JP2012013756A - Optical deflection element and surface light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノートパソコン、モニター、テレビ等において表示部として使用される液晶表示装置等を構成するエッジライト方式の面光源装置およびそれに使用される光偏向素子に関するものである。 The present invention relates to an edge light type surface light source device that constitutes a liquid crystal display device and the like used as a display unit in a notebook computer, a monitor, a television, and the like, and an optical deflection element used therefor.
近年、カラー液晶表示装置は、携帯用ノートパソコンやパソコン等のモニターとして、あるいは液晶テレビ等の表示部として、種々の分野で広く使用されている。また、情報処理量の増大化、ニーズの多様化、マルチメディア対応等に伴って、液晶表示装置の大画面化、高精細化が盛んに進められている。 In recent years, color liquid crystal display devices have been widely used in various fields as monitors for portable notebook computers and personal computers, or as display units for liquid crystal televisions. In addition, with the increase in the amount of information processing, diversification of needs, compatibility with multimedia, and the like, liquid crystal display devices have been increased in screen size and definition.
液晶表示装置は、基本的にバックライト部と液晶表示素子部とから構成されている。バックライト部としては、液晶表示素子部の直下に光源を配置した直下方式のものや導光体の側端面に対向するように光源を配置したエッジライト方式のものがあり、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式のものが多用されている。 The liquid crystal display device basically includes a backlight unit and a liquid crystal display element unit. As the backlight unit, there are a direct type with a light source arranged directly under the liquid crystal display element unit and an edge light type with a light source arranged so as to face the side end face of the light guide. From the viewpoint of making it easier, an edge light type is widely used.
近年、消費電力の低減の観点から、エッジライト方式のバックライト部として、一次光源から発せられる光量を有効に利用するために、画面から出射する光束の広がり角度をできるだけ小さくして所要の角度範囲に集中して光を出射させるものが利用されている。例えば、特許第4210053号公報(特許文献1)に開示されている光偏向素子を用いることで高輝度な面光源装置を実現できる。 In recent years, from the viewpoint of reducing power consumption, in order to effectively use the amount of light emitted from the primary light source as an edge light type backlight unit, the spread angle of the light beam emitted from the screen is made as small as possible and the required angle range Those that emit light in a concentrated manner are used. For example, a high-luminance surface light source device can be realized by using an optical deflection element disclosed in Japanese Patent No. 4210053 (Patent Document 1).
一方、モニターやテレビなどにおいては、光があまりに狭い角度範囲に集中してしまうと特定の角度範囲でしか見ることができなくなる。このため視野角を確保しつつ輝度も適度に保つ必要がある。 On the other hand, in a monitor, a television, or the like, if the light is concentrated in a narrow angle range, it can be viewed only in a specific angle range. For this reason, it is necessary to keep the luminance moderate while securing the viewing angle.
ところで、モニターやテレビでは、光量確保のため、導光体の両側端面に隣接して一次光源を配置することがある。この場合、面光源装置ひいては液晶表示装置から効率よく光を出射するためには、光偏向素子はプリズム列において左右対称性を有するものが好ましい。 By the way, in a monitor or a television, a primary light source may be arranged adjacent to both end faces of the light guide to secure a light quantity. In this case, in order to efficiently emit light from the surface light source device and thus the liquid crystal display device, it is preferable that the light deflection element has left-right symmetry in the prism row.
これに関して、特許文献1に記載されている光偏向素子では、各プリズム列の1対のプリズム面を左右対称な凸曲面からなるものとしている。 In this regard, in the optical deflection element described in Patent Document 1, a pair of prism surfaces of each prism row is formed of symmetrical convex curved surfaces.
しかしながら、この場合には、光偏向素子のプリズム列形成面をプラスチック成形により転写賦形するための型部材のプリズム列形状転写面を形成するための切削ダイヤモンドバイトの製作が難しく、ひいては光偏向素子及びそれを用いた面光源装置の製造が容易でないという問題点がある。 However, in this case, it is difficult to manufacture a cutting diamond tool for forming the prism row shape transfer surface of the mold member for transferring and shaping the prism row forming surface of the light deflection element by plastic molding. And there exists a problem that manufacture of a surface light source device using the same is not easy.
そこで、本発明の目的は、導光体の両側端面に隣接して一次光源を配置する面光源装置において用いられ製造が容易化された光偏向素子、及びそれを用いた面光源装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a light deflection element that is used in a surface light source device in which a primary light source is disposed adjacent to both end faces of a light guide and is easily manufactured, and a surface light source device using the same. There is.
すなわち、本発明の光偏向素子は、
光が入射する入光面とその反対側に位置し入射した光を出射する出光面とを有しており、前記入光面には複数のプリズム列が互いに略並列に配列されている光偏向素子であって、
前記複数のプリズム列は、互いに隣接する1対のプリズム列によりプリズム列単位を構成しており、
前記プリズム列単位は、非対称な2つのプリズム面から構成される第1のプリズム列と、非対称な2つのプリズム面から構成される第2のプリズム列とからなり、前記プリズム列の延在方向と直交する断面の形状において、前記第2のプリズム列の2つのプリズム面は前記第1のプリズム列の2つのプリズム面と略対称に配置されている、
ことを特徴とする。
That is, the optical deflection element of the present invention is
A light deflection surface having a light incident surface on which light is incident and a light exit surface that emits incident light that is located on the opposite side, and a plurality of prism rows are arranged substantially in parallel on the light incident surface An element,
The plurality of prism rows constitute a prism row unit by a pair of adjacent prism rows,
The prism array unit is composed of a first prism array composed of two asymmetric prism surfaces and a second prism array composed of two asymmetric prism surfaces, and the extending direction of the prism array In the cross-sectional shape orthogonal to each other, the two prism surfaces of the second prism row are arranged substantially symmetrically with the two prism surfaces of the first prism row.
It is characterized by that.
本発明の一態様においては、前記第1のプリズム列は、前記プリズム列の延在方向と直交する断面において、前記プリズム列の頂点及び2つの谷部を結んだ直線により形成される三角形が略二等辺三角形であり、前記プリズム列の頂点を挟む2つの等辺のなす頂角が60〜80度である。本発明の一態様においては、前記第1のプリズム列の一方のプリズム面は、前記プリズム列の延在方向と直交する断面において、少なくとも一部が凸曲線形状をなしており、前記プリズム列の頂点及び当該プリズム面の谷部を結んだ直線からの最大距離dと前記プリズム列の配列ピッチPとの比d/Pが0.004〜0.05である。本発明の一態様においては、前記第1のプリズム列の一方のプリズム面の前記凸曲線形状は円弧形状であり、該円弧形状の曲率半径rと前記プリズム列の配列ピッチPとの比r/Pが2〜50である。本発明の一態様においては、前記第1のプリズム列の他方のプリズム面は平面からなる。 In one aspect of the present invention, the first prism row is substantially a triangle formed by a straight line connecting the apex of the prism row and two valleys in a cross section orthogonal to the extending direction of the prism row. It is an isosceles triangle, and the apex angle formed by two equilateral sides sandwiching the apex of the prism row is 60 to 80 degrees. In one aspect of the present invention, at least a part of one prism surface of the first prism array has a convex curve shape in a cross section orthogonal to the extending direction of the prism array, The ratio d / P between the maximum distance d from the straight line connecting the apex and the valley of the prism surface and the arrangement pitch P of the prism rows is 0.004 to 0.05. In one aspect of the present invention, the convex curve shape of one prism surface of the first prism row is an arc shape, and the ratio r / of the radius of curvature r of the arc shape and the arrangement pitch P of the prism rows is P is 2-50. In one aspect of the present invention, the other prism surface of the first prism row is a flat surface.
また、本発明によれば、
一次光源と、該一次光源から発せられる光が入射する光入射端面および入射した光を導光して出射する光出射面を有する導光体と、該導光体の光出射面に隣接配置された上記の光偏向素子とを含んでなり、
前記一次光源は、前記導光体の互いに対向する2つの側端面からなる2つの光入射端面にそれぞれ対向するように、配置されていることを特徴とする面光源装置、
が提供される。
Moreover, according to the present invention,
A light source having a primary light source, a light incident end surface on which light emitted from the primary light source is incident, a light emitting surface for guiding and emitting the incident light, and a light emitting surface of the light guide are disposed adjacent to each other. And the above optical deflection element,
The surface light source device, wherein the primary light source is disposed so as to face two light incident end faces composed of two side end faces facing each other of the light guide,
Is provided.
本発明の一態様においては、前記光偏向素子は、前記入光面が前記導光体の光出射面に対向するように配置されている。 In one aspect of the present invention, the light deflection element is disposed such that the light incident surface faces the light exit surface of the light guide.
本発明によれば、導光体の両側端面に隣接して一次光源を配置する面光源装置において用いられ製造が容易化された光偏向素子、及びそれを用いた面光源装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light deflection element that is used in a surface light source device in which a primary light source is disposed adjacent to both end surfaces of a light guide and is easily manufactured, and a surface light source device using the same. it can.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明による面光源装置の一つの実施形態を示す模式的斜視図である。図1に示されているように、本発明の面光源装置は、互いに反対側に位置する2つの側端面を光入射端面31とし、これと略直交する一つの表面を光出射面33とする導光体3と、この導光体3の光入射端面31に対向して配置された一次光源1と、導光体3の光出射面33上に配置された光偏向素子4および光拡散素子6と、導光体3の光出射面33と反対の側の裏面34に対向して配置された光反射素子5とから構成される。なお、図面上には現れていないが、図1の左側の光出射面31にも、一次光源1が同様に配置されている。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing one embodiment of a surface light source device according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the surface light source device of the present invention, two side end surfaces located on opposite sides are used as a light
導光体3は、XY面と平行に配置されており、全体として矩形板状をなしている。導光体3は4つの側端面を有しており、そのうちYZ面と平行な1対の側端面をいずれも光入射端面31とする。光入射端面31は一次光源1と対向して配置されており、一次光源1から発せられた光は光入射端面31に入射し導光体3内へと導入される。
The light guide 3 is arranged in parallel with the XY plane and has a rectangular plate shape as a whole. The light guide 3 has four side end faces, and a pair of side end faces parallel to the YZ plane is a light
導光体3の光入射端面31に略直交した2つの主面は、それぞれXY面と略平行に位置しており、いずれか一方の面(図では上面)が光出射面33となる。この光出射面33及びそれと反対の側に位置する裏面34のうちの少なくとも一方の面に粗面からなる指向性光出射機能部や、プリズム列、レンチキュラーレンズ列、V字状溝等の多数のレンズ列を並列形成したレンズ面からなる指向性光出射機能部を付与することによって、光入射端面31に入射した光を導光体3中を導光させながら、光出射面33から光入射端面31および光出射面33の双方に直交する面(XZ面)内の出射光分布において指向性のある光を出射させる。このXZ面内における出射光分布のピーク(Z方向に関して両側に表れる)の方向が光出射面33となす角度をaとすると、この角度aは10〜40度とすることが好ましく、出射光分布の半値全幅は10〜40度とすることが好ましい。
Two main surfaces that are substantially orthogonal to the light
なお、本発明では、上記のような光出射面33またはその裏面34に光出射機能部を形成する代わりにあるいはこれと併用して、導光体内部に光拡散性微粒子を混入分散することで指向性光出射機能を付与したものでもよい。また、導光体3としては、図1に示したような大略平行平板状(即ちXZ断面形状が長方形)のものに限定されるものではなく、少なくとも光入射端面に隣接する部分において光入射端面から離れるに従い次第に厚みが減少するくさび形状のもの、或いは、船型状等の種々のXZ断面形状を持つものが使用できる。
In the present invention, light diffusing fine particles are mixed and dispersed in the light guide instead of or in combination with the
本発明の導光体3は、光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。このような合成樹脂としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチルが80重量%以上であるものが好ましい。導光体3の粗面の表面構造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。更に、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂からなる粗面構造を表面に形成してもよいし、このようなシートを接着、融着等の方法によって別個の透明基材上に接合一体化させてもよい。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能(メタ)アクリル化合物、ビニル化合物、(メタ)アクリル酸エステル類、アリル化合物、(メタ)アクリル酸の金属塩等を使用することができる。 The light guide 3 of the present invention can be composed of a synthetic resin having a high light transmittance. Examples of such synthetic resins include methacrylic resins, acrylic resins, polycarbonate resins, polyester resins, and vinyl chloride resins. In particular, methacrylic resins are optimal because of their high light transmittance, heat resistance, mechanical properties, and molding processability. Such a methacrylic resin is a resin mainly composed of methyl methacrylate, and preferably has a methyl methacrylate content of 80% by weight or more. When the surface structure of the rough surface of the light guide 3 is formed, the transparent synthetic resin plate may be formed by hot pressing using a mold member having a desired surface structure, screen printing, extrusion molding, The shape may be imparted simultaneously with molding by injection molding or the like. The structural surface can also be formed using heat or a photocurable resin. Furthermore, on a transparent substrate such as a polyester film, acrylic resin, polycarbonate resin, vinyl chloride resin, polymethacrylamide resin, or other transparent substrate or rough surface structure made of an active energy ray curable resin. May be formed on the surface, or such a sheet may be bonded and integrated on a separate transparent substrate by a method such as adhesion or fusion. As the active energy ray-curable resin, polyfunctional (meth) acrylic compounds, vinyl compounds, (meth) acrylic acid esters, allyl compounds, (meth) acrylic acid metal salts, and the like can be used.
図2は、光偏向素子4におけるプリズム列の断面形状の説明図である。図2は、図1におけるXZ断面に相当する。光偏向素子4は主表面の一方を入光面40とし他方の面を出光面45とする。入光面40には多数のプリズム列が並列に配列されている。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the cross-sectional shape of the prism row in the light deflection element 4. FIG. 2 corresponds to the XZ section in FIG. One of the main surfaces of the light deflection element 4 is a
図2には、互いに隣接する1対のプリズム列により構成されるプリズム列単位が示されている。プリズム列単位は、非対称な2つのプリズム面43,44から構成される第1のプリズム列と、非対称な2つのプリズム面41,42から構成される第2のプリズム列とからなる。 FIG. 2 shows a prism row unit constituted by a pair of prism rows adjacent to each other. The prism array unit is composed of a first prism array composed of two asymmetric prism surfaces 43 and 44 and a second prism array composed of two asymmetric prism surfaces 41 and 42.
第1のプリズム列の一方のプリズム面43は、プリズム列の延在方向と直交するXZ断面において、少なくとも一部とくに全体が凸曲線形状たとえば円弧形状をなしている。プリズム列の頂点及び当該プリズム面43の谷部を結んだ直線43’から当該プリズム面43までの最大距離はdである。この最大距離dとプリズム列の配列ピッチPとの比d/Pは、好ましくは0.004〜0.05である。また、第1のプリズム列の一方のプリズム面43の円弧形状の曲率半径rとプリズム列の配列ピッチPとの比r/Pは、好ましくは2〜50である。比r/Pは、さらに好ましくは2〜20である。なお、比r/Pは、テレビのように比較的広い視野角が必要な用途には2〜7が適しており、モニターのように多少視野角が狭くても明るいほうが良い用途には7〜20が適している。比d/Pおよび比r/Pのいずれについても、上記の範囲内とすることで光の集光特性を向上させ所望の視野角を得ることが一層容易になる。 One prism surface 43 of the first prism row has at least a part, particularly the whole, a convex curve shape, for example, an arc shape, in the XZ cross section orthogonal to the extending direction of the prism row. The maximum distance from the straight line 43 ′ connecting the apex of the prism row and the valley of the prism surface 43 to the prism surface 43 is d. The ratio d / P between the maximum distance d and the arrangement pitch P of the prism rows is preferably 0.004 to 0.05. The ratio r / P between the arc-shaped curvature radius r of one prism surface 43 of the first prism row and the arrangement pitch P of the prism rows is preferably 2 to 50. The ratio r / P is more preferably 2-20. The ratio r / P is suitably 2 to 7 for applications that require a relatively wide viewing angle such as a television, and 7 to 7 for applications where a brighter light is better even if the viewing angle is somewhat narrow, such as a monitor. 20 is suitable. By setting both the ratio d / P and the ratio r / P within the above range, it becomes easier to improve the light condensing characteristics and obtain a desired viewing angle.
第1のプリズム列の他方のプリズム面44は平面からなる。これによれば、光偏向素子のプリズム列形成面をプラスチック成形により転写賦形するための型部材のプリズム列形状転写面を形成するための切削ダイヤモンドバイトの製作が一層容易になり、ひいては光偏向素子及びそれを用いた面光源装置の製造も一層容易になる。但し、他方のプリズム面44は平面に限定されず、YZ面またはZ方向に関して一方のプリズム面43と非対称な曲面形状を少なくとも一部に有するものであってもよい。なお、プリズム面43,44は、それぞれが平面と曲面との組合せから構成されていても良い。この場合、プリズム面43,44は、プリズム先端部に最も近い面が平面であると切削ダイヤモンドバイトの製作が容易になる。 The other prism surface 44 of the first prism row is a flat surface. According to this, it becomes easier to manufacture a cutting diamond tool for forming a prism array shape transfer surface of a mold member for transferring and shaping the prism array formation surface of the light deflection element by plastic molding. Manufacture of an element and a surface light source device using the element is further facilitated. However, the other prism surface 44 is not limited to a flat surface, and may have a curved surface shape that is asymmetric with respect to the one prism surface 43 with respect to the YZ plane or the Z direction. Each of the prism surfaces 43 and 44 may be composed of a combination of a flat surface and a curved surface. In this case, if the surfaces of the prism surfaces 43 and 44 that are closest to the tip of the prism are flat, it is easy to manufacture a cutting diamond tool.
第1のプリズム列は、プリズム列の延在方向と直交するXZ断面において、プリズム列の頂点及び2つの谷部を結んだ直線により形成される三角形が略二等辺三角形である。プリズム列の頂点を挟む2つの等辺(図2において直線43’及びプリズム面44を示す直線で示される辺)のなす頂角は、60〜80度であるのが好ましい。 In the first prism row, in the XZ section orthogonal to the extending direction of the prism row, a triangle formed by a straight line connecting the apex of the prism row and two valleys is a substantially isosceles triangle. The apex angle formed by two equal sides sandwiching the apex of the prism row (the side indicated by the straight line 43 ′ and the straight line indicating the prism surface 44 in FIG. 2) is preferably 60 to 80 degrees.
プリズム列の延在方向と直交するXZ断面の形状において、第2のプリズム列の2つのプリズム面41,42は、第1のプリズム列の2つのプリズム面43,44と略対称に配置されている、即ち、第2のプリズム列は第1のプリズム列を出光面45の法線方向(Z方向:図2では上下方向)の線を対称線として反転したものに相当し、第1のプリズム列と第2のプリズム列とは左右対称の形状となっている。従って、互いに逆向きに配置された同一形状の2本の切削ダイヤモンドバイト(第1の切削ダイヤモンドバイト及び第2の切削ダイヤモンドバイト)を用いて、第1の切削ダイヤモンドバイトについては第1の向きに移動させながら切削加工し、第2の切削ダイヤモンドバイトについては第1の向きとは反対の第2の向きに移動させながら切削加工することで、型部材のプリズム列形状転写面を容易に形成することができる。 In the shape of the XZ cross section orthogonal to the extending direction of the prism rows, the two prism surfaces 41 and 42 of the second prism row are arranged substantially symmetrically with the two prism surfaces 43 and 44 of the first prism row. In other words, the second prism row corresponds to the first prism row obtained by inverting the line in the normal direction (Z direction: vertical direction in FIG. 2) of the light exit surface 45 as a symmetric line. The row and the second prism row have a symmetrical shape. Therefore, using two cutting diamond tools of the same shape (first cutting diamond tool and second cutting diamond tool) arranged in opposite directions, the first cutting diamond tool is set in the first direction. Cutting is performed while moving, and the second cutting diamond bite is cut while moving in the second direction opposite to the first direction, thereby easily forming the prism row shape transfer surface of the mold member. be able to.
モニターやテレビでは、光量確保のため、導光体の両側端面に隣接して一次光源を配置することがある。この場合、面光源装置ひいては液晶表示装置から効率よく光を出射するためには、光偏向素子は左右どちらから来た光も所定の方向に立ち上げなければならない。このための最も効率の良いプリズム列単位の形状は左右対称性を有する形状であり、本発明では、第1のプリズム列のプリズム面43,44と第2のプリズム列のプリズム面41,42とで左右対称性を具現しており、これにより以下のように製造容易化をもなし得ている。 In a monitor or a television, a primary light source may be disposed adjacent to both end faces of the light guide to secure the amount of light. In this case, in order to efficiently emit light from the surface light source device and thus the liquid crystal display device, the light deflecting element has to rise in a predetermined direction from either the left or right side. The most efficient shape of the prism array unit for this purpose is a shape having left-right symmetry. In the present invention, the prism surfaces 43 and 44 of the first prism array and the prism surfaces 41 and 42 of the second prism array This realizes left-right symmetry, which can facilitate manufacturing as follows.
光偏向素子4は、裏面を粗面化したポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂からなるプリズム構造を表面に賦形し作製することができる。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能(メタ)アクリル化合物、ビニル化合物、(メタ)アクリル酸エステル類、アリル化合物、(メタ)アクリル酸の金属塩等を使用することができる。透明フィルムあるいはシート等の透明基材上にプリズム構造を賦形する場合、金型素材をダイヤモンドバイトで切削し賦形型(成形用型部材)を作製する。所望の視野角特性を得るためにはプリズム列の一部に曲面を含むほうが好ましいが、プリズム列の一部に曲面を含む場合、形状が左右対称であると切削加工用バイトの作製が難しい。また左右対称形状のバイトを作製しようとするとプリズム先端部にフラット部分を設けなければならない場合がある。そこで、図2のように、左右反転した形状の2つのプリズム列を組み合わせてプリズム列単位を構成し、該プリズム列単位内において左右対称形状を実現することで、バイトの作製を容易にし、光利用効率の良い光偏向素子を容易に得ることができる。 The light deflecting element 4 is active on a transparent substrate such as a transparent film or sheet made of polyester resin, acrylic resin, polycarbonate resin, vinyl chloride resin, polymethacrylimide resin, or the like having a roughened back surface. A prism structure made of an energy beam curable resin can be formed on the surface. As the active energy ray-curable resin, polyfunctional (meth) acrylic compounds, vinyl compounds, (meth) acrylic acid esters, allyl compounds, (meth) acrylic acid metal salts, and the like can be used. When a prism structure is formed on a transparent substrate such as a transparent film or sheet, a mold material is cut with a diamond tool to form a forming mold (molding mold member). In order to obtain a desired viewing angle characteristic, it is preferable to include a curved surface in a part of the prism row. However, when a curved surface is included in a part of the prism row, it is difficult to produce a cutting tool if the shape is symmetrical. In addition, in order to produce a symmetrical tool, it may be necessary to provide a flat portion at the tip of the prism. Therefore, as shown in FIG. 2, a prism array unit is configured by combining two prism arrays having a horizontally inverted shape, and a bilaterally symmetrical shape is realized within the prism array unit, thereby facilitating the manufacture of a tool. An optical deflection element with good utilization efficiency can be easily obtained.
一次光源1としては例えばLED光源、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等のような点状光源や蛍光ランプや冷陰極管などのY方向に延在する線状光源を用いることができる。複数の点状光源をY方向に配列してもよい。必要に応じて、一次光源を取り囲むように光源リフレクタを設置しても良い。これは一次光源から出射した光のうち導光体3に入射できない光を導光体に向けて反射させる。材質としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックフィルムを用いることができる。このような光源リフレクタと同様な反射部材を、導光体3の光入射端面とされる側端面31以外の側端面に付することも可能である。 As the primary light source 1, for example, a point light source such as an LED light source, a halogen lamp, or a metal halide lamp, or a linear light source extending in the Y direction such as a fluorescent lamp or a cold cathode tube can be used. A plurality of point light sources may be arranged in the Y direction. If necessary, a light source reflector may be installed so as to surround the primary light source. This reflects light that cannot enter the light guide 3 out of the light emitted from the primary light source toward the light guide. As a material, for example, a plastic film having a metal-deposited reflective layer on the surface can be used. A reflection member similar to such a light source reflector may be attached to a side end face other than the side end face 31 that is the light incident end face of the light guide 3.
光反射素子5は導光体3の光出射面33と反対の側の裏面34に対向して配置される。光反射素子5としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートを用いることができる。本発明においては、光反射素子5として、反射シートに代えて、導光体3の裏面34に金属蒸着等により形成された光反射層等を用いることも可能である。これにより導光体3より漏れた光を再度導光体内に戻してやることが出来、一次光源から発せられる光量を有効に利用することができる。
The light reflecting element 5 is disposed so as to face the
光拡散素子6は、光偏向素子4の出光面側にて光偏向素子4と一体化させてもよいし、光拡散素子6を個別に光偏向素子4の出光面上に載置しても良い。個別に光拡散素子6を載置する場合には、光拡散素子6の光偏向素子4に隣接する側の面即ち入射面には、光偏向素子4とのスティッキングを防止するため、凹凸構造を付与することが好ましい。同様に、光拡散素子6の出射面においても、その上に配置される液晶表示素子との間でのスティッキングを考慮する必要があり、光出射面にも凹凸構造を付与することが好ましい。この凹凸構造は、スティッキング防止の目的のみに付与する場合には、上記特許文献1の明細書の段落[0019]及び[0020]に記載されているISO4287/1−1984による平均傾斜角が、0.7度以上となるような構造とすることが好ましく、さらに好ましくは1度以上であり、より好ましくは1.5度以上である。 The light diffusing element 6 may be integrated with the light deflecting element 4 on the light exiting surface side of the light deflecting element 4, or the light diffusing element 6 may be individually placed on the light exiting surface of the light deflecting element 4. good. When the light diffusing element 6 is individually mounted, the surface adjacent to the light deflecting element 4 of the light diffusing element 6, that is, the incident surface is provided with an uneven structure to prevent sticking with the light deflecting element 4. It is preferable to give. Similarly, it is necessary to consider sticking between the light diffusing element 6 and the liquid crystal display element disposed thereon, and it is preferable to provide a concavo-convex structure on the light emitting surface. When this concavo-convex structure is provided only for the purpose of preventing sticking, the average inclination angle according to ISO4287 / 1-1984 described in paragraphs [0019] and [0020] of the specification of Patent Document 1 is 0. It is preferable to have a structure of 7 degrees or more, more preferably 1 degree or more, and more preferably 1.5 degrees or more.
尚、光拡散素子6を使用しなくても所要の光出射が得られる場合には、光拡散素子6を除去してもよい。 It should be noted that the light diffusing element 6 may be removed if the required light emission can be obtained without using the light diffusing element 6.
以上のような面光源装置の発光面上に、液晶表示素子を配置することにより液晶表示装置が構成される。液晶表示装置は、図1における上方から液晶表示素子を通して観察者により観察される。 A liquid crystal display device is configured by disposing a liquid crystal display element on the light emitting surface of the surface light source device as described above. The liquid crystal display device is observed by an observer through the liquid crystal display element from above in FIG.
以下、実施例及び比較例によって本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
なお、以下の実施例及び比較例において使用した導光体の作製方法および各物性の測定方法を下記に示す。 In addition, the preparation method of the light guide used in the following examples and comparative examples and the measurement method of each physical property are shown below.
[導光体の作製]
鏡面仕上げをした有効面積195mm(X方向寸法)×307mm(Y方向寸法)、厚さ3mmのステンレススチール板を型素材として用い、ガラスビーズ(ポッターズバロティーニ社製J220)を用いて、ステンレススチール板からブラストノズルまでの距離を32cmとして、ブラスト処理を行った。
[Production of light guide]
A stainless steel plate with an effective area of 195 mm (dimension in the X direction) x 307 mm (dimension in the Y direction) and a thickness of 3 mm is used as the mold material, and stainless steel using glass beads (J220 manufactured by Potters Valotini). Blasting was performed with the distance from the plate to the blast nozzle being 32 cm.
一方、鏡面仕上げをした有効面積195mm(X方向寸法)×307mm(Y方向寸法)、厚さ3mmのニッケル−リンメッキ板を型素材として用い、その表面に、レンズ列形成面からなる導光体裏面を転写するための形状転写面を切削加工により形成した。レンズ列形成面のレンズ列は、頂部先端曲率半径135μm、配列ピッチ100μm、アスペクト比10であった。また、レンズ列の延びる方向は、型素材の長辺と垂直の方向(X方向)になるようにした。 On the other hand, a mirror-finished effective area of 195 mm (dimension in the X direction) x 307 mm (dimension in the Y direction) and a 3 mm thick nickel-phosphorus plated plate is used as the mold material, and the back surface of the light guide consisting of the lens array forming surface A shape transfer surface for transferring the film was formed by cutting. The lens array on the lens array forming surface had a top tip radius of curvature of 135 μm, an array pitch of 100 μm, and an aspect ratio of 10. Further, the extending direction of the lens array was set to be a direction (X direction) perpendicular to the long side of the mold material.
上記2つの成型用型部材を用いて、透明アクリル樹脂組成物を射出成形することにより、短辺195mm、長辺307mmの長方形で、厚みが0.8mmと一定で、一方の面(光出射面33)が粗面からなり、他方の面(裏面34)がレンズ列形成面からなる透明アクリル樹脂製の導光体を得た。 A transparent acrylic resin composition is injection-molded by using the above two molding mold members, and has a rectangular shape with a short side of 195 mm and a long side of 307 mm, a constant thickness of 0.8 mm, and one surface (light emitting surface) A light guide made of transparent acrylic resin having a rough surface 33) and a lens array forming surface on the other surface (back surface 34) was obtained.
導光体の厚さ0.8mmの長辺両側端面(光入射端面31)に対向するようにして、該長辺に沿って等間隔で片側54個のLED(豊田合成社製E1S62-YWOS7-07)を配置し、更に光源リフレクタを配置した。また、導光体の裏面34に対向するようにして光反射素子として光散乱反射シート(東レ社製E6SP)を配置した。この導光体の光度分布を下記に示す方法で測定した結果を図3に示す(光度は相対値で示す)。
54 LEDs (E1S62-YWOS7- manufactured by Toyoda Gosei Co., Ltd.) on one side at equal intervals along the long side so as to face both side end surfaces (light incident end surface 31) of the long side having a thickness of 0.8 mm 07) and a light source reflector. Further, a light scattering reflection sheet (E6SP manufactured by Toray Industries, Inc.) was disposed as a light reflecting element so as to face the
[導光体の光度分布の測定]
図1に示される構成から光偏向素子4及び光拡散素子6を除去したものにおいて、一次光源1を点灯させ、導光体3の光出射面33に3mmφのピンホールを有する黒色の紙をピンホールが導光体の中央に位置するように固定した。光出射面33の法線方向即ちZ方向を0°として、XZ面内で+85°〜−85°の範囲内で1°間隔で傾けながら、輝度計で出射光の光度分布を測定した。角度は一方の一次光源1に近い側を正とし、その反対側を負とした。
[Measurement of luminous intensity distribution of light guide]
In the configuration in which the light deflecting element 4 and the light diffusing element 6 are removed from the configuration shown in FIG. 1, the primary light source 1 is turned on, and black paper having a 3 mmφ pinhole is pinned on the
[面光源装置のピーク輝度、ピーク角度及び輝度分布の半値全幅の測定]
図1に示される構成から光拡散素子6を除去したものにおいて、一次光源1を点灯させ、輝度計の視野角度を1度にし、面光源装置の中央に測定位置がくるよう調整した。光偏向素子4の出光面42の法線方向即ちZ方向を0度として、+45°〜−45°の範囲内で1°間隔で傾けながら、輝度計で出射光の輝度分布を測定し、ピーク輝度、ピーク角度(ピーク輝度の得られた角度)及び輝度分布の半値全幅(ピーク輝度値の1/2以上の輝度値の分布の広がり角)を求めた。角度は一方の一次光源1に近い側を正とし、その反対側を負とした。
[Measurement of peak luminance, peak angle and full width at half maximum of luminance distribution of surface light source device]
In the configuration in which the light diffusing element 6 is removed from the configuration shown in FIG. 1, the primary light source 1 is turned on, the viewing angle of the luminance meter is set to 1 degree, and the measurement position is adjusted to be in the center of the surface light source device. The luminance distribution of the emitted light is measured with a luminance meter while tilting at an interval of 1 ° within a range of + 45 ° to −45 °, with the normal direction of the light exit surface 42 of the light deflecting element 4, that is, the Z direction being 0 degree, The luminance, the peak angle (the angle at which the peak luminance was obtained), and the full width at half maximum of the luminance distribution (the spread angle of the distribution of luminance values greater than or equal to 1/2 the peak luminance value) were determined. Regarding the angle, the side closer to the primary light source 1 was positive, and the opposite side was negative.
実施例1:
図1及び2の実施形態に属する面光源装置(但し、光拡散素子6の除去されたもの)を、以下のようにして作製した。
Example 1:
A surface light source device (however, the light diffusing element 6 was removed) belonging to the embodiment of FIGS. 1 and 2 was produced as follows.
先ず、図3に示される出射光光度分布(光度は相対値で示す)をもつ導光体3を作製した。この導光体の光出射面33上に、屈折率1.506のアクリル系紫外線硬化性樹脂を用いて作製した光偏向素子4を載置した。光偏向素子4は、入光面に多数のプリズム列が形成されたプリズムシートであり、各プリズム列単位において、第1のプリズム列の一方のプリズム面44の断面形状が出光面法線方向(Z方向)とのなす角度が30.14度の平面であり第1のプリズム列の他方のプリズム面43の断面形状が曲率半径r=165μmの円弧であり、プリズム列の配列ピッチPが50μmであった。第2のプリズム列は、出光面法線方向(Z方向)に関して第1のプリズム列を左右反転させた形状であった。このプリズムシートを、そのプリズム列形成面からなる入光面40が導光体3の光出射面33に向くように載置した。このとき、比d/Pは0.038であり、比r/Pは3.3であった。更に、一次光源1を2つの光入射端面31のそれぞれの面に配置し、光反射素子5を配置して、面光源装置を得た。
First, the light guide 3 having the emitted light luminous intensity distribution (luminous intensity is shown as a relative value) shown in FIG. 3 was produced. On the
この面光源装置の出射光輝度分布を測定し、後述の比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、輝度分布の半値全幅を得、その結果を表1に示した。 The emission light luminance distribution of this surface light source device was measured, and the peak luminance ratio, the peak angle, and the full width at half maximum of the luminance distribution with reference to Comparative Example 1 described later were obtained. The results are shown in Table 1.
比較例1:
各プリズム列を1対の対称プリズム面からなるものとし、このプリズム面の断面形状を曲率半径r=165μmの曲面にした以外は、実施例1と同様にして面光源装置を得た。
Comparative Example 1:
A surface light source device was obtained in the same manner as in Example 1 except that each prism row was composed of a pair of symmetrical prism surfaces, and the cross-sectional shape of this prism surface was a curved surface with a curvature radius r = 165 μm.
この面光源装置の出射光輝度分布を測定し、ピーク輝度を1.000とし、ピーク角度、輝度分布の半値全幅を得、その結果を表1に示した。 The emission light luminance distribution of this surface light source device was measured, the peak luminance was set to 1.000, the peak angle and the full width at half maximum of the luminance distribution were obtained, and the results are shown in Table 1.
1 一次光源
3 導光体
4 光偏向素子
5 光反射素子
6 光拡散素子
31 光入射端面
33 光出射面
34 裏面
40 入光面
41〜44 プリズム面
43’ 直線
45 出光面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Primary light source 3 Light guide 4 Light deflection element 5 Light reflection element 6
33
Claims (7)
前記複数のプリズム列は、互いに隣接する1対のプリズム列によりプリズム列単位を構成しており、
前記プリズム列単位は、非対称な2つのプリズム面から構成される第1のプリズム列と、非対称な2つのプリズム面から構成される第2のプリズム列とからなり、前記プリズム列の延在方向と直交する断面の形状において、前記第2のプリズム列の2つのプリズム面は前記第1のプリズム列の2つのプリズム面と略対称に配置されている、
ことを特徴とする光偏向素子。 A light deflection surface having a light incident surface on which light is incident and a light exit surface that emits incident light that is located on the opposite side, and a plurality of prism rows are arranged substantially in parallel on the light incident surface An element,
The plurality of prism rows constitute a prism row unit by a pair of adjacent prism rows,
The prism array unit is composed of a first prism array composed of two asymmetric prism surfaces and a second prism array composed of two asymmetric prism surfaces, and the extending direction of the prism array In the cross-sectional shape orthogonal to each other, the two prism surfaces of the second prism row are arranged substantially symmetrically with the two prism surfaces of the first prism row.
An optical deflection element characterized by that.
前記一次光源は、前記導光体の互いに対向する2つの側端面からなる2つの光入射端面にそれぞれ対向するように、配置されていることを特徴とする面光源装置。 A light source having a primary light source, a light incident end surface on which light emitted from the primary light source is incident, a light emitting surface for guiding and emitting the incident light, and a light emitting surface of the light guide are disposed adjacent to each other. The optical deflection element according to any one of claims 1 to 5,
The surface light source device, wherein the primary light source is disposed so as to face two light incident end faces composed of two side end faces facing each other of the light guide.
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