate 13. The path of light is indicated by arrows.
  • FIG. 5C shows the case where the prism angle ⁇ is 42 ° to 60 °.
  • the prism angle ⁇ is 42 ° to 60 °.
  • most of the light can be emitted in the vicinity of the 90 ° direction, and the front luminance can be improved.
  • the viewing angle becomes narrow.
  • the prism angle ⁇ is 60 °
  • the maximum brightness is 100
  • the spread angle at which the brightness is half is 35 °. It will be about.
  • the spread angle indicates the spread indicated by hatching in FIGS. 5C and 5D.
  • the prism angle ⁇ is 60 ° to 72 °, it is possible to emit a large amount of light in a direction of 90 ° or less, that is, in the incident surface direction, so that the viewing angle is widened. be able to.
  • the prism angle ⁇ is 72 °, when the maximum brightness is 100, the spread angle at which the brightness is half is about 70 °.
  • FIG. 6A is a definition diagram of the prism angle ⁇ imparted to the propagation reflecting surface of the light guide plate 13.
  • the prism shape is defined as an isosceles triangle and the base angle is defined as the prism angle ⁇ , and the following is verified. did.
  • FIG. 6B the emission direction of the light from the light guide plate 13 is shown at an emission angle of 0 ° to 180 ° from the LED 16 side shown in FIG. 5A.
  • An example of the distribution of relative luminous intensity obtained by optical analysis by changing the prism angle ⁇ is shown.
  • the prism angle ⁇ when the prism angle ⁇ is in the range of 42 ° to 60 °, a large amount of light can be emitted in the vicinity of the emission angle of 90 ° (in the direction of improving the front luminance), and there are no multiple peaks and valleys of relative luminous intensity. It can also be seen that the prism angle near 50 ° can emit light most in the front direction. For the above reasons, 42 ° ⁇ prism angle ⁇ ⁇ 60 ° is preferable as a range for increasing the front luminance.
  • ⁇ Prism angle ⁇ prism that emits light in a direction smaller than 90 degrees
  • the range of the angle ⁇ (FIG. 1) will be described.
  • FIG. 6B when the prism angle ⁇ is larger than 60 °, the light spreads in the direction of the incident surface, and the light is dispersed by increasing the relative luminous intensity in the region where the emission angle is small. You can take the light.
  • viewing angle characteristics are obtained by using a cross-sectional shape having a prism in which the first prism angle ⁇ is 42 ° ⁇ ⁇ 60 ° and the second prism angle ⁇ is 60 ° ⁇ ⁇ 72 ° in a balanced manner.
  • the front luminance can be improved and the deming characteristics can be satisfied.
  • FIG. 7A An example is shown in FIG. 7A.
  • the prism angle ⁇ is 42 ° only (isosceles triangle), 60 ° (isosceles triangle) only, and two types of 42 ° and 60 ° are used (two base angles). , Not relative isosceles triangles).
  • the divergence angle B which is half the brightness, is 77 ° when the angle that gives the maximum luminous intensity is 100.
  • the spread angle A is 35 °. That is, one type of prism shape cannot satisfy viewing angle characteristics, front luminance, and deming properties.
  • viewing angle characteristics, front luminance, and deming characteristics can be satisfied in the range of 42 ° ⁇ angle ⁇ ⁇ 60 ° and 60 ° ⁇ angle ⁇ ⁇ 72 °.
  • the viewing angle characteristic, the front luminance, and the deming characteristic can be satisfied in the range of 42 ° ⁇ angle ⁇ ⁇ 60 ° and 60 ° ⁇ angle ⁇ ⁇ 72 °. it can. As a result, ⁇ ⁇ and ⁇ > ⁇ .
  • the first prism and the second prism may be interchanged as long as they exist alternately.
  • ⁇ and ⁇ are interchanged, and ⁇ and ⁇ are interchanged.
  • light can be reflected uniformly.
  • FIGS. 8A to 8C show examples of optical paths of prisms.
  • a prism that can extract light by total reflection (for example, light ray A in the figure), depending on the slope of the prism applied to the light guide plate 13, but a part of the light is not totally reflected. Some of them pass through to the reflection sheet 17 side (for example, the light ray B in the figure). Then, the light reflected by the reflection sheet 17 reenters the slope 50 and the slope 51 having the angles ⁇ and ⁇ .
  • the incident angle 10 increases, so that the component reflected by the inclined surface 51 increases, and the optical path (F1) indicated by the broken line in FIG.
  • the amount of light re-entering the inclined surface 50 increases.
  • the amount of light propagating to the side opposite to the incident surface is reduced, so that the deming property is improved.
  • ⁇ From physical and luminance viewpoints> 9A and 9B show the shape of the prism.
  • the prism width W1 when the prism width W1 is set, if the apex angle ⁇ is large (the angle ⁇ + the angle ⁇ is smaller than 90 °), the prism has a low height (for example, h1 in FIG. 9A) and receives light. The amount is reduced.
  • the prism pitch p is wide (coarse)
  • the amount of light extracted by one prism increases, and local brightness unevenness due to the presence or absence of the prism is likely to occur.
  • the apex angle ⁇ is an acute angle, and the angle ⁇ + the angle ⁇ is preferably larger than 90 °.
  • the prism cross-sectional shape to be formed has a substantially V shape, and it is desirable that the angle ⁇ and the angle ⁇ are smaller than 90 degrees from the viewpoint of production.
  • the upper limit may be changed as appropriate in consideration of the relationship with the thickness of the light guide plate, the balance of luminance distribution, and productivity. The same is true for angle ⁇ + angle ⁇ .
  • the sum of the slope angles ( ⁇ + ⁇ ) and the sum ( ⁇ + ⁇ ) is larger than 90 °, and ⁇ ⁇ ⁇ 90 ° and ⁇ ⁇ ⁇ 90 °.
  • FIG. 10A shows a cross-sectional view of the light guide plate 13. For simplicity, the number of prisms is reduced. LEDs 16 are installed on both end faces of the light guide plate 13.
  • the unit 52 composed of the first prism 31 and the second prism 32 is repeated.
  • the widths T1 and T2 and the heights H1 and H2 are different depending on the location.
  • Each of the first prism 31 and the second prism 32 has a similar shape.
  • FIG. 10B shows the relationship between the distance x from the end of the light guide plate 13 and the widths T1 and T2.
  • f1 (x) is a function of the width T1
  • f2 (x) is a function of the width T2.
  • f1 (x) ⁇ f2 (x). The width increases as you go to the center.
  • the height is not described, it is a similar function, so that the height is similarly increased at the center.
  • the change is not discontinuous, but changes smoothly. It increases monotonously, changes slowly at the peak, and decreases monotonously.
  • the distance between the first prism 31 and the second prism 32 (shortest distance between the prisms) is such that at least if the first prism 31 and the second prism 32 overlap, the effect of light reflection by the slope is reduced. must not.
  • the interval is narrow, there are problems in the manufacturing process and light interference between the prisms. Therefore, it is preferable to set the interval at least half the minimum depth of the prism.
  • the interval between the first prism 31 and the second prism 32 is widened, the number of prisms as a whole decreases, light reflection decreases, brightness decreases, and unevenness is likely to occur.
  • the prism height should not exceed 10% of the thickness of the light guide plate 13 in order to ensure the passage of light. Preferably it does not exceed 5%.

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Abstract

導光板（１３）と光源とを含む光源装置であり、導光板（１３）は、光源から出射された光が入射する入射面と、入射面から入射した光を出射する出射面と、出射面に対向する面であるとともに、入射面から入射した光を出射面に向けて伝播反射させる伝播反射面と、を有し、伝播反射面は、略Ｖ字形溝を有し、略Ｖ字形溝は、２種類以上の溝を有する光源装置。

Description

光源装置
　本発明は、液晶パネルや照明用のエッジライト式バックライトに用いられる導光板に関する。
　液晶表示装置は、一般的に、自発光装置ではないためバックライトのような別途の光源が必要である。バックライトユニットは、主に、光源と光源から出射された光を導光して面発光させる導光板（Ｌｉｇｈｔ　Ｇｕｉｄｅ　Ｐｌａｔｅ）とにより構成される。
　一般的に、バックライトユニットは、光源の位置によって直下型方式とエッジライト方式などに分類される。直下型方式によれば、液晶パネルの直下に多数の光源、例えば冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）が設けられ、光源から入射した光を、複数の光学シートを介して拡散させ、液晶表示装置パネルに照射する。エッジライト方式によれば、導光板を用いるものであり、側端に光源が設けられ光源から入射した光を導光板にて拡散させ、複数の光学シートを介して液晶表示パネルに照射する。
　図１１は、ＬＥＤを採用したエッジライト方式の光学モジュールユニットの一例を示す。
　図１１に示すように、導光板１３の側面部には、点光源などの光源であるＬＥＤ１６が複数個配置されている。また、導光板１３の上方には、拡散シート１２が配置されており、拡散シート１２は、導光板１３から出射された光を広く拡散させる。
　さらに、拡散シート１２の上方には第１プリズムシート２０が配置され、第１プリズムシート２０の上方には第２プリズムシート２１が配置され、第２プリズムシート２１の上方には光学シート２２が配置されており、それぞれ光を視認方向に集光させることにより高輝度化を図っている。さらに、導光板１３の下方には、反射シート１７が配置されており導光板１３から下方に漏れた光を導光板１３に再度戻し光を有効に利用させている。
　図１２は、特許文献１に記載された従来の導光板１３の構成を示すものである。図１２を簡単に説明すると、導光板１３と、導光板１３の両端部に配置された光生成部であるＬＥＤ１６とから構成される光源と、この光源からの光を液晶セルに導く上記複数の複合シート群１８と、から主に構成されている。導光板１３の反射プリズム面（下面）には、所定の間隔をおいて複数のプリズム１４ａ～１４ｃが形成されている。
　反射プリズム面に形成される複数のプリズム１４ａ～１４ｃの断面形状は、ＬＥＤ１６からの直接光およびＬＥＤ１６から光出射面で反射した反射光の光路を考慮して決定される。すなわち、ＬＥＤ１６からの光が複合シート群１８に出射される場合、ＬＥＤ１６から直接、反射プリズム面（下面）に向う光２５と、ＬＥＤ１６から出て一度光出射面で反射した後に反射プリズム面に向う光２６との２つの光がある。複合シート群１８に効率良く光を導くためには、この２つの光路を考慮してプリズムの断面形状を決定する必要がある。
　略中央部のプリズム１４ａの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ１）が４０°の二等辺三角形である。このプリズム１４ａの深さはＤ１である。
　導光板１３の端部から１／４の位置のプリズム１４ｂの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ２）が３４．８°の三角形である。このプリズム１４ｂの深さはＤ２である。
　導光板１３の端部のプリズム１４ｃの断面形状は、先端角（Ｔ°）が１００°であり、傾斜角（ａ３）が２４．０５°の三角形である。また、このプリズム１４ｃの深さは、Ｄ３である。
　すなわち、プリズム１４ａ～１４ｃの先端角Ｔをすべてのプリズムで一定とし、プリズム１４ａ～１４ｃの傾斜角をＬＥＤ１６に近い方から中央に向かって大きくするように設定し、またプリズムの深さをＬＥＤ１６に近い方から中央に向かって深くするように設定されている。
　特許文献１の構成では、導光板１３の反射プリズム面に形成された複数のプリズム１４ａ～１４ｃが、ＬＥＤ１６からの直接光およびＬＥＤ１６から光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状をそれぞれ有する。
　そのため、ＬＥＤ１６からの直接光だけでなく、ＬＥＤ１６から光出射面で反射した反射光も導光板１３に光出射面に対してほぼ垂直に出射させることができる。
　その結果、導光板１３から効率良く光を出射することが可能である。しかしながら、視野角特性を確保して角度方向の輝度ムラを抑制し、かつ、デミング特性（エリア発光特性）を向上されるためには、プリズムの先端角度Ｔが１種類のために、視野角特性、輝度ムラ、デミング特性の相反する特性を満足させることができず、やはり価格が高価なプリズムシートを２枚使用する必要があり、ユニットの構成部品点数が増え、組み立てが煩雑になるという課題を有していた。
　ここで、デミング特性とは、エリア発光特性であり、バックライトを複数のエリアに分け、それぞれのエリア発光を独立に制御することで、画面内の黒い部分は発光せず、明るい部分を光らせることでコントラスト比の向上を図る特性のことである。
特開２００４－２００１２８号公報
　本発明の目的は、上記課題を解決するもので、光が入射面から入射し、反射プリズム面に形成された複数のプリズムが、ＬＥＤ１６からの直接光およびＬＥＤ１６から光出射面で反射した反射光の光路を考慮した断面形状を有し、その断面形状は略Ｖ字形溝状であり、略Ｖ字形溝は２種類以上の断面形状をもち、視野角特性の確保と輝度ムラを抑制し、正面輝度の高めデミング性を向上させる導光板１３を提供する。
　上記目的を達成するために、光源から出射された光が入射する入射面と、入射面から入射した光を出射する出射面と、出射面に対向する面であるとともに、入射面から入射した光を出射面に向けて伝播反射させる伝播反射面と、を有する導光板であって、伝播反射面は、略Ｖ字形溝を有し、略Ｖ字形溝は、２種類以上の断面形状を有する導光板を用いる。
　本発明の導光板は、視野角特性の確保と正面輝度が高く、かつ、デミング性が向上した導光板である。
図１は、実施の基本形態を説明する導光板の概略断面図である。 図２Ａは、実施の形態１における導光板の輝度特性図である。 図２Ｂは、実施の形態１における導光板の輝度角度特性図である。 図２Ｃは、実施の形態１における導光板のプリズム高さ図である。 図２Ｄは、実施の形態１における導光板の照度分布図である。 図２Ｅは、実施の形態１における導光板の視野角特性図である。 図３Ａは、実施の形態２における導光板の輝度特性図である。 図３Ｂは、実施の形態２における導光板の輝度角度特性図である。 図３Ｃは、実施の形態２における導光板のプリズム高さ図である。 図３Ｄは、実施の形態２における導光板の照度分布図である。 図３Ｅは、実施の形態２における導光板の視野角特性図である。 図４Ａは、実施の形態３における導光板の輝度特性図である。 図４Ｂは、実施の形態３における導光板の輝度角度特性図である。 図４Ｃは、実施の形態３における導光板のプリズム高さ図である。 図４Ｄは、実施の形態３における導光板の照度分布図である。 図４Ｅは、実施の形態３における導光板の視野角特性図である。 図５Ａは、導光板からの出射される光の角度説明図である。 図５Ｂは、導光板の伝播反射面に付与するプリズム角度定義図である。 図５Ｃは、導光板の伝播反射面に付与するプリズム角度θの変化による概略光路図である。 図５Ｄは、本発明での導光板の伝播反射面に付与するプリズム角度θの変化による概略光路図である。 図６Ａは、実施の形態のプリズム形状を説明する図である。 図６Ｂは、実施の形態でのプリズム角度を変化させた時の光の出射方向の相対光度図である。 図７Ａは、実施の形態でのプリズム角度組み合わせ時の視野角特性図であ　る。 図７Ｂは、実施の形態のプリズム形状を説明する図である。 図８Ａは、実施の形態の第１プリズムにおける光路図である。 図８Ｂは、実施の形態での第１プリズムにおける光路図である。 図８Ｃは、実施の形態での第１プリズムにおける光路図である。 図９Ａは、実施の形態でのプリズム形状を説明する図である。 図９Ｂは、実施の形態でのプリズム形状を説明する図である。 図１０Ａは、実施の形態での導光板の断面図である。 図１０Ｂは、実施の形態のプリズムの幅の導光板内での変化を示す図である。 図１１は、従来のＬＥＤを採用したエッジライト方式の光学モジュールユニットの一例図である。 図１２は、従来例にかかる導光板の断面図である。
　以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　実施形態の導光板１３の基本構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施形態の導光板１３の概略断面を示す図であり、ＬＥＤ１６と導光板１３と反射シート１７と拡散シート１２と光学シート２２とを備えている。
　ＬＥＤ１６は点状光源などの光源であり、図１に示すように、導光板１３の短辺側２箇所の側面近傍にそれぞれ複数個並べて設けられている。
　導光板１３は、透明樹脂（例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート）等を材料として形成されており、導光板１３の反射面側（下面）には上方に光を反射させるために、第１溝を構成する第１プリズム３１と、第２溝を構成する第２プリズム３２が交互に設けられている。
　第１プリズム３１と第２プリズム３２は、形状の異なる２種類のプリズムを分離した配置となっており、２つで１組であり、繰り返して設置されている。第１プリズム３１と第２プリズム３２との間隔は、等ピッチの規則的な配列を繰り返してなる配置としている。
　反射シート１７は、導光板１３から漏れた光を有効に利用するために、導光板１３から出てきた光を再度、導光板１３に入力させる機能を持っている。
　拡散シート１２は、導光板１３の上面から出射される光を、拡散させる機能を持っている。また、さらに高輝度化を図るために拡散シート１２の上方に、光学シート２２が設けられている。従来例では、プリズムシートが必要であったが、この方式では、導光板１３に２種類のプリズムは不要である。
　ＬＥＤ１６から出射した光を、第１プリズム３１では主として正面輝度を高める特性、第２プリズム３２は主として視野角を広げる特性を持たせ、その組み合わせによって視野角を広げることと正面輝度を高め、かつデミング性を向上するという背反する特性を両立させることが可能となる。
　さらに、第１プリズム３１の角度αは、主として正面輝度向上に、角度βは主としてデミング特性向上に寄与している。第２プリズム３２の角度γは、主として視野角特性の制御に、角度Δは視野角特性の制御に寄与している。
　そして、第１プリズム３１の角度αが、４２°＜α＜６０°の範囲内の場合、正面輝度を高くすることができる。第２プリズム３２の角度γが、さらに６０°＜γ＜７２°の範囲内の場合、視野角特性を拡大することができる。
　４２°＜α＜６０°、６０°＜γ＜７２°の範囲なら、場所により角度を変化させてもよい。この角度条件内なら、複数の種類のプリズムを用いてもよい。
　さらに、第１プリズム３１の斜面角度の総和（α＋β）、および、第２プリズム３２の斜面角度の総和（γ＋Δ）を、それぞれ９０°よりも大きな角度にすることにより、デミング性の向上および局所的な輝度ムラを低減することができる。
　なお、上記角度範囲は以下の実施例１－３で説明する。上記角度範囲は以下の実施例１－３のところで説明する。
　また、本実施の基本構成は、ＬＥＤ１６を導光板１３の両側に配置した構成としているが、ＬＥＤ１６のどちらか一端のみの配置にしても同様の効果を得ることができる。
　また、導光板１３の反射面側に付与される第１プリズム３１と第２プリズム３２の間隔は、場所により変化させてもよい。導光板１３の上方面には下面のプリズム溝の方向と略直交する溝が配置されていてもよい。
　（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１について、図１、図２Ａ～図２Ｅを参照しながら説明する。
　実施の形態１の導光板１３では、図１で、第１プリズム３１と第２プリズム３２の角度は、それぞれ、角度α：４２°、角度β：６２°、角度γ：６８°、角度Δ：４８°であり、第１プリズム３１と第２プリズム３２を繰り返した導光板１３である。
　図２Ａ～図２Ｅは、この場合の導光板１３の光学シミュレーション結果である。
　図２Ａは、輝度特性図を示すものであり、横軸は導光板１３の長手方向の長さ、縦軸は輝度を表す。そして図２ＡにはＬＥＤ１６の両方を発光させた輝度分布を示している。導光板１３の片側のＬＥＤ１６を発光させてデミング特性も測定した。
　図２Ａに示すように、全面発光時の輝度均一性がよく、従来よりデミング特性が良好であることが分かる。なお、従来のデミングのデータは、図１１の従来の導光板１３に対するデミング特性のデータである。ここで、デミング特性は、コントラスト（光の切れ味）を表すもので、中央部付近の輝度差が大きい方がよい（傾きが大きい方がよい）。
　図２Ｂは、輝度角度特性図である。横軸は導光板１３の長手方向長さ、縦軸は輝度を表す。見る角度（１５°、３０°、４５°）が変わってもほぼ同等な特性を示し、角度４５°でも均一で良好な角度特性を示している。ここで、角度とは導光板１３表面に立てた垂線とのなす角度である。
　図２Ｃは、導光板１３のプリズム高さ図である。横軸は導光板１３の長手方向長さ、縦軸はプリズム高さを表す。第１プリズム３１と第２プリズム３２の高さ寸法を示し、実施の形態１では、プリズム高さを順次変化させている。
　図２Ｄは、照度分布図であり、横軸は導光板１３の長手方向長さ、縦軸は照度を表す。正面輝度特性と同様に長手方向で均一、すなわち全画面で良好な特性を示している。ＬＥＤ１６の片側のみ点灯した、デミング特性もよい。
　図２Ｅは、視野角特性図であり、横軸は、導光板１３の面に垂直に立てた垂線に対する角度であり、縦軸は、相対強度（輝度）である。水平方向と垂直方向の特性は、ほぼ同等の特性を持っており、かつ、従来の特性より中心角度に集まっていることから、正面輝度がより明るく視認性がよい。
　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２について、図１、図３Ａ～図３Ｅを参照しながら説明する。
　実施の形態２の導光板１３では、図１で、第１プリズム３１と第２プリズム３２の角度は、それぞれ、α：５２°、β：５２°、γ：７２°、Δ：３２であり、第１プリズム３１と第２プリズム３２を繰り返した導光板１３である。そして第１プリズム３１と第２プリズム３２を繰り返した導光板１３である。
　図３Ａ～図３Ｅは、そのプリズム形状での光学シミュレーション結果である。図の縦軸、横軸は、図２Ａ～図２Ｅと同じである。
　図３Ａは、輝度特性図であり、横軸は導光板１３の長手方向長さ、縦軸は輝度を表す。全面の輝度均一性がよく、従来のデミング特性に対してもデミング性が良好である。
　図３Ｂは、輝度角度特性図であり、見る角度が変わってもほぼ同等な特性を示し、角度４５°でも均一で良好な角度特性を示している。
　図３Ｃは、導光板１３のプリズム高さ図であり、第１プリズム３１と第２プリズム３２の高さ寸法を示し、プリズム高さは順次変化している。
　図３Ｄは、照度分布図であり、輝度特性と同様に長手方向で均一、すなわち全画面で良好な特性を示している。
　図３Ｅは、視野角特性図であり、水平方向と垂直方向の特性は、ほぼ同等の特性を持っており、従来の特性より良好である。
　（実施の形態３）
　本発明の実施の形態３について、図１、図４Ａ～図４Ｅを参照しながら説明する。実施の形態３の導光板１３では、図１で、第１プリズム３１と第２プリズム３２の角度は、それぞれ、α：５２°、β：５２°、γ：７５°、Δ：２７°であり、第１プリズム３１と第２プリズム３２を繰り返した導光板１３である。そして第１プリズム３１と第２プリズム３２を繰り返した導光板１３である。
　図４Ａ～図４Ｅは、この場合のプリズム形状での光学シミュレーション結果である。図の縦軸、横軸は、図２Ａ～図２Ｅと同じである。
　図４Ａは、輝度特性図であり、横軸は導光板１３の長手方向長さ、縦軸は輝度を表す。全面の輝度均一性がよく、従来のデミング特性に対してもデミング性が良好である。
　図４Ｂは、輝度角度特性図であり、見る角度が変わってもほぼ同等な特性を示し、角度４５°でも均一で良好な角度特性を示している。
　図４Ｃは、プリズム高さ図であり、第１プリズム３１と第２プリズム３２の高さ寸法を示し、プリズム高さは順次変化している。なお、図２Ｃ、図３Ｃ、図４Ｃでは、α、β、γ、Δ角度に応じて、そのプリズム高さを変えている。入射した光をそれぞれのプリズムで均等に受けるように、内部ほど高く設定している。
　図４Ｄは、導光板１３の照度分布図であり、輝度特性と同様に長手方向で均一、すなわち全画面で良好な特性を示している。
　図４Ｅは、導光板１３の視野角特性図であり、水平方向と垂直方向の特性は、ほぼ同等の特性を持っており、かつ図４Ｅの従来の特性より良好である。
　図２Ｃ、図３Ｃ、図４Ｃでは、位置によりプリズム高さを変化させている。これは、それぞれの角度に応じて、輝度分布を均一にするため、内部、内側へ行くしたがい、プリズム高さを高くしている。放物線のようなカーブとなっている。第１溝と第２溝の深さが、入射面から導光板の中央に行くにしたがい深くなっている。入射面からの距離を横軸、第１，２溝の深さを縦軸とした場合、深さの変化が放物線である。
　実施の形態１から３について、まとめると次の表１のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果では、上記に示したように、第１プリズム３１の角度αが、４２°≦α≦５２°の範囲、第２プリズム３２の角度γが、６８°≦γ≦７５°である。第１プリズム３１の斜面角度の総和（α＋β）および第２プリズム３２の斜面角度の総和（γ＋Δ）は、それぞれ１０４°、１０２°以上の角度である。
　さらに、角度の範囲について、図５Ａ～図５Ｄおよび図９Ａと図９Ｂを用いて詳細に説明する。
　＜模式的に説明＞
　図５Ａは、導光板１３からの出射される光の出射角度を説明する図である。図５Ａに示すように、出射角度は、導光板１３から出射された光の角度を出射面からの開き角度で定義している。
　図５Ｂは、導光板１３の伝播反射面に付与するプリズム角度θの定義図である。図５Ｃ、図５Ｄは、導光板１３の伝播反射面に付与するプリズム角度θの変化による概略光路図の一例を示す。光の進路を矢印で示す。
　図５Ｃは、プリズム角度θが、４２°から６０°の場合である。この場合、９０°方向付近に光の多くを出射させることが可能となり、正面輝度を向上させることができる。しかしながら、光が出射角度９０°付近に集中するため、視野角は狭くなり、例えば、プリズム角度θが６０°の場合、最大の明るさ１００とした時に、半分の明るさとなる広がり角度は３５°程度となる。広がり角度は、図５Ｃ、図５Ｄでは斜線で示した広がりを示す。
　一方、図５Ｄに示すように、プリズム角度θが６０°から７２°の場合、９０°以下の方向、すなわち、入射面方向に光の多くを出射させることが可能となるため、視野角を広げることができる。例えば、プリズム角度θが、７２°の場合、最大の明るさ１００とした時に、半分の明るさとなる広がり角度は７０°程度となる。
　以上のことから上記の角度範囲を有する２種類以上のプリズムを有する断面形状をバランスよく用いることよって、視野角特性、正面輝度、デミング性を満足させることができる。つまり、９０度方向への光を発するプリズムと、９０度より小さい方向へ光を発するプリズムの２つを交互に有するのがよい。
　＜シミュレーションでの説明＞
　図６Ａ、図６Ｂを用いて、さらに詳細に説明する。図６Ａは導光板１３の伝播反射面に付与するプリズム角度θの定義図であり、この場合プリズム形状を二等辺三角形、底辺の角度をプリズム角度θと定義して、変化させて、以下を検証した。
　図６Ｂでは、導光板１３からの光の出射方向を図５Ａに示したＬＥＤ１６側から出射角度０°～１８０°で示す。プリズム角度θを変化させて光学解析した相対光度の分布の一例を示す。
　＜プリズム角度θ、９０度方向へ光を発するプリズム、図５Ｃに対応を検討＞
　最初に、角度α（図１）の範囲について説明する。図６Ｂに示すように、プリズム角度θが４２°より小さな角度では、出射角度９０°付近の相対光度の低下がある。また、相対光度の山谷が複数存在するため、発光面の視認方向を変えていくと、明るく見える角度と暗く見える角度が存在することとなり、視認性が悪くなる。
　一方、プリズム角度θが４２°～６０°の範囲では、出射角度９０°付近（正面輝度向上方向）に多くの光を出射できること、また、相対光度の山谷は複数存在していないことがわかる。その中でもプリズム角度５０°近傍が最も正面方向に光を出射させることができることもわかる。以上の理由から正面輝度を高める範囲として４２°＜プリズム角度θ＜６０°がよい。
　＜プリズム角度θ、９０度より小さい方向へ光を発するプリズム、図５Ｄに対応を検討＞
　次に、角度γ（図１）の範囲について説明する。図６Ｂに示すように、プリズム角度θが、６０°より大きくなると入射面方向へ光が広がり、出射角度の小さい領域の相対光度が高くなることで光が分散するために、視野角を広げる方向へ光をもっていくことができる。
　さらに、プリズム角度７２°までは、入射面方向の光が広がり、視野角が広がる方向へ光をもっていくことができることがわかる。以上の理由から視野角を広げる角度範囲として、６０°＜プリズム角度θ＜７２°がよい。ただし、これらの領域では、出射角度９０°付近の相対光度の低下がある。
　以上のことから、第１プリズム角度αが４２°＜α＜６０°、かつ、第２プリズム角度γが６０°＜γ＜７２°のプリズムを有する断面形状をバランスよく用いることによって、視野角特性、正面輝度向上、デミング特性を満足させることができる。
　図７Ａにその一例を示す。図７Ａでは、プリズム角度θが、４２°のみのもの（二等辺三角形）、６０°（二等辺三角形）のみのもの、そして４２°と６０°の２種類使用した場合（底辺の角が２種類、二等辺三角形でない）の相対光度変化を示している。
　図７Ａに示すように、プリズム角度θが４２°の場合、最大光度となる角度を１００とした時に、半分の明るさとなる広がり角Ｂは７７°となった。
　プリズム角度が６０°の場合、広がり角Ａは３５°となる。すなわち、１種類のプリズム形状では、視野角特性、正面輝度、デミング性を満足することができない。
　そこで、それらの角度を組み合わせる（４２°と６０°の２種類使用）と、半分の明るさとなる広がり角Ｃを９０まで拡大させ、かつ、正面輝度を高めることが可能となる。
　以上の結果から、４２°＜角度α＜６０°かつ６０°＜角度γ＜７２°の範囲において、視野角特性、正面輝度、デミング特性を満足させることができる。
　同様に、光が逆方向から来る場合も同様であり、４２°＜角度Δ＜６０°かつ６０°＜角度β＜７２°の範囲において、視野角特性、正面輝度、デミング特性を満足させることができる。結果、α＜β、γ＞Δとなる。
　図７Ｂに示すが、第１プリズムと第２プリズムとは、入れ替わってもよく、交互に存在すればよい。この場合、αとγが入れ替わり、βとΔが入れ替わる。交互に存在することで、均質に光を反射できる。
　ここで、４２°＜角度β＜６０°、６０°＜角度Δ＜７２°とならない理由を以下に示すが、頂角φの角度のためである。
　＜総和（角度α＋角度β）と、総和（角度γ＋角度Δ）とが９０°よりも大きい角度がよいことについて＞
　次に、総和（角度α＋角度β）と、総和（角度γ＋角度Δ）とが９０°よりも大きい角度がよいこと、また、角度α＜角度β＜９０°がよい理由について説明する。
　図８Ａ～Ｃにプリズムの光路図の一例を示す。図８Ａに示すように、導光板１３に付与されるプリズムの斜面によって、全反射で光を取り出せるもの（例えば同図光線Ａ）もあるが、一部の光は全反射せずに、プリズム斜面を通って反射シート１７側へ抜けるもの（例えば同図光線Ｂ）もある。そして反射シート１７で反射された光は角度α、角度βで構成される斜面５０および斜面５１に再入射する。
　＜図８Ｂ、頂角φが９０度より大きい場合＞
　反射シート１７で反射した光が、斜面５０に再入射する場合（例えば同図光線Ｃ）、光の多くは入光面側方向へ伝播するため、デミング性は良くなる。
　一方、反射シート１７で反射した光が、斜面５１に再入射する場合（例えば同図光線Ｄ）、入射角１０が鋭角になるため、同図に示すように光は進みやすく、反入射面側へ光が伝播しやすくなるため、デミング性は悪くなる。
　＜図８Ｃ、頂角φが、９０°未満の角度の場合＞
　反射シート１７で反射した光が斜面５０に再入射する場合（例えば同図光線Ｅ）、光の多くは入光面側方向へ伝播するため、デミング性は良くなる。
　一方、光が斜面５１に再入射する場合（例えば同図光線Ｆ１、Ｆ２）、入射角１０が大きくなるため、斜面５１で反射する成分が増加し、同図の破線で示す光路（Ｆ１）のように斜面５０へ再入射する光の量が増加する。その結果、光の反入射面側へ伝播する光量が減少するため、デミング性がよくなる。
　＜角度α＋角度βが９０°よりも小さい角度である場合＞
　α＋βが９０°よりも小さい角度であると、図８Ｂに示したように、斜面５１への入射角が鋭角になりやすくなるためデミング性が悪くなること、加えて、α＋βが９０°より大きい場合に比べて、以下となる。
　＜物理的、輝度の観点から＞
　図９Ａ、Ｂは、プリズムの形状を示す。図９Ａに示すようにプリズム幅Ｗ１とした場合、頂角φが大きい（角度α＋角度βが９０°よりも小さい）と、プリズムの高さが低くなり（例えば図９Ａのｈ１）、光を受ける量が減る。
　ここで、頂角φを変えずに、輝度を確保するためには、図９Ｂに示すように、プリズム高さｈを高くする必要がある。プリズム高さｈを高くするには、必然的にプリズム幅をｗ１からｗ２へと広くとる必要があるため（図９Ａから図９Ｂへ）、プリズムピッチｐも広くとる必要がある。
　そして、プリズムピッチｐが広く（粗く）なると、１つのプリズムで取り出す光量が増加するため、プリズム有無による局所的な輝度ムラが発生しやすくなる。
　よって、頂角φは鋭角で、角度α＋角度βは、９０°よりも大きい角度がよい。
　＜生産の観点から＞
　また、形成するプリズム断面形状は略Ｖ字形を有しており、生産の観点からも、角度α、角度βは９０度よりも小さいことが望ましい。また、上限は導光板板厚との関係、輝度分布のバランスや生産性を考慮して適宜変化させればよい。角度γ＋角度Δにおいても同様のことが成り立つ。
　以上の理由から、斜面角度の総和（α＋β）および、総和（γ＋Δ）が９０°よりも大きい角度がよく、またα＜β＜９０°、Δ＜γ＜９０°となる。
　＜プリズムの高さと幅＞
　上記実施の形態１から３で、プリズムの角度を説明でした。ここでは、プリズムの幅Ｔと高さＨの関係を説明する。図１０Ａに、導光板１３の断面図を示す。簡素化のため、プリズムの数を少なく表示している。導光板１３の両端面にＬＥＤ１６が設置されている。
　第１プリズム３１と第２プリズム３２とからなるユニット５２の繰り返しである。それぞれ、幅Ｔ１，Ｔ２、高さＨ１、Ｈ２であるが、場所により異なる。各第１プリズム３１、第２プリズム３２は、相似形状である。
　図１０Ｂに、導光板１３の端部からの距離ｘと幅Ｔ１、Ｔ２の関係を示す。ｆ１（ｘ）が幅Ｔ１の関数、ｆ２（ｘ）が幅Ｔ２の関数である。各ｘで、ｆ１（ｘ）＜ｆ２（ｘ）である。中央にいくにしたがい、幅が大きくなる。
　高さは記載していないが、相似形状であるので、高さも同様に中央で高くなる、同様の関数である。中央ほど大きなプリズムであり、より光を反射し外へ放出できる。変化は、不連続でなく、滑らかに変化させる。単調に増加し、ピークで緩やかに変化し、単調に減少する。
　ＬＥＤ１６が導光板１３の片側の場合は、単調に増加（減少）するのみである。
　＜第１プリズム３１と第２プリズム３２の間隔＞（間隔を説明）
　第１プリズム３１と第２プリズム３２の間隔（プリズム間の最短距離）は、少なくとも、第１プリズム３１と第２プリズム３２とが、重なると上記斜面による光の反射の効果が少なくなるので、重なってはいけない。
　間隔が狭くなると、製法上の問題、プリズム間の光の干渉などの問題があるので、プリズムの最小の深さの半分以上の間隔とするのがよい。
　第１プリズム３１と第２プリズム３２との間隔を広くすると、全体として、プリズムの数が減り、光の反射が減り、輝度が落ち、かつ、ムラが発生しやすい。
　なお、プリズム高さは、導光板１３の厚みの１０％を超えてはいけない、光の通過を確保するためである。好ましくは５％を超えないようにする。
　上記角度、間隔の範囲で多くのプリズムを設けるのがよい。
　液晶テレビ、ノートパソコン等のバックライト、照明装置の発光装置に利用できる。
　１０　　入射角
　１２　　拡散シート
　１３　　導光板
　１４ａ，１４ｂ，１４ｃ　　プリズム
　１６　　ＬＥＤ（光源）
　１７　　反射シート
　１８　　複合シート群
　２０　　第１プリズムシート
　２１　　第２プリズムシート
　２２　　光学シート
　２５，２６　　光
　３１　　第１プリズム（第１溝）
　３２　　第２プリズム（第２溝）
　５０，５１　　斜面
　５２　　ユニット
　φ　　頂角

Claims (7)

  1. 光源と、導光板と、を含む光源装置であり、
    前記導光板は、
    光源から出射された光が入射する入射面と、
    前記入射面から入射した光を出射する出射面と、
    前記出射面に対向する面であるとともに、前記入射面から入射した光を前記出射面に向けて伝播反射させる伝播反射面と、を含み、
    前記伝播反射面は、Ｖ字形溝を有し、前記Ｖ字形溝は、２種類の断面形状の繰り返しにより構成され、
    前記２種類のＶ字形溝は、前記入射面の側から、第１溝と第２溝とが交互に並び、
    前記第１溝と前記伝播反射面とのなす角度を前記入射面の側からα、β、
    前記第２溝と前記伝播反射面とのなす角度を前記入射面の側からγ、Δとすると、
    前記αが４２度から６０度未満の範囲内であり、前記γが６０度から７２度未満の範囲内であり、
    前記Δが４２度から６０度未満の範囲内であり、前記βが６０度から７２度未満の範囲内である、光源装置。
  2. 前記導光板の片端のみに前記入射面が位置し、
    前記第１溝と前記第２溝の深さが、前記入射面から前記導光板のもう一方の片端に行くにしたがい深くなっている請求項１に記載の光源装置。
  3. 前記導光板の両端に前記入射面が位置し、
    前記第１溝と前記第２溝の深さが、前記入射面から前記導光板の中央に行くにしたがい深くなっている請求項１に記載の光源装置。
  4. 前記入射面からの距離を横軸、前記第１，２溝の深さを縦軸とした場合、前記深さの変化が放物線である請求項３に記載の光源装置。
  5. 前記第２溝の放物線が、前記第１溝の放物線より、前記縦軸の上方にある請求項４に記載の光源装置。
  6. 前記導光板の前記出射面に、光を拡散させる拡散シートが１種類のみと、前記光を集光させる光学シートが１種類のみが設けられた請求項１～５のいずれか１項に記載の光源装置。
  7. 前記出射面には、プリズムシートを設けない請求項６に記載の光源装置。
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