JP2004111383A - Light guide plate and backlight device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源から出射された光を導く導光板と、この導光板を備えて液晶表示素子などを背面から照射するバックライト装置に関する。 The present invention relates to a light guide plate for guiding light emitted from a light source, and a backlight device including the light guide plate and illuminating a liquid crystal display element or the like from the back.
従来、携帯電話機等の液晶表示装置を照明するため、光源から出射された光を液晶表示装置に導く導光板及びこの導光板を備え液晶表示装置を背面から照明するバックライト装置が提供されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a light guide plate for guiding light emitted from a light source to a liquid crystal display device for illuminating a liquid crystal display device such as a mobile phone, and a backlight device including the light guide plate and illuminating the liquid crystal display device from the back have been provided. .
図１６は、従来の導光板の外観を示す図である（例えば、特許文献１参照。）。図１６（ａ）に斜視図を示し、図１６（ｂ）に上面図を示す。図１６（ａ）中には、光源の発光ダイオード１２０も同時に示す。 FIG. 16 is a view showing the appearance of a conventional light guide plate (for example, see Patent Document 1). FIG. 16A shows a perspective view, and FIG. 16B shows a top view. FIG. 16A also shows a light emitting diode 120 as a light source.
導光板１１０は、例えばＰＭＭＡ又はポリカーボネートのような透明な材料からなり、略板状の平坦な形状を有している。そして、上面及び下面をそれぞれ出射面１１２及び反射面１１３とし、一つの側面を入射面１１１としている。反射面１１３には、入射面１１１から入射された光を出射面１１２に向けて反射するために複数の偏向パターン素子１１４による偏向パターンが形成されている。このように、側面にある入射面１１１から入射された光を主面にある出射面１１２から出射する導光板１１０をサイドエッジ方式と称し、携帯電話機等において広く使用されている。 The light guide plate 110 is made of a transparent material such as PMMA or polycarbonate, and has a substantially plate-like flat shape. The upper and lower surfaces are an emission surface 112 and a reflection surface 113, respectively, and one side surface is an incidence surface 111. On the reflection surface 113, a deflection pattern by a plurality of deflection pattern elements 114 is formed to reflect the light incident from the incident surface 111 toward the emission surface 112. As described above, the light guide plate 110 that emits light incident from the incident surface 111 on the side surface from the emission surface 112 on the main surface is called a side edge method, and is widely used in mobile phones and the like.
ここで偏向パターン素子１１４は相互に間隔をあけて配置されており、その長手方向が、光源１２０からの光の進行方向に対して垂直となっている。複数の光源１２０が互いに離れて配置されている場合には、各光源１２０に対応する領域に反射面１１３を分割し、各領域ごとに対応する光源１２０からの光の進行方向に垂直となるように偏向パターン素子１１４を配置する。 Here, the deflection pattern elements 114 are arranged at intervals from each other, and the longitudinal direction thereof is perpendicular to the traveling direction of light from the light source 120. When the plurality of light sources 120 are arranged apart from each other, the reflection surface 113 is divided into regions corresponding to the respective light sources 120, and the reflection surface 113 is set to be perpendicular to the traveling direction of light from the light source 120 corresponding to each region. The deflecting pattern element 114 is arranged at the second position.
光源１２０から出射された光は、入射面１１１から導光板１１０に入射し、反射面１１３に形成された偏向パターン素子１１４の長手方向で反射した場合は、出射面１１２の方向に偏向され、出射面１１２から出射される。また、偏向パターン素子１１４の短手方向で反射した場合は、光の進行方向が変更されるので、光源１２０（発光ダイオード）の指向性を弱める拡散効果として働き、輝線の発生を抑制する。すなわちこの場合、偏向パターン素子１１４は、出射面１１２の方向に偏向する反射機能と、輝線発生を抑止する拡散機能とを兼ねている。 The light emitted from the light source 120 is incident on the light guide plate 110 from the incident surface 111, and is reflected in the longitudinal direction of the deflecting pattern element 114 formed on the reflecting surface 113, is deflected in the direction of the emitting surface 112, and is emitted. The light is emitted from the surface 112. Further, when the light is reflected in the short direction of the deflection pattern element 114, the traveling direction of the light is changed, so that the light acts as a diffusion effect that weakens the directivity of the light source 120 (light emitting diode), thereby suppressing the generation of a bright line. That is, in this case, the deflection pattern element 114 has both a reflection function of deflecting in the direction of the emission surface 112 and a diffusion function of suppressing the generation of bright lines.
この方式では、偏向パターン素子１１４が間隔をあけて配置されているため、長手方向の反射面で偏向する効率が低く、光源からの出射光の利用効率が低くなるという問題がある。また複数の光源の場合、図１６（ｂ）のように偏向パターン素子１１４の配置が非常に複雑となり、作製が困難となる。 In this method, since the deflecting pattern elements 114 are arranged at intervals, there is a problem that the efficiency of deflecting on the reflecting surface in the longitudinal direction is low, and the utilization efficiency of light emitted from the light source is reduced. In the case of a plurality of light sources, the arrangement of the deflection pattern elements 114 becomes very complicated as shown in FIG.
図１７は、従来の導光板及びバックライト装置の使用態様を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing a usage mode of a conventional light guide plate and backlight device.
導光板１１０は、液晶表示装置１４０の直下に、出射面１１２が液晶表示装置１４０の下面１４１に対向するように配置される。導光板１１０には、発光ダイオード１２０から出射された光が入射面１１１から入射される。 The light guide plate 110 is disposed directly below the liquid crystal display device 140 such that the emission surface 112 faces the lower surface 141 of the liquid crystal display device 140. Light emitted from the light emitting diode 120 is incident on the light guide plate 110 from the incident surface 111.
入射面１１１から導光板１１０に入射された光は、出射面１１２に対向する反射面１１３に形成された偏向パターン素子１１４によって偏向して反射されて液晶表示装置１４０の方向に立ち上げられ、出射面１１２から出射される。 Light incident on the light guide plate 110 from the incident surface 111 is deflected and reflected by the deflecting pattern element 114 formed on the reflection surface 113 facing the emission surface 112, and rises in the direction of the liquid crystal display device 140. The light is emitted from the surface 112.
一方、従来、レーザ光をディフューザを有する矩形の開口を介して感光フィルムを露光し、多数のスペックルをランダムに形成してなるホログラムが提供されている（米国特許第５，３６５，３５４号、第５，５３４，３８６号）。このホログラムにおいて、スペックルは略楕円形状を有し、楕円の長軸と短軸は、開口の矩形の短辺と長辺とフーリエ変換の関係を有する。このホログラムレーザ光を入射すると、レーザ光は各スペックルによって散乱され、露光の際に用いられた矩形状の開口を再現する。このようなホログラムを用いることで、入射光を異方的に拡散することができる。
従来の導光板においては、入射面から入射した光の内で出射面から出射される光の割合が小さく、光源から出射する光の利用効率の面で問題があった。 (4) In the conventional light guide plate, the ratio of the light emitted from the light emitting surface out of the light incident from the light incident surface is small, and there is a problem in the use efficiency of the light emitted from the light source.
本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、光の利用効率の高い導光板及びこのような導光板を供えるバックライト装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and has as its object to provide a light guide plate having high light use efficiency and a backlight device provided with such a light guide plate.
前述の課題を解決するために、本発明に係る導光板は、少なくとも一つの側面を入射面とし、該入射面に直交する矩形の出射面と、該出射面に対向する反射面とを有する導光板であって、前記反射面は、前記入射面又は前記出射面から、前記出射面の法線に対してある角度を成して入射する光線を受け、前記法線との成す角度が減少した光線を出射する偏向パターンを有し、該偏向パターンは、複数の同心円上に形成された複数の円弧状偏向パターン素子を有するものであり、前記出射面は、該出射面の法線に対して所定角度以下の角度を成して前記偏向パターンから入射する光線を拡散して透過する異方性拡散パターンを有し、該異方性拡散パターンは、前記偏向パターンから入射する光線を前記同心円の円弧の半径方向への拡散幅よりも、該半径方向と直交する方向への拡散幅が大きくなるように拡散するものである。 In order to solve the above-described problems, a light guide plate according to the present invention has a light guide plate having at least one side surface as an incident surface, a rectangular exit surface orthogonal to the incident surface, and a reflective surface facing the exit surface. A light plate, wherein the reflection surface receives light rays incident from the incident surface or the emission surface at an angle with respect to a normal line of the emission surface, and an angle formed with the normal line is reduced. It has a deflection pattern for emitting a light beam, and the deflection pattern has a plurality of arc-shaped deflection pattern elements formed on a plurality of concentric circles, and the emission surface is perpendicular to a normal line of the emission surface. An anisotropic diffusion pattern that diffuses and transmits a light beam incident from the deflection pattern at an angle equal to or less than a predetermined angle, and the anisotropic diffusion pattern converts a light beam incident from the deflection pattern into a concentric circle. From the radial diffusion width of the arc , In which the diffusion width in the direction orthogonal to the radial direction is diffused so as to increase.
前記同心円の中心は、前記導光板のいずれかの側面上又はその近傍に位置することが好ましい。 中心 The center of the concentric circle is preferably located on or near any side surface of the light guide plate.
各偏向パターン素子は、円弧状溝又は円弧状***部を有することが好ましい。 Each deflection pattern element preferably has an arc-shaped groove or an arc-shaped ridge.
各偏向パターン素子は、円弧状傾斜面を有することが好ましい。 Each deflection pattern element preferably has an arcuate inclined surface.
前記偏向パターンは、複数の同心円に沿ってそれぞれ形成された複数の円弧状傾斜面を備えることが好ましい。 It is preferable that the deflection pattern includes a plurality of arc-shaped inclined surfaces formed along a plurality of concentric circles.
前記円形傾斜面は、途切れることのない連続溝又は連続***部に設けられ、出射面に対して光源方向に傾斜していることが好ましい。こうすることにより傾斜面の面積を最大にすることができ、光源からの出射光の利用効率が向上する。 円 形 Preferably, the circular inclined surface is provided in a continuous groove or continuous raised portion that is not interrupted, and is inclined in the light source direction with respect to the emission surface. By doing so, the area of the inclined surface can be maximized, and the utilization efficiency of the light emitted from the light source is improved.
前記円弧状傾斜面側の導光板平面に対する傾斜角度α１は、側面の入射面から入力された光が上下面で所定回数反射された後、出射面に対する光線の入射角が臨界角以下となることにより、出射面から出射される様に、０．５度〜４５度であることが好ましい。 The angle of inclination α1 with respect to the light guide plate plane on the side of the arc-shaped inclined surface is such that after the light input from the incident surface on the side surface is reflected a predetermined number of times on the upper and lower surfaces, the incident angle of the light beam on the exit surface is smaller than the critical angle. Is preferably 0.5 to 45 degrees so as to be emitted from the emission surface.
前記異方性拡散パターンは、サーフェスレリーフホログラムを有することが好ましい。 The anisotropic diffusion pattern preferably has a surface relief hologram.
前記サーフェスレリーフホログラムは、同心円の半径方向に長い線状の複数のランダムスペックル領域を有することが好ましい。 It is preferable that the surface relief hologram has a plurality of linear random speckle regions long in the radial direction of concentric circles.
前記サーフェスレリーフホログラムが導光板の出射面に一体的に成形されていることが好ましい。 It is preferable that the surface relief hologram is formed integrally with the light exit surface of the light guide plate.
拡散光の光束の縦横比は、１：１８０〜１：３の範囲にあることが好ましい。 縦 The aspect ratio of the luminous flux of the diffused light is preferably in the range of 1: 180 to 1: 3.
前記入射面は、光を広げるためのプリズム、ヘアラインなどの微細凹凸形状が成形されていることが好ましい。 入射 It is preferable that the entrance surface is formed with fine irregularities such as a prism and a hairline for spreading light.
本発明に係る導光板は、少なくとも一つの側面を入射面とし、該入射面に直交する概略矩形の出射面と、該出射面に対向する反射面とを有する導光板であって、前記反射面は、前記入射面又は前記出射面から入射する光線を受け、この光線が前記出射面からほぼ垂直に出射するように出射する偏向パターンを有し、該偏向パターンは、複数の同心円上に形成された複数の円弧状偏向パターン素子を有するものであり、前記出射面は、該出射面の法線に対して所定角度以下の角度を成して前記偏向パターンから入射する光線を拡散して透過する異方性拡散パターンを有し、該異方性拡散パターンは、前記偏向パターンから入射する光線を前記同心円の円弧の半径方向への拡散幅よりも、該半径方向と直交する方向への拡散幅が大きくなるように拡散する。 The light guide plate according to the present invention is a light guide plate having at least one side surface as an incident surface, a substantially rectangular exit surface orthogonal to the incident surface, and a reflection surface facing the exit surface, wherein the reflection surface Has a deflecting pattern that receives light rays incident from the incident surface or the outgoing surface and emits the light beams so as to be emitted almost perpendicularly from the outgoing surface, and the deflecting patterns are formed on a plurality of concentric circles. A plurality of arc-shaped deflection pattern elements, and the exit surface diffuses and transmits a light beam incident from the deflection pattern at an angle equal to or less than a predetermined angle with respect to a normal to the exit surface. An anisotropic diffusion pattern, wherein the anisotropic diffusion pattern allows light incident from the deflection pattern to spread in a direction orthogonal to the radial direction of the concentric arc rather than in a radial direction. So that Diffusing.
前記同心円の中心は、前記導光板のいずれかの側面上又はその近傍に位置することが好ましい。 中心 The center of the concentric circle is preferably located on or near any side surface of the light guide plate.
前記偏向パターン素子は、前記光線の前記出射面と法線の成す角が、０．５度乃至５度の範囲内のある値より小さいように前記光線を出射することが好ましい。 It is preferable that the deflection pattern element emits the light beam such that an angle formed between the light emitting surface and the normal line of the light beam is smaller than a certain value in a range of 0.5 to 5 degrees.
前記偏向パターン素子は、円弧状溝又は円弧状***部を有することが好ましい。 It is preferable that the deflection pattern element has an arc-shaped groove or an arc-shaped ridge.
前記偏向パターン素子は、円弧状傾斜面を有することが好ましい。 It is preferable that the deflection pattern element has an arcuate inclined surface.
前記偏向パターンは、複数の同心円に沿ってそれぞれ形成された複数の円弧状傾斜面を備えることが好ましい。 It is preferable that the deflection pattern includes a plurality of arc-shaped inclined surfaces formed along a plurality of concentric circles.
前記円弧状傾斜面は、途切れることのない連続溝又は連続***部に設けられ、出射面に対して光源方向に傾斜していることが好ましい。 。 Preferably, the arc-shaped inclined surface is provided in a continuous groove or a continuous raised portion that is not interrupted, and is inclined in the light source direction with respect to the emission surface.
前記円弧状傾斜面の出射面に対する傾斜角度α１が４０度〜５０度であることが好ましい。 傾斜 It is preferable that the angle of inclination α1 of the arc-shaped inclined surface with respect to the emission surface is 40 degrees to 50 degrees.
前記異方性拡散パターンは、サーフェスレリーフホログラムを有することが好ましい。 The anisotropic diffusion pattern preferably has a surface relief hologram.
前記サーフェスレリーフホログラムは、同心円の半径方向に長い線状の複数のランダムスペックル領域を有することが好ましい。 It is preferable that the surface relief hologram has a plurality of linear random speckle regions long in the radial direction of concentric circles.
前記反射面は、前記出射面に平行な平面部を有することが好ましい。 。 Preferably, the reflection surface has a plane portion parallel to the emission surface.
本発明に係るバックライト装置は、前記導光板を有する。 バ ッ ク A backlight device according to the present invention includes the light guide plate.
また、本発明に係るバックライト装置は、前記導光板に加えて、導光板から出射した光を導光板平面の法線方向へ偏向する光学フィルムを有することもできる。 The backlight device according to the present invention may further include, in addition to the light guide plate, an optical film that deflects light emitted from the light guide plate in a direction normal to the plane of the light guide plate.
前記光学フィルムが、複数の同心円に沿ってそれぞれ形成された複数の屈折面を有するプリズムフィルムであることが好ましい。 。 It is preferable that the optical film is a prism film having a plurality of refraction surfaces formed along a plurality of concentric circles.
前記光学フィルムが、回折格子またはホログラムが形成された光学フィルムであることが好ましい。 Preferably, the optical film is an optical film on which a diffraction grating or a hologram is formed.
前記導光板の入射面又はその近傍に実質的に１又は２以上の発光点を有することが好ましい。 こ と が It is preferable that the light guide plate has substantially one or more light emitting points on or near the incident surface.
実質的に１又は２以上の発光点は、それぞれ一つのＬＥＤからなることが好ましい。 １ It is preferable that substantially one or more light emitting points are each composed of one LED.
前述のように、本発明によると、導光板及び導光板を備えるバックライト装置における光の利用効率を高めることができる。 As described above, according to the present invention, the light use efficiency of the light guide plate and the backlight device including the light guide plate can be improved.
以下、本発明に係る導光板及びバックライト装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the light guide plate and the backlight device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施の形態においては、簡単のため、幾つかの異なる図面において共通の指示符合によって同一の部材を示す。また、本実施の形態の図面は、本発明の内容を説明するために用いられるものであり、各部の寸法の比率を正確に反映するものではない。 に お い て In the present embodiment, for the sake of simplicity, the same members are indicated by the same reference numerals in several different drawings. Further, the drawings of the present embodiment are used for explaining the contents of the present invention, and do not accurately reflect the dimensional ratio of each part.
また、参照の便宜上、図中にｘｙｚ直交座標系を設定する。すなわち、導光板における光の進行方向に導光板の上面又は下面の２つの辺に沿ってｘ軸及びｙ軸を設定し、出射面の法線方向にｚ軸を設定する。また、ｚ軸の正負方向を上下と称する。 (4) For convenience of reference, an xyz rectangular coordinate system is set in the figure. That is, the x-axis and the y-axis are set along the two sides of the upper surface or the lower surface of the light guide plate in the light traveling direction of the light guide plate, and the z-axis is set in the normal direction of the emission surface. The positive and negative directions of the z axis are referred to as up and down.
〔第１の実施の形態〕
まず、本発明に係る第１の実施の形態について説明する。第1の実施の形態においては、概略矩形形状の導光板の側面を入射面として、複数の光源から導光板に入射した光は、導光板内を全反射を繰り返しながら進み、反射溝で反射する度に次第に角度を立ち上げられて出射面に対する角度が次第に小さくなり、臨界角に達すると出射面から出射する。
[First Embodiment]
First, a first embodiment according to the present invention will be described. In the first embodiment, the light incident on the light guide plate from a plurality of light sources travels while repeating total reflection in the light guide plate, and is reflected by the reflection groove, with the side surface of the light guide plate having a substantially rectangular shape as an incident surface. The angle gradually rises gradually, and the angle with respect to the exit surface gradually decreases. When the angle reaches the critical angle, the light exits from the exit surface.
図１は、第１の実施の形態の導光板の概略を示す。図中には、光源となる４個の発光ダイオード（ＬＥＤ）２０も同時に示す。 FIG. 1 schematically shows a light guide plate according to the first embodiment. In the figure, four light emitting diodes (LEDs) 20 as light sources are also shown.
図１（ａ）は導光板１０の上面図、図１（ｂ）は導光板１０の正面図、図１（ｃ）は導光板１０の斜視図である。 1 (a) is a top view of the light guide plate 10, FIG. 1 (b) is a front view of the light guide plate 10, and FIG. 1 (c) is a perspective view of the light guide plate 10.
導光板１０は、ＬＥＤ２０からの光を入射させる入射面１１と、入射面１１からの入射光又は出射面１２からの反射光を反射する反射面１３と、光を上方に出射する出射面１２と、を有する。 The light guide plate 10 includes an incident surface 11 on which light from the LED 20 is incident, a reflecting surface 13 for reflecting incident light from the incident surface 11 or reflected light from the emitting surface 12, and an emitting surface 12 for emitting light upward. And
より詳細には、導光板１０は、例えばＰＭＭＡ、ポリオレフィン又はポリカーボネートのような一定の屈折率を有する透明な材料からなり、略矩形状の上面及び下面を有する略板状の形状を有する。 More specifically, the light guide plate 10 is made of a transparent material having a constant refractive index, such as PMMA, polyolefin or polycarbonate, and has a substantially plate-like shape having a substantially rectangular upper surface and a lower surface.
入射面１１は、反射面１３及び出射面１２と略直交している。入射面１１に対向して略等間隔で直線状に配置された４個の発光ダイオード２０から出射した光は、入射面１１から導光板１０に入射される。 The incident surface 11 is substantially orthogonal to the reflecting surface 13 and the emitting surface 12. Light emitted from four light emitting diodes 20 arranged linearly at substantially equal intervals facing the incident surface 11 is incident on the light guide plate 10 from the incident surface 11.
反射面１３は、概略、前記導光板１０のｘｙ平面と平行な下面に形成される。 The reflection surface 13 is formed on the lower surface of the light guide plate 10 that is parallel to the xy plane.
図２は、反射面１３に形成された偏光パターン素子の反射溝の配置の詳細を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing details of the arrangement of the reflection grooves of the polarization pattern element formed on the reflection surface 13.
反射面１３は、入射面１１及び反射面１３を略２等分する直線ＬＭ上で入射面１１から距離ｄを有する点Ｏを中心とする同心円状の複数の連続した偏向パターン素子としての反射溝（円弧状偏向パターン素子又は円弧状溝）１４を有する。ここで、距離ｄは、入射面１１の寸法に比べて小さいものとする。前記寸法には、例えば、一つの側面１０ａから他の側面１０ｂに至る、入射面１１の幅を取ることができる。 The reflecting surface 13 is a reflecting groove as a plurality of concentric continuous deflection pattern elements centered on a point O having a distance d from the incident surface 11 on a straight line LM that substantially divides the incident surface 11 and the reflecting surface 13 into two equal parts. (Arc-shaped deflection pattern element or arc-shaped groove) 14. Here, the distance d is assumed to be smaller than the size of the incident surface 11. The dimension may be, for example, the width of the incident surface 11 from one side surface 10a to another side surface 10b.
前記同心円の中心Ｏは、必ずしも直線ＬＭ上に位置する必要はない。例えば、直線ＬＭの近傍であって、入射面１１内又はその近傍に位置しても良い。 中心 The center O of the concentric circle does not necessarily need to be located on the straight line LM. For example, it may be located in the vicinity of the straight line LM and in or near the entrance surface 11.
なお、反射溝１４は、前述のような同心円状に限られず、他の曲線の形状とすることもできる。例えば、楕円形状とすることもできる。 The reflection groove 14 is not limited to the concentric shape as described above, but may have another curved shape. For example, the shape may be elliptical.
本実施の形態では、光源となる４個の発光ダイオード２０が入射面１１に対向して配置されている。これらの発光ダイオード２０から入射面１１に入射される光を効率よく反射するために、偏光パターンの反射溝１４の同心円の中心Ｏは、前記直線ＬＭの近傍であって、入射面１１内又はその近傍に位置している。このような同心円の配置によって反射溝１４を形成することにより、前記発光ダイオード２０から入射面１１に入射した光を効率よく反射することができる。 In the present embodiment, four light emitting diodes 20 serving as light sources are arranged facing the incident surface 11. In order to efficiently reflect the light incident on the incident surface 11 from these light emitting diodes 20, the center O of the concentric circle of the reflection groove 14 of the polarization pattern is in the vicinity of the straight line LM and in or on the incident surface 11 It is located near. By forming the reflecting groove 14 by such concentric arrangement, light incident on the incident surface 11 from the light emitting diode 20 can be efficiently reflected.
この点について、以下でもう少し詳しく説明する。図２において、点Ｐに到達する光は、それぞれの発光ダイオードからの経路が考えられ、全てその進行方向が異なる。反射溝は反射しようとする光の進行方向に対して垂直に形成した場合に反射効率が最大となるが、点Ｐにおける反射溝の方向を特定の発光ダイオードからの光に対して垂直となるように形成すると、それ以外の発光ダイオードからの光の反射効率が極端に悪くなり、結果として全体としての効率は低くなる。それに対して点Ｏと点Ｐを結ぶ直線に対して垂直となるように反射溝を形成すると、全ての発光ダイオードからの光を平均的に反射することができ、全体としての効率が向上する。点Ｐの位置を変えても同様の議論が成り立つので、結局反射溝は、点Ｏを中心とする同心円の配置にすればよいことが分かる。 This point is explained in more detail below. In FIG. 2, light reaching the point P may have a path from each of the light emitting diodes, and the traveling directions thereof are all different. When the reflection groove is formed perpendicular to the traveling direction of the light to be reflected, the reflection efficiency is maximized, but the direction of the reflection groove at point P is perpendicular to the light from the specific light emitting diode. In this case, the reflection efficiency of light from the other light emitting diodes becomes extremely poor, and as a result, the efficiency as a whole decreases. On the other hand, when the reflection groove is formed so as to be perpendicular to the straight line connecting the point O and the point P, light from all the light emitting diodes can be reflected on average, and the efficiency as a whole is improved. Even if the position of the point P is changed, the same argument holds. Therefore, it is understood that the reflection grooves may be arranged in a concentric circle with the point O as a center.
なお、前記同心円の中心と入射面１１の距離ｄを調整することによって、導光板１０の反射効率等の特性を微調整することができる。 By adjusting the distance d between the center of the concentric circle and the incident surface 11, it is possible to finely adjust the characteristics such as the reflection efficiency of the light guide plate 10.
この反射溝１４は、入射面１１から入射面１１へ、又は一つの側面１０ａから他の側面１０ｂにより形成される反射面に連続して形成される。また、反射溝１４の大部分が光の反射に使用される。従って、本実施形態のような反射溝１４を形成した反射面１３は、入射された光を出射面１２方向に反射する効率が高く、導光板１０の光利用効率を高める。 The reflection groove 14 is formed continuously from the incident surface 11 to the incident surface 11 or from the one side surface 10a to the reflection surface formed by the other side surface 10b. Most of the reflection groove 14 is used for reflecting light. Therefore, the reflection surface 13 having the reflection groove 14 formed therein as in the present embodiment has a high efficiency of reflecting the incident light in the direction of the emission surface 12 and increases the light use efficiency of the light guide plate 10.
図３は、反射溝１４を含む導光板１０の拡大断面を示す。 FIG. 3 shows an enlarged cross section of the light guide plate 10 including the reflection groove 14.
同図（ａ）に示すように、反射溝１４は、光源を向く円弧状傾斜面である第１の傾斜面１４ａと第２の傾斜面１４ｂとを有する。第１の傾斜面１４ａは、出射面１２に対して所定の有限角度α１（傾斜角度）を有する。同様に、第２の傾斜面１４ｂは、出射面１２に対して所定の有限角度α２（傾斜角度）を有する。図中で、符号ｐは反射溝１４の幅を示している。以下でも同様である。 反射 As shown in FIG. 1A, the reflection groove 14 has a first inclined surface 14a and a second inclined surface 14b which are arc-shaped inclined surfaces facing the light source. The first inclined surface 14a has a predetermined finite angle α1 (inclination angle) with respect to the emission surface 12. Similarly, the second inclined surface 14b has a predetermined finite angle α2 (inclination angle) with respect to the emission surface 12. In the figure, the symbol p indicates the width of the reflection groove 14. The same applies to the following.
図３（ｂ）に、射溝と反射溝の間に平面部を設けた例を示す。この場合、反射溝（導光板に対して凹形状）ではなく、反射***部（導光板に対して凸形状）でもよい。図中で、符号ｐ´は反射溝１４の幅と間隔（ピッチ）を示している。以下でも同様である。 FIG. 3B shows an example in which a plane portion is provided between the emission groove and the reflection groove. In this case, instead of the reflection groove (concave shape with respect to the light guide plate), a reflection protrusion (a convex shape with respect to the light guide plate) may be used. In the drawing, the symbol p ′ indicates the width and interval (pitch) of the reflection groove 14. The same applies to the following.
図４は、第１の傾斜面１４ａの作用を示す。 FIG. 4 shows the operation of the first inclined surface 14a.
同図に示すように、第１の傾斜面１４ａは、出射面１２と角度ψ１をなして入射面１１に入射された光を、出射面１２に対して角度ψ２を成す光へ立ち上げる（偏向する）。すなわち、出射面１２の法線に対してある角度をなして第１の傾斜面１４ａへ入射した光は、前記法線とのなす角度が減少して反射される。 As shown in the figure, the first inclined surface 14a raises the light incident on the incident surface 11 at an angle ψ1 with the exit surface 12 into light having an angle ψ2 with respect to the exit surface 12 (deflection). Do). That is, light incident on the first inclined surface 14a at a certain angle with respect to the normal line of the emission surface 12 is reflected at a reduced angle with the normal line.
第１の傾斜面１４ａで立ち上げられた光は、出射面１２の法線となす角度が臨界角より小さくなると出射面１２から出射される（図４に於いて点ｘ１）。 (4) The light that has risen on the first inclined surface 14a is emitted from the emission surface 12 when the angle formed by the normal to the emission surface 12 is smaller than the critical angle (point x1 in FIG. 4).
第1の傾斜面１４ａと出射面１２のなす角度α１（傾斜角度）は、図３（ａ）のタイプの場合は０．５〜５度であり、図３（ｂ）のタイプの場合は５〜４０度である。 The angle α1 (inclination angle) between the first inclined surface 14a and the emission surface 12 is 0.5 to 5 degrees in the case of the type shown in FIG. 3A, and 5 degrees in the case of the type shown in FIG. ~ 40 degrees.
なお、第２の傾斜面１４ｂは、前記反射作用は有さず、反射作用の観点からは出来るだけ大きい方が好ましいが、後述する導光板１０を成形する際の型抜きを容易にする点から９０度以下が好ましい。第２の傾斜面１４ｂは、好ましくは３０〜９０度であり、さらに好ましくは３５〜８８度である。 Note that the second inclined surface 14b does not have the above-mentioned reflection effect, and it is preferable that the second inclined surface 14b is as large as possible from the viewpoint of the reflection effect. Preferably 90 degrees or less. The second inclined surface 14b is preferably at 30 to 90 degrees, and more preferably at 35 to 88 degrees.
また、図３（ａ）のように反射溝間に平面部がない場合は、隣接する反射溝１４間の間隔（ピッチ）ｐは、一定であることが出来、好ましくは３０〜５００μｍであり、さらに好ましくは５０〜４００μｍであり、さらに好ましくは１００〜３００μｍである。なお、前記間隔ｐを一定にすると液晶表示素子のセル配置との干渉によってモアレの出現が現れることがあるので、前記間隔を意図的にランダムに設定することもできる。図３（ｂ）のように反射溝間に平面部がある場合は、隣接する反射溝１４間の間隔ｐ´は、出射光分布が均一となるよう光源からの距離に応じて場所ごと変えてもよい。あるいは、間隔ｐ´を一定とし、反射溝または反射***部の幅ｐを光源からの距離に応じて場所ごと変えてもよい。この場合、反射溝の深さ、または反射***部の高さが場所ごとに変化することになる。 When there is no flat portion between the reflection grooves as shown in FIG. 3A, the interval (pitch) p between the adjacent reflection grooves 14 can be constant, and is preferably 30 to 500 μm. More preferably, it is 50 to 400 μm, more preferably 100 to 300 μm. When the interval p is constant, moire may appear due to interference with the cell arrangement of the liquid crystal display element. Therefore, the interval can be intentionally set at random. In the case where there is a flat portion between the reflection grooves as shown in FIG. 3B, the interval p ′ between the adjacent reflection grooves 14 is changed for each location according to the distance from the light source so that the emission light distribution becomes uniform. Is also good. Alternatively, the width p ′ of the reflection groove or the reflection protrusion may be changed for each location according to the distance from the light source, with the interval p ′ being fixed. In this case, the depth of the reflection groove or the height of the reflection protrusion changes from place to place.
なお、導光板１０の出射面１２と反射面１３の距離ａ（図３）は、０．３〜３．０ｍｍ、好ましくは０．５〜１．０ｍｍ、より好ましくは０．６〜０．８ｍｍである。 In addition, the distance a (FIG. 3) between the emission surface 12 and the reflection surface 13 of the light guide plate 10 is 0.3 to 3.0 mm, preferably 0.5 to 1.0 mm, and more preferably 0.6 to 0.8 mm. It is.
前記構成により、図４に示すように、発光ダイオード２０から入射面１１に入射した光は、出射面１２の法線となす角が臨界角に達するまでは出射面１２と反射面１３で全反射を繰り返しながら導光板１０の内部を進み、出射面１２の法線とのなす角が臨界角に達すると出射面１２から出射する。 According to the above configuration, as shown in FIG. 4, light incident on the incident surface 11 from the light emitting diode 20 is totally reflected by the exit surface 12 and the reflection surface 13 until the angle between the normal to the exit surface 12 and the critical angle is reached. The light travels through the inside of the light guide plate 10 while repeating the above, and the light exits from the light exit surface 12 when the angle formed by the normal to the light exit surface 12 reaches the critical angle.
出射面１２は、ｘｙ平面と平行な導光板１０の上面に形成される。 The light exit surface 12 is formed on the upper surface of the light guide plate 10 parallel to the xy plane.
出射面１２には、異方性を有する異方性拡散パターンとしてのホログラムが形成されている。このホログラムは、３次元的に形成されたホログラムと区別するためにサーフェスレリーフホログラムと称される。 ホ ロ グ ラ ム A hologram as an anisotropic diffusion pattern having anisotropy is formed on the exit surface 12. This hologram is called a surface relief hologram to distinguish it from a hologram formed three-dimensionally.
図５及び図６は、出射面に形成されたホログラム２２の詳細を示す拡大図である。 FIGS. 5 and 6 are enlarged views showing details of the hologram 22 formed on the emission surface.
図５はホログラムを２００倍に拡大した拡大図であり、図６はホログラムをさらに拡大した拡大図である。 FIG. 5 is an enlarged view of the hologram 200 times enlarged, and FIG. 6 is an enlarged view of the hologram further enlarged.
図５に示すように、ホログラムは、２００倍程度に拡大して見た場合、同心円状の反射溝１４の径方向ｒに沿って伸びる線状（あるいは非常に細い楕円状）の多数のランダムスペックル又は周囲に比べて透過率が高い領域又は低い領域がランダムに配置されて成り、例えばランダムな溝或いはランダムな凹凸からなるランダムスペックル領域２２ａを有する。 As shown in FIG. 5, when the hologram is viewed at a magnification of about 200 times, a large number of linear (or very thin elliptical) random specs extending along the radial direction r of the concentric reflection groove 14. A region having a high transmittance or a region having a low transmittance as compared with the surrounding region or the surrounding region is randomly arranged, and has, for example, a random speckle region 22a composed of random grooves or random irregularities.
ここに、ランダム配置とは、スペックル領域の形状及び位置がホログラム全体において一定で無く、ランダム性を有することを意味する。 Here, the random arrangement means that the shape and position of the speckle region are not constant throughout the hologram and have randomness.
後述するように、ホログラムに入射した光は、線状スペックル２２ａにより、半径方向ｒと比較して円周方向θに強く拡散される。円周方向と径方向の拡散度の拡散比は、スペックルの長軸及び短軸の寸法によって決定される。 As described later, the light incident on the hologram is diffused more strongly in the circumferential direction θ than in the radial direction r by the linear speckles 22a. The diffusion ratio between the circumferential and radial diffusivities is determined by the dimensions of the major and minor axes of the speckle.
また、スペックル２２ａのランダム性により、ホログラム２２への入射光は、ランダムな方向へ散乱或いは透過される。従って、ホログラムはディフューザとしての機能を有する。 入射 Also, due to the random nature of the speckles 22a, the light incident on the hologram 22 is scattered or transmitted in random directions. Therefore, the hologram has a function as a diffuser.
図７は、ホログラムの作用をより詳細に説明する図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the function of the hologram in more detail.
図７（ａ）は、導光板１０の出射面１２の点Ｐ１，Ｐ２から出射された光の強度の角度依存性を示す上面図である。図７（ｂ）は、導光板１０の出射面１２の点Ｐ２から出射された光の強度分布を立体的に示す斜視図である。 FIG. 7A is a top view illustrating the angle dependence of the intensity of light emitted from the points P1 and P2 on the emission surface 12 of the light guide plate 10. FIG. FIG. 7B is a perspective view three-dimensionally illustrating an intensity distribution of light emitted from the point P2 on the emission surface 12 of the light guide plate 10.
導光板１０の出射面１２の点Ｐ１，Ｐ２から出射された光は、出射面１２に形成されたホログラムによって、楕円Ｅ１，Ｅ２に示すように前記同心円の円弧の径方向ｒと比較して円周方向θに強く拡散される。 The light emitted from the points P1 and P2 on the light exit surface 12 of the light guide plate 10 is converted by the hologram formed on the light exit surface 12 into a circle as shown by ellipses E1 and E2 in comparison with the radial direction r of the concentric arc. It is strongly diffused in the circumferential direction θ.
図８は、前記出射光の強度分布を示す。図８（ａ）は前記θ方向における前記出射光の強度分布を示し、図８（ｂ）は前記ｒ方向における前記出射光の強度分布を示す。 FIG. 8 shows the intensity distribution of the emitted light. FIG. 8A shows the intensity distribution of the emitted light in the θ direction, and FIG. 8B shows the intensity distribution of the emitted light in the r direction.
上記したように、径方向ｒと比較して周方向θに強く拡散され、θ方向に於ける拡散角Φθの半値幅Φθ０は、ｒ方向に於ける拡散角Φｒの半値幅Φｒ０よりも十分に大きい（Φθ０＞＞Φｒ０）。 As described above, the half-width Φ θ0 of the diffusion angle Φ θ in the θ direction is more strongly diffused in the circumferential direction θ than the radial direction r, and the half-width Φ r0 of the diffusion angle Φ r in the r direction is (Φ θ0 >> Φ r0 ).
前記ｒ方向の半値幅Φｒ０は、０＜Φｒ０≦５度が望ましく、０＜Φｒ０≦１度が更に好ましい。一方、θ方向の半値幅Φθ０は、５〜７０度が望ましく、５〜３０度が更に望ましく、５〜１０度が更に好ましい。 The half-width Φ r0 in the r direction is preferably 0 <Φ r0 ≦ 5 degrees, and more preferably 0 <Φ r0 ≦ 1 degree. On the other hand, the half-value width Φθ0 in the θ direction is preferably 5 to 70 degrees, more preferably 5 to 30 degrees, and still more preferably 5 to 10 degrees.
前記半値幅Φθ０と半値幅Φｒ０の比（或いは楕円Ｅ１，Ｅ２の長軸方向と短軸方向の比）は、半値幅Φｒ０：半値幅Φθ０＝１：１８０から１：３の範囲にあるのが好ましい。 The ratio between the half width Φ θ0 and the half width Φ r0 (or the ratio between the major axis direction and the minor axis direction of the ellipses E1 and E2) is in the range of half width Φ r0 : half width Φ θ0 = 1: 180 to 1: 3. Is preferred.
なお、図７（ａ）及び（ｂ）の点Ｃ１，Ｃ２は、参考のために、出射面１２に等方的拡散素子を設けた場合に点Ｐ１，Ｐ２から出射された光の強度分布を示す。この場合、出射面から出射された光は、円Ｃ１，Ｃ２で表される等方的強度分布を有する。 The points C1 and C2 in FIGS. 7A and 7B represent, for reference, the intensity distribution of light emitted from the points P1 and P2 when the isotropic diffusion element is provided on the emission surface 12. Show. In this case, the light emitted from the emission surface has an isotropic intensity distribution represented by circles C1 and C2.
要するに、このホログラムは、出射面１２から出射される光を前記同心円の円弧の径方向ｒに比較して円周方向θへ大きく拡散して透過する。 In short, the hologram transmits the light emitted from the emission surface 12 by diffusing it largely in the circumferential direction θ as compared with the radial direction r of the concentric arc.
前記ホログラムの異方性拡散作用により、この導光板１０においては、θ方向における一様な出射光の強度分布が実現される。就中、出射面１２からの出射光における輝線の出現が防止される。 Due to the anisotropic diffusion action of the hologram, the light guide plate 10 realizes a uniform intensity distribution of emitted light in the θ direction. Above all, the appearance of bright lines in the light emitted from the emission surface 12 is prevented.
図９は、前記等方的拡散素子を出射面に設けた場合に、出射面１２からの出射光に出現する輝線を示す。 FIG. 9 shows bright lines appearing in light emitted from the light exit surface 12 when the isotropic diffusion element is provided on the light exit surface.
反射面１３に於ける連続する反射溝１４によって反射された光は、視点Ｖ０に到達する多数の経路を有する。従って、視点Ｖ０から導光板１０を見たとき、発光ダイオード２０と視点Ｖ０を結ぶ線上に輝線ＢＬが現れる。 The light reflected by the continuous reflection grooves 14 on the reflection surface 13 has a number of paths reaching the viewpoint V0. Therefore, when the light guide plate 10 is viewed from the viewpoint V0, a bright line BL appears on a line connecting the light emitting diode 20 and the viewpoint V0.
本実施形態の導光板１０においては、出射面１２に形成されたホログラム２２が前記ｒ方向に比較して前記θ方向に強く（異方的に）光を拡散する。従って視点Ｖ０から光源方向を見たとき、視点Ｖ０に向かう光線強度が抑制され、前記輝線ＢＬの出現が防止される。 In the light guide plate 10 of the present embodiment, the hologram 22 formed on the emission surface 12 diffuses light (anisotropically) more strongly in the θ direction than in the r direction. Therefore, when the light source direction is viewed from the viewpoint V0, the intensity of the light beam toward the viewpoint V0 is suppressed, and the appearance of the bright line BL is prevented.
また、上記構成によれば、ｒ方向における出射光の拡散角が抑制されることにより、ディフューザとしてのホログラムによるｒ方向の臨界角の変動が抑制され、以て出射角の一様性が担保される。 Further, according to the above configuration, since the diffusion angle of the emitted light in the r direction is suppressed, the fluctuation of the critical angle in the r direction due to the hologram as the diffuser is suppressed, and the uniformity of the emission angle is ensured. You.
図１０は、ホログラム２２の製造装置の概略を示す模式図である。 FIG. 10 is a schematic view showing an outline of a manufacturing apparatus of the hologram 22.
この装置は、Ｚ方向に所定波長のレーザ光を出射する図示しないレーザ光源と、Ｘ方向にスリット状（例えば１ｍｍ幅）の第１開口８１ａを有する第１遮蔽板８１と、Ｙ方向に開いた三角形状の第２開口８２ａを有する第２遮蔽板８２と、−Ｙ方向に開いた三角形状の第３開口８３ａを有する第３遮蔽板８３と、例えばフォトポリマーからなる感光性フィルム８４を固定・回転する円形テーブル８５と、円形テーブル８５を軸中心の回りに回転自在に支持する支持部材８７と、支持部材８７を固定・支持する第１スライダ８８と、第１スライダ８８をＺ軸方向に移動自在に支持する第２スライダ８９と、第２スライダをＹ軸方向に移動自在に支持する基台９０とを有する。なお、遮蔽板８２と８３との間には、適宜の集束レンズ（図示せず）が設けてある。 The apparatus includes a laser light source (not shown) that emits a laser beam having a predetermined wavelength in the Z direction, a first shielding plate 81 having a slit-shaped (for example, 1 mm width) first opening 81a in the X direction, and an opening in the Y direction. A second shielding plate 82 having a triangular second opening 82a, a third shielding plate 83 having a triangular third opening 83a opened in the −Y direction, and a photosensitive film 84 made of, for example, a photopolymer are fixed and fixed. A rotating circular table 85, a support member 87 for supporting the circular table 85 so as to be rotatable around an axis, a first slider 88 for fixing and supporting the support member 87, and moving the first slider 88 in the Z-axis direction. It has a second slider 89 that supports freely, and a base 90 that supports the second slider movably in the Y-axis direction. An appropriate focusing lens (not shown) is provided between the shielding plates 82 and 83.
そして前記開口８１ａには、レーザ光Ｌを拡散して透過する磨りガラスの如きディフューザが設けてある。 {Circle around (1)} The opening 81a is provided with a diffuser such as ground glass that diffuses and transmits the laser beam L.
第１及び第２開口８１ａ，８２ａの組み合わせは、前記レーザ光に対して、所定長さを有する線状開口（或いは細長矩形開口）２０１として作用する。すなわち、この線状開口（或いは細長矩形開口）２０１は、第１開口８１ａの幅を短辺とし、第２開口８２ａが前記開口８１ａと重なるＸ方向の距離を長辺とする。 The combination of the first and second openings 81a and 82a acts as a linear opening (or a narrow rectangular opening) 201 having a predetermined length with respect to the laser light. That is, the linear opening (or the elongated rectangular opening) 201 has a width of the first opening 81a as a short side and a distance in the X direction where the second opening 82a overlaps the opening 81a as a long side.
なお、前記基台９０に対して第２スライダ８９をＹ軸方向へ移動することにより、或いは、第２スライダ８９に対して遮蔽板８２をＹ軸方向へ移動することにより、前記線状開口２０１の長さを変更することができる。 By moving the second slider 89 in the Y-axis direction with respect to the base 90, or by moving the shielding plate 82 in the Y-axis direction with respect to the second slider 89, the linear opening 201 is moved. Length can be changed.
前記構成により、前記線状開口（或いは細長矩形開口）２０１から出射され感光性フィルム８４に入射される光線は、概略、それぞれの断面形状が横長の線状（又は細長楕円形）を有する複数のランダムスペックルを備えた光ビームとなる。 According to the above configuration, light beams emitted from the linear opening (or the elongated rectangular opening) 201 and incident on the photosensitive film 84 generally have a plurality of cross-sectional shapes each having a horizontally long linear shape (or an elongated elliptical shape). It becomes a light beam with random speckles.
第３遮蔽板８３は、前記光ビームのうち第３開口８３ａに位置する光ビームを透過する。従って、感光性フィルム８４の位置には、開口８３ａを透過した光ビームによる光スポットが形成される。 The third shielding plate 83 transmits the light beam of the light beam located at the third opening 83a. Accordingly, a light spot formed by the light beam transmitted through the opening 83a is formed at the position of the photosensitive film 84.
上記構成により、支持部材８７に対してテーブル８５を回転することにより、感光性フィルム８４の所望の円周方向位置β１（図１１）へ前記光スポットを形成することができる。また、基台９０に対して第２スライド８９をＹ軸方向へ移動することにより、概略、感光性フィルム８４の所望の半径方向位置ｒ１（図１１）へ前記光スポットを形成することができる。 According to the above configuration, by rotating the table 85 with respect to the support member 87, the light spot can be formed at a desired circumferential position β1 (FIG. 11) of the photosensitive film 84. In addition, by moving the second slide 89 in the Y-axis direction with respect to the base 90, the light spot can be roughly formed at a desired radial position r1 (FIG. 11) of the photosensitive film 84.
従って、テーブル８５を所望位置へ回転すると共に、支持部材８７を所望のＹ軸方向位置へ位置ぎめすることにより、感光性フィルムの所望領域８４ａ（図１１）へレーザ光の光スポットを形成することが出来る。 Therefore, by rotating the table 85 to a desired position and positioning the support member 87 to a desired position in the Y-axis direction, a light spot of a laser beam is formed on a desired region 84a (FIG. 11) of the photosensitive film. Can be done.
ところでレーザ光Ｌは、第１開口８１ａを透過する際、前記ディフューザによって拡散される。前記ディフューザによって拡散されたレーザ光は、感光性フィルム８４において多数のランダムな略楕円状（或いは線状）の輝点を発生する。この輝点がランダムスペックルになる。このランダムスペックルの短軸と長軸の平均寸法は、前記矩形の長辺と短辺の寸法にそれぞれ対応し、前記長軸と前記長辺の方向は直交する。より具体的には、前記長辺及び短辺をＬ、Ｗとすると、前記短軸及び長軸の平均寸法は、λｈ／Ｌ、λｈ／Ｗとなる。ここに、λはレーザ光の波長であり、ｈは開口８１ａと感光性フィルムとの距離である。 When the laser light L passes through the first opening 81a, it is diffused by the diffuser. The laser light diffused by the diffuser generates many random substantially elliptical (or linear) bright spots on the photosensitive film 84. This bright spot becomes random speckle. The average dimension of the short axis and the long axis of the random speckle respectively corresponds to the dimension of the long side and the short side of the rectangle, and the direction of the long axis and the direction of the long side are orthogonal. More specifically, assuming that the long and short sides are L and W, the average dimensions of the short and long axes are λh / L and λh / W. Here, λ is the wavelength of the laser light, and h is the distance between the opening 81a and the photosensitive film.
従って、図１１に示す感光性フィルムの所望領域８４ａへ、前記ディフューザで拡散された光を照射することにより、当該所望領域８４ａに前記多数のランダムスペックルを形成することができる。このランダムスペックルは、概略、前記回転テーブル８１の回転中心に対応する感光性フィルムの点を中心する円の半径方向に伸びる線状又は細長楕円形状を有する。 Therefore, by irradiating the light diffused by the diffuser to the desired region 84a of the photosensitive film shown in FIG. 11, the large number of random speckles can be formed in the desired region 84a. This random speckle generally has a linear or elongated elliptical shape extending in the radial direction of a circle centered on a point of the photosensitive film corresponding to the rotation center of the turntable 81.
前記ランダムスペックルの輝点部分には、露光後に現像することにより用いた感光性フィルムがポジ型の場合には窪みが、ネガ型の場合には***が形成され、この窪みや***がレリーフ型スペックル・パターンとなり、材料面に多数できると光を拡散するようになる。 In the bright spot portion of the random speckle, a depression is formed when the photosensitive film used by developing after exposure is a positive type, and a bulge is formed when the photosensitive film is a negative type. It becomes a speckle pattern, and if a large number is formed on the material surface, light will be diffused.
前記ホログラムの製造に当たっては、各領域８４ａに対して露光を繰り返す多重露光を行うことにより、感光性フィルム８４の全体を露光する。 (4) In manufacturing the hologram, the entire photosensitive film 84 is exposed by performing multiple exposure in which exposure is repeated for each region 84a.
露光したホログラムを現像すると、スペックルが凹凸によって形成されたマスターホログラムが得られる。このように作製したマスターホログラムを電鋳型をとり、導光板の成型に用いる金型の出射面の部分に転写する。そして、マスターホログラムを転写した金型を用いて導光板を射出成型することにより、導光板の出射面にホログラムを一体成型することができる。 現 像 When the exposed hologram is developed, a master hologram in which speckles are formed by unevenness is obtained. The master hologram produced in this manner is taken out of an electroforming mold and transferred to the exit surface of a mold used for molding the light guide plate. Then, the hologram can be integrally molded on the emission surface of the light guide plate by injection-molding the light guide plate using a mold onto which the master hologram has been transferred.
図１２は、前記導光板及び光学シート（プリズムフィルム）を有するバックライト装置（又は面光源装置）の一部を示す図である。 FIG. 12 is a view showing a part of a backlight device (or a surface light source device) having the light guide plate and the optical sheet (prism film).
図１３は、光学シートを示す上面図である。 FIG. 13 is a top view showing the optical sheet.
図１２及び１３に示すように、光学シート（プリズムフィルム）５０は、例えばアクリル樹脂、ポリオレフィン又はポリカーボネートのような透明な材料からなり、平坦な上面５１に対向する下面５２に、同心円状に連続するプリズム状の構造をなす面５３を有している。光学シートは、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の上に光硬化樹脂でプリズム形状を形成したものでもよい。この光学シート５０は、導光板１０の反射面１３に形成された同心円状の反射溝１４の中心をその同心円の中心とほぼ一致するように、導光板１０の出射面１２上に設置される。プリズム面は導光板側を向ける場合と反対側に向ける場合の両方がありうる。導光板からの出射光の角度とプリズム頂角との関係から好ましい方を選択すればよい。 As shown in FIGS. 12 and 13, the optical sheet (prism film) 50 is made of a transparent material such as acrylic resin, polyolefin, or polycarbonate, and is concentrically continuous with a lower surface 52 facing a flat upper surface 51. The surface 53 has a prism-like structure. The optical sheet may have a prism shape formed of a photocurable resin on a polyethylene terephthalate film or the like. The optical sheet 50 is provided on the light exit surface 12 of the light guide plate 10 such that the center of the concentric reflection groove 14 formed on the reflection surface 13 of the light guide plate 10 substantially coincides with the center of the concentric circle. The prism surface may be directed both to the light guide plate and to the opposite side. A preferable one may be selected from the relationship between the angle of the light emitted from the light guide plate and the prism apex angle.
上記構成により、導光板１０及び光学シート５０を有するバックライト装置において、導光板１０の出射面１２から出射された光は、出射面１２となす角度γ１，γ２が小さい成分の光Ｌ１，Ｌ２を含んでいる。光学シート５０は、導光板１０の出射面１２となす角度が小さい光Ｌ１，Ｌ２が下面５２から入射されると、上面５１と大きな角度をなすように偏向して出射する（Ｌ１´，Ｌ２´）。このように、光学シート５０は、液晶表示装置に出射される光の正面強度を向上させる。光学シートのプリズム構造面を導光板側と反対方向に向けた配置でも、適当なプリズム頂角を選択することにより同様の効果を得ることができる。 According to the above configuration, in the backlight device having the light guide plate 10 and the optical sheet 50, the light emitted from the emission surface 12 of the light guide plate 10 converts the light L1, L2 of the component having a small angle γ1, γ2 with the emission surface 12 Contains. When the light L1 and L2 having a small angle with the light exit surface 12 of the light guide plate 10 is incident on the lower surface 52, the optical sheet 50 deflects the light to make a large angle with the upper surface 51 and emits the light (L1 'and L2'). ). Thus, the optical sheet 50 improves the front intensity of light emitted to the liquid crystal display device. The same effect can be obtained by selecting an appropriate prism apex angle even in an arrangement in which the prism structure surface of the optical sheet is oriented in the direction opposite to the light guide plate side.
前記バックライト装置（又は面光源装置）は、携帯電話・電子手帳等の液晶表示装置に於いて、バックライトとして使用することが出来る。 The backlight device (or surface light source device) can be used as a backlight in a liquid crystal display device such as a mobile phone and an electronic organizer.
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態においては、反射面は平面部と反射溝とを有している。概略矩形形状の導光板の一つの側面を入射面として、複数の光源から入射した光は、導光板内を反射面の平面部と出射面との間で全反射を繰り返しながら進み、反射溝の傾斜部で反射されると出射面からほぼ垂直に出射する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the reflection surface has a flat portion and a reflection groove. With one side surface of the light guide plate having a substantially rectangular shape as an incident surface, light incident from a plurality of light sources travels inside the light guide plate while repeating total reflection between the plane portion of the reflection surface and the emission surface, and the reflection groove When reflected by the inclined portion, the light is emitted almost perpendicularly from the light exit surface.
なお、本実施の形態は、反射面を除くと前述の第１の実施の形態と同様の構成を有するので、共通する部分については同一の符号を附して説明を省略する。 Note that this embodiment has the same configuration as that of the above-described first embodiment except for the reflecting surface, and thus common parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図１４は、第２の実施の形態の導光板の断面図である。なお、第２の実施の形態の導光板の上面図及び斜視図は、第１の実施の形態で示した図１（ａ）及び（ｃ）と同様である。 FIG. 14 is a sectional view of a light guide plate according to the second embodiment. The top view and the perspective view of the light guide plate according to the second embodiment are the same as FIGS. 1A and 1C shown in the first embodiment.
図１４（ａ）は、第２の実施の形態の第１の具体例を示す断面図である。 FIG. 14A is a cross-sectional view showing a first specific example of the second embodiment.
この図に示すように、反射面１３は、出射面１２に平行な平面部１３ａと、出射面１２に対して傾斜した（平行でない）第１の傾斜面１４ａを有する反射溝１４とを有している。第１の傾斜面１４ａは、図１（ａ）に示したように、途切れることなく連続して同心円状に形成された円弧状傾斜面（円弧状偏光パターン素子）を構成している。ここで、導光板１０の屈折率ｎ＝約１．５とすると、第１の傾斜面１４ａと出射面１２のなす角α１＝４３度に設定している。 As shown in this figure, the reflection surface 13 has a flat portion 13 a parallel to the emission surface 12 and a reflection groove 14 having a first inclined surface 14 a inclined (not parallel) to the emission surface 12. ing. As shown in FIG. 1A, the first inclined surface 14a forms an arc-shaped inclined surface (arc-shaped polarization pattern element) continuously and concentrically formed without interruption. Here, assuming that the refractive index n of the light guide plate 10 is about 1.5, the angle α1 between the first inclined surface 14a and the emission surface 12 is set to 43 degrees.
本具体例では、反射溝１４の幅ｐ´を一定に維持しつつ、発光ダイオード２０からの距離が大きくなるほど反射溝１４のピッチｐが小さくなるように設定している。 In this specific example, the pitch p of the reflection groove 14 is set to be smaller as the distance from the light emitting diode 20 is increased while the width p ′ of the reflection groove 14 is kept constant.
図１５は、反射溝のピッチの発光ダイオードからの距離に対する依存性を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing the dependence of the pitch of the reflection groove on the distance from the light emitting diode.
図に示すように、第１の具体例では、反射溝１４のピッチｐは、光源の発光ダイオード２０からの距離に応じて減少している。すなわち、反射面１３において発光ダイオード２０からの距離が大きくなるほど、反射溝１４の分布が密になっている。一方、反射溝１４の幅ｐ´は一定である。 As shown in the figure, in the first specific example, the pitch p of the reflection groove 14 decreases according to the distance of the light source from the light emitting diode 20. That is, as the distance from the light emitting diode 20 on the reflecting surface 13 increases, the distribution of the reflecting grooves 14 becomes denser. On the other hand, the width p 'of the reflection groove 14 is constant.
このような構成により、入射面１１から導光板１０に入射した光は、反射面１３の平面部１３ａと出射面１２との間で全反射を繰り返しながら進み、一旦反射溝１４の第１の傾斜面１４ａで反射されると、出射面１２から略垂直に、換言すると出射面１２と成す角（出射角）が小さな値で出射する。 With such a configuration, light incident on the light guide plate 10 from the incident surface 11 travels while repeating total reflection between the plane portion 13a of the reflection surface 13 and the emission surface 12, and once the first inclination of the reflection groove 14 is reached. When the light is reflected by the surface 14a, the light exits from the exit surface 12 substantially perpendicularly, in other words, the angle (the exit angle) formed with the exit surface 12 is small.
前記出射角は、５度より小さいことが好ましく、３度より小さいことがより好ましく、１度より小さいことがさらにより好ましく、０．５度より小さいことが最も好ましい。 The exit angle is preferably smaller than 5 degrees, more preferably smaller than 3 degrees, still more preferably smaller than 1 degree, and most preferably smaller than 0.5 degrees.
ここで、導光板１０内を全反射を繰り返しながら進む光は、反射溝１４の第１の傾斜面１４ａに達した成分が次々に反射されて出射面１２から出射される。したがって、発光ダイオード２０からの距離が大きくなるにつれて、次第に光量が小さくなる。したがって、仮に反射面１２において導光板１２内を進む光を反射する割合が一様であるとすると、出射面１２から出射する光は前記距離が大きくなるにつれて弱くなることになる。 Here, as for the light traveling while repeating total reflection in the light guide plate 10, components reaching the first inclined surface 14 a of the reflection groove 14 are successively reflected, and are emitted from the emission surface 12. Therefore, as the distance from the light emitting diode 20 increases, the amount of light gradually decreases. Therefore, assuming that the ratio of reflecting the light traveling in the light guide plate 12 on the reflection surface 12 is uniform, the light emitted from the emission surface 12 becomes weaker as the distance increases.
本具体例においては、反射溝１４の幅ｐ´を一定に維持しつつ、前記距離が大きくなるほど反射溝１４のピッチｐを小さくし、反射溝１４の分布が密になるように設定している（図５参照）。反射溝１４の分布が密になることに伴い、反射溝１４の有する第１の傾斜面１４ａの分布する割合も次第に大きくなっている。 In this specific example, while maintaining the width p 'of the reflection groove 14 constant, the pitch p of the reflection groove 14 is reduced as the distance increases, and the distribution of the reflection groove 14 is set to be dense. (See FIG. 5). As the distribution of the reflection grooves 14 becomes denser, the distribution ratio of the first inclined surfaces 14a of the reflection grooves 14 also gradually increases.
これによって、導光板１０内を進む光が反射溝１４によって反射される割合は、前記距離に応じて大きくなる。本具体例では、このような性質を利用して、前記ピッチｐの前記距離に対する依存性を適切に設定することにより、前記距離に関わらず出射面１２から均一な光が出射されるようにしている。この依存性は、光源となる発光ダイオード２０からの入射光の分布や、導光板１０の屈折率等の種々のパラメータに応じて適宜に設定することができる。 Thereby, the ratio of the light traveling in the light guide plate 10 reflected by the reflection groove 14 increases in accordance with the distance. In this specific example, by making use of such a property, the dependency of the pitch p on the distance is appropriately set so that uniform light is emitted from the emission surface 12 regardless of the distance. I have. This dependence can be set as appropriate according to various parameters such as the distribution of incident light from the light emitting diode 20 serving as a light source and the refractive index of the light guide plate 10.
図１４（ｂ）は、第２の実施例の第２の具体例を示す断面図である。 FIG. 14B is a cross-sectional view showing a second specific example of the second embodiment.
本具体例では、反射溝１４のピッチｐを一定に維持しつつ、発光ダイオード２０からの距離が大きくなるほど反射溝１４の幅ｐ´が大きくなるように設定している。反射溝１４の幅ｐ´が大きくなることに伴い、反射溝１４の有する第１の傾斜面１４ａの面積も前記距離に応じて大きくなっている。 In this specific example, the width p ′ of the reflection groove 14 is set to increase as the distance from the light emitting diode 20 increases, while maintaining the pitch p of the reflection groove 14 constant. As the width p 'of the reflection groove 14 increases, the area of the first inclined surface 14a of the reflection groove 14 also increases according to the distance.
前述のように、導光板１０内を全反射を繰り返しながら進む光は、前記距離が大きくなれにつて次第に光量が小さくなる。本具体例では、前記距離が大きくなるほど反射溝１４の幅ｐが大きくなることに従い、導光板１０内を進む光が反射溝１４によって反射される割合が前記距離に応じて大きくなる。本具体例では、このような性質を利用して、前記幅ｐ´の前記距離に対する依存性を適切に設定することにより、前記距離に関わらず出射面１２から均一な光が出射されるようにしている。 As described above, the amount of light traveling while repeating total reflection in the light guide plate 10 gradually decreases as the distance increases. In this specific example, as the width p of the reflecting groove 14 increases as the distance increases, the ratio of the light traveling in the light guide plate 10 reflected by the reflecting groove 14 increases according to the distance. In this specific example, by utilizing such a property, by appropriately setting the dependency of the width p ′ on the distance, uniform light can be emitted from the emission surface 12 regardless of the distance. ing.
図１４（ｃ）は、第３の具体例を示す断面図である。 FIG. 14C is a cross-sectional view showing a third specific example.
本具体例は、反射面１３の平面部１３ａに対して凸形状の反射溝（又は反射***部）１４を有している。第２の傾斜面１４ｂは、図１（ａ）に示したように、途切れることなく連続して同心円状に形成された円弧状傾斜面（円弧状偏光パターン素子）を構成している。この反射溝１４を除くと、本具体例は、前記第１又は第２の具体例を同様の構成を有している。 具体 This specific example has a reflection groove (or reflection protrusion) 14 having a convex shape with respect to the plane portion 13 a of the reflection surface 13. As shown in FIG. 1A, the second inclined surface 14b forms an arc-shaped inclined surface (arc-shaped polarization pattern element) continuously and concentrically formed without interruption. Except for the reflection groove 14, this example has the same configuration as the first or second example.
導光板１０を反射面１３の平面部１３ａと出射面１２との間で全反射を繰り返しながら進む光は、出射面１２と角度α２をなす反射溝１４の第２の傾斜面１４ｂに反射されると出射面１２から出射される。この場合も、反射溝１４の幅ｐ´又はピッチｐを発光ダイオード２０からの距離に対して適切に設定することにより、出射面１２から均一な光が出射されるようにしている。 Light that travels through the light guide plate 10 while repeating total reflection between the plane portion 13a of the reflection surface 13 and the emission surface 12 is reflected on the second inclined surface 14b of the reflection groove 14 that forms an angle α2 with the emission surface 12. Are emitted from the emission surface 12. Also in this case, by setting the width p 'or the pitch p of the reflection groove 14 appropriately with respect to the distance from the light emitting diode 20, uniform light is emitted from the emission surface 12.
なお、上述の実施の形態は、本発明の一具体例を示すものであり、本発明はこれに限定されない。本発明の範囲を逸脱しない限り、種々の対象に適用することができる。また、実施例中に示した数値は、一例に過ぎず、本発明がこれに限定されないことはいうまでもない。 The above-described embodiment shows a specific example of the present invention, and the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to various objects without departing from the scope of the present invention. Further, the numerical values shown in the embodiments are merely examples, and it goes without saying that the present invention is not limited to these.
例えば、前記光源は、実質的に点光源であればよく、１チップＬＥＤでも、２チップＬＥＤでも、多チップＬＥＤでもよい。 For example, the light source may be a substantially point light source, and may be a one-chip LED, a two-chip LED, or a multi-chip LED.
１０ 導光板
１１ 入射面
１２ 出射面
１３ 反射面
１４ 反射溝
２０ 発光ダイオード
REFERENCE SIGNS LIST 10 light guide plate 11 entrance surface 12 exit surface 13 reflection surface 14 reflection groove 20 light emitting diode
Claims (26)
前記反射面は、前記入射面又は前記出射面から、前記出射面の法線に対してある角度を成して入射する光線を受け、前記法線との成す角度が減少した光線を出射する偏向パターンを有し、該偏向パターンは、複数の同心円上に形成された複数の円弧状偏向パターン素子を有するものであり、
前記出射面は、該出射面の法線に対して所定角度以下の角度を成して前記偏向パターンから入射する光線を拡散して透過する異方性拡散パターンを有し、該異方性拡散パターンは、前記偏向パターンから入射する光線を前記同心円の円弧の半径方向への拡散幅よりも、該半径方向と直交する方向への拡散幅が大きくなるように拡散するものであることを特徴とする導光板。 A light guide plate having at least one side surface as an incident surface, a substantially rectangular exit surface orthogonal to the incident surface, and a reflective surface facing the exit surface,
The reflection surface receives a light beam incident from the incident surface or the emission surface at an angle with respect to a normal line of the emission surface, and emits a light beam having a reduced angle with the normal line. Having a pattern, the deflection pattern has a plurality of arc-shaped deflection pattern elements formed on a plurality of concentric circles,
The emission surface has an anisotropic diffusion pattern that diffuses and transmits light rays incident from the deflection pattern at an angle equal to or less than a predetermined angle with respect to a normal line of the emission surface. The pattern is characterized in that a light beam incident from the deflection pattern is diffused such that a diffusion width in a direction orthogonal to the radial direction is larger than a diffusion width in a radial direction of the arc of the concentric circle. Light guide plate.
前記反射面は、前記入射面又は前記出射面から入射する光線を受け、この光線が前記出射面からほぼ垂直に出射するように出射する偏向パターンを有し、該偏向パターンは、複数の同心円上に形成された複数の円弧状偏向パターン素子を有するものであり、
前記出射面は、該出射面の法線に対して所定角度以下の角度を成して前記偏向パターンから入射する光線を拡散して透過する異方性拡散パターンを有し、該異方性拡散パターンは、前記偏向パターンから入射する光線を前記同心円の円弧の半径方向への拡散幅よりも、該半径方向と直交する方向への拡散幅が大きくなるように拡散する導光板。 A light guide plate having at least one side surface as an incident surface, a substantially rectangular exit surface orthogonal to the incident surface, and a reflective surface facing the exit surface,
The reflection surface has a deflection pattern that receives a light beam incident from the incident surface or the emission surface and emits the light beam so as to be emitted substantially perpendicularly from the emission surface, and the deflection pattern has a plurality of concentric circles. Having a plurality of arc-shaped deflection pattern elements formed in the
The emission surface has an anisotropic diffusion pattern that diffuses and transmits light rays incident from the deflection pattern at an angle equal to or less than a predetermined angle with respect to a normal line of the emission surface. A light guide plate, wherein the pattern diffuses a light beam incident from the deflection pattern such that a diffusion width in a direction perpendicular to the radial direction is larger than a diffusion width in a radial direction of the concentric arc.
請求項１乃至２０記載の導光板と、導光板から出射した光を導光板平面の法線方向へ偏向する光学フィルムを更に有するバックライト装置。 Backlight device,
21. A backlight device further comprising: the light guide plate according to claim 1; and an optical film that deflects light emitted from the light guide plate in a direction normal to a plane of the light guide plate.
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